数控模具设计 放大镜 注塑模具毕业设计说明书 目 录 摘 要 PMMATRACT 前 言 1 第一章 绪论 2 1 1 注塑模具发展的概况 3 1 2 注塑模具发展的国内外现状 3 1 3 塑料模具的特点 3 1 4 注塑模具设计的要求及程序 4 1 5 本文的主要研究工作 4 第二章 制件结构的设计工艺性 5 2 1 制件结构设计 5 2 2 结构工艺性分析 7 2 3 外壳材料的选择 7 2 4 小结 8 第三章 注射机的型号选择 8 3 1 注塑机成型参数计算 8 3 2 小结 9 第四章 模具结构的分析与设计 10 4 1 总体结构 10 4 2 行腔数目及排布 10 4 3 分型面的选择和排气系统的确定及浇注系统的设计 11 4 3 1 分型面的设计 11 4 3 2 排气系统的设计 13 4 3 3 浇注系统的设计 14 4 4 成型零部件的工作尺寸计算 17 4 4 1 成型零件的结构设计 17 4 4 2 成型零件的工作尺寸计算 18 4 4 3 模具型腔侧壁厚度和底版厚度计算 20 4 5 导柱导向机构的设计 20 4 6 脱模机构的设计 21 4 7 冷却系统的设计 25 4 7 1 温度调节系统设计原则 25 4 7 2 冷却水道回路的布置 25 4 8 成型设备的校核 26 4 9 小结 26 结论 28 参考文献 29 前 言 随着社会的发展 人们对生活产品的要求也越来越广 其中包括种类丰富 的塑料产品 例如 一些电器材料 厨房用具 生活用品 不但种类多而且小 形状多样 注塑模具设计可以根据人们的具体要求进行产品的尺寸设计 最大 程度的满足了用户的需求 因此注塑模具设计成了当今社会发展必不可缺少的 行业 目前世界上塑料的体积产量已经赶上和超过了钢铁 成为当前人类使用 的第一大类材料 我国的塑料工业正在飞速发展 塑料制品的应用已经深入到 国民经济的各个部门 塑料制品与模具设计是塑料工程中的重要组成部分 是 塑料工业中不可缺少的环节 塑料成型模具是成型塑料制品的工具 从 2003 年我国模具进口的海关统计资料可知 塑料模具占据了模具进口总量的 57 而 注塑成型模具在整个塑料模具中占有很大的比例 注塑成型模具设计的好坏 决定 着注塑成型制件的质量优劣及成品率高低 也就是说 是否能加工出优质价廉的塑 料制件 在很大程度上要靠注塑成型模具设计的合理性和先进性来保证 现代塑料制件生产中 合理的注塑成型工艺 先进的注塑成型模具及高精度 高效率的注塑设备是当代塑料成型加工中必不可少的三个重要因素 缺一将一事 无成 本文以放大镜为例 介绍了注塑模具设计流程 该流程包括工艺分析 选 择注塑机 确定成型方案 最后对该注塑机进行必要的工艺参数校核 下面就 对该实例进行详细论述 第一章 绪论 1 1 注塑模具设计发展的概况 模具是汽车 电子 电器 航空 仪表 轻工 塑料 日用品等工业生产的重要工艺 装备 模具工业是国民经济的基础工业 没有模具 就没有高质量的产品 用模具加工的 零件 具有生产率高 质量好 节约材料 成本低等一系列优点 因此已经成为现代工业 生产的重要手段和工艺发展方向 因此 模具技术 特别是制造精密 复杂 大型模具的 技术 已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一 根据国际生产协会报告 在目前阶段 工业品零件粗加工的 75 精加工的 50 都 是由模具成型完成的 目前 美国 日本 德国等工业发达国家模具工业的产值均已超过 机床总产值 我国台湾地区模具工业也以每年 35 以上的年增长率迅速发展 我国大陆地 区模具工业近几年更是获得了飞速的发展 尤其是塑料模具 在模具设计和制造水平上都 有了长足的进步 模具在现代生产中 是生产各种工业产品的重要工艺装备 它以其特定的 形状通过一定的方式使原材料成型 塑料模是指用于成型塑料制品的模具 它 是型腔模的一种类型 其地位与重要性正日益被人们所认识 随着塑料工业的飞速发展 以及通用塑料与工程塑料在强度和精度方面的 不断提高 塑料制品的应用范围也在不断地扩大 如 家用电器 仪器仪表 建筑器材 汽车工业 日用五金等众多领域 塑料制品所占的比例正迅猛增加 由于在工业产品中 一个设计合理的塑件往往能代替多个传统金属结构件 加 上利用工程塑料特有的性质 可以一次成型非常复杂的形状 并且还能设计成 卡装结构 成倍地减少整个产品中的各种紧固件 大大地降低了金属材料消耗 量和加工及装配工时 因此 近年来工业产品塑料化的趋势不断上升 注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法 该方法适用于全部热塑性塑料 和部分热固性塑料 制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的 由 于注塑成型加工不仅产量多 而且适用于多种原料 能够成批 连续地生产 并且具有固定的尺寸 可以实现生产自动化 高速化 因此具有极高的经济效 益 随着工业生产的迅速发展 注塑模具设计可以根据人们的具体要求进行 产品的尺寸设计 设计一副能够生产所给塑件 结构合理 能保证制品的 精度 表面质量的模具产品 最大程度的满足了用户的需求 塑料模具工 业在国民经济发展过程中发挥着越来越重要的作用 近年来 我国自主开发的塑料模 CAD CAM 系统有了很大发展 主要有北 航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统 华中理工大学开发的注塑模 HSC5 0 系统及 CAE 软件等 这些软件具有适应国内模具的具体情况 能在微 机上应用且价格低等特点 为进一步普及模具 CAD CAM 技术创造了良好条件 1 2 注塑模具设计国内外发展趋势 为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要 模具 的标准化工作十分重要 目前我国模具标准化程度只达到了 20 注射模方面 关于模具零件 模具技术条件和标准模架等已经制定了一些国家标准标 比如 2005 年中国模具工业产值达到 610 亿元 增长率保持在 25 的高水平 行业的 生产能力约占世界总量的 10 仅次于日本 美国而位列世界第三 我国注塑模 具产品的质量和生产工艺水平 总体上比国际先进水平低许多 而模具生产周期却 要比国际先进水平长许多 因此注塑模具设计成了我国当今社会发展必不可 缺少的行业 当前的任务是重点研究开发热流道标准元件和模具温控标准装置 精密标 准模架 精密导向件系列 标准模板及模具标准件的先进技术和等向性标准化 模块等 1 3 塑料模具的特点 热塑性塑料注射模的特点是由塑料原材料的特性所决定的 最主要的有两 点 一是注射时塑料熔体的充模流动特性 二是模腔内塑料冷却固化时的收缩 行为 这两点决定了注射模的特殊性和设计难度 由于塑料熔体属于粘弹体 熔体流动过程粘度随剪切应力 剪切速率而变化 流动过程中大分子沿流动方 向产生定向 冷却固化过程中塑料的收缩非常复杂 模腔内各部位 各方向收 缩率不同 不同种类 牌号的塑料收缩率有很大差异 基于上述特点 设计注 塑模首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性 使设计的模具合理适用 并 可在设计中有效利用塑料特性 如点浇口模具用于塑料铰链制品 塑料注射成型模具主要用于成型热塑性塑料制件 近年来在热固性塑料的 成型中也得到了日趋广泛的应用 由于塑料注射成型模具的适用性比较广 而 且用这种方法成型塑料制件的内在和外观质量均较好 生产效率特别高 所以 塑料注射模具已日益引起人们的重视 1 4 注塑模具设计的要求及程序 1 4 1 基本要求 1 合理地选择模具结构 2 正确地确定模具成型零件的尺寸 3 设计的模具应当制造方便 4 充分考虑塑件设计特色 尽量减少后加工 5 设计的模具应当效率高 安全可靠 6 模具零件应耐磨耐用 7 模具结构要适应塑料的成型特性 1 4 2 基本程序 1 调研 消化原始资料 2 选择成行设备 3 拟订模具结构方案 4 方案的讨论与论证 5 绘制模具装配草图 6 绘制模具的装配图 7 绘制零件图 8 编写设计说明书 1 5 本文的主要研究工作 本文的主要工作是 本论文根据以上资料分析 主要内容包括设计说明书一份 放大镜 注塑模具设计 2D 图纸一套 具体为 1 放大镜 材料的选择 2 模具的结构 分析与设计包括 型腔数目及排布 分型面的 选 择与浇注系统的设计 成型零部件的工作尺寸计算 导柱导 向机构的设计 推出机构的设计 冷却系统设计 等 具体研究的问题有 1 塑料收缩率的确定 2 模具型芯尺寸计算 3 分型面的选择对外观的影响 4 型腔数目排布 5 冷却系统的设计 6 推出机构的设计 7 温度调节系统设计 第二章 制件结构的设计工艺性分析外壳材料的选择 2 1 制件结构的设计 塑件的 2d 图 如图 2 1 所示 制件外表面要求美观 图 2 1 放大镜 2 2 材料的选择 干燥处理 PMMA 具有吸湿性因此加工前的干燥处理是必须的 建议干燥条件 PMMA 为 90C 2 4 小时 熔化温度 240 270C 模具温度 35 70C 注射速度 中等 化学和物理特性 PMMA 具有优良的光学特性及耐气侯变化特性 白光的穿透性高达 92 PMMA 制品具有很低的双折射 特别适合制作影碟等 PMMA 具有室温蠕变特性 随着负荷加大 时间增长 可导致应力开裂现象 PMMA 具有较好的抗冲击特性 由于 PMMA 表面硬度不高 易擦毛 抗冲击性能低 成型流动性能差等缺点 PMMA 的改性相继出现 如甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯 丁二烯的共聚 PMMA 与 PC 的 共混等 超级透明 PMMA 材料主要用于手机保护屏 该产品分为有硬化涂层 没有硬化 涂层两种 其特点是透光率极好 没有杂质 静电保护膜 表面硬化厚后硬度可达 5 6H 以 上 目前特别推荐用于硬化处理的 PMMA 材料 国内称为生板 压克力性能 透明度优良 有突出的耐老化性 它的比重不到普通玻璃的一半 抗碎裂能力却高出几倍 它有良好的绝缘性和机械强 度 对酸 碱 盐有较强的耐腐蚀性能 且又易加工 可进行粘接 锯 刨 钻 刻 磨 丝网印刷 喷 PMMA 砂等手工和机械加工 加热后可弯曲压模成各种压克力制品 物理性能 聚甲基丙烯酸甲酯 Polymethylmethacrylate 简称 PMMA 英文 Acrylic 又称 做压克力或有机玻璃 在香港多称做阿加力胶 具有高透明度 低价格 易于机械加工等 优点 是平常经常使用的玻璃替代材料 设计新颖 工艺先进 色调高雅 造型美观 1 PMMA 的密度比玻璃低 PMMA 的密度大约在 1150 1190 kg m3 是玻璃 2400 2800 kg m3 的一半 2 PMMA 的重量较轻 PMMA 的密度为 1 19g cm3 同样大小的材料 其重量只有 普通玻璃的一半 金属铝 属于轻金属 的 43 3 PMMA 的机械强度较高 有机玻璃的相对分子质量大约为 200 万 是长链的高分 子化合物 而且形成分子的链很柔软 因此 有机玻璃的强度比较高 抗拉伸和抗冲击的 能力比普通玻璃高 7 18 倍 有一种经过加热和拉伸处理过的有机玻璃 其中的分子 链 段排列得非常有次序 使材料的韧性有显著提高 用钉子钉进这种有机玻璃 即使钉子穿 透了 有机玻璃上也不产生裂纹 这种有机玻璃被子弹击穿后同样不会破 成碎片 因此 拉伸处理的有机玻璃可用作防弹玻璃 也用作军用飞机上的座舱盖 4 PMMA 的熔点较低 PMMA 的熔点约 130 140 C 265 285 F 比玻璃约 1000 度的高温低很多 5 PMMA 的透光率较高 6 可见光 PMMA 是目前最优良的高分子透明材料 透光率达到 92 比玻璃的透 光度高 1 7 紫外光 石英能完全透过紫外线 但价格高昂 普通玻璃只能透过 0 6 的紫外线 但 PMMA 却能透过 73 PMMA 不能滤除紫外线 UV 紫外光会穿透 PMMA 部份制 造商 2 在 PMMA 表面进行镀膜 以增加其滤除紫外光的效果和 性质 另一方面 在照射 紫外光的状况下 与聚碳酸酯相比 PMMA 具有更佳的稳定性 8 红外线 PMMA 允许小于 2800nm 波长的红外线通过 更长波长的 IR 小于 25 000