设计了一副一模四腔的塑料模具论文毕业设计.docx

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设计了一副一模四腔的塑料模具论文毕业设计

目　　录

一.引言

大学三年的专科学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。

随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。

在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。

对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。

经过在帝华电子（昆山）有限公司、湖南益阳气缸垫有限公司等几家单位的生产实习，尤其是在帝华电子（昆山）有限公司注塑车间长达三个月的毕业实习，我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。

在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。

并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。

在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。

由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。

设计者：

***

二〇〇七年五月

二.论文摘要

【摘要】通过对电动机绝缘胶架工艺的正确分析，设计了一副一模四腔的塑料模具。

详细地叙述了模具成型零件包括前模板、前模仁、后模板、后模仁、后模镶件、斜导柱、滑块等的设计与加工工艺过程，重要零件的工艺参数的选择与计算，推出机构与浇注系统以及其它结构的设计过程，并对试模与产品缺陷作了介绍。

【关键字】注塑工艺及注塑零件的前后工序

【Abstract】Asetofmouldwithonemoduleandfourcavitieshasbeendesignedthroughthecorrectanalysisofthetechnologyofinsulatedpasternsupportofmotorinthegraduatedesign.Thedesignandmachiningtechnologyprocessofitsmoldingpartincludingthefrontmouldingplate、frontmouldkernel、backmouldplate、backmouldkernel、backmouldsetpiece、inclineguidepin、slidesteatiteetc,andthechoiceandcalculationoftechnologyparametersoftheimpotentpart,thedesignprocessofextrusionoutfit,injectsystemandothermakeuparespecifiedindetail;Testandproducthavebeenintroduced.

[Keywords]Mouldplasticscraftandmouldplasticstheprocessinfrontandatthebackofthepart

三.拟定模具结构形式

A.确定型腔数量及排列方式

型腔的数量是由厂方给定，为“一出四”即一模四腔，他们已考虑了本产品的生产批量（大批量生产）和自己的注射机型号。

因此我们设计的模具为多型腔的模具。

考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式如下图所示：

图

（1）　

B.模具结构形式的确定

由于塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般，且装配精度要求高，因此我们设计的模具采用多型腔多分型面。

根据本塑件电动机绝缘胶架的结构，模具将会采用三个分模面，三个分型面。

四.成型零件的设计与加工工艺

模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。

成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。

因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。

设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。

成型零件的结构设计

本套模具的成型零件包括前模仁，后模仁，两个行位，四个镶件。

由前面分析分型面的确定可知，成型零件总体上可分为前模仁＜平的，即图

（2）中A－A分型面以上的部分＞，左边一个行位＜图

（2）中B－B分型面以左的部分＞，右边一个行位＜图

（2）中C－C分型面以右的部分＞，后模仁＜图

（2）中B－B分型面和C－C分型面以下的部分＞这三大部分，另外在后模仁上必须镶四个镶件上来碰穿前模仁，以形成电动机绝缘胶架中间部位的长方形的孔。

1.前模仁的设计

前模仁总体上就是一长方体，底面是平的，其面积至少要能盖住四个型腔，由于有四个型腔，模仁受的压力较大，据经验厚度需设计厚点，另外还要考虑到固定前模仁的螺丝孔的位置、运水（冷却水道）的布置、两个分流道孔、斜导柱从前模仁穿过的斜孔以及前模仁固定到前模框中的固定形式等。

设计前模仁的宽160mm，厚25mm，长260mm。

最终设计结构如下图，上面对称有两条运水，因此在前模框上钻对应两条运水的四个孔，也就是说，长型的水咀穿过这四个孔，再通过螺纹牙，锁紧到前模仁上的。

图

（2）　

2.行位1的设计

行位1，即图

（2）中B－B分型面左边部分的成型零件。

其成型的关键部位的形状如下图虚线路径所示，即为行位成型部分的总体截面形状。

注意其尺寸是已经由产品图放过缩水的，即产品图放大（1+平均缩水）的倍数。

图（3）　

整个行位截面形状设计成下图所示的样子，总长120mm，总高39mm，由于我们设计的斜导柱的倾斜角α为200，所以行位的锁紧角α‘＝α+20～30＝200+20＝220。

图（4）　

下图是上图从左边方向看过去的样子，即表达了行位长度方向的情况。

总长为260mm，每边还有5mm是导向用的。

左边是沙轮越程槽的放大图，宽2mm，深1mm，因为与此槽相邻的两个面都是要磨削加工的。

图中两个圆是运水的螺丝孔。

图（5）　

下图是行位中设置的冷却水道，运水孔的直径为Φ6，距行位的顶面17mm，图中1、2处地方是要用铜料堵住的，运水的接口处是

的英制内螺纹，用来接水咀（一种标准件，用来与外界冷却水相连接的象螺母一样的东西），冷却水流的路径如图中的箭头所示。

图（6）　

下面开始设计此行位上成型型腔的形状与工作尺寸。

首先设计绝缘胶架上如下图所示的部分。

下图是该部分的尺寸图，产品厚度为0.6mm，放了18‰的缩水后厚度为0.6×（1+0.018）＝0.6108≈0.61mm，一般情况下精确到小数点后两位即‘丝’就可以了。

成型型腔的工作尺寸就是产品图的尺寸再乘以（1+平均缩水率）。

这是对于产品图上未注公差的尺寸而言。

图（7）　

下图是上图放大（1+0.018）倍后的图形，因此型腔上的凹槽的尺寸也就跟下图是一模一样的。

厚度方向也相应的为0.61mm。

图（8）　

接下来设计下图所示的结构。

产品图上这部分结构也没有公差要求，因此只需考虑放缩水就行了。

这部分结构凸中出来的，在行位上的相应位置就要凹进去。

图（9）　

行位上这部分结构的最终结构如下图：

图（10）

另外，行位上面定位的孔，由于定位珠是标准件，定位孔是随着定位珠来的。

其截面形状和尺寸如下图所示：

图（11）

最后，还要设计斜导柱孔，因为斜导柱是选用的标准件，直径为φ20，而斜导柱孔要比斜导柱单边要大50丝，所以直径为φ21，斜度为200。

另外还要开流道，其尺寸前面已经介绍。

最终的形状如下图所示。

更详细的情况请参见零件图纸。

图（12）

3.行位2的设计

行位2，即图

（2）中C－C分型面右边部分的成型零件。

其成型的关键部位的形状如下图粗线路径所示，即为行位成型部分的总体截面形状。

同样其尺寸是已经由产品图（即图中的粗线）放过缩水的，即产品图放大（1+平均缩水）的倍数。

图（13）

其整个截面总体尺寸与锁紧角和行位1的相同，只有一个地方不同。

图（14）

长度方向的情况、运水的位置和行位1的完全相同，这里就不再多说了。

请参见图（13）和图（14）。

行位2与行位1不同的结构如下图双点画线所示，这部分结构从产品图上看也没有公差要求，因此也只须放缩水就行了。

图（15）

下图所示的结构必须注意，由于塑件出模方向是向上，下图中双点画线框中的一个长方形的孔必须以抽芯的方式形成，因此在行位2的相应位置上就要作出一个凹出来的长方体，并且会高出图（21）中所示的成型部位的截面形状。

图（16）

下图是此部分结构在行位上的详细放大图。

图（17）

其它方面如流道、定位孔、斜导柱孔等的形状与位置尺寸和行位1的完全一样。

最终设计的行位2的形状如下图所示。

图（18）

4.后模仁的设计

后模仁，即图

（2）中B－B和C－C分型面下面部分的成型零件。

其成型的关键部位的形状如下图粗线路径所示，即为行位成型部分的总体截面形状。

同样其尺寸是已经由产品图（即图中的粗线）放过缩水的，即产品图放大（1+平均缩水）的倍数。

图（19）

其整个截面总体尺寸如下图所示，中间凸出来的是成型部位。

左边要与图（12）所示的行位1相吻合，右边要与图（22）所示的行位2相吻合。

注意下图所示的结构也可以不这样做，即中心线左边的部分只做到24.13㎜，右边的部分做到26.88mm，也就是说总体长度由图示的132mm变成了24.13+26.88=51.01mm。

后模板上开的框也相应变窄。

两条运水直接做到模板上。

这样做可以节约一部分模仁材料。

但是由于所有的成型零件都要经过热处理的，硬度达到HRC48～52，而模板是没有经热处理的。

两个高硬度的行位在模板上滑动，时间一长会将行位下的模板金属磨损掉，行位便会下降，其后果不堪设想。

所以后模仁两边要延伸出来一部分为好。

这样便能保证两行位与后模仁长期很好的吻合。

图（20）

后模仁的长度方向的情况与总体尺寸如下图所示，其中两条运水直径为φ6mm，6个螺丝孔为M10用来将后模仁固定在后模框上，深度从底面上来15mm。

流道尺寸前面已论述，中间直径为φ6mm，两边为φ4mm。

图（21）

下面将设计后模仁上用于成型的型腔部分。

后模仁上要加工的成型型腔的部分不多。

首先须在后模仁上开一长方形的通孔，用于配后模仁的镶件上来。

至于开孔的路径在产品图中的具体位置如下图中粗虚线框所示，此虚线框的大小也就是后模仁镶件的大小

图（22）

上图的这个产品图是放过缩水的。

但图中特意标注出来的尺寸，在产品图中是有公差要求的，说明这里是要与别的零件相装配的，不能简单的放一下缩水就行了的。

在产品图中此尺寸为

㎜。

这个尺寸为孔的尺寸，基准尺寸为13㎜，计算型腔工作尺寸时，一般取公差的上限或上下偏差值的中值再加上基准尺寸后所得的值为新的基准尺寸，然后再将新的基准尺寸乘以（1+缩水）从而得到型腔的工作尺寸。

在这里，我们先取此尺寸公差的上下偏差值的中值0.05㎜，再加上基准尺寸13㎜得13.05㎜，然后乘以（1+0.018）等于13.285㎜即为后模仁上开孔尺寸或后模仁镶件尺寸。

在后模仁上还要加工出如下图所示胶位的型腔出来，这片胶位的位置就在后模仁上开的镶件孔的两边。

这部分尺寸没有公差要求，只需将产品图放缩水就行了。

图（23）

上述两部分结构设计完后，后模仁就变成了下图所示的样子。

图（24）

最后要在后模仁上设计顶针孔的大小与位置，顶针就是脱模推出机构，即将塑件从后模上顶出。

如下图所示。

图中八支顶针上下对称，直径都为φ2㎜。

图（25）

顶针孔在高度方向的形式与尺寸如下图所示。

图中高度为40㎜的部分直径为φ2.5㎜，40㎜以上的部分直径才是φ2㎜，用于与顶针相配合。

这样做的目的是为了减少配合的接触面积。

图（26）

最终设计的形状如下图所示：

图（27）

5.后模仁镶件的设计

后模仁镶件就是镶在后模仁的镶件孔中，再顶到前模仁上，以形成绝缘架中间的孔的成型零件。

它的总体截面外形及尺寸前面已确定，如图（30）中的粗虚线框所示。

另外后模镶件在产品中的形状与位置如下图所示，图中的粗虚线框也就表示了镶件在另一方向的总体截面形状。

简单的说，塑件哪里是空的镶件就要到哪个位置。

图（28）

镶件上的结构基本上都是与成型有关的结构。

在镶件上要做出如下图中粗虚线框所示的胶位来，对称的另外一边也要做出同样形状的胶位。

图（29）

上述结构设计完后镶件就成了下图所示的样子。

同样必须注意，下图中特意标出来的尺寸，在产品图上是有公差要求的，其尺寸为

㎜，同样取上下偏差的中值加上基准尺寸，再乘以（1+0.018）得到型腔的工作尺寸9.41㎜。

图（30）

另外在镶件上还要设计出以下两图所示的胶位的型腔。

图（31）

图（32）

最终设计的后模仁镶件的形式如下图所示，当然还要做一个M6的螺丝孔以通过螺钉固定在后模框上。

图（33）

成型零件的加工工艺

此部分内容是本毕业设计的特色所在。

成型零件结构设计完后，就要开始零件的下材料和加工制作等。

由于此塑件电动机绝缘胶架的材料的主要成分是尼龙66，要求有优良的力学性能，抗冲击强度高，良好的消音效果，较强的绝缘性能等。

厂家的这种材料具有一定的腐蚀性，容易产生批锋（飞边），因此其成型零件的材料的各种性能要求相当好，并且必须进行热处理，提高它们的硬度。

本套模具的成型零件都采用一种牌号叫S136-H的瑞典进口模具钢。

它是一般模具钢材中性能最好也是价格最贵的一种，一公斤要一百一十多港币。

它是一种预加硬透明耐蚀镜面模具钢，其主要成份和性能如下：

主要成份：

出厂状态：

淬火加回火，HRC31-35

钢材特点：

1、最佳之抛光性。

2、渗透性良好。

3、良好之搞腐蚀性。

4、此钢材经淬火及镜面磨光后，其抗腐蚀性能更加可靠。

所有的成型零件的加工工艺大致可分为：

a）订材料、开料，b）热处理前的加工，c）热处理后的加工，d）加工型腔等几道工序。

6.前模仁的加工工艺

a）订材料、开料

由前面前模仁的结构设计可知，前模仁就是一个长方体。

其设计尺寸为260×160×25，而订材料时的尺寸每边必须大约留3㎜的余量，订料的尺寸为263×163×28，市场上的材料厚度尺寸是有系列的，正好有厚度为28㎜的料。

材料到了后，就要进行开料既开粗，开粗的最终尺寸仍然单边要留20丝的余量，因为材料热处理后会有少量变形，余量是留给最后精磨的，即260.4×160.4×25.4。

开粗既用开粗的铣床铣掉材料的表层，再到平面磨床上将材料粗磨成长方体。

b）热处理前的加工

这里所说的热处理，其作用就是要提高材料的硬度，即将原来的HRC31～35，淬硬到HRC48～52。

这种热处理具体采用的是什么方式，这是热处理厂的专利，别人不知道，据说是真空油淬，且这种热处理后的材料变形量相当小。

反正只要告诉热处理厂材料要求的硬度就行了，热处理完后他们会测试材料的硬度是否达到了要求。

由于热处理后材料的硬度达到了HRC48～52，普通的刀具再也加工不动了。

因此热处理前加工一些精度要求不高的地方，如螺丝孔、运水、流道等。

在前面图（10）前模仁最终设计结构图中的所有结构，包括6个M10的内螺纹，两条φ6的运水，4个运水螺纹牙，4个斜导柱孔，2个锥形的分流道孔，这些都是热处理前要加工的。

其中的个斜导柱孔必须和前模框装配好后，再一起钻φ20㎜大的斜孔，钻好就要把斜导柱配进去。

它们的配合必须是紧配合，绝对不能有松动，一有松动，斜导柱十有八九会断。

c）热处理后的加工

前模仁热处理后，只要将它精磨到数，配一下框就行了。

由于前模板上开的框在此之前已开好，所以要将热处理后的前模仁的四周磨小，再配到前模框中去。

因为前模仁是平的，所以它相对于模板的位置精度可以不要求很高。

7.行位1的加工工艺

a）订材料、开料

前面行位1的设计尺寸为270×120×39，所以订料尺寸为273×123×42，开料尺寸为270.4×120.4×39.4。

b）热处理前加工

行位热处理前的加工不多，只钻一下运水，攻好运水螺纹牙，钻好斜导柱孔就行了。

钻运水孔时注意，由于行位有270长，即使用加长钻头也不可能一次钻通，所以必须分别从两头对钻，从而开通一条长运水。

c）热处理后的加工

热处理过后就不能用一般的刀具加工了，且用刀具加工的精度低。

所以只能用以下三种方式加工：

一是线切割，二是打火花（即电火花加工），三是精磨。

用上述三种方式加工的精度很高。

模具中精度要求高的地方如分型面、成型型腔等基本上都是用的这几种方式进行加工的。

第一步，首先要用线切割割出两侧用于行位导向的地方，正真要加工的地方如下图中的粗实线所示，钼丝的走刀路径如下图中虚线所示，即线走外面。

粗实线的两头必须要将钼丝的走刀路径延长大约3㎜，不然将会割出一个错误的形状出来。

另外虽然我们只需要割图中的粗实线，但画图时一定要画出一个闭合回路，不然不能生成数控程序。

图（34）

线切割是用电脑控制的，其中用的软件是AUTOPV4.0。

我们在AutoCAD中画好要线割的图形，再另存为DXF文件，然后用一个转换程序将DXF文件转换成DAT文件，这种文件能在AUTOP中打开，打开后就可以在这个软件里指定加工路线，尖点圆弧半径，火花位等参数，然后就可自动生成数控程序。

这程序即可直接通过本软件传给线切割机，马上进行加工，也可保存到磁盘中，保存的文件称3B文件。

一般情况下，须尖点圆弧半径（即数控程序中的Conner）指定为0。

而对于程序中的Offset值，它包含两个值，就是钼丝的半径再加上火花位间隙，一般国产钼丝直径18个丝，火花位1.5个丝，所以Offset值为0.105㎜，当钼丝用了一段时间后，这个值又要改变。

上图加工的数控程序如下表：

表

（1）

****************************************

AUTOP----Version4.0,Name:

L.3B

ConnerR=0.00000,OffsetF=0.10500,Length=83.647mm

****************************************

StartPoint=-3.00000,0.00000;X,Y

N1:

B3000B105B3000GXL1;0.000,0.105

N2:

B0B0B5105GXL1;5.105,0.105

N3:

B0B0B500GYL4;5.105,-0.395

N4:

B0B0B790GXL1;5.895,-0.395

N5:

B0B0B1790GYL2;5.895,1.395

N6:

B0B0B1000GXL3;4.895,1.395

N7:

B0B0B31605GYL2;4.895,33.000

N8:

B0B0B3000GYL2;4.895,36.000

N9:

B7895B36000B36000GYL3;-3.000,0.000

DD

行位的两端都要对称的割出这个形状出来，加工完后行位呈下图所示的样子。

图（35）

第二步，线割下图所示的图形。

同样图中粗实线是我们需要的形状，外围虚线为钼丝的走刀路线，在起点处也要偏移出去3㎜。

图中39.1的尺寸要注意，设计尺寸是39㎜，多留了10个丝的余量，它是用于当两个行位和后模仁都加工完，全部装到后模板上，即两个行位合上去压到后模仁上，再把整个后模放到平面磨床上，把两个行位磨平，因为前模仁是平的。

图（36）

上面这个图形生成的数控程序如下表：

表

（2）

****************************************

AUTOP----Version4.0,Name:

1.3B

ConnerR=0.00000,OffsetF=0.10500,Length=265.793mm

****************************************

StartPoint=-3.00000,0.00000;X,Y

N1:

B2895B105B2895GXL4;-0.105,-0.105

N2:

B0B0B6124GYL2;-0.105,6.019

N3:

B10101B27753B27753GYL1;9.996,33.772

N4:

B7617B2772B7617GXSR2;17.613,39.105

N5:

B0B0B82492GXL1;100.105,39.105

N6:

B0B0B6318GYL4;100.105,32.787

N7:

B105B21782B12216GYNR1;80.431,20.571

N8:

B0B0B4453GXL3;75.978,20.571

N9:

B0B0B20676GYL4;75.978,-0.105

N10:

B0B0B76083GXL3;-0.105,-0.105

N11:

B2895B105B2895GXL2;-3.000,0.000

DD

d）型腔的加工

型腔的加工多数是用电火花。

五.结论、致谢

历经近三个月的毕业设计即将结束，敬请各位老师对我的设计过程作最后检查。

在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教工厂中极具经验的模具设计人员和工人师傅以及各位老师有关模具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。

使我对塑料模具设计的各种成型方法，成型零件的设计，成型零件的加工工艺（如线切割、电火花加工、CNC电脑数控加工），主要工艺参数的计算，产品缺陷及其解决办法，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。

模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。

从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具的认识过程