1、剃须刀上盖零件模具设计及主要模具零件数控加工 说明书 毕 业 设 计剃须刀上盖零件模具设计及主要模具零件数控加工Razor superstructure parts mold design and CNC machining of the main mold parts系别：机电工程系专业名称：机械设计制造及其自动化学生姓名： 学号： 指导教师姓名、职称： 完成日期 2013 年 4 月 19日吉林大学珠海学院毕业设计任务书姓名 学号06090209班级09级02班系别机电工程系专业机械设计制造及其自动化毕业设计题目剃须刀上盖零件模具设计及主要模具零件数控加工指导教师 所在单位吉林大学珠海学院
2、机电工程系任务：从书本各处找出本零件所需的各样工艺参数、测量工件的尺寸大小，通过查阅表格得出该零件合适的结构尺寸，确定所要选用的标准模架类型和注塑机。再通过软件对所加工零件进行三维造型、创建前后模和加载模架，最后画出它的总体装配图和主要零件的零件图。时间安排：2012年10月-12月选好题目，并且完成开题报告与开题报告的外文翻译。2013年1月-2月进行数据处理、设计模架和准备装配图的绘制。2013年2月-4月进行零件装配图的绘制和毕业设计说明书的写作。参考资料：1占向辉.UG NX4.0 CAD详细教程M.北京：清华大学出版社.2009.72申开智.塑料成型模具M.北京：中国轻工业出版社.2
3、006.73孙波.机械专业毕业设计宝典M.西安：西安电子科技大学出版社.2008.34徐宏海.数控加工工艺M.北京：化学工业出版社.2008.25杨占尧.塑料模具标准件及设计应用手册M.北京：化学工业出版社.2008.46李铭杰.模具结构设计M.北京：机械工业出版社.2003.107章飞.型腔模具设计与制造M.北京：化学工业出版社.2003.78齐卫东.简明塑料模具设计手册M.北京：北京理工大学出版社.2008.29宋丽华.UG NX6磨具设计与加工经典学习手册M.北京：兵器工业出版社.2009.110党根茂.模具设计与制造.西安电子科技大学出版社.2004 .7系专家组审核意见： 吉林大学珠
4、海学院机电工程系 年 月 日摘要 如今在国内有很多生产模具的标准，指南，推杆推管，弹性元件等，但质量较差，品种规模较少。这些产品在国内有着大量的需求，出口前景也很不错，继续大力发展对国内的工业推动很有好处。氮气缸和热流道元件没有正规的专业厂生产，主要依靠进口，应提高水平在现有基础上，形成标准，并组织规模化生产。随着大规模生产和新产品开发，模具是不可缺少的工具。没有高水平的模具，就不会有高水平，高质量的工业产品，模具的重要性是不言而喻的。模具工业快速发展，注塑模具的方向朝着高效率，低成本发展。为了跟上这种节奏，除了利用应用文学，自主设计和应用知识，在设计过程中提升解决问题的能力，还应该注重设计的
5、开发能力和软件的使用并能投入到生产实践中去。注塑模具的设计方法和流程：首先根据塑件零件模型的材料分析其工艺特点，然后采用UG软件分型面设计，并确定型腔数目，然后选择注塑机，注塑机工艺参数的检查，包括注射体积，夹紧力，注射压力，关闭模具的厚度和注塑机的高度。定稿形成解决方案：浇注系统的设计，整体结构设计，的拉动机制设计，冷却系统设计，然后使用UG软件，数控加工成型件，确定刀具路径和加工方法来模拟加工过程。关键词 注塑模 、数控加工 、模具设计 、UG Abstract Domestic production mold standard, guide, Push tube, elastic com
6、ponents, but the quality is poor, the small scale of varieties. These products not only domestic supporting a lot of demand, is also very good export prospects, should continue to vigorously develop. Nitrogen cylinder and hot runner components no formal professional production plants, mainly rely on
7、 imports, should raise the level on the existing basis, the formation of the standard, and organize large-scale production. With the mass production and new product development is an indispensable tool. Without high levels of mold, there will be high-level, high-quality industrial products, mold imp
8、ortance is self-evident. Mold rapid industrial development, injection mold toward the high-efficiency, low-cost development. In order to cater to this trend, in addition to the focus on finding graduate design, literature, independent design and application of knowledge, the ability to solve problem
9、s in the design process should focus on the ability to develop design software shorten the graduation design and production practice proficient. Injection mold design methods and processes. First, according to the plastic parts the UG software part model analysis of materials and process characteris
10、tics, then parting surface design, and determine the number of cavities, and then select the check of injection molding machines, injection molding machine process parameters, including injection volume, the clamping force injection pressure, close the mold thickness and the height of the injection
11、molding machine. The finalized form Solution: gating system design, the overall structure of the design the pulling mechanism design of the cooling system design, and then use the UG software, CNC machining molded parts, to determine the tool path and processing methods to simulate the process. key
12、words injection mold 、cnc machining 、mold design 、UG 1、 绪论在现代生产中，模具是大批量生产各种产品和日用生活品的重要工艺装备，以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。由于模具成型具有优质、高产、省料和成本低等特点，现已在国民经济各个部门，特别是汽车、拖拉机、机械制造、仪器仪表、航天航空、家用电器、石油化工、轻工日用品等部门得到极其广泛的应用。模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，模具生产的最终产品的价值往往是模具自身价值的几十倍、上百倍，因此模具工业是国民经济的基础工业，模具的生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造业水平高低的重
13、要标志。由于塑料模具工业快速发展及上述各方面差距的存在，因此我国今后塑料模具的发展必将大于模具工业总体发展速度。塑料模具生产企业在向着规模化和现代化发展的同时，专业和追求精度仍旧是一个必然的发展趋势。从技术上来说，为了满足用户对模具制造的“交货期短”、“质量好”、“精度高”、“价格低”的要求。本课题是通过对塑件材料、质量、体积的分析与计算，合理选用注塑机，并对各个参数进行了校核，设计出一副合理，经济，适用的塑料注塑模具。 1.1设计题目：如图1所示的塑件实物为一个剃须刀上盖零件，该零件要求具有一定的刚度与强度，上表面平整光滑该零件不透明，其形状主要由曲面与平面构成，左右对称，具有良好的受力性能
14、。长=110mm 宽=50mm 厚=2mm密度 = 1.0610-6 g/ mm3质量 = 11.65g 设计要求： （1）确定塑件所用塑料品种； （2）设计和选择成型塑件的注塑模具； （3）塑件的数控加工编程。 图1-1 塑件三维图1.2任务分析 分析设计题目、设计要求，设计前应该先确定塑件所用塑料的种类，从而确定塑件的精度等级，获取塑料的基本工艺参数。通过对塑件结构进行观察可知：塑件上表面光滑平面，其厚度均匀，在设计是应注意浇口位置及其尺寸的设计，以避免变得不光滑与弯曲变形。2、塑件塑料种类的选择和结构工艺性2.1塑料品种的确定 所给塑件实物为不透明制件，根据塑件的要求，初步确定所用塑料应
15、是工程塑料。在工程塑料中有很多品种满足塑件的使用要求，如ABS、聚甲醛、聚碳酸酯等。从成型工艺性和成本方面考虑聚甲醛的热稳定性较差，加工工艺要求较高；聚碳酸酯成型时的粘度较大，分子链较刚硬要求较高，制品中容易产生内应力等，加之两者的原料价格也较高，最后还是选择用ABS塑料。2.2 ABS塑料的性能 2.3塑料精度 塑件公差等级的选用与塑料的品种有关：模具塑件尺寸公差的代号为MT，公差等级分为7级,每一级又可分为A、B两部分，其中A为不受模具活动部分影响尺寸的公差，B为受模具活动部分影响尺寸的公差。塑件尺寸精度的确定应合理选择，尽可能选用低精度等级。材料为ABS时，选取一般精度等级为MT3，未注
16、公差尺寸的公差等级为MT5。参考书目3P68注塑制品表面粗糙度2.4塑件的表面粗糙度 塑件的表面粗糙度除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点外，主要取决于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度要比塑件的低12级，塑料制件的表面粗糙度Ra值一般为0.80.2m，在模具使用中，由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，应随时给以抛光复原。透明制件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同；而不透明制件则根据使用情况而定，非配合表面和隐藏面可取较大的表面粗糙度值,除塑件外表面有特殊要求外，一般型腔的表面粗糙度要低于型芯的表面粗糙度。ABS塑料表面粗糙度的取值范围为0.025m1.6m。在本设计中表面粗
17、糙度采用1.6m。参考书目3P71注塑制品表面粗糙度3、分型面及型腔的设计3.1分型面选择分型面很重要，是模具结构中的基准面，它会直接影响成型塑件的质量、注射成型的效率以及模具加工的工艺性等等。所以确定模的分型面是模具设计中的重要环节之一。3.1.1选择模具分型面的基本原则：1、符合胶件脱模的基本要求，就是能使胶件从模具内取出，分模面位置应设在胶件脱模方向最大的投影边缘部位。2、确保胶件在后模的一侧，有利于顶出且顶针痕迹不显露于外表面。3、分模线不影响胶件外观。分模面应尽量不破坏胶件光滑的外表面。 4、确保胶件质量，好像把有同轴度要求的胶件部分放到分模面的同一侧等5、分模面选择应尽量避免形成侧
18、孔、侧凹，若需要行位成形，力求行位结构简单，尽量避免前模行位。6、必须合理地安排浇注系统，特别是在浇口位置。7、必须满足模具的锁紧要求，将胶件投影面积大的方向，放在前、后模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分模面；另外，分模面是曲面时，应加斜面锁紧。8、要有利于模具的加工。9、要保持塑料零件的外观整洁。3.1.2分型面的确定 产品的分型面如图31所示。图3-1 产品的分型面图3.2型腔的确定 型腔数的确定，与所要求的塑件质量、塑件的几何形状、塑件成本及交货期等因素有关。从经济的角度出发，订货量大时可选用多型腔模具，对小型制件，型腔数量可由经验决定。当尺寸精度和重复性精度要求很高时，应尽
19、量减少型腔的数目，在满足其他要求的前提下尽量采用单型腔模具。针对于本设计的塑件，由于尺寸精度和重复性精度要求不高，因而拟采用以模具中心对称的一模两腔较为合适。4、凹模、凸模厚度尺寸设计凹模用于产品外表面的成型，精度要求高、材料耐热、耐冲击、耐磨、硬度高、耐腐蚀、抛光性能好；前模不容许烧焊。因此选用钢材718S为加工材料。其特点是抛光性好,耐磨性好,抗拉强度高,常用于高抛光度及高要求的内模镶件,适合PA、POM、PS、PE、PP和ABS等塑料模。凸模用于产品内表面的成型，后模的材料比较硬，表面质量一般情况下比前模要求低一些，所以采用跟前模一样的材料。由于此零件需一模两出，因此需要对零件进行排位，
20、由于此零件厚2mm，根据型腔至内膜镶件边经验数值（表1）可得型腔至内膜镶件边数值为20mm。表1 型腔至内膜镶件边经验数值型腔深度型腔至内膜镶件边数值/mm型腔深度型腔至内膜镶件边数值/mm20mm1520304030352030mm2530403550注：1 凸模和凹模的宽度和长度尺寸一般情况下是相同的。2 内模镶件的长、宽尺寸应取整数，宽度应尽量和标准模架的推杆板宽度相等。内模镶件包括凹模和凸模，厚度与制品高度及制品在分型面上的投影面积有关，一般制品可参考下述经验数值选定。 凹模厚度A 一般在型腔深度基础上加Wa=10 20mm ，当制品在分型面上的投影面积大于200cm2 时，W 。宜取
21、25 30mm 。见图4-1 。图4-1 凸模厚度B 见图3 ，分以下两种情况。一是凸模无型腔：见图8(a)，此时应保证凸模有足够的强度和刚度，凸模厚度取决于凸模的长宽尺寸。二是凸模有型腔：图8(b)，凸模的厚度B = 型腔深度a + 封料尺寸b(最小8mm) + 钢厚14mm左右。如果型芯镶通，则不用加14mm；如果按上式计算得到的厚度小于表2中凸模厚度B，则以表2中的厚度为准。表2凸模厚度经验确定法内模镶件的长宽凸模厚度B内模镶件的长宽凸模厚度B5050152015015020020030405050100100202520020040501001001501502530注意事项：凹模厚度
22、应该尽量取小一点，以减小主流道的长度。凸模厚度是指分型面以下的厚度，不包括凸模型芯的高度。凸模型腔越深，封料尺寸的值就越要取小点；反之，则可以取大些。由于零件长宽为11050。因此，根据凸模厚度经验确定法（表2）可以确定凸模厚度为25mm，凹模厚度A为15mm。当确定了型腔至内膜镶件边数值和凹凸模厚度，就可以定义一个毛坯，再通过分型面的裁剪就可以得到凹模（图4-2）、凸模（图4-3）。图4-2 产品的凹模图图4-3产品的凸模图 5、注塑机的选择 塑件采用一模两腔形式，注塑量为1.481032=3103mm3 。要求注射成型时的总注射量应是注射机最大注射量的80%以下。 G80%Gmax （3-
23、1）代入数据得：Gmax= G/0.8=（3103）/0.8=3.75 cm3 公式引自参考书目4P156公式（8-3）初选注射机为XS-Z-30技术参数如 表3： 表3 XS-Z-60注塑机技术参数理论容量/ cm330柱塞直径/ mm28注射压力/ MPa119注射行程/ mm130锁模力/ KN250最大注射面积/ cm290模具最大厚度/ mm180模具最小厚度/ mm60最大开合模行程/mm160动、定模固定板寸/mm250x280喷嘴圆弧半径/mm12喷嘴孔径/mm2拉杆空间/mm235顶出形式四侧设有顶杆，机械顶出6、 注射机有关参数的校核61 最大注射量的校核 最大注射量应满足
24、以下关系： NM+MjKMn （4-1）其中N-型腔数量；M-单个塑件的体积或质量,cm3或gMj-浇注系统的凝量，cm3或g；Mn-注射机最大注射量，cm3或g；K-注射机最大注射量利用系数，一般取0.8；M=1.5 cm3 ，Mj=12cm3 ，KMn=0.830=24 cm3将已知数据带入可得：NM+Mj=15cm3 KMn=24cm3 所以校核最大注射量满足要求。 公式引自参考书目3公式P101（4.3）62 锁模力的校核 锁模力F应满足： kApF （4-2） 公式中：k-锁模力安全系数，一般取k=1.1; A-塑件与浇注系统在分型面上的投影面积，约为21cm2 ; P-型腔的平均压
25、力，通常取2040MPa，对该模具取30MPa。经计算所需锁模力为60KN，小于注塑机的锁模力，符合要求。 公式引自参考书目3公式P102（4.6） 63 注射压力的校核 注射压力P应满足： k P0 P 式中：k-安全系数，一般取k=1.251.4； P0-塑件与成型时所需注塑压力，对ABS塑料，常取60100MPa。 由于所用塑件尺寸较小，平均壁厚为2mm，所用注塑压力取80MPa，在安全系数去1.4时，经计算型腔成型压力为112MPa。注射机的注射压力为119Mpa，即注射压力型腔成型压力所以注射压力满足要求。 公式引自参考书目2P14264 模具闭合高度的确定本设计模具初步拟采用A1模
26、架。根据参考书目1P418表10-2和P419表10-8、P431表10-13查得：定模座板h1 =25mm；定模板A=50mm；动模板B=25mm；动模底版h1=30mm；垫块C=80mm；推杆固定板 =15mm；推板 =20mm模具闭合高度：H=250mm。 65 模具安装部分的校核模具外型尺寸校核：该模具外形尺寸为110mm50mm，一模两腔外形尺寸为75mm120mm，而XS-Z-30型注射机模板最大安装尺寸为250mm280mm，所以能满足模具安装要求。模具厚度校核：XS-Z-30型注射机所允许模具的最小厚度为 =60mm，最大厚度为 =180mm，模具闭合高度满足 HminH Hm
27、ax 安装条件。66 开模行程的校核 S H1+ H2 +（510）mm （4-3）代入数据得S=3+57+8=70mm所以S=160mm70mm,开模行程足够.S注塑机最大开模行程，（mm）H1塑件脱模距离（mm）H2包括流道凝料在内的塑件高度，（mm）数据引自参考书目37、浇注系统的设计7.1 主流道的设计主流道的设计原则：一.尽量减小浇注系统的断面及缩短其长度二.要能够保证塑件的质量(避免常见的充填问题 )三.尽可能做到同步填充主流道是直接与注射机的喷嘴连接的部分。主流道和高温塑料及喷嘴会经常反复接触，很容易会损坏，所以为了方便更换，常常设计成可拆卸的主流道衬套结构。主流道衬套的进口端在
28、注射时承受很大的喷嘴压力，同时，其出口端与分流道、浇口也承受型腔的反压力，所以主流道衬套应代凸缘，使之固定在定模上。主流道为一圆锥孔，其小头正对注射机的喷嘴，因喷嘴外形为球面，所以主浇道小头孔端的外形应为一凹球面，为了配合紧密，防止溢料，凹球面的半径应比喷嘴的球面半径略大23mm，主流道的个部分尺寸如图6-3： 图7-1 浇道的形式衣架模具主流道的尺寸：d1=喷嘴孔径1（mm）=2.41=3.4mmR=喷嘴圆弧半径（12）（mm）=12（12）=1314mm=26 本设计中取2r=13（mm）取2mmH=16mmd2为6.4mm，L=59mm7.2流道的设计流道的设计准则：一、要保证熔体迅速而
29、均匀地充满型腔二、分流道的尺寸要尽可能短三、要便于加工及刀具的选择四、每一节流道要比下一节流道大1020流道是指主流道与浇口的通道，其作用是使熔融塑料过度和转向。本设计采用圆形截面。本设计当中分流道的d取4mm。参考引自参考书目3P117在一模多腔时，主流道的截面面积应不小于分流道面积的总和，分流道的表面粗糙度应高于主流道表面的粗糙度，从增大外层料流的阻力，降低流速以获得中心料流有相对速度差，有利于熔融塑料冷皮层固定，起到保温作用。73冷料穴和拉料杆的设计工程中常常在主流道或者一级分流道的转弯末端设置冷料穴冷料井的直径稍大于主流道大端直径d2，冷料井与拉料杆头部结构紧密相连。本设计采用反锥形拉
30、料杆冷料井，这种结构形式有足够大的冷料井，在成型韧性好的塑料制品时，应用比较广泛。在取出主流道凝料时无需作侧向移动，易于实现自动化操作。如图6-5 图7-3 冷料井的结构形式因为主流道直径d2=12mm，所以冷料井的直径D=14mm。参考数据引自参考书目4。74 浇口的设计7.4.1 浇口的形式： 浇口也叫作进料口，浇口的设计和位置的选择是否合理，直接影响到塑件能否被高质量地注射成型，它是连接型腔与分流道的通道。除了直接浇口以外，它是浇注系统中截面积最小的部分。常用的浇口形式有直接浇口、侧浇口、扇形浇口、轮辐浇口、潜伏浇口、环行浇口、点浇口、盘形浇口等。侧浇口也叫标准浇口或边缘浇口。侧面浇口的分型面的塑料熔体从填充模腔的内部或外部，它的横截面形状和矩形形状的选择可以根据它的形状特征的塑料部件，例如侧浇口，便于加工和修整
