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1、-毕业设计（论文）-基于ProE的插销塑料模具设计与制造-第 20 页本科生毕业论文中文题目：基于Pro/ENGINEER的插销塑料模具设计与制造 英文题目：Based on Pro/ENGINEER bolt plastic mold design and manufacturing 学 号： 学生姓名： 教学学院： 机械电子工程学院 届 别： 2017届 专业班级： 13机械设计制造及其自动化1班 指导教师姓名及职称： 评阅教师姓名及职称： 完成时间： 2017年5 月14 日 摘要中文摘要：本文以日常使用的电源插座作为研究对象, 详细阐述了塑料插销注塑模具的整个设计过程。设计的内容如下：
2、首先对塑件进行综合分析，了解工程塑料的特性，考虑选择哪种塑料，预算单个制品的体积及重量，选择成型设备的类型和规格，选择成型方案，确定模具的成型结构，然后对主要零部件的进行设计计算，还有其他零部件的设计及选用，通过pro/e三维机械设计完成模具的装配，导出模具的装配工程图，编写主要成型零件加工工艺过程，最后根据以上写出设计说明书。用Pro/E软件中的制造模块完成型腔、型芯、分型面、浇注系统的设计。用Pro/E中模具设计的外挂软件EMX7.0完成塑料插销模架的设计及其它结构零部件的设计。最后，生成模具的三维装配图。关键词：Pro/E 插销 注塑模English abstract：This arti
3、cle take the socket of daily use as the research object, the whole design process of plastic bolt injection mold is described in detail. Design content is as follows: first, comprehensive analysis the plastic parts, understand the characteristics of the engineering plastics, consider to choose what
4、kind of plastic, estimate the volume and weight of a single product, choose the type of molding equipment and specifications, choice the forming scheme, determine the shape structure of the mold, then, design the main components and other components, through the pro/e three dimensional mechanical de
5、sign complete mold assembly, draw the assembly diagram of the mold, write the main forming parts processing process, Finally, write the design specification according to the above steps.Using the manufacturing module in Pro/E software to complete the design of the cavity and core，the design of fract
6、al surface and pouring system. The design of the plastic pin rack and other design of other structural parts are designed using the mold design in Pro/E. Finally, complete the 3d assembly diagram of the mold.Key words: Pro/E Socket Injection mold 目录摘要1目录2绪论4一、塑件的工艺分析51.1塑件原材料的分析51.1.1选择材料51.1.2聚丙烯(P
7、P)的注射成型工艺参数61.2塑件结构分析61.3塑件尺寸精度分析71.4塑件表面质量分析71.5塑件脱模斜度的分析7二、注射机型号的初步确定82.1计算塑件的体积与质量82.2初步选择注射机8三、塑件在模具中的位置93.1型腔数目的确定及型腔的布置93.2分型面的确定10四、浇注系统的设计104.1主流道的设计104.2分流道设计114.3浇口的设计124.4 冷料穴与拉料杆设计13五、成型零部件的设计135.1型腔和型芯的结构设计135.2 型腔和型芯的工作尺寸计算14六、模架的选择16七、合模导向机构的设计177.1导柱的设计177.2 导套的设计18八、推出机构的设计198.1脱模力的
8、计算198.2推杆的设计198.3复位杆的设计20九、排气系统及调温系统的设计21十、注射机相关参数的校核2210.1最大注射量的校核2210.2注射压力的校核2310.3锁模力的校核2310.4开模行程的校核2410.5 模具闭合高度的校核24十一、模具的装配25十二、模具主要零件的加工工艺2712.1型腔的加工工艺过程2712.2型芯的加工工艺过程2812.3模具主要零件的制造工艺卡29总结30致谢30参考文献31绪论鼠标、键盘、遥控器、水龙头、塑料瓶、塑料管道我们生活中塑料制品俯拾皆是，这些塑料制品的成型离不开塑料模具。有关数据表示，在国内模具工业的模具产品结构中，塑料膜模具在模具总量中
9、占的比例为43%，可见塑料膜具在模具行业中占有重要地位。资料表明：到现在为止，我国的塑料模已经有了很大的进步，无论是制造精度、模具标准化程度、制造周期、模具寿命，还是自动化塑料成型设备等，都有很大的突破；但与国外先进工业国家相比，仍有一定的差距。在生产制造精密的塑料模具、大型的塑料模具和寿命长的塑料膜具方面还较薄落。”我国应该加速模具工业的发展，首先，要特别注重模具设计人才的培养，培养更多的优秀的模具设计人才，实现模具产业的技术创新，提高模具设计及制造水平。然后，应着重开发模具高端的设计技术、高端的制造技术和优良的模具材料，来提高我国模具的设计及自动化水准和模具在海内、外的竞争力。说到模具，当
10、然就离不开模具设计，现在模具设计的软件有很多，有二维的，也有三维的。本文是基于Pro/e三维机械设计软件设计的电源插销的注射模。解决的主要问题有注射机的选择、分型面确定、成型零部件的设计、浇注系统的设计、合模导向机构的设计、推出机构的设计、模架的选择等。一、塑件的工艺分析1.1塑件原材料的分析1.1.1选择材料本塑件为日常用的电源插座上盖，用于接电插各种电器插头，要求塑件原料材质稳定，并且具有良好的绝缘性、阻燃性和防潮性。分析各塑料属性如下表1.1所示。表1.1 常用工程塑料类物料属性根据塑件的使用要求，综合各种塑料属性，选择塑件材料为PP聚丙烯。1.1.2聚丙烯(PP)的注射成型工艺参数聚丙
11、烯(PP)的注射成型工艺参数如表1.2所示。表1.2聚丙烯(PP)的注射成型工艺参数参数取值范围选取值密度(g/cm)0.900.910.90收缩率（%）1.02.51.75注射机类型螺杆式螺杆转速（r/min)306040喷嘴形式直通式温度/170190180料筒温度/前段180200190中段200220210后段160170165模具温度/408050注射压力/MPa7012080保压压力/MPa506055注射时间/s055保压时间/s206030冷却时间/s155035成型周期/s40120701.2塑件结构分析如图，图1.2、图1.2分别是塑件的pro/e俯视图和仰视图。塑件为一个
12、矩形壳体，长度为250mm,宽度为100mm,高度为25mm,厚度为2.5mm,留了9个大小不一的插孔，左侧稍微凸起，底部切了一个供装配的槽。此塑件为中小零件，结构较为简单。图1.1 塑件俯视图图1.2 塑件仰视图1.3塑件尺寸精度分析塑件主要是能让插头插进去，能与插座底壳配合，因此对尺寸精度和位置精度没有特殊要求，查资料可知在没有特殊要求时精度可取MT6级公差。1.4塑件表面质量分析塑件为插座上壳，在使用上要求无明显缺陷和毛刺外，没有特别的质量要求。 1.5塑件脱模斜度的分析根据文献【1】第75页表3.12 常用塑件的脱模斜度，查得聚本烯的型腔脱模斜度为2545，型芯脱模斜度为2045，这里
13、均取30。二、注射机型号的初步确定2.1计算塑件的体积与质量如图3，根据pro/e里的质量分析可得到塑件的体积v=98.27cm，查得聚丙烯的密度=0.900.91g/cm，取=0.90g/cm，得m1=v=0.90g/cmx 98.27 cm=88.44g。依据塑件的外形及尺寸大小，选择一模两腔的模具结构，估计浇注系统的冷流凝料m2 为80g，则塑件成型每次需要的注射量为m总=2m1+m2=256.88g 图2.1 塑件体积及重量分析2.2初步选择注射机根据计算的塑件体积及质量来确定注射机的型号，又由注射机的最大注射量是其额定注射量的80%，即m总=80%M,m总为塑件和浇注系统的总质量，M
14、为注射机的额定注射量，所以注射机的额定注射量M至少为321.1g。根据文献【1】第107页表4.2 常用国产注射机的规格和性能，初步选择卧式螺杆式注射成型机：G54-S200/400。注射机G54-S200/400的技术参数见下表2.1所示。表2.1 注射机G54-S200/400的技术参数额定注射量/cm3200400螺杆直径/mm55注射压力/Mpa109模具最大厚度/mm406模具最小厚度/mm165拉杆空间/mm290368注射行程/mm160注射方式螺杆式锁模力/KN2540最大成型面积/cm2645模板最大行程/mm260顶出形式动模板设有顶板，开模是通过动模板与顶板相碰，机械顶出
15、塑件合模方式液压-机械液压泵流量/（L/min)170、12动、定模固定板尺寸/mm532634液压泵压力/Mpa6.5喷嘴弧半径/mm18孔半径/mm4机器外形尺寸/mm470014001800 三、塑件在模具中的位置3.1型腔数目的确定及型腔的布置该塑件为中小零件，尺寸相对适中，采用一模两腔安放，采用平衡式布局，型腔的布置如图3.1所示。图3.1型腔布局3.2分型面的确定分析塑件的结构，结合分型面的设计原则，在Pro/e中建立塑件分型面如图3.2所示。图3.2 塑件分型面四、浇注系统的设计4.1主流道的设计按照G54-S200/400型注塑机喷嘴的有关尺寸，设计主流道尺寸如下：1）主流道小
16、端直径 d = 5mm2）主流道的球半径 SR = 20mm3 球面配合深度取 h= 5mm。4）主流道锥角取 = 45）主流道长度L由定模板和定模座板的厚度决定。主流道尺寸如下图4.1所示：图4.1主流道4.2分流道设计图4.2 分流道截面图4.3 分流道、浇口及冷却穴尺寸4.3浇口的设计综合选择浇口的各个方面因素考虑，选择侧浇口，分流道、浇口及塑件布置在分型面同一侧。由【1】可知侧浇口厚度 t= 0.5 2.0mm，此处取t=1.5mm；长度L=0.72 mm，此处取L=2mm；宽度b=1.55mm,此处取b=4mm；浇口设计如图4.3所示。4.4 冷料穴与拉料杆设计本次设计采用反锥度冷料
17、穴，锥度为3度到5度，此处取4度；长度为812mm，这里取10mm，如图4.3所示。根据反锥度冷料穴，采用推杆形式拉料杆。五、成型零部件的设计5.1型腔和型芯的结构设计型腔及型芯结构分别见图5.1、图5.2所示。图5.1 凹模图5.2 凸模5.2 型腔和型芯的工作尺寸计算（1）查表可知聚丙烯（PP）收缩率为百分之1到百分之2.5，计算塑件的平均收缩率为： =100%= %=1.75%（2）型腔径向尺寸计算公式：取x=0.75，（3）型芯径向公式：取x=0.75，（4）型腔深度公式：取x=2/3，（5）型芯径向公式：取x=2/3，（6）未标注尺寸公差MT6级公差种类为A，根据文献【1】第71页表
18、3.6查得塑件基本尺寸未注公差的尺寸公差允许偏差，代入型芯和型腔的计算公式得计算结果如表5.1所示。表5.1 型芯和型腔的尺寸计算类型模塑件基本尺寸模塑件尺寸公差（MT6）计算公式工作尺寸型腔径向尺寸250=1.60100=0.74型芯径向尺寸245=1.6095=0.74高度和深度尺寸25=0.3522.5=0.30注：未注尺寸单位为mm六、模架的选择根据型腔大小和布置方案，查表确定型腔到模仁的距离、塑件之间的距离，得到模仁外形尺寸bxlxh=304x320x75； 查表确定模仁到模板的距离，得到模架的外形尺寸BxLxH=424x440x150。结合pro/e外挂软件EMX7.0中的供应商标
19、准模架，选择日本富得巴公司futaba-s模架中sc-type（futaba-s模架中的sc-type类型即为国标中小型基本模架的A1型）无承板无推板类型模架，尺寸为500x500，调整动模板厚度为90，调整定模板的厚度为60，如图6.1所示：图6.1 futaba-sc-500x500模架尺寸确定各模板尺寸如下：定模座板： 600x600x35mm动模座板： 600x600x35mm定模板： 500x500x90mm动模板： 500x500x60mm推杆固定板：500x320x25mm推板： 500x320x30mm七、合模导向机构的设计7.1导柱的设计综合考虑选择导柱如图7.1所示：图7.
20、1 导柱的选择7.2 导套的设计 综合考虑选择导套如图7.1所示：图7.2 导套的选择八、推出机构的设计8.1脱模力的计算 经计算得A85000mm2代入上式得Ft=162605N可见，塑件所需脱模力比较大，结合制件结构特点，每腔选用4根直径为12mm的推杆，则两腔共需要8根推杆。8.2推杆的设计 如图8.1，选择圆柱形推杆，推杆直径为12mm，长度由塑件高度、动模板厚度、垫块的高度、推杆固定板的厚度决定，L=22.5+60+100-30=152.5mm，这里先选择推杆长度为80mm，之后再在proe中打开零件编辑定义长度为152.5mm；塑件每腔选用4根直径为12mm的推杆，则两腔共需要8根
21、推杆；推杆在型腔中的布局方式如图8.2所示；推杆材料选用T10A，热处理5055HRC，推杆工作端配合部分的粗糙度Ra取0.8m；推杆与凸模板的配合采用间隙配合H8/f7。8.1推杆的选择图8.2 推杆在型腔中的布局8.3复位杆的设计 由模架选用圆柱形复位杆，直径选 20mm，长度为顶杆固定板底端到分型面之间的距离130mm。这里选择L=150mm，proe系统会自动修改成顶杆固定板底端到分型面之间的距离，如图8.3所示。图8.3 复位杆的选择九、排气系统及调温系统的设计9.1排气系统的设计 9.2调温系统的设计原料PP的注射成型温度为4080，本次模具设计选用50，而当模具温度在80以上时，
22、模具才需要设置加热装置，所以本次设计不需要加热系统，只需要设计冷却系统。本次设计为矩形壳体的塑件，采用在动模板和定模板上距型腔表面相同的距离钻孔，根据塑件的厚度T=2.5，可在型腔周围布置6个直径d=8mm的冷却水道；冷却水道的布置如图9.1：图9.1 冷却水道的布置十、注射机相关参数的校核10.1最大注射量的校核如图9.1所示，根据pro/e里的质量分析可得到两个塑件加上浇注系统的总体积W注=196.58cm，0.8 W公=0.8X400=320cm，满足校核公式0.8 W公W注，故满足要求。图10.1 铸件体积分析10.2注射压力的校核K P0=1.380=104（Mpa）Pmax=109
23、（Mpa），满足要求。10.3锁模力的校核将数据带入公式得： ，满足要求。10.4开模行程的校核代入数据得：H模=25+125+10=160mmH注=260mm，满足要求。10.5 模具闭合高度的校核结论：经过验证本次选取的G54-S200/400型注射机符合本次模具设计的使用要求。十一、模具的装配装配完成后的模具如下图所示：图11.1 模具的缺省视图图11.2 塑件在模具中的位置图11.3 模具的开模模拟图11.4 模具装配图1、动模板；2、定模板；3、冷却水道；4、定模座板；5、定位圈；6、浇口套；7、塑件；8、导套；9、导柱；10、动模座板；11、垫块；12、螺钉；13、复位杆；14、推
24、杆；15、注射机顶杆；16、拉料杆；17、推板；18、推杆固定板；19、销钉十二、模具主要零件的加工工艺12.1型腔的加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料锻造毛坯成六面体，确保各面留有充足的加工余量锻造设备2铣削加工铣削六面，各面留足够的磨削余量立式铣床3钳工划线划出型腔的外轮廓，并留足够的铣削余量钳工台4铣削加工粗铣型腔，各型面留足够的数铣余量立式铣床5数铣加工粗、中、精加工，精加工后留足够的抛光余量。数控铣床6热处理淬火并回火HRC5458。7钳工加工磨光型腔底面和定位所需的基准面。钳工台8电火花加工粗、中、精分档加工。电火花机床9磨削加工磨削各平面达图纸要求。平面磨床10抛光加工
25、抛光并边倒角。钳工台11检验12.2型芯的加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料锻造毛坯成六面体，确保各面留有充足的加工余量锻造设备2铣削加工铣削六面，各面留足够的磨削余量。立式铣床3钳工划线划出型芯的外轮廓，并留足够的铣削余量钳工台4铣削加工粗铣型芯，各型面留足够的数铣余量立式铣床5数铣加工粗、中、精加工，精加工后留足够的抛光余量数控铣床6热处理淬火并回火HRC54587钳工加工磨光型芯凸面和定位所需的基准面钳工台8电火花加工粗、中、精分档加工电火花机床9磨削加工磨削各平面达图纸要求平面磨床10抛光加工抛光并边倒角钳工台11检验序号名称材料热处理硬度(HRC)数量1动模板45号钢545
26、812定模板45号钢545813动模座45号钢14定模座45号钢15垫块30号钢26导柱T8A505547导套T8A505548拉料杆65Mn505519复位杆T8A5055410推杆T8A5055811推杆固定板45号钢112推板45号钢4045113定位圈45号钢4050114浇口套T8A5055112.3模具主要零件的制造工艺卡总结到最后设计完了发现模架选的好像有点大，选择450x450合适一点，当时考虑导柱、导套的位置太多，这都是因为没经验，没有综合考虑。其实这次设计的插销总体上来说还是比较简单的，但是因为自己才疏学浅，对Pro/e三维设计软件掌握的不够熟练，耗费了大量的时间查阅书籍，
27、包括自己以前学过的课本，还有图书馆的设计手册、模具设计等一些相关资料。作为一名设计者要想设计出优秀的塑料膜，不仅要了解塑件的工艺性，还应该对注射机、分型面、浇注系统、成型零部件、合模导向机构、推出机构、模架及模具的装配有充分的认识。通过这次毕业设计，我学到了很多，清楚了模具设计的一般过程，了解了各类塑料的属性，同时也加强了对三维机械设计软件Pro/e的训练，对注射模有了更深一步的了解。希望如果在以后工作或生活中接触到模具，会做的更好。由于水平有限，设计中存在不足之处，恳请老师批评指正。致谢能顺利完成这次毕业设计，要特别感谢我的指导老师胡建军老师，是老师给了我基于Pro/ENGINEER的插销塑
28、料模具设计与制造这个题目，让我有机会接触注射模具，了解模具设计的一般步骤，加强三维机械设计软件的训练。老师从一开始就比较关注我们的设计，跟我们说有什么不懂的地方可随时约他，还给了我们注射机实验室的钥匙，方便我们研究注射模具。在此，表示我最诚挚的感谢。本次毕业设计也用到了大学四年的知识，也请教了许多同学，在此也感谢那些四年以来悉心教导我的老师和一直陪伴我的同学。参考文献【1】 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计M.北京：高等教育出版社，2001【2】 田绪东，管殿柱. Pro/ENGINEER Wildfire 4.0三维机械设计M.北京：机械工业出版社，2009【3】詹友刚. Pro/ENGINE
29、ER中文野火版4.0模具设计教程M. 北京：机械工业出版社，2008【4】陈锡栋，周小玉.实用模具技术手册M. 北京：机械工业出版社，2001【5】杨占尧.模具设计与制造M.北京：人民邮电出版社，2009【6】张中元 . 塑料注射模具设计M. 北京：航天工业出版社.1991【7】大连理工大学工程图学教研室.机械制图M.北京：高等教育出版社，2007【8】王伯平.互换性与测量技术基础M.北京：机械工业出版社，2008【9】大连理工大学工程图学教研室.机械制图M.北京：高等教育出版社，2007【10】丁骏一.邹青.机械制造技术基础M.北京：机械工业出版社，2009【11】鞠鲁粤.工程材料与成形技术基础M. 北京：高等教育出版社，2015