玩具汽車外殼的注塑模具設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計題 目玩具汽車外殼的注塑模具設(shè)計學生姓名 專業(yè)班級機械設(shè)計制造及其自動化0943學 號系 （部）指導教師（職稱）完成時間 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書題目玩具汽車外殼的注塑模具設(shè)計專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化學號姓名主要內(nèi)容、主要要求、主要參考資料等：一、主要內(nèi)容：在設(shè)計中，根據(jù)老師提供的玩具汽車外殼模型，進行其生產(chǎn) 時的注塑模具設(shè)計。主要涉及到注射模設(shè)計的原理和分析，機械設(shè)計，機械計 算機制圖等方面的知識。通過對模型的外形結(jié)構(gòu)的分析，針對性的設(shè)計成產(chǎn)模 具，在設(shè)計的過程中，理解并應用模具的基本設(shè)計概念和要求，即注塑成型的 分析、注塑機的選擇及相關(guān)參數(shù)校核、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計、注塑模具設(shè)計的有關(guān) 計算、模具總體尺寸的確定與結(jié)構(gòu)草圖的繪制、模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖 的繪制、用MOLDFLC進行仿真分析進而進行優(yōu)化、全面審核投產(chǎn)制造等。二、主要要求：模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計有其特點，在設(shè)計計算中要遵循設(shè)計主要要 求，包括塑件的工藝性分析，成型位置及分型面的選擇，確定模具基本結(jié)構(gòu)及 模架的選定，確定形腔的數(shù)量和布局， 澆注系統(tǒng)設(shè)計，注塑模成型零部件設(shè)計， 合模導向機構(gòu)設(shè)計，定距分型機構(gòu)設(shè)計，冷卻系統(tǒng)設(shè)計，模架及模具材料的選 擇，注射機相關(guān)參數(shù)校核，模具的安裝和調(diào)試等。三、主要文獻1. 推薦參考書：1 周璧華，陳斌，石立華電磁脈沖及其工程防護M.北京：國防工業(yè)出版社， 2003.2 張仁豫，陳昌漁，王昌長.高電壓試驗技術(shù)M.北京：清華大學出版社，2003.3 曾中正.實用脈沖功率技術(shù)引論M.西安：陜西科學技術(shù)出版社，2003.4 郭允晟，蘇秉偉，方偉喬等.脈沖參數(shù)與時域測量技術(shù)M.北京：中國計量 出版社，1989. 梁曦東，陳昌漁，周遠翔.高電壓工程M.北京：清華大學出版社，2003. 譚陽紅，蔣文科，何怡剛.基于OrCAD10.5的電子電路分析與設(shè)計M.北 京：國防工業(yè)出版社，2007.2. 學術(shù)期刊、學術(shù)會議等其它參考文獻自備。完成期限：指導教師簽名：專業(yè)負責人簽名：年 月日摘要ABSTRACT 1緒論2塑件的工藝分析2.1塑件尺寸及精度2.2塑件的結(jié)構(gòu)分析2.2.1脫模斜度222塑件的壁厚2.2.3塑件的圓角和加強肋2.2.4塑件的孑L 2.3塑件表面粗糙度2.4塑件的體積和質(zhì)量 3塑料材料分析 3.1塑料材料的基本特性 3.2 ABS的性能指標3.3塑件材料成型性能 3.4塑件材料主要用途4注射成型工藝4.1注塑成型原理4.1.1注射成型工藝 4.2型腔數(shù)目的確定5注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.1分型面的設(shè)計5.2型腔的布局5.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計5.3.1澆注系統(tǒng)組成5.3.2確定澆注系統(tǒng)的原則5.3.3流道的設(shè)計5.3.4分流道的設(shè)計5.3.5澆口的設(shè)計5.3.6冷料穴的設(shè)計5.4 模架及標準件的選用 5.4.1模架的選用5.4.2模架的選擇5.5注射模成型零部件的設(shè)計 5.5.1成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計5.6排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計5.7推出機構(gòu)的設(shè)計5.7.1推出機構(gòu)的設(shè)計要求5.7.2脫模機構(gòu)類型的選擇5.7.3推桿機構(gòu)具體設(shè)計 5.8注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 5.9冷卻系統(tǒng)之設(shè)計規(guī)則 5.10側(cè)向抽芯機構(gòu)類型選擇 6工作原理分析 總結(jié)致謝參考文獻附 錄玩具汽車外殼的模具設(shè)計摘要通過對塑件的工藝性分析，對塑件的結(jié)構(gòu)和實際要求的分析理解，在模具 設(shè)計中，結(jié)合理論和實踐，設(shè)計一套生產(chǎn)的注塑模具，要求模具的設(shè)計符合機 械原理，符合模具加工要求，能夠適應規(guī)模化的生產(chǎn)，設(shè)計要合情合理，沒有 矛盾和無法實現(xiàn)的地方。注塑模具在社會上應用越來越廣，要結(jié)合成產(chǎn)和第一 線的經(jīng)驗，安全，節(jié)省原料，產(chǎn)生經(jīng)濟效益，所用的工藝過程，設(shè)計思路，加 工需要，零件選擇，都要符合機械行業(yè)的規(guī)定。本次的塑件是一個玩具汽車外 殼，結(jié)合玩具汽車外殼來設(shè)計模具。通過設(shè)計該生產(chǎn)的注塑模具，意義深遠， 首先學會查表和手冊，能夠合理的選擇自己所需的零件，熟悉計算公式，能對 各種計算熟練使用。其次，要能夠用計算機 proe 制圖軟件，準確，完整地表達 出設(shè)計過程和成果，能形象的展現(xiàn)設(shè)計的機構(gòu)，特點。最后，要學會發(fā)散性思 維的思考方式，用分析性的軟件去分析自己的模具，找出優(yōu)缺點，并能夠舉一 反三，真正的做到理解運用模具設(shè)計的原理和過程。通過畢業(yè)設(shè)計，讓自己在 進入工作前感受一下行業(yè)的要求和特點，為將來的職業(yè)生涯打下基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞： 模具設(shè)計 / 機械原理 /proe 制圖/模具選擇THE DESIGN MOLD OF TOY CARABSTRACTAccording to the plastic products requirements, understand the use of plastic parts, plastic parts of the process analysis, dimensional accuracy and other technical requirements, selection of plastic parts size. The use of a mold of a mold two, a side gate feed, injection machine uses the Haitian models, cooling system, and mapping assembly drawing and parts drawing, mold reasonable processing method. Enclose brochures, the systematic use of a brief text, concise schematic diagram and calculation analysis of plastic parts, so as to make reasonable mold design. The design of a product-dependentpart is on extracting the geometry from the plastic product. In recent years, technology has been successfully used to help mould designers to design the product-dependent parts. Injection mod is the most important process for manufacturing plastic mod products.the necessary equipment consists of two main elements, the injection mod machines used today are so-called universal machines,onto which various mod for plastic parts with different geometries can be mounted , within certain dimension limits,but the injection mod design has to change with plastic products. For different mod geometries,different mod configurations are usually necessary.KEYWORDS mold design， draw two-dimensional map， PROE rendering3D map，the choice of injection machine1 緒論在整個機械行業(yè)中，模具的發(fā)展相當?shù)难杆?，隨著工業(yè)性的規(guī)?；?，產(chǎn)品 的日益生產(chǎn)化，越來越多的生活用品，工業(yè)用品需要大量的生產(chǎn)，這就造成了 當今模具行業(yè)的日益繁榮，在我國，模具設(shè)計與制造是國家經(jīng)濟建設(shè)的重要產(chǎn) 業(yè)，模具生產(chǎn)的廣泛應用于電子，汽車，辦公，工業(yè)，軍事等各個行業(yè)。在機 械行業(yè)中，產(chǎn)品零件的標準化是一種未來的趨勢，而產(chǎn)品零件的標準化，卻需 要模具的大力支持，只有模具發(fā)展好了，才能大量的，穩(wěn)定的，合格的生產(chǎn)出 各種所需的產(chǎn)品，才能適應社會化大生產(chǎn)。放眼當今全球，在國外，尤其是日本，德國，美國。模具產(chǎn)業(yè)在整個機械 行業(yè)占據(jù)重要的地位，從當年美國福特汽車的標準化生產(chǎn)開始，已經(jīng)預示著模 具必將輔佐這整個行業(yè)的快速前進，產(chǎn)品及其零件的標準化，會給人們的生產(chǎn) 生活帶來巨大的便利，用模具生產(chǎn)加工的產(chǎn)品，本身就會解決那些復雜性，高 精度性，材料成本高昂，大批量成產(chǎn)的特點，同時，模具的高效，節(jié)能，靈活 也為很多企業(yè)帶來可觀的效應。為什么美國，德國，日本的經(jīng)濟實力強盛，其 國家的重工業(yè)的模具頗具規(guī)模和技術(shù)是其重要的原因之一 1 。很多人聽到機械這個詞，就會想到機器巨大的轟鳴聲，想到那些冰冷的金 屬材料，而模具，卻有相當一部分是和塑料打交道，本次設(shè)計就是有關(guān)注塑模 具的設(shè)計，材料使用的是各種塑料，主要生產(chǎn)的是一些生活用品和質(zhì)輕，易于 攜帶的產(chǎn)品。其基本原理就是利用各種注塑機，將塑料材料，在高溫高壓的作 用下，噴射入模具，使材料在模具中能夠冷卻成型，然后分開模具，將成型好 的產(chǎn)品取出，最后在加工處理一下，得到了我們想要的產(chǎn)品。這樣的產(chǎn)生，方 便快捷，材料利用率高，環(huán)境污染少，經(jīng)濟效益也高，在本次的設(shè)計中，就是 通過一個玩具汽車外殼的塑料塑件的分析觀察，采用塑料材料，設(shè)計一款適合 生產(chǎn)化的模具。注塑模具根據(jù)產(chǎn)品加工的需要有很多種 2 ，主要分為：注塑模，壓縮模， 壓注模，擠出模，氣動成型模，本次的設(shè)計中就是有關(guān)注塑模的設(shè)計。模具的 設(shè)計方法也有很多，其設(shè)計過程靈活多變，應用到各種軟件去描畫分析，可以 說，學活注塑模具的設(shè)計，是學習其他機械設(shè)計的基礎(chǔ)。學習注塑模具，也要了解注塑模具的材料，各種材料的特點。高分子聚合 物的結(jié)構(gòu)特點和性能，塑料的組成與工藝特性，塑料成型制件的結(jié)構(gòu)工藝性， 熟悉注射模，壓縮模，壓注模，擠出模等塑料模具的成型工藝，了解注塑機的 基本構(gòu)造和熟悉注射模與注射機之間的關(guān)系，在注射模具設(shè)計中，側(cè)向分型與 抽芯機構(gòu)的設(shè)計難度最大，一般稍微復雜的模具都要用到。而本次設(shè)計，在后 面就會用到，所以在以后的學習中，要注意領(lǐng)悟和感受。2 塑件的工藝分析在模具設(shè)計之前需要對塑件進行工藝性分析，分析塑件的結(jié)構(gòu)， 尺寸，表 面粗糙度等， 有利于設(shè)計最合理的模具。 本次設(shè)計的塑件是玩具小車車架如圖 （1）所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)中等復雜程度，生產(chǎn)量大， 要求較低的模具成本，成型容易，由于采用材料為ABS根據(jù)塑件精度表可知， 塑件精度要求中等，為 4 級。圖 1.1 正面 3D 視圖圖 1.2 背面 3D 視圖圖 1.3 塑件零件圖2.1 塑件尺寸及精度塑件尺寸的大小是受到塑料流動性的影響的，其塑件的精度，會受到模具制造精度的影響和塑料收縮率的影響， 不同情況下， 兩種因素的影響程度不同， 那么在分析塑件的尺寸精度時，就要考慮到塑料的種類性能，在本次設(shè)計中， 選取材料為ABS因為流動性較好，適用于不同尺寸的制品，工程塑料模塑塑 料件的尺寸公差有國家標準， 參照文獻3 表 3-2 塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標準來確定。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT3級精度，未注的就采用MT5級精度。查（GB/T14486-1993）可知，塑件的標注公差的尺寸公差值 A為0.52mm B為0.72mm.2.2 塑件的結(jié)構(gòu)分析2.2.1 脫模斜度塑料都有收縮率，在成型時，遇冷收縮時會過度的包裹住模具的型芯，那 么，為了便于后期的塑件脫模，就要在塑件內(nèi)外表面沿著脫模方向設(shè)計一定的 斜度，這個所謂的脫模斜度，是與塑件的收縮率，塑件的尺寸，結(jié)構(gòu)等有關(guān)。 本次設(shè)計中，按照一般的設(shè)計經(jīng)驗取值為 30 1 30,同時我取脫模斜度 為1塑件的壁厚對模具有一定的影響，一般來講，壁厚越小越好，壁厚要有足 夠的強度和剛度，但對于一些大型的塑件來講，壁厚過小的話，填充的阻力就 比較大，不易于成型，經(jīng)過查閱文獻 中的表 3.5 和表 3.6. 結(jié)合自己的塑件， 在首次模具設(shè)計中，本著簡單，方便的原則，我測量塑件的壁厚為 2mm而且該 玩具汽車外殼壁厚均勻，所以周邊和底部壁厚均可為 2mm。2.2.3 塑件的圓角和加強肋該塑件在底部有一對加強肋，這樣可以提高塑件的剛度，強度和防止變形， 通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，該對加強肋側(cè)重分布于小車底部的一端處，其布置基本與 熔體充模流動方向一致。塑件在成型時應該避免形成尖角，因為尖角容易形成局部應力性集中，而 且不利于塑件的美觀和強度。合理的塑件圓角，一般內(nèi)圓角半徑為壁厚的 1/3. 外壁圓角為壁厚的 1.5 倍，本塑件，都是圓角，沒有尖角，經(jīng)過測量，結(jié)合本 次的設(shè)計塑件，壁厚為2mm所以，我們把塑件內(nèi)外圓角的半徑取為 0.7mm和 3mm。2.2.4 塑件的孔塑件上的孔一般有兩種，通孔和盲孔， 孔的要求就是，孔與孔的邊緣或者 孔邊緣與制件外壁的距離應該不小于孔徑，本塑件，有一個通孔和 2 個盲孔， 對于這個通孔來說，其直徑較大，4mm而且深度較淺，就采用一段固定的型芯 來加工的方法，由于盲孔的成型比較深，且直徑較小，可以采用成型后在機加 工的方法。2.3 塑件表面粗糙度一般情況下， 模具的表面粗糙度值要比塑件的低 1-2 級5 ，塑件的表面粗糙 度值一般取為 1.6-0.2um 。而且，塑件的型腔的表面粗糙度要小于型芯，通過 對本次設(shè)計塑件的表面分析， 該玩具小車外部的表面粗糙度要大于內(nèi)部， 所以， 我取值內(nèi)部Ra為0.2um,外部取其2倍，為0.4um。2.4 塑件的體積和質(zhì)量本次設(shè)計中，塑件的質(zhì)量和體積測量，在 PROE軟件中，使用塑模部件驗證 功能，可以測得塑件的質(zhì)量（ABS的密度為1.05 g/cm3），即可以得出該塑件制3品的體積為 15.6cm3 質(zhì)量為 16.4克。圖 2.1 塑件分析3塑料材料分析3.1塑料材料的基本特性ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚而成的。這三種組分的各自 特性，使ABS具有良好的綜合理學性能。丙烯腈使 ABS有良好的耐腐蝕性、耐 熱性及表面硬度，丁二烯使 ABS堅韌，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性 能。ABS價格便宜原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應用范圍最廣的工程塑料之一。 是一種良好的熱塑性塑料。ABS無毒，無氣味，呈微黃色，成型的塑料有較好 的光澤，、不透明，密度為1.08-1.2 g cm3。既有較好的抗沖擊強度和一定的 耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿、 酸類對ABS幾乎沒有影響，ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接 觸會軟化溶脹，在酮，醛，酯，氯代烴中會溶解或形成乳濁液。ABS表面受冰醋酸，植物油等化學藥品的侵蝕時會引起應力開裂，ABS有一定的硬度，他的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸穩(wěn)定性較好，易于成型 加工，經(jīng)過調(diào)色配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70 C左 右，熱變形溫度約為93 C耐氣候性差，在紫外線作用下 ABS易變硬發(fā)脆。3.2 ABS的性能指標彎曲強度80Mpa拉伸強度35 49Mpa拉伸彈性模量1.8Gpa,彎曲彈性模 量1.4Gpa，壓縮強度18 -39Mpa，缺口沖擊強度11- 20，硬度62 -86HRC, 體積電阻系數(shù)，收縮率 范圍內(nèi)。ABS的熱變形溫度為93 118C，制品經(jīng)退火 處理后還可提高10C左右。ABS在-40 C時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40至 1ooc的溫度范圍內(nèi)使用8。3.3 塑件材料成型性能ABS 易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。因此，成型加 工前應進行干燥處理； ABS 在升溫時黏度增高，黏度對剪切速率的依賴性 很強，因此模具設(shè)計中大都采用點澆口形式，成型壓力較高，塑件上的脫 模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應該注意盡量減小澆注系統(tǒng)對 料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響及小。 要求塑件精度高時，模具溫度可控制在 50 度左右，要求塑件光澤和耐熱 時模具溫度應控制在 70 度左右。 ABS 比熱容低，塑化效率高，凝固也快， 故成型周期短。3.4 塑件材料主要用途ABS 在機械工業(yè)上用來、泵業(yè)輪、軸承、把手、管連接件、冷藏庫和 冰箱襯里等，汽車工業(yè)上用 ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導管 等，還可用 ABS夾層板制小轎車車身。 ABS還可用來制造水表殼，紡織器 材，電器零件、玩具、電子琴及收錄機殼體、農(nóng)藥噴霧器及家具等。4 注射成型工藝4.1 注塑成型原理注射設(shè)備可以分為柱塞式注射機和螺桿式注射機，其基本原理都是，將塑 料在高溫高壓下注射進模具，使塑料能夠充分的充滿模具，成型制造，至少兩 種的工作特點不一樣，由于本次設(shè)計的材料為 ABS查詢文獻9的表4.1可知, 注射機選用螺桿式，注射壓力為 70-90Mpa 之間，注射時間 3-5 秒。注射成型工藝過程包括成型前的準備，注射過程和塑件后期處理三部分。（ 1 ）、成型前準備，首先要進行塑料的外觀性檢查和工藝性能的測定，主 要就是對材料的處理，一般都要對塑料進行干燥處理，防止材料的水分影響塑料成型（2）注射過程，一般就是加料，塑化，冷卻，脫模這幾個過程，首先是加 料，加料要注意，要根據(jù)注塑量而定，不能太多或者太少，其次是塑化，塑化 是使塑料由固體加熱攪拌變成液體，只有充分的塑化，塑料才能在各處溫度一 致的情況下，使塑料充分順利的進入模具，才能保證生產(chǎn)的連續(xù)性，這也是為 什么要選擇螺桿式注射機的原因。在注射的過程中，要注意保壓和倒流，保壓 不理想，就會使塑料成型不夠均勻，影響塑件的質(zhì)量。而且保壓還要做到保壓 前澆口已經(jīng)凍結(jié)，這樣就會防止?jié)部诘沽鞯默F(xiàn)象。（3）塑件的后期處理， 為了消除塑件的內(nèi)應力和改善塑件的性能與提高穩(wěn) 定性，塑件在成型之后要進行退火處理和調(diào)濕處理，退火處理目的是為了減小 塑件內(nèi)應力，此時，溫度應該控制在塑件使用溫度之上的 10到 20度之間，調(diào) 濕處理，將塑件放在熱水中吸濕，從而讓塑件新性能尺寸穩(wěn)定。4.2 型腔數(shù)目的確定因為本設(shè)計中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并 從經(jīng)濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模 2 腔，進行加 工生產(chǎn)10 。先根據(jù)生產(chǎn)效率的要求和制件的精度要求確定型腔的數(shù)目，然后再 選擇注塑機或?qū)ΜF(xiàn)有的注塑機進行校核。5 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1 分型面的設(shè)計將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開 時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面 稱為分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種 選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條 件。選擇分型面時，應從以下幾個方面考慮：（1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處；（2）分型面的選擇應有利于塑件順利脫模；（3）分型面的選擇應保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量；（4）分型面的選擇應有利于模具的加工；（5）分型面的選擇應有利于排氣；（6）使塑件易于脫模。 綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點，選擇用平直分型面。 并選擇在塑件的最大平面處，玩具小車的最大截面處如下圖。開模后塑件留在 動模一側(cè)。圖 5.1 分型面示意圖5.2 型腔的布局模具的型腔數(shù)量確定為一模兩腔后，就要考慮到型腔的布局，在通常的確 定主流道位置后，型腔的布局要滿足幾個條件，首先，盡量保證各個型腔所獲 得的注塑壓力均等，獲得的塑料量一樣，其次是主流道到各個型腔的流程要盡 量的短，以降低廢料率，最后，各個型腔之間的間距要稍微大點，一面互相影 響成型。根據(jù)模具的特點，確定具體的型腔成型方法為整體式，又由于，型腔 直接和高溫高壓的熔料接觸，所以成型零部件都要進行熱處理，模具采用側(cè)澆 口，并采用對稱式布局，以求達到良好的澆注質(zhì)量 11 。本次設(shè)計，根據(jù)經(jīng)驗， 兩個模具腔之間距離選擇為 35mm。圖 5.2 型腔布局方式5.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進料通道，澆注系 統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類5.3.1 澆注系統(tǒng)組成普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個部分。 主澆道，第一分澆道， 第 二分澆道，第三分澆道，澆口，型腔，冷料穴等。5.3.2 確定澆注系統(tǒng)的原則在設(shè)計澆注系統(tǒng)時應考慮下列有關(guān)因素：（1）了解塑料成型特性： 澆注系統(tǒng)是與塑料的性質(zhì)有關(guān)，只有澆筑系統(tǒng)適 應了塑料的性質(zhì)，才能順利注塑生產(chǎn)，保證質(zhì)量。（2）盡量要避免減少熔接痕跡，本次在設(shè)計澆注系統(tǒng)時要注意，要避免設(shè) 計的澆筑系統(tǒng)流程長，散熱性不均勻，而使之間質(zhì)量不過關(guān)。（3）防止型芯的變形和嵌件的位移，避免塑料熔體直接沖擊小的型芯和嵌 件。（4）冷料：在注射間隔時間， 噴嘴端部的冷料必須去除， 防止注入型腔影響 塑件質(zhì)量，故設(shè)計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施 6 。所以本設(shè)計中采用普通點澆口澆注系統(tǒng)。正確設(shè)計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的 塑料制品極為重要。因為無流道凝料澆注系統(tǒng)的模具結(jié)構(gòu)復雜，成本高，加工 困難，而普通流道系統(tǒng)比較簡單，適合簡單塑件的生產(chǎn)。5.3.3 流道的設(shè)計主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具澆口套相接觸的部分開始，到分 流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流進模具的部分。本設(shè)計中，主 流道的設(shè)計，是垂直于分型面的，而且，主流道是在澆口套里面，截面為圓形。 同時，注意，由于主流道的形狀和尺寸對熔體的溫度有影響，所以設(shè)計時要能 夠使熔體的溫度降和壓力損失最小。為了使主流道的熔料能夠進入順利，所以主流道設(shè)計成圓錐形，錐角 取 為 3（一般情況下，錐角都是 2到 6） ，流道表面粗糙度要求 Ra 0.8 um。澆口套采用碳素工具鋼材料熱處理，熱處理硬度53 57HRC。由于注塑模較小,采用澆口套和定位圈的整體式設(shè)計，用螺釘固定在定模板上。（1）主流道的尺寸3根據(jù)文獻3 圖（6），查表可知,主流道各具體尺寸如下：主流道上下尺寸分另I為4.5mm和6mm（2）分流道的設(shè)計，一般情況下，查閱文獻 12 ，分流道界面取圓形，而且，直徑通常為5-6mm本次設(shè)計取直徑5mm圖 5.3 澆注系統(tǒng)與定位環(huán)、澆口套（3）主流道襯套的形式 選用如圖所示類型的襯套，這種類型可防止襯套在塑料熔體反作用下退出定模。將主流道襯套和定位圈設(shè)計成兩個零件，然后配合固定在模板上，襯套 與定模板的配合采用H?/m6的過渡配合，澆口套和定位圈采用 H9/f9的配合。圖 5.4 主流道襯套及其固定形式定位圈是標準件，尺寸如下。圖 5.5 定位圈零件圖（4）主流道襯套的固定主流道襯套的固定，直接采用2個M5X20的螺絲直接鎖附固定。5.3.4 分流道的設(shè)計分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道，分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。設(shè)計中要注意盡量減少流動過 程中的熱量損失與壓力損失。在本次設(shè)計中，由于型腔是呈現(xiàn)矩形狀，而且， 為了使排列盡量緊湊，縮小模板尺寸，使流程簡短，對稱布置，故本設(shè)計中采 用側(cè)澆口的方式。如圖所示。圖 5.6 主流道和側(cè)澆口的位置5.3.5 澆口的設(shè)計澆口又叫進料口，是連接分流道與型腔的通道。澆口的位置與設(shè)計直接關(guān)系到制件的質(zhì)量好壞熔體在型腔內(nèi)流動時，其動能損失最小。要做到這一點必須使(1) 流程(包括分支流程)為最短；(2) 每一股分流都能大致同時到達其最遠端；(3) 應先從壁厚較厚的部位進料；(4) 考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。由于本設(shè)計中玩具小車車架塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用側(cè)澆口。 側(cè)澆口直接在中間的圓端面處進，玩具小車車架組裝后，澆口被遮擋起來。有 效地排出型腔內(nèi)的氣體。根據(jù)澆口選用原則和為保證塑件表面質(zhì)量及美觀效果，由于澆口界面小， 去除澆口比較容易，不留明顯痕跡，故采用側(cè)澆口。其界面形狀為矩形。側(cè)澆口的寬度和深度尺寸計算b (0.6 0.9) . A/30(5-1)t (0.6 0.9)(5-2)其中b是側(cè)澆口寬度，A是塑件外側(cè)表面積，t是側(cè)澆口深度，是側(cè)澆口塑件的壁厚。在本設(shè)計中，t取1.0mm (根據(jù)塑件壁厚的-)，寬度b取3 33.5mm 澆口長度取1.4mm5.3.6冷料穴的設(shè)計冷料穴也是澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一部分，其一般設(shè)置在主流道和分流道的末端， 它的作用就是為了容納在注射過程中的一部分凝料，在塑料剛進入模具中，最 前部分的凝料遇到溫度角度的模具會發(fā)生塑邊，這樣使其流動性減緩，不利于 后面的塑料的進入成型，同時，結(jié)束注射分模時，在拉料桿的作用下，主流道 的凝料在澆口套中被拉出，推出機構(gòu)開始工作，將塑件推出。冷料穴的設(shè)計方 案有多種，所以本次設(shè)計如圖紙所示，采用倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的 形式。冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上，其標稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為 7mm ，目的是為了保證冷料體積小于冷料穴體積5.4 模架及標準件的選用5.4.1 模架的選用模架，也叫做模胚，是由模板，導柱，導套等零件組成的。模架的作用就 是保證凹凸模在開合模時正確的對準。模架具體由 4 部分組成，定模部分，動 模部分，導向部分，連接固定部分，在模架選擇過程中，要充分考慮帶四部分 的要求。動模板和定模扳必須要有足夠強度和剛度，一般，小型的模具要求兩個模 板厚度大于13mm其尺寸標準和模板上的臺階，沉孔，平面連接的尺寸可以參 照 GB/T4169.8-1984 。其他的零件，如支撐板，墊塊，要求強度足夠，由于都 是標準件，都可以參照上述標準。導向部分，主要就是導柱和導套， 作用就是定位，導向和承受一定側(cè)壓力， 注意，本次設(shè)計中，導柱安裝在動模一側(cè)，對稱的分布在分型面的四周，一般 導柱的長度要長于型芯69mm其配合的長度一般為導柱直徑的 1.5 2倍， 導套的前端要倒角，可取 R11.5.導套固定部分表面粗糙度一般 Ra為0.8um。 其導套的固定配合采用 H7/n6 或者較松的過盈配合。導套和導柱的配合精度通 常采用 H7/f7 的配合。5.4.2 模架的選擇根據(jù)對塑件的 綜合 分析， 確定該模具是單分型 面的 模 具， 由 GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可選擇CI型的模架，其 基本結(jié)構(gòu)如下：圖 5.7 模架CI型模具定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模 架，適合側(cè)澆口，潛伏式澆口，采用斜導柱側(cè)抽芯的注射成形模具。本次設(shè)計的模架型號就是CI-2545-A60-B80-C80。它的意思就是：AB板的尺寸為250X450mm A模板厚度60mr，i B模板厚度80mm由分型面分型面的選擇而選擇模具的導柱導套的安裝方式， 經(jīng)過考慮分析， 導柱導套選擇選正裝。5.5 注射模成型零部件的設(shè)計成型零部件是模具的重要組成部分，主要包括凹模，凸模，鑲件，成型桿 成型環(huán)等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔 體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計是注射模具的重要部 分。5.5.1成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）凹模的設(shè)計 凹模也稱為型腔，是成型塑件外表面的零件，凸模是成型塑件內(nèi)表面的零件，其結(jié)構(gòu)都分為整體式和組合式，在本次的設(shè)計中，結(jié)合塑件的結(jié)構(gòu)分析， 塑件的結(jié)構(gòu)簡單，要求精度一般，表面光滑美觀，所以，模具的凹凸模采用整 體式結(jié)構(gòu) 14 ，即在整塊金屬模板上加工而成，這樣，凹凸模就會簡單牢固，不 易變形，但是要求機加工的能力較強圖 5.8 型腔 3D 圖（2）凸模的設(shè)計 本設(shè)計中零件結(jié)構(gòu)較為簡單，深度不大，但經(jīng)過對塑件實體的仔細觀察研究發(fā)現(xiàn)，型芯與動模板的配合可采用 H7/P6。圖 5.9 型芯 3D 圖5.6 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計在注射過程中，排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計也很重要，因為，塑件材料在注塑過程中， 會不可避免的摻入氣體，混合氣體，如果模具的排氣不正常，會造成模具沖模量不夠，有可能會造成局部高壓現(xiàn)象，從而使塑件質(zhì)量不均勻。一般情況下， 型腔的排氣是利用模具的分型面和配合間隙來排氣，由于本次設(shè)計中模具尺寸 不大，本設(shè)計中采用間隙排氣的方式，而不另設(shè)排氣槽，利用間隙排氣，以不 產(chǎn)生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關(guān)。所以，當塑件表面沒有留下焦痕 時，可以認為型腔內(nèi)的排氣是充分的。5.7 推出機構(gòu)的設(shè)計塑件從模具上取下以前還有一個從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑 件從成型零部件上脫出的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)。主要由推出零件，推出零件固定 板和推板，推出機構(gòu)的導向和復位部件等組成。5.7.1 推出機構(gòu)的設(shè)計要求（1） 推出機構(gòu)設(shè)計時應該盡量使塑件留于動模一側(cè)，（2） 塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損壞。（3）塑件的外觀質(zhì)量要有保證。（4）合模時要使推出機構(gòu)正確復位。（5）推出機構(gòu)動作要可靠。5.7.2 脫模機構(gòu)類型的選擇推出機構(gòu)可分為機動推出，液壓推出，手動推出，也有簡單和復雜的兩種 結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計就選擇使用最廣泛的推件板推出機構(gòu)。其是由一塊與凸模按照 一定配合精度想配合的模板和推桿組成，在推出機構(gòu)開始工作后，推桿推動推 件板，推件板從塑件端面將其從型芯中推出，這種推出機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，連貫性 強。圖 5.10 脫模機構(gòu)5.7.3 推桿機構(gòu)具體設(shè)計（1）推桿布置其分布情況如圖 5.11 所示，推桿在塑件周邊分布均勻，可以使塑件脫模過 程平穩(wěn)推出。圖 5.11 推桿布置（2）推桿的設(shè)計 由于在脫模時，塑件的溫度較高， 推桿直接過大容易給塑件表面照成損壞， 直徑過小，則容易應力集中，通過查閱一些設(shè)計資料和別人經(jīng)驗。該塑件采用 5mm與 8mm#桿，本設(shè)計中采用常用的直通式推桿，即臺肩固定形式的圓形截 面推桿，圖 5.12 推桿設(shè)計時推桿的直徑根據(jù)不同的設(shè)置部位選用不同的直徑。推桿的直徑大于5mm貝推桿長度取直徑的23倍，取為15mm材料選擇為T10A，熱處理要 求為46 50HRC推桿端平面不能產(chǎn)生軸向竄動。推桿與推桿孔配合選為 H8/ f8。5.8 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)模具的溫度對塑件的質(zhì)量和成產(chǎn)率有較大的影響，所以，在設(shè)計注塑模具 時要注意控制模具的溫度。一般情況下，查閱文獻15中的表11.1可知，ABS的 成型溫度為200 270C。模具的溫度要求為40 80C。在脫模時，必須要使模 具降溫，貝為此模具設(shè)計冷卻系統(tǒng)，選用最普遍的循環(huán)式水冷方式，如下圖。圖 5.13 模具冷卻水路圖5.9 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計規(guī)貝設(shè)計冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當而有效率的冷卻。冷卻孔道應使用 標準尺寸，以方便加工與組裝。設(shè)計冷卻系統(tǒng)時，模具設(shè)計者必須根據(jù)塑件的 壁厚與體積決定下列設(shè)計參數(shù)： 冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長度、 孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動速率與熱傳性質(zhì)。(1)冷卻管路的位置與尺寸塑件壁厚應該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設(shè)置是在凸模塊與凹模塊內(nèi)， 設(shè)在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具。一般情況下，水孔的直徑可以根據(jù)塑件的平均壁厚來確定，根據(jù)經(jīng)驗，本 次設(shè)計的塑件壁厚為2mm。那么，水孔直徑可以取值8 10mm。貝選取水孔 直徑為8mm。冷卻水回路的布置合理的布置要求是冷卻水道數(shù)量要多，孔直徑大，交口處加強冷卻，避開 易產(chǎn)生熔接痕的地方，本次設(shè)計采用的是回字路線的分布，循環(huán)式降溫。5.10側(cè)向抽芯機構(gòu)類型選擇在本次的模具設(shè)計中，觀察塑件結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，塑件在和開合模方向 不同的內(nèi)側(cè)有通孔。如下圖。圖5.14塑件結(jié)構(gòu)圖那么塑件就不能直接有推桿推出脫模。其模具的側(cè)向的零件應該設(shè)計這樣的設(shè)計稍微麻煩點。抽芯力的確定。可以利用公式：Ft Ap(ucos sin )，通過下面的數(shù)據(jù)帶入可得，F(xiàn)t 10.86kN。抽芯距的確定：側(cè)向抽芯距一般比塑件上的側(cè)凹，側(cè)孔的深度或者凸臺的高度大 2-3mm。利用公式就是：s s (2 3)貝9，s取值為2mm,所以s的值為 4-5mm.取 4.5mm斜導柱側(cè)抽芯機構(gòu)的組成，設(shè)計圖。圖5.15側(cè)向抽芯采用的是側(cè)型芯滑塊抽芯方向與開合模方向垂直的方式。斜導柱的傾斜角取值15最好。且導柱頂端的斜面角度比大2 -3取為18側(cè)滑塊與斜導柱工作部分采用 H11/b11。sin把取值帶入，可得斜導柱工作長度計算，計算公式為:L=116.99mm。圖 5.16 配合對于固定在模板內(nèi)部分如上圖，與模板內(nèi)安裝孔采取 H7/m6的過度配合，斜導柱直徑計算：可以利用查表法，首先，求得抽芯力 F 和已經(jīng)選定的斜導柱傾斜角，在文獻問表10.1中查到最大彎曲力為11kM貝U, Hw取值為40。6 工作原理分析本次的畢業(yè)設(shè)計到此基本結(jié)束，結(jié)合整個設(shè)計過程，最后設(shè)計出了一套生 產(chǎn)玩具塑料外殼的模具，其基本的工作原理如下，首先是模具設(shè)計完畢后組裝 合模，然后將模具放置在合適的注塑機內(nèi)，注射機開動后開始注射熔料，待注 射劑注塑完畢后，熔體充滿型腔并且經(jīng)過保壓，補縮，冷卻定型后開模，在開 模的過程中，首先是注射機合模系統(tǒng)和帶動動模向后移動，塑件包在凸模上， 此時，隨著分開，斜導柱發(fā)揮作用，促使滑塊向兩次涌動，從而使側(cè)型芯向兩 邊移動分開，那么，側(cè)向分型與抽芯結(jié)束，繼續(xù)移動后，頂針將塑件頂出，整 個工作順利完成。總結(jié)本次塑料模具設(shè)計，通過對玩具小鏟車外殼的塑件分析研究，設(shè)計生產(chǎn)外 殼的模具，首先是全面分析塑件的工藝性性能，然后了解注塑模具設(shè)計的一般 過程，認識到注塑模具的特點，查閱注射工藝參數(shù)，計算注塑模具的尺寸大小， 分析塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理論分析和數(shù)據(jù)計算生產(chǎn)操作上論證 本次的設(shè)計是合理可行的。并且，通過這次設(shè)計，我了解了注射模設(shè)計概況， 熟悉了注射設(shè)備，基本掌握了注射成型的一般原理。本次的畢業(yè)設(shè)計意義不同凡響，通過近 3 個月的努力學習，通過對一個小 小的塑件長期的分析，我先后畫出塑件三維造型，并且深入的學會運用PRO軟 件對塑件的分析，設(shè)計出生產(chǎn)模具，得到模具的結(jié)構(gòu)和尺寸大小，畫出了零件 圖和裝配圖。在本次的模具設(shè)計和塑件的三維建模過程中我也遇到了一些問題，通過對 問題的探索與分析，在老師和同學的熱情幫助下，問題最后得到圓滿解決，也 讓我更深刻的知道了模具設(shè)計各個階段的特點和要求，認識到了機械專業(yè)的重 要性和嚴謹性，達到了畢業(yè)設(shè)計的目的。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展， 各行各業(yè)都進入到高水準高技術(shù)性的發(fā)展階段， 特別是汽車、機械、電子、日用制造等行業(yè)的飛速發(fā)展，使得模具設(shè)計與制造 的人才的需求與日俱增，加上人民生活水平的提高，社會化大生產(chǎn)要日益滿足 生活的需要，模具設(shè)計制造，特別是注射模具的設(shè)計與制造將更為受到重視， 并將會廣泛應用到各個領(lǐng)域中，飛速發(fā)展。致謝在本次畢業(yè)設(shè)計中，特別感謝指導老師王鑫的指導和幫助，給予了我充分 的信心和把握，讓我按時完成了本次設(shè)計。由于經(jīng)驗不足和對專業(yè)知識的了解 不夠透徹，在設(shè)計時常常遇到一些問題無法理解，老師則耐心而認真的加以指 導幫助，讓我學到了書本上學不到的知識， 既增長了見識也充實了自己。同時, 各位小組成員在做畢業(yè)設(shè)計時，常常聚會討論，互相幫助，針對我的畢業(yè)設(shè)計 中可能出現(xiàn)的問題，提出來很多有針對性的建議，在此也深表感謝。通過本次 的畢業(yè)設(shè)計讓我意識到，成為一名合格的工程師是多么不容易，要不斷學習和 努力，在未來的工作中要謙虛謹慎，虛心好學，通過將理論與實踐的結(jié)合，才 能真正的掌握一本技術(shù)。參考文獻1 曹宏深，趙仲治 .塑料成型工藝及模具設(shè)計M. 北京：機械工業(yè)出版社， 19932 黃虹 .塑料成型加工與模具 M. 化學工業(yè)出版社， 2003.3 黃銳主編 .塑料工程手冊 M 下冊 .機械工業(yè)出版社， 19884 宋卓頤，史勤芳，房雙寬等.塑料原料與助劑 J. 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