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江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 綜合畢業(yè)實(shí)踐說明書（論文） 標(biāo)題： 汽車車燈開關(guān)插件的注塑模設(shè)計(jì) 系 別： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造 學(xué) 號(hào)： 0810403223 姓 名： 孫 曉 亮 指導(dǎo)教師： 陳 青 云 2011 年 5 月 15 日 1 摘 要 本課題主要是針對(duì)汽車車燈開關(guān)插件的注塑模設(shè)計(jì)，通過對(duì)插件進(jìn)行工藝的分析 和比較，最終設(shè)計(jì)出一副注塑模具。此課題從汽車插件的工藝性，具體模具出發(fā)對(duì)汽 車車燈開關(guān)插件的注塑模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)，產(chǎn)品的在模具行腔里的成 形結(jié)構(gòu)，頂針面板的頂出系統(tǒng)，模具動(dòng)定模的水路冷卻系統(tǒng)，注塑機(jī)型號(hào)的選擇都有 詳細(xì)的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，本課題還編出了產(chǎn)品簡(jiǎn)單的加工工藝流程。整個(gè)汽車車燈開 關(guān)插件的注塑模設(shè)計(jì)過程表明該模具能達(dá)到產(chǎn)品所要求的加工工藝。即設(shè)計(jì)一副注塑 模具來生產(chǎn)汽車車燈開關(guān)插件的產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化來提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量。 針對(duì)汽車車燈插件的注塑模設(shè)計(jì)的具體結(jié)構(gòu)，該模具結(jié)構(gòu)是一模兩腔的注射模具。通 過汽車車燈開關(guān)插件的注塑模設(shè)計(jì)表明該模具能夠達(dá)到車燈開關(guān)插件產(chǎn)品質(zhì)量和加工 工藝的要求。 關(guān)鍵詞：插件；工藝；注塑；模具 2 目 錄 摘 要 .1 目 錄 .2 引 言 .4 1 塑件的成型工藝性分析.5 1.1 塑件幾何形狀分析.5 1.2 塑件成型特點(diǎn)分析.5 1.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性.6 1.3.2 塑件的表面質(zhì)量分析.6 1.3.3 塑件的生產(chǎn)批量.6 1.3.4 初選注射機(jī).7 1.3.5 機(jī)械加工法 .8 2 分型面的選擇以及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì).8 2.1 分型面的選擇.8 2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì).9 2.2.1 主流道和定位圈的設(shè)計(jì).10 2.2.3 澆口的設(shè)計(jì) .14 2.2.4 冷料穴與拉料桿的設(shè)計(jì) .15 3 模具設(shè)計(jì)方案的論證 .15 3.1 型腔的布局.15 3.2 成型零件的結(jié)構(gòu)確定 .16 3.2.1 凹模型腔的設(shè)計(jì) .16 3.2.2 凸模型芯的設(shè)計(jì).16 3.3 推出機(jī)構(gòu)的確定.16 3.4 導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).16 3.5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì).17 3.6 排氣系統(tǒng).17 3.7 脫模斜度.17 3 3.8 圓角.17 3.9 表面粗糙度.17 4 主要零部件的設(shè)計(jì)于制造.18 4.1 成型零件的尺寸計(jì)算 .18 4.2.1 組合式型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 .18 4.2.2 組合式圓形型腔底板厚度的計(jì)算 .19 5 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .20 6 標(biāo)準(zhǔn)模架的確定 .20 7 成型設(shè)備的校核計(jì)算 .21 7.1 模具閉合高度的確定 .21 7.2 模具閉合高度的校核 .22 7.3 模具開模行程的校核 .22 7.4 注射量的校核 .22 7.5 鎖模力的校核 .22 7.6 注射壓力的校核 .23 7.7 推出機(jī)構(gòu)的校核 .23 8 繪制模具裝配圖 .23 9 繪制零件圖 .23 10 試模及修模 .23 11 整理資料進(jìn)行歸檔 .24 結(jié)束語: .24 致 謝 .25 參考文獻(xiàn) .25 4 汽車車燈開關(guān)插件的注塑模設(shè)計(jì) 引 言 現(xiàn)代，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量也不斷的增長(zhǎng)，近年來， 模具工業(yè)一直以 15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨 大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江 寧波和黃巖；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán) 紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已逐漸占領(lǐng)中國(guó) 模具市場(chǎng)。 隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到 產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要 素之一。 我國(guó)塑料制品量大、面廣，塑料制品本身有許多諸如質(zhì)量輕、絕緣、耐腐蝕等優(yōu) 點(diǎn); 塑料有多種成型方法，可以用注射、擠出、熱成型和壓延等方法高效地生產(chǎn)各種制品。 所以在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，大量的使用塑料制品。 中國(guó)塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在，已有 50 多年的歷史，模具水平有很大的提高。 由于做模具的企業(yè)越來越多競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，模具工人的工資也在逐年的降低，現(xiàn)在 模具工業(yè)正廣泛整合到了工業(yè)鏈當(dāng)中，模具產(chǎn)業(yè)在工業(yè)發(fā)展和人民生活中起著日益重 要的作用。 塑料成型工藝及模具技術(shù)的發(fā)展。塑料模塑成型技術(shù)正向高精度、高效率、自動(dòng) 化、大型、微型、精密、高壽命的方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: 塑料成型理 論研究的進(jìn)展 ；新的成型方法不斷涌現(xiàn)；塑件更趨向精密化、微型化及超大型化； 開發(fā)出新型模具材料；模具表面強(qiáng)化熱處理新技術(shù)應(yīng)用 ；模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)發(fā)展 迅速 ；模具大量采用標(biāo)準(zhǔn)化。 本設(shè)計(jì)是汽車車燈開關(guān)插件的注塑模設(shè)計(jì)。利用 CAD/CAM/UG/設(shè)計(jì)汽車車燈開關(guān)插 件的注塑模，并繪制車插件的注塑模模腔、模芯零件圖及裝備圖。 5 1 塑件的成型工藝性分析 1.1 塑件幾何形狀分析 R3.O5 圖 1-1 塑件幾何形狀分析 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是一個(gè)汽車車燈注塑模設(shè)計(jì)，其塑件幾何形狀分析可見圖 1- 1，此工件看起來是一個(gè)很不起眼的開關(guān)注塑模，但是每個(gè)事物都有它存在的理由，塑 件為車燈開關(guān)插件注塑模設(shè)計(jì)應(yīng)有一定的強(qiáng)度；因?yàn)榇怂芗c后蓋連接的塑料連接 倒扣，所以要保證它有一定的裝配精度；由于該塑件為車燈開關(guān)插件，因此對(duì)粗糙度 要求不高。這個(gè)汽車車燈開關(guān)插件作用很大，開關(guān)的作用可以從它的名字看出來，開 關(guān)，自然就是起連接電源和汽車車燈的作用，所以汽車車燈開關(guān)在汽車這整個(gè)奔跑過 程中起著相當(dāng)重要的作用。但是，如果汽車車燈開關(guān)沒有做好，也就是造成汽車車燈 不能正常照汽車前方的路，后果就是汽車無法在夜間安全駕使機(jī)，汽車作為一種人們 社會(huì)生活中的交通工具不能安全駕駛后果是很難想像的。 1.2 塑件成型特點(diǎn)分析 ABS 是聚苯乙烯的改性產(chǎn)品，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程塑料。ABS 是不透 明非結(jié)晶型聚合物，無毒、無味、密度為 1.021.05g/cm 。ABS 具有突出的力學(xué)性能， 堅(jiān)固、堅(jiān)韌、堅(jiān)硬；具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的節(jié)電性能；具有較好的尺寸穩(wěn)定 性，易于成型和機(jī)械加工，成型塑件表面有較好光澤，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色，表 6 面可鍍鉻。其缺點(diǎn)是耐熱性差，連續(xù)工作溫度為 70左右，熱變形溫度為 93左右， 但熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高；耐候性差，在紫外線作用下易變 硬發(fā)脆。ABS 可采用注射、擠壓出、壓延、吹塑、這空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等 多種成型加工方法。 ABS 成型性能如下： 1易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理，表面光澤要求高的塑件應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。 2流動(dòng)性中等，溢邊值為 0.04mm 左右。 3壁厚和熔料溫度對(duì)收縮率影響極小，塑件尺寸精度高。 4比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。 5表現(xiàn)黏度對(duì)剪切速率的依賴性很強(qiáng)，因此模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)澆口形式。 6頂出力過大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面會(huì)留下白色痕跡，脫模斜度宜取 2以上。 7易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力。 8宜采用高料溫、高模溫、高注射壓力成型。在要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控 制在 5060；而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時(shí)，模具溫度應(yīng)控制在 6080。 部 位 尺 寸 尺 寸 公 差 41.61 41.61064. 38.60 38.60 5.0 3.77 3.77 24. R1.53 1.530. 外 形 尺 寸 R3.05 3.05 24.0 4.98 4.98 . 2.03 2.03 20. 16.26 16.26 38.0 8.97 8.97 2. 內(nèi) 形 尺 寸 13.72 13.72 3.0 表 1-1 塑件上主要尺寸的公差要求（按 M5 級(jí)精度查表） 7 1.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 1.3.1 塑件的尺寸精度分析 該塑件的尺寸精度無特殊要求，所以尺寸均為自由尺寸，可按 M5 級(jí)精度查取公差， 其主要尺寸的公差要求見表 1-1。 1.3.2 塑件的表面質(zhì)量分析 該塑件要求外觀美觀，曲線美較好，沒有熔接痕，對(duì)產(chǎn)品平衡度要求較高。 1.3.3 塑件的生產(chǎn)批量 該塑件的生產(chǎn)類型是中小型批量生產(chǎn)，塑件的尺寸不大，模具制造費(fèi)適中，綜合 考 慮應(yīng)采用一模雙腔、高壽命的模具，以便能降低生產(chǎn)成本。 1.3.4 初選注射機(jī) （1）計(jì)算塑件的質(zhì)量 通過直接測(cè)量得知插件塑件的質(zhì)量為 26g。 （2）根據(jù)塑件本身的幾何形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)目 由于該塑件尺寸較小，數(shù)量是小批量生產(chǎn)，采用多型腔生產(chǎn)，考慮采用一模雙腔， 以便降低模具成本。 （3）確定注射成型的工藝參數(shù) 根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和 ABS 的成型性能，查有關(guān)資料初步確定塑件的注射成型 工藝參數(shù)，見表 1-2。 （4）確定模具溫度及冷表 1-2 塑件的注射成型工藝參數(shù) 卻方式。 時(shí)間 2h 保壓時(shí)間 2min 180200 70s 210230 冷卻時(shí)間 總時(shí)間 200s 后段 中段 前段 200210 螺桿轉(zhuǎn)速 /（ r/min） 3060 噴嘴溫度/ 后處理 方法 70 紅外線燈烘箱 模具溫度 / 8 溫度/ 注射壓力 49 時(shí)間/h 24 續(xù)表 1-2 ABS 為非晶型塑料，流動(dòng)性中等，壁厚一般，因此在保證順利脫模的前提下應(yīng)盡可 能降低模溫，以縮短冷卻時(shí)間，從而提高生產(chǎn)率。所以模具應(yīng)考慮采用適當(dāng)?shù)难h(huán)水 冷卻，成型模具溫度控制在 6080。 （5）確定成型設(shè)備 由于塑件采用注射成型加工，使用一模雙腔，由此可計(jì)算出一次注射成型過程中 所用塑料量為：W=+ =52+20%=64g。 1.3.5 機(jī)械加工法 對(duì)于這個(gè)車燈注塑模，加工的方法有很多，我們首先來嘗試一下用銑床加工，這 個(gè)方法肯定是可以的，銑床絕對(duì)是可以加工出來這個(gè)簡(jiǎn)單的工件的，可是要加工這個(gè) 簡(jiǎn)單的零件如果使用銑床的話，那就需要一個(gè)熟練的操作工人用一段時(shí)間來加工，這 個(gè)時(shí)間由工人的操作技能水平的高低決定。這樣也決定了成本的高低，還有就是效率 的問題，工人水平的高低和效率是成正比的，但是和成本的高低卻是成反比的。那我 們就舍棄水平高工資也高的工人，換加工中心吧，加工中心的效率眾所周知，但它的 價(jià)格也是出了名的高的，還有一個(gè)不能忽視的問題，那就是刀具的磨損問題，無論是 銑床或者是加工中心，刀具是必不可少的。而刀具的價(jià)格也是一筆不小的數(shù)目。所以 機(jī)械加工法有待商議。 2 分型面的選擇以及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1 分型面的選擇 無論塑件的結(jié)構(gòu)如何以及采用何種設(shè)計(jì)方法，都必須首先確定分型面，因?yàn)槟＞?結(jié)構(gòu)很大程度上取決于分型面的選擇。為保證塑件能順利分型，主分型面應(yīng)首先考慮 選擇在塑件外形的最大輪廓出。避免產(chǎn)品倒勾干涉，再根據(jù)設(shè)計(jì)積累的經(jīng)驗(yàn)，利用 UG 對(duì)其斜率分析確定分型面，分型設(shè)計(jì)如圖 2-1 所示。 9 圖 2-1 分析設(shè)計(jì)圖 2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計(jì)原則 組成：由主流道，分流道，內(nèi)澆口，冷料穴等結(jié)構(gòu)組成。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則： 考慮塑料的流動(dòng)性，保征流體流動(dòng)順利，快，不紊亂。 1) 避免熔體正面沖出小直徑型芯或脆弱的金屬鑲件。 2) 一模多腔時(shí)，防止大小相差懸殊的制件放一模內(nèi)。 3) 進(jìn)料口的位置和形狀要結(jié)合塑件的形狀和技術(shù)要求確定。 4) 流道的進(jìn)程要短，以減少成型周期及減少?gòu)U料。 主流道設(shè)計(jì) 指噴嘴口起折分流道入口處止的一段，與噴嘴在一軸線上，料流方向不改變。 （1） 便于流道凝料從主流道襯套中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形 。 7-15 錐角 =2 4粗糙度 Ra0.63 與噴嘴對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑，球半徑 略大于噴嘴頭半經(jīng)。 （2） 主流道要求耐高溫和摩擦，要求設(shè)計(jì)成可拆卸的襯套，以便選 用優(yōu)質(zhì)材料 單獨(dú)加工和熱處理。 （3） 襯套大端高出定模端面 510mm ，并與注射機(jī)定模板的定位孔成間隙配合， 起定位隙作用。 （4） 主流道襯套與塑料接觸面較大時(shí)，由于腔體內(nèi)反壓力的作用使襯套易從模 具中退出，可設(shè)計(jì)定住 。 （5） 直角式注射機(jī)中，主流道設(shè)計(jì)在分型面上，不需沿軸線上拔出凝料可設(shè)計(jì) 成粗的圓柱形。 10 分流道設(shè)計(jì) 指塑料熔體從主流道進(jìn)入多腔模各個(gè)型腔的通道，對(duì)熔體流動(dòng)起分流轉(zhuǎn)向作用， 要求熔體壓力和熱量在分流道中損失小。 分流道的截面形式： 圖形斷面：比表面積小（流道表面積與其體積之比） ，熱損失小，但加工制造難， 直徑 510mm 澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴四個(gè)部分組成?？紤]到塑 件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用要求，對(duì)塑件的平衡度要求較高，要有足夠的強(qiáng)度，注射要充分， 以及一模一腔的布置。ABS 對(duì)剪切速率較為敏感等因素，澆口采用方便加工修整、凝料 去除容易的輪輻澆口，模具采用單分型面結(jié)構(gòu)的兩板模。澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 2- 2。 圖 2-2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.2.1 主流道和定位圈的設(shè)計(jì) 主流道與注射機(jī)的高溫噴嘴反復(fù)接觸碰撞，故應(yīng)設(shè)計(jì)成獨(dú)立可拆卸更換的澆口套，采 用優(yōu)質(zhì)鋼材制作并經(jīng)熱處理提高硬度，定位圈與澆口套分開設(shè)計(jì)，如圖 2-3，2-4 所示。定 位 圈件 圖 2-3 定位圈的設(shè)計(jì) 11 澆口的常見形式： 1)針點(diǎn)式澆口 1 結(jié)構(gòu)形式 2圓弧尺的作用：增大澆口入料口處截面積，截小熔體的冷卻速度，有利于補(bǔ)料。 3多腔模中用（C）形式的針點(diǎn)式澆口。 4 當(dāng)塑件較大時(shí)，用多點(diǎn)進(jìn)料。 5 當(dāng)熔體流徑澆口時(shí)，受剪切速率的影響，造成分子的高度定向，增加局部應(yīng) 力，開裂，可將澆口對(duì)面壁厚增加并呈圓弧過渡。 6 模具采用三板式（雙分模面） 圖 2-4 澆口套的設(shè)計(jì) 2) 潛伏式澆口 又名隧道式澆口 進(jìn)料部位選在制品較隱蔽的地方，以免影響制品的外觀，頂出時(shí)，流道與塑件自 動(dòng)分開，故需大的頂出力， 以對(duì)于過分強(qiáng)韌的塑料，不適合于潛伏式澆口。 3) 側(cè)澆口 又稱邊像澆口。 一般開于分型面上，從塑料邊像進(jìn)料，形狀長(zhǎng)短形或接近短形。 12 4) 直接式澆口 又稱中心澆口或稱主流道型澆口。 特點(diǎn)： 1尺寸較大，冷凝時(shí)間較長(zhǎng)。 2壓力直接作用于制件上，易產(chǎn)生殘余應(yīng)力。 3 澆口凝料的除去較困難。 4流動(dòng)的阻力小，進(jìn)料的速度快，用于大型長(zhǎng)流程式的單腔制品，可以較好地補(bǔ) 縮。 5)圓隙形澆口 用于圓向形或中間帶有孔的塑件。 6) 冷料穴與拉料桿的設(shè)計(jì) 1 帶 Z 型頭拉料桿的冷料穴 2 帶球形頭拉料桿的冷料穴 3 無拉料桿的冷料穴 注射成型模具零部件的設(shè)計(jì)（一） 一、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 型腔結(jié)構(gòu)形式 a. 整體式結(jié)構(gòu)，適用于形狀簡(jiǎn)單加工容易的型腔。 b. 整體嵌入式，可節(jié)約模具材料，降低成本。 c. 局部苒鑲式，用于局部加工較難時(shí)的情況。 d. 四壁合拼式，用于尺寸較大，易熱處理變形的模具。 2 型芯的結(jié)構(gòu)形式 a. 整體式，形狀簡(jiǎn)單時(shí)，型芯與模板做成一體。 b. 組合式，從節(jié)約材料出發(fā)，即利用軸盾和底板連接 c. 小型芯單獨(dú)性加工后再嵌入模板中。 d. 非圓形小型芯，把安裝部分做成圓形，易于加工，而成形部分做成異形，用軸 盾連接。 e. 復(fù)雜型芯的組合方式。 查資料得到 XS-ZY-125 型注射機(jī)與噴嘴的有關(guān)尺寸：噴嘴前端球面半徑 Ro=12, 13 噴嘴孔直徑 do=7.5，定位圈直徑為 100。為保證模具主流道與噴嘴的緊密接觸， 避免溢料，主流道與噴嘴的關(guān)系為:SR=Ro+12，d=do+0.5。因此取:主流道球面半 徑 SR=12,主流道的小端直徑 d=8。 為了便于將凝料從主流道中撥出，應(yīng)將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度為 24， 計(jì)算其大端直徑約為 12；為避免模內(nèi)的高壓塑料產(chǎn)生過大的反壓力。配合段直徑 D 不宜過大，取 D=25；同時(shí)為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì) R2 的圓 弧過渡。 2.2.2 分流道的設(shè)計(jì) 該塑件的體積不大，形狀比較復(fù)雜，壁厚較均勻，塑料流動(dòng)性中等，所以采 用圓形斷面分流道，加工容易實(shí)現(xiàn)，且比表面積不大，熱量損失與壓力損失不大。圓 形截面分流道的寬度 b 在 510內(nèi)選取，半徑 R=0.5b，故綜合考慮設(shè)計(jì)為如圖 2-5 所 示。 圖 2-5 分流道的設(shè)計(jì) 2.2.3 澆口的設(shè)計(jì) 根據(jù)塑件的外觀要求，結(jié)構(gòu)以及型腔的分布情況，選用如圖 2-6 所示的側(cè)邊澆口。 從塑件一邊的中心部位進(jìn)料，且去除澆口凝料容易，用剪刀減去即可。 14 圖 2-6 澆口的設(shè)計(jì) 2.2.4 冷料穴與拉料桿的設(shè)計(jì) 冷料穴是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔，既影響 熔體充填的速度，又影響成型塑件的質(zhì)量。采用帶 Z 形頭拉料桿的冷料穴，如圖 2-7 所示，將其設(shè)置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼有開模分型時(shí)將凝料從 主流道中拉出留在動(dòng)模一側(cè)，稍作側(cè)向移動(dòng)凝料便可取出的作用。 1-主流道；2-冷料穴；3-拉料桿 15 圖 2-7 冷料穴與拉桿的設(shè)計(jì) 3 模具設(shè)計(jì)方案的論證 3.1 型腔的布局 對(duì)于塑件外形是較復(fù)雜，尺寸較小，且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，根據(jù)生產(chǎn)需求，所以采用一 模雙腔，布置在模板的中心位置，如圖 3-1 所示。 圖 3-1 型腔的布置 3.2 成型零件的結(jié)構(gòu)確定 成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質(zhì)量直接影響了制件的質(zhì)量。該塑件 的材料為 ABS 塑料，對(duì)表面粗糙度和精度的要求較高，因此要求成型零件有足夠的強(qiáng) 度、剛度、硬度和耐磨性，應(yīng)選優(yōu)質(zhì)的模具鋼制作，還應(yīng)進(jìn)行熱處理以使其具備 5055HRC 的硬度。 3.2.1 凹模型腔的設(shè)計(jì) 考慮塑件的結(jié)構(gòu)，使用要求及成型特點(diǎn)，采用組合式凹模，鑲件固定在定模板上。 3.2.2 凸模型芯的設(shè)計(jì) 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用組合式，可節(jié)省材料，減少加工工作量。這樣方便型芯的制作 安裝，降低加工成本。 3.3 推出機(jī)構(gòu)的確定 根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)，塑件成型開模后塑件留在型腔動(dòng)模一側(cè)，其推出機(jī)構(gòu)可采 用推桿推出機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，推出平穩(wěn)可靠。雖然推出時(shí)會(huì)在塑件內(nèi)部型腔上留下 16 定出痕跡，但不影響塑件外觀，所以采用推桿推出機(jī)構(gòu)。 及壽命。 3.4 導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 由于塑件是對(duì)稱圖形且無單向側(cè)壓力，采用直導(dǎo)柱導(dǎo)向便可滿足合模導(dǎo)向以及閉 模后的定位。在定模板與動(dòng)模板間使用四對(duì)導(dǎo)柱進(jìn)行導(dǎo)向，導(dǎo)柱的長(zhǎng)度要確保推桿推 出塑件后不脫落。 3.5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 采用冷卻水冷卻，上下模仁均采用循環(huán)式環(huán)繞型冷卻水道，冷卻水道冷卻效果好。 冷卻水道如圖 3-2 所示。 圖 3-2 冷卻水道 3.6 排氣系統(tǒng) 由于此模具屬于中小型模具，且模具結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，可利用模具分型面和模具零 件間的配合間隙自然地排氣，間隙通常為 0.020.03mm ，不必設(shè)排氣槽。 3.7 脫模斜度 由于塑件在模腔內(nèi)產(chǎn)生冷卻收縮現(xiàn)象，使塑件緊抱模腔中的型芯和型腔中的凸出 部分，使塑件取出困難，強(qiáng)行取出會(huì)導(dǎo)至塑件表面擦分，拉毛，為了方便脫模，塑件 設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內(nèi)、外表面，設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度，一 般 1130，我選取 1。 一般型芯斜度要比型腔大，型芯長(zhǎng)度及型腔深度越大，則斜度不減小。 3.8 圓角 要求塑件防有轉(zhuǎn)角處都要以圓角（圓?。┻^渡，因尖角容易應(yīng)力集中。 塑件有圓 角，有利于塑料的流動(dòng)充模及塑件的頂出，塑件的外觀好，有利于模具的強(qiáng)度及壽命。 17 3.9 表面粗糙度 由模具表面的粗糙度決定，故一般模具表面粗糙比制品要低一級(jí)，模具表面要進(jìn) 引研磨拋光，透過制品要求模具型腔與型芯的表面光潔度要一致 Ra 0.2 um 支承面。塑件一般不以整個(gè)平面作為支承面，而取而代之以邊框，底腳作支承面。 塑件圈上無公差要求的仍由尺寸，一般采用標(biāo)準(zhǔn)中的 8 級(jí)，對(duì)孔類尺寸可以標(biāo)正 公差，而軸類各件尺寸可以標(biāo)負(fù)出差。中心距尺寸可以棕正負(fù)公差，配合部分尺寸要 高于非配合部分尺寸。 4 主要零部件的設(shè)計(jì)于制造 4.1 成型零件的尺寸計(jì)算 該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計(jì)算，查有關(guān)資料知 ABS 的收縮率為 0.30.8%，故平均收縮率 。根據(jù)塑件尺寸公差要求，模05.%.28.03cpS 具制造公差取 ，成型零件尺寸計(jì)算見表 4-1。3z 表 4-1 成型零件尺寸計(jì)算 尺寸類 型 塑件 尺寸 計(jì)算公式 型腔或型 芯工作尺寸 41.61 zz xLSLsm0_0164.091 型腔的 徑向尺 寸 38.60 zz s0_0 5.023 13.72 zz xlSlsm0_01032.91徑 向 尺 寸 型芯的 徑向尺 寸 3.77 zzlls0_0 024.6 4.2 模具型腔壁厚的確定 4.2.1 組合式型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 組合式圓形型腔側(cè)壁可視為兩端開口、僅受均勻內(nèi)壓力的厚壁圓筒。當(dāng)型腔 18 受到熔體的高壓作用時(shí)，其內(nèi)半徑增大，在側(cè)壁與底板之間產(chǎn)生縱向間隙，間隙過大 則會(huì)導(dǎo)致溢料。 a) 按剛度條件計(jì)算 側(cè)壁和型腔底配合處間隙值為 4-12rREp 式中 型腔內(nèi)單位面積熔體壓力，MPa； 型腔材料泊桑比，碳鋼取 0.25； 型腔材料拉伸彈性模量，鋼彈性模量取 MPa；E 5106.2 型腔外壁半徑；R 型腔內(nèi)壁半徑。r 應(yīng)使 ，則max 4-2 ) 11rpERs 式中 型腔外壁半徑； 型腔內(nèi)壁半徑；r 型腔材料泊桑比，碳鋼取 0.25； 型腔材料拉伸彈性模量，鋼彈性模量取 MPa；E 5106.2 側(cè)壁和型腔底配合處間隙值； 型腔內(nèi)單位面積熔體壓力，MPa。p b) 按強(qiáng)度條件計(jì)算 4-312prRs 式中 型腔外壁半徑； 型腔內(nèi)壁半徑；r 側(cè)壁和型腔底配合處間隙值； 19 型腔內(nèi)單位面積熔體壓力，MPa。p 4.2.2 組合式圓形型腔底板厚度的計(jì)算 組合式圓形型腔底板固定在圓環(huán)形的模腳上，并假定模腳的內(nèi)半徑等于型腔 內(nèi)半徑，這樣底板可視為周邊簡(jiǎn)支的圓板，最大變形發(fā)生在板的中心。 a) 型腔底板厚度的計(jì)算 4-4347.0Eprh 式中 型腔內(nèi)單位面積熔體壓力，MPa； 型腔內(nèi)壁半徑；r 型腔材料拉伸彈性模量，鋼彈性模量取 MPa。E 5106.2 b) 按強(qiáng)度條件計(jì)算 4-52.1prh 式中 型腔內(nèi)單位面積熔體壓力，MPa； 型腔內(nèi)壁半徑；r 側(cè)壁和型腔底配合處間隙值。 5 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 既要根據(jù)塑件的尺寸，考慮塑件的結(jié)構(gòu),塑件的脫模力不是太大。但要考慮到推出 力度的均勻性，防止受力不均導(dǎo)致產(chǎn)品頂壞頂白，所以綜合考慮采用圓頂桿與扁頂桿 結(jié)合的推桿推出機(jī)構(gòu)。 又要根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)，確定模具型腔在動(dòng)模部分，模具型芯在定模部分。塑 件成型開模后塑件留在型腔動(dòng)模一側(cè)，其推出機(jī)構(gòu)可采用推桿推出機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單， 推出平穩(wěn)可靠。雖然推出時(shí)會(huì)在塑件內(nèi)部型腔上留下定出痕跡，但不影響塑件外觀， 所以采用推桿推出機(jī)構(gòu) 還要考慮塑件尺寸比較大，要利用模具生產(chǎn)制品零件，其模具質(zhì)量的好壞，壽命 的長(zhǎng)短，直接關(guān)系到產(chǎn)品制造精度、性能和成本。是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低消耗、創(chuàng) 造效益，盡快使產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng)的重要性條件。而模具的質(zhì)量、使用壽命、制造精度及 合格率很大程度上取決于設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)模具材料的選用、熱處理工藝要求、模具零件配合 精度及公差等級(jí)的選擇和表面質(zhì)量要求?？紤]塑件的結(jié)構(gòu),塑件的脫模力很大，所以綜 20 合考慮采用 16 根16 推桿推出機(jī)構(gòu)。 6 標(biāo)準(zhǔn)模架的確定 模架是注射模的骨架和基體，通過它將模具的各個(gè)部分有機(jī)地聯(lián)系成為一個(gè)整體。 綜合考慮塑件采用一模雙腔平衡布置、側(cè)澆口單分型面、型腔的壁厚要求、塑件的尺 寸大小、冷卻水道的布置、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、等多項(xiàng)因素，估算型腔模板的概略尺寸， 查有關(guān)資料選取標(biāo)準(zhǔn)模架的尺寸為 230270，選用 A2 型標(biāo)準(zhǔn)模架，標(biāo)記為：A2 23027032Z1 GB/T 12556.11990。如圖 6-1 所示。 圖 6-1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 7 成型設(shè)備的校核計(jì)算 7.1 模具閉合高度的確定 組成模具閉合高度的模板及其他零件的尺寸有： 定模座板為 H1=25； 21 定模板為 H2=80； 動(dòng)模板為 H3=80； 墊塊為 H4=80； 動(dòng)模座板為 H5=25。 則該模具閉合高度為 H=H1+H2+H3+H4+H5=25+80+80+80+25=290 7.2 模具閉合高度的校核 由于 XS-ZY-125 型注射機(jī)所允許的模具最小厚度 =200，模具最大厚度為minH =300，而計(jì)算的模具閉合高度 H=290，所以模具閉合高度滿足 HmaxH minH 的安裝條件。 7.3 模具開模行程的校核 開模行程也叫做合模行程，指模具開合過程中動(dòng)模座板的移動(dòng)距離，用符號(hào) S 表 示。XS-ZY-125 型注射機(jī)的最大開模行程 =300。為了使塑件成型后能夠順利脫maxS 模，并結(jié)合該模具的分型面特點(diǎn)，確定模具的開模行程 S 應(yīng)滿足 H1+H2+a+510=40+23+90+10=163maxS 式中 H1塑件所用的脫模距離 H2塑件高度 a取出澆注系統(tǒng)凝料所必需的長(zhǎng)度，。 因 =700163，故該注射機(jī)的開模行程滿足要求。xS 7.4 注射量的校核 在一個(gè)注射成型周期內(nèi)，注射模具內(nèi)所需要的塑料熔體總量m i與模具澆注系 統(tǒng)的容積和型腔容積有關(guān)，其值用下式計(jì)算： 5-1jsmN1 式中 型腔的數(shù)量； 單個(gè)制品的質(zhì)量或體積，g 會(huì) 。s 3cm 澆注系統(tǒng)和飛邊所需的塑料質(zhì)量或體積，g 會(huì) 。j 3c 已知 =2、 =3.5 、經(jīng)估算 =3 ，則 =10 。Nsm3cj3c1 22 XS-ZY-60 型注射機(jī)的額定注射量為 m=60 ，為使注射成型過程穩(wěn)定可靠，應(yīng)有 3cm =0.10.8m=648 5-21m3c 因此，該注射機(jī)的注射量滿足模具要求。 7.5 鎖模力的校核 注射時(shí)塑件熔體進(jìn)入型腔內(nèi)仍然存在較大的壓力，它會(huì)使模具從分型面漲開。為 了平衡塑料熔體的壓力，鎖緊模具保證塑件的質(zhì)量，注射機(jī)必需提供足夠的鎖模力。 鎖模力是指注射機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力。注射機(jī)鎖模力的校核關(guān) 系式為 5-3kpAF 式中 注射機(jī)鎖模力，查有關(guān)資料知 XS-ZY-125 型螺桿式注射機(jī)的鎖模力為 120KN； 壓力損耗系數(shù)，一般取 1.11.2； 型腔內(nèi)熔體的壓力，本塑件 p=30MPa；p 塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，本模具A2104.m 計(jì)算得 kNkpA4.86104.03. 326 故注射機(jī)的鎖模力足夠，滿足鎖模要求。 7.6 注射壓力的校核 塑料成型所需要的注射壓力是由塑料品種、注射機(jī)類型、噴嘴形式、塑件形狀以 及澆注系統(tǒng)的壓力損失等因素決定的。XS-ZY-125 型注射機(jī)的壓力為 120MPa，查資料 知 ABS 注射成型時(shí)所需的型腔壓力為 49MPa，所以注射機(jī)額定注射壓力滿足 ABS 注射成 型時(shí)所需要的壓力。 7.7 推出機(jī)構(gòu)的校核 不同型號(hào)注射機(jī)的推出裝置和最大推出距離都是不同的，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使模具的推出 機(jī)構(gòu)與注射機(jī)相適應(yīng)。通常是根據(jù)開合模系統(tǒng)推出裝置的推出形式、注射機(jī)的頂桿直 徑、頂桿間距和定出距離等校核模具推出機(jī)構(gòu)是否合理、推桿推出距離能否達(dá)到使塑 件順利脫模的目的。XS-ZY-125 型螺桿式注射機(jī)的推出形式為中心液壓頂出、兩側(cè)頂桿 23 機(jī)械頂出。由于該模具推力不算太大，在 XS-ZY-125 型螺桿式注射機(jī)上采用中心 40 頂桿推出，在動(dòng)模座板預(yù)留與之匹配的 35頂出孔；塑件實(shí)際推出距離為 3525+3， 滿足推出距離要求。 8 繪制模具裝配圖 詳細(xì)見 2D 圖紙。 9 繪制零件圖 詳細(xì)見 2D 圖紙。 10 試模及修模 雖然是在選定成型材料、成型設(shè)備時(shí)，在預(yù)想的工藝條件下進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，但是 人們的認(rèn)識(shí)往往是不完善的，因此必須在模具加工完成以后，進(jìn)行試模試驗(yàn)，看成型 的制件質(zhì)量如何。發(fā)現(xiàn)總是以后，進(jìn)行排除錯(cuò)誤性的修模。 塑件出現(xiàn)不良現(xiàn)象的種類居多，原因也很復(fù)雜，有模具方面的原因，也有工藝條 件方面的原因，二者往往交只在一起。在修模前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)塑件出現(xiàn)的不良現(xiàn)象的實(shí) 際情況，進(jìn)行細(xì)致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出補(bǔ)救方法。因?yàn)槌尚?條件容易改變，所以一般的做法是先變更成型條件，當(dāng)變更成型條件不能解決問題時(shí)， 才考慮修理模具。 修理模具更應(yīng)慎重，沒有十分把握不可輕舉妄動(dòng)。其原因是一旦變更了模具條件， 就不能再作大的改造和恢復(fù)原狀。 11 整理資料進(jìn)行歸檔 模具經(jīng)試驗(yàn)后，若暫不使用，則應(yīng)該完全擦除脫模渣滓、灰塵、油污等，涂上黃 油或其他防銹油或防銹劑，關(guān)到保管場(chǎng)所保管。 把設(shè)計(jì)模具開始到模具加工成功，檢驗(yàn)合格為止，在此期間所產(chǎn)生的技術(shù)資料， 例如任務(wù)書、制件圖、技術(shù)說明書、模具總裝圖、模具零件圖、底圖、模具設(shè)計(jì)說明 書、檢驗(yàn)記錄表、試模修模記錄等，按規(guī)定加以系統(tǒng)整理、裝訂、編號(hào)進(jìn)行歸檔。這 樣做似乎很麻煩，但是對(duì)以后修理模具，設(shè)計(jì)新的模具都是很有用處的。 結(jié)束語: 經(jīng)過了一個(gè)多月的設(shè)計(jì), 在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，我終于圓滿完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)任 務(wù)。在剛剛接到畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，我感覺無從下手，這時(shí)指導(dǎo)老師及時(shí)的把設(shè)計(jì)任務(wù)書發(fā)給了我。 按照任務(wù)書的需要，我借了一些相關(guān)圖書，開始進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于我設(shè)計(jì)的是汽車車燈開關(guān)插件的注 24 塑模設(shè)計(jì)，所以一些相關(guān)測(cè)量計(jì)算，都得自己做。在設(shè)計(jì)中很好的利用了我們所學(xué)過的 CAD，這 次設(shè)計(jì)對(duì)于我來說是很難得的,我也沒有浪費(fèi)這次好機(jī)會(huì)，從中學(xué)到了好多，也鞏固了以前學(xué)習(xí)過 的知識(shí)，知道了自己的許多不足和缺點(diǎn)。 此次注塑模課程設(shè)計(jì)，是理論聯(lián)系實(shí)踐的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，不但鞏固了前面所學(xué)的 基礎(chǔ)理論知識(shí)。更重要的是把各學(xué)科知識(shí)聯(lián)系起來，以達(dá)到融會(huì)貫通。增強(qiáng)自己解決 問題、分析問題的能力。經(jīng)過這次考驗(yàn)，我深刻的認(rèn)識(shí)到自己的各方面的不足，同時(shí) 也不斷的去反思與學(xué)習(xí)。我會(huì)超越自我，努力學(xué)好專業(yè)知識(shí)，不辜負(fù)老師和家長(zhǎng)的殷 切期望。 在這次設(shè)計(jì)中我們的輔導(dǎo)老師給我們提供了信息和資料，同時(shí)也給我們一些建議 與幫助，如果沒有陳青云老師的幫助與支持，我們的設(shè)計(jì)不會(huì)做的這么完善。這讓我 了解了陳青云老師的辛苦，感謝陳青云老師們?cè)谶@三年里對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，讓我充實(shí) 的度過了這三年的大學(xué)生活，你的教誨將是我最寶貴的財(cái)富。本課題主要是針對(duì)汽車 車燈開關(guān)插件的注塑模設(shè)計(jì)，通過對(duì)插件進(jìn)行工藝的分析和比較，最終設(shè)計(jì)出一副注 塑模具。此課題從汽車插件的工藝性，具體模具出發(fā)對(duì)汽車車燈開關(guān)插件的注塑模具 結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)，產(chǎn)品的在模具行腔里的成形結(jié)構(gòu)，頂針面板的頂出系 統(tǒng)，模具動(dòng)定模的水路冷卻系統(tǒng)，注塑機(jī)型號(hào)的選擇都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，本 課題還編出了產(chǎn)品簡(jiǎn)單的加工工藝流程。整個(gè)汽車車燈開關(guān)插件的注塑模設(shè)計(jì)過程表 明該模具能達(dá)到產(chǎn)品所要求的加工工藝。即設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)汽車車燈開關(guān)插 件的產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化來提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量。針對(duì)汽車車燈插件的注塑模 設(shè)計(jì)的具體結(jié)構(gòu)，該模具結(jié)構(gòu)是一模兩腔的注射模具。通過汽車車燈開關(guān)插件的注塑 模設(shè)計(jì)表明該模具能夠達(dá)到車燈開關(guān)插件產(chǎn)品質(zhì)量和加工工藝的要求 致 謝 在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束之際，首先，我要感謝陳青云老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)。她的學(xué) 識(shí)，嚴(yán)肅的治學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，靈活的思維方式以及耐心細(xì)致的言傳身教 相信此次畢業(yè)設(shè)計(jì)既是對(duì)我大學(xué)三年學(xué)習(xí)生活的總結(jié)，也是我對(duì)未來工作的展望， 通過此次設(shè)計(jì)，我復(fù)習(xí)了相關(guān)課程，查閱了有關(guān)資料，拓展了知識(shí)面，同時(shí)我也認(rèn)識(shí) 到自己的不足，特別是在高等數(shù)學(xué)等方面， “吾生也有涯，而知也無涯”在今后的日子 里我將不斷的進(jìn)取！ 由于時(shí)間倉(cāng)促，水平有限，本設(shè)計(jì)難免存在疏漏之處，望廣大領(lǐng)導(dǎo)、老師予以批 25 評(píng)指正！ 最后再次向支持我和關(guān)心我，不斷給我信心、支持我上進(jìn)，使我順利完成大學(xué)學(xué) 業(yè)的家人，同學(xué)、老師表示衷心的感謝。 參考文獻(xiàn) 1 廖冬初，劉群，張杰等. 泵站電機(jī)雙饋調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.湖北工學(xué)院學(xué) 報(bào)， 2000.9 2 黃云清.公差配合與測(cè)量技術(shù)M.機(jī)械工業(yè)出版社，2007.9 3 廖月，塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)與資料匯編M.機(jī)械工業(yè)出版社，2008.7 4 孫玲主編，塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)M.北京:清華大學(xué)出版社,2008 5 錢進(jìn).模具制造手冊(cè)編寫組主編，模具制造手冊(cè)M (第二版).北京：機(jī)械工 業(yè)出版社，2002 6陸寧，實(shí)用注塑模具設(shè)計(jì)M，中國(guó)輕工業(yè)出版社 1997.5 26