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1、 西安工業(yè)大學北方信息工程學院 本科畢業(yè)設計(論文) 題目：保險座塑料注塑模具設計 系 別： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： B090202 學 生： 李煜 學 號： B09020213 指導教師：

2、 王沁 2013年05月 整理為word格式 畢業(yè)設計（論文）任務書 系別 機電信息系 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級B090202姓名李煜學號B09020213 1.畢業(yè)設計(論文)題目： 保險座塑料注射模具設計 2.題目背景和意義：塑料注射模具的設計是在當今大部分塑料制品生產(chǎn)中的第一個環(huán)節(jié)，各行各業(yè)，各種產(chǎn)品幾乎都要用到注射模生產(chǎn)的塑料零配件，因此掌握塑料注射模的設計技能是機械設計工程師的基本要求之一。

3、 通過塑料制品的注塑模具設計，能夠熟悉和掌握塑料制品設計全過程，能夠根據(jù)不同塑料材料的性能，塑料結構特點，選擇適當?shù)哪＞呓Y構，并掌握模具主要零件的強度計算及主要零件的尺寸確定，掌握材料的選擇，通過該設計，應能檢查外語翻譯及理解能力，能熟練運用計算機進行設計和繪圖。通過設計后，能夠完全獨立完成中等難度以上塑料注射模具設計，并能在選材，結構設計等方面進行經(jīng)濟技術分析。 3.設計(論文)的主要內(nèi)

4、容(理工科含技術指標)： (1)分析塑料的材料、形狀、結構對注塑成型的影響； (2)進行模具的結構設計：包括注塑機的選型，分型面得確定，澆口形式的選擇等； (3)完成有關成型零件工作尺寸的計算。成型型腔壁厚計算；冷卻系統(tǒng)設計等； (4)完成模具裝配圖及主要零件圖的繪制； (5)論文撰寫符合管理規(guī)范手冊要求。

5、 4.設計的基本要求及進度安排(含起始時間、設計地點)： 第1-3周，選題、收集資料了解模具設計的背景、理解題目、開題報告 第4-6周，分析塑件的形狀特點，確定方案，完成英文文獻的翻譯 第7-15周，進行模具的結構設計，繪制模具裝配圖及零件圖，完成相關的計算 第16周，按照論文格式要求書寫論文，提交論文，準備答辯。 5.畢業(yè)設計(論文)的工作量要求 撰寫15000字論文

6、 ① 實驗(時數(shù))*或實習(天數(shù))： ② 圖紙(幅面和張數(shù))*： 折合A0圖紙3張 ③ 其他要求： 查閱資料不少于15篇 指導教師簽名： 年 月 日 學生簽名：

7、 年 月 日 系主任審批： 年 月 日 說明：1本表一式二份，一份由學生裝訂入冊，一份教師自留。 2 帶*項可根據(jù)學科特點選。 整理為word格式 保險座塑料注塑模具設計 摘 要 模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的主要工藝裝備，它是當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向，許多現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和技術水平的提高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。本論文主要介紹了保險座的塑料注塑模具的設計。 設計中首先通過分析塑件的形狀及工藝特性，

8、選擇了合適的模具設計方案；其次是對注塑機的選擇，包括注射機的初選和注射機有關參數(shù)的校核，并確定了注射機；再次完成模具的結構設計，包括分型面的選擇和確定、型腔數(shù)目的確定及型腔的排列、澆注系統(tǒng)的設計、成型零件結構設計、抽芯機構設計、推出機構的選擇、冷卻系統(tǒng)的設計、標準模架的選擇。最后對成型零件尺寸進行計算，確定工藝參數(shù)。 采用此模具能夠保證塑件尺寸外形以及表面要求，而且成本低、結構簡單、開模容易、效率高，具有較強的實用性。 關鍵詞：塑料注塑模具；注塑機；結構設計 整理為word格式 The design of plastic injection mould for the Safe

9、ty box Abstract Mold is widely used in industrial production the main technological equipment,It is an important means of modern industrial production and process d-evelopment direction,Many modern industrial development and the improveme-nt of the technical levels,Largely depends on the developm

10、ent of die and mo-uld industry level.This paper mainly introduced the plastic injection mold ins-urance seat of design. First through analysis in the design of plastic parts,process characteristics and shape,choose the proper mould design,Second is the choice of injection,mcluding injection machine

11、 of primaries and injection machine related par-ameter respectively,To determine the injection machine;Complete the die structure design again.Enclose the choice and determination parting,Cavity number of determining and cavity arrangement.The design of gating system,Molding partsstructure design.Co

12、re-pulling mechanism design,selection of launch institutions, cooling system design,standard formwork choice,Finally calculated for moldingparts size,determine the process parameters. Using this mold can guarantee plastics dimension appearance and surface requirements.And low cost,simple structure

13、and easy to open mold,high efficiency,with strong practicability. KeyWords: Plastic injection mold; injection machine; Structure design 整理為word格式 主要符號表 K 安全系數(shù) E 材料彈性模量 Smax 塑料的最大收縮率 P1 脫模阻力 Smin 塑料的最小收縮率 C 型芯成型部分斷面的平均 P0 單位面積的包緊力 h 型芯被塑料包緊部分的長度 Δs 塑件公差 P

14、0 單位面積的包緊力 D腔 型腔內(nèi)形尺寸 Φ 安全系數(shù) Qcp 塑料平均收縮率 S 頂頂出行程 ds 塑件外徑基本尺寸 1 富裕量 Ds 塑件內(nèi)形基本尺寸 2 頂出行程富裕量 h腔 凸模/型芯高度尺寸 α 傾斜角 Hs 塑件內(nèi)形深度基本尺寸 Q 抽拔阻力 P1 動模受的總壓力 P 斜導柱所受的彎曲力 F 塑件的投影面積 ε 塑件收縮率 P 型腔壓力 f 摩擦系數(shù) K 修正系數(shù) μ 塑料泊桑比 B 動模墊板的寬度 L 支撐塊的跨距 整理為word格式 目 錄 1 緒論 1 1

15、.1 前言 1 1.2模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1 1.2.1塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2.2我國塑料模具發(fā)展走勢 3 1.3本課題的設計內(nèi)容 5 2 模具方案的論證和選擇 6 2.1分型面的選擇 6 2.2分型面選擇原則 6 2.2.1分型面的分類 6 2.2.2分型面的選擇原則 7 2.2.3分型面的確定 7 3 注射機的選擇 8 3.1零件的材料及其注射工藝性 8 3.1.1 ABS的工藝條件 8 3.2型腔數(shù)目的確定及分布 8 3.3注塑機的選擇 9 3.4注射機參數(shù)校核 9 3.4.1最大注射量校核 9 3.4.2最大注射壓力的校核 9

16、3.4.3鎖模力的校核 9 3.4.4開模行程校核 10 4 澆注系統(tǒng)的設計 11 4.1澆注系統(tǒng)的作用 11 4.2澆注系統(tǒng)的組成 11 4.2.1主流道部分設計 11 4.2.2冷料穴設計 12 4.2.3分流道設計 12 4.2.4澆口設計 13 5 成型零件工作尺寸的計算 14 5.1 影響塑件尺寸精度的因素 14 5.2模具成型零件的工作尺寸計算 14 整理為word格式 5.2.1成形收縮率 15 5.2.2模具成形零件的制造誤差 15 5.2.3零件的磨損 15 5.2.4模具的配合間隙的誤差 15 5.3型腔和型芯尺寸計算 15 5.

17、3.1型腔徑向尺寸計算 15 5.3.2型腔的深度尺寸 16 5.3.3型芯的徑向尺寸 16 5.3.4型芯的高度尺寸 16 5.3.5中心距尺寸計算 16 5.4動模板的強度校核 16 6 導向機構設計 19 6.1 導向機構的作用和設計原則 19 6.1.1導向機構的作用 19 6.1.2導向機構的設計原則: 19 6.2導柱、導套的設計 19 6.2.1導柱的設計 20 6.2.2導套的設計 20 7 脫模機構的設計 21 7.1 基本考慮和要求 21 7.2 推出機構的確定 21 7.3 推件板脫模機構設計的特點和基本原則 21 7.4 頂桿橫截面

18、直徑校核 22 7.4.1脫模力的計算 22 7.4.2推桿直徑的校核 22 8 側向分型與抽芯機構的設計 24 8.1 基本考慮和要求 24 8.1.1側向分型與抽芯機構應具備的基本功能 24 8.2 抽芯機構的概述 24 8.3斜導柱抽芯機構設計原則與確定 24 8.4 斜導柱抽芯機構的有關參數(shù)計算 25 8.4.1抽芯距S 25 8.4.2斜導柱傾斜角的確定 25 8.4.3斜導柱直徑的確定 26 整理為word格式 8.4.4斜導柱長度的計算 27 8.5 滑塊的設計 27 8.6 導滑槽的設計 28 8.7 滑塊定位裝置 28 8.7.1滑塊的

19、作用和結構形式 28 9 模具的材料 29 9.1 塑料模具用鋼的必要條件 29 9.2 選擇鋼材的條件 29 9.3 本模具材料的選擇 29 9.4 模具的淬火硬度 30 9.5 模具的表面粗糙度 30 9.6 熱處理的選擇 30 10 模具的可行性析 31 10.1其它結構零部件設計 31 10.2 本模具的特點 31 10.3 市場前景與經(jīng)濟效益分析 31 11 總結 32 參考文獻 33 致 謝 34 畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲明 35 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 36 整理為word格式 1 緒論 1.1前言 模具生產(chǎn)

20、技術水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力?，F(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，也是發(fā)展和實現(xiàn)少無切削技術不可缺少的工具。如汽車、拖拉機、電器、電機、儀器儀表、電子等行業(yè)有60%—80%的零件需用模具加工，輕工業(yè)制品的生產(chǎn)中應用模具更多。螺釘、螺母、墊圈等標準零件，沒有模具就無法大量生產(chǎn)。并且推廣工程塑料、粉末冶金、橡膠、合金壓鑄、玻璃成型等工藝，全部需用模具來進行。由此看來，模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的主要工藝裝備，它是當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向，許多現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和技術水

21、平的提高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。因此，模具技術發(fā)展狀況及水平的高低，直接影響到工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展。也是衡量一個國家工藝水平的重要標志之一 [1]。 1.2模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1.2.1塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 改革開放20多年來，我國(除港臺地區(qū)外，下同)的模具工業(yè)獲得了飛速的發(fā)展，設計、制造加工能力和水平、產(chǎn)品檔次都有了很大的提高。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國現(xiàn)有模具專業(yè)生產(chǎn)廠、產(chǎn)品廠配套的模具車間（分廠）近17000家，約60萬從業(yè)人員，年模具總產(chǎn)值達200億元人民幣。但是，我國模具工業(yè)現(xiàn)有能力只能滿足需求量的60％左右，還不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。目前，國內(nèi)需要的大型、精密、

22、復雜和長壽命的模具還主要依靠進口。據(jù)海關統(tǒng)計，1997年進口模具價值6.3億美元，這還不包括隨設備一起進口的模具；1997年出口模具僅為7800萬美元。1997年中國模具工業(yè)協(xié)會對下屬的209家骨干企業(yè)（含產(chǎn)品廠的模具車間）的統(tǒng)計資料表明，其模具總產(chǎn)值13.7億元人民幣，進口模具大約為336萬美元。目前我國模具工業(yè)的技術水平和制造能力，是我國國民經(jīng)濟建設中的薄弱環(huán)節(jié)和制約經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的瓶頸[2]。 a. 模具工業(yè)產(chǎn)品結構的現(xiàn)狀:按照中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分，我國模具基本分為10大類，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分[3]。按產(chǎn)值計算，目前我國沖壓模占50％左右，塑料成形模約占2

23、0％，拉絲模約占10％，而世 整理為word格式 界上發(fā)達工業(yè)國家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產(chǎn)值的40％以上[4]。我國沖壓模大多為簡單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級進模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬次，模具最高壽命達到1億次以上，精度達到3～5um，有50個以上的級進工位，與國際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬次相比，處于80年代中期國際先進水平[5]。 我國的塑料成形模具設計，制作技術起步較晚，整體水平還較低。目前單型腔，簡單型腔的模具達70％以上，仍占主導地位。一模多腔精密復雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經(jīng)能初步設計和制造。模具平均壽

24、命約為80萬次左右，主要差距是模具零件變形大、溢邊毛刺大、表面質(zhì)量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達到5um以下，最高壽命已突破2000萬次，型腔數(shù)量已超過100腔，達到了80年代中期至90年代初期的國際先進水平[6]。 b. 模具工業(yè)技術結構現(xiàn)狀:我國模具工業(yè)目前技術水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來講，與發(fā)達工業(yè)國家及港臺地區(qū)先進水平相比，還有較大的差距。在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技術設計與制造模具方面，無論是應用的廣泛性，還是技術水平上都存在很大的差距。在應用CAD技術設計模具方面，僅有約10%的模具在設計中采用了CAD，距拋開繪圖板還有

25、漫長的一段路要走；在應用CAE進行模具方案設計和分析計算方面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動畫游戲階段；在應用CAM技術制造模具方面，一是缺乏先進適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設備（包括近10多年來引進的先進設備）或因計算機制式（IBM微機及其兼容機、HP工作站等）不同，或因字節(jié)差異、運算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網(wǎng)率較低，只有5%左右的模具制造設備近年來才開展這項工作；在應用CAPP技術進行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進行大量的標準化基礎工作；在模具共性工藝技術，如模具快速成型技術、拋光技術、電鑄成型技術、表面處理技術等方面的CAD/CAM技術應用在我國才剛起步[7,8]

26、。計算機輔助技術的軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識和經(jīng)驗的積累。我國大部分模具廠、車間的模具業(yè)務設備陳舊，在役期長、精度差、效率低，至今仍在使用普通的鍛、車、銑、刨、鉆、磨設備加工模具，熱處理加工仍在使用鹽浴、箱式爐，操作憑工人的經(jīng)驗，設備簡陋，能耗高。設備更新速度緩慢，技術改造，技術進步力度不大。雖然近年來也引進了不少先進的模具業(yè)務設備，但過于分散，或不配套，利用率一般僅有25%左右，設備的一些先進功能也未能得到充分發(fā)揮。缺乏技術素質(zhì)較高的模具設計、制造工藝技術人員和技術工人，尤其缺乏知識面寬、知識結構層次高的復合型人才。中國模具行業(yè)中的技術人員，只占從業(yè)人員的8%~12%左右，且技術人員

27、和技術工人的總體技術水平也較低。1980年以前從業(yè)的技術人員和技術工人知識老化，知識結構不能適應現(xiàn)在的需要；而80年代以后從業(yè)的人員，專業(yè)知識、經(jīng)驗匱乏，動手能力差，不安心，不愿學技術。近年來人才外流不僅造成人才數(shù)量與素質(zhì)水平下降，而且人才結構也出現(xiàn)了新的斷層，青黃不接，使得模具設計、制造的技術水平難以提高。 整理為word格式 c. 模具工業(yè)配套材料，標準件結構現(xiàn)狀:近10多年來，特別是“八五”以來，國家有關部委已多次組織有關材料研究所、大專院校和鋼鐵企業(yè)，研究和開發(fā)模具專用系列鋼種、模具專用硬質(zhì)合金及其他模具業(yè)務的專用工具、輔助材料等，并有所推廣。但因材料的質(zhì)量不夠穩(wěn)定，缺乏必要的

28、試驗條件和試驗數(shù)據(jù)，規(guī)格品種較少，大型模具和特種模具所需的鋼材及規(guī)格還有缺口。在鋼材供應上，解決用戶的零星用量與鋼廠的批量生產(chǎn)的供需矛盾，尚未得到有效的解決。另外，國外模具鋼材近年來相繼在國內(nèi)建立了銷售網(wǎng)點，但因渠道不暢、技術服務支撐薄弱及價格偏高、外匯結算制度等因素的影響，目前推廣應用不多。模具業(yè)務的輔助材料和專用技術近年來雖有所推廣應用，但未形成成熟的生產(chǎn)技術，大多仍還處于試驗摸索階段，如模具表面涂層技術、模具表面熱處理技術、模具導向副潤滑技術、模具型腔傳感技術及潤滑技術、模具去應力技術、模具抗疲勞及防腐技術等尚未完全形成生產(chǎn)力，走向商品化。一些關鍵、重要的技術也還缺少知識產(chǎn)權的保護。我國

29、的模具標準件生產(chǎn)，80年代初才形成小規(guī)模生產(chǎn)，模具標準化程度及標準件的使用覆蓋面約占20%，從市場上能配到的也只有約30個品種，且僅限于中小規(guī)格。標準凸凹模、熱流道元件等剛剛開始供應，模架及零件生產(chǎn)供應渠道不暢，精度和質(zhì)量也較差[9,10]。 1.2.2我國塑料模具發(fā)展走勢 a. 模具軟件功能集成化:模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程，達到實現(xiàn)最佳效益的目的[11,12]。如英國Delcam公司的系列化軟件就包括了曲面/實體幾何造型、復雜形體工程制圖、工業(yè)設計

30、高級渲染、塑料模設計專家系統(tǒng)、復雜形體CAM、藝術造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復雜形體在線測量系統(tǒng)等[13,14]。集成化程度較高的軟件還包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。國內(nèi)有上海交通大學金屬塑性成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件；吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)等[16]。 b. 模具軟件應用的網(wǎng)絡化趨勢:隨著模具在企業(yè)競爭、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國際化，現(xiàn)在精密模具的精度已達2～3μm，目前國內(nèi)廠家使用較多的有意大利、美國、日本等國的高精度三坐標測量機，并具有數(shù)字化

31、掃描功能。如東風汽車模具廠不僅擁有意大利產(chǎn) 整理為word格式 3250mm×3250mm三坐標測量機，還擁有數(shù)碼攝影光學掃描儀，率先在國內(nèi)采用數(shù)碼攝影、光學掃描作為空間三維信息的獲得手段，從而實現(xiàn)了從測量實物→建立數(shù)學模型→輸出工程圖紙→模具制造全過程，成功實現(xiàn)了逆向工程技術的開發(fā)和應用。日本沙迪克公司采用直線電機伺服驅動的AQ325L、AQ550LLS-WEDM具有驅動反應快、傳動及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點。瑞士夏米爾公司的NCEDM具有P-E3自適應控制、PCE能量控制及自動編程專家系統(tǒng)。另外有些EDM還采用了混粉加工工藝、微精加工脈沖電源及模糊控制(FC)等技術。銑削加工是型

32、腔模具業(yè)務的重要手段。而高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高(為普通銑削加工的5～10倍)及可加工硬材料(<60HRC)等諸多優(yōu)點。因而在模具業(yè)務中日益受到重視。 c. 模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速:模具工業(yè)要上水平，材料應用是關鍵。因選材和用材不當，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrWMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2，火焰淬火鋼(如日本的AUX2、SX105V(7CrSiMnMoV)等；常用新型熱作模具鋼有美國H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等；常用塑料模具用鋼有預

33、硬鋼(如美國P20)、時效硬化型鋼(如美國P21、日本NAK55等)、熱處理硬化型鋼(如美國D2，日本PD613、PD555、瑞典一勝白136等)、粉末模具鋼(如日本KAD18和KAS440)等；覆蓋件拉延模常用HT300、QT60-2、Mo-Cr、Mo-V鑄鐵等，大型模架用HT250。多工位精密沖模常采用鋼結硬質(zhì)合金及硬質(zhì)合金YG20等。在模具表面處理方面，其主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲、復合滲(如TD法)發(fā)展；由一般擴散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等，同時熱處理手段由大氣

34、熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強化、輝光離子氮化技術及電鍍(刷鍍)防腐強化等技術也日益受到重視。 d. 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認同:在成形工藝方面，主要有沖壓模具功能復合化、超塑性成形、塑性精密成形技術、塑料模氣體輔助注射技術及熱流道技術、高壓注射成形技術等。另一方面，隨著先進制造技術的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設計、生產(chǎn)、管理理念與模式。具體主要有：適應模具單件生產(chǎn)特點的柔性制造技術；創(chuàng)造最佳管理和效益的團隊精神，精益生產(chǎn)；提高快速應變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標準件通用件的分

35、工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設計與制造等。 整理為word格式 1.3本課題的設計內(nèi)容 論文的任務如下： a. 分析塑料的材料、形狀、結構對注塑成型的影響，完成保險座的塑件結構的繪制，如圖1.1和1.2所示。 圖1.1塑件零件三維圖 圖1.2塑件零件二維圖 b. 進行模具的結構設計：包括注塑機的選型，分型面得確定，澆口形式的選擇等； c. 完成有關成型零件工作尺寸的計算。成型型腔壁厚計算；冷卻系統(tǒng)設計等。 整理為word格式 2 模具方案的論證和選擇 根據(jù)塑件的結構分析，可選擇以下兩個方案，兩個方案的比較： 方案一：采用直澆口式直澆口

36、又稱中心澆口、主流道型澆口或非限制性澆口，塑料熔體直接由主流道進入型腔，因而具有流動阻力小、流料速度快及補縮時間長的特點，但注射壓力直接作用在塑件上容易在進料處產(chǎn)生較大的殘余應力而導致塑件翹曲變形，澆口痕跡和較明顯，并且較難清除，這類澆口大多數(shù)用于注射成型大型厚壁長流程深型腔的塑件以及一些高粘度塑料。而本設計的塑件體積小，型腔不深，壁厚較薄，所以不宜采用直澆口。 方案二：采用側澆口式側澆口又稱邊緣澆口。塑料熔體于型腔的側面充模，其截面形狀多位矩形狹縫，調(diào)整截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時的剪切速率及澆口封閉時間。這類澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活的選擇進料位置。本設

37、計可以在塑件側面采用側澆口，并且側處外觀質(zhì)量要求不高，即使有一定的澆口痕跡對塑件的外觀也不影響，所以采用側澆口。 綜合考慮到塑件的外觀和結構上的要求，采用側澆口比較合適，所以選擇方案二。 2.1分型面的選擇 將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開時能取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面成為模具的分型面，本例為側澆口，應該用兩版式結構。選擇單分型面。 2.2分型面選擇原則 分型面是動、定模具的分界面，即打開模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的位置影響著成型零部件的結構形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設密切相關。

38、 2.2.1分型面的分類 實際的模具結構基本上有三種情況： a. 型腔完全在動模一側； b. 型腔完全在定模一側； c. 型腔各有一部分在動定、模中。 整理為word格式 2.2.2分型面的選擇原則 分型面的選擇不僅關系到塑件的正常成型和脫模，而且設計模具結構和制造成本。一般來說，分型面的總體選擇原則有以下幾條： a. 脫出塑件方便； b. 模具結構簡單； c. 型腔排氣順利； d. 確保塑件質(zhì)量； e. 無損塑件外觀； d. 合理利用設備。 2.2.3分型面的確定 鑒于以上的要求，在該模具中分型面設在塑件的上表面。本例應該用如圖2.1示分型面。 圖2.

39、1分型面的結構 整理為word格式 3 注射機的選擇 3.1零件的材料及其注射工藝性 此零件的材料是ABS。中文名稱：丙烯腈—丁二烯—苯乙烯。 3.1.1 ABS的工藝條件 a. 流動性：ABS流動性能較好。 b. 壓力影響：壓力增加則塑料熔體受剪作用力增大，熔體的表觀粘度下降，因而其流動性增大。 c. 模具溫度：50~80℃。6mm以下壁厚的塑件應使用較高的模具溫度，6mm以上壁厚的塑件使用較低的模具溫度，塑件冷卻溫度應當均勻以減小收縮率的差異。對于最優(yōu)的加工周期時間，冷卻腔道直徑應不小于8mm，并且距模具表面的距離應在1.3d之內(nèi)（這里“d”是冷卻腔道的直徑）。 d

40、. 注射壓力：100~140MPa。 e. 注射速度：建議使用高速注射。 f. 注意事項：在選擇澆注系統(tǒng)進料口位置、形式，頂出力過大或機械加工時塑料表面呈現(xiàn)“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失），脫模斜度宜取2℃以上 表3.1 ABS注射工藝參數(shù) 注射機類型 螺桿式 模具溫度（oC） 60~70 螺桿轉速（r/min） 30~60 注射壓力(MPa) 70~90 噴嘴形式 直通式 保壓力(MPa) 50~70 噴嘴溫度（oC） 180~190 注射時間(s) 3~5 料桶前段溫度（oC） 200~210 保壓時間(s) 15~30 料桶中段溫度（o

41、C） 210~230 冷卻時間(s) 15~30 料桶后段溫度（oC） 180~200 成型周期(s) 40~70 整理為word格式 3.2型腔數(shù)目的確定及分布 由于塑件尺寸較小，單個塑件體積為12.37㎝3，且結構較簡單，有二個側抽機構。所以設計時可以確定腔數(shù)為雙型腔。 模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、H形排列、直線排列、對稱排列及復合排列等。本設計模具型腔在模板上的排列方式采用直線排列。 整理為word格式 3.3注塑機的選擇 根據(jù)塑件體積為12.37㎝3，并且塑件大小69×30×20mm,又因為模具為雙型腔以及澆注系統(tǒng)在內(nèi)，選擇注射機為

42、XS-ZY-125，為螺桿式。 XS-ZY-125的技術規(guī)范 額定注射量(cm3) 125 最大成型面積(cm2) 320 螺桿直徑(mm) 42 最大開（合）模行程(mm) 300 注射壓力(Mpa) 119 模具最大厚度(mm) 300 注射行程(mm) 300 模具最小厚度(mm) 200 動定模固定板尺寸(mm) 420×450 瑣模力(kN) 900 噴嘴孔直徑(mm) 4 噴嘴圓弧半徑(mm) 12 定位圈直徑(mm) 100 兩側頂出孔徑(mm) 22 兩側頂出孔距(mm) 230 3.4注射機參數(shù)校核 3

43、.4.1最大注射量校核 塑件連同澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的質(zhì)量一般不應大于注射機公稱注射量的80%，注射機多以公稱容量來表示，可采用下式校核： Gmax=cpG (3.1) 式中 Gmax為注射機可注射的最大注射量（g）； c為料筒溫度下塑料的體積膨脹率的校正系數(shù)，對于結晶形塑料，c0.85；對于非結晶形塑料，c0.93； P為所用塑料在常溫下的密度（g/cm3），p=1.02 g/cm3； G為注射機的公稱注射量(g)，G=125g。 ∴ G=0.93×1.02×125=118.6g 則 M≤80％G，故所選注塑機的最大注射量

44、符合要求。 3.4.2最大注射壓力的校核 注射壓力是指在螺桿頭部產(chǎn)生的熔體壓強，注射壓力過低會導致型腔壓力不足，熔體不能順利充滿型腔；反之，注射壓力過大，不僅會造成制品溢料，甚至系統(tǒng)過載。螺式注射機ABS注射壓力一般是60～100MPa，取80Mpa。注射機注射壓力為119 MPa，滿足要求。 整理為word格式 3.4.3鎖模力的校核 鎖模力是指注射機合模機構在工作過程中對模具所能施加的最大夾緊力。在選用注射機時，要對其合模機構進行校核。 (3.2) 式中P為單個塑件在模具分型面上的投影面積； A2 為澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影

45、面積； N 為型腔數(shù)量； p 為塑料熔體對型腔的成型壓力； F 為鎖模力。 根據(jù)經(jīng)驗取模腔平均壓力P為30 Mpa，因為是兩腔總壓力為60 Mpa。通過計算可知塑件在分型面上的投影面積為A=69×12+32×4mm2=1232mm2 。 計算鎖模力為F =pA=60×106×1232=73920N<900000 N，所以滿足鎖模力的要求。 3.4.4開模行程校核 所選注射機的最大開模行程為350㎜，模具結構為斜導柱側抽芯的單分型面注射模，其開模距為： (3.3) 式中H1 為脫模距離(mm)，為55mm； H2 為包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度(mm

46、)，為30mm； a為定模板離開澆口板的距離(mm)，為10mm； 所以，開模行程大概為95mm<350mm，滿足要求。 整理為word格式 4 澆注系統(tǒng)的設計 4.1澆注系統(tǒng)的作用 澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注塑機噴嘴通向模具型腔的流動通道，因此它應能夠順利的引導熔體迅速有序地充滿型腔各處，獲得外觀清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。對澆注系統(tǒng)設計的具體要求是：對模腔的填充迅速有序；可同時充滿各個型腔；熱量和壓力損失較?。槐M可能消耗較少的塑料；能夠使型腔順利排氣；澆注道凝料容易與塑料分離或切除；不會使冷料進入型腔；澆口痕跡對塑料外觀影響很小。 4.2澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)組成是：主流

47、道、分流道、澆口、冷料井。 4.2.1主流道部分設計 主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。屬于從熱的塑料熔體到相對較冷的模具的一段過渡的流動長度，因此它的形狀和尺寸最先影響著塑料熔體的流動速度及填充時間，必須使塑料熔體的溫度降和壓力降最小，主流道垂直于分型面。 主流道長度一般按模板厚度確定，但為減小充模時的壓力降和減小物料損耗，中小模具控制在80mm以內(nèi)，在出現(xiàn)過長主流道時，可將主流道襯套挖出深凹坑，讓噴嘴深入模具。本題取L為55mm。主流道襯套如圖4.1所示： 圖4.1 澆口套 整理為word格式 各部分尺寸如下： d

48、1——注射機噴嘴孔直徑為 d1=4mm； R1——噴嘴圓弧半徑為 R1=12 mm； d——主流道小短直徑 d=4+1=5 mm； R——主流道球面半徑 R=12/2+2=16 mm； Ra——表面粗糙度 Ra≦0.8um； a——主流道錐角 =6°； L——主流道長度 L=55 mm； r——主流道出口端圓角 r=6.5 mm； h——球面配合高度 h=3 mm； D——主流道大端直徑 D=8 mm； 4.2.2冷料穴設計 冷料穴是用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴

49、。 冷料穴一般開設在主流到對面的動模板上（亦即塑料流動的轉向處），其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1～1.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。 本設計中，冷料穴和分流道均開設在中間板上，主流道的大端直徑D為8 mm，所以冷料穴的直徑可以取9mm，深度可以取10mm。 4.2.3分流道設計 分流道是主流道與澆口之間的通道。多型腔膜局一定要設置分流道，大型塑件由于使用多澆口進料也許設置分流道。 分流道的截面形狀常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、六角形和U字型等。為減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大；從熱傳導角度考慮，為減少熱損失，要求流道的比表面及（

50、截面積與外周之比）最小。因此，用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。各種截面的效率為：圓形0.25D，正方形0.25D，六角形0.217D，U字型0.153D，梯形0.195D，D為截面大端寬度。當分型面為平面時，可采用圓形或六角形截面的分流道；當截面不是平面時，常采用梯形或半圓形截面的流道。塑料熔體在流道中流動時，表層冷凝凍結，其絕緣作用，熔體僅在流道中心部分流動，一次分流道的理想狀態(tài)是其中心與澆口中心一致，圓形截面流道可實現(xiàn)這一點，而梯形截面流道就難以實現(xiàn)。因此要求所設計的分流道能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動過程中壓力損失和熱量

51、損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 整理為word格式 4.2.4澆口設計 澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件的性能和質(zhì)量的影響很大。通常用的有側澆口，點澆口等。 本設計澆口采用側澆口，共取2個澆口，模具結構采用單分型面。 側澆口的截面為半圓形。直徑d一般在0.8～2.0mm范圍內(nèi)選取，常用的直徑是0.8～1.5 mm。根據(jù)《簡明模具設計手冊》第1版，為ABS推薦的點澆口尺寸，在壁厚為1.5～3mm之間直徑為0.9～1.8mm，此處取1.5 mm。如圖4.2所示： 圖4.2澆口分流道形式

52、 整理為word格式 5 成型零件工作尺寸的計算 設計模具時應該對成型零件的結構形式、計算尺寸、強度校核給以足夠的重視。 5.1影響塑件尺寸精度的因素 a. 模具成型零件尺寸精度的因素模具成型零件的加工精度直接影響塑件的尺寸精度。實踐表明，因模具成型零件的加工而造成的誤差約占塑料塑件成型誤差的三分之一。通常模具的制造精度等級為3～4級即可。 b. 模具成型零件的磨損量模具在使用過程中，由于料流的流動，塑料塑件的脫模，都會使模具成型零件受到磨損。模具成型零件的不均勻磨損、銹蝕、使其表明光潔度降低，而從新研磨拋光也會造成模具成型零件的磨損，其中以塑料塑件的脫模對模具成型零件的磨損

53、最大。因此通常認為凡與脫模方向垂直的面不考慮磨損，與脫模方向平行的面才加以考慮。磨損量隨著生產(chǎn)批量的增加而增大。計算模具成型零件工作尺寸時，對于模具生產(chǎn)批量較小的模具取小值，甚至可以不考慮其磨損量。 c. 毛邊厚度對塑件塑件尺寸精度的影響在敞開式和半閉合式壓模中，沿塑料塑件型腔周圍設有擠壓邊，把在該擠壓邊框上形成的塑料層叫毛邊。毛邊的厚度與加入的壓制材料的數(shù)量及壓制比壓有關。 利用注射模成型塑料塑件時，同樣也會產(chǎn)生毛邊。由于分型面上有渣滓，或者鎖模力不夠大，或者模具零件加工精度不高，使模具零件不能緊密貼合也會形成毛邊. d. 成型工藝條件的控制及操作技術對塑料塑件尺寸精度的影響成型工藝條

54、件包括料筒溫度、注射壓力、保壓時間、模具溫度、每次注射量、注射速度、冷卻時間、成型周期、原料的預熱及干燥等，對其進行正確的控制和管理，有利于獲得穩(wěn)定的尺寸，質(zhì)量優(yōu)異的塑料塑件，并對經(jīng)濟價值也有大的影響。各種工藝條件是互相關聯(lián)的，僅對一個工藝因素進行正確地控制，并不容易提高塑件的質(zhì)量，必須進行全面地正確的控制。 5.2模具成型零件的工作尺寸計算 工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關尺寸，主要包括：凹模、凸模的徑向尺寸（含長、寬尺寸）與高度尺寸，以及中心距尺寸等。為了保證塑件質(zhì)量，模具設計時必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級確定相應的成型零 整理為word格式 部件工作尺寸與精度。

55、其中影響模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下幾個方面: 5.2.1成形收縮率 在實際工作中，成形收縮率的波動很大，從而引起塑件尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為: δs=(Smax-Smin)Ls (5.1) 式中δs為件收縮波動而引起的塑件尺寸誤差(mm)； Smax為塑料的最大收縮率（%）； Smin為塑料的最小收縮率（%）； Ls為塑件尺寸(mm)。 一般情況下，由收縮率波動而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差1/3以內(nèi)。 5.2.2模具成形零件的制造誤差 實踐證明，如果模具的成形零件的制造誤差在IT7～IT8級之間，成形零

56、件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。 5.2.3零件的磨損 模具在使用過程中，由于種種原因會對型腔和型芯造成磨損，對于中小型塑件，模具的成形零件最大磨損應取塑件公差的1/6。 5.2.4模具的配合間隙的誤差 模具的成形零件由于配合間隙的變化，會引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差不應該影響成形零件的尺寸精度和位置精度。 綜上所述，在模具型腔與型芯的設計中，應綜合考慮各種影響成形零件尺寸的因素，在設計時進行有效的補償。由于影響因素很不穩(wěn)定，補償值應在試模后進行逐步修訂。 通常凹模、凸模組成的模腔工作尺寸簡化后的計算方法有平均收縮率法和公差帶法兩種。其中平均收縮率法以平均概念進行計算

57、，從收縮率的定義出發(fā)，按塑件收縮率、成形零件制造公差、磨損量都為平均值的計算。 5.3型腔和型芯尺寸計算 5.3.1型腔徑向尺寸計算 (5.2) 式中 Dm為型腔的最小基本尺寸 整理為word格式 D為塑件的最大基本尺寸； Scp為注塑件塑料的平均收縮率； Δ為塑件的尺寸公差； x 為系數(shù),x=3/4； △M為模具制造公差,按IT9級公差選取而精度要求不高的塑件按（1/3-1/6）Δ選取。因為該塑件精度要求不高，所以按（1/4）Δ選取。 5.3.2型腔的深度尺寸 (5.3) 式中Hm為型腔深度的

58、最小基本尺寸； H為塑件的最大基本尺寸； X為系數(shù)，x=2/3； 其余符號同上。 5.3.3型芯的徑向尺寸 (5.4) 式中dm為型芯的最大基本尺寸； D為塑件的最小基本尺寸； X為系數(shù)，x=2/3； 其余符號同上。 5.3.4型芯的高度尺寸 (5.5) 式中 hm為型芯高度的最大尺寸； H為塑件內(nèi)形深度的最小尺寸； X為系數(shù),x=2/3； 其余符號同上。 5.3.5中心距尺寸計算 (5.6) 式中Lm為模具的中心距基本尺寸； L為塑件中心距的基本

59、尺寸； 5.4動模板的強度校核 動模墊板由于受到成型壓力的作用而發(fā)生變形，若此變形過大，就會導致塑件的壁厚發(fā)生變化，還會發(fā)生溢料現(xiàn)象，因此必須將其最大變形量限制到0.1～0.2 整理為word格式 mm以下。計算公式如下： p=K2P1Bh2，P1=F×P (5.7) 式中P1為動模受的總壓力，MPa； F為塑件及澆注系統(tǒng)在動模上的投影面積，cm2； P為型腔壓力一般取25～45 MPa； K為修正系數(shù)，取0.6～0.75，此處取為0.7； B為動模墊板的寬度,mm； L為支撐塊的跨距，mm。 經(jīng)計算得，在動模上的總投影面積約

60、為27.71 cm2，則兩個型腔所受的壓力為3400 MPa，動模墊板所受應力為13.62 MPa，小于材料的許用應力[p]=1250 MPa。 表5.1 成型零件工作尺寸的計算 塑件 尺寸 塑件尺寸公差 △ 塑件 等級 模具尺寸公差 (1/4)Δ 公式 系數(shù) x 模具尺寸計算結果 66 0.38 4 0.063 （5.2） 0.75 33.5 0.26 4 0.065 （5.2） 0.75 62 0.32 4 0.080 （5.2） 0.75 29.5 0.24 4 0.060 （5.2） 0.75

61、 64 0.32 4 0.080 （5.2） 0.75 31.5 0.26 4 0.065 （5.2） 0.75 2 0.12 4 0.030 （5.3） 0.67 10 0.18 4 0.045 （5.3） 0.67 6 0.16 4 0.040 （5.3） 0.67 4 0.14 4 0.035 （5.4） 0.67 5 0.14 4 0.035 （5.4） 0.67 5 0.14 4 0.035 （3） 0.67 整理為word格式 4 0.14

62、 4 0.035 （3） 0.67 5 0.16 4 0.040 （3） 0.67 8 0.16 4 0.040 （3） 0.67 3 0.14 4 0.035 （3） 0.67 4 0.14 4 0.035 （5.4） 0.67 2 0.12 4 0.030 （5.5） 0.67 10 0.18 4 0.045 （5.5） 0.67 6 0.16 4 0.040 （5.5） 0.67 61.8 0.38 4 0.095 （5.6） — 62.14±0.19

63、 整理為word格式 6 導向機構設計 6.1導向機構的作用和設計原則 6.1.1導向機構的作用 導向機構是保證塑料注射模具的動模與定模合模時正確定位和導向的重要零件，通常采用導柱導向，主要零件包括導柱和導套。其具體作用有以下幾點： a. 定位作用:導向裝置直接保證動、定模合模位置的正確性，保證模具型腔的形狀和尺寸的精確性，從而保證塑料制品的精度。同時在模具裝配過程中便于裝配和調(diào)整。 b. 導向作用:合模時引導動模按序正確閉合，防止損壞型芯，并承受一定的側向力。 c. 承載作用:塑料熔體在充模過程中，或由于成型設備精度低的影響，可能產(chǎn)生單向側壓力，因而在成型過程中需

64、要導向裝置能承受一定的單向側壓力，以保證模具的正常工作，采用推件板脫?；蛉迨侥＞呓Y構時，導柱有承受推件板和定模型腔板的重載荷作用。 d. 保持運動平穩(wěn)作用:對于大、中型模具的脫模機構，有保持機構運動靈活平穩(wěn)的作用。 e. 錐面定位機構作用:對于薄壁、精密注塑模，大型、深型腔注塑模和生產(chǎn)批量大的注塑模，僅用導柱導向機構是不完善的，還必須在動、定模之間增設錐面定位機構，以滿足精密定位和同軸度的要求。 6.1.2導向機構的設計原則: 導柱（導套）應對稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具強度和防止模板發(fā)生變形； 導柱（導套）的直徑應根據(jù)模具尺寸選定，并應保證

65、有足夠的抗彎強度； 導柱固定端的直徑和導套的外徑應盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求； 導柱和導套應有足夠的耐磨性； 為了便于塑料制品脫模，導柱最好裝在定模板上，但有時也要裝在定模板上，這就要根據(jù)具體情況而定。 6.2導柱、導套的設計 導柱導向是指導柱與導套（導向孔）采用間隙配合使導柱在導套（導向孔）內(nèi)滑動，配合間隙一般采用H7/h6級配合。 整理為word格式 6.2.1導柱的設計 導柱的結構形式有兩種：一種為單節(jié)式導柱，另一種為臺階式導柱。小型模具采用單節(jié)式導柱，大型模具采用臺階式導柱。對于大型模具，若導柱承受模板的重量，導柱的直徑可用下式校驗： d=(64

66、WL3/3Eπδ)1/4 (6.1) 式中 W為一根導柱承受的模板重力（N）； L為模板中心距導柱根部距離（mm）； E為材料彈性模量。 在導柱的工作部分上開設油槽，可以改善導向條件，減少摩擦，但增加了成本，由于該模具要求不高，所以不再加油槽。故導柱采用不加油槽的單節(jié)式導柱 根據(jù)國家標準選用直徑為26 mm長度為120 mm的導柱。其示意圖如圖6.1： 圖6.1導柱 6.2.2導套的設計 由于導柱已選定，且該模具較小，所以由機械設計手冊可查的與之相配的導套為。型導套，其內(nèi)徑為20 mm，長度為60 mm。其示意圖6.2如下： 整理為word格式 圖6.2導套 整理為word格式 7 脫模機構的設計 7.1基本考慮和要求 對脫模機構的基本要求是； a. 運動靈活順暢，無卡剎和過分磨損現(xiàn)象； b. 接觸塑件的配合間隙無溢料現(xiàn)象； c. 具有足夠的強度、剛度，工作穩(wěn)定可靠； d. 對塑件頂推力分布均勻合理，不會引起塑件變形或將塑件頂裂； e. 對塑件外觀無明顯損害； f. 有利于將塑件