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編號(hào)
無(wú)錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目： 汽車雨刮器的模具設(shè)計(jì)
信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)
學(xué) 號(hào)： 0923067
學(xué)生姓名： 陳紅明
指導(dǎo)教師： 林承德（ 職稱：教授 ）
（職稱： ）
2013年5月25日
[鍵入文字]
無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
誠(chéng) 信 承 諾 書(shū)
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車雨刮器的模具設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。
班 級(jí)： 機(jī)械92
學(xué) 號(hào)： 0923067
作者姓名：
2013 年 5 月 25 日
無(wú)錫太湖學(xué)院
信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書(shū)
一、題目及專題：
１、 題目 汽車雨刮器的模具設(shè)計(jì)
２、專題
二、課題來(lái)源及選題依據(jù)
目前，汽車工業(yè)有很大的發(fā)展，對(duì)于零部件的要求也越來(lái)越高，塑料的無(wú)骨雨刮器是一種新型雨刮器，更美觀和實(shí)用。
三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：
1.汽車雨刮器的模具設(shè)計(jì)
（1）一模十六腔
（2）模具頂出產(chǎn)品是要能自動(dòng)把產(chǎn)品和料頭分開(kāi)
2. 設(shè)計(jì)工作量要求：至少完成A0圖紙3張和一份30頁(yè)以上的畢 業(yè)論文。
3. 查閱相關(guān)外文資料并完成不少于8000字符的外文資料翻譯。
4.完成一份畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)報(bào)告。
I
四、接受任務(wù)學(xué)生：
機(jī)械92 班 姓名 陳紅明
五、開(kāi)始及完成日期：
自2012年11月12日 至2013年5月25日
六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：
指導(dǎo)教師 簽名
簽名
簽名
教研室主任
〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕 簽名
系主任 簽名
2012年11月12日
摘 要
雨刷是最早發(fā)明于1910年.從1900年就有正規(guī)生產(chǎn)汽車在道路上，這意味著汽車沒(méi)有雨刷在道路上遭受各種天氣行駛至少10年！雨刷的構(gòu)想產(chǎn)生于美國(guó)特瑞科公司的董事長(zhǎng)在下雨天駕車，由于天氣模糊，無(wú)法看清道路，導(dǎo)致撞倒了一個(gè)騎自行車的男孩。雖然男孩沒(méi)有受很大的傷，但是駕駛者被他的經(jīng)歷所震驚。為他所震驚的是駕駛的危險(xiǎn)是在沒(méi)有完全看清道路的情況下發(fā)生的，這引起了雨刷的產(chǎn)生。在我們熟悉的電動(dòng)雨刷系統(tǒng)出現(xiàn)以前一系列不同的方法都嘗試過(guò)。最早的雨刷設(shè)計(jì)是一個(gè)塑料刀片在擋風(fēng)玻璃上手動(dòng)旋轉(zhuǎn)。雖然這使擋風(fēng)玻璃變干凈，前方的視野變清晰，但操作者的手很快就累了，于是這種設(shè)計(jì)被放棄了。另一個(gè)的設(shè)計(jì)是由一個(gè)真空驅(qū)動(dòng)泵所引發(fā)的。不幸的是這種設(shè)計(jì)被操作速度隨車速改變的事實(shí)所困擾。這次失敗最終導(dǎo)致連接一個(gè)電機(jī)到雨刮臂，這種本質(zhì)一直沿用到今天，到如今的批量生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞：雨刷；發(fā)明；模具；批量
I
Abstract
The windshield wiper was first invented in 1910. The first regular production automobiles had been on the roads since 1900, which means that cars were driving on roads in all kinds of weather for at least ten years without windshield wipers!The idea for windshield wipers was born when the President of the Trico company in the United States was driving his car on a rainy day and, unable to see the road well because of the weather, he hit a boy on a bicycle. Though the boy was not hurt badly, the driver was considerably shaken by the experience. It was his shock at the danger of driving without seeing the road properly that brought about the birth of windshield wipers.But a number of different methods were tried before the motor-driven wiper systems we are familiar with today came about. The initial windshield wiper design was one in which a rubber blade on the windshield was rotated manually. While this allowed the windshield to be cleared and forward vision improved, the operator hand soon tired, and the design was abandoned. The next design was powered by a vacuum driven pump. Unfortunately this design was plagued by the fact that its speed of operation changed with the speed of the vehicle. This failure finally led to the attachment of a motor to the wiper arm, which is essentially the one still in use today.
Keywords：blade；invent；mould；batch
I
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
目 錄.............................................................................................................................................V
1 緒論 1
2 塑料制品分析 2
2.1 明確制品設(shè)計(jì)要求 2
2.2 明確制品批量 2
2.3 材料選擇及性能 2
2.4 成型設(shè)備 3
2.5 拔模斜度 3
2.6 計(jì)算制品的體積和質(zhì)量 3
2.6.1表面質(zhì)量的分析 3
2.6.2塑件的體積重量 3
3 注射機(jī)及成型方案的確定 4
3.1 注射機(jī)的確定 4
3.2 成型方案的確定 4
3.2.1 成型設(shè)備的選擇 4
3.2.2 成型的特點(diǎn) 4
3.2.3 成型的原理 4
3.2.4 成型過(guò)程 4
4 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇 6
4.1 型腔數(shù)的確定 6
4.2 分型面的選擇 6
4.2.1 分型面的主要選擇原則 6
4.3 確定型腔的排列方式 7
4.4 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 7
5 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 8
5.1 凸模設(shè)計(jì) 8
5.2 凹模的設(shè)計(jì) 8
5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 9
5.3.1 模腔工作尺寸的計(jì)算 9
5.3.2 型芯工作尺寸的計(jì)算 9
5.3.3 型腔側(cè)壁厚度和型腔底壁厚度的計(jì)算 9
6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10
6.1 主流道設(shè)計(jì) 10
6.2 澆口的設(shè)計(jì) 10
6.3 平衡進(jìn)料 11
6.4 冷料井設(shè)計(jì) 11
6.5本模具澆注系統(tǒng)的選擇 12
7 排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15
7.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 15
7.2 冷卻水路的計(jì)算 15
7.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17
8 頂出與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18
8.1 斜頂機(jī)構(gòu) 18
8.2 推桿復(fù)位裝置 18
8.3 抽芯機(jī)構(gòu)的選擇 19
8.4 斜頂抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19
8.5 延時(shí)頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22
9 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
9.1 導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)的主要功能 24
9.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
9.2.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 24
9.2.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 24
10 注射機(jī)與模具各參數(shù)的校核 25
10.1 工藝參數(shù)的校核 25
10.2 模具安裝尺寸的校核 25
10.2.1 噴嘴的校核 25
10.2.2 定位圈尺寸的校核 25
10.2.3 模具外形尺寸的校核 25
10.2.4 模具厚度的校核 26
10.2.5 安裝參數(shù)的校核 26
10.3 開(kāi)模行程的校核 26
11 結(jié)論與展望 27
致謝 28
參考文獻(xiàn) 29
I
汽車雨刮器的模具設(shè)計(jì)
1 緒論
塑料塑件在人們的日常生活中及現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中占有很重要的地位。采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產(chǎn)效率，保證零件質(zhì)量，節(jié)約材料，降低生產(chǎn)成本，從而取得很高的生產(chǎn)效率。因此，在機(jī)電、儀表、化工、汽車和航天航空等領(lǐng)域，塑料已成為金屬的良好代用材料并得到了廣泛的應(yīng)用，出現(xiàn)了金屬材料塑料化的趨勢(shì)。 在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，據(jù)最近數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，日本生產(chǎn)塑料模和生產(chǎn)沖壓模的企業(yè)各占40%；韓國(guó)模具專業(yè)廠中，生產(chǎn)塑料模的43.9% ，生產(chǎn)沖壓模的占44.8%;新加坡全國(guó)有460家模具企業(yè)，60%生產(chǎn)塑料模，35%生產(chǎn)沖模和夾具。作為最有效的塑料成型方法之一的注射成型技術(shù)具有可以一次成型各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜和尺寸精密的塑件。成型周期短、生產(chǎn)率高、大批生產(chǎn)時(shí)成本低廉、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因此，世界塑料成型模具產(chǎn)量中約半數(shù)以上是注射模具。
目前，塑料塑件在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中的應(yīng)用日趨廣泛，發(fā)揮著舉足輕重的作用，塑料塑件的加工基本上是通過(guò)模具一次成型的。在眾多的成型方法中，注射成型占主導(dǎo)地位，塑料塑件的質(zhì)量、生產(chǎn)的效率和成本和模具的結(jié)構(gòu)、使用性能密切相關(guān)，因此，設(shè)計(jì)制造出結(jié)構(gòu)合理，使用性能優(yōu)良的注射成型模具已成為塑料生產(chǎn)廠家關(guān)注的焦點(diǎn)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是“汽車雨刮器零件的設(shè)計(jì)”，設(shè)計(jì)中重點(diǎn)注意一模多腔件的進(jìn)料平衡。
2 塑料制品分析
2.1 明確制品設(shè)計(jì)要求
圖2.1、為塑料制品的三維立體圖。該產(chǎn)品精度及表面粗糙度要求很高，在垂直于開(kāi)模方向上喲兩處突起，阻礙成型后塑料制品從模具中脫出，因此須設(shè)置斜頂結(jié)構(gòu)。
圖2.1 塑料制品的三維立體圖
2.2 明確制品批量
該產(chǎn)品大批量生產(chǎn)，故設(shè)計(jì)的模具要求有較高的注塑效率，模具采用一模十六腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用側(cè)澆口。
2.3 材料選擇及性能
2.3.1 材料選擇
由于該塑料制品形狀復(fù)雜，但需要有較好的力學(xué)性能故選用PA66材料。
2.3.2 材料品種
PA66在聚酰胺材料中有較高的熔點(diǎn)。它是一種半晶體-晶體材料。PA66在較高溫度也能保持較強(qiáng)的強(qiáng)度和剛度。PA66在成型后仍然具有吸濕性，其程度主要取決于材料的組成、壁厚以及環(huán)境條件。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，一定要考慮吸濕性對(duì)幾何穩(wěn)定性的影響。 PA66的粘性較低，因此流動(dòng)性很好（但不如PA6）。這個(gè)性質(zhì)可以用來(lái)加工很薄的元件。 它的粘度對(duì)溫度變化很敏感。PA66的收縮率在1%~2%之間，加入玻璃纖維添加劑可以將收縮率降低到0.2%~1% 收縮率在流程方向和與流程方向相垂直方向上的相異是較大的。 PA66對(duì)許多溶劑具有抗溶性，但對(duì)酸和其它一些氯化劑的抵抗力較弱。
2.4 成型設(shè)備
經(jīng)比較,成型設(shè)備采用臥式注射機(jī)較好,其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較低,容易操作和加料,塑件脫模后可以自動(dòng)落下可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作,注塑機(jī)的重心較低安裝穩(wěn)定,適合大中型注射機(jī)的設(shè)計(jì)制造。
2.5 拔模斜度
由于材料是PA66,且制品較小 ，故拔模斜度取2°。
2.6 計(jì)算制品的體積和質(zhì)量
2.6.1表面質(zhì)量的分析
該零件的 表面質(zhì)量要求很高，而且產(chǎn)品多空間曲線，故各個(gè)成型面都得進(jìn)行拋光處理，斜頂?shù)?配合度要求很高。
2.6.2塑件的體積重量
計(jì)算塑件的重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計(jì)算得塑件的體積：V＝12.18
計(jì)算塑件的質(zhì)量：公式為W＝Vρ
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得PA66的密度為1.12 g/cm3，故塑件的重量為：
W＝Vρ=12.18*1.12=13.64
3 注射機(jī)及成型方案的確定
3.1 注射機(jī)的確定
根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況，可初步選用的注射機(jī)為：szy-300型注塑成型機(jī)，該注塑機(jī)的各參數(shù)如下表3-1所示：
表3-1 szy-300型注塑成型機(jī)的各參數(shù)
理論注射量/cm3
500
移模行程/mm
340
螺桿直徑/mm
60
最大模具厚度/mm
335
注射壓力/Mp
125
最小模具厚度/mm
130
鎖模力/KN
2000
噴嘴球半徑/mm
18
拉桿內(nèi)間距/mm
242×1857
噴嘴口孔徑/mm
φ5
3.2 成型方案的確定
3.2.1 成型設(shè)備的選擇
塑料的種類較多,成型方法也多,有注射成型,壓注成型,壓縮成型,擠出成型,氣動(dòng)與液壓成型,泡沫塑料的成型等。
該雨刮器選用螺桿式注塑機(jī)，型號(hào)為xs-zy500。
3.2.2 成型的特點(diǎn)
注射成型又稱注射模塑,成型周期短,能一次成型外形復(fù)雜,尺寸精密,帶有嵌件的塑料制件。制品無(wú)需修整或僅需少量修正,可得到較窄的公差,廢料損耗最小,且生產(chǎn)效率高,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),適于多件批量較大的塑件生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但是,產(chǎn)品質(zhì)量有時(shí)難短期穩(wěn)定,模具的結(jié)構(gòu)有時(shí)不宜高效成型等缺點(diǎn)。
3.2.3 成型的原理
在成型時(shí),塑料要經(jīng)過(guò)三個(gè)階段的轉(zhuǎn)換:一是塑料未進(jìn)入料筒的顆粒狀態(tài)；二是塑料在料筒中的塑化流動(dòng)而到熔融狀態(tài)；三是塑料通過(guò)模具澆注系統(tǒng)的充模流動(dòng)及冷卻定型。其成型原理是將顆粒狀態(tài)或粉狀塑料從注射機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒中間,經(jīng)過(guò)加熱熔融塑化稱粘流態(tài)熔體,在注塑機(jī)的螺桿的高壓推動(dòng)下,以很大的流速通過(guò)噴嘴注入模具型腔,經(jīng)一定時(shí)間的保壓冷卻定型后可保持模具型腔所賦予的形狀,然后開(kāi)模分型獲得成型塑件。這樣完成一次注射工作循環(huán)。
3.2.4 成型過(guò)程
其包括成型前的準(zhǔn)備，注射成型過(guò)程及塑件后處理。
1)、成型前的準(zhǔn)備
A、原料外觀的檢測(cè)合工藝性能的測(cè)定
包括對(duì)色澤、粒度、均勻、流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性及收縮率的檢測(cè)。
B、物料的預(yù)熱和干燥
防止塑料表面出現(xiàn)斑紋和氣泡，甚至發(fā)生降解等。大批量生產(chǎn)宜采用沸騰干燥或真空干燥。
C、嵌件的預(yù)熱
以減少物料和嵌件的溫度差，降低嵌件周圍塑料的收縮應(yīng)力，保證塑件的質(zhì)量。
D、料筒的清洗
當(dāng)改變產(chǎn)品，更換原料及顏色時(shí)均需清洗料筒。螺桿式料筒可采用對(duì)空注射法清洗 。
E、脫模劑的選用
為順利脫模，通常使用脫模劑。該成型模具可以采用硬脂酸鋅。
2)、注射成型過(guò)程
包括加料、加壓、注射、保壓、冷卻、定型、脫模等工序。
3)、塑料的后處理
A、退火
將塑件在定溫的液體介質(zhì)（如熱水、若熱的礦物油、甘油、乙二醇和液體石蠟等）或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時(shí)間，然后慢慢冷卻到室溫。從而消除內(nèi)應(yīng)力，提高塑件的性能。退火溫度應(yīng)控制在塑件使用溫度10～20℃以上，或塑件的熱變形溫度以下10～20℃。退火處理時(shí)間決定與塑料的品種、加熱介質(zhì)的溫度、塑料形狀和成型條件，速度不能過(guò)快，以免產(chǎn)生新的應(yīng)力。
B、調(diào)濕處理 將脫模的塑件放入熱水中，以隔絕空氣，防止對(duì)塑件的氧化，加快吸濕平衡速度的一種后處理的方法。
4 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇
4.1 型腔數(shù)的確定
型腔數(shù)的確定有多種方法，本題采用注射機(jī)的注射量來(lái)確定它的數(shù)目。其公式如下：
n2=(G-C)/V
式中：G——注射機(jī)的公稱注射量/cm3
V——單個(gè)制品的體積/cm3
C——澆道和澆口的總體積/cm3
生產(chǎn)中每次實(shí)際注射量應(yīng)為公稱注射量G的（0.75－0.45）倍，現(xiàn)取0.7G進(jìn)行計(jì)算。每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的（0.2－1）倍，現(xiàn)取C＝0.3V進(jìn)行計(jì)算。
n2=0.7G/1.3V=0.538G/V=(0.538×500)/1.3*12.18 = 16.9
由以上的計(jì)算可知，可采用一模十六件的模具結(jié)構(gòu)。
4.2 分型面的選擇
4.2.1 分型面的主要選擇原則
（1）分型面的位置設(shè)在塑料橫截面尺寸最大的部位，以便脫模和加工型腔。
（2）有孔的同軸度要求、臺(tái)階間尺寸精度的要求，應(yīng)使塑件相關(guān)的部分全部在動(dòng)模部分成型，以保證塑件尺寸精度。
（3）在光滑憑證表面或圓弧曲面上盡量避免選擇分型面，防止在分型面產(chǎn)生，以保證塑件的外觀質(zhì)量。
（4）考慮保證塑件的使用要求，避免由脫模斜度、推桿及澆口痕跡等缺陷影響塑件的功能。
（5）考慮鎖模力，盡量減小塑件在分型面的投影面積。
（6）盡可能將塑件留在動(dòng)模的一邊，易于設(shè)置和制造簡(jiǎn)便易行的脫模機(jī)構(gòu)。
（7）便于澆注系統(tǒng)的布置，利于排氣，模具零件易于加工等等。
在確定型心分模之前，應(yīng)該考慮好該型心放在模板上空間方位，要有利與冷卻水道的設(shè)計(jì)以及盡可能地減少不必要的材料。本設(shè)計(jì)分型面選擇如實(shí)例圖4.1
圖4.1 分型面選擇實(shí)例圖
4.3 確定型腔的排列方式
本塑件在注射時(shí)采用一模十六件，即模具需要公母模仁各四塊。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素采用如下圖4.2的型腔排列方式。
4.2 模具型腔排列方式
4.4 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)，對(duì)于模具而言，在保證足夠強(qiáng)度的前提下，結(jié)構(gòu)越緊湊越好。模架尺寸參照裝配圖4.3
4.3 模架尺寸參照裝配圖 5 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
5.1 凸模設(shè)計(jì)
凸模用于成型塑料的內(nèi)表面，又稱型芯、陽(yáng)?；虺尚蜅U。結(jié)構(gòu)分整體式和組合式兩種。為了便于加工和有利于排氣，運(yùn)用組合式的型芯結(jié)構(gòu)，與整體式型芯相比，組合式型芯使加工和熱處理工藝大為簡(jiǎn)化。該設(shè)計(jì)中采用組合式凸模，其中公模仁的結(jié)構(gòu)如下圖5.1
圖5.1公模仁的結(jié)構(gòu)
5.2 凹模的設(shè)計(jì)
凹模用于成型塑件的外表面，又稱陰模、型腔。按照結(jié)構(gòu)的不同可以分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、大面積鑲嵌式和四壁鑲嵌式五種。該設(shè)計(jì)采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，由整塊金屬材料直接加工成母模仁，其結(jié)構(gòu)如下圖5.2
圖5.2 工成母模仁
5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算
本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，已給出這PA66的成型收縮率為0.005，模具的制造公差取z=Δ/3。
5.3.1 模腔工作尺寸的計(jì)算
型腔的內(nèi)徑尺寸的計(jì)算 (253.841+253.841×0.5%－0.015) =253.95。
型腔的深度尺寸的計(jì)算 （24.708＋24.708×0.5%－0.50）＝24.33
5.3.2 型芯工作尺寸的計(jì)算
型芯高度的尺寸計(jì)算 （24.708＋24.708×0.5%－0.50）=(24.33)
5.3.3 型腔側(cè)壁厚度和型腔底壁厚度的計(jì)算
1）型腔底壁Th厚度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4-8(塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì))查得Th=(0.12-0.13)b
2）型腔側(cè)壁厚度Tc的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：Tc =0.20t+17
6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意與注射機(jī)的注射口相符合，主流道、澆口套、定位圈等的各項(xiàng)參數(shù)與注射機(jī)的規(guī)格密切相關(guān)，由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸，所以模具的主流道部分通常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套，即澆口套。
對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循如下原則：
A、了解塑料的成型性能
B、盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕
C、有利于型腔中氣體的排出
D、防止型心的變形和嵌件的位移
E、盡量采用較短的流程充滿型腔
6.1 主流道設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)手根據(jù)冊(cè)查得szy-300型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下：
噴嘴前端孔徑：d0=φ5mm
噴嘴前端球面半徑：R0＝18mm
為了使凝料能順利拔出，主流道的小端直徑D應(yīng)稍大于注射
噴嘴直徑d。 D＝d+(0.5－1)mm=φ5+0.5＝φ5.5mm
主流道的半錐角α通常為1°－2°過(guò)大的錐角會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，過(guò)小的錐角使凝料脫模困難，還會(huì)使充模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過(guò)大，此處的錐角選用1°。經(jīng)換算得主流道大端直徑D＝φ7.74mm,為使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑ｒ＝1mm的圓弧過(guò)渡。主流道的長(zhǎng)度L取128
6.2 澆口的設(shè)計(jì)
根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為合適。
側(cè)澆口一般開(kāi)設(shè)在模具的分型面上，從制品的邊緣進(jìn)料，故也稱之為邊緣澆口。側(cè)澆口的截面形狀為矩形，其優(yōu)點(diǎn)是截面形狀簡(jiǎn)單，易于加工，便于試模后修正。缺點(diǎn)是在制品的外表面留有澆口痕跡，因?yàn)樵撝萍o(wú)表面質(zhì)量的特殊要求，又是中小型制品的一模兩腔結(jié)構(gòu)，所以可以采用側(cè)澆口。
在側(cè)澆口的三個(gè)尺寸中，以澆口的深度h最為重要。它控制著澆口內(nèi)熔體的凝固時(shí)間和型腔內(nèi)熔體的補(bǔ)縮程度。澆口寬度W的大小對(duì)熔體的體積流量的直接的影響，澆口長(zhǎng)度L在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許的條件下以短為好，一般選L＝0.5－0.75mm。
6.3 平衡進(jìn)料
作為一模十六腔的多腔模具，其澆注系統(tǒng)的平衡進(jìn)料很重要，一模多腔澆注系統(tǒng)的平衡。
圖6.1 平衡式澆注系統(tǒng)
圖6.2 非平衡式澆注系統(tǒng)
6.4 冷料井設(shè)計(jì)
冷料井位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模上，或處于分流道末端。其作用是搜集料流前鋒的“冷料”防止進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，開(kāi)模時(shí)又能將主流道的凝料拉出。冷料井的直徑宜大于主流道大端直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。
本設(shè)計(jì)采用帶Z型拉料桿。由于拉料桿頭部的側(cè)凹將主流道凝料鉤住，分模是即可將凝料從主流道中拉出。拉料桿的根部固定在推出板上，在推出塑件時(shí)，冷料也一同被推出，取產(chǎn)品時(shí)向拉料鉤的側(cè)向稍微許動(dòng)，即可脫鉤將塑件連同澆注系統(tǒng)凝料一道取下。
6.5本模具澆注系統(tǒng)的選擇
對(duì)于本模具粗選下列澆注系統(tǒng)
1)方案一
圖6.3 定模澆道
圖6.4 動(dòng)模澆道
2）方案二
圖6.5 定模澆道
圖6.6 動(dòng)模澆道
實(shí)驗(yàn)表明，在每個(gè)進(jìn)料口處，物料會(huì)分成兩部分，根據(jù)流體力學(xué)可以自動(dòng)，由于拐角的影響，靠?jī)?nèi)側(cè)的進(jìn)口會(huì)分得的進(jìn)料多一些，所以不能實(shí)現(xiàn)平衡進(jìn)料，故方案一不可取。
對(duì)于方案二，在相應(yīng)的位置上，物料是向上運(yùn)動(dòng)的，抵消了拐角的力，故能較好的平衡進(jìn)料
7 排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注塑模具型腔的溫度高低及均勻性對(duì)成型效率和制品的質(zhì)量影響很大，一般注入模具的塑料熔體的溫度為200-300（℃），而塑件固化后從模具中取出的溫度為60-80（℃）以下，視塑料品種不同有很大的差異。為了調(diào)節(jié)型腔的溫度，需在模具內(nèi)開(kāi)設(shè)冷卻水通道，通過(guò)模溫調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的溫度。
7.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則
1、冷卻水孔數(shù)量盡可能多，尺寸盡可能的大。
2、冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同間距，一般水孔邊離型腔的距離大于10mm，常用12～15mm。
3、降低入水與出水的溫度差，防止制品變形。
4、水道的開(kāi)設(shè)便于加工和清理，一般孔徑為8～12mm，該設(shè)計(jì)取用D=8mm。
5、采用并流流向，加強(qiáng)澆口處的冷卻。
7.2 冷卻水路的計(jì)算
l 塑料傳給模具的熱量：
式中 Q—單位時(shí)間內(nèi)塑料傳給模具的熱量(kJ/h)
n—每小時(shí)的注射次數(shù)；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)該塑件每小時(shí)注射200次左右
m—每次注射的塑料量，包括澆注系統(tǒng)(kg)；m取值0.05kg
q—單位質(zhì)量的塑料在型腔內(nèi)散發(fā)的熱量(kJ/kg)
式中 --塑件的比熱容；查《模具技術(shù)手冊(cè)》表12-3取值1.87
--塑件熔體充模的溫度(°C)；查《模具技術(shù)手冊(cè)》表12-10，取值250
--塑件脫模的溫度(°C)；查《模具技術(shù)手冊(cè)》表12-10，取值80
--結(jié)晶行塑料的熔融潛熱（kJ/kg）
所以
l 由冷卻水帶走的熱量：（kJ/h）
l 熱傳導(dǎo)面積：
式中 --熱傳導(dǎo)面積（冷卻水路表壁的面積）（）；
--冷卻水對(duì)其管壁的傳熱系數(shù) (w/k)；
--模具型腔表面的平均溫度與冷卻水的平均溫度的差值
其中冷卻水的平均溫度是冷卻水進(jìn)口與出口的溫度平均值
式中 --冷卻水道直徑（mm）；其中水道直徑在設(shè)計(jì)時(shí)候已經(jīng)確定為=10 mm；
v---冷卻水的流速（m/s）；水道流速5m/左右
--冷卻水的平均溫度；大約在50°C左右
所以
l 冷卻水管總長(zhǎng)度：
根據(jù)塑件產(chǎn)品在模具中的位置和模板的布置，確定水路圖如圖7.1所示
圖7.1 水路圖
7.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑料熔體充填模具型腔時(shí)，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過(guò)程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利地排出模外。如果型腔內(nèi)因各種原因產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會(huì)形成氣泡、產(chǎn)生熔接不牢、表面輪廓不清及充填不滿等成型缺陷，另外氣體的存在還會(huì)產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，因此設(shè)計(jì)模具時(shí)必須考慮型腔的排氣問(wèn)題。
注射模通常以如下三種方式排氣
1） 利用配合間隙排氣
2） 在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽
3） 利用排氣塞排氣
對(duì)于簡(jiǎn)單型腔的小型模具，可以利用推桿、活動(dòng)型芯、活動(dòng)鑲件以及雙支點(diǎn)鼓固定的型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣。其配合間隙不能超過(guò)0.5 mm ,一般為 0.03-0.05 mm。本設(shè)計(jì)采用利用配合間隙排氣的方式排氣。
8 頂出與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在注射成型的每個(gè)循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型心上脫出，模具中這種脫出型件的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)（或脫模機(jī)構(gòu)）。推出機(jī)構(gòu)的作用包括推出、取出兩個(gè)動(dòng)作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具分離，稱為脫出，然后把其脫出物件從模具內(nèi)取出。由于本產(chǎn)品在頭部有兩個(gè)突起的原點(diǎn)，故無(wú)法正常脫模，需采用斜頂機(jī)構(gòu)和推桿裝置共同完成。
8.1 斜頂機(jī)構(gòu)
如示意圖8.1所示
圖8.1 斜頂機(jī)構(gòu)示意圖
推桿推出機(jī)構(gòu)由推桿、復(fù)位桿、拉 料桿和推桿固定板等構(gòu)成，當(dāng)開(kāi)模到一定的距離時(shí)，注射機(jī)推出裝置推動(dòng)推板并帶動(dòng)所有推桿、拉料桿和復(fù)位桿一道前進(jìn)，將塑件和澆注系統(tǒng)一起推出模外。合模時(shí)復(fù)位桿首先與定模邊的分型面接觸，而將推板和所有的推桿一道推回復(fù)位。
8.2 推桿復(fù)位裝置
推出機(jī)構(gòu)用可用多種方式復(fù)位，如彈簧復(fù)位，強(qiáng)制回位和回針復(fù)位，一般模具設(shè)計(jì)追求安全可靠，同時(shí)采用這三種方法。復(fù)位桿應(yīng)對(duì)稱布置，長(zhǎng)取2~4根，長(zhǎng)度與推桿相同。彈簧復(fù)位是一種簡(jiǎn)單復(fù)位方法，它具有先行復(fù)位功能，數(shù)跟彈簧裝在動(dòng)模板與推板之間，推出塑件時(shí)彈簧被壓縮，當(dāng)注射機(jī)的頂桿后退，彈簧即將推板推回。強(qiáng)制回位是有一根強(qiáng)制回位桿分別連接頂針固定板和注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)上，和模前由液壓系統(tǒng)強(qiáng)制回位，回針是在分模面上有四根回位針，其固定在頂針固定板上，和模時(shí)先是回針和模面接觸把頂針強(qiáng)制帶回，避免頂針碰花模仁。其結(jié)構(gòu)如下圖8.2所示
圖8.2 結(jié)構(gòu)圖
8.3 抽芯機(jī)構(gòu)的選擇
斜頂抽芯是應(yīng)用比較廣泛的分型抽芯機(jī)構(gòu)，它借助頂出機(jī)構(gòu)完成側(cè)向抽芯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，動(dòng)作可靠。斜頂做為成型鑲件安裝模仁中不方便脫模的地方，其在頂出機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下，能沿著垂直于分模方向移動(dòng)，故能使產(chǎn)品很好的脫模，斜頂與模仁的滑行面于開(kāi)模運(yùn)動(dòng)方向成斜角安裝，，開(kāi)?；蛲瞥鰰r(shí)斜頂和模仁發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，斜頂產(chǎn)生一側(cè)向運(yùn)動(dòng)，使產(chǎn)品順利脫模。本設(shè)計(jì)采用斜頂抽芯機(jī)構(gòu)
8.4 斜頂抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
斜頂抽芯機(jī)構(gòu)主要由斜頂、限位螺絲、導(dǎo)針塊和頂針等零部件組成。如圖8.3
圖8.3 示意圖
斜頂?shù)脑O(shè)計(jì)
（1確定抽芯距 抽芯距一般應(yīng)大于障礙部分深度，本設(shè)計(jì)中倒鉤的深度為0.385 mm，另加2~3 mm的抽芯安全系數(shù)，可取抽芯距S為3.35 mm。
（2確定傾斜角
斜頂?shù)膬A斜角a是斜抽芯機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)之一，它與頂出力以及抽芯距有直接關(guān)系，，本設(shè)計(jì)取a=5 o
（3頂出距離的計(jì)算
圖8.4 示意圖
由于斜頂本身就是成型部件，故斜頂?shù)拈L(zhǎng)度基本確定，現(xiàn)定為和模仁一樣高，所以能讓產(chǎn)品順利脫模只能在頂出距離上保證
圖8.5 草圖
由圖8.5可得
所以頂針的頂出距離是38.28mm
1、導(dǎo)針塊的設(shè)計(jì)
導(dǎo)針塊的結(jié)構(gòu)和連接形式如下圖8.6
圖8.6 導(dǎo)針塊的結(jié)構(gòu)和連接形式
8.5 延時(shí)頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
由于本產(chǎn)品要求在脫模的時(shí)候，能自動(dòng)將產(chǎn)品和澆道料頭分開(kāi)，故采用延時(shí)頂出機(jī)構(gòu)，延時(shí)頂出機(jī)構(gòu)示意圖如圖8.7，8.8，8.9所示
8.7 示意圖一
8.8 示意圖二
8.9 示意圖三
在上面三圖中，a板為固定不動(dòng)的，bc兩板固定在一起并由強(qiáng)制回位機(jī)構(gòu)控制頂出和回位。
在一圖中，其位置是在回位完成的狀態(tài)下，各板和頂針的相對(duì)位置關(guān)系。Bc板上下兩根頂針是頂出產(chǎn)品的，中間的頂針是頂澆道料頭的，a板上的頂針是起限位作用的
在二圖中bc板受力向右移動(dòng)，其中上下頂針同時(shí)運(yùn)動(dòng)，而中間的頂針卻保持不動(dòng)，使得與上下頂針產(chǎn)生了落差
在三圖中bc板向右移動(dòng)，上下頂針先頂?shù)疆a(chǎn)品，使得其與澆道料頭斷裂脫離，然后中間頂針才頂出澆道料頭
9 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
9.1 導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)的主要功能
1、定位作用 導(dǎo)向裝置直接保證動(dòng)模、定模位置的正確性，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(shí)，在模具裝配的過(guò)程中便于裝配和調(diào)整。
2、導(dǎo)向作用 合模時(shí)引導(dǎo)動(dòng)模按序正確閉合，防止損壞型芯，并承受一定的側(cè)壓力。
3、承載作用 塑料熔體在充模過(guò)程中，或由于成型設(shè)備精度低的影響，可能產(chǎn)生單向的側(cè)壓力，故需導(dǎo)向裝置能產(chǎn)生一定的單向側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。
9.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
9.2.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
（1）采用帶頭直通式導(dǎo)柱
（2）導(dǎo)柱的端部做成圓錐形
（3）導(dǎo)柱的安裝是采用尾部埋入模板內(nèi)，固定部分采用H7/m6過(guò)渡配合
（4）底部用支撐板壓住，防止導(dǎo)柱從模板中脫出
（5）滑動(dòng)部分用H8/f8的間隙配合
（6）導(dǎo)柱的工作部分的表面粗糙度0.4μm
（7）導(dǎo)柱直徑根據(jù)模具尺寸來(lái)確定,根據(jù)模具尺寸來(lái)估算出：D=16mm，設(shè)計(jì)的導(dǎo)向部分的工作長(zhǎng)度。
9.2.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
（1）采用臺(tái)階式導(dǎo)套，其檢修更換方便，能保證導(dǎo)向精度
（2）導(dǎo)套孔的前端設(shè)有倒圓角，以使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套孔
（3）導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分用H7g6的間隙配合
（4）表面粗糙0.2μm
10 注射機(jī)與模具各參數(shù)的校核
10.1 工藝參數(shù)的校核
1）注射量的校核（按體積）
注射機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好是注塑機(jī)的最大注塑量的80%。所以，選用的注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)滿足：0.8V機(jī)≥V塑+V澆
式中V機(jī)——注塑機(jī)的最大注塑量，320cm3
V塑——塑件的體積，該產(chǎn)品V塑=194.88 cm3
V澆——澆注系統(tǒng)體積，該產(chǎn)品V澆=90 cm3
故V機(jī)≥V塑+V澆/0.8=307 cm3 而所選定的注塑機(jī)為320cm3，以符合要求。
2）鎖模力的校核
公式：F≥KAPm
式中F——注射機(jī)的額定鎖模力(kN) 2000
A——制品和流道在分型面上的投影和(cm3)
Pm——型腔的平均計(jì)算壓力(MPa) 由表9.9-4 取30
K——安全系數(shù)，通常取K＝1.1－1.2 1.2
則：KAPm＝1.2×16×1.3×0.254×0.009×30=1772kN＜2000kN，所以符合要求。
3）最大注射壓力的校核
Pmax≥K’P0
式中：Pmax——注射機(jī)的額定注射壓力(MPa) 150
P0——成型時(shí)所需的注射壓力(MPa) 90
K’ ——安全系數(shù)，常取K=1.25－1.4 取1.3
則K’P0=1.3×90=117MPa＜Pmax125，所以符合要求。
10.2 模具安裝尺寸的校核
10.2.1 噴嘴的校核
注塑模具主流道襯套始端凹坑的球面半徑應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴球頭半徑，以利于塑料熔體的流動(dòng)，防止流涎。
10.2.2 定位圈尺寸的校核
注塑機(jī)固定板臺(tái)面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱為定位孔。注塑模端面凸臺(tái)的徑向尺寸需與定位孔成間隙配合，便于模具的安裝，并使主流道的中心線與噴嘴的中心線重合，模具端面的凸臺(tái)高度應(yīng)小于定位孔的深度。
10.2.3 模具外形尺寸的校核
注塑模外形尺寸應(yīng)小于注塑機(jī)的工作臺(tái)面的有效尺寸。模具長(zhǎng)寬反響的尺寸要與注塑機(jī)拉桿的間距相適應(yīng)，模具至少由一個(gè)方向的尺寸穿過(guò)拉桿件的空間裝在注射機(jī)的工作臺(tái)面上。
10.2.4 模具厚度的校核
模具的厚度（閉合高度）必須滿足下式：
Hmin
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