机械毕业设计（论文）-汽车雨刮器的模具设计【全套图纸UG三维】

编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计（论论文文） 题目：题目： 汽车雨刮器的模具设计汽车雨刮器的模具设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （ 职称：教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文） 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 汽车雨刮器 的模具设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成 果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表 示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、 集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 92 学 号： 0923067 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡太湖学院 信信 机机 系系 机械工程及自动化机械工程及自动化 专业专业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一、题目及专题：一、题目及专题： 、题目 汽车雨刮器的模具设计 、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 目前，汽车工业有很大的发展，对于零部件的要求也越来越高， 塑料的无骨雨刮器是一种新型雨刮器，更美观和实用。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1.汽车雨刮器的模具设计 （1）一模十六腔 （2）模具顶出产品是要能自动把产品和料头分开 2. 设计工作量要求：至少完成 A0 图纸 3 张和一份 30 页以上的毕 业论文。 3. 查阅相关外文资料并完成不少于 8000 字符的外文资料翻译。 4.完成一份毕业设计实习报告。 II 四、接受任四、接受任务务学生：学生： 机械 92 班班 姓名姓名 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所所长学科组组长研究所所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 雨刷是最早发明于 1910 年.从 1900 年就有正规生产汽车在道路上，这意味着汽车没 有雨刷在道路上遭受各种天气行驶至少 10 年！雨刷的构想产生于美国特瑞科公司的董事 长在下雨天驾车，由于天气模糊，无法看清道路，导致撞倒了一个骑自行车的男孩。虽 然男孩没有受很大的伤，但是驾驶者被他的经历所震惊。为他所震惊的是驾驶的危险是 在没有完全看清道路的情况下发生的，这引起了雨刷的产生。在我们熟悉的电动雨刷系 统出现以前一系列不同的方法都尝试过。最早的雨刷设计是一个塑料刀片在挡风玻璃上 手动旋转。虽然这使挡风玻璃变干净，前方的视野变清晰，但操作者的手很快就累了， 于是这种设计被放弃了。另一个的设计是由一个真空驱动泵所引发的。不幸的是这种设 计被操作速度随车速改变的事实所困扰。这次失败最终导致连接一个电机到雨刮臂，这 种本质一直沿用到今天，到如今的批量生产。 关键词关键词：雨刷；发明；模具；批量 IV 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 V 目目 录录 摘 要 .III AbstractIV 目 录.V 1 绪论 .1 2 塑料制品分析 .2 2.1 明确制品设计要求 2 2.2 明确制品批量 2 2.3 材料选择及性能 2 2.4 成型设备 3 2.5 拔模斜度 3 2.6 计算制品的体积和质量 3 2.6.1 表面质量的分析 3 2.6.2 塑件的体积重量 3 3 注射机及成型方案的确定 .4 3.1 注射机的确定 4 3.2 成型方案的确定 4 3.2.1 成型设备的选择 .4 3.2.2 成型的特点 .4 3.2.3 成型的原理 .4 3.2.4 成型过程 .4 4 型腔数的确定及分型面的选择 .6 4.1 型腔数的确定 6 4.2 分型面的选择 6 4.2.1 分型面的主要选择原则 .6 4.3 确定型腔的排列方式 7 4.4 标准模架的选用 7 5 成型零部件的设计与计算 .8 5.1 凸模设计 8 5.2 凹模的设计 8 5.3 成型零件工作尺寸的计算 9 5.3.1 模腔工作尺寸的计算 .9 5.3.2 型芯工作尺寸的计算 .9 5.3.3 型腔侧壁厚度和型腔底壁厚度的计算 .9 6 浇注系统的设计 .10 6.1 主流道设计 10 6.2 浇口的设计 10 VI 6.3 平衡进料 11 6.4 冷料井设计 11 6.5 本模具浇注系统的选择 .12 7 排气与冷却系统的设计 .15 7.1 冷却系统设计的原则 15 7.2 冷却水路的计算 15 7.3 排气系统的设计 17 8 顶出与抽芯机构的设计 .18 8.1 斜顶机构 18 8.2 推杆复位装置 18 8.3 抽芯机构的选择 19 8.4 斜顶抽芯机构的设计 19 8.5 延时顶出机构的设计 22 9 导向机构的设计 .24 9.1 导向、定位机构的主要功能 24 9.2 导向机构的设计 .24 9.2.1 导柱的设计 .24 9.2.2 导套的设计 .24 10 注射机与模具各参数的校核 .25 10.1 工艺参数的校核 25 10.2 模具安装尺寸的校核 25 10.2.1 喷嘴的校核 .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 安装参数的校核 .26 10.3 开模行程的校核 26 11 结论与展望 .27 致谢 .28 参考文献 .29 汽车雨刮器的模具设计 1 1 绪论绪论 塑料塑件在人们的日常生活中及现代工业生产领域中占有很重要的地位。采用模具 成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率，保证零件质量，节约材料， 降低生产成本，从而取得很高的生产效率。因此，在机电、仪表、化工、汽车和航天航 空等领域，塑料已成为金属的良好代用材料并得到了广泛的应用，出现了金属材料塑料 化的趋势。 在工业发达国家，据最近数据统计，日本生产塑料模和生产冲压模的企业各 占 40%；韩国模具专业厂中，生产塑料模的 43.9% ，生产冲压模的占 44.8%;新加坡全国 有 460 家模具企业，60%生产塑料模，35%生产冲模和夹具。作为最有效的塑料成型方法 之一的注射成型技术具有可以一次成型各种结构复杂和尺寸精密的塑件。成型周期短、 生产率高、大批生产时成本低廉、易于实现自动化或自动化生产等优点，因此，世界塑 料成型模具产量中约半数以上是注射模具。 目前，塑料塑件在国民经济和日常生活中的应用日趋广泛，发挥着举足轻重的作用， 塑料塑件的加工基本上是通过模具一次成型的。在众多的成型方法中，注射成型占主导 地位，塑料塑件的质量、生产的效率和成本和模具的结构、使用性能密切相关，因此， 设计制造出结构合理，使用性能优良的注射成型模具已成为塑料生产厂家关注的焦点。 本次毕业设计题目是“汽车雨刮器零件的设计”，设计中重点注意一模多腔件的进料平 衡。 无锡太湖学院学士学位论文 2 2 塑料制品分析塑料制品分析 2.1 明确制品设计要求明确制品设计要求 图 2.1、为塑料制品的三维立体图。该产品精度及表面粗糙度要求很高，在垂直于开 模方向上哟两处突起，阻碍成型后塑料制品从模具中脱出，因此须设置斜顶结构。 图 2.1 塑料制品的三维立体图 2.2 明确制品批量明确制品批量 该产品大批量生产，故设计的模具要求有较高的注塑效率，模具采用一模十六腔结 构，浇口形式采用侧浇口。 2.3 材料选择及性能材料选择及性能 2.3.1 材料选择材料选择 由于该塑料制品形状复杂，但需要有较好的力学性能故选用 PA66 材料。 2.3.2 材料品种材料品种 PA66 在聚酰胺材料中有较高的熔点。它是一种半晶体-晶体材料。PA66 在较高温度 也能保持较强的强度和刚度。PA66 在成型后仍然具有吸湿性，其程度主要取决于材料的 组成、壁厚以及环境条件。在产品设计时，一定要考虑吸湿性对几何稳定性的影响。 PA66 的粘性较低，因此流动性很好（但不如 PA6） 。这个性质可以用来加工很薄的元件。 它的粘度对温度变化很敏感。PA66 的收缩率在 1%2%之间，加入玻璃纤维添加剂可以 将收缩率降低到 0.2%1% 收缩率在流程方向和与流程方向相垂直方向上的相异是较大的。 PA66 对许多溶剂具有抗溶性，但对酸和其它一些氯化剂的抵抗力较弱。 汽车雨刮器的模具设计 3 2.4 成型设备成型设备 经比较,成型设备采用卧式注射机较好,其优点是机体较低,容易操作和加料,塑件脱模 后可以自动落下可实现自动化操作,注塑机的重心较低安装稳定,适合大中型注射机的设计 制造。 2.5 拔模斜度拔模斜度 由于材料是 PA66,且制品较小 ，故拔模斜度取 2。 2.6 计算制品的体积和质量计算制品的体积和质量 2.6.1 表面质量的分析表面质量的分析 该零件的 表面质量要求很高，而且产品多空间曲线，故各个成型面都得进行抛光处 理，斜顶的 配合度要求很高。 2.6.2 塑件的体积重量塑件的体积重量 计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。 计算得塑件的体积：V12.18 计算塑件的质量：公式为 WV 根据设计手册查得 PA66 的密度为 1.12 g/cm3，故塑件的重量为： WV=12.18*1.12=13.64 无锡太湖学院学士学位论文 4 3 注射机及成型方案的确定注射机及成型方案的确定 3.1 注射机的确定注射机的确定 根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况，可初步选用的注射机为：szy-300 型 注塑成型机，该注塑机的各参数如下表 3-1 所示： 表3-1 szy-300 型注塑成型机的各参数 理论注射量/cm3500移模行程/mm340 螺杆直径/mm60最大模具厚度/mm335 注射压力/Mp125最小模具厚度/mm130 锁模力/KN2000喷嘴球半径/mm18 拉杆内间距/mm2421857喷嘴口孔径/mm5 3.2 成型方案的确定成型方案的确定 3.2.1 成型设备的选择成型设备的选择 塑料的种类较多,成型方法也多,有注射成型,压注成型,压缩成型,挤出成型,气动与液压 成型,泡沫塑料的成型等。 该雨刮器选用螺杆式注塑机，型号为 xs-zy500。 3.2.2 成型的特点成型的特点 注射成型又称注射模塑,成型周期短,能一次成型外形复杂,尺寸精密,带有嵌件的塑料 制件。制品无需修整或仅需少量修正,可得到较窄的公差,废料损耗最小,且生产效率高,易 于实现自动化生产,适于多件批量较大的塑件生产等优点。但是,产品质量有时难短期稳定, 模具的结构有时不宜高效成型等缺点。 3.2.3 成型的原理成型的原理 在成型时,塑料要经过三个阶段的转换:一是塑料未进入料筒的颗粒状态；二是塑料在 料筒中的塑化流动而到熔融状态；三是塑料通过模具浇注系统的充模流动及冷却定型。 其成型原理是将颗粒状态或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中间,经过加热熔融 塑化称粘流态熔体,在注塑机的螺杆的高压推动下,以很大的流速通过喷嘴注入模具型腔,经 一定时间的保压冷却定型后可保持模具型腔所赋予的形状,然后开模分型获得成型塑件。 这样完成一次注射工作循环。 3.2.4 成型过程成型过程 其包括成型前的准备，注射成型过程及塑件后处理。 1)、成型前的准备 A、原料外观的检测合工艺性能的测定 包括对色泽、粒度、均匀、流动性、热稳定性及收缩率的检测。 汽车雨刮器的模具设计 5 B、物料的预热和干燥 防止塑料表面出现斑纹和气泡，甚至发生降解等。大批量生产宜采用沸腾干燥或真 空干燥。 C、嵌件的预热 以减少物料和嵌件的温度差，降低嵌件周围塑料的收缩应力，保证塑件的质量。 D、料筒的清洗 当改变产品，更换原料及颜色时均需清洗料筒。螺杆式料筒可采用对空注射法清洗 。 E、脱模剂的选用 为顺利脱模，通常使用脱模剂。该成型模具可以采用硬脂酸锌。 2)、注射成型过程 包括加料、加压、注射、保压、冷却、定型、脱模等工序。 3)、塑料的后处理 A、退火 将塑件在定温的液体介质（如热水、若热的矿物油、甘油、乙二醇和液体石蜡等） 或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后慢慢冷却到室温。从而消除内应力，提高塑件 的性能。退火温度应控制在塑件使用温度 1020以上，或塑件的热变形温度以下 1020。退火处理时间决定与塑料的品种、加热介质的温度、塑料形状和成型条件，速 度不能过快，以免产生新的应力。 B、调湿处理 将脱模的塑件放入热水中，以隔绝空气，防止对塑件的氧化，加快吸湿 平衡速度的一种后处理的方法。 无锡太湖学院学士学位论文 6 4 型腔数的确定及分型面的选择型腔数的确定及分型面的选择 4.1 型腔数的确定型腔数的确定 型腔数的确定有多种方法，本题采用注射机的注射量来确定它的数目。其公式如下： n2=(G-C)/V 式中：G注射机的公称注射量/cm3 V单个制品的体积/cm3 C浇道和浇口的总体积/cm3 生产中每次实际注射量应为公称注射量 G 的（0.750.45）倍，现取 0.7G 进行计算。 每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的（0.21）倍，现取 C0.3V 进行计算。 n2=0.7G/1.3V=0.538G/V=(0.538500)/1.3*12.18 = 16.9 由以上的计算可知，可采用一模十六件的模具结构。 4.2 分型面的选择分型面的选择 4.2.1 分型面的主要选择原则分型面的主要选择原则 （1）分型面的位置设在塑料横截面尺寸最大的部位，以便脱模和加工型腔。 （2）有孔的同轴度要求、台阶间尺寸精度的要求，应使塑件相关的部分全部在动模部 分成型，以保证塑件尺寸精度。 （3）在光滑凭证表面或圆弧曲面上尽量避免选择分型面，防止在分型面产生，以保证 塑件的外观质量。 （4）考虑保证塑件的使用要求，避免由脱模斜度、推杆及浇口痕迹等缺陷影响塑件的 功能。 （5）考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积。 （6）尽可能将塑件留在动模的一边，易于设置和制造简便易行的脱模机构。 （7）便于浇注系统的布置，利于排气，模具零件易于加工等等。 在确定型心分模之前，应该考虑好该型心放在模板上空间方位，要有利与冷却水道的 设计以及尽可能地减少不必要的材料。本设计分型面选择如实例图 4.1 图 4.1 分型面选择实例图 汽车雨刮器的模具设计 7 4.3 确定型腔的排列方式确定型腔的排列方式 本塑件在注射时采用一模十六件，即模具需要公母模仁各四块。综合考虑浇注系统， 模具结构的复杂程度等因素采用如下图 4.2 的型腔排列方式。 4.2 模具型腔排列方式 4.4 标准模架的选用标准模架的选用 模具的大小主要取决于塑件的大小和结构，对于模具而言，在保证足够强度的前提 下，结构越紧凑越好。模架尺寸参照装配图 4.3 4.3 模架尺寸参照装配图 无锡太湖学院学士学位论文 8 5 成型零部件的设计与计算成型零部件的设计与计算 5.1 凸模设计凸模设计 凸模用于成型塑料的内表面，又称型芯、阳模或成型杆。结构分整体式和组合式两 种。为了便于加工和有利于排气，运用组合式的型芯结构，与整体式型芯相比，组合式 型芯使加工和热处理工艺大为简化。该设计中采用组合式凸模，其中公模仁的结构如下 图 5.1 图 5.1 公模仁的结构 5.2 凹模的设计凹模的设计 凹模用于成型塑件的外表面，又称阴模、型腔。按照结构的不同可以分为整体式、 整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌式和四壁镶嵌式五种。该设计采用整体嵌入式结 构，由整块金属材料直接加工成母模仁，其结构如下图 5.2 汽车雨刮器的模具设计 9 图 5.2 工成母模仁 5.3 成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸的计算 本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均 磨损量来进行计算，已给出这 PA66 的成型收缩率为 0.005，模具的制造公差取 z=/3。 5.3.1 模腔工作尺寸的计算模腔工作尺寸的计算 型腔的内径尺寸的计算 (253.841+253.8410.5%0.015) =253.95 。 0.04 0 0.04 0 型腔的深度尺寸的计算 （24.70824.7080.5%0.50）24.33 0.04 0 0.04 0 5.3.2 型芯工作尺寸的计算型芯工作尺寸的计算 型芯高度的尺寸计算 （24.70824.7080.5%0.50）=(24.33) 0 0.04 0 0.04 5.3.3 型腔侧壁厚度和型腔底壁厚度的计算型腔侧壁厚度和型腔底壁厚度的计算 1）型腔底壁 Th 厚度的经验数据见表 4-8(塑料成型工艺与模具设计)查得 Th=(0.12-0.13)b 2）型腔侧壁厚度 Tc 的经验计算公式为：Tc =0.20t+17 无锡太湖学院学士学位论文 10 6 浇注系统的设计浇注系统的设计 浇注系统设计时，应注意与注射机的注射口相符合，主流道、浇口套、定位圈等的 各项参数与注射机的规格密切相关，由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触，所以模具的 主流道部分通常设计成可拆卸更换的主流道衬套，即浇口套。 对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循如下原则： A、了解塑料的成型性能 B、尽量避免或减少产生熔接痕 C、有利于型腔中气体的排出 D、防止型心的变形和嵌件的位移 E、尽量采用较短的流程充满型腔 6.1 主流道设计主流道设计 设计手根据册查得 szy-300 型注射机喷嘴有关尺寸如下： 喷嘴前端孔径：d0=5mm 喷嘴前端球面半径：R018mm 为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径 D 应稍大于注射 喷嘴直径 d。 Dd+(0.51)mm=5+0.55.5mm 主流道的半锥角 通常为 12过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥 角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用 1。经换算得 主流道大端直径 D7.74mm,为使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径 1mm 的圆弧过渡。主流道的长度 L 取 128 6.2 浇口的设计浇口的设计 根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为合适。 侧浇口一般开设在模具的分型面上，从制品的边缘进料，故也称之为边缘浇口。侧 浇口的截面形状为矩形，其优点是截面形状简单，易于加工，便于试模后修正。缺点是 在制品的外表面留有浇口痕迹，因为该制件无表面质量的特殊要求，又是中小型制品的 一模两腔结构，所以可以采用侧浇口。 在侧浇口的三个尺寸中，以浇口的深度 h 最为重要。它控制着浇口内熔体的凝固时 间和型腔内熔体的补缩程度。浇口宽度 W 的大小对熔体的体积流量的直接的影响，浇口 长度 L 在结构强度允许的条件下以短为好，一般选 L0.50.75mm。 汽车雨刮器的模具设计 11 6.3 平衡进料平衡进料 作为一模十六腔的多腔模具，其浇注系统的平衡进料很重要，一模多腔浇注系统的平 衡。 图 6.1 平衡式浇注系统 图 6.2 非平衡式浇注系统 6.4 冷料井设计冷料井设计 冷料井位于主流道正对面的动模上，或处于分流道末端。其作用是搜集料流前锋的“冷 料”防止进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大 于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。 本设计采用带 Z 型拉料杆。由于拉料杆头部的侧凹将主流道凝料钩住，分模是即可将凝 料从主流道中拉出。拉料杆的根部固定在推出板上，在推出塑件时，冷料也一同被推出， 取产品时向拉料钩的侧向稍微许动，即可脱钩将塑件连同浇注系统凝料一道取下。 无锡太湖学院学士学位论文 12 6.5 本模具浇注系统的选择本模具浇注系统的选择 对于本模具粗选下列浇注系统 1)方案一 图 6.3 定模浇道 图 6.4 动模浇道 汽车雨刮器的模具设计 13 2）方案二 图 6.5 定模浇道 图 6.6 动模浇道 无锡太湖学院学士学位论文 14 实验表明，在每个进料口处，物料会分成两部分，根据流体力学可以自动，由于拐角 的影响，靠内侧的进口会分得的进料多一些，所以不能实现平衡进料，故方案一不可取。 对于方案二，在相应的位置上，物料是向上运动的，抵消了拐角的力，故能较好的平衡 进料 汽车雨刮器的模具设计 15 7 排气与冷却系统的设计排气与冷却系统的设计 注塑模具型腔的温度高低及均匀性对成型效率和制品的质量影响很大，一般注入模具 的塑料熔体的温度为 200-300（） ，而塑件固化后从模具中取出的温度为 60-80（）以 下，视塑料品种不同有很大的差异。为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却水通道， 通过模温调节冷却介质的温度。 7.1 冷却系统设计的原则冷却系统设计的原则 1、冷却水孔数量尽可能多，尺寸尽可能的大。 2、冷却水孔与型腔表面各处最好有相同间距，一般水孔边离型腔的距离大于 10mm， 常用 1215mm。 3、降低入水与出水的温度差，防止制品变形。 4、水道的开设便于加工和清理，一般孔径为 812mm，该设计取用 D=8mm。 5、采用并流流向，加强浇口处的冷却。 7.2 冷却水路的计算冷却水路的计算 塑料传给模具的热量： nmqQ 式中 Q单位时间内塑料传给模具的热量(kJ/h) n每小时的注射次数；根据经验该塑件每小时注射 200 次左右 m每次注射的塑料量，包括浇注系统(kg)；m 取值 0.05kg q单位质量的塑料在型腔内散发的热量(kJ/kg) mp qCq)( 01 式中 -塑件的比热容；查模具技术手册表 12-3 取值 1.87 p C -塑件熔体充模的温度(C)；查模具技术手册表 12-10，取值 250 1 -塑件脱模的温度(C)；查模具技术手册表 12-10，取值 80 0 -结晶行塑料的熔融潜热（kJ/kg） m q 所以74.16085)80250(87 . 1 253 . 0 200Q 由冷却水带走的热量：（kJ/h）453.1528174.1608595 . 0 %95QQw 热传导面积： w w w h Q A 6 . 3 式中 -热传导面积（冷却水路表壁的面积）（）； w A 2 m -冷却水对其管壁的传热系数 (w/k)； w h 2 m 无锡太湖学院学士学位论文 16 -模具型腔表面的平均温度与冷却水的平均温度的差值 其中冷却水的平均温度是冷却水进口与出口的温度平均值 13 . 0 87 . 0 _ )015 . 0 1 (2041 w ww d V h 式中 -冷却水道直径（mm）；其中水道直径在设计时候已经确定为=10 w d w d mm； v-冷却水的流速（m/s）；水道流速 5m/左右 -冷却水的平均温度；大约在 50C 左右 _ w 所以8739 10 5 )50015 . 0 1 (2041 13 . 0 87 . 0 w h 10 . 0 3087396 . 3 453.15281 w A 冷却水管总长度：m d A L w w w 18. 3 01 . 0 10 . 0 根据塑件产品在模具中的位置和模板的布置，确定水路图如图 7.1 所示 图 7.1 水路图 汽车雨刮器的模具设计 17 7.3 排气系统的设计排气系统的设计 当塑料熔体充填模具型腔时，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程 中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外。如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排 除干净，塑件上就会形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷， 另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气 问题。 注射模通常以如下三种方式排气 1）利用配合间隙排气 2）在分型面上开设排气槽 3）利用排气塞排气 对于简单型腔的小型模具，可以利用推杆、活动型芯、活动镶件以及双支点鼓固定的 型芯端部与模板的配合间隙进行排气。其配合间隙不能超过 0.5 mm ,一般为 0.03-0.05 mm。本设计采用利用配合间隙排气的方式排气。 无锡太湖学院学士学位论文 18 8 顶出与抽芯机构的设计顶出与抽芯机构的设计 在注射成型的每个循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型心上脱出，模具中这种 脱出型件的机构称为推出机构（或脱模机构） 。推出机构的作用包括推出、取出两个动作， 即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具分离，称为脱出，然后把其脱出物件从模具内取 出。由于本产品在头部有两个突起的原点，故无法正常脱模，需采用斜顶机构和推杆装 置共同完成。 8.1 斜顶机构斜顶机构 如示意图 8.1 所示 图 8.1 斜顶机构示意图 推杆推出机构由推杆、复位杆、拉 料杆和推杆固定板等构成，当开模到一定的距离 时，注射机推出装置推动推板并带动所有推杆、拉料杆和复位杆一道前进，将塑件和浇 注系统一起推出模外。合模时复位杆首先与定模边的分型面接触，而将推板和所有的推 杆一道推回复位。 8.2 推杆复位装置推杆复位装置 推出机构用可用多种方式复位，如弹簧复位，强制回位和回针复位，一般模具设计 追求安全可靠，同时采用这三种方法。复位杆应对称布置，长取 24 根，长度与推杆相 同。弹簧复位是一种简单复位方法，它具有先行复位功能，数跟弹簧装在动模板与推板 之间，推出塑件时弹簧被压缩，当注射机的顶杆后退，弹簧即将推板推回。强制回位是 有一根强制回位杆分别连接顶针固定板和注塑机的液压系统上，和模前由液压系统强制 回位，回针是在分模面上有四根回位针，其固定在顶针固定板上，和模时先是回针和模 汽车雨刮器的模具设计 19 面接触把顶针强制带回，避免顶针碰花模仁。其结构如下图 8.2 所示 图 8.2 结构图 8.3 抽芯机构的选择抽芯机构的选择 斜顶抽芯是应用比较广泛的分型抽芯机构，它借助顶出机构完成侧向抽芯，结构简 单，制造方便，动作可靠。斜顶做为成型镶件安装模仁中不方便脱模的地方，其在顶出 机构的推动下，能沿着垂直于分模方向移动，故能使产品很好的脱模，斜顶与模仁的滑 行面于开模运动方向成斜角安装， ，开模或推出时斜顶和模仁发生相对运动，斜顶产生一 侧向运动，使产品顺利脱模。本设计采用斜顶抽芯机构 8.4 斜顶抽芯机构的设计斜顶抽芯机构的设计 斜顶抽芯机构主要由斜顶、限位螺丝、导针块和顶针等零部件组成。如图 8.3 图 8.3 示意图 无锡太湖学院学士学位论文 20 斜顶的设计 （1 确定抽芯距 抽芯距一般应大于障碍部分深度，本设计中倒钩的深度为 0.385 mm， 另加 23 mm 的抽芯安全系数，可取抽芯距 S 为 3.35 mm。 （2 确定倾斜角 斜顶的倾斜角 a 是斜抽芯机构的主要技术数据之一，它与顶出力以及抽芯距有直接关系， ，本设计取 a=5 o （3 顶出距离的计算 图 8.4 示意图 由于斜顶本身就是成型部件，故斜顶的长度基本确定，现定为和模仁一样高，所以能 让产品顺利脱模只能在顶出距离上保证 图 8.5 草图 汽车雨刮器的模具设计 21 由图 8.5 可得 tan5 40.44 3.538, 3.5383.356.888 6.888 tan5,38.29 40.44 x x z y y 故 所以 所以顶针的顶出距离是 38.28mm 1、导针块的设计 导针块的结构和连接形式如下图 8.6 图 8.6 导针块的结构和连接形式 无锡太湖学院学士学位论文 22 8.5 延时顶出机构的设计延时顶出机构的设计 由于本产品要求在脱模的时候，能自动将产品和浇道料头分开，故采用延时顶出机 构，延时顶出机构示意图如图 8.7，8.8，8.9 所示 8.7 示意图一 8.8 示意图二 8.9 示意图三 汽车雨刮器的模具设计 23 在上面三图中，a 板为固定不动的，bc 两板固定在一起并由强制回位机构控制顶出和 回位。 在一图中，其位置是在回位完成的状态下，各板和顶针的相对位置关系。Bc 板上下 两根顶针是顶出产品的，中间的顶针是顶浇道料头的，a 板上的顶针是起限位作用的 在二图中 bc 板受力向右移动，其中上下顶针同时运动，而中间的顶针却保持不动， 使得与上下顶针产生了落差 在三图中 bc 板向右移动，上下顶针先顶到产品，使得其与浇道料头断裂脱离，然后 中间顶针才顶出浇道料头 无锡太湖学院学士学位论文 24 9 导向机构的设计导向机构的设计 9.1 导向、定位机构的主要功能导向、定位机构的主要功能 1、定位作用 导向装置直接保证动模、定模位置的正确性，保证模具型腔的形状和 尺寸的精确性，从而保证塑料制品的精度。同时，在模具装配的过程中便于装配和调整。 2、导向作用 合模时引导动模按序正确闭合，防止损坏型芯，并承受一定的侧压力。 3、承载作用 塑料熔体在充模过程中，或由于成型设备精度低的影响，可能产生单 向的侧压力，故需导向装置能产生一定的单向侧压力，以保证模具的正常工作。 9.2 导向机构的设计导向机构的设计 9.2.1 导柱的设计导柱的设计 （1）采用带头直通式导柱 （2）导柱的端部做成圆锥形 （3）导柱的安装是采用尾部埋入模板内，固定部分采用 H7/m6 过渡配合 （4）底部用支撑板压住，防止导柱从模板中脱出 （5）滑动部分用 H8/f8 的间隙配合 （6）导柱的工作部分的表面粗糙度 0.4m （7）导柱直径根据模具尺寸来确定,根据模具尺寸来估算出：D=16mm，设计的导向部 分的工作长度。 9.2.2 导套的设计导套的设计 （1）采用台阶式导套，其检修更换方便，能保证导向精度 （2）导套孔的前端设有倒圆角，以使导柱顺利进入导套孔 （3）导套孔的滑动部分用 H7g6 的间隙配合 （4）表面粗糙 0.2m 汽车雨刮器的模具设计 25 10 注射机与模具各参数的校核注射机与模具各参数的校核 10.1 工艺参数的校核工艺参数的校核 1）注射量的校核（按体积） 注射机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边） ，通常注塑 机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的 80%。所以，选用的注塑机的最大注塑量 应满足：0.8V 机V 塑+V 浇 式中 V 机注塑机的最大注塑量，320cm3 V 塑塑件的体积，该产品 V 塑=194.88 cm3 V 浇浇注系统体积，该产品 V 浇=90 cm3 故 V 机V 塑+V 浇/0.8=307 cm3 而所选定的注塑机为 320cm3，以符合要求。 2）锁模力的校核 公式：FKAPm 式中 F注射机的额定锁模力(kN) 2000 A制品和流道在分型面上的投影和(cm3) Pm型腔的平均计算压力(MPa) 由表 9.9-4 取 30 K安全系数，通常取 K1.11.2 1.2 则：KAPm1.2161.30.2540.00930=1772kN2000kN，所以符合要求。 3）最大注射压力的校核 PmaxKP0 式中：Pmax注射机的额定注射压力(MPa) 150 P0成型时所需的注射压力(MPa) 90 K 安全系数，常取 K=1.251.4 取 1.3 则 KP0=1.390=117MPaPmax125，所以符合要求。 10.2 模具安装尺寸的校核模具安装尺寸的校核 10.2.1 喷嘴的校核喷嘴的校核 注塑模具主流道衬套始端凹坑的球面半径应大于注射机喷嘴球头半径，以利于塑料熔 体的流动，防止流涎。 10.2.2 定位圈尺寸的校核定位圈尺寸的校核 注塑机固定板台面的中心有一规定尺寸的孔，称为定位孔。注塑模端面凸台的径向 尺寸需与定位孔成间隙配合，便于模具的安装，并使主流道的中心线与喷嘴的中心线重 合，模具端面的凸台高度应小于定位孔的深度。 10.2.3 模具外形尺寸的校核模具外形尺寸的校核 注塑模外形尺寸应小于注塑机的工作台面的有效尺寸。模具长宽反响的尺寸要与注塑 机拉杆的间距相适应，模具至少由一个方向的尺寸穿过拉杆件的空间装在注射机的工作 台面上。 无锡太湖学院学士学位论文 26 10.2.4 模具厚度的校核模具厚度的校核 模具的厚度（闭合高度）必须满足下式： HminHmHmax 注： Hm所设计的模具厚度，mm Hmin注塑机允许的最小模具厚度，mm Hmax注塑机允许的最大模具厚度，mm 10.2.5 安装参数的校核安装参数的校核 模具各模板的厚度分别为： H1上隔热板 10mm H2上模板 30 H3 模脚 90mm H4型芯板 40mm H5型腔板 60mm H6下模板 30mm H7下隔热板 10mm 模具的闭合高度 H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7=270mm 所允许的最小模具厚度 Hmin=130mm 所允许的最大模具厚度 Hmax=335mm 即模具满足 Hmin270mmHmax 的安装条件。 所以注射机的开模行程足够，由以上的验证可知，型注射机能满足使用要求，故可采用。 10.3 开模行程的校核开模行程的校核 开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。经查资料 szy-300 型注射机的最大开模行程 340mm。 SH1+ H2+(510)mm =(90-30-22)+9+10 =57mm 满足要求。 汽车雨刮器的模具设计 27 11 结论与展望结论与展望 毕业设计是学生毕业前最后一个重要实践环节，是学习深化与升华的重要过程。它 既是学生学习、研究与实践成果的全面总结，又是对学生素质与能力的一次全面检验， 而且还是对学生的毕业资格及学位资格认证的重要依据。 通过本次毕业设计使我对机械设计制造及其自动化专业有了更为深刻的认识，特别 是通过实践让我掌握了雨刮器的设计理念和方法，加深了对机械设计思想的理解，设计 与计算的过程也是个不断学习、不断完善自我的过程，在次过程中，熟练掌握了 AutoCAD、UG 等软件的作图技能，对专业知识的进一步理解和体会，认识到了一个既是 一个再怎么简单的机构，其背后也隐藏着很多科学知识，科学故事，科学态度，作为机 械行业的新人，我们应该从小小的毕业设计中学到这些精神，品质。 综上所述，在此次毕业设计的实践中，学到了很多专业知识，积累了不少宝贵的经 验，令我获益匪浅。在今后的学习生活中，使我更有信心地面对各种困难，并在不久的 将来，争取在机械制造业事业上有所作为！ 无锡太湖学院学士学位论文 28 致谢致谢 毕业设计是对我们知识运用能力的一次全面的考核，也是对我们进行科学研究基本 功的训练，培养我们综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力，为以后撰写 专业学术论文和工作打下良好的基础。 本次毕业设计能够顺利的完成，得益于无锡太湖信机系所有教师的认真负责和帮助， 使我有了完成论文所要求的知识积累和能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得 以体现。正是有了教师们的悉心帮助和支持，才使我的毕业设计工作顺利完成，在此向 信机系的全体老师表示由衷的谢意，感谢他们四年来的辛勤栽培。在此更要感谢指导教 师林教授从选题的确定、论文资料的收集、论文框架的确定、开题报告准备及论文初稿 与定稿中对字句的斟酌倾注的大量心血，在此对指导教师林老师表示感谢！林老师渊博 的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作