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汽车配件 LP1807 注塑 成型 模具设计 塑料 注射 模侧抽芯含 UG 三维 11 CAD 独家

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机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号共 1 页产品名称汽车配件-LP1807上壳零部件名称定模型腔第 1 页材料牌号号718H 毛坯种类标准模架毛坯外形尺寸500X550X170毛坯件数 1每台件数1备注工序号工 序 名工序内容车 间设 备工艺装备工时终结单件1下料锯床下料（503X553X173，粗铣（500.5X550.5X170.5）钳工锯床,铣床锯条，虎钳662精磨六面直角精磨表面粗糙度Ra3.2 (500X550X170)钳工磨床砂轮663钻孔钻水孔,螺丝孔,攻牙钳工钻床钻头，丝攻444线割线切割浇口衬套孔线割线切割机床钼丝335CNC型腔成型部位加工，数控铣床粗加工，精加工CNC数控铣床铣刀886EDM对加工中心无法处理位置做电火花加工EDM电火花机电极12127抛光型腔表面抛光处理钳工虎钳砂纸，油石448装配模具装配钳工44描图描绘底图号装订号编 制编制日期编制日期核日期会签日期图号标记处数更改文件签字 机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号共 1 页产品名称汽车配件-LP1807上壳零部件名称动模型芯第 1 页材料牌号号718H 毛坯种类标准模架毛坯外形尺寸320X340X179.13毛坯件数 1每台件数1备注工序号工 序 名工序内容车 间设 备工艺装备工时终结单件1下料锯床下料（323X343X182），粗铣（320.5X340.5X179.6）钳工锯床,铣床锯条，虎钳662精磨六面直角精磨表面粗糙度Ra1.6 (320X340X179.13)钳工磨床砂轮663钻孔钻水孔,螺丝孔,攻牙钳工钻床钻头，丝攻444线割线切割顶针孔线割线切割机床钼丝665CNC型芯成型部位加工，数控铣床粗加工，精加工CNC数控铣床铣刀886EDM对加工中心无法处理位置做电火花加工EDM电火花机电极12127抛光型芯表面抛光处理钳工虎钳砂纸，油石448装配模具装配钳工44描图描绘底图号装订号编 制编制日期编制日期核日期会签日期图号标记处数更改文件签字 汽车配件-LP1807上壳塑料成型模具设计摘 要塑料注射模具是成型塑料的一种重要工艺装备，通过对汽车配件-LP1807上壳塑料模具设计,能够全面的了解塑料模具设计的基本原则、方法.并能较为熟练的使用UG、AUTOCAD软件进行塑料模具设计,提高自己的绘图能力。为今后从事设计工作打下了坚实的基础。随着现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业、日常生活和军事等各个领域的应用范围越来越广，质量要求也越来越高，中国已经成为全球最大的塑料市场之一，塑料制品产量全球第二。本次主要设计是对汽车配件-LP1807上壳注射模的设计, 重点对塑件的成型原理、原料选用和注射技术进行分析。通过根据形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定所需的模塑成型方案，制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和排列、成型零件的结构、浇注系统等，本套设计中，有一个斜孔，需要抽芯机构才能完成塑件的成型，且抽芯行程较长，所以采用了液压油缸斜抽芯。关键词：工艺方案；模具结构；注塑机；模具设计AbstractPlastic injection mold is an important process equipment for molding plastics. Through the design of the plastic mold for the automobile parts -LP1807, the basic principles and methods of the plastic mold design can be fully understood. And the design of plastic mould can be used by UG and AUTOCAD software more skillfully, and the drawing ability of the plastic mould can be improved. This will lay a solid foundation for future design work.With the development of modern industry, the application of plastic products in various fields, such as industry, agriculture, daily life and military, is becoming more and more wide, and the quality requirements are becoming higher and higher. China has become one of the largest plastic markets in the world, and the output of plastic products is second.The main design of this paper is the injection mold for the upper shell of automobile parts - LP1807, focusing on the analysis of the molding principle of plastic parts, the selection of raw materials and injection technology. Through the analysis results according to the requirements of shape, size, precision and surface quality, the required molding scheme, the post processing of the products, the selection of the parting surface, the number and arrangement of the cavity, the structure of the molding parts, the casting system and so on. In this design, there is an inclined hole, which requires the core pulling mechanism to complete the plastic parts. And the core pulling stroke is longer, so the diagonal core pulling of the hydraulic cylinder is adopted.Key words: process plan; mold structure; injection molding machine; mold design目录摘 要1Abstract2前言51.概述52.国内研究现状53.国外研究现状6第一章 材料与塑件分析71.1 塑件分析71.2 塑件材料分析8第二章 选择塑件的分型面11第三章 标准件的选择123.1标准件的选择123.2标准模架的选取123.3标准紧固件的选用12 第四章 注塑机的选用134.1注塑机的概述134.2 注射机的选择154.3 注塑机的参数校核164.3.1 最大注塑量校核164.3.2 注射压力校核.164.3.3锁（合）模力校核174.3.4模具安装尺寸的校核184.3.5开模行程的校核18第五章 浇注系统的设计195.1 概述195.2 流道设计195.2.1 主流道设计195.2.2分流道设计215.3 浇口设计23第六章 冷却系统的设计246.1冷却时间计算246.2冷却参数计算256.3冷却回路的设计276.4 排气系统的设计28第七章 顶出、导向以及机构的设计297.1 顶出机构的分类297.1.1 顶出机构的设计原则297.1.2 顶出机构的基本形式297.2导向机构的设计307.2.1导柱和导套的设计307.2.2 导柱和导套在模板上的布置327.3 复位机构的设计327.3.1 复位杆复位327.3.2 弹簧复位和顶杆兼作复位33第八章 成型零件的设计348.1凹模的设计348.2凸模的设计358.3滑块机构的设计36第九章 模具设计总图399.1 模具动作过程399.2 模具图的绘制40设计总结42参考文献43致 谢44前言1.概述注射成型也称为注射或注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法。到现在为止，有超过1/3的塑料原材料，是通过注射成型工业加工的，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以采用此成型方法。它的特点是生产周期短、生产效率高的、易自动化，因此广泛应用于塑料制品的生产。现在塑料成型生产中，塑料制件的质量与塑料成型模具、塑料成型设备和塑料成型工艺密切相关。在这三要素中，塑料成型模具的质量最为关键，他的功能是双重的：赋予塑料熔体以期望的形状、性能、质量；冷却并推出成型的塑件。模具是决定最终产品的性能、规格、形状以及尺寸精度的载体，塑料成型模具是使塑料成型生产过程顺利进行、保证塑料成型质量不可缺少的工艺装备，是体现塑料成型设备高效率、高性能和合理先进塑料成型工艺的具体实施者，也是新产品开发的决定环节。由此可见，周而复始地获得符合技术经济要求及质量稳定的塑料制件，塑料成型模具的优劣是关键，它最能反映出整个塑料成型生产过程的技术含量以及经济效益。因此，注射成型的模具设计制造成为当今社会模具发展的热点,己发展成为热塑性塑料最主要的成型加工方法。2.国内研究现状20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（1） 注重开发大型，精密，复杂模具（2）加强模具标准件的应用（3）推广CAD/CAM/CAE技术（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期。3.国外研究现状在工业发达国家，据1991年统计，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，生产塑料模的占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。当今世界注射模具的基本格局是以日、美及欧洲各工业化国家作为世界模具技术的领头羊，占据了世界注射模具市场的半壁江山，他们拥有现代的设计方法和先进的模具制造设备，特别是近几年来这些国家把CAD/CAM/CAE系统作为模具工业发展的臂翼，其发展的趋势如日中天 6 。在注塑模具设计工业中，国外先进国家（日本、德国、美国等）从20世纪80年代中期已广泛使用计算机对塑料模进行辅助设计（CAD），辅助制造（CAM），并对模具设计的各个环节进行定量计算机和数值分析（CAE），已由经验数据逐步过渡到计算机设计，对模具浇注系统和型腔的熔料流动行为以及温度调节系统的热量分布都采用了微机辅助设计9。第一章 材料与塑件分析1.1 塑件分析如图1-1,图1-2分别为汽车配件-LP1807上壳件的三维立体图和二维工程图，该产品形状是薄壁型零件，精度及表面粗糙度要求较高，不允许有明显的熔接痕、飞边等工艺痕迹，需要一定的配合精度要求。制品整体有充分的脱模斜度，各处脱模力比较合理。从整体结构分析：制品表面积不大、高度小但是壁薄、零件的曲面简单，型腔、型芯加工困难。从整体工艺性分析：根据制品外观要求与结构特定要求选择浇口位置在零件上表面，制品薄要求冷却必须均匀而充分，脱模力合理。 图1-1 塑件三维立体图图1-2 塑件二维图1.2 塑件材料分析塑料成型原料的选取应从加工性能、力学性能、热性能、物理性能等多方面因素考虑来选取合适的塑料进行生产，本次设计材料的选择是根据材料特性进行选择的。根据塑料受热后表现的性能和加入各种辅助料成分的不同可分为热固性材料和热塑性材料，通过比较分析可以看出热固性塑料主要用于压塑、挤塑成型，而热塑性塑料还适合注塑成型，本次设计为注塑设计，所以采用热塑性塑料。热塑性塑料还分为很多种，如聚乙稀、聚丙稀、聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS等等，为了选到合适的塑件材料，通过对塑件的分析和查阅有关资料可选择以下材料见表1-1。表1-1 注塑塑料对比 塑料名称ABS聚乙烯材料特性较大的机械强度和良好的综合性能。结晶部分多时，塑料硬度高、韧性大、抗拉强度高，但整体尺寸变小，耐冲击强度及断裂强度底。 成型工艺特点ABS的吸湿性和对水分子的敏感性较大，在加工前必须进行充分的干燥和预热。原料控制水分在0.3%以下。聚乙烯制件最显著的特点是收缩率大，这与材料的可结晶性和模具温度有关。定型后塑件在强的收缩牵引作用下，可令制件变形和翘曲。 注射温度ABS塑料的温度与熔融粘度的关系比较独特，在达到塑化温度后在继续盲目升温，必将ABS的热降解。聚乙烯的注射温度一般在120310之间，温度超过300时，收缩率会明显增大。 注射速度及压力ABS采用中等注射速度效果较好，注射时需要采用较高的注射压力，其溢边料为0.04mm左右。并需要调配好保压压力和保压时间。聚乙烯的注射压力一般选择在68.6137.2Mpa之间。注射速度不易过快，以保证结晶程度高。模具温度ABS的模具温度相对较高，一般调节在7585。由于模具温度对收缩率影响很大，因此要经常保持模具相对恒定的温度，一般在4080之间。经以上两种备选材料的性能对比，并考虑到制件的使用环境，本设计采用ABS材料。由于材料的吸湿性强，含水量应小于0.3% ，所以原料应充分干燥。ABS的技术指标、注射工艺参数具体看表1-2和表1-3。表1-2 ABS技术指标 ABS技术指标密度1.021.05比容0.860.98吸水率0.20.4%收缩率0.40.7%熔点130160硬度9.7 HB拉伸弹性模量1.8Mpa弯曲强度80Mpa拉伸屈服强度50Mpa温度传导系数1.310m/s表1-3 ABS的注射工艺参数注射机类型螺杆式螺杆转速30 60r/min喷嘴形式直通式喷嘴喷嘴温度180190模具温度50 70注射压力60 100Mpa保压压力5 10 Mpa冷却时间5 15s周期15 30s后处理方法红外线烘箱温度70时间0.3 1h备注原材料应预干燥0.5h以上1.3 确定塑件设计批量该产品为大批量生产，故设计的模具要有一定的注塑效率，由于塑件长宽度大，所以采用一模一腔结构，浇口形式采用直接浇口进料，以利于均匀充满型腔。1.4 计算塑件的体积和质量该产品材料为ABS,查手册或产品说明得知其密度为1.03g1.07g/cm。收缩率为0.4%0.6%。计算其平均密度为1.05g/cm,平均收缩率为0.5%。使用UG软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形的体积。当然也可根据形状手动几何计算得到该零件的体积。如图1-3所示。 图1-3 计算得到该零件的体积通过计算塑件的体积V塑=467.6cm，可得塑件的质量为M塑=V塑=1.05467.6=490.98g，因为一模一腔所以M=1490.98=490.98g式子中塑料密度1.05g/cm。由3D测量浇注系统体积V浇=0.63cm可计算出浇注系统质量为M浇=V浇=0.63cm1.05=0.66g因为一模一腔 故M总=n x M塑M浇= 1x490.98 g+0.66 g=491.64 g第二章 选择塑件的分型面将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。合理地选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2）使塑件在开模后留在动模上；3）分型面的痕迹不影响塑件的外观；4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排；5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；6）使塑件易于脱模。综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，受用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧。在UG中分型面的选择如图2-1所示，操作如下：图2-1 分型面示意图46第三章 标准件的选择3.1标准件的选择模具的标准化对于生产中提高效率，改善生产环节有着很重要的作用。近年来在模具行业，特别是塑料模具行业，标准件的大量运用使生产更趋于标准化、简单化，对于生产安全和高效起到很重要的作用，还有利于模具的国际交流和组织模具出口，打入国际市场。3.2标准模架的选取模架是设计制造塑料注射模的基础部件，其他部件的设计与制造均依赖于它，选择模架要根据制品的尺寸及大小，同时考虑注射机的参数，本次设计因参照生产实例，工厂中多采用上海龙记公司的模架，因此，本次设计也选用该公司产品，其模架标记为：CI-5055-A170-B100-C220如图3-1所示。 图3-1模架的选择3.3标准紧固件的选用标准紧固件主要是螺钉。螺钉是日常生活中最常用的标准件，将螺杆直接旋入被连接件之一的螺孔内，螺钉头部即可将两被连接件紧固，其规格和尺寸均有相应的标准，本设计的塑件模架中主要采用内六角螺钉，包括M6,M8和M10,M16不等，但本设计一般用M10，M16的螺钉较多，长度根据不同需要选取。 第四章 注塑机的选用4.1注塑机的概述注塑机的全称应为塑料成型机。注射机主要由注射装置、合模装置、液压传动系统、电器控制系统及机架等组成。如图4-1所示，工作时模具的动、定模分别安装于注射机的移动模板和定模固定板上，由合模机构合模并锁紧，由注射装置加热、塑化、注射、待融料在模具内冷却定型后由合模机构开模，最后由推出机构将塑件推出。图4-1 注塑机结构注射机的工作原理：注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施压注射充模冷却启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。注塑机根据塑化方式分为柱塞式注塑机和螺杆式注塑机；按机器的传动方式又可分为液压式、机械式和液压机械（连杆）式；按操作方式分为自动、半自动、手动注塑机。其特点如表4-1。表4-1 注塑机类型形式立式卧式直角式容量一般为3060g热塑性塑料注射机固性塑料注射机容量一般为2045g柱塞式3060g螺杆式60cm3以上100500g结构特性注射装置一般为柱塞式、液压机械式锁模机构、顶出系统为机械顶出注射装置以螺杆为主，液压机械式锁模，顶出系统采用机械、液压或两者兼备除塑化加热系统外，其他与热塑性塑料用螺杆式注射机相似注射装置与合模装置的轴线互相成垂直排列，优点介于立卧两种注射机之间优点1.拆装方便2.安装嵌件、活动型芯方便1.开模后，塑件自动落下便于实现自动化操作2.塑化能力大、均匀，注射压力大，注射压力损失小，塑件内应力，定向性小，可减小变形，开裂倾向3.螺杆式可采用不同的螺杆，调节螺杆转数、背压等用来加工不同的塑料及不同要求的塑件1.开模后，塑件自动落下2.使用双模，可以减小循环周期，提高生产力缺点1.人工取件2.注射压力损失大，加工高粘度塑料薄壁塑件时要求成型压力高，塑件内应力大，注射速度均匀，塑化不均匀1.装模麻烦，安放嵌件及活动型芯不便，易发生分解2.螺杆式加工低粘度塑料，薄壁，形状复杂塑件时易发生回流，螺杆不易清洗，贮料清洗不净，易发生分解3.柱塞式结构也有立式结构所具有的特性1.嵌件、活动型芯安放不便，易倾斜落下2.有柱塞式结构的缺点适用范围1.易于加工小，中型及分两次进行双色注射加工的塑件2.柱塞式不宜加工流动性差，热敏性、对应力敏感的塑料及大面积，薄壁塑件，宜加工流动性好的中小性塑件1.螺杆式适应加工各种塑料，小型设备易加工薄壁、精密塑件2.螺杆式适应于掺和料、有填料，干着色料的直接加工3.柱塞式也具有立式注射机中柱塞式结构具有的加工特点1.适用加工小型塑件，并装有侧浇口模具2.适用加工塑件中心部位不允许有浇口痕迹的平面塑件4.2 注射机的选择本次设计已计算出塑件的总质量为491.64g。根据塑料制品的体积或质量查有关手册选定海天300XB卧式注射机。如表4-2所示。 表4-2 注射机参数选择 型号单位300A300B300C 参数螺杆直径mm606570理论注射容量cm3727853989注射重量PSg662776900注射压力Mpa213182157注射行程mm257螺杆转速r/min0160料筒加热功率KW17.25锁模力KN3000拉杆内间距(水平垂直)mm660660允许最大模具厚度mm660允许最小模具厚度mm250移模行程mm660移模开距(最大)mm1260液压顶出行程mm160液压顶出力KN62液压顶出杆数量PC13油泵电动机功率KW30油箱容积l580机器尺寸(长宽高)m6.92.02.4机器重量t11.5最小模具尺寸(长宽)mm4604604.3 注塑机的参数校核为使注塑成形过程顺利进行，须对以下工艺参数进行校核。4.3.1 最大注塑量校核我们通过学习知道注塑机的最大注塑量应大于制件的质量或体积（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为注塑机的最大注塑量的80%，所以，本次设计选用注塑机最大注塑量应0.8M机M塑件+M浇式中：M机注塑机的最大注塑量g M塑塑件的质量，该产品M塑件=490.98gM浇浇注系统质量，该产品M浇=0.66g故M机（nxM塑件+M浇）/0.8=491.64/0.8=614.55g在此选顶的注塑机注塑量为776g，所以满足本次设计的要求。4.3.2 注射压力校核.所选用的注射机的注射压力必须大于成型塑件所需的注射压力。成形所需注射压力与塑料品种、塑件的形状及尺寸、注射机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。根据经验，现在对塑件的流动性和黏度做比较，可知道成形所需注射压力大致如下：1塑料熔体流动性好，塑件形状简单，壁厚者所需注射压力一般小于70MPa。2塑料熔体粘度较低，塑件形状一般，精度要求一般者，所需注射压力通常选为70至100 MPa。3塑料熔体具有中等粘度（PS、PE等），塑件形状一般，有一定精度要求者，所需注射压力选为100至140 MPa。 4塑料熔体具有较高粘度（PMMA、PPO、PC、PSF等），塑件壁薄、尺寸大，或壁厚不均匀，尺寸精度要求严格的塑件，所需注射压力约在140至180 MPa。 本次的产品设计为汽车配件-LP1807上壳的塑件，整体结构为小型零件，对粘度的要求不高，所以本次注射机的注射压力为182MPa，应能满足此项要求。4.3.3锁（合）模力校核高压塑料熔体充满模腔时，会产生使模具沿分型面分开的胀模力，此胀力等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积。胀模力必须小于注射机额定锁模力，常用塑料品种及塑件复杂程度不同，或精度不同，可选用的型腔压力也不同。型腔压力可根据经验取值，常取型腔压力为2040Mpa，常用塑料品种及塑件复杂程度不同，或精度不同，现在为了方便我们对锁模力校核，对一些树脂平均压力作简单的比较。如表4-3所示。表4-3 型腔内树脂平均压力/Mpa树脂名称一般成型重视表面质量的成型硬质PVC3040 软质PVC2535 ABS3040 PC4055 PP3040根据上表，本塑件的材料为ABS，可选择型腔压力Pc=40Mpa，型腔平均压力Pc=40MPa决定后，可以按下式校核射机的额定锁模力： 式中 注射机额定锁模力； 塑件和流道系统在分型面上的总投影面积（mm2）； 安全系数，通常取1.11.2 本次设计所选注射机T=3000KN；塑件在分型面上的投影面积为55710.98mm2；流道系统在分型面上的总投影面积为19.61mm2；=1x55710.98+19.61=55730.59 mm2 =1.2；=1.24055730.5910-3=2675KNT=3000KN 2675KN; 故所选注射机满足此项要求。4.3.4模具安装尺寸的校核模具厚度（闭合高度）必须满足下式： 式中：注射机允许的最小模具厚度（mm）； 所设计的模具厚度（mm）； 注射机允许的最大模具厚度（mm）； = 250mm， = 560mm，=660m 250560104为宜。 3.模塑材料（塑料） 塑料的热性能，对冷却时间有重大影响。绝大多数塑料的热导率和热扩散率都很低，但可通过加入添加剂、改性剂加以改善。根据表6-1确定冷却时间（表6-1见塑料模具技术手册221页表3-42）表6-1塑件壁厚与冷却时间的关系制件厚度（mm）冷却时间 （s）ABSPAHDPELDPEPPPSPVC0.51.521.81.81.00.81.82.53.02.33.01.82.11.02.93.84.53.54.52.93.31.34.15.36.24.96.24.14.61.55.77.08.06.68.05.76.31.87.48.910.08.410.07.48.12.09.311.212.510.612.59.310.12.311.513.414.712.814.711.512.32.513.715.917.515.217.513.714.73.220.523.425.522.525.520.521.7根据上表，本塑件材料为ABS，壁厚为2.5mm，故冷却时间为13.7-18s。6.2冷却参数计算1.计算所需冷却水体积流量：应用公式：= 来计算； 式中： 冷却水的体积流量(m3/min)单位时间内注入模具的塑料质量（kg/h）塑料成型时在模内释放的热量（J/kg）冷却水的比热容(J/kgK)冷却水的密度（kg/m3）冷却水的出口温度（）冷却水的进口温度（）塑件质量M塑=490.98g,用UG作出浇注系统的三维图，计算出浇注系统的总质量为0.66g，每小时注射240次，=（490.98+0.66）240/1000=118Kg；计算得 =1183105/60/103/4200/（25-20）=2.8110-2(m3/min)参考塑料模具技术手册，选定冷却水道直径为12mm 。2.求冷却水在水孔内的传热速度=V/d2=2.8110-2/3.14/(12/1000)2/60=1.04 (m/s)3.求冷却水孔与冷却水间的传热系数=8.4(9961.04)0.8/0.0120.2 =5.26103（W/m2K） (=8.4)4.传热水孔总传热面积的计算：公式 A= 式中：A冷却水孔总传热面积(m2) G单位时间内注入模具的塑料质量（kg/h） 冷却水的传热系数（W/m2K） C冷却水的比热容(J/kgK) 冷却水的密度（kg/m3）TW模具温度（）冷却水的平均温度（）计算得： A = =1183105/3600/5.26/103/40-（25-20）/2=0.05 m2则传热水孔总传热面积应为0.05 m25.冷却水孔总长度计算公式 L=式中 L冷却水孔总长度(m) L=118x3x105/3600/3.14/8.4/(996x1.04x0.012)0.8/40-(25-20)/2 =1.32m则冷却水孔总长度应为1.32m 6.冷却水道孔数计算：公式 n=计算 n=0.05/3.14/0.012/1.32=1.005因为模具采用的设计是一模一腔设计，选用密封圈以防止漏水，会降低冷却作用故采用前后各一组水道。6.3冷却回路的设计冷却系统的设计原则：（1）冷却水道数量尽量多、截面尺寸尽量大，以尽快使塑件凝固，防止产生残余应力。（2）浇口处加强冷却，因为浇口附近温度最高，距离浇口越远温度越低。（3）冷却水道至型腔表面距离应尽量相等厚壁处冷却水道要靠近型腔，间距要小，一般水道孔至型腔表面的距离大于5mm，此处采用5mm。（4）冷却水道排列形式，由于汽车配件-LP1807上壳成型面积较大，为使加工方便，采用并联式直接循环式水道，冷却管道中心距约为管径的35倍。（5）冷却水道出、入口温差要尽量小。根据本次设计的塑件形状及其所需冷却温度分布要求以及浇口位置等，设计出冷却回路。冷却通道之间也可采用内部钻孔法沟通，用堵头使之形成规定的冷却回路。冷却回路的水孔数量尽可能多、孔径尽可能大，一般的来说，冷却水孔中心线与型腔的距离应为冷却通道直径的12倍（通常为1215mm），冷却通道之间的中心距约为水孔直径的35倍，通道一般在8mm左右。冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔壁厚不均匀时，应在厚壁处强化冷却。合理确定冷却水接头位置，进出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧面。为了不影响操作，通常应设在注射机的背面，水管接头多采用自动密封接头。 综合以上冷却水孔的布置要点同时还要兼顾水道与其它件是否产生干涉，本次设计的冷却水道采用交叉式，不会与其他零件产生干涉，水道链接处采用密封圈防止漏水。水路排布如图6-1所示:图6-1 水路示意图6.4 排气系统的设计在注塑成型的过程中，模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气外，还有塑料受热或凝固产生的低挥发气体，这些气体若不能顺利地排出，型腔内的气体将会产生很大的压力，阻止塑料熔体快速充模，同时气体压缩产生高温，可能使塑料烧焦。充模速度大、温度高、物料粘度低、注射压力大和塑件壁厚较厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。注塑模的排气方式大多数是利用分型面和配合间隙自然排气，只有在特殊情况下采用开设排气槽的方式排气。排气槽一般设在凹模分型面一侧，以便于模具制造和清理。排气槽尺寸一般为宽1.56mm，深0.020.05mm，以塑料不从排气槽溢出为宜，即应小于塑料的溢料间隙。该模具属小型模具，不需采用特殊的高速注射，且模具在设计时采用了型腔局部镶拼的形式，故可利用分型面配合间隙、推杆配合间隙排气即可，因此在本设计中不开设排气槽。第七章 顶出、导向以及机构的设计7.1 顶出机构的分类顶出机构按驱动形式分为：手动顶出、机动顶出、气动顶出。按模具结构形式分为：一次顶出、二次顶出、螺纹顶出、特殊顶出。7.1.1 顶出机构的设计原则 顶出设计的设计原则：（1）顶出机构应设置在动模一侧：因塑件一般均留在动模一侧以便顶出。（2）顶出时与塑件的接触应为塑件内表面及其他不明显的位置，以保证塑件外观。（3）顶出装置均匀分布，顶出力作用在塑件承受力最大的部位。以防变形和损伤。（4）顶出机构应平稳顺畅，灵活可靠，足够的强度、耐磨性，平稳顺畅无卡滞，并且制造方便，易于维修。7.1.2 顶出机构的基本形式1.顶杆顶出机构和计算基本形式：常用断面形状有圆形、矩形、腰形、半圆形、弓形和盘形等。本设计选用圆形和矩形顶杆，能保证配合精度及互换性，滑动阻力最好，不卡滞，应用很广。顶杆的结构形式如图7.1。本次设计主要采用下面的顶出形式，顶杆端部的端面要求抛光以符合塑件的粗糙度的要求。如图7-1，所示。图7-1 顶杆实体图2.推件板顶出机构推件板顶出机构是由一块与凹模按一定配合精度相配合的模板和推杆组成,应用在比较有规则的薄壁塑件上。根据本次设计的需要从塑件的结构特点，以及表面粗糙度等多原因考虑，选择台肩顶杆顶出机构作为本次设计的顶出机构，镶嵌在模架的推杆固定板上，并利用复位位杆对顶杆以及斜顶进行导向。7.2导向机构的设计导向机构对于塑料模具是必不可少的部件，它能够保证注射模具准确的开合模，并在模具中起定位、导向和承受一定侧压力的作用，导向机构的形式主要有导柱导向和精定位装置。7.2.1导柱和导套的设计导柱导向机构主要包括导柱和导套，其设计原则如下：（1）导柱应合理的均布于分型面的四周，其中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具强度，防止模板变形。（2）若模具凹凸模合模有方位要求，则应采用等直径导柱不对称或不等直径对称的布置方式。（3）导柱和导套应有足够的耐磨性。（4）最好装在定模上以便脱模（特殊情况如推板由导柱导向推出塑件时，装在动模）。（5）各导柱、导套、导向孔的轴线应保证平行以确保合模准确性。（6）导柱导向：有导柱和导套组成，导柱的导向部分的长度要应比型芯端面高出812mm，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔与型腔发生碰撞而损坏。（7）导柱前端要作成锥形或半圆形，以顺利进入导向孔。（8）导柱设在动模一侧可以保护型芯不受损伤，设在定模一侧可以让塑件顺利脱模卸出。此课题模具导向柱设在动模部分，以便于塑件顺利脱模卸出。（9）因为模具的形状为方形，设置四个导柱在模具的四周均匀分布，保证动定模按照同一方向合模，不致在合模时将方位弄错，导柱的布置通常有等直径不对称布置和不等直径对称布置。导柱固定部分、导套与模板之间的配合为过盈配合，导柱和导套之间的配合为间隙配合。（10）动模板和推杆之间也要设置导柱和导套。（11）锥面定位机构的结构是型芯模块环抱型腔模块，不致于在分型面上形成间隙。导柱与导套的配合具有导向作用、定位作用、承受一定的侧向压力。导柱的结构形式：注射模具常用导柱的结构形式有两种：带头导柱和带肩导柱。导柱的结构形式也可以分为：（1）储油槽导柱：用于小型模具，小型生产。（2）有储油槽导柱：用于大型模具，大批量生产。有储油槽的导柱结构，此种导柱加工方便、制造容易，常用于中、小型模具和塑料制件生产批量不大的场合。（3）短导柱：用于深型腔注射模具，并于凹凸模的斜面定位联合使用，也用于大型塑料注射模以增加刚度。（4）直通式导柱：用于小型模具单件生产。（5）顶柱式导柱：为增加动模垫板刚度，简化模具结构，兼作顶柱。用于塑件投影面积大的情况。 由于本设计是小型模具设计，所以采用带头短导柱，并且带有储油槽。导套可分为直导套和带头导套。带头导套轴固定容易，而直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构。本设计中导套选为带头的导套，并且带油槽。导套的形式如图7-2所示。 图7-2 导柱导套示意图7.2.2 导柱和导套在模板上的布置导柱和导套在模板上的布置一般遵循以下几点：（1） 二导柱（用于小型模具）：合模无方位要求时：二导柱直径相同对称分布；有方位要求时：二导柱直径不同或直径相同不对称分布。（2）三导柱：用于中小型模具。（3）四导柱：用于深腔大型模具，在圆模板上，在矩形模板上。（4）八导柱：四短（增强导向刚性）四长，用于深腔、薄壁，要求壁厚均匀的模具。根据以上要求本设计选择了四导柱。具体布置参看装配图。7.3 复位机构的设计复位机构就是在模具闭合时顶出系统的各个顶出元件恢复到原来设定的位置。如顶杆、顶管、顶块等。但因其端部一般并不直接接触到定模的分型面上，故模具闭合时并不能驱动它们复位，必须依靠特设的复位机构。复位机构分为复位杆复位和弹簧复位。7.3.1 复位杆复位复位杆复位制造简单，易安装调节，动作稳定可靠，应用广泛。复位杆的设计要点：（1）位置对称，分布均匀，以保证复位过程中顶板的移动平衡。一般设四根，均布，同顶杆固定方式。（2）复位杆对顶杆固定板兼起导向作用，故复位杆间距、跨度尽量大，直径尽量大。（3）为避免合模时与定模板发生干扰而合模不严，安装时复位赶应低于动模分型面0.25mm。（4）与动模的配合精度H7/e6,配合长度尽量大些以保证复位移动的稳定性。（5）材料为T10A，头部淬火硬度HRC 4348。7.3.2 弹簧复位和顶杆兼作复位弹簧复位：用于结构简单的小型模具。弹簧弹力应足以使顶出机构复位。但弹簧易失效，故应尽量选长些并及时更换。顶杆兼作复位：用于顶杆间距、直径较大并设置在塑件周边的大型塑件的注射模具。通过比较，本设计利用弹簧进行推杆的复位。如图7-3所示。图7-2 复位杆以及弹簧示意图第八章 成型零件的设计8.1凹模的设计凹模：结构形式有整体式、整体嵌入式、镶拼式，由于手机外壳模具采用一模一腔，塑件形状不太复杂，因此可以采用整体嵌入式凹模，结构简单，安装方便。凹模尺寸的计算如下：为计算简便起见，凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸，即公差为正；凡是轴类尺寸均以最大尺寸作为公称尺寸，即公差为负。（1）凹模径向尺寸计算凹模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：式中 凹模径向尺寸（mm）； 塑件的平均收缩率（ABS收缩率为0.4%0.6，平均收缩率为0.5%）； 塑件径向公称尺寸（mm）； 塑件公差值(mm)（3/4项系数随塑件精度和尺寸变化，一般在0.050.8之间，取0.1）；凹模制造公差（mm）(当尺寸小于50mm时，z=1/4；当塑件尺寸大于50mm时，z=1/5)； 塑料的最小收缩率（）。凹模长度尺寸计算为：基本尺寸=263.47mm；凹模宽度尺寸计算为：基本尺寸=236.39mm；（2）凹模深度尺寸计算凹模深度尺寸采用平均尺寸法，基本尺寸=136.58mm；公式如下：式中 凹模深度尺寸（mm）； 塑件高度公称尺寸（mm）； 2/3项，有的资料介绍系数为0.1； 其他符号意义同上。8.2凸模的设计凸模：分为主型芯和内侧抽，由于凸模的加工比较简单，结构牢固，并且手机外壳的内形简单，采用整体嵌入式主型芯；采用八个斜滑顶杆来对手机内部进行侧抽。凸模尺寸的计算如下：（1）凸模径向尺寸计算凸模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：型芯径向尺寸（mm）；型芯的制造公差（mm）；其他符号意义同上。凸模长度尺寸计算为：基本尺寸=263.47mm；凸模宽度尺寸计算为：基本尺寸=236.39mm；（2）凹模深度尺寸计算凸模深度尺寸采用平均尺寸法，基本尺寸=134.12mm；公式如下：凸模深度尺寸（mm）；塑件孔深度尺寸（mm）；其他符号意义同上。8.3滑块机构的设计为保证产品顺利脱模，经分析此塑件的侧向结构，得出结论需要滑块机构侧抽芯，在此，进行滑块结构配合设计。1、侧向分型与抽芯机构的类型（1）手动抽芯（2）液压或气动抽芯（3）机动抽芯2、抽心距：S=H+(2-5)其中,S为抽芯机构需要行走的总距离，H为通过测量出来的产品抽芯距离（可以通过3D或2D进行实际测量）2-5mm为产品抽芯后的安全距离本设计中， S= 46+2 =48mm可见抽芯距离很大，所以本设计采用液压油缸侧抽芯。3、抽芯力：将塑料制品从包紧的侧型芯上脱出时所需克服的阻力称为抽芯力。抽芯力F=PA(f *cos+sin)p-塑料制品收缩对型芯单位面积的正压力，通常取812Mpa;A-塑料制品包紧型芯的侧面积，f-磨擦系数，取0.10.2 -脱模斜度，一般就是几度而已。F-单位为NF=10x3534x0.001x(0.1x25cos25+sin25)=79KN液压或气动抽芯与机动抽芯的区别：液压或气压抽芯是通过一套专用的控制系统来控制活塞的运动实现的，其抽芯动作可不受开模时间和推出时间的影响。液压传动与气压传动抽芯机构的比较：图8.1 油缸液压传动平稳，且可得到较大的抽拔力和较长的抽芯距离。液压抽芯机构带有锁紧装置，侧向活动型芯设在动模一侧。成型时，侧向活动型芯由定模上的锁紧块锁紧，开模时，锁紧块离去，由液压抽芯系统抽出侧向活芯，然后再推出制件，推出机构复位后，侧向型芯再复位。设计完成的侧抽芯机构如图8.2，图8.3所示：图8.2 侧抽芯机构3D图示图8.3 侧抽芯机构2D图示第九章 模具设计总图9.1 模具动作过程本套模具采用一次分模机构，模架为两板模形式，其分型面有一个分型面。在模具注射过程中，熔融物料从注射机喷嘴喷出经由浇口衬套而后流经主流道，在主流道末端，熔融物料进入分流道，再分流道末端熔融物料经由扇形式浇口进入型腔。待熔融物料充满型腔后，注射机停止高压注射，进入保压、冷却阶段。经过保压、冷却阶段后，型腔中的物料冷凝，制品成型。准备开模时，先从模具的动模与定模处开始开模，拉料杆拉住主流凝料的末端，将主流道凝料从模具的浇口衬套中脱出，制件跟随动模板运动。动模板在注射机的牵引力作用下，一直向后运动，直到完成开模距离。所有开模动作结束之后，在注塑机的推杆作用下，推动顶板，顶板又推动顶杆固定板，把固定在顶杆固定板上的所有杆件推动向前，塑件会留在动模型芯上，推板上的斜滑顶杆这时将塑件顶出同时也起到侧抽的作用，完成脱模，再由人工取下塑件和流道凝料。 合模前，定模板和动模板的连接是借助在四根导柱来完成的。合模时，注射机上的推杆退回，推板在复位杆和复位弹簧的作用下复位。动模板向定模板靠近，使其在合模力的作用下所有复位，逐步合