GY02-063@HFJ6351D型汽车工具箱盖单型腔注塑模设计
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机械毕业设计全套
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GY02-063@HFJ6351D型汽车工具箱盖单型腔注塑模设计,机械毕业设计全套
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1 毕业设计（论文） 题 目 HFJ6351D 型汽车工具箱盖单型腔注塑模设计 院（系） 专业班级 学生姓名 指导教师 成 绩 年 月 日 nts 2 目录 摘 要 4 Abstract 5 第一章 绪论 6 1.1 选题的依据和意义 6 1.2 本课题在国内外的研究现状 6 1.2.1 中国模具工业概况 7 1.2.2 存在问题和主要差距 10 1.3 本课题的发展展望 11 第二章 方案分析 12 2.1 设计任务 12 2.2 塑件分析 12 2.3 设备的选择 14 2.4 拟定模具结构方案 16 第三章 模具总体结构设计 17 3.1 浇注系统 17 3.1.1 浇注系统的总体构成 17 3.1.2 主流道设计 18 3.1.3 分 流道设计 19 3.1.4 浇口设计 20 3.1.5 冷料井设计 21 3.1.6 分型面的设计 22 3.1.7 排气槽的设计 23 3.2 成型部分及零部件 23 3.2.1 型腔数的确定 24 3.2.2 一般凹凸模结构设计 25 3.2.3 成型零件工作尺寸 25 3.2.4 型腔壁厚计算 27 3.3 脱模机构 30 nts 3 3.3.1 脱模机构的构成与功能 31 3.3.2 取出机构的方式 31 3.3.3 脱出机构设计原则 31 3.3.4 塑件的脱出机构设计 33 3.3.5 浇注系统凝料的脱出部件设计 38 3.3.6 拉料机构 39 3.4 侧向抽芯及合模导向机构 40 3.4.1 侧向抽芯机构设计 40 3.4.2 合模导向机构设计 41 3.5 冷却系统 44 3.5.1 冷却装置设计分析 44 3.5.2 冷却装置的理论计算 45 3.5.3 冷却回路的布置 47 第四章 模体与支承连接零件 51 4.1 模体结构设计 51 4.2 支承与连接零件 54 4.2.1 支承件 54 4.2.2 连接零件 55 4.3 其他零件 吊装设计 55 设计小结 57 致谢 58 参考 文献 59 nts 4 摘 要 本文介绍了塑件汽车工具箱盖的成型工艺 ， 及模具成型结构对塑件质量的影响，浇注系统的设计、顶出系统、模具成型部分和总装结构的设计。通过对模具结构方案、模具工作过程以及加工注意事项的详细分析与论述，力图让读者了解注射模的设计程序。通过对斜顶杆工作过程的逆向思考，采用顶出后侧抽方式，合理解决了侧向抽芯问题。 关键词： 工具箱盖 工艺分析 斜顶杆 注射模 侧抽芯机构 nts 5 Abstract Introduce plastic molding technique in this paper ,and give an analysis about plastic quality in flueneed by molding structure ,and describe the and describe the design of feed system and push system,molding part and final assembly structure. By particularly analyzing and discussing the molds plans and structures,working process and processing notices,try hard to let reader know a method that the design processing of injection mold. Though reverse thinking of working principle of inclined push rod,this mold adopts side direction of wish lasting,th rush pith structure form. Key Words: lid of tool chest technique inclined push rod core-pulling structure injection mold nts 6 第一章 绪论 1.1 选题的依据和意义 在毕业实习期间，我利用四周的时间在齐塑公司注塑成型车间考察实习。通过观察、询问及老师的指导对注塑模有了近一步的 了解。鉴于此，以哈飞汽车 HFJ6351 汽车工具箱盖为塑件，进行注塑模设计。 一个国家模具生产能力的强弱，水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品的开发和旧产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。采用模具生产制件具有生产效益高、质量好、切削少、节约能源和原材料、成本低等一系列优点。模具成型已成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最有潜力的发展方向。而注塑模又是模具生产中采用最普遍的方法。世界塑料成型模具中，约 60%为注塑模。在国民经济中，模具工业已成为五大支柱产业 机械、电子、汽车、石油化 工和建筑的基础。随着社会的发展，它将发挥更加重要的作用。 1.2 本课题在国内外的研究现状 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力，随着我国加入 WTO，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。 nts 7 我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通信等产品中， 60%80%的零部件都要依靠模具成型（形）。用模具生产制件所具备的高精度、高复 杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。 模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前，全世界模具年产值约为 600 亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。我国对模具工业的重视程度也提上日程。 1998 年 3 月，国务院颁发的关于当前工业技术改造政策重要的决定中，模具被列为机械工业技术改造序列的第一位，生产和基本建设序列的第二位。随后的 1999 年和 2002 年，在国家计委和科技部发布的当前国家重点鼓励发展的产业、产品和 技术目录、当前国家优先鼓励发展的高技术产品产业化重点指南（目录）及当前国家鼓励外商投资产业目录中，模具都被列入其中。这些都说明了模具在国民经济中地位。 1.2.1 中国模具工业概况 中国虽然在很早以前就制造和使用模具，但一直未形成产业。由于长期以来模具制造一直作为保证企业产品生产的手段被视为生产后方，因此一直发展缓慢。 1984 年成立了这个模具工业协会， 1987年模具首次被列入机电产品目录，当时全国共有生产模具的厂点6000 家，总产值约为 30 亿元。随着中国改革开放的日益深入，市场经济进程的加快，模具 及其标准件、配套件作为产品，制造生产的企业大量出现，模具工业得到快速发展。在市场竞争中，企业的模具生产技术提高很快，规模不断发展，提高很快。 1988 年至 1992 年，国家委托中国模协和机械院在全国范围内组织了上百个模具企业和有关科研单位、大专院校，共同对模具关键技术进行攻关，取得了丰硕成果。这些成果主要有：冲压模具的设计制造技术，料模具的设计制造技术，铸压模具的设计制造技术，铸造模nts 8 具的设计制造技术，模具表面处理技术模具材料，模具加工关键设备，模具寿命研究等方面，由于这些成果的取得及推广应用，使中国模具技术前 进了一大步。 “七五“后期和”八五“期间，国家为模具工业加大了投入，分批分期改造了一批具有特色专长的专业模具厂和模具标准件厂，引进了一大批模具加工关键设备及精密塑料模、级进模、精冲模等设计制造技术。这对提高中国模具技术及生产水平越到了推动作用。同时，许多大专院校开始设计模具专业，由前联邦德国和日本援建及中国自己投资兴办的模具技术培训中心，也陆续建立模具技术发展及技术工人的培养开始步入轨道。 12 20 世纪 90 年代以来，中国在汽车行业的模具设计制造中开始采用 CAD/CAM 技术，国家科委 863 计划将东风汽车公 司作为 CIMS应用示范点，由华中理工大学作为技术依托单位，开发了汽车车身与覆盖件模具 CAD/CAM 软件系统，在模具和设计制造中得到了实际应用，取得了效益。现在，吉林大学和湖南大学也成功地开发出了汽车覆盖件模具的 CAD/CAM 系统，并达到了较高水平，在生产中得到应用，收到良好效果。 1994 年，国家在上海交通大学建立了模具 CAD 国家开发研究中心，在郑州工学院建立了橡塑模具国家工程研究中心，使中国模具CAD/CAE/CAM 研究开发和应用工作得到了进一步发展，新的成果不断出现。 由于 CAD/CAE/CAM 的应用， 特别是 20 世纪 80 年代开始中国许多模具制造厂从国外引进了许多软件，包括冲压模、级进模、塑料模、压铸模、橡胶模、玻璃模、挤压模等相应软件，使中国模具设计制造水平有很大提高，也产生了较大的经济技术和社会效益。但由于人才缺乏和基础工作较差，引进的软件未能很好应用及发挥其应有的效益现象普遍存在，这是今后应十分重视和有待解决的问题。 中国模具产业除要继续发展生产能力外，更重要的是今后要重在行业内部结构的调整及技术的发展方向上下更大的功夫。结构调整方nts 9 向，主要是指企业结构的调整应向专业化方向发展，产品结构中高档模具发展， 进出口结构向增加出口减少进口的方向发展。技术发展主要是精密塑料模、成型工业与模具结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成型分析及结构改进；多功能附和模具、符合加工、激光技术、高速切削、超精度加工及抛光技术、快速成型及快速经济模具在模具设计制造上的应用。总体来看，中国模具工业将向数字化、信息化方向发展。 中国模具工业协会现在是亚洲协会联合会（ FADMA）和国际模办（ ISTA）成员单位。负责中国模具行业与国际同行的交流合作。该协会在中国没成功地举办了许多次模具技术国际会议，也多次成功地组织了国内模具界人士达到国外参加 模具技术国际会议。近年来，中国模具工业协会基本上每年都组织国内主要模具生产企业的厂长（经理）、总工程师和技术人员参与国际模具经贸等技术交流，参加国外的国际模具展览会。这些国际交往都促进了中国模具技术水平的提高和模具工业的发展，收到了很好的效果。 由中国模具工业协会和上海贸易促会共同主办的中国国际模具技术和设备展览会（每逢双年 5 月）至 2004 年已成功举办了十届。由于他的展览规模、展品水平、展览效果一届好于一届，因此经国际展览联盟（ UFI）考察和研究决定，自 1996 年第六届开始，该展览会已正式成为 UFI 成员。自 此以后，展览会发展情况更好，现在已成为国际模具技术和经贸交流的盛会，促进了中国模具工业的发展。 现在，中国已能生产精度达 2 m 的多工位级进模，寿命可达 2亿冲次以上。在大型塑料模具方面，中国已能生产 34 英寸大屏幕彩电和 65 英寸背投影式电视的塑壳模具， 10kg 大容量洗衣机全套塑料件模具及汽车保险杠，整体仪表板等塑料模具。在精密塑料模具方面，中国已能生产照相机塑料件模具多行腔小模数齿轮模具及精度达 5 m 的 2560 腔塑封模具等。在大型精密复杂铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模和汽车后桥齿轮箱压铸模及汽车发 动机壳体的铸造模具。在汽车覆盖件模具方面，国内已能生产中高档新型nts 10 轿车的部分覆盖件模具。子午线轮胎活络模具，铝合金和塑料门窗异材挤出成型模，精铸或树脂快速成型拉延模等，也已达到相当高水平，可与进口模具媲美。 近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快了主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品，塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其能力增加较快，“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中 西部地区，南方快于北方。目前，发展最快、模具生产最为集中的省份上广大和浙江，江苏、上海、安徽、山东等地区进年来发展也很快。 1.2.2 存在问题和主要差距 目前，我国模具总量虽然已经达到了相当的规模，模具水平也有了很大提高，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等工业发达国家落后许多，也要比加拿大、英国、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等国家落后。存在的问题和差距主要表现为以下五方面： 总量供不应求，国内的模具自己率只有 70%左右。其中，中低档模具供过于求。中高档模具自己 率仅 50%。 企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构不合理。国内模具生产厂中自产自己率达 60%，而国外 70%以上为商品模具；属大型、精密、复杂、长寿模具的比例不足 30%，而国外大 50%以上。进出口之比 2004 年为 3.7 1，实进口达 13.2 亿美元，为净进口量最大的国家。 模具产品水平要比国际水平低很多，而许多模具的生产周期却比国际水平长。 开发能力较差，经济效益欠佳。国内，每个职工平均每年制造 1 万美元 左右，而国外每个职工每创造 1520（甚至 2530）万美元。与国际水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。 nts 11 1.3 本课题的发展展望 当今，我国经济仍处于高速发展期，国际上经济全球化的发展趋势日趋明显，这就为我国模具工业的高速发展提供了良好的国际条件和机遇。一方面，是国内模具市场将继续高速发展；另一方面，是国际上将模具制造逐渐向我国转移的趋势和跨国集团到我国进行模具的国际采购趋向也十分明显。因此，展望未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景美好，预计中国模具工业将在良好的市场环境下继续得 到高速发展，我国不但成为模具制造大国，而且一定会逐步向模具制造强国迈进。 nts 12 第二章 方案分析 2.1 设计任务 设计题目： HFJ6351D 型汽车工具箱盖单型腔注塑模设计 2.2 塑件分析 1. 塑件外形分析 该塑件为汽车工具箱盖，外表为弧形，壁厚为 4mm。具体试图如图 2-1 所示： nts 13 nts 14 图 2-1 塑件视图 2. 塑件的尺寸、公差及设计基准 塑件尺寸见图 2-1 所示。塑件要求为一般精度， 4 级，则尺寸公差取 1.0mm. 塑件设计以左侧端面为基准，进行设计。 3. 塑件所用塑料名称、性能及工艺参数 塑件选用材料为 ABS ，具体参数如下： 密度（ g/cm3）： 1.021.16 (取 1.10) 收缩率（ %）： 0.40.7 （取 0.5%） 模具温 度（ C）： 5080 （取 50） 料筒温度（ C）： 150200 喷嘴温度（ C）： 170180 4. 塑件结构要素 塑件脱模斜度：对 ABS 塑料而言， 型芯： 35 1 （取 40） 型腔： 40 120（取 1） 圆角：为防止塑件转角处的应力集中，改善充模特性，转角处采用圆角过渡。 R（ 0.20.5） （取 0.3） 2.3 设备的选择 1. 注塑 机选择的依据 nts 15 最大 注塑量： 由 V （ B L+ 241 R） 1 V （ 43.5 504 202） 0.4 2489 0.4 995.6(cm3) 995.6 80% 1244.5(cm3) B 塑件的宽度（） L 塑件的长度（） R 塑件圆弧部分的半径（） 注塑压力：因为塑件形状简单，熔体流动性好、壁薄 、尺寸大，所以据经验注塑压力选 100140Mpa 即可。（取 120 Mpa） 锁模力： F 锁 P 腔 A/10001 F 锁 30 106 435 500 41 2002106/1000 7467 KN) P 腔 型腔压力（ Mpa），由表 2-2 查得， 30 Mpa A 塑件及流道系统在分型面上的投影面积。 开模行程校核 (S)： S L1 L2 S 75 80 8 163(mm) L1 凸模凸出部分高度 (mm) L2 取出塑件间隙 (mm) 顶杆顶出富裕量 (510mm) (取 8mm) 总上，选取 SZ-4000/800 卧式注塑机，其主要参数为： 最大注塑体积 /cm3： 2500 螺杆直径 /mm： 110 注塑压力 / Mpa： 150 nts 16 注塑速率 (g/s)： 770 锁模力 /KN： 8000 最大模具厚度 /mm： 1100 最小模具厚度 /mm： 600 定位孔直径 /mm： 250 喷嘴球半径 /mm ： 35 喷嘴口孔径 /mm： 7 2.4 拟定模具结构方案 理想的模具结构应充分发挥成型设备的厚力（如合理的型腔数目和自动化水平等），在绝对可靠的条件下使模具本身的工作最大限度地满足塑件的工艺要求（如塑件的几何形状，尺寸精度，表面光洁度等）和生产经济要求（成本低，效率高。使用寿命长，节省劳动力等），由于影响因素很多，可先从以下几方面做起： （ 1）塑件成型。按塑件形状结构合理确定，其成型位置，同成型位置在程度上影响模具的复杂性。鉴于塑件外形及模具空间的充分利用，要用中间成型。 （ 2）行腔布置。根据塑 件的形状大小，结构特点。尺寸精度，批量大小及模具制造的难易，成本高低等确定型腔的数量与排列方式。根据经验每增加一个型腔，塑件尺寸精度降低 4%，此处根据塑件要求及设计任务要用单型腔。 （ 3）选择分型面。分型面位置的选取要有利于模具加工、排气、脱气、脱模、塑件的表面质量及工艺操作等。此方案中，依据塑件小孔的垂直方向为竖直方向作为最大分型面。 （ 4）确定浇注系统 包括住流、分流道、冷料井、浇口的形状、大小和位置。主浇道的设计符合模具设计标准。由此单型腔、分流道nts 17 以捷径为原则逼近浇口。冷料井作成 Z 形以便于脱模。 （ 5）选择脱模方式 考虑开模、分型的方法与顺序，推杆的组合方式 、 合模导向与复位机构的设置以及侧向抽芯机构的选择与设计和模具空间的成分利用，采用二次开模机构。 （ 6）模温调节 冷却水道的形状、尺寸与位置，特别是与模腔壁间的距离及位置关系。都影响塑件产品的质量和成型周期。而考虑冷却效果初步设想采用圆孔水道。 （ 7）确定主要零件的结构与尺寸 考虑成型与安装的需要及制造与装配的可能，根据能选材料，通过理论计算或经验数据，确定型腔、型芯、导柱、导套、推杆等重要零件饿结构与尺寸以及安装固定、定位、导向等方法。 （ 8）支承与 连接 合理的将模具的各个组成部分通过支承块、模板、销钉、螺钉等支承与连接零件，按使用与设计要求组合成一体，获得模具的总体结构。 第三章 模具总体结构设计 3.1 浇注系统 3.1.1 浇注系统的总体构成 浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动nts 18 通道，其由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。 3.1.2 主流道设计 主流道是指从注塑机喷嘴与模具接触的部位起到分流道为止的一段。 1. 主流道的结构设计 对于所选的卧式注塑机：熔融塑料首先经过主流道，故 它的大小直接影响塑料的流速及填充时间。主流道的断面设计为圆形，这样在有限的空间内增大了截面积。 为了便于从主流到中拉出浇注系统的凝料及熔体膨胀，主流道设计成带锥度的圆柱，其锥角 2 4（取 3），过大会使流速减慢。 主流道大端面呈圆角，其半径常取 r 13mm(取 2mm)，以减少料流转向过渡时的阻力。 为确保塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，主流道对接处设计成半球形凹坑。如图 3-1 所示。具体关系为： 1 R2 R1 35mm 1mm 36mm D d 1 7mm 0.5mm 7.5mm R2 主流道对接处半径 (mm) R1 注塑机喷嘴球半径 (mm) 喷嘴球半径 接触富裕量 (mm) D 主浇道起始直径 (mm) d 注塑机喷嘴孔直径 (mm) 1 喷嘴孔直径 接触富裕量 (mm) L1 凹坑深度 (mm).一般 34mm,取 3mm nts 19 图 3-1 主流道 为了保证塑件成型良好， L(主浇道长度 )取最小，减小凝料 L L3 (L2 L1) 25mm (20 3) mm 42mm L 主浇道长度 (mm) L1 凹坑深度 (mm) L2 浇口套凸台高度 (mm) L3 主浇道主要部分长度 (mm) 2. 浇口套设计 由于主浇道要于高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所以要模具的主流道部分通常设计成可以拆卸更换的主流道衬套。为了选用优质钢材和单独加工和热处理，采用分体式。为方便定位，设计圆盘凸出定模端面的高度 H 为： H (510) mm 3.1.3 分流道设计 分流道是指主流道与浇口之间的这一段，它是熔融塑料由主流道流入型腔的过度段，也是浇注系统中通过断面积变化和塑料转向的过渡段，能使塑料得到平稳的转换。 1. 分流道的程度及端面尺寸 由经验得， ABS 分流道断面直径为 3.510mm，鉴于塑件的实际尺寸，取 8 mm。如图 3-2 所示。 nts 20 图 3-2 分流道 2. 分流道截面形状 考虑效率，圆形截面积大，表面积小，效率最高，且分流道的中心与浇口中心线共线，故采用圆形截面。但加工相对困难。采用梯形或从字型 截面时，塑料熔体在流道中流动事时。表层冷凝冻结，起绝作用，熔体仅在流道中心流动，因此为实现理想状态的流道中心线与浇口中心线共线，采用圆形截面。 3. 分流道的布置 由设计要求，采用单型腔，根据塑件形状采用分流道平衡式布置。 4. 分流道与浇口的连接 分流道与就浇口连接处加工成斜面，并用圆弧过渡。，利于塑料熔体的流动。 3.1.4 浇口设计 浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状、数量和位置对塑件的质量影响很大。其作用有：一是塑料熔体流经的通道；二是浇口的适时凝固可控制保压 时间。 1. 浇口形式设计 潜伏式浇口脱模时，有较强的冲击力，易堵塞浇口，侧浇口适用于两板流下明显的浇口痕。同时， ABS 塑料性能为低粘度、故采用点浇口。这要求采用三板式结构，以脱出流道凝料。由表 4-51查得，壁厚 4mm 时， d 为 1.03.0mm(取 2mm);浇口长度 :l 1.0mm。如图 3-3所示。 nts 21 图 3-3 浇口 2. 浇口位置的选取原则 浇口位置的选择应避免产生喷射和蠕动（蛇形流） 浇口应开设在塑件断面最厚处。 浇口位置的选择应使塑料的流程最短，料流变向最少，以减少动能损失，良好填充。 浇口位置的选择应有利于型腔内气体的排出。 浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度。 浇口位置的选择应防止料流将将型腔、型芯等挤压变形。鉴于此，对本塑件浇口选于沿长边一侧接近两端 1/4 处。如图 3-4 所示。 图 3-4 浇口位置 3.1.5 冷料井设计 冷料井是用来储藏注塑间隔期间产生的冷料头的，防止冷料进入型腔而影响 3 塑件质量，并使熔料能顺利的充满型腔。同时它可以完成冷料的脱出。 1. 冷料井的结构 冷料井处于主流道末端，其尺寸稍大于主流道大端直径，如图3-5 所示。 nts 22 图 3-5 冷料井 d D 9.4mm 0.6mm 10mm H D 9.4mm D 主流道大端直径 (mm) d 主流道小端直径 (mm) H 冷料井的高度 (mm) 2. 拉料方式 冷料井做成 Z 形，以便拉出凝料。 3.1.6 分型面的设计 分型面是打开模具取出塑件浇注系统凝料的面。 1. 确保塑件尺寸精度 为满足同轴度，防止错腔要求，使塑件全部在定模中成型，且塑件表面呈弧形，故可以采用较小的脱模斜度。 2. 确保塑件表面质量 分型面尽可能选择在不影响外观的部 位以及分型面处产生的飞边容易加工修整部位。 3. 考虑模具结构 尽量简化脱模部件，为便于塑件脱模，应使塑件在开模时尽可能留于动模，即只要上塑件与动模结合力大于塑件与定模结合力即可。在满足此要求前提下，尽可能使塑件与定模有一定结合力，而不将塑件与模具的结合力全部放于动模中。 鉴于分型面以上选取原则及塑件断面尺寸最大和点浇口的应用，采用三板式双分型面，如图 3-6 所示。 nts 23 图 3-6 分形面 3.1.7 排气槽的设计 对于成型大中型塑件的模具，需要排出的 气体质量多，通常应开排气槽。排气槽应设在分型面凹槽一边。排气槽的位置以处于熔体流动末端为好。排气槽宽度 b (35)mm,深度 h 小于 0.05mm，长度 l 0.7mm。对于 ABS 塑料，有经验 .取 0.03mm。如图 3-7 所示。 排气槽浇口分流道导向沟图 3-7 排气槽 3.2 成型部分及零部件 nts 24 3.2.1 型腔数的确定 型腔数的确定通常有下面两种方法： 根据经济性确定型腔数目： 设型腔数目为 n,塑件总件数为 N，模具费用（ C0 NC1）元， C1 为每一型腔所用费用， C0 为模具费用中与型腔数目无关的部分，单位小时加工费用为 Y（元 /小时），成型周期为 t（ min）。若忽略准备时间和试模时间原材料费用，则总的成型加工费用为： 3 x )60( nYtN C0 n C1 若使总成型加工费用为最少，即令 dx/dn 0,则有 n21)60( nYtN 根据锁模力 确定型腔数目 设锁模力为 F（ N），型腔压力为 P（ Mpa） ,每一塑件的投影面积为 A1(mm2)，浇注系统的投影面积为 A2(mm2)，则有： n12AAPF 2430108 0 0 020 050 043 5925 03P 1.2 根据塑件的精度确定型腔数目 根据经验，每增加一个型腔，塑件尺寸精度要降低 4%，设塑件的基本尺寸为 L(mm)，塑件尺寸公差为 %（ ABS 为 0.5%），则 n ( 1)10 0410 0()10 0( LLx 2500 24Lx 根据最大注塑量确定型腔数目： 设注塑机的最大注塑量为 m(g)，单个塑件的质量为 m1(g),浇注系统的质量为 m2(g),则有： n128.0 m mm 同时，根据本课题设计任务书的要求，采用单型腔模具成型。 nts 25 3.2.2 一般凹凸模结构设计 1. 凹模结构设计 凹模是成型塑件外形的主要部件，其结构随塑件的形状和模具的加工方法而变化。 整体方式强度、刚性好、结构简单。考虑塑件形状采用完全整体式凹模块：它是由整 块金属材料直接加工而成的，如图 3-8 所示。这种形式的凹模结构简单，牢固可靠，不易变形，成塑的塑件质量较好。但机械加工较困难，故适用于形状简单的塑件。 图 3-8 凹模 2. 凸模的结构设计 凸模上成型塑件内形的成型零件。根据塑件的特殊形状的成型要求，采用完全整体式凸模 +局部镶拼嵌入，即在大凸模上又局部加有镶块。 3.2.3 成型零件工作尺寸 1. 凹模径向尺寸：（平均收缩率法）。图 3-9 所示为塑件外形（外径）与型腔内形（内径）的对应关系。 2 nts 26 图 3-9 成型凹槽 LM1 (1 Scp)LS 43+ z (1 0.5%) (635 65)43 1.6 702.30(mm) LM2 (1 Scp) 435-43 1.0 436(mm) 校核： LM z c Smin LS LS LM1 z c Smin LS 702.3 0 0 0.4% 700 705.1 700 LM2 z c Smin LS 435 0 0 0.4% 435 436.7 435 Scp 塑料成型收缩率（ 0.5%） LS 塑件径向公称尺寸 (mm) ， (700mm) c 凹模磨损量 (mm) z 凹模制造公差 (mm) 塑件公差值 (mm) Smax 塑件的最大收缩率（ %），（取 0.7%） Smin 塑件的最小收缩率（ %），（取 0.4%） nts 27 1. 凹模深度尺寸（平均收缩率法） HM (1 Scp) HS32 z (1 0.5%) 7532 1.6 z 76.44(mm) 校核： HM Smax HS HS HM Smax HS 76.44 0.7% 75 1.6 77.5275 HM 凹模深度尺寸 (mm) HS 塑件高度公称尺寸 (mm) z 凹模深度制造公差 (mm) c 凹模磨损量 (mm) 塑件公差值 (mm) Smax 塑件的最大收缩率（ %），（取 0.7%） Smin 塑件的最小收缩率（ %），（取 0.4%） 3. 模具中心边距尺寸 （如图 3-10所示） L 边 (LS LS Scp241 )21 m 图 3-10 (88 88 0.5%241 1.6) 21 1.0 133.60 (mm) 3.2.4 型腔壁厚计算 1. 型腔的强度及刚度要求： nts 28 塑料模具型腔的侧壁和底壁厚度的计算是模具设计中经验遇到的重要问题，尤其对下型模具更为重要。目前，许多单位都凭经验决定，但常因为估计不准而造成面具报废或浪费材料，为此，建立科学的计算方法实属必要。目前，常用计算方法有按强度条件和按刚 度条件计算两大类，但实际的塑件模具却要求既并不允许因为强度不足而发生明显的变形，甚至破坏，也不允许用刚度不足而发生过大变形。因此，要求读一强度及刚度加以合理考虑。 在注塑成型过程中，型腔所受的力有苏联熔体饿压力，合模时的压力，开模时的拉力等，其中最主要的是熔体的压力，在塑料熔体压力作用下，型腔将产生有应力及变形。如果型腔侧壁和壁厚不够，当型腔中产生的内应力超过材料的许用应力时，型腔即发生强度破坏。与此同时，刚度不足侧发生过大的弹性变形，从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度，也可能导致脱模困难。但理论 分析和实践表明，模具对刚度及强度的要求并非同时兼顾。对于大尺寸型腔，刚度不足是主要问题，应按强度计算。强度计算的条件是满足各种受力状态下的许用应力。刚度计算的条件则因模具特殊性，从几个方面考虑： 要防止溢料。模具型腔的某些配合面当高压塑料熔体注塑时，会产生足以溢料的间隙。对 ABS 而言，间隙为 0.05mm。 应保证塑件精度。塑件均有尺寸要求，这就要求模具塑腔具有良好的刚性，即塑料注入时不产生过大的弹性变形。最大弹性变形值可取塑件允许公差的 1/5。 要利于脱模。当变形量大于塑件冷却收缩时，塑件的周边将被型腔紧紧的包住而难以脱模，强制顶住易使塑件划上或损坏，因此型腔允许弹性变形量应小于塑件的收缩值。 2. 型腔壁厚的计算： nts 29 按刚度条件计算，如图 3-11 所示。 1 图 3-11 形腔 侧壁厚度： S 1.15（ EPh4） 31 S 1.15 31365436100 4 5.010101.210751030 1.15 0.0216 0.0248 (m) 24.8 (mm) 底板厚度： hs 0.56（ EPh4） 31 hs 0.56 31365436100 4 5.010101.210751030 0.56 0.0216 0.0121(m) 按强度计算，如图 3-11 所示： 侧壁厚度： nts 30 S r 1221p S 1103021059810598102700 216663 39.03(mm) 底板 厚度： hs 0.87 212 prhs 0.8721661059827001030 0.87 0.0784 0.0682(m) 68.2(mm) E 模具材料的弹性模号（ mpa），碳钢 210Gpa。 P 型腔压力 mpa . 刚度条件，即允许变形量 (mm) 0.04 0.05 模具材料的许用应力（ Mpa） 取 598Mpa。 3.3 脱模机构 nts 31 3.3.1 脱模机构的构成与功能 脱模机构的作用将型件和浇注凝料等与模具松动分离（称为脱出），然后把从模具脱出的塑件和浇注系统凝料等从模内取出，即脱模动作分为脱出和取处两个步骤。本设计中脱出和取出两个动作之间，有明显的界限（前者液压脱出，后者动力来源为人工）。 3.3.2 取出机构的方式 根据塑件质量要求，采用非掉落取出。即塑件湖浇注系统凝料等从 模具中被拿出。取出动作依靠人工，在脱出部件使使从模具脱出呈悬挂状时，将其取出而离开模具。 3.3.3 脱出机构设计原则 在注塑成型的每一个循环中，塑件必须由模具型腔中或凸模上松动分离（即脱出），脱出塑件的机构，就叫塑件脱出机构。浇注系统凝料等也要从模内脱出，这种机构就叫浇注系统凝料等的脱出机构。本设计采用三模两开式，塑件与浇注系统用两个单独的脱出机构。 1. 脱出机构设计基本考虑 为了保证塑件在顶出过程中不变形或损坏，必须正确分析对模腔粘附力的大小及其所在部位，以便选择合理的顶出方式和顶出装置，使顶 出力将以均匀合理的分布。顶出位置应设置在阻力大的地方，有就是使塑件不易变形的部位。在选择顶出位置时，尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位，尤其是用顶杆顶出时更应注意这个问题。另外，与塑件直接接触的脱出零件的配合间隙哟啊保证不溢料，以免塑件上留下飞刺痕迹。 2. 脱出机构的结构 在设计模具结构时，必须考虑在开模过程中保证塑件留在具有顶出装置的那一部件，即留于动模上，这样可简化顶出机构。但因塑件结构的关系，不便留于动模时，亦可采取一些措施，强制塑件留于动模中，或是塑件在开模后由定模上的顶出机构顶出。 nts 32 脱出 机构要求工作可靠，动作节奏点清晰，运动灵活，制造方便，配换容易，且本身具有足够的强度和刚度。根据注塑顶出装置的形式，模具上要相应采用一定的形式。 3. 顶出行程、抽芯距、开模行程计算 顶出行程： S 顶 h 凸 e 71 2 73( ) S 顶 所需顶出行程 ( ) h 凸 型芯成型高度 ( ) e 顶出行程富裕量 ( )，取 2 3 抽芯距： S 抽 S1 4 2 6 ( ) S 抽 抽芯距 ( ) S1 塑件侧孔深度与侧凸高度和 ( ) 安全富裕量，一般为 2 3 开模行程：对于双分型面模具来说（如图 3-12 所示） 图 3-12 双分型面 S 开 H1 H2 a e 71 75 42 5 193 ( ) H1 动模型芯突出分型面的高度总和 ( ) H2 塑件在开
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