公交座椅塑料模具设计

机械工程学院毕业设计（论文）（自已设计的三维零件图，以上字体、位置不许随意调整大小，打印时删除本括号内文字）题 目： （楷体四号字）专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 1目录公交座椅塑料模具设计 3摘要： 3第一章 前言 4第二章 塑件的工艺件设计分析 5第三章 分型面的设计 15第四章 浇注系统的设计 17第五章 模具成型零部件的设计 19第六章 合模导向机构的设计 23第七章 脱模顶出机构的设计 25第八章 冷却系统的设计 27第九章 模具的工作过程原理 30设计心得 32致谢 32参考文献 332公交座椅塑料模具设计摘要：本课题研究的是公交塑料座椅模具，公交塑料座椅为我们日常生活中常见的公用设施，公交塑料座椅要求有比较高的强度和一定的柔韧性，所以我们选择了力学综合性能比较好的塑料材料 ABS。在设计过程中，我们先对公交塑料座椅塑件进行工艺分析，来选取合适的模架和注塑机等等。经过塑件工艺性分析，该塑件为大型塑件，相应地需要设计大型模具和大型注塑机。该模具适合采用一出一腔模具结构，采用单点直接浇口注胶，塑件脱模取出后，浇注系统凝料与塑件人工切除。关键词：ABS 注射模 一模一腔 直接浇口Abstract:This research is about the mold of the bus plastic seat, it is common Public Utilities in our daily life, the bus seat requires relatively high plastic strength and flexibility, so we chose ABS with better comprehensive mechanical properties of plastic materials. In the design process, first we have a process analysis for the bus plastic seat to select the appropriate mold and injection molding machine etc. Through the process analysis of the plastic part,we know the plastic part is large , and need to design large injection mould and large injection molding machine accordingly. A cavity die structure and a single point direct gate injectiois are suitable for the mold,after the plastic part is removed, the plastic of the runner system is cutted off artificially.Key words:ABS injection a mold with a cavity direct gate3第一章 前言在讨论注塑模设计之前，我们先对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。首先要对模具有一个整体的认识。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之一。作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母” ，对国民经济发展起着不容质疑的作用。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石” ；德国则认为是所有工业中的“关键工业” ；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密” ，是“进入富裕社会的原动力” 。在模具工业的总产值中，冲压模具约占 50%，塑料模具约占 33%，压铸模具约占 6%，其它各类模具约占 11%。塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。塑料工业是一门新兴工业。自塑料问世后的几十年以来，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成为各个工业部门不可缺少的材料。目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别是在办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经向塑料化方向发展。目前，世界的塑料产量已超过有色金属产量的总和。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。14第二章 塑件的工艺件设计分析2.1 塑件分析本节主要是对公交塑料座椅塑件的结构和尺寸进行分析，为后面章节选择相对应的注塑机的型号和模架做准备。该塑件的壁厚为 25mm，其他具体数据如图 1所示。图 1 公交塑料座椅塑件尺寸图图 2为制品的三维立体图。该制品的精度和表面粗糙度要求较高，塑件的壁厚较大，塑件表面有一个椭圆通孔，塑件的四周都倒有圆角。5图 2 公交塑料座椅塑件产品 3D图2.2 塑件材料的确定本次设计选择力学综合性能较好的材料 ABS作为塑件的材料，ABS 是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三种化学单体合成。其中 A代表丙烯腈，B 代表丁二烯，S 代表苯乙烯。其化学分子结构方式如下：每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS 是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连6续相， 另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS 不透明，外观除薄膜外都呈浅象牙色、无毒、无味、兼有韧、硬、刚特性，燃烧缓慢，离火后仍继续燃烧，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落。ABS 的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以赋予用户在产品设计上有很大的灵活性，并且由此产生了市场上数百种不同品质的 ABS材料。ABS 具有优良的综合性能，由于组分、牌号和生产厂家生产方法的不同，使之在性能上存在较大差异，因此以下的试验数据仅供参考。2（1）物理力学性能 ABS具有优良的物理力学性能，如不透水，但略透水蒸气，冲击强度较高，尺寸稳定性好等。ABS 有极好的冲击强度，即使在低温也不迅速下降。但是它的冲击性能与树脂中所含橡胶的多少、粒子大小、接枝率和分散状有关，同时也与使用环境有关、如温度越高则冲击强度越大。当聚合物中丁二烯橡胶含量超过 30%时，不论冲击、拉伸、剪切还是其它力学性能都迅速下降（见表 1和 2） 。（2）热性能。ABS制品的负荷变形温度约为 93，若能对制品进行退火处理，则还可增加 10左右。（3）电性能。ABS聚合物的电绝缘性受温度和湿度的影响很小，且在很大频率变化范围内保持恒定。（4）耐环境性 ABS聚合物几乎不受水、无机盐、碱、酸类的影响，但在酮、醛、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，它不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但长期与烃接触会发生软化溶胀。ABS 聚合物表面受冰醋酸、植物油等化学药品的锓蚀会引起应力开裂。（5）耐候性 ABS聚合物的最大不足之处是耐候性较差，这是由于分子中丁二烯所产生的双键在紫外线作用下易受氧化降解的缘故。经受 350nm以下波长的紫外线照射，氧化作用更甚。氧化速度与光的强度及波长的对数成正比。ABS是一种成型加工性能优良的热塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。（6）ABS 的流变性 ABS聚合物在熔融状态下流动特性属于假塑型液体。虽然 ABS的熔体流动性与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。因此在成型过程中可以采用提高剪切速率来降低熔体粘度，改善熔体流动性。ABS属一无定形聚合物，无明显熔点，成型后无结晶，成型收缩率为 0.4%0.5%。在成型过程中，ABS 的热稳定性较好，不易出现降解或分解，但温度过高时，聚合物中橡胶相有破坏的倾向。（7）ABS 的吸水性 ABS具有一定的吸水性，含水量在 0.3%0.8%范围。成型时如果聚合物中含有水分，制品上就会出现斑痕、云纹、气泡等缺陷，因此在成型前，需将聚合物进行干燥处理，使其含水量降到 0.2%左右。表 1 ABS的主要性能指标3屈服强度/Mpa 50 玻璃化温度/C拉伸强度/Mpa 38 熔点（粘流温度）/C 断裂伸长率/% 35热性热变形温度/C45 N/cm3180 N/cm3 831037拉伸弹性模量/Gpa 1.8 线膨胀系数/（10-5/C） 7.0弯曲强度/Mpa 80 比热容/ 1470弯曲弱性模理/Gpa 1.4 热导率/ 0.263261 燃烧性/（cm/min） 慢件质量冲击强度/kJ/m2无缺口缺口 11 体积电阻/*cm 6.9*1016学性能布氏硬度/HBS 9.7R121能及电性能击穿电压/（kV/mm）密度/（g/cm3） 1.021.16 吸水性/%（24h） 0. 20.4物理性能比体积/（cm2/g） 1.021.06 透明度或透光率 不透明2.3 塑件的脱模斜度2.3.1脱模斜度的意义和影响通常情况下塑件在冷却后会产生一定的收缩，会产生包紧力，该力作用在凸模或者成型的型芯上；也可粘附作用，塑件是紧贴在凸模的型芯上。为了容易脱模，还要防止塑件表面在脱模时刮伤和擦毛，在设计的时候塑件表面沿脱模方向一般具有合理的脱模斜度。2.3.2脱模斜度的确定因为公交塑料座椅为大型塑件，所以本次设计中采用 3的拔模斜度，这样从外表面到内表面，模具的脱模斜度基本正常，能保证正常的脱模斜度要求2.4 确定型腔数量及型腔布局2.4.1型腔数量的确定模具型腔数量的确定主要跟注射机的最大注射量、额定锁模力、塑化速度、制品的尺寸和精度、生产的经济性等因素有关。该塑件为大型塑料件，相对应的模具规格也是大型的，故可采用一模一腔的结构形式。同时，考虑到模具结构尺寸与塑件尺寸之间的关系，加之制造成本和经济利益的因素，决定选用一模一腔的模具结构形式。2.4.2型腔布局该模具选择了一出一腔模具结构，因此型腔的布局比较简单，将塑件置于模具的正中心，塑件分别伸入定模板和动模板各一半，从塑件背部中心采用直接浇口注胶，塑件取出后需手工切除浇口。型腔布局图如图 3所示。89图 3 .型腔布局图2.4.3型腔的结构由于该模具为一模一腔，考虑到该塑件的尺寸比较大，长宽高幅度比较大，伸入型腔和型芯的深度比较大，因此凹模和凸模的加工有一定困难，所以分别将型腔和型芯跟定模板和动模板做成组合嵌入式结构，如下图 4所示。图 4 .组合嵌入式型腔结构图102.5 模架的选择由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用CI-7575-A350-B400-C300(GB/T12556-2006)此种大型标准模架6，其基本结构如图 5所示,各模板的尺寸见表 2。图 5.模架结构示意图单位：mm模板名称 模板尺寸 模板名称 模板尺寸动模座板 850X750X40 动模板 750X750X400垫板 120X750X300 定模板 750X750X350顶针板 490X750X40 定模座板 850X750X40顶针固定板 490X750X30表 2各模板尺寸112.6 模具的选材及热处理要求表 2 模具各零部件选材及热处理表8122.7 注射机型号的选择注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注塑模时应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔数目和排列方式，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推(顶)出形式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对这些参数进行校核，倘若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量再进行调整。2.7.1对塑件体积、质量的计算对于该设计，用户提供了塑件的图样及尺寸，使用三维软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形体积，取其密度平均值 1.05g/cm3塑件体积 V1 6429cm3塑件质量 m1 =1.0564296750.45g1V2.7.2浇注系统凝料体积的初步计算可按塑件体积的 0.6倍计算，由于该模具采用一模一腔，所以浇注系统凝料体积为：V2= V10.664290.6 5786.1cm32.7.3该模具一次注射所需塑料体积 V0 = V1+V2 = 6429+5786.1 12215.1cm3质量 m0 = = 1.0512215.1 12825.86g0V2.7.4注射机型号的选定近年来我国引进注射机型号很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。掌握使用设备的技术参数是注塑模设计和生产所必需的技术准备。在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的注射机使用说明上标明的技术参数。根据以上计算一次注射量的分析以及考虑到塑件品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，由以上数据计算数据知，该模具一次注塑所需 12215.1cm3塑料，该模具的整体尺寸为 850x750x1130mm(LxHx厚度)参考设计手册初步选定型号为 XSZY-32000型卧式螺杆注射机的主要技术参数7，见下表 3：表 3 XSZY-32000型螺杆式注射机的主要技术参数序号 主要技术参数项目 参数数值1 最大注射量/cm 320002 注射压力/MPa 1303 塑化能力（g/s） 64 拉杆间距（mmmm） 2260*20005 锁模力/kN 350006 动、定模固定板尺寸/（mmmm） 2650*24605 最大模具厚度/mm 20006 最小模具厚度/mm 10007 最大开模行程/mm 30008 喷嘴前端球面半径/mm 159 喷嘴孔直径/mm 31310 顶出杆根数 52.8 注射机有关工艺参数的校核2.8.1注射机的工艺参数的校核（1）注射量校核注射量以容积表示 最大注射容积为0.8532000=27200cm3式中 -模具型腔和流道的最大容积（cm3 ） ；maxVV -指定型号与规格的注射机注射量容积（cm3） ，该注射机为32000cm3；-注射系数，取 0.750.85，该处取 0.85。每次注射的实际注射量容积 应满足 ，而 5786.1cm3, 0max0V00.8532000=27200 cm3 , 故符合要求。（2）最大注射压力的校核注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力 Pmax=130 ,应该大于注射成型MPa所需用的注射压力 ,即0p0maxpkP式中 安全系数，常取 1.251.4。实际生产中，根据经验数据，该 ABSk塑件成型时所需注射压力 为 50 60 。代值计算符合要求。0MPa2.8.2 安装尺寸的校核参考我国塑料注塑模具模架国家标准，在 2006年发布的塑料注塑模模架技术条件(GB/T12556-2006)和塑料注塑模架(GB/T12555-2006) ，前者适用于模板尺寸小于 560mm900mm的模架；后者适用于模板尺寸为 630mm630mm至 1250m1250mm的模架。本模具采用的型号为 CI-7575-A350-B400-C300(GB/T12556-2006)的标准模架，模具的外形尺寸为 850mm750mm，模具闭合高度 H=1130mm. 由资料表知 XSZY-32000型注射机拉杆空间尺寸为 2260mm2000mm,即动、定模模板最大安装尺寸为2260mm2000mm，允许模具的最小厚度 Hmin=1000mm,最大厚度 Hmax=2000mm，模具最大厚度和最小厚度是指注射机移动模板闭合后达到规定锁模力时，移动模板与固定模板之间所达到的最大和最小距离，这两者之差就是调模机构的调模行程，即模具的外形尺寸不超过注射机动、定模模板最大安装尺寸，由附件总装图测量知该模具闭合高度度 H=1130mm满足 HminHHmax 的安装条件，故该模具满足 XSZY-32000型螺杆式注射机的安装要求。模具的外形尺寸 850mm750mm明显在注塑机拉杆空间尺寸2260mm2000mm的范围内，故符合安装要求。72.8.3开合模行程和推出机构的校核（1）开合模行程校核注射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，本模具为单分型面注射模具，XSZY-32000 射机的最大开模行程与模厚有关，校核关系为LS+Hmax式中 L注射机动模板的开模行程（mm）,在该注塑机中其值为 3000mm,S移动模板行程（mm）,取 500mm,14Hmax模具最大厚度（mm）,其值为 Hmax=1130mm（附件总装图测量所得） ，上式右边=500+1130=1630mm3000mm，符合要求。（2）推出机构校核该注射机推出行程为 600mm,大于 H1=230mm,符合要求。以上分析证明：XSZY-32000 型螺杆式注射机能满足要求，故可以采用。7 15第三章 分型面的设计3.1 分型面的选择原则模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面成为分型面。分型面是决定模具结构形式的重要因素，并且直接影响着塑料熔体的流动、充填性能及塑件的脱模。分型面的选择受到塑件的形状、壁厚、尺寸精度，及塑件在模具内的成型位置、脱模方法、浇口的形式及位置、模具类型、模具排气、模具制造及其成型设备结构因素的影响。本次设计，分型面的选择考虑七个方面：（1）分型面应设置在塑件外形最大轮廓处，便于脱模，否则塑件无法取出。（2） 考虑塑件的外观，使得分型面产生的飞边易于清除且不影响塑件的外观。（3） 分型面的选择应保证塑件的尺寸精度要求。（4） 有利于防止溢料，考虑飞边在塑件上的位置。（5） 分型面选择应考虑排气效果，所以应尽量设置在塑件熔体充满的末端处，这样分型面就可以有效排除型腔内积聚的空气。（6） 考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响。（7） 使成型零件便于加工。103.2 分型面的确定在前面章节塑件成型分析中得知塑件脱模斜度为 3，对于拔模斜度小或塑件精度要求较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的部位，但此塑件外形有分型的痕迹。该塑件的分型面设置在公交塑料座椅的侧面最大轮廓处，贯穿整个塑件的侧面中心。分型面的形状跟公交座椅的形状一样程弯折状，如图 6所示，分型面一半与开模方向垂直，一半与开模方向水平，这样设计的分型面可以时塑件非常好脱模，只需顶出很小一段距离，塑件就会自动脱落。而且这样设计的分型面可使整个塑件的排气间隙增加，有利于模具的排气。分型面处产生的飞边在塑件的侧面处，不易察觉、不影响美观，容易去除且使得塑件外观无缺陷，整个塑件成型精度比较高，模具结构也比较简单。 16 17图 6 分型面示意图第四章 浇注系统的设计浇注系统：从注塑机的喷嘴进入模具开始，到型腔入口之间的流道。多模腔模具的浇注系统一般由主流道、分流道以及浇口和冷料穴等组成。因为本次设计的模具采用的是直接浇口进料的一出一腔结构，所以无需设计分流道和浇口，塑件及浇注系统凝料结构图见图 8。4.1 主流道设计4.1.1浇口套设计注塑机的喷嘴与分流道之间的供塑料熔体流动的通道称为主流道，它的形状和尺寸对熔体的流动以及注射的时间有着很大的影响。主流道通常被设计在浇口套中。在形状上，主流道的设计通常采用圆锥形，锥度在 25，本次设计设置为 4。内壁粗糙度在Ra0.63m。104.1.2定位圈和浇口套的固定形式本次设计的浇口套固定形式如下：将定位圈和浇口套分别安装在定模座板和定模板上。通过使用两个 M5螺丝将定位圈和浇口套固定起来，具体如图 7所示： 18 20 21图 7 浇口套与定位环 22图 8 塑件及浇注系统凝料结构示意图第五章 模具成型零部件的设计在模具中，成型零部件是决定产品塑件的几何形状与尺寸的零部件，包括凸模、凹模、凸凹模、成型杆、成型环和型芯以及镶块等。5.1 型腔的结构设计由于该模具为一模一腔，考虑到该塑件的尺寸比较大，长宽高幅度比较大，伸入型腔和型芯的深度比较大，因此凹模和凸模的加工有一定困难，所以将型腔跟定模板做成组合嵌入式结构。如下图 9所示。5 23图 9.凹模（型腔）组合嵌入式结构示意图5.2 型芯的结构设计 24由于该模具为一模一腔，考虑到该塑件的尺寸比较大，长宽高幅度比较大，伸入型腔和型芯的深度比较大，因此凹模和凸模的加工有一定困难，所以将型芯跟动模板做成组合嵌入式结构。如下图 10所示。5 25图 10.凸模（型芯）组合嵌入式结构示意图5.3 成型零部件的工作尺寸的计算5.3.1型腔的工作尺寸的计算（公式 6.5）zz xLSLsm 2/10)1()( 式中 模具成型零件在常温下的实际尺寸；塑件的计算收缩率，由查阅 ABS塑件的收缩率经验曲线可知，此塑件的S平均收缩率为 0.6%；塑件在常温下的实际尺寸；sL修正系数，由于实际应用中影响模具磨损的因素复杂多变，一般不考虑x此处修正，所以 X取 0；z 此塑件选用 IT7级，参考表 4。模具成形零件的制造公差，它直接影响塑件的尺寸公差，成形零件的精度高，则塑件的精度也高。模具设计时，成形零件的制造公差 z 可选为塑件公差的 1/3-1/14，或选IT7级左右公差精度，表面粗糙度 Ra为 0.8-0.4um。6表 4 模具成型零件制造公差值 26表 5 型腔工作尺寸计算表类型 塑件尺寸计算公式 制造公差计算结果型腔长度尺寸4800.5zz xLSLsm 2/12/1)()( IT7 482.880.03型腔宽度尺寸338.170.5 zz xDDsm 2/12/1)()( IT7 339.840.03型腔深度尺寸12.50.5 zz xHSHsm 2/12/1)()( IT712.570.01 275.3.2型芯工作尺寸的计算型芯的工作尺寸的计算同型腔一样，如下表：类型 塑件尺寸计算公式 制造公差计算结果型芯长度尺寸4800.5zz xLSLsm 2/12/1)()( IT7 482.880.03型芯宽度尺寸338.170.5 zz xDDsm 2/12/1)()( IT7 339.840.03型芯深度尺寸12.50.5 zz xHSHsm 2/12/1)()( IT712.570.01 28第六章 合模导向机构的设计6.1 导向机构的功用任何一副模具在定动模之间都设置有导向机构。其作用有如下：定位作用：合模时维持动定模之间的一定方位，合模后保持模腔的正确形状。导向作用：合模时引导动模按序闭合，防止损坏型芯，并承受一定的侧向力。承载作用：采用推件板脱模或三板式模具结构，导柱有承受推件板和定模板的重载荷作用。保持运动平稳作用：对于大中型模具的脱模结构，有保持机构运动灵活平稳的作用。6.2 导向机构的设计（1）导柱 国家标准规定了两种结构形式，带头导柱和有肩导柱。有肩导柱开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩檫，小型模具和生产批量小的模具主要采用带头导柱，大型模具和生产批量大的模具多采用有肩导柱。中小型模具导柱直径约为模板两直角边之和的 1/201/35。大型模具导柱直径约为模板两直角边之和的 1/301/40。具体直径可查塑料模架标准。国家规定导柱头部为接锥形，截锥形长度为导柱直径的 1/3，半锥角为 10 15 ，也有头部采用半球形的导柱，导柱具体尺寸可查有关国家标准7。如图a所示：在该模具中为带头导套,S=15 L=745 d=60 其 3D结构示意图见图 11 （2）导套 直导套多用于较薄的模板，比较厚的模板须采用带头导套，导套壁厚通常在3-10mm ，视内孔大小而定，大者取大值，带头导套轴向固定容易，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，导套具体尺寸可查有关国家标准7。如图 d所示：在该模具中为带头导套,S=15 L=350 d=60 =80 壁厚为 10，其 3D结构示意图见图 11。当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置时，则需设计人员根据模具结构进行具体设计。 29图 11.导柱导套 3D示意图 30图 12.导柱导套 2D示意图第七章 脱模顶出机构的设计推出机构的组成：第一部分是直接作用在塑件上将塑件推出的零件；第二部分是用来固定推出零件的零件，有推杆固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推出动作的导向及合模时推回零件复位的零件。推出机构应使塑件脱模时不发生变形或损伤塑件的外观；推力的分布依脱模阻力的大小合理安排；推出机构的结构力求简单，动作可靠，不发生错误动作，合模时要正确复位。推模力的计算要将塑件从模腔中推出必须克服推出所遇到的阻力，因此塑件脱模时必须有一个足够大的脱模力，脱模力可用下式计算：)sinco(ApFt式中 A塑件包裹型芯的面积，在 UG中可以计算得出 A=169000.5mm2塑件对钢的摩擦系数，约为 0.20.5，去 0.35拔模斜度，本塑件没有拔模斜度， 3。塑件对型芯单位面积的包紧力，一般情况下，模内冷却的塑件取p0.81071.2107 ，此塑件取 1.0107 。PaPa 31上式中 Ft=1790.1N，而该注塑机的顶出力为 3000N，因此符要求。由于塑件的材料工艺性能好，而且塑件不易变形，所以采用推杆推出机构即可。塑件在模腔中成形后，便可以从模具中取下，但在塑件取下以前，模具必须完成一个将塑件从模腔中推出的动作，模具上完成这一动作机构称为脱模推出机构。10本次设计采用圆柱型顶杆也就是型芯的内部，为了使顶杆能较好的将塑件推出，而且又要有成型面的要求，所以需要有一定的形状和较大的截面积，还要对顶杆进行精加工。本次设计采用 22根 2 顶针顶出塑件，其结构和位置如下图 13所示。 32 33图 13. 顶针推出结构示意图 34第八章 冷却系统的设计8.1 塑模温控制系统设计在注射过程中,模具的温度直接影响着制品质量和注射周期,各种塑料的性能不同,成型工艺要求的不同相应的模具对温度要求也不同, ABS在注射成型时所需的模具温度为4060度之间。对任何塑料制品，模温波动较大都是不利的。过高的模温会使制品在脱模后发生变形，延长冷却时间，使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，难于充满型腔，增加制品的内应力和明显的溶接痕等缺陷。由于模温不断地被注入熔融塑料加热，模温升高，单靠模具自身散热不能使其保持较低的温度，因此必须加冷却机构。8.2 冷却装置系统的设计要点（1）实验表明冷却水孔的数量愈多，对制品的冷却也愈均匀。（2）水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即孔的排列与型腔形状相吻合，水孔边距型腔的距离常用 1mm。（3）对热量聚积大温度上升高的部位应加强冷却。（4）进水管直径的选择应使水流速度不超过冷却水道的水流速度，避免产生过大的压力降。冷却水道直径一般不小于 4mm,常用 46mm。（5）凹模、凸模或成型型芯应分别冷却，并保证其冷却平衡。（6）冷却水道不应穿过没有镶块或其接缝部位，水道连接必须密封以免漏水。（7）复式冷却循环并联而不应串联。（8）进、出口冷却水温差不应过大，以免造成模具表面冷却不均。108.3 冷却系统的计算塑料传给模具的热量：Q 1=nmC(T- 2) （kJ/h） 35式中 Q1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，取 n=50m每次注射的塑料量（kg）C塑料的比热容（J/kg C） ，C=1047 J/kg C1T熔融塑料进入模腔的温度（ ）2制品脱模温度（ ）Q1=5012.81047（180-60）=8.1 kJ/h冷却时所需要的冷却水量： 1M= Q /（ 3T- 4） （kg）式中 1M通过模具的冷却水质量（kg）导热系数（ 3T- 4）进出水温度差（ C） ，不应太大，取 3 C1=1.27105/10553=25592.4kg根据冷却水处于湍流状态下的流速 v与水管道直径 d的关系，确定模具冷却水道的水道直径 d为：d= （mm） 21v1M107式中 v管道内冷却水的流速，一般取 0.82.5m/s，取 1.6m/s水的密度（kg/ 3m）d=(70x25592.4/3.14x1.6x ) =15.7mm取冷却水道的直径 d=14mm冷却管道总传热面积： TRMA1式中 R冷却管道壁与冷却介质间的传热系数（J/ 2m C）R= 0.2.8dv)47f(（J/ 2 C） 36f与冷却介质有关的物理系数， f=7.22T模温与冷却介质之间的平均温差， T=30 CR= 0.20.8416)(65187=8.5105 J/ 2mA= =0.0013025592.45 108.5冷却孔道的孔数： dLAn式中 A冷却装置总的传热面积（ 2）d冷却水道管道直径（m）L冷却管道长度（m）n= 23-3- 10181014x 310因此，冷却水道在动、定模板之中各取一道冷却水路就可以达到冷却效果。由于塑件材料为 ABS，其注射成型模具并无加热要求。8.4 冷却水管的结构设计冷却水管分布在定模板和动模板上，直径是 14mm。定模板和动模板上分别开有冷却水道，塑件的上下各有一道冷却水道，实现了最大冷却效果，如下图 14所示； 37图 14 冷却水管的设计图第九章 模具的工作过程原理模具完成一次注塑塑件产品主要有以下流程：（1）对塑料 ABS：对其色泽、粒度及杂质检验，并进行适当的干燥；（2）清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂，将模具装上注塑机并合模锁紧模具，对注塑机和模具进行预热，预热温度设定为 80-85，预热时间 2-3小时；（3）将 ABS塑料粒倒入注塑机，对塑料进行预塑化，对注塑机设置以下参数：螺杆转速（r/min）：30 料筒温度（）后段：150170 中段：165180 前段：180200 喷嘴温度（）170180 模具温度（）：5080 注射压力（Mpa）：60100保压压力（Mpa）：60100成型时间（s）：注射 2090；保压 05；冷却时间 20120；成型周期(s)：50100（4）开始注射，注射过程包括充模、保压、放气、固化成型、脱模等如图 15所示，注塑机螺杆注嘴前进与浇口套 11的左端圆弧接触，住嘴射出熔融状态的 ABS料由浇口套11流入型腔 12，直至充满整个型腔，然后开始保压冷却； 38（5）脱模工作过程及原理如下图 15所示，开模时，注塑机上的运动模板 5带动模具动模向右移动，移动的距离至少要大于此塑件产品在脱模方向长度的两倍，以便于塑件产品取出容易，动、定模分开后由于塑件与型芯 6的包紧力大于与型腔 12的包紧力，从而使塑件产品留在动模一侧，塑件包在型芯 6上，浇口套 11中的凝料也被拉料杆拉出与塑件连在一起。当开模完全后，动模停在远处不动，注塑机推杆推动顶针板往左走，顶针板及顶针固定板带动顶针 4往左顶出塑件产品，随后塑件及凝料自动脱落，浇口部分需要人工切除。（6）塑件的后处理塑件后处理包括：退火和调湿处理。退火处理是指将塑件在定温的加热液体介质或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却。其目的是减少塑件内部产