【ZM162】HFJ6351D型汽车工具箱盖单型腔注塑模设计【RW】
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【ZM162】HFJ6351D型汽车工具箱盖单型腔注塑模设计【RW】,zm162,hfj6351d,汽车,工具箱,盖单型腔,注塑,设计,rw
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第 I 页 毕业设计（论文）任务书 学院： 专业班级： 题目： 学生姓名： 指导教师： 任务下达日期： 任务完成日期： 系主任： 主管院长： 毕业设计（论文）主要内容（包括主要参数和要求）： 制品参数： 1. 材料： . 尺寸：长 700宽 435 高 75 壁厚 4塑模具要求： 1. 模具设计为单型腔 2. 保证侧抽、脱模等不发生干涉 3. 保证注塑制品的精度 第 页 摘要 本文介绍了塑件汽车工具箱盖的成型工艺，以及模具成型结构对塑件质量的影响。浇注系统、顶出系统、模具成型部分和总装结构的设计，构成了本文的主体，而浇注系统中主、分流以及浇口位置的合理布局又是其中重点。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，确定设计程序及工艺。在脱出机构中，由于存在侧抽成型的设计，加大了设计的复杂程度。鉴于塑件的特殊结构，在对斜顶杆工作过程的逆向思考之后，创造性的采取了滚轮斜顶杆侧抽的方式巧妙的解决了侧向抽芯问题。 关键词： 工具箱盖 工艺分析 注塑模 斜顶杆 侧抽芯机构 to of of an to of a of of in of to of of of is it to of of to of a of 计题目： 汽车工具箱盖单型腔注塑模设计 第 页 0 绪论 作为五大支柱产业基础的模具工业，其生产能力的强弱，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。世界塑料成型模具中，约 60%为注塑模。随着社会的发展，它将发挥更加重要的作用。 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。 本文主要通过对塑件汽车工具箱盖的分析，依次设计完成浇注系统、脱出机构、成型部分、冷却系统等主要内容的设计。 1 模具总体结构设计 注系统 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通道，其由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成 。 1. 主流道的结构设计 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 13 2以减少料流转向过渡时的阻力。 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) 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 第 页 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。由经验得， 流道断面直径为 0于塑件的实际尺寸，取 8 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。 4. 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， 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查得，壁厚 4，d 为 2浇口长度 :l 图 3示。 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。冷料井处于主流道末端，其尺寸稍大于主流道大端直径，做成 Z 形，以便拉出凝料，如图 1示。 图 1料 井 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。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。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。 型部分及零部件 腔数的确定 根据锁模力确定型腔数目：设锁模力为 F（ N），型腔压力为 P（ ,每一塑件的投影面积为 A1(浇注系统的投影面积为 A2(则有： n122430108 0 0 020 050 043 5925 03P 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 第 页 工方法而变化，此处采用整体式。 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。 型零件工作尺寸 工作尺寸受 收缩率（ 径向公称尺寸 (高度公称尺寸 (制造公差 ( z)、磨损量 ( c)、公差值 ( )的 影响，则 1. 凹模径向尺寸 ： (1 S 43+ z (1 435 436(2。 2. 凹模深度尺寸： (1 z 3. 模具中心边距尺寸： L 边 (41 )21 m 腔壁厚计算 1. 型腔壁厚的计算： 由于侧壁厚度（ S）受 弹性模号（ E）、型腔压力（ p） #刚度条件（）、型腔高度（ h）、许用应力（）的影响，故 按刚度条件计算， 1 侧壁厚度由 S 31 2得， S 底板厚度由 31 2得， m)。 按强度计算， 侧壁厚度由 S r 1221p 2得， S 底板厚度由 212 得， 68.2( 第 页 模机构 1. 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。 2. 顶出行程、开模行程计算 顶出行程由所需顶出行程（ h 凸 ）与顶出富裕量（ e）组成， 则 S 顶 h 凸 e 71 2 73( ) 开模行程：对于双分型面模具来说，开模行程 （ S 开 ） 由 突出分型面的高度（ 塑件投影高度（ 凝料投影高度（ a）及富裕量组成，则 S 开 a e 71 75 42 5 193( )。 3. 顶出力、抽拔力、开模力计算 在开始抽拔拔瞬间，所需的力称为其始抽拔力，以后抽拔所需的力称为相继抽拔力，前者比后者大，因此计算抽拔力时应以起始抽拔力为准。抽拔力受 收缩应力 (p)、侧面积 (A)、 脱模斜度 ( )、 摩擦系数 (f)的制约，由 Q co ss s f 得， Q 顶出力：包括塑件从凸模的脱出力，通过顶出的侧面抽芯力转化来的顶出力，顶出 机构惯性力和摩擦力，潜伏式浇口的切断力，流道九冷料井的顶出力，其他脱出力转化来的顶出力等。 开模力：由锁模力的大小来反映（一般约为锁模力的 1/20 1/10） 4. 塑件的脱出机构设计 根据塑件分析，采用顶杆顶出机构。顶杆顶出机构是最简单最常用的一种形式，因它制造简单，更换方便，顶出效果好，故广泛应用于生产中。本设计采用两种顶杆： 顶杆选取： 普通顶杆：如图 1节式顶杆， 图 1杆 配合部分和固定部分做成一 致。它只起顶出塑件的作用，本身只有端面参与成型。 图 1型顶杆 第 页 成型顶杆：该种顶杆除了顶出塑件外，本身还直接参与成型它做成顶部带有芯顶管形式（如 1示） 顶杆在塑件上的布局： 顶杆的位置应选在顶出阻力大的地方，即塑件不易变形的部位。如图所示，接近侧面处阻力最大，因 此顶杆设于此处。考虑外观顶杆设于塑件凹弧侧，由于塑件形状相对简单。故顶杆在两侧近似均等分布，成型顶杆放于精确位置。另设两斜顶杆，负责侧抽芯。 图 1杆布局 如图 1 顶杆直径 d、长度 L 的确定： 据强度要求，由 d 顶d ，取 16 ，长取 。 顶出中附属零 部件 复位杆：它的作用上将已经完成顶出塑件的顶板回复到注塑成型时的原始位置。复位杆必须装在固定顶杆的同一固定板上，而且各个复位杆的长度必须一致，且复位杆端面常低于模板平面 复位杆的材质用 火 55 60据 强度直径 2 浇注系统凝料的脱出部件设计 结合塑件二次开模的特点，利用侧凹切断点浇口凝料。如图所示结构，在分流道尽头钻一斜孔，开模时由于斜孔内的冷凝料的限制，使浇注系统凝料在浇口处与塑件切断，然后由于冷料井倒锥的作用，钩住浇注系统凝料脱离斜孔， 最后由中心顶杆顶出浇注系统凝料。侧凹部分结构如图 1孔角度 1530，直径 3 5 ，斜孔深度为 5 12。 图 1出装置 向抽芯及合模导向机构 鉴于塑件的特殊结构，采用侧向抽芯，斜顶杆导滑。开模后，塑件留于动模，顶出时，顶杆固定板 1推动滚轮 2，迫使斜顶杆 3沿动模的斜 第 页 方孔运动，与顶杆 5共同顶出塑件的同时，完成侧抽芯。 向抽芯机构设计 结构如图 1 1 顶杆固定板 2 滚轮 3 斜顶杆 4 动模 5 顶杆 图 1抽芯机构 模导向机构设计 导向零件的作用是：模具在进行装配和调模试机时，保证动、定模 之间一定的方向和位置。 1. 导向结构的总体设计 导向零件应合理地均布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心到模具边缘应有足够的距离，以保证强度，防止压入导柱后发生变形。 由于塑件留于动模，所以为了便于脱模，导柱安装于顶模。 2. 导柱的设计 导柱结构采用带头导柱。 导柱选用材料为 处理 50 55差 t 为 6级。 导柱长度必须比凸模端面的高度，高出 6 8 ，以免在导柱末导正方向之前凸模先进入型腔相碰而损坏。 导柱的直径根据模具尺寸来确定，查表 1得知， 63。 却系统 却装置的理论计算 理论计算即计算模具的冷却面积与冷却分布造成的不同温度分布，以便设计冷却回路。求得恰当的冷却管道直径和长度，满足冷却要求。 1. 传热面积计算： 冷却水的体积流量计算：体积流量与容体质量（ G）、热量焓（ 1）、注射次数成正比，与比热容（ C）、密度 ( )、温差（ t） 成反比，则由 V 2160 nG i 1得， V 103(m3/ 第 页 冷却水孔总传热面积：总传热面积与 容体质量（ G）、热量焓（1）成正比，与温差（ t） 成反比。由 A i36001得， A )。 2. 冷却水孔总长度计算： 由传热面积： A 2 ,则 L 135.6(m)。 3. 冷却水孔数目的确定： （设因模具尺寸之限，,则 N 3600/T 3600/180 20 n (取 8 根 ) N 单位小时冷却水的注塑次数 T 冷却成型的总周期 (S) 一般为 50s 220s,取 180s L 冷却水孔总长度 (m) l 每根水孔长度 (m) n 冷却水孔总数目 4. 冷却水流动状态： 层流和湍流，冷却效果相差 10 20倍，因此采用湍流。 1 却回路的布置 根据塑件形状及所需冷却温 度分布要求以及浇口位置等。设计出不同的冷却回路。 1. 型腔冷却回路 根据塑件形状分析，采用在型腔附近钻冷却水孔，如图 1示。因型腔较浅，采用直通式冷却水孔。 图 1却水孔 图 1却水孔布置 2. 型芯冷却回路 对于本塑件尺寸较大，采用图 1示的冷却水道布置。值得注意的是，在制作这种冷却水道时 ，型芯侧面的水道封堵一定要平整，避免因出现侧面凸凹而影响制品脱模。 2 模体与支承连接零件 第 页 模体结构设计 模体即常说的模架，是注塑模的骨架和基体，通过它将模具的每一部分有机的联系在一起。标准模架一般包括定模底板、定模固定板、动模固定板、动模底板、动模垫板、垫块、顶出固定板、顶出垫板、导柱、复位杆等 。 1. 确定定模板尺寸 根据塑件的外形尺寸及型腔壁厚，同时考虑模具制造周期，选用标准模架。 B、 L、 高，则 B L H 710 1000 160 B L H 710 1000 40 2. 确定动模板尺寸 H h 凸 75 25 100（） B L 710 1000 125 3. 垫块的选取 垫块的主要作用是在动模座板和动模垫板之间形成顶出机构的动作空间，再者可以调节模具总厚度，以适应注塑机的安装要求。根据要求选择： B L H： 100 710 100。 4. 动模垫板厚 垫板是鉴于固定板上面或垫在固定板下面的平板。它的作用是防止型腔模板脱出固定板及弹性变形。采用 45钢，热处理 度受到型腔压力 (P)、侧壁的长度（ 、跨度 (L)、许用应力 ( )的影响，由 b l 得， b 219( )。 5. 确定模架 （采用标准 图 4所示。 图 4架 承 为了确保稳定性，模具要求在顶出空间的面积上加以补充支承，通常采用圆柱形支柱。有时它还可以起到对顶杆固定板导向的作用。 指导教师评语 用模具生产制件所具备 的高精度、高复杂程度、高一致性、 第 页 高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。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。塑料成型模具中，约 60%为注塑模， 石立辉 同学设计题目 为 哈飞汽车 车工具箱盖注塑件 ，设计从分析产品结构与材料性能入手， 拟定模具结构方案 ： 浇注系统的设 主流道 ， 分流道浇口设计冷料井分型面排气槽成型成型部分及零部件脱模冷却装置 尺寸计算、主流道与浇口套的设计、分流道的设计、冷料穴的设计、冷却系统的设计、脱模机构的设计、抽芯机 构的设计 、复位系统的设计、其它零部件如导柱及导套的设计。设计完成手工绘制的图纸一张及计算机绘制装配图、部装图、零件图 ， 并完成外文翻译工作。该同学设计态度认真，勤于动脑，认真查阅大量的文献、资料。说明书内容合理、具体，论证有据，计算量大且计算准确、符合规范，表现出很强的设计能力及对知识的综合运用能力。 指导教师 ： 郭建华 第 I 页 目录 摘 要 一章 绪论 错误 !未定义书签。 选题的依据和意义 错误 !未定义书签。 课题在国内外的研究现状 错误 !未定义书签。 国模具工业概况 错误 !未定义书签。 在问题和主要差距 错误 !未定义书签。 本课题的发展展望 错误 !未定义书签。 第二章 方案分析 错误 !未定义书签。 设计任务 错误 !未定义书签。 塑件分析 错误 !未定义书签。 设备的选择 错误 !未定义书签。 拟定模具结构方案 错误 !未定义书签。 第三章 模具总体结构设计 错误 !未定义书签。 浇注系统 错误 !未定义书签。 注系统的总体构成 错误 !未定义书签。 流道设计 错误 !未定义书签。 流道设计 错误 !未定义书签。 口设计 错误 !未定义书签。 冷料井设计 错误 !未定义书签。 型面的设计 错误 !未定义书签。 气槽的设计 错误 !未定义书签。 成型部分及零部件 错误 !未定义书签。 腔数的确定 错误 !未定义书签。 般凹凸模结构设计 错误 !未定义书签。 型零件工作尺寸 错误 !未定义书签。 腔壁厚计算 错误 !未定义书签。 模机构 错误 !未定义书签。 模机构的构成与功能 错误 !未定义书签。 出机构的方式 错误 !未定义书签。 出机构设计原则 错误 !未定义书签。 件的脱出机构设计 错误 !未定义书签。 浇注系统凝料的脱出部件设计 错误 !未定义书签。 料机构 错误 !未定义书签。 向抽芯及合模导向机构 错误 !未定义书签。 向抽芯机构设计 错误 !未定义书签。 第 模导向机构设计 错误 !未定义书签。 却系统 错误 !未定义书签。 却装置设计分析 错误 !未定义书签。 却装置的理论计算 错误 !未定义书签。 冷却回路的布置 错误 !未定义书签。 第四章 模体与支承连接零件 错误 !未定义书签。 模体结构设计 错误 !未定义书签。 承与连接零件 错误 !未定义书签。 承件 错误 !未 定义书签。 接零件 错误 !未定义书签。 其他零件 吊装设计 错误 !未定义书签。 设计小结 错误 !未定义书签。 致谢 错误 !未定义书签。 参考文献 错误 !未定义书签。 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 第 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 第 in an in by of By s to a of of of of th of 1 毕业设计（论文） 题 目 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 2 目录 摘 要 4 5 第一章 绪论 6 选题的依据和意义 6 课题在国内外的研究现状 6 国模具工业概况 7 在问题和主要差距 10 本课题的发展展望 11 第二章 方案分析 12 设计任务 12 塑件分析 12 设备的选择 14 拟定模具结构方案 16 第三章 模具总体结构设计 17 浇注系统 17 注系统的总体构成 17 流道设计 18 流道设计 19 口设计 20 冷料井设计 21 型面的设计 22 气槽的设计 23 成型部分及零部件 23 腔数的确定 24 般凹凸模结构设计 25 型零件工作尺寸 25 腔壁厚计算 27 模机构 30 3 模机构的构成与功能 31 出机构的方式 31 出机构设计原则 31 件的脱出机构设计 33 浇注系统凝料的脱出部件设计 38 料机构 39 向抽芯及合模导向机构 40 向抽芯机构设计 40 模导向机构设计 41 却系统 44 却装置设计分析 44 却装置的理论计算 45 冷却回路的布置 47 第四章 模体与支承连接零件 51 模体结构设计 51 承与连接零件 54 承件 54 接零件 55 其他零件 吊装设计 55 设计小结 57 致谢 58 参考 文献 59 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 5 in an in by of By s to a of of of of th of 6 第一章 绪论 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 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。 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 国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。 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。 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 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 术，国家科委 863 计划将东风汽车公 司作为 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 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 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 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 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 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（ 国际模办（ 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（ 察和研究决定，自 1996 年第六届开始，该展览会已正式成为 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， 10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 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。 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 1，实进口达 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。 11 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。 12 第二章 方案分析 设计任务 设计题目： 汽车工具箱盖单型腔注塑模设计 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 4体试图如图 2示： 13 14 图 2件视图 2. 塑件的尺寸、公差及设计基准 塑件尺寸见图 2示。塑件要求为一般精度， 4 级，则尺寸公差取 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 具体参数如下： 密度（ g/ (取 收缩率（ %）： （取 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 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（ （取 设备的选择 1. 注塑 机选择的依据 15 最大 注塑量： 由 V （ B L+ 241 R） 1 V （ 504 202） 2489 995.6(80% 1244.5(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 100140可。（取 120 锁模力： F 锁 P 腔 A/10001 F 锁 30 106 435 500 41 2002106/1000 7467 P 腔 型腔压力（ 由表 2得， 30 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 S 75 80 8 163( 凸模凸出部分高度 ( 取出塑件间隙 ( 顶杆顶出富裕量 (510 (取 8总上，选取 00 卧式注塑机，其主要参数为： 最大注塑体积 /2500 螺杆直径 /110 注塑压力 / 150 16 注塑速率 (g/s)： 770 锁模力 /8000 最大模具厚度 /1100 最小模具厚度 /600 定位孔直径 / 250 喷嘴球半径 / 35 喷嘴口孔径 /7 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 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 浇注系统 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 18 通道，其由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。 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 13 2，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示。具体关系为： 1 35136 d 1 72 主流道对接处半径 ( 注塑机喷嘴球半径 ( 喷嘴球半径 接触富裕量 (D 主浇道起始直径 (d 注塑机喷嘴孔直径 ( 1 喷嘴孔直径 接触富裕量 ( 凹坑深度 (一般 34 3 19 图 3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 ( 25(20 3) 42 主浇道长度 ( 凹坑深度 ( 浇口套凸台高度 ( 主浇道主要部分长度 (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) 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， 流道断面直径为 0于塑件的实际尺寸，取 8 图 3示。 20 图 3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。 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， 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查得，壁厚 4， d 为 2浇口长度 :l 图 3 21 图 3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示。 图 3口位置 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示。 22 图 3料井 d D 10 D 主流道大端直径 (d 主流道小端直径 (H 冷料井的高度 (2. 拉料方式 冷料井做成 Z 形，以便拉出凝料。 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示。 23 图 3形面 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)度 h 小于 度 l 于 料，有经验 图 3示。 排气槽浇口分流道导向沟图 3气槽 成型部分及零部件 24 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（ ， 每一型腔所用费用， 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（ 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( n 使总成型加工费用为最少，即令 dx/0,则有 n21)60( 根据锁模力 确定型腔数目 设锁模力为 F（ N），型腔压力为 P（ ,每一塑件的投影面积为 A1(浇注系统的投影面积为 A2(则有： n122430108 0 0 020 050 043 5925 03P 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(塑件尺寸公差为 %（ ，则 n ( 1)10 0410 0()10 0( 2500 24 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 同时，根据本课题设计任务书的要求，采用单型腔模具成型。 25 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。 型零件工作尺寸 1. 凹模径向尺寸：（平均收缩率法）。图 3示为塑件外形（外径）与型腔内形（内径）的对应关系。 2 26 图 3型凹槽 (1 S 43+ z (1 (635 65)43 (1 435 436(校核： z c z c 0 0 700 700 z c 435 0 0 435 435 塑料成型收缩率（ 塑件径向公称尺寸 (， (700 c 凹模磨损量 ( z 凹模制造公差 ( 塑件公差值 ( 塑件的最大收缩率（ %），（取 塑件的最小收缩率（ %），（取 27 1. 凹模深度尺寸（平均收缩率法） (1 z (1 7532 z 校核： M 75 5 凹模深度尺寸 ( 塑件高度公称尺寸 ( z 凹模深度制造公差 ( c 凹模磨损量 ( 塑件公差值 ( 塑件的最大收缩率（ %），（取 塑件的最小收缩率（ %），（取 3. 模具中心边距尺寸 （如图 3 L 边 (41 )21 m 图 3 (88 88 241 21 腔壁厚计算 1. 型腔的强度及刚度要求： 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 言，间隙为 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： 29 按刚度条件计算，如图 3示。 1 图 3腔 侧壁厚度： S 31 S 31365436100 4 m) 底板厚度： 31 31365436100 4 m) 按强度计算，如图 3示： 侧壁厚度： 30 S r 1221p S 1103021059810598102700 216663 底板 厚度： 212 1661059827001030 m) 68.2(E 模具材料的弹性模号（ 碳钢 210 P 型腔压力 刚度条件，即允许变形量 ( 模具材料的许用应力（ 取 598 模机构 31 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）。 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。 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
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