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1、畢業(yè)設(shè)計 題 目 玩具汽車外殼的注塑模具設(shè)計 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化0943 學(xué) 號 200910614146 系 （部） 指導(dǎo)教師(職稱) 完成時間 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 題目 玩具汽車外殼的注塑模具設(shè)計 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)號姓名 主要內(nèi)容、主要要求、主要參考資料等： 一、主要內(nèi)容：在設(shè)計中，根據(jù)老師提供的玩具汽車外殼模型，進(jìn)行其生產(chǎn)時的注塑模具設(shè)計。主要涉及到注射模設(shè)計的原理和分析，機(jī)械設(shè)計，機(jī)械計算機(jī)制圖等方面的知識。通過對模

2、型的外形結(jié)構(gòu)的分析，針對性的設(shè)計成產(chǎn)模具，在設(shè)計的過程中，理解并應(yīng)用模具的基本設(shè)計概念和要求，即注塑成型的分析、注塑機(jī)的選擇及相關(guān)參數(shù)校核、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計、注塑模具設(shè)計的有關(guān)計算、模具總體尺寸的確定與結(jié)構(gòu)草圖的繪制、模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制、用MOLDFLOW進(jìn)行仿真分析進(jìn)而進(jìn)行優(yōu)化、全面審核投產(chǎn)制造等。 二、主要要求：模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計有其特點(diǎn)，在設(shè)計計算中要遵循設(shè)計主要要求，包括塑件的工藝性分析，成型位置及分型面的選擇，確定模具基本結(jié)構(gòu)及模架的選定，確定形腔的數(shù)量和布局，澆注系統(tǒng)設(shè)計，注塑模成型零部件設(shè)計，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計，定距分型機(jī)構(gòu)設(shè)計，冷卻系統(tǒng)設(shè)計，模架及模具材料的選擇，注射機(jī)

3、相關(guān)參數(shù)校核，模具的安裝和調(diào)試等。 三、主要文獻(xiàn) 1.推薦參考書： [1] 周璧華，陳斌，石立華.電磁脈沖及其工程防護(hù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2003. [2] 張仁豫，陳昌漁，王昌長.高電壓試驗(yàn)技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003. [3] 曾中正. 實(shí)用脈沖功率技術(shù)引論[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2003. [4] 郭允晟，蘇秉偉，方偉喬等.脈沖參數(shù)與時域測量技術(shù)[M].北京：中國計量出版社，1989. [5] 梁曦東，陳昌漁，周遠(yuǎn)翔.高電壓工程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003. [6] 譚陽紅，蔣文科，何怡剛.基于OrCAD 10.5的電子電路分析

4、與設(shè)計[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2007. 2.學(xué)術(shù)期刊、學(xué)術(shù)會議等其它參考文獻(xiàn) 自備。 完 成 期 限： 指導(dǎo)教師簽名： 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 目 錄 摘要I ABSTRACTII 1 緒論1 2 塑件的工藝分析2 2.1 塑件尺寸及精度4 2.2 塑件的結(jié)構(gòu)分析4 2.2.1 脫模斜度4 塑件的壁厚4 2.2.3 塑件的圓角和加強(qiáng)肋5 2.2.4 塑件的孔5 2.3 塑件表面粗糙度5 2.4塑件的體積和質(zhì)量5 3 塑料材料分析7 3.1 塑料材料的基本特性7 3.2 ABS的性能指標(biāo)7 3.3 塑件材料

5、成型性能8 3.4 塑件材料主要用途8 4 注射成型工藝8 4.1 注塑成型原理8 注射成型工藝9 4.2型腔數(shù)目的確定9 5 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計10 5.1 分型面的設(shè)計10 5.2 型腔的布局11 5.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計11 5.3.1 澆注系統(tǒng)組成12 5.3.2 確定澆注系統(tǒng)的原則12 5.3.3 流道的設(shè)計12 5.3.4 分流道的設(shè)計14 5.3.5 澆口的設(shè)計15 5.3.6 冷料穴的設(shè)計16 5.4 模架及標(biāo)準(zhǔn)件的選用16 5.4.1 模架的選用16 5.4.2 模架的選擇17 5.5注射模成型零部件的設(shè)計18 5.5.1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)

6、計18 5.6 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計19 5.7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計19 5.7.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計要求19 5.7.2 脫模機(jī)構(gòu)類型的選擇20 5.7.3 推桿機(jī)構(gòu)具體設(shè)計20 5.8 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)21 5.9 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計規(guī)則22 5.10 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇23 6 工作原理分析25 總結(jié)26 致謝27 參考文獻(xiàn)28 附錄29 玩具汽車外殼的模具設(shè)計 摘 要 通過對塑件的工藝性分析，對塑件的結(jié)構(gòu)和實(shí)際要求的分析理解，在模具設(shè)計中，結(jié)合理論和實(shí)踐，設(shè)計一套生產(chǎn)的注塑模具，要求模具的設(shè)計符合機(jī)械原理，符合模具加工要求，能夠適應(yīng)規(guī)?；纳a(chǎn)，設(shè)計要合情合理，

7、沒有矛盾和無法實(shí)現(xiàn)的地方。注塑模具在社會上應(yīng)用越來越廣，要結(jié)合成產(chǎn)和第一線的經(jīng)驗(yàn)，安全，節(jié)省原料，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，所用的工藝過程，設(shè)計思路，加工需要，零件選擇，都要符合機(jī)械行業(yè)的規(guī)定。本次的塑件是一個玩具汽車外殼，結(jié)合玩具汽車外殼來設(shè)計模具。通過設(shè)計該生產(chǎn)的注塑模具，意義深遠(yuǎn)，首先學(xué)會查表和手冊，能夠合理的選擇自己所需的零件，熟悉計算公式，能對各種計算熟練使用。其次，要能夠用計算機(jī)proe制圖軟件，準(zhǔn)確，完整地表達(dá)出設(shè)計過程和成果，能形象的展現(xiàn)設(shè)計的機(jī)構(gòu)，特點(diǎn)。最后，要學(xué)會發(fā)散性思維的思考方式，用分析性的軟件去分析自己的模具，找出優(yōu)缺點(diǎn)，并能夠舉一反三，真正的做到理解運(yùn)用模具設(shè)計的原理和過程。通

8、過畢業(yè)設(shè)計，讓自己在進(jìn)入工作前感受一下行業(yè)的要求和特點(diǎn)，為將來的職業(yè)生涯打下基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：模具設(shè)計/機(jī)械原理/proe制圖/模具選擇 THEDESIGNMOLDOFTOYCAR ABSTRACT According to the plastic products requirements, understand the use of plastic parts, plastic parts of the process analysis, dimensional accuracy and other technical requirements, selection of pla

9、stic parts size. The use of a mold of a mold two, a side gate feed, injection machine uses the Haitian models, cooling system, and mapping assembly drawing and parts drawing, mold reasonable processing method. Enclose brochures, the systematic use of a brief text, concise schematic diagram and calc

10、ulation analysis of plastic parts, so as to make reasonable mold design. The design of a product-dependent part is on extracting the geometry from the plastic product. In recent years, technology has been successfully used to help mould designers to design the product-dependent parts. Injection mod

11、is the most important process for manufacturing plastic mod products.the necessary equipment consists of two main elements, the injection mod machines used today are so-called universal machines,onto which various mod for plastic parts with different geometries can be mounted , within certain dimens

12、ion limits,but the injection mod design has to change with plastic products. For different mod geometries,different mod configurations are usually necessary. KEYWORDSmold design，draw two-dimensional map，PROE rendering3D map，the choice of injection machine 1 緒論 在整個機(jī)械行業(yè)中，模具的發(fā)展相當(dāng)?shù)难杆?，隨著工業(yè)性的規(guī)模化，產(chǎn)品的日益

13、生產(chǎn)化，越來越多的生活用品，工業(yè)用品需要大量的生產(chǎn)，這就造成了當(dāng)今模具行業(yè)的日益繁榮，在我國，模具設(shè)計與制造是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要產(chǎn)業(yè)，模具生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用于電子，汽車，辦公，工業(yè)，軍事等各個行業(yè)。在機(jī)械行業(yè)中，產(chǎn)品零件的標(biāo)準(zhǔn)化是一種未來的趨勢，而產(chǎn)品零件的標(biāo)準(zhǔn)化，卻需要模具的大力支持，只有模具發(fā)展好了，才能大量的，穩(wěn)定的，合格的生產(chǎn)出各種所需的產(chǎn)品，才能適應(yīng)社會化大生產(chǎn)。 放眼當(dāng)今全球，在國外，尤其是日本，德國，美國。模具產(chǎn)業(yè)在整個機(jī)械行業(yè)占據(jù)重要的地位，從當(dāng)年美國福特汽車的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)開始，已經(jīng)預(yù)示著模具必將輔佐這整個行業(yè)的快速前進(jìn)，產(chǎn)品及其零件的標(biāo)準(zhǔn)化，會給人們的生產(chǎn)生活帶來巨大的便利，用模

14、具生產(chǎn)加工的產(chǎn)品，本身就會解決那些復(fù)雜性，高精度性，材料成本高昂，大批量成產(chǎn)的特點(diǎn)，同時，模具的高效，節(jié)能，靈活也為很多企業(yè)帶來可觀的效應(yīng)。為什么美國，德國，日本的經(jīng)濟(jì)實(shí)力強(qiáng)盛，其國家的重工業(yè)的模具頗具規(guī)模和技術(shù)是其重要的原因之一[1]。 很多人聽到機(jī)械這個詞，就會想到機(jī)器巨大的轟鳴聲，想到那些冰冷的金屬材料，而模具，卻有相當(dāng)一部分是和塑料打交道，本次設(shè)計就是有關(guān)注塑模具的設(shè)計，材料使用的是各種塑料，主要生產(chǎn)的是一些生活用品和質(zhì)輕，易于攜帶的產(chǎn)品。其基本原理就是利用各種注塑機(jī)，將塑料材料，在高溫高壓的作用下，噴射入模具，使材料在模具中能夠冷卻成型，然后分開模具，將成型好的產(chǎn)品取出，最后在加工

15、處理一下，得到了我們想要的產(chǎn)品。這樣的產(chǎn)生，方便快捷，材料利用率高，環(huán)境污染少，經(jīng)濟(jì)效益也高，在本次的設(shè)計中，就是通過一個玩具汽車外殼的塑料塑件的分析觀察，采用塑料材料，設(shè)計一款適合生產(chǎn)化的模具。 注塑模具根據(jù)產(chǎn)品加工的需要有很多種[2]，主要分為：注塑模，壓縮模，壓注模，擠出模，氣動成型模，本次的設(shè)計中就是有關(guān)注塑模的設(shè)計。模具的設(shè)計方法也有很多，其設(shè)計過程靈活多變，應(yīng)用到各種軟件去描畫分析，可以說，學(xué)活注塑模具的設(shè)計，是學(xué)習(xí)其他機(jī)械設(shè)計的基礎(chǔ)。 學(xué)習(xí)注塑模具，也要了解注塑模具的材料，各種材料的特點(diǎn)。高分子聚合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能，塑料的組成與工藝特性，塑料成型制件的結(jié)構(gòu)工藝性，熟悉注射模

16、，壓縮模，壓注模，擠出模等塑料模具的成型工藝，了解注塑機(jī)的基本構(gòu)造和熟悉注射模與注射機(jī)之間的關(guān)系，在注射模具設(shè)計中，側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計難度最大，一般稍微復(fù)雜的模具都要用到。而本次設(shè)計，在后面就會用到，所以在以后的學(xué)習(xí)中，要注意領(lǐng)悟和感受。 2 塑件的工藝分析 在模具設(shè)計之前需要對塑件進(jìn)行工藝性分析，分析塑件的結(jié)構(gòu)，尺寸，表面粗糙度等，有利于設(shè)計最合理的模具。本次設(shè)計的塑件是玩具小車車架如圖（1）所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜程度，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，由于采用材料為ABS，根據(jù)塑件精度表可知，塑件精度要求中等，為4級。 圖1.1 正面3

17、D視圖 圖1.2背面3D視圖 圖1.3塑件零件圖 2.1 塑件尺寸及精度 塑件尺寸的大小是受到塑料流動性的影響的，其塑件的精度，會受到模具制造精度的影響和塑料收縮率的影響，不同情況下，兩種因素的影響程度不同，那么在分析塑件的尺寸精度時，就要考慮到塑料的種類性能，在本次設(shè)計中，選取材料為ABS。因?yàn)榱鲃有暂^好，適用于不同尺寸的制品，工程塑料模塑塑料件的尺寸公差有國家標(biāo)準(zhǔn)，參照文獻(xiàn)[3]表3-2塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來確定。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT3級精度，未注的就采用MT5級精度。查（GB/T14486--1993）可知，塑

18、件的標(biāo)注公差的尺寸公差值A(chǔ)為0.52mm，B為0.72mm. 2.2 塑件的結(jié)構(gòu)分析 脫模斜度 塑料都有收縮率，在成型時，遇冷收縮時會過度的包裹住模具的型芯，那么，為了便于后期的塑件脫模，就要在塑件內(nèi)外表面沿著脫模方向設(shè)計一定的斜度，這個所謂的脫模斜度，是與塑件的收縮率，塑件的尺寸，結(jié)構(gòu)等有關(guān)。本次設(shè)計中，按照一般的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)取值為30′—1°30′，同時我取脫模斜度為1° 塑件的壁厚 塑件的壁厚對模具有一定的影響，一般來講，壁厚越小越好，壁厚要有足夠的強(qiáng)度和剛度，但對于一些大型的塑件來講，壁厚過小的話，填充的阻力就比較大，不易于成型，經(jīng)過查閱文獻(xiàn)[4]中的表3.5和表3.

19、6.結(jié)合自己的塑件，在首次模具設(shè)計中，本著簡單，方便的原則，我測量塑件的壁厚為2mm.而且該玩具汽車外殼壁厚均勻，所以周邊和底部壁厚均可為2。 塑件的圓角和加強(qiáng)肋 該塑件在底部有一對加強(qiáng)肋，這樣可以提高塑件的剛度，強(qiáng)度和防止變形，通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，該對加強(qiáng)肋側(cè)重分布于小車底部的一端處，其布置基本與熔體充模流動方向一致。 塑件在成型時應(yīng)該避免形成尖角，因?yàn)榧饨侨菀仔纬删植繎?yīng)力性集中，而且不利于塑件的美觀和強(qiáng)度。合理的塑件圓角，一般內(nèi)圓角半徑為壁厚的1/3.外壁圓角為壁厚的1.5倍，本塑件，都是圓角，沒有尖角，經(jīng)過測量，結(jié)合本次的設(shè)計塑件，壁厚為2mm，所以，我們把塑件內(nèi)外圓角的半徑取為

20、0.7mm和3mm。 2.2.4塑件的孔 塑件上的孔一般有兩種，通孔和盲孔，孔的要求就是，孔與孔的邊緣或者孔邊緣與制件外壁的距離應(yīng)該不小于孔徑，本塑件，有一個通孔和2個盲孔，對于這個通孔來說，其直徑較大，4mm，而且深度較淺，就采用一段固定的型芯來加工的方法，由于盲孔的成型比較深，且直徑較小，可以采用成型后在機(jī)加工的方法。 2.3 塑件表面粗糙度 一般情況下，模具的表面粗糙度值要比塑件的低1-2級[5]，塑件的表面粗糙度值一般取為1.6--0.2um。而且，塑件的型腔的表面粗糙度要小于型芯，通過對本次設(shè)計塑件的表面分析，該玩具小車外部的表面粗糙度要大于內(nèi)部，所以，我取值內(nèi)部Ra為0.2

21、um,外部取其2倍，為0.4um。 2.4塑件的體積和質(zhì)量 本次設(shè)計中，塑件的質(zhì)量和體積測量，在 PROE軟件中，使用塑模部件驗(yàn)證功能，可以測得塑件的質(zhì)量（ABS的密度為1.05），即可以得出該塑件制品的體積為15.6質(zhì)量為16.4克。 圖2.1 塑件分析 3 塑料材料分析 3.1塑料材料的基本特性 。既有較好的抗沖擊強(qiáng)度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機(jī)鹽、堿、酸類對ABS幾乎沒有影響， ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹，在酮，醛，酯，氯代烴中會溶解或形成乳濁液。ABS表面受冰醋酸，植物油等化學(xué)藥品的侵蝕時會引起應(yīng)力開

22、裂， ABS有一定的硬度，他的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸穩(wěn)定性較好，易于成型加工，經(jīng)過調(diào)色配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70左右，熱變形溫度約為93耐氣候性差，在紫外線作用下ABS易變硬發(fā)脆[7]。 3.2 ABS的性能指標(biāo) 彎曲強(qiáng)度80Mpa，拉伸強(qiáng)度35 49Mpa，拉伸彈性模量1.8Gpa，彎曲彈性模量1.4Gpa，壓縮強(qiáng)度18 --39Mpa，缺口沖擊強(qiáng)度11-- 20 ，硬度62 --86HRC，體積電阻系數(shù) ，收縮率 范圍內(nèi)。ABS的熱變形溫度為93 118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌

23、性，可在-40至100℃的溫度范圍內(nèi)使用[8]。 3.3塑件材料成型性能 ABS易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。因此，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS在升溫時黏度增高，黏度對剪切速率的依賴性很強(qiáng)，因此模具設(shè)計中大都采用點(diǎn)澆口形式，成型壓力較高，塑件上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)該注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響及小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50度左右，要求塑件光澤和耐熱時模具溫度應(yīng)控制在70度左右。ABS比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。 3.4 塑件材料主要用途 ABS在機(jī)械工業(yè)上用來、

24、泵業(yè)輪、軸承、把手、管連接件、冷藏庫和冰箱襯里等，汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管等，還可用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可用來制造水表殼，紡織器材，電器零件、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、農(nóng)藥噴霧器及家具等。 4 注射成型工藝 4.1 注塑成型原理 注射設(shè)備可以分為柱塞式注射機(jī)和螺桿式注射機(jī)，其基本原理都是，將塑料在高溫高壓下注射進(jìn)模具，使塑料能夠充分的充滿模具，成型制造，至少兩種的工作特點(diǎn)不一樣，由于本次設(shè)計的材料為ABS，查詢文獻(xiàn)[9]的表4.1可知，注射機(jī)選用螺桿式，注射壓力為70--90Mpa之間，注射時間3--5秒。 注射成型工藝 注射成型工藝過程包

25、括成型前的準(zhǔn)備，注射過程和塑件后期處理三部分。 （1）、成型前準(zhǔn)備，首先要進(jìn)行塑料的外觀性檢查和工藝性能的測定，主要就是對材料的處理，一般都要對塑料進(jìn)行干燥處理，防止材料的水分影響塑料成型。 （2）注射過程，一般就是加料，塑化，冷卻，脫模這幾個過程，首先是加料，加料要注意，要根據(jù)注塑量而定，不能太多或者太少，其次是塑化，塑化是使塑料由固體加熱攪拌變成液體，只有充分的塑化，塑料才能在各處溫度一致的情況下，使塑料充分順利的進(jìn)入模具，才能保證生產(chǎn)的連續(xù)性，這也是為什么要選擇螺桿式注射機(jī)的原因。在注射的過程中，要注意保壓和倒流，保壓不理想，就會使塑料成型不夠均勻，影響塑件的質(zhì)量。而且保壓還要做到保

26、壓前澆口已經(jīng)凍結(jié)，這樣就會防止?jié)部诘沽鞯默F(xiàn)象。 （3）塑件的后期處理，為了消除塑件的內(nèi)應(yīng)力和改善塑件的性能與提高穩(wěn)定性，塑件在成型之后要進(jìn)行退火處理和調(diào)濕處理，退火處理目的是為了減小塑件內(nèi)應(yīng)力，此時，溫度應(yīng)該控制在塑件使用溫度之上的10到20度之間，調(diào)濕處理，將塑件放在熱水中吸濕，從而讓塑件新性能尺寸穩(wěn)定。 4.2型腔數(shù)目的確定 因?yàn)楸驹O(shè)計中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模2腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)[10]。先根據(jù)生產(chǎn)效率的要求和制件的精度要求確定型腔的數(shù)目，然后再選擇注塑機(jī)或?qū)ΜF(xiàn)有的注塑機(jī)進(jìn)行校核。 5注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)

27、計 5.1 分型面的設(shè)計 將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。 選擇分型面時，應(yīng)從以下幾個方面考慮： （1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處； （2）分型面的選擇應(yīng)有利于塑件順利脫模； （3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量； （4）分型面的選擇應(yīng)有利于模具的加工； （5）分型面的選擇應(yīng)有利于排氣； （6）使塑件易于脫模。 綜合考慮各

28、種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點(diǎn)，選擇用平直分型面。并選擇在塑件的最大平面處，玩具小車的最大截面處如下圖。開模后塑件留在動模一側(cè)。 圖5.1 分型面示意圖 5.2型腔的布局 模具的型腔數(shù)量確定為一模兩腔后，就要考慮到型腔的布局，在通常的確定主流道位置后，型腔的布局要滿足幾個條件，首先，盡量保證各個型腔所獲得的注塑壓力均等，獲得的塑料量一樣，其次是主流道到各個型腔的流程要盡量的短，以降低廢料率，最后，各個型腔之間的間距要稍微大點(diǎn)，一面互相影響成型。根據(jù)模具的特點(diǎn)，確定具體的型腔成型方法為整體式，又由于，型腔直接和高溫高壓的熔料接觸，所以成型零部件都要進(jìn)行熱處理，模具采用側(cè)澆口，并采用對稱

29、式布局，以求達(dá)到良好的澆注質(zhì)量[11]。本次設(shè)計，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，兩個模具腔之間距離選擇為35mm。 圖5.2 型腔布局方式 5.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道，澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類。 5.3.1 澆注系統(tǒng)組成 普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個部分。主澆道，第一分澆道，第二分澆道，第三分澆道，澆口，型腔，冷料穴等。 5.3.2 確定澆注系統(tǒng)的原則 在設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮下列有關(guān)因素： （1）了解塑料成型特性：澆注系統(tǒng)是與塑料的性質(zhì)有關(guān)，只有澆筑系統(tǒng)適應(yīng)了塑料的性質(zhì)，才能順利注塑生產(chǎn)，保證質(zhì)量。 （

30、2)盡量要避免減少熔接痕跡，本次在設(shè)計澆注系統(tǒng)時要注意，要避免設(shè)計的澆筑系統(tǒng)流程長，散熱性不均勻，而使之間質(zhì)量不過關(guān)。 (3)防止型芯的變形和嵌件的位移，避免塑料熔體直接沖擊小的型芯和嵌件。 (4)冷料：在注射間隔時間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮儲存冷料的措施[6]。 所以本設(shè)計中采用普通點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)。正確設(shè)計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。因?yàn)闊o流道凝料澆注系統(tǒng)的模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，加工困難，而普通流道系統(tǒng)比較簡單，適合簡單塑件的生產(chǎn)。 流道的設(shè)計 主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具澆口套相接觸的部分開始，到分流道為止的塑

31、料熔體的流動通道，是熔體最先流進(jìn)模具的部分。本設(shè)計中，主流道的設(shè)計，是垂直于分型面的，而且，主流道是在澆口套里面，截面為圓形。同時，注意，由于主流道的形狀和尺寸對熔體的溫度有影響，所以設(shè)計時要能夠使熔體的溫度降和壓力損失最小。 為了使主流道的熔料能夠進(jìn)入順利，所以主流道設(shè)計成圓錐形，錐角取為3°（一般情況下，錐角都是2°到6°） ，流道表面粗糙度要求 Ra《 0.8 um。澆口套采用碳素工具鋼材料熱處理，熱處理硬度53—57HRC。由于注塑模較小，采用澆口套和定位圈的整體式設(shè)計，用螺釘固定在定模板上。 （1）主流道的尺寸 根據(jù)文獻(xiàn)[3]圖（6），查表可知,主流道各具體尺寸如下：主流道上下

32、尺寸分別為4.5mm和6mm。 （2）分流道的設(shè)計，一般情況下，查閱文獻(xiàn)[12]，分流道界面取圓形，而且，直徑通常為5-6mm。本次設(shè)計取直徑5mm。 圖5.3 澆注系統(tǒng)與定位環(huán)、澆口套 （3）主流道襯套的形式 選用如圖所示類型的襯套，這種類型可防止襯套在塑料熔體反作用下退出定模。將主流道襯套和定位圈設(shè)計成兩個零件，然后配合固定在模板上，襯套與定模板的配合采用的過渡配合，澆口套和定位圈采用H9/f9的配合。 圖5.4 主流道襯套及其固定形式 定位圈是標(biāo)準(zhǔn)件，尺寸如下。 圖5.5 定位圈零件圖 （4）主流道襯套的固定 主流道襯套的固定，直接采用2個M5X20的螺絲直接鎖附固定。

33、 5.3.4分流道的設(shè)計 分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道，分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。設(shè)計中要注意盡量減少流動過程中的熱量損失與壓力損失。在本次設(shè)計中，由于型腔是呈現(xiàn)矩形狀，而且，為了使排列盡量緊湊，縮小模板尺寸，使流程簡短，對稱布置，故本設(shè)計中采用側(cè)澆口的方式。如圖所示。 圖5.6 主流道和側(cè)澆口的位置 澆口的設(shè)計 澆口又叫進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道。澆口的位置與設(shè)計直接關(guān)系到制件的質(zhì)量好壞。 熔體在型腔內(nèi)流動時，其動能損失最小。要做到這一點(diǎn)必須使 (1)流程(包括分支流程)為最短； (2)每一股分流都能大致同時到達(dá)其最遠(yuǎn)

34、端； (3)應(yīng)先從壁厚較厚的部位進(jìn)料； (4)考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。 由于本設(shè)計中玩具小車車架塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用側(cè)澆口。側(cè)澆口直接在中間的圓端面處進(jìn)，玩具小車車架組裝后，澆口被遮擋起來。有效地排出型腔內(nèi)的氣體。 根據(jù)澆口選用原則和為保證塑件表面質(zhì)量及美觀效果，由于澆口界面小，去除澆口比較容易，不留明顯痕跡，故采用側(cè)澆口。其界面形狀為矩形。 側(cè)澆口的寬度和深度尺寸計算 （5-1） （5-2） 其中b是側(cè)澆口寬度，A是塑件外側(cè)表面積，t是側(cè)澆口深度，是側(cè)澆口塑件的壁厚。在

35、本設(shè)計中，t取1.0mm。（ 根據(jù)塑件壁厚的），寬度b取3.5mm。澆口長度取1.4mm。 冷料穴的設(shè)計 冷料穴也是澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一部分，其一般設(shè)置在主流道和分流道的末端，它的作用就是為了容納在注射過程中的一部分凝料，在塑料剛進(jìn)入模具中，最前部分的凝料遇到溫度角度的模具會發(fā)生塑邊，這樣使其流動性減緩，不利于后面的塑料的進(jìn)入成型，同時，結(jié)束注射分模時，在拉料桿的作用下，主流道的凝料在澆口套中被拉出，推出機(jī)構(gòu)開始工作，將塑件推出。冷料穴的設(shè)計方案有多種，所以本次設(shè)計如圖紙所示，采用倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。 冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道直徑相同或略大一些

36、，這里取為，目的是為了保證冷料體積小于冷料穴體積。 5.4 模架及標(biāo)準(zhǔn)件的選用 模架的選用 模架，也叫做模胚，是由模板，導(dǎo)柱，導(dǎo)套等零件組成的。模架的作用就是保證凹凸模在開合模時正確的對準(zhǔn)。模架具體由4部分組成，定模部分，動模部分，導(dǎo)向部分，連接固定部分，在模架選擇過程中，要充分考慮帶四部分的要求。 動模板和定模扳必須要有足夠強(qiáng)度和剛度，一般，小型的模具要求兩個模板厚度大于13mm。其尺寸標(biāo)準(zhǔn)和模板上的臺階，沉孔，平面連接的尺寸可以參照 GB/T4169.8-1984。其他的零件，如支撐板，墊塊，要求強(qiáng)度足夠，由于都是標(biāo)準(zhǔn)件，都可以參照上述標(biāo)準(zhǔn)。 導(dǎo)向部分，主要就是導(dǎo)柱和導(dǎo)套，作

37、用就是定位，導(dǎo)向和承受一定側(cè)壓力，注意，本次設(shè)計中，導(dǎo)柱安裝在動模一側(cè)，對稱的分布在分型面的四周，一般導(dǎo)柱的長度要長于型芯6—9mm，其配合的長度一般為導(dǎo)柱直徑的1.5—2倍，導(dǎo)套的前端要倒角，可取R1—1.5.導(dǎo)套固定部分表面粗糙度一般Ra為0.8um。其導(dǎo)套的固定配合采用H7/n6或者較松的過盈配合。導(dǎo)套和導(dǎo)柱的配合精度通常采用H7/f7的配合。 模架的選擇 根據(jù)對塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇CI型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下： 圖5.7 模架 CI型模具定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，

38、又叫兩板模，大水口模架，適合側(cè)澆口，潛伏式澆口，采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的注射成形模具。本次設(shè)計的模架型號就是CI-2545-A60-B80-C80。它的意思就是：AB板的尺寸為250X450mm。A模板厚度60mm，B模板厚度80mm。 由分型面分型面的選擇而選擇模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式，經(jīng)過考慮分析，導(dǎo)柱導(dǎo)套選擇選正裝。 5.5注射模成型零部件的設(shè)計 成型零部件是模具的重要組成部分，主要包括凹模，凸模，鑲件，成型桿成型環(huán)等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計是注射模具的重要部分。 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）凹模的

39、設(shè)計 凹模也稱為型腔，是成型塑件外表面的零件，凸模是成型塑件內(nèi)表面的零件，其結(jié)構(gòu)都分為整體式和組合式，在本次的設(shè)計中，結(jié)合塑件的結(jié)構(gòu)分析，塑件的結(jié)構(gòu)簡單，要求精度一般，表面光滑美觀，所以，模具的凹凸模采用整體式結(jié)構(gòu)[14]，即在整塊金屬模板上加工而成，這樣，凹凸模就會簡單牢固，不易變形，但是要求機(jī)加工的能力較強(qiáng) 圖5.8 型腔3D圖 （2）凸模的設(shè)計 本設(shè)計中零件結(jié)構(gòu)較為簡單，深度不大，但經(jīng)過對塑件實(shí)體的仔細(xì)觀察研究發(fā)現(xiàn)，型芯與動模板的配合可采用。 圖5.9 型芯3D圖 5.6排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計 在注射過程中，排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計也很重要，因?yàn)?，塑件材料在注塑過程中，會不可避免的摻入氣體，混

40、合氣體，如果模具的排氣不正常，會造成模具沖模量不夠，有可能會造成局部高壓現(xiàn)象，從而使塑件質(zhì)量不均勻。一般情況下，型腔的排氣是利用模具的分型面和配合間隙來排氣，由于本次設(shè)計中模具尺寸不大，本設(shè)計中采用間隙排氣的方式，而不另設(shè)排氣槽，利用間隙排氣，以不產(chǎn)生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關(guān)。所以，當(dāng)塑件表面沒有留下焦痕時，可以認(rèn)為型腔內(nèi)的排氣是充分的。 5.7推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 塑件從模具上取下以前還有一個從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑件從成型零部件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計要求 （1） 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計

41、時應(yīng)該盡量使塑件留于動模一側(cè)， （2） 塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損壞。 （3） 塑件的外觀質(zhì)量要有保證。 （4） 合模時要使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位。 （5） 推出機(jī)構(gòu)動作要可靠。 脫模機(jī)構(gòu)類型的選擇 推出機(jī)構(gòu)可分為機(jī)動推出，液壓推出，手動推出，也有簡單和復(fù)雜的兩種結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計就選擇使用最廣泛的推件板推出機(jī)構(gòu)。其是由一塊與凸模按照一定配合精度想配合的模板和推桿組成，在推出機(jī)構(gòu)開始工作后，推桿推動推件板，推件板從塑件端面將其從型芯中推出，這種推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，連貫性強(qiáng)。 圖5.10 脫模機(jī)構(gòu) 推桿機(jī)構(gòu)具體設(shè)計 （1）推桿布置 其分布情況如圖5.11所示，推桿在塑件周邊分布均

42、勻，可以使塑件脫模過程平穩(wěn)推出。 圖5.11 推桿布置 （2）推桿的設(shè)計 由于在脫模時，塑件的溫度較高，推桿直接過大容易給塑件表面照成損壞，直徑過小，則容易應(yīng)力集中，通過查閱一些設(shè)計資料和別人經(jīng)驗(yàn)。該塑件采用5mm與8mm推桿，本設(shè)計中采用常用的直通式推桿，即臺肩固定形式的圓形截面推桿， 圖5.12推桿 設(shè)計時推桿的直徑根據(jù)不同的設(shè)置部位選用不同的直徑。推桿的直徑大于5mm。則，推桿長度取直徑的2—3倍，取為15mm。材料選擇為T10A,熱處理要求為46—50HRC。推桿端平面不能產(chǎn)生軸向竄動。推桿與推桿孔配合選為。 5.8 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 模具的溫度對塑件的質(zhì)量和成產(chǎn)率有

43、較大的影響，所以，在設(shè)計注塑模具時要注意控制模具的溫度。一般情況下，查閱文獻(xiàn)[15]中的表11.1可知，ABS的成型溫度為200—270℃。模具的溫度要求為40—80℃。在脫模時，必須要使模具降溫，則為此模具設(shè)計冷卻系統(tǒng)，選用最普遍的循環(huán)式水冷方式，如下圖。 圖5.13模具冷卻水路圖 5.9 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計規(guī)則 設(shè)計冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當(dāng)而有效率的冷卻。冷卻孔道應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，以方便加工與組裝。設(shè)計冷卻系統(tǒng)時，模具設(shè)計者必須根據(jù)塑件的壁厚與體積決定下列設(shè)計參數(shù)：冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動速率與熱傳性質(zhì)。 (1) 冷卻管路的位

44、置與尺寸 塑件壁厚應(yīng)該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設(shè)置是在凸模塊與凹模塊內(nèi)，設(shè)在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具。 一般情況下，水孔的直徑可以根據(jù)塑件的平均壁厚來確定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計的塑件壁厚為2mm。那么，水孔直徑可以取值8—10mm。則，選取水孔直徑為8mm。 (2) 冷卻水回路的布置 合理的布置要求是冷卻水道數(shù)量要多，孔直徑大，交口處加強(qiáng)冷卻，避開易產(chǎn)生熔接痕的地方，本次設(shè)計采用的是回字路線的分布，循環(huán)式降溫。 5.10 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇 在本次的模具設(shè)計中，觀察塑件結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，塑件在和開合模方向不同的內(nèi)側(cè)有通孔。如下圖。 圖5.14 塑件結(jié)構(gòu)圖 那么塑

45、件就不能直接有推桿推出脫模。其模具的側(cè)向的零件應(yīng)該設(shè)計這樣的設(shè)計稍微麻煩點(diǎn)。抽芯力的確定?？梢岳霉剑海ㄟ^下面的數(shù)據(jù)帶入可得，。抽芯距的確定：側(cè)向抽芯距一般比塑件上的側(cè)凹，側(cè)孔的深度或者凸臺的高度大2--3mm。利用公式就是： 則，取值為2mm,所以s的值為4--5mm.取4.5mm 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的組成，設(shè)計圖。 圖5.15側(cè)向抽芯 采用的是側(cè)型芯滑塊抽芯方向與開合模方向垂直的方式。斜導(dǎo)柱的傾斜角取值15°最好。且導(dǎo)柱頂端的斜面角度比大2°--3°取為18° 側(cè)滑塊與斜導(dǎo)柱工作部分采用H11/b11。 斜導(dǎo)柱工作長度計算，計算公式為： 把取值帶入，可得L=116.99mm。

46、 圖5.16配合 對于固定在模板內(nèi)部分如上圖，與模板內(nèi)安裝孔采取H7/m6的過度配合，斜導(dǎo)柱直徑計算：可以利用查表法，首先，求得抽芯力F和已經(jīng)選定的斜導(dǎo)柱傾斜角，在文獻(xiàn) [15]表10.1中查到最大彎曲力為11kN。則，取值為40。 6 工作原理分析 本次的畢業(yè)設(shè)計到此基本結(jié)束，結(jié)合整個設(shè)計過程，最后設(shè)計出了一套生產(chǎn)玩具塑料外殼的模具，其基本的工作原理如下，首先是模具設(shè)計完畢后組裝合模，然后將模具放置在合適的注塑機(jī)內(nèi)，注射機(jī)開動后開始注射熔料，待注射劑注塑完畢后，熔體充滿型腔并且經(jīng)過保壓，補(bǔ)縮，冷卻定型后開模，在開模的過程中，首先是注射機(jī)合模系統(tǒng)和帶動動模向后移動，塑件包在凸模上，此時

47、，隨著分開，斜導(dǎo)柱發(fā)揮作用，促使滑塊向兩次涌動，從而使側(cè)型芯向兩邊移動分開，那么，側(cè)向分型與抽芯結(jié)束，繼續(xù)移動后，頂針將塑件頂出，整個工作順利完成。 總 結(jié) 本次塑料模具設(shè)計，通過對玩具小鏟車外殼的塑件分析研究，設(shè)計生產(chǎn)外殼的模具，首先是全面分析塑件的工藝性性能，然后了解注塑模具設(shè)計的一般過程，認(rèn)識到注塑模具的特點(diǎn)，查閱注射工藝參數(shù)，計算注塑模具的尺寸大小，分析塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理論分析和數(shù)據(jù)計算生產(chǎn)操作上論證本次的設(shè)計是合理可行的。并且，通過這次設(shè)計，我了解了注射模設(shè)計概況，熟悉了注射設(shè)備，基本掌握了注射成型的一般原理。 本次的畢業(yè)設(shè)計意義不同凡響，通過近3個月

48、的努力學(xué)習(xí)，通過對一個小小的塑件長期的分析，我先后畫出塑件三維造型，并且深入的學(xué)會運(yùn)用PROE軟件對塑件的分析，設(shè)計出生產(chǎn)模具，得到模具的結(jié)構(gòu)和尺寸大小，畫出了零件圖和裝配圖。 在本次的模具設(shè)計和塑件的三維建模過程中我也遇到了一些問題，通過對問題的探索與分析，在老師和同學(xué)的熱情幫助下，問題最后得到圓滿解決，也讓我更深刻的知道了模具設(shè)計各個階段的特點(diǎn)和要求，認(rèn)識到了機(jī)械專業(yè)的重要性和嚴(yán)謹(jǐn)性，達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計的目的。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)都進(jìn)入到高水準(zhǔn)高技術(shù)性的發(fā)展階段，特別是汽車、機(jī)械、電子、日用制造等行業(yè)的飛速發(fā)展，使得模具設(shè)計與制造的人才的需求與日俱增，加上人民生活水平

49、的提高，社會化大生產(chǎn)要日益滿足生活的需要，模具設(shè)計制造，特別是注射模具的設(shè)計與制造將更為受到重視，并將會廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域中，飛速發(fā)展。 致 謝 在本次畢業(yè)設(shè)計中，特別感謝指導(dǎo)老師王鑫的指導(dǎo)和幫助，給予了我充分的信心和把握，讓我按時完成了本次設(shè)計。由于經(jīng)驗(yàn)不足和對專業(yè)知識的了解不夠透徹，在設(shè)計時常常遇到一些問題無法理解，老師則耐心而認(rèn)真的加以指導(dǎo)幫助，讓我學(xué)到了書本上學(xué)不到的知識，既增長了見識也充實(shí)了自己。同時，各位小組成員在做畢業(yè)設(shè)計時，常常聚會討論，互相幫助，針對我的畢業(yè)設(shè)計中可能出現(xiàn)的問題，提出來很多有針對性的建議，在此也深表感謝。通過本次的畢業(yè)設(shè)計讓我意識到，成為一名合格的工程師

50、是多么不容易，要不斷學(xué)習(xí)和努力，在未來的工作中要謙虛謹(jǐn)慎，虛心好學(xué)，通過將理論與實(shí)踐的結(jié)合，才能真正的掌握一本技術(shù)。 參考文獻(xiàn) [1]曹宏深，趙仲治.塑料成型工藝及模具設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993． [2]黃虹.塑料成型加工與模具[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2003. [3]黃銳主編.塑料工程手冊[M]下冊.機(jī)械工業(yè)出版社，1988． [4]宋卓頤，史勤芳，房雙寬等.塑料原料與助劑[J].科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2003. [5]黃銳主.塑料成型工藝學(xué)[M].中國輕工業(yè)出版社，1997. [6]塑料模設(shè)計手冊（軟件版）[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2006. [7]王文廣,田寶

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