車窗扣座注塑模具設(shè)計(jì)【塑料螺釘】
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模具畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
設(shè) 計(jì) 題 目 ：車窗扣座零件模具畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
設(shè) 計(jì) 者：
班 級(jí)：
指 導(dǎo) 教 師：
摘 要
論文根據(jù)工程實(shí)際的需要完成車窗扣座的注射模設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中采用塑料注射成型論文中具體分析了產(chǎn)品的工藝性,確定了所采用塑料的工藝參數(shù)和所采用的成型設(shè)備,確定了模具制作的總體方案,分析并解決了模具的總體結(jié)構(gòu)和各工作部分的具體結(jié)構(gòu),并進(jìn)行了一些必要的尺寸計(jì)算和強(qiáng)度的校核。論文中還對(duì)分型面、澆注系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，完成了工件工程圖設(shè)計(jì)，圓滿完成了模具設(shè)計(jì)所要求的各項(xiàng)工作。
本文中針對(duì)車窗扣座注射模具制定出合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其中包括成型部分及其零部件設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。根據(jù)分析，設(shè)計(jì)了一套塑料注射模具，并對(duì)模具以及主要零件進(jìn)行了CAD繪圖。
關(guān)鍵字：注射模具，澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)，冷卻系統(tǒng)
Abstract
This paper according to the actual need to complete the design of the injection mould for the window fastener seat. Used in the design of plastic injection molding in the specific analysis of the process of product, the process parameters of plastic and forming equipment used to determine the overall scheme was determined, mold making, analysis and solve the specific structure of the mold overall structure and each part of the work, and check the necessary size calculation and strength. Also, the paper surface, gating system, demoulding mechanism and temperature control system analysis and design, completed the engineering design, the successful completion of the work required by the die design.
In this paper, in view of the window button seat injection mold the development of a reasonable design structure, including molding parts and components design, gating system design, demould mechanism design, the design of the cooling system. According to the analysis, a set of plastic injection mold design and mold, and the main parts of the CAD drawing.
Keywords: ejection mechanism of injection mould, gating system, cooling system
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
第1章 前言 1
第2章 塑件的工藝分析 2
2.1塑件的工藝性分析 2
2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 3
2.2.1結(jié)構(gòu)分析 3
2.2.2尺寸精度分析 3
2.2.3表面質(zhì)量分析 4
2.3 注射機(jī)的初選 4
第3章 分型面選擇和澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6
3.1 注射模具分型面的選擇 6
3.1.1 分型面的基本形式 6
3.1.2 分型面選擇的基本原則 6
3.1.3 分型面的選擇 6
3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7
3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 7
3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì) 7
3.2.3 分流道的設(shè)計(jì) 9
第4章 成型零件的設(shè)計(jì) 12
4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
4.3 成型零件的尺寸確定 13
第5章 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18
第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18
第7章 排氣系統(tǒng) 20
第8章 成型設(shè)備有關(guān)參數(shù)校核 20
第9章 模具特點(diǎn)和工作原理 21
總 結(jié) 22
參考文獻(xiàn) 23
第1章 前言
先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展使人們不再單純地依賴產(chǎn)品圖或產(chǎn)品樣件來(lái)設(shè)計(jì)制作模具,逆向工程技術(shù)的應(yīng)用使產(chǎn)品的圖片、照片或影像資料,甚至產(chǎn)品模具本身,都可以作為模具的設(shè)計(jì)依據(jù)。逆向工程技術(shù)特別在消化、吸收國(guó)外先進(jìn)模具技術(shù)方面具有突出的優(yōu)勢(shì), 由此還帶來(lái)設(shè)計(jì)思路上的變化,有時(shí)可以先設(shè)計(jì)模具型腔,然后據(jù)此再完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣[1]。
塑料制品的成型是塑料成為具有實(shí)用價(jià)值制品的重要環(huán)節(jié)。塑料成型方法已達(dá)40多種。其中最重要的是注射，擠出，吹塑和壓制等。它們幾乎占了整個(gè)塑料成型的85%；其中注射尤為突出，占塑料成型的30%以上。注射模具成形是熱塑性塑料成型的一種方法，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型，有些熱固性塑料也可以用注射模塑成型。
23
第2章 塑件的工藝分析
該塑件是車窗扣座產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用ABS，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
圖2.1 車窗扣座圖
2.1塑件的工藝性分析
該材料為ABS，ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。
ABS塑料-名稱
化學(xué)名稱 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料 英文名稱 Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic
一般性能
ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有高光澤度。ABS相對(duì)密度為1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18～20，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的臭味。
力學(xué)性能
ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。
熱學(xué)性能
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(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。
電學(xué)性能
ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。
分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性塑件尺寸較小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)塑件的測(cè)量和計(jì)算沒較大影響，符合塑件的設(shè)計(jì)要求。
塑件精度要求,塑件工作要求不高，故選普通精度：４級(jí)
塑件表面質(zhì)量分析 該塑件要求外形美觀，外表面沒有斑點(diǎn)及熔接痕，而塑件內(nèi)部沒有較高的表面粗糙度要求。
塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
①該塑件的外形為長(zhǎng)方體。壁厚均勻，且符合最小壁厚要求。
② 塑件型腔很大，有尺寸不等的孔，它們均符合最小孔徑要求。
綜上所述，該塑件可采用注射成型加工。
2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
2.2.1結(jié)構(gòu)分析
從零件圖上分析，該零件總體形狀為長(zhǎng)方形。因此,模具設(shè)計(jì),該零件屬于中等復(fù)雜程度.
2.2.2尺寸精度分析
從塑件的壁厚上來(lái)看,壁厚最大處為3.5mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺尺寸中等。
2.2.3表面質(zhì)量分析
該零件的表面除要求沒有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出,注塑時(shí)在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證.
2.3 注射機(jī)的初選
（1）注射容量
國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)注射機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以注射機(jī)注射ABS時(shí)在對(duì)空注射條件下，注射機(jī)螺桿或柱塞做一次最大行程所能達(dá)到的最大容量。由于ABS的密度為1.02-1.05g/cm3，即它的單位容量與單位質(zhì)量向近，所以在目前實(shí)際中為便于計(jì)算，有時(shí)還沿用過(guò)去的習(xí)慣，通常也用其質(zhì)量可作粗略計(jì)量。
注射容量是選擇注射機(jī)的重要參數(shù)，它在一定程度上反映了注射機(jī)的注射能力，標(biāo)志著注射機(jī)能成型最大體積的塑料制品。
確定了單個(gè)塑件的體積（質(zhì)量）和?？讛?shù)量就可以大體上計(jì)算出多模塑件的總體積，再加上澆注系統(tǒng)中主流道、分流道、澆口、冷井的體積，即是一模塑料的總體積Vm。
Vm≤0.8Vz
式中 Vm—成型零件與澆注系統(tǒng)體積總和，cm3 ；
Vz—注射機(jī)最大注射容量，cm3 ；
估算：
（2）最大成型面積
最大注射面積是指塑料在模具在分型面上所允許成型的最大投影面積，也就是說(shuō)在模具設(shè)計(jì)時(shí)，布局在模具分型面上的塑件及澆注系統(tǒng)的投影面積S，只能小于這個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)才能正?？煽康淖⑸洹?
式中 S—塑料在模具分型面上允許成型的投影面積；
（3）模具的閉合高度
注射機(jī)動(dòng)壓板的最大的行程和壓板間最大和最小間距是一個(gè)固定的參數(shù)。它決定著所能安裝的模具的閉合高度。對(duì)于所用的注射機(jī)來(lái)說(shuō)，注射模的閉合高度必須符合下列的要求：
H小≤H≤H大
式中 H小—注射機(jī)允許的最小厚度，mm，H小=100mm；
H —注射機(jī)的實(shí)際閉合高度，mm；
H大—注射機(jī)允許的最大厚度，mm，H大=300mm；
H=16+32+20+77+10+129+16=300 mm；
（4）模具的頂出
注射機(jī)的頂出裝置通常有中心頂桿頂出、兩側(cè)頂桿頂出以及液壓頂出幾種形式。應(yīng)在動(dòng)模座板與注射機(jī)頂出位置相對(duì)的位置上，設(shè)置稍大于注射機(jī)頂桿的通孔，以便于注射機(jī)頂桿通過(guò)。
（5）定位環(huán)和澆口套
定位環(huán)是將定模部分裝入注射機(jī)定壓板的定位對(duì)中位置，應(yīng)與注射機(jī)的定位孔采取動(dòng)配合的連接形式，以保證模具體對(duì)中。
（6）模具的截面尺寸
可安裝的注射模具外形最大尺寸取決于注射機(jī)的壓板尺寸和拉桿的間距，因?yàn)榇俗⑸淠５淖铋L(zhǎng)的邊不應(yīng)超過(guò)壓板尺寸，而模具的最短邊應(yīng)小于拉桿間距，才能將注射模裝入注射機(jī)，并應(yīng)留有固定模體的壓緊空間。同時(shí)，注射模動(dòng)、定模上的緊固螺栓孔，也應(yīng)與注射機(jī)壓板上的標(biāo)準(zhǔn)螺孔一致。
綜合考慮上述條件，現(xiàn)決定采用一模兩腔，注射機(jī)選擇SZ-60/450臥式注塑機(jī)。見表3.1。
表3.1 SZ-60/450注塑機(jī)參數(shù)表
理論注射量/㎝3
105
螺桿（柱塞）直徑/㎜
35
注射壓力/MPa
125
注射速率/(g/s)
75
塑化能力/(g/s)
10
螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)
14―200
鎖模力/kN
450
拉桿內(nèi)間距/㎜
400*450
移模行程/㎜
220
最大模具厚度/㎜
300
最小模具厚度/㎜
100
鎖模形式
雙曲肘
定位孔直徑/㎜
55
噴嘴球半徑/㎜
20
第3章 分型面選擇和澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 注射模具分型面的選擇
3.1.1 分型面的基本形式
分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。
3.1.2 分型面選擇的基本原則
選擇分型面的基本原則：（1）保持塑料外觀整潔；（2）分型面應(yīng)有利于排氣；（3）應(yīng)考慮開模是塑料留在動(dòng)模一側(cè)；（4）應(yīng)容易保證塑件的精度要求；（5）分型面應(yīng)力求簡(jiǎn)單適用并易于加工；（6）考慮側(cè)向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；（7）分型面應(yīng)與成型設(shè)備的參數(shù)相適應(yīng)；（8）考慮脫模斜度的影響[11]。
3.1.3 分型面的選擇
1、確定成型位置
由于塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,所以不用設(shè)計(jì)小型心,型腔直接開設(shè)在定模板和中間板上.采用兩排各8個(gè)型腔分布.
2、確定分型面
采用單分型面注射模,從AA分型面一次分型,如下圖所示:
圖3.1 分型面
3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成
澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料從成型設(shè)備噴嘴進(jìn)入模具型腔所經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料。在設(shè)計(jì)注射模具的澆注系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾項(xiàng)原則[12]。
（1）根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)布局。
（2）根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸多因素，并結(jié)合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。
（3）應(yīng)盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率。
（4）應(yīng)根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動(dòng)性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長(zhǎng)度，并使其圓滑過(guò)渡以利于物流的流動(dòng)。
3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì)
主流道是熔融塑料由成型設(shè)備噴嘴先經(jīng)過(guò)的部位，它與成型設(shè)備噴嘴在同一軸心線上。由于主流道與熔融成型設(shè)備噴嘴反復(fù)接觸、碰撞，一般澆口不直接開設(shè)在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或迫合形式在定模板上[13]。
（1）主流道的設(shè)計(jì)
主流道是指澆注系統(tǒng)中從成型設(shè)備噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。主流道的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。
（2）主流道尺寸
在臥式或立式成型設(shè)備上使用的模具中，主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角 為2o～6o。小端直徑d比成型設(shè)備噴嘴直徑大0.5mm～1 mm。由于小端的前面是球面，其深度為3mm～5 mm，成型設(shè)備噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm～2mm。流道的表面粗糙度值Ra為0.08 。
（3）主流道澆口套
主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等材料制造，熱處理淬火硬度53HRC—57HRC。
澆口套的材料應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼T8A，并應(yīng)進(jìn)行淬火處理，為了防止成型設(shè)備噴嘴不被碰撞而損壞，澆口套的硬度應(yīng)低于成型設(shè)備噴嘴的硬度。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o左右的圓錐孔。澆口套于成型設(shè)備的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于成型設(shè)備噴嘴是球面，半徑是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c成型設(shè)備噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o度左右的圓錐孔，對(duì)流動(dòng)性較差的塑料也可取得稍大一些，但過(guò)于大則容易引起注射速度緩慢，并容易形成渦流。
澆口套與塑料注射區(qū)直接接觸時(shí)，其出料端端面直徑應(yīng)盡量選得小些。澆口套于成型設(shè)備的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于成型設(shè)備噴嘴是球面，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c成型設(shè)備噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模[14]。
定位環(huán)是模體與成型設(shè)備的定位裝置，它保證澆口套與成型設(shè)備的噴嘴對(duì)中定位，定位環(huán)的外徑應(yīng)與成型設(shè)備的定位孔間隙配合。澆口套端面應(yīng)與定模相配合部分的平面高度一致。成型設(shè)備SZ-63／400的噴嘴球半徑為18 mm，噴嘴孔徑為2 mm。所以要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c成型設(shè)備噴嘴的端凸球面接觸良好，凹球面半徑取19 mm，圓錐孔的小端直徑則應(yīng)大于噴嘴口內(nèi)徑，取3 .2mm，如圖3.2。
圖3.2 澆口套
主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能順利從澆口中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角為 3o。小端直徑d比成型設(shè)備噴嘴直徑大0.5－1mm。由于小端的前面是球面，其深度為3－5mm，取值為5mm，成型設(shè)備噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面大1－2mm。
3.2.3 分流道的設(shè)計(jì)
分流道是將熔融塑料從主流道截面及其方向的變化，平穩(wěn)進(jìn)入單腔中的進(jìn)料澆口或主流道進(jìn)入多腔的澆口的通道，它是主流道與澆口的中間連接部分，起分流和轉(zhuǎn)換方向的作用，通常分流道設(shè)置在分型面的成型區(qū)域內(nèi)。
在注射過(guò)程中，熔融的塑料在流經(jīng)分流道時(shí)，應(yīng)是它的壓力損失以及熱量損失最小，而以分流道中產(chǎn)生的凝料最少為原則，分流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)總體歸納如下：
分流道的形狀要考慮分流道的截面積與其周邊長(zhǎng)度的比最大為好，這樣可以減少熔料的散熱面積和摩擦阻力，減少壓力損失。
在可能情況下，分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量的短，以減少壓力損失，避免模體過(guò)大影響成本，在多型腔模具中和型腔的分流道長(zhǎng)度盡量相等，以達(dá)到注射大時(shí)壓力傳遞的平衡，保證塑料盡可能同時(shí)均勻的充滿各個(gè)型腔。在有些情況下分流道長(zhǎng)度不能相等時(shí)，則應(yīng)在澆口處作必要的補(bǔ)救措施，如果分流道較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)在其末端設(shè)置冷料穴，放置冷料和空氣進(jìn)入模腔[15]。
在滿足注射成型工藝的前提下，分流道的截面積應(yīng)盡量的小，但分流道的截面積過(guò)小會(huì)降低注射速度，使填充時(shí)間延長(zhǎng)，同時(shí)可能出現(xiàn)缺料、焦燒、皺紋、縮孔等塑件缺陷，而分流道過(guò)大則增大冷卻時(shí)間應(yīng)比型腔中塑件的冷卻時(shí)間要短，才不影響注射時(shí)的效率。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用較小的截面積，以便于在試模是為不要的修正留有余地。
分流道和型腔的分布是排列緊湊，距離合理，應(yīng)采用軸對(duì)稱或中心對(duì)稱，使其平衡，盡量縮小成型區(qū)域的總面積。最好使型腔和分流道在分型面上的總投影面積的幾何中心和鎖緊力的中心相重合。
在分流道上的轉(zhuǎn)向次數(shù)盡量少，在轉(zhuǎn)向處應(yīng)圓滑過(guò)渡，不能有尖角，這些都是為了減小壓力損失，有利于物料的流動(dòng)。
當(dāng)分流道設(shè)在定模一側(cè)或分流道延伸較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)在澆口附近或分流道的交叉處設(shè)置鉤料桿，以便于在開模時(shí)在鉤料桿的作用下首先從定模中拉出分流道的凝料，并與塑料一起頂出。
分流道的內(nèi)表面不必要求很光，一般表面粗糙度取1.6μm即可，這樣可以在分流道的摩擦阻力下使料流外層的流動(dòng)小些，使其分流道的冷卻皮層固定，有利于熔融塑料的保溫。
在總體分布中，應(yīng)綜合考慮冷卻系統(tǒng)的方式和布局，并留出冷卻水路的空間。
a．分流道的形狀和尺寸
分流道開設(shè)在定模板上，其截面形狀為半圓形，底部以圓角相連。分流道為二次分流道
3、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
①主流道設(shè)計(jì)
根據(jù)手冊(cè)查得SZ-60/450型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸。
噴嘴球半徑：R=12mm
噴嘴孔直徑：d=Φ4mm
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：R=Ro+（1～2）mm，d=do+0.5mm
取主流道球面半徑：R=14mm
取主流道的小端直徑：d=Φ5
為了便于將凝料從主流道中拔出，其斜度為1～3°。經(jīng)換算得主流道大端面直徑D=5.5mm。同時(shí)為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)r=3mm的圓弧過(guò)渡。對(duì)小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式。但在大多數(shù)情況下是將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合固定在模板上。主流道襯套與定模座板采用H7/m6過(guò)渡配合，與定位圈的配合采用間隙配合。主流道襯套一般選用T8、T10制造，熱處理強(qiáng)度為52～56HRC。
②分流道設(shè)計(jì)
分流道的形狀及尺寸與塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速率等因素有關(guān)。該塑件形狀不算太復(fù)雜，且壁厚均勻，從便于加工的方面考慮，采用截面形狀為半圓形的分流道，查有關(guān)手冊(cè)得R=3mm
③澆口設(shè)計(jì)
澆口的結(jié)構(gòu)形式很多，按照澆口的形狀可以分為點(diǎn)澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)形澆口、及薄片式澆口。綜合對(duì)塑料成型性能、澆口和模具結(jié)構(gòu)的分析比較，確定成型該塑件的模具采用點(diǎn)澆口形式。如圖所示：
④型芯、型腔結(jié)構(gòu)的確定 型芯、型腔可采用整體式或組合式結(jié)構(gòu)。
該塑件型芯形狀比較復(fù)雜，因此應(yīng)采用組合式形式，而型腔形狀比較簡(jiǎn)單，可采用整體式結(jié)構(gòu)。型腔尺寸如下：
⑤ 推件方式的選擇 根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)，模具型腔在定模部分。開模后，塑件和型芯一塊向后運(yùn)動(dòng)。其推出機(jī)構(gòu)可采用推塊或推桿推出。綜合對(duì)塑件形狀結(jié)構(gòu)分析，該塑件可采用推桿推出結(jié)構(gòu)。
第4章 成型零件的設(shè)計(jì)
4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。
型腔由整塊材料制成，用臺(tái)肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點(diǎn)是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個(gè)加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進(jìn)行處理等。
型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多于型腔較深或形狀較為復(fù)雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。
完全組合式是由多個(gè)螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點(diǎn)是，便于機(jī)加工，便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。這里選擇整體式型腔。
在塑料注射模具的注射過(guò)程中，型腔從合模到注射保證過(guò)程中受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應(yīng)該有足夠的硬度和剛度，總的來(lái)說(shuō)，型腔所承受的力大體有合模時(shí)的壓應(yīng)力、注射過(guò)程中塑料流動(dòng)的注射壓力、澆口封閉前一瞬間的壓力保證和開模時(shí)的壓應(yīng)力，但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力，并在注射過(guò)程中總是在變化。在這些壓力作用下，當(dāng)型腔的剛度不足時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度。所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)要首先考慮使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證型腔在注射過(guò)程中產(chǎn)生超過(guò)規(guī)定限度的彈性變形。因此型腔壁厚和底板的計(jì)算和選擇是十分重要的。
（1）型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算
按強(qiáng)度計(jì)算
其壁厚S按下列公式計(jì)算
式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa
p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa
r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm
代入公式得：S=4mm
（2）底板厚度的計(jì)算
按強(qiáng)度計(jì)算
其壁厚H按下面公式計(jì)算
式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa
p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa
r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm
代入公式得：H=5.5mm
4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型芯的結(jié)構(gòu)形式大體有：整體式、整體復(fù)合式、局部組合式、完全組合式。
4.3 成型零件的尺寸確定
（1）平均收縮率計(jì)算型腔尺寸
ABS的收縮率一般為0.3%～0.8%,從而得出ABS的平均收縮率為0.6%。
徑向尺寸
ABS的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。
又由于塑件的外徑D=25.00㎜，所以查表得Δ=0.45
按照平均收縮率計(jì)算凹模徑向尺寸公式
式中 LM——凹模的徑向尺寸，mm
Scp——塑料的平均收縮率，%
Ls——塑件徑向公稱尺寸，㎜
Δ——塑件公差值，㎜
δz——凹模制造公差，㎜
已知 Ls =25.00㎜ Scp =0.006 Δ=0.45㎜
所以 δz=Δ/3=0.15㎜
深度尺寸
ABS的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。
又由于塑件的深度尺寸Hs =15.00㎜，所以查表得Δ=0.40㎜
按照平均收縮率計(jì)算凹模深度尺寸公式
式中 HM——凹模的深度尺寸，㎜
Scp——塑料的平均收縮率，%
Hs——塑件高度公稱尺寸，㎜
Δ——塑件公差值，㎜
δz——凹模深度制造公差，㎜
已知 Hs =15.00㎜ Scp =0.006 Δ=0.40㎜
所以 δz=Δ/3=0.13㎜
（2）按平均收縮率計(jì)算組合型芯尺寸
徑向尺寸
ABS的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。
所以 d=9㎜，所以查表得Δ=0.37
按照平均收縮率計(jì)算型芯徑向尺寸公式
式中 LM——組合型芯的徑向尺寸，㎜
Scp——塑料的平均收縮率，%
Ls——塑件徑向公稱尺寸，㎜
Δ——塑件公差值，㎜
δz——組合型芯制造公差，㎜
已知 Ls =9.00㎜ Scp =0.006 Δ=0.37㎜
所以 δz =Δ/3=0.12㎜
高度尺寸
ABS的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。
又由于塑件的深度尺寸Hs=15.00-3.00=12.00㎜，所以查表得Δ=0.36㎜
按照平均收縮率計(jì)算組合型芯高度尺寸公式
式中 HM——型芯高度尺寸，㎜
Scp——塑料的平均收縮率，%
Hs——塑件孔深度公稱尺寸，㎜
Δ——塑件公差值，㎜
δz——組合型芯高度制造公差，㎜
已知 Hs =13.00㎜ Scp =0.006 Δ=0.36㎜
所以 δz =Δ/3=0.12㎜
（3）分流道的設(shè)計(jì)
采用半圓形截面流道。因?yàn)樗芰先垠w在流道中流動(dòng)時(shí)，表面冷凝凍結(jié)，起絕熱的作用，熔體僅在流道中心流動(dòng)，因此分流道的理想狀態(tài)應(yīng)是其中心線與澆口的中心線位于同一直線上，而半圓形截面可以滿足。
分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口的位置，從輸送熔體時(shí)的減少壓力損失和熱量損失及減少澆道凝料的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短。
對(duì)于壁厚小于3㎜，質(zhì)量在200g以下的塑件可用公式
式中 W——流經(jīng)分流道的塑料量，g
L——分流道長(zhǎng)度，㎜
D——分流道直徑，為6㎜
其中
n——型腔數(shù)目
m——塑件質(zhì)量，g
得出
取分流道的長(zhǎng)度為112㎜
分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種。此設(shè)計(jì)中我采用的是平衡式布置。平衡式布置可以使各型腔同時(shí)均衡的進(jìn)料，從而保證了各型腔成型出來(lái)的塑件在強(qiáng)度.性能.重量上的一致性。
4.6確定主要零件結(jié)構(gòu)及尺寸
經(jīng)過(guò)初步設(shè)計(jì),預(yù)選中小型315×400×194標(biāo)準(zhǔn)A1模架，各板厚數(shù)值皆已有國(guó)際規(guī)定，其強(qiáng)度足夠。
定模座板
外形尺寸：400×315×25mm；材料：Q235A；調(diào)質(zhì)HB216-260；澆口套與板之間采用φ20H7/k6過(guò)渡配合，四個(gè)孔距為260×160mm，四個(gè)小孔為160×100的銷釘孔。如圖5所示。
圖5 定模座板
4.6.3、型腔
外形尺寸：315×315×32mm；材料：45鋼；調(diào)質(zhì)HB230-270；板上開16腔孔；采用四個(gè)φ30,孔距為230*6mm的導(dǎo)套孔采用過(guò)渡配合（H7/k6）。
4.6.3、型芯
外形尺寸：315×315×32mm；材料：45鋼；調(diào)質(zhì)HB230-270；板上開24腔孔；采用四個(gè)φ20mm、孔距為258×260mm的導(dǎo)柱與孔采用過(guò)渡配合（H7/k6）；260×160mm。
4.6.7、推桿固定板
外形尺寸：199×315×20mm；材料：Q235A；四個(gè)與φ2.6推桿過(guò)渡配合、孔距為150×240mm的孔；四個(gè)用于連接推板的M12螺釘孔，孔距為285×160mm，如圖8所示。
4.6.8、推板
外形尺寸：315×199×20mm；材料：45鋼；淬火HRC43-48；四個(gè)用于連接推桿固定板的φ12孔，孔距為285×160mm。如圖9所示。
圖9
4.6.9、動(dòng)模座板
外形尺寸：400×315×25mm；材料：Q235A；調(diào)質(zhì)HB216-260；四個(gè)孔距為260×160mm的M16螺釘孔。如圖10所示。
圖10 動(dòng)模座板
第5章 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)
對(duì)于某些帶有螺紋的塑件，采用自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)方便塑件的取出，而且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，塑件不易變形。
在該模具設(shè)計(jì)中考慮到塑件體積不是很大且有內(nèi)螺紋，所以選擇自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)。
第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在注射成型過(guò)程中，模具溫度直接影響到塑件的質(zhì)量如收縮率、翹曲變形、耐應(yīng)力開裂性和表面質(zhì)量等，并且對(duì)生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的作用，在注射過(guò)程中，冷卻時(shí)間占注射成型周期的約80%，然而，由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具溫度的要求不盡相同，因此，對(duì)模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化分析在一定程度上決定了塑件的質(zhì)量和成本，模具溫度直接影響到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件質(zhì)量，而模具溫度的高低取決于塑料結(jié)晶性，塑件尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求以及其它工藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等。影響注射模冷卻的因素很多，如塑件的形狀和分型面的設(shè)計(jì)，冷卻介質(zhì)的種類、溫度、流速、冷卻管道的幾何參數(shù)及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度，塑件和模具間的熱循環(huán)交互作用等。
（1）低的模具溫度可降低塑件的收縮率。
（2）模具溫度均勻、冷卻時(shí)間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形。
（3）對(duì)結(jié)晶性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定，避免后結(jié)晶現(xiàn)象，但是將導(dǎo)致成型周期延長(zhǎng)和塑件發(fā)脆的缺陷。
（4）隨著結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶度的提高，塑件的耐應(yīng)力開裂性降低，因此降低模具溫度是有利的，但對(duì)于高粘度的無(wú)定型聚合物，由于其耐應(yīng)力開裂性與塑料的內(nèi)應(yīng)力直接相關(guān)，因此提高模具溫度和充模，減少補(bǔ)料時(shí)間是有利的。
（5）提高模具溫度可以改善塑件的表面質(zhì)量。
在注射成形過(guò)程中，模具的溫度直接影響塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率，根據(jù)塑料的要求，注射到模具內(nèi)的塑料溫度為2000C左右，而從模具中取出塑件的溫度約為600C，溫度降低是由于模具通入冷卻水，將溫度帶走了，普通的模具通入常溫的水進(jìn)行冷卻，通過(guò)調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。
因電風(fēng)扇葉片鎖緊螺母使用的塑料是PE，要求模溫高，若模具溫度過(guò)低則會(huì)影響塑料的流動(dòng)性，增加剪切阻力，使塑件的內(nèi)應(yīng)力較大，甚至還出現(xiàn)冷流痕、銀絲、注不滿等缺陷。因此在注射開始時(shí)，為防止填充不足，充入溫水或者模具加熱。
總之，要做到優(yōu)質(zhì)、高效率生產(chǎn)，模具必須進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。
對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求：
（1）確定加熱或是冷卻；
（2）模溫均一，塑件各部分同時(shí)冷卻；
（3）采用低的模溫，快速且大量通冷卻水；
溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低謙。
根據(jù)模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則：冷卻水孔數(shù)量盡量多，尺寸盡量大的原則可知，冷卻水孔數(shù)量大于或等于3根都是可行的。這樣做同時(shí)可實(shí)現(xiàn)盡量降低入水與出水的溫度差的原則。根據(jù)書上的經(jīng)驗(yàn)值取4根，冷卻水口口徑為6mm.
另外，具冷卻系統(tǒng)的過(guò)程中，還應(yīng)同時(shí)遵循：
（1）澆口處加強(qiáng)冷卻；
（2）冷卻水孔到型腔表面的距離相等；
（3）冷卻水孔數(shù)量應(yīng)盡可能的多，孔徑應(yīng)盡可能的大；
（4）冷卻水孔道不應(yīng)穿過(guò)鑲快或其接縫部位，以防漏水。
（5）進(jìn)水口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)，通常應(yīng)設(shè)在注塑機(jī)的面。
（6）冷卻水孔應(yīng)避免設(shè)在塑件的熔接痕處。
而且在冷卻系統(tǒng)內(nèi)，各相連接處應(yīng)保持密封，防止冷卻水外泄。
第7章 排氣系統(tǒng)
在注塑模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，在填充模具的型腔過(guò)程中同時(shí)要排出型強(qiáng)及流道原有的空氣，氣體如不能及時(shí)排出會(huì)使制件的內(nèi)部有氣泡， 除此以外，塑料熔體會(huì)產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時(shí)排出。否則，被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫，會(huì)引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強(qiáng)度下降，甚至充模不滿甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。
排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。
由于車窗扣座注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。
第8章 成型設(shè)備有關(guān)參數(shù)校核
1、模具閉合高度的確定
根據(jù)支承與固定零件中提供的數(shù)據(jù)測(cè)量確定： H=206mm
2、 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
1、模具閉合高度的確定和校核
⑴模具閉合高度的確定。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架各模板尺寸及模具設(shè)計(jì)的其他零件尺寸：定模座板H定=20mm。 ⑵定模板H=30mm，型芯固定板H固=20mm，模腳H模=60mm，動(dòng)模固定板H動(dòng)=20mm模具閉合高度H閉=20+30+20+60+20mm=150mm
2模具安裝部分的校核 該模具外形尺寸為315mmX315mm，注射機(jī)模板最大安裝尺寸為400mmX450mm，固滿足模具安裝要求。
注射機(jī)允許模具最小厚度為Hmin=70mm，最大厚度為Hmax=200mm，所以模具閉合高度滿足Hmin＜H閉＜Hmax的安裝條件
第9章 模具特點(diǎn)和工作原理
1、模具的特點(diǎn)：
該模具是兩板模，設(shè)計(jì)了1 個(gè)水平分型面。設(shè)計(jì)了定距拉桿， A 分
型面是為了取出制件。該模具一模2件，節(jié)省了成本，降低了制造周期，提高了生產(chǎn)效率。
2、模具的工作過(guò)程
模具裝配試模完畢后，模具進(jìn)入正式工作狀態(tài)，其基本工作過(guò)程如
下。
（1）對(duì)塑料進(jìn)行烘干，并裝入料斗。
（2）清理模具型芯、型腔，并噴上脫模劑，進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。
（3）合模、鎖緊模具。
（4）對(duì)塑料進(jìn)行預(yù)塑化，注射裝置準(zhǔn)備注射。
（5）注射過(guò)程包括充模、保壓、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻和脫模。
（6）脫模過(guò)程。制件的推出同一般注塑模具推出方式相同，即由注
塑機(jī)推桿推動(dòng)模具推板，從而推動(dòng)推件桿將之間頂出。
總結(jié)
總 結(jié)
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)針對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行了大量的工作，順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)中所提出的各項(xiàng)任務(wù)，達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的。
通過(guò)此畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握了模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，并結(jié)合具體的零件進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)工作，包括確定型腔的數(shù)目、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)、脫模方式、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、注射模成型零件尺寸的計(jì)算等。
畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行三維造型繪制；完成塑件注射模具方案設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算；最后完成模具加工，掌握了完整的工程設(shè)計(jì)過(guò)程，工程設(shè)計(jì)應(yīng)用能力得到了鍛煉和提高。
參考文獻(xiàn)
1. 屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》.北京:高等教育出版社,2001
2. 李澄,吳天生,聞百橋主編.《機(jī)械制圖》.北京:高等教育出版社,1997
3.許發(fā)樾主編.《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002
4. 李軍主編 , 《精通PRO/E中文野火版模具設(shè)計(jì)》.北京:中國(guó)青年出版社,2004
5．《塑料模設(shè)計(jì)及制造》．李學(xué)鋒主編．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001年
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