塑料儀表盒底板注塑成型模具設計

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1、 畢業(yè)設計（論文） 題 目： 塑料儀表盒底板注塑成型 分析及模具設計與制造 學 生： 指導老師 系 別： 專 業(yè)： 班 級： 學 號： 2009年6月 本科畢業(yè)設計(論文)作者承諾保證書 本人鄭重承諾： 本篇畢業(yè)設計(論文)的內容真實、可靠。如果存在弄虛作假、抄襲的情況，本人愿承擔全部責任。 學生簽名： 年 　　月 　　日 本科畢業(yè)設計(論文)指導教師承諾保證書 本人鄭重承諾：我已按有關規(guī)定對本篇畢業(yè)設計

2、(論文)的選題與內容進行了指導和審核，該同學的畢業(yè)設計（論文）中未發(fā)現(xiàn)弄虛作假、抄襲的現(xiàn)象，本人愿承擔指導教師的相關責任。 指導教師簽名： 年 　　月 　　日 目 錄 摘要 I ABSTRACT 1 1.選題背景 1 1.1塑料模具的發(fā)展狀況及地位 1 1.2 選擇儀表盒底座的背景及意義 2 1.3 選材及性能分析 2 1.3.1 ABS 2 1.4設計內容 3 1.5 應解決的主要問題 4 2.塑件成型工藝性分析 4 2.1 塑料材料 4 2.2 表面質量 4 2.3 尺寸和精度 5 2.4 結構特點 5 2.5 塑件注射工藝性

3、 6 3.塑件成型方案設計 6 3.1分型面的選擇 6 3.2型腔數(shù)確定 7 3.3 澆注系統(tǒng)類型與位置選擇 7 3.3.1 澆口的選擇 7 3.3.2 澆口尺寸的確定 8 3.4 成型零件結構設計 8 3.5 脫模結構設計 9 3.5.1 脫模力計算 9 3.5.2 脫模機構的選用及布局 10 3.5.3 凝料脫出機構的設計 11 3.6 導向、定位機構設計 11 3.6.1 導向機構的作用 11 3.6.2 導向機構結構及設計 11 3.7 模具冷卻系統(tǒng)設計 12 3.7.1制品所需冷卻時間的計算 12 3.7.2冷卻介質一邊所需傳熱面積的設計計算 13

4、 3.8 模架選用 14 4.模具結構設計 14 4.1 模具成型零部件設計 14 4.1.1 成型零件重要工作尺寸計算 14 4.1.2 成型零件結構設計 15 4.1.3 排氣方式及排氣槽的設計 17 4.2 模具強度與剛度計算 17 4.2.1型腔(上模)的側壁和底板厚度計算 17 4.3 模具結構總圖繪制 19 4.4 成型零件的加工工藝 21 4.4.1 選材 21 4.4.2型腔的加工 21 5.注射機的選用及相關參數(shù)的校核 21 5.1 塑件基本參數(shù) 21 5.2 注塑機參數(shù)校核 22 5.2.1 最大注塑量 22 5.2.2 鎖模力校核 22

5、5.2.3 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 23 5.2.4 開模行程校核 23 6.結束語 24 致謝 25 參考文獻 26 27 儀表盒底板注射成形工藝及模具設計 摘要：本課題設計的產品是儀表盒底板件。首先，對材料性能進行分析，選用ABS作為制件材料。然后，對制件做總體分析，該制件的結構不是很復雜，精度要求也不高，最大的難點是側型芯成型，通過對產品結構設計、生產效率等方面的綜合分析，決定采用斜導柱抽芯。最后，對產品進行工藝分析、模具的設計及注塑機相關參數(shù)的校核。重點一是產品結構工藝分析，在符合使用要求的情況下，

6、盡量簡化產品模具的生產，另一個是模具結構的設計，設計合理的模具，以滿足制件結構和精度的要求，合理安排加工工藝，完成加工要求的前提下降低模具制造成本。 關鍵字：ABS;側型芯成型;斜導柱抽芯;結構. The design of injection mold and forming process for the soleplate of meter box Abstract:The product designed in the topic is the flashlight shell shape. Firstly, analyzing the material performa

7、nce, choosing ABS as material to make work piece. Next, makes the macro analysis to the work piece, the structure of the work piece is not very complex, and the accuracy requirement is not high, the biggest difficulty is side nowel moulding, deciding to adopt the inclined post take out core by gener

8、alized analyses the designing of the structure of the product and the production efficiency. Finally , carries on the analyze process, design the model and examine the related parameter about injection molding machine .The one point is the studying of the structure of the product, simplifies the pro

9、duct mold's production as far as possible, in tallies with in the operation requirements situation, another is the designing of mold structure , the rational design to satisfy structure and the precision request of the work piece, under the condition of after finishing the request of machining and t

10、he rational arrangement of the processing craft, lower the price in making the model. Key words: ABS; side nowel moulding; inclined post take out core; configuration. 1.選題背景 1.1塑料模具的發(fā)展狀況及地位 模具是工業(yè)生產的基礎工藝裝備。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關注。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產制件所表現(xiàn)出

11、來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。 現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展為素有“工業(yè)之母”美譽的模具工業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機遇，而模具材料的應用在模具制造中起舉足輕重的作用。塑料，作為重要的模具材料之一，隨著家電、汽車、電子、電器、通訊產品的迅猛發(fā)展而得到更為廣泛的應用。塑料模具，成為時下模具品種之“關鍵詞”。近年來,我國塑料模具業(yè)發(fā)展相當快，目前，塑

12、料模具在整個模具行業(yè)中約占30%左右。當前，國內塑料模具市場以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展重點為工程塑料模具。我國國民經濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，僅汽車行業(yè)將需要各種塑料制品36萬噸；電冰箱、洗衣機和空調的年產量均超過1000萬臺；彩電的年產量己超過3000萬臺。家電行業(yè)近期家電業(yè)所需模具量年增長率為10%。一臺電冰箱約需模具350副，價值約400萬元；一臺全自動洗衣機約需模具200副，價值3000萬元；一臺空調器僅塑料模具就有20副，價值150萬元；單臺彩電大約共需模具140副，價值約700萬元。則僅彩電模具每年就有約28億元的市場。隨著家電市場競爭的白熱化，外殼設計成為重

13、要的一環(huán)，對家電外殼的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。業(yè)內人士普遍認為，大型、精密、設計合理（主要針對薄壁制品）的注塑模具將得到市場的歡迎。在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高，且發(fā)展速度將高于其他模具。 塑料成型模具的發(fā)展方向包括：①模具CAD/CAE/CAM技術應用的普及，以提高模具制造精度，縮短制造周期；②模具零件加工和裝配朝著“零公差”要求發(fā)展；③模具結構設計往“免試?！狈较虬l(fā)展；④精密注射成型設備向超高速、全電動、智能化等方向發(fā)展。 在此背景下，如何更深入地認識塑料模具的發(fā)展狀況并把握其市場走向，成為重要課題。而站在塑料制件模具的設計生產去探求此課題的實

14、質與內涵，成為最佳視角。 1.2 選擇儀表盒底板件的背景及意義 “儀器儀表往往被看做科研和工業(yè)生產的‘配角’，然而它早已成為我國科技發(fā)展和提升工業(yè)產品質量的核心組成部分，作用舉足輕重。事實證明，中國科技實力與經濟發(fā)展的‘咽喉’，部分地被卡在儀器儀表這一關上?！??儀表盒底板，它的結構設計及質量也是非常重要的。目前，主要采用注射成型的方法得到儀表盒底板，用這種方法生產的優(yōu)點是：成型周期短，能一次成型外形復雜的結構，對各種塑料的適應性強，生產效率高。?儀表盒底板采用的材料主要有：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等。由于ABS綜合性能好，沖擊韌性好，機械強度高，

15、易于成型和機械加工等優(yōu)點，常采用其作為儀表盒底板材料。研究儀表盒底板注射模是順應當前科技及模具制造行業(yè)發(fā)展需要的，具有重大的意義。 1.3 選材及性能分析 本課題來自企業(yè)產品生產課題，產品外形尺寸為138X62X24.5（單位毫米），制件為黑色。由于儀表盒所處的工作環(huán)境的要求，所選用的材料應具備一定的阻燃性。故選用ABS阻燃塑料。 1.3.1 ABS (1) ABS名稱： a.化學名稱：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物； b.英文名稱:Acrylonitrile Butadiene Styrene ； (2) 性能： ①物理性能 ABS樹脂無毒、無嗅、堅韌、質硬、呈剛性，有較好

16、的耐低溫性和耐蠕變性。ABS樹脂不透水，常溫下吸水率＜1％，表面可拋光。 ②機械性能 沖擊強度:ABS樹脂有極好的沖擊強度，而且在低溫下強度下降不多。沖擊強度的大小主要與橡膠含量、接枝率和橡膠形態(tài)等因素有關。 拉伸強度 ABS樹脂的拉伸強度一般為35～50MPa，相氏橫量為1.4～2.8GPa，屈服伸率2～4％。 壓縮強度:ABS的壓縮強度比拉伸強度大。標準ABS樹脂在14.1MPa壓縮負荷下，50℃經24小時，尺寸變化不超過0.2～1.7％。 A.彎曲強度 ABS樹脂的彎曲強度可達28～70MPa。 B.耐磨性 ABS樹脂扽愛模型能很好，雖不能作自潤滑材料，但由于有良好的尺寸穩(wěn)定

17、性，故可做中等負荷的軸承。 C.抗蠕變性 ABS樹脂的抗蠕變性視品種不同而異，超高沖ABS制品可承受7MPa負荷，而尺寸不變化。 ③熱電性能 一般ABS的熱變形溫度為93℃，耐熱級可達115℃，脆化溫度可達-7℃，通常在-40℃時仍有相當強度。ABS制品的使用溫度為-40～100℃.ABS的熱穩(wěn)定性差，250℃時既能分解產生有毒的揮發(fā)性物質。一般ABS易燃，無自熄性。 ④電性能 ABS有良好的電絕緣性，且很少受溫度、濕度影響，能在很大頻率范圍的保持恒定。 ⑤化學性能 ABS樹脂對水、無機鹽、堿及酸類幾乎完全呈惰性，能溶于酮、醛、酯和氯化烴，而不溶于大部分醇類和烴類溶劑，但與烴類長

18、期接觸后軟化和溶脹。ABS表面受冰醋酸、植物油等化學品的侵蝕能引起應力開裂。 密度：1.02～1.16g/cm3； 注射速度：建議使用快速的注射速度。 流道和澆口：可以采用所有常規(guī)類型的澆口； (3) 成型工藝特點: a.干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件為80-90 下最少干燥2小時； b.熔化溫度：210-280 ；建議溫度：245 ； c.模具溫度：25-70 （模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔度較低）； d.注射壓力：500-1

19、000Pa； e.注射速度：中高速度 f.成型收縮率:0.4-0.7% 1.4設計內容 本課題是在給定二維產品圖紙和塑料件實樣的基礎上，對塑料件進行注射成型分析，確定模具結構，選擇注塑機型號，完成模具設計。 基本內容包括： (1) 根據(jù)產品的二維圖紙利用三維建模平臺建立三維模型： 主要是根據(jù)二維圖紙利用PROE軟件進行造型，并利用軟件測得本產品的體積和重量； (2) 利用二維繪圖軟件平臺設計出完整的模具裝配圖和零部件圖： 主要是利用所學的知識對塑料件進行注射成型分析確定合理的模具結構，并利用AutoCAD軟件進行繪制出完整的模具裝配圖和零件圖，并打印出來； (3) 編制模

20、具主要零件的制造工藝和模具裝配工藝； (4) 完成畢業(yè)論文：應包括所有的說明、分析和計算。 1.5 應解決的主要問題 結合儀表盒底板件注射成形工藝及模具設計的特點，本課題應解決的主要問題: ①斜導柱滑塊抽芯機構設計； ②塑件設計怎么反映工藝、成型指標； ③型芯抽芯的驅動力來源； ④模具空間較小，推桿的分布要保證推出力均衡且不影響制件的外觀； ⑤進料不能影響制件外觀； 此外，成型設備的改造也是必須考慮的一個重要問題。 2.塑件成型工藝性分析 2.1 塑料材料 (1) 材質：丙烯睛－丁二烯－苯乙烯共聚物（ABS,橙黃色） (2) 工藝參數(shù)： 成型收縮率：0.4%-0.7

21、% ； 成型溫度： 前段160～180℃ ;中段：210-260 ;后段：210-260 ；噴嘴：210-260 ； 模溫：40-80 ； 注射壓力：100-150MPa (3) 成型性能：在比較寬廣的溫度范圍內具有較高的沖擊強度，尺寸穩(wěn)定性好，制品表面光澤度高，具有良好的涂裝性和染色性，而且絕少出現(xiàn)塑后收縮。 2.2 表面質量 (1) 外表面：外露表面為噴砂花紋面，配合表面Ra3.2～0.8μm；無明顯的表面缺陷； (2) 內表面：側面Ra3.2～0.8μm；端面Ra6.3～1.6μm； (3) 外觀：輪廓清晰，過渡圓角均勻、外形美觀。 2.3 尺寸和精度 尺寸：

22、這里的尺寸是指塑料制件的總體尺寸大小。由于受塑料流動性的影響，對流動性差的塑料或薄壁制件，在注射或壓住成型時塑件的尺寸不能太大，以免塑料容體充不滿模具型腔或使產生的熔接痕強度過差，從而使塑件不能正常成型或對塑件的外觀和強度產生影響。此外，塑件尺寸還受現(xiàn)有的成型設備規(guī)格，參數(shù)等的影響。 尺寸精度：塑料制件尺寸公差：塑件圖上無公差要求的默認為8級精度，本人所選塑件材料為丙烯氰—丁二烯—苯乙烯共聚物，故定塑件的等級為：5級精度。與配件相配合部分的尺寸精度要求較高，裝配后無松動，相配件外輪廓形狀應吻合，過渡平順。 2.4 結構特點 產品外形最大尺寸為138X62X24.5（單位毫米），制品為盒形

23、件，壁厚較為均勻1.4-3mm，兩邊帶有多個凹槽和孔及突起，對稱性好。 制件二維截圖、三維外形如圖2-1、圖2-2所示。 圖2-1 制件的二維圖 圖2-2 制件的三維圖 結論：采用普通熱塑性塑料注射模成型即可，塑件精度MT5級；模具精度IT11以上。 2.5 塑件注射工藝性 制件各尺寸如上面圖形標注所示，其中，塑件的殼形件的外形由型腔成型，內壁由型芯成型，脫模斜度為1°；塑件基本參數(shù)為： 面積（mm2）： 8556mm2 體積（mm3）：22245.5mm3 3.塑件成型方案設計 3.1 分型面選擇 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在

24、模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。根據(jù)參考文獻[1]P90-P93選擇分型面時，為保證制件能順利地從型腔中脫出且便于模具加工，一般應考慮以下幾種因素： 第一，分型面必須開設在制件斷面輪廓最大的地方。 第二，分型面處不可避免地會在塑件上留下溢料痕跡，故分型面最好不要選擇在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉角處。 第三，從制件的推出裝置考慮，分型時要盡可能地使制件留在動模。 第四，為保證制件相關部位的同心度出發(fā)，同心度要求高的塑件，

25、取分型面時最好把要求同心的部分放在分型面的同一側。 第五，有側凹或側孔的制件，當采用自動側向分型抽芯時，一般將抽芯或分型距離較長的一邊放在動定模開模的方向上。 第六，為了便于模具加工制造，應盡量選擇平直且易于加工的分型面，且分型面的位置要有利于制品排氣、脫模。 結合課題中制件(圖3-1)實際情況： 圖3-1 本制件為儀表盒類零件屬外觀件，其外表面為花紋面，因此制件的兩個側面均要用斜導柱分型抽芯，否則制件脫模時花紋面有拉毛現(xiàn)象，影響制件外觀。其分型面可選方案如下： v 方案一：選取A-A作為分型面（如圖3-1示）。 v 分析：如選A-A作為分型面，產品將留在動模上，好

26、脫模；脫模時頂桿作用在產品背面不會影響制品外觀。 v 方案二：選取C-C作為分型面（如圖3-1示） v 分析：如選C-C作為分型面，產品將留在定模上，不好脫模；如果強制脫模，頂桿作用在產品正面會影響制品外觀。 v 結論：從以上分析不難看出方案二較為合理，故分型面選A-A較為合理。 3.2型腔數(shù)確定 由于制件外形尺寸較大，按要求采用一模一腔成型，制品處在模具中心位置。 3.3 澆注系統(tǒng)類型與位置選擇 3.3.1 澆口的選擇 v 方案一：點澆口——開在分型面上，從制件中心進料，成型容易，表面光澤，澆口附近流痕減少，改善了物理性質。 v 方案二：潛伏式澆口——塑件表面不會留下澆口痕

27、跡，同時可采用較簡單的兩板式模具，但不適于強韌性的塑料。 v 結論：綜合考慮以上方案，選方案一較為合理。 3.3.2 澆口尺寸的確定 根據(jù)參考文獻[2]，主流道與噴嘴接觸處做成半球形的凹坑，凹球半徑比噴嘴大1～2mm，設置為10.5 mm，使噴嘴與凹球嚴密地配合，避免高壓塑料熔體溢出。主流道小端尺寸應比噴嘴孔直徑約大0.5～1 mm以上，一般在φ4～8mm范圍內。本課題制件為普通大小的尺寸，將小端尺寸設為4mm，錐角取2度。如圖3-2所示： 圖3-2主流道尺寸 3.4 成型零件結構設計 (1)型腔：整體式;整體鑲入式;整體+局部鑲入式;

28、 a.型腔整體式 優(yōu)點：強度、剛度好，表面拼接痕少，曲面過渡圓滑；冷卻系統(tǒng)易開設，有利于縮小模具總體尺寸；缺點：結構復雜、制造難度大，電火花加工量大，加工時間長，修模難，造價高。 b.型腔整體鑲入式 優(yōu)點和缺點與整體式相近，并節(jié)省了優(yōu)質材料，制造工藝有一定改善；但增加了 模具總體尺寸，冷卻系統(tǒng)開設受一定限制。 由于該制件機構較為緊湊使用局部鑲入式不利于推桿的布置。 結論：采用型腔整體鑲入式 型腔材質選擇：55、40Cr、P20、SM1、SM2、8CrMn、PCR 依據(jù): ①批量：中等件，2萬以下，選55或40Cr； ②表面加工：光潔、紋飾、火花加工，預硬鋼P20； ③

29、耐磨：SM1、SM2、8CrMn； ④耐蝕：PCR； ⑤高精度：析出硬化鋼PMS。 結論： P20，加工性及綜合性較好 (2)型芯：整體式;整體+局部鑲入式; a.型芯整體式 優(yōu)點：曲面過渡圓滑；拼接痕跡少；冷卻系統(tǒng)易開設； 缺點：結構復雜、制造難度大，電火花加工量大，加工時間長。 b.整體型芯+局部鑲入式 既具有整體式的優(yōu)點，又改善了局部制造工藝（如圓形小型芯）；但冷卻系統(tǒng)開設受一定限制。 由于零件結構較復雜且抽芯距較短，選用整體式達不到成型要求。 結論：選整體型芯+局部鑲入式 材質：P20，預硬30-40HRC 。 3.5 脫模結構設計 3.5.1 脫模力計算

30、 注射模成型過程中的開模力和脫模力，都是由于型腔殘余壓力使塑料件與型腔和型芯之間產生了接觸壓力。需要有足夠的開模力和脫模力，才能保證塑件順利脫模。由查書[2]P219式（4.6-22）薄壁盒形塑件的脫模力： Qc=2KfcaE(Tf-Tj)th/(1-0.5μ) (3-3) =2*3.14*0.95*0.45*8*10-5*2.2*103*(100-60)*1.5*38/(1-0.5*0.38) =1330.02N Qc—薄壁盒形塑件的收縮脫模力； K—斜度修正系數(shù)； f

31、c—塑件與鋼型芯表面間的脫模系數(shù)； a—塑料的線膨脹系數(shù)； E—塑料材料的拉伸彈性模量； Tf—軟化溫度； Tj—脫模頂出時塑件的溫度； t—塑件的壁厚； h—型芯脫模方向高度； μ—塑料材料的泊松比； 對于本設計而言，脫模力主要作用于殼形件。 3.5.2 脫模機構的選用及布局 (1) 推桿推出機構 特點:加工簡單、安裝方便、維修容易、使用壽命長、脫模效果好，但是，因為 他與塑件接觸面積一般比較小，設計不當易引起應力集中而頂穿塑件或使塑件變形，因此當脫模

32、斜度小或脫模阻力大的制件，應增加推桿的數(shù)量，增大接觸面積。 (2) 推管推出機構 特點及應用：推管端面全周與塑件接觸，作用力均勻；塑件上不會留下推出痕跡； 與推管配套的小型芯固定較困難。適用于環(huán)形、筒形或中間帶孔塑件的推出，以及塑件中較高的管形凸臺部位推出。 (3) 推板推出機構 特點及應用：推板與塑件周邊接觸，作用力大且均勻；塑件上不會留下推出痕跡；推板還可參與塑件端面的成型。適用于各種薄壁罩形件、筒形件等。 綜合考慮：從前面分型面的選擇來看推管、推板推出機構并不適合該成型布置下的儀表盒底板的推出，而且推桿推出在制作和簡化模具方面也有一定的優(yōu)勢，并且能順利完成制件的

33、脫模。 結論：選用推桿推出機構完成制件的脫模（布置如圖3-3）, 在設計中推桿采用H7/f6配合。 圖3-3推出機構 為了保證推出時制件受力均勻，防止推出變形。推桿的布置要相對均勻，結合制件的空間位置兩端的推桿選用φ3，中間的推桿采用φ5，推出系統(tǒng)如圖3-4紅色標記的所示： 圖3-4脫模機構的布局 3.5.3 凝料脫出機構的設計 本設計采用二次分型，因此要保證注射后制件留在定模型芯上，必須設置主流道凝料拉料桿。查[2]P678結構形式如圖3-5，參數(shù)見表3-1。 圖3-5拉料桿 表3-

34、1 拉料桿相關參數(shù) 項 目 拉 料 桿 尺 寸（單位mm） 符 號 D d1 d2 a H h1 h2 基本尺寸 4 3 5 5 37 2 3 上 偏 差 －0.02 —— —— —— ０ —— —— 下 偏 差 －0.05 —— —— —— －0.1 —— —— 3.6 導向、定位機構設計 3.6.1 導向機構的作用 （1）定位作用：合模時保證動定模正確的位置，以便合模后保持模具型腔的正確形狀； （2）導向作用：合模時引導動模按序正確閉合，防止損壞凹、凸模。 （3）承載作用：導柱在工作中承受一定的側向壓

35、力。 3.6.2 導向機構結構及設計 模具設計通常購買標準模架，其中包括了導向機構，導向機構包括導套和導柱，由于該課題的制件精度要求不高，且沒什么特殊要求，選用典型的直導柱即可。根據(jù)模架的尺寸結構選用φ20的導柱，然后選用相對應的導套。導柱和導套配合的方式，安裝段與模板間采用過渡配合H7/n6，導向段與導向孔間采用動配合H7/f7，固定段表面粗糙度為Ra1.6μm導向段表面用Ra0.8μm，導柱需要有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的芯部，因此采用低碳鋼（20號鋼）滲碳（0.5～0.8mm深），經淬火處理56～60HRC。如圖3-6所示： 根據(jù)參考文獻[3]第967頁表13.2－5選取標準

36、帶頭導柱為： 導柱 ?20×90－20鋼 GB/T4169.4-1984 圖3-6標準帶頭導柱 導套內孔與導柱之間為動配合H7/f7，外表面與模板孔為較緊的過渡配合H7/n6，粗糙度內外表面均用Ra0.8μm，材料選用T8A淬火處理，表面硬度為50～55HRC，低于導柱5度。如圖3-7所示： 根據(jù)參考文獻[3]第966頁表13.2－4選取標準帶頭導套為： 導套 ?20×32(1)－T8A GB/T4169.3-1984 圖3-7標準帶頭導套 3.7 模具冷卻系統(tǒng)設計 3.7.1制品所需冷卻時間的計算 查[1]P208公式3-9-3;

37、 t=S2ln{8/∏2[(θc-θm)/(θ-θm)]}/ ∏2a1 (3-5) S——制品的壁厚，mm　　　　　　θc——塑料注塑溫度，°C θm——模具型腔壁溫度，°C　　　θ——塑件脫模時的平均溫度，°C a1——塑料熱擴散系數(shù)，m2/s　 查表得t=1.52ln{8/∏2[(220-55)/5]}/ ∏2*2.67 =0.28s　 3.7.2冷卻介質一邊所需傳熱面積的設計計算 (1) 冷卻介質用量的計算 查[1]P209公式3-9-4; Q1=N*m*q，V=G*q/60*C*ρ(

38、θ1－θ2) (3-6) m—每次注塑塑料質量，Kg/次 N——每秒鐘注塑的次數(shù) Q1——每秒鐘釋放的熱量(J)q——單位質量塑料熔體在成型過程中放出的熱量KJ/Kg V——冷卻水的體積流量（m3/min） G——單位時間內注入模具內的塑料質量（Kg/h） θ1——冷卻水的進口溫度（°C） θ2——冷卻水的出口溫度（°C） 查表得V=1.28*10-3m3/min,所以查表選冷卻水道直徑6mm即可滿足冷卻要求。 (2) 冷卻水孔總傳熱面積A 查[1]P210公式3-9-11;

39、 A=G*q/3600*(θw-θi) (3-7) =1472.1*350/3600*(85-60) =5.72m2 (3) 冷卻水路的結構形式 · 圖3-8上下式冷卻水路 3.8 模架選用 選擇依據(jù)：根據(jù)型腔布局、澆注系統(tǒng)形式、 成型零件結構、側抽芯機構、推出機構、冷 卻系統(tǒng)的設置要求，估算出模架周界尺 寸為 300×230×225mm； 可得結果：選三板式模架較為適合， 如圖3-9所示。 4.模具結構設計 4.1

40、模具成型零部件設計 圖3-9 三板式模架 精密模型腔、型芯尺寸及公差的確定應充分考慮模具制造公差要求、塑料成型收縮率的波動、使用磨損量等的影響以及修模的需要。普通注射模成型零件尺寸計算采用的是平均值計算法；而精密模成型零件尺寸計算應采用極限值計算法（極限制造公差、極限收縮率、極限磨損量）。 4.1.1 成型零件重要工作尺寸計算 成型零部件工作尺寸的計算采用平均收縮率法計算。查得ABS材料的收縮率真為a=0.4%～0.7%，取平均收縮為 =0.6%。根據(jù)參考文獻[4]第113、114頁計算公式并查相應的表格得:

41、 圖4-1制件尺寸圖 表4-1成型零件尺寸計算 尺寸分類 計算公式 塑件尺（mm） 塑料的平均收縮率（％） 公差△ 模具尺寸（mm） 型腔徑向尺寸 LM=[(1+Scp)Ls-3/4Δ]+δz 26.5 0.6% 0.52 62 0.18 58 0.22 型芯徑向尺寸 LM=[(1+Scp)Ls+3/4Δ]-δz 3.7 0.20 5.8 0.22 1.4 0.18 1.85 0.20 6 0.28

42、 型腔深度尺寸 HM=[(1+Scp)Hs-2/3Δ]+δz 4.8 0.18 4.9 0.22 型芯高度尺寸 HM=[(1+Scp)Hs+2/3Δ]-δz 2.6 0.52 47.37 0.16 其中，Δ—塑件的公差 　δＺ—零件的制造公差，取塑件公差的1/3 ＬＭ—成型零件相對應的徑向尺寸 ＬＳ—塑件的徑向公稱尺寸　　　ＨＭ—成型零件相對應的高度尺寸 ＨＳ—塑件的高度尺寸　　　　?。觕p—塑件的平均收縮率 4.1.2 成型零件結構設計 由前面成型零件結構設計，選用整體鑲入式型腔；整體式型芯。該模具的加工精度普通精

43、度要求。整體式特點：強度、剛度好，表面拼接痕少，曲面過渡圓滑；冷卻系統(tǒng)易開設，有利于縮小模具總體尺寸；但結構復雜、制造難度大，電火花加工量大，加工時間長，修模難，造價高。鑲拼式型芯具有以下的特點：①可以分別對各拼塊進行熱處理，并分別達到各自需要的硬度要求，提高成型零件硬度、剛度、耐磨性，因而能長時間保持成型件的初始精度性能，延長了模具的使用壽命。②便于進行磨削加工，提高成型零件的精度，因而保證了塑件的精度要求。③由于各鑲拼件的制造公差很小，提高了成型零件的互換性，有利于成型零件的維修和更換。④可以很方便的沿脫模方向開設脫模斜度，并可進行鏡面研磨，既提高了塑件的光亮度，又可以采用較小的脫模斜度，

44、而能使塑件順利脫模。⑤可以對各組件進行化學處理，提高它們的耐腐蝕性能。⑥可以方便的在需要的部位開排氣槽，以便于塑件的成型。⑦由于組合件基本上采用機械加工，特別是采用磨削的高精度加工，避免了人工加工量，提高了機床的利用率，提高了相對的生產率。但是由于鑲拼塊越多，越容易產生錯位，使正確組裝產生困難，且不利于水路的開設，因此鑲拼塊又不宜過多。 （1）模具成型部分的結構設計 凹模是用來成型塑件外形輪廓的模具零部件。其結構與塑件的形狀、尺寸、使用要求、生產批量以及模具的加工方法等有關，常用的結構形式有整體式、嵌入式、鑲拼組合式和瓣合式四種類型。制件的尺寸精度要求雖然不高，但由于成型結構的要求，為便

45、于加工和保證精度，采取的方法是將型腔和型芯分解為小鑲塊，再嵌入模體會比較好加工，但模具結構較緊湊，采用局部鑲入式布置推桿時鑲塊壁厚太薄或使模具結構過大，因此采用整體鑲入式型腔更適合。具體形式如4-2圖所示， 圖4-2 定模的鑲拼結構(組合式) （2）模具型芯的結構設計 型芯是用來成型塑件內表面的零件，型芯分為整體式和組合式兩種。因為型芯的加工較凹模相對容易一些，所以大多數(shù)型芯常做成整體式。但是在本設計中選用組合式結構，主要取決于產品的構造組成比較特殊，采用組合式分開加工比較方便，如圖4-3所示：

46、 圖4-3 動模上的型芯組合結構 4.1.3 排氣方式及排氣槽的設計 由于該制品為小型塑件,且不采用特殊的高速注射,選用分型面排氣,為了增加分型面的排氣效果,可增加分型面的粗糙度,并使加工的刀痕或磨削根順著排氣方向。 4.2 模具強度與剛度計算 4.2.1型腔(下模)的側壁和底板厚度計算 注射模在其工作過程中需要承受注射壓力、保壓力、鎖模力和脫模力等各種外力。如果型腔壁厚和底板的厚度不夠，當這些外力的數(shù)值過大，型腔中產生的內應力超過型腔材料本身的許用應力[σ]時，注射模及其成型零部件會產生塑性變形或斷裂破壞,導致整個模具失效。因此,設計成型零部件時,應進行強度校核。另外，在外力作用比

47、較大時，即使模具不產生塑性變形或斷裂破壞，也有可能產生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此會發(fā)產生溢料或飛邊現(xiàn)象，導致制件無法滿足技術質量要求。因此,設計成型零部件時,應進行剛度校核。 分析表明對于大尺寸的型腔剛度不足是主要矛盾，應按剛度條件設計，按強度條件校核；而小尺寸的型腔在發(fā)生足夠大的彈性變形前往往因強度不足而破化，因此應按強度條件設計，按剛度條件校核。此模具型腔為整體式，且型腔結構類似矩形，可按矩形凹模整體式型腔進行計算,型腔壁厚壁厚和底板厚度計算： (1)注射模型腔內壁所受到的單位平均壓力根據(jù)塑件材料或塑件形狀不同而不同。一般來說，只有

48、注射機機筒壓力的25％～50％， 既 p=(25％～50％) =42.5～85MPa。 (4-1) (2)型腔側壁厚度按剛度計算 根據(jù)參考文獻[3]第385頁公式9.4－36、9.4－45b、9.4－38、9.4－49得 ＝5.26mm (4-2) 式中 ——凹模壁厚(mm)； P——模腔壓力(MPa),一般為30～50 MPa，根據(jù)上面的計算所得，這里取p=50 MPa； E——模具材料的彈性模量（MPa），在一般工作溫度下，P20為預硬化塑料模具鋼，?。? δ

49、——成型零件的許用變形量(mm), 根據(jù)參考文獻[5]第124頁表3-37得，ABS材料的對應的許用變形量δ=0.04～0.05mm； h——凹模型腔深度尺寸(mm)，h=13.2mm； c——由h/l而定的系數(shù)，根據(jù)h/l=0.17查參考文獻[5] 第124頁表3-38得c=0.95； 型腔側壁厚度按強度計算: ＝9.3mm (4-3) a——由l/h而定的系數(shù)； σ——模具材料的許用應力（MPa），P20為預硬化塑料模具鋼，??； 型腔底板厚度按剛度計算 ＝1.47mm

50、 (4-4) ——由l/b而定的系數(shù)，根據(jù)l/b=1.29查參考文獻[5] 第124頁表3-39得=0.0209； 型腔底板厚度按強度計算: (4-5) ——由l/h而定的系數(shù)； B——矩形凹模型腔短邊長度（mm）。 由以上計算可得模具的結構尺寸、應取剛度、強度計算中的大值為計算結果。實際生產中所用的型腔側壁厚度S≥，型腔底板厚度T≥。 由計算結果可知設計中的型腔壁厚滿足強度、剛度的要求，因為下模型腔的深度與上模型腔一樣且壁厚大于下模型腔，因此無須計算。 4.3 模具結構總圖繪制

51、 圖4-4 主視圖 圖4-5 俯視圖 圖4-6 左視圖 4.4 成型零件的加工工藝 4.4.1 選材 由于此塑件的材料是ABS。普通成型，對成型零件的各種性能要求都不高。型芯和型腔材料均選用P20。該鋼材切削性、焊接性優(yōu)越鋼材；潔凈度高，具有良好的鏡面精加工性能；出廠硬度：（硬化及回火）HB330～370，HRC 34～40；硬度和光潔度、耐磨性都較好，且價格比較便宜。 4.4.2型腔的加工 型腔（

52、下模板）的加工工藝查參考文獻[12]P205，具體的加工流程如表4-2： 表4-2型腔具體的加工流程 工藝序號 工藝名稱 加工內容及技術說明 10 鍛造 將坯料反復鍛造后退火，以改善其內部組織 20 退火 消除殘余應力，改善起切削加工性能 30 刨（銑） 刨（銑）六面，并保證垂直度留研磨余量0.8～1mm 40 磨 磨六個面達到規(guī)定尺寸要求 50 劃線 按圖樣有鉗工劃出螺釘孔及冷卻水孔 60 鉆 鉆出螺釘孔及冷卻水孔 70 銑 銑出鑲塊的臺階及型腔，達到規(guī)定尺寸要求 80 電火花 根據(jù)型腔的形狀制作電極，電火花處理達到型腔的尺寸要求 9

53、0 熱處理 按圖樣要求淬火回火處理 100 拋光 對型腔的重要尺寸和配合尺寸進行拋光 5.注射機的選用及相關參數(shù)的校核 5.1 塑件基本參數(shù) 體積: 22245.5mm3 最大投影面積: 10904.5mm2 模具基本參數(shù)：三板式300×230×225模架。 初選設備：SZ-60/450(臥式) ,廠家:上海第一塑料機械廠 理論注射容量/cm3：75 螺桿直徑/mm：30 注射壓力/MPa：170 注射速率/(g/s)：60 塑化能力/(g/s):5.6 螺桿轉速/(r/min)：1

54、4-200 噴嘴球半徑/mm：20 最小容模厚度/mm：100mm 最大容模厚度/mm：300mm 鎖模力/KN: 450 拉桿內間距/mm:280*250 移模行程/mm:220 鎖模形式:雙曲肘 定位圈直徑/mm：55 5.2 注塑機參數(shù)校核 5.2.1 最大注塑量 注塑機的最大注塑量應大于制品的重量或體積（包括流道及澆口凝料飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好在注塑機的最大注塑量的

55、80%。 所以選用的注塑機最大注塑量應0.8M機>=M塑件+M澆式中： M機——注塑機的最大注塑量，單位g。 M機>=(M塑件+M澆)/0.85=（2*10+4.23）/0.85＝28.5g M機=75g>28.5g所以滿足要求。 5.2.2 鎖模力校核 鎖模力是注射機鎖模裝置施加于模具的最大夾緊力。鎖模力的作用在于平衡和克服模腔壓力產生的使模具沿分型面張開的力，保持模具緊密鎖合，防止溢料。注射機鎖摸力與模腔壓力的關系可用下式表示： F0 ≥k??P0?A (5-1) F0——注射機鎖模力；

56、 k——安全系數(shù)，一般取1/3～2/3； P0——注塑機料筒內螺桿或柱塞施于塑料熔體的壓力（30Mpa～50MPa）； A——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影之和； A=2×26.7×64.4+6×50=4312.8mm2 FO>k?P0?A=2/3×50×4312.8=143.76KN 因為F0=450KN>143.76KN，滿足要求。 5.2.3 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 a.模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相適合。 即模具長×寬<拉桿面積 模具長×寬為230×225(mm×mm)<注塑機拉桿間距280×250(mm×mm)故滿足要求。 b.模

57、具閉和高度校核 模具實際厚度H模=280mm 注塑機最小容模厚度100mm, 最大容模厚度300mm. 即Hmax>H模>Hmin，故滿足要求。 5.2.4 開模行程校核 注射機的開模行程為220mm，其中H1=13mm，H2=104mm， 由校核公式： S≥H1+H2+（5-10）mm (5-2) H1——推出距離，單位mm； H2——包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度，單位mm； S機——注塑機最大開模行程。 S機=220mm≥13+104+10=127mm 故開模行程滿足要求 綜上可得該注射機選擇合理。

58、 6.結束語 本人設計的產品是儀表盒底板件。改產品對外觀有一定要求，強調外表輪廓的統(tǒng)一性，結構不是很復雜，尺寸精度要求也不高，然而，“麻雀雖小，五官具全”。該產品的模具具備了塑料模具的各種典型的特點。經過這階段的畢業(yè)設計工作，我對塑料注射成型工藝及塑料模具設計的相關知識有了較全面的認識和掌握，特別是對塑料注射模具的成型零件結構、模溫控制系統(tǒng)、型腔排氣系統(tǒng)、塑件的脫模機構、斜導柱抽芯機構、模具剛度增強機構等方面的設計要點有了較為深入的研究，同時對模具成型零件的加工方法也有了更多的了解。通過本次課題的研究，獲得了以下幾點結論： （1）在整個設計過程中，確定

59、分型面進行型腔布局是關鍵。 （2）合理的模具結構設計是保證塑件達到高精度要求的必要條件。 （3）模具采用一模一腔設計，且?guī)в星都?，因此生產效率比較低。 （4）由于模具成型部分型腔大部分采用數(shù)控銑和電極加工，因此制作成本比較高。部分凸模型芯單獨加工制作，可以互換，增加了模具的壽命 （5）模具設計過程中應全面考慮，定下總體方案先畫出二維草圖，再根據(jù)設計過程中出現(xiàn)的問題做適當?shù)恼{節(jié)和修改，此外，設計時應多為實際生產做考慮，在符合產品要求情況下盡量降低加工難度和成本。 由于時間的限制，本課題設計的儀表盒底板件模具尚未完成實際制造，且塑件結構的合理性和模具的可靠性等還要依賴于模具試生產來檢驗，

60、這部分工作還有待進一步深入進行，有待更多人的參與。 致謝 畢業(yè)設計已經到了收尾階段，在這近三個月的設計過程中，首先感謝劉昌棋老師的精心指導，劉老師給我提出了許多寶貴的意見，從課題選擇、設計框架、內容體系的安排直至成文后一次又一次的修改。劉老師熱情待人、認真的研究精神和嚴謹?shù)慕虒W態(tài)度也深深感染了我，借此論文完成之際特向他表示我的敬意和感激之情。 同時，在設計過程中資料的收集、軟件的應用、文字的處理等方面，得到了很多同學、朋友的積極幫助，占用了他們許多寶貴時間，在此也向他們表示由衷的感謝。此外，感謝答辯組委會老師在百忙之中抽時間評閱我的論文及設計內

61、容，并根據(jù)所設計的內容提問我相關的專業(yè)問題，指引我做更多的思考，讓我對所做課題有了更深入的認識，為我整個畢業(yè)設計畫上圓滿的句號。 最后，我還要感謝大學四年來所有的老師，他們淵博的學術知識、認真的教學態(tài)度在課堂上使我受益匪淺，他們用辛勤的汗水給我們換來了掌握知識的機會，他們的熱情工作為我學業(yè)的完成提供了良好的環(huán)境！ 參考文獻 [1]俞芙芳.[新編簡明塑料模具實用手冊].福建科學技術出版社.2006. [2]唐志玉 .《塑料模具設計師指南》.國防工業(yè)出版社.1999.6 [3]中國機械工程學會 中國模具設計大典編委會

62、.《中國模具設計大典 第2卷 輕工模具設計》.江西科學技術出版社.2002 [4]賈潤禮 程志遠.《實用注塑模設計手冊》.中國輕工業(yè)出版社.2000 [5]王孝培.《塑料成型工藝及模具設計簡明手冊》.機械工業(yè)出版社.2006 [6]蔣繼宏 王效岳.《注塑模具典型結構100列》.中國輕工業(yè)出版社.2000.6 [7]申開智 .《塑料成型模具》（第二版）.中國輕工業(yè)出版社.2002. [8]張克惠.[注塑模設計].西北工業(yè)大學出版社.1995 [9]范有發(fā).《塑料成型模具》課件 [10]張玉 劉平.《幾何量公差與測量技術》.東北大學出版社.2003.10 [11]鄒繼強 編著 塑

63、料模具典型結構圖冊 模具制造雜志社編輯出版 [12]傅建軍 主編 模具制造工藝 機械工業(yè)出版社 [13] J.E.Martini, J.Ellen, Master’s Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1981 [14] J.E.Martini, N.P.Suh, F.A.Waldman, [J].U.S.Patent, 1984 [15] S.W.Cha, N.P.Suh, et al, [J].U.S.Patent, 1992 如需模具總裝圖零件圖，請聯(lián)系QQ：23369113 Email：23369113@