輪轂的注塑模設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）.doc

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1、河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 輪轂的注塑模設(shè)計河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械電子工程系（分院）畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書姓 名專 業(yè)模具設(shè)計與制造班 級畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目輪轂的注塑模設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）選題的目的與意義通過輪轂的注塑模具設(shè)計，增強了我的綜合分析能力和應(yīng)用能力，掌握了分析塑料成型工藝和注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本技能，了解了塑料成型過程中的主要特性，提高了應(yīng)用基本知識解決生產(chǎn)實際問題的綜合能力。畢業(yè)設(shè)計（論文）的資料收集情況（含指定參考資料）1、史鐵梁：模具設(shè)計指導(dǎo)，機械工業(yè)出版社，2003年8月；2、閻亞林：塑料模具圖冊，高等教育出版社，2009年12月；3、屈華昌：塑料成型工藝與模

2、具設(shè)計，高等教育出版社，2006年7月；4、孫鳳勤、閻亞林沖壓與塑壓成型設(shè)備，高等教育出版社，2003年12月；5、何冰強、高漢華：塑料模具設(shè)計指導(dǎo)與資料匯編，大連理工大學(xué)出版社，2009年7月。畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進度計劃2010年11月4號開題； 2010年12月15日前完成題目分析，資料收集列出提綱；2011年3月1日前完成初稿，指導(dǎo)教師審查； 2011年3月31日前完成修改定稿打?。?011年4月1日正式提交論文。接受任務(wù)日期 2010年11 月 04 日要求完成日期2011年 04月 01 日學(xué) 生 簽 名： 年 月 日指導(dǎo)教師簽名：年 月 日 系（分院）主任（院長）簽名：年 月 日

3、16畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評閱意見表姓 名學(xué) 號性 別專 業(yè)模 具 設(shè) 計 與 制 造班 級畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目輪轂的注塑模設(shè)計評閱意見成績指導(dǎo)教師簽字年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯意見表姓 名學(xué) 號性 別專 業(yè)模具設(shè)計與制造班 級畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目輪轂的注塑模設(shè)計答辯時間地 點答辯小組成員姓 名職 稱學(xué) 歷從事專業(yè)組 長成 員秘 書答辯小組意見 答 辯 成 績：答辯小組組長簽名：年 月 日輪轂的注塑模設(shè)計摘要：模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。塑料模具是指用于成型塑料制作的模具，它是型腔模的一種類型，其模具型腔由凹模和凸模所組成。在塑料成型生

4、產(chǎn)中，先進的模具設(shè)計、高質(zhì)量的模具制造、優(yōu)質(zhì)的模具材料、合理的加工工藝和現(xiàn)代的成型設(shè)備等是成型優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。 關(guān)鍵詞：型腔模 塑料成型 模具設(shè)計 加工工藝一、設(shè)計任務(wù)書 輪轂的技術(shù)要求是：1、未注公差按MT5級；2、一模四件。成品圖如下圖所示二、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析（一）、塑件原材料的成型特性分析 黑色ABS是聚苯乙烯的改性產(chǎn)品，是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最大的工程塑料。黑色ABS是不透明非結(jié)晶性聚合物，無毒、無味，密度1.021.05g/cm3。黑色ABS具有突出的力學(xué)性能，堅固、堅韌、堅硬；具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能；具有較好的尺寸穩(wěn)定性，易于成型和機械加工。成型塑件表面有較好的

5、光澤，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色，表面可鍍鉻。其缺點是耐熱性差，連續(xù)工作溫度為70左右，熱變形溫度為93左右，但熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯 尼龍等都高；耐候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。黑色ABS可采用注射、擠出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等多種成型加工方法。黑色ABS的成型性能如下：易吸水，成型加工前應(yīng)進行干燥處理，表面光澤要求高的塑件應(yīng)長時間預(yù)熱干燥；1、 流動性中等，溢邊值為0.04mm左右；2、 比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短；3、 表面黏度對剪切速率的依賴性很強，因此模具設(shè)計中大都采用點澆口形式；4、 頂出力過大或機械加工時塑件表面會留下白色痕跡，脫模

6、斜度宜取2以上；5、 易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；6、 宜采用高料溫、高模溫、高注射壓力成型。在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在5060；而在強調(diào)塑件光澤和耐熱時，模具溫度應(yīng)控制在6080。(二) 、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析1、塑件的尺寸精度分析 圖上均為未標(biāo)注公差的自由尺寸，依據(jù)圖中要求按MT5級查取公差，塑件主要尺寸的公差如下表所示部位尺寸尺寸公差部位尺寸尺寸公差外形尺寸210.22內(nèi)形尺寸40.12200.2240.1260.123.50.12內(nèi)形尺寸160.191.60.10140.160.80.10120.162.50.10100.140.50.1080

7、.122、塑件的表面質(zhì)量分析對該塑件表面沒有特殊要求。一般情況下，外表面要求光潔，表面粗糙度Ra可以取0.8m；沒有特殊要求的塑件內(nèi)部表面粗糙度可以取3.2m。3、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析（1）從圖紙上看該塑件外形為梯形圓臺。（2）塑件型腔較小，有尺寸不等的孔，如8，4，它們均符合最小孔徑要求。（3）內(nèi)部有六個均布的加強肋，可增強塑件的強度，減小塑件的變形。肋的側(cè)設(shè)有1左右的斜度。（4）為使塑件順利脫模，可在塑件內(nèi)部及加強肋處增設(shè)12的拔模斜度。綜上所述，該塑件可采用注射成型加工。（三）、塑件的生產(chǎn)批量該塑件采用一模四件，故可采用一模多腔、快速脫模以及成型周期不宜太長的模具，同時模具造價要適當(dāng)控制

8、。（四）、初選注射機1、計算塑件體積或重量通過三維造型可獲得該塑件的體積V=1489.0951mm3=1.489cm3黑色ABS的密度為1.03g/cm3所以塑件的質(zhì)量為w=1.03x1.489=1.53367g=1.53g2、根據(jù)塑件本身的幾何形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)目由于該塑件已給出了要求，要求一模四件，故采用一模四腔，型腔平衡布置在型腔板四側(cè)，以方便澆口排列和模具的平衡。3、確定注射成型的工藝參數(shù)根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點和黑色ABS的成型性能，查有關(guān)資料初步確定塑件的注射成型工藝參數(shù)，見下表 塑件的注射成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)內(nèi)容工藝參數(shù)內(nèi)容預(yù)熱和干燥溫度8090 時間2h成型時間/s注射時間

9、35保壓時間 1530冷卻時間 1530總周期 4070料筒溫度/后段 180200中段 210230前段 200210螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)3060噴嘴溫度/ 180190后處理方法 紅外線燈烘箱模具溫度/ 6080溫度/ 70注射壓力/MPa 7090時間/h 24（4）、確定模具溫度及冷卻方式黑色ABS為非結(jié)晶型塑料，流動性中等，壁厚一般，因此在保證順利脫模的前提下應(yīng)盡可能降低模溫，以縮短冷卻時間，從而提高生產(chǎn)率。所以模具應(yīng)考慮采用適當(dāng)?shù)难h(huán)水冷卻，成型模具溫度控制在6080。（5）、確定成型設(shè)備由于塑件采用注射成型加工，使用一模四腔分布，因此可計算出一次注射成型過程所用塑料量為W=4

10、w+w廢料=4x1.53+1.53x20%=6.426g根據(jù)以上一次注射量的分析以及考慮到塑料品種、塑件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量及注射工藝參數(shù)、注射模具尺寸大小等因素，參考設(shè)計手冊，初選XS-ZY-125型螺桿式注射機。記錄下XS-ZY-125型螺桿式注射機的主要參數(shù)，見下表序號主要技術(shù)參數(shù)項目參數(shù)數(shù)值1最大注射量/cm31252注射壓力/MPa1203鎖模力/KN9004動、定模模板最大安裝尺寸/(mmxmm)428x4585最大模具厚度/mm3006最小模具厚度/mm2007最大開模行程/mm3008噴嘴前端球面半徑/mm129噴嘴孔直徑/mm410定位圈直徑/mm100三、分型面及澆注系統(tǒng)的設(shè)計（

11、一）、分型面的選擇為保證塑件能順利分型，主分型面應(yīng)考慮選擇在塑件外形的最大輪廓處，故此塑件的分型面應(yīng)選擇在零件的上表面。（二）、澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴四個部分組成。1、主流道和定位圈的設(shè)計主流道與注射機的高溫噴嘴反復(fù)接觸碰撞，故應(yīng)設(shè)計成獨立可拆卸更換的澆口套，采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作，并經(jīng)熱處理提高硬度，定位圈與澆口套分開設(shè)計。查資料得到XS-ZY-125型注射機與噴嘴的有關(guān)尺寸：噴嘴前端球面半徑SR0=12mm，噴嘴孔直徑d0=4mm,定位圈直徑 100mm。為保證模具主流道與噴嘴的緊密接觸，避免溢料，主流道與噴嘴的關(guān)系為：SR=SR0+(12)，d=d0+0.5。因此

12、取主流道球面半徑SR=14mm（取標(biāo)準(zhǔn)值），主流道小端直徑d=4.5mm。為了便于將凝料從主流道中拔出，應(yīng)將主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度為24，計算其大端直徑約為 10mm；為避免模內(nèi)的高壓塑料產(chǎn)生過大的反壓力，配合段直徑D不宜過大，取D=25mm；同時為了使熔料順利進入分流道，在主流道出料端設(shè)計R2的圓弧過渡；為補償在注射機噴嘴沖擊力作用下澆口套的變形，將澆口套的長度設(shè)計得比模板厚度短0.02mm；澆口套外圓盤軸肩轉(zhuǎn)角半徑R宜大一些，取R=3mm，以免淬火開裂和應(yīng)力集中。定位圈是安裝模具時做定位用的，查資料的XS-ZY-125型螺桿式注射機的定位圈直徑為100mm，一般定位圈高出定模座板表面5

13、10mm。2、分流道的設(shè)計該塑件設(shè)計時采用U形斷面分流道，在一塊模板上，切削加工容易實現(xiàn)，且比表面積不大，熱量損失和阻力損失不太大。查有關(guān)經(jīng)驗表格得黑色ABS的分流道推薦直徑為4.89.5mm,取8mm。3、澆口的設(shè)計根據(jù)塑件的要求及型腔分布情況，選用側(cè)澆口，從塑件的大端邊上進料。4、冷料穴的設(shè)計 采用帶Z形頭拉料桿的冷料穴，將其設(shè)置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼起開模分型時將凝料從主流道中拉出留在動模一側(cè)，稍作側(cè)向移動便可取出凝料的作用。四、模具設(shè)計方案論證（一）、型腔布置對于一模多件的模具型腔布置，在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短、模具結(jié)構(gòu)緊湊、模具能正常工作的前提下，盡可能使模具型

14、腔對稱、均衡、取件方便。本案例的模具采用一模四腔，型腔平衡布置在型腔板四周。（二）、成型零件的結(jié)構(gòu)確定該塑件的材料為ABS工程塑料，對表面粗糙度和精度的要求較高，因此要求成型零件有足夠的強度、剛度、硬度和耐磨性，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼制作，還應(yīng)進行熱處理以使其具備5055HRC的硬度。1、型腔設(shè)計采用整體嵌入式型腔，放在動模一側(cè)，主要是從節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼材料、方便熱處理、方便日后的更換維修等方面考慮。2、型芯設(shè)計 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計也應(yīng)采用組合式，可節(jié)省貴重模具鋼、減少加工工作量。成型塑件內(nèi)孔8、4的大型芯裝在動模上，成型16的部位的型芯裝在定模上，方便型芯的制作、塑件的飛邊去除以及塑件內(nèi)部冷卻水道的排布。

15、（三）、導(dǎo)向定位機構(gòu)設(shè)計 由于塑件基本對稱且無單向側(cè)壓力，所以采用直導(dǎo)柱導(dǎo)向便可滿足合模導(dǎo)向及閉模后的定位。（四）、推出機構(gòu)設(shè)計 根據(jù)塑件的特點，其推出機構(gòu)可采用推件板推出或推桿推出。其中推件板推出機構(gòu)可靠、頂出力均勻，不影響塑件的外觀質(zhì)量，但制造困難，成本高；推桿推出結(jié)構(gòu)簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時會在塑件表面留下頂出痕跡，但對塑件的外觀影響不大，所以采用推桿推出機構(gòu)。（五）、冷卻系統(tǒng)設(shè)計 采用冷卻水冷卻，凹模冷卻水道采用環(huán)繞型腔布置的兩層式冷卻回路，水道開設(shè)時注意避開安裝在動模上的型芯；大型芯采用隔板式管道冷卻，在型芯上開設(shè)兩個孔，孔內(nèi)插上縱向隔板，與開在動模支撐板上的橫向管路形成循環(huán)冷

16、卻回路。五、主要零部件的設(shè)計計算（一）、成型零件的成型尺寸該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算，查有關(guān)手冊得黑色ABS的收縮率為0.4%0.7%，故平均收縮率Scp=（0.4+0.7）%/2=0.55%=0.0055，根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具制造公差取z=/3，成型零件尺寸計算如下1、 基本型腔徑向尺寸計算公式為Lm=(1+Scp)Ls -0.750+z基本型腔高度尺寸計算公式為Hm=(1+Scp)Ls-0.67 0+z 210-0.44 20.7860+0.147 200-0.44 19.780+0.14760-0.245.8720+0.082、 基本型芯徑向尺寸計算公式為lm=(1+Sc

17、p)ls +0.750-z基本型芯高度尺寸計算公式為hm=(1+Scp)hs+0.67 0+z80+0.288.2540-0.0933.50+0.203.6530-0.06740+0.244.2020-0.0820+0.202.1450-0.0673、 其余尺寸的計算160.1916.0880.063140.1614.0770.053120.1612.0660.053100.1410.0550.04740.124.0220.0471.60.101.6090.0330.80.100.8040.0330.50.100.5030.033（二）、推出機構(gòu)的設(shè)計 采用推桿推出機構(gòu)，由于該塑件的脫模力不是

18、太大，推桿的布置空間足夠，所以無需用繁瑣的計算方法確定推桿的尺寸大小，可以根據(jù)經(jīng)驗選取d=1.5mm的國標(biāo)推桿，注意保證推出距離略大于型芯的突出長度23mm，即推出距離大于6mm。（三）、標(biāo)準(zhǔn)模架的確定 綜合考慮本塑件采用一模四腔的平衡布置、側(cè)澆口一次分型結(jié)構(gòu)、塑件尺寸大小、冷卻水道的布置等多項因素，估算型腔模板的概略尺寸，查塑料模具設(shè)計指導(dǎo)與資料匯編表8-1選取標(biāo)準(zhǔn)模板的尺寸為200mmX200mmX30mm，選用A2型標(biāo)準(zhǔn)模架。六、成型設(shè)備的校核計算（一）、注射機注射壓力校核 經(jīng)校核得知注射機的額定注射壓力大于成型時所需的注射壓力，故可選用此注射機。（二）、注射量的校核 設(shè)計模具時，應(yīng)保證

19、成型塑件所需的總注射量小于所選注射機的最大注射量，即nm+m1Kmp式中，mp注射機允許的最大注射量，g或cm3。計算得4x1.53+6.426=12.546g0.8X125X1.03=103g所以此注射機可以用。（三）、鎖模力的校核注射機鎖模力的校核關(guān)系式為FkpA式中F注射機鎖模力，查塑料模設(shè)計手冊附錄表8得XS-ZY-125型螺桿式注射機的鎖模力為900KN。 k壓力損耗系數(shù)，一般取1.11.2； p型腔內(nèi)熔體的壓力，本塑件為9030%=30MPa； A塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，本模具A=43.14(21/2) (21/2)=1384.74mm2=1.38X10-2m2。計

20、算得kpA=1.2301061.38X10-210-3=49.68KNF=900KN。故注射機的鎖模力足夠，滿足鎖模要求。（四）、安裝尺寸的校核本模具的外形尺寸為200mm250mm，模具閉合高度為H=100+A+B+C=100+40+30+60=230mm,查資料得XS-ZY-125型注射機動、定模模板最大安裝尺寸為428mm458mm，允許模具的最小厚度Hmin=200mm，最大厚度Hmax=300mm，即模具的外形尺寸不超過注射機動、定模模板最大安裝尺寸，模具閉合高度滿足Hmin HH1+H2+(510)式中S注射機的最大開模行程，XS-ZY-125型螺桿式注射機的最大開模行程S=300

21、mm； H1塑件脫模所需的推出距離，該塑件的脫模推出距離為20mm； H2塑件的高度（不包括澆注系統(tǒng)高度），該塑件的高度為6mm。計算得H1+H2+(510)=20+6+10=36mm S=300mm以上分析證明，XS-ZY-125型螺桿式注射機能滿足要求，故可以采用。七、繪制模具裝配圖1、13、15、20螺釘 2澆口套 3定位圈 4定模座板 5導(dǎo)套 6定模板 7動模板 8動模支承板 9復(fù)位桿 10推桿固定板 11墊塊 12動模座板 14推板 16拉料桿 17推桿 18型芯2 19型芯1結(jié)束語：通過此次槽形輪的模具設(shè)計，使我更進一步的了解了塑料制品的特性以及塑料模具設(shè)計過程，也更深刻的體會到了

22、“設(shè)計”這個詞的含義，認(rèn)識到了以前自己在設(shè)計中所犯的一些錯誤，明白了應(yīng)該如何準(zhǔn)確的改正那些錯誤。另外，我也懂得了塑件形狀簡單或復(fù)雜并不能夠影響你對設(shè)計的態(tài)度，都必須認(rèn)真對待，嚴(yán)格遵循設(shè)計的特點，根據(jù)具體情況，結(jié)合生產(chǎn)實際條件，綜合運用設(shè)計基本原理和正確的計算方法，來設(shè)計出出經(jīng)濟性好、結(jié)構(gòu)合理的模具。參考文獻：j史鐵梁：模具設(shè)計指導(dǎo)，機械工業(yè)出版社，2003年8月；k屈華昌：塑料成型工藝與模具設(shè)計，高等教育出版社，2006年7月；l閻亞林：塑料模具圖冊，高等教育出版社，2009年12月；m孫鳳勤、閻亞林：沖壓與塑壓成型設(shè)備，高等教育出版社，2003年12月；n何冰強、高漢華：塑料模具設(shè)計指導(dǎo)與資料匯編，大連理工大學(xué)出版社，2009年7月。