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太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) I 誠(chéng)信說(shuō)明 本人鄭重聲明：本設(shè)計(jì)及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的， 在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。 本人簽名： 2011 年 月 日 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) II 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目：旅行車龍轂架塑料注射成型模具設(shè)計(jì) 系部： 材料工程系 專業(yè)： 高分子材料與工程 學(xué)號(hào)：072074235 學(xué)生： 朱如斌 指導(dǎo)教師： 劉新民 講師 專業(yè)負(fù)責(zé)人： 翟燕 1設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及目標(biāo) （1） 旅行車龍轂架塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)。 （2） 根據(jù)題目要求，查閱旅行車龍轂架塑料注射成型模具設(shè)計(jì)及類似產(chǎn)品的該類 模具設(shè)計(jì)相關(guān)的文獻(xiàn)資料或進(jìn)行實(shí)際調(diào)查，達(dá)到搜集論文證據(jù)資料的目的。 （3） 通過(guò)對(duì)該類模具文獻(xiàn)資料的分析提出你的最佳設(shè)計(jì)方案，并用相關(guān)軟件對(duì)成 型模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)，重點(diǎn)對(duì)模具側(cè)向半合抽芯結(jié)構(gòu)與頂出方式之間的關(guān) 系進(jìn)行分析研究，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、成本低廉、便于操作的模具。 2設(shè)計(jì)的基本要求和內(nèi)容 （1） 產(chǎn)品圖一張（自己測(cè)繪或設(shè)計(jì)） 、裝配圖一張、除彈簧、螺釘、銷釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)件 以外的所有的成型或結(jié)構(gòu)零件圖。 （2） 畢業(yè)論文一份20 頁(yè)（約 1 萬(wàn) 5 千字以上） 。 （3） 查閱文獻(xiàn) 15 篇以上，其中外文原文 5 篇以上。 3.論文的基本要求 （1） 論文格式要嚴(yán)格按學(xué)校規(guī)定的格式編寫（查看本科畢業(yè)環(huán)節(jié)工作規(guī)定 ） 。 （2） 論文要求：論理論據(jù)正確、邏輯性強(qiáng)、文理通順、層次分明，把實(shí)踐的結(jié)果 上升到理論認(rèn)識(shí)或應(yīng)用的高度，并提出自己的見解與觀點(diǎn)。設(shè)計(jì)繪 圖要嚴(yán)格按國(guó)家或國(guó)際（ISO）制圖標(biāo)準(zhǔn)，并利用計(jì)算機(jī)打印。 （3） 設(shè)計(jì)過(guò)程可以借助 CAD、PROE、UG 等軟件分析研究。 4主要參考文獻(xiàn) （一）參考書 1 齊曉杰. 塑料模具設(shè)計(jì)導(dǎo).東北林業(yè)大學(xué)出版社 2 申開智.塑料成型模具.中國(guó)輕工業(yè)出版社 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) III 3 宋玉恒.塑料注射模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè).中國(guó)輕工業(yè)出版社 4 塑料注射模設(shè)計(jì) 102 例.北京:國(guó)防工業(yè)出版社 5 國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局.塑料注射模具零件標(biāo)準(zhǔn)及術(shù)語(yǔ) GB 4169、1-11.北京:國(guó)家 技術(shù)監(jiān)督局 6 劉新民，周東陀.塑料、橡膠成型模具.本校印刷廠 （二）雜志 1 模具技術(shù) 2 塑料技術(shù) 3 塑料工業(yè) 4 模具工業(yè) 5 模具制造 （三）網(wǎng)址 1中國(guó)模具網(wǎng)WWW.M 2中國(guó)模具工業(yè)信息網(wǎng) 3中國(guó)學(xué)術(shù)期刊中文 www.E 5進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)各階段名稱 起 止 日 期 1 下達(dá)任務(wù)書 3 月 1 日 2 設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備資料階段 3 月 2 日3 月 4 日 3 確定設(shè)計(jì)方案并畫裝配草圖 3 月 5 日3 月 14 日 4 交開題報(bào)告 3 月 15 日3 月 16 日 5 畫裝配工作圖 3 月 16 日4 月 6 日 6 畫零件圖 4 月 7 日4 月 27 日 7 寫論文 4 月 28 日6 月 13 日 8 交論文并裝訂并 6 月 14 日 9 討論畢業(yè)答辯有關(guān)事項(xiàng) 6 月 15 日 10 交圖紙及光盤 6 月 18 日 11 畢業(yè)答辯 6 月 19 日6 月 22 日 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) IV 旅行車龍轂架塑料注射成型模具設(shè)計(jì) 摘要：研究?jī)?yōu)化旅行車龍轂架注塑模結(jié)構(gòu)，以及半模側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)與頂出機(jī)構(gòu)的關(guān)系。 通過(guò)查閱注塑模的相關(guān)文獻(xiàn)，提出最佳設(shè)計(jì)方案。在開模過(guò)程中側(cè)抽芯半模在斜導(dǎo) 柱的作用下沿 T 形滑塊和直導(dǎo)柱平穩(wěn)滑動(dòng)過(guò)程中抽出制品外輪廓的凹槽后柱頭頂桿 將塑件頂出，使塑件順利脫模。節(jié)約成本、提高效力，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、成本低廉、 便以操作的模具。側(cè)抽芯半模抽芯過(guò)程中 T 形滑塊和直導(dǎo)柱均起導(dǎo)向作用，使側(cè)抽 芯半?；瑒?dòng)更加平穩(wěn)。 關(guān)鍵詞：注射模具, 側(cè)抽芯半模 , 頂出機(jī)構(gòu), 模具結(jié)構(gòu) Long wheel wagon frame plastic injection mold design Abstract: The optimization of the dragon wagon wheel frame injection mold and a half of the mold and the top of the side core pulling out bodies. Search injection mold through the literature for the best design. In the course of the side mold half mold core pulling effect in the angle pin along the T-shaped slider and a smooth sliding pillar straight out of products during the recess after the outline of the stigma the top of the plastic plunger to make plastic parts smooth ejection. Cost savings, improve effectiveness, reasonable structure design, low cost, then the operation of the mold. Pulling the side core pulling half die during the T- block and guide column are straight from the guide, so that the half of the side core pulling sliding mode is more stable. Key words: injection mold, Core-drawing mould halves, ejector mechanism, mold structure 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) V 目錄 第 1 章 前言 .1 第 2 章 塑件設(shè)計(jì) .3 2.1 塑料材料的選擇 .3 2.1.1 選材依據(jù) .3 2.1.2 材料的選擇 .5 2.1.3 共聚聚甲醛（POM）的性質(zhì) .5 2.2 塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .6 2.2.1 塑件尺寸精度 .6 2.2.2 塑件表面質(zhì)量 .6 2.2.3 塑件結(jié)構(gòu) .6 第 3 章 設(shè)計(jì)方案的確定 .9 第 4 章注射機(jī)的選擇 .9 4.1 注射機(jī)的選擇 .9 4.2 注塑機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 .10 4.2.1 型腔數(shù)量的確定 .10 4.2.2 注射壓力的校核 .11 4.2.3 鎖模力的校核 .11 4.2.4 開模行程和塑件推出距離的校核 .12 第 5 章 注塑模具的設(shè)計(jì) .12 5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .13 5.1.1 主流道及主流道襯套設(shè)計(jì) .13 5.1.2 分流道的設(shè)計(jì) .14 5.1.3 澆口的設(shè)計(jì) .16 5.2 注塑模具成型零部件設(shè)計(jì) .17 5.2.1 分型面的位置和形狀的設(shè)計(jì) .17 5.2.2 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .18 5.2.3 成型零件成型尺寸計(jì)算 .19 5.2.4 側(cè)壁厚度和底板厚度計(jì)算 .24 5.2.5 排氣方式和排氣槽的設(shè)計(jì) .25 5.3 合模導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .25 5.3.1 導(dǎo)柱的選擇和設(shè)計(jì) .26 5.3.2 直導(dǎo)柱尺寸和結(jié)構(gòu)的要求 .26 5.4 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .27 5.4.1 脫模機(jī)構(gòu)的要求 .27 5.4.2 脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 .28 5.4.3 脫模力計(jì)算 .28 5.5 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .29 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) VI 5.5.1 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的選擇 .30 5.5.2 抽拔力和抽拔距的計(jì)算 .30 5.5.3 斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu) .31 5.5.4 斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .32 5.6 注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .34 5.6.1 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 .35 5.6.2 制品冷卻時(shí)間的計(jì)算 .35 5.6.3 冷卻介質(zhì)所需傳熱面積的設(shè)計(jì)計(jì)算 .36 結(jié)論 .39 參考文獻(xiàn) .40 致謝 .42 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 前言 2010 年我國(guó)人均塑料消費(fèi)量為 46kg 僅是發(fā)達(dá)國(guó)家的三分之一， “以塑代鋼” 、 “以塑代木”的趨勢(shì)下，以及工程塑料剛性和強(qiáng)度的提高，我國(guó)塑料需求維持在較 高的發(fā)展水平， “十二五”期間我國(guó)塑料需求仍會(huì)保持年均 15%的增長(zhǎng)水平。隨著我 國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的提高和生產(chǎn)技術(shù)以及方法的改進(jìn)，塑料制品逐步在機(jī)械、電子、 國(guó)防、交通、建筑、農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)和包裝業(yè)等廣泛應(yīng)用。塑料的發(fā)展帶動(dòng)塑料模具 的發(fā)展，模具是制造業(yè)的重要工藝裝備和不可或缺的特殊基礎(chǔ)裝備，主要用于高效 大批量生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品中的零部件和制品，是裝備制造業(yè)的重要組成部分，其產(chǎn)業(yè)關(guān) 聯(lián)度高、技術(shù)、資金密集是制造業(yè)有關(guān)行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步的重要保障之一， 為促進(jìn)我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展、行業(yè)健康平穩(wěn)發(fā)展推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，實(shí)現(xiàn) 2020 年步入世界模具強(qiáng)國(guó)之列奠定基礎(chǔ)。塑料模具占模具總量 40%以上，包括塑料 模具中為汽車和家電配套的大型注塑模具，為集成電路配套的精密塑料模具，為電 子信息產(chǎn)業(yè)和機(jī)械及包裝配套的多層、多腔、多材質(zhì)、多色精密注塑模，為新型建 材及節(jié)水農(nóng)業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等。經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展我國(guó) 模具技術(shù)水平有很大進(jìn)步，但總體來(lái)說(shuō)與發(fā)達(dá)國(guó)家模具技術(shù)水平尚有 10 年以上的差 距，因此我國(guó)還需大量進(jìn)口一些技術(shù)含量高的模具，近幾年每年的進(jìn)口額都超過(guò) 20 億美元，模具技術(shù)落后已使制造業(yè)中許多產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展受阻。 中國(guó)作為世界加工中心的地位日益鞏固，高端制造業(yè)是衡量一個(gè)國(guó)家綜合競(jìng)爭(zhēng) 實(shí)力的重要標(biāo)志?，F(xiàn)在模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高 低的重要標(biāo)志之一，塑料模具成型的制件表現(xiàn)出高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高 生產(chǎn)率和低消耗，塑料模具的加工制造方法有其獨(dú)特的創(chuàng)造價(jià)值。塑料模具在很大 程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開發(fā)能力。 近年來(lái)，隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用與工程塑料在強(qiáng)度和精度等方面的不 斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，如：家用電器、儀器儀表，建筑器材， 汽車工業(yè)、日用五金等眾多領(lǐng)域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一個(gè)設(shè)計(jì)合理 的塑料件往往能代替多個(gè)傳統(tǒng)金屬件。工業(yè)產(chǎn)品和日用產(chǎn)品塑料化的趨勢(shì)不斷上升， 我們對(duì)各種設(shè)備和用品輕量化及美觀和手感的要求越來(lái)越高，這就為塑料制品提供 了更為廣闊的市場(chǎng)。塑料制品要發(fā)展，必然要求塑料模具隨之發(fā)展。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 本課題研究的是旅行車龍轂架注塑模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,其中重點(diǎn)是對(duì)模具側(cè)向半合 抽芯結(jié)構(gòu)與頂出方式之間的關(guān)系進(jìn)行研究分析。通過(guò)結(jié)合塑料成型模具的專業(yè)知識(shí) 和對(duì)一些學(xué)術(shù)論文的研究，掌握模具設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和方法。由于本設(shè)計(jì)重點(diǎn)是側(cè)向半 模抽芯機(jī)構(gòu)與頂出方式之間的關(guān)系，在借助專業(yè)知識(shí)和相關(guān)文獻(xiàn)完成設(shè)計(jì)的過(guò)程中 重點(diǎn)研究 2001-2010 年一些側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的學(xué)術(shù)論文，以及模具工業(yè) 、 模具制造 、 塑料工業(yè)等模具刊物。 注射模:加料方式是人力或傳送裝置將物料輸送到注射機(jī)的料筒內(nèi)，物料受熱呈 熔融狀態(tài)，然后，在螺桿或活塞的推動(dòng)下，經(jīng)噴嘴和模具的進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)入型腔，經(jīng) 充分冷卻后，物料于型腔內(nèi)硬化定型。這個(gè)成型過(guò)程所需的成型工具就是注射模。 注射模區(qū)別于其它塑料模具的特點(diǎn)是，模具先由注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)閉合緊密，然后 由注射機(jī)注射裝置將高溫高壓的塑料熔體注入模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻或固化定型后， 開模取出塑件。因此注射模能一次成型出外形復(fù)雜、尺寸精確或帶有嵌件的塑料制 件。 哈 夫式注射模：“哈夫”模就是瓣膜或半模，哈夫式注射模的成型部件大多都是兩 半組合而成的，常應(yīng)用于成型由側(cè)孔或側(cè)凹的塑件。哈夫模塊的運(yùn)動(dòng)方向和動(dòng)模、 定模的開模方向相互垂直。旅行車龍轂架注塑模由于有側(cè)凹，脫模時(shí)需要側(cè)抽芯， 整個(gè)旅行車龍轂架為圓形，采用哈夫注塑模斜導(dǎo)柱機(jī)械側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)保證塑件外形的 完整，美觀和質(zhì)量，節(jié)約能量，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效力。 能夠獲得側(cè)向抽芯或側(cè)向分型以及復(fù)位動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，統(tǒng)稱為側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。側(cè) 向分型抽芯機(jī)構(gòu)類型很多，通常按動(dòng)力來(lái)源分三種類型：手動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)， 機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和液壓（氣壓）側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。其中以機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽 芯機(jī)構(gòu)最為常用，其主要形式包括彈簧分型抽芯、斜銷分型抽芯、彎銷分型抽芯、 斜滑塊分型抽芯、齒輪齒條抽芯等。 本課題采用了在注塑模開模過(guò)程中側(cè)抽芯半模在不脫離動(dòng)模但是能在動(dòng)模上平 穩(wěn)滑動(dòng)的情況下，沿斜導(dǎo)柱先完成側(cè)向抽芯后推出塑件的的脫模方式。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 2 章 塑件設(shè)計(jì) 一個(gè)商品化的塑料制件的生產(chǎn)，不但要根據(jù)制品的使用要求和外觀要求從力學(xué) 性能、美術(shù)造型和成型工藝、塑料模具設(shè)計(jì)和制造等多方面進(jìn)行考慮，而且還要從 塑件的使用場(chǎng)合，針對(duì)對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)。了解塑料材料的力學(xué)性能，如剛度、強(qiáng) 度、韌性、彈性、吸水性、以及對(duì)應(yīng)力的敏感性等，設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)盡量發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)， 避免和補(bǔ)償其不足之處，同時(shí)考慮塑料的成型工藝，如流動(dòng)性、成型收縮率的差異 等。塑件的形狀應(yīng)有利于成型時(shí)脫模、排氣、補(bǔ)縮、制品能高效、均勻冷卻。塑件 結(jié)構(gòu)應(yīng)能使模具結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，特別是避免側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和簡(jiǎn)化脫模機(jī)構(gòu)。 使模具機(jī)構(gòu)符合制造工藝要求。 2.1 塑料材料的選擇 注射塑料制品的選材要求主要取決于使用要求，為達(dá)到均衡選材還需考慮材料 的注射工藝性和模具的結(jié)構(gòu)工藝性。 2.1.1 選材依據(jù) （1）塑件使用要求 使用要求是一個(gè)綜合性的問(wèn)題。旅行車龍轂架經(jīng)常在戶外使用，對(duì)耐候性有一 定的要求，同時(shí)對(duì)剛度、強(qiáng)度、表面粗糙度也有一定的要求。 （2）幾種塑料材料性能的比較見表 2.1。 （3）幾種塑料材料性能的排序見表 2.2 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 表 1.1幾 種 塑 料 材 料 的 性 能 表 1.2幾 種 常 用 塑 料 的 使 用 性 能 排 序 序 號(hào) 性 能 說(shuō) 明 塑 料 代 號(hào) 排 序 1 強(qiáng) 度 剛 度 高 低 PA POM PSU PET EP ABS PS PVC PMMA PP PE 2 耐 磨 減 磨 好 差 PA PAR PP PBT PC FEP POM ABSPVC PS PMMA PSU 3 耐 化 學(xué) 性 好 可 PCTFEF3 PEEK PPS PENTON PTFE PPSU PPO ABS HDPE PB PA PC PMMA 4 耐 熱 性 高 低 PTFE EP PSU PC PP PE POM PMMA ABS PS PVC 5 尺 寸 穩(wěn) 定 性 精 粗 PENTON PVC PSF PS PMMA ABS PC PA PSU PPO PP PE 6 抗 老 化 性 強(qiáng) 弱 FEP F46 PTFE UEMWPE PEEK PMMA PAR PBT PC POM 7 阻 燃 性 好 差 PTFE PVC PI PPO PC PVF PEC EP PMMA PE PP 8 電 性 能 低 高 PTFE PE PVC PET PMMA PI PBT PPS PA TTE PPP 9 透 明 性 好 劣 PMMA PS PC PCTFEF3 PA PA-1010 10 耐 折 疊 性 好 差 PP PE PVC PPC PS ABS 材 料 名 稱 密 度 （ g/cm3） 強(qiáng) 度 極 限 b （ kg/mm2） 比 強(qiáng) 度 b/ 彈 性 模 量 E (kg/mm2) 比 剛 度 （ E/ ） 價(jià) 格 元 /噸 PE 0.96 39.5 41.2 1078.7 1123.7 6600 PP 0.90 32.3 35.9 1274.8 1416.4 7450 PS 1.06 48.6 45.9 3137.9 2905.8 7850 ABS 1.05 48.0 45.1 2059.3 1961.2 10100 POM 1.41 60.4 42.8 2745.7 1947.3 15000 PA-6 1.13 81.0 71.7 2745.7 2418.31 16900 PA-66 1.14 78.3 68.6 1274.8 1118.2 18900 PC 1.20 61.8 51.5 2353.4 1961.1 20100 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 2.1.2 材料的選擇 聚甲醛（POM）綜合性能良好，強(qiáng)度、剛度高，抗沖擊、疲勞、蠕變性能較好， 減摩耐磨性好，吸水小，尺寸穩(wěn)定性好，適合制作一些減摩和傳動(dòng)零件。 聚甲醛的性能：流動(dòng)性中等，溢邊值 0.04mm 左右，流動(dòng)性對(duì)溫度不敏感,結(jié)晶度高， 水分對(duì)成型影響很小，摩擦系數(shù)低，彈性高、淺側(cè)凹槽可以強(qiáng)迫脫模、塑件表面可 以帶有皺紋花樣，綜合比較后選擇共聚聚甲醛作為生產(chǎn)旅行車龍轂架的材料。 2.1.3 共聚聚甲醛（POM）的性質(zhì) 表 2.3 共聚聚甲醛（POM）的性質(zhì) 性質(zhì) 共聚聚甲醛（POM） 密度（克/立方厘米） 1.41 拉伸強(qiáng)度（兆帕） 60-62 伸長(zhǎng)率（%） 60 彈性模量（兆帕） 2900 彎曲強(qiáng)度（兆帕） 91 缺口沖擊強(qiáng)度（千焦/平方米） 8-9 無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度（千焦/平方米） 150 熔點(diǎn)（） 165 熱變形溫度（） 158 分解溫度（） 大于 250 耐寒溫度（） 大于-60 連續(xù)工作溫度（） 100-104 成型收縮率（%） 2 吸水率（%） 0.22 結(jié)晶度（%） 62-75 加工溫度范圍（） 較寬約 50 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 190變色時(shí)間（分） 110-120 218變色時(shí)間（分） 35-45 體積電阻率（歐厘米） 1 1014 2.2 塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.2.1 塑件尺寸精度 塑料制品的尺寸精度與塑料制品用途有關(guān)，根據(jù)各種塑料收縮率不同，可將各 種塑料的公差等級(jí)分為高精度、一般精度和低精度。對(duì)于尺寸精度較低的塑料制品 采用低精度，旅行車龍轂架采用一般精度 MT4 即可，未注公差尺寸為 MT6。 2.2.2 塑件表面質(zhì)量 塑件表面質(zhì)量包括表面粗糙度、表面光澤性、色彩均勻性、云紋、冷疤、表面 缺陷程度、熔結(jié)痕、毛刺、拼接縫以及推桿痕跡等等。如果冷疤、表面缺陷程度、 熔結(jié)痕、毛刺、拼接縫以及推桿痕跡等不影響塑件使用和美觀，則制品的表面質(zhì)量 主要取決于表面粗糙度。一般情況下，原材料的質(zhì)量、工人操作水平及模具型腔的 表面粗糙度等因素均對(duì)制品的表面粗糙度有影響，其中模腔的表面粗糙度影響最大。 制品要求的表面粗糙度數(shù)值越小，模腔表面越光滑，加工模具時(shí)的研磨拋光要求也 就越高，模具制造的難度也就越大。因此，制品表面的粗糙度應(yīng)視情況而定，除了 考慮使用要求外，還須考慮美觀。模塑制品的表面粗糙度通常為 Ra0.021.28 ，m 制品外表面 Ra=0.8，內(nèi)表面 Ra =1.6 。 2.2.3 塑件結(jié)構(gòu) 塑件結(jié)構(gòu)圖如圖 2.1，圖 2.2，圖 2.3 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 2.1 主視圖 A 圖 2.2 左視圖 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 2.3 俯視圖 旅行車龍轂架在使用時(shí)需要承受一定的力，從使用和美學(xué)方面考慮塑件的設(shè)計(jì)， 將塑件外表面輪圈內(nèi)的支撐受力部分設(shè)計(jì)成五角星的形狀，同時(shí)五角星的內(nèi)表面設(shè) 計(jì)加強(qiáng)筋，這樣既能節(jié)約原料，又能縮短塑件冷卻時(shí)間，縮短生產(chǎn)周期。塑件形狀 設(shè)計(jì)時(shí)，沿料流方向，設(shè)計(jì)成流線形，并對(duì)內(nèi)外表面的轉(zhuǎn)角都進(jìn)行了倒圓角，避免 流動(dòng)死角以便于模塑。同時(shí)塑件的外表面沿脫模方向設(shè)計(jì)一定的脫模斜度和弧狀， 這樣不僅使塑件美觀，還避免了脫模困難。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 3 章 設(shè)計(jì)方案的確定 旅行車龍轂架塑料注射成型模具的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是對(duì)模具側(cè)向半合抽芯結(jié)構(gòu)與頂出 方式之間的關(guān)系進(jìn)行分析研究。 側(cè)向分型或側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)是塑料注塑模的一個(gè)重要組成部分，在塑件上凡是脫 出方向和開模方向不同的側(cè)孔或側(cè)凹除少數(shù)淺側(cè)凹外，都需要進(jìn)行側(cè)向抽芯或側(cè)向 分型方能將塑件順利脫出，能夠獲得側(cè)向抽芯或側(cè)向分型以及復(fù)位動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，統(tǒng) 稱為側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)類型很多，通常按動(dòng)力來(lái)源分三種類型：手 動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和液壓（氣壓）側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。 其中以機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)最為常用，其主要形式包括彈簧分型抽芯、斜銷分型 抽芯、彎銷分型抽芯、斜滑塊分型抽芯、齒輪齒條抽芯等。 本設(shè)計(jì)中旅行車龍轂架外側(cè)有凹槽并且其為圓形故采用側(cè)抽半模抽芯機(jī)構(gòu)，側(cè) 抽芯半模在開模的過(guò)程中沿斜導(dǎo)柱滑動(dòng)，由于斜導(dǎo)柱有 20 度得傾斜度，側(cè)抽半模沿 斜導(dǎo)柱在開模方向滑動(dòng)時(shí)，也在開模方向垂直的方向移動(dòng)。側(cè)抽芯半模沿斜導(dǎo)柱在 開模方向移動(dòng)一定的距離后，半模也抽出塑件的外側(cè)凹槽。塑件側(cè)抽完成后再由頂 桿將其頂出，使其順利脫模。 第 4 章注射機(jī)的選擇 4.1 注射機(jī)的選擇 模具是生產(chǎn)產(chǎn)品的工具，只有模具安裝在與其相適應(yīng)的注射機(jī)上才能進(jìn)行產(chǎn)品 生產(chǎn)，因此，在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該提前了解注射機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)和技術(shù)規(guī)范，以便設(shè)計(jì) 出符合要求的模具。注塑機(jī)類型和規(guī)格很多，分臥式、立式、角式、柱塞式和螺桿 式等等。臥式注塑機(jī)是使用最廣泛的注塑成型機(jī)，螺桿注塑機(jī)塑化效果較好同時(shí)注 射壓力也較大，避免了塑件出現(xiàn)缺陷或者缺料。臥式螺桿注塑機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)床重心 較低安裝穩(wěn)定，機(jī)體較低，容易操縱和加料，制件推出模具后可自動(dòng)墜落，實(shí)現(xiàn)全 自動(dòng)化操作，節(jié)約成本，提高效力。所以選擇臥式螺桿注塑機(jī)是最佳選擇。 模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)詳細(xì)了解，才能設(shè)計(jì)出合乎要求的模具。設(shè)計(jì)是應(yīng)該了解的注射 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 機(jī)技術(shù)的規(guī)范有：最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具 最大厚度和最小厚度、最大開模行程、模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸，注塑 機(jī)噴嘴孔直徑和噴嘴球頭半徑值。由于同一規(guī)格的注射機(jī)，生產(chǎn)廠家不同，技術(shù)規(guī) 格也有所不同，所以設(shè)計(jì)時(shí)最好查閱注射機(jī)生產(chǎn)廠家提供的注射機(jī)使用說(shuō)明書上標(biāo) 明的技術(shù)規(guī)格。 選擇的注塑機(jī)為 XS-ZY-125，其各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范如表 4.1 表 4.1 XS-ZY-125 的技術(shù)規(guī)范 頂出注射機(jī)型 號(hào) 理 論 注 射 量/ 立 方 厘 米 選用 模內(nèi) 壓力 /MP a 最 大 注 射 面 積/2 鎖模 力 /KN 最 大 模 具 厚 度 /mm 最 小 模 具 厚 度 /mm 模 板 行 程 /mm 拉干 空間 （長(zhǎng) 寬） 定 位 孔 直 徑 /mm 噴 嘴 直 徑 /mm 噴 嘴 孔 徑 /mm 孔 徑 /mm 孔 距 /mm XS-ZY- 125 125 28.1 320 900 300 160 300 290 26 0 100 12 4 40 230 4.2 注塑機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 4.2.1 型腔數(shù)量的確定 型腔數(shù)量可以由交貨期、注塑機(jī)最大注塑質(zhì)量、塑化能力、鎖模力和模板尺寸 來(lái)確定，在此采用注塑機(jī)最大注塑質(zhì)量來(lái)確定型腔數(shù)量。 注塑機(jī)的最大注塑質(zhì)量按國(guó)際慣例是指注塑機(jī)在常溫下密度為 =1.05g/ 的 3 普通聚苯乙烯的對(duì)空注塑量 (g),在注入模具時(shí)由于流動(dòng)阻力增加，加大螺桿的逆 流量，再考慮安全系數(shù)，實(shí)際注塑量 取注塑機(jī)最大注塑能力的 85%。 =85% （4.1） =176.3 85% 150g 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 型腔數(shù) n= = 2.5 （4.2） 15060 在現(xiàn)代工業(yè)中，競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，誰(shuí)有低成本、高效的生產(chǎn)工具誰(shuí)就有優(yōu)勢(shì)占領(lǐng) 市場(chǎng)?？s短產(chǎn)品工期贏得市場(chǎng)和利潤(rùn)。根據(jù)計(jì)算和 POM 的成型工藝特性，同時(shí)考慮 模具的成本和效率以及產(chǎn)品工期將模具的型腔數(shù)確定為一模兩腔。 4.2.2 注射壓力的校核 注塑壓力校核是驗(yàn)證注塑機(jī)的最大注塑壓力能不能滿足該制品的需要。制品成 型所需要的壓力是由注塑機(jī)類型、噴嘴型式、塑料流動(dòng)性、澆注系統(tǒng)和型腔的流動(dòng) 阻力等因素決定的。選擇螺桿式注塑機(jī)較好，其注塑壓力傳遞比柱塞式注塑機(jī)好， 同時(shí)注塑壓力也可以小些。 4.2.3 鎖模力的校核 當(dāng)高壓的塑料熔體充滿模具型腔時(shí)，會(huì)在型腔內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)很大的力，企圖使模 具沿分型面漲開。在塑件的生產(chǎn)過(guò)程中作用于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的總應(yīng)力 應(yīng)小于注塑機(jī)的額定鎖模力 F，否則在注塑時(shí)會(huì)因鎖模不緊而產(chǎn)生溢料、跑料甚至傷 害操作人員。鎖模力必須小于注塑機(jī)的額定鎖模力。 P=K 0 （4.3） 式中 P 模具型腔及流道內(nèi)塑料熔體平均壓力，MPa 注射機(jī)料筒內(nèi)螺桿或者柱塞施于塑料熔體得壓力，MPa0 K 損耗系數(shù)。隨塑料品種、注射機(jī)形式、噴嘴阻力、模具流道阻力而不 同，其值在 1/3 2/3 范圍內(nèi)選取。螺桿式注塑機(jī)的 K 值較柱塞式大， 直通噴嘴比彈簧噴嘴的 K 值大。 注塑機(jī)料筒內(nèi)螺桿施于塑料熔體的壓力 Po=28.1MPa 模具型腔及流道內(nèi)塑料熔體平均壓力 P =1/3 =9.3MP（K 取0 1/3） 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 制品加上澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 A=85.2 2 鎖模力 F=10PA （4.4） =109.385.2 =791.7 KN 791.7KN 900 KN 所以從鎖模力方面來(lái)看該注塑機(jī)符合要求 4.2.4 開模行程和塑件推出距離的校核 注射機(jī)的開模行程是有限制的，取出制件所需的距離必須小于注塑機(jī)的最大開 模行程。開模距離可以分為注射機(jī)最大開模行程與模厚有關(guān)和與模厚無(wú)關(guān)兩種情況。 模具設(shè)計(jì)成單分型面且最大開模行程與模厚無(wú)關(guān)，所以開模行程按下式校核 S + +(510) （4.5）1H2 =30+31.5+31.5+(510) =98 98300 塑件脫模距離 mm 塑件高度，包括澆注系統(tǒng)在內(nèi) mm1 H2 S 注塑機(jī)最大開模行程 mm 所以從開模行程與塑件推出距離來(lái)看該注塑機(jī)符合要求。 綜上選擇注塑機(jī) XS-ZY-125 比較合適。 第 5 章 注塑模具的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)重點(diǎn)是側(cè)向半合模抽芯結(jié)構(gòu)與頂出方式之間的關(guān)系，由于旅行車龍轂架 上有側(cè)凹，其脫出方向與開模方向垂直并且龍轂架為圓形。這里采用哈夫式注射模， “哈夫”模就是瓣膜或半模，哈夫式注射模的成型部件大多都是兩半組合而成的， 常應(yīng)用于成型由側(cè)孔或側(cè)凹的塑件。哈夫模塊的運(yùn)動(dòng)方向和動(dòng)模、定模的開模方向 相互垂直。旅行車龍轂架注塑模由于輪圈有側(cè)凹，脫模時(shí)需要先側(cè)抽芯，再頂出。 整個(gè)旅行車龍轂架為圓形，用安裝在定模上的斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)完成側(cè)抽芯半模 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 抽芯動(dòng)作，這種機(jī)械式側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)保證塑件外形的完整美觀和質(zhì)量，同時(shí)在模具開 模運(yùn)動(dòng)過(guò)程中半模就沿著斜導(dǎo)柱平穩(wěn)的滑動(dòng)，在滑動(dòng)過(guò)程中瓣膜抽離塑件的凹槽。 避免使用液壓系統(tǒng)和手動(dòng)側(cè)抽的可能，節(jié)約能量，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效力。 5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)控制著塑件 在注塑成型過(guò)程中充模和補(bǔ)料兩個(gè)重要階段，對(duì)塑件質(zhì)量關(guān)系極大。澆注系統(tǒng)是指 從注塑機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開始，到型腔入口的一段流道。澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、 澆口、冷料井以及拉料桿等部分組成。由于此模具涉及到半模側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，冷料井 和拉料桿可以不給以考慮，主要設(shè)計(jì)主流道，分流道以及澆口。 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括：根據(jù)塑件大小和形狀進(jìn)行流道布置、決定流道斷面尺寸、 對(duì)澆口的數(shù)量、位置、形式進(jìn)行優(yōu)化。 5.1.1 主流道及主流道襯套設(shè)計(jì) 為了有效地傳遞保壓壓力，澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料熔體應(yīng)該最后固化。 在臥式螺桿注塑機(jī)用模中，主流道垂直于分型面，為便于流道凝料拔出，設(shè)計(jì)成具 有 2 4錐角的圓錐形，內(nèi)壁粗糙度 ，在此取 Ra=0.4um,內(nèi)壁研磨和拋光 4.0Ra 時(shí)應(yīng)注意拋光方向，不能形成與脫模方向垂直的劃痕，以免造成脫模困難甚至成型 中斷。 主流道與噴嘴接觸處作半球形凹坑，二者配合嚴(yán)密，避免高壓塑料熔 體溢出，凹坑球半徑 R2比噴嘴球頭半徑 R1大 1 2mm，如果相反則主流道凝料無(wú)法脫 出，太大則密封效果不好，在此取 R2=R1+(1 2)=8mm。主流道小端直徑比注塑機(jī)噴嘴 孔徑大 0. 51mm，取 5mm。大端直徑比分流道深度大 1.5mm 以上,其錐角一般去 2 6 度。由于主流道與注塑機(jī)的高溫噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以設(shè)計(jì)成獨(dú)立的主流道襯 套,選優(yōu)質(zhì)鋼材制作并經(jīng)熱處理提高硬度。主流道襯套要承受交變應(yīng)力，其外圓盤直 徑不能過(guò)大，以避免肩部彎矩過(guò)大，配合段的直徑 D 亦不宜過(guò)大，以避免入模的塑 料產(chǎn)生過(guò)大的反作用力，使主流道襯套后退，臺(tái)階轉(zhuǎn)角半徑 R 宜大一些，以免淬火 開裂或應(yīng)力集中,取 R=3mm。 主流道最大可能的短并且橫截面積大，為了節(jié)約成本，提高模具的生產(chǎn)效率， 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 主流道采用襯套式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣就可以單獨(dú)選材、單獨(dú)熱處理、單獨(dú)機(jī)加，更 方便維修。主流道襯套選擇 T8G 鋼調(diào)質(zhì)，硬度為 30-35HRC。 主流道襯套和主流道的結(jié)構(gòu)見圖 5.1，圖 5.20.816A4 圖 5.1 主流道襯套 圖 5.2 主流道結(jié)構(gòu) 5.1.2 分流道的設(shè)計(jì) 分流道就是連接主流道和澆口的塑料通道，在此采用常規(guī)分流道（等溫分流道） ：分流道溫度和模具整體溫度一致。 影響分流道設(shè)計(jì)的因素很多，制品的幾何形狀、壁厚、尺寸大小及尺寸的穩(wěn)定 性，內(nèi)在質(zhì)量和外在質(zhì)量要求，塑料的種類，注射機(jī)的壓力，加熱溫度，注射速度， 主流道及分流道的拉料及脫落方式，型腔布置及澆口形式的選擇都能影響分流道的 設(shè)計(jì)。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 在設(shè)計(jì)分流道時(shí)考慮以下幾點(diǎn)以及優(yōu)點(diǎn)： 1. 塑料流經(jīng)分流道時(shí)的壓力損失及溫度損失要小。 2. 分流道的固化時(shí)間應(yīng)稍后于制品的固化時(shí)間，以利于壓力的傳遞及保壓。 3. 保證塑料迅速而均勻的進(jìn)入各個(gè)型腔，以及均勻補(bǔ)料，減少缺陷，保證質(zhì)量。 4. 分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，排列緊奏，使外形尺寸變小， ，降低澆注系統(tǒng)凝 料重量，料頭少，減少浪費(fèi)。 5. 鎖模平衡（幾何中心與鎖模重心重合） 。 6. 布置合理（受力零件有足夠的承受能力，使冷卻孔道合理布局，方便裝配維 修） 。 7. 要便于加工及刀具的選擇。 (1)分流道截面分析 圓形截面分流道 其優(yōu)點(diǎn)是表面積與體積之比值為最小，在容積相同的分流 道中圓形截面分流道的塑料與模具接觸的面積最小，因此其壓力損失及溫度損失小， 有利于塑料的流動(dòng)及壓力傳遞，其缺點(diǎn)是圓形截面分流道必須在動(dòng)、定模上分別設(shè) 計(jì)兩個(gè)半圓形，因此給模具加工帶來(lái)一定難度。 拋物面截面（U 形截面） 其截面的形狀接近于圓形截面，同時(shí)此種截面的分 流道只在模具一面加工。但缺點(diǎn)是與圓形截面相比，熱損失較大，流道廢料較多。 梯形截面 此種截面是拋物線形截面的變形，與以上兩種截面相比，其熱損失 較大，但便于分流道的加工及刀具的選擇。 a. 圓形截面 b. U 形截面 c.梯形截面 圖 5.3 幾種分流道截面圖 綜合比較后為節(jié)約成本選擇比表面積大易加工的梯形截面的分流道，上底 W=5mm, 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 高 H=5mm ,下底 X=3.5mm,角度為 5-10 度。 (2)分流道的長(zhǎng)度 分流道的布置形式采用平衡式。其長(zhǎng)度由于考慮到主流道襯套的下端直徑以及 分流道加工在半模上，長(zhǎng)度為 18mm 的筆直分流道，減少壓力和熱量的損失。 采用平衡時(shí)梯形斷面的分流道，比面積大易加工。讓模具排列緊奏使模具外形 尺寸變小，長(zhǎng)度最短減少料頭材料的浪費(fèi)，進(jìn)料均勻減少缺陷保證塑件質(zhì)量，鎖模 平衡等使塑件有足夠的承受能力冷卻孔道布局合理方便裝配維修，使模具能裝到小 型注塑機(jī)上成為節(jié)約，低成本高效的生產(chǎn)工具。 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流 動(dòng)狀態(tài)較為理想，因而分流道的內(nèi)表面的粗糙度要求并不是很高，這里取 Ra=1.6 ，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心m 部位的熔體產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。 5.1.3 澆口的設(shè)計(jì) 澆口直接與塑件相連，把塑料熔體引入型腔。澆口斷面形狀有圓形、矩形和又 寬又薄得狹縫形等。澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，澆口的形狀和尺寸對(duì)塑件質(zhì)量影 響很大，澆口在大多數(shù)情況下是整個(gè)流道中斷面尺寸最小的部分，對(duì)充模流動(dòng)起著 控制性作用，成型后制品與澆注系統(tǒng)從澆口處分離，因此澆口尺寸又影響著加工工 作量的大小和塑件外觀。 澆口尺寸包括澆口斷面尺寸和澆口長(zhǎng)度尺寸，澆口長(zhǎng)度約為 0.5 2.5mm,在此澆 口長(zhǎng)度取 1.5mm。在澆口出處流動(dòng)阻力很大，剪切速率也很高，對(duì)聚甲醛（POM）來(lái) 說(shuō)，其近似于牛頓流體，粘度僅僅是溫度的函數(shù)，不隨剪切速率的變化而變化，減 小澆口的尺寸會(huì)迅速增加充模阻力，所以澆口尺寸應(yīng)該適中，并且采用矩形澆口。 澆口選擇在塑件的外側(cè)凹槽中心，采用矩形側(cè)澆口具有以下優(yōu)點(diǎn)：容易機(jī)加修整， 易保證加工精度，容易調(diào)整到最佳的工藝條件，適時(shí)封口，疤痕小，容易充模，保 證均衡進(jìn)料，熔融塑料充滿整個(gè)型腔，由于澆口對(duì)大型腔為防止噴射，澆口尺寸要 適當(dāng)大些。 矩形澆口的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式如下： 澆口深度 h 為 h = k (5.1) 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 制品厚度 mm k 材料系數(shù)。PS、PE 為 0.6； POM、PC、PP 為 0.7； PVC、PMMA、PA 為 0.8； RPVC 為 0.9 h =1.5 0.7 =1.05mm 由于澆口尺寸要適當(dāng)大些在此 h=1.5mm 澆口寬度的計(jì)算公式 = (5.2) 30 A 為塑件外表面積，平方毫米 澆口尺寸太小增加充模阻力，所以 取大些，根據(jù)計(jì)算在此取 =3mm 澆口臺(tái)階長(zhǎng) =0.52.0mm，這里取 2mm。l 5.2 注塑模具成型零部件設(shè)計(jì) 型腔是模具上直接成型塑件的部位。直接構(gòu)成模具型腔的所有零件都稱為成型 零件，包括：凹模、凸模、成型桿、成型環(huán)、各種型腔鑲件等。 型腔設(shè)計(jì)步驟和主要內(nèi)容： （1）根據(jù)塑件形狀。塑件使用要求、塑件成型性能等確定型腔整體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)容包 括分型面的位置、進(jìn)澆位置、排氣位置、脫模方式等。 （2）從制造角度決定型腔能否采用組合式。若需組合，確定各構(gòu)成零件之間的組合 方式和零件結(jié)構(gòu)。 （3）根據(jù)塑件尺寸和成型收縮率大小計(jì)算成型零件上對(duì)應(yīng)的成型尺寸。 （4）根據(jù)成型時(shí)的塑料熔體壓力，對(duì)成型零件進(jìn)行剛度和強(qiáng)度校核，決定其壁厚等 尺寸。 5.2.1 分型面的位置和形狀的設(shè)計(jì) 分開模具取出塑件的面就是分型面，分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型 和脫模，而且涉及模具的結(jié)構(gòu)與制造成本。 在選擇分型面時(shí)，應(yīng)遵守以下規(guī)則： 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 （1）：分型面應(yīng)該選擇在塑件的最大輪廓處。 （2）：確定有利的留模方式，便于塑件脫模，通常分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件在 開模后留在動(dòng)模一側(cè)，這樣有助于推桿頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)置，節(jié)約能量。 （3）：保證塑件的精度要求。 （4）：保證塑件的外觀質(zhì)量。 （5）：便于模具加工制造。 （6）：同軸度考慮。 （7）：抽拔力考慮（力設(shè)在開模方向上） 。 （8）：有利于排氣，使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。 注塑模有一個(gè)分型面和多個(gè)分型面的模具，在本次設(shè)計(jì)中采用單分型面（有一 個(gè)分型面）的模具，分型面的位置垂直于開模方向，并且分型面為曲面同時(shí)也是塑 件最大輪廓處。這樣塑件留在動(dòng)模上，方便脫模，保證產(chǎn)品質(zhì)量，容易操作。 5.2.2 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 構(gòu)成模具型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，例如凹模、凸模、型芯、鑲塊、各種成 型桿、各種成型環(huán)。型腔直接與高溫高壓塑料接觸，型腔質(zhì)量關(guān)系到塑件質(zhì)量，因 此型腔必須要有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性等來(lái)承受塑料的擠壓力和料流的 摩擦力，有足夠的精度和適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙?，以保證塑料制品表面光亮美觀、容易 脫模。 凹模采用整體式嵌入式的凹模，整體式嵌入式凹模具有便于加工（可以分別加 工） ，單獨(dú)制造、單獨(dú)選材、熱處理，降低成本，易維修等優(yōu)點(diǎn)。其嵌入到定模模板 的通孔內(nèi)，保證型腔沿主分型面分開的兩半在合模時(shí)的對(duì)中性。 模板一般采用 45#鋼制作， 45#鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度到達(dá) 25-30HRC ，整體嵌入的 型腔采用 T8 制作，淬火處理，硬度到達(dá) 40-50HRC。 整體式嵌入的凹模結(jié)構(gòu)如圖 5.4 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 0.832 其 余 ： 6.33.208 圖 5.4 整體式嵌入的凹模結(jié)構(gòu) 5.2.3 成型零件成型尺寸計(jì)算 按平均收縮率計(jì)算成型尺寸比較簡(jiǎn)便易行，是最常用的計(jì)算方法，這里采用此 方法。POM 平均收縮率 ，塑件制造公差 ，對(duì)應(yīng)模具制造公差 。%0.2SCP4MT10IT (1)型腔徑向尺寸計(jì)算 （5.3） 2/PCLPCSCSMPL （5.4） SCPL1 2/mwM （5.5） 式中 型腔（孔）的最小尺寸ML 型腔使用過(guò)程中允許的最大磨損量（取塑件總誤差的 1/6，一般在w 0.020.05mm 之間） 成型零件制造誤差（正值）m 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 塑件（軸）的最大尺寸PL 塑件公差（負(fù)值） 出于修模考慮，對(duì)型腔徑向尺寸來(lái)說(shuō)易修大，預(yù)留一負(fù)修模余量 ,標(biāo)上制造公r 差 得型腔徑向名義尺寸：m = + ML)2/(rmwPCm 對(duì)于注塑模，型腔磨損量很小時(shí)，可用下式計(jì)算： = + )(mMPCL （5.6） 塑件徑向尺寸 =120mm， =120-0.82/2=119.59 mm；1PL2/PCL = =122.03mm1 119.5912% 模具型腔按 級(jí)精度制造，其制造偏差 =0.20mm，10ITm =(122.03-0.20)+0.201ML =121.83+0.20mm 塑件徑向尺寸 =104mm， =104 =103.63mm；2P2PC 0.742 = =105.74mm2 103.6312% 模具制造偏差 =0.247mm，m =(105.74-0.247)+0.2472ML =105.49+0.247mm 塑件徑向尺寸 =40mm， =40 =39.79mm；3 3 0.422 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 = =40.60mm3 39.7912% 模具制造偏差 =0.14mm，m =(40.60-0.14)+0.143 =40.46+0.14mm 塑件徑向尺寸 =18mm， =18 =17.84mm；4 4 0.322 = =18.20mm4 17.8412% 模具制造偏差 =0.11mm，m =(18.02-0.11)+0.114 =17.91+0.11mm 塑件徑向尺寸 =18mm， =21.5 =21.38mm；5 5 0.242 = =21.82mm5 21.3812% 模具制造偏差 =0.08mm，m =(21.82-0.08)+0.085 =21.74+0.08mm (2)型芯徑向尺寸計(jì)算 （5.7）2/PCL = （5.8）Mrmw/ 標(biāo)上制造公差 得型芯徑向名義尺寸：m 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 = -ML)2/(rmwPCm 對(duì)于注塑模，型腔磨損量很小時(shí)修模余量也很小時(shí)可用下式計(jì)算： = - （5.9） )(mPC 塑件尺寸 =34mm， =34+ =34.19mm；6 6 0.382 = =34.89mm6 34.1912% 模具制造偏差 =0.127mm，m (34.89+0.127)-0.1275 =35.02-0.127 mm 塑件尺寸 =14mm， =14+ =14.12mm；7 7 0.242 = =14.41mm7 14.1212% 模具制造偏差 =0.08mm，m =(14.41+0.08)-0.087 =14.49-0.08 mm 塑件尺寸 =22.32mm， =22.32+ =22.46mm；8 8 0.282 = =22.92mm8 22.4612% 模具制造偏差 =0.07mm，m =(22.92+0.07)-0.078 =22.99-0.07 mm 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 (3)型腔深度尺寸計(jì)算 + (5.10) 2/rmMCPHm 若取修模余量為 ，則型腔容易修淺2/ + MCPHm 塑件尺寸 =11.4mm， 11.4- =11.19mm；1PH1P 0.422 = =11.42mm1 11.1912% 模具制造偏差 =0.14mm，m 型腔易修淺， 11.42+0.14mm。1MH 塑件尺寸 =30mm， =30 - =29.72mm；2 2 0.562 = =30.33mm2 29.7212% 模具制造偏差 =0.187mm，m 型腔易修淺， 30.33+0.187mm。1MH (4)型芯高度尺寸的計(jì)算 - (5.11)2/rmCPm 型芯容易修長(zhǎng) - MCPHm 塑件尺寸 =14mm， =14- =13.88mm3 3 0.242 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 = =14.16mm3 13.8812% 模具制造偏差 =0.08mm，m 型腔易修長(zhǎng)， 14.16+0.08mm。2MH 塑件尺寸 =31.5mm， =31.5- =31.22mm4 4 0.562 = =31.86mm4 31.2212% 模具制造偏差 =0.186mm，m 型腔易修長(zhǎng)， = 31.86+0.186mm。3 5.2.4 側(cè)壁厚度和底板厚度計(jì)算 (1)型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 型腔為不規(guī)則形狀，近似于圓形，按整體式圓形型腔進(jìn)行計(jì)算。整體式圓形型 腔在同樣塑料熔體作用下，由于側(cè)壁受到底部約束其最大變形發(fā)生在自由膨脹分界 點(diǎn)。經(jīng)計(jì)算自由膨脹高度約為 27mm,由于型腔深度小于分界高度，其受底部約束使得 半徑增長(zhǎng)量遠(yuǎn)小于 s =r( -1)的計(jì)算值。 -2 整體式圓形型腔選經(jīng)過(guò)水淬回火的 工具鋼8 s =r( -1) (5.12) -2 許用應(yīng)力 = =327.8MPa 5311.62 塑料壓力 P=28.1MPa 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 整體式圓形型腔內(nèi)半徑 r=60mm s =r( -1) =5.9mm -2 設(shè)計(jì)的側(cè)壁厚度均大于 6mm,所以壁厚滿足要求。 (2)底板厚度的計(jì)算 定模板的底板直接與注塑機(jī)得定模板緊貼，動(dòng)模板下面的型芯墊板由于有墊塊 和推板倒滑柱支撐，所以底板不產(chǎn)生明顯的彎曲變形，也不產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力，其 厚度憑經(jīng)驗(yàn)決定。設(shè)計(jì)的底板厚度滿足要求。 5.2.5 排氣方式和排氣槽的設(shè)計(jì) 當(dāng)塑料熔體注入型腔時(shí)，如果型腔內(nèi)原有氣體、蒸汽或者原料釋放出的氣體等不 能順利排出，不但將在制品上形成氣孔、銀絲、灰霧、接縫、表面輪廓不清，型腔 不能完全充滿等弊端，同時(shí)還會(huì)因氣體壓縮而產(chǎn)生高溫，引起流動(dòng)前沿物料溫度過(guò) 高，粘度下降，容易從分型面溢出，產(chǎn)生飛邊，重則灼傷制件，使其產(chǎn)生焦痕。而 且型腔內(nèi)氣體壓縮產(chǎn)生的反壓力會(huì)降低充模速度，影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量。 在此不單獨(dú)設(shè)計(jì)排氣槽，利用分型面或配合間隙排氣。像旅行車龍轂架這樣小 型的塑件，在不采用特殊的的高速注射時(shí)，利用分型面排氣或者利用推桿與孔、推 管與孔、脫模板與型芯、活動(dòng)型芯與孔的配合間隙排氣。為增加排氣效果可以增加 分型面的粗糙度，并且加工的刀痕或磨痕順著排方向以及將推桿后方距型腔 5mm 以 外的配合間隙加大等。 本設(shè)計(jì)利用分型面、推桿與孔、活動(dòng)型芯與孔以及動(dòng)模板與型芯固定板的間隙 排氣，這樣不需要單獨(dú)加工排氣槽，使模具加工更容易，降低模具成本。 5.3 合模導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 塑料模閉合時(shí)為保證型腔形狀和尺寸的準(zhǔn)確性，應(yīng)按一定的方向和位置合模，所 以必須設(shè)有導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)向、定位和承受注塑時(shí)產(chǎn)生側(cè)壓力三 個(gè)作用。導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模邊或定模邊均可，但是一般設(shè)在主型芯周圍，動(dòng)定模合模時(shí) 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的引導(dǎo)下，使動(dòng)定模按正確的方位閉合，避免凸模進(jìn)入凹模時(shí)因方位搞 錯(cuò)而損壞模具或定位不準(zhǔn)而互相碰傷，因此設(shè)在型芯周圍的導(dǎo)柱應(yīng)比主型芯高出至 少 68mm。同時(shí)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具閉合后使型腔保持正確的形狀和所有由動(dòng)定模構(gòu)成的 尺寸的精度。 5.3.1 導(dǎo)柱的選擇和設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱沿長(zhǎng)度方向分為固定段和導(dǎo)向段，并且這兩段名義尺寸相同，只是公差不 同的導(dǎo)柱叫直導(dǎo)柱。本次設(shè)計(jì)的直導(dǎo)柱采用從標(biāo)準(zhǔn)模具零件（圖庫(kù)）中選用的方法， 并且因動(dòng)模板整塊都是 T8 鋼制造，硬度 40-50HRC 有足夠的強(qiáng)度，所以沒有設(shè)計(jì)導(dǎo) 柱套。 5.3.2 直導(dǎo)柱尺寸和結(jié)構(gòu)的要求 （1）直徑和長(zhǎng)度 導(dǎo)柱的直徑在 12 63mm 之間時(shí)，按經(jīng)驗(yàn)直導(dǎo)柱直徑 20 和模板厚 度比在 0.06 0.1, 無(wú)論是固定段的直徑還是導(dǎo)向段的直徑的形位公差與尺寸之間的 關(guān)系應(yīng)遵循包容原則。直導(dǎo)柱總長(zhǎng)為 94mm,直徑為 20mm。 （2）形狀 直導(dǎo)柱的端部做成半球形或錐形的先導(dǎo)部分，錐形頭高度為與其相鄰圓 柱直徑的 1/3 , 前端還應(yīng)有倒角，使其能夠順利的進(jìn)入導(dǎo)向孔。導(dǎo)向孔應(yīng)該設(shè)有排氣 孔或者排氣間隙，以免空氣壓縮產(chǎn)生高溫引起燃燒，在本設(shè)計(jì)中將墊塊上導(dǎo)柱孔加 工成通孔，利用墊塊和底板的裝配間隙排氣。 （3）公差配合 安裝段與模板間采用過(guò)渡配合 H7/k6 ,導(dǎo)向段與導(dǎo)向孔間采用動(dòng)配合 H7/f7 。 （4）粗糙度 固定段表面用 Ra=1.6um ,導(dǎo)向段表面用 Ra=0.8um 。 （5）材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的芯部，因此采用低碳 鋼（20 號(hào)鋼）滲碳 0.5 0.8mm 深，經(jīng)淬火處理硬度達(dá)到 HRC56 60 。 直導(dǎo)柱形狀見圖 5.5。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 A其 余 ： 3.2EE2-中 心 孔 BG 14591.608 圖 5.5 直導(dǎo)柱 5.4 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 注塑模必須設(shè)有準(zhǔn)確可靠的脫模機(jī)構(gòu)，以便在每一個(gè)循環(huán)中將塑件從型腔內(nèi)或型 芯上自動(dòng)地脫出模外，脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)或推出機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)種類很 多，有手動(dòng)脫模、機(jī)械推出、液壓推出、氣壓推出等，手動(dòng)脫模沒有工作效力，液 壓和氣壓脫模成本高，推桿推出的脫模機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單也是經(jīng)常采用的一種典型脫模 機(jī)構(gòu)，在本設(shè)計(jì)中所采用的就是推桿脫模機(jī)構(gòu)。 5.4.1 脫模機(jī)構(gòu)的要求 （1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運(yùn)行可靠、機(jī)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單、制造容易、零件制造方便，維修方便， 配換容易等。機(jī)構(gòu)動(dòng)作要準(zhǔn)確可靠、運(yùn)動(dòng)靈活、機(jī)構(gòu)本身具有足夠的剛度和強(qiáng)度， 以抵抗脫模阻力。 （2）不影響塑件外觀，不造成塑件變形破壞，推塑件的位置應(yīng)盡可能設(shè)在塑件內(nèi)部 或者隱蔽處，以免損壞塑件外觀，要保證塑件在脫模過(guò)程中不變形、不擦傷。 （3）讓塑件留在動(dòng)模 ，模具的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證塑件在開模過(guò)程中留在具有脫模裝置的 半模即動(dòng)模上。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 5.4.2 脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 聚甲醛（POM）的收縮率為 2%，其收縮時(shí)抱緊型芯，開模時(shí)塑件留在動(dòng)模上，在 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該將推出力的作用點(diǎn)盡可能的靠近型芯，推出力作用于塑件剛 度強(qiáng)度最大的部位，由于塑件的受力部分就是五角星的各個(gè)角，要保證這部分的強(qiáng) 度和剛度在其內(nèi)側(cè)兩邊設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋，這樣在這些部位的推出力就要求大些，因此將 推桿設(shè)置在這些部位，同時(shí)這些部位是塑件的內(nèi)表面推桿留下的推痕不影響塑件的 美觀。推桿均勻的布局在各角距輪圈 5 毫米處，推出時(shí)各處受力相同輕松的將塑件 推出。柱頭推桿的結(jié)構(gòu)形狀如圖 5.6。 5.4.3 脫模力計(jì)算 塑件在模腔內(nèi)冷卻時(shí)抱緊型芯，產(chǎn)生包緊力，因此脫模力必須克服包緊力和摩擦 阻力，在開模的瞬間所需脫模力為最大。POM 為熱塑性塑料，脫模斜度型腔 35 型芯 所以脫模斜度選擇1。 30 35 1。 1。 塑件收縮率使型芯全面積受總壓力 =2 E tL 11 （5.13） =228502.3N E=2.83GPa 塑料拉伸彈性模量 =2 塑料收縮率 =0.3 塑料泊松比 t=1.5mm 制品壁厚 L 塑件型芯長(zhǎng)度 = FPcos (f-tan )1+fsin （5.14） =41560.5N 經(jīng)計(jì)算以及結(jié)合塑件的實(shí)際情況，柱頭推桿的長(zhǎng)度為 88mm,直徑為 6mm,采用 T8 鋼制造，硬度達(dá)到 50-56HRC。 在開模過(guò)程中注塑機(jī)頂桿頂著推板移動(dòng)，推板帶動(dòng)柱頭推桿向前移動(dòng)，推出塑 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 件，由于柱頭推桿上的彈簧在頂出塑件的過(guò)程中被壓縮，其恢復(fù)原狀過(guò)程中使柱頭 推桿和推板復(fù)位。 0.8HRC38-42HRC5- 圖 5.6 柱頭推桿 5.5 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件上凡是脫模方向與開模方向不相同的側(cè)凹或側(cè)孔除少數(shù)淺側(cè)凹可以強(qiáng)制脫模 外，其他的都需要進(jìn)行側(cè)向抽芯或側(cè)向分型方能將塑件順利脫出。側(cè)向分型用于有 內(nèi)外側(cè)凹的塑件，需將凹模作成兩瓣或多瓣，利用側(cè)向分型完成各瓣與塑件之間分 離，脫出側(cè)凹。側(cè)向抽芯用于有側(cè)孔或側(cè)凹的塑件，根據(jù)側(cè)孔或側(cè)凹的數(shù)量和方位 設(shè)置一至多個(gè)側(cè)抽芯，用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)抽出側(cè)型芯。側(cè)抽芯可分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、液 壓或氣動(dòng)分型抽芯。手動(dòng)分型抽芯機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)