塑料儀表盒底板注塑成型模具設(shè)計.doc

畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目： 塑料儀表盒底板注塑成型 分析及模具設(shè)計與制造 學(xué) 生： 指導(dǎo)老師 系 別： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 號： 2009 年 6 月 本科畢業(yè)設(shè)計(論文)作者承諾保證書 本人鄭重承諾： 本篇畢業(yè)設(shè)計(論文)的內(nèi)容真實、可靠。如果存在弄 虛作假、抄襲的情況，本人愿承擔(dān)全部責(zé)任。 學(xué)生簽名： 年 月 日 本科畢業(yè)設(shè)計(論文)指導(dǎo)教師承諾保證書 本人鄭重承諾：我已按有關(guān)規(guī)定對本篇畢業(yè)設(shè)計(論文)的選題與內(nèi)容 進行了指導(dǎo)和審核，該同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計（論文）中未發(fā)現(xiàn)弄虛作假、抄襲 的現(xiàn)象，本人愿承擔(dān)指導(dǎo)教師的相關(guān)責(zé)任。 指導(dǎo)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(shè)計內(nèi)容.3 1.5 應(yīng)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(zhì)量 .4 2.3 尺寸和精度 .5 2.4 結(jié)構(gòu)特點 .5 2.5 塑件注射工藝性 .6 3.塑件成型方案設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計 .8 3.5 脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計 .9 3.5.1 脫模力計算 .9 3.5.2 脫模機構(gòu)的選用及布局 .10 3.5.3 凝料脫出機構(gòu)的設(shè)計 .11 3.6 導(dǎo)向、定位機構(gòu)設(shè)計 .11 3.6.1 導(dǎo)向機構(gòu)的作用 .11 3.6.2 導(dǎo)向機構(gòu)結(jié)構(gòu)及設(shè)計 .11 3.7 模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計 .12 3.7.1 制品所需冷卻時間的計算.12 3.7.2 冷卻介質(zhì)一邊所需傳熱面積的設(shè)計計算.13 3.8 模架選用 .14 4.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 .14 4.1 模具成型零部件設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計 .15 4.1.3 排氣方式及排氣槽的設(shè)計 .17 4.2 模具強度與剛度計算 .17 4.2.1 型腔(上模)的側(cè)壁和底板厚度計算.17 4.3 模具結(jié)構(gòu)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(guān)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 5.2.3 模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核 .23 5.2.4 開模行程校核 .23 6.結(jié)束語 .24 致謝 .25 參考文獻 .26 儀表盒底板注射成形工藝及模具設(shè)計 摘要：本課題設(shè)計的產(chǎn)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(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，精度要求也不高，最大的難點是側(cè)型芯成型， 通過對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、生產(chǎn)效率等方面的綜合分析，決定采用斜導(dǎo)柱抽芯。最后，對產(chǎn)品進行工藝 分析、模具的設(shè)計及注塑機相關(guān)參數(shù)的校核。重點一是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝分析，在符合使用要求的情況 下，盡量簡化產(chǎn)品模具的生產(chǎn)，另一個是模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，設(shè)計合理的模具，以滿足制件結(jié)構(gòu)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(guān)鍵字：ABS;側(cè)型芯成型;斜導(dǎo)柱抽芯;結(jié)構(gòu). 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 performance, 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 generalized 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 product molds 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 the 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(chǎn)的基礎(chǔ)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(guān)注。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，6080% 的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高 一致性、高生產(chǎn)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(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生 產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，在很大程度上 決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)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(yīng)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(chǎn)品的迅猛發(fā)展而得到更為廣泛的應(yīng)用。塑料模具， 成為時下模具品種之“關(guān)鍵詞” 。近年來,我國塑料模具業(yè)發(fā)展相當(dāng)快，目前，塑料模具 在整個模具行業(yè)中約占 30%左右。當(dāng)前，國內(nèi)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(jīng)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(diào)的年產(chǎn)量均超過 1000 萬臺；彩電的年產(chǎn)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(diào)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(shè)計成為重要的一環(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(nèi)人士普遍認為，大型、精密、設(shè)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：模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)應(yīng)用的普及，以提高模具 制造精度，縮短制造周期；模具零件加工和裝配朝著“零公差”要求發(fā)展；模具結(jié) 構(gòu)設(shè)計往“免試?！狈较虬l(fā)展；精密注射成型設(shè)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(shè)計生產(chǎn)去探求此課題的實質(zhì)與內(nèi)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(chǎn)的配角 ，然而它早已成為我國科技發(fā)展和 提升工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)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(jīng)濟發(fā) 展的咽喉 ，部分地被卡在儀器儀表這一關(guān)上。 ” 儀表盒底板，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計及質(zhì)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(chǎn)的 優(yōu)點是：成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，對各種塑料的適應(yīng)性強，生產(chǎn)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，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(yīng)當(dāng)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(chǎn)品生產(chǎn)課題，產(chǎn)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(yīng)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(xué)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： 物理性能 ABS 樹脂無毒、無嗅、堅韌、質(zhì)硬、呈剛性，有較好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。 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(guān)。 拉伸強度 ABS 樹脂的拉伸強度一般為 3550MPa，相氏橫量為 1.42.8GPa，屈服伸率 24。 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(jīng) 24 小時，尺寸變化不超過 0.21.7。 A.彎曲強度 ABS 樹脂的彎曲強度可達 2870MPa。 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。 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(dāng)強度。ABS 制品的使用溫度為-40100.ABS 的熱穩(wěn)定性差，250時 既能分解產(chǎn)生有毒的揮發(fā)性物質(zhì)。一般 ABS 易燃，無自熄性。 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。 化學(xué)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，但與烴類長期接觸后軟化和溶脹。ABS 表面受冰醋酸、 植物油等化學(xué)品的侵蝕能引起應(yīng)力開裂。 密度：1.021.16g/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； C b.熔化溫度：210-280 ；建議溫度：245 ； C C 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(dǎo)致光潔度C 較低） ； d.注射壓力：500-1000Pa； e.注射速度：中高速度 f.成型收縮率:0.4-0.7% 1.4 設(shè)計內(nèi)容 本課題是在給定二維產(chǎn)品圖紙和塑料件實樣的基礎(chǔ)上，對塑料件進行注射成型分 析，確定模具結(jié)構(gòu)，選擇注塑機型號，完成模具設(shè)計。 基本內(nèi)容包括： (1) 根據(jù)產(chǎn)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(chǎn)品的體積和 重量； (2) 利用二維繪圖軟件平臺設(shè)計出完整的模具裝配圖和零部件圖： 主要是利用所學(xué)的知識對塑料件進行注射成型分析確定合理的模具結(jié)構(gòu)，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(yīng)包括所有的說明、分析和計算。 1.5 應(yīng)解決的主要問題 結(jié)合儀表盒底板件注射成形工藝及模具設(shè)計的特點，本課題應(yīng)解決的主要問題: 斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機構(gòu)設(shè)計； 塑件設(shè)計怎么反映工藝、成型指標； 型芯抽芯的驅(qū)動力來源； 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； 進料不能影響制件外觀； 此外，成型設(shè)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(zhì)：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% ； 成型溫度： 前段 160180 ;中段：210-260 ;后段：210-260 ；噴嘴： C C 210-260 ； C 模溫：40-80 ； C 注射壓力：100-150MPa (3) 成型性能：在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)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(zhì)量 (1) 外表面：外露表面為噴砂花紋面，配合表面 Ra3.20.8m；無明顯的表面缺 陷； (2) 內(nèi)表面：側(cè)面 Ra3.20.8m；端面 Ra6.31.6m； (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： 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(chǎn)生的熔接痕強度過差，從而使塑件不能正常成型或?qū)λ芗耐庥^ 和強度產(chǎn)生影響。此外，塑件尺寸還受現(xiàn)有的成型設(shè)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(yīng)吻合，過渡平順。 2.4 結(jié)構(gòu)特點 產(chǎn)品外形最大尺寸為 138X62X24.5（單位毫米） ，制品為盒形件，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(jié)論結(jié)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(nèi)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(shè)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(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型 位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)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(yīng)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1P90-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(yīng)考慮以下幾種因素： 第一，分型面必須開設(shè)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(zhuǎn)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(guān)部位的同心度出發(fā)，同心度要求高的塑件，取分型面時最好 把要求同心的部分放在分型面的同一側(cè)。 第五，有側(cè)凹或側(cè)孔的制件，當(dāng)采用自動側(cè)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(yīng)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(jié)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(cè)面均 要用斜導(dǎo)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： 方案一：選取 A-A 作為分型面（如圖 3-1 示） 。 分析：如選 A-A 作為分型面，產(chǎn)品將留在動模上，好脫模；脫模時頂 桿作用在產(chǎn)品背面不會影響制品外觀。 方案二：選取 C-C 作為分型面（如圖 3-1 示） 分析：如選 C-C 作為分型面，產(chǎn)品將留在定模上，不好脫模；如果強制 脫模，頂桿作用在產(chǎn)品正面會影響制品外觀。 結(jié)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 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(zhì)。 方案二：潛伏式澆口塑件表面不會留下澆口痕跡，同時可采用較簡單的兩板 式模具，但不適于強韌性的塑料。 結(jié)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 12mm，設(shè)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(yīng)比噴嘴孔直徑約大 0.51 mm 以上，一般在 48mm 范圍內(nèi)。本課題制件 為普通大小的尺寸，將小端尺寸設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)型腔：整體式;整體鑲?cè)胧?整體+局部鑲?cè)胧? a.型腔整體式 優(yōu)點：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(shè)，有利于縮 小模具總體尺寸；缺點：缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)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?cè)胧?優(yōu)點和缺點與整體式相近，并節(jié)省了優(yōu)質(zhì)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(shè)受一定限制。 由于該制件機構(gòu)較為緊湊使用局部鑲?cè)胧讲焕谕茥U的布置。 結(jié)論：采用型腔整體鑲?cè)胧?型腔材質(zhì)選擇：55、40Cr、P20、SM1、SM2、8CrMn、PCR 依據(jù): 批量：中等件，2 萬以下，選 55 或 40Cr； 表面加工：光潔、紋飾、火花加工，預(yù)硬鋼 P20； 耐磨：SM1、SM2、8CrMn； 耐蝕：PCR； 高精度：析出硬化鋼 PMS。 結(jié)論： P20，加工性及綜合性較好 (2)型芯：整體式;整體+局部鑲?cè)胧? 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(shè)； 缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)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?cè)胧?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(shè)受一定限制。 由于零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且抽芯距較短，選用整體式達不到成型要求。 結(jié)論：選整體型芯+局部鑲?cè)胧?材質(zhì)：P20，預(yù)硬 30-40HRC 。 3.5 脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.5.1 脫模力計算 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(chǎn)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2P219 式（4.6-22）薄壁盒形塑件的脫模力： Qc=2KfcaE(Tf-Tj)th/(1-0.5) (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)； fc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； 塑料材料的泊松比； 對于本設(shè)計而言，脫模力主要作用于殼形件。 3.5.2 脫模機構(gòu)的選用及布局 (1) 推桿推出機構(gòu) 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(shè)計不當(dāng)易引起應(yīng)力集中而頂穿塑件或使塑件變形，因 此當(dāng)脫模斜度小或脫模阻力大的制件，應(yīng)增加推桿的數(shù)量，增大接觸面積。 (2) 推管推出機構(gòu) 特點及應(yīng)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(gòu) 特點及應(yīng)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(gòu)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脫模。 結(jié)論：結(jié)論：選用推桿推出機構(gòu)完成制件的 脫模（布置如圖 3-3）, 在設(shè)計中推桿采用 H7/f6 配合。 圖 3-3 推出機構(gòu) 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(jié)合制件 的空間位置兩端的推桿選用 3，中間的推桿采用 5，推出系統(tǒng)如圖 3-4 紅色標記的 所示： 圖 3-4 脫模機構(gòu)的布局 3.5.3 凝料脫出機構(gòu)的設(shè)計 本設(shè)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(shè)置主流道凝 料拉料桿。查2P678 結(jié)構(gòu)形式如圖 3-5，參數(shù)見表 3-1。 圖 3-5 拉料桿 表 3-1 拉料桿相關(guān)參數(shù) 項 目拉 料 桿 尺 寸（單位mm） 符 號Dd1d2aHh1h2 基本尺寸43553723 上 偏 差0.02 下 偏 差0.05 0.1 3.6 導(dǎo)向、定位機構(gòu)設(shè)計 3.6.1 導(dǎo)向機構(gòu)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(dǎo)向作用：合模時引導(dǎo)動模按序正確閉合，防止損壞凹、凸模。 （3）承載作用：導(dǎo)柱在工作中承受一定的側(cè)向壓力。 3.6.2 導(dǎo)向機構(gòu)結(jié)構(gòu)及設(shè)計 模具設(shè)計通常購買標準模架，其中包括了導(dǎo)向機構(gòu)，導(dǎo)向機構(gòu)包括導(dǎo)套和導(dǎo)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(dǎo)柱即可。根據(jù)模架 的尺寸結(jié)構(gòu)選用 20 的導(dǎo)柱，然后選用相對應(yīng)的導(dǎo)套。導(dǎo)柱和導(dǎo)套配合的方式，安裝 段與模板間采用過渡配合 H7/n6，導(dǎo)向段與導(dǎo)向孔間采用動配合 H7/f7，固定段表面粗 糙度為 Ra1.6m 導(dǎo)向段表面用 Ra0.8m，導(dǎo)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（0.50.8mm 深） ，經(jīng)淬火處理 5660HRC。如圖 3-6 所示： 根據(jù)參考文獻3第 967 頁表 13.25 選取標準帶頭導(dǎo)柱為： 導(dǎo)柱 209020 鋼 GB/T4169.4-1984 圖 3-6 標準帶頭導(dǎo)柱 導(dǎo)套內(nèi)孔與導(dǎo)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(nèi)外表面均用 Ra0.8m，材料選用 T8A 淬火處理，表面硬度為 5055HRC，低于 導(dǎo)柱 5 度。如圖 3-7 所示： 根據(jù)參考文獻3第 966 頁表 13.24 選取標準帶頭導(dǎo)套為： 導(dǎo)套 2032(1)T8A GB/T4169.3-1984 圖 3-7 標準帶頭導(dǎo)套 3.7 模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計 3.7.1 制品所需冷卻時間的計算 查1P208 公式 3-9-3; t=S2ln8/2(c-m)/(-m)/ 2a1 (3- 5) S制品的壁厚，mm c塑料注塑溫度，C m模具型腔壁溫度，C 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=1.52ln8/2(220-55)/5/ 2*2.67 =0.28s 3.7.2 冷卻介質(zhì)一邊所需傳熱面積的設(shè)計計算 (1) 冷卻介質(zhì)用量的計算 查1P209 公式 3-9-4; Q1=N*m*q，V=G*q/60*C*(12) (3-6) m每次注塑塑料質(zhì)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(zhì)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(nèi)注入模具內(nèi)的塑料質(zhì)量 （Kg/h） 1冷卻水的進口溫度（C） 2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1P210 公式 3-9-11; A=G*q/3600*(w-i) (3-7) =1472.1*350/3600*(85-60) =5.72m2 (3) 冷卻水路的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、側(cè)抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、冷 卻系統(tǒng)的設(shè)置要求，估算出模架周界尺 寸為 300230225mm； 可得結(jié)果：選三板式模架較為適合， 如圖 3-9 所示。 4.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1 模具成型零部件設(shè)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(yīng)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(yīng)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 CP S 相應(yīng)的表格得: 圖 4-1 制件尺寸圖 表表 4-14-1 成型零件尺寸計算成型零件尺寸計算 尺寸分 類計算公式 塑件 尺 塑料的 平均收 公差 模具尺寸 （mm） （mm ） 縮率 （） 26.50.52 0.17 0 26.7 620.18 0.06 0 64.40 型腔徑 向尺寸 LM=(1+Scp)Ls-3/4+z 580.22 0.07 0 58.3 3.70.20 0 0.07 3.72 5.80.22 0 0.07 5.83 1.40.18 0 0.06 1.41 1.850.20 0 0.07 1.86 型芯徑 向尺寸 LM=(1+Scp)Ls+3/4-z 60.28 0 0.09 6.04 4.80.18 0.06 0 4.81 型腔深 度尺寸 HM=(1+Scp)Hs-2/3+z 4.90.22 0.07 0 4.93 2.60.52 0 0.17 2.62 型芯高 度尺寸 HM=(1+Scp)Hs+2/3-z 47.37 0.6% 0.16 0 0.05 47.39 其中，塑件的公差 零件的制造公差，取塑件公差的 1/3 成型零件相對應(yīng)的 徑向尺寸 塑件的徑向公稱尺寸 成型零件相對應(yīng)的高度尺寸 塑件的高度尺寸 cp塑件的平均收縮率 4.1.2 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 由前面成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，選用整體鑲?cè)胧叫颓?；整體式型芯。該模具的加工 精度普通精度要求。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(shè)，有利于縮小模具總體尺寸；但結(jié)構(gòu)復(fù)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：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。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。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。 可以很方便的沿脫模方向開設(shè)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，而能使塑件順利脫模?？梢詫Ω鹘M件進行化 學(xué)處理，提高它們的耐腐蝕性能?？梢苑奖愕脑谛枰牟课婚_排氣槽，以便于塑 件的成型。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(chǎn)率。但是由于鑲拼塊越 多，越容易產(chǎn)生錯位，使正確組裝產(chǎn)生困難，且不利于水路的開設(shè)，因此鑲拼塊又 不宜過多。 （1）模具成型部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模是用來成型塑件外形輪廓的模具零部件。其結(jié)構(gòu)與塑件的形狀、尺寸、使用要 求、生產(chǎn)批量以及模具的加工方法等有關(guān)，常用的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的要求，為便 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(jié)構(gòu)較緊湊，采用局部鑲?cè)胧讲贾猛茥U時鑲塊壁厚太薄或使模具結(jié)構(gòu)過大， 因此采用整體鑲?cè)胧叫颓桓m合。具體形式如 4-2 圖所示， 圖 4-2 定模的鑲拼結(jié)構(gòu)(組合式) （2）模具型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型芯是用來成型塑件內(nèi)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(shè)計中選用組合式結(jié) 構(gòu)，主要取決于產(chǎn)品的構(gòu)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： 圖 4-3 動模上的型芯組合結(jié)構(gòu) 4.1.3 排氣方式及排氣槽的設(shè)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(cè)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(dāng)這些外力的數(shù)值過大，型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型 腔材料本身的許用應(yīng)力時，注射模及其成型零部件會產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞,導(dǎo) 致整個模具失效。因此,設(shè)計成型零部件時,應(yīng)進行強度校核。另外，在外力作用比較大 時，即使模具不產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，也有可能產(chǎn)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(chǎn)生溢料或飛邊現(xiàn)象， 導(dǎo)致制件無法滿足技術(shù)質(zhì)量要求。因此,設(shè)計成型零部件時,應(yīng)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(yīng)按剛度條件設(shè)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(yīng)按強 度條件設(shè)計，按剛度條件校核。此模具型腔為整體式，且型腔結(jié)構(gòu)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(nèi)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，只有注射機機筒壓力的 2550， 既 p=(2550) =42.585MPa。 (4-1)P注 (2)型腔側(cè)壁厚度按剛度計算 根據(jù)參考文獻3第 385 頁公式 9.436、9.445b、9.438、9.449 得 5.26mm (4-2) 4 3 cE t = cph 式中 凹模壁厚(mm)； c t P模腔壓力(MPa),一般為 3050 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(yù)硬化塑料模具 鋼，??； 5 2.2 10EMPa 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(yīng)的許用變形量 =0.040.05mm； 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(cè)壁厚度按強度計算: 9.3mm (4-3) app c t =h =1.73h a由 l/h 而定的系數(shù)； 模具材料的許用應(yīng)力（MPa） ，P20 為預(yù)硬化塑料模具鋼，取 ；300MPa 型腔底板厚度按剛度計算 1.47mm (4-4) 4 3 c ph hE t 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 c 得=0.0209； c 型腔底板厚度按強度計算: (4-5) 0.710.93 a pp h tbbmm 由 l/h 而定的系數(shù)；a B矩形凹模型腔短邊長度（mm） 。 由以上計算可得模具的結(jié)構(gòu)尺寸、應(yīng)取剛度、強度計算中的大值為計算結(jié)果。 c t h t 實際生產(chǎn)中所用的型腔側(cè)壁厚度 S，型腔底板厚度 T。 c t h t 由計算結(jié)果可知設(shè)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(jié)構(gòu)總圖繪制 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）HB330370，HRC 3440；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（下模板）的加工工藝查參考文獻12P205，具體的加工流程如表 4-2： 表表 4-24-2 型腔具體的加工流程型腔具體的加工流程 工藝序號工藝名稱加工內(nèi)容及技術(shù)說明 10鍛造將坯料反復(fù)鍛造后退火，以改善其內(nèi)部組織 20退火消除殘余應(yīng)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 0.81mm 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 90熱處理按圖樣要求淬火回火處理 100拋光對型腔的