某汽車E6注塑模創(chuàng)新設(shè)計說明書

1、中南林業(yè)科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 比亞迪E6注塑模創(chuàng)新設(shè)計說明書畢業(yè)設(shè)計說明書學(xué)生姓名： 吳蒙 學(xué) 號： 20081181 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)年級： 08級材控一班 題 目： 比亞迪E6膠框注塑模創(chuàng)新設(shè) 指導(dǎo)教師： 吳慶定教授 評閱教師： 胡澤豪教授 2012年5月摘 要該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計。通過整個設(shè)計過程表明該模具能夠達(dá)到此塑件所要求的加工工藝。也就是設(shè)計一副注塑模具來生產(chǎn)比亞迪E6膠框塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對比亞迪E6膠框的具體結(jié)構(gòu)，該模具是側(cè)澆口

2、的單分型面注射模具。通過模具設(shè)計表明該模具能達(dá)到比亞迪E6膠框的質(zhì)量和加工工藝要求。 關(guān)鍵詞：一模兩腔；注塑模；模具設(shè)計；比亞迪E6膠框。 Title The design of injection molding for BYD the Byd E6 plastic box AbstractThrough the entire design process, show that the mold can be achieved in this plastic parts required for processing. According to the subject's main

3、task is to design calculator shell injection mold design. Also is to design an injection mold to produce plastic parts calculator shell products, in order to achieve automation to increase production. The specific structure for the calculator shell, the mold is the side of a single-gate injection mo

4、ld parting line. As the Byd E6 plastic box has an oval hole, set the straight guide column, the advantage is to simplify institutions so that mold shape narrowed significantly reduce manufacturing costs of the mold. Indicates that the mold through the mold design can achieve calculator box quality a

5、nd process technology requirements. Keywords: 2-cavity mold; injection molding; the mold design; Byd E6 plastic box.目錄引 言1第一章 注塑件的設(shè)計31.1塑件制品的工藝性31.1.1 塑件的選材31.1.2 塑件的尺寸精度51.1.3 塑件的表面質(zhì)量61.2 塑件的幾何形狀及結(jié)構(gòu)設(shè)計6第二章 模具結(jié)構(gòu)形式及注射機(jī)型號的確定92.1分型面位置的確定92.2型腔數(shù)目和排列方式的確定92.3注射機(jī)型號的確定10第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計133.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則133.2 主流道的設(shè)計

6、133.2.1 主流道尺寸計算133.2.2 主流道澆口套的形式143.3分流道的設(shè)計原則153.3.1 影響分型面設(shè)計的因素 ：153.3.2分流道的設(shè)計原則153.3.3澆口道橫截面的形狀選擇153.3.4分流道的布置形式與計算163.3.5 分流道表面粗糙度和脫模斜度173.4 澆口的設(shè)計173.3.1澆口的主要作用是：173.3.2側(cè)澆口尺寸的確定173.3.3計算側(cè)澆口的寬度183.3.4側(cè)澆口的長度計算。183.3.5側(cè)澆口的剪切速率的校核183.5 校核主流道的剪切速率18第四章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算194.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計194.2成型零件鋼材的選用204.3成型零件的

7、工作尺寸的計算20第五章 模架的確定245.1 模架的選擇步驟245.2 各模板的尺寸的確定245.3 模架尺寸的校核25第六章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計266.1 抽芯力的計算266.2 抽芯距的計算266.3 鎖銷傾角的確定26第七章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計28.1.脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則28.2 推出方式的確定28.3 脫模力的計算28.4 校核脫去機(jī)構(gòu)作用在塑件上的單位應(yīng)力29第八章 導(dǎo)柱與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計30.1 導(dǎo)柱的設(shè)計30.2 導(dǎo)套的選擇30第九章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計31.1 模具溫度對模具的影響31.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則31.3 冷卻介質(zhì)的選擇32.4 凹模和型芯冷卻水道的設(shè)置32

8、第十章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計33第十一章 致謝34第十二章 設(shè)計小結(jié)35參考文獻(xiàn)36引 言隨著塑料制品在日常生活中的廣泛利用，模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。國內(nèi)注塑模在質(zhì)與量上都有了較快的發(fā)展。但是與國外的先進(jìn)技術(shù)相比，我國還有大部分企業(yè)仍然處于需要技術(shù)改造、技術(shù)創(chuàng)新、提高產(chǎn)品質(zhì)量、加強(qiáng)現(xiàn)代化管理以及體制轉(zhuǎn)軌的關(guān)鍵時期。模具行業(yè)作為制造業(yè)的重要組成部分，具有廣闊的市場前景。一、發(fā)展概況和應(yīng)用背景近年來，由于我國國民經(jīng)濟(jì)的高速、穩(wěn)定的增長，促進(jìn)了我國模具工業(yè)的迅速發(fā)展壯大，因此， 模具設(shè)計與制造專業(yè)或者相關(guān)的材料成型與控制專業(yè)已經(jīng)成為我國國內(nèi)具有優(yōu)勢的熱門專業(yè)之一。進(jìn) 入新世紀(jì)

9、以來，我國模具銷售額以年平均 20%左右的速度增長，2006 年模具銷售額達(dá)到 720 億元人民 幣，居日本、美國之后第三位1；模具出口突破了 10 億美元。我國模具生產(chǎn)廠、點(diǎn)達(dá)到了約 3 萬家， 從業(yè)人員近 100 萬人。這些都說明我國模具工業(yè)有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模。其中，塑料模具在整個模具行業(yè)中 約占 30%左右。國內(nèi)塑料模具市場對注塑模具需求量日益增長。專家普遍預(yù)測，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。所以，越來越多的人開始從事塑料模具行業(yè)的設(shè)計。大大的促進(jìn)了我國注塑模具技術(shù)的發(fā)展。但是我國目前和發(fā)達(dá)國家相比仍有 較大差距，主要表現(xiàn)在模具加工的制

10、造精度和表面粗糙度，加工模具的復(fù)雜程度、 模具的使用壽命和 制造周期等2。所以，我們?nèi)孕璨粩嗟呐^斗，用我們國家人民的聰明才智去開發(fā)模具行業(yè)，使我國 的模具設(shè)計得到進(jìn)一步的發(fā)展，逐漸縮短與發(fā)達(dá)國家的差距。二、我國塑料模具的市場情況 雖然我國塑料模具在數(shù)量、質(zhì)量、技術(shù)等方面有了很大進(jìn)步，但與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、復(fù)雜、長壽命的高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場競爭激烈，造成極低的利潤率。 2003年，我國塑料模具總產(chǎn)值約176億元，其中出口約2億美元，約合16.6億元人民幣。根據(jù)海關(guān)統(tǒng)計資料，2003年我國

11、共進(jìn)口塑料模具約6.5億美元，約合54億元人民幣。由此可以得出，2003年我國塑料模具總需求約為213.4億元人民幣，國產(chǎn)模具總供給約為159.4億元人民幣,市場滿足率為74.7%。在進(jìn)口的塑料模具中，主要是為汽車配套的各種裝飾件模具、為家電配套的各種塑殼模具、為通信及辦公設(shè)備配套的各種注塑模具、為建材配套的擠塑模具以及為電子工業(yè)配套的塑封模具等。出口的塑料模具以中低檔產(chǎn)品居多。由于我國塑料模具價格較低，在國際市場中有較強(qiáng)的競爭力，所以進(jìn)一步擴(kuò)大出口的前景很好，2003年出口比2002年增長33.3%就是一個很好的證明。因此，從市場情況來看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展那些目前需進(jìn)口的技術(shù)含量高

12、的大型、精密、長壽命模具，并大力開發(fā)國際市場。隨著我國塑料工業(yè)的快速發(fā)展，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預(yù)計，我國塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，近年內(nèi)年增長率將保持15%以上的水平。三、我國塑料模具的發(fā)展趨勢 現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,推動了我國模具工業(yè)的前進(jìn)。CAD/CAM/CAE 技術(shù)的日臻完善和在模具制造上 的應(yīng)用,使其在現(xiàn)代模具的制造中發(fā)揮越來越重要的作用, CAD/CAM/CAE 技術(shù)已成為現(xiàn)代模具的制造的 必然趨勢。CAD/CAM/CAE 計算機(jī)輔助設(shè)計、模擬與制造一體化, CAD/CAM/CAE 一體化集成技術(shù)是現(xiàn)代 模具制造中最先進(jìn)、最合理的生產(chǎn)方式。使用計算

13、機(jī)輔助設(shè)計、輔助工程與制造系統(tǒng),按設(shè)計好的模具 零件分別編制該零件的數(shù)控加工程序是從設(shè)計到制造的一個必然過程1、在模具的質(zhì)量、交貨周期、價格、服務(wù)四要素中，越來越的用戶將交貨周期放在首位。 2、大力增強(qiáng)主動開發(fā)能力。模具企業(yè)不能等有了合同，才根據(jù)用戶要求進(jìn)行模具設(shè)計。3、隨著模具企業(yè)的設(shè)計和加工水平的提高，模具的制造正在從過去主要依靠鉗工的技藝而轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕揽考夹g(shù)。 4、模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化方向迅速發(fā)展。5、世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具正加速向我國轉(zhuǎn)移。第一章 注塑件的設(shè)計1.1塑件制品的工藝性 塑件制品的設(shè)計不僅要滿足使用要求，而且要符合塑料的成型工藝特點(diǎn)，同時還要盡量使模具結(jié)構(gòu)簡單

14、化。在進(jìn)行制品結(jié)構(gòu)工藝性能的前提下，盡量選用價廉且成型性能又好的塑料。同時，還應(yīng)該力求制品結(jié)構(gòu)簡單、壁厚均勻且成型方便。另外，同時考慮模具的總體結(jié)構(gòu)合理，使模具型腔易于制造，模具的抽芯和推出機(jī)構(gòu)簡單。塑料制品形狀應(yīng)該有利于模具的分型、排氣、補(bǔ)縮和冷卻。塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對成型工藝方法的適應(yīng)性.在塑料生產(chǎn)過程中，一方面成型會對塑件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸精度等諸方面提出要求，以便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度，保證生產(chǎn)出價廉物美的產(chǎn)品；另一方面，模具設(shè)計者通過對給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析，弄清塑件生產(chǎn)的難點(diǎn)，為模具設(shè)計和制造提供依據(jù)。塑料制品的設(shè)計主要內(nèi)容包括：塑件的選材、尺寸和精度

15、、表面粗糙度、塑料制品的形狀、壁厚、脫模斜度、圓角、加強(qiáng)肋、支承面、孔、螺紋、齒輪、嵌件、飛邊、文字與符號及制品表面彩飾等。1.1.1 塑件的選材 塑件的選材主要注意以下這些方面。 （1）塑料的力學(xué)性能 如強(qiáng)度、剛性、韌性、彈性、彎曲性能沖擊性能以及對應(yīng)力的敏感性。 （2）塑料的物理性能 如對使用環(huán)境溫度變化的適應(yīng)性光學(xué)特性、絕熱或電氣絕緣的程度、精加工和外觀的完美程度等。 （3）塑料的化學(xué)性能 如對接觸物的耐蝕性衛(wèi)生程度以及使用上的安全性等。 （4）必要的精度 如收縮率的大小及各向收縮率的差異。 （5）成型工藝性 如塑料的流動性、結(jié)晶性、熱敏性等。通常,選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境

16、及使用性能的要求,以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù).對于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來說,要考慮的主要是材料的力學(xué)性能,如屈服應(yīng)力,彈性模量,彎曲強(qiáng)度,表面硬度等.該塑件對材料的要求首先必須是塑料的流動性，其次是成型難易和經(jīng)濟(jì)性問題,以下是對幾種流動性能較好材料的性能對比，如表2-1所示。表2-1 材料的特性 塑料名稱ABS PC PMMA拉伸強(qiáng)度/MPa62 6672彎曲強(qiáng)度/MPa12695113斷裂伸長率/%280100落球沖擊強(qiáng)度J/m16422洛氏硬度（M）12082101氧指數(shù)（OI）18.124.917.3熱變形溫度/ 103134100維卡軟化點(diǎn)/105153120馬丁耐熱溫度/11

17、2體積電阻率/·cm10102.1×101010吸水率% 0.050.131.19透光度/%209393霧度% 30.90.9折射率 1.5921.5861.492價格（元/噸）1150123033000410001950020700和機(jī)械加工一樣要考慮到加工工藝問題，模具成型也要考慮到材料的注塑特性，在各特點(diǎn)都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標(biāo)準(zhǔn)，以下是三種材料的性能和成型特性比較，如表2-2所示。表2-2 材料的性能和成型特性比較塑料品種性 能 特 點(diǎn)成 型 特 點(diǎn)模具設(shè)計注意事項(xiàng)使用溫度主要用途ABS（非結(jié)晶型）透明性好，電性能好，抗拉強(qiáng)度高，耐磨性好，

18、質(zhì)脆，抗沖擊強(qiáng)度差，化學(xué)穩(wěn)定性教好 成型性能好，成型前需干燥，注射時應(yīng)防止溢料，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，易開裂 因流動性好，適宜用點(diǎn)澆口或側(cè)澆口，但因熱膨脹大，塑件中 不宜有嵌件小于70應(yīng)用廣泛，如電器外殼、汽車儀表盤、日用品等有機(jī)玻璃（非結(jié)晶型）透光率最好，質(zhì)輕堅韌，電氣絕緣性好/但表面硬度不高，質(zhì)脆易開裂，化學(xué)穩(wěn)定性較好，但不耐無機(jī)酸，易溶于有機(jī)溶劑流動性差，易產(chǎn)生流痕，縮孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射時速度不能太高合理設(shè)計澆注系統(tǒng)，便于充型，脫模斜度盡可能大，嚴(yán)格控制料溫與模溫，以防分解收縮率取0.3580透明制品，如窗玻璃，光學(xué)鏡片，燈罩等聚碳酸酯（非結(jié)晶型）透光率較高，介電性能好

19、，吸水性小，力學(xué)性能好，抗沖擊，抗蠕變性能突出，但耐磨性差，不耐堿，酮，酯耐寒性好，熔融溫度高，黏性大，成型前需干燥，易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，甚至裂紋，質(zhì)硬，易損模具，使用性能好盡可能使用直接澆口，減小流動阻力，塑料要干燥，不宜采用金屬嵌件，脫模斜度2 130脆化溫度為100在機(jī)械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，電機(jī)電子產(chǎn)品零件，光學(xué)零件等本課題設(shè)計為比亞迪E6膠框面板，宜選用ABS材料，ABS材料是線型結(jié)構(gòu)，非結(jié)晶型。ABS是由丙烯腈 -丁二烯-苯乙烯組成。ABS是三元共聚物，因此兼有三種元素的共同性能，使其具有“堅韌、質(zhì)硬、剛性”的材料ABS樹脂具有較高沖擊韌性和力學(xué)強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性及電性能

20、良好，易于成形和機(jī)械加工等特點(diǎn)。1.1.2 塑件的尺寸精度尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。對塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來確定尺寸公差，該塑件是一般民用品，所以精度要求為一般精度即可，ABS的一般精度為5級。尺寸精度的組成及影響因素；制品尺寸誤差構(gòu)成為： =+ 式中制件總的成型誤差； s塑料收縮率波動所引起的誤差；z模具成型零件制造精度所引起的誤差； c模具磨損后所引起的誤差；模具安裝，配合間隙引起的誤差；影響塑料制品尺寸精度的因素比較復(fù)雜，歸納有以下

21、三個方面。（1）模具 模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。（2）塑料材料 主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。（3）成型工藝 成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮，從而影響尺寸精度。1.1.3 塑件的表面質(zhì)量表面質(zhì)量是一個相當(dāng)大的概念，包括微觀的幾何形狀和表面層的物理-力學(xué)性質(zhì)兩方面技術(shù)指標(biāo)，而不是單純的表面粗糙度問題。塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標(biāo)，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。該塑件對粗糙度的要求比較高，查表得ABS拋光后順紋路方向的表面粗糙度為0.02m，垂直紋路方向

22、的表面粗糙度為0.26 m。1.2 塑件的幾何形狀及結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）壁厚各種塑件，不論是結(jié)構(gòu)件還是板壁,根據(jù)使用要求具有一定的厚度，以保證其力學(xué)強(qiáng)度。一般地說，在滿足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過厚，不僅可以節(jié)約原材料，降低生產(chǎn)成本，而且使塑件在模具內(nèi)冷卻或固化時間縮短，提高生產(chǎn)率；其次可避免因過厚產(chǎn)生的凹陷,縮孔,夾心等質(zhì)量上的缺陷。本設(shè)計選用的材料是ABS，它是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。以下是ABS材料的壁厚推薦值：1.5mm3mm本課題設(shè)計的手機(jī)面板厚度選定為2mm。該塑件屬于小型件，塑件邊緣的壁厚均勻。（2）脫模斜度由于塑件成型時冷卻過程中產(chǎn)生收縮，使其緊箍在凸?；蛐托旧希瑸?/p>

23、了便于脫模，防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損，與脫模方向平行的塑件內(nèi)，外表面都應(yīng)具有合理的斜度。以下是ABS的脫模斜度推薦值： 制件外表面 制件內(nèi)表面 351030 3040（3）加強(qiáng)肋加強(qiáng)肋的主要作用是在不增加壁厚的情況下加強(qiáng)塑件的強(qiáng)度和剛度。塑件上適當(dāng)設(shè)置的加強(qiáng)肋可以防止塑件的翹曲變形；沿著物料流動方向的加強(qiáng)肋還能降低充模阻力，提高融體流動性，避免氣泡，縮孔和凹陷等現(xiàn)象的產(chǎn)生。本課題的沒有設(shè)置加強(qiáng)肋。（4）圓角塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時才采用尖角結(jié)構(gòu)。尖角容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊載荷時會發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時也有利于融料

24、在模具型腔內(nèi)的流動和塑件的脫模。圓角的取值與應(yīng)力集中的關(guān)系遵循R/T函數(shù)關(guān)系，當(dāng)R/T=0.6以后應(yīng)力集中變的緩和，該塑件大部分的圓角取R1。（5）孔的設(shè)計孔的極限尺寸原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型，在注射成型時，型芯受到高速流動的塑料熔體的沖擊，如果型芯的直徑太小或太長，則會因?yàn)楦邏簺_擊而彎曲，所以對孔的最小直徑和孔的最大深度加以限制。ABS材料孔的最小直徑為0.35mm，孔的最大深度為4d。本課題沒有設(shè)置孔，故不作考慮。（6）塑件的表面形狀塑件的內(nèi)外表面形狀應(yīng)在滿足使用要求的前提下盡可能易于成型。塑件的形狀應(yīng)有利于提高塑件的強(qiáng)度和剛度，薄殼狀塑件可設(shè)計成球面或拱形面。因此，在設(shè)計塑件

25、時應(yīng)盡可能避免側(cè)向凹凸而減少或消除不必要的側(cè)向抽芯，以簡化模具結(jié)構(gòu)。 （7）塑件的造型設(shè)計如圖1-1：圖1-1 塑件圖第二章 模具結(jié)構(gòu)形式及注射機(jī)型號的確定2.1分型面位置的確定（1）分型面的選擇原則： 分型面除排位的影響外，還收時間的形狀、外觀、精度、澆口位置、滑塊、推出機(jī)構(gòu)、加工等多種因素的影響。分型面的選擇是否合理是塑件能否完好成型的先決條件，一般應(yīng)該考慮一下問題：1）符合塑件脫模的基本要求，就是是塑料容易從模具內(nèi)取出，分型面應(yīng)該設(shè)在塑件脫模方向最大的投影邊緣部位。2）分型面不影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量，即分型面應(yīng)盡量不破壞塑件光滑的外表面。3）確保塑件留在分型面一側(cè)，利于推出且推桿痕跡不顯露于外

26、觀。4）確保塑件質(zhì)量，例如，將有同軸度要求的塑件放到分型面的同一側(cè)。5）滿足模具的鎖緊要求，將塑件投影面積大的方向放在定，動模方向上，而將投影面小的放在側(cè)分型面上，另外，分型面是曲面的應(yīng)該加斜面鎖緊。6）應(yīng)盡量避免成側(cè)孔，側(cè)凹，若需要滑塊成型，力求滑塊結(jié)構(gòu)簡單，盡量避免定?；瑝K。7）合理安排澆注系統(tǒng)，特別是澆口道。8）有利于模具加工。(2) 分型面位置的確定通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析和以上幾點(diǎn)的考慮，分型面應(yīng)該在截面積最大且利于開模取出塑件的底平面上。2.2型腔數(shù)目和排列方式的確定（1）型腔數(shù)目的確定 為了是模具與注塑機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和積極性，并保證模具的精度，模具設(shè)計時應(yīng)該要確

27、定模具型腔的數(shù)目，常用的方法有兩大類：一是按技術(shù)參數(shù)確定型腔數(shù)目，二是按經(jīng)濟(jì)性來確定型腔數(shù)目。本課題的洗衣機(jī)上蓋是單一獨(dú)立的部件，且尺寸較大，故可以采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式。（2）型腔排列形式的確定 由于該模具設(shè)計采用的是一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式，為了實(shí)現(xiàn)壓力平衡，故將型腔設(shè)置在模具中心。2.3注射機(jī)型號的確定(1)由工稱注射量選定注射機(jī)由PRO/E建模分析得（材料密度取=1.05g/cm3):塑件總體積V=25.2cm塑件總質(zhì)量M=1.05×25.2=26.5g流道凝料 V'=0.1V(流道凝料的體積是個未知數(shù)，一般按照塑件的大小來設(shè)定比例，塑件越大則比例取的越?。?；實(shí)際注射量為：

28、V=25.2×1.1=27.72cm實(shí)際注射質(zhì)量為：M=26.5×1.1=29.15g根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱注射量原則，即：0.8V VV= V/0.8=27.72÷0.8=34.7cm；根據(jù)以上的數(shù)據(jù)可以初步選定公稱注射量為100，查國產(chǎn)注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表取SZ-100/60,主要技術(shù)參數(shù)如下。表2-1 國產(chǎn)注射機(jī)SZ-100/60技術(shù)參數(shù)特性內(nèi)容特性內(nèi)容結(jié)構(gòu)類型立拉桿內(nèi)間距(mm)450×340理論注射容積（cm3）100 移模行程(mm)260螺桿(柱塞)直徑(mm)35最大模具厚度(mm)340注射壓力(MPa)150最小模具厚度(m

29、m)10注射速率(g/s)-鎖模形式(mm)-塑化能力(g/s)-模具定位孔直徑(mm)-螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)-噴嘴球半徑(mm)1鎖模力(KN)600噴嘴口直徑4(2)注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核1）注射壓力校核 查表可知，ABS所需的注射壓力為100130Mpa，這里取P0=105Mpa，該注射壓力機(jī)的公稱注射壓力P公=142.2Mpa注射壓力安全系數(shù)K1=1.251.4，這里去K1=1.28，則：K1 P0=1.28x105=134.4Mpa<142.2Mpa（公稱注射壓力）,所以，壓力機(jī)的壓力合格。2)鎖模力的校核注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠

30、地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢漏現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力，即： 塑料件在分型面上的投影面積通過PRO/E建模軟件分析計算得：A塑=1786mm2 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，即流道凝料的（包括澆口）在分型面上的投影面積A澆的值，可以按照多型腔模的統(tǒng)計分析來確定。A澆是每個塑件在分型面上的投影面積A塑的0.20.5倍。本例流道設(shè)計簡單，流道投影面積相對塑件投影面積來說可忽略不計。 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積：A總= n（A塑+A 澆）= A塑=1786mm2模具型腔的脹型力F脹：F脹= A總P模=1786&

31、#215;30N=53.5KN式中，P模是型腔的平均計算壓力值。P模是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的20%40%，大致范圍為28Mpa56Mpa，對于粘度大的塑料取值大些，ABS屬于中等粘度的塑料及有精度要求的塑料，故取P模=30Mpa。查表3-1可知該注射機(jī)的公稱鎖模力F鎖=600KN，鎖模力的安全系數(shù)k=1.11.2這里取k=1.12，則K×F=1.12×53.5=59.92<F=600KN,所以注射機(jī)鎖模力符合要求對于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進(jìn)行。 第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計由注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道稱為澆注系統(tǒng)，通常由主流道、

32、分流道、澆口和冷料穴組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計中的主要內(nèi)容之一。3.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則1）了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動性。2）采用尺量短的流程，以減少熱量與壓力損失。3）澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)有利于良好的排氣。4）防止型芯變形和嵌件位移。5）便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。6）澆注系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合型腔布局同時考慮。7）流動距離比和流動面積比的校核。 本課題洗衣機(jī)上蓋的澆注方式采用從蓋子一端直接澆口澆注的方式，因此模具的澆注系統(tǒng)只有主流道，這樣可以使模具結(jié)構(gòu)緊湊，熔體流動阻力小

33、，有利于消除深腔處氣體。3.2 主流道的設(shè)計3.2.1 主流道尺寸計算（1） 主流道長度主流道長度L，由附錄D可知，取L = 60 mm進(jìn)行設(shè)計（2） 主流道小端直徑 主流道小端直徑 d = 注射機(jī)噴嘴直徑 + （0.5 1）mm d =5mm（3） 主流道錐度主流道錐角一般應(yīng)在2°6°，取= 4°，所以流道錐度/2=2°（4） 主流道大端直徑主流道大端直徑d = d+2 L主tg（/2）,式中（=4°）d =5+2×60tg（4°/2）mm9mm（5） 主流道的球面半徑主流道的球半徑 SR = 注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1 2

34、）mm =（10 +1.5）mm = 11.5mm。（6） 球面配合高度球面配合高度為 3 5 取h= 5mm（7）主流道的凝料體積 V主=/3 L主(R2主+ r2主+ R主r主) V主=(3.14/3)×60×(4.52+2.52+4.5×2.5) mm 3=2370.4mm3=2.37cm3（8）主流道當(dāng)量半徑 Rn=（2.5+4.5）/2 mm =3.5mm3.2.2 主流道澆口套的形式 主流道襯套的形式有兩種：一是主流道襯套與定位圈設(shè)計成整體式，一般用于小型模具；二是主流道襯套與定位圈設(shè)計成兩個零件，然后配合在固定在模板上。 主流道為標(biāo)準(zhǔn)件可以選擇。主流

35、道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交換地反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較高，因而模具的主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的襯套式（俗稱澆口套），對材料的要求很嚴(yán)格，小型模具可以將主澆口套和定位圈設(shè)計成一個整體。澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等，本設(shè)計用T10A。熱處理要求淬火53 57 HRC，保證足夠的硬度，但是其硬度應(yīng)低于與注射機(jī)噴嘴的硬度。見圖2-1：圖2-1 主流道交口套圖主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流速和沖模時間。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計中常

36、設(shè)計成可拆卸更換的交口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)加工和熱處理。3.3分流道的設(shè)計原則分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用，多型腔模具必須設(shè)置分流道，單型腔大型腔塑件在使用多個點(diǎn)澆注時也要設(shè)置分流道，分流道是塑料熔體進(jìn)入型腔前的通道，可通過優(yōu)化設(shè)置分流道橫截面的形狀，尺寸大小和方向，使塑料熔體平穩(wěn)充型，從而保證最佳的成型效果。3.3.1 影響分型面設(shè)計的因素 1）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。2）塑料的種類，亦即塑料的流動性，熔融溫度和熔融溫度區(qū)間，固化溫度以及收縮率。3) 注射機(jī)的壓力，加熱溫度及注射速度。4) 主流道及

37、分流道的脫落方式5) 型腔的布置，澆口位置及澆口形式的選擇。3.3.2分流道的設(shè)計原則1) 塑料經(jīng)分流道時的壓力損失及溫度損失要小。2) 分流道的固化時間應(yīng)稍后于制品的固化時間，以利于壓力的傳遞及保壓。3) 保證塑件迅速而均勻的進(jìn)入各個型腔。4) 分流道的長度應(yīng)該盡量短，其容積要小。5) 型腔的布置，澆口位置及澆口形式的選擇。3.3.3澆口道橫截面的形狀選擇 常用分流道的截面面形狀有圓形、梯形、U字形和六角形等。要減少流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面積大，流道的表面積小，以減少傳熱損失，因此可用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。圓形截面效率最高（即比表面最?。?，由于正方形流道凝料脫模

38、困難，實(shí)際使用側(cè)面具有斜度為 5° 10°的梯形流道。淺矩形及半圓形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，當(dāng)分型面為平面時，可采用梯形或U字型截面的分流道。從上述分析，該模具分流道截面采用梯形截面，其加工性能好，而且塑料熔體的熱量散失，流動阻力均不大。3.3.4分流道的布置形式與計算在設(shè)計時應(yīng)盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡量避免熔體溫度降低，同時還要考慮減小分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。（1）一級分流道的長度 由于流道設(shè)計簡單，根據(jù)兩個型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計，分流道較短，故設(shè)計時盡量選小一點(diǎn)的，單邊分流長度L分=50mm。（2）分流道尺寸具體計算1） 分流

39、道的當(dāng)量直徑 分流道的橫截面尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的大小，壁厚，形狀與所用塑件的工藝性，注射速率及分流道的長度等因素來確定，對于常見的壁厚（23）mm的塑件，材料為ABS的，采用圓柱形截面分流道的直徑一般在4.89.5mm之間。根據(jù)公式（4-16）計算出來的直徑太小，考慮模具加工因素，故舍去。分流道的直徑D=（0.80.9）D計算，此時取D=0.9D=0.9×9=8mm2） 由于分流道的橫截面為梯形，設(shè)梯形的下底面寬度為X，根據(jù)表4-6設(shè)置梯形的高h(yuǎn)=5mm，則梯形的面積為A分=（X+X+2×5tan8。）h/2=（X+3.5tan8。）×5再根據(jù)該面積的與當(dāng)量直徑為5m

40、m的圓面積相等，可得（X+5tan8。）×5=/4×D分2=3.14/4×82mm計算得X=9，則上底約為10mm（3）凝料體積1）分流道的長度L分=50mm2）分流道的面積 A分=（9+10）/2×5 mm2=225mm23）凝料體積 V分=50×225 mm3=127500mm3=13cm3（4）校核分流道剪切速率1）確定注射時間：查表4-8，可知t=1s2）計算分流道體積流量：q分=（V分+V塑）/t=（13+517.6）/3.2 cm3/s=38.2cm3/s3)由公式（4-20）可得剪切速率：Ý分=3.3 q分/（R分3）=

41、3.3×38.29×103/3.14×(8/2)3s-1=2.6×103 s-1該分流道的最佳剪切速率處于主流道和澆口道的最佳剪切速率5×1025×103s-1之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。3.3.5 分流道表面粗糙度和脫模斜度分流道表面不必很光滑，表面粗糙度可以設(shè)計在Ra1.252.5um之間，這是因?yàn)橄鄬^粗糙的表面能增加外層塑料流動的阻力，使與其表面相接觸的塑料熔體凝固并形成一層絕熱層，從而利于內(nèi)部的塑料熔體的保溫。有以上可得，此處取Ra=1.6um，另外脫模斜度一般在510o之間，這里取脫模斜度8o。3.4 澆口的設(shè)

42、計澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)流道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件質(zhì)量影響很大。3.3.1澆口的主要作用是：1）型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流；2)易于切除澆口凝料；3)對于多型腔的模具，用以平衡進(jìn)料；該塑件要求顏色均勻一致，無黑點(diǎn)、雜質(zhì)等缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模一腔注射，為便于調(diào)整充模時的剪切速率和封閉時間，因此采用側(cè)澆口。其截面形狀簡單，易于加工，便于試模后修正。3.3.2側(cè)澆口尺寸的確定1)計算側(cè)澆口的深度 根據(jù)表4-10，可得側(cè)澆口的深度h計算公式為h=nt=0.7×2=1.4mm式中t是塑件的厚度，n是塑料成型系數(shù)，對

43、于ABS材料，其成型系數(shù)n=0.7。在工廠進(jìn)行設(shè)計時，澆口深度常常先取小值，以便今后在試模的時候可以調(diào)整，并根據(jù)表4-9中推薦的ABS側(cè)澆口的厚度為0.81.2mm，故此處的深度取h=1.2mm。3.3.3計算側(cè)澆口的寬度 根據(jù)表4-10可得側(cè)澆口的寬度計算公式 B=n×A1/2/30=0.7×25571/2/30mm8mm其公式中A=2557 mm2為凹模的內(nèi)表面積。3.3.4側(cè)澆口的長度計算。 根據(jù)表4-10可得側(cè)澆口的長度L澆一般選用0.50.75mm，這里取L澆=0.7mm。3.3.5側(cè)澆口的剪切速率的校核1）計算澆口的當(dāng)量半徑 由面積相等可知R澆2=Bh，由此可知

44、澆口的當(dāng)量半徑為R澆=(Bh/)1/2校核澆口的剪切速率確定注射時間：查表4-8，可知t=1s計算澆口的體積流量：q澆=V塑/t=25.2/1mm3/s-1=25.2×103mm3/s-1計算澆口的剪切速率：Ý澆=3.3 q澆/R澆3Ý澆=3.3×25.2×103/3.14×(5×1.2/3.14)3/2s-1=10×103 s-1 該側(cè)澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率5×1035×104s-1之間,所以主流道的剪切速率校核合格。3.5 校核主流道的剪切速率（1） 計算主流道的體積流

45、量q主=（V主+V分+nV塑）/t=（2.37+3.1+1×25.2）/3.2=30.7cm3/s-1（2） 計算主流道的的剪切速率 y主=3.3 q主/(R主3) =（3.3×30.7）/(3.14×3.53)=7.5×103s-1主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳速率5×1025×103s-1之間，所以，主流道的剪切速率校核合格。第四章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模的結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式，整體嵌入式，組合式和鑲拼式四種。根據(jù)對塑件的結(jié)構(gòu)

46、分析，本設(shè)計中采用整體式凹模。如圖4-1所示：圖4-1 定模圖（2）凸模（型心）的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模是成型零件內(nèi)表面的成型零件。通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型。通過對塑件的結(jié)構(gòu)分析可知，該塑件的型心也采用整體式，因塑件抱緊力較大，所以設(shè)在動模部分；凸模結(jié)構(gòu)如圖4-2所示：圖4-2 動模圖（3）滑塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模是成型零件一側(cè)外表面的凸起的成型零件。必須鑲嵌在動模固定板里進(jìn)行滑動完成側(cè)向抽芯，還要用楔緊塊進(jìn)行固定。所以結(jié)構(gòu)如圖4-3所示：圖4-3 滑塊圖4.2成型零件鋼材的選用根據(jù)對成型塑件的綜合考慮，該塑件的成型零件要有足夠的剛度，強(qiáng)度，耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時考慮機(jī)械加工性能。又應(yīng)為該塑

47、件為大批量生產(chǎn)，所以構(gòu)成凸凹模選用高合金鋼Cr12。對于成型塑件的側(cè)芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴(yán)重，因此鋼材也選用Cr12。4.3成型零件的工作尺寸的計算（1）凹模的尺寸計算 1)凹模的橫向尺寸的計算塑件外部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換L1=70±0.95mm=70.950-1.9mm相應(yīng)的塑件制造公差 1=1.9mm L1M=(1+ Scp) ls1-x11+z 上式中：塑件的平均收縮率Scp為：查表1-2可得ABS的收縮率為0.3%0.8%，所以平均收縮率為（0.003+0.008）/20.0055。x1是系數(shù)，查表4-15可知 x一般在0.5到0.8之間，此處取0.6。1是塑件上相應(yīng)尺寸

48、的公差,1=1.9塑件上相應(yīng)的尺寸制造公差，中小型塑件=1/61=0.317代入數(shù)值有L1M=(1+ Scp) ls1-x11+z =（1+0.0055）×500.95-0.6×1.90+0.317mm =72.570+0.317mm 2) 凹模深度的計算 塑件的厚度成型是通過凸凹模的配合而成型的，為了在凹模上設(shè)置分流到，取凹模的最深處的厚度為10mm。（2） 凸凹模尺寸計算1）橫向尺寸的計算塑件外部橫向尺寸的轉(zhuǎn)換L1=83±0.75mm=83.750-1.5mm相應(yīng)的塑件制造公差1=1.5mmL1M=(1+ Scp) Hs1-x11+z上式中：塑件的平均收縮率S

49、cp為：查表1-2可得ABS的收縮率為0.3%0.8%，所以平均收縮率為（0.003+0.008）/20.0055。x1是系數(shù)，查表4-15可知 x一般在0.5到0.7之間，此處取0.6。1是塑件上相應(yīng)尺寸的公差,1=1.5塑件上相應(yīng)的尺寸制造公差，中小型塑件=1/61=0.25 代入數(shù)值有L1M=(1+ Scp) Ls1-x11+ z =（1+0.0055）×335.75-0.6×1.50+0.25 mm =84.700+0.25mm塑件外部橫向尺寸的轉(zhuǎn)換L2=77±0.75mm=77.750-1.5mm相應(yīng)的塑件制造公差1=1.5mmL1M=(1+ Scp)

50、Hs1-x11+z上式中：塑件的平均收縮率Scp為：查表1-2可得ABS的收縮率為0.3%0.8%，所以平均收縮率為（0.003+0.008）/20.0055。x1是系數(shù)，查表4-15可知 x一般在0.5到0.7之間，此處取0.6。1是塑件上相應(yīng)尺寸的公差,1=1.5塑件上相應(yīng)的尺寸制造公差，中小型塑件=1/61=0.25代入數(shù)值有L1M=(1+ Scp) Ls1-x11+ z =（1+0.0055）×335.75-0.6×1.50+0.25 mm =78.700+0.25mm塑件外部橫向尺寸的轉(zhuǎn)換L3=13±0.75mm=13.750-1.5mm相應(yīng)的塑件制造公

51、差1=1.5mmL1M=(1+ Scp) Hs1-x11+z上式中：塑件的平均收縮率Scp為：查表1-2可得ABS的收縮率為0.3%0.8%，所以平均收縮率為（0.003+0.008）/20.0055。x1是系數(shù)，查表4-15可知 x一般在0.5到0.7之間，此處取0.6。1是塑件上相應(yīng)尺寸的公差,1=1.5塑件上相應(yīng)的尺寸制造公差，中小型塑件=1/61=0.25 代入數(shù)值有L1M=(1+ Scp) Ls1-x11+ z =（1+0.0055）×335.75-0.6×1.50+0.25 mm =14.700+0.25mm2）凸凹模高度尺寸的計算 塑件內(nèi)部高度尺寸的轉(zhuǎn)換h1=

52、8±0.19mm=8.19+0.380mm相應(yīng)的塑件制造公差1=0.38mm則表4-15中的平均尺寸法計算型心的高度尺寸為公式 hM1=(1+ Scp) hs1+x110-z上式中：塑件的平均收縮率Scp為：查表1-2可得ABS的收縮率為0.3%0.8%，所以平均收縮率為（0.003+0.008）/20.0055。x1是系數(shù)，查表4-15可知 x一般在0.5到0.8之間，此處取0.6。1是塑件上相應(yīng)尺寸的公差,1=0.38塑件上相應(yīng)的尺寸制造公差，中小型塑件=1/61=0.063 代入數(shù)值有 hM1=(1+ Scp) hs1+x110-z =（1+0.0055）×32.19

53、+0.6×0.38-0.0630mm =8.60-0.0630mm高度尺寸的轉(zhuǎn)換h2=14±0.19mm=8.19+0.380mm相應(yīng)的塑件制造公差1=0.38mm則表4-15中的平均尺寸法計算型心的高度尺寸為公式 hM1=(1+ Scp) hs1+x110-z上式中：塑件的平均收縮率Scp為：查表1-2可得ABS的收縮率為0.3%0.8%，所以平均收縮率為（0.003+0.008）/20.0055。x1是系數(shù)，查表4-15可知 x一般在0.5到0.8之間，此處取0.6。1是塑件上相應(yīng)尺寸的公差,1=0.38塑件上相應(yīng)的尺寸制造公差，中小型塑件=1/61=0.063 代入數(shù)

54、值有 hM1=(1+ Scp) hs1+x110-z =（1+0.0055）×32.19+0.6×0.38-0.0630mm =14.60-0.0630mm高度尺寸的轉(zhuǎn)換h3=18±0.19mm=18.19+0.380mm相應(yīng)的塑件制造公差1=0.38mm則表4-15中的平均尺寸法計算型心的高度尺寸為公式 hM1=(1+ Scp) hs1+x110-z上式中：塑件的平均收縮率Scp為：查表1-2可得ABS的收縮率為0.3%0.8%，所以平均收縮率為（0.003+0.008）/20.0055。x1是系數(shù)，查表4-15可知 x一般在0.5到0.8之間，此處取0.6。1是塑件上相應(yīng)尺寸的公差