安全帽注射模設(shè)計概述

1、 .DOC資料. 圖書分類號：密 級： 畢業(yè)設(shè)計(論文)安全帽注射模設(shè)計Safety helmet injection mold design 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書本人完全了解關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸所擁

2、有。有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要本文主要介紹了安全帽注塑模設(shè)計。設(shè)計的內(nèi)容包括產(chǎn)品材料選擇及材料性能分析、注射機(jī)選用、成型零件、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計等部分，除此之外，還包含模具型腔的CAD/CAM設(shè)計，并使用特定軟件將其加工部份直接生成NC文件。本文強(qiáng)調(diào)使用先進(jìn)計算機(jī)輔助設(shè)計制造技術(shù)，使用Pro/

3、E、CAXA等國內(nèi)外著名設(shè)計軟件進(jìn)行輔助設(shè)計。又確保了產(chǎn)品的質(zhì)量，還大大地提升了制造的生產(chǎn)率，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)更新的周期。關(guān)鍵詞：安全帽；注塑模；CAD/CAMAbstractThis text mainly narrates the design of injection mould for a safety helmet, including the selection of product material and its property analysis, the selection of injection machine, the design of feed system, sh

4、aping part, cooling system and core pulling, etc. Besides this, it also covers the CAD/CAM for the mold cavity, and generating G-Code instructions for CNC machine by the advanced software. In this text, the author emphasizes the use of modern computer assisted design and manufacturing technology, an

5、d apply some famous software, such as Pro/E, CAXA, to design. Through this, it not only guarantees the performance, but also raises working efficiency greatly and shortens the production cycle.Keywords safety helmet injection mould CAD/CAM目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc26995 摘要 PAGEREF _Toc2699

6、5 I HYPERLINK l _Toc22747 Abstract PAGEREF _Toc22747 II HYPERLINK l _Toc9312 目 錄 PAGEREF _Toc9312 1 HYPERLINK l _Toc8391 1 緒論 PAGEREF _Toc8391 1 HYPERLINK l _Toc18970 2 制造零件材料的選擇及其材料性能的分析 PAGEREF _Toc18970 2 HYPERLINK l _Toc57 2.1 塑料產(chǎn)品的設(shè)計依據(jù)及選材依據(jù) PAGEREF _Toc57 2 HYPERLINK l _Toc24194 2.2 產(chǎn)品體積估算 PAGE

7、REF _Toc24194 3 HYPERLINK l _Toc15594 2.3 產(chǎn)品質(zhì)量計算 PAGEREF _Toc15594 3 HYPERLINK l _Toc1119 3 注塑機(jī)的選用 PAGEREF _Toc1119 4 HYPERLINK l _Toc23207 3.1 注射機(jī)類型的選擇 PAGEREF _Toc23207 4 HYPERLINK l _Toc5063 3.1.1 從生產(chǎn)率考慮 PAGEREF _Toc5063 4 HYPERLINK l _Toc11948 3.1.2 從產(chǎn)品材料的成型條件 PAGEREF _Toc11948 4 HYPERLINK l _To

8、c23709 3.1.3 通過產(chǎn)品的體積算出注射機(jī)的最大注射量 PAGEREF _Toc23709 4 HYPERLINK l _Toc8862 3.2注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 PAGEREF _Toc8862 5 HYPERLINK l _Toc15891 3.2.1注射壓力的校核 PAGEREF _Toc15891 5 HYPERLINK l _Toc19577 3.2.2 鎖模力的校核 PAGEREF _Toc19577 5 HYPERLINK l _Toc17252 3.2.3 模具閉合厚度的校核 PAGEREF _Toc17252 6 HYPERLINK l _Toc27390 3.

9、2.4 開模行程校核： PAGEREF _Toc27390 7 HYPERLINK l _Toc14100 4成型零件的設(shè)計 PAGEREF _Toc14100 7 HYPERLINK l _Toc4692 4.1 型腔數(shù)的確定 PAGEREF _Toc4692 7 HYPERLINK l _Toc27003 4.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc27003 7 HYPERLINK l _Toc29441 4.2.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc29441 7 HYPERLINK l _Toc3178 4.2.2 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc3178 7 HY

10、PERLINK l _Toc13675 4.3分型面的確定 PAGEREF _Toc13675 7 HYPERLINK l _Toc21797 4.3.1 保證產(chǎn)品的表面的要求： PAGEREF _Toc21797 8 HYPERLINK l _Toc30322 4.3.2 考慮鎖模力： PAGEREF _Toc30322 8 HYPERLINK l _Toc24332 4.3.3 考慮到模板之間的距離： PAGEREF _Toc24332 8 HYPERLINK l _Toc23716 4.3.4 有利于排溢： PAGEREF _Toc23716 8 HYPERLINK l _Toc1999

11、4 4.4 成型零件工作尺寸計算 PAGEREF _Toc19994 8 HYPERLINK l _Toc20967 4.4.1 型腔內(nèi)徑尺寸的計算 PAGEREF _Toc20967 9 HYPERLINK l _Toc802 4.4.2 型腔深度計算 PAGEREF _Toc802 10 HYPERLINK l _Toc10748 4.4.3 型芯徑向大小計算 PAGEREF _Toc10748 10 HYPERLINK l _Toc29820 4.4.4 型芯高度計算 PAGEREF _Toc29820 10 HYPERLINK l _Toc19400 4.5 模具型腔四壁及底板厚度的計

12、算 PAGEREF _Toc19400 10 HYPERLINK l _Toc1458 4.5.1 側(cè)壁理論寬度計算 PAGEREF _Toc1458 11 HYPERLINK l _Toc11257 4.5.2 型腔底部厚的計算 PAGEREF _Toc11257 12 HYPERLINK l _Toc17090 4.6 模具鋼的選擇 PAGEREF _Toc17090 12 HYPERLINK l _Toc4219 4.6.1 選擇模具鋼原則 PAGEREF _Toc4219 12 HYPERLINK l _Toc9285 4.6.2 本設(shè)計模具鋼選擇 PAGEREF _Toc9285 1

13、3 HYPERLINK l _Toc6259 5模架選擇 PAGEREF _Toc6259 14 HYPERLINK l _Toc31222 6澆注系統(tǒng)的設(shè)計 PAGEREF _Toc31222 15 HYPERLINK l _Toc30005 6.1 按照產(chǎn)品的特點來選擇澆注的形式 PAGEREF _Toc30005 15 HYPERLINK l _Toc22101 6.2 澆口套設(shè)計 PAGEREF _Toc22101 16 HYPERLINK l _Toc25553 6.3 定位圈設(shè)計 PAGEREF _Toc25553 16 HYPERLINK l _Toc27765 7側(cè)向分型與抽芯

14、機(jī)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc27765 17 HYPERLINK l _Toc13359 7.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的選用 PAGEREF _Toc13359 17 HYPERLINK l _Toc6462 7.2 抽心距的計算 PAGEREF _Toc6462 17 HYPERLINK l _Toc20940 7.3 抽芯機(jī)構(gòu)各尺寸的確定 PAGEREF _Toc20940 18 HYPERLINK l _Toc23457 7.4 抽芯力及抽芯所需開模力計算 PAGEREF _Toc23457 18 HYPERLINK l _Toc9108 7.4.1 抽芯力的計算 PAGEREF _

15、Toc9108 18 HYPERLINK l _Toc23445 7.4.2 抽芯所需開模力計算 PAGEREF _Toc23445 18 HYPERLINK l _Toc886 7.5 型芯結(jié)構(gòu)布置設(shè)計及其它部件選材 PAGEREF _Toc886 19 HYPERLINK l _Toc24023 8合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 PAGEREF _Toc24023 19 HYPERLINK l _Toc21405 8.1 導(dǎo)柱直徑的計算及選用 PAGEREF _Toc21405 19 HYPERLINK l _Toc12988 8.2導(dǎo)套的選用 PAGEREF _Toc12988 20 HYPERLI

16、NK l _Toc9850 9脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 PAGEREF _Toc9850 21 HYPERLINK l _Toc24737 9.1 結(jié)構(gòu)形式設(shè)計 PAGEREF _Toc24737 21 HYPERLINK l _Toc22522 9.2 頂桿布置形式 PAGEREF _Toc22522 21 HYPERLINK l _Toc3763 9.3 脫模力計算 PAGEREF _Toc3763 22 HYPERLINK l _Toc10661 9.4 推桿長度計算 PAGEREF _Toc10661 22 HYPERLINK l _Toc6956 9.5 推桿強(qiáng)度計算與應(yīng)力校核 PAGEREF

17、 _Toc6956 23 HYPERLINK l _Toc16501 9.5.1 圓形推桿直徑 PAGEREF _Toc16501 23 HYPERLINK l _Toc24625 9.5.2 推桿應(yīng)力校核 PAGEREF _Toc24625 23 HYPERLINK l _Toc6821 9.6 推板厚度計算 PAGEREF _Toc6821 23 HYPERLINK l _Toc1276 10 排溢、引氣系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc1276 24 HYPERLINK l _Toc1234 10.1 排溢設(shè)計 PAGEREF _Toc1234 24 HYPERLINK l _Toc25

18、844 10.2 引氣設(shè)計 PAGEREF _Toc25844 24 HYPERLINK l _Toc4369 11冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 PAGEREF _Toc4369 25 HYPERLINK l _Toc9438 11.1 冷卻通道的理論計算 PAGEREF _Toc9438 25 HYPERLINK l _Toc26617 11.1.1 熱量計算 PAGEREF _Toc26617 25 HYPERLINK l _Toc3669 11.1.2 冷卻水量和管徑計算 PAGEREF _Toc3669 26 HYPERLINK l _Toc19114 12模腔三維造型CAD/CAM PAGEREF

19、 _Toc19114 27 HYPERLINK l _Toc19486 12.1 構(gòu)建零件實體造型 PAGEREF _Toc19486 27 HYPERLINK l _Toc5719 12.2 模腔分模 PAGEREF _Toc5719 28 HYPERLINK l _Toc13855 12.3 模腔模擬加工 PAGEREF _Toc13855 29 HYPERLINK l _Toc23777 12.3.1 零件的粗加工 PAGEREF _Toc23777 29 HYPERLINK l _Toc4603 12.3.2 零件的精加工 PAGEREF _Toc4603 29 HYPERLINK l

20、 _Toc897 12.4 生成NC文件 PAGEREF _Toc897 30 HYPERLINK l _Toc5537 結(jié)論 PAGEREF _Toc5537 30 HYPERLINK l _Toc8089 致 謝 PAGEREF _Toc8089 31 HYPERLINK l _Toc9048 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc9048 32 1 緒論本畢業(yè)設(shè)計說明書主要講述的是關(guān)于安全帽注塑模具設(shè)計及其模腔三維造型CAD/CAM?，F(xiàn)如今模具與我們的生活息息相關(guān)，主要體現(xiàn)在生活中的許多用品都需要用模具進(jìn)行制造。由于可大批量生產(chǎn)的特點，隨著特殊化產(chǎn)品和難加工的產(chǎn)品越來越多，模具的種類將會被不

21、斷豐富，技術(shù)上也會得到不斷的革新。模具對產(chǎn)品的質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響，是產(chǎn)品市場占有率和高科技模具研發(fā)能力提升的基石。模具工業(yè)已步入快速發(fā)展的階段，一個國家的制造水平的高低取決于其模具工業(yè)的發(fā)達(dá)程度。隨著現(xiàn)今我國塑料工業(yè)的快速發(fā)展，塑料注射模已經(jīng)成為了制造塑料制造品的重要也是主要方法之一，且也發(fā)展成為了最有前景的模具種類之一。近兩年由于我國模具行業(yè)快速發(fā)展，技術(shù)水平有所提高，模具產(chǎn)品生產(chǎn)總量已排到世界第3（前2名為美國和日本），但模具質(zhì)量上與發(fā)達(dá)國家還存在顯著差距。一方面因為相關(guān)技術(shù)水平還不夠完善，另一方面是因為人才的儲備不足以支撐整個模具工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，技術(shù)含量低的模具早已供過于求，而發(fā)達(dá)

22、模具又因為自身水平不夠不能進(jìn)行生產(chǎn)需向歐美進(jìn)口。當(dāng)然我國模具工業(yè)已經(jīng)渡過了最為艱苦的時期，今后的發(fā)展前途還是令人值得期待的。今后模具也將朝著高精度、高質(zhì)量、壽命長、成本低等方向發(fā)展。在實際情況中，產(chǎn)品是目的，塑料注射模只是為了達(dá)到目的使用的一種途徑，因此不能夠“單獨的為了模具而僅僅考慮模具”，而應(yīng)該從整體的角度出發(fā)，使塑料注射模作成為塑料注射成型加工中的一個重要方式，所以如果設(shè)計與制造塑料注射模的話，就必須考慮整個過程中的其他環(huán)節(jié)作為塑料注射模設(shè)計與制造。本文以零件為出發(fā)點，詳明地說明了模具的設(shè)計各個部份，直致模腔的三維造型仿真加工實現(xiàn)的這一整個過程。2 制造零件材料的選擇及其材料性能的分析。

23、3 注塑機(jī)的選用。4成型零件的設(shè)計4.1 型腔數(shù)的確定按照制件所用的材料、形狀、注射的種類及其生產(chǎn)數(shù)量，再依據(jù)經(jīng)驗知曉型腔的數(shù)目為單腔；為了防止飛邊情況的發(fā)生，所以注射造成的壓力和鎖模力都必須要作用在主流道的中心。4.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.2.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模是產(chǎn)品外形成型的重要部分，構(gòu)造隨著產(chǎn)品的外形及模具加工處理的方法的變化而發(fā)生變化。此次設(shè)計里的產(chǎn)品外形相對來說較簡易，適宜設(shè)計成為一個完整的凹模，它的主要特點就是強(qiáng)度較高、剛度比較好，結(jié)構(gòu)相對較簡單，堅固不容易形變，產(chǎn)品在成型時的質(zhì)量相對來說比較好。4.2.2 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模是產(chǎn)品內(nèi)部形狀成形所需的成型零件，型芯用于成形產(chǎn)品的上

24、孔，它們之間沒有苛刻的區(qū)分。簡單了解一下產(chǎn)品外形的分布特點：周圍均勻分布著4個方孔，共有48個小孔分布在兩邊。因此它應(yīng)該設(shè)計成整體式凸模加上局部鑲拼嵌入，也就是于大凸模上局部鑲?cè)胄⊥鼓！Ｐ托旧系?8個小孔和模板之間的相連方法，見圖1所示。 4.3分型面的確定選擇分型面時要遵循一下原則：應(yīng)便于脫模。應(yīng)有利于側(cè)向抽芯。應(yīng)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量。 應(yīng)有利于保證塑件的精度要求。 應(yīng)便于模具加工制造。 圖4-1在產(chǎn)品外形的情況下，擬定分型面應(yīng)遵從幾個原則：4.3.1 保證產(chǎn)品的表面的要求分型面應(yīng)該盡量選擇在不影響到產(chǎn)品表面的位置和產(chǎn)品的外表，如果分型面的位置有飛邊，最好便于修整和加工。 4.3.2 考

25、慮鎖模力 盡可能的減少產(chǎn)品于分型面上投影的面積。模具的分型面的大小在確保型腔中的塑料部溢出的邊距時，應(yīng)該盡量使分型面之間的接觸面積變小，能夠使得分型面的接觸應(yīng)力變大，預(yù)防塑料溢出，并且使分型面的加工簡單了。4.3.3 考慮到模板之間的距離該產(chǎn)品的高度約為160mm， 而底面尺寸約為280mm260mm。故而選擇高度方向可將模板間距減小到最小。4.3.4 有利于排溢為了空氣能夠順利的排放，分型面盡量和材料的尾端重疊在一起。依照以上四個要求，按照產(chǎn)品的外貌，選擇單分型面，把產(chǎn)品最大的一個面選做分型面。見圖4-1。4.4 成型零件工作尺寸計算該產(chǎn)品的大小是否能夠滿足圖紙上大小的要求和型腔、型芯的大小

26、的計算有著非常大聯(lián)系。成型零件尺寸的計算非常多，現(xiàn)在就用產(chǎn)品的平均收縮率做為根本的計算方法來推算成型零件大小。計算成形零件見式（4-1）： 式（4-1） 式中 成形零件于正常溫度下 大小； 塑料產(chǎn)品于正常溫度時大??； 塑料平均收縮率，一般情況下ABS大約為，現(xiàn)在擬定選為0.6%4.4.1 型腔內(nèi)徑尺寸的計算產(chǎn)品的外部直徑的大小決定了模具的開腔內(nèi)部直徑的大小。假如產(chǎn)品的外部直徑名義上的尺寸為D，它的公差為負(fù)數(shù)（如果不是應(yīng)該進(jìn)行變換）。產(chǎn)品的平均的徑向的尺寸選擇為（D-/2）。但是想到收縮率的大小，它的收縮量是（D-/2）V。假如型腔內(nèi)部直徑的尺寸DM是最小的尺寸，那么它的公差z就是正數(shù)，那么它的

27、平均值就是DM+z。想到型腔在工作的時候磨擦損失最大量c，此處選平均值是，就有：但是如果是中小型的產(chǎn)品，就選擇z/3，c/6，將數(shù)值帶到上式，可知：化簡得：由于Q*/2對別的項來說非常小，就直接省略，同時于制造的時候會偏差，那么可以得到型腔里面直徑公式見式（4-2）： 式（4-2） 式中 DM：型腔里面值徑大小mm； D；產(chǎn)品最大尺寸mm； ：產(chǎn)品的公差，這里擬定選取0.48mm； Q：塑料的平均收縮率（%），這里取Q0.6%； 3/4：系數(shù)，可以隨著產(chǎn)品的精度的變化而變化。一般情況下取0.50.8之間。假如產(chǎn)品的偏差很大就選小一點的值，如果產(chǎn)品的偏差很小就選大一點的值。這里擬定選取0.6；z

28、：模具制造公差，一般取（1/61/4）mm?，F(xiàn)選為0.2mm。由上面可得：產(chǎn)品全部長度： ；橢圓短軸長度：；橢圓長軸長度：。以相同的道理可以得下面計算式子，過程略。4.4.2 型腔深度計算 式（4-3） 式中 HM型腔深度大小mm； h1產(chǎn)品最大高度mm。別的參數(shù)與上面一樣。將各個數(shù)據(jù)帶入可得到：。4.4.3 型芯徑向大小計算 式（4-4） 式中 型芯外徑大小； 產(chǎn)品最小內(nèi)經(jīng)。各數(shù)據(jù)帶進(jìn)去知；橢圓短軸長；橢圓短軸長；。4.4.4 型芯高度計算 式（4-5） 式中 型芯高度； 產(chǎn)品最小深度。帶各數(shù)據(jù)得：。4.5 模具型腔四壁及底板厚度的計算 由于注射成型的時候壓力會非常高，所以塑料模具在注射成型

29、的時候，型腔的內(nèi)部所經(jīng)受熔融塑料所產(chǎn)生的壓力也會非常大，所以需要型腔得有非常高強(qiáng)度及剛度，但是假如模具型腔的剛度及強(qiáng)度不滿足要求，就很有可能發(fā)生模具形變甚至裂開的后果。事實證明，在求型腔四壁的厚度的時候，就尺寸較大的型腔而言，剛度是最根本的問題，得按剛度為基準(zhǔn)來算；對于尺寸較小的型腔來說，因為其內(nèi)部的應(yīng)力比許應(yīng)力大的時候，會發(fā)生比較大的彈性變形，所以強(qiáng)度是對于尺寸較小的型腔來說最根本的問題，應(yīng)該依照強(qiáng)度的大小來求。但由于區(qū)分處的尺寸不是很明確，故只能夠剛度、強(qiáng)度全都作為計算值，取它的較大的值計算。4.5.1 側(cè)壁理論寬度計算4.5.1.1 照剛度計算 A 求系數(shù)c見式（4-6）: 式（4-6）

30、 式中 C系數(shù)； H凹模型腔深度； 凹模型腔寬度；注：計算c的時候，一定得先確定h，l1的大小，然后點擊h/l1的文本框，然后再點擊c文本框，就可以通過曲線圖自動計算出系數(shù)c的值。由于h=15.75 cm, l1=22.6 cm。將數(shù)值代入上式就可求得c=0.1315 B 求系數(shù)見式（4-7） 式（4-7） 式中 系數(shù)； 凹模型腔短邊長； 凹模型腔長邊長；注：計算的時候，必須得先確定，的大小，然后點擊/的文本框，然后再點擊文本框，就可以調(diào)用曲線圖自動計算出系數(shù)的值。 因為=21.6cm;=22.6cm.。將數(shù)值代入上式就可求得= 0.6053. C 求凹模四周寬度 式（4-8） 式中 b凹模側(cè)

31、壁理論寬度 H凹模型腔深度； P凹模型腔中熔融塑料壓力； Y凹模長壁最大彈性變形量； 一般產(chǎn)品 y=0.005； 精密產(chǎn)品 y產(chǎn)品壁成型收縮量； 尼龍產(chǎn)品 y=； C：系數(shù) ；系數(shù) E；鋼材抗拉彈性模量，一般情況下中碳鋼 MPa； 預(yù)硬化塑料模具鋼 由，將數(shù)值代替上面式子就可以知： 4.5.1.2 按強(qiáng)度計算 式（4-9）式中 凹模型腔里面孔半徑，為； 材料許用應(yīng)力，為； 剩余參數(shù)由上述可知。將數(shù)值代替上面式子中字母就可算得：b=12.03mm。因此取值是71.34mm。4.5.2 型腔底部厚的計算4.5.2.1 按剛度計算 式（4-10）剩余參數(shù)由上可知。把數(shù)值代入知：。4.5.2.2 按強(qiáng)

32、度計算 式（4-11）參數(shù)從上面可以知道。把數(shù)值代到上式可得：h=29.17mm。那么該取值h=41.25mm，可是于實際情況中型腔還有定模固定板作為支承，所以型腔不會懸空掛著，因而沒有必要用這么厚的尺寸，與定模固定板只要在聯(lián)結(jié)后的總尺寸大于41.25mm就形了。4.6 模具鋼的選擇4.6.1 選擇模具鋼原則4.6.1.1 產(chǎn)品生產(chǎn)批量模具的特點之一就是生產(chǎn)效率很高。一個模具能堅持時間長短，直接和廠商利潤聯(lián)系在一起。而每一種產(chǎn)品生產(chǎn)的多少，又會根據(jù)市場需求而改變。在設(shè)計模具的時候應(yīng)該想到，不僅要琢磨模具的型腔數(shù)，還有就是要想到它能使用時間的長短。最完美的情況就是該產(chǎn)品正好退出市場的時候，模具的

33、壽命也剛好終了了。但這在實際中很難達(dá)到，因為市場需求是無法進(jìn)行預(yù)測的。如果生產(chǎn)的量較小，那么就降低鋼材要求；當(dāng)量比較大的時候，那么就得選擇比較好點的鋼材，來達(dá)到延長壽命的目的從而防止反復(fù)制做模具造成的麻煩。4.6.1.2 產(chǎn)品尺寸精度產(chǎn)品尺寸精度，其中一半是模具決定。而模具耐磨能力的好壞及制造精度的高低又決定了制件是否合格。如果是那些精度要求比較高的（SJ137278的3、4級精度）和超高精度要求（SJ137278的1、2級精度）產(chǎn)品，即便產(chǎn)量非常低，也要選擇使用質(zhì)量好的鋼材。4.6.1.3 制件的復(fù)雜程度型腔加工的難易程度取決于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的繁瑣程度，所以必須要使用切削性能特別好的鋼材。制件的復(fù)

34、雜程度越高，展現(xiàn)在產(chǎn)品圖樣上的尺寸數(shù)目就越多，加工部位就越多。因而加工的時候必須考慮到應(yīng)力變形。4.6.1.4 制件的體積大小制造零件體積越大，那么型腔的切削量也就越多。如果切削是使用大吃刀量，切削應(yīng)力會跟著變大。因而切削體積較大的產(chǎn)品的模具應(yīng)選擇使用易切鋼。制造零件體積越小，那么型腔體積也就越小，所使用的刀具（一般情況下為銑刀）要求強(qiáng)度較低，切削量少。所以決定使用鋼材的時候應(yīng)盡量用質(zhì)地較好，分布勻稱的鋼材，合金碳化物就是一種分布均稱的鋼材。小型的模具一般都先進(jìn)行預(yù)硬化的處置然后再處理，主要是保證加工的可行性。4.6.1.5 制件的光觀要求產(chǎn)品如果是作為裝飾品而設(shè)計，那么外表的質(zhì)量越好，很有可

35、能會帶動產(chǎn)品賣的數(shù)量的上升，凡是外觀要求很苛刻的產(chǎn)品，一定要是在真空中熔煉或者用電渣熔煉鋼，能達(dá)到最好的拋光效果。4.6.2 本設(shè)計模具鋼選擇將上面各個原則一個個考慮，考慮到產(chǎn)品是大批量生產(chǎn)、產(chǎn)品外形相對來說簡單、產(chǎn)品尺寸精度要求相對較高、體積則較大以及制件的外觀要求比較光滑等特點，從各方面進(jìn)行考慮，本次設(shè)計決定使用模具鋼3Cr2Mo(P20)。3Cr2Mo(P20)類屬于預(yù)硬化鋼，是我國從美國通用引進(jìn)的鋼材，預(yù)硬化后的硬度HRC2835。中、小型熱塑性的塑料模具多用它來做。真空熔煉能夠拋光形成鏡面光澤?？估鞆?qiáng)度大約為1330N/mm2。5模架選擇根據(jù)產(chǎn)品的體積、型腔的分布和模具總體的構(gòu)造，

36、則可選用標(biāo)準(zhǔn)模架A3型(GB/T12556.112556.2-1990),它的標(biāo)記為:A3560*63020Z2GB/T 125561990但由于產(chǎn)品深度太大，且?guī)в袀?cè)抽芯機(jī)構(gòu)，所以不能完全按其標(biāo)準(zhǔn)，則一個個的選用標(biāo)準(zhǔn)模板。各標(biāo)準(zhǔn)零件標(biāo)記如下：定模座板：模板 ，材料為45鋼 GB/T 6991999；動模座板：模板 ，材料為45鋼 GB/T 6991999；墊塊：，材料為Q235A鋼 GB/T 7001988；推板：，材料為45鋼 GB/T 6991999；限位釘 ，材料為45鋼 GB/T 699-1999。6澆注系統(tǒng)的設(shè)計融化的塑料自注射機(jī)流出來后到型腔之前于模具中流過的道路叫做澆注系統(tǒng)，它

37、和產(chǎn)品成型時的難易程度及產(chǎn)品的質(zhì)量有很大的關(guān)系，屬于注射模設(shè)計里非常重要的一部分。共有普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類。它的功用就是讓熔融的塑料有順序的、穩(wěn)定的填充型腔和使壓力完全地轉(zhuǎn)移到別的不同的位置，來達(dá)到組織致密，外形漂亮、新穎的產(chǎn)品。6.1 按照產(chǎn)品的特點來選擇澆注的形式安全帽構(gòu)造的最大特點就是大而且深的殼體。因此選用直接澆口類型。直接澆口的結(jié)構(gòu)是和主流道相連接，塑料通過主流道直截進(jìn)去。因為澆口處的尺寸較大，熔體損失的壓力較小，流動時的阻力相對較小，進(jìn)料速度較快，成型時較容易，任何塑料都可以使用。由于流動的行程較少，壓力傳送相對來說較好，融化的塑料自上面流到下面，便于氣體的排出和接痕

38、的消除。直澆口最大的特點就是加工四壁較薄的產(chǎn)品時候，澆品底部的直徑不大于產(chǎn)品壁厚的雙倍，因此知道了澆品低部的直徑為。主流道的一邊一般情況下設(shè)計成為一個帶凸臺的圓盤，它的高度一般情況下為510mm，現(xiàn)在擬定為8mm，并且和注射機(jī)的固定模板上的定位孔的配合為間隙配合。襯套上的凹坑一般情況下取35mm，現(xiàn)在擬定為4mm。半錐角，這里擬定為。主流道的較大的一端應(yīng)該呈現(xiàn)圓角形，它半徑的值通常取，而今擬定為2mm。注射機(jī)參數(shù)如下： 注射機(jī)于固定模板上定位孔半徑為, 機(jī)床嘴部直徑為 噴嘴圓弧半徑為，那么澆口套一些尺寸就能可以算得到： 圖6-1，就如圖6-1。在確保產(chǎn)品成型良好為前提，主流道的長度L應(yīng)盡可能的

39、短，否則凝料會在主流道內(nèi)增加，塑料的消耗量變大，還提高了壓力的損失，讓塑料溫度下降的太多從而影響到注射成型，一般情況下主流道的長度L不大于60mm。6.2 澆口套設(shè)計因為主要的流道經(jīng)常要和溫度很高的塑料及嘴部碰觸，因此模具的主流道一般情況下設(shè)計成為可以拆裝更替的襯套，所以選擇質(zhì)量好的鋼材（比如T8A）加工與熱處理（硬度要求為5357HRC），也可用45，50，55等鋼材表面淬火（55HRC）。其主要作用是：首先,裝載模具時能輕松的放入定位孔，和注塑機(jī)的噴嘴孔更好的契合，并且能夠承受住塑料的反壓力，以防止被擠出模具；其次,做為主流道，作用是把料筒中的料運送至模具中，且確保料流有足夠的動力、能夠暢

40、通地抵達(dá)型腔，在整個的注射過程當(dāng)中不能夠有料流出來，同時要確定于主要的流道料凝固后輕松脫離。6.3 定位圈設(shè)計定位圈直徑為了和注射機(jī)定位孔的直徑相配，那么就要按照使用的注射機(jī)的定位孔來確保。直徑在普通情況下相對注射機(jī)的定位孔直徑小0.10.3mm，這樣裝卸的時候很便利。定位圈通常情況下都是45或Q235鋼。拿三個或三個以上的M8內(nèi)六角螺釘釘在模板上。7側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計在產(chǎn)品的兩側(cè)存在兩個小孔，所以在設(shè)計模具的時候，成型小孔的型芯必須是可以側(cè)向移動的活動型芯，在產(chǎn)品脫模之前先將型芯拿出來，不然不能脫模。7.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的選用為了使生產(chǎn)率能夠提高，選用抽芯機(jī)構(gòu)和機(jī)動側(cè)向分型，運用注

41、射機(jī)產(chǎn)生的開模力當(dāng)做動力，通過斜導(dǎo)槽、滾筒和滑塊等零件，使力作用于側(cè)向成型零件上從而把型芯從塑料產(chǎn)品中拿出來，合模的時候再利用其讓側(cè)向成型零件回到原來位置。7.2 抽心距的計算抽芯距就是說型芯以開始的位置移到不影響產(chǎn)品拿出位置時，在抽離方向上運動的長短。抽芯距通常來說應(yīng)該比產(chǎn)品的側(cè)孔深度大23mm。 +（23 ）() 式（7-1） 式中 抽芯距（）； 產(chǎn)品側(cè)孔深度，為2.5。所以可得：=2.5+2.5=5()。7.3 抽芯機(jī)構(gòu)各尺寸的確定 式（7-2） 式中 斜導(dǎo)槽工作長度（）； 抽芯距，由上知=5； 斜導(dǎo)槽傾斜角度，一般取取最為理想； 與抽芯距對應(yīng)的開模距（）。代入上述各數(shù)據(jù)可得：=13，=

42、12。7.4 抽芯力及抽芯所需開模力計算7.4.1 抽芯力的計算 式（7-3） 式中 抽芯力（）； 側(cè)型芯在成形部份處截面的平均周長，為5； 側(cè)型芯在成形部份處的高，為2.5； p產(chǎn)品對于側(cè)型芯收縮應(yīng)力，它的數(shù)值合產(chǎn)品的幾何形態(tài)及塑料的用料、工藝等有關(guān)系，通常的時候模內(nèi)產(chǎn)品，現(xiàn)取值1。 u于熱狀態(tài)下塑料對鋼的摩擦系數(shù)，正常情況下=0.150.2，現(xiàn)選=0.18。 側(cè)型芯脫模斜度，取=代入以上各數(shù)據(jù)可得：=20.32。因其兩邊共有48個小孔，所以總共需抽芯力是：7.4.2 抽芯所需開模力計算 式（7-4） 式中 斜導(dǎo)槽于側(cè)抽芯時受到的彎曲力（）； 側(cè)抽芯時脫模力，=（）； 側(cè)抽芯時需要的開模力（

43、）。所以可得： =530，=400。 圖7-1從上述計算可知曉抽芯時所需要的開模力并不是很大，斜導(dǎo)槽受到的彎曲力也不是很大。所以斜導(dǎo)槽的尺寸只需按照模具的構(gòu)造自取一合理的數(shù)值就行。 圖7-17.5 型芯結(jié)構(gòu)布置設(shè)計及其它部件選材型芯構(gòu)造安排樣式如附圖5。斜導(dǎo)槽的組成零件對硬度和耐磨性能都有一定量的需求。一般情況下。常用材料為45鋼。以便于處理及防止熱形變，常調(diào)質(zhì)到2832HRC再銑削。蓋板的材料常用T8鋼，要求硬C0.5。斜導(dǎo)槽與滑塊接觸部分的表面要求較高，表面粗糙度Ra0.8um。 8合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：導(dǎo)向作用。定位作用。承受一定的側(cè)向壓力合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分為導(dǎo)柱導(dǎo)向與錐面定位。

44、導(dǎo)柱的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用于動模和定模的開合模導(dǎo)向，錐面定位機(jī)構(gòu)用于動模定模之問的精密對中定位。由于生產(chǎn)的量比較大，選用導(dǎo)柱和導(dǎo)套互相協(xié)作的導(dǎo)向種類。導(dǎo)柱固定孔的直徑和導(dǎo)套固定孔的直徑兩者之間是一樣的，以方便這兩個孔可以一起加工，保證能夠軸度相同，導(dǎo)柱選用階梯形的儲油槽，這種帶油槽可以方便潤滑，能夠用的時間相對來說較長。8.1 導(dǎo)柱直徑的計算及選用半徑和高，其值分別為20mm和132mm。代入以上各數(shù)據(jù)可得：=11605004=11605.004cm ,則=224.6（由于動模的重量須由導(dǎo)柱承受，那么其直徑要先進(jìn)行估算，估算公式如下式（8-1）： 式（8-1） 式中 每一根導(dǎo)柱須承受模板重力（）；

45、模板重心距離導(dǎo)柱底部距離（）； 材料的彈性模量，。而： = 式（8-2） 式中 模具鋼的的密度，合金鋼為=； 動模的近似體積（）； 重力加速度，。而 =式中是上面半球的半徑，大小約是100mm, 、是下面底圓的半徑和高，它們是106mm、60mm, 是動模中和成型部分沒特定關(guān)系的長方體支承的長、寬和高，它們的值是560mm,430mm及40mm，是動模中空腔圓柱體底圓）所以 =44.6()由表5-3挑選肩導(dǎo)柱，它的主要參數(shù)如下所示：(單位：)材料為20鋼，滲碳厚度為0.50.8mm。淬硬到HRC56-60。8.2導(dǎo)套的選用 圖 8-1 圖 8-2通過導(dǎo)柱的尺寸到標(biāo)準(zhǔn)GB4169.3-84查詢，

46、可以得到導(dǎo)套的大小，擬定使用帶頭導(dǎo)套I型， 它的參數(shù)如下：(單位：)導(dǎo)套1：導(dǎo)套2：9脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計9.1 結(jié)構(gòu)形式設(shè)計推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則：因為推出機(jī)構(gòu)的動作是通過裝在注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動的，所以通常推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)。（2）為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，推出力應(yīng)作用在塑件強(qiáng)度和剛度最大的部位考慮到提高生產(chǎn)率，本設(shè)計不采用手動脫模、液壓和氣動推出等機(jī)構(gòu)，而是采用機(jī)動脫模，運用注射機(jī)于開模時的動作來帶動模具上的推出機(jī)構(gòu)，從而達(dá)到產(chǎn)品自動脫落。本脫模機(jī)構(gòu)采用頂出板、頂出固定板及異型頂桿成的特定頂出機(jī)構(gòu)。開模后，產(chǎn)品還停留在動模上，當(dāng)模具打開之后產(chǎn)品和澆品凝料會停留在動模

47、上，這是為了方便模具脫模裝置能夠在注射機(jī)頂桿的驅(qū)動幫助下完成脫模的一系列動作。9.2 頂桿布置形式頂桿頂出處理論上來說必須設(shè)置在脫模上摩擦力較大的位置。在型芯的內(nèi)部設(shè)計放置頂桿時，應(yīng)盡可能的靠近型芯的側(cè)壁而且還需要分布均勻。頂桿到型芯側(cè)壁長度一般是3mm以上。由于產(chǎn)品的頂部有加強(qiáng)筋，故而應(yīng)在加強(qiáng)筋的底部設(shè)計增加頂桿，來防止產(chǎn)品產(chǎn)生裂紋影響質(zhì)量。型芯頂桿孔與頂桿的配合通常為H8/h7,配合長度通常為頂桿直徑的1.52倍，但不能夠小于15mm。9.3 脫模力計算塑料經(jīng)過注射機(jī)高壓注射于模具中溫度慢慢下降而定型，而此時塑料縮緊將型芯緊緊包裹，這種力暫叫做包緊力，它是開模后產(chǎn)品脫落時所必須克服的，此外

48、所需克服的還有塑料及型芯的粘附力，不通孔帶來大氣壓力，摩擦力及機(jī)構(gòu)本身運轉(zhuǎn)所遇到的各種阻力。所以在開始脫模的時候的瞬間是阻力最大的時候，脫模力的計算通常情況下總是計算初始的脫模力。通過,即產(chǎn)品的壁厚與其本身內(nèi)孔直徑比值，所以應(yīng)該按照薄壁產(chǎn)品來計算脫模力見式（9-1）： 式（9-1） 式中 脫模力； 塑料拉伸模量，是； 塑料成型時平均收縮率,約是； 產(chǎn)品壁厚,約為2.5； 被包型芯長度，約為157.5； 脫模斜度（）,一般為12,這里取1； 塑料和鋼材摩擦系數(shù)，為0.3； 塑料泊松比，對于ABS為0.35； 由和決定的無因次系數(shù)，約等于1。 產(chǎn)品在與開模方向垂直的平面上的投影面積（），如果在產(chǎn)品

49、的底部有孔的情況下，10視為0。這里則： 9.4 推桿長度計算 推桿總長度見式（9-2）： 式（9-2） 式中 凸?？偢叨?，約； 動模墊板厚度，； 頂出的距離，； 頂桿固定板厚度， 富裕量，通常，現(xiàn)選; 頂出距離多余的量，通常情況下是36，這里擬定選取4，避免頂出板碰撞動模墊板情況發(fā)生。 將值代入上式，算得推桿總長度： ,選468。9.5 推桿強(qiáng)度計算與應(yīng)力校核9.5.1 圓形推桿直徑 式（9-3） 式中 圓形推桿直徑； 推桿長度系數(shù)0.7; 推桿長度，46.8cm; 推桿數(shù)量,4根； 推桿材料的彈性模量（），鋼 =； 總脫模力，約11981.3N。將值帶到上式可知圓形推桿直徑：。由推桿比較長

50、，則要增大直徑來增加它的剛度。由表5-10選擇推桿的尺寸,如下（單位：）：因推桿在過程中需要參與成型的工作，為滿足要求所以要做成異型推桿，綜上述標(biāo)準(zhǔn)而修改形成。9.5.2 推桿應(yīng)力校核 式（9-4） 式中 推桿應(yīng)力（）； 推桿鋼材屈服強(qiáng)度，45鋼為。那么 ,能滿足推桿正常工作要求。9.6 推板厚度計算 式（9-5） 式中 H推板厚度； L推桿間距，； Q總體脫模力，約； E鋼材彈性模量，45鋼為 B推板寬度，； Y推板所允許最大變形量，約。由以上各數(shù)據(jù)，得： 取H=80mm。10 排溢、引氣系統(tǒng)設(shè)計10.1 排溢設(shè)計塑料流入產(chǎn)品型腔的時候，于產(chǎn)品型腔中有大量氣體，除此之外塑料從高溫到低溫凝固所

51、揮發(fā)的氣體特別是高速注射成形時，所以在這時考慮排出氣體是必須要做的一件事情。通常情況下是填充塑料的時候，必須要把空氣弄出來，否則會使空氣滯留于型腔內(nèi)使氣體溫度上升。溫度很高的氣體會燒焦產(chǎn)品的一部分，也可能造成產(chǎn)品內(nèi)部存在氣泡，也會造成產(chǎn)品的融接不好造成產(chǎn)品質(zhì)量問題，更有可能造成塑料流入型腔時的阻礙。讓型腔內(nèi)的氣體能夠快速的排出，我們可利用的一種方式就是開排氣槽。排氣槽需設(shè)計于型腔內(nèi)塑料結(jié)束時才填充的地方。這樣可以運用分型面來排出氣體。10.2 引氣設(shè)計設(shè)計的產(chǎn)品的特點為深腔殼形,注射成形完成,型腔全部被塑料填充,型腔中的氣體全,這時產(chǎn)品的包容面和型芯的被包容面之間就是真空。當(dāng)產(chǎn)品脫模時，大氣所

52、造成的壓力使得脫模很困難，如過強(qiáng)行地脫模的話，很有可能造成產(chǎn)品發(fā)生形變甚至損壞，嚴(yán)重地影響了產(chǎn)品質(zhì)量。在本設(shè)計中，除了加入的四根頂桿的間隙可以引入氣體外，在動模上也有四個鑲塊,之間的間隙也可引入氣體。11冷卻系統(tǒng)的設(shè)計通常情況下塑料剛注射入模具中的時候的溫度大約為200,但是產(chǎn)品凝固將其從模具型腔里拿出來時候它的溫度在60以下。熱塑性的顏料在等到注射成型以后,必須要將模具及時的冷卻,這樣就使得熔融塑料的熱量通過模具散發(fā)出去,可以讓產(chǎn)品快速得冷卻和定形并且能夠輕易脫模,進(jìn)一步的提升產(chǎn)品定形時的質(zhì)量及效率。冷卻的介質(zhì)通常情況下都采用水,主要是由于水的比熱容比較大,熱傳導(dǎo)系數(shù)較大,價格低廉,比室溫溫

53、度低的水較輕松的獲得，用水冷卻是在模具型腔的四周或者型腔中開出一個通道,運用水不斷的流動把熱量吸收,起到冷降溫的作用。11.1 冷卻通道的理論計算11.1.1 熱量計算模具的熱量主要是通過對流散熱、熱輻射散熱及向模板傳熱等多種原因作用的后果。欲十分精確地計算出來特別困難。現(xiàn)在只是計算冷卻介質(zhì)于管道中對流時散出的熱量，其它因素都省去。如果模具接收了熔融塑料釋放全部熱量，那么這個熱量見式（11-1） (J/h) 式（11-1） 式中 一小時內(nèi)注射次數(shù)； 每次塑料注射重量； 塑料比熱容,查表8-26可得ABS比熱容； 融塑在流進(jìn)模腔時溫度； 產(chǎn)品脫模溫度。一小時內(nèi)注射次數(shù)和注射周期有關(guān)系，注射周期見

54、式（11-2）： 式（11-2） 式中 充模所需時間，查表5-49可得 升壓以及保壓時間，,當(dāng)壁厚時，值代入可得到 冷卻所需時間，對于ABS塑料而言，查表5-51可得當(dāng)壁厚為2.5mm時 別的時間，包括開閉模時間和脫模取件。這些時間原則上和產(chǎn)品的冷卻沒有多大關(guān)系。因此的時間不能不變，與人為因素有很多關(guān)系，所以在計算冷卻系統(tǒng)時候，就不考慮的大小。將數(shù)值上述式子可計算得： 由此可計算得一小時內(nèi)注射的次數(shù)為：，查可以知曉其余的各值如下所示： 由此得：11.1.2 冷卻水量和管徑計算冷卻時所需要冷卻水量見式（11-3）: 式（11-3） 式中 通過模具時水的總重量（）； 水出來時的溫度，暫定為40；

55、水剛進(jìn)去時的溫度，暫定為室溫20； 水導(dǎo)熱系數(shù)，查表8-26得到ABS的導(dǎo)熱系數(shù)是1055 。 將數(shù)值帶到式子中算出：=（）依照水流在正常狀態(tài)下的流速和管道直徑之間的聯(lián)系，則能算出冷卻水管道直徑。由 那么 式（11-4） 式中 流過模具水的總重量（）； 管道中水的流動的速度，一般情況下取0.82.5,這里擬定選取1.5； 水的密度，10。所以可得：=，這時取=15。12模腔三維造型CAD/CAM12.1 構(gòu)建零件實體造型對產(chǎn)品的零件圖進(jìn)行分析可知,帽體和帽檐兩個部分組成了安全帽。其中帽體是由一個113mm的長半軸，108mm的短半軸的半橢圓腔再加上一個60mm高的圓臺空腔組成的，其中安全帽的頂端有三個加強(qiáng)肋，安全帽的側(cè)面有六個加強(qiáng)板肋，前后共有48個小孔。用CAXA構(gòu)造零件三維圖的主要過程如下:旋轉(zhuǎn)完成帽外腔部分(內(nèi)腔通過抽殼來完成) ,同樣采用旋轉(zhuǎn)生成帽檐的部分,只是此時繪制草圖時選擇的平面要和前面做圖時選擇的平面互相垂直,再使用截剪命令可得到帽舌的形狀。然后再另外新建兩繪圖平面,通過使用拉伸工具在這兩新建平面