公共汽車手扶鋼管支架注塑模具設(shè)計說明書

緒論1.1注塑模具的市場分析及發(fā)展方向模具行業(yè)在中國起步比較晚。發(fā)展模具行業(yè)是在70年代才開始有了逐步的發(fā)展，經(jīng)歷多年國家的努力，不斷地培養(yǎng)人才以及從外引進(jìn)較發(fā)達(dá)的技術(shù)。使得中國在模具行業(yè)上有了自己的工業(yè)體系，而且在研發(fā)上也有了很多的自主項目，模具行業(yè)上的技術(shù)有了一大截的進(jìn)步和發(fā)展。在這10年到20年的10年里，中國在模具行業(yè)投入巨大使得其發(fā)展一直處于增長。我們?nèi)珖＞咝袠I(yè)在2018年的時候總收入就達(dá)到了2753億比去年增長了2.31%。在這十年里不僅經(jīng)濟有提升，在專利方面也有了很大的進(jìn)步。光是在2017年模具行業(yè)的專利申請就達(dá)到了22872項，隨然在2018年的時候有所下降但是也有17146項專利。這十年國家除了自己國內(nèi)的發(fā)展，也走向了世界。這十年模具行業(yè)每年出口量就達(dá)到了幾十億美元的地步，在2017年的時候就達(dá)到了54.90億美元相比去年同樣增長了14.61%。模具行業(yè)在中國的發(fā)展有很大的趨勢，最大的趨勢有以下四種。高精密化：中國在近十年的時間里通過不斷的學(xué)習(xí)以及自我的改進(jìn)與發(fā)展，在模具行業(yè)的發(fā)展取得了重大的進(jìn)步。因為高精密化重要因素是在于尺寸的精度，所以中國在這一方面促進(jìn)一批專門去搞高精密尺寸精度模具制造的公司。然而想從事高精密行業(yè)，需要的東西不外乎要有設(shè)備以及人才這兩個因素，但是就對目前的中國而言在高精密的領(lǐng)域上跟外國還是有一些差距的，而且制造業(yè)是一個國家體現(xiàn)綜合國力的體現(xiàn)，所以在此情況中國對制造業(yè)給予了高度的重視。自動化、智能化：就是運用到機器上，將人工的事情都交由機器來完成。在不遠(yuǎn)的未來一家工廠就只需要幾個工人來負(fù)責(zé)檢查設(shè)備信息了，而其他得工作全都由機器來完成。融合化：就是產(chǎn)品與模具的融合，是把許多種的崗位以及內(nèi)容整合到一起，從而形成一個新的崗位。新型化：要有創(chuàng)新才會有發(fā)展，中國的模具行業(yè)想領(lǐng)先世界就必須在技術(shù)以及質(zhì)量上要有重大突破。這個行業(yè)永遠(yuǎn)是以技術(shù)和質(zhì)量來取勝的。制造的基礎(chǔ)設(shè)備工業(yè)產(chǎn)品的關(guān)鍵加工設(shè)備包含著高分子材料模具。加工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)一直都是模具工業(yè)。在總量供不應(yīng)求時，但還是很多低檔塑模卻呈現(xiàn)出供過于求[1]。在世界塑模市場中，注塑模具在塑料成形模具的產(chǎn)量中的大概是半數(shù)，有非常大的一部分是依靠進(jìn)口[2]。新產(chǎn)品的從研發(fā)階段到產(chǎn)出發(fā)展階段，對于模具都要很大的需求，同時模具制造水平直接會影響到零件的質(zhì)量。高分子材料模具的工業(yè)發(fā)展關(guān)鍵主要為注塑模具技術(shù)以及升級，很多國外的發(fā)達(dá)國家，對模具制造技術(shù)都非常的看重?；旧厦總€國家都會將注塑模具作為研究重點，因此，都稱模具工業(yè)為工業(yè)的基礎(chǔ)，也稱工業(yè)之母[3]。1.3注塑模具的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在特定的制造裝備和工藝下，直接對原材料進(jìn)行加工，使之成為具有一定形狀和尺寸要求的零件，然后裝配成模具，以上這個過程，我們稱為模具制造[10]。相對于其它材料而言，塑料的價格非常低廉，加工方便，外表也美觀，重量輕，比強度高，塑料具有很多其他材料不可替代的優(yōu)點，正因如此，塑料在人們的生活中也變得越來越重要，在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用[11]。隨著高分子材料模具的需求量的增長，我國塑模必定會擁有很好的市場前景[12]。隨著模具工業(yè)全球化布局的發(fā)展，日本、美國、等全球模具主要生產(chǎn)國家向海外擴展的步伐都在加快[13]。直到20世紀(jì)80年代后期，我國模具工業(yè)才開始迅速發(fā)展。目前來說，我國的塑料模具的設(shè)計制造水平在總體上還是落后于工業(yè)發(fā)達(dá)國家[14]。因此，了解可控工藝參數(shù)的作用是很重要的，可提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量[15]。國內(nèi)想要明確未來的模具制造業(yè)的發(fā)展趨勢，應(yīng)該要結(jié)合社會發(fā)展和工業(yè)發(fā)展的趨勢，給出解決優(yōu)化的方案[16]。近年來，機械設(shè)備發(fā)生了很大的變化，隨著這種改變，計算機輔助制造的技術(shù)也再一直加強[17]。隨著我國的近年模具方面的實力日益增長,甚至很多國家已經(jīng)開始將其本國發(fā)展的制造業(yè)轉(zhuǎn)移到我國來[18]。目前高技術(shù)含量模具自給率只有60%左右，進(jìn)口的占據(jù)大部分，但是相反，我國中低檔模具已供過于求[19]。目前，國外在模具制造方面的專業(yè)性特別強，具體的生產(chǎn)、制造以及使用標(biāo)準(zhǔn)都非常的明確[20]。2公共汽車手扶鋼管支架的成型工藝性分析2.1公共汽車手扶鋼管支架的圖形分析塑件形狀不規(guī)則，在塑件左右有兩個通孔，產(chǎn)品底部有2個安裝孔，在選擇合理分型面之后，直接脫模無法實現(xiàn)，公共汽車手扶鋼管支架的圖形形狀分為內(nèi)部幾何形狀及外部幾何形狀，其中包括脫模斜度、塑件壁厚、支承面、加強肋、圓角、倒角、小孔、螺紋等。所以要借助側(cè)抽芯機構(gòu)脫模。公共汽車手扶鋼管支架的圖樣結(jié)構(gòu)如下：圖2.1公共汽車手扶鋼管支架圖樣結(jié)構(gòu)（1）因為溫度的因素會導(dǎo)致公共汽車手扶鋼管支架在成型過程中的零、部件在模腔里發(fā)生一個收縮反應(yīng)，成形部件與塑件分離也正是被這種現(xiàn)象所影響。在待成型零件外層和內(nèi)層之間設(shè)置一個脫模斜度，有利于零件的順利脫模。（2）零件的幾何形狀、加工的條件、零件質(zhì)量以及使用要求等都會對公共汽車手扶鋼管支架的壁厚造成影響，因為高分子材料的綜合性能會直接影響著壁厚。所以在設(shè)計零件壁厚時，過程也是很復(fù)雜的。在制造模具的過程中，如果把壁厚做的太小，模具中熔融形成的移動材料會過強。如果壁厚做的比較大的話自然在材料消耗方面會增加，這樣會給制造過程帶來浪費和困難，降低經(jīng)濟性。細(xì)紋、卷曲、氣泡等這些在注塑中產(chǎn)生的缺陷也會出現(xiàn)在零件上，這樣產(chǎn)品的質(zhì)量也隨之受到影響。除此之外，切記零件壁厚要盡力做到分布均勻。（3）帶有倒角或銳角結(jié)構(gòu)的塑件，其局部應(yīng)力通常會發(fā)生在成形過程中的尖點，并且塑件會由于沖擊或應(yīng)力的作用，某些部位發(fā)生斷裂情況。所以一般會在轉(zhuǎn)角處使用最佳的弧形過渡，這兩種方法可有效防止。要想增加零件強度、美觀性以及注射運動的特性可以使用弧形過渡這種方法來實現(xiàn)。除此之外，盡量增大零件的圓角或到角，這樣模具材料在熱處理期間的高局部應(yīng)力會相應(yīng)減小，與此同時成型模具的堅固性也隨之增加。（4）為了防止卷邊變形并且提高部件的機械剛度和強度可以不用增加壁厚也能實現(xiàn)。在進(jìn)行零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中可以在相對應(yīng)的位置設(shè)計一個加強肋，可通過這個來改善在成形過程中材料的流動性，對空腔、凹槽、氣泡等缺陷的發(fā)生起到防止的作用。2.2公共汽車手扶鋼管支架尺寸與結(jié)構(gòu)分析2.2.1公共汽車手扶鋼管支架脫模斜度的確定公共汽車手扶鋼管支架的脫模斜度選取應(yīng)遵循規(guī)定原則，例如當(dāng)塑件收縮率大、壁厚時應(yīng)取偏大值等，相關(guān)塑件的形狀、收縮率、結(jié)構(gòu)等都會影響斜度大小，由于本零件選擇的高分子材料為ABS，參閱相關(guān)數(shù)表應(yīng)該得出：脫模斜度為。2.2.2公共汽車手扶鋼管支架圓角的確定為了避免在沖擊和手里情況下發(fā)生開裂，本設(shè)計中轉(zhuǎn)角處都會盡可能的去采用圓弧過渡，既增加了塑件的強度，也可增加塑件的美觀程度，同時也會改善沖模流動的特性。根據(jù)分析可知本次設(shè)計的公共汽車手扶鋼管支架過渡圓角直徑V為R0.5-R2.0mm。2.2.3公共汽車手扶鋼管支架壁厚的的確定根據(jù)公共汽車手扶鋼管支架零件圖中分析可知，本零件不算復(fù)雜，可設(shè)置整體式凹型芯具結(jié)構(gòu)。根據(jù)壁厚設(shè)計基本原則及不同材料的壁厚推薦值對公共汽車手扶鋼管支架進(jìn)行壁厚設(shè)計，得出：壁厚值為3mm。3.1注塑成型工藝3.1.1溫度因素在制作公共汽車手扶鋼管支架塑件時還需要注意溫度不能產(chǎn)生劇烈變化，如果過高會發(fā)生變形。所以模具的溫度可以通過冷卻系統(tǒng)控制，保證到不發(fā)生變形就好。ABS塑料溫度數(shù)據(jù)。3.1.2壓力因素影響塑件成型的壓力因素有背壓、保壓以及注射壓力。塑件的熔體流向型腔時，產(chǎn)生的阻力可以用注射壓力來平衡它。這樣也可以為熔料進(jìn)行壓實。對于保壓力，像我使用的ABS材料保壓力就應(yīng)該小一點，這樣就可以防止產(chǎn)生飛邊。保壓力跟模具息息相關(guān)，保壓力的大小要小于注射的壓力。背壓力有很大的優(yōu)點，如可以提高壓力。還可以把熔體里多余的空氣也去除掉，從而提高熔體塑化后的密實度。在一般的情況下，背壓力取值范圍應(yīng)該在100~130MPa之間。3.1.3時間因素注塑過程的時間需要把控。時間因素：保壓時間冷卻時間注射時間等。而這些時間統(tǒng)稱之為成型周期。在這三個時間里要保證能夠良好的完成塑件成型，再能確保的情況下可以適當(dāng)?shù)臏p少這三個時間，從而達(dá)到提高效率的作用。塑件質(zhì)量決定了成型周期里的時間因素。在沒有特定的要求下，保壓時間確保在20~120s這個時間段就好，同樣的情況下注射時間取3~5s之內(nèi)就好，而冷卻時間一樣在取30~120s之內(nèi)就很好了。確定成型周期的經(jīng)驗數(shù)值如表3-1所示。表3-1成型周期與壁厚關(guān)系制件壁厚/mm成型周期/s制件壁厚/mm成型周期/s0.5103.0451.0153.5651.5224.0852.0284.51082.5355.0132制品成型工藝參數(shù)如表3-2所示。表3-2制品成型工藝參數(shù)內(nèi)容特性內(nèi)容特性注塑機類型螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）50噴嘴溫度(℃)175模具溫度(℃)50中段溫度(℃)210～230后段溫度(℃)180～210注射壓力(MPa)80前段溫度(℃)200～210注射時間(s)4保壓力（MPa）60冷卻時間(s)60保壓時間（s）68成型周期(s)132其他時間（s）預(yù)熱干燥溫度(℃)80～95成型收縮(%)1.5預(yù)熱干燥時間(h)4～53.2注塑機型號確定注塑機是不怎么通常聽到的，一般都叫做注射機。其作用有：將熱塑性塑料進(jìn)行加熱、剪切、壓縮、混合、運輸。注射模具安裝在注塑機上，注塑機有很多類。就比如按照驅(qū)動的方式來進(jìn)行分類就有液壓和機械驅(qū)動這兩大類，如按照結(jié)構(gòu)形式就可分為立式、臥式和角式這三類。注塑模具安裝在定模板和動模板上的。在安裝的過程中我們是通過鎖模裝置來鎖緊的，防止發(fā)生松動。在等到塑件制作好后，再通過鎖模裝置開模取出塑件。體積及質(zhì)量的計算也利用ProE的分析模塊自動計算獲得，塑件密度由《塑料模設(shè)計手冊》表1－4查得:REF%2501\h錯誤:引用源未找到=1.05g/單個塑件的質(zhì)量為m=REF%2501\h錯誤:引用源未找到V塑=60.7×1.05=63.7g注塑體積V=2×V塑流道凝料V’=0.2V (流道凝料的體積(質(zhì)量)是個未知數(shù),根據(jù)手冊取0.2V(0.2M)來估算,塑件越大則比例可以取的越小)；實際注射量為:V=2QUOTE_x0001_60.7REF%2501\h錯誤:引用源未找到1.2=145.7cm；根據(jù)實際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱注射量原則,即：0.8V≧VV=V/0.8=145.7÷0.8=182.1cm；通過查找《塑料成型工藝與模具設(shè)計》這一文獻(xiàn)，可將HTF200注射機的主要技術(shù)參數(shù)可繪制成如下表格：表HTF200注射機部分主要技術(shù)參數(shù)型號HTF200額定注射量/CM3334螺桿直徑/mm45噴嘴直徑/mm2～3注射壓力/MPa120注射行程/mm115注射時間/s1.6螺桿轉(zhuǎn)數(shù)/(r/min)29、43、56、69、83、101注射方式螺桿式鎖模力/KN2000最大注射面積/CM2320最大開(合)模行程/mm300模具最大厚度/mm550模具最小厚度/mm2003.2.3最大注塑量校核注塑機額定的注塑量是注塑機一次能夠注塑的最大量，當(dāng)注塑機直接運行的時候，注射動力元件在一次注射行程參數(shù)的最大射量。按照相關(guān)要求，公共汽車手扶鋼管支架的凝料與澆注系統(tǒng)的重量要確保在HTF200注塑機的最大注射量的80%之內(nèi)。按照已知條件與分析可知，我們選用的材料為ABS，ABS密度為1.05，所以計算一個圓筒的重量可以用下面這個公式算得：(3-4)(3-5)=2×115.9+69.54=301.34公共汽車手扶鋼管支架質(zhì)量計算公式中：Mn：塑件的質(zhì)量，取115.9Mj：M注由上訴的公式可知公共汽車手扶鋼管支架的質(zhì)量。又知道其型腔的個數(shù)為兩個?？芍财囀址鲣摴苤Ъ艿馁|(zhì)量沒有超過80％的額定注塑量并且遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，所以從最大注塑量方面來考量，HTF200注塑機是符合公共汽車手扶鋼管支架設(shè)計要求的。3.2.4鎖模力的校核塑料熔體進(jìn)入模腔會產(chǎn)生比較大的注塑壓力，當(dāng)這個壓力一直加強，會導(dǎo)致模具分型面被分開。為了防止這種情況的發(fā)生，在設(shè)計的時候，我們要對這里面的壓力進(jìn)行平衡，來保證材料成型時的性能達(dá)到要求。在對注塑機進(jìn)行選擇之后，緊接著要對其鎖模力進(jìn)行檢驗。這個力也是該機器中關(guān)鍵參數(shù)之一。當(dāng)公共汽車手扶鋼管支架與澆注系統(tǒng)在分型面的法線投影面積的總和等于型腔壓。我們進(jìn)行注塑的時候，材料進(jìn)入模具之后依舊會產(chǎn)生一個壓力，會導(dǎo)致分型面分開，因此為了平衡這個壓力，我們要設(shè)計一個鎖緊結(jié)構(gòu)，來保證其不會分開，來保證成型零件的參數(shù)及要求。注射機的額定鎖模力必須要大于型腔壓力，這樣才能很好的避免一些注塑缺陷的產(chǎn)生。該設(shè)計中所用到注射機的鎖模力要滿足：(3-6)模具所需鎖模力為：(3-7)其中參考文獻(xiàn)[5]，取35MP。式中：A1Aj:法向投影面積公共汽車手扶鋼管支架；HTF200；P塑料熔體對型腔的成型壓力3.2.5開模行程校核在注塑過程中的最后一個步驟，要保證能夠順利的取出我們的模具，這個時候我們要設(shè)計一個合理的開模行程。這個行程是指模具中動模板與定模板打開的距離。在最初選取HTF200注塑機時，已經(jīng)對開模行程進(jìn)行了校核，確保模具的開模行程適應(yīng)HTF200注塑機的額定開模行程，對于前期所選的HTF200注射機，其開模行按照下列公式進(jìn)行校核與計算：S=H1+H2+5～10mm≤Smax(3-8)=140+135+5≤590=280mm≤590mm式中公共汽車手扶鋼管支架；公共汽車手扶鋼管支架。經(jīng)過前期的分析與以上的計算，可知HTF200注塑機在開模行程方面的考量是符合設(shè)計要求的。4澆注系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)設(shè)計4.1注塑模分型面與選擇4.1.1模腔數(shù)量的制定和分布經(jīng)濟標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指標(biāo)都會在一定程度上影響型腔數(shù)量。影響型腔數(shù)量的主要因素是經(jīng)濟因素。而技術(shù)指標(biāo)主要包括注塑力、最大注射量、模板的幾何尺寸以及零件幾何精度幾個方面。綜上考慮，本次公共汽車手扶鋼管支架的設(shè)計采用的型腔數(shù)量為2腔。在采用多個型腔數(shù)量的情況下，在設(shè)計時要注意型腔的布局，要點如下：盡量把布局變得對稱平衡；為了便于注塑結(jié)構(gòu)方便加工并且平衡，盡量使得模腔的圓柱形布局面積最大化。為了防止造成模具偏心加載而產(chǎn)生浪費的情況，在設(shè)計時應(yīng)使得模腔的相關(guān)位置和進(jìn)澆口的位置對稱；為減少模具的幾何尺寸，盡可能地使模腔的布局最大化；根據(jù)分析上述的關(guān)鍵注意點，本設(shè)計中采用一字型的模腔分布如下圖所示：圖4.1模腔分布結(jié)構(gòu)4.1.2注塑模分型面的形式細(xì)水口模具有多個注塑模分型面，一般大水口注塑模具只具有一個。如果是多個注塑模分型面的情況，一般分為主分型面和輔助分型面，通常稱能在脫模過程中取出塑件的為主分型面。本設(shè)計中只有一個。分型面的形狀一般來說有五種類型，分別是曲面、平直、傾斜、階梯、垂直等4.1.3注塑模分型面的設(shè)計分型面的設(shè)計原則包括有利于模具加工、便于塑件脫模等五個原則。所以分型面的設(shè)計在注塑過程中非常關(guān)鍵。根據(jù)分型面選取原則中的最大橫截面積原則，塑件要躺著放生產(chǎn)。由于產(chǎn)品嘴是呈對稱形狀，可以在實物中間看到明顯的分型線痕跡。沿用工廠中生產(chǎn)產(chǎn)品成熟的模具設(shè)計方案。而且產(chǎn)品有四處側(cè)孔，一般有側(cè)孔的都是從中心線處布置分型面，所以上下表面都不合適。注塑模分型面結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖4.2公共汽車手扶鋼管支架分型面設(shè)計方案4.2澆注結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計注射機噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道，我們稱為澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)這個結(jié)構(gòu)一般是由四個部分共同構(gòu)成：主流道，分配槽，進(jìn)料口和冷料穴。對該系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計時本次論文設(shè)計中的重要一部分。該系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計結(jié)果直接影響到了這個零件成型的參數(shù)性能和外觀等等。4.2.1影響澆筑系統(tǒng)的因素：溫度，澆筑時溫度對充型有非常大的影響。決定了最后充型的效果。壓力，就是熔體流動所需的壓力，這個壓力合適就可以了千萬不能過大。如果過大了的化就會使?jié)仓^程中出現(xiàn)飛濺和噴射的現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)，設(shè)計澆注系統(tǒng)的時候其結(jié)構(gòu)應(yīng)要簡單而不能過去復(fù)雜。因為結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜的化我們在澆筑的時候熔體在流道型腔里的這個過程中所受到的阻力也將增大。也會影響充型，所以結(jié)構(gòu)要簡單。4.2.2主流動通道及相關(guān)部件設(shè)計從注射機噴嘴開口到分流道入口的一部分稱為主流動通道，它是熔體最先流經(jīng)模具的部分，塑料熔體的流動速度、充模時間都在一定程度上取決于主流道的形狀與尺寸。對于主流道的設(shè)計需確保在里面的溫度下降速度最慢，和熱量流失最低。主流道的設(shè)計通常是在材料成型模具的澆口襯套中。澆口襯套由碳素普通高碳鋼制成。主流道通常會被設(shè)計成錐形，可確保主流道塑料從澆口襯套中平滑地流動，所以本設(shè)計中也是采用錐形主流道。（1）進(jìn)澆口套對該結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以分成兩個部分進(jìn)行設(shè)計。為了保證這個零件里面的材料能夠順利的和該結(jié)構(gòu)分開，主流道一般都會制作一個傾斜的斜孔。澆口套插入圓形斜孔。澆口套軸直徑大于注塑設(shè)備的正常噴嘴孔直徑。（2）配合環(huán)配合環(huán)的材料由ASTM1045鋼制成。配合環(huán)與此設(shè)計中注塑設(shè)備固定板的定位孔之間的裝配采用的是過渡配合。依分析可得公共汽車手扶鋼管支架設(shè)計中所用到的澆口套的形式如以下所示：α：主流動通道的斜度，ABS材料黏度小，斜度取標(biāo)準(zhǔn)值：o；d：主流動通道小端軸徑,經(jīng)分析，本設(shè)計取d=5mm。R:球頭圓徑=SR+(1~2)=16mm；(4-1L:主流動通道長度：取95.5mm；圖4.3進(jìn)澆口套結(jié)構(gòu)4.2.3分流道的設(shè)計分流道是從主流動通道到模腔的過渡通道，它可以讓熔融狀態(tài)的材料順利的進(jìn)去模腔。其設(shè)計的初衷是為了改變?nèi)廴诓牧系牧鲃臃较?，讓熔融材料流到我們想要的地方。盡量減少熱量損失和能量損失是我們設(shè)計中要注意的關(guān)鍵點。分流道的安裝位置一般是在前模分型面的兩端或者是兩側(cè)。在設(shè)計分流道時，主要需要對分流道的幾何尺寸、分布結(jié)構(gòu)、截面結(jié)構(gòu)三個方面來進(jìn)行相關(guān)設(shè)計。（1）分流道的結(jié)構(gòu)分流道的結(jié)構(gòu)一般有圓柱形的，半圓柱形的或者是梯形的結(jié)構(gòu)等等，其結(jié)構(gòu)多種多樣。雖然其模具的流動路徑具體面積也是最小的，當(dāng)材料的溫度下降越慢，熔融狀態(tài)越持久，其流動的越快，效率越高。但相比于其他幾種結(jié)構(gòu)類型，其制造的難度會更大，相應(yīng)的加工的難度也會大很多。因此綜合上述分析，本次設(shè)計分流道的結(jié)構(gòu)采用的是半圓柱形結(jié)構(gòu)。（2）分流道的長度根據(jù)不同類別的高分子材料可大概估計出本設(shè)計中分流道的軸徑為。（3）分料道在分型面上的分布流過分流道塑料的質(zhì)量：(4-2)該塑件厚度為3mm，參考文獻(xiàn)[5],采用經(jīng)驗公式(4-3)已知ABS塑料常用分流道尺寸推薦范圍為：2.8-9.5mm故取二級分流道直徑為8mm,長度為24mm,其截面為圓形截面，如圖4.4所示。圖4.4分流道4.2.4進(jìn)澆口的相關(guān)設(shè)計進(jìn)澆口也稱為進(jìn)料口，是分流道和主模腔流動路徑的一部分，主模腔的選擇和設(shè)計直接導(dǎo)致了塑模零件的性能參數(shù)好壞。在設(shè)計進(jìn)澆口時，主要的關(guān)鍵點是澆口位置是否選擇無誤、澆口的具體結(jié)構(gòu)選擇是否正確。（1）進(jìn)澆口結(jié)構(gòu)的確定依據(jù)進(jìn)澆口部分的幾何結(jié)構(gòu)特征來進(jìn)行分類，可分為限制入口和非限制門兩類。也可直接分為直接進(jìn)澆口、側(cè)澆口、環(huán)形進(jìn)澆口、點進(jìn)澆口等幾種類型，根據(jù)各澆口特征及本設(shè)計實際結(jié)合考量，本次設(shè)計的進(jìn)澆口結(jié)構(gòu)選擇側(cè)澆口。（2）進(jìn)澆口位置的確定側(cè)澆口深度尺寸：(4-4)其中n是塑料成型系數(shù)，查閱相關(guān)資料得ABS塑料系數(shù)n=0.7，對應(yīng)塑件厚度t=2mm。側(cè)澆口的寬度:：(4-5)側(cè)澆口的長度：為去除澆口方便，2.26mm進(jìn)行拔模后示意圖如圖4.5所示: 圖4.5拔模示意圖4.3排氣系統(tǒng)設(shè)計在塑料熔體填充注射模腔的過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在較高注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、局部過熱分解而導(dǎo)致的低分子揮發(fā)性氣體等，這些氣體若是不能直接被排出模腔，將對制品成型以及脫模后的質(zhì)量造成較大的影響。所以，在設(shè)計產(chǎn)品的模腔結(jié)構(gòu)以及澆注系統(tǒng)時，一定要思考排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)置，確保制品不會因為排氣不良而發(fā)生相關(guān)的質(zhì)量問題。一般來說，注塑模有三種排氣方式：（1）直接在分型面上開設(shè)排氣槽。（2）利用排氣塞進(jìn)行排氣。（3）利用配合間隙來排氣。公共汽車手扶鋼管支架結(jié)構(gòu)較簡單，所以間隙排氣及時排出即可。4.4澆口的設(shè)計澆口設(shè)計需要遵從的原則：要避免熔接痕出現(xiàn)。防止塑件在注射壓力下，出現(xiàn)變形的情況。不要影響到其他零件。澆口形式選用要注意不能產(chǎn)生噴射。設(shè)置在厚壁處有利于流動以及保壓。要有利于排氣。要考慮取向塑件質(zhì)量的影響。根據(jù)以上的原則，在為能保證塑件表面美觀和質(zhì)量的條件下，這次設(shè)計將采用測澆口的方式。5成形零件的設(shè)計成型零部件是一個統(tǒng)稱，其內(nèi)含許多零件。如有型芯、型腔和側(cè)型芯等。成型零部件時決定塑件形狀的所以會與熔體直接接觸，這樣就會對成型零部件產(chǎn)生一定的沖擊與摩擦。因此，在設(shè)計成型零部件的時候要特別注重。在設(shè)計成型零部件的時候要注意選材，因為零部件會受到熔體的沖擊與摩擦，所以成型零部件要具有良好的剛性。且制作出來的零部件的精度已將決定塑件的精度。良好的成型零件才能承受的住在熔體進(jìn)入時所產(chǎn)生的沖擊力和高溫，這樣才不會磨損從而導(dǎo)致塑件能夠完好的制作出來。5.1型腔設(shè)計型腔可以對塑件外輪廓進(jìn)行固定塑性。型腔在行業(yè)中也稱型腔。型腔的安裝一般選擇A板或B板，其種類有，如以其結(jié)構(gòu)的形式來分就有整體式、整體嵌入式、局部鑲拼組合式、大面積鑲拼組合式這四種類型。對于這次公共汽車手扶鋼管支架的設(shè)計采用的是整體式型腔。整體式型腔其特點主要就是其結(jié)構(gòu)簡單，強度以及剛性也是屬于良好。因此，在成型后就不會出現(xiàn)縫痕等一些因為結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的質(zhì)量問題了。整體式型腔的加工方法，在條件允許的情況下采用的都是數(shù)控加工和仿型銑加工以及電火花等其他加工方法。型腔結(jié)構(gòu)如圖所示5.2型芯設(shè)計型芯不僅能夠決定塑件的內(nèi)部的形狀，還決定了塑件內(nèi)部表面的精度。型芯的分類如按照結(jié)構(gòu)的形式，就有整體式以及組合式這兩種類型。又因這次設(shè)計的塑件形態(tài)結(jié)構(gòu)比較簡單，所以采用的是整體式的的型芯。這樣加工起來也會比較容易，后期也方便對模具的維護。這次型芯于動模板之間采用H7/P6的配合。型芯結(jié)構(gòu)如圖所示5.3成形零部件工作尺寸的計算型腔以及型芯直接構(gòu)成塑件的尺寸成為成型零件的工作尺寸。包含了型芯型腔的尺寸、深度與高度尺寸等。塑件的原材料、模具結(jié)構(gòu)、制造與裝配的過程等各方面因素都會對塑件尺寸精度造成影響。綜上理論與本設(shè)計實際情況結(jié)合，本設(shè)計的成型零部件工作尺寸如下：平均收縮率(4-6)（1）型腔尺寸的計算計算公式如下：Lm=(Ls+Ls?Scp-34△)0對尺寸(4-8)（2）型腔深度的計算計算公式如下：Hm=(Hs+Hs?Scp-23△)0對尺寸(4-10)（3）型芯尺寸的計算計算公式如下Lm=(Ls+Ls?Scp+34△)-δ對尺寸(4-12)（4）型芯高度的計算計算公式如下：Hm=(Hs+Hs?Scp+23△)-δ對尺寸(4-14)6導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計導(dǎo)向機構(gòu)是在前模和后模中以正確方向?qū)蜿P(guān)閉和打開的機械裝置。6.1導(dǎo)向機構(gòu)的功用導(dǎo)向機構(gòu)的作用是定位、導(dǎo)向以及承受一定的側(cè)向壓力。保證模具的開閉過程是導(dǎo)向機構(gòu)的關(guān)鍵用途。導(dǎo)向機構(gòu)分別安裝在模具的兩側(cè)。6.2導(dǎo)向機構(gòu)類型的確定結(jié)合導(dǎo)向機構(gòu)的作用及本設(shè)計實際，本設(shè)計采用的導(dǎo)向機構(gòu)類型為導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)，主要零件為導(dǎo)柱和導(dǎo)套。6.3導(dǎo)柱件部的設(shè)計（1）導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式基于這種類型的導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)形式分為兩種，一種是無需導(dǎo)套的帶頭導(dǎo)柱，另一種是適用于精度要求高、生產(chǎn)批量大的有肩導(dǎo)柱的形式。該設(shè)計采用結(jié)構(gòu)簡單，加工簡單的帶頭導(dǎo)柱。如圖6.1所示（2）導(dǎo)柱數(shù)目、大小設(shè)置導(dǎo)向機構(gòu)數(shù)量時，會根據(jù)具體的注塑模具的尺寸和形狀來定，結(jié)合公共汽車手扶鋼管支架模具的尺寸和形狀，導(dǎo)套數(shù)量設(shè)置為四個為避免定位時模腔零件因碰撞而產(chǎn)生損失，導(dǎo)柱的長度大小相比于后模端部的高度尺寸應(yīng)該高于。（3）配合尺寸導(dǎo)柱固定面與模板兩之間使用的過渡尺寸配合。導(dǎo)柱導(dǎo)向方面使用H7/f7的間隙尺寸配合。（4）導(dǎo)柱的材料導(dǎo)柱零件應(yīng)具備低磨損性能，結(jié)合實際本次設(shè)計中用T10號鋼。圖6.1導(dǎo)柱6.4導(dǎo)套部件的設(shè)計（1）模具導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式模具導(dǎo)套應(yīng)用最多的具體結(jié)構(gòu)主要是兩種：一種是結(jié)構(gòu)簡單、加工方便的直導(dǎo)套，在簡單模具或者導(dǎo)套后面沒有墊板的這兩種情況下也適用。第二種是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，精度要求比較高的場合會用到的帶頭導(dǎo)套。適用于偏厚的模板。此設(shè)計中模具導(dǎo)柱導(dǎo)套的互相配合使用的是帶頭模具導(dǎo)套。（2）模具導(dǎo)套材料的確定導(dǎo)套材料采用低磨損材料，其洛氏硬度相比于導(dǎo)柱硬度更低。導(dǎo)套的表面不平度一般取。根據(jù)以上要求及塑件具體情況，此設(shè)計中使用高碳鋼T10。圖6.2導(dǎo)套7推出機構(gòu)設(shè)計7.1推出機構(gòu)的作用每次注射模在注射機上合模注射結(jié)束后，都必須將模具打開，然后將成型后的塑料制件及澆注系統(tǒng)的凝料從模具中脫出，完成以上過程的機構(gòu)我們稱推出機構(gòu)或者脫模機構(gòu)。推出裝置的動作是采用挺桿或壓力缸來實現(xiàn)的。聚合物材料的質(zhì)量直接受推出機構(gòu)設(shè)計的適當(dāng)性和穩(wěn)定性的影響。7.2脫模機構(gòu)的選用原則(1)在設(shè)計脫模機構(gòu)的推力分布的時候一定要分布均勻，如過分配不夠均勻就有可能使塑件在推出過程中發(fā)生變形。(2)推桿所受到的力不能太大；(3)推桿在塑件推出時不會產(chǎn)生變形；(4)推桿不得影響塑件。7.3脫模機構(gòu)類型的選擇不同動力源脫模機構(gòu)種類：手動推出機構(gòu)機動推出機構(gòu)液壓推出機構(gòu)氣動推出機構(gòu)不同零件類型種類：推桿式套管式推板式推塊式等本次設(shè)計采用推桿推出。7.4推出機構(gòu)與其零部件設(shè)計1.推桿的設(shè)計幾種橫截面特征圖：圖7.1推桿截面特征圖a等圓斷面式；b階梯型式；c特殊斷面式；d組合型式；e錐盤狀式4.推桿的材料推桿的材料一般情況下我們會選用ASTM1045鋼或者T8、T10這2種比較普通的高碳鋼。移動推桿部分的淬火洛氏硬度要比還要大；其他的話之間就好；表面不平度依表在這里我們?nèi)?。綜上所述，得圖如下所示：圖7.2頂出裝置的結(jié)構(gòu)與布局7.5推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算（A）系統(tǒng)的脫模力由下式計算得：F=2(a+b)ESL(f-tanφ)1-μ+K==24453.83N'式中：E：S：平均收縮率，取L：包容長度F：摩擦系數(shù)?：U：K1K2A：（B）計算d=k(L=7.5式中：DK:安全系數(shù)，取L推桿長度取F：脫模力n：推桿數(shù)量：得12E：(C)強度校核由下式計算得：（7-3）==276.22MPa式中：σ：σ：8抽芯系統(tǒng)設(shè)計圖中可知，塑件側(cè)邊有垂直側(cè)孔，在不能通過型芯和型腔直接注塑成型的時候我們就要借助側(cè)向抽芯機構(gòu)來實現(xiàn)它。在實際生產(chǎn)生活當(dāng)中我們經(jīng)常見到的側(cè)向抽芯機構(gòu)有2種，第一種是斜導(dǎo)柱加滑塊抽芯機構(gòu)，這種適用于從外側(cè)抽芯的場合，第二種則是斜推桿抽芯機構(gòu)，這種的話則適用于從內(nèi)側(cè)抽芯的場合。根據(jù)這個課題的設(shè)計來考慮我們在這里選用第一種方法較為合適。8.1斜導(dǎo)柱分型與抽芯機構(gòu)圖8.1斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)8.2抽芯機構(gòu)的設(shè)計和計算（1）計算抽芯距離抽芯距離的計算公式如下：S=S式中：S在這里表示抽芯S1上述公式帶入數(shù)據(jù)解之得：S=17+2=19mm。計算抽芯力抽芯力——塑料品和模具的側(cè)型芯發(fā)生脫離這個過程要克服的阻力，其計算公式如下：

Fc=pA（μcosα-式中：Fcμ：p：A：α：上述公式帶入數(shù)據(jù)解之得：F8.3斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 設(shè)計斜導(dǎo)柱時必須要滿足的條件有以下幾點：（1）傾斜角大概在15°到25°之間的這樣一個范圍，在這里我們?nèi)。?）材料方面我們在這里選用T10號的鋼材（3）由于運動產(chǎn)生的摩擦，我們在進(jìn)行熱處理時它的硬度要≥55HRC，同時，Ra≤0.8μm（4）計算斜導(dǎo)柱的一個工作長度公式如下：L=S/Sinα(8-3)=19/Sin18o=（5）計算斜導(dǎo)柱的長度得公式如下：Lz=L1+L+5~10(8-==8.4滑塊的設(shè)計按照塑件的形狀來設(shè)計側(cè)型芯的形狀，滑塊和側(cè)型芯做配合可以平滑的動。要想滑塊的硬度高達(dá)40HRC的話必須要進(jìn)行一個淬火處理方可做到，它的長要是寬的1.5倍這么長，高要是寬的2/3這么高，這樣的話在運動的時候就不會偏離和傾斜了。滑塊和側(cè)型芯的配合方式如下圖所示： 圖8.2滑塊與側(cè)型芯配合圖8.5楔緊塊的設(shè)計楔緊塊一頭大一頭小，設(shè)置楔緊塊的目的也就是為了克服推力，推力將滑塊往側(cè)向推，當(dāng)滑塊被推到楔緊塊大的一頭的時候就會被頂住不動。α，>α，在這里α，表示楔緊塊的楔角，α表示斜銷的斜角，一般我們?nèi)?+（2~3°），淬火處理后的圖8.3楔緊塊9冷卻系統(tǒng)設(shè)計9.1冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分布溫度我們需要通過設(shè)計能夠達(dá)到自己能夠控制溫度得大致范圍，控制溫度的方式可以采用設(shè)計冷卻系統(tǒng)來完成對溫度的控制。溫度的控制很重要它不僅可以影響道塑件的形狀、質(zhì)量還會影響到塑件的精度以及力學(xué)性能。在制作塑料制品的時候，模具溫度變化很是關(guān)鍵。因為溫度出現(xiàn)比較極具的變化就會有很大的影響。比如溫度過高的話就會在塑件完成后在進(jìn)行脫模的過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的變形；相對的溫度過低的話會影響到熔體的流動性以及是塑件的質(zhì)量，甚至有可能使塑件出現(xiàn)缺陷導(dǎo)致報廢。溫度也會影響效率。而且根據(jù)不同材料要使用不同的溫度。一般將塑料熔體注射到模具內(nèi)的溫度控制在200℃左右，等到熔體固化成為塑件之后，再將模具的溫度通過模具內(nèi)通入的冷卻水降低到60℃左右時就可以從模具中脫模。本設(shè)計模具冷卻采用設(shè)置冷系統(tǒng)，從而能夠達(dá)到對所需溫度的控制，既能保證質(zhì)量又能提高效率。綜上原則以及實踐經(jīng)驗得出該公共汽車手扶鋼管支架采用蛇形冷卻管道，該管道在可以更好的控制溫度，同時加工也是非常方便的。冷卻管道詳細(xì)幾何形狀如下圖所示：圖9.1冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與布局9.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計計算該零件采用材料ABS，模溫不能太高，所以不必增設(shè)熱系統(tǒng)，冷循環(huán)系統(tǒng)分析與計算如下：（1）固化時所釋放的熱量Q=WQ1=7.45×310=2309.4K（2）冷卻介質(zhì)的體積流量qv=0.001313KJ（3）湍流狀態(tài)，冷卻管道直徑D=8mm（9-3）（4）冷卻介質(zhì)在冷卻管內(nèi)的流速v（9-4）（5）冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱特征h=4.187×=10259.8KJ/(m·h·C)（9-5）冷卻水道總傳熱面積A（m2A=60WQ1=0.0136m2（7）冷卻管道所開設(shè)的數(shù)量n=n=1.81（9-7）10注塑模具工程圖繪制在繪制公共汽車手扶鋼管支架裝配圖時，原則上需要保證成型零件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向機構(gòu)、推出機構(gòu)、側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)都能夠清晰的表示，公共汽車手扶鋼管支架裝備圖是繪制的模具閉合狀態(tài)。如下圖10.1為公共汽車手扶鋼管支架注塑模具的二維裝配圖圖11結(jié)論在本次注塑模具設(shè)計的過程中，體會到了一個零件生產(chǎn)要進(jìn)行需要多少前期的計算和準(zhǔn)備。從零件結(jié)構(gòu)的分析、材料的選用以及制作設(shè)備的選用開始，而后進(jìn)行設(shè)計成型的零部件、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機構(gòu)等。在這兩三個月我用UG12.0把各個零件一個一個的建模出來，最后一個一個的零件進(jìn)行裝配。這次設(shè)計公共汽車手扶鋼管支架注塑模具采用的是一模一件，這次設(shè)計的難度還是挺大的，因為從來沒有這樣完整的制作過一個零件。這次設(shè)計剛開始的分模就把我難倒了好幾天，后面的滑塊呀模架呀以及脫模機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等一系列的難點。我通過兩三月的時間，在網(wǎng)上通過視頻進(jìn)行對模具設(shè)計的學(xué)習(xí)，最終完成了對本次公共汽車手扶鋼管支架的模具設(shè)計。完成了三維圖后，就是開始二維圖的制作了。剛開始的時候因為太長時間沒有使用CAD了，感覺自己跟一個新手一樣的啥也不會，制作的非常的慢。在這里運用到了大一所學(xué)的制圖知識和技巧以及大二所學(xué)的CAD繪圖能力，還有大三時所學(xué)的尺寸公差。通過這次的制圖把自己快遺忘的知識進(jìn)行了新的一邊學(xué)習(xí)，以及對軟件運用的熟練度也回到了以前甚至有所提高。在完成這次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)的同時，不僅對設(shè)計方法、繪圖、計算驗證、查閱文獻(xiàn)資料有所提高，還對各種設(shè)計規(guī)范和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的運用以及文檔的撰寫等方面的能力要求也有不少的提高。我的目標(biāo)是給大學(xué)四年交上完美的答卷，順利完成注塑模具設(shè)計，雖然目前我的理論知識還不夠豐富，實踐經(jīng)驗也存在很多不足，但隨著經(jīng)驗的累積，我相信之后會對專業(yè)知識有更深層次的理解。通過本次公共汽車手扶鋼管支架的畢業(yè)設(shè)計，我總結(jié)出以下三點需要在塑料模具設(shè)計時注意的地方：1）注意注塑機與待成型零件之間的聯(lián)系，模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)與工藝安排達(dá)成統(tǒng)一。2）在設(shè)計時要保持一個整體思維3）學(xué)會在設(shè)計中使用正確的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范參考文獻(xiàn)[1]劉承杰.注塑模具CAD、CAE、CAM的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢[J].南方農(nóng)機,2019,50(14):181.[2]萬穎,王忠,楊婷婷,李欣芧.模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢概述[J].山東工業(yè)技術(shù),2017(07):216+241.[3]張維合．注塑模具設(shè)計實用手冊[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2011[4]鳳貝貝.注塑模具設(shè)計中的數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化[D].合肥工業(yè)大學(xué),2016.[5]馮剛,張朝閣,江平.我國注塑模具關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].塑料工業(yè)，2014,42(04):16-19.[6]何冰強．塑料成型設(shè)備[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2005[7]孫本龍,劉穎輝.模具國內(nèi)外發(fā)展概括初探[J].中國高新區(qū),2018(01):178.[8]Junyu

Fu,

Yongsheng

Ma.A

method

to

predict

early-ejected

plastic

part

air-cooling

behavior

towards

quality

mold

design

and

less

molding

cycle

time

[J].

Mechanical

fngincring

University

of

Alberta,2019,66-74.[9]李碩本．模具制造技術(shù)[M]．山東：山東教育出版社，2009[10]劉斌,崔志杰,譚景煥,吳松琪,柳亞強.模具制造技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].模具工業(yè),201