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ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書防護罩注塑模設計Design of Injection Mold of Hood系（院）名稱： 機械工程學院 專業(yè)班級：材料成型及控制工程 0X（X）班 學生姓名： XXX 學生學號： 2008010400XX 指導教師姓名： XXX 指導教師職稱： 講 師 2012 年 5 月畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得安陽工學院及其它教育機構的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權說明本人完全了解安陽工學院關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 目 錄中文摘要、關鍵詞 1英文摘要、關鍵詞 2引言 3第 1 章 塑件工藝分析 61.1 塑件分析 .61.1.1 塑件的二維圖 .61.1.2 塑件的工藝分析 .61.2 原料性能與工藝參數(shù) .61.2.1 ABS 的性能 .71.2.2 ABS 塑料的成型加工性能 .81.2.3 ABS 的注射成型工藝參數(shù) .92.1 估算塑件體積 102.2 選擇注射機 102.3 模具結構方案確定 112.3.1 確定型腔數(shù)目及布局 112.3.2 選擇分型面 12第 3 章 澆注系統(tǒng)的設計 .133.1 流道設計 133.1.1 主流道設計 133.1.2 分流道設計 133.2 冷料井的設計 15第 4 章 成型零件的設計與計算 164.1 型腔的徑向尺寸與深度 164.1.1 凹模尺寸計算 164.2 型芯的徑向尺寸與深度 174.2.1 凸模尺寸的計算 174.2.2 對于塑件 48.4+1.2 尺寸的凸模深度尺寸 174.3 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計算 174.3.1 成型零件材料選擇 174.3.2 對型腔厚度分別作強度和剛度計算 17第 5 章 合模導向機構設計 .195.1 導向與定位機構設計 195.1.1 導向機構的功用 195.1.2 導向機構結構及設計 195.1.3 定位機構設計 195.1.4 導柱的設計 19第 6 章 脫模機構設計 .216.1 脫模機構設計 216.1.1 設計原則 216.1.2 脫模機構設計 21第 7 章 側(cè)向分型與抽芯機構的設計 .227.1 側(cè)向分型與抽芯機構的分類 227.2 抽芯力計算 227.3 抽芯距計算 227.4 斜導柱分型抽芯機構 237.4.1 斜導柱的設計 237.4.2 滑塊、楔緊塊與導滑槽的設計 24第 8 章 注塑機參數(shù)校核 .258.1 最大注射壓力的校核 268.2 最大注塑量校核 268.3 鎖模力校核 268.4 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 268.4.1 高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相適合 278.4.2 模具閉合高度校核 278.4.3 開模行程校核 27第 9 章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 289.1 模具冷卻系統(tǒng)的設計 289.2 模具加熱系統(tǒng)的設計 29第 10 章 模具的工作行程 30結論 .33致謝 .34參考文獻 351防護罩注塑模設計摘 要：本文介紹了防護罩模具的設計。同時還介紹了在設計注塑模時的技術、理論、方法以及其他相關知識。模具的設計是利用輔助設計軟件 AutoCAD 進行設計的。繪制了模具裝配圖、型腔、型芯及重要零部件零件圖。詳細分析了塑件模具的設計過程，模具結構形式的確定、注塑機類型的選擇、分型面的確定、澆注系統(tǒng)的設計、一些主要零件的設計包括導柱、導滑槽、楔緊塊、滑塊定位裝置的設計、脫模結構的設計等。在設計過程中要注意一些細節(jié)問題，例如模架的選擇要注意是兩板式結構還是三板式結構，在澆注系統(tǒng)的設計中要考慮塑料的流動性，在選模架時，要注意與注塑機搭配關系。關鍵詞：注塑模 設計 防護罩2Design of Injection Mold of hoodAbstract：This paper introduces the design of plastic mold of hood. At the same time it also introduces the design of injection mold technology, the theory, method and other related knowledge. The design of the mold uses the auxiliary design software AutoCAD. Draw the mold assembly drawing, cavity, cores and important parts drawing. It details analysis of the plastics mold manufacturing process, the determination of mold structure forms, the selection of injection molding machine type, the determination of points of the type, the design of gating system, some of the main components of the design including guide pin, the chute, oblique tight piece, the slider positioning device design stripping structure design, etc. Some details should be pay attention to in the design, such as should pay attention to the choice of the formwork is two board type structure or three plate structure, it should be considered plastic liquidity in the design of gating system ,it should pay attention to the collocation relationship of injection molding machine in choosing formwork.Keywords：injection; mold design; hood3引 言1.設計目的和意義由于防護罩對于保護重要零件有直接的影響。花費在防護罩設計和制造的時間不論是在改進現(xiàn)有產(chǎn)品或者開發(fā)新產(chǎn)品中，在生產(chǎn)周期中都占有較大的比重。本次防護罩的設計主要有以下意義：(1)工藝性好。該防護罩的結構簡單、合理。(2)降低成本。結構簡單，制造容易，降低了防護罩的制造成本。(3)操作方便，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。2.國內(nèi)模具發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢我國模具工業(yè)近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003 年我國模具生產(chǎn)廠點約有 2 萬多家，從業(yè)人員約 50 多萬人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進口模具 18.13 億美元，出口模具 4.91億美元，分別比 2003 年增長 18%、32.4%和 45.9%。進出口之比 2004 年為 3.69:1，進出口相抵后的進凈口達 13.2 億美元，為凈進口量較大的國家。在 2 萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)，多數(shù)只有幾十名職工，百十萬產(chǎn)值，自有資金有限，靠自我發(fā)展很困難。近年來，模具行業(yè)結構調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。2004 年模具行業(yè)還顯現(xiàn)另外兩個特點:一是各地政府對模具工業(yè)的發(fā)展進一步關注。許多地方政府進一步認識到模具工業(yè)對發(fā)展制造業(yè)的重要意義，因此加強了模具工業(yè)園區(qū)的建設。已有的園區(qū)進一步擴大，如寧波余姚、寧海和蘇州昆山等模具園區(qū)都有所擴大；新的模具工業(yè)園區(qū)正在加緊建設，如大連、深圳市等已建立模具園區(qū)；另外沈陽、西安、成都、上海、寧波北侖、浙江黃巖等地都在積極籌備建立模具園區(qū)，以利帶動地區(qū)模具及相關產(chǎn)業(yè)鏈乃至制造業(yè)的發(fā)展，有些高科園內(nèi)模具企業(yè)已占有相當?shù)姆萘浚裉旖蚋咝聟^(qū)就有 40 多家模具企業(yè)。二是外資及社會投資模具產(chǎn)業(yè)增長顯著。許多地方加強了吸引外資及合資投入模具工業(yè)的工作，特別是在高新技術園區(qū)和工業(yè)園區(qū)，外資、合資模具企業(yè)進一步增加，如4蘇州昆山模具園區(qū)，60%以上是外資企業(yè)。大連模具園區(qū)到日本、韓國招商。而有些地區(qū)高科技園內(nèi)模具企業(yè)已占有相當?shù)姆萘?，像天津高新區(qū)有 40 多家模具企業(yè)。由于汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的拉動，社會投資模具產(chǎn)業(yè)有所加強，如五糧液集團投資 5 億元建立汽車模具生產(chǎn)廠，比亞迪公司投資 2 億元建立了北京汽車模具公司，等等。落后和差距主要表現(xiàn)在下列幾方面： （1）總量供不應求、產(chǎn)品結構不夠合理其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率嚴重不足，大量進口。國內(nèi)模具總量中屬大型、精密、復雜、長壽命模具的比例不足 30%，國外在 50%以上。（2）企業(yè)組織結構都不夠合理我國模具生產(chǎn)廠點中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠） ，自產(chǎn)自配比例高達 60%左右，國外 70%以上是商品模具；專業(yè)模具廠也大多數(shù)是“大而全” 、 “小而全”的組織形式，國外模具企業(yè)是“大而?！?、 “大而精” 。2004 年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國模具產(chǎn)值達 48 億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90%，可見其規(guī)模效益。（3）工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低，技術結構、模具產(chǎn)品水平比國際重慶、水平低許多。而模具生產(chǎn)周期卻要比國際水平長許多。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在對后續(xù)使用模具制造制件的工藝（如沖壓工藝）理解上，在模具設計上；在加工中精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度上等。現(xiàn)代模具行業(yè)是技術密集型、資金密集型的產(chǎn)業(yè)，由于模具行業(yè)是微利行業(yè)，因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術攻關方面投入太少，至使科技進步的步伐跟不上模具市場的需要。雖然國內(nèi)許多企業(yè)已引進了不少國外先進設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控率和 CAD/CAM 應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等方面原因，引進設備不配套、設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低，開發(fā)能力較差，科研開發(fā)及技術攻關方面投入太少。不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場經(jīng)濟中常處于被動地位。 （4）技術人才嚴重不足，經(jīng)濟效益欠佳。隨著時代的進步和技術的發(fā)展，能掌握和運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計異常短缺，高級鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平也較低，我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多 15～20 萬美元，有的達到525～30 萬美元。我國模具企業(yè)大都微利，缺乏后勁。（5）與國際水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術落后。技術落后易被發(fā)現(xiàn)，管理落后易被忽視。國內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理模式，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。信息化、數(shù)字化管理在模具企業(yè)應用現(xiàn)在剛剛開始。 （6）專業(yè)化、標準化、商品化的程度低，協(xié)作差由于長期以來受“大而全” “小而全”影響，模具專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 40%左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務。與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，模具標準件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，特別是對模具制造周期有很大影響。近年，模具行業(yè)結構調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復雜、長壽命、中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。 據(jù)介紹，目前中國汽車模具潛在市場十分巨大。質(zhì)量好的沖壓模具在汽車整車等行業(yè)供不應求；壓鑄模具在汽車零部件、裝備制造業(yè)等行業(yè)需求激增；注塑模具在家用電器等行業(yè)發(fā)展?jié)摿σ埠艽蟆Ａ硗?，特種模具也有較大的發(fā)展前景。6第 1 章 塑件工藝分析1.1 塑件分析 1.1.1 塑件的二維圖防護罩塑件圖如圖 1.1 所示：圖 1.1 防護罩零件圖 1.1.2 塑件工藝分析防護罩選擇的材料是丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS） ，該產(chǎn)品在使用過程中需要經(jīng)常接觸，為防止防護罩磨損因此塑件的厚度必須均勻，如果可能的話，應沒有接觸痕，不充分熔合的熔接痕易于形成薄弱的部位，所以要盡量避免。1.2 原料性能與工藝參數(shù)化學名稱：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 ABS 為丙烯腈 A、丁二烯 B 和苯乙烯 S 三種單體共聚而成的聚合物，簡稱 ABS。每種單體都具有不，從形態(tài)上看，ABS 是非結晶性材料。這就決定了 ABS 材料的耐低溫性、抗沖擊性，外觀特性，低蠕變性，優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性及易加工性等多種特性。且表面硬度高、耐化學性好，同時通過改變上述三種組分的比例，可改變 ABS 的各種性能，故ABS 工程塑料具有廣泛用途。合成的 ABS 有中沖擊型、高沖擊型、超高沖擊型及耐熱型四類。由于其具有韌、剛、硬的優(yōu)點，應用范圍已遠遠超過 PS，成為一種獨立的塑料品種。ABS 既可用于普通塑料又可用于工程塑料。71.2.1 ABS 的性能1.一般性能 ABS 的外觀為不透明呈象牙色的粒料，無毒、無味、吸水率低其制品可著成各種顏色，并具有 90%的高光澤度。ABS 的相對密度為 1.05，ABS 同其它材料的結合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS 的氧指數(shù)為 18.2，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，燒焦但不滴落，并發(fā)出特殊的肉桂味。ABS 是一種綜合性能十分良好的樹脂，在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強度和表面硬度，熱變形溫度比 PA、PVC 高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在 0.4%～0.7%范圍內(nèi)，若經(jīng)玻纖增強后可以減少到 0.2%～0.4%，而且絕少出現(xiàn)塑后收縮。其臨界表面張力為 34～38mN/cm 。 ABS 熔體的流動性比 PVC 和 PC 好，但比 PE、PA 及 PS 差，與 POM和 HIPS 類似。 ABS 的流 動特性屬非牛頓流體，其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關系，但對剪切速率更為敏感。2.力學性能ABS 有優(yōu)良的力學性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用。即使 ABS 制品被破壞，也只能是拉伸破壞而不會是沖擊破壞。ABS 的耐磨性能優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS 的蠕變性比 PSF 及 PC 大，但比PA 和 POM 小。ABS 的彎曲強度和壓縮強度屬塑料中較差的。ABS 的力學性能受溫度的影響較大。3.熱學性能 ABS 屬于無定形聚合物，無明顯熔點；熔體粘度較高，流動性差；熱穩(wěn)定不太好，耐候性較差，紫外線可使變色；熱變形溫度為 70～107℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。對溫度，剪切速率都比較敏感；ABS 在－ 40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在 40℃到 80℃的溫度范圍內(nèi)長期使用。4.電學性能ABS 的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。1.2.2 ABS 塑料的成型加工性能ABS 同 PS 一樣是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS具有良好的成型加工性，制品表面光潔度高，且具有良好的涂裝性和染色性，可電鍍成8多種色澤。比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短，制件尺寸穩(wěn)定，表面光澤。ABS 的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)熱降解現(xiàn)象。ABS 的吸水性較高，加工前應進行干燥處理。一般制品的干燥條件為 80℃～85℃ ，2～4 小時；對特殊要求的制品（如電鍍） ，則需70℃～ 80℃， 10～18 小時。ABS 制品在加工中易產(chǎn)生內(nèi)應力，如應力太大或制品對應力開裂絕對禁止，應進行退火處理，具體方法是制品置于 70℃～80℃ 的熱風循環(huán)干燥箱內(nèi) 2～4 小時，再冷卻到室溫即可。ABS 可用注塑、擠出、壓延、吸塑及吹塑等方法成型，并以注塑法最廣，擠出法次之。ABS 工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學藥品性、染色性，成型加工和機械加工較好。ABS 樹脂耐水、無機鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。ABS 工程塑料的缺點：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。ABS 的“阻燃添加劑”對 ABS 塑料具有較好阻燃作用的主要有磷系、鹵系有機物及某些無機化合物，其中無機阻燃劑在 ABS 中添加量需要達到 40%以上才有較明顯的效果，同時由于其添加量大，因此會嚴重損害 ABS 的物理力學性能。而磷系阻燃劑品種、數(shù)量較少，且多數(shù)又為液體和低熔點化合物，不適用于 ABS 的造粒加工工藝。因此，當前對于 ABS 的阻燃體系主要采用鹵系阻燃劑，其中阻燃效果最好的為含溴有機化合物，如十溴聯(lián)苯醚(DBDPO)、四溴雙酚 A 等。ABS 塑料的應用范圍主要用于機械、電氣、紡織、汽車和造船等工業(yè)。在ABS 消費結構中主要是家用電器、機械配件、辦公用品和用具等。同時 ABS 在通訊器材、商品器材、文教娛樂用品及建材的需求前景也十分看好。殼體材料：廣泛用于制造電話機、移動電話、電視機、收錄機、復印機、傳真機、洗衣機、電動工具、打字機鍵盤、廚房用品及兒童玩具的殼體。機械配件：可用于制造齒輪、葉輪、軸承、把手、管材、管件、蓄電池槽等。汽車配件：具體品種有方向盤、儀表盤、風扇葉片、擋泥板、儀表板、工具艙門、車輪蓋、反光鏡盒、手柄及扶手等。其他制品：各類化工耐腐蝕管道、鍍金制品、文具、仿木制品、頭發(fā)烘干機、攪拌器、食品加工機、割草機、高爾夫球手推車以及噴氣式雪撬車等。1.2.3 ABS 的注射成型工藝參數(shù)9查相關手冊得到 ABS（抗沖）塑件的成型工藝參數(shù)如表 1.1 所示：表 1.1 ABS 工藝參數(shù)注射機類型 螺桿式料筒一區(qū) 150～170料筒二區(qū) 180～190料筒溫度℃料筒三區(qū) 200～210溫度℃ 170～190加熱和干燥時間 h 3～5噴嘴溫度℃ 180～190模具溫度℃ 50～60注射壓力 60～100壓力 MPa保壓壓力 40～60注射時間 2～5保壓時間 5～15冷卻時間 5～15成型時間 S總周期 15～30螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 30～60方法 紅外線烘箱溫度℃ 70后處理時間（h） 0.3～110第 2 章 注塑設備選擇2.1 估算塑件體積該產(chǎn)品大批量生產(chǎn)故設計的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能自動脫模，可采用點澆口自動脫模結構。由于生產(chǎn)大量，所以模具采用一模兩腔結構，澆口形式采用點澆口。 該產(chǎn)品材料為 ABS，查書《設計與制造實訓》得知其密度為 1.01～1.05cm 3，收縮率為 0.4%～0.7%，計算出其平均密度為 1.035cm3，平均收縮率為 0.55%。通過計算得塑件體積為： 847.9cmV=塑塑件的質(zhì)量： gM15塑澆注系統(tǒng)體積： 3c?澆澆注系統(tǒng)質(zhì)量： V.8ρ澆澆故： 2.3cm=總故： gM0總2.2 選擇注塑機根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量選擇注塑機，公式如下：imnk?（2-1）式中 —注塑成型塑件單件的質(zhì)量或體積；im—澆注系統(tǒng)及飛邊的質(zhì)量或體積；j—注射機的理論注射量；—注射機注射量的理論利用系數(shù)，一般取 0.8；k11—型腔數(shù)。n由于在選擇注射機時模具的尺寸還沒有確定此時模具的澆注系統(tǒng)的質(zhì)量還無法確定，一般根據(jù)經(jīng)驗估算，每個塑件所需澆注體積是塑件體積的 0.2～1 倍，因此公式可用以下公式初步選取注射機。 imnk?式中 —塑件成型的的質(zhì)量系數(shù)，一般取 1.2～2.0。1k按塑件體積的 0.6 倍計，所以澆注系統(tǒng)的凝料體積為：V=V×0.6=9.847×0.6×2=12 3c則：該模具一次注射所需塑料 ABS：體積： V=9.847×2+12=30 3cm質(zhì)量： M=ρ×V=1.05×30=30.15g查《模具設計與制造實訓教程》書或查有關手冊選定注塑機型號為 G54-S-200/400，參數(shù)如表 2.1 所示：表 2.1 注塑機的參數(shù)螺桿直徑/mm 55mm螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 16～48理論注塑容量/ 3cm 200～400注塑壓力/MP 109拉桿空間/mm 290×368塑化能力(kg/h) 35鎖模力 /kN 2540最大注射面積/cm 3 645最大開模行程/mm 260模具最小厚度/mm 165模具最大厚度/mm 406定位圈直徑/mm 125?噴嘴孔直徑/mm 4噴嘴球半徑/mm SR18 12頂出形式 中心頂出動、定模固定板尺寸 532×634 機器外形尺寸 1700×1400×18002.3 模具結構方案確定塑件采用注射成型方法生產(chǎn)，為保證塑件表面質(zhì)量，采用點澆口澆注系統(tǒng)形式，因此模具應為三板式注射模具結構。2.3.1 確定型腔數(shù)目及布局塑件形狀簡單，質(zhì)量較小，生產(chǎn)批量件較大，所以應使用多型腔注射模具?？紤]到塑件側(cè)面有 的圓孔，需要側(cè)向抽芯，所以模具采用一模兩腔，平衡式的型腔布局，m10?這樣的模具結構尺寸較小，制造方便，生產(chǎn)效率高，塑件成本較低。圖 2.1 型腔布局2.3.2 選擇分型面塑件分型面的選擇應保證塑件的質(zhì)量要求，本塑件的分型面位置可有如下圖兩種。其中，圖 所示的分型面選擇在軸線上，結果會使塑件表面留下分型面痕跡，影響塑件)(a的表面質(zhì)量，同時這種分型面也使側(cè)向抽芯困難；圖 所示的分型面選擇在塑件的下端)(b面，這樣選擇使塑件外表面可以在整體凹模型腔內(nèi)成型，塑件外表面光滑，同時側(cè)向抽芯容易，因此選 所示分型面位置。)(b13（a） (b)圖 2.2 分型面第 3 章 澆注系統(tǒng)的設計普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。在設計澆注系統(tǒng)前首先必須確定塑料的成形位置，該防護罩模具采用一模兩腔三板式結構，點澆口，頂出裝置采用推板式結構。3.1 流道設計3.1.1 主流道設計根據(jù) G54-S-200/400 型注塑機噴嘴的有關尺寸噴嘴前端孔徑： d0=Ф4mm噴嘴前端球面半徑： R0=18mm根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系：R=R0+（1～2）mm （3-1）D=d0+(0.5～1)mm （3-2）取主流道的球面半徑： R=19mm取主流道的小端直徑： d=Ф4.5mm為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設計為圓錐形式其斜度取 1～3 0 經(jīng)換算得14主流道大端直徑 D=Ф8mm，為了使料能順利的進入分流道，可在主流道的出料端設計半徑 R=1.5mm 的圓弧過渡。3.1.2 分流道設計分流道的形式和尺寸應根據(jù)塑件的體積，壁厚和形狀的復雜程度來確定分流道的長度的。由于塑件的形狀比較簡單，ABS 的流動性好，沖型能力比較好，因此可采取平衡分流道，便于加工。截面形半圓形，在流道設計中要減小壓力損失，則希望流道的面積大。要減少傳熱損失，又希望流道的面積小。分流道的尺寸：分流道直徑/mm 范圍：3.8～7.5，選取 D=7mm。分流道表面粗糙度：分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度常取 1.25～2.5 ，這可m?增加對外層塑料熔體流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，以免帶入模腔，也有助于外層與心部的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱，增加流動性，形成絕熱層，有利于保溫。但表面不得凸凹不平，以免對分型不利。圖 3.1 澆口套圖 3.2 點澆口澆注系統(tǒng)主流道是連接注射機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機制噴嘴在同一軸線上斷面為圓形，且有一定的錐度。15主流道的設計要點如下：便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設計成圓錐形，因丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS）的流動性好，故其錐度取 3～6 0，內(nèi)壁粗糙度為 R0.63 。主流道大端呈圓角，其半徑取 1～3mm,以減m?少流速轉(zhuǎn)向過渡的阻力，取半徑 1.5mm。在保證塑件成形良好的情況下，主流道的長度應盡量短，否則會使主流道的凝料增多，且增加壓力損失，使塑料熔體降溫過多影響注射成形。為使熔融塑料完全進入主流道而不溢出，應使主流道與注射機的噴嘴緊密對接，主流道對接處設計成半球形凹坑，其半徑為 R2=R1+(1～2)mm,其小端直徑 D=d+(0.5～1)mm,凹坑深度常取 3～4mm。在此模具中取 R2=16mm。由于主流道要與高溫高壓的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨加工和熱處理，其大端兼作定位環(huán)，圓盤凸出定模端面的長度 H=5～10mm。同時因該防護罩采用聚氯炳烯（ABS） ，需加熱，所以在主流道處采用電加熱以提高料溫。3.2 冷料井的設計冷料井位于主流道一側(cè)的定模板上，或處于分流道末端。其作用是捕集料流前鋒的“冷料” ，防止“冷料”進入型腔而影響塑件質(zhì)量，開模時又將主流道的凝料拉出。冷料井的直徑宜大端直徑，長度約為主流道大端直徑。此模具設計為推料板的冷料井。這類冷料井的底部由一根拉料桿桿組成，拉料桿裝于推料板上，因此它常與拉料桿或推管脫模機構連用。并設計成倒錐孔冷料井，脫模時由冷料井倒錐將分流道凝料拉出。當其被推出時，塑件和流道能自動墜落，易實現(xiàn)自動化操作。圖 3.3 冷料穴16第 4 章 成型零件的設計與計算所謂工作尺寸是零件上直接用以成型塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸、型腔深度和型芯高度和尺寸、中心距尺寸等。凹模采用組合式結構，有定模板，定模鑲件，定模板成型塑件的側(cè)壁，定模鑲件成型塑件的頂部，而且點澆口開設在定模鑲件上，這樣可使加工方便，有利于凹模的拋光。定模鑲件可以更換，提高了模具的使用壽命。型芯由動模板上的孔固定，型芯與推件板采用錐面配合，以保證配合緊密，防止塑件產(chǎn)生飛邊。另外，錐面配合可以減小推件板在推出塑件運動時與型芯之間的磨損。因丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS）的成型收縮率為 0.4%～0.7%所以平均收縮率取 K=0.55塑件的尺寸公差 IT=84.1 型腔的徑向尺寸與深度4.1.1 凹模尺寸計算對于塑件 φ41+0.26、φ50 +1.2、R25 +0.94、40 +1.2 尺寸的凹模外形尺寸：即 φ41+0.26變?yōu)?φ41-0.26、R25 +0.94 變?yōu)?R25-0.94、φ50 +1.2 變?yōu)?φ50-1.2、40 +1.2 變?yōu)?40-1.2。17因為 （4-?????0]43k1L[）（塑模1）式中 塑L—塑件外形最大尺寸；k—塑件平均收縮率，前面取 0.55%；△—塑件的尺寸公差；δ—模具制造公差，取塑件尺寸公差的 1/3～1/6 ，此處取 1/3。故 09.26.0)3/1(4].)4/3(05.1(4[' ????????模L32.09./052' ）（模 ）（）（4.1.2 對于塑件 φ51.2-1.2、41.2 -1.2 尺寸的凹模深度尺寸因為 （4-2???????????032k1）（塑模 H）式中 塑H—塑件高度方向的最大尺寸。故 40.2.13/095]./205.12.5[' ????????）（模 ）（）（3/4' ）（模 ）（）（4.2 型芯的徑向尺寸與深度4.2.1 凸模尺寸的計算對于塑件 、φ10 +0.52、 尺寸的凸模外形尺寸： 26.038? 94.025?R因為 0]3k1[?????）（塑模 l（4-3）式中 塑l—塑件內(nèi)形徑向的最小尺寸。故 09.026.3/1-].4/305.138[ ??????? ）（模 ）（）（17.5./-4' ）（模 ）（）（l032.09.3/1-]/.94.2[' ??）（模 ）（）（4.2.2 對于塑件 48.4+1.2 尺寸的凸模深度尺寸18因為 （4-0]Δ)3/2(1[????kh（塑模4）式中 —塑件高度方向的最大尺寸。塑h故 04.02.1)3/(-79]./205.14.8[ ??????）（）（模4.3 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計算4.3.1 成型零件材料選擇為實現(xiàn)高性能的目的；選用模具材料應具有高耐磨性，高耐蝕睡，良好的穩(wěn)定性和良好的導熱性。還根據(jù)防護罩成型的特點和采用原材料為 ABS。所以該成型零件采用45。即經(jīng)濟以合理。采用的熱處理方式是淬火加中溫回火，HRC≥55。4.3.2 對型腔厚度分別作強度和剛度計算型腔應具有足夠的壁厚以承受塑料熔體的高壓，對型腔厚度分別作強度和剛度計算取型腔壁厚計算最大壓力為準，因此防護罩的型腔不太大，故應采強度計算。型腔側(cè)壁的厚度計算當 a/L≥0.41 時：h= （4-52σ4)ωβ1(+pL）當 a/L≤0.41 時：h= （4-2σ)ωβ1(3?pa6）式中 h—型腔側(cè)壁厚度，mm；—模具材料的許用應力，MPa；?P—型腔所受壓力， Mpa；L—型腔側(cè)壁長邊尺寸，mm；a—型腔側(cè)壁受熔體壓力的部分高度，mm；19w—系數(shù)；—邊長比， =b/L。β型腔底板厚度的計算：即 （4-724σ)1(???bPH）式中 P— 型腔壓力,MPa；b—模具長度,mm。根據(jù)型腔尺寸計算得型腔的側(cè)壁及底板厚度：h=20mm H=25mm 第 5 章 合模導向機構設計5.1 導向與定位機構設計注塑模具的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構主要用于動、定模之間的開合模導向。錐面定位機構用于動、定模之間的精密對中定位。5.1.1 導向機構的功用201.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.導向作用合模時引導動模按序正確閉和，防止損壞凹、凸模。3.承載作用導柱在工作中承受一定的側(cè)向壓力。5.1.2 導向機構結構及設計模具設計通常購買標準模架，其中包括了導向機構，如拉桿導柱，小導柱，復位桿。5.1.3 定位機構設計通常有導向機構就足夠動、定模之間的正確定位了。但由于導套和導柱之間存在間隙，所以對于薄壁、精密塑件的注塑模具，僅有導柱導向機構是不夠的，還必須在動、定模之間增設錐面定位機構，以滿足精密定位和同軸度的要求。5.1.4 導柱的設計導柱應均勻分布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，常取導柱中心到模具邊緣距離為導柱直徑的 1～1.5 倍，以保證模具強度。導柱的長度應比型芯端面的高度高出 8～12mm，以免出現(xiàn)導柱未導正方向而型腔進入凹模時與凹模相碰撞而損壞。導柱應具有足夠的耐用磨度和強度，常采用 20 鋼經(jīng)滲碳淬火處理或 T8、T10 鋼經(jīng)淬火處理，硬度為 50～55HRC，導柱和導套配合部分表面粗糙度為 Ra0.8～Ra0.4 ，固定m?部分的表面粗糙度為 Ra0.8 。m?為了使導柱能順利進入導套，導柱端部應作成錐臺形或半球形。導柱的基本結構形式有兩種，一種是除了安裝部分的凸肩外其余部分直徑相同，稱為帶頭導柱。另一種是除安裝部分的凸肩外安裝用的配合部分直徑比外伸工作部分直徑大，稱為帶肩導柱。對于該模具，由于其精度要求比較高，所以采用帶頭導柱。21第 6 章 脫模機構設計6.1 脫模機構設計注塑成型每一循環(huán)中，塑件必須從模具中凹、凸模上脫出，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構，也稱頂出機構。6.1.1 設計原則22脫模機構設計時須遵循以下原則：1.因為塑料收縮時抱緊凸模，所以頂出力的作用點應盡量靠近凸模；2.頂出力應作用在塑件剛性和強度最大的部位，如加強條、凸緣、厚壁等處，作用面積也盡可能大一些，以防止塑件變形和損壞；3.為保證良好的塑件外觀，頂出位置應盡量設在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位；4.若頂出部位需設在塑件使用或裝配的基面上時，為不影響塑件尺寸和使用，一般頂桿與塑件接觸處凹進塑件 0.05～0.1mm；否則塑件會出現(xiàn)凸起，影響基面的平整。6.1.2 脫模機構設計簡單脫模機構在動模一邊拖加一次頂出力，就可實現(xiàn)塑件脫模的機構稱為簡單脫模機構。通常包括頂桿（或推桿）脫模機構等。頂桿多用 T8A 或 T10A 材料，頭部淬火硬度達 50HRC 以上，表面粗糙度取 Ra 值小于 0.8 ，和頂桿孔呈 H8/f8 配合。頂桿是模具標準件。m?頂桿頂出塑件后，必須回到頂出前的初始位置，才能進行下一次循環(huán)的工作。因此，還必須設計復位桿來實現(xiàn)這一動作。復位桿又稱回程桿。復位（回程）桿回程。復位桿端面與分型面平齊，合模時，定模板推動復位桿，通過頂桿固定板，頂板使頂桿恢復到頂出前的位置。復位桿必須裝在固定桿的同一固定板上。由于塑件形狀為圓殼形而且壁厚較薄，使用推桿推出容易在塑件上留下推出痕跡，不宜采用。所以選擇推件板推出機構完成塑件的推出，這種方法結構簡單，推出力均勻，塑件在推出時變形小，推出可靠。第 7 章 側(cè)向分型與抽芯機構的設計由于本塑件結構的特殊性，塑件的成型機構大部分也就是抽芯機構。也可以說成型零件的設計基本上就是抽芯機構的設計。由于抽芯距離較短，抽芯力較小，所以采用斜導柱抽芯機構。斜導柱裝在定模板上，滑塊裝在推件板上，開模時斜導柱驅(qū)動滑塊運動，以便抽出滑塊前端的側(cè)型芯部分。237.1 側(cè)向分型與抽芯機構的分類根據(jù)動力來源的不同，側(cè)向分型與抽芯機構一般可分為機動、液壓或氣動以及手動等三大類型。根據(jù)塑件結構進行合理選用，本套模具選用機動。7.2 抽芯力計算側(cè)向型芯或側(cè)向成型模腔從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動的距離稱為抽芯距。抽芯力的計算同脫模力計算相同。對于側(cè)向凸起較少的塑件的抽芯力往往是比較小的，僅僅是克服塑件與側(cè)型腔的粘附力和側(cè)型滑塊移動時的摩擦阻力。對于側(cè)型芯的抽芯力，往往采用如下公式進行估算：（7-????sinco??PAFc1）式中 —抽芯力（N） ；cF—塑件對型芯在單位面積的抱緊力（MPa） ，一般取8～20MPa；P?—鋼與塑件的摩擦系數(shù)，一般取 0.15～ 0.25；A—塑件包容型芯的側(cè)面積（mm2） ；—脫模斜度（°） 。α在此模具中 取10MPa， =0.2， =0， 計算的 50.24×10-6mm ，則PμαA2=10 10-7 50.24 10-6 0.2=100.48NcF××共有兩個型腔，所以總脫模力2× =200.96N。c7.3 抽芯距計算在設計抽芯機構時，除了計算側(cè)向抽芯力之外，還需考慮抽芯距地問題，側(cè)向抽芯距應為完成側(cè)孔、側(cè)凹抽拔的最大深度再加上3～5mm的安全余量。所以本模具的抽拔距為5mm。7.4 斜導柱分型抽芯機構斜導柱側(cè)向分型與抽芯機構主要由與開模方向成一定角度的斜導柱、側(cè)型腔或型芯滑塊、導滑槽、楔緊塊和側(cè)型腔或型芯滑塊定距限位裝置等組成。7.4.1 斜導柱的設計241、斜導柱傾斜角確定斜導柱軸向與開模方向的夾角稱為斜導柱的傾斜角α，α 的大小對斜導柱的有效工作長度、抽芯距和受力狀況等起著決定性的影響。傾斜角α實際上斜導柱與滑塊之間的壓力角。α 應小于25° ，一般取在15～20°。在這種情況下鎖緊塊α=α+（2～3°） ，防止側(cè)型芯受到成型壓力的作用時向外移動，斜導柱變形。本模具取20°。2、斜導柱的直徑斜導柱的直徑取決于它所受的最大彎曲力。而彎曲力又與抽拔力及其位置、斜銷斜度等有關，根據(jù)斜導柱的強度條件，利用材料的力學的方法可推得斜導柱直徑的計算公式（7-10cos32??wFLd?2）式中 —斜導柱直徑（mm） ；d—抽出側(cè)抽芯的抽拔力（N） ；F—斜導柱的彎曲力臂（mm） ；WL—斜導柱許用彎曲應力，對于碳素工具鋼可取300MPa ；σ—斜導柱傾斜角。α根據(jù)經(jīng)驗，取斜導柱直徑d為12mm。3、斜導柱的長度斜導柱的長度應為實現(xiàn)抽芯距S所需的長度與安裝結構長度之和，斜導柱的長度與抽芯距s、斜導柱直徑d、固定軸間直徑傾斜角α以及安裝導柱的模板厚度h有關，斜導柱的總長為：（7-354321LLZ??）= ??10sin/ta/cos/tan2/ ?????dhd式中 d 2—斜導柱固定部分的大端直徑（mm） ；h—斜導柱固定板厚度（mm） ；25S—抽芯距（ mm） ；d—斜導柱直徑（mm） ；α—斜導柱傾斜角。經(jīng)計算斜導柱的長度為 88mm。7.4.2 滑塊、楔緊塊與導滑槽的設計成型滑塊在側(cè)向抽芯和復位過程中，要求其必須沿一定的方向平穩(wěn)地往復移動，這一過程是在導滑槽內(nèi)完成的。根據(jù)模具上側(cè)型芯大小、形狀和要求不同，以及各工廠的具體使用情況，滑塊與導滑槽的配合形式也不同，一般采用 T 形槽或燕尾槽導滑，本設計采用燕尾槽。由于側(cè)向孔尺寸較小，考慮到型芯強度與裝配問題，采用組合式結構。型芯為整體式，用燕尾槽與滑塊連接。為了提高滑塊的導向精度，裝配時可對導向槽采用配磨、配研的裝配方法?；瑝K定位裝置在開模過程中用來保證滑塊停留在剛剛脫離斜導柱的位置，不再發(fā)生任何移動，以避免在合模時發(fā)生碰撞。有彈簧拉桿式，彈簧頂銷定位式，可根據(jù)具體情況合理選用。側(cè)滑塊的技術要求：1.側(cè)滑塊要求的立體尺寸應適宜勻稱，高度和長度比例應在1:1 以內(nèi)，以提高移動的穩(wěn)定性，2.尾部的斜面是鎖緊面，鎖緊斜面與鎖緊塊應緊密研合，鎖緊楔角 這)32(0?????是為了在開模時的瞬間鎖緊塊首先脫離以打開側(cè)滑塊后移的空間。3.側(cè)滑塊導滑部分長度L應大于它的寬度S的1.5倍，在完成抽芯動作后，側(cè)滑座留在導滑槽內(nèi)的長度不得小于總長度的 ，以提高穩(wěn)定性。32本模具由于側(cè)抽芯較短，故導滑長度只要符合滑塊在開模時的定位要求即可。采用彈簧式。楔緊塊的設計：楔緊塊的工作部分一般都是斜楔面，為了保證斜楔面能在合模時壓緊滑塊，而在開模時又能迅速脫開滑塊，以避免壓緊塊影響斜導柱對滑塊的驅(qū)動，楔角應比斜導柱的傾角大一些，這樣做的優(yōu)點是：當楔緊塊的工作面較大時，不用更換新的楔緊塊，節(jié)省了材料。楔緊塊和定模座的配合為過盈配合。