汽車后視鏡畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（含外文翻譯）

1、<p>　　汽車后視鏡注塑模具設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2009年6月</b></p><p><b>　　工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文</b></p><p>　　汽車后視鏡注塑模具設(shè)計(jì)</p><p>　　Dissertation for the Bachelor Degree of En

2、gineering</p><p>　　Plastic Injection Mould Design of a Rearview Mirror of an Automobile</p><p>　　汽車后視鏡注塑模具設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，是

3、國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。由于我國(guó)塑料工業(yè)的快速發(fā)展，特別是工程塑料的高速發(fā)展。今后我國(guó)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。隨著CAD/CAE/CAM軟件智能化的高速發(fā)展，塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過程中的CAE分析，將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。本次設(shè)計(jì)的課題是“汽車后視鏡的注塑模具設(shè)計(jì)”。通過對(duì)其的工藝性分析，了解其生產(chǎn)技術(shù)要求，結(jié)合生產(chǎn)的實(shí)際環(huán)境和制造工藝性等，對(duì)其進(jìn)行了注塑模具設(shè)計(jì)。包

4、括注塑成型工藝過程、分模面的設(shè)計(jì)、型腔設(shè)計(jì)、型芯設(shè)計(jì)、具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件工藝性分析、標(biāo)準(zhǔn)件的選用。詳細(xì)介紹了分型面、型腔布置、澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、加熱、冷卻系統(tǒng)、頂出機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)以及主要零部件的設(shè)計(jì)過程。在設(shè)計(jì)中采用了新的設(shè)計(jì)思想和新的設(shè)計(jì)流程，即在整個(gè)設(shè)計(jì)周期內(nèi)使用使用相同的三維實(shí)體模型，以及使用一個(gè)基于知識(shí)庫(kù)的三維輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，從而降低了成本，縮短生產(chǎn)了周期，提高了生產(chǎn)效率。</p><p>　　關(guān)鍵詞：塑

5、料模具；注射成型；模具結(jié)構(gòu); 模具分析; CAD/CAM/CAE</p><p>　　Plastic Injection Mould Design of a Rearview Mirror of an Automobile</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The time，The mould is an

6、 important technical equipment in the industrial producing and an important basis in kinds of department’s developing in nation’s economy. Because of the rapid development of China’s plastic industry , especially in the

7、aspect of engineering plastic. The plastic mould will develop more rapid than the whole mould industry in our country in the future. With the CAD/CAE/CAM software’s fast developing in intelligence, the plastic work piece

8、s, the mould’s 3D design and its sha</p><p>　　Keywords：plastic mould; injecting shape; mould structure; mould analyzing; CAD/CAE/CAM</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>

9、;　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 目的1</b></p><p>　　1.1.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)和重建模型1</p><p>　　1.1.

10、2 模具設(shè)計(jì)1</p><p>　　1.1.3 模具制造1</p><p>　　1.1.4 試具 修模1</p><p>　　1.1.5 制品分析的設(shè)計(jì)要求2</p><p>　　1.1.6 計(jì)算制品的體積和質(zhì)量2</p><p>　　1.1.7明確塑料的特性2</p><p>&l

11、t;b>　　1.2 要求3</b></p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)思想和方法概述3</p><p>　　1.4 設(shè)計(jì)軟件選用4</p><p>　　第2章 型腔總體布置與分型面的選擇5</p><p>　　2.1 型腔總體布置5</p><p>　　2.2分型面的選擇5</p>

12、;<p>　　第3章 注塑機(jī)的選用6</p><p>　　3.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.2 澆口的設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.2.1 澆口位置的確定7</p><p>　　3.2.2 澆口形式和數(shù)量的確定7</p><p>　　3.2.3 澆口尺寸的確定7</p&g

13、t;<p>　　3.2.4 澆口零件8</p><p>　　第4章 成型零部件的設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.1.1 凹模（型腔板）9</p><p>　　4.1.2 凸模（型芯板）9</p><p>　　4.2 成型零部件的工作尺寸計(jì)算1

14、0</p><p>　　4.2.1 制品尺寸精度的影響因素10</p><p>　　4.2.2成型零部件的尺寸計(jì)算10</p><p>　　4.3 成型零件材料的選用及熱處理方法13</p><p>　　第5章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)14</p><p>　　5.1 運(yùn)動(dòng)分析14</p><

15、;p>　　5.2 抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定15</p><p>　　第6章 成型型腔壁厚和底板厚度的計(jì)算18</p><p>　　6.1成型型腔壁厚的計(jì)算18</p><p>　　6.2 型腔底板厚度計(jì)算19</p><p>　　6.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)19</p><p><b>　　6.4 導(dǎo)柱

16、19</b></p><p>　　6.5 導(dǎo)向孔19</p><p>　　6.6 導(dǎo)柱的數(shù)量和布置20</p><p>　　第7章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)21</p><p>　　7.1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則21</p><p>　　7.2 脫模力的計(jì)算21</p><p>　　7.

17、3 推出零件尺寸的確定22</p><p>　　7.3.1 推桿直徑的確定22</p><p>　　7.3.2 推板厚度的計(jì)算23</p><p>　　第8章 模流分析24</p><p>　　8.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則24</p><p>　　8.2 模具溫度對(duì)制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的影響24</p&g

18、t;<p>　　8.3 冷卻系統(tǒng)的分析計(jì)算25</p><p>　　8.3.1 產(chǎn)量計(jì)算25</p><p>　　8.3.2 冷卻管道直徑和管道空數(shù)25</p><p>　　8.3.3 實(shí)際冷卻系統(tǒng)布置27</p><p>　　8.3.4 冷卻管道接頭設(shè)計(jì)27</p><p>　　8.4 排氣結(jié)

19、構(gòu)的設(shè)計(jì)28</p><p>　　8.4.1 注塑機(jī)與注塑模具的關(guān)系28</p><p>　　8.4.2 注射量的校核29</p><p>　　8.4.3 注射壓力的校核29</p><p>　　8.5 鎖模力的校核29</p><p>　　8.6 模具安裝部分的尺寸的校核30</p><

20、;p>　　8.7 注塑工藝控制31</p><p>　　8.7.1 填充控制31</p><p>　　8.7.2 保壓過程控制32</p><p>　　8.7.3 保壓切換控制33</p><p><b>　　結(jié) 論34</b></p><p><b>　　致 謝3

21、5</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p>　　附錄1 中文譯文37</p><p>　　附錄2 英文原文42</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 目的</b

22、></p><p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)掌握塑料、塑料制品、塑料成型工藝和塑料成型模具的基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)理論和基本的設(shè)計(jì)方法；能夠使用CAD技術(shù)正確設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度的塑料模具；能夠使用CAE技術(shù)對(duì)塑料成型過程中出現(xiàn)的常見缺陷進(jìn)行正確的分析判斷并能解決之，從而使最終的設(shè)計(jì)符合實(shí)際生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)要求。為將來的進(jìn)一步發(fā)展和創(chuàng)業(yè)打下較為牢固的基礎(chǔ)。</p><p>　　1.1.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)和重

23、建模型</p><p>　　模具設(shè)計(jì)人員根據(jù)用戶提供的資料（一般包括3種類型的資料。第一種是產(chǎn)品樣件、第二種是圖紙、第三種既有樣品又有圖紙，但需要修改樣件模型），重新構(gòu)筑新產(chǎn)品模型，設(shè)計(jì)詳細(xì)的產(chǎn)品圖紙，計(jì)算加工材料的收縮率，為模具設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。</p><p>　　1.1.2 模具設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)上面做好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)準(zhǔn)備來確定注塑機(jī)型號(hào)，型腔數(shù)量和型腔排列

24、、分型面、抽芯機(jī)構(gòu)等，同時(shí)需要設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等。最終還要確定模架等標(biāo)準(zhǔn)件，選用模具材料，繪制模具裝配圖和主要零部件圖紙。</p><p>　　1.1.3 模具制造</p><p>　　在模具裝配圖及零部件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成之后，經(jīng)過一系列加工、制造和裝配過程，完成模具的制造。</p><p>　　1.1.4 試具 修模</p>&

25、lt;p>　　在模具制造裝配完成之后，就要在事先選定的注塑機(jī)上進(jìn)行試模，如果試模順利，就對(duì)產(chǎn)品尺寸形狀進(jìn)行效驗(yàn)，檢查其與設(shè)計(jì)意圖的匹配程度。如果在試模中發(fā)現(xiàn)，模具本身存在問題，那么模具就要送回模具車間進(jìn)行修模處理，直到試模成功，打出合格的產(chǎn)品。因此，修模、試模是一個(gè)十分繁瑣、復(fù)雜的過程。在許多情況下，還要涉及到設(shè)計(jì)方案的修改，從而對(duì)模具進(jìn)行較大程度的改變，造成反復(fù)的修模、試模。我們應(yīng)該注意到，反復(fù)的修模、試模會(huì)造成模具內(nèi)部品質(zhì)的變

26、化（如出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力）導(dǎo)致整副模具的性能降低，從而最終的注塑品質(zhì)不能達(dá)標(biāo)，這時(shí)就存在著模具全部報(bào)廢的可能。</p><p>　　為了避免出現(xiàn)上述的弊端，在設(shè)計(jì)過程中采用了以下的設(shè)計(jì)流程，如圖1-1所示。</p><p>　　即在模具的整個(gè)設(shè)計(jì)制造生命周期內(nèi)（包含了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到模具設(shè)計(jì)制造整個(gè)過程）使用統(tǒng)一的三維實(shí)體模型和知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)?？梢杂靡韵碌牡膱D表加以表達(dá)這一思想，如圖1-2所示。<

27、;/p><p>　　圖1-1 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法[2]</p><p>　　圖1-2 模具設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)圖[2]</p><p>　　1.1.5 制品分析的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　本制品為某品牌汽車上的后視鏡，選用的塑料為ABS，整個(gè)制品的壁厚較厚，最厚處達(dá)到了6mm，圖紙要求零件必須光滑、平整，不得有縮孔、酥松等缺陷，不得有翹曲及變形。</p

28、><p>　　1.1.6 計(jì)算制品的體積和質(zhì)量</p><p>　　本制品的材料為ABS。三維造型如圖1-3所示：</p><p><b>　　圖1-3 制品模型</b></p><p>　　經(jīng)設(shè)計(jì)軟件提供的測(cè)量數(shù)據(jù)可以得：</p><p>　　制品體積為，ABS材料密度為，故其質(zhì)量為。</p&

29、gt;<p>　　1.1.7明確塑料的特性</p><p><b>　　1）基本特性</b></p><p>　　查文獻(xiàn)[4]P273表2-28可知ABS塑料呈淺象牙色,樹脂外形為粒狀或珠狀，是一種具有良好綜合性能的工程塑料，它具有聚苯乙烯（PS）的良好成型工藝、聚丁二烯的韌度、聚丙烯腈的化學(xué)穩(wěn)定性和硬度，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)35~50Mpa，而且耐磨性很好，

30、摩擦系數(shù)很低，但沒有自潤(rùn)滑作用。ABS的耐熱、耐低溫性能是它的另一優(yōu)點(diǎn)。一般ABS的使用溫度為-40ºC~100ºC。在-40ºC下仍表現(xiàn)較好的韌性。ABS的分子結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使它不易結(jié)晶而呈無定形狀，因而具有低的熔體黏度、低的收縮率和良好的成型性。ABS的一些參數(shù)如下：</p><p>　　密度ρ=1.05g/cm3，熔化溫度210ºC，分解溫度250ºC

31、以上，彈性模量E=1.4×103Mpa,成型收縮率ε=0.5-0.8%，泊松比μ=0.35。</p><p><b>　　2）成型特性[5]</b></p><p>　　不同品級(jí)的原料塑化溫度略有差異，機(jī)筒溫度可控制在160~220ºC范圍內(nèi)，噴嘴溫度在170~180ºC內(nèi)。</p><p>　　注塑壓力在60~1

32、20Mpa，壁厚、澆口截面較大時(shí)，注塑壓力可略低一些；而壁薄、流道較長(zhǎng)時(shí)，注塑壓力可提高至130~150Mpa。</p><p>　　注塑熔體流速以緩慢一些為好，這對(duì)保證制品表觀質(zhì)量，改善制品強(qiáng)度有利。</p><p>　　模具溫度在60~70ºC。較高的冷卻溫度，制品外表光澤，內(nèi)應(yīng)力小，但收縮率較大。由于流道截面較大，制品固化時(shí)間有些延長(zhǎng)，為了縮短成型周期，一般制品的模具溫度應(yīng)

33、低一些。</p><p>　　制品的收縮率不大，但內(nèi)應(yīng)力較高。必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行熱處里，在70ºC左右的熱風(fēng)循環(huán)中處理2~3h，緩慢冷卻至室溫，以消除制品的內(nèi)應(yīng)力。</p><p><b>　　1.2 要求</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中要理論聯(lián)系實(shí)際。在學(xué)習(xí)好相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本設(shè)計(jì)方法的同時(shí)，還必須具備實(shí)際動(dòng)手的能力即上

34、機(jī)操作，要求熟練使用CATIA和Moldflow等軟件。</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)思想和方法概述</p><p>　　摘自文獻(xiàn)[1]現(xiàn)代的注塑模設(shè)計(jì)制造主要依靠CAD/CAM系統(tǒng)，CAD/CAM系統(tǒng)已經(jīng)成為了一個(gè)有機(jī)整體。整套系統(tǒng)與企業(yè)的人才、技術(shù)相結(jié)合，最終將決定企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，其中的技術(shù)因素主要是企業(yè)在模具方面多年的積累的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和技巧，傳統(tǒng)的的模具設(shè)計(jì)與制造大致

35、分為以下幾個(gè)步驟如圖1-4所示：</p><p>　　圖1-4 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法[1]</p><p>　　1.4 設(shè)計(jì)軟件選用</p><p>　　為了達(dá)到上述的設(shè)計(jì)思想，就需要一種設(shè)計(jì)軟件將產(chǎn)品用戶、產(chǎn)品設(shè)計(jì)者、模具設(shè)計(jì)者、模具工程分析者、模架和標(biāo)準(zhǔn)件提供商等聯(lián)系起來。大家在統(tǒng)一的軟件平臺(tái)上完成CAD/CAE/CAM。</p><p>　　

36、選用一種合適的設(shè)計(jì)軟件成為了革新舊的設(shè)計(jì)流程，采用新的設(shè)計(jì)方法的關(guān)鍵。在本次設(shè)計(jì)中采用了CATIA（法國(guó)Dassault宇航公司開發(fā)）。相比其他軟件，具有以下優(yōu)點(diǎn)[3]：強(qiáng)大的曲線、曲面功能，能夠滿足現(xiàn)在極為苛刻的產(chǎn)品曲面造型。</p><p>　　并行工程設(shè)計(jì)環(huán)境。CATIA提供了多模型連接的工作環(huán)境和混合建模方式，真正實(shí)現(xiàn)了并行工程設(shè)計(jì)。由于各模型之間的尺寸相互連接性，使得上游的設(shè)計(jì)結(jié)果可作為下游設(shè)計(jì)的參考，

37、同時(shí)上游對(duì)設(shè)計(jì)的修改能直接對(duì)下游進(jìn)行刷新，從而大大縮短了設(shè)計(jì)周期。</p><p>　　其數(shù)據(jù)格式已成為了機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，被大多數(shù)的設(shè)計(jì)軟件所承認(rèn)兼容，從而避免了格式轉(zhuǎn)換所帶來的一系列問題。</p><p>　　第2章 型腔總體布置與分型面的選擇</p><p>　　2.1 型腔總體布置</p><p>　　（1） 型腔數(shù)目的確定&l

38、t;/p><p>　　由于制品體積較大，壁厚較厚，所以使用一模一腔的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　（2） 分型面的設(shè)計(jì)</p><p>　　分型面：模具上用于取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。</p><p>　　一副模具可以有一個(gè)或一個(gè)以上的分型面，常見單分型面模具只有一個(gè)與開模運(yùn)動(dòng)方向垂直的分型面。由于本模具采用針點(diǎn)澆口，所以還需增設(shè)一

39、個(gè)取出澆注系統(tǒng)凝料的輔助分型面。</p><p><b>　　2.2分型面的選擇</b></p><p>　　分型面選擇是否合理對(duì)于塑件質(zhì)量，模具制造與使用性能均有很大影響，它決定了模具的結(jié)構(gòu)形式，是模具設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)。模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)形狀，尺寸精度，澆注系統(tǒng)形式，推出形式，排氣方式及制造工藝等各種因素，全面考慮，合理選擇。一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)原則：&l

40、t;/p><p>　　1）分型面選擇應(yīng)便于塑件脫模和簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，盡可能使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模。</p><p>　　2）分型面盡可能選擇在不影響外觀的部位，并使其產(chǎn)生的溢料邊易于消除或修整。</p><p>　　3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件尺寸精度。</p><p>　　4）分型面選擇應(yīng)有利于排氣。</p><p>　　5）

41、分型面選擇應(yīng)便于模具零件的加工。</p><p>　　6）分型面選擇應(yīng)考慮注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)格。</p><p>　　參照以上原則，并考慮到分型面應(yīng)安排在制品最大截面處，所以分型面的選擇示意如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 分型面示意圖</p><p>　　第3章 注塑機(jī)的選用</p><p>　　注塑機(jī)的選

42、用要根據(jù)制品的材料，制品和澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量以及模具大致結(jié)構(gòu)來選擇合適的注塑機(jī)。</p><p>　　制品材料為ABS，宜用螺桿式注塑機(jī)。其主要結(jié)構(gòu)[6]如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 螺桿式注塑機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　主要包括了射出系統(tǒng)（injection system）、模具系統(tǒng)（mold system）、油壓系統(tǒng)(hydraulic s

43、ystem)、控制系統(tǒng)(control system)和鎖模系統(tǒng)(clamping system)等五個(gè)單元。制品的質(zhì)量[6]為0.251Kg=251g，加上澆注系統(tǒng)的質(zhì)量，共約300g。</p><p>　　3.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　澆注系統(tǒng)是指注塑模具中從主流道的始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道，澆注系統(tǒng)的作用是將熔融狀態(tài)的塑料填充到模具型腔內(nèi)，并在填充及凝固過程中將注射壓

44、力傳遞到塑件各部位，而得到要求的塑件。澆注系統(tǒng)一般由澆口，澆道，進(jìn)料口，冷料穴四部分組成。澆注系統(tǒng)的確定原則如下：</p><p>　　1）塑料成型特性。設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。</p><p>　　2）塑件大小及形狀。根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術(shù)要求等因素。結(jié)合選擇分型面同時(shí)考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式，進(jìn)料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應(yīng)注意防止流料直接沖

45、出嵌件及細(xì)弱型心或型芯受力不勻以及應(yīng)充分估計(jì)可能應(yīng)產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問題，從而采取相應(yīng)的措施或留有休整的余地。</p><p>　　3）模具成型塑件的型腔數(shù)。設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到模具是一模一腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設(shè)計(jì)。</p><p>　　4）塑件外觀。設(shè)置澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮到去除休整進(jìn)料口方便，同時(shí)不影響塑件的外表美觀。</p><p>　　5）注

46、射機(jī)安裝模板的大小。在塑件投影面積比較大時(shí)，設(shè)置澆注系統(tǒng)是應(yīng)考慮到注射機(jī)模板大小是否允許，并應(yīng)防止模具偏單邊開設(shè)進(jìn)料口，造成注射時(shí)受力不勻。</p><p>　　6）成形效率。在大量生產(chǎn)時(shí)設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到在保證成形質(zhì)量的前提下盡量縮短流程，減少斷面積以縮短填充及冷卻時(shí)間，縮短成形周期，同時(shí)減少澆注系統(tǒng)損耗的塑料。</p><p>　　7）冷料。在注射間隔時(shí)間內(nèi)，噴嘴端部的冷料必須去除

47、，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，所以設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲(chǔ)存冷料的措施。</p><p><b>　　3.2 澆口的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.2.1 澆口位置的確定</p><p>　　考慮到脫模和制造的方便將澆口安排在制品的上表面。同時(shí)由模流分析數(shù)據(jù)(模流軟件Moldflow的具體使用及參數(shù)設(shè)置可見文獻(xiàn)[1]、文獻(xiàn)[6]和文獻(xiàn)[8]，

48、這里不再詳細(xì)說明使用方法和參數(shù)設(shè)置過程)表明將澆口安排在制品的上表面也是最為合理的。澆口最佳位置示意如圖3-2中顏色最深的地方為澆口放置最為合理的域。</p><p>　　圖3-2 澆口最佳位置示意圖</p><p>　　3.2.2 澆口形式和數(shù)量的確定</p><p>　　由于制品要求表面光滑,不得有明顯缺陷、酥松。從減小內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形的角度出發(fā)，應(yīng)采用多個(gè)點(diǎn)澆

49、口。但是采用多個(gè)點(diǎn)澆口后一方面出現(xiàn)熔接痕，影響制品表面質(zhì)量；另一方面在出現(xiàn)熔接痕的地方制品的強(qiáng)度會(huì)降低，影響使用性能。綜合考慮，使用單一點(diǎn)澆口。</p><p>　　3.2.3 澆口尺寸的確定</p><p>　　查文獻(xiàn)[9]P135、文獻(xiàn)[10]P13，點(diǎn)澆口直徑通常為0.5~1.8mm，澆口長(zhǎng)度l通常為0.5~2.0mm，為了防止在切除澆口時(shí)損壞制品表面，通常采用如圖所示的結(jié)構(gòu)，其中R

50、1是為了有利于熔體流動(dòng)而設(shè)置的圓弧半徑，R1約為1.5~3.0mm，H約為0.7~3.0mm。按經(jīng)驗(yàn)，d選定為10mm，R1選定為2.0mm，H選定為1.5mm。如圖3-3所示</p><p>　　圖3-3 澆口示意圖</p><p>　　3.2.4 澆口零件</p><p>　　為了簡(jiǎn)化模具的制造，在本副模具中采用了澆口套與定位圈整體式[10]的形式，采用了兩個(gè)M

51、8的螺釘與定模支撐板相連接。澆口套如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 澆口套效果圖</p><p>　　第4章 成型零部件的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)在保證制品質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮。</p><p&

52、gt;　　4.1.1 凹模（型腔板）</p><p>　　凹模是成型制品上表面的零部件，按其結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式兩大類。</p><p>　　整體式凹模由一整塊金屬加工而成。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、不易變形，制品無拼縫痕跡，適用于形狀較簡(jiǎn)單的制品。</p><p>　　組合式當(dāng)制品外形較復(fù)雜時(shí)，采用整體式凹模加工工藝差，若采用組合式凹?？筛纳萍庸すに囆?，減少熱處理

53、變形，節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材。</p><p>　　考慮到制品表面較高的要求和剛性、強(qiáng)度的要求，這里凹模采用整體式。如圖4-1所示：</p><p>　　如圖4-1 模一側(cè)示意圖</p><p>　　4.1.2 凸模（型芯板）</p><p>　　凸模與凹模一樣也分為整體式和組合式?？紤]到制造加工、維護(hù)的方便和節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材，凸模采用組合式。如圖4-2所

54、示：</p><p>　　圖4-2 動(dòng)模一側(cè)示意圖</p><p>　　4.2 成型零部件的工作尺寸計(jì)算</p><p>　　所謂成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定制品形狀的有關(guān)尺寸，主要包括型腔和型芯的徑向尺寸（含長(zhǎng)，寬尺寸）與高度尺寸，以及中心具尺寸等。為了保證制品質(zhì)量，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級(jí)確定相應(yīng)的成型零部件工作尺寸與精度。（本節(jié)的計(jì)

55、算公式均摘自文獻(xiàn)[9]，公式的編號(hào)與文獻(xiàn)[9]保持一致）</p><p>　　4.2.1 制品尺寸精度的影響因素</p><p>　　塑件尺寸的影響因素很多，也很復(fù)雜，但主要的有以下幾個(gè)因素。</p><p>　　1）成型零部件的制造誤差。成型零部件的制造誤差包括成型零部件的加工誤差和安裝，配合誤差兩個(gè)方面，設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)將成型零件的制造公差控制在塑件相應(yīng)公差的1/3

56、左右，通常取IT6~9級(jí)。</p><p>　　2）成型零部件的磨損。造成成型零部件磨損的主要原因是塑料熔體在型腔中的流動(dòng)以及脫模時(shí)塑件與型腔的摩擦，而以后者造成的磨損為主。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)制品材料、成型零部件材料、熱處理及型腔表面狀態(tài)和模具要求的使用期限來確定最磨損量，對(duì)中、小型塑件來說，最大磨損量一般取1/6塑件公差，大型塑件則取小于1/6塑件公差。</p><p>　　3）塑料的成型收縮

57、生產(chǎn)中由于設(shè)計(jì)時(shí)選取的計(jì)算收縮率與實(shí)際收縮率的差異。以及由于塑件成型時(shí)工藝條件的波動(dòng)，材料批號(hào)的變化而造成的塑件收縮率的波動(dòng)。</p><p>　　4.2.2成型零部件的尺寸計(jì)算</p><p>　　成型零部件的工作尺寸計(jì)算有平均值法和公差帶法，在這里選用平均值法。</p><p>　　在描述計(jì)算方法前，對(duì)塑件尺寸和成型零部件的尺寸偏差統(tǒng)一規(guī)定按“入體”原則標(biāo)注，即

58、對(duì)包容面（型腔和塑件內(nèi)表面）尺寸采用單向正偏差標(biāo)注，基本尺寸為最小。設(shè)Δ為塑件公差，δZ為成型零件制造公差，則塑件內(nèi)徑為,型腔尺寸為。而對(duì)被包容面（型芯和塑件外表面）尺寸采用單向負(fù)偏差標(biāo)注，基本尺寸為最大，如型芯尺寸為，塑件外形尺寸為。而對(duì)于中心距尺寸則采用雙向?qū)ΨQ偏差標(biāo)注。</p><p>　?。?）型腔與型芯徑向尺寸</p><p>　　型腔設(shè)塑料平均收縮率為；塑件外形基本尺寸為，其公

59、差為Δ，塑件平均尺寸為；型腔基本尺寸為，其制造公差為，則型腔平均尺寸為?？紤]平均收縮率及型腔磨損為最大值的一半，則有</p><p>　　整理并忽略二階無窮小量，可得到型腔的基本尺寸</p><p>　　和是影響塑件尺寸偏差的主要因素，應(yīng)根據(jù)塑件公差來確定，成型零件制造公差一般??；磨損量一般取小于，故上式寫為</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[9]P155標(biāo)注制造公差后

60、得</p><p>　　式中，x為修正系數(shù)。根據(jù)文獻(xiàn)[9]P155對(duì)于中、小件塑件，，，則得</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　對(duì)于大尺寸和精度較低的塑件，，，于是上式中Δ前面的系數(shù)x將減小，一般該系數(shù)在之間變化，可視具體情況而定。</p><p>　?、谛托緩较虺叽缭O(shè)塑件內(nèi)形尺寸為，其

61、公差值為Δ，則其平均尺寸為；型芯基本尺寸為，制造公差為，其平均尺寸為。同上面推導(dǎo)型腔徑向尺寸類似，根據(jù)文獻(xiàn)[9]P155可得</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中，系數(shù)。對(duì)中小型塑件可得（4-3）</p><p>　?。?）型芯深度與型芯高度尺寸</p><p>　　按上述公差帶標(biāo)注原

62、則，塑件高度尺寸為，型腔深度為。型腔底面和型芯端面均與塑件脫模方向垂直，磨損很小，因此計(jì)算時(shí)磨損量不予考慮，則有</p><p><b>　　略去，得</b></p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[9]P156公差標(biāo)注后得</p><p><b>　　（4-4）</b></p><p>　　對(duì)于中、小型塑件

63、，，根據(jù)文獻(xiàn)[9]P156故得</p><p>　　對(duì)于大型塑件可取較小值，公式中，可在范圍選取。</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[9]P156同理可得型芯高度尺寸計(jì)算公式</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[9]P156對(duì)于中、小型塑件則為</p><p><b>　?。?）中心距尺寸</b></p><p

64、>　　影響模具中心距誤差的因素有制造誤差，對(duì)于活動(dòng)型芯尚有與其配合孔的配合間隙，由于塑件的中心距和模具上的中心距均以雙向公差表示，如圖所示，塑件上的中心距為，模具成型零件的中心距為，其平均值為其基本尺寸，同時(shí)由于型芯與成型孔的磨損可認(rèn)為是沿圓周均勻磨損，不會(huì)影響中心距，因此計(jì)算時(shí)僅考慮塑料收縮，而不考慮磨損余量，于是得</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[9]P157標(biāo)注制造偏差后則得</p>&l

65、t;p><b>　　（4-5）</b></p><p>　　模具中心距制造公差應(yīng)根據(jù)塑件孔中心距尺寸精度要求、加工方法和加工設(shè)備等確定，可參考下表或按塑件公差的選取，若采用坐標(biāo)鏜床加工，一般小于。如表4-3所示孔間距的制造偏差/mm[9]：</p><p>　　表4-3孔間距的制造偏差 /mm</p>

66、<p>　　必須指出，對(duì)帶有嵌件或孔的塑件，在成型時(shí)由于嵌件和型芯等影響了自由收縮，故其收縮率較實(shí)體塑件為小。計(jì)算帶有嵌件的收縮值時(shí)，上述各式中的收縮值項(xiàng)的塑件尺寸應(yīng)扣除嵌件部分尺寸?？筛鶕?jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)或選用類似塑件的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。如果把握不大，在模具設(shè)計(jì)和制造時(shí)，應(yīng)留有一定的修模余量。</p><p>　　由于平均收縮率比較容易查得，此計(jì)算方法又比較簡(jiǎn)便，故常被采用。但對(duì)與精度較高的塑件將造成較大的誤差，這時(shí)

67、可采用公差帶法。</p><p>　　在本制品的成型零部件的工作尺寸計(jì)算中，型腔和型芯部分的尺寸計(jì)算采用平均值法。對(duì)于其中各種孔的中心距尺寸，考慮到：制品為一般精度；為了計(jì)算簡(jiǎn)便，所以采用了查表法。具體的各個(gè)尺寸及偏差，請(qǐng)?jiān)斠娦颓缓托托镜牧慵D。</p><p>　　以上各個(gè)數(shù)據(jù)只是根據(jù)理論方法計(jì)算得出，由于本制品包含有較多的曲線和曲面，根據(jù)零件圖紙上的尺寸和偏差制造出的型腔和型芯，并不能

68、做為最終結(jié)果，必須根據(jù)試模的情況予以修正。</p><p>　　4.3 成型零件材料的選用及熱處理方法</p><p>　　選用原則：對(duì)于模具型腔復(fù)雜、精度要求高和壽命要求長(zhǎng)的塑料模具，為防止型腔切削加工成形后因淬火處理引起過大的型腔變形，保證模具的精度和使用性能，應(yīng)該選用預(yù)硬型塑料模具鋼。此種塑料模具鋼在供應(yīng)狀態(tài)下已經(jīng)完全預(yù)硬處理，或在切削加工之前進(jìn)行預(yù)硬調(diào)質(zhì)處理，切削加工成形后，不需要

69、再進(jìn)行旨在保證力學(xué)性能的最終熱處理而直接使用，可以避免因熱處理應(yīng)力造成的模具變形和開裂，如40Cr、3Cr5MoSiV1、3Cr2Mo、5CrNiMnMoSCa、8Cr2MnWMoVS鋼等。（摘自文獻(xiàn)[11]）</p><p>　　由于本模具的型腔復(fù)雜，精度要求高，因此采用了3Cr2Mo鋼，即平時(shí)所說的P20。P20鋼適宜制造電視機(jī)或洗衣機(jī)面板等大型塑料模具，切削加工性好，表面粗糙度低，具有較高的使用壽命。<

70、;/p><p>　　查文獻(xiàn)[11]、文獻(xiàn)[12]其典型的熱處理主要包括滲碳、淬火及回火。</p><p>　　滲碳：P20鋼具有良好的淬透性和一定的韌性，但硬度較低，通過滲碳并淬火，可以使其表面硬度達(dá)到65HRC，獲得較高的熱硬度和耐磨性。</p><p>　　淬火及回火：淬火加熱溫度為，保溫時(shí)間視具體情況而定，油冷淬火，回火加熱溫度為，回火后硬度為30~35HRC&l

71、t;/p><p>　　第5章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　注射模中凡與注射機(jī)開模方向一致的分型和抽芯都比較容易實(shí)現(xiàn)，因此模具結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單。但是對(duì)于某些塑料制件，比如該汽車后視鏡制品，由于使用上的要求，不可避免地存在著與開模方向不一致的分型。對(duì)于具有這種結(jié)構(gòu)的制件除極少數(shù)部分可以進(jìn)行強(qiáng)制脫模外，一般都需要進(jìn)行側(cè)向分型與抽芯，才能取出制件。能將活動(dòng)型芯抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)稱為抽芯機(jī)構(gòu)，

72、側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)按動(dòng)力源可分為手動(dòng)、氣動(dòng)、液壓和機(jī)動(dòng)四類。</p><p>　　如圖5-1所示，在本制品側(cè)壁上有兩個(gè)Φ18mm的開孔，其分模方向與整個(gè)制品的分模方向不同，所以要安排抽芯機(jī)構(gòu)。這里采用機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。它是利用注射機(jī)的開模力，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改變方向，將側(cè)向的活動(dòng)型芯抽出。機(jī)動(dòng)抽芯的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但抽芯不需人工操作，抽拔力較大，具有靈活、方便、生產(chǎn)效率高、容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作、無需另外添置設(shè)備的優(yōu)

73、點(diǎn)。</p><p>　　圖5-1 側(cè)向分型面</p><p>　　這里采用了斜滑塊分型與抽芯機(jī)構(gòu)，當(dāng)然也可以采用斜銷側(cè)向分型等抽芯機(jī)構(gòu)。采用斜滑塊分型與抽芯機(jī)構(gòu)的原因主要有幾點(diǎn)：</p><p>　　1）制品側(cè)孔較淺，所需抽芯距不大。</p><p>　　2）制品表面有較高的要求，必須光滑、平整，不得有縮孔、酥松等缺陷；不得有翹曲及變形。當(dāng)

74、采用斜銷側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)時(shí)，顯然要在制品外表面留下分模熔接痕，隨著模具使用過程中的磨損，模具配合間隙增大，最終在熔接痕處產(chǎn)生溢料，嚴(yán)重影響制品外表面。而采用斜滑塊分型抽芯機(jī)構(gòu)則不會(huì)產(chǎn)生上述缺陷，即使發(fā)生溢料，也只發(fā)生在制品的內(nèi)腔表面，不會(huì)影響制品的外表面質(zhì)量。</p><p>　　3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、動(dòng)作可靠。</p><p><b>　　5.1 運(yùn)動(dòng)分析</b>

75、</p><p>　　1-制品；2-動(dòng)模板；3-動(dòng)模支撐板；4-斜滑桿；5-定位銷；6-滑座；7-推板固定板；8-推板；9-動(dòng)模固定板</p><p>　　圖5-2 斜滑塊側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)示意圖</p><p>　　如圖5-2所示，在動(dòng)模板2和動(dòng)模支3撐板上開有斜孔。脫模時(shí)，斜滑桿4受滑座5、推板固定板7和推板8的共同作用，沿著斜孔向上運(yùn)動(dòng)，從而使制品一面抽芯，

76、一面脫模。以下是整個(gè)抽芯機(jī)構(gòu)的造型圖：</p><p>　　圖5-3 斜滑桿與底座三維裝配圖，斜滑桿與底座用銷連接</p><p>　　圖5-4 斜滑桿、底座、推板、推板支撐板和型芯三維裝配圖</p><p>　　5.2 抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定</p><p>　　抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)見下如圖5-5所示：</p><p>&

77、lt;b>　　圖5-5 抽芯機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　抽芯距型芯從成型位置抽到不妨礙塑件脫模的位置所移動(dòng)的距離叫抽芯距，用S表示。根據(jù)文獻(xiàn)[9]P198公式一般抽芯距等于側(cè)孔或側(cè)凹深度S0加上的余量，即</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　現(xiàn)已知，所以抽芯距S為</p>&

78、lt;p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　2）斜滑桿的有效工作長(zhǎng)度和開模行程H</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[9]P198公式斜滑桿的工作長(zhǎng)度L與傾角a的關(guān)系為</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　現(xiàn)已知、，所以斜滑桿的有效工作長(zhǎng)度L為<

79、;/p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[9]P198公式開模行程H與傾角a的關(guān)系為</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　所以開模行程為</b></p><p>　　現(xiàn)在設(shè)計(jì)的實(shí)際開模行程有69mm，完全能夠滿足抽芯的要求。</p><p><b

80、>　　3）抽芯力的估算</b></p><p>　　摘自文獻(xiàn)[13]P127圖2.139如圖5-6所示為型芯脫模時(shí)的力學(xué)分析圖</p><p>　　圖5-6 型芯脫模時(shí)的力學(xué)分析圖</p><p>　　查文獻(xiàn)[13]P127公式抽芯力的計(jì)算公式為：</p><p><b>　?。?-5）</b><

81、/p><p>　　式中，F(xiàn)為抽芯力，N；為脫模斜度（這里為），故；為型芯被包緊部分?jǐn)嗝娴钠骄荛L(zhǎng)，這里約為6cm；為型芯被塑料包緊部分的長(zhǎng)度，這里約為0.6cm；為塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)一般在0.2左右；為單位面積的包緊力。一般?。?.85~11.77）。</p><p><b>　　所以抽芯力為：</b></p><p><b>　　4）斜

82、滑桿直徑</b></p><p>　　查文獻(xiàn)[13]P127公式斜滑桿的計(jì)算公式為：</p><p><b>　　（5-6）</b></p><p>　　式中，為斜滑桿直徑，cm；孔間距的制造偏差抽芯力，kN；孔間距的制造偏差斜滑桿的有效工作長(zhǎng)度，cm；孔間距的制造偏差斜滑桿的許用應(yīng)力，碳素鋼為；孔間距的制造偏差傾角。所以斜滑桿直徑

83、為：</p><p>　　實(shí)際設(shè)計(jì)中斜滑桿的直徑，滿足。</p><p>　　第6章 成型型腔壁厚和底板厚度的計(jì)算</p><p>　　6.1成型型腔壁厚的計(jì)算</p><p>　　注射機(jī)成型時(shí)，為了承受型腔高壓熔體的作用，型腔側(cè)壁與底部應(yīng)該具有足夠強(qiáng)度與剛度，對(duì)于小尺寸型腔常因強(qiáng)度不夠而破壞，而對(duì)于大尺寸型腔，剛度不足常為設(shè)計(jì)失效的主要原因

84、。</p><p>　　確定型腔壁厚的方法有計(jì)算法，經(jīng)驗(yàn)法和圖表法三種，在此選用計(jì)算法，成型型腔壁厚剛度計(jì)算條件有三個(gè)：</p><p>　　1）型腔不發(fā)生溢料。在高壓塑料熔體作用下，模具型腔壁過大的塑性變形將導(dǎo)致某些結(jié)合面出現(xiàn)溢料間隙，從而產(chǎn)生溢料和飛邊。因此，必須根據(jù)不同塑料的溢料間隙來決定剛度條件。</p><p>　　2）保證塑料精度。當(dāng)塑件的某些工作尺寸要

85、求精度較高時(shí)，成型零件的彈性變形將影響塑件精度，因此使型腔為最大時(shí)，該型腔壁的最大彈性變形量小于塑件公差的1/5。</p><p>　　3）保證塑件順利脫模。為了保證塑件順利脫模，型腔壁的最大彈性變形量應(yīng)小于塑件的成型收縮值。</p><p>　　對(duì)于一個(gè)給定的模具，對(duì)型腔壁厚設(shè)計(jì)應(yīng)該以強(qiáng)度為依據(jù)還是以剛度為依據(jù)，理論分析和實(shí)際生產(chǎn)都證明，隨模具基本尺寸的不同，強(qiáng)度或剛度都可以成為主要問題

86、。該模具型腔為整體式矩形，按剛度條件進(jìn)行計(jì)算，由于使用了標(biāo)準(zhǔn)模架，此處只是對(duì)其進(jìn)行校核。</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[9]P169公式按剛度條件，側(cè)壁厚度為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中，C為常數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)[9]P169公式C按以下近似公式計(jì)算。</p><p><b

87、>　?。?-2）</b></p><p>　　式中，為型腔內(nèi)壁受壓部分的高度，mm；l為型腔外壁長(zhǎng)度，mm。將，代入上式可得：</p><p>　　為型腔內(nèi)壓力，現(xiàn)取50Mpa；E為彈性模量，按預(yù)硬化塑料模具鋼；為允許變形量，0.05mm。</p><p>　　將以上數(shù)據(jù)代入后可得</p><p>　　現(xiàn)側(cè)壁最小壁厚處為70

88、mm，完全滿足剛度要求。</p><p>　　6.2 型腔底板厚度計(jì)算</p><p>　　對(duì)于底板的底平面直接與定模或動(dòng)模板緊貼的情況，其厚度僅需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)決定即可。這里根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架決定，查文獻(xiàn)[14]厚度為32mm。</p><p>　　6.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用于保證動(dòng)模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間的準(zhǔn)確

89、對(duì)合，起定位和定向作用。</p><p>　　導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式，其設(shè)計(jì)的基本要求是導(dǎo)向精確，定位可靠，并且有足夠的強(qiáng)度，剛度和耐磨度。</p><p>　　這里模具對(duì)導(dǎo)向無特別要求，所以采用一般的導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)就可以了，在此我們只對(duì)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是利用導(dǎo)柱和導(dǎo)向孔之間的配合來保證模具的對(duì)合精度，導(dǎo)柱導(dǎo)向

90、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：導(dǎo)柱和導(dǎo)套的典型結(jié)構(gòu)；導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔的配合以及導(dǎo)柱的數(shù)量和布置等。</p><p><b>　　6.4 導(dǎo)柱</b></p><p>　　導(dǎo)柱設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下[15]：</p><p>　　1）導(dǎo)柱的直徑視模具的大小而定，但必須具有足夠的抗彎強(qiáng)度，且表面要耐磨，芯部要堅(jiān)韌，因此導(dǎo)柱材料一般為低碳鋼滲碳淬火，或碳素工具鋼T8A、T1

91、0A淬火處理，硬度為50~55HRC。</p><p>　　2）導(dǎo)柱長(zhǎng)度應(yīng)高于凸模端面6~8mm，以免在導(dǎo)柱未導(dǎo)正時(shí)凸模先進(jìn)入型腔與其碰撞而損壞。</p><p>　　3）導(dǎo)柱端部常設(shè)計(jì)成錐形和半球形，便于導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。</p><p>　　4）查文獻(xiàn)[16]導(dǎo)柱的配合精度。導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔通常采用間隙配合H7/f6或H8/f8。</p><

92、p>　　5）導(dǎo)柱直徑尺寸按模具模板外形尺寸而定，模板尺寸越大，導(dǎo)柱中心距也越大。</p><p><b>　　6.5 導(dǎo)向孔</b></p><p>　　最簡(jiǎn)單的導(dǎo)向孔是直接在模板上開孔加工簡(jiǎn)單，適用于精度要求不高且小批量生產(chǎn)的模具。然而為了保證導(dǎo)向精度和檢修方便，導(dǎo)向孔常采用鑲?cè)雽?dǎo)套的形式，導(dǎo)向孔（包括導(dǎo)套）的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下[15]：</p>&l

93、t;p>　　1)導(dǎo)向孔最好為通孔，否則導(dǎo)柱進(jìn)入未開通的導(dǎo)向孔（盲孔）時(shí)，孔內(nèi)空氣無法逸出，產(chǎn)生反壓力，給導(dǎo)柱運(yùn)動(dòng)造成阻力。</p><p>　　2)為使導(dǎo)柱比較順利地進(jìn)入導(dǎo)套在導(dǎo)套前端應(yīng)倒有圓角通常導(dǎo)套采用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度，以改善摩擦及防止導(dǎo)柱從導(dǎo)套拉出。</p><p>　　3)查文獻(xiàn)[16]導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分按H8/h8間隙配合，導(dǎo)套外徑按H7/m

94、6過度配合。</p><p>　　4)導(dǎo)套的安裝固定方式：臺(tái)階式導(dǎo)柱，利用軸肩防止開模時(shí)拔出導(dǎo)套；直導(dǎo)套用螺釘起止動(dòng)作用。</p><p>　　本模具采用直導(dǎo)套，該零件為標(biāo)準(zhǔn)件，其結(jié)構(gòu)見文獻(xiàn)[4]。</p><p>　　6.6 導(dǎo)柱的數(shù)量和布置</p><p>　　注射模的導(dǎo)柱一般取2~4根，其數(shù)量和布置形式根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式和尺寸來確定。此

95、設(shè)計(jì)中導(dǎo)柱選用四根，為四角不對(duì)稱布置，以防止定模板和動(dòng)模板方向裝反，造成模具表面損傷。</p><p>　　第7章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　脫模機(jī)構(gòu)是指注射成型后，使塑件從凸?；虬寄Ｉ厦摮龅臋C(jī)構(gòu)，按脫模動(dòng)作的動(dòng)力源對(duì)脫模機(jī)構(gòu)分類，有手動(dòng)脫模、機(jī)動(dòng)脫模、汽動(dòng)和液壓脫模等不同類型；如按推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作特點(diǎn)分類，可分為一次推出、二次推出、順序脫模、點(diǎn)澆口自動(dòng)脫模以及帶螺紋塑件脫模等。<

96、;/p><p>　　7.1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則</p><p>　　脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則：</p><p>　　1）保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀，這是對(duì)脫模機(jī)構(gòu)最基本的要求。</p><p>　　2）為使推出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，開模時(shí)應(yīng)使塑件留于動(dòng)模，以利用注射機(jī)的移動(dòng)部分的頂桿或液壓缸的活塞推出塑件。</p><p>

97、　　3）推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要準(zhǔn)確、靈活、可靠、無卡死與干涉現(xiàn)象。</p><p>　　7.2 脫模力的計(jì)算</p><p>　　脫模力：將制品從包緊的型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力。計(jì)算脫模力時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1）由收縮包緊力造成的制品與型芯的摩擦阻力，該值應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定。</p><p>　　2）由大氣壓力造成的阻力。<

98、/p><p>　　3）由塑件的粘附力造成的脫模阻力。</p><p>　　4）推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)摩擦阻力。</p><p>　　理論分析和實(shí)驗(yàn)證明，脫模力的大小還與制品的厚度及幾何形狀有關(guān)，因此將制件分別進(jìn)行脫模力計(jì)算。</p><p>　　這次設(shè)計(jì)的是薄壁制品，并且應(yīng)按矩形斷面來計(jì)算所需脫模力，根據(jù)文獻(xiàn)[9]P179公式：</p>&l

99、t;p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中，K2為無量綱系數(shù)；K2值還可以從文獻(xiàn)[17]中選取；為矩形制品的平均壁厚；E為塑件的彈性模量，MPa；S為塑件成型收縮率；L為制件對(duì)型芯的包容長(zhǎng)度，；為模具型芯的脫模斜度，；為制品與型芯之間的摩擦系數(shù)，ABS為0.2；為塑料的泊松比，ABS為0.32；A為盲孔制品型芯在垂直于脫模方向上的投影面積，。</p>

100、<p>　　公式中相關(guān)參數(shù)的確定：</p><p>　　a=240mm，b=150mm，=6mm，E=1.8×103Mpa，S=0.5×10.2，L=30mm</p><p>　　f=0.2，=1，A=39450mm2，k2=1.0035，=0.32。</p><p><b>　　所以脫模力為</b></p

101、><p>　　7.3 推出零件尺寸的確定</p><p>　　在推出機(jī)構(gòu)中最重要的零件是推件板和推桿，推件板的厚度和推桿的直徑的確定又是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，下面從剛度和強(qiáng)度計(jì)算兩方面介紹推件板厚度和推桿直徑的計(jì)算公式。</p><p>　　7.3.1 推桿直徑的確定</p><p>　　根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式，文獻(xiàn)[9]P81公式可得推桿直徑（mm）的公式&l

102、t;/p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中，d為推桿的最小直徑，mm；K為安全系數(shù)，可??；L為推桿的長(zhǎng)度，mm；這里；F為脫模力N；這里；n為推桿數(shù)目；這里；E為鋼材的彈性模量，Mpa；這里；</p><p>　　所以推桿的最小直徑為</p><p><b>　　實(shí)際設(shè)計(jì)中取。<

103、;/b></p><p>　　推桿直徑確定后，還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核，根據(jù)文獻(xiàn)[9]P182公式</p><p>　　式中，為推桿的許用應(yīng)力，Mpa；為推桿所受的應(yīng)力，Mpa；其他符號(hào)同前述。</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　推桿結(jié)構(gòu)選用A型推桿，如圖7-1所示</p><

104、;p>　　圖7-1 型推桿 [18]</p><p>　　7.3.2 推板厚度的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)所設(shè)計(jì)的模具機(jī)構(gòu)的脫模方式，脫模過程及推出零件的分析，制件主要是由推板通過推動(dòng)推桿將其從型芯上推出的。所以此處推件板厚度的確定相當(dāng)是一個(gè)校核比較的步驟。根據(jù)所選標(biāo)準(zhǔn)模架的尺寸，推件板的厚度為20mm,由于脫模力較小，經(jīng)校核，該厚度完全滿足要求。</p><

105、p><b>　　第8章 模流分析</b></p><p>　　在注射模中冷卻系統(tǒng)是通過冷卻水的循環(huán)將塑料熔體的熱烈?guī)С瞿＞叩?，冷卻通道中的冷卻水是處于層流狀態(tài)還是湍流狀態(tài)，對(duì)于冷卻效果有顯著影響。從下圖可以看出模具冷卻時(shí)間約占整個(gè)注射循環(huán)周期的2/3，因此縮短注射循環(huán)周期的冷卻時(shí)間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。</p><p>　　圖8-1 冷卻時(shí)間示意圖[19]（冷卻

106、、模具開模、填充、保壓）</p><p>　　8.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則</p><p>　　1）注意凹模和型芯的熱平衡，在冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要把注意力放在型芯的冷卻上。</p><p>　　2）精密模具中出入口水溫相差應(yīng)在2ºC以內(nèi)，普通模具也不要超過5ºC。</p><p>　　3）采用多而細(xì)的冷卻管道比采用獨(dú)根大冷卻

107、管道好，一般管道直徑為8~25mm。</p><p>　　4）普通模具的冷卻水應(yīng)采用常溫下的水，通過調(diào)節(jié)水流量來調(diào)節(jié)模具溫度。</p><p>　　5）一般冷卻管道中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻管道直徑的1~2倍，冷卻管道的中心距約為管道直徑的3~5倍。</p><p>　　6）應(yīng)盡可能使所有冷卻管道孔分別到各處型腔表面的距離相等。應(yīng)避免冷卻管道開設(shè)在塑件熔合紋的部位

108、。</p><p>　　8.2 模具溫度對(duì)制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的影響</p><p>　　1）變形。模具溫度穩(wěn)定，冷卻速度均衡，可以減小塑件的變形。對(duì)于壁厚不一致和形狀復(fù)雜的塑件，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因收縮不均勻而產(chǎn)生翹曲變形的情況。因此，必須采用合適的冷卻系統(tǒng)，使模具凹模與型芯的各個(gè)溫度基本上保持均勻，以便型腔里的塑料熔體能同時(shí)凝固。</p><p>　　2）尺寸精度。利用溫

109、度調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模具溫度的恒定，能減少制件成型時(shí)收縮率的波動(dòng)，提高塑件尺寸精度的穩(wěn)定性。在可能的情況下采用較低的模溫能有助于減小塑件的成型收縮率。例如，對(duì)與結(jié)晶型塑料，因?yàn)槟剌^低，制件的結(jié)晶度低，較低的結(jié)晶度可以降低收縮率。但是，結(jié)晶度不利于制件的穩(wěn)定性，從尺寸的穩(wěn)定性出發(fā)，又需要適當(dāng)?shù)奶岣吣＞邷囟?，使塑件結(jié)晶均勻。</p><p>　　3）力學(xué)性能。對(duì)于結(jié)晶形塑料，結(jié)晶度越高，塑件的應(yīng)力開裂傾向越大，故從減小應(yīng)

110、力開裂的角度出發(fā)，降低模溫是有利的。但對(duì)于聚碳酸酯一類的高黏度無定形塑料，其應(yīng)力開裂傾向與塑件中的內(nèi)應(yīng)力的大小有關(guān)，提高模溫有利于減小制件中的內(nèi)應(yīng)力，也就減小了其應(yīng)力開裂傾向。</p><p>　　4）表面質(zhì)量。提高模具溫度能改善制件的表面質(zhì)量，過低的模具溫度會(huì)使制件輪廓不清晰并產(chǎn)生明顯的熔接痕，導(dǎo)致制件表面粗糙度提高。</p><p>　　5）生產(chǎn)效率。保持所需要模溫，并使之穩(wěn)定，可縮短

111、成型時(shí)間，從而縮短了成型周期，提高了制品的生產(chǎn)率。</p><p>　　8.3 冷卻系統(tǒng)的分析計(jì)算</p><p>　　8.3.1 產(chǎn)量計(jì)算</p><p>　　由產(chǎn)品圖得知，制品的最大壁厚達(dá)到了6mm，故冷卻時(shí)間應(yīng)以厚度為計(jì)算依據(jù)。查文獻(xiàn)[9]表10-6，得知制品的冷卻時(shí)間t2為67s。由于該制品開模時(shí)無法自動(dòng)墜落，必須手工取出，設(shè)開模取出制品的時(shí)間t3為15s，

112、再加上注射時(shí)間t1=2.4s，故制品的成型周期為</p><p>　　所以制品的產(chǎn)量為12.78kg/h。</p><p>　　8.3.2 冷卻管道直徑和管道空數(shù)</p><p>　　現(xiàn)已知產(chǎn)量為12.78kg/h，用20ºC的水作為冷卻介質(zhì)，其出口溫度為25ºC，水呈湍流狀態(tài)，模具平均溫度為60ºC，模仁寬度為200mm。</p

113、><p>　　1）塑料制品在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q</p><p>　　查表得ABS的單位熱流量</p><p>　　2）冷卻水的體積流量根據(jù)文獻(xiàn)[9]P220公式</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中，為冷卻介質(zhì)的體積流量，；為單位時(shí)間（每分鐘）內(nèi)注入模具的塑料

114、質(zhì)量，；1為單位重量的制品在凝固時(shí)所放出的熱量，；為冷卻介質(zhì)的密度，；為冷卻介質(zhì)的比熱容，；為冷卻介質(zhì)出口溫度，；為冷卻介質(zhì)進(jìn)口溫度，。</p><p><b>　　得</b></p><p>　　3）冷卻水的管道直徑d，查文獻(xiàn)[9]P217表，為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取</p><p>　　冷卻水在管道內(nèi)的流速v根據(jù)文獻(xiàn)[9]P221公式&l

115、t;/p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中，為冷卻介質(zhì)的流速，；為冷卻介質(zhì)的體積流量，；為冷卻管道的直徑，。</p><p><b>　　得</b></p><p>　　4）冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù)h查文獻(xiàn)[9]221表取（水溫為25ºC時(shí)），再根

116、據(jù)文獻(xiàn)[9]P217公式</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中，為與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)；為冷卻介質(zhì)在一定溫度下的密度，；v為冷卻介質(zhì)在原管中的流速，；d為冷卻管道的直徑m。</p><p><b>　　得</b></p><p>　　5）冷卻管道總面積A根

117、據(jù)文獻(xiàn)[9]P220公式</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中，為冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)的傳熱膜系數(shù)，；為模溫與冷卻介質(zhì)溫度之間的平均溫差。</p><p><b>　　得</b></p><p>　　6）模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻管道的孔數(shù)n根據(jù)文獻(xiàn)[9]P221公式&

118、lt;/p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中，為冷卻管道開設(shè)方向上模具長(zhǎng)度或?qū)挾?，?lt;/p><p><b>　　得</b></p><p>　　8.3.3 實(shí)際冷卻系統(tǒng)布置</p><p>　　以上只是理論計(jì)算的結(jié)果。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中卻安排有兩個(gè)冷

119、卻回路，六根冷卻管道。因?yàn)閷?duì)于冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的最終目的是為了使模具溫度穩(wěn)定、冷卻速度均勻，從而保證尺寸精度，防止出現(xiàn)因收縮不均勻而產(chǎn)生的翹曲變形。所以安排多個(gè)冷卻回路，多根冷卻管道，更加能夠使模具溫度穩(wěn)定、冷卻速度均勻，對(duì)保證尺寸精度防止翹曲的效果肯定要比只安排一根冷卻管道所產(chǎn)生的好。另外，制品零件圖上的技術(shù)要求也明確提出了較高的表面要求：零件必須光滑、平整，不得有縮孔、酥松等缺陷，不得有翹取及變形。所以最初安排了四個(gè)冷卻回路，12根冷