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1、后镜筒塑料模设计南 阳 理 工 学 院 本科生毕业设计（论文）学院（系）： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化专业学 生： 指导教师： 完成日期 2010 年 5 月 南阳理工学院本科生毕业设计（论文）后镜筒塑料模设计 After the tube plastic mold design总计： 毕业设计（论文）28 页表 格： 4个插 图 ： 20 幅南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文）后镜筒塑料模设计After the tube plastic mold design学 院（系）： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 学 号： 指 导
2、教 师（职称）： 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 南阳理工学院 Nanyang Institute of Technology后镜筒塑料模设计机械设计制造及其自动化 任亚杰摘 要 本课题是后镜筒塑料模设计。该课题所涉及的问题有以下几个方面：对零件的测量、分析、绘制，塑料模具的结构设计;部分模具零件的加工工艺规程编制及加工后模具的组装。其主要问题是塑料模具的设计。通过对后镜筒塑料件进行测绘及对该塑件进行结构工艺性分析，设计了一副生产该塑件的一模一腔的塑料模。该模具选择了平直形分型面，采用了点浇口三点式进料浇注系统、推杆推出机构、斜导柱侧向分型抽芯机构、导柱导向结构的合模导向机构、组合式的成型
3、零件结构形式，并对成型零件尺寸进行了计算，对模具安装的注射机进行的初步选择和校核。关键词 塑料模；工艺分析；结构；设计After the tube plastic mold designMechanical Design Manufacturing and AutomationREN RenjieAbstract:The latter tube plastic mold design issues. The subject of the issues involved in the following areas: on the part of the measurement, analysi
4、s, mapping, structural plastic mold design; part of the mold machining process planning and assembly of the mold after processing. The main problem is that plastic mold design.Some mold machining process planning and assembly of the mold after processing. The main problem is that plastic mold design
5、. After the plastic tube through the mapping and the process of plastic parts for structural analysis, design of a production of the plastic parts of a mold cavity of a plastic mold. Select a flat shape of the mold parting line, using three-point gate feeding gating system, putting Launch, oblique l
6、ateral pillar classification guide core pulling mechanism, guide column-oriented structure of mold-oriented institutions, combined Forming part structure, and forming part size was calculated on the mold injection machine to install the initial selection and verification.Key Words: Plastic mold; Pro
7、cess Analysis ;Structure; Design28目 录1. 塑件制品分析11.1 明确制品设计要求11.2.1 ABS成型条件11.2.2 ABS 成型特性31.3 塑件结构工艺性分析31.3.1 塑件尺寸、精度及表面粗糙度31.3.2 壁厚41.3.4 脱模斜度41.4 明确制品批量41.5 计算制品的体积和质量42. 注塑机的选用52.1 注塑机两种类型的优、缺点52.2 注塑机的选用53.模具结构设计63.1分型面的确定63.2 浇注系统的设计63.2.1 主流道设计73.2.2 冷料穴设计73.2.3 分流道设计83.2.4 浇口的设计83.3 推出机构的设计93.
8、3.1 推出机构的结构组成93.3.2 推出机构的形式93.3.3 设计推出机构必须注意以下满足条件93.4 推出机构的导向与复位103.4.1导向零件103.4.2复位零件103.5 侧向抽芯机构设计103.5.1 斜导柱设计113.5.2 滑块定位装置设计133.5.3 锁紧楔设计133.6 成形零件的设计143.6.1凹模的结构143.6.1.1 在凹模的结构设计中，采用镶拼结构的优点143.6.1.2 采用镶拼结构的模具设计应注意143.7 注射模导向结构的设计153.7.1 设计导柱、导套时的注意事项153.7.2 导柱、导套在模板的位置173.8 成型零件工作尺寸计算173.8.1
9、 影响工作尺寸的因素173.8.2 凸、凹模工作尺寸的计算183.9 其他小件的形状及尺寸203.9.1 浇口套的形状及尺寸203.9.2 复位装置的形状及尺寸214. 模具总体尺寸以及各模板厚度的确定215. 注射机参数的校核215.1 最大注射量的校核215.2 模具与注射机安装部分相关尺寸计算校核225.3 开模行程校核236. 模具材料的选用236.1 模具材料的选定用原则236.2 本设计模具上零件的材料及热处理237. 模具装配图及工作原理258. 部分模具零件的加工工艺规程的编制26总结27参考文献27致谢281. 塑件制品分析1.1 明确制品设计要求下图为后镜筒塑三视图 技术要
10、求：1.零件表面应无毛刺，飞边，划伤，起皮等缺陷；2.未注脱模斜度1；3.材料ABS;4.公差等级按未注公差MT5 B级精度.该产品精度及表面粗糙度要求Ra1.6m，精度及表面粗糙度要求不高，且有一定的配合精度要求。1.2 塑件材料分析该塑件使用材料为苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚物（ABS），该材料为让热塑性材料，具有良好的流动性。1.2.1 ABS成型条件查塑料模设计手册表1-4，ABS的成形条件如表1：表1 ABS成形条件缩写ABS注射成形机类型螺杆式密度（g/cm）1.031.07计算收缩率（%）0.30.8预热 温度()8085时间（h）23料筒温度（）后段150170中段165180前段1
11、80200喷嘴温度()170180模具温度（）5080注射压力（MPa）60100成形时间（秒）注射时间2090高压时间05冷却时间20120总 周 期50220螺杆转速（r/min）30使用注射机类型螺杆、柱塞均可方法红外线灯、烘箱后处理温度（）70时间（h）24说 明该成形条件为加工通用级ABS料时所用1.2.2 ABS 成型特性 查塑料模设计手册表1-5得 ABS的成形特性：1、无定形料，其品种牌号很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，按品种确定成形方法及成形条件；2、吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要长时间预热干燥；3、流动性中等，溢边料0.04
12、mm左右（流动性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳醋酯，聚氯乙烯好）；4、比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高），料温对物性影响较大、料温过高宜分解（分解温度为250左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件模温宜取5060，要求光泽及耐热型料宜取6080，注射压力应比加工聚苯乙烯的高，一般用柱塞式注射机时料温为180230，注射压力为100140MPa，螺杆式注射机则取160220，70100MPa；5、模具设计是要注意浇注系统对料流阻力小，浇口处外观不良，易发生熔接痕，应注意选择浇口位置、形式，顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹（但在
13、热水中加热可消失），脱模斜度宜取2以上1.3 塑件结构工艺性分析塑件的结构工艺性事指塑件在满足使用要求的前提下，其结构应尽可能符合成形工艺要求，从而简化模具结构，降低生产成本。在进行塑件结构设计时，应考虑以下几方面的因素：1、塑件的物理与力学性能、电性能。耐化学腐蚀性能和耐热性能等；2、塑件的成形工艺性，如流动性、收缩率等；3、模具的总体结构，特别是抽芯与脱模的复杂程度；4、模具零件的形状及其制造工艺；5、塑件的外观质量。塑件的结构工艺性的内容很多，现主要叙述如下内容： 1.3.1 塑件尺寸、精度及表面粗糙度（1）尺寸 塑件尺寸的大小取决于塑件的流动性。设计模具时要保证塑件零件图上所标注的基本
14、尺寸，并保证具有精度要求的尺寸。（2）精度 ABS塑料的精度等级：高精度 MT2；一般精度 MT3；该塑件的精度等级为未注公差 MT5。（3）表面粗糙度 塑件的表面粗糙度Ra一般为0.8m0.2m，而模具的表面粗糙度数值要比塑件低12级，所给塑件的表面粗糙度为Ra1.6m，故可实现。1.3.2 壁厚 塑件的壁厚主要取决于塑件的使用要求，但壁厚的大小对塑件的成形影响很大。壁厚过小，成形时流动阻力大，难以充型；壁厚过大则浪费材料，还易产生气泡、缩孔等缺陷，因此必须合理选择塑件壁厚。查中国模具设计大典第二卷 表8.5-10知，ABS塑件的最小壁厚为0.75 mm,最大壁厚为3mm。通过测量该塑件的壁
15、厚为1mm故该塑件的壁厚符合要求。1.3.4 脱模斜度 脱模斜度是指平行于模具启闭模方向，塑件壁面所应具有的倾斜度。由于塑件在模塑成形过程中，塑料从熔融状态转变为固体状态，将会产生一定量的尺寸收缩，从而使塑件紧紧地包在模具型芯或型腔中凸起部分，则需在塑件内外壁有足够的脱模斜度查中国模具设计大典第二卷表8.5-7知ABS塑件外表面脱模斜度为40120；塑件内表面为301，该塑件选用的脱模斜度为1，符合设计要求。1.4 明确制品批量该产品大批量生产，故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用点浇口自动脱模结构，由于该塑件有3个侧孔，需要侧向抽芯机构，故模具采用一模一腔结构，浇口形
16、式采用点浇口，由于塑件壁薄且为圆形状，所以采用三点进料，以利于充满型腔。1.5 计算制品的体积和质量该产品材料为ABS，有前面查表可知其密度为1.031.07 g/cm，收缩率为0.3%0.8%，计算出其平均密度为1.05 g/cm，平均收缩率为0.55%。通过UG建模测量得知该塑件的质量M（塑件）=7.581g该塑件的体积V（塑件）= M（塑件）/=4/1.05=7.22 cm式中 -塑件密度，g/ cm。浇注系统体积 V（浇注）=4.548 cm浇注系统质量M（浇注）=V（浇注）*=4.548 cm*1.05 g/ cm=4.7754g故 V(总)= V（塑件）+ V（浇注）=4.548c
17、m+7.22 cm11.768gM(总)= M（塑件）+ M（浇注）=7.581g+4.7754g12.36g2. 注塑机的选用2.1 注塑机两种类型的优、缺点采用卧式注射机的优点是注射部分和锁模部分在同一水平线上，工作位置低，操作方便，稳定性好，顶出后塑件可以自动脱模，是应用广泛的注射机，适用于大、中、小个各型注射机，但唯一的缺点是占地面积大。采用立式注射机的优点是占地面积小，缺点是操作位置高，对于注射量大的注射机，势必使注射机高度增加，操作台升高，操作不方便，注射机的工作稳定性也减少。因此，立式注射机多限于小型注射机。2.2 注塑机的选用根据塑件制品的体积或质量，查模具设计与制造实训的附录
18、5的附表5-1选定注塑机型号为：XS-Z-125。注塑机的参数如表2所示： 表2：注塑机参数: 螺杆（柱塞）直径（mm）30，42，45最大理论注射容量（cm）125注射压力（N/ cm）（12000）14600，11900，10400锁模力（KN）(1000)900拉杆间距（H*V）/（mm*mm）487*450最大注射面积（cm）（300）320最大模具厚度H（mm）300最小模具厚度H1（mm）200（145+10）模板最大距离L。（mm）600模板行程L1（mm）（375）300喷嘴圆弧半径R（mm）12喷嘴孔径d（mm）3喷嘴移动距离（mm）210推出形式两侧顶出，没有推板，机械推出
19、其他总力280KN，开模力8T，顶杆最大距离190 mm3.模具结构设计3.1分型面的确定选择分型面应考虑的问题是：1、是否能确保塑件的成型质量；2、分型面设置的部位再清除毛刺及飞边时是否容易；3、是否有利于排除模型腔内的气味；4、动模与定模分开后，塑件能否留在动模内。分型面选择需遵循以下几个原则：1，分型面应设置在塑件外形最大轮廓处；2，分型面选择应尽可能使塑件留在动模；3，分型面选择应保证塑件的精度要求；分型面选择应考虑塑件外观质量；5，分型面选择应考虑排气效果；6，拔模斜度较小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件的中间部位。该塑件为圆形，表面质量无特殊要求，塑件的高度为35mm
20、，分型面选择如图2所示，这样既能降低模具的复杂程度，减少模具的加工难度，又便于成型后的脱模。图2 分型面选择3.2 浇注系统的设计浇注系统是指模具中由注塑机喷嘴到型腔之间的进料通道。浇注系统的作用是：将塑料熔体均匀的送到每个型腔，并将注射压力有效地传送到型腔的各个部位，以获得形状完整、质量优良的塑件。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。对于浇注系统设计的要求如下：1、重点考虑型腔布局；2、热量及压力损失要小，则浇注系统流程应尽可能短，截面尺寸尽可能大，弯折尽量少，表面粗糙度要低；3、均衡进料，即分流道尽可能采用平衡式布置；4、塑料耗量要少，满足各型腔充满的前提下，浇注系统容
21、积尽量小；5、消除冷料，浇注系统应尽能收集温度较低的“冷料”；6、排气良好7、防止塑件出现缺陷，避免熔体出现不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力；8、保证塑件外观质量；9、较高的生产效率；10、充分利用塑件熔体的流动特性。3.2.1 主流道设计主流道是指注射机喷嘴与型腔（单型腔）或与分流道连接的这一段进料通道，是塑料熔体进入模具最先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。在卧式注射机模具中，主流道垂直于分型面。根据塑料模设计手册查得XS-Z-125型注塑机喷嘴前端孔径D=4mm,喷嘴前端球面半径R=12mm。根据模具主流道与喷嘴的关系R=R+(23)mm及D=D+(0.51)mm，故取主流道球
22、面半径R=14mm,小端直径D=5mm.为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为26，表面粗糙度Ra2000时K取0.07；F=400 cm2000 cm时，K取0.08；F400 cm时，K取0.09 F=270*260*10cm=841 cm 故取K=0.08所以 d=K=0.08*=22.31 mm。故d取20 mm。（2） 导套的设计导套的引入可节省材料，减少生产成本。根据导柱的尺寸及导柱、导套的配合关系，查压铸模设计手册表6-46，得出导套的主要形式及主要尺寸如图13所示：图13 导套图4：导套主要尺寸3.7.2 导柱、导套在模板的位置根据压铸模设计手册之三，查得
23、导柱、导套在模板的位置如图13所示： 图13 导柱、导套在模板的位置其中圆柱的圆心位置距离板边缘的距离为：H1.5d。即：H1.5*20=30mm故H取35mm。3.8 成型零件工作尺寸计算成形零件的工作尺寸是指凹模和型芯直接构成塑件的尺寸。在成形尺寸计算之前，还需注意以下三点：（1）针对塑料模的分型面处容易出现飞边的特点，在计算成形尺寸时，必须按分型面接触面积的大小，分别减去飞边厚度0.020.05mm；（2）塑件成型后为了脱模方便，沿脱模方向应设计脱模斜度，一般情况下，脱模斜度不包括在塑件图的尺寸公差范围内，其中外形尺寸以大端尺寸符合制件图纸的尺寸公差要求，斜度取向小端方向上；内形则以小端
24、尺寸符合制图纸的尺寸公差要求，斜度去向大端方向；（3）对塑件图纸进行认真的消化，分析塑件图中未注公差的尺寸中哪些尺寸属于负公差，哪些尺寸属于正公差，以及哪些尺寸属于正负公差，分别用相应的计算公式计算。3.8.1 影响工作尺寸的因素（1）成形收缩 塑件成形后的收缩率与多种因素有关。再在计算工作尺寸时，通常按平均收缩率计算： =()*100% 式中 塑件的平均收缩率 塑件的最大收缩率 塑件的最小收缩率（2）模具成形零件的制造公差 它直接影响塑件的尺寸公差，成形零件的精度高，则塑件的精度也高。模具设计时，成形零件的制造公差可选为塑件公差的，或选用IT7IT8级精度，表面粗糙度为Ra0.80.4um。
25、（3）模具成形零件的磨损 模具使用过程中由于塑件熔体、塑件对模具的作用，成形过程中可能产生的腐蚀气体的锈蚀以及模具维护时重新打磨抛光等，均有可能时成形零件发生磨损。在计算成形零件工作尺寸时，磨损量应根据塑件的产量、塑件品种、模具材料等因素来确定。一般来说，对中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的，对于大型塑件则取塑件公差的以下。此外，模具安装、配合的误差，塑件的脱模斜度等都会影响塑件的尺寸精度。3.8.2 凸、凹模工作尺寸的计算成形零件的工作尺寸是根据塑件成形收缩率、成形塑件的制造公差和模具成形零件磨损量来确定的。各公差根据机械设计课程手册查得。（1）凹模和型芯的径向尺寸凹模 = （式1）式中：
26、凹模、型芯的径向工作尺寸，mm; 塑件的平均收缩率； 塑件的径向尺寸，mm; 塑件的尺寸公差，mm; x修正系数 当塑件尺寸较大、精度级别较低时，x=0.5; 当塑件尺寸较小、精度级别较高时，x=0.75。对于塑件 凹模F28.5mm、F23 mm、F30 mm、F33 mm尺寸的凹模径向尺寸： =(1+0.55%)*28.5-0.35*0.5=28.96 =(1+0.55%)*23-0.32*0.5= 22.97 =(1+0.55%)*30-0.35*0.5=29.99=(1+0.55%)*33-0.38*0.5=32.99型芯 = （式2）式中：凹模、型芯的径向工作尺寸，mm; 塑件的平均
27、收缩率； 塑件的径向尺寸，mm; 塑件的尺寸公差，mm; x修正系数 当塑件尺寸较大、精度级别较低时，x=0.5; 当塑件尺寸较小、精度级别较高时，x=0.75。对于塑件型芯F26mm、F19.5mm、F18mm、F16mm、F19mm、F20mm尺寸的径向尺寸： =26.32=19.71=18.26=26.32=19.26=20.27（2）凹模深度和型芯的高度尺寸 凹模 = （式3）型芯 = （式4）式中：、凹模、型芯高度的工作尺寸，mm; 、塑件高度尺寸，mm; x修中系数 当塑件尺寸较大、精度级别较低时，x=; 当塑件尺寸较小、静度级别较高时，x=。 对于塑件凹模4mm、13mm、18m
28、m、23mm、尺寸的深度尺寸：=3.91=12.94=17.95=22.97对于塑件型芯9.8mm、13.5mm、14.1mm、6.7mm、15mm、25mm尺寸的高度尺寸： =9.97=13.7=14.32=6.86=15.23=25.31按平均收缩率法计算模具工作尺寸有一定得误差，这是因为在上述公式中和x系数取值凭经验确定，为保证塑件实际尺寸在规定的公差范围内，尤其是对于尺寸较大且收缩率波动范围较大的塑件，需要对成形尺寸进行校核。其校核的条件是塑件成形尺寸公差应小于塑件尺寸公差。本设计凹模、型芯的其他相应尺寸均按照上述公式计算，具体数值看相应零件图。3.9 其他小件的形状及尺寸3.9.1 浇口套的形状及尺寸如图14所示图14 浇口套3.9.2 复位装置的形状及尺寸如图15所示：图15 弹簧4.
