買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 最新最全優秀畢業設計 含全套 紙和答辯論文 計說明書 題 目 汽車方向盤注塑模具設計 院 系 機械與材料工程學院 摘 要 塑料工業是當今世界上增長最快的工業門類之一，而注塑模具是其中發展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產品的生產過程和提高產品質量有很大意義。本設計介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結構與工作原理，對注塑產品提出了基本的設計原則 ；詳細介紹了冷流道注射模具澆注系統、溫度調節系統和頂出系統的設計過程，并對模具強度要求做了說明。 通過本設計，可以對注塑模具有一個初步的認識，注意到設計中的某些細節問題，了解模具結構及工作原理。 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 最新最全優秀畢業設計 含全套 紙和答辯論文 【 關鍵詞 】 塑料模具；標準；澆注系統 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 1 目 錄 第 1章 塑件機構和功能設計 1 能設計 1 料選擇 1 構 3 第 2 章 注塑成型工藝 6 塑成型工藝條件 .塑機的選擇與校核 7 塑機的選擇 8 具開模頂出行程校核 9 塑機的參數校核 9 第 3 章 模具設計 10 具設計步驟 10 架的選擇 11 第 4 章 澆注系統設計 11 11 12 口 12 文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 2 第 5 章 脫模機構設計 12 模力計算 13 桿脫模機構 15 第 6 章 冷卻系統 設計 16 參考文獻 17 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 3 第 1 章 塑件結構和功能設計 能設計 功能設計是要求塑件應具有滿足使用目的功能 ， 鈕表面要求光滑美觀無毛刺，不得有裂痕、擦損、缺口及明顯的變形。該塑件是日用品 ， 要承受不斷的壓力和摩擦，要考慮它的表面磨損程度，又因為經常和人體接觸，要求耐腐蝕，選擇特殊的表面處理，延長磨損期；塑件的工作溫度是室溫 ， 這使得在材料 選擇時對熱變形溫度 ， 脆化溫度 ， 分解溫度的要求降低 ;作為一種日用品 ， 生產批量應該是大批大量生產 ， 這樣 ， 就必須考慮生產成本和模具壽命 ，在材料的選擇時要綜合各種因素 ;此外 ， 塑料都會老化 ， 要綜合考慮它的使用壽命 此要考慮采用絕緣材料。 料選擇 通常 ， 選擇塑件的材料依據是它所處在的工作環境及使用性能的要求 ， 以及原材料廠家提供的材料性能數據 要考慮的主要是材料的力學性能 ， 如屈服應力 ， 彈性模量 ， 彎曲強度 ， 表面硬度等 強度高 ， 其次才是成型難易和經濟性問題。買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 4 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 5 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 6 和機械加工一樣要考慮到加工工藝問題，模具成型也要考慮到材料的注塑特性，在各特點都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標準。 成型特性上以 好，由于是一般性民用品，所以價格上是需要考慮的，我們主要要求是價格和沖擊韌性力學強度 ， 其它如拉伸強度 ， 斷裂伸長率等則是次要考慮的指標 (這由塑件的工作環境決定 ). 塑件材料是最初選定的 丙烯腈 苯乙烯共聚物 脂微黃色或白色不透明，是丙烯腈 烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學腐蝕，丁二烯使聚合物具有優越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動性。因此脂具有突出的力學性能和良好的綜合性能。同時具有吸濕性強，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩定性好，塑件盡可能偏大的脫模斜度。 料主要的性能指針 密度 ( 縮率 % 點 130160 熱變形溫度 45N/ 6598 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 7 彎曲強度 80 拉伸強度 3549 拉伸彈性模量 曲彈性模量 縮強度 1839 缺口沖擊強度 120 硬 度 6 體積電阻系數 1013 擊穿電壓 15 介電常數 論：本產品采用 構 D E T A L L A L E 2 : 1圖 1原始零件圖 塑料制件的結構工藝性是指塑件結構對成型工藝方法的適應性 一方面成型會對塑件的結構 ， 形狀 ， 尺寸精度等諸方面提出要求 ， 以便降低模具結構的復雜程度和制造難度 ， 保證生產出價廉物美的產品 ;另一方面 ，模具設計者通過對給定塑件的結構工藝性進行分析 ， 弄清塑件生產的難點 ， 為模買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 8 具設計和制造提供依據 個盲孔，盲孔的深度 H 一般不超過孔徑的 4 倍， H 4D，該塑件的最大孔深為 28，孔徑可以取短半軸的直徑為12，所以該塑件的盲孔形式是可以脫模的。 （ 1） 壁厚 各種塑件 ， 不論是結構件還是板壁 ， 根據使用要求具有一定的厚度 ， 以保證其力學強度 在滿足力學性能的前提下厚度不宜過厚 ， 不僅可以節約原材料 ， 降低生產成本 ， 而且使塑件在模具內冷卻或固化時間縮短 ， 提高生產率 ;其次可避免因過厚產生的凹陷 ， 縮孔 ， 夾 心等質量上的缺陷 壁厚推薦值 : 最小壁厚 小型件壁厚 中型件壁厚 大型件壁厚 論：本產品壁厚為 3去產品中間部分。 （ 2） 脫模斜度 由于塑件成型時冷卻過程中產生收縮 ， 使其緊箍在凸模或型芯上 ， 為了便于脫模 ， 防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損 ， 與脫模方向平行的塑件內 ，外表面都應具有合理的斜度 . 結論：本產品采用 脫模斜度推薦值 :制件外表面 40制 件內表面351塑件內表面在造型時就有弧度 ， 如果要有脫模斜度就是在凹槽和鎖位處 ，這不僅對脫模有好處，而且可以更好的鎖緊。 （ 3） 圓角 塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時才采用尖角結構。尖角容易產生應力集中，在受力或受沖擊載荷時會發生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時也有利于融料在模具型腔內的流動和塑件的脫模。圓角的取值與應力集中的關系遵循 R/T 函數關系，當 R/T=后應力集中變的緩和，該塑件的圓角取 結論：本產品塑件的圓角取 2 章 注塑成型工藝 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 9 塑成型工藝條件 (1)溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發生 ”流涎現象 ”；模具溫度一般通過冷卻系統來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應避免制件脫模后發生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。 (2)壓力；注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及 材料有關。對于像 動性好的料，保壓力應該小些，以避免產生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據生產經驗，背壓的使用范圍約為 (3)時間；完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其它時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質 量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產中注射時間一般為 35 秒，保壓時間一般為 20120 秒，冷卻時間一般為 30120 秒（這三個時間都是根據塑件的質量來決定的，質量越大則相應的時間越長）。確定成型周期的經驗數值如表 2示。 表 2成型周期與壁厚關系 制件壁厚 /型周期 / s 制件壁厚 / 型周期 / s 0 5 5 5 2 5 8 5 結論： 經過上面的經驗數據和推薦值，可以初步確定成型工藝參數，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數設置也不一致，結合兩者的買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 10 合理因素，初定制品成型工藝參數如表 3示。 表 2制品成型工藝參數初步確定 特性 內容 特性 內容 注塑機類型 螺桿式 螺桿轉速（ r/ 48 噴嘴形式 通用 式 模具溫度 50 噴嘴溫度 () 180 后段溫度 () 150170 中段溫度 () 180190 前段溫度 () 200210 注射壓力 0 保壓力 0 注射 時間 s 2 保壓時間 s 5 冷卻時間 s 10 其他時間 s 3 成型周期 s 20 成型收縮 (%) 處理溫度 70 ，保溫時間 2 小時。 塑機的選擇和校核 擇注塑機 由公稱注射量選定注射機 由注射量選定注射機 G 建模分析得單個塑件：（材料密度取 =: 總體積 V= 總質量 M= g； 流道凝料 流道凝料的體積 (質量 )是個未知數 ， 估算 ， 塑件越大則比例可以取的越小 )； 實際 注射質量為 M 實 = 實際注射量為 :V 實 = 根據實際注射量應小于 公稱注射量原則 ， 即： V 實 V 公 = V 實 / 一次成型的塑料重量（塑件與流道凝料之和）應在注塑機理論注射量的10%間；既能保證制品質量，又可充分發揮設備的能力，則選 50%最佳。 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 11 塑件的形 狀較復雜，壁厚不均，也無特別高的精度要求，塑件的材料為度為中等，一般選用的壓力為 60 查表 【 1】 初選螺桿式注射機： 表 2注塑機的主要參數 具開模頂出行程校核 模具開模頂出行程應滿足： z 其中： 注射機 z=120 件的高度 +（ 521+（ 5=31見 z ， 注塑機型號 定注射量 120桿直徑 30射壓力 180板行程 250射方式 螺桿式 鎖模力 400出行程 70具最大厚度 250具最小厚度 150嘴圓弧半徑 出力 12桿間距 220 300噴嘴伸出量 20動機功率 11熱功率 W 機器外形尺寸 4000 1400 1600文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 12 塑機的參數校 核 根據以上計算，澆注系統的體積為 =1)最大注射量的校核計算 校核式： (公 其中： =V 公 =120=96 見滿足校核式，即所設計模具注射量滿足 大注射量要求。 (2)注射機壓力的校核 注射機的最大注射壓力， 成型塑件所需的注射壓力， ， 機 =135見 (3)模具 鎖模力 校核 1 mF nA p 型（ 4 式中 1A 單個塑件在分型面上的投影面積 ( 2 n 型腔個數 塑料熔體對型腔的平均壓力（ 投影面積 21 3 9 2 m 根據查參考文獻 2表 2 5 以 661 . 3 5 4 3 9 2 . 7 7 1 0 3 5 1 0 7 4 2 3 3 . 5 3 7 . 4 K N 綜合驗證， 注射機完全能滿足此模具的注射要求 . 第 3 章 模具設計 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 13 具設計步驟 （ 1）項目初始化：材料 縮率為 （ 2）模具坐標系：編輯工件坐標系，設定模具坐標系； （ 3）工件 ： x=160mm,z 向下 =3035 （ 4）型腔布局：一模一腔，刀槽型號為 1，自動對準中心； （ 5）模型修補：構造曲線，用網格曲面修補，然后轉化為內部曲面； （ 6）分型：先創建型芯，后創建型腔； （ 7）添加模架 :730,0 0,； （ 8）添加標準件： 20,8； 4； 8 5 ,0； ,00； (9)修剪頂桿； （ 10）添加澆注系統； （ 11）添加 冷卻系統； （ 12）建腔； 架的選擇 模具的大小主要取決于塑件的大小和結構，對于模具而言，在保證足夠強度和剛度的條件下，結構越緊湊越好。為節約模具鋼材和便于熱處理，根據產品的外形尺寸，就可以大致確定模架的大小。 注塑模模架國家標準有兩個，即 12556 1990塑料注射模中小型 模架及其技術條件和12555 1990 塑料注射模大型模架。前者適 用 于 模 板 尺 寸 為BL56000者 的 模 板 尺 寸 BL（ 63030買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 14 （ 1250000 由于塑料模具的蓬勃發展，現在在全國的部分地區形成了自己的標準 。本設計中采用 200 230模架，導柱的直徑為 20 模架的結構如圖 3 圖 3架圖 第 4 章 澆注系統設計 流道 主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸在線，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關，如圖 5示： 查表得知 注射機的噴嘴孔直徑 4嘴球半徑 2 故取模具澆口套主流道小端直徑為 : d= +具澆口套主流道球面半徑為： R= 1 2） =12+2=14主流道設計成圓錐形，錐度取 4。 由于主流道要與高溫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澆口套，以便選用優質的鋼材 單獨加工和熱處理。 流道 常用分流道斷面尺寸推薦如表 5示。 表 5道斷面尺寸推薦值 塑料名稱 分流道斷面直徑 料名稱 分流道斷面直徑 聚乙烯 尼龍類 聚甲醛 丙烯酸 抗沖擊丙烯酸 醋酸纖維素 聚丙烯 異質同晶體 0 810 810 510 810 聚苯乙烯 軟聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 熱塑性聚酯 聚苯醚 聚砜 離子聚合物 聚苯硫醚 0 0 6 0 0 0 3 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 15 在該模具上取圓形斷面形狀，材料采用的是 以采用直徑為 5流道。 口 可適用于各種澆口 ， 為了不影響外觀 ， 簡化模局結構 ，確定本設計采用扇形側澆口。 氣系統設計 該模具不是高深行腔，可以通過分型面和頂桿來排氣，不需要另設排氣槽。 第 5 章 脫模機構設計 本設計使用簡單的推桿脫模機構，因為該塑件的分型面簡單，結構也不復雜，采用推簡單的脫模機構可 以簡化模具結構，給制造和維護帶來方便。在對脫模機構做說明之前，需要對脫模力做個簡單的計算。 模力的計算 塑件在模具中冷卻定型時，由于熱收縮的原因其體積和尺寸都會逐漸縮小。在塑料的軟化溫度以前收縮并不造成對型芯的包緊力，但制品固化后的繼續降溫則會對型芯產生包緊力，包緊力帶來正壓力，其垂直于型芯表面。脫模溫度越低，正壓力越大。脫模是必須克服該包緊力所產生的摩擦力。對于不帶通孔的殼體類塑件，脫模時還需克服大氣的壓力。此外，還需克服塑件與鋼材之間的黏附力及脫模機構本身運動時所受到的摩擦阻力。由于在注塑成型時 所用的塑料一般都含有適量的脫模劑，故塑件與鋼材之間的黏附力很小，可忽略不計。 正壓力計算 要確定將塑件從圓錐型芯上脫下的摩擦阻力，應先計算塑件收縮時對型芯的正壓力。因塑件壁厚與直徑之比 1 1 0 0 2 0 ，可近似用型芯半徑 r 代替塑件的平均半徑出塑件由于收縮而產生的對型芯的正壓力 P 2 c o s c o s( 1 )t （ 5 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 16 其中 E 拉伸彈性模量 塑料的收縮率（ m/m） 塑料的泊松比 塑件的拔模斜度角 t 塑件的壁厚 緊力計算 全面積所受的總壓力為被制件包緊部分的長度為 l, 取高度為 一圈作微分單元， 圖 5徑為 r，其表面積為 圖 52c o r 該段所受的包緊力為 c o s 22 c o s ( 1 ) 1pd l E t E d 薄壁塑件收縮使型芯全面積所受的總壓力為 021211d l E t l （ 5 同理，側型芯所受的包緊力為1 112 1 t l 其中 1t 側孔周圍的壁厚，取近似值 10l 側孔的深度 脫模力計算 塑件包緊型芯時，其受力如圖 5示，該圖把空間匯交力系簡化在平面上，兩個對稱的2替垂直于全圓錐表面的總包緊力 兩個對稱的表面摩擦力2替作用在全圓錐表面上的 由于型芯有錐度，故在抽拔力 1用 下，塑件對型芯的正壓力降低了1 g，這時摩擦阻力為1( s i n )f p dF f F F 紙 交流資料 14951605 17 沿 o 軸方向 由平衡方程式 0即1c o s s i nf d F（ 5 11( s i n ) . c o s s i np d d F F F （ 5 1c o s ( )1 s i n c o f t gF f （ 5 式中 1 克服因包緊力而產生的摩擦力所需的抽拔力 f 脫模系數（摩擦系數） 因塑件底部沒有孔，在推出時還需克服大氣壓力造成的阻力20式中 A 垂直于開模方向型芯的投影面積 氣壓力按 10N/算 不計塑料對鋼材粘附力和機構運動的摩擦阻力時，總抽拔力12d d F所以單個塑件所需的抽拔力為 c o s ( ) c o s ( )1 0 2 1 01 s i n c o s 1 1 s i n c o f t g l f t E t （ 5 其中 l =28 , A= 表 4： 51 . 8 2 . 6 1 0E M P a， ， 0 0 f ， =脫模力準確計算很困難 ，為了可靠推出，對這里的 E、 、 f 取上限。 代入數值得 353 2 8 1 0 ( 0 . 5 5 0 . 0 0 8 7 )2 3 . 1 4 2 . 6 1 0 0 . 7 2 . 5 1 0 1 0 1 . 3 2 1 0 0 . 2 71 0 . 3 8 1 所以沿開模方向所需的總抽拔力為 4 4 1 0 0 . 2 7 4 0 1 . 0 8 N 桿脫模機構 推桿脫模機構是最簡單、最常用的一種形式，具有制造簡單、更換方便、推買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 18 出效果好等特點。推桿直接與塑件接觸，開模后將塑件推出。 推桿的截面形狀；可分為圓形，方形或橢圓形等其它形狀，根據塑件的推出部位而定，最常用的截面形狀為圓形；推桿又分為普 通推桿和成型推桿兩種，前者只是起到將塑件推出的作用，后者不僅如此還能參與局部成型，所以，推桿的使用是非常靈活的。 推桿尺寸計算：本設計采用的是推桿推出，在求出脫模力的前提下可以對推桿做出初步的直徑預算并進行強度校核。本設計采用的是圓形推桿，圓形推桿的直徑由歐拉公式簡化為 D =k( 21 （ 5 d 推桿直徑； n 推桿的數量， n 取 4； L 推桿長度（參考模架尺寸，估取 L= 162 ； E 推桿材料的彈性模量，取 E=05 k 安全系數，取 k= 總的脫 模力，N）； 代入數據得 ，考慮到塑件較薄，為確保因頂桿截面太小而頂壞塑件，這里選擇 D=4頂桿，每個產品設計成用 1 根頂桿推出。 推桿的固定形式：推桿的固定形式有多種，但最常用的是推桿在固定板中的形式，此外還有螺釘緊固等形式。 推出機構的導向：當推桿較細或推桿數量較多時，為了防止因塑件反阻力不均勻而導致推桿固定板扭曲或傾斜折斷推桿或 發生運動卡滯現象，需要在推出機構中設置導向零件，一般稱為推板導柱。 推出機構的復位：脫模機構完成塑件的頂出后，為進行下一個循環必須回復到初始位置，目前常用的復位形式