【正文】 到了一些問題，通過對(duì)問題的探索與分析，在老師和同學(xué)的熱情幫助下，問題最后得到圓滿解決，也讓我更深刻的知道了模具設(shè)計(jì)各個(gè)階段的特點(diǎn)和要求，認(rèn)識(shí)到了機(jī)械專業(yè)的重要性和嚴(yán)謹(jǐn)性，達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的。并且，通過這次設(shè)計(jì)，我了解了注射模設(shè)計(jì)概況，熟悉了注射設(shè)備，基本掌握了注射成型的一般原理。 玩具汽車外殼的模具設(shè)計(jì) 25 6 工作原理分析 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)到此基本結(jié)束，結(jié)合整個(gè)設(shè)計(jì)過程，最后設(shè)計(jì)出了一套生產(chǎn)玩具塑料外殼的模具，其基本的工作原理如下，首先是模具設(shè)計(jì)完畢后組裝合模，然后將模具放置在合適的注塑機(jī)內(nèi)，注射機(jī)開動(dòng)后開始注射熔料，待注射劑注塑完畢后，熔體充滿型腔并且經(jīng)過保壓，補(bǔ)縮，冷卻定型后開模，在開模的過程中，首先是注射機(jī)合模系統(tǒng)和帶動(dòng)動(dòng)模向后移動(dòng)，塑件包在凸模上，此時(shí)，隨著分開，斜導(dǎo)柱發(fā)揮作用，促使滑塊向兩次涌動(dòng)，從而使側(cè)型芯向兩邊 移動(dòng)分開，那么，側(cè)向分型與抽芯結(jié)束，繼續(xù)移動(dòng)后，頂針將塑件頂出，整個(gè)工作順利完成。 圖 配合 對(duì)于固定在模板內(nèi)部分如上圖，與模板內(nèi)安裝孔采取 H7/m6 的過度配合，斜導(dǎo)柱直徑計(jì)算：可以利用查表法，首先，求得抽芯力 F 和已經(jīng)選定的斜導(dǎo)柱傾斜角 ? ，在 文獻(xiàn) [15]表 中查到最大彎 曲力為 11kN。 側(cè)滑塊與斜導(dǎo)柱工作部分采用 H11/b11。 3176。最好。 玩具汽車外殼的模具設(shè)計(jì) 24 圖 側(cè)向抽芯 采用的是側(cè)型芯滑塊抽芯方向與開合模方向垂直的方式。 ???s 則， 39。抽芯距的確 定：側(cè)向抽芯距一般比塑件上的側(cè)凹，側(cè)孔的深度或者凸臺(tái)的高度大23mm。 抽 芯 力 的 確 定 。 圖 塑件結(jié)構(gòu)圖 那么塑件就不能直接有推桿推出脫模。 玩具汽車外殼的模具設(shè)計(jì) 23 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇 在本次的模具設(shè)計(jì)中，觀察塑件結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，塑件在和開合模方向不同的內(nèi)側(cè)有通孔。則，選取水孔直徑為 8mm。 一般情況下，水孔的直徑可以根據(jù)塑件的平均壁厚來(lái)確定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)的塑件壁厚為 2mm。 (1) 冷卻管路的位置與尺寸 塑件壁厚應(yīng)該盡可能維持均勻。冷卻孔道應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，以方便加工 與組裝。在脫模時(shí)，必須要使模玩具汽車外殼的模具設(shè)計(jì) 22 具降溫，則為此模具設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，選用最普遍的循環(huán)式水冷方式，如下圖。一般情況下，查閱文獻(xiàn) [15]中的表 可知， ABS 的成型溫度為 200— 270℃。推桿與推桿孔配合選為8/8 fH 。材料選擇為 T10A,熱處理要求為 46— 50HRC。推桿的直徑大于5mm。 圖 推桿布置 （ 2）推桿的設(shè)計(jì) 由于在脫模時(shí)，塑件的溫度較高，推桿直接過大容易給塑件表面照成損壞，直徑過小，則容易應(yīng)力集中， 通過查閱一些設(shè)計(jì)資料和別人經(jīng)驗(yàn)。其是由一塊與凸模按照一定配合精度想配合的模板和推桿組成，在推出機(jī)構(gòu)開始工作后，推桿推動(dòng)推件板，推件板從塑件端面將其從型芯中推出，這種推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，連貫性強(qiáng)。 （ 5） 推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作要可靠。 （ 3） 塑件的外觀質(zhì)量要有 保證。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。所以，當(dāng)塑件表面沒有留下焦痕時(shí)，可以認(rèn)為型腔內(nèi)的排氣是充分的。 玩具汽車外殼的模具設(shè)計(jì) 19 圖 型芯 3D 圖 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在注射過程中，排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也很重要，因?yàn)?，塑件材料在注塑過程中，會(huì)不可避免的摻入氣體，混合氣體，如果模具的排氣不正常，會(huì)造成模具沖模量不夠，有可能會(huì)造成局部高壓現(xiàn)象，從而使塑件質(zhì)量不均勻。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計(jì)是注射模具的重要部分。 由分型面分型面的選擇而選擇模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式，經(jīng)過考慮分析，導(dǎo)柱導(dǎo)套選擇選正裝。它的意思就是： AB板的尺寸為250X450mm。 模架的選擇 根 據(jù) 對(duì) 塑 件 的 綜 合 分 析 ， 確 定 該 模 具 是 單 分 型 面 的 模 具 ， 由GB/《塑料注射 模中小型模架》可選擇 CI 型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下： 圖 模架 CI型模具定模采用兩塊模板，動(dòng)模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模架，適合側(cè)澆口，潛伏式澆口，采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的注射成形模具。其導(dǎo)套的固定配合采用 H7/n6 或者較松的過盈配合。其他的零件，如支撐板，墊塊，要求強(qiáng)度足夠，由于都是標(biāo)準(zhǔn)件，都可以參照上述標(biāo)準(zhǔn)。 動(dòng)模板和定模扳必須要有足夠強(qiáng)度和剛度，一般，小型的模具要求兩個(gè)模板厚度大于 13mm。模架的作用就是保證凹凸模在開合模時(shí)正確的對(duì)準(zhǔn)。 冷料穴一般開設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為 mm7 ，目的是為了保證冷料體積小于冷料穴體積。 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴也是澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一部分，其一般設(shè)置在主流道和分流道的末端，它的作用就是為了容 納在注射過程中的一部分凝料，在塑料剛進(jìn)入模具中，最前部分的凝料遇到溫度角度的模具會(huì)發(fā)生塑邊，這樣使其流動(dòng)性減緩，不利于后面的塑料的進(jìn)入成型，同時(shí)，結(jié)束注射分模時(shí)，在拉料桿的作用下，主流道的凝料在澆口套中被拉出，推出機(jī)構(gòu)開始工作，將塑件推出。（ 根據(jù)塑件壁厚的 3231? ），寬度 b 取。 側(cè)澆口的寬度和深度尺寸計(jì)算 30/)(b A?? （ 51） ?)(t ?? （ 52） 其中 b 是側(cè)澆口寬度， A 是塑件外側(cè)表面積， t 是側(cè)澆口深度， ? 是側(cè)澆口玩具汽車外殼的模具設(shè)計(jì) 16 塑件的壁厚。 根據(jù)澆口選用原則和為保證塑件表面質(zhì)量及美觀效果，由于澆口界面小，去除澆口比較容易，不留明顯痕跡，故采用側(cè)澆口。側(cè)澆口直接在中間的圓端面處進(jìn)， 玩具小車車架 組裝后，澆口被遮擋起來(lái)。要做到這一點(diǎn)必須使 (1)流程 (包括分支流程 )為最短； (2)每一股分流都能大致同時(shí)到達(dá)其最遠(yuǎn)端； (3)應(yīng)先從壁厚較厚的部位進(jìn)料； (4)考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。澆口的位置與設(shè)計(jì)直接關(guān)系到制件的質(zhì)量好壞。如圖所示。設(shè)計(jì)中要注意盡量減少流動(dòng)過程中的熱量損失與壓力損失。 圖 定位圈零件圖 （ 4） 主流道襯套的固定 主流道襯套的固定，直接采用 2 個(gè) M5X20 的螺絲直接鎖附固定。將主流道襯套和定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合固定在模板上，襯套與定模板的配合采用 67/mH 的過渡配合，澆口套和定位圈采用 H9/f9 的配合。本次設(shè)計(jì)取直徑 5mm。 （ 1） 主流道的尺寸 根據(jù)文獻(xiàn) [3]圖（ 6）， 查表可知 ,主流道各具體尺寸如下： 主流道上下尺寸分別為 和 6mm。澆口套采用碳素工具鋼材料熱處理，熱處理硬度 53— 57HRC。到 6176。 為了使主流道的熔料能夠進(jìn)入順利，所以主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角 ? 取玩具汽車外殼的模具設(shè)計(jì) 13 為 3176。本設(shè)計(jì)中，主流道的設(shè)計(jì)，是垂直于分型面的，而且，主流道是在澆口套里面，截面為圓形。因?yàn)闊o(wú)流道凝 料澆注系統(tǒng)的模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，加工困難，而普通流道系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，適合簡(jiǎn)單塑件的生產(chǎn)。 所以本設(shè)計(jì)中采用普通點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)。 (3)防止型芯的變形和嵌件的位移，避免塑料熔體直接沖擊小的型芯和嵌件。 確定澆注系統(tǒng)的原則 在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列有關(guān)因素： （ 1）了解塑 料成型特性：澆注系統(tǒng)是與塑料的性質(zhì)有關(guān)，只有澆筑系統(tǒng)適應(yīng)了塑料的性質(zhì)，才能順利注塑生產(chǎn)，保證質(zhì)量。 澆注系統(tǒng)組成 普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個(gè)部分。本次設(shè)計(jì)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，兩個(gè)模具腔之間距離選擇為 35mm。 圖 分型面示意圖 玩具汽車外殼的模具設(shè)計(jì) 11 型腔的布局 模具的型腔數(shù)量確定為一模兩腔后，就要考慮到型腔的布局，在通常的確定主流道位置后，型腔的布局要滿足幾個(gè)條件，首先，盡量保證各個(gè)型腔所獲得的注塑壓力均等，獲得的塑料量一樣，其次是主流道到各個(gè)型腔的流程要盡量的短，以降低廢料率，最后，各個(gè)型腔之間的間距要稍微大點(diǎn)，一面互相影響成型。并選擇在塑件的 最大平面處，玩具小車的最大截面處如下圖。 選擇分型面時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮： （ 1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處； （ 2）分型面的選擇應(yīng)有利于塑件順利脫模； （ 3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量； （ 4）分型面的選擇應(yīng)有利于模具的加工； （ 5）分型面的選擇應(yīng)有利于排氣； （ 6）使塑件易于脫模。 玩具汽車外殼的模具設(shè)計(jì) 10 5 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 分型面的設(shè)計(jì) 將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時(shí)能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接 觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個(gè)塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。 型腔數(shù)目的確定 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模 2 腔，進(jìn)行加工生產(chǎn) [10]。而且保壓還要做到保壓前澆口已經(jīng)凍結(jié)，這樣就會(huì)防止?jié)部诘沽鞯默F(xiàn)象。 （ 2）注射過程，一般就是加料，塑化，冷卻，脫模這幾個(gè)過程，首先是加料，加料要注意，要根據(jù)注塑量而定，不能太多或 者太少，其次是塑化，塑化是使塑料由固體加熱攪拌變成液體，只有充分的塑化，塑料才能在各處溫度一致的情況下，使塑料充分順利的進(jìn)入模具，才能保證生產(chǎn)的連續(xù)性，這也是為什么要選擇螺桿式注射機(jī)的原因。 玩具汽車外殼的模具設(shè)計(jì) 9 注射成型工藝 注射成型工藝過程包括成型前的準(zhǔn)備，注射過程和塑件后期處理三部分。 ABS 還可用來(lái)制造水表殼，紡織器材，電器零件、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、農(nóng)藥噴霧器及家具等。 ABS 比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。因此，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理； ABS 在升溫時(shí)黏度增高，黏度對(duì)剪切速率的依賴性很強(qiáng)，因此模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)澆口形式，成型壓力較高，塑件上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響及小。 ABS 在 40℃時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在 40 至100℃的溫度范圍內(nèi)使用 [8]。 ABS 的性能指標(biāo) 彎曲強(qiáng)度 80Mpa，拉伸強(qiáng)度 35 49Mpa，拉伸彈性模量 ，彎曲彈性模量 ，壓縮強(qiáng)度 18 39Mpa，缺口沖擊強(qiáng)度 11 20 ，硬度 62 86HRC，體積電阻系數(shù) ，收縮率 范圍內(nèi)。 ABS 表面受冰醋酸，植物油等化學(xué)藥品的侵蝕時(shí)會(huì)引起應(yīng)力開裂， ABS 有一定的硬度，他的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸穩(wěn)定性較好，易于成型加工，經(jīng)過調(diào)色配成任何顏色。既有較好的抗沖擊強(qiáng)度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。是一種良好的熱塑性塑料。丙烯腈使 ABS 有良好的耐腐蝕性、耐熱性及表面硬度，丁二烯使 ABS 堅(jiān)韌，苯乙烯使 ABS 有良好的加工性和染色性能。 圖 塑件分析 玩具汽車外殼的模具設(shè)計(jì) 7 3 塑料材料分析 塑料材料的基本特性 ABS 是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚而成的。而且，塑件的型腔的表面粗糙度要小于型芯，通過對(duì)本次設(shè)計(jì)塑件的表面分析，該玩具小車外部的表面粗糙度要大于內(nèi)部，所以，我取值內(nèi)部 Ra 為 ,外部取其 2 倍，為 。 塑件的 孔 塑件上的孔一般有兩種，通孔和盲孔，孔的要求就是，孔與孔的邊緣或者孔邊緣與制件外壁的距離應(yīng)該不小于孔徑，本塑件，有一個(gè)通孔和 2 個(gè)盲孔，對(duì)于這個(gè)通孔來(lái)說(shuō)，其直徑較大， 4mm，而且深度較淺，就采用一段固定的型芯來(lái)加工的方法，由于盲孔的成型比較深，且直徑較小，可以采用 成型后在機(jī)加工的方法。 塑件在成型時(shí)應(yīng)該避免形成尖角，因?yàn)榧饨侨菀仔纬删植繎?yīng)力性集中 ，而且不利于塑件的美觀和強(qiáng)度。 塑件的壁厚 塑件的壁厚對(duì)模具有一定的影響，一般來(lái)講，壁厚越小越好，壁厚要有足夠的強(qiáng)度和剛度，但對(duì)于一些大型的塑件來(lái)講，壁厚過小的話 ，填充的阻力就比較大，不易于成型，經(jīng)過查閱文獻(xiàn) [4]中的表 和表 ，在首次模具設(shè)計(jì)中，本著簡(jiǎn)單，方便的原則，我測(cè)量塑件的壁厚為 玩具汽車外殼壁厚均勻，所以周邊和底部壁厚均可為 2mm 。本次設(shè)計(jì)中，按照一般的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)取值為 30′ — 1176。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用 MT3 級(jí)精度，未注的就采用 MT5 級(jí)精度。 圖 正面 3D 視圖 玩具汽車外殼的模具設(shè)計(jì) 3 圖 背面 3D 視圖 圖 塑件零件圖 玩具汽車外殼的模具設(shè)計(jì) 4 塑件尺寸及精度 塑件尺寸的大小是受到塑料流動(dòng)性的影響的，其 塑件的精度，會(huì)受到模具制造精度的影響和塑料收縮率的影響，不同情況下，兩種因素的影響程度不同，那么在分析塑件的尺寸精度時(shí)，就要考慮到塑料的種類性能，在本次設(shè)計(jì)中，選取材料為 ABS。 2 塑件的工藝分析 在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件進(jìn)行工藝性分析，分析塑件的結(jié)構(gòu)，尺寸，表面粗糙度等，有利于設(shè)計(jì)最合理的模具。高分子聚合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能，