1、后鏡筒塑料模設計南 陽 理 工 學 院 本科生畢業設計（論文）學院（系）： 機電工程系 專 業： 機械設計制造及其自動化專業學 生： 指導教師： 完成日期 2010 年 5 月 南陽理工學院本科生畢業設計（論文）后鏡筒塑料模設計 after the tube plastic mold design總計： 畢業設計（論文）28 頁表 格： 4個插 圖 ： 20 幅南 陽 理 工 學 院 本 科 畢 業 設 計（論文）后鏡筒塑料模設計after the tube plastic mold design學 院（系）： 機電工程系 專 業： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 學 號： 指 導

2、教 師（職稱）： 評 閱 教 師： 完 成 日 期： 南陽理工學院 nanyang institute of technology后鏡筒塑料模設計機械設計制造及其自動化 任亞杰摘 要 本課題是后鏡筒塑料模設計。該課題所涉及的問題有以下幾個方面：對零件的測量、分析、繪制，塑料模具的結構設計;部分模具零件的加工工藝規程編制及加工后模具的組裝。其主要問題是塑料模具的設計。通過對后鏡筒塑料件進行測繪及對該塑件進行結構工藝性分析，設計了一副生產該塑件的一模一腔的塑料模。該模具選擇了平直形分型面，采用了點澆口三點式進料澆注系統、推桿推出機構、斜導柱側向分型抽芯機構、導柱導向結構的合模導向機構、組合式的成型

3、零件結構形式，并對成型零件尺寸進行了計算，對模具安裝的注射機進行的初步選擇和校核。關鍵詞 塑料模；工藝分析；結構；設計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 錄1. 塑件制品分析11.1 明確制品設計要求11.2.1 abs成型條件11.2.2 abs 成型特性31.3 塑件結構工藝性分析31.3.1 塑件尺寸、精度及表面粗糙度31.3.2 壁厚41.3.4 脫模斜度41.4 明確制品批量41.5 計算制品的體積和質量42. 注塑機的選用52.1 注塑機兩種類型的優、缺點52.2 注塑機的選用53.模具結構設計63.1分型面的確定63.2 澆注系統的設計63.2.1 主流道設計73.2.2 冷料穴設計73.2.3 分流道設計83.2.4 澆口的設計83.3 推出機構的設計93.

8、3.1 推出機構的結構組成93.3.2 推出機構的形式93.3.3 設計推出機構必須注意以下滿足條件93.4 推出機構的導向與復位103.4.1導向零件103.4.2復位零件103.5 側向抽芯機構設計103.5.1 斜導柱設計113.5.2 滑塊定位裝置設計133.5.3 鎖緊楔設計133.6 成形零件的設計143.6.1凹模的結構143.6.1.1 在凹模的結構設計中，采用鑲拼結構的優點143.6.1.2 采用鑲拼結構的模具設計應注意143.7 注射模導向結構的設計153.7.1 設計導柱、導套時的注意事項153.7.2 導柱、導套在模板的位置173.8 成型零件工作尺寸計算173.8.1

9、 影響工作尺寸的因素173.8.2 凸、凹模工作尺寸的計算183.9 其他小件的形狀及尺寸203.9.1 澆口套的形狀及尺寸203.9.2 復位裝置的形狀及尺寸214. 模具總體尺寸以及各模板厚度的確定215. 注射機參數的校核215.1 最大注射量的校核215.2 模具與注射機安裝部分相關尺寸計算校核225.3 開模行程校核236. 模具材料的選用236.1 模具材料的選定用原則236.2 本設計模具上零件的材料及熱處理237. 模具裝配圖及工作原理258. 部分模具零件的加工工藝規程的編制26總結27參考文獻27致謝281. 塑件制品分析1.1 明確制品設計要求下圖為后鏡筒塑三視圖 技術要

10、求：1.零件表面應無毛刺，飛邊，劃傷，起皮等缺陷；2.未注脫模斜度1；3.材料abs;4.公差等級按未注公差mt5 b級精度.該產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 塑件材料分析該塑件使用材料為苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚物（abs），該材料為讓熱塑性材料，具有良好的流動性。1.2.1 abs成型條件查塑料模設計手冊表1-4，abs的成形條件如表1：表1 abs成形條件縮寫abs注射成形機類型螺桿式密度（g/cm）1.031.07計算收縮率（%）0.30.8預熱 溫度()8085時間（h）23料筒溫度（）后段150170中段165180前段1

11、80200噴嘴溫度()170180模具溫度（）5080注射壓力（mpa）60100成形時間（秒）注射時間2090高壓時間05冷卻時間20120總 周 期50220螺桿轉速（r/min）30使用注射機類型螺桿、柱塞均可方法紅外線燈、烘箱后處理溫度（）70時間（h）24說 明該成形條件為加工通用級abs料時所用1.2.2 abs 成型特性 查塑料模設計手冊表1-5得 abs的成形特性：1、無定形料，其品種牌號很多，各品種的機電性能及成形特性也各有差異，按品種確定成形方法及成形條件；2、吸濕性強，含水量應小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應要長時間預熱干燥；3、流動性中等，溢邊料0.04

12、mm左右（流動性比聚苯乙烯，as差，但比聚碳醋酯，聚氯乙烯好）；4、比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高），料溫對物性影響較大、料溫過高宜分解（分解溫度為250左右，比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高塑件模溫宜取5060，要求光澤及耐熱型料宜取6080，注射壓力應比加工聚苯乙烯的高，一般用柱塞式注射機時料溫為180230，注射壓力為100140mpa，螺桿式注射機則取160220，70100mpa；5、模具設計是要注意澆注系統對料流阻力小，澆口處外觀不良，易發生熔接痕，應注意選擇澆口位置、形式，頂出力過大或機械加工時塑件表面呈現“白色”痕跡（但在

13、熱水中加熱可消失），脫模斜度宜取2以上1.3 塑件結構工藝性分析塑件的結構工藝性事指塑件在滿足使用要求的前提下，其結構應盡可能符合成形工藝要求，從而簡化模具結構，降低生產成本。在進行塑件結構設計時，應考慮以下幾方面的因素：1、塑件的物理與力學性能、電性能。耐化學腐蝕性能和耐熱性能等；2、塑件的成形工藝性，如流動性、收縮率等；3、模具的總體結構，特別是抽芯與脫模的復雜程度；4、模具零件的形狀及其制造工藝；5、塑件的外觀質量。塑件的結構工藝性的內容很多，現主要敘述如下內容： 1.3.1 塑件尺寸、精度及表面粗糙度（1）尺寸 塑件尺寸的大小取決于塑件的流動性。設計模具時要保證塑件零件圖上所標注的基本

14、尺寸，并保證具有精度要求的尺寸。（2）精度 abs塑料的精度等級：高精度 mt2；一般精度 mt3；該塑件的精度等級為未注公差 mt5。（3）表面粗糙度 塑件的表面粗糙度ra一般為0.8m0.2m，而模具的表面粗糙度數值要比塑件低12級，所給塑件的表面粗糙度為ra1.6m，故可實現。1.3.2 壁厚 塑件的壁厚主要取決于塑件的使用要求，但壁厚的大小對塑件的成形影響很大。壁厚過小，成形時流動阻力大，難以充型；壁厚過大則浪費材料，還易產生氣泡、縮孔等缺陷，因此必須合理選擇塑件壁厚。查中國模具設計大典第二卷 表8.5-10知，abs塑件的最小壁厚為0.75 mm,最大壁厚為3mm。通過測量該塑件的壁

15、厚為1mm故該塑件的壁厚符合要求。1.3.4 脫模斜度 脫模斜度是指平行于模具啟閉模方向，塑件壁面所應具有的傾斜度。由于塑件在模塑成形過程中，塑料從熔融狀態轉變為固體狀態，將會產生一定量的尺寸收縮，從而使塑件緊緊地包在模具型芯或型腔中凸起部分，則需在塑件內外壁有足夠的脫模斜度查中國模具設計大典第二卷表8.5-7知abs塑件外表面脫模斜度為40120；塑件內表面為301，該塑件選用的脫模斜度為1，符合設計要求。1.4 明確制品批量該產品大批量生產，故設計的模具要有較高的注塑效率，澆注系統要能自動脫模，可采用點澆口自動脫模結構，由于該塑件有3個側孔，需要側向抽芯機構，故模具采用一模一腔結構，澆口形

16、式采用點澆口，由于塑件壁薄且為圓形狀，所以采用三點進料，以利于充滿型腔。1.5 計算制品的體積和質量該產品材料為abs，有前面查表可知其密度為1.031.07 g/cm，收縮率為0.3%0.8%，計算出其平均密度為1.05 g/cm，平均收縮率為0.55%。通過ug建模測量得知該塑件的質量m（塑件）=7.581g該塑件的體積v（塑件）= m（塑件）/=4/1.05=7.22 cm式中 -塑件密度，g/ cm。澆注系統體積 v（澆注）=4.548 cm澆注系統質量m（澆注）=v（澆注）*=4.548 cm*1.05 g/ cm=4.7754g故 v(總)= v（塑件）+ v（澆注）=4.548c

17、m+7.22 cm11.768gm(總)= m（塑件）+ m（澆注）=7.581g+4.7754g12.36g2. 注塑機的選用2.1 注塑機兩種類型的優、缺點采用臥式注射機的優點是注射部分和鎖模部分在同一水平線上，工作位置低，操作方便，穩定性好，頂出后塑件可以自動脫模，是應用廣泛的注射機，適用于大、中、小個各型注射機，但唯一的缺點是占地面積大。采用立式注射機的優點是占地面積小，缺點是操作位置高，對于注射量大的注射機，勢必使注射機高度增加，操作臺升高，操作不方便，注射機的工作穩定性也減少。因此，立式注射機多限于小型注射機。2.2 注塑機的選用根據塑件制品的體積或質量，查模具設計與制造實訓的附錄

18、5的附表5-1選定注塑機型號為：xs-z-125。注塑機的參數如表2所示： 表2：注塑機參數: 螺桿（柱塞）直徑（mm）30，42，45最大理論注射容量（cm）125注射壓力（n/ cm）（12000）14600，11900，10400鎖模力（kn）(1000)900拉桿間距（h*v）/（mm*mm）487*450最大注射面積（cm）（300）320最大模具厚度h（mm）300最小模具厚度h1（mm）200（145+10）模板最大距離l。（mm）600模板行程l1（mm）（375）300噴嘴圓弧半徑r（mm）12噴嘴孔徑d（mm）3噴嘴移動距離（mm）210推出形式兩側頂出，沒有推板，機械推出

19、其他總力280kn，開模力8t，頂桿最大距離190 mm3.模具結構設計3.1分型面的確定選擇分型面應考慮的問題是：1、是否能確保塑件的成型質量；2、分型面設置的部位再清除毛刺及飛邊時是否容易；3、是否有利于排除模型腔內的氣味；4、動模與定模分開后，塑件能否留在動模內。分型面選擇需遵循以下幾個原則：1，分型面應設置在塑件外形最大輪廓處；2，分型面選擇應盡可能使塑件留在動模；3，分型面選擇應保證塑件的精度要求；分型面選擇應考慮塑件外觀質量；5，分型面選擇應考慮排氣效果；6，拔模斜度較小或塑件較高時，為了便于脫模，可將分型面選在塑件的中間部位。該塑件為圓形，表面質量無特殊要求，塑件的高度為35mm

20、，分型面選擇如圖2所示，這樣既能降低模具的復雜程度，減少模具的加工難度，又便于成型后的脫模。圖2 分型面選擇3.2 澆注系統的設計澆注系統是指模具中由注塑機噴嘴到型腔之間的進料通道。澆注系統的作用是：將塑料熔體均勻的送到每個型腔，并將注射壓力有效地傳送到型腔的各個部位，以獲得形狀完整、質量優良的塑件。澆注系統一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。對于澆注系統設計的要求如下：1、重點考慮型腔布局；2、熱量及壓力損失要小，則澆注系統流程應盡可能短，截面尺寸盡可能大，彎折盡量少，表面粗糙度要低；3、均衡進料，即分流道盡可能采用平衡式布置；4、塑料耗量要少，滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統容

21、積盡量小；5、消除冷料，澆注系統應盡能收集溫度較低的“冷料”；6、排氣良好7、防止塑件出現缺陷，避免熔體出現不足或塑件出現氣孔、縮孔、殘余應力；8、保證塑件外觀質量；9、較高的生產效率；10、充分利用塑件熔體的流動特性。3.2.1 主流道設計主流道是指注射機噴嘴與型腔（單型腔）或與分流道連接的這一段進料通道，是塑料熔體進入模具最先經過的部位，它與注射機噴嘴在同一軸心線上。在臥式注射機模具中，主流道垂直于分型面。根據塑料模設計手冊查得xs-z-125型注塑機噴嘴前端孔徑d=4mm,噴嘴前端球面半徑r=12mm。根據模具主流道與噴嘴的關系r=r+(23)mm及d=d+(0.51)mm，故取主流道球

22、面半徑r=14mm,小端直徑d=5mm.為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計成圓錐形，其斜度為26，表面粗糙度ra2000時k取0.07；f=400 cm2000 cm時，k取0.08；fpa （式2）式中：p熔融型料在型腔內的壓力，該產品p=4080mpa; a塑件和澆注系統在分型面上的投影面積之和，經計算a=953.775mm; 注塑機的額定鎖模力。故 pa=80*953.775=76.302kn選定的注塑機為900kn，滿足要求。5.2 模具與注射機安裝部分相關尺寸計算校核模具閉合高度長度尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相適合 模具長*寬拉桿面積模具的長*寬為290mm*330mm

23、，故滿足要求。5.3 開模行程校核注塑機的最大行程與模具厚度有關（如全液壓合模機構的注塑機），故注塑機的開模行程應滿足下式： -（-）+(510)mm （式3）式中：頂出距離，mm; 包括澆注系統在內的塑件高度，mm; 注塑機最大開模行程，mm。 因為 -（-）=300mm-(260-200)mm=240mm + +(510)mm =17mm+37mm=64mm 故滿足要求。6. 模具材料的選用6.1 模具材料的選定用原則在選擇模具材料時，需要注意一下幾點原則：機械加工性能良好，易切削，適于深孔、深溝槽、窄縫等難加工部位的加工和三維復雜形面的雕刻加工；拋光性能良好，沒有氣孔等內部缺陷，顯微組織

24、均勻，具有一定的使用性能（40hrc）;良好的表面腐蝕加工性,要求鋼材質地細而均勻，適于花紋腐蝕加工；耐磨損，有韌性，可以在熱交變荷的作用下長期工作，耐摩擦；熱處理性能好：具有良好的淬透性和很小的變形，易于滲氮等表面處理；焊接性好：具有焊接性，焊后硬度不發生變化，且不開裂，變形等；熱膨脹系數小，熱傳導效率高，防止變形，提高冷卻效果；性能價格比合理，市場上容易買到，供貨期短。在選擇注射模具鋼材時，要綜合考慮塑件的批量、尺寸精度、復雜程度體積大小和外觀要求等因素。該塑件的生產批量大，尺寸精度要求高，應選用優質模具鋼。6.2 本設計模具上零件的材料及熱處理本設計模具上用到得材料及其處理方法如表5所示

25、：表5：所選用的材料及其處理零件名稱材料牌號熱處理硬度 動、定模座板45調質230270hb推管t10a淬火5458hrc定模固定板45調質230270hb支承板45調質230270hb動、定模板45調質230270hb動模鑲塊p20調質5055hrc型芯p20調質5055hrc墊塊45 調質 230270hb推板45調質230270hb推桿固定板45調質230270hb定距拉板45調質230270hb導柱、導套t8a淬火5055 hrc螺釘、螺栓45淬火4348hrc限位銷45淬火4348 hrc推桿、復位桿45淬火4348hrc彈簧60si2mn調質230270hb澆口套t8a淬火5055

26、hrc斜導柱t8a淬火5458hrc鎖緊楔45淬火4348hrc滑塊t10a淬火5458hrc側型芯p20淬火55hrc7. 模具裝配圖及工作原理經過設計及審核，最后完成的裝配圖如下所示：圖16 后鏡筒塑料模裝配圖1定模座板 2內六角螺釘 3定距拉板 4中間板 5導柱 6導套 7導套 8導柱 9定模板 10.澆口套 11內六角螺釘 12小型芯 13型腔 14斜導柱 15側型芯 16彈簧 17.圓柱銷 18滑塊 19內六角螺釘 20鎖緊楔 21內六角螺釘 22磁鐵 23內六角螺釘 24磁鐵 25內六角螺釘 26動模板 27彈簧止動銷 28支撐板 29墊塊 30.彈簧 31推板固定板 32動模座板

27、 33.內六角螺釘 34推件板 35支承釘 36.推管 37.內六角螺釘 38.大型芯 43.圓柱銷. 其工作原理及過程如下：合模時，在導向機構的引導下動模與定模正確對合，并在注塑機提供的鎖模力作用下，動定模緊密貼合；注射時，塑料熔體由模具澆注系統進入型腔，經保壓、補縮和冷卻定型等過程后開模；開模時，動模后移，由于斜導柱14的限制作用，滑塊18隨動模后移時，會在動模板26的導滑槽內向外側移動，即實現側抽芯，直至側型芯與塑件完全脫開，抽芯動作完成時，塑件則包緊在大型芯38上隨動模后移，由于磁鐵22和24的作用，迫使中間板與動模板一起后移，即完成第一次分型，主流道凝料隨之拉出；當限位銷與定距拉板3接觸時，中間板停止移動，動模繼續后移，完成第二次分型面，由于塑料包緊在大型芯38上，澆注系統凝料就在澆口處于塑件分離，然后在第一次分型面處自然脫落或人工取出；動模繼續后移，當注塑機的頂桿與推板接觸時，推出機構開始工作，塑件由推管36從凸模上推出，塑件由第二次分型面處取出；合模時，斜導柱使滑塊向內移動，推出機構由彈簧30復位，合模結束，側型芯則完全復位，最后鎖緊楔將其鎖緊，準備下一次注塑。8. 部分模具零件的加工工藝規程的編制1.導柱的加工工藝過程如表6所示：圖17 導柱表