仪表盖塑料模设计.docx
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常州工学院毕业设计
CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY
毕 业 设 计 说 明书
题目：
仪表盖塑料模设计
二级学院（直属学部）：
专业：
班级：
学生姓名：
学号：
指导教师姓名：
职称：
评阅教师姓名：
职称：
2014年 月
常州工学院毕业设计
摘 要
模具大致可以分为塑料模具和冷冲模具两大类。
模具是一种工具，同时也是中国的工业之母,涉及到我们的各行各业,己经与人们的生活息息相关、密不可分。
同时，也是一种含有高技术含量的行业，它在各个领域都有所广泛的应用。
近年来，由于模具技术的迅速发展，模具设计与制造行业，引起越来越多人们的关注以及从业人员,作业我们模具专业的学生,更应该努力学习专业知识。
进入21世纪，科学技术以讯猛的速度向前发展，从而推动了社会的进步和经济的繁荣。
根据世界范围的社会科学经济发展趋势预计，在新的世纪，我国将成为全球最大的加工制造工厂或经过制造地基。
模具工业是现在加工制造业一个重要的组成部分，对今后国民经济和社会的发展将起到越来越重要的作用。
有人说：
“模具是一切工业之母，其制造技术是工业生产的核心技术”。
国际生产技术协会预在21世纪，机械零部件中60%的粗加工，80%的精加工要由模具来完成，采用模具生产零件具有高效率﹑质量好﹑节能降耗﹑生产成本低等一系列优点。
选题之前经过再三考虑，决定选用较复杂塑料零件的设计，本次设计大致包含八部分，分别为:
工艺分析，注射模结构设计,模具设计的有关计算,选用模架,注射机的校核,推出机构的设计,模具加热和冷却系统的计算,排气系统的设置。
相信通过这样的设计任务能使自己对模具有全新的认识,对产品成型工艺能有更多更好的了解,能为走出校园的工作打下坚实的基础。
在本次设计过程中参阅了大量国内外同行的专著、教材、论文等资料与文献，以及多位导师指点的在这里并表示致谢。
关键词：
成型 浇口 分型面 侧向抽芯
9
目 录
摘 要 1
1绪论 4
2工艺分析 5
2.1塑件的工艺性分析 5
2.1.1塑件的原材料分析 6
2.1.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量的分析 6
2.1.3塑件的表面质量 7
2.2计算塑件的体积和重量 7
3注射模结构设计 9
3.1分型面的选择 9
3.2浇注系统的设计 10
3.2.1主流道的设计 10
3.2.2浇口的设计 10
3.3侧向分型与抽芯机构主要零部件的设计与制造 12
3.3.1斜导柱的设计 12
3.3.2滑块与导滑槽设计 14
3.3.3楔紧块 16
4模具设计的有关计算 18
4.1型腔工作尺寸的计算 18
4.1.1型腔径向尺寸计算 18
4.1.2型芯径向尺寸的计算 19
4.2型腔高度尺寸的计算 20
4.3中心距尺寸的计算 21
5模架的选用 22
5.1型腔强度和刚性的计算 22
5.2选标准模架 22
6注射机的校核 23
6.1注射量 23
6.2注射压力 23
6.3锁模力 23
6.4开模行程是校核 23
6.5装模高度校核 24
7推出机构的设计 25
7.1推件力的计算 25
7.2确定推出的方式和顶杆的位置 25
8温度调节系统的设置 29
8.1冷却回路的尺寸确定与布置 29
8.2冷却回路尺寸的确定 29
8.3冷却回路的布置 30
结束语 32
参考文献 33
致 谢 34
1绪论
模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。
用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。
模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。
模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。
振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。
模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。
模
具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60％~90％的产品的零件，组件和部件的生产加工。
模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。
汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。
汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。
汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。
为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80％的模具需要更换。
目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。
中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。
研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。
2工艺分析
该制件材料为ABS，为一般电容器外壳，材料耐热性较好，机械强度较高；产品总体结构类似矩形，较为规则，没有复杂的特征，但两侧有孔，因此该产品的模具设计必须考虑到侧向抽芯机构，因为产品尺寸较大，且为壳体类零件，因此浇注系统的设计是很重要的。
在本次设计中选择点浇口浇注，这样不仅方便产品的充模，同时也不影响制件的外观质量，这样的结构必须采用双分型面，便于实现自动化生产，但模具结构较为复杂。
ABS特性：
（1）口处附近容易产生溶接痕；
（2）推出力过大时，塑件容易产生“发白”；
（3）流动性中等。
注意事项：
（1）注意选择浇口位置，保证塑件强度；
（2）合理设置推杆位置；
（3）需采用较高斜度、模温、和注射压力；
（4）浇注系统流动阻力小，防止浇口处产生熔体裂痕。
2.1塑件的工艺性分析
图1-1
（1）制作表面不得有损伤、裂纹；
（2）未注圆角均为R1；
（3）注公差按T4级标注；
（4）制件壁厚均为2mm。
如图1-1塑料制件的工艺分析包括塑料制件的原材料分析、塑料制件的尺寸精度分析、塑料制件表面质量和塑料制件的的结构工艺分析，具体如下。
2.1.1塑件的原材料分析
表1-1 塑料制件的原材料分析
塑
料品种
结构
特点
使
用温度
化学
稳定性
性能特点
成型特点
苯乙烯共
线性结构非结
小于70℃
较好
机械强度好,有一定的耐磨性。
但
成型性能好，成型前原料要干燥
聚 物
晶型材
耐热性差，吸水性
（ABS
料，透明
较大
）
结 该制件机械强度好，有一定的耐磨性，它的成型性能很好，但耐热性差，论 使用温度在70℃以下，广泛用于电器及仪表外壳，与日用品的生产；
ABS是由丙烯睛、丁二烯、笨二烯共聚而成的，这三种组成有各自的特性，使ABS具有良好的综合力学性能，丙烯睛使ABS具有良好的耐化学腐蚀及表面抗压，丁二烯使ABS坚韧，苯二烯使它有良好的加工性和染色性能，ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料在较好的色泽，ABS有极好的冲击强度，且在低温下也不迅速下降。
ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。
但ABS的缺点是耐热性不高，连续工作温度在70℃左右，热变形温度在93℃左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易变硬变脆。
ABS可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击性、低冲击性和耐热型等。
ABS的主要用途，在机械工业中用于制造齿轮、把手、管道、电机外壳、仪表壳等；在汽车工业领域，用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节管道等，还可用于ABS夹层板制小轿车车身，ABS还可用来制造水表壳、纺织器材、电器零件材料、文教体育用品、玩具、食品包装盒等。
ABS在温度升高时粘度将增高，所以成型压力较高，故塑件的脱模斜度宜稍大；
ABS易吸水，在成型之前应做干燥处理；模温可控制在50—60℃，而在强调塑件色泽和耐热时，模温应控制在60—80℃。
在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小，在要求塑件精度高时，模温可控制在50—60℃，而在强调塑件色泽和耐热时，模温应控制在60—80℃。
2.1.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量的分析
（1）结构分析
如图1从零件图上看，该零件的大体形状是一个长方体，外型结构简单，有二个
Ø15的卡口，要设置侧向抽芯机构才能进行产品的成型与脱件。
（2）尺寸精度分析（尺寸精度的选择）
尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工
0
难度和制造成本。
对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是塑料仪表盖，所以精度要求为一般精度即可。
根据精度等级选用表，ABS的高精度为3级，一般精度为4级，低精度为5级。
塑料制件型腔径向尺寸：
900 、
0.36
0 、70、45、2 18
、1、4
-0.36
65-0.40
-f -0.18
塑料制件型芯径向尺寸：
66+0.40、
+0.30、2-f
+0.18、4
+0.2
3 2
0
15
、
660
0
型腔高度尺寸：
10、8、20-0.30
860
f120
-f0
-f -0.20
型芯的高度尺寸：
6、8、3
中心距尺寸：
78±0.16、60±0.10;
影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面。
①模具——模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。
②塑料材料——主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。
③成型工艺——成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。
2.1.3塑件的表面质量
表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。
塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。
模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。
这里塑料制件内部没有较高的表面粗糙度要求,表面粗糙度Ra可取0.4μm。
该塑件尺寸较大，一般精度等级，采用一模一腔的形式，制件无需进行后处理加工。
2.2计算塑件的体积和重量
计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。
按照图1所示近示计算塑件体积
V塑件=[90×65×10-66×61×8-61×6×10×2-10×10×2×4+（π20×92
-π20×62）×2-2（π3×92-π3×7.52）
≈23357.71mm3
≈23.4cm3
根据有关手册查得ρ=（1.03-1.07）Kg/m-3查表1得:
单件塑件重量M=Vρ
=23.4×1.05
≈24.6g
W浇注≈4g
W总=24.6+4=28.6g
根据公式（3-23）:
W机≥W塑件/0.8
=28.6/0.8
=35.75g
采用一模一件的模具结构，考虑外型尺寸、注射时所需的压力和工厂常用注射设备等情况，初步选用注射机的型号为XS-ZY-125。
3注射模结构设计
3.1分型面的选择
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此，在选择分型面时应综合分析比较以选出最合理的方案。
选择分型面时应遵循以下几项基本原则：
（1）分型面的选择应便于塑件脱模；
（2）在开模时尽量使塑件留在动模；
（3）外观不遭到损坏；
（4）有利于排气和模具的加工方便。
（5）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；
（6）应保证塑件的精度要求；
（7）分型面的选择应满足塑件的外观质量要求；
（8）应便于模具的加工制造；
（9）分型面的选择应有利于排气；
（10）应尽量减少塑件在分型面上的投影面积，有利于保证塑件的质量，投影面积越大，出现溢料，且锁模力越大；
（11）分型面的选择应考虑飞边在塑件上的位置。
下面是分型面的3种选择形式：
图3-1
方案1：
型腔复杂，浇口设在两管口处，浇注成型后，管口易产生飞边，推出机构设置也比较复杂。
方案2：
此方案分型，虽减小塑件在分型面上的投影面积，但开模时塑件会因拔模斜度的影响，使塑件留于定模，从而使推出机构更为复杂，模具结构也复杂，凹模型腔难加工。
塑件底部易产生飞边。
方案3：
此方案简化模具结构，飞边产生在塑件中部，便于去除，塑件两卡口设为横向分型脱模，型腔和横向脱模机构可以设为一体为斜滑块，也便于制造加工。
凸模的加工装备也比较方便，浇口可设在塑件中盘部位。
结合该产品的结构,分析比较,采用方案3进行本设计的分型.
3.2浇注系统的设计
3.2.1主流道的设计
根据有关手册查得xS-zY-125型注射机喷嘴的有关尺寸。
喷嘴球半径：
Ro=10mm
喷嘴孔直径：
do=Ф3mm
根据模具主流道与喷嘴的关系：
R=Ro+（1～2）mm，d=do十0.5mm。
取主流道球面半径：
R=12mm
取主流道的小端直径：
d=Ф4mm
图3-2主流道衬套
为了便于凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，主流道衬套D=Ф20mm.
3.2.2浇口的设计
（1）浇口形式的选择。
由于该塑料制件外观质量要求不是很高，浇口的位置和大小应以不影响塑料制件的外观质量为前提。
同时，也应尽量使模具结构更简单，根据对该塑料制件结构的分析及已确定的分型面的位置，可以选择的浇口形式有多种，其分析见表3-1:
表3-1 浇口形式的选择
类 型 特 点
直浇口
又称中心浇口，主浇道形浇口，流动阻力小，料流速度快，没有分流道，主流道末端即是浇口
33
轮辐式浇口
它是中心浇口的一种变异形式。
采用几股料进入型腔，缩短流程，去除浇口时较方便，但有浇口痕迹。
模具结构较潜伏式浇口的模具结构简单
盘形式浇口
它具有料流同时前进、进料均匀、不易产生熔接痕、排气条件好等优点，但是浇口凝料去除较困难，需要切削加工或用冲切法去除。
此外，模具结构设计也不易实现
点浇口
又称针浇口或菱形浇口。
采用这种浇口，可获得外观清晰、表面光洁的塑料制件。
杂器模具开模时，浇口凝料会自动拉断，有利于自动化操作。
由于浇口尺寸较小，浇口凝料去除后，在塑料制件表面残留痕迹也很小，由于浇口尺寸较小，剪切速率会增大，塑料黏度降低了，提高流动性，有利于充模。
但是模具需要设计成双型面，以便脱出浇注系统的凝料，增加了模具结构的复杂程度，但能保基本上不影响塑料制件的外观质量。
同时，采用四点浇口进料，流程短而进料均匀。
保证塑料制件成型要求
综合对塑料成型性能、浇口和模具结构的分析比较，此处确定成型该塑料制件的模具采用点浇口形式浇注，可以设浇口在主浇道下面的滑块缝合面上设计成楔形，使浇口成一线状，便于剔除，浇口痕不明显，浇道中间可设成一凹槽，开模时将主流道从浇口套中拔出。
（2）进料位置的确定。
根据塑料制件外观质量的要求以及型腔的安放方式，进料位置设计在塑料制件中间顶部。
（制件出厂标签处）这样也可以减少对制的后序加工；不影响制件的使用性能,及外观要求,如图3-3。
图3-3主浇道
浇口直径可以根据经验公式计算
m
4L
d=0.2654
h=2b
3
式中 d---浇口的长度
m--塑件的质量L---流道的长度
h--矩形浇口的宽度
也可以根据经验值取，现在按经验值取一线状浇口的长度和宽度为5×1.2mm；
3.3侧向分型与抽芯机构主要零部件的设计与制造
3.3.1斜导柱的设计
设计斜导柱时，首先要计算出所需的抽拔力和抽芯距，以后再根据其他的因素确定斜销的直径和长度及结构。
（1）确定斜导柱的斜角确定
斜导柱角度的确定：
在实际的生产中一般按经验值确定，在该次设计中因抽芯距很小，故在这里选用较小的角度取a=200
斜导柱长度计算：
斜导柱的长度根据抽芯距、固定端模板的厚度、斜销的直径及斜角的大小确定，根据公式L=L1+L2+L4+L5得L=72mm
（2）抽拔力和抽芯距
抽芯距的计算抽芯距一般应大于成型孔（或凸台）的深度，成型孔的深度是1.5mm，加2～3mm的抽芯安全系数，可取S抽=5mm
抽拔力:
有《塑料成型工艺与模具设计》书公式8.4：
F=PA（mcosa-msina）
F脱=1.2×107×0.00585×（0.3×cos40''-0.3×sin40''）
≈20241.39N
≈20.24KN
P—因塑件收缩对型芯产生的单位正压力，一般P取0.8×107～1.2×107
1.2×107Pa。
Pa，此处取
A—塑件包紧型心的接触面积。
A=90×65=5850mm2=5.85×10-3m2
m--塑件对钢的摩擦系数，约为0.1～0.3。
此处取0.3。
a--脱模斜度。
（3）斜导柱直径的确定:
d=3 10FcHw
[sw]cos2a
有《塑料成型工艺与模具设计》书公式9.13：
d=310´20241.39´20≈15.6mm
3´108´cos20o
故d取16
公式中[dv]--斜导柱所用材料的许用弯曲应力（可查有关手册），一般碳钢可取
3×108Pa。
F脱=F抽=20241.39N
Hw—侧抽芯滑块受到脱模力的作用线与斜导柱中心线交点到斜导柱固定板的距
离，它并不等于滑块高度的一半。
此处取Hw=20mm。
还可以根据Ft和a从《塑料成型工艺与模具设计》书中，查表9.1最大弯曲力与抽拔力和斜导柱的倾斜角查得Fw=22KN。
再根据：
Fw、Hw、a，从表9.2斜导柱斜角、高度、最大弯曲力、斜导柱直径之间的关系查得：
d=20mm。
（4）斜销结构形状及安装形式
斜销的结构形式如图3-3所示，选用切面形状是圆形的其半锥度应大于斜销的斜角
α，考虑到其导柱固定模座上的，且型腔板较厚，且开设了让位孔，因此以免在斜销的有限长度脱离起头部仍然继续驱动滑块。
斜销的材料一般用T8A、T10A或20钢渗碳处理，淬火硬度在55HRC，工作表面经磨削加工后保持有Ra0.8的表面粗糙度。
图3-4斜导柱
斜导柱的安装形式如图3-4所示。
其安装部分与模板间采用H7／m6或H7／n8的过渡配合，斜导柱工作部分与滑块上滑块孔之间采用较松的间隙配合H11／h11或两者保持0.5～1mm的大间隙配合。
3.3.2滑块与导滑槽设计
图3-5斜导柱的安装形式
（1）滑块与侧抽芯的连接方式侧向抽芯机构主要用于成型零件的凹槽和垂直通孔，这里考虑到型芯为圆环形卡口，且其要成型的孔在制件中为精度最高的，这样为方便成型零件的加工与更换，因此横向分型的滑块与横抽芯采用整体式，便于制造加工。
（2）滑块的导滑方式此为有两个卡口式管口的盖板，需横向分型脱模，为简化结构，减少滑块得抽拔距离，将滑块设置在一个框板之中，以两个圆柱轨道支撑，使即可以与框板成为一体，分别与动、定模板分离，又可在模板内滑动，其滑动距离只要脱出卡口就行，而且加工装配都比较方便。
为了使模具结构紧凑，降低模具的装配复杂程度，采用以下结构形式。
如图3-6所示：
图3-6滑块导滑方式
滑块与导滑槽之间的配合部分一般按H8／f7或H8／f8，非配合部分0.5～1mm的间隙，滑块为成型零件，其材料可选择CrWMn、T10A和42CrMn等材料，可淬火和调
质。
圆柱导轨选用40Cr、42CrMn等材料，淬火硬度在40HRC以上，保证表面粗糙度在Ra0.8左右。
（3）滑块的导滑长度滑块的导滑长度不能太短，一般应保证滑块在完成抽拔动作后，否则滑块在复位时容易倾斜，滑块本身的滑动部分要有足够的长度，一般为滑块宽度的1.5倍以上，以免滑块在滑动过程中发生偏摆。
（4）滑块的定位为了保证合模时斜导柱伸出端准确可靠地进入滑块的斜孔，开模后，滑快完成抽芯动作时必须留在一定的位置上，采用弹簧使滑块复位。
如图3-6所示：
3.3.3楔紧块
图3-6滑块的定位
为了保证斜导柱不变形和塑件侧孔的精度设计楔紧块
/
0
0
（1）楔紧块的形式 因为模具尺寸和侧向力不大，所以采用整体镶人式，这种结构刚性较好，制造和调整都方便，易于装配。
（2）楔紧块的楔角为
a=a+
（2～3
） 式中a®斜导柱的斜角。
/
a³a
当模具一开模，楔紧块就让开，滑快做抽芯运动。
必须是
不开，抽芯就无法实现。
楔紧块采用4块固定块固定。
（3）楔紧块的制造
，否则锲紧块就让
楔紧块均由平面形状所组成，故它的加工一般采用铣工和磨工。
其加工工艺较为简单。
楔紧块材料一般用高碳钢经淬火，硬度50HRC以上，工作表面保持在
Ra0.8以上。
如下图3-7所示：
图3-7 楔紧块的定位
采用两楔紧块进行对滑块的定位楔紧，楔紧块安装与定模座上，采用4块固定块和螺钉固定，方便拆卸。
4模具设计的有关计算
成型零件的工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。
查手册表3-70常用塑料的主要设计参数 ABS收缩率为0.3%～0.8%，故平均收缩率Scp=（0.3%+0.8%）/2=0.55%。
此塑件精度要求高，所以模具成型零件制造公差取dz=△／3。
系数x取0.75.
0
4.1型腔工作尺寸的计算
塑料制件型腔径向尺寸：
900 、
0.36
0 、70、45、2 18
、1、4
-0.36
65-0.40
-f -0.18
塑料制件型芯径向尺寸：
66+0.40、
+0.30、2-f
+0.18、4
+0.2
3 2
0
15
、
660
0
型腔高度尺寸：
10、8、20-0.30
860
f120
-f0
-f -0.20
型芯的高度尺寸：
6、8、3
中心距尺寸：
78±0.16、
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