汽車轉(zhuǎn)向燈燈罩的注塑模具設計-斜頂抽芯注射模含NX三維及10張CAD圖
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注塑模具設計說明書
題目：汽車轉(zhuǎn)向燈燈罩注塑模具設計
院系：
專業(yè)：
姓名：
學號：
指導老師：
職稱：
2020年6月
摘要
畢業(yè)設計是對學生幾年來所學成果的一種檢驗，本次設計的題目是汽車轉(zhuǎn)向燈燈罩注塑模具設計，通過UG建模繪制塑件的三維圖形進行分析，結(jié)合設計要求和實際生產(chǎn)確定模具的結(jié)構(gòu)形式。首先分析塑件的分型面，在選擇塑件的分型面時要保證便于脫模，塑件的分型面一般選擇最大平面，保證塑件外觀光滑，減少痕跡。塑件的材料選用要根據(jù)塑件在實際生活中的應用，所選擇的材料要滿足塑件在使用過程中的要求。然后是對出模數(shù)量的確定，出模數(shù)量要根據(jù)模具設計原則來進行確定，參考實際生產(chǎn)中的要求采用一模二腔。型腔布局時多采用整齊排列的方式進行排列布局，這樣的結(jié)構(gòu)更加的簡單，實際生產(chǎn)中多數(shù)使用的就是這樣的布局方式，更加的穩(wěn)定可靠。澆口的設計也是本次設計當中的重點，澆口位置的選擇非常的重要，在設計時澆口的位置要盡量的靠近塑件的中心，保證充填的均勻，在遇到塑件過長過大的時候，就需要考慮增設澆口的數(shù)量。成型零件一般選用718H作為材料，它又被叫做模具鋼，鋼度強度等性能都能夠滿足注塑的要求。型芯型腔采用潛入式的結(jié)構(gòu)形式，便于更換維修，降低制造成本。塑件的頂出形式根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點選擇合適的頂出方式。
在對模具的設計完成后，最后進行注塑機的選擇與確定，結(jié)合設計完成后的參數(shù)與注塑機進行計算校核。
關(guān)鍵詞：分型面、成型零件、UG、校核
Abstract
Graduation design is a test of the students' achievements in the past few years. The title of this design is the injection mold design of the upper cover of the armrest box in the car. The three-dimensional graphics of the plastic parts are drawn through the UG modeling for analysis, and the mold structure is determined based on the design requirements and actual production. Firstly, the parting surface of the plastic part is analyzed. When choosing the parting surface of the plastic part, it is necessary to ensure that it is easy to demould. Generally, the parting surface of the plastic part selects the largest plane to ensure that the appearance of the plastic part is smooth and reduce traces. The material selection of plastic parts shall be based on the application of plastic parts in real life, and the selected materials shall meet the requirements of plastic parts in the use process. The first mock exam is to determine the quantity of the die, and the quantity of the die should be determined according to the design principle of the mould. A two cavity is adopted for reference in the actual production. The cavity layout is usually arranged in an orderly way, which makes the structure more simple. In actual production, most of them use this layout, which is more stable and reliable. The gate design is also the focus of this design. The gate location selection is very important. In the design, the gate location should be close to the center of the plastic part as much as possible to ensure the uniformity of filling. When the plastic part is too long and too large, the number of additional gates should be considered. Generally, 718H is used as the material of molding parts, which is also called die steel. The properties of steel strength can meet the requirements of injection molding. The core cavity adopts a submerged structure, which is convenient for replacement and maintenance and reduces the manufacturing cost. According to the structural characteristics of the plastic parts, the appropriate ejection form is selected.
After the completion of the mold design, the final selection and determination of the injection molding machine, combined with the parameters after the completion of the design and the injection molding machine for calculation and verification.
Key words: parting surface, forming parts, UG, verification
目錄
摘要 I
Abstract II
第一章 緒論 1
1.1注塑模具的概述 1
1.2注塑模具發(fā)展趨勢和地位 2
1.3設計思路 3
1.4設計目標 3
第二章 產(chǎn)品工藝和原材料分析 4
2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析 4
2.2 塑件的工藝分析 5
2.2.1 塑件原材料的選擇 5
2.2.2 塑件尺寸精度和表面質(zhì)量 5
2.3 塑件的體積質(zhì)量計算 6
第三章 模具結(jié)構(gòu)方案的確定 7
3.1 出模數(shù)量與型腔布局 7
3.2 分型面的選擇 7
3.2.1 分型面的設計原則 7
3.2.2 分型面類型的選擇 8
第四章 澆注系統(tǒng)的設計 9
4.1 澆注系統(tǒng)的組成 9
4.2 澆注系統(tǒng)的設計原則 9
4.3 流道的設計 9
4.3.1 主流道的設計 9
4.3.2 分流道的設計 10
4.3.3 澆口的設計 11
第五章 模具成型系統(tǒng)的設計 12
5.1 型腔的結(jié)構(gòu)設計 12
5.2 型芯結(jié)構(gòu)設計 12
5.3 型腔成型尺寸計算 13
5.4 型芯成型尺寸計算 14
5.5 型腔零件剛度校核 15
第六章 模溫系統(tǒng)設計 16
6.1 模溫系統(tǒng)的概述 16
6.2 模溫冷卻系統(tǒng)設計要求 16
6.3 冷卻水道的類型 16
6.4 冷卻水道的計算校核 17
第七章 推出機構(gòu)和排氣系統(tǒng)的設計 19
7.1 脫模機構(gòu)的概述 19
7.2 頂出機構(gòu)零件 19
7.3 脫模力的計算 19
7.4 推桿強度校核 19
7.5 排氣系統(tǒng)的設計 20
第八章 抽芯機構(gòu)的設計 22
8.1 抽芯機構(gòu)的概述 22
8.2 抽芯機構(gòu)的計算 22
第九章 標準模架的選用 24
9.1 模架的概述 24
9.2 標準模架的選用 24
9.3 模架型號的確定 24
第十章 注塑機的選擇與校核 26
10.1 注塑機的工作原理 26
10.2 初選注塑機型號 26
10.3 注塑機注射容量的校核 27
10.4 校核壓力 28
10.5 校核模具安裝尺寸 28
10.6 校核移模行程 28
10.7 校核注塑機鎖模力 28
總結(jié) 30
致謝 31
參考文獻 32
VII
第一章 緒論
1.1注塑模具的概述
近幾十年來制造行業(yè)的迅速崛起和發(fā)展讓社會經(jīng)濟得到了很快的提升，人們的生活生產(chǎn)不在像以前完全依靠人力進行，機械設備的使用讓生產(chǎn)變得更高效，生活水平得到了很大的提高，機械行業(yè)的發(fā)展成為了國家和社會發(fā)展的基礎(chǔ)，注塑模具就是機械行業(yè)中至關(guān)重要的一個組成部分，注塑模具更是工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，可以說工業(yè)的興衰都與注塑模具的發(fā)展息息相關(guān)。注塑模具主要是生產(chǎn)塑膠類制品，整個制造過程是通過與注塑機配合進行，塑料經(jīng)過注塑機的加熱行程流動狀態(tài)的液體再使用高壓注入模具中進行成型冷卻完成產(chǎn)品的制造。塑料模具在我國60年代開始就進入了發(fā)展，在這短短的幾十年里我國的注塑模具行業(yè)已經(jīng)形成了自己的標準和較大的規(guī)模，在國際注塑模具主要設備生產(chǎn)上我國占到了9.3% 的份額，每年為我國創(chuàng)造幾百億的收入，但是相對于發(fā)達國家的該行業(yè)的發(fā)展情況我國依然有不小的差距，在高端注塑模具領(lǐng)域我國基本上一片空白，主要因素使我國的整體工業(yè)制造水平還無法達到國際先進水平。
注塑模具的設計是一個復雜的專業(yè)門類，包含的知識面很廣，涉及到的東西比較多，最主要還是高分子材料學和模具的結(jié)構(gòu)以及對機械加工工藝的理解，這是完成注塑模具設計的關(guān)鍵。從注塑模具的標準化以來，注塑模具的構(gòu)造主要分為七大系統(tǒng)，每個系統(tǒng)都可以是獨立的進行設計，也有不同的使用場合，需要靈活多變的應用。注塑模具生產(chǎn)其實可以通過別的行業(yè)來結(jié)合進行，再生產(chǎn)較為復雜帶有異形曲面的產(chǎn)品時，經(jīng)常會用到3D打印技術(shù)將產(chǎn)品的三維打印出來方便更接近實際的觀察分析，通過逆向工程技術(shù)可以得到更加精確的產(chǎn)品形狀和尺寸。在現(xiàn)在注塑模具的設計不僅僅是對設計師專業(yè)知識的考驗，還需要設計師能夠熟練的使用相應的軟件，現(xiàn)代化的生產(chǎn)要滿足高產(chǎn)高效就需要更先進的工藝流程，從設計開始注塑模具的設計通過軟件進行建模和分析不僅能夠節(jié)省很多的設計時間減少勞動力還能保證設計的準確和精確性。
注塑模具行業(yè)的反展是一個國家工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，想要在如今這個競爭激烈的國際市場當中站位腳需要的是國家整體工業(yè)制造水平的發(fā)展，注塑模具行業(yè)的不斷提升，更要抓緊時代發(fā)展機遇瞄準國際未來發(fā)展方向往高科技、自動化、智能化方向發(fā)展。
1.2注塑模具發(fā)展趨勢和地位
當今這個世界是一個多變的世界，豐富多彩的世界，我們身邊的一切都與我們的生活息息相關(guān)，都是我們生活當中不可缺少的，離開了它們?nèi)藗円矔械讲贿m。就好比身邊常見的插線板、插線頭、空調(diào)外殼、汽車儀表盤等等，還有其他的產(chǎn)品也在生活當中占據(jù)了很大地位。塑料制品有著質(zhì)量輕、強度較高、美觀耐看、實用性好、一般價格也占據(jù)很大的優(yōu)勢。而且我們也發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在我們身邊塑料產(chǎn)品質(zhì)量也越來越好，越來越美觀。正是因為這樣，所以人們才能接受。在現(xiàn)在這個文化物質(zhì)不斷提升，人們的要求也越來越多了。因此注塑模具的發(fā)展也增長的非常迅速，同時也給了帶來了很好的經(jīng)濟效益，給當?shù)匕l(fā)展有著卓越的貢獻。因此，近幾年以來，注塑模具工廠建設也在進一步的建設和擴大，近幾年的技術(shù)相對于前幾年也有了很大的提升。機械設備也比以往有了很大的提升。以往注塑模具設備制造精度不是很高，而且成本也投入很大，模具質(zhì)量本身鋼度和強度也達不到現(xiàn)如今的水平，還有就是生產(chǎn)產(chǎn)品周期過長等等都是以前存在的缺陷。不過經(jīng)歷了這么多的不斷研究和探索研發(fā)，這幾年以來有著明顯的提升，模具設備精度可以到到滿足人們要求的水平，再者加上國家補貼等等，投入成本減少了很多，模具質(zhì)量鋼材選用更好的，更耐用，再者就是生產(chǎn)周期大大縮短人力和物力投入更低，使得盈利得更高。當然，現(xiàn)如今，注塑模具也向著國外的學習，它們有著超高精密的設備和超高的技術(shù)人員，使得生產(chǎn)出來的注塑模具幾乎不用鉗工研磨直接到生產(chǎn)部門進行生產(chǎn)。所以，我國的注塑模具也要像國外那樣向著高精密、高質(zhì)量、高效率、周期短、性價比更高等等有點去發(fā)展。
也正是因為國內(nèi)的注塑模具經(jīng)濟可以，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品最主要的是精度很高產(chǎn)品平面光滑度要達到要求才行。所以，現(xiàn)在國內(nèi)注塑模具前景可以說是一片大好，很有發(fā)展前景?，F(xiàn)在每一年都呈這遞增的趨勢在發(fā)展，而且?guī)缀趺恳粋€行業(yè)都會有所涉及到，在市場占據(jù)著領(lǐng)導的地位。而且現(xiàn)在產(chǎn)品的更新?lián)Q代也越來越頻繁了，有好的產(chǎn)品了以后人們也會相繼購買，促進了GDP的提升，帶動了當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。而且，正是因為注塑模具涉及到的領(lǐng)域很廣，因此也會有越來越多的注塑模具的工廠，生產(chǎn)產(chǎn)品遍布各個領(lǐng)域。因此在大的趨勢下，也形成了一個大的格局，現(xiàn)在中國的模具產(chǎn)品也逐漸的走向國外市場，好的產(chǎn)品也使得越來越多的國外公司和國內(nèi)合作，也提升了國際的影響力。也給國內(nèi)注塑模具公司帶來了很大的利益，同時通過交流也使得國內(nèi)整體的注塑模具水平和技術(shù)有了很大提升。
1.3設計思路
首先根據(jù)塑件了解原材料的特性和加工工藝，再排列出生產(chǎn)腔數(shù)的選擇，然后計算出模架，根據(jù)龍記GB國標模架來選擇出合適的模架。選擇確定塑件的分型面，根據(jù)分型面確定澆口的位置，在確定冷卻方法，設計出零件的頂出機構(gòu)。最后選擇合適的注塑機，編寫說明說校核注塑機的參數(shù)。
1.4設計目標
通過UG三維軟件設計出完整的注塑模具，結(jié)合實際加工，不僅三維繪制清楚結(jié)構(gòu)明確，用CAD繪制二維圖，圖紙還要以參照機械國標標準，最后根據(jù)任務書編寫說明書對注塑機進行校核。
第二章 產(chǎn)品工藝和原材料分析
2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析
本次是圍繞汽車轉(zhuǎn)向燈燈罩進行的注塑模具設計，根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析可知，塑件為汽車轉(zhuǎn)向燈燈罩，屬于外觀件，表面精度要求高，塑件的整體尺寸大小一般，在塑件的下方側(cè)壁帶有倒扣，這里需要抽芯機構(gòu)才能實現(xiàn)脫模，在設計時需要重點考慮。適合采用注塑模具成型，結(jié)合實際生產(chǎn)情況考慮，可以使用大批量生產(chǎn)。
圖2-1 塑件三維圖
圖2-2塑件的二維圖
2.2 塑件的工藝分析
2.2.1 塑件原材料的選擇
本次設計的塑件為生活中常見的產(chǎn)品，根據(jù)塑件在實際生活中的應用場合考慮，可以選用ABS進行注塑生產(chǎn)。ABS是高分子熱成型材料的一種，具有較好的耐熱性，抗沖擊強度，抗彎折和抗腐蝕性，且可以根據(jù)實際需要在原料中添加相應的試劑使塑料得到所需的特性。ABS是無毒材料，塑料的化學性能穩(wěn)定。
查找有關(guān)文獻和參考工廠時間應用的情況，ABS的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：（試模時，可根據(jù)實際情況作適當調(diào)整）
注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。
料筒溫度：
后段溫度t選用 190～210c；
中段溫度t 選用 200～220c；
前段溫度t 選用 210～230c；
噴嘴溫度： 選用200～210c；
注塑壓力一：選用40～100Mpa；
注塑時間： 選用20～90s；
保壓壓力： 選用 65Mpa；
高壓時間： 選用0～5s；
冷卻時間： 選用20～120s；
總周期： 選用45～220s；
后處理方法： 采用油﹑水﹑鹽水；
后處理溫度： 90～100t/c;
后處理時間： 4h。
說明：3.1：預熱和干燥均采用鼓風烘箱，烘烤4-8小時。
2.2.2 塑件尺寸精度和表面質(zhì)量
1.塑件的尺寸精度
經(jīng)過分析可知塑件的整體尺寸大小一般，結(jié)構(gòu)復查程度也一般，是生活中的普通塑料件并無特別高的精度要求，可以采用一般尺寸精度。
2.塑件的表面質(zhì)量
根據(jù)設計要求，結(jié)合塑件在實際生活中的應用可知塑件為外觀件，對塑件的表面粗糙度要求較高，在設計時需要充分考慮到保證塑件的表面質(zhì)量，綜合考慮選用MT5精度，將塑件的表面粗糙度控制在Ra0.8-1.6um之間即可，需要對模具的型芯、型腔進行拋光處理。
2.3 塑件的體積質(zhì)量計算
本次設計采用了三維軟件進行建模，根據(jù)完成后的塑件三維模型可以測得塑件的體積：V=11.75cm如下圖所示。
查塑料材料的相關(guān)物性表，可以得到ABS的密度為ρ=1.05g/cm
按照質(zhì)量計算公式進行計算得到：
M=Vρ =11.75×1.05=12.34g
圖2-3 塑件體積測量
第三章 模具結(jié)構(gòu)方案的確定
3.1 出模數(shù)量與型腔布局
模具設計既要滿足注塑模具設計的原理同時也要考慮到實際生產(chǎn)的經(jīng)濟性，在保證模具具有較高的穩(wěn)定性，可靠性的同時還要盡量的提高模具的生產(chǎn)效率，節(jié)省生產(chǎn)制造的時間，一般會根據(jù)實際情況和需求盡量增加出模數(shù)量。
1、 根據(jù)經(jīng)濟性選擇出模數(shù)量
2、 根據(jù)注塑機的參數(shù)選擇出模數(shù)量
3、 根據(jù)塑件的精度等級選擇出模數(shù)量
4、 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)選擇出模數(shù)量
本次設計的產(chǎn)品汽車轉(zhuǎn)向燈燈罩，通過對它的結(jié)構(gòu)特點進行分析，該產(chǎn)品的難度中等，尺寸大小一般，設計要求滿足經(jīng)濟性，綜合考慮選擇采用一模二腔的結(jié)構(gòu)形式，采用對稱均勻的布局方式，能夠充分的保證注塑時充填的均勻，從而保證塑件質(zhì)量的同時達到較高的生產(chǎn)效率。
圖3-1 型腔的布局方式
3.2 分型面的選擇
3.2.1 分型面的設計原則
分型面的選擇時注塑模具設計前期索要考慮的，對于整套模具的設計非常重要，選擇合適的分型面能夠減少模具的加工步驟，減少模具的結(jié)構(gòu)，提高模具的穩(wěn)定性，一般分型面盡量選擇在塑件的最大平面，盡量的減少在塑件表面的痕跡，分型面的選擇可根據(jù)下面幾個原則進行考慮：
1、 便于產(chǎn)品的脫模
2、 便于抽芯機構(gòu)的放置
3、 保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量，減少痕跡
4、 便于模具的排氣
5、 便于實際生產(chǎn)加工
6、 盡量的使模具更加的精簡，裝配
3.2.2 分型面類型的選擇
1、單分型面模具
單分型面一般適合使用在較為簡單的模具當中，生產(chǎn)制造方便，工作穩(wěn)定，是最為常見的一種模具形式，這種模具的制造成本相對比較便宜，澆注系統(tǒng)設計比較方便。
2、 多分型面
多分分型面和單分型面的模具比較增加了一塊脫料板，一般采用點澆口的形式進行澆注，這種模具的結(jié)構(gòu)更加的復雜，制造成本更高，但澆注更加的直接、均勻。
本次設計完成后的分型面結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖3-2 分型面的選擇
第四章 澆注系統(tǒng)的設計
4.1 澆注系統(tǒng)的組成
澆注體統(tǒng)是模具的關(guān)鍵組成部分，包含了定位環(huán)、澆口襯套、主流道、分流道、澆口等。在設計澆注系統(tǒng)時首先要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進行分析選擇合理的澆注方式，澆注時一定要保證充填的均勻，在高端模具中還會使用熱流道澆注系統(tǒng)，這種澆注系統(tǒng)更加的復雜，制造困難，維修保養(yǎng)的費用很高，所以一般只用于少數(shù)高端模具中。
4.2 澆注系統(tǒng)的設計原則
1、要確保充填過程勻速穩(wěn)定
2、盡量的減少熔料受到的阻力，保證熔料充填過程中具有較好的流動性
3、盡量的減短流道的長度，保證熔料不會過早的冷卻
4、保證產(chǎn)品的便面質(zhì)量
4.3 流道的設計
4.3.1 主流道的設計
主流道一般指的是澆口襯套到分流道的這一段，與模具的正中間重合，主流道也可以說是澆口襯套內(nèi)的流道，設計時一般取1-3°的斜度，便于廢料的取出脫模。
4=3.5+（）mm；
得到主流道小端直徑d=4mm；
主流道還需要考慮一定的脫模斜度，一般脫模斜度的取值為；
主流道高度L=77mm；
經(jīng)過CAD繪圖可以直接得出主流道大端直徑如下尺寸。
主流道大端直徑D=7mm；
圖4-1 主流道的設計
4.3.2 分流道的設計
分流道是鏈接各個型腔的流道，分流道的長度和大小都很關(guān)鍵，在設計時既要保證充填位置的均勻，還要控制好充填的時間，充填過程勻速，所以分流道的大小也很重要。
分流道的直徑可以采用如下經(jīng)驗公式進行計算。
式中：
12.34g；
13 mm；
根據(jù)塑件的壁厚、材料的種類和型腔布局結(jié)構(gòu)形式，
經(jīng)過計算得分流道直徑:D=1.77mm
考慮時間機械加工切削工藝，取分流道尺寸如下。
實際分流道直徑d=5mm；
圖4-1 分流道的設計
4.3.3 澆口的設計
澆口的設計是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的一部分，選擇不同的澆口形式對于整套模具的影響非常大。
常見的澆口有這幾種形式：直接澆口、點澆口、側(cè)澆口、潛入澆口等等。
在進行澆口的設計時要考慮充填均勻性的同時還要盡量的確保產(chǎn)品外觀質(zhì)量。
根據(jù)塑料的材料性能，和塑件壁厚、尺寸大小等因素，可以通過查注塑模具設計指導手冊表進行取值，本次設計中，取側(cè)澆口澆口數(shù)據(jù)如下尺寸。
對于側(cè)澆口取值：
側(cè)澆口寬度w=4mm；
側(cè)澆口深度h=1mm；
側(cè)澆口長度l=1.5mm；
第五章 模具成型系統(tǒng)的設計
模具的成型系統(tǒng)一般包含了型芯、型腔、鑲件等于產(chǎn)品直接接觸的部件，對于塑件的質(zhì)量有著直接的影響，在設計時會根據(jù)材料的收縮率縮放塑件的比例然后根據(jù)收縮后的數(shù)據(jù)設計型芯、型腔的尺寸這樣才能保證塑件在冷卻成型后的尺寸精度達到所需要的精度要求。
5.1 型腔的結(jié)構(gòu)設計
型腔主要是與塑件的外表面進行接觸，直接影響塑件成型后的表面質(zhì)量，所以一般都需要進行拋光處理，因為熱脹冷縮的原理，塑件一般在成型后會縮小，所以型腔會縮小尺寸比例。在本設計中采用潛入式的型腔結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)形式在模具的設計中最為常見，具有更換方便，維修保養(yǎng)簡單，制造加工方便等特點。
設計好的型腔結(jié)構(gòu)如下圖：
圖5-1 模具型腔結(jié)構(gòu)設計
5.2 型芯結(jié)構(gòu)設計
型芯的設計與型腔基本相同，但在設計時還需要考慮推出系統(tǒng)的設計，當塑件冷卻后會包裹在型芯上面，這時候需要推出機構(gòu)將塑件頂出，在設計時需要注意冷卻水道不得與頂針之間產(chǎn)生干涉。同樣的本次設計型芯采用的是潛入式結(jié)構(gòu)，具有更換方便，維修保養(yǎng)簡單，制造加工方便。
設計好的型腔結(jié)構(gòu)如下圖：
圖5-2 模具型芯結(jié)構(gòu)設計
5.3 型腔成型尺寸計算
型腔徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下：
式中：
；
（0.005）；
；
；
；
型腔長度尺寸計算為：
=[(1+0.005)x99.97-1/4x0.08]=100.49mm
型腔寬度尺寸計算為：
=[(1+0.005)x33.98-1/4x0.08]=34.17mm
（2）型腔深度尺寸計算
型腔深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：
式中
；
；
其他符號意義同上。
=[(1+0.005)x14.7-1/3x0.08]=14.8mm
5.4 型芯成型尺寸計算
1、型芯尺寸的計算
（1）型芯徑向尺寸計算
型芯徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下：
；
；
其他符號意義同上。
型芯長度尺寸計算為：
=[(1+0.005)x99.97+1/4x0.08]=100.45mm
型芯寬度尺寸計算為：
=[(1+0.005)x31.6+1/4x0.08]=31.74mm
（2）型型芯深度尺寸計算
型芯深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：
；
其他符號意義同上。
=[(1+0.005)x30.49-1/3x0.08]=30.62mm
5.5 型腔零件剛度校核
根據(jù)模仁側(cè)壁剛度校核公式
式中：
；
P——平均型腔成型壓力，取值范圍查表取30Mpa
為14.7mm；
；
0.005；
經(jīng)過計算模仁側(cè)壁厚度得:
Sc=6.44mm，
在實際進行模具結(jié)構(gòu)設計的時候，還需要考慮螺絲、冷卻水道的位置和尺寸，一般取值需要偏大一些。
而本次設計中，模仁的側(cè)壁取值為30-40mm之間，滿足要求。
第六章 模溫系統(tǒng)設計
6.1 模溫系統(tǒng)的概述
注射機的工作原理是將塑料加熱成熔融狀態(tài)后通過噴嘴將熔料注射進流道內(nèi)，然后通過流道進入型芯、型腔，再經(jīng)過冷卻成型后脫模，冷卻系統(tǒng)的設計就是為了保證熔料能夠在合理的時間內(nèi)在模具中冷卻成型，減短冷卻時間，提高模具的工作效率。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)不同還會呈現(xiàn)出熱量分布不均的狀態(tài)，在進行冷卻系統(tǒng)的設計時流道一般盡量靠近溫度較高的地方，且分布均勻，保證均勻同步的冷卻，這樣才能保證塑件成型后的結(jié)構(gòu)尺寸不會發(fā)生變化。
6.2 模溫冷卻系統(tǒng)設計要求
1、冷卻水道間隔盡量保持一致，確保冷卻均勻
2、冷卻水道的直徑根據(jù)產(chǎn)品和模具的大小進行選擇
3、冷卻水道不得與頂針、螺絲等產(chǎn)生干涉，保證冷卻水道最少5mm以上的壁厚
4、冷卻水道盡量靠近溫度較高的地方
5、冷卻水道設計完成必須是一個閉合的回路
6、冷卻水道進出水口盡量設計在操作面的后方
6.3 冷卻水道的類型
冷卻水道的形式多種多樣，是根據(jù)產(chǎn)品特點結(jié)合模具的結(jié)構(gòu)進行設計的，常見的冷卻水道有：直通式、環(huán)繞式、多層式，水塔式等。不管何種形式的冷卻水道最終完成后需要行程完整的閉合回路。
本次采用的是圓形截面冷卻水道，如下圖所示：
圖6-1 冷卻水道的布置
6.4 冷卻水道的計算校核
在單位時間內(nèi)熔體凝固時放出等熱量等于冷卻水所帶走的熱量，故有
公式：?????
；
）；
；
；
；
；
；
1).求塑料制品在固化時每小時釋放的熱量Q
設注射時間為2s，冷卻時間為20s，保壓時間為15s，開模取件時間為3s.，得注射成型周期為40S。
設用20℃的水作為冷卻介質(zhì)，其出口溫度為28℃，水呈湍流狀態(tài)，一個小時成型次數(shù)n＝3600/40＝90
25.241.0590=2.38518
查注塑模具設計指導手冊得ABS單位重量放出的熱量
???
故：2.38518=977KJ
2).水的體積流量
?由公式
977/=0.05
式中：
3).求冷卻水道直徑d
根據(jù)水的體積流量查注塑模具設計指導手冊[1]得d=8mm；本次設計中的冷卻水道滿足要求。
第七章 推出機構(gòu)和排氣系統(tǒng)的設計
7.1 脫模機構(gòu)的概述
當熔料在冷卻成型后會鎖緊包裹在型芯上，脫模機構(gòu)的設計就是為了將塑件從型芯上頂出脫落，在進行頂出系統(tǒng)的設計時要結(jié)合塑件本身的結(jié)構(gòu)進行考慮，要保證塑件在頂出時不會損壞，還要考慮塑件的外觀質(zhì)量，所以頂出系統(tǒng)對塑件產(chǎn)生的頂出力一定要均勻合理。
7.2 頂出機構(gòu)零件
頂出機構(gòu)主要的零件有頂針、頂針面板、頂針底板、復位桿等。通過這些零件的配合工作才能實現(xiàn)塑件的脫模，在一些特殊的模具中還會使用液壓、氣動或齒條齒輪配合的脫模結(jié)構(gòu)。
7.3 脫模力的計算
根據(jù)如下公式進行計算
3360；
經(jīng)過計算得到：F=6720N
7.4 推桿強度校核
故符合要求。
式中，
是推桿材料的許用應力，為120Mpa；
是推桿所受的應力；
F是脫模力，為6720N；
n是推桿數(shù)目，為8根；
d是推桿直徑，為4mm
267.52Mpa
所以滿足要求。
本次設計的頂出機構(gòu)如下圖：
圖7-1 頂出機構(gòu)的設計
7.5 排氣系統(tǒng)的設計
排氣系統(tǒng)是注塑模具的七大系統(tǒng)之一，一般將排氣系統(tǒng)設計在模具的分型面上，主要作用是方便澆注充填。在模具工作時充填的熔料通常會在220-300℃之間，經(jīng)過注塑機的高壓注射進入到型芯、型腔中，這時候會急速的壓縮型芯、型腔中的空氣，在這種高壓狀態(tài)下如果不及時的將空氣排出就會使熔料在這種高壓狀態(tài)下產(chǎn)生燒灼現(xiàn)象，影響塑件的表面質(zhì)量，也不利于充填，所以需要設計排氣系統(tǒng)將模具中多余的空氣排出。
本次設計由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較簡單，采用配合間隙自然排氣能夠滿足實際生產(chǎn)需要。
第八章 抽芯機構(gòu)的設計
8.1 抽芯機構(gòu)的概述
當塑件的側(cè)壁帶有孔，凸起或者倒扣時無法上下正常脫模的情況下就需要設計抽芯機構(gòu)才能實現(xiàn)進行塑件的成型和脫模。抽芯機構(gòu)通常設計為3-5°的形式能夠更方便的工作。常見的抽芯機構(gòu)可分為：手動抽芯、液壓抽芯和機械式抽芯，本次設計完成的抽芯機構(gòu)如下圖所示：
圖8-1 模具抽芯結(jié)構(gòu)設計
8.2 抽芯機構(gòu)的計算
（1）、計算抽芯距離
S=L+（3-5）MM
式中：
S——抽芯距離
L——塑件倒扣距離
本次設計中，抽芯距離S=3+（3-5）mm=8mm
（2）、抽芯力的計算
式中：
，N
43.6
本次設計中取傾斜角度為6度。
經(jīng)過計算得：8.72N
（3）、斜頂厚度的計算
5.64mm
式中：
；
11mm；
經(jīng)過計算得：6mm
本次設計中，集合實際生產(chǎn)經(jīng)驗，斜頂厚度確定為6mm。斜頂?shù)膬A斜角度一般取值為5-15度，本次設計中，選用6度。
第九章 標準模架的選用
9.1 模架的概述
注塑模具行業(yè)經(jīng)過長久的發(fā)展，現(xiàn)已經(jīng)形成了一套非常完整成熟的標準化系統(tǒng)，注塑模具常見的GB國標型號外還有企業(yè)中比較出名的一些模架，如龍記模架、雙葉模架、哈斯科等。標準模架經(jīng)過長久以來的發(fā)展和更新具有很多的優(yōu)點，和非標模架相比，標準模架的制造成本更低，成熟的技術(shù)使標準模架的性能更加的穩(wěn)定可靠，維修保養(yǎng) 更便宜方便，極大的節(jié)省設計制造的時間等，使用最為廣泛。
9.2 標準模架的選用
標準模架的選用主要通過以下幾點進行考慮
1.根據(jù)澆注系統(tǒng)進行選擇，不同的澆注形式需要選擇不同的模架
2.根據(jù)型芯、型腔的尺寸進行選擇，型腔尺寸決定了模架的尺寸型號
3.根據(jù)頂出方式進行選擇，不同的推出方式適合的模架也不同
在實際選擇時需要結(jié)合所有的特點進行考慮。
9.3 模架型號的確定
本次設計根據(jù)以下方式進行模架的選擇：
需要結(jié)合型腔布局和排列結(jié)構(gòu)形式，盡可能的保證長寬尺寸為一個整數(shù)，這樣才能符合實際機械加工和原材料的購買要求，一般情況下，中小型模具可以根據(jù)塑件尺寸，保證型腔側(cè)壁厚度在30-50mm之間，大型模具保證50-80mm之間的型腔側(cè)壁厚度。
（1）、確定成型型腔零件長寬高尺寸如下
180x160x40mm
（2）、確定成型型芯零件長寬高尺寸如下
180x160x40mm
（3）、確定模架定模板長寬高尺寸如下
300x300x70mm
（4）、確定模架動模板長寬高尺寸如下
300x300x80mm
（5）、確定墊塊的高度
墊塊需要考慮實際頂出脫模的需求，本次設計中，采用墊塊高度為：90mm，即可滿足要求。
根據(jù)澆注澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，以及頂出脫模要求，選擇國標的標準模架，采用大水口模架系統(tǒng)。具體的模架型號為：CI3030-A70-B80-C90
圖9-1模架基本結(jié)構(gòu)形式
第十章 注塑機的選擇與校核
10.1 注塑機的工作原理
注塑機的作用是將放入其中的塑料顆粒通過高溫使其融化，然后通過螺桿旋轉(zhuǎn)推動產(chǎn)生的高壓使熔料經(jīng)過噴嘴注射進模具中進行冷卻成型，注塑機一般采用臥式注塑，也有立式注塑機和雙色注塑機。本次設計選擇臥式注塑的形式。
10.2 初選注塑機型號
注塑機是與模具相互配合的，可以通過模具的尺寸選擇適合的注塑機，通過前面對型芯型腔的尺寸確定，初步選擇注塑機型號為HTF110XB，如下圖所示：
型號
單位
110×1A
110×1B
110×1C
參數(shù)
螺桿直徑
mm
34
36
40
理論注射容量
cm3
131
147
181
注射重量PS
g
119
134
165
注射壓力
Mpa
206
183
149
注射行程
mm
144
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~215
料筒加熱功率
KW
5.7
鎖模力
KN
1100
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
400×400
允許最大模具厚度
mm
410
允許最小模具厚度
mm
160
移模行程
mm
340
移模開距(最大)
mm
750
液壓頂出行程
mm
100
液壓頂出力
KN
33
液壓頂出桿數(shù)量
PC
5
油泵電動機功率
KW
13
油箱容積
l
210
機器尺寸(長×寬×高)
m
4.7×1.3×1.85
機器重量
t
3.4
最小模具尺寸(長×寬)
mm
280×280
圖10-1注塑機參數(shù)表
10.3 注塑機注射容量的校核
147x80%≥2x11.75+1.74=25.24
其中：
2個；
147；
1.74；
11.75
查注塑機參數(shù)表，注塑機的額定注塑量為147，所以滿足注塑量的要求。
10.4 校核壓力
查材料的成型工藝表，可以得知，ABS的成型注射壓力范圍取值為100-130Mpa，而本次選擇的注塑機的額定注塑壓力值為183Mpa，所以是滿足本次注射壓力的要求的。
10.5 校核模具安裝尺寸
本次設計中，選擇的國標模架的最大模具長寬的最大尺寸為300x350mm，而查詢本次選擇的注塑機的參數(shù)表中，注塑機拉桿內(nèi)間距的尺寸為400x400mm，所以本套注塑模具的長寬尺寸滿足安裝要求。
其次是校核安裝厚度的尺寸參數(shù)，本套模具的總高度值為290mm,而選擇的注塑機的最大容模厚度數(shù)據(jù)為160-410mm之間，所以滿足高度的安裝尺寸要求。
所以：本套注塑模具，長寬高尺寸均滿足注塑機的安裝尺寸要求。
10.6 校核移模行程
注塑模具在完成成型固化以后，模具需要打開一定距離，讓注塑機的頂棍頂向頂出機構(gòu)，實現(xiàn)塑件的最后一步脫模工序，查表注塑機總的開模行程為340mm；
式中 ，15mm；
，85mm；
340mm≥15+85mm+10mm=110
經(jīng)過計算，注塑機的移模行程滿足注塑模具的要求。
10.7 校核注塑機鎖模力
校核公式如下；
1100≥（23254+156）30=199.92KN
式中：
P-平均型腔成型壓力，取值范圍查表取30Mpa
經(jīng)過計算，本次設計中的模具需要的鎖模力在注塑機額定鎖模力允許范圍內(nèi)，滿足要求。
總結(jié)
這次畢業(yè)設計主要是針對汽車轉(zhuǎn)向燈燈罩進行的注塑模具的設計，我們通過對注定塑件產(chǎn)品進行多方面的分析根據(jù)分析所得的數(shù)據(jù)進行整套注塑模具的設計，包含了注塑模具的每個系統(tǒng)的深入分析，此次設計還是具有一定的挑戰(zhàn)性，比我們以往的作業(yè)和課程更復雜，所涉及的知識面更廣，是對我們最終的考驗。
設計的過程其實也是鞏固和自主學習的過程，在設計中我遇到了許多的問題和困難，對于沒有實際生產(chǎn)和操作經(jīng)驗的我面對如此全面的設計非常的頭疼，好在有輔導老師的細心指導，當我遇到不能自己解決的問題時老師會很耐性的幫我講解，至到我理解為止，我很感謝老師的幫助。雖然過程很麻煩，但是收獲也是很多，通過本設計我學會了將我所學到的知識運用到實際的操作中來，對于注塑模具各模架的了解，澆注系統(tǒng)，成型零件等設計原理的理解都帶來了很大的幫助。在對CAD和三維軟件的使用上也變得更加的成熟，在三維建模上更是得到了很大的提升，以前我在三維軟件的使用上并不熟練，對軟件的指令也不是很明白，當我進行設計的時候不斷地運用它，已經(jīng)把他們深深的記在了腦海中，也許這次畢業(yè)設計會中的心得體會將會為我今后的工作帶來很大的幫助。
雖然畢設設計過后我的大學生涯也步入了尾聲，但是無論今后在任何的地方我知道知識才是提升自身的關(guān)鍵，我還需要不停學習不斷的進步，成功沒有捷徑，知識沒有盡頭。
致謝
本次畢業(yè)設計的完成我大學生活也快結(jié)束，即將跨入社會的大門，在這幾年大學生活和學習中學到了很多也逐漸的成長，在完成畢業(yè)設計的這段時間中才發(fā)現(xiàn)自己平時學習的不足之處，通過向老師同學詢問已及去圖書館查找相關(guān)資料把以前沒有搞懂的知識點和漏掉的地方都重新學習了一遍，才能順利完成此次設計。通過此次畢業(yè)設計，我專業(yè)知識和能力有了進一步提升。本次畢業(yè)設計能夠順利完成離不開家人學習以及朋友的關(guān)懷與幫助，此刻要向他們表達我誠摯的謝意。
首先我要感謝我的父母，他們含辛茹苦的供我在這么優(yōu)異的環(huán)境中無憂無慮的學習，是他們用自己辛苦掙來的錢給了我學習的機會，沒有他們的支持我也不能學習到這么多專業(yè)知識去充實自己，是他們?yōu)槲乙院蟪錾鐣蛳铝撕玫幕A(chǔ)。
其次我要感謝我的學校，學校為我們提供了優(yōu)異的學習環(huán)境和好的教學質(zhì)量，通過學校修建的圖書館里面豐富的資源，讓我找到了更多設計方法和思路以及查得相關(guān)文獻。專業(yè)知識的不足處也得到了解決，從而解決了畢業(yè)設計中遇到的某些困難
然后我還要感謝我的指導老師，本次設計離不開指導老師的細心教導，設計過程中經(jīng)常會遇到一些自己不能解決的問題，在老師的耐心、細心教導下把沒能搞懂的專業(yè)知識都弄明白了。在撰寫論文的過程中指導老師還傾注了大量的心血和汗水對我們論文選題和資料收集以及排版進行教導，沒有老師的指導與幫助我們的設計過程會相當困難。
最后我還要感謝我的同學，在這段時間中我們一起努力學習互相鼓勵，面對和克服了各種困難最后順利完成了本次畢業(yè)設計。
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