玩具汽车外壳注塑模具设计-毕业论文.doc

目 录目 录绪 论1第一章 玩具汽车的造型确定及分析6 1.1 玩具汽车造型的确定6 1.2 塑件成型工艺性能分析及材料的选择7 1.2.1 塑件工艺性能分析7 1.2.2 ABS的成形性能7 1.2.3 ABS的主要技术指标8 1.2.4 ABS的注射工艺参数9第二章 模架及成型设备的选择10 2.1 模架的选择10 2.2 注射机的选择11 2.2.1 由公称注射量选定注射机11 2.2.2 由锁模力选定注射机11 2.3 注射机参数12第三章 分型面的选择13 3.1 分型面的选择原则13 3.2 分型面的选择13第四章 浇注系统的设计15 4.1 主流道设计15 4.2 分流道设计16 4.3 浇口的设计17 4.4 冷料穴和拉料杆的设计18第五章 成型零部件的设计19 5.1 型腔数目的确定19 5.2 凹模的设计20 5.3 凸模的设计21 5.4 成型零件的工作尺寸计算21 5.5 计算过程22 5.5.1 型腔径向尺寸22 5.5.2 型芯径向尺寸23 5.5.3 型腔深度24 5.5.4 型芯高度24 5.5.5 型芯固定孔之间的中心距25 5.6 排气结构设计25第六章 合模与导向机构的设计26 6.1 导柱与导套的设计要点26 6.2 导柱的设计26 6.2.1 导柱的结构26 6.2.2 导柱参数和技术要求27 6.3 导套的设计28第七章 脱模机构设计29 7.1 脱模机构的设计原则29 7.2 脱模力的计算29 7.3 简单推出机构的设计30 7.4 推出机构的导向与复位31第八章 侧向分型及抽芯机构设计32 8.1 斜导柱侧向分型与抽芯机构32 8.2 抽芯距的确定与抽芯力计算33 8.3 斜导柱的设计33 8.3.1 斜导柱的结构33 8.3.2 斜导柱倾斜角的确定34 8.3.3 斜导柱的直径计算35 8.3.4 斜导柱的长度计算36 8.4 斜滑块的设计36 8.5 导滑槽的设计37 8.6 压紧块设计38 8.7 滑块定位装置设计38第九章 温度调节系统39 9.1 冷却系统的设计原则39 9.2 冷却水道的分布39第十章 模具装配图及其开模图示41 10.1 模具总装配图41 10.2 模具开模示意图41总 结42参 考 文 献44致 谢45II绪 论绪 论模具行业国内外的发展状况在讨论注塑模设计之前，先要对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。首先要对模具有一个整体的认识。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之一。作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济发展起着不容质疑的作用。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”；美国工业界公认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业”；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远超过日本机床总产值9000亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至己超过了新兴的电子工业。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%1。塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。塑料工业是一门新兴工业。自塑料问世后的几十年以来，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成为各个工业部门不可缺少的材料2。目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别是在办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经向塑料化方向发展。近几年来由于工程塑料制件的强度和精度等得到很大的提高，因而各种工程塑料零件的使用范围正在不断扩大，预计今后随着微型电子计算机的普及和汽车的微型化，塑料制件的使用范围将会越来越大，塑料工业的生产量也将迅速增长，塑料的应用将覆盖国民经济所有部门，尤其在国防和尖端科学技术领域中占有越来越重要的地位。目前，世界的塑料产量已超过有色金属产量的总和3。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。在我国，随着国民经济的高速发展，模具工业的发展也十分迅速。1999年中国大陆制造工业对模具的总市场需求量约为330亿元，今后几年仍将以每年10%以上的速度增长。对于大型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长将远超过每年10%的增幅。汽车、摩托车行业的模具需求将占国内模具市场的一半左右。1999年，国内汽车年产量为183万辆，保有量为1500万辆，预计到2005年汽车年产量将达600万辆。仅汽车行业就将需要各种塑料件36万吨，而目前的生产能力仅为20多万吨，因此发展空间十分广阔。家用电器，如彩电、冰箱、洗衣机、空调等，在国内的市场很大。目前，我国的彩电的年产量己超过3200万台，电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过了100万台。家用电器行业的飞速发展使之对模具的需求量极大。到2010年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为30%，塑料管的普及率将达到50%，这些都会大大增加对模具的需求量。其它发展较快的行业，如电子、通讯和建筑材料等行业对模具的需求，都将对中国模具工业和技术的发展产生巨大的推动作用1。我国塑料模具工业和技术现状及地区分布在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。 我国模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比有很大的差距，但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速。据统计，我国现有模具生产厂近2万家，从业人员约50万人，“九五”期间的年增长率为13%. 2000年总产值为270亿元，占世界总量的5%。但从总体上看，自产自用占主导地位，商品化模具仅为1/3左右，国内模具生产仍供不应求，特别是精密、大型、复杂、长寿命模具，仍主要依赖进口。目前，就整个模具市场来看，进口模具约占市场总量的20%左右，其中，中高档模具进口比例达40%以上。因此，近年来我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、长寿命模具上，并取得了可喜的成绩，模具进口逐渐下降，模具技术和水平也有长足的进步。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型精密、复杂、长寿命等中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量增加较快，其能力提高显著；“三资”及私营企业发展迅速，尤其是“三资”企业目前已成为行业的主力军；股份制改造步伐加快，等等。从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，这2个省的模具产值已占全国总量的六成以上。江苏、上海、山东、安徽等地目前发展态势也很好。我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多，其差距主要表现在下列六方面：1) 国内自配率不足80，中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60。2) 企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。3) 模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。4) 开发能力弱，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例较低，水平也较低，不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。5) 模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。6) 与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后1。纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。 在科技发展中，人是第一因素，因此我们要特别注重对知识的更新与学习，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。在制造中积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。我国模具工业一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来。我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。模具技术的发展趋势主要是： CAD、CAM、CAE的广泛应用及其软件的不断先进和CADCAMCAE技术的进一步集成化、一体化、智能化； PDM(产品数据管理)、CAPP(计算机辅助工艺设计管理)、KBE(基于知识工程)、ERP(企业资源管理)、MIS(模具制造管理信息系统)及Internet平台等信息网络技术的不断发展和应用； 高速、高精加工技术的发展与应用； 超精加工、复合加工、先进表面加工和处理技术的发展与应用； 快速成型与快速制模(RPRT)技术的发展与应用； 热流道技术、精密测量及高速扫描技术、逆向工程及并行工程的发展与应用； 模具标准化及模具标准件的发展及进一步推广应用； 优质模具材料的研制及正确选用； 模具自动加工系统的研制与应用； 虚拟技术和纳米技术等的逐步应用1。 4第一章 玩具汽车的造型确定及分析第一章 玩具汽车的造型确定及分析1.1 玩具汽车造型的确定本论文利用UGNX8.5软件对玩具汽车上壳进行实体建模，UG的图形设计是基于三维的，它与传统的二维绘图有着本质的区别。生成的模型直观，立体感强，可以在任何角度进行观察。另外系统还能计算出实体的表面积、体积、重量、惯性距、重心等。使设计者很容易、很清楚地知道零件的特性。而且可由立体图生成三视图，大大提高工作的效率和准确性。玩具汽车外壳的三维造型，如图1.1所示。图1.1 玩具汽车三维造型图 造型零件有外壳、底板、轴和轮子，其主要的零件是外壳，如图1.2所示。图1.2 玩具汽车外壳造型1.2 塑件成型工艺性能分析及材料的选择1.2.1 塑件工艺性能分析该塑件为玩具汽车外壳，它要与另外部件匹配使用。要把外壳用螺钉固定到另外底板上，配合轴和轮子才能完成一个整体。由于是玩具，设计要符合小孩子的实际考虑，所以塑件的外观必须光滑美观，从塑件的使用性能上分析，必须具备有一定的综合机械性能，包括良好的机械强度，一定的弹性和耐油性，耐水性，耐磨性，化学稳定性和电绝缘性能。同时，玩具汽车外壳为外观件，要求零件表面平整光滑，无翘曲、皱折、裂纹等缺陷，周口部高度差不可过大，以保证与下盖的严密配合。由于塑件保持外型的需要，导致曲面较为复杂，尺寸精度很高，由于零件为薄壁制件，外形很不规则，这些就造成了成形时容易受到各种因素影响引起制品翘曲变形的问题。同时零件在内表面有几个螺钉孔形分布，这些孔形有较高的尺寸和位置精度，并关系到上下盖的配合问题，保证零件表面孔形的成形要求也是需要重点考虑的问题。从以上性能的有多种塑料材料，从材料的来源以及材料的成本和调配颜色来看，选择ABS比较合适。ABS是目前世界上应用最广泛的材料，它来源广，成本底，符合该塑件成型的特性。1.2.2 ABS的成形性能ABS无毒，无味，呈微黄色。成型的塑料件有较好的光泽。密度为1.02-1.05g/cm3。ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电绝缘性能。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70度左右，热变形温度约为90度左右。耐气候差，在紫外线作用下易变硬发脆。其成型特点：ABS在升温时黏度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度稍大，ABS易吸水，成型前加工要进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、溶料温度及收缩率影响极小。1.2.3 ABS的主要技术指标ABS的主要技术指标包括：热物理性能（如表1.1所示）、力学性能（如表1.2所示）和电气性能（如表1.3所示）表1.1 热物理性能密度(g/ cm³)1.02105比热容(J·kg-1K-1)12551674导热系数(W·m-1·K-1×10-2)13.831.2线膨胀系数(10-5K-1)5.88.6滞流温度(°C)130表1.2 力学性能屈服强度（MPa）50抗拉强度(MPa)38断裂伸长率()35拉伸弹性模量(GPa)1.8抗弯强度(MPa)80弯曲弹性模量(GPa)1.4抗压强度(MPa)53抗剪强度(MPa)24冲击韧度(简支梁式)无缺口261布氏硬度9.7R121缺 口11表1.3 电气性能表面电阻率（）1.2×1013体积电阻率（·m）6.9×1014击穿电压（KV/mm）介电常数（106Hz）3.04介电损耗角正切（106Hz）0.007耐电弧性(s)50851.2.4 ABS的注射工艺参数(如表1.4所示)表1.4 ABS工艺参数表工艺参数通用型ABS料桶后部温度180200料桶中部温度210230料桶前部温度200210喷嘴温度/180190模具温度/507043第二章 模架及成型设备的选择第二章 模架及成型设备的选择2.1 模架的选择根据塑件的外型尺寸120mm×60mm×40mm，初确定采用“一模两腔”的布局，考虑到有侧向外抽芯机构，和冷却水道的布置，故初选标准模架为龙记（LKM）大水口DI型3045规格的模架，其主要尺寸为350mmX450mmX345mm，模型如图2.1所示：图2.1 选用的标准模架结构图2.2 注射机的选择 2.2.1 由公称注射量选定注射机由注射量选定注射机.由UG建模分析得单个塑件的容量为17.8 cm3，则总体积V=35.6cm3；总质量M=37.38g；流道凝料V流=0.5V(流道凝料的体积(质量)是个未知数,根据手册取0.5V(0.5M)来估算,塑件越大则比例可以取的越小)；实际注射量为:V实=35.6×1.5=53.4 cm3；实际注射质量为M实=1.5M=37.38×1.5=56.07g；根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即： 0.8V公 V实 则 V公= V实/0.8 =53.4/0.8=66.75 cm；2.2.2 由锁模力选定注射机F锁F胀=A分·P型 2×120×60·P2×120×60×30×106=432 （KN） 式中 F锁注射机的锁模力（N）； A分塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和； P型型腔压力，取P型=30MPa ； 结合上面两项的计算，初步确定选用卧式XS-ZY-125型号的国产注射机。2.3 注射机参数其主要技术参数如表2.1所示。表2.1 XS-ZY-250型注射机技术参数特性内容特性内容结构类型卧式拉杆内间距(mm)360×260理论注射容积（cm）250移模行程(mm)350螺杆(柱塞)直径(mm)50最大模具厚度(mm)350注射压(MP)130最小模具厚度(mm)250注射速率(g/s)110锁模形式(mm)液压塑化能力(g/s)10.5模具定位孔直径(mm)150螺杆转速(r/min)10150喷嘴球半径(mm)18锁模力(KN)1800喷嘴口直径4第三章 分型面的选择第三章 分型面的选择3.1 分型面的选择原则分型面是决定模具结构形式的重要应素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切的关系，并且直接影响到塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注塑模具设计中的一个关键选择分型面应遵循以下几项基本原则： 1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2) 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模；3) 保证塑件的精度要求；4) 满足塑件外观质量的要求；5) 便于模具的加工与制造；6) 对成型面积的影响；7) 排气的效果的考虑；8) 对侧向抽芯的影响。3.2 分型面的选择注射模一般的有一个分型面，有的有两个分型面。分型面的形状分为：平直分型面，倾斜分型面，阶梯分型面，曲面分型面，复合分型面。在这里考虑到塑件分型面选在塑件外形最大轮廓处，要保证有利的留模和成型，要便于塑件顺利脱模，保证塑件的精度要求，便于模具加工，采用单个平直和曲面复合分型面，如图3.1所示。 图3.1 分型面的选择第四章 浇注系统的设计第四章 浇注系统的设计4.1 主流道设计主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关，同时为了减少材料的浪费，缩短主流道的长度，采用加深型的浇口套，其结构图如图4.1所示： 图4.1 加深型浇口套结构图 主要参数： 锥角=3°；内表面粗糙度Ra=0.63； 小端直径D=d+(0.51)mm； 半径R=R+(12)mm；材料为T8A；由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。4.2 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐，如表4.1所示。表4.1 流道断面尺寸推荐值塑料名称分流道断面直径（mm）塑料名称分流道断面直径（mm）ABS，AS 聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体4.89.51.69.51.69.53.510810812.5510510810聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚3.5103.5106.5166.58.03.58.06.5106.5102.4106.513分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成U形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为6mm。大体结构如图.2所示： 图4.2 分流道的结构图4.3 浇口的设计浇口的形式很多，但无论采取什么形式的浇口，其开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响都很大。在模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，它一般根据下述几项原则来参考：1. 尽量缩短流动距离2. 浇口应开设在塑件壁最厚处3. 避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷4. 考虑分子定向的影响5. 减少或避免熔接痕提高熔接强度6. 应有利于型腔中气体的排除7. 不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口8. 浇口位置的选择应注意塑件外观质量同时，由于ABS在熔融时显现比较明显的非牛顿性，其熔体表面粘度随剪切速率的升高而降低。如采用尺寸较大的浇口，能够降低流动阻力，促使流动速率升高，但熔体通过扁平式浇口时比小浇口剪切速率低，导致熔体表观粘度升高，从而使流动速率降低，因此不能通过增大浇口尺寸来提高非牛顿熔体流动速率。另外，注塑机注射时有一定的注射速率，浇口尺寸过大，浇口前后方的压力降P减小，会导致得不到理想的充模速率。玩具汽车外壳制品壁厚较小流程相对过长不利于熔体充满整个型腔，对成型不利。剪切速率是影响ABS熔体粘度的最主要因素，而粘度又直接影响熔体在模腔内的流动速率。因此采用小浇口不但会大大提高熔体通过浇口时的剪切速率，而且产生的摩擦热也会降低熔体粘度，以达到顺利充模的目的。综合以上分析和考虑到制品和实际模具形状，浇口采用边缘浇口，位置在制件尾端内缘处，选在该位置不但模具简单，而且去除浇口的后加工操作也非常简单，提高了工作效率，也便于模具的机械加工，易保证浇口加工精度，试模时浇口尺寸易于修整。4.4 冷料穴和拉料杆的设计冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入行腔。为了使料流的流动性更好，在模具内温度更均匀，故在主流道的动模板上开设冷料穴，其直径与主流道大端直径相同，通常选用Z字形拉料杆，它开模后通常用手工取出冷料。第五章 成型零部件的设计第五章 成型零部件的设计5.1 型腔数目的确定经分析 ，该零件成型时为了保持玩具汽车外壳曲面形状和较高的精度，必须采用单分型面注射模，同时要采用侧向外抽芯，但模具型腔数目及排列方式却可为塑件的成型提供了两个方案。方案一 采用“一模一腔”的设计，形腔在定模上，主流道在定模上，取消分流道的设计，主流道直接通过浇口注塑成工件，浇口设计在玩具车外壳的顶端。开模后塑件连同流道内的凝料一起留在动模一侧；动模上设有顶出机构，用以顶出塑件和流道内的凝料。方案二 采用“一模两腔”或“一模多腔”，本次设计采用“一模两腔”，如图5.1所示。形腔也是在定模上，主流道在定模上，而分流道设在动模型芯，两边对称分布，浇注口在车身侧边中心。顶出机构和方案一一样。图5.1 型腔分布比较以上两个方案，方案一的结构简单，由于浇注口设在车外壳的顶端，成型工件后会影响塑件曲面的外观和光洁光洁度；同时在分子取向对塑件性能的影响，从而使塑件产生变形甚至开裂等问题。方案二的一模两腔不但符合生产批量的需要，而且把浇注口设在侧边，既保证了塑件曲面光洁度和精度要求，也避免了方案一中所出现的缺陷。 综上所述，该零件成型是采用单分型面带有侧向外抽芯的机构，模具的形腔布局则采用“一模两腔”，侧向浇注成型的模具结构。5.2 凹模的设计凹模也可以称为型腔、凹模型腔，用以形成塑件的外形轮廓，按结构形式可以的不同可以分为整体式、整体嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。由于采用“一模两腔”的设计，为了节省贵重模具材料和便于热处理，故采用整体嵌入式凹模，将整体式凹模采用H7/m6配合嵌入到凹模型腔固定板内，凹模具体见零件图。其结构如图5.2所示。 图5.2 凹模型腔的结构5.3 凸模的设计凸模和型芯都是用来成型塑件内表面的零部件，两者没有严格的区别。与凹模相似，凸模和型芯的结构形式可分为整体式、整体嵌入式、镶拼组合式及活动式等不同类型。本设计的凸模结构和凹模一样是采用整体嵌入式，采用H7/m6的配合嵌入凸模固定板，凸模具体见零件图。其组合结构如图5.3所示： 图5.3 凸模型芯的结构5.4 成型零件的工作尺寸计算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影响塑件的精度。成型零件工作尺寸计算方法一般有两种：一种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算；前一种方法简便，但不适合精密塑件的模具设计，后一种复杂，但能较好的保证尺寸精度。常用型腔成型尺寸的计算方法主要有两种：平均收缩率法和公差带法，两种计算方法的区别在于平均收缩率法计算公式是建立在塑件的成型收缩率和成型零件工作尺寸的制造偏差及其磨损量分别等于它们各自平均值基础上，当塑件的尺寸精度要求较高或塑件尺寸比较大时，这种误差有可能会显著增加，这时一些模具设计单位就采用公差带法来进行尺寸计算，平均收缩率法计算简单无需验算而公差带法计算复杂需要经过多次初算验算，且考虑因素较多9。考虑到玩具汽车外壳模具较简单制造成本低，设计时间短故按平均收缩率法计算成型尺寸比较简单易行。采用Z ,C取固定值的平均收缩率法：A+Z、H+Z、B-Z、h-Z、C-型腔的径向、型腔深度、型芯径向、型芯高度、中心距的工作尺寸As、Hs、Bs、hs、Cs-塑件的外径向、外高度、内径向、内高度、中心距图样尺寸Scp-收缩率的平均值，查表得ABS收缩率范围是0.030.08-塑件尺寸公差。查塑料成型工艺与模具设计中77页表3-14。Z -型腔制造公差C -型腔最大许用磨损量，C 取为塑件尺寸公差的三分之一，查手册得 ABS塑料收缩率波动为0.30.8%11。5.5 计算过程5.5.1 型腔径向尺寸如图5.4所示，以最大径向尺寸计算，测量得塑件外长度As长150mm,宽度As宽60mm，塑件精度精度为IT8，以该精度尺寸公差表，查表得塑件公差长=2.4 mm, 宽1.4mm，则z长长/3=0.8mm，z宽宽/30.47mm，根据以下公式：Am=As+ As×Scp-（3/4） 得Am长150+150×（0.003+0.008）/2-（3/4）×0.8=150.23Am宽60+60×（0.003+0.008）/2（3/4）×0.47=59.98图5.4 型腔径向尺寸示意图5.5.2 型芯径向尺寸如图5.5所示，以型芯最大径向尺寸计算，测量得塑件内长度Ls为146 mm, 宽度Ls宽56mm塑件精度为IT8，以该精度查型腔的尺寸公差表，查表得塑件公差长=2.4 mm, 宽1.4mm，则z长长/3=0.80mm，z宽宽/30.47mm，根据以下公式：Bm=Bs+ Bs×Scp（3/4） 得Bm长=146+146×（0.003+0.008）/2+(3/4) ×0.80=147.14Bm宽=56+56×（0.003+0.008）/2+(3/4) ×0.47=55.96 图5.5 型芯径向尺寸示意图5.5.3 型腔深度图5.6所示，测量得塑件外层高度为40mm，查表得=1.2mm，C =0.4mm，由公式 Hm=Hs+ Hs×Scp-（2/3） 计算得Hm=40+40×（0.003+0.008）/2-（2/3）×0.4=39.95 5.5.4 型芯高度如图5.6所示，测得塑件内高度尺寸为36mm，查表得塑件公差=1.0，则Z=0.33mm，由以下公式 hm=hs+ hs×Scp（2/3） 计算得hm=36+36×(0.003+0.008)/2+(2/3)×0.20=36.33 图5.6 型腔深度和型芯高度尺寸示意图 5.5.5 型芯固定孔之间的中心距如图5.7所示，测量得为塑件固定孔中心距离Cs长=115mm, Cs宽30mm，查表得塑件公差长=2.0mm，宽0.96mm，则Z长=0.67mm，Z宽0.32mm，由以下公式 Cm=(Cs+Cs×Scp) ± 计算得Cm长115+115×(0.003+0.008)/2±0.055=115.6325±0.0055mmCm宽30+30×(0.003+0.008)/2±0.0055=30.1650±0.0055mm图5.7 型芯固定中心距离示意图5.6 排气结构设计由于此制件属中小型，且注射速度中等，可以利用分型面和成型杆的间隙排气，不开设专门排气槽11。如果试模中认为必须开设，可在分型面上开设排气槽。第六章 合模与导向机构的设计第六章 合模与导向机构的设计导向机构的保证动摸或上下模合模时正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。在这里我采用导柱导向的形式。6.1 导柱与导套的设计要点1. 合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。2. 导柱工作部分长度应比型芯端面高出68 mm，以确保其导向与引导作用。3. 导柱工作部分的配合精度采用H7/m7，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用H7/m6；导套外径的配合精度采取H7/m6。配合长度通常取配合直径的1.52倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。4. 导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。6.2 导柱的设计6.2.1 导柱的结构采用如图6.1所示结构。图6.1 导柱的结构6.2.2 导柱参数和技术要求1. 长度 导柱导向部分长度=56+35+35+3550=166mm. 2. 直径 由于模架350×450型。选用比较大，参考塑料注射模中小型模架标准的尺寸组合。选用：导柱35×166×50。参考实用注塑模设计手册。3. 形状 导柱前端做倒角R1。4. 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内心，因此采用T10A钢经淬火热处理，硬度应达到5055HRC。导柱固定部分表面粗糙度为Ra0.8。导向部分为Ra0.4。5. 数量布置 导柱均匀分布在模具四周，采用等直径的不对称分布，如图6.2所示。6. 配合精度 导柱固定端与模板之间采用H7/m6的过度配合；导柱的导向部分7. 采用H7/f7的间隙配合。 图6.2 导柱的分布6.3 导套的设计导套结构和技术要求：1 形状 为使导柱顺利进入导套，在导套的前端倒圆角。导柱孔最好做成通孔，以利于排出孔内空气及残渣废料。导套的结构如图6.3所示。若模板较厚，导柱孔必须作成盲孔时，可在盲孔的侧面做成一个小孔排气。图6.3 导套的结构 2 材料 导套用与导柱相同的材料或铜合金等耐磨材料制造，其硬度一搬应低与导柱硬度，以减轻磨损，防止导柱和导套拉毛。导套固定部分和导滑部分的表面粗糙度一般为 Ra0.8。因此选用：导套d=40× 40的导套。GB 4619.3-84，材料 T8A。固定形式和配合精度 采用H7/r6配合镶入模板。参考实用注塑模设计手册8。第七章 脱模机构的设计第七章 脱模机构设计7.1 脱模机构的设计原则塑件在从模具上取下以前,还有一个从模具的成型零件上脱出的过程,使塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构。它包括以下几个部分，脱模力的计算、推出机构、复位机构等的机构形式、安装定位、尺寸配合以及某些机构所需的强度、刚度或稳性校核。在设计此机构时，应遵守以下几个原则：1. 推出机构应尽量设置在动模一侧,2. 保证塑件不因推出而变形损坏,3. 机构简单动作可靠