輪轂的注塑模設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）

1、<p><b>　　河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題 目 輪轂的注塑模設(shè)計</p><p>　　河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械電子工程系（分院）</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>

2、;　姓 名專 業(yè)模具設(shè)計與制造班 級</p><p>　畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目輪轂的注塑模設(shè)計</p><p>　畢業(yè)設(shè)計（論文）選題的目的與意義通過輪轂的注塑模具設(shè)計，增強(qiáng)了我的綜合分析能力和應(yīng)用能力，掌握了分析塑料成型工藝和注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本技能，了解了塑料成型過程中的主要特性，提高了應(yīng)用基本知識解決生產(chǎn)實際問題的綜合能力。</p><p>　畢業(yè)設(shè)計（

3、論文）的資料收集情況（含指定參考資料）1、史鐵梁：《模具設(shè)計指導(dǎo)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2003年8月；2、閻亞林：《塑料模具圖冊》，高等教育出版社，2009年12月；3、屈華昌：《塑料成型工藝與模具設(shè)計》，高等教育出版社，2006年7月；4、孫鳳勤、閻亞林《沖壓與塑壓成型設(shè)備》，高等教育出版社，2003年12月；5、何冰強(qiáng)、高漢華：《塑料模具設(shè)計指導(dǎo)與資料匯編》，大連理工大學(xué)出版社，2009年7月。</p><p>

4、;　畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進(jìn)度計劃2010年11月4號開題； 2010年12月15日前完成題目分析，資料收集列出提綱；2011年3月1日前完成初稿，指導(dǎo)教師審查； 2011年3月31日前完成修改定稿打??；2011年4月1日正式提交論文。</p><p>　接受任務(wù)日期 2010年11 月 04 日要求完成日期2011年 04月 01 日學(xué) 生 簽 名： 年 月

5、日指導(dǎo)教師簽名：年 月 日 系（分院）主任（院長）簽名：年 月 日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評閱意見表</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯意見表</p><p><b>　　輪轂的注塑模設(shè)

6、計</b></p><p>　　摘要：模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。塑料模具是指用于成型塑料制作的模具，它是型腔模的一種類型，其模具型腔由凹模和凸模所組成。在塑料成型生產(chǎn)中，先進(jìn)的模具設(shè)計、高質(zhì)量的模具制造、優(yōu)質(zhì)的模具材料、合理的加工工藝和現(xiàn)代的成型設(shè)備等是成型優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：型腔模 塑料成型

7、 模具設(shè)計 加工工藝</p><p><b>　　一、設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　輪轂的技術(shù)要求是：1、未注公差按MT5級；2、一模四件。成品圖如下圖所示</p><p>　　二、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析</p><p>　?。ㄒ唬?、塑件原材料的成型特性分析</p><p>　　黑色AB

8、S是聚苯乙烯的改性產(chǎn)品，是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最大的工程塑料。黑色ABS是不透明非結(jié)晶性聚合物，無毒、無味，密度1.02—1.05g/cm3。黑色ABS具有突出的力學(xué)性能，堅固、堅韌、堅硬；具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能；具有較好的尺寸穩(wěn)定性，易于成型和機(jī)械加工。成型塑件表面有較好的光澤，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色，表面可鍍鉻。其缺點是耐熱性差，連續(xù)工作溫度為70℃左右，熱變形溫度為93℃左右，但熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯 尼龍等都

9、高；耐候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。黑色ABS可采用注射、擠出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等多種成型加工方法。</p><p>　　黑色ABS的成型性能如下：</p><p>　　易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理，表面光澤要求高的塑件應(yīng)長時間預(yù)熱干燥；</p><p>　　流動性中等，溢邊值為0.04mm左右；</p><p&

10、gt;　　比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短；</p><p>　　表面黏度對剪切速率的依賴性很強(qiáng)，因此模具設(shè)計中大都采用點澆口形式；</p><p>　　頂出力過大或機(jī)械加工時塑件表面會留下白色痕跡，脫模斜度宜取2°以上；</p><p>　　易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；</p><p>

11、　　宜采用高料溫、高模溫、高注射壓力成型。在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50～60℃；而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時，模具溫度應(yīng)控制在60～80℃。</p><p>　　(二) 、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析</p><p>　　1、塑件的尺寸精度分析</p><p>　　圖上均為未標(biāo)注公差的自由尺寸，依據(jù)圖中要求按MT5級查取公差，塑件主要尺寸的公差如下表所示</p

12、><p>　　2、塑件的表面質(zhì)量分析</p><p>　　對該塑件表面沒有特殊要求。一般情況下，外表面要求光潔，表面粗糙度Ra可以取0.8μm；沒有特殊要求的塑件內(nèi)部表面粗糙度可以取3.2μm。</p><p>　　3、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析</p><p>　　（1）從圖紙上看該塑件外形為梯形圓臺。</p><p>　?。?/p>

13、2）塑件型腔較小，有尺寸不等的孔，如Ø8，Ø4，它們均符合最小孔徑要求。</p><p>　?。?）內(nèi)部有六個均布的加強(qiáng)肋，可增強(qiáng)塑件的強(qiáng)度，減小塑件的變形。肋的側(cè)設(shè)有1°左右的斜度。</p><p>　?。?）為使塑件順利脫模，可在塑件內(nèi)部及加強(qiáng)肋處增設(shè)1～2°的拔模斜度。</p><p>　　綜上所述，該塑件可采用注射成型

14、加工。</p><p>　?。ㄈ?、塑件的生產(chǎn)批量</p><p>　　該塑件采用一模四件，故可采用一模多腔、快速脫模以及成型周期不宜太長的模具，同時模具造價要適當(dāng)控制。</p><p><b>　?。ㄋ模?、初選注射機(jī)</b></p><p>　　1、計算塑件體積或重量</p><p>　　通過三

15、維造型可獲得該塑件的體積V=1489.0951mm3=1.489cm3</p><p>　　黑色ABS的密度為1.03g/cm3所以塑件的質(zhì)量為w=1.03x1.489=1.53367g=1.53g</p><p>　　2、根據(jù)塑件本身的幾何形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)目</p><p>　　由于該塑件已給出了要求，要求一模四件，故采用一模四腔，型腔平衡布置在型腔板四側(cè)

16、，以方便澆口排列和模具的平衡。</p><p>　　3、確定注射成型的工藝參數(shù)</p><p>　　根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點和黑色ABS的成型性能，查有關(guān)資料初步確定塑件的注射成型工藝參數(shù)，見下表</p><p>　　塑件的注射成型工藝參數(shù)</p><p>　?。?）、確定模具溫度及冷卻方式</p><p>　　黑色ABS

17、為非結(jié)晶型塑料，流動性中等，壁厚一般，因此在保證順利脫模的前提下應(yīng)盡可能降低模溫，以縮短冷卻時間，從而提高生產(chǎn)率。所以模具應(yīng)考慮采用適當(dāng)?shù)难h(huán)水冷卻，成型模具溫度控制在60～80℃。</p><p>　　（5）、確定成型設(shè)備</p><p>　　由于塑件采用注射成型加工，使用一模四腔分布，因此可計算出一次注射成型過程所用塑料量為W=4w+w廢料=4x1.53+1.53x20%=6.426g

18、</p><p>　　根據(jù)以上一次注射量的分析以及考慮到塑料品種、塑件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量及注射工藝參數(shù)、注射模具尺寸大小等因素，參考設(shè)計手冊，初選XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)。記錄下XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)的主要參數(shù)，見下表</p><p>　　三、分型面及澆注系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　?。ㄒ唬?、分型面的選擇</p><p>　　

19、為保證塑件能順利分型，主分型面應(yīng)考慮選擇在塑件外形的最大輪廓處，故此塑件的分型面應(yīng)選擇在零件的上表面。</p><p>　?。ǘ?、澆注系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴四個部分組成。</p><p>　　1、主流道和定位圈的設(shè)計</p><p>　　主流道與注射機(jī)的高溫噴嘴反復(fù)接觸碰撞，故應(yīng)設(shè)計成獨(dú)立可拆

20、卸更換的澆口套，采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作，并經(jīng)熱處理提高硬度，定位圈與澆口套分開設(shè)計。</p><p>　　查資料得到XS-ZY-125型注射機(jī)與噴嘴的有關(guān)尺寸：噴嘴前端球面半徑SR0=12mm，噴嘴孔直徑d0=4mm,定位圈直徑 100mm。為保證模具主流道與噴嘴的緊密接觸，避免溢料，主流道與噴嘴的關(guān)系為：SR=SR0+(1～2)，d=d0+0.5。因此取主流道球面半徑SR=14mm（取標(biāo)準(zhǔn)值），主流道小端直徑d=4.

21、5mm。</p><p>　　為了便于將凝料從主流道中拔出，應(yīng)將主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度為2°～4°，計算其大端直徑約為 10mm；為避免模內(nèi)的高壓塑料產(chǎn)生過大的反壓力，配合段直徑D不宜過大，取D=25mm；同時為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計R2的圓弧過渡；為補(bǔ)償在注射機(jī)噴嘴沖擊力作用下澆口套的變形，將澆口套的長度設(shè)計得比模板厚度短0.02mm；澆口套外圓盤軸肩轉(zhuǎn)角半徑R宜大一

22、些，取R=3mm，以免淬火開裂和應(yīng)力集中。</p><p>　　定位圈是安裝模具時做定位用的，查資料的XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)的定位圈直徑為100mm，一般定位圈高出定模座板表面5～10mm。</p><p><b>　　2、分流道的設(shè)計</b></p><p>　　該塑件設(shè)計時采用U形斷面分流道，在一塊模板上，切削加工容易實現(xiàn)，且比表

23、面積不大，熱量損失和阻力損失不太大。查有關(guān)經(jīng)驗表格得黑色ABS的分流道推薦直徑為4.8～9.5mm,取Ø8mm。</p><p><b>　　3、澆口的設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)塑件的要求及型腔分布情況，選用側(cè)澆口，從塑件的大端邊上進(jìn)料。</p><p><b>　　4、冷料穴的設(shè)計</b></

24、p><p>　　采用帶Z形頭拉料桿的冷料穴，將其設(shè)置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼起開模分型時將凝料從主流道中拉出留在動模一側(cè)，稍作側(cè)向移動便可取出凝料的作用。</p><p>　　四、模具設(shè)計方案論證</p><p><b>　?。ㄒ唬⑿颓徊贾?lt;/b></p><p>　　對于一模多件的模具型腔布置，在保證澆注

25、系統(tǒng)分流道的流程短、模具結(jié)構(gòu)緊湊、模具能正常工作的前提下，盡可能使模具型腔對稱、均衡、取件方便。本案例的模具采用一模四腔，型腔平衡布置在型腔板四周。</p><p>　?。ǘ⒊尚土慵慕Y(jié)構(gòu)確定</p><p>　　該塑件的材料為ABS工程塑料，對表面粗糙度和精度的要求較高，因此要求成型零件有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度和耐磨性，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼制作，還應(yīng)進(jìn)行熱處理以使其具備50～55HRC的

26、硬度。</p><p><b>　　1、型腔設(shè)計</b></p><p>　　采用整體嵌入式型腔，放在動模一側(cè)，主要是從節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼材料、方便熱處理、方便日后的更換維修等方面考慮。</p><p><b>　　2、型芯設(shè)計</b></p><p>　　型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計也應(yīng)采用組合式，可節(jié)省貴重模具鋼、

27、減少加工工作量。成型塑件內(nèi)孔Ø8、Ø4的大型芯裝在動模上，成型Ø16的部位的型芯裝在定模上，方便型芯的制作、塑件的飛邊去除以及塑件內(nèi)部冷卻水道的排布。</p><p>　　（三）、導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　由于塑件基本對稱且無單向側(cè)壓力，所以采用直導(dǎo)柱導(dǎo)向便可滿足合模導(dǎo)向及閉模后的定位。</p><p>　　（四）、推出機(jī)構(gòu)

28、設(shè)計</p><p>　　根據(jù)塑件的特點，其推出機(jī)構(gòu)可采用推件板推出或推桿推出。其中推件板推出機(jī)構(gòu)可靠、頂出力均勻，不影響塑件的外觀質(zhì)量，但制造困難，成本高；推桿推出結(jié)構(gòu)簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時會在塑件表面留下頂出痕跡，但對塑件的外觀影響不大，所以采用推桿推出機(jī)構(gòu)。</p><p>　?。ㄎ澹⒗鋮s系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　采用冷卻水冷卻，凹模冷卻水道采用

29、環(huán)繞型腔布置的兩層式冷卻回路，水道開設(shè)時注意避開安裝在動模上的型芯；大型芯采用隔板式管道冷卻，在型芯上開設(shè)兩個孔，孔內(nèi)插上縱向隔板，與開在動模支撐板上的橫向管路形成循環(huán)冷卻回路。</p><p>　　五、主要零部件的設(shè)計計算</p><p>　?。ㄒ唬?、成型零件的成型尺寸</p><p>　　該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算，查有關(guān)手冊得黑色ABS的收縮率為0.

30、4%～0.7%，故平均收縮率Scp=（0.4+0.7）%/2=0.55%=0.0055，根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具制造公差取δz=Δ/3，成型零件尺寸計算如下</p><p>　　基本型腔徑向尺寸計算公式為Lm=[(1+Scp)Ls -0.75Δ]0+δz</p><p>　　基本型腔高度尺寸計算公式為Hm=[(1+Scp)Ls-0.67Δ] 0+δz</p><p&g

31、t;　　基本型芯徑向尺寸計算公式為lm=[(1+Scp)ls +0.75Δ]0-δz</p><p>　　基本型芯高度尺寸計算公式為hm=[(1+Scp)hs+0.67Δ] 0+δz</p><p>　　3、 其余尺寸的計算</p><p>　?。ǘ?、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　采用推桿推出機(jī)構(gòu)，由于該塑件的脫模力不是太大，推桿

32、的布置空間足夠，所以無需用繁瑣的計算方法確定推桿的尺寸大小，可以根據(jù)經(jīng)驗選取d=1.5mm的國標(biāo)推桿，注意保證推出距離略大于型芯的突出長度2～3mm，即推出距離大于6mm。</p><p>　?。ㄈ?biāo)準(zhǔn)模架的確定</p><p>　　綜合考慮本塑件采用一模四腔的平衡布置、側(cè)澆口一次分型結(jié)構(gòu)、塑件尺寸大小、冷卻水道的布置等多項因素，估算型腔模板的概略尺寸，查《塑料模具設(shè)計指導(dǎo)與資料匯編》

33、表8-1選取標(biāo)準(zhǔn)模板的尺寸為200mmX200mmX30mm，選用A2型標(biāo)準(zhǔn)模架。</p><p>　　六、成型設(shè)備的校核計算</p><p>　?。ㄒ唬?、注射機(jī)注射壓力校核</p><p>　　經(jīng)校核得知注射機(jī)的額定注射壓力大于成型時所需的注射壓力，故可選用此注射機(jī)。</p><p>　　（二）、注射量的校核</p><

34、p>　　設(shè)計模具時，應(yīng)保證成型塑件所需的總注射量小于所選注射機(jī)的最大注射量，即nm+m1≤Kmp</p><p>　　式中，mp—注射機(jī)允許的最大注射量，g或cm3。</p><p><b>　　計算得</b></p><p>　　4x1.53+6.426=12.546g≤0.8X125X1.03=103g</p><

35、p>　　所以此注射機(jī)可以用。</p><p>　?。ㄈ?、鎖模力的校核</p><p>　　注射機(jī)鎖模力的校核關(guān)系式為</p><p><b>　　F≥kpA</b></p><p>　　式中F—注射機(jī)鎖模力，查《塑料模設(shè)計手冊》附錄表8得XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)的鎖模力為900KN。</p>

36、<p>　　k—壓力損耗系數(shù)，一般取1.1—1.2；</p><p>　　p—型腔內(nèi)熔體的壓力，本塑件為90×30%=30MPa；</p><p>　　A—塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，本模具</p><p>　　A=4×3.14×(21/2) ×(21/2)=1384.74mm2=1.38X10-2m

37、2。</p><p><b>　　計算得</b></p><p>　　kpA=1.2×30×106×1.38X10-2×10-3=49.68KN<F=900KN。</p><p>　　故注射機(jī)的鎖模力足夠，滿足鎖模要求。</p><p>　　（四）、安裝尺寸的校核</p

38、><p>　　本模具的外形尺寸為200mm×250mm，模具閉合高度為H=100+A+B+C=100+40+30+60=230mm,查資料得XS-ZY-125型注射機(jī)動、定模模板最大安裝尺寸為428mm×458mm，允許模具的最小厚度Hmin=200mm，最大厚度Hmax=300mm，即模具的外形尺寸不超過注射機(jī)動、定模模板最大安裝尺寸，模具閉合高度滿足Hmin <H<Hmax的安裝

39、要求，故該模具滿足XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)的安裝要求。</p><p>　?。ㄎ澹?、推出機(jī)構(gòu)的校核</p><p>　　XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)的推出形式為中心及上、下兩側(cè)設(shè)有推桿（機(jī)械推出）。由于該模具推力不太大，在XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)上采用中心Ø50mm頂桿推出，在動模座板預(yù)留與之匹配的Ø52mm頂出孔；塑件實際推出距離為20mm＞（6+

40、10）mm，滿足推出距離要求。</p><p>　?。㈤_模行程的校核</p><p>　　取出制品所需的開模距離必須小于注射機(jī)的最大開模距離，本模具為單分型面注射模具，XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)的最大開模行程與模厚無關(guān)，校核關(guān)系式為</p><p>　　S>H1+H2+(5~10)</p><p>　　式中S—注射機(jī)的最大開

41、模行程，XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)的最大開模行程S=300mm；</p><p>　　H1—塑件脫模所需的推出距離，該塑件的脫模推出距離為20mm；</p><p>　　H2—塑件的高度（不包括澆注系統(tǒng)高度），該塑件的高度為6mm。</p><p><b>　　計算得</b></p><p>　　H1+H2+(5～

42、10)=20+6+10=36mm S=300mm</p><p>　　以上分析證明，XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)能滿足要求，故可以采用。</p><p><b>　　七、繪制模具裝配圖</b></p><p>　　1、13、15、20—螺釘 2—澆口套 3—定位圈 4—定模座板 5—導(dǎo)套 6—定模板 7—動模板 8—動模支承板 9—復(fù)位桿

43、 10—推桿固定板 11—墊塊 12—動模座板 14—推板 16—拉料桿 17—推桿 18—型芯2 19—型芯1</p><p><b>　　結(jié)束語：</b></p><p>　　通過此次槽形輪的模具設(shè)計，使我更進(jìn)一步的了解了塑料制品的特性以及塑料模具設(shè)計過程，也更深刻的體會到了“設(shè)計”這個詞的含義，認(rèn)識到了以前自己在設(shè)計中所犯的一些錯誤，明白了應(yīng)該如何準(zhǔn)確的改正那

44、些錯誤。</p><p>　　另外，我也懂得了塑件形狀簡單或復(fù)雜并不能夠影響你對設(shè)計的態(tài)度，都必須認(rèn)真對待，嚴(yán)格遵循設(shè)計的特點，根據(jù)具體情況，結(jié)合生產(chǎn)實際條件，綜合運(yùn)用設(shè)計基本原理和正確的計算方法，來設(shè)計出出經(jīng)濟(jì)性好、結(jié)構(gòu)合理的模具。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　史鐵梁：《模具設(shè)計指導(dǎo)》，機(jī)械工業(yè)出版社，

45、2003年8月；</p><p>　　屈華昌：《塑料成型工藝與模具設(shè)計》，高等教育出版社，2006年7月；</p><p>　　閻亞林：《塑料模具圖冊》，高等教育出版社，2009年12月；</p><p>　　孫鳳勤、閻亞林：《沖壓與塑壓成型設(shè)備》，高等教育出版社，2003年12月；</p><p>　　何冰強(qiáng)、高漢華：《塑料模具設(shè)計指導(dǎo)與資