模具毕业设计29儿童安全臂设计.docx
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模具毕业设计29儿童安全臂设计
毕业设计指导书
一、题目：
儿童安全臂材料：
丙烯烃-丁二烯共聚物（ABS）
二、明确设计任务，收集有关资料：
1、了解设计的任务、内容、要求和步骤，制定设计工作进度计划
2、将Pro/E零件图转化为CAD平面图，并标好尺寸
3、查阅、收集有关的设计参考资料
4、了解所设计零件的用途、结构、性能，在整个产品中装配关系、技术要求、生产批量
5、塑胶厂车间的设备资料
6、模具制造技能和设备条件及可采用的模具标准情况
三、工艺性分析
分析塑胶件的工艺性包括技术和经济两方面，在技术方面，根据产品图纸，只要分析塑胶件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精度要求、表面质量和材料性能等因素，是否符合模塑工艺要求；在经济方面，主要根据塑胶件的生产批量分析产品成本，阐明采用注射生产可取得的经济效益。
1、塑胶件的形状和尺寸：
塑胶件的形状和尺寸不同，对模塑工艺要求也不同。
2、塑胶件的尺寸精度和外观要求：
塑胶件的尺寸精度和外观要求与模塑工艺方法、模具结构型式及制造精度等有关。
3、生产批量
生产批量的大小，直接影响模具的结构型式，一般大批量生产时，可选用一模多腔来提高生产率；小批量生产时，可采用单型腔模具等进行生产来降低模具的制造费用。
4、其它方面
在对塑胶件进行工艺分析时，除了考虑上诉因素外，还应分析塑胶件的厚度、塑料成型性能及模塑生产常见的制品缺陷问题对模塑工艺的影响。
四、确定成型方案及模具型式：
根据对塑胶零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定所需的，模塑成型方案，制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和排列、成型零件的结构、浇注系统等。
五、工艺计算和设计
1、注射量计算：
涉及到选择注射机的规格型号，一般应先进行计算。
对于形状复杂不规则的制品，可以利用Pro/E，的“分析/模塑分析/模塑质量属性”来计算质量。
或者采用估算估计塑料的用量，及保证足够的塑料用量为原则。
2、浇注系统设计计算：
这是设计注射模的第一步，只有完成注系统的设计后才能估算型腔压力、注射时间、校核锁模力，从而进一步校核所选择的注射机是否符合要求。
浇注系统设计计算包括浇道布置、主流道和分流道断面尺寸计算、浇注系统压力降计算和型腔压力校核。
3、成型零件工作尺寸计算：
主要有凹模和型芯径向尺寸高度尺寸，其最大值直接关系到模具尺寸大小，而工作尺寸的精度则直接影响到制品精度。
为计算方便，凡孔类尺寸均及其最小尺寸作为公称尺寸，凡轴类尺寸均及最大尺寸作为公称尺寸；进行工作尺寸计算时应考虑塑料的收缩率和模具寿命等因素。
4、模具冷却与加热系统计算：
冷却系统计算包括冷却时间和冷却参数计算。
冷却参数包括冷却面积、冷却水空长度和孔数的计算及冷却水流动状态的校核和冷却水入口与出口处温差的校核。
模具加热工艺计算主要是加热功率计算。
5、注射压力、锁模力和安装尺寸校核：
模具初步设计完成后，还需校核所选择的注射机注射压力和锁模力能否满足塑料成型要求，校核模具外形尺寸可否方便安装，行程是否满足模塑成型及取件要求。
六、进行模具结构设计：
1、确定凹模尺寸：
先计算凹模厚度，再根据厚度确定凹模周界尺寸，在确定凹模周界尺寸时要注意：
第一，浇注系统的布置，特别是对于一模多腔的塑料模应仔细考虑模腔位置和浇道布置；第二，要考虑凹模上螺孔的布置位置；第三，主流道中心与模板的几何中心应重合；第四，凹模外形尺寸尽量按国家标准选取。
2、选择模架并确定其他模具零件的主要参数；在确定模架结构形式和定模、动模板的尺寸后，可根据定模、动模板的尺寸，从《塑料模国家标准》GB/T12555-1990和GB/T12556-1990中确定模架规格。
待模架规格确定后即可确定主要塑模零件的规格参数。
再查阅有关零件图表，就可以画装配图了。
七、画装配图
一般先画上主视图，再画侧视图和其他视图。
由于注射机大多为卧式的，故注射模也常按安装位置画成卧式，画主视图最好从分型面开始向左右两个方向画比较方便。
1、主视图：
绘制模具工作位置的剖面图
2、侧视图：
一般情况下绘制定模部分视图
3、俯视图、局部剖视图等
4、列出零件明细表，注明材质和数量，凡标准件须注明规格
5、技术要求及说明，包括所选注射机设备型号，所选用的标准模架型号，模具闭合高度，模具间隙及其它要求。
八、绘制各非标准零件图
零件图上应注明全部尺寸、公差与配合、行位公差、表面粗糙度、所用材料、热处理方法及其它要求
九、编写技术文件
1、编写注射成型工艺卡片：
根据塑料的成型特点，查阅有关资料，确定合理的注射成型工艺参数，并作成工艺卡片。
2、编写加工工艺过程卡片：
选取两个重要模具成型零件，确定加工工艺路线，并作成加工工艺过程卡片
3、编写设计说明书
目录
第一部分塑件分析
第二部分注射机的型号和规格选择及校核
第三部分分型面的选择
第四部分型腔的数目决定及排布
第五部分浇注系统的设计
第六部分成型零件的工作尺寸计算及结
构形式
第七部分导柱导向机构的设置
第八部分推出机构的设计
第九部分温度调节系统的设置
第十部分设计小结
第十一部分附录
第一部分塑件的分析
如图所示塑料制件，材料为ABS，收缩率为0.3—0.8%，点划线所示区为制品可见。
生产批量20万。
1）该塑件尺寸较小，一般精度等级，为降低成型费用，采用一模多腔，并不对制品进行后加工。
2）为满足制品的高光度的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口
3）为了方便加工和热处理，型腔与型心部分采用拼镶结构
第二部分注射机的型号和规格选择及校核
注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。
从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范。
在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的有关“注射机使用说明书”上标明的技术规范，。
因为即使同一规格的注射机，生产厂家不同，其技术规格也略有差异。
1．初选注塑机
。
1）注塑量：
该塑件单件重Ms=3g
浇注系统重量是计算可根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积
V=3.061（
）
粗略计算浇注系统重量m=Vx
=3.061x10.5=3.5g
总体积Vs=（4x2.812+3.061）
=14.89
总重量M=14.89x1.05=15.64g
聚苯乙烯的密度为1.054
，ABS的密度为1.02—1.05
满足注塑量
式中V机——额定注射量（
）
V塑——塑件与浇注系统凝料体积和（
）
或满足注塑量
式中M机——额定注射量（g）
M塑——塑件与浇注系统凝料的重量和（g）
V塑/0.08=14.89/0.8（
）=18.62（
）
或满足注射量M机
M塑P1/（P2X0.8）
式中M机——额定注射量（g）
M塑——塑件与浇注系统凝料的重量和（g）
P1----聚苯乙烯的密度（
）
ⅡP2——ABS的密度（
）
2、注射压力
查表6-5ABS塑件的注塑成型时的注射压力70-90MPa
3、锁模力
锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力，当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。
为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，即：
F锁
F胀=A分×P型
F锁—注射机的额定锁模力（N）；
P分—模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa）；一般为注射压力的0.3～0.65倍，通常取20～40MPa。
我们这里选P型=30MPa。
A分—塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和（mm2）
∴F锁
F胀=A分×P型（28x17x4+35x5x2+12x5x4）mm2=2494mm2
Pf=30x2494KN=74.82KN
根据以上分析，计算，查表6-24初选注塑机型为XS-Z-30
注塑机XS-Z-30有关技术参数如下：
最大开合模行程S160mm
模具最大厚度180mm
模具最小厚度60mm
喷嘴圆弧半径12mm
拉杆空间235mm
4．选标准模架，根据以上分析，计算可确定模甲的结构形式和规则。
查表7-1，7-3选用：
A-160160-27-Z2GB/T12556-1900
动模板厚度：
A=32mm
动模板厚度：
B=25mm
垫块厚度：
C=50mm
模具厚度：
H=60+A+B+C=（60+32+25+50）=167mm
5．校核注射机
（1）注射量，注射压力，锁模力，模具厚度的校核，由于在初选注射机和选用标准模架是根据以上是个技术参数及计算壁厚等选用的，所以注射量，注射压力，锁模力，模具厚度不必校核
（2）开模行程的校核注射机最大开模行程S
S
H=H1+H2+（5～10）mm
=【2x15=（32-10）=20=（5—10）mm
=82mm
故满足要求。
（2）模具在注射机上的安装，从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以所选注射机规则满足要求
第三部分 分型面的选择
分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。
一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜，我们在这里选用与合模方向倾斜。
1、分型面的形式：
分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关，我们常见的形式有如下五种：
水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面。
2、分型面的选择原则：
a）、便于塑件脱模：
Ⅰ、在开模时尽量使塑件留在动模内
Ⅱ、应有利于侧面分型和抽芯
Ⅲ、应合理安排塑件在型腔中的方位；
b）、考虑和保证塑件的外观不遭损坏
c）、尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同心度等）
d）、有利于排气
e）、尽量使模具加工方便
分型面选择如图
第四部分型腔数目的决定及排布
1、型腔数目的确定：
为了使模具与注射机的生产能力的匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件体精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有四种：
a）、根据经济性能确定型腔数目；b）、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目；c）、根据注射机的最大注射量确定型腔数目；d）、根据制品精度确定型腔数目。
我们这里选用a），其计算过程如下：
我们设型腔数目为n，制品总件数为N，每一个型腔所需的模具费用为C1，与型腔无关的模具费用为C０，每小时注射制品成型的加工费用为y（元／h），成型周期为t（min），则：
模具费用为
（元），
注塑成型费用为
（元），
总成型加工费用为
，即
为使总的成型加工费用最少，即令
＝０，则有：
所以n＝
。
对于高精度制品，由于型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀，故通常推荐型腔数目不超过４个，我们因为塑件精度要求不高取n＝4。
2、多型腔的排列：
多型腔在模板上排列形式通常有圆形、H形、直线形及复合形等，在设计时应该注意以下几点：
①尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。
②型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象。
③尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。
综上所述，在这要求一模四腔
型腔布置如下
第五部分浇注系统的设计
（1）确定浇口形式及位置：
为了提高成型效率，采用潜伏式浇口，并避开制品高光度区域。
浇口尺寸与位置如图所示：
浇口直径可以根据经验公式计算
D=（0.14—0.20）
式中d---浇口直径
—塑件在浇口处的壁厚
A—型腔表面积
（2）初步设计主流道及分流道形状和尺寸：
主流道设计成圆形其角度为
内壁粗糙值
分流道截面设计成圆形，加工较容易，且热量损失与压力不大，为常用形
式。
圆形截面分流道的直径可根据塑料的流动性等因素确定，该塑件采用ABS塑料，流动性为中等，所以选圆形截面。
根据型腔在分型面上的排步情况可分为一次分流道和二次分流到。
设计参数，尺寸如上图
根据以上设计参数校核流动比
Q=60/3.5+25/5+12.5/5+2.174/1+29.12/2
=17.14+5+2.5+3.46+14.56
=42.13
（2）、浇口的设计：
浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。
浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。
图五
浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根
据经验确定，取其下限，然后在试模过程中逐步加以修正。
一般浇口的截面积为分流道截面积的3%～9%，截面形状常为矩形或圆形，浇口长度为0.5～2mm，表面粗糙度Ra不低于0.4μm。
浇口的结构形式很多，按照浇口的形状可以分为点浇口、扇形浇口、盘形浇口、环形浇口、及薄片式浇口。
而我们这里选用的是点浇口。
简图如图五
浇口的截面一般只取分流道截面积的3％～9％，浇口的长度约为0.5mm～2mm，现在可算出我们需要的浇口面积S=5％×s=3.9
。
浇口位置的选择直接影响到制品的质量问题，所以我们在开设浇口时应注意以下几点：
①浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。
②浇口应设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩。
③浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除。
④浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位。
⑤对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯受冲击变形。
⑥浇口应设在不影响制品外观的部位。
⑦不要在制品承受弯曲载荷或冲击的部位设置浇口。
第六部分成型零件的工作尺寸计算
1、凹模径向尺寸计算（此题公差为自己标注）
现设制品的名义尺寸LS是最大尺寸，其公差按规定为负值“-Δ”；凹模的名义尺寸LM是最小尺寸，其公差按规定为正值“+δZ”现由公式可得：
式中，“Δ”前的系数（此处为3/4）可随制品的精度和尺寸变化，一般在0.5～0.8之间，制品偏差大则取小值，偏差小则取大值。
固可由以上公式算出其尺寸：
2、凹模型腔高度尺寸的计算
：
3、型芯径向尺寸的计算
设塑件内型腔尺寸为ls，公差为正值“+Δ”，制造公差为负值“-δZ”，经过与上面凹模径向尺寸相似推理，可得：
型芯高度尺寸的计算
设制品孔深为hs，其公差为正值“+Δ”，制造公差为负值“-δZ”，同理可得：
5、型腔壁厚和底板厚度计算
在注射成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。
如果型腔壁厚和底板的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时，型腔将导致塑性变形，甚至开裂。
与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。
因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算，尤其是对大型塑件。
但我们这里的塑件较小，故不需要对型腔壁厚和底板厚度进行计算，大致得体即可。
第七部分导柱导向机构的设计
为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。
导向机构的作用是导向、定位以及承受一定的侧向压力。
导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种，我们这里选取导柱导向机构，其结构如图九：
我们在设计此机构的同时还应注意以下几点：
⑴、导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。
⑵、导柱的长度应比型芯（凸模）端面的高度高出6～8mm，以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。
⑶、导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。
⑷、为了使导柱能顺利地进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应该倒角。
⑸、导柱的设置应根据需要而决定装配方式。
⑹、一般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分配合按H7/k6，导套外径的配合按H7/k6。
⑺、一般应在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。
⑻、导柱的直径应根据模具大小而决定，可
参考准模架数据选取。
第八部分脱模机构的设计
1、何为脱模机构
在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中这种出塑件的机构称为脱模机构。
2、脱模机构的分类及选用（图十）
脱模机构的分类分多，我们采用的是混合分类中的一种：
推杆一次脱模机构，因为此机构是最简单、最为常用的一种，具有制造简单、更换方便、推出效果好等优点，在生产实践中比较实用和直观。
所谓一次脱模就是指在脱模过程中，推杆就需要一次动作，就能完成塑件脱模的机构。
它通常包括推杆脱模机构、推管脱模机构、脱模板脱模机构、推块脱模机构、多元联合脱模机构和气动脱模机构等。
3、脱模机构的设计原则
设计脱模机构时，应遵循以下原则：
（1）结构可靠：
机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度。
（2）保证塑件不变形、不损坏。
（3）保证塑件外观良好。
（4）尽量使塑件留在动模一边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。
4、推杆的结构形式及形状
因制品的几何形状及型腔结构等的不同，所用推杆的截面形状也不尽相同，常用推杆的截面形状为圆形。
推杆又可分为普通推杆与成型推杆两种，我们这里选用普通推杆。
其结构形式见图十一。
5、推杆的固定方式（图十二）
图十一图十二
（6）推件力的计算
推件力：
F=
式中：
A——塑件包络型芯的面积
B——塑件对型芯单位面积上的包紧力，p取
——脱模斜度
q——大气压力0.09MPa
——塑件对钢的摩擦系数
——制件垂直于脱模方向的投影面积
（7）确定顶出方式及顶杆位置：
根据制品结构特点，确定在制品的四个角上设置四根普通的圆顶杆，并在制品图中的直径6mm（内4mm）的圆柱处采用顶管顶出的方法，如图所式：
对于流道的固化塑料也设置拉料杆和顶出杆。
，如下图所示：
普通的圆形顶杆按GB4196。
1—1984选用，均可满足顶杆16根：
选用6mmx100mm型号的圆形顶杆4根。
由于件太小，推出机构可不设导向装置
第九部分温度调节系统的设计
1、冷却系统设计
塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。
所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。
一般注射模内的塑料熔体温度为200℃左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60℃以下。
所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。
对于熔融黏度低、流动性比较好的塑料，如聚丙烯、有机玻璃等等，当塑件是小型薄壁时，如我们的塑件，则模具可简单进行冷却或者可利用自然冷却不设冷却系统；当塑件是大型的制品时，则需要对模具进行人工冷却，以
2、冷却时间的确定
在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时止的这一段时间。
这一时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定的强度和刚度为准，这段冷却时间一般约占整个注射生产周期的80%。
因为我们所需要的塑件比较薄，固用此公式：
式中，a—塑料热扩散系数（m2/s）；S—制品壁厚（mm）；
现我们根据已知条件知道PP的TS=260℃，TM=60℃，TE=100℃，而塑件的厚度为2mm：
∴
=4
3、冷却系统设计原则
①、尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡
②、冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀。
③、尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等。
④、浇口处加强冷却。
⑤、应降低进水与出水的温差。
⑥、合理选择冷却水道的形式。
⑦、合理确定冷却水管接头位置。
⑧、冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象。
⑨、冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。
4、冷却系统的结构形式
根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。
其基本形式有六种，我们这里选用的是简单流道式。
简单流道式即通过在模具上直接打孔，并通过以冷却水而进行冷却，是生产中最常用的一种形式。
其结构如图：
由于制品平均壁厚为2mm,制品尺寸较小，确定水孔直径为8mm,由于动模，定模均为镶拼式，受结构限制，冷却水路布置如下图
第十部分设计小结
塑料工业是当今世界上最快的工业门类之一，对于我国而言，它在整个国民经济的各个部门中发挥了越来越大的作用。
我们大学生对于塑料工业的认识还是很肤浅的，但是通过这次塑料模具毕业设计，让我们更多的了解有关塑料模具设计的基本知识，更进一步掌握了一些关于塑料模具设计的步骤和方法，对塑料模有了一个更高的认识。
这对我们在今后的生产实践工作中无疑是个很好的帮助，也间接性的为今后的工作经验有了一定的积累。
塑料制品成型及模具的设计还是个很专业性、实践性很强的技术，而它的主要内容都是在今后的生产实践中逐步积累和丰富起来的。
因此，我们要学好这项技术光靠书本上的点点知识还是不够的，我们更多的还应该将理论与实际结合起来，这还需要我们到工厂里去实践。
我相信在未来的我一定能走到最前头。
第十一部分附录（参考资料）
1、《塑料模具设计制造与应用实例》模具实用技术丛书编委员编机械工业出版社
2、《塑料模具设计》卜建新主编，中国轻工业出版社
3、《塑料模具设计》申树义、高济编，机械工业出版社
4、《塑料模具设计手册》《塑料模具技术手册》编委会，编机械工业出版社
5、《塑料制品成型及模具设计》叶久新、王群主编，湖南科学技术出版社
机械工程系届
毕
业
设
计
说
明
书
题目儿童安全臂注塑模
专业：
模具设计与制造
班级：
05班
姓名：
指导老师：
年5月
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