公共汽车手扶钢管支架注塑模具设计

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1、公共汽车手扶钢管支架塑料注射模具设计内容提要本文研究的内容是公共汽车手扶钢管支架注塑模具设计。所选材料为ABS，本设计从图中可知存在垂直侧孔，即没办法直接通过型芯、型腔成型。所以在设计中会用到侧向抽芯机构来完成。在设计时，第一步是对塑件进行相关的工艺分析，确定好倒角等工艺参数，从而去正确选择注塑成型的设备，根据分析并结合实践本设计选择为HTF200注塑机，然后设计浇注系统、排气系统，确定注塑分型面等，接着通过计算设计出成形零件，然后对导向机构、推出机构、冷却系统进行设计。用Solidworks画出公共汽车手扶钢管支架注塑模具的三维图。用CAD画出零件图、模具装配图以及模具的零配件图，最后对装配

2、图和塑件零部件进行工艺分析，最后对说明书进行编写。SummaryThe research content of this paper is the design of longitudinal slotted cylinder injection mold. The selected material is ABS. According to the design figure, there are vertical side holes, that is, it is impossible to directly form through the core and cavity. So in

3、 the design will use the side core-pulling mechanism to complete. At design time, the first step is to relevant technology analysis, plastic parts to determine good chamfering process parameters, such as to the correct choice of injection molding equipment, according to the analysis and combined wit

4、h practice the design options for the HTF200, and then design the gating system, exhaust system, determine the mold parting surface etc, then design the forming parts by calculation, then the steering mechanism design, launch mechanism, cooling system. Use Solidworks to draw the 3d diagram of the lo

5、ngitudinally slotted cylinder injection mold. Draw the parts drawing, mold assembly drawing and mold parts drawing with CAD, finally the assembly drawing and plastic parts parts of the process analysis, finally the specification of the preparation.目 录内容提要ISummaryII1 绪论11.1注塑模具的市场分析及发展方向11.2注塑模具的发展方向

6、11.3注塑模具的国内外发展现状11.4课题目的与意义22公共汽车手扶钢管支架的成型工艺性分析32.1公共汽车手扶钢管支架的图形分析32.2 公共汽车手扶钢管支架尺寸与结构分析42.3公共汽车手扶钢管支架质量数据的确定53注塑成型原理与注塑机选择63.1 注塑成型工艺原理63.2注塑成型设备的正确选择74 浇注系统与排气系统设计114.1注塑模分型面与选择114.2浇注结构的相关设计124.3排气系统设计165 成形零件的设计175.1成形零件的材料的选取175.2成形零件结构设计175.3成形零部件工作尺寸的计算196导向机构设计216.1导向机构的功用216.2导向机构类型的确定216.3

7、 导柱件部的设计216.4导套部件的设计227推出机构设计237.1推出机构的作用237.2 推出机构的构成原理237.3 推出机构的相关设计标准237.4推出机构与其零部件设计237.5推出结构的设计计算258 抽芯系统设计278.1斜导柱分型与抽芯机构278.2抽芯机构的设计和计算278.3 斜导柱的结构尺寸设计288.4滑块的设计299冷却系统设计309.1冷却系统的结构分布309.2冷却系统的设计计算3010注塑模具工程图绘制3211 结 论33参考文献34附 录35致 谢37V1 绪论1.1注塑模具的市场分析及发展方向模具行业在中国起步比较晚。发展模具行业是在70年代才开始有了逐步的

8、发展，经历多年国家的努力，不断地培养人才以及从外引进较发达的技术。使得中国在模具行业上有了自己的工业体系，而且在研发上也有了很多的自主项目，模具行业上的技术有了一大截的进步和发展。在这10年到20年的10年里，中国在模具行业投入巨大使得其发展一直处于增长。我们全国模具行业在2018年的时候总收入就达到了2753亿比去年增长了2.31%。在这十年里不仅经济有提升，在专利方面也有了很大的进步。光是在2017年模具行业的专利申请就达到了22872项，随然在2018年的时候有所下降但是也有17146项专利。这十年国家除了自己国内的发展，也走向了世界。这十年模具行业每年出口量就达到了几十亿美元的地步，在

9、2017年的时候就达到了54.90亿美元相比去年同样增长了14.61%。模具行业在中国的发展有很大的趋势，最大的趋势有以下四种。高精密化：中国在近十年的时间里通过不断的学习以及自我的改进与发展，在模具行业的发展取得了重大的进步。因为高精密化重要因素是在于尺寸的精度，所以中国在这一方面促进一批专门去搞高精密尺寸精度模具制造的公司。然而想从事高精密行业，需要的东西不外乎要有设备以及人才这两个因素，但是就对目前的中国而言在高精密的领域上跟外国还是有一些差距的，而且制造业是一个国家体现综合国力的体现，所以在此情况中国对制造业给予了高度的重视。自动化、智能化：就是运用到机器上，将人工的事情都交由机器来完

10、成。在不远的未来一家工厂就只需要几个工人来负责检查设备信息了，而其他得工作全都由机器来完成。融合化：就是产品与模具的融合，是把许多种的岗位以及内容整合到一起，从而形成一个新的岗位。新型化：要有创新才会有发展，中国的模具行业想领先世界就必须在技术以及质量上要有重大突破。这个行业永远是以技术和质量来取胜的。制造的基础设备工业产品的关键加工设备包含着高分子材料模具。加工业发展的基础一直都是模具工业。在总量供不应求时，但还是很多低档塑模却呈现出供过于求1。在世界塑模市场中，注塑模具在塑料成形模具的产量中的大概是半数，有非常大的一部分是依靠进口2。新产品的从研发阶段到产出发展阶段，对于模具都要很大的需求

11、，同时模具制造水平直接会影响到零件的质量。高分子材料模具的工业发展关键主要为注塑模具技术以及升级，很多国外的发达国家，对模具制造技术都非常的看重。基本上每个国家都会将注塑模具作为研究重点，因此，都称模具工业为工业的基础，也称工业之母3。1.3注塑模具的国内外发展现状在特定的制造装备和工艺下，直接对原材料进行加工，使之成为具有一定形状和尺寸要求的零件，然后装配成模具，以上这个过程，我们称为模具制造10。相对于其它材料而言，塑料的价格非常低廉，加工方便，外表也美观，重量轻，比强度高，塑料具有很多其他材料不可替代的优点，正因如此，塑料在人们的生活中也变得越来越重要，在各行各业中广泛应用11。随着高分

12、子材料模具的需求量的增长，我国塑模必定会拥有很好的市场前景12。随着模具工业全球化布局的发展，日本、美国、等全球模具主要生产国家向海外扩展的步伐都在加快13。直到 20世纪 80年代后期，我国模具工业才开始迅速发展。目前来说，我国的塑料模具的设计制造水平在总体上还是落后于工业发达国家14。因此，了解可控工艺参数的作用是很重要的，可提高最终产品的质量15。国内想要明确未来的模具制造业的发展趋势，应该要结合社会发展和工业发展的趋势，给出解决优化的方案16。近年来，机械设备发生了很大的变化，随着这种改变，计算机辅助制造的技术也再一直加强17。随着我国的近年模具方面的实力日益增长,甚至很多国家已经开始

13、将其本国发展的制造业转移到我国来18 。目前高技术含量模具自给率只有60%左右，进口的占据大部分，但是相反，我国中低档模具已供过于求19。目前，国外在模具制造方面的专业性特别强，具体的生产、制造以及使用标准都非常的明确20。2公共汽车手扶钢管支架的成型工艺性分析2.1公共汽车手扶钢管支架的图形分析塑件形状不规则，在塑件左右有两个通孔，产品底部有2个安装孔，在选择合理分型面之后，直接脱模无法实现，公共汽车手扶钢管支架的图形形状分为内部几何形状及外部几何形状，其中包括脱模斜度、塑件壁厚、支承面、加强肋、圆角、倒角、小孔、螺纹等。所以要借助侧抽芯机构脱模。公共汽车手扶钢管支架的图样结构如下：图2.1

14、公共汽车手扶钢管支架图样结构（1）因为温度的因素会导致公共汽车手扶钢管支架在成型过程中的零、部件在模腔里发生一个收缩反应，成形部件与塑件分离也正是被这种现象所影响。在待成型零件外层和内层之间设置一个脱模斜度，有利于零件的顺利脱模。（2）零件的几何形状、加工的条件、零件质量以及使用要求等都会对公共汽车手扶钢管支架的壁厚造成影响，因为高分子材料的综合性能会直接影响着壁厚。所以在设计零件壁厚时，过程也是很复杂的。在制造模具的过程中，如果把壁厚做的太小，模具中熔融形成的移动材料会过强。如果壁厚做的比较大的话自然在材料消耗方面会增加，这样会给制造过程带来浪费和困难，降低经济性。细纹、卷曲、气泡等这些在注

15、塑中产生的缺陷也会出现在零件上，这样产品的质量也随之受到影响。除此之外，切记零件壁厚要尽力做到分布均匀。（3）带有倒角或锐角结构的塑件，其局部应力通常会发生在成形过程中的尖点，并且塑件会由于冲击或应力的作用，某些部位发生断裂情况。所以一般会在转角处使用最佳的弧形过渡，这两种方法可有效防止。要想增加零件强度、美观性以及注射运动的特性可以使用弧形过渡这种方法来实现。除此之外，尽量增大零件的圆角或到角，这样模具材料在热处理期间的高局部应力会相应减小，与此同时成型模具的坚固性也随之增加。（4）为了防止卷边变形并且提高部件的机械刚度和强度可以不用增加壁厚也能实现。在进行零件结构设计的过程中可以在相对应的

16、位置设计一个加强肋，可通过这个来改善在成形过程中材料的流动性，对空腔、凹槽、气泡等缺陷的发生起到防止的作用。2.2 公共汽车手扶钢管支架尺寸与结构分析2.2.1公共汽车手扶钢管支架脱模斜度的确定公共汽车手扶钢管支架的脱模斜度选取应遵循规定原则，例如当塑件收缩率大、壁厚时应取偏大值等，相关塑件的形状、收缩率、结构等都会影响斜度大小，由于本零件选择的高分子材料为ABS，参阅相关数表应该得出：脱模斜度为。2.2.2 公共汽车手扶钢管支架圆角的确定为了避免在冲击和手里情况下发生开裂，本设计中转角处都会尽可能的去采用圆弧过渡，既增加了塑件的强度，也可增加塑件的美观程度，同时也会改善冲模流动的特性。根据分

17、析可知本次设计的公共汽车手扶钢管支架过渡圆角直径V为R0.5-R2.0mm。2.2.3 公共汽车手扶钢管支架壁厚的的确定根据公共汽车手扶钢管支架零件图中分析可知，本零件不算复杂，可设置整体式凹型芯具结构。根据壁厚设计基本原则及不同材料的壁厚推荐值对公共汽车手扶钢管支架进行壁厚设计，得出：壁厚值为3mm。3.1 注塑成型工艺3.1.1 温度因素在制作公共汽车手扶钢管支架塑件时还需要注意温度不能产生剧烈变化，如果过高会发生变形。所以模具的温度可以通过冷却系统控制，保证到不发生变形就好。ABS塑料温度数据。3.1.2 压力因素影响塑件成型的压力因素有背压、保压以及注射压力。塑件的熔体流向型腔时，产生

18、的阻力可以用注射压力来平衡它。这样也可以为熔料进行压实。对于保压力，像我使用的ABS材料保压力就应该小一点，这样就可以防止产生飞边。保压力跟模具息息相关，保压力的大小要小于注射的压力。背压力有很大的优点，如可以提高压力。还可以把熔体里多余的空气也去除掉，从而提高熔体塑化后的密实度。在一般的情况下，背压力取值范围应该在100130MPa之间。3.1.3 时间因素注塑过程的时间需要把控。时间因素：(1) 保压时间(2) 冷却时间(3) 注射时间等。而这些时间统称之为成型周期。在这三个时间里要保证能够良好的完成塑件成型，再能确保的情况下可以适当的减少这三个时间，从而达到提高效率的作用。塑件质量决定了

19、成型周期里的时间因素。在没有特定的要求下，保压时间确保在20120s这个时间段就好，同样的情况下注射时间取35s之内就好，而冷却时间一样在取30120s之内就很好了。确定成型周期的经验数值如表3-1所示。表3-1成型周期与壁厚关系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s0.5103.0451.0153.5651.5224.0852.0284.51082.5355.0132制品成型工艺参数如表3-2所示。表3-2制品成型工艺参数内容特性内容特性注塑机类型螺杆式螺杆转速（r/min）50喷嘴温度()175模具温度()50中段温度()210230后段温度()180210注射

20、压力(MPa)80前段温度()200210注射时间(s)4保压力（MPa）60冷却时间(s)60保压时间（s）68成型周期(s)132其他时间（s）预热干燥温度()8095成型收缩(%)1.5预热干燥时间(h)453.2 注塑机型号确定 注塑机是不怎么通常听到的，一般都叫做注射机。其作用有：将热塑性塑料进行加热、剪切、压缩、混合、运输。注射模具安装在注塑机上，注塑机有很多类。就比如按照驱动的方式来进行分类就有液压和机械驱动这两大类，如按照结构形式就可分为立式、卧式和角式这三类。注塑模具安装在定模板和动模板上的。在安装的过程中我们是通过锁模装置来锁紧的，防止发生松动。在等到塑件制作好后，再通过锁

21、模装置开模取出塑件。体积及质量的计算也利用ProE的分析模块自动计算获得，塑件密度由塑料模设计手册表14查得: Error! Reference source not found.=1.05g/单个塑件的质量为m=Error! Reference source not found.V塑=60.71.05=63.7g注塑体积V=2 V塑流道凝料V=0.2V(流道凝料的体积(质量)是个未知数,根据手册取0.2V(0.2M)来估算,塑件越大则比例可以取的越小)；实际注射量为:V=260.7Error! Reference source not found.1.2=145.7 cm；根据实际注射量应小

22、于0.8倍公称注射量原则, 即： 0.8V V V= V/0.8 =145.70.8 =182.1cm； 通过查找塑料成型工艺与模具设计这一文献，可将HTF200注射机的主要技术参数可绘制成如下表格：表 HTF200注射机部分主要技术参数型 号HTF200额定注射量/CM3334螺杆直径/mm45喷嘴直径/mm23注射压力/MPa120注射行程/mm115注射时间/s1.6螺杆转数/(r/min)29、43、56、69、83、101注射方式螺杆式锁模力/KN2000最大注射面积/CM2320最大开(合)模行程/mm300模具最大厚度/mm550模具最小厚度/mm2003.2.3最大注塑量校核注

23、塑机额定的注塑量是注塑机一次能够注塑的最大量，当注塑机直接运行的时候，注射动力元件在一次注射行程参数的最大射量。按照相关要求，公共汽车手扶钢管支架的凝料与浇注系统的重量要确保在HTF200注塑机的最大注射量的80%之内。按照已知条件与分析可知，我们选用的材料为ABS，ABS密度为1.05，所以计算一个圆筒的重量可以用下面这个公式算得：(3-4)(3-5)=2115.9+69.54=301.34，在这里，表示楔紧块的楔角，表示斜销的斜角，一般我们取=+（23），淬火处理后的楔紧块硬度要高达5256HRC之间。其结构如下图：图8.3 楔紧块 9冷却系统设计9.1冷却系统的结构分布温度我们需要通过设

24、计能够达到自己能够控制温度得大致范围，控制温度的方式可以采用设计冷却系统来完成对温度的控制。温度的控制很重要它不仅可以影响道塑件的形状、质量还会影响到塑件的精度以及力学性能。在制作塑料制品的时候，模具温度变化很是关键。因为温度出现比较极具的变化就会有很大的影响。比如温度过高的话就会在塑件完成后在进行脱模的过程中出现严重的变形；相对的温度过低的话会影响到熔体的流动性以及是塑件的质量，甚至有可能使塑件出现缺陷导致报废。温度也会影响效率。而且根据不同材料要使用不同的温度。一般将塑料熔体注射到模具内的温度控制在200左右，等到熔体固化成为塑件之后，再将模具的温度通过模具内通入的冷却水降低到60左右时就

25、可以从模具中脱模。本设计模具冷却采用设置冷系统，从而能够达到对所需温度的控制，既能保证质量又能提高效率。综上原则以及实践经验得出该公共汽车手扶钢管支架采用蛇形冷却管道，该管道在可以更好的控制温度，同时加工也是非常方便的。冷却管道详细几何形状如下图所示：图9.1 冷却系统的结构与布局9.2冷却系统的设计计算该零件采用材料ABS，模温不能太高，所以不必增设热系统，冷循环系统分析与计算如下：（1）固化时所释放的热量Q = WQ1= 7.45310 = 2309.4 K（9-1）（2）冷却介质的体积流量 qv=WQ1PC1(1-2)=7.453101034.187(27-20)（9-2）=0.0013

26、13 KJ（3）湍流状态，冷却管道直径D = 8 mm （9-3）（4）冷却介质在冷却管内的流速v（9-4）（5）冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热特征h=4.187f(v)2d0.2=4.1877.22(1030.4357)280.2=10259.8 KJ/(mhC) （9-5）（6） 冷却水道总传热面积A（m2）。A=60WQ1ht=607.4531010259.840-(27+20)（9-6）=0.0136 m2（7）冷却管道所开设的数量n=AdL=0.01368300n=1.81 （9-7）10注塑模具工程图绘制在绘制公共汽车手扶钢管支架装配图时，原则上需要保证成型零件、浇注系统、导向机

27、构、推出机构、侧抽芯结构、冷却系统都能够清晰的表示，公共汽车手扶钢管支架装备图是绘制的模具闭合状态。如下图10.1为公共汽车手扶钢管支架注塑模具的二维装配图图11 结论在本次注塑模具设计的过程中，体会到了一个零件生产要进行需要多少前期的计算和准备。从零件结构的分析、材料的选用以及制作设备的选用开始，而后进行设计成型的零部件、浇注系统、冷却系统、脱模机构等。在这两三个月我用UG12.0把各个零件一个一个的建模出来，最后一个一个的零件进行装配。这次设计公共汽车手扶钢管支架注塑模具采用的是一模一件，这次设计的难度还是挺大的，因为从来没有这样完整的制作过一个零件。这次设计刚开始的分模就把我难倒了好几天

28、，后面的滑块呀模架呀以及脱模机构、浇注系统、冷却系统等一系列的难点。我通过两三月的时间，在网上通过视频进行对模具设计的学习，最终完成了对本次公共汽车手扶钢管支架的模具设计。完成了三维图后，就是开始二维图的制作了。刚开始的时候因为太长时间没有使用CAD了，感觉自己跟一个新手一样的啥也不会，制作的非常的慢。在这里运用到了大一所学的制图知识和技巧以及大二所学的CAD绘图能力，还有大三时所学的尺寸公差。通过这次的制图把自己快遗忘的知识进行了新的一边学习，以及对软件运用的熟练度也回到了以前甚至有所提高。在完成这次毕业设计任务的同时，不仅对设计方法、绘图、计算验证、查阅文献资料有所提高，还对各种设计规范和

29、设计标准的运用以及文档的撰写等方面的能力要求也有不少的提高。我的目标是给大学四年交上完美的答卷，顺利完成注塑模具设计，虽然目前我的理论知识还不够丰富，实践经验也存在很多不足，但随着经验的累积，我相信之后会对专业知识有更深层次的理解。通过本次公共汽车手扶钢管支架的毕业设计，我总结出以下三点需要在塑料模具设计时注意的地方：1）注意注塑机与待成型零件之间的联系，模具结构的设计应与工艺安排达成统一。2）在设计时要保持一个整体思维3）学会在设计中使用正确的标准和规范参考文献1刘承杰.注塑模具CAD、CAE、CAM的发展现状和趋势J.南方农机,2019,50(14):181. 2 万颖,王忠,杨婷婷,李欣

30、芧.模具行业发展现状及发展趋势概述J.山东工业技术,2017(07):216+241.3张维合注塑模具设计实用手册M北京：化学工业出版社,20114凤贝贝. 注塑模具设计中的数值模拟与工艺优化D.合肥工业大学,2016.5 冯刚,张朝阁,江平.我国注塑模具关键技术的研究与应用进展J.塑料工业，2014,42(04):16-19.6何冰强塑料成型设备M北京：国防工业出版社，20057孙本龙,刘颖辉.模具国内外发展概括初探J.中国高新区,2018(01):178.8JunyuFu,YongshengMa.Amethodtopredictearly-ejectedplasticpartair-coo

31、lingbehaviortowardsqualitymolddesignandlessmoldingcycletimeJ.MechanicalfngincringUniversityofAlberta,2019,66-74.9李硕本模具制造技术M山东：山东教育出版社，200910 刘斌,崔志杰,谭景焕,吴松琪,柳亚强.模具制造技术现状与发展趋势J.模具工业,2017,43(11):1-8.11 胡建强. 薄壁塑件注射成型工艺参数的优化D.湘潭大学,2014.12伍先明注塑模具设计：原则、要点及实例解析M陕西：西北大学出版社，200613刘世革,袁长勇.注塑模具制造产业的发展现状及未来趋势研究J

32、.内燃机与配件,2019(15):200-201.14周宝友.中国模具制造业现状及发展趋势J.模具制造,2019,19(04):1-6.15 Y.C. Chiang, H.C. Cheng, C.F. Huang, J.L. Lee, Y. Lin, Y.K. Shen, Warpage phenomenon of thin-wall injection molding, Int. J. Adv. Manuf. Technol. 55 (58) (2011) 517526.16黄建林.中国模具制造业现状及发展趋势J.现代制造技术与装备,2016(12):61-62.17屈华昌塑料制品成型及模具

33、设计M北京：机械工业出版社，200318莫倔.浅谈我国模具的现状与发展趋势J.电子制作,2013(17):265.19王称.浅析我国模具技术现状与发展趋势J.建筑机械,2018(07):14-16.20翟庆洪.国内外注塑模具发展现状的调查研究J.科技风,2018(27):21.致谢在本本次毕业设计即将结束之际，我要由衷地感谢我的指导老师。在我对本次设计一切都不懂的情况下是她教导我如何开始，在我想要放弃的时候也是她，给了我信心让我有了制作本次设计的勇气。这次毕业设计因为全球疫情的原因，学院没能按时开学。我在家里来进行完成本次作业，在这两三个月的时间里，我通过网络的方式向指导老师进行请教。在我这次

34、设计中我不知道遇到了多少的难题无法解决，我在这个时候每次去询问指导老师，老师都能及时的回答我指导我，不论是大早上还是中午吃饭时间以及晚上的时候。老师都是细心的为我解答疑惑，让我能按时完成本次毕业设计。再次感谢我的指导老师，谢谢你这两三个月的对我的指导。从开始着手准备毕业设计到完成的这段时间里经历了很多不同的阶段，刚开始时是非常迷茫的，所以前期主要做的是相关资料的搜集、筹备好资料后，便开始对公共汽车手扶钢管支架零件进行详细的成型工艺分析、以及浇注系统、抽芯结构等设计，然后便是三维、二维图的绘制，最后是本次的毕业论文的完成，所有的这个过程中，都凝聚着老师的心血、学长的指导以及同组成员的帮忙。在我不

35、知道怎么开始时，他们给我指明方向，在我运用画图软件出现困难时，他们主动教我画图，在我忘记公式无法完成计算时，他们及时提点，也正是他们及时的指导与引导，让我很快能够解决自己的困惑点、找到最佳的解决方案。我的毕业设计之所以能够那么顺利的完成，离不开他们。我的毕业指导老师是一位非常值得尊重的老师，专业知识非常丰富，会给到我们很多的思路和想法，对于我们的设计，他始终抱有严谨的态度，让我们一丝不苟的完成毕业设计工作，对于我们生活上的难题，会主动的询问并提供帮助，所以在这个过程中，老师让我不仅丰富了自己的知识体系，更多的是从老师身上学习到了与人相处、为人处事的道理，所以在此，我想向导师以及所有帮助过我交上毕业设计完美答卷的同学们表示最真切的感谢。感谢老师和同学们给我的大学画上的一个完美句号，衷心祝愿母校的明天更加美好四年的时间，感觉在刹那间流逝，大学生活如此美好，我终将铭记。有非常多的留恋也有非常多的不舍，但我阻止不了时光的流逝，只能