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机械工程学院毕业设计（论文）（自已设计的三维零件图，以上字体、位置不许随意调整大小，打印时删除本括号内文字）题目：（楷体四号字）专业：班级：姓名：学号：指导教师：日期：2目录公交座椅塑料模具设计··························3摘要：·································3第一章前言······························4第二章塑件的工艺件设计分析······················5第三章分型面的设计··························16第四章浇注系统的设计·························18第五章模具成型零部件的设计······················22第六章合模导向机构的设计·······················28第七章脱模顶出机构的设计·······················30第八章冷却系统的设计·························34第九章模具的工作过程原理·······················37设计心得································40致谢·································40参考文献································413公交座椅塑料模具设计摘要：本课题研究的是公交塑料座椅模具，公交塑料座椅为我们日常生活中常见的公用设施，公交塑料座椅要求有比较高的强度和一定的柔韧性，所以我们选择了力学综合性能比较好的塑料材料ABS。在设计过程中，我们先对公交塑料座椅塑件进行工艺分析，来选取合适的模架和注塑机等等。经过塑件工艺性分析，该塑件为大型塑件，相应地需要设计大型模具和大型注塑机。该模具适合采用一出一腔模具结构，采用单点直接浇口注胶，塑件脱模取出后，浇注系统凝料与塑件人工切除。关键词：ABS注射模一模一腔直接浇口Abstract:Thisresearchisaboutthemoldofthebusplasticseat,itiscommonPublicUtilitiesinourdailylife,thebusseatrequiresrelativelyhighplasticstrengthandflexibility,sowechoseABSwithbettercomprehensivemechanicalpropertiesofplasticmaterials.Inthedesignprocess,firstwehaveaprocessanalysisforthebusplasticseattoselecttheappropriatemoldandinjectionmoldingmachineetc.Throughtheprocessanalysisoftheplasticpart,weknowtheplasticpartislarge,andneedtodesignlargeinjectionmouldandlargeinjectionmoldingmachineaccordingly.Acavitydiestructureandasinglepointdirectgateinjectioisaresuitableforthemold,aftertheplasticpartisremoved,theplasticoftherunnersystemiscuttedoffartificially.Keywords:ABSinjectionamoldwithacavitydirectgate4第一章前言在讨论注塑模设计之前，我们先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”。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%。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。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。目前，世界的塑料产量已超过有色金属产量的总和。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。[1]5第二章塑件的工艺件设计分析2.1塑件分析本节主要是对公交塑料座椅塑件的结构和尺寸进行分析，为后面章节选择相对应的注塑机的型号和模架做准备。该塑件的壁厚为25mm，其他具体数据如图1所示。图1公交塑料座椅塑件尺寸图图2为制品的三维立体图。该制品的精度和表面粗糙度要求较高，塑件的壁厚较大，塑件表面有一个椭圆通孔，塑件的四周都倒有圆角。6图2公交塑料座椅塑件产品3D图2.2塑件材料的确定本次设计选择力学综合性能较好的材料ABS作为塑件的材料，ABS是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三种化学单体合成。其中A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。其化学分子结构方式如下：每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续7相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS不透明，外观除薄膜外都呈浅象牙色、无毒、无味、兼有韧、硬、刚特性，燃烧缓慢，离火后仍继续燃烧，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以赋予用户在产品设计上有很大的灵活性，并且由此产生了市场上数百种不同品质的ABS材料。ABS具有优良的综合性能，由于组分、牌号和生产厂家生产方法的不同，使之在性能上存在较大差异，因此以下的试验数据仅供参考。[2]（1）物理力学性能ABS具有优良的物理力学性能，如不透水，但略透水蒸气，冲击强度较高，尺寸稳定性好等。ABS有极好的冲击强度，即使在低温也不迅速下降。但是它的冲击性能与树脂中所含橡胶的多少、粒子大小、接枝率和分散状有关，同时也与使用环境有关、如温度越高则冲击强度越大。当聚合物中丁二烯橡胶含量超过30%时，不论冲击、拉伸、剪切还是其它力学性能都迅速下降（见表1和2）。（2）热性能。ABS制品的负荷变形温度约为93℃，若能对制品进行退火处理，则还可增加10℃左右。（3）电性能。ABS聚合物的电绝缘性受温度和湿度的影响很小，且在很大频率变化范围内保持恒定。（4）耐环境性ABS聚合物几乎不受水、无机盐、碱、酸类的影响，但在酮、醛、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，它不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但长期与烃接触会发生软化溶胀。ABS聚合物表面受冰醋酸、植物油等化学药品的锓蚀会引起应力开裂。（5）耐候性ABS聚合物的最大不足之处是耐候性较差，这是由于分子中丁二烯所产生的双键在紫外线作用下易受氧化降解的缘故。经受350nm以下波长的紫外线照射，氧化作用更甚。氧化速度与光的强度及波长的对数成正比。ABS是一种成型加工性能优良的热塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。（6）ABS的流变性ABS聚合物在熔融状态下流动特性属于假塑型液体。虽然ABS的熔体流动性与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。因此在成型过程中可以采用提高剪切速率来降低熔体粘度，改善熔体流动性。ABS属一无定形聚合物，无明显熔点，成型后无结晶，成型收缩率为0.4%~0.5%。在成型过程中，ABS的热稳定性较好，不易出现降解或分解，但温度过高时，聚合物中橡胶相有破坏的倾向。（7）ABS的吸水性ABS具有一定的吸水性，含水量在0.3%~0.8%范围。成型时如果聚合物中含有水分，制品上就会出现斑痕、云纹、气泡等缺陷，因此在成型前，需将聚合物进行干燥处理，使其含水量降到0.2%左右。表1ABS的主要性能指标[3]力学屈服强度/Mpa50热性能玻璃化温度/C拉伸强度/Mpa38熔点（粘流温度）/C130—160断裂伸长率/%35热变形温度/C45N/cm3180N/cm390—10883—103拉伸弹性模量/Gpa1.8线膨胀系数/（10-5/C）7.08性能弯曲强度/Mpa80及电性能比热容/J/（kg*K）1470弯曲弱性模理/Gpa1.4热导率/W/（m*K）0.263件质量冲击强度/kJ/m2无缺口缺口261燃烧性/（cm/min）慢11体积电阻/Ω*cm6.9*1016布氏硬度/HBS9.7R121击穿电压/（kV/mm）物理性能密度/（g/cm3）1.02—1.16吸水性/%（24h）0.2—0.4比体积/（cm2/g）1.02—1.06透明度或透光率不透明2.3塑件的脱模斜度2.3.1脱模斜度的意义和影响通常情况下塑件在冷却后会产生一定的收缩，会产生包紧力，该力作用在凸模或者成型的型芯上；也可粘附作用，塑件是紧贴在凸模的型芯上。为了容易脱模，还要防止塑件表面在脱模时刮伤和擦毛，在设计的时候塑件表面沿脱模方向一般具有合理的脱模斜度。2.3.2脱模斜度的确定因为公交塑料座椅为大型塑件，所以本次设计中采用3°的拔模斜度，这样从外表面到内表面，模具的脱模斜度基本正常，能保证正常的脱模斜度要求2.4确定型腔数量及型腔布局2.4.1型腔数量的确定模具型腔数量的确定主要跟注射机的最大注射量、额定锁模力、塑化速度、制品的尺寸和精度、生产的经济性等因素有关。该塑件为大型塑料件，相对应的模具规格也是大型的，故可采用一模一腔的结构形式。同时，考虑到模具结构尺寸与塑件尺寸之间的关系，加之制造成本和经济利益的因素，决定选用一模一腔的模具结构形式。2.4.2型腔布局该模具选择了一出一腔模具结构，因此型腔的布局比较简单，将塑件置于模具的正中心，塑件分别伸入定模板和动模板各一半，从塑件背部中心采用直接浇口注胶，塑件取出后需手工切除浇口。型腔布局图如图3所示。910图3.型腔布局图2.4.3型腔的结构由于该模具为一模一腔，考虑到该塑件的尺寸比较大，长宽高幅度比较大，伸入型腔和型芯的深度比较大，因此凹模和凸模的加工有一定困难，所以分别将型腔和型芯跟定模板和动模板做成组合嵌入式结构，如下图4所示。图4.组合嵌入式型腔结构图112.5模架的选择由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用CI-7575-A350-B400-C300(GB/T12556-2006)此种大型标准模架[6]，其基本结构如图5所示,各模板的尺寸见表2。