[工学]毕设说明书

毕业设计论文沈阳航空航天大学阀芯注射模设计学 院航空宇航工程学院专 业飞行器制造工程（钣金与模具方向）班 级6403202班学 号200604032048姓 名指导教师贺平负责教师贺平沈阳航空航天大学2010年6月摘要近几年来塑料模具发展迅猛，在国民生产中发挥着越来越重要的作用，应用也日益广泛。本文介绍了用热塑性塑料生产塑料制品的注射模具。考虑到是批量生产（30万件），但因模具尺寸较大，所以模具设计成一模两腔，由动、定模镶块所组成。针对塑料的特点，模具采用一次分型，开模时，滑块通过斜导柱带动成型两侧孔的侧向型芯来完成侧向抽芯。浇注系统由锥形主流道、抛物线形分流道和半圆形侧浇口、型腔组成。由于带侧抽芯，脱模装置采用多顶杆方式，为了成型合格制件和提高生产效率，设计了冷却水道来调节模具温度。关键词：注射模具；镶块：侧抽芯：主浇道；分浇道；顶杆；冷却水道AbstractIn the last few years, the platic moulds development is fast fierce. It is to be used more and more importantly in citizen produce. The application is more and more extensive too.This article introduces infection mould which products for them platics. Considering large quatity (300,000) produces. I designed the mould with one carities,each lavity uses stationary mould insert and movable insert.For the feature of this plastics, the mould used once parting structure .At the same time of opening , the side cores with form side holes is moved by side-side,this drawing side core is finised. Feed system consists of conical sprue parabola runner rectangular edge fate and catity . In order to form quantifacative plastics and prove productivity cooling channels were designed to control moulds tempreture.Keywords: injection mould; insert side core; spure: runner; edge fate; ejector pin; cooling channels.第1章 拟定模具的结构形式1.1 塑件成型工艺性分析1.1.1 塑件分析该塑件是圆筒类零件，如图1. 1所示。塑件最大壁厚为3mm，属薄壁类零件，生产起30万件，材料为聚丙烯，该种塑料流动性好。通过查阅资料该种塑料制件未注公差时应选用MT6级精度。从技术要求上讲，该塑件无比较苛刻的要求，故成型性能好，可以注射成型。图1. 1塑件图1.2 对聚丙烯塑料的分析聚丙烯的性能特点：化学稳定性较好，耐寒性差，光，氧作用下易降解，机械性能比聚乙烯好。成型特点：成型收缩大，成型性能好，易变形翘曲，尺寸稳定性好，柔软性好，有铰链特性。模具设计的注意事项：因有铰链特性，注意浇口位置设计，防缩孔，变形，收缩率为0.013-0.017使用温度：10-120度主要用途：板，片，透明薄膜，绳，绝缘零件，汽车零件，阀门配件，日用品等。聚丙烯塑料特性。密度 1.04-1.05吸水率（24h） 0.05收缩率s 0.4-0.8熔点 170-180热变形温度 127抗拉屈服强度 78-90抗弯强度 132硬度HB 9.11.3 分型面位置的确定对塑件进行分析，分型面应选在圆筒件筒帽的底部，这样能很方便的定出制件，因为该零件有侧抽，这样分型可以简化侧抽分型的难度。1.4 型腔数量的确定 该塑件精度要求较高，并且结构比较复杂，又是大批量生产，有侧向分型机构，初定为一模两腔的模具形式。1.5 模具结构形式的确定从上面分析可知，本模具采用一模两腔的模具形式。采用顶杆推出，流道采用平衡式，且分流道开在定模上。浇口采用侧浇口，型腔采用型腔镶块，且镶块上开有分流道和浇口。定模不需要设置分型面，动模部分需要一块型芯固定板和支撑板。因此可确定模具形式采用A2形模架，模架根据塑件实际情况略有改动。该模具为单分型面模具。第2章 塑件的工艺性分析2.1 塑件设计的基本原则 1）考虑塑料的物理性能，加强度、刚性、韧性、弹性及吸水性，以及对应力的敏感性； 2）考虑塑料的成型工艺性，如流动性，收缩率等； 3）塑件的形状应有利充模流动、排气、补缩，同时适应高效冷却及硬化。（热塑性塑料制品）或快速受热固化（热固性塑料制品）； 4）塑件在成型后收缩情况及各向收缩率的差异； 5）模具的总体结构，特别是抽芯与脱出制件的复杂程度； 6）模具零件的形状及制造工艺。2.2 塑件的尺寸和精度 1）塑料的流动性将影响到制件尺寸的设计，在注射成型和传递塑模中流动性差的塑料和薄壁的制件尺寸不能设计过大，注射成型的零件尺寸要受到注射机的注射量、锁模力和模板尺寸限制。 2）影响模具精度的因素十分复杂，首先是模具制造的精度，其次是塑料收缩率的波动，同时由于磨损等原因造成模具尺寸不断变化，都会使制件尺寸不稳定。因此在满足使用前提下，尺寸应给整数或尺寸靠近国家标准，以便于加工和检验；配合件尽量满足配合余量，便于装配和互换；在满足使用要求的情况下，尺寸公差应选取低等级的。2.3 塑件的表面质量 无凹陷、缩孔、气孔、皱纹、晴斑、银丝、发白、烧焦、翘曲变形、无光泽、色泽不均、龟裂、毛刺。2.4 塑件的几何结构形状分析2.4.1 形状此塑件主体为一板件，两边有凸起的挡板，下端为一侧板，侧板上开有两个圆孔，侧板和主板间有一加强筋相连，制件总体比较复杂，而且尺寸比较大，使得制件的成型难度较大。中空地带及两侧挡板可采用型芯成型，侧板和加强筋由动模型芯成型，侧板上的孔由侧向抽芯成型，其他结构特征符合塑件的设计要求。 图2. 1塑件的三维结构图2.4.2 脱模斜度 此塑件的精度要求为6级精度，属中等精度要求，所以脱模斜度塑件的外表面采用50，塑件的内表面采用40。 2.4.3 壁厚 塑件的壁厚对塑件质量影响很大，壁厚过小时成型时流动阻力大，大型复杂制品就难以充满型腔。塑件壁厚的最小尺寸应满足以下几个方面的要求：即具有足够的强度和刚度；脱模时能够经受脱模机构的冲击和震动；装配时能够承受紧固力。塑件制品规定有最小壁厚值，它随塑料品牌号和制品大小不同而异。壁厚过大不但造成原料的浪费，而且对热固塑料的成型来说增加了压塑的时间，且易造成固化不完全，对塑件的生产率也有很大的影响，根据推算，制品壁厚增加一倍，冷却时间将增加四倍，使生产率大大降低。另外也影响了产品的质量，如易产生气泡、缩孔、翘曲等缺陷，同一个制件零件的壁厚应尽可能一致，否则会因冷却或固化速度不同产生附加内应力，热塑性塑料会在壁厚处产生缩孔；热固性塑料发生翘曲变形，壁厚还能影响冲模顺序和型腔内气体的排出。此塑件为一比较复杂形状，但没有什么特别的要求，故尺寸以满足使用要求为基准，采用零件图上的壁厚数值。2.4.4圆角 塑件除了使用要求采用尖角之外，其余所有转角处均应尽可能采用圆弧过渡，因制件尖角处易产生应力集中，在受力或受冲击振动时会发生破裂，甚至在脱模过程中由于塑模内应力而开裂，特别是制件的内圆角，一般采用R0.5毫米的圆角就能使塑件的强度大为增加。理想的内圆角半径应有壁厚的1/4以上，同时圆角可大大改善塑料的充模特性。塑件设计成圆角，使模具型腔对应部都为圆角。这样增加了模具的坚固性，塑件的外圆对应着型腔的内圆角，它使模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂。同时圆角也增加了制件的美观。但是在塑件某些部位，如分型面、型腔和型芯配合处等不便做成圆角而只能做成尖角。圆角的设置可以减少应力集中增加强度，有利于填充，增加合格率，避免模具的应力集中及加工，淬火变形、断裂，如果以机械加工塑件，也有利于加工。第3章 注射机型号的选定3.1 注射量的计算通过pro/e建模分析，塑件体积约为V=2.1223m=21.223cm,塑件质量为：m=19.1g流道凝料的质量还是个未知数可按塑件质量的0.6倍来估算。从上述分析中确定为一模两腔，所以注射量为m=1.6nm=1.6219.1=62.12g3.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算流道凝料（包括浇口，分浇道，主浇道凝料）在分型面上的投影面积，在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍，因此可用0.35来进行计算，所以 A=n+A= n+0.35 n=2.7=2.71962.5=5298.75mm式中，=1962.5 mmn代表型腔个数。所以 所需锁模力F=AP=5298.7530=158.96KN式中型腔压力从参考文献【5】查得。3.3 选择注射机根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，参看参考文献【5】中表13-1，可选用SZ-160/1000卧式注射机，主要技术参数见下表2.1：表2.1 注射机主要技术参数理论注射容量/cm179锁模力/KN1000螺杆直径/44拉杆内间距/315315注射压力/MP132移模行程/300注射速率/（g/s）110最大模厚/400塑化能力/ g/s）14最小模厚/150螺杆转速/（r/min）10250定位孔直径/150喷嘴球半径/15喷嘴孔直径/7锁模方式双曲肘注射时间/s1.87第4章 浇注系统设计4.1 浇注系统的设计和浇口的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质，传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道，分流道，冷料穴，浇口。4.1.1主流道设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。4.1.1.1主流道尺寸根据所选注射机，则主流道小端尺寸为d=注射机喷嘴直径+（0.5 1）=6+1=7mm主流道球面半径为SR=注射机喷嘴球面半径+（12）=14+1=15mm球面配合高度 h=35mm， 取h=5mm。本模具浇口套总长度为99mm.4.1.1.2 主流道衬套形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便于有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如 T8A，T10A等，本模具采用T10A，热处理硬度为5055HRC，如图4.1所示。 由于该模具主流道较长，定位圈和衬套设计成分体式 如图4.1主浇道衬套4.1.2 定位圈结构下图所示为定位圈结构尺寸图4.2定位圈结构4.1.3 主浇道衬套的固定由于主浇道衬套为圆柱体，并且衬套处分浇道与定模板分浇道相连，为防止主浇道衬套转动，在主浇道衬套上必须加止转销。具体结构如下图 4.3所示。图4.3主浇道衬套的固定4.1.4 流道凝料体积q=dL=（）99=9583.24.2 浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间一段细端通道，它是浇注系统的关键部位，浇口的形状，位置尺寸对塑件的质量影响很大。浇口截面积通常为分流道截面积的0.070.09倍，浇口截面形状多为矩形和圆形两种，本模具采用矩形截面浇口。浇口长度为0.52mm。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后再试模时逐步修正。4.2.1 浇口类型及位置的确定本模具采用侧交口，浇口开在定模版上。4.2.1.1 浇口结构尺寸的经验计算。（1）侧浇口深度和宽度经验计算经验公式 h=nt=0.89=8mm W=9.87mm式中： h侧浇口深度（mm） w浇口宽度（mm）A 塑件外表面积（通过建模分析A=13700mm）t塑件壁厚（t=9mm） n塑件系数，取n=0.8n值选择见下表4.1表4.1 塑件n值塑料材料PE PSPOM PC PPPA PMMA PAVACPVCn0.60.70.80.9（2）侧浇口尺寸确定 浇口的一些推荐值见下表4.2.综上得侧浇口尺寸： 深度 h=8mm 宽度 w=10mm 长度 l=1mm表4.2 侧浇口的推荐尺寸塑件壁厚/mm侧浇口尺寸/mm浇口长度/mm深度h宽度w0.800.501.01.00.82.40.51.50.82.42.43.21.52.22.53.53.26.42.22.43.36.44.2.1.2 浇口剪切速率的校核由矩形浇口的经验公式得： =1.92710 S在1010 S之间，剪切速率校核合格。4.3 冷料穴设计冷料穴一般开在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其目的一是为了贮存刚流入模具的部分冷料，利于成型；二是为了有利于脱模，使塑件保留在动模一侧。冷料穴有6种形式，本设计采用最常用的端部为圆头形的拉料杆。其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，本模具冷料穴直径取为12mm，深度大约为直径的3/4倍，本模具冷料穴深度为9mm。第5章 分型面及排气槽的设计5.1 分型面的设计 分开模具取出塑件的面，叫做分型一面。注射模有一个或多个分型面的模具。分型面的位置有垂直于开模方向的、平行于开模方向的以及倾斜于开模导向等几种。分型面的形状有平面和曲面等，分型面选择是否得当，对制件质量、操作难易、模具制造都有很大的影响。分型面选择遵循以下原则：1、 分型面应通过塑件的最大投影面积；2、 定模和动模各自包括塑件的一部分，应保证开模后，塑件留在动模上，以便于顶出；3、 在可能的情况下，分型面要设置在一个平面上，使模具能结构简单；4、 对同心度要求很高的外形或内孔，应尽量设置在同一半模内，以保证精度；5、 为保证模具的外观质量，分型面不要设置在光滑面内；6、 分型面的确定应避免在模具中有深腔，要考虑顶出系统；7、 对侧向抽芯的模具结构，选择分型面应尽量避免侧型芯上的压力过大，以免造成模具损坏或尺寸误差；8、 分型面的选择应尽量使模具结构简单；9、 分型面应尽可能设在塑料流动方向的末端面，以便于更好的排出型腔内的一气体；10、分型面上的总压力应小于合模力（可通过调换投影面实现）；11、分型面的设置应考虑塑料液体在进入型腔后顺利流动；12、侧向抽芯时应尽量使抽芯设置在动模上。根据以上原则确定制件的分型面如下图所示：图5.1分型面设置示意图5.1 排气槽的设计合理设计排气槽可避免出现以下弊端：1、 减小了熔体充模流动的阻力，避免型腔无法充满；2、 在制品上呈现明显可见的流动痕和熔接痕，使制品的力学性能降低。通过排气槽的合理设计，可以在很大程度上避免其发生；3、 避免滞留气体使制件产生皱纹、气孔、剥层等表面质量缺陷；4、 避免型腔内气体受到压缩后，产生瞬间局部温度过高，使熔体分解变色，甚至碳化、烧焦；5、 可避免因排气不良，而导致熔体充模速度降低，注射周期延长。排气槽应设置在塑料流动的末端，一般常开设在分型面凹模一侧，排气槽可取0.025-0.1mm, 宽1.5-6mm,以塑料不进入排气槽为度，其出口不要对着操作工人，以防熔融塑料喷出，发生工伤事故。可将分型面上的排气槽做成弯曲的形式且逐步增宽，以降低塑料溢出来时的动能，此外还可利用顶出杆和顶出孔的配合间隙逸气，脱模板与型芯的配合间隙都可兼做排气使用，还可利用活动型芯与型芯孔的配合排气，上述活动间隙兼做排气槽时，其间隙量可取0.03-0.05mm，视排气量和周边长度而定。如果利用模板上的固定镶块或型芯与其他安装的配合间隙排气，则是不大可靠的，因为这些间隙是不动的，间隙容易被溢料所堵塞又不能及时的清除。小制件的排气量不大，如果排气点正好在分型面上，一般可利用分型面排气，不必开设专门的排气槽，如型腔最后充满的部位不在分型面上，其附近又没有可供排气的顶杆或活动型芯时，可在型腔上镶嵌烧结金属块排气。此模具的注射量有77cm,注射时的排气量不大，且排气点刚好在分型面上，可利用分型面闭合时的微小间隙排气，还有两侧的侧向型芯，可活动型芯可兼做排气使用，另外模具中的顶出杆也可利用其与顶出孔的间隙配合来排气，所以这套模具不需另设排气槽。第6章 成型零件设计6.1 成型零件结构设计本套模具采用的是整体嵌入式凸、凹模，这样做可以节省优质材料，降低模具成本，在凸、凹模韧口有所损坏，不用整体替换，同时有利于加工及修模。型芯和成型杆都是用来成型塑料内表面的零件，二者并无严格的区分，考虑到节省贵重的钢材，减少加工量考虑，多采用组合式。固定板和型芯可分别采用不同的材料制造和热处理，然后再连成一体。6.2 成型零件工作尺寸计算模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件。所谓工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的经向尺寸、型腔和型芯的深度尺寸、中心距尺寸等。6.2.1 型芯工作尺寸计算从塑件结构图看，该塑件采用整体型芯镶块。型芯尺寸有：。因为聚丙烯的收缩率为0.4-0.8，所以他的平均收缩率为0.6 型芯径向尺寸：型芯高度尺寸：式中 修正系数（取2/3或3/4）；制造公差（取/3）。6.2.2 型腔尺寸计算型腔尺寸：根据公式 L=（1+s）l-型腔径向尺寸：型腔高度尺寸：式中 修正系数（取0.75或2/3）；制造公差（取/3）第七章 基本结构零部件设计7.1 合模导向机构设计导向机构对于塑料模具来说也是核心部件，因为模具闭合是有较高的导向定位要求，所以导向机构就显得尤为重要，通常导向机构塑料模具用的是导柱导套，并且固定在模具的四角。 导向机构主要有定位导向，承受一定侧向力的作用，分述如下：（1） 定位作用为避免模具装配是方位尺寸弄错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确的形状，不致因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。（2） 导向作用动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模后型芯进入型腔，一保证不损坏成型零件。（3） 承受一定的侧向力塑料注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机精度限制，使导柱在工作中承受了一定的侧压力，当侧压力很大时，不能单靠导柱来承担，需要增设锥面定位装置。合模导向机构主要有导柱和锥面定位两种形式。由于此模具的侧向压力不大，模具本身结构较小，故采用导柱导向机构，用A型导柱先，结构形式如下图：图7.1 导柱 导套对导柱结构的要求分述如下：1 长度 导柱的长度必须比凸模断面的高度要高出6-8mm，以免导柱未导正方向而凸模先进入型腔与其相碰而损坏。2 形状 导柱的端部做成锥形或半球形的先导部分，使导柱能顺利的金融导向孔。3 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多采用低碳钢淬火处理或碳素钢经淬火处理，硬度为HRC50-55。4 配合精度 导柱装入模板多采用二级精度，过渡配合，导柱的固定形式采用台肩固定。根据模板大小，选择与之相应的导柱导套，此模具选择标准带头导柱 GB4169.4-84 标准带头导套 GB4169.3-847.2 支撑零部件设计 对面积较大的顶出板，为防止器在推出过程中歪斜和扭曲，应在其中间加设一个支撑兼导向作用的机构，同时模具跨度较大时，此机构增加模具的整体刚性，其结构形式如下图所示：图7.2 支撑部件为防止顶出底板与动模座板间形成真空，妨碍顶出动作，在动模座板上装2个限位钉，以保证顶出的顺利进行。限位钉选取基本尺寸为的标准件限位钉 GB4169.9-84材料 45钢 GB699-65热处理 40-45HRC倒角 1其他尺寸按 GB4170-84取第八章 侧抽芯机构设计8.1 分型面与抽芯方式8.1.1 侧抽芯分型面的确定 如前面第三章中模具结构方案确定中的最佳方案所述，此模具采用双向侧抽芯机构，在一个魔腔中有两个侧向抽芯分型面，分别在制件的两个侧面上，具体形式见装配图。8.1.2 侧抽芯方式的确定抽芯方式按其动力来源可分为手动，机动，或液压分型抽芯3种： （1） 手动侧向分型抽芯 开模后，活动型芯与塑件一起取出，在模具外使塑件与型芯分离或在开模钱依靠人工直接抽拔或通过传动装置抽出型芯。具有手动抽芯的模具比较简单，但是生产效率低，劳动强度大，且抽拔力受到人力限制，因此只有在小批量生产后试制生产时才采用。 （2） 机动侧向分型抽芯 开模时依靠注射机的开模动力，通过传动零件将活动型芯抽出机动抽芯模具结构比较复杂，但型芯抽出无需手工操作，减轻了工人的劳动强度，生产效率高，在生产实际中应用广泛。 （3）液压或气动传动侧向抽芯机构 活动型芯靠液压系统或气压系统抽出，有的注射机没有这种装置，可以根据需要另行设计，由于注射机本身就是使用高压液体作为动力的，因此采用液动比气动更方便，这种方法不仅传动平稳，而且可以得到较大的抽拔力和较长的抽芯距。 考虑到手动抽芯的低效率，机动装置的结构复杂，此模具采用液压侧向分型抽芯。8.2 抽拔力及抽拔距计算8.2.1 抽拔力的计算 通过对制件及模具结构的分析，抽拔力主要来源于制件侧向空腔的侧向型芯的包紧力，如下图所示：图8.1 侧型芯此模具侧抽的型芯很小，显然侧向的抽芯力不大，因此选用直径较小的斜导柱就能满足要求。8.2.2 抽拔距的计算 抽拔距 S=式中 S-侧抽距 R-圆形线轴最大轮廓半径（mm） r-圆形线轴半径（mm） K-抽芯安全系数（mm），一般安全系数取2-3mm，取3mm规则一侧的侧抽距离为：S=11.18+314mm不规则一侧的侧抽距离为：S=12.6+315mm取较大的侧抽距离 15mm。8.3 斜导柱直径和长度计算图8.2 斜导柱8.3.1斜导柱直径的计算斜导柱采用T8A制造 E=140MPa 取钢材料间摩擦系数为0.01斜导柱所受力如下式 N=式中 N - 斜导柱所受法向压力 Q - 斜导柱驱动斜滑块克服制品的抽拔阻力 取172.2N f 斜导柱与滑块间的摩擦系数 取 0.1 - 斜导柱的安装斜角 取 20 度 N= 斜导柱的有效长度 斜导柱的直径为 式中 N - 斜导柱所受法向压力 d - 斜导柱工作部分直径 - 斜导柱有效长度 - 许用弯曲应力 取斜导柱直径为 10mm安全系数为 S=10/5.4=1.88.3.2斜导柱长度计算L=L1+L2+(6-10mm)L-斜销总长度（mm）L1-斜销工作段有效长度（mm）L2-斜销固定板厚度（mm）为25mmS-抽芯距（mm）-斜销倾角 为12度D-斜销固定端台阶直径（mm）为14mmd-斜销工作段直径（mm）为10mmH-斜销的竖直高度 为57mm8.4 楔紧块 当模具处于合模工作状态时,滑块受到通过侧向型芯传来的巨大压力,所以在这个位置,需设置一个楔紧装置来平衡内应力,否则斜导柱受力过渡后,很容易发生变形,因此楔紧块必须设置用来在模具闭合后锁紧滑块,承受塑料给予的推力.楔紧块的结构形式如下图所示:图8.3 楔紧块8.5 滑块滑块分为整体式和组合式两种,组合式是把型芯侧向成型镶块都安装在滑块上,这样可以节省优质钢材,且加工容易,故此模具中选择此种结构形式. 侧滑块的结构形式如下图图8.4 滑块斜滑块的斜角的角度为20度8.6滑块定位装置模具合模时,为了使斜导柱能顺利的进入斜导柱孔,滑块在开模后其位置不因某些原因而改变,所以必须设置有滑块定位装置.在此模具中,滑块定位则需要弹簧来拉住滑块,以避免滑块因自身及侧型芯重力掉下以至合模时斜导柱难以准确的插入斜导柱孔中,为使模具结构对称,模具的下半部分,也用相同的定位装置,其结构的形式如下图所示:图8.5 滑块定位装置第九章 顶出脱模机构设计9.1 脱模机构的设置原则 脱模机构的设置原则如下：（1） 模具的机构应剂量保证制件在开模过程中留在动模一侧，一便于顶出机构的设置及制件顶出.（2） 防止制件变形或损坏，要保证塑件在脱模过程中不变形，要做到这点必须正确分析塑件对模腔的附着力的大小和所在部位，一便选择合适的脱模方式和脱模位置，使脱模力得以均匀合理的分布，由于塑件收缩时包紧型芯，因此顶出力应尽可能靠近型芯，同时顶出力应施于塑件刚度最大的部位，如加强筋，凸缘等，作用面积也应尽可能大。（3） 保证有良好的制品外观，顶出塑件的位置应尽可能设置在塑件内部，以免损伤塑件的外观。（4） 机构可靠，整个脱模机构要工作可靠，运动灵活，制造方便，配换容易，同时为避免制品在推出过程中因推杆的卡滞或磨损而导致的变形，应在推板上设置导柱导向机构。9.2 脱模阻力计算塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，其尺寸逐渐缩小，而将型芯或凸模包紧，在塑件脱模时必须克服这一包紧力，对于不带通孔的壳体类塑件，脱模时还要克服大气压力，此外尚需克服机构本省运动的摩擦阻力及塑料和钢材之间的粘附力。开模时的瞬间所要克服的阻力最大，称为初始脱模力，以后脱模所需的力称为相继脱模力，后者比前者小，所以计算脱模力时，总是计算初始脱模力。脱模力主要由两部分组成，一部分是制品对型芯的包紧力Qc和封闭壳体所需克服的真空吸力，由于此制件的两个型芯均未形成封闭的壳体，故脱模阻力主要为Qc式中 Q-脱模阻力（N） -料的泊松比 取0.32Qc-塑件对型芯的包紧力（N）k-模斜度系数 k=0.95-脱模系数 取0.45 -塑料的线性膨胀系数 E-脱模温度下抗拉弹性模量 取3.3GpaTf-软化温度 取93度Ti-脱模顶出时制品的温度 设为60度T-制件壁厚h-实际型芯高度d-型芯制件=345.68N 9.3 顶杆的设计及校核9.3.1 顶杆的设计机注意事项（1）顶出位置 顶杆的顶出位置应设在脱模阻力大的地方，当塑件各处脱模阻力相当时，顶杆应均布设置，使塑件脱模时受力均匀，以免塑件变形，顶杆不宜设在塑件嘴薄处，以免塑件变形或损坏，当结构需要顶在薄壁处时，可增大顶出面积来改善塑件受力状况。（2）直径 顶杆直径不宜过细，应具有足够的刚度承受顶出力，当几个限制顶出面积较小时，为避免细长杆变形，可设计成阶梯形顶杆。 （3）装配位置 顶杆端面应和型腔在同一平面或比型腔的平面稿出0.05-1mm，否则会影响到塑件使用。 （4） 数量 在保证塑件质量，能够顺利脱模的情况下，顶杆的数量不宜过多。 ( 5 ) 顶杆应设在塑件强度,刚度较大的地方. ( 6 ) 杆直径与模板上的顶杆孔采用H8/f8间隙配合 ( 7 )顶杆和顶杆固定板,通常采用单边0.5mm的间隙,这样可以降低加工要求,又能在多顶杆的情况下,不因各板上的顶杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象.顶杆的结构形式如图所示:图9.1 顶杆9.4 先复位机构验算和设计在此模具种,顶杆的位置和侧向型芯的位置在脱模方向上发生干涉,有可能会在合模时侧向型芯因顶杆挡住而无法正常合模,故需考虑设置先复位机构.先复位结构如下图所示:图9.2 先复位机构合模时,在斜导柱进入滑块斜导柱孔之前,由楔杆推动由连杆组成的铰链机构使顶出系统后退,从而使推杆先复位.9.5 排气系统的设计该套模具是属小型模具,排气量很小,而且设置的顶杆还很多,所以本套模具不需设置排气槽.9.6 冷却系统一般注射到模具内的塑料温度为200度左右,而塑料固化后从模具型腔中取出时其温度在60度以下,热塑性塑料在注射成型后,必须对模具进行有效的冷却,使熔融塑料的热量尽快的传给模具,以使塑料可靠冷却定型迅速脱模. 对于粘度低,流动性好的塑料,因为成型工艺要求模具温度不太高,所以常用温水对模具进行冷却.因为该制件材料是聚丙烯,用温水冷却即可.冷却系统的简单计算如果忽略模具因空气对流,热辐射以及注射机接触所散发的热量,不考虑模具金属材料的热阻,可对模具冷却系统进行初步的计算查表得聚丙烯单位质量放出的热量= 故 Q=W=式中 W - 单位时间(每分钟)内注入模具中的塑料质量,该模具每分钟注射两次,所以W=求冷却水的体积流量 式中 -冷却水的密度为 -冷却水的比热容为 -冷却水出口温度取25度 -冷却水入口温度取20度求冷却管道总传热面积A A=式中 -模具温度与了冷却水温度之间的平均温差,模具温度取65度求模具上应开设的冷却管道的孔数nL 为滑块的长度，84mm因为是一模两腔，所以四个冷却水道，由于在型芯直径较大，所以在型芯处也各加个水道。 第十章 典型零件制造工艺塑件的精度高低、表面质量好坏，全取决于成型零件的制造工艺，因此编制出一个科学合理的制造工艺师保证成型零件质量，进而保证产品质量的关键。成型零件主要有两类：型腔类和型芯类。简单的型腔和型芯以机械切削加工为主，在加抛光工序；复杂的型腔和型芯以机械切削进行粗加工，精加工以电加工为主，复杂的小型异形型芯以电加工为主。机械切削加工基本上是数控加工。现对本设计有代表性的零件-圆柱型芯编制制造工艺工程如下。塑件基本尺寸如图10.1所示，制造工艺表见表10.1图10.1 导柱表10.1 导柱制造工艺过程序号工序名称加工工艺过程及要求设备1下料锯45圆钢作坯料锯床2车削粗车大头外圆（至 ）及平端面，保证总长车床3车削粗车小头外圆至车床4磨削精磨大头外圆，小头至图纸要求磨床5钳工模具钳工对型芯沿脱模方向进行纵向抛光6检验根据图纸对尺寸和形状位置精度进行检验第十一章 模具价格估算11.1 影响模具价格的因素（1）生产成本生产成本是模具价格的重要组成部分，也是影响产品价格的主要因素。（2）供货周期模具制造商向产品厂提供模具的周期是该厂的产品能否尽早问世的重要条件之一，模具供货周期与模具价格有着直接的关系。 （3）市场状况前所未有的模具设计思想，基本结构或型腔造型提供了有独到之处的新产品或配件，在市场上独占鳌头。（4）技术含量 模具是塑料件批量生产的基础工艺装备，作为技术密集型产品，模具股价方法中必有模具高技术部分，以体现价格与价值的彼此相应的发展原则。（5） 模具寿命产品寿命决定了模具的计划寿命，但并非模具寿命越高越好，寿命值剩余过多的模具，产品改型，结构淘汰本身也是一种浪费，模具价格与预期寿命有着直接关系。11.2 模具价格估算模具销售价格 式中 - 模具生产成本 - 模具销售费用 - 税金 利润其中 式中 C 材料费 Q 能源费 G 人工费 W 管理费 D 设计及技术服务费 E 专用工具工装费 - 试模费 F 试制性不可预计费其中 D= dG式中 d- 模具设计费系数 d=0.13 而 G=式中 A 型腔模具制造中单位工时的平均金额 式中 - 型腔模具制造基点工时 =196 - 型腔深度系数 =1.12 - 制件形状复杂系数 =2 - 制件精度系数 =1.2 - 模具粗糙系数 =1.1 - 模具结构系数 =0.32根据一般工厂的调查资料可得平均单位工时金额 A =40元/h所以 G=764.98 X 40=30599.2元则设计费 D= Dg=0.13 x 30599.2=3977.89元材料费： 式中 p - 模架毛重 - 模架重量， - 模具钢材单价 - 模具标准件价格总和 - 材料偏正系数，=0.71根据模具的总体积为： 钢的密度取： 则：而模具钢材价格为：8元/kg标准件有螺钉、销钉、导柱、导套等，故可简单取元；元。其余费用可初取如下： 能源费：Q=400元； 管理费：W=500元； 专用工装费：E=200元； 试制性不可预见费：F=1000元。按当前税率：V=35%则模具价格：M=(1+35%) =38362.731.35 =51789.69元销售费用：e=500元则模具销售价格：M= M+e=52289元谢辞我的毕业设计题目为：阀芯注射模设计，在此模具中，一次分型、侧向抽芯；型腔采用了镶拼结构；定出系统采用了顶杆顶出，并且设定了先复位机构。通过此次毕业设计使我对模具设计的过程、步骤以及考虑事项等各方面有了进一步的了解和认识，对我们在专业理论知识的理解和掌握能力及动手设计能力有了很大的提高，对我们即将开始的工作有了极大地帮助。在此次毕业设计过程中多位老师给我提出了许多宝贵的意见和指导，老师贺平老师在我毕设过程中为我解惑答疑、言传身教，及时督促我的毕设进展情况，使我的毕设能够及时的并且保质保量的完成，并对我的模具设计提出了很多建设性的意见，使我获得了许多宝贵的设计经验。特在此向贺平老师及帮助过我的所有老师表示感谢。参考文献1 王文平.塑料模成型工艺与模具设计.北京大学出版社2 付建军.模具制造工艺.机械工业出版社3 宋玉恒.塑料注射模具设计实用手册.航空工业出版社4 伍先明,庞佑霞.塑料模具设计指导伍.国防工业出版社5 伍先明.双联塑料齿轮注射模设计制造.模具工业6 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.机械工业出版社 7 徐佩弦.塑件玉模具设计.中国轻工业出版社8 陈宏钧.实用机械加工工艺手册.机械工业出版社9 张玉,刘平.几何量公差与测量技术. 10 齐卫东.简明塑料模具设计手册.11 刘鸿文.材料力学. 12 王丽英.机械制造技术. 13 林承全 ,胡绍平.塑料模具课程设计.14 杨可桢,程光蕴,李仲生.机械设计原理. 15 戴枝荣,张远明.工程材料.