锥形帽注射模设计-塑料注塑模具说明书

任务书学生姓名 学 号专业、年级完成形式题 目 锥形帽注射模设计指导教师职称、学历主要内容、基本要求、设计要求、技术要求等锥形帽（材料 PS；精度 MT3 级）本课程设计为锥形帽。如图 3.1 所示。型件结构比较简单，塑件质量要求是不允许有裂纹变形缺陷，脱模斜度 30-1:材料要求为 PS,生产批量为大批量，塑件公差按模其设计要求进行转换。图 3.1 锥形帽计划进度 2019 年 6 月 11 日，老师布置课程设计相关要求及题目：锥形帽注射模设计；2019 年 6 月 17 日，确定课程设计的初步方案；2019 年 6 月 15 日，对锥形帽注射模进行初步设计；2019 年 6 月 18 日，根据锥形帽注射模的结构用 CAD 进行绘制；2019 年 6 月 2日，完成课程论文。指导教师（签名）：年 月 日目 录1、前言 .11.1 课题研究的目的与意义 .11.2 我国模具技术的现状及今后发展趋势 .22、塑件的工艺分析 .32.1 塑件使用材料的种类及工艺特征 .32.2 塑件的结构工艺性 .62.3 塑件成形工艺性分析 .63、型腔数目的确定 .73.1 塑件的分析 .73.2 塑件的质量计算 .73.3 按注射机的最大注射量确定型腔数目 .84、注射机的选择 .84.1 注塑机类型 .84.2 注塑机基本参数 .85、浇注系统的设计 105.1 主流道的设计 105.2 分型面的选择设计原则 115.3 浇口的设计 125.4 浇口套的设计 135.5 定位圈的设计 136、确定主要零件结构尺寸选模架、成型零部件的设计 136.1 型腔、型芯工作尺寸计算 136.2 侧抽机构设计 146.3 模架的选择 167、校核计算 177.1 注射压力的校核 177.2 锁模力的校核 177.3 开模行程校核： 188、导向机构的设计 188.1 导柱的设计 188.2 导套的结构设计 198.3 推出机构的设计 199、冷却系统的设计 219.1 确定冷却水道直径 .2210、模具排气槽的设计 .2211、校核 .2311.1 注射机有关工艺参数的校核 .2311.2 模具厚度 H 与注射机闭和高度 .2312、设计总结 .23参考文献 .241锥形帽注射模设计1 前言模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械、电子、轻工、汽车、纺织、航空、航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国、日本、法国、瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.1 课题研究的目的与意义塑料模具产业近年来在我国发展很快，随之而来的是日益激烈的市场竞争，加入 WTO 后，外国模具厂家进入国内市场，要在激烈的竞争中脱颖而出，发展模具标准件实施模具的专业化生产至关重要。现代产品生产中，模具由于其加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到很广泛的应用。模具的用途广泛，模具的种类繁多，科学地进行模具分类，对有计划地发展模具工业，系统地研究、开发模具生产技术，促进模具设计、制造技术的现代化，充分发挥模具的功能和作用；对研究、制订模具技术标准，提高模具标2准化水平和专业化协作生产水平，提高模具生产效率，缩短模具的制造周期，都具有十分重要的意义。1.2 我国模具技术的现状及今后发展趋势20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48“（约 122cm）大屏幕彩电塑壳注射模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离：（1）注重开发大型、精密、复杂模具；随着我国轿车、家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广 CAD/CAM/CAE 技术；模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一3个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。2 塑件的工艺分析2.1 塑件使用材料的种类及工艺特征该塑件材料选用 PS（聚苯乙烯系塑料）是指大分子链中包括苯乙烯基的一类塑料，包括苯乙烯及其共聚物，具体品种包括普通聚苯乙烯（GPPS）、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）、可发性聚苯乙烯（EPS）和茂金属聚苯乙烯（SPS）等。用途：a、电子电器：连接器、开关零件、家用电器、配件零件、小型电动罩盖或（耐热性、阻燃性、电气绝缘性、成型加工性）；b、汽车：1、外装零件：主要有转角格珊、发动机放热孔罩等；2、内部零部件：主要有内镜撑条、刮水器支架和控制系统阀；3、汽车电器零件：汽车点火线圈绞管和各种电器连接器等。c、机械设备：视频磁带录音机的带式传动轴、电子计算机罩、水银灯罩、电熨斗罩、烘烤机零件以及大量的齿轮、凸轮、按钮、电子表外壳、照相机的零件（有耐热、阻燃要求） 比重:1.05 克/立方厘米 燃烧鉴别方法：连续燃烧、蓝底黄火焰、黑烟、浅金盏草味溶剂实验：环已酮可软化，芳香溶剂无作用主要性能a、机械性能：强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小（高温条件下也极少有变化）；b、耐热老化性：增强后的 UL 温度指数达 120140（户外长期老化性也很好）；4c、耐溶剂性：无应力开裂；d、对水稳定性：遇水易分解（高温、高湿环境下使用需谨慎）；e、电气性能：1、绝缘性能：优良（潮湿、高温也能保持电性能稳定,是制造电子、电气零件的理想材料）；2、介电系数：3.0-3.2；3、耐电弧性：120sf、成型加工性：普通设备注塑或挤塑。由于结晶速度快，流动性好，模具温度也比其他工程塑料要求低。在加工薄壁制件时，仅需几秒钟，对大部件也只要 40-60s 即可。特点： 1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好. 2、与 372 有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理. 3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 4、流动性比 HIPS 差一点，比 PMMA、PC 等好，柔韧性好。 5、用途：适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件. 6、同 PVC（聚氯乙烯）一样在屈折处会出现白化现象。电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良，无色透明，透光率仅次于有机玻璃，着色性耐水性，化学稳定性良好，强度一般，但质脆，易产生应力脆裂，不耐苯、汽油等有机溶剂.适于制作绝缘透明件.装饰件及化学仪器.光学仪器等零件.成型性能无定形料，吸湿小，不须充分干燥，不易分解，但热膨胀系数大，易产生内应力.流动性较好，可用螺杆或柱塞式注射机成型.宜用高料温，高模温，低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔.变形.可用各种形式浇口，浇口与塑件圆弧连接，以免去处浇口时损坏塑件.脱模斜度大，顶出均匀.塑件壁厚均匀，最好不带镶件，如有镶件应预热.ABS 树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将 PS，SAN，BS 的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS 是丙烯腈、丁二烯5和苯乙烯的三元共聚物，A 代表丙烯腈，B 代表丁二烯，S 代表苯乙烯。 通用级聚苯乙烯是一种热塑性树脂,为有光泽的、透明的珠状或粒状的固体。密度 1.041.09,透明度 88%92%,折射率 1.591.60。在应力作用下,产生双折射,即所谓应力-光学效应。产品的熔融温度 150180,热分解温度 300,热变形温度 70100,长期使用温度为 6080。在较热变形温度低 56下,经退火处理后,可消除应力,使热变形温度有所提高。若在生产过程中加入少许 -甲基苯乙烯,可提高通用聚苯乙烯的耐热等级。它可溶于芳香烃、氯代烃、脂肪族酮和酯等,但在丙酮中只能溶胀。可耐某些矿物油、有机酸、碱、盐、低级醇及其水溶液的作用。吸水率低,在潮湿环境中仍能保持其力学性能和尺寸稳定性。光学性能仅次于丙烯酸类树脂。电性能优异,体积电阻率和表面电阻率都很高,且不受温度、湿度变化的影响,也不受电晕放电的影响。耐辐照性能也很好。其主要缺点是质脆易裂、冲击强度较低,耐热性较差,不能耐沸水,只能在较低温度和较低负荷下使用。耐日光性较差,易燃。燃烧时发黑烟,且有特殊臭味。通用级聚苯乙烯,是以苯乙烯为单体经过自由基聚合或离子型聚合制得的。生产方法有本体聚合法、溶液聚合法、悬浮聚合法和乳液聚合法等。当今工业化生产所采用的主要是悬浮聚合法和本体聚合法。PS 被广泛应用于光学工业中，这是因为它有良好的透光性所致，可制造光学玻璃和光学仪器，也可制作透明或颜色鲜艳的，诸如灯罩、照明器具等。PS还可制作诸多在高频环境中工作的电气元器件和仪表等。由于 PS 塑料属于难惰性表面材料，工业中贴合，需要使用专业 PS 胶水粘接。单独使用 PS 作制品，脆性大，而在 PS 中加入少量其他物质，如丁二烯即可明显降低脆性，提高冲击韧性，这种塑料叫抗冲击 PS，它的力学性能大为提高，可用此塑料制作出许多性能优良的机械零件和构件来。PS 主要技术指标：表 2.1 热物理性能密度(g/ cm) 1.02105 比热容(Jkg -1K-1) 125516746导热系数(Wm-1K-110-2) 13.831.2线膨胀系数(10-5K-1) 5.88.6滞流温度(C) 130表 2.2 力学性能屈服强度（MPa） 50 抗拉强度(MPa) 38断裂伸长率() 35 拉伸弹性模量(GPa) 1.8抗弯强度(MPa) 80 弯曲弹性模量(GPa) 1.4抗压强度(MPa) 53 抗剪强度(MPa) 24无缺口 261冲击韧度(简支梁式) 缺 口 11 布氏硬度 9.7R121表 2.3 电气性能表面电阻率（） 1.21013 体积电阻率（m） 6.91014击穿电压（KV/mm） 介电常数（10 6Hz） 3.04介电损耗角正切（10 6Hz） 0.007 耐电弧性(s) 50852.2 塑件的结构工艺性该塑件尺寸中等，整体结构较简单.多数都为曲面特征。除了配合尺寸要求精度较高外，其他尺寸精度要求相对较低，但表面粗糙度要求较高，再结合其材料性能，故选一般精度等级：7 级。2.3 塑件成形工艺性分析为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用直浇口。该浇口纵向开设在模具的型腔处，从塑料件顶面凹槽部位进料，因而塑件外表面的浇口位置比较隐蔽，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果塑件的工艺参数。干燥条件：80-90 2 小时成型收缩率:0.3-0.8% 7模具温度：25-70（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）融化温度：210-280（建议温度：245）成型温度：200-240 注射速度：中高速度注射压力：500-1000bar 3 型腔数目的确定本课程设计为锥形帽。如图 3.1 所示。型件结构比较简单，塑件质量要求是不允许有裂纹变形缺陷，脱模斜度 30-1:材料要求为 PS,生产批量为大批量，塑件公差按模其设计要求进行转换。3.1 塑件的分析(I)外形尺寸。如图 3.1 所示，该塑件壁厚为 1mm,塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，塑件材料为热塑性塑料，流动性较好,适合于注射成型。(2)精度等级。塑件每个尺寸的公差不一样,任务书中已给定部分尺寸公差，未注公差的尺寸取公差为 MT5。(3)脱模斜度。PS 的成型性能良好，成型收缩率较小,参考文献1表 2-10 选择塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为 1。 根据产品结构特点，此塑料产品在模具中的扣置方式有两种:一种是将塑料制品的回转轴线与模具中主流道衬套的轴线垂直；另一种是将此塑料制品的中心线与模具中主流道衬套的轴线平行。这里拟采用第二种方式，1 模 1 件的结构。8图 3.1 锥形帽3.2 塑件的质量计算查手册取密度 =1.05g/cm 3塑件体积：V=26.535cm塑件质量：根据有关手册查得：=1.05g/cm 3所以，塑件的重量为：M=V=26.535cm 1.05=27.9g33.3 按注射机的最大注射量确定型腔数目根据 (3.1)1pkmn得 (3.2) 1pk注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8;k注射机最大注射量，cm 或 g;pm浇注系统凝料量，cm 或 g；1单个塑件体积或质量，cm 或 g；根据塑件的结构及尺寸精度要求,该塑件在注射时采用 1 模 1 腔 94 注射机的选择4.1 注塑机类型1956 年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术的一大突破,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的 30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的 50%.成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一.注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法.常用的说法有:（1）按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；（2）按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。4.2 注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据.(1)公称注塑量；指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力.(2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力.(3)注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度.常用的注射速率如表 4-2 所示。表 4.1 注射量与注射时间的关系注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 100003注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5(4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.(5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作10用下模具不应被熔融的塑料所顶开.(6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.(7)开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.(8)空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.查国产注射机主要技术参数表取 CJ380M3 主要技术参数如下。表 4.2 注塑机参数CJ380M3 注塑机射胶部分 参数 锁模部分 参数注射重量 1328 克 锁模力 3800kn注射容量 1414 立方厘米 锁模行程 605mm注射压力 153Mpa 开模行程 1325mm注射行程 320mm 模板尺寸 1003x1020mm喷嘴半径 20mm 导柱间距 700x760mm喷嘴孔径 4mm 最小容模厚度 245mm定位环直径 150mm 最大容模厚度 760mm喷嘴深入模具距离 顶出力 150kn顶出行程 185mm5 浇注系统的设计浇注系统的设计原则：浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短；浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能尽快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形;尽量避免使制件产生熔接痕,或使其熔接痕产生在之间不重要的位置;浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出。5.1 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止 塑料熔体 流11动通道根据选用的 CJ380M3 型号注射机的相关尺寸得喷嘴前端孔径：d0=4.0mm；喷嘴前端球面半径：R0=20mm；根据模具主流道与喷嘴的关系mdR)15.0(2取主流道球面半径：R=21mm；取主流道小端直径：d=4.5mm为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起斜度为 ，此处选用 2，经换算得主流道大端直径为 8.5MM。62图 5.1 主流道示意图5.2 分型面的选择设计原则分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。5.2.1 分型面的形式该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。5.2.2 分型面的设计原则由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析。1.选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：2.分型面应选在塑件外形最大轮廓处123.确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模4.保证塑件的精度5.满足塑件的外观质量要求6.便于模具制造加工7.注意对在型面积的影响8.对排气效果9.对侧抽芯的影响在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。其分型面如图 5.2.1图 5.2 分型面示意图5.3 浇口的设计浇口亦称进料口,是连接分流道与型腔的熔体的通道.，也是注塑模进料系统的最后部分.浇口的设计与位置的选择恰当与否,直接关系到塑件能否完好的高质量地注射成型.其基本作用为：1、从流道来的熔融塑料以最快的速度进入充满型腔。2、型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔能还未冷却的塑料回流。根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷，浇口应开设在塑件壁厚处等要求。本设计采用直浇口。直接浇口：既是主流道浇口,属于非限制性浇口. 塑料熔体由主流道的大端直接进入型腔,因儿具有流动阻力小,流动流程短及补给时间长等特点.但是也有13一定的缺点如进料处有较大的残余应力而导致塑件翘曲变形,由于浇口较大驱除浇口痕迹较困难,而且痕迹较大,影响美观.所以这类浇口多用于注射成型大,中型长流程深型腔筒型或翘型塑件,尤其适合与如聚碳酸脂,聚砜等高粘度塑料.另外,这种形式的浇口只适合于单型腔模具.浇口设计如图 5.3图 5.3 浇口示意图5.4 浇口套的设计由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所以模具的主流道部分通常设计成可拆卸更换的主流道衬套，以便选用优质钢材（如 T8A 等）单独加工和热处理（硬度为 5357HRC），或用 45，50，55 等钢表面淬火（ 55HRC）。其主要作用是：第一,使模具安装时进入定位孔方便而在注塑机很好地定位，与注塑机喷嘴孔吻合，并能经受塑料的反压力，不致被推出模具；第二,作为浇注系统的主流道，将料筒内的塑料过渡到模具内，保证料流有力畅通地到达型腔，在注射过程中不应有塑料溢出，同时保证主流道凝料脱出方便。5.5 定位圈的设计其直径 D 为与注射机定位孔配合直径，应按选用注射机的定位孔确定。直径 D 一般比注射机定位孔直径小 0.1 以便于安装。定位圈一般采用 45m3.0或 Q235 钢。用两个以上的 M6-M8 的内六角螺钉固定在模板上。146 确定主要零件结构尺寸选模架、成型零部件的设计6.1 型腔、型芯工作尺寸计算PS 塑料的收缩率是 0.3%-0.8%平均收缩率: =（0.3%-0.8%）/2=0.55% Q平型腔内径： =318.49mm 34D平模 （ ）型腔深度： =142.5mm 2H平模 （ ）型芯外径： =310.94mm 34dQ-平模 （ ）型芯深度： =140.1mm 2h-平模 （ ）型腔径向尺寸（ mm ）;D模- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收缩率；Q平-塑件公差-成形零件制造公差，一般取 1/41/6 ； -塑件内形基本尺寸（ mm）;d-型芯径向尺寸（mm） ;模-型腔深度（ mm）；H模-塑件高度（mm）-型芯高度（mm）；h模-塑件孔深基本尺寸（mm）；型腔：钢材选用 3Cr2Mo，使用数控精雕及电火花加工成型型芯：钢材选用 3Cr2Mo，使用数控精雕及电火花加工成型156.2 侧抽机构设计6.2.1 抽芯距的确定与抽拔力的计算1 抽芯距的计算公式如下：（6.1）321S式中 S抽芯距，mm；S1取出塑件最小尺寸，mm；R最外尺寸，mm；r滑块内径，mm。S=2.51+2.49=5mm6.2.2 斜导柱分型抽芯机构的设计斜导柱分型抽芯是应用最广的分型抽芯机构，它借助开模力完成侧向抽芯，结构简单，制造方便，动作可靠。其结构如图 6.2.1 所示，闭合模滑块装在 T型导滑槽内，可沿着抽拔方向平稳滑移，驱动滑块的斜导柱与开模运动方向成斜角安装，斜导柱与滑块上对应的孔呈松动配合，开模时斜导柱与滑块发生相对运动，斜导柱对滑块产生一侧向分力，迫使滑块完成抽芯动作。图中的限位挡钉的作用是完成抽拔动作后对滑块起定位作用，使它停留在与斜导柱脱离时的位置上，以便合模时斜导柱能准确进入斜孔驱动其复位，楔紧块的作用是在闭模时压紧滑块，以免注塑时滑块受到塑料压力移位。16图 6.2 斜导柱分型抽芯机构示意图斜导柱 斜导柱的斜角一般为 1520，最大不得超过 25，本设计采用 16，斜导柱的尺寸如图 6.3 所示，材料采用优质钢材 T8A，淬火硬度HRC5560。1斜导柱的长度计算当滑块抽出的方向与开模方向垂直（图 8.6 所示）斜导柱的长度计算公式如下：150sinco2ShtgdDL（6.2）式中 L斜导柱的总长度，mm；D大端的直径，mm；S抽拔距，mm；d导滑段的直径，mm；h固定模板厚度，mm；斜导柱的倾斜度，15。L=186mm6.3 模架的选择注塑模模架国家标准有两个，即 GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和 GB/T125551990塑料注射模大型模架。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准，该设计采用龙记标准模架，型号为：AI-5555-A250-B150-C210 。17图 6.3 模架模型图7 校核计算7.1 注射压力的校核塑件成形所需的注射压力应小开或等于注射机的额定注射压力，其关系按下式校核(7.1)成p注式中 塑件成型所需的注射压力（Mpa）成所选注射机的额定注射压力（Mpa）注已知 =60100(Mpa); =153（Mpa）成p注p所以满足 成 注7.2 锁模力的校核模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力，其关系按下式校核：18（ ） (7.2)10AkpCFkN式中 安全系数，常取 =1.11.2，这里取值 1.1;k熔融塑料在型腔内的平均压力（ 。根据经验，型腔内平Cp )MPa均压力 常取 2040 。这里取 30 ；MPaA塑件与浇注系统在分型面上的总投影面积（cm ）；2注射机额定锁模力。 F已知 A ab式中 a椭圆长半轴，取 140mm;b椭圆短半轴，取 130mm， 所以 A = 即：ab),(12.573014. m84.62.5730kNF所选注射机的锁模力 F=3800 1886.84 ,所以所选注射机满足锁模kN力要求。7.3 开模行程校核： (7.3)5HL21（） （ m10式中 脱模距离（ ），这里为1H157.5 ；m包括浇注系统在内的制品高度（ ），这里为 2 m190 ；H注射机开模行程（即移动模板行程）（ ）。L已知所选注射机最大开模行程 =1325 ,故而可知Lm157.5+190+5.5353（ ）,能满足要求。液压机械式锁模机构的最大开模行程由连杆机构的最大行程决定。而与模具厚度无关。198 导向机构的设计导向机构的作用：1）定位作用；2）导向作用；3）承受一定的侧向压力8.1 导柱的设计8.1.1 长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出 812 cm，以免出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。8.1.2 形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。8.1.3 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此采用T8A，硬度为 5055HRC。8.2 导套的结构设计8.2.1 材料 用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低与导柱硬度，这样可以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。8.2.2 形状 为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔作成通孔，以利于排出孔内的空气。8.3 推出机构的设计注塑模中的脱模机构可以在注塑的每一个循环中将塑件从型腔内或型芯上自动的脱出模外。推杆脱模机构在生产实际中应用广泛，是脱模机构的典型型式，它一般包括推杆、拉料杆、复位杆、推杆固定板等组成，当开模到一定距离时，注塑机推出装置推动推板并带动所有推杆、拉料杆和复位杆一道前进，将塑件和浇注系统一起推出模外。合模时复位杆首先与定模边的分型面相接触，而将推板和所有的复位杆一道推回原位。根据塑件的形状特点， 模具型腔在定模部分，型心在动模部分。其推出机构可采用推杆推出机构、推件板推出机构。由于分型面有台阶，为了便于加工，降低模具成本，我们采用推杆推出机构，推杆推出机构结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但塑件底部装配后使用时 不影响外观，设立十六个推杆平衡布置，达到推出塑件的目的。注：推杆推出塑件，推杆的前端应比型腔或型心平面高出 0.1-0.2mm采用推杆推出，推杆截面为圆形，推杆推出动作灵活可靠，推杆损坏后也20便于更换。结合制品的结构特点，模具型腔的结构采用了整体式型腔板，这种结构工作过程中精度高，并且在此模具中容易加工得到， 在推出机构中采用厂组合式推杆，如图中，这种结构主要是防止推杆在于作过程中受到弯曲力或侧向压力而折断，因为产品较小，另外折断后也易于更换。这里采用设计推杆，全部固定在顶杆固定板。推杆的位置选择在脱模阻力最大的地方，塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形。根据推杆本身的刚度和强度要求，推杆装入模具后，起端面还应与型腔底面平齐或高出型腔0.050.1cm.8.3.1 推件力的计算对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算，并确定其脱模力（Q）：(8.1)cosinQLhpf式中 -型芯或凸模被包紧部分的断面周长（ cm）;-被包紧部分的深度（cm）;h-由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取p7.811.8MPa；摩擦系数系数，一般取0.11.2；f-脱模斜度 ；L=935.8MMH=144.52MMQ=935.8MM*144.52MM*10MPA(0.1*COS0.5-SIN0.5)=135.24 (KN)8.3.2 推杆的设计推杆的强度计算 查塑料模设计手册之二由式 5-97 得d=（ ） (8.2) QEn32l644121d圆形推杆直径 cm推杆长度系数0.7l推杆长度 cmn推杆数量E推杆材料的弹性模量 N/ (钢的弹性模量2cmE=2.1 107N/ )2cmQ总脱模力取 D=10MM。推杆压力校核 查塑料模设计手册式 5-98= (8.3)sdnQ24s取 320N/mm 推杆应力合格，硬度 HRC5065s9 冷却系统的设计注塑模具型腔壁的温度高低及其均匀性对成型效率和制品的质量影响很大，一般注入模具的塑料熔体的温度为 200300，而塑件固化后从模具中取出的温度为 6080以下，视塑料品种不同有很大差异。为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却水通道，通过模温调节机构调节冷却介质的温度。高温塑料熔体在模具型腔内凝固并释放热量，模具内存在着一个合适的温度分布，使制品的质量达到最佳。模具温度调节对制品质量的影响主要表现在以下几个方面：1）变形，模具温度稳定、冷却速度均衡可以减小制品的变形；2)尺寸精度，利用模具温度调节系统保持模具温度的恒定，能减小制品成形收缩率的波动，提高制品尺寸精度的稳定性；3）力学性能，从减小制品应力开裂的角度出发，降低模温是有利的；4）表面质量，提高模具温度能够改善制品表面质量，过低的模温会使制品轮廓22不清晰并产生明显的融接痕，导致制品表面粗糙度过大。冷却水回路布置的基本原则： a) 冷却水道应尽量多， b) 截面尺寸应尽量大； c) 冷却水道离模具型腔表面的距离应适当； d) 适当布置水道的出入口；e) 冷却水道应畅通无阻； f) 冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位； 由以上原则我们可以确定冷却水道的布置情况，以及冷却水道的截面积浇注系统中的分流道布置如图所示，采用非平衡式布置，从主流道末端到每个浇口的距离不相等，但是分流道的截面形状和尺寸大小完全相同，这样的设计可以使进人每型腔的流程最短，减少了热量散失，缩小了模具的体积，对于该小型什的注射成型来说，并不影响制品的使用性能。分流道的横截面形状为梯形，浇口的类型采用直浇口。冷却系统的设计对于成型小型件的 1 模多腔模具来说是十分重要的。如果冷却不好或冷却不均匀，必然导致收缩不均匀，特别是非平衡式分流道的结构。放为了使冷却效果好，在模具的定模型腔板和动模利腔板内开没了如图所示的水道，横向穿过这两块模板，这样使塑件各处的冷却均匀，模具的模温均匀设定模具平均工作温度为 ，用常温60/C的水作为模具冷却介质，其出口温度为 。20/C 3/9.1 确定冷却水道直径查表 3-26 得 ABS 的单位流量为 4510/Jkg依据塑件体积可知所需的冷却水管直径较大。设计冷却水道直径为 14mm 符合要求。冷却水示意图：23图 9.110 模具排气槽的设计 当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能被顺利排出，塑料会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑料焦化。特别是对大型塑件、容器类和精密塑件，排气槽将对它们的品质带来很大的影响，对于在高速成行中排气槽的作用更为重要。我们的塑件并不是很大，而且不属于深型腔类零件，因此本方案设计在分型面之间、推杆预模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值取 0.04。11 校核11.1 注射机有关工艺参数的校核1）锁模力与注射压力的校核(11.1)1()FpnA-注射时型腔压力 查参考文献得 113MPap-塑件在分型面上的投影面积（ ）A2cm-浇注系统在分型面上的投影面积（ ）1-注射机额定锁模力，按 CJ380M3 型注射机额定锁模力为F3800kN2411.2 模具厚度 H 与注射闭合和高度注射机开模行程应大于模具开模时，取出塑件（包括浇注系统）所需的开模距离即满足下式(11.2)105(21HS式中 -注射机最大开模行程，mm；-推出距离（脱模聚居），mm；1H-包括浇注系统在内的塑件高度，mm；2Sk=155mm+252mm=407mmSkS=1325mm 条件成立12 设计总结这次课程设计对以我们来说的确是一个很好的锻炼机会，同时也是一个巨大的挑战。在本次设计中，我们把在模具上面的一些理论知识、实践经验和软件的操作融合在一起，完成本次的锥形帽模具设计。通过本次设计，我了解了塑料模具设计的基本步骤和塑料模具的发展趋势，同时也加强了对塑料模具的更近一步的认识和设计过程中一些数据的处理，培养了在模具设计时一种严谨的设计态度，对以后走上社会工作岗位打下了坚实的基础。这次设计对我来说有很大的意义，但因为实践经验的不足，所以很多方面还有待进一步的加强。本次设计中的不妥之处还敬请老师知道。在以后的学习工作中，我将更加努力的提高自己的设计水平，让自己能够更好的适应时代发展带来的科技进步，不断吸收创新，使自己一直处于学习的状态。25参考文献1申开智塑料成型模具北京：中国轻工业出版社，2006.2陈志刚塑料模具设计北京：机械工业出版社，2002.3吉卫喜主编机械制造技术北京：机械工业出版社，2001.4王伯平主编互换性与测量技术基础北京：机械工业出版社，2004.5丁闻实用塑料成型模具设计手册注射模、压缩模和压注模.西安：西安交通大学出版壮出版，1993.6屈华昌.塑料成型工艺与模具设计M.北京 机械工业出版社，2001