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畢業(yè)設計 論文 課 題 名 稱 繞 線 圈 注 塑 模 具 內容提要 本設計主要講述了以軟聚氯乙烯 SPVC 為材料的線圈高骨架注塑模具的設計 過程 此模具在設計時 充分考慮了生產批量 以提高生產效率 降低生產成本為主 要宗旨 本產品為電動機繞線圈 形狀規(guī)則 內空心 側有凹槽 其要求它具有耐光 耐化學腐蝕 耐磨 結合這些要求 材料選擇軟聚氯乙烯 根據計算出的體積與質 量選擇 SZ 100 60 型號的注塑機注塑 由于塑件內空心 側有凹槽要求模具必需采 用斜導柱側抽芯機構分型 經過比較 采用斜導柱在定模 哈夫塊 斜滑塊 在動 模的結構 整體斜楔定位 斜導柱側抽芯分型 推板推出工件的工作原理 設計中對主要零件一一的進行了設計 文中插入了非標準零件圖 以及模具結 構圖 Contents brief summary Is it tell taking soft polyvinyl chloride SPVC as material coil high skeleton mould plastics idea course of mould mainly to design originally This mould is in the design fully consider production lot regard improving production efficiency reducing the production cost as the main aim This product winds the coil for the motor form rule hollow inside the side has grooves it requires it is able to bear all able to bear chemistry and corroded wear resisting Combine these require material choose the soft polyvinyl chloride Choose the moulding plastics machine of SZ 100 60 type to mould plastics according to the volume and quality calculated out Mould piece hollow side have groove demand mould must adopt oblique to lead post side release the core organization dividing into type Through compare adopt oblique to lead post make mould Haff piece oblique to slip yuan Move the structure of the mould Whole oblique wedge make a reservation oblique to lead post side release core person who divide push board put out operation principle of work piece To the designing one by one of major part in the design Have inserted the non standard part picture and mould structure chart in the article 目 錄 內容摘要 I Contents brief summary II 前言 1 第 1 章 塑件分析 2 第 1 1 節(jié) 塑件工藝性能分析 2 第 1 2 節(jié) 塑件批量 2 第 1 3 節(jié) 塑件批量體量和質量 3 第 2 章 注塑機的選擇 4 第 2 1 節(jié) 注塑機的概述 4 第 2 2 節(jié) 選擇注塑機 6 第 3 章 模具設計的有關計算 6 第 3 1 節(jié) 成型零件工作尺寸的計算 6 第 3 2 節(jié) 成型腔壁厚的計算 8 第 4 章 模具結構的設計 9 第 4 1 節(jié) 澆注系統(tǒng)的設計 9 第 4 2 節(jié) 模具結構草案 14 第 4 3 節(jié) 合模導向機構設計 16 第 4 4 節(jié) 塑件脫模機構設計 18 第 4 5 節(jié) 側向分型與抽芯機構設計 18 第 4 6 節(jié) 模具溫度調節(jié)系統(tǒng) 22 第 5 章 注塑機參數的校核 23 第 5 1 節(jié) 最大注塑量的校核 23 第 5 2 節(jié) 注塑壓力的校核 23 第 5 3 節(jié) 鎖模力的校核 24 第 5 4 節(jié) 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 24 第 5 5 節(jié) 開模行程和頂出裝置的校核 25 結論 26 參考文獻 27 符號說明 28 致謝 30 前言 隨著塑料工業(yè)的發(fā)展 塑料制品在工業(yè)及日常生活中使用越來越大 因此對塑 料模具設計人員的需求也在逐年的增加 同時對設計的人員的先進的設計思維 掌 握較多先加工技術以及加工工藝也是非常必要的 作為學習模具專業(yè)的學生 我們 有必須以提高自己的基礎理論為前提 為促進我國模具行業(yè)的發(fā)展而努力 為促進 我國工業(yè)提高標準化水平而做出自己的貢獻 模具畢業(yè)設計是模具專業(yè)最為重要的環(huán)節(jié)之一 同時它也是最后的一個關鍵教 學環(huán)節(jié) 它是由學生過渡到生產的一步 由學校走向工廠的橋梁 是我們第一次系 統(tǒng)地把所學理論應用在實際生產 通過此次的畢業(yè)設計制造的各個環(huán)節(jié)有了更加深入明確的了解從而培養(yǎng)和提高 設計的能力 畢業(yè)設計的目的有兩個 第一個目的是讓我們掌握模具設計的基本技能 如繪 圖 計算 查閱設計資料和手冊 熟悉國標和各種標準的能力 能夠熟練運用 CAD Pro E 進行繪圖 第二個目的是了解和掌握模具設計與制造的工藝 從而獨 立的設計一般的塑料模具 為走出學校走向社會打下基礎 我設計的是一副斜導柱抽芯機構的模具 采用斜導柱在定模 哈夫塊 斜滑塊 在動模的結構 整體斜楔定位 斜導柱側抽芯分型 推板推出工件的工作原理 但因本人經驗不足 又加上時間倉促 因此難避免存在一些錯誤 敬請各位老 師批評和指正 以便取得更大的進步 畢業(yè)設計 論文 課 題 名 稱 繞 線 圈 注 塑 模 具 內容提要 本設計主要講述了以軟聚氯乙烯 SPVC 為材料的線圈高骨架注塑模具的設計 過程 此模具在設計時 充分考慮了生產批量 以提高生產效率 降低生產成本為主 要宗旨 本產品為電動機繞線圈 形狀規(guī)則 內空心 側有凹槽 其要求它具有耐光 耐化學腐蝕 耐磨 結合這些要求 材料選擇軟聚氯乙烯 根據計算出的體積與質 量選擇 SZ 100 60 型號的注塑機注塑 由于塑件內空心 側有凹槽要求模具必需采 用斜導柱側抽芯機構分型 經過比較 采用斜導柱在定模 哈夫塊 斜滑塊 在動 模的結構 整體斜楔定位 斜導柱側抽芯分型 推板推出工件的工作原理 設計中對主要零件一一的進行了設計 文中插入了非標準零件圖 以及模具結 構圖 Contents brief summary Is it tell taking soft polyvinyl chloride SPVC as material coil high skeleton mould plastics idea course of mould mainly to design originally This mould is in the design fully consider production lot regard improving production efficiency reducing the production cost as the main aim This product winds the coil for the motor form rule hollow inside the side has grooves it requires it is able to bear all able to bear chemistry and corroded wear resisting Combine these require material choose the soft polyvinyl chloride Choose the moulding plastics machine of SZ 100 60 type to mould plastics according to the volume and quality calculated out Mould piece hollow side have groove demand mould must adopt oblique to lead post side release the core organization dividing into type Through compare adopt oblique to lead post make mould Haff piece oblique to slip yuan Move the structure of the mould Whole oblique wedge make a reservation oblique to lead post side release core person who divide push board put out operation principle of work piece To the designing one by one of major part in the design Have inserted the non standard part picture and mould structure chart in the article 目 錄 內容摘要 I Contents brief summary II 前言 1 第 1 章 塑件分析 2 第 1 1 節(jié) 塑件工藝性能分析 2 第 1 2 節(jié) 塑件批量 2 第 1 3 節(jié) 塑件批量體量和質量 3 第 2 章 注塑機的選擇 4 第 2 1 節(jié) 注塑機的概述 4 第 2 2 節(jié) 選擇注塑機 6 第 3 章 模具設計的有關計算 6 第 3 1 節(jié) 成型零件工作尺寸的計算 6 第 3 2 節(jié) 成型腔壁厚的計算 8 第 4 章 模具結構的設計 9 第 4 1 節(jié) 澆注系統(tǒng)的設計 9 第 4 2 節(jié) 模具結構草案 14 第 4 3 節(jié) 合模導向機構設計 16 第 4 4 節(jié) 塑件脫模機構設計 18 第 4 5 節(jié) 側向分型與抽芯機構設計 18 第 4 6 節(jié) 模具溫度調節(jié)系統(tǒng) 22 第 5 章 注塑機參數的校核 23 第 5 1 節(jié) 最大注塑量的校核 23 第 5 2 節(jié) 注塑壓力的校核 23 第 5 3 節(jié) 鎖模力的校核 24 第 5 4 節(jié) 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 24 第 5 5 節(jié) 開模行程和頂出裝置的校核 25 結論 26 參考文獻 27 符號說明 28 致謝 30 前言 隨著塑料工業(yè)的發(fā)展 塑料制品在工業(yè)及日常生活中使用越來越大 因此對塑 料模具設計人員的需求也在逐年的增加 同時對設計的人員的先進的設計思維 掌 握較多先加工技術以及加工工藝也是非常必要的 作為學習模具專業(yè)的學生 我們 有必須以提高自己的基礎理論為前提 為促進我國模具行業(yè)的發(fā)展而努力 為促進 我國工業(yè)提高標準化水平而做出自己的貢獻 模具畢業(yè)設計是模具專業(yè)最為重要的環(huán)節(jié)之一 同時它也是最后的一個關鍵教 學環(huán)節(jié) 它是由學生過渡到生產的一步 由學校走向工廠的橋梁 是我們第一次系 統(tǒng)地把所學理論應用在實際生產 通過此次的畢業(yè)設計制造的各個環(huán)節(jié)有了更加深入明確的了解從而培養(yǎng)和提高 設計的能力 畢業(yè)設計的目的有兩個 第一個目的是讓我們掌握模具設計的基本技能 如繪 圖 計算 查閱設計資料和手冊 熟悉國標和各種標準的能力 能夠熟練運用 CAD Pro E 進行繪圖 第二個目的是了解和掌握模具設計與制造的工藝 從而獨 立的設計一般的塑料模具 為走出學校走向社會打下基礎 我設計的是一副斜導柱抽芯機構的模具 采用斜導柱在定模 哈夫塊 斜滑塊 在動模的結構 整體斜楔定位 斜導柱側抽芯分型 推板推出工件的工作原理 但因本人經驗不足 又加上時間倉促 因此難避免存在一些錯誤 敬請各位老 師批評和指正 以便取得更大的進步 第 1 章 塑件分析 第 1 1 節(jié) 塑件工藝性分析 本產品為電動機繞線圈 在工程中 我們都知道要求選擇有良好絕緣性能的材 料 具有此種性能的也較多 但此塑件選用軟聚氯乙烯 SPVC 這種材料還具有耐 光性 耐化學腐蝕性 耐磨性 以下圖 1 1 為塑件的實物圖 圖 1 1 根據實際測量塑件的尺寸 如圖 1 2 所示 R124060 5271 5 圖 1 2 第 1 2 節(jié)塑件批量 本產品在工業(yè)生產中廣泛應用 因為作為常期生產的塑件 可以說其批量值是比 較大的 屬于大批量生產 故設計模具要有較高的效率 澆注系統(tǒng)要能自動脫模 第 1 3 節(jié) 塑件體積計算 塑件質量的計算是為了選擇合理的注塑機 提高設備利用率 確定模具的型腔 數目 因此 塑件質量的計算則為 M 塑件 V 塑件 1 1 而 V 塑件 2 2 40 2 1 5 17 2 1 5 202 172 57 2 3733 5814 19 11cm 3 1 35g cm 3 查塑料模具設計手冊 故 M 塑件 19 11 1 35 25 80 g 又因 M 澆道 V 澆道 1 35 6200 通過 pro E 計算得出 8307mg 8 3g 所以 M 總 M 塑件 M 澆道 19 11 8 3 27 41g 第 2 章 注塑機的選擇 第 2 1 節(jié) 注射機的概述 注射機的類型和規(guī)格很多 分類方法各異 按結構型式可分為立式 臥式 直 角式三類 國產臥式注射機已經標準化和系列化 這三類不同結構形式的注射成型 機各特點如下 立式注射機的注射柱塞 或螺桿 垂直裝設 鎖模裝置推動模板也沿垂直方向 移動 這種注射成型機主要優(yōu)點是占地面積小 安裝或拆卸小型模具很方便 容易 在動模上 下模 安放嵌件 嵌件不易傾斜或墜落 其缺點是制品自模具中頂出以后不能靠重力 下落 需人工取出 有礙于全自動操作 但附加機械手取產品后 也可以實現(xiàn)全自 動操作 此類注射機注射量一般均在 60 克以下 臥式注射機是目前使用最廣 產量最大的注射成型機 其注射柱塞或螺桿與合 模運動均沿水平方向裝設 并且多數在一條直線上 或相互平行 優(yōu)點是機體較低 容易操縱和加料 制件頂出模具后可自動墜落 故能實現(xiàn)全自動操作 機床重心較 低安裝穩(wěn)妥 一般大中型注射機均采用這種形式 缺點是模具安裝比較麻煩嵌件放 入模具有傾斜或落下的可能 機床占地面積較大 直角式注射機的柱塞或螺桿與合模運動方向相互垂直 主要優(yōu)點是結構簡單 便于自制適于單件生產者 中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制件 同時常利用 開模時絲杠的轉動來拖動螺紋型芯或型環(huán)旋轉 以便脫下塑件 缺點是機械傳動無 準確可靠的注射和保壓壓力及鎖模力 模具受沖擊振動較大 第 2 2 節(jié) 選擇注射機 2 2 1 先考慮理論注塑量 理論注塑量是指注塑機在對空注塑的條件下 注塑螺桿 或柱塞 作一次最大 注塑行程時 注塑裝置所能達到的最大注塑量 理論注塑量一般有兩種表示方法 一種規(guī)定以注塑軟聚氯乙烯 SPVC 密度約為 1 35g cm3 的最大克數 g 為標 準 稱之為理論注塑質量 另一種規(guī)定以注塑塑料的最大容積 cm 3 為標準 稱之 為理論注塑容量 2 2 2 其次要考慮實際注塑量 根據實際情況 注塑機的實際注塑量是理論注塑量的 80 左右 即有 M S a M1 2 1 V s a V1 2 2 式中 M 1 理論注塑質量 g V1 理論注塑容量 cm 3 MS 實際注塑質量 g VS 實際注塑容量 g a 注塑系數 一般取值為 0 8 在注塑生產中 注塑機在每一個成型周期內向模內注入熔融塑料的容積 或質量稱為塑件的注塑量 M 塑件的注塑量 M 必須小于或等于注塑機的實 際注塑量 當實際注塑量以實際注塑容量 VS表示時 如式 2 3 MS VS 2 3 式中 M S 注塑密度為 時塑料的實際注塑質量 g 在塑化溫度和壓力下熔融塑料密度 g cm 3 C 2 4 式中 注塑塑料在常溫下的密度 g cm 3 C 塑化溫度和壓力下塑料密度變化的校正系數 對結晶型塑 料 C 0 85 對非結晶型塑料 C 0 93 當實際注塑量以實際注塑質量 MS表示時 有式 2 5 MS MS ps 2 5 式中 ps 軟聚氯乙烯 SPVC 在常溫下的密度 約為 1 35g cm3 所以 塑件注塑量 M 應滿足式 2 6 MS M nM Z MJ 2 6 式中 n 型腔個數 MZ 每個塑件的質量 g MJ 澆注系統(tǒng)及飛邊的質量 g 根據塑料制品的體積或質量查 塑料模具設計 教材表 5 2 或查相關手冊選定 注塑機型號為 SZ 100 60 注塑機的參數如下 注塑機的最大注塑量 100cm3 鎖模力 600Kn 注塑壓力 150Mpa 最小模厚 170mm 模板行程 300mm 注塑機定位孔直徑 125mm 噴嘴前端孔徑 4mm 噴嘴球面半徑 SR12 注塑機拉桿間距 320 320 mm mm 第 3 章 模具設計的有關計算 第 3 1 節(jié) 成型零件工作尺寸的計算 根據塑件圖可知 線圈高骨架外形尺寸無精度要求 只是塑件本身就要求達到 IT8 級的精度 它屬于一般精度要求 故主要計算出相對于固定型芯和哈夫塊組合 而成的型腔尺寸 其余型芯與型腔的尺寸則直接按產品尺寸 3 1 1 型芯尺寸的計算 型芯的徑向尺寸的計算 按平均收縮率計算型芯的徑向尺寸 經查 塑料模具設計手冊 可知 SPVC 的平均收縮率為 1 8 S CP 根據塑件精度等級 IT8 查得 塑料模具設計 中 塑件公差數值表 其徑向基本 尺寸為 17mm 那么它的浮動尺寸為 17 0 48 0 根據公式 LM LS SCP LS 3 4 3 1 L M 17 17 1 8 3 4 0 48 3 LM 17 670 0 16 式中 LM 零件制造徑向尺寸 LS 徑向的基本尺寸 對于小型零件等于 3 為制件允許的公差值 型芯尺寸的高度計算 同樣也是按收縮率來計算值 這時規(guī)定制件孔深的名義尺寸 HS 為最小尺寸 偏差 為正偏差 型芯高度的名義 尺寸為 HM為最大尺寸 偏差為負偏差 而其基本尺寸為 60mm 浮動尺寸為 60 0 92 0 同上可以得到型芯高度名義尺寸 HM HS SCP HS 2 3 3 2 HM 61 70 0 3 3 1 2 型腔尺寸的計算 因為以面的型芯尺寸的計算時都是以型腔為準的 因此有一部分的尺寸 60mm 的尺寸 我們只考慮了型腔各尺寸的制造加工尺寸 1 型腔徑向尺寸的計算為 同上以是按平均收縮率來計算其尺寸 已知在給定條件下的平均收縮率 SCP 制件 型腔的名義尺寸為 LM 最小尺寸 公差值為 正偏差 則型腔的平均尺寸為 LM 2 考慮到收縮量和磨損值 但要注意的一點 那就是該設計的一大優(yōu)點 為了便于工人的制模 把型腔先做成 一個整體 然后用線切割機床再分開 這樣也可以節(jié)約材料 因此在型腔一方將會 加上一個放電間隙值和鉬絲的直徑值 設放電間隙為 0 02mm 鉬絲直徑為 0 18mm 故也根據公式 LM LS LS SCP 3 4 3 3 可得 基本尺寸為 20mm 時 可得如下值 1 LM 20 20 1 8 3 4 0 56 3 LM 19 94 0 18 0 那么 L M 20 14 0 18 0 基本尺寸為 40 mm 時 可得如下值 2 LM 40 40 1 8 3 4 0 92 3 LM 40 12 0 26 0 那么 L M 40 32 0 26 0 2 型腔深度尺寸的計算 也是按平均收縮率計算型腔的深度尺寸 在型腔深度尺寸的計算中 規(guī)定制件高度 的名義尺寸為 HS 為最大尺寸 公差以負偏差表示 型腔深度名義尺寸 HM為最小尺 寸 公差以正偏差表示 型腔的底部或型芯的端面與分型面平行 在脫模過程中磨 損很小磨損量就不考慮 據 HM HS HS SCP 2 3 3 4 可得 深度尺寸為 1 5mm 時 1 HM 1 5 1 5 1 8 2 3 0 32 0 32 3 HM 1 51 0 1 0 深度尺寸為 57mm 時 2 HM 57 57 1 8 2 3 0 92 0 92 3 HM 57 33 0 3 0 第 3 2 節(jié) 成型腔壁厚的計算 成型腔應具有足夠的壁厚以承受塑料熔體的高壓 如壁厚不夠可表現(xiàn)為剛度不 足 即產生過大的彈性變形值 也可表現(xiàn)為強度不夠 即塑腔發(fā)生塑隆變形甚至破 裂 模具的型腔在注射時 當型腔全部充滿時 內壓力達到極限值 然后隨著塑料 的冷卻和澆口的封閉 壓力逐漸減小 在開模時接近常壓 型腔壁厚計算以最大壓力為準 理論分析和實踐證明 對于大尺寸的型腔 剛 度不足是主要原因 應按剛度來計算 而小尺寸和型腔在發(fā)生的彈性變形前 其內 應力就超過了許用應力 因此按強度來計算 而此次設計的塑件尺寸不是很大 因 此 我們就按強度來計算型腔壁厚 模具結構中 都采用的是整體式且是矩形型腔 它的按強度來計算側壁的厚度比較的復雜 而在 模具設計手冊 里可以查得一些 經驗值 如圖 3 1 所示 圖 3 1 第 4 章 模具結構的設計 第 4 1 節(jié) 澆注系統(tǒng)設計 4 1 1 澆口套的選用 澆口套屬于標準件 在選夠澆口套時應注意 澆口套進料口直徑和球面坑半徑 因此 所選澆口套如圖 4 1 所示 圖 3 1 38420 53618k R4HC R15 4 1 2 冷料井的設計 根據實際 采用底部帶有頂桿的冷料井 推桿裝于推桿固定板上 如圖 4 2 所示 2 4 1 3 分流道的設計 1 分流道截面形狀 分流道截面形狀可以是圓形 半圓形 矩形 梯形和 U 形等 圓形和正方形截 圖 3 3 圖 4 1 圖 4 2 面流道的比表面積最小 流道表面積與體積之比稱為比表面積 塑料熔體的溫度下 降少 阻力亦小 流道的效率最高 但加工較困難 而且正方形截面不易脫模 所 以在實際生產中較常用的截面形狀為梯形 半圓形及 U 形 2 分流道的尺寸 分流道尺寸由塑料品種 塑件的大小及長度確定 對于重量在 200g 以下 壁 厚在 3mm 以下的塑件可用下面經驗公式計算分流道的直徑 如式 4 1 D 0 2654W1 2 L1 4 4 1 式中 D 分流道的直徑 mm W 塑件的質量 g L 分流道的長度 mm 此式計算的分流道直徑限于 3 2mm 9 5mm 對于 HPYC 和 PMMA 應將計算結果 增加 25 對于梯形分流道 H 2D 3 對于 U 形分流道 H 1 25R R 0 5D D 算出 后一般取整數 對于半圓形 H 0 45R 對于流動性極好的塑料 如 PE PA 等 當分流道很短時 其直徑可小到 2mm 左右 對于流動性差的塑料 如 PC HPVC 及 PMMA 等 分流道直徑可以大到 13mm 大多數塑料所用分流道的直徑為 6mm 10mm 4 3 3 分流道的布置 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡式和非平衡式兩類 平衡史布置是指分 流道到各型腔澆口的長度 斷面形狀 尺寸都相同的布置形式 它要求各對應部位 的尺寸相等 這種布置可實現(xiàn)均衡送料和同時充滿型腔的目的 使成型的塑件力學 性能基本一致 但是 這種形式的布置使分流道比較長 非平衡式布置的指分流道到各型腔澆口長度不相等的布置 這種布置使塑料進 入各型腔有先有后 因此不利于均衡送料 但對于型腔數量多發(fā)模具 為不使流道 過長 也常采用 為了達到同時充滿型腔的目的 各澆口的斷面尺寸要制作得不同 在試模 4 3 4 分流道設計要點 1 在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的前提下 分流道截 面面積與長度盡量取小值 分流道轉折處應圓弧過度 2 分流道較常時 在分流道的末端應開設冷料井 3 分流道的位置可單獨開設在定模板上或動模板上 也可以同時開設在 動 定模板上 合模后形成分流道截面形狀 4 分流道與澆口連接處應加工成斜面 并用圓弧過度 在選擇澆口套時應注意 澆口套進料口直徑如式 4 2 D d 0 5 1 mm 4 2 式中 d 注塑機噴嘴口直徑 球面凹坑半徑 R R r 0 5 1 mm 4 3 式中 r 注塑機噴嘴球頭半徑 澆口套與定模板的配合 在單腔模中 常不設分流道 而在多腔模中 一般都設置有分流道 塑料沿分 流道流動時 要求通過它盡快地充滿型腔 流動中溫度降低盡可能小 阻力盡可能 低 同時 應能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔 從前兩點出發(fā) 分流道應短而 粗 但為了減少澆注系統(tǒng)的加回料量 分流道亦不能過粗 過粗的分流道冷卻緩慢 還倒增長模塑的周期 而該設計中使用了梯形斷面形狀的分流道 如圖 4 3 所示 2 3 因為梯形斷面的這種分流道易于機械加工 且熱量損失和阻力損失均不大 故它也 是一種常用的形式 其斷面尺寸比例為 H 2 3W X 3 4W 或將斜邊與分模線 的垂線呈 5 10 的斜角 4 1 4 澆口設計 圖 4 3 澆口又稱進料口 是連接分流道與型腔之間的一段細流道 除直澆口外 它 是澆注系統(tǒng)的關鍵部分 其主要作用是 1 型腔充滿后 熔體在澆口處首先凝結 防止其倒流 2 易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料 澆口截面約為分流道截面的 0 03 0 09 澆口長度約為 0 5mm 2mm 澆口具體尺寸一般根據經驗確定 取其下限值 然后在 試限時逐步糾正 當塑料熔體通過澆口時 剪切速率增高 同時熔體的內摩擦加劇 使料流的溫 度升高 粘度降低 提高了流動性能 有利用充型 但澆口尺寸過小會使壓力損失 增大 凝料加快 補縮困難 甚至形成噴射現(xiàn)象 影響塑料質量 澆口的形狀和尺寸對制品質量影響很大 澆口在多情況下 系整個流道斷面尺 寸最小的部分 除主流道型的澆口外 一般匯報口的斷面積與分流道的斷面積之比 約為 0 03 0 09 斷面形狀如圖 4 3 所示 澆口臺階長 1 1 5 左右 雖然澆口長度 比分流道的長度短的多 但因為其斷面積甚小 澆口處的阻力與分流道相比 澆口 的阻力仍然是主要的 故在加工澆口時 更應注意其尺寸的準確性 然而 根據塑件的樣品圖 1 1 生產的批量等 采用一模兩腔結構 澆口采用扇形如 圖 4 4 所示 2 4 103 65 4 1 5 澆口位置的選擇 1 澆口的位置的應使填充型腔的流程最短 圖 4 4 這樣的結構使壓力損失最小 易保證料流充滿整個型腔 對于型塑件 要進行流動 比的校核 流動比 K 由流動通道的長度 L 與厚度 t 之比來確定 如下式 4 4 K L t 4 4 式中 L 各段流程的長度 mm t 各段流程的厚度或直徑 mm 流動比的允許值隨塑料熔體的性質 溫度壓力等的不同而變化 流動比的 計算公式為 7 6 8 K L1 t 1 L 2 L 3 t 2 4 5 K L1 t 1 L 2 t 2 L 3 t 3 2L 4 t 4 L 5 t 5 4 6 2 澆口位置的選擇要避免塑件變形 3 澆口位置的設置應減少或避免產生熔接痕 熔接痕是充型時前端較冷的料流在型腔中的對接部位 它的存在會降低塑件 的強度 所以設置澆口時應考慮料流的方向 為提高熔接痕處強度 可在熔接處增 設溢流槽 使冷料進入逸流槽 筒形塑件采用環(huán)行澆口無熔接痕 而輪輻式澆口會 有熔接痕產生 澆口的位置塑與件質量有直接影響 位置選擇不當會使塑件產生變形 熔接痕等缺陷 圖 4 5 為澆口位置的布局 2 4 圖 圖 4 5 第 4 2 節(jié) 模具結構草案 由于塑件內空心 側有凹槽所要求模具結構必須采用斜導柱抽芯機構 并采用斜 導柱在定模 哈夫塊 斜滑塊 在動模的結構 整體斜楔定位 斜導柱側抽芯分型 推板推出工件的工作原理 可以繪出模具草圖 如圖 4 6 所示 80H9m62312345678910 123145617920240270184 18K6h5 4H6m5 240 圖 4 6 1 定模斜楔 2 冷卻水咀 3 哈夫塊 4 斜導柱 5 推件板 6 型芯固定 板 7 支承板 8 模腳 9 螺釘 M10 10 銷釘 11 模腳墊板 12 頂桿 墊板 13 頂桿固定板 14 頂桿 15 拉料桿 16 導柱 17 導套 18 型芯 19 定模板 20 澆口套 21 定位環(huán) 22 斜楔固定板 23 螺釘 M8 第 3 節(jié) 合模導向機構設計 導向機構對于塑料模具是必不可少的部件 因為模具在閉合時要求有一定的方向和 位置 所以必須設有導向機構 導柱安裝在動模一邊或定模這一邊均可 通常導柱 設在主型芯周圍 導向機構的主要定位 導向 承受一定側壓力三個作用 在該設 計中采用了導柱導向機構 而導柱導套為標準件 所以 以下為選用的導柱形式 如圖 4 7 所示 1 24k68 5 各 個 均 是 5 012 A0 A8 16f7R 均 是 各 個 均 是 從圖 4 7 中我們知道 其中對導柱結構有要求 導柱的長度必須比型芯端面的高度高出 6 8mm 導柱應具有硬而耐磨的表面 多采用 T8或 T10 硬度為 50 55HRC 導向孔的結構要求如圖 4 8 所示 2 圖 4 7 28 16H24R5 50 3 導柱導套配合形式 如圖 4 9 所示 3 4 以上圖形 導柱裝入模板多用二級精度第二種過渡配合 而導套用二級精度靜配合 導柱布置方式 如圖 4 10 所示 4 4 5 第 4 4 節(jié) 塑件脫模機構設計 在注塑成型的每一個循環(huán)中 塑件必須由模具型腔中脫出 在該設計中 為了 圖 4 8 圖 4 9 圖 4 10 使符合脫模機構的要求 使塑件留于動模 1 塑件不變形損壞 2 這是脫模機構應當達到的基本要求 要做到這一點首先必須分析塑件對模腔的 附著力的大小和所在部位 以便選擇合適的脫模方式和脫模位置 使脫模力得以均 勻合理的分布 良好的塑件外觀 3 頂出塑件的位置應盡量設在塑件內部 以免損壞塑件的外觀 結構可靠 4 因此 根據 4 6 裝配圖所示 其模具結構的脫模機構主要由中心拉料桿拉斷澆 口 然后由頂桿推動推板使工作推出 還有在設計主型芯時也會有一定的撥模作斜 度 3 5 第 4 5 節(jié)側向分型與抽芯機構設計 當塑件上具有與開模方向不同的內外側孔時 塑件不能直接脫模 必須將成型 側孔的零件做成可動的 在塑件脫模前先將活動型芯抽出 然后再自模中通過頂桿 頂出塑件 而此次的設計完全符合以上要求 因此 也采用了側向分型抽芯機構 又 該塑制品是大批量的生產 故也使用了機動側向分型抽芯 4 5 1 抽拔力和抽拔距的計算 4 5 1 抽拔力的計算 1 4 5 1 而抽拔距的計算 2 因為抽拔距等于側孔深加 2 3mm 的安全系數 而當結構比較特殊時 如成型圓 形線圈骨架 以及該外形為正方形的線圈骨架 如下圖所示 設計的抽拔距不能等 于線圈骨架凹模深度 S2 因為滑塊抽至 S2時塑件的外徑仍不能脫出滑塊的內徑 必 須抽出 S 的距離再加上 2 3 mm 塑件才能脫出 故抽拔距為 S S 1 2 3 20 2 3 mm 22 23mm 式中 S 抽拔距 S 抽拔的極根尺寸 此為塑件最大的外形尺寸 4 5 1 斜導柱的尺寸與安裝形式 3 斜導柱的形狀與基本尺寸 斜導柱的基本尺寸主要以長度尺寸為主 斜導柱的長度計算為如下式 L 1 2Dtan h 1 cos 1 2dtan S sin 10 15 mm 4 4 1 2 20 0 45 25 1 1 1 2 15 0 45 22 0 4 10 15 mm 110mm 式中 L 斜導柱的長度 D 斜導柱固定部分大端直徑 h 斜導柱固定板厚度 斜導柱的形狀與尺寸如圖 4 11 所示 2 5AA 10 斜導柱的安裝固定形式 如圖 4 11 所示 斜導柱的傾斜角 a 為 24 而一般來說鎖緊塊的角度 a a 2 3 mm 斜導柱與固定板之間用三級精度第三種過渡配合 由于斜導柱只起 驅動滑塊的作用 滑塊運動的平穩(wěn)性由導滑槽與滑塊間的配合精度保證 滑塊的最 終位置由鎖緊塊保證 因此為了運動靈活 斜導柱和滑塊間采用比較松的配合 斜 導柱的尺寸為 15 0 5 1 0 頭部做成圓錐形 同時圓錐部的斜角為 30 度 它大于斜導柱的傾斜角 這樣避免了斜導柱的有效長度離開滑塊時 其頭部仍然繼 續(xù)驅動滑塊 那么固定形式如圖 4 12 圖 4 11 4 5 4 5 2 滑塊形式與導滑槽的形式 滑塊分為整體式與組合式 因根據設計的需要 采用了組合式 哈夫塊 而導 滑槽的形式就是要能達到在抽芯的過程中 保證滑塊遠動平穩(wěn) 無上下竄動和卡緊 的現(xiàn)象 同時又要方便加工 故導滑槽采用組合式 由導滑板與推件板組成 其組 合圖為 4 13 導滑板 推件板 4 7 4 5 3 鎖緊楔形式 在塑料的注塑過程可中 型芯受到塑料很大的推力作用 這個力通過滑塊傳給 圖 4 12 圖 4 13 斜導柱 而一般斜導柱為細長桿件 受力后容易變形 因此必須設置鎖緊楔 以便 在模具閉模后鎖住滑塊 承受塑料給予型芯的推力 鎖緊楔與模件的邊連接可以根 據推力的大小 選取不同的方式 而該設計所選取的是整體式結構 牢固可靠 側 向力較大 它直接與定模固定 可見裝配圖可知 而鎖緊楔的角度在斜導柱的固定 形式已講述了 這里不再重復 4 5 4 斜導柱側向分型最小開模行程的校核 1 因為該塑件所用斜導柱側向芯是在水平的位置 因此要完成 抽拔距所需要的 開模行程 由下式求得 H S ctg 22 ctg24 45mm 4 5 4 斜導柱的受力分析及強度計算 2 斜導柱的受力分析 根據斜導柱的形式 可以按公式 F w Ft cos 4 2 Fk Ft tan 4 3 式中 F w 側抽芯時斜導柱所受的彎曲力 Ft 側抽芯的脫模力 其大小等于抽芯力 Fk 側抽芯時所需要的開模力 綜合以上分析可知 從斜導柱的結構考慮 希望斜角 值大一些好 而從斜導 柱受力情況考慮 希望斜角 值小一些好 因此 該斜導柱的斜角取了 24 經 過用上述公式的核算 滿足了模具結構要求 第 4 6 節(jié)模具溫度調節(jié)系統(tǒng) 在注塑成型過程中 模具的溫度直接影響到塑件成型的質量和生產效率 由于 各種塑料的性能和成型 工藝要求不同 模具的溫度要求也不同 一般注射到模具內 的塑溫度為 200 C 左右 而塑件固化后從模具型腔中取出時溫度在 60 C 溫度降 低是由于模具通入了冷卻水 將熱量帶走了 像這樣就是我們要做的模具溫度調節(jié) 系統(tǒng) 加水循環(huán)冷卻 這種方法一般用于流動性比較好的低融點塑料的成型 因 為 SPVC 的成型的如下的特性 雖然流動不是很好 極易分解 特別在高溫下與鋼接觸時極易分解 分解產生 腐蝕性氣體 但當給模腔表面鍍鉻或滲氮處理 可以解決以上問題 另外就是在低 溫高壓下注塑 同時模具應有冷卻系統(tǒng) 圖 4 14 是模具結構的冷卻系統(tǒng)的大概圖 圖 4 14 第 章 注塑機參數的校核 每副模具都只能安裝在與其相適應的注塑機上進行生產 因此模具設計與所用 的注塑機關系十分密切 在設計模具時 應校核注塑機的一些技術參數 第 5 1 節(jié)最大注塑量的校核 注塑機的最大注塑量應大于制品的質量 其中包括了主流道及澆口的凝料 通常注 塑機的實際注塑量最好是在注塑機理論注塑量的 80 之間 故有公式 0 8M 機 M 塑 M 澆 5 1 M 塑 M 澆 27 41g因此 最大的注塑量符合工作的需要 240 第 5 2 節(jié)注塑壓力的校核 注塑壓力校核是校驗注塑機的最大注塑壓力能不能滿足該制品成型的需要 制 品成型所需的壓力是由注塑機類型 噴嘴形式 塑料流動性 澆注系統(tǒng)和型腔的流 動阻力等因素決定的 例如螺桿式注塑機 其注塑機壓力傳遞比柱塞式注塑機好 因此注塑壓力可取得小一些 流動性差的塑料的或細長流程塑件注塑壓力應取得大 一些 可參考各種塑料的注塑成型工藝確定塑件的注塑壓力 再與注塑機額定壓力 相比較 那么查 塑料模具手冊 可得 其額定注塑壓力大于所需的注塑壓力 因 此所選擇的是符合要求的 第 5 3 節(jié)鎖模力的校核 當高壓的塑料熔體充滿模具型腔時 會產生一個很大的力 使模具的分型面漲 開 其值等于制件和澆口流道系統(tǒng)在分型面上投影面積之和乘以型腔內塑料壓力 而作用在這個面積上的總力 應小于注塑機的額定鎖模力 P 否則在注塑時會因模 具不緊產生嚴重的溢邊現(xiàn)象 型腔內塑料壓力 可以按公式計算 而經查 塑料模 具設計 中 SPVC 在型腔里的理論注塑壓力在 40MP 80MP 之間 而只有 F 機鎖 P 模 A 的不等式成立時 才能符合要求 式中 F 機鎖 表示注塑機的最大鎖模力 P 模 表示為熔融型料在型腔內的壓力 A 表示為塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影之和 故有 F 機鎖 400kn P 模 A 80MP 2936 2 189 88kn 所以符合要求 第 5 4 節(jié) 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 5 4 1 模板尺寸和拉桿間距是否相適合 因為要滿足上述要求 只有達到模具長 寬 拉桿間距這樣的條件 而確有 模具長 寬 240 200 mm mm 拉桿間距 295 295 mm mm 成立 所以 也是滿足要求的 5 4 2 模具閉合高度的校核 通過前章各模板的尺寸選定和計算 模具實際厚度 H 模 為 270mm 而注塑機最小 厚度 H 最小 為 170 mm 即 H 模 H 最小 也滿足要求 第 5 5 節(jié) 開模行程與頂裝置的校核 在此 本文所選注塑機的最大開模行程與模具厚度的關時的校核 且該模具結 構則屬于有側向抽芯開模動作的結構 故注塑機的開模行程要求符合下式 S 機 H c H 1 H2 5 10 mm 5 2 式中 S 機 注塑機板間的最大開距 mm Hc 完成側抽芯距離 l 所需要的開模行程 mm H1 開模要頂出的距離 mm H2 塑件的高度 mm 而當 H c H 1 H2可以按 S 機 H 模 H 最小 H 1 H2 5 10 mm 進行計算 式中 HM 成型模板的高度 mm 那么可以解得不等式 S 機 H 模 H 最小 300 270 170 60 116 5 10 mm 181 186mm 故也滿足要求 總結 根據以上章節(jié)的計算與分析得出 該模具結構及各工作尺寸都符合要求 各模板中的相對位置可以根據零件圖便可查出 附零件圖于后 結 論 三年的模具專業(yè)的學習 匯集于這次的畢業(yè)設計 在這一段時間的塑模設計過 程中 查閱了大量的資料 以及結合短暫的畢業(yè)實習 我鞏固了自己三年來所學的 知識 掌握了塑料模具設計的一般步驟和方法 提高了塑模設計的能力 增加了自 己的知識量 為以后的發(fā)展打下了堅實的基礎 通過這次設計 使我對模具結構 模具設計以及模具加工都有了一定的了解 同時也是我三年來所學知識的一次總結 通過這次的設計同時也使我認識到新產品的開發(fā)必須符合當代制模的現(xiàn)狀 也 就是說模具的設計與制造是密不可分的關系 更清楚的認識到模具設計是一個綜合 型的專業(yè) 它所涉及的范圍之廣 從而進一步增強了我對模具行業(yè)的信心 參考文獻 1 孫鳳勤主編 模具制造工藝與設備 2004 第 1 版 北京機械工業(yè)出版社 2 合編 模具制造手冊 1999 第 2 版 北京機械工業(yè)出版社 3 郭鐵良主編 模具制造工藝學 2002 高等教育出版社 4 許發(fā)樾主編 模具標準應用手冊 1997 北京機械工業(yè)出版社 5 任鴻烈主編 塑料成型模具制造技術 1989 華南理工大學 6 丁仁亮主編 金屬材料與熱處理 2000 第三版 機械工業(yè)出版社 7 徐嘉元主編 機械加工工藝基礎 1996 北京機械工業(yè)出版社 8 四川 北京 天津大學合編 塑料成型模具 2000 4 第 12 版 四川 北京化工大 學 9 屈華昌主編 塑料成型工藝與模具設計 2000 第 5 版 機械工業(yè)出版社 10 張承琦主編 塑料成型工藝 1983 第 3 版 輕工業(yè)出版社 11 王以華等主編 現(xiàn)代模塑成型手冊 1993 第 14 版 上海交通大學出版社 12 吳培熙等 塑料制品生產工藝手冊 1993 第 8 版 北京化學工業(yè)出版社 13 朱光力主編 模具設計與制造實訓 2004 第 1 版 高等教育出版社 14 溫松明主編 互換性與測量技術基礎 1998 第 2 版 湖南大學出版社 15 朱光力 萬金保主編 塑料模具設計 2003 第 1 版 清華大學出版社 符號說明 編號 符號 符號說明 備注 1 SPVC 軟聚氯乙烯 塑件的材料 2 IT8 塑件精度 屬于一般精度等級 8 級 3 HRC 鉻氏硬度 用于成型零件的熱處理要求 4 W 分流道斷面上寬 5 X 分流道斷面下寬 6 I 分流道斷面槽深 7 M 塑伯 塑件的質量 8 塑件的密度 該塑件的密度為 1 35g cm3 9 V 塑件 塑件的體積 10 M 澆道 澆注系統(tǒng)的質量 11 V 澆道 澆注系統(tǒng)的體積 12 KN 力的單位 13 SR 球面的半徑 14 MPa 壓強單位 15 Scp 塑件的平均收縮率 0 018 16 LM 零件的徑向制造尺寸 17 LS 徑向基本尺寸 18 偏差值 等于 3 19 公差值 20 HM 零件制造深度尺寸 21 HS 深度的基本尺寸 22 S 抽拔距 23 S1 抽拔的極限尺寸 24 L 斜導柱的長度 25 D 斜導柱固定部分大端直徑 26 h 斜導柱固定板厚度 27 a 斜導柱傾斜角角度 一般不小于 25 度 28 FW 側抽芯時斜導柱所受的彎曲力 29 F1 側抽芯的脫模力 30 FK 側抽芯所需要的開模力 31 M 機 注塑機的理論注塑量 32 F 機鎖 注塑機的最大鎖模力 33 A 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上投影總 和 34 P 模 塑料在型腔內的壓強 35 H 模 模具實際厚度 36 H 最小 注塑允許的最小模具厚度 37 S 機 注塑機板間最大開模距 38 H 完成側抽芯距所需要的開模行程