带双滑块的注射模具设计

中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 1 页 共 28 页 1 前言1 前言 1.1 概述 1.1 概述 模具是工业生产中的重要工艺设备， 它用来成型具有一定形状的和尺寸的各种 制品。模具结构种类很多，可以按照不同的标准分个不同的种类 1。带滑块的模具 是模具中的一个重要种类，几乎所有中小型的抽芯机构都采用滑块的结构形式。尤 其是随着现带中小型电器工业，手机工业的发展，各种小型不规则表面壳类塑料零 件需求大幅度的增长。斜侧孔、倒勾结构在这些塑件中屡见不鲜。双滑块的模具形 式在成型这些结构是时有着成型准确，结构紧凑简单等优点，所以在成型这些结构 方面得到了广泛的应用和发展。 1.2 国内外的发展状况与趋势 1.2 国内外的发展状况与趋势 1.2.1 国内外发展现状 和塑料模具总体发展水平一样，滑块成型模具成型模具的产量和水平发展迅 速，高效率、自动、大型、精密、长寿命模具在模具总产量中所占的比例越来越大， 在模具的设计和制造两个方面都有逐渐投用新的理论和技术， 尤其是与计算机应用 技术的结合，使的模具的设计与制造从纯经验走向实践与理论结合，大大的缩短模 具的成型周期。 在模具设计过程中，随着对塑料成型加工原理的研究越来越深入，对塑料模具 内塑料的流动、传热、取向、结晶的研究，模具受力状况的研究等理论计算已经达 到了实用化的程度。在此基础上发展起来的 CAE 技术在设计中得到了广泛的应用。 美国上市公司 Moldflow 公司自 1976 年发行了世界上第一套流动分析软件以来， 塑 料成型 CAE 软件逐渐走向世界，从开始的设计辅助应用逐渐到了设计主导地位。近 几年，在汽车、家电、电子通讯、化工和日用品等领域得到了广泛应用。当今的模 具设计从塑件的设计，型腔、型心、浇口位置确定通过 CAD 技术的运用大大缩短了 设计周期。通过计算机模拟充模成型过程，大大改善了模具的设计合理性，减少了 模具的试模次数，从而大大减少了模具的成本。 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 2 页 共 28 页 随着现代塑料工业的发展和塑料制品的的广泛应用，以及塑料成型技术的提 高，各种不规则形状的塑料制品不断产生，侧孔、倒钩侧凹等小孔塑料制品大量生 产应用于手机机壳，电器外壳等壳类制品。这就使的有关双滑块结构的设计的应用 越来越广泛，象国内的富士康的公司关于这方面的设计已经非常成熟，有这方面专 门的设计说明与计算。 1.2.2 今后的主要发展方向 和其他模具的发展一样，双滑块模具也在提高大型、精密、复杂、长寿命模具 的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求 以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模 具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度， 为其进 一步普及创造良好的条件；基于网络的 CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪，其 将解决传统混合型 CAD/CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题； CAD/CAM 软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D 分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用 2。 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技 术的模具可提高制件的生产率和质量， 并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能 源， 所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。 制订热流道元器件的国家标准， 积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在 保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使 用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制， 而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助 成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发 高压注射成型工艺与模具也非常重要。 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率以及.研究和应用模具的高速测量技 术与逆向工程。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大， 在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本， 模具标准件的应用要大力推广 3。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标 准生产； 其次要逐步形成规模生产， 提高商品化程度、 提高标准件质量、 降低成本； 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 3 页 共 28 页 再次是要进一步增加标准件的规格品种。 采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆 向工程是塑料模 CAD/CAM 的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设 备是实现逆向工程的必要前提。 1.3 带双滑块注射模具的结构特点及应用 1.3 带双滑块注射模具的结构特点及应用 滑块侧抽芯塑料模具实现侧抽芯最常见的一种形式，它借助机床开模力或者 另外的的动力源的推出力来完成侧向抽芯，具有结果简单，制造方便，动作可靠等 优点。 双划块的侧向抽芯结构广泛用于带有倒钩槽和侧面斜抽侧孔的塑件成型模具 结构中。此结构利用压紧块和滑快的共同运动，利用成型的开模动作用，使斜撑梢 与滑块产生相对运动趋势，使滑块沿开模方向及水平方向的两种运动形式，使之脱 离倒勾或者成型侧斜孔。随着现代小型电器工业的发展，各种手机外壳，中小型电 器外壳的形状越来越复杂，侧孔，斜侧向孔，各种倒勾在这个塑件中无处不在，双 滑块结构处理这些结构时有着结构简单，成型精度高的优点，在这种塑件的成型制 造过程中的也越来越广泛。 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 4 页 共 28 页 2 设计部分 2 设计部分 2.1 塑件分析和充模过程中个参数的拟定 2.1 塑件分析和充模过程中个参数的拟定 根据塑件的用途和成型要求，成型材料选用 ABS。首先分析塑件外观形状和尺 寸，初步拟订一个分型面，浇口位置，参照相关资料拟订注射工艺参数。运用这些 数据参数进行塑件的充模模拟过程， 对模拟过程中的充模过程中各个参数的分析的 分析有利于模具结构的优化设计 4。 2.2 模具整体结构的拟定 2.2 模具整体结构的拟定 由分析塑件的结构可以知道，塑件有三个空，侧向、底面和顶面的一个斜侧向 孔。底面的孔可由型芯直接成型，侧向的孔由侧向抽芯成型。而对于顶面是一个斜 侧方向孔，需要一个能够抽出斜行位的机构来完成。这里采用两个滑块结合的结构 来完成此斜行位的抽芯动作。模具的整体结构如图所示： 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 5 页 共 28 页 图 2.1 整体结构图 2.3 注射机的选择与校核 2.3 注射机的选择与校核 2.3.1 塑件体积的计算 塑件为不规则塑件,又表观尺寸可近似的计算起体积大小 v1=27.81015 =4170 3 v2=3.144 215 =753.6 3 v3 个模具结构在开合模过程中的稳定， 考虑到侧向抽芯时对与模具开合模方向上各个 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 6 页 共 28 页 力的抵消和影响，型腔的分布形式采用中心对称式，具体分布形式如下图所示： 图 2.2 型腔排列形式图 2.4.2 模具结构的总体设计 分析塑件的结构可以知道，在开模过程中，需要先完成侧向抽芯机构，然后再 由分型面打开模具，然后顶出机构将成品塑件顶出脱落。模具结构采用双分型面， 由于弹簧的作用模具先由 1-1 面打开模具，由定距拉杆确定开模的距离，此次动作 过程完成斜上方和侧向滑块结构的抽芯动作。然后模具在分型面 2-2 打开，由于塑 件包紧型芯塑件和动模运动， 动作完成后， 顶出机构推动推板将塑件从模板上脱下， 具体结构形式如下图所示： 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 7 页 共 28 页 图 2.3 总体结构图 2.4.3 塑件分型面的设计 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。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、塑件的机构工艺及精度、嵌件位置形状及推出方法、 模具的制造、排气、操作工艺等多种的影响，因此在选择分型面时应该综合的分析 各种影响因素，可以先预定几个方案，然后互相比较从几种方案中选择较为合理的 方案6。在选择分型面时一般遵循以下几项原则： 分型面应选在塑件外形的最大轮廓处。 要便于塑件的顺利脱模具，并且尽量使塑件在开模后留在动模一边。 要保证塑件的精度要求。 满足塑件的外观要求。 便于模具的成型加工。 对成型面积的影响。 对排气效果的影响。 对侧向抽芯的影响。 在上面所说的几点当中，是分型面的必要条件，而、和却是最重要的 也是在设计过程所要考虑的。对于本塑件来说，具体分型面的设计如下图所示： 图 2.4 分型面图 2.4.4 浇注系统和浇口的设计 浇注系统的组成与设计要点 浇注系统有四个部分组成： 主流道：指紧接注射机喷嘴到分流道为止的那一段流道，熔融塑料进入模具首 先经过它。它和注射机喷嘴在同一轴线上。物料在主流道中不改变流动方向，主流 道断面一般为圆形，其断面尺寸可变，可不变。 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 8 页 共 28 页 分流道： 主流道与浇口之间的一段将塑料熔体沿分型面引入各个型腔的那一段 流道，因此它开设在分型面上，分流到的断面可以呈圆形、半圆形、梯形、矩形、 U 字形，它可以由动模和定摸两边的勾槽组成，如圆形，也可单开在定模或动模一 侧，如梯形、矩形等。 浇口：流道末端将塑料引入型腔的狭窄部分，是进入型腔的门户，一般说来， 其断面尺寸比分流道断面尺寸小， 长度也短， 起着控制料流速度， 补料时间的作用， 其断面形状常见的有圆形、矩形。 冷料井：为了去除料流中的前锋冷料而设置的。在注射过程的循环中，由于喷 嘴与低温的模具接触， 使喷嘴前端存在有一小段低温料， 常称冷料。 在注射入模时， 冷料在料流最前端。如冷料进入型腔将造成塑件的冷接缝，甚至在未进入型腔前， 冷料头将浇口堵塞而不能进料。冷料井一般设在主流道末端,有时分流道末端也设 有冷料井 7。 主流道称套和主流道的设计 主流道称套 由于主流道要与高温的塑料和喷嘴反复接触和碰撞， 所以模具的主流道部分常 设计成可拆卸更换的主流道衬套，以便选用优质钢材单独进行加工和热处理。主流 道称套选用 T8A 碳素钢经过热处理，要求表面硬度应该稍小于注射机喷嘴的硬度。 由于在生产过程主流道称套更换，这样的硬度要求有利于生产的顺利进行。 主流道尺寸的设计： 主流道是一端与注射机喷嘴相接触， 另一端与分流道相连的一段带有锥度的流 动通道。具体的尺寸由所选的注射机确定，其小端的直径尺寸略大于主流道径向尺 寸的小端应大于喷嘴口孔径 0.51.0mm。此次设计选用注射机的喷嘴尺寸为 4mm， 故主流道小端直径为 5mm。为了能够使主流道内的凝料在开模是能够顺利的从流 道内脱出，主流到设计为一锥形圆柱，角度为 26，本模具设计主流道角度 为 2。主流道是聚合物从注射机进如型腔的通道，其表面光滑度要达到 Ra0.6 以 上。主流道的及主流道的具体尺寸如下图所示： 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 9 页 共 28 页 图 2.5 主流道称套图 = 4 1204627 . 0 =2.4 梯形的高度按照公式 h= 3 2 D计算 h= 3 2 D = 3 2 4 . 2 =1.6mm 浇口的的具体截面形式和尺寸可由下图具体表示： 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 10 页 共 28 页 图 2.6 分流道图 分流道的布置形式，分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经 济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。将分流道设计成直的， 总长120mm。 浇口形式、浇口尺寸和位置的设计 浇口位置的选择和确定 浇口是连接分流道和型腔或者说是塑件的桥梁，是整个浇注系统的最薄点。其 形状和安放位置应根据各种实际需要来确定。模具设计时，浇口的位置及尺寸要求 比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置 对塑件成型性能及质量影响很大， 因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要 环节， 同时浇口位置的不同还影响模具结构。 总之要使塑件具有良好的性能与外表， 一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则: 尽量缩短流动距离。 浇口应开设在塑件壁厚最大处。 必须尽量减少熔接痕。 应有利于型腔中气体排出。 考虑分子定向影响。 避免产生喷射和蠕动。 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 注意对外观质量的影响。 参照塑件分析中的计算机模拟充模过程，并且给定了一个供参考的浇口位置。 综合以上各个原则， 结合塑件的结构形式并参考计算机模拟冲模过程给定的浇口位 置，加上对模具分型面的确定以及侧向抽芯机构的设定形式，下面是不同的浇口位 置聚合物的充模过程的计算机机模拟。由比较可以确定采用的形式。如下图所示， 箭头所指的塑件下表面处为浇口处： 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 11 页 共 28 页 图 2.7 浇口位置图 浇口形式和尺寸的设计： 聚合物在充模过程中有很多类型的浇口供选择，主要包括以下几种类型的浇 口：针点式浇口、潜伏式浇口 、边缘浇口 、扇形浇口、平缝式浇口 、盘形浇口、 环形浇口、轮辐式浇口、爪浇口、护耳式浇口、直接浇口等。每种浇口都有其使用 的条件和和适用的结构形式。在设计过程中，浇口形式的确定受很多因素的影响， 主要可分为成型塑件结构形式， 成型塑件的材料特性以及模具结构的综合因素的影 响。具体到这个具体的模具设计中，考虑到塑件的分型面选择，侧向抽芯机构的运 动，成型塑料的特性和浇口的加工难易程度，我们选用边缘浇口形式。其具体形式 和尺寸可由下图表示，深为1mm，宽为2mm，浇口台阶长为1mm： 图 2.8 形状图 浇注系统的平衡 对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式， 设计应尽量保证所有 的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应 将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同(型腔布局 为平衡式)的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件 达到一致，这就是浇注系统的平衡8。显然，我们设计的模具是采用的中心对称的 一模两腔式的模具形式，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 12 页 共 28 页 尺寸都相同。 冷料井的设计 在完成一次注射循环的间隔， 考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因 辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约10一 25mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这 一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳， 如果这里温度相对较低的冷料进入型 腔，便会砂次品。为克服这一现象的影响，用一个井井将主流道延长以接收冷料， 防止冷料进入浇注系统的流道和型腔， 把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井 穴称为冷料穴。 冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上(也即塑料流动的转向处)， 其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的1一1.5倍，最终 要保证冷料的体积小于冷料穴的体积， 冷料穴有六种形式， 常用的是端部为Z字形 和拉料杆饿形式，具体要根据塑料性能合理选用9。具和形状如下图所示中所示： 图 2.9 主流道冷料井图 2.5 成型零部件的设计与校核 2.5 成型零部件的设计与校核 的特性，塑件的适用要求确定型腔的总体结构，进浇点、分型面、排气部位、脱模 方式；然后根据制件尺寸计算成型零件的工作尺寸，从机械加工角度决定型腔各个 零件之间的组合方式， 详细地确定型腔各零件的结构。 由于塑料熔体有很高的压力， 因此还应该对关键的成型零件进行强度和刚度校核。 分型面的选择与排气装置的设计： 模具的分型面选择由塑件的在模腔中的排 放形式确定。由塑件的分析可知，塑件体积较小，故不必另外开设排气槽,直接由 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 13 页 共 28 页 分型面排气就可满足排气要求. 型腔的的结构设计： 凹模是成型塑件外表面的部件， 凹模按其结构不同可分为整体式、 整体嵌入式、 局部镶嵌式、大面积镶嵌组合式五种10： 整体式凹模 整体嵌入式凹模 局部镶嵌式凹模 大面积镶嵌组合式凹模 四壁拼合的组合式凹模 模具采用一模两腔的形式布置，在定模板上需要为侧向行位运动空间。在定模 板上面，成型两个塑件需要为四个斜导柱开孔，四个边角上要为导套开孔。在斜上 方的侧向抽芯结构需要安装两个滑块，一个用来直接成型塑件的内孔，另外一个则 是保证成型的滑块的正确运动形式。 这样则需在定模板相应的位置上开设型芯的安 装孔和导滑 T 型槽。此结构是本设计的主要内容，定模板在这里的具体结构可以由 下图来简单的表示，具体的结构尺寸参照定模板的零件图。 图 2.10 型腔结构图 侧向T型的采用在定模板上开槽，然后加钢板形成T型滑槽，构成T型槽的 钢板与定模间采用螺钉仅固。滑槽底部要与滑块间相互接触，为了减少他们之间的 滑动摩擦，对此平面的表面粗糙度有教高的要求。具体结构如下图所示： 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 14 页 共 28 页 图 2.11 滑槽结构图 另外一侧的侧向抽芯机构滑块在模板的的运动形式与此类似， 只不过滑槽开在 动模板上而已。这个定模板的具体结构形式可参照零件图。 型腔的成型尺寸计算与模板上个孔径尺寸的确定： 定模边型腔腔成型尺寸的计算: 模具的制造公差取0.02mm,塑料的收缩率为0.02 ,塑件的公差为0.04mm。塑 件为不规则形状，在这里只计算各个方向的最大尺寸，其余具体尺寸大小参照零件 图中的塑件。各个方向的最大尺寸按照平均收缩率计算相应方向的尺寸。 宽度的计算: LM=Ls+LsScp-3/ （2.4） =13.87+13.870.02-3/40.04 =14.12+0.02 长度的计算: LM=Ls+LsScp-3/4 =41.36+41.360.02-3/40.4 =41.88+0.02 深度的计算: HM=Hs+HsScp-2/3 （2.5） =12.8+12.80.02-2/30.4 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 15 页 共 28 页 =13.05+0.02 动模边的的模具型心的设计： 动模边的型腔结构采用整体嵌入试。由于型腔部分的硬度强度要求教高，在加 工成型过程中要经过比较复杂的工艺过程11。 采用这样的结构形式， 有利于型腔的 加工，节省高级钢材的使用和降低模具加工成本。其结构和固定形式如下图所示： 图 2.12 型芯结构图 在动模具边加工顶杆孔时，在接近塑件表面的一段距离30mm处，这里的顶杆 不仅仅只是推出塑件，在充模过程中还参与塑件的成型，在开模后又和型腔有相对 运动，所以这一部分要采用高精度的间隙配合8。 动模边型腔的尺寸计算与定模边的类似，在这里就不再介绍了。在动模边还有 一个成型的型芯结构，其尺寸计算如下： 高度的计算: HM=Hs+HsScp-2/3 =12.84+12.840.02+2/30.04 =13.13-0.02 型心直径的计算: LM=Ls+LsScp+3/4 （2.6） 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 16 页 共 28 页 =3+30.02+3/40.04 =3.10-0.02 模具成型零件强度和刚度的校核： 按其强度条件计算 侧壁厚度的计算中需要用到系数c， c= 96/2 /3 44 44 +hL hL （2.7） 式中L型腔的最大长度， h型腔的深度 c是一个由h和L确定的常数。 c = 96/2 /3 44 44 +hL hL = 9615/402 15/40 44 44 + =0.76 厚度按照下式计算： a=3 4 E hPc （2.8） 式中 p模具型腔内的聚合物对型腔壁的压力， E钢材的弹性模量 由型腔的宽度决定的一个常数 本模具中P=40105Pa , E=2.1105Pa , = 6000 L = 6000 50 =0.013 a= 3 4 E hPc = 3 65 45 10013. 0101 . 2 40104076. 0 =9.7mm 型腔底板厚度s按照下式进行强度计算： 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 17 页 共 28 页 由A和L确定的一系数，= L A () =2 4 3 B Lbap s ()5 . 02 1016010554 150705510503 66 6 = =10.3mm 模具底板的尺寸大小的计算： s= 2 2 bpc 式中c2由b和L确定的常数，可由表查出 s= 2 2 bpc = 6 26 1055 1510556 . 2 =16.8mm 本模具由于有侧向抽芯机构,定模厚度为70mm,动模厚度为55mm， 模板选用标 准模架，厚度为20mm，这些设计不论是在刚度还是强度方面，都能都满足要求。 2.6 侧向抽芯结构的设计 2.6 侧向抽芯结构的设计 塑件在成型过程中，侧孔和斜上方的孔都是靠滑块来成型的。尤其是斜上方的 孔结构，更始采用了两个滑块想扣的双滑块结构形式。这是此次模具的主要设计部 分。 2.6.1 侧向抽芯结构的形式和分类 根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压或气动以及 手动等三大类型12。 本次设计成型的塑件虽然有两个方向的侧向抽芯结构， 但是抽 拔距离短，成型型心尺寸小，需要的抽拔力小，所以本套模具选用机动侧向抽芯。 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 18 页 共 28 页 它不必使用外加的动力装置，通过斜导柱的作用，变模具开模方向上的运动为其他 方向的运动。 2.6.2 抽芯距确定与抽芯力计算 侧向型芯或侧向成型模腔从成型位置到不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的 距离称为抽芯距。此模中抽芯距为28mm。抽芯力的计算同脱模力计算相同。对于 侧向凸起较少的塑件的抽芯力往往是比较小的， 仅仅是克服塑件与侧型腔的粘附力 和侧型滑块移动时的摩擦阻力。 对于侧型芯的抽芯力，往往采用如下公式进行估算: Fc=chP(cosa-sina) （2.12） 式中: Fc抽芯力(N) c侧型芯成型部分的截面平均周长(m) h侧型芯成型部分的高度(m) p塑件对侧型芯的收缩应力(包紧力)， 其值与塑件的几何形状及 塑件的品种、 成型工艺有关， 一般情况下模内冷却的塑件，p=(0.81.2) 107MPa， 模外冷却的塑件，p=(2.43.9)10 7MPa u是塑料在热状态时对钢的摩擦系数，一般u=0.150.20 a侧型芯的脱模斜度或倾斜角 在此模具中 ch 为面积，ch约等于45010 -6m2，p 取3.5 10 7P，u 取0.2， 所以 Fc=45010- 63.5 107 0.2=330 (N) 此模具为一模两腔结构，共两个型腔，所以总脱模力为 2Fc=660(N)。 2.6.3 斜导柱侧向抽芯机构的设计 侧向抽芯的抽拔距和结构形式的选择计算 斜导柱侧向分型与抽芯机构是利用斜导柱等零件把开模力传递给侧向的型芯 或侧向成型块，使之产生侧向运动完成抽芯与分型动作。这类侧向分型抽芯机构的 特点是结构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便，是设计和制造注射模侧向抽芯时 最常用的机构 13。 斜导柱侧向分型与抽芯机构主要由与开模方向成一定角度的斜导柱、 侧型腔或 型芯滑块、导滑槽、楔紧块和侧型腔或型芯滑块定距限位装置等组成。对于本模具 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 19 页 共 28 页 的具体结构来说， 包括一个普通的侧向抽芯机构和一个完成侧向行位斜方向成型的 双滑块的结构。具体的结构形式如下图所示： AA 图 2.13 双滑块结构图 在开模时，模具首先从A-A分型面打开，此时从定模板往下都沿着看模方向 运动，在斜导柱的作用下带动母滑块侧向运动。而自滑块在母滑块的滑槽中，随着 母滑块的向外运动，沿着滑槽完成斜上方的抽芯动作。模具开模方向的距离S1，母 滑块的侧向移动距离S2，和成型子滑块在斜侧方向上运动的距离S3和图示角度见 存在着以下的三角形关系： S S S S 图 2.14 开模行程和滑块形成关系图 塑件的斜孔深度为8mm，为了能够方便顺利的使塑件从定模板中脱出， S3=10mm,则 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 20 页 共 28 页 由材料力学可知: Mw=ww （2.15） 式中: w斜导柱所用材料的许用弯曲应力; W抗弯截面系数。 斜导柱的截面一般为圆形，其抗弯截面系数为: w= 3 32 d 0.13d 3 所以斜导柱的直径计算公式为 d=3 2 cos 10 w wcH F （2.16） 式中:Hw一侧型芯滑块受恻镇覆为作用线与斜导柱中心线的交点到斜导柱固 定板的距离，它并不二等于滑块高度的一半。 经估算与查表，取斜导柱直径为20mm。 C 斜导柱的结构设计，现在的斜导柱已经成为标准件，可早市场上买的，其主 要尺寸可参照导柱的零件图。 导滑槽的设计： 成型滑块在侧向抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳地往嚏移 动，这一过程是在导滑槽内完成的。根据模具上侧型芯大小、形状和要求不同，以 及各工厂的具体使用情况， 滑块与导滑槽的配合形式也不同， 一般采用T形槽或燕 尾槽导滑，尤其使用局部盖板式T形槽比较多。 本设计采用T形槽。就在后模板上用线切割割出这个槽。这样即能保证精度， 加工起来又方便。 母滑块的设计：母滑块是连接斜导柱和成型侧向型芯的部分。其结构形式如下图 所示： 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 21 页 共 28 页 图 2.15 母滑块结构图 母滑块一头在闭合模具时和锁金块配合， 一端要开T型槽为斜向的抽芯机构提 供运动的轨道啊。另外，在开模过过程中，在斜导柱的带动下，母滑块还要在模板 上做垂直于开模方向的运动，这就要求母模具的有足够的硬度，在有相对接触的运 动的面上有足够的表面光滑度。这里的母滑块采用T8A碳素钢并要经过热处理， 硬度要达到HRC52以上。 成型子滑块的结构设计 这里的滑块参与成型塑件的内表面成型，是模具成型结构的一部分。而且在开合模 具的过程中与模板有相对运动。为了保证塑件表面足够的光滑度，滑块与定模板之 间要求要教高精度的间隙配合。滑块一端参与成型塑件，另外一端则是在母滑块的 隧道里滑动，结构形式如下图所示： 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 22 页 共 28 页 图 2.16 子滑块结构图 与母滑块之间摩擦现象，所以这个滑块不仅也要有较高的尺寸精度，还要求有 高的硬度和表面光泽度14。 材料选用与型腔相同， 并且要经过热处理以达到要求的 硬度啊。 锁紧块的设计 锁紧块选择固定在定模底板上，起结构形式如下图所示： 图 2.17 锁紧块结构图 锁紧块的楔紧角比斜导柱的角度要大 23，这里楔紧角选用22。 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 23 页 共 28 页 滑块定位装置设计 滑块定位装置在开模过程中用来保证滑块停留在刚刚脱离斜导柱的位置， 不再 发生任何移动，以避免在合模时发生碰撞。有弹簧拉杆式，弹簧顶销定位式，可根 据具体情况合理选用15。 本模具采用定位销的标准件定位。它类似于弹簧顶销定位，里面有弹簧，弹簧 顶着一粒弹珠，弹珠受力便会缩进来。其型号取M614，在模具中的布置形式如下 图所示： 图 2.18 锁紧形式结构图 T模具热度（） T冷却水的平均温度（） 2.7.2 冷却水孔总长度的计算 由于传热面积 A=dL，故 L=Gi /3600（d） 0.8（T -T） = 0.753.010 5/36003.148.9（10000.043 0.008）0.8 （50-21.5） = 0.184m 式中 L冷却水孔的总长度（m） 式中 L冷却水孔的总长度（m） 2.7.3 冷却水孔数目的计算 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 24 页 共 28 页 设因模具尺寸之限制，每一根水孔的长度为 l，则模具内应开设水孔数目由下 式计算 n =A/（dl） （2.19） = 0.0527/(3.140.0080.6) =3.5 冷却水道采取两端对称形式 n=4 2.8. 脱模推出机构的设计 2.8. 脱模推出机构的设计 塑件的件推出、顶出是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最 后决定制品的质量，因此，制品的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构应遵循 下列原则11。 a推出机构应尽量设置在动模一侧由于推出机构的动作是通过装在注射机合模 机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因如此，在 分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。 b保证塑件不因推出而变形损坏为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏， 设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小， 合理的选择推出方式及推 出位置。 推力点应作用在制品刚性好的部位， 如筋部、 凸缘、 壳体形制品的壁缘处， 尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒 形制件多采用推板推出。从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。 c机构简单动作可靠推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身 要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利 脱模。 d良好的塑件外观推出塑件的位置应尽量设在塑件内部， 或隐蔽面和非装饰面， 对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕 迹影响塑件的外观质量。 e合模时的正确复位设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并 保证不与其他模具零件相干涉。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出，机动 推出，液压气动推出机构。本套模具的推出机构为机动推出，形式较为简单。全部 采用顶针顶出。 每个型腔有3个直径为3mm顶针， 顶出的距离约20一30mm就行 了。 2.9 模架的选用和合模导向机构的设计 2.9 模架的选用和合模导向机构的设计 设计模具的过程中，开始所做的的首先就是选择适当大小的模架。在选用模架 中北大学 2005 届本科毕业设计说明书 第 25 页 共 28 页 是要考虑塑件的成型、流道的的分布形式、抽芯机构和滑块大小、顶出机构的顶出 距离等因素。 本套模具选用HASCO公司提供的标准模架，规格为300mm350mm，A板厚 度70mm，B板厚度为50mm。模架的形状尺寸见设计说明书附页的模具装配图。 一般导向机构包括定模之间的导向，推板的导向，推件板的导向和一般导向装 置。 本次设计的模具导向机构就采用标准模假自带的导柱导套导向结构形式11。 当 然，模具在使用一段时间后，随着开合模动作次数的增多，会影响模具合模时的精 确度，从而影响到塑件的成品质量。此时可采用换导套的方法使导向机构可以重新 正确定位。 2.10 模具的整体动作过程 2.10 模具的整体动作过程 本套模具采用顺序开模结构，当注射保压完成后，注射机头后撤，在弹簧的作 用下模具先在分型面1-1大开，此时除了定模底板和固定板外，整个模具向开模方 向移动，在定位拉杆的作用下，但模具移动距离 L 时，此时定模板停止不动，动模 板以后的部分接着运动。在这个动作过程中，模具完成侧向行位的抽出和斜上方行 为的抽芯动作。接着动模板接着运动直到开模动作完成。在这个动作过程中，模具 在主分型面打开，由于塑件包紧动板上的圆柱型芯，塑件随动模板运动。当开模动 作完成后，顶出机构推动推板向前，在推板带动顶针将塑件顶出自动脱落。此时需 手动将定模板上的凝料取出。 取出凝料后，顶出机构后退开始和模过程。顶出机构后退后，在复位弹簧的作 用下推板和顶杆回复原位。在注射机锁模机构动力下，动模复位，并通过导向机构 的正确定位使动模和定模具准确回位闭合。动模和定模闭合后，由锁模机构的推动 模具并在两侧缩紧块的作用下使得模具的两个侧向行位准确的闭合到