线轮(线盘)注塑模具设计

毕业设计（论文）中文摘要 线轮塑料模具设计 摘 要： 本设计进行了线轮模具的设计。 在设计之前对塑件结构进行 工艺 性 分析 。根据塑件特征选择注塑机并对其进行校核。 通过考虑成型的经济性、可行性等因素，确定模具的型腔数。根据塑件特点 确定 模具的 浇注系统和 分型面 位置 。 该模具 采用 环形 浇口 、 结构简单 、 易于制造 。 通过对塑件结构分析，计算成型零件尺寸，设计合理的成型零件。通过合理布置温度控 制系统，调节模具工作温度，提高塑件的成型质量。利用推杆将塑件 从模具中推出。结合塑件特点和模具其他零部件的特征选择模架，并对其进行校核。 该 模 具利用直导柱和斜导柱导向 ， 这样的结构设计可确保模具工作运行可靠 。 关键词： 线轮 ； 注塑 ； 模具；设计；斜导柱；滑块 毕业设计（论文）外文摘要 is a of of in of of to By of of to so is to By of of of of of of by of to is to of 1 绪论 模具工业在我国国民经济中占有重要地位。国家 “十二五 ”发展规划 中指出，模具是国家制造业中不可或缺的特殊基础装备。模具产业的关联度高，资金、技术密集，是制造业各有关行业技术进步和产业升级的重要保证。 和传统 金属材料相比，塑料是一个快捷、方便、廉价的 工业 材料， 有许多突出的优势。 随着我国塑料工业的快速发展，塑料制品在工业及日常生活中被越来越频繁的使用。塑料制品需求的增加促进了塑料模具的快速发展。社会上对塑料模具 设计与制造人员的需求也不断增加。作为学习模具的学生，就业前景还是比较不错的。 模具产业的快速发展，对模具设计人员的素质也提出了新的要求。作为模具专业的学生，应该努力培养自己先进的思维方式、掌握更多先加工技术以及加工工艺。 模具毕业设计是我们模具专业最为重要的环节之一，而且它也是我们大学的一个关键教学环节。可以说它是由学生过渡到生产的一步，从学校走向企业的桥梁。 想做好本次毕业设计，我们必须以提高自己的基础理论知识，阅读大量的模具设计书籍，努力向老师和同学学习。 2 塑件 工艺性分析 塑件材料分析 丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的共聚物，原料易得，价格便宜，是目前应用最广、产量最大的工程塑料之一。 毒、无味，为呈微白色或黄色不透明粒料，成形的塑件有较好的光泽，密度为 化效率高，比热容低，凝固也快，所以成形周期短； 以模具设计中大都采用点浇口形式。 塑件工件分析 该塑件是一个塑料线轮，如图 2示，塑件壁厚属薄壁塑件，生产批量大，使用 料，成型工艺好，可以注射成型。 图 2轮 二维零件图 如图 2示为该塑件 线轮的三维图。 图 2轮的三维图 材料为 料，须考虑圆周方向侧向分型；塑件各部位壁厚均为 3薄壁制品；为减轻重量及增加强度，两端外侧各有环形加强筋 2 条、分布均匀的轮辐式加强筋 24 条；右端内侧有环形加强筋 1 条、分布均匀的轮辐式加强筋8 条，塑件转角处用圆弧过渡，从而可以避免尖角。 尺寸精度分析 由以上分析可见 ,该零件的尺寸精度为低精度 ,对应的模具相关零件加工可以保证塑件用于一般配合，精度等级为一般精度等级，即 6 级精度。 表面质量分析 塑料制品的表面粗糙度主要取决于模具型腔的表面粗糙度。要求制品不能有缩孔、沙眼、裂纹、气孔、凹坑、杂质物等。一般模具表面粗糙度要比制品表面粗糙度小一级，而塑件表面粗糙度随着模具型腔的磨损增大而增加，塑料制品表面的粗糙度取为 m。 3 拟定模具结构形式 定型腔数量 方案：一模一腔 优点：模具结构较简单，易于制造。 缺点：生产效率较低。 方案：一模多腔 优点：生产效率高 缺点：模具结构很复杂 ,所需轮廓太大 ,很难实现 . 综合比较方案、分析，由于该线轴注塑模尺寸 较大 ,要实现大批量全自动连续生产必须简化模具机构，应采用一模一腔的设计。故采用方案 ,为保证较高的效率浇注系统要能自动脱模。 型面位置确定 分型面是模具闭合时型腔和型芯接触的表面。依据便于脱模的原则，分型面的位置放在塑料工件断面尺寸最大处， 需要 维装备图、各零件二维图、三维装备图、完整说明书，请联系 腾讯号 6935188 而且不能影响塑料制品的外观。根据线轮的结构特征选定如图 3示分型面。 图 3型面 4 注塑机的选择 射量的计算 通过 模分析，塑件体积为 密度 g/量 m 为： 1 . 0 2 1 8 7 . 6 7 4 1 9 1 . 4 g 浇注系统的体积估算为 的塑件体积。即 1 8 7 . 6 7 4 0 . 6 1 1 2 . 6 际注射量应该选在额定注射量为0%80%。 ( ) / 0 . 8 (1 1 8 7 . 6 7 4 1 1 2 . 6 ) / 0 . 8 3 7 5 . 3 4 2 5g s jV n V V 式中： n 是型腔 数； 射机的选定 根据计算的数据，查 文献 1初选注射机 000 注射机。参数如下表 4 表 4射机主要技术参数 项目 参数 理论注射容积 /00 螺杆直径 /0 注射压力 /40 锁模力 /000 拉杆内间距 /35 X 435 移模行程 /80 最大模具厚度 /50 最小模具厚度 /00 喷嘴球半径 /射机有关参数的校核 型腔数的校核 1）按最大注射量校核，即 8 0 . 8 5 0 0 1 1 2 . 6n 1 . 5 3 1 11 8 7 . 7 公式中， n 为型腔数； g 上 公式中注释。 根据计算结构可以看出，符合要求。 2）按额定锁模力校核，即 F 2 0 0 0 ( 0 . 4 1 4 0 ) ( 0 . 3 5 1 . 3 4 )n 2 . 6 3 1( 1 4 0 0 . 4 ) 1 . 3 4 其中公式中 ： F 为注射机的额定锁模力； 一般为注射压力30%65%,这里取 40%。般取= 里 2 2 2 2A 1 3 2 2 0 1 7 0 2 4 1 3 3 6 3 . 8 44 4 4s 工艺参数 的校核 1. 注射量校核 实际注射量 与模具型腔和流道 最大容积 比较，即 实际注射量 V ： 1 8 7 . 6 1 1 2 . 6 3 0 0 . 2 V 具型腔和流道 最大容积 m a . 8 5 5 0 0 4 2 5V 式中， 为注射系数，数值取 晶形塑料可取 定形塑料可取 塑件取 V 为指定规格与型号注射机的注射量容积，该设计中注射机的注射量为 500 由计算结果看出， V 符合要求。 2. 最大注射压力校核 注射机压力要大于塑件 需要 维装备图、各零件二维图、三维装备图、完整说明书，请联系 腾讯号 6935188 成型所需要的压力。如表 4 2 所示，查得塑 件材料 注射压力为 7090 表 4注塑参数 塑料 注射成型机类型 密 度 / 筒 温 度 /c 模具温度 /c 注射压力/型时间 /s 后段 中段 前段 注射时间 保压时间 冷却时间 成型时间 杆式 1040 180200 210230 200210 5070 7090 330 1530 1530 4070 所选择的压力机的最大注射压力为 40过比较，显然比 大，故满足要求。 需要 维装备图、各零件二维图、三维装备图、完整说明书，请联系 腾讯号 6935188 3. 锁模力的校核 因 为 当 高 压 的 塑 料 熔 体 充 填 模 腔 内 时 会 沿 锁 模 方 向 产 生 一 个 很 大 的 胀 形 力 ，所以模具的锁模力必须要比型腔内压力大 。型腔压力去 30模力外 F，即 ( ) 1 0 1 1 + 0 1 = 5 9 . 7 0 K Nm s jF k P n A A （ ） 公式中， F 为 注 射 机 额 定 锁 模 力 k 为 1 系 数 ， 取 ； 料 熔 体 在 模 具 腔 体 的 平 均 压 力 ；所选注射机 的锁模力为 2000大于 F，故符合要求。 5 浇注系统的设计 口 套的选择 在设计时， 应该注意以下加点： 主流道小端直径用该稍微大于注射机喷嘴直径 ， 一般大（ ） 主流道界面都是圆形的， 需要 维装备图、各零件二维图、三维装备图、完整说明书，请联系 腾讯号 6935188 主流道的整体形状为内圆锥形，圆锥的锥度取 2 4 。 值得注意的是，流道的长度选取时以不超过 60宜。 浇口套一般采用 料，热处理硬度 为 5055于注射机喷嘴的材料硬度 )。 为了减少流料在转向时的阻力，主流道的出口端要设置大圆角过渡。 浇口套可选用标准件，但是在选择时应该注意一点： 在选够浇口套时应注意：浇口套进料口直径和球面坑半径。 该设计中选用的浇口套如图 5示： 图 5口套 流道的设计 流道截面 形状 分流道截面形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和 U 形等， 因为难加工、热量损失大等各种原因， 在实际生 需要 维装备图、各零件二维图、三维装备图、完整说明书，请联系 腾讯号 6935188 产中较常用的截面形状为梯 形、半 圆形及 U 形。 常用的几种流道效率如图 5示： 图 5道截面形状 本设计选用梯形的 分流道截面。 如图 示； (2为梯形断面的这种分流道易 于机械加工，且热量损失和阻力损失均不大，故它也是一种常用的形式。 需要 维装备图、各零件二维图、三维装备图、完整说明书，请联系 腾讯号 6935188 其断面尺寸比例为； H=2/3W， X=3/4W 或将斜边与分模线的垂线呈 5 10的斜角。 流道 的尺寸计算 分流道尺寸由塑料 品种、塑件的大小及长度确定。对于重量在 200g 以下，壁厚在 3下的塑件可用下面经验公式计算分流道的直径，即 : 40 . 2 6 5 4D G L 40 . 2 6 5 4 1 9 1 . 4 3 0 8 . 5 9 式中： D 为分流道的直径， G 为塑件的质量， g； 1 . 0 2 1 8 7 . 6 7 4 1 9 1 . 4 g L 为分流道的长度， 分流道长度是 主流道大端直径的 1，这里取 ，即 2 2 3 0L 另外，分流道的表面粗糙度 般去 行，表面不必要求非常 的 光滑。 图 面 口的设计 浇口有直浇口、 环形浇口、 侧浇口和点浇口等 形式 。根据本设计零件特征和材料特征选用 环形浇口， 见文献 【 1】 。 该模具为圆筒形塑件，所以 采用 环形 浇口 形式 ， 结构见图 5 图 5浇口 料穴设计 冷料穴是主流道的延长一部分，用来 需要 维装备图、各零件二维图、三维装备图、完整说明书，请联系 腾讯号 6935188 收集接受流料，存放料流前端的冷料。冷料穴尺寸要稍微大于主流道大端直径，冷料穴的长度约等于主 流道大端直径。 冷料穴配合拉料杆，可以在开模时将主流道中的凝料拉出。设计中使用的冷料穴和拉料装置如图 5示： 图 5料穴及拉料装置 模具使用的是球头型拉料杆，开模时，就可以将主流道中的凝料拉出。 这样的结构使压力损失最小，易保证料流充满整个型腔。该塑件是线轮，为 筒形塑件，采用环行浇口无熔接痕，而轮辐式浇口会有熔接痕产生。 6 成型零件的结构设计和计算 型零件结构设计 模结构设计 凸模的结构形式有整体式、整体嵌入式、活动式和镶拼组合式之分。结合塑件特点，选用整体嵌入式的凸 模。 模结构设计 凹模用来成型塑件的外形， 按结构 需要 维装备图、各零件二维图、三维装备图、完整说明书，请联系 腾讯号 6935188 也可以划分为整体式、整体嵌入式、镶拼组合式等结构。该设计是骨架式的塑件，所以选择镶拼组合式的结构。 型零件尺寸计算 所用的材料 缩率 S=,则 0 . 4 % 0 . 7 % 0 . 5 5 %2S 型腔径向尺寸计算公式： 0)1( 型芯径向尺寸计算公式： 0)1( sm 型腔深度尺寸计算公式 : 00 32)1( 型芯高度尺寸计算公式 : 00 32)1( 公式中，型腔径向尺寸； 型芯径向尺寸； s 平均收缩率； ,塑件的基本尺寸； 塑件的公差值； 模具成形零件的制造公差； H型腔深度最小基本尺寸； 0H塑件的最大基本尺寸； h 型芯高度的最大尺寸 0h塑件内形深度最小尺寸 根据以上公式，代入塑件的尺寸： 0 . 0 3 0 . 0 3 0 . 0 31 0 0( ) (1 0 . 0 0 5 5 ) 1 3 0 0 . 7 5 0 . 1 1 3 0 . 6 4 60)0 0 5 )( 0 54)0 0 5 )( 0 20)0 0 5 )( 0 . 1 7 0 . 1 7 0 . 1 70 0 02 ( 1 0 . 0 0 5 5 ) 1 1 0 0 . 1 1 1 0 . 5 43H 0 0 00 . 1 0 . 1 0 . 12 ( 1 0 . 0 0 5 5 ) 9 0 0 . 3 9 0 . 7 03h 腔壁厚及底板厚度 计算 因为该模具结构特点，无需计算 需要 维装备图、各零件二维图、三维装备图、完整说明书，请联系 腾讯号 6935188 型腔壁厚，这里计算型腔底板的厚度，计算公式如下 : 由刚度计算 43 0 5h 公式中， p 为型腔内熔体压力，一般取 2545照文献 【 1】 ;这里p =30 r 内半径； r =63 为弹性模量，这里 5E 0 为塑件允许的公差的五分之一。 43 0 5h 43 53 0 6 30 . 1 7 5 4 7 . 22 . 1 1 0 0 . 2 %7 导向机构设计 向结构的总体设计 该设计中的模具有 4 组导柱和导套，均匀的分布在模具的四周。为了保障模具的强度，中心到模具边缘应该留有足够的 需要 维装备图、各零件二维图、三维装备图、完整说明书，请联系 腾讯号 6935188 距离。模具的导柱安装在动模板上，导套安装在定模版上。 需要注意的是，在合模时，为避免凸模先进入型腔，导致模具额损坏，应该保证导向零件首先接触。 柱的设计 该模具选用的是带 头导柱，导柱工作部分的表面粗糙度为 R a m，所以导向部分去 它部分去 导柱固定部分与动模版按照 H7/合，导向部分按照 H7/间隙配合。导柱的形状如图 7示： 图 7柱 套的设计 导套的材料可选用耐磨材料制造，但导套的硬度应该低于导柱材料的硬度（改善摩擦，防止被拉毛）。导套外径与定模版采用 H7/m，导向孔滑动部分 H7/隙配合 ，粗糙度为 m。导套的形状如图 7示： 图 7套 8 脱模机构设计 模力的计算 线轮属于薄壁圆形塑件 ，选用公式 ： 1122 c o s ( t a n ) 0 . 1(1 )E S L 1为圆环形制品的壁厚；1 3 E 为塑料的弹性模量； 弹性模量 E=1800参考文 献 【 1】 。 S 为塑料的平均收缩率； S=L 为塑件对型芯的 包容长度； L=105 为模具型芯的脱模斜度； =1 f 为 塑件与型芯之间的摩擦因数； 钢的摩擦因数 f =参考文献 【 1】 。 为塑料的珀松比。 珀松比 =参考文 献【 1】 。 A 为不通孔塑件在垂直于脱模方向上的投影面积，但通孔塑件为 0，参阅文献 【 1】 ； A=0 + s i n c o s = 1 + 0 . 2 1 s i n 2 5 c o s 2 5 = 1 . 0 8f 1122 c o s ( t a n ) 0 . 1(1 )E S L 2 3 1 8 0 0 0 % 1 0 5 c o s 1 ( 0 . 2 1 t a n 1 ) 0 . 1 0 =(1 0 4 ) 1 . 0 8 出机构的设计 该模具采用推杆推出，推杆材料为 45 钢 推杆直径的 计算： 2 1/ 4() 为安全系数，取 = L 为推杆长度（ ， L= F 为脱模力（ N）， F= n 为推杆数目， n=4； E 是推杆材料的弹性模量 ( E=250 1/ 4()2 1 / 432 3 2 . 6 5 7 6 3 . 61 . 8 ( ) 7 . 54 2 5 0 1 0 此，推杆的直径去 8 推杆直径不能过细，以保障足够的强度和刚度。 直径在 3 下的推杆就 要将下部加粗，呈梯形，这里不需要。 该模具的 结构和粗糙度如图 8示 : 图 8杆 模机构的复位 常见的复位形式有复位杆、推杆兼任复位杆、弹簧复位杆等。模具的复位机构如图 8示： 图 8位机构 9 抽芯 机构 设计 导柱抽芯机构的结构形式 此模具使用侧向抽芯机构，为提高生产效率，采用机动抽芯机构。机动抽芯机构分为三种，这里选用最常用 需要 维装备图、各零件二维图、三维装备图、完整说明书，请联系 腾讯号 6935188 的斜导柱抽芯机构 。斜导柱抽芯机构由斜导柱、滑块、锁紧块和定位装置组成，下面会逐一 介绍。 拔力和抽拔距的计算 拔距 该 塑件圆形线轮骨架结构，较为特殊，有特定的公式计算抽拔力， 22( / 2 ) ( 2 ) 2 3 m d （ ） 公式中， D 为塑件线轮的坐盘直径 D=132 d 为塑件线轮的圆筒形骨架直径 d=60以 22( / 2 ) ( 2 ) 2 3 m d （ ）22( 1 3 2 / 2 ) ( 6 0 2 ) 2 3 m m （ ） = 3 1 . 5 0 + 2 3 m m 3 3 . 5 m m（ ） 拔力 抽拔力的计算与脱模力的计算类似，都受多种因素影响，计算时去几个最主要的因素考虑，因此简化 公式为： ( c o s - s i n )Q A h q 公式中， Q 为抽拔力 （ N） ； A 为侧型芯被抱紧的截面周长（ A=262 h 为成型部分深度（ h=36 q 为单位面积级压力（ N/一般取 8001200， q=1000 N/ 为摩擦因数，去 = 为脱模斜度 ， =24 。 ( c o s - s i n )Q A h q = 2 6 2 3 6 1 0 0 0 ( 0 .1 c o s 2 4 - s i n 2 4 ) = 2 9 7 . 4 N 。 。 芯机构设计要点 斜导柱的倾斜角一般取 15 25，锁紧楔块的楔角应该大于强者 2 3。 斜导柱和滑块孔的配合应该有 间隙。 滑块长度 L 应大于滑块宽度的 ，抽芯完后，留在导滑槽内的长度23。 紧楔 根据上述设计要点设计， 该模具滑块采用整体式锁紧楔，如图 9示： 图 9紧楔 锁紧楔用螺钉与定模板和定模座板固定起来，并且要打出导套孔，以便与导套配合。位置见图 9 图 9紧楔 结构 块的定位装置 为了是滑块在抽芯完毕以后停留在规定的位置上，需要在模具上设计定位装置。有多种形式，这里不再赘述。犹豫该模具在设计的时候在坏块外侧安装了用于冷却的水嘴，所以不能使用挡板来进 需要 维装备图、各零件二维图、三维装备图、完整说明书，请联系 腾讯号 6935188 行限位。只能在 模具内部限位，于是，选用一种利用弹簧、螺塞来进行定位的装置，具体形状如图 9示： 图 9球定位 该定位装置叫做钢球对位。 导柱的设计 导柱的直径计算 斜导柱的 直径公式如下： 213 c o s 0 . 1 弯 2 1 3/ c o s / s i P 公式中， d 为斜导柱直径（ 抽拔力（ N）； 为斜导柱倾斜角； =24 与 A 点的距离在水平方向上的投影（ 查参考文 献【 1】 ,受力分析图中的 B 点是斜抽芯部分的中点。所以 弯 为抗弯强度（ N/ 碳素钢取 1 3 7 P a 弯 2 1 3/ c o s / s i n 2 9 7 . 4 / c o s 2 4 = 3 2 5 P P P d 。 21 33 3 2 5 5 . 7 5 = 1 3 . 9 m mc o s 0 . 1 1 3 7 . 2 c o s 2 4 0 . 1 。弯然后再查参考文 献 【 1】 ，找略大与 d 的直径 ，最后选取公称直径 d 为 15斜导柱。 导柱的长度计算 斜导柱长度的计算公式为： 1 2 3 4 5=L L L L L L 11t a n t a n 5 1 02 c o s 2 s i d m m 公式中 L D斜导柱台肩直径， 斜导柱抽拔角 ， ； h 斜导柱固定板厚度， 斜导柱与侧滑块料孔的配合间隙， d 斜导柱工作部分直径， S 抽芯距，实际间距加 24 带入计算，求得斜导柱长度 10 模具温度调节系统的设计 却水道的设计原则 1)水道孔直径一般取 812模具用 10水道孔直径。 2)水孔的中心距 取水道孔直径的 35 倍。水孔距离型腔壁的距离要相等以防止受热不均。 3)应 该降低进、出水温差 。 4)设计的水道要便于加工、清理。 5)要注意浇口 位置的冷却。 却水路的形式设计 结合该模具的特点，设计水道布置如下主视图，图 10 图 10却水道 冷却水路布局方式的俯视图，如图 10示： 图 10道布置 11 模架的选用 架的确定 分析工件的特征和上述设计各部分的特征，确定该设计中使用的模架属于中小型注射模架。模具的动模型腔和定模型腔采用的是整体嵌入式，并且该模具采用斜导柱侧抽芯。结合以上两点考虑， 需要 维装备图、各零件二维图、三 维装备图、完整说明书，请联系 腾讯号 6935188 选用 模具。使用 架还便于滑块导滑槽的加工，参见文献 【 1】 。根据模具的各部分特点和模具型腔位置因素，选用 400 450 系列模具。 架的校核 1） 最大与最小模具厚度 模具闭合时的厚度应在注射机动定模板最大闭和高度和最小闭和高度之间，参考文献 【 1】 。用公式表达： 最大模最小 公式中， 注射机所允许的最小模具厚度； 模具的闭和高度； 注射机所允许的最大模具厚度 。 模具的闭合高度为 480在这个范围之内 ，故符合要求。 2） 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核 模架的外形尺寸 400 450 拉杆内间距 为 435 435 因为 400 450 435 435 ，所以符合要求。 12 模具的材料 模具的结构确定后，还需确定模具各部件所使用的材料。该模具的各部分的材料如表 12示： 表 12具各部分材料 零件名称 材料 处理 型芯 质 型腔 质 动模座板 45 钢 调质 定模座板 45 钢 调质 固定板 45 钢 调质 支撑板 45 钢 淬火 推板 45 钢 调质 浇口套 火 导柱 火 导套 火 斜导柱 火 滑块 火 楔 紧块 45 钢 淬火 推杆 火 复位杆 45 钢 淬火 顶杆固定板 45 钢 水嘴 45 钢 支撑柱 45 钢 螺钉 火 结 论 本次毕业设计的课题是线轮的模具设计。在设计过程中，通过分析塑件的成型特点