线轮注塑模具毕业设计

线轮注塑模具设计 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，确定模具的型腔数为一模一腔；根据塑件特点确定模具的浇注系统和分型面位置；该模具采用侧浇口、结构简单、易于制造；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。 目 录 引言 . 1 第 1 章 塑件工艺性分析 . 2 塑件材料分析 . 2 塑件工件分析 . 3 第 2 章 拟定模具结构形式 . 4 定型腔数量 . 4 型面位置确定 . 4 第 3 章 注塑机的选择 . 5 射量的计算 . 5 射机的选定 . 5 射机有关参数的校核 . 6 第 4 章 浇注系统的设计 . 8 口套的选择 . 8 流道的设计 . 8 口的设计 . 9 料穴设计 . 10 第 5 章 成型零件的结构设计和计算 . 11 型零件结构设计 . 11 型零件尺寸计算 . 11 腔壁厚及底板厚度计算 . 12 第 6 章 导向机构设计 . 13 第 7 章 脱模机构设计 . 14 模力的计算 . 14 出机构的设计 . 14 模机构的复位 . 15 第 8 章 抽芯机构设计 . 16 导柱抽芯机构的结构形式 . 16 拔力和抽拔距的计算 . 16 芯机构设计要点 . 16 接板 . 17 块的定位装置 . 18 导柱的设计 . 19 第 9 章 模具温度调节系统的设计 . 20 却水道的设计原则 . 20 却水路的形式设计 . 20 第 10 章 模架的确定及校核 . 22 架的确定 . 22 架的校核 . 22 第 11 章 模具的总装图和工作原理 . 23 结论 . 24 致谢 . 25 参考文献 . 26 第 1章 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 。收缩率为 化效率高，比热容低，凝固也快，所以成形周期短； 表观黏度对剪切速率的依赖性也很强，考虑到一模具的结构的复杂性，模具设计可采用侧浇口形式。 塑件工件分析 该塑件是一个塑料线轮，如图 示，塑件壁厚属薄壁塑件，生产批量大，使用 型工艺好，可以注射成型。 图 线轮二维零件图 该塑件线轮的三维图如图 示。 图 线轮的三维图 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 6 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，精度等级为一低精度等级，即 5 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。 第 2章 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 ,比较难实现。 综合比较方案、 分析，由于该线轴注塑模尺寸较大 ,要实现大批量生产，提高模具生产效率，应采用一模 一 腔的设计 ,故采用方案 。 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，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 示分型面。 图 分型面 第 3 章 注塑机的选择 射量的计算 通过 模分析，塑件体积为 3s ， 密度 3/ 。质量 m 为： 2 0 0 3 浇注系统的体积估算为 的塑件体积。即 32 4 2 7 3 2 0 46.0 实际注射量应该选在额定注射量为0% 80%。 3g ( 式中： n 是型腔 数； 是浇注系统的体积； 是单个塑件的体积。 射机的选定 根据计算的数据，查文献 1初选注射机 00 注射机，参数如下表 表 射机主要技术参数 项目 参数 理论注射容积 /00 螺杆直径 / 55 注射压力 /50 锁模力 /200 拉杆内间距 /70模行程 /00 最大模具厚度 /00 最小模具厚度 /80 喷嘴球半径 /射机有关参数的校核 型腔数的校核 V 式中， n 为型腔数； 为注射机的最大注射量； g 同上公式中注释。 根据计算结果 可以看出，符合要求。 定锁模力校核，即 式中： F 为注射机的额定锁模力； 为塑料熔体对型腔的平均压力（ 一般为注射压力 30% 65%,这里取40%；为浇注系统在制品分型面上的投影面积，一般取 =为单个制品在分型面上的投影面积； 这里 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 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 ： 3 1 3 5 2 1 12 4 2 7 3 2 0 40 7 1 2 0 0 7j 具型腔和流道最大容积 4 2 45 0 a x 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。 注射机压力要大于塑件需要成型所需要的压力。如表 示 ，查得塑件材料 注射压力为 70 90 表 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 50过比较，显然比 注射压力大，故满足要求。 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；型腔压力取 30模力外 F，即 5 5 kP m 式中， F 为 注 射 机 额 定 锁 模 力 K 为安全系数， k 取 塑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。 第 4 章 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（ 1） 主流道界面都是圆形的，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 50 55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 示。 图 浇口套 与定位圈 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，在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及 U 形。 本设计选用半圆形的分流道截面，如图 示。 图 流道截面 因为 半圆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。 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。由经验可知，对于 料来说，其圆形截面分流道直径推荐值为 虑到上一流道要比下一流道的直径大 10%左右，取分流道的直径为 7 另外，分流道的表面粗糙度 般去 m 就行，表面不必要求非常的光滑。 口的设计 浇口有直浇口、环形浇口、侧浇口和点浇口等形式。该模具为圆筒形塑件，一模 一 腔，所以采用 点 浇口形式，结构见图 图 点 浇口 料穴设计 冷料穴是主流道的延长一部分，用来收集接受流料，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 示。 图 冷料穴及拉料装置 第 5 章 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 % 3 % S 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( 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： 2 2)0 0 5 )( 0 5 )( )( )( 90)( 5 5)0 0 5 )( )( )( 腔壁厚及底板厚度计算 因为该模具结构特点，无需计算型腔壁厚，对于型腔底板的厚度要具体的看选择相对应模胚的尺寸来决定，但是一般情况下底板的厚度不能小于 25 30防止固定型芯时，强度不足。 第 6 章 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 ,所以加上一根复位杆以 保证正确和模 。 本次直接采用基本模架 12555给的导柱，所以不再细述 第 7 章 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 式中， 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 【 5】 ； 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 【 5】 ； 为塑料的珀松比 。 珀松比 =参考文献 【 5】 ； 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 【 5】 ；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()式中， 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=2； E 是推杆材料的弹性模量 ( E=250 带入公式中得 : 2 1/ 4()=此，推杆的直径取 7 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 示。 图 推杆 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，该模具的复位杆如图 图 复位杆 第 8 章 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 所以 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 式中， Q 为抽拔力（ N）； A 为侧型芯被抱紧的截面周长（ A=262 2=524 h 为成型部分深度（ h=36 q 为单位面积级压力（ N/一般取 800 1200， q=1000 N/ 为摩擦因数，去 = 为脱模斜度， =21。 ( c o s - s i n )Q A h q =1254N 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 1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 接板 根据上述设计要点设计，该模具滑块采用 连接板 ，装配示意图如图 示。 图 接板 装配示意图 块的定位装置 为了使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。由于 该模具在设计的时候在滑块外侧安装了用于冷 却的水嘴，所以不能使用挡板来进行限位。只能在模具内部限位，于是， 选用限位钉来进行定位 具体形状如图 示。 导柱的设计 导柱的直径计算 斜导柱的直径公式如下： 2 弯2 1 3/ c o s / s i P 式中， d 为斜导柱直径（ 为抽拔力（ N）， 2914N； 为斜导柱倾斜角， =21； 为 与 A 点的距离在水平方向上的投影（ 查参考文献 【 5】 ； 由受力可知受力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 弯。 o 3 1 2 121co s/2 9 1 4s i n/co s/ 312 12 然后再查参考文献，找 d 的直径，最后选取公称直径 d 为 20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 式中， L 斜导柱总长度 D 斜导柱台肩直径 30 斜导柱抽拔角 21； h 斜导柱固定板厚度 14 斜导柱与侧滑块料孔的配合间隙 d 斜导柱工作部分直径 20 S 抽芯距，实际间距加 2 4 带入计算，求得斜导柱长度 334 第 9 章 模具温度调节系统的设计 却水道的设计原则 12模具用 12水道孔直径。 5 倍。水孔距离型腔壁的距离要相等以防止受热不均。 水温差。 理。 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 图 冷却水道 冷却水路布局方式的 俯 视 图，如图 示。 图 水道布置 第 10 章 模架的确定及校核 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，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 500330 系列模具。 架的校核 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 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 455这个范围之内，故符合要求。 模架的外形尺寸 600350 拉杆内间距为 524285 因为 500330 600350 ，所以符合要求。 第 11 章 模具的总装图和工作原理 经过对塑件的分析，成型零部件相关尺寸的计算以及模架和注塑机的校核，模具总装图如图 示。 图 总装配图 145011231415柱 161718920212234开模时， T 形 块将塑件推出型芯 18， 塑件包在型芯 上 在拉料杆的作用下随动模部分一起移动，在斜导柱的作用下，侧型芯滑块向两边运动逐渐脱离塑件，直至斜导柱与滑块脱离，侧向抽芯和分型才告结束 ，限位螺钉限制脱出距离 。动模部分继续移动，顶出机构动作 ， 推管 把塑件从凸 型芯上 脱下来 并由限位螺钉保证推管最大位移 。 合模时，滑块靠斜导柱复位，在注射时，滑块由压 连接板 13 锁紧，以使其处于正确的成型位置而不因受熔体压力的作用向两侧松动。 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，运用所掌握的模具知识，翻阅 大量的模具资料，精心的设计和计算，最终完成了本次线轮的模具设计。 在设计模具过程中，严格按照模具设计的步骤进行，在设计前仔细研究了任务书中塑件的特点，注塑使用的材料，加工批量等信息。在研究塑件形状时，及时将塑件的三维图绘制出来，在绘制的过程中即对塑件有了深刻的了解，又为下面模具三位装配图的绘制做准备。在模具结构设计的过程中，先确定了型腔的数目为一模二腔。选择了注射机的型号，并对其进行了较为详细的校核。然后选择了分型面的位置，设计了浇注系统。然后通过计算和查资料确定模具的脱模方式，确定型芯和型腔的结构和他们的 固定方式。根据塑件和模具结构特点选用模架，并对其进行必要的校核。当然还有温度控制系统的设计。该套模具因为产品比较大，设计成一模二腔时模具也会比较大，给安装模具时带来了困难，但是这样设计却提高了生产效率， 结束模具的整体设计后，首先使用 件进行了模具二维装配图的绘制。通过画二维装配图上的各个零件，对模具的结构再进行一定的调整。在完成以上工作后，拆分各个零件二维零件图，用以更加细致的描述模具的零件结构，以便加工。 通过本次的毕业设计，对注塑模具有了更深一层次的了解，在绘图方面也有了很大的提高，最重 要的是体会到了设计的思路和方法，是学习阶