电磁阀线圈架注塑模设计

东南大学学士学位论文摘要随着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，模具技术的飞跃发展已经成为动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展，促使塑料产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是制造业对各种塑料产品的关键工艺装备模具的要求越来越苛刻。一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模具向着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著。本文主要是有关于：塑料产品的成型工艺、注塑机的选取、电磁阀线圈架注射模的设计、塑件材料的选择等。主要是利用键词：模具；塑料产品；制造业。东南大学学士学位论文to in in of a an in of to in to in so of a of of in of of on in to of of of of of is of UG 第一章 引言.选题的目的和意义.设计的背景及国内外发展现状.件分析及注射机的选取和校核.塑件分析.注射机的选取和校核.型部分设计.分型面的确定.型腔数的确定.凹、凸模结构设计.成型工作尺寸计算及脱模斜度的确定.材性要求及成型零件的材料.注系统设计.浇注系统的总体构成.结构设计.排气方式.排气槽设计要点.脱模机构的设计和选用原则.脱出机构的选择与设计.度调节系统设计.温度调节系统的要求.温度调节系统对塑料质量的影响.选题的目的和意义模具是制造业的基础工艺装备，被称为“制造业之母”。由于模具的技术水平在很大程度上决定着产品的质量、新产品的开发能力和企业的经济效益，因此模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。模具的应用范围十分广泛，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型，75的粗加工工业产品零件、50的精加工零件都由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型，模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍，这些都使模具本身具有十分重要的意义1。近年来，中国塑料模具发展速度相当快。目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%。随着中国汽车、家电、电子通讯、各种建材迅速发展，预计在未来模具市场中，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。以汽车工业为例，随着汽车产销量高速增长，汽车模具潜在市场十分巨大。据介绍，在生产汽车时，各种功能性零部件都要靠模具成型，仅制造一款普通轿车约需200多件内饰件模具，而制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需的大中型塑料模具，从模具行业生产能力看，目前满足率仅约50%。在建筑领域，塑料建材大量替代传统材料也是大势所趋，预计2010年全国塑料门窗和塑管普及率将达到30%50%，塑料排水管市场占有率将超过50%，都会大大增加对模具的需求量。应该说，塑料模具的应用潜力是不可低估的。专家预测，大型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎。在7年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和，塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料成形模具产量中约半数以上是注塑模具。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，东南大学学士学位论文2热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的5080%相比，差距较大。在制造技术方面，生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了能支持冲模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具具。具行业发展前景分析1、国际模具市场的广阔前景为我国模具行业提供了较大的发展空间模具应用领域的不断扩大、已应用领域对模具提出的更多和更高要求，使模具工业发展速度快于其他制造业的发展速度已成为普遍规律，目前世界模具市场供不应求，近几年，市场总量一直在600650亿美元之间，而我国模具出口尚不到8，“十一五”期间完全可以扩大这个份额，同时随着经济全球化发展趋势日趋明显，模具制造业逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向日趋明显，外资和民营资本继续看好我国模具行业，因此加入国模具行业机遇大于挑战，“十一五”期间，国际模具市场前景广阔，我国模具仍有较大发展空间。2、我国面临发达国家的技术优势和发展中国家价格优势的双重压力工业发达国家模具企业凭借其技术优势和实力，在中高档模具方面具有竞争优势，随着他们逐步进入我国，对我国的模具工业形成了巨大挑战；印度、泰国及东欧一些国家，近年来模具工业发展也很快，而且其模具的价格也具有很强的竞争优势，我国模具行业的成本和价格优势会逐步削弱并最终消失。因此，我们必须在技术、管理和人才培训方面下功夫，积极引进国外先进的模具制造技术，提升高端模具产品开发能力，调整模具产品结构，不断提高我国模具产品的国际竞争力。3、我国经济的高速增长为模具行业的发展提供了宏观支持我国国民经济在“十一五”期间将继续保持较快的发展速度，给模具行业的发展提供了可靠的宏观支持。汽车、电子信息、家电、办公设备、机械和建材行业、航天航空、电动工具都是模具需求大户，仅以家电和电子信息行业为例一台电冰箱需用模具生产的零件约150个，共需模具约350套；一台全自动洗衣机需要模具150多套；一台空调器，仅塑料模就需20套；每个型号计算机约需模具30多套，加上与其配套的打印机，单台需模具20多副；还有笔记本电脑、网络机顶盒将有几千万台的市场。目前由于机型多为国外开发，模具进口较多，随着我国自行开发能力东南大学学士学位论文3的提高，这方面的模具需求量也将大幅度增加。可以预见“十一五”期间中国模具行业将在良好的宏观环境下得到快速发展。4、宁波模具行业机遇和挑战并存一方面国际国内形势为宁波模具发展提供了前所未有的发展空间，而另一方面宁波模具也将面临更加激烈的竞争挑战，除了国际竞争外，在国内，萧山、上海、深圳等地都将大力发展模具工业，如萧山友成模具公司的年销售收入达到了2亿元，是日本专业模具厂友成机工的独资企业，主要从事汽车及家电用模具的生产，目前正在萧山市政府支持下计划在香港创业板上市；黄岩模具行业在管理、设备、技术上也已经走在全省前列；模具年产值30多亿元的温州市，正在酝酿模具工业的进一步发展，由5家模具龙头企业联合组建的恒田模具公司，投资2亿元建成设模具技术中心，获得政府的重点支持；曾是全国模具行业龙头老大的上海，欲重振昔日雄风，由市经委主抓的上海市模具中心正紧锣密鼓地建设，一个占地面积1500亩、现代化的模具工业园区不久也将展现在人们面前；苏州提出在高新区建设一个高水准的与国际接轨的现代化模具产业基地的构思，占地面积达2000亩；华南理工大学与广东方达集团签署协议，准备将东莞市模具重镇长安镇打造成华南地区重要的模具研发基地；深圳市在产业结构调整中，明确将模具列为先进制造业之首，投资约60亿元建模具工业园；重庆市投资50亿元，打造中国最大、标准最高的汽车、摩托车模具产业园，计划三五年后，年产值达30亿元；汕头塑料机械模具总年产值超100亿元，目前约有塑料、机械及相关的模具企业共3000家，大部分企业全套引进德国、法国、意大利以及台湾地区最新的数控模具加工设备，大大提高了产品技术性能和质量档次。国内还有其他不少省市（江西南昌、陕西西安、辽宁大连、山东烟台、河北泊头）纷纷抓住我国正在成为“世界工厂”的大好机遇，创建模具园区，酝酿模具工业进一步升级。2）发展趋势分析1、模具市场全球化，模具生产周期进一步缩短模具市场全球化是当今模具工业最主要的特征之一，模具的购买者和生产商遍布全世界，模具工业的全球化发展使生产工艺简单、精度低的模具加工企业向技术相对落后、生产率较低的国家迁移，发达国家的模具生产企业则定位在生产高水准的模具上，模具生产企业必须面对全球化的市场竞争，同时模具生产厂家不得不千方百计地加快生产进度，努力简化和废除不必要的生产工序，模具的生产周期将进一步缩短。2、模具能化和网络化发展软件的功能模块越来越齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，实现信息的综合管理与共享，支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程。有的系列化软件包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲东南大学学士学位论文4染、模具设计专家系统、复杂形体术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等；模具设计、分析、制造的三维化、无纸化使新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享；同时，随着竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速发展，网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要，也有可能。3、高速加工、硬铣削和复合加工技术将对模具生产产生重大影响随着模具向精密化和大型化方向发展，加工精度超过1学、超声波、激光等技术综合在一起的复合加工在今后的模具制造中将有广阔的前景。高速加工使工件获得光滑表面，节省加工时间，过高速加工的工件表面大多数都非常光洁，无需钳工的进一步加工。目前，机加工工具制造商都热衷于生产为高速加工而专门设计的加工中心，在美国采用高速加工技术以减少或省去钳工工序是一种效益相当可观的措施，这种技术在欧洲和日本也颇受欢迎。另外，用充分硬化的材料加工模具的型腔是模具加工业发展的另一个重要趋势。高主轴转速及小的刀具半径所进行的轻度切削形成了足够的转矩，可以用来加工硬度高达64于不需要再进行热处理，常规热处理后的回火以及抵消由热处理引起的几何变形所进行的磨削加工也都不需要了，该技术在日本倍受青睐，如今在美国也受到了广泛的关注并正向欧洲传播。随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统，该系统由多台机床合理组合，配有随行定位夹具或定位盘，有完整的机具、刀具数控库和数控柔性同步系统，具有实时质量监测控制系统。4、我国的模具产品将向大型、精密、标准化方向发展一方面模具成型零件日渐大型化和为提高生产效率开发的“一模多腔”造成了模具日趋大型化，另一方面电子信息产业、医学的迅猛发展带来了零件微型化及精密化，有些模具的加工精度公差就要求在以下。另外多功能复合模具将得到进一步发展，新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，生产效率进一步提高。国外发达国家模具标准件使用覆盖率一般为80左右，随着我国模具工业的发展，模具标准化工作必将加强，模具标准化程度将进一步提高，模具标准件的应用和生产在“十一五”期间必将得到较大的发展。5、热流道、气辅模具及适应高压注塑成型工艺将得到进一步发展采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制作的原材料，国外许多塑料模具厂所生产的塑料模具50%以上采用了热流道技术，有的已东南大学学士学位论文5经达到80以上，效果十分明显；气体辅助注射成形具有注射压力低、制品翘曲变形小、表面质量好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本；高压注射成形可强制树脂收缩率，增加塑料件尺寸的稳定性；另外注射压缩成形技术，可使成形件局部内应变小，能得到缩孔少的厚壁成形件，而对于塑件狭窄的部件也可注入树脂，并可用小注射力能得到优良制品，这些技术正在逐步推广使用。6、快速经济模具的前景十分广阔多品种小批量生产时代的到来，人们要求模具的生产周期越短越好，因此快速经济模具将有广阔的发展前景。预计21世纪，用各种超塑性材料来制作模具、用环氧、聚酯或在其中填充金属、玻璃等增强物制作简易模具等生产方式占工业生产的比例将达到75%以上。快速经济模具主要包括快速原型制造技术、表面成形制模技术、浇铸成形制模技术、冷挤压及超塑成形制模技术、无模多点成形技术、具毛坯快速制造技术等。7、优质模具材料及先进表面处理技术将进一步受到重视因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45以上，因此选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命显得十分重要，提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或具特殊性能的模具钢，开发模具钢品种规格，扩大其他优质模具材料如硬质合金、陶瓷材料、复合材料等的应用范围是主要研究热点；用铝合金作模具材料以缩短制模周期、降低模具成本，将在快速经济模具中得到较快发展。模具表面处理的主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗发展，由一般扩散向子渗入、离子注入等方向发展，可采用的镀膜有：2时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。目前激光强化、辉光离子氮化及电镀（刷镀）防腐强化等技术也日益受到重视。模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动板上。注射成形时，塑料熔体从注射机喷嘴经模具浇注系统进入形腔，注射成形冷却后开模，即定模和动模分开，一般情况下塑件留在动模上，模具推出机构将塑件推出模外。注射模结构形式多种多样，分类方法很多，按成形工艺特点可分为热塑性塑料注射模、热固性塑料注射模、低发泡塑料注射模和精密注射模：按其使用注射机的类型可分为卧式注射机用注射模、立式注射机用注射模和角式注射机用注射模：按模具浇注系统可分为冷流道注射模、绝热流道注射模、热流道注射模和温流道注射东南大学学士学位论文6模：按模具安装方式可分为移动式注射模和固定式注射模等。若根据注射模的结构特征可分为以下几类5：1）单分型面注射模。开模时，动模和定模分开，从而取出塑件，称单分型面，又叫双板模具。单分型面注射模是注射模具中最简单最基本呢的一种形式，他根据需要可以设计成单型腔注射模，也可以设计成多型腔注射模，是应用最广泛的一种注射模。2）双分型面注射模。双分型面注射模有两个分型面，分型后浇注系统凝料由第一分型面脱出：分型后塑件由此脱出。与单分型面注射模具相比较，双分型面注射模具在定模部分增加了一块可以局部移动的中间板（又叫活动浇口板，其上设有浇口、流道及定模所需要的其它零件和部件），它常用于点浇口进料的单型腔或多型腔的注射模具。开模时，中间板在定模的导柱上与定模板作定距离分离，以便在这两个模板之间取出浇注系统凝料。双分型面注射模结构复杂，制造成本高，零部件加工困难，一般不用于大型或特大型塑料制品的成形。3）带有侧向分型与抽芯机构的注射模。当塑件有侧孔或侧凹，需采用可侧向移动的型芯或滑块成形。4）带活动成形零部件的注射模。由于塑件的某些特殊结构，要求注射模设置可活动的成形零部件，如活动凸模、活动凹模。活动镶件、活动螺纹型芯或型环等，在脱模是可与塑件一起移出模外，然后与塑件分离。5）自动卸螺纹注射模。对带有螺纹的塑件，当要求自动脱模时，可在模具上设置能够转动的螺纹型芯或型环，利用开模动作或注射机的旋转机构，或设置专门的传动装置，带动螺纹型芯或螺纹型环转动，从而脱出塑件。6）无流道注射模。无流道注射模是指采用对流道进行决热或加热的方法，保持从注射机喷嘴到型腔之间的塑料呈熔融状态，使开模取出塑件时无浇注系统凝料。前者称绝热流道折射摸，后者称热流道注射模。7）直角式注射模。直角式注射模具、仅适用于角式注射机。与其他注射模截然不同的是该类模具在成形时进料的方向与开合模的方向垂直。8）脱模机构在定模上的注射模。在大多数注射模中，其脱模装置均是安装在动模一侧，这样有利于注射机开合模系统中顶出装置的工作。在实际生产中，由于某些塑件受形状的限制，将塑件留在定模一侧对成形更好一些，为了使塑件从模具中脱出，就必须在定模中脱出，就必须在定模一侧设置脱模结构。件（电磁阀线圈架）三维示意图如图所示，该塑件为电镀表里的一个结构元件，尺寸精度要求较高，同时还要求有一定的强度、刚度、绝缘性和耐磨性，结合以上要求以及经济因素，故该塑件采用中文名称：丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚物6。此它拥有三种组分的综合性能，属于通用性热塑性塑料，其成形性能较好，流动性好；成形收缩率较小（比热容较低，在料筒中塑化效率高；在模具中凝固较快，成形周期短；其综合性能较好，冲击韧度、力学强度较高，尺寸稳定性、耐化学性、电性能良好；易于成型和机械加工；与372有机玻璃的熔接性良好，可做双色成型塑件；表面可以镀铬；并且价格便宜，原料易得，因此发展迅速，是目前产量最大，应用最广的一种工程塑料。黄色或白色不透明粒料，无毒、无味7。湿性强，成形前必须充分干燥，可在柱塞式或螺杆式卧式注射机上成形。2）动性中等，）注射成形时宜采用高料温，模温对物理性能影响较大，料温过高易分解。东南大学学士学位论文8对要求精度较高的塑件，模温宜取5060，要求光泽及耐热型料宜取6080。4）模具设计时，要注意选择浇注系统的进料口位置和形式。顶出力过大或机械加工时塑件的表面会呈现出“白色”痕迹，此时将塑件加热即可消除。其脱模斜度常为40130。部结构形状较为规则，符合塑件的设计要求，但塑件上有侧凹，必须安排侧向抽芯机构。可在柱塞式或螺杆式卧式注射机上成形。具体工艺参数如下7：温度参数预热干燥温度：8085料筒温度：15070(后段)，165180（中段），180200（前段）喷嘴温度：170具温度：50处理温度：70压力参数注射压力参数：60度或时间参数预热时间：20000r/）按用途：热塑性塑料注射成型机，热固性塑料注射成型机2）按外形：立式，卧式，角式3）按能力：小型（1000塑化分：有塑化装置，有塑化装置5）按操作：手动，半回动，自动6）按绕动：机械绕动，液压绕动，机械液压绕动估算型腔与浇道体积，得出每次成型的注射量，除以80%得出注塑机注射量，据此选择合适注射机。本模具选用的注射机型号及其规格如下：注射机型号：杆直径：350504000400040械顶出喷嘴球半径：压塑料熔体充满型腔时，会产生使模具沿分型面分开的胀模力，此胀模力等于塑件和浇道系统在分型面上的投影面积与型腔压力之积。为防止模具分型面被胀模力顶开，必须对模具施加足够的锁模力，否则在分型面处将产生溢料现象。因此模具设计是应使注射机的额定锁模力大于胀模力，则9：FPm(j) （2中：F ）；j 注射机注入的塑料熔体流经喷嘴、流道、浇口和型腔，将产生压力损耗，一般型腔内平均压力仅为注射压力1/2，即：0 =(25 （2腔平均压力通常为2040着塑料流动性的大小、塑料形状的复杂程度与精度要求的不同，成形时型腔内的压力不同。当成形流动性差、形状复杂、精度要求高的塑件时，应取较高的模腔压力。同塑件的型腔压力条件 型腔压力（举 例易成形的塑件 25 器普通塑件 30 薄壁容器类高粘度塑件、高精度塑件 35 精度塑件塑件粘度特别高、高精度塑件 40 高精度机械零件由公式（2得：F=450m(j)=35 260000射机的琐模力可以满足本模具的要求。使成型制品每次所需注射量通常要求注射成型时的总重量应是注射机最大注射量的80以下。应用每次注射需要的塑料量为(一模两腔)11g，注射机的最大注射量为60g，则有：0g2g (2: 因此，注射机的注射量可以满足本模具的要求。了将塑件和浇注系统的凝料从密闭的模具内取出，以及为了安放嵌件，将模具适当地分成两个或若干个主要部分，这些可以分离部分的接触表面，通称为分型面。每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。合理地选择分型面是使塑件能完好成型的先决条件。的有多个分型面，分型面的形式应尽可能简单，以便于模具的制造和塑件的脱模。从分型面数目来看，有单分型面、双分型面、多分型面。从分型面形状来看，有平面、斜面、阶梯面、曲面。从分型面与开模方向关系来看，有平行于开模方向、垂直于开模方向、与开模方向成一斜角。0：1）符合塑件脱模：为使塑件能从模具内取出，分型面的位置应设在塑件断面最大尺寸的部位。2）分型面的数目和形状：通常只采用一个与开模运动方向相垂直的分型面。确定分形面应以模具制造及脱模方便为原则。3）型腔的选择：尽量防止形成侧孔和侧凹，以避免采用较复杂的模具结构。4）确保表面质量：分型面尽量不要选择塑件光滑的外表面，避免影响塑件的外观质量；将塑件要求同轴度的部分放在分型面的同一侧。以确保塑件的同轴度；要考虑减小造成塑件大、小端的尺寸差异要求等。5）有利于塑件脱模：由于模具的脱模机构通常设置在动模一侧，故尽可能使开模后塑件留在动模一侧。6）考虑侧向轴拔距：一般机械式分型抽芯机构的侧向轴拔距都较小，因此选择分型面的时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上，即将短轴拔距作为侧向分型或抽芯。并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯。7）锁紧模具的要求：侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型塑件，应将投影面积大的方向放在动、定模的合模方向上，而将投影面积小较小的方向作为侧向分型面。8）有利于排气：当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设计在塑料的流动末端，以利于排气。东南大学学士学位论文129）模具零件易于加工：分型面的设计在注射模的设计中占有相当重要的位置，分型面的设计合理与否直接影响到塑件的质量、模具的整体结构、工艺操作的难易程度及模具的制造成本。根据以上原则，选择如图3了减少溢模料，模具设计时应考虑保证分型面紧密结合。在分型面的非型腔部分的平面，增大单位面积的接触压力，增强抵抗塑料渗入的阻力。主流道浇口套分型面 3图3对于投影面大的大型制品，应将投影面积大的分型面放在动、定模的合模主平面上，而将投影面积较小的分型面作为侧向分型面。本模具的分型而选择在塑件的大平面处。采用1模2腔结构。根据所用注射机的最大注射量确定型腔数：n=（3中：n 利 公 g）；g）；g）。本套模具中：0g ； .4 g ；有：n=(于本模具所成型的零件，精度要求较高，且零件的结构较复杂。参考模具设计经验可知，模具设计时每增加一个型腔，所成型的产品的精度就下降4%，对于精度要求较高的零件其型腔数一般不超过4个，结合以上经验数据、零件的精度要东南大学学士学位论文13求、结构特征及其经济性原则，本模具决定选用一模二腔的模具结构。所以型腔数确定为2个。)型腔的布置和浇口的开设部位应力求对称，以防模具承受偏载而产生溢料现象。2)型腔排列宜紧凑，以节约钢材，减轻模具的重量。3)圆形排列平衡好，加工困难，直线形排列加工容易，但平衡性好，而且加工性尚可，使用广泛。型腔的基本形式：型腔形式基本有五种，如下图所示。图模为凹模、动模为型芯。图侧陷槽）的壳体的一般形式。除凸、凹模外，还有从侧面抽拔的孔芯。图