机械毕业设计（论文）-桶盖的注塑模具设计（全套图纸三维）

1 桶盖注塑成型工艺与模具设计 绪绪 论论 1. 本课题及相关领域的国内现状及发展本课题及相关领域的国内现状及发展 改革开放以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和 引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为 13%，1999 年我国模具工业产值 为 245 亿， 至 2000 年我国模具总产值预计为 260- 270 亿元， 其中塑料模约占 30% 左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平 有了较大提高。 在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、 6.5kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料 模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如 天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星 I.K 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到 了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩 造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。 全套图纸，三维加全套图纸，三维加 153893706 2 2. 未来我国塑料模具的主要发展方向未来我国塑料模具的主要发展方向 1）.提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。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。 2）.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了良好的条 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。 3）.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，而且其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，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模 具也非常重要。 4）开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方 式。 5）.提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。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。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；再次是要进一步增加标准件规格品 种。 6）.应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得 十分必要。 7）.研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。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。 3 任务来源及设计目的意义任务来源及设计目的意义 1 设计任务来源设计任务来源 设计题目：桶 盖 材 料：LDPE 生产批量：大批量生产 技术要求：未注圆角 R0.5 所有尺寸公差按 SJ1372- 78 的 4 级精度 4 图 1.1 2 设计目的及意义设计目的及意义 本设计题目为普通零件桶盖，但对做毕业设计的毕业生有很大的设计意义， 本设计概括了桶盖塑料零件的设计要求、内容及方向。通过对该零件模具的设计， 进一步加强了设计者注塑模设计的基础，为设计更复杂的注塑模具做好了铺垫和 吸取了更深刻的经验。本次设计为即将走进工作岗位的应届毕业生综合能力的深 刻考察，全面地锻炼了应届毕业生的实践动手等综合能力。 第第 1 章章 模塑工艺规程编制模塑工艺规程编制 1.1 塑件的工艺性分析塑件的工艺性分析 1.1.1 塑件的原材料分析塑件的原材料分析 本塑件的材料是低密度聚乙烯，属于热塑性塑料,从使用性能上看: 低密 度聚乙烯由于含有较高的分子量、密度及结晶度，因此质地坚硬、耐寒性能良 好，在-70 时还保持柔软。化学稳定性很高，能耐酸碱及有机溶剂。吸水性 极小，有很突出的电气性能和良好的耐辐射性，用火焰喷涂法或静电喷涂法涂 5 于金属表面，可以达到减摩和防腐蚀的目的。缺点是力学强度不高，热变形温 度很低，故不能承受较高的载荷。 从成型性能上看:该材料流动性好,吸湿性小,吸水率小于 0.01%,因此可不考虑 干燥,但由于其收缩率很大以及其在相互垂直的两个方向的收缩率差异更显著,易 引起制品翘曲等缺陷。又由于收缩率还和制品厚度有关,应严格控制制品壁厚差异, 以保证成型质量。 1.1.2 塑件的结构和尺寸、精度、及表面质量分析塑件的结构和尺寸、精度、及表面质量分析 结构分析。 从塑料建零件图上看，该零件总体形状唯异型状，其中球形曲面以及提手部 位形状构成该零件主要特征，盖的内侧有三处内侧凹，这就要模具设计时必须设 置测向抽芯机构。另外要想同时成型球形曲面以及提手部位，就必须把型芯设计 成组合式。由此可见本制品属于较为复杂的类型。 尺寸精度分析 由于该塑件为普通的生活用品,还是收缩绿很大的塑件,其尺寸精度要求并不 很高,多为自由精度尺寸。由于150 要与桶口配合,自然为相对较为重要的尺寸, 可取中级水平精度 0 150 2 。而其他几个尺寸相对而言则为次要尺寸,尺寸精度按自 由精度等级看待。由此可见本塑件尺寸精度不高,对应模具工作零件的加工尺寸很 容易得到保证。 从塑件壁厚上看:提手截面与桶盖壁厚尺寸有很大差异。根据有关资料查寻可 知 PE 最小壁厚为 0.6mm。本例采用经验推荐值 1.6mm,又因为了保证成型质量,应 控制制品壁厚差异在20%以内,又为了增强提手部位与盖体的连接强度,可取提手截面长 度 20mm。 表面质量分析 该零件的表面除了要求没有缺陷、毛刺、还有提手部分表面要求相对光滑,以 保证制件使用时便于提拿,其他的并无特别的表面质量要求,因此比较容易实现。 综合分析,由以上可知,注塑成型时只要工艺参数控制好的情况下,零件的成型 要求可以得到保证。 1.2 塑件体积和质量的计算塑件体积和质量的计算 计算制品重量和体积的目的是为了选择注塑设备和确定成型总体方案。由于 本塑件制品结构外形比较复杂,要想计算其体积和质量,必须采用分割计算的方法 6 对其进行分析计算。本例把制品分为三个部分如图 1.2 中的 I、II、III。 1.2.1 计算塑件的体积计算塑件的体积 查有关手册获低密度聚乙烯的密度 33 0.925 10/g mm =。 球形空间部分 根据球缺公式： 2 (/3)Vrhh=。 确定公式中有关参数：H=25mm 壁厚 t=1.6mm R=60mm h=23.4mm R=61.6mm 22 (/3)(/3) I VRHHRhh= I V =14793.6 3 mm 桶提手部分 根据公式： II VSH= 公式中参数: L=150+2h=160 8 208 (208)S = + II V =40960 3 mm 桶体部分 根据公式: 22 ()/4 III VDdH= 公式中参数:D=150mm d=146.8mm H=23.4mm III V=17454.9 3 mm 则可知塑件总体积为: V= I V + II V + III V=73208.5 3 mm 7 图 1.2 1.2.2 计算塑件的质量计算塑件的质量 由公式WV=可获: W=73208.5 3 0.925 10=67.72g 1.2.3 拟选注塑设备拟选注塑设备 在本例中根据塑件的质量以及 LDPE 在熔融状态下的密度等参数来拟选注 塑机。 查 有 关 手 册 获 体 积 膨 胀 率 的 校 正 系 数c取0.85 c = =0.85 3 0.925 10=0. 3 0.786 10 3 /g mm 。 先求成型本塑件所需的最大注塑量,因本例中浇注系统所占的质量未知,这样就 得修正塑件质量值。本例取修正值为 W=70g 则最大注塑量为: max RMW max /70/0.8112.5MW R=g maxmax MV = maxmax/ VM =112.5/0.786 33 10/g mm =143.12 3 cm 依据 max VV 的原则拟选 XS- ZY- 250 型注塑机,另外考虑到塑件的结构外形 尺寸拟采用一模一件的模具结构。 8 1.3 塑件注塑工艺参数的确定塑件注塑工艺参数的确定 查找中国模具设计大典卷二和参考工厂实际应用的情况，LDPE 的成型工 艺参数可作如下选择。试模时，可根据实际情况作适当调整。 注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。 料筒温度： 后段温度 1 t 选用 160； 中段温度 2 t 前段温度 3 t 选用 200； 喷嘴温度：选用 160； 注塑压力：选用 109MPa； 注塑时间：选用 5s； 保 压：选用 72MPa； 保压时间：选用 20s； 冷却时间：选用 30s。 成型周期：选用 55s 模具温度：选用 30 第第 2 章章 注塑模的结构设计注塑模的结构设计 注塑模结构设计主要包括：模具型腔数目的确定、分型面选择及型腔的排列方 式和冷却水道布局以及浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽 芯机构的设计、推出机构的设计、导向定位系统的设计、机械设计结构设计、排 气系统设计等内容。 9 2.1 型腔数目的确定型腔数目的确定 确定型腔数目的因素有技术参数和经济指标。其中技术参数包括锁模力、塑 化能力、最大和最小注塑量、模板尺寸、制品尺寸精度和流变参数等。这些因素 综合影响了模具型腔数目的确定,本例根据制件的具体结构特点结合这些因素综 合考虑. 由于制件结构比较复杂而且壁厚相差很大,各部分的成型工艺有很大差异,要想 保障制品成型的质量,就必须严格控制制品整体综合成型工艺。本制品从尺寸上看 是中型制件;由于结构的特殊性质,即使制品精度要求不高,然而综合考虑侧向抽芯 以及制件脱模等因素,不得不选择一模一腔。如果选择一模具多腔,不但很难保障制 品的成型质量,而且还大大提高了模具结构的复杂度、增大模具的制造加工成本。 综合来看本例采用一模一腔较为合适。 2.2 制品在模具中的位置的确定制品在模具中的位置的确定 制品在模具中的位置，直接影响到模具结构的复杂程度、模具分型面的确定、 浇口的设置、制品的尺寸精度和质量等。因此，开始制定模具方案时，首先必须 正确考虑制品在其中的位置；然后再考虑具体生产条件(包括模具制造的)、生产 批量所需的机械化和自动化程度等其它设计问题。 2.2.1 制品在模具中的位置确立的原则制品在模具中的位置确立的原则 制品在模具中的位置确立的基本原则：制品或制品组件(含嵌件)的正视图， 应相对于注塑机的轴线对称分布，以便于成型；制品的方位应便于脱模，注塑模 塑时，开模后制品应留在动模部分，这样便于利用成型设备脱模；当用模具的互 相垂直的活动成型零件成型孔、槽、凸台时，制品的位置应着眼于使成型零件的 水平位移最简便，使抽芯操作方便；最后制品位置的选定，应结合浇注系统的浇 口部位、冷却系统和加热系统的布置，以及制品的商品外观要求等综合考虑。 2.2.2 制品在模具中的位置的确立制品在模具中的位置的确立 依据上述放置制品的原则,本制品根据其成型特点确定为附录模具总装图中所 示的位置。 10 2.3 分型面的形式以及位置选择分型面的形式以及位置选择 模具设计开始的关键一步，就是选择分型面的位置。分型面的选择受塑件形 状、壁厚、成型方法、后处理工序、塑件外观、塑件尺寸精度、塑件脱模方法， 模具类型、型腔数目、模具排气、嵌件、浇口位置与形式以及成的型机的结构等 影响。 2.3.1 分型面的形式选择分型面的形式选择 结合模具的结构特点以及防止熔料从分型面溅出而形成飞边的角度来分析本 副模具分型面形式的选取。 本模具的主分型面拟采用水平分型面形式，然而除了主分型面外，由于本制件 的成型结构较为特殊，况且模具结构存在内外抽芯结构，为便于制件从固定成型 芯和活动成型芯上脱模，同时为了使模具中连杆机械机构的准确运行，就必须设 置辅助分型面。 2.3.2 分型面的位置选择分型面的位置选择 选择分型面的原则是：脱出塑件方便、模具结构简单、型腔排气顺利、确保 塑件质量、无损塑件外观、设备利用合理，根据此原则以及本塑件的成型要求来 选择分型面。 图 2.1 该塑件为提桶盖，表面质量并无特殊要求，由于提手部位是经常与人们接触的 部位，且提手截面为圆弧过渡式的异形状，而且厚度为制品中最大的部位，综合 这些因素，则可考虑主分型面的位置如图 2.1 选择。 另外辅助分型面的位置可参考附录模具总装图的分型面 A 以及分型面 C 所示 的位置。 总之，该三个分型面的上述选择既可降低模具结构的复杂程度，又能减少模 具加工难度，保证制品的顺利脱模，故选择了这种位置方式。 11 2.4 排气系统设计排气系统设计 注塑模的排气是模具设计中不可忽视的一个问题，排气的优差关系到制品的 成型质量的高低。这是因为制件气孔、组织疏松、空洞等缺陷都是因为排气不畅， 使模具积存气体，产生气泡引起的。因此可以看出排气系统在模具设计中的重要 性。 注塑模的排气方式有多种方式，主要以排气槽排气、分型面排气以及拼镶件 缝隙排气等排气方式。由于本模具采用镶拼式型腔、型芯结构，则可以利用拼镶 件的缝隙排气，又结合多分型面的特点，也可以利用分型面排气。两种排气方式 的选择足可以保证制品的成型质量。而就不用考虑开设排气槽排气的排气方式了。 2.5 浇注系统的设计与计算浇注系统的设计与计算 浇注系统在模具中占有非常重要的地位，它的设计合理与否直接对制品的成 型起到决定的作用。这就要求模具设计者除了研究模具结构和加工技术之外，还 必须对成型技术有较为深刻的理解。这样才能使模具制造技术与成型工艺有机地 结合在一起，生产出既经济又高质量的产品。 2.5.1 浇浇注注系统系统的设计原则的设计原则 浇注系统的设计原则为首先要排气良好， 能顺利地引导熔融塑料填充到型腔的 各个深度，不产生涡流和紊流，并能使型腔内的气体顺利排出；在满足成型和排 气良好的前提下，要选取短的流程来充填型腔，且应尽量减少弯折，以降低压力 损失，缩短填充时间。应尽量避免熔融塑料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件， 防止型芯弯曲变形或嵌件移位；浇口位置和形式应结合塑件形状考虑，做到整修 方便并无损塑件的外观和使用；另外浇注系统的断面积和长度应尽量取小值，以 减少浇注系统占用的塑料量，从而减少回收料。 2.5.2 直浇口直浇口式主式主流道流道的选择的选择与与设计设计 结合本模具的结构特点以及制件材料和结构特点，对浇注系统的设计方式进 行分析选择。在浇注系统的设计中，由于本副模具，采取的是一模一腔的形式， 所以可不考虑分流道的设计。在设计中浇口形式的选择突出整个浇注系统的特点。 分析和研讨各种形式浇口的特点和应用范围，本例拟选用直浇口式浇注系统，这 是因为直浇口式一般用于加工热敏性及高黏度材料，成型高质量的大、薄型制品， 且用于一模一腔的模具中能够达到流程短、充模快、成型迅速等原则的设计要求。 12 2.5.2.1 主流道设计主流道设计 依据模具设计有关手册查获 XS- ZY- 250 型注塑机喷嘴的有关尺寸参数： 喷嘴前端孔径 o d=4mm 喷嘴前球面半径 0 R =18mm 依据模具主流道与喷嘴的关系 取主流道球面半径 R= 0 R +（12）mm 小端直径 d= o d +（0.51）mm 由此可取主流道球面半径 R=19mm，取主流道小端直径为 4.5mm。 依据主浇口的以往设计实践经验，在其长度大于 30mm 时候，大端直径可取 经验值 D=9mm。则直浇道设计草图如图 2.2 所示： 图 2.2 2.5.2 .2 直浇口式主流道衬套设计直浇口式主流道衬套设计 为防止衬套在塑料熔体反压力作用而推出定模，选用 B 型衬套，其结构草图 如图 2.3 所示，其中具体尺寸查有关手册并结合本副模具设计特点来确定，具体如 下： 13 图 2.3 2.5.2.3 直浇口式主流道定位环设计直浇口式主流道定位环设计 直浇口式主流道定位环设计可选择如下图 2.4 所示,其所示尺寸将分别与注塑 机定位孔和定模上定位孔相配合。 图 2.4 2.6 侧抽芯机侧抽芯机构设计构设计与与计算计算 本例塑件侧壁有三处内侧凹，它们均垂直于脱模方向，又因为塑件为薄壁件以 及没有足够的弹性变形空间而无法利用强制脱模完成内抽芯，因此必须设置侧向 抽芯机构来完成抽芯。又由于塑件结构限制，不能利用斜导柱抽芯机构完成。总 之本例利用斜滑块内抽芯机构完成内抽芯。其利用开设着导滑槽的滑块与在固定 型芯协作来完成抽芯动作。此抽芯机构抽芯动作与塑件的脱出同时进行，而且斜 滑块的刚性大，倾斜角可比斜导柱的倾斜角大，通常不超过 30，斜滑块的顶出 高度一般不超过导滑长度的为 2/3 以免影响使用的可靠性。 14 2.6.1 侧抽芯机构设计的参数计算侧抽芯机构设计的参数计算 确定抽芯距 临界抽芯距可参照图 2.5 来确定 。 临界抽芯距的计算公式 ：()sin e SRr= 10.86 e S = 设计抽芯距：S= e S +（1- - 2） S=12.86mm 图 2.5 抽芯力计算 抽芯力的计算可按以下公式确定： (cossin) c FChp = 公式参数确定： 侧型芯成型部分截面周长 C=158mm 侧型芯成型高度 h=0.8mm 塑件对单位面积上的包紧力，取值范围 812Mpa，本例取大约数值 10Mpa 摩擦系数 取 0.2 脱模斜度 =0.05o 则抽芯力 c F=251.6N 滑块倾斜角度 本例取滑块倾斜角度为20o。 滑块和导滑槽设计 2.6.2 滑块的结构设计滑块的结构设计 滑块的设计形式 本副模具侧向抽芯机构主要是为了成型制件的内侧凹，由于制件内侧凹很浅， 且抽芯距很小，滑块活动空间不大等限制，滑块外形尺寸很小，另外考虑到滑块 成型部分强度以及运动因素，就把滑块设计成整体形式，其结构可参考上图 7。其 15 工作成型部分尺寸在以后章节详细确定。 滑块的导滑方式 本副模具导滑方式，是在主型芯上开设导滑槽。为了使导滑紧凑，不溢料，滑 块与型芯导滑槽的加工精度必须很高，且装配紧密，滑动灵活。须要采用配磨、 配研的装配方法。 2.7 模具加热与冷却系统的设计模具加热与冷却系统的设计 本制品在注塑成型时不要求有很高的模温，因而在模具上可不考虑开设加热系 统。由于塑件体积比较大，熔料流动区域大，且各部分料流不均匀，因此需要开 设冷却系统。以下是其的设计计算： 设定模具平均工作温度为40oC，用 20oC的常温水作为模具冷却介质。 2.7.1 冷却系统冷却系统设计的参数计算设计的参数计算 塑料传给模具的热量 公式： Q=nmq 公式参数确定： 10 () pm qCq=+ 其中比热容 p C 查手册获 2.31kj/kg.K。 熔体充模温度取160oC ， 脱模温度取30oC ， 熔融潜热 m q查手册得 468kj/kg 则得 Q=768.3kj/kg n =3600/T n=65 次 m =0.07kg（前定） 总之，q 的值可得为 3495.7kj/kg 冷却水带走的热量计算 M Q =95%Q=3320.9kj/kg 热传导面积的计算 总计算公式：/3.6 MMm AQh= 公式中参数确定： 进出模温度差取15。 冷却水热传导系数 m h 由公式 0.870.13 2041(10.015)/ mmm hVd=+确定。 此公式中的参数冷却水道直径查手册和取经验推荐值 8mm，且冷却水流速取 16 1.66m/s。 冷却水的平均温度 m 取 20。 则从而可知 m h 为 3147.3 2 /w m k 。 由以上综合可得到 M A =19539.9 2 mm 。 冷却水管总长度计算 由公式/ MMm LAd=确定： M L =1777.4mm。 2.7.2 冷却水道冷却水道的的布布置置 冷却水道的位置取决于制件的形状和不同的壁厚。原则上：冷却水道应设置在 塑料向模具热传导困难的地方，根据冷却系统的设计原则，冷却水道应围绕模具 所成型的制品，且尽量排列均匀一致。 由于模具采用拼镶结构，且制品成型在所镶入的镶件上，在大多数模具中，因 镶件尺寸尺寸原因不易加工冷却水道，可以采用冷却水道包围镶件的方法。则如 图 2.6 所示的布置方式： 图 2.6 另外两处冷却管道布置在定模板和定模推板上，在模板上的水道分布方式可 参照后章节的模板零件图。 2.8 脱脱模模机机构的设计构的设计与与计算计算 脱模机构是本副模具设计的难点， 由于制品结构复杂， 要保证制品的顺利脱模， 就必须设计合理的的脱模机构。对于本副模具由于制件提手部位结构特点，不得 不考虑用两瓣式活动型芯在连杆的驱动下完成脱模。另外为了使定模部分主型芯 上的制件顺利脱模，本副模具采用拉钩脱件板定模顶出机构。定模顶出系统在成 型过程中，必须严格控制其开模行程，否则当开模行程过大时，会拉断联接动模 与定模顶出装置的拉杆。 当采用定模顶出系统时， 为避免由于主流道过长所造成废料比例增加的问题以 及减少在成型过程中的压力损失，可采用以加长喷嘴深入到模具中去的办法，以 17 减小主流道的长度。本例就应用到了这一点。 2.8.1 拉钩脱件板定模顶出机构设计拉钩脱件板定模顶出机构设计 脱模力的计算 为了简化运算，暂不考虑主型芯上滑动镶块的作用，可对本塑件进行受力分 析。参照图 2.7 所视受力平衡坐标系，列平衡方程。 0 x F = sincos tb FFF+= 方程中参数表示： t F 为脱模力， b F 为包紧力，F 为摩擦力， 为脱模斜度 =0.5o。 为摩擦系数 其中 b FF= (cossin) tb FF = 另外 b FAp= (cossin) t FAp = 摩擦系数 取 0.2，包容面积 A=10791.7 2 mm ， 单位面积包紧力 p 取 10Mpa。 由上述可利用公式(cossin) t FAp =获得 t F =20643.7N。 图 2.7 推件板厚度确定 推件板厚度可以利用公式 3 0 0.54/ t tLFEB=来确定。 查手册推件板变形量取 0.12mm, E 弹性模量 5 2.1 10 Mpa。因为用摆钩装置驱 动推件板则取 0 L 为 450mm,另外 B 取 400mm。 综上所述可知,推件板厚度 t=30.8mm。 拉钩脱件板定模顶出机构工作行程拟订 拉钩脱件板定模顶出机构工作行程,必须达到塑件顺利脱离主型芯,并顺利同时 18 完成内抽芯,还要保证主浇道能够顺利自动脱落.然而要想达到它们协调成功完成, 就必须准确定出开模行程.我们根据主浇道长度以及塑件总高度,初步拟订开模形 成为 80mm,以后根据模具整体动作协作,进行调整。另外拉钩脱件板定模顶出机构 结构形式可参照模具装配总图所示。 2.8.2 楔柱连杆协作分模机构设计楔柱连杆协作分模机构设计 本模具分模脱件的另一典型特征就是利用了楔柱连杆协作分模机构。这种机 构驱动活动两瓣活动型芯转动进行横向分模抽芯.本机构在弹簧的驱使下模具首先 分型时后移楔柱,给连杆与两瓣活动型芯以运行空间,使两瓣活动型芯绕转轴向两 侧外摆动完成横向分模抽芯。 楔柱连杆协作分模机构的工作行程受多种综合因素影响,也很难精确确定。其 中连杆在模具开模方向上的距离 L 是该机构的最关键参数。要求两瓣活动型芯随 开模方向运动的同时能够保证两瓣活动型芯的各瓣块能够顺利脱离球型曲面空间 且使提手部位准确完成分模。其距离 L 可根据两瓣活动型芯动作示意图 2.8 确定。 看图解析如下： 两瓣活动型芯开模方向上的临界运动距离L 两瓣活动型芯横向抽芯的临界距离 b 图 2.8 另外有以下关系式： L=R- h b= Rsin h=Rcos 其中公式中 活动瓣块型芯可在多次模拟实验的情况下确定大约值为61o。半 19 径 R 为活动瓣块型芯工作公称尺寸 62.9mm。 由以上可知 h=30.5mm b=55.01mm L=32.4mm 则 L 取值大约为 35mm。而对于模具 A 分型面的开模行程要比连杆开模方向 上的运动距离 L 要稍微增大些，使之与限位拉杆的限位距离相符合。可去开模行 程 3 H 为 42mm。 另外楔柱的锁紧作用也是非常重要的，其还起到定位作用。对保证制品成型 的质量以及不产生缺陷有很大的意义。所以对楔柱圆锥形状头部以及瓣块型芯上 与之相照应的锥形孔的形状尺寸也有特别要求。详细参照它们零件图中所确定的 尺寸要求。 2.9 导向定位系统以及其他零件的设计导向定位系统以及其他零件的设计 对合导向机构的功能是保证动、定模部分能够准确对合。使加工在动模和定 模上的成型表面在模具闭合后形成形状和尺寸准确的腔体，从而保证塑件形状、 壁厚和尺寸的准确。 导柱对合导向在注塑模中应用最普遍，结合本例的模具总体尺寸以及成型要 求，拟采用四导柱布局的导柱对合导向机构进行导向定位。另外为了保证模具成 型精度，采用两套四导柱对合导向机构。在本副模具中定距拉杆的作用也很关键， 以下也将对它的选用说明。 2.9.1 导柱导柱设计设计 根据导柱配合直径 d 与模板外形尺寸关系和查以往经验值，选 d=35 的标准 直形导柱为动模推件板导柱。 其标准参数值为 d= 0.025 0.050 32 ， 0.018 10.002 32d = 0 0.2 40D = 0 0.1 8S = 结合本模具上模部分的高度，选 0 0.5 160L =， 1.0 12.0 50L =。其材料选为 T8A。 另外选 d=40mm 的直导柱做为整个模具的导向系统，其结构图可参照模具总 装图所示，其尺寸参数为 d= 0.025 0.050 40 ， 0.018 10.002 40d = 0 0.2 48D = 为了便于固定 取 S=85 ，结合模具总高度选择 L=315 。 其结构如下图 2.9： 20 图 2.9 2.9.2 导套设计导套设计 为配合动模推件板导柱，选择标准导套。其结构与尺寸查有关手册确定如下： 本例选择带肩导套 I 型。如图 2.10 图 2.10 其标准参数值为 0.025 0 32d + = 0.018 10.002 42d + + = 0.050 20.075 42d + = 0 0.20 48D = 0.20 30.10 32d + + = 0 0.1 8S = R=1.5 1.0 2.0 80L = 为了与模具整体导柱配合完成的上下模导向精确，选择与 d= 40 导柱配合 的几节导套共同参数为 0.025 0 40d + = 0.033 10.010 50d + + = 0.050 20.075 50d + = 各节导套 长度根据模板厚度选择标准值分别为： 1.0 12.0 25L =， 1.0 22.0 50L =， 1.0 32.0 80L =， 1.0 42.0 80L =。 由于本副模具采用的是定模具顶出机构，定模部分的推件板以及垫板都在开 模时需要导柱的导向作用，因此需要为 d=32 导柱的设计中间导套。其与导柱配 合直径尺寸与上述导套尺寸一致，其长度与推件板和垫板厚度总和一致，在此就 不再赘述。本副模具是把起整体导向作用的导柱的布局方式选用四根直径相同对 称布置方式，以及结合为定模具顶出机构起导向作用的两小导柱的对称分布来构 21 成模具导向系统的整体布局。详细位置尺寸和结构形式可参照动模板零件图中所 示。 2.9.3 限位拉杆的设计与选用限位拉杆的设计与选用 限位拉杆的设计草图如图 2.11，限位拉杆的长度可根据模板的厚度和确定， 另外限位距离要根据开模行程而定。本模具动定模上限位拉杆长度分别初定为 125mm 和 158mm。直径 d 取 32mm，D 取 40mm。 图 2.11 2.9.4 弹簧的选用弹簧的选用 本副模具中利用了弹簧作用进行了首先分模，根据弹簧在模具中受到的冲击 次数的大约值，可估算其冲击次数约在 35 1010次之间，且根据与其配合作用限 位拉杆的直径，拟选中径 2 D 为 38mm 的标准弹簧。其其他的标准参数： 弹簧丝直径d=4.5mm 节距t=12.91mm 最大工作负荷 n P =449.36N 最 大工作负荷下单圈变形 n f =6.013mm。 2.10 成成型型零零件结构设计件结构设计 本副模具工作零件结构都比较复杂，依据制品的成型要求，把本模具工作零件 分为瓣状型芯、主型芯和动模镶件。 动模镶件的设计 考虑到加工的难易程度以及材料的利用等因素，本副模具凹模采用镶嵌式结 构其结构形式。其结构形式如附件动模镶件零件图 03。 凸模设计 本副模具中瓣状型芯、 主型芯 、小型芯以及滑块型芯机构都属于模具凸模 类零件。其中瓣状型芯的结构较为复杂，有一定的加工难度。另外滑块型芯与主 型芯导滑槽由于有很高的配合要求，对它们的加工精度的保证，也是很关键的问 题。它们的结构尺寸可分别参照附件零件图 02、03、04。 22 第第 3 章章 模具设计的有关计算和注塑机参数校核模具设计的有关计算和注塑机参数校核 3.1 模具设计的相关计算模具设计的相关计算 本副模具中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制 造公差和平均磨损量来进行计算。 查有关设计手册获得低密度聚乙烯的收缩率为 S=1.5%- - 5%，因此平均收缩率 为 cp S =（1.5+5）%/2=3.5%。根据成型零件尺寸与塑件尺寸精度的关系，模具制造 公差取/8/3 z = 。 3.1.1 型型芯芯和型腔工和型腔工作作尺寸计算尺寸计算 型芯和型腔工作尺寸的计算过程见下表 3.1。 类 别 序号 模 具 零 件名称 塑 件 尺 寸 计算公式 工作零件尺 寸 型 腔 计 算 01 动 模 镶 块 0.26 0 15R 0 (%3 /4) z Msscp LLL S + =+ 0.08 0 15.3 2 0 150+ 0.08 0 154.68 0.3 0.3 20= 0.2 0 20.2 0.2 0 5 R 0.06 0 5.01 0 0.6 25 0 (%2/3) z Msscp HHH S + =+ 0.2 0 25.4 0 0.8 50 0.27 0 51.1 型 芯 01 两 瓣 型 芯 1.2 0 60R 0 (%3 /4) z Msscp LLL S =+ 0 0.4 62.9 型 腔 计 算 02 0.26 0 12R 0 (%3 /4) z Msscp LLL S + =+ 0.08 0 12.2 0.2 0 5R 0.06 0 5.01 0.3 0.3 20= 0.2 0 20.2 23 型 腔 03 主 型 芯 0 1.2 61.6R 0 (%3 /4) z Msscp LLL S + =+ 0.4 0 62.7 型 芯 计 算 02 2 0 146.8 0 (%3 /4) z Msscp LLL S =+ 0 0.67 153.1 0.6 0 23.4 0 (%2 /3) z Msscp HHH S =+ 0 0.2 24.2 0.4 0.4 40+ /2 /2 (%) z z Msscp LLL S + =+ 0.13 0.13 41.3+ 小 型 芯 0.14 0 5 + 0 (%3 /4) z Msscp LLL S =+ 0 0.04 5.27 0.04 0.04 1.6+ 0 (%2 /3) z Msscp HHH S =+ 0 0.01 1.7 滑 块 型 芯 0.14 0 58.2l 0 (%3 /4) z Msscp LLL S =+ 0 0.05 59.9 0.08 0 23.4 0 0.02 24.22 0.08 0 2 0 0.01 2.13 0.08 0 0.8 0 (%2/3) z Msscp HH S =+ 0 0.01 0.88 3.1.2 型腔侧壁厚度和底板厚度计算型腔侧壁厚度和底板厚度计算 动模镶件侧壁厚度和底板厚度计算 动模镶件型腔为整体式圆形型腔，根据整体式型腔壁厚计算公式，求型腔壁 厚： 公式： (/2)1 cppm trp= 公式中参数说明：模腔压力 m p 可取（0.20.4） i p ，则 m p =45Mpa；动模镶件 选用材料 45 钢，其 p =160Mpa。则由以上可知计算结果： c t =35.3。 根据底板厚度计算公式 2 (3/4 hmp tp r=可计算出底板厚度为 34.4 。考虑 到模具中还要安装其他零部件，故由此可确定动模镶件的外形尺寸为 210mm 动模镶件成型提手部位侧壁厚度计算 由上述公式 (/2)1 cppm trp= 得成型提手部位侧壁厚度 c t 为 6.5mm，圆 24 整为 10mm。 总之，其具体结构尺寸可参查附件模具动模镶件零件图 01。 3.2 模具闭合高度的确定模具闭合高度的确定 3.2.1 模具模具支撑与固支撑与固定定零零件设计件设计 由前述各机构活动空间尺寸参数以及模具工作零件的设计完成，模具支撑与 固定零件设计就可以加以确定了。结合以往工作经验数据，可选择标准模板 40045080mmmmmm选择材料为 Q235 钢。在保证模具中楔柱连杆协作分模机 构工作顺利的同时，可确定模具定模固定板厚度 6 H =63 ，另外动定模模座板厚 度确定的原则是：一是要满足结构装配需要，二是要满足强度等需求，即在加工 和工作时不变形（锁模时受压，开模时受拉） 。可根据理论按开模受拉时螺钉四周 受剪，机床压板同螺钉对模板对拉造成弯曲进行强度计算。一般按经验进行选取， 显然模板的面积越大取得越厚，本例按以往经验取定模座板 1 H =40 ，动模座板 7 H =25 其中