机械带联合顶出机构的注射模的设计带CAD图纸
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机械带联合顶出机构的注射模的设计带CAD图纸,机械,联合,机构,注射,设计,cad,图纸
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本科毕业设计说明书（论文） 第 28 页 共 28 页1 引言1.1 塑料注塑模技术概况 模具是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形1。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。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，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。因此，我们必须加快模具产业的发展。目前，除了少数几种塑料外，几乎所有的塑料都可以采用注塑成型。据统计，注塑制品约占整个塑料制品总产量的 30%，全世界每年生产的注塑模数量约占所有塑料成型模具数量的50%2。 随着发达国家将制造业纷纷转移到我国，大批境外企业涌入，使我国模具工业的水平有了一定的提高。在技术方面，我国模具的精密度、复杂程度和寿命都有很大提高。如塑料模热流道技术日渐成熟，气体辅助注射技术开始采用。高速加工、复合加工等先进的加工技术也得到进一步推广；快速原型制造进展很快；模具的标准化程度也有一定提高。据海关统计资料显示，2002 年我国共进口模具 12.72 亿美元，比 2001 年增长 14.4 %，其中塑料橡胶模具进口金额 6.93 亿美元，占总进口量的 54.5%。2002 年我国共出口模2.52 亿美元，比 2001 年增 34%，其中塑料橡胶模具出口金额 1.72 亿美元，占总出口量的 68.3 %3。1.2 模具注塑工艺的概述 在注塑加工中，每个成型周期有三个主要阶段：注射充模、保压冷却、脱模。在充模阶段，热的高聚物熔体被注射进入模具型腔。一旦型腔充满熔体，额外的高聚物熔体会在高压下进入模腔，以补充聚合物充摸后温度下降体积收缩而出现的空间。然后进入冷却阶段，此阶段约占成型周期的 3/4 的时间。只有在充分的冷却固化的情况下，塑件脱模后才不会损坏变形。最后塑件脱模，得到制品4。 要获得高质量的制品，必须对温度、压力、速度、时间等关键工艺参数进行控制。时间控制包括注塑时间、保压时间、补缩时间、冷却时间等的控制；温度控制包括料筒温度、喷嘴温度、熔体温度、模具温度和油温的控制；压力控制包括注塑压力、背压、模腔内压力的控制，以及如何根据模腔内最大压力值决定从注射到保压的切换时间；速度控制包括对螺杆推进物料的速度及对螺杆推进的位置与速度进行多级切换（多级注射）。注射/保压切换点的控制有重要意义。如切换得太迟，会形成过渡充填、高残余应力、模具受损等缺陷；如果切换得太早，会形成短射、制品质量不足、熔接线结合不好、凹陷等缺陷5。1.3 模具 CAD 技术的发展情况目前，CAD/CAM/CAE 技术应用于模具的设计及制造，已成为一门综合性学科。在现代化设计与生产的条件下，模具行业将面临一次新的技术革命。二战后的日本，在短短几十年内，一跃成为世界经济强国，模具在其工业生产中的地位可以说是举足轻重的，而模具在日本也被称为是“工业之母”6。国外由于起步早和对模具 CAD/CAM 的重视，先后投入了大量的人力和物力，从而使模具 CAD/CAM 技术得到了很快的发展。如法国达索(Dassault)公司开发的 CATIA，美国国家航空及宇航局(NASA)开发的 I-DEAS，美国麦道(MD)公司开发的 UG，以及美国参数技术公司开发的 Pro/ENGINEER（简称 Pro/E）等7。进入20世纪90年代后，CAD/CAM 技术在模具设计和制造中应用较为活跃，许多科研单位和企业引进了成套的 CAD/CAM 系统，通过吸收、开发和推广工作，将其广泛应用于模具行业，取得了可喜的成绩，如南京航空航天大学的超人 CAD/CAM 系统，华中理工大学的 CHNC，北航海尔的 CAXA 等均已实现复杂曲线、曲面的造型、数控代码的自动生成和加工仿真8。1.4塑料注射模具的设计步骤本设计要求使用CAD，PROE等软件对机构进行零件图纸绘制，设计成型注射模具。带联合顶出机构对于注塑模的设计比较简单，使用常规的设计方法就能够设计出合理简单有效的模具。机构的材料：ABS根据要求模具要一腔两模，对于模具的基本方案是：（1）对于注塑机的选择，由于机构的结构和产量以及所给的各项要求，进行综合的考虑，采用卧式注塑机；（2）模具结构设计 （a）浇注系统设计所给设计要求是一模两腔，因此将型腔对称放置，使用圆锥型主流道，使用球型头的拉料杆的冷料井。将分流道对称设置，分流道截面采用梯形截面，浇口采用潜伏式浇口，利用分型面或配合间隙排气；（b）成型零件结构设计阴模使用整体嵌入式，上下模板上均嵌入阴模。由于结构的上下结构特征，在上下模板均设计了型芯；（c）合模导向和定位机构设计使用导向柱四根，同时与导套配合，既能够导向，又能够定位；（d）脱模机构设计使用推杆进行脱模，同时在喷雾器嘴的下侧使用一推环，虽然塑件有四处筋板，可使用使用四处推杆，但使用一推环可防止在推模时对塑件造成破坏；（3）零件图的绘制在对模具的结构进行了基本的设计后，首先要进行三维图以及零件图的绘制，以为后一部的加工提供必要的尺寸及一些数据参数。（4）对模具进行模具的CAD设计在对模具进行基本设计之后，就要进行相关的设计计算，在得到正确的数据后，利用CAD进行相关的设计，通过进行人机交互，即可得到简单又优良的设计。在对模具进行设计完成之后，我们得到了模具的三维图,并生成模具的装配图，同时生成我们所需要的所有零件的图纸。进行以上的工作之后，还要进行注射模具的制造工艺设计,在完成所有的设计之后完成设计说明书的撰写。2 方案分析与设计本课题是对注塑模具联合顶出机构的设计，首先应对联合顶出机构进行工艺分析。（1）联合顶出机构适用工件基本要求: （a）不使塑件变形或损坏； （b）不损伤塑件的外观及使用要求； （c）结构可靠。联合顶出出机构推动塑件平稳，推出力均匀、推出面积不大。当使用单一的顶出机构推出的塑件容易推坏或塑件根本推不出来时，可采用联合顶出机构将工件顶出。（2）塑料材料的选择所设计塑件选择的塑料材料为聚乙烯(PE)。聚乙烯在常温下成白色蜡状半透明颗粒，柔而韧，易变形。它密度小，耐热氧化性好。聚乙烯成型工艺性好，生产效率高，且价格便宜。如图2.1，开模时采用推杆为主、推件板为辅助联合推出，推出机构推出力均匀、推出面积不大。可避免由于型芯内部主力大单独采用推件板或推杆会损坏塑件。适用于采用单一的推出机构容易推坏的塑件或根本推不出来的塑件。图2.1 装配图3 带联合顶出机构注射模的详细设计3.1 塑料注射成型机的选择3.1.1 注射机分类(1) 注射机按外形特征可分为立式、卧式、直角式三种。(a) 立式注射机注射装置与锁模机构的轴线呈一直线垂直排列。优点:占地少，模具拆装方便，易于安放嵌件。缺点:重心高，加料困难;推出的塑件要由手工取出，不易实现自动化，容积较小。(b) 卧式注射机注射装置与锁模装置的轴线呈一直线水平排列，使用广泛。优点:重心低，稳定；加料、操作及维修方便；塑件可自行脱落，易实现自动化。缺点:模具安装麻烦，嵌件安放不稳，机器占地较大。(c) 角式注射机注射装置与锁模装置的轴线相互垂直排列。优点、缺点介于立式注射机和卧式注射机之间。特别适用于成形中心不允许有浇口痕迹的平面塑件。(2) 注射机按塑料在料筒的塑化方式不同可分为柱塞式注射机和螺杆式注射机。(a) 柱塞式注射机注射柱塞直径为20mm100mm的金属圆杆，当其后退时物料自料斗定量地落入料筒内，柱塞前进，原料通过料筒与分流梭的腔内，将塑料分成薄片，均匀加热，并在剪切作用下塑料进一步混合和塑化，并完成注射。多为立式注射机，注射量小于30g60g，不易成形流动性差、热敏性强的塑料。(b) 螺杆式注射机螺杆在料筒内旋转时，将料斗内的塑料卷人，逐渐压实、排气和塑化，将塑料熔体推向料筒的前端，积存在料筒顶部和喷嘴之间，螺杆本身受熔体的压力而缓慢后退。当积存的熔体达到预定的注射量时，螺杆停止转动，在液压缸的推动下，将熔体注入模具。卧式注射机多为螺杆式。(3）注射机规格及主要参数目前，在注射机的标准中，有用注射量为主参数的，也有用合模力为主参数的，但大多以注射量合模力来表示注射机的主要特征。国内标准主要有轻工部标准、机械部标准和国家标准 。注射机型号中的字母S表示塑料机械，Z表示注射机，X表示成形，Y表示螺杆式(无Y表示柱塞式)等。3.1.2 注射机的选用注射机的选用包括两方面的内容: 一是确定注射机的型号，使塑料、塑件、注射模及注射工艺等所要求的注射机的规格参数在所选注射机的规格参数可调的范围内；一是调整注射机的技术参数至所需要的参数9。（1）注射机类型的选择根据塑料的品种、塑件的结构、成形方法、生产批量、现有设备及注射工艺等进行选择。（2）注射机规格的初选根据以往的经验和注射模的大小，先预选注射机的型号，之后要进行以下的校核。（3）注射机参数的校核 （a）最大注射量的校核塑件连同凝料在内的质量一般不应大于注射机公称注射量的80%，注射机多以公称容量来表示。（b) 注射压力的校核注射机的公称注射压力要大于成形的压力。（c）锁模力的校核由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，这个力应小于注射机的公称锁模力，否则将产生溢料现象。（d）安装部分的尺寸校核应校核的尺寸包括喷嘴、定位圈、最大模厚、最小模厚及模板上的螺孔。注射机的喷嘴头部的球面半径R1应与模具主流道始端的球面半径R2吻合，以免高压熔体从狭缝处溢出。R2一般应比R1大1mm2mm，否则主流道内的塑料凝料无法脱出。为了使模具的主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，模具定模板上的定位圈或主流道衬套与定位圈的整体式结构的外尺寸d应与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。注射模具的动模板、定模板应分别与注射机动模板、定模板上的螺孔相适应。模具在注射机上的安装方法有螺栓固定和压板固定。注射机的开模行程是有限制的，塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。开模距离一般可分为两种情况:一是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并不受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度无关；二是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度有关10。3.1.3 注射成型机的计算（1）注射容量国产标准注射机的标准规定，以注射机注射聚乙烯时在对空注射条件下，注射机螺杆或柱塞做一次最大行程所能达到的最大容量。由于聚乙烯的密度为1.304 g/cm31.06 g/cm3，即它的单位容量与单位质量向近，所以在目前实际中为便于计算，有时还沿用过去的习惯，通常也用其质量可作粗略计量。注射容量是选择注射机的重要参数，它在一定程度上反映了注射机的注射能力，标志着注射机能成型最大体积的塑料制品。确定了单个塑件的体积（质量）和模孔数量就可以大体上计算出多模塑件的总体积，再加上浇注系统中主流道、分流道、浇口、冷井的体积，即是一模塑料的总体积Vm。Vm0.8Vz式中 Vm成型零件与浇注系统体积总和，cm3 ； Vz注射机最大注射容量，cm3 ； 估算：Vm=3.14120.2+3.14(0.62-0.42)12=2.5 cm3（2）最大成型面积 最大注射面积是指塑料在模具在分型面上所允许成型的最大投影面积，也就是说在模具设计时，布局在模具分型面上的塑件及浇注系统的投影面积S，只能小于这个数据时才能正常可靠的注射。S=23.1422=25.1 cm2式中S塑料在模具分型面上允许成型的投影面积；（3）模具的闭合高度注射机动压板的最大的行程和压板间最大和最小间距是一个固定的参数。它决定着所能安装的模具的闭合高度。对于所用的注射机来说，注射模的闭合高度必须符合下列的要求： H小HH大式中 H小注射机允许的最小厚度，mm； H注射机的实际闭合高度，mm； H大注射机允许的最大厚度，mm； H=25+25+20+20+20+65+25=200 mm；（4）定位环和浇口套定位环是将定模部分装入注射机定压板的定位对中位置，应与注射机的定位孔采取动配合的连接形式，以保证模具体对中。（5）模具的截面尺寸可安装的注射模具外形最大尺寸取决于注射机的压板尺寸和拉杆的间距，因为此注射模的最长的边不应超过压板尺寸，而模具的最短边应小于拉杆间距，才能将注射模装入注射机，并应留有固定模体的压紧空间。同时，注射模动、定模上的紧固螺栓孔，也应与注射机压板上的标准螺孔一致。（6）模具的顶出注射机的顶出装置采用推杆为主、推件板为辅助联合推出，推出机构推动塑件平稳，推出力均匀、推出面积不大。综合考虑上述条件，注射机选择XS-ZS-30型号。3.2 注射模具分型面的选择3.2.1 分型面的基本形式分型面的形式由塑料的具体情况而定，但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、综合式分型面。3.2.2 分型面选择的基本原则选择分型面的基本原则：（1）保持塑料外观整洁；（2）分型面应有利于排气；（3）应考虑开模是塑料留在动模一侧；（4）应容易保证塑件的精度要求；（5）分型面应力求简单适用并易于加工；（6）考虑侧向分型面与主分型面的协调；（7）分型面应与注射机的参数相适应；（8）考虑脱模斜度的影响11。3.2.3 分型面的选择根据对工件模型的观察和分型面选择的基本原则。现选择A-A为分型面。如图3.1。图3.1 分型面3.3 注射模具浇注系统的设计3.3.1 注射模具浇注系统的组成浇注系统是将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所经的通道，它包括主流道、分流道、浇口及冷料。在设计注射模具的浇注系统应注意以下几项原则12。（1）根据所确定的塑件型腔数设计合理的浇注系统布局。（2）根据塑件的形状和大小以及壁厚等诸多因素，并结合选择分型面的形式选择浇注系统的形式及位置。（3）应尽量的缩短物料的流程和便于清除料把，以节省原料，提升注射效率。（4）应根据所选用塑件的成型性能，特别是它的流动性能，选择浇注系统的截面积和长度，并使其圆滑过渡以利于物流的流动。3.3.2 注射模具主流道的设计主流道是熔融塑料由注射机喷嘴先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。由于主流道与熔融注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接开设在定模上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或迫合形式在定模板上13。（1）主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。主流道的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。（2）主流道尺寸在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。为了让主流道凝料能从浇口套中顺利拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为26。小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5mm1 mm。由于小端的前面是球面，其深度为3mm5 mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1mm2mm。流道的表面粗糙度值Ra为0.08。（3）主流道浇口套主流道浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等材料制造，热处理淬火硬度53HRC57HRC。浇口套的材料应选用优质钢T8A，并应进行淬火处理，为了防止注射机喷嘴不被碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于注射机喷嘴的硬度。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用为36左右的圆锥孔。浇口套于注射机的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于注射机喷嘴是球面，半径是固定的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用为36度左右的圆锥孔，对流动性较差的塑料也可取得稍大一些，但过于大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。浇口套与塑料注射区直接接触时，其出料端端面直径应尽量选得小些。浇口套于注射机的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于注射机喷嘴是球面，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模14。定位环是模体与注射机的定位装置，它保证浇口套与注射机的喷嘴对中定位，定位环的外径应与注射机的定位孔间隙配合。浇口套端面应与定模相配合部分的平面高度一致。注射机XS-Z-30的喷嘴球半径为12 mm，喷嘴孔径为2 mm。所以要使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴的端凸球面接触良好，凹球面半径取13 mm，圆锥孔的小端直径则应大于喷嘴口内径，取3 mm，如图3.2。 图3.2 浇口套3.3.3 注射模具分流道的设计分流道是将熔融塑料从主流道截面及其方向的变化，平稳进入单腔中的进料浇口或主流道进入多腔的浇口的通道，它是主流道与浇口的中间连接部分，起分流和转换方向的作用，通常分流道设置在分型面的成型区域内。在注射过程中，熔融的塑料在流经分流道时，应是它的压力损失以及热量损失最小，而以分流道中产生的凝料最少为原则，分流道的设计要点总体归纳如下：分流道的形状要考虑分流道的截面积与其周边长度的比最大为好，这样可以减少熔料的散热面积和摩擦阻力，减少压力损失。 在可能情况下，分流道的长度应尽量的短，以减少压力损失，避免模体过大影响成本，在多型腔模具中和型腔的分流道长度尽量相等，以达到注射大时压力传递的平衡，保证塑料尽可能同时均匀的充满各个型腔。在有些情况下分流道长度不能相等时，则应在浇口处作必要的补救措施，如果分流道较长时，应在其末端设置冷料穴，放置冷料和空气进入模腔15。在满足注射成型工艺的前提下，分流道的截面积应尽量的小，但分流道的截面积过小会降低注射速度，使填充时间延长，同时可能出现缺料、焦烧、皱纹、缩孔等塑件缺陷，而分流道过大则增大冷却时间应比型腔中塑件的冷却时间要短，才不影响注射时的效率。因此在设计时应采用较小的截面积，以便于在试模是为不要的修正留有余地。分流道和型腔的分布是排列紧凑，距离合理，应采用轴对称或中心对称，使其平衡，尽量缩小成型区域的总面积。最好使型腔和分流道在分型面上的总投影面积的几何中心和锁紧力的中心相重合。在分流道上的转向次数尽量少，在转向处应圆滑过渡，不能有尖角，这些都是为了减小压力损失，有利于物料的流动。当分流道设在定模一侧或分流道延伸较长时，应在浇口附近或分流道的交叉处设置钩料杆，以便于在开模时在钩料杆的作用下首先从定模中拉出分流道的凝料，并与塑料一起顶出。分流道的内表面不必要求很光，一般表面粗糙度取1.6m即可，这样可以在分流道的摩擦阻力下使料流外层的流动小些，使其分流道的冷却皮层固定，有利于熔融塑料的保温。在总体分布中，应综合考虑冷却系统的方式和布局，并留出冷却水路的空间。翻盖式瓶盖注射模要求一模两腔，在布局上选择平衡式分流道。平衡式分流道的特点是：从主流道到各个型腔的分流道，其长度、截面尺寸及其形状完全相同，以保证各个型腔同时均匀进料，同时注射完毕。分流道的截面形状选择半圆形截面，它的效率比圆形稍差，但加工起来比圆形截面要简单。3.3.4 注射模具浇口的设计（1）浇口的概念浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否被完好、高质量地注射成形。（2）浇口的作用浇口可分成限制性浇口和非限制性浇口两类。非限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最大的部位，它主要是对中大型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用。限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位，其作用如下：浇口通过截面积突然变化，使塑料熔体通过挠口的流速有突变性增加，提高塑料熔体的剪切速率，降低黏度，使其成为理想的流动状态，从而迅速均衡地充满型腔。对于多型腔模具，调节浇口的尺寸，还可以使非平衡布置的型腔达到同时进料的目的。浇口还起着较早固化、防止型腔中熔体倒流的作用。浇口通常是浇注系统最小截面部分，这有利于在塑件的后加丁中塑件与浇口凝料的分离16。（3）注射模浇口的类型单分型面注射模的浇口可以采用直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口和爪形浇口。（a）直接浇口直接浇口叉称为主流道型浇口，它属于非限制性浇口。这种形式的浇口只适于单型腔模具。特点是：流动阻力小，流动路程短及补缩时间长等；有利于消除深型腔处气体不易排出的缺点；塑件和浇注系统在分型面上的投影面积最小，模具结构紧凑，注射机受力均匀；塑件翘曲变形、浇口截面大，去除浇口困难，去除后会留有较大的浇口痕迹，影响塑件的美观。 （b）中心浇口当筒类或壳类塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔时，内浇口开设在该孔处，同时在中心处设置分流锥，该浇口称为中心浇口，是直接浇口的一种特殊形式。它具有直接浇口的优点，而克服了直接浇口易产生的缩孔、变形等缺陷。（c）侧浇口侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状多为(扁槽)，是限制性浇口。侧浇口广泛使用在多型腔单分型面注射模上。特点是由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，不留明显痕迹。侧浇口的两种变异形式为扇形浇口和平缝浇口。扇形浇口是一种沿浇口方向宽度逐渐增加、厚度逐渐减少的呈扇形的侧浇口， 平缝浇口又称薄片浇口，浇口宽度很大，厚度很小。主要用来成形面积较小、尺寸较大的扁平塑件，可减小平板塑件的翘曲变形，但浇口的去除比扇形浇口更困难，浇口在塑件上痕迹也更明显。（d）环形浇口对型腔填充采用圆环形进料形式的浇口称环形浇口。环形浇口的特点是进料均匀。圆周上各处流速大致相等，熔体流动状态好型腔中的空气容易排出，熔接痕可基本避免，但浇注系统耗料较多，浇口去除较难。（e）轮辐式浇口轮辐式浇口是在环形浇口基础上改进而成。这种形式的浇口耗料比环形浇口少得多。这类浇口在生产中比环形浇口应用广泛。多用于底部有大孔的圆筒形或壳形塑件。轮辐浇口的缺点是增加了熔接痕，会影响塑件的强度。（f）爪形浇口爪形浇口加工较困难，通常用电火花成形。型芯可用做分流锥，从而避免了塑件弯曲变形或同轴度差等成形缺陷。爪形浇口的缺点与轮辐式浇口类似，主要适用于成形内孔较小且同轴度要求较高的细长管状塑件。浇口位置的选择原则：尽量缩短流动距离；避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷；浇口应开设在塑件厚壁处；考虑分子定向的影响；减少熔接痕。（4）浇注系统平衡设计（a）浇注系统的平衡概念为了提高生产效率，降低成本，小型(包括部分中型)塑件往往采取一模多腔的结构豫应尽量采用型腔平衡式布置的形式。若根据某种需要浇注系统被设计成型腔非平衡式布置形式，则需要通过调节浇口尺寸，使浇口的流量及成形工艺条件达到一致，这就是浇注系的平衡，亦称浇口的平衡。（b）浇注系统的平衡计算方法浇注平衡计算的思路是通过计算多型腔模具各个浇口的BGV(Balanced Gate Value)值来判断或计算。浇口平衡时，BGV值应符合下列要求：相同塑件的多型腔模具，各浇口计算出的BGV值必须相等；不同塑件的多型腔模具，各浇口计算出的BGV值必须与其塑件型腔的充填量成正比。（5）浇口的选择本模具为一模两腔，选择侧浇口。侧浇口为扁平形状，可以大大的缩短冷却时间，缩短成型周期。易于去除浇注系统的凝料而不影响塑件的外观。浇口设置在塑件表面，浇口截面形状简单，容易加工，且注射效率高。3.3.5 冷料穴和钩料脱模装置冷料穴设置在主流道的末端，即主流道正对面的动模板上。它的作用是用来储存注射间歇期间，喷嘴前端由散热造成温度降低而产生的冷料。在注射时，如果它们进入流道，将堵塞流道并减缓料流速度。进入型腔，将在塑件上出现冷疤或冷斑。球形拉料装置由冷料穴、拉料杆组成，拉料杆安装在型芯固定板上，不与顶出系统联动。3.4 注射模具成型零件和模体的设计3.4.1 注射模具型腔的结构设计型腔大体有以下几种结构形式：整体式、整体组合式、局部组合式和完全组合式。 型腔由整块材料制成，用台肩或螺栓固定在模板上。它的主要优点是便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后，在分别装入模板，这样容易保证各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件进行处理等。 型腔由整块材料制成，但局部镶有成型嵌件的局部组合式型腔。局部组合式型腔多于型腔较深或形状较为复杂，整体加工比较困难或局部需要淬硬的模具。完全组合式是由多个螺栓拼块组合而成的型腔。它的特点是，便于机加工，便于抛光研磨和局部热处理。节约优质钢材。这种形式多用于不容易加工的型腔或成型大面积塑件的大型型腔上。带联合顶出机构注射模的型腔部分不是很复杂，可利用点火花进行。这里选择整体式型腔。在塑料注射模具的注射过程中，型腔从合模到注射保证过程中受到高压的冲击力，因此模具型腔应该有足够的硬度和刚度，总的来说，型腔所承受的力大体有合模时的压应力、注射过程中塑料流动的注射压力、浇口封闭前一瞬间的压力保证和开模时的压应力，但型腔所承受的力主要是注射压力和保证压力，并在注射过程中总是在变化。在这些压力作用下，当型腔的刚度不足时，往往会产生弹性变形，导致型腔向外膨胀，它将直接影响塑件的质量和尺寸精度。所以在模具设计时要首先考虑使型腔的壁厚和底板厚度都有足够的强度和刚度，以保证型腔在注射过程中产生超过规定限度的弹性变形。因此型腔壁厚和底板的计算和选择是十分重要的。（1）型腔侧壁厚度的计算按强度计算其壁厚S按下列公式计算 式中 型腔材料的许用应力，=156.8MPa p型腔内单位平均压力，P=38.4MPar型腔内半径，r=10mm代入公式得：S=4mm（2）底板厚度的计算按强度计算其壁厚H按下面公式计算式中 型腔材料的许用应力，=156.8MPa p型腔内单位平均压力，P=38.4MPar型腔内半径，r=10mm代入公式得：H=5.5mm3.4.2 注射模具型芯的结构设计型芯的结构形式大体有：整体式、整体复合式、局部组合式、完全组合式。3.4.3 注射模具成型零件的尺寸确定（1）型腔尺寸计算型腔的各部分尺寸一般都是趋于增大尺寸，因此应选择塑件公差的1/2，取负偏差，再加上-1/4的磨损量，而型芯深度则再加上-1/6的磨损量，这样的型芯的计算尺寸的表述如下。（a）型腔的径向尺寸的计算式： 式中 D0型芯的最小基本尺寸；塑件的最大基本尺寸；S塑件的平均收缩率，S=0.02；塑件的公差，取八级精度；模具制造公差，按1/4选取；根据公式计算得型腔的径向尺寸： （b）型腔的深度根据尺寸的计算公式式中 型腔深度的最小尺寸；塑件的最大基本小尺寸；S塑件的平均收缩率；塑件的公差，取八级精度；模具制造公差，按1/4选取；根据公式计算得型腔的深度尺寸： （2）型芯尺寸的计算型芯的各部尺寸除特殊情况外都是趋于缩小尺寸,因此应选择塑件公差的1/2,取正偏差,再加上+1/4的磨损量,而型芯高度则加上+1/6的磨损量.型芯的计算尺寸表达如下。（a）型芯的径向尺寸的计算式：式中型芯的最大基本尺寸； 塑件的最小基本尺寸；S塑件的平均收缩率；塑件的公差，取八级精度；模具制造公差，按1/4选取；根据公式计算得型芯的径向尺寸： （b）型芯的高度尺寸的计算：式中 型芯高度的最大尺寸；塑件内形深度的最小尺寸；S塑件的平均收缩率；塑件的公差，取八级精度；模具制造公差，按1/4选取；根据公式计算得型芯的高度尺寸： 3.5 注射模具的顶出机构的设计3.5.1 注射模具的顶出机构顶出机构的分类：按驱动方式分类可分为：手动顶出、机动顶出、启动顶出。按模具结构分类可分为：一次顶出、二次顶出、螺纹顶出、特殊顶出。（1）推出机构的结构组成 在注射成形的每个周期中，将塑料制品及浇注系统凝料从模具巾脱出的机构称为推出机构，也叫顶出机构或脱模机构。推出机构的动作通常是由安装在注射机上的机械顶杆或液压缸的活塞杆来完成的。结构组成：由推出、复位和导向零件组成。（2）结构分类手动推出、机动推出、液压或气动推出。（3）结构设计要求塑件留在动模,塑件在推出过程中不变形、不损坏,不损坏塑件的外观质量,合模时应使推出机构正确复位,动作可靠。（4）结构设计（a）推杆推出机构推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式。由于设置推杆的自由度较大，而且推杆截面大部分为圆形，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，因此在生产中广泛应用。 但是因为推杆的推出面积一般比较小，易引起较大局部应力而顶穿塑件或使塑件变形，所以很少用于脱模斜度小和脱模阻力大的管类或箱类塑件。（b）推管推出机构推管推出机构是用来推出圆筒形、环形塑件或带有孔的塑件的一种特殊结构形式，其脱模运动方式和推杆相同。由于推管是一种空心推杆，故整个周边接触塑件，推出塑件的力量均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹。（c）推件板的推出机构凡是薄壁容器、壳形塑件以及表面不允许有推出痕迹的塑料制品，可采用推件板推出推件板推出机构义称顶板顶出机构，它由一块与型芯按一定配合精度相配合的模板和推杆组成。 特点：推件板推出的特点是顶出力均匀，运动平稳，且推出力大。但是对于截面为非圆形的塑件，其配合部分加工比较困难。 （d）活动嵌件及凹模推出机构有一些塑件由于结构形状和所用材料的关系，不能采用推杆、推管、推件板等简单推出机构脱模时，可用成形嵌件或型腔带出塑件。（5）顶出机构的设计原则： 塑件在成型顶出后，一般都留有顶出痕迹，但应尽量使顶出的残留痕迹不影响塑件的外观，这是在选择顶出形式和顶出位置时必须考虑到的问题。一般顶出机构应设在塑件的内表面以及不显眼的位置。注射设备的顶出装置都设计在动模一侧，因此，在一般情况下开模时，尽量设计使塑件留在动模一侧，以便于顶出塑件。这在分型面的选择时就应充分考虑。在实践中如果出现塑件并没有留在动模侧的情况时，可设法增加动默一侧的阻力，一是将型芯的脱模斜度变小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影响塑件使用的前提下，在型芯侧面人为的开设横凹槽、凹窝等脱模障碍，以增大动模的阻力。在特殊情况下必须使塑件留在定模时可采用定模顶出机构。 塑件在成型顶出后，一般都留有顶出痕迹，但应尽量使顶出的残留痕迹不影响塑件的外观，这是在选择顶出形式和顶出位置时必须考虑到的问题。一般顶出机构应设在塑件的内表面以及不显眼的位置。顶出零件应有足够的机械强度和耐磨性能，使其在相当长的运作周期内平稳顺畅，无卡滞现象，并力求制造方便，容易维修。 顶出装置力求均匀分布，顶出力作用点应在塑件承受顶出力最大的部件，尽量避免顶出力作用于最薄的部位，防止塑件在顶出过程中的变形和损伤。顶出零件应有足够的机械强度和耐磨性能，使其在相当长的运作周期内平稳顺畅，无卡滞现象，并力求制造方便，容易维修。3.6 模具结构设计模具结构设计在方案和详细设计计算的基础上采用CAXA设计。设计采用自上而下、上下结合的设计方法。首先根据模具结构方案进行各主要零件的三唯造型和设计，然后进行装配体装配设计，在装配设计过程中发现的干涉碰撞等结构问题再进行修改，最后完善零件的设计。4 注射模加工工艺设计塑料模具的零件类型很多，加工条件不同其加工方法各不相同。目前模具的主要加工手段有：经济低精度的通用加工、电火化成型与线切割加工、精密数控加工、高速切削加工等。由于带联合顶出机构的注射模精度要求一般，模具结构尤其是型腔结构复杂程度一般，因此模具的加工立足于经济、可行，故采用了普通加工与电火花成型结合的工艺方法。根据零件类型下面简单分析一下主要类型零件的加工工艺。4.1 坯料确定坯料是指模具零件采用材料的原始状态。一般情况下，采用标准棒料或板材，也可采用锻造坯料。在专业模具企业中，对性能要求不高的材料多采用标准规格材料，而对性能要求较高发材料要经锻造，然后经热出路调质后具有适当硬度和便于加工抛光的专用模具用钢切割成坯料。坯料通过锻造可使金属材料的金相组织密实，对其强度和刚度也有提高。只是应严格控制加工余量，加工余量过大，会引起材料和加工工时的浪费。4.2 模板的平面加工（1）模板平面的粗加工平面切削加工是指车床、刨床、铣床等对坯料的6个方面进行粗加工，再去掉坯料的加工余量后，在留出足够的半精加工余量，同时对模板上较大的孔也应该进行粗加工。粗加工完成了以后，应进行一次退火处理或调质处理，以去除模板的内部应力，使其组织稳定，以防止在模具制造、模具成型或淬火过程中的变形或淬裂。（2）模板平面的半精加工 在经过退火而消除内应力之后，模板会产生不同程度的变形。半精就是去除其变形量，并给精加工留出适当的加工余量。（3）模板平面的精加工通过以上的加工程序，模板已形成了基本轮廓。采用平面磨床磨削模板厚度的两平面，并达到要求的厚度尺寸和表面粗糙度。这两个分模面即是z轴方向上的加工基准面。取任意相邻的两个侧面进行高精度的直角加工，并与模板平面相互垂直。当平面的精度要求，特别是平面度公差要求很高时，可以采用研磨的方法，即采用铸铁平板作为研具，由很细的金刚砂做磨料，施以较小的压力均匀平衡的去除配合面的余量，达到多面积的良好接触17。4.3 型腔加工型腔是注射模的关键部分，型腔质量对塑件的外形起着决定作用。加工型腔的方法有很多种，最常用也是最高效的就是利用专用机床加工的方法，可用于加工型腔的专用机床有仿形铣床、数控铣床、数控线切割机体、坐标镗床、电火花机床、仿形磨床或坐标磨床等。本设计中的型腔加工是采用现在通用机床上进行粗加工，然后用数控铣床进行精加工，最后进行抛光，完成加工。4.4 孔系加工本设计采用精密划线加工的方法,找出中心线后，在中心处用冲头打窝，首先选用比被加工孔直径
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