毕业设计（论文）-电缆绕线圈骨架注射工艺分析及模具设计.doc

第1章 绪 论1.1 前言在现代工业生产中，模具是生产各种产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成型。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节省能源和原材料等一系列优点，在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛的应用，成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具工业对国民经济和社会的发展，起着越来越重要的作用。模具是生产中应用极为广泛的基础工艺装备。在电子电器、仪表通讯、交通运输、航空航天以及家电和轻工等行业中，60%-80%的零件都要依靠模具成行。利用模具进行生产的产品所表现出来精度高、一致性好、效率高、消耗低等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。模具生产技术的高低，已经成为衡量一个国家产品执照水平的重要标志。全套图纸加扣 3012250582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。模具工业地位之重要，还在于国民经济的支柱产业机械、电子、汽车等工业需要大量的模具，特别是汽车大型覆盖件模具，电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。这几年，我国每年约进口几百亿美元左右的模具。我国石化工业一年生产500多万吨聚乙烯、丙乙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成型，做成制品，才能用于生产和生活的消费。生产建筑也用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具；生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具。模具工业是高新技术产业的一部分，又是高新技术产业化的重要领域。用信息化技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CAD/CAE/CAM技术在模具工业中的应用，快速成型制造技术的应用，使模具的设计制造水平生产了重大变革。而其总的发展趋势是：高效化、精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、集成化和全球化。模具产品要达到：功能(Function)、交货期(Timetomarket)、质量(Quality)价格(Cost)、和服务(Service)均优良，即FTQCS五要素缺一不可。1.2我国模具工业的现状在中国国民经济快速发展的拉动下和国家产业政策的正确引导下，中国模具工业发展很快，模具市场产需两旺使得21世纪的头5年成为模具行业发展进入佳境的时期。近4年来，中国模具工业产值年均增长率为17.3%，2004年全国模具总产值已达530亿元人民币以上。据不完全统计，中国现有模具生产厂点约3万家，从业人员近100万人。2005年模具企业总体上订单充足，任务饱满，模具行业的发展仍旧保持良好势头，年增长率可望达到l5-20%。2004年中国进口模具l8.13亿美元，出口模具4.91亿美元， 分别比2003年的增长32.4%和45.9%；进出口之比为3.69:1，进出口相抵达l3.2亿美元，为净进口量较大的国家。2005年1-6月中国模具进出口总量为l2.66亿元， 其中进口总量9.44亿美元， 出口总量3.22亿美元。近年来，中国模具行业结构调整步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大，按2005年上半年进出口情况来看，塑料橡胶模具进口5.42亿美元， 占进口总额的57.4%，出口2.29亿美元， 占出口总额的71.1%；专业模具厂数量增加，能力和水平提高较快；“三资”及民营企业发展迅速，国企股份制改造步伐加快等。2005年中国模具行业还显现另外两个特点，一是各地政府对模具工业的发展进一步关注。许多地方政府进一步认识到模具工业对发展制造业的重要意义，因此加强了模具工业园区的建设，已有的园区进一步扩大，新的模具工业园区正在加紧建设，一些地区在积极筹备建设模具园区，以利带动地区模具及相关产业链乃至制造业的发展。二是外资及社会投资模具产业增长显著。许多地方加强了吸引外资及合资投入模具工业的工作，特别是在高新技术园区和工业园区，外资、港资、台资模具企业进一步增加。由于汽车产业发展的拉动，社会投资汽车模具产业有所加强。中国模具产业从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区(模具产值已占全国总量的70%以上)发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产较为集中的省份是广东和浙江。2005年1-6月我国模具进口总额最高的依次为江苏、上海、广东和天津，出口总额最高的依次为广东、浙江、上海和江苏。可见江苏、上海地区对模具的需求旺盛，模具企业欣欣向荣。20年来中国模具制造水平有了很大的提高。如今中国已能生产精度达到2um的多工位级进模具、为中档轿车配套的各种模具和为高档轿车配套的部分模具、大屏幕彩电和大容量洗衣机的全套塑料模具、为手机和照相机等配套的精密模具、精度达5um的一模几千个腔的塑料封装模具、自动扶梯整体踏板压铸模具、子午线橡胶轮胎模具、异型材高速挤出模具以及宽幅塑料板材挤出模具等一系列高水平模具。模具企业的CAD/CAM 应用已很普遍，CAE/CAPP应用也在积极推广。与20年前相比，中国模具寿命提高了几十倍，模具生产周期缩短了约3/4，模具的标准件使用覆盖率从几乎是零，达到45%左右。中国模具生产总量虽然已位居日、美之后，但其设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等工业发达国家落后。模具企业较普遍存在经验不足、装备落后、开发能力弱、管理水平低、产品档次偏中低档，利润不高等问题，但发展有空间，前景很好。特别是加入WTO后，国际模具市场前景广阔。1.3 模具制造技术的发展趋势当前，我国工业生产的特点是产品的品种多、更新快和市场竞争激烈，在这种情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低，因此，模具工业的发展趋势是非常明显的。1.3.1 模具产品的大型化和精密化模具产品成型零件的日趋大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达到一模几百腔)，使模具日趋大型化。随着零件微型化和模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高)，精密模具精度已由原来的5um提高到2-3um，今后有些模具加工精度公差要求在1um以下。这就要求发展超精加工。1.3.2 新型的热流道模具塑料模中由于采用热流道技术，可以提高模具制造的生产效率和质量。并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模的一大变革，国外模具已有一半用上了热流道技术，有的企业甚至已达80%以上，效果十分明显。1.3.3 气体辅助注射模和高压注射成型工艺模具气体辅助注射成型是一种塑料成型的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好、易于成型、壁厚差异较大等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。1.3.4 快速经济模具目前快速经济模具在生产中的比例将达75%以上，一方面是制品使用周期短和品种更新快。另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济模具越来越引起人们的重视。1.3.5塑料制品成型方法简介塑料制品的成型过程，不仅是获得所需产品的手段，而且提高了塑料的性能。对于热塑性塑料和热固性塑料，其成型方法不尽相同，常用的成型方法有以下几种。1、压延成型 压延成型多用于热塑性塑料。它是将经过塑炼的塑料，送到多组平行排列、反向旋转的热辊筒中，经多次压延而成制品。多生产薄膜或薄片。2、流延成型流延成型多用干热塑性塑料。这是将溶于溶剂的塑料，因自重流布到连续运转的金属带上，成为厚度均匀的薄层，再加热仪镕剂挥发，制品就固化成型，多生产薄膜或薄片。3、挤塑成型挤塑成型多用于热塑性塑料。这是将熔融塑化的塑料。经挤塑机的机头处模具的口型缝隙中挤出，而成与模口形状相仿的型材。多生产板材、管材、棒材、线材、异型材等。4、注塑成型注塑成型多用于热塑性塑料。它与挤塑成型相类似，所不同的是熔融塑料经喷嘴进入的是闭合模具内，在模具内凝固成型而得制品。多生产小包装盒，日用品。异型零件等。它也可用于热闹性塑料加工。5、吹塑成型吹塑成型多用于热塑性塑料。这是将熔融塑料置于模具中，在压缩空气压力下，将塑料吹胀升紧贴模具内表面。经冲却、脱模而成制品。多生产各类中空包装容器，也可生产薄膜、薄片等。6、加热成型加热成型多用热塑性塑料。这是将塑料片材加热成弹性态，再施以压力使之贴附于模具上成型。多生产盆类、盘类制品。7、发泡成型发泡成型足将塑料添加发泡剂，使之发泡随即泡沫塑料注入模具中，经固化成型为制品。多用于制作精密仪器、仪表的缓冲包装。8、模压成型模压成型多用于热固性塑料。这是将粉状、片状或粒状热固性树脂和添加剂，直接放在模腔内，关闭模具，进行加热、加压，塑料液化，并发生化学反应而固化，冷却后即为制品。多生产板材及电器、机械零件。9、铸压成型铸压成型多用于热固性塑料。将模塑粉置于料筒内加热至塑化，再压入热模具内，在压力下完成固化而得制品。多生产需嵌金属物的复杂制品。 10、浇铸成型浇铸成型用于固热性塑料。它将热固性塑料塑化后注入模具，在常压下固化，冷却、脱模即得制品。多生产电子、电器及有金属嵌件的元件。1.4课题研究背景及意义 课题研究的为电缆绕线骨架注射模设计。电缆绕线骨架需要用注射模成型。注射模的结构是由注射机的形式、制品的复杂程度及模具内的型腔数目所决定的。注射模由定模和动模两大部分组成，定模安装在注射机固定模板上，动模安装在注射机移动模板上。注射时，动模、定模闭合构成型腔和浇注系统；开模时，动模、定模分离，取出制品。研究该课题的意义在于，学生通过此课题的研究能够充分的把专业知识及实践融合在一起。发挥学生的想象力及充分放大我们的思维，把大学中所学专业知识系统的归纳起来。并且能够给即将走向工作岗位的我们做一次岗前训练，因此研究该课题对即将走向社会的我们具有重要的意义。第2章 产品概述及工艺分析2.1 产品概述随着科技飞速发展，市场更新的脚步越来越快，美丽的外表是产品走向成功的第一道门槛，有着特殊的意义。大到电冰箱的外壳，小到微型塑壳电子元件无一例外的都与外壳紧密联系在一起。时代的新宠，各种电子产品都在向轻便，环保，美观的方向飞奔。充斥我们生活空间里的家用电器，海尔冰箱，格力空调，LG彩电，到我们吃饭的饭盒，时尚礼品盒。从军用的塑料壳装甲车到各种民用的塑料盒体，塑料壳体产品可以说已经与我们的生活密切相关了。本课题研究的是绕线骨架，下面为该产品的三维图： 图2.1 绕线骨架UG三维正面图图2.2 绕线骨架UG三维背面图2.2 课题主要内容和要求 本课题是关于电缆绕线骨架的设计，其主要内容为：测绘零件、理清所有设计思路、拟定塑件成型的设计方案及工艺计算。具体为系统地研究此塑件的结构及所需的设计理论和设计方法，确定模具类型如压制（敞开式、半闭合式、闭合式）、注射模等。根据塑件的体积及外形尺寸确定模架大小及型腔数，以及注射机型号参数。以下是电缆绕线圈骨架二维零件图。图2.2 绕线骨架零件图2.3产品要求（尺寸和精度）本课题从工艺分析得知，绕线圈要求没有明显的表面缺陷。制品最大外观尺寸为 130mm124mm，所设计的塑件材料收缩率为0.4-0.8 ，一般精度要求，所以一次注塑一个。塑件尺寸的大小受到塑料材料流动性好坏的制约，塑件尺寸越大，要求材料的流动性越好，流动性差的材料在模具型腔未充满前就已经固化或熔接不牢，导致制品缺陷和强度下降。影响塑件制品尺寸精度的因素是比较复杂的，如模具各部分的制造精度，塑料收缩率，成型工艺及模具加工表面质量等。绕线骨架属于一般精度的塑件，选用IT12级精度。2.4注塑成型材料选用及其参数选择材料ABS，ABS为热塑性塑料。化学稳定性较好，机械强度较好，有一定的耐磨性。ABS吸水性较大，成型前原料要干燥；在升温时粘度增高，成型压力较高，塑件的脱模斜度易稍大；在正常成型条件下，壁厚、溶料温度及收缩率影响极小，总的成型性能很好。ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。ABS材料具有超强的易加工性，该材料的性能参数见表2.1。表2.1：ABS塑料的综合性能密度/（g/cm3）1.05克/立方厘米收缩率/s0.4-0.7%干燥条件（度）50-80 (2小时)成型温度（度）200-240工作温度（度）-50+70模具温度（度）50 - 80高温时间/s0 - 5冷却时间/s20 -120总时间/s50 - 220注射时间/s20 - 90ABS的成型特点；1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时.2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度. 3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。4、成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。2.5计算制件的体积质量 使用UG软件对绕线圈三维实体产品自动计算出产品的体积，也可以根据实体尺寸手工计算出其体积。高版本的UG软件可以直接从材料库里调出所需材料，从而直接得出制件的重量，由于个人所使用的UG版本较低，因此只能从软件中得出体积然后根据密度进行计算。制件分析如图2.3，根据分析，此电缆绕线圈骨架的体积为135122.6092 cm3因此此制件重量为 1.05135122.6092=141880 g 。图2.3制件体积分析2.6零件结构设计制品的几何形状。制品的表面形状：制品的内外表面的形状应在满足使用要求的前提下尽可能易于成型。因此在设计时应尽可能避免侧向凹凸而减少或消除不必要的侧抽芯以简化模具的结构。当制品同侧凹较浅并允许带有圆角时，则可用整体凸模采用强制脱模的方式脱下塑件。脱模斜度：由于制品冷却后产生的收缩时会紧紧包在模上，或由于黏附作用而紧贴在型腔内。为了便于脱模，防止制品表面在脱模时划伤，擦毛等，在制品设计时应考虑其表面具有合理的脱模斜度。零件的3D图如图2.1、图2.2、图2.3所示：由图可知本零件比较复杂，制件主要结构是由中间凹进去的圆柱形构型，上下面又有许多筋，而且筋之间的间隔又很近，所以型芯设计起来很麻烦。模具设计时应充分考虑到以上制件的结构特点，保证其成型。根据选择分型面的相关原则及模具成型的可行性，因此主体结构采用侧向抽芯成型中间的凹进去的圆柱体，两面的筋采用直接正面用型芯抽芯，中间靠浇注系统的孔利用浇口套兼型芯来成型，动模板这边的孔采用长型芯来直接插入型腔成型。浇口的选择，要注意应保证充填完全及表面要求，选择了轮辐式浇口。由于零件的体积大故模具做成一模一腔。2.7型腔数量的确定为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件的精度，模具设计时确定型腔数目。常用的方法有四边种：（1） 根据经济性确定型腔数目。根据总成型加工费用最小原则，并忽略准备时间和试生产原材料费用，仅仅考虑模具加工和塑件成型费用。（2） 根据注射机的额定锁模力确定型腔数目。（3） 根据注射机的最大注射量确定型腔数目。（4）根据塑件精度确定型腔数目。（5）绕线骨架模具的型腔数目的确定。按注射机的最大注射量确定型腔数量nn（0.8G-）/ （3.1）=(0.8160-1.3)/123=1.03浇注系统所需塑料质量或体积(g或)单个塑件的质量或体积(g或)G注射机允许的最大注射量(g或)综合考虑，零件的需求用量是大批量生产，塑件结构需用侧向抽芯，产品外观，精度要求比较高及模具成本等因素采用一模一腔。 （6）端盖的型腔数目的确定。按注射机的最大注射量确定型腔数量nn（0.8G-）/ （3.1）=(0.825-1.3)/13=1.4浇注系统所需塑料质量或体积(g或)单个塑件的质量或体积(g或)G注射机允许的最大注射量(g或)综合考虑，根据零件的产品外观，精度要求等因素采用一模一腔。第3章 模具结构设计3.1 分型面的选择分型面取之间面积大又比较好脱模的面。如何选择分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结结构工艺性及精度、嵌件位置、形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面是应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面是应注意的几项基本原则：（1）便于塑件脱模在开模时尽量使模具留在动模具内；应有利于侧向分型和抽芯；应合理安排塑件在型腔中的方位。（2）考虑和保证塑件的外观不遭损坏。（3）尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同心度等）。（4）有利于排气。（5）尽量使模具加工方便。综合考虑以上问题，由于该制件本身结构的特殊性，其位置分别如图所示： 图3.1分型面原因有三：开模后塑件包覆在型芯上，随动模后退；塑件外观不受影响；可以利用分型面排气。3.2 浇注系统的设计塑料原料成型性能较好，有考虑成本等因素，采用普通浇注系统，普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。浇口选用轮辐式浇口形式。轮辐式浇口，它的截面形状简单，加工方便；浇口位置选择灵活，去除方便、痕迹小。3.2.1 主流道设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道，属于从热的塑料熔体到相对较冷的模具的一段过渡的流动长度，因此它的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度及填充时间，必须使熔体的温度和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最“远”位置的能力。主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴在一定温度、压力的塑料熔体冷热交替地反复接触，属易损件，应该在主流道部分设计成可拆迁更换的衬道形式，以便有效地选择优质钢材单独进行加工和热处理。常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种。本模具所使用的是前者，如下图所示： 图3.2 浇口套表3.1 绕线骨架主流道设计符号名称尺寸d主流道小端直径注射机的喷嘴直径+0.51=4+1=5mmSR主流道球面半径喷嘴球面半径+12=15+1=16mmh球面配合高度3-5，取5mma主流道的锥角取3L68mmD51mm3.2.2 分流道的设计分流道是指主要道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面变化及流向变换以获得流态的过渡段。梯形截面分流道容易加工，且塑料熔体的热量散失及流动阻力均不大，采用半圆形分流道，加工方便。由于本模具采用轮辐式浇口，选择了矩形的截面形状。3.2.3 浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。（1）浇口的选用浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。本模具将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。本模具采用的是轮辐式浇口。轮辐式浇口一般开设在塑件的顶部，塑料熔体于型腔的顶部充模。这是一种常用的进料口形式，适用于成形各种塑料的壳，盒类塑件。但对成形流动性差及热敏性塑料，平薄易变形及复杂的塑件不利。轮辐式浇口可自动拉断，塑件光泽，表面清晰。具体到这套模具，其浇口形式及尺寸如图下所示。浇口各部分尺寸都是取的经验值。图3.3 轮辐式浇口（2）浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：尽量缩短流动距离。浇口应开设在塑件壁厚最大处。必须尽量减少熔接痕。应有利于型腔中气体排出。考虑分子定向影响。避免产生喷射和蠕动。浇口处避免弯曲和受冲击载荷。注意对外观质量的影响。如图3.4所示：图3.4 绕线骨架的浇口位置流动比校核：ABS允许流动比校核范围，在注射压力为120MPa时，流动比为280。 (4.1)式中，K为流动比；为流动路径各段长度（mm）；为流动各路径各段的型腔厚度（mm）；n为流动路径的总段数。=92.35280所以流动比满足要求。3.2.4 冷料穴的设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约10-25mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。本模具采用了拉杆兼冷料穴的设计。3.3 排气系统的设计在注射成型过程中，模具内除了型腔和系统中原有的空气外，还有塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体，这些气体若不能顺利排出，则可能因充填是气体被压缩而产生高温，引起塑件局部炭化烧焦，或使塑件产生气泡，或使塑料熔接不良而引起缺陷。注射模的排气方式，大多数情况下是利用模具分型面或配合自然排气，对于本模具我利用推杆的配合间隙及分型面排。3.4 模架的选择由模架选择其它的模具主要零件(1)绕线骨架根据需要选用GB/T4169.8-1984中的500L系列中的A2型模架定模座板：50040032mm定模板：400400160mm动模座板：50040032动模板：400400160mm支承板：40040040mm推杆固定板：40027032mm推板：40027020mm导柱：4根，32200mm推杆：24根，10143mm3.5 成型零件的结构设计根据塑件的结构确定型腔型芯做成局部镶嵌式的，将其难以加工的部分做成镶件形式嵌入型腔中，其结构如下图3.5所示：图3.5 成型零件结构及位置图成型零件的尺寸计算：该塑件的收缩率为0.4%-0.8%，故平均收缩率S=(0.4+0.8)%/2=0.55%，也即0.0055。由于本模具制造精度要求不是非常高，故制造公差一律取塑件公差的1/3，此时，X0.75。经推算，有下列公式：型芯径向尺寸计算公式= （4.2）型芯高度尺寸计算公式= （4.3）型芯之间或成型孔之间间距计算公式CM=CS(1+S)/2 （4.4）型芯（或成型孔）中心到成型面距离的计算公式 （4.5）型芯上的小型芯或孔的中心到型芯侧面的距离计算公式 （4.6）凹模径向尺寸计算公式= （4.7）凹模型腔高度尺寸计算公式= （4.8）3.5.1绕线骨架凸、凹模成型尺寸（1） 凹模型腔高度尺寸 HS=12 ， =/3=0.11= =12(1+0.0055)-2/30.32=11.853（2）凹模径向尺寸=130 =1.28 =/3=0.43= =130(1+0.0055)-0.751.28=129.755（3）型芯工作部分高度尺寸=122 =1.28 =/3=0.43=122(1+0.0055)+0.661.28=123.5（4）型芯径向尺寸=56 =0.74 =/3=0.24= =56(1+0.0055)+0.750.74 =56.865=30 =0.50 =/3=0.167= =30(1+0.0055)+0.750.5 =30.543.6 导向机构设计本次设计中，本人采用了斜导柱导向机构，斜导柱导向机构包括滑块，斜导柱，导滑槽及楔紧块与压紧块。由于需要抽芯的距离为65mm，因此采用斜导柱的斜度为22，如图3.6图3.6其中S为所需抽芯距离加上3-5mm，为保险起见取5mm，由此算得导滑高度为取导滑高度为170mm如图3.7。图3.7楔紧块斜度应大于斜导柱斜度23度取25度，如图3.8:图3.8 楔紧块3.7 脱模机构的设计3.7.1 脱模力的计算注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力，塑件要从模腔中脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。对于不带通孔的壳体类塑件，脱模时还要克服压力，一般而论，塑料制件刚开始脱模力最大，即所需的脱模力最大，下图是型芯的受力分析。脱模力按下面的方法估算。图3.9 塑件脱模力分析图 （4.9）式中摩擦系数，一般取0.15-1.0，取0.2塑件收缩对型芯产生的正压力（N）；脱模时型芯所受的摩擦产生的阻力(N)；脱模力(N)；型芯的脱模斜度，一般为； 于是 （4.10）而包紧力为包容型芯的面积与单位面积上的包紧力之积，即： （4.11）式中P塑件对型芯产生的单位正压力。一般取p=8-12MPa，这里取10MPa；A塑件包容型芯的侧面积（mm2）。图3.10 绕线骨架塑件包紧型芯图1=91kN2=1015390（0.2cos0.50-sin0.50）=14.6kN3.7.2 推出机构的设计塑件在从模具上取下以前，还有一个从模具的成型零件上脱出的过程，使塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构。推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆或液压缸来完成的。推出机构主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件等组成。推出机构应尽量设置在动模一侧，由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构在动模一侧。正因为如此，在分型面设计时应尽注意，开模后使塑件能留在动模一侧。保证塑件不因推出而变形损坏，为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置，从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏，机构简单动作可靠，良好的塑件外观，合模时的正确复位。考虑到模具的包紧力很大，采用28根推杆脱模。推杆材料为T8A；如图4.13，规格为10143mm。图3.11 推杆3.7.3 推杆强度校核推杆尺寸计算：圆形推杆的直径可由欧拉公式简化得：（1）绕线骨架D=4.4mm； （4.12）8mm4.4mm，满足强度。根据零件和包紧力确定,推杆的固定端与推杆的固定板通常采用单边0.5mm的间隙配合。推杆与动模上的推杆孔之间的配合是H8/f7间隙配合。推杆的定位由推杆的台阶保证。它的固定采用通用式，推杆端面理论上与型芯在一个平面上，为了模具制造和装配的简便，要求推杆的端面降低型芯平面0.005-0.1mm。3.7.4 推出机构的复位采用先复位机构，在4根推板导柱上装上弹簧，同时起导向与先复位作用。用以防止滑块与推杆相互干涉，如图3.12。图3.12 先复位机构3.7.5 浇注系统的脱出开模时，主流道从浇口套内拉出，同时轮辐式浇口被拉断，浇注系统从分型面掉落。3.76 侧滑块的设计采用T形槽，保证滑块在导滑槽中的活动顺利平稳，不发生卡滞、跳动等现象。滑块的导滑长度L应大于滑块宽度的1.5倍，滑块完成抽芯动作后，应继续留在导滑槽内，并且保证在导滑槽内的长度l不小于滑块全长的2/3。滑块由端面定位，以保证抽芯后滑块停留在所需位置上。图3.13 滑块与导滑槽两滑块间采用错位机构，以保证锁模力及合模精度。图3.14 滑块3.8 注射模温度调节系统塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模，定型成型的周期和塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形率大，而且容易造成溢料和黏模模具温度不均匀时，型芯和型腔温差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，会影响塑件的形状与尺寸精度。综上所述，模具上不需要设置调温系统，但对于本塑件来说，制件本身壁厚很薄2mm，本模具温度要求60-80oC,故不需加热系统不用加热系统，只要在模具开始工作时预热到模具要求温度即可。第4章 注射机的选择及校核4.1 注射机的选择注射机选择的原则：选用注射机时，通常是以塑件实际需要的注射量初选一公称注射量的注射机型号然后依次对其公称注射压力，公称锁模力，模板行程及模具安装部分的尺寸进行校核。用UG软件分析制件得到以下技术参数和工艺参数：（1）绕线骨架体积 = 96890mm3曲面面积= 95929mm2密度 = 1.0410-6 kg/mm3质量 = 100.810-3kg=100.8g模型的投影面积 = 13434.7mm2模具一次开模所成型制件的体积：V=96890mm3 根据注射机公称注射量Q公和成型合格制品的最小PP体积，选择SZ-250/1500卧式注射机。4.2 注射机的参数（1）绕线骨架注射机SZ-160/100技术规格如下：额定注射量：160cm3 螺杆直径：40mm注射压力：150MPa 注射速率：105g/s塑化能力：45g/s 螺杆转速：0-220r/min锁模力：1000kN 拉杆内向距：345345 移模行程：325mm 模具最小厚度：200mm 模具定位孔直径：100mm 喷嘴球半径：15mm 4.3 注射机的校核4.3.1 注射压力的校核ABS塑料所需要的注射压力70-100 MPa小于注射机的公称压力P公=150MPa ，故注射压力满足塑件成型所需用的压力。4.3.2 锁模力的校核锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料熔体充填模具时，会沿着锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的锁模力必须大于该胀型力：F锁F胀=A分P型 （5.1）式中，F锁=注射机的额定锁模力（N）； P型=模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa），一般为注射压力的0.3-0.65倍，通常为20-40MPa； A分=塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和（mm2）。对于PP，P型取35Mpa，F胀=35MPa13434.7mm2=470.2kN1500kN,符合要求。开模行程是指从模具中取出塑件所需要的最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。由于制件外表面上有一个和开模方向一致的孔与抽芯构成了互锁，因此要先拔出小型芯，然后侧抽芯。当开模7mm时，液压抽芯机构抽芯，速度关系如下：39/V小型芯=45.2/V抽芯，V抽芯=0.86 V小型芯，取V抽芯=0.8 V小型芯，V小型芯为开模速度V。55/ V抽芯=H0/V，H0=68.75mm。所设计的模具是双分型面注射模并且有侧抽芯机构，故所需的开模行程H= H1+H2+68.75=83+92+68.75=243mmS=430mm 。故符合要求。4.3.3 安装部分相关尺寸的校核模具的总厚度与注射机模板闭合厚度的关系，应满足HmHmHmax （5.2）（1）绕线骨架 Hmin=230mmHm = 378mm，满足要求；4.3.4 注射量的校核模具型腔能否充满与注射机允许的最大注射量密切相关，设计模具时，应保证注射模内的所需熔体总量在注射机实际最大的注射量的范围内。根据生产经验，注射机的最大注射量是其允许最大注射量的80%。一次注射所需的塑料质量 （5.3）（1）绕线骨架 M=123g0.8=0.81601.04=133g由以上数据可以确定，SZ-160/100卧式注射机的注射量符合要求；第5章 模具装配与调试5.1 绕线骨架注塑模具组件装配塑料模的装配顺序没有严格的要求，但有一个突出的特点是零件的加工和装配是同步进行的，即边加工边装配。5.1.1 型芯与模板的装配主型芯与模板孔采用H7/m6过渡配合。图5.1 绕线骨架主型芯装配5.1.2 导柱、导套与模板装配导柱、导套固定部分配合按H7/k6，导套外径的配合按H7/k6。图5.3 绕线骨架导柱、导套装配5.1.3 推杆的装配推杆装配要求：（1）推杆的导向段与型腔推杆孔的配合间隙要正确，一般用H8/f8配合。注意防止间隙太大而溢料。（2）推杆在推杆孔中往复运动应平稳，无卡滞现象。（3）推杆端面应分别与型腔表面平齐。 图5.3 推杆装配5.2 总装配程序（1） 确定装配基准。（2） 装配前要对零件检测，合格零件后去磁和清洗。（3） 调整修磨零件组装后的累计误差，保证分型面接触紧密，防止飞边产生。（4） 装配中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查。（5） 组装导向系统，并保证开、合模动作灵活，无松动、卡滞现象。（6） 组装修整顶出系统，并调整好复位及顶出位置等。（7） 组装修整型芯、镶件，保证配合面间隙达到要求。（8） 组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，阀门动作灵活。（9） 组装液压、气动系统，保证运行正常。（10） 紧固所有联接螺钉，装配定位销。（11） 试模，合格后打上标记。如模具编号、合模标记及组装基准面等。（12） 最后检查模具的各种配件、附件及起重吊环等零件，保证模具装备齐全。5.3 绕线骨架模具工作原理图5.1 绕线骨架模具装配图模具工作原理：就是利用成型机的开模动作，使斜导柱与滑块产生相对运动趋势，使滑块沿开模方向和水平方向产生两种运动形式，使产品与模具脱离。5.4 绕线骨架注塑模具试模（1）试模前，必须对设备的油路、水路和电路进行检查，并按规定保养设备，做好开机准备。（2）原料应该合格。（3）在开始试模时，原则上选择在低压、低温和较长时间条件下成型，然后按压力、时间、温度这样的先后顺序变动。（4）注射成型时可选高速注射和低速注射两种工艺。（5）对粘度高和稳定性差的塑料，可采用教慢的螺杆转速和略低的备压加料和预塑，而粘度低和热稳定性好的塑料可采用较快的螺杆转速和略高的备压。结束语经过为期一个学期的注塑模具研究与设计，使我对注塑模具的设计有了全面而深刻的掌握以及对其他模具设计的了解，在对电缆绕线圈骨架注塑模具的设计过程中，通过AUTOCAD、UG等软件对造型以及参数分析，使我更加熟练而全面的掌握了这些软件的使用和操作，在设计中查阅了大量关于机械结构设计、金属材料和塑料材料等方面的书籍和网络资料，扩展了在机械行业的知识。大学期间，我修读塑料成型工艺与模具设计、成形设备、模具设计与制造工艺及与本专业相关的专业基础课，使我对注射成型技术有更深的认识。在机械制图中掌握了标注零件的