模具设计与制造实训_6-46.ppt

1/47,第6章抽芯机构和镶块设计,一、抽芯机构和镶块的分类和设计原则二、MoldWizard抽芯机构和镶块设计三、模具设计实例,2/47,一、抽芯机构和镶块的分类和设计原则1.抽芯机构的分类及设计原则当塑料制品侧壁带有通孔、凹槽、凸台，而且这些部位无法直接从模具内脱出时，必须将这些部位的成型零件设置成活动的，这些活动的芯子称为活动型芯，完成活动型芯抽出和复位的机构称为抽芯机构。抽芯机构一般分为以下几类：(1)机动抽芯。依靠注射机的开模动作完成侧抽芯过程，主要包括斜导柱、斜滑块、齿轮齿条等。优点：脱模力大、劳动强度小、生产效率高、操作方便。(2)手动抽芯。依靠人力完成侧抽芯过程。优点：模具结构简单、制造方便、适用于小批量生产和试制。缺点：脱模力小、劳动强度大、生产效率低。(3)液压抽芯。依靠液压缸完成侧抽芯过程。优点：脱模力和抽芯距离可以通过更换液压缸调整、动力传递平稳。缺点：增加操作工序、需要液压系统。,3/47,侧向分型与抽芯机构的设计原则：(1)活动型芯要固定牢固、运动平稳、无卡滞现象。(2)限位装置要可靠，开模后滑块不能任意滑动。(3)锁紧块能承受一定的侧向压力，而且要与模板可靠连接。(4)锁紧块的斜角应大于斜导柱的斜角。(5)导槽的长度不能小于滑块全长的2/3，完成抽芯后，滑块仍停留在导槽内。(6)防止滑块和推出机构在复位时相互干涉。(7)滑块设在定模时，开模前必须先抽出侧向型芯，最好采用定向定距拉紧装置。,4/47,2.斜导柱抽芯机构设计斜导柱抽芯机构是最常用的抽芯机构。斜导柱抽芯机构一般包括斜导柱、滑块、导滑槽、滑块定位装置和锁紧块等零部件。斜导柱主要用来驱动侧滑块作往复运动，侧滑块运动的平稳性由导滑槽与滑块之间的配合精度保证，合模时滑块的最终准确位置由锁紧块决定。下面详细介绍各个零部件的设计方法。（1）抽芯距离和抽芯力的计算侧向型芯从成型位置到不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的距离称为抽芯距。对于一般的塑件，抽芯距离等于型孔的深度加上23mm。抽芯力的影响因素主要有：成型部分的面积及断面形状、塑料的收缩率及磨擦系数、塑料的刚性、制品的壁厚、侧抽芯的数量、型芯成型面的粗糙度、成型工艺等。,5/47,（1）抽芯距离和抽芯力的计算抽芯力的计算同脱模力计算相同。侧向凸起较少的塑件的抽芯力往往比较小，仅仅是克服塑件与侧型腔的粘附力和侧型滑块移动时的摩擦阻力。对于侧型芯的抽芯力，往往采用如下公式进行估算：式中，Q抽芯力（kgf）；A侧型芯成型部分的截面周长（cm）；h侧型芯成型部分的深度（cm）；q单位面积的挤压力，一般取80kgf/cm2120kgf/cm2；塑料在热状态时对钢的摩擦系数，一般0.150.20；2侧型芯的脱模斜度（）。,6/47,（2）斜导柱设计斜导柱侧向分型与抽芯机构是利用斜导柱等零件把开模力传递给侧型芯，使之产生侧向运动完成抽芯与分型动作。这类侧向分型抽芯机构的特点是结构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便，但它的抽芯力和抽芯距受到模具结构的限制，一般使用于抽芯力不大及抽芯距小于60mm80mm的场合。1)斜导柱倾斜角确定斜导柱倾斜角是斜导柱轴向与开模方向的夹角。是决定斜导柱抽芯机构工作效果的重要参数，的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距和受力状况等起着决定性的影响。一般为1520，最大不超过25。,增大，L和H减小，但F和Ft增大。减小，斜导柱和模具受力减小，但要在获得相同抽芯距的情况下，斜导柱的长度就要增长，开模距就要变大。,7/47,2)斜导柱的直径计算斜导柱的直径决定于所承受的弯曲力，弯曲力决定于脱模力、斜导柱的斜角及工作部分长度。斜导柱在抽芯过程中受到弯曲力F的作用，斜导柱所受的弯矩为：，斜导柱的界面一般是圆形，对于圆形截面，因此，斜导柱的直径为：式中，M弯斜导柱所受弯矩（Pa）；F斜导柱所受弯曲力（N）；L0斜导柱工作部分的一半长度（mm）；斜导柱所用材料的许用弯曲应力（MPa）；W抗弯截面系数；H0斜导柱工作部分的一半长度在出模方向上的投影（mm）；斜导柱的倾斜角（）。,8/47,3)斜导柱长度的计算斜导柱的工作长度与抽芯距有关，斜导柱的总长度与抽芯距、斜导柱的直径和倾斜角以及斜导柱固定板厚度等有关。,斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合H7/m6。滑块上斜导孔与斜导柱之间保留0.5mm1mm的间隙。为了运动的灵活，在特殊情况下（例如斜导柱固定在动模、滑块固定在定模的结构），为了使滑块的运动滞后于开模动作，以便分型面先打开一定的缝隙，让塑件与凸模之间先松动之后再驱动滑块作侧抽芯，这时的间隙可放大至2mm3mm。,9/47,3）导滑槽设计成型滑块在侧向抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳地往复移动，这一过程是在导滑槽内完成的。根据模具上侧型芯大小、形状和要求不同，以及各工厂的具体使用情况，滑块与导滑槽的配合形式也不同，一般采用T形槽或燕尾槽导滑。导滑槽与滑块的配合一般采用H8/h7。导滑槽与滑块还要保持一定的配合长度。4）锁紧块设计在注射成型过程中，侧向成型零件受到熔融塑料的推力作用，这个力通过滑块传给斜导柱，而一般的斜导柱为细长杆件，受力后容易变形，导致滑块后移，因此必须设置锁紧块，以便在合模后锁住滑块，承受熔融塑料给予侧向成型零件的推力（见上图）。锁紧块的工作部分是斜面，为了保证斜面能在合模时压紧滑块，而在开模时又能迅速脱离滑块，以避免楔紧块影响斜导柱对滑块的驱动，锁紧角一般都应比斜导柱倾斜角大23。,10/47,5）滑块定位装置设计滑块定位装置在开模过程中用来保证滑块停留在刚刚脱离斜导柱的位置，以避免合模时斜导柱不能准确地插进滑块的斜导孔内，造成模具损坏。主要有以下两种型式：(1)利用弹簧钢球定位，这种方式可靠性较低，一般用于滑块较小的场合下。(2)利用弹簧螺钉和挡板定位，如图6-4b所示，弹簧是为了使滑块可靠地在限位挡块上定位，压缩弹簧的弹力是滑块重量的2倍左右，其压缩长度须大于抽芯距离S，一般取1.3S较合适。这种定位方式比较可靠，应用最广泛。,11/47,3.镶块设计注塑模具型腔（或型芯）的结构形式有整体式和组合式两种。整体式由整块材料加工制成，特点是较牢固、不会使制品产生拼接缝痕迹，但模具加工困难、热处理不方便。一般常用于中、小型简单模具，不适宜用作复杂形状制品的模具。组合式由一个或多个镶块组成，特点是节省材料、加工方便，常用于中大型模具和制品形状复杂的模具。目前，组合式型腔（或型芯）模具应用最广泛，其设计原则是：(1)拼块数量尽量少，以减少加工量和塑料制品上的拼缝痕迹。(2)拼缝线应尽量与塑料制品脱模方向相一致。(3)拼块无锐角，并且尽可能成直角或钝角。(4)拼块间采用凸凹槽嵌接，防止模具在注射时拼块偏移。(5)个别凸凹模易损部分应制造成独立件。(6)设计拼块和镶件时，尽量把复杂的内形变为外形加工。(7)为使接合面正确配合，应减少磨削面的加工量及接缝面的长度。(8)塑料制品的外形圆弧应单独制成一块，而且拼缝线应位于塑料制品的外形部分。,12/47,二、MoldWizard抽芯机构和镶块设计1.标准件管理,(1)父装配。系统会设置默认父装配名称，并允许用户指定其他部件作为父装配。(2)位置决定所添加标准件的放置方式。NULL:标准件原点为装配树的绝对坐标原点。WCS:标准件原点为当前工作坐标原点。WCS_XY:选择工作坐标系平面上的点为标准件原点。POINT:以所选X_Y平面上的点为标准件原点。PLANE:先选一平面作为X_Y平面，然后再定义该平面上的点作为标准件的原点。MATE:先在任意点加入标准件，然后通过装配为标准件定位。(3)引用集控制加入的标准件所显示的引用集。True：显示标准件几何体。False：显示标准件建腔几何体，为标准件安装让出空间。Both：同时显示True和False的几何体。,13/47,2.抽芯机构设计注塑模具向导的斜导柱抽芯机构和内抽芯功能提供了设计抽芯机构的简易方法。,（1）斜导柱抽芯机构设计图示为MoldWizard提供的斜导柱抽芯零部件的结构。其中，斜导柱可选单根或双根，滑块滑块本体还需根据产品的形状设计头部。,14/47,3.斜顶设计产品内部有倒扣位时，常常使用斜顶成型倒扣位，成型后，利用斜顶的斜度可以在脱模过程中推出倒扣位。注塑模向导提供两种常见的斜顶。,15/47,3.建腔某标准件一旦被选中和定位于模具中，则必须在模板上创建它们相应的安装空间，通常用于进料口、流道、冷却系统和顶杆孔等。可以使用创建腔体功能来剪切相关的或非相关的腔体。即将标准件里的FALSE体链接到目标体部件中，并从目标体中减去相应的部件和一定的余量，从而创建必要的标准件安装腔。创建腔体最好在模具设计的最后进行，原因在于创建腔体之后装配中的特征数量会大幅增加，从而影响运行。如果标准件放置在目标体外，某些更新可能会失败。,16/47,三、模具设计实例1.数码相机盖模具滑块和镶块设计本节进行数码相机盖模具的抽芯设计和镶块设计。根据工件尺寸参数确定侧抽芯机构和镶块的型式和主要参数，并在MoldWizard里完成数码相机盖模具的抽芯设计和镶块设计。（1）抽芯距离和抽芯力的计算数码相机盖模具的侧抽芯距约为5mm。根据公式（6-1），数码相机盖模具的侧抽芯力为：=6.60.2100(0.2cos1-sin1)=24.1(kgf)=241(N)其中，A=6.6cm，h=0.2cm，q=100kgf/cm2，0.20，2=1,17/47,（2）斜导柱设计侧抽芯力及抽芯距均较小，因此选用斜导柱抽芯机构。1)斜导柱倾斜角确定数码相机盖模具侧抽芯宽度较大，为保持抽芯平稳，可以考虑设置2个斜导柱。同时，抽芯距较短，抽芯力不大，为减少模具尺寸，斜导柱倾角=15。2)斜导柱的直径计算数码相机盖模具斜导柱的直径为：式中，斜导柱材料为T8A，其许用弯曲应力为979MPa；H=14.5mm；F=241N。可见，由于抽芯力很小，所需最小斜导柱直径也较小。选择斜导柱时，只要直径大于3.33mm强度就能满足要求。设计时可以考虑选用直径较小的标准直径尺寸的斜导柱，本例选用15mm的斜导柱。,18/47,3)斜导柱长度的计算数码相机盖斜导柱的工作长度为：LS/sin=5/sin15=19mm数码相机盖斜导柱的总长为：式中：d2（斜导柱固定部分大端直径）=20mm；h（斜导柱固定板厚度）=35mm；d（斜导柱工作部分直径）=15mm；S（抽芯距）=5mm。,19/47,4)滑块其它零部件设计根据斜导柱的尺寸，确定滑块本体长度约为60mm，对应的导滑槽的长度为60mm。斜导柱抽芯机构的导滑槽采用组合式，滑块本体两侧设有导轨，导轨尺寸见下图。滑块本体下面设有防磨垫板，以提高抽芯机构的使用寿命。导滑槽与滑块的配合采用H8/h7。滑块较小，因此，滑块定位装置采用弹簧钢球定位。斜导柱抽芯机构锁紧块的工作部分是斜面，锁紧角为20。,20/47,(3)创建/修剪侧抽芯滑块1【标准】/【打开】，打开“Example6xmcamera_top_010.prt”。2【注塑模向导】【滑块和浮生销】，设置滑块的尺寸和位置。,21/47,22/47,23/47,3滑块创建后装配导航器出现一个滑块零部件目录（camera_layout_022/camera_prod_003/camera_sld_007），里面包括锁紧块（camera_heel_004）、斜导柱（camera_pn_r_006）、斜滑块本体（camera_bdy_001）、导轨（camera_gb_l_002与camera_gb_r_003）和防磨垫板（camera_wp_005）。下面在斜滑块上做出与定模相交的部分。如图所示，利用装配导航器的显示和隐藏功能，在视图中只显示定模型腔（camera_cavity_002）和斜滑块本体（camera_bdy_001），并将斜滑块本体设为工作部件。,24/47,4【特征】/【拉伸】，创建斜滑块本体工作部分。其中，步骤绘制已知面的轮廓线时，可以单击草图工具【投影约束】按钮。,25/47,5【注塑模向导】/【修剪模具组件】，修剪斜滑块本体。其中，步骤选择斜滑块本体；步骤选择定模型腔与滑块相交的面，共7个面。,26/47,(4)创建斜滑块机构与动模的配合部分斜滑块零部件已创建并修改完毕，下面创建斜滑块机构与动模的配合部分，主要对动模部分进行操作，包括创建滑块导轨固定螺钉、创建动模型芯固定螺钉、修剪支承板、动模型芯、动模板、斜滑块零部件等。1如图所示，利用装配导航器的显示和隐藏功能，在视图中只显示动模型芯（camera_core_006）、动模板（camera_b_plate_061）、支承板（camera_u_plate_045）、斜滑块本体（camera_bdy_001）、导轨（camera_gb_l_002与camera_gb_r_003）和防磨垫板（camera_wp_005）。,27/47,2将动模板（camera_b_plate_061）设为工作部件，【特征】/【拉伸】，利用动模型芯和斜滑块零部件的外轮廓线修剪动模板。,28/47,3将滑块零部件（camera_sld_007）设为工作部件，【注塑模向导】/【标准件】，创建斜滑块导轨固定螺钉。固定螺钉选用DME公司的M5螺钉。参照此步骤，创建另一侧导轨的固定螺钉，两侧螺钉沿YC-ZC面对称。,29/47,3,30/47,4将动模零部件（camera_movehalf_048）设为工作部件，【注塑模向导】/【标准件】，创建动模型芯固定螺钉。设置点的步骤可以参照步骤3。,31/47,5【注塑模向导】/【腔体】，利用导轨固定螺钉修剪导轨、防磨垫板、支承板和动模型芯。,32/47,(5)创建斜滑块机构与定模的配合部分下面创建斜滑块机构与定模的配合部分，主要对定模部分进行操作，包括修剪定模型腔、修剪定模板、创建锁紧块固定螺钉、创建定模型腔固定螺钉、修剪定模固定板和锁紧块等。,33/47,1利用装配导航器，在视图中只显示定模型腔（camera_cavity_002）和斜滑块本体（camera_bdy_001）。【注塑模向导】/【腔体】，利用斜滑块本体修剪定模型腔。,实线,34/47,2如图所示，利用装配导航器的显示和隐藏功能，在视图中只显示定模型腔（camera_cavity_002）、定模板（camera_a_plate_047）、定模固定板（camera_t_plate_052）、锁紧块（camera_heel_004）。并将视图调整到适合作图位置。可以将视图方位保存，以便随时调出。,保存视图的方法为：单击【视图】/【操作】/【另存为】。回调视图方法为：单击【定向视图】/【定制视图】。,35/47,3将定模板（camera_a_plate_047）设为工作部件，【拉伸】，修剪定模板。,36/47,4将滑块零部件（camera_sld_007）设为工作部件，【注塑模向导】/【标准件】按钮，创建锁紧块固定螺钉。,37/47,5将定模部件（camera_fixhalf_046）设为工作部件，【注塑模向导】/【标准件】，按图示进行操作，创建定模型腔固定螺钉。,38/47,(6)镶块设计数码相机盖模具的定模型腔采用组合式结构。定模型腔整体镶嵌在定模板上，由4个M12螺钉固定在定模固定板上。定模型腔上有3个凸起的小型芯，为方便排气和加工，单独加工此3个小型芯，然后配装到模板上，两者的配合采用过盈配合H7/m6。,1将定模部件（camera_fixhalf_046）设为工作部件，在【注塑模向导】工具条中单击【镶块】按钮，创建定模型腔镶块一。重复此步骤，创建与此相临的另一个矩形镶块二，此镶块尺寸为8.048mm6.036mm35mm。,39/47,40/47,41/47,2【镶块】，创建定模型腔镶块三，位置