童车轮芯注塑模设计-模具毕业论文

塑料模综合实训 说明书 课题名称： 童车轮芯注塑模 系 别 机械工程学院 专 业 模具设计与制造 班 级 模具 0000 学 号 00000000000 学生姓名 000000 指导教师 000000000000000 起讫时间： 2010 年 12 月 27 日 2011 年 1 月 14 日（共 3 周）温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 II 目 录 任务摘要 . 1 第 1 章 选择与分析塑料原料 . 2 1.1 选择制件材料 . 4 1.1.1 选择制件材料 . 4 1.2 分析制件材料使用性能 . 5 1.3 分析塑料工艺性能 . 5 1.4 结论 . 6 第 2 章 分析塑件结构工艺性 . 5 2.1 塑件尺寸精度分析 . 9 2.2 塑件表面质量分析 . 9 2.3 塑件的结构工艺性分析 . 7 第 3 章 确定塑件成型工艺参数 . 8 3.1 温度 . 8 3.2 压力 . 8 3.3 时间（成型周期） . 8 第 4 章 初步选择注射成型设备 . 9 4.1 依据最大注射量初选设备 . 10 4.1.1 计算塑件的体积 .10 4.1.2 计算塑件的质量 .10 4.1.3 计算每次注射进入模具塑料总体积（总质 量） .10 4.2 依据最大锁模力初选设备 . 10 第 5 章 分型面的确定与浇注系统的设计 . 13 5.1 确定型腔数目及布置 . 13 5.2 选择分型面 . 13 5.3 浇注系统的设计 . 14 5.4 设计排气和引气系统设计 . 17 第 6 章 注射模具结构类型及模架的选用 . 19 6.1 确定模架组合形式 . 19 6.2 确定型腔侧壁厚度和支承板厚度 . 19 6.3 确定模板厚度 . 21 6.4 选择模架类型 . 24 6.5 检验所选模架 . 24 第 7 章 设计注射模具成型零件 . 25 7.1 成型零件结构设计 . 25 7.2 成型零件尺寸计算 . 26 第 8 章 设计注射模具调温系统 . 27 8.1 冷却水体积流量 . 27 8.2 冷却管到直径的确定 . 25 8.3 冷却系统结构 . 28 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 III 第 9 章 设计注射模推出机构 . 30 9.1 推出力 F 计算 . 30 9.2 确定推出机构方式 . 31 9.3 浇注系统凝料脱模 . 32 第 10 章 设计注射模侧向分型抽芯机构 . 27 10.1 侧向抽芯机构类型选择 . 27 10.2 斜导柱侧向抽芯机构设计计算 . 28 10.2.1 抽芯力的计算 .29 10.2.2 抽芯距的确定 .30 10.2.3 确定斜导柱倾斜角 .31 10.3 侧向分型与抽芯的结构设计 . 32 10.3.1 确定斜导柱的尺寸 .33 10.3.2 滑块与导槽设计 .33 第 11 章 模具工程图绘制及材料选择 . 34 11.1 模具总装图 . 35 11.2 明细表及模具材料 . 36 11.3 模具零件图 . 37 第 12 章 模具测绘 . 38 12.1 注射模具拆装基本过程 . 39 12.2 测绘模具工作原理、结构特征 . 40 12.3 模具拆装、测绘心得 . 41 致谢 . 42 参考文献 . 43 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 1 任务摘要 某企业大批量生产童车轮芯注塑模（二维如图 1.1、三维图 1.2），零件要求具有一定的精度，表面粗糙度，产品一出二，要求设计一套成型该塑件的注射模具。 拆绘指定塑料模具，进行三维造型，并生成二维总 装图（符合国标） ?85,341 5,82?6,68 图 1.1 童车轮芯注塑模 二维图形 图 1.2 童车轮芯注塑模三维图形 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 2 定货明细表总指标：定货批量、费用、交货期塑料制品：几何形状、材料、表面质量强度及其他性能机床参数型腔数目型腔布局分型面数目型腔尺寸、粗造度直浇口及流道浇口冷却系统机械设计结构型腔精确尺寸推出系统导向定位系统排气系统装配模具设计流程图 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 3 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 4 第一章 选择与分析塑料原料 选择制件材料 对多种塑料的性能与应用进行综合比较，材料品种可选 PP。 选择制件材料 童车轮芯注塑模为儿童玩具零部件 （二维如图 1-1、三维图 1-2） ，需大批量生产，通过查塑料成型模具与设备表 2-3 得； 无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯 ,可在 100度左右使用 .具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响 ,但低温时变脆、不耐磨、易老化 .适于制作一般机械零件 ,耐腐蚀零件和绝缘零件 。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 5 分析制件材料使用性能 通过相关知识的学习，对塑料的成型工艺性能有一定的了解。查参考资料注塑模具设计使用教程 及相关塑料模具设计资料可得： PP 属热塑性结晶型塑料，密度为 0.91g/cm ，密度小，强度、刚性、耐热性均优于 HDPE，硬度比 HDPE 高，可在 100 摄氏度左右使用。具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响 等等。适用于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件等。 聚丙烯是热塑性塑料，耐腐蚀性和聚乙烯相似，且较优。除浓硝酸、发烟硫酸、氯磺酸等强氧化性酸外，能耐大多数的有机和无机酸、碱、盐，也适于在室外大气中暴露（加入 2炭黑的品种）。对应力腐蚀破裂的抗蚀性良好，但能被某些强有机溶剂破坏。 它比重小，强度高于聚乙烯，常温下耐冲击性能良好， 0 以下则变差。耐温高性，在低于应力下可长期使用于 110 120 ，因此，广用于聚乙烯和聚氟乙烯不适用的较高温度的环境。加工成型方法和一般热塑性塑料相同，可制成管、槽、排烟道、实验 室设备等，也可作这热喷或流化涂层！ 分析塑料工艺性能 我们将聚炳烯（ PP）的性能特点归类可得表 1.1 内容： 表 1.1 原材料聚炳烯（ PP）分析 塑料品种 结构特点 使用温度 化学稳定性 性能特点 成型特点 聚炳烯（ PP）是热塑性塑料 线型结构结晶型材料。 可在-30 140 使用 有一定的化学稳定性和良好额介电性能 具有优良得耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆、不耐磨、易老化 结晶性料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期与热金属接触容易发生分解；流动性好溢边值 0.03 左 右；冷却速度快；成型收缩率大；注意控制成型温度，料温低取向性明显；塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 6 止应力集中。 结论 优点：聚丙烯树脂具有优良的机械性能和耐热性能，使用温度范围 -30140。同时具有优良的电绝缘性能和化学稳定性，几乎不吸水，与绝大多数化学品接触不发生作用。本品耐腐蚀，抗张强度 30MPa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。 缺点：是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。与发烟硫酸、发烟硝酸、铬酸溶液、卤素、苯、四氯化碳、氯仿等接触有腐蚀作用。可用作工程塑料 ，适用于制电视机、收音机外壳、电器绝缘材料、防腐管道、板材、贮槽等，也用于生产扁丝、纤维、包装薄膜等 1.1 结论 童车轮芯注塑模制件为儿童玩具用品，要求具有一定的强度和耐磨性能，中等精度，外表面无瑕疵、美观、性能可靠。采用 PP 材料，产品的使用性能基本能满足要求，但在成型时，要注意选择合理的成型工艺，对原料充分干燥、采用较高的温度和压力。 第三章 确定塑料成型方式及工艺过程 塑件成型方式的选择 塑料成型的种类很多，包括各种模塑成型、层压成型和压延成型等。其中模塑成型种类较多，如注射成型、挤出成型、压缩模塑、 传递模塑等，约占全部塑料制品加工量的 90%以上。 成型工艺规程 一个完整的注射成型工艺过程包括成型前准备、注射过程及塑件的后处理三个过程。 成型前的准备 （ 1）对 PP 原料进行外观检验：对 PP 原料进行含水量、外观色泽、颗粒情况、有无杂质并测试其热稳定性、流动性和收缩率等指标。 （ 2） PP 着色：粉状或粒状热塑料的着色，可以用直接法和间接法两种工艺温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 7 实现。直接法着色也称为一步法着色或干法着色，其主要特点是将细分状着色剂与本色塑料简单掺混后即可直接用于成型，或经塑炼造粒后再用于成型。间接着色法又称二步着色法 或色母料着色法，主要特点是在不直接用着色剂而用称为“母色料”的塑料粒子与本色塑料粒子按比例称量后放入混合机，经充分搅拌混合后送往成型设备使用。在大批量生产中间接着色比较方便实用。 （ 3）预热干燥： PP 的吸水性比较强，在生产前必须干燥处理。实际生产中使用红外线灯烘箱干燥处理。 注射过程 完整的注射成型过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模等步骤。 但就塑料在注射成型中的实质变化而言，是塑料的塑化和熔体充满型腔与冷却定型两大过程。 (1) 塑料的塑化 (2) 熔体充满型腔与冷却定型 塑件后处理 塑 件脱模后常需要进行适当的后处理，以便改善和提高塑件的性能和尺寸稳定性。塑件的后处理主要指退火或调湿处理。 退火处理是使塑件在定温的加热液体介质或热空气循环烘箱中静置一段时间。利用退火时的热量，能加速塑料中大分子松弛，从而消除或降低塑件成型后的残余应力。对于结晶型塑件，利用退火能对他们的结晶度大小进行调整，或加速二次结晶和后结晶的过程。此外，退火还可以对塑件进行解取向，并降低塑件硬度和提高韧性。生产中的退火温度一般都在塑件的使用温度以上高于使用温度(10 20 )至热变形温度以下低于热变形温度 (10 20 之间 )的温度区间进行选择和控制。退火时间与塑件品种和塑件厚度有关，如无数据资料，也可按每毫米厚度约需半小时的原则估算。退火后应使塑件缓冷至室温。 有些塑件在高温下雨空气接触会氧化变色或容易吸收水分而膨胀，此时需进行调湿处理，即将刚脱模的塑件放在热水中处理，这样既可隔绝空气，进行无氧化退火，又可使塑件快速达到吸湿平衡状态，使塑件尺寸稳定下来，以免塑件尺寸在使用过程中发生更大的变化。 应当指出，并非所有塑件都有塑件都要进行后处理。通常，只是对于带有金温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 8 属嵌件、使用温度范围变化较大、尺寸精度要求较高和壁厚大的塑 件才有必要。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 9 第二章 分析塑件结构工艺性 塑件尺寸精度分析 该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，查参考资料 GBT14486-1993-工程塑料模塑塑料件尺寸公差 可知聚丙烯 (PP)塑料公差 等为MT5，查表 3.2 标注主要尺寸公差如下（单位均为 mm)。 塑件外形尺寸： 850-0.6。 塑件内形尺寸： 670-0.52 塑件孔尺寸： 6.70-0.18 塑件高度： 20.25mm 塑件表面质量分析： 塑件的表面粗糙度表查书塑料模具设计实用教程中 的表 3-4 可知， PP 注射成型时，表面粗糙度的范围在 a R 0.0251.6m 之间。 塑件的结构工艺性分析 1） 该塑件的外形为儿童玩具零部件。壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。 2） 塑件结构简单，采用左右抽芯机构成型较简单，属于简单零件。 3） 该塑件具有较大的曲面和拔模斜度可以保证正常脱模。 4） 该塑件中心孔为通孔，必须采用镶件，且由于直径较小，所以采用定模镶针与镶件结合的方式。 5） 后模采用镶件配合前模镶件，做管位进行定位。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 10 第三章 确定塑件成型工艺参数 注射成型工艺条件的选择可 查参考 资料实用模具设计与制造手册 采用螺杆式塑料注射机，螺杆转速为 240 r/min。 材料预干燥 6h以上。 1.2 温度 料筒前端： 180200 1.3 压力 注射压力 120MPa 1.4 时间（成型周期） 注射时间： 15s； 方法：红外线烘箱温度： 100110 时间： 812h。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 11 第四章 初步选择注射成型设备 初选注射机规格通常依据注射机允许的最大注射量、锁模力及塑件外观尺寸等因素确定。习惯上依据其中一个设计依据，其余都作为校核依据 (在后续章节中完成 )。 依据最大注射量初选设备 通常保证制品所需注射量小于或等 于注射机允许的最大注射量的的 80，否则就会造成制品的形状不完整、内部组织疏松或制品强度下降等缺陷；而过小，注射机利用率偏低，浪费电能，而且塑料长时间处于高温状态可导致塑料分解和变质，因此，应注意注射机能处理的最小注射量，最小注射量通常应大于额定注射量的 20。 计算塑件的体积 V=18.77cm3 计算塑件的质量 计算塑件的质量是为了选择注射机及确定模具型腔数。 查参考塑料成型模具与设备附录 得塑料密度 0.9g/cm，所以，塑件的质量为： VM 16.9g 次需要注 射量 (含凝料的质量，初步估算为 5g)，产品为一出二，所以注塑量为 39g。 计算每次注射进入模具塑料总体积（总质量） MV 43cm3 根据 注射 量，模具设计手册初选螺杆式注射机选择 海天 1600X2B 型号，满足温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 12 注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的的 80。 设备主参数如表所示。 表 注射机主要技术参数 项目 设备参数 额定注射量 /cm3 320 螺杆直径 /mm 45 注射压力 /MPa 159 注射行程 /mm 201 锁模力 /KN 1600 拉杆空间 /mm 455x455 最大开合模行程/mm 920 最大模厚 /mm 500 最小模厚 /mm 180 喷嘴圆弧半径 /mm SR12 喷嘴孔直径 /mm 4 依据最大锁模力初选设备 当熔体充满模腔时，注射压力在模腔内所产生的作用力会使模具沿分型面 张开，为此，注射机的锁模力必须要大于模腔内熔体对动模的作用力，以免产生溢模和涨模现象。 1，单个塑件在分型面上的投影面积： 5682.81/mm2 F=KPA 分 =1.2x30x 5682.81X2=13636.8N 2, 成型时熔体塑件在分型面上的投影面积 A A=2X 5682.81=11365.62/mm2 3, 成型时熔体塑件对动模的作用力 F F=AxP=9682.92x30=170484N P 塑料熔体对型腔的平均成型压力，查参考资料实用模具设计与制造手册表 1-4 可得成型 PP 塑料型腔所需的平均成型压力为 30MPa 锁模力必须要大于模腔内熔体对动模的作用力的原则，查参考资料塑料模具设计实用教程附录 D，再根据模具的外形尺寸 400X350X300MM， 初选螺杆式注射机选择 海天 160X2B 型号 . 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 13 第五章型面的确定与浇注系统的设计 确定型腔数目及布置 初选螺杆式注射机选择 海天 160X2B 型号，注射机主要技术参数如表所示。 1 按注射机的最大注射量确定型腔数1n 1n ijm mkm max (320*0.8-5)/17=14 式中 k 最大注射量的利用系数，一般去 0.8； maxm 注射机的最大注射量 320 3cm ； jm 浇注系统及飞边体积或质量 5 3cm ； im 单个塑件的体积或质量 17 3cm 。 结论：计算理论所得可设计成 14 型腔模具，但由于塑件结构形状的综合考虑取一模两件。特别是由于模具外形尺寸和厚度，开模行程较长的原因在一定程度上决定了注塑机的型号。 选择分型面 该塑料外形要求美观，无斑点和熔接痕，表面质量要求较高。在 选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件，选择分型面的最合适方案： 即选塑件正中间平面作为分型面，如图下图所示，采用这种方案，合模导向机构设在定模部分，塑料件的左边和右边分别做抽芯机构，模具结构也较为简单。所以，选塑件正中间平面作为分型面较为合适。如下图所示为分型面。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 14 PL 分型面的选择 浇注系统的设计 主流道设计 主流道形状和尺寸直接影响熔体的流动速度和冲模时间。由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，容易损坏，所以，一般不将主流道直接开在模板上，而是将它单独 设在一个主流道衬套中。这样，既可以使易损坏的主流道部分单独选用优质钢材，延长模具使用寿命和损坏后便于更换或修模，也可以避免在模板上直接开主流道且需穿过多个模板，并接缝处产生钻料，主流道凝料无法拔出。 设计主流道时，应使主流道轴线位于模具中心线上，于注射机喷嘴轴线重合， 型腔也以此轴线为中心对称布置。 为了便于凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形。其锥角 a=2 4， 对于流动性差的塑料 a取 3 6，内壁表面粗糙度值 R小于 0.63 1.25 微米。由于产品和模具的结构决定了主流道形式，本设计采用的是大 水口模架，所以应采用侧口进胶。本设计中，采用标准浇口套，所以浇口套的详细的形式和尺寸如下图。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 15 51055,5R11?35? 203 分流道的设计 分流道是主流道末端于浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。对于小型塑件单型腔的注射模，通常不设分流道，而大型塑件采用多点进料或进料或多型腔的注射模，分流道必不可少。 在分流道设计时，应考虑尽量减少塑料熔体在流道中的热量和压力损失，同时事流道中的塑料量最小；塑料熔体能在相同的温度、压力条件下，从各个浇口尽可能同时的进入并充满型腔；从流动性、传热性等因素考虑，分流道的表面积应尽可能小。 由于分流道中圆形和正方形流道的效率最高。考虑到加工故选用圆形分流道。 此设计中，由于采用了包夹式对称双抽芯机构，所以分流道开设在两个抽芯机构的正中间，即每个抽芯机构上的流道为一个半圆。 查参考资料塑料成型模具与设备表 4-2 各种塑料的分流道直径， PP 分流道直径 5mm。 浇口设计 （ 1）进料位置的确定 浇口位置对塑件质量有直接影响，主要按塑件形状和要求来确定。在确定浇口的具 体位置时，通常应考虑以下几方面原则： 1) 应避免料流产生喷射和蠕动等熔体破裂现象。 2) 使塑料流动能量损失最小，那么应使填充 型腔各部分的流程最短料流变温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 16 向最少。 3) 浇口位置应开设在塑件断面最后处。 4) 有利于型腔排气。 5) 有利于减少避免成型塑件熔接痕。 6) 考虑塑件的受力情况。 7) 有利于减少塑件翘曲变形、 8) 考虑塑件的外观质量。 9) 浇口的位置及大小要考虑对型芯或镶件的影响。 10) 流动比校核。 浇口尺寸的确定 查参考资料塑料成型模具与设备表 4-4 各类浇口的特征。 1）浇口形式的选择 由于该塑件外观质量要求较高，浇口的位置和大小应以不影响塑件的外观质量为前提。同时，也应尽量使模具结构 更简单。根据对该塑件结构的分析及已确定的分型面的位置。 综合对塑料成型性能、浇口和模具结构的分析比较，确定成型该塑件的模具采用侧浇口 (单点进料 )形式。 2）进料位置的确定 根据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式，进料位置设计在塑件顶部。 3）浇口尺寸的确定 查表参考资料实用模具设计与制造手册表 6-158 可知侧浇口尺寸要求 ,依次设计浇口尺寸直径 d=6mm；长度 l=46mm；内圆锥锥角 3 度。依次设计浇口如图所示。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 17 K.O 如图所示侧浇口（ 2D3D） 设计排气和引气系统设计 注射时，先进入注射模的塑料 ，因接触冷模而事料温下降，若让这部分温度已经下降的塑料流入型腔，则会影响塑件质量，所以需要要设置冷料穴。 冷料穴分两种，一种专门用于收集、储存熔体前锋的冷料，另一种除储存冷料外还兼有开模时拉出流道凝料，便于脱模的功能。 冷料穴的长度不能过短，否则部分冷料将流入型腔，其长度通常取分流道直径的 1.5 2 倍。对于直浇口，可在主流道的延长线设置冷料穴，这种浇口还具有使成形件可靠地粘附在动模部分的功能。 并非所有的注射模都要开设冷料穴，有时由于塑料的性能和注射工艺的控制，很少有冷料产生或是塑件要求不高时可以不开 设冷料穴。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 18 （ 1）用于储存冷料的冷料穴 1）当分流道较长时，可在塑料前进方向的延长线处设置冷料穴，如果冷料穴方向相反的话，则起不到存留冷料的作用。 2）在型腔的末端开设冷料穴。 从浇口注入的熔融塑料，由于型腔的表面散热，使流动性变差，因此流到末端时熔接强度下降。在型腔的末端开设冷料穴，时变冷的塑料流到设置的溢流槽内，可提高高温塑料的同届强度。 大多数情况下，可利用模具的分型面之间的间隙自然排气，模具成型零件都是以镶块形式进行加工，装配过程中自然产生间隙进行排气。不需要刻意开设排气槽排气。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 19 第六章 注射模具结构类型及模架的选用 确定模架组合形式 注射模模架由 CAD软件其中燕秀工具箱 -模胚选得型号为 CI,其模架图如下： 其中定模板尺寸为 70mm，型腔板 80mm，模脚 90mm,模胚总重量为 263.8kg,模胚最大尺寸 400x350x300,内模尺寸 300X260。 A,B 板间距为 1mm，这里我们采用的是后模行位结构，通常情况下， AB 板之间需要避空间隙，在 AB 板开框的时候可以开少 0.5MM，这里垃圾钉高度为 5.00. 确定型腔侧壁厚度和 支承板厚度 型腔压力的大小与注射压力、流道结构、塑件结构等因素有关，为 了生产出合格的产品，型腔内熔体的平均压力查表得 PP 塑料注射成型型腔平均压力为31.2MPa。 根据任务 6，该塑件型腔布置如图 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 20 一模两腔左右分布，型腔在分型面上投影尺寸为 85mm，即外圆形直径。根据 表7.3 确定模板的 侧壁厚度 经验公式 ： S=L+(1525)X2=250（约等数为一整数） 式中 s 模板的 侧壁厚度 。 l 型腔 长边 在分型面投影长度。 由于短边 L= 85/2mm=42.5mm，单边需要进行抽芯机构的设计，在这个抽芯机构中，需要考虑斜滑块的冷却水路 ，斜导柱、弹簧的加工与尺寸要求其中，斜导柱，冷却水路，弹簧产品胶位，必须保证一定的安全距离，还需要合理分布。 根据产品短边的长度 L=42.5mm，产品又是一出二，根据厚度经验公式。 S=2Xl+(1535) +M 90 式中 s 模板的 侧壁厚度 。 l 型腔 短边 在分型面投影长度。 M 产品最近距离，一般为 1725mm， 模板周界尺寸 根据上面计算 模板周界尺寸 ，查 GB/T12556 1990 标准模板的尺寸，将计算出的数据向标准尺寸 “ 靠拢 ” 修整。 确定模板周界 尺寸为 180X250（如下图） 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 21 模具型腔与型芯组合示意图 确定模板、型芯、型腔的厚度 该产品 ,塑件高度为 20.25mm，产品为对称结构，所以可以得知模具的型芯和型腔镶件尺寸大致相同，镶件除了保证一定的强度和刚度以外，还需要考虑镶件的装夹和定位，由于该方式的镶件上胶料较多，所所以还需要考虑冷却水路的布置。此镶件的水路可以采用常用的圆形环绕式水井（或称为水塔）结构，一般水井至少 深度 需要大于 25mm， 由于产品较小，我们只需要采用最小高度即可，中间采用隔水片隔开，在其底部采用 O型胶圈防水，一进一出的循环方 式冷却产品。定模和动模的镶件采用类似结构。 按照标准尺寸进行修整。 动模型芯厚度的确定，由于产品动模的厚度不大，所以在实际设计时候，考虑镶件的定位、螺丝、冷却水路即可、产品的分型面与模具的分型面相同，定、动模留少量胶位，预定型芯高度的制造公差按前模 1/3,由于产品中间孔不深，采用包圆柱型镶针。所以型芯高度这里可以取 L=51MM,即定模板型芯开框深度为44.5MM 可作为模具规格选定的参考依据。另外需要考虑冷却水路的走向和厚度，温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 22 冷却水路离工件和胶位必须有一定安全距离。 所以动模型芯的长宽尺寸为： 100x51mm，。 定模型腔厚度的确定，由于产品定模的厚度不大，所以在实际设计时候，考虑镶件的定位、螺丝、冷却水路即可、产品的分型面与模具的分型面相同，定、动模留少量胶位，预定型芯高度的制造公差按前模 1/3,由于产品中间孔不深，采用包圆柱型镶针。所以型芯高度这里可以取 L=43MM,即定模板型芯开框深度为42.5MM 可作为模具规格选定的参考依据。另外需要考虑冷却水路的走向和厚度，冷却水路离工件和胶位必须有一定安全距离。 所以动模型芯的长宽尺寸为： 100x43mm，。 确定左右抽芯机构 确定左右抽芯机构，根据产品的实际情况 ，中间为圆孔，四周圆形面为轮毂结构，需要左右同时抽芯，这里的产品设计胶位几乎对称分布，分型面对称，所以可以采用后模行位方式进行抽芯，通过对 CAD 图的测量，可以得出倒扣位长度 L=6.84mm ，然后加上 3-5MM 的 安 全 距 离 ， 所 以 行 位 的 弹 出 距 离S=L+35=1011MM。一般抽芯机构的斜度为 1535 度，这里我们取中间 22度，就可以达到我们的需求，通常情况下，是让行位走出自身高度的 1/3 到 2/3 即可。后面在 B 板上做定位螺丝。 PL6,84 如图所示为产品需抽芯区域的尺寸 左右滑块完全包含产品，所以顶部和平时我们采用的 型腔一样，需要一定的封胶位，另外，滑块底部还需要留有弹簧由于滑块需要长时间的运动，还需要一温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 23 定的强度和刚度才能满足我们的实际生产需求，所以滑块的高度 L=产品高度 L1+封胶位 35MM+1725，最后化为整数后，滑块高度为 mm40，同理，我们可以按照型芯尺寸的计算方法计算工件的长宽，最后得出行位的长宽高为： 250x150x40mm，根据实际情况，最后做斜导柱，弹簧孔，运水，限位螺丝。 斜导柱的计算方法可以根据勾股定理的三角函数来计算，但是实际设计中，可以直接在 CAD 中测量，由于该行位较长，所以我们采用了两条直 径 20 的斜导柱，行位中间加开弹簧孔，由于行位较长，这里我们可以采用 2条弹簧，还必须避开冷却水路的走向，保证不能够打穿。 滑块的 2D/3D 图 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 24 选择模架类型 根据已确定下来的模具周边尺寸，配合模板所需要厚度查 GB/T12556 1990标准模板 规格：。 模架具体 尺寸 如图所示，模具外形尺寸为长 L=400mm、宽 B=35mm、高 H=300mm。 图 模架结构 检验所选模架 根据任务 5 分析，成型该制件初选 海天 160X2B 型号的螺杆式注射机，设备主要技术参数如表所示。 校核 所选 模架与注塑机之间的关系，如表所 示。 模架与注塑机之间关系的校核 设备参数 模架规格 校核结论 最大开合模行程 /mm 920 取件所需空间 /mm 150 适合 最大模厚 /mm 500 模具闭合高度 /mm 300 适合 最小模厚 /mm 180 结论：由于产品比较平较矮，所以采用标准的方铁 90mm 规格：可以满足要求。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 25 第七章设计注射模具成型零件 成型零件结构设计 根据第 6章选塑件中间平面作为分型面，如图所示。 整体式型腔是直接在型腔板上加工，有较高的强度和刚度。但零件尺寸较大时加工和热处理都较困难。整体式型芯结构牢 固，成型塑件质量好，但尺寸较大，消耗贵重模具钢多，不便加工和热处理。整体式结构适用于形状简单的中小型塑件。 组合式型腔是由许多拼块镶制而成，机械加工和热处理比较容易，能满足大型塑件的成型需要。组合式型芯可节省贵重模具钢，便于机加工和热处理，修理更换方便。同时也有利于型芯冷却和排气的实施。 由于该塑件尺寸不大，最高度为 20.25mm ，且圆环周边 需要两边分别抽芯结构 ，有锥面过渡。若采用整体式型腔，加工和热处理都较困难。所以采用拼块组合式，在产品的顶部、底部镶拼结构（镶拼结构由 左右 滑块、前后模镶件组成）。考虑模 具温度调节，定模型腔还采用结合 镶针 结构，如图所示。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 26 图示：组合式型芯零件之一定模型腔体镶件组合件 图示：组合式型腔零件之一动模型芯，左右抽芯机构，后模行位组合件 成型零件尺寸计算 该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算。查有关手册得 PP 的收缩率为1.016，根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取 4/Z 。型腔、型芯主要工作尺寸计算见表。 型腔、型芯主要工作尺寸计算公式 类别 模具零件名称 塑件尺寸 计算公式 工作尺寸 型腔型芯的计算 小端对应的型腔 0 86.067 zz sM LSL 00 43)1()( 22.0077.67 大端对应的型腔 0 28.134.85 32.008.85 内凸对应的型芯 2.0068.6 00 43)1()(zz sM lSl 0 05.086.16 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 27 第八章设计注射模具调温系统 冷却水体积流量 查表 9.1 成型 PP 塑料的模具 平均工作温度为 60，用常温 20的水作为模具冷却介质，其出口温度为 30，每次注射质量 m=0.36 kg，注射周期 25s。 查表 9.2，取 PP 注射成型固化时单位质量放出热量 h = 3.5 105J / kg。 冷却水的体积流量计算如下： 2160 ttc hnmV p 式中 V 所需冷却水的体积， min/3m ； m 包括浇注系统在内的每次注入模具的塑料质量， m=0.39kg； n 每小时注射的次数， n=60； 冷却水在使用状态下的密度， 1000kg/m3； pc 冷却水的比热容， 4187J/(kg )； 1t 冷却水出口温度， 30； 2t 冷却水入口温度， 20； h 从熔融状态的塑料进入型腔时的温度到塑料冷却脱模温度为止，塑料所放出的热焓量， J/kg， h = 3.5 105J / kg。 代入上式得： 2160 ttc hnmV p m in/103)2030(3 6 0 01 0 0 060 105.36039.0 335 m 因此， 该产品 注射成型模具冷却系统的冷却水道直径取 6mm。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 28 冷却系统结构 该 注射成型模具的冷却分为两部分，一部分是 左右抽芯结构 的冷却，另一部分是型芯的冷却。 抽芯机构 冷却水道。冷却 水 是由 底部一进一出两条渠道进行，采用环绕方式，冷却更均匀，在出口出加装延长管，延长到模架外部后 与外部水路相连，模胚需要相应的进行避空。 如图所示。 图 示：左右抽芯机构、动模型芯冷却水 道 抽芯机构 冷却水道结构。型芯的冷却如 上 图所示，在型芯内部 采用圆环水井方式开 6mm 的冷却水 路 ， 由模架动模板进出，动模板与型芯之间采用 O型密封圈对水路进行密封处理，一进一出，两条渠道 。 散热与强度相对较好。镶件相应性能可查金属材料手册。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 29 单个动模型芯的冷却水道方式 单个定模型腔镶件的冷却水道 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 30 第九章设计注射模推出机构 该成型塑件属薄壳类零件，根据前面任务分析 可采用一 模两件的模具结构，塑件内部是空的，但是中心通孔，比较容易对中间的镶件产生较大的包含力，是塑料缩水以后的主要受力区域，壁厚均匀，脱模斜度较大，左右两个抽芯机构受力较小，在产品柱子下设置推杆起推出作用。 推出力 F计算 )s inc o s( pAF 式中 p 塑料对型芯的单位面积上的包紧力， 8.0(p 1.2) 107 Pa； A 塑件包容型芯的面积， 3102 mm2； 塑料与钢的摩擦系数，取 0.20.3； 脱模斜度，按 5.0 计算。 塑件包紧型芯的侧面积（圆形，按照 85mm 的圆计算） A （ mm2 ）： A = 4 R2 /2 =4 x 3.14 x 42.52 2 =11343 mm2 F 正 = p A = 2 x 11843 = 22686 N F 脱 = F 正 （ f cosa-sina） = 22686x （ 0.5x1 0） = 4537 N F 阻 = 0.1A = 0.1 x 4537 = 453.7 N 总脱模力 F 脱 的结果为： F 总脱 = F 脱 + F 阻 = 22868 + 453.7 = 22321 N 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 31 确定推出机构方式 （ 1） 推出机构方式 脱模机构设计原则： 结构可靠：机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度。 保证塑件不变形、不损坏。 保证塑件 外观良好。 尽量使塑件留在动模一边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。 图示：模具推出机构 推杆选用直径为 3mm 的标准直通式推杆，工作端面 为 圆形形状。尾部采用台肩固定。 推杆的配合形式如图所示。在推杆固定板上的孔应为 4mm；推杆台阶部分的直径常为 6mm；推杆固定板上的台阶孔为 7mm。由于此顶针顶出区域为曲面，所以需 要对顶针需要定位，可以使用常用的顶针定位方式对其定位。 推杆工作部分与模板上推杆孔的配合常采用 H8/f8 的间隙配合，推杆与推杆孔的配合长度取 L=(23)d ，即 15mm； 推杆工作端配合部分的粗糙度 Ra0.8m。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 32 浇注系统凝料脱模 该 模具结构 为 一模两件 、大水口模架，侧浇口进料，为了将凝料系统拉向定模一侧，设置如图所示水口钩针，其拉料杆固定在顶针板上，与顶针固定方式相同，开模时随着动模后移，将凝料系统拉向动模一侧，脱模时在拉料杆随动模运动的同时将凝料拉离动模表面，随顶针顶出而脱出水口废料，拉料杆的固定和配合同推杆相同，其端部如图所示。 图示：模具浇注系统设计 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 33 第十章 设计注塑模具侧向抽芯机构 侧向抽芯机构类型选择 一般指的模具的行位机构，即凡是能够获得侧向抽芯或侧向分型以及复位动作来拖出产品倒扣，低陷等位置的机构。 下图列出模具的常用行位结构。 1.从作用位置分为下模行位、上模行位、斜行位（斜顶） 2.从动力来分，为机动侧向行位机构和液压（气压）侧向行位机构 斜导柱侧向抽芯机构设计计算 是利用成型的开模动作用，使斜撑梢与滑块产生相对运动趋势，使滑块沿开模方向及水平方向的两种运动形式，使 之脱离倒勾。如图所示： 1、侧向分型与抽芯机构的类型 （ 1）手动抽芯 （ 2）液压或气动抽芯 （ 3）机动抽芯 2、抽心距： S=H+(3-5) 其中 ,S 为抽芯机构需要行走的总距离， 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 34 H 为通过测量出来的产品抽芯距离（可以通过 3D 或 2D 进行实际测量） 3-5MM 为产品抽芯后的安全距离 3、抽芯力： 将塑料制品从包紧的侧型芯上脱出时所需克服的阻力称为抽芯力。 抽芯力 F=PA(f *cos+sin) p-塑料制品收缩对型芯单位面积的正压力，通常取 812Mpa； A-塑料制品包紧型芯的侧面积， f-磨 擦系数，取 0.10.2 -脱模斜度，一般就是几度而已。 F-单位为 N 在此产品中，产品需要抽芯的区域为圆弧光滑曲面，容易脱模，不需要太大的脱模力，也不会存在粘模的情况存在。所以不予考虑抽芯力的计算。 斜导柱抽芯机构 （ 1）斜导柱抽芯机构的结构及其设计 1）斜导柱的设计 斜导柱的结构设计 A、斜导柱的形状，在此套模具中，我们采用标准的斜导柱形式，含有胚头示。 可以直接购买标准件。 B、斜导柱的材料： 45 钢、 T8、 T10 或者 20 钢经渗碳处理，淬火硬度在 55HRC以上，表面粗糙度为 Ra0.8 m Ra1.6 m。 C、斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合 H7/m6。 D、 斜导柱倾斜角的确定：通常取 15 20，一般不大于 25 E、斜导柱的长度计算： F、 斜导柱直径的计算：查表 （ 2）滑块的设计 滑块设计的要点在于滑块与侧向型芯连接以及注射成型时制品尺寸的准确性和移动的可靠性，滑块分为整体式和组合式两种。 滑块材料常用 45 钢或 T8、 T10 等制造，要求硬度在 HRC40 以上。 （ 3）导滑槽设计 1）导滑槽与滑块导滑部分采用间隙配合，一般采用 H8/f8。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 35 2）滑 块的滑动配合长度通常要大于滑块宽度的 1.5 倍，而保留在导滑槽内的长度不应小于导滑配合长度的 2/3， 3）导滑槽材料通常用 45 钢制造，调质至 HRC 28 HRC32， （ 4）滑块定位装置设计，由于我们采用的是前模斜弹的形式，根据生产的实际情况，需要做模师傅加装限位介子，有两个作用，起限位和定向的作用 （ 5）楔紧块设计 楔紧角应比斜导柱的倾斜角大 2 3。 （ 2）斜导柱抽芯机构的结构形式 斜导柱和滑块在模具上因安装位置不同，组成了抽芯机构的不同结构形式。 1）斜导柱在定模上、滑块在动模上的结构 A、设计时 必须注意，滑块与推杆在合模复位过程中不能发生“干涉”现象。所谓干涉现象是指滑块的复位先于推杆的复位致使活动侧向型芯与推杆相碰撞，造成活动侧向型芯或推杆损坏。 B、如果发生干涉，常用的先复位附加装置有弹簧先复位、楔形滑块先复位、摆杆先复位等多种形式。 2）斜导柱在动模上、滑块在定模上的结构 3）斜导柱和滑块同在定模上 4）斜导柱和滑块同在动模上 斜滑块抽芯机构 斜滑块侧向抽芯的特点是利用推出机构的推力驱动斜滑块斜向运动，在制品被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向抽芯动作。一般分为外侧抽芯和内侧抽芯两种。 1、斜滑 块抽芯机构适用于制品具有侧孔或较浅侧凹，成型面积较大的场合。 2、特点：在制品被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向抽芯动作。 3、斜滑块的导滑形式 4、倾斜角通常不超过 30。 5、进行斜滑块抽芯机构设计时，若定模一侧有成型型芯，则需设置销钉锁紧或压紧的止动装置，保证制品与定模型芯分离而留在动模一侧。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 36 模具行位 图中： = +2 3 ( 防止合模产生干涉以及开模减少磨擦 ) 25 ( 为斜撑销倾斜角度 ，本设计中采用 20 ) L=1.5D (L 为配合长度 ) S=T+2 3mm(S 为滑块需要水平运动距离； T 为成品倒勾 ) =7+3=10MM 产品的底部跟随后模一起运动，所以不计算在倒扣距离之内 S=(L1xsina- )/cos ( 为斜撑梢与滑块间的间隙 , 一般为 0.5MM ； L1 为斜撑梢在滑块内的垂直距离 ) 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 37 第十一章 模具工程图的绘制于材料的选择 模具总装图 1 . 装 配 时 要 以 分 型 面 较 平 整 或 不 易 整 修 的 一 侧 作 为 基 准 ，涂上红丹油与另一分型面进行对撞研合，检查分型面密合情况；2 . 检 查 各 个 活 动 机 构 是 否 适 当 ， 保 证 没 有 松 动 和 咬 死 现象 , 模 具 的 开 、 合 过 程 流 畅 ；3 . 装 配 后 进 行 试 模 验 收 ， 脱 模 机 构 不 得 有 干 涉 现 象 ， 塑件质量要达到设计要求，表面光泽度要好并且不能有变形，如有不妥，修模再试。技术要求 模具型芯型腔零件图 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 38 绝缘胶架模具工程图范例 一副模具的理论设计完成之后，在装配图上要完全正确清楚地表达各零件的装配关系，对学生来说是一个难点。一是零件的结构设计，即结构尺寸的确定；二是要在比较少的视图上表达各类零件的装配关系，反复优化视图剖切位置。 本例列入某企业生产绝缘胶架的注射模具装配图 (如图 12.9)，以便参考。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 39 图 12.9 绝缘胶架的注射模具装配图 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 40 第十二章 模具测绘 注射模具拆装基本过程 （ 1）确定装配基准； （ 2）装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净； （ 3）调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于 80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边。 （ 4）在装配过程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模合模动作灵活，无松动和卡滞现象； （ 6）组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电， 门动作灵活紧固所连接螺钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中； （ 7）试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。 装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。 在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才 能使模具的整体要求得到保证。 塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加工，先将型腔和型芯镶块加工好，然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚，动模和定模合模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱和导套孔，最后安装动模和定模上的其它零件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。 浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙为 0.050.15 毫米，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时在 试模中经温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 41 常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有间隙的原因。为了有效的防止飞边，可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽，由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边。 测绘模具工作原理、结构特征 两板模开模原理 简单 ， 单分型面， 容易实现自动化生产。 两 板模开模原理讲解如下： 两板模具只有一个分型面，模具分开模后，即可直接将零件顶出。 两板模开模原理讲解如下： （ 1） 从整个模具安装位置讲，模具安装在注塑机中，模具的母模侧为不可动（注塑机喷嘴侧）公模为可动侧（注塑机后座侧）。模具开模时，注塑机利用本身的液压机构带动模具公模侧移动，模具开始分型。前模斜导柱与行位弹簧共同作用，使得该抽芯机构随模具的开模过程完成抽芯运动 （ 2） 模具动模侧移动一定距离后将停止开模动作，行位由后面的限位螺丝限制行程，完成侧抽芯。注塑机的顶棍柱开始顶出。 （ 3） 注塑机的顶棍柱接触到顶针后继续顶出，顶针板将带动顶针固定板向母模侧移动 （ 4） 顶针固定板将带动固定在顶针固定板上的顶出机构移动，如顶针和扁针，零件开始顶出。 （ 5） 顶出机构顶出一段距离后，可取出零件。 （ 6） 模具利用回位机构将顶针固定板回位，以实现模具合模，准 备下一个零件的注塑生产。 温州职业技术学院塑料模具综合实训说明书 42 模具拆装、测绘心得 上下模分离，左右分别摆放 2、做好标记 A 化线标准，在冲出定位肖，松动内六角螺钉，按顺序摆放测量尺寸，作好记录 3、拆下的模具零件清洗，涂润滑油 模具拆装分组： 2 人负责拆卸模具， 1 人负责测量， 2 人负责绘草图 画图步骤 1、拆模具做好标记以便还原 2、各零件测绘 3、先绘草图 4、画正规图 这 次的拆装 ，但也是我们第一次面对真正的实物图（理论老师上课用的模具的模型）去