水杯提带连扣注塑模具项目设计方案.doc

水杯提带连扣注塑模具项目设计方案1塑料成型工业在生产中的重要地位塑料成型所用的模具称为塑料成型模，是用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。目前，塑料制件几乎已经进入了一切工业部门以及人民日常生活的各个领域。塑料作为一种新的工程材料，不断的开发与应用，加之成型工艺的不断的成熟、完善与发展，极大的促进了塑料制件成型方法的研究与应用和塑料成型模具的开发与制造。随着工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求量的增加，这些产品的更新换代周期越来越短，因此，对塑料的品种、产量和质量提出了越来越高的要求。这就要求塑料模具的开发、设计与制造水平也必须越来越高。现代塑料成型生产中，塑料制件的质量与塑料模具、塑料成型设备和塑件的成型工艺密切相关。在这三项要素中，塑料成型模具的质量最为关键，它的功能是双重的:赋予塑料熔体所期望的形状、性能、质量；冷却并推出制件。模具是决定最终产品性能、规格、形状及尺寸精度的载体，塑料成型模具是使塑料体现塑料成型设备高效率、高性能和合理先进塑料成型工艺的具体实施者，也是新产品开发的重要环节。由此可见，周而复始的获得符合技术质量要求和质量稳定的塑件，塑料成型模具是成败的关键。2塑料成型技术的发展趋势一副好的注射模具可成型上百万次，这与模具的设计、 模具材料及模具的制造有很大的关系。从模具的设计、制造及模具的材料等方面考虑，塑料成型可以归纳为以下几个方面：1）模具的标准化； 2）模具的理论研究； 3）塑料制件的精密化、微型化和超大化等； 4）新材料、新技术、新工艺的研制、开发和应用； 5）CAD/CAM/CAE技术的应用。3塑料模具的分类塑料模具的分类方法很多，按照塑料制件的成型方法不同可分为以下几类：（1）注射模注射模又称注塑模。首先将粒状或粉状塑料原料加入到注射机料筒中，经过加热熔融成粘流态，然后在柱塞或螺杆的推动下，一定的流速通过料筒前端的喷嘴和模具的浇注系统注入闭合的模具型腔中，经过一定的时间后，塑料在模内硬化定型，接着打开模具，从模内脱出成型的塑件。注射模主要用于热塑性制件的成型。（2）压缩模压缩模又叫压塑模。压缩成型是塑料制件成型方法中较早的一种。首先将预热过的塑料原料直接加入敞开的、经加热的模具型腔内，然后和模，塑料在热和压力的作用下呈熔融流动状态，然后由化学反应或物里反应，使塑料逐渐硬化成型。多用于热固性塑料制件。（3）压注模压注模又称传递模。压注模的加料室与型腔由浇注系统连接。首先将预热过的原料加入预热的加料室，然后通过压柱向加料室内的的塑料施加压力，塑料在高温高压下熔融并通过浇注系统进入型腔，最后发生化学交联反应逐渐硬化定型。其主要用于热固性塑料制件的成型。（4）挤出模 挤出模又称挤出几头。挤出成型是利用挤出机筒内的螺杆旋转加压的方式，连续的将塑化好的，熔融的状态的成型物料从挤出机的机筒中挤出，然后通过牵引装置将塑件脱出，并同时进行冷处理。（5）气动成型模 气动成型模包括中空吹塑成型模、真空成型模和压缩空气成型模等。气动成型是指利用气体作为动力介质成型塑料制件的模具。与其他模具相比较，气动成型模具结构最为简单，只有热塑性塑料才能采用气动成型。除了上述介绍的几种常用的塑料成型模具成型模具外，还有浇铸成型模、泡沫塑料成型模和滚塑模等。在这些塑料模中，注射模所占的比例是相当高的，本文所设计的提带连接扣，材料为ABS，采用的就是注射模，并且模具采用了斜导柱侧向抽芯技术。提带连接扣零件虽然不大，但其中模具型腔的加工有一定的难度。本人通过查阅大量资料进行了模具设计，并提出了模具中关键零件的加工方案，完成了从模具设计到加工成成品的全过程。鉴于本人经验有限，本设计中难免存在不当和错误之出，恳请阅读者批评指正，本人将虚心接受并不断地加以改进。 塑料基础知识塑料是一大类庞杂的合成材料，由于制造工艺和用途不同，导致塑料制件的形状复杂多变。塑料的应用几乎涉及各行各业，塑料之所以用途如此广泛是因为：1、塑料一般比较轻，普通塑料的密度一般仅0.90.23g/之间；2、大多数塑料具有良好的绝缘性；3、塑料柔顺富有弹性，当受到外界机械冲击等机械波时，材料内部产生粘弹内耗，将机械能转换成热能，因此塑料具有减震消声性能；4、塑料还具有耐腐蚀性，不同的塑料有完全不同的耐腐蚀能力，大多数塑料在一般的酸、碱、盐类介质中都具有良好的耐腐蚀性能；5、有些塑料还具有透光性，成型的塑料制件可以是透明或半透明的，甚至有些塑料在特殊的情况下可以代替玻璃。此外，塑料还有很多其他优良性能，如价格低廉等，因此塑料已成了人们生产和生活中不可缺少的部分。1.1树脂树脂是天然的树脂与合成树脂的总称。树木的分泌物如松香、橡胶等；石油的附产物如沥青等皆为天然树脂。参照天然树脂的分子结构和天然树脂的特性，用人工合成的树脂称为和合成树脂。1.2高分子聚合物高分子聚合物的特点为：1、含原子数量多，有几十万个。2、高分子聚合物的相对分子质量比一般的分子化合物的相对质量高的多。3、高分子的分子长度比一般分子的长度长的多，前者为6.8mm,而后者只有0.0005mm。1.3聚合物分子结构聚合物的分子结构一般包括三种：1、线型结构；2、支链型结构；3、网状体结构；1.4塑料的组成1.塑料的定义塑料是以高分子合成树脂为主要原料加上旨在改善和提高其性能的各种添加剂制成的合成材料。这种合成材料在一定温度和压力下可塑化成型，成为具有一定的形状和尺寸精度的能在常温下保持不变的材料。2.塑料的组成塑料由合成树脂、各种添加剂如填充剂、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂和固化剂等共同组成。树脂决定着塑料的性质和类别，是塑料中最主要的原料。填充剂有增量作用，可以减少合成树脂的比例，还能改善塑料的性能；增塑剂可改善塑料的成型性能，降低塑料的刚性和脆性；稳定剂可抑制和防止塑料降解；着色剂主要装饰美化作用，但同时还可提高塑料对光和热的稳定性和耐候性。3.常用热塑性塑料的成型工艺特性常用热塑性塑料的成型工艺特性主要包括：1、流动性；2、收缩性；3、相容性；4、吸湿性；5、热敏性；6、结晶性。82 塑料注射成型工艺2 塑料注射成型工艺2.1注射成型原理与成型工艺过程如图2-1所示，料斗1中的塑料落入已被加热的料筒8和螺杆9之间后，被旋转的螺杆推送到喷嘴6的一端，在液压缸活塞10的推动下，通过螺杆将其推送，在此过程中已被预加热的塑料在摩擦力及剪切力的作用下预塑为熔融状态，成为具有良好的可塑性和流动性的塑料粘流体，因此可顺利射入正对喷嘴且已完全密合的成型模具之中，并经由模具的浇注系统流入并充满铸型型腔，再经保压冷却，固化定型后打开铸模，取出制件，即可完成注射成型工艺的一次浇注过程。塑料在浇注的过程中，应注意保压的作用，应使铸件在压力下成型，这样一方面可防止模具中的熔融塑料的逆向倒流，造成塑料制品表面缺料而报废；二可补充型腔内的塑料因冷却收缩而不足之需要，即补缩，防止制品出现凹陷、皱纹、缺料等成型缺陷。在图1中，图1（a）为合模、注射成型示意图；图1（b）为保压、预塑和冷却定型示意图；图1（c）为开模和制品脱模示意图。聚上述塑料的成型工艺过程可作为一个不断重复循环的工艺过程，即可应用于塑料制品的批量及大量生产，每一件塑料制品的最终注射成型均须经过这样的一次循环过程，即：合模注射成型 保压之后预塑 冷却之后定型 开模取出制件四个工序。注射成型工艺过程循环示意图如图2所示。（a） (b) (c) 图 1 螺杆式注射机注射成型图Figure 1 Screw of injection molding machine1 料斗； 2 螺杆传动装置； 3 注射液压缸； 4 传动系统5 加热器； 6 喷嘴； 7 模具； 8 料筒； 9 螺杆； 10活塞图2 塑料制件的注射工艺过程Figure 2Plastic parts of injection process2.2侧向抽芯注射成型模具结构简介浇注模具一般由定模和动模两大部分组成。一般情况下，定、动模是按铸型的分型面来划分的。如在立式浇注机上进行浇注时，在分型面上方，固定在注射机固定模板上固定不动的半模称为定模；而在其下部分是固定在注射机的移动模板上，随移动模板的运动而前推或后移，从而实现与定模合模或开模状态，此半模称为动模；在卧式浇注机上，左半模通常设计为定模，右半模设计为动模。浇注模具的组成，按其功能结构来划分，一般包括8个部分：1、成型部分；2、侧面分型与抽芯部分；3、浇注部分；4、导向与定位部分；5、推出与复位部分；6、固定模板与支撑紧固部分；7、冷却与加热部分；8、排溢部分。（1）成型部分：包括定模型芯，定模型腔板，动模型芯和动模型腔镶套。动、定模型腔镶套的成型面是制品外表面形状的复制，而动、定模型芯的成型面则是制品内表面形状的复制。因此，制品的结构形状，尺寸精度以及各部结构的相互位置精度、表面质量，完全由上述各成型件来成型和保证。（2）侧面分型与抽芯部分：包括侧型芯以及限位装置、弹簧等零件。侧型芯用以成型制品侧面的孔或凹和凸，是正面分型无法成型的部分，要借助斜导柱、弹簧等其他构件的相互配合才能成型。制品侧面部分的这些孔、凹或凸出部分完全由这些侧面的零件来成型和保证其质量要求。（3）浇注部分：由包括浇口套和动模镶套固定板上的中心冷料穴和分流道以及动模型腔镶件上的浇口共同组成，是引导从注射机喷嘴射入的熔融塑料顺利的进入并充满各型腔的通道。（4）导向及定位部分：主要包括导柱和导套，同时也包括定位圈，限位板和压板。导柱和导套是保证动、定模合模后，动、定模的型腔和型芯能够对正，保证其同轴，免于发生错位，造成制品报废。导柱、导套属间隙配合。（5）推出与复位机构部分：包括推杆、拉杆、推杆固定板、推板和复位杆。推杆是用以将冷却固化定型后的成型制品在开模后平稳的推出型腔。拉料杆是在开模后将浇口套中的主流道凝料拉住，令其从浇口套的小端出断开留在动模，以便在推出制品时，连同凝料一起推离模具，为下一循环的进料、储料、输送，准备其空间。复位杆是将已完成推出制品和浇口凝料的推杆、拉料杆、连同推杆固定板和推板一起，一同推回原来的合模位置，以便下一循环的再次推出。（6）固定板与支承、紧固件：这一部分是模架的主体。包括各板件和二块垫块，以及螺杆件和螺钉。（7）冷却部分：包括动、定模的冷却水道，密封圈和进水口，水口的管接头。其主要作用是调节模具温度，保证成型质量和提高效率。（8）排溢部分是指排气和溢料部分，是保证铸件质量、防止产生铸造缺陷的重要组成部分。3 提带连接扣注射模的设计3 提带连接扣注射模的设计3.1型腔数量的确定与成型工艺规程的编制3.1.1型腔数量的确定1.按注射机注射容量计算确定n (K-)/ （1）式中:n - 铸型型腔数；K- 最大注射量的利用系数，一般取：0.8； - 注射机最大注射量，单位：g； - 单件制品的质量，单位：g； - 浇注系统凝料的质量，单位：g 。 2.按注射机的额定锁模力计算确定n （F- PA）/ PA （2）式中:n - 铸型型腔数； F - 注射机的额定锁模力，单位：N；P - 单位面积所需的锁模力，单位：Mpa； A- 单件制品在模具分型面上的投影面积，单位：；A- 浇注系统在模具分型面上的投影面积，单位：。3.确定型腔数目应考虑的问题（1）当制件质量较小、精度要求较低时，铸型适宜选于多型腔结构；（2）当制件复杂或精度要求较高时，采用多型腔铸型设计，铸型制造困难、铸件一致性较差，因此铸型宜采用单型腔结构；（3）在大批量生产中，铸型采用多型腔结构可大大提高生产效率。3.1.2成型工艺规程的编制1.塑件的工艺性分析（1）塑件原材料分析提带连接扣塑件的材料采用ABS，属热塑性塑料。从使用性能上看该塑料是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚的高聚物，丙烯腈使ABS具有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，丙乙烯使它有良好的加工性和染色性，因此ABS具有良好的力学性能，是一种优良的工程塑料。ABS外观为粒状或粉状，呈浅象牙色、不透明，但成型的塑料件有较好的光泽。他无毒、无味，易燃烧、无自息性，几乎不受酸、碱、盐及水和无机化合物的影响，溶于醛、酯等中，不溶于大部分的醇类。密度为1.021.05 g/。ABS具有较高的强度、硬度和高的冲击韧性，且在低温下以上性能也不会迅速下降；同时ABS具有一定的耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电绝缘性。ABS制件的硬度和尺寸稳定性较高，并易于成型加工，易于着色。此外，ABS的热稳定性差，热变形温度为93，脆化温度为-27 ，使用温度范围为-40100，而且在紫外线的作用下容易降解，从而导致制件变硬变脆 。综上由于ABS具有良好的成型性和综合力学性能，易表面电镀，因此被广泛应用于家用电器，箱包、仪表盘、齿轮、管道及教体育用品、玩具及食品包装容器等生活用品。ABS从成型性能看，属非结晶型塑料、吸湿性强、要充分干燥；流动性中等；浇注时适宜用高料温、较高的注射压力；模具的浇注系统对料流的阻力较小，但应注意浇口的位置和形式。脱模斜度一般取301；收缩率为0.30.7；熔点为130160。（2）塑件的结构及加工精度分析 结构分析：图3-1为提带连接扣塑件零件图，分析该零件图，零件的总体形状为台阶圆柱形；在顶部有一SR50mm的球面；在下部分有8mm的中空体，且有一贯穿的4mm10mm的槽；在12mm的圆柱面上有两层凸耳，外径为15mm。根据此结构，提带连接扣的模具设计必须设置侧向分型抽芯机构，该模具设计属于中等难度。图3 提带连接扣零件图Figure 3 carry connection buckle 尺寸精度分析：该零件的重要尺寸如：mm、mm、mm等精度为5级（SJ137278）。尺寸精度中等，对应模具相关零件的尺寸精度通过合理的加工工艺可以保证。分析提带连接扣塑件的壁厚，最大厚度为3.5mm，最小为2mm，壁厚差为1.5mm；零件壁厚总体较均匀，对铸件的成型不会造成太的影响。 表面质量的分析：提带连接扣塑件的零件的表面除要求没有缺陷、毛刺及零件的上球面无浇注点外，无其他的特别表面质量要求，故比较容易保证。综上分析可以看出，提带连接扣塑件在浇注时，只要较好的控制工艺参数，零件的加工要求均可以得到保证。2.计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了合理选用注射机及确定铸型型腔的数目。经计算塑件的体积约为：V=954.5。根据模具设计手册查得ABS的密度约为：=1.021.05 g/。据此，计算塑件的质量W为：W=V=102.2g102g。根据计算得出的制件的质量，其浇注模具采用一模四件的模具结构比较合理。根据制件的外形尺寸、注射时所需的压力等，初步选用注射机的型号为：PD-118型。3.塑件工艺参数的确定根据模具设计手册及有关热塑模具设计的相关资料，ABS浇注时的成型工艺参数可作如下选择：1、成型温度为260 290；2、注射压力为7090Mpa。必须说明的是，上述参数在试模时可根据实际情况作适当的调整。3.2注射模的结构设计注射模的结构设计主要包括：分型面的选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列方式和冷却水道以及浇口位置、模具工作零件的结构设计、侧向分型和抽芯机构的设计、制件推出机构的设计等内容。3.2.1设计方案应确定的主要内容提带连接扣模具的设计方案的拟定，应重点确定以下主要内容: （1）确定铸模的分型面，有侧抽芯的模具应充分考虑合理选用抽芯机构；（2）确定型腔数及排列形式以及型腔型芯的结构；（3）确定浇、冒口位置、浇注系统的结构；（4）确定铸件合理的冷却系统；（5）确定导向元件和定位元件的结构；（6）确定合理的铸件的推出结构及铸型的复位结构；（7）确定模架的大小及相关标准件的选定；（8）选定注射机型号规格。总成型方案的确定：从塑件的结构形状分析，因零件的下部分有mm与mm形成的凸耳，在成型时无法采用垂直分型进行成型，须采用侧抽芯哈夫块式成型方式及推杆脱模方式，即用一根推杆推在塑件的中心部位，推杆固定在推杆固定板与推板之间，由注射机的顶出系统推动，使推杆运动实现脱模动作，并用复位杆复位。3.3分型面的选择分型面对制品表面质量，尺寸精度和形位精度，脱模，型腔型芯结构和排气以及进料浇口和模具制造都有着直接影响。因此在选择和确定分型面时，应全面分析，比较和考虑，选定较为有利的方案。3.3.1分型面的确定要点1.分型面的确定要点1）分形面应选在制品的最大外形尺寸处，否则，制品无法脱模。同时分形面还应选在能使制件留在动模上的结构，这样有利于脱模；2）分形面不能影响制件外观-尤其是对表面质量有要求的制件；3）分形面应便于浇口进料，利于成型，易于排气；4）分形面应有利于铸型型腔的加工，从而使制件的精度易于保证；5）分形面应有助于避免侧抽芯或必须采用侧抽芯时便于型芯的取出；6）分形面应利于铸型型腔或型芯结构的装拆，以实现一型多铸；7）分形面应利于嵌件的安装。2. 提带连接扣模具分型面的选择 图4分型面选择 Figure 4 points of choice模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。分形面的合理确定应充分考虑上述分型面的确定要点及提带连接扣塑件的成型要求。由于该塑件为水杯提带连接扣，表面质量无特殊要求，但上球面暴露在外，与人手接触很多，因此上球面圆周处最好采用圆角过渡，且应无浇注点；同时该铸件因有mm的凸耳及410的槽，所以选择如图4所示的分型面较为合理。3.确定型腔的排列方式本塑件在注射时采用一模四件的成型方法，即模具需要四个型腔。综合考虑浇注系统、模具的复杂程度等因素，可以采取如图3、图4所示的两种型腔排列方式。 比较两种型腔排列方式，图3排列方式的最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构，其缺点是此型腔和分流道为非平衡排列，熔料不能同速而又均匀的进入各型腔，不能保证平衡进料并且流道较长。 图5 铸模型腔排列方式1Figure 5 mold cavity arrangement但若采用图4所示的型腔排列方式（图为简化，仅供参考），则需左、右两个方向抽芯，相当困难，模具的结构将非常复杂，既增加成本，又不易保证铸件质量，因此此结构不合理。综合考虑，本铸模设计方案拟采用图3所示的型腔排列方式。图6铸模型腔排列方式2Figure 6 mold cavity arrangement3.4浇注系统的设计铸模的浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。3.4.1浇注系统设计要点1）浇注系统应力求距型腔距离近及距每一型腔的距离较一致；2）为了避免浇不足迹便于补缩，浇注系统一般应设在制件的厚壁部位；为了减小熔液对型腔及型芯的冲击，浇注系统中应设计横浇道道，避免熔液直冲型芯（尤其是细小型芯）；3）浇注系统应避免使制件上产生溶接痕，并应利于排气。4）浇注系统的位置应力求在分型面上，以便于加工并易于快速、均匀、平稳的引导熔液充满铸型型腔；主流道入口应在模具的中心位置；5）浇注系统应有利于制品的外观，并易于清除；6）在大批量制品的生产中，浇注系统应便于自动脱落并与制件分离，以利于实现制件的自动化生产；7）浇注系统还应考虑制件的后续加工，应利于制件后续工序的加工、装配等。3.4.2主流道的设计1、主流道的基本参数：主流道是连接注射机喷嘴与分流道的塑料熔体通道，其基本参数包括：主流道小端直径、主流道长度、主流道锥度。1）主流道小端直径d：主流道小端直径d =（注射机喷嘴直径+ 0.51） 。2）主流道长度L：主流道长度L应根据模具具体结构确定，越短越好。3）主流道锥度R：主流道锥度R对于小型铸件一般取2 4；3、主流道的设计计算：根据模具设计手册查得PD118型注射机喷嘴的有关尺寸为：喷嘴前端孔径：= 3；喷嘴前端球面半径为：= 10。根据模具的主流道尺寸与喷嘴直径之间的尺寸关系式： R = + (12) 及d = + (0.51)，计算后取主流道球面半径：R = 12；小端直径：d = 3.5。启模时，为了便于将凝料从主流道中拔出，应将主流道设计成圆锥形，其锥度为3。经换算得出主流道的大端直径：D = 6.5；同时，为了使熔料顺利的进入分流道，可在主流道出料端设计半径r = 1的圆弧过渡。3.4.3分流道的设计分流道是主流道与浇口的连接通道，分流道的设计要点及分流道的截面形状及尺寸的确定如下：1. 分流道的设计要点： 流经分流道的熔体温度和压力损失要少。为此，分流道一要短；二要光洁，表面粗糙度低；三是容积要小；四是应避免弯折； 分流道要使熔料能迅速而又均匀的进入各型腔，应力求采用平衡进料； 分流道便于加工，便于使用标准刀具。2. 分流道的截面形状及尺寸的确定： 铸型中常见的分流道截面形状有圆形、梯形、U形和半圆形四种。分流道的形状和尺寸，应根据塑件体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道的长度因素来确定。本塑件形状不太复杂，熔料填充比较容易，为了便于加工起见，选用截面为半圆形分流道，查模具设计手册取分流道半径R=5，如图5所示。3.4.4浇口的设计1. 浇口的截面尺寸的确定要点： 浇口截面尺寸及形状的确定要根据制件的尺寸、壁厚、塑料品种以及制件的结构和相应的浇口形式而定。可采用先取小值，试模后再根据实际情况修正的方法。2. 浇口位置确定要点： 浇口应设计在制件壁厚最厚之处，并力求浇口至各型腔的距离尽可能接近。 图7 应避免在浇口处产生喷射及在成型中产生蛇流现象。 应充分考虑制件的尺寸和精度要求。由于塑料凝固 收缩，在流动方向及垂直于流动方向的收缩率不相同，所以应充分考虑收缩的方向性及由收缩引起的变形。3.浇口的设计：根据塑件的成型要求及型腔的排列形式选用侧浇口较为理想。设计时确定从上型腔的分型面处进料，模具采用镶拼式型芯及采用哈夫块，这样有利于铸型的填充及排气。为了便于控制熔液浇注的压力，确定侧浇口截面为锥形，初选小口直径为1，试模时再根据实际情况进行修正,浇口简图如图5所示。3.5侧向分型与抽芯机构的设计与计算利用推出结构的推力，驱动斜滑块按其所设定的斜度和推出距离，在推出制品的同时，完成垂直分型面的垂直分型和抽芯。抽芯距不大，但侧凹的成型面积较大，需要较大抽芯力的制品比如线圈骨架，线轴之类的东西。3.5.1斜导柱抽芯结构设计的要点与注意事项1、斜导柱抽芯结构设计时应注意的重要尺寸: （图6所示）1）斜导柱直径：d( H7/k6或H7/m6 ) ； 2）过渡圆角： r = ( 13 ) ； R = ( 25 ) ；3）斜导柱柱倾角： 25； 4）哈夫块倾角： = + ( 23) ； 5）滑块高度：h 2H / 3 。 2. 设计时的注意事项：1）滑块完成抽芯之后，留于滑块导轨内的配合长度 2L/3。同时滑块应设置可靠的定位止动装置。 2）当滑块或侧型芯沿模具轴线的投影与推杆端面有重合部位时，会发生干涉相碰。若经计算不能避免时,则必须设计推杆先复位装置。 图8 斜导柱抽芯结构 Figure 8 slanting guiding pole core-drawing structure3.5.2抽芯力的估算与斜导柱直径的计算1.、抽芯力的计算公式：（如图 9所示）图9 抽芯力计算简图Figure 9 core-pulling force calculation根据： （3）式中: F - 抽芯力，单位：N；- 塑件收缩产生对型芯的正压力，单位：N；f - 塑料对钢的摩擦系数，取：0.151左右；- 脱模斜度，一般在1左右。2、斜导柱直径的计算公式：d = （4）式中，- 斜导柱所受的最大弯曲力，单位：N；L - 侧型芯滑块受的脱模力作用线与斜导柱中心线的交点到斜导柱固定板的距离，单位：；- 许用应力，碳钢为137MPa；- 斜导柱倾角。3.5.3抽芯距和斜导柱的长度计算1、圆形线轴抽芯距的计算式： = + （23） （5）式中，R - 制品最大外形半径； r - 阻碍制品推出的外形最小半径； - 抽芯距。2. 斜导柱长度计算公式：（如图3-8所示） L = +（610） （6）式中，L 斜导柱的总长度，单位：； H 定模板的厚度，单位：； 图10 斜导柱计算简图Figure 10 oblique guide column calculating diagram3.5.4抽芯机构的设计计算由于本塑件制品圆柱面上有凸耳，其垂直于脱模方向，阻碍成型后塑件从模具脱出，因此成型凸耳的型芯必须做成活动型芯，即须设置抽芯机构。本模具设计中采用了斜导柱抽芯机构。1、确定抽芯距：抽芯距是侧型芯从成型位置抽到不妨碍制品抽出的位置时，侧型芯在抽拔方向所移动的距离。对于本塑件由于是圆形骨架件，且采用了哈夫块合模，哈夫块的抽芯距应为：= +（23） = +（23） （89） 。式中，R - 制品最大外形半径，单位：； r - 阻碍制品推出的外形最小半径，单位：； - 抽芯距，单位：。2、确定斜导柱倾角： 斜导柱的倾角是斜抽芯机构的主要技术数据之一，它与抽拔力以及抽芯距有直接关系，一般取=1520,本模具设计采用=15。 3、确定斜导柱的直径尺寸： 斜导柱的直径取决于抽拔力及其倾斜角，可按有关公式进行计算或计算出侧抽芯力后进行查表取得后，由和倾斜角查得斜导柱直径d。侧抽芯力的计算如下: （注：按平均尺寸估算）根据：= PA = 19.6 (-) + (-) 5185.18 N ；F = Cos( f-tg ) / 1 + fSinCos= 5185.18 Cos0( 0.15 - tg0)/ 1 + 0.15Sin0Cos0 777.78 N ；= 0.1 = 0.1( 15 15 ) = 22.5 N ； 33 N ；= 4( F + ) + = 4( 777.78 + 2.5 ) + 33 = 3234.12 N ；其中，f = 0.151 ； = 0；- 塑件收缩时对型芯产生的正压力，N；F - 抽芯力，N；- 大气压力造成的阻力，单位：N；- 哈夫块的重力，单位：N；- 总的抽芯力，单位：N 。由图11可知:图11 侧抽芯力计算简图Figure 11 core-drawing force calculation= / Cos = 3214.12 / Cos15= 3348.21 N ；= tg = 3234.12 tg15 = 866.57 N ； 查手册计算，确定圆形斜导柱的直径确定为：d = = 11.48 。其中,L - 侧型芯滑块受的脱模力作用线与斜导柱中心线的交点到斜导柱固定板的距离，L = 6 / Cos15= 6.21； - 导柱材料碳钢的许用弯曲应力，=137Mpa。说明：由于抽芯力是平均估算的，为了安全起见，最后选择d = 1216，本设计中取d = 15。4、确定斜导柱的长度：斜导柱的长度应根据抽芯距、固定端模板的厚度、斜导柱直径及斜角大小确定，其长度可根据公式：L = + + +（610）D计算。定模板厚度尺寸预设为：H = 25，试装配以后若有变化；再修正长度L，取D = 20时，由公式计算得：L = 76。3.6型芯与型腔的定位与导向结构型芯与型腔最常用的定位、导向结构是由导柱和导套按一定的配合要求（固定部分H7/k6或H7/m6；导向定位部分H7/f6）相配合组成的结构。它是塑料成型模具装配及模具成型过程中保证动、定模型芯与型腔合模后相互位置准确的重要保证。其功能除定位和导向外，还能承载一定的侧向作用力。导柱和导套既是标准件又是通用件，它是标准模架组成部分之一，有相应的国家标准，查模具设计手册可采用S1825型230X250标准模架。3.7滑块（哈夫块）与导槽设计1、滑块与侧型芯凸耳的连接方式设计：提带连接扣模具中侧向抽芯机构主要用于成型零件的侧向凸耳的成型。由于侧向凸耳尺寸较小，考虑型芯的加工和装配问题，确定采用整体式结构，如图12所示。2、滑块的导滑方式：为了使加工、装配方便，滑块的导划方式拟采用压块式，装配时应对压块或导滑槽采用配磨、研配的装配方法。图12侧抽芯滑块图Figure 12 core-drawing slide block diagram 3、滑块的长度和定位装置的设计： 由于提带连接扣模具采用哈夫块式，且侧芯距不是很大，因此导滑长度没有特别要求，与滑块大小相同即可。滑块的定位装置采用弹簧与螺钉的组合形式，经粗略计算弹簧的最大压缩量为26，极限载荷为35.2N，直径1，中径10。如图3-11所示。3.8成型模的设计注射成型模具的设计和制造，其最终目的是为了能按用户要求和市场需要，快捷，及时，既安全又稳定持久地生产出质地精良的制品。3.8.1成型模的结构型腔和型芯的结构设计按其结构形式的不同可分为：整体式和整体镶入式等。1、型腔的结构设计： 提带连接扣模具采用一模四件的结构形式，考虑模具加工的难易程度和成本等因素，上型腔拟采用镶块式结构，其结构形式如图13所示。图13型腔结构Figure 13 cavity structure2、型芯结构件的设计：型芯主要是为了铸出提带连接扣上410的槽，其主要结构如图 13所示。3.8.2成型模尺寸的计算1、铸型型腔尺寸的计算公式：1）径向尺寸计算公式：L = ( L + LS - 3/4 ) （7）式中： - 塑件的尺寸公差，单位：；L- 成型零件的径向尺寸，单位：； - 成型零件的制造公差，=( 1/31/6 ) () ；S - 塑件的成型收缩率，取平均值；L - 塑件的径向基本尺寸，单位： ；2）高度计算公式：H = ( H + HS- 2/3 ) （8）式中： - 塑件的尺寸公差，单位：； - 成型零件的制造公差，=( 1/31/6 ) () ； S - 塑件的成型收缩率，（取平均值）； H- 成型零件的深度方向的尺寸，单位：；H - 塑件的深度方向基本尺寸，单位：；2、型芯尺寸的计算公式：1）型芯长度的计算公式：L = ( L + LS + 3/4 ) （9）式中： - 塑件的尺寸公差，单位：； - 成型零件的制造公差，=( 1/31/6 ) () ； S - 塑件的成型收缩率，取平均值 ；L - 成型零件的径向尺寸，单位：；L - 塑件的径向基本尺寸，单位：；2）型芯高度的计算公式：H = ( H + HS + 2/3 ) （10）式中： - 塑件的尺寸公差，单位：； - 成型零件的制造公差，=( 1/31/6 ) () ； S - 塑件的成型收缩率，取平均值 ； H- 成型零件的深度方向的尺寸，单位：；H- 塑件的深度方向基本尺寸，单位： 。3、成型模零件的设计计算：查表得ABS的收缩率为：S = 0.30.7，因此模具中的成型零件工作尺寸计算时均采用平均收缩率：S = 0.5；模具制造公差取： = /3 。提带连接扣零件图中未注公差均按IT12级计算（均为单向极限公差）；将尺寸120.14换算为单向极限为：12.14。铸型型腔和型芯工作尺寸的计算结果见表3-1所示，计算过程如下：1）型腔镶块型腔的计算：a、根据连接扣帽部尺寸：20； =0.22 ；=0.22/3=0.073 ：计算得： L = ( L + LS - 3/4) = ( 20 + 200.5 - 30.22/4) = 19.94 。b、根据连接扣帽部尺寸： 3 ； =0.1 ； =0.1/3=0.033 ：计算得： H = ( H + HS - 2/3 ) = ( 3 + 30.5 - 20.1/3 ) = 2.95 。2）哈夫块型腔的计算： a、根据连接扣塞部尺寸：12.14 ；=0.28 ；=0.28/3=0.093 ： 计算得： H = ( H + HS - 2/3) = ( 12.14 + 12.140.5-20.28/3 ) = 12.01 。b、根据连接扣帽部尺寸：2 ； =0.1 ； = 0.1/3=0.033 ：计算得： H = ( H + HS-2/3 ) = ( 2 + 20.5 - 20.1/3 ) = 1.94 。c、根据连接扣塞部尺寸：60.06 ； =0.12/3=0.04 ：计算得：L = ( L + LS ) /2 = ( 6 + 60.5 ) 0.02 = 6.030.02 。d、根据连接扣塞部尺寸：12 ； =0.18 ； =0.18/3=0.06 ：计算得： L = ( L + LS - 3/4 ) = ( 12 + 120.5 - 30.18/4 ) = 11.93 。e、根据连接扣塞部尺寸：15 ； =0.22 ； =0.22/3=0.067 ：计算得： L = ( L + LS - 3/4 ) = ( 15 + 150.5 - 30.22/4 ) = 14.93 。3）型芯的计算：a）型芯杆的长度计算：根据连接扣凹槽尺寸：8 ； =0.15 ； =0.15/3=0.05 ：计算得： L = ( L + LS + 3/4 ) = ( 8 + 80.5 + 30.15/4 ) = 8.15 。b）410的镶块凸台计算：根据连接扣凸台部尺寸：4 ； =0.12 ； =0.12/3=0.04 ：计算得： L = ( L + LS + 3/4 ) = ( 4 + 40.5 + 30.12/4 ) = 4.11 。根据连接扣槽部尺寸：10 ； =0.15 ； =0.15/3=0.05 ：计算得： H = ( H + HS + 2/3 ) = ( 10 + 100.5 + 20.15/3 ) = 10.15 。其中： - 塑件的尺寸公差，单位：； - 成型零件的制造公差，=(1/31/6) () ； S - 塑件的成型收缩率，0.30.7； H- 成型零件的深度方向的尺寸，单位：；H - 塑件的深度方向基本尺寸，单位：；L- 成型零件的径向尺寸，单位：；L 塑件的径向基本尺寸，单位：；4）型腔侧壁厚度和底板厚度的计算：a）上型腔侧壁厚度的确定：上凹模镶块型腔为圆形整体式型腔，可根据圆形整体式型腔侧壁厚度计算公式进行计算。由于型腔的高度h=3，尺寸很小，因而所需的壁厚t也较小，由模具设计大典查得：型腔壁厚t取510较适宜。其具体尺寸则可根据模具结构设计图最终确定。设计镶块为矩形，其设计尺寸为：9050。b）哈夫块的设计计算:设计中塑件的下部分型腔是由两块哈夫块组合拼接而形成的，所以应根据组合式圆形型腔的计算公式进行设计计算。同时，由于型腔的尺寸小于86，应采用刚度计算公式确定侧壁厚，则侧壁厚度t为：t = Rr r （11）式中：t - 型腔的侧壁厚度，单位：； R - 型腔外半径，单位：； r - 型腔内半径，单位：； - 泊松比，取0.25； E - 钢的弹性模量，取2.0610MPa； P - 型腔内的塑料熔体压力，取50 MPa； - 型腔允许变形量，取最大溢边值：0.05。计算得： t 7.5 t 7.51.04t 7.51.04 t 7.78 。考虑到哈夫块的定位问题，需安装定位销进行定位，故根据结构设计哈夫块从边距至型腔最大处取15 。c）动模座板的设计:由模具设计手册查取动模座板的总长度：B 102300,取动模座板的厚度为：（0.130.15）B,即板厚H为13左右即满足结构设计要求。综合考虑模具整体结构的协调，最终确定动模座板总厚度为55，支承板厚选为20。型腔和型芯的工作尺寸计算汇总表如表3-1所示：表3-1 型腔和型芯的工作尺寸计算汇总表类别序号模具零件名称塑件尺寸计算公式型腔或型芯的工作尺寸型腔的计算1型腔镶块的型腔2哈夫块型芯的计算1型芯杆2410的型芯固定块凸台3.9模具的加热和冷却系统的设计和计算模具设计中有两个重要的环节必须充分考虑：一是加热；二是冷却。根据提带连接扣的材质ABS浇注时的成型温度：260 290可知，连接扣在注射成型时不要求有太高的模温，因而模具的总体设计可以不设加热系统。但模具是否需要冷却系统，设计中作了如下的计算得以确定。设定铸模采用水冷，铸模平均工作温度为60，用常温20水作为模具的冷却介质，其出口温度为40，产量（初算1套/min）加上浇注系统的凝料共计约为0.77kg/h。塑件在硬化时每小时释放的热量Q,查模具设计手册得ABS的单位热流量为：Q = 3510J/kg 。 则： Q = WQ = 0.773510 = 26.9510 (J/kg)冷却水的体积流量V:V = （12）式中： V - 所需冷却水的体积，单位：m/min； W - 每次注入模