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5张CAD高清图纸和说明书 注塑模具JA系列 饮水机 过滤 注塑 设计 CAD 图纸 说明书 模具 JA 系列

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内容简介：

设计任务书设计题目：设计题目：饮水机过滤盖注塑模设计饮水机过滤盖注塑模设计设计要求具体要求：设计要求具体要求：1、塑件结构及技术要求分析；2、确定注塑模的基本类型，并选择合适的注塑机，校核注塑机的有关工艺参数；3、注塑模结构设计：1) 浇注系统的设计； 2) 成型零部件设计：型腔分型面设计、成型零件结构设计、成型零件的工作尺寸的计算和成型腔壁厚的计算；3) 合模导向机构设计选择；4) 塑件脱模机构设计；5) 注塑模温度调节系统的设计与选择；4、确定注塑模零件材料及总装技术要求：5、绘制所设计注塑模的总装配图（要求尽量将模具结构表达清楚） ，绘制成型零件的零件图（要求符合一般的机械制图的规范） 。设计进度要求设计进度要求第一周：资料整理，外文检索、翻译，实习第二周：零件造型及分析第三周：拟定注塑工艺总体过程第四五周：确定模具基本类型与结构型式第六七周：设计计算模具第八周：撰写毕业论文,毕业答辩指导教师（签名）：指导教师（签名）： 目 录摘 要IV引 言 V第 1 章 成型工艺规程 11.1 分析塑件工艺性1第 2 章 分型与浇注系统 52.1 选择分型面位置和脱模机构52.2 型腔布局52.3 浇注系统设计6第 3 章 注射模的结构设计 113.1 成型零部件设计113.2 合模导向机构设计173.3 脱模机构设计173.4 其它零件设计223.5 排气和引气系统23第 4 章 注塑模零件材料及模架选用 27第 5 章 注塑机工艺参数校核 28第 6 章 总装技术要求 30第 7 章 结论与致谢 31参考文献 31 摘 要塑料模具在当今社会越来越广泛的应用，从电脑、手机、饮料、台灯、水笔、水盆等方面应用极其广泛，可以说从我们的吃穿住行都离不开它。注射成形是成形热塑件的主要方法，因此应用范围很广。注射成形是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化，使之成为高黏度的流体，用柱塞或螺杆作为加压工具，使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。塑料注射成形工艺的最大特点是复制，能够复制出所需任意数量的可直接使用或稍作处理即可使用的制品，是一种适宜大批量生产的工艺。虽然在设备上投入较大，但是可以生产制品的数量非常大，实属一种经济快捷的生产方式，因此得到广泛的应用和快速的发展。在设计自动螺纹脱模机构的模具过程中, 由于机构限位不易控制等常见问题，很难达到高精度螺纹的产品要求。本文通过对饮水机过滤盖注塑模具设计中这类问题的分析，针对性地设计了一种采用拖板机构和行程开关辅助的二级螺纹脱模模具结构，利用低速大转矩摆线液压马达驱动齿轮传动使螺纹型芯旋转,塑件自动脱出。该模具结构简单,控制稳定，工作可靠。关键词关键词：饮水机过滤盖，螺纹脱模，拖板机构，行程开关，二级脱模机构，液压马达 引 言本次设计的模具属于注射模具范畴。塑料工业是现代新兴工业之一，它包括塑料原料（树脂和助剂）生产和塑料制品成型加工两大部分。由于塑料具有比重小、化学稳定性好、电绝缘性能高、比强度大等优异性能，所以在机械、仪表、无线电、电讯、日用品、国防和尖端科学技术等方面应用甚广。注射模具主要用于热塑性塑料制品的成型，模具本身没有加料室，塑料是加在注射机有规定温度的加热料筒内。塑料受热转变成可流动的熔体，经注射机的螺杆或活塞以一定的压力与速度的推动，通过注射机喷嘴和模具的浇注系统被注入以闭合的模具型腔各处，经一定时间冷却、硬化定型得到所需形状的塑料制品。这种成型方法称为塑料注射成型，所用模具称注射模具。随着塑料工业的发展，注射成型已用于热固性塑料成型但所用模具具有其特点。现用注射机的锁模力与安装模具工作台的面积成正比。相应地，大吨位锁模力的注射机可安装注射模的闭合高度也较大。在成型扁平型塑件时，往往是塑件的投影面积虽大，但所需的锁模力却很小。为了充分利用注射机锁模力，可使用叠层式模具。这种模具中含有两层型腔，脱模时可从两个分型面处脱出塑件。这样可使这样可使产量增加一倍。由于塑件扁平，即使设计成两层型腔，模具的高度也不会超过注射机允许的闭合高度。这种模具的另一个优点是可以在一副模具中同时成型相配塑件，以达到精密的配合。随着液压技术的发展，液压系统以其良好的可控性和稳定的工作性能输出性，在各个行业获得广泛的应用。在目前四大类传动方式(机械、电气、液压和气压)中，液压传动因其在功率重量比、无级调速、自动控制、过载保护等方面的独特技术优势，越来越多的被设计和生产者所采用。在模具制造行业，全自动螺纹抽芯系统的脱模一直比较难于解决，传统的电机传动常因为性能不稳定，限位不易控制等因素导致螺纹拉伤。本文以某纯水机过滤盖为例，介绍低速大转矩摆线液压马达螺纹脱模机构，此机构继承传统模具的优点之外，也对传统模具的不足做了很大改进。不仅可以保证模具自动生产，也保证了产品的高精度、高质量，保持了产品功能的稳定性18。1第第 1 1 章章 成型工艺规程成型工艺规程1.11.1 分析塑件工艺性分析塑件工艺性接受任务书后，在查阅和搜集了大量参考文献的基础上，对所给的制件做了准确的CAD 产品设计和 Pro/E 实体造型，制件的新产品设计参照图纸 SHC04，造型如图 1.1 所示：图 1.1 塑料产品造型 为了能承受较大的水压，逆渗透纯水机盖子材料为聚丙烯(PP)，盖子与本体牙形配合采用梯形管螺纹，外表面有止转凸纹条，顶部为小型锥状管螺纹，外观质量要求高，出口国外，且需求量大。下面塑件为逆渗透纯水机组装图。该产品一体成型设计，外型优雅美观,设计精巧；管路和电源全部内置，安全保洁，如图 1.2 所示： 图 1.2 纯水机组装图1.1.11.1.1 塑件的结构、尺寸精度和表面质量分析塑件的结构、尺寸精度和表面质量分析结构分析：该零件的总体形状为圆盖形，圆周外侧有十二个止转凸纹条，设计脱模机构时可以利用它来起部分止转作用。如图 1.3 所示，圆盖内侧有螺距为 5 、大径为 67.8、中径 66、螺纹长度为 25 的梯形内螺纹和一个圆环凸台。圆盖上端有高为7.82、直径为 22.63的圆柱凸台，中心有锥形螺距为 1的管螺纹，四周有四个对2称分布厚为 2.54的三角形加强筋。因此，模具设计时应该设置脱螺纹机构，锥形螺纹采用手动脱螺纹，梯形内螺纹则采用齿轮脱螺纹机构，零件属于中等复杂程度。 尺寸精度分析：由于制件的收缩率为 1.5，在 12之间，对此零件无特殊尺寸精度要求，采用一般精度即可。为便于与模具设计和制造所使用的国家标准 GB1800-79配合使用，因此，查文献【6】表 2-39 采用公差等级 MT4，查表 2-40 可得各部分尺寸公差数值，作为确定尺寸精度的依据。由上分析可见，该制件的尺寸精度属于中等要求，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚来看，由于塑件有内螺纹，壁厚很不均匀。壁厚最大处为 8.47，最小处为 5.65，壁厚差为 2.82，因此，对成型条件和模具的设计提出较高的要求。表面质量分析：该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺外，没有其它特别表面质量要求。图 1.3 塑件部分尺寸1.1.21.1.2 塑件工艺特性分析塑件工艺特性分析塑料的物化性能决定了塑料制件的工艺特性、成形特性和成形条件。聚丙烯是热塑性塑料，其成形条件和成形特性如表 1：3表 1：聚丙烯的成形条件和成形特性成形条件成形特性注射机类型螺杆式密度（g/3）0.90.91温度（）80100预热时间（h）12后段160180中段180200料筒温度（）前段200220模具温度（）8090喷嘴温度（）170190注射压力（MPa）70100注射时间2060高压时间03冷却时间2090成形时间（s）总 周 期50160螺杆转速（r/min）481.结晶材料，吸湿性小（0.010.03/24h） ，可能发生熔裂，长期与热金属接触易发生分解2.流动性极好，溢边值 0.03左右3.冷却速度快，浇注系统及冷却系统应散热缓慢4.成形收缩范围大，收缩率大（13） ，易发生缩孔、凹痕、变形，方向性强5.熔点 170180。注意控制成形温度，料温低方向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于50以下塑件不光泽，易产生熔接不良，流痕；90以上时易发生翘曲、变形6.塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以避免应力集中7.与钢的摩擦系数 =0.490.51，拉伸模量E=（1.61.7）103MPa，泊松比 =0.438.不发生溢料的间隙值允许变形值0.0250.04。1.1.31.1.3 确定型腔数目及初选注塑机确定型腔数目及初选注塑机估算塑件的体积和质量：估算塑件的体积和质量是作为确定型腔数目及选用注塑机的参考。为了提高计算准确度，本设计不采用手工估算，应用 PROE2001 软件对饮水机过滤盖(/shihuancheng108/biyesheji/part_1/guolvgai.part)进行模型分析，输入密度= 9.00e-04 克/毫米3，分析得体积=8.63e+04 毫米3，质量 =7.76e+01 克。确定型腔数目：型腔的数目可根据经济性、锁模力和注射量三种方式来确定，为考虑其经济性，本次设计根据经济性来确定，即根据总成形加工费用最小原则，并忽略准备时间和试生产原材料费用，仅考虑模具费和成形加工费。 模具费用为：Xm=nC1+C2； 成形加工费为：Xj=N (Yt/60n)； 总成形加工费为：X=Xm+Xj；4 为使总成形加工费最小，即 dx/dy=0，则得计算公式:n =160NYtC 式中：n 每副模具中的型腔的数目； N 计划生产塑件的总量； Y 单位小时模具加工的费用（元/h） ； t 成型周期（min） ； C1 每一型腔所需承担的与型腔数有关的模具费用。 C2 与型腔数无关的费用。参数选择：根据实际生产计划和条件：N=3000，Y=150，t=1，C1=1200，计算得n=2，即采用一模一两腔的模具结构经济性最佳。选择注射机：考虑其外形尺寸、注塑机所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机为 SZ-250/1300，成型温度和注射压力可参考表 1。必须说明的是，上述工艺参数在试模时可作适当的调整。初选注塑机 SZ-250/1300 的技术参数：理论注射容积：2503；注射质量：227g；螺杆直径：45；注射压力：165MPa；塑化能力：22.2ps；注射速率：134g/s；锁模力：1300KN；模板行程：345；模板最大开距：730；拉杆内间距：410410；模厚：最大，380；最小，180；喷嘴：球头半径，SR15；孔半径，4；定位孔直径：120H7 ；料筒加热功率：11KW；液压泵电动机功率：22KW；重量：约 4.2t。 5第第 2 2 章章 分型与浇注系统分型与浇注系统2.12.1 选择分型面位置和脱模机构选择分型面位置和脱模机构设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的脱模结构。因为塑件有内螺纹，所以必须要采用螺纹脱模机构，在本设计中这是一个非常关键的技术难题。为满足塑件的外观和精度要求、便于模具的制造、增强模具排气效果以及有利于塑件的脱模，此类塑件模具分模线及进胶点要尽可能隐蔽，分型面只能从凸纹条底部圆角处分型，而不是塑件的下端面,有利于最后脱模的止转。采用一模两腔，利用潜胶的形式可以达到要求。故选用如图 2.1 所示的分型方式较为合理。CatityCore图 2.1 分型面位置2.22.2 型腔布局型腔布局设计型腔布局时应满足以下基本要求：1、型腔应在相同温度下同时充填；2、型腔流程短，以降低废料；3、各型腔间距应尽可能大，以便在空间设置冷却水道、推杆，并具有足够的面积，以承受注射压力；4、型腔的布置和浇口的开设部位应力求对称,反作用力应作用于注射机模板中心,以防模具承受偏载而产生溢料现象。综合考虑以上要求，本制品采用的布局方式见图 2.2 所示：6图 2.2 型腔布局圆环形塑料制品用切向进料，可减少熔接痕，提高熔接部位强度，有利于排气，若采用直接正对圆心进料将会影响制品的表面质量，加大熔接痕迹。当然也可采用斜缝侧进料也可到达减少熔接痕，提高熔接部位强度的要求，但是对于本制品，将会使得制造更困难，生产成本上升。2.32.3 浇注系统设计浇注系统设计 浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴出来后，到达型腔之前在模具中所流经的通道，其作用是将熔融的塑料从喷嘴处平稳地引入模具型腔，并在熔体充填和固化定型的过程中交注射压力和保压力传到塑料制品的各部位，以获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸精确的塑料制品。浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统设计应考虑以下有关因素：1、塑料成型特性。即应满足所用塑料的成型特性的要求，以保证制品质量。2、制品大小及形状。根据制品大小、形状、壁厚、技术要求等因素，结合所选分型面，同时考虑浇注系统的形式和进料口数量，为保证正常成型，还应防止流料直接冲击嵌件和细弱型芯或型芯受力不匀，还应充分估计可能产生的质量问题，从而采用相应措施或留有修整的余地。3、模具成型制品的型腔数。4、制品美观。5、注射机安装模板的大小。在制品投影面积比较大时，设置浇注系统应考虑注射机模板是否允许，并应防止模具偏单边开设进料口，造成注射时受力不匀。6、成型效率。在大量生产时，设置浇注系统应考虑到在保证成型质量的前提下尽量缩短流程，减少断面面积以缩短填充及冷却时间，缩短成型周期，同时减少浇注系统损耗的塑料。77、冷料。在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑料制品的质量，故设计时应考虑储存冷料的措施。2.3.12.3.1 主流道设计主流道设计1、进料形式如前面 2.1 节所述，为提高过滤盖质量要求，减少熔接痕，提高熔接部位强度，有利于排气，采用侧隙切向进料口，这样能保证过滤盖外表面精度要求，尽可能高地提高其光洁度。2、浇口系统的断面尺寸熔体的体积流量公式：Q=V/t；主流道体积流率：QS=V0/t；其中模具成型塑件的总体积 V0=(0.50.8) Vmax；Vmax 注射机公称注射量；T 注射时间；取注射时间 t=3s，取 V0180 cm3；所以，QS =180/3 cm3/s =60 cm3/s。取主流道切变速率 =5103 s-1,由文献【6】-Q-Rn关系图可得:流通断面尺寸的当量半径 Rn=3.5，主流道半径计算公式：Rs= 13310.040()nQsn其中 Rs 主流道半径() ； 塑料熔体的非牛顿指数，恒小于 1，由文献【6】可查得0.11；nn经过计算可得 Rs3.6。3、浇口套设计浇口套的材料采用 T10A，热处理 HRC5055。配合要求为 H7/j7 或 H6。浇口套的流道尺寸根据注射机喷嘴尺寸计算得出。由于注射机球头半径 SR015，孔径 d04，所以，浇口套的球面半径为 SRSR0116，球面深度 H3mm，孔径dd015，=2o，浇口套大头孔径为 7.62Rs，可满足要求。8主流道浇注系统的结构见图 2.3 所示，图 2.3 主流道结构2.3.22.3.2 分流道设计分流道设计分流道的熔体体积流量 Qr1 Qr/3=60/3 cm3/s20 cm3/s，取 =5 10-2s-1，同上可查得 Rn3.5。为加工方便将分流道设计成梯形，B82Rs，其截面形状如图 2.4 所示图 2.4 分流道截面尺寸2.3.32.3.3 浇口尺寸设计浇口尺寸设计浇口的尺寸在试模时可作适当的修整，下面所给的尺寸为经验数据，仅供参考:1、浇口截面高度 h 一般为壁厚的 1/32/3，取 h=1；2、浇口截面宽度 b=(310)h，取 b=3；3、浇口的长度 L 取 0.72，取 L=1.5；94、浇口与型腔及分流道的连接：连接处做成 R14的圆角,见图 2.5。5、校核流动比：流动比的允许值随塑料熔体的性质、温度、注射压力等的不同而变化。PP 在注射压力 70MPa 下的流动比 L/T 范围为 200240。校核公式如下：K=niiiTL1K流动比；Li流道各段长度；Ti流道各段的厚度； 代入数据得：K=90/6+235/5.5+54.81/6.5+79.58/10=43.67200，符合流动比要求。 图 2.5 浇口尺寸2.3.42.3.4 冷料穴设计冷料穴设计 冷料穴的作用是收集每次注射成型时流动熔体前端的冷料头，避免这些冷料进入型腔影响制品成型质量，或防止这些冷料堵塞浇口造成制品缺料。本设计采用螺纹头拉料杆冷料穴，当一次注射完成后，经保压、冷却，浇口道冷料被螺纹头拉料杆拉出，下次成型时又可使用，见图 2.6。10图 2.6 螺纹头拉料杆11第 3 章 注射模的结构设计3.13.1 成型零部件设计成型零部件设计3.1.13.1.1 型腔结构设计型腔结构设计1、上成型腔板的结构设计:凹模型腔如果采用冷挤压的加工方法，能够得到较低的表面粗糙度(Ra0.1 以下)。一般用镶嵌形式比较好，尤其多腔模必须用镶嵌形式，但要注意凹模的材料选用及型腔内部，不允许有尖角部位，最小圆角 R 宜取 0.20.3mm，同时还必须考虑挤压方法的不同对凹模的结构形式和尺寸精度的影响。用电加工成型的型腔可使较复杂的镶嵌结构做成整体结构，要注意成型的最小圆角及粗糙度。成型试制少量制品时，可考虑用环氧树脂浇铸制造凹模、型腔或镶嵌件。但这种型腔壁厚最薄处不小于 20 mm。综合考虑，为便于开设冷却水道，上成型腔采用组合式整体镶嵌式结构，即将成型型芯与凹模型板孔采用 H7/m6 过渡配合嵌入到凹模型腔板(定模板)内。具体结构及安装形式见图 3.1。a 凹模型腔块12b 凹模型腔块的安装形式图 3.1 上型腔板结构2、下成型腔板的结构设计本设计的难点之一。在 2.1 节里陈述了分型面的选择，因分型面在上型腔板和下型腔板之间，而不是塑件的下端面，分型面只能从凸纹条底部圆角处分型,因此要加工深度为 0.51mm 的塑件下端面圆角处轮廓状型腔。当塑件全部脱出定模型腔块而螺纹型芯还有一圈左右未脱出时,靠它增加止转力,有利于塑件的最后顺利脱模。下成型腔板仍然采用组合式整体镶嵌式结构和上面所述的电火花加工工艺,加工出动模型腔拼块,在圆凸台一侧铣掉一部分,以防止安装在推件板时会转动,中间加工一锥形圆孔,便于安装螺纹型芯时定位。其剖视图结构见图 3.2 所示。图 3.2 动模型腔拼块3.1.23.1.2 工作尺寸偏差与技术要求工作尺寸偏差与技术要求成型零部件中与塑料接触并决定制品几何形状的各处尺寸，称为工作尺寸。工作尺寸又分为型腔尺寸、型芯尺寸和模具中心距尺寸。其中型腔尺寸又可分为深度尺寸和径向尺寸，型芯尺寸又可分为高度尺寸和径向尺寸。型腔尺寸属于被包容尺寸，与塑料熔体或制品之间产生摩擦磨损之后，有缩小趋势；而模具中心尺寸一般指成型零部件上某些对称结构之间的距离，这类尺寸不受摩擦磨损影响，因此可视为一种不变尺寸。对于这三种尺寸，分别采用三种不同的方法进行计算，在设计计算前，必须对它们的标注形13式及其偏差分布做一些必要的规定。对偏差分布所做的规定可以归纳成以下三点：(1)制品上的外形尺寸采用单向负偏差，基本尺寸为最大值；与制品外形尺寸相应的型腔类尺寸采用单向正偏差，基本尺寸为最小值。(2)制品上的外形尺寸采用单向正偏差，基本尺寸为最小值；与制品外形尺寸相应的型腔类尺寸采用单向负偏差，基本尺寸为最大值。(3)制品和模具上的中心距尺寸均采用双向等值正、负偏差，基本尺寸均为平均值。1、塑料制品的尺寸偏差分析塑料制品产生尺寸偏差的原因。任何塑料制品都有一定的尺寸精度要求，制品成型后的实际尺寸与基本尺寸之间的误差叫做制品尺寸偏差。引起制品产生尺寸偏差主要原因是来自塑料的成型收缩、成型零部件的制造偏差及基在使用过程中的磨损等三个方面。塑料塑料的成型收缩。成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因：一是预定收缩率与制品实际之间的误差；二是成型过程中收缩可能在其最大值和最小值之间发生的波动。成型零部件的制造偏差。加工制造成型零部件时，工作尺寸总会存在一定的制造偏差，其中包括加工偏差和装配偏差二个方面。加工偏差与工作尺寸的大小、加工方法及其加工设备有关；装备偏差主要存在镶拼尺寸或一些活动成型结构图的装配尺寸中。工作尺寸的制造偏差使制品产生尺寸偏差，设计成型零部件时，根据制品的尺寸精度要求，选择合理的成型零部件结构及其相应的加工制造方法，以便能将制造偏差引起制品尺寸偏差保持在尽可能小的程度。成型零部件的磨损。成型零部件的磨损主要来自塑料熔体流动时对它产生的冲击和摩擦，以及制品脱模时对它的刮磨，尤其是刮磨影响最大。但制品对成型零部件的刮磨一般只发生在与脱模方向平行的部位，设计成型零部件工作尺寸时，可不考虑与脱模方向垂直部位上的磨损。除了上述原因外，许多模具在投入使用前或在使用过程中需要试模或修模，所以成型零部件工作尺寸的磨损还包括试模或修模时的修磨量。成型零部件的磨损与塑料品种、模具材料、型腔的表面状态、模具的使用时间以及制品结构形状等因素有关。2、控制制品尺寸的总偏差控制制品尺寸的总偏差时可从下述几方面考虑：为了减少或消除预定收缩率不准确而引起的尺寸偏差，可以采用二种方法：一是设计计算成型零部件的工作尺寸之前，根据制品的结构形状尺寸、可能采用的模具结构图14以及有关成型工艺和生产设备条件，对待用的成型物料进行收缩特性试验，以确定比较正确的预定收缩率。这种方法比较适用于成型物料来料量及制品生产批量都很大的场合。另一种是在设计成型零部件工作尺寸时要预留一定的修磨量，待试模时通过修磨工作尺寸来减小或消除同预定收缩率不准确而引起的制品尺寸偏差。用性能相同的成型物料时，如成型的制品尺寸不太大，则制品的收缩值也不会太大，收缩率波动对制品尺寸偏差影响也较小，主要影响是制造偏差和磨损量。实际上，在制品尺寸较小时，成型零部件的工作尺寸也较小，就比较容易采用较高的加工精度，也比较容易通过热处理的方法来提高成型零部件的耐磨性。另外，从技术经济角度看，当制品生产批量较大时，采用一些加工性和耐磨性较好的模具材料也是可行的。当制品尺寸较大时，收缩值也随之增大，此时收缩率的波动对制品寸偏差的影响相当重要。同时对大尺寸成型零部件进行加工和热处理都不方便，从减小工作尺寸制造偏差和工作尺寸磨损量的角度来控制制品的尺寸偏差也就比较困难。故在上述情况下需要控制制品的尺寸精度时，最好是从减小收缩波动方面想方法，如稳定成型工艺条件优化模具结构或采用收缩率较小的成型物料等，均有可能使制品尺寸偏差小，从而保证制品的尺寸精度。3.1.33.1.3 型腔工作尺寸设计型腔工作尺寸设计1、型腔径向尺寸计算：极限尺寸法：按修模时凹模尺寸增大容易设计,计算公式如下:DM=(1+Qmax)DS-）Z其中：DM 型腔内径尺寸；DS 制品的最大尺寸；Qmax 制品的最大收缩率，取 Q=3%； 制品的尺寸公差； 模具制造公差, /8。zz 参考文献【6】表 2-40 国家标准模塑件尺寸公差数值表，由于不受模具活动影响，对于尺寸 75.92，79.52，尺寸公差0.64， 0.08；对于尺寸 22.63，z0.38， 0.05，所以由公式可求得以下各部分尺寸：zD=(75.92+75.920.03-0.64)=77.56；1M0.080.0815D=(79.52+79.520.03-0.64) =81.26mm；2M0.080.08D=(22.63+22.630.03-0.38)=22.93 。3M0.050.052、型芯径向尺寸计算：因塑件内部有螺纹,所以应按螺纹型芯的尺寸计算公式设计,公式如下:d外 = (1+Q) DS 大 +中 - 中M其中：d外 螺纹型芯外径尺寸；M DS 大 制品螺纹大径尺寸；中 制品的中径公差,查文献【6】取中=0.3；中 螺纹型芯的中径制造公差, 查文献【6】取 中=0.05，所以,经计算得出: d外 =(67.8+67.80.015+0.3)=69.12；M0.050.05同理可求得中径和小径的尺寸：d中 =(65+650.015+0.3) =66.27；M0.050.05d小 =(64.55+64.550.015+0.3) =65.82。M0.050.05螺距尺寸计算按下式计算：P(1+Q)P0式中，P 螺纹型芯螺距公称尺寸()；P0 塑件螺距的公称尺寸()； 螺纹型芯螺距制造公差()，查文献【6】得 0.030.05；其余符号同上。所以，经计算得：P(5+50.015)0.045.080.04。3、型腔深度尺寸计算：极限尺寸法：按修模时凹模尺寸减小容易设计,计算公式如下:H=(1+Qmin)HS- MzZ其中： H 型腔深度最大尺寸；M16HS 制品高度尺寸；Qmin 塑件最小收缩率；其余符号同上。 参考文献【6】 ，对于尺寸 46.99，尺寸公差0.48， 0.06；对于尺寸z54.81，0.56， 0.07，所以由公式可求得以下各部分尺寸：zH= (46.48+46.480.01-0.06)= 46.88；1M0.060.06H=(54.81+54.810.01-0.07) =55.28 。2M0.070.074、型芯高度尺寸计算：极限尺寸法：按修模时凹模尺寸减小容易设计,计算公式如下:H=(1+Qmax)HS+ MzZ式中： H 型芯高度尺寸；MHS 制品孔深度尺寸；其余符号同上。参考文献【6】 ，对于尺寸 46.99，尺寸公差0.68， 0.09，所以经计算得，zH(40.09+40.090.03+0.09)41.38。M0.090.095、型腔壁厚计算：按强度计算其壁厚尺寸，在 500mm 以下的中小型模具只要模板型腔长宽尺寸不超过相对应的 60%，深度不超过其长度的 10%，就可以不必计算其具体壁厚，中小型模具只需按强度条件设计，按刚度条件设计校核。本模具正满足此要求，所以不需计算它的壁厚，按文献【23】表 7-9 取圆形型腔壁厚的经验推荐数据值：型腔壁厚 s1 =12；模套壁厚 s232,设计时只要大于经验值即可。6、型芯强度计算：型芯固定方式为中间固定，两面端自由，动模那一端安装齿轮,具体设计和校核在齿轮传动设计一节陈述。在注射时型芯成型部分要受到侧面熔融塑料的剪切力作用，所以必须使其小于模具型芯材料的许用剪切应力，即：2PL/R 17式中： 型芯所受的剪切应力P 型芯单位侧面所受的压力 L 型芯成型部分长度 R 型芯半径所以，24040.09/3.1432.531.43MPa,而本设计中螺纹型芯选用 55 钢的380Mpa ，完全符合要求。3.23.2 合模导向机构设计合模导向机构设计合模导向机构在注射模中用来保证动模和定模或模内其它零部件之间准确对合，在模具中起定位、导向和承受一定侧压力的作用。导柱的配合与安装：导柱与导套孔之间一般采用间隙配合 H7/f7 或 H8/f8，导柱与安装孔之间采用过渡配合 H7/m6 或 H7/k6，采用适当的固定方法，以防止导柱从安装孔中脱出。拟用导柱导向机构，带储油槽。导柱长度应保证，开模后导柱的长度比凸模端面长出 6-8mm,导柱数量为 4 个，带肩导套和直导套各四个，结构如图 3.3 所示:a 导柱18b 导套图 3.3 导柱与导套结构图3.33.3 脱模机构设计脱模机构设计脱模机构的设计必须达到以下要求：(1)使制品脱模后不致变形；(2)尽量不损伤制品的外观；(3)脱模机构应动作可靠，运动灵活，制造方便，配换容易。3.3.13.3.1 脱模力计算脱模力计算由于工件壁厚 s 与直径 d 之比：s/d=6/661/20，所以制品属于厚壁制品。所需脱模力按下面公式计算：212(tan )10(1)rE L fQBkk式中： r 型芯平均半径，取 r=32.5； E 塑料的弹性模量，取 E=1600Mpa； 制品成型平均收缩率（%） ，取=1.5%； L 型芯成型部分长度，L40.09； 制品和型芯之间的静磨擦系数，取 =0.490.51；ff 模具型芯脱模斜度，=1 ；0 塑料的泊松比，取 = 0.43； 系数， =1+sincos，由【6】表 3-30 查得，1.0077；1k1kf1k 系数，=2 /(cos +2cos)， r/t=4/3，由【6】表2k2k223-31 查得5.042；2k B 盲孔制品型芯在脱模方向上的投影面积，通孔时 B=0。代入公式后计算得脱模力 Q =1453N3.3.23.3.2 旋转脱模所需扭矩和功率旋转脱模所需扭矩和功率对于厚壁内螺纹塑件，旋转脱模所需最小扭矩：192min4McosE r LfS式中， 旋转脱模所需最小扭矩(Nm)；minM 螺距，S5；S 厚壁螺纹塑件无量纲特征因数，对于内螺纹塑件；2222R +r =R -r 螺纹形状因子，由文献【6】表 3-33 查得；h ()cos2Stgaa a 螺纹升角之半，a180/29o 。 h 螺纹型苡是螺纹工作高度，h1.63； 螺纹升角，rctg np/d1.40 ；其余符号同上。将数据代入可求得，141.37 Nm ，minM旋出螺纹型芯所需之实际扭矩：coMminM 由实验确定之系数，取1.2，则1.2141.37169.64 Nm 。coM旋转脱模所需最小功率：2.787KW。197409740MnMnPi3.3.33.3.3 脱模机构驱动装置选择脱模机构驱动装置选择 该塑件螺距为 5，中径 65，螺纹长度 25,一共要旋转 5 圈才能将螺纹型芯脱出塑件螺纹段。螺纹展开后长度 L=663.14(25/5)=1036.2，如要采用齿轮齿条脱模方式，考虑到注塑机有效开模距离及齿条的长度最多能做到 300，因此传动比要求41，而获得如此大的传动比，模具的体积势必要很大，会造成模具成本的大幅增加。液压缸必须配套齿条使用，开模时，拉动齿条驱动齿轮旋转，从而带动螺纹型芯旋转脱模，依靠机械式限位；合模时，齿条推动齿轮带动螺纹型芯复位，也是靠机械式限位。可以达到本例子螺纹有位置要求，但由于靠机械限位，运动过程噪音很大，且整套系统造价较高。以电动机作为动力源的脱模方式，分别通过齿轮、链条及链轮传动，从而带动螺纹型芯成型零件旋转实现螺纹塑件脱模的，但此种机构不易限位，很难达到本例子提出螺20纹精确位置的要求。BM 型摆线液压马达（以下简称马达）是一种内啮合摆线齿轮式的小型、低速、大扭矩液压马达，其结构简单、低速性能好、短期超载能力强。与同排量的其它类型液压马达相比，具有体积小、重量轻、输出扭矩大等优点，油管只需直接与该马达进、出油口相连，便可进行工作；改变油流方向，可得到不同旋转方向19。马达可广泛应用于各种机械设备上及其它需要改变速度与方向的地方。液压马达可实现变速变扭作用，即增速减扭或减速增扭。由于发动机输出的功率不变，功率可以表示为 P = T，其中是转动的角速度，T 是扭距。当 P 固定的时候，与 T 是成反比的。所以增速必减扭，减速必增扭20。模具螺纹脱模采用的齿轮传动就根据变速变扭的原理，设计成不同的传动比，以适应不同的螺纹状况。从运动平顺性考虑，传动比的比值变化越小，旋转运动越容易实现而且平顺。但转换多的缺点就是模具结构复杂，体积大。一般的螺纹传动设置为输入轴和输出轴，常称之为二轴式。从成本上考虑，本模具采用 1 模 2 腔成型。传动比正常不超过 13，考虑到型腔及结构设计尺寸，这里取 11 的传动比，模数取 2，从轴及主轴分度圆都为 82，故主轴与从轴之间的距离为 82。为了避免齿轮卡死，齿轮分度圆之间要保证两齿之间至少有0.25的间隙，否则容易造成卡死，没打几模就需要喷脱模剂，同时造成螺纹处有拉伤。所以调整为 82.25的中心距。因塑件旋转 5 圈即可将螺纹脱出，为保证模具的正常使用寿命，螺纹型芯的转速不宜太快，本设计齿轮的传动比为 11，脱螺纹周期设为 2s 左右，根据 i=n1/n2=z2/z1，所以选用液压马达的转速应在 160r/min 以内。该马达只有 9.0kg，排量 314.9ml/r，额定转矩298 Nm，额定转速 160r/min，额定功率 5kW，总效率为 65%。选用液压马达驱动，则所需功率 PeP/652.787/65KW4.28KW。故选用 BM-R315 的液压马达可满足其要求。见图 3.4。综合以上因素，选用 BM 型摆线液压马达是比较合理的。21图 3.4 BM 型摆线液压马达3.3.43.3.4 二次脱模辅助机构设计二次脱模辅助机构设计1、拉紧螺钉数量:4 个,见图 3.5。拉紧螺钉起拉紧模板的作用，通过调节螺钉，可以使它以一定的拉紧力拉紧推件板和动模板，从使定模板和推件首先分型。2、限位螺钉数量:4 个,见图 3.6。推件板和动模板的的分型距离通过限位螺钉限位，同时防止拖板机构越位。 图 3.5 限位螺钉 图 3.6 拉紧螺钉3、拖板机构数量:4 套,见图 3.7 辅助脱模机构二次分型。装配时注意：在合模状态下,L 形板端面 A 和滑块端面 B 的开模方向位移应不小于 15，滑块斜面和 C 形板的开模方向位移应不小于 25，才能保证二次脱模顺利进行。22图 3.7 拖板机构4、行程开关 数量:1 副,见图 3.8。通过回位行程控制液压马达的启动和停,同时控制了螺纹型芯的旋转脱螺纹时间。图 3.8 行程开关3.43.4 其它零件设计其它零件设计螺纹型芯等其它零件参考装配图和零件图。233.53.5 排气和引气系统排气和引气系统塑料熔体向注射模型腔充满的过程中，熔体取代了型腔中的气体，在此过程中，若气体不能及时排出，将会引起物料注射压力过大、熔体充填困难，造成注射量不足而充不满型腔；同时，部分气体还会在压力作用下渗入到塑料中去，使制品产生气泡及组织疏松等缺陷，熔合不良而引起强度下降。更有甚者，由于气体受到压缩，温度急剧上升，引起周围熔体灼烧，使制品局部碳化和烧焦。所以在设计型腔结构和浇注系统时，必须注意排气。由于本制品尺寸较小的结构特点，模具尺寸和结构也较小，开设排气槽不便，所以利用模具零件配合间隙自然排气，如利用分型面间隙排气和利用管螺纹型芯配合间隙排气。对于热塑性塑料，其制品在型腔内收缩较大，开模时有气体进入型腔与制品之间，所以不必设计专门的引气系统也能顺利脱模。3 36 6 温度调节系统设计温度调节系统设计对于本制品的塑料 PP，粘度低、流动性好，成型工艺要求的模具温度不太高，为800900，可用常温水对模具进行冷却，并通过调节水的流量大小来控制模具的温度。1、模具的热交换塑料熔体传给模具的热量 Q :in单位时间内塑料放出的热量全部传给模具，且大小为：（KJ/h）Q =nmhin式中：n 注射模每小时的注射次数，次/h；m 注射机每次注入包括浇注系统在内的注射量，单位 kg；h 单位质量塑料在模具内的总热容，即比熔，由文献【7】查得：h=600 kj/kg。所以塑料传给模具的热量 Q =606016010600/3=115200kj。in3模具散发出的热量 Q:on从模具散发出的热量 Q包括以下几部分：on Q 模具表面的空气对流所散去的热量；124 Q 模具表面向空气中辐射的热量；2 Q 模具传导给注射机的热量；3 Q 冷却水传出的热量。4由热平衡：Q =Qinon模具表面的空气对流所散去的热量：根据公式计算：Q =3.6 A (T-T )111avr其中： 自然对流时的传热系数，单位为 kJ/h；1 A 能够发生自然对流的模具表面积；1 T 模具整体的平均温度；av T 室温，取 25 C。r0 =（T- T ）1avr3/1当 0 CT300 C 时，经验值用下式确定：0av0 = 1.163(0.25+360/355)=1.47； A = A+(A+A)v1MCMfM式中： A 模具四周与空气接触的表面积；MC A 分型面的面积；Mf A 型腔表面积；M v 开模率。分型面的面积:A=40033010=0.132 m ；Mf62模具的侧面积 A=(33060+40060)210=0.88 m ；MC62型腔表面积 A=2（r h +r h ）=0.014 m ；M11222所以能够发生自然对流的模具表面积 A 为：125A =0.1+0.42(0.132+0.014)=0.16 m ；12代入数据得： Q =3.64.570.16(55-25)=78.97 kj/h；1模具表面辐射到空气中的热量 Q 为：2Q=20.8A(273+T) /100 -(273+T ) /100 ；2MCav44r44其中: 辐射率,取 =0.045所以,Q=3.4 KJ/h。2模具传给注射机的热量 Q ：3Q =3.6 A ( T- T )322avr式中： A 动模和定模座与注射机动、定模固守板之间的接触面积；2 模具与注射机动、定模固定板之间的传热系数，取 =140 22w/m ；2 A = 400400210=0.32 m ,262所以,Q =4838.4 KJ/h 。3冷却介质传出的模具热量 Q ：4Q =Q -（Q +Q +Q ）=115200-（78.97+3.4+4838.4）=110279 KJ/h 。4in1232、冷却介质流量及直径的计算：q =Q /CTw4其中： T 冷却介质出口温度差，取T=273+25=298 k； 冷却介质密度，=1000 kg/m ；3C 冷却介质比热容，取 C=4221。所以 q =110279/(10004221298)=8.7710-5 m3/h。w3、模具冷却管道孔壁面积和冷却管道长度的计算：根据牛顿冷却定律得冷却管道表壁面积 A 为：26A=Q /3.6T4 式中： 冷却介质管道孔壁传热系数；T 传热导面的平均温度与冷却介质平均温度之差，取T=25 C；0其中 =1.163(V) f/d,取 f=8.97。8 . 02 . 0代入数据得：=8219 m .k2所以,A=110279/(3.6821925)=0.15 m 。2冷却介质管道长度 L 为： L=A/d=0.15/3.141010 m =4.75 m 。34、冷却水道的开设：因为本模具在工作时的温度不是太高，采用一般的冷却方式即可达到要求，但是在开设冷却水道时还是需注意以下几点：水孔边离型腔的距离，一般保持在 1525mm 左右，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率低。水孔直径一般在 8mm 以上，根据模具大小决定；。水孔通过镶块时，应考虑镶套管等密封问题；。水孔管路应畅通无阻；。冷却水孔管路一般最好不要开设在型腔塑料熔接的地方，以免影响制品强度；。水管接头的位置尽可能放置在不影响操作的一侧。通过以上分析，冷却水道的布置形式采用内循环式的冷却水道，在型腔外周钻直通水道，构成内循环。 具体设计参考零件图和装配图。27第 4 章 注塑模零件材料及模架选用考虑到成型腔板制造过程中要避免由于切削加工造成变形，同时也要兼顾成本和易加工性，选用 55 钢作为模具材料。其它零件的材料按一般模具材料来确定，详见装配图的标题栏。模架的选用。此模具采用一模两腔，同时具有两个螺纹抽芯，再加上其它辅助装置，如水管、导柱导套、齿轮装置，液压马达等，使得模具的周界尺寸比实际工件尺寸要大，综合考虑这些因素，选用龙记 LKM(DI3540)标准模架，但是由于成型腔板的特殊性，必须特别制作。模架结构见图 4.1 所示。28图 4.1 LKM(DI3540)模架29第第 5 5 章章 注塑机工艺参数校核注塑机工艺参数校核注塑机有关工艺参数根据以下原则校核： 1.塑件体积（包括浇注系统）应小于注射机的注射容量，其关系按下式校核：V件 0.8V注式中 V件 塑件与浇注系统的体积（3） ； V注 注射机注射容量（3） ；塑件和凝料的体积为 86.32+3.14621601033190.73 0.82503。因此所选注塑机可满足要求。 2.模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力，其关系按下式校核：p腔A P锁式中 p腔 模具型腔压力，一般取 4050MPa； A 塑件与浇注系统在分型面上的投影面积（2） ； P锁 注射机额定锁模力（N） 。取型腔压力为 50 MPa， A3.14402+89057442，则p腔A 50574410-3KN287.2KN，所选注塑机锁模力为 1300KN，足以满足条件。3.塑件成形所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力，其关系按下式校核：p成 P注式中 p成 塑件成形所需的注射压力（MPa） ； P注 所选注射机的额定注射压力（MPa） 。 PP 注射所需的理论注射压力为 70100 MPa，所选注塑机压力为 165 MPa 满足要求。 4.模具配合时的厚度应在注射机动、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间，其关系按下式校核：H最小 H模 H最大式中 H最小 注射机所允许的最小模具厚度（） ； H模 模具闭合高度（） ； H最大 注射机所允许的最大模具厚度（） 。 模具设计完成后的闭合高度 H模 351，所选注塑机模具最大厚度为 380，最小30模具厚度为 180，因此 H最小 H模 H最大可满足要求。 5.塑件所需的开模距应小于注射机的最大的开模行程。对在液压机械联合锁模的卧式注射机用的一般浇口模具，其关系按下式校核：H1+H2+（510）s式中 H1 脱模距离（推出距离） （） ； H2 塑件高度（包括浇注系统） （） ； s 注射机模板行程（） 。由于不用推出机构，因此，塑件所需的开模距为 H2+（510）94+10104，所选注塑机的开模行程为 345足以满足要求。6.其它尺寸的校核。所选注塑机的拉杆内间距为 410410，模具外形的尺寸为400400，可穿过拉杆内间距安装，此外浇口套尺寸和定位圈的尺寸是按初选注塑机设计的喷嘴尺寸设计。因此，由