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壳体侧抽芯注塑模设计【注塑模】【21张CAD图纸】

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壳体侧抽芯注塑模设计【注塑模】【21张CAD图纸】.rar

壳体侧抽芯注塑模设计论文.doc---(点击预览)

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关键词：: 壳体侧抽芯注塑模设计 cad图纸

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壳体侧抽芯注塑模设计

54页 22000字数+说明书+21张CAD图纸【详情如下】

侧型芯.dwg

动模仁.dwg

动模座板.dwg

垫块.dwg

壳体侧抽芯注塑模设计论文.doc

壳体零件图.dwg

复位杆.dwg

定位圈.dwg

定模座板.dwg

导柱.dwg

封面.doc

拉料杆.dwg

推杆.dwg

推板.dwg

推板固定板.dwg

推板导柱.dwg

摘要.doc

支承板.dwg

斜导柱固定板.dwg

斜滑杆.dwg

浇口套.dwg

脱浇板.dwg

表格.doc

装配图.dwg

镶块1.dwg

QQ截图20150301211714.gif

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垫块.gif

定模座板.gif

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动模座板.gif

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推板固定板.gif

脱浇板.gif

镶块1.gif

斜导柱固定板.gif

斜滑杆.gif

支承板.gif

1 前言1

2 绪论2

2.1概述2

2.2我国塑料模现状2

2.3 我国塑料模的发展趋势3

3 塑件成型工艺分析5

3.1 塑件图5

3.2 塑件工艺分析5

3.2.1 精度等级5

3.2.2 脱模斜度5

3.2.3 塑件圆角6

3.3 ABS塑料性能特性与工艺参数6

3.3.1 ABS化学与物理特性6

3.3.2 ABS塑料的成型条件7

4 拟定模具结构形式8

4.1 型腔数目的确定8

4.2 分型面的选择9

5注塑机型号的确定11

5.1 注塑容量的计算11

5.2锁模力的计算11

5.3 注塑机的选用12

5.4 有关参数的校核13

5.4.1由注塑机料筒速率校核模具的型腔数13

5.4.2 注射压力的校核13

5.4.3 锁模力的校核13

5.4.4 开模行程的校核14

6 浇注系统的设计14

6.1 主流道的设计15

6.2 分流道的设计17

6.3 冷料穴的设计19

6.4 浇口的设计20

6.4.1浇口类型的选择20

6.4.2 浇口尺寸的确定22

6.4.3 浇口剪切速率的校核23

6.5 排气系统的设计23

7 成型零件设计23

7.1 成型零件的结构设计24

7.2 成型零件钢材的选用25

7.3 成型零件工件尺寸的计算26

7.4 型腔壁厚和底板厚度的计算29

7.4.1 侧壁厚度计算29

7.4.2 底板厚度计算30

8 模架的确定32

9 导向机构的确定32

10 脱模机构的设计34

10.1 脱模力的计算34

10.2 脱模机构的结构设计35

11 侧向抽芯的设计37

11.1 抽芯距与抽芯力的计算37

11.2 斜导柱圆形截面直径的计算40

11.3 斜导柱圆长度的计算40

11.4 斜滑杆的设计41

12 模温调节系统的设计42

12.1 冷却系统的设计42

13 数控程序的编制47

14 设计小结49

参考文献50

致谢51

摘要

本论文介绍了壳体的注射模设计过程。主要研究带有侧凹或侧孔结构的塑料制件如何分型和脱模的，本塑件侧面带有三个小孔，直接开模无法实现分型，这就涉及到斜导柱和斜滑杆的设计以及他们的工作原理，利用注塑机开合模的作用力进行侧抽芯，一方面减少了一些零件的使用，降低成本；另一方面省去一些零件的安装工序，节约时间，缩短生产周期，提高经济效益。本文还介绍了型腔数量和布局的确定、注射机选择、浇注系统设计、模板及其标准件的选用、脱模及抽芯机构的设计、成型部件的设计等。

关键词：注塑摸；斜滑杆；侧抽芯；壳体

ABSTRACT

This paper has introduced the design process of injection mould of the shell. The main research the plastic workpiece with side concave or side hole is how to divide structure and draw of patterns. Because the side of model has three eyelets, it is unable to realize by directly operating the mold, by designing the slanting leader pin and the lifter. We use the action of the injection molding machine to carry on core-pulling. The advantage of this design are reducing the use of some components, lowing the cost, omitting some component to install the working procedure, saving time, reducing the production cycle and enhancing the economic efficiency. This article also introduces die space quantity and the layout determination, the injection machine choice, the casting system design, the template and the standard part selection, the drawing of patterns and core-pulling organization design, the formation parts design etc.

Key words:injection mould; lifter; core-pulling; shell

随着经济的发展，各行各业对各类模具的需求不断增加，所需品种也越来越细化. 据预测，国内模具发展的趋势：

（1）模具日趋大型化；模具的精度将越来越高；多功能复合模具将进一步发展；

（2）热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；

（3）随着塑料成形工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展；

（4）标准件的应用将日渐广泛；

（5）快速经济模具的发展前景十分广阔；

（6）以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大；

（7）模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大。

3.2 塑件工艺分析

该塑件为一塑料壳体，结构复杂，塑件壁厚不均，要求材料须有很好的流动性。合理确定塑件壁厚尺寸，如果壁厚值太小，会影响塑件的强度和刚度，并且导致塑料填充困难。壁厚太大，增加冷却时间，降低生产率，产生气泡、缩孔等不良现象。要求壁厚尽可能均匀一致,否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力，引起塑件的变形及开裂。生产批量大，材料为丙烯烃-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），成型工艺性很好，可以注塑成型。

3.2.1 精度等级

影响塑件精度的因素很多，塑料的收缩、注塑成型条件（时间、压力、温度）等，塑件形状、模具结构（浇口、分型面的选择），飞边、斜度、模具的磨损等都直接影响制品的精度。按SJ1372—1978标准，塑料件尺寸精度分为8级，本塑件所用材料为丙烯烃-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用4级精度。

3.2.2 脱模斜度

由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使

参考文献

[1] 许发樾主编.实用模具设计与制造手册[M].北京：机械工业出版社，2001.2

[2] 四川大学等编.塑料成型模具[M].北京：中国轻工业出版社，1982.6

[3] 李建军，李德群.模具设计基础及模具CAD[M].北京：机械工业出版社，2005.7

[4] 叶久新，王群.塑料制品成型模具及模具设计[M].长沙：湖南科学技术出版社.2005.8

[5] 黄毅宏，李明辉.模具制造工艺[M]. 北京：机械工业出版社，2003.7

[6] 付宏生，刘京华.注塑制品与注塑模具设计[M]. 北京：化学工业出版社，2003.6

[7] 卜建新主编.塑料模具设计[M]. 北京：中国轻工业出版社，2005.2

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[11] 大连理工大学工程画教研室编[M].机械制图(第四版).北京：高等教育出版社，1993.5

[12] 王永平编.注塑模具设计经验点评[M]. 北京：高等教育出版社，2004.7

[13] 伍先明等编著.塑料模具设计指导[M].北京：国防工业出版社，2006.5

[14] 周建安. 彩电前壳注射模设计[J].模具制造.2005，12

[15] 阳湘安. 注射模冷却系统的设计及分析[J].模具制造.2004，8.

[16] 李孝宽.对国内模具发展建议性探讨[J] .数控机床市场.2005，8

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[19] 许荔珉等.注塑成型质量缺陷分析[J].模具技术.2005，2

[20] 付宏生，刘京华.注塑制品与注塑模具设计[J].化学工业出版社.2003.5

[21] 伍先明,张蓉.塑料模具设计指导[J].国防工业出版社.2010.8

内容简介：: 目录1 前言12 绪论22.1概述22.2我国塑料模现状22.3 我国塑料模的发展趋势33 塑件成型工艺分析53.1 塑件图53.2 塑件工艺分析53.2.1 精度等级53.2.2 脱模斜度53.2.3 塑件圆角63.3 ABS塑料性能特性与工艺参数63.3.1 ABS化学与物理特性63.3.2 ABS塑料的成型条件74 拟定模具结构形式84.1 型腔数目的确定84.2 分型面的选择95注塑机型号的确定115.1 注塑容量的计算115.2锁模力的计算115.3 注塑机的选用125.4 有关参数的校核135.4.1由注塑机料筒速率校核模具的型腔数135.4.2 注射压力的校核135.4.3 锁模力的校核135.4.4 开模行程的校核146 浇注系统的设计146.1 主流道的设计156.2 分流道的设计176.3 冷料穴的设计196.4 浇口的设计206.4.1浇口类型的选择206.4.2 浇口尺寸的确定226.4.3 浇口剪切速率的校核236.5 排气系统的设计237 成型零件设计237.1 成型零件的结构设计247.2 成型零件钢材的选用257.3 成型零件工件尺寸的计算267.4 型腔壁厚和底板厚度的计算297.4.1 侧壁厚度计算297.4.2 底板厚度计算308 模架的确定329 导向机构的确定3210 脱模机构的设计3410.1 脱模力的计算3410.2 脱模机构的结构设计3511 侧向抽芯的设计3711.1 抽芯距与抽芯力的计算3711.2 斜导柱圆形截面直径的计算4011.3 斜导柱圆长度的计算4011.4 斜滑杆的设计4112 模温调节系统的设计4212.1 冷却系统的设计4213 数控程序的编制4714 设计小结49参考文献50致谢51摘要本论文介绍了壳体的注射模设计过程。主要研究带有侧凹或侧孔结构的塑料制件如何分型和脱模的，本塑件侧面带有三个小孔，直接开模无法实现分型，这就涉及到斜导柱和斜滑杆的设计以及他们的工作原理，利用注塑机开合模的作用力进行侧抽芯，一方面减少了一些零件的使用，降低成本；另一方面省去一些零件的安装工序，节约时间，缩短生产周期，提高经济效益。本文还介绍了型腔数量和布局的确定、注射机选择、浇注系统设计、模板及其标准件的选用、脱模及抽芯机构的设计、成型部件的设计等。关键词：注塑摸；斜滑杆；侧抽芯；壳体ABSTRACT This paper has introduced the design process of injection mould of the shell. The main research the plastic workpiece with side concave or side hole is how to divide structure and draw of patterns. Because the side of model has three eyelets, it is unable to realize by directly operating the mold, by designing the slanting leader pin and the lifter. We use the action of the injection molding machine to carry on core-pulling. The advantage of this design are reducing the use of some components, lowing the cost, omitting some component to install the working procedure, saving time, reducing the production cycle and enhancing the economic efficiency. This article also introduces die space quantity and the layout determination, the injection machine choice, the casting system design, the template and the standard part selection, the drawing of patterns and core-pulling organization design, the formation parts design etc.Key words:injection mould; lifter; core-pulling; shell 1 前言模具是工业生产的基础工艺装备，被称为工业之母。75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。现代工业需要先进的模具设备和高技术人才。目前国内模具技术人员短缺，要解决这样的问题，关键在于职业培训。我们作为踏入社会的当代学生，就应该掌握扎实的专业基础，现在学好理论基础。本设计是以适应企业技术的发展，能体现出在学校所学，能体现先进性和前瞻性，所涉及到的知识包括注塑成型基本原理、注塑工艺方案的确定、工艺规程编制、模具结构设计、模具材料的选择、压力机的选择、模具制造方法等。希望通过对这些知识的学习，能使自己掌握模具加工的核心技术，了解周边技术和跟踪前沿技术。希望能通过这次设计，能掌握模具设计的基本方法和基本理论。本次设计得到了张蓉副教授的指导，同时也非常感谢湖南工学院的各位老师的教诲。由于学生的理论学习和实践经验有限，设计中存在的不足之处和错误还肯请各位教授、专家批评指正。谢谢！2 绪论模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。模具的类型很多，按照成形材料的不同可分为冲压模具、塑料模具、锻造模具、压铸模具、橡胶模具、粉末冶金模具、玻璃模具和陶瓷模具。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。随着我国加入WTO，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。我国模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。注塑成型作为一种重要的成型加工方法，在家电行业、汽车工业、机械工业等都有广泛的应用，且生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产效率高和消耗低的特点，有很大的市场需求和良好的发展前景。2.1概述塑料是以树脂为主要成分，添加一定数量和一定类型的添加剂。然而，塑料制品生产是一个既复杂又繁重的过程，其生产系统主要由成型、机械加工、修饰及装配四个连续过程组成。其中，成型是将各种形态的塑料（粉、粒、溶液或分散体）制成所需形状的制品或毛坯的过程。注塑模是一种用来生产塑料零件的模具。它被安装在塑料注射机上，由塑料注射机将塑料颗粒融化成为热熔体，经过合模、高压注射、保压冷却定型、开模、推出制件等工序，获取所需的塑料零件。塑料模具影响着塑料制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面粗糙度、分型面、浇口、和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、内应力大小、外观质量，表面粗糙度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在塑料加工过程中，模具结构对操作难易程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模和取件过程中的手工劳动。当批量不大时，模具费用在制件成本中所占的比例将会很大，这时应尽可能地采用结构合理而简单的模具，以降低成本。2.2我国塑料模现状我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快，有些已达到或接近国际水平，尤其是随着改革开放政策的不断深入，“三资”企业蓬勃发展，对我国塑料模具设计制造水平的提高起到了非常大的作用。然而，由于我国模具制造基础薄弱，各地发展极不平衡，因此从总体上来看，与国际先进水平以及国内市场需求相比，差距还很大。这主要表现在以下方面：塑料模具产品水平不高，与国外先进水平相差甚远；我国塑料模制造企业设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率比国外低很多，且设备不配套、利用率低的现象十分严重；开发能力低，在市场上处于被动地位，创造的经济效益方面，国内大多数是微利甚至亏损；国内外模具企业管理上的差距十分明显；我国塑料模具市场总体上供不应求，特别是大型、复杂、长寿命塑料模产需矛盾十分明显。2.3 我国塑料模的发展趋势CAD/CAM/CAE技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍，特别是CAD/CAM技术的应用较为普遍，取得了很大成绩。使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。应用电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平。这不仅缩短了生产前的准备时间，而且还为扩大模具出口创造了良好的条件，也相应缩短了模具的设计和制造周期。此外，气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，热流道技术的应用更加广泛，精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高，模具寿命及效率不断提高，同时还采用了先进的模具加工技术和设备。目前我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期，降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原则选择重点发展产品，而且所选产品必须目前已有一定技术基础，属于有条件、有可能发展起来的产品。随着经济的发展，各行各业对各类模具的需求不断增加，所需品种也越来越细化. 据预测，国内模具发展的趋势：（1）模具日趋大型化；模具的精度将越来越高；多功能复合模具将进一步发展；（2）热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；（3）随着塑料成形工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展；（4）标准件的应用将日渐广泛；（5）快速经济模具的发展前景十分广阔；（6）以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大；（7）模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大。3 塑件成型工艺分析3.1 塑件图塑件的视图如图1所示。塑料件图13.2 塑件工艺分析该塑件为一塑料壳体，结构复杂，塑件壁厚不均，要求材料须有很好的流动性。合理确定塑件壁厚尺寸，如果壁厚值太小，会影响塑件的强度和刚度，并且导致塑料填充困难。壁厚太大，增加冷却时间，降低生产率，产生气泡、缩孔等不良现象。要求壁厚尽可能均匀一致,否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力，引起塑件的变形及开裂。生产批量大，材料为丙烯烃-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），成型工艺性很好，可以注塑成型。3.2.1 精度等级影响塑件精度的因素很多，塑料的收缩、注塑成型条件（时间、压力、温度）等，塑件形状、模具结构（浇口、分型面的选择），飞边、斜度、模具的磨损等都直接影响制品的精度。按SJ13721978标准，塑料件尺寸精度分为8级，本塑件所用材料为丙烯烃-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用4级精度。3.2.2 脱模斜度由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件取出困难，强行取出会导致塑件表面擦伤、拉毛。为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模强度。只有塑件高度不大时才允许不设计斜度。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率、塑件的几何形状等因素有关。塑件脱模斜度为：40 130 一般型芯的脱模斜度要比型腔大，型芯长度及型腔深度越大，则斜度越小。在不影响外观的情况，脱模斜度尽量大一点，以便脱模。3.2.3 塑件圆角塑料制件除了使用上要求采用尖角之处外，其余所有转角处均应尽可能采用圆弧过渡，因制件尖角处易产生应力集中，在受力或受冲击振动时会发生破裂，甚至在脱模过程中即由于模塑内应力而开裂，一般是制件的内圆角。一般，即使采用R0.5毫米的圆角就能使塑件的强度大为增加。由图纸可知，该塑件有许多种不同的壁厚，如1mm、1.5mm、2mm、3mm等。壁厚不均匀，这就造成塑料熔体的充模速率和冷却收缩不均匀，并由此产生许多质量问题。如凹陷、真空包、翘曲、甚至开裂。为防止此类现象出现，这就要求防止出现突变与截面厚薄悬殊的设计，故我在壁厚不同处采取过渡设计，例如：采用圆弧过渡等措施。3.3 ABS塑料性能特性与工艺参数3.3.1 ABS化学与物理特性丙烯烃-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂成微黄色，外观是不透明粒状或粉状热塑性树脂，无毒、无味，其制品可着成五颜六色。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。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，ABS材料具有良好的抗冲击强度、表面硬度、表面光泽度、尺寸稳定性、耐化学药品性和电绝缘性，且耐磨性较好。它的不足在于热变形温度比较低，低温抗冲击性能不够好，耐候性较差。ABS塑料的使用范围为-40100。注塑模工艺条件干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为8090下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。熔化温度：210280；建议温度：245。模具温度：2570（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）；注射速度：中高速度。ABS塑料的主要技术指标如下：密度（kg/dm）： 1.021.16比体积（dm/ kg）： 0.860.96吸水率（100）： 0.20.4收缩率(%)： 0.40.7熔点()： 130160热变形温度()： 90108(0.46 MPa) /83103(0.185MPa)抗拉屈服强度(MPa)： 50拉伸弹性模量(MPa)： 1.810抗弯强度(MPa)： 80冲击韧度( kJ/m)： 261(无缺口) /11(缺口)硬度(HB)： 9.7体积电阻系数(cm)： 6.9103.3.2 ABS塑料的成型条件成型条件的选择和控制直接影响塑料的塑化流动和冷却的温度、压力和相应的各个作用的时间,是生产的优质塑料的主要因素。(1) 温度，注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动，而后者主要是影响塑料的流动和冷却。(2)压力，注塑成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种，它们都直接影响塑料的塑化和塑件的质量。(3)时间（成型周期），一次注塑成型周期包括注射时间（充模时间和保压时间）、闭模冷却时间和其它时间（开模、脱模、涂脱模剂、安放嵌件、闭模等时间）。ABS塑料的成型条件：注塑成型机类型：螺杆式堆密度 (g/cm)： 1.031.07 计算收缩率(%)： 0.30.8 预热温度() ： 8085 预热时间（h）： 23 料筒温度() ： 150170(后段) 165180(中段) 180200(前段) 喷嘴温度()： 170180 成型温度()： 200260 模具温度()： 4060 脱模温度()： 60100 注射压力(MPa)： 100130 成型时间(s)(注射时间)： 2090 成型时间(s)(高压时间)： 05 成型时间(s)(冷却时间)： 20120 成型时间(s)(总周期)： 50220 螺杆转速(r/min)： 30 适用注塑机类型：螺杆、柱塞均可后处理方法：红外线灯烘箱后处理温度()： 70 后处理时间(h)： 244 拟定模具结构形式4.1 型腔数目的确定为了制模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。模具的型腔数可根据塑件的产量、精度高低、模具制造成本以及所选用注塑机的最大注射量和锁模力大小等因素确定。小批量生产，采用单型腔模具；大批量生产，宜采用多型腔模具。但如果塑件尺寸较大时，型腔数将受所选用注塑机允许最大成型面积和注塑量的限制。由于多型腔模的各个型腔的成型条件以及熔体到达各型腔的流程难以取得一致，所以塑件精度较高时，一般采用单型腔模具。该塑件精度要求不高，又是大批量生产，可以一模多腔的形式。本塑件结构较为复杂，若抽芯过多，会提高模具加工难度，增加模具成本，故定为一模两腔的模具形式如图2所示。图2 模具型腔分布形式4.2 分型面的选择分型面是指分开模具能取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。合理地选择分型面对于塑件质量、模具制造、与使用性能都有着很大的影响，模具设计时应根据塑件的结构、尺寸精度、浇注系统形式、脱模方法、嵌件位置、排气条件及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择，是使塑件能完好的成形的先决条件。分型面的方向尽量采用与注射机开模垂直的方向，特殊情况下采用与注射机开模方向平行的方向。选择分型面的位置是应当注意：1）塑件在型腔中的方位确定后，分型面必须设在塑件断面轮廓最大的地方，才能保证塑件顺利从模腔中脱出；2）不要设在塑件要求光亮平滑的表面或带圆弧的转角处，以免意料飞边、拼合痕迹影响塑件外观；3）开模时，尽量使塑件留在动模一边，一般在动模边设脱模机构较为方便；4）尽力保证塑件尺寸的精度要求；5）应有利于侧面分型和抽芯；6）尽量使分型面位于料流末端，以利于排气；7）尽量使模具加工方便。由于本塑件的结构形状较为特殊，根据选择分型面时，应遵守以上的原则。再综合我的塑件形状的考虑，以及模具整体设计、制造、加工的要求，我选择采用平面分型面如图3所示。图3 分型面这是PRO/E分模时作的单分型面，由于外表面要求较高，必须要求塑件留在动模一侧。这样的分型面设计有以下的特点：a.这样的设计保证了分模时塑件留在动模一侧；b.分型面的痕迹会在塑件内表面，保证不会影响外观质量；c.使利于塑件脱模。5注塑机型号的确定每副模具都只能安装在与其相适应的注塑机上方能生产。因此，模具设计时应了解模具和注塑机之间的关系，了解注塑机的技术规范，使模具和注塑机相互匹配。5.1 注塑容量的计算注射机的理论注量，指在对空注射时能完成一次注射熔料的体积量(cm).模具安装后，对模腔注射容量的计算,可以制件产品为主,计算其体积量，然后确认总体积注射量。注射模一次成型的塑料重量（塑件与流道凝料之和）应在注塑机理论注射量的10%-80%之间，既能保证制品的质量，又可充分发挥设备的能力，则选在50%-80%之间为好。通过PRO/E建模分析，塑件质量为11.3g，塑件体积= = = 10.36cm流道凝料的质量m是个未知数，可按塑件质量的0.6倍来估算。此设计为一模两腔，所以注塑量为：m=1.6nm=1.6211.3=36.16g，n为型腔数。因此，注塑机额定注塑容量v = = = 41.5 cmn型腔数，故模具胀型力F = AP =3366.0935=117813N=117.813KN式中，型腔压力P取35 MPa5.2锁模力的计算锁模力是指注塑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腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注塑机的额定锁模力必须大于该胀型力，即： F F= AP 式中，F 注塑机的额定锁模力(N)；P 模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa），一般为注塑压力的0.30.65倍，通常为2040 MPa，取P为35 MPa。A 塑件和浇注系统在分型面的投影面积之和（mm2）流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A，在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积A的0.2倍0.5倍，因此，可用0.35nA来进行估算，所以 A = nA+ A= nA+ 0.35nA=1.35nA=3366.09 mm2式中，由PRO/E模型分析，得模型的最大投影面积A= 1246.70 mm2n型腔数，故模具胀型力F = AP =3366.0935=117813N=117.813KN式中，型腔压力P取35 MPa5.3 注塑机的选用注塑成型机按结构形式可分为立式、卧式、和直角式三类。立式注塑机是注射柱塞（或螺杆）垂直装设，锁模装置推动模板也沿垂直方向移动，主要优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上（下模）安放嵌件，嵌件不易倾斜或坠落。其缺点是制品自模具中顶出后不能靠重力下落，需靠人工取出，这就有碍于全自动操作，但附加机械手去产品后，也可实现全自动操作。卧式注塑机是注射柱塞或螺杆与合模运动方向均沿水平装设，其优点是机体较低容易操纵和加料，制件顶出后可自动坠落，故易实现全自动操作。直角式注塑机是注塑机柱塞或螺杆与合模运动方向相互垂直，这种注塑机的主要优点是结构简单，便于自制，适用于单件生产中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时常利用开模时丝杆的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转，以便脱下塑件。考虑到生产成本和易于实现自动化，塑件还是靠自身重力下落比较合适，且重心较低安装稳妥。通过分析，本塑件选用卧式注塑机比较理想。根据每一生产周期的注塑量和锁模力的计算值，查阅参考书，可选用SZ60卧式注塑机，其主要技术参数如下：结构形式：卧理论注射量（cm）： 78螺杆直径（mm）： 30注射压力（MPa）： 170注射速率(g/s) ： 60塑化能力(g/s)： 5.6螺杆转速（r/min）： 14200锁模力(kN)： 450拉杆内间距(mm)： 280250开模行程(mm)： 220最大模具厚度(mm)： 300最小模具厚度(mm)： 100锁模形式：双曲肘定位孔直径(mm)： 55喷嘴球半径(mm)： SR20喷嘴球孔径(mm)： 3.55.4 有关参数的校核5.4.1由注塑机料筒速率校核模具的型腔数n =10.692 合格式中，注塑机最大注射量的利用系数，一般取0.8；注塑机的额定塑化量（5.6g/s）；成型周期，取30s。5.4.2 注射压力的校核由上述可知所选的注塑机的公称压力P为170 MPa，ABS塑料的所需的注射压力P为100130 MPa。PP故可满足注塑压力的要求。5.4.3 锁模力的校核P=kP0式中 P型腔压力(MPa)；P0注射压力(MPa) ；K压力损耗系数取压力损耗系数k为0.4，已知注射机使用的注射压力为P0=170 MPa，则型腔压力P=68MPa。已知注射机最大锁模力为450 kN，而胀模力为塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积，即：F=124mm38mm68MPa =320.416kN 1/20,可得知此塑件是厚壁塑件。又因为塑件断面为矩形，可据公式（8-25）计算：n+0.1A 式中，脱模力（N）；塑料的拉伸模量（查表3-6-1为1.810 MPa）；塑料成型平均收缩率（=0.55%）；塑件包容型芯的长度（mm）；塑料的泊松比（取0.35）；脱模斜度(取)；塑料与钢材之间的摩擦因数(查表3-6-2取0.21)；塑件再与开模方向垂直的平面上的投影面积（估算=910mm2）；型腔深度（mm）；=(矩形断面时，,为矩形断面制品的平均壁厚，、为塑件包住型芯的长度和宽度，估算取=7)。由和决定的无因次数，可由式（8-1）计算= 6.534 （8-1）由和决定的无因次数，可由式（8-2）计算=1.004 （8-2）所以，单个型腔的脱模力2+0.1A = =944.34N10.2 脱模机构的结构设计本塑件是一个塑料壳体，当充型完毕后，塑料随着温度的降低，开始收缩，紧紧地包住型芯，此时，需要有力对它作用，才能使它顺利脱模，考虑本塑件是壁高与壁厚之比值比较大，且表面精度要求较高，易发生变形。因此，在塑件顶面和侧壁下面适当布置顶出机构，使各个部分均匀受力。顶出机构的类型很多，按动力来源可以分为手动、机动、液压、气压等四种脱模机构；按模具结构形式又可分为一次脱模、双脱模、顺序脱模、二次脱模、浇注系统凝料脱模和带螺纹塑件脱模等。本次设计中脱模机构的动力来源可以选择机动脱模机构，利用注塑机往复运动所产生的力，对塑件进行脱模，这种脱模方式效率比较高，成本较低，故为广泛使用。而手动虽然成本不高，但是效率比较低，在一般情况下，模具都是应用于高速生产，比较讲究效率，通常情况下，很少使用。而液压和气压的脱模，在一定程度上，增加了安装与调试时间，降低生产效率，另一方面提高了生产成本，所以只有在机动脱模机构很难脱模或无法脱模的情况下，可以考虑液压和气压脱模。从模具结构选择脱模方式时应尽量越简单越好，而有些特定产品就要按特定的脱模方式进行脱模，如螺纹塑件脱模机构等。根据本塑件成型情况，可以选择一次脱模。一次脱模机构又称为简单脱模机构，凡在动模一边施加一次推出力，就可以实现塑件脱模的机构为简单脱模机构，通常包括推杆脱模机构、推管脱模机构、脱模板脱模机构和推块脱模机构等等。推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式，具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。由于有些顶出机构设在塑件壁厚的下面，需尺寸较小的顶出机构推出，故推杆是比较合适的顶出机构。在确保塑件质量与顺利脱模的前提下，推杆数量不宜过多，以简化模具和减少对塑件表面质量的影响；推杆与其配合孔一般采用H8/f7的配合并保证同轴度，配合长度取推杆直径的1.52倍，通常不小于10mm；推杆的位置应选在脱模力较大的地方以及塑件强度和刚度较大的地方，以免塑件损坏。根据塑件的形状分析，外侧壁厚为3mm,假设在外侧壁厚设置推杆为2mm，根数为9根，塑间内顶面由于有个直径为13mm的小孔,只能在周边设置推杆，2根直径为4mm的推杆，由于考虑推杆在复位的时候，与活动型芯发生干涉，特意把右上角的推杆位置在水平范围内离侧壁应小于5mm,避免推杆位置与侧型芯的水平投影重合，如图13所示。图13 推杆布置形式推杆直径确定后，进行校核，其公式（4-36）为=17.7MPa170 MPa即，故假设成立。11 侧向抽芯的设计当塑件上具有与开模方向不一致的孔或侧壁有凹凸形状时，除极少数情况下可以强制脱模外，一般都必须将成型侧孔或侧凹的零件做成可活动的结构，在塑件脱模前，先将其抽出，然后才能将整个塑件从模具中脱出。完成侧向活动型芯的抽出和复位的这种机构就叫做侧向抽芯机构。这种模具脱出塑件的运动有两种情况：一是开模时优先完成侧向分型和抽芯，然后推出塑件；二是侧向抽芯与塑件的推出同时进行。侧向分型的抽芯机构按动力来源可分为手动、气动、液压和机动四种类型。手动抽芯机构的结构简单，但劳动强度大，生产效率低，故仅适用于小型制品的小批量生产；液压或气动抽芯侧向分型的活动型芯可以依靠液压或气压传动的机构抽出。由于一般注塑机没有抽芯液压缸或气压缸，因此需要另行设计液压或气压传动机构及抽芯系统；机动抽芯是利用注塑机的开模力通过传动机构改变运动方向，将侧向的活动型芯抽出。机动抽芯机构的结构比较复杂，但抽芯不需人工操作，抽拔力较大，具有灵活、方便、生产效率高、容易实现自动化操作、无需另外添置设备等优点，由于本塑件上有三个小孔，不能顺利分模，需要侧向抽芯，综合上述分析，本设计选择机动抽芯机构进行抽芯。11.1 抽芯距与抽芯力的计算由于塑件带有两孔的外侧面要求精度比较高，不许留有任何痕迹，若要两个孔分别抽芯的话，将发生干涉，使塑件不能正常取出，故把它们做成一个整体并且覆盖差不多整个侧面，如图14所示。图14 活动型芯示意图需要抽芯长度S=26mm完成抽拔距S，滑块在开模方向所需移动的距离，即完成抽拔所需的开模行程 H=Sctg （11-1）由于塑件冷缩时，只有侧壁塑料包住型芯，也就是两个小孔的内壁与型芯接触，而两个小孔的内壁是柱状形的，没有脱模斜度；顶面是跟模具零件接触，大气压力所造成的阻力影响很小，可以忽略不计。所以这块活动型芯的抽拔阻力，也就是塑件收缩产生对侧型芯的摩擦力，即 = =0.212160=453.6 N 式中，抽拔阻力（N）；因塑件收缩产生对侧型芯的正压力（N）；塑件与型芯的摩擦系数（查表3-6-2取0.21）；塑件收缩对型芯单位面积的正压力，取=16MPa（P166）；=16(103+80.5+33)=2160 N。受力分析图如图15(a) 所示, (b)为力的封闭图，简化后的受力图为（c） (a) (b) （c）图15 受力分析图图中，抽拔阻力（N）；斜导柱对滑块的正压力（N）；导滑槽对滑块的正压力，即进行抽拔所需的开模力（N）；斜导柱对滑块的摩擦力（N）；导滑槽对滑块的摩擦力（N）；斜导柱的安装斜角（）。由图15(c)可得方程组： =+=-设摩擦因数为,摩擦角为，=tgc,将=、=、=tg 代入上式，可简化得：=不加润滑剂时，刚与刚之间的最大静摩擦力因数=0.15, =8.53 因为开模行程受到注塑机开模行程的限制，而且导柱工作长度的加长，会降低导柱的刚度，所以斜导柱斜角应综合考虑本身的强度、刚度和注塑机开模行程，在生产中斜角一般1520，最大不超过25。在本设计中，取=20。把=8.53,=20代入上式，得=557.93N，=272.16N，=71.43mm11.2 斜导柱圆形截面直径的计算相配合的斜导柱圆形截面直径d=10.1mm式中，弯曲力作用点距斜导柱伸出的部分跟部的距离，取=25mm；导柱材料的许用弯曲应力，取=137.2 MPa；侧抽芯时斜导柱所受的弯曲力，即斜导柱对滑块的正压力。11.3 斜导柱圆长度的计算斜导柱长度根据抽芯距、固定端模板厚度、斜导柱直径以及斜角大小确定，如图16所示图16 斜导柱长度示意图斜导柱总长 =+ =tan+tan+(510)mm式中，斜导柱总长（mm）； D斜导柱固定部分台肩直径；斜导柱斜角； S抽芯距（mm）。由下面所选的模架可知，h=20+20-3=37mm为了保证模具的安全及其寿命，斜导柱圆直径取d=16mm，台肩直径为D=20mm那么，=tan+tan+(510)mm =121.24+(510)mm 此选择推杆长度选择130mm11.4 斜滑杆的设计另一活动型芯斜滑杆如图17所示图17 斜滑杆示意内壁有一小孔，需要内侧抽芯才能分型，因此设置为斜滑杆外侧抽芯结构进行抽芯，右侧壁厚为s=2.5+1.5=4mm 而斜滑杆的另一端固定在推板上，推板的推程为h=80-(20+16)=44mm 故斜滑杆的斜角为=arctg=5.2为了安全起见，取=6由于斜滑杆的角度很小，受力不大，故对斜滑杆不进行力的校核。12 模温调节系统的设计塑料在成型过程中，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，而且还容易造成溢料和粘模；温度过低，则熔体流动性差，塑件轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。当模温不均匀时，型芯和型腔温差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。通常温度调节包括冷却系统和加热系统两种。由于各种塑料的性能成型工艺不同，对模具温度的要求也不同。一般注塑到模具内的塑料温度为200左右，熔体固化成为制品后，从60左右的模具内脱模内，温度的降低依靠在模具通入冷却水将热量带走。本设计产品材料为ABS塑料，在注塑成型时，黏度低，流动性好，要求模具温度（一般低于80）较低，通过调节水的流量就可以调节模具的温度，因此仅需要设置冷却系统即可。12.1 冷却系统的设计冷却系统的设计原则：a.冷却回路数量应尽量多，冷却通道孔径要尽量大；b.冷却通道的布置应合理；c.冷却回路应有利于减少冷却水进、出口水温的差值；d.冷却回路结构应便于加工和清理；e.冷却水道至型腔表面的距离应尽可能相等；f.冷却水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不牢，影响塑件的精度。1) 冷却时间的计算本塑件材料为ABS塑料，其冷却时间的经验计算公式为：t=ln式中，制品的厚度（mm）；塑料扩散率（mm/s）,查模具设计基础及模具CAD表9-2得，=0.080；成型温度（）；m模具温度（）；脱模温度（）。已知：=3 mm，=0.080 mm/s. 取m=50，=230，=80制品达到80时所需的冷却温度为t=ln=ln=31.12s在一个注射成型周期中，注射熔料的时间为1.6 s,选取取模时间为 15 s,所以注射成型一次所需的时间为= t+=31.12+1.6+10=42.72s,则一个小时成型次数为3600/42.7284（次）。每次的注塑容量为： v=22.9cm，密度为1.09g/cm，则每次注塑的质量为24.96g所以一个小时内注入模具内的塑料量为24.9684=2096.64g/h=2.097kg/h2) 冷却管道传热面积的简易计算如果忽略模具因空气对流、热辐射与注射机所散失的热量，假设塑料熔体在模具内释放的热量全部由冷却水带走，则模具冷却时所需冷却水的体积流量可按下式计算：（12-1）式中，冷却介质的体积流量（/min）； m单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量（kg /min）；单位质量的塑料制品在凝固时所放出的热量（kJ/kg）；冷却介质的密度（kg/）；冷却介质的比热容kJ/(kg)；冷却介质出口温度（) ；冷却介质进口温度（) 。 (1) 塑料制品在固化时每小时释放的热量Q 查模具设计基础及模具CAD表9-4得，ABS塑料的单位热流量=4.010 kJ/kg，故 Q=m=2.0974.010=0.83810kJ/h(2) 冷却水的体积流量由于水的热容量大，传热系数大，成本低，故本设计中选择水作为冷却介质，水的密度为1000kg/，=4.187 kJ/(kg) ，取=24,=20, 由式（10-1）得：=0.8310/min(3) 冷却管道直径d 查模具设计基础及模具CAD表9-1,为使冷却水处于湍流状态，取d=8mm (4) 冷却水在管道内的流速 =0.28m/s (5) 冷却管道孔壁与冷却介质的传热膜系数h 查表4-27,取f=6.84(水温为25)h= =0.682410 kJ/(h) 式中，与冷却介质温度有关的物理系数；冷却介质在一定温度下的密度（kg/）。 (6) 冷却水管总传热面积A 由式（4-94）得A=0.0044 (7) 模具上应开设的冷却管道的孔数为=1（孔）从计算结果看，因塑件小，单位时间内注塑量小，所需的冷却水道也比较小，但一条冷却水道是不可取的，冷却不均匀。考虑到本模具内部比较复杂，侧型芯和推杆占了大部分面积，很难设置水道，故选择了以下布置形式，冷却回路采用最简单的直流冷却回路即可，如图12-1所示。图12-1 冷却水道布置形式13 数控程序的编制这次设计只对拉料杆进行G代码语言程序的编制，零件的工程图如图18所示：图18 拉料杆1) 根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线(1）对轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持外圆，使工件伸出卡盘100mm，一次装夹完成粗精加工。(2）工步顺序粗车端面及外圆，留精车余量。精车外圆到尺寸。2) 选择机床设备根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。故选用CK0630型数控卧式车床。3) 选择刀具根据加工要求，选用两把刀具，T01为90粗车刀，T02为90精车刀。同时把两把刀在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。4) 确定切削用量切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。5) 确定工件坐标系、对刀点和换刀点确定以工件左端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系，如图19所示。数控程序：N0010 G90 X10 Z100N0020 G00 G41 X5 M03 S50 T01 D01N0030 G01 Z5 F100 M08N0040 G00 X10 Z100N0050 M06 T02N0060 G41 G91 G00 Z-2.5 D02N0070 G01 X-5N0080 G02 X1.75 Z-2.97 R2N0090 G01 Z-0.28N0100 G03 X1.25 Z-1.25 R1.25N0110 G01 Z-78N0120 G00 X1 Z3N0130 G01 X-0.5N0140 G01 Z-2.5N0150 G02 X0.5 Z-0.5 R0.5N0160 G00 X2N0170 G01 Z-5N0180 G01 X-5N0190 G00 X10 Z90 M09N0200 M05N0210 M026)加工工艺表19 工艺流程表序号工序名称加工内容及要求设备12345678下料车削车削车削车削热处理磨削钳工圆钢 15120mm作坯料车端面，打中心孔粗车大头外圆及端面粗车小头外圆及端面精车小头外圆及端面淬火、表面硬度为5055HRC加心轴粗磨各外圆至图纸要求研磨拉杆表面车床C6136车床C6136

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