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机械毕业设计全套
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MJZ02-016@卷连门配件注塑模设计,机械毕业设计全套
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卷连门配件注塑模设计 - 1 - 前 言 塑料 是工业产品生产用的重要工艺装备，它是以其自身的特殊形状通过一定的方式使其原材料成型 。 现代产品生产中，模具由于其加工效率高 、 互换性好 、 节省原材料，所以得到广泛的应用。 按成型的对象和方式来分，模具大致可以分为三类：金属板料成型模具，如冷冲压模；金属体积成型模具，如锻 造模 、 粉末冶金模 、 压铸模；非金属材料成型模具，如塑料模 、玻璃模 、 陶瓷模等。其中使用量最大的是冲压模和塑料模，约占模具总量的 80%左右。 模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。模具技术能促进工业产品的发展和质量的提高， 并能获得极大的经济效益，模具是“效率放大器”，用模具生产的产品的价值往往是模具价值的几十倍 、 上百倍。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本把模具誉为“进入富裕社会的原动力”。 模具工业在我国已经成为国民经济发展的重要基础工业之一。国民经济的支柱产业如机械 、电子、汽车、石油化工和建筑业等都要求模具工业的发展与之相适应，都需要大量模具，特别是汽车、电机、电器、家电和通信等产品中 60%-80%的零部件都要依靠模具成型。我国石化工业一年生产 500多万吨聚 乙烯、聚丙烯、和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具 成形，做成制品，用于生产和生活的消费。 生产建筑业用的地砖墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具，生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料的模具成形。 正因为此，我国非常重视模具工业的发展，重视模具技术的提高。早在 1984年就成立了全国模具工业协会。 1989年在国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，模具就被列为机械工业技术改造序列的首位。 1997年以来，又相继把模具及其加工技术和设备列入当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录。所有这些政策的制定和贯彻，都极大地推动了我国模 具工业的发展。 经过多年的建设与努力，我国的模具工业已初具规模，取得了相当的成就。到目前为止，我国已制定了模具技术的研究和开发，目前从事模具技术研究的机构和院校已达 30余家，从事模具技术教育和培训的院校已超过 50多项、为我国的经济建设输送了大批人才，并同时取得了一大批成果。其中获得国家重点资助建设的有华中科技大学模具技术国家工程研究中心和郑州大学橡塑模具国家工程研究中心等，在模具 CAD/CAMCAE技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成形与快速模技术、 新型模具材料等反方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩 短模具技术制造周期等方面做出了贡献。 nts 卷连门配件注塑模设计 - 2 - 目 前，国内已可制造具有自动冲切、叠压、铆合、计数、分组和安全保 护等功能的铁芯精密自动叠片多功能模具， 生成的电机定转子双回转叠片硬质合金级进模的步距精度可达 2 m ，寿命达到 1亿次；电视机、空调、洗衣机等家用电器所需的塑料模具基本上可立足于国内生产。在精度方面，塑料的尺寸精度可达 IT6、 IT7级，型面的表面粗糙度达到aR0.05-0.025 m 。模具 使用寿命达 100万次以上。 我国现已拥有模具企业 1.8万家，仅浙 江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业就达数千家，成为国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。 2001年我国模具工业产值约为 300多亿元人民币，折合 30多亿美元，并出口 1.88亿美元。 可以预言，随着工业生产的不断发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的成就，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工 设备中的比重比较低；CAD/CAM/CAE技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、 精密、复杂和长寿命模具依赖进口。我国未来模具技术发展趋势可以归纳为以下几点： （ 1） 全面推广应用 CAD/CAM/CAE技术 模具 CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。由于产品的更新换代日趋频繁，产品精度要求越来越高，形状越来越复杂，对模具的要求也越来越高。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着计算机技术的发展和进步，已基本具备了普及 CAD/CAM/CAE技术的条件 . （ 2） 不断提高模具标准化程度 为了适应模具生产的需要，缩短模具制造周期， 降低制造成本，模具标准化工作十分重要。经过一段时期的建设，我国模具标准件使用覆盖率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。为了适应模具工业发展，模具标准化工作必将加强，模具标准化程度将进一步提高，模具标准件生产也必将得到发展。 （ 3） 优质材料及先进表面处理技术的应用为了提高模具的使用寿命，提高产品的制造质量，优质材料及先进表面处理技术将进一步受到重视，国内外模具材料的研究工作者对模具的工作条件、失效形式 和提高模具使用寿命的途径进行了大量的研究，并开发出了许多使用性能好、加工性好、热处理变形小的模具材料，如预硬钢、耐腐蚀钢等 。 模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法如：渗碳、渗氮、渗硼、渗鉻，渗钒外，应发展设备昂贵、工艺先进的气象沉积、等离子喷涂等技术。 nts 卷连门配件注塑模设计 - 3 - （ 4） 模具制造技术的高效、快速、精密化 随着模具制造技术的发展，许多新的加工技术、加工设备不断出现，模具制造手段越来越丰富，越来越先进。 快速原形制造（ RPM）技术是美国首先推出的，被公认为是继 NC技术之后的一次技术革命。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，根据零件的 CAD模型，快速自动完成复杂的三维实体（模型）制造。采用这种方法制造技术模具，从模具的概念设计到制造完成，仅为传统加工方法所需时间的 1/3和成本的 1/4左右。 国外近年来发展的高速铣削加工，其主轴转速可达 40000100000r/min，快速进给速度可达到 3040m/min，加速度可达 1g，换刀时间可提高到 s21 ，加工模具的硬度可达 60HRC，表面粗糙度可达 mRa 1。 高速切削加工与传统切削加工相比具有加工效率高、温升低（加工工件只升高 3 C ） 、热变形小 等 优点。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。高速铣削加工促进了模具加工技术的发展，特别是对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。 电 火花铣 削 加工技术使用高速旋转的简单的管状电机作三维霍尔维轮廓加 （像数控铣一样），因此不再需要制造复杂的成形电极，这显然是电火花成形 加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床进行模具加工。 （ 5） 逆向工程技术 采用逆向工程技术，可以快速、正确地把复杂的实物复制出来，同时也可通过 实物制造模具进行复制。目前我国已有许多模具厂家拥有高速扫描机和模具扫描系统，该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的研制制造周期。逆向工程将在今后的模具生产中发挥越来越重要的作用。 （ 6） 模具研磨抛光的自动、智能化 模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的 质量对 模具使用 寿命、 制件外观质量等方面均有 较大的影响，目前我国仍以手工研磨抛光为主，不仅效率低（约占整个模具周期的 1/3），且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。 注射成型是热塑性塑料成型的一种主要方法。它能一次成型形状复杂、尺寸精确、 带有金属或非金属嵌件的塑 件 。注射成型的成型周期短、生产率高、易实现自动化生产。到目前为止，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型的方法成型，一些流动性好的热固性塑料也 可用注射方法成型。 注射成型的特点是所用的注射设备价格较高，注射模具的结构复杂，生产成本高， 不 适合于单件小批量塑 件 的生产。 nts 卷连门配件注塑模设计 - 4 - 第 一 章 塑件 结构工艺性 的设计 塑件的结构工艺性是指塑件在满足使用要求的前提下，其结构应尽可能符合成型工艺要求，从而简化模具结构，降低生产成本。在进行塑件结构设计时，应考虑以下几方面的因素： （ 1） 塑料的物理与力学性能、电性能、耐化学腐蚀性能和耐热性能等。 （ 2） 塑料的成型工艺性，如流动性、收缩率等。 （ 3） 模具的总体结构，特别是抽芯与脱模的复杂程度。 （ 4） 模具零件的形状及其制造工艺。 （ 5） 塑件的外 观质量。 塑件结构工艺性的内容很多，主要内容如下： 1 塑件尺寸、精度及表面粗糙度 （ 1） 尺寸 塑件尺寸的大小取决于塑件的流动性。流动性差，塑件尺寸不可过大，以免不能充满型腔可形成熔接痕，影响塑件外观和强度，此外成型设备，模具尺寸及脱模距离等也会影响塑件的大小。 （ 2） 精度 影响塑件精度的因素很多，除与模具制造精度和模具磨损有关外，还与塑料收缩率的波动、成型时工艺条件的变化等有关，所以塑件的尺寸精度一般不高。 （ 3） 表面粗糙度 塑件的表面粗糙度aR一般为 0.8-0.2 m ,而模具的表面粗糙度数值要比塑件低 1-2级。 2 壁厚 塑件的壁厚主要取决于塑件的使用要求，但壁厚的大小对塑料的成型影响很大，壁厚过小，成型时流动阻力大，难以充型；壁厚过大则浪费材料，还易产生气泡、缩孔等缺陷，因此必须合理选择塑件壁厚。 同一塑件壁厚应尽可能一致，否则会因冷却或固化速度不均而产生 内应力，影响塑件的使用。 当 塑件壁厚不一致时，应适当改善塑件结构。 3 形状设计 塑件的形状在满足使用要求的前提下，应使其有利于成型，特别是应尽量不采用侧向抽芯机构。因此 ，塑件设计时应尽可能避免侧向凹凸或 侧孔。某些塑件只要适当地改变其形状，即能避免使用侧向抽芯机构，使模具结构简化。 nts 卷连门配件注塑模设计 - 5 - 有些塑件内侧 凹 陷或 凸 起较浅并有圆角时，可采用整体式 凸 模并强制脱模的方法，例如聚丙烯，聚乙烯等塑料当陷或起小于 5%时即可强制脱模。大多数情况下塑件侧 凹 不能强制脱模，此时应采用侧向分型抽芯机 构 模具。 4 孔的设计 孔设计时应不能削弱塑件的强度，在孔与孔之间、孔与壁之间应留有足够的距离。塑件上固定用孔和其他受力孔的周围可设计一凸边或凸台来加强。 5 脱模 斜度 为了克服塑件因冷却收缩产生的包紧力，方便脱 模，塑件内外表面在脱模方向应设计一定的脱模斜度，塑件上脱模斜度的大小与塑件的性质、收缩率、摩擦系数、塑件壁厚及几何形状有关。 6 圆角 为了避免应力集中，提高塑件的强度，便于塑件熔体的流动和塑件脱模，在塑件的内外表面的各连接处均应设计过渡圆弧。 本塑件是 卷连门配件 ，其材料采用的是聚 乙 烯（ PE），生产类型为大批量生产。 1.1 塑件工艺分析及结构设计 若要将聚合物加工成具有一定功能用途的塑料制件，除了要选用合适的塑料材料外还必须考虑塑料制件的加工工艺性。影响成形件误差的主要原因是塑料收缩率的波动、模具使用的磨 损、成形制品脱模后的收缩、模具制造及装配的误差。 为了便于脱模，并防止脱模后刮伤制品表面，要求有一定的脱模斜度，脱模斜度的大小取决于塑料的收缩率、制品的形状及厚度。制品上所有的角均采用圆角过渡， 既安全又改善了熔体在型腔的流动性，有利于充型，避免出现熔合线。 1.1.1 塑件成形方法： 热塑性塑料的成形方法主要有挤塑成形、注塑成形、压塑成形、浇注成形等。本塑件采用注塑成形方法。 1.1.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 1）结构分析： 从零件图上分析，该零件总体形状为长方形，在高度为 17mm的长方形凸台 上有一直径为 mm5.1 的圆孔。因此，模具设计时必须注意设置侧向分型抽芯机构，该零件属于中等复杂程度。 2）尺寸精度分析：该零件的所有尺寸都未注公差尺寸，由塑料模设计及制造表nts 卷连门配件注塑模设计 - 6 - 2-5常用材料模塑件公差等级和选用（ GB/T14486-1993），可选得聚乙烯 PE的未注公差尺寸等级为 MT7级，由以上分析可见，该零件的尺寸精度要求不高，对应的模具相关的零件的尺寸加工可以保证。 3）表面质量分析：该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。 综上分 析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。 1.1.3 注塑成形塑件工艺结构设计： 在注塑成形塑件设计过程中应该尽量避免凸凹台，然而本塑件 凸台 薄 壁上有圆孔，所以其成形模具中必须设计侧向抽芯结构。 1）脱模斜度 塑件在模具注塑成形过程中，塑料从熔融状态转变为固态状态将会产生一定量的尺寸收缩，从而使塑件紧紧的包围在模具型芯或型腔中的凸起部分，为此必须考虑塑件内外壁有足够的脱模斜度。查塑料模具设计及制造表 2-11得热塑性塑料 PE的脱模斜度为： 型腔： 25 45 型芯： 20 45 综合考虑本塑件的工艺特性，塑件内表面和外表面的脱模斜度都选为 30。 2） 塑件壁厚 塑件的壁厚是最重要的结构要素，是塑件设计时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚要求尽量分布均匀否则会导致塑件各部分固化收缩不均匀，易在塑件上产生气孔、裂纹、以及内应力及变形等缺陷。 塑件的壁厚与流程有关，因为各种塑料在其常规工艺参数下，流程大小还与塑件壁厚成正比。壁厚则其流程长，查模具设计大典表 8.5-8，由壁厚与流程关系式计算相应的塑件最小壁厚 minS = 6.0)5.0100( L= 6.0)5.01 0 0 585106( =1.26mm 式中 minS 最小壁厚 (mm) L 流程 (mm) 热塑性塑料 PE的壁厚一般为 0.6 7.6mm,而从塑件的壁厚来看，最大处是 3 ，最小处是 1.5 ，塑件的壁厚在材料允许的范围之内且较均匀，有利于零件的成型加工。 1.2 塑件材料的性能 nts 卷连门配件注塑模设计 - 7 - 1.2.1 塑件材料的使用性能 聚 乙 烯 是热塑性材料，质软，机械性能较差，表面硬度低，成型性能好，粘度与剪切速率关系较大，成型前可不预热， 化学稳定性较好，但不耐强氧化剂，耐水性好，适用于薄膜 、 管 、 绳 、 容器 、 电器绝缘零件，日用品等。 1.2.2 塑件材料的加工特性 （ 1） 结晶 型 塑料，吸湿性小 ； （ 2） 流动性极好，溢边值 0.02mm左右； 流动性对压力变化敏感； （ 3） 可能发生熔融破裂，与有机熔剂接触可发生开裂； （ 4） 加热时间过长则发生分解、烧焦； （ 5） 冷却速度 慢，因此必须充分冷却，宜设冷料穴，模具应有冷却系统； （ 6）成型收缩 率 范围大，收缩 值 大，取向性强 ，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温，保持冷却均匀、稳定； （ 7） 宜高压低温注射 ，料温 均匀 ， 填充速度应快，保压充分； （ 8）不宜用直接进料口，否则易增大内应力，或产生收缩不匀，取向性明显，变形增大，应注意选择进料口校园与数量，防止产生缩孔、翘曲变形； （ 9）质软易脱模，塑件有浅的侧凹槽时可强行脱模 1.2.3 塑件材料的物理性能、热性能 密度 g/cm3 0.94 0.97 质量体积 cm3/g 1.03 1.06 吸水率 24h 150 200 200 250 250 300 300 400 导柱直径 d 16 16 18 18 20 20 25 25 30 根据动模板尺寸： 502160 ，选 定导柱直径 d =16mm 。 nts 卷连门配件注塑模设计 - 23 - 2） 导柱配合精度 导柱 工作部分的 配合 精度采用间隙配合 H7/f7，表面粗燥度为 Ra0.4 m ；导柱固定部分配合精度采用 过渡配合 H7/k6,表面粗糙度 Ra0.8 m 。 3）材料 导柱必须具有足够的抗 弯强度，且表面要耐磨，芯部要坚韧，因此导柱的材料选用碳素工具钢（ T8A）淬火处理，硬度 50 55HRC。 4） 导柱的长度通常高出凸模端面 6 8mm,以免在导柱还未导正时 ， 凸模就先进入型腔与其碰撞而破坏。为了便于导柱顺利进入导套，导柱的端面应该设计成锥形。 5.1.2 导套设计 （ GB/T4169.2-1984） 导套是与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆套形零件。 导套有直导套和带头导套两种形式，本设计中采用带头导套。导套的材料选为 ： T8A，淬硬 HRC50 55。导套内外圆柱面表面粗燥度都取为 Ra0.8 m 。 导套孔的滑动部分按 H7/f7间隙配合，导套外径按 H7/k6 过渡配合。 5.2 定位机构设计 为了便于模具在注射机上安装以及模具浇口套与注射剂的喷嘴孔精确定位，应在模具上（通常在定模上）安装定位圈，用于与注射机定位孔匹配。定位圈除了完成浇口与喷嘴孔的精确定位外，还可以防止浇口套从模具内滑出。 定位圈有标准定位圈和特殊定位圈两种，本设计中采用特殊定位圈，定位圈的材料选用 45中碳钢，经正火处理，硬度为 250 280HBS。 nts 卷连门配件注塑模设计 - 24 - 第六章 脱模机构设计 注塑成形每一循环中 ,塑料制品必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出制品的装置称为脱模结构也称推出机构。 脱模机构设计原则： 1）保证塑件不因顶出而变形损坏及影响外观，这是对脱模机构最基本的要求。在设计时必须正确分析塑件对模具黏附力的大小和作用位置，以便选择合适的脱模方式和恰当的推出位置，使塑件平稳的脱出。同时推出位置应尽量选择在塑件的隐蔽处，使塑件外表面尽量不留推出痕迹。 2）为使推出机构简单、可靠，开模时应使塑件留于动模，以利于注塑机移动部分的顶 杆推出塑件。 3）推出机构运动要准确、灵活、可靠，无卡死与干涉现象。机构本身应该有足够的刚度、强度和耐磨性。 6.1 脱模力的计算 将制品从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力称为脱模力，此外，理论分析和实验证明，脱模力的大小还与制品的厚薄及几何形状有关。 脱模力计算公式为： bce QQQ （式 9.6-1） 式中 cQ 制品对型芯包紧的脱模阻力（ N） bQ 使封闭壳体脱模所需克服的真空吸力（ N），bQ bA1.0这里 0.1单位aMP，bA为型芯的横截面积 2mm 。 本课题中，制品对型芯包紧的脱模阻力cQ可按薄壁矩形盒类制品收缩脱模力的实用计算式（ 9.6-23）计算，公式为： thTTEfQjfcc )(1 2 K （式 9.6-23） 式中 E 塑料的拉伸弹性模量 MPa ； K 脱模斜度系数； cf 脱模系数； nts 卷连门配件注塑模设计 - 25 - 塑料的线性膨胀系数（ 1/）； fT 软化温度（）； jT 脱模顶出时的制品温度（）； t 制品厚度（ mm ）； h 脱模方向型芯高度（ mm ）。 由中国模具大典表 9.6-2确定有关 PE材料制品的脱模力计算参数： Pa9.0 GE ，-15 C1012 ， cf =0.45， fT =75， jT =55，由图 9.6-4，在 1 处得 K =0.95，由制品结构可知bQ=0。 矩形边长为： mml 25 , mmb 12 ，按公式（ 9.6-25 ）计算当量折算直径：mmbld k 5.18)1225(5.0)(21 ，由 2.63/5.18/ td k 20可知该制品属于薄壁矩形盒，由式（ 9.6-23）可得： NthTTEfQQ jfcce1.565101.56512173)5575(109.0101245.095.012)(12K2356.2 推出机构形式的确定 常用得推出机构形式有：推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、推块推出机构、联合推出机构及其他特殊推出机构。本制品为薄壁的容器塑件， 采用推杆推出机构。 6.3 推出零件尺寸的确定 6.3.1确定推杆直径 根据压杆稳定公式可得推杆直径（ mm ）的公式： 412nEQlKd e (式 9.6-34) 式中 d 推杆最小直径 (mm )； K 安全系数 ，通常取 K =1.5 2； l 推杆长度（ mm ）； eQ 脱模力（ N）； n 推杆数目； E 钢材的弹性模量。 nts 卷连门配件注塑模设计 - 26 - 根据模架结 构形状尺寸，初步确定推杆长度为 l =125mm ， n =3，代入公式得： mmnEQlKd e 9.1101.23 1.5652512 4152412 取推杆直径为 2mm 。 由式（ 9.6-35）进行强度校核 ： 6023 1.56544 22 dn Q ecMPa T8A的 240sc，故 d =2mm 符合要求。 nts 卷连门配件注塑模设计 - 27 - 第七章 侧向分型与抽芯机构设计 7.1 侧向分型和抽芯机构的类型 由于本塑件凸台上 有两个圆柱 通 孔 ,它们均垂直于脱模方向，阻碍了成型后塑件从模具中脱出。因此，成型凸台的 孔 必须做成活动的型芯，即必须设置侧向抽芯机构。 分型和抽芯机构按动力来源可以分为手动、机动、气动或液压三大类。本套模具采用机动抽机构中的斜销分 型抽芯机构。 机动侧向分型抽芯机构的方法是开模时依靠注塑机的开模力，通过传动零件将侧型芯抽出。机动抽芯机构具有较大的抽芯力、抽芯距大、生产率高、操作简单等优点。 7.2 抽拔距的确定 抽拔距是指侧型芯 或侧滑块 从成型位置抽 拔或分开至 不防碍制品 脱模 的距离。一般抽拔距应大于制品的侧孔深度或凸台高度的 2 3mm 。 抽拔距的计算公式为： 1SS 2 3mm 式中 S 分开拼合凹模所需的抽拔距（ mm ）； 1S 侧凹分开至不影响制品脱模的距离（ mm ）。 本塑件上 二 处 通 孔位于塑件的同一侧， 所以将十个小芯子置于同一滑块上， 其中 通孔深为 5mm ，则根据公式 (9.7-1)可得 1SS 2 3mm =5+2 3mm =7 8mm 取 S =8mm 。 7.3 抽拔力的计算 塑料制品在冷凝时收缩会对型芯产生包紧力。抽芯机构所需要的抽拔力，必须克服因包紧力所引起的抽拔阻力及机械滑动的摩擦力，才能把活动型芯抽拔出来。在抽拔过程中，开始抽拔的瞬时，使制品与侧型芯脱离所需的抽拔力称为起始抽拔力，以后为了使侧型芯抽到不妨碍制品推出的位置时，所需的抽拔力称为相继抽拔力，前者比后者大。因此，计算抽拔力以计算起始抽拔力为准。 7.3.1 影响抽拔力的因素 nts 卷连门配件注塑模设计 - 28 - 1） 侧型芯成型部分的表面积及几何形状。型芯成型表面积越大，越复杂，其包紧力也越大，所需的抽拔力也越大。 2） 塑料的收缩率。塑件的收缩率越大，对型芯的包紧力也越大，所需的抽拔力也越大。 3） 制件的壁厚。包容面积相同，形状相似的制品，薄壁制品收缩小，抽拔力也小，相反，厚壁制品抽芯力大。 4） 塑料对型芯的摩擦系数。塑料对型芯的摩擦系数与塑料特性、型芯的脱模斜度、型芯表面的粗糙度、润滑条件及型芯表面加工的纹向有关，摩擦系数越大，抽拔力越大。 5）在制品同一侧面同时抽芯的数量。在制品同一侧 面有两个以上型芯，采用抽芯机构同时抽芯时，由于制品孔间距的收缩较大，所以抽拔力也大。 6） 成型工艺参数。注射压力、保压时间、冷却时间对抽拔力影响较大。当注塑压力小，保压时间短，抽拔力较小；冷却时间长、制品收缩基本完成，则包紧力大。所以抽芯拔也大。 7.3.2 抽拔力的计算 抽拔力的计算与脱模力的计算相同，于是有： NthTTEfQ jfcc7.495173)5577(109.0101245.010)(1035（式 9.6-13） NQb 0 则 NQQQbce 7.4957.4 斜导柱的设计 斜 导柱侧抽芯机构结构紧凑、制造方便、动作可靠，适用于这种抽拔力与抽芯距不大的分型机构。 7.4.1 斜导柱的受力分析和强度的计算：（中国模具设计大典 P442） 1） 受力分析 斜导柱有一定的安装斜角 ，随着安装斜角 的增大，所需要的开模力 P和斜导柱受到的法向分力随之增大。但如果 角过小，会使机构处于自锁状态，也不能开模。本套模具中的斜导柱的安装斜度为 22。 取钢材零件之间摩擦系数 f =0.1，由于斜导柱采用的是 T10A制造，需用弯曲应nts 卷连门配件注塑模设计 - 29 - 力 MPapb 155，弯曲作用力由（中国模具设计大典）式（ 9.7-20）得 Nff QN 1.59022c o s1.022t a n1.021 7.495c o st a n21 22 2）斜导柱的强度计算 当斜导柱从制品中抽拔时，法向力 N使斜导柱受到力臂 Lc的弯曲力矩。固定端的最大弯矩cNLM max，在危险截面上的最大弯曲应力zWM maxmax ，式中 zW 为斜导柱的抗弯截面模量，由于斜 导柱采用的是圆形截面所以， 33 1.032 ddW z 。 斜导柱的直径计算： (中国模具设计大典公式 9.7-18) mmNldpb4.9155 221.59010103/13/14 式中 ,4l 为斜销的有效长度， mmSl 62.2122s in/8s in/4 ，取 mml 224 。在这里取斜导柱的直径为 10mm . 斜导柱的强度条件式为 : M P adNlWM pbz1558.129161.0 221.5901.0 334m a xm a x 式中 max 危险截面上的最大弯曲应力； maxM 最大弯矩； zW 斜导柱的抗弯截面模量； pb 许用弯曲应力。 7.4.2 斜销长度和最小开模行程计算 斜销的长度应根据抽拔距、斜销直径及其斜角的大小确定，其计算公式为： mmSdhDlllllL2.53522s i n822t an21022cos2022t an214)105(s i nt an2cost an254321式中 L 斜销总长度（ mm ）； D 斜销固定部分大端直径（ mm ）； nts 卷连门配件注塑模设计 - 30 - h 斜销固定板厚度（ mm ）； d 斜销直径（ mm ）； 斜销的斜角（）； 取斜销长度为 55L mm 。 7.5 滑块与导滑槽设计 1） 滑块与侧抽芯的连接方式设计 该模具的侧向抽芯机构用于成型塑件的侧向孔，由于侧向孔的尺寸较小，考虑到型芯强度和装配问题，采用组合式结构。将型芯单独制造，这样既可节省优质钢材，又方便加工和方便修配更换。 十个型芯，可用加压板固定， 2） 滑块的导滑方式 为使模具结构紧凑，降低模具装配复杂程度，拟采用整体式滑块和整体式导 滑槽形式。 为提高滑块的导向精度，装配时可对导向槽或滑块采用配磨、配研的装配方法。 3） 滑块的导滑长度和定位装置设计 该零件由于侧抽芯距较短，故导滑长度只要符合滑块在开模时的定位要求即可。滑块的定位 采用弹簧 的弹力使滑块停靠在挡板上而定位，弹簧的弹力应是滑块自重的 1.5-2倍 。 7.6 楔紧块的设计 7.6.1 楔紧块的结构形式 模具闭模后，斜销不能使滑块完全复位，且斜销也不能承受熔体施于滑块的侧向推力，为此须设置楔紧块。本设计中，综合考虑模具结构和侧抽芯的要求，采用一对楔紧块，使其中心对称，可保证楔紧机构的强度。楔紧块用螺钉 ，销 固定于 定 模板上，这样制作容易，调整方便，易于更换。 7.6.2 楔紧块的楔角 楔紧块的楔角应略大于斜销的斜角（一般为 2 3），这样才能保证在模具开模过程中楔紧块始终能 先一 步避开滑块的后退动作 ，否则斜销将无法带动滑块。从前面知道斜销的斜角为 22，故选楔紧块的楔角为 25。 nts 卷连门配件注塑模设计 - 31 - 第八章 温度调节系统的设计 在塑料注塑成形中，注塑模具不仅是塑料熔体的成形设备，还起着热交换器的作用。模具温度调节系统直接影响到制品的质量和生产效率。 本塑件在注塑成型时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统，是否需要冷却系统可以做如下的设计计算。 8.1 求塑件在固化时每小时释放的热量 Q 设定模具平均工作温度为 40，用常温 20的水作为模具 冷却介质，其出口温度为30，产量为 (粗算每 2min1套 )3kg/h。查中国模具设计大典表 9.8-4得聚 乙 烯的单位热流量为 1Q = 22 101.8109.6 KJ/kg hKJWQQ /1007.2109.63 221 8.2 求冷却水的体积流量 由中国模具设计大典式（ 9.8-15）得 m in/102.0)2072(10554.21060/102 . 0 7)( 363322111 mc WQq V 式中 Vq 冷却介质的体积流量（ m3 /min）； W 单位时间内注入模具中的塑料重量（ kg/min）； 1Q 塑件在凝固时所放出的热量（ J/kg）； 冷却介质的密度（ /mm3 ）； 1c 冷却介质的比热容 J/（ C） ； 1 冷却介质的出口温度（）； 2 冷却介质的进口温度（）； 查中国模设计大典表 9.8-1冷却水的稳定湍流速度和流量，可知所需的冷却水管直径非常小，加之，塑件材料 PE冷却速度快，要求浇注系统及冷却系统的散热应缓慢，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。 nts 卷连门配件注塑模设计 - 32 - 第九章 标准模架的选用 模架是设计、制造塑料注射模的基础部件。标准中规定， 除了派生型模架， 中小型模架的周界尺寸范围为： mmmm 900560 ，并规定其模架结构型式为四种型号，即基本型，A1、 A2、 A3、 A4四 个品种；本模具选用 A2型， 模板周界尺寸 mmmm 250160 ， 导柱正装，模具结构 采用侧浇口 推杆推出 。 浇口套也可选标准件，因为注塑机喷嘴口直径为 4，查塑料模具设计 P47 表 4-1选择进料口直径为 5的浇口套。具体结构见模具装配图。 nts 卷连门配件注塑模设计 - 33 - 第十章 注塑机参数校核 10.1 最大注塑量校核 注塑机的最大注射量是指柱塞或螺杆在作一次最大注射行程时，注射装置 所能达到的最大注出量。目前我国已统一规定用加工聚苯乙烯塑料时注射机一次所能注出的公称容积来表示。为了保证正常的注射成型，选择注射机时， 注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好在最大注塑量的80 。所以，选用的注塑机最大注塑量应满足 在一般情况下，仅对最大注射量进行校核，但对热敏性塑料还应注意注射机能出处理的最小注射量，因为每次注射量太小时，塑料在料筒内停留的时间会过长，导致塑料高温分解，从而降低塑料的质量和性能。其最小注射量应不小于额定注射量的 20。 0.8M机 M塑件 M浇式中： M机 注塑机的最大注塑量， g； M塑件 塑件的体积， g，该零件 M塑件 29.6g M浇 浇注系统体积， g，该零件 M浇 10 3cm 。 故 M机8.0 浇塑件MM 8.0 106.29 49.5 3cm 此处选定的注塑机注塑量 无要求 ,所以满足要求。 10.2 锁模力校核 锁模力是指注射机的锁模装置对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料溶体充满模具型腔时，沿锁模方向会产生一个很大的作用力，此力总 是力图使模具沿分型面胀开。为此，注射机的额定锁模力必须大于型腔内塑料熔体压力与塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和（即注射面积）的乘积。 一般，闭模时要从模外加大于型腔内压力一倍以上的锁模力。 F锁机 P模A 式中： P模 熔融型料在型腔内的压力（ 20MP 40MP）； A 塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算为 10508 2mm ； F锁机 注塑机的额定锁模力， KN。 nts 卷连门配件注塑模设计 - 34 - 故 KNAPF112.208.50240)69(5.15.1225.185.122122540 22 模锁机 此处选定的注塑机为 500KN，满足要求。 10.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 9.3.1 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸的拉杆间距相适应： 模具长宽拉杆面积 即 160250 3003 00 故满足要求。 9.3.2 模具闭合高度校核 本模具的闭合高度为 mmH 178 ， SZ-68/500型 注射机 所允许模具的 最小闭合厚度 为mmH 100min ，最大厚度为 mmH 300max ， 即 模具满足 maxmin HHH 的安装条件 。 10.4 开模行程校核 开模行程 校核与注射机合模装置的结构类型有关。本模具采用的液压 -机械合模装置 ，注射机合模装置的工作行程是曲肘机构的冲程，其最大开模行程由曲肘机构的冲程决定，不受模具厚度的影响、所以注射机最大开模行程与模具厚度无关。本模具的 注塑机 型号 为SZ-68/500型 ，由模具大典查得： 单分型面注塑模 的开模行程应满足下式 21 HHH （ 5 10） mm （表 9.9-8） 式中 H 注塑机 动模板的 开模行程， mm 。 H1 制品 推出距离， mm ； H2 包括 流道在内的制品 高度， mm ； 因为 H 250mm H1 H2 （ 5 10） 22 36 10 68mm 故 开模行程 满足要求。 nts 卷连门配件注塑模设计 - 35 - 第十一章 模具装配与试模 11.1 模具 的 装配 模具装配时要求相邻装配单元之间的配合与联接均需要 安 装配工艺确定的装配基准进行定位与固定，以保证其间的配合精度和位置精度，从而保证型芯与型腔间能精密均匀的配合和定位，开合运动及侧向抽芯机构与推出脱模机构都能够实现运动的精确性。 具体的工艺要求： （ 1） 通过装配与调整，使装配尺寸链的精度能够完全满足密封性的要求； （ 2） 装配完成的模具其塑料注射完全满足规定的要求； （ 3） 寿命期限可以达到预先规定的数值和水平等。 模具的装配方法 1.配作法 在零件加工时需对配作及装配有关的必要部位进行高精度加工而 孔位精度需由钳工配作来保证：在装配时，由配作使各零件装配后的相对位置保持正确关系，如在导套与导柱的装配及圆柱销的装配等； 2.直接装配法 零件的型孔、型面及安装孔。单件按图样要求加工装配时，按图样要求把各零件连接在一起，如在 定位环、动模板、定模板、垫块、动模垫板之间的装配均采用直接装配法。 塑料注射模结构与装配单元 塑料注塑模结构主要取决于塑件的形状与结构要素。在本套模具设计中采用的是斜导柱侧向分 型 抽芯注射模结构，当开模时，由 四个 斜导柱将 两 个 整体 滑块侧向分型。然后，再由注射机推动推板，使 推 杆顶出 塑件与流道凝料，合模时再由定模推动复位杆，由复位杆带动顶杆固定板和顶杆实现顶杆的复位，为下一个注塑循环作准备。 塑料注塑装配单元 塑料注射模具使用过程： 精确合模 塑料注射 塑件冷却成形 侧向分型抽芯 开模主分型 塑件与流道凝料脱模。 同时为适应塑件注射成型条件，还必须设置 有合理的塑料注射流道和冷却系统元器件，诸如： （ 1） 定位、导向元件与配合副。包括：圆柱销、导柱与导套副、定位环等； nts 卷连门配件注塑模设计 - 36 - （ 2） 旁侧向分型抽芯与配合副。 （ 3） 塑件脱模、复位元件和结构。包括：推杆、复位杆、推板等； （ 4） 定模板、动模板还分别装有冷却、注射系统中的节流水管接头； （ 5） 浇口套、隔板、 O形圈等； （ 6） 塑料注射模装配，一般分为组装定模组合和组装动模组合单元。其中，定模装配单元又主要由动模板配完之后再与动模垫板一起装配构成动模装配单元。 11.2 模具的安装 （ 1）清理模板平面定位孔及模具安装面上的污物、毛刺。 （ 2）因本模具外形尺寸不大，故采用整体安装法。先在机器下面两根导轨上垫好木板，模具从侧面进入机架间，定模如定位孔。并放正，慢速闭合模板，压紧模具，然后用压板或螺钉压紧定模，并初步固定动模，然后慢速开闭模具，找正动模，应保证开闭模具时平衡、灵活、无卡住现象，然后固定动模。 （ 3）调节锁模机构，保证有足够开模距及锁模力，使模具闭合适当。 （ 4）慢速开启模板直至模板停止后退为止，调节顶出装置，保证顶出距离。开闭模具观察顶出机构运动情况，动作是否平衡、灵活、协调。 （ 5）模具装好后，等料筒及喷嘴温度上升到距预定温度 20 30，即可校正喷嘴与浇口套的相对位置及弧面接触情况，可用一纸片放在喷嘴与浇口套之间，观察两者接触印痕，检查吻合情况，须使松紧合适，校正后拧紧注射座定位螺钉，紧固定位。 （ 6）开空车运转，观察模具各部分运行是否正常，然后才可注射试模。 11.3 试模 一副模具从设计开始到组装完毕，只不过完成其全部制造过程的 70%-80%，对于预定收缩与实际收缩不一致所产生的误差，脱模的顺利与否，冷却效果如何，尤其是浇口尺寸、位置、型腔对制件精度及外观的影响等问题必须 通过试模来检验。因此，试模是检验模具是否合格及选择最佳成型工艺的一个不可缺少的步骤。 众所周知，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具是现代塑料制品生产必不可少的三大支柱。对于采用注塑成型加工方法生产塑料制品来说， 合理 的成型即是三大支柱中的 合理 加工工艺。所谓成型工艺，简单说来就是将压力、温度、时间（速度）三大要素组成最合理的搭配 。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要想确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素很多，除制品的形状、模具结构、注塑设备、原材料等之外，电压的波动、环境温度的变化对成型 都有一定的影响。到目前为止，建立最佳的成型工艺尚无简便可靠的标准，大多需要操作者具有很丰富的实践经验与耐心，根据塑料nts 卷连门配件注塑模设计 - 37 - 制品
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