工艺夹具毕业设计56模具设计

05 模具设计与制造专业毕业设计 1 目录 一 前言 - -2 二 . 塑件材料的选择及性能 -3 三 注塑成型的准备 -6 四 .成型部分及其零部件设计 -10 五 .成型零件工作尺寸计算 -15 六 .模架的确定 -20 七 导向与定位机构 -21 八推出机构的 设计 -22 九浇注系统设计 -22 十排气设计 -31 十一 温度调节系统设计 -31 十二型芯型腔的加工 -34 (1)芯的加工 -34 （ 2 腔的加工 -40 十三模具价格估算 -42 十四 .结束语 -42 十五 .参考文献 -43 十六 .教师评语 - -43 05 模具设计与制造专业毕业设计 2 一 前言 序言 几年的大学学习已经结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国制造业的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用，因此模具也得到了越来越快的发展。 在完成大学学习和课程及生产实习中，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和模具设 计专业课方面的知识，对模具设计与制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我也进行了大量的实习。在读书期间我就在芜湖奇瑞汽车有限公司冲压车间实习过一段时间，加上这半年来在广东和讯有限公司工作所获得的实际工作经验，使我对于模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具结构及其相关零件的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在业余查阅了很多相关资料并结合亲手拆装的一些典型的模具实体 ，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在书店借阅了许多相关手册和书籍，设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。 在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。限于学生水平，而且缺乏足够经验，设计中难免有不妥之处，望请各位老师指正 设计： 零八年五月 05 模具设计与制造专业毕业设计 3 1模具基础知识 在工业生产中，用各种压力机和装夹在压力机上的专用工具，通过压力机的压力，使金属或非金属材料在专用工具内变形，流动获得所需要的形状和尺寸的 制件，这种专用工具统称为模具。 模具是成型金属，塑料，橡胶，玻璃，陶瓷等制件的基础装备，是工业生产中发展和实现少，无切削加工技术不可缺少的工具。如汽车，拖拉机，电器，电机，仪器，仪表，电子等行业有 60%80%的零件需要模具加工，轻工日用品的生产需要的模具更多，螺钉，螺母，垫圈等标准零件，没有模具就无法大量生产。由此看来，模具是工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备之一。 模具是一种高效率的工艺装备，用模具进行各种材料的成型，可实现高速度的大批量生产，并能在大量生产条件下稳定的保证制件的质量，节约原材料。因此 ，在现代工业生产中，模具的应用日益广泛，是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。许多现代工业 发展和技术水平的提高，在很大的程度上取决于模具工业的发展水平。是模具工业的水平和发展状况已被认为是衡量一个国家工业水平的重要标志之一。 2利用模具加工制品的优点 （ 1） 生产效率高，可实现制品与零件的高速度大量的生产。 （ 2） 节约原材料，可实现少，无切削加工。 （ 3） 制件质量稳定，有良好的互换性。 （ 4） 操作工艺简单，利用模具生产制品时，不需要操作者有教高的技艺水平。 （ 5） 利用模具批量生产的零件和制件成本低廉。 （ 6） 所加工出的零件与制品可一次成型 ，不需要进行再加工。 （ 7） 能制造出用其他方法难以加工，形状比较复杂的零件制品。 （ 8） 容易实现生产的自动化和半自动化。 3注塑模设原则 （ 1）选用合理的模具结构 合理的模具结构是获得正确的塑件尺寸和形状的主要条件之一。 （ 2）塑件的侧孔和侧凹，尽量要由模具一次成型 在模具设计时，为了获得侧凹和侧孔，应考虑镶嵌抽芯机构。 （ 3）所设计的模具的推杆顶出机构，要在使用时迅速可靠。 （ 4）所设计的模具，在零件成型后其浇口，浇道应容易去除。 （ 5）用模具注塑成型的零件，其表面粗糙度应细微，硬度要高，使用寿命长。 （ 6）所 设计的模具应制造容易，生产周期短，成本要低廉。 （ 7）选择分型面时，应确保塑件留在动模一侧。 （ 8）要选择容易成型的浇道和流道。 （ 9）在设计模具时，要选择能迅速冷却的型腔与型芯。 （ 9） 所设计的模具，应容易实现自动化生产，并长期连续运作不出故障。 二 塑件材料的选择及性能 1材料 :PE （ 1） 基本性能 :PE 是乙烯的共聚化合物，是塑料工业中产量最大的品种。按聚合时采用的压力不同可分为高压、低压、中压三种。低压聚乙烯的分 05 模具设计与制造专业毕业设计 4 子链上的支连链较少，相对分子质量结晶度和密度较高（故又称高密度聚乙烯收缩率 1.5 -3.5）。所 以比较硬耐磨耐蚀耐热及绝缘性好。高压聚乙烯有很多支链，因而相对分子质量较小，结晶度和密度较底（故称低密度聚乙烯收缩率 1.5 -3.0）。且有叫好的柔软性和耐冲击性及透明性。 . 聚 乙 烯 无 毒 无 味 , 呈 乳 白 色 , 成 型 的 塑 件 有 较 好 的 光 泽 , 密度为0.91-0.96g/cm3。 (2) 主要用途 : 聚乙烯在机械工业上用来制塑料管塑料板塑料绳以及承载不高的零件，如齿轮、轴承等，高压聚乙烯常用来制作塑料薄膜、软管、塑料瓶、以及电器工业的绝缘零件和包裹电缆等。 . (3) 成型特点 :1.结晶料，吸湿性小。 2.流动性好。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，与有机溶剂接触可发生开裂。 4.加热时间过长会发生分解烧焦。 5.冷却速度慢，因此必须充分冷却，宜设冷料穴，模具要有冷却系统。 6.收缩率大。取向性明显，质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。 （ 4） PE 成型塑件的主要缺陷及消除措施 主要缺陷：缺料、气孔、飞边、出现熔接痕、塑件耐热性不高（连续工作温度为70 C 左右热变形温度约为 93 C）、耐气候性差（在紫外线作用下易变硬变脆）。 消除措施：加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴、增大注射压力、提高模具预热 温度。 （ 5） PE 主要技术指标 热物理性能 密度 (g/ cm3) 0.91 0.96 比热容 (J/kg-1K-1) 1255 1674 滞流温度 130 力学性能 屈服强度（ MPa） 50 抗拉强度 (MPa) 38 断裂伸长率 ( ) 35 拉伸弹性模量 (GPa) 1.8 抗弯强度 (MPa) 80 弯曲弹性模量 (GPa) 1.4 抗压强度 (MPa) 53 抗剪强度 (MPa) 24 冲击韧度 (简支梁式 ) 无缺口 261 布氏硬度 9.7R121 缺 口 11 电气性能 表面电阻率 （） 1.2 1013 体积电阻率（ /m） 6.9 1014 击穿电压（ KV/mm） 介电常数（ 106Hz） 3.04 介电损耗角正切（ 106Hz） 0.007 耐电弧性 (s) 50 85 2塑件的功能特性 一个完整的塑件不仅要具有一定的实用价值，塑件在形状，尺寸，表面质量，物理机械性能等方面，均有一定的指标要求。因此，塑件设计者必须根据塑件使用功能，使用环境，受力状况，使用特点等，正确选择塑件材料，设计其几何结构，确定其几何尺寸的精度，以及各种使用性能指标要求。要能够设计出价廉物美，坚固耐 用，令人喜爱的塑件来。令使用者感到安全，方便，舒适。 05 模具设计与制造专业毕业设计 5 本次设计的是如图 1-1所示的塑件， .该塑件的工作温度是室温 ,这使得在材料选择时对热变形温度 ,脆化温度 ,分解温度的要求降低 ;作为一种 小塑件 ,生产批量应该是大批大量生产 ,这样 ,就必须考虑生产成本和模具寿命 ,在材料的选择时要综合各种因素 塑件的产品图如图 1-1所示 图 1-1 3塑件的工艺结构特性 在设计塑件时，要选择合适的材料，以保证在使用过程中的可靠性以及加工过程中的可行性，用以确定成型方法及成型工艺对塑件提出的工艺结构要求。 塑件的工艺结构设计主要 内容包括：塑件内外侧壁应有恰当的脱模斜度，内外表面接合处，即隅角处，加强筋端部和根部等以及所有能允许设计圆角的地方均应设计成圆角。塑件壁厚要均匀，加强筋，凸台，支承面，边缘，底部形状的设计要保证其强度，利于其成型与脱模。金属嵌件要满足塑件使用功能要求，与塑件连接牢固性要求，成型时方便在模具中固定，成型后容易从模具中脱出。塑件表面花纹，图案，文字，符号等的设计要考虑其成型与脱模，使用中的损伤，模具加工等问题。此外，处于塑件外形轮廓最大部分的分型线痕迹，不影响其工作特性及表观质量。 因此，在进行塑件工艺结构设计 时，要充分了解其在使用中的机能，又要熟悉材料的性能特点，成型工艺过程及特点。只有正确的工艺结构设计，才能保证塑件顺利成型，脱模，确保塑件质量，避免 塑件在成型中出现裂纹，凹陷，气孔，银纹，疏松，污斑等一系列成型缺陷。 除上述以外，还应对塑件的焊接，电镀，涂装，印刷，压花，机械加工等后续工序予以考虑，并在塑件结构上采取相应的措施，以保证这些加工的顺利进行，并确保加工质量。 05 模具设计与制造专业毕业设计 6 三 注塑成型的准备 1 注塑成型工艺条件 注塑成型工艺条件 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。喷嘴 温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象 ”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。 PE料与温度的经验数据如表 1-1所示。 表 1-1 温度的经验数据 料筒温度 / 喷嘴温度 / 模具温度/ 热变形温度 / 后段 中段 前段 1.82MPA 0.45MPA 150210 170230 190250 240250 575 6596 2）压力；注射成 型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像 PE 流动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为 3.427.5MPA。 3）时间；完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为 35 秒，保压时间一般为 20120 秒，冷却时间一般为 30120 秒（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。 表 1-2 成型周期与壁厚关系 制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s 0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 05 模具设计与制造专业毕业设计 7 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如表 1-3 所示。 表 1-3 制品成型工艺参数初步确定 特性 内容 特 性 内容 注塑机类型 螺杆式 螺杆转速（ r/min） 48 喷嘴形式 直通式 模具温度 50 喷嘴温度 ( ) 230 后段温度 ( ) 150210 中段温度 ( ) 170230 前段温度 ( ) 190250 注射压力 MPa 90 保压力 MPa 80 注射时间 s 1.5 保压时间 s 5 冷却时间 s 20 其他时间 s 3 成型周期 s 30 成型收缩 (%) 0.6 干燥温度 ( ) 6080 干燥时间 ( ) 13 后 处理温 度 70 ，保温时间 2 小时。 2 注塑机的选择 1） . 注塑机基本参数 注塑机的主要参数有公称注射量 ,注射压力 ,注射速度 ,塑化能力 ,锁模力 ,合模装置的基本尺寸 ,开合模速度 ,空循环时间等 .这些参数是设计 ,制造 ,购买和使用注塑机的主要依据 . (1)公称注塑量；指在对空注射的情况下 ,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时 ,注射装置所能达到的最大注射量 ,反映了注塑机的加工能力 . (2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴 ,浇道和型腔时的流动阻力 ,螺杆 (或柱塞 )对熔料必须施加足够的压力 ,我们将这种压力称为注射压力 . (3)注射 速率；为了使熔料及时充满型腔 ,除了必须有足够的注射压力外 ,熔料还必须有一定的流动速率 ,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度 . 常用的注射速率如表 1-4所示。 表 1-4 注射量 与 注射时间 的关系 注射量 /CM3 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率 /CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射时间 /S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 05 模具设计与制造专业毕业设计 8 (4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量 .塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调 ,若塑化能力高而机器的空循环时间长 ,则不能发挥塑化装置的能力 ,反之则会加长成型周期 . (5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力 ,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开 . (6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸 ,拉杆空间 ,模板间最大开距 ,动模板的行程 ,模具最大厚度与最小厚度等 .这些参数规定了机器 加工制件所使用的模具尺寸范围 . (7)开合模速度；为使模具闭合时平稳 ,以及开模 ,推出制件时不使塑料制件损坏 ,要求模板在整个行程中的速度要合理 ,即合模时从快到慢 ,开模时由慢到快在到停 . (8)空循环时间；在没有塑化 ,注射保压 ,冷却 ,取出制件等动作的情况下 ,完成一次循环所需的时间 . 2).选择注塑机 经 UG 估算该制品的重量为 18.9 克 ， 所 以 该 制 品 的 体 积 为 V 制=M/P=18.9g/0.95g/ cm3 =21.05317.955 cm3 流道凝料 V=0.5V ( 流道凝料的体积 ( 质量 ) 是个未知数 , 根据手册取0.5V(0.5M)来估算 ,塑件越大则比例可以取的越小 )； 实际注射量为 :V实=1.5V=1.517.955 cm3 = 26933 mm3 实际注射质量为 M实=1.5M=18.91.5=28.35g； 根据实际 注射量应小于 0.8倍公称注射量原则 , 即： 0.8V公 V实V公= V实/0.8 =269330.8= 33665.6 mm3 =33.67cm3 初步确定注塑机为 下 表所示，查国产注射机主要技术参数表取 XS-Z-60,主要技术参数如下。 表 1-5 国产注射机 XS-Z-60技术参数表 特性 内容 特性 内容 结构类型 卧 拉杆内间距 (mm) 190300 05 模具设计与制造专业毕业设计 9 额定 注射 量 （ cm3 ） 60 开 模行程 (mm) 180 螺杆 (柱塞 )直径 (mm) 38 最大模具厚度(mm) 200 注射压 (MPa) 122 最小模具厚度(mm) 70 注射速率 (g/s) 95 锁模形式 (mm) 液压 - 机械 塑化能力 (g/s) 40 模具定位孔直径(mm) 100 螺杆转速 (r/min) 0200 喷嘴球半径 (mm) 10 锁模力 (KN) 800 喷嘴口直径 - 3 注射机的校核 1)最大注塑量的校核 为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的 35%75%范围内，最大可达 80%，最小不小于 10%。为了保证塑件质量，充分 发挥设备的能力，选择范围通常在 50%80%。 V实=26933 mm3 3 V公 100cm3 ； 26.933 100 100%=26.93% 满足要求 。 2）模具厚度（闭合高度 H）的效核 闭合高度 H 必须满足下式 Hmin H Hmax 式中 Hmin-注射机所允许的最小模具厚度 Hmax-注射机所允许的最大模具厚度 H-闭合高度 70 150 200 满足要求 3）开模行程的效核 对于象此塑件的单分型面的注射模需满足下式 Smax S= H1 +H2+5 10mm 式中 H1-脱模距离 mm 05 模具设计与制造专业毕业设计 10 H2-包括浇注系统疑料在内的塑件高度 mm 180 88.5= 18.5 +65+5 10mm 满足要求 四 .成型部分及其零部件设计 注塑模具每一次注射循环所能成型的塑件数量是由模具的型腔数目决定的。型腔数目及排列方式，分型面的位置决定了塑件在模具中的成型位置。 1型腔数量及排列方式 当塑料制件的设计已经完成，并选定所用材料后，就需要考虑是采用单腔模还是多腔模。 注塑模的型腔数目 ,可以是一模一腔 ,也可以是一模多腔 ,在型腔 数目的确定时主要考虑以下几个有关因素： （ 1）塑件制件的批量和交货周期 如果必须在相当短的时间内注射成型大批量的产品，则使用多腔模具可提供独特的优越条件 （ 2）质量控制要求 塑件的质量控制要求是指其尺寸，精度，性能及表面粗糙度要求等。如前所述，每增加一个型腔，由于型腔的制造误差和成型工艺误差的影响，塑件的尺寸精度要降低 4%8%，因此多型腔模具（ N4）一般不能生产高精度塑件 ,高精度塑件宁可一模一腔 ,保证质量 . (3)成型的塑料品种与塑件的形状及尺寸 (4)塑料制件的 成本 (5)所选用的注塑机的技术规范 根据上述要点再结合塑件本身特点分析 , 考虑到该塑件是一般用品 ,查手册得塑件的经济精度推荐 4 级 , ,所以初定为一模 四 腔最合理 .排列形式如图 1-2 所示 图 1-2 2分型面的确定 为了将零件和浇注系统凝料等从密闭的模具内取出，以及为了安放嵌件，将模具05 模具设计与制造专业毕业设计 11 适当的分成两个或若干个主要部分，这些可以分离部分的接触表面，通称为分型面。常见的取出塑件的主分面，与开模方向垂直。 从分型面数 目来看，有单分型面，双分型面，多分型面。 从分型面形状来看，有平面，斜面，阶梯面，曲面。 从分型面与开模方向关系来看，有平行于开模方向，垂直于开模方向，与开模方向成一斜角。 选择塑件的分型面时应考虑以下基本原则： （ 1） 分型面应选择在塑件最大轮廓处； 当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选择在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向上塑件的截面积最大，否则塑件无法从型腔中脱出。 （ 2） 确定有利的留模方式，尽可能将塑件留在动模一侧；因为在动模一侧设置和制造脱模机构简单易行 。 （ 3） 保证塑件的精度要求； （ 4） 满足塑件的外观质量要求；选择 分型面时应避免对塑件的外观质量产生不利的影响，同时需要考虑分型面处所产生的飞边是否容易修整清除，当然，在可能的情况下，应避免分型面处产生飞边。 （ 5） 便于模具加工制造；尽量选择平直分型面或易于加工的分型面。 （ 6） 对成型面积的影响；注射机一般都规定其相应模具所允许使用的最大的成型面积及额定锁模力，注射成型过程中，当塑件（包括浇注系统）在合模分型面上的投影面超过允许的最大成型面积时，将会出现涨模溢料现象，这时注射成型所需的合模力也会超过额定锁模力，因此，为了可靠的锁模以避免涨模溢料发生，选择分型面时应尽量减少塑件（型腔）在合模分型面上的投影面积。 （ 7） 对排气效果；分型面应尽量与型腔充填时塑料熔体的料流末端所在的型腔内壁表面重合。 （ 8） 对侧向抽芯的影响；当塑件需侧向抽芯时，为保证侧向型芯的放置容易及抽芯机构的动作顺利，选定分型面时，应以浅的侧向凹孔或短的侧向凸台作为抽芯方向，将较深的孔或较高的凸台放置在合模方向，并尽量把侧向抽芯机构放置在动模一侧。 以上阐述了选择分型面的一般原则及部分示例，在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。 结合该产品的结构 ,分型面确定在塑件的最大投影面积上 .如 图 1-3 所示 05 模具设计与制造专业毕业设计 12 图 1-3 分型面 图 1-4 模具装配图 3成型零件的结构设计 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。 设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的 结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。 本套模具的成型零件包括凸模，凹模和主型芯和小型芯。 一） .凹模结构设计 凹模是成型塑件外表面的成型零件。凹模的基本结构可分为整体式，整体嵌入式和组合式。 （ 1） 整体式凹模很显然，它有较高的强度和刚度，但加工较困难。需要用点火花，立式铣床加工，仅适合于形状简单的中小型塑件。 05 模具设计与制造专业毕业设计 13 图 1-5 整体式凹模 （ 2）整体嵌入式凹模 它适用于小型塑件的多型腔模。将多个一致性好的整体凹模，嵌入到凹模固定板中。整体嵌入式凹模结构能节约优质模具钢，嵌入模板后有足够的强度和刚度，使用可靠且置换方便。 图 1-6 整体嵌入式凹模 （ 3）组合式凹模 通孔凹模在加工切割，线切割，磨削，抛光及热处理加工时较为方便。无底型腔加工后装上底板，构成凹模整体型腔，称之为组合式凹模。它是一种大面积的镶嵌。其底板面积或大于凹模型腔底面，或者就是凹模板。 图 1-7 组合式凹模结构 综合此塑件的特点结构简单并不复杂所以选择如图 1-7 整体式凹模。 05 模具设计与制造专业毕业设计 14 图 1-8 整体式凹模 二） .凸模和型芯结构设计 凸模和型芯都是用来成型塑料制品的内表面的成型零件。主型芯和小型性芯，用来成型塑件整体的内部形状。小型芯也称成型杆，用来成型塑件的局部孔或槽。 （ 1） 组合式凸模 图 1-8 为常用的组合式凸模结构。该结构节省了优质模具钢，便于加工和热处理，也便于动模与定模对准。 图 1-9 组合式凸模结构 （ 2） 圆柱型芯结构 下图所示为常见的圆柱型芯结构 05 模具设计与制造专业毕业设计 15 图 1-10 圆柱型芯结构 本制品选择了如图 1-11 组合式的凸模节省了材料也有利于加工。但也有别与其他的组合方式，这样是因为考虑到使用了推管推出机构把主型芯固定在了动模座板上。具体的组合详见装配图。 图 1-11 凸模 三） .小型芯的设计 该制品在有主芯的同时，两边的耳朵处有角度同为 21的直径为 2.3 的小侧孔。由于不适合做滑块（会与主型芯产生干涉），又因为壁厚小（ 2mm）孔也小 ,所选的制品材料在一定的条件下也可以进行强行脱模。综上分析此小型芯采取强行脱模。小型芯如 1-12 所示。 图 1-12 小型芯 只所以采用了这样的一个稍有锥度的小型芯的结构是因为为了配合强行脱模的需要， 0.1 是在端部的一个圆形的环的宽度， 0.5 是梯形的深度这样做是孔变形和产生的飞边易去除。 五 .成型零件工作尺寸计算 由于塑件在高压和熔融温度下充模成型，并在模具温度下冷却固化，最终在室温下进行尺寸检测和使用。因此，塑料制品的形状和尺寸精度的获得，必须考05 模具设计与制造专业毕业设计 16 虑物料的成型收缩率等众多因素的影响。由于塑件尺寸类型的多样性，及其成型收缩的方向性和收缩率的不稳定性，以及塑件和金属模的制造公差，因此成型零件工作尺 寸的计算，一直是注塑加工中的重大课题。 注塑模成型零件工作尺寸，是指这些零件上直接成型塑件的型腔尺寸。主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形零件的长和宽），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型腔之间的位置尺寸等。任何塑件都有一定的几何形状和尺寸要求，如在使用中有配合要求的尺寸，则精度要求较高。在 模具设计时，应根据塑件的尺寸及精度等级来确定成型零件的工作尺寸及精度 等级。影响塑件尺寸精度的因素相当复杂，这些影响因素应作为确定成型零件工作尺寸的依据。 （ 1）影响塑件尺寸精度的主要因素如下： 1）塑件收 缩率的影响 式中 塑料收缩率波动所引起的误差； 塑料的最大收缩率； 塑件的最小收缩率； 塑件的基本尺寸。 按照一般要求，塑件收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的 1/3。 2） 模具成型零件的制造误差 各尺寸的实际偏差由模具制造精度控制在公差范围内， 。模具尺寸的公差，由表 1-6 和表 1-8，以模具精度等级和尺寸分段决定。常用的模具制造精度 IT7 或 IT8，尺寸越大，其公差 越大，实际偏差也越大。它们与塑件尺寸公差 的关系见表 1-7 表 1-6 注塑模成型零件的制造 精度 表 1-7 模具制造公差 在塑件公差 中所占比例 05 模具设计与制造专业毕业设计 17 表 1-8 注塑模成型零件的标准公差数值（摘自 GB1800-79） 3）模具成型零件的磨损 是成型零件的磨损影响制品的误差，已包括两个方面：一是熔体的冲磨和塑件脱模的刮磨，其中被刮磨的型芯径向表面有最大的磨损；二是旧模具的修模抛光量。 与塑件基本尺寸大小无关，而与塑件尺寸05 模具设计与制造专业毕业设计 18 类型有关，也与塑料的物理性能，如与钢表面的摩擦系数有关。注塑工程要求模具在使用期限内，工作尺寸磨损量造成塑件误差限止在之内。这对于低精度大尺寸塑件，由于 值较大而容易达到 要求。但对于高精度小尺寸塑件，必须采用镜面钢等耐磨钢种才能达到。生产中实际注射 25 万次，型芯径向尺寸磨损约为 0.020.04。 4）模具运动零件的动配合 综上所述，塑料在成型过程中产生的最大尺寸误差应该是上述各种误差的总和。即： 式中 塑件的成型误差； 模具成型零件制造公差； 塑料收缩波动所引起的塑件尺寸误差； 模具成型零件在使用中的最大磨损量； 模具成型零件因配合间隙变化而引起的塑件尺寸误差。 注意： 在设计时应考虑以上各项因素 所引起的累积误差不超过塑件规定的公差值，即： 成型零件工作尺寸计算方法一般有两种：一种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算；前一种方法简便，但不适合精密塑件的模具设计，后一种复杂，但能较好的保证尺寸精度。 本设计 不考虑其它因素对塑件的影响仅考虑塑料的收缩率来计算模具成型零件最基本的尺寸 。 其基本公式为 a=b+bs 式中 a-模具成型零件在常温下的实际尺寸 b-塑件在常 温下的实际尺寸 s-塑件的计算收缩率（平均收缩率 S=(Smin+Smax)100 /2）所以S=(1.5+3.0)100 /2） =2.25 05 模具设计与制造专业毕业设计 19 图 1-13 塑件基本尺寸 图 1-13 塑件的尺寸 所以模具成型零件的相对应的具体尺寸为图 1-14 所示 图 1-14 型芯和型腔相对应的工作 05 模具设计与制造专业毕业设计 20 六 .模架的确定 注塑模模架国家标准有两个，即 GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和 GB/T125551990塑料注射模大型模架。前者适用于模板尺寸为 BL560mm900mm；后者的模板尺寸 BL 为（ 630mm630mm）（ 1250mm2000mm）。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准，该设计采用龙记标准模架 （ 1） 动模板，定模板 尺寸的确定 因为采用的是整体式凹模和 组合 式凸模，所以 动模板，定模板 的大小可以任05 模具设计与制造专业毕业设计 21 意制定， 模板 所承受的力最终是传递到凸、凹模上，从节约材料和见效模具尺寸出发， 模板 的值取的越小越好，但实际中因为要考虑冷却因素，又因为经过 模板的冷却系统比经过模 板 外部的冷却系统效率高，所以为了给冷却系统留有足够的空间， 又因为要根据所选择的压力机要求， 该设计取模 板 的大小为 330X440 mm。 （ 2）凸、凹模尺寸的确定 凸、凹模受力的作用，其尺寸需要进行强度或刚度校核来确定。 还要 考虑到导柱和导套、螺钉、冷却水孔等对模架强度、刚度的削弱作用，实际生产中都取比理论值大得多的值，在本设计中凸、凹模尺寸为 200x160x40mm。 （ 3）模具高度尺寸的确定 各块板的厚度已经标准化，所需要的只是选择，如何选择合理的厚度，是保证模具正常工作和延长模具寿命的根本。 完成了以上的工作，确定模具尺寸 。垫块 16080X30mm，推板和推管固 定板 160X130X15 mm，型芯固定板160X130X20 mm。 七 导向与定位机构 注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。 导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。 导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止 被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易 。 设计导柱和导套需要注意的事项有： 1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的 1/3 处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。 2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出 68 mm，以确保其导向与引导作用。 3）导柱工作部分的配合精度采用 H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用 H7/k6；导套外径的配合精度采取 H7/k6。配合长度通常取配合直 径的 1.52 倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。 4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。 本套模具采用了带头导柱与带头导套见装配图 1-4。 05 模具设计与制造专业毕业设计 22 八推出机构的 设计 注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。 （ 1） 脱模机构的设计一般遵循以下原则： 1）塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。 2）由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点尽量靠 近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位。 3）结构合理可靠，便于制造和维护。 本设计使用简单的推 管 脱模机构，因为该塑件的分型面简单，结构也不复杂，采用推简单的脱模机构可以简化模具结构，给制造和维护带来方便。 （ 2） 推 管 脱模机构 推 管 脱模机构是 对于有中心孔的园形类塑件 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。 本次设计所使用的是如下 1-14 图所示的把型芯固定在模具底板的形式，这种结构型芯较长，常使用于象此塑件推距离不大的场合 。 1.动模座板 2.型芯固定板 .3.推板 4.推管固定板 5.推管 6.型芯 7.凸模 8.塑件 9.凹模 . 图 1-14 推管推出机构 推 管 的配合： 推管的内径与型芯相配合，当直径较小时 一般为 H8/f7， 当直径较大时 一般为 H7/f7 配合 ，推管外径与模板孔相配合，当直径较小时 一般为H8/f8，当直径较小时 一般为 H8/f7，推管与型芯的配合长度一般比推出行程大 35mm，推管与模板的配合长度一般取推管外径的 1.5 2 倍。 九浇注系统设计 05 模具设计与制造专业毕业设计 23 注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔 体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质， 传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难 易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。 1 浇注系统的总体构成 浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道 ,其由主流道 , 分流道 ,浇口及冷料井组成 . 图 1-15 浇注系统的组成 （ 1）浇注系统设计原则 （ 1） 浇注系统与塑件一起在分型面上，应有降压，流量和温度分布的均衡布置； （ 2） 尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时 间； （ 3） 浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，及喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩； （ 4） 避免高压熔体对型芯和嵌件生产冲击，防止变形位移； （ 5） 浇注系统凝料脱出方便可靠，易与塑件分离或切除整修容易，且外观无损伤； （ 6） 熔合缝位置须合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽； （ 7） 尽量减少浇注系统的用料量； （ 8） 浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口须有 IT8 以上精度。 2) 浇注系统布置 05 模具设计与制造专业毕业设计 24 在多模腔中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两类，一般以平衡式为宜。 （ 1） 平衡式布置 从主流道末端到各型腔的分流，其长度，断面形状和 尺寸都对应相等。这种 布置可使塑料熔体均衡的充满各个型腔。一起出模 的各塑件质量和尺寸精度的一致性好。但分流道较长，对熔体阻力大，浇 注系统凝料多。如图 1-16 所示，圆周均布，较适合圆形塑件，但流道较 长。而 H 行排列，适宜于矩形塑件。 图 1-16 浇注系统平衡式布置 （ 2） 非平衡式布置 见图 1-17，由于从主流道末端到各个型腔的分流道 （ 3） 长度各不相等。为了达到均衡充模，需将浇口尺寸按距主流道远近 （ 4） ，进行修正。此种布置，流程虽短，但制件质量一致性很难保证。 05 模具设计与制造专业毕业设计 25 图 1-17 浇注系统非平衡式布置 浇注系统无论是平衡式或非平衡 式布置，型腔均与模板中心对称。使型腔和流道的投影中心与注射机锁模力中心重合，避免注射时生产附加的侧倾力距。 2 主流道设计 1）主流道的结构设计 熔融塑料首先经过主流道，所以它的大小直接影响塑料的流速及填充时间。主流道的断面形状常为圆形。主流道截面积过小，塑料在流动过程中冷