线圈骨架注塑成型工艺与模具设计.doc

高等教育自学考试毕业设计（论文）题目 线圈骨架注塑成型工艺与模具设计专业班级 模具设计 0601 姓名 王梦娇 指导教师姓名、职称 沈小燕 讲师 所属助学单位 材料学院 2010年 2月 15 日引言塑料膜主要有压塑成型模具、注塑成型模具、传递成型模具、挤塑成型模具、中空制品吹塑成型模具、热成型模具等等。本次设计主要是用注塑成型模具。注塑成型模具：塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔融后，在注塑机的螺杆或活塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料在模具型腔内固化定型，这就是注塑成型的简单过程。注塑成型所用的模具叫注塑模具。注塑模具主要用于热塑性塑料制品的成型，但近年来也越来越多的用于热固性塑料成型。注塑成型在塑料制件中占有很大比重，世界塑料成型模具产量中的约半数以上为注塑模具。近年来发展了一种在注塑成型时在注入塑料熔体后，立即向制件内部充入惰性气体进行保压的气体辅助注塑成型方法及其模具，它能生产壁厚的和壁厚相差悬殊的注塑制品，能获得更加优良的制品的外观和性能，同时还能减轻制品的重量，节约原材料。本次设计的课题是线圈骨架的注塑成型工艺与模具设计，主要是以塑料成型工艺学基本理论为依据，通过对各种注塑成型工艺基本运动的分析，提出了对注塑模具设计的要求。首先阐述注塑过程中，机械运动的基本概念，然后逐项分析了压缩 压注 挤出 气动等成型原理 ，指出模具设计中应着重控制到的内容，并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法，并强调在模具设计中，对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证注塑件品质的重要意义。目录绪论. . .5摘要. . .51 塑件工艺分析61.1塑件原始资料分析61.2：材料分析61.3: PVC成型特点71.4： 塑件工艺的成型工艺参数72 注塑工艺与模具结构方案82.1 塑料模现状82.2 模具的型腔数量与布局形式92.3 模具结构设计102.4 模具的工作过程112.5 分型面的选择113 注塑机的选用与模具类型123.1 计算单件塑件的体积与质量123.2 初步选用成型设备123.3 模具类型123.4 选用标准模架124 浇注系统的设计134.1 浇注系统设计原则134.2 浇注系统的设计135 模具的相关设计145.1 支承零部件的设计145.2 合模导向机构的设计145.3 侧向分型抽芯机构的设计155.4 推出机构的设计155.5 射模通常用的排气方式：166 抽芯机构的设计与计算166.1 确定抽芯距166.2 确定斜销倾角166.3 确定斜销的尺寸176.4 侧滑块抽芯距的计算176.5 成型零件的工作尺寸及校核186.6 模具零件的尺寸计算207 斜滑块的设计217.1 滑块型模具的特点217.2 斜滑块的设计218 部分成型零件设计228.1 模套的设计与制造228.2 顶出部分的设计238.3 定模与动模的设计238.4 脱模机构设计258.5 合模导向机构和复位机构设计258.6 止动装置的连接259 冷却系统的设计2510 校核模具与注射机的有关尺寸2610.1最大注射量的校核2610.校核锁模力2610.3校核最大最小模厚2610.4开合模行程校核2711 部分安装方案2711.1 嵌件安装方案2711.2 先期方案2711.3 改进方案2711.4 嵌件安装手杆工作原理2811.5 安装手杆工作过程2812 模具钢的选择2912.1 模具的类别2912.2 模具的性能要求2912.3 模具选材的一般原则3012.4模具选材的具体考虑因素：3012.5 模具材料的发展趋向30结束语.31参考文献.31致谢.32绪论塑料模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具。塑料模具对塑料制品的质量和操作难易程度都有相当的影响因此要求模具在生产度，外观，物理性能等各方面都满足使用要求并要求其效率高，操作简便，结构合理，制造容易，成本低廉。现代塑料制品中合理的加工工艺，高效的设备，先进的模具是必不可少三项重要因素。尤其是塑料模具要实现塑料加工工艺要求，制件使用要求和造型设计起着十分重要的作用。因此，对塑料模具生产也提出了越来越高的要求。因此促使模具生产不断向前发展。线圈骨架零件在电器行业中应用较广，其注塑模一般常采用斜滑块轴心机构。本次设计的课题是线圈骨架注塑成型工艺与模具设计,在此次设计中，主要用到所学的注塑模设计，以及机械设计等方面的知识。着重说明了一副注塑模的一般流程，即注塑成型的分析、注塑机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置的及分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，侧面分型及抽芯机构的设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式设计等。摘 要: 分析了线圈骨架零件的结构特点及材料成型特点 , 介绍了该零件的注塑模的整体结构，设计要点和模具工作方案。关键词: 线圈骨架; 注塑模具; 设计与制造1 塑件工艺分析1.1塑件原始资料分析此塑件是电器设备自控系统上的一个线圈骨架结构塑件。塑料线圈骨架是电器保护产品的关键部件之一，外形为圆形, 是完全对称的平行、 两层翅片状的线圈骨架结构。中空。中间圆孔则是用来安装, 固定此零件的安装固定孔。 要求尺寸的一致性好, 表面光洁, 平整。 上、 下两平面为安装固定面, 有平面度、 平行度和垂直度公差要求。塑件如图 1 所示。零件外形较小，且壁薄，形状较为简单。 图11.2：材料分析如前图所示塑料制件，名称为线圈骨架零件图，材料为硬质PVC塑料 (聚氯乙烯)。聚氯乙烯是世界上产量最大的塑料品种之一。A）PVC塑料的基本特性：a)价格便宜，应用广泛；b)其树脂为白或黄色粉末；c)不同的用途可以加入不同的添加剂；聚氯乙烯塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。d)在聚氯乙烯树脂中加入适量的增塑剂，可制成多种硬质、软质和透明制品。e)纯聚氯乙烯密度为1.4g/cm3，加入了增塑剂和填料等的聚氯乙烯塑件的密度范围一般为1.152.00g/cm3。f) 硬的聚氯乙烯有较好的抗拉、抗弯、抗压、和抗冲击性能，可单独用作结构材料。软的聚氯乙烯柔软性、断裂伸长率、耐寒性会增加，但脆性、硬度、拉伸强度会降低。g)有较好的电气绝缘性能。h)化学稳定性也较好。由于聚氯乙烯的热稳定性较差，长时间加热会导致分解，放出氯化氢气体，使聚氯乙烯变色，所以其应用范围较窄，使用温度一般在-1555度之间。1.3: PVC成型特点聚氯乙烯在成型温度下容易分解放出氯化氢。因此，在成型时，必须加入稳定剂和润滑剂，并严格控制温度及熔料的滞留时间不能用一般的注塞式注射成型机成型，因为聚氯乙烯耐热性不好，而柱塞式注射成型机需将料筒内的物料温度加热到166193。C这会引起聚氯分解。所以应采用预塑化装置的螺杆式注射机注射成型，模具浇注系统也应粗短，进料口截面易大，模具应有冷却装置。聚氯乙烯的成型温度窄; 所以型腔表面需要防腐。其流道大而粗，不得有死角;非结晶型塑料吸湿性小，但要烘干。1.4： 塑件工艺的成型工艺参数该塑件尺寸中等，外形为工字形，中间为圆筒形，两端大，中间小，需考虑侧向分型。塑件个部分壁厚匀为5mm，属薄壁制品，其它尺寸如图2。一般精度等级IT=4为方便成型，方便开发模具，采用一模一腔，如需要可对制品进行后加工。该制件采用点交口形式，方便成型。为方便加工和热处理，型腔和型芯采用部分拼镶结构。 图2根据零件所给的尺寸和精度要求查表3.10和表3.09对零件进行标注，所得数据为：L1=30-0.5 H=75-0.9 L2=60+0.77 L3=40+0.57制件要求：（1） 制件表面光滑平整，不准有飞边、毛刺、及其它的外观缺陷。（2） 色泽均匀协调，不准有气泡，裂纹缩孔等缺陷。（3） 制件尺寸要求在偏差范围内，并达到所需要的精度。2 注塑工艺与模具结构方案2.1 塑料模现状近年来我国塑料模具有了长足的进步，大型，复杂，高效和长寿命模具又上了新台阶，特别体现在高科技应用的深度和广度上，表现在下列几个方面：（1）广泛应用CAD/CAM/CAE，特别是加工方面，计算机造型，编程并由数控机床加工已是主要手段，CAE软件也已得到广泛应用，提高了设计水平。（2）热流道技术的推广应用更上一层楼，内热式和外热式流道装置，自制热喷咀和引进热喷咀都得到了应用，有的已达到国际先进水平。（3）气体辅助注射技术已得到应用，不少厂家均采用了此技术，例如熊猫公司开发气辅模具是时，采用了C -MOLD气辅分析软件使模具顺利研制成功。（4）应用优质塑料模具钢，现注射模较少采用45钢，P20钢得到广泛应用，大大提高了使用寿命和表面光洁度。（5）抽芯脱模机构的创新设计，很多厂家已设计出结构新颖，脱模容易，具有创新意识的脱模机构，并解决了很多以前脱模难的问题但与发达国家。（6）精密，复杂，大型，高寿命模具的制造水平有了很大提高。那些尺寸精度高，模具零件要求互换，塑件形状复杂的模具由于采用了CAD三维技术计算机模拟注射成型，气辅技术等先进的方式，使模具达到了国外同类模具水平。模具的寿命也达到100万次或更高。我国的模具工业在“九五”期间虽有较快发展，但相比一些发展较快的国家，我国仍存在相当大的差距。据资料显示，CAD，CAE的应用，发达国家远高于中国，而中国大陆的应用程度有远低于香港，台湾。特别是FLOW软件和COOL软件，发达国家已普及而中国大陆才刚刚起步。差距之大，使人感慨。在模具标准零件及标准模架方面，发达国家已普及，并实现了商品化，而中国大陆已有国家标准但尚未实现商品化。热流道及热管技术发达国家已大量使用，并形成了系列和标准。而我国大陆70年代开始研究迄今尚无标准。在发达国家及发达地区塑料模具行业向小而专的方向发展；向技术密集方向发展；高技术与高技艺相结合；生产规模以小而专见长；专业化与柔性化相结合。而在中国大陆则恰恰相反。独立的模具工厂难以生存；多属于劳动密集型企业；有忽视高技艺的倾向；大而全居多；尚无专业化与柔性化相结合的规划。而且大型，精密，复杂，长寿命模具产需矛盾仍然十分突出，高档模具进口的比例达40%以上，而有些模具已出现过剩。2.2 模具的型腔数量与布局形式根据塑件结构特点 ,为保证塑件表面质量和尺寸精度 ,决定采用一模一腔 。线圈骨架零件在电器行业中应用较广,其注塑模一般常采用斜滑块抽芯机构,现我作了改进并设计了如图3 所示的注塑模。结构很简单,成型内孔的型芯设计在定模部分,侧滑块设计在动模部分,斜导柱在定模部分。当动定模分模时,斜导柱开始抽芯动作,定模型芯开始脱模 两种动作同时进行定模型芯一方面起内孔的成型作用,在抽芯过程中,它又起定位作用,使塑件不会包禅侧滑块的任何一方。此结构在设计时应注意使斜导柱的抽芯动作与定模型芯的脱模动作同时结束,这样成型后的塑件,就不要依靠任何脱模装置,而自动脱落,便于实现自动化操作。此结构与一般斜导柱抽芯结构比较,可使模具体积缩小 ,节省了钢材,缩短了设计制造周期,减少了注射成型过程的辅助时间,提高了工作效率。 图32.3 模具结构设计 经过对塑件的工艺分析，根据塑件的结构特点，按具体设计要求，这次的注塑模结构设计主要包括: 分型面选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列方式、冷却水道布局及浇口位置设计、模具工作零件结构设计及侧向抽芯机构设计等内容。线圈骨架注射模为多分型面结构 , 模具结构如图 3所示 , 每个模腔均由定模型腔块与动模的 3个侧滑块及型芯和推管闭合而成。模具设计为 1模 1腔 ,选用 2026模架 ,模具闭合高度为 240mm。塑件内部形状由推管及型芯成型 ,推管的外径做为滑块闭合的限位。为保证侧滑块在推管限位处吻合 , 模具上设置了圆锥定位销, 以保证模具的定向基准 , 确保模具侧滑块工作时定位平稳 ,受力均匀。模具在闭合时 ,为保证复位杆带动推板垫板、推板提前复位 , 除复位弹簧外 ,在定模上还设置了确保提前复位的装置 ,由弹簧带动复位杆强行推动复位杆回位 ,这样 ,模具顶出系统就具有了定位强行回位及本身弹簧复位双保险 ,保证了推管提前复位到工作位置 ,防止了侧滑块与推管配合部分产生摩擦 ,避免了此处发生磨损。此时 ,当推动推板垫板推板回位时 ,又带动限位开关确保了模具顶出系统到达工作位置并连动机床进一步闭合模具到工作位置。该塑件由于为薄壁件 , 因此模具采用了潜伏式浇口 ,这样可使塑料在经过进料口的瞬间二次融化 ,提高了塑料的流动性 ,有利于快速充满型腔。塑件悬臂部分由定模型腔块成型内壁 ,动模型腔块成型外壁 , 点浇口设在动模型腔块外壁一侧 ,增加了开模时塑件滞留在动模的力量 ,开模后 ,塑件悬臂部分留在动模上 ,并处于完全释放无任何阻力状态。2.4 模具的工作过程模具开启 , 定模上的斜导柱带动侧滑块沿动模型腔块、垫板滑动 ,开启终了 ,机床顶出系统推动模具顶出系统带动推管将塑件推出 ,完成模具一次工作过程。因型芯成型塑件内部形状 , 为防止推管内壁在工作时磨损型芯的成型部分 , 将推管与型芯配合处的直径设计的略大于型芯的成型部分 ,这样 ,推管在工作时就完全离开型芯的成型部分 , 起到了保护型芯的作用。2.5 分型面的选择a)分型面应选择在塑件外形最大轮廓处；b)分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模；c)分型面的选择应保证塑件的精度要求；d)分型面的选择应满足塑件的外观质量要求；e)分型面的选择要便于模具的加工制造；f)分型面的选择应有利于排气。综上所述，选择两边分模，分型面选在最上边的底边。该塑件为机内骨架 , 表面质量无特殊要求 , 但在绕线的过程中上端面与工人的手指接触较多 , 因此上端面最好自然形成圆角; 此外 , 该零件高度为 75mm , 且垂直于轴线的截面形状比较简单与规范 , 故选择工字分型方式 , 这既可降低模具的复杂程度、减少了模具加工难度又便于成型后出件。该模具采用了 3个分型面 3次分型机构 ,侧向分型抽芯机构为斜导柱带动双锥形滑块进行抽芯 , 由于不便设置推杆 , 推出机构设计为推管推出 , 合理利用了模具内部空间。为降低成本及便于加工 , 在定模型芯内部设置一冷却水回路 , 以加强型芯内部冷却。3 注塑机的选用与模具类型3.1 计算单件塑件的体积与质量塑件的体积的计算，经计算塑件的体积为V42（1） 塑件的密度，查表得聚甲醛的密度为=1.5（2） 塑件的质量为W=V=421.5=63g3.2 初步选用成型设备采用一模1件的模具结构，考虑其外形尺寸，注射时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注射机型号为XS-ZY-125。3.3 模具类型根据塑件的成型工艺方案确定模具的类型为注射模。3.4 选用标准模架根据结构草图，查标准手册，选用的标准模架为180150中的派生型，标准模架的选用程序及要点有：a)模架厚度H和注射机的闭合距离L的关系为：Lmax=H=Lmin通过查表，计算模具闭合高度 ：Lm=A+B+30+30+C+25=25+75+30+30+90+25=275mmb)开模行程与定、动模分开的间距与推出塑件所需行程之间的尺寸关系为：模具推出塑件距离须小于顶出液压缸的额定顶出行程；通过查表，计算模具闭合高度c)选用的模架在注射机上的安装；d)选用模架应符合塑件及其成型工艺的技术要求。4 浇注系统的设计4.1 浇注系统设计原则a)了解塑料的塑料的成型性能b)尽量避免或减少产生熔接痕；c)有利于型腔中气体的排出；d)防止型芯的变形和嵌件的位移；e)尽量采用较短的流程充满型腔；f)流动距离比和流动面积比的校核。4.2 浇注系统的设计(a)浇口套的设计 浇口套一般采用碳素工具钢（如T8A、T10A等）制造，热处理淬火硬度为5357HRC。由于初选注射机的型号为XS-ZY-125，查表4.2得喷嘴圆弧半径为12mm，喷嘴孔直径为4mm 。主流道通常设计在浇口套中，为了方便注射，主流道始端的球面必须比注射机的喷嘴圆弧半径大12mm，防止主流道口部积存凝料而影响脱模，通常将主流道小端直径设计的比喷嘴孔直径大0.51mm。(b) 浇口的设计常见的形式有：直接浇口、中心浇口、侧浇口，本模具选用中心浇口。浇口的位置选择：尽量缩短流动距离、避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷、浇口应开设在塑件壁厚处、考虑分子定向的影响、减少熔接良提高熔接强度。根据塑件材料及形状 , 为保证型腔各部位均衡进料 ,防止塑件变形和缺料 ,浇口设计成 4处点浇口均匀分布的形式 ,以便缩短流程 ,加快注射速率 ,降低流动阻力 ,这样可以做到进料点对称 ,充模均匀。为避免产生分子高度定向 ,局部应力增加 ,甚至开裂的现象 , 将 4点浇口位置设于塑件外侧环形与轮辐状加强筋交叉处(直径为 5mm小圆柱上) 。这样 ,点浇口处的制品壁厚增加 ,且其周围呈圆弧形过渡 ,就可防止上述现象发生。此外 , 模具成型部分设计为镶拼组合式结构 , 4处点浇口设在定模镶块的成型面上 , 有利于利用配合间隙排气 , 避免了因排气不良造成浇口部位塑料烧焦 ,而在制品上产生黑色条斑及黑点。(c) 主流道设计 依据一模两件一次注射时所需的塑料量 , 选定 XS - Z -60 型注射机为成型设备。根据设计手册查得 XS - Z一 60 型注射机喷嘴的有关尺寸:喷嘴前端的孔径 do = 4mm;喷嘴前端的球面半径 Ro = 12mm。根据模具主流道与喷嘴的关系 , 取主流道球面半径 R =13mm , 取主流道的小端直径 d 4.5mm。(d) 分流道及浇口设计 综合考虑塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度等因素 , 本模具分流道的截面形状采用半圆形 , 查设计手册 , 取 R = 4mm。根据塑件的成型要求、型腔的排列方式及成型时有利于填充、排气等因素 , 选用截面形状为矩形的侧浇口较为理想。其截形尺寸初选为 (b1 h) 1mm0.8mm0.6mm ,试模时修正。5 模具的相关设计5.1 支承零部件的设计 模具支承零件主要有支承板（动模垫板）、垫板（支承块）、支承块、支承板、支承柱（动模支柱）等。支承板的设计要求是，具有较高的平行度和必要的硬度和强度。根据草图，本模具要用支承板，支承块。支承板的厚度根据塑件在分型面上的投影面积得其厚度为30mm.5.2 合模导向机构的设计导向机构的作用有：a)定位作用；b)导向作用；c) 承受一定的侧向压力。导柱结构的技术要求有：a)导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度810mm;b)导柱前端应做成锥台形或半球形；c)导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，多采用20钢（经表面渗碳淬火处理）或者T8、T10钢（经淬火处理），硬度为5055HRC；d) 导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱到模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度；e)导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6的过度配合，导柱的导向部分通常采用H7/f7的间隙配合。 5.3 侧向分型抽芯机构的设计该塑件抽芯为外侧向分型抽芯 , 为此设计了 1套斜导柱滑块抽芯机构。滑块采用双滑块形式 ,外形为锥形 , 利用锥形模套对其进行定位和锁紧,既保证牢固可靠 ,又保证抽芯导滑动作平稳 ,并可使动、 定模之间具有较高的同轴度。抽芯时 ,滑块由连接板带动 ,两者之间用螺钉连接 ,加工简便。5.4 推出机构的设计由于塑件的加强筋允许有较大的脱模斜度 , 根据塑件空心的特点 , 在动模型芯和中间设计了推管 ,既简化了结构 ,还可使推出动作均匀、 可靠。此外 ,还巧妙地利用动模型芯的内部空间设置1复位杆,解决了外部不便设复位杆的问题。1)推出机构一般由推出、复位和导向三大部件组成。2)推出机构按其推出动力来源可分为手动推出机构、机动推出机构和液压与气动推出机构等。手动推出机构是掼模具开模后，由人工操作的推出机构推出塑件，它可分为模内手工推出和模外手工推出 两种。3)推出机构按照模具的结构征分为一次推出机构、定模推出机构、二次推出机构、带螺纹的推出机构等。4)推出机构的设计要求有：a)设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧；b)塑件在推出过程中不发征变形和损坏；c)不损坏塑件的外观质量；d)合模时应使推出机构正确复位；e)推出机构应动作可靠。 5）一次推出机构包括：推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、活动镶块或凹模推出机构和多无综全推出机构等。 由上面的结构草图和零件形状，推出机构选用推杆推出，拉料杆选用Z字型拉料杆。5.5 射模通常用的排气方式：该模具为小型模具，可利用配合间隙排气、在分型面上开设排气槽、利用排气塞排气。6 抽芯机构的设计与计算6.1 确定抽芯距抽芯距一般应大于成型孔 (或凸台)的深度 , 本塑件孔壁 H1、凸台高度 H2相等 , 均为H1 = H2 = (14 - 1211) / 2 (mm) = 0.95mm另加 3 - 5mm 的抽芯安全系数 , 故去抽芯距 S =4.9mm。6.2 确定斜销倾角斜导柱的倾斜角是斜抽芯机构的主要技术参数之一 , 它与抽拔力以及抽芯距有直接的关系 ,一般= 15 25 , 本模具选取= 20 。6.3 确定斜销的尺寸斜导柱的直径取决于抽拔力及其倾斜角度 , 经进行有关计算 , 取斜导柱直径 d =14mm。斜销的长度应根据抽芯距、固定端模板厚度、斜销直径、斜角大小等因素确定。根据公式 L = l1 + l2 + l4 + l5由于上模座板和上凸模固定板厚度尺寸尚不确定 , 故初选 ha = 25mm (如在后续的设计 ha 有变化则修正L 的长度) ,取 D = 20mm , 经计算后 , 取L = 55mm。由于塑件上具有外侧凹, 其难点在于塑件不能直接从模具中脱出, 此时需将成型线圈骨架侧凹的模具零件作成活动的侧型芯。在塑件脱模前先将侧型芯从塑件上抽出, 然后再从模具中推出塑件, 侧型芯安装在侧滑块上。如图3 所示。6.4 侧滑块抽芯距的计算 斜导柱由于抽芯距较大, 采用斜导柱抽芯, 斜导柱的倾斜角取= 20 , 锁紧块的角 = + 3 = 23 , 其开模距斜导柱的抽芯力:式中: F c 抽芯力N ;A 塑件包络型芯的面积为 p 塑件对侧型芯的收缩应力(包紧力) , 其值与塑件的几何形状及塑料的品种、 成型工艺有关, 取p= 热状态时对钢的摩擦系数, 取=0.2侧型芯的脱模斜度或倾斜角, 取 = 30=0.5。 由塑料模手册查得斜导柱的直径d = 14 mm。斜导柱的长度L z , 如图4 所示: 图4 斜导柱长度计算简图6.5 成型零件的工作尺寸及校核所以符合要求 所以符合要求 所以符合要求 所以符合要求 所以符合要求6.6 模具零件的尺寸计算成型零件工作尺寸是指直接用来构成塑件型面的尺寸，例如型腔和型芯的径向尺寸、深度和高度尺寸、孔间距离尺寸、孔或台至某成型表面的距离尺寸、螺纹成型零件的径向尺寸和螺距尺寸等。外形尺寸（型腔尺寸）：包容尺寸，磨损后增大；内形尺寸（型芯尺寸）：被包容尺寸，磨损后减小。中心距尺寸：中心距尺寸不变化。根据塑件的精度要求为一般精度，取x值为0.5，查附表B得聚甲醛的最大收缩率 最小收缩率分别为3.0%和0.%，即其平均收缩率为2%，z=/3。 由上知：L2=60+0.7 L1=30-0. H=75-0. L3=40+0，所以： 型芯尺寸为z： L1=（1+S）Ls+x-z =（1+0.02）0+0.750.5-0.5/3 =30.975-0.167 H=（1+S）Hs+x-z =（1+0.02）75+0.750.9-0.9/3 =77.175-0.3 型腔尺寸为： L2=（1+S）Ls-x+z =（1+0。02）60-0.50.7+0。77/3 =60.23+0。257 L3=（1+S）Ls-x+z =（1+0。02）40-0.5-0.7+0。57/3 =40.73+0。197 斜滑块的设计7.1 滑块型模具的特点型腔部分基本上全在动模上,易取件(见图5)。两半模与模套不脱离,开闭模安全。无需横向轨道,特殊定位机构及反顶杆等,结构较为简单。模套就是锁模机构,紧凑而严密,不需要另外再增加锁模块。便于制造,操作安全、方便。在使用中由于配合部分尺寸的磨损及重力的影响,卧式两半模下块有时下滑一段距离,这样有可能带来不安全因素,因此把它改为立式如图6,这样不但克服 了上述缺点,同时有利于取件。7.2 斜滑块的设计斜滑块的设计是根据刹导柱分模的原理设计的。斜滑块倾斜角 与开模距离 ,抽出长度和斜滑块工作长度,斜滑块受力,即模力与抽拔力等有关 值大些抽拔距大, 但所需的抽图5 图6拔力也要增大。但所需的抽拔力也要增大。斜滑块所受弯曲力及负荷也加重。因此设计时需要两者兼顾到。在斜导柱结构中一般 值 取 “ 200好，但一般常用为 “15一20 ”基本上也满足了抽芯要求。至于在斜滑块型模具中,由于滑块与模套不脱离开,强度高,角度可以相应放大些,一般不超过 26一般取20 。同时为了确保两半模在开模时不脱离轨道,我们特意加长滑动部分，见图7, 实践证明,这两条腿在实际生产中起到了确保安全的作用。 图7 8 部分成型零件设计8.1 模套的设计与制造 模套的设计要保证两点要求精密的配合尺寸,足够的强度。便于加工。因为模套在这种模具中起锁模和滑轨双重作用,这样就必须与两半模在各种尺寸、角度上配合很严密。若配合过松制件出毛刺,一部分尺寸超差,配合过紧会损坏模具造成不应有的浪费。所以在设计上我们采用四件单独加工然后组合成为组合模套 见图8,这样既保证 了机械加工与修配的要求,又满足了模具本身的强度。经过几年使用证明这种模套不论从经济性和使用性能上都是合适的。 图88.2 顶出部分的设计为了保证制件平稳推出,我们设计 “ 十” 字型托板,把两半模与制件在顶杆作用下,由推板一同推出,因为两半模是在推板平面上向上向外移动,这样即达到了分模目的又使制件不易变形。顶出距离能保证制件顺利取出即可,若进料口及进料方式选择合适,可以达到塑件自动脱落。自切浇 口道的设计我厂有些变压器骨架较大,我们采用自切浇 口在增强尼龙骨架上尝试,效果很好,应 明这种方法在顶出时,浇口 自行切除,减少了去浇 口的修正工序。提高了效率,降低了成本。8.3 定模与动模的设计 塑件结构较复杂 , 需采用多型芯成型 , 模具主要由定模型腔板、 定模型芯、 侧向抽芯机构、 动模型芯、 动模型腔板组成。(1) 定模型腔板主要成型塑件顶部的帽状结构 ,结构如图 9示。 图9 定模型腔板 (2) 定模型芯主要成型塑件中部的空心方形体结构 ,虽然可采用型芯对接的方式成型 ,但由于侧型芯滑块的存在 , 使侧向浇注系统的设计存在一定的难度 ,本模具采用了中心浇口 ,用浇口套头部伸进模腔充当型芯辅助成型。(3) 塑件中部相对于上顶和下底向内分别凹进20 mm和 25 mm,故采用侧滑块成型的方法。 设计时 ,可以采用4个侧滑块成型 , 也可用 2个侧滑块来完成 , 但考虑到若采用 2个侧滑块 , 开模时侧抽距较大 ,使得斜导柱长度加长 ,模具整体结构加大 ,故本模具采用 4个侧滑块成型。(4)动模型芯主要成型塑件中部的空心结构 ,组装在动模型腔板内。(5) 动模型腔板采用组合式型腔结构的原因在于 ,塑件底部较厚 ,若采用整体式 ,在制造型腔零件时要向内加工出 1个凹进 12 mm且带弧形的凹台 ,这不仅加工难度增大 ,而且还使成本增高 ,所以 ,宜采用分开加工再组装的组合式结构 , 其结构如图 10所示。 图10动模型腔板 8.4 脱模机构设计注射成型后塑件包紧在动模型芯上 , 而一级推杆由于有 4个嵌件的原因无法将塑件推落 , 故需要设计二次脱模机构来完成推出工作。考虑到塑件底部结构因素 , 将推出位置选在距底面中心 26 mm处 , 采用 2根 直径6 mm的二级推杆 , 在一级推杆止动后开始推出动作 , 这样就可以将塑件连同 4个嵌件一起推出。8.5 合模导向机构和复位机构设计合模时采用导柱导向机构合模 , 侧滑块由斜导柱驱动合模 , 由于模具使用了较多的推杆 (一级推杆 4根 ,二级推杆 2根) 和侧滑块 (2组 4块) ,且两者在垂直于开模方向的平面上投影重合 , 这就造成容易发生干涉。为避免干涉的发生 ,在模具设计时 ,在模具两侧各加了 2套杠杆先复位机构 , 这样就有效防止了合模过程发生干涉 , 使整个合模动作流畅、 安全。8.6 止动装置的连接一级推杆上的止动销和推杆固定板之间采用柔性连接 ,即弹簧下端与推杆固定板固定 ,上端与一级推杆固定 ,合模时 ,两者的复位由柔性连接的弹簧来拉动。9 冷却系统的设计模具冷却采用循环水道 ,由于该塑件壁薄 ,过早冷却 ,注射时塑料会来不及充满形腔 ,所以水道采用了稍大于 3倍合理水道直径的数值做为型腔面至水道中心的距离 ,使模具模温均匀适当 ,以适应在正常周期下工作的需要。冷却水回路的布置：(1)冷却水道应尽量多、截面尺寸应量大；(2)冷却水道离模具型腔表面的距离应尽量均匀，水道孔边到型腔表面距离为1015mm；(3)水道出入口的布置，应使出入口温差尽量小；(4)冷却水道应沿着塑料收缩方向设置；(5)冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位。10 校核模具与注射机的有关尺寸 10.1最大注射量的校核由式4.5，nm + m1Kmp知，mp为注射机允许的最大注射量，n为型腔数，m单个塑件的质量，m1为浇注系统所需的塑料质量，K为注射机最大注射量的利用系数，取0.8。 由前面的计算可得：m=63g，n=1，m1=9g 即 13+90.8Xmp mp90g经查得注射机的最大注射量为125g，所以最大注射量满足要求。10.校核锁模力由式4.6知，Fz=p(nA+A1)Fp，p为注射压力，查表取其值为：p=35MPa， Fz=350.8x1x3.143030+13.41010=88KN 查表4.2得该注射机的锁模力是900KN，所以满足要求。10.3校核最大最小模厚查表4.2得注射机XS-ZY-125得最大模厚为300mm，最小模厚为200mm，而Lm为275mm，即满足要求。10.4开合模行程校核查表4.2得注射机XS-ZY-125的最大开合模行程S=300mm，S75+100+（510）=185mm，满足要求。11 部分安装方案11.1 嵌件安装方案根据加工要求 ,塑件所带的 4个铁钉嵌件应在合模前安装到型腔板内 ,注射完成后 ,其整体的 1/ 3要包裹在产品底部。11.2 先期方案根据工厂的实际情况 , 可以通过将动模型腔板设计成镶件的形式来解决塑件所带的 4个铁钉嵌件的问题 , 即在开模后将动模型腔板连同塑件一起推出 , 然后通过手工或其他方式将已安装好铁钉嵌件的动模型腔板装入模内。该方案的缺点是:(1) 塑件结构较复杂 ,且由于嵌件的原因 ,整体推出时容易造成动模型腔板对塑件的碰擦、 刮伤 ,甚至局部破坏。(2)设计活动动模型腔时 ,为避免其与动模型芯和型腔板安装套磨损 , 需在动模型腔板内外两侧各开出 1条供推出时使用的导滑槽 , 给定位和装配带来了难度。(3)要加工出多副动模型腔板 ,以备生产时交替使用 ,加大了制作成本。(4)模具工作时 ,需用先复位机构将推杆先行复位 ,然后人工将动模型腔板安装到安装套内 ,再继续合模进行下一次注射 ,这就需要合模过程缓慢 ,甚至中途停顿 ,延长了工时。(5) 操作时安全性较差 ,容易对工人造成伤害 ,且生产效率较低。11.3 改进方案鉴于以上原因 , 现将安装铁钉嵌件的小孔开在模具的 4个一级推杆上 , 这样不仅可满足合模时嵌件的安装要求 , 而且 , 最大的优点是开模动作完成后 ,推杆可以顶出动模型腔板 ,将 4个嵌件孔完全露出 ,便于嵌件安装。同时 ,考虑实际加工中的生产效率和安全需要 ,在安装嵌件时 ,可以采用安装手杆安装嵌件 ,安装手杆结构如图 11所示。11.4 嵌件安装手杆工作原理安装手杆采用电磁原理 , 通过手柄上的开关控制磁性的有无 ,以实现对铁钉的吸放 ,尺寸与塑件底部相匹配 ,利用中间部分定位 ,且头部设计成一定斜度以便于定位时手杆深入。4个嵌件套的位置要与一级推杆上嵌件孔的位置配合 , 孔径为铁钉头部尺寸。加工时 ,可在一级推杆头部镶入磁性材料 ,在安装手杆的嵌件套处加入一小块铁柱 , 并在其上缠绕线圈 , 缠绕方式须使其在通电后的磁性与一级推杆头部的磁性相反 ,以达到两者相吸 ,辅助铁钉嵌件定位的目的。 图 11安装手柄11.5 安装手杆工作过程首先接通电源并将 4个钉安装到嵌件套上 ,待模具完成开模动作后 , 将手杆递入到模具内 , 待头部接触到动模型芯实现定位后 , 沿动模型芯水平推进 , 铁钉嵌件进入一级推杆的嵌件孔后除受到推力的作用外 , 还会受到由于嵌件套和嵌件孔的反极吸力所产生的夹紧力作用 , 待铁钉到底后 , 按下电源按钮 ,手杆嵌件套磁性消失 ,将手杆水平撤出 ,由于嵌件孔对铁钉的吸附 , 嵌件被留在模具内 , 随后进行合模注射。12 模具钢的选择模具制造包括模具的设计、选材、热处理、机械加工、调试安装等过程。根据调查表明模具失效的因素中，模具的材料和热处理是影响寿命的主要因素，其约占70%，国内外的资料都表明了相同的结果，从全面质量管理的角度出发，不能把影响模具寿命的诸因素作为多项式之和来衡量，而应当是各因素的乘积，这是材料和热处理的优劣在整个模具制造过程中就显得更加重要了。12.1 模具的类别模具材料类别的不同可分为：冷作模具材料、热作模具材料、塑料模具材料、其他模具材料。模具材料按材料的类别，可分为钢铁材料、非铁金属材料、