塑料挂钩座注射模具毕业设计

塑料挂钩座注射模具设计摘要注射模在机械、电子、航天航空、生物等领域及日用品的生产中得到了越来越广泛的应用，但我国的塑料成形模具设计整体水平还较低，跟发达国家有很大的差距，主要表现在模具零件变形大、溢边毛刺大、表面质量差、模具型腔冲蚀和腐蚀严重、模具排气不畅和型腔易损等。目前，我国的注射成型发展方向主要为提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及CAD/CAE/CAM技术的应用范围。本设计的课题是塑料挂钩座注射模具设计，塑件结构复杂，尺寸精度要求较高，模具设计具有一定的难度。设计内容分为以下三个方面注射可行性分析、模具总体设计和模具零部件设计。整个设计过程主要借助PRO/ENGINEER（以下简称PRO/E）、MOLDFLOW等软件完成。该模具设计的过程为（1）对塑件实体进行测绘，同时在PRO/E中创建其3D模型，并用PRO/E的模型分析功能对其进行初步分析和计算；（2）拟定型腔布局并选择合适的注射机；（3）利用PRO/E的模具模块完成模具的模仁设计和浇注系统设计，在设计浇注系统时，运用MOLDFLOW软件对塑件进行了最佳浇口位置分析和注射模流分析及模拟；（4）用PRO/E注塑模设计专家（简称EMX）进行模架和模具各零部件的设计。本设计的最大特点是运用先进的设计理念，在3D实体模型环境下完成整个模具设计过程。从零件建模，到模具结构设计，以及最后的工程出图，均通过PRO/E软件完成；并且在设计过程中充分利用了PRO/E、MOLDFLOW的分析功能，进行了如浇注系统分析、注射模拟、开模动作检测、干涉检测等工作，以设计出最为合理的模具结构。此外，设计中大部分分析计算都依靠设计软件进行，手工需要完成的只是模具的结构形式选择及计算校核，从而把设计工作从以往复杂繁琐的计算过程中解放出来，借助于EMX，大大缩短了模具设计花费在创建、定制和细化模架部件以及模具组件上的时间，并且其3D实体模型也随着设计零件的更改而自动更新，从而使设计周期大为缩短，较好的保证了该模具的设计水平。本设计较好的实现了利用先进CAD/CAE/CAM技术对该复杂、精密塑件的设计。关键词塑料；挂钩座；注射模；PRO/ENGINEER；MOLDFLOWTHEABSTRACTOFDESIGNINGPLASTICPOTHOOKINJECTIONMOULDTHEINJECTIONMOULDHASBEENMOREANDMOREWIDELYUSEDINTHEFIELDOFMACHINE,ELECTRONICS,AVIATION,BIOLOGYANDCOMMODITYBUTTHETECHNOLOGYOFDESIGNINGINJECTIONMOULDINOURCOUNTRYHASAWIDEGAPWITHDEVELOPEDCOUNTRIESDUETOCOMPARATIVELYLOWAVERAGELEVERTHEGAPISMAINLYREFLECTEDINTHEFOLLOWINGASPECTSTHELARGEDEFORMITYOFTHEPART,THEGREATBURROFSIDEOVERFLOW,THELOWERSURFACEQUALITY,THESERIOUSEROSIONANDCAUTERIZATIONOFTHEMOULD,THEBADEXHAUSTOFMOULDANDTHEEASILYDESTROYEDOFTHECAVITYANDSOONATPRESENT,THEDIRECTIONOFOURINJECTIONMOLDISFOCUSONIMPROVINGTHETECHNOLOGYOFLARGE,EXACT,COMPLEXANDLONGLIFEMOULDANDWIDENINGTHERANGEOFUSINGTHECAD/CAE/CAMTHESUBJECTOFTHEDESIGNISANINJECTIONMOULDFORPLASTICPOTHOOK,ASTHECONFIGURATIONOFTHEPLASTICISCOMPLEX,ANDTHEPRECISIONOFTHEDIMENSIONISHIGHREQUIRED,THEDESIGNOFTHEMOULDISDIFFICULTINSOMEDEGREETHECONTENTOFTHEDESIGNCANBEDIVIDEDINTOTHREEPARTSTHEANALYSISOFTHEINJECTIONPOSSIBILITY,THEWHOLEDESIGNOFTHEMOULDANDTHEDESIGNOFTHEPARTS,THEPROCESSHAVEBEENFINISHEDCHIEFLYWITHTHEHELPOFSOFTWAREPRO/ENGINEERTHEGENERALPROCESSESOFTHEDESIGNISFIRSTLY,SURVEYANDDRAWTHEPLASTIC,ESTABLISHITS3DMODELBYPRO/ETHENPRIMARILYANALYSISANDFIGUREUPITUSINGTHEANALYTICFUNCTIONOFPRO/ETHENSKETCHTHEDRAFTOFTHELAYOUTOFCAVITYANDCHOOSEANEQUALINJECTIONMACHINENEXT,MAKINGUSEOFPRO/ESMODULETOCOMPLETETHEDESIGNOFCOREANDCAVITYASWELLASMOLDINGSYSTEM,ONWHICH,SOFTWAREMOLDFLOWISUSEDTODOTHEANALYSISOFTHEBESTGATELOCATIONANDTHEANALYSISANDSIMULATIONOFFLUIDATLAST,USEEXPERTMOLDBASEEXTENSIONOFPRO/ETOEXECUTIONTHEDESIGNINGOFTHEMOLDBASEANDEVERYPARTOFTHEMOULDTHEMOSTCONSPICUOUSFEATUREOFTHEDESIGNISTHATTHEWHOLEPROCESSISDONEINTHEENVIRONMENTOF3DMODEL,WHICHISCONDUCTBYTHEADVANCEDTHEORYTHESOFTWAREPOR/ECOMPLETESTHEWORKFROMMODELINGTOTHEDESIGNOFCONSTRUCTION,ANDTHELASTDRAWFORENGINEERINGDURINGTHEPROCESS,THEANALYTICFUNCTIONOFPRO/E、MOLDFLOWHAVEBEENFULLYUSEDTODOTHEWORK,SUCHASANALYSISOFMOLDINGSYSTEM,INJECTIONSIMULATION,THETESTINGOFMOLDOPENINGANDINTERFERENCEANDSOON,INORDERTOMAKETHEMOSTRATIONALMOULDINADDITION,MOSTANALYSISANDCOUNTAREFINISHEDBYDESIGNSOFTWAREAUTOMATICALLY,THEREFORE,WHATLEFTTOBEDONEBYHANDAREONLYSELECTINGTHEFORMOFTHEMOULD、CALCULATEANDCHECKTHERESULTINWHICHCONDITION,THEFUSSYCOMPUTEPROCESSCANBEAVOIDED,ANDTHETIMESPENTONCREATING,ORDERINGANDSIMPLIFYINGTHEPARTSANDCOMPONENTPARTCANBELARGELYSHORTENEDWITHTHEHELPOFEMXTHE3DMODELCANRENEWITSELFAUTOMATICALLYASTHECHANGEOFTHEDESIGNPARTS,THEREFORE,THEDESIGNCIRCLECANGREATLYBESHORTENEDANDTHEMOULDQUALITYCANBEBETTERSECUREDKEYWORDSPLASTICPOTHOOKINJECTIONMOULDPRO/ENGINEERMOLDFLOW目录前言设计说明书第一章产品分析11塑件分析12塑件原材料分析2第二章拟定型腔布局21型腔422型腔数目的确定23型腔排布5第三章塑件相关计算及注塑机的选择31塑件相关计算632注塑机选择及注射工艺参数确定7第四章分型面设计41分型面设计原则42分型面设计第五章浇注系统设计1051总体设计1052主流道设计1153分流道设计1154进料口设计1355冷料穴的设计1456浇口套及定位圈的设计1457塑件模流分析14第六章模架选用及注射参数校核2061模架2062开模行程校核21第七章成型零部件设计2271成型零件的材料选择2272成型零件结构设计22第八章侧向分型抽芯机构设计2881侧向分型抽芯机构类型选择2882抽芯距确定与抽芯力计算2883斜导柱分型与抽芯机构零部件设计29第九章合模导向机构设计3491导向机构3492定位装置36第十章脱模机构设计37101脱模装置37102推出机构设计38103拉料机构40第十一章冷却及排气系统设计42111冷却系统42112排气机构44第十二章模具总体结构45结束语48致谢49参考文献50第一章产品分析11塑件分析111结构分析本次设计任务所提供的资料为塑件实体，如下图所示【图11】塑件草图由零件实体模型及二维草图可知，该零件总体形状为近似梯形，零件大端有两个伸出块及六角通孔，上方有两个小沉孔，在零件的两测也各有两个小孔，此外还有诸多突出小块，加强筋等等，并且所有结构对称布置。在模具设计时，两侧的小孔可以使用小型心对插成型，沉孔及伸出块位置也可使用小型心，而端头的六角通孔必须设置侧向分型抽芯机构，总体看来，该零件属于较复杂程度。112尺寸精度分析该零件的重要尺寸精度为6级，其它尺寸精度为78级，属于中等精度，对应的模具相关零件尺寸加工可以保证。113塑件厚度检测塑件的厚度检测采用PRO/ENGINEER设计软件的模型分析功能自动完成，如图所示从塑件的壁厚上来看，壁厚的最大处为4MM左右，最小处小于1MM，壁厚差较大，但大多处在23MM的范围之内，并综合其材料性能，只要注意控制成型温度及冷却速度，零件的成型并不困难（如果条件允许，也可考虑修改其结构形式使壁厚趋向均匀）。114表面质量分析该零件的表面除要求没有凹陷，无毛刺，内部无缩孔，没有特别得表面质量要求，故比较容易实现。综以上分析可知，注射时在工艺参数控制较好的情况下，零件的成型质量很容易得到保证。12塑件的原材料分析塑件的材料采用聚碳酸脂（PC），其性能参数如下121基本资料英文全名POLYCARBONATE结构【图12】厚度检测【图13】聚碳酸脂PC耐冲击性相当高，属于工程塑料。耐热性佳、低温安定性良好。成型后尺寸稳定性高，耐候性佳，且吸水率低。无毒性。122机械特性密度12G/CM3拉伸强度630KG/CM2硬度70ROCKWELLM吸水率024123热物性质线膨胀率38105CM/CM热变形温度135124成形加工性射出成型温度230310射出成型压力10001400KG/CM2成形收缩率0507模具温度80120注射时间2090高压时间05冷却时间2090总周期40190从以上资料分析可以得知，该塑料具较好的各项性能指标，从使用性能上看，该塑料具有刚性好、耐水、耐热性强，是做为挂钩座较理想的材料；而由耐热性的观点来看，PC属于工程塑料，不仅在耐热上具有一定程度的能力，机械性质上也比一般的泛用塑料来的高；从成型性能上看，该塑料吸水性小，熔料的流动性一般，成型较容易，但收缩率偏大，另外，该塑料成型时较易产生凹痕、变形等缺陷，成型温度过低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。因此，在成型时应注意控制成型温度，浇注系统应缓慢散热，冷却速度也不宜过快。第二章拟定型腔布局21型腔一般来说，精度要求高的小型塑件和大中型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求不高的小型塑件，形状简单，又大批量生产时，则采用多型腔模具可使生产率提高。型腔数量确定以后，便进行型腔的排布。型腔的排布及模具尺寸、浇注系统的设计、浇注系统的设计的平衡以及温度系统的设计。以上这些问题又与分型面及浇口的位置选择有关，所以在设计过程中，要进行必要的调整，以达到比较完善的设计。型腔数量确定及型腔的排布所谓型腔（CAVITY）指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而己。注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或（两部分以上）形成这一空腔型腔。其凹入的部分称为凹模（CAVITY），凸出的部分称为型芯（CORE）。22型腔数目的决定型腔数目的决定与下列条件有关。A塑件尺寸精度型腔数越多时，精度也相对地降低，1、2级超精密注塑件，只能一模一腔，当尺寸数目少时，可以一模二腔。3、4级的精密级塑件，最多一模四腔。B模具制造成本多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比。从塑件成本中所占的模具费比例看，多腔模比单腔模具低。C注塑成形的生产效益多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高。但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。D制造难度多腔模的制造难度比单腔模大，当其中某一腔先损坏时，应立即停机维修，影响生产。本设计根据制品的生产总量，确定一个经济的型腔数量，其计算如下ATY/3600ANC/M（摘自注塑模具设计要点与图列许鹤峰陈言秋编著化学工业出版社）式中M制品的生产总量/个A成型每个制品所需费用，元/个N型腔数量，个T成型周期，秒Y成型费用，元/时C单个型腔模具制作费，元/个A多个型腔模具制作费递减率，ANC模具费用，元然后假设型腔数量计算进行比较，求出A为最小值时的型腔数量，即为经济数量。由上式可知，要想A为最小，只要ANC为最小，所以N为4。虽然模具的制造费用随型腔数量的增加而增加，但不与型腔数量成正比，所以每增加一个型腔其制造费用有一个递减率，递减率由模具制造企业根据情况确定。综合起来本模具采用一模四腔，既满足塑件要求，又能提高生产效率。23型腔排布在确定了型腔数目之后，就要进行型腔的排列方式设计。本塑件在注射时采用了一模四腔的形式，即模具需要四个型腔。考虑塑件带侧抽芯机构，现有两种排列方式选择A如图21所示，四个型腔采用轴对称布置，这种布置方式由于塑件本身的梯形结构，可有效减少模具大小，降低模具成本，但这样以来，模具四个方向各要布置一侧抽芯机构，增加了模具设计及加工的难度B如图21所示，这种方式采用平面对成布置，虽然不如第一种布局方式紧凑，但由于其一侧各布置两个型腔，故只有两个方向需要设置抽芯机构，大大简化了模具的设计。综合以上两种方案考虑，故拟定第二种型腔布局方式，其尺寸计算将在后面的设计中完成。【图21】型腔布局第三章塑件相关计算及注塑机的选择31塑件相关计算311投影面积计算塑件的投影面积可以通过PRO/ENGINEER的分析模块直接得出,如图31所示由分析可得注塑件投影面积S10087644035MM2312体积及质量计算体积及质量的计算也利用PRO/ENGINEER的分析模块自动计算获得（塑件密度由塑料模设计手册表14查得12G/CM3），如图32所示【图31】投影面积计算结果如下体积49079263E03毫米3曲面面积52316449E03毫米2密度12000000E00公吨/毫米3质量58895115E03公吨故注塑件的体积为V490794196316MM3质量为M1963122356G（注此处的塑件体积及质量都不包括浇注系统在内）32注塑机选择及注射工艺参数确定321注射机的选择考虑塑件的外形尺寸、型腔数量、注射所需压力及其它综合情况，查塑料模设计手册附表8，初步选用注射机为XSXY60型，其主要参数如下结构类型卧式【图32】体积及质量计算理论注射量60CM3注射压力12200N/CM3锁模力500KN最大注射面积130CM2最大模具厚度200MM最小模具厚度70MM喷嘴球半径12MM喷嘴孔直径4MM322注射工艺参数确定查塑料设计手册表14，聚碳酸脂的成型工艺参数可作如下选择成型温度/料桶温度后段210240中段230280前段240285喷嘴温度240250模具温度90110注射压力/MPA80130第四章分型面设计41分型面设计原则分开模具取出塑件的面称为分型面，如何确定分型面位置，需要考虑的因素比较多。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件工艺性、精度、推出方法、模具制造、排气等因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较。注射模有一个分型面或多个分型面，分型面的位置，一般垂直于开模方向，分型面的形状有平面和曲面等。分型面的确定主要应考虑以下几点A塑料在型腔中的方位在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直的方向避侧凹或侧孔。B一般分型面与注射机开模方向垂直的平面，但也有将分型面作减倾斜的平面或弯折面，或曲面，这样的分型面虽加工困难，但型腔制造和制品脱模较易。有合模对中锥面的分型面，自然也是曲面。C分型面位置。D除了应开设在制件中断面轮廓最大的地方才能使制件顺利地从型腔中脱出外，还应考虑以下几种因素A因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不要选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。B从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁厚较大但内孔较小时，则对型芯的包紧力很小，常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。42分型面设计根据本塑件的结构特点，为了方便塑件浇注后脱模、排气、塑件的外观质量等要求，主分型面的位置选择如下图所示【图41】分型面第五章浇注系统设计浇注系统是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后，到进入模具型腔以前所流动的一段路径的总称，主要应包括主流道、分流道、进料口、冷料穴等几部分。在设计浇注系统时，应考虑塑料成型特性、塑件大小及形状、型腔数、注射机安装板大小等因素。51总体设计在浇注系统设计之前，我们首先要选定进料口位置，为选择合适的进料口位置，采用MOLDFLOWPLASTICADVISER分析软件对塑料进行分析，以便得到最合适的进料口，分析结果如下图所示由MOLDFLOW分析结果不难看出，最佳的进料口位置应为塑件的中间部位，但考虑塑件结构因素，选定进料口为塑件上部圆弧形凹处，采用点浇口形式，又模具设计为一模四腔，并且综合型腔布局，拟定浇注系统总体结构如下图所示（对成布置）【图51】进料口分析【图52】浇注系统52主流道设计主流道为直接与注射机的喷嘴连接的部分，一般为圆锥形，锥度为26，对于粘度较大的熔体也可考虑稍微增大锥角，此处的主流道锥角5主流道直径的决定，主要取决于主流道内熔体的剪切速率。但在具体设计时，一般根据经验选取一合适的值做为主流道小端直径D，一般应大于机床喷嘴直径051MM左右，通常取D36MM，查型腔模具设计与制造表35，当材料为PC，注射机最大注射量为60G时，选取D5MM，故主流道各部分直径如下图所示（其中L需根据模板厚度确定）53分流道设计分流道的设计原则即应使熔体较快地冲满整个型腔，流动阻力小，熔体温降小，并且能将熔体均【图53】主流道各部分尺寸衡地分配到各个型腔。分流道截面形状和尺寸常见的分流道截面形状有圆形、半圆形、U形、梯形、矩形等，其中圆形截面分流道比表面积最小，热量不容易散失，流动阻力最小，但它需要同时开设在两块模板上，要保证两半圆完全吻合，制造较困难；梯形截面分流道较容易加工，热量损失和阻力也不大，是最常用的形式。综合各方面因素考虑，此处分流道截面为梯形形式。分流道直径的计算，可由以下经验公式计算（塑料模设计手册公式557P188）437WLD式中D各级分流道的直径（MM）；W流经该分流道的熔体重量（G）；L流过W熔体的分流道长度（MM）。经估算得第一级和第二级分流道的直径分别为D15MM,D24MM，故各级分流道的尺寸如下图所示第三级分流道（即与进料口相连的那段分流道）设计为圆锥形，以便于脱模，其尺寸如图55所示【图54】分流道54进料口设计进料口也称浇口，进料口的形式也有很多种，此处采用的是点进料口的形式。点进料口的直径通常以下式计算注塑模具设计公式561P1954DNCA式中D点进料口直径（MM）；N系数，依塑料种类而异，其中PC对应为N07C依塑件壁厚而异的系数。这里我们直接查塑料模设计手册表546，得D10MM此外，点进料口与分流道的连接需要通过一个储料井，其具体形式如图所示【图55】分流道【图56】储料井55冷料的穴设计冷料穴是为了防止冷料穴进入浇注系统的流道和型腔,从而影响注塑成型和塑料件质量而开设的容纳注射间隔所产生的冷料井穴,本设计中冷料穴开设在主流道的末端。56浇口套及定位圈的设计定位圈是使浇口套和注射机喷嘴孔对准定位所用。定位圈直经D为与注射机定位孔配合直经，应按选用注射机的定位孔直经确定。直经D一般比注射机孔直经小0103毫米，以便装模。定位圈一般采用45号钢或Q275钢。定位圈内六角螺钉固定在模板时，一般用两个以上的M6M8的内六角螺钉，本设计采用四个M6螺钉固定。浇口套的材料为T10、硬度HRC45；定位圈的材料为45刚，硬度HRC50,其尺寸设计如下图所示【图57】浇口套与定位圈57塑件模流分析在PRO/ENGINEER软件模具模块中进行分模及浇注系统创建后，即可自动产生铸模件，也就是注射成型时包括浇注系统在内的注射件，为了能够更好的分析塑件的注射成型性能，我们还是使用MOLDFLOW分析软件对其进行模流分析。本设计使用的是MOLDFLOWMPA模块，即MOLDPLASTICADVISER，使用MOLDFLOWMPA可对塑件进行简单的成型工艺分析，包括最佳浇口位置选择（前面已经使用）、流动分析，填充性能分析、成型质量预测、气泡与熔接痕分析，收缩痕分析等，如果要对塑件进行精确分析，还必须使用MOLDFLOW设计软件的MPI模块，这里只进行简单分析，故只需使用MPA即可，使用MPA分析前需设定成型条件，由前面的设计选择成型条件为预热温度115；料桶温度275，注射最大压力130MPA；高压时间05S571冲模时间分析【图58】冲模时间572填充质量分析【图59】填充质量573成型压力分析【图510】成型压力574压力降分析【图511】压力降575流动前沿温度分析【图512】流动前沿温度576成型质量分析【图513】成型质量577熔接痕分析【图514】熔接痕578气泡分析【图515】气泡579分析报告表51模流分析报告表MOLDABILITYYOURPARTCANBEEASILYFILLEDBUTPARTQUALITYMAYBEUNACCEPTABLECONFIDENCEMEDIUMINJECTIONTIME087SECINJECTIONPRESSURE5607MPAWELDLINESYESAIRTRAPSYESSHOTVOLUME2555CUCMFILLINGCLAMPFORCE1213TONNEPACKINGCLAMPFORCEESTIMATE201121MPA473TONNEPACKINGCLAMPFORCEESTIMATE804486MPA1890TONNEPACKINGCLAMPFORCEESTIMATE1206729MPA2836TONNECLAMPFORCEAREA4082SQCMCYCLETIME2850SEC5710结论由以上分析可知，塑件较容易充模，但塑件质量可能存在问题，塑件可能产生熔接痕及气泡等缺陷，但成型条件如压力，温度等均符合要求，而浇口位置已靠近最佳浇口，故缺陷产生条件应为塑件本身结构所致。解决办法如结构允许，可考虑更改塑件结构，如使塑件壁厚趋向均匀等。第六章模架选用及注射参数校核61模架通过前面的设计及计算工作，便可以根据所定内容确定模架。模架部分可以自己设计，也可以选用标准模架；在生产现场模具设计过程中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号，因为标准件有很大一部分已经标准化，随时可在市场上买到，这对缩短制造周期，降低制造成本时极其有用的。而标准件则包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件等。此外，在模架尺寸确定之后，对模具有关零件进行必要的强度或刚度校核，看所选模架是否符合要求，尤其对大型模具，这一点尤为重要。模架选择611结构形式这里我们选用的模架为国产标准模架，由于本模具采用的是点进料口自动脱浇道板设计，并且由于动模为嵌入式组合，故必须安装动模支撑板，查实用模具技术手册1112塑料注射模中小型模架（GB/T12556190），选取模架的基本形式为点AY型，其结构如图61所示【图61】模架612模板及组合精度根据型腔尺寸及考虑侧向分型机构，选取模架尺寸为250MM300MM，各板的厚度尺寸由使用模具技术手册表112，考虑型腔厚度，选择定模板厚25MM，动模板厚40MM，脱浇道板厚15，动模支撑板厚35MM，座板厚度25MM，垫块厚度63MM。动定模板孔位精度及与基准面的位置精度需达到互换。动模板、定模板的垂直度、平行度、导柱孔距及至基准面边距的尺寸精度和模架组合技术要求如下A基准面垂直度误差300002；B模板厚度方向两平面平行度误差300002；C导柱导套孔距偏差；MD导柱孔至基准面边距偏差；E组合后定动模固定板上下平面平行度误差300002；F组合后分型面贴合间隙0362开模行程校核选取标准模架及确定各模板尺寸后，我们就可以计算其开模行程并进行校核，以确定注射机的选择是否合理。由于本设计采用的是点浇口形式，故为多分型面注射模，并且由于选用的注射机为XSZY125型注射机，故最大开模行程与模具厚度无关，如图所示，开模距离按下式计算MAXS【图62】开模行程13510SHM其中H160MM，H232MM，H310,故S110MMAXS第七章成型零部件设计成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凸模、凹模、成型杆、成型块等。设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进料口、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸，从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸，以及机加工工艺要求等在工作中，成型零件承受高温高压塑件熔体的冲击和磨擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需要克服塑件的粘着力。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，它的强度和刚度必须在许可范围内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。71成型零件的材料选择构成型腔的零件统称为成型零件，本例的模具成型零件包括凸模、凹模和侧抽芯部件。由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到制件质量，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨力以承受塑料的挤压力和料流的磨擦力和足够的精度和表面光洁度，以保证塑料制品表面光高美观，容易脱模，一般来说成型零件都应进行热处理，使其具有HRC40以上的硬度，如成型产生腐蚀性气体的塑料如聚氯已烯等。还应选择耐腐蚀的钢材。根据塑件表面质量要求，查塑性成型工艺与模具设计附录G（常用模具材料与热处理），本设计成型零件选用3CR2MO调质处理，硬度55HRC,耐磨性号好且处理过程变形小。还有较好的电加工及耐腐蚀性。72成型零件结构设计传统的成型零件设计方法一般为根据塑件结构及精度尺寸，并考虑塑料收缩率，计算出成型零件的工作尺寸，这种方法有以下几个缺点A自由曲面的设计比较难；B曲面的尺寸不易表达清楚；C计算量大，设计效率低。为了克服以上缺点，本次设计中采用了目前在模具设计制造行业具有领先地位的PRO/ENGINEER设计软件进行成型零部件的设计。721PRO/E中的模具模块设计利用PRO/ENGINEER内置的模具设计模块进行设计一般有以下几步A在设计的塑件外层生成一个大小合理的胚料，胚料即以后生成的凹模凸模的大小；B输入塑件材料的收缩率，为后面生成成型零件提供参数；C用CUT命令设计浇注系统的主流道、分流道及浇口（也可在生成模具成型零件后再完成浇注系统的设计）；D用PARTINGSURF命令设计出分模面（包括主分模面及侧型芯分模面）；E采用SPLIT命令进行自动分模，生成成型零件，同时检测分模面是否有问题；F用MOLDING命令对模腔进行填充，生成浇注件。G用MOLDOPENING定义模具开模动作生成爆炸图。以下对凹模、凸模的设计分述。1分模面设计由于塑件本身有诸多孔、缺口，以及侧抽芯孔等等,故在分模设计时需要把这些孔全部补上，侧抽芯也必须设计单独的分模面，模具才能够顺利的进行开模，通常把在PRO/E中进行补面的过程称为“靠破孔”，设计如下图所示2模具开模动作模拟及开模检测在分模面设计完成之后，可由分模面和坯料自动生成模具体积快和型腔，并进一步生成模具模仁及浇注件。在此基础上，就可以对分模设计进行相应的检测，如倒勾检测、拔模斜度检测等等，并可简单的模拟模具开模动作。此外，由于暂时只对模具进行了公母模及侧滑块的简单划分，并没对其做具体的结构设计，所以此处的开模动作模拟也只是为了进行模具的倒勾检测及拔模检测。开模图及各检测结果如下所示【图71】分模面【图72】开模除模拟开模动作之外,我们还可以利用PRO/ENGINEER模具分析中的拔模检测功能,检查模具的拔模斜度分别对定模和动模进行拔模检测,其检测结果如下结论综合以上分析可知，分模设计无倒勾存在，可顺利开模；而拔模检测图显示，模具的动定模两侧最小拔模斜度均为零度，不过考虑塑件的结构较小，并无大的拔模面存在，并且拔模距离均只有几个毫米，综合考虑，并不会对开模和塑件质量产生大的影响。722凹模结构设计凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其结构不同可分为整体式和组合式两大类，而组合式又可分为嵌入式组合、镶拼式组合及瓣合式等。1整体式凹模由一整块金属加工而成，其特点是牢固，不易变形，因此对于形状简单，容易制造或形状虽然比较复杂，但保可以采用仿形机等殊须加工方法加工的场合是适宜的。整体结构有如下优点A成型零件的刚性好；B模具分解组合容易；C零件数量少；D制品表面分型痕迹少；E模具外形尺寸可以减少。整体结构的缺点如下A难以排气；B需要采用精密磨削加工；【图73】拔模检测C制品的棱边，拐角处难以加工成角形；D当塑料制品形状复杂是，其型腔的加工工艺性较差一般此类成型零件都是在淬硬后在进行加工，所以整体结构的模具采用电火花成型加工为主、铣削加工、磨削加工、电火花线切割为辅的加工方法，并且在先进的型腔加工机床还未普遍应用之前，整体式型腔一般只用在形状简单的小形塑件的成型。2组合式凹模组合式型腔是由两个以上零件组合而成的。这种型腔改善了加工工艺性，减少了热处理变形，节约了模具贵重材料，但结构较复杂，装配比较麻烦，塑件制品表面可能留有镶拼痕迹，组合后的型腔牢固性较差。因此，这种型腔主要用于形状复杂的塑料制品的成型。组合式型腔的组合形式很多，常见的有嵌入式、镶拼式及瓣合式几种嵌入式组合型腔A整体嵌入式组合型腔。对于小型塑件采用多型腔塑料模成型时，各单个型腔一般采用冷挤压、电加工、电铸等方法制成，然后整体嵌入模中。型腔镶件的外形通常是带台阶的圆柱形，先嵌入型腔固定板后，再用支撑板、螺钉将其固定；如要求严格定位时，可用销钉或平键定位防转。此型腔形状及尺寸一致性较好，更换方便，可节约贵重金属，但模具体积较大，用特殊加工法。B局部镶嵌式组合型腔。为了加工方便或由于型腔某一部位容易磨损，需要更换者采用局部镶嵌的办法，此部位的镶件单独制成，然后嵌入模体。此外还有镶拼式、瓣合式等组合型腔形式，在此不做阐述。由以上的比较容易看出，当塑件较小，形状较为复杂式，并且一模多腔成型时，采用嵌入式组合型腔是较为合理的选择，故此例选用的凹模形式即为整体镶嵌式，四个型腔分为四个镶块，固定方式采用支撑板固定，故不需要安装螺钉，其结构如图所示图74】凹模【图75】型腔镶块723凸模结构设计凸模设计的方法与凹模设计方法基本一样，由塑件的结构形式可知，凸模也采用局部镶嵌形式，考虑定模部分无支撑板，故镶块的固定形式不同于凹模镶块，而采用内六角圆柱螺钉固定【图76】凸模【图77】型芯镶块724型腔型芯尺寸计算由于本设计采用PRO/ENGINEER设计软件，所以型腔及型芯的各尺寸可在PRO/ENGINEER中设置塑性材料的收缩率后自动得到，故在此不做手工计算，型腔尺寸参见附图型芯镶块。第八章侧向分型抽芯机构设计当塑件侧壁上带有的与开模方向不同的内外侧孔或侧凹等阻碍塑件成型后直接脱模时，必须将成型侧孔或侧凹零件做成活动的，这种零件称为侧型芯（俗称活动型芯）。在塑件脱模前必须先抽除侧型芯，然后再从模具中推出塑件，完成侧型芯的抽出和复位的机构即叫做侧向分型抽芯机构。本设计中，塑件的一端有两个侧孔，故必须设计侧向分型抽芯机构，模具才能顺利脱模。81侧向分型抽芯机构类型选择侧向分型抽芯机构根据动力来源的不同，一般可将其分为机动、液压或气动以及手动等三大类型。机动侧向分型与抽芯机构是利用注射机开模力作为动力，通过有关传动零件使力作用于侧向成型零件而将模具侧向分型或把侧向型芯从塑料制品中抽出，合模时又靠它使侧向成型零件复位。这类机构虽然结构比较复杂，但分型与抽芯无需手工操作，生产率较高，并且机动抽芯具有较大的抽芯力，抽芯距大，故生产中广泛采用，故本设计采用机动侧向分型抽芯机构。机动抽芯按传动方式又可分为斜导柱分型与抽芯机构、斜滑块分型与抽芯机构、齿轮齿条抽芯机构和其它形式抽芯机构，本设计选用斜导柱分型与抽芯机构。82抽芯距确定与抽芯力计算821抽芯距侧向型芯或侧向成型模腔从成型位置导不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的距离成为抽芯距，通常用S表示。此外，为安全起见，侧向抽芯距离通常壁塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧向凸台的高度大23MM。由图81可知，本塑件的侧孔即六角孔的深度为35MM，故抽芯距S3523（MM），取S6MM822抽芯力【图81】抽芯距抽芯力的计算同脱模力的计算相同，对于侧向凸起较少的塑件的抽芯力通常比较小，仅仅是克服塑件与侧型腔的粘附力和侧型腔滑块移动时的摩擦阻力。对于侧型芯的抽芯力，往往采用如下的公式进行估算塑料成型工艺与模具设计559COSINCFHP式中抽芯力N）C侧型芯成型部分的截面平均周长M；C侧型芯成型部分的高度M；H塑件对侧型芯的收缩应力（抱紧力），其值与塑件的几何形状及塑料的品种、成P型工艺有关，一般情况下模内冷却的塑件取0812107PA，模外冷却的塑件取2439107PA；塑料在热状态时对刚的摩擦系数，一般取01502；侧型芯的脱模斜度或倾斜角，这里0。故此塑件的侧抽芯力应由两部分组成六角孔和孔外测壁部分，带入数据计算可得000260004000282000151107COS04CF256N83斜导柱分型与抽芯机构零部件设计此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等请联系扣扣九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载该论文已经通过答辩第九章合模导向机构设计91导向机构导向机构对于塑料模具是必不可少的部件，因为模具在闭合时有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构导向机构的主要作用一般包括定位、导向、承受一定侧压等。在对导柱结构设计时，必须考虑以下要求A长度导柱的长度必须比凸模端面要高出68毫米。以免导柱未导正方向而凸模先进入型腔与其相碰而损坏。B形状导柱的端部做成锥形或球形的先导部分，使导柱能顺利进入导柱孔。C材料导柱应具有硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯，因此，多采用低碳钢经渗碳淬火处理。或碳素工具钢（T8、T10）经淬火处理硬度HRC5055，导柱滑动部位按需要可设油槽。E配合精度导柱装入模板多用七级精度过渡配合。F光洁度配合部分光洁度要求7级，此外，导柱的选择还应跟椐模架来确定。911导柱本设计所选用的模座为点AY2530A25B40SB63注点表示点浇口模座，AY表示模座系例2530表示模座的宽度及长度尺寸,A2