弹簧上座零件注塑模具设计【含CAD图纸说明书】
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弹簧上座零件注塑模具设计【含CAD图纸说明书】,弹簧,上座,零件,注塑,模具设计,CAD,图纸,说明书
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目 录目 录11.绪 论21.1、我国塑料模具的发展现状21.2、国外塑料模的发展状况32.塑件分析52.1塑件工艺性分析52.2 塑件材料分析73.塑件的成型过程94.注射机的选择104.1注塑机概况104.2注塑机的分类104.3注塑机的选择114.4注射机的校核124.4.1容量校核124.4.2合模力校核134.4.3模具厚度的校核134.4.4开模行程校核135. 模具结构设计145.1 型腔数目的确定145.2 分型面的确定155.2.1分型面的形式155.2.2分型面的选择原则155.2.3本设计分型面的选择155.3 成型零件的尺寸计算165.4浇注系统的设计225.4.1主流道设计225.4.2分流道设计235.4.3浇口设计245.5导向机构的设计255.5.1导向机构的作用255.5.2导柱的设计265.5.3导套的设计265.6 推出结构的设计275.6.1推件力的计算275.6.2推出机构的确定285.6.3拉料杆的结构设计295.7排气系统的设计295.8冷却系统的设计306.模具总体结构337.模具的试模安装34结束语36致谢38参考文献391.绪 论80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2000年我国模具总产值预计为260-270亿元，其中塑料模约占30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。1.1、我国塑料模具的发展现状我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短,但和国外相比仍有较大差距. 成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的5080%相比，差距较大。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。 近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM 、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。 据有关方面预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。【1】整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。【2】1.2、国外塑料模的发展状况 国外先进国家对发展塑料模很重视，塑料模比例一般占30%-40%。专业化、标准化程度高、设计和工艺技术先进，如模具CAD/CAM技术采用普遍，加工设备数控化率高等，模具生产效率高、周期短。国外，70%以上是商品化的。工艺装备水平CAE技术在欧美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用CAE分析软件，模拟塑料的冲模过程，分析冷却过程，预测成型过程中可能发生的缺陷。CAE技术在模具设计中的作用越来越大，意大利COMAU公司应用CAE技术后，试模时间减少了50%以上。一些寿命高的和高精度的模具拿制作模具的原材料来说，国内的材料很难达到大型、精密模具所需要的性能要求、CAECADCAM.CAPP等软件很多都是国外的。拿塑封模具来说，国外一次可以加工出上百个型腔的模具，还有热流道技术、气辅成型这些工艺应用都很普遍。德国的模具很多采用热流道技术，使用热流道技术，产品的质量好，成型周期短，精度高。【3】 本课题研究的思路：塑件注塑模具设计.在设计中经过分析选用了“一模两腔”的型腔排列方式，能够满足大批量的生产任务；浇口的设计过程中根据模具结构选择了侧浇口，在开模过程中能够自动切断浇口凝料，提高了生产效率；由于制件有侧孔，需要设置侧向分型抽芯机构，本模具中采用了斜导柱侧向分型抽芯机构；在顶出机构的设计中，考虑到制件成型后由于收缩将包紧在型芯上，造成脱模力较大，为保证塑件的质量，采用了顶杆脱模；在合模时顶管必须在侧型芯滑块复位时提前退回复位，为避免侧型芯与顶杆在合模过程中发生干涉，设置了弹簧式优先复位机构，需要注意的是选用的弹簧要有迫使顶出机构复位的足够力矩。本课题设计进度的安排如下：1.了解目前国内外塑料模具的发展现状，所用时间15天；2.确定加工方案，所用时间5天；3.模具的设计，所用时间30天；4.模具的调试所用时间5天2.塑件分析2.1塑件工艺性分析图2-1零件图尺寸精度：塑料有5、6、7三种精度等级，我们取外表面为7级精度。塑料制品的表面光洁度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点外，主要由模具光洁度决定。一般模具表面光洁度要比塑料制品高一级。因此制件外表面取Ra6.3m。塑件壁厚分析：塑件壁厚的设计与塑件原料的性能、塑件结构、成型条件、塑件的质量及其使用要求都有密切的联系。壁厚过小，会造成充填阻力增大，特别对于大型件、复杂制件将难于成型。塑件的厚度的最小尺寸应满足以下要求：满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚 能承受推出机构等的冲击和振动 制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度 保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚 满足成型时熔体充模所需的壁厚。塑料制件规定有最小壁厚值，表2-1为热塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推荐值。表2-1热塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推荐值塑料类型制件流程50mm的最小壁厚/mm一般制件的壁厚/mm大型制件的壁厚/mm聚丙烯（pp）0.852.45-2.752.4-3.2脱模斜度分析 当塑件成型后因塑料收缩而包紧型芯，若塑件外形较复杂时，塑件的多个面与型芯紧贴，从而脱模阻力较大。为防止脱模时塑件的表面被檫伤和推顶变形，需设脱模斜度。一般来说，塑件高度在25mm以下者可不考虑脱模斜度。但是，如果塑件结构复杂，即使脱模高度仅几毫米，也必须认真设计脱模斜度。斜度作用： 便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度，在模具上称为脱模斜度。脱模斜度选取:取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率，一般取30130。塑件脱模斜度的选取应遵循以下原则：1 塑料的收缩率大，壁厚，斜度应取偏大值，反之取偏小值。2 塑件结构比较复杂，脱模阻力就比较大，应选用较大的脱模斜度。3 当塑件高度不大（一般小于2mm）时，可以不设斜度；对型芯长或深型腔的塑件，斜度取偏小值。但通常为了便于脱模，在满足制件的使用和尺寸公差要求的前提下可将斜度值取大些。4 一般情况下，塑件外表面的斜度取值可比内表面的小些，有时也根据塑件的预留位置（留于凹模或凸模上）来确定制件内外表面的斜度。5 热固性塑料的收缩率一般较热塑性塑料的小一些，故脱模斜度也相应取小一些。6 一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。综合以上的原则，由于塑件高度不是很大，收缩率一般，本设计中采用30的脱模斜度。表面粗糙度分析：塑料制件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等痴点外，主要取决于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度值要比塑件的低12级，塑料制件的表面粗糙度Ra值一般为1.60.2um，在模具使用中，由于型腔磨损而使表面粗糙度值不断加大，应随时给以抛光复原。非配合表面和隐蔽面可取较大的表面粗糙度值，除塑件外表面有特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。此外，塑件的表面粗糙度与塑料的品种有关。一般，型腔表面粗糙度要求达到0.20.4mm。2.2 塑件材料分析一 尼龙PA66的干燥真空干燥：温度 95-105 时间6-8小时热风干燥：温度 90-100 时间4小时左右。结晶性：除透明尼龙外,尼龙大都为结晶高聚物,结晶度高,制品拉伸强度、耐磨性、硬度、润滑性等项性能有所提高，热膨胀系数和吸水性趋于下降，但对透明度以及抗冲击性能有所不利。 模具温度对结晶影响较大 ,模温高结晶度高,模温底结晶度底.收缩率：与其他结晶塑料相似，尼龙树脂存在收缩率较大的问题,一般尼龙的收缩同结晶关系最大,当制品结晶度大时制品收缩也会加大 ,在成型过程中降低模具温度加大注射压力降低料温都会减小收缩,但制品内应力加大易变形.PA66收缩率1.5-2%成型设备：尼龙成型时，主要注意防止“喷嘴的流延现象”，因此对尼龙料的加工一般选用自锁式喷嘴。 二 制品与模具1、制品的壁厚? 尼龙的流长比为150-200之间，尼龙的制品壁厚不底于0.8mm一般在1-3.2mm之间选择，而且制品的收缩与制品的壁厚有关，壁厚越厚收缩越大。2、排气 尼龙树脂的溢边值为0.03mm左右，所以排气孔槽应控制在0.025以下。3、模具温度：制品壁薄难成型或要求结晶度高的模具加温控制，要求制品有一定的柔韧性的一般采用冷水控温。三、尼龙的成型工艺料筒温度 因尼龙是结晶型聚合物,所以熔点明显,尼龙类树脂在注塑时所选择的料筒温度同树脂本身的性能、设备、制品的形状因素有关。尼龙66为260。由于尼龙的热稳定性较差，所以不宜高温长时间在料筒中停留，以免引起物料变色发黄，同时由于尼龙的流动性较好，温度超过其熔点后就流动迅速。注射压力 尼龙溶体的粘度低，流动性好，但是冷凝速度较快，在形状复杂和壁厚较薄的制品上易出现不足问题，故还是需要较高的注射压力。通常压力过高，制品会出现溢边问题；压力过低，制品会产生波纹、气泡、明显的熔结痕或制品不足等缺陷，大多数尼龙品种的注射压力不超过120MPA，一般在60-100MPA范围内选取是满足大部分制品的要求，只要制品不出现气泡、凹痕等缺陷，一般不希望采用较高的保压压力，以免造成制品内应力增加。注射速度 对尼龙而言，注塑速度以快为益，可以防止因冷却速度过快而造成的波纹，充模不足问题。快的注射速度对制品的性能影响并不突出。模具温度 模具温度对结晶度及成型收缩率有一定的影响，高模温结晶度高、耐磨性、硬度、弹性模量增加、吸水性下降、制品的成型收缩率增加；低模温结晶度低、韧性好、伸长率较高。尼龙66尼龙成型工艺参数料筒温度 后部240-285 中部260-300 前部 260-300 喷嘴温度 260-280 模具温度 20- 90 注塑压力 MPA 60-200脱模剂的使用：使用少量的脱模剂有时对气泡等缺陷有改善和消除的作用。尼龙制品的脱模剂可选用硬脂酸锌和白油等，也可以混合成糊状使用，使用时必须量少而均匀，以免造成制品表面缺陷。在停机时要清空螺杆,防止下次生产时,扭断螺杆.3.塑件的成型过程注塑成型是把塑料原料（一般经过造粒、染色、添加剂等处理之后的颗粒）放入料间当中，经过加热溶化使之成为高粘度的流体-熔体用柱塞或螺杆作为加压工具，使得熔体通过喷嘴以较高的压力（约2085mpa），溶入模具的型腔中经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。1.塑化过程现代式的注射机基本上采取螺杆式的塑化设备，塑料原粒（称为物料）自从送料斗以定容方式送入料筒，通过料筒外的点加热装置和料筒内的螺杆旋转所产生的摩擦热，使物理熔化达到一定的温度后即可注射，注射动作是由螺杆的推进来完成的。2.充模过程熔体自注射机的喷嘴喷出来后，进入模具的型腔内，将型腔内的空气排出，并充满型腔，然后升到一定压力，使溶体的密度增加，充实型腔的每一个角落。充模过程是注射成型的最主要的过程，由于塑料溶体的流动是非牛顿流动，而且粘度很大，所以在压力损耗，粘度变化，多般汇流等现象左右塑件的质量，因此充模过程的关键问题-浇注系统的设计就成为注射模具设计过程的重点，现代的设计方法已经运用了计算机辅助设计以解决浇注系统设计中疑难问题。3.冷却凝固过程热塑性塑料的注射成型过程是热交换过程，即： 塑化注射充模固化成型 加热理论上绝热散热热交换效果的好坏决定了塑件的质量，模具设计时，散热交换也要充分考虑，在现代设计方法中也采用了计算机辅助设计来解决问题。4.脱模过程塑件在型腔内固化后，必须采取机械的方式把它从型腔内取出，这个动作由脱模机构来完成。不合理的脱模机构对塑件的质量影响很大，但塑件的几何形状是千变万化的，必须采用最有效和最好的脱模方式。因此，脱模机构的设计也是注射模具设计的一个主要环节，由于标准化的推广，许多标准化的脱模机构零部件也有商品供应。由1至4形成了一个循环，就完成了一次成型乃至很多塑件4.注射机的选择4.1注塑机概况注射成型机（简称注射机或注塑机）是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。图3-3 注塑机注射成型是通过注塑机和模具来实现的。4.2注塑机的分类注塑机的类型有:立式、卧式、全电式，但是无论那种注塑机，其基本功能有两个：（1）加热塑料，使其达到熔化状态；（2）对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。4.3注塑机的选择1）注射量的计算塑件体积为：V塑3317mm3 2) 浇注系统凝料体积的初步估算由于浇注系统的凝料在设计之前不能去定准确的数值，但是可根据经验按照塑件体积的0.2倍到1倍来估算。由于本次设计采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和2个塑件体积之和）为 ： V总=1.2n V塑=1.243317=15921 （n为型腔数目）3) 选择注射机根据以上的计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的塑料的总体积为16，由参考文献V公= V总/0.8=16/0.8=20。一般而言，从事注塑行业多年的客户多半有能力自行判断并选择合适的注塑机来生产。但是在某些状况下，客户可能需要厂商的协助才能决定采用哪一个规格的注塑机，甚至客户可能只有产品的样品或构想，然后询问厂商的机器是否能生产，或是哪一种机型比较适合。此外，某些特殊产品可能需要搭配特殊装置如蓄压器、闭回路、射出压缩等，才能更有效率地生产。由此可见，如何决定合适的注塑机来生产，是一个极为重要的问题。通常影响射出机选择的重要因素包括模具、产品、塑料、成型要求等，通过以上各种因素和考虑到经济效益的问题我选取了XZA-YY125型注射机。XZA-YY125型注射机，主要参数如下表：表3-1 XZA-YY125型注射机参数项目XZA-YY125结构形式卧理论注射容量/cm3125螺杆（柱塞）直径/mm42注射压力/Mpa119锁模力/KN900拉杆内间距/mm260290移模行程/mm115最大模具厚度/mm350最小模具厚度/mm100喷嘴球半径/mm14喷嘴口孔径/mm34.4注射机的校核原则上试模必须在模具设计时选定的同型号规格的注射机上进行，以保证试模与模具最终应用的一致性。在实际生产中，如不能满足上述要求，允许先用注射量稍大的注射机，但顶出方式和注射机类型必须一致，注射螺杆与注射机控制水平应尽可能接近。对于壁厚特别厚、特别薄、透明的注塑件，以及表观质量、重量、力学性能要求高的注塑件，应特别注意，试模用注射机与最终使用的注射机差别应尽可能小。4.4.1容量校核在一个注射周期内注塑模内所需要的塑料总容积应该是模具型腔总容积与模具浇注系统的容积之和，有以下计算公式：V=n1.2式中 n模腔数量；单个制品的体积；所需塑料体积。带入数值计算可得：V总=1.2n V塑=1.243317=15921 （n为型腔数目）而所选的注射机的理论注射容积为1250.8V公V=16 所以经验算符合 4.4.2合模力校核为了保证产品的质量需要对合模力进行校核。按以下公式进行校核： 式中 工艺要求合模力（kN）；注塑机最大合模力（kN）；n模腔个数； 模腔平均压力（Mpa），取60Mpa；A开模方向最大投影面积（m2），其中浇道投影面积取为塑件的0.2倍。A=3.1417.6=972.6mm以上带入数据计算得：F1=4601.2972.6280KN 所选的注射机的锁模力为900kN，所以满足要求。4.4.3模具厚度的校核实际使用的模具厚度与注塑机所允许的安装最大模具厚度和最小模具厚度之间要满足以下条件：，在设计中模具的厚度Hm=285mm，而所选注射机所允许安装的最大模具厚度=350，最小模具厚度=100，所以完全符合要求。4.4.4开模行程校核我们要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侧浇口形式，故为单分型面注射模，故最大开模行程与模具厚度无关，开模距离按下式计算：S= H1+H2+510 其中H1=95mm，H2=4.6mm（H1为分型面的移动距离）故： s109.6mm Smax=270mm所以完全满足，即使开模行程有所扩大也是符合要求的。5. 模具结构设计5.1 型腔数目的确定注塑模的型腔数目，可以是一模一腔，也可以是一模多腔，在型腔数目的确定时，有以下几个要求：(1) 按塑件经济性确定型腔数；(2) 按注射机的最大注射量确定型腔数；(3) 按注射机额定锁模力确定型腔数；(4) 按制品精度要求确定型腔数。按注射机的锁模力大小确定型腔数n n=4.2 F注射机的额定锁模力；F=900p塑料熔体对型腔的平均成型压力，p=60 MPa；查模具设计指导表6-5塑料成型时的注射压力=3060MpA单个塑件在模具分型面上的投影面积，mm2；A=3.1417.6=972.6mmAj浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm2。Aj0.2A194.5mm分析结论：该模具设计型腔数目不能大于4.2个型腔，为了保持该塑件的精度 该模具设计采用一模4腔。5.2 分型面的确定5.2.1分型面的形式分型面的形式与塑件的几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件等有关，常见的形式有：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面和平面、曲面分型面。5.2.2分型面的选择原则1、复合塑件脱模的基本要求，就是能使塑件从模具中取出，分型面应设在脱模方向最大的投影边缘部位；2、分型线不影响塑件外观，即分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面；3、确保塑件留在动模一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外观面；4、确保塑件质量；5、要你管尽量避免成型孔、侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避免定模滑块；6、满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定动模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面；另外，分型面是曲面的，应加斜面锁紧；7、合理安排浇注系统特别是浇口位置，有利于开模；5.2.3本设计分型面的选择通过对塑件结构形式的分析，同时根据以上分型面的选择原则综合考虑，决定将分型面选在塑件截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图所示分型面5.3 成型零件的尺寸计算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，塑料熔体的高温、料流的冲刷、脱模时与塑件间还会发生摩擦。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。任何塑料制品都有一定的尺寸要求，在使用或安装中有配合要求的塑料制品，其尺寸精度常要求较高。在设计模具时，必须根据制品的尺寸和精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级。影响塑料制品精度的因素较为复杂，主要有以下几方面：首先与成型零件制造公差有关，显然成型零件的精度愈低，生产的制品尺寸或形状精度也愈低。其次是设计模具时，估计的塑料收缩率与实际收缩率的差异和生产制品时收缩率的波动值，成型收缩率包括设计选取的计算收缩率与实际收缩率的差异，以及生产制件时由于工艺条件波动，材料批号发生变化而造成制件收缩值的波动，前者造成塑料制品的系统误差，后者造成偶然误差，收缩率波动值s随制件尺寸增大而成正比的增加。制造误差z随制件尺寸成立方根关系增大，型腔使用过程中的总磨损量c随制件尺寸增大而增加的速度也比较缓慢。生产大尺寸塑料制件时因收缩率波动对制件公差影响较大，若单靠提高模具制造精度来提高塑件精度是很困难的和不经济的，而应着重稳定工艺条件，选用收缩率波动小的塑料。相反，生产小尺寸塑料制件时，影响塑件公差的主要因素则是模具成型零件的制造公差和成型零件表面的磨损值。此外型腔在使用过程中不断磨损，使得同一模具在新和旧的时候所生产的制品尺寸各不相同。模具可动成型零件配合间隙变化值，模具固定成型零件安装尺寸变化值，这些度将影响塑件的公差。由于影响因素甚多，而且十分复杂，因此塑料制品的精度往往较低，并总是低于成型零件的制造精度，塑料制件尺寸难以达到高精度。为了计算简便起见,规定凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸,即公差为正；凡是轴类尺寸均以其最大尺寸作为公称尺寸,公差为负。该塑件的材料PA6是一种收缩范围较大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法计算。查手册得的收缩率为0.8%2.1 %,故平均收缩率为 1.45%。公差数值表5.9-11基本尺寸精 度 等 级公 差 数 值-精度等级表,精度尺寸的选用2-3、5类别塑件种类建议采用的精度等级高精度一般精度低精度PA6根椐塑件的要求，由以上两表可查得：该塑件可按精度等级为5级精度选取。此产品采用级精度，属于一般精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.50.75的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到ITIT级，综合参考，相关计算具体如下：型腔凹模径向尺寸计算：（相关公式参见塑料制品成型及模具设计第79-80页）(一)、型腔径向尺寸的计算：L+z =（1+Scp）LS-3/4+z L凹模径向尺寸（mm）LS塑件径向公称尺寸（mm）Scp塑料的平均收缩率（）塑件公差值（mm）z 凹模制造公差（mm）由：LS1=23mm Ls2=29.1mm Ls3=35.2mm 又查表知5级精度时塑件公差值 1= 0.28mm 2= 0.32 mm 3= 0.36 mm实践证明：成型零件的制造公差约占塑件总公差的1/31/4，因此在确定成型零件工作尺寸公差值时可取塑件公差的1/31/4。为了保持较高精度选1/4。由于： z= 1/4 得： z1=1/40.28=0.07 mm z2=1/40.32=0.08 mm z3=1/40.36=0.09 mm则： L1+z=（1+Scp）LS-3/4+z =（1+1.45%）23-3/40.28+0.07 =23.1235+0.07 mm L2+z=（1+Scp）LS-3/4+z =（1+1.45%）29.1-3/40.32+0.08=29.28+0.08 mm L3+z=（1+Scp）LS-3/4+z =（1+1.45%）35.2-3/40.36+0.09=35.44+0.09 mm(二)、型腔深度尺寸的计算：凹模深度尺寸同样运用平均收缩率法： H+z =（1+Scp）LS-2/3+ zH凹模深度尺寸（mm）z凹模深度制造公差（mm）其余符号同上由：HS1=1 mm HS2=6.1 mm HS3=11.2mm 取5级精度时1=0.16 mm 1=0.2 mm 1=0.22 mm 由z=1/4得： z1=0.04mm z1=0.05mm z1=0.055mm 则：H1+z =（1+Scp）LS-2/3+z =（1+1.45%）1-2/30.16+0.04 =0.907 +0.04 mmH1+z =（1+Scp）LS-2/3+z =（1+1.45%）6.1-2/30.2+0.05 =6.05 +0.05 mmH1+z =（1+Scp）LS-2/3+z =（1+1.45%）11.2-2/30.22+0.055 =11.22 +0.055 mm(一) 型芯径向尺寸的计算运用平均收缩率法：Lz =（1+Scp）LS+3/4 zL 型芯径向尺寸（mm）z 型芯径向制造公差（mm）其余符号同上由：LS1=14.3mm LS2=17.3mm LS3=26 mm 取5级精度时1=0.24 mm 2=0.24 mm3=0.32 mm由z=1/4得：z1=0.06 mmz2=0.06 mmz3= 0.08mm 则：L1z =（1+Scp）LS+3/4z =（1+1.45%）14.3+3/40.240.06 =14.680.06 mmL2z =（1+Scp）LS+3/4z =（1+1.45%）17.3+3/40.240.06 =17.730.06mmL3z =（1+Scp）LS+3/4z =（1+1.45%）26+3/40.320.08 =26.6170.08mm(二) 型芯高度尺寸的计算运用平均收缩率法： Hz =（1+Scp）LS+2/3zH型芯高度尺寸（mm）z型芯高度制造公差（mm）其余符号同上由：H1=6.1mm H2=4.5mm 取5级精度时 1=0.20mm 2=0.16mm 由z=1/4得：z1=0.05 mm z1=0.04 mm 则：H1z =（1+Scp）LS+2/3z =（1+1.45%）6.1+2/30.20.05 =6.320.05mmH2z =（1+Scp）LS+2/3z =（1+1.45%）4.5+2/30.160.04 =4.9650.04 mm5.4浇注系统的设计浇注系统是塑料熔体由注塑机喷嘴通向模具型腔的流动通道，因此它应能够顺利的引导熔体迅速有序地充满型腔各处，获得外观清晰，内在质量优良的塑件。浇注系统组成是：主流道、分流道、浇口、冷料穴、塑件。 5.4.1主流道设计a.主流道尺寸主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为d=d1+(0.51）=16mmb.主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套都是标准件，只需去买就行了。常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种下图为前者，有托浇口套用于配装定位圈。浇口套的规格有12，16，20等几种。由于注射机的喷嘴半径为14，所以浇口套的为R16。如图。 浇口套外形图 5.4.2分流道设计 a.主分流道设计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。b.主分流道形状及尺寸为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等，分流道的截面尺寸，应根据塑件的成型体积、壁厚、形状，所用塑料的工艺性能，注塑速率以及分流道的长度等因素来确定。对于壁厚小于3.2mm，重量在200g以下的塑件，可用下述经验公式确定分流道的直径（此时算出的分流道直径仅限于3.29.5mm）： D= =6mmc.分流道的布置形式采用平衡式 5.4.3浇口设计 浇口是连接分流道和型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），是塑料熔体进入型腔的入口。浇口的形状、数量、位置及尺寸对塑件的成型性能及成型质量影响很大。合理选择浇口的位置是提高塑件质量的重要环节，浇口位置不同，也将直接影响模具的结构。因为该零件为圆柱杆类零件并且为一模两腔结构所以浇口选择为侧浇口，侧浇口应用广泛，生产效率高。综合考虑塑件的形状，该模具的分流道设在分型面上，采用圆形分流道D=6mm。侧浇口尺寸为t=1mm，b=2mm，h=2mm；浇口位置示意5.5导向机构的设计 5.5.1导向机构的作用导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，通常采用导柱导向，主要零件包括导柱和导套。其具体作用有：a、定位作用 b、导向作用 c、承载作用 d、保持运动平稳作用 e、锥面定位机构作用 5.5.2导柱的设计导柱导向是指导柱与导套（导向孔）采用间隙配合使导柱在导套（导向孔）内滑动，配合间隙一般采用H7/k6级配合。因为此塑件结构复杂，所以采用台阶式导柱。在导柱的工作部分上开设油槽，可以改善导向条件，减少摩擦，但增加了成本，由于该模具要求不高，所以不再加油槽。故导柱采用不加油槽的阶梯式导柱根据国家标准选用直径为20mm长度为125mm的导柱,材料为T8A淬硬钢 图5-5-2 导柱5.5.3导套的设计由于导柱已选定，且该模具较小，其导柱、导套配合之间模具结构较复杂，所以采用两个导套接连使用达到模具要求，由塑料模具设计与制造可查得与之相配的导套为 I型带头导套，其直径为30mm，长度为60mm。如图所示： 图5-5-3 导套5.6 推出结构的设计5.6.1推件力的计算推件力 式中: 塑件包络型芯的面积 塑件对型芯单位面积上的包紧力,取 脱模斜度大气压力 塑件对钢的摩擦系数，约为0.10.3制件垂直于脱模方向的投影面积 所以 5.6.2推出机构的确定 本模具采用的为一次顶出脱模机构，它包括常见的推杆、推管、推板、推块或活动镶块等脱模机构。该机构是最常用的顶出方式。即塑件在顶出机构的作用下，通过一次动作即可顶出。基于以上原则，该模具的脱模零部件设在动模上，选择推杆顶出形式，利用顶杆将塑件推出模外，另外采用回针弹簧做为回复机构。a. 顶杆直径的确定由于该塑件内部结构空间比较小，因此设置推出机构为推杆的时候 推杆需要作用在该塑件的凸台上 所以推杆的直径采取小一点的 ，直径D1=8mmb.顶杆直径的校核顶杆的受力状态可简化为“一端固定、一端铰支”的压杆稳定性力学模型，由欧拉公式： （4-6）式中 d为顶杆直径，mm；为安全系数，范围在1.41.8之间，此处取1.5；L为顶杆长度,L=130 mm；Q为脱模阻力，N；n为顶杆根数，n=6 ；E为顶杆材料的弹性模量（MPa），该材料为8000 。由于d=8 mm，对推杆进行强度校核如下：=4Q/nd3 （4-7）式中 为顶杆所受的应力，MPa； 为顶杆材料的许用应力，MPa。由上式得出=345.563N/cm =8000N/cm，所以推杆满足强度要求，5.6.3拉料杆的结构设计浇口拉料杆的作用是使开模时顶杆在顶板的推动下将塑料制品推出，拉料杆也同时将浇道拉出模外。在此选用Z形拉料杆，由模具设计与制造简明手册查得Z形形拉料杆的结构如图所示。拉料杆5.7排气系统的设计塑料在熔化时，会产生气体，所以当塑料在充满型腔时及浇注系统内的空气，如果在型腔中不及时排除干净，可以会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等缺陷。另一方面气体的受压产生反向压力而降低充模速度，还可能造成塑件碳化或烧焦。注射成型时的排气可采用如下四种方式排气：（1） 利用配合间隙排气；（2） 在分型面上开设排气槽排气；（3） 利用排气守排气；（4） 强制性排气；该模具是采用利用配合间隙排气。其间隙值约为0.030.05mm.它常用于中小型的简单模具。 5.8冷却系统的设计冷却装置的目的，主要是防止塑件在脱模时发生变形，缩短成型周期及提高塑件质量。一般在型腔，型芯等部位设置合理的冷却水路，通过调节冷却水流量和流速来控制模温。冷却水孔开孔的原则：（1）冷却水孔的数量应尽可能的多，直径应尽量大；（2） 每个冷却水孔至型腔表面的距离应相等，一般保持在015mm范围内，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率低。水孔直径一般保持在812mm。（3）水孔通过镶块时，防止镶套管等漏水。（4）冷却管路一般不宜设在型腔内塑料熔接的地方，以免影响塑件的强度。（5）水管接头应设在不影响操作的一侧该注塑模的冷却系统设计为环绕型运水，具体分布方式如图所示。图 5-8 运水系统注射模具的温度设计是否恰当，不仅影响塑件的质量，而且对生产效率、充模流动、固化定型都有重要影响。模具对塑件质量的影响主要体现在以下几个方面：1、改善成形性 2、成形收缩率 3、塑件变形 4、尺寸稳定性 5、力学性能 6、外观质量。当大批量的生产时，而且又要满足塑件的质量要求时，增多型腔是不现实的。这时提高生产率显得尤其重要了。而提高生产率又与模具温度的控制有密切关系。生产效率主要取决于冷却介质（一般是水）的热交换效果。因此缩短注射成形周期的冷却时间是提高生产效率的关键。根据牛顿冷却定律，冷却介质从模具带走的热量为： Q=AT =8.2x4.45x10-2x40x6 =88J其中：是冷却管道孔壁与冷却介质间的传热系数；A冷却管道壁的传热面积；T模具与冷却介质温度之差值；冷却时间。（s）。由上述式子可得，当需传递热量不变时，可通过以下三条途径来缩短冷却时间。（1） 高传热系数。 =（v）0.8/d0.2 =7.5x(1x2)0.8/100.2 =8.2是冷却介质，是冷却介质在该温度下的密度，d是冷却管道直么，v是冷却介质的流速。由上式得，只有提高冷却介质的流速，便可达到传热系数。（2） 高模具与冷却介质间的温差T T=Tw-T =60-20 =40式中Tw是模具温度。T是冷却介质的温度。一般模温是一定，为了提高温差T，有利于缩短冷却时间。从而提高生产率。（3） 增大冷却介质的传热面积A。 A=nx3.14dL =4x3.14x10x355 =44588mm2L模具上一根冷却水孔的长度。d 是冷却通道的直径。n 是模具开设冷却通道孔数。显然，应在模具上开尽可能多的冷却通道，以增大传热面积，缩短冷却时间，达到提高生产生产效率。冷却时间的计算：影响冷却时间的因素有如下：1、模具材料 2、冷却介质温度和及流动状态 3、模塑材料 4、塑件壁厚 5、冷却回路的设计 6、模具温度。冷却时间指塑料熔体从充满型腔时起到可以取出塑件时止这一段时间。本副模具采用塑件截面内平均温度达到规定的脱模温度时，所需冷却时间的简化计算公式： =t2/(3.142k)In8(Tm-Tw)/3.142(Ts-Tw) =12/3.1422.710-7In8(200-60)/3.142(80-60) =4s其中：式中是塑件所需冷却时间；t 是塑件的厚度t=1mm；k 是塑件的热扩散率；k=2.7x10-7m2/s。Tm是塑料熔体温度；Ts塑件脱时的截面内平均温度；Tw是模具温度,ABS料时模具温度为60。冷却水的进出口温差由下式校核： t1-t2=Gxi/9003.14x102Cv 6.模具总体结构模具整体设计也就是模体的设计，随着现代工业的发展，模体设计已接近标准化，可以从市场上购买相应的模体。标准模体一般包括定模板、动模板、垫块、顶出固定板、顶板、导柱、导套、复位杆等。标准模架有12种结构，15876种规格。在本次设计中，浇口套、导柱、导套、顶杆、水嘴都采用标准件，可以外购。总装图各视图如图所示模具装配图7.模具的试模安装1.试模前的准备试模前要对模具及试模用的设进行检验。模具的闭合高度，安装与注射机的各个配合尺寸、推出形式、开模距、模具工作要求等符合所选设备的技术条件。检查模具各个滑动零件配合间隙适当，无卡住及紧涩现象。活动要灵活、可靠，起止位置的定位要准确。各镶嵌件、紧固件要牢固，无松动现象。各种水管接头、阀门、附件、备件要齐全。对于试模设备也要进行全面检查，即对设备的油路、水路、电路、机械运动部位、各操纵件和显示信号要检查、调整，使之处于正常运转状态。2. 模具的安装及调试模具的安装是指将模具从制造地点运至注塑机所在地，并安装在指定注射机的全过程。模具安装到注射机上要注意以下几个问题：1）模具的安装方位要满足设计图样的要求。2）模具中有侧向滑动机构时，尽量使其运动方向为水平方向。3）当模具长度与宽度尺寸相差较大时，应尽可能使较长的边与水平方向平行。4）模具带有液压油路接头、气路接头、热流道元件接线板时，尽可能放置在非操作一侧，以免操作不方便。模具在注射机上的固定多采用螺钉、压板的形式，一般每侧采用块压板，对称布置。模具安装于注射机上之后，要进行空循环调整。其目的在于检验模具上各运动机构是否可靠、灵活、定位装置是否有效作用。要注意以下几个方面：1）合模后分型面不得有间隙，要有足够的合模力。2）活动型芯、推出及导向部位运动及滑动要平稳、无干涉现象，定位要正确、可靠。3）开模时，推出要平稳，保证将塑
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