骨轮注塑成型工艺及模具设计【圆形线圈骨架】【一模一腔】
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圆形线圈骨架
注塑
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圆形
线圈
骨架
一模一腔
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骨轮注塑成型工艺及模具设计【圆形线圈骨架】【一模一腔】,圆形线圈骨架,注塑,成型,工艺,模具设计,圆形,线圈,骨架,一模一腔
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骨轮注塑模毕业设计1、 绪 论大学三年即将结束,毕业设计是我们对大学学习的总结.我将要做的是骨轮注塑模具的设计.塑料模是精度较高的一种模具,塑料模设计对制品质量与产量有着决定性的影响.首先,型腔形状,流到尺寸,表面粗糙度,分型面,进浇口与排气位置的选择,脱模方式及定型方法的确定等,均对骨轮尺寸精度和形状精度以及骨轮的力学性能,盈利大小,表面质量与内在质量等,起着十分重要的影响.在设计骨轮塑料模具时应该考虑骨轮是否容易成形,脱模时,哈夫块侧抽是否顺利. 在模具设计中采用插入式哈夫块的侧向抽芯机构成型环形外侧凹,使模具结构简单、加工方便本塑件哈夫块运动与开模方向不一致，所以在脱模时必须考虑设计一个能在开模时随着开模过程的进行使哈夫块分离的装置。本副模具的设计中，在定模部分设计安装了斜导柱，在开模时推件板顶出塑件同时驱动滑块侧分型，直到塑件脱出型腔。这种机构脱模可靠，设计方便且在模具中占用空间较小，非常适合在本副模具中使用。在设计过程中，我们需要考虑骨轮的实际用途，然后再根据骨轮的实际用途和产量来确定骨轮注塑模具的结构。在确定模具结构之前，需要查阅大量的资料，还要请教导师自己所想的结构是否合理。不能盲目的确定结构，以免产生原则性的错误。模具是十分精密的设备，模具的作用就是为了生产产品，所以模具的实用性是最重要的。我们首先要考虑的就是实用性，其次再考虑加工过程。1.1骨轮注塑模具设计的设计思路 骨轮注塑件是最典型的注塑件之一。它的工作过程是塑件经过保压冷却定型后，打开模具，动模部分首先向后运动，运动一定距离后，同时进行的是，在斜导柱的作用下完成侧向的抽芯过程。然后与注塑机的顶杆相接触，推动推杆推出机构，将塑件从主型芯上推出。取出塑件，合模时，复位杆首先接触定模部分完成合模过程。不能与侧滑块的复位发生干涉。2、 骨轮注塑工艺的分析2.1塑件的工艺分析产品名称：骨轮注塑模材 料：聚甲醛生产批量：大批量生产2.2.1 工艺方案的确定（1）材料性能分析 根据制件的工艺分析可知，制件选用聚甲醛塑料成型，聚甲醛是一种具有良好综合性能的工程塑料，在固态时具有高度的晶体结构，因此具有优异的机械性能弹性模量很高。它具有聚苯乙烯的良好成型性，聚丁二稀的韧性，聚丁烯腈的化学稳定性和表面硬度，其抗张强度可达70MPa。回弹性很好，冲击强度及疲劳强度都十分突出，结晶度大约为70%85%。聚甲醛粘度适中，流动性好，表面硬度大。它的另一个优点是耐气候性，其制品的使用温度范围为4590，适应性广。且有较高的磨蚀阻力和较低的摩擦系数即具有卓越的耐磨性和自润滑性。高密度，高结晶性，具有良好的耐溶剂性，尺寸稳定性好，可制造精密零件。聚甲醛塑料的吸水性较小，因塑件比较大，成型前也应预干燥。其缺点是热稳定性差，所以必须严格控制成形加压温度。聚甲醛遇火易燃烧，长期在大气中曝晒会老化。聚甲醛塑料密度 1.411.43g/,弹性模量E=1.410MPa,成型收缩率=1.2%3.0%，泊松比=0.35。模具设计时要注意浇注系统对料流阻力小，浇口处外观不良，易发生熔接痕，应注意选择浇口位置、形式，顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹(但在热水中加热可消失)，脱模斜度宜取2以上。（2）注塑制件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，该零件总体形状为圆形，在上、下两端各有一个凸翼和带凸缘的凸翼，其厚度为3mm，中间部分为 108mm的圆形通孔，因此，模具设计时必须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 该零件各个尺寸均为注明公差，为提高经济效益，则按未注明公差尺寸来处理，根据表214查得聚甲醛材料的适用未注公差等级为MT5级，对应的模具相关零件的尺寸加工容易保证。从塑件的壁厚来看，各处壁厚均为3mm,均匀一致，有利于零件成型。3表面质量分析 该零件表面及内腔要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电介质没有其他特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注塑时在工艺参数控制较好的情况下，零件的成型要求可降低。2.2.2计算塑件的体积和质量 计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。 计算塑件的体积：V=157212.68(用UG分析得)计算塑件的质量：根据设计手册查得聚甲醛的密度为：=1.42g/,故塑件的质量为：W=V =157212.681.421000=224.4g2.2.3注塑模结构分析与注塑机的选用根据以上计算，及题目要求：采用一模一件的结构设计，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机XS-ZY-250型。查资料：额定注射量cm3 250螺杆直径/mm: 50注射压力/MPa： 130注射行程/mm: 160注射速率（g/s） 74塑化能力Kg/h 50螺杆转速r/min 2589锁模力/kN： 1800拉杆内间距/mm 448370移模行程/mm 500最大模具厚度/mm 350最小模具厚度/mm 200模具定位孔直径/mm 125喷嘴球半径/mm： SR0=182.2.4塑件注塑工艺参数的确定 查找相关文献和参考工厂实际应用的情况，聚甲醛的成型工艺参数可作如下选择：（适模时，可根据实际情况做适当调整） 预干燥温度：80100 时 间：4h 注塑 温度：前段温度t1选用185； 中段温度t2选用175； 后段温度t3选用165； 喷嘴 温度：选用175；注塑 压力：选用100MPa；注塑 时间：选用45s；保 压：选用65 MPa；保压 时间：选用10s；冷却 时间：选用25s；后 处 理：红外线灯鼓风烘箱温 度：100145时 间：4h3、 注塑模具的结构设计注塑模的结构设计主要包括：分型面的选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道布局、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。3.1 模具工作部分的设计3.1.1分型面的选择模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型来选择分型面.该塑料表面质量无特殊要求。但是在绕线的过程中，两端凸翼与工人的手指接触较多，因此两端应自然形成圆角；此外，该零件高度为60mm，且垂直于轴线的截面形状比较简单，可选用如下图所示的水平分型方式，即可降低模具的复杂程度，减少模具加工难度，又便于成型取件。分型面选择如下图。3.1.2确定型腔的排列方式本塑件在注塑时采用一模一件，即模具只需要一个型腔，综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素，拟采用型腔布置如图所示的型腔排列方式。其最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构，缺点是熔料进入型腔后到另一端的料流长度较长，但是聚甲醛流动性相对较好，故对成型没有太大的影响。若采用其他的型腔排列方式，显然料流长度较短，但是会增大侧向抽的距离，势必会增大模具整体尺寸。该塑件的的形状简单，尺寸不大，结构不易变形。能够用整体型腔和型芯，简单方法脱模，生产量大，但是塑件尺寸较大，只可用一腔模具成型。由此得出结论：应采用一模一腔，轮辐式浇口，推杆脱模，简单冷却的模具结构。计算塑件在模具水平分型面上的投影面积： S1=（88）2-（54）2 =15159.92mm2计算浇注系统和飞边在模具水平分型面上的投影面积： S2=5440+8820 = 3920mm2模具水平分型面上的总面积: S总= S1S2 =15159.923920 =19079.2 mm2根据塑件的重量和分型面上的投影面积可以确定使用的最小注塑机，初步选用的注塑机为XS-ZY-250型。3.2浇注系统设计浇注系统是指模具中从注塑机的喷嘴起到型腔入口为止的塑料融体的流动通道。浇注系统的作用是使塑料熔体平稳且有顺序的填充型腔中，并在填充和凝固过程中，把压力充分传递到各个部位，以获得组织紧密，外形清晰的塑料制件。浇注系统一般有主流道、分流道、浇口、凝料穴四部分组成。它的设计主要应遵循以下几条原则：排气良好，能顺利地引导熔融塑料填充到型腔的各个深度。流程短，在满足成型和排气良好的前提下，要选取短的流程来填充型腔，以降低压力损失，缩短填充时间。防止型芯和嵌件变形。整修方便，浇口位置和形式应结合塑件的形状考虑，做到整修方便并无损塑件外观和使用。防止塑件翘曲变形。合理设计冷料穴和溢料槽，因为它可能影响塑件质量。3.2.1主流道设计根据设计手册查得XSZY250型注塑机喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端孔径：d0=4mm喷嘴前端球面半径：SR0=18mm设计主流道截面直径时，应当注意喷嘴和主流道的对中问题，因为对中不良产生的误差容易在喷嘴和主流道进口处造成漏料或者积存冷料，并因此防碍主流道凝料脱模，为了补偿对中误差并解决凝料脱模问题，主流道进口端直径一般比喷嘴出口直径大0.51mm，通常要求主流道进口端凹下的球面半径比喷嘴球面半径大12mm，凹下深度约为3-5mm。根据模具主流道和喷嘴的关系： SR= SR0+（12）mm d= d0+（0.51）mm取主流道球面半径：SR=20mm 取主流道小端直径：d=5mm为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为2040，主流道大端直径，主流道大端直径D=16mm。为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径r=2mm的圆弧过渡，其基本结构如下图所示：3.2.2分流道设计分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度，注塑速度、分流道长度等因素来确定。本塑件形状简单对成，熔料填充型腔比较容易，根据型腔的排列方式，可知分流道长度较短，为便于加工起见，选截面形状为梯形的分流道，查表得h=3.5mm,b1=5mm。3.2.3浇口设计根据塑件的成型要求、型腔的排列方式及模具结构，拟选轮辐式浇口较为理想，可使模具结构简单，浇口易去除，且不影响塑件外观。设计时考虑壁厚为3 mm处进料，料向四处流，而且在模具结构上采用整体形式型腔、型芯，有利于填充，排气。采用截面为矩形的浇口，查表初选尺寸为（blh）6mm2mm1.5mm,试模时修正。3.3抽芯机构设计塑件的上下两端各有一个凸翼，他们均垂直于脱模方向，阻碍成型后塑件从模具脱出，因此成型侧凹的零件必须设计成活动的型芯，即须设置抽芯机构。本模具采用斜导柱机构。3.3.1确定抽芯距抽芯距一般应大于成型孔（或凸台）的深度，设计抽芯距：临界抽芯距：=67mm代入数值，计算可取抽拔距70mm。3.3.2确定斜导柱倾角斜导柱倾斜角是倾斜机构的主要技术数据之一，它与抽拔力与抽芯距有直接关系。一般取=1525，在这里选用20。3.3.3确定斜销尺寸斜导柱的直径取决于抽拔力及其倾斜角度，按公式计算，取斜导柱直径d=25mm，固定凸肩D=1.8d。斜导柱的长度根据抽芯距、固定端模板的厚度、斜销直径及斜角大小确定，其计算根据公式：=+由于上模座板的凸模固定板尺寸尚不确定，即=40mm，如果设计中有变化，则修正的长度，取D=45mm，取=210mm.3.3.4滑块与导滑槽设计 (a)滑块与侧型芯的连接方式设计。本题侧向抽芯机构主要是用于成型零件的两侧向凸缘，拟采用整体式结构。(b)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向槽的形式。其结构见装配图。(c)滑块的导滑长度和定位装置设计。导滑长度要保证侧向抽芯后，滑块与导滑槽的配合长度不小于其总长度的2/3滑块的定位装置采用弹簧滚珠形式（见装配图）。3.4成型零件设计3.4.1凹模的结构设计本模具采用一模一件的结构设计，考虑加工难易程度和材料的价值利用等因素，凹模拟采用拼块式结构，滑块同时构成凹模型腔，其结构形式见下图。3.4.2凸模的结构设计凸模主要是与凹模相结合构成模具型腔，其结构形式见下图。4、 模具设计的有关计算本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。查表得聚甲醛的收缩率S=1.23.0，故平均收缩率为2.1，考虑到工厂模具现有条件，模具制造公差取。4.1型腔、型芯工作尺寸计算属性塑件尺寸/mm修正系数模具制造公差外形尺寸1760.502.71140.502R100.650.6R1.50.650.2内形尺寸1700.500.31080.670.2高度方向尺寸600.51.430.50.58400.50.2凹模径向尺寸 对于尺寸176mm Lm=mm 凹模深度尺寸 对于尺寸3mm =mm对于尺寸20mm =mm 型芯径向尺寸 对于尺寸108mm mm对于尺寸170mm mm 型芯高度尺寸 对于尺寸60mm mm对于尺寸40mm mm 侧型芯尺寸 对于尺寸34mm mm4.2压紧楔块的设计和计算为使注塑过程中凹模滑块能闭合紧密，避免侧向分型面产生毛刺以及使斜导柱免除型腔的侧向推挤力，拟采用压紧楔块对凹模滑块进行锁紧。本题因模具尺寸较大，所以采用将楔块与定模板设计为一整体的结构，为避免干涉撞击，楔块楔角按照下式选取式中：斜导柱楔角；：斜导柱与斜孔之间的间隙；：楔块压紧高度：=60mm。计算结果圆整为表81推荐值 ，取=。4.3型腔滑块底板厚度计算根据组合式型腔底板厚度计算公式进行计算：式中：=63mm；=40Mpa；=73mm；=125mm (根据模具初选外形尺寸确定) ；=160Mpa（底板材料选用45钢），代入计算得：H=73.5mm。考虑模具整体结构的协调，取H=75mm。5、 模具加热与冷却系统的计算 本塑件在注射过程中不要求有太高的模温，因而模具上可不开设加热系统，是否需要冷却系统可作如下计算。 设定模具平均工作温度为65用20常温水作为模具冷却介质，其出口温度为25，产量为（初算2分钟一套）0.27/h。1、求塑件在每小时释放的热量Q，查有关文献聚甲醛单位若流量为3.98J/g。Q=WQ=0.273.98J/g=1.074610 J/2、求冷却水的体积流量V：V=0.8510m/min由体积流量V查表可知所需的冷却水管直径非常小。由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却体积流量很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可 6、 结构与辅助零部件的设计6.1导柱的选用导柱选用带头导柱，由导柱直径与模板外形尺寸关系，其尺寸选用 409048，材料选用20钢。GB/T4169.4-1984其结构形式如下图1-5所示： 图1-5 导柱的结构形式 其导柱的安装时与模板之间的配合的公差取IT7级，安装沉孔直径比导柱直径大（12）。6.2.导套的选用导套选用直导套，与导柱的配合。尺寸选5040，材料选用20钢。GB/T4169.2-1984 其结构形式如下图1-6所示： 图1-6 导套的结构形式 导套与模板的安装孔径之间的配合公差IT7级，安装后下平面磨平。 该模具由于塑件的精度要求较低，可以采用两根导柱即可满足塑件的精度，两根导柱，导套尺寸选用相同直径，不对称布置。其布置形式如零件图定模固定板上所示。7、 模具闭合高度的确定在支撑和固定零件的设计过程中，根据经验确定：定模座板：=40mm,侧滑块板：=75mm，推板：=20mm，支撑板： =40mm动模座板6=40mm。根据推出行程和推出机构的结构尺寸确定垫块：=100mm因而模具闭合高度+6=40mm+75mm+20mm+40mm+40mm+100mm=315 mm8、 注塑机有关参数的校核本模具的外形尺寸为598mm520mm315mm。 XSZY250型注塑机模板最大安装尺寸为800mm750mm，故能满足模具的安装要求。由上述计算模具的闭合高度=315mm，XSZY250型注塑机所允许模具的最小厚度=200mm，最大厚度=350mm，即模具满足的安装条件。经查资料XSZY250型注塑机的最大开模行程S=500mm，满足下式顶出塑件的要求：=315+60+10=380mm此外，侧向分型抽芯距不是很大，因此不会过大增加开模距离，注塑机的开模行程足够。经验证，XSZY250型注塑机能满足使用要求，故可采用9、 塑料模的装配、试模与维修 9.1模具装配 模具设有斜滑块机构，先安装斜导柱，作为模具的装配基准，装配顺序如下；（1） 装配前按图检验主要工作零件及其零件的尺寸。（2） 将导柱8压入定模固定板10中，保证两导柱的对称度。（3） 装配型芯，将型芯固定在定模座板9上，保证垂直度。将座板9固定在固定板10上。（4） 将凹模压入动模固定板23中，保证垂直度。（5） 将侧滑块7装在固定板的导滑槽上。（6） 以凹模为基准，斜导柱起导向定位作用，将侧滑块装配在斜导柱上，使分型面密合。（7） 以凹模为基准将动模基准板26固定在动模故定板上。（8） 装配其他辅助零件。（9） 装配完成，试模。使配时以分型面密合作为模具的装配基准9.2试模（1） 试模前，先对设备的油路，水路以及电路进行检查；（2）选取的原料必须合格，根据选用的工艺参数将料筒和喷嘴加热；（3）开始试模时，应该先选择选定的压力，温度和注塑时间的条件下成型，制品不符合要求然后按压力，注塑时间，温度， 这样的先后顺序变动，注意一次只改变一个参数；（4） 在试模过程中作出详细的记录，并将结果填入试模记录卡，注明模具是否合格，如果需要返修，提出返修意见；（5）通过不断的试模和返修，生产出合格的制件后，将模具清理干净，涂上防锈油，入库。9.3 试模可能产生的问题及改善措施试模中所获得的样件是对模具整体质量的一个全面反映。以检验样件来修正和验收模具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性。首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。常因塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏。这是试模首先应当解决的问题。9.3.1 粘着模腔制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常现象。其主要原因是：（1） 注射压力过高，或者注射保压压力过高。（2） 注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。（3） 冷却时间过短，物料未能固化。（4） 模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。（5） 型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻力。9.3.2 粘着模芯（1） 注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模。 （2） 冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。（3） 模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。（4） 机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。（5） 可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。9.3.3 粘着主流道（1） 闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。（2） 料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化。（3） 主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。（4） 主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大0.51 。（5） 主流道拉料杆不能正常工作。一旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔（芯），不惜破坏制件，保护模具成型部位不受损伤。仔细查找不合理粘模发生的原因，一方面要对注射工艺进行合理调整；另一方面要对模具成型部位进行现场修正，直到认为达到要求，方可进行二次注射。9.3.4 成型缺陷当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷，这种缺陷的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，要综合分析，找出其主要原因来着手修正，逐个排出，逐步改进，方可得到理想的样件。下面就对度模中常见的成型制品主要缺陷及其改进的措施进行分析。（1） 注射填充不足所谓填充不足是指在足够大的压力、足够多的料量条件下注射不满型腔而得不到完整的制件。这种现象极为常见。其主要原因有：a. 熔料流动阻力过大这主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形状、尺寸不利于熔料流动。尽量采用整圆形、梯形等相似的形状，避免采用半圆形、球缺形料道。熔料前锋冷凝所致。塑料流动性能不佳。制品壁厚过薄。b. 型腔
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