常用小五金零件手柄套的三维参数化建模及模具设计.doc
2345 常用小五金零件手柄套的三维参数化建模及模具设计
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常用小五金零件手柄套的三维参数化建模及模具设计
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XXXX 大学大学本科毕业设计本科毕业设计( (论文论文) )题目题目： 常用小五金零件手柄套的三维参数化建模及模具设计常用小五金零件手柄套的三维参数化建模及模具设计 系系 别：别： 机电信息系 专专 业：业：机械设计制造及其自动化班班 级：级： 1230203 学学 生：生： XXXX 学学 号：号： 123020322 指导教师：指导教师： XXXX 2011 年 05 月 I常用小五金零件手柄套的三维参数化建模及模具设计常用小五金零件手柄套的三维参数化建模及模具设计摘摘 要要手柄是一种机械配件，有了它能够方便工人师傅对机器等进行操作，在实际应用中也十分广泛。手柄通过安装手柄套不但可使操作更方便、效率也更高而且美观大方。但由于传统的生产加工模具的设计存在很多不足，例如设计周期长、成本高、人工反复开展、效率低等缺点。这些缺点已经严重妨碍了模具工业的发展，而 PRO/ENGINEER 是一套由设计到生产的机械自动化软件，新一代的产品造型系统，一个参数化、基于特征的实体造型系统，一套使用 3D 实体模型的设计工具，其最基本的实体功能就是构建零件的 3D 实体模型，其他功能都以此为基础。运用 PRO/ENGINEER 系统完成手柄套三维参数化建模和模具设计，不仅可以快速设计完成对应的凹、凸模零件设计，而且可以直观、方便的看到产品设计的整个过程，从而缩短了设计周期，降低了生产成本，提高了设计人员的效率，且改善了产品的质量。关键词关键词：参数化；三维参数化建模；模具设计；IICommon Hardware Parts Handle Sets 3D Parametric Modeling And Mold DesignAbstractThe handle is a mechanical accessories, it can easily worker on the machine operation, such as in practical application are also very extensive. Handle by installing handle set is not only can make the operation more convenient, more productive and beautiful and easy. But the traditional production processing mould designing exist, such as design many deficiencies in the long life cycle, the high cost and low efficiency of artificial development, repeatedly shortcomings. These weaknesses have been serious hinders the development of die and mould industry, and PRO/ENGINEER is set by the design to production machinery automation software, a new generation of product modeling system, a feature-based parametric, solid modeling system, a set of using 3D entity model design tools, its most basic entity function is constructing the 3D entity model, parts of other functions are base on this. Using PRO/ENGINEER system to accomplish the handle set of 3D of parameterized modeling and mold design, not only can fast design completed the corresponding concave and convex mould parts design, not only can be intuitive and convenient to see the whole process of product design, so as to shorten the design cycle, lower production cost and improve the efficiency of design personnel, and improve the quality of the products. Key Words：Parametric；3D Parameterized Modeling；Mold Design；III目目 录录1 绪论绪论.11.1 选题背景及意义.21.2 塑料模具的种类和应用.21.2.1 塑料模具的种类.21.2.2 塑料模具的应用.31.3 塑料注射模具的结构组成和作用.31.4 本次毕业设计的主要工作内容.42 手柄套的三维建模手柄套的三维建模.52.1 小五金件手柄套类型划分.52.2 手柄套的结构特征分析和建模.52.2.1 手柄套的结构特征.52.2.2 手柄套的建模步骤.52.2.3 手柄套的三维建模结果.83 A 型手柄套的模具设计型手柄套的模具设计.93.1 A 型手柄套的工艺分析.93.1.1A 型手柄套的结构和特点.93.1.2 分析 A 型手柄套使用材料的种类及工艺特征.103.2 注射机的选择.133.2.1 注塑机简介.133.2.2 初选注塑机.133.3 计算塑体体积和质量.133.3.1 A 型手柄套体积和质量的计算.133.3.2 初选定型腔数目.143.3.3 计算浇注系统的体积和质量.143.4 模具结构设计.143.4.1 确定模具类型.143.4.3 设计浇注系统.173.4.4 浇口的设计.193.5 确定主要零件结构尺寸和成型零部件的设计.203.5.1 分型面的设计.20IV3.5.2 侧抽机构设计.213.5.3 斜导柱分型抽芯机构的设计.213.5.4 成型零件的结构设计.233.6 模具的凹凸模设计.233.6.1 凹模的种类.233.6.2 凹模尺寸的计算.243.6.3 凸模尺寸的计算.253.6.4 型芯型腔的结构分析及三维建模.263.7 导向机构的设计.283.7.1 导柱的设计.293.7.2 导套的结构设计.303.7.3 推出机构的设计.303.8 冷却系统的简易设计.323.9 排气槽的设计.333.10 模具部分相关尺寸校核.333.10.1 最大注射压力的校核.333.10.2 最大注塑量的校核.333.10.3 锁模力校核.343.10.4 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核.343.10.5 开模行程校核.344 模具的装配总图与开模过程模具的装配总图与开模过程.354.1 模具的装配总图.354.2 模具的开模过程.355 结论结论.37参考文献参考文献.38致致 谢谢.39毕业设计（论文）知识产权声明毕业设计（论文）知识产权声明.40毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明.41V主要符号表主要符号表R 半径 S 抽芯距 Scp 收缩率 塑料对钢的摩擦系数 z 制造公差 K 安全系数 T 注塑机的额定锁紧力 塑件公差值1 绪论11 绪论绪论1.1 选题背景及意义选题背景及意义手柄是一种机械配件，有了它能够方便工人师傅对机器等进行操作，在实际应用中也十分广泛。手柄通过安装手柄套不但可使操作更方便、效率也更高而且美观大方。但由于传统的生产加工模具的设计存在很多不足，例如设计周期长、成本高、人工反复开展、效率低等缺点。这些缺点已经严重妨碍了模具工业的发展，而 PRO/ENGINEER 是一套由设计到生产的机械自动化软件，新一代的产品造型系统，一个参数化、基于特征的实体造型系统，一套使用 3D 实体模型的设计工具，其最基本的实体功能就是构建零件的 3D 实体模型，其他功能都以此为基础。运用 PRO/ENGINEER 系统完成手柄套三维参数化建模和模具设计，不仅可以快速设计完成对应的凹、凸模零件设计，而且可以直观、方便的看到产品设计的整个过程，从而缩短了设计周期，降低了生产成本，提高了设计人员的效率，且改善了产品的质量。Pro/E 是美国 PTC 公司旗下的产品 PRO/ENGINEER 软件的简称。它是一款集 CAD/CAM/CAE 功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械 CAD/CAE/CAM 领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的 CAD/CAM 软件之一。PTC 的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、 产品数据管理 等等。PRO/ENGINEER 还提供了全面、集成紧密的产品开发环境。是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的 实体造型系统，并且具有单一数据库功能的综合性 MCAD 软件。经过 20 多年不断的创新和完善， PRO/ENGINEER 现在已经是三维建模软件领域的领头羊之一，它具有如下特点和优势：a. 参参数数化化设设计计和和特特征征功功能能。PRO/ENGINEER 是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型。b. 单单一一数数据据库库。PRO/ENGINEER 是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）2c. 全全相相关关性性。PRO/ENGINEER 所有模块都是全相关的，这就意味着在 产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档。d. 基基于于特特征征的的参参数数化化造造型型。PRO/ENGINEER 使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。e. 数数据据管管理理。数据管理模块的开发研制，专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作。f. 装装配配管管理理。PRO/ENGINEER 的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如啮合、插入、对齐等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。g. 易易于于使使用用。菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。1.2 塑料模具的种类和应用塑料模具的种类和应用1.2.1 塑料模具的种类塑料模具的种类根据塑料成型加工方法可将塑料模具分为以下几类。a. 压制成型模具压制成型模具(简称压膜简称压膜)塑料装于加热的模具型腔或加料室里，模具闭合后加压，型腔内的塑料在加热、加热的条件下，开始熔化并充满模具型腔各处，同时由于化学和物理变化使塑料固化定型，获得所需形状和尺寸的塑料制品的成型方法称压制成型法，所用模具称压制成型模具，简称压膜。压膜多用于成型热固性塑料，也有用来成型热塑型塑料的。另外，还有不加热的冷压成型模具称冷压膜。b. 铸压模具铸压模具(又称剂胶模具又称剂胶模具)塑料装如独立于已闭合的模具外又与模具外又与模具相连的加料室内，在加热和通过压注加压的情况下，开始塑化成半熔化状态，并经模具浇注系统充满型腔各处，达一定固化时间后塑料固化成型的方法称为铸压成型，所用模具称铸压模或挤胶膜。铸压模具多用于成型热固性塑料制品。c. 注射模具。注射模具。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）3这种模具主要用于热塑性塑料制品的成型，模具本身没有加料室，塑料是加在注射机有规定温度的加热料筒内。塑料受热转变成可流动的熔体，经注射机的螺杆或活塞以一定的压力与速度的推动，通过注射机喷嘴和模具的浇注系统被注入已闭合的模具型腔各处，经一定时间冷却、硬化定型得到所需形状的塑料制品。这种成型方法称为塑料注射成型，所用模具称注射模具。随着塑料工业的发展，注射成型已用于热固性塑料成型，但所用模具有其特点。d. 挤出成型模具挤出成型模具(又称挤出机头又称挤出机头)挤出成型模具是用在挤出机上的模具。挤出机内的塑料原料在一定温度和压力条件下熔塑化，并在挤出机螺杆的推动下连续通过具有特定断面形状的口模，并经冷却定型设备冷却硬化定型得到所需断面形状的连续型材的成型方法称挤出成型法，用于挤出成型的模具称挤出成型模具。挤出法几乎能加工所有的热塑性塑料和部分热固性塑料。 e. 中空制品吹塑成型模具中空制品吹塑成型模具中空制品吹塑成型是由挤出机挤出的熔融状态的塑料型坯置于模具内，然后闭合模具，塑料型坯借压缩空气吹胀而贴与模腔壁，冷却后得到一定形状中空制品的一种加工方法，所用模具称吹塑模具。f. 真空成型模具真空成型模具用辐射加热器加热固定在模具上的热塑性塑料板、片至软化温度，而后用真空泵把板材和模具之间的真空抽掉，借大气的压力使板材紧贴在模具上成型，冷却后塑性收缩，借助压缩空气使塑件从模具中脱出的成型方法称为真空成型法，所用模具称真空成型模具。1.2.2 塑料模具的应用塑料模具的应用近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料模具的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料模具所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。1.3 塑料注射模具的结构组成和作用塑料注射模具的结构组成和作用凡是注射模，均可分为动模和定模两大部件。注射充模时动模和定模闭合，构成型腔和浇注系统；开模时定模和动模分离，取出制件。定模安装在注射机的固定板上，动模则安装在注射机的移动模板上。根据模具上各个零件的不同功能，可由以下几个系统或机构组成。a. 成型零件成型零件西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）4指构成型腔，直接与熔体相接触并成型塑料制件的零件。通常有凸模、型芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。在动模和动模闭合后，成型零件确定了塑件的内部和外部轮廓尺寸。b. 浇注系统浇注系统将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。c. 导向与定位机构导向与定位机构为确保动模与定模闭合时，能准确导向和定位对中，通常分别在动模和定模上设置导柱和导套。深腔注射模还须在主分型面上设置锥面定位，有时为保证脱模机构的准确运动和复位，也设置导向零件。d. 脱模机构脱模机构脱模机构是在模具开模过程的后期，将塑件从模具中脱出的机构。e. 侧向分型抽芯机构侧向分型抽芯机构带有侧凹或侧孔的塑件，在被脱出模具之间，必须先进行侧向分型或拔出侧向凸模或抽出侧型芯。f . 温度调节系统温度调节系统为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热额的温度调节系统。模具冷却，一般在模板内开设冷却水道，加热则在模具内或周边安装点加热元件，有的注射模须配备模温自动调节装置。g. 排气系统排气系统为了在注射充模过程中将型腔内原有气体排出，常在分型面处开设排气槽。小型腔的排气量不大，可直接利用分型面排气，也可利用模具的顶杆或型芯与配合孔之间间隙排气。大型注射模须预先设置专用排气槽。1.4 本次毕业设计的主要工作内容本次毕业设计的主要工作内容a. 任务一任务一以新版机械设计手册为依据进行小五金零件手柄套的类型划分及特征结构分析。b. 任务二任务二基于 PRO/ENGINEER 系统完成各类手柄套的参数化建模实现模型的参数化驱动。c. 任务三任务三运用 PRO/ENGINEER 完成 A 型手柄套凸、凹模模具零件的设计,并运用AUTOCAD 设计完成 A 型手柄套模具的装配图。2 手柄套的三维建模52 手柄套的三维建模手柄套的三维建模2.1 小五金件手柄套类型划分小五金件手柄套类型划分根据机械设计手册可以将手柄套分为四类，他们分别是椭圆手柄套、手柄球、手柄套、长手柄套。它们的外形如表 2.1 所示。表 2.1 手柄套的类型名称手柄套椭圆手柄套手柄球长手柄套外形2.2 手柄套的结构特征分析和建模手柄套的结构特征分析和建模2.2.1 手柄套的结构特征手柄套的结构特征从实物图可以看出，手柄套是一个回转体，若从轴线剖开，是个梯形结构，从建模的角度考虑，应选用旋转，可以得到一个回转体。再从截面出发，可以通过不规则的梯形对手柄套进行建模。2.2.2 手柄套的建模步骤手柄套的建模步骤a. 新建新建进入 PRO/ENGINEER 软件，点击新建选择零件，给零件起一个名字，在使用缺省模板上去掉对号，点击确定选择 mmns_part_solid,这样就选择了以毫米为计量单位作图。b. 旋转旋转点击旋转，点击位置，选择两个基准面，绘制如草绘图 2.1西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）6图 2.1 草绘图然后点击，生成如三维图 2.2图 2.2 三维图c. 拉伸拉伸点击拉伸，点击位置选择两个基准面，绘制如三维图 2.3图 2.3 三维图西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）7选择切除深度，点击。d. 旋转扫描旋转扫描点击插入，选择旋转扫描，选择伸出项，选择常数、穿过轴、右手定则，点击完成，选择一个平面，选择正向，选择缺省，绘制如三维图 2.4 所示的直线图 2.4 三维图输入螺距，点击，绘制螺纹的牙型，点击，生成了如图 2.5 所示的螺纹图 2.5 三维图e. 完成手柄套完成手柄套如图 2.6 所示西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）8图 2.6 三维图2.2.3 手柄套的三维建模结果手柄套的三维建模结果三维建模的手柄套的结果表 2.2表 2.2 手柄套三维建模名称A 型B 型长手柄套JB/T7271.5-94(GB4141.14-84 JB1342-73)椭圆手柄套JB/T7271.4-94(GB4141.13-84 Z16-4)手柄套JB/T7271.3-94(GB4141.12-84 JB1341-73)手柄球JB/T7271.1-94(GB4141.11-84 JB1340-73)3 A 型手柄套的模具设计93 A 型手柄套的模具设计型手柄套的模具设计3.1 A 型手柄套的工艺分析型手柄套的工艺分析3.1.1 A 型手柄套的结构和特点型手柄套的结构和特点A 型手柄套的三维图和平面图如图 3.1 和 3.2 所示：图 3.1 手柄套三维图 图 3.2 手柄套平面图从手柄套的整体形状来看，大体是一个圆柱状的，且一头大一头小，小头这边中间有一个螺纹孔，对于注塑模具来说，这个螺纹孔是一个难点，要充分考虑螺纹孔的抽芯，考虑到此零件是内螺纹，内螺纹有三种脱螺纹方式，分别是强脱、旋脱和散公芯法，对于此零件由于螺纹长度较长，所以选择旋脱比较3 A 型手柄套的模具设计10方便。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）11再一个是为了达到国际标准的要求，要充分的考虑控制模具温度来调节收缩率。还要合理的考虑零件的分型面，使设计的模具能够合理的分型，保证零件的规格符合要求。3.1.2 分析分析 A 型手柄套使用材料的种类及工艺特征型手柄套使用材料的种类及工艺特征注塑模生产具有生产成本低、生产率高等特点。所以首先是选材。由于塑料具有比重中小、化学稳定性好、电绝缘性能高、强度大等优异性能，所以应用范围很广。表 3.1 选择了两种塑料进行比较，从中看出其优缺点，选择出适合注塑的材料。表 3.1 聚甲醛的原材料分析塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点聚甲醛（POM）聚甲醛表面硬而滑，呈淡黄色，薄壁部分呈半透明状热分解温度220240成型温度195220聚甲醛常温下一般不溶于有机溶剂，能耐醛、酯、醚、烃及弱酸、弱碱，但不耐强酸。耐汽油及润滑油性能也很好。有较高的电气绝缘性能聚甲醛有较高的机械强度及抗压、抗压性能和突出的耐疲劳强度，特别适合于作长时间反复承受外力的齿轮材料。甲醛尺寸稳定、吸水性小，具有优良的减摩、耐磨性能。聚甲醛能耐扭变，有突出的回弹能力，可用于制造塑料弹簧制品。聚甲醛成型收缩率大，熔点明显（153160） 。聚甲醛溶体粘度低，粘度随温度变化不大。在熔点附近聚甲醛的熔融或凝固十分迅速，所以，注射速度要快，注射压力不宜过高。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）12表 3.2 ABS 的原材料分析塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点ABS（A代表丙烯腈，B 代表丁二烯，S 代表苯乙烯）英文名称Acrylonitrile Butadiene StyreneABS 外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS 同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。分解温度为270度、融化温度 210-280、成型温度200-240、模具温度：25-70、注射压力：500-1000bar。ABS 不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS 不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥 80-90 度,3 小时，宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270度).对精度较高的塑件,模温宜取 50-60 度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80 度。从以上两种材料的比较选择 ABS。因为它是结合了几种化学成分的聚合物。且具有耐油、耐热和耐化学腐蚀等化学特性，还具有较好的柔性、韧性和良好的刚性和加工流动性等物理性能。同时具有稀释性强，但原材料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。ABS 塑料主要的性能指标如表 3.3 所示，ABS 的注塑成型工艺参数如表3.4 所示。 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）13表 3.3 ABS 的性能指标名 称 单 位 参 数密 度 （Kg.dm-3） 1.131.14收 缩 率 % 0.30.8熔 点 130160热变形温度 45N/cm 6598弯 曲 强 度 Mpa 80拉 伸 强 度 MPa 3549拉伸弹性模量 GPa 1.8弯曲弹性模量 GPa 1.4压 缩 强 度 MPa 1839缺口冲击强度 Kj/m2 1120硬 度 HR R6286体积电阻系数 cm 1013击 穿 电 压 Kv.mm-1 15介 电 常 数 Hz 60表 3.4 ABS 注射成型工艺参数名称参数注射机类型：喷嘴形式：料筒一区料筒二区料筒三区喷嘴温度模具温度注 射 压保 压注塑时间保压时间冷却时间周 期螺杆式通用式150170180190200210180190507060100Mpa4060255105151530西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）14后 处 理温 度时 间红外线烘箱（70）（0.31）3.2 注射机的选择注射机的选择3.2.1 注塑机简介注塑机简介注塑模是安装在注塑机上使用的，在生产塑件时模具与机床是一个不可分割的整体。因此在设计模具时，除了应当了解注射成型的工艺过程外，还应对所选用的注射机的有关技术规范和性能参数有全面的了解。只有这样，才能使设计出的模具便于在机床上安装和使用。且在设计模具前还应对有关的参数进行校核。注塑机有以下几个部分组成。注射装置、合模装置、液压传动和电器控制。所以注塑机的选择关系模具的很多重要参数。3.2.2 初选注塑机初选注塑机根据 ABS 的注射成型工艺参数，查书可选定注塑机型号为 SZ-10/16注塑机的参数如表 3.5 所示：表 3.5 注塑机参数名称 参数注塑机最大注塑量 10cm2结 构 形 式 立式注 塑 压 力 150/Mpa螺 杆 直 径 15mm锁 模 力 160KN注 机 拉 行 间 距 180mm顶 出 行 程 5mm最 小 模 厚 60mm最 大 模 厚 150mm模 板 行 程 130mm注塑机定位孔直径 10mm喷 嘴 球 半 径 SR103.3 计算塑体体积和质量计算塑体体积和质量3.3.1 A 型手柄套体积和质量的计算型手柄套体积和质量的计算西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）15由 3.1.2 中的 ABS 的性能指标知其密度为 1.131.14g/cm3，收缩率为0.4%0.7%，计算其平均密度为 =1.135g/cm3,平均收缩率为 0.55%。使用 PRO/ENGINEER 软件画出三维实体图，软件能自动计算出所化图形的体积，所注塑的模具手柄套的体积是 V塑=1.725cm3。 M塑=v （3.1）解得:M塑=1.958g 。根据机械设计手册 ，手柄套的质量约是 2g，满足要求。3.3.2 初选定型腔数目初选定型腔数目型腔数目的确定受诸多因素的约束，合理的型腔数量是保证塑件质量、降低生产成本、充分发挥设备身缠潜力的前提条件。凝料一般为塑件的 1.6 倍，则估算 V凝 =1.6V塑=1.61.725=2.760cm3。根据塑料模具设计有下式（2） 。 （3.2） V机注射机允许的最大注射量，cm3或 g。 V凝浇注系统凝料量，cm3或 g。 V塑单个塑件的容积或质量，cm3或 g。解得： 为了对称，初选定一模两腔。3.3.3 计算浇注系统的体积和质量计算浇注系统的体积和质量由于选择的模具是一模两腔，所以 n=2。则由塑料模具设计书中公式M总=nM塑+M浇 （3.3）V总=nV塑+V浇， （3.4）M总是塑件成型时所需要的注射量(g)。 解得： V总=21.725cm3+2.760cm3=6.210cm3M总=6.210cm31.135g/cm3=7.048g3.4 模具结构设计模具结构设计1n-.80塑凝机VVV325.7160.72-10.80-.80n1）（）（塑凝机VVV西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）163.4.1 确定模具类型确定模具类型从模具的类型可以把模具分成两种板式，分别是两板模和三板模，它们各自有优缺点，两板模的优缺点如表 3.6 所示，三板式优缺点如表 3.7 所示。表 3.6 两板模的优缺点两模板优点两模板缺点较少的废料，无需回收较不明显的浇口痕迹可以不要切除浇口缩短成型周期可较大程度上控制模穴充填和胶体流动较高的成本难于改变材料的颜色易于出故障，特别是加热控制系统对热敏性材料不合适表 3.7 三板式的优缺点三模板优点三模板缺点比热流道易于制造不一出故障对热敏性材料不会有劣化作用因顶出系统的原因，循环周期较长材料浪费较大需要较大的注射压力根据以上的对比，选择三模板更有优势，因为三板式对于 A 型手柄套能更好的实现自动脱模。3.4.2 模架的选择模架的选择模架是模具的骨架，用模架将模具的各部分连接在一起的。它是注塑模的基础部分，每一套模具均有一副模架。为了缩短设计时间，提高设计效率和模具质量，需要将模架进行标准化，这些模架事先将其编排成系列，在设计之前将这些标准模架及标准模具零件均应存放在模具数据库中，供模具设计人员调用。首先要确定出标准模架的形式，规格及标准代号。模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其对大型模具，这一点尤为重要。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）17注套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与动模固定板不需要销钉精确定位；垫块不需要与动模固定板用小钉精确定位；顶出垫板不需与顶出固定板用销钉精确定位。模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，架涂防锈油。由前面的型腔的布局以及相互的位置尺寸，采用三板式，如图 3.3 所示为三板式模架。1动模座 2螺钉 3垫块 4螺钉 5导柱 6导套 7定模座 8定模垫板 9定模板 10顶杆 11动模板 12内六角螺钉 13垫板 14推杆固定板 15推板图 3.3 三板式模架a. 动模座动模座用于固定型芯（凸模） 、导套。为了保证凸模或其它零件固定稳定，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用 45 钢或 Q235A 制成，最好调质230270HB。b. 螺钉螺钉用于固定垫块和动模座，通常选用标准件。c. 垫块垫块用于支撑模架，为顶出机构留一定的空间，从而使顶出机构能够达到要求的目的。d. 螺钉螺钉用于固定推半固定板和推板，通常选用标准件。e. 导柱导柱用于动模的合模运动导向作用，以保证模具正确、顺利合模，避免损坏模具。f. 导套导套使导柱在导套上灵活的运动。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）18g. 定模座板定模座板 主流道衬套固定孔与其为 H7/m6 过渡配合； 通过 2 个 10 的内六角螺钉与定模垫板连接； 定模固定板通常就是模具与注射机连接处得定模板。h. 定模垫板定模垫板 垫板是盖在固定板上面或垫在固定下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯导柱或顶杆等脱出固定板，并承受型腔、型芯或顶杆等的压力，因此它要具有较高的平行度和硬度。一般采用 45 钢，经热处理 235HB 或 50 钢、40Cr、40MnB 等调质 235HB，或结构钢 Q235Q275。还起到了支承板的作用，其要承受成型压力导致的模板弯曲应力。i. 定模板定模板上面的型腔为分离式；有四个型芯固定孔；其导柱固定孔与导柱为 H7/m6 过渡配合。导套孔与导套为 H7/k6 配合；j. 顶杆顶杆 用于使塑件从模具上脱落。k. 动模板动模板其上的推板导柱孔与导柱采用 H7/k6 配合；l. 内六角螺钉内六角螺钉 用于固定动模板和垫板，通常选用标准件。m. 动模垫板（又称支承板）动模垫板（又称支承板）同定模垫板。n. 推杆固定板推杆固定板固定推板。o. 推板推板 推板和顶杆一起组成顶出机构，使塑件脱落。3.4.3 设计浇注系统设计浇注系统a. 主流道的设计主流道的设计 主流道的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度机填充时间，必须是熔体的温度降低和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最“远”位置的能力。在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）19顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为 26。（1） 主流道的尺寸主流道的尺寸查塑料模具设计手册和塑料模具设计 ，浇口套的尺寸可确定。1） 主流道小端直径主流道小端直径主流道小端直径 d=注射机喷嘴直径+1 2（mm）=34（mm） 。2） 主流道的球半径主流道的球半径主流道的球半径 SR=9+1=10（mm） 。3） 球面配合高度球面配合高度 球面配合高度为 35（mm） 。选择 4mm。4） 主流道长度主流道长度主流道长度 L,应尽量小于 60 mm。5） 主流道锥度主流道锥度主流道锥角一般应在 26选择 4，流道锥度为 /2=2。6） 主流道大端直径主流道大端直径主流道大端直径 D=d+2Ltan（/2） （mm）=13（mm）7） 主流道大端倒圆角主流道大端倒圆角倒角 D/8(mm)=1.6（mm）b. 分流道设计分流道设计在一模成型多件制品的多腔模和生产大型制品的多点进浇单腔模中，为把来自直流道的物料分配到各个浇口，须设置从主流道到浇口的物料通道，就叫分流道。分浇道是多浇口模具浇注系统的重要组成部分，对冲模保压过程影响很大。普通浇注系统的分流道一般都开设在分型面上，一边开模时脱出浇道凝料。(1) 分流道断面尺寸分流道断面尺寸流道端面尺寸直接影响充模难易（制品大小、形状、壁厚、熔体流动性）以及注射速率、允许压降等制品成型及充模流动要求决定。根据经验，常用塑料成型中小型制品时，其模具分流道当量直径 w 取510mm。过细流动阻力大，充模速度慢；过粗好料多，且固化慢、成型周期长。由于选择了 ABS，推荐的直径是 4.89.5mm，选择平均值为 w=7.15mm。(2) 分流道断面形状分流道断面形状分流道断面形状有圆形、正六边形、梯形、U 字形、半圆形、矩形。如图 3.4所示。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）20图 3.4 分流道形状 根据经验，常用的分流道断面是梯形、U 形、半圆形。因为这三种断面形状的分流道比表面积虽然比圆形分流道稍大。但只加工在一块；模块上，加工费用低，流道凝料脱模方便，流道截面形状不受开合模影响。比较适合需经常开合模脱出凝料的普通浇注系统模具。 在此模具中选择梯形，推荐尺寸比例 h=0.66w （3.5）x=0.75w （3.6）解得： h=0.66w=0.667.15=4.719mm x=0.75w=0.757.15=5.362mm （3) 分流道布局分流道布局多腔模分流道布局形式很多，按其特点可归为两类，即平衡式和非平衡式。由于分型面选择在最大轴向投影面和垂直分型面，要用到对合滑块，且选择了一模两腔，所以分流道设计成如下图 3.5 所示。图 3.5 分流道布局3.4.4 浇口的设计浇口的设计 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。a. 浇口的主要作用是：浇口的主要作用是：西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）21型腔充满后，熔体在交口处首先凝结，防止其倒流；易于切除浇口凝料；对于多型腔的模具，用于平衡进料。浇口的面积通常为分流道面积的 0.030.09。浇口的尺寸一般根据经验公式确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。b. 浇口的形式及特点浇口的形式及特点综合点浇口和侧浇口两种浇口形式的优缺点，采用点浇口。因为点浇口的熔痕较小，强度较低易于自主折断，较易用于具有两个分型面的三板是模具，且可用于热浇道。c. 浇口尺寸的确定浇口尺寸的确定 根据中国模具设计大典之轻工模具设计 ，点浇口分浇道是主浇道的 2/3,一般为 1525mm，在圆柱孔长 L=0.50.75mm。使用平均值为 0.6。直径d 常为 0.51.8mm，选用平均值为 1.15mm，点浇口与制品表面连接处有 90120锥度，高 0.5 mm 的倒锥，d. 浇口位置的选择浇口位置的选择 浇口位置的选择对塑件质量的影响极大。选择浇口位置时应遵循如下原则：避免塑件上产生缺陷；浇口应开设在塑件截面最后处；有利于塑料熔体的流动；有利于型腔的排气；考虑塑件受力情况；增加熔接痕牢度；流动定向方位对塑件性能的影响；浇口位置和数目对塑件变形的影响；校核流动比；防止型芯或嵌件挤压位移或变形。此外，在选择浇口位置和形式时，还应考虑到浇口容易切除，痕迹不明显，不影响塑件外观质量，流动凝料少等因素。此模具的浇口位置选择在轴线上。3.5 确定主要零件结构尺寸和成型零部件的设计确定主要零件结构尺寸和成型零部件的设计3.5.1 分型面的设计分型面的设计 分型面是决定侧抽芯机构的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑件熔体的流动特性机塑料的脱模。a. 分型面的形式分型面的形式该塑件的模具有两个分型面，延最大轴向投影面和垂直分型面。b. 分线面的设计原则分线面的设计原则由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）22分型面应选在塑件外形最大轮廓处；确定有力的留模方式，便于塑件顺利脱模保证塑件的精度；满足塑件的外形质量要求；便于模具制造加工；注意对在型面积的影响；对排气效果的影响；对侧抽芯的影响。在实际设计中。不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。本设计可采用两种分型面第一种采用在延径向分型 A-A,第二种采用在最大阴影面 B-B 分型，如分型面选择图 3.6 所示 图 3.6 分型面选择图由于在 B-B 分型时，会给脱模带来困难，所以选择在 A-A 分型，那么就会用到侧抽芯机构。3.5.2 侧抽机构设计侧抽机构设计侧向分型与抽芯机构，用来成形制品上的外侧凸起、凹槽和孔以及壳体制品的内侧局部凹起和不通。具有侧抽机构的注射模具，其活动零件多、动作复杂，在设计中特别要注意其机构的可靠、灵活和高效。抽芯机构的分类：a. 手动抽芯手动抽芯利用人力在开模前或脱模后使用手工工具抽出侧向活动型芯。手动抽芯的优点是结构简单，制造容易且传动平稳。其缺点是生产效率低，劳动强度大，且受人力限制难以获得较大的抽拔力。b. 机动抽芯机动抽芯开模时，依靠注射机的开模动力，通过抽芯机构改变运动方向，将侧型芯抽出。机动抽芯抽拔力较大，具有灵活、方便、生产效率高、容易实现全自动操作，且不需另外添置设备等优点，是目前生产上广泛采用的一种抽芯机构。c. 液压或启动抽芯液压或启动抽芯以压力油或压缩空气作为抽芯动力，在模具上配置专门的油缸或气缸，通过活塞的往复运动来实现抽芯、分型与复位动作。其优点是可按抽拔力的大小和抽芯距的长短任意设计，对侧面具有较长抽拔距的塑件尤其独特的效力和作用，且液压传动平稳，动力与抽拔力方向一致，工作理想。其缺点是增加了操作工序而且需配置专门的液压或气动动力源、控制系统及油缸、气缸等装置。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）23综合以上抽芯机构的优缺点，此模具选择机动抽芯，如机动抽芯图 3.7 所示。图 3.7 机动抽芯图3.5.3 斜导柱分型抽芯机构的设计斜导柱分型抽芯机构的设计斜导柱抽芯是应用最多的抽芯机构。斜导柱与开模方向的夹角，要兼顾抽芯距和斜导柱所受的弯曲力，一般取 1520,最大不超过 25，取平均 =17。材料一般是 T8、T10，淬火硬度要达 55HRC 以上，表面粗糙度 Ra=1.6m。其固定部分与模板的配合为 H7/m6，与滑块是间隙配合，一般为 H11/a11，有时需保持 0.51.0 的间隙。由于塑件的结构比较特殊，所以抽芯距按下式确定： （3.7）)32(r22RS式中 R最大圆半径（mm） ； r最小圆半径（mm） ； S抽芯距（mm） ；解得：67mm)32(r22RS选择平均值 6.5mm。侧型芯滑块抽芯方向与开合模方向垂直时，斜导柱的工作长度 L 与抽芯距S 及倾斜角 之间的关系如下： （3.8）解得： L=6.5/sin1723 mm塑件的抽拔力由下式确定： （3.9）0h PCQ式中 C型芯成型部分断面的平均周长（cm） ；mm2317sin.56sinSL西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）24 h型芯被塑料包紧部分的长度（cm） ； P0但闻面积的包紧力，其值与塑件的几何形状及塑料的性质有关，一般可取 80120kg/cm2。取其平均值 100kg/cm2。 塑料对钢的摩擦系数，查塑料模具设计手册得=0.350.46，取其平均值为 =0.4解得： =0.44.31.2100=206.4（kg）0h PCQ斜导柱直径有下式确定： （3.10）式中 弯弯曲许用应力，对碳钢可取 1400kg/cm2； 解得： 当抽芯方向与开模方向垂直时，斜导柱总长度 L 按下式确定： （3.11）式中： L斜导柱的总长度，mm; D斜导柱固定部分大端直径，mm； h斜导柱固定板的厚度，mm； d斜导柱的直径，mm； 斜导柱的斜角， （） 。其中 是斜导柱的工作段，即在抽芯时起作用的长度，又称有效长度；L3+L4称为斜导柱的伸出长度；L5为斜导柱的头部长度；常取1015mm（截锥形头部也可取 L5=d/3）完成抽拔距 S 所需的最小开模行程 H 由下式计算。解得： 3.5.4 成型零件的结构设计成型零件的结构设计构成型腔的零件统称为成型零件，它主要包括凸模、型芯、镶块各种成型杆，各种成型环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mmSDLLLLLL)1510(sintan2dcoshtan254321sinSL 3cos0.1LQd弯.2cm3cos171400.1023206.4d3mmmmSDLLLLLL701317sin5 . 617tan23217cos1520tan17236)1510(sintan2dcoshtan254321西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）25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，一般来说成型零年都应进行热处理，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。3.6 模具的凹凸模设计模具的凹凸模设计3.6.1 凹模的种类凹模的种类 凹模分为整体式凹模和整体嵌入式凹模。整体是凹模是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： 成型零件的刚性好；模具分解组合容易；零件数量少；制品表面分型痕迹少； 模具外形尺寸可以减少精密成型模具若采用拼镶结构；整体式凹模则有如下缺点：加工成本高；加工难度大；不能更换；不便热处理。整体嵌入式凹模用在多型腔的模具中，型腔数量多而制件尺寸不大时，采用冷挤压比切削加工效率高，并可保证各型腔的尺寸、 形状的一致性， 凹模镶块的外形常用轴肩的圆柱形， 然后分另从下面嵌入凹模固定板中，用垫板螺钉将其固定，它适用于经常拆卸的地方，修补较方便，产品结构较复杂。采用此结构时，首先应考虑制品的形状，尺寸及功能，然后考虑其刚性，同时也必须考虑加工方法和装配措施。其缺点： 零件数量增加；分割的拼镶件趋多制造成本越高；各拼镶件的加工精度必须匹配，即必须提高各镶件的平均加工精度； 维修作业较困难。 由于冷却回路不易设置，成型周期难于缩短。而本产品的结构较简单，不须做成嵌入式凹模从设计的经济性和结构的合理性等因素的综合考虑，其凹模的结构为整体式凹模。3.6.2 凹模尺寸的计算凹模尺寸的计算为了简便起见，凡是孔类尺寸均以其最小尺寸最为公称尺寸，即公差为正；凡是轴类尺寸均以最大尺寸作为公称尺寸，即公差为负。a. 凹模径向尺寸的计算凹模径向尺寸的计算 凹模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：zLSLM43)1 (scp西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）26 （3.12）式中 LM 凹模径向尺寸（mm） ； Scp塑件的平均收缩率（ABS 收缩率为 0.3%0.8%，平均收缩率为0.55%） ； Ls塑件径向公称尺寸（mm） ； 塑件公差值（mm） （3 /4 项系数随塑件精度和尺寸变化，一般在 0.50.8 之间，取 0.6） ； z凹模制造公差（mm）(当尺寸小于 50mm 时，z=1/4；当塑件尺寸大于 50mm 时，z=1/5 )； Smin塑料的最小收缩率(%)。解得： b. 凹模深度尺寸计算凹模深度尺寸计算凹模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： （3.13） 式中 HM凹模深度尺寸（mm）; Hz塑件高度公称尺寸（mm） 2/3 项，有的资料介绍系数为 0.5； 其他符号意义同上。解得：c. 中心距尺寸计算中心距尺寸计算公式如下 （3.14）式中 LM模具中心距尺寸(mm); Ls塑件心中距尺寸（mm） 。解得： 3.6.3 凸模尺寸的计算凸模尺寸的计算a. 凸模径向尺寸计算凸模径向尺寸计算zzcpHS32)1(HM2)1(zscpMLSLmm12.604312%)5.501 (43)1 (3 . 0.0.6041scpzLSLMmm165 . 016%)55. 01 (32)1 (H008. 0042. 0MzHzScpmmLSLscpM21. 012.50242. 050%)55. 01 (2)1 (z西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）27凸模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下： （3.15）LM型芯径向尺寸（mm）; z型芯制造公差（mm）; 其他符号意义同上。解得： b. 凸模深度尺寸计算凸模深度尺寸计算凸模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： （3.16）HM凸模深度尺寸（mm） ；Lz塑件孔深度尺寸(mm)其他符号意义同上。解得：c. 中心距尺寸计算中心距尺寸计算公式如下 （3.17）式中 LM模具中心距尺寸(mm)；Lz塑件心中距尺寸（mm） 。解得：3.6.4 型芯型腔的结构分析及三维建模型芯型腔的结构分析及三维建模a. 型芯型腔的结构分析型芯型腔的结构分析由于分型面是延径向分型，所以会产生两个面，一个是径向分型面，另一个是型芯分型面。所以用 PRO/ENGINEER 软件建三维时，要组件两个分型面来分型。zscpMLSL43)1(zLSHcpM32)1 (z2)1(ZscpMLSLmmLSLzscpM0943. 042. 066 . 0435%)55. 01 (43)1 (mmLSHzscpM054.9042. 0136 . 03212%)55. 01 (32)1 (mmLSLZscpM21. 012.50242. 050%)55. 01 (2)1(西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）28b. 型芯型腔的三维建模型芯型腔的三维建模(1) 新建新建进入 PRO/ENGINEER 软件，点击新建选择制造里的模具型腔，给零件起一个名字，在使用缺省模板上去掉对号，点击确定选择 mmns_mfg_mold，这样就选择了以毫米为计量单位作图。(2) 导入工件导入工件点击选取零件，导入手柄套，选择按参数合并，点击确定，布局选择矩形，输入 X 为 2，Y 为 1，X 增量为 40，Y 增量默认，点击确定就产生如三维图 3.8 所示。图 3.8 三维图 (3) 创建特征创建特征点击菜单管理器里的模具模型，点击创建，点击工件，点击手动，点击确定，点击创建特征，点击确定。点击加材料，点击完成，点击放置，点击定义，选择两个面，选择参照。绘制如三维图 3.9 的立方体。图 3.9 三维图(4) 设定收缩率设定收缩率点击菜单工具里的收缩，选取一个手柄套，收缩率设为 0.55%.(5) 创建分型面创建分型面点击分型曲面工具，点击拉伸，点击放置选择两个绘图面，绘制如三维图 3.10 所示的平面。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）29图 3.10 三维图 (6) 分割分割点击分割，点击完成，选取一个平面，选取型芯的三个岛，点击确定，着色如三维图 3.11：3.11 三维图点击确定。点击着色，如三维图 3.12 所示，点击确定。图 3.12 三维图 (7) 创建行腔嵌入零件创建行腔嵌入零件点击创建型腔嵌入件零件，选择两个模型，点击确定，点击菜单管理器里的铸模，点击创建，点击两次默认名称。 (8) 分割分割遮蔽两个工件和模具模型，点击分割，选择两个体积块，点击选择元件，点击完成，选择要分割的体积块，点击确定，选择要分割的分型面，点击两次确定，点击着色，如三维图 3.13 所示 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）30图 3.13 三维图点击确定，点击着色，如三维图图 3.13 所示，点击确定。 (9) 创建行腔嵌入零件创建行腔嵌入零件点击创建型腔嵌入件零件，选择两个模型，点击确定。 (10) 分解分解点击编辑，点击分解，点击编辑位置，编辑成如三维图图 3.14 所示，完成型芯型腔的三维建模。图 3.14 三维图3.7 导向机构的设计导向机构的设计注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。在注射模中，引导动模和定模之间按一定方向闭合或开启的装置，称为导向机构。3.7.1 导柱的设计导柱的设计 导柱的典型形式是如图 3.15 所示，在一般的简单模具中可以不使用导套，再大批量生产则导向机构中必须含有导套，模具选用这一种导柱和导套形式。导柱结构和技术要求：图 3.15 导柱典型形式长度导柱导向部分的长度应比凸模断面的高度高出 8-12mm，以避免出西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）31现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。形式导柱前端应做成锥台或半球型，以便能够是导柱顺利的进入导孔。材料表面应该坚硬耐磨，不易折断心部，因此应选用 20 钢进淬火渗碳处理或选用 T8、T10a 钢经淬火处理，硬度 5055HRC，固定部分表面粗糙度应为 Ra0.8m 而导向部分应该是 Ra0.4m。数量及设置布局 均匀布置在分型面的四周，导柱中心只模边缘应有足够的距离，以保证强度， ，并采用等直径不对称设置或者是不等直径对称设置。配合精度 导柱的固定部分与模板之间通过 H7/k6 的过渡配合形式；导柱的导向部分与相应的导向孔通常采用 H7/g6、H8/h7、H8/f7 的间隙配合形式。实物设计如导柱三维图 3.16：图 3.16 导柱三维图3.7.2 导套的结构设计导套的结构设计 导套是与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的结构形式有两种，一种是直导套，它用于较薄的模板。另一种是带头导套，这种导套用于比较厚的模板，他又分为型和型。型带头导套的尾部与另一模板配合起定位作用，有省去定位销的作用。导套壁厚通常在 310mm.视内孔大小而定。导套孔工作部分长度一般是孔径的 11.5 倍。 导套结构形式如图 3.17 所示，本次设计采用的是带头导套的结构形式。 导套的结构和技术要求：西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）32图 3.17型导套形状为使导柱顺利进入导套的导向孔，前端采用倒角或圆角，并设计成通孔形式，以利于孔内空气及残渣排除。材料与导柱材料相同，也可以采用铜合金等耐磨材料制造，其硬度一般低于导柱的硬度，以减轻磨损，以防止导柱与导套之间被拉毛。固定形式和配合精度 导套可选用 H7/m6 和 H7/k6 的配合形式压入模板的固定孔中。实物设计如导套三维图 3.18 所示：图 3.18 导套三维图3.7.3 推出机构的设计推出机构的设计在每次注塑完成后，使塑料件从型腔中脱出的机构，称为推出机构，或脱模机构。其分类形式有好多种，按驱动形式可以分为：手动形式、机动推出形式、液压形式、气动形式。本设计将采用机动推出形式，它是利用注射机的开模动作来推出塑料件，开模时塑料件先随动模一起移动，到达一定位置后，推出机构被注塑机上的固定不动，而动模继续运动，此时推出机构将塑料件从动模上推出脱落。本模具的推出机构为推杆推出机构，其工作过程包括开模、推出、取件、闭模。推出机构复位等。推出机构的零件有推杆、推杆固定板、推板、推出机构的导向装置等。推杆将塑件制品从型芯推出，机构里在合模过程中使推杆复位，推杆固定板与推板相连接并固定所有的推杆，传递出力同时使整个机构协调工作。推杆位置的设置推杆应设在脱模阻力大的地方且推杆布局应该均匀，同时推杆应设置在塑料强度、刚度较大的地方。 推杆的结构形式如图 3.19 所示西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）33 推杆应有做够的刚性，以承受推出力。图 3.19 推杆的结构形式在本次设计中采用型推杆，直径 d 与模板上的相应的推杆孔采用 H8/f7 或H8/f8 的间隙配合，推杆预模板的相应孔应采用基轴制的 F8/h7 或 F8/h8.由于推杆的工作断面在和魔注射是的型腔底面的一部分，如果推杆的端面低于型腔底面，那么就会在塑料相应处留下一个凸台，这样将影响塑料件的使用，因此，通常推杆在装配之后，其端面应与型腔底面相平齐，或者稍微高出型腔底面0.05-0.10mm。为了保证推出机构在工作过程中运行平稳、灵活、顺畅，而且每次合模时，推出各构件都能回复到原来的初始位置，通常在模具设计时，还需要设计推出机构的导向装置和复位机构。本模具采用导柱导向和机动复位，二者和为一个机构，见导柱导向机构图3.20：图 3.20 导柱导向图机构3.8 冷却系统的简易设计冷却系统的简易设计浇注系统是指凝料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道的浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影响。该模具采用普通流道浇注系统，普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）34口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的尺寸是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响较大，而且还在与塑件所用塑料的利用率、成型效率等相关。对浇注系统进行整体设计时，一般应遵循如下基本原则：了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性；采用尺量短的流程，以减少热量与压力损失；浇注系统的设计应有利与良好的排气；防止型芯变形和嵌件位移；便于修理浇口以保证塑件外观质量；浇注系统应结合型腔布局同时考虑；流动距离比和流动面积比的校核。a. 确定冷却水道直径确定冷却水道直径查模具设计手册得 ABS 的单位流量为 35104J/kg依据塑件体积可知所需的冷却水管直径较小。设计冷却水道直径为 6mm 符合要求。b. 冷却水道设计冷却水道设计如图 3.21 所示图 3.21 冷却水道设计3.9 排气槽的设计排气槽的设计 塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型腔及流道原有的空气，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）35接不良引起强度下降，甚至冲模不满。 因该模具为小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排气槽。3.10 模具部分相关尺寸校核模具部分相关尺寸校核3.10.1 最大注射压力的校核最大注射压力的校核手柄套的原料为 ABS，所需注射压为 60100MPa，而所选注射机压力为150MPa，所以注射压力符合要求。3.10.2 最大注塑量的校核最大注塑量的校核注塑机的最大注塑量应为大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边） ，通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的 80%。所以选用的注塑机最大注塑量应满足： 0.8V机V塑 +V浇 （3.18）式中 V机注塑机的最大注塑量，10cm3 V塑塑件的体积，该产品 V塑=3.450cm3 V浇浇注系统体积，该产品 V浇=2.760 cm3解得： V机（3.450+2.760）=6.21cm33.10.3 锁模力校核锁模力校核 根据公式 TKAq/1000 （3.19）式中 K安全系数，通常取 1.11.2, 取 K 的平均值为 1.15。P熔融型料在型腔内的压力，该产品的平均压力为 300 kg/ cm2 A塑件和浇注系统在分型面上的投影之和，经计算 A=1.770cm2 T注塑机的额定锁紧力。解得： T1.151.770cm2300kg/ cm2/1000=0.611t6.11KN选定的注塑机的压力为 160KN，满足要求。3.10.4 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核模具与注塑机安装部分相关尺寸校核a. 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适 模具长模具宽 H1+ H2+(5-10) （3.20）式中S机注塑机最大开模行程，230mm; H1顶出距离，12mm; H2包括浇注系统在内的塑件高度，47mm; 因为本模具的浇注系统和塑件的特殊关系，浇注系统和塑件的高度就应经包括了顶出距离。解得： 230- (180-130)62+(510)满足条件。4 模具的装配总图与开模过程374 模具的装配总图与模具的装配总图与开模过程开模过程4.1 模具的装配总图模具的装配总图 装配模具是模具制造过程中
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