骨架零件注塑模具設計

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1、骨架零件注塑模具設計 本科畢業(yè)設計（論文） 骨架零件注塑模具設計 Injection Mold Design of Skeleton Parts 學 院： 機械工程學院 專業(yè)班級： 機械設計制造及其自動化 學生姓名： 學號： 指導教師： （副教授） 2014年5月 畢業(yè)設計（論文）中文摘要 骨架零件注塑模具設計 摘 要：本設計主要敘述了丙烯脯-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）為 材料的骨架零件注塑模具的設計過程。此模具在設計時考慮了骨架零 件的生產(chǎn)批量及其生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。此產(chǎn)品為方形骨架零件，其 外形較為規(guī)則，中間為空心結構，其側面有凹槽?？紤]到產(chǎn)品需要一 定的

2、抗沖擊性，耐腐蝕性及優(yōu)良的電氣性能。本產(chǎn)品選用丙烯脯-丁 二烯-苯乙烯共聚物（ABS）材料。由于本產(chǎn)品結構為內(nèi)部空心，且 側面有凹槽。所以在模具結構上必須帶有抽芯結構。由于本產(chǎn)品的生 產(chǎn)批量較大，故模具的自動化要求較高，所以采用斜導柱抽芯機構。 在本設計中模具的結構為斜導柱固定在定模板上，斜滑塊在動模板上 滑動的結構形式，定位方式采用定位銷和鎖緊楔定位鎖緊。最后由推 件板將塑件推出。本設計對主要的零件都進行了設計，并在文中插入 了非標準零件圖。以及模具結構圖。 關鍵詞：注塑模具；側向抽芯；骨架零件 畢業(yè)設計（論文）外文摘要 Injection Mold Design of Skeleto

3、n Parts Abstract: The design of the main narrative of acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer (ABS) for the material skeleton parts injection mold design process. This mold was designed with a production volume and production efficiency and production costs skeleton parts. This product is a

4、square frame part, its shape more regular, intermediate hollow structure, the side grooves.Taking into account the product requires a certain impact resistance, corrosion resistance and excellent electrical properties. This product is made of acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer (ABS) mat e

5、rials. As the product structure is hollow inside, and the side grooves. So in the mold structure must be drawn with the core structure. Due to the large batch production, so the higher the mold automation requirements, so the use of bevel pillar core-pulling mechanism. Its structure is substantially

6、 inclined pillar in the fixed mold, oblique slider movable mold structure. Its positioning using wedge structure positioning. , Pulling oblique lateral pillar classification. Finally, the board will push plastic parts available.The design of the main parts of the design are carried out and insert a

7、non-standard parts diagram in the text. And the structure of the mold. Keywords:Injection mold; Lateral Pulling; Skeleton parts, -3-/41 骨架零件注塑模具設計 目 錄 I緒論0 2塑件成型工藝性分析2 2.1 塑件的分析2 2.2 ABS工程塑料的性能分析3 3擬定模具的結構形式和初選注射機5 3.1 分型面位置的確定5 3.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定5 3.3 注射機型號的確定6 4澆注系統(tǒng)的設計8 4.1 主流道的設計9

8、 4.2 分流道的設計1。 4.3 澆口的設計11 4.4 冷料穴的設計12 5成型零件的結構及計算13 5.1 成型零件的結構設計13 5.2 成型零件的工作尺寸計算13 6模架的確定16 7導向機構的設計19 8脫模機構的設計20 9側向分型及抽芯機構設計22 10溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計27 11排氣系統(tǒng)的設計3。 12注射機參數(shù)的校核31 結論32 -4-/41 骨架零件注塑模具設計 致謝33 參考文獻34 -5-/41 骨架零件注塑模具設計 1緒論 一、研究意義 塑料是2。世紀發(fā)展起來的新興材料，由于應用廣泛，已替代部 分金屬、

9、木材、皮革及硅酸鹽等自然材料，成為現(xiàn)代工業(yè)和生活中不 可缺少的一種人造化學合成材料，并及金屬、木材和硅酸鹽三種傳統(tǒng) 材料一起，成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中四種重要的原材料之一。151 二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和水平 塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的，在我國,起步較 晚，但發(fā)展很快，特別是最近幾年,無論在質(zhì)量、技術和制造能力上都有 很大發(fā)展，取得了很大成績。這可以在下列幾個方面： (1) CAD/CAM/CAE技術在塑料模的設計制造上應用已越來越 普遍,特別是CAD/CAM技術的應用較為普遍，取得了很大成績； (2)應用電子信息工程技術進一步提高了塑料模的設計制造水 平； (3)氣體輔助注射成

10、型技術的使用更趨成熟； (4)熱流道技術的應用更加廣泛； (5)精密、復雜、大型模具的制造水平有了很大提高； (6)模具壽命不斷提高； (7)模具效率不斷提高； (8)采用模具先進加工技術及設備。 綜上所述,我國塑料模具的質(zhì)量、技術和制造能力近年來確實發(fā)展 很快,有些已達到或接近國際水平。然而，由于我國模具制造基礎薄弱, 各地發(fā)展極不平衡,因此總體來看及國際先進水平相比和及國內(nèi)外市 場需求相比,差距還很大。這主要表現(xiàn)在：塑料模具產(chǎn)品水平，工藝 裝備水平，開發(fā)能力及經(jīng)濟效益等方面，管理及其他方面和產(chǎn)需矛盾 等方面。 三、發(fā)展趨勢 從塑料模具的設計、制造及材料選擇等方面的考慮，塑料

11、模具技 術發(fā)展趨勢可歸納為以下幾方面： (1)塑料模具標準化。模具標準化程度將不斷提高我國模具標準 化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到 30%左右,國外發(fā)達國家一般為80%左右。 (2)在模具設計制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術。 CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證 明,CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。 (3)加強理論研究。隨著塑料制件想大型化，復雜化和精密化發(fā) 展，模具的制造成本也悅來越高。所以，模具生產(chǎn)已由傳統(tǒng)的經(jīng)驗設 計想理論設計，數(shù)值模擬的方向發(fā)展。 (4)塑料模具專用材料的研究及開發(fā)。模具材料

12、選用再模具設計 及制造中占有重要地位，直接影響模具成本，使用壽命及塑料制件的 質(zhì)量。國內(nèi)外模具材料工作者進行了大量的研究工作，以開發(fā)出的材 料有基本型，預硬型，時效硬化型，熱處理硬化型和馬氏體時效鋼和 粉末冶金模具鋼等幾種類型。 (5)模具加工的新技術及發(fā)展。模具加工技術及設備的現(xiàn)代化發(fā) 展，推進了模具行業(yè)企業(yè)向著技術密集，專業(yè)化及柔性化相結合，高 技術及高技藝相機和的方向發(fā)展。 6 / 41 2塑件成型工藝性分析 2.1 塑件的分析 該塑件壁厚為2mm~3mm,塑件的外形尺寸不大，塑料的熔體 流程不長，且塑件的材料為熱塑性材料，流動性較好，適合于注射成 型。塑件的每個尺寸的公差

13、都不一樣，但任務書中已給出部分尺寸的 給定公差，未注公差的尺寸取公差MT5.該塑件的形狀是一長方體中 空零件，其四周有凹槽，塑件形狀尺寸如下圖2-1所示 圖2-1骨架零件 2.2 ABS工程塑料的性能分析 ABS供聚物):無毒、無味、微黃色：密度為(1.02-1.05) g/cm )制品光澤較好。沖擊韌性、力學強度較高、尺寸穩(wěn)定，電性能、化 學耐腐蝕性好，易于成型和機械加工，可作雙色成型件。適于作一般 機械零件，減磨耐磨零件，傳動件電信結構件等。111 查文獻川表0.1可知ABS注射參數(shù)如下表 注射類型 螺桿轉速 噴嘴類型 料筒溫度 模具溫度 注射壓力 保

14、壓力 注射時間 保壓時間 冷卻時間 成型時間 后處理 螺桿式 30-60r/min 直通式；溫度180~190 C 前段 200~210 C 中段 210~230 C 后段 180~200 C 50~80 C 70~90MPa 50~70MPa 3~5 S 15-30 S 15-30 S 40-70 S 紅外燈烘箱；溫度70 C;時間 2~4h. 表2-1ABS注射參數(shù)表 3擬定模具的結構形式和初選注射機 3.1 分型面位置的確定 對此塑件進行結構形式的分析可知，此塑件的分型面選用垂直分 型面，分型面形狀如圖3-1所示 圖3-1分型面表示圖 3.2

15、型腔數(shù)量和排列方式的確定 在本設計中，由于此骨架零件屬于中小型塑件，而且它的形狀比 較規(guī)則，精度要求也比較一般不是很高，批量生產(chǎn)。但是該塑件的四 周有凹槽，所以需要有側抽芯機構。如果該塑件采用一模一腔雖然可 以簡化模具的結構以及提高塑件精度，但這樣會使生產(chǎn)效率降低并提 高生產(chǎn)成本。所以考慮到以上條件在模具中采用一模兩腔。由于本塑 件的四周有凹槽所以需要側向抽芯，故本模具的型腔布置方式如圖 3-2所示： 圖3-2型腔排列圖 3.3 注射機型號的確定 通過Proe/E建模分析的塑件質(zhì)量為5克，取材料密度為 1.05g/cm；所以塑件體積為： V =— =^—=4.76cm1 (3

16、-1) ,。1.05 澆注系統(tǒng)的體積。由于澆注系統(tǒng)的凝料體積是個未知的值。若是 流動性好的普通精度塑件，澆注系統(tǒng)凝料月為塑件質(zhì)量或體積的 15%~20% (多澆口多型腔時，注塑廠的統(tǒng)計資料)。若是流動性不 太好、或者是金木塑件，據(jù)統(tǒng)計每個塑件所需澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積 是塑件的。.2~1倍。當塑料熔體粘度高，塑件愈小、壁愈薄，型腔 越多又做平衡式布置是，澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積甚至還要大，而大型 塑件采用直接澆口時，澆注系統(tǒng)質(zhì)量相對很小，可忽略不計。在學校 做設計時以0.6nV里作為預測估算。⑵ V淡=0.6n V儀=2.856 cm3 (3-2) 骨架零件注塑模具設計 V =n V,

17、 + V , =12.376 cm3 (3-3) M； = 12.376x1.05=12.9948g 注射壓力： P注/成型 (3-3) 查文獻川表0.1可知 P =70~90Mpa 成型 鎖模力： >PA (3-4) P——塑料成型是型腔壓力，ABS塑料的型腔壓力為30MPa A——澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上投影面積的總和 A=2 5x22.5+3.14x3=571.92mm2 (3-5) PA=30x571.92=17157.6KN (3-6) 根據(jù)之前所計算的數(shù)據(jù)并查參考文獻⑶表13-1可選擇注塑機型 號為XS-ZY-60的臥式注射機，其主要技術參數(shù)如下表所示：

18、 項目 條件 結構形式 理論注射容積/cm 60 螺桿直徑/mm 38 注射壓力/MPa 122 注射行程/mm 170 注射時間/s 1.2 噴嘴口孔徑/mm 網(wǎng) 7 / 41 骨架零件注塑模具設計 噴嘴球半徑/mm SR12 定位孔直徑/mm 外。丁舊 移模行程/mm 300 鎖模力/Kg 500 最大成型面積/mm? 130 最大模具厚度/mm 200 最小模具厚度/mm 70 模板最大行程/mm 180 鎖模方式 液壓-機械 表3-1注射機參數(shù)表 4澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)的作用，是將塑料熔體順利的充滿到模腔深處，以獲 得外形輪廓清晰，

19、內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。因此要求充模過程快而有序, 壓力損失小，熱量散失少，排氣條件好,澆注系統(tǒng)凝料易于及制品分 離或切除。網(wǎng) 4.1 主流道的設計 主流道是指連接注射機噴嘴及分流道的塑料熔體通道，是熔體注 入模具最先經(jīng)過的一段流道，其形狀、大小會直接影響熔體的流動速 度和注射時間。⑵ 在本設計中我采用的是垂直式主流道。在臥式注射機上主流道垂 直于分型面，為了使凝料能順利拔出，主流道結構為圓錐形。 錐角取4 , 內(nèi)壁粗糙度Ra小于0.4"?, 主流道小端直徑取決于注射機噴嘴孔孔徑d=噴嘴孔孔徑+ (0.5-1) mm=5mm 澆口套的材料為T8A，熱處理要求為53-57HRC,

20、SR=噴嘴球半徑 + (1-2) mm=13mm 主流道長度L 一般控制在60以內(nèi)在本設計L=50mm 主流道大端直徑D=d+2Ltan —=8mm 2 球面配合高度h=3-5mm 在本設計中取h=3mm 主流道具體尺寸如下圖4-1所示 4.2 分流道的設計 在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應設置分流道，分流 道是指主流道末端及澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注 系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流 向變換以獲得平穩(wěn)的流態(tài)的過渡段。因此分流道設計應滿足良好的壓 力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小， 能將塑料熔體均

21、衡的分配到各個型腔。⑶ 分流道長度L=25mm 分流道布置形式及截面的形狀尺寸如圖4-2, 4-3所示: 4.3 澆口的設計 澆口也稱進料口，是連接分流道和型腔的通道，除了直接澆口外, 它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)中的關鍵部分，澆 口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。澆口的作用是 使從流道來的熔融塑料以較快的速度進入并充滿型腔，型腔充滿塑料 以后，澆口應按要求迅速冷卻封閉，防止預塑時（螺桿后退）型腔內(nèi) 還未凝固的熔體回流。網(wǎng) 本設計中塑料的材料為ABS, ABS適用于各類澆口，在本設計 中選用側澆口，澆口截面形狀為半圓形，其半徑為0.5mm長度

22、為 0.5mm 4.3冷料穴的設計 在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這 一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部 到注射機料筒以內(nèi)約10mm~25mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū) 域，這時才達到正常的塑料溶體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動 性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進入型腔，便會 產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接受 冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間 隔所產(chǎn)生的冷料的井穴成為冷料穴（冷料井）。⑶ 在本設計中冷料穴為端部是球頭形拉料桿的形式。冷料穴截面直 徑為20mm,長度為1

23、8mm。 14 / 41 5成型零件的結構及計算 成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、鑲拼件，各種成型桿及成 型環(huán)。131 5.1 成型零件的結構設計 凹模是成型塑料件外表面的成型零件。凹模的基本結構可以分為 整體式、整體嵌入式和組合式。⑶通過之前所分析本塑件的結構為中 空的工字型薄壁零件，四周有側凹結構，故在本設計中采用側向滑塊 組合式凹模。本塑件尺寸較小，可采用電火花，線切割等加工方式。 然后將其裝入模板中,這樣提高了加工效率,且便于日后的維修拆卸。 型芯的設計。在本設計中塑件的內(nèi)表面為一中空的方形孔，故型 芯為方形桿。在脫模時采用推件板推出。 5.2 成型零件的工作尺寸計

24、算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構成塑件的尺寸，主 要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異形零件的長和寬），型腔 的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。任何 塑件都有一定的幾何形狀和尺寸精度的要求，如有配合要求的尺寸， 則精度要求較高。在模具設計時，應根據(jù)塑件的尺寸精度等級確定模 具成型零件的工作尺寸及精度等級。⑵ 影響塑件尺寸精度的主要因素 1 .塑件收縮率波動所引起的尺寸誤差bs 2 .模具成型零件的制造誤差Sz 3 .模具成型零件的磨損誤差6 c 4 .模具安裝配合的誤差6/ 骨架零件注塑模具設計 在本設計中采用按照平均收縮率、平均磨損量和

25、模具平均制造公 差為基準的計算方法。 5=xl00% (5-1) 《為塑料的平均收縮率 由材料的性質(zhì)可知：ABS的收縮率為0.3%-0.8%, 代入公式(5-1): 所以 5=xl00%=0.55% 在型腔和型芯工作尺寸計算之前，需對塑件重要尺寸按機械設計 中最大實體原則進行轉換，即塑件外形尺寸L,和高度尺寸H.(名義 尺寸)為最大尺寸，其公差值△為負值，制造公差6 z為正值；塑件 的內(nèi)腔尺寸L,及深度尺寸h,(名義尺寸)為最小尺寸，其公差△為 正值，制造公差6 z為負值；模具中心距C.”和中心距尺寸Cs均為公 稱尺寸，其公差為正負5z/2。⑵Sa、SmE和 工分別為塑料的最大 收

26、縮率最小收縮率和最大收縮率、最小收縮率和平均收縮率。 型腔和型芯工作尺寸的計算 ⑴型腔徑向尺寸L“=[(l +亍)L「X△聯(lián)(5-2) L.為凹模徑向尺寸 Ls為塑件徑向公稱尺寸 亍為塑料的平均收縮率 △為塑件公差值 X為修正系數(shù)(0.5-0.75)在本設計中取0.75 對于中小型塑件5 z取？。 代入公式(5-2): A/1 ?‘=[25+25x0.55%-0.75x0.34]7“3=24.887"3 16 / 41 骨架零件注塑模具設計 Lj =[22.5+22.5X0.55%-0.75X0.34]產(chǎn)=22.37,① Ln 乜=[16.5+16.5X0.5

27、5%—0.75X0.24]/08 = 16.42/08 L v/4 =[14+14X0.55%-0.75X0.24] j008 =13.897^08 其中Lm為骨架邊緣的長 為骨架邊緣的寬 Lm3為骨架中間部分的長 為骨架中間部分的寬 (2)型腔的深度尺寸 H.v/^=[(1 + S)H5-|a]^ =13.899 產(chǎn) (5-3) (3)型芯徑向尺寸 1.,二=[(1+5)14與黑 (5-4) 代入公式(5-4): L”i，=[(1+0-55%)+0.75x0.24匕=13.25^08 L”:=[(1+0.55%)+0.75x0.24]:= 10.74200g V % (4

28、)型芯高度尺寸 h$=[(l+S)h,+x△匕 (5-5) 代入公式(5-5): 11/=[(1+0.55%汝14+好0.20]兀=14.21幾 19 / 41 6模架的確定 上述內(nèi)容經(jīng)過計算確定之后，即可一句計算結果來選定模架，再 次設計中，我參照各模板的標準尺寸來繪圖，但是在以后的工廠設計 時應選用標準模架，以便提高生產(chǎn)周期，提高效益。 根據(jù)之前所擬定的型腔布局和相互位置尺寸，再根據(jù)之前所計算 成型零件的尺寸，再結合標準模架，選用結構外形為A型模架。尺寸 為 180mmx230mm o 模具上所有的螺栓應采用內(nèi)六角螺栓。 1 .定模座板（230mmx230mm 厚 2

29、0mm） 定模座板是注射機模具和連接固定的板，定位圈采用4xM5的內(nèi) 骨架零件注塑模具設計 六角圓柱螺栓和定模板固定，定模座板及澆口套的配合尺寸為 例6A8//8配合，材料選45鋼。 2 .定模板（180mmx230mm 厚 25mm） 定模板是用于固定型芯、導套等，在本設計中是用于固定斜導柱 以及導套，鎖緊楔的板，需要一定的厚度和一定的強度，一般用45 鋼或Q235A鋼制作，且調(diào)質(zhì)為230HB-270HB。 定模板的導套孔和導套的配合：大端采用H7/k6配合，小端采 用H7/e7配合，定模板及澆口套采用H8/m6配合，定模板及斜導 柱的配合為H7/e7,定模板兩側各有2個M8

30、的孔，以便固定鎖緊楔, 其上方還應有兩個沉孔以便固定斜導柱。 3 .型芯固定板（180mmx230mm 厚 40mm） 型芯固定板（動模板）在本設計中型芯固定在動模板上，用推件 板推出。在本設計中采用的是斜導柱側向滑塊抽芯機構，故型芯固定 板上需要有一定的導滑槽以及斜導柱孔，還有導柱孔。其材料選用 45鋼。導柱孔及導柱采用H7/m6配合。 4 .型芯固定板墊板（180mmx230mm厚10mm） 型芯固定板墊板的作用是用來支撐固定型芯的。其材料選用45 鋼。 5 .墊塊（33mmx250mm 厚 50mm） 主要作用，在動模座板及支撐板之間形成推出機構的空間，或是 調(diào)節(jié)模具的總厚度

31、，以適應注射機的模具安裝厚度要求。⑵ 在本設計中采用平行墊塊的形式，其材料選用45鋼 6 .推桿固定板（110mmx230mm 厚 12mm） 骨架零件注塑模具設計 推桿固定板是用于固定推桿的板其材料選用45鋼，其上應有4 個M4的孔 以及2個推桿孔和2個導套安裝孔，其中推桿孔大小為。6mm, 沉孔大小為。10mm,深度為4mm。 導套孔及推板導套采用H7/f9配合。 7 .推桿固定板墊板（1 lOmmx230mm厚12mm） 推桿固定板墊板是用來支撐推桿的板。其材料選用45鋼。及推 桿固定板相同的是有4個M4的沉孔且有兩個導套安裝孔。導套安裝 孔及導套采用H7/f9配合。

32、8 .動模座板（230mmx230mm 厚 20mm） 動模座板的材料選用45鋼，其上的注射機頂桿孔為前0〃?〃?，其 上的推板導柱孔及推板導柱采用H7/m6配合。 21 / 41 骨架零件注塑模具設計 7導向機構的設計 注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定為兩種類型。導柱導 向機構用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動向導。錐面 定為機構用于動、定模之間的精密對中定位。⑶ 該模具采用導柱導向定位機構。推出機構的導向零件由推板導柱 及推板導套組成。 在本設計采用帶頭導柱，導柱導面部分長度比凸模端面高出 8- 12mm，以避免出現(xiàn)導柱未導正方向而型芯先進入型腔。導柱

33、的材 料選用T10A,熱處理至50-55HRC,導向部分的表面粗糙度Ra為 0.8-0.4網(wǎng),，導柱的固定部分表面粗糙度Ra為0.8〃m,在本設計中采 用四根導柱。導柱的固定端及模板間的配合采用H7/M6過渡配合、 導向部分配合采用H7/f7間隙配合。導套選用用帶頭導套的形式采 用H7/m6配合模板。 導柱及導套的安裝尺寸見裝配圖。導柱及導套的詳細尺寸見零件 圖。 26 / 41 8脫模機構的設計 脫模推出機構時應遵循下列原則： 1 .推出機構應盡量設置在動模一側。 2 .保證塑件不因推出而變形損壞 3 .機構簡單，動作可靠 4 .良好的塑件外觀 5 .合模時的正確復位

34、 脫模力 脫模力是動模一側的主型芯上或型腔脫出塑件所需施加的外力， 它包括塑件對型芯包緊里、真空吸力、粘附力和脫模機構本身的運動 阻力。121 脫模力是注射模脫模機構設計的重要依據(jù)。但脫模力的計算及測 量十分復雜。其計算方法有簡單估算法和分析估算法。下面應用簡單 估算法對高濤模具的脫模力進行估算⑶ 由經(jīng)驗公式 F: =10f( aE(T, -T,)th (8-1) 其中L——為脫模系數(shù)，即在脫模溫度下塑件及型芯表面之間的 靜摩擦因數(shù)， 它受高分子熔體經(jīng)高壓在鋼表面固化中粘附的影響 a——為塑料的線膨脹系數(shù)(1/℃) E——為在脫模溫度下塑料的抗拉彈性模量(MPa) Tz——為塑

35、料的軟化溫度CC) T1,——脫模時塑件溫度CC) t——塑件的壁厚(mm) h——型芯脫模方向的高度(mm) 脫模力計算中物理參量的準確確定是較為困難的。每個參數(shù)都會 隨著溫度而變化，其中脫模系數(shù)L的確定最為復雜。L大于鋼及塑料 滑動系數(shù)的2倍以上，且及模溫、壓力、冷卻時間、頂出速度等工藝 條件有關。查文獻⑶中表2-12可得ABS的脫模力計算參量為 ABS E=1.8-2.6 (103xMPa) f,=0.38-0.55 Tz =90-108 (℃) T. =50-70 (℃)

36、中b為推桿作用在塑件表面上的接觸許用應力，大致是該種塑 料常溫下拉伸屈服應力的1/3。4為塑件脫模溫度下塑料的泊松比。 在本設計中此塑件為一中空的薄壁塑件。 故總的脫模力為 F,=F, =10x8x0.5x40x2x1.75x14 (8-2) =78.4MPa 推出機構的設計 在本設計中采用的脫模機構為推桿帶動推件板將塑件推出的機 構。推桿采用帶頭圓形推桿，根據(jù)推桿布置原則、型芯大小和可供布 置推桿的空間、設置為。6的規(guī)格，其數(shù)量為2根。推桿直徑及模板 上的配合為H7/f8間隙配合。 推件板上有2個螺紋孔。用于固定推桿和推件板。推桿材料常用 為4Cr5MosiVl,熱處理要求硬度

37、45HRC-50HRCo 9側向分型及抽芯機構設計 根據(jù)動力來源不同，側向分型及抽芯機構一般可分為機動、液壓 或氣動以及手動三大類。根據(jù)塑件結構尺寸和抽芯力大小進行合理選 用。⑵ 在本設計中我采用采用斜導柱側向分型抽芯機構，它的結構較為 骨架零件注塑模具設計 簡單且制造方便、安全可靠。斜滑塊采用由楔緊塊鎖緊。 在本設計中型芯固定在動模板上，型腔采用側向分型。側向成型 模腔從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動的距離稱為抽 芯距以S表示。 將側向成型模腔從塑件中抽出所需要的力成為抽拔力 按如下公式計算： Q=lhp? (f2cos^-sin^) (9-1) 式中1為活

38、動型芯被塑件包緊的端面形狀周長(mm) h為成型部分的深度(mm) 6為測控或側凹的脫模斜度(。) P2為塑件對型芯單位面積的擠壓力，一般取8-12MPa L是塑料及鋼的摩擦因數(shù)，一般取0.1-0.2 故帶入公式(9-1)抽拔力 Q=73xl2.5xl0x(0.1xl-0)=912N 抽芯距的計算 S=S,+ (2-3) =18mm (9-2) 斜導柱彎曲力計算 KT 812xcos2(8.53c) 八一八… /c q\ N== = 937.04^ (9-3) cos(20+2x8.53) N 斜導柱所受的彎曲力(N) Q 抽拔阻力(Q =F=912N) f

39、 鋼材之間的摩擦系數(shù)，一般取f=0.15 。 摩擦角(), (P =arctanf=arctanO. 15=8.53 6 (9-4) 28 / 41 骨架零件注塑模具設計 斜導柱截面尺寸的確定。 斜導柱常用的截面形狀通常有圓形和矩形，圓形結構制造方便， 裝配較為容易，應用比較廣泛；而矩形結構制造不方便，但是強度很 高，承受作用力非常大。 在本設計中，選用圓形截面，其直徑為： (9-5) d= ； NL& _ /937.04X 69.55 VO.lfcr]- \ 0.1x137.2 式中㈤為許用彎曲應力(MPa),對于碳鋼”]= 137.2MPa L,為斜導柱的有

40、效長度(L產(chǎn)一二=—三 = 52.62mm)。(9-6) sin。 sin 20 N為斜導柱所承受的最大彎曲應力(N),為937.04No 根據(jù)參考文獻⑵查表7-10 選標準斜導柱尺寸d=16mm,公差(n6) 斜導柱的臺階孔Dl=21mmo 斜導柱長度及開模行程的計算： L=L、+L ； +L 4 +L 5 = --— + — tan a + --- + (8-15) cosa 2 si an a (9-7) 25 , 18 = + 0.5x 16x tan 20 + + (8-15) cos20 sin 20 =92.15mm 式中L為斜導柱總長度(mm) S為抽

41、拔距(mm),為18mm H為斜導柱在固定板的長度(mm),為25mm d為斜導柱直徑(mm),為16mm 29 / 41 骨架零件注塑模具設計 。為斜導柱傾斜角，為20， 根據(jù)參考文獻⑶查表7-10取斜導柱總長為100mm 抽拔方向及開模方向垂直，完成抽芯距所需的最小開模行程為 H= S xcota = 18xcot200 =49.45〃〃〃 (9-7) 斜導柱及滑塊斜孔的配合。 為保證開模的瞬間能空出行程，來使塑件在活動型腔未抽出之前 從型腔內(nèi)獲得速度，并讓楔緊塊先脫開滑塊。 斜導柱及滑塊孔的配合應具有0.25~0.5mm的單邊間隙。 滑塊設計 側向抽芯滑

42、塊結構如圖9-1所示: 圖9-1斜滑塊 滑塊的定位方式: 骨架零件注塑模具設計 為了擺正導柱的伸出端能可靠地進入滑塊的鞋控，滑塊在抽芯的 終止位置必須定位。在本設計中采用的是側滑塊組合式凹模，采用的 定位方式是定位銷，其結構形式見裝配圖。 鎖緊楔的結構設計： 為了防止活動滑塊在成型過程中手里而移動，滑塊應采用楔緊塊 鎖緊。 在本設計中采用的是楔緊塊固定在定模板上的結構形式。楔緊塊 通過兩個螺栓固定在定模板上，兩側各有一個。 楔緊塊的楔角：當斜導柱帶動滑塊做抽芯動作時，楔緊塊的楔角 必須要比斜導柱的斜角大，這樣當模具開啟的時候，楔緊塊就會讓開, 不然斜導柱就無法帶動滑塊做

43、抽芯動作。 在本設計中我選取楔緊塊的楔角為24。。楔緊塊的具體結構形式 如圖9-2所示： 楔緊塊的安裝形式見裝配圖。 31 / 41 骨架零件注塑模具設計 10溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 在注塑成型過程中，模具的溫度會直接影響到塑件成型的質(zhì)量和 生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要 求也會不同。,模具上必須要設計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)來使模具達到理想的 溫度要求。溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計工作比較繁瑣，我們既要考慮到冷卻 效果及冷卻的均勻性，又要考慮溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對模具整體結構的影 響。 在本設計中，本模具的塑件材料為ABS,而且形狀尺寸較小屬于 中小型模具，所以不需

44、要設置加熱的裝置。 一般注射到模具內(nèi)的塑料熔體溫度為200℃左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在60eC以下。⑶在本設計中因為塑件 的材料是ABS,流動性中等，且水的熱容量大，成本低，傳熱系數(shù) 大，所以本模具采用常溫水進行冷卻C 冷卻水的簡略計算 塑件在固化時每分鐘釋放的熱量Q Q=WQ, =350x0.01559=5.4565KJ/min (10-1) W為單位時間(每分鐘)內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量(Kg/min), 生產(chǎn)周期按每分鐘注射1.2次計算(循環(huán)周期50s)計算， W=1.2V, p = 1.2x12.376x1.05=0.01559Kg/min (10-2)

45、 Q為ABS單位質(zhì)量釋放的熱量，查參考文獻網(wǎng)表4-35可知為 310KJ/kg-400 KJ/kg,在本處取 350 KJ/kg. 冷卻水的體積流量的計算 q.. == ： = 2.61 x 10-4/m5 /min ( 10-3) 103 x 4.187 x(25 - 20) 夕為冷卻水的密度，為IxlOKg/m G為冷卻水的比熱容，為4.187KJ/(kg「C) 々為冷卻水的出口溫度，取25。。 %為冷卻水的入口溫度，取20( 冷卻水管道直徑d,查參考文獻⑵表4-30,為了讓冷卻水處于湍 流狀態(tài)，取d=8mm 冷卻水在管道內(nèi)流速 血- 4x2.61x10^ …，

46、 = 0.8o/n/ s 3.14x(8x10-3)2x60 (10-4) 因為小于最低流速L66m/s,達不到湍流狀態(tài)，所選管道直徑太 大,只能選d=6mm. 冷卻系統(tǒng)的布置原則 (1)冷卻水道應盡量多 (2)冷卻水道到型腔表面距離應盡量相等 (3)澆口處加強冷卻 (4)冷卻水道、入口溫差盡量小 (5)冷卻水道應盡量沿著塑料收縮的方向設置 冷卻水道的具體結構見裝配圖。 36 / 41 11排氣系統(tǒng)的設計 排氣系統(tǒng)對確保塑件成型質(zhì)量起著重要作用，排氣方式有以下幾 種。 1 .利用排氣槽排氣。 2 .利用型芯、鑲件、推桿等的配合間隙；利用分型面上的間隙。

47、 3 .利用燒結合金塞排氣。 4 .負壓及真空大氣。 在本設計中采用分型面間隙以及型芯間隙排氣，所以不需要專門 設排氣系統(tǒng)。 12注射機參數(shù)的校核 注射量的校核 在初選注射機型號時，計算得塑件以及澆注系統(tǒng)的塑料凝料體積 為13cm)初選的注射機型號為XS-ZY-60,其注射量為60c 故此注射機的注射量符合要求。 注射壓力的校核 初選注射機XS-ZY-60的注射壓力為120MP%而塑料A B S的 注射壓力范圍是70-90MPa, 故此注射機的注射壓力符合要求。 模具及注射機安裝尺寸的校核 在本設計的以上理論計算及結構設計，確定了模具的各個尺寸， 尤其是模具的外形尺寸對模

48、具能否安裝上注射機使用至關重要，本模 具的最終尺寸為：長x寬x高= 230mmxl80mmxl65mm,而注 射機的安裝尺寸是440mmx300mmx20mm,由于模具的尺寸小于 注射機的安裝尺寸， 故該注射機的尺寸符合模具的安裝要求。 模具開模行程的校核 開模行程S是指模具在開合過程中動模固定板所移動的距離。開 模行程的大小由制件和澆注系統(tǒng)組成的塑件高度和推出距離所決定。 注射機XS-ZY-60的最大開模行程為200mm 根據(jù)公式 S=Hl+H2+a+(5mm-10mm) 骨架零件注塑模具設計 H1為推出距離（mm） H2為制件和加注系統(tǒng)冷凝料的塑件高度（mm） A為

49、取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長度（mm） Hl=20mm H2=64mm a=30mm S= 124mm Smax>S 故初選注射機的行程符合要求 經(jīng)過上述校核，本設計中模具鎖選的注射機型號XS-ZY-60的參 數(shù)符合要求 結論 通過本次畢業(yè)設計，對于模具的設計制造我有了更深的理解。在 此次模具的設計過程中，對于模具的設計和制造工藝有了詳細的認 知。 畢業(yè)設計是從學校到實踐的橋梁。是我們將學校所學的知識理論 應用到實際生產(chǎn)的第一步。也使我提高了模具的設計能力。 在本次設計過程中，我熟練掌握了模具設計的基本技能，繪圖、 計算、查閱設計資料和手冊。對于模具的國家標準以及國際標準也有 了詳

50、細的認知。對于CAD, Pro/E等軟件我已經(jīng)能夠熟練的運用。 為以后步入社會打下了基礎。 我設計的模具是以斜導柱抽芯機構為主要結構的模具。其分型面 采用垂直分型面。斜導柱在定模，斜滑塊和型芯在動模的結構。斜滑 塊定位采用定位銷定位，由鎖緊楔鎖緊。開模時由推件板推出的原理。 骨架零件注塑模具設計 此次模具設計讓我在模具設計方面有了長足的進步。對于此次畢 業(yè)設計，敬請各位老的指正。 致謝 在本次畢業(yè)設計中，老師的悉心指導給了我很大的幫助；在設計 過程中，我及同學們探討時，也得到了很多的幫助，使我在這次設計 中對模具有了很大的進步。在此，對于指導老師以及同學表示衷心的 感謝。 38 / 41 骨架零件注塑模具設計 參考文獻 [1]鄒繼強.塑料制品及其成型模具設計.北京：清華大學出版社， 2005 [2]伍先明，張蓉，楊軍等.北京：國防工業(yè)出版社，2011 [3]徐佩弦.塑料制品及模具設計.北京：中國輕工業(yè)出版社，2008 ⑷洪慎章.實用注塑成型及模具設計.北京機：械工業(yè)出版社，2006 39 / 41 骨架零件注塑模具設計 ⑸齊曉杰.塑料成型工藝及模具設計.北京：機械工業(yè)出版社，2012 40 / 41