畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）自行車剎車手把工藝及模具設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)（論文）題目： 自行車剎車手把工藝及模具設(shè)計(jì) 學(xué) 院 名 稱： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 班 級： 102 姓 名： 學(xué) 號 10403070211指 導(dǎo) 教 師： 職 稱 副教授 定稿日期： 2014 年 5 月 4 日摘 要塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。本設(shè)計(jì)介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則；詳細(xì)介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，并對模具強(qiáng)度要求做了

2、說明，通過本設(shè)計(jì)，可以對注塑模具有一個(gè)初步的認(rèn)識，注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理。關(guān)鍵詞：塑料模具；分型面；設(shè)計(jì)abstractthe plastics industry in the world grows one of now quickest industry classes, but the injection mold is develops the quick type, therefore, the research injection mold to understood that the plastic product the production pro

3、cess and improves the product quality to have the very big significance. this design introduced injection moldings basic principle, specially single is divided the profile to inject molds structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; introduced in

4、 detail the cold flow channel injection mold gating system, the temperature control system and goes against systems design process, and has given the explanation to the mold intensity request, through this design, may have a preliminary understanding to the injection mold, notes in the design certai

5、n detail question, understands the mold structure and the principle of work.key word: plastic mold; divides the profile; design目 錄引 言11 塑件的圖樣表達(dá).22 塑件成型工藝分析.42.1塑料成型工藝特性.52.2塑件的結(jié)構(gòu)工藝性.52.2.1 塑件的尺寸精度分析.52.2.2 塑件表面質(zhì)量分析72.2.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝分析72.2.4 塑件的生產(chǎn)批量72.3注塑機(jī)的選用72.3.1 計(jì)算塑件體積7 2.3.2 計(jì)算塑件的質(zhì)量.7 2.3.3 選擇注塑機(jī)型號.8

6、2.3.4 初選型腔數(shù)目.82.3.5 確定注射成型的工藝參數(shù).9 2.4分型面位置的選擇.92.5型腔數(shù)量及注塑機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核.92.5.1 型腔數(shù)量的校核.9 2.5.1.1按注射機(jī)的最大注射量確定型腔的數(shù)量n.9 2.5.1.2按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量n.102.5.2 注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核.10 2.5.2.1最大注射量的校核.10 2.5.2.2鎖模力的校核.11 2.5.2.3注射壓力的校核.11 2.5.2.4安裝尺寸的校核.11 2.6澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì).12 2.6.1主流道設(shè)計(jì).12 2.6.2分流道設(shè)計(jì).13 2.6.3澆口設(shè)計(jì).133 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算

7、.143.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)164 模架及其他零件選用.174.1 模架的選用174.2各模板尺寸的確定174.2.1定模座板尺寸174.2.2定模板板尺寸174.2.3動模板板尺寸174.2.4 支撐板尺寸17 4.2.5墊塊尺寸17 4.2.5.1主要作用17 4.2.5.2結(jié)構(gòu)形式17 4.2.5.3墊塊材料17 4.2.5.4墊塊高度h校核17 4.2.6動模板尺寸.185 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).195.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)195.2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)195.3 導(dǎo)套設(shè)計(jì)206 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).216.1脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則226.2 塑件推出機(jī)構(gòu)226.2.1 推桿的固定與配合22

8、7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)237.1側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)類型的確定237.2抽芯距的計(jì)算237.3斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)247.4滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì)258 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì).289 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)299.1 冷卻系統(tǒng)299.2 冷卻裝置的布置2910、模具零件的配合關(guān)系.3010.1導(dǎo)柱和導(dǎo)套.3010.2澆口套與模板3010.3斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)3010.4推桿推出機(jī)構(gòu)3010.5復(fù)位桿.3010.6成型鑲件.3011、模具的裝配.31結(jié)論.32參考文獻(xiàn).33引 言塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一。自從聚氯乙烯塑料以來，隨著高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及高分子合成技術(shù)、材料改進(jìn)技術(shù)的研發(fā)、愈來愈多的具有優(yōu)

9、異性能的高分子材料不斷出現(xiàn)，從而加速塑料工業(yè)的發(fā)展。隨著我國改革開放的進(jìn)一步加快，我國正逐漸成為全球制造業(yè)基地，特別是加入wto之后，作為制造業(yè)基礎(chǔ)的模具行業(yè)得到了迅速發(fā)展。塑料模的設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)、cad、capp，已有相當(dāng)規(guī)模的開發(fā)以及應(yīng)用。在設(shè)計(jì)技術(shù)以及制造技術(shù)領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國家差距相對比較大，在模具材料方面，專用塑料模具制造鋼種類少、規(guī)格不完整質(zhì)量不夠穩(wěn)定。模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，系列商品未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；籧ad、cae、flow cool軟件等應(yīng)用不夠廣泛；個(gè)體模具工廠不多；企業(yè)大而全居多，多屬勞動密集型企業(yè)。所以，我國想要從一個(gè)制造業(yè)大國轉(zhuǎn)變成為一個(gè)制造業(yè)強(qiáng)國，必須要重視和發(fā)展我國的模具行業(yè)

10、，努力提高模具產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)程度，提高模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平，提高我國在模具制造行業(yè)的競爭能力。塑料作為現(xiàn)代四大工業(yè)基礎(chǔ)材料之一，越來越普遍地被應(yīng)用在各行各業(yè)。其中注塑成型技術(shù)在塑料的各類成型工藝中所占有的比重也越來越大。隨著社會的經(jīng)濟(jì)技術(shù)不斷的提高，對注塑成型的成品的質(zhì)量要求和精度要求都有著不同程度的提升。塑料制品的形狀和尺寸精度直接與模具設(shè)計(jì)和制造精度有關(guān)系，對注塑成品的要求就是對模具制造及設(shè)計(jì)的要求。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)的迅猛展，使得cad/cam技術(shù)逐步取代了以前塑料模的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，讓傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造方法和生產(chǎn)模式發(fā)生了顯著的變化。塑料模cad/cam的發(fā)展不但可以提升塑料模

11、具的質(zhì)量，減少塑料模具設(shè)計(jì)和制造所需要的時(shí)間，縮短塑料模具的生產(chǎn)周期，推進(jìn)塑件制造和成品的換代，更有意義的是能夠滿足當(dāng)前客戶對塑料模具相關(guān)行業(yè)提出“質(zhì)量高、交貨快、價(jià)格低”的基本要求。本文中對大學(xué)課程中典型的塑料模具進(jìn)行了詳盡的計(jì)算與論證，在這過程中體會到了設(shè)計(jì)的艱辛與不易，同時(shí)也在設(shè)計(jì)過程中體會到了模具行業(yè)生生不息的活力，感嘆模具行業(yè)在國民生活中無比的重要性，感受到了模具行業(yè)的巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值與無可替代的巨大優(yōu)越性，它早已深入我們們每一個(gè)人的生活，難以想象沒有塑料的生活那將是多么可怕與不便。1 塑件的圖樣表達(dá)塑件圖：圖1-1、圖1-2和圖1-3為塑件的二維圖樣，圖1-4、圖1-5為塑件的三維圖樣

12、。圖1-1 塑件主視圖圖1-2 塑件俯視圖圖1-3 塑件仰視圖圖1-4塑件三維圖2 塑件成型工藝分析2.1 塑料成型工藝特性abs是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。每種單體都具有不同特性： 丙烯腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。abs外觀為粒狀或粉狀，呈淺象牙色，不透明但成型的塑件有較好的光澤。它無毒、無味易燃燒、無自熄性，密度為1.08-1.2g/cm3，相對分子質(zhì)量較大。abs具有較高的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降；有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。2.2塑件結(jié)構(gòu)工

13、藝性2.2.1塑件的尺寸精度分析該塑件尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，考慮到塑件用途，采用mt5級精度查取公差，其主要尺寸公差要求如表所示。塑件標(biāo)準(zhǔn)尺寸塑件尺寸公差塑件標(biāo)準(zhǔn)尺寸塑件尺寸公差外形尺寸122內(nèi)形尺寸55454588151514148.58.5226.56.5332.2.2塑件表面質(zhì)量分析該塑件表面沒有提出特殊要求，通常，一般情況下外表面要求光潔，表面粗糙度可以取=0.8m，沒有特殊要求時(shí)塑件內(nèi)部表面粗糙度=1.6m。2.2.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝分析為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用側(cè)澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面上，而澆口開設(shè)在模具的型腔處，塑件外表面因澆口

14、痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果程度較小。通?？刂屏蠝卦?50-310，壓力500-800kg/cm2，模溫在85-120之間，噴嘴部分應(yīng)有大的噴口和短的平直部分，噴嘴溫度應(yīng)于料筒前部溫度相等或略低10左右.為了消除制品內(nèi)應(yīng)力，可在100-130內(nèi)退火時(shí)間為1-2時(shí)間/1mm。干燥溫度在100-120之間，時(shí)間6小時(shí)以上。2.3 注塑機(jī)的選用2.3.1計(jì)算塑件的體積根據(jù)制件的三維模型，利用三維軟件直接求得塑件的體積為：v =26230mm；其中澆注系統(tǒng)凝料體積可按塑件體積的0.6倍來估算，為：v=15738mm；故一次注射所需要的塑料總體積為v=（26230+15738）2=83936mm。

15、2.3.2計(jì)算塑件的質(zhì)量 由前面所述，abs的密度為1.081.2g/，取平均值1.14 g/，所以，塑件的質(zhì)量為：m= v=262301.14=29.9g澆注系統(tǒng)凝料質(zhì)量為：m= v=28001.14=17.94g塑件和澆注系統(tǒng)凝料總質(zhì)量為：m= m+m=(29.9+17.94) 2=47.84g2.3.3選擇注塑機(jī)型號初選注塑機(jī)型號為xs-zy-125，考慮到塑件原料為abs，故加料方式采用采用往復(fù)式螺桿加料，據(jù)查有關(guān)資料列出該機(jī)型的主要技術(shù)參數(shù)，如表1-2所示。表2-2 xs-zy-125型塑料注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)參數(shù)數(shù)值主要技術(shù)參數(shù)/參數(shù)數(shù)值額定注射量/125鎖模力/kn8

16、00螺桿直徑/mm40注塑重量/g100注射壓力/mpa130最小模具厚度/mm200最大合模行程/mm300最大模具厚度/mm300噴嘴圓弧半徑/mm12頂出行程/mm70拉桿間距/mm350300頂出力/kn12塑化能力/（kg/h）24加熱功率/kw4.7合模方式液壓機(jī)械噴嘴孔直徑/mm42.3.4 確定型腔數(shù)目初步確定型腔為簡單的一模兩腔的形式，型腔平衡布置在型腔板的兩側(cè)，這樣有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。2.3.5 確定注射成型的工藝參數(shù)根據(jù)所用材料，查有關(guān)資料，確定注射成型工藝參數(shù)，如表2-3所示。表2-3塑件的注射成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)規(guī)格預(yù)熱和干燥料筒溫度前段中段后段2002

17、10210230180200噴嘴溫度180190模具溫度5070注射壓力p/mpa7090成型時(shí)間/s注射時(shí)間35保壓時(shí)間1530冷卻時(shí)間1530總周期4070后處理方法紅外線、烘箱溫度/70時(shí)間/h242.4 分型面位置的選擇塑件的分型面選擇如圖2-2所示，在塑件的中心截面處。圖2-2 分型面的選擇2.5 型腔數(shù)量及注塑機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核2.5.1 型腔數(shù)量的校核2.5.1.1按注塑機(jī)的最大注射量確定型腔的數(shù)量nn(kmt/3600-m2)/m1 式中n型腔數(shù)量；k注塑機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8左右，視設(shè)備的新舊而取值；m注塑機(jī)的額定塑化量，g/h或/h；t成型周期，s；m2澆注

18、系統(tǒng)凝料的塑料質(zhì)量或體積，g或；m1單個(gè)塑件的質(zhì)量或者體積，g或。因此， 上式右邊=（0.812500050/3600-17.942）/29.9=45.252，符合要求。2.5.1.2按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量nn式中k注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；注射機(jī)最大注射量，或g； 澆注系統(tǒng)凝料量，或g；m單個(gè)塑件的體積或質(zhì)量 或g。式中右邊=2,滿足要求。2.5.2 注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核2.5.2.1 最大注射量的校核式中，n型腔數(shù)量 k注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；注射機(jī)最大注射量，或g； 澆注系統(tǒng)凝料量，或g；m單個(gè)塑件的體積或質(zhì)量 或g。計(jì)算得：97,175，滿足

19、設(shè)計(jì)要求 2.5.2.2 鎖模力的校核式中 注塑機(jī)的額定鎖模力（n）； 每個(gè)塑件在分型面上的投影面積（mm）；澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm），一般可取為0.35；p-塑料熔體對型腔的成型壓力；p=30mpa，查閱教材表5.2。=12245=5490計(jì)算得：f387kn，滿足設(shè)計(jì)要求。 2.5.2.3 注射壓力的校核由已知得注塑機(jī)的額定注射壓力即為該機(jī)器的最高壓力,應(yīng)該大于注射成型時(shí)所需調(diào)用的注射壓力，即式中：安全系數(shù)，常取=1.251.4。實(shí)際生產(chǎn)中，abs的注射壓力為7090mpa，代值計(jì)算，滿足設(shè)計(jì)要求。2.5.2.4安裝尺寸校核1）噴嘴尺寸（1）主流道的小端直徑d大于注射機(jī)噴嘴

20、d，通常為d=d+（0.5-1）mm對于該模具d=4mm，取d=4.5mm，符合要求。（2）主流道入口的凹球面半徑sr應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴半徑sr，通常為sr=sr+（1-2）mm對于該模具sr=12mm，取sr=13mm，符合要求。3）模具的最大、最小厚度已知注塑機(jī)的最大厚度和最小厚度為300mm和200mm，滿足裝配圖最大263mm的要求。模具的外形尺寸按照模架的尺寸為337337，在拉桿空間337200之間，滿足要求；4）開模行程和推出機(jī)構(gòu)的校核由于所選定注塑機(jī)采用液壓與機(jī)械聯(lián)合作用的合模機(jī)構(gòu)，因此：h+（510）mm式中 h注塑機(jī)最大開模行程，mm； 推出距離（脫模距離），mm； 包括澆注

21、系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm。由=47mm，=24mm，因此h40+24+10=75mm，滿足要求。2.6澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.6.1主流道設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。根據(jù)手冊查得xs-zy-125型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸:噴嘴球半徑:r =12mm噴嘴孔直徑:d =4mm1）主流道尺寸 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具處到分流道為止塑料熔體流動通道。根據(jù)選用的注射機(jī)的相關(guān)尺寸得： 噴嘴前端孔徑：d0=4.0mm；

22、 噴嘴前端球面半徑：r0=10mm； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 取主流道球面半徑：r=11mm； 取主流道小端直徑：d=4.5mm 為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，起斜度為，此處選用2，經(jīng)換算得主流道大端直徑為8mm。2）主流道澆口套的形式 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。常用澆口套分為澆口套、定位圈整體式和澆口套與定位圈單獨(dú)分開兩種。由于注射機(jī)的噴嘴球半徑為12，所以澆口套的為球面半徑r=13，小端直徑4.5，大端直徑8.5mm，半錐角為，澆

23、口套總長87mm。 3）主流道襯套的固定 因?yàn)椴捎玫臑榉珠_式,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈選擇型號為lrb100，外徑為75 mm，內(nèi)徑為，厚度10，使用螺釘m6。2.6.2分流道的設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表5-1所示。表5-1 流道斷面尺寸推薦值塑料名稱分流道斷面直徑mm塑料名稱分流道斷面直徑 mmabs，as 聚乙烯尼龍類聚甲醛丙烯酸抗沖擊丙烯酸醋酸纖維素聚丙烯異質(zhì)同晶體 4.89.5 1.69

24、.5 1.69.5 3.510 810 812.5 510 510 810聚苯乙烯軟聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯熱塑性聚酯聚苯醚聚砜離子聚合物聚苯硫醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6.510 6.510 2.410 6.513分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，u形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。在該模具上取圓形斷面形狀，直徑為7mm。2.6.3澆口設(shè)計(jì) 1）澆口類型的選擇按截面尺寸

25、大小的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們將采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動狀態(tài)，迅速面均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進(jìn)入型腔時(shí)的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時(shí)充滿，可控制填充時(shí)間、冷卻時(shí)間及塑件表面質(zhì)量，同時(shí)還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。 2）澆口位置的選擇 澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個(gè)，一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可

26、控制保壓時(shí)間。澆口的類型有很多，有點(diǎn)澆口，側(cè)澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應(yīng)用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定，該模具采用側(cè)澆口，其有以下特性：形狀簡單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證；試模時(shí)如發(fā)現(xiàn)不當(dāng)，容易及時(shí)修改；能相對獨(dú)立地控制填充速度及封閉時(shí)間；對于殼體形塑件，流動充填效果較佳。3 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算3.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型腔型腔采用整體嵌入式，安裝在定模板上。 型芯型芯同樣采用整體嵌入式安裝在動模板上成型零件材料的選用塑件為批量生產(chǎn)，形狀復(fù)雜，無特殊要求，凹、凸模宜采用skd11，hrc6062。成型零件工作尺寸的計(jì)算塑件材料為abs，平均收縮率為s=(

27、s max +s min)/2=(0.8%+0.4%)/2=0.6%。成型該塑件相關(guān)尺寸的模具工作部分尺寸填寫在表3-1中表3-1 型芯、型腔尺寸塑件尺寸/mm型芯或型腔的工作尺寸/mm2019.8834.2534.174241.9424.724.598181.04型芯徑向尺寸41.542.0641313.2738r2.5r2.6652222.37269.69.81536.2536.7535555.6838.58.73124.524.9103131.4713737.507型腔的深度尺寸7.67.48754.883.53.384.64.481.51.377型芯高度尺寸2.52.64722.114

28、44.1697.57.70377.2004 模架及其他零件選用4.1 模架的選用根據(jù)型腔的布局，零件的大小等各方面問題，確定選用模架系列為337337，模架結(jié)構(gòu)為a1形式。模具上所用的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應(yīng)光潔，涂防銹油。兩模板之間應(yīng)有分模間隙，即在裝配、調(diào)試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。4.2各模板尺寸的確定4.2.1定模座板尺寸根據(jù)零件尺寸和注塑機(jī)的拉桿距離，因此定模板的尺寸為300mm337mm、厚度50mm，定模座板是模具與注射機(jī)接連固定的板，材料為45鋼，定位圈通過4個(gè)m6的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接，定模座板與澆口套為h8/f8配合。

29、4.2.2 定模板尺寸根據(jù)零件尺寸和定模板尺寸，確定定模板尺寸為300mm337mm，厚67.5mm，型腔深度45mm，在模板上還要開設(shè)冷卻水道，冷卻水道離型腔應(yīng)有一定的距離，因此a板厚度取67.5mm。該板采用45鋼制造。4.2.3 動模板尺寸根據(jù)型芯尺寸，確定動模板尺寸為300mm350mm，厚50mm，該板需要留出冷卻水道、推桿、嵌件固定桿位置位置， 因此動模板取67.5mm，該板采用45鋼制造。4.2.4支撐板尺寸 支撐板尺寸為90mm340mm，厚48mm，應(yīng)具有較高的平行度和硬度，該板采用q2354.2.5 墊塊尺寸由定模板和動模板尺寸確定墊塊尺寸為337mm337mm，厚26mm

30、。4.2.5.1主要作用在動模座板與支承板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動作空間，或者調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。4.2.5.2 結(jié)構(gòu)形式可以是平行墊塊或拐角墊塊，該模具采用平行墊塊。4.2.5.3 墊塊材料墊塊材料為q235a，也可以用ht200等。該模具墊塊采用q235a制造。4.2.5.4 墊塊的高度h校核h=h1+h2+=10+10+26=46mm，符合要求。4.2.6 動模座板尺寸動模座板和定模座板的尺寸對應(yīng)，采用337337mm，厚26mm，該模座采用q235制造。5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí)，因模架本身帶有導(dǎo)向裝置，一般情況下，設(shè)計(jì)人員只要按模架規(guī)格選用即可。

31、若需采用精密導(dǎo)向定位裝置，則須設(shè)計(jì)人員根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)1）導(dǎo)向零件應(yīng)合理均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套變形。2）該模具采用4根導(dǎo)柱，其布置為等徑直導(dǎo)柱對稱布置。3）該模具導(dǎo)套安裝在定模上，導(dǎo)柱安裝在動模上。4）在合模過程中應(yīng)采用導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模損壞。5)動定模板采用合并加工時(shí)，可確保同軸度要求。5.2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)1）該模具采用標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)柱，參考gb/t4169.42006。2）導(dǎo)柱長度必須比凸模端面高度高出6mm8mm。3）為使導(dǎo)柱能順利進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的端面通常必須做成圓錐

32、或球形的先導(dǎo)部分。4）導(dǎo)柱直徑應(yīng)根據(jù)模具體模具尺寸來確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度，該模具導(dǎo)柱直徑由標(biāo)準(zhǔn)模架可知為 25mm。5）導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按h7/k6配合，導(dǎo)柱滑動部分按h7/f7或h8/f7的間隙安裝。6）導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為ra0.8m。7）導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，多采用低滲碳淬火處理或碳素工具鋼t8a、t10a經(jīng)淬火處理，硬度為50hrc以上或45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火，硬度為50hrc以上。此處采用t10a。5.3 導(dǎo)套設(shè)計(jì)導(dǎo)套與導(dǎo)柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，保證模具運(yùn)動導(dǎo)向精度的圓套形零件。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有

33、兩種：直導(dǎo)套（gb/t4169.2-1984）、帶頭導(dǎo)套（gb/t4169.3-1984）。1）結(jié)構(gòu)形式。采用標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)套。2）導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)的剩余空氣。3）導(dǎo)套孔的滑動部分按h8/f7或h7/f7的間隙配合，表面粗糙度為0.8m。導(dǎo)套外徑與模板一端采用h7/k6配合；另一端采用h7/e7配合鑲?cè)肽０濉?）導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造，該模具中采用t8a。6 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)，也常稱為推出機(jī)構(gòu)。6.1脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則塑件推出是注射成型

34、過程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定塑件的質(zhì)量，因此，塑件的推出是不可忽視的。在設(shè)計(jì)推出脫模機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)遵循下列原則：1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)。2）保證塑件不因推出而變形損壞。3）機(jī)構(gòu)簡單、動作可靠。4）良好的塑件外觀。5）合模時(shí)的準(zhǔn)確復(fù)位。6.2 塑件推出機(jī)構(gòu)推桿推出是一種基本的、也是一種常用的塑件推出方式。常用的推桿形式有圓形、矩形和階梯形。本模具采用圓形推桿推出。6.2.1 推桿的固定與配合1）推桿的固定采用如圖6.1所示固定形式，這種形式強(qiáng)度高，不易變形。2）推桿固定部分的配合如圖6.1所示。一般直徑為d的推桿，在推桿固定板上的孔應(yīng)為d+1mm，即推桿固定部分的配合為單邊

35、0.5mm，實(shí)際上，推桿與動模支撐板之間也是采用單邊0.5mm的大間隙配合。推桿臺階部分的直徑常為d+5mm；推桿固定板上的臺階孔為d+6mm。3）推桿工作部分與模板或型芯上推桿孔的配合常采用h8/f7或h7/f7的間隙配合，此處采用h8/f7配合。4）推桿的材料與熱處理。推桿的材料常采用t8a、t10a等碳素工具鋼或65mn彈簧鋼。此處選用t8a 彈簧鋼，熱處理硬度為5054hrc圖6 推桿的配合與固定7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)用來成型塑件上的外側(cè)突起、凹槽和孔以及殼體塑件的內(nèi)側(cè)局部突起、凹槽和不通孔。具有側(cè)抽機(jī)構(gòu)的注射模，其活動零件多、動作復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中特別注意其機(jī)構(gòu)的

36、可靠、靈活和高效。側(cè)抽機(jī)構(gòu)類型很多，根據(jù)動力來源的不同，一般可分為機(jī)動、液壓或氣動以及手動三大類型。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理選用。7.1側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)類型的確定 該套模具采用機(jī)動側(cè)抽機(jī)構(gòu)，其驅(qū)動方式為斜滑塊。根據(jù)斜滑塊側(cè)向分型與抽芯的特點(diǎn)，利用推出機(jī)構(gòu)的推力驅(qū)動斜滑塊斜向運(yùn)動，在塑件被推出脫模的同時(shí)由斜滑塊完成側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。7.2抽芯距的計(jì)算 側(cè)向抽芯距一般比塑件上側(cè)凹、側(cè)孔的深度或側(cè)向凸臺的高度大23mm，用公式表示為（2-3）式中：s抽芯距，mm； 塑件上側(cè)凹、側(cè)孔的深度或側(cè)向凸臺的高度，mm。該塑件模具有三個(gè)相同的側(cè)抽型機(jī)構(gòu)，其抽芯距為（2-3）=20+2.5=22.5mm7.3斜

37、導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 1）斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu) 如下圖所示,斜導(dǎo)柱的斷面為圓形,其固定形式與合模導(dǎo)柱類似的臺肩固定,只是由于傾斜安裝而臺肩軸被削去一部分.斜導(dǎo)柱導(dǎo)向部分可以做成半球型或錐臺形,但應(yīng)注意錐臺的斜角須大于斜導(dǎo)柱的傾斜角,以避免斜導(dǎo)柱工作長度部分已脫離滑塊的孔之后,斜導(dǎo)柱頭部仍對滑塊有驅(qū)動作用。2）斜導(dǎo)柱傾角a確定 在斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)中，斜導(dǎo)柱與開合模方向的夾角稱為斜導(dǎo)柱的傾角a，它是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作實(shí)效的一個(gè)重要的因素。a的大小關(guān)系對斜導(dǎo)柱的有效工作長度、抽芯距、受力狀況等起著直接的重要影響。a的取值一般在1222間,根據(jù)塑件的側(cè)抽孔的深度,即抽芯距的大小,由于抽芯距為22.5mm, 取

38、為18。3）斜導(dǎo)柱長度的計(jì)算在側(cè)型芯滑塊抽芯方向與開模方向垂直時(shí)，可以推導(dǎo)出斜導(dǎo)柱的工作長度l與抽芯距s及傾斜角有關(guān)，即斜導(dǎo)柱的總長為式中：-斜導(dǎo)柱總長度；-斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑；h-斜導(dǎo)柱固定板厚度；d-斜導(dǎo)柱工作部分的直徑；s-側(cè)向抽芯距。代入上式可算得：=78mm4）斜導(dǎo)柱直徑的確定 斜導(dǎo)柱主要承受彎曲力,而對斜導(dǎo)柱的直徑的確定一般按經(jīng)驗(yàn)來取,由于塑件的側(cè)抽型芯孔較小,側(cè)抽力不大,所以取斜導(dǎo)柱的直徑為12mm.7.4滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) 1）側(cè)型芯與滑塊的連接形式 根據(jù)塑件的形式分析,側(cè)型芯與滑塊應(yīng)做成組合式,然后裝配在一起,這樣可以節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材,且加工及維修更換方便. 為了保證型芯的強(qiáng)

39、度和固定方便,用銷釘固定。側(cè)型芯與滑塊的鏈接形式如下:2）滑塊的導(dǎo)滑形式 根據(jù)模具型芯的大小,以及各自的使用情況,滑塊與導(dǎo)滑槽的常用配合形式各不相同,總的要求是在抽芯過程中,保證滑塊運(yùn)動平穩(wěn),無上下竄動和卡滯現(xiàn)象,為此對滑塊與導(dǎo)滑槽之間有兩處位置要求間隙配合,一是在滑塊的側(cè)面處,另一是在滑塊被壓緊的臺肩面處. 經(jīng)過對滑塊導(dǎo)滑形式的考慮,若采用整體式的導(dǎo)滑槽,會使導(dǎo)滑槽的加工增加難度,所以考慮采用組合式的導(dǎo)滑槽結(jié)構(gòu),導(dǎo)滑槽部分敞開,便于制造加工,保證其精度和硬度。3）滑塊定位裝置的設(shè)計(jì) 為了保證斜導(dǎo)柱在和模中再次準(zhǔn)確可靠地進(jìn)入滑塊的斜孔內(nèi),必須使滑塊在開模停留在抽芯的終止位置,且不可任意滑動,因

40、此,滑塊必須設(shè)置定位裝置.常用的定位裝置有定距螺釘、彈簧、擋塊組合和活動定位釘、彈簧、螺塞組合等的定位裝置。由塑件的外形,模具的四方均有側(cè)抽,所以四周都必須采用滑塊定位裝置,且采用定距螺釘、彈簧、擋塊的組合定位裝置.其結(jié)構(gòu)如下:4）楔緊塊的設(shè)計(jì) 楔緊塊的楔角a必須大于斜導(dǎo)柱的斜角a,這樣當(dāng)模具打開開始抽芯時(shí),楔緊塊才能為滑塊的移動讓位,否則,斜導(dǎo)柱無法帶動滑塊抽芯。當(dāng)側(cè)滑塊抽芯方向垂直于合模方向時(shí)， 。 在制品成型過程中,側(cè)型芯和滑塊會受到高壓塑料的推力作用,有時(shí)這種推力相當(dāng)大,若由斜導(dǎo)柱承受,則因斜導(dǎo)柱為細(xì)長桿件,受力后容易變形,是不可靠的.因此,必須設(shè)置楔緊塊來可靠地鎖緊滑塊。8 排氣系統(tǒng)

41、設(shè)計(jì)當(dāng)塑料熔體充填型腔時(shí)，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利排出，塑料會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑料焦化。特別是對大型塑件、容器類和精密塑件，排氣槽將對它們的品質(zhì)帶來很大的影響，對于在高速成行中排氣槽的作用更為重要。我們的塑件并不是很大，而且不屬于深型腔類零件，因此本方案設(shè)計(jì)在分型面之間、推桿于模板之間及活動型芯與模板之間的配合間隙進(jìn)行排氣，間隙值取0.04。9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)9.1 冷卻系統(tǒng)冷卻水回路布置的基本原則： a) 冷卻水道應(yīng)盡量多，b) 截面尺寸應(yīng)盡量大； c) 冷卻水道離模具型腔表面

42、的距離應(yīng)適當(dāng)； d) 適當(dāng)布置水道的出入口； e) 冷卻水道應(yīng)暢通無阻； f) 冷卻水道的布置應(yīng)避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位； 由以上原則我們可以確定冷卻水道的布置情況，以及冷卻水道的截面積。本塑件在注射成型機(jī)時(shí)不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)算計(jì)。設(shè)定模具平均工作溫度為，用常溫的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為。本塑件在注射成型機(jī)時(shí)不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)算計(jì)。1） 設(shè)定模具平均工作溫度為，用常溫的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為冷卻介質(zhì)有水和壓縮空氣，但用冷卻水較多，因?yàn)樗臒崛萘看?、傳熱系?shù)大，成本

43、低。用水冷卻，即在模具型腔周圍或內(nèi)部開設(shè)冷卻水道。2） 冷卻系統(tǒng)的簡略計(jì)算如果忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻，可對模具進(jìn)行初步的和簡略的計(jì)算。（1）查表得abs單位質(zhì)量放出的熱量=350kj/kg，故q=w=0.017350kj/kg =5.95kj/min=357kj/h式中w單位時(shí)間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（kg/min），該模具每分鐘注射一次，所以w=0.017kg/min（2）求冷卻水體積流量=wq1/rc1(q1-q2)=0.017 kg/min350 kj/kg /10004.187（25-20） （8-1）0.2810-3

44、m3/min式中 r-冷卻水的密度； c1冷卻水的比熱容； q1冷卻水出口溫度； q2冷卻水入口溫度。（3）求冷卻管道直徑d查書，取d=8mm。（4）求冷卻水在管道內(nèi)的流速vv=4/pd2=(40.2810-3/60)/(0.0082)m/s0.093m/s（5）求冷卻管道孔壁與冷水之間的傳熱系數(shù) 參考教材表11-4，取=7.725 =7.725x=762.2w/（6）求冷卻管道總傳熱面積a a=60wq1/dq=600.017kg350kj/kg /762.2135-(67.5+26)/20.034m2 式中dq模具溫度與冷卻水之間的平均溫差（c），模具溫度取50c。（7）求模具上冷卻回路的總長度l l=a/pd=0.034（3.140.008）=1.348m9.2 冷卻裝置的布置由于上面計(jì)算可知該模具塑料釋放的總熱量不大，只要在模具型腔周圍開設(shè)冷卻水道即可，為了布置方便，減少加工成本，采用制冷時(shí)直流時(shí)水道布置，如圖9-1、9-2和9-3為水道布置。圖9-1 水道布置（俯視圖）圖9-2 型芯水道布置（正視圖）10模具零件的配合關(guān)系