畢業(yè)設(shè)計（論文）節(jié)流閥接頭注射模具設(shè)計

1、第一章 緒論1.1前言模具是汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料、日用品等工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。沒有模具，就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。用模具加工的零件，具有生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、節(jié)約材料、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。因此，模具技術(shù)，特別是制造精密、復(fù)雜、大型模具的技術(shù)，已成為衡量一個國家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。根據(jù)國際生產(chǎn)協(xié)會報告，在目前階段，工業(yè)品零件粗加工的75、精加工的50都是由模具成型完成的。目前，美國、日本、德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具工業(yè)的產(chǎn)值均已超過機(jī)床總產(chǎn)值；我國臺灣地區(qū)模具工業(yè)也以每年35以上的年增長率迅速發(fā)展；

2、我國大陸地區(qū)模具工業(yè)近幾年更是獲得了飛速的發(fā)展，尤其是塑料模具，在模具設(shè)計和制造水平上都有了長足的進(jìn)步1.2 模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向1.2.1國內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀近年來我國通過引進(jìn)國際的先進(jìn)技術(shù)和加工設(shè)備，使塑料模具的制造水平比十年前進(jìn)了一大步，然而由于基礎(chǔ)薄弱、對引進(jìn)技術(shù)的吸收、掌握，尚有一段距離，而且發(fā)展也十分不平衡，因而，我國塑料模具總體水平與世界先進(jìn)技術(shù)尚有一定差距。塑料成型模具可分為三大類，即注射成型模具、中空成型模具和擠出成型模具。我國現(xiàn)在的制造水平，以注射成型模具為最高，中空成型具為最低，如化妝品用瓶子的吹塑模具，無論從造型以及質(zhì)量上遠(yuǎn)不能適應(yīng)出口要求。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的小模數(shù)

3、塑料齒輪等精密塑料模具已達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。在齒輪模具設(shè)計中采用最新的齒輪設(shè)計軟件，糾正了由于成型壓縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線造型要求。顯示管隔離器注塑模、高效多色注射塑料模、純平彩電塑殼注塑模等精密、復(fù)雜、大型模具的設(shè)計制造水平也已達(dá)到或接近國際水平。使用cad三維設(shè)計、計算機(jī)模擬注塑成形、抽芯脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計新穎等對精密、復(fù)雜模具的制造水平提高起到了很大作用。20噸以上的大型塑料模具的設(shè)計制造也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。34英寸彩電塑殼和48英寸背投電視機(jī)殼模具，汽車保險杠和儀表盤的注塑模等大型模具，國內(nèi)都已可生產(chǎn)。國內(nèi)最大的塑料模具已達(dá)50噸。雖然在這十多年中注塑模具工業(yè)取得了令人矚目的

4、發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低，cad/caecam按術(shù)的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國內(nèi)需求，因而需要大量從國外進(jìn)口。國外注塑模具制造行業(yè)的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。國外發(fā)達(dá)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到70-80，實現(xiàn)部分資源共享，大大縮短設(shè)計周期及制造周期，降低生產(chǎn)成本最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力 滿足用戶需求。模具企業(yè)在技術(shù)上實現(xiàn)了專業(yè)化，在模具企業(yè)的生產(chǎn)管理方面，

5、也有越來越多的采用以設(shè)計為龍頭、按工藝流程安排加工的專業(yè)化生產(chǎn)方式，降低了對模具工人技術(shù)全面性的要求，強(qiáng)調(diào)專業(yè)化。國外注塑成型技術(shù)在也向多工位、高效率、自動化、連續(xù)化、低成本方向發(fā)展。因此，模具向高精度復(fù)雜、多功能的方向發(fā)展。例如：組合模、即鈑金和注塑一體注塑鉸鏈一體注塑、活動周轉(zhuǎn)箱一體注塑；多色注塑等；向高效率、高自動化和節(jié)約能源，降低成本的方向發(fā)展。例如：疊模的大量制造和應(yīng)用，水路設(shè)計的復(fù)雜化、裝夾的自動化、取件全部自動化。我國注塑模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國外先進(jìn)水平相比，主要存在五大問題：1.發(fā)展不平衡，產(chǎn)品總體水平較低，雖然有個別企業(yè)的部分產(chǎn)品已達(dá)到或接近國際水平，但總體來看，模具的精度

6、、型腔表面粗糙度、生產(chǎn)周期、壽命等指標(biāo)與國外先進(jìn)水平相比尚有較大差距。2.工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差，雖然部分企業(yè)經(jīng)過近幾年的技術(shù)改造，工藝裝備水平已比較先進(jìn)，但大部分企業(yè)工藝裝備仍比較落后。企業(yè)的組織協(xié)調(diào)能力差，難以整合或調(diào)動社會資源為我所用，從而就難以承接比較大的項目。3.多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱，一方面是技術(shù)人員比例低、水平不夠高，另一方面是科研開發(fā)投入少，觀念落后，對開發(fā)不夠重視。4.供需矛盾一時還難以解決，2003年國產(chǎn)塑料模具國內(nèi)市場滿足率只有74， 7，其中大型、精度、長壽命模具滿足率還要低，估計不足60。市場需求旺盛，生產(chǎn)發(fā)展一時還難以跟上，供不應(yīng)求的局面還將持續(xù)一段時間。5.體制

7、和人才問題的解決尚待時日，在模具這樣競爭性行業(yè)中需依賴于特殊用戶，需單件生產(chǎn)的行業(yè)，國有和集體所有制原來的體制和經(jīng)營機(jī)制已越來越顯得不適應(yīng)。人才的數(shù)量和素質(zhì)水平也跟不上行業(yè)的快速發(fā)展。各地都重視這兩問題，解決尚待時日。1.2.2國內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨向由于塑料模具工業(yè)快速發(fā)展及上述各方面差距的存在，因此我國今后塑料模具的發(fā)展必將大于模具工業(yè)總體發(fā)展速度。塑料模具生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)?；同F(xiàn)代化發(fā)展的同時，“小而?！?、“小而精” 仍舊是一個必然的發(fā)展趨勢。從技術(shù)上來說，為了滿足用戶對模具制造的“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求，以下的發(fā)展趨勢也較為明顯。展望我國塑料模具的未來，筆

8、者以為應(yīng)從提高技術(shù)水平著手，一方面發(fā)展專業(yè)模具廠的技術(shù)優(yōu)勢，使之進(jìn)一步提高對某一類模具的設(shè)計制造水平；另一方面要不斷采用新技術(shù)、新工藝，提高模具產(chǎn)品的技術(shù)含量。要提高我國的模具技術(shù)水平，必須在以下方面加大努力：1.開發(fā)精密、大型、復(fù)雜、長壽命的模具，實現(xiàn)模具國產(chǎn)化；2.加速模具標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、商品化生產(chǎn)；3.大力發(fā)展cadcamcae、rpm等先進(jìn)模具設(shè)計和制造技術(shù)；4.加大人才培養(yǎng)的力度，使他們盡快掌握模具設(shè)計和制造中的先進(jìn)技術(shù)。1.3 本課題的內(nèi)容和具體要求1.3.1 本課題的內(nèi)容根據(jù)節(jié)流閥接頭樣品，設(shè)計一套注射模具。1.3.2 具體要求a、本設(shè)計中要注意的問題：塑件的精度要求為六級，其中

9、配合部位為七級。b、計預(yù)期的效果：通過本次設(shè)計，熟練掌握模具開發(fā)的基礎(chǔ)知識，并能熟練應(yīng)用auto-cad。第二章 零件材料分析及方案論證2.1 零件的材料及材料的特性2.1.1零件的材料此零件的材料是增強(qiáng)型pa6.2.1.2 增強(qiáng)型pa6材料的特點(diǎn) 尼龍簡寫pa、屬結(jié)晶材料，其特點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：（1） 機(jī)械強(qiáng)度高，韌性好，有較高的抗拉、抗壓強(qiáng)度；（2） 耐疲勞性能突出，經(jīng)受多次反復(fù)屈折仍能保持原有機(jī)械強(qiáng)度；（3） 表面光滑，摩擦系數(shù)小，耐磨；（4） 耐腐蝕，耐堿和大多數(shù)鹽液，還耐弱酸，機(jī)油、汽油；（5） 無毒，對生物侵蝕呈惰性，有良好抗菌、抗毒能力；（6） 耐熱，使用溫度范圍寬，可在45100下

10、長期使用，短時耐熱溫度達(dá)120150；（7） 有優(yōu)良電氣性能，具有較好的電絕緣性；（8） 制件重量輕，易染色，易成形。缺點(diǎn)：（1） 易吸水；（2） 耐光性較差；（3）不耐強(qiáng)酸、氧化劑；（4） 設(shè)計技術(shù)要求較嚴(yán)。加工要求：一般宜取低模溫、低料溫、時間長、注射壓力大的成形條件。2.1.3 增強(qiáng)型pa6的注射成型工藝參數(shù)密度（g/ cm3）：1.36; 計算收縮率（%）：0.30.7;摩擦系數(shù)：1.3;彎曲彈性模量e：8000 (mpa) 3.0103n/cm3;適用注塑機(jī)類型：螺桿式、柱塞式均可。后處理:利用油、水、鹽水均可，在溫度為90100時，放置4小時。2.2 增強(qiáng)型pa6注射成型的原理及工

11、藝過程 2.2.1 注射成型的原理將塑料顆粒定量注入，加入到注塑機(jī)的料筒內(nèi)，通過料筒的傳熱，以及螺桿轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的剪切摩擦作用使塑料逐漸融化成流動狀態(tài)，然后在柱塞或螺桿的推擠下熔融塑料以高壓和較快的速度通過噴嘴注入到溫度較低的閉合模具的型腔中，由于模具的冷卻作用，使膜腔內(nèi)的熔融塑料逐漸凝固并定型，最后開模取出塑件。2.2.2 熱塑性注射成型工藝過程 預(yù)烘干裝入料斗預(yù)塑化清理嵌件預(yù)熱清理模具涂脫模劑放入嵌件合模注射保壓冷卻脫模塑件送下道工序注射裝備準(zhǔn)備裝料 注射裝置準(zhǔn)備注射 圖2.2.2 注射成形工藝示意圖2.3 注射模具的基本組成 2.3.1 基本組成a、澆注系統(tǒng)；b、成型零件。包括凹模(型腔)

12、、凸模和型芯等；c、脫模系統(tǒng)。 包括推出和抽芯機(jī)構(gòu)等；d、導(dǎo)向系統(tǒng)；e、冷卻系統(tǒng)；f、固定和安裝部分等；3.3 方案的論證和初步確定a、 第一種 該種方案采用斜滑塊垂直分型脫模機(jī)構(gòu)，其澆口套設(shè)在定模固定板上，用頂桿實現(xiàn)脫模，澆口設(shè)在定模固定板上，采用環(huán)形澆口，用垂直分型鑲塊來成型型腔。但去除澆口比較困難，垂直分型鑲塊密封性不好，易發(fā)生邊縊邊b、 第二種 采用外螺紋對合滑塊模具結(jié)構(gòu)，其澆口設(shè)在定模板上，用頂板實現(xiàn)脫模，用對合滑塊來和抽芯機(jī)構(gòu)來成型型腔。采用爪形澆口，使用于管狀塑件，在成型時可起到定位作用，使塑件有較篙的同心度。但采用爪形澆口時，進(jìn)料口越多則熔接痕數(shù)量也越多，排氣性差。c、 第三種

13、 采用三板式結(jié)構(gòu)，利用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯，彎銷開模。因為塑件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故采用一模一腔。該方案結(jié)構(gòu)簡圖如下定模墊板定模板斜導(dǎo)柱斜滑塊動模版動模墊板推桿墊塊頂桿固定板推板模座 圖3.3.1 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)圖該方案采用三板式結(jié)構(gòu)，利用斜導(dǎo)柱和彎銷拉動側(cè)抽芯運(yùn)動。與上兩種方案相比，結(jié)構(gòu)簡單，各個機(jī)構(gòu)的實現(xiàn)比較簡單，利于實現(xiàn)。第三章 注射成型機(jī)的選擇與成型腔數(shù)的確定3.1注射成型機(jī)的選擇 3.1.1 估算零件體積塑件的體積為：v1=r12h1+r22h2+r32h3+r42h4=3010+（57/2）42+（27/2）45+10（29-27/2）=3.14（9000+34114.5+8201.25+155

14、0）=165998.445v2=r52h5+r62h6+r72h7+r82h8=（53/2）50+730+（18.5/2）15+（5.5/2）（29-7）=3.14（35112.5+1470+1283.4375+166.375）=119421.4613同理，澆道體積，v3=r02h0+r92h9=（8/2）65+4（6/2）18=3.14（81/465+3618）=6167.7453.1.2 估算零件的質(zhì)量因為pa6的密度為1.14g/所以： m=v=1.1446.577=53g同理，澆道質(zhì)量：m=v3=1.146.2=7g即， m+m=60g3.2鎖模力型腔總的投影面積為：a=r2=3.14

15、302=28.26 cm2計算其所需鎖模力為：f=1.5pa0.01=9.0kn3.3選擇注射機(jī)及注射機(jī)的主要參數(shù)3.3.1選擇注射機(jī) 查塑料模具設(shè)計手冊p15，可知pa6的注射壓力為7001200公斤/厘米，宜用螺桿式注射機(jī)，螺桿帶止回環(huán)，噴嘴宜用自鎖式。初選xs-zy-125型。3.3.2 xs-zy-125型注塑機(jī)的主要參數(shù)如下型號：xs-zy-125螺桿直徑：42最大理論注射量：95g注射壓力：150 mpa最大注射面積：320最大模具厚度：300 最小模具厚度：200合模力：900000n模板大?。?60250模板最大距離：600 模板行程：300噴嘴圓弧半徑：12 噴嘴孔徑：4 噴

16、嘴移動距離：210定位孔直徑：100注射機(jī)頂出桿（兩側(cè)）：孔徑， 22 孔距：230 3.5 注塑機(jī)的校核（1） 最大注塑量效核 材料的利用率為60/95=0.63，符合注塑機(jī)利用率在0.30.80的要求。（2） 注射壓力的效核 所選注塑機(jī)的注塑壓力需大于成型塑件所需的注射壓力，pa6塑件的注塑壓力一般要求為70176mpa，所以該注塑機(jī)的注塑壓力符合條件。（3） 鎖模力效核 高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生使模具沿分形面分開的脹模力，此力的大小等于塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影等于型腔壓力的成積。脹模力必須小于注塑機(jī)額定鎖模力。型腔壓力pc可按下式粗略計算：pc=kp（mpa） （3.5.1）

17、式中 pc為型腔壓力，mpa；p為注射壓力，mpa；k為壓力損耗系數(shù)，通常在0.250.5范圍內(nèi)選取。所以 pc=kp=0.31500=450mpa型腔壓力決定后，可按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力： tkpca （3.5.2）式中 t為注塑機(jī)的額定鎖模力，kn；a為塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影面積，mm2；k為安全系數(shù)，通常取1.11.2；kpca=1.145028.26=13988.7n=13.99kn所以t=900 kpca成立，即該注塑機(jī)的鎖模力符合要求。（4） 模具厚度校核 初定模具厚度為290mm，在該注塑機(jī)要求的厚度范圍(200300mm)之內(nèi)。（5） 模具安裝尺寸校核 模具安裝固

18、定有兩種：螺釘固定、壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具多采用此法），模具動定模板上的螺孔及其間距，必須和注塑機(jī)模板臺面上對應(yīng)的螺孔一致；采用壓板固定時（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有較大的靈活性；該模具采用壓板固定。（6） 開模行程的效核 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機(jī)的最大開模行程。對于雙分形面的注塑模具，其開模行程按下式效核s=sk-hmh1+h2+a+（510）(mm) （3.5.3）式中 s為注塑機(jī)的最大行程，mm；h1為塑件的脫模距離（此模具中為50），mm；h2為包括流道在內(nèi)的塑件高度（此模具中為97），mm；a為定模板與澆口板的分離距

19、離（此模具中為50），mm；所以上式成立（300204），即該注塑機(jī)的開模行程符合要求。由以上對各參數(shù)的效核可知該注塑機(jī)（xs-zy-125型）符合要求。3.6成型腔數(shù)的確定以機(jī)床的注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過注射機(jī)最大注射量的80%。計算： （3.6.1）=n-型腔數(shù)s-注射機(jī)的注射量（g）w澆-澆注系統(tǒng)的重量（g）w件-塑件重量（g）因為，n=1.752所以，此模具型腔為一模一腔結(jié)構(gòu)。第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計4.1 澆注系統(tǒng)的作用 澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注塑機(jī)噴嘴通向模具型腔的流動通道，因此它應(yīng)能夠順利的引導(dǎo)熔體迅速有序地充滿型腔各處，獲得外觀清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。對澆注系統(tǒng)設(shè)計的具體

20、要求是：(1) 對模腔的填充迅速有序；(2) 可同時充滿各個型腔；(3) 對熱量和壓力損失較??；(4) 盡可能消耗較少的塑料；(5) 能夠使型腔順利排氣；(6) 澆注道凝料容易與塑料分離或切除；(7) 不會使冷料進(jìn)入型腔；(8) 澆口痕跡對塑料外觀影響很小。4.2 澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)組成是：主流道、分流道、澆口、冷料井。4.3 主流道設(shè)計 主流道通常位于模具的入口處，其作用是將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔。其形狀為圓錐形，以便于塑料熔體得流動及流道凝料的拔出。熱塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要與高溫塑料及噴嘴反復(fù)接，所以主流道常設(shè)計成可拆卸的主流道襯套。定位環(huán)和澆口套的裝配：

21、 圖4.3.1 定位環(huán)和澆口套的裝配澆口套的尺寸設(shè)計要求：（1）澆口套與注射機(jī)噴嘴接觸處球面的圓弧度必須吻合。設(shè)模具澆口套球面半徑為r，注射機(jī)球面半徑為r，其關(guān)系式如下：r= r+0.51mm;（2）澆口套進(jìn)口的直徑d應(yīng)比注射機(jī)噴嘴孔d1直徑大12mm。 4.4 分流道設(shè)計 (1)分流道是主流道與澆口之間的通道。多型腔膜局一定要設(shè)置分流道，大型塑件由于使用多澆口進(jìn)料也許設(shè)置分流道。（2）分流道的截面形狀 常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、六角形和u字型等。為減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大；從熱傳導(dǎo)角度考慮，為減少熱損失，要求流道的比表面及（截面積與外周之比）最小。因此，用流道的截面積

22、與周長的比值來表示流道的效率。各種截面的效率為：圓形0.25d，正方形0.25d，六角形0.217d，u字型0.153d，梯形0.195d，d為截面大端寬度。當(dāng)分型面為平面時，可采用圓形或六角形截面的分流道；當(dāng)截面不是平面時，常采用梯形或半圓形截面的流道。塑料熔體在流道中流動時，表層冷凝凍結(jié)，其絕緣作用，熔體僅在流道中心部分流動，一次分流道的理想狀態(tài)是其中心與澆口中心一致，圓形截面流道可實現(xiàn)這一點(diǎn)，而梯形截面流道就難以實現(xiàn)。但是，由于梯形分流道易于加工，熱量損失和壓力損失都不大，因此是最為常用的形式。其斷面尺寸比例關(guān)系為：d為梯形的下地面寬度，h為梯形的高，x為梯形的上底面的寬度，h=2w/3

23、，x=3w/4。(3) 分流道的截面尺寸 分流道的截面尺寸 應(yīng)根據(jù)塑件的成型體積、壁厚、形狀，所用塑料的工藝性能，注塑速率以及分流道的長度等因素來確定。對于壁厚小于3.2mm，重量在200g以下的塑件，可用下述經(jīng)驗公式確定分流道的直徑（此時算出的分流道直徑僅限于3.29.5mm）： d= （4.4.1）式中 d為-分流道的直徑，mm；w為-塑件的質(zhì)量，g（此零件為53g）；l為-分流道的長度，mm（約為52 mm）。所以d6mm， （4） 澆口設(shè)計 澆口是連接分流道和型腔之間的一段細(xì)短流道（除直接澆口外），是塑料熔體進(jìn)入型腔的入口。它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、位置及尺寸對塑件的成

24、型性能及成型質(zhì)量影響很大。合理選擇澆口的位置是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，澆口位置不同，也將直接影響模具的結(jié)構(gòu)。因為點(diǎn)澆口被廣泛采用且生產(chǎn)效率好，容易實現(xiàn)，故澆口采用點(diǎn)澆口，形狀為半圓形。 綜合考慮塑件的形狀，該模具的分流道設(shè)在澆口板上，采用半圓形流道d=8，澆口也采用多點(diǎn)進(jìn)料澆口，形狀為半圓形d=4。 其示意圖如下： 圖4.4.1 澆注系統(tǒng)示意圖第五章 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1 分型面的設(shè)計 5.1.1分型面選擇原則a、分型面是動、定模具的分界面，即打開模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的位置影響著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設(shè)密切相關(guān)。b、分型面的分類及選擇原則（1

25、）分型面的分類實際的模具結(jié)構(gòu)基本上有三種情況：型腔完全在動模一側(cè)；型腔完全在定模一側(cè)；型腔各有一部分在動定、模中。（2）分型面的分類及選擇原則分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且設(shè)計末句結(jié)構(gòu)和制造成本。一般來說，分型面的總體選擇原則有以下幾條：1） 脫出塑件方便；2） 模具結(jié)構(gòu)簡單；3） 型腔排氣順利；4） 確保塑件質(zhì)量；5） 無損塑件外觀；6） 合理利用設(shè)備。（3）分型面的確定 鑒于以上的要求，在該模具中分型面設(shè)在球面與平面的結(jié)合處，此面為塑件截面尺寸最大的部位，是該塑件分型面的一個好的選擇。5.2 型腔的分布 模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、h形排列、直線排列、對稱排

26、列及復(fù)合排列等。綜合考慮，因此模具型腔為一模一腔，所以在模板上的位于中心位置。5.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模用于成型塑件的外表面，又稱為陰模、型腔。按其結(jié)構(gòu)的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式和四壁鑲嵌式5種?？傮w上說，整體是強(qiáng)度、剛度好，但不適于復(fù)雜的型腔。鑲嵌式采用組合的模具結(jié)構(gòu)，是復(fù)雜型腔加工相對容易，可避免采用同一材料，可利用拼接間隙排氣，但剛度較差易于在塑件表面留下鑲嵌塊的拼接痕跡，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于該模具結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，又屬于中小型模具，外表面又要求一般，所以凹模板采用鑲嵌式。5.4 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模用于成型塑件的內(nèi)表面，又稱型芯、陽模。凸模按結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼組合式兩類。

27、由于凸模的加工相對凹模容易，所以大多數(shù)的凸模是整體式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一體，大、中型模具采用鑲拼組合式。由于該塑件是三向抽芯，兩頭大中間小，側(cè)壁有孔，所以采用鑲拼組合式型芯。5.5 成型零件工作尺寸的計算 設(shè)計模具時應(yīng)該對成型零件的結(jié)構(gòu)形式、計算尺寸、強(qiáng)度校核給以足夠的重視。5.5.1 影響塑件尺寸精度的因素a、模具成型零件尺寸精度的因素 模具成型零件的加工精度直接影響塑件的尺寸精度。實踐表明，因模具成型零件的加工而造成的誤差約占塑料塑件成型誤差的三分之一。通常模具的制造精度等級為34級即可。b、模具成型零件的磨損量 模具在使用過程中，由于料流的流動，塑料塑件的脫模，都會使

28、模具成型零件受到磨損。模具成型零件的不均勻磨損、銹蝕、使其表明光潔度降低，而從新研磨拋光也會造成模具成型零件的磨損，其中以塑料塑件的脫模對模具成型零件的磨損最大。因此通常認(rèn)為凡與脫模方向垂直的面不考慮磨損，與脫模方向平行的面才加以考慮。磨損量隨著生產(chǎn)批量的增加而增大。計算模具成型零件工作尺寸時，對于模具生產(chǎn)批量較小的模具取小值，甚至可以不考慮其磨損量。c、毛邊厚度對塑件塑件尺寸精度的影響 在敞開式和半閉合式壓模中，沿塑料塑件型腔周圍設(shè)有擠壓邊，把在該擠壓邊框上形成的塑料層叫毛邊。毛邊的厚度與加入的壓制材料的數(shù)量及壓制比壓有關(guān)。利用注射模成型塑料塑件時，同樣也會產(chǎn)生毛邊。由于分型面上有渣滓，或者

29、鎖模力不夠大，或者模具零件加工精度不高，使模具零件不能緊密貼合也會形成毛邊. d、成型工藝條件的控制及操作技術(shù)對塑料塑件尺寸精度的影響 成型工藝條件包括料筒溫度、注射壓力、保壓時間、模具溫度、每次注射量、注射速度、冷卻時間、成型周期、原料的預(yù)熱及干燥等，對其進(jìn)行正確的控制和管理，有利于獲得穩(wěn)定的尺寸，質(zhì)量優(yōu)異的塑料塑件，并對經(jīng)濟(jì)價值也有大的影響。各種工藝條件是互相關(guān)聯(lián)的，僅對一個工藝因素進(jìn)行正確地控制，并不容易提高塑件的質(zhì)量，必須進(jìn)行全面地正確的控制。5.5.2 模具成型零件的工作尺寸計算 工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要包括：凹模、凸模的徑向尺寸（含長、寬尺寸）與高度

30、尺寸，以及中心距尺寸等。為了保證塑件質(zhì)量，模具設(shè)計時必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級確定相應(yīng)的成型零部件工作尺寸與精度。其中影響模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下幾個方面：a、成形收縮率：在實際工作中，成形收縮率的波動很大，從而引起塑件尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為 s=(smax-smin)ls （5.5.2-a） 式中 s為塑件收縮波動而引起的塑件尺寸誤差（mm）；smax為塑料的最大收縮率（%）；smin為塑料的最小收縮率（%）；ls為塑件尺寸（mm）。一般情況下，由收縮率波動而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以內(nèi)。b、模具成形零件的制造誤差：實踐證明，如果模具的成形

31、零件的制造誤差在it7it8級之間，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。c、零件的磨損：模具在使用過程中，由于種種原因會對型腔和型芯造成磨損，對于中小型塑件，模具的成形零件最大磨損應(yīng)取塑件公差的1/6，而大型零件，應(yīng)在1/6之下。d、模具的配合間隙的誤差：模具的成形零件由于配合間隙的變化，會引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差不應(yīng)該影響成形零件的尺寸精度和位置精度。綜上所述，在模具型腔與型芯的設(shè)計中，應(yīng)綜合考慮各種影響成形零件尺寸的因素，在設(shè)計時進(jìn)行有效的補(bǔ)償。由于影響因素很不穩(wěn)定，補(bǔ)償值應(yīng)在試模后進(jìn)行逐步修訂。通常凹模、凸模組成的模腔工作尺寸簡化后的計算方法有平均收縮率法和公差帶法兩

32、種。其中平均收縮率法以平均概念進(jìn)行計算，從收縮率的定義出發(fā)，按塑件收縮率、成形零件制造公差、磨損量都為平均值的計算，公式如以下：（1）凹模的內(nèi)形尺寸：d腔=(ds+dsqcp-3/4s ) +s/3 (5.5.2-b)式中 d腔型腔內(nèi)形尺寸(mm)；ds為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實際外形尺寸；s為塑件公差，成型零件精度等級取6級；qcp為塑料平均收縮率(%)，此處取0.5%；所以型腔尺寸如下：d1=(60+600.005-3/40.64)+0.64/3=59.82 +0.213 0mmd2=(57+570.005-3/40.64)+0.64/3=56.81 +0.213 0mmd3=

33、(27+270.005+3/40.48)+0.48/3=26.78 +0.155 -0.005mm d4=(20+200.005+3/40.44)+0.44/3=19.77 +0.147 0mm型腔深度的尺寸計算：h腔=(hs+hsqcp+2/3s)+s/3 （5.5.2-c） 式中 h腔凸模/型芯高度尺寸(mm)；hs為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸；s 、qcp 、x 、m含義如（1）式中。h1=(52+520.005-2/30.64)+0.64/3=51.83 +0.213 +0.003mm h2=(27+270.005-2/30.48)+0.48/3=26.82

34、 +0.155 -0.005mm （2）凸模的外形尺寸計算： d凸=(ds+dsqcp+s)-s/3 （5.5.2-d）式中 d凸凸模/型芯外形尺寸(mm)； ds為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形尺寸；s 、qcp 、x 、m含義如（1）式中。由于該塑料的收縮率不大為1.65%，故只需在型腔尺寸比較大的考慮其收縮率，在尺寸小的地方不用考慮由收縮率引起的尺寸偏差。所以型芯的尺寸如下：d1=(53+530.005+3/40.64)-0.64/3=53.75 -0.005 -0.218mm d2=(14+140.005+3/40.36)-0.36/3=14.34 0 -0.12mm d3

35、=(5.5+5.50.005+3/40.28)-0.28/3=5.74 -0.002 -0.091mmd4=(18.5+18.50.005+3/40.44)-0.44/3=18.92 +0.003 -0.150mmd5=(2+20.005+3/40.24)-0.24/3=2.19 0 -0.08mm型芯的深度尺寸計算：h腔=(hs+hsqcp+2/3s)-s/3 (5.5.2-e)式中 h腔凸模/型芯高度尺寸(mm)；hs為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸；s 、qcp 、x 、m含義如（1）式中。h1=(50+500.005+2/30.56)-0.56/3=50.62

36、+0.003 -0.190mmh2=(30+300.005+2/30.48)-0.48/3 =30.47 0 -0.16mmh3=(15+150.005+2/30.40)-0.40/3=15.34 +0.002 -0.135mmh4=(65+650.005+2/30.64)-0.64/3=65.75 +0.002 -0.215mmh4=(24+240.005+2/30.44)-0.44/3=24.41 +0.003 -0.150mm5.6 動模板的強(qiáng)度校核561 厚度計算動模墊板由于受到成型壓力的作用而發(fā)生變形，若此變形過大，就會導(dǎo)致塑件的壁厚發(fā)生變化，還會發(fā)生溢料現(xiàn)象，因此必須將其最大變形量

37、限制到0.10.2mm以下。計算公式如下：， (5.6.1-a)p1=fp (5.6.1-b) 式中 p1為動模受的總壓力，mpa； f為塑件及澆注系統(tǒng)在動模上的投影面積，cm； p為型腔壓力一般取2545mpa； k為修正系數(shù)，取0.60.75，此處取為0.7； b為動模墊板的寬度,mm； l為支撐塊的跨距，mm。由此可知，厚度（） (5.6.1-c)綜合以上計算查表可得動模墊板的厚度為20。經(jīng)計算得，在動模上的總投影面積約為28.26cm，則型腔所受的壓力為1130.4mpa，動模墊板所受應(yīng)力為66.47mpa，小于材料的許用應(yīng)力p=1250mpa。第六章 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計6.1 導(dǎo)向

38、機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計原則 6.1.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證塑料注射模具的動模與定模合模時正確定位和導(dǎo)向的重要零件，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，主要零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套。其具體作用有：a、定位作用 b、導(dǎo)向作用 c、承載作用 d、保持運(yùn)動平穩(wěn)作用 e、錐面定位機(jī)構(gòu)作用 6.1.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則a、 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）應(yīng)對稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度和防止模板發(fā)生變形；b、 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸選定，并應(yīng)保證有足夠的抗彎強(qiáng)度；c、 導(dǎo)柱固定端的直徑和導(dǎo)套的外徑應(yīng)盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求；d、 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性；e、 為了

39、便于塑料制品脫模，導(dǎo)柱最好裝在定模板上，但有時也要裝在定模板上，這就要根據(jù)具體情況而定。6.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計 導(dǎo)柱導(dǎo)向是指導(dǎo)柱與導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）采用間隙配合使導(dǎo)柱在導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）內(nèi)滑動，配合間隙一般采用h7/h6級配合。6.2.1 導(dǎo)柱的設(shè)計 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式有兩種：一種為單節(jié)式導(dǎo)柱，另一種為臺階式導(dǎo)柱。小型模具采用單節(jié)式導(dǎo)柱，大型模具采用臺階式導(dǎo)柱。對于大型模具，若導(dǎo)柱承受模板的重量，導(dǎo)柱的直徑可用下式校驗： (6.2.1)式中 w為一根導(dǎo)柱承受的模板重力（n）；l為模板中心距導(dǎo)柱根部距離（mm）；e為材料彈性模量。在導(dǎo)柱的工作部分上開設(shè)油槽，可以改善導(dǎo)向條件，減少摩擦，但增加了成本，由于該

40、模具要求不高，所以不再加油槽。故導(dǎo)柱采用不加油槽的階梯式導(dǎo)柱根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)選用直徑為16mm長度為135mm的導(dǎo)柱。其示意圖如下： 圖6.2.1 導(dǎo)柱6.2.2 導(dǎo)套的設(shè)計由于導(dǎo)柱已選定，且該模具較小，其導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合之間模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所以采用兩個導(dǎo)套接連使用達(dá)到模具要求，由塑料模具設(shè)計與制造可查得與之相配的導(dǎo)套為 i型帶頭導(dǎo)套，其直徑為16mm，長度分別為30mm和45mm。其示意圖如下： 圖6.2.2-a 導(dǎo)套 圖6.2.2-b 導(dǎo)套6.2.3 導(dǎo)向孔的總體布局 導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心距模具邊緣應(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)套后發(fā)生

41、變形。根據(jù)手冊推薦值選定的導(dǎo)柱分布情況如下圖所示： 圖6.2.3 導(dǎo)向孔總體布局6.3 脫模機(jī)構(gòu)的確定 本模具采用的為一次頂出脫模機(jī)構(gòu)，它包括常見的推桿、推管、推板、推塊或活動鑲塊等脫模機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)是最常用的頂出方式。即塑件在頂出機(jī)構(gòu)的作用下，通過一次動作即可頂出?；谝陨显瓌t，該模具的脫模零部件設(shè)在動模上，選擇推桿頂出形式， 6.3頂桿橫截面直徑的確定與校核 6.3.1頂桿橫截面直徑的確定由于該塑件的底面尺寸有限，所以只能憑經(jīng)驗定推桿的直徑為 d=4mm。以下要對其許用應(yīng)力進(jìn)行校核。6.3.2 頂桿橫截面直徑的校核a、脫模阻力的計算 脫模阻力 p1=chp0 （公斤） （6.3.2-a）式中

42、 c-型芯成型部分?jǐn)嗝娴钠骄荛L（厘米）這里c=28.5mm ； h-型芯被塑料包緊部分的長度（厘米），這里h=97mm ； p0-單位面積的包緊力，其值與塑件的幾何形狀及塑料的性質(zhì)有關(guān)，一般可取80120公斤/厘米2，這里取 80公斤/厘米2； 所以 p1= chp0=2.859.780=6944.424（公斤）=69444.24（n）b、推桿直徑的校核頂桿的受力狀態(tài)可簡化為“一端固定、一端鉸支”的壓桿穩(wěn)定性力學(xué)模型，由歐拉公式簡化為： （6.3.2-b）式中 d為頂桿直徑，mm；為安全系數(shù)，范圍在1.41.8之間，此處取1.5；l為頂桿長度,l=152.5 mm；q為脫模阻力，n；n為頂桿

43、根數(shù)，n=4 ；e為頂桿材料的彈性模量（mpa）該材料為8000 。由于d=4 mm，對推桿進(jìn)行強(qiáng)度校核如下：=4q/nd （6.3.2-c）式中 為頂桿所受的應(yīng)力，mpa； 為頂桿材料的許用應(yīng)力，mpa。由上式得出=345.563n/cm23，否則斜導(dǎo)柱無法帶動滑塊運(yùn)動。e、 滑塊完成抽芯運(yùn)動后，仍停留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度不應(yīng)小于滑塊全長的2/3，否則，滑塊在開始復(fù)位時容易傾斜而損壞模具。f、 防止滑塊和推出機(jī)構(gòu)復(fù)位時的相互干涉，盡量不使推桿和活動型芯水平投影重合。g、 滑塊設(shè)在定模的情況下，為保證塑料制品留在定模上，開模前必須先抽出側(cè)向型芯，最好采取定向定距拉緊裝置。7.2 抽芯機(jī)構(gòu)的確定由于該模具比較簡單，抽芯力不大，故采用斜導(dǎo)柱外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。7.3 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)計算7.3.1 抽芯距s斜滑塊抽芯距指型芯從成型位置抽至不妨礙脫模的位置時，型芯或滑塊在抽芯方向所移動的距離。 塑件 圖 7.3.1由西工大塑料模具設(shè)計p177查的抽芯距的計算公式為： s=（r-r）+(35)毫米 （7.3.1） 式中 r-塑件的最大伸出長度