塑料掛鉤座注射模具設(shè)計—畢業(yè)設(shè)計.doc

塑料掛鉤座注射模具設(shè)計摘 要注塑模在機械、電子、航天航空、生物領(lǐng)域及日用品的生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計的是塑料掛鉤座注射模具，設(shè)計內(nèi)容主要包括模具總體結(jié)構(gòu)和零部件設(shè)計，以及模具各部分的計算和校核，借助于軟件PRO/ENGINEER對模具結(jié)構(gòu)進行了合理性的分析，縮短了設(shè)計周期，以期設(shè)計出所要求的模具。關(guān)鍵詞：掛鉤座；注塑模具；計算機輔助設(shè)計AbstractInjection mould is widely used in the field of machine, electronics, aviation, biology and commodity. What we designed in this present is an injection mould of a plastic pothook, which mainly including its holistic configuration and part design, calculation and check of every part of the mould. A software “PRO/ENGINEER” was used in the design process to analyze the rationality of the mould and decrease the design time for obtaining an ideal mould. Key words: plastic pothook; injection mould; CAD目錄前言設(shè)計說明書第一章 產(chǎn)品分析 1.1 塑件分析 1.2 塑件原材料分析2第二章 擬定型腔布局. 2.1 型腔.4 2.2 型腔數(shù)目的確定. 2.3 型腔排布.5第三章 塑件相關(guān)計算及注塑機的選擇 3.1 塑件相關(guān)計算.6 3.2 注塑機選擇及注射工藝參數(shù)確定7第四章 分型面設(shè)計 4.1 分型面設(shè)計原則 4.2 分型面設(shè)計第五章 澆注系統(tǒng)設(shè)計.10 5.1 總體設(shè)計.10 5.2 主流道設(shè)計11 5.3 分流道設(shè)計11 5.4 進料口設(shè)計13 5.5 冷料穴的設(shè)計14 5.6 澆口套及定位圈的設(shè)計14 5.7 塑件模流分析14第六章 模架選用及注射參數(shù)校核20 6.1 模架.20 6.2 開模行程校核21第七章 成型零部件設(shè)計.22 7.1 成型零件的材料選擇22 7.2 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計.22第八章 側(cè)向分型抽芯機構(gòu)設(shè)計.28 8.1 側(cè)向分型抽芯機構(gòu)類型選擇28 8.2 抽芯距確定與抽芯力計算28 8.3 斜導(dǎo)柱分型與抽芯機構(gòu)零部件設(shè)計29第九章 合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計.34 9.1 導(dǎo)向機構(gòu).34 9.2 定位裝置.36第十章 脫模機構(gòu)設(shè)計.37 10.1 脫模裝置37 10.2 推出機構(gòu)設(shè)計38 10.3 拉料機構(gòu)40第十一章 冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計42 11.1 冷卻系統(tǒng)42 11.2 排氣機構(gòu)44第十二章 模具總體結(jié)構(gòu).45結(jié)束語.48致謝.49參考文獻50前 言四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計成為對四年所學(xué)知識和所掌握技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，模具技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用，有著無可替代的重要地位。在完成四年的課程學(xué)習(xí)和相應(yīng)的生產(chǎn)實習(xí)以后，我熟練的掌握了機械制圖、機械原理、機械設(shè)計、材料成型等專業(yè)基礎(chǔ)方面的知識，并且在大四上學(xué)期進行呢塑料成型工藝與模具設(shè)計這門課程的學(xué)習(xí)，對模具設(shè)計這個實踐性非常強的課題，也進行了相應(yīng)的課程設(shè)計和到生產(chǎn)現(xiàn)場的參觀實習(xí)。在指導(dǎo)老師和工廠師傅的細(xì)心講解下，使我們對模具的一般工作原理、制造及加工工藝有了一些初步的了解。并在圖書館借閱了大量的相關(guān)書籍和手冊，在設(shè)計的過程中得到了充分的利用，對設(shè)計過程中不懂的地方，通過老師的講解和與同學(xué)的討論都得到了相應(yīng)的解決。本次設(shè)計主要借助于PRO/ENGINEER設(shè)計軟件得以完成，通過這次設(shè)計，我能夠更加熟練的運用PRO/E的基本模塊及模具設(shè)計模塊來進行相應(yīng)的設(shè)計工作，并初步掌握了模架擴展體系EMX的設(shè)計方法，做到了從零件建模到模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程出圖、零件制造等一體化設(shè)計，在設(shè)計過程中還運用MoldFlow對設(shè)計內(nèi)容進行了相關(guān)分析，符合現(xiàn)代模具設(shè)計的主流。 在本次設(shè)計過程中，遇到了不少的困難，但在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下，都一一克服，由于學(xué)生水平有限，缺乏實踐經(jīng)驗，在設(shè)計的過程中難免出現(xiàn)一些不當(dāng)之處，懇請各位老師指正。第一章 產(chǎn)品分析1.1塑件分析1.1.1結(jié)構(gòu)分析本次設(shè)計任務(wù)所提供的資料為塑件實體，如下圖所示：【圖11】塑件草圖由零件實體模型及二維草圖可知，該零件總體形狀為近似梯形，零件大端有兩個伸出塊及六角通孔，上方有兩個小沉孔，在零件的兩測也各有兩個小孔，此外還有諸多突出小塊，加強筋等等，并且所有結(jié)構(gòu)對稱布置。在模具設(shè)計時，兩側(cè)的小孔可以使用小型心對插成型，沉孔及伸出塊位置也可使用小型心，而端頭的六角通孔必須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機構(gòu)，總體看來，該零件屬于較復(fù)雜程度。1.1.2尺寸精度分析該零件的重要尺寸精度為6級，其它尺寸精度為78級，屬于中等精度，對應(yīng)的模具相關(guān)零件尺寸加工可以保證。1.1.3塑件厚度檢測塑件的厚度檢測采用Pro/Engineer設(shè)計軟件的模型分析功能自動完成，如圖所示：【圖12】厚度檢測從塑件的壁厚上來看，壁厚的最大處為4mm左右，最小處小于1mm，壁厚差較大，但大多處在23mm的范圍之內(nèi)，并綜合其材料性能，只要注意控制成型溫度及冷卻速度，零件的成型并不困難（如果條件允許，也可考慮修改其結(jié)構(gòu)形式使壁厚趨向均勻）。1.1.4表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有凹陷，無毛刺，內(nèi)部無縮孔，沒有特別得表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。綜以上分析可知，注射時在工藝參數(shù)控制較好的情況下，零件的成型質(zhì)量很容易得到保證。1.2塑件的原材料分析 塑件的材料采用聚碳酸脂（PC），其性能參數(shù)如下：【圖13】聚碳酸脂1.2.1基本資料英文全名：Polycarbonate結(jié)構(gòu)：PC：耐沖擊性相當(dāng)高，屬于工程塑料。 耐熱性佳、低溫安定性良好。 成型后尺寸穩(wěn)定性高，耐候性佳，且吸水率低。 無毒性。1.2.2機械特性密度：1.2 g/cm3拉伸強度：630kg/cm2硬度：70(Rockwell M)吸水率：0.24%1.2.3熱物性質(zhì)線膨脹率 ：3.8*10-5 cm/cm*熱變形溫度 ：1351.2.4成形加工性射出成型溫度：230310射出成型壓力：10001400Kg/cm2成形收縮率：0.5%0.7%模具溫度：80120注射時間：2090高壓時間：05冷卻時間：2090總 周 期：40190從以上資料分析可以得知，該塑料具較好的各項性能指標(biāo)，從使用性能上看，該塑料具有剛性好、耐水、耐熱性強，是做為掛鉤座較理想的材料；而由耐熱性的觀點來看，PC屬于工程塑料，不僅在耐熱上具有一定程度的能力，機械性質(zhì)上也比一般的泛用塑料來的高；從成型性能上看，該塑料吸水性小，熔料的流動性一般，成型較容易，但收縮率偏大，另外，該塑料成型時較易產(chǎn)生凹痕、變形等缺陷，成型溫度過低時，方向性明顯，凝固速度較快，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。因此，在成型時應(yīng)注意控制成型溫度，澆注系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，冷卻速度也不宜過快。第二章 擬定型腔布局2.1型腔一般來說，精度要求高的小型塑件和大中型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，對于精度要求不高的小型塑件，形狀簡單，又大批量生產(chǎn)時，則采用多型腔模具可使生產(chǎn)率提高。型腔數(shù)量確定以后，便進行型腔的排布。型腔的排布 及模具尺寸、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、澆注系統(tǒng)的設(shè)計的平衡以及溫度系統(tǒng)的設(shè)計。以上這些問題又與分型面及澆口的位置選擇有關(guān)，所以在設(shè)計過程中，要進行必要的調(diào)整，以達到比較完善的設(shè)計。型腔數(shù)量確定及型腔的排布所謂型腔（cavity）指模具中成形塑件的空腔，而該空腔是塑件的負(fù)形，除去具體尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不過凸凹相反而己。注射成形是先閉模以形成空腔，而后進料成形，因此必須由兩部分或（兩部分以上）形成這一空腔型腔。其凹入的部分稱為凹模（cavity），凸出的部分稱為型芯（core）。2.2型腔數(shù)目的決定型腔數(shù)目的決定與下列條件有關(guān)。a.塑件尺寸精度型腔數(shù)越多時，精度也相對地降低，1、2級超精密注塑件，只能一模一腔，當(dāng)尺寸數(shù)目少時，可以一模二腔。3、4級的精密級塑件，最多一模四腔。b.模具制造成本 多腔模的制造成本高于單腔模，但不是簡單的倍數(shù)比。從塑件成本中所占的模具費比例看，多腔模比單腔模具低。c.注塑成形的生產(chǎn)效益多腔模從表面上看，比單腔模經(jīng)濟效益高。但是多腔模所使用的注射機大，每一注射循環(huán)期長而維持費較高，所以要從最經(jīng)濟的條件上考慮一模的腔數(shù)。d.制造難度多腔模的制造難度比單腔模大，當(dāng)其中某一腔先損壞時，應(yīng)立即停機維修，影響生產(chǎn)。本設(shè)計根據(jù)制品的生產(chǎn)總量，確定一個經(jīng)濟的型腔數(shù)量，其計算如下： A=ty/3600+anc/m（摘自注塑模具設(shè)計要點與圖列許鶴峰 陳言秋 編著 化學(xué)工業(yè)出版社）式中：m：制品的生產(chǎn)總量/個 A：成型每個制品所需費用，元/個 n：型腔數(shù)量，個 t：成型周期，秒 y：成型費用，元/時 c：單個型腔模具制作費，元/個 a：多個型腔模具制作費遞減率，% anc：模具費用，元然后假設(shè)型腔數(shù)量計算進行比較，求出A為最小值時的型腔數(shù)量，即為經(jīng)濟數(shù)量。由上式可知，要想A為最小，只要anc為最小，所以n為4。雖然模具的制造費用隨型腔數(shù)量的增加而增加，但不與型腔數(shù)量成正比，所以每增加一個型腔其制造費用有一個遞減率，遞減率由模具制造企業(yè)根據(jù)情況確定。綜合起來本模具采用一模四腔，既滿足塑件要求，又能提高生產(chǎn)效率。2.3型腔排布在確定了型腔數(shù)目之后，就要進行型腔的排列方式設(shè)計。本塑件在注射時采用了一模四腔的形式，即模具需要四個型腔?？紤]塑件帶側(cè)抽芯機構(gòu)，現(xiàn)有兩種排列方式選擇：【圖21】 型腔布局a.如圖21所示，四個型腔采用軸對稱布置，這種布置方式由于塑件本身的梯形結(jié)構(gòu)，可有效減少模具大小，降低模具成本，但這樣以來，模具四個方向各要布置一側(cè)抽芯機構(gòu)，增加了模具設(shè)計及加工的難度：b.如圖21所示，這種方式采用平面對成布置，雖然不如第一種布局方式緊湊，但由于其一側(cè)各布置兩個型腔，故只有兩個方向需要設(shè)置抽芯機構(gòu)，大大簡化了模具的設(shè)計。綜合以上兩種方案考慮，故擬定第二種型腔布局方式，其尺寸計算將在后面的設(shè)計中完成。第三章 塑件相關(guān)計算及注塑機的選擇3.1塑件相關(guān)計算【圖31】 投影面積計算3.1.1投影面積計算塑件的投影面積可以通過PRO/ENGINEER 的分析模塊直接得出,如圖31所示：由分析可得：注塑件投影面積S=1008.76*44035mm2 3.1.2體積及質(zhì)量計算體積及質(zhì)量的計算也利用PRO/ENGINEER的分析模塊自動計算獲得（塑件密度由塑料模設(shè)計手冊表14查得：=1.2g/cm3），如圖32所示： 【圖32】 體積及質(zhì)量計算結(jié)果如下：體積 = 4.9079263e+03 毫米3曲面面積 = 5.2316449e+03 毫米2密度 = 1.2000000e+00 公噸 / 毫米3質(zhì)量 = 5.8895115e+03 公噸故注塑件的體積為： V4907.94=19631.6mm3 質(zhì)量為： M19.631.223.56g（注：此處的塑件體積及質(zhì)量都不包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)）3.2注塑機選擇及注射工藝參數(shù)確定3.2.1注射機的選擇考慮塑件的外形尺寸、型腔數(shù)量、注射所需壓力及其它綜合情況，查塑料模設(shè)計手冊附表8，初步選用注射機為XS-XY-60型，其主要參數(shù)如下：結(jié)構(gòu)類型：臥式 理論注射量: 60cm3注射壓力：12200N/cm3鎖模力: 500kN最大注射面積:130cm2 最大模具厚度：200mm最小模具厚度：70mm噴嘴球半徑:12mm噴嘴孔直徑：4mm 3.2.2注射工藝參數(shù)確定查塑料設(shè)計手冊表14，聚碳酸脂的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：成型溫度/：料桶溫度：后段：210-240 中段：230-280 前段：240-285 噴嘴溫度：240-250 模具溫度：90-110注射壓力/MPa：80-130第四章 分型面設(shè)計4.1分型面設(shè)計原則分開模具取出塑件的面稱為分型面，如何確定分型面位置，需要考慮的因素比較多。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件工藝性、精度、推出方法、模具制造、排氣等因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較。注射模有一個分型面或多個分型面，分型面的位置，一般垂直于開模方向，分型面的形狀有平面和曲面等。 分型面的確定主要應(yīng)考慮以下幾點：a.塑料在型腔中的方位在安排制件在型腔中的方位時，要盡量避免與開模運動相垂直的方向避側(cè)凹或側(cè)孔。b.一般分型面與注射機開模方向垂直的平面，但也有將分型面作減傾斜的平面或彎折面，或曲面，這樣的分型面雖加工困難，但型腔制造和制品脫模較易。有合模對中錐面的分型面，自然也是曲面。c.分型面位置。d.除了應(yīng)開設(shè)在制件中斷面輪廓最大的地方才能使制件順利地從型腔中脫出外，還應(yīng)考慮以下幾種因素：A.因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕跡或接合縫的痕跡，故分型面最好不要選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。B.從制件的頂出考慮分型面要盡可能地使制件留在動模邊，當(dāng)制件的壁厚較大但內(nèi)孔較小時，則對型芯的包緊力很小，常不能確切判斷制件中留在型芯上還是在凹模內(nèi)。這時可將型芯和凹模的主要部分都設(shè)在動模邊，利用頂管脫模，當(dāng)制件的孔內(nèi)有管件（無螺紋連接）的金屬嵌中時，則不會對型芯產(chǎn)生包緊力。4.2分型面設(shè)計根據(jù)本塑件的結(jié)構(gòu)特點，為了方便塑件澆注后脫模、排氣、塑件的外觀質(zhì)量等要求，主分型面的位置選擇如下圖所示：【圖41】 分型面第五章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機的噴嘴射出后，到進入模具型腔以前所流動的一段路徑的總稱，主要應(yīng)包括主流道、分流道、進料口、冷料穴等幾部分。在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，應(yīng)考慮塑料成型特性、塑件大小及形狀、型腔數(shù)、注射機安裝板大小等因素。5.1總體設(shè)計【圖51】進料口分析在澆注系統(tǒng)設(shè)計之前，我們首先要選定進料口位置，為選擇合適的進料口位置，采用MoldFlow Plastic Adviser分析軟件對塑料進行分析，以便得到最合適的進料口，分析結(jié)果如下圖所示：由MoldFlow分析結(jié)果不難看出，最佳的進料口位置應(yīng)為塑件的中間部位，但考慮塑件結(jié)構(gòu)因素，選定進料口為塑件上部圓弧形凹處，采用點澆口形式，又模具設(shè)計為一模四腔，并且綜合型腔布局，擬定澆注系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如下圖所示（對成布置）：【圖52】澆注系統(tǒng)5.2主流道設(shè)計主流道為直接與注射機的噴嘴連接的部分，一般為圓錐形，錐度為2 6，對于粘度較大的熔體也可考慮稍微增大錐角，此處的主流道錐角：5【圖53】主流道各部分尺寸主流道直徑的決定，主要取決于主流道內(nèi)熔體的剪切速率。但在具體設(shè)計時，一般根據(jù)經(jīng)驗選取一合適的值做為主流道小端直徑d，一般應(yīng)大于機床噴嘴直徑0.51mm左右，通常取d=36mm，查型腔模具設(shè)計與制造表35，當(dāng)材料為PC，注射機最大注射量為60g時，選取d=5mm，故主流道各部分直徑如下圖所示（其中L需根據(jù)模板厚度確定）：5.3分流道設(shè)計分流道的設(shè)計原則即應(yīng)使熔體較快地沖滿整個型腔，流動阻力小，熔體溫降小，并且能將熔體均衡地分配到各個型腔。分流道截面形狀和尺寸：常見的分流道截面形狀有圓形、半圓形、U形、梯形、矩形等，其中：圓形截面分流道比表面積最小，熱量不容易散失，流動阻力最小，但它需要同時開設(shè)在兩塊模板上，要保證兩半圓完全吻合，制造較困難；梯形截面分流道較容易加工，熱量損失和阻力也不大，是最常用的形式。綜合各方面因素考慮，此處分流道截面為梯形形式。分流道直徑的計算，可由以下經(jīng)驗公式計算： （塑料模設(shè)計手冊公式557.P188）式中：D各級分流道的直徑（mm）； W流經(jīng)該分流道的熔體重量（g）； L流過W熔體的分流道長度（mm）?！緢D54】分流道經(jīng)估算得第一級和第二級分流道的直徑分別為D15mm,D24mm，故各級分流道的尺寸如下圖所示：第三級分流道（即與進料口相連的那段分流道）設(shè)計為圓錐形，以便于脫模，其尺寸如圖55所示： 5.4進料口設(shè)計【圖55】分流道 進料口也稱澆口，進料口的形式也有很多種，此處采用的是點進料口的形式。 點進料口的直徑通常以下式計算： (注塑模具設(shè)計公式561.P195)式中：d點進料口直徑（mm）； n系數(shù)，依塑料種類而異，其中PC對應(yīng)為n0.7 c依塑件壁厚而異的系數(shù)。這里我們直接查塑料模設(shè)計手冊表546，得d1.0mm【圖56】儲料井此外，點進料口與分流道的連接需要通過一個儲料井，其具體形式如圖所示：5.5冷料的穴設(shè)計冷料穴是為了防止冷料穴進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔,從而影響注塑成型和塑料件質(zhì)量而開設(shè)的容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料井穴,本設(shè)計中冷料穴開設(shè)在主流道的末端。5.6澆口套及定位圈的設(shè)計定位圈是使?jié)部谔缀妥⑸錂C噴嘴孔對準(zhǔn)定位所用。定位圈直經(jīng)D為與注射機定位孔配合直經(jīng)，應(yīng)按選用注射機的定位孔直經(jīng)確定。直經(jīng)D一般比注射機孔直經(jīng)小0.10.3毫米，以便裝模。定位圈一般采用45號鋼或Q275鋼。定位圈內(nèi)六角螺釘固定在模板時，一般用兩個以上的M6M8的內(nèi)六角螺釘，本設(shè)計采用四個M6螺釘固定。澆口套的材料為T10、硬度HRC45；定位圈的材料為45剛，硬度HRC50,其尺寸設(shè)計如下圖所示：【圖57】澆口套與定位圈5.7塑件模流分析在PRO/ENGINEER軟件模具模塊中進行分模及澆注系統(tǒng)創(chuàng)建后，即可自動產(chǎn)生鑄模件，也就是注射成型時包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的注射件，為了能夠更好的分析塑件的注射成型性能，我們還是使用MoldFlow分析軟件對其進行模流分析。本設(shè)計使用的是MoldFlow MPA模塊，即Mold Plastic Adviser，使用MoldFlow MPA可對塑件進行簡單的成型工藝分析，包括最佳澆口位置選擇（前面已經(jīng)使用）、流動分析，填充性能分析、成型質(zhì)量預(yù)測、氣泡與熔接痕分析，收縮痕分析等，如果要對塑件進行精確分析，還必須使用MoldFlow設(shè)計軟件的MPI模塊，這里只進行簡單分析，故只需使用MPA即可，使用MPA分析前需設(shè)定成型條件，由前面的設(shè)計選擇成型條件為：預(yù)熱溫度：115；料桶溫度：275，注射最大壓力130MPa；高壓時間：0.5s5.7.1沖模時間分析【圖58】沖模時間5.7.2填充質(zhì)量分析【圖59】填充質(zhì)量5.7.3成型壓力分析【圖510】成型壓力5.7.4壓力降分析【圖511】壓力降5.7.5流動前沿溫度分析【圖512】流動前沿溫度5.7.6成型質(zhì)量分析【圖513】成型質(zhì)量5.7.7熔接痕分析【圖514】熔接痕5.7.8氣泡分析【圖515】氣泡5.7.9分析報告表5-1 模流分析報告表 Moldability:Your part can be easily filled but part quality may be unacceptable.Confidence:MediumInjection Time:0.87 secInjection Pressure:56.07 MPaWeld Lines:YesAir Traps:YesShot Volume :25.55 cu.cm Filling Clamp Force:12.13 tonnePacking Clamp Force Estimate 20%:( 11.21 )MPa 4.73 tonnePacking Clamp Force Estimate 80%:( 44.86 )MPa 18.90 tonnePacking Clamp Force Estimate 120%:( 67.29 )MPa 28.36 tonneClamp Force Area:40.82 sq.cmCycle Time:28.50 sec5.7.10結(jié)論由以上分析可知，塑件較容易充模，但塑件質(zhì)量可能存在問題，塑件可能產(chǎn)生熔接痕及氣泡等缺陷，但成型條件如壓力，溫度等均符合要求，而澆口位置已靠近最佳澆口，故缺陷產(chǎn)生條件應(yīng)為塑件本身結(jié)構(gòu)所致。解決辦法：如結(jié)構(gòu)允許，可考慮更改塑件結(jié)構(gòu)，如使塑件壁厚趨向均勻等。第六章 模架選用及注射參數(shù)校核6.1模架通過前面的設(shè)計及計算工作，便可以根據(jù)所定內(nèi)容確定模架。模架部分可以自己設(shè)計，也可以選用標(biāo)準(zhǔn)模架；在生產(chǎn)現(xiàn)場模具設(shè)計過程中，盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模架，確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式，規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號，因為標(biāo)準(zhǔn)件有很大一部分已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，隨時可在市場上買到，這對縮短制造周期，降低制造成本時極其有用的。而標(biāo)準(zhǔn)件則包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專用標(biāo)準(zhǔn)件兩大類。通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等。模具專用標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈、澆口套、推桿、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件等。此外，在模架尺寸確定之后，對模具有關(guān)零件進行必要的強度或剛度校核，看所選模架是否符合要求，尤其對大型模具，這一點尤為重要。模架選擇：6.1.1結(jié)構(gòu)形式這里我們選用的模架為國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)模架，由于本模具采用的是點進料口自動脫澆道板設(shè)計，并且由于動模為嵌入式組合，故必須安裝動模支撐板，查實用模具技術(shù)手冊11.1.2塑料注射模中小型模架（GB/T 12556.1-90），選取模架的基本形式為：點AY型，其結(jié)構(gòu)如圖61所示：【圖61】模架6.1.2模板及組合精度根據(jù)型腔尺寸及考慮側(cè)向分型機構(gòu)，選取模架尺寸為250mm300mm，各板的厚度尺寸由使用模具技術(shù)手冊表112，考慮型腔厚度，選擇定模板厚25mm，動模板厚40mm，脫澆道板厚15，動模支撐板厚35mm，座板厚度25mm，墊塊厚度63mm。動定模板孔位精度及與基準(zhǔn)面的位置精度需達到互換。動模板、定模板的垂直度、平行度、導(dǎo)柱孔距及至基準(zhǔn)面邊距的尺寸精度和模架組合技術(shù)要求如下：A.基準(zhǔn)面垂直度誤差300：0.02；B.模板厚度方向兩平面平行度誤差300：0.02；C.導(dǎo)柱導(dǎo)套孔距偏差；D.導(dǎo)柱孔至基準(zhǔn)面邊距偏差；E.組合后定動模固定板上下平面平行度誤差300：0.02；F.組合后分型面貼合間隙6.2開模行程校核 選取標(biāo)準(zhǔn)模架及確定各模板尺寸后，我們就可以計算其開模行程并進行校核，以確定注射機的選擇是否合理。由于本設(shè)計采用的是點澆口形式，故為多分型面注射模，并且由于選用的注射機為XS-ZY-125型注射機，故最大開模行程與模具厚度無關(guān)，如圖所示，開模距離按下式計算：【圖62】開模行程其中H1=60mm，H2=32mm，H3=10,故：s110mm第七章 成型零部件設(shè)計成型零件是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常包括了凸模、凹模、成型桿、成型塊等。設(shè)計時應(yīng)首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結(jié)構(gòu)、進料口、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計算成型零件的工作尺寸，從機加工工藝角度決定型腔各零件的結(jié)構(gòu)和其他細(xì)節(jié)尺寸，以及機加工工藝要求等在工作中，成型零件承受高溫高壓塑件熔體的沖擊和磨擦。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸和表面。在開模和脫模時需要克服塑件的粘著力。成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力，它的強度和剛度必須在許可范圍內(nèi)。成型零件的結(jié)構(gòu)，材料和熱處理的選擇及加工工藝性，是影響模具工作壽命的主要因素。7.1成型零件的材料選擇構(gòu)成型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，本例的模具成型零件包括凸模、凹模和側(cè)抽芯部件。由于型腔直接與高溫高壓的塑料相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，因此要求它有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨力以承受塑料的擠壓力和料流的磨擦力和足夠的精度和表面光潔度，以保證塑料制品表面光高美觀，容易脫模，一般來說成型零件都應(yīng)進行熱處理，使其具有HRC40以上的硬度，如成型產(chǎn)生腐蝕性氣體的塑料如聚氯已烯等。還應(yīng)選擇耐腐蝕的鋼材。 根據(jù)塑件表面質(zhì)量要求，查塑性成型工藝與模具設(shè)計附錄G（常用模具材料與熱處理），本設(shè)計成型零件選用3Cr2Mo調(diào)質(zhì)處理，硬度55HRC,耐磨性號好且處理過程變形小。還有較好的電加工及耐腐蝕性。7.2成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計傳統(tǒng)的成型零件設(shè)計方法一般為根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)及精度尺寸，并考慮塑料收縮率，計算出成型零件的工作尺寸，這種方法有以下幾個缺點：A.自由曲面的設(shè)計比較難；B. 曲面的尺寸不易表達清楚；C.計算量大，設(shè)計效率低。 為了克服以上缺點，本次設(shè)計中采用了目前在模具設(shè)計制造行業(yè)具有領(lǐng)先地位的PRO/ENGINEER設(shè)計軟件進行成型零部件的設(shè)計。7.2.1 PRO/E中的模具模塊設(shè)計利用PRO/ENGINEER內(nèi)置的模具設(shè)計模塊進行設(shè)計一般有以下幾步：a.在設(shè)計的塑件外層生成一個大小合理的胚料，胚料即以后生成的凹模凸模的大?。籦.輸入塑件材料的收縮率，為后面生成成型零件提供參數(shù)；c.用cut命令設(shè)計澆注系統(tǒng)的主流道、分流道及澆口（也可在生成模具成型零件后再完成澆注系統(tǒng)的設(shè)計）；d.用parting surf命令設(shè)計出分模面（包括主分模面及側(cè)型芯分模面）；e.采用split命令進行自動分模，生成成型零件，同時檢測分模面是否有問題；f.用molding命令對模腔進行填充，生成澆注件。g.用mold opening定義模具開模動作生成爆炸圖。以下對凹模、凸模的設(shè)計分述。1.分模面設(shè)計【圖71】分模面由于塑件本身有諸多孔、缺口，以及側(cè)抽芯孔等等,故在分模設(shè)計時需要把這些孔全部補上，側(cè)抽芯也必須設(shè)計單獨的分模面，模具才能夠順利的進行開模，通常把在PRO/E中進行補面的過程稱為“靠破孔” ，設(shè)計如下圖所示：2.模具開模動作模擬及開模檢測在分模面設(shè)計完成之后，可由分模面和坯料自動生成模具體積快和型腔，并進一步生成模具模仁及澆注件。在此基礎(chǔ)上，就可以對分模設(shè)計進行相應(yīng)的檢測，如倒勾檢測、拔模斜度檢測等等，并可簡單的模擬模具開模動作。此外，由于暫時只對模具進行了公母模及側(cè)滑塊的簡單劃分，并沒對其做具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，所以此處的開模動作模擬也只是為了進行模具的倒勾檢測及拔模檢測。開模圖及各檢測結(jié)果如下所示：【圖72】開模除模擬開模動作之外,我們還可以利用PRO/ENGINEER模具分析中的拔模檢測功能,檢查模具的拔模斜度:【圖73】拔模檢測分別對定模和動模進行拔模檢測,其檢測結(jié)果如下:結(jié)論:綜合以上分析可知，分模設(shè)計無倒勾存在，可順利開模；而拔模檢測圖顯示，模具的動定模兩側(cè)最小拔模斜度均為零度，不過考慮塑件的結(jié)構(gòu)較小，并無大的拔模面存在，并且拔模距離均只有幾個毫米，綜合考慮，并不會對開模和塑件質(zhì)量產(chǎn)生大的影響。7.2.2凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式兩大類，而組合式又可分為嵌入式組合、鑲拼式組合及瓣合式等。 1.整體式凹模由一整塊金屬加工而成，其特點是牢固，不易變形，因此對于形狀簡單，容易制造或形狀雖然比較復(fù)雜，但保可以采用仿形機等殊須加工方法加工的場合是適宜的。整體結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點：a.成型零件的剛性好；b.模具分解組合容易；c.零件數(shù)量少；d.制品表面分型痕跡少；e.模具外形尺寸可以減少。整體結(jié)構(gòu)的缺點如下：a.難以排氣；b.需要采用精密磨削加工；c.制品的棱邊，拐角處難以加工成角形；d.當(dāng)塑料制品形狀復(fù)雜是，其型腔的加工工藝性較差一般此類成型零件都是在淬硬后在進行加工，所以整體結(jié)構(gòu)的模具采用電火花成型加工為主、銑削加工、磨削加工、電火花線切割為輔的加工方法，并且在先進的型腔加工機床還未普遍應(yīng)用之前，整體式型腔一般只用在形狀簡單的小形塑件的成型。2.組合式凹模組合式型腔是由兩個以上零件組合而成的。這種型腔改善了加工工藝性，減少了熱處理變形，節(jié)約了模具貴重材料，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，裝配比較麻煩，塑件制品表面可能留有鑲拼痕跡，組合后的型腔牢固性較差。因此，這種型腔主要用于形狀復(fù)雜的塑料制品的成型。組合式型腔的組合形式很多，常見的有嵌入式、鑲拼式及瓣合式幾種：嵌入式組合型腔：a.整體嵌入式組合型腔。對于小型塑件采用多型腔塑料模成型時，各單個型腔一般采用冷擠壓、電加工、電鑄等方法制成，然后整體嵌入模中。型腔鑲件的外形通常是帶臺階的圓柱形，先嵌入型腔固定板后，再用支撐板、螺釘將其固定；如要求嚴(yán)格定位時，可用銷釘或平鍵定位防轉(zhuǎn)。此型腔形狀及尺寸一致性較好，更換方便，可節(jié)約貴重金屬，但模具體積較大，用特殊加工法。b.局部鑲嵌式組合型腔。為了加工方便或由于型腔某一部位容易磨損，需要更換者采用局部鑲嵌的辦法，此部位的鑲件單獨制成，然后嵌入模體。此外還有鑲拼式、瓣合式等組合型腔形式，在此不做闡述。由以上的比較容易看出，當(dāng)塑件較小，形狀較為復(fù)雜式，并且一模多腔成型時，采用嵌入式組合型腔是較為合理的選擇，故此例選用的凹模形式即為整體鑲嵌式，四個型腔分為四個鑲塊，固定方式采用支撐板固定，故不需要安裝螺釘，其結(jié)構(gòu)如圖所示：圖74】凹?！緢D75】型腔鑲塊7.2.3凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模設(shè)計的方法與凹模設(shè)計方法基本一樣，由塑件的結(jié)構(gòu)形式可知，凸模也采用局部鑲嵌形式，考慮定模部分無支撐板，故鑲塊的固定形式不同于凹模鑲塊，而采用內(nèi)六角圓柱螺釘固定： 【圖76】凸?！緢D77】型芯鑲塊7.2.4型腔型芯尺寸計算： 由于本設(shè)計采用PRO/ENGINEER設(shè)計軟件，所以型腔及型芯的各尺寸可在PRO/ENGINEER中設(shè)置塑性材料的收縮率后自動得到，故在此不做手工計算，型腔尺寸參見附圖-型芯鑲塊。第八章 側(cè)向分型抽芯機構(gòu)設(shè)計當(dāng)塑件側(cè)壁上帶有的與開模方向不同的內(nèi)外側(cè)孔或側(cè)凹等阻礙塑件成型后直接脫模時，必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹零件做成活動的，這種零件稱為側(cè)型芯（俗稱活動型芯）。在塑件脫模前必須先抽除側(cè)型芯，然后再從模具中推出塑件，完成側(cè)型芯的抽出和復(fù)位的機構(gòu)即叫做側(cè)向分型抽芯機構(gòu)。本設(shè)計中，塑件的一端有兩個側(cè)孔，故必須設(shè)計側(cè)向分型抽芯機構(gòu)，模具才能順利脫模。8.1側(cè)向分型抽芯機構(gòu)類型選擇側(cè)向分型抽芯機構(gòu)根據(jù)動力來源的不同，一般可將其分為機動、液壓或氣動以及手動等三大類型。機動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)是利用注射機開模力作為動力，通過有關(guān)傳動零件使力作用于側(cè)向成型零件而將模具側(cè)向分型或把側(cè)向型芯從塑料制品中抽出，合模時又靠它使側(cè)向成型零件復(fù)位。這類機構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但分型與抽芯無需手工操作，生產(chǎn)率較高，并且機動抽芯具有較大的抽芯力，抽芯距大，故生產(chǎn)中廣泛采用，故本設(shè)計采用機動側(cè)向分型抽芯機構(gòu)。機動抽芯按傳動方式又可分為斜導(dǎo)柱分型與抽芯機構(gòu)、斜滑塊分型與抽芯機構(gòu)、齒輪齒條抽芯機構(gòu)和其它形式抽芯機構(gòu)，本設(shè)計選用斜導(dǎo)柱分型與抽芯機構(gòu)。8.2抽芯距確定與抽芯力計算8.2.1抽芯距側(cè)向型芯或側(cè)向成型模腔從成型位置導(dǎo)不妨礙塑件的脫模推出位置所移動的距離成為抽芯距，通常用s表示。此外，為安全起見，側(cè)向抽芯距離通常壁塑件上的側(cè)孔、側(cè)凹的深度或側(cè)向凸臺的高度大23mm?！緢D81】抽芯距由圖81可知，本塑件的側(cè)孔即六角孔的深度為3.5mm，故抽芯距：s3.523（mm），取s6mm8.2.2抽芯力抽芯力的計算同脫模力的計算相同，對于側(cè)向凸起較少的塑件的抽芯力通常比較小，僅僅是克服塑件與側(cè)型腔的粘附力和側(cè)型腔滑塊移動時的摩擦阻力。對于側(cè)型芯的抽芯力，往往采用如下的公式進行估算： (塑料成型工藝與模具設(shè)計559)式中： 抽芯力(N） 側(cè)型芯成型部分的截面平均周長(m)； 側(cè)型芯成型部分的高度(m)； 塑件對側(cè)型芯的收縮應(yīng)力（抱緊力），其值與塑件的幾何形狀及塑料的品種、成型工藝有關(guān)，一般情況下模內(nèi)冷卻的塑件取(0.81.2)107Pa，模外冷卻的塑件取(2.43.9)107Pa； 塑料在熱狀態(tài)時對剛的摩擦系數(shù)，一般取0.150.2； 側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角()，這里0。故此塑件的側(cè)抽芯力應(yīng)由兩部分組成：六角孔和孔外測壁部分，帶入數(shù)據(jù)計算可得：=(0.0026)*0.004-(0.00282)*0.0015*1107*cos0*4 = 256(N)8.3斜導(dǎo)柱分型與抽芯機構(gòu)零部件設(shè)計8.3.1斜導(dǎo)柱的設(shè)計斜導(dǎo)柱時分型抽芯機構(gòu)的關(guān)鍵零件。它決定了抽芯力與抽芯距的大小，其設(shè)計主要包括斜導(dǎo)柱形狀、尺寸及傾角大小。1.斜導(dǎo)柱截面形狀：常見的斜導(dǎo)柱進面形狀有圓形和矩形，圓形截面加工方便，裝配容易，應(yīng)用較廣；矩形截面在相同截面條件下，具有較大的斷面系數(shù)，能承受較大的彎矩，雖然加工較難，裝配不便，但在實際生產(chǎn)中仍有使用，此設(shè)計選擇圓柱形截面。2.斜導(dǎo)柱斜角的確定：斜導(dǎo)柱的斜角是斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)的一個主要參數(shù)。它的大小涉及導(dǎo)開模力、斜導(dǎo)柱所受的彎曲力、滑塊實際抽芯力以及開模行程等的小，其關(guān)系如下：式中： 斜導(dǎo)柱所受的彎曲力； 斜導(dǎo)柱所用于滑塊的正壓力，它等于斜導(dǎo)柱所受的彎曲力； 抽拔出側(cè)型芯所需要的抽芯力； 抽出側(cè)型芯所需要的開模力； 斜導(dǎo)柱的斜角。由以上式子可知，當(dāng)斜角增大時，要獲得相同的抽芯力，則斜導(dǎo)柱所受的彎曲力要增大，同時所需要的開模力也增大。因此，從希望斜導(dǎo)柱受力較小的角度考慮，斜角越小越好；但當(dāng)抽芯距為一定值時，斜角的減小，必然單質(zhì)斜導(dǎo)柱工作部分長度的增加及開模行程的加大，而開模行程受到注射機開模行程的限制，而且斜導(dǎo)柱工作長度的加長會降低斜導(dǎo)柱的剛性，所以綜合考慮，在生產(chǎn)中斜角一般采用1520，最大不超過25，此設(shè)計選取:183.斜導(dǎo)柱尺寸計算：直徑：斜導(dǎo)柱直徑主要受彎曲力的影響，由塑料成型工藝與模具設(shè)計P