1、1桶盖注塑成型工艺与模具设计绪 论1. 本课题及相关领域的国内现状及发展改革开放以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为 13%，1999 年我国模具工业产值为 245 亿，至 2000 年我国模具总产值预计为 260-270 亿元，其中塑料模约占30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模
2、具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星 I.K 模具有限公司制造的多腔VCD 和 DVD 齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。2. 未来我国塑料模具的主要发展方向1）.提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。 2）.在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。CAD
3、/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件；基于网络的 CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型 CAD/CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM 软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D 分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 3）.推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以
4、广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件2的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。 4）开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。 5）.提高塑料模标准化水平和标准件
5、的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种。6）.应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。 7）.研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。3任务来源
6、及设计目的意义1 设计任务来源设计题目：桶 盖材 料：LDPE生产批量：大批量生产技术要求：未注圆角 R0.5所有尺寸公差按 SJ1372-78 的 4 级精度图 1.12 设计目的及意义 本设计题目为普通零件桶盖，但对做毕业设计的毕业生有很大的设计意义，本设计概括了桶盖塑料零件的设计要求、内容及方向。通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者注塑模设计的基础，为设计更复杂的注塑模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。本次设计为即将走进工作岗位的应届毕业生综合能力的深刻考察，全面地锻炼了应届毕业生的实践动手等综合能力。4第 1 章 模塑工艺规程编制1.1 塑件的工艺性分析1.1.1 塑件的原材料分
7、析本 塑 件 的 材 料 是 低 密 度 聚 乙 烯 ， 属 于 热 塑 性 塑 料 ,从 使 用 性 能 上 看 : 低 密度 聚 乙 烯 由 于 含 有 较 高 的 分 子 量 、 密 度 及 结 晶 度 ， 因 此 质 地 坚 硬 、 耐 寒 性 能 良好 ， 在 -70 时 还 保 持 柔 软 。 化 学 稳 定 性 很 高 ， 能 耐 酸 碱 及 有 机 溶 剂 。 吸 水 性极 小 ， 有 很 突 出 的 电 气 性 能 和 良 好 的 耐 辐 射 性 ， 用 火 焰 喷 涂 法 或 静 电 喷 涂 法 涂于 金 属 表 面 ， 可 以 达 到 减 摩 和 防 腐 蚀 的 目 的
8、。 缺 点 是 力 学 强 度 不 高 ， 热 变 形 温度 很 低 ， 故 不 能 承 受 较 高 的 载 荷 。从成型性能上看:该材料流动性好,吸湿性小,吸水率小于 0.01%,因此可不考虑干燥,但由于其收缩率很大以及其在相互垂直的两个方向的收缩率差异更显著,易引起制品翘曲等缺陷。又由于收缩率还和制品厚度有关,应严格控制制品壁厚差异,以保证成型质量。1.1.2 塑件的结构和尺寸、精度、及表面质量分析 结构分析。从塑料建零件图上看，该零件总体形状唯异型状，其中球形曲面以及提手部位形状构成该零件主要特征，盖的内侧有三处内侧凹，这就要模具设计时必须设置测向抽芯机构。另外要想同时成型球形曲面以及提
9、手部位，就必须把型芯设计成组合式。由此可见本制品属于较为复杂的类型。 尺寸精度分析由于该塑件为普通的生活用品,还是收缩绿很大的塑件,其尺寸精度要求并不很高,多为自由精度尺寸。由于150 要与桶口配合,自然为相对较为重要的尺寸,可取中级水平精度 。而其他几个尺寸相对而言则为次要尺寸,尺寸精度按自0152由精度等级看待。由此可见本塑件尺寸精度不高,对应模具工作零件的加工尺寸很容易得到保证。从塑件壁厚上看:提手截面与桶盖壁厚尺寸有很大差异。根据有关资料查寻可5知 PE 最小壁厚为 0.6mm。本例采用经验推荐值 1.6mm,又因为了保证成型质量,应控制制品壁厚差异在 20%以内,又为了增强提手部位与
10、盖体的连接强度,可取提手截面长度 20mm。 表面质量分析该零件的表面除了要求没有缺陷、毛刺、还有提手部分表面要求相对光滑,以保证制件使用时便于提拿,其他的并无特别的表面质量要求,因此比较容易实现。综合分析,由以上可知,注塑成型时只要工艺参数控制好的情况下,零件的成型要求可以得到保证。1.2 塑件体积和质量的计算计算制品重量和体积的目的是为了选择注塑设备和确定成型总体方案。由于本塑件制品结构外形比较复杂,要想计算其体积和质量,必须采用分割计算的方法对其进行分析计算。本例把制品分为三个部分如图 1.2 中的 I、II、III。1.2.1 计算塑件的体积查有关手册获低密度聚乙烯的密度 。30.92
11、51/gm 球形空间部分根据球缺公式： 。(/3)Vrh确定公式中有关参数：H=25mm 壁厚 t=1.6mm R=60mm h=23.4mm =61.6mmR22(/3)(/)IVHR=14793.6m 桶提手部分根据公式： IS公式中参数: =160 L=150+2h820(8)S40960IV3m 桶体部分根据公式: 2()/4IDdH公式中参数:D=150mm d=146.8mm H=23.4mm17454.9 IV3m则可知塑件总体积为:6V= + + =73208.5IVI 3m图 1.21.2.2 计算塑件的质量由公式 可获: W=73208.5 =67.72gWV30.9251
12、1.2.3 拟选注塑设备在本例中根据塑件的质量以及 LDPE 在熔融状态下的密度 等参数来拟选注7塑机。查有关手册获体积膨胀率的校正系数 c 取 0.85 =0.85 =0.c30.9251。30.78613/gm先求成型本塑件所需的最大注塑量,因本例中浇注系统所占的质量未知,这样就得修正塑件质量值。本例取修正值为 W=70g 则最大注塑量为:gmaxRMWmax/70/.812.5RaV=112.5/0.786 =143.12ax/ 3/m3c依据 的原则拟选 XS-ZY-250 型注塑机,另外考虑到塑件的结构外max形尺寸拟采用一模一件的模具结构。1.3 塑件注塑工艺参数的确定查找中国模具
13、设计大典卷二和参考工厂实际应用的情况，LDPE 的成型工艺参数可作如下选择。试模时，可根据实际情况作适当调整。注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度： 后段温度 选用 160；1t中段温度 2前段温度 选用 200；3t喷嘴温度：选用 160；注塑压力：选用 109MPa；注塑时间：选用 5s；保 压：选用 72MPa；保压时间：选用 20s；冷却时间：选用 30s。成型周期：选用 55s 模具温度：选用 308第 2 章 注塑模的结构设计注塑模结构设计主要包括：模具型腔数目的确定、分型面选择及型腔的排列方式和冷却水道布局以及浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、
14、推出机构的设计、导向定位系统的设计、机械设计结构设计、排气系统设计等内容。2.1 型腔数目的确定确定型腔数目的因素有技术参数和经济指标。其中技术参数包括锁模力、塑化能力、最大和最小注塑量、模板尺寸、制品尺寸精度和流变参数等。这些因素综合影响了模具型腔数目的确定,本例根据制件的具体结构特点结合这些因素综合考虑.由于制件结构比较复杂而且壁厚相差很大,各部分的成型工艺有很大差异,要想保障制品成型的质量,就必须严格控制制品整体综合成型工艺。本制品从尺寸上看是中型制件;由于结构的特殊性质,即使制品精度要求不高 ,然而综合考虑侧向抽芯以及制件脱模等因素,不得不选择一模一腔。如果选择一模具多腔,不但很难保障
15、制品的成型质量,而且还大大提高了模具结构的复杂度、增大模具的制造加工成本。综合来看本例采用一模一腔较为合适。2.2 制品在模具中的位置的确定制品在模具中的位置，直接影响到模具结构的复杂程度、模具分型面的确定、浇口的设置、制品的尺寸精度和质量等。因此，开始制定模具方案时，首先必须正确考虑制品在其中的位置；然后再考虑具体生产条件(包括模具制造的)、生产批量所需的机械化和自动化程度等其它设计问题。2.2.1 制品在模具中的位置确立的原则9制品在模具中的位置确立的基本原则：制品或制品组件(含嵌件)的正视图，应相对于注塑机的轴线对称分布，以便于成型；制品的方位应便于脱模，注塑模塑时，开模后制品应留在动模
16、部分，这样便于利用成型设备脱模；当用模具的互相垂直的活动成型零件成型孔、槽、凸台时，制品的位置应着眼于使成型零件的水平位移最简便，使抽芯操作方便；最后制品位置的选定，应结合浇注系统的浇口部位、冷却系统和加热系统的布置，以及制品的商品外观要求等综合考虑。2.2.2 制品在模具中的位置的确立依据上述放置制品的原则,本制品根据其成型特点确定为附录模具总装图中所示的位置。2.3 分型面的形式以及位置选择模具设计开始的关键一步，就是选择分型面的位置。分型面的选择受塑件形状、壁厚、成型方法、后处理工序、塑件外观、塑件尺寸精度、塑件脱模方法，模具类型、型腔数目、模具排气、嵌件、浇口位置与形式以及成的型机的结
17、构等影响。2.3.1 分型面的形式选择结合模具的结构特点以及防止熔料从分型面溅出而形成飞边的角度来分析本副模具分型面形式的选取。本模具的主分型面拟采用水平分型面形式，然而除了主分型面外，由于本制件的成型结构较为特殊，况且模具结构存在内外抽芯结构，为便于制件从固定成型芯和活动成型芯上脱模，同时为了使模具中连杆机械机构的准确运行，就必须设置辅助分型面。2.3.2 分型面的位置选择选择分型面的原则是：脱出塑件方便、模具结构简单、型腔排气顺利、确保塑件质量、无损塑件外观、设备利用合理，根据此原则以及本塑件的成型要求来选择分型面。10图 2.1该塑件为提桶盖，表面质量并无特殊要求，由于提手部位是经常与人
18、们接触的部位，且提手截面为圆弧过渡式的异形状，而且厚度为制品中最大的部位，综合这些因素，则可考虑主分型面的位置如图 2.1 选择。另外辅助分型面的位置可参考附录模具总装图的分型面 A 以及分型面 C 所示的位置。总之，该三个分型面的上述选择既可降低模具结构的复杂程度，又能减少模具加工难度，保证制品的顺利脱模，故选择了这种位置方式。2.4 排气系统设计 注塑模的排气是模具设计中不可忽视的一个问题，排气的优差关系到制品的成型质量的高低。这是因为制件气孔、组织疏松、空洞等缺陷都是因为排气不畅，使模具积存气体，产生气泡引起的。因此可以看出排气系统在模具设计中的重要性。注塑模的排气方式有多种方式，主要以
19、排气槽排气、分型面排气以及拼镶件缝隙排气等排气方式。由于本模具采用镶拼式型腔、型芯结构，则可以利用拼镶件的缝隙排气，又结合多分型面的特点，也可以利用分型面排气。两种排气方式的选择足可以保证制品的成型质量。而就不用考虑开设排气槽排气的排气方式了。2.5 浇注系统的设计与计算浇注系统在模具中占有非常重要的地位，它的设计合理与否直接对制品的成型起到决定的作用。这就要求模具设计者除了研究模具结构和加工技术之外，还必须对成型技术有较为深刻的理解。这样才能使模具制造技术与成型工艺有机地结合在一起，生产出既经济又高质量的产品。2.5.1 浇注系统的设计原则11浇注系统的设计原则为首先要排气良好，能顺利地引导
20、熔融塑料填充到型腔的各个深度，不产生涡流和紊流，并能使型腔内的气体顺利排出；在满足成型和排气良好的前提下，要选取短的流程来充填型腔，且应尽量减少弯折，以降低压力损失，缩短填充时间。应尽量避免熔融塑料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，防止型芯弯曲变形或嵌件移位；浇口位置和形式应结合塑件形状考虑，做到整修方便并无损塑件的外观和使用；另外浇注系统的断面积和长度应尽量取小值，以减少浇注系统占用的塑料量，从而减少回收料。2.5.2 直浇口式主流道的选择与设计结合本模具的结构特点以及制件材料和结构特点，对浇注系统的设计方式进行分析选择。在浇注系统的设计中，由于本副模具，采取的是一模一腔的形式，所以可不考虑
21、分流道的设计。在设计中浇口形式的选择突出整个浇注系统的特点。分析和研讨各种形式浇口的特点和应用范围，本例拟选用直浇口式浇注系统，这是因为直浇口式一般用于加工热敏性及高黏度材料，成型高质量的大、薄型制品，且用于一模一腔的模具中能够达到流程短、充模快、成型迅速等原则的设计要求。2.5.2.1 主流道设计依据模具设计有关手册查获 XS-ZY-250 型注塑机喷嘴的有关尺寸参数：喷嘴前端孔径 = 4mmod喷嘴前球面半径 =18mm0R依据模具主流道与喷嘴的关系取主流道球面半径 R= +（12 ）mm小端直径 d= +（0.51）mmod由此可取主流道球面半径 R=19mm，取主流道小端直径为 4.5
22、mm。依据主浇口的以往设计实践经验，在其长度大于 30mm 时候，大端直径可取经验值 D=9mm。则直浇道设计草图如图 2.2 所示：12图 2.22.5.2 .2 直浇口式主流道衬套设计为防止衬套在塑料熔体反压力作用而推出定模，选用 B 型衬套，其结构草图如图 2.3 所示，其中具体尺寸查有关手册并结合本副模具设计特点来确定，具体如下：图 2.32.5.2.3 直浇口式主流道定位环设计直浇口式主流道定位环设计可选择如下图 2.4 所示,其所示尺寸将分别与注塑机定位孔和定模上定位孔相配合。13图 2.42.6 侧抽芯机构设计与计算本例塑件侧壁有三处内侧凹，它们均垂直于脱模方向，又因为塑件为薄壁
23、件以及没有足够的弹性变形空间而无法利用强制脱模完成内抽芯，因此必须设置侧向抽芯机构来完成抽芯。又由于塑件结构限制，不能利用斜导柱抽芯机构完成。总之本例利用斜滑块内抽芯机构完成内抽芯。其利用开设着导滑槽的滑块与在固定型芯协作来完成抽芯动作。此抽芯机构抽芯动作与塑件的脱出同时进行，而且斜滑块的刚性大，倾斜角可比斜导柱的倾斜角大，通常不超过 30，斜滑块的顶出高度一般不超过导滑长度的为 2/3 以免影响使用的可靠性。2.6.1 侧抽芯机构设计的参数计算 确定抽芯距临界抽芯距可参照图 2.5 来确定 。 临界抽芯距的计算公式 ： ()sineSRr10.86设计抽芯距：S= +（1-2）eS=12.8
24、6mm14图 2.5 抽芯力计算抽芯力的计算可按以下公式确定：(cosin)cFChp公式参数确定：侧型芯成型部分截面周长 C=158mm侧型芯成型高度 h=0.8mm塑件对单位面积上的包紧力，取值范围 812Mpa，本例取大约数值 10Mpa摩擦系数 取 0.2脱模斜度 =0.5o则抽芯力 =251.6NcF 滑块倾斜角度本例取滑块倾斜角度为 。20o 滑块和导滑槽设计2.6.2 滑块的结构设计 滑块的设计形式本副模具侧向抽芯机构主要是为了成型制件的内侧凹，由于制件内侧凹很浅，且抽芯距很小，滑块活动空间不大等限制，滑块外形尺寸很小，另外考虑到滑块成型部分强度以及运动因素，就把滑块设计成整体形
25、式，其结构可参考上图 7。其工作成型部分尺寸在以后章节详细确定。 滑块的导滑方式本副模具导滑方式，是在主型芯上开设导滑槽。为了使导滑紧凑，不溢料，滑块与型芯导滑槽的加工精度必须很高，且装配紧密，滑动灵活。须要采用配磨、配研的装配方法。2.7 模具加热与冷却系统的设计本制品在注塑成型时不要求有很高的模温，因而在模具上可不考虑开设加热系统。由于塑件体积比较大，熔料流动区域大，且各部分料流不均匀，因此需要开设冷却系统。以下是其的设计计算：设定模具平均工作温度为 ，用 的常温水作为模具冷却介质。40oC2o152.7.1 冷却系统设计的参数计算 塑料传给模具的热量公式： Q=nmq 公式参数确定： 其
26、中比热容 查手册获 2.31kj/kg.K。10()pmqCqpC熔体充模温度取 ，6o脱模温度取 ，3熔融潜热 查手册得 468kj/kgmq则得 Q=768.3kj/kg n =3600/T n=65 次m =0.07kg（前定）总之，q 的值可得为 3495.7kj/kg 冷却水带走的热量计算=95%Q=3320.9kj/kgMQ 热传导面积的计算总计算公式： /3.6MmAQh公式中参数确定：进出模温度差 取 。15冷却水热传导系数 由公式 确定。mh0.87.132041(.5)/mmVd此公式中的参数冷却水道直径查手册和取经验推荐值 8mm，且冷却水流速取1.66m/s。冷却水的平
27、均温度 取 20。m则从而可知 为 3147.3 。h2/wk由以上综合可得到 =19539.9 。MA2 冷却水管总长度计算由公式 确定： =1777.4mm。/mLdL162.7.2 冷却水道的布置冷却水道的位置取决于制件的形状和不同的壁厚。原则上：冷却水道应设置在塑料向模具热传导困难的地方，根据冷却系统的设计原则，冷却水道应围绕模具所成型的制品，且尽量排列均匀一致。由于模具采用拼镶结构，且制品成型在所镶入的镶件上，在大多数模具中，因镶件尺寸尺寸原因不易加工冷却水道，可以采用冷却水道包围镶件的方法。则如图 2.6 所示的布置方式：图 2.6另外两处冷却管道布置在定模板和定模推板上，在模板上
28、的水道分布方式可参照后章节的模板零件图。2.8 脱模机构的设计与计算脱模机构是本副模具设计的难点，由于制品结构复杂，要保证制品的顺利脱模，就必须设计合理的的脱模机构。对于本副模具由于制件提手部位结构特点，不得不考虑用两瓣式活动型芯在连杆的驱动下完成脱模。另外为了使定模部分主型芯上的制件顺利脱模，本副模具采用拉钩脱件板定模顶出机构。定模顶出系统在成型过程中，必须严格控制其开模行程，否则当开模行程过大时，会拉断联接动模与定模顶出装置的拉杆。当采用定模顶出系统时，为避免由于主流道过长所造成废料比例增加的问题以及减少在成型过程中的压力损失，可采用以加长喷嘴深入到模具中去的办法，以减小主流道的长度。本例
29、就应用到了这一点。2.8.1 拉钩脱件板定模顶出机构设计 脱模力的计算为了简化运算，暂不考虑主型芯上滑动镶块的作用，可对本塑件进行受力分析。参照图 2.7 所视受力平衡坐标系，列平衡方程。0xF sincostbF17方程中参数表示： 为脱模力， 为包紧力，F 为摩擦力， 为脱模斜度tFb = 。 为摩擦系数0.5o其中 b(cosin)tb另外 bFApit摩擦系数 取 0.2，包容面积 A=10791.7 ， 单位面积包紧力 p 取2m10Mpa。由上述可利用公式 获得 =20643.7N。(cosin)tptF图 2.7 推件板厚度确定推件板厚度可以利用公式 来确定。30.54/ttLF
30、EB查手册推件板变形量 取 0.12mm, E 弹性模量 。因为用摆钩装置52.10Mpa驱动推件板则取 为 450mm,另外 B 取 400mm。0L综上所述可知,推件板厚度 t=30.8mm。 拉钩脱件板定模顶出机构工作行程拟订拉钩脱件板定模顶出机构工作行程,必须达到塑件顺利脱离主型芯,并顺利同时完成内抽芯,还要保证主浇道能够顺利自动脱落.然而要想达到它们协调成功完成,就必须准确定出开模行程.我们根据主浇道长度以及塑件总高度,初步拟订开模形成为 80mm,以后根据模具整体动作协作,进行调整。另外拉钩脱件板定模顶出机构结构形式可参照模具装配总图所示。182.8.2 楔柱连杆协作分模机构设计本
31、模具分模脱件的另一典型特征就是利用了楔柱连杆协作分模机构。这种机构驱动活动两瓣活动型芯转动进行横向分模抽芯.本机构在弹簧的驱使下模具首先分型时后移楔柱,给连杆与两瓣活动型芯以运行空间 ,使两瓣活动型芯绕转轴向两侧外摆动完成横向分模抽芯。楔柱连杆协作分模机构的工作行程受多种综合因素影响,也很难精确确定。其中连杆在模具开模方向上的距离 L 是该机构的最关键参数。要求两瓣活动型芯随开模方向运动的同时能够保证两瓣活动型芯的各瓣块能够顺利脱离球型曲面空间且使提手部位准确完成分模。其距离 L 可根据两瓣活动型芯动作示意图 2.8 确定。看图解析如下：两瓣活动型芯开模方向上的临界运动距离 两瓣活动型芯横向抽
32、芯的临界距离 b图 2.8另外有以下关系式：=R-h Lb= Rsin h=Rcos其中公式中 活动瓣块型芯可在多次模拟实验的情况下确定大约值为 。半61o径 R 为 活动瓣块型芯工作公称尺寸 62.9mm。由以上可知 h=30.5mm b=55.01mm=32.4mmL19则 L 取值大约为 35mm。而对于模具 A 分型面的开模行程要比连杆开模方向上的运动距离 L 要稍微增大些，使之与限位拉杆的限位距离相符合。可去开模行程 为 42mm。3H另外楔柱的锁紧作用也是非常重要的，其还起到定位作用。对保证制品成型的质量以及不产生缺陷有很大的意义。所以对楔柱圆锥形状头部以及瓣块型芯上与之相照应的锥
33、形孔的形状尺寸也有特别要求。详细参照它们零件图中所确定的尺寸要求。 2.9 导向定位系统以及其他零件的设计对合导向机构的功能是保证动、定模部分能够准确对合。使加工在动模和定模上的成型表面在模具闭合后形成形状和尺寸准确的腔体，从而保证塑件形状、壁厚和尺寸的准确。导柱对合导向在注塑模中应用最普遍，结合本例的模具总体尺寸以及成型要求，拟采用四导柱布局的导柱对合导向机构进行导向定位。另外为了保证模具成型精度，采用两套四导柱对合导向机构。在本副模具中定距拉杆的作用也很关键，以下也将对它的选用说明。2.9.1 导柱设计根据导柱配合直径 d 与模板外形尺寸关系和查以往经验值，选 d=35的标准直形导柱为动模
34、推件板导柱。其标准参数值为 d= ， 0.2530.181230.24D0.18S结合本模具上模部分的高度，选 ， 。其材料选为 T8A。0.56L1.025L另外选 d=40mm 的直导柱做为整个模具的导向系统，其结构图可参照模具总装图所示，其尺寸参数为 d= ， 为了便于固定0.2540.18124d0.24D取 S=85，结合模具总高度选择 L=315。其结构如下图 2.9：20图 2.9 2.9.2 导套设计为配合动模推件板导柱，选择标准导套。其结构与尺寸查有关手册确定如下：本例选择带肩导套 I 型。如图 2.10 图 2.10其标准参数值为 0.253d0.18124d0.5274d
35、0.248D R=1.5 0.231d0.18S .02L为了与模具整体导柱配合完成的上下模导向精确，选择与 d= 40导柱配合的几节导套共同参数为 各节导套长0.254d0.311d0.527d度根据模板厚度选择标准值分别为： ， ， ，.012L1.02L1.0328L。1.0428L21由于本副模具采用的是定模具顶出机构，定模部分的推件板以及垫板都在开模时需要导柱的导向作用，因此需要为 d=32导柱的设计中间导套。其与导柱配合直径尺寸与上述导套尺寸一致，其长度与推件板和垫板厚度总和一致，在此就不再赘述。本副模具是把起整体导向作用的导柱的布局方式选用四根直径相同对称布置方式，以及结合为定模
36、具顶出机构起导向作用的两小导柱的对称分布来构成模具导向系统的整体布局。详细位置尺寸和结构形式可参照动模板零件图中所示。2.9.3 限位拉杆的设计与选用限位拉杆的设计草图如图 2.11，限位拉杆的长度可根据模板的厚度和确定，另外限位距离要根据开模行程而定。本模具动定模上限位拉杆长度分别初定为125mm 和 158mm。直径 d 取 32mm，D 取 40mm。图 2.112.9.4 弹簧的选用本副模具中利用了弹簧作用进行了首先分模，根据弹簧在模具中受到的冲击次数的大约值，可估算其冲击次数约在 次之间，且根据与其配合作用限3510位拉杆的直径，拟选中径 为 38mm 的标准弹簧。其其他的标准参数：
37、2D弹簧丝直径 d=4.5mm 节距 t=12.91mm 最大工作负荷 =449.36N nP最大工作负荷下单圈变形 =6.013mm。nf2.10 成型零件结构设计本副模具工作零件结构都比较复杂，依据制品的成型要求，把本模具工作零件分为瓣状型芯、主型芯和动模镶件。 动模镶件的设计22考虑到加工的难易程度以及材料的利用等因素，本副模具凹模采用镶嵌式结构其结构形式。其结构形式如附件动模镶件零件图 03。 凸模设计本副模具中瓣状型芯、 主型芯 、小型芯以及滑块型芯机构都属于模具凸模类零件。其中瓣状型芯的结构较为复杂，有一定的加工难度。另外滑块型芯与主型芯导滑槽由于有很高的配合要求，对它们的加工精度
38、的保证，也是很关键的问题。它们的结构尺寸可分别参照附件零件图 02、03、04。第 3 章 模具设计的有关计算和注塑机参数校核3.1 模具设计的相关计算本副模具中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。查有关设计手册获得低密度聚乙烯的收缩率为 S=1.5%-5%，因此平均收缩率为 =（1.5+5）%/2=3.5% 。根据成型零件尺寸与塑件尺寸精度的关系，模具cpS制造公差取 。/8/3z3.1.1 型芯和型腔工作尺寸计算型芯和型腔工作尺寸的计算过程见下表 3.1。类 别序号 模具零件名称塑件尺寸计算公式 工作零件尺寸0.2615R 0.815320
39、 0.846.30 0.2.25R 0(%3/)zMscpLS.6510.6 0.24型腔计算01动模镶块 .8 .7230(%2/3)zMscpHS型芯01 1.206R/4zscpL 0.4629.20 0.81.5 .65型腔计算02两瓣型芯.30 0(%3/4)zMscpLS0.2型腔03 01.26R 0(3/4)zMscpLS0.462704.8%/zscp0.67153.6023 0(2/)zMscpHS0.24主型芯 0.4 /2()zscpL0.130.1450%3/4zMscpS0.4527小型芯0.46 0(2/)zscpH0.10.14582l 0.59.3 .240.
40、 0(%3/)zMscpLS0.13型 芯计算02滑块型芯0.8 2zsH0.183.1.2 型腔侧壁厚度和底板厚度计算24 动模镶件侧壁厚度和底板厚度计算动模镶件型腔为整体式圆形型腔，根据整体式型腔壁厚计算公式，求型腔壁厚：公式： (/2)1cpmtr公式中参数说明：模腔压力 可取（0.20.4） ，则 =45Mpa；动模镶件ipm选用材料 45 钢，其 =160Mpa。则由以上可知计算结果： =35.3。p ct根据底板厚度计算公式 可计算出底板厚度为 34.4。考虑2(3/4hmptr到模具中还要安装其他零部件，故由此可确定动模镶件的外形尺寸为 210mm 动模镶件成型提手部位侧壁厚度计
41、算由上述公式 得成型提手部位侧壁厚度 为 6.5mm，圆(/2)1cpmtrct整为 10mm。总之，其具体结构尺寸可参查附件模具动模镶件零件图 01。3.2 模具闭合高度的确定3.2.1 模具支撑与固定零件设计由前述各机构活动空间尺寸参数以及模具工作零件的设计完成，模具支撑与固定零件设计就可以加以确定了。结合以往工作经验数据，可选择标准模板选择材料为 Q235 钢。在保证模具中楔柱连杆协作分模机40580m构工作顺利的同时，可确定模具定模固定板厚度 =63，另外动定模模座板厚6H度确定的原则是：一是要满足结构装配需要，二是要满足强度等需求，即在加工和工作时不变形（锁模时受压，开模时受拉） 。
42、可根据理论按开模受拉时螺钉四周受剪，机床压板同螺钉对模板对拉造成弯曲进行强度计算。一般按经验进行选取，显然模板的面积越大取得越厚，本例按以往经验取定模座板 =40，动模1H座板 =25 其中它们的外形尺寸 BL 为 435450，而其他各模板的外形7H尺寸 BL 为 400450。再定模垫25板 =20，以及定模推件板 =30（已定） ，根据工作零件的安装和装配要 2H3H选标准模板厚度取动模板 =80 ，在满足楔柱连杆协作分模机构顺利工作下4取动模垫板 =80。模板的具体结构尺寸特征以及公差精度要求，可参照附件5模具零件图 04、05。另外固定零件可根据模具外形尺寸选取，选用标准螺栓。3.2
43、.2 模具闭合高度的确定由以上可知模具闭合高度可确定为： H= + + + + + +1H2345H67=40+20+30+80+80+63+25=3383.3 注塑机参数校核由以上可知，本副模具的外形尺寸为 。XS-ZY-250 型435038mm注塑机的模板最大安装尺寸为 448370，故能满足模具的安装要求。由上节计算模具的闭合高度 H=338，XS-ZY-250 型注塑机所允许模具的最小厚度 =200，最大厚度 =350，可以看出模具满足安装条件。 minHmaxHinmax由前些章节可确定模具的开模行程。由前面章节可确定制件与直浇道的总长度 为 80，A 分型面开模行程 为 42，而
44、 B 分型面开模行程 可拟定为1 3 2H35。而 XS-ZY-250 型注塑机的最大开模行程 S=500。123(510)SHm:=80+35+40+10=165另外，由于侧分型抽芯距很小，不会对模具行程影响很大，因此注塑机的开模行程足够大。综上所述，XS-ZY-250 型注塑机能满足使用要求，因此可以采用。26第 4 章 模具总装图和非标准零件工作图的绘制模具总装草图、模具总装配图和非标准零件工作图参考附件。本模具的工作原理：模具安装在注塑机上，定模部分固定在注塑机的定模板上，动模固定在注塑机的动模板上。合模后，注塑机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔，经保压，冷却后塑件成型。开模时动模部分随动
45、板一起运动，在弹簧5的作用下， A分型面首先被打开，楔柱43脱离锁紧状态，当弹动L距离后，连杆26便带动型芯07(24)以轴25为中心转动完成球面和提手抽芯。当限位拉杆4受阻时，即使B分型面分型，当摆钩37接触拨块36后，迫使C面分型，此时定模推板12托住制品，使其脱离型27芯20，与此同时迫使型芯20沿着滑块13上的斜滑槽滑动并完成内侧抽芯。当限位拉杆15对定模推板12限位后，C面开距不再增大，继续开模将使摆钩37被强行脱开拨块36，使B面开距增大，完成全部开模过程，从中取出制件以及浇口。第 5 章编写主要工作零件加工工艺规程在此仅对模具典型成型零件主型芯和动的加工工艺进行分析。5.1 主型
46、芯的加工工艺主型芯的加工工艺过程如下表 5-1：表 5-1 型芯的加工工艺过程序号工艺名称 工 艺 内 容01 下料 锯取 160160200方形块料锻压，并进行锻后退火处理。2802 铣床加工 粗铣方坯料为圆形，留加工余量为 0.5粗铣阶梯圆轴保证直径分别达到 和 。156803 划线加工孔 在端面上划线，并钻床加工 的型芯孔和主流道的线切割工艺孔04 线切割加工 线切割加工主流道。05 数控铣加工 用数控铣床加工型芯的外轮廓以及阶梯型孔。06 钻孔、攻螺纹 加工固定型芯的螺孔。07 热处理 对工件进行淬火、回火，并检查硬度达到 62HRC。08 抛光 对型芯，型腔进行抛光处理，使其达到精度
47、要求。5.2 动模板的加工工艺动模板的加工工艺过程如下表 5-1：表 5-2 动模板加工工艺过程序号 工序名称 工序内容1 下料 标准模板规格 450mm400mm80mm2 热处理 热处理后硬度达到 3235HRC3 平磨 留 0.6mm 余量上下面平行度 0.01mm294 坐标镗 镗导套孔留 0.30.5mm。4M20 孔定位5 钳工划线 划线型腔孔6 铣加工 铣型腔孔至图7 钳工 为导套孔倒角8 热处理 淬火、回火 保证 4550HRC9 坐标磨 磨导柱孔，型腔孔至图10 抛光 抛光处理如型腔孔11 表面处理 表面镀铬第 6 章 模具的装配与验收塑料模的装配顺序有两种方式：一是当动、定
48、模在合模后有正确配合要求，易于对中时，以其主要工作零件如型芯、型腔和镶件等作为装配基准，再加工装配导柱、导套。另一种是当塑料件结构形状使型芯、型腔在合模后难找正或者模具设有斜滑块机构时，把事先装好的导柱、导套、作为模具的装配基准进行装配。结合本副模具的设计特点，采用第二种方式比较合适。模具装配的过程如下： 装配前按图检验主要工作零件以及其他零件的尺寸。 镗导柱、导套孔，将定模、垫板、推件板和动模叠合在一起，使分模面30紧密接触并夹紧，镗导柱、导套孔，在孔内压入工艺定位销后加工模板的侧面作为垂直基准。 加工动定模组合，以上述垂直基准来确定模板上主型芯和镶件的实际位置，并以此为基准来铣各模板圆形阶梯孔以及通孔。 按照上述方式镗动模部分的动模垫板和固定板上的导柱、导套孔，以及确定镶套的位置，并铣削加工模板型孔。 压入导柱、导套。在模具各模板上分别压入导柱、导套，使导向可靠，滑动灵活。 装配型芯。首先将定模座、定模垫板和推件板合拢，把主型芯和三个滑块配合后一起放入定模垫
