方形線圈骨架模具設計與分析【畢業(yè)設計】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　方形線圈骨架模具設計與分析</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 機械設計制造及其自動化

2、 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘　要</b></p>

3、<p>　　摘要：注塑模具是目前所有塑料模具中使用最廣泛的模具之一，能夠成型復雜、高精度的塑料制品。本文介紹了注塑模具的特點及發(fā)展趨勢，并對方形線圈骨架這種典型的塑件進行了模具設計與分析。本設計主要講述了以軟聚氯乙烯（SPVC）為材料的方形線圈骨架注塑模具的設計過程。此模具在設計時，充分考慮了生產(chǎn)批量，以提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本為主要宗旨。本產(chǎn)品為電動機繞線圈，形狀規(guī)則，內(nèi)空心，側有凹槽，其要求它具有耐光，耐化學腐蝕、耐磨

4、等特性。結合這些要求，材料選擇軟聚氯乙烯。根據(jù)計算出的體積與質(zhì)量，選擇SZ-100/60型號的注塑機注塑。由于塑件內(nèi)空心，側有凹槽，要求模具必須采用斜導柱側抽芯機構分型。經(jīng)過比較，采用斜導柱在定模，斜滑塊在動模的結構；整體斜楔定位，斜導柱側抽芯分型，推板推出工件的工作原理。通過對塑件的工藝分析，確定了注塑模具的結構、冷卻系統(tǒng)等。設計中對主要零件一一進行了設計。文中插入了非標準零件圖，以及模具結構圖。</p><p&g

5、t;　　關鍵詞：方形線圈骨架；模具設計；斜導柱；側抽芯。</p><p>　　Abstract：Injection mold is one of the most widely used molds in all plastic molds now，as it can shape complex，high precision plastic products．This paper describes the ch

6、aracteristics and development trend of injection molds，and design and analysis the mold of square coil skeleton as a typical plastic conducted．This paper mainly presents the design of injection mould for square coil skel

7、eton with the SPVC．When design this mould，it has considered the production batch to improve the production effi</p><p>　　Key words：Square coil skeleton；Mould design；Slanting column；Side core-pulling mechanis

8、m．</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　摘　要I</b></p><p><b>　　目　錄III</b></p><p><b>　　前言I</b></p><p><b>　

9、　1塑件分析1</b></p><p>　　1.1塑件工藝性分析1</p><p>　　1.2塑件批量2</p><p>　　1.3塑件質(zhì)量計算2</p><p>　　2注塑機的選擇4</p><p>　　2.1注塑機的概述4</p><p>　　2.2選擇

10、注塑機4</p><p>　　2.2.1理論注塑量4</p><p>　　2.2.2實際注塑量4</p><p>　　2.2.3注塑機的選擇5</p><p>　　3成型零部件的設計7</p><p>　　3.1成型零件的工作尺寸7</p><p>　　3.1.1型芯尺寸

11、7</p><p>　　3.1.2型腔尺寸7</p><p>　　3.1.3型腔壁厚8</p><p>　　4模具結構的設計10</p><p>　　4.1澆注系統(tǒng)10</p><p>　　4.1.1澆口套的選用10</p><p>　　4.1.2冷料穴的設計10<

12、;/p><p>　　4.1.3分流道的設計11</p><p>　　4.1.4分流道的布置12</p><p>　　4.1.5分流道設計要點12</p><p>　　4.1.6澆口的設計13</p><p>　　4.1.7澆口位置的選擇14</p><p>　　4.2模具結構草

13、圖16</p><p>　　4.3合模導向機構17</p><p>　　4.3.1導柱的選用18</p><p>　　4.3.2導套的選用18</p><p>　　4.3.3導柱與導套的配合18</p><p>　　4.3.4導柱的布置方式19</p><p>　　4.4

14、脫模機構19</p><p>　　4.5側向分型與抽芯機構20</p><p>　　4.5.1抽拔力的計算20</p><p>　　4.5.2抽芯距的計算20</p><p>　　4.5.3斜導柱的尺寸20</p><p>　　4.5.4斜導柱的安裝形式21</p><p>

15、;　　4.5.5斜滑塊與導滑槽22</p><p>　　4.5.6壓緊塊的設計22</p><p>　　4.5.7斜導柱的計算23</p><p>　　4.6溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)23</p><p>　　5注塑機參數(shù)的校核25</p><p>　　5.1最大注塑量的校核25</p><

16、;p>　　5.2注塑壓力的校核25</p><p>　　5.3鎖模力的校核25</p><p>　　5.4安裝部分尺寸的校核26</p><p>　　5.4.1噴嘴尺寸的校核26</p><p>　　5.4.2模具厚度的校核26</p><p>　　5.5開模行程與頂出機構的校核26<

17、;/p><p><b>　　6結語27</b></p><p><b>　　參考文獻28</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，塑料制品在工業(yè)及日常生活中

18、的使用越來越廣泛，因此對塑料模具設計人員的需求也在逐年增加。同時加強設計人員的先進設計思維，掌握較多先進加工技術以及加工工藝是非常必要的。作為模具模塊的學生，我們必須以鞏固自己的基礎理論知識為前提，為促進我國模具行業(yè)的發(fā)展而努力，為提高我國工業(yè)標準化水平而做出自己的貢獻。</p><p>　　畢業(yè)設計是大學四年最為重要的環(huán)節(jié)之一，同時它也是最后的一個關鍵教學環(huán)節(jié)。它是由學生過渡到生產(chǎn)的一步，由學校走向工廠的橋梁，

19、是我們第一次系統(tǒng)地把所學理論應用到實際生產(chǎn)中。</p><p>　　通過此次的畢業(yè)設計，對制造的各個環(huán)節(jié)有了更加深入的了解，從而培養(yǎng)和提高了設計的能力。</p><p>　　畢業(yè)設計的目的有兩個，第一個目的是讓我們掌握模具設計的基本技能，如繪圖，計算，查閱設計資料和手冊，熟悉國際標準和各種標準的能力，熟練運用CAD，Pro/E等軟件進行繪圖。第二個目的是了解和掌握模具設計與制造工藝，從而獨

20、立設計一般的塑料模具，為走出學校、走向社會打下基礎。</p><p>　　我設計的是一副斜導柱抽芯機構的模具。采用斜導柱在定模，斜滑塊在動模的結構 ；整體斜楔定位，斜導柱側抽芯分型，推板推出工件的工作原理。</p><p>　　但因本人經(jīng)驗不足，又加上時間倉促。因此難免存在一些錯誤，敬請各位老師批評和指正，以取得更大的進步。</p><p><b>　　塑

21、件分析</b></p><p><b>　　塑件工藝性分析</b></p><p>　　本產(chǎn)品為電動機繞線圈，在工程中，我們都知道要求選擇有良好絕緣性能的材料，具有此種性能的也較多，但此塑件選用軟聚氯乙烯（SPVC），因為這種材料還具有耐光性、耐化學腐蝕性和耐磨性。</p><p>　　以下圖1.1為塑料制品的實物圖：</p&

22、gt;<p>　　圖1.1　方形線圈骨架</p><p>　　根據(jù)實際測量，塑件尺寸如圖1.2所示：</p><p>　　圖1.2　方形線圈骨架尺寸</p><p><b>　　塑件批量</b></p><p>　　本產(chǎn)品在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用，因此作為常期生產(chǎn)的塑件，可以說其批量值是比較大的，屬于大批量生產(chǎn)

23、的塑件。故設計的模具要求有較高的效率，澆注系統(tǒng)要能自動脫模。</p><p><b>　　塑件質(zhì)量計算</b></p><p>　　塑件質(zhì)量的計算是為了選擇合理的注塑機，提高設備利用率，確定模具的型腔數(shù)目。因此，塑件質(zhì)量的計算為：</p><p>　　M塑件 = ρ×V塑件 　

24、 （1.1）</p><p>　　而　V塑件 = 2×[36×（402－142）－2×30×(10×40＋10×20)</p><p>　　=2×(50544－36000) </p><p><b>　　≈29.09cm3</b></p><

25、p>　　又查塑料模具設計手冊可知：ρ=1.35g/cm3</p><p>　　故：M塑件 = 29.09×1.35 ≈ 39.27g </p><p>　　又因：M澆道=ρV澆道=1.35×6200=8307mg≈8.3g </p><p>　　所以：M總= M塑件+M澆道=39.27+8.3=47.57g</p><

26、p><b>　　注塑機的選擇</b></p><p><b>　　注塑機的概述</b></p><p>　　注射機的類型和規(guī)格很多，分類方法各異，按結構型式可分為立式、臥式、直角式三類，國產(chǎn)臥式注射機已經(jīng)標準化和系列化。這三類不同結構形式的注射成型機各特點如下：</p><p>　　立式注射機的注射柱塞（或螺桿）垂直

27、裝設，鎖模裝置推動模板也沿垂直方向移動，這種注射成型機主要優(yōu)點是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動模上（下模）安放嵌件，嵌件不易傾斜或墜落。其缺點是制品自模具中頂出以后不能靠重力脫落，需人工取出，有礙于全自動操作，但附加機械手取產(chǎn)品后，也可以實現(xiàn)全自動操作，此類注射機注射量一般均在60克以下。</p><p>　　臥式注射機是目前使用最廣、產(chǎn)量最大的注射成型機，其注射柱塞或螺桿與合模運動均沿水平方向裝

28、設，并且多數(shù)在一條直線上（或相互平行）。優(yōu)點是機體較低，容易操縱和加料，制件頂出模具后可自動墜落，故能實現(xiàn)全自動操作，機床重心較低安裝穩(wěn)妥，一般大中型注射機均采用這種形式。缺點是模具安裝比較麻煩，嵌件放入模具有傾斜或落下的可能，機床占地面積較大。</p><p>　　直角式注射機的柱塞或螺桿與合模運動方向相互垂直，主要優(yōu)點是結構簡單，便于自制，適于單件生產(chǎn)中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制件，同時常利用開模時絲杠

29、的轉動來拖動螺紋型芯或型環(huán)旋轉，以便脫下塑件。缺點是機械傳動不能準確可靠控制注射、保壓壓力及鎖模力，模具受沖擊和振動較大。</p><p><b>　　選擇注塑機</b></p><p><b>　　理論注塑量</b></p><p>　　理論注塑量是指注塑機在對空注塑的條件下，注塑螺桿（或柱塞）作一次最大注塑行程時，注塑

30、裝置所能達到的最大注塑量。理論注塑量一般有兩種表示方法：一種規(guī)定以注塑軟聚氯乙烯（SPVC）（密度約為1.35g/cm3）的最大克數(shù)（g）為標準，稱之為理論注塑質(zhì)量；另一種規(guī)定以注塑塑料的最大容積（cm3）為標準，稱之為理論注塑容量。</p><p><b>　　實際注塑量</b></p><p>　　根據(jù)實際情況，注塑機的實際注塑量是理論注塑量的80％左右，即有：&

31、lt;/p><p>　　M S= a M1 （2.1）</p><p>　　V s = a V1 （2.2）</p><p>　　式中：M1——理論注塑質(zhì)量，g </p><p>　　V

32、1——理論注塑容量，cm3 </p><p>　　MS——實際注塑質(zhì)量，g </p><p>　　VS——實際注塑容量，cm3 </p><p>　　a ——注塑系數(shù)，一般取值為0.8</p><p>　　在注塑生產(chǎn)中，注塑機在每一個成型周期向模內(nèi)注入熔融塑料的容積或質(zhì)量稱為塑件的注塑量M，塑件的注塑量M必須小于或等于注塑機的實際注塑量。&l

33、t;/p><p>　　當實際注塑量以實際注塑容量VS表示時，如式（2.3）：</p><p>　　MS′= ρ′VS 　　 　　 （2.3）</p><p>　　式中：MS′——注塑密度為ρ時塑料的實際注塑質(zhì)量，g </p><p>　　ρ′——在塑化溫度和壓力下熔融塑料的密度，g/

34、cm3 </p><p>　　ρ′ = Cρ （2.4）</p><p>　　式中：ρ——注塑塑料在常溫下的密度，g/cm3 </p><p>　　C——塑化溫度和壓力下塑料密度變化的校正系數(shù)（對結晶型塑料，C=0.85；對非結晶型塑料C=0.93）</p>&l

35、t;p>　　當實際注塑量以實際注塑質(zhì)量MS表示時，有式（2.5）：</p><p>　　MS′=MS（ρ/ρps） （2.5）</p><p>　　式中：ρps——軟聚氯乙烯（SPVC）在常溫下的密度（約為1.35g/cm3）</p><p>　　所以，塑件注塑量M應滿足式（2.6

36、）：</p><p>　　MS′≥M = nMZ + MJ （2.6）</p><p>　　式中：n ——型腔個數(shù)</p><p>　　MZ——每個塑件的質(zhì)量，g </p><p>　　MJ——澆注系統(tǒng)及飛邊的質(zhì)量，g </p><p><

37、b>　　注塑機的選擇</b></p><p>　　根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量查相關手冊選定注塑機型號為：SZ-100/60。</p><p>　　注塑機的相關參數(shù)如下表：</p><p>　　表2.1　SZ-100/60注塑機主要技術參數(shù)</p><p><b>　　成型零部件的設計</b></p&

38、gt;<p><b>　　成型零件的工作尺寸</b></p><p>　　根據(jù)塑件圖可知，方形線圈骨架外形尺寸無精度要求，只是塑件本身就要求達到IT8級的精度，它屬于一般精度要求。故主要計算相對于固定型芯和斜滑塊組合而成的型腔尺寸，其余型芯與型腔的尺寸則直接按產(chǎn)品尺寸。</p><p><b>　　型芯尺寸</b></p>

39、;<p>　　型芯徑向尺寸的計算（按平均收縮率計算型芯的徑向尺寸）：</p><p>　　經(jīng)查《塑料模具設計手冊》可知SPVC的平均收縮率為1.8% （SCP）。</p><p>　　根據(jù)塑件精度等級(IT8)查得《塑料模具設計》中“塑件公差數(shù)值表” ，其徑向基本尺寸為14mm，那么它的浮動尺寸為</p><p>　　根據(jù)公式：LM = [LS +SC

40、P ·LS + 3/4·Δ]-δ （3.1）</p><p>　　有：LM = [14+14×1.8%+3/4×0.48]-0.48/3</p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中：LM — 零件制造徑向尺寸</p><p&g

41、t;　　LS — 徑向的基本尺寸</p><p>　　δ — 對于小型零件等于Δ/3（Δ為制件允許的公差值）</p><p>　　型芯尺寸的高度計算，同樣也是按收縮率來計算值：</p><p>　　這時規(guī)定制件孔深的名義尺寸HS 為最小尺寸，偏差Δ為正偏差，型芯高度的名義尺寸為HM為最大尺寸，偏差為負偏差，而其基本尺寸為36mm，浮動尺寸為，同上可以得到型芯高度的名

42、義尺寸：</p><p>　　HM = [HS + SCP·HS + 2/3·Δ]-δ （3.2）</p><p>　　= [36+36×1.8%+2/3×0.72]-0.72/3</p><p><b>　　= </b></p><

43、;p><b>　　型腔尺寸</b></p><p>　　因為以上的型芯尺寸的計算都是以型腔為準的，因此有一部分的尺寸（36mm的尺寸）我們只考慮了型腔各尺寸的制造加工尺寸。</p><p>　　（1）型腔徑向尺寸的計算：</p><p>　　同上也是按平均收縮率來計算其尺寸，已知在給定條件下的平均收縮率SCP，制件型腔的名義尺寸為LM（最

44、小尺寸），公差值為δ（正偏差），則型腔的平均尺寸為：LM +δ/2 。但要注意的一點，那就是本設計的一大優(yōu)點，為了便于工人的制模，把型腔先做成一個整體，然后用線切割機床分開，這樣也可以節(jié)約材料。因此在型腔一方將會加上一個放電間隙值和鉬絲的直徑值（設放電間隙為0.02mm，鉬絲直徑為0.18mm）。故根據(jù)公式：</p><p>　　LM = [LS + LS·SCP – 3/4Δ]+δ

45、 （3.3）</p><p><b>　　可得：</b></p><p>　　①基本尺寸為20mm時，可得如下值：</p><p>　　LM = [20+20×1.8%-3/4×0.56]+Δ/3 </p><p>　　LM = 19.94+0.19 0

46、</p><p>　　那么 LM′= </p><p>　?、诨境叽鐬?0 mm時，可得如下值：</p><p>　　LM = [40+40×1.8% - 3/4×0.72]+Δ/3</p><p><b>　　LM = </b></p><p>　　那么

47、 LM′= </p><p>　　（2）型腔深度尺寸的計算：</p><p>　　也是按平均收縮率計算型腔的深度尺寸，在型腔深度尺寸的計算中，規(guī)定制件高度的名義尺寸為HS為最大尺寸 ，公差以負偏差表示。型腔深度名義尺寸HM為最小尺寸，公差以正偏差表示。型腔的底部或型芯的端面與分型面平行，在脫模過程中磨損很小，磨損量就不考慮，據(jù)</p><p>　　HM = [

48、HS + HS·SCP – 2/3Δ]+δ (3.4)</p><p>　　可得：①深度尺寸為3mm 時：</p><p>　　HM = [3+ 3×1.8% -2/3×0.32]+0.32/3</p><p><b>　　HM =</b>&l

49、t;/p><p>　?、谏疃瘸叽鐬?0mm時：</p><p>　　HM = [30+ 30×1.8% -2/3×0.64]+0.64/3</p><p><b>　　HM = </b></p><p><b>　　型腔壁厚</b></p><p>　　型腔

50、應具有足夠的壁厚以承受塑料熔體的高壓，如壁厚不夠則可表現(xiàn)為剛度不足，即產(chǎn)生過大的彈性變形值；也可表現(xiàn)為強度不夠，即塑腔發(fā)生塑性變形甚至破裂。模具的型腔在注射時，型腔內(nèi)充滿熔體，內(nèi)壓力達到極限值，然后隨著塑料的冷卻和澆口的封閉，壓力逐漸減小，在開模時接近常壓。</p><p>　　型腔壁厚計算以最大壓力為準。理論分析和實踐證明，對于大尺寸的型腔，剛度不足是主要原因，應按剛度來計算；而小尺寸的型腔在發(fā)生彈性變形前，其

51、內(nèi)應力就超過了許用應力，因此按強度來計算。而此次設計的塑件尺寸不是很大，因此，我們就按強度來計算型腔壁厚。模具結構中，都采用的是整體式矩形型腔，它按強度來計算側壁的厚度比較復雜。而在《模具設計手冊》里可以查得一些經(jīng)驗值，如圖3.1所示：</p><p><b>　　模具結構的設計</b></p><p><b>　　澆注系統(tǒng)</b></p&

52、gt;<p><b>　　澆口套的選用</b></p><p>　　澆口套屬于標準件，在選用澆口套時應注意：澆口套進料口直徑和球面坑半徑相配合。因此，所選澆口套如圖4.1所示：</p><p><b>　　冷料穴的設計</b></p><p>　　根據(jù)實際，采用底部帶有頂桿的冷料穴，推桿裝于推桿固定板上。如圖

53、4.2所示：</p><p><b>　　分流道的設計</b></p><p>　?。?）分流道截面形狀</p><p>　　分流道截面形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓形和正方形截面流道的比表面積最小（流道表面積與體積之比稱為比表面積），塑料熔體的溫度下降少，阻力亦小，流道的效率最高。但加工較困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實

54、際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。</p><p><b>　　（2）分流道的尺寸</b></p><p>　　分流道尺寸由塑料品種、塑件的大小及長度確定。對于重量在200g以下，壁厚在3mm以下的塑件可用下面經(jīng)驗公式計算分流道的直徑：</p><p>　　D=0.2654W1/2L1/4

55、 （4.1）</p><p>　　式中：D---分流道的直徑，mm</p><p>　　W---塑件的質(zhì)量，g</p><p>　　L---分流道的長度，mm</p><p>　　此式計算的分流道直徑限于3.2mm～9.5mm。對于HPYC和PMMA，應將計算結果增加25％。對于梯形分流道，H=2D/3

56、；對于U形分流道，H=1.25R，R=0.5D。D算出后一般取整數(shù)；對于半圓形分流道，H=0.45R。</p><p>　　對于流動性極好的塑料（如PE，PA等），當分流道很短時，其直徑可小到2mm左右；對于流動性差的塑料（如PC，HPVC及PMMA等），分流道直徑可以大到13mm；大多數(shù)塑料所用分流道的直徑為6mm～10mm。</p><p><b>　　分流道的布置</

57、b></p><p>　　在多型腔模具中分流道的布置中有平衡式和非平衡式兩類。平衡式布置是指分流道到各型腔澆口的長度、斷面形狀、尺寸都相同的布置形式。它要求各對應部位的尺寸相等。這種布置可實現(xiàn)均衡送料和同時充滿型腔的目的，使成型的塑件力學性能基本一致，但是，這種形式的布置使分流道比較長。</p><p>　　非平衡式布置是指分流道到各型腔澆口長度不相等的布置。這種布置使塑料進入各型腔

58、有先有后，因此不利于均衡送料，但對于型腔數(shù)量多的模具，為不使流道過長，也常采用，而且便于冷卻系統(tǒng)的設計安排。為了達到同時充滿型腔的目的，各澆口的斷面尺寸要制作得不同，在試模時保證熔體同時充滿型腔。</p><p><b>　　分流道設計要點</b></p><p>　　（1）在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的前提下，分流道截面面積與長度盡量取小值，分流道轉折

59、處應用圓弧過渡。</p><p>　?。?）分流道較長時，在分流道的末端應開設冷料穴。</p><p>　?。?）分流道的位置可單獨開設在定模板上或動模板上，也可以同時開設在動、定模板上，合模后形成分流道截面形狀。</p><p>　?。?）分流道與澆口連接處應加工成斜面，并用圓弧過渡。</p><p>　　在選擇澆口套時應注意：</p

60、><p>　?。?）澆口套進料口直徑：</p><p>　　D=d+(0.5～1)mm （4.2）</p><p>　　式中：d為注塑機噴嘴口直徑。</p><p>　?。?）球面凹坑半徑R：</p><p>　　R=r+(0.5～1)mm

61、 （4.3）</p><p>　　式中：r為注塑機噴嘴球頭半徑。</p><p>　?。?）澆口套與定模板的配合</p><p>　　在單腔模中，常不設分流道，而在多腔模中，一般都設置有分流道，塑料沿分流道流動時，要求通過它盡快地充滿型腔，流動中溫度降低盡可能小，阻力盡可能低。同時，應能將塑料

62、熔體均衡地分配到各個型腔。從前兩點出發(fā)，分流道應短而粗。但為了減少澆注系統(tǒng)的加回料量，分流道亦不能過粗。過粗的分流道冷卻緩慢，還增長了模塑的周期，本設計中使用了梯形斷面形狀的分流道。如圖4.3所示：</p><p>　　梯形斷面的這種分流道易于機械加工，且熱量損失和阻力損失均不大，故它也是一種常用的形式，其斷面尺寸比例為：H=2/3W，X=3/4W，斜邊與分模線的垂線呈5°～10°的斜角。&l

63、t;/p><p><b>　　澆口的設計</b></p><p>　　澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的一段細流道（除直澆口外），它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，其主要作用是：</p><p>　　（1）型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結，防止其倒流。</p><p>　?。?）易于在澆口處切除澆注系統(tǒng)的凝料，澆口截面約為分流道

64、截面的3%～9%。</p><p>　　澆口長度約為0.5mm～2mm，澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試限時逐步糾正。</p><p>　　當塑料熔體通過澆口時，剪切速率增高，同時熔體的內(nèi)摩擦加劇，使料流的溫度升高，粘度降低，提高了流動性能，有利于充型。但澆口尺寸過小會使壓力損失增大，凝料加快，補縮困難，甚至形成噴射現(xiàn)象，影響塑件質(zhì)量。</p><p&

65、gt;　　澆口的形狀和尺寸對制品質(zhì)量影響很大，澆口在多數(shù)情況下，是整個流道斷面尺寸最小的部分（除主流道型的澆口外），一般澆口的斷面面積與分流道的斷面面積之比約為0.03～0.09。斷面形狀如圖4.3所示，澆口臺階長1～1.5mm。雖然澆口長度比分流道的長度短的多，但因為其斷面積甚小，澆口處的阻力與分流道相比，澆口的阻力仍然是主要的，故在加工澆口時，更應注意其尺寸的準確性。</p><p>　　然而，根據(jù)塑件的樣品

66、圖、生產(chǎn)的批量，以及采用一模兩腔的結構，本設計中采用扇形澆口，如圖4.4所示：</p><p><b>　　澆口位置的選擇</b></p><p>　?。?）澆口的位置應使填充型腔的流程最短</p><p>　　這樣的結構使壓力損失最小，易保證料流充滿整個型腔。對于熱塑型塑件，要進行流程比的校核。流程比K由流動通道的長度L與厚度t之比來確定。如

67、下式（4.4）：</p><p>　　K=Σ（Lτ/tτ） （4.4）</p><p>　　式中：Lτ---各段流程的長度，mm</p><p>　　tτ---各段流程的厚度或直徑，mm</p><p>　　流程比的允許值隨塑料熔體的性質(zhì)、溫度壓力等的不同而

68、變化。當澆口形式和開設位置不同時，流程比的計算有所不同，如以下兩種流程比的計算公式： </p><p>　?、貹=L1/t1+（L2+L3）/t2 （4.5）</p><p>　?、贙=L1/t1+L2/t2+L3/t3+2L4/t4+L5/t5

69、 　 （4.6）</p><p>　　(2) 澆口位置的選擇要避免型腔變形</p><p>　　當模具具有細長型芯時，如果澆口的位置設置不當，在熔體充模時，高壓熔體會使細長型芯產(chǎn)生變形和偏移，造成注射不滿。同時，應注意避免澆口位置直接對著細長型芯或嵌件，防止型芯變形和嵌件偏移。</p><p>　?。?）澆口位置的設置

70、應減少或避免產(chǎn)生熔接痕</p><p>　　澆口的位置與塑件質(zhì)量有直接影響，位置選擇不當會使塑件產(chǎn)生變形、熔接痕等缺陷。熔接痕是指充型時前端較冷的料流在型腔中的對接部位，它的存在會降低塑件的強度，所以設置澆口時應考慮料流的方向。為提高熔接痕處強度，可在熔接處增設溢流槽，使冷料進入逸流槽。筒形塑件采用環(huán)行澆口無熔接痕，而輪輻式澆口會有熔接痕產(chǎn)生。</p><p>　?。?）運用Mold fl

71、ow模擬分析</p><p>　　把產(chǎn)品三維模型在Pro/E中的prt格式轉換成stl格式；將stl格式的文件導入到Mold flow軟件里，對三維實體進行網(wǎng)格劃分，并修補網(wǎng)格。結果如圖4.5所示：</p><p>　　圖4.5　模型網(wǎng)格劃分后效果圖</p><p>　　在任務欄里將分析類型改為澆口位置，執(zhí)行分析。最佳澆口位置分析結果以圖像的形式給出最佳澆口位置所在

72、的區(qū)域，如圖4.6所示，藍色區(qū)域為澆口的最佳位置。</p><p>　　圖4.6　最佳澆口位置分析</p><p>　　考慮到方形線圈骨架成型工藝及型腔布局，本設計中選擇的澆口位置如圖4．7所示：</p><p><b>　　模具結構草圖</b></p><p>　　由于塑件內(nèi)有空心，側有凹槽，所以要求模具結構必須采用斜

73、導柱抽芯機構。設計中采用斜導柱在定模，斜滑塊在動模的結構。整體斜楔定位，斜導柱側抽芯分型，推板推出工件的工作原理?？梢岳L出模具草圖，如圖4.8所示：</p><p>　　圖4.8　模具結構草圖</p><p>　　（1）定模座板（2）冷卻水嘴（3）斜滑塊（4）斜導柱（5）推件板</p><p>　?。?）型芯固定板（7）支承板　(8) 支撐塊 （9）螺釘M10（10

74、）銷釘</p><p>　?。?1）動模座板（12）頂桿墊板（13）頂桿固定板（14）頂桿（15）拉料桿</p><p>　?。?6）導柱（17）導套（18）型芯（19）定模板 （20）澆口套（21）定位環(huán)</p><p>　　（22）斜楔固定板（23）螺釘M8</p><p><b>　　合模導向機構</b></

75、p><p>　　導向機構對于塑料模具是必不可少的部件，因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置，所以必須設有導向機構，導柱安裝在動模一邊或定模一邊均可。通常導柱設在型芯周圍。導向機構主要有定位、導向、承受一定側壓力三個作用。在本設計中采用了導柱導向機構，而導柱導套為標準件。</p><p><b>　　導柱的選用</b></p><p>　　以下為選

76、用的導柱形式，如圖4.9所示：</p><p>　　從圖4.7中我們知道，其中對導柱結構的要求有：</p><p>　?。?）導柱的長度必須比型芯端面的高度高出6～8mm；</p><p>　?。?）導柱應具有硬而耐磨的表面，多采用T8或T10，硬度為50～55HRC。</p><p><b>　　導套的選用</b>&l

77、t;/p><p>　　導套的結構要求如圖4.10所示：</p><p><b>　　導柱與導套的配合</b></p><p>　　導柱、導套配合形式，如圖4.11所示：</p><p>　　如上圖，導柱與導套之間多用過渡配合，而導套與模具之間多用過盈配合。</p><p><b>　　導柱的

78、布置方式</b></p><p>　　導柱布置方式，如圖4.12所示：</p><p><b>　　脫模機構</b></p><p>　　在注塑成型的每一個循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中脫出，在本設計中，為了符合脫模機構的設計要求：</p><p><b>　?、偈顾芗粲趧幽?；</b>&

79、lt;/p><p><b>　?、谒芗蛔冃螕p壞；</b></p><p>　　這是脫模機構應當達到的基本要求。要做到這點首先必須分析塑件對模腔附著力的大小和所在部位，以便選擇合適的脫模方式和脫模位置，使脫模力得以均勻合理的分布。</p><p><b>　?、哿己玫乃芗庥^；</b></p><p>

80、　　頂出塑件的位置應盡量設在塑件內(nèi)部，以免損壞塑件的外觀。</p><p><b>　?、芙Y構可靠。</b></p><p>　　因此，根據(jù)4.6裝配圖所示，其模具結構的脫模機構主要由拉料桿拉斷澆口，然后由頂桿推動推板使工件推出，還有在設計主型芯時也會有3°～5°的拔模斜度。</p><p><b>　　側向分型與

81、抽芯機構</b></p><p>　　在成型有側孔、側凹或有些側凸臺的塑件時，通常采用側向分型方法將成型側孔、側凹或側凸臺的部位做成側型芯或側型腔，在塑件脫模前先將側型芯或側型腔抽出，然后再從模具中頂出塑件。而此次的設計完全符合以上條件，因此，也采用了側向分型抽芯機構。由于該塑制品是大批量的生產(chǎn)，故使用了機動抽芯機構。</p><p><b>　　抽拔力的計算<

82、/b></p><p>　　將側向活動型芯從塑件中抽出所需的力叫抽拔力，其計算同脫模力的計算，可按如下簡要公式計算：</p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　式中，是活動型芯被塑件包緊的斷面形狀周長（mm）；是成型部分的深度（mm）；是側孔或側凹的脫模斜度（°）；是塑件對型芯單位面積的擠壓力，一般取8

83、～12MPa；是塑料與鋼的摩擦系數(shù)，一般取0.1～0.2。</p><p><b>　　故抽拔力為：。</b></p><p><b>　　抽芯距的計算</b></p><p>　　為安全起見，抽芯距通常比側孔或側凹的深度大2～3mm，而當結構比較特殊時，如成型圓形線圈骨架，以及外形為正方形的線圈骨架，設計的抽芯距不能等于

84、線圈骨架凹模深度S2，因為滑塊抽至S2時塑件的外徑仍不能脫出滑塊的內(nèi)徑，必須抽出S1的距離再加上2～3mm，塑件才能脫出。</p><p>　　故抽芯距為：S= S1+(2～3)=20+(2～3)mm=22～23mm</p><p><b>　　式中：S—抽芯距</b></p><p>　　S1—抽拔的極根尺寸（此為塑件最大的外形尺寸）<

85、/p><p><b>　　斜導柱的尺寸</b></p><p>　　斜導柱的基本尺寸主要以長度尺寸為主，斜導柱的長度計算為如下式：</p><p>　　L =Dtanα/2+h/cosα+dtanα/2+S/sinα+(10～15)mm </p><p>　　=1/2×20×0.25+20

86、5;1.03+1/2×15×0.25+22/0.24+(10～15)mm</p><p><b>　　≈130mm</b></p><p>　　式中：L—斜導柱的長度</p><p>　　D—斜導柱固定部分大端直徑</p><p>　　h—斜導柱固定板厚度</p><p>　　

87、斜導柱的形狀與尺寸如圖4.13所示：</p><p><b>　　斜導柱的安裝形式</b></p><p>　　如圖4.11所示，斜導柱的傾斜角α為14°，而一般來說壓緊塊的角度α′=α+(2°～3°)，斜導柱與固定板之間為過渡配合。由于斜導柱只起驅動滑塊的作用，滑塊運動的平穩(wěn)性由導滑槽與滑塊間的配合精度保證，滑塊的最終位置由壓緊塊保證，

88、因此為了運動靈活，斜導柱和滑塊間采用比較松的配合，斜導柱的尺寸為Φ，頭部做成圓錐形，同時圓錐部的斜角為30°，它大于斜導柱的傾斜角，這樣避免了斜導柱的有效長度離開滑塊時，其頭部仍然繼續(xù)驅動滑塊。那么固定形式如圖4.14：</p><p><b>　　斜滑塊與導滑槽</b></p><p>　　滑塊分為整體式與組合式，根據(jù)設計需要，采用了組合式（斜滑塊），而導

89、滑槽的形式就是要能達到在抽芯的過程中，保證滑塊驅動平穩(wěn)，無上下竄動和卡緊的現(xiàn)象。同時又要方便加工，故導滑槽采用組合式（由導滑板與推件板組成），其組合圖為4.15：</p><p><b>　　壓緊塊的設計</b></p><p>　　在塑料的注塑過程中，型芯受到塑料很大的推力作用，這個力通過滑塊傳給斜導柱，而一般斜導柱為細長桿件，受力后容易變形，因此必須設置壓緊塊，以

90、便在模具閉模后鎖住滑塊，承受塑料給予型芯的推力，壓緊塊與模件的邊連接可以根據(jù)推力的大小，選取不同的方式。由于側向力較大，故本設計所選取的是整體式結構，牢固可靠。它直接與定模固定，可見裝配圖。而壓緊塊的角度在斜導柱的固定形式中已講述了，這里不再重復。</p><p><b>　　斜導柱的計算</b></p><p>　?。?）斜導柱側向分型最小開模行程的校核</p

91、><p>　　因為該塑件所用斜導柱側向芯是在水平的位置，因此要完成Ｓ抽芯距所需要的開模行程Ｈ由下式求得：</p><p>　　H = Scotα=22×cot14°≈88mm</p><p>　?。?）斜導柱的受力分析及強度計算</p><p><b>　　斜導柱的受力分析：</b></p>

92、<p>　　根據(jù)斜導柱的形式，可以按公式: </p><p>　　P= Q/cosα (4.8)</p><p>　　式中：P — 側抽芯時斜導柱所受的彎曲力</p><p>　　Q — 側抽芯的抽拔力</p><p>　　綜合以上分

93、析可知，從斜導柱的結構考慮，希望斜角α值大一些；而從斜導柱受力情況考慮，希望斜角α值小一些。因此，該斜導柱的斜角取了14°，經(jīng)過用上述公式的核算，滿足了模具結構要求。</p><p><b>　　溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)</b></p><p>　　在注塑成型過程中，模具的溫度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，模具的溫度要求也不同

94、，一般注射到模具內(nèi)的塑溫度為200℃左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時溫度在60℃，溫度降低是由于模具中通入了冷卻水，將熱量帶走了。這就是我們要做的模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)（加水循環(huán)冷卻），這種方法一般用于流動性比較好的低融點塑料的成型。</p><p>　　因為SPVC的成型有如下特性：流動性不是很好，而且極易分解，特別在高溫下與鋼接觸時，分解產(chǎn)生腐蝕性氣體，但當給模腔表面鍍鉻或滲氮處理后，可以解決以上問題。<

95、/p><p>　　另外在低溫高壓下注塑時，模具也應有冷卻系統(tǒng)。圖4.16是模具結構冷卻系統(tǒng)的結構草圖： </p><p><b>　　注塑機參數(shù)的校核</b></p><p>　　每副模具都只能安裝在與其相適應的注塑機上進行生產(chǎn)，因此模具設計與所用的注塑機關系十分密切。在設計模具時，應校核注塑機的一些技術參數(shù)。</p><p&g

96、t;<b>　　最大注塑量的校核</b></p><p>　　注塑機的最大注塑量應大于制品的質(zhì)量，其中包括了主流道及澆口的凝料。通常注塑機的實際注塑量最好是在注塑機理論注塑量的80%左右。故有公式：</p><p>　　0.8M機≥M塑+M澆 （5.1）</p><

97、;p>　　M塑+M澆=47.57g</p><p>　　因此，最大的注塑量符合工作的需要。</p><p><b>　　注塑壓力的校核</b></p><p>　　注塑壓力校核是校驗注塑機的最大注塑壓力能不能滿足該制品成型的需要，制品成型所需的壓力是由注塑機類型、噴嘴形式、塑料流動性、澆注系統(tǒng)和型腔的流動阻力等因素決定的，例如螺桿式注塑機

98、，其注塑機壓力傳遞比柱塞式注塑機好，因此注塑壓力可取得小一些，流動性差的塑料的或細長流程塑件注塑壓力應取得大一些。設計模具時，可參考各種塑料的注塑成型工藝確定塑件的注塑壓力，再與注塑機額定壓力相比較。那么查《塑料模具手冊》可得，其額定注塑壓力大于所需的注塑壓力。因此所選擇的注塑機是符合要求的。</p><p><b>　　鎖模力的校核</b></p><p>　　當高

99、壓的塑料熔體充滿模具型腔時，會產(chǎn)生一個很大的力，使模具的分型面漲開，其值等于制件和澆口流道系統(tǒng)在分型面上投影面積之和乘以型腔內(nèi)塑料壓力。而作用在這個面積上的總力，應小于注塑機的額定鎖模力P，否則在注塑時會因模具不緊產(chǎn)生嚴重的溢邊現(xiàn)象。型腔內(nèi)塑料壓力，可以按公式計算。經(jīng)查《塑料模具設計》中SPVC在型腔里的理論注塑壓力在40MPa～80MPa之間。</p><p>　　而只有F機鎖≥P模×A的不等式成立時

100、，才能符合要求。</p><p>　　式中：F機鎖— 表示注塑機的最大鎖模力</p><p>　　P模 — 表示為熔融型料在型腔內(nèi)的壓力</p><p>　　A — 表示為塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影之和</p><p>　　故有：F機鎖=400kN＞P模×A=80MPa×2936㎜2=234.88kN</p&

101、gt;<p><b>　　因此符合要求。</b></p><p><b>　　安裝部分尺寸的校核</b></p><p><b>　　噴嘴尺寸的校核</b></p><p>　　注射機噴嘴頭一般為球面，并與模具相接觸、貼和，其球面半徑應與相接觸的模具主流道始端凹下的球面半徑相適應，一般要

102、求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1～2mm。而模具主流道球面半徑為15mm，比噴嘴球面半徑大1mm，所以也是滿足要求的。</p><p><b>　　模具厚度的校核</b></p><p>　　所設計的模具總厚度應介于注塑機可安裝模具的最大模厚與最小模厚之間。同時，應該校核模具的外形尺寸，使得模具能從注射機的拉桿間裝入。</p><p>　　通

103、過前章各模板的尺寸選定和計算，模具實際厚度H模為298mm，而注塑機最小模厚H最小為170 mm，最大模厚H最大為300mm，即：H最大＞H模＞H最小，滿足要求。</p><p>　　模具外形尺寸：長寬=240mm240mm＜拉桿間距=320mm320mm，也滿足要求。</p><p>　　開模行程與頂出機構的校核</p><p>　　各類注射機的開模行程是由限制的

104、，取出制品所需的開模距離必須小于注射機的最大開模行程。對于帶側向分型與抽芯機構的注射模，如果其分型與抽芯動作是由開模來完成的，此時還須根據(jù)側向分型或抽芯的距離來決定開模行程。</p><p>　　本設計中，開模行程Hc=l·cotα=40mm，而H1+H2=72mm，顯然Hc＜H1+H2，故注塑機的開模行程應按下式校核：</p><p>　　S≥H1+H2+（5～10）mm

105、 （5.2）</p><p>　　式中：S — 注塑機的最大開模行程（mm）</p><p>　　Hc— 完成側抽芯距離l所需要的開模行程（mm）</p><p>　　H1— 制品脫模距離（mm）</p><p>　　H2— 包括流道凝料在內(nèi)的制品高度（mm）</p>

106、<p>　　本設計中，S=300mm＞H1+H2+（5～10）mm=72+（5～10）mm，故滿足要求。</p><p>　　總結：根據(jù)以上章節(jié)的計算與分析得出，該模具結構及各工作尺寸都符合要求。各模板中的相對位置可以根據(jù)零件圖查出。</p><p><b>　　結語</b></p><p>　　四年機械專業(yè)的學習，匯集于這次的畢

107、業(yè)設計，在這一段時間的塑料模具設計過程中，查閱了大量的資料，以及結合短暫的畢業(yè)實習，我鞏固了自己四年來所學的知識。掌握了塑料模具設計的一般步驟和方法，提高了塑模設計的能力，增加了自己的知識量，為以后的發(fā)展打下了堅實的基礎。通過這次設計，使我對模具結構，模具設計以及模具加工都有了一定的了解，同時也是我四年來所學知識的一次總結。</p><p>　　通過這次的設計同時也使我認識到新產(chǎn)品的開發(fā)必須符合當代制模的現(xiàn)狀，也

108、就是說模具的設計與制造是密不可分的關系。更清楚的認識到模具設計是一個綜合型的專業(yè)，它所涉及的范圍之廣，從而進一步增強了我對模具行業(yè)的信心。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　克里斯·萊夫特瑞，楊繼棟，畢然.塑料[M].上海：上海人民美術出版社，2004.</p><p>　　甄瑞麟，蔡佳袆.模具制造工藝

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