毕业设计（论文）-通管零件注塑模设计-侧抽芯（全套图纸）.doc

通管零件注塑模设计摘 要介绍了一种管类零件采用斜销侧抽芯的注射模，一模两件，侧抽芯结构较复杂，对同类制品有一定的参考价值。关键词：管类零件；侧浇口浇注系统；斜销侧抽芯全套图纸，加153893706abstractan injection mould for a tube part with angle pin side core pulling. two parts in a mold. the structure of the side core pulling is complex. it can provide some reference values for the similar parts.key words: tube parts; edge gate runner system; angle pin side core pulling目 录1 引 言12 制件工艺分析23成型方式分析及成型工艺参数的确定33.1方案分析比较及选择33.1.1采用压制成形33.1.2采用注射成形33.2 成型工艺参数的确定44 成型注射机的选择54.1 注塑体积与锁模力的计算54.1.1注射量54.1.2 锁模力54.2注射机选择65 模具结构的设计75.1 分型面及型腔的确定75.2 浇注系统设计75.3温度调节系统的设计85.3.1温度调节系统的作用及分类85.3.2模具温度调节的基本原则95.4成形零部件结构设计95.5导向和定位机构设计105.6 推出机构设计105.7 侧抽芯机构设计115.7.1抽芯机构分类：115.7.2抽芯距和抽拔力的计算：125.7.3 斜销的设计135.7.4滑块的设计145.7.5 滑块的导槽145.7.6滑块的定位装置155.7.7锁紧块155.8 模板的选择166 成型零件的尺寸计算和参数校核176.1 成形零件的工作尺寸计算176.2 刚度和强度的校核197 注塑工艺参数及模具安装尺寸的校核207.1 注塑工艺参数的校核207.1.1最大注塑量的校核207.1.2注射压力的校核207.1.3锁模力的校核207.1.4开模行程的校核217.3 模具安装尺寸的校核217.3.1喷嘴尺寸217.3.2 定位圈尺寸校核227.3.3模具外形尺寸校核227.3.4模具厚度校核228材料的选择和加工238.1 成型零件及模板材料的选择238.2 紧固零件的选择239 试 模259.1模具安装259.2试模259.3试模结论26参考文献27结论28致 谢291 引言模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。2 制件工艺分析制件为一塑料，材料为pe（聚乙烯）。pe为白色蜡状半透明物，结晶形塑料，流动性极好溢流间隙相对较小，流动性对压力敏感度高，韧性好很柔软在模具中可以进行强制脱模。由于制品未注明公差，根据表2-2选取塑件公差等级为mt6级。根据表3-5-1取相应的模具制造公差为it11级。制品壁厚均匀为1mm，具有足够的强度和刚度，能经受住脱模机构的冲击与震动，装配时能承受紧固力，能充分满足使用要求与成形要求。脱模时用顶杆顶出可以保证顺利脱模。3成型方式分析及成型工艺参数的确定3.1方案分析比较及选择3.1.1采用压制成形压制成型原理是将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具加料室中，然后合模加压，使其成型并固化，从而获得所需塑件。热固性塑料和热塑性塑料都可以用压塑成形，但主要用于热固性塑料。压塑成形的主要优点是使用的设备和模具比较简单；适与成型较大平面的塑件和流动性较差的纤维为填料的塑件，且塑件收缩小、变形小，各向性能比较均匀。它的主要缺点是生产周期长、效率低；劳动强度大，尤其是移动式模具；制品常有较厚的溢边，不能模压要求尺寸精度准确性较高的制品。3.1.2采用注射成形注射成形是将粉状或颗粒状塑料从注射机料斗送入已加热的料筒，经加热熔融、塑化，使之成为黏流熔体，在柱塞或螺杆的推动下，以合理的流速通过料筒前端的喷嘴注入温度较低的闭合模具中，经冷却保压后开模分型，得到具有一定形状和尺寸的塑件。几乎所有的热塑性塑料和部分热固性塑料都可以用注射成形。制品原料为pe，属于热塑性塑料。采用方案一成形制品时，由于热塑性塑料模压时模具需要交替加热与冷却，容易使得材料温度过高从而分解。与前种成形方法相比，注射成形具有成形温度稳定，周期短，能一次成形外形复杂、尺寸精确的制品，生产效率高，易于自动化；注塑机为单机操作，更换原料及模具均很方便，是一种经济高效的成形方法。由此可见，方案二是成形制品的最好方案。3.2 成型工艺参数的确定注塑过程包括加料、塑化、注射、保压冷却和脱模等几个步骤，其中最重要的是塑化、注射和模塑三个阶段。塑料成型工艺参数的确定与注塑过程密切相关。pe塑料成型工艺参数如表1所示： 表1 pe塑料成型工艺参数预热和干燥 温度/c7080时间/h12 料筒温度/c前段140160中段160200后段170200成形时间/s注射03保压1550冷却2040总周期40130喷嘴温度/c220350模具温度/c6070保压压力/mpa100250注射压力/mpa4008004 成型注射机的选择4.1 注塑体积与锁模力的计算4.1.1注射量塑件可看作由五部分组成如下图所示：图1 塑件图圆环1： v=（10-9）31=1849.46mm梯形2： v=（3+10）722=91 mm梯形3： v=（7+14）1422=294 mm圆环4： v=（3-2）14=219.8 mm圆5： v=（10-2）1=301.44 mm总注射量为：v=（v+ v+ v+ v+ v）270%=（1849.46+91+294+219.8+301.44）270%=7873.43 mm4.1.2 锁模力f锁q a分q取35mpaa分=2032+146+（3+10）72+（7+14）142=1357.5mmf锁35101357.510=47.513kn式中f锁注射机的额定锁模力（n）； q模具型腔内塑料熔体平均压力（mpa）；a分塑件及浇注系统在分型面上的总投影面积（mm）4.2注射机选择经测量计算，制品与浇注系统总体积约为7873 mm，综合考虑制品的外形尺寸、注射时所需压力等情况，可初步选用xs-z-60型注射机。该型号注射机基本参数如表2表2 注射机基本参数结构形式卧式理论注射容量/60最大注射面积/cm130螺杆直径/mm38螺杆转速/min10200注射压力/mpa112锁模力/kn500最大模具厚度/mm200最小模具厚度/mm70喷嘴球直径/mmsr12喷嘴孔半径/mm4定位孔直径/mm55中心孔径/mm50移模行程1805 模具结构的设计注射模由动模和定模两部分组成。动模部分安装在注射机的移动板上，定模部分安装在注射机的固定板上。注射成型时，动模与定模经导柱导向而闭合，塑料熔体从注射机喷嘴经模具浇注系统进入型腔，成型冷却后开模，即动模和定模分开，一般情况下塑件留在动模上，模具推出机构将塑件推出模外。根据制件结构特点可初步确定，要设计的模具由七个部分组成：1、成型零部件；2、浇注系统；3、导向机构；4、推出机构；5、侧向分型与抽芯机构；6、温度调节系统。下面分别就上述部分进行设计。5.1 分型面及型腔的确定 分型面的选择选择模具分型面时，首先应该尽量考虑选择在塑件断面轮廓最大处；并使塑件留在动模一侧以便于脱模；有利于侧面分型和抽芯，尽量保证塑件外观质量要求等。通过综合考虑，选择制品的a-a面作为分型面。（图2）图2分型面的位置5.2 浇注系统设计浇注系统是指从注射机喷嘴进入模具开始，到型腔入口为止的那一段流道。浇注系统的作用是使来自注射模喷嘴的塑料熔体平稳顺利地充模、压实和保压。浇注系统与塑件质量的关系极大。本模具为一模两件，其浇注系统由主流道、分流道、浇口冷料穴几部分组成。主流道与注塑机喷嘴在同一轴线上，物料在主流道中不改变方向。由于采用的是卧式注塑机，因此主流道应垂直于分型面。为了便于流道凝料的拔出，主流道设计成具有4的锥角，内壁的粗糙度ra0.4m以下。主流道与喷嘴接触处做成半球形的凹坑。为避免高压塑料熔体溢出，凹坑球半径r2比喷嘴球头半径r1大2mm，即r2=r1+2=12+1=14mm主流道小端直径比注塑机喷嘴孔直径大1mm，取5mm因为主流道较长，为避免在模板间的拼缝处溢料，以致主流道凝料无法脱出，必须采用浇口套。定位圈即用浇口套的台阶来代替，用螺钉将浇口套和定模座板联接，以防止浇口套受到塑料熔体的反压力而脱出。分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，本模具的分流道的断面形状采用圆形，采用直径3mm。且采用从主流道到各型腔的分流道和浇口的长度、形状、断面尺寸都相等的平衡式布置如下图3所示：图3分流道的示意图浇口是指紧接分流道末端将塑料引入型腔的狭窄部分，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度、补料时间及防止倒流等作用。根据本制件材料特点及塑件的形状，采用侧浇口，如上图3所示。冷料穴的底部常做成曲折的钩形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出来和滞留在动模的一侧的作用。本模具采用z形冷料穴。5.3温度调节系统的设计5.3.1温度调节系统的作用及分类注射模温度调节系统可有效改善成型条件，稳定塑件的尺寸精度，改善塑件机械、物理性能，提高塑件表面质量。注射模温度调节采用加热或冷却方式来实现。模具加热方法有热水、蒸汽、热油加热及电加热等，最常用的是电阻加热法；冷却方法主要采用常温水冷却、冷冻强力冷却和空气冷却等，最常用的是常温水冷却法。5.3.2模具温度调节的基本原则注射模温度调节系统必须有冷却和加热功能。确定冷却或加热措施的基本原则：1、对于黏度低、流动性好的塑料，可采用常温水进行冷却，并通过调节水的流量大小控制模具温度。若塑件生产批量高，也可采用冷冻水控制模温。2、对于黏度高、流动性差的塑料，常需要对模具加热。3、对于黏流温度或熔点不太高的塑料，一般采用常温水或冷冻水对模具进行冷却。4、受塑件几何形状影响，塑件在模具内各处的温度不一定相等，可对模具采用局部加热或局部冷却方法，一改善塑件温度分布情况。5、对于小型薄壁塑件，当成型工艺要求的模温不太高时，可依靠自然空气冷却。根据以上原则及本模具结构、塑件材料特点综合考虑，由于模具型腔壁的温度高低及其均匀性对成型速率和制品的质量影响很大，为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却系统，设置冷却水通道。在动、定模和型腔的四周均匀地布置冷却水道。采用并流冷却，加强浇口处的冷却。尽量降低入水与出水的温度。5.4成形零部件结构设计构成型腔的模具零件叫成型零件，包型腔、型芯。通常包括凹模、型芯、镶块、各种成型杆和各种成型环。由于成型零件直接与高温高压的塑料接触，受高速料流的冲刷，并在脱模时与塑件发生摩擦，因此要求它有足够的强度、刚度和耐磨性能，达到足够的精度和表面粗糙度。成型零部件机构设计主要保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。型腔用以形成制品的外表面，制品外形比较简单，选用整体式型腔、型芯，虽然加工比较困难，需采用电火花加工，但是整体式型芯、型腔强度和刚度高，不会使制品产生拼接缝痕迹。型芯用以形成成品的内表面，塑件采用从两侧侧抽芯的方式，所以型芯单独制造，再镶嵌入滑块及压板中，并采用螺钉和销钉固定。5.5导向和定位机构设计塑料模闭合时为保证型腔形状和尺寸的正确性，应按一定的方向和位置合模，所以必须设有导向定位机构，即在模具型腔周围设有四对配合的导柱和导套。导向机构主要有导向、定位和承受注塑时产生侧压力三个作用。采用带头导柱，直径取16mm。导柱安装段与模板间采用h7/m6配合，导套与导柱间采用动配合h7/h6。导柱应具有硬而耐磨的表面，选用45钢渗碳处理hrc5055。导柱与模板间用轴肩联接。由于本制件对称，故导柱位置的布置方式采用四根直径相同的导柱不对称布置。导套内孔与导柱之间为动配合h7/h6，外表面与模板孔采用h7/m6配合。导套材料采用45钢热处理hrc5055。为了便于模具在注射机安装以及模具浇口套与注射机的喷嘴孔的精确定位，把浇口套做成台阶式的，并使其上表面高出定模定板8mm左右，用于与注射机定位孔匹配。采用h7/f8的配合。根据所选用的xsz-60型注塑机，本副模具采用的定位孔的直径为55mm。5.6 推出机构设计成型结束后，模具打开，把塑件从型腔或型芯上推出的机构，称为模具的推出机构。推出机构分类及设计原则：推出机构的分类：推出机构分类方法很多，按动力来源可分为：手动、机动、气动推出机构；按模具机构可分为：简单推出机构、双推出机构、二级推出机构、带螺纹塑件的推出机构。推出机构的设计原则：1、选择合适的脱模方式和恰当的推出位置，使塑件平稳脱出，保证塑件不变形，不影响塑件外观。2、开模时应使塑件留于动模，以利用注射机移动部分的顶杆或液压缸的活塞推出塑件。3、推出机构应具有足够的刚度、强度和耐磨性，且运动准确、灵活、可靠。根据塑件机构特点及成本考虑，本模具采用机动推出机构及推杆推出机构。并采用复位杆使完成推出任务的推出零件回复到初始位置。推杆的设计要点：1、）推杆应设置在脱模阻力大的地方，并使塑件推出时受力均匀，以防止变形。2、）推杆端面应和型腔在同一平面或比型腔的平面高出0.05 0.10mm。3、）推杆应有足够的强度和刚度承受推出力。推杆材料采用45钢热处理hrc50 55，由于塑件较小，所需的推出力也较小，故推杆做成阶梯形。推杆位置设在脱模阻力大的地方，即在靠近筋板的地方。推杆采用直杆式圆柱形推杆。推杆的非工作段与孔有1mm的双边间隙，以减少摩擦。推杆与推杆孔的配合采用h7/f6，推杆与固定孔之间设计有1mm的间隙。复位杆是用来使脱模机构复位的装置，直径取10mm，材料采用45钢热处理hrc4550，与孔可留有1mm的双边间隙综合考虑以上条件，并结合塑件的特点，采用以下形状的推杆，并在图示位置设置推杆：图4 顶杆及顶杆的分布位置5.7 侧抽芯机构设计5.7.1抽芯机构分类：1、手动抽芯：手动抽芯是在推出塑件前或脱模后用手工方法将活动型芯取出，手动抽芯机构的结构简单，但生产效率低、劳动强度大、抽拔力有限2、液压或气动抽芯：液压或气动抽芯是指侧向分型的活动型芯可由液压传动或气压传动的机构抽出液压传动比气压传动平稳，且可得到较大的抽拔力和较长的抽芯距离，但注射机一般没有抽芯油缸或气缸，需另行设计。3、机动抽芯：机动侧向分型与抽芯是利用注射机的开模力，通过传动机构改变运动方向，将侧向的活动型芯抽出。机动抽芯机构的结构比较复杂，但抽芯不需人工操作、抽拔理较大，具有灵活、方便、生产效率高、容易实现全自动操作、无需另外添置设备等优点。本模具需在两个方向侧抽芯，故采用斜导柱机动抽芯机构。5.7.2抽芯距和抽拔力的计算：1、抽拔力是指塑件处于脱模状态，需要从与开模方向有一定夹角的方位抽出芯或分开凹模所需克服的阻力。抽拔力q=ahq（cos-sin）所以大型芯端抽拔力: q1=183210(0.21-0)=3617.28 n小型芯端抽拔力: q2=414100.2=351.68 n式中-q脱模力,n;a-活动型芯被塑件包紧的断面形状周长,mm;h-成型部分深度,mm;q-单位面积的挤压力,一般取812mpa(此式中取12mpa);摩擦系数取0.10.2(此式中取0.2);-脱模斜度,本模具中因脱模方向水平,故为0.2、抽芯距的计算:型芯从成型位置抽到不妨碍塑件脱模的位置做移动的距离叫抽芯距。s=s+（23）mm式中s设计抽芯距（mm）；s临界抽芯距（mm），即侧抽芯或哈夫块抽到恰好与塑件投影不重合时所移动的距离，一般为侧孔或侧凹的深度。本模具中s=31mm，s=15mm取s为临界抽芯距所以抽芯距s=31+2=33mm 5.7.3 斜销的设计斜销侧抽芯机构结构紧凑，制造方便、动作可靠，适用于抽拔距和抽拔力不大的情况。本副模具采用斜销侧抽芯机构，该机构由五个部分组成：斜销、滑块、导滑槽、楔紧块、滑块定位装置。1、斜销设计斜销材料采用t10a，热处理hrc5558。斜角取20，斜销与固定板间用过渡配合h7/m6，滑块与固定孔间留有0.51mm间隙。斜销安装在定模，滑块在动模。下面求斜销的几何尺寸和最小开模行程。（1）斜销的直径必须根据抽芯力、斜销的有效工作长度和斜销的倾角来确定，其计算公式为：d= 式中d斜销直径（mm）；l斜销的弯曲力臂（mm），l=h/cos；斜销材料的弯曲许用应力（mpa），对于碳钢，=137.2mpa；f抽拔力（n）；斜销倾角（）。h=10mm，所以l=10/cos20=10.64mmf=（3617.28 n+351.68 n）2=7937.92n代入得：d=18.7mm，取20mm。同时按表3-69取斜销大端尺寸为25mm，大端长为15mm。（2）斜销的长度l=l+l+l+l=+（510）mm其中， l=称斜销有效长度，l为斜销头部长度，取6mm。式中d固定轴肩直径（mm）；斜销倾角（）；斜销固定板厚度（mm）；s抽芯距（mm）。d=25mm，=20，=20mm，l取6mm，s=33mm所以l=+6131.6mm，取132mm。从而得出斜销的形状、尺寸如下：图5 斜销5.7.4滑块的设计滑块上装有侧型芯或成型镶块，在斜销驱动下，实现侧抽芯或侧向分型，滑块是斜销抽芯机构中的重要零部件。滑块与型芯有整体式和组合式两种。整体式适于形状简单易于加工的场合；组合式的特点是加工、维修和更换方便，能节省优质钢材。本模具中由于侧抽芯中，小型芯的尺寸远小于大型芯的尺寸，故采用压板与滑块结合来固定型芯。并用销钉来固定大型芯，螺钉固定压板与滑块。滑块采用45淬硬至4045hrc。5.7.5 滑块的导槽导滑槽是维持滑块运动方向的支撑零件，因此要求滑块在导滑槽内运动平稳，无上下窜动和卡紧。为便于加工，该副模具采用t形导滑槽。滑块与导滑槽上下、左右应各有一对平面呈间隙配合，配合精度为h7/f6，其余各面留有0.5mm的间隙。导滑槽硬度达到hrc 5256。由于该副模具的滑块过大，故采用在滑块两侧加盖板的方式来固定并引导滑块的运动。盖板用螺钉固定在动模板上。盖板采用45钢，热处理至5055hrc。5.7.6滑块的定位装置开模后，滑块必须停留在一定的位置上，否则闭模时斜销不能准确的进入滑块，为此必须设置滑块定位装置。本模具的滑块很大，为此采用弹簧加螺钉的方式来使滑块停靠在限位挡块上定位。弹簧力为滑块的自重的1.52倍。其中限位挡块用螺栓固定在动模底板上。5.7.7锁紧块锁紧块用于模具闭合后锁紧滑块，承受成型时塑料熔体对滑块的推力，避免斜销弯曲变形。开模时，要求锁紧块迅速让开，以免阻碍斜销驱动滑块抽芯，因此，锁紧块的楔角应大于斜销的倾角，一般取：=+（2+3）故得锁紧块的楔角=20+2=22锁紧块分整体式与组合式，整体式结构牢固可靠，可承受较大的侧向力，但金属材料消耗大；本模具采用组合式，且由于锁紧块承受的力较大，吐采用t形槽来把锁紧块整体嵌入定模定板来固定锁紧块。5.8 模板的选择表3 模板尺寸及材料的选择（单位mm）定模底板2502002545钢定模板20018032crwmn动模板20018020crwmn动模垫板2001803245钢支架401805045钢动模底板2502002545钢推杆固定板1141801245钢推板1141801645钢结合上述模板的尺寸及根据制品结构特点可选用a2型模架。如下图所： 定模定板定模板动模板动模垫板支架支架推杆固定板推板动模定板图6 模架示意图6 成型零件的尺寸计算和参数校核6.1 成形零件的工作尺寸计算成型零件的工作尺寸是指成形零件中与塑料熔体接触并决定制品几何形状的尺寸，凹、凸模的工作尺寸根据塑料的收缩率，凹、凸模零件的制造公差和磨损量三个因素确定。凹模的工作尺寸凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐的增大。因此，为了使得模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。凸模的工作尺寸凸模是成型塑件外形的，其工作尺寸属被包容尺寸，在使用过程中凸模的磨损会使被包容尺寸逐渐减小。因此，为了使得模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。根据下表公式计算 表4模具成形零件工作尺寸计算公式表尺寸类型计算公式型芯径向尺寸l=l（1+k）+0.75 型芯深度尺寸h=h（1+k）+型腔径向尺寸l=l（1+k）-0.75型腔深度尺寸h=h（1+k）-位置尺寸c=c（1+k）/2表中 l凹模径向名义尺寸； k塑料的平均收缩率；塑件的尺寸公差； 模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的1/31/6； l型芯径向名义尺寸； l塑件的径向名义尺寸； h型腔深度名义尺寸； h型芯高度名义尺寸； h塑件的高度名义尺寸；c模具中型芯的名义中心距尺寸；c塑件位置尺寸。根据上述公式求成型零件工作尺寸。模具制造公差为it11级、制件公差为mt6级，塑件图如下：图7 塑件的尺寸1、直径为18mm的侧型芯的工作尺寸计算：l=18（1+0.02）+0.750.54=18.765 mmh=311.02+0.8=32.15 mm2、 直径为4mm的侧型芯的工作尺寸计算：l