旅行车龙毂架塑料注射成型模具设计-模具毕业论文

太原工业学院毕业设计 I 诚信说明 本人郑重声明：本设计及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 2011 年 月 日 太原工业学院毕业设计 II 毕业设计任务书 设计题目 ： 旅行车龙毂架塑料注射成型模具设计 系部 ： 材料工程系 专业 ： 高分子材料与工程 学号 ： 072074235 学生 ： 朱如斌 指导教师 ： 刘新民 讲师 专业负责人 ： 翟燕 1设计的主 要任务及目标 （ 1） 旅行车龙毂架塑料产品设计。 （ 2） 根据题目要求，查阅旅行车龙毂架塑料注射成型模具设计及类似产品的该类模具设计相关的文献资料或进行实际调查，达到搜集论文证据资料的目的。 （ 3） 通过对该类模具文献资料的分析提出你的最佳设计方案，并用相关软件对成型模具进行设计，同时，重点对模具侧向半合抽芯结构与顶出方式之间的关系进行分析研究，设计出结构合理、成本低廉、便于操作的模具。 2设计的基本要求和内容 （ 1） 产品图一张（自己测绘或设计）、装配图一张、除弹簧、螺钉、销钉等标准件以外的所有的成型或结构零件图。 （ 2） 毕 业论文一份 20页（约 1 万 5千字以上）。 （ 3） 查阅文献 15 篇以上，其中外文原文 5篇以上。 3.论文的基本要求 （ 1） 论文格式要严格按学校规定的格式编写（查看本科毕业环节工作规定）。 （ 2） 论文要求：论理论据正确、逻辑性强、文理通顺、层次分明，把实践的结果上升到理论认识或应用的高度，并提出自己的见解与观点。设计绘 图要严格按国家或国际（ ISO）制图标准，并利用计算机打印。 （ 3） 设计过程可以借助 CAD、 PROE、 UG等软件分析研究。 4主要参考文献 （一） 参考书 1 齐晓杰 . 塑料模具设计导 .东北林业大学出版社 2 申开智 .塑料成型模具 .中国轻工业出版社 太原工业学院毕业设计 III 3 宋玉恒 .塑料注射模具设计实用手册 .中国轻工业出版社 4 塑料注射模设计 102 例 .北京 :国防工业出版社 5 国家技术监督局 .塑料注射模具零件标准及术语 GB 4169、 1-11 .北京 :国家技术监督局 6 刘新民，周东陀 .塑料、橡胶成型模具 .本校印刷厂 （二） 杂志 1 模具技术 2 塑料技术 3 塑料工业 4 模具工业 5 模具制造 （三） 网址 1中国模具网 WWW.M 2中国模具工业信息网 3中国学术期刊中文 www.E 5进度安排 设计各阶段名称 起 止 日 期 1 下达任务书 3 月 1 日 2 设计前准备资料阶段 3 月 2 日 3 月 4 日 3 确定设计方案并画装配草图 3 月 5 日 3 月 14 日 4 交开题报告 3 月 15 日 3 月 16 日 5 画装配工作图 3 月 16 日 4 月 6 日 6 画零件图 4 月 7 日 4 月 27 日 7 写论文 4 月 28 日 6 月 13 日 8 交论文并装订并 6 月 14 日 9 讨论毕业答辩有关事项 6 月 15 日 10 交图纸及光盘 6 月 18 日 11 毕业答辩 6 月 19 日 6 月 22 日 太原工业学院毕业设计 IV 旅行车龙毂架塑料注射成型模具设计 摘要 ： 研究优化旅行车龙毂架注塑模结构，以及半模侧抽芯机构与顶出机构的关系。通过查阅注塑模的相关文献，提出最佳设计方案。在开模过程中侧抽芯半模在斜导柱的作用下沿 T形滑块和直导柱平稳滑动过程中抽出制品外轮廓的凹槽后柱头顶杆将塑件顶出，使塑件顺利脱模。节约成本、提高效力，设计出结构合 理、成本低廉、便以操作的模具。侧抽芯半模抽芯过程中 T 形滑块和直导柱均起导向作用，使侧抽芯半模滑动更加平稳。 关键词 ： 注射模具 , 侧抽芯半模 , 顶出机构 , 模具结构 Long wheel wagon frame plastic injection mold design Abstract: The optimization of the dragon wagon wheel frame injection mold and a half of the mold and the top of the side core pulling out bodies. Search injection mold through the literature for the best design. In the course of the side mold half mold core pulling effect in the angle pin along the T-shaped slider and a smooth sliding pillar straight out of products during the recess after the outline of the stigma the top of the plastic plunger to make plastic parts smooth ejection. Cost savings, improve effectiveness, reasonable structure design, low cost, then the operation of the mold. Pulling the side core pulling half die during the T-block and guide column are straight from the guide, so that the half of the side core pulling sliding mode is more stable. Key words: injection mold, Core-drawing mould halves, ejector mechanism, mold structure 太原工业学院毕业设计 V 目录 第 1章 前言 . 1 第 2章 塑件设计 . 4 2.1 塑料材料的选择 .5 2.1.1 选材依据 .5 2.1.2 材料的选择 .7 2.1.3 共聚聚甲醛（ POM）的性质 .7 2.2 塑件结构设计 .8 2.2.1 塑件 尺寸精度 .8 2.2.2 塑件表面质量 .8 2.2.3 塑件结构 .8 第 3章 设计方案的确定 . 11 第 4章注射机的选择 . 11 4.1 注射机的选择 . 11 4.2 注塑机有关工艺参数的校核 . 12 4.2.1 型腔数量的确定 . 12 4.2.2 注射压力的校核 . 13 4.2.3 锁模力的校核 . 13 4.2.4 开模行程和塑件推出距离的校核 . 14 第 5章 注塑模具的设计 . 14 5.1 浇注系统的设计 . 15 5.1.1 主流道及主流道衬套设计 . 15 5.1.2 分流道的设计 . 16 5.1.3 浇口的设计 . 18 5.2 注塑模具成型零部件设计 . 19 5.2.1 分型面的位置和形状的设计 . 19 5.2.2 成型零件结构设计 . 20 5.2.3 成型零件成型尺寸计算 . 21 5.2.4 侧壁厚度和底板厚度计算 . 26 5.2.5 排气方式和排气槽的设计 . 27 5.3 合模导向和定位机构设计 . 27 5.3.1 导柱的选择和设计 . 28 5.3.2 直导柱尺寸和结构的要求 . 28 5.4 脱模机构设计 . 29 5.4.1 脱模机构的要求 . 29 5.4.2 脱模结构设计分析 . 30 5.4.3 脱模力计算 . 30 5.5 侧向分型抽芯机构的设计 . 31 太原工业学院毕业设计 VI 5.5.1 侧向分型抽芯机构的选择 . 32 5.5.2 抽拔力和抽拔距的计算 . 32 5.5.3 斜导柱分型抽芯机构 . 33 5.5.4 斜导柱分型抽芯机构 结构设计 . 34 5.6 注塑模温度调节系统的设计 . 36 5.6.1 模具温度调节系统设计原则 . 37 5.6.2 制品冷却时间的计算 . 37 5.6.3 冷却介质所需传热面积的设计计算 . 38 结论 . 41 参考文献 . 42 致谢 . 44 太原工业学院毕业设计 1 太原工业学院毕业设计 2 全套资料带 CAD 图， QQ 联系 414951605 或 1304139763 第 1 章 前言 2010 年我国人均塑料消费量为 46kg 仅是发达国家的三分之一，“以塑代钢”、“以塑代木”的趋势下，以及工程塑料刚性和强度的提高，我国塑料需求维持在较高的发展水平，“十二五”期间我国塑料需求仍会保持年均 15%的增长水平。随着我国科学技术水平的提高和生产技术以及方法的改进，塑料制品逐步在机械、电子、国防、交通、建筑、农业、轻工业和包装业等广泛应用。塑料的发展带动塑料模具的发展，模具是制造业的重要工艺装备和不可或缺的特殊基础装备，主要用于高效大批量生产工业产品中的零部件和制品，是装 备制造业的重要组成部分，其产业关联度高、技术、资金密集是制造业有关行业产业升级和技术进步的重要保障之一，为促进我国产业结构调整、加快经济发展、行业健康平稳发展推动产业升级，实现 2020 年步入世界模具强 太原工业学院毕业设计 3 国之列奠定基础。 塑料模具占模具总量 40%以上，包括塑料模具中为汽车和家电配套的大型 注塑 模具，为集成电路配套的精密塑料模具，为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模，为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等。 经过几十年发展我国模具技术水平有很大进步，但总体来说与发达国 家模具技术水平尚有 10 年以上的差距，因此我国还需大量进口一些技术含量高的模具，近几年每年的进口额都超过 20 亿美元，模具技术落后已使制造业中许多产业自主发展受阻。 中国作为 世界加工中心 的地位日益巩固 ，高端制造业是衡量一个国家综合竞争实力的重要标志。 现在模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一， 塑料模具成型的制件表现出高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，塑料模具的加工制造方法有其独特的创造价值。塑料模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。 近年来，随着塑料工业 的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升 ，我 们对各种设备和用品轻量化及美观和手感的要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品要发展，必然要求塑料模具随 之发展。 本课题研究的是旅行车龙毂架注塑模具结构的优化 ,其中重点是对模具侧向半合抽芯结构与顶出方式之间的关系进行研究分析 。通过结合塑料成型模具的专业知识和对一些学术论文的研究，掌握模具设计的要点和方法。由于本设计重点是侧向半模抽芯机构与顶出方式之间的关系，在借助专业知识和相关文献完成设计的过程中重点研究 2001-2010 年一些侧抽芯机构的学术论文，以及模具工业、模具制造、塑料工业等模具刊物。 注射模 :加料方式是人力或传送装置将物料输送到注射机的料筒内，物料受热呈熔融状态，然后，在螺杆或活塞的推动下，经喷嘴和模具的进料系统进入型腔，经充分冷却后，物料于型腔内硬化定型。这个成型过程所需的成型工具就是注射模。 注射模区 别于其它塑料模具的特点是，模具先由注射机合模机构闭合紧密，然后由注射机注射装置将高温高压的塑料熔体注入模具型腔内，经冷却或固化定型后，开模取出塑件。因此注射模能一次成型出外形复杂、尺寸精确或带有嵌件的塑料制件。 太原工业学院毕业设计 4 哈 夫式注射模：“哈夫”模就是瓣膜或半模，哈夫式注射模的成型部件大多都是两半组合而成的，常应用于成型由侧孔或侧凹的塑件。哈夫模块的运动方向和动模、定模的开模方向相互垂直。旅行车龙毂架注塑模由于有侧凹，脱模时需要侧抽芯，整个旅行车龙毂架为圆形，采用哈夫注塑模斜导柱机械侧抽芯机构保证塑件外形的完整，美观 和质量，节约能量，降低生产成本，提高生产效力。 能够获得侧向抽芯或侧向分型以及复位动作的机构，统称为侧向抽芯机构。侧向分型抽芯机构类型很多，通常按动力来源分三种类型：手动侧向分型抽芯机构，机动侧向分型抽芯机构和液压（气压）侧向分型抽芯机构。其中以机动侧向分型抽芯机构最为常用，其主要形式包括弹簧分型抽芯、斜销分型抽芯、弯销分型抽芯、斜滑块分型抽芯、齿轮齿条抽芯等。 本课题采用了在注塑模开模过程中侧抽芯半模在不脱离动模但是能在动模上平稳滑动的情况下，沿斜导柱先完成侧向抽芯后推出塑件的的脱模方式。 第 2 章 塑件设计 一个商品化的塑料制件的生产，不但要根据制品的使用要求和外观要求从力学性能、美术造型和成型工艺、塑料模具设计和制造等多方面进行考虑，而且还要从塑件的使用场合，针对对象进行设计生产。了解塑料材料的力学性能，如刚度、强度、韧性、弹性、吸水性、以及对应力的敏感性 等，设计塑件时应尽量发挥其优点，避免和补偿其不足之处，同时考虑塑料的成型工艺，如流动性、成型收缩率的差异等。塑件的形状应有利于成型时脱模、排气、补缩、制品能高效、均匀冷却。塑件结构应能使模具结构尽可能简单，特别是避免侧向分型抽芯机构和简化脱模机构。使模具机构符合制造工艺要求。 太原工业学院毕业设计 5 2.1 塑料材料的选择 注射塑料制品的选材要求主要取决于使用要求，为达到均衡选材还需考虑材料的注射工艺性和模具的结构工艺性。 2.1.1 选材依据 （ 1）塑件使用要求 使用要求是一个综合性的问题。旅行车龙毂架经常在户外使用，对耐候性有一定的要求，同时对刚度、强度、表面粗糙度也有一定的要求。 （ 2）几种塑料材料性能的比较见表 2.1。 （ 3）几种塑料材料性能的排序见表 2.2 太原工业学院毕业设计 6 表 1. 1 几种塑料材料的性能 表 1 . 2 几种常用塑料的使用性能排序 序号 性能 说 明 塑料代号排序 1 强度刚度 高 低 P A P O M P S U P E T E P A B S P S P V C P MM A P P P E 2 耐磨减磨 好 差 P A P A R P P P B T P C F E P P O M A B S P V C P S P MM A P S U 3 耐化学性 好 可 P C T F E F 3 P E E K P P S P E N T O N P T F E P P S U P P O A B S H D P E P B P A P C P MM A 4 耐热性 高 低 P T F E E P P S U P C P P P E P O M P MM A A B S P S P V C 5 尺寸稳定性 精 粗 P E N T O N P V C P S F P S P MM A A B S P C P A P S U P P O P P P E 6 抗老化性 强 弱 F E P F 4 6 P T F E UE MW P E P E E K P MM A P A R P B T P C P O M 7 阻燃性 好 差 P T F E P V C P I P P O P C P V F P E C E P P MM A P E P P 8 电性能 低 高 P T F E P E P V C P E T P MM A P I P B T P P S P A T T E P P P 9 透明性 好 劣 P MM A P S P C P C T F E F 3 P A P A - 1010 10 耐折叠性 好 差 P P P E P V C P P C P S A B S 材料 名称 密度 （ g / c m3） 强度极限 b （ k g / m m2） 比强度 b/ 弹性模量 E ( k g / m m2) 比刚度 （ E/ ） 价格 元 / 吨 PE 0 . 9 6 3 9 . 5 4 1 . 2 1 0 7 8 . 7 1 1 2 3 . 7 6600 PP 0 . 9 0 3 2 . 3 3 5 . 9 1 2 7 4 . 8 1 4 1 6 . 4 7450 PS 1 . 0 6 4 8 . 6 4 5 . 9 3 1 3 7 . 9 2 9 0 5 . 8 7850 A B S 1 . 0 5 4 8 . 0 4 5 . 1 2 0 5 9 . 3 1 9 6 1 . 2 10100 P O M 1 . 4 1 6 0 . 4 4 2 . 8 2 7 4 5 . 7 1 9 4 7 . 3 15000 PA - 6 1 . 1 3 8 1 . 0 7 1 . 7 2 7 4 5 . 7 2 4 1 8 . 3 1 16900 PA - 66 1 . 1 4 7 8 . 3 6 8 . 6 1 2 7 4 . 8 1 1 1 8 . 2 18900 PC 1 . 2 0 6 1 . 8 5 1 . 5 2 3 5 3 . 4 1 9 6 1 . 1 20100 太原工业学院毕业设计 7 2.1.2 材料的选择 聚甲醛（ POM）综合性能良好，强度、刚度高，抗冲击、疲劳、蠕变性能较好，减摩耐磨性好，吸水小，尺寸稳定性好，适合制作一些减摩和传动零件。 聚甲醛的性能：流动性中等，溢边值 0.04mm 左右，流动性对温度不敏感 ,结晶度高，水分对成型影响很小，摩擦系数低，弹性高、浅侧凹槽可以强迫脱模、塑件表面可以带 有皱纹花样， 综合比较后选择共聚聚甲醛作为生产旅行车龙毂架的材料。 2.1.3 共聚聚甲醛（ POM）的性质 表 2.3 共聚聚甲醛（ POM）的性质 性质 共聚聚甲醛（ POM） 密度（克 /立方厘米） 1.41 拉伸强度（兆帕） 60-62 伸长率（ %） 60 弹性模量（兆帕） 2900 弯曲强度（兆帕） 91 缺口冲击强度（千焦 /平方米） 8-9 无缺口冲击强度（千焦 /平方米） 150 熔点（） 165 热变形温度（） 158 分解温度（） 大于 250 耐寒温度（） 大于 -60 连续工 作温度（） 100-104 成型收缩率（ %） 2 吸水率（ %） 0.22 结晶度（ %） 62-75 加工温度范围（） 较宽约 50 太原工业学院毕业设计 8 190变色时间（分） 110-120 218变色时间（分） 35-45 体积电阻率（欧厘米） 1 错误 !未找到引用源。 2.2 塑件结构设计 2.2.1 塑件 尺寸精度 塑料制品的尺寸精度与塑料制品用途有关，根据各种塑料收缩率不同，可将各种塑料的公差等级分为高精度、一般精度和低精度。对于尺寸精度较低的塑料制品采用低精度，旅行车龙毂架采用一般精度 MT4 即可 ， 未注公差尺寸为 MT6。 2.2.2 塑件表面质量 塑件表面质量包括表面粗糙度、表面光泽性、色彩均匀性、云纹、冷疤、表面缺陷程度、熔结痕、毛刺、拼接缝以及推杆痕迹等等。如果冷疤、表面缺陷程度、熔结痕、毛刺、拼接缝以及推杆痕迹等不影响塑件使用和美观，则制品的表面质量主要取决于表面粗糙度。一般情况下，原材料的质量、工人操作水平及模具型腔的表面粗糙度等因素均对制品的表面粗糙度有影响，其中模腔的表面粗糙度影响最大。制品要求的表面粗糙度数值越小，模腔表面越光滑，加工模具时的研磨抛光要求也就越高，模具制造的难度也就越大。 因此，制品表面的粗糙度应视情况而定，除了考虑使用要求外，还须考虑美观。模塑制品的表面粗糙度通常为 Ra0.021.28 m ，制品外表面Ra=0.8，内表面 Ra =1.6 。 2.2.3 塑件结构 塑件结构图如图 2.1，图 2.2，图 2.3 太原工业学院毕业设计 9 图 2.1 主视图 A 图 2.2 左视图 太原工业学院毕业设计 10 图 2.3 俯 视图 旅行车龙毂架在使用时需要承受一定的力，从使用和美学方面考虑塑件的设计，将塑件外表面轮圈内的支撑受力部分设计成五角星的形状，同时五角星的内表面设计加强筋，这样既能节约原料，又能缩短塑件冷却时间，缩短生产周期。 塑件形状设计时，沿料流方向，设计成流线形，并对内外表面的转角都进行了倒圆角，避免流动死角以便于模塑。同时塑件的外表面沿脱模方向设计一定的脱模斜度和弧状，这样不仅使塑件美观，还避免了脱模困难。 太原工业学院毕业设计 11 第 3 章 设计方案的确定 旅行车龙毂架塑料注射成型模具的设计重点是对模具侧向半合抽芯结构与顶出方式 之间的关系进行分析研究。 侧向分型或侧向抽芯机构是塑料注塑模的一个重要组成部分，在塑件上凡是脱出方向和开模方向不同的侧孔或侧凹除少数浅侧凹外，都需要进行侧向抽芯或侧向分型方能将塑件顺利脱出， 能够获得侧向抽芯或侧向分型以及复位动作的机构，统称为侧向抽芯机构。侧向分型抽芯机构类型很多，通常按动力来源分三种类型：手动侧向分型抽芯机构，机动侧向分型抽芯机构和液压（气压）侧向分型抽芯机构。其中以机动侧向分型抽芯机构最为常用，其主要形式包括弹簧分型抽芯、斜销分型抽芯、弯销分型抽芯、斜滑块分型抽芯、齿轮齿条抽芯等。 本设 计中旅行车龙毂架外侧有凹槽并且其为圆形故采用侧抽半模抽芯机构，侧抽芯半模在开模的过程中沿斜导柱滑动，由于斜导柱有 20 度得倾斜度，侧抽半模沿斜导柱在开模方向滑动时，也在开模方向垂直的方向移动。侧抽芯半模沿斜导柱在开模方向移动一定的距离后，半模也抽出塑件的外侧凹槽。塑件侧抽完成后再由顶杆将其顶出，使其顺利脱模。 第 4 章注射机的选择 4.1 注射机的选择 模具是生产产品的工具，只有模具安装在与其相适应的注射机上才能进行产品生产，因此，在模具设计时应该提前了解注射机的各项参数和技术规范，以便设计出符合要求的模具。 注塑机类型和规格很多，分卧式、立式、角式、柱塞式和螺杆式等等。卧式注塑机是使用最广泛的注塑成型机，螺杆注塑机塑化效果较好同时注射压力也较大，避免了塑件出现缺陷或者缺料。卧式螺杆注塑机的优点是机床重心较低安装稳定，机体较低，容易操纵和加料，制件推出模具后可自动坠落，实现全自动化操作，节约成本，提高效力。所以选择卧式螺杆注塑机是最佳选择。 模具设计时应详细了解，才能设计出合乎要求的模具。设计是应该了解的注射机 太原工业学院毕业设计 12 技术的规范有：最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程、 模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸，注塑机喷嘴孔直径和喷嘴球头半径值。由于同一规格的注射机，生产厂家不同，技术规格也有所不同，所以设计时最好查阅注射机生产厂家提供的注射机使用说明书上标明的技术规格。 选择的注塑机为 XS-ZY-125，其各项技术规范如表 4.1 表 4.1 XS-ZY-125 的技术规范 注射机型号 理论注射量 /立方厘米 选用模内压力/MPa 最大注射面积 / 锁模力/KN 最大模具厚度/mm 最小模具厚度/mm 模板行程/mm 拉干空间（长宽 ） 定位孔直径/mm 喷嘴直径/mm 喷嘴孔径/mm 顶出 孔径/mm 孔距/mm XS-ZY-125 125 28.1 320 900 300 160 300 290260 100 12 4 40 230 4.2 注塑机有关工艺参数的校核 4.2.1 型腔数量的确定 型腔数量可以由交货期、注塑机最大注塑质量、塑化能力、锁模力和模板尺寸来确定，在此采用注塑机最大注塑质量来确定型腔数量。 注塑机的最大注塑质量按国际惯例是指注塑机在常温下密度为 错误 !未找到引用源。 =1.05g/错误 !未找到引用源。 的普通聚苯乙烯的对空注塑量 错误 !未找到引用源。(g),在注入模具时由于流动阻力增加，加大螺杆的逆流量，再考虑安全系数，实际注塑量 错误 !未找到引用源。 取注塑机最大注塑能力的 85%。 错误 !未找到引用源。 =85%错误 !未找到引用源。 （ 4.1） 太原工业学院毕业设计 13 =176.3 错误 !未找到引用源。 85%错误 !未找到引用源。 150g 型腔数 n=错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 2.5 （ 4.2） 在现代工业中，竞争日益激烈，谁有低成本、高效的生产工具谁就有优势占领市场。缩短产品工期赢得市场和利润。根据计算和 POM 的成型工艺特性，同时考虑模具的成本和效率以及产品工期将模具的型腔数确定为一模两腔。 4.2.2 注射压力的校核 注塑压力校核是验证注塑机的最大注塑压力能不能满足该制品的需要。制品成型所需要的压力是由注塑机类型、喷嘴型式、塑料流动性、浇注系 统和型腔的流动阻力等因素决定的。选择螺杆式注塑机较好，其注塑压力传递比柱塞式注塑机好，同时注塑压力也可以小些。 4.2.3 锁模力的校核 当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会在型腔内产生一个很大的力，企图使模具沿分型面涨开。在塑件的生产过程中作用于塑件和流道系统在分型面上的总应力应小于注塑机的额定锁模力 F，否则在注塑时会因锁模不紧而产生溢料、跑料甚至伤害操作人员。锁模力必须小于注塑机的额定锁模力。 P=K 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 （ 4.3） 式中 P 模具型腔及流道内塑料熔体平均压力， MPa 错误 !未找到引用源。 注射机料筒内螺杆或者柱塞施于塑料熔体得压力，MPa K 损耗系数。随塑料品种、注射机形式、喷嘴阻力、模具流道阻力而不同，其值在 1/3 错误 !未找到引用源。 2/3 范围内选取。螺杆式注塑机的 K 值较柱塞式大，直通喷嘴比弹簧喷嘴的 K值大。 太原工业学院毕业设计 14 注塑机料筒内螺杆施于塑料熔体的压力 Po=28.1MPa 模具型腔及流道内塑料熔体 平均压力 P =1/3 错误 !未找到引用源。 =9.3MP（ K取 1/3） 制品加上浇注系统在分型面上的总投影面积 A=85.2 错误 !未找到引用源。 锁模力 F=10 P A （ 4.4） =10 9.3 85.2 =791.7 KN 791.7KN 900 KN 所以从锁模力方面来看该注塑机符合要求 4.2.4 开模行程和塑件推出距离的校核 注 射机的开模行程是有限制的，取出制件所需的距离必须小于注塑机的最大开模行程。开模距离可以分为注射机最大开模行程与模厚有关和与模厚无关两种情况。 模具设计成单分型面且最大开模行程与模厚无关，所以开模行程按下式校核 S 错误 !未找到引用源。 +错误 !未找到引用源。 +(5 10) （ 4.5） =30+31.5+31.5+(5 10) =98 98 300 错误 !未找到引用源。 塑件脱模距离 mm 错误 !未找到引用源。塑件高度，包括浇注系统在内 mm S 注塑机最大开模行程 mm 所以从开模行程与塑件推出距离来看该注塑机符合要求。 综上选择注塑机 XS-ZY-125 比较合适。 第 5 章 注塑模具的设计 本设计重点是侧向半合模抽芯结构与顶出方式之 间的关系，由于旅行车龙毂架上有侧凹，其脱出方向与开模方向垂直并且龙毂架为圆形。这里采用哈夫式注射模，“哈夫”模就是瓣膜或半模，哈夫式注射模的成型部件大多都是两半组合而成的，常应用 太原工业学院毕业设计 15 于成型由侧孔或侧凹的塑件。哈夫模块的运动方向和动模、定模的开模方向相互垂直。旅行车龙毂架注塑模由于轮圈有侧凹，脱模时需要先侧抽芯，再顶出。整个旅行车龙毂架为圆形，用安装在定模上的斜导柱分型抽芯机构完成侧抽芯半模抽芯动作，这种机械式侧抽芯机构保证塑件外形的完整美观和质量，同时在模具开模运动过程中半模就沿着斜导柱平稳的滑动，在滑动过程中 瓣膜抽离塑件的凹槽。避免使用液压系统和手动侧抽的可能，节约能量，降低生产成本，提高生产效力。 5.1 浇注系统的设计 浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统控制着塑件在注塑成型过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件质量关系极大。浇注系统是指从注塑机喷嘴进入模具开始，到型腔入口的一段流道。 浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井以及拉料杆等部分组成。由于此模具涉及到半模侧抽芯机构，冷料井和拉料杆可以不给以考虑，主要设计主流道，分流道以及浇口。 浇注系统设计包括：根据塑件大小和形状进行 流道布置、决定流道断面尺寸、对浇口的数量、位置、形式进行优化。 5.1.1 主流道及主流道衬套设计 为了有效地传递保压压力，浇注系统主流道及其附近的塑料熔体应该最后固化。在卧式螺杆注塑机用模中，主流道垂直于分型面，为便于流道凝料拔出，设计成 具有2 错误 !未找到引用源。 4 锥角的圆锥形，内壁粗糙度 4.0Ra ，在此取 Ra=0.4um,内壁研磨和抛光时应注意抛光方向，不能形成与脱模方向垂直的划痕，以免造成脱模困难甚至成型中断。 主流道与喷嘴接触处作半球形凹坑，二 者配合严密，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 1 错误 !未找到引用源。 2mm，如果相反则主流道凝料无法脱出，太大则密封效果不好，在此取 R2=R1+(1 错误 !未找到引用源。 2)=8mm。 主流道小端直径比注塑机喷嘴孔径大 0.错误 !未找到引用源。 51mm，取 5mm。大端直径比分流道深度大 1.5mm 以上 ,其锥角一般去 2 错误 !未找到引用源。 6度。由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独立的主流道衬套 ,选优质钢材制作并经热处理提高硬度。主流道衬套要承受交变应力 ，其外圆盘直径不 太原工业学院毕业设计 16 能过大，以避免肩部弯矩过大，配合段的直径 D亦不宜过大，以避免入模的塑料产生过大的反作用力，使主流道衬套后退，台阶转角半径 R宜大一些，以免淬火开裂或应力集中 ,取 R=3mm。 主流道最大可能的短并且横截面积大，为了节约成本，提高模具的生产效率，主流道采用衬套式的结构设计，这样就可以单独选材、单独热处理、单独机加，更方便维修。主流道衬套选择 T8G 钢调质，硬度为 30-35HRC。 主流道衬套和主流道的结构见图 5.1，图 5.2 0.81.6A0.4 图 5.1 主流 道衬套 图 5.2 主流道结构 5.1.2 分流道的设计 分流道就是连接主流道和浇口的塑料通道，在此采用常规分流道（等温分流道）：分流道温度和模具整体温度一致。 太原工业学院毕业设计 17 影响分流道设计的因素很多，制品的几何形状、壁厚、尺寸大小及尺寸的稳定性，内在质量和外在质量要求，塑料的种类，注射机的压力，加热温度，注射速度，主流道及分流道的拉料及脱落方式，型腔布置及浇口形式的选择都能影响分流道的设计。 在设计分 流道时考虑以下几点以及优点： 1. 塑料流经分流道时的压力损失及温度损失要小。 2. 分流道的固化时间应稍后于制品的固化时间，以利于压力的传递及保压。 3. 保证塑料迅速而均匀的进入各个型腔，以及均匀补料，减少缺陷，保证质量。 4. 分流道的长度应尽可能短，排列紧奏，使外形尺寸变小，降低浇注系统凝料重量，料头少，减少浪费。 5. 锁模平衡（几何中心与锁模重心重合）。 6. 布置合理（受力零件有足够的承受能力，使冷却孔道合理布局，方便装配维修）。 7. 要便于加工及刀具的选择。 (1)分流道截面分析 圆形截面分流道 其优点是表面积与体积之比值为最小，在容积相同的分流道中圆形截面分流道的塑料与模具接触的面积最小，因此其压力损失及温度损失小，有利于塑料的流动及压力传递，其缺点是圆形截面分流道必须在动、定模上分别设计两个半圆形，因此给模具加工带来一定难度。 抛物面截面（ U 形截面） 其截面的形状接近于圆形截面，同时此种截面的分流道只在模具一面加工。但缺点是与圆形截面相比，热损失较大，流道废料较多。 梯形截面 此种截面是抛物线形截面的变形，与以上两种截面相比， 其热损失较大，但便于分流道的加工及刀具的选择。 a. 圆形截面 b. U 形截面 c.梯形截面 太原工业学院毕业设计 18 图 5.3 几种分流道截面图 综合比较后为节约成本选择比表面积大易加工的梯形截面的分流道，上底 W=5mm, 高 H=5mm ,下底 X=3.5mm,角度为 5-10 度。 (2)分流道的长度 分流道的布置形式采用平衡式。其长度 由于考虑到主流 道衬套的下端直径以及分流道加工在半模上， 长度为 18mm 的笔直分流道，减少压力和热量的损失。 采用平衡时梯形断面的分流道，比面积大易加工。让模具排列紧奏使模具外形尺寸变小，长度最短减少料头材料的浪费，进料均匀减少缺陷保证塑件质量，锁模平衡等使塑件有足够的承受能力冷却孔道布局合理方便装配维修，使模具能装到小型注塑机上成为节约，低成本高效的生产工具。 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因而分流道的内表面的粗糙度要求并不是很高，这里取 Ra=1.6 m ，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。 5.1.3 浇口的设计 浇口直接与塑件相连，把塑料熔体引入型腔。浇口断面形状有圆形、矩形和又宽又薄得狭缝形等。浇口是浇注系统的关键部位，浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大，浇口在大多数情况下是整个流道中断面尺寸最小的部分，对充模流动起着控制性作用，成型后制品与浇注系统从浇口处分离，因此浇口尺寸又影响着加工工作量的大小和塑件外观。 浇口尺寸包括浇 口断面尺寸和浇口长度尺寸，浇口长度约为 0.5 错误 !未找到引用源。 2.5mm,在此浇口长度取 1.5mm。在浇口出处流动阻力很大，剪切速率也很高，对聚甲醛（ POM）来说，其近似于牛顿流体，粘度仅仅是温度的函数，不随剪切速率的变化而变化，减小浇口的尺寸会迅速增加充模阻力，所以浇口尺寸应该适中，并且采用矩形浇口。浇口选择在塑件的外侧凹槽中心，采用矩形侧浇口具有以下优点：容易机加修整，易保证加工精度，容易调整到最佳的工艺条件，适时封口，疤痕小，容易充模，保证均衡进料，熔融塑料充满整个型腔，由于浇口对大型腔为防止 喷射，浇口尺寸要适当大些。 太原工业学院毕业设计 19 矩形浇口的经验计算公式如下： 浇口深度 h 为 h = k 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 (5.1) 错误 !未找到引用源。 制品厚度 mm k材料系数。 PS、 PE 为 0.6； POM、 PC、 PP 为 0.7； PVC、 PMMA、 PA 为 0.8； RPVC为 0.9 h =1.5 错误 !未找到引用源。 0.7 =1.05mm 由于浇口尺寸要适当大些在此 h=1.5mm 浇口宽度的计算公式 错误 !未找到 引用源。 =错误 !未找到引用源。 (5.2) A为塑件外表面积，平方毫米 浇口尺寸太小增加充模阻力，所以 错误 !未找到引用源。 取大些，根据计算在此取 错误 !未找到引用源。 =3mm 浇口台阶长 l =0.52.0mm，这里取 2mm。 5.2 注塑模具成型零部件设计 型腔是模具上直接成型塑件的部位。直接构成模具型腔的所有零件都称为成型零件，包括：凹模、凸模 、成型杆、成型环、各种型腔镶件等。 型腔设计步骤和主要内容： （ 1）根据塑件形状。塑件使用要求、塑件成型性能等确定型腔整体结构，其内容包括分型面的位置、进浇位置、排气位置、脱模方式等。 （ 2）从制造角度决定型腔能否采用组合式。若需组合，确定各构成零件之间的组合方式和零件结构。 （ 3）根据塑件尺寸和成型收缩率大小计算成型零件上对应的成型尺寸。 （ 4）根据成型时的塑料熔体压力，对成型零件进行刚度和强度校核，决定其壁厚等尺寸。 太原工业学院毕业设计 20 5.2.1 分型面的位置和形状的设计 分开模具取出塑件的面就是分型面，分型面的选择不仅关 系到塑件的正常成型和脱模，而且涉及模具的结构与制造成本。 在选择分型面时，应遵守以下规则： （ 1）：分型面应该选择在塑件的最大轮廓处。 （ 2）： 确定有利的留模方式，便于塑件脱模，通常分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在动模一侧，这样有助于推杆顶出机构的设置，节约能量。 （ 3）：保证塑件的精度要求。 （ 4）：保证塑件的外观质量。 （ 5）： 便于模具加工制造。 （ 6）：同轴度考虑。 （ 7）：抽拔力考虑（力设在开模方向上）。 （ 8）：有利于排气，使模具结构简化。 注塑模有一个分型面和多个分型面的模具，在本次设计中 采用单分型面（有一个分型面）的模具，分型面的位置垂直于开模方向，并且分型面为曲面同时也是塑件最大轮廓处。这样塑件留在动模上，方便脱模，保证产品质量，容易操作。 5.2.2 成型零件结构设计 构成模具型腔的零件统称为成型零件，例如凹模、凸模、型芯、镶块、各种成型杆、各种成型环。型腔直接与高温高压塑料接触，型腔质量关系到塑件质量，因此型腔必须要有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性等来承受塑料的挤压力和料流的摩擦力，有足够的精度和适当的表面粗糙度，以保证塑料制品表面光亮美观、容易脱模。 凹模采用整体式嵌入式的凹模，整体 式嵌入式凹模具有便于加工（可以分别加工），单独制造、单独选材、热处理，降低成本，易维修等优点。其嵌入到定模模板的通孔内，保证型腔沿主分型面分开的两半在合模时的对中性。 模板一般采用 45#钢制作， 45#钢调质处理，硬度到达 25-30HRC ，整体嵌入的型腔采用 T8 制作，淬火处理，硬度到达 40-50HRC。 整体式嵌入的凹模结构如图 5.4 太原工业学院毕业设计 21 0 . 83 . 2其余：6 . 33 . 20 . 80 . 8图 5.4 整体式嵌入的凹模结构 5.2.3 成型零件成型尺寸计算 按平均收缩率计算成型尺寸比较简便易行，是最常用的计算 方法，这里采用此方法。 POM 平均收缩率 %0.2SCP，塑件制造公差 4MT ，对应模具制造公差 10IT 。 (1)型腔径向尺寸计算 2/ PPCP LL （ 5.3） P C PS C PP C PS C PP C PM C P LLLL 2 SCPPCPL 1 （ 5.4） 2/2/ mwM P CM LL （ 5.5） 式中 ML 型腔（孔）的最小尺寸 w 型腔使用过程中允许的最大磨损量（取塑件总误差的 1/6，一般在0.020.05mm 之间） m 成型零件制造误差（正值） PL 塑件（轴）的最大尺寸 太原工业学院毕业设计 22 塑件公差（负值） 出于修模考 虑，对型腔径向尺寸来说易修大，预留一负修模余量r,标上制造公差m得型腔径向名义尺寸： ML= )2/2/(rmwM P CL +m 对于注塑模，型腔磨损量很小时，可用下式计算： ML= )(mMPCL +m （ 5.6） 塑件径向尺寸 1PL =120mm， 2/PPCP LL=120-0.82/2=119.59 mm； 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 =122.03mm 模具型腔按 10IT 级精度制造，其制造偏差m=0.20mm， 1ML =(122.03-0.20)+0.20 =121.83+0.20mm 塑件径向尺寸 2PL =104mm，2PCPL=104 错误 !未找到引用源。 =103.63mm； 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 =105.74mm 模 具制造偏差m=0.247mm， 2ML =(105.74-0.247)+0.247 =105.49+0.247mm 塑件径向尺寸 错误 !未找到引用源。 =40mm， 错误 !未找到引用源。 =40 错误 !未找到引用源。 =39.79mm； 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 =40.60mm 模具制造偏差 m =0.14mm， 太原工业学院毕业设计 23 错误 !未找到引用源。 =(40.60-0.14)+0.14 =40.46+0.14mm 塑件径向尺寸 错误 !未找到引用源。 =18mm， 错误 !未找到引用源。 =18 错误 !未找到引用源。 =17.84mm； 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 =18.20mm 模具制造偏差m=0.11mm， 错误 !未找到引用源。 =(18.02-0.11)+0.11 =17.91+0.11mm 塑件径向尺寸 错误 !未找到引用源。 =18mm， 错误 !未找到引用源。 =21.5 错误 !未找到引用源。 =21.38mm； 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 =21.82mm 模具制造偏差m=0.08mm， 错误 !未找到引用源。 =(21.82-0.08)+0.08 =21.74+0.08mm (2)型芯径向尺寸计算 2/ PPCP LL （ 5.7） ML = rmwM P CL 2/2/ （ 5.8） 标上制造公差m得型芯径向名义尺寸： ML = )2/2/( rmwM P CL - m 对于注塑模，型腔磨损量很小时修模余量也很小时可用下式计算： ML = )( mMPCL - m （ 5.9） 塑件尺寸 错误 !未找到引用源。 =34mm， 错误 !未找到引用源。 =34+错误 !未找到引用源。 =34.19mm； 太原工业学院毕业设计 24 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 =34.89mm 模具制造偏差m=0.127mm， 错误 !未找到引用源。 (34.89+0.127)-0.127 =35.02-0.127 mm 塑件尺寸 错误 !未找到引用源。 =14mm， 错误 !未找到引用源。 =14+错误 !未找到引用源。 =14.12mm； 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 =14.41mm 模具制造偏差m=0.08mm， 错误 !未找到引用源。 =(14.41+0.08)-0.08 =14.49-0.08 mm 塑件尺寸 错误 !未找到引用源。 =22.32mm， 错误 !未找到引用源。 =22.32+错误 !未找到引用源。 =22.46mm； 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 =22.92mm 模具制造偏差m=0.07mm， 错误 !未找到引用源。 =(22.92+0.07)-0.07 =22.99-0.07 mm (3)型腔深度尺寸计算 2/ rmM C PM HH +m (5.10) 若取修模余量为 2/m，则型腔容易修浅 MCPM HH + m 塑件尺寸 1PH =11.4mm， 1PCPH 11.4-错误 !未找到引用源。 =11.19mm； 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 =11.42mm 太原工业学院毕业设计 25 模具制造偏差m=0.14mm， 型腔易修浅， 1MH11.42+0.14mm。 塑件尺寸 错误 !未找到引用源。 =30mm， 错误 !未找到引用源。 =30 -错误 !未找到引用源。 =29.72mm； 错误 !未找到引用 源。 =错误 !未找到引用源。 =30.33mm 模具制造偏差m=0.187mm， 型腔易修浅， 1MH 30.33+0.187mm。 (4)型芯高度尺寸的计算 2/ rmM C PM HH -m (5.11) 型芯容易修长 MCPM HH -m 塑件尺寸 错误 !未找到引用源。 =14mm， 错误 !未找到引用源。 =14-错误 !未找到引用源。 =13.88mm 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 =14.16mm 模具制造偏差m=0.08mm， 型腔易修长， 2MH 14.16+0.08mm。 塑件尺寸 错误 !未找到引用源。 =31.5mm， 错误 !未找到引用源。 =31.5-错误 !未找到引用源。 =31.22mm 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 =31.86mm 模具制造偏差 m =0.186mm， 型 腔易修长， 错误 !未找到引用源。 = 31.86+0.186mm。 太原工业学院毕业设计 26 5.2.4 侧壁厚度和底板厚度计算 (1)型腔侧壁厚度计算 型腔为不规则形状，近似于圆形，按整体式圆形型腔进行计算。整体式圆形型腔在同样塑料熔体作用下，由于侧壁受到底部约束其最大变形发生在自由膨胀分界点。经计算自由膨胀高度约为 27mm,由于型腔深度小于分界高度，其受底部约束使得半径增长量远小于 s =r(错误 !未找到引用源。 -1)的计算值。 整体式圆形型腔选经过水淬回火的 错误 !未找到引用源。 工具钢 s =r( 错误 ! 未 找 到 引 用 源 。 -1) (5.12) 许用应力 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 =327.8MPa 塑料压力 P=28.1MPa 整体式圆形型腔内半径 r=60mm s =r(错误 !未找到引用源。 -1) =5.9mm 设计的侧壁厚度均大于 6mm,所以壁厚满足要求。 (2)底板厚度的计算 定模板的底板直接与注塑机得定模板紧贴，动模板下面的型芯垫板由于有垫块和推板倒滑柱支撑，所以底板不产生明显的弯曲变形，也不产生明显的内应力，其厚度凭经验决定。设计的 底板厚度满足要求。 5.2.5 排气方式和排气槽的设计 当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体、蒸汽或者原料释放出的气体等不能顺利排出，不但将在制品上形成气孔、银丝、灰雾、接缝、表面轮廓不清，型腔不能完全充满等弊端，同时还会因气体压缩而产生高温，引起流动前沿物料温度过高，粘度下降，容易从分型面溢出，产生飞边，重则灼伤制件，使其产生焦痕。而且型腔内气体压缩产生的反压力会降低充模速度，影响注塑周期和产品质量。 太原工业学院毕业设计 27 在此不单独设计排气槽，利用分型面或配合间隙排气。像旅行车龙毂架这样小型的塑件，在不采用特殊的的高速 注射时，利用分型面排气或者利用推杆与孔、推管与孔、脱模板与型芯、活动型芯与孔的配合间隙排气。为增加排气效果可以增加分型面的粗糙度，并且加工的刀痕或磨痕顺着排方向以及将推杆后方距型腔 5mm 以外的配合间隙加大等。 本设计利用分型面、推杆与孔、活动型芯与孔以及动模板与型芯固定板的间隙排气，这样不需要单独加工排气槽，使模具加工更容易，降低模具成本。 5.3 合模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准确性， 应按一定的方向和位置合模，所以必须设有导向定位机构。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。导柱设在动模边或定模边均可，但是一般设在主型芯周围，动定模合模时在导向机构的引导下，使动定模按正确的方位闭合，避免凸模进入凹模时因方位搞错而损坏模具或定位不准而互相碰伤，因此设在型芯周围的导柱应比主型芯高出至少 68mm。同时导向机构在模具闭合后使型腔保持正确的形状和所有由动定模构成的尺寸的精度。 5.3.1 导柱的选择和设计 导柱沿长度方向分为固定段和导向段，并且这两段名义尺寸相同，只是公差不同的导柱叫直导柱。本次设计的直导柱采用从标准模具零件（图库）中选用的方法，并且因动模板整块都是 T8 钢制造，硬度 40-50HRC 有足够的强度，所以没有设计导柱套。 5.3.2 直导柱尺寸和结构的要求 （ 1）直径和长度 导柱的直径在 12 错误 !未找到引用源。 63mm 之间时，按经验直导柱直径 20和模板厚度比在 0.06 错误 !未找到引用源。 0.1, 无论是固定段的直径还是导向段的直径的形位公差与尺寸之间的关系应遵循包容原则。直导柱总长为 94mm,直径为 20mm。 （ 2）形状 直导柱的端部做成半球形或锥形的先导部分，锥形头高度为与其相邻圆 太原工业学院毕业设计 28 柱直径的 1/3 , 前端还应有倒角，使其能够顺利的进入导向孔。 导向孔应该设有排气孔或者排气间隙，以免空气压缩产生高温引起燃烧，在本设计中将垫块上导柱孔加工成通孔，利用垫块和底板的装配间隙排气。 （ 3）公差配合 安装段与模板间采用过渡配合 H7/k6 ,导向段与导向孔间采用动配合H7/f7 。 （ 4）粗糙度 固定段表面用 Ra=1.6um ,导向段表面用 Ra=0.8um 。 （ 5）材料 导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯部，因此采用低碳钢（ 20 号钢）渗碳 0.5 错误 !未找到引用源。 0.8mm 深，经淬火处理硬度达到 HRC56错误 !未找到引用源。 60 。 直导柱形状见图 5.5。 A其余：3.2EE2 - 中 心 孔 BG B 1 4 5 - 5 91.6 0.8图 5.5 直导柱 5.4 脱模机构设计 注塑模必须设有准确可靠的脱模机构，以便在每一个循环中将塑件从型腔内或型芯上自动地脱出模外，脱出塑件的机构称为脱模机构或推出机构。脱模机构种类很多，有手动脱模、机械推出、液压推出、气压推出等，手动脱模没有工作效力，液压和气压脱模成本高，推杆推出的脱模机构比较简单也是经常采用的一种典型脱模机构，在本设计中所采用的就是推杆脱模机构。 太原工业学院毕业设计 29 5.4.1 脱模机构的要求 （ 1）结构优化、运 行可靠、机构尽可能简单、制造容易、零件制造方便，维修方便，配换容易等。机构动作要准确可靠、运动灵活、机构本身具有足够的刚度和强度，以抵抗脱模阻力。 （ 2）不影响塑件外观，不造成塑件变形破坏，推塑件的位置应尽可能设在塑件内部或者隐蔽处，以免损坏塑件外观，要保证塑件在脱模过程中不变形、不擦伤。 （ 3）让塑件留在动模 ，模具的结构应保证塑件在开模过程中留在具有脱模装置的半模即动模上。 5.4.2 脱模结构设计分析 聚甲醛（ POM）的收缩率为 2%，其收缩时抱紧型芯，开模时塑件留在动模上，在脱模机构设计时就应该将推出力 的作用点尽可能的靠近型芯，推出力作用于塑件刚度强度最大的部位，由于塑件的受力部分就是五角星的各个角，要保证这部分的强度和刚度在其内侧两边设计加强筋，这样在这些部位的推出力就要求大些，因此将推杆设置在这些部位，同时这些部位是塑件的内表面推杆留下的推痕不影响塑件的美观。推杆均匀的布局在各角距轮圈 5 毫米处，推出时各处受力相同轻松的将塑件推出。柱头推杆的结构形状如图 5.6。 5.4.3 脱模力计算 塑件在模腔内冷却时抱紧型芯，产生包紧力，因此脱模力必须克服包紧力和摩擦阻力，在开模的瞬间所需脱模力为最大。 POM 为热塑 性塑料，脱模斜度型腔 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 型芯 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。所以脱模斜度选择 错误 !未找到引用源。 塑件收缩率使型芯全面积受总压力 错误 !未找到引用源。 =2 错误 !未找到引用源。 E 错误 !未找到引用源。 t L 错误 !未找到引用源。 （ 5.13） =228502.3N E=2.83GPa 塑料拉伸弹性模量 太原工业学院毕业设计 30 错误 !未找到引用源。 =2 塑料收缩率 错误 !未找到引用源。 =0.3 塑料泊松比 t=1.5mm 制品壁厚 L塑件型芯长度 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 （ 5.14） =41560.5N 经计算以及结合塑件的实际情况，柱头推杆的长度为 88mm,直径为 6mm,采 用 T8 钢制造，硬度达到 50-56HRC。 在开模过程中注塑机顶杆顶着推板移动，推板带动柱头推杆向前移动，推出塑件，由于柱头推杆上的弹簧在顶出塑件的过程中被压缩，其恢复原状过程中使柱头推杆和推板复位。 0 . 8H R C 3 8 - 4 2H R C 5 0 - 5 5图 5.6 柱头推杆 5.5 侧向分型抽芯机构的设计 塑件上凡是脱模方向与开模方向不相同的侧凹或侧孔除少数浅侧凹可以强制脱模外，其他的都需要进行侧向抽芯或侧向分型方能将塑件顺利脱出。侧向分型用于有内外侧凹的塑件，需将凹模作成两瓣或多瓣，利用侧向分型 完成各瓣与塑件之间分离，脱出侧凹。侧向抽芯用于有侧孔或侧凹的塑件，根据侧孔或侧凹的数量和方位设置一 太原工业学院毕业设计 31 至多个侧抽芯，用侧向抽芯机构抽出侧型芯。侧抽芯可分为手动、机动、液压或气动分型抽芯。手动分型抽芯机构的优点是可以简化模具结构，缺点是劳动强度上，生产效力低，不能自动化生产，只能用于生产批量不大或试生产的模具，在劳动成本不断上升的今天很少使用手动分型抽芯的模具。机动侧向分型抽芯机构是借助机床的开模力，通过一定的机构改变运动的方向完成侧向分型抽芯动作，合模时利用合模力使其复位。最典型的是斜导柱分型抽芯机构，优点是经 济合理、动作可靠，易实现自动化操作，在生产中使用最为广泛。液压或气动分型抽芯机构是以压力油或压缩空气作抽芯动力，在模具上配置液压缸或气压缸来达到抽芯分型与复位的动作，其优点是使用方便，缺点是能量消耗大不利于环保节约。 5.5.1 侧向分型抽芯机构的选择 能够获得侧向抽芯或侧向分型以及复位动作的机构，统称为侧向抽芯机构。 侧向分型抽芯机构类型很多，通常按动力来源分三种类型：手动侧向分型抽芯机构，机动侧向分型抽芯机构和液压（气压）侧向分型抽芯机构。其中以机动侧向分型抽芯机构最为常用，其主要形式包括弹簧分型抽芯、 斜销分型抽芯、弯销分型抽芯、斜滑块分型抽芯、齿轮齿条抽芯等。 综合比较后，由于机动侧向分型抽芯机构是借助机床的开模力，通过一定的机构改变运动的方向完成侧向分型抽芯动作，合模时利用合模力使其复位。最典型的是斜导柱分型抽芯机构，优点是经济合理、动作可靠，易实现自动化操作，在生产中使用最为广泛。所以本设计中采用机动分型抽芯中最典型的斜导柱分型抽芯机构完成塑件的侧向分型抽芯来使塑件顺利脱模。 5.5.2 抽拔力和抽拔距的计算 （ 1）抽拔力计算 对于典型的线轴型制品，采用两瓣瓣合模成型，其中心圆筒形部分收缩会对侧抽芯 半模两端产生正压力。像这样断面为圆形或矩形的型芯其抽拔力是由于塑件收缩包紧型芯造成的，抽拔力用脱模力公式计算。 POM 为热塑性塑料，脱模斜度型腔 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 型芯 太原工业学院毕业设计 32 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 所以脱模斜度选择 错误 !未找到引用源。 塑件收缩率使型芯全面积受总压力 错误 !未找到引用源。 =2 错误 !未找到引用源。 E 错误 !未找到引用源。 t L 错误 !未找到引用源。 =228502.3N E=2.83GPa 塑料拉伸弹性模量 错误 !未找到引用源。 =2 塑料收缩率 错误 !未找到引用源。 =0.3 塑料泊松比 t=1.5mm 制品壁厚 L塑件型芯长度 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 =41560.5N （ 2）抽拔距的计算 为顺利地脱出塑件、侧型芯或侧向瓣合模滑块应从成型位置外移到不妨碍制品平行推出的位置，此移动的距离称为计算抽拔距。在设计模具时还应加上 2 错误 !未找到引用源。 5mm 的安全距离作为 实际抽拔距。 对于圆形绕线骨架或带阳螺纹的制品其抽拔距并不等于塑件侧凹的深度，抽拔距计算如下。 当瓣合模为两瓣时 最小抽拔距 错误 !未找到引用源。 = 错误 !未找到引用源 。 (5.15) 设计抽拔距 s = 错误 !未找到引用源。 + (2错误 !未找到引用源。 ) (5.16) 抽拔距（脱模距）是将型芯从成形位置抽到不妨碍塑件 取出的位置即型芯（滑块）移动的距离，通常脱模距等于成形孔深加 2 3 。 圆形骨架塑件脱模距计算 错误 !未找到引用源。 + (2 3) (其中 D=104mm d=101mm) =32.4 +(2 3) =34.4 35.4 mm 太原工业学院毕业设计 33 5.5.3 斜导柱分型抽芯机构 斜导柱分型抽芯是应用最为广泛的分型抽芯机构，其借助机床的开模力或推出力完成侧向抽芯，结构简单，制造方便，动作可靠。侧型芯或半合模滑块上装有 T型导滑块， T 型导滑块装在 T型导滑槽内，同时为使半合模顺利移动不让导柱妨碍其移 动，在半合模上开有一个近似于跑道形的通孔。这样半合模在 T型导滑块和导柱的引导作用下沿抽拔方向平稳滑动，驱动滑块的斜导柱与开模运动方向成斜角安装，斜导柱与滑块上对应的孔呈松动配合，开模或推出时斜导柱和滑块发生相对运动，斜导柱对滑块产生一侧向分力，这个力作用于半合模，迫使半合模完成抽芯或分型动作。 斜导柱抽芯机构由斜导柱、滑块、导滑槽、滑块定位装置、楔紧块等组成。 斜导柱的动作原理见图 5.7 5.5.4 斜导柱分型抽芯机构 结构设计 （ 1）斜导柱 斜导柱的斜角一般为 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 ，最大部超过 错误 !未找到引用源。 ，在本设计中为使模具的开模距离小些将斜导柱的斜角设计成 20 度。由于斜导柱只起驱动半模的作用，半模的运动精度由导滑槽与滑块间的配合精度保证，半模的最终位置精度由楔紧块保证，因此为了使运动灵活。侧抽芯半模与斜导柱采用比较松动的配合。斜导柱的结构如图 5.8。 用 T8工具钢制作斜导柱，调制处理，硬度为 35-40HRC。 太原工业学院毕业设计 34 图 5.7 斜导柱的动作原理 0.81.6图 5.8 斜导柱 斜导柱的几何尺寸计算 在 4.5.2 中已经计算过脱模力将计算结果公式（ 4-19）就可以计算出斜导柱直径。 斜导柱与滑槽的摩擦因素 f=0.2 ，倾导柱的角度 错误 !未找到引用源。 与开模力，斜导柱所受弯曲力，实际能得到的抽拔力以及开模行程有关。斜角 错误 !未找到引用源。 一般不得大于 错误 !未找到引用源。 ，一般采用 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 该模具的脱模距离不是很大，所以取斜角 错误 !未找到引用源。 等于 错误 ! 太原工业学院毕业设计 35 未找到引用源。 。 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。=54306.4N （ 5.17） M=错误 !未找到引用源。 L=5463.2 （ 5.18） d=错误 !未找到引用源。 =4.6mm （ 5.19） 错误 !未找到引用源。 退火处理 错误 !未找到引用源。=错误 !未找到引用源。 =556 模具的抽拔距为 S=34.4 错误 !未找到引用源。 35.4mm 斜导柱的有效长度 L=错误 !未找到引用源。 =100.6 错误 !未找到引用源。 104mm,斜导柱导向部分的长度约为 10错误 !未找到引用源。 15mm,安装在模板中的斜导柱的长度约为 18.6+2.73=21.33mm(17.5/cos20=18.6mm,7.5 错误 !未找 到引用源。 tan20=2.73mm ) 设计时将斜导柱的长度比计算的长度长 10mm 左右，以便使其更稳定的工作。 （ 2）滑块 滑块可以是半合模滑块，也可以是型芯滑块。滑块可以做成整体式，也可以做成组合式。组合式的滑块前端成型部分与滑块主体分别制造，然后再采不同的连接形式紧固成一体，在此将半模滑块做成整体式。用 20 号钢制作，渗碳 0.5-0.8mm,淬硬 56-60HRC。 （ 3）导滑槽 对导滑槽与滑块的配合要求是运动平稳，不宜过分松动，亦不宜过紧，燕尾槽精度要求较高，制造比较困难，一般采用 T 型导滑槽，可以做 成整体式，但是为了便于加工出高表面质量和高精度的导滑槽，做成组合式，导滑槽表面应有足够的硬度 (HRC52-60)，应稍硬于半模，为使半模运动时不偏斜，滑块的滑动面要有足够的长度，最好是滑槽宽度的 1-1.5 倍，滑块在完成抽拔运动做停止运动时，其滑动面不一定全长都留在导滑槽内。 在本设计中 T导滑槽加工在半合模上，导滑槽加工深度为 58mm,有足够的长度使侧抽芯半模完成抽芯动作。 （ 4）滑块（侧抽芯半模）定位装置 分型抽芯后，由于导滑块是固定在动模上的，并且在侧抽芯半模上加工的导滑槽为长度 58mm 的盲槽，其只能 沿着导滑槽向抽拔方向来回平稳运动，因此将导滑块固定在动模上就是为了给侧抽芯半模在抽芯后定位 , 太原工业学院毕业设计 36 合模时斜导柱顺利进入导滑斜孔。 （ 5）楔紧块 当塑料熔体注入型腔后，其以很高的压力作用于型芯或半合模，迫使滑块外移。作用力等于熔融塑料压力和沿滑动方向塑料作用在型芯或半模上投影面积的乘积。由于斜导柱的刚度较差，故常用楔紧面来承受这一侧向推力，同时斜导柱的精度往往不能保证滑块准确定位，而精度较高的楔紧面在合模时能确保滑块位置的精确性。 楔紧块的结构形式根据滑块的形状和受力大小决定。楔紧块应有足够的表面硬度(HRC52-56)以免擦伤和变形。在这里采用用螺钉连接在模板上的楔紧块，其加工方便，较为常用，用于滑块受力较小的场合。楔紧块的斜角应略大于斜导柱的斜角，以便开模时楔紧块的斜面能够迅速离开滑块，不发生干涉现象，这就要求楔紧块的斜角比斜导柱的斜角大 2错误 !未找到引用源。 度。在本设计中的楔紧块不仅起到承受侧压，精确定位的作用，还起到在合模过程中使侧抽芯半模迅速而准确归位的导向作用。 5.6 注塑模温度调节系统的设计 注塑模具型腔壁的温度高低及其均匀性对成型效率和制品的质量影响很大，一般注入模具的塑料熔体的温度为 200 错误 !未找到引用源。 300，而塑料固化后从模具中取出的温度为 60 错误 !未找到引用源。 80以下，视塑料品种的不同而不同。为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却水通道（或油通道），通过模温调节机调节冷却水（或油）的温度。以冷却水为介质的模温调节机，其温度可以调节到 90以内，更高的模温则需采用以油作为冷却介质的模温调节机，也可以在模具上插加热棒或加热套来获得 100以上的模温，即使这么高的模温相对高温的塑料熔体来说仍然是起冷却作用，只不过是脱模温度较高而已。但是有的塑料为达到工艺要求或为提 高生产效率可以采用低于室温的模温，这时可用冷却水进行冷却，必须使用有至冷功能的模温调节机，模具型腔表面温度不可调节到该大气环境的露点温度以下，否则型腔内壁凝结的冷凝水会直接影响制品的质量。 5.6.1 模具温度调节系统设计原则 模温高低对制品结晶度、力学性能、表面质量、制品内应力和翘曲变形都有很大 太原工业学院毕业设计 37 的影响。 为了提高冷却效率，模具的冷却系统可按下述（均匀性）原则进行设计： （ 1） 动模、定模和型腔的周围均匀地设置冷却水通道，不可只设置在模具的动模一边或定模一边，否则脱模后制品一侧温度高一侧温度低，在进一步冷却时会发生翘 曲变形。 （ 2） 冷却水孔间距越小，直径越大，则对塑件冷却越均匀。 （ 3） 孔间距、孔与型腔之距尽量相等。 （ 4） 采用并流流向，加强浇口处的冷却。 （ 5） 降低出入口水的温差，控制在 3 错误 !未找到引用源。 5内。 （ 6） 容易机加。 5.6.2 制品冷却时间的计算 在注塑成型过程中高温（ 200 错误 !未找到引用源。 ）塑料熔体转变成塑料制品（约60 错误 !未找到引用源。 ）要放出潜热和显热，主要通过热传导散失，其中 5%辐射对流散发到大气中， 5%模板传导散发导大气中，其余 90%均由冷却介质带走。它们之间的热交换速度是决定制品冷却时间的 决定因素。 塑件冷却时间的计算公式 t=错误 !未找到引用源。 （ 5.20） 式中 S 制品的壁厚（ mm） ，这里取 S=2mm c 塑料注塑温度（） ，这里取c=200 m 塑料注塑温度（） ，这里取m=88 1 塑料的热扩散系数（ smm/2 ），查表（ 3-9-2） 3 可得 1 =0.92 错误 !未找到引用源。 /s=9.2 sm