注塑模具设计线圈骨架注塑具设计.docx

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注塑模具设计线圈骨架注塑具设计

毕业设计任务书

姓名学号班级

一、设计课题线圈骨架注塑模设计

二、工件图及技术要求

图式：

工件图

1.零件名称：

线圈骨架

2.材料：

聚氯乙烯

3.技术要求：

设计一模两件侧浇口注塑模

三、任务要求

1.材料的工艺成形性能

2.塑件的工艺性分析

3.模具结构设计

4.相关工艺计算

5.完成模具的装配图及零件图的绘制

6.编写设计说明书

指导教师：

200年月

一塑件的工艺性分析-------------------------------------------------------------------------1

二塑件体积-------------------------------------------------------------------------------------1

三模具设计相关计算-------------------------------------------------------------------------1

3.1成型零件工作尺寸的计算---------------------------------------------------------------1

3.2成型腔壁厚的计算------------------------------------------------------------------------2

四模具结构的设计---------------------------------------------------------------------------4

4.1浇注系统设计------------------------------------------------------------------------------4

4.1.1浇口套的选用----------------------------------------------------------------------------4

4.1.2冷料井的设计---------------------------------------------------------------------------4

4.1.3分流道的设计---------------------------------------------------------------------------4

4.1.4浇口设计---------------------------------------------------------------------------------6

4.1.5浇口位置的选择------------------------------------------------------------------------7

4.2模具结构草案-----------------------------------------------------------------------------8

4.3塑件脱模机构设计-----------------------------------------------------------------------9

4.4侧向分型与抽芯机构设计---------------------------------------------------------------9

4.5抽芯力和抽芯距的计算------------------------------------------------------------------9

4.5.1.抽芯力的计算----------------------------------------------------------------------------9

4.5.2.抽芯距的计算----------------------------------------------------------------------------9

4.5.3斜导柱的尺寸与安装形式-----------------------------------------------------------10

4.6滑块形式与导滑槽的形式------------------------------------------------------------11

4．7斜导柱侧向分型最小开模行程的校核；-----------------------------------------11

4.8模具温度调节系统-----------------------------------------------------------------------12

五、选择注射机-------------------------------------------------------------------------------13

5.1理论注塑量---------------------------------------------------------------------------------13

5.2实际注塑量---------------------------------------------------------------------------------13

六、注塑机参数的校核-----------------------------------------------------------------------14

6.1最大注塑量的校核------------------------------------------------------------------------14

6.2注塑压力的校核---------------------------------------------------------------------------15

6.3锁模力的校核------------------------------------------------------------------------------15

6.4模具与注塑机安装部分相关尺寸校核-----------------------------------------------15

6.5开模行程与顶装置的校核---------------------------------------------------------------15

七小结------------------------------------------------------------------------------------------17

八谢辞------------------------------------------------------------------------------------------18

九参考文献------------------------------------------------------------------------------------19

一、塑件工艺性分析

本产品在工业生产中广泛应用,因为作为常期生产的塑件,可以说其批量值是比较大的，属于大批量生产。

故设计模具要有较高的效率,浇注系统要能自动脱模；

产品形状规则，内空心，侧有凹槽，其要求它具有耐光，耐化学腐蚀、耐磨。

结合这些要求，材料选择软聚氯乙烯。

根据计算出的体积与质量选择SZ-100-60型号的注塑机注塑。

由于塑件内空心，侧有凹槽要求模具必需采用斜导柱侧抽芯机构分型。

经过比较，采用斜导柱在定模，哈夫块（斜滑块）在动模的结构。

整体斜楔定位，斜导柱侧抽芯分型，推板推出工件的工作原理。

二、塑件体积

塑件质量的计算为；

M塑件=ρ×V塑件

而V塑件=2×{2×[（402×1.5）-（172×1.5）]+（202-172）×57}

=2×（3733+5814）

≈19.11cm3

ρ=1.35g/cm3（查塑料模具设计手册）

故M塑件=19.11×1.35≈25.80（g）

又因；M浇道=ρV浇道=1.35×6200（通过pro/E计算得出）=8307mg≈8.3g

所以；M总=M塑件+M浇道=19.11+8.3=27.41g

三、模具设计的有关计算

3.1成型零件工作尺寸的计算

根据塑件图可知，主要计算出相对于固定型芯和哈夫块组合而成的型腔尺寸，其余型芯与型腔的尺寸则直接按产品尺寸。

3.1.1型芯尺寸的计算

型芯的径向尺寸的计算：

按平均收缩率计算型芯的径向尺寸：

经查《塑料模具设计手册》可知PVC的平均收缩率为1.8%（SCP）

根据塑件精度等级查得《塑料模具设计》中“塑件公差数值表”,其径向基本尺寸为17mm,那么它的浮动尺寸为17+0.480

根据公式LM=[LS+SCP·LS+34Δ]-δ

LM=[17+17×1.8%+34×0.48]-δ=Δ/3

LM=17.670-0.16

式中LM—零件制造径向尺寸；

LS—径向的基本尺寸；

δ—对于小型零件等于Δ/3（Δ为制件允许的公差值）；

型芯尺寸的高度计算，同样也是按收缩率来计算值：

这时规定制件孔深的名义尺寸HS为最小尺寸，偏差Δ为正偏差，型芯高度的名义尺寸为HM为最大尺寸，偏差为负偏差,而其基本尺寸为60mm，浮动尺寸为60+0.920，同上可以得到型芯高度名义尺寸：

HM=[HS+SCP·HS+23Δ]-δHM=61.70-0.3

3.1.2型腔尺寸的计算

因为以面的型芯尺寸的计算时都是以型腔为准的，因此有一部分的尺寸（60mm的尺寸）我们只考虑了型腔各尺寸的制造加工尺寸。

（1）型腔径向尺寸的计算为：

同上以是按平均收缩率来计算其尺寸，已知在给定条件下的平均收缩率SCP，制件型腔的名义尺寸为LM（最小尺寸），公差值为δ（正偏差），则型腔的平均尺寸为：

LM+δ2。

考虑到收缩量和磨损值，

但要注意的一点，那就是该设计的一大优点，为了便于工人的制模，把型腔先做成一个整体，然后用线切割机床再分开，这样也可以节约材料。

因此在型腔一方将会加上一个放电间隙值和钼丝的直径值（设放电间隙为0.02mm、钼丝直径为0.18mm）。

故也根据公式

LM=[LS+LS·SCP-34Δ]+δ

可得：

基本尺寸为20mm时，可得如下值；

LM=[20+20×1.8%-34×0.56]+Δ/3

LM=19.94+0.180

那么LM′=20.14+0.180

基本尺寸为40mm时，可得如下值；

LM=[40+40×1.8%-34×0.92]+Δ/3

LM=40.12+0.260

那么LM′=40.32+0.260

（2）型腔深度尺寸的计算；

也是按平均收缩率计算型腔的深度尺寸，在型腔深度尺寸的计算中，规定制件高度的名义尺寸为HS为最大尺寸，公差以负偏差表示。

型腔深度名义尺寸HM为最小尺寸，公差以正偏差表示。

型腔的底部或型芯的端面与分型面平行，在脱模过程中磨损很小磨损量就不考虑，据

HM=[HS+HS·SCP-23Δ]+δ

可得

深度尺寸为1.5mm时：

HM=[1.5+1.5×1.8%-23×0.32]+0.32/3

HM=1.51+0.10

深度尺寸为57mm时：

HM=[57+57×1.8%-23×0.92]+0.92/3

HM=57.33+0.30

3.2成型腔壁厚的计算

成型腔应具有足够的壁厚以承受塑料熔体的高压，如壁厚不够可表现为刚度不足，即产生过大的弹性变形值；也可表现为强度不够，即塑腔发生塑隆变形甚至破裂。

模具的型腔在注射时，当型腔全部充满时，内压力达到极限值，然后随着塑料的冷却和浇口的封闭，压力逐渐减小，在开模时接近常压。

型腔壁厚计算以最大压力为准。

理论分析和实践证明，对于大尺寸的型腔，刚度不足是主要原因，应按刚度来计算；而小尺寸和型腔在发生的弹性变形前，其内应力就超过了许用应力，因此按强度来计算。

而此次设计的塑件尺寸不是很大，因此，我们就按强度来计算型腔壁厚。

模具结构中，都采用的是整体式且是矩形型腔，它的按强度来计算侧壁的厚度比较的复杂。

而在《模具设计手册》里可以查得一些经验值，如图所示：

四、模具结构的设计

4.1浇注系统设计

4.1.1浇口套的选用

浇口套属于标准件，在选够浇口套时应注意：

浇口套进料口直径和球面坑半径。

因此，所选浇口套如图所示：

4.1.2冷料井的设计

根据实际,采用底部带有顶杆的冷料井，推杆装于推杆固定板上。

如图所示：

4.1.3分流道的设计

1）分流道截面形状

分流道截面形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截面流道的比表面积最小（流道表面积与体积之比称为比表面积），塑料熔体的温度下降少，阻力亦小，流道的效率最高。

但加工较困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。

2）分流道的尺寸

分流道尺寸由塑料品种、塑件的大小及长度确定。

对于重量在200g以下，壁厚在3mm以下的塑件可用下面经验公式计算分流道的直径，如式

D=0.2654W1/2L1/4

式中：

D---分流道的直径，mm;

W---塑件的质量，g；

L---分流道的长度，mm.

此式计算的分流道直径限于3.2mm～9.5mm.对于HPYC和PMMA。

应将计算结果增加25％。

对于梯形分流道，H=2D/3；对于U形分流道，H=1.25R，R=0.5D。

D算出后一般取整数；对于半圆形H=0.45R

对于流动性极好的塑料（如PE，PA等），当分流道很短时，其直径可小到2mm左右；对于流动性差的塑料（如PC，HPVC及PMMA等），分流道直径可以大到13mm;大多数塑料所用分流道的直径为6mm～10mm。

3）分流道的布置

在多型腔模具中分流道的布置中有平衡式和非平衡式两类。

平衡史布置是指分流道到各型腔浇口的长度、断面形状、尺寸都相同的布置形式。

它要求各对应部位的尺寸相等。

这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，使成型的塑件力学性能基本一致，但是，这种形式的布置使分流道比较长。

非平衡式布置的指分流道到各型腔浇口长度不相等的布置。

这种布置使塑料进入各型腔有先有后，因此不利于均衡送料，但对于型腔数量多发模具，为不使流道过长，也常采用。

为了达到同时充满型腔的目的，各浇口的断面尺寸要制作得不同.

4）分流道设计要点

（1）、在保证足够的注塑压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下，分流道截面面积与长度尽量取小值，分流道转折处应圆弧过度。

（2）、分流道较常时，在分流道的末端应开设冷料井。

（3）、分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动、定模板上，合模后形成分流道截面形状。

（4）、分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。

在选择浇口套时应注意：

①、浇口套进料口直径如式

D=d+（0.5～1）mm

式中：

d---注塑机喷嘴口直径。

②、球面凹坑半径R

R=r+（0.5～1）mm;

式中：

r---注塑机喷嘴球头半径。

③、浇口套与定模板的配合

在单腔模中，常不设分流道，而在多腔模中，一般都设置有分流道，塑料沿分流道流动时，要求通过它尽快地充满型腔，流动中温度降低尽可能小，阻力尽可能低。

同时，应能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。

从前两点出发，分流道应短而粗。

但为了减少浇注系统的加回料量，分流道亦不能过粗。

过粗的分流道冷却缓慢，还倒增长模塑的周期。

而该设计中使用了梯形断面形状的分流道。

如图所示；

因为梯形断面的这种分流道易于机械加工，且热量损失和阻力损失均不大，故它也是一种常用的形式．其断面尺寸比例为；　H=2/3W,X=3/4W,或将斜边与分模线的垂线呈5°—10°的斜角。

4.1.4浇口设计

浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细流道（除直浇口外），它是浇注系统的关键部分，其主要作用是：

1型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。

2易于在浇口切除浇注系统的凝料，浇口截面约为分流道截面的0.03-0.09。

浇口长度约为0.5mm～2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试限时逐步纠正。

当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利用充型。

但浇口尺寸过小会使压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑料质量。

浇口的形状和尺寸对制品质量影响很大，浇口在多情况下，系整个流道断面尺寸最小的部分（除主流道型的浇口外），一般汇报口的断面积与分流道的断面积之比约为0.03～0.09。

断面形状如图4.3所示，浇口台阶长1～1.5㎜左右．虽然浇口长度比分流道的长度短的多，但因为其断面积甚小，浇口处的阻力与分流道相比，浇口的阻力仍然是主要的，故在加工浇口时，更应注意其尺寸的准确性。

然而，根据塑件的样品图1.1、生产的批量等，采用一模两腔结构。

浇口采用扇形如图所示：

4.1.5浇口位置的选择

（1）浇口的位置的应使填充型腔的流程最短

这样的结构使压力损失最小，易保证料流充满整个型腔。

对于型塑件，要进行流动比的校核。

流动比K由流动通道的长度L与厚度t之比来确定。

如下式：

K=Σ（Lτ/tτ）

式中：

Lτ---各段流程的长度，mm;

tτ---各段流程的厚度或直径，mm;

流动比的允许值随塑料熔体的性质、温度压力等的不同而变化。

流动比的计算公式为：

①K=L1/t1+L2+L3/t2

②K=L1/t1+L2/t2+L3/t3+2L4/t4+L5/t5

（2）浇口位置的选择要避免塑件变形

（3）浇口位置的设置应减少或避免产生熔接痕

熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度，所以设置浇口时应考虑料流的方向。

为提高熔接痕处强度，可在熔接处增设溢流槽，使冷料进入逸流槽。

筒形塑件采用环行浇口无熔接痕，而轮辐式浇口会有熔接痕产生。

浇口的位置塑与件质量有直接影响,位置选择不当会使塑件产生变形、熔接痕等缺陷。

图示为浇口位置的布局。

4.2模具结构草案

由于塑件内空心,侧有凹槽所要求模具结构必须采用斜导柱抽芯机构。

并采用斜导柱在定模，哈夫块（斜滑块）在动模的结构。

整体斜楔定位，斜导柱侧抽芯分型，推板推出工件的工作原理。

可以绘出模具草图详见附图；

4.3塑件脱模机构设计

在注塑成型的每一个循环中，塑件必须由模具型腔中脱出，在该设计中，为了使符合脱模机构的要求：

使塑件留于动模；

塑件不变形损坏

这是脱模机构应当达到的基本要求。

要做到这一点首先必须分析塑件对模腔的附着力的大小和所在部位，以便选择合适的脱模方式和脱模位置，使脱模力得以均匀合理的分布。

良好的塑件外观

顶出塑件的位置应尽量设在塑件内部，以免损坏塑件的外观。

结构可靠

因此，根据装配图所示，其模具结构的脱模机构主要由中心拉料杆拉断浇口，然后由顶杆推动推板使工作推出，还有在设计主型芯时也会有一定的拨模作斜度3°～5°。

4.4侧向分型与抽芯机构设计

当塑件上具有与开模方向不同的内外侧孔时，塑件不能直接脱模，必须将成型侧孔的零件做成可动的，在塑件脱模前先将活动型芯抽出，然后再自模中通过顶杆顶出塑件。

而此次的设计完全符合以上要求，因此，也采用了侧向分型抽芯机构。

又，该塑制品是大批量的生产，故也使用了机动侧向分型抽芯。

4.5抽芯力和抽芯距的计算

4.5.1.抽芯力的计算。

4.5.2.抽芯距的计算；

因为抽芯距等于侧孔深加2～3mm的安全系数，而当结构比较特殊时，如成型圆形线圈骨架，以及该外形为正方形的线圈骨架，（如下图所示）设计的抽芯距不能等于线圈骨架凹模深度S2，因为滑块抽至S2时塑件的外径仍不能脱出滑块的内径，必须抽出S１的距离再加上（2～3）mm，塑件才能脱出。

故抽芯距为：

S=S1+（2～3）=20+（2～3）mm=22～23mm

式中S—抽芯距；

S１—抽芯的极根尺寸（此为塑件最大的外形尺寸）；

4.5.3斜导柱的尺寸与安装形式

斜导柱的形状与基本尺寸；

斜导柱的基本尺寸主要以长度尺寸为主，斜导柱的长度计算为如下式：

L=1/2Dtanα+h×1/cosα+1/2dtanα+S/sinα+（10～15）mm

=1/2×20×0.45+25×1.1×1/2×15×0.45+22/0.4+（10～15）mm

≈110mm

式中L—斜导柱的长度；

D—斜导柱固定部分大端直径；

h—斜导柱固定板厚度；

斜导柱的形状与尺寸如图所示；

斜导柱的安装固定形式：

如上图所示，斜导柱的倾斜角a为24°，而一般来说锁紧块的角度a′=a+（2～3）mm,斜导柱与固定板之间用三级精度第三种过渡配合。

由于斜导柱只起驱动滑块的作用，滑块运动的平稳性由导滑槽与滑块间的配合精度保证，滑块的最终位置由锁紧块保证，因此为了运动灵活，斜导柱和滑块间采用比较松的配合，斜导柱的尺寸为　Φ15-0.5-1.0，头部做成圆锥形，同时圆锥部的斜角为30°度，它大于斜导柱的倾斜角，这样避免了斜导柱的有效长度离开滑块时，其头部仍然继续驱动滑块。

那么固定形式如图：

4.6滑块形式与导滑槽的形式

滑块分为整体式与组合式，因根据设计的需要，采用了组合式（哈夫块）。

而导滑槽的形式就是要能达到在抽芯的过程中，保证滑块远动平稳，无上下窜动和卡紧的现象。

同时又要方便加工，故导滑槽采用组合式（由导滑板与推件板组成）其组合图为：

4.7斜导柱侧向分型最小开模行程的校核；

因为该塑件所用斜导柱侧向芯是在水平的位置，因此要完成Ｓ抽拔距所需要的开模行程Ｈ由下式求得；

H=S×ctgα=22×ctg24°≈45mm；

　4.7.1斜导柱的受力分析及强度计算

斜导柱的受力分析；

根据斜导柱的形式，可以按公式:

Fw=Ft/cosα

Fk=Ft·tanα

式中Fw—侧抽芯时斜导柱所受的弯曲力；

Ft—侧抽芯的脱模力，其大小等于抽芯力；

Fk—侧抽芯时所需要的开模力；

综合以上分析可知，从斜导柱的结构考虑，希望斜角α值大一些好；而从斜导柱受力情况考虑，希望斜角α值小一些好。

因此，该斜导柱的斜角取了24°，经过用上述公式的核算，满足了模具结构要求。

4.8模具温度调节系统

在注塑成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。

由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具的温度要求也不同，一般注射到模具内的塑温度为200°C左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时温度在60°C，温度降低是由于模具通入了冷却水，将热量带走了。

像这样就是我们要做的模