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1、湖北鄂東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 題目：花柄注射模具設(shè)計 系：機械工程系 班級：數(shù)控1011 姓名：李瀟 學(xué)號：06 指導(dǎo)老師：李貞 2012年10月16日 15 花柄注塑模設(shè)計 論文目的：通過畢業(yè)設(shè)計，使自己在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉：1塑料五金制品的設(shè)計及成型工藝的選擇：2一般塑料五金制品成型模具的設(shè)計能力：3塑料五金制品的質(zhì)量分析及工藝改進，塑料模具結(jié)構(gòu)改進設(shè)計的能力：4了解模具設(shè)計的常用商業(yè)軟件以及同實際設(shè)計的結(jié)合。 一 產(chǎn)品要求 本零件如圖1所示

2、:材料為酚醛塑料，酚醛樹脂（加有玻璃纖維）屬于批量生產(chǎn) 二 塑料件工藝性分析 （1）查模具設(shè)計與制造課本表7.3，可知該塑件精度一般，尺寸較小，成型后的塑件收縮率也小，由于該塑件在上表面有一個弧度的流線型設(shè)計，所以我打算一模一腔的方案，并在塑件成型后不進行后加工。 （2）為滿足成品的高光亮的要求與提高成型效率采用側(cè)澆口。 （3）為了便于加工和熱處理，型腔與型芯部分采用整體，直通式結(jié)構(gòu)。 確定型腔數(shù)目。根據(jù)塑件的生產(chǎn)批量及精度要求采用一模兩腔，根據(jù)圖1計算體積 計算塑件體積（根據(jù)圖1的三維模型，利用軟件直接查詢到） 塑件的體積：V1=275.436立方厘米 計

3、算塑件的質(zhì)量 M1=體積*密度=550.872克 （4）選用注射機 根據(jù)塑件的形狀，一模一件的模具機構(gòu)，初步選取螺桿式注射成形機; XS-ZY-500 三 分型面的設(shè)計 （1）分型面的選擇應(yīng)保證塑件能順利取出。 （2）分型面選擇應(yīng)方便塑件順利脫模。 （3）分型面選擇應(yīng)保證塑件的精度要求。 （4）分型面選擇應(yīng)考慮塑件外觀質(zhì)量。 （5）分型面選擇應(yīng)考慮排氣效果。 選擇的分型面如圖-2所示 圖-2 經(jīng)過對塑件的分析，設(shè)計出花柄的分型面如下圖-3 圖-3 四 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)一般由主流道，分流道，澆口和冷料穴等四部

4、分組成 1.主流道設(shè)計 （1）主流道是指注射機噴嘴與型腔或與分流道連接的這一段進料通道，是塑料熔體進入模具最先經(jīng)過的部位，它與注射機噴嘴在同一軸心線上。在臥式或立式注射機用模具中，主流道垂直于分型面。主流道的結(jié)構(gòu)形式及與注射機噴嘴的連接如圖-4。 （2）主流道需設(shè)計成錐角為2~3的圓錐形，表面粗糙度Ra<0.8μm，以便于澆注系統(tǒng)凝料從其中順利拔出。由于主流道要與高溫塑料和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計在課拆卸的主流道襯套內(nèi)，襯套一般選用碳素工具鋼，如T8A,T10A等，熱處理要求53~57HRC，襯套與定模板的配合可采用H7/m6。 為使塑料熔體完全進入主流道而

5、不溢出，主流道與注塑機噴嘴的對接處應(yīng)設(shè)計成半球凹坑，其半徑SR=SR1+（1~2）㎜，其小端直徑d=d1+(0.5~1)㎜，如圖所示。 圖-4 為便于模具安裝時與注射機的對準，模具上應(yīng)設(shè)有定位圈。在大多數(shù)情況下，主流道襯套和定位圈分開設(shè)計，然后配合固定在模板上，襯套與定位圈的配合可采用H9/f9。 2 冷料穴的分析 在主流道末端一般應(yīng)設(shè)置冷料穴。冷料穴的作用是為了防止冷料進入澆注系統(tǒng)和型腔，影響塑件性能。冷料穴底部應(yīng)設(shè)置拉料桿，以便開模時將主流道凝料從主流道襯套中拉出?？紤]花柄塑件的外觀，可以不用考慮冷料穴的設(shè)計 3 分流道設(shè)計 （1）分流道即為連接主流道和澆

6、口的進料通道，起分流和轉(zhuǎn)向作用。分流道設(shè)計時要求塑料熔體在流道時，熱量和壓力損失小，同時使流道中的塑料量最小。為便于分流道的加工和凝料脫模，分流道大都設(shè)置在分型面上。 （2）分流道的常用截面形狀為圓形，梯形，U形，半圓形及矩形等，考慮塑件的性能，本設(shè)計采用半圓形的分流截面。如下圖-5 圖-5 （3）分流道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種，結(jié)合塑件花柄的形狀，本論文采用平衡式的分流道，這種布置形式的優(yōu)點是可實現(xiàn)均衡送料和同時充滿各型腔，使各型腔的塑件力學(xué)性能基本一致。分流道的表面不必要求很高，表面粗糙度Ra一般在1.25μm即可。 4 澆注口的設(shè)計 （1）澆口是指連接分流道和

7、型腔的進料通道，它是澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小且長度最短的部分。澆口的作用表現(xiàn)為：由于塑料熔體為非牛頓液體，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，從而提高了塑料的流動性，有利于充型。同時在注射過程中，塑料充型后再澆口處及時凝固，防止熔體的倒流，成型后也便于塑件與整個澆注系統(tǒng)的分離。但是，澆口的尺寸過小會使壓力損失增大，冷凝加快，補縮困難。 (2)根據(jù)塑件花柄的塑形材料，設(shè)計出整個澆注系統(tǒng)如圖-6，主流道呈圓錐形，錐度取3；采用側(cè)澆口。 圖-6 （3）對于大型塑件，一般要進行流動比的校核，流動比是指熔體在模具中流動通道的最大流動長度與其厚度之比，流

8、動比按下式計算： 流動比=Liti 式中，Li———各段流道的流程長度，㎜： ti———各段流道的厚度或直徑，㎜ 若流動比超過允許值時會出現(xiàn)充型不足，這時應(yīng)調(diào)整澆口位置或增加澆口數(shù)量，模具設(shè)計與制造課本表8.3是幾種常用塑料的極限流動比，由于花柄屬于小型塑件，在此可以不用考慮。 （4）澆口位置的選擇要避免塑件變形，如圖-6采用多個點澆口，可以克服翹曲變形缺陷。 （5）澆口位置的設(shè)置應(yīng)減少或避免產(chǎn)生熔接痕，提高熔接痕的強度。 五 成型零件的設(shè)計 1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）凹模有整體式和組合式兩類。結(jié)合花柄塑件的外形，本設(shè)計采用整體嵌入式凹模，即組合式凹模。

9、組合式凹模是指凹模由兩個以上零件組合而成，這種凹模加工工藝性好。組合式凹模主要用于形狀復(fù)雜的塑件成型。 整體嵌入式凹模 對于多型腔模具，一般情況是將每個型腔單獨加工，然后壓入模板中，凹模與模板采用過度配合H7/m6如下圖-7所示 圖-7 （2）型芯的結(jié)構(gòu) 型芯是成型塑件內(nèi)表面的凸狀零件。型芯也有整體式和組合式兩類。 本設(shè)計考慮花柄的外形，采用整體嵌入式型芯，這種形式的凸模是將凸模單獨加工后鑲?cè)肽０逯薪M成，這樣可以節(jié)約貴重模具材料，便于加工，尺寸精度容易保證。配合采用H7/m6。當凸模結(jié)構(gòu)復(fù)雜或加工困難時，可將凸模分成容易加工的幾個部分，然后鑲拼起來裝配入模板中，其相互間的配

10、合也采用H7/m6。如圖-8所示 圖-8 六 成型零件工作尺寸計算 成型零件的的工作尺寸是指凹模和型芯直接構(gòu)成塑件的尺寸。 1 影響成型零件尺寸的因素 （1）成型收縮 塑件成形后的收縮率與多種因素有關(guān)，計算工作尺寸時，通常按平均收縮率計算： S=(Smax+Smin)2100% 式中，S———塑件的平均收縮率； Smax———塑件的最大收縮率； Smin———塑件的最小收縮率。 （2）模具成形零件的制作公差 它直接影響塑件的尺寸公差，成形零件的精度高，則塑件的精度也高。模具設(shè)計時，成形零件的制作公差可選為塑件公差△的三分之一~四分之一，或選IT7級左右精度，

11、表面粗糙度Ra為0.8~0.4μm。 （3）模具成形零件的磨損 模具使用過程中由于塑料熔體，塑件對模具的作用，成形過程中可能產(chǎn)生腐蝕氣體的銹蝕以及模具維護時重新打磨拋光等，均有可能使成形零件發(fā)生磨損。一般來說，中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差△的六分之一。 2 成形零件工作尺寸的計算 成形零件的工作尺寸是根據(jù)塑件成形收縮率，成形塑件的制造公差和模具成形零件的磨損量來確定的。 （1）凹模和型芯的徑向尺寸。 凹模 (LM) = （8.3） 型芯 (lM) =

12、 （8.4） 式中，LM,lM——凹模，型芯徑向工作尺寸，㎜ S——塑件的平均收縮率。 Ls,ls——塑件的徑向尺寸，㎜。 △——塑件的尺寸公差，㎜。 X——修正系數(shù)。當塑件尺寸較大，精度較低時，x=0.5；當塑件尺寸較小，精度級別較高時，x=0.75。 （2）凹模深度和型芯的高度尺寸 凹模 (HM) = （8.5） 型芯 (hM) = （8.6） 式中，HM，hM——凹模，型芯高度的工作尺寸

13、，㎜。 Hs,hs——塑件高度尺寸，㎜。 X——修正系數(shù)。當塑件尺寸較大，精度級別較低時，x=三分之一；當塑件尺寸較小，精度級別較高時，x=二分之一。 （3）中心距尺寸 塑件上凸臺之間，凹槽之間或孔的中心等這一類尺寸稱為中心距尺寸。計算時不必考慮磨損量。 （CM）= （8.7） 式中，CM——模具中心距尺寸，㎜ Cs——塑件中心距尺寸，㎜ 為保證塑件實際尺寸在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，尤其是對于尺寸較大且收縮率波動范圍較大的塑件，需要對成形尺寸進行校核。其校核的條件是塑件成形尺寸公差應(yīng)小于塑件尺寸公差。

14、 凹?；蛐托镜膹较虺叽纾? （Smax-Smin）L++<△ 凹模深度或型芯高度尺寸： （Smax-Smin）Hs+< △ 塑件的中心距尺寸： （Smax-Smin）Cs< △ 根據(jù)上述公式及條件，計算出花柄的型芯及型腔的尺寸如下： 凹模和型芯的徑向尺寸 由凹模的徑向尺寸為13㎜，根據(jù)公式（8.3）得到凹模的徑向制造公差為IT7級，計算結(jié)果12.69㎜ 由凹模的徑向尺寸為10㎜，根據(jù)公式(8.3)得到凹模的徑向制造公差為IT7級，計算結(jié)果9.6805㎜ 由型芯的徑向尺寸為6㎜，根據(jù)公式（8.4）得到型芯的徑向制造公差為IT6級，計算結(jié)果6.20 ㎜

15、 （計算中取IT6.IT7級精度公差值） 凹模深度和型芯的高度尺寸 由凹模尺寸為13㎜的徑向尺寸高度為2㎜，根據(jù)公式（8.5），取凹模的公差為IT7級，計算結(jié)果得到1.91㎜ 由凹模的另一尺寸為10㎜的徑向尺寸高度為1.5㎜，根據(jù)公式（8.5），取凹模的公差為IT7級，計算得到結(jié)果1.46㎜ 由型芯的尺寸為6㎜的徑向尺寸高度為1㎜，根據(jù)公式（8.6），取型芯的公差為IT6級，計算得到結(jié)果1.07㎜ 七 機構(gòu)設(shè)計 為了保證模具正確合模，塑件順利脫模，注射模中還包含有結(jié)構(gòu)零，部件，合模導(dǎo)向機構(gòu)，退出機構(gòu)，側(cè)向抽芯機構(gòu)等，其中結(jié)構(gòu)零，部件，合模導(dǎo)向機構(gòu)組成

16、了模架。 1 注射模模架的選擇 模架是注射模的骨架和基體，通過它將模具的各個部分有機地聯(lián)系成為一體。標準模架一般由定模座板，定模板A板，動模板B板，動模支撐板，墊塊，動模座板，推桿固定板，推板，導(dǎo)柱，導(dǎo)套及復(fù)位桿等組成。 根據(jù)塑件花柄的形狀，，查詢課表8.4，選取基本型A4模型的模架，如下圖-9 圖-9 2 支撐零部件設(shè)計 固定板的連接方式，如圖-10 圖-10 3 合模導(dǎo)向機構(gòu) 合模導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位導(dǎo)向兩種形式，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位機構(gòu)。合模導(dǎo)向機構(gòu)的作用：保證動，定?；蛏?，下模位置正確，引導(dǎo)型芯進入型腔，工作時承受一定的側(cè)向力，在模具裝配時可起定位作

17、用。 依據(jù)花柄是酚醛塑料，且工作時，溫度較高，型腔與型芯間間隙較大，因此其導(dǎo)向精度可適當降低。 八 推出機構(gòu)的設(shè)計 把塑件從成形零件上脫出的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)。推出機構(gòu)工作時必須克服塑件與型芯之間的摩擦力。 1 脫模力的計算 注射成形后，塑件在磨具內(nèi)冷卻定型，由于體積的收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力。塑件要從型芯上面脫出，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力。對于殼體類塑件，脫模時還必須克服大氣壓力。脫模力F可用下式計算： F=PA( (8.8) 式中，———塑料與鋼的摩擦系數(shù)， P———塑料對型芯的單位面積上的

18、包緊力 A———塑件包容型芯的面積 ———脫模斜度 2 推出機構(gòu)的選擇 常用的推出機構(gòu)包括推桿推出機構(gòu)，推件板推出機構(gòu)，推管推出機構(gòu)，活動鑲塊及凹模推出機構(gòu)等。本設(shè)計采用推桿推出形式，如圖-11所示 圖-11 3 推件板的選擇 推件板推出機構(gòu)是在型芯的根部安裝了一塊與之相配合推件板，在塑件的整個周邊端面上進行推出，其工作過程與推桿推出機構(gòu)類似。這種推出機構(gòu)作用面積大，推出力大而均勻，運動平穩(wěn)，并且在塑件上無推出痕跡，因此常用于薄壁容器及各種罩類塑件?；ū耐萍暹x擇如圖-12所示。 圖-12 九 注射機有關(guān)工藝參數(shù)校核 1 注射量的校核 如前面

19、所述，塑件的體積為V=275.436立方厘米，遠遠小于注塑機的公稱值。 2 模具閉合高度的校核 由裝配圖可知模具閉合高度：H閉=225㎜，注射機的最小裝模高度Hmin=200㎜，最大裝模高度Hmax=300㎜，能夠滿足Hmin