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骨架線圈注塑模設(shè)計 緒 論 隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加。換型不斷加快。使模具的需要補斷增加。而對模具的質(zhì)量要求越來越高。模具技術(shù)在國民經(jīng)濟中的作用越來越顯得更為重要。 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國，模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀(jì)80年代后期，中國模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。 雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應(yīng)求，其主要缺口集中于精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具領(lǐng)域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面，中國與國際平均水平和發(fā)達國家仍有較大差距，因此，每年需要大量進口模具。 中國模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，向進出口結(jié)構(gòu)的改進，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結(jié)構(gòu)改進、多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計制造上的應(yīng)用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。 近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復(fù)雜、長壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。 模具成型具有優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，低消耗，低成本的特點。因而，在國民經(jīng)濟各個部門得到了極其廣泛的應(yīng)用。在模具成型中，塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化學(xué)穩(wěn)定性好，電絕緣性強，力學(xué)性能高，自潤滑，耐磨及相對密度小等獨特的優(yōu)異性能，成為工業(yè)部分必不可少的新型材料。 根據(jù)業(yè)內(nèi)專家預(yù)測，今年中國塑料模具市場總體規(guī)模將增加13%左右，到2005年塑料模具產(chǎn)值將達到460億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右，產(chǎn)值在增長，也就意味著市場在日漸擴大。 相當(dāng)多的發(fā)達國家塑料模具企業(yè)移師中國，是國內(nèi)塑料模具工業(yè)迅速發(fā)展的重要原因之一。中國技術(shù)人才水平的提高和平均勞動力成本低都是吸引外資的優(yōu)勢，所以中國塑模市場的前景一片輝煌，這是塑料模具市場迅速成長的重要因素所在。大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。 據(jù)悉目前全世界年產(chǎn)出模具約650億美元，其中塑料模具約為260億美元。我國1999年模具總產(chǎn)值245億元．其中塑料模具約為82億元，2000年近100億元。七類塑料模具中，注塑模具所占比例很大，約占全部塑料模具的80%左右。 塑料模具的主要用戶是家用電器行業(yè)、汽車、摩托車行業(yè)、電子音像設(shè)備行業(yè)、辦公設(shè)備行業(yè)、建筑材料行業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)及各種塑料制品行業(yè)等。目前國內(nèi)年需塑料模具約130-140億元，真中有30多億元仍靠進口，進口量最多的塑料模具有汽車摩托車飾件模具、大屏幕彩電殼模具、冰箱洗衣機模具、通訊及辦公設(shè)備塑殼模具、塑料異型材模具等。 在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí)，我熟練地掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學(xué)習(xí)的目的。 對于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，我們進行了大量的實習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習(xí)，我對于模具特別是塑料模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破。 在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，設(shè)計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計。 本次設(shè)計題目“骨架線圈的產(chǎn)品造型與模具設(shè)計”。該模具屬于側(cè)向抽芯的注射模。本說明書將分項闡述該塑件注射成型和模具設(shè)計的全過程。 由于本人設(shè)計水平有限，錯誤的不妥之處在所難免，肯請老師批評指正。 第1章 模塑工藝規(guī)程的制定 1.1塑件的工藝性分析 （1） 材料性能分析 骨架線圈選用ABS塑料成型，ABS是一種具有良好綜合性能的工程塑料，它具有聚苯乙烯的良好成型性，聚丁二稀的韌性，聚丁烯腈的化學(xué)穩(wěn)定性和表面硬度，其抗拉強度可達35-50MPa。ABS粘度適中，流動性好。它的另一個優(yōu)點是耐氣候性，其制品的使用溫度范圍為，適應(yīng)性廣。 ABS塑料具有一定的吸濕性，含水量為0.3%-0.8%，成型時在會在制品上產(chǎn)生斑痕、云紋、氣泡等缺陷，在注塑成型之前應(yīng)進行干燥處理。ABS粘度適中、流動性好。 ABS塑料密度～1.08g/,彈性模量E=1.410MPa,成型收縮率=0.5%～0.8%，泊松比。 （2）注塑制件結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 1結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀為矩形，在上、下兩端各有一個凸翼，其厚度為1.5mm，中間部分為16mm×12mm×11mm的矩形柱，因此，模具設(shè)計時必須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機構(gòu)，該零件屬于中等復(fù)雜程度。 2 尺寸精度 該零件各個尺寸均為注明公差，為提高經(jīng)濟效益，則按未注明公差尺寸來處理，根據(jù)表2—14查得ABS材料的適用未注公差等級為MT5級，對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工容易保證。從塑件的壁厚來看，各處壁厚均為1.5mm,均勻一致，有利于零件成型。 3零件質(zhì)量的分析 零件表面及內(nèi)腔要求沒有缺陷、毛刺，內(nèi)部不得有導(dǎo)電介質(zhì)，沒有其他特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。 綜上分析可以看出，注塑時在工藝參數(shù)控制較好的情況下，零件的成型要求可 1.2計算塑件的體積和質(zhì)量 計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)。 計算塑件的體積：用體積分割法求得 V=25×22.5×14-13×10.5×14-16×4.5×11×2-22.5×4.5×11×2 =2153 計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計手冊查得ABS的密度為ρ=1.0g/, 故塑件的質(zhì)量為：W=Vρ =2153×1.0× =2.2g 1.3注塑模結(jié)構(gòu)分析與注塑機的選用 根據(jù)以上計算，采用一模兩件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機YS-ZY-45型 。 1.4塑件注塑工藝參數(shù)的確定 查找相關(guān)文獻和參考工廠實際應(yīng)用的情況，ABS的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：（適模時，可根據(jù)實際情況作適當(dāng)調(diào)整） 預(yù)干燥溫度：70℃～80℃ 時間：2h 注塑溫度：前段溫度t選用200℃； 中段溫度t選用220℃； 后段溫度t選用190℃； 噴嘴溫度：選用180℃； 注塑壓力：選用80MPa； 注塑時間：選用15S； 保 壓：選用65 MPa； 保壓時間：選用10s； 冷卻時間：選用15s； 第2章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括：分型面的選擇、模具型腔數(shù)目的確定、型腔的排列方式、冷卻水道布局、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計、推出機構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容。 2.1分型面的選擇 模具設(shè)計中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型來選擇分型面.該塑料表面質(zhì)量無特殊要求。但是在繞線的過程中，兩端凸翼與工人的手指接觸較多，因此兩端應(yīng)自然形成圓角；此外，該零件高度為14mm，且垂直于軸線的截面形狀比較簡單，可選用如下圖所示的水平分型方式，即可降低模具的復(fù)雜程度，減少模具加工難度，又便于成型取件。。型面選擇如下圖。 2.2確定型腔的排列方式 本塑件在注塑時采用一模兩件，即模具需要兩個型腔，綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素，擬采用型腔布置圖1所示的型腔排列方式。其最大優(yōu)點是便于設(shè)置側(cè)向分型抽芯機構(gòu)，缺點是熔料進入型腔后到另一端的料流長度較長，但是塑件尺寸較小，故對成型沒有太大的影響。 若采用其他的型腔排列方式，顯然料流長度較短，但是會增大側(cè)向抽的距離，勢必會增大模具整體尺寸。 2.3澆注系統(tǒng)設(shè)計 （1）主流道的設(shè)計 根據(jù)設(shè)計手冊查得XS—Z—30型注塑機噴嘴的有關(guān)尺寸： 噴嘴前端孔直徑： =?2mm； 噴嘴前端球面半徑：=12mm； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系： =+（1~2）mm D=+（0.5~1）mm 取主流道球面半徑R=14mm; 主流道的小端直徑d= ?2.5mm. 為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計成錐形，其斜度為。經(jīng)換算得主流道大端直徑D=4.5mm，為了使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設(shè)計半徑r=5mm的圓弧過渡。 （2） 分流道設(shè)計 分流道的形狀及尺寸，應(yīng)根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度，注塑速度、分流道長度等因素來確定。本塑件形狀簡單對成，熔料填充型腔比較容易，根據(jù)型腔的排列方式，可知分流道長度較短，為便于加工起見，選截面形狀為梯形的分流道，根據(jù)制件壁厚、體積和形狀等，初確定梯形尺寸=4mm,=2.5mm,=1mm. （1） 澆口設(shè)計 根據(jù)塑件的成型要求、型腔的排列方式及模具結(jié)構(gòu)，擬選側(cè)澆口較為理想，可使模具結(jié)構(gòu)簡單，澆口易去除，且不影響塑件外觀。設(shè)計時考慮壁厚為1.3處進料，料由厚處往薄處流，而且再模具結(jié)構(gòu)上采用鑲拼式型腔、型芯，有利于填充，排氣。采用截面為矩形的側(cè)澆口，查表初選尺寸為（b×l×h）1mm×0.8mm×0.6mm,試模時修正。 2.4抽芯機構(gòu)設(shè)計 塑件的兩端各有一個凸翼，他們均垂直于脫模方向，阻礙成型后塑件從模具脫出，因此成型小凸臺的零件必須設(shè)計成活動的型芯，即須設(shè)置抽芯機構(gòu)。本模具采用斜導(dǎo)柱機構(gòu)。 （1） 確定抽芯距 抽芯距一般應(yīng)大于成型孔（或凸臺）的深度，本題中凸臺高度為11.25mm,另加3mm的抽芯安全系數(shù)，可取抽拔距=15mm。 （2） 確定斜銷傾角 斜導(dǎo)柱傾斜角是傾斜機構(gòu)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)之一，它與抽拔力與抽芯距有直接關(guān)系。一般取=15°～25°，在這里選用20°。 （3） 確定斜銷尺寸 斜導(dǎo)柱的直徑取決于抽拔力及其傾斜角度，按公式計算，取斜導(dǎo)柱直徑d= ?18mm，固定凸肩D=1.8d。斜導(dǎo)柱的長度根據(jù)抽芯距、固定端模板的厚度、斜銷直徑及斜角大小確定，其計算根據(jù)公式： =++++ 由于上模座板的凸模固定板尺寸尚不確定，即=25mm，如果設(shè)計中有變化，則修正的長度，取D=32mm，取=92mm. （4）滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計 (a)滑塊與側(cè)型芯的連接方式設(shè)計。本題側(cè)向抽芯機構(gòu)主要是用于成型零件的側(cè)向孔合側(cè)向凸臺，擬采用整體式結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)見零件圖01。 (b)滑塊的導(dǎo)滑方式。為使模具結(jié)構(gòu)緊湊，降低模具裝配復(fù)雜程度，擬采用整體式滑塊和整體式導(dǎo)向槽的形式。其結(jié)構(gòu)見裝配圖。 (c)滑塊的導(dǎo)滑長度和定位裝置設(shè)計。導(dǎo)滑長度要保證側(cè)向抽芯后，滑塊與導(dǎo)滑槽的配合長度不小于其總長度的，滑塊的定位裝置采用彈簧滾珠形式（見裝配圖）。 2.5成型零件設(shè)計 （1） 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 本模具采用一模兩件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，考慮加工難易程度和材料的價值利用等因素，凹模擬采用拼塊式結(jié)構(gòu)，滑塊同時構(gòu)成凹模型腔，其結(jié)構(gòu)形式見下圖 （2） 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模主要是與凹模相結(jié)合構(gòu)成模具型腔，其結(jié)構(gòu)形式見下圖。 第3章 模具設(shè)計的有關(guān)計算 本例中成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算。 查表得ABS地收縮率S=0.5％～0.8％，故平均收縮率為0.5％，考慮到工廠模具現(xiàn)有條件，模具制造公差取。 1. 型腔、型芯工作尺寸計算 類別 序號 模具零件名稱 塑件尺寸 計算公式 型腔或型芯工作尺寸 型 腔 的 計 算 1 凹?；瑝K 250.25 2 22.50.22 3 110.16 4 1.50.16 型 芯 的 計 算 5 主型芯 130.16 6 10.50.16 2壓緊楔塊的設(shè)計和計算 為使注塑過程中凹模滑塊能閉合緊密，避免側(cè)向分型面產(chǎn)生毛刺以及使斜導(dǎo)柱免除型腔的側(cè)向推擠力，擬采用壓緊楔塊對凹?；瑝K進行鎖緊。本題因模具尺寸不大，所以采用將楔塊與定模板設(shè)計為一整體的結(jié)構(gòu)，為避免干涉撞擊，楔塊楔角按照下式選取 式中： ：斜導(dǎo)柱楔角； ：斜導(dǎo)柱與斜孔之間的間隙； ：楔塊壓緊高度；=10mm。 計算結(jié)果圓整為表8—1推薦值 ，取=。 2. 型腔滑塊底板厚度計算 根據(jù)組合式型腔底板厚度計算公式進行計算： 式中： =13mm; =40Mpa; =13mm; =125mm (根據(jù)模具初選外形尺寸確定) ; =160Mpa（底板材料選用45鋼）。 代入計算得：H=8.5mm。考慮模具整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)，取H=25mm。 第4章 模具加熱與冷卻系統(tǒng)的計算 本塑件在注射過程中不要求有太高的模溫，因而模具上可不開設(shè)加熱系統(tǒng)，是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下計算。 設(shè)定模具平均工作溫度為65°用20°常溫水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為25°，產(chǎn)量為（處算2分鐘一套），0.27㎏/h。 1求塑件在每小時釋放的熱量Q，查有關(guān)文獻ABS單位若流量為3.98J/g. Q=WQ=0.27×3.98J/g=1.0746×10 J/㎏ 2求冷卻水的體積流量V V＝ = ＝0.85×10m/min 由體積流量V查表可知所需的冷卻水管直徑非常小。 由上述計算可知，因為模具每分鐘所需的冷卻體積流量很小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。 第5章 結(jié)構(gòu)與輔助零部件的設(shè)計 1. 導(dǎo)柱的選用 導(dǎo)柱選用帶頭導(dǎo)柱，由導(dǎo)柱直徑與模板外形尺寸關(guān)系，其尺寸選用Φ16㎜×100㎜×25㎜，材料選用20鋼。GB/T4169.4-1984其結(jié)構(gòu)形式如下圖1-5所示： 圖1-5 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式 其導(dǎo)柱的安裝時與模板之間的配合的公差取IT7級，安裝沉孔直徑比導(dǎo)柱直徑大（1～2）㎜。 2.導(dǎo)套的選用 導(dǎo)套選用直導(dǎo)套，與導(dǎo)柱的配合。尺寸選Φ16×40，材料選用20鋼。GB/T4169.2-1984 其結(jié)構(gòu)形式如下圖1-6所示： 圖1-6 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式 導(dǎo)套與模板的安裝孔徑之間的配合公差I(lǐng)T7級，安裝后下平面磨平。 該模具由于塑件的精度要求較低，可以采用兩根導(dǎo)柱即可滿足塑件的精度，兩根導(dǎo)柱，導(dǎo)套尺寸選用相同直徑，不對稱布置。其布置形式如零件圖定模固定板上所示。 第6章 模具閉合高度的確定 在支撐和固定零件的設(shè)計過程中，根據(jù)經(jīng)驗確定：定模座板：=25mm,上固定板：=25mm，下固定板：=40mm，支撐板： =25mm動模座板6=25mm。 根據(jù)推出行程和推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸確定墊塊：=50mm 因而模具閉合高度 +++++ 6 =25mm+25mm+40mm+25mm+50mm+25mm =185mm 第7章 注塑機有關(guān)參數(shù)的校核 本模具的外形尺寸為100mm×125mm×155mm. XS—Z—30型注塑機模板最大安裝尺寸為200mm×190mm，故能滿足模具的安裝要求。 由上述計算模具的閉合高度=185mm，XS—Z—30型注塑機所允許模具的最小厚度=60mm，最大厚度=180mm，即模具滿足的安裝條件。 ≤≤ 經(jīng)查資料XS—Z—30型注塑機的最大開模行程S=160mm，滿足下式頂出塑件的要求： =14+35+10 =59mm 此外，側(cè)向分型抽芯距不是很大，因此不會過大增加開模距離，注塑機的開模行程足夠。 經(jīng)驗證，XS—Z—30型注塑機能滿足使用要求，故可采用 第8章 塑料模的裝配、試模與維修 1模具裝配 模具設(shè)有斜滑塊機構(gòu)，先安裝斜導(dǎo)柱，作為模具的裝配基準(zhǔn)，裝配順序如下； （1） 裝配前按圖檢驗主要工作零件及其零件的尺寸。 （2） 將導(dǎo)柱8壓入定模固定板10中，保證兩導(dǎo)柱的對稱度。 （3） 裝配型芯，將型芯固定在定模座板9上，保證垂直度。將座板9固定在固定板10上。 （4） 將凹模壓入動模固定板23中，保證垂直度。 （5） 將側(cè)滑塊7裝在固定板的導(dǎo)滑槽上。 （6） 以凹模為基準(zhǔn)，斜導(dǎo)柱起導(dǎo)向定位作用，將側(cè)滑塊裝配在斜導(dǎo)柱上，使分型面密合。 （7） 以凹模為基準(zhǔn)將動?；鶞?zhǔn)板26固定在動模故定板上。 （8） 裝配其他輔助零件。 （9） 裝配完成，試模。 使配時以分型面密合作為模具的裝配基準(zhǔn)