馬達線圈骨架注塑模具設計【含CAD圖紙、說明書】

馬達線圈骨架注塑模具設計【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,馬達,線圈,骨架,注塑,模具設計,cad,圖紙,說明書,仿單 摘 要本次設計的主要工作是設計一套生產汽車馬達線圈骨架的注塑模，要求設計的模具在保證塑件質量的前提下，還能實現大批量自動化的生產。設計的過程按照模具設計的一般步驟進行，先對塑件的工藝進行分析，并根據塑件體積量初選注射機，根據注射機的相關技術參數確定型腔的數目以及布局，從制造模具難度和經濟性考慮選取分型面。由于塑件的形狀內有空心，側有凹槽，故需采用側抽芯機構才能使塑件順利脫模，因此該塑件有水平和豎直雙分型面。側抽芯機構采用斜導柱正裝結構，操作方便靈活，且易于機械加工，能實現自動化脫模，符合大批量生產需要。該注塑模具采用一模兩腔布局，為使塑料熔體快速平穩(wěn)充滿兩個型腔，分流道采用梯形截面形式，澆口選用扇形澆口。考慮到型芯和型腔的的磨損量以及機械加工難易性，采用整體嵌入式型腔和組合式型芯。在設計過程中充分使用標準化零件，從而既實現了模具零件的互換性，又大大縮短了設計的周期。將模具各部分設計過程中獲得的參數進行校核，確定后整合，二維總裝圖，并繪制相關零部件的零件圖。關鍵詞：注塑模具；工藝分析；側抽芯機構；自動化The injection mould design of automobiles starting motor coil skeleton Abstract：This injection mould is designed for the production of automobiles motor coil skeleton, the mould needs to be able to be produced automatically in mass quantity.and ensured the quality of the products. Design process is base on the general steps of mould design. Firstly, to analyse the technology of the plastic part, and to measure the volume of the plastic part with Pro-E 3d modelling software, then choose the plastic injection machine according to the volume. And then determine the number of the cavity as well as the layout according to the relevant technology parameters of the injection machine, choosing the parting surface according to the perspective of mould manufacturing difficulty and economy. For theres a cavity and lateral recess inside the plastic part. we need to use side core-pulling mechine to demould the plastic smoothly. So the plastic part gets horizontal and vertical double parting surface. Side core-pulling mechine has inclined guide pillar structure which makes the operation convenient and flexible. It could get automatically stripping and suitable for the mass quantity production needs. The injection mould is preliminary designed a layout with one module and two cavities which in order to filled with plastic melt quickly and smoothly. The runner is in the form of trapezoidal cross section while pouring gate the fanshaped. Considering the wear volume and machining difficulty of the core and cavity, it takes overall embedded cavity and composite cores. We use standardized parts in the design process, to reduce the workload of design, and it is also conducive to the interchangeability of mould parts . Check the parameters from the process of designing the parts then make a integration. Use Pro-E software to draw the export 2d ichnography, then draw the relevant parts ichnography .Key words：injection mould ；technological analysis ；side core-pulling mechanism ；automation目 次摘要IAbstractII1緒論51.1引言51.2塑料的分類51.2.1按照合成樹脂的分子結構及其特性分類51.2.2按合成方法分類51.2.3按塑料的用途分類61.3塑料的性能61.4塑料的主要成型方法61.5注射模結構組成61.6塑料模具的發(fā)展趨勢71.7選題意義及目的82注射模具方案確定92.1模具設計的步驟92.1.1塑件分析92.1.2模具的總體結構方案設計102.1.3估算塑件體積或重量初選注射機122.1.4注射機的選擇122.1.5型腔的數目n確定142.1.6選定分型面152.1.7確定型腔的配置152.1.8澆注系統(tǒng)設計153 模具結構設計213.1成型零部件的設計213.2 合模導向機構設計233.2.1導柱的設計243.3塑件脫模機構設計263.4側向分型與抽芯機構設計273.4.1抽芯力的計算273.4.2抽芯距的計算283.4.3 斜導柱的尺寸與安裝形式283.4.4 滑塊形式與導滑槽的形式313.4.5鎖緊楔形式323.4.6 斜導柱側向分型最小開模行程的校核；324冷卻系統(tǒng)的設計335注塑機參數的校核395.1最大注塑量的校核395.2注塑壓力的校核395.3鎖（合）模力的校核395.4模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核405.4.1模板尺寸和拉桿間距校核405.4.2模具閉合高度的校核405.5開模行程與頂出裝置的校核40總 結42致 謝44參考文獻45IV1 緒論1.1 引言模具行業(yè)現在是國民經濟的支柱產業(yè)，隨著技術與經濟的發(fā)展，模具產業(yè)在制造業(yè)上蘊含著無窮的發(fā)展?jié)摿ΑＤ＞呖煞譃榻饘倌：头墙饘倌?。其中，由于高分子塑料的誕生和發(fā)展，非金屬模具中的塑料模具逐漸走進人們的生活。塑料模具一般可分為：擠塑成型模具、注射成型模具、氣輔成型模具等等。當前是汽車工業(yè)迅猛發(fā)展的時代，從一系列的相關數據中可以看出，汽車工業(yè)已經成為國民經濟的支柱產業(yè)。而汽車的開發(fā)周期決定了更新換代的速度。縮短汽車開發(fā)周期的關鍵在于其零部件能否使用模具進行大批量快速生產，通過高精度模具生產出的零部件不僅可以降低汽車的成本，對于汽車輕量化發(fā)展也有重大意義。本次畢業(yè)設計研究的對象是汽車氣動馬達線圈骨架注塑模具的設計，通過設計出一套符合生產需求的模具來加快線圈骨架生產時間同時降低該零部件的生產成本。 1.2 塑料的分類1.2.1按照合成樹脂的分子結構及其特性分類1）熱固性塑料 該類塑料是一種體形網狀結構的聚合物，加熱后分子結構由線性變?yōu)榫W狀結構，溫度達到一定程度后變成不溶或不熔的固體，再對其加熱不會變軟，沒有可塑性，變化過程既有物理變化又有化學變化，且變化是不可逆的2）熱塑性塑料 這類塑料均為線形或帶有支鏈形結構的聚合物，其主要特點是受熱變軟或熔化成具有可塑性的流動的穩(wěn)定粘稠液體，此時便可塑制成所需形狀的塑件；冷卻后即定型；再次加熱時仍然可變軟并重復利用。因為變化過程一般只有物理變化，所以是可逆的。1.2.2按合成方法分類按照合成方法可分為聚合材料和縮聚材料。聚合材料合成過程是將單分子體化合成高分子化合物?？s聚材料的合成過程是將相同的低分子單體化合成高分子聚合物。1.2.3按塑料的用途分類根據塑料的使用環(huán)境可分為工程塑料、通用塑料、以及特殊用途的塑料。其中ABS、PA、POM、PC、PPO、PSF等工程塑料在工程材料中應用得比較廣泛。而通用塑料一般是指那些用途最廣泛、產量最大、價格最便宜的塑料，如聚乙烯（PE） 聚丙烯（PP）等。1.3 塑料的性能和其它材料相比，塑料尤其無可比擬的優(yōu)越性：第一，塑料的相對密度低，在0.8-2.0g/cm3左右；第二，塑料的比強度是所有材料中最高的；第三，絕緣性能好，同時具備了絕緣，隔熱，耐腐蝕，加工性能好，價格便宜等優(yōu)點。當然塑料也存在一些缺點，主要表現為剛性差，耐熱性差，在實際應用中容易受限制，長期受載荷作用，會漸漸產生塑性流動，即產生“蠕變”現象。在長時間的工作條件下高溫容易變形，低溫時易出現開裂。在自然光下工作，也易出現老化現象。1.4 塑料的主要成型方法塑料成型工藝主要包含有注射成型，中空吹塑成型，熱成型，壓縮成型，擠塑成型等。本次設計的模具為注塑模，下面主要介紹注射成型工藝。在熱塑性塑料的成型方式中，注塑成型是一種很重要的成型方法。其成型過程是：將塑料顆粒放入注塑機加熱至熔融狀態(tài)后，注塑機內的螺桿或者柱塞施加一定的壓力，從注塑機噴嘴將塑料熔體注入型腔內，冷卻硬化后保持型腔內的形狀，利用脫模機構取出塑件。其注射成型的工藝流程總體歸納起來：加料，塑化，注射，保壓，冷卻，脫模等【1】。1.5 注射模結構組成注射模具包含很多系統(tǒng)，但其基本構架由由定模和動模板組成。其中定模板安裝在注塑機固定板上，而動模安裝在移動板上。合模時，型腔和澆注系統(tǒng)就由動模和定模閉合構成。開模時，動定模分開，就可以取出塑料制品。注射模具一般由以下幾個部分構成。1）成型部件 型芯和凹模組成了模具的成型部件。塑件的內表面形狀由型芯完成，外表面形狀由凹模成型?？紤]到機械加工性以及生產成本，型芯和型腔有時會采用組合式與模板固定，有時做成整體。2）澆注系統(tǒng) 主要構成為主流道、分流道、澆口和冷料穴，是塑料熔體從注射機噴嘴流向型腔的進料通道。3）導向機構 導向機構的功能保證在合模時動定模準確合模。一般采用導柱導套導向。4）脫模機構 作用是在開模時，拉出流道內的凝料并推出塑件。5）側抽芯機構 當塑件有側孔或者凹槽時，在被脫模機構推出前，需先抽出側向型芯才能進行側向分型，完成脫模。故此時模具中需要設置側抽芯機構，本次設計我采用的是斜導柱側向分型機構。6）調溫系統(tǒng) 適當地調節(jié)系統(tǒng)溫度可以滿足某些塑料在注塑過程中對模具本身的溫度要求。冷卻模具可以采用開設開設冷卻水道的方式；而提高模具溫度通常采用冷卻水道通入熱水或者蒸汽，也可在模具內增加電加熱元器件。7）排氣系統(tǒng) 在注塑成型時，常需要將型腔內的空氣排除才能使塑料熔體快速充型。通常需要在分型面設置幾條凹槽排氣。小型芯因其排氣量小，故不必設置排氣槽。8）標準模架 注射模大多采用標準模架，利于降低模具的注射難度。1.6 塑料模具的發(fā)展趨勢 1） 隨著成型理論的不斷完善，以及對材料研究不斷深入，未來模具設計在大型精密模具設計領域將取得更多的成果，復雜模具的設計也更有經驗，生產的效率更高。2）更廣泛地在塑料模設計制造中應用CAD/CAM/CAE技術。CAD/CAM技術趨于更成熟，我國模具行業(yè)對其的使用普及率越來越高，而這項技術的應用，不僅可以縮短模具設計的研發(fā)周期，而且在模具制造過程中，對降低加工的難度起著積極的作用。3）應用新的熱流道技術。更多的熱流道技術被開發(fā)利用與模具行業(yè)，使塑件的質量更有保證以及模具的壽命更長。4）塑料模具更多的零件趨于標準化。目前我國模具行業(yè)中，模具模具標準化程度仍較低，和國外仍有一段較大差距，這將很大程度上限制著我國模具工業(yè)的發(fā)展。模具行業(yè)主要考慮的是如何降低模具制造成本并保證模具質量。因此，塑料模具的零件要盡量趨于標準化【2】。1.7 選題意義及目的當前模具行業(yè)發(fā)展迅速，已經應用于很多領域，尤其是塑料模具生產出的塑件已經被廣泛應用于生活中。因此，怎樣設計出能大批量生產塑件而所需費用又很低的模具，對于學習模具專業(yè)的工科人員來說很必要。其次隨著汽車產業(yè)快速發(fā)展時代的來臨，縮短汽車生產周期將是未來一大趨勢。縮短汽車開發(fā)周期的關鍵在于其零部件能否使用模具進行大批量快速生產，通過高精度模具生產出的零部件不僅可以降低汽車的成本，對于汽車輕量化發(fā)展也具有重大意義。 最后，針對我而言，這次的模具設計可以為我以后從事模具設計行業(yè)打下一定的基礎，我希望通過這次設計過程，能夠熟練掌握設計模具的一般步驟，參數的選取，方案的選定等。2 注射模具方案確定2.1 模具設計的步驟1）塑件的分析。2）確定型腔數目。3）初選注射機。4）選取分型面。5）型腔布局。6）澆注系統(tǒng)設計。7）成型零件的設計與計算。8）脫模機構設計。9）排氣系統(tǒng)設計。10）模具溫度調節(jié)系統(tǒng)設計。11）模架的選取。12）繪制模具結構草圖。13）校核模具相關尺寸。14）繪制模具總裝圖和非標準件零件圖。2.1.1塑件分析 線圈骨架可發(fā)現其兩邊大中間小，形狀規(guī)則，中部空心，使用要求為：絕緣性好、耐磨、耐光以及耐化學腐蝕。綜合考慮其使用環(huán)境，成本效應，生產周期，決定選用聚丙烯PP塑料為該塑件的材料。圖2-1 線圈骨架三維圖 聚丙烯是線型鏈烴聚合物，吸水率很小，約為0.01%-0.03%。注射前無需干燥粒料，熔體粘度小，易成型出薄壁長流程制品，注射壓力低。聚丙烯的理論熔點為160-175C，分解溫度為350C，成型溫度范圍較寬，大約為205-345C，其最大結晶溫度為120-130C。聚丙烯注射成型用的熔融指數為2-8g/10min，其熔體流動性良好。一般料筒前部溫度控制在200-230C，噴嘴溫度比料筒溫度低10-30C，故噴嘴溫度為180-190 C。當生產薄壁制品時，料筒溫度可以提高到280-300C；當生產厚壁制件時，料筒溫度應適當降至200-230C，因為生產厚壁塑件時，塑料熔體在料筒內停留時間稍長，長期高溫容易分解。但是當料桶溫度過低，塑料熔體流動阻力大，需要很大注射壓力才能完成注射，制品容易產生翹曲變形。聚丙烯塑料熔體的流變特性是黏度對剪切速率的依賴性較大。因此，在注射充模時，通常采用增大注射壓力才加快充模速率。其注射壓力通常采用的范圍為：70-100Mpa（柱塞式注射壓力偏高，螺桿式注射壓力偏低）。聚丙烯收縮率在1%-3%范圍內，絕對值及其變化范圍較大，且具有較明顯的后收縮率，成型時，可采取縮短注射和保壓時間以及提高注射和模具溫度等措施減少收縮。PP塑料的其他參數如表2-1所示：表2-1 PP塑料的其他參數拉伸強度65-80Mpa彎曲強度80-110Mpa缺口沖擊強度14.1-120KJ/m2彎曲彈性模量1100-1600Mpa2.1.2模具的總體結構方案設計本次要注塑成型的塑件中有空心，兩邊大中間小，為順利脫模必須將成型側凹槽的部位做成活動的零件，即側抽芯或側型腔，然后在模具開模前將其抽出。完成側型芯或側型腔抽出和復位動作的機構稱為側向分型抽芯機構側向分型抽芯機構。完成該塑件的注塑采用的側向分型抽芯機構按照驅動方式的不同，可分為手動抽芯，機動抽芯，液壓抽芯，聯合作用抽芯4種類型機動分型抽芯機構是借用注塑機的開模運動和動力，利用傳動零件來完成模具的側分型、抽芯及其復位動作的機構。這種機構結構基友較大的抽芯力和抽芯距，且動作可靠，操作簡單，生產效率高。適合用于生產線圈骨架這種低成本，大批量的塑件。而根據傳動零件的不同，可分為斜滑塊抽芯，斜導槽抽芯，斜導柱側抽芯，彈簧抽芯，彎銷抽芯等多種形式。綜合考慮本設計要注塑成型的汽車啟動馬達線圈骨架的結構特點，外觀要求，模具的總體結構方案定為：采用斜導柱側抽芯結構，且滑塊安裝在動模，斜導柱安裝在定模的結構形式?；瑝K模具采用帶導槽的導板引導帶導條的滑塊開合。開模時，滑塊在斜導柱的作用下，沿著導軌向兩側打開而脫離塑件，由推件板推出塑件。大型芯采用導水管來冷卻。2.1.3估算塑件體積或重量初選注射機塑件的形狀尺寸如圖2-3所示：圖2-1線圈骨架尺寸根據提供的線圈骨架尺寸如圖2-1所示，測量出該塑件的體積為39.46cm。2.1.4注射機的選擇2.1.4.1注射機的概述注射機一般由鎖（合）模裝置，注射裝置，電器控制系統(tǒng)和液壓傳動系統(tǒng)等組成。按鎖模裝置和注射裝置的排列方式分類，可分為臥式、立式、直角式三類【3】。因為本次注塑成型的塑件要求大批量，自動化生產，考慮到模具的拆裝方便性，故選用臥式注射機。2.1.4.2注射機的選擇1）由理論注塑量選擇注射機注射機的理論注射量為：注射機在無模具情況下空注射時，當注塑柱塞（或螺桿）完成一次最大注塑行程能達到的最大注塑量。這個注射值，直觀反映了其所能注射塑件的最大體積，代表了注射機的注射能力。 2）其次要考慮實際注塑量在實際注射時，要考慮到塑料熔體在料筒內的流動阻力以及注射機的注射壓力的安全系數，一般實際注射量為理論注射量的60%-80%。設計該模具時，要求所選注射機機型的最大注射量要大于注射成型需要的總注射量，所以：nV1+V2KV （2-1） 式中： n型腔數目；V1單個塑件的體積，； V2澆注系統(tǒng)凝料的體積，； V注射機最大注射量，； K注射機最大注射量的利用系數，可取0.7-0.9。本次設計K值的采用為K=0.8。2.1.5型腔的數目n確定型腔數n根據以下幾個參數值進行確定：1）根據注射機的額定鎖模力基于注射機的額定鎖模力要大于使模具從分型面分開的脹模力這一原則，得 Fp（nA1+A2） （2-2）則型腔數目 n（F-pA1）/pA2式中： F注射機額定鎖模力，N；p 塑料熔體對型腔的平均壓力，Mpa；A1單個塑件在分型面上的投影面積，mm2；A2澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積mm2；2）按注射機的最大注射量確定型腔數量n； n（kV-V2）/V1 （2-3）式中 k注射機最大注射量的利用系數，取值K=0.8；V注射機的最大注射量；V2澆注系統(tǒng)的體積；V1單個塑件的體積；該塑件主要從經濟性的角度考慮確定型腔數。已知線圈骨架是大批量生產，且精度要求一般（6級精度），考慮到生產效率并兼顧其精度，因此采用一模兩腔。兩個塑件的體積大約為80，初設澆注系統(tǒng)的凝料體積為15左右。結合注射機實際的注射量為理論注射量的60%-80%這一原則，選用型號為SZ-200/120的注射機，表2-2列出了其主要技術參數。表2-2 SZ-200/120主要技術參數理論注射量200螺桿直徑42mm注射壓力150MPa注射速率120g/s塑化能力70kg/h鎖模力1200kN拉桿內間距450x450mm移模行程320mm最大模具厚度400mm最小模具厚度230mm模具定位孔直徑125mm噴嘴球半徑15mm2.1.6選定分型面分型面是打開模具取出澆注系統(tǒng)凝料和塑件的面，即模具動、定模的分界面。選擇的分型面應位于塑件最大截面尺寸處，才利于塑件的脫模。分型面的選取要有利于降低模具的制造難度同時兼顧塑件質量和精度【4】。該線圈骨架塑件最大的面積處為其端面，故選取該端面為分型面。盡管該塑件只選用單分型面，但考慮到側有有凹槽，所以需增加側向分型機構來做側向分型。2.1.7確定型腔的配置模具總體結構方案的設計和確定首先要考慮的是型腔的布局，其次是設計適合這種型腔布局的澆注系統(tǒng)的走向。本次設計的模具考慮到經濟性初步選用一模兩腔的布局，一次成型兩個塑件，考慮到當模具承受偏載時會發(fā)生溢料現象，故型腔排列采用直線排列，構建平衡澆注系統(tǒng)。2.1.8澆注系統(tǒng)設計2.1.8.1主流道設計 主流道是指從模具澆口套球面凹坑開始到分流道止的一段塑料熔體的流經的路徑【5】?？紤]到為了塑料熔體的順利流入以及主流道凝料的順利拔出，本次設計的主流道為圓錐形，錐角=3，內壁表面粗糙度Ra=0.63m。主流道對接處制成半球形凹坑，主要是防止當噴嘴與主流道對接時，對接處發(fā)生溢料，故設計的主流道凹坑半徑R2=R1+（12）mm；小端直徑d1=d2+（0.51）mm；式中： R1注射機噴嘴半徑；R2主流道凹坑半徑；d1噴嘴孔直徑；d2主流道小端直徑；根據計算后 取R2=15mm；取d2=4mm；當主流道工作時，會間歇性地與溫度較高的注射機噴嘴相接觸，并反復接觸高溫高壓的塑料熔體，冷熱交替，容易損壞，對材料要求比較高，所以主流道一般單獨設計成可拆卸更換的澆口套，固定在定模座板上，兩者之間采用H7/m6過渡配合【6】。其規(guī)格尺寸如圖2-2所示圖2-2 主流道襯套規(guī)格尺寸2.1.8.2冷料穴和拉料桿的設計冷料穴又稱冷料井。注射機噴嘴出來的高溫熔料，當進入冷的模具時熔體溫度降低，造成料流前端存在一段低溫料，這些低溫料容易使料流進入型腔的速度減緩，增大腔內的壓力，最終影響塑件的質量和生產效率。因此容納冷料的冷料穴的設置是非常必要的。在模具設計中，一般通過在動模一側設置一種形成冷料穴底部的零件，即拉料桿，保證模具開模時，主流道中的冷凝料被拉料桿拉出，留在動模一側【7】。常見的構成主流道冷料穴底部的拉料桿有以下兩類形式。1）推件板脫模的拉料桿。2）推桿脫模的拉料桿。常用的有倒錐形平頭拉料桿帶Z形（鉤形）頭拉料鉤的拉料桿圓環(huán)槽平頭拉料桿。其中，Z形頭拉料桿由于其形鉤的方向性，導致脫模時塑件和凝料無法自動脫落，需人工取出，自動化水平低。故考慮到生產效率以及模具加工難度，本次模具設計采用的是倒錐形冷料穴，倒錐形平頭拉料桿裝配圖如圖2-3所示 圖2-3 倒錐形平頭拉料桿裝配圖2.1.8.3定位圈的設計本次設計的模具將定位圈與澆口套分開設計，配合形式為H9/f9，定位圈采用帶螺釘的形式。根據SZ-200/120型號的注射機定模扳中心孔的直徑尺寸，確定定位圈的直徑為125mm。2.1.8.4 分流道的設計分流道將主流道和澆口之間的塑料熔體連接，主要用于在多型腔或單型腔多澆口，確保塑料熔體充模順利。本次設計的模具采用一模兩腔直線型排列的布局，因此需要設置分流道。為了降低模具的設計難度，分流道大多設置在分型面上【8】。（1）分流道截面形狀分流道截面形狀多采用矩形、梯形、圓形、半圓形和U形等。綜合考慮哪種截面形式模具內壓力和熱量損失較少以及易于加工兩個方面，下面分析各種截面形狀的分流道的優(yōu)缺點，分析如下：圓形：它效率最高，壓力和熱量損失最少，但其缺點是圓形分流道必須兩側模板都進行加工才能保證其同軸度，這種流道加工起來難度較大，成本較高，不是本次設計的模具采用。正六邊形：類似于圓形，但是效率低于圓形分流道，只適用于流道截面尺寸較小的場合。U形：其優(yōu)缺點與梯形分流道較為相似。梯形：分流道只需要在一個模板上加工，易于加工，效率較高，脫模容易，在實際模具設計中廣泛利用。 考慮到模具的制造難度以及塑件的生產成本，本次設計的模具分流道采用梯形截面形式，如圖2-4所示，其斷面尺寸最佳比例為；X/w=0.7-0.83，H/W=0.84-0.92,斜邊與分模線的垂線為510斜角。圖2-4 分流道梯形截面 （2）分流道的尺寸 大多數塑料采用的分流道直徑4-8mm之間，一般應稍大于壁厚。如果塑件壁厚小于3mm，重量小于200g，可用經驗公式2-3確定分流道的直徑： D=0.2654m1/2L1/4 （2-3）式中：D-分流道的當量直徑，mm； m-塑件的質量，g； L-分流道的長度，mm； 上式計算的分流道直徑在3.2mm-9.5mm之間。綜合考慮，本次模具設計分流道的當量直徑為8mm。（3）分流道的布置分流道布置的要點： 1）盡量使型腔內各部分的充型壓力均勻分布。2）分流道流程應盡量短，以降低廢料。3）分流道較長時，需要在分流道的末端應開設冷料井。分流道的布置分為有平衡式和非平衡式兩大類。平衡式布置是指分流道的長度、斷面形狀和尺寸以及澆口的尺寸都相同的布置形式。這種布置可實現各型腔的均衡送料和同時充滿，能保證塑件力學性能基本一致，但缺點是分流道較長。非平衡式布置的主要標志是主流道到各型腔澆口長度不相等。這種布置使塑料熔體充型時有個先后問題，因此不利于均衡送料。但對于型腔數量多的模具，為縮短流道，也常采用。本次設計的注射模采用一模兩腔，結構比較簡單，故采用平衡式布局9。2.1.8.5澆口的設計在澆注系統(tǒng)中連接分流道和型腔之間的一段細短流道稱為澆口，雖然其面積最小，但卻是最關鍵的。常用澆口截面形狀有矩形、圓形、狹縫三種，其中側澆口和輪輻式澆口多采用矩形截面；直接澆口、點澆口和潛伏式澆口多采用圓形截面；而狹縫澆口有扇形交口和平縫澆口之分。根據塑件的形狀、生產的批量以及一模兩腔的結構，本次設計的注射模采用矩形側澆口，其長度l=2mm，寬度b=4mm，深度t=1mm，如圖2.5所示。.圖2-5 流道及澆口的設計澆口位置的選擇原則如下：1）澆口的位置應滿足填充型腔的流程最短的要求。2）減少熔接痕，增加熔接痕牢度，避免引起熔體破裂現象。3）澆口位置的選取應便于充模熔體流動，補料和排氣。4）要防止料流將型芯或嵌件擠壓變形10。在本次模具設計中，考慮到塑件的使用場合以及澆口的去除難易程度，澆口的位置在線圈骨架的端面外圓處。3 模具結構設計3.1成型零部件的設計本次設計的塑件采用聚丙烯PP塑料，其收縮率S=13%，由公式SCP=(Smax + Smin)/2，計算后得塑件平均收縮率為 Scp=2%。由于塑件的精度要求達到MT6級，因此只要計算出由大型芯，小型芯和哈夫塊組合而成的型腔尺寸，其余部件直接按產品尺寸取值。1）型腔設計計算根據平均收縮率法計算型腔的徑向尺寸，查閱相關手冊得=1.10mm，IT6級，凹模制造公差z =1/3，=0.367mm。根據公式Lm= (1+SCP)Ls-0.75 0+z （3-1） = 56+562%-0.751.100+0.367 =56.295+00.186根據以下公式校核塑件的最大尺寸： Lm+z+c-LsSminLs （3-2）設磨損余量c=1/6=0.183mm 所以 56.295+0.367+0.183-561%56滿足要求 所以凹模的直徑為56.295+00.186凹模的深度尺寸計算由于塑件底部在開模過程中摩擦損失較小，故不考慮磨損量。已知Hs=15 mm，SCP=2% ，塑件公差查閱相關手冊得=0.54mm, z=1/3=0.18mm，根據公式Hm = (1+SCP)Hs-2/3 0+z （3-3） =152%+15-0.542/30+0.18 =14.940+0.18當Hs=57時，=1.10mm z=1/3=0.37mm 根據Hm = (1+SCP)Hs-2/3 0+z同理可得 Hm=57.40+0.37 凹模結構選擇及確定 凹模成型外表面，將凹模單獨加工成鑲塊，鑲塊外部一般為圓柱體，采用H7/m6的過渡配合嵌入到模板中，鑲塊帶凸肩，從模板下部嵌入，在另一塊起支承作用的模板和螺釘將其固定。2）型芯設計計算型芯徑向尺寸的計算：最大尺寸為模具型腔名義尺寸ls，取單向負偏差，平均尺寸為lm-z/2。最小尺寸是塑件孔的徑向名義尺寸ls，取單向正偏差，平均尺寸為ls+/2。小型芯直徑向尺寸 塑件的斷面小孔徑向尺寸ls=6mm 查得公差值=0.32mm, z=1/3=0.107mm按平均值法計算,根據公式 lm=(1+SCP)ls+0.75 0-z （3-4） =（6+62%+0.750.32）0-0.107 =6.360-0.107校核塑件可能出現的最小尺寸： lm+c+z-Smaxlsls (3-5) 6.36-0.05-0.107-3%6=6.3376滿足要求 所以取小型芯的直徑為6.360-0.107型芯高度尺寸計算最小尺寸為塑件孔名義尺寸hs，取單向正偏差；最大尺寸是凸模高度名義尺寸hm，取單向負偏差，滿足公式hm=(1+Scp)hs+3/20-z已知線圈骨架端面小孔的尺寸hs=3, 公差為=0.26mm，塑件平均收縮率Scp=2%,模具的制造公差z=1/3=0.09mm，模具小型芯的高度尺寸hm可根據公式 hm=(1+Scp)hs+3/20-z (3-6) hm=3.450-0.09 所以，線圈骨架小型芯的高度為hm=3.450-0.09小型芯采用組合式，先單獨制造，再嵌入模板中大型芯徑向尺寸已知線圈骨架的內孔尺寸為ls=18 mm，查閱公差表得=0.54mm，塑件平均收縮率為Scp=2%，模具的制造公差z=1/3=0.18mm，則大型芯的徑向尺寸lm由公式lm=(1+Scp)ls+0.75 0-z =（18+182%+0.750.54）0-0.184 =18.7650-0.18校核 lm+z+c-Smaxlsls 18.765-0.18-0.09-2%18=18.13518滿足要求。所以取大型芯的直徑為18.7650-0.184大型芯的高度計算線圈骨架的內孔高度hs=57 mm，公差為=1.10mm，塑件平均收縮率為Scp=2%，模具的制造公差z=1/3=0.37mm，則大型芯的高度可根據公式:hm=(1+Scp)hs+3/20-zhm=59.790-0.37所以大型芯的高度hm=59.790-0.37因為該大型芯成型的內表面較復雜，不便于機械加工，為了節(jié)省材料，減少切削量，采用組合式凸模，即將凸模單獨加工，再裝配到模板中。3.2 合模導向機構設計 為保證合模時動模和定模兩部分準確對合，避免模具中其他零件發(fā)生碰撞干涉，需要在注射模中設置導向機構。本套模具采用導柱導向機構，導柱導套采用間隙配合，并取標準件。3.2.1導柱的設計導柱有三種經典結構類型。導柱沿長度方向分為固定段和導向段。如果兩段的名義尺寸相同，只是公差不同的稱為直導柱，多用于生產批量小的模具，可不設置導套。當兩段名義尺寸和公差都不同的稱為臺階式導柱，多用于生產批量較大的模具，需要設置導套，本次設計的模具生產的塑件批量較大，故選用有臺階式導柱，導柱如圖3-1所示： 圖3-1 導柱尺寸規(guī)格根據國家標準，我們知道導柱結構應滿足如下要求：1）在設計導柱時，為避免型芯先進入型腔，導柱的長度應要高出型芯端面68mm；2）導柱固定段與模板間通常采用過渡配合H7/k6，導向段與導套采用間隙配合H7/f6，固定段表面粗糙度Ra為0.8m，導向段表面粗糙度Ra為0.4m；3）導柱在開合模時反復與導套接觸摩擦，所以要求導柱應具有硬而耐磨的表面，多采用碳素工具鋼T8A或T10A經表面淬火處理，表面硬度為5055HRC11。本套模具的導柱采用對稱分布的布局，如圖3-2所示： 圖3-2 導柱的對稱分布圖導套的結構要求如圖3-3所示： 圖3-3 導套結構要求導套設計要遵循以下原則：1）導套斷面內外應倒圓角。2）導套與模板的配合應采用較緊的過渡配合H7/n6。3）導套應盡可能采用與導柱相同的材料，硬度可以稍低于導柱，降低磨損，防止導柱拉毛12。導柱導套配合形式，如下圖3-4所示圖3-4 導柱導套配合形式3.3塑件脫模機構設計當塑件冷卻成型后，需借用脫模機構將塑件及澆注系統(tǒng)的凝料從模具中脫出。在本次設計中，所選的脫模機構需符合以下要求：1）保證塑件良好的外觀2）機構運動準確可靠3）塑件不變形損壞4）盡量使塑件留在動模一側。以上是設計的脫模機構需要達到的要求，根據要求，要對塑件所在的部位的受力情況進行分析，選擇合適的脫模方式。本次設計的塑件形狀規(guī)則，型芯受到的力主要是塑件收縮而產生的包緊力，因此塑件脫模時，會與型芯有較大的摩擦力。從節(jié)約生產成本的角度出發(fā)，采用推板脫模機構一次性完成脫模?？紤]塑件推出后，為了自動進入下一次注射成型周期，推板必須回到其初始位置，因此需要設置復位機構。常用的復位形式有彈簧復位和復位桿復位。本套模具采用彈簧復位。3.4側向分型與抽芯機構設計本次注塑成型的塑件側有凹槽，模具的設計方案已經指出了采取斜導柱側向抽芯機構，且斜導柱是在定模，滑塊在動模上。3.4.1抽芯力的計算 當塑件在模具內冷凝收縮時，會對側型芯收縮包緊，為保證順利抽出側型芯，抽芯機構所產生的抽芯力則需要大于抽芯阻力。抽芯力分為兩種，開始抽拔時所需的抽拔力稱為起始抽芯力；繼續(xù)抽拔直至把側向型芯抽至不影響塑件脫出的位置所需要的抽拔力稱為相繼抽拔力。通過比較，起始抽拔力要得多，故本次設計，只計算起始抽芯力，按照以下公式計算： F抽 =lhp2(f2cosa-sina) （3-7）式中：F抽抽芯力，N； L 型芯被塑件包緊部分的斷面形狀周長，mm； h 成型部分的深度，mm； p2 塑件對型芯單位面積的擠壓力，取812MPa； f2 摩擦系數，取0.10.2； a 脫模斜度，（）。由塑件的尺寸可得:型芯被包緊的斷面的周長l=75.4mm；成型部分的深h=27；P2=10MPa； f2=0.15；a=3；所以，經過計算得F抽=1.984KN。3.4.2抽芯距的計算抽芯距的計算公式如下：S抽 = S+(23)=(R2-r2)1/2+（23） （3-8）=2829mm式中S抽抽芯距，mm；S 抽芯極限尺寸，mm； R 塑件最大外形半徑，mm； r 塑件最小外形半徑（側凹處），mm；故抽芯距為S抽=29mm。3.4.3 斜導柱的尺寸與安裝形式3.4.3.1 傾斜角 斜導柱的傾斜角是指斜導柱軸線與開模方向的夾角a，是一個重要的參數。傾斜角的選取要在抽芯距得以保證的前提下，盡量降低斜導柱所承受的彎曲力。斜導柱的受力分析；根據公式： F彎= F抽/cosa （3-9） 式中 F彎斜導柱所受的彎曲力，N； F抽側抽芯脫模力，N； a斜導柱的傾斜角，（）；由以上分析可知，從斜導柱受力情況和斜導柱的結構綜合考慮，本套斜導柱的斜角為a=23，代入公式3-9核算后，滿足要求。3.4.3.2斜導柱的形狀與基本尺寸斜導柱的總長度由斜導柱的直徑、抽芯距、傾斜角以及斜導柱固定板厚度來決定，計算公式為：L =L1+L2+L3+L4+L5 （3-10）=1/2Dtan+h1/cos+1/2dtan+ S抽/sin+(510)mm=1/2190.4+251.11/300.45+21/0.4+(510)mm117mm式中： L斜導柱的總長，mm；L1斜導柱最高點至大端斜面中心在軸線上的投影長度，mm；L2斜導柱大段斜面中心至滑塊斷面交點在軸線上的投影長度，mm；L3滑塊孔半徑在軸線上的投影長度，mm；L4斜導柱工作長度，mm；L5斜導柱端部長度，mm；D斜導柱固定大端直徑，mm；h斜導柱固定板厚度，mm；a斜導柱傾斜角，（）；d 斜導柱工作部分直徑，mm；S抽抽芯距，mm；斜導柱的尺寸如圖3-5所示； 圖3-5 斜導柱尺寸圖 斜導柱的材料多采用用T8T10、T45以及20鋼進行滲碳處理，表面需進行淬火處理以增加斜導柱的強度和耐磨性，淬火硬度達55HRC以上，表面粗糙度Ra為1.6m。本次設計的斜導柱采用的材料為T45鋼，并對其進行表面淬火處理。3.4.3.3斜導柱的安裝固定形式：在前面的章節(jié)中已經確定斜導柱的傾斜角a為23，由于斜導柱主要作用為驅動滑塊，并由滑塊與導滑槽間的配合精度保證滑塊平穩(wěn)運動，最終由波珠螺釘確定滑塊的位置。為使滑塊運動平穩(wěn)，斜導柱與滑塊采用較松的間隙配合，斜導柱的尺寸為15-0.2 -1.0，頭部做成半球形，可避免斜導柱離開滑塊后，其頭部仍然繼續(xù)驅動滑塊。為了避免斜導柱開模抽出時與定模上的型芯運動相干涉，斜導柱側孔的位置盡可能遠離型芯的位置，綜合考慮到滑塊的耐磨以及受力情況，與斜導柱相配合的斜孔中心距離滑塊側壁為L孔=43.7mm,斜導柱固定形式如圖3-6所示：圖3-6 斜導柱固定形式3.4.4 滑塊形式與導滑槽的形式滑塊結構有組合式與整體式，根據塑件的特殊結構以及型腔布局，采用了組合式。為確?；瑝K在抽芯過程中保持運動平穩(wěn)，同時又要便于機械加工，故導滑槽采用組合式（由導滑板與推件板組成），導滑槽組合圖如3-7所示：圖3-7 導滑槽組合圖3.4.5鎖緊楔形式在注塑過程中，型芯會受到塑料熔體的推力作用，同時兩個哈夫滑塊的合并也會受到塑料熔體的脹模力影響，這個力通過滑塊傳給斜導柱，細長桿件的斜導柱，受力后易變形，為了在模具閉模后鎖住滑塊，承受塑料給予型芯的推力。因此必須設置鎖緊楔，鎖緊楔與模件的邊連接可以根據推力的大小，選取不同的方式。本次設計所選取的鎖緊楔采用整體式結構，牢固可靠，側向力較大。它直接與定模固定，詳細裝配可由裝配圖可知。3.4.6 斜導柱側向分型最小開模行程的校核完成抽芯距S抽模具所需的最小開模行程H由式3-11計算： H= S抽 cot （3-11）式中：S抽抽芯距，mm； 斜導柱傾斜角，（）；本次注塑成型的塑件所用斜導柱側向芯分型是在水平面與開模方向相垂直，因此完成側抽芯所需的最小開模行程H為：H= S抽 cot =29cot22 =71.78 mm所以，本次設計的模具要完成抽芯距所需要的最小開模行程為H=71.78 mm。4冷卻系統(tǒng)的設計在塑件成型過程中，冷卻時間占了很大的比例，通常會占到成型周期的2/3,。由此可看出，塑件成型過程的冷卻時間對塑件的生產率起關鍵作用。冷卻介質初始溫度及流動狀態(tài)，塑料種類和塑件厚度，冷卻管道與型腔的距離等因素都會影響冷卻時間。為了縮短生產周期，可以從工藝設置和產品設計入手減少冷卻時間，提高生產效率。冷卻時間的確定塑件在模具內的冷卻時間是塑料熔體從充滿型腔時開始算起，直到可以開模取出塑件時為止。根據塑件厚度，結合有關經驗材料，可以確定塑件的冷卻時間。表4-1為常用塑料成型時，塑件厚度與所需冷卻時間的關系。 表4-1塑件壁厚與所需冷卻時間的關系塑件厚度/mm冷卻時間/sABSPAPVCPP0.51.80.81.82.52.13.01.02.93.83.34.51.34.15.34.66.21.55.77.06.38.01.87.48.98.110.02.09.311.210.112.52.311.513.412.314.72.513.715.914.717.53.220.523.421.725.5由上表4-1可大概估算厚度為3mm的PP塑件冷卻時間大約為17.5S，塑件的成型周期查表4-2可知你成型周期約為40s。表4-2 常見塑料的注射成型工藝塑料名稱ABSPSPCPP注射壓力/MPa時間/s709035601001570130157012015保壓壓力/MPa時間/s50701530304015404050209050602050降溫固化時間/s1560156015601560成型周期/S407040905013040120注射機類型螺桿式柱塞式螺桿式螺桿式在常用塑料熔體的單位熱流量表4-3中可以查出聚丙烯的單位熱流量Q1=5.9102KJ/Kg表4-3常用塑料熔體的單位熱流量塑料品種Q1/（KJ/Kg）塑料品種Q1/（KJ/Kg）ABS3.11024.0102低密度聚乙烯5.91026.9102聚甲醛4.2102高密度聚乙烯6.91028.1102丙烯酸2.9102聚丙烯5.9102醋酸纖維素3.9102聚碳酸酯2.7102聚酰胺6.51027.5102聚氯乙烯1.61023.6102線圈骨架塑件的質量m=v =0.9178.92=71.82g加上澆注系統(tǒng)凝料，計算得注射量取G=100g，已知聚丙烯的單位熱流量Q1=5.9102KJ/Kg，聚丙烯的注射時間為2s，成型周期為40s。由下式可算得每小時的注射次數為:N=3600/40=90單位時間型腔總熱量為 1=1 （4-1）式中： W單位時間注射量，Kg/min； N每小時的注射次數； G塑料的注射量，Kg； Q1單位熱流量KJ/Kg所以根據公式（4-1） 2 =5310KJ略去噴嘴向模具傳熱，冷卻液從模具中帶走的熱量Q2： Q2=Q-（QC+QR+QL） （4-2） =6018-49.14-2.66-28.77 =5937.49KJ根據式子的分配方案，凹模與凸模帶走的熱量為：Q2G=0.4Q2Q2K=0.6Q2Q2G=0.45937.49=2374.996KJ/hQ2K=0.65937.49=356