線圈骨架注射模設計

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1、設計題目：線圈骨架注射模設計 學 院： 專 業(yè)： 學 號： 設 計 人： 指導老師： 完成日期： 目 錄 一． 塑件的工藝分析----------------------------------4 二． 擬定模具的結構形式和初選注射機------------------7 三． 澆注系統(tǒng)的設計----------------------------------11 四． 成型零件的結構設計及計算------------------------16 五． 模架的確定--------------------------------------20

2、六． 斜滑塊側向抽芯機構的設--------------------------22 七． 排氣槽的設計------------------------------------26 八． 冷卻系統(tǒng)的設計----------------------------------26 九． 導向與定位機構的設計----------------------------28 十． 設計的心得體會----------------------------------29 十一． 參考文獻--------------------------------------30 線圈骨架注射模設計 本課程設計

3、為一線圈骨架,其零件圖如圖1所示.塑件結構比較簡單，塑件質量要求是不允許有裂紋，變形缺陷；材料要求為PS，生產批量為大批量，塑件公差按模具設計要求進行轉換。 圖1 線圈骨架 一． 塑件成型工藝性分析 1.塑件的分析 (1) 結構分析　要想獲得合格的塑料制件除選用塑料的原材料外，還必須考慮塑件的結構工藝性，塑件的結構工藝性與模具設計有直接關系，該制件外觀為一尺寸不大的線圈骨架,結構復雜程度一般。因而設計的模具屬中等復雜程度。 (2) 外形尺寸 該塑件壁厚為1.75mm2mm，塑形外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長，塑件的材料為熱塑性塑料，流動性好，適合于注射成型。 (3) 精度等級 塑

4、件每個尺寸的公差不一樣，零件圖已經給定部分尺寸公差，未注公差的尺寸取公差為MT2。 2.PS工程塑料的性能分析 塑件的材料采用PS屬熱塑性塑料。PS屬于線性結構結晶型，使用溫度；化學穩(wěn)定性較好，但對氧化劑，苯，四氯化碳，酮，酯類等抵抗力較差；透明性好，電性能好，抗拉，抗彎強度高，但耐磨性差，質脆，抗沖擊強度差；PS的成型性能好，成型前可不干燥，但注射成型時應防止淌料，制品易產生內應力，易開裂；PS主要用于裝飾制品，儀表殼，燈罩，絕緣零件，容器，泡沫塑料，日用品等。其性能指標見 表1。 表1　PS的性能指標 密度 1.05 抗拉屈服強度 比體積 0.95 拉伸彈性模量

5、 吸水率 0.04 抗彎強度 收縮率 0.5 沖擊韌度 熱變形溫度 硬度HB 熔點 體積電阻系數 3.PS的注射成型過程及工藝參數 a.注射成型過程 （1）成型前的準備。對PS的色澤，粒度和均勻度等進行檢驗，PS成型前須進行干燥，處理溫度，干燥時間５小時。 （2） 注射過程。塑料在注射機料筒內經過加熱，塑化達到流動后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具的型腔成型，其過程可分為充模，壓實，保壓，倒流和冷卻五個階段。 （3） 塑件的后處理(退火)。退火處理的方法為紅外線燈，烘箱，處理溫度為，處理時間為。 b.注射工藝參數

6、 (1)注射機：柱塞式, 螺桿轉速48 （2） 料筒溫度：中段 后段 （3）模具溫度： （4） 注射壓力（）： （5）成型時間（s）： 二．擬定模具的結構形式和初選注射機 1.分型面位置的確定 通過對塑件結構形式的分析，分型面應選在端蓋面積最大且有利于開模取出塑件的底平面上，其位置如圖2所示： 圖2 分型面的選擇 2. 型腔數量和排位方式的確定 （1）由于該塑件的精度要求不高，塑件尺寸較小，且為大批量生產，可采用一模多腔的結構形式。同時，考慮塑件尺寸模具結果尺寸的關系，以及制造費用和各種成本費用等因素，

7、初步定為一模兩腔結構形式。 （2）型腔排列形式的確定 由于該模具結構選擇的是一模兩腔，其型腔中心距的確定見下圖3： 圖3 型腔數量的排列布置 （3）模具結構形式初步確定 由以上分析可知，本模具設計為一模兩腔，根據塑件結構形狀，推出機構初選推件板推出方式。澆注系統(tǒng)設計時，流道采用對稱平衡式，澆口采用側澆口，開設在塑件頂部邊緣。因此，定模部分不需要單獨開設分型面取出凝料，動模部分需要添加型芯固定板，支撐板或推件板。由上綜合分析可確定采用帶推件板的單分型面注射模。 3.注射機型號的確定 （1）注射量的計算 通過Pro/E建模分析得塑件質量屬性如圖4： 圖4 塑件質

8、量屬性 塑件體積： 塑件質量： （2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 由于澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前不能確定準確的數值，但是可以根據經驗按照塑件體積的0.2倍到1倍來估算。由于本次設計采用的流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.3倍來估算，故一次注入模具型腔熔體的體積為： （3）選擇注射機 根據以上計算得出在一次注射過程中注入模具型腔的塑料的總體積為，由參考文獻 。根據以上的計算，初步選擇公稱注射量為30，注射機型號為XS－Z－３０臥式注射機，其主要技術參數見表2： 　表2　注射機主要技術參數 理論注射量 30 拉桿內向距 23

9、5 螺桿柱塞直徑 28 移模行程 160 注射壓力 119 最大模具厚度 200 注射速率 186 最小模具厚度 60 塑化能力 4 鎖模形式 液壓-機械 噴嘴孔直徑 4 模具定位孔直徑 63.5 鎖模力/kN 250 噴嘴球半徑 12 (4）注射機有關參數的校核 a.注射壓力的校核。查參考文獻【1】表4-1可知， PS所需注射壓力為80MPa100Mpa，這里取=90Mpa,該注射機的工程注射壓力為P公=119Mpa,注射壓力安全系數k1=1.251.4,這里取k1=1.3，則： ，所以，注射機注射壓力合格。 b. 鎖模

10、力的校核： ① 塑件在分型面上的投影面積A塑，則 A塑= ② 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A澆數值，可以按照單型腔模的統(tǒng)計分析來確定。A澆是塑件在分型面上的投影面積A澆的0.10.3倍。這里取A澆=0.2 A塑 。 ③ 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總的投影面積A總，則 A總=2( A塑+ A澆）=2.4 A塑=134.4 mm2 ④ 模具型腔內的膨脹力F脹 P模為型腔的平均計算壓力值。P模是模具型腔內的壓力，通常取注射壓力的20%40%，大致范圍為2540Mpa。對于粘度較大的精度較高的塑料制品應取較大值。PS屬中等粘度且塑件有精度要

11、求（因是薄壁塑件，又是點澆口，壓力損失小），故取 P模=30Mpa F脹=A總P模=134.430=4.032 KN 查表1-2可得該注塑機的公稱鎖模力F鎖=900kN，鎖模力的安全系數為k2 =1.11.2這里取1.2，則 k2F脹=1.2 F脹=1.24.032=4.84KN＜F鎖，所以注射機鎖模力合格。 其他安裝尺寸的校核要待模架選定，結構尺寸確定以后才可進行。 三． 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機的噴嘴起到型腔入口為止的塑料融體的流動通道。它的作用是將塑料融體順利的充滿型腔的各個部位，并在填充及保壓過程中，將注塑壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織緊密

12、、外形清晰的塑件。由于PS流動性中等，所以可以采用側澆口的形式。 1.主流道的設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。另外，由于主流道與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸，因此設計中常設計成可拆卸更換的澆口套。 a. 主流道的設計 根據設計手冊查得XS-Z-30型注塑機噴嘴的有關尺寸: 噴嘴前端孔徑:; 噴嘴前端球面半徑:; (1)主流道的長度 一般由模具結構確定，對于小型模具L應盡量小

13、于60mm,本次設計初取50mm進行計算。 （2）主流道小端直徑 d=注射機噴嘴尺寸+（）mm=4.5mm （3）主流道大端直徑 D=d+=8mm 式中 （4）主流道球面半徑 SR=注射機噴嘴球頭半徑+mm=20mm （5）球面的配合高度 h=3mm b.主流道的凝料體積 c.主流道當量半徑 d.主流道澆口套的形式 主流道襯套為標準件可選購。主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，易磨損。對材料的要求嚴格，因而盡管小型注射模可以將主流道襯套與定位圈設計成一個整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來設計，以便于拆卸更換。同時也便于選用

14、優(yōu)質鋼材進行單獨加工和熱處理。本設計中澆口套采用碳素工具鋼T10A，熱處理淬火表面硬度為50HRC55HRC。如圖5所示。定位圈的結構由總裝圖來確定。 圖5 主流道澆口套的結構形式 2. 分流道的設計 （1）分流道的布置形式和長度 分流道的形狀及尺寸,應根據塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程度、注塑速率、分流道長度等因素來確定。本塑件的形狀結構復雜程度一般,熔料填充型腔比較容易。根據型腔的排列的方式可知分流道的長度較短, 分流道和主流道設計為一體，如圖6所示。 圖6 分流道布置形式 （2）分流道的當量直徑 流過一

15、級分流道塑料的質量 但該塑件壁厚在之間，按照經驗曲線查得，再根據單向分流道長度60mm并查到修正系數，則分流道直徑經修正后為 （3）分流道的截面形狀 本設計采用梯形截面，其加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失，流動阻力均不大。 （4）分流道截面尺寸 設梯形的上底寬度為B=6mm,底面圓角的半徑R=1mm，梯形高，設下底寬度為b，梯形面積應滿足如下關系式。 代值計算得b=3.813mm，考慮到梯形底面圓弧對面積的減少及脫模斜度等因素，取b=4.5mm。通過計算梯形斜度，基本符合要求，如圖7所示。

16、 圖7 分流道截面形狀 （5）凝料體積 1）分流道的長度為 2）分流道截面積 3）凝料體積 考慮到圓弧的影響 (6) 校核剪切速率 1）確定注射時間：查教材表2-3，可取t=0.86s 2）計算單邊分流道體積流量： 3）剪切速率 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率之間，所以，分流道內熔體的剪切速率合格。 （7）分流道的表面粗糙度和脫模斜度 該分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取即可，此處去 ，另外其脫模斜度一般在

17、之間，通過上述計算脫模斜度為，脫模斜度足夠。 3.澆口的設計 該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，便面質量要求較高，采用一模兩腔注射，為便于調整充模的剪切速率和封閉時間，因此采用側澆口。其界面形狀簡單，易于加工，便于試模后修正，且開設在分型面上，從型腔的邊緣進料。 a. 側澆口尺寸的設計 （1）計算側澆口的深度。根據教材表2-6，可得側澆口的深度h計算公式為： 為了便于今后試模時發(fā)現(xiàn)問題進行修模處理，并根據參考文獻【1】表4-9中推薦的PS側澆口的厚度為，故此處澆口深度去1.0mm. (2)計算側澆口的寬度。 根據教材表2-6，可得側澆口的的寬度B的計算公式為 為了便于

18、今后試模時發(fā)現(xiàn)問題進行修模處理，并根據參考文獻【1】表4-9中推薦的PS側澆口的寬度為，故此處澆口寬度去0.8mm. （3）計算側澆口的長度。根據教材表2-6，可取側澆口的長度。 澆口的位置安排如下圖8所示： 圖8 澆口位置安排 b.側澆口剪切速率的校核。 （1）確定注射時間：查表2-3，可取t=0.86s (2)計算澆口的體積流量： （3）計算澆口的剪切速率：對于矩形澆口可得：，則 剪切速率合格。 式中為矩形澆口的當量半徑 4.校核主流道的剪切

19、速率 上面分別求出了塑件的體積，主流道的體積，分流道耳朵體積（澆口的體積大小可以忽略不計）以及主流道的當量半徑，這樣就可以校核主流道熔體的剪切速率。 （1）計算主流道的體積容量 （2）計算主流道的剪切速率 主流道的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率之間，所以，主流道的剪切速率合格。 5. 冷料穴的設計及計算 冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用主要是儲存熔體前鋒的冷料，防止冷料進入模具型腔而影響制品的表面質量。本設計既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。由于該塑件表面要求沒有印痕，采用脫模板推出塑件，故采用與球頭形拉料桿匹配的冷料穴。開模時，利用凝料對球頭的包緊力使

20、凝料從主流道襯套中脫出。 四．成型零件的結構設計及計算 1. 成型零件的結構設計 凸模的結構設計。凸模是成型塑件內表面的成型零件，通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型。該塑件采用整體式型芯，如圖9所示。 圖9 凸模結構 2. 成型零件鋼材的選用 根據對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強度、耐磨性及良好的抗疲勞性，同時考慮它的機械加工性能和拋光性能。又因為該塑件為大批量生產。對于脫模時與塑件的磨損嚴重，因此鋼材選用P20鋼，進行滲氮處理。 3. 成型零件工作尺寸的計算 采用教材

21、式（2-26）式（2-30）相應公式中的平均尺寸法計算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照零件圖中給定的公差MT2計算。 （1）側型芯徑向尺寸的計算 ，，，屬于側型芯徑向尺寸 尺寸轉換為，，， 式中，是塑件的平均收縮率，查6-1可得PS的收縮率為0.5%，、、，是系數查2-10可知=0.70，0.75，=0.75，=0.75；、、、分別是塑件上相應尺寸的公差（下同）；、、、是塑件上相應的尺寸制造公差，對于中小型塑件取（下同） （2）側型芯深度尺寸的計算 ，屬于側型芯深度尺寸 尺寸轉換為， 式中是系數，由表2-10可知。

22、 (3)主型芯徑向尺寸計算。 10.5，13屬于型芯徑向尺寸 、是系數查2-10可知==0.75. （4）主型芯高度尺寸計算 屬于型芯高度尺寸 式中是系數，由表2-10可知。 五．模架的確定 根據模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以計算出凹模嵌件所占的平面尺寸為，型腔所占平面尺寸為，利用經驗公式進行計算，即，查表7-4得150mm，因此需采用的模架。同時有考慮到斜導柱，導柱，導套，水路的布置因素，根據表7-1可確定選用帶推件板的直澆口C型模架，查表7-4得及各板的厚度尺寸。 1. 各模板尺寸的確定 （1）A板尺寸 A板是定模型腔板，

23、塑件高度為14mm，考慮到模板上還要開設斜滑塊，還需流出足夠的距離，故A板厚度取50mm。 （2）B板尺寸 B板是型芯固定板，按模架標準板厚取25mm。 （3）C板（墊板）尺寸 墊塊=推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+（510）mm =(25+15+13+510)mm=5863mm，初步選定C為60mm。 經上述尺寸計算，模架尺寸已經確定，標記為： 。 其他尺寸按標準標注。如圖10。 圖10 模架尺寸 2.模架各尺寸的校核 根據做選注射機來校核模具設計的尺寸。 （1）模具平面尺寸 校核合格 （2）模具高度尺寸195mm 校核合格 （3

24、）模具的開模行程 校核合格 六．斜滑塊側向抽芯機構的設計 本模具選用斜滑塊外側向抽芯機構進行抽芯和推出。斜滑塊外側向抽芯機構是利用成型塑件側孔或側凹的斜滑塊，在模具推出機構的作用下沿斜導槽滑動，從而使分型抽芯以及推出塑件同時進行的一種側向分型機構。這種機構結構簡單，運動平穩(wěn)，可靠，因此應用廣泛。凹模由兩塊斜滑塊組成，斜滑塊在推桿的作用下，沿斜滑槽移動的同時向兩側分開，并完成塑件脫離主型芯的動作。該機構如圖11所示： 圖11 斜滑塊外側向抽芯機構 (1)斜滑塊外側向抽芯機構的設計 a.斜滑塊的組合形式投入圖12所示： 圖12 斜滑塊的組合形式

25、 b.斜滑塊的導滑形式如圖13所示 圖13 斜滑塊的導滑形式 C.為保證斜滑塊的分型面密合，成型不致發(fā)生溢料，斜滑塊底部與模套之間應留有0.20.5mm的間隙，同時斜滑塊頂面應高出模套0.20.5mm，如圖11所示，在這里去0.2mm。 d.斜滑塊的導向斜角可比斜導柱的大些，但也不應大于，一般取，這里取，斜滑塊的推出長度l必須小于導滑總長L的2/3，如圖14所示： 圖14 斜滑塊推出長度 f.推桿的設計 脫模力的計算： 采用推桿推出斜滑塊的方式脫模，推出塑件,設4mm的圓推桿設置4根，那么推出面積為：

26、推桿推出應力為：，根據表2-12取許用應力=10MPa 則，合格 g.斜滑塊的止動方式。如圖15所示，在斜滑塊上鉆一小孔，與固定在定模上的止動銷呈間隙配合，開模時，在止動銷的約束下無法向側向運動，起到了止動作用。只有開模至止動銷脫離斜滑塊的銷孔時，斜滑塊才在推出機構下側向分型并推出塑件。 圖15 滑塊止動結構 七．排氣槽的設計 該塑件由于采用側澆口進料熔體經塑料下方的臺階向上充滿型腔，氣體會沿著分型面，型芯和推件板之間的間隙向外排出。 八．冷卻系統(tǒng)的設計 為防止塑件出模后發(fā)生翹曲、變形，就要使模具保持塑料冷卻固

27、化所需的最佳溫度。這時必須對高溫塑料帶入模具的溫度進行有效的調節(jié)和控制，常用且又簡便的方法，就是利用冷卻介質水對模具進行循環(huán)冷卻，將模具中多余的熱量，帶出模外，以保持制品冷卻所需的最佳模溫。 冷卻系統(tǒng)的計算很麻煩，在此只進行簡單的計算。計算時忽略模具因空氣對流，輻射以及與注射機所散發(fā)的熱量，按單位時間內塑料熔體凝固時所放出的熱量應等于冷卻水所帶走的熱量。 1. 冷卻介質 PS屬于流動性中等的材料，其成型溫度及模具溫度分別為和，熱變形溫度為。所以模具溫度初步選擇為，用常溫水對模具進行冷卻。 2. 冷卻系統(tǒng)的簡單計算 a.單位時間內注入模具中的塑料熔體的總質量 （1）塑料制品的體積

28、（2） 塑料制品的質量 （3）塑件壁厚為2mm和1.75mm，查本教材參考文獻【1】表4-34得。取注射時間，脫模時間，則注射周期：。 由此可得每小時注射次數N=240次。 （4） 單位時間內注入模具中的塑料熔體的總質量： b.確定單位質量的塑料在凝固時所放出的熱量 查本教材參考文獻【1】表4-35直接可知PS的單位熱流量的值的范圍在 （）之間，故可取=315。 c.計算冷卻水的體積流量 設冷卻水道如水口的水溫為，出水口的水溫為，取水的密度，水的比熱容。則根據公式可得： d.確定冷卻水路的直徑

29、 當時，查本教材參考文獻【1】4-30可知，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，可知所需的冷卻水管直徑非常小，故可不設冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。 因為塑件的尺寸不大，模具的外形尺寸也不大，所以可不設置加熱系統(tǒng)，剛開始可有熔融的流體對模具進行加熱。 九．導向與定位結構的設計 注射模的導向機構用于動，定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。按作用分為模外定向和模內定向。模外定向是通過定位圈與注射機想配合，使模具的澆口套能與注射機噴嘴精確定位；而，模內定向機構則通過導柱導套進行合模定位。錐面定位則用于動，定模之間的精密定位。本模具所成型的塑件比較簡單，模具定位精度要求不是很高，

30、因此可采用模架本身所帶的定位機構。 十． 設計的心得體會 課程設計作為大學學習中極為重要的一部分，是培養(yǎng)一個學生專業(yè)課水平的重要手段。課程設計是我們所學課程的一次系統(tǒng)而深入的綜合性的總復習，是一次理論聯(lián)系實踐的訓練，也是我們步入工作前的一次檢驗。 就我個人而言，通過這次課程設計，使我學習到了許多知識，對塑料模具的設計與制造有了極為深刻的認識，是一次由理論向實踐的飛躍，回顧十幾天的設計生活，讓我感慨頗深，主要體會有以下幾點： 1、 扎實的基礎課，專業(yè)課是模具設計的基礎 2. 理論與實踐相結合的重要性 3. 對模具設計中的安全性，經濟性加深了認識 4.電腦成為設計中重要的輔助工具

31、5.設計態(tài)度直接決定著設計質量 再者感謝我的導師伍老師和陳老師，他們仔細審閱了本文的全部內容并對我們的課程設計內容提出了許多建設性建議。兩位老師淵博的知識，誠懇的為人，對學習認真態(tài)度，以及對我嚴格的要求，使我受益匪淺，在課程設計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他們表示真誠的感謝！ 十一． 參考文獻 [1] 伍先明主編.塑料模具設計指導.北京:國防工業(yè)出版社. 2011 [2] 葉久新主編.塑料模具工藝及模具設計.北京：機械工業(yè)出版社 2007 [3] 彭建聲主編.模具設計與加工速查手冊.北京：機械工業(yè)出版社 2005 [4] 大連理工大學工程制圖學教研室主編.機械制圖.北京：高等教育出版社. 2007