骨架模具的設計與制造【17張CAD圖紙+畢業論文+任務書+開題報告】
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骨架模具的設計
摘要:注射成形是塑料成型的一種重要方法，它主要適用于熱塑性塑料的成型，可以一次成型形狀復雜的精密塑件。在綜合分析塑件結構，使用要求，成型質量和模具制造成本的基礎上，介紹結構簡單，形狀規則的塑件成型。設計成型零件部位時，應根據塑料的特性、塑件的結構和適用要求，確定型腔的總體布局，選擇分型面，確定脫模方式，設計澆注系統、排溢系統等。然后根據加工工藝和裝配工藝的要求進行成型零部件的結構設計，計算成型零部件的工作尺寸，對關鍵的成型零部件進行強度和剛度校核，并采用側向分抽芯機構，使塑件能一次成型。設計了相應的的側向分型抽芯的注射模。最后介紹了模具的工作過程.
關鍵詞：注射模 抽芯機構 模具設計
Skeleton die design
Abstract: Injection molding is plastic molding of a kind of important method, it is mainly applied to thermoplastic plastic molding and shaping a complex shape of precision plastic pieces. On analyzing the structure of plastic parts, use requirement, forming quality and mould manufacturing cost, and on the basis of simple structure, shape rules introduced the plastics molding. Design molding parts parts, should according to the characteristics of plastics, plastic pieces of structure and applicable requirements, determine the overall layout, choose mold parting surface demoulding manner, design, determine gating system, platoon excessive system, etc. And then based on the processing and assembly process requirements for molding parts structure design, calculation molding parts work size, shape of key parts were the strength and stiffness checking, and USES the lateral points core-pulling mechanism, make plastics can once moldings. Design the corresponding's side parting core-pulling of injection mould. Finally introduced the working process of the die.
Keywords:injection mould medialcoe pulling mechanism mold design
Signature of Supervisor：
目 錄
1 塑件的工藝分析
1.1 塑件原始資料分析…………………………………………(03)
1.2 明確塑件的生產批量………………………………………(04)
1.3 估算塑件的體積和重量……………………………………(04)
1.4 分析塑件的成型工藝參數…………………………………(05)
2 確定模具結構方案
2.1 脫模原理……………………………………………………(05)
2.2 確定型腔數量及布局形式…………………………………(06)
2.3 選擇分型面…………………………………………………(07)
2.4 確定澆注系統與排氣系統…………………………………(07)
2.4.1 澆注系統形成………………………………………………(07)
2.4.2 主流道的設計………………………………………………(08)
2.4.3 分流道的設計………………………………………………(08)
2.4.4 澆口的設計…………………………………………………(08)
2.4.5 排氣系統……………………………………………………(09)
2.5 選擇推出方式………………………………………………(09)
2.6 模具加熱與冷卻方式………………………………………(09)
3 模具設計的有關計算
3.1 型芯和型腔工作尺寸的計算………………………………(10)
3.1.1 型腔徑向尺寸計算…………………………………………(10)
3.1.2 型蕊徑向尺寸計算…………………………………………(10)
3.2 側壁厚度與底板厚度的計算………………………………(10)
3.2.1 側壁厚度……………………………………………………(10)
3.2.2 推板厚度……………………………………………………(11)
3.3 斜導柱等側抽芯有關計算…………………………………(11)
3.3.1 斜導柱的設計………………………………………………(11)
3.3.2 斜導柱的計算………………………………………………(12)
3.3.3 斜滑塊的計算………………………………………………(13)
3.3.4 契滑塊的設計………………………………………………(13)
3.3.5 導滑條………………………………………………………(14)
3.4 冷卻與加熱系統……………………………………………(14)
4 選擇模架
4.1 初選注射機…………………………………………………(15)
4.1.1 澆注系統的重量……………………………………………(15)
4.1.2 注射壓力……………………………………………………(16)
4.2 選標準模架…………………………………………………(17)
5 校核注射機
5.1 注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核…………(18)
5.2 開模行程的校核……………………………………………(18)
5.3 模具在注射機上的安裝……………………………………(19)
6 推出機構的設計
6.1 推件力的計算………………………………………………(19)
6.2 推桿的設計…………………………………………………(20)
6.2.1 推桿的強度計算……………………………………………(20)
6.2.2 推桿的壓力校核……………………………………………(20)
6.3 推板強度計算………………………………………………(20)
7 連接件的選用
7.1 銷釘的選用…………………………………………………(21)
7.2 螺釘的選擇…………………………………………………(22)
8 模具的裝配
8.1 模的裝配……………………………………………………(22)
8.2 動模的裝配…………………………………………………(22)
結 論 …………………………………………………………(23)
參考文獻 …………………………………………………………(24)
致 謝 …………………………………………………………(25)
1 塑件的工藝分析
如圖 1-01 所示塑料制件，材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS塑料） ，收縮率 0.3%~0.8% 。
圖 1-01
1.1 塑件的原始材料分析
該材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS塑料），是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成。ABS無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。從使用性能上看，該塑料具有極好的抗沖擊強度，有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩定性和電氣性能。從成型性能上看，該塑料在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；ABS易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系統對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50~60℃，而在強調塑件光澤和耐熱時，模具溫度應控制在60~80℃。
1.2 明確塑件生產批量
該塑件要求大批量生產。
1.3 估算塑件的體積和重量
按照圖 1-02 塑料件圖示尺寸近似計算：
V總=3.14×192×17=19270.18 mm3
V1 =3.14×9.52×6=1700.31 mm3
V2 =3.14×(192-112)×6=4521.6 mm3
V3 =3.14×(192-9.5)2×8=6801.25 mm3
V4 =3.14×82×11=2210.56 mm3
所以塑件的體積為V=19270.18-1700.31-4521.6-6801.25-2210.56=4036.46mm3=4.04 cm3
塑件重量為Gs =ρ·V=1.06×4.04=4.2824 g
式中ρ為塑料密度(ABS的密度ρ=1.04~1.07g/cm3)
圖 1-02
1.4 分析塑件的成型工藝參數
干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件為80~90C下最少干燥2小時。材料溫度應保證小于0.1%。
熔化溫度：210~280C；建議溫度：245C。
模具溫度：25~70C。（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔度較低）。
注射壓力：500~1000bar。 注射速度：中高速度。
2 確定模具結構方案
2.1脫模原理
制品為骨架。該模具采用斜導柱抽心機構來實現垂直分型動作。鎖緊鍥與定模板做成整體，確保凹?；瑝K4的定位鎖緊。定模板和滑塊上都開設了冷卻水道，模具冷卻比較均勻，縮短了生產周期。
工作原理：模具分流道與側澆口開設在垂直分型面II—II上，并由骨架凸翼腔底進料。開模時，I—I分型面分型，斜導柱5帶動凹?；瑝K4做II—II垂直分型面分型。最后，由推板10推出塑件制品。
2.2 確定型腔數量及布局形式
該塑件在注射時采用一模二件，即模具需要二個型腔。綜合考慮澆注系統，模具結構的復雜程度等因素擬采取圖圖1-03所示的型腔排列方式。
圖1-03
2.3 選擇分型面
確定分型面位置如圖1-04
圖1-04
2.4確定澆注系統與排氣系統
2.4.1 澆注系統形式
采用普通澆注系統，由于二型腔模，必須設置分流道，用潛伏式澆口形式從零件內部進料，利用分型面間隙排氣。
2.4.2 主流道設計
根據《塑料模具設計手冊》初步得XS－Z－60型注射機噴嘴的有關尺寸：
噴嘴前端孔徑：d0=φ4 mm；
噴嘴前端球面半徑：R0=12 mm；
根據模具主流道與噴嘴的關系
R=R0+(1~2) mm
d= d0+(0.5~1) mm
取主流道球面半徑：R=13 mm；
取主流道的小端直徑d=5 mm。
為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計成圓錐形，其斜度為2--6o，取4o，經換算得主流道大端直徑為D=φ8 mm。
2.4.3 分流道設計
a．分流道的形狀和尺寸
分流道的形狀和尺寸應根據塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程度、注射速度、分流道的長度等因數來確定。本塑件的形狀不復雜，熔料填充型腔比較容易。根據型腔的排列方式可知分流道的形狀長度較短，為了便于加工起見，選用截面形狀為半圓形分流道，查表5-40(塑料模具設計手冊)得R=2.5 mm
B．分流道的表面粗糙度
由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內部的熔體流動狀態比較理想，因此分流道表面粗糙度要求不太低，一般Ra取1.6μm左右，這可增加對外層塑料熔體的阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。
2.4.4 澆口的設計
根據塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用潛伏式澆口較為理想，如圖 1-05。
設計時在模具結構上采取瓣合式型腔，潛伏式澆口的錐角取10?～20?
圖 1-05
查表5-45(塑料模具設計手冊)選尺寸為直徑φ1 mm,試模時修正。
2.4.5 排氣系統：
該模具為小型模具，可利用分型面間隙排氣，該分型面位于熔體流動的末端。
2.5 選擇推出方式
選擇推出機構：
該塑件為簿壁塑件，綜合各個因素，選定為推板推出機構。為了防止推板刮傷凸模，推板內孔應比凸模成型部分大0.20 mm－ 0.25 mm，外，將凸模和推板的配合做成錐面，以防止因推板偏心而出現飛邊，其單邊斜度10°左右為易。
2.6模具加熱與冷卻方式
該模具采用電熱絲加熱，用水冷。
3 模具設計的有關計算
3.1型芯和型腔工作尺寸的計算
查表《塑料模設計手冊》表 1-4 塑料ABS收縮率：0.3%~0.8%。
平均收縮率： S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%
3.1.1 型腔徑向尺寸的計算：
φ38：（Lm）+0δz=[（1+0.0055）×38-0.26×3/4]+00.26/3=38.01+00.087
φ22：（Lm）+0δz=[（1+0.0055）×22-0.22×3/4]+00.22/3=21.96+00.073
φ19：（Lm）+0δz=[（1+0.0055）×19-0.22×3/4]+00.22/3=18.94 +00.073
1.5:（Lm）+0δz=[（1+0.0055）×1.5-0.12×3/4]+00.12/3=1.42 +00.04
型腔深度的計算：
8 ：（Hm）+0δz=[（1+0.0055）×8-0.16×2/3]+00.16/3=7.94+00.053
6 ：（Hm）+0δz=[（1+0.0055）×6-0.14×2/3]+00.14/3=5.94+00.047
1.5：（Hm）+0δz=[（1+0.0055）×1.5-0.12×2/3]+00.12/3=1.43+00.04
3.1.2 型芯徑向尺寸的計算：
φ16：（Lm）-0δz =[（1+0.0055）×16+0.20×3/4] -00.20/3=16.24-00.067
φ19：（Lm）-0δz =[（1+0.0055）×19+0.22×3/4] -00.22/3=19.27-00.073
1.5：（Lm）-0δz =[（1+0.0055）×1.5+0.12×3/4] -00.12/3=1.6-00.04
型芯高度公式：
6 ：（hm）+0δz=[（1+0.0055）×6+0.14×2/3] -00.14/3=6.13-00.047
11：（hm）-0δz =[（1+0.0055）×11+0.18×2/3] -00.18/3=11.18-00.06
3.2 側壁厚度與底板厚度的計算
3.2.1 側壁厚度：
該型腔為整體式。因此，型腔的強度和剛度按整體式進行計算。由于型腔壁厚計算比較麻煩，也可以參考經驗推薦數據。查《塑料成型工藝與模具設計》表6.10 型腔側壁厚取δ=20 mm
3.2.2 推板厚度：
H=0.74 pr4/E[δ]) 1/3
其中查，E=2.1×105MPa，[δ]可取制品軸向尺寸公差的1/10，取[δ]=0.03 mm，p由表4.1取30Mpa。
H=(0.74×30×0.84 /2.1×105×0.00003) 1/3
=1.13 cm≈ 16mm
3.3 斜導柱等側抽芯有關計算
3.3.1 斜導柱的設計
斜導柱的傾斜角α取22.5°。
Ft=2π×r×E×S×L×f/[(1+m+k)(1+f)]
Ft——脫模力（推出力）（N）
E——塑料彈性模量（N/cm2，ABS塑料為1.8～2.9×105N/cm2之間，取2.0×105 N/cm2）
S塑料的平均成型收縮率（mm/mm）
L包容凸模的長度（cm）
f塑料與剛的摩擦系數（ABS塑料取0.2）
m塑料的帕松比（取0.3）
k=2r2/(t2+2tr)
（t為塑料平均壁厚）
t=塑料平均壁厚(cm)
r圓柱半徑(cm)
2Ft=2×2π×1.9×200000×0.0055×1.7×0.3/[（1+0.3+5.87）（1+0.2）] =1393.97（N）
查《塑料成型工藝與模具設計》表9.1 取Fw=10KN
再查表9.2 得d=16mm
3.3.2 斜導柱的計算
在斜導柱的設計中斜導柱采用了理論上最佳的斜角：22.5°，直徑取16 mm。
先計算抽心距：
S抽=(R2-r2) 1/2+(2~3) mm
其中：R—塑件的大圓盤半徑
r—塑件的最小的腰部外圓半徑
S抽=(192-9.52) 1/2+(2~3)
≈16.45+(2~3)
=19 mm
然后在CAD里根據抽心距算出其長度，如圖1-06
圖 1-06
其強度校核：
F彎=F抽/cosα
其中：
F彎—斜導柱所受的彎曲力（N）
F抽—抽拔力（N）
α —斜導柱的斜角
F彎=F抽/cosα=1393.97/cos22.5°=1508.8N
F彎圓柱銷系列.
7.2 螺釘的選擇:
(1). 定模緊固螺銓的選用;
定模底板的厚度和定模板的總長為60mm.
所以選用的螺銓型號為: GB/T 5782 M20 X 40 .
(2). 動模緊固螺銓的選用：
動模底板,墊塊,動模支撐板和動模板的總長度為185mm.
所以選用螺銓的型號為:GB/T 5782 M X 140.
(3).連接滑塊螺釘的選用:
根據所有連接的定位塊和倒滑槽的長度這里選用:
GB/T 5782 M12 X 60.
8 模具的裝配
8.1 模的裝配：
將定模板平放在平臺上，先將型腔放進去，再把四根斜倒柱，四個鍥緊塊和八個型腔拼塊敲入指定的位置，把上模板放上去，對準好倒套孔和澆口套孔，把倒套和澆口套敲進去，訂上銷釘，最后將澆口套螺釘，定模螺釘旋上緊固，完成裝配。
8.2 動模的裝配：
把動模板倒放在平臺上，先將四個側滑塊放進倒滑槽，把定位塊擰好，裝上彈簧螺釘將滑塊固定好，在型芯放進去，再放入型芯拼塊和四個倒柱。放上動模板，對準好各種孔位后放上推桿定位板后把拉料桿，推件桿放到其位置，再將墊塊對準各種孔位放上去，再將下模板放上把螺釘旋上即可，然后把動模翻過來，把定模倒套對準倒柱放進去。整套模具裝配完成。最后檢驗，試模。
結 論
在此次設計中，主要用到所學的注射模設計，以及機械設計等方面的知識。著重說明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射機的選擇及相關參數的校核、模具的結構設計、注射模具設計的有關計算、模具總體尺寸的確定與結構草圖的繪制、模具結構總裝圖和零件工作圖的繪制、全面審核投產制造等。其中模具結構的設計既是重點又是難點，主要包括成型位置的及分型面的選擇，模具型腔數的確定及型腔的排列和流道布局和澆口位置的選擇，模具工作零件的結構設計，側面分型及抽芯機構的設計，推出機構的設計，拉料桿的形式選擇，排氣方式設計等。通過本次畢業設計，使我更加了解模具設計的含義，以及懂得如何查閱相關資料和怎樣解決在實際工作中遇到的實際問題，這為我們以后從事模具職業打下了良好的基礎。
本次畢業設計也得到了廣大老師和同學的幫助，在此一一表示感謝！由于實踐經驗的缺乏，且水平有限，時間倉促。設計過程中難免有錯誤和欠妥之處，懇請各位老師和同學批評指正。
參考文獻
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3.李云程主編 《模具制造工藝學》 北京： 機械工業出版社 2001.
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5.范有發主編 《沖壓與塑料成型設備》 北京：機械工業出版2001.
6.許德珠主編 《機械工程材料》 北京：高等教育出版社1991.
致 謝
通過這次模具設計，本人在多方面都有所提高。鞏固與擴充了冷沖壓模具設計等課程所學的內容，掌握了模具設計的方法和步驟，掌握了模具設計的基本的模具技能，懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結構，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規范和標準，同時各科相關的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。
在這次設計過程中，體現出自己單獨設計模具的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發現自己平時學習的不足和薄弱環節，從而加以彌補。
在此感謝作指導老師，老師一絲不茍的風，將是我工作、學習中的榜樣；老師循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次模具設計的每個實驗細節和每個數據，都離不開老師您的細心指導，幫助我很順利的完成了這次課程設計。
同時感謝對我幫助過的同學們，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到同學的友誼。
由于本人的設計能力有限，在設計過程中難免出現錯誤，懇請老師們多多指教,我真誠接受您的批評與指正，本人將萬分感謝。
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