线圈骨架塑料模设计.docx
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线圈骨架塑料模设计
毕业设计说明书
题目线圈骨架塑料模设计
专业模具设计与制造
班级模具0808
学生姓名
指导教师
2010年11月20日
4.型腔数量的确定…………………………………………………………...7
第五章结果与建议………………………………………..……………………......26
第六章参考文献………………………………………………………………....…27
第七章致谢……………………………………………………………………....…28
第一章绪论
1.课题主要内容和工作方法
本次毕业设计的主要任务是线圈骨架模具的设计，也就是设计一副注射模具来生产骨架塑件产品，以实现自动化提高产量。
针对骨架的具体结构，依据课本标准例题的解题步骤进行。
此次毕业设计的主要内容包括：
（1）独立拟定塑件的成型工艺，正确选用成型设备
（2）合理选择模具结构。
根据塑件图的技术要求，提出模具的结构方案，并使之结构合理，质量可靠，操作方便
（3）正确确定模具成型零件的结构形状，尺寸及技术要求
（4）所设计的模具应当制造工业性良好，造价便宜
（5）充分利用塑料成型优良的特点，尽量减少后加工
（6）设计的模具应当高效，优质，安全可靠的生产，且模具使用寿命长
（7）课程设计时间为2周-3周
针对骨架线圈成型特点及材料ABS的相关特性，查相关手册及丛书，首先确定其结构形式及分型面的确定，型腔数量的确定就可以确定其浇注系统的相关数据，成型零件的设计之后就可以选择适合的模架，再确定大体结构之后就可以设计里面的小零件以及其他辅助零件，其中零件在分型面的排气槽是必不可缺的，因为聚碳酸酯的特性缘故就必须设计温度调节系统。
在整体和部分零件设计完之后就可以进入相关零件及总装图的绘制了。
课程设计的具体内容：
具体内容为：
1）制品设计；
2）模具型腔数的确定与成型机的选择；
3）模具主题型式的确定；
4）型腔的布置；
5）浇口及流道设计；
6）模具温度控制系统的设计；
7）脱模机构设计与导向装置设计；
8）标准模架的选用；
9）排气系统设计；
10）模具专用钢的选择；
11）成型零件尺寸计算；
12）绘制模具总装图及所有非标准件零件图；
13）撰写设计说明书。
2.解决的重点问题与创新
本次毕业设计有诸多问题出现，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识对注射模具增加了进一步认识，塑料注射成型能够一次成型的形状复杂。
尺寸精确，表面质量很高的制品，并具有生产率高，适应强，工艺稳定，易于控制，便于实现自自动化等一系列优点，所以注射成型工艺和注射机得到了广泛应用。
但却由于其精度标准是5级精度，属于中低等型，在设计时应该注意成型零件尺寸的公差等级要求。
脱模时采用推杆推出时应该注意其脱模斜度是否能够将塑件成品成功推出，因本副模具采用的是一模多腔形式，设计时要考虑其相关数据的正确性及协调性。
关于紧固方面，有2种形式的螺钉，内六角螺钉和沉头螺钉。
设计时要考虑能否起到紧固和限位等其他作用，关于导正，4个简单的导柱和导套，设计时有关数据的选取应起到模具正确到导正和不易被弯曲甚至折断。
关于本副模具的创新，就是如何充分利用现有的模具材料设计出更多的能够一次性生产较多塑件的议题。
本副模具设计时考虑了现有的生产条件，一模两腔的形式，采用侧向分型可直接将塑件推出，塑件出来后在推杆的作用下能够一次性的成品2个，所涉及的相关零件也比较少，故本副模具，即骨架线圈注射模具设计的可在一次简单的设计中完成。
浇口位置的选择
模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。
总之要使塑件具有良好
的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：
1）尽量缩短流动距离。
2）浇口应开设在塑件壁厚最大处。
3）必须尽量减少熔接痕。
4）应有利于型腔中气体排出。
5）考虑分子定向影响。
6）避免产生喷射和蠕动。
7）浇口处避免弯曲和受冲击载荷。
8）注意对外观质量的影响。
第二章产品的设计与制作
拟定模具的结构形式
1.塑件成型工艺分析
ABS成型特性：
1.无定形塑料，其品种牌号较多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。
2.吸湿性强，含水量不得小于0.2%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑料应要求长时间预热干燥。
3.流动性中等，溢边值为0.04mm左右。
4.宜取高料温，模温。
料温对物料性能影响较大，料温过高易分解，对要求精度较高塑件模温宜取50-60°C。
综合ABS的性能分析：
⑴塑件（ABS）的成型特性和使用性能分析:
吸湿性强,流动性中等，溢边值0.04mm左右，ABS综合性能较好，冲击韧度，力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电性能良好，易于成型和机械加工。
⑵塑件（ABS）的结构分析:
该塑件结构较简单,制造精度低,大批量,没有特殊要求,可用注射成型加工。
2.成型工艺条件:
项目
名称
温度
压力
时间
料筒温度（后）/0C
料筒温度（中）
/0C
料筒温度（前）
/0C
喷嘴温度
/0C
模具温度
/0C
注射压力
/Mpa
注射时间
/S
高压时间
/S
冷却时间
/S
总周期
/S
ABS
熟料
160~200
170~210
170~220
165~215
60~80
100~140Mpa
20~60
2~5
15~60
40~100
螺杆转速
/r.min-1
收缩率
/%
后处理
方法
温度/0C
时间
/h
28
0.55~1
温水
35~60
4~6
3.分型面位置的确定
此塑件在侧壁是下凹的，无法上下分型或强制脱模成型，只能采用侧向分型，用两半斜滑块组成型腔，在开模时，推杆推滑块可直接将塑件推出，其分型面如下图所示
分型面A-A
4.型腔数量的确定
对于精度要求不高的小型塑件，形状较简单的，又是大批量生产的，若采用一模一腔的结构，其生产效率不是很高，同时生产周期也会增加，因此要采用一模多腔注射成型，但一般不超过4个腔，综合塑件的质量，几何形状，精度，批量大小以及经济效益来看，可以采用一模两腔腔进行生产加工。
5.注射机型号的确定
（1）注射量的计算：
通过计算得到塑件的体积v1=3.59cm³，塑件密度为1.09g/cm³
m1=р.v1=3.91g
⑴按预选型腔数来选择注射机
1模具所需塑料熔体注射量
m=nm1+m2
式中m——一副模具所需塑料的质量或体积（g或cm3）；
n——初步选定的型腔数量；
m1——单个塑件的质量或体积（g或cm3）；
m2——浇注系统得质量或体积（g或cm3）；
以0.6nm1来估算，即
m=1.6nm1
由计算得m1=3.91g,则总的m=12.52g。
2塑件和流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积及所需锁模力
A=nA1+A2
Fm=（nA1+A2）P型
式中A——塑件及流道凝料在分型面上的投影面积（mm2）；
A1——单个塑件在分型面上的投影面积（mm2）；
A2——流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积（mm2）；
Fm——模具所需的锁模力（N）；
P型——塑料熔体对型腔的平均压力（Mpa）；
根据多型腔模具的统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2~0.5倍，因此可用0.35nA1来估算。
成型时塑料熔体对型腔的平均压力，其大小一般是注射压力的30%~65%。
部分塑料注射压力p0，见《塑料模具设计指导》第7页，设计中常按表2-2中型腔压力进行估算。
由计算得A1=850.23mm2,总的A=2295.616mm2。
查表取P型=35Mpa,Fm=80.35KN.（塑料模具设计指导P7）
3选择注射机型号
根据上面计算得到的m和Fm值来选择一种注射机，注射机的最大注射量（额定注射量G）和额定锁模力F应满足
G≥m\a
式中a——注射系数，无定型塑料取0.85，结晶型塑料取0.75。
由m=12.52g,a取0.85
则12.52÷0.85=14.73cm3,
F>Fm
Fm=80.35KN
产品的投影面积A=2295.616mm2
根据产品投影面积来初选模架，根据型腔的布局选用200x180的模架。
（塑料模具设计指导书P106模架A4）
查《塑料模具设计指导》第188页预选用SZ-60/450型号的注射机。
⑵注射机有关参数的校核
1注射压力的校核
该项是校核所选注射机的额定压力pe能否满足塑件成型时所需要的注射力P0,塑件成型时需要的压力一般由塑料流动性,塑件结构和壁厚以及浇注系统类型等因素所决定,生产实践中其p0值一般为70Mpa~150Mpa。
设计中要求
k，一般取1.25~1.4
pe≥k，p0
取k，=1.3p0取130Mpa
则1.3X130=169<170MPa
注射机的注射压力的校核满足要求
2锁模力的校核
锁模力是指注射机的
F≥k0AP型
式中P型——型腔的平均压力，选用参见表2-2；
k0——锁模力安全系数，一般取k0=1.1~1.2。
P型取35Mpa,k0取1.2
则总的结果为96.4KN<450KN
注射机的锁模力的校核满足要求
3开模行程校核与推出机构的校核
㈠开模行程校核
由于本设计是侧向分型
H≥H1+（15~20）mm
式中H——注射机动模板的开模行程（mm）,取160mm
H1——塑件加浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）；
H1=109mm，
则总的结果为129mm<160mm,
注射机的开模行程校核满足要求。
㈡推出机构的校核
该注塑机推出行程为130mm大于最大推出行程65mm,符合要求
注射机的推出机构的校核满足要求。
二.浇注系统的设计
1.流道的设计
⑴主流道的设计
主流道小端尺寸d=注射喷嘴尺寸+（0.5~1）mm。
d=4mm
主流道球面半径SR0=注射机喷嘴球头半径+（1~2）=15+（1~2），
取SR0=16mm。
球面配合高度h=3mm~5mm,
取h=3mm
主流道长度L≤60mm。
主流道锥角a一般在20~40范围内选取，对黏度大的塑料，a可取30~60。
在本次设计中a取30。
L=40mm
主流道大端直径D=d+2Ltanα≈6.1mm
浇口套总长L0=25+16+h+2=46mm
⑵分流道的设计
①对于半圆形截面分流道，分流道的直径在《塑料成型模具与设备》第121页表4-2查取。
D=6mm
因为塑件较长，为了提高塑件质量，缩短成型时间采用双浇口注射。
②分流道的长度
分流道要尽可能的短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和降低注塑机的能耗，减少压力损失和热量损失。
分流道的长度一般在8~30mm之间，一般根据型腔布置适当加长或缩短，但最短不宜小于8mm。
上分流道的长度取80mm
下分流道长度取72mm
③分流道与浇口的连接形式
采用圆弧过渡有利于熔体的流动及填充。
④分流道的布置形式
采用平横式流道系统可见如下图
2.浇口的设计
1浇口的形式确定
浇口的设计与塑件的形状，截面尺寸，模具结构，注射工艺参数及塑料性能等因素有关。
浇口的截面尺寸要小，长度要短，这样才能增大料流速度，快速冷却封闭。
便于与塑件分离或切除，且浇口的痕迹不明显。
采用平衡式侧浇口，加工简单，浇口容易去除，不影响塑件外观，易保证每个型腔内塑件的尺寸
2浇口尺寸确定
㈠浇口厚度h
通常取塑件浇口处的0.5~1.5mm。
h=0.7mm
㈡浇口宽度b
b=（3~10）h
b=3mm
㈢浇口长度L
通常取L=0.5~2mm。
L=1.0mm
三.成型零件设计
1.成型零件工作尺寸的计算
⑴型腔和型芯径向尺寸计算
1型腔的尺寸计算
已知在给定条件下的平均收缩率Scp,塑件径向尺寸（Ls）+△0,设型腔尺寸为
（Lm）+＆0,计算公式如下：
Lm=（Ls+LsScp%-x△）+＆z0
式中x——修正系数，一般值取0.58-0.7.
对于中.小型塑件x=0.58
△——塑件公差值。
＆z——凹模的制造公差，取＆z=△/3.
Scp%——ji计算收缩率。
Scp%=0.0055
Lm1=（Ls+LsScp%-X△）+＆z0
=（38+38x0.55%-0.58x0.76）+0.1520
=37.7682+0.1520mm
Lm2=（24+24
0.55%-0.58x0.64）+0.1280
=23.7608+0.1280mm
2型芯的尺寸计算
已知在给定条件下的平均收缩率Scp,塑件径向尺寸（Ls）0-△,设型芯径向尺寸为
（Lm）0-＆z,计算公式如下：
Lm=（Ls+LsScp%+x△）0-＆z
式中x——修正系数，一般值在0.58-0.7.
对于中.小型塑件x=0.58
△——塑件公差值。
＆z——凹模的制造公差，取＆z=△/3.
lm1=（ls+lsScp%+0.75△）0-＆z
=（13+13x0.55%+0.52x0.75）0-0.173
=13.46150-0.173mm
Lm2=（ls+lsScp%+0.75△）0-＆z
=（16+16x0.55%+0.75x0.58）0-0.193
=16.5230-0.193mm
Lm3=（ls+lsScp%+0.75△）0-＆z
=（12.5+12.5x0.55%+0.75x0.52）0-0.173
=12,958750-0.173
Lm4=（ls+lsScp%+0.75△）0-＆z
=（9.5+9.5x0.55%+0.75x0.48）0-0.160
=9.910-0.160
Lm5=（ls+lsScp%+0.75△）0-＆z
=（6+6x0.55%+0.75x0.44）0-0.147
=6.3630-0.147
Lm6=（ls+lsScp%+0.75△）0-＆z
=（7+7x0.55%+0.75x0.48）0-0.16
=7.39850-0.16
⑵型芯深度与型芯高度尺寸计算
1型腔深度尺寸计算
已知在给定条件下的平均收缩率Scp,塑件高度尺寸（Hs）+△0,设型腔深度尺寸为
（Hm）+＆z0,则计算公式如下：
Hm=（Hs+HsScp%-x`△）+＆z0
式中x——修正系数，一般值在0.58-0.7.
对于中.小型塑件x=0.58
△——塑件公差值。
＆z——型腔的制造公差，取＆z=△/5.
Hm=（1.5+1.5x0.55%-0.04x0.75）+0.20
=1.775+0.20mm
2型芯高度尺寸计算：
已知在给定条件下的平均收缩率Scp,塑件孔的深度尺寸为（hs）0-△,设塑件高度尺寸
为（hm）0-＆z,则计算公式如下：
hm=（hs+hsScp%+x△）0-＆z
式中x——修正系数，一般值在0.58-0.7
对于中.小型塑件x=0.58
△——塑件公差值。
＆z——凹模的制造公差，取＆z=△/3.
Hm1=（hs+hsScp%+0.75△）0-＆z
=（6+6x0.55%+0.75x0.44）0-0.22
=6.330-0.22mm
Hm2=（hs+hsScp%+0.75△）0-＆z
=（11+11x0.55%+0.75x0.52）0-0.26
=11.4070-0.26
Hm3=（hs+hsScp%+0.75△）0-＆z
=（8+8x0.55%+0.75x0.48）0-0.24
=8.3640-0.24
Hm4=（hs+hsScp%+0.75△）0-＆z
=（1.5+1.5x0.55%+0.75x0.4）0-0.22
=1.770-0.22
2.成型零件的结构设计
（1）型芯结构设计
由于此制件不是很长，采用一个型芯，这样方便脱模，用一个型芯固板将其固定住，只是型芯上有台阶，加工时要注意，由于型芯采用整体式，所以需要对其进行热处理，如下图：
（2）斜滑块的设计
本设计采用侧向分型，型腔在斜滑块上，斜滑块的滑道采用镶块式导滑，其结构图如下图：
斜滑块主视图
斜滑块俯视图
斜滑块左视图
（3）脱模推出机构的设计
本次设计采用推杆推出的形式（未圆角的部分采用C2进行圆角）
脱模力的计算
有斜度的薄壁圆筒塑件的脱模力的计算公式如下
Fc=10KfcaE（Tf-Tj）th
式中fc——脱模系数。
a——塑料的软化系数
E——在脱模温度下，塑料的抗拉弹性模量（MPa）。
Tf—塑料的软化温度（0C）。
Tj——脱模时塑件温度（0C）。
t——塑件的壁厚（mm）。
h——型芯脱模方向的高度（mm）。
查《塑料模具设计指导》第27页可带入数字得：
Fc=10*K*0.4*10-4*2.5*103*（100-60）*1.5*17
=1020KN
四.模架的确定和标准件的选用
1.模架的选定
以上的设计内容确定之后，模具的基本结构形式已经确定，于是根据所定内容确定模架，确定出标准模架的形式，规格和标准代号。
（部分数据可参考模架的结构草图）
2.标准件的选用
标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。
通用标准件如紧固件等，模具专用标准件如定位圈，浇口套，推管，推杆，导柱，导套等。
在设计模具时，应尽可能选用标准模架和标准件，因为标准件有很大一部分随时可在市场上买到，这对缩短制造周期，减低制造成本是极其有利的。
模架尺寸确定之后，对模架有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当。
①模架的草图如下
②衬套的选用如下图
五.排气槽的设计
该套模具是属于小型模具，排气量很小，而且分型面比较多，在型腔的设计中采用模具间隙比塑料上的溢边值的小的原理来实现排气，因此本次设计不单独开设排气槽。
六.推出机构的确定
七.温度调节系统的设计
⏹由于ABS对模温要求较高，因此在加热方面可以采用电加热，其加热速度快，操作简单，排列在定模与衬套之间，这样可以迅速的将塑料进行熔化，保证了塑料的热稳定性，有利于成型；
⏹在冷却方面采用，由于温度变化对塑料有影响，因此本次设计的模具在斜滑块上设置有冷却水口，这样它的散热效率高，因水道直径很小，可以有效的缓解塑件的快速冷却，有利于模具的定型。
第三章模具装配
1．模具装配要求
在装配时时有很多零件组合起来的，在组装前钳工必须对所有零件尺寸检查和测定零件与零件的配合。
没有达到尺寸要求的要进行研配加工达到尺寸的要求的尺寸。
研配是对分型面、镶件、浇口部分、推板、推件板部分、制品壁厚成形部分等进行研配加工。
在进行分型面研配时，由于分型面兼有排气的功能，因为为了排除空气，又不产生飞边，一般分型面的研配间隙应在0.02以下。
各部分的研配不是绝对的，大部分是以配合为目的的加工，但对于成形部位的镶件、壁厚等的加工必须达到要求精度。
单个零件的修正、研配等加工结束后进行装配加工。
在装配时，还要一些研配加工。
2.模具的总装顺序
（1）装配动模部分
1）装配型芯.钳工在装配前检查各配合是否达要求，将小型芯装到型芯固定板上
2）配合动模固定板上的推杆孔和复位杆孔.用平行夹头将推杆固定板和动模固定板夹紧，通过动模固定板配钻推杆固定板上推杆孔，复位杆孔加工和其类似。
3）装配推杆和复位杆.将推板和推杆固定板叠合，将推杆和复位杆装入固定板后盖上推板用螺钉紧固，并将其装入动模，检查及修磨推杆、复位杆的顶端面
4）垫块装配.先在垫块上钻螺钉过孔，在将垫块和推板侧面接触，然后用平行夹头将垫块和固定板夹紧按要求操作，然后拆下垫块在动模固定板上钻孔并攻螺纹。
（2）装配定模部分.将定模座板组件和型腔固定板组件用平行夹夹紧，保证浇口套上的主流道与型腔固定板上的主流道重合不得错位，用螺钉紧固。
特别注意浇口套上的主流道和型腔固定板上的主流道不得错位。
否则需重新松开螺钉调整或修整主流道。
Ⅲ.装配完成试模.在对模具的固定部分和活动部分进行分开检查时要注意方向记号。
并接通了冷水，检验冷凝双水道。
试模无误，入库。
模具装配图
第四章小结
此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来重要的一步。
从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。
其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸和设计过程，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。
通过这次实践，我了解了塑料模具的用途及发展前景，熟悉了本人所选择的骨架模具的设计步骤，锻炼了模具设计实践能力，培养了自己独立设计和思考的能力。
此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次全面实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。
此次毕业设计我收获很多，比如学会了查找有关资料的相关标准和相关数据，分析所得数据，提高了自己的绘图能力和独立分析问题的能力，懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。
我很珍惜此次的毕业设计，虽然它暴露出了自己专业基础的很多不足之处。
比如缺乏综合应用专业知识的能力和对基础知识不能达到活学活用的地步，对材料及书本的不了解，等等。
但这次实践是对自己大学三年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。
在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教同学和老师的帮助，有关模具的认识有了一个质的飞跃。
使我对塑料模具设计的各种成型方法，成型零件的设计，成型零件的加工工艺（如线切割、电火花加工、CNC电脑数控加工），主要工艺参数的计算，产品缺陷及其解决办法，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。
模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。
从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具的认识过程亦是如此。
经过几个星期的努力，我相信这次毕业设计一定能为三年的大学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。
在这次设计过程中得到了现场设计人员、工人师傅和程婧璠等老师以及许多同学的帮助，特别是程婧璠老师的悉心指导，使我受益匪浅。
在此，对关心和指导过我各位老师和帮助过我的同学表
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