线圈骨架注射模设计

设计题目：线圈骨架注射模设计学院：专业：学号：设计人：指导老师：完成日期：目录1．塑件的工艺分析----------------------------------42．拟定模具的结构形式和初选注射机------------------73．浇注系统的设计----------------------------------114．成型零件的结构设计及计算------------------------165．模架的确定--------------------------------------206．斜滑块侧向抽芯机构的设--------------------------227．排气槽的设计------------------------------------268．冷却系统的设计----------------------------------269．导向与定位机构的设计----------------------------2810．设计的心得体会----------------------------------2911．参考文献--------------------------------------30线圈骨架注射模设计本课程设计为一线圈骨架,其零件图如图1所示.塑件结构比较简单，塑件质量要求是不允许有裂纹，变形缺陷；材料要求为PS，生产批量为大批量，塑件公差按模具设计要求进行转换。图1线圈骨架1．塑件成型工艺性分析1.塑件的分析(1)结构分析　要想获得合格的塑料制件除选用塑料的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性，塑件的结构工艺性与模具设计有直接关系，该制件外观为一尺寸不大的线圈骨架,结构复杂程度一般。因而设计的模具属中等复杂程度。(2)外形尺寸该塑件壁厚为1.75mm2mm，塑形外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，塑件的材料为热塑性塑料，流动性好，适合于注射成型。(3)精度等级塑件每个尺寸的公差不一样，零件图已经给定部分尺寸公差，未注公差的尺寸取公差为MT2。2.PS工程塑料的性能分析塑件的材料采用PS属热塑性塑料。PS属于线性结构结晶型，使用温度；化学稳定性较好，但对氧化剂，苯，四氯化碳，酮，酯类等抵抗力较差；透明性好，电性能好，抗拉，抗弯强度高，但耐磨性差，质脆，抗冲击强度差；PS的成型性能好，成型前可不干燥，但注射成型时应防止淌料，制品易产生内应力，易开裂；PS主要用于装饰制品，仪表壳，灯罩，绝缘零件，容器，泡沫塑料，日用品等。其性能指标见表1。表1　PS的性能指标密度1.05抗拉屈服强度比体积0.95拉伸弹性模量吸水率0.04抗弯强度收缩率0.5冲击韧度热变形温度硬度HB熔点体积电阻系数3.PS的注射成型过程及工艺参数a.注射成型过程（1）成型前的准备。对PS的色泽，粒度和均匀度等进行检验，PS成型前须进行干燥，处理温度，干燥时间５小时。（2）注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热，塑化达到流动后，由模具的浇注系统进入模具的型腔成型，其过程可分为充模，压实，保压，倒流和冷却五个阶段。（3）塑件的后处理(退火)。退火处理的方法为红外线灯，烘箱，处理温度为，处理时间为。b.注射工艺参数(1)注射机：柱塞式,螺杆转速48（2）料筒温度：中段后段（3）模具温度：（4）注射压力（）：（5）成型时间（s）：二．拟定模具的结构形式和初选注射机1.分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖面积最大且有利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图2所示：图2分型面的选择2.型腔数量和排位方式的确定（1）由于该塑件的精度要求不高，塑件尺寸较小，且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑塑件尺寸模具结果尺寸的关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初步定为一模两腔结构形式。（2）型腔排列形式的确定由于该模具结构选择的是一模两腔，其型腔中心距的确定见下图3：图3型腔数量的排列布置（3）模具结构形式初步确定由以上分析可知，本模具设计为一模两腔，根据塑件结构形状，推出机构初选推件板推出方式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，开设在塑件顶部边缘。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板，支撑板或推件板。由上综合分析可确定采用带推件板的单分型面注射模。3.注射机型号的确定（1）注射量的计算通过Pro/E建模分析得塑件质量属性如图4：图4塑件质量属性塑件体积：塑件质量：（2）浇注系统凝料体积的初步估算由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2倍到1倍来估算。由于本次设计采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.3倍来估算，故一次注入模具型腔熔体的体积为：（3）选择注射机根据以上计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的塑料的总体积为，由参考文献。根据以上的计算，初步选择公称注射量为30，注射机型号为XS－Z－３０卧式注射机，其主要技术参数见表2：　表2　注射机主要技术参数理论注射量30拉杆内向距235螺杆柱塞直径28移模行程160注射压力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锁模形式液压-机械喷嘴孔直径4模具定位孔直径63.5锁模力/kN250喷嘴球半径12(4）注射机有关参数的校核a.注射压力的校核。查参考文献【1】表4-1可知，PS所需注射压力为80MPa100Mpa，这里取=90Mpa,该注射机的工程注射压力为P公=119Mpa,注射压力安全系数k1=1.251.4,这里取k1=1.3，则：，所以，注射机注射压力合格。b.锁模力的校核：①塑件在分型面上的投影面积A塑，则A塑=②浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇数值，可以按照单型腔模的统计分析来确定。A浇是塑件在分型面上的投影面积A浇的0.10.3倍。这里取A浇=0.2A塑。③塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积A总，则A总=2(A塑+A浇）=2.4A塑=134.4mm2④模具型腔内的膨胀力F胀P模为型腔的平均计算压力值。P模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为2540Mpa。对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。PS属中等粘度且塑件有精度要求（因是薄壁塑件，又是点浇口，压力损失小），故取P模=30MpaF胀=A总P模=134.430=4.032KN查表1-2可得该注塑机的公称锁模力F锁=900kN，锁模力的安全系数为k2=1.11.2这里取1.2，则k2F胀=1.2F胀=1.24.032=4.84KN＜F锁，所以注射机锁模力合格。其他安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定以后才可进行。3．浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注塑机的喷嘴起到型腔入口为止的塑料融体的流动通道。它的作用是将塑料融体顺利的充满型腔的各个部位，并在填充及保压过程中，将注塑压力传递到型腔的各个部位，以获得组织紧密、外形清晰的塑件。由于PS流动性中等，所以可以采用侧浇口的形式。1.主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。a.主流道的设计根据设计手册查得XS-Z-30型注塑机喷嘴的有关尺寸:喷嘴前端孔径:;喷嘴前端球面半径:;(1)主流道的长度一般由模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于60mm,本次设计初取50mm进行计算。（2）主流道小端直径d=注射机喷嘴尺寸+（）mm=4.5mm（3）主流道大端直径D=d+=8mm式中（4）主流道球面半径SR=注射机喷嘴球头半径+mm=20mm（5）球面的配合高度h=3mmb.主流道的凝料体积c.主流道当量半径d.主流道浇口套的形式主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求严格，因而尽管小型注射模可以将主流道衬套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。本设计中浇口套采用碳素工具钢T10A，热处理淬火表面硬度为50HRC55HRC。如图5所示。定位圈的结构由总装图来确定。图5主流道浇口套的结构形式2.分流道的设计（1）分流道的布置形式和长度分流道的形状及尺寸,应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注塑速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状结构复杂程度一般,熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列的方式可知分流道的长度较短,分流道和主流道设计为一体，如图6所示。图6分流道布置形式（2）分流道的当量直径流过一级分流道塑料的质量但该塑件壁厚在之间，按照经验曲线查得，再根据单向分流道长度60mm并查到修正系数，则分流道直径经修正后为（3）分流道的截面形状本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失，流动阻力均不大。（4）分流道截面尺寸设梯形的上底宽度为B=6mm,底面圆角的半径R=1mm，梯形高，设下底宽度为b，梯形面积应满足如下关系式。代值计算得b=3.813mm，考虑到梯形底面圆弧对面积的减少及脱模斜度等因素，取b=4.5mm。通过计算梯形斜度，基本符合要求，如图7所示。图7分流道截面形状（5）凝料体积1）分流道的长度为2）分流道截面积3）凝料体积考虑到圆弧的影响(6)校核剪切速率1）确定注射时间：查教材表2-3，可取t=0.86s2）计算单边分流道体积流量：3）剪切速率该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。（7）分流道的表面粗糙度和脱模斜度该分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取即可，此处去，另外其脱模斜度一般在之间，通过上述计算脱模斜度为，脱模斜度足够。3.浇口的设计该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，便面质量要求较高，采用一模两腔注射，为便于调整充模的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其界面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。a.侧浇口尺寸的设计（1）计算侧浇口的深度。根据教材表2-6，可得侧浇口的深度h计算公式为：为了便于今后试模时发现问题进行修模处理，并根据参考文献【1】表4-9中推荐的PS侧浇口的厚度为，故此处浇口深度去1.0mm.(2)计算侧浇口的宽度。根据教材表2-6，可得侧浇口的的宽度B的计算公式为为了便于今后试模时发现问题进行修模处理，并根据参考文献【1】表4-9中推荐的PS侧浇口的宽度为，故此处浇口宽度去0.8mm.（3）计算侧浇口的长度。根据教材表2-6，可取侧浇口的长度。浇口的位置安排如下图8所示：图8浇口位置安排b.侧浇口剪切速率的校核。（1）确定注射时间：查表2-3，可取t=0.86s(2)计算浇口的体积流量：（3）计算浇口的剪切速率：对于矩形浇口可得：，则剪切速率合格。式中为矩形浇口的当量半径4.校核主流道的剪切速率上面分别求出了塑件的体积，主流道的体积，分流道耳朵体积（浇口的体积大小可以忽略不计）以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。（1）计算主流道的体积容量（2）计算主流道的剪切速率主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率之间，所以，主流道的剪切速率合格。5.冷料穴的设计及计算冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是储存熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。由于该塑件表面要求没有印痕，采用脱模板推出塑件，故采用与球头形拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。四．成型零件的结构设计及计算1.成型零件的结构设计凸模的结构设计。凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。该塑件采用整体式型芯，如图9所示。图9凸模结构2.成型零件钢材的选用根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型