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油管接頭成型工藝及模具設(shè)計(jì)
1.前 言
模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。
模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60%~90%的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低不僅是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的模具重要標(biāo)志，而且在很大程度上決定著這個國家的產(chǎn)品質(zhì)量、效益及新產(chǎn)品開發(fā)能力。我國目前的模具開發(fā)制造水平比國際先進(jìn)至少相差10年，特別是大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的產(chǎn)需矛盾十分突出，已成為嚴(yán)重制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。模具是工業(yè)的基礎(chǔ)工藝裝備，用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出現(xiàn)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對模具提出越來越高的要求，因此，精密、大型、復(fù)雜、長壽命的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。分析：未來我國模具行業(yè)的發(fā)展趨勢據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，未來我國模具發(fā)展趨勢包括10個方面：
1.模具日趨大型化；
2. 模具的精度將越來越高。10年前精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)已達(dá)到2-3微米，1微米精度模具也將要上市；
3. 多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對鋼材的性能要求越來越高；
4. 熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高；
5. 隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工藝的模具也隨之發(fā)展；
6. 標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本；
7. 快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊；
8. 模具技術(shù)含量將不斷提高。
注塑成型作為一種重要的成型加工方法，在家電行業(yè)、汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)等都有廣泛的應(yīng)用，且生產(chǎn)的制件具有精度高、復(fù)雜度高、一致性高、生產(chǎn)效率高和消耗低的特點(diǎn)，有很大的市場需求和良好的發(fā)展前景。 塑料是以樹脂為主要成分，添加一定數(shù)量和一定類型的添加劑。然而，塑料制品生產(chǎn)是一個既復(fù)雜又繁重的過程，其生產(chǎn)系統(tǒng)主要由成型、機(jī)械加工、修飾及裝配四個連續(xù)過程組成。其中，成型是將各種形態(tài)的塑料制成所需形狀的制品或毛坯的過程。
塑料注塑模是一種用來生產(chǎn)塑料零件的模具。它被安裝在塑料注射機(jī)上，由塑料注射機(jī)將塑料顆粒融化成為熱熔體，經(jīng)過合模、高壓注射、保壓冷卻定型、開模、推出制件等工序，獲取所需的塑料零件。塑料模具影響著塑料制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面粗糙度、分型面、澆口、和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、內(nèi)應(yīng)力大小、外觀質(zhì)量，表面粗糙度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在塑料加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難易程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應(yīng)盡量減少開模、合模和取件過程中的手工勞動。當(dāng)批量不大時，模具費(fèi)用在制件成本中所占的比例將會很大，這時應(yīng)盡可能地采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本。
本次課程設(shè)計(jì)是是通過原始數(shù)據(jù)對塑料件進(jìn)行工藝分析、塑料制件在模具中的位置與澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、主要尺寸的校核、模具總裝圖和主要零部件圖的繪制等一步步完成。雖然在圖書館查閱了很多相關(guān)資料，但是由于自己水平有限，設(shè)計(jì)中仍有很多不足之處，懇請老師批評指正。
2. 塑件工藝性分析
2.1塑件圖
油頭接管塑件三維圖如圖所示：
圖1 油管接頭圖樣
2.2塑件工藝分析及材料說明
該塑件是一塑料輸油管接頭，生產(chǎn)批量大，塑件壁厚均勻，精度等級為6級，材料為ABS。為了保證在生產(chǎn)過程中制造出理想的塑料制品，除應(yīng)合理選用塑件材料外，還必須考慮宿建德江成形工藝性，塑件的成型工藝性與磨具設(shè)計(jì)有直接的關(guān)系，只有塑件的設(shè)計(jì)能適應(yīng)成形工藝要求，才能設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)。這樣既能保證塑件順利成形，防止塑件產(chǎn)生缺陷，又能達(dá)到提高生產(chǎn)率和降低成本低目的。
1.脫模斜度
為了保證塑件很好的脫模，塑件應(yīng)有一定的脫模斜度，最小脫模斜度與塑料性能、收縮率的大小、塑件的幾何形狀有關(guān)。材料質(zhì)脆、硬的，脫模斜度要求大。本塑件的35mm和10mm的內(nèi)表面、45mm的外表面均有脫模斜度。該塑件壁厚約為2.56.5mm，其脫模斜度查表4-2得塑件外表面40120，塑件內(nèi)表面351。
2.塑料的壁厚
塑料壁厚應(yīng)使各部分均勻，避免太薄，否則會引起收縮不均勻使塑件變形或產(chǎn)生氣泡，凹陷等成型問題。塑件壁厚一般在之間。而最常用的數(shù)值是。大型塑料件的壁厚也有更大的，這都隨塑料類型及塑件的大小而定。壁厚還與流程有密切相關(guān)。該塑件壁厚約為，各部分較均勻，沒有太薄的現(xiàn)象。
3.圓角
在塑料設(shè)計(jì)過程中，為了避免應(yīng)力集中，提高塑料強(qiáng)度，改善塑料的流動情況及便于脫模，在塑件的各面或內(nèi)部連接處，應(yīng)采用圓弧過渡。另外，塑料上的圓角對于模具制造和機(jī)械加工及提高模具強(qiáng)度，也是有利的。本塑件未注圓角為。
4.制品物理化學(xué)性能要求
具有吸濕性弱、耐化學(xué)性和電性能良好；不透明；滿足精度要求，表面光滑平整不得有翹曲、裂縫、氣孔；滿足強(qiáng)度、韌性，硬度要求，使用安全。
5.模具制造工藝性
由于制品沒有非常復(fù)雜的曲面，結(jié)構(gòu)簡單，有利于簡化模具型腔及型芯的設(shè)計(jì)和CNC數(shù)控編程及加工制造程序，也有利于很好地保證加工精度。
ABS的基本特性:ABS是丙烯腈、丁二烯苯乙烯的共聚物，原料易得，價格低廉，是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣的工程材料之一。ABS無毒，無味，為呈微黃色或白色不透明顆粒，成型的塑料有較好的光澤，密度為1.021.05。
ABS是由三種成分組成的，故它有三種組分的綜合力學(xué)性能，而每一組分又在其中起著固有的作用。丙烯腈使ABS具有良好的表面硬度、耐熱性及耐化學(xué)腐蝕性丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使ABS具有良好的成型加工性和著色性能。
ABS的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高，尺寸穩(wěn)定性較好，具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能，經(jīng)過調(diào)色可配置成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，最高連續(xù)工作溫度為左右，熱變形溫度為左右。不透明，耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。
由于ABS中三種組分之間的比例可以在很大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，故可由此得到性能和用途不一的多種ABS品種，如通用級、抗沖擊、耐寒級、耐熱級、阻燃級等，從而適應(yīng)各種應(yīng)用。
ABS的成型特點(diǎn):ABS易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為此，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理;在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小;要求塑料精度高時，模具溫度可控制在,要求塑件光澤和耐熱時，應(yīng)控制在;比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短;表現(xiàn)粘度對剪切速率的依賴性很強(qiáng)，因此在模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)澆口形式。
ABS在機(jī)械工業(yè)上用來制造齒輪，泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、儀表殼、蓄電池槽，冷藏庫和冰箱襯里等;汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管、加熱器等，還可用ABS夾層板制作小轎車車身;ABS可還以做水表殼，紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具等等。
下面是ABS的成型參數(shù)
型機(jī)類型： 螺桿式
堆密度 1.03~1.07g/cm
計(jì)算收縮率 0.3~0.8％
預(yù)熱溫度 80~85℃
預(yù)熱時間 2~3h
料筒溫度 200~210℃（后段）
210~230℃（中段）
180~200℃（前段）
噴嘴溫度 180~190℃
成型溫度 200~260℃
模具溫度 50~70℃
脫模溫度 70~110℃
注射壓力 70~90MPa
成型時間 40~70s
螺桿轉(zhuǎn)速 30~60r/min
適用注塑機(jī)類型 螺桿
后處理方法 紅外線燈烘箱
后處理溫度 70℃
后處理時間 2~4h
2.3建模分析的塑件體積：
V=18631.4869mm^3
2.4注射機(jī)的選擇
注塑成型機(jī)按機(jī)構(gòu)形式可分為立式、臥式、和直角式三類。該模具采用臥式成型機(jī)其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較低容易操縱和加料，制件頂出后可自動墜落，故易實(shí)現(xiàn)全自動操作。
注塑機(jī)的最大注塑量G（額定注塑量G）和額定鎖模力Fm應(yīng)滿足：
其中—注射系數(shù)，在此取0.75。
。（該數(shù)值在主要尺寸校核計(jì)算中可以得到）
其主要技術(shù)參數(shù)如下：
項(xiàng)目 SZ-200/1000
結(jié)構(gòu)形式 臥
理論注塑容量（cm） 210
螺桿直徑（mm） 42
注塑壓力（MPa） 150
注射速率（g/s） 14
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 10-250
鎖模力（KN） 1000
拉桿內(nèi)間距（mm） 315315
移模行程（mm） 300
最大模具厚度（mm） 350
最小模具厚度（mm） 150
鎖模形式 雙曲肘
模具定位直徑（mm） 125
噴嘴球半徑（mm） SR10
噴嘴口孔徑（mm） 3.5
3. 塑料制件在模具中的位置與澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1型腔布局
為了制模具與注塑機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，模具設(shè)計(jì)時應(yīng)確定型腔數(shù)目。由于多型腔模具的各個型腔的成型條件以及熔體到達(dá)各型腔的流程一致易取得一致，所以塑件精度不高時一般采用多型腔模具。
在塑件設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)考慮成型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設(shè)計(jì)階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面設(shè)計(jì)是否合理，對塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計(jì)制造都有很大的影響。因此，分型面的選擇是注塑模設(shè)計(jì)中的一個關(guān)鍵因素。
注射分型面一般可以分為四種基本類型：
1.制品全部在動模內(nèi)成形；
2.制品全部在定模內(nèi)成形；
3.制品同時在動、定模內(nèi)成形；
4.制品在多個瓣合模塊中成形；
具體采用分型面類型要根據(jù)制品的幾何形狀、澆注系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)，以及制品質(zhì)量要求等因素綜合地加以考慮。
如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：
1.分型面應(yīng)選擇在制品的最大截面處，否則，制品無法脫模，在選擇分型面時，這是首要原則；
2.盡可能使制品留在動模一側(cè)，因?yàn)樽⑸錂C(jī)的推出機(jī)構(gòu)設(shè)置在動模一側(cè)，制品留在動模一側(cè)有利于脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)置；
3.有利于保證制品的尺寸精度；
4.有利于保證制品的外觀質(zhì)量滿足塑件的外觀質(zhì)量；
5.盡可能滿足制品的使用要求；
6.盡量減少制品在合模方向上的投影面積，以減小所需鎖模力；
7.長型芯應(yīng)置于開模方向；
8.有利于排氣；
9.有利于簡化模具結(jié)構(gòu)；
10.在選擇非平面分型面時，應(yīng)有利于型腔加工和制品的脫模方便。
該塑件在進(jìn)行塑件設(shè)計(jì)時已經(jīng)充分考慮了上述原則，再根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形式，選定模具的分型面如圖所示
圖2 塑件圖
型腔數(shù)量的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量要求、批量大小、交貨期長短、注射機(jī)能力、模具成本等要求來綜合考慮。一般來說，精度要求的小型塑件和大中型塑件以及復(fù)雜塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，對于精度要求不高的小型塑件，形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。該塑件體積小，加工精度要求不高，且為大批量生產(chǎn)，理論上可以采用一模多腔的形式?？紤]到該塑件需要側(cè)抽芯且抽芯距離較長，初步定為一模兩腔的模。
圖3 型腔ug圖
在模具中型腔成對稱布置，這樣有利于提高兩邊的制件的表面質(zhì)量，已經(jīng)均勻的收縮率。
一模多腔時，型腔在模板上通常采用圓形排列，H形排列，直線形排列以及復(fù)合排列等。在設(shè)計(jì)時應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：
1.盡可能采用平衡式排列，以便構(gòu)成平衡式澆注系統(tǒng)，保證質(zhì)量的均一和穩(wěn)定；
2.型腔布置和澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象；
3.盡可能使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸；
4.型腔的圓形排列所占的模板尺寸大，雖有利于澆注系統(tǒng)的平衡，但加工困難。
綜上所述，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)采用平衡式排列，如下圖所示：
圖4 塑件布局圖
3.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.2.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
澆注系統(tǒng)有主流道、分流道、澆口、和冷料穴四個部分組成。其設(shè)計(jì)原則包括以下幾個方面：
1.排氣良好；
2.流程短；
3.防止型芯和嵌件移位和變形；
4.整修方便；
5.防止塑件翹曲變形；
6.澆注系統(tǒng)的截面積和長度應(yīng)盡量取最小值；
7.保證型腔填充；
3.2.2主流道設(shè)計(jì)
直澆口式主流道垂直于模具分型面，適用于臥式和立式注射模，其設(shè)計(jì)內(nèi)容包括主流道本身的設(shè)計(jì)及其主流道襯套和定位環(huán)設(shè)計(jì)等工作。設(shè)計(jì)原則如下：
1.主流道的尺寸應(yīng)當(dāng)適宜，一般情況下，進(jìn)口端直徑為4~8mm一般要比噴嘴出口直徑大0.5~1mm。
2.為了便于取出主流道凝料，主流道應(yīng)呈圓錐形，對于ABS塑料一般取2°~4°。
3.主流道出口端應(yīng)有圓角
4.主流道表壁的表面粗糙度應(yīng)小于0.63~1.25.
5.主流道長度一般小于或等于60mm。
3.2.3分流道設(shè)計(jì)
此模具是多型腔注射模通常需用用分流道，但如果是單型腔可不設(shè)分流道。
分流道如上圖所示。
3.2.4冷料穴設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道出口端。對于立式、臥式注射機(jī)用模具，冷料穴位于主分型面的動模一側(cè)。該模具采用的是冷料穴與Z形拉料桿匹配：當(dāng)動模打開時借助頭部的Z形鉤將主流道凝料拉向動模一側(cè)，頂出行程中又可將凝料頂出模外。
3.2.5澆口設(shè)計(jì)
澆口是熔融塑料經(jīng)分流道注入型腔的進(jìn)料口，是流道和型腔之間的鏈接部分，也是注射模澆注系統(tǒng)的最后部分。其主要分為直澆口、點(diǎn)澆口、側(cè)澆口、盤形澆口等九中形式。
該模具采用直澆口其位置一般設(shè)在制品表面或背面，其特點(diǎn)是塑料直接從主流道進(jìn)入模腔，物料流程較短，壓力損失小，但由于尺寸大，冷卻凍結(jié)慢，需要較長的保壓補(bǔ)縮時間，還容易在進(jìn)料處產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，并由此導(dǎo)致制品翹曲變形，同時，澆口凝料留在塑件上，需要進(jìn)行修正。直澆口適用于單腔模具和大型塑件以及高粘度塑料。
澆口部位選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1.避免熔體破裂現(xiàn)象在塑件上產(chǎn)生缺陷；
2.考慮分子取向方位對塑件性能的影響；
3.澆口開在塑件壁厚最厚處；
4.減少熔接痕和增加熔接牢度；
5.防止料流將型芯或嵌件擠外變形；
6.保證型腔充滿；
所以該制品選用的側(cè)澆口，如圖
圖5 側(cè)澆口示意圖
4. 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1分型面的設(shè)計(jì)
模具閉合時動模和定模相配合的接觸表面，叫做分型面。在模具制造不良或鎖模力不足的情況下，模具內(nèi)熔融塑料能通過分型面濺出，在塑件上形成較厚的飛邊，經(jīng)修整后留下明顯的殘痕。
分型面的選擇是模具設(shè)計(jì)的第一步，分型面的選擇受塑件形狀、壁厚、成型方法、后處理工序、塑件外觀、塑件尺寸精度、塑件脫模方法、模具類型、型腔數(shù)目、模具排氣、嵌件、澆口位置與形式以及成型機(jī)的結(jié)構(gòu)等影響。分型面的選擇原則是：脫出塑件方便，模具結(jié)構(gòu)簡單，確保塑件尺寸精度，型腔排氣順利，無損塑件外觀，設(shè)備合理利用。該模具的分型面分為三種情況：
圖6 分型方式
在A截面，塑料制件位于模具的動模部分，有利于使制件更容易的推出，也便于定模側(cè)的加工；在B截面，塑料制件位于模具的兩側(cè)，模具的開模力較大，而且易產(chǎn)生飛邊，對塑料制件的影響較大；在C截面，塑料制件位于模具的定模部分，不利于之間的推出。
所以綜上所述，應(yīng)以B截面為分型面。
4.2注射模的排氣
注射模的排氣是模具設(shè)計(jì)中不可忽視的一個問題，特別是快速注射成型工藝的發(fā)展對注射模排氣的要求更加嚴(yán)格。
注射模內(nèi)積集的氣體有以下四個來源：
1.進(jìn)料系統(tǒng)和型腔中存有的空氣。
2.塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣。
3.由于注射溫度過高，塑料分解所產(chǎn)生的氣體。
4.塑料中某些配合劑揮發(fā)或化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體。
本模具采用的是在分型面處達(dá)到排氣的效果。
4.3成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.3.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模是成型塑件外表面的成型零件，凹模的基本結(jié)構(gòu)可分為整體式、整體嵌入式、和組合式采用鑲拼的結(jié)構(gòu)的凹模，對于改善加工工藝有明顯好處。其具有以下幾個優(yōu)點(diǎn):
1.簡化凹模型腔加工，將復(fù)雜的凹模內(nèi)形體的加工變形成鑲件的外形加工，降低了凹模的加工難度。由于成型鑲塊的尺寸容易測量，凹模型腔的形狀尺寸精度比較容易保證。
2.尺寸較大或變形比較復(fù)雜的凹模型腔采用鑲拼結(jié)構(gòu)后，由于各部分成型鑲塊尺寸較小，熱處理工藝將變得比較容易，熱處理變形也會減小。凹模中使用鑲件的局部型腔有較高精度、經(jīng)久耐磨性并可置換。
3.可節(jié)約優(yōu)質(zhì)塑料模具鋼，尤其對于大型模具更是如此。
4.在保證鑲拼接縫不發(fā)生溢料的前提下，可以利用拼縫間隙排氣。
模具凹模示意圖模具如下：
圖7 凹模示意圖
4.3.2凸模和型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模和型芯都是用來成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件，兩者沒有嚴(yán)格的區(qū)別。一般來講可以認(rèn)為凸模是成型整體內(nèi)形的模具零件，而型芯多指成型制品上某些局部特殊內(nèi)形或結(jié)局孔、槽等所用的模具零部件，有時也可以把型芯叫做成型桿。
圖8 型芯示意圖
由于該型芯較長，所以需要淬火調(diào)制處理，或者用低碳鋼滲碳處理。該型芯需要與推管保證一定的同軸度，和表面粗糙度，而為了有助于固定，所以將螺釘配合推板固定板將鎖緊，使其型芯精準(zhǔn)定位。下面第六部分有工作部分型芯尺寸的的計(jì)算。
5. 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)
5.1導(dǎo)柱合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
5.1.1導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱可以安裝在動模一側(cè)，也可以安裝在定模一側(cè)，但等多的是安裝在動模一側(cè)。因?yàn)樽鳛槌尚土慵闹餍托径嘌b在動模一側(cè)，導(dǎo)柱與主型芯安裝在同一側(cè)，在合模時可起保護(hù)作用。如圖
圖9 導(dǎo)柱示意圖
5.1.2導(dǎo)套設(shè)計(jì)
導(dǎo)向孔可帶有導(dǎo)套，也可以不帶導(dǎo)套，帶導(dǎo)套的導(dǎo)向孔用于生產(chǎn)或?qū)蚓雀叩哪＞?。無論帶不帶導(dǎo)套的導(dǎo)向孔，都不應(yīng)該設(shè)計(jì)為盲孔，盲孔會增加模具閉合時的阻力，并使模具不能緊密閉合。但這個模具的導(dǎo)套位于動模一側(cè)，這樣可以防止積灰，保證了開合模時的同軸同心的精度。如圖
圖10 導(dǎo)套示意圖
5.2其他結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)
5.2.1推桿
該模具的推出機(jī)構(gòu)為機(jī)動脫模，就是模具開模后塑件隨動模一起運(yùn)動，達(dá)到一定位置時，脫模機(jī)構(gòu)被機(jī)床上固定不動的推桿推住，不在隨動模移動，此時脫模機(jī)構(gòu)動作，把塑件從動模上脫下了。這種推出方式具有生產(chǎn)效率高、工人勞動強(qiáng)度低且堆出力大等優(yōu)點(diǎn)，但對塑件會產(chǎn)生撞擊。
推桿的設(shè)計(jì)原則如下：
1.機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡單可靠，推出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動要準(zhǔn)確、可靠、靈活、無卡死現(xiàn)象、機(jī)構(gòu)本身要有足夠的剛度和強(qiáng)度，足以克服脫模阻力。
2.保證止制品不因推出而變形損壞，這是對推出機(jī)構(gòu)的最基本的要求。在設(shè)計(jì)時要真確估計(jì)塑件對模具粘附力的大小和所在位置，合理地設(shè)置推出部位，使推出力能均勻合理地分布，要讓塑件能平穩(wěn)地從模具中脫出而不會產(chǎn)生變形。推出力應(yīng)應(yīng)作用在不易使塑件產(chǎn)生變形的部位，如加強(qiáng)筋、凸緣、厚壁處等。應(yīng)盡量避免使推出力作用在塑件平面位置上。
3.推出力的分布應(yīng)盡量靠近型芯（因型芯處的包緊力最大），且推出面積應(yīng)盡量大，以防塑件被推壞。
4.推出脫模行程應(yīng)恰當(dāng)合理、保證制品可靠脫模。
5.若脫出部位需設(shè)在塑件使用或裝配的基面上時，為了不影響塑件尺寸和使用，一般使推桿與塑件接觸部位處凹進(jìn)塑件0.1mm左右，而推桿端面則應(yīng)高于基準(zhǔn)面，否則塑件表面會出現(xiàn)凸起影響基準(zhǔn)面的平整和外觀。
注射成型過程中，型腔內(nèi)熔融塑料因固化包在型芯上，為使塑件能自動脫落，在模具開啟后就需在塑件上施加一推力。推出力是確定推出機(jī)構(gòu)和尺寸的依據(jù)。
5.2.2復(fù)位桿
復(fù)位桿的尺寸示意圖如下：
圖11 復(fù)位桿示意圖
保證其熱處理后硬度達(dá)到56~60HRC，未標(biāo)注表面粗糙度Ra=6.3。
5.2.3推板固定板
推板固定板的尺寸示意圖如下：
圖12 推板固定板示意圖
保證其熱處理后硬度達(dá)到28~32HRC，標(biāo)注的形位公差t為6級精度。
6. 確認(rèn)抽芯方式、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其它尺寸的計(jì)算
6.1抽芯方式
當(dāng)注塑側(cè)壁帶有孔，凹穴和凸臺等塑件時，模具上成型該處的零件就必須制成可側(cè)向移動的零件，稱為活動型芯，在塑件脫模前必須先將活動型芯抽出，否則就無法脫模。帶活動型芯作側(cè)向移動的整個機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。對于成型那些深型腔且側(cè)壁不允許有脫模斜度、深型腔且側(cè)壁要求高光亮的制品，其模具結(jié)構(gòu)也需要側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。
6.11抽芯力的計(jì)算
抽芯距是將側(cè)型芯或側(cè)哈夫塊從成型位置抽到不妨礙塑件頂出時側(cè)型芯或哈夫塊所移動的距離。
而在此塑件中側(cè)壁孔的深度為42.5mm，則型芯部分應(yīng)是孔深度的2倍以上。如下圖所示：
圖13 側(cè)抽距示意圖
所以
6.12抽芯力的計(jì)算
抽芯力的計(jì)算與推出力的計(jì)算相似，注塑成型過程中，型腔內(nèi)熔融塑料因固化包在型芯上，為使塑件能自動脫落，在模具開啟后就需在塑件上施加一抽芯力，抽芯力的計(jì)算公式為：
由制件可求得面積A:
綜上所述均取，取0.2。
6.13側(cè)導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
根據(jù)抽芯力Q、斜導(dǎo)柱彎曲力臂L與斜導(dǎo)柱直徑d的關(guān)系計(jì)算可得:
σ——斜導(dǎo)柱許用彎曲應(yīng)力，對于碳素鋼可取140MPa
a ——斜導(dǎo)柱傾斜角，取20°
取斜導(dǎo)柱直徑為20mm，斜導(dǎo)長度計(jì)算：斜導(dǎo)柱長度主要根據(jù)抽芯距離、斜導(dǎo)柱直徑及傾斜角度的大小而確定。
斜導(dǎo)柱總長Ｌ為：
L——斜導(dǎo)柱總長度(mm)
D——斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑(mm)
h——斜導(dǎo)柱固定板厚度(mm)
d——斜導(dǎo)柱直徑(mm)
a——斜導(dǎo)柱斜角(°)
根據(jù)設(shè)計(jì)的整體要求這里選用長度為200mm的斜導(dǎo)柱。為了減小其與滑塊的摩擦，可將其圓柱面銑扁，斜導(dǎo)柱端部常成半球形或錐形，錐體角應(yīng)大于斜導(dǎo)柱的傾角（這里取23°），以避免斜導(dǎo)柱有效工作長度部分脫離滑塊斜孔之后，錐體仍有驅(qū)動作用。如圖所示：
圖14 側(cè)導(dǎo)柱示意圖
6.2確定溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
一般生產(chǎn)ABS材料塑件的注射模具不需要加熱。復(fù)雜的模具需要分為兩部分，一部分是凹模的冷卻，另一部分是型芯的冷卻。而該模具結(jié)構(gòu)略微復(fù)雜，為了便于加工，采用簡單的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，有利于方便加工模具。如下圖所示：
圖15 溫度調(diào)節(jié)流道示意圖
6.3凸模和凹模的工作尺寸計(jì)算
取ABS的平均收縮率為0.5%，塑件未注公差按MT5A公差選取，通過查《塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》表4-10 模塑件尺寸公差表（GB/T 14486-1993)。凹模的徑向尺寸由直徑45，40，19，15的圓形尺寸組成，公差分別是0.64,0.56,0.44,0.38，
凹模：徑向尺寸由
可得
深度尺寸由21,20,17.5,3等尺寸構(gòu)成，公差分別是0.44,0.44，0.38,0.24，0.20
深度尺寸由
可得
型芯的徑向尺寸由40,35,10組成，公差分別是0.56,0.56,0.28
型芯：徑向尺寸由
可得
深度尺寸由42.5,21,3組成，公差分別是0.64,0.44，0.20.
6.4滑塊的設(shè)計(jì)
1.滑塊的推出距離必須小于導(dǎo)滑槽總長的2/3
2.滑塊在導(dǎo)滑槽中的活動必須順利；
3.保證滑塊的分型面密合，成型時不致發(fā)生溢料；
4.側(cè)向性芯或測向成型模腔從成型為指導(dǎo)不妨礙塑件的脫模推出位置所移動的距離稱為抽芯(拔)距，用s表示。為了安全起見，測向抽芯距離通常比塑件上的側(cè)孔、側(cè)凹的深度或側(cè)向凸臺的高度大2mm-3mm，但某些特殊零件（如繞線骨架），就不能簡單地使用這種方法，必須作圖計(jì)算來確定抽芯距離。抽芯力的計(jì)算同脫模力計(jì)算相同；
5.內(nèi)側(cè)抽芯斜滑塊的端面不應(yīng)高于型心端面，而應(yīng)在塑件允許的情況下低于端面0.05～0.10mm，否則，推出時由于斜滑塊端面陷入塑件底面，阻礙謝滑塊的徑向移動。另外，在斜滑塊邊緣的徑向移動范圍內(nèi)（即L＞L1），塑件上不應(yīng)該有臺階，以免阻礙斜滑塊活動；
6.當(dāng)定模型心的包緊力較大時，為了避免開模時滑塊隨定模移動，使塑件留于定模型心，一般設(shè)有止動裝置。
7.為了避免塑件推出時留在滑塊一側(cè)，動模部分應(yīng)有可靠的導(dǎo)向元件；
8.為了防止斜滑塊推出時滑出導(dǎo)滑槽，斜滑塊應(yīng)設(shè)有定位裝置。
圖16 側(cè)型芯示意圖
6.5導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì)
導(dǎo)滑槽的作用是維持滑塊運(yùn)動方向的支撐零件，因此要求滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)運(yùn)動平穩(wěn)，無上下竄動和卡緊現(xiàn)象，雖然燕尾槽精度高，但制造比較困難，故模具中多采用矩形導(dǎo)滑槽。該設(shè)計(jì)中也采用矩形導(dǎo)滑槽?；瑝K與導(dǎo)滑槽間上下、左右應(yīng)各有一對平面是間隙配合，配合精度可選H8/f7或H8/f8，其余各面應(yīng)留有0.5～1.0mm的間隙，導(dǎo)滑槽硬度應(yīng)達(dá)到52～56HRC。
圖17 導(dǎo)滑槽示意圖
6.6鎖緊塊的設(shè)計(jì)
楔緊塊的作用是保證在注射過程中滑塊能閉合緊密，避免側(cè)向分型產(chǎn)生毛邊，保證塑件尺寸精度，免除斜導(dǎo)柱承受型腔的側(cè)向推擠壓力。在楔角的選取中，鎖緊塊的楔角應(yīng)大于斜導(dǎo)柱斜角，使模具開模時，鎖緊塊的斜面起到讓為作用，否則斜導(dǎo)柱就無法驅(qū)動滑塊起抽拔作用。的適當(dāng)選取不僅能保證讓位作用，避免鎖緊塊與滑塊斜面的磨損，也可防止閉模時滑塊斜面上端面上邊緣處于鎖緊塊斜面下端邊緣處的干涉撞擊。由于斜導(dǎo)柱與滑塊的斜導(dǎo)柱之間一般都有較大間隙，因此開模和閉模運(yùn)動時滑塊的橫向運(yùn)動對縱向運(yùn)動都有滯后作用，若選取偏小，閉模時滑塊和鎖緊塊間就會發(fā)生上述的干涉撞擊現(xiàn)象。
所以在這里，，，如下圖
圖18 楔緊塊示意圖
7. 主要尺寸的校核
7.1型腔數(shù)量的確定和校核
對于多型腔注射模，其型腔數(shù)量與注射機(jī)的性能參數(shù)、塑件的精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)等因素有關(guān)。由于該模具是多型腔的，對此就簡單介紹一下。
1 按注射機(jī)的塑化能力確定型腔數(shù)量N
N≤ (Kmpt/3600-mj)/ms
K--注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
mp--注塑機(jī)的額定塑化量，g/h或cm3/h;
t--成型周期，s;
mj--澆注系統(tǒng)和飛邊所需塑料熔體的質(zhì)量或體積；
ms--單個制品的質(zhì)量或體積；
2 按注射機(jī)的額定合模力確定型腔數(shù)量N
N≤(F1-p1Aj)/(p1AS)
F1--注射機(jī)的額定合模力，N;
AJ--澆注系統(tǒng)和飛邊在模具水平分型面的投影面積，mm2;
AS--單個制品在模具水平分型面上的投影面積，mm2;
P1--單位投影面積需用的合模力，MPa，可近似取值為熔體對型腔的平均壓力，參考5-2選取。
3 按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)量N
N≤(Kmi-mj)/ms
mi--注射機(jī)允許的最大注射量g/cm3等，另外的做法就不在介紹。
7.2最大注射量校核
在一個注射成型周期內(nèi)，注射模內(nèi)所需的塑料熔體總量mi與模具澆注系統(tǒng)的容積和型腔容積有關(guān)，其值下式計(jì)算：
N--型腔的數(shù)量；
--單個制品的質(zhì)量（或體積）；
--澆注系統(tǒng)和飛邊所需的塑料質(zhì)量（或體積）。
設(shè)計(jì)注射模時，必須保證mi小于注射機(jī)允許的最大注射量，二者的關(guān)系為：
由前文可得塑件體積為18631.4869cm^3,ABS密度為1.02~1.05g/cm3。取其密度為1.05g/cm3。而流道凝料的質(zhì)量是個未知數(shù)，我們可以取塑件質(zhì)量的0.6倍來計(jì)算，所以注塑量為：
在此式子中，n取2，所以注塑料的體積為
7.3鎖模力校核
注射成型時，當(dāng)高壓的塑料熔體充滿模具型腔時，會產(chǎn)生使模具分型面漲開的力F1，這個力的大小等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔的壓力，即：
--塑料熔體在分型面上的漲開力。
根據(jù)建模分析得：
總投影面積A為
求得
塑料熔體在分型面上的漲開力應(yīng)小于注射機(jī)的額定鎖模力F1，才能保證注射時不發(fā)生溢料現(xiàn)象，為了可靠地閉鎖型腔，不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，該力必須小于注射機(jī)的額定鎖模力，二者關(guān)系為：
FI--注射機(jī)的額定鎖模力。
7.4注射壓力校核
塑料成型所需的注射壓力是由塑料品種、注射機(jī)類型、噴嘴形式、塑件形狀和澆注系統(tǒng)的壓力損失等因素決定的，注射壓力的校核就是核定注射機(jī)的額定注射壓力是否大于成型時所需的注射壓力。同時，注射壓力與塑料熔體在模具中的流動比有關(guān)，對于初步選擇確定的模具結(jié)構(gòu)，還應(yīng)對其流動比所需的注射壓力進(jìn)行校核，以保證它不超過注射機(jī)允許使用的最大在注射壓力。
7.5開模行程校核
開模行程也叫做合模行程，指模具開合過程中動模固定板的移動距離。注射機(jī)的開模行程是有限的，當(dāng)模具厚度確定以后，開模行程的大小直接影響模具所能成型制品的高度。塑件從模具中取出時所需的開模距離必須小于注射機(jī)的最大開模距離。否則塑料無法從模具中取出，設(shè)計(jì)模具時必須校核它所需的開模距離是否與注射機(jī)的開模行程適應(yīng)。
因?yàn)樵撃＞叩暮夏５母叨葹椋?
=10+40+55+55+40+100+40
=340mm
而推桿固定板和推板的高度分別為30、25mm，墊塊為100mm，所以該模具的開合模行程為
開模行程大于24mm,制件可以順利取出。
8.繪制模具總裝圖和主要零件圖
由以上設(shè)計(jì)，可得到模具的總裝圖和主要零件圖（見附圖）。其工作過程可簡單概括為：模具閉合一模具鎖緊一注射一保壓一補(bǔ)塑一冷卻一開模一推出塑件。
圖19 油管接頭ug裝配圖
9.結(jié)束語
設(shè)計(jì)做到這里，差不多就要收尾了，心里的感覺是無法用語言表達(dá)的，熬了那么多天，想起為了一個數(shù)據(jù)在圖書館查資料時的忙碌情景，雖然很累，但過的踏實(shí)、充實(shí)。
本設(shè)計(jì)涉及的課程很多，涉及到機(jī)械制圖、塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)、互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械工程材料及熱處理、CAD繪圖等相關(guān)課程的知識。這些課程的學(xué)習(xí)，為這次課程設(shè)計(jì)做了很好的準(zhǔn)備?；A(chǔ)課和專業(yè)課，它們?yōu)槲业脑O(shè)計(jì)做了前提，它們是我設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)和知識基點(diǎn)，它們?yōu)槲疫@次設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行起到了很好的鋪墊作用。同時由于這次設(shè)計(jì)，通過對這些知識的溫習(xí)、鞏固，我受益匪淺。
這次實(shí)踐是對自己大學(xué)所學(xué)的一次大的檢閱，使我明白了自己知識還很淺薄。雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學(xué)之路還很長，以后更應(yīng)在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個對社會有所貢獻(xiàn)的人。
致 謝
首先感謝原國森老師，他對我的仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在設(shè)計(jì)的過程中，特別是遇到困難時，給了我鼓勵和幫助，在這里我向他們表示真誠的感謝！
感謝母?！幽蠙C(jī)電高等專科學(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。
感謝和我在一起進(jìn)行課幫助我畢業(yè)課題研究的同窗同學(xué)，和他們在一起討論、研究使我受益非淺。
最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！
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