裝配圖沖模零件模具設(shè)計(jì)（含cad源圖）
裝配圖沖模零件模具設(shè)計(jì)（含cad源圖）,裝配,沖模,零件,模具設(shè)計(jì),cad,源圖
目 錄
第一章 零件的工藝性………………………………………………………… 3
1.1 原始資料 ………………………………………………………………… 3
1.2 材料的分析………………………………………………………………… 3
1.3 確定工藝方案和模具形式………………………………………………… 4
第二章 主要工藝參數(shù)的計(jì)算…………………………………………………… 4
2.1 確定排樣、裁板方案……………………………………………………… 4
2.2 材料利用率………………………………………………………………… 5
第三章 模具設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 6
3.1 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 6
3.2 模具工作部分尺寸及公差計(jì)算…………………………………………… 7
3.2.1 落料凸凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算……………………………………… 7
3.2.2 壓力中心……………………………………………………………………… 8
3.3 沖壓力的計(jì)算………………………………………………………………… 9
3.3.1 沖裁力的計(jì)算……………………………………………………………… 9
3.3.2 卸料力的計(jì)算……………………………………………………………… 10
3.3.3 沖壓力的計(jì)算……………………………………………………………… 10
3.4 沖壓設(shè)備的選擇…………………………………………………………… 10
第四章 沖模零件的設(shè)計(jì)………………………………………………………… 11
4.1 沖孔落料凹模的設(shè)計(jì)…………………………………………………… 11
4.1.1 凹模的尺寸計(jì)算………………………………………………………… 11
4.1.2 凹模的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………………… 12
4.2 卸料裝置………………………………………………………………… 12
4.3 條料的橫向定位裝置…………………………………………………… 13
4.4 條料的縱向定位裝置…………………………………………………… 14
4.5 凸模固定板……………………………………………………………… 14
4.6 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 15
4.7 模架導(dǎo)向…………………………………………………………………… 15
4.8 定位裝置…………………………………………………………………… 15
第五章 其它沖模零件設(shè)計(jì)……………………………………………………… 16
5.1 模柄的類型及選擇………………………………………………………… 16
5.2 緊固件……………………………………………………………………… 17
5.5 定位銷……………………………………………………………………… 17
第六章 模具的裝配……………………………………………………………… 17
6.1 連續(xù)模的裝配……………………………………………………………… 17
6.2 凸、凹模間隙的調(diào)整……………………………………………………… 18
第七章 具體零件的工藝方案………………………………………………… 18
第一章 零件的工藝性
1.1原始資料：
圖1.1所示為直槽調(diào)節(jié)板零件圖，材料為Q235號(hào)鋼，厚度為t=1.5mm,大批量生產(chǎn)。
工件圖
1.2 材料的分析：
現(xiàn)將零件材料為Q235號(hào)鋼的力學(xué)性能主要參數(shù)及其概念敘述如下：
（1） 應(yīng)力：材料單位面積上所受的內(nèi)力，單位是N/mm，用Pa表示。10Pa=1MPa；1MPa = 1N/mm；10Pa = 1GPa。
（2） 抗剪強(qiáng)度τb。材料受到剪切作用，開始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是MPa。取τb = 310～380MPa。
（3） 抗拉強(qiáng)度σb。材料受到拉深作用，開始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是MPa。σb = 432～461 Mpa。
綜上所述，對(duì)零件材料為Q235號(hào)鋼的力學(xué)性能分析，主要是為了便于模具設(shè)計(jì)
中各參數(shù)的計(jì)算，故在后續(xù)的模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算均以上面所取的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。
1.2.1 零件工藝性的分析
該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是典型的沖孔、落料件。在沖裁過程中，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，形狀等一些技術(shù)要求，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
(1) 沖裁件的內(nèi)外形轉(zhuǎn)角處應(yīng)避免尖銳的轉(zhuǎn)角
應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角，一般應(yīng)有R＞0.5t(t為板料厚度)的圓角，否則模具的壽命將明顯的降低。如果圖樣上未注明圓角半徑，兩沖裁邊交角處可按R=t處理。這個(gè)零件標(biāo)明圓角為2mm，t=1.5mm，滿足要求。
（2）沖裁件上無(wú)窄長(zhǎng)的懸臂和凹槽，可以滿足要求。
（3）沖裁件上孔與孔之間、孔到零件邊緣的距離b
受模具強(qiáng)度和制件質(zhì)量的限制，其值不能太小，一般要求b≥2t，孔到零件邊緣距離b=5mm，基本滿足要求。
1.2.2 零件的精度和表面粗糙度分析
（1）普通沖裁件內(nèi)外形尺寸的經(jīng)濟(jì)精度一般不高于IT11級(jí)，落料件精度最好低于IT10級(jí)。t=1.5mm,基本尺寸18mm～500mm的沖裁件的直線尺寸精度應(yīng)不高于IT11級(jí)。該零件的未注公差滿足上述要求，取IT13級(jí)?！稕_壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-3。
（2）沖裁件的角度偏差值為±0o50’。見表《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-6。
（3）沖裁件對(duì)稱度公差等于構(gòu)成它要素中較大尺寸的公差。
（4）沖裁件的平面度和直線度的公差等于被測(cè)表面最大輪廓尺寸的0.5%。
（5）一般金屬件普通沖裁的斷面，其表面粗糙度Ra值參見《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-7，查得該零件為6.3um。
（6）毛刺高度的極限值，參見《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-8，該零件毛刺高度極限值為0.11mm。
1.3 根據(jù)生產(chǎn)批量和條件（沖壓加工條件和模具制造條件）確定工序組合
生產(chǎn)批量大時(shí)，沖壓工序應(yīng)盡可能組合在一起，用復(fù)合模具。
由于工件沖壓成形只需兩道工序完成，為降低生產(chǎn)成本，選擇連續(xù)送進(jìn)的工序，使需要加工的部分逐步加工，根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序，沖壓該零件需要的基本工序有沖孔、落料。
所以,我安排了如下工序:
(一) 沖孔
（二）落料
該工序根據(jù)排樣圖設(shè)計(jì)，工序合理，節(jié)省材料。因此適用于本次的沖裁，落料連續(xù)模。
第二章 主要工藝參數(shù)的計(jì)算
2.1 確定排樣、裁板方案
沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方法稱為排樣。排樣是否合理，直接影響到材料的利用率、零件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命及生產(chǎn)操作方式與安全。因此，在沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中，排樣是一項(xiàng)極為重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的工作。
加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費(fèi)用約占總成本的60%～80%之多。因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%～0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少?gòu)U料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產(chǎn)中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。
由于材料的經(jīng)濟(jì)利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產(chǎn)中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來(lái)作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。
同時(shí)屬于工藝廢料的搭邊對(duì)沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補(bǔ)充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時(shí)的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質(zhì)量，沖制出合格的工件。同時(shí)，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進(jìn)，提高了生產(chǎn)率。搭邊值得大小要合理選取。根據(jù)此零件的尺寸查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-10取
搭邊值為 a1=2.5m
步距方向 a =2.0mm
于是有：
步距 s=d+a=22+2.0=24mm
其中 d 表示零件的長(zhǎng)度
條料寬度 公式見《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-11 （P63頁(yè)）
B=（D+2a1+nb1）=（54+2×2.5+2×1.5）=62.0mm
其中 B——條料寬度
D——工件橫向最大尺寸
a1——搭邊值
n——側(cè)刃數(shù)目 n=2
b1——側(cè)刃余量 見《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-14 取b1=1.5
△——度公差， 見《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-12 取△=0.6
板料規(guī)格擬用1.5mm×800mm×1500mm熱軋鋼板（表1-28《實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》）。由于毛坯面積較大所以橫裁和縱裁的利用率相差不多，從送料方便考慮，我們可以采用橫裁。
裁板條數(shù) 條
每條個(gè)數(shù) 個(gè)
每板總個(gè)數(shù) 個(gè)
排樣圖如下所示：
2.2 材料利用率
材料利用率
式中 A——一個(gè)步距內(nèi)工件的有效面積（mm2）；
S———送料步距（mm）；
B———料寬（mm）。
第三章 模具設(shè)計(jì)
3.1模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
模具結(jié)構(gòu)形式的選擇采用沖孔落料連續(xù)模。
如前所述，模具設(shè)計(jì)包括模具結(jié)構(gòu)形式的選擇和設(shè)計(jì)，模具結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算，模具圖的繪制等內(nèi)容?，F(xiàn)對(duì)沖孔落料模設(shè)計(jì)步驟如下：
模具結(jié)構(gòu)如下圖所示：
模具結(jié)構(gòu)圖
1 下模座 2 導(dǎo)柱 3 導(dǎo)套 4 上模座 5 固定板 6 墊板 7螺釘
8 20 21定位銷 9 模柄 10 騎縫螺釘 11 19 22螺栓 12 落料凸模 13沖孔凸模 14 側(cè)刃 15 橡皮 16卸料板 17導(dǎo)料板 18凹模
模具的結(jié)構(gòu)如上圖所示，條料由前向后送進(jìn)。上模座下面加一個(gè)墊板用來(lái)連接固定板和上模座，四個(gè)螺釘?shù)跹b直通式的落料凸模，同時(shí)在落料凸模上面加兩個(gè)導(dǎo)正銷，用來(lái)導(dǎo)正落料裝置，在模具的四個(gè)角安裝了四個(gè)橡膠彈簧，在橡膠彈簧下面加卸料板用來(lái)卸料。當(dāng)條料由前向后送料時(shí)，首先在沖孔凸模上加工，走過一個(gè)空工位,再落料，直線進(jìn)給下去。
3.2 模具工作部分尺寸及公差計(jì)算
3.2.1刃口尺寸計(jì)算
模具工作部分加工時(shí)要注意經(jīng)濟(jì)上的合理性，精度太高，則制造困難、成本高；精度太低，則又可能加工不出合格的產(chǎn)品。因此，模具的精度應(yīng)隨工件的精度要求而定，這樣才會(huì)有好的經(jīng)濟(jì)性。一般模具精度比工件精度至少高兩個(gè)級(jí)別。
無(wú)論落料凹模還是沖孔凸模，磨損后刃口尺寸的變化均可能有三種情況：磨損后尺寸增大，稱A類尺寸；磨損后尺寸減小，稱B類尺寸；磨損后尺寸不變，稱C類尺寸。
上述ABC三類刃口尺寸磨損后的變化規(guī)律分別與圓形落料凹模沖孔凸模孔中心距尺寸磨損后的變化規(guī)律一致。因此，按刃口尺寸的計(jì)算原則，ABC三類刃口尺寸的計(jì)算并不需要新的公式，A類尺寸可用圓形落料凹模刃口尺寸計(jì)算公式，B類尺寸用圓形沖孔凸模刃口尺寸計(jì)算公式，C類尺寸用孔中心距尺寸的計(jì)算公式。分列如下：
A類尺寸：
B類尺寸：
C類尺寸：
式中 amax——與A類尺寸對(duì)應(yīng)的工件尺寸允許的最大值（mm）；
bmin——與B類尺寸對(duì)應(yīng)的工件尺寸允許的最小值（mm）；
Cmin——與C類尺寸對(duì)應(yīng)的工件尺寸允許的最小值（mm）。
沖孔時(shí)：
查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表 GB/T1800.3-1998（《互換性與公差》P33頁(yè) 表2-3）確定每個(gè)未注公差尺寸的偏差值如下：
孔類尺寸 12
然后畫出凸模刃口磨損圖，如下圖所示，以虛線表示刃口磨損后的輪廓，很容易對(duì)各刃口尺寸進(jìn)行分類。刃口磨損后，無(wú)增大的尺寸和不變的尺寸，減小的尺寸有Bd。
按分類后的刃口尺寸再將工件相應(yīng)尺寸分類： b=12。
按各尺寸的公差等級(jí)確定補(bǔ)償系數(shù)x：因所有尺寸均取IT13，x=0.75。（x查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-21）
該件為沖孔，只需要計(jì)算凸模刃口尺寸，各類尺寸分別按《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》式2-34計(jì)算如下：
=(12+0.75×0.27) =12.20
查沖裁間隙表1-3（《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》）得該件沖裁模初始合理雙面沖裁間隙Zmin=（6%×1.5）mm=0.09mm
落料時(shí)：
查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表 GB/T1800.3-1998（《互換性與公差》P33頁(yè) 表2-3）確定每個(gè)未注公差尺寸的偏差值如下：
軸類尺寸 54 22
然后畫出凹模刃口磨損圖，如下圖所示，以虛線表示刃口磨損后的輪廓，很容易對(duì)各刃口尺寸進(jìn)行分類。刃口磨損后，無(wú)減小的尺寸和不變的尺寸，增大的尺寸有Ad。
按分類后的刃口尺寸再將工件相應(yīng)尺寸分類： a1=54 a2=22。
按各尺寸的公差等級(jí)確定補(bǔ)償系數(shù)x：因所有尺寸均取IT13，x=0.75。（x查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-21）
該件為落料，只需要計(jì)算凹模刃口尺寸，各類尺寸分別按《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》式2-34計(jì)算如下：
=(54-0.75×0.46) =53.66
=(22-0.75×0.33) =21.75
查沖裁間隙表1-3（《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》）得該件沖裁模初始合理雙面沖裁間隙Zmin=（6%×1.5）mm=0.09mm
3.2.2壓力中心
任何幾何圖形的重心就是其壓力中心。因此一切對(duì)稱圖形的對(duì)稱圖形的對(duì)稱中心就是其壓力中心。
一般情況下求壓力中心的公式如下：
其坐標(biāo)取法如圖所示
各形孔的沖裁長(zhǎng)度和重心坐標(biāo)如下：
=0 =0 =148.56
=48 =0 =37.68
=47 =29.5 =24
=-25 =-29.5 =24
=59 =30.25 =2
=-13 =-30.25 =2
利用式（2-39）,式（2-40）（《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》）,計(jì)算可得壓力中心的坐標(biāo)為（10，0）
3.3 沖壓力的計(jì)算
沖壓力包括沖裁力和卸料力。
3.3.1 沖裁力的計(jì)算
計(jì)算沖裁力的目的是為了確定壓力機(jī)的額定壓力，因此要計(jì)算最大沖裁力。如果視沖裁過程為剪切，則沖裁力F可按下式計(jì)算：
F（N）——沖裁力；
A 為剪切斷面面積；
板料的抗剪強(qiáng)度。
考慮到刃口的磨損，間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化，板料厚度的偏差等因素的影響，可取安全系數(shù)為1.3，并取抗剪強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度的0.8倍，于是在生產(chǎn)種沖裁力便可按下式計(jì)算：
F=L t
式中 L—— 沖裁輪廓的總長(zhǎng)度（mm）；
t——板料的厚度；
——板料的抗拉強(qiáng)度。
圓凸模的沖裁力F1=1.3×12∏××1.5×450=33064.2N
落料件的沖裁力F2=1.3×148.56×1.5×450=130361.4N
兩個(gè)側(cè)刃的沖裁力F3=2×1.3×(24+2)×1.5×450=45630N
總的沖裁力F=F1=F2+F3=209055.6N
3.3.2 卸料力的計(jì)算
在生產(chǎn)中采用下列經(jīng)驗(yàn)公式 FQ = K1 F（N）
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表1-7 K1 取0.05
計(jì)算得:
FQ =0.05×209055.6=10452.78N
3.3.3 沖壓力的計(jì)算
F0 =F+ FQ=209055.6+10452.78=219508.38N
3.4 沖壓設(shè)備的選擇
為安全起見，防止設(shè)備的超載，對(duì)于沖裁工序，壓力機(jī)的公稱壓力P應(yīng)大于或等于沖裁時(shí)總沖壓力的1.1～1.3倍。
即： P≥ （1.1～1.3）Fmax
取 P = 1.1 Fmax
P = 1.1 Fmax= 1.1×219508=241458.8N
所以可以選擇噸位為250KN以上的壓力機(jī)，參照《沖壓與塑壓設(shè)備》（P30頁(yè)）表2-3，可選取公稱壓力為250KN的開式可傾壓力機(jī)，該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)見下表：
表1
名稱
符號(hào)
單位
量值
公稱壓力（KN）
P
KN
25
達(dá)到公稱壓力時(shí)滑塊離下止點(diǎn)距離/mm
Sp
mm
6
滑塊行程
固定行程/mm
S
mm
80
調(diào)節(jié)行程/mm
S1
mm
80
S2
mm
10
標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)（不小于）/（次/min）
N
min
100
最大閉合高度/mm
固定臺(tái)和可傾/mm
H
mm
250
活動(dòng)臺(tái)位置
最低/mm
H2
mm
360
最高/mm
H1
mm
180
閉合高度調(diào)節(jié)量/mm
△H
mm
70
滑塊中心到機(jī)身距離（喉深）/mm
C
mm
190
工作臺(tái)尺寸/mm
左右
L
mm
560
前后
B
mm
360
工作臺(tái)孔尺寸/mm
左右
L1
mm
260
前后
B1
mm
130
直徑
D
mm
180
立柱間距離（不小于）/mm
A
mm
260
傾斜角（不小于）/（°）
（°）
30
模柄孔尺寸（直徑x 深度）/mm
d×1
mm
Φ50 x 70
工作臺(tái)板厚度/mm
t
mm
70
第四章 沖模零件的設(shè)計(jì)
4.1 沖孔、落料凹模的設(shè)計(jì)
4.1.1 凹模的尺寸計(jì)算
凹模工作部分的尺寸計(jì)算，參見前面的主要工藝參數(shù)的計(jì)算。其他部分結(jié)構(gòu)尺寸如下：
（1）凹模壁厚C
凹模壁厚C是指凹模刃口到凹模外邊緣的最短距離。凹模壁厚將直接影響凹模板的外形尺寸，即長(zhǎng)度與寬度（L x B）。故在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)選擇合適的凹模壁厚C。
凹模壁厚C值主要考慮布置連接螺釘孔和銷釘孔的需要，同時(shí)也能保證凹模強(qiáng)度和剛度，在選擇凹模壁厚時(shí)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：工件落料時(shí)取表中較小值，反之取較大值；型孔為圓弧時(shí)取小值、為直邊時(shí)取中值、為尖角時(shí)取大值；當(dāng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模具或雖然設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)模具，但凹模板毛坯需要外購(gòu)時(shí)，應(yīng)將計(jì)算的凹模外形尺寸L X B按模具國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中凹模板的系列尺寸進(jìn)行修正，取較大規(guī)格的尺寸。所以，根據(jù)該設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式，我選用矩形凹模板，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)》表3-22 （P70頁(yè)）
凹模壁厚C=40mm。
（2）凹模厚度H
凹模板的厚度H主要不是從強(qiáng)度需要考慮的，而是從連接螺釘旋入深度與凹模剛度的需要考慮的。凹模板的厚度一般應(yīng)不小于10mm，特別小型的模具可取8mm。隨著凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也應(yīng)相應(yīng)的增大。
(3) 估算凹模外形尺寸
凹模長(zhǎng)L=98+40*2=178
凹模寬B=62+40*2=142
對(duì)照《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)》表3-21（P70頁(yè)）將上述尺寸定為標(biāo)準(zhǔn)值200*160*32（GB2858-81）所以取凹模的厚度為32mm.但在布置凹模平面圖時(shí)發(fā)現(xiàn)該凹模周界尺寸顯得過大。最后選定的凹模周界尺寸為L(zhǎng)*B*H=200*160*32。
凹模的外形尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，用以上方法求得的外形尺寸應(yīng)向接近的標(biāo)準(zhǔn)尺寸靠攏。故凹模尺寸、強(qiáng)度和剛度足夠，一般不再進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的核算。
4.1.2 凹模的結(jié)構(gòu)形式
確定級(jí)進(jìn)沖裁模的結(jié)構(gòu)形式，主要依據(jù)零件的生產(chǎn)批量、尺寸精度和材料種類與厚度，選取模具的導(dǎo)向方式與精度、定距方式及卸料方式等，以便進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)的零件生產(chǎn)量較大，板料較厚，工位數(shù)較多，適于選擇側(cè)刃定距、彈壓卸料的級(jí)進(jìn)沖裁模。
凹模采用螺釘固定，用銷釘定位，具體的見裝配圖
凹模結(jié)構(gòu)圖
4.2卸料裝置
卸料裝置的功用是在一次沖裁結(jié)束后,將條料或工序件與落料凸?；驔_孔凸模脫離，以便進(jìn)行嚇一次沖裁。它有固定卸料和彈壓卸料兩種裝置形式，此次設(shè)計(jì)選用彈壓卸料裝置。它由彈壓卸料板、卸料螺釘與彈性元件組成。
（1）彈壓卸料板的設(shè)計(jì)
在有導(dǎo)料板的模具中，沖裁時(shí)，彈壓卸料板應(yīng)壓緊板料，而不應(yīng)撞擊導(dǎo)料板。因此，彈壓卸料板應(yīng)制成臺(tái)階形，臺(tái)階寬度小于導(dǎo)料板間距，臺(tái)階高度取H1=H-T+（0.5～1），式中的H為導(dǎo)料板的厚度，T為板料后度，所加尺寸為安全距離。
彈壓卸料板的型孔與凸模之間應(yīng)有合適的間隙，為滿足卸料要求只要單邊間隙小于板厚就可。為提高壓料效果，間隙值越小越好。在彈壓卸料板無(wú)精確導(dǎo)向時(shí)，其型孔與凸模之間的雙邊間隙可取0.1～0.3mm。
（2）彈性元件的選用與計(jì)算
彈性元件有彈簧與橡膠塊兩種。橡膠作為彈性元件，具有承受負(fù)荷比彈簧大，安全及安裝調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，此次設(shè)計(jì)選用的是橡膠作為彈性元件。
卸料彈簧的選用步驟如下：
(1)考慮了模具結(jié)構(gòu)，決定用4各厚壁筒形的聚氨酯彈性體
(2)計(jì)算每個(gè)彈性體的預(yù)壓力:
=10453/4=2613N
(3)考慮橡膠塊的工作壓縮量較小，取預(yù)壓縮率=20%。并由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-27查得單位壓力=2.5Mpa.
(4)按式（2-49）（《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》）計(jì)算彈性體的截面面積A：
A=/=2613/2.5=1045
(5)如果選用直徑為8mm的卸料螺釘，選取彈性體穿卸料螺釘孔的直徑d=8.5mm。則彈性體的外徑D可按下式求得：
取D=40
為了保證足夠的卸料力，以獲得更平整的工件，需加大壓料力，可適當(dāng)增大外徑D。
（6）橡膠塊高度的校核：
mm
式中 H 橡膠塊自由狀態(tài)下的高度（mm）
橡膠塊極限壓縮率（%） 取≦35%
橡膠塊預(yù)壓縮率（%） =20%
H/D=25/40=0.625
介于0.5～1.5之間，故，所選的橡膠塊合適。
4.3 條料的橫向定位裝置
條料的橫向定位也稱為導(dǎo)料，主要作用是保證條料的橫向搭邊值。故在此次設(shè)計(jì)中采用導(dǎo)料板進(jìn)行條料的橫向定位，其設(shè)計(jì)過程如下所述：
導(dǎo)料板一般由兩塊組成，裝配模具時(shí)保證兩導(dǎo)向面互相平行，稱為分體式導(dǎo)向板在簡(jiǎn)單落料模上，有時(shí)將導(dǎo)料板與固定卸料板制成一體，稱為整體式導(dǎo)料板。采用整體式導(dǎo)料板的模具，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但是，固定卸料板的加工量比較大，且不便于安裝調(diào)整。
在彈壓卸料式級(jí)進(jìn)模中，條料的橫向定位使用導(dǎo)料板，而不用導(dǎo)料銷。導(dǎo)料板比導(dǎo)料銷耐用，安裝調(diào)整方便。
（1）導(dǎo)料板的長(zhǎng)度
對(duì)于無(wú)承料板的模具，導(dǎo)料板的長(zhǎng)度就等于凹模板的長(zhǎng)度。即：L=160mm。
（3）導(dǎo)料板的厚度
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-22， 導(dǎo)料板厚度可得：由于此零件的厚度為1.5mm，故取導(dǎo)料板的厚度為4mm。
其導(dǎo)料板的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：
4.4 條料的縱向定位裝置：
條料縱向定位也稱為擋料。在落料模與復(fù)合模中，擋料的主要作用是保證條料的縱向搭邊值。而在級(jí)進(jìn)模中還將影響制件的形位尺寸精度，因此要求更高。
考慮該模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因此選用側(cè)刃定距的方式定位。
側(cè)刃的結(jié)構(gòu)形式
側(cè)刃的標(biāo)準(zhǔn)形式分兩大類，即Ⅰ類平頭側(cè)刃與Ⅱ類階梯側(cè)刃，每類有三種型號(hào)。在此次設(shè)計(jì)中我采用ⅡB型，此類階梯側(cè)刃前端較薄的一段為導(dǎo)引段，在沖裁前先導(dǎo)入凹模側(cè)刃型孔，并與型孔非沖裁刃口靠住，沖裁時(shí)便可平衡側(cè)向力，適用于沖較厚的板料。另外，B型側(cè)刃的沖裁刃口為單燕尾形，能克服產(chǎn)生毛刺，降低精度的缺點(diǎn)，即使在角頂處留下毛刺，對(duì)定距和導(dǎo)料也沒有影響。同時(shí)，它采用在短邊加抬肩的方式固定。
側(cè)刃結(jié)構(gòu)圖：
4.5凸模固定板
凸模固定板的外形與尺寸通常與凹模板相同，厚度為凹模板厚度的0.8～1倍。
所以H=(0.8～1)*H凹=（0.8～1）×32mm
固定凸模的型孔決定于凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于圓凸模，取凸模固定端的直徑按H7精度加工；對(duì)于用螺釘?shù)跹b的直通式凸模，要求型孔按凸模實(shí)際尺寸配作成H7/h6；對(duì)于用低熔點(diǎn)合金、環(huán)氧樹脂及膠粘法固定的凸模，則型孔尺寸按相應(yīng)凸模尺寸適當(dāng)放大周邊間隙來(lái)確定。
4.6 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三原則
為了保證凸模能夠正常工作，設(shè)計(jì)任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都滿足如下三原則。
① 精確定位
凸模安裝到固定板上以后，在工作過程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何方向的移位否則將造成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴(yán)重時(shí)可造成啃模。
② 防止拔出
回程時(shí)，卸料力對(duì)凸模產(chǎn)生拉伸作用，凸模的結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止凸模從固定板中拔出來(lái)。
③ 防止轉(zhuǎn)動(dòng)
對(duì)于工作段截面為圓形的凸模，當(dāng)然不存在防轉(zhuǎn)的問題?？墒菍?duì)于一些截面比較簡(jiǎn)單的凸模，例如長(zhǎng)圓形、半圓形、矩形等，為了使凸模固定板上安裝凸模的型孔加工容易，常常將凸模固定段簡(jiǎn)化為圓形。這時(shí)就必須保證凸模在工作過程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，否則將啃模。
（2）沖裁凸模結(jié)構(gòu)
對(duì)于沖圓孔的凸模，可以采用帶臺(tái)肩的直通式凸模，對(duì)于落料凸?？梢圆捎寐葆?shù)跹b的直通式凸模。其具體的模具結(jié)構(gòu)形式可見下圖，裝配方式可參看裝配圖：
落料凸模結(jié)構(gòu)形圖 沖孔凸模結(jié)構(gòu)形圖
4.7 模架導(dǎo)向
（1）模架導(dǎo)向的特點(diǎn)
普通模架由導(dǎo)柱、導(dǎo)套、上模座和下模座組成。從安全考慮，通常導(dǎo)柱安裝在下模座，導(dǎo)套安裝在上模座。導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合面取圓柱面，以便容易加工成小間隙配合，使模架的導(dǎo)向精度高于壓力機(jī)滑塊的導(dǎo)向精度。
采用模架進(jìn)行導(dǎo)向，不僅能保證上、下模的導(dǎo)向精度，而且能提高模具的剛性、延長(zhǎng)模具的使用壽命、使沖裁件的質(zhì)量比較穩(wěn)定、使模具的安裝調(diào)整比較容易。因此在中小型沖模上廣泛采用模架作為上、下模的導(dǎo)向裝置。
4.8 定位裝置
沖壓加工時(shí)，條料或坯料在沖模內(nèi)處于正確的位置，稱為定位。
定位的基本形式有如下三種類型：
（1）導(dǎo)向定位
（2）接觸定位
（3）形狀定位
在此設(shè)計(jì)模具中選用接觸定位。
第五章 其它沖模零件設(shè)計(jì)
5.1 模柄的類型及選擇
中小型模具一般都用模柄將上模與壓力機(jī)滑塊相連接。設(shè)計(jì)模具時(shí)，選擇模柄的類型要考慮模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和使用要求，模柄工作段的直徑應(yīng)與所選定的壓力機(jī)滑塊孔的直徑相一致。下面分別介紹幾種常見的標(biāo)準(zhǔn)模柄形式，可供設(shè)計(jì)時(shí)選用。
（1）旋入式模柄
旋入式模柄，通過螺紋與上模座連接，上端兩平行面供搬手旋緊用。騎縫螺釘用于防止模柄轉(zhuǎn)動(dòng)。
（2）壓入式模柄
壓入式模柄，固定段與上模座孔采用H7/h6過渡配合，并加騎縫銷防止轉(zhuǎn)動(dòng)。裝配后模柄軸線與上模座垂直度比旋入式模柄好。
（3）凸緣式模柄
凸緣模柄，在上模座加工出容納模柄大凸緣的沉孔，與凸緣為H7/h6配合，并用3個(gè)或4個(gè)內(nèi)六角螺釘進(jìn)行固定。由于沉孔底面的表面粗糙度較差，與上模座的平行度也較差，所以裝配后模柄的垂直度遠(yuǎn)不如壓入式的模柄。因此在能應(yīng)用壓入式模柄時(shí)，不應(yīng)采用凸緣模柄。這種模柄的優(yōu)點(diǎn)在于凸緣的厚度一般不到模座厚度的一半，模座凸緣以下部分仍可加工出形孔，以便容納推件裝置的頂板采用螺紋模柄的小型模具也可以這樣應(yīng)用，但螺紋連接段的長(zhǎng)度要比上模座厚度小些。
（4）浮動(dòng)模柄
模柄與上模座不是剛性連接，允許模柄在工作過程中產(chǎn)生少許傾斜。采用浮動(dòng)模柄，可避免壓力機(jī)滑塊由于導(dǎo)向精度不高對(duì)模具導(dǎo)向裝置產(chǎn)生不利影響，減少對(duì)模具導(dǎo)向件的磨損，延長(zhǎng)其使用壽命，使模具導(dǎo)向裝置長(zhǎng)期保持良好的導(dǎo)向精度。浮動(dòng)模柄主要用于滾動(dòng)導(dǎo)向模架，在壓力機(jī)導(dǎo)向精度不高時(shí)，選用一級(jí)精度滑動(dòng)導(dǎo)向模架也可采用。但選用浮動(dòng)模柄的模具必須使用行程可調(diào)沖床，保證在工作過程中導(dǎo)柱和導(dǎo)套不脫離。否則，在回程上模有可能與浮動(dòng)模柄移位，嚴(yán)重時(shí)甚至可將上模甩出去，輕者損壞模具，重者可能造成人生事故。
（5）通用模柄
將快換凸模插入模柄孔內(nèi)，配合為H7/h6，再用螺釘從模柄側(cè)面將其固緊，防止卸料時(shí)拔出，就組成了通用沖孔模的上模。
根據(jù)以上模具的比較，在此設(shè)計(jì)中選用壓入式的模柄。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：
5.2 緊固件
沖模上的緊固件包括連接螺釘和定位銷釘。受力較大的連接螺釘一般都采用內(nèi)六角螺釘，其特點(diǎn)是用45號(hào)鋼制造，并淬火達(dá)35～40HRC，因此可承受較大的拉應(yīng)力。受力不大的小螺釘可以采用普通圓柱頭螺釘，但一般不用半球頭螺釘或沉頭螺釘。前者一字槽容易擰壞，后者裝配時(shí)不變便調(diào)整。一般采用M8號(hào)螺釘。
5.3 定位銷
定位銷釘采用普通圓柱銷:GB119-86 銷8X75,可以承受一定的切應(yīng)力。
壓入式的模柄結(jié)構(gòu)圖
第六章 模具的裝配
6.1 連續(xù)模的裝配
連續(xù)模一般以凹模作為裝配基件。其裝配順序?yàn)椋孩傺b配模架；②裝配凹模組件（凹模及導(dǎo)料板）和凸模組件（凸模及其固定板、墊板）；③將凸、凹模組件用螺釘和銷釘安裝固定在指定模座的相應(yīng)位置上；④以凹模為基準(zhǔn)，將凸模組件初步固定在凹模模座上，調(diào)整凸模組件及凹模的位置，使凸模刃口和凹模刃口分別與凸凹模的內(nèi)、外刃口配合，并保證配合間隙均勻后固緊凸模組件與凹模；⑤試沖檢查合格后，將凸模組件、凹模和相應(yīng)模座一起鉆鉸銷孔；⑥卸開上、下模，安裝相應(yīng)的定位、卸料、導(dǎo)料零件，再重新組裝上、下模，并用螺釘和定位銷緊固。
安裝完成后檢查模具裝配是否準(zhǔn)確：
1．擦清壓力機(jī)滑塊底面、工作臺(tái)或墊板平面以及沖模上下模座的頂面和底面。
2．將沖模置于壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上，移至近似工作位置。
3．觀察工件或廢料能否漏下。
4．用手扳動(dòng)飛輪或利用壓力機(jī)的寸動(dòng)位置，使壓力機(jī)滑塊逐步降至下止點(diǎn)。在滑塊下降過程中移動(dòng)沖模，以便模柄進(jìn)入滑塊中的模柄孔內(nèi)。
5．調(diào)節(jié)壓力機(jī)至近似的閉合高度。
6．安裝固定下模的壓板、墊塊和螺栓，但不擰緊。
7．緊固下模，確保上模座頂面與滑塊頂面緊貼無(wú)隙。
8．緊固下模，逐次交替擰緊。
9．調(diào)整閉合高度，使凸模進(jìn)入凹模。
10．回升滑塊，在各滑動(dòng)部分加潤(rùn)滑劑。確保導(dǎo)套上部出氣槽暢通。
11．以紙片試沖，觀察毛刺以判斷間隙是否均勻?；瑝K寸動(dòng)或由手扳飛輪移動(dòng)。
12．刃口加油，用規(guī)定材料試沖若干件，檢查沖件質(zhì)量。
13．安裝、測(cè)試送料和出料裝置。材料應(yīng)人工逐步送進(jìn)。
14．再次試沖。
15．安裝安全裝置。
6.2 凸、凹模間隙的調(diào)整
沖模中凸、凹模之間的間隙大小及其均勻程度是直接影響沖件質(zhì)量和模具使用壽命的主要因素之一，因此，在制造沖模時(shí)，必須要保證凸、凹模間隙的大小及均勻一致性。通常，凸、凹模間隙的大小是根據(jù)設(shè)計(jì)要求在凸、凹模加工時(shí)保證，而凸、凹模之間間隙的均勻性則是在模具裝配時(shí)保證的。
沖模裝配時(shí)調(diào)整凸、凹模間隙的方法很多，需根據(jù)沖模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、間隙值的大小和裝配條件來(lái)確定。
這里沖裁模的凹、凸初始雙邊間隙Z的范圍是Z（0.170，0.230）。由《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》表1-4查得。
第七章 具體零件的工藝方案
在機(jī)械制造中，采用各種機(jī)械加工方法將毛坯加工成零件，再將這些零件裝配成機(jī)器。為了使上述制造過程滿足“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本”的要求，首先要指定零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程和機(jī)器的裝配工藝規(guī)程，然后按照所制訂的工藝規(guī)程來(lái)進(jìn)行機(jī)械加工和裝配。由于零件的工藝過程可以是多種多樣的，工藝人員的任務(wù)是從現(xiàn)有生產(chǎn)條件出發(fā)，制訂出一個(gè)切合實(shí)際的最優(yōu)工藝過程，并將其有關(guān)內(nèi)容用文件的形式規(guī)定下來(lái)。規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為機(jī)械加工工藝規(guī)程。
機(jī)械加工工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件。按照工藝規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)，才能保證達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的要求。合理的工藝規(guī)程在編制后應(yīng)要滿足下述要求：
1.零件所需的工序數(shù)量要盡量少，并且要減少或不再采用其他加工方法加工。
2.零件各工序所采用的設(shè)備結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單、壽命要長(zhǎng)。
3.工序中所占用的設(shè)備要少，盡可能采用生產(chǎn)機(jī)械化與自動(dòng)化。
4.生產(chǎn)準(zhǔn)備周期要短，所需材料要少，成本要低廉。
5.零件的生產(chǎn)工藝流程要合理，做到安全生產(chǎn)。
6.制出的零件應(yīng)符合技術(shù)要求，并且尺寸精度要高，表面質(zhì)量要好。
7.盡量采用技術(shù)等級(jí)不高的工人生產(chǎn)，以降低成本。
制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原則是：在一定的生產(chǎn)條件下，以最低的成本，按計(jì)劃規(guī)定的速度，可靠地加工出圖紙要求的零件。在編制工藝規(guī)程時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：
1.技術(shù)上的先進(jìn)性
在編制工藝規(guī)程時(shí)，應(yīng)盡量菜油新工藝、新技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備和新材料，以獲得較高的生產(chǎn)率，但不應(yīng)加大操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而應(yīng)依靠設(shè)備的先進(jìn)性來(lái)保證。
2.經(jīng)濟(jì)上的合理性
在一定的生產(chǎn)條件下，可能有幾種能保證零件技術(shù)要求的加工工藝方案，此時(shí)應(yīng)全面考慮，應(yīng)根據(jù)工序數(shù)量、機(jī)械加工難易程度、通過核算或分析選擇經(jīng)濟(jì)效益最佳的加工方案，以使零件減少工序及降低成本。同時(shí)，加工精度要求不高的零件，盡量不使用高精度的加工設(shè)備。
3.創(chuàng)造必要的良好工作條件
在編制工藝規(guī)程時(shí)，必須保證操作人員有良好而安全的工作條件，并保證所加工的零件的質(zhì)量合格及減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
參考文獻(xiàn)
[ 1 ] 陳炎嗣 郭景儀 《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)》 北京出版社 1991
[ 2 ] 鐘毓斌.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)［Ｍ］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002
[ 3 ] 鄭可煌 《實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》1993
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塑 料 模 具 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書
設(shè)計(jì)題目 塑料殼體模具
機(jī)械工程 系 模具設(shè)計(jì)與制造 專業(yè)
班級(jí) 0505班 學(xué)號(hào) 201050517
設(shè)計(jì)人 葉長(zhǎng)征
指導(dǎo)老師 容知云 職稱 工程師
完成日期 2008 年 1 月 8 日
目 錄
一.塑件成型工藝性分析………………………………………………2
二.分型面位置的確定…………………………………………………2
三.確定型腔數(shù)量和排列方式…………………………………………2
四.模具結(jié)構(gòu)形式的確定………………………………………………3
五.注射機(jī)型號(hào)的選定…………………………………………………3
五.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………5
七.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算………………………………………12
八.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………16
九.脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………19
十.濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………21
塑料殼體模具設(shè)計(jì)
一.塑件成型工藝性分析
該塑料件是一殼體,塑件壁屬厚壁塑件,生產(chǎn)批量大,材料選PS,考慮到主流道應(yīng)盡可能短,一般小于60mm,過長(zhǎng)則會(huì)影響熔體的順利充型,因此采用下例數(shù)據(jù):
材料 A B C D E F G H I J
PS 60 80 25 4 3 45 20 74 12 35
二.分型面位置的確定
根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形式分型面應(yīng)選在I上如下圖:
三.確定型腔數(shù)量和排列方式
1.該塑件精度要求不高,批量大,可以采用一模多腔,考慮到模具的制造費(fèi)用和設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用,定為一模四腔。
2.型腔排列形式的確定如下圖:
四.模具結(jié)構(gòu)形式的確定
從上面的分析中可知本模具采用一模四腔,雙列直排,推件板推出,流道采用平衡式,澆口采用側(cè)澆口,動(dòng)模部分需要一塊型芯,固定板,支撐板.
五.注射機(jī)型號(hào)的選定
1.通過Pro/E建模分析,塑件為m1=26.5g,v1=m1/?, ?=1.05
V1=25.2cm3,流道凝料的質(zhì)量m2=0.6m1
m=1.6nm1=
2.塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需的鎖模力.
流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積A2,A2可用0.35nA1來(lái)進(jìn)行估算,所以
A=nA1+A2=1.35A1 n=1.35×4×A1=25920mm2
式中A1=80×60=4800mm2
查表2-2<塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)>
取P型=25Mpa
Fm=AP型=25920×25=648000N
3.選擇注射機(jī)
根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值可選用
SZ-250/1250
理論注射量/cm3_270__ 鎖模力/ KN 1250__
螺桿直徑/mm _45___ 拉桿內(nèi)間距/mm_415×415
注射壓力/ MPa 160____ 移模行程/mm_360__
注射速率/g/s_110____ 最大模厚/mm________
塑化能力/_18.9 最小模厚/mm150
螺桿轉(zhuǎn)速/10~200_ 定位孔直徑/mm160
噴嘴半徑/mm15 鎖模方式/雙曲肘
4.注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
n≤(KMt/3600-m2)/m1=[(0.8×10.5×30/3600)-m2]/m2
=(0.8*18.9*3600*30/3600-0.6*4*26.5)/26.5
=14.7≥4
型腔數(shù)校核合格.
式中,K—注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)一般取0.8
m--注射機(jī)的額定塑化量(10.5g/s)
t—成型周期取30s
1)注射壓力的校核
Pe≥k′P0=1.3×150=195Mpa
K′--注射壓力的安全系數(shù),一般取K′=1.25-1.4
P0---取130Mpa,中等壁厚件
2)鎖模力校核
F≥KAP型=1.2×648=777.6KN.而F=1250 KN
K0—鎖模力安全系數(shù),一般取K0=1.1--1.2
其他安裝尺寸的校核要待模架的選定,結(jié)構(gòu)尺寸確定后才可進(jìn)行.
六. 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1. 主流道設(shè)計(jì)
1)主流道尺寸設(shè)計(jì)
根據(jù)所選注射機(jī),則主流道小端尺寸為
d=注射機(jī)噴嘴尺寸+(0.5—1)
=3.5+0.5=4
2) 主流道球面半徑為
SR=噴嘴球面半徑+(1—2)=15+(1—2)=16mm
3) 球面配合高度 h=3mm—5mm,取h=3mm
4) 主流道長(zhǎng)度,盡量小于60,由標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu),取L=25+20=45mm
5) 主流道大端直徑 D=d+2Ltanа=6.54mm(半錐角а為1°--
2°,取а= 2°)取D=6.5mm.
6) 澆口套總長(zhǎng) L0=25+20+h+2=50
2. 主流道襯套的形式
主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸屬易損件,對(duì)材料要求嚴(yán)格,因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套,以便常用碳素工具鋼如T8A,T10A等,熱處理硬度為50HRC-55HRC.如圖示
由于該模具主流道較長(zhǎng),定位圈和襯套設(shè)計(jì)成分體式較宜,其定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如下圖
3.主流道襯套的固定
主流道襯套的固定形式如圖
4.冷料穴的設(shè)計(jì)
1)主流道冷料穴的設(shè)計(jì)
開模時(shí)應(yīng)將主流道中的凝料拉出,所以冷料穴直徑稍大于主流道大端直徑.采用Z形頭冷料穴,很容易將主流道凝料拉離定模,如圖所示
1；定模座板 2；冷料穴 3；動(dòng)模板 4；推桿
主流道凝料體積
Q主= πh/12(D2+Dd+d2)=40π/12(6.52+6.5×3.5+3.52)
=809mm2=0.8cm3
主流道剪切速率校核
由經(jīng)驗(yàn)公式 v=3.3qv/πR
qv=q主+q分+q塑件=0.8+4×25.28+0.58=102.5cm2
Rn=[（3.5+6.5）/2]/2=0.25cm
主流道剪切速率偏小主要是注射量小，噴嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致。
5． 分流道設(shè)計(jì)
①．分流道布置形式
分流道布置有多種形式，但是需要循兩方面原則：一方面排列緊湊，縮小模具版面尺寸；另一方面流程盡量短，鎖模力力求平衡。應(yīng)采用平衡式分流道。
如圖：
②．分流道長(zhǎng)度
第一級(jí)分流道 L1=50mm
第二級(jí)分流道 L2=15mm
③．分流道的形式.截面尺寸以及凝料體積
為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上。工程設(shè)計(jì)中常用梯形截面，加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失.流動(dòng)阻力均不大，一般采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式可確定其截面尺寸，即
B=0.2654
式中，B---梯形大底邊的寬度
m---塑件的質(zhì)量（g），為26.5g
根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4-9，取B=4
H=2/3B=2.67mm 取H=3mm
從理論上L2,L3分流道可以L1截面小1/10,但為了刀具的統(tǒng)一和加工方便,在分型面上的分流道采用一樣的截面.
④．分流道的表面粗糙度
由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.63μm--1.6μm，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動(dòng)阻力，避免熔體表面滑移，使中心層具有較高的
剪切速率。此處Ra=0.8μm。
⑤．凝料體積
分流道長(zhǎng)度 L=（50+8×2+1×2）×2=136mm
分流道截面積 A=[（3+4）/2]×3=10.5mm2
凝料體積 q分=136×10.5=1428mm3=1.428cm3
⑥．分流道剪切速率校核
采用經(jīng)驗(yàn)公式 r =3.3q/πR 3=3.3×101.12/(3.14×0.253)=6801
式中 q=ν1/t=4×25.28=101.12
6．澆口的設(shè)計(jì)
澆口截面積通常為分流道截面積的0.07倍—0.09倍，澆口截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長(zhǎng)度為0.5mm—2mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值，然后在試模時(shí)逐漸修正。
1． 澆口類型及位置確定
該模具是中小型塑件的多型腔模具，設(shè)置側(cè)澆口比較合適。側(cè)澆口開設(shè)在垂直分型面上，從型腔（塑件）外側(cè)面進(jìn)料，側(cè)澆口是典型的矩形截面澆口，能很方便的調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和澆口封閉時(shí)間，因而又被稱為標(biāo)準(zhǔn)澆口。這類澆口加工容易，修正方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進(jìn)料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具。
2． 澆口結(jié)構(gòu)尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式
側(cè)澆口深度和寬度經(jīng)驗(yàn)計(jì)算：
經(jīng)驗(yàn)公式為 h=nt=1mm w=2.3
式中，h—-側(cè)澆口深度（mm）；
W---澆口寬度（mm）；
A---塑件外表面積；
t---塑件厚度（約為3mm ）
n---塑料系數(shù)，查表得 n=0.6
7． 澆注系統(tǒng)的平衡
對(duì)于該模具，從主流道到各個(gè)型腔的分流道的長(zhǎng)度相等，形狀及截面尺寸對(duì)應(yīng)相同，各個(gè)澆口也相同，澆注是平衡的。
8． 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算
⑴． 主流道與主流道冷料井凝料體積
V主=v錐×v冷=πh/12（D2+Dd+d2）+π/4（D2h′）=15919.8mm3
9． 普通澆注系統(tǒng)截面尺的計(jì)算與校核
⑴．確定適當(dāng)?shù)募羟兴俾蕆
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)澆注系統(tǒng)各段的r取以下值，所成型塑件質(zhì)量較好。
①． 主流道
rs=5×102s-1—5×103s-1
②． 分流道
?R=5×102s-1
③． 點(diǎn)澆口
rG=105s-1
④． 其他澆口
rG=5×103s-1—5×104s-1
⑵． 確定體積流率q
1）. 主流道體積流率qs
因塑件小，即使是一模四腔的模具結(jié)構(gòu)，所需注射塑料熔體的體積也還是比較小的，而主流道尺寸并不小，因此主流道體積流率并不大，取rs=1×103s-1代入得
qs=π/4R3?=π/4×103×0.33=21.9cm3/s
2）. 澆口體積流率qG
側(cè)（矩形）澆口用適當(dāng)?shù)募羟兴俾蕆G=1×104s-1代入得
qG=Wh2?/6=2.3×0.12×104/6=38cm3/s
⑶. 注射時(shí)間（充模時(shí)間）的計(jì)算
1）.模具充模時(shí)間
ts=vs/qs=25.28/21.9=1.15s
式中 qs-----主流道體積流率；
ts----注射時(shí)間，s；
Vs----模具成型時(shí)所需塑料熔體的體積，cm3
2）. 單個(gè)型腔充模時(shí)間
tG=VG/qG=25.25/38=0.66s
3）. 注射時(shí)間
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式[5]求得注射時(shí)間
t=ts/3+2tG/3=0.82s
4． 校核各處剪切速率
1）.澆口剪切速率
rG=6V3/Wh2=6×25.25/2.3×0.12=6.59×103s-1
2）.分流道剪切速率
由經(jīng)驗(yàn)公式 ?=3.3q/πR3=3.3×101.12/3.14×0.253
=6.8×103s-1
七.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算
塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底版厚度過小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞，也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。
1.模部分的型芯
為了便于加工設(shè)置一個(gè)定模型芯，它的配合可以采用過盈配合。
2.成型零件鋼材的選用
零件是大批量生產(chǎn)，成型零件所選用鋼材耐磨性和抗疲勞性能應(yīng)該良好，機(jī)械加工性能和拋光性能也應(yīng)該良好，因此構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用SMI
3.成型零件工作尺寸的計(jì)算
塑件尺寸公差按SJ1372—78標(biāo)準(zhǔn)中的6級(jí)精度選取
1）.型腔徑向尺寸
Lm1=[(1+s)Ls1-x△]+δ20=[(1+s)80-0.58×0.70]+0.120
=80.28+0.120
Lm2=[(1+s)Ls2- x△]+δ20=[1.0035×60-0.58×0.7]+0.120
=59.79+0.120
式中， S——塑件平均收縮率S=（0.006+0.008）=0.0035
X——修正系數(shù)（取0.58）
Δ—— 塑件公差值（查塑件公差表取0.70）
δ2——制造公差，（取Δ/5） 參考《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P49
型腔深度尺寸
Hm=[（1+s）h-xΔ]0+δ=24.7+0.120
式中，h——塑件厚度最大尺寸（取25）
x——修正系數(shù)（取0.56）
Δ ——塑件公差值（取0.40）參考《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P47
型芯高度尺寸
hm=[（1+s）H+xΔ]0-δ2=3.130-0.04
式中，h——塑件厚度最小尺寸（取3）
X——修正系數(shù)（取0.58）
Δ—— 塑件公差值（查塑件公差表取0.20）
模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用
模架尺寸確定后，對(duì)模具有關(guān)零件要進(jìn)行必要的強(qiáng)度或剛度的計(jì)算，以校核所選模架是否適當(dāng)，尤其對(duì)大型模具。
由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用模架尺寸為250mm×315mm的標(biāo)準(zhǔn)模架，可符合要求。
模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘，模具外表盡量不要有突出部分，模具外表面應(yīng)光潔，加涂防銹油。兩模板之間應(yīng)用分模間隙，即在裝配，調(diào)試，維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。
1． 定模座板（315mm×315mm，厚25mm）材料為45鋼.
通過4個(gè)M10的內(nèi)角圓柱螺釘與定模板連接定位圈通過4個(gè)M6的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接，定模座板與澆口套為H8/f8配合。
2.定模板（凸模固定板）（250mm×315mm，厚20mm）固定板應(yīng)有一定的厚度，并有足夠的強(qiáng)度，一般用45鋼或Q235A制成，最好用調(diào)質(zhì)230HB—270HB。
其上的導(dǎo)套孔與導(dǎo)套一端采用H7/k6配合，另一端采用H7/e7，定模板與澆口套采用H8/m6配合，定模板與圓筒型芯為H7/m6配合。
3.支撐板（180 mm×250mm）
支撐板應(yīng)具備較高的平行度和硬度。
4.墊塊（40mm×315mm，厚50mm）
1．）主要作用
在動(dòng)模座板與支撐板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。
2.）結(jié)構(gòu)形式
可以是平行墊塊或拐角墊塊，該模具采用平行墊塊。
3.）墊塊材料
墊塊材料為Q235A，也可用HT200，球墨鑄鐵等，該模具墊塊采用Q235A制造。
4.）墊塊的高度h校核.
H=h1+h2+h3+s+δ=0+16+12.5+18+3.5=50mm
式中，h1————推板厚度，為16mm
h2————推桿固定板厚度，為12.5mm
h3————推出行程， 為18mm
δ———推出行程富余量，一般為2mm—6mm，取3.5mm
5.）動(dòng)模座板（315mm×315mm，厚25mm）
材料為45鋼，注射機(jī)頂桿孔為￠ mm，其上的推板導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱采用H7/m6配合。
6.）推板（118mm×315mm，厚16mm）
材料為45鋼，其上的推板導(dǎo)套孔和推導(dǎo)套采用H7/k6配合，用4個(gè)， M6的內(nèi)六角圓柱螺釘與推桿固定板固定。
7.）推桿固定板（118mm×315mm。厚12.5mm）
材料為45鋼，其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用H7/f6配合。
八.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)
1. ）導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部分。
2. ）該模具采用4根導(dǎo)柱，其分布為等直徑導(dǎo)柱不對(duì)稱裝置
3. ）該模具導(dǎo)柱安裝在支撐板和模套上，導(dǎo)套安裝在定模固定板上。
4. ）為了保證分型面很好的接觸，采用在導(dǎo)套的孔口倒角。
5. ）在合模時(shí)，應(yīng)保證到向零件首先接觸。
6. ）動(dòng)定模板采用合并加工時(shí)，可確保同軸度要求。
2.到導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
該模具采用帶頭導(dǎo)柱,不加油槽,如下圖示
導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須比凸模端面高度高出,6mm—8mm.
1.) 為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔,導(dǎo)柱的端部常做成錐形或球形的先導(dǎo)部分.
2.) 導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來(lái)確定,應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度,該導(dǎo)柱直徑由標(biāo)準(zhǔn)模架可知為φmm.
3.) 導(dǎo)柱的安裝形式,導(dǎo)柱固定部分與模架按H7/f6配合,導(dǎo)柱的滑動(dòng)部分按H7/f7或H8f7的間隙配合.
4.) 導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為Ra=0.4mm
5.) 導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬耐磨的表面,堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯.多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A.T10A,經(jīng)淬火處理,硬度為50HRC以上或45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)表面淬火,低溫回火,硬度為50HRC以上.
3.導(dǎo)套設(shè)計(jì)
導(dǎo)套與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合,用一確定運(yùn)動(dòng)定模的相對(duì)位置,保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)柱相配合,用以確定運(yùn)動(dòng)定模的相對(duì)位置,保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套形零件.導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種:直導(dǎo)套(GB/T41692.2---1984(帶頭導(dǎo)套(GB/T4169.3—1984).
1.) 結(jié)構(gòu)形式,采用帶頭導(dǎo)套(Ⅰ型)如圖所示
2.) 導(dǎo)套的端面應(yīng)倒角,導(dǎo)柱孔最好做成面孔,利于排出孔內(nèi)剩余空氣.
3.) 導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合,表面粗糙度為0.4mm.導(dǎo)套外徑與模板一端采用H7/k6配合;另一端采用 H7/e7配合 入模板.
4.) 導(dǎo)套材料可用,淬火鋼或青銅合金等耐磨材料制造該模具中采用T8A.
4.推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套設(shè)計(jì)
推板導(dǎo)柱除了起導(dǎo)向作用外,還支撐著支撐板,從而改善了支撐板的受力情況,大大提高了支撐板的剛性,該模具設(shè)置了4套推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套,它們之間采用H8/f7配合其形狀與尺寸配合如圖所示
九.脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射成型每一循環(huán)中,塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤地從模具的凹模中型芯上脫出,完成脫出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)也常推出機(jī)構(gòu)
1. 塑件推出的基本方式
1.) 推桿推出
推桿推出是一種基本的,也是一種常用的塑件推出方式常用的推桿形式有圓形,矩形,階梯形.
2.) 推件板推出
對(duì)于輪廓封閉且周長(zhǎng)較長(zhǎng)的塑件,采用推件推出結(jié)構(gòu).推件板推出部分的形狀根據(jù)塑件形狀而定.
3.) 氣壓推出
對(duì)于大型深型塑件,經(jīng)常采用或 ＆助氣壓推出方式本模具,考慮到塑件輪廓封閉且周長(zhǎng)較長(zhǎng)故采用推板推出.
脫模力的計(jì)算
脫模力是指將塑件從型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力它是設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)上午重要依據(jù)之一.
F阻=f(F正-F脫.sinα)=f.F正-f.F脫sinα
式中, F阻————摩擦阻力（N）
f————摩擦系數(shù),一般取f=0.15—1.0 (取f=0.3)
F正———塑件收縮對(duì)型芯產(chǎn)生的正壓力即包緊力（N）
F脫————脫模
α——脫模斜率，一般為1°——2°（取α=1°）
根據(jù)受力圖可列平衡方程式
F脫+ F正sinα= F阻. cosα
由于α，一般很小，式中（f.F脫sinα項(xiàng)之值可以忽悠。
F脫= f.F正cosα- F正sinα=F正(f. cosα-sinα)PA
F正= PA
式中,P——塑件對(duì)型芯產(chǎn)生的單位正壓力（包緊力），一般為P=8——12MPa薄件取小值，厚件取大值，（P=10MPa）
A——塑件包緊型芯側(cè)面積（mm）
A F脫=22X74=1628mm2
F正= AP=1628 X10=16280N
F脫= F正(f. cosα-sinα)=16280 X0.2=3256N
由于塑件有孔不需要計(jì)算,真空吸引阻力
F總脫=n(F脫+F阻)=4 X3256=13024N
推桿的尺寸計(jì)算,圓形推桿的直徑可由歐拉公式簡(jiǎn)化得,d=k(*****
式中, d——推桿直徑（mm）
L——推桿長(zhǎng)度（mm）
F脫——塑件的脫模力（N）
E——推桿材料的彈性模量（MPa）
n——推桿數(shù)量
k——安全系數(shù)，取k=1.5
推桿直徑確定后，還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核
d
=5.49
十.濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1. 加熱系統(tǒng)
由于該套模具的模溫要求在80°以下，又是中小型模具，所以無(wú)需設(shè)置加熱裝置。
2. 冷卻系統(tǒng)
一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200℃左右，塑件固化后，從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60℃以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并迅速脫模。
因?yàn)镻S黏度低流動(dòng)性好，因?yàn)槌尚凸に囈竽囟疾惶?，所以常用溫水?duì)模具進(jìn)行冷卻。
PS的成型溫度和模具溫度分別260℃—280℃，32℃—65℃用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。
1.）冷卻介質(zhì)
冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水較多，因?yàn)樗臒崛萘看?，傳熱系?shù)大，成本低，用水冷卻即在模具型腔周圍或內(nèi)部開設(shè)冷卻水道
2.）冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)略計(jì)算
如果忽略模具因空氣對(duì)流，熱輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻，可對(duì)模具冷卻系統(tǒng)進(jìn)行初步和簡(jiǎn)略計(jì)算。
1.）求塑件在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q查《塑料制品成型與模具設(shè)計(jì)》表4——25
PS單位質(zhì)量放出的熱量Q=2.8 X102KJ/kg——3.5 X102 KJ/kg
取， Q1=3.5 X102KJ/kg 故
Q= Q1 X W0.215 X 3.5 X102 X60=4275KJ/h
式中，W—單位時(shí)間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（KJ/h）該模具每分鐘注射2次
所以，W=2 X102.5 X1.05=0.215kg/min
2.）求冷卻水的體積流量]
qv=WQ1/PC1(Q1-Q2)=215.25×3.5×102/[4.187×103×(25-20)]
=3.59×10-3m3/min
式中 ，e——冷卻水的密度，為1 X103kg/m3
c1——冷卻水的比熱容，為4.187kj/kg.℃
Q1——冷卻水出口溫度，取25℃
Q2——冷卻水入口溫度，取20℃
3.）求冷卻管道直徑
查《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》表4-27，取f=6.84（水溫為25℃）
取d=8mm
求冷卻管道總傳熱面積A
由公式得，A=60WQ1/h△Q1=60×0.215×3.5×102 /h×[65-(25+20)/2]=22.4×10-3 m2
式中，△Q——模具溫度與冷卻水溫之間的平均溫度差（℃）
模具溫度取65℃
4.）計(jì)算凹模上座設(shè)冷卻管總長(zhǎng)度（mm）由于傳熱面積A=πdL
所以。L=A/πd=22.4×10-3 (3.14×8×10-6)=0.887m
5.）求凹模所需冷卻水管根數(shù)
n=L/B （ B為模具的寬度）
=0.887/0.315=2.8≈3孔
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