论文部分内容阅读
摘要：模具在工业生产中占有重要地位，而塑料模具的应用更为广泛。泵体注射模设计是塑料模设计中一个典型实例。
关键词：泵体注射模 结构 模具设计 试模
3WWB-10背负式喷雾泵是我厂研制开发的新产品，泵体是其中一个关键零件。它有强度、抗疲劳、耐腐蚀要求。下图就是3WWB-10-2泵体零件图，选材用玻璃纤维增强尼龙66，一次注射成型。现将其主要设计过程介绍如下：
一、模具结构的确定：
由于该零件总体内凹，所以有两种结构方案。
（1）两板式结构
这种结构简单紧凑整体强度好，但缺陷较多：型腔加工困难，由于零件分别在动、定模板上，不能组合加工，难以保证零件尺寸及形状要求。该结构只能用侧浇口，易造成排气不畅，成型不良。且型芯安装不易解决，故不采用。
（2）滑块结构
该结构可以解决上述缺陷：滑块可以组合加工从而保证零件的尺寸及形状要求，采用中心浇口气体可通过滑块间隙排出，成型良好。该结构的缺陷是整体性差，所以必须解决滑块的锁紧，减小飞边毛刺。通过比较，选用滑块结构。
二、泵体注射模具设计
零件重量约为120克，根据我厂现状选用SZ-250A注射机。根据零件特点和技术要求，我采用一模一腔，脱模斜度为0.5度。由于是滑块结构，除了动、定模接触面外还有滑块结合处也是分型面。
1.型腔尺寸计算：型腔的尺寸是指凹模和凸模直接构成零件的尺寸，它包括凹模的径向尺寸和深度尺寸、凸模的径向尺寸和高度尺寸、位置尺寸及螺纹尺寸等，直接影响零件的精度。
型腔的尺寸受型腔的制造公差、零件收缩率、分型面上合模间隙的影响。型腔的制造精度高，则零件的精度也高。型腔的制造公差约为零件公差的1/3--1/4，表面粗糙度为Ra0.8—0.4μm。零件收缩率与多种因素有关，受零件品种及形状、模具结构、成型压力、成型温度、模具温度、成型时间和冷却时间的影响，通常按平均收缩率计算，查得玻璃纤维增强尼龙66的收缩率为0.4﹪-1﹪，根据经验我选用0.8﹪。
型腔尺寸计算公式为：
凹模径向尺寸 L=〔L塑﹙1+k﹚-3/4⊿〕+δz
凹模深度尺寸 L=〔L塑﹙1+k﹚-2/3⊿〕+δz
凸模径向尺寸 L=〔L塑﹙1+k﹚+3/4⊿〕-δz
凸模高度尺寸 L=〔L塑﹙1+k﹚+2/3⊿〕-δz
中心距尺寸L=L塑﹙1+k﹚±δz/2
尺寸按照公式计算这里不再叙述。
2.浇注系统：浇注系统是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后，到进入模具的型腔以前所流经的一段路程的总称。我以主浇道作为直接浇口，塑料熔体通过浇口直接注射到模具型腔内，压力损失小，节约塑料，模具结构简单。浇口套带定位圈在注射机喷嘴上定位，分流锥在型芯上带出，可起到分流增压的作用，使料流在进入模具型腔时注射压力增大，保证成型良好。浇口套选用T8A制造，热处理硬度为HRC52-HRC56。
3.合模导向机构：该机构用于动、定模闭合时的定位和导向。我采用导柱导向，导柱起定位、导向、承受侧压的作用。选用T8A制造，热处理硬度为HRC52-HRC56。导柱与定模板采用H7/k6配合，与动模板采用H7/f7配合。
4.脱模机构：塑料在成型时，由于有尺寸上的收缩，所以对模具的凸出部位有包紧力。脱模机构就是要克服包紧力使零件从模具中脱出。脱模力包括零件从模具上脱出时的摩擦阻力，大气压力和零件的粘附力。脱模机构所产生的脱模力应尽量靠近型芯，推出作用面应尽量大以免零件受力集中而破裂。该机构应作用在零件能承受最大力的部位，避免作用在零件的薄弱环节。脱模机构要准确、可靠、灵活、无卡死现象，并要有足够的刚度和强度，足以克服脱模阻力。而且在设置时应放在零件内部或对外观影响不大的部位，以保证零件美观我采用圆形推杆一次脱模机构，开模后一次动作把零件推出。我选用T8A制造，端部热处理硬度为HRC52-HRC56。
初始脱模力的计算：Q=2π×r×E×S×L×f/[(1+m+k)(1+f)]
推杆位置：推杆应设在靠近型芯部位，有槽、孔的部位，加强筋部位，壁厚处及结构复杂处。我采用沿圆周分两圈均布，以保证推出平稳可靠。
推杆直径计算：由公式d=(64×Φ2×l2×Q/n×π3×E)1/4计算，计算后取整。
5.斜导柱抽芯机构：斜导柱抽芯机构是最常用的一种机动抽芯机构。该机构由与开模方向呈一定角度的斜导柱和滑块所组成 ，并有保证抽芯动作稳妥可靠的滑块定位和锁紧装置。由于两个成型滑块用于形成型腔，没有被零件所包紧，所以不需计算斜导柱强度，只要保证其长度足够使滑块在脱模时不与零件干涉即可。需要计算的是侧型芯斜导柱。根据公式F=p×A×cosα×(f-tgα)/（1+f×sinα1×cosα1）和d=(F弯×L/0.1×σ弯×cosα)1/3算出，直径取整。
斜导柱选用T8A，淬火硬度HRC50--HRC55；滑块选用T8A，淬火硬度HRC45—HRC50。滑块定位采用弹簧钢球定位。导轨在动模板上直接铣成，整体强度好。斜导柱与定模板为过渡配合H7/m6,与滑块为间隙配合H11/h11或留0.5-1mm的间隙。滑块与导轨间采用H8/g7配合。
在塑料注射过程中，滑块在抽芯方向会受到较大的推力作用，使斜导柱产生弯曲变形。因此必须设计锁紧楔，以便锁紧滑块不致产生位移。我将锁紧楔整体镶入模板，刚性好修配方便。选用45钢，热处理硬度HRC40-HRC45。
这样模具结构零件设计完成，其余结构按照国家有关机械标准进行设计。设计完还需要工艺参数校核，本模具通过校核最大注射量、锁模力、模具厚度、开模行程等都在允许范围内。
三、模具制造与试模：
在模具制造过程中比较突出的问题是动模板铣出导轨后变形过大，经修配后方可使用，在设计时应将动模板加厚使导轨深度小于模板厚度的1/3，这样就不会变形了。试模过程比较顺利，前三模未充满型腔，调节注射量后第
四模成活。首批50件，第二批200件均已投入使用。目前该模具已交付，进行批量生产。
四、 设计总结：
通过这套三滑块模具的设计，提高了模具设计的理论知识，对模具加工过程也有进一步了解，为今后的工作提供了一定的经验。
参考文献：
屈华昌、伍建国主编。塑料模设计。北京。机械工业出版社
《塑料模设计手册》编写组。塑料模设计手册。北京。机械工业出版社
〔美〕杰克·埃弗里著。信春玲 杨小平译。王培华校译 塑料成型方案-设计和制品工程师指南 北京。化学工业出版社 材料科学与工程出版中心
王文广 田宝善 田雁晨主编。塑料注射模具设计技巧与实例 北京。化学工业出版社 材料科学与工程出版中心
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
关键词：泵体注射模 结构 模具设计 试模
3WWB-10背负式喷雾泵是我厂研制开发的新产品，泵体是其中一个关键零件。它有强度、抗疲劳、耐腐蚀要求。下图就是3WWB-10-2泵体零件图，选材用玻璃纤维增强尼龙66，一次注射成型。现将其主要设计过程介绍如下：
一、模具结构的确定：
由于该零件总体内凹，所以有两种结构方案。
（1）两板式结构
这种结构简单紧凑整体强度好，但缺陷较多：型腔加工困难，由于零件分别在动、定模板上，不能组合加工，难以保证零件尺寸及形状要求。该结构只能用侧浇口，易造成排气不畅，成型不良。且型芯安装不易解决，故不采用。
（2）滑块结构
该结构可以解决上述缺陷：滑块可以组合加工从而保证零件的尺寸及形状要求，采用中心浇口气体可通过滑块间隙排出，成型良好。该结构的缺陷是整体性差，所以必须解决滑块的锁紧，减小飞边毛刺。通过比较，选用滑块结构。
二、泵体注射模具设计
零件重量约为120克，根据我厂现状选用SZ-250A注射机。根据零件特点和技术要求，我采用一模一腔，脱模斜度为0.5度。由于是滑块结构，除了动、定模接触面外还有滑块结合处也是分型面。
1.型腔尺寸计算：型腔的尺寸是指凹模和凸模直接构成零件的尺寸，它包括凹模的径向尺寸和深度尺寸、凸模的径向尺寸和高度尺寸、位置尺寸及螺纹尺寸等，直接影响零件的精度。
型腔的尺寸受型腔的制造公差、零件收缩率、分型面上合模间隙的影响。型腔的制造精度高，则零件的精度也高。型腔的制造公差约为零件公差的1/3--1/4，表面粗糙度为Ra0.8—0.4μm。零件收缩率与多种因素有关，受零件品种及形状、模具结构、成型压力、成型温度、模具温度、成型时间和冷却时间的影响，通常按平均收缩率计算，查得玻璃纤维增强尼龙66的收缩率为0.4﹪-1﹪，根据经验我选用0.8﹪。
型腔尺寸计算公式为：
凹模径向尺寸 L=〔L塑﹙1+k﹚-3/4⊿〕+δz
凹模深度尺寸 L=〔L塑﹙1+k﹚-2/3⊿〕+δz
凸模径向尺寸 L=〔L塑﹙1+k﹚+3/4⊿〕-δz
凸模高度尺寸 L=〔L塑﹙1+k﹚+2/3⊿〕-δz
中心距尺寸L=L塑﹙1+k﹚±δz/2
尺寸按照公式计算这里不再叙述。
2.浇注系统：浇注系统是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后，到进入模具的型腔以前所流经的一段路程的总称。我以主浇道作为直接浇口，塑料熔体通过浇口直接注射到模具型腔内，压力损失小，节约塑料，模具结构简单。浇口套带定位圈在注射机喷嘴上定位，分流锥在型芯上带出，可起到分流增压的作用，使料流在进入模具型腔时注射压力增大，保证成型良好。浇口套选用T8A制造，热处理硬度为HRC52-HRC56。
3.合模导向机构：该机构用于动、定模闭合时的定位和导向。我采用导柱导向，导柱起定位、导向、承受侧压的作用。选用T8A制造，热处理硬度为HRC52-HRC56。导柱与定模板采用H7/k6配合，与动模板采用H7/f7配合。
4.脱模机构：塑料在成型时，由于有尺寸上的收缩，所以对模具的凸出部位有包紧力。脱模机构就是要克服包紧力使零件从模具中脱出。脱模力包括零件从模具上脱出时的摩擦阻力，大气压力和零件的粘附力。脱模机构所产生的脱模力应尽量靠近型芯，推出作用面应尽量大以免零件受力集中而破裂。该机构应作用在零件能承受最大力的部位，避免作用在零件的薄弱环节。脱模机构要准确、可靠、灵活、无卡死现象，并要有足够的刚度和强度，足以克服脱模阻力。而且在设置时应放在零件内部或对外观影响不大的部位，以保证零件美观我采用圆形推杆一次脱模机构，开模后一次动作把零件推出。我选用T8A制造，端部热处理硬度为HRC52-HRC56。
初始脱模力的计算：Q=2π×r×E×S×L×f/[(1+m+k)(1+f)]
推杆位置：推杆应设在靠近型芯部位，有槽、孔的部位，加强筋部位，壁厚处及结构复杂处。我采用沿圆周分两圈均布，以保证推出平稳可靠。
推杆直径计算：由公式d=(64×Φ2×l2×Q/n×π3×E)1/4计算，计算后取整。
5.斜导柱抽芯机构：斜导柱抽芯机构是最常用的一种机动抽芯机构。该机构由与开模方向呈一定角度的斜导柱和滑块所组成 ，并有保证抽芯动作稳妥可靠的滑块定位和锁紧装置。由于两个成型滑块用于形成型腔，没有被零件所包紧，所以不需计算斜导柱强度，只要保证其长度足够使滑块在脱模时不与零件干涉即可。需要计算的是侧型芯斜导柱。根据公式F=p×A×cosα×(f-tgα)/（1+f×sinα1×cosα1）和d=(F弯×L/0.1×σ弯×cosα)1/3算出，直径取整。
斜导柱选用T8A，淬火硬度HRC50--HRC55；滑块选用T8A，淬火硬度HRC45—HRC50。滑块定位采用弹簧钢球定位。导轨在动模板上直接铣成，整体强度好。斜导柱与定模板为过渡配合H7/m6,与滑块为间隙配合H11/h11或留0.5-1mm的间隙。滑块与导轨间采用H8/g7配合。
在塑料注射过程中，滑块在抽芯方向会受到较大的推力作用，使斜导柱产生弯曲变形。因此必须设计锁紧楔，以便锁紧滑块不致产生位移。我将锁紧楔整体镶入模板，刚性好修配方便。选用45钢，热处理硬度HRC40-HRC45。
这样模具结构零件设计完成，其余结构按照国家有关机械标准进行设计。设计完还需要工艺参数校核，本模具通过校核最大注射量、锁模力、模具厚度、开模行程等都在允许范围内。
三、模具制造与试模：
在模具制造过程中比较突出的问题是动模板铣出导轨后变形过大，经修配后方可使用，在设计时应将动模板加厚使导轨深度小于模板厚度的1/3，这样就不会变形了。试模过程比较顺利，前三模未充满型腔，调节注射量后第
四模成活。首批50件，第二批200件均已投入使用。目前该模具已交付，进行批量生产。
四、 设计总结：
通过这套三滑块模具的设计，提高了模具设计的理论知识，对模具加工过程也有进一步了解，为今后的工作提供了一定的经验。
参考文献：
屈华昌、伍建国主编。塑料模设计。北京。机械工业出版社
《塑料模设计手册》编写组。塑料模设计手册。北京。机械工业出版社
〔美〕杰克·埃弗里著。信春玲 杨小平译。王培华校译 塑料成型方案-设计和制品工程师指南 北京。化学工业出版社 材料科学与工程出版中心
王文广 田宝善 田雁晨主编。塑料注射模具设计技巧与实例 北京。化学工业出版社 材料科学与工程出版中心
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”