毕业设计(论文)-直角弯头注塑模具设计[管理资料]

直角弯头注塑模具设计

摘 要

本次毕业设计的课题为HPVC直角弯头注塑模具设计，主要在对塑件进行成型分析的基础上从原材料分析、成型特性、分型面的选择、浇注系统的设计、冷却系统的设计、型芯和型腔的结构设计、推出复位结构设计、侧向抽芯机构的设计和导向机构的设计等多方面详细阐述了HPVC直角弯头注塑模具的设计过程。同时通过合理地选择注塑机并对注塑压力、最大注塑量、锁模力、开模行程等相关方面进行校核，进一步保证设计的合理型，并设计温度调节系统和阐述模具装配等方面。本课题最大的特点是模具的型芯由左右侧滑块组成，因此为了不使模具在复位过程中侧滑块不与顶杆发生干涉，选择将弹簧安装在复位杆上的复位机构。总之本次设计的模具结构合理，加工方便，工艺性好，能较好地运用于实际生产。

关键词：HPVC直角弯头注塑模具，侧向抽芯，注塑模具，模具设计

Right Elbow Injection Mold

Abstract

The issue of graduation is 90 degrees outlet pine injection molding process and molding process and mold design, mainly in the analysis of plastic parts for injection molding based on the analysis from raw materials, forming characteristics, the choice of sub-surface gating system design ,side core pulling design,design-oriented organizations mold described in detail various outlet pipe 90 degrees injections molding machine and injection pressure , while rational choice through the injection molding machine and injection pressure , clamping force knocking out devices and other related aspects of verification , to further ensure the design is reasonable, in short ,this design of the mold structure is reasonable, easy to process, technology is good, can be well applied to actual production .

KEYWORDS: HPVC right angle and bend , side core pulling , injection mold , mold design

目 录

前 言 ........................................................................................................... 1 第1章 塑件的工艺分析 ............................................................................. 4

塑件成型工艺分析 .............................................................................. 4 直角弯头原料（HPVC）的成型特性与工艺参数 ........................... 4

HPVC塑料主要的性能指标 ....................................................... 5 HPVC的成型工艺参数 ............................................................... 5 选择注射机 .......................................................................................... 6 注射机的校核 ...................................................................................... 6 第2章 塑件的工艺尺寸计算 ..................................................................... 8

型腔的径向尺寸 .................................................................................. 8 型腔的深度尺寸 .................................................................................. 8 型芯的计算 .......................................................................................... 8

型芯径向尺寸的计算 ................................................................... 8 型芯高度尺寸的计算 ................................................................... 9

第3章 塑件在模具的位置和浇注系统的设计 ....................................... 10

确定型腔的数量 ................................................................................ 10 分型面的选择 .................................................................................... 11 浇注系统的设计 ................................................................................ 11

主流道设计 ................................................................................. 12 分流道设计 ................................................................................. 13 浇口的设计 ................................................................................. 14 冷料穴的设计 ............................................................................. 17 排气系统的设计 ......................................................................... 18

第4章 结构零部件的设计 ....................................................................... 19

模架的确定 ........................................................................................ 19 各模板的尺寸 .................................................................................... 19 合模导向机构 .................................................................................... 21 推出机构的设计 ................................................................................ 22 侧向分型与分型机构的设计 ............................................................ 24

第5章 温度调节系统的设计 ................................................................... 28

模具冷却系统的设计 ........................................................................ 29 冷却回路的尺寸确定 ........................................................................ 29 模具加热系统的设计 ........................................................................ 30 第6 模具的装配 ........................................................................................ 31

模具的装配顺序 ................................................................................ 31 开模过程分析 .................................................................................... 33 结 论 ......................................................................................................... 34 谢 辞 ........................................................................................................... 35 参考文献 ..................................................................................................... 36 外文资料翻译 ............................................................................................. 37

前 言

为具体的检验在大学里学习专业的效果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即此次设计的课题为直角弯头的注塑模具。大学三年的课程学习和课程、生产实习，熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。

在这个不断设计、学习、再设计的反复操作过程中，潜移默化地学习到了一种科学的设计思路和方法，这对以后的工作态度和方法将产生积极的影响。特别是在利用现代化的设计上，有了很多的自己的设计思想。

在设计的过程中，遇到了很多的问题，尤其是在流道的设计、成型零件的计算等方面，费了很多周折，也走了很多弯路。而在装配图的绘制中，又遇到了前面设计上的很多结构错误，对细节的反复修改较多。经过很长时间的思考和查阅资料，才成功地完成了本套模具的设计过程。

通过近二个月的毕业设计对模具有了更深入的学习。它既能加强对塑料模具成型原理的理解，同时又锻炼了对塑料成型模具的设计和制造能力。

本次设计以注射直角弯头为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外，同时引用了CAD、Pro/E等技术，使用Office软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。

模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。

对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操

作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。

模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。

现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展

近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：

加深理论研究

在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。

高效率、自动化

大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。

大型、超小型及高精度

由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热

处理变形小、导热性优异的制模材料。

革新模具制造工艺

在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。

标准化

开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。

第1章 塑件的工艺分析

塑件成型工艺分析

直角弯头平面图如图1-1所示：

图1-1 直角弯头平面图

估算塑件体积和质量：

该产品材料为HPVC，，收缩率为， g/cm3，﹪。

使用PRO/E软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形塑件的体积。

另预置浇道凝料为20 。

直角弯头原料（HPVC）的成型特性与工艺参数

硬质聚氯乙烯HPVC是世界上产量最大的塑料品种之一。其价格便宜，应用广泛。硬质聚氯乙烯树脂是为白色或者浅黄色粉末。硬质聚氯乙烯有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能，可单独用作结构材料。

硬质聚氯乙烯的成型特性：

1、无定性料，吸湿性小，但为了提高流动性、防止发生气泡则宜县干燥。

2、流动性差，极易分解，特别在高温下雨钢、铜金属接触更容易分解，分解温度为200℃，分解时有腐蚀及刺激性气体。

3、成形温度范围小，必须严格控制料温。

4、用螺杆式注塑机及直通喷嘴，孔径宜大以防死角滞料，滞料必须及时处理清除。

5、模具浇注系统应粗短，进料口截面宜大，不得有死角滞料，模具应冷却，其表面应镀铬。

HPVC塑料主要的性能指标

密度 ( m-3) ～ 收缩率 % ~ 熔 点 ℃ 160~212 热变形温度 67~82 屈服强度 Mpa 35～50 抗伸强度 MPa ≥90 抗压强度 MPa 68 拉伸弹性模量 GPa ～ 弯曲弹性模量 Gpa ～ 压缩强度 Mpa 18~39 缺口冲击强度 KJ/㎡ 58 硬 度 HB R110～120 击穿电压

HPVC的成型工艺参数

HPVC的成型工艺参数如表1-1所示；

表1-1 HPVC的成型工艺参数

参数 密度ρ 收缩率s 后段 料筒温度/℃ 中段 前段 取值范围 ~ %~% 160-170 165-180 170-190 选取值 % 175 170 180

保压 注射 时间/s 保压 冷却 总计 注射压力MPa

80-130 50-70 15-60 0-5 15-60 30-125 60 35 20 25 48 95 选择注射机

根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号为XS-ZY-125. 注塑机的参数如下： 注塑机额定注塑量：125cm3 注塑压力：120/Mpa 锁模力：900KN

注塑机拉杆空间：260×290mm 最在开合模行程：300mm 最小模厚：200mm

最大模厚：300mm 喷嘴孔直径：4 mm 喷嘴圆弧半径：SR12mm

注射机的校核

1、注射压力的校核

壳体的原料为HPVC，所需注射为90MPa，而所选注射机压力120 MPa，所以注射压力符合要求。

2、最大注塑量得的校核

注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的80%。所以选用的注塑机最大注塑量应满足：

V机 ≥ V塑＋V浇 （1-1）

式中 V机 ————注塑机的最大注塑量，125cm3 V塑————塑件的体积，该产品V塑＝

V浇————浇注系统体积，粗略计算该产品V浇＝20cm3 故 V机≥（+20）cm3 2、锁模力的校核

F锁﹥pA （1-2）

式中 p—————熔融型料在型腔内的压力

A———— 塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和经计算A= ㎝2

F锁———注塑机的额定锁模力

故 F锁＞pA=95Mpa× cm2

选定的注塑机的压力为900KN，满足要求。 3、开模行程的校核

当注射机采用液压和机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由杆机构的最大行程所决定，并不受模具厚度的影响。对于单分型面注射模具，其开模行程可按下式校核：

S≥Hc+(5～10)mm （1-3）

式中 S机————注塑机最大开模行程，300mm;

Hc———完成侧向抽芯所需的开模行程，99mm；

因此 满足要求。

第2章 塑件的工艺尺寸计算

所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸。（包括矩形和异形型芯的长和宽），型腔深度和型芯高度和尺寸。型芯、型腔的尺寸则直接按产品尺寸确定。因 ～%,所以平均收缩率取S=%

型腔的径向尺寸

（LM）0+δ=[（1+S）Ls-(～)△] 0+δ=[×△] 0+δ （2-1）

其中LM为型腔的基本尺寸公差值为正偏差，Ls塑件的基本尺寸。塑件公差△为负偏差，S为塑料的平均收缩率，△，模具型腔按五级精度制造，根据型腔的尺寸，代入数据得：

1、 Ls1=40mm . 经计算得：LM=

0.0040;

0.0042、 Ls2=38mm . 经计算得：LM=0;

型腔的深度尺寸

(Hm) 0+δ=[（1+S）Hs-x△] 0+δ=[×△] 0+δ （2-2）

其中Hm为型腔的基本尺寸公差值为正偏差，Hs塑件的基本深度尺寸。塑件公差△为负偏差，S为塑料的平均收缩率，△，模具型腔按五级精度制造，根据型腔的尺寸，代入数据得：

0.0041、 Hs1=10mm . 经计算得：Hm1=0; 0.0042、 Hs2=39mm . 经计算得：Hm2=0;

型芯的计算

型芯径向尺寸的计算

(lm) 0+δ=[（1+S）ls-x△] 0+δ=[×△] 0+δ （2-3）

其中lm为型腔的基本尺寸公差值为正偏差，ls塑件的基本尺寸。塑件公差△为负偏差，S为塑料的平均收缩率，△，模具型芯按五级精度制造，根据型

芯的尺寸，代入数据得：

1、ls1=46mm . 经计算得：lm1=00.004 2、ls2=34mm经计算得：lm2=00.004;

型芯高度尺寸的计算

(hm) 0+δ=[（1+S）hs-x△] 0+δ=[×△] 0+δ （2-4）

其中hm为型腔的基本尺寸公差值为正偏差，ls塑件的基本尺寸。塑件公差△为负偏差，S为塑料的平均收缩率，△，模具型芯按五级精度制造，根据型芯的尺寸，代入数据得：

1、hs1=10mm经计算得：hm1 =00.004; 2、hs2=37mm经计算得：hm2=00.004;

第3章 塑件在模具的位置和浇注系统的设计

确定型腔的数量

单型腔模具的优点是：塑件精度高，工艺参数易于控制，模具结构简单，模具制造成本低，周期短。缺点是：塑件成型的生产效率低，成本高。单型腔模具适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。

多型腔模具的优点是：塑件成型生产率高，成本低。其缺点是：塑件精度低，工艺参数难以控制，模具结构复杂，模具制造成本高，周期长。多型腔模具适用于大批量长期成产的小塑件。

1、确定型腔数目时要考虑的因素： 1) .满足注射机的最大注射量 2) .锁模力满足要求 3). 塑件精度满足要求 4) .经济性

2、型腔数目的确定：

1) 按注射机的最大注射量确定型腔数目

N≤0.8VgVjVz (3-1) 式中 vg(mg)-注射机最大注射量（cm3或g）,取125 cm3；

vj(mj)-浇注系统凝料量（cm3或g），假设浇注系统凝料为20 cm3； vz(mz)-单个制品的体积或者质量（cm3或g）， cm3； 2) 按注射机的额定合模力确定型腔数目

N≤FPmAjPmAz (3-2) 式中 F-注射机的额定锁模力(N),查表为900KN；

Pm-塑料熔体对型腔的平均压力(MP),取95MP； Aj-浇注系统在分型面上的投影面积（m2）,取20cm2； Az-单个制品在分型面上的投影面积(mm2), 3) 按制品精度要求确定型腔数

成型高精度制品时，型腔数目不宜过多，通常推荐不超过4腔，因为多腔难于使各腔的成型条件均一致。

由于塑件的形状复杂，重量较轻，综合分析，本设计应采用一模一腔，平衡式布置，样模具的尺寸较小，生产率较高，塑件质量可靠，成本较低。

分型面的选择

塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。通常有以下原则：

1、分型面应选在塑件外形最大轮廓处； 2、分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模； 3、分型面的选择应保证塑件的精度要求； 4、分型面的选择应满足塑件的外观质量要求； 5、分型面的选择要便于模具的加工制造； 6、分型面的选择应有利于排气。

根据分型面的设计原则，分型面选在塑件最大轮廓处。如图3-1所示：

图3-1 分型面的选择

浇注系统的设计

普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，一模一腔的浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则：

型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。

型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。

系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。

对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置。

满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。 浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形，浇口的残痕不应影响塑件的外观。

主流道设计

主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与侧浇口，将主流道设计成锥形。

根据（《塑料模具设计手册》）查的XS-ZY-125型注射机喷嘴的有关尺寸： 喷嘴前端孔径：d0=4mm 喷嘴前端球面半径：R0=12mm 根据模具主流道与喷嘴的关系 ：

主流道球面半径比喷嘴球面半径大1-2mm 取主流道小端直径：d0=4mm 取主流道球面半径：R0=13mm

小端前面球面深度一般为3-5mm，本设计中取5mm.

为便于将凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形，斜度为2°-6°，本设计中取3°，经计算得主流道大端直径为d0=8mm 。

如图3-2所示：

图3-2 主流道的尺寸关系

分流道设计

分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。

1、分流道设计要点

1) 在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。

2) 分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。对于此模来说在分流道上不须开设冷料穴。

3) 分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动，定模板上，合模后形成分流道截面形状。

4) 分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。 2、分流道的长度

分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。

3、分流道的断面

分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积，塑件的壁厚，塑件的形状和所用塑料的工艺性能，注射速率和分流道长度等因素来确定。

～，部分塑件常用断面尺寸推荐范围。分流道要减小压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，同时因考虑加工的方便性。分流道应考虑出料的流畅性和制造方便，熔融料的热量损失小，流动阻力小，比表面和小等问题，如采用的是潜伏式二级分流道对热损失及流动提出了较高的要求，采用圆形的分流道，为了保证外形无浇口痕，浇口前后两端形成较大的压力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔体冷凝速度，保证熔融的塑料不回流，同时可隔断注射压力对型腔内塑料的后续作用，冷却后快速切除。同时它的效果与S浇注系统有同样的效果，有利于补塑。

4、分流道的布局

在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种，根据本模具的要求我们选取平衡式，也就是指分流道到各型腔浇口的长度，断面形状，尺寸都相同的布置形式。它要求各对应部位的尺寸相等。这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，是成型的塑件力学性能基本一致。而且在此模具中不会造成份流道过长的缺点。

在一模一腔式的模具结构中，此塑件采用的的浇口形式是侧浇口。分流道为半圆形截面的R=4mm。

浇口的设计

1、浇口的设计

浇口又称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置选择恰当与否，直接关系到塑件能否完好、高质量地注射成型。

浇口是浇注系统中截面积最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，它起着调节控制料流速度，补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状，尺寸和

进料位置等对塑件成型质量影响很大，塑件上的一些质量缺陷，如缩孔，缺料，白斑拼接缝，翘曲等往往是由于浇口设计不合理而产生的，因此浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能都完好，高质量的注射成型。

浇口的主要作用是：

1) 型腔充满后，熔体在浇口出首先凝结，防止其倒流 2) 易于切除浇口凝料

3) 对于多型腔的模具，用以平衡进料

浇口可分成性浇口和非性口两大类。按浇口的结构形式和特点，常用的浇口可分成以下形式。(1)直接浇口 (2)中心浇口 (3) 侧浇口 (4) 环形浇口 (5)轮辐式浇口 (6)爪形浇口 (7)点浇口

综合考虑本设计中采用侧浇口，开在分型面上，分流道、浇口与塑件在分型面同一侧的形式。塑料熔体从外侧充满型腔。截面形状多为矩形（扁槽）。

侧浇口尺寸计算的经验公式如下：

b0.60.930A (3-3) t0.60.9

式中 b—侧浇口的宽度，mm

A—塑件外侧表面积，mm2 t—侧浇口的厚度，mm

σ—浇口处塑件的壁厚，mm

侧向进料的侧浇口，对于小型塑件，一般厚度t=（或取塑件壁厚的1/3-2/3），宽度b=,浇口的长度L=。

取侧浇口宽度b=2mm。浇口处塑件壁厚为2mm,计算得侧浇口的厚度

t0.60.9=，综合考虑，取经验值1mm，浇口长度取经验值L=1mm。如图3-3所示：

图3-3 侧浇口的形式

2、浇口的位置

浇口位置的选择对塑件质量的影响极大，选择浇口是应遵循以下原则： 1) 尽量缩短流动距离

2) 避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷 3) 浇口应开设在塑件壁厚处 4) 考虑分子定向的影响 5) 减少熔接痕提高熔接强度 6) 有利于型腔的排气 7) 考虑塑件受力情况

8) 防止型芯或嵌件挤压位移或变形

此外在选择浇口位置和形式时，还应考虑到浇口容易切除，痕迹不明显，不影响塑件外观质量，流动凝料少等因素。为了使浇注系统保持平衡。浇口的位置如下图3-4所示：

图3-4 浇口的位置

冷料穴的设计

冷料穴是浇注系统的结构之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流前锋的冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体的充填速度，又影响成型塑件的质量。主流道末端的冷料穴除了上述作用外，还有便于在该处设置主流道拉料杆的功能。注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出结构开始工作，将塑件和浇注系统一起推出模外。这里需要指出的是，点浇口形式浇注系统的三板式模具，在主流道末端是不允许设置拉料杆的，否则模具将无法工作。主流道拉料杆有两种基本形式。一种是推杆形式的拉料杆，其固定在推杆固定板上，Z字形拉料杆是最常用的一种形式。工作时依靠Z字形钩将主流道拉出浇口套，推出由于钩子的方向性而不能自动脱落，需要人工取出。主流道冷料穴与拉料杆的形式如图3-5所示；

图3-5 冷料穴和拉料杆的形式

排气系统的设计

当塑件熔体充填型腔时，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利的排出模外。如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低冲模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。对于由于排气不畅而造成型腔局部充填困难时，除了排气系统外，还可以考虑开设溢流槽，用于容纳冷料的同时也容纳一部分气体。

排气槽的开设是为了把型腔的气体在注射过程中顺利排出，而又不影响制品成型及制品质量（如制品形成气孔、接缝、烧焦等）。排气间隙要使制品不产生飞边、溢料。

排气的方式有分型面排气、间隙排气、强制排气、粉末烧结金属排气、设置冷料穴排气。常用的有在分型面上开设排气槽排气、利用间隙排气、设置冷料穴排气。

1、在分型面上开设排气槽排气；2、利用配合间隙排气；3、设置冷料穴排气。

考虑到该塑件的尺寸，属于中小型简单型腔模具，故可以采用推出机构与模板之间的配合间隙进行排气，,。

第4章 结构零部件的设计

模架的确定

中小型注射模架国家标准有四种基本型结构。因为采用整体式型腔和组合式型芯，并且分型为单分型面结构，则采用一块模板，定模采用两块模板。

模架的长、宽取决于型腔、型芯、导柱及推出机构的位置，以各零件不干涉为原则。确定模架的长度和宽度，应以设计动模为基准。

此次设计中选择的模架尺寸为B×L=210×.

各模板的尺寸

1、定模板的尺寸确定

由于定模板上装有导柱、斜导柱、楔紧块等零件，综合设计出定模板的尺寸为210×190mm，厚度为65mm 。如图4-1所示；

图4-1 定模板

2、动模板的尺寸确定

动模的尺寸为190×190mm,厚度为78mm。具体尺寸关系如图4-2所示

图4-2 动模板尺寸

3、动模座块的尺寸确定

动模座块的尺寸为150×100×55mm,具体尺寸如图4-3所示；

图4-3 动模座块尺寸

合模导向机构

导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模一边均可，通常导柱设在主型腔周围。

导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧压力。

定位作用：为避免装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机的精度，使导柱工作中承受一不定的导向作用。

动、定模合模时，首先导向机构接触，引导动、定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔，产生干涉而坏零件。由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力，导致导柱容易折断。对型芯和型腔改进后，其的配合可以进行定位。导柱、导套零件如下：

图4-4导柱

图4-5导套

推出机构的设计

1、推出机构的设计要求

1) 设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧 由于推出机构的动作是通过注射剂的动作是通过注射机的动模一侧的顶杆或液压缸来驱动，所以，在一般情况下，模具的推出机构设在动模一侧。正是由于这种原因，在

考虑塑件在模具中的位置和分型面的选择时，应尽量能使模具分型后塑件留在动模一侧，这就要求动模部分所设置的型芯被塑件包络的侧面积之和要比定模部分多。

2) 塑件在推出过程中不发生变形和损坏 为了使塑件在推出过程中不发生变形和损坏，设计模具时应仔细进行塑件对模具包紧力合粘附力大小的分析与计算，合理地选择推出的方式、推出的位置、推出零件的数量和推出面积。

3) 不损害塑件的外观质量 对于外观质量要求较高的塑件，塑件的外部表面精良不选作推出位置，即推出塑件的位置尽量设在塑件内部。对于塑件内外表面均匀不允许存在推出痕迹时，应改变推出机构的形式或设置专为推出使用的工艺塑料块，在推出后再将工艺塑料块与塑件分离。

4) 合模时应使推出机构正确复位 设计推出机构时，应考虑合模时推出机构的复位，在斜导杆和斜导柱侧向酬薪及其他特殊的情况下，还应考虑推出机构的先复位问题等。

5) 推出机构应动作可靠 推出机构在推出与复位的过程中，结构应尽量简单，动作可靠、灵活，制造容易。

2、推出力的计算

塑件注射成型后，塑件在模内冷却定形，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，当其从模具中推出时，就必须先克服因包紧力而产生的摩擦力。塑件刚开始脱模时，所需的摩擦力最大，其后，推出力的作用仅仅是为了克服推出机构移动的摩擦力。

推出力的基本计算方式为： FtAp(cossin) （4-1） A为塑件包络型芯的面积。p为塑件对型芯单位面积上的包紧力，一般情况下，模外冷却的塑件，×107—×107Pa；模内冷却的塑件，×107—×107Pa。

μ为塑料和金属型芯的摩擦系数。α为拔模斜度。 。

3、推出机构的选择

该塑件为圆筒塑件。所以推出机构选择推杆。由于设置推杆的自由度较大，而且推杆截面大部分为圆形，制造、修费方便，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔德配合精度，推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，推

杆损坏后容易更换，因此推杆推出机构是推出机构中最简单、最常见的形式。

推杆工作不分与模板或型芯上推杆孔的配合采用H8/f7的间隙配合，推杆的材料选用T8A碳素工具钢，热处理硬度50～54HRC 。

4、推出机构的复位

使推出机构复位的最简单、最常用的方法是在推杆固定板上同时安装复位杆，复位杆为圆形截面，每副模具设置四根复位杆，其位置应对称设在推杆固定板的四周，以便推出 在合模时能平稳复位。此模具中由于采用侧滑块抽芯机构，为了防止型芯滑块复位时发生干涉，采用弹簧复位，即利用压缩弹簧的回复力使使推出机构复位，其复位先于合模动作完成。弹簧设置在推杆固定板与动模板之间，应防止推出后推杆固定板把他不慌压死，或则弹簧已被压死而推出还未到位。弹簧安装在推杆固定板的四个复位杆上。综合考虑，这里应选择弹簧式先复位机构，将弹簧安装在复位杆上的形式作为推出机构的复位。具体形式如4-6图所示；

图4-6 弹簧复位机构

侧向分型与分型机构的设计

1、斜导柱的设计

斜导柱的工作端可以是半球形也可以是锥台形，由于车削半球形较困难，所以绝大部分斜导柱设计成锥台形。设计成锥台形时，其斜角应大于斜导柱的倾斜角2°~ 3°。斜导柱固定端与模板之间可采用H7/m6的过渡配合，。斜导柱固定端的挂台应在装入模板后铣平。

根据侧型芯的长度为38mm，设计侧抽芯的距离应为侧型芯的长度加

2-3mm，因此确定侧抽芯距离为S=40mm。斜导柱的倾斜角应在12-22度之间，在此我们选择α=22度。斜导柱的工作部分尺寸L=S/sinα=107mm。斜导柱的总长度201。如图4-7所示；

图4-7 斜导柱

2、侧滑块的设计

侧滑块是斜导柱侧向分型与抽芯机构中的一个重要零件，一般情况下，他与侧向型芯组合成侧滑块型芯，称为组合式侧滑块。在侧滑块简单且容易加工的情况下，也可以将侧滑块和侧型芯制成一体的形式，称为整体式侧滑块。由于侧型芯的结构简单，在这里我选用整体式侧滑块。基本形状如图8-2所示。

斜导柱的侧抽芯机构工作时，侧滑块是在有一定精度要求的导滑槽内沿一定的方向做往复移动的。这就要求设计合理的导滑槽，最常用的是T形槽和燕尾槽，在这套模具中，我选用导滑压条压住和导向。，这种导滑方式加工方便，滑块的定位装置装于导滑压条内。如图4-8所示；

图4-8 侧型芯滑块

3、楔紧块的设计

侧滑块侧抽芯机构中，还必须设置楔紧块楔紧，如果没有楔紧块，侧向力就会通过侧滑块传给斜导柱，使斜导柱发生变形，甚至降低塑件侧向凹凸处的尺寸精度。这套模具设计中，单独设计了楔紧块。楔紧块常采用销钉定位、螺钉固定的形式，其结构简单，加工方便，应用较为广泛。在这里楔紧块的采用销钉定位和利用与定模板的配合，这样可以便于调节，和磨损后的修模加工。其外形如图4-9所示。

图4-9 楔紧块

4、侧滑块定位装置的设计

为了合模时让斜导柱能准确地插入侧滑块的斜导孔中，在开模过程中侧滑块刚脱离斜导柱时必须定位，否则合模时会损坏模具。根据侧滑块所在的位置不同，可选择不同的定位形式。此模具中选择弹簧式，适用于侧面方向的侧抽芯动作，的直径为6㎜。定位装置如图4-10所示；

图4-10定位装置

第5章 温度调节系统的设计

在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求有尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。

低的模具温度可降低塑件的收缩率。

模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。 对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。

随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。

提高模具温度可以改善塑件的表面质量。

在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据塑料的要求，注射到模具内的塑料温度为200℃左右，而从模具中取出塑件的温度约为600C，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度

因直角弯头使用的塑料是HPVC，要求模温高，若模具温度过低则会影响塑料的流动性，增加剪切阻力，使塑件的内应力较大，甚至还出现冷流痕、银丝、注不满等缺陷。因此在注射开始时，为防止填充不足，充入温水或者

模具加热。

总之，要做到优质、高效率生产，模具必须进行温度调节。 对温度调节系统的要求： 1、确定加热或是冷却；

2、模温均一，塑件各部分同时冷却； 3、采用低的模温，快速且大量通冷却水；

4、温度调节系统应尽量结构简单，加工容易，成本低廉。

模具冷却系统的设计

根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知，冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。根据书上的经验值取4根，冷却水口口径为8mm.

另外，具冷却系统的过程中，还应同时遵循： 1、浇口处加强冷却；

2、冷却水孔到型腔表面的距离相等；

3、冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大； 4、冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水；。

5、进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面；

6、冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处；

7、在冷却系统内，各相连接处应保持密封，防止冷却水外泄。 注射入模具中的热塑性熔融树脂，必须在模具内冷却固化才能称为塑件，所以模具温度必须低于注射入模具型腔内的熔融树脂温度，即达到玻璃化温度以下的某一温度范围。为了提高成型效率，一般通过缩短冷却时间的方法来缩短成型周期。

冷却回路的尺寸确定

一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为2mm时，水孔直径可取8—10mm；平均壁厚为2-4mm时，水孔直径可取10-12mm；

平均壁厚为4-6mm时，水孔直径可取10-14mm。在这里由于塑件平均厚度为2mm，水孔直径取10mm。

冷却水路的布局

设置冷却效果良好的冷却水回路的模具是缩短成型周期、提高生产效率最有效的方法。冷却水路设置的基本原则有：1）冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大；2）冷却水道离模具型腔表面的距离为10-15mm；3）水道出入口的布置应注意，在浇口处加强冷却和冷却水道的出入口温差应尽量小；4）冷却水道应尽量沿着塑料收缩方向设置；5）冷却水道的布置应尽量避开塑件易产生熔接痕的部位。

在本模具中由于塑件形状特殊，所以在定模和动模中设置冷却水路。

模具加热系统的设计

因在HPVC要求的熔融温度为200。而且流动性能为中性，同时在注射时模具温度要求为30℃——60℃，所以该模具必须加热。模具加热方法包括：热水，热空气，热油及电加热等。由于电加热清洁、结构简单、可调节范围大，所以在该模具应用电加热。

第6 模具的装配

装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。

在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。

塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加工，先将型腔和型芯镶块加工好，然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚，动模和定模合模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱和导套孔，最后安装动模和定模上的其它零件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。

浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，——，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时在试模中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有间隙的原因。为了有效的防止飞边，可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽，由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边。

模具的装配顺序

1、确定装配基准；

2、装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净； 3、调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边；

4、在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查；

5、组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象；

6、组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中；

7、试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面；

8、模具的维护

模具在使用时，要定时进行维护。当模具零件损坏时，优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用，只须更换个别已损坏的零件，不会导致用过程中，会出现正常的磨损或不正常的磨损。不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废。

最后检查各种配件、附件待零件，保证模具装备齐全，另外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。装配滚动轴承允许采用机油进行热装，油的温度不得超过1000C。模具的主装配图如图6-1所示；

图6-1模具的装配图

开模过程分析

注塑机推动使动定模分开，在导柱导向的情况下，动定模顺利分型，同时拉料杆拉断浇口，使塑件在推杆的作用下顺利脱出。闭合时，同样在导柱和导套的导向作用下通过弹簧使推杆先于左右型芯滑块复位。以免推杆碰到侧滑块，损坏模具。

结 论

本次毕业设计的课题为HPVC直角弯头注塑模具设计，主要在对塑件进行成型分析的基础上从原材料分析、成型特性、分型面的选择、浇注系统的设计、冷却系统的设计、型芯和型腔的结构设计、推出复位结构设计、侧向抽芯机构的设计和导向机构的设计等多方面详细阐述了HPVC直角弯头注塑模具的设计过程。同时通过合理地选择注塑机并对注塑压力、最大注塑量、锁模力、开模行程等相关方面进行校核，进一步保证设计的合理型，并设计温度调节系统和阐述模具装配等方面。本课题最大的特点是模具的型芯由左右侧滑块组成，因此为了不使模具在复位过程中侧滑块不与顶杆发生干涉，选择将弹簧安装在复位杆上的复位机构。总之本次设计的模具结构合理，加工方便，工艺性好，能较好地运用于实际生产。

这次注射模具毕业设计从第六周开始到第十六周结束，总共用了70天时间。通过对直角弯头塑料成型模具的设计，对常用塑料在成型过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解，掌握了塑料成型模具的结构特点及设计计算方法，对设计模具具有了一次新的认识。

总之，通过毕业设计的又一次锻炼完全清楚：充分利用CAD技术进行设计，在模具符合使要求的前提下尽量降低成本。同时在实际中不断的积累经验，以设计出价廉物美的模具。

谢 辞

时光飞逝，转眼间在大学三年里的求学生涯即将结束，在最后学校安排了毕业设计使我们把三年来所学知识得以联串同时也对学过的知识充分复习了一遍，对模具设计有了更深入的学习。

这次设计能顺利完成，还得感谢范老师的精心指导。但错误之处在所难免，望批评指正。很感谢范老师的精心指导，帮我们解决了诸多问题，为此再次表示感谢！同样也感谢其他各位老师是你们三年来不畏辛苦，不知疲倦，把自己生平所学的知识传受于我们，把我们培养成才，致使我们能够轻松的走向工作岗位，服务社会报效祖国。在此一并致谢！本次设计中得到了范敏老师的指点。同时也非常感谢洛阳理工学院的各位老师的精心教导。

由于实际经验和理论技术有限，毕业设计中还存在诸多问题，在模具的设计过程中，很多时候都是依靠同学们的帮助和老师的指导，才能顺利地继续往下设计，在这里要感谢同学的帮助，也向各位指导老师表示衷心的感谢！希望各位老师批评指正。

参考文献

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[2]李海梅, 2002 [3] [4] [5] [6] [7] [8]刘小年, [9]陈于萍,. [10]徐进, [11]梁俊友, [12]程燕军, [13]黄毅宏, [14] [15]

2005

外文资料翻译

Die basics with eight basic components

A stamping die is a special, one-of-a-kind precision tool that cuts and forms sheet metal into a desired shape or profile. Most dies are constructed of several basic components, including die plates, shoes, die sets, guide pins, bushings, heel blocks, heel plates, screws, dowels, and keys. Dies also need stripper, pressure, and drawing pads, as well as the devices used to secure them—spools, shoulder bolts, keepers, and retainers; and gas, coil, or urethane springs.

A stamping die is a special, one-of-a-kind precision tool that cuts and forms sheet metal into a desired shape or profile. The die's cutting and forming sections typically are made from special types of hardenable steel called tool steel. Dies also can contain cutting and forming sections made from carbide or various other hard, wear-resistant materials.

Most stamping dies are constructed of several basic components, including die plates, shoes, die sets, guide pins, bushings, heel blocks, heel plates, screws, dowels, and keys. Dies also need stripper, pressure, and drawing pads, as well as the devices used to secure them: spools, shoulder bolts, keepers, and retainers, as well as gas, coil, or urethane springs.

1. Die Plates, Shoes, and Die Sets

Die plates, shoes, and die sets are steel or aluminum plates that correspond to the size of the die. They serve as the foundation for mounting the working die components. These parts must be machined—milled or ground—so that they are parallel and flat within a critical tolerance. Although grinding is the most popular, a milled surface now can be obtained that is as accurate as a ground surface.

Most die shoes are made from steel. Aluminum also is a popular die shoe material. Aluminum is one-third the weight of steel, it can be machined very quickly, and special alloys can be added to it to give it greater compressive strength than low-carbon steel.

Aluminum also is a great metal for shock adsorption, which makes it a good choice for blanking dies.

The upper and lower die shoes assembled together with guide pins create the die set. The lower die shoe often has machined or flame-cut holes that allow slugs and scrap created in the die to fall freely through the die shoe onto the press bed. The holes also may serve as clearances for gas springs and other die components.

The die shoe thickness is based on how much force can be expected during cutting and forming. For example, a coining die, one that compresses metal by squeezing it between an upper and lower die section, requires a much thicker die shoe than a simple bending die.

2. Guide Pins and Bushings

Guide pins, sometimes referred to as guide posts or pillars, function together with guide bushings to align both the upper and lower die shoes precisely. They are precision-ground components, often manufactured within in. Although numerous specialty mounting methods can be used to install these components, there are only two basic types of guide pins and bushings—friction pins and ball bearing-style pins.

Friction pins are precision-ground pins that are slightly smaller than the guide bushing's inside diameter. Pins are made from hardened tool steel, while bushings often are made from or lined with a special wear-resistant material called aluminum-bronze. The aluminum-bronze may contain graphite plugs that help to reduce friction and wear that occur to the pins and bushings.

Friction pins also help to heel the die shoes and prevent them from moving from side to side.

Precision or ball bearing-style guide pins comprise precision-hardened pins, ball cages, ball bearings, and bushings. Unlike friction pins, these pins ride on a series of ball bearings contained in a special aluminum ball cage that permits the bearings to rotate without falling out.

These pins have several advantages. First, friction is reduced so the die can run at faster speeds without generating excessive friction and heat. Second, they allow the

diemaker to separate the upper and lower die shoes easily. Third, because they use ball bearings, they can be manufactured with greater accuracy than friction pins.

Remember, guide pins are meant to align the upper and lower die shoes, not to align a poorly maintained or sloppy ram in a press! Some companies try to compensate for a poorly maintained press by adding oversized guide pins or grinding the guide pin ends to a cone shape. Care must be taken when flipping die shoes over so that the guide pins are not bent.

3. Heel Blocks and Heel Plates

Heel blocks are special steel blocks that are precision-machined, screwed, doweled, and often welded to both the upper and lower die shoes. They contain components called wear plates and function to adsorb any side thrust that may be generated during the cutting and forming processes. They are especially important if the generated force is one-directional. Too much force generated from one direction only can cause the guide pins to deflect, which results in misalignment of critical cutting and forming components.

Most heel blocks have steel heel plates, and the heel block on the opposite shoe has a wear plate made from aluminum-bronze or some other dissimilar metal. The plate selection process is critical. Using two opposing plates made of the same metal type can result in high friction, heat, and eventually galling or cold welding of the wear plates.

Heel blocks can be used to heel the die in any or all directions. Box heels often are used to heel the die in all directions.

4. Screws, Dowels, and Keys

Screws fasten and secure the working components to both the upper and lower die shoes. The socket head cap screw is the most popular fastener used in stamping dies. This hardened tool steel screw, often referred to as an Allen head screw, offers superior holding power and strength.

Dowels are hardened, precision-ground pins that precisely locate the die section or component in its proper location on the die shoe. Although dowels have much heeling ability, their main function is to locate the die section properly.

Keys are small, rectangular blocks of precision-ground steel that are inserted into milled pockets in the die shoes and sections called keyways. Keys locate and heel die sections and components.

5. Pads

A pad is simply a pressure-loaded plate, either flat or contoured, that holds, controls, or strips the metal during the cutting and forming processes. Several types of pads are used in stamping dies. Depending on their function, pads can be made from soft low-carbon steel or hardened tool steel. Contoured pads must fit very closely to the mating die section. Precision requirements determine whether the pads are positioned with guide pins and bushings or left unguided.

Stripper Pads/Plates. Stripper pads are flat or contoured spring-loaded plates that pull, or strip, the metal off the cutting punches (see Figure 1). When it is cut, metal naturally tends to collapse around the body or shank of the cutting punches; this is especially true during piercing. The stripper pad surrounds the cutting punches and mounts to the upper die shoe. As the punch exits the lower die, the spring-loaded pad holds the metal down flush with the lower die section, which allows the cutting punches to withdraw from the sheet metal or piece part.

Figure 1

Keys locate and heel die sections and components.

Often stripper pads are inserted with a small block of steel called a pad window. This pad window usually is small and lightweight and can be removed easily to allow the die maintenance technician to remove the ball lock-style pierce punch from the retainer without removing the entire stripper pad. Stripper pads also function to hold the metal flat or to the desired shape during the cutting process.

Pressure Pads/Plates. During the wipe bending process, the metal must be held down tightly to the lower die section before the forming punch contacts the metal. Pressure pads must apply a force that is at least equivalent to the bending force . Most pressure pads use high-pressure coil or gas springs. When loaded with very high-pressure springs, contoured or flat pads also can form sheet metal. These pad types often are referred to as power punches.

Draw Pads. Draw pads control metal flow during the drawing process (see Figure 2). In drawing, the amount of pressure, or downward force, exerted on the sheet metal determines how much metal is allowed to flow and enter the draw die cavity. Too much pressure may stop the metal from flowing and cause splitting; too little downward force may allow excess metal to flow inward and cause loose metal or wrinkling.

Draw pads, often referred to as binders or blank holders, usually are made from hardened tool steel. They can be flat or contoured, depending on the piece part shape. Most drawing dies use a single draw pad; however, in special cases, some use two.

6. Spools, Shoulder Bolts, and Keepers Spools, shoulder bolts, and keepers are used to fasten pads to the die shoes while allowing them

to move up and down. They are secured to either the top or bottom die shoe with screws and often dowels for precision location. Of all of the components used for securing pads, spools are the most common, especially in larger dies.

7. Retainers

Retainers hold or secure cutting or forming die components to both the upper and lower die shoes. One of the most popular retainers is a ball-lock retainer, a high-precision, accurately manufactured die component that secures and aligns both cutting and forming punches. It uses a spring-loaded ball bearing to locate and secure the punches, which feature a precisely machined teardrop or ball seat. The

Figure 2

Draw pads control metal flow during the drawing process.

spring-loaded ball bearing locks into the teardrop shape and prevents the punches from coming out of the retainer.

The advantage of ball-lock retainers is that they allow the die maintenance technician to remove and reinstall punches quickly. The punch is removed by depressing the spring-loaded ball bearing and pulling up on the punch. Specialty retainers also can be made to hold and align irregular punch shapes, as well as headed-style punches and pilot pins.

8. Springs

Springs supply the force needed to hold, strip, or form metal. Many different springs are used in stamping dies. Spring selection is based on many factors, including the required force and travel, the spring's life expectancy, and, of course, cost. Among the most popular are gas springs, which, when filled with nitrogen, can supply a great deal of force. They also have an excellent life expectancy.

Other types are coil and urethane springs, often called marshmallow springs. Coil springs are very popular when a reasonable amount of force is needed and budget constraints are present. Urethane springs work well in short-run or prototype stamping operations. They also are inexpensive..

模具基础之基本元件

冲压模具是一个特殊的，一次性的一类精密工具，通过切割与塑形的方式使金属成为一个理想的形状或外形。大多数模具构造有几个基本组成部分，包括模板，防磨装置，模套，导向销，轴衬，垫块，垫板，螺钉，销钉，和螺栓。模具还需要冲孔模板，压力和冲压成型板，以及可用来保护它们---转子，肩螺栓，衔铁，保持架;和气体，线圈，或聚氨酯弹簧的工具。

冲压模具是一个特殊的，一次性的一类精密工具，通过切割与塑型的方式使金属成为一个理想的形状或姿态。模具的切割和成形器通常是由特殊类型的硬化钢所谓工具钢。模具，也可以包含切割和成形制成碳化物或其他各种硬，耐磨材料。

大多数模具构造有几个基本组成部分，包括模板，防磨装置，模套，导向销，轴衬，垫块，垫板，螺钉，销钉，和螺栓。模具还需要模板，压力和冲压成型板，以及可用来保护它们---转子，肩螺栓，衔铁，保持架;和气体，线圈，或氨酯弹簧 的工具。

模板，防磨装置，及模具套

模板，防磨装置，及模具集钢或铝板块相对应的大小模具。它们为越来越多的模具组件提供基础的服务。这些零件必须机械球磨或抛光，以至于它们在一个可接受的范围内保持平行和平整。虽然磨削是目前最流行的，但碾磨成面可以说是现在最准确的。

大多数模具防磨装置是由钢。 而铝也是一个受欢迎的模具防磨装置材料。铝的质量是刚的三分之一，它的加工速度非常快，而且特殊的合金可以被添加进来，以达到比低碳钢更大的耐压强度。铝是一种很好的吸振材料，因而用它来做冲裁模是一种很好的选择。

上，下模具防磨装置装配在一起，与导向销配合形成一副模具。下模具防磨装置往往有加工或火焰切割孔，让未燃烧着的燃料及废料制造模具自然地通过模具防磨装置到达冲压机底座。孔也有清拆气体弹簧和其他模具组件的作用。

模具防磨装置厚度是基于切割和成型的力度。举例来说，铸币模具，其中压缩金属挤压，在上、下模具剖面之间，要求有一个更厚的模具防磨装置而不是一个简单的弯曲模。

导向销和轴衬

导向销，有时被认为是引导或支柱，功能在于能够引导轴衬，使上，下模具防磨装置恰到好处的连接成一个整体。它们是精密磨光管，。尽管有许多专业的安装方法，可被用来安装这些组件，但只有两种基本类型的导向销和轴衬——摩擦销和球轴承式的销。

摩擦销是精确的销，它只略小于引导套管的内径。销是由淬硬工具钢，而轴衬往往是由一份特殊的耐火材料组成或连成的所谓的铝青铜。铝青铜可能含有石墨有助于减少摩擦与磨损发生，其中以销和轴衬常见。

摩擦销，也有利于固定模具防磨装置，以防止它们从一边滑向另一边。 精密或球轴承式导向销包括精密硬化销，滚珠隔离圈，球轴承，轴衬。不像摩擦销，这些销依靠一系列的球轴承来工作，其中包括专门的滚珠隔离圈，它们允许轴承转动而不会脱落。

这些销有若干优点。首先，摩擦力减小，使模具的运行速度更快，而不会产生过量的摩擦和热量。第二，它们允许制模工容易的分开上，下模具防磨装置。第三，因为它们使用滚珠轴承，因而制造出来的精度比摩擦销更高。

请记住，导向销，在压力下，是为了校准上，下模具防磨装置，而不是校准不利于维护和湿滑的连杆！一些公司试图补偿为维修不善压力而加入过大的导向销，或者将其磨削成锥形状。当翻动模具防磨装置的时候必须小心，这样导向销才不至于被弄弯。

垫块及垫板

垫块是特殊钢块，这种钢块是精密机械，被攻螺纹，并用暗销接合，而且往往焊接在上，下模具防磨装置上。它们都包含了所谓的耐磨板，以及在切割和成型工艺中吸附任何一方推力可能产生的功能。如果所产生的力量是一个方向性的，那么它们就显得尤其重要。很大的力量往往产生于一个方向。它们不仅能引起导向销倾斜，而且可能导致关键切割和成型部件未对准。

垫块是刚垫板的，并且垫块对面的防磨装置中有由铝青铜或其他一些异种金属制成的耐磨钢板。钢板的选择过程是至关重要的。用两种相同的金属做的对立板，可导致高摩擦，热，并最终成为咬焊或冷焊的耐磨板。

垫块，可以用来使模具在任何或所有的方向倾侧。盒子残料通常用来在各个方位上倾侧模具。

螺钉，销钉，和螺栓

保障上，下模具防磨装置的螺钉，具有栓紧和保障零件工作安全的作用。插座头帽钉是目前最流行的扣件用在冲压模具。这淬硬工具钢螺丝钉，常常被称作是一个Allen头螺丝钉，提供优越的握力和力量。

销钉都是坚固，精确的销子，在模具防磨装置的适当位置，它能够精确定位模具剖面或组件。虽然销钉具备一定的侧倾能力，其主要职能还是在于合理的定位模具。

螺栓小，矩形的精确的耐摩擦钢，是插入到小型铣过的模具防磨装置和所谓键槽的地方。螺栓可以定位，并用以倾斜零部件和其它组成部分。

衬垫只是一个负载压力的板，无论是平坦或有波纹，他在切割和成型工艺期间把握，控制或卸下金属。几种类型的垫片被用在冲压模具中。根据其功能，衬垫可以由软低碳钢或淬硬工具钢制造。等高垫必须配合非常密切，以配合模具剖面。精度的要求决定了垫片是否定位于导向销和轴衬，而非位导向。

模板垫/板：模板垫片是平坦或波形的弹簧负载板，它从剪切冲头上拉或卸下钢材料。（ 见图1 ） 。当它被切断，金属自然坍塌在切割钻孔周围或剪切冲头的钻头部位。这种情况尤其发生在冲孔的时候。模板垫环绕在切割钻孔周围，并安装到上模具防磨装置上。当冲头退出下模具 ，弹簧负载垫随金属向下冲洗，并随下模具运动，它使切削钻孔退出金属板或零部件。

图1

螺栓的位置，和模具部件。

模板垫片常常插入一小块称为垫孔的钢。垫孔通常是小而轻便，可轻易移走，使模具维修技师在消除球锁式冲床穿透时不至于移除整个模板垫。模板垫同样在切削加工过程具有控制金属的平坦或到形成理想的形状的功能。

压力垫/板：在弯曲过程中，在用以成形的冲头接触到金属之前，金属必须稳稳地固定在下模具部位。压力垫，必须提供的力量至少相当于抗弯力。大部分压力垫用高压力的线圈或气体弹簧。当负载非常高的压力弹簧，等高或平面垫，也能形成金属板材。这些垫被称为重击型垫。

冲压成型板：冲压成型板在成型过程中控制着金属的流动，（ 见图2 ） 。在成型过程中，压力或向下的力量，施加于金属板材，决定着多少金属允许流入模腔。压力太大可能会阻止金属流动，并造成破裂;太少向下的力量可能让多余的金属流动松散或起皱。

冲压成型板，往往被用于粘合剂或控制齿轮，通常是由淬硬工具钢制造。它们可以持平或等高，这取决于其零部件的形状。多数成型模板使用单一冲压成型板，但在特殊情况下，一些会用两个。

6 转子，肩螺栓，以及衔铁

图2

转子，肩螺栓，以及衔铁，是用来栓紧垫和模冲压成型板和控制金属流具防磨装置，同时也允许它们上升和下降。它们使动，在绘画的过程。 顶部或底部模具防磨装置与螺丝钉固定，往往销钉

作精确定位。所有的部件用于固定垫板，转子是最常见的，尤其常见于较大的模具中。

7 持架

保持架能使上、下模具防磨装置保持或安全切割成形模具部件。其中最流行的保持架约是一个球锁保持架，高精密，准确地制造模具组件，可以使切割和成型冲头得以安全使用，并排列成一行。它是用弹簧负载球轴承位置，并确保钻孔，其中具有精密加工的泪状物或球座。弹簧式球轴承锁住泪状物，并防止冲头从保持架中漏出。

球锁保持架的好处是他们允许模具维护师移除和快速重新安装打孔器。该冲床去除抑制弹簧负载的球轴承，并拉动了冲床。特殊的保持架，也可以钻孔和销来对准不规则形状。

8 弹簧

弹簧供应保持、卸下或成型金属时所需要的力量。许多不同的弹簧用于冲压模具。弹簧选择，是基于许多因素，包括所需的力量和用途，弹簧的预期寿命，当然还有成本。其中最受欢迎的是气体弹簧，其中，当其充满氮气，可供应大量的力量。它们也有一个很好的预期寿命。