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模具设计专业毕业设计三通管注塑模设计贴.doc 40页
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模具设计专业毕业设计三通管注塑模设计贴.doc
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随着塑料工业的飞速发展和精度等方面的不断提高，社会对塑料制品的需求速度越来越大，塑料制品正以其优异的独特性能，日益广泛的进入人们的日常生活和国民经济各部门。
塑料制品在日常生活和社会生活中取代了许多金属制品，用塑料模具成型工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率，保证零件质量节约材料降低生产成本，成而取得很高的经济效益。
注射成型是塑料制品加工中最普遍采用的方法，该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其他方法无法比拟的。
此次毕业设计根据塑件的结构特点，从塑件分析、工艺分析、结构设计三方面详细阐述了常见塑料三通注射模的设计过程。给出了模具设计装配图、主要工作部件的设计参数及工艺要点，介绍了模具侧向抽芯机构的设计，它是这次设计的关键。
关键词：塑料，注射模，侧向抽芯机构
With the rapid development of plastic industry and the improvement on every ways of the plastics the requirement for the plastic products is increasing with its good property, the plastic products get into the people’s daily life and every sector of the country extensively the plastic products take place of many metallic once in the daily life and social life .the plastic molding techniques replace the conventional cutting techniques.
This process can improve the products efficiency guarantee the qualify of parts .save the material and decrease the i consequently, it can be obtain the highest profit.
The injection molding is the most popular techniques in the plastic manufacturing plastic. This process can be used in all thermoplastic and some thermoses plastics. the quantities of the plastic part formed by this process is larger than that of their plastic molding process.
The design process of plastic wye injection mould is stated in detail from the analysis of plastic part, the analysis of the process and the design of the structure .The mould design assemble diagram, and data of main work parts and the main points of the process are put forward. According to the structural characteristics of the plastic part the main structure design of lateral pulls out the core organization mechanism of moulds is introduced in my graduation design it is the key to the design.
KEY WORDS：the plastic，injection molding ,lateral pulls out the core organization
第1章 注塑成型概述 2
第2章 塑件成型工艺的可行性分析 5
2.1 塑件分析 5
2.2塑件的原材料分析 5
2.3成型工艺分析如下 6
2.3.1精度等级 6
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圆盖注塑模设计与制造
目录设计题目……………………………………………………………….....1 目录…………………………………………………………………….…1 摘要……………………………………………………………………….2 1.塑件的工艺性分析……………………………………………………..3 1.1 塑件的原材料分析………………………………………………….3 1.2 塑件的结构工艺性分析……
………………………………………..3 1.3 塑件的尺寸精度分析 ……………………………………………….3 1.4 塑件表面质量分析………………………………………………….3 1.5 结论…………………………………………………………………..3 2.成型设备选择与模塑工艺规程编制…………………………………...3 2.1 计算塑件的体积……………………………………………………..3 2.2 注塑机的初步选择…………………………………………………..4 2.3 塑件模塑成型工艺参数的确定……………………………………..5 2.4 填写模塑工艺卡………………………………………………….….5 3.注射模的结构设计………………………………………………… ..… 5 3.1 分型面的选择………………………………………………………..5 3.2 型腔数目的确定及型腔的排列…………………………………..…6 3.3 浇注系统的设计…………………………………………………..…6 3.4 型芯、型腔结构的确定………………………………………….…..9 3.5 推件方式的选择………………………………………………….....10 4.注射模设计尺寸计算……………………………………………….…..10 4.1 成型零件尺寸计算……………………………………………….…10 4.2 模板尺寸设计…………………………………………………….…11 5.冷却系统的设计…………………………………………………….….12 5.1 动模模镶件的冷却………………………………………………….12 5.2 定模镶件的冷却…………………………………………………….12 6.注射机有关参数的校核……………………………………………..…12 6.1 模具闭合高度的确定与校核………………………………………12 6.3 模具开模行程校核…………………………………………………12 7.模具零件的配合关系……………………………………………….…13 8.模具的工作原理及特点……………………………………………..…14 设计小结……………………………………………………………….....15 参考文献……………………………………………………………….…161 摘要塑料成型模具课程设计是材料成型及控制工程专业的学生在学习完塑料成型工艺、 塑料 成型模具等课程，并经过模具生产实习等教学环节后的有一个重要的实践性教学环节。 通过这个教学环节其一是帮助学生具体运用和巩固相关课程的理论只是， 了解设计塑料 成型模具的一般方法和程序；其二是使学生能够熟练地运用有关技术资料及其他有关规范 等； 其三是训练学生初步设计塑料成型模具的能力， 为以后的毕业设计和工作打下初步的基 础。 本指导书是根据塑料成型模具课程设计的教学大纲，并参照其他有关教学资料编写而 成，为学生进行课程设计提供指导和帮助。2 1、塑件的工艺性分析塑件的工艺性分析包括:塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量和塑件 的工艺性分析,其具体分析如下: 1.1 塑件的原材料分析:塑料品种结构特点使用温度性能特点成型特点聚丙烯 (PP),属 半结晶性材料 于热塑性塑料可在 100℃左右 强度、刚度、耐热性均优 结晶料，湿性小；流动性好， 使用 于低压聚乙烯。 在低温时 但收缩范围及收缩值大，易 变脆、不耐磨、易老化， 发生缩孔、凹痕、变形；冷 适于制造一般的机械零 却速度快，浇注系统及冷却 件， 耐腐蚀零件和绝缘零 系统应缓慢散热，并注意控 件 制成型温度1.2 塑件的结构工艺性分析: 1.2.1 从 图 纸 上 分 析 , 该 塑 件 的 外 形 为 回 转 体 , 壁 厚 均 匀 , 都 为 3.5mm, 且 符 合 最小壁厚要求. 1.2.2 塑件型腔较大,有孔 6-Ф17,符合最小孔径要求. 1.2.3 考虑到塑件较大，所以采用二级脱模。1.3 塑件的尺寸精度分析: 该塑件的未注公差按 MT4 级公差要求,其余公差要求按制件的制件图所示公差要求1.4 塑件表面质量分析： 该塑件为工业用圆罩塑料,对其表面质量没有什么高的要求,粗糙度可取 Ra3.2um ,塑 件内部也不需要较高的表面粗糙度要求,所以内外表面的粗糙度都可取 Ra3.2um.1.5 结论: 该塑件可采用注射成型加工,一模两腔，侧浇口，顶杆脱模，喷流式冷却的模具结构。 经过计算不难知道塑件的质量和分型面上的投影面积。 根据这两个数据可以确定使用 的最小注射机。注意，在能够满足注射量和锁模力的前提下，不要选太大的注射机， 否则浪费资源并有可能加速模具的损坏 （因为有些机床不能自如地控制锁模力的大小， 太大的锁模力会使模具产生形变） 。2.成型设备选择与模塑工艺规程编制2.1 计算塑件的体积:3 +=+79663 L?=153762 L?=154 M?2.2 注塑机的初步选择 塑件成型所需的注射总量应小于所选注塑机的注射容量.注射容量以容积( 时,塑件体积(包括浇注系统)应小于注塑机的注塑容量,其关系是: )表示≥153／0.8 M?＝192 M? 153／式中- 塑件与浇注系统的体积()- 注射机注射容量()0.8- 最大注射容量利用系数 根据塑件的原材料分析,查相关手册①得知该塑件的原材料所需的注射压力为 60-100 ,由于塑件的尺寸较大,型芯较多,所以选择较大的注射压力 模具所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力,其关系按下式: .式中- 塑件成型是所需的压力()- 所选注射机的额定注射压力()模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力,其关系式如下:4 式中- 模具型腔压力,取 45MPa )- 塑件与浇注系统在分型面上的投影面积(- 注射机额定锁模力(N) 再根据塑件形状及尺寸采用一模两腔的模具结构,由以上数据,相关资料②初选螺杆式 注塑机:G54-200/400.它的注射容量为 400 均满足以上条件. ,注塑压力为 109MPa,锁模力为 2540KN,2.3 塑件模塑成型工艺参数的确定PP 注射成型工艺参数见下表,试模时,可根据实际情况作适当调整工艺参数 预热和干燥规格 温度 t/℃: 80-95工艺参数 注射时间 保压时间规格 0-5 15-30成型时间/s 时间 /h: 4-5 150-170 165-180 180-200 螺杆转速 n/( 喷嘴温度 t/℃ 170-180后段 中段 料筒温度 t/℃ 前段冷却时间 总周期 ) 方法15-30 40-70 30-60红外线灯 烘 箱 70 2-4后处理 模具温度 t/℃ 注射压力 p/Mpa 50-80 60-100 时间 /h 温度 t/℃3、注射模的结构设计注射模结构设计主要包括: 分型面的选择、 模具型腔数目的确定及型腔的排列、 浇注系统设 计、型芯、型腔结构的确定、推件方式、模具结构零件设计等内容。3.1 分型面的选择 该塑件为工业用圆罩塑料,对其表面质量没有什么高的要求,只要求外径没有明显的斑点及 熔接痕.在选择分型面时,根据分型面的选择原则,考虑不影响塑件的外观以及成型后能够 顺利取出制件,有以下几种方案:5 方案一,选塑件大端台阶处作为分型 面，如图 a 所示;选择这种方案, 塑件留 定模,这样增加了塑件的脱模难度,或者 增加辅助机构;亦或者采用型腔分成四瓣 式,但这样也加大了模具的制造难度.方案二,将塑件大端朝上,如图 b 所示, 采用这种方案,塑件留定模,但定模板需加 工一个深 3.5mm 的型腔.方案三,选塑件大端底平面作为分型 面 ,采用这种方案,也会出现第一种方案 的缺点,塑件留在定模等.方案四,以大端底平面为分型面,大端 朝上,如图(d)所示,塑件留动模,塑件的脱 模容易实现,且模具的加工相对以上方案 简单,方便. 所以,通过对以上四种分型面的考虑以及 塑件的外观的要求,选择大端底平面作为 分型面的(d)方案较合适.3.2 型腔数目的确定及型腔的排列 由于该塑件采用一模两件成型,所以, 型腔布置在模具的两边，这样也有利于浇 注系统的排列和模具的平衡. 3.3 浇注系统的设计 3.3.1 主流道设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流 动通道， 是熔体最先流经模具的部分， 它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有 较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。 根据手册查得 G54-200/400 型注射机喷嘴的有关尺寸: 喷嘴球半径:R =18mm 喷嘴孔直径:d = 4mm3.3.1.1 主流道尺寸 主流道通常设计在浇口套中， 为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出， 主流道设计成 圆锥形，其锥角 为 ，流道表面粗糙度 ，小端直径 比注射机喷嘴直径大 0.5～1mm。现取锥角 a=4mm，小端直径比喷嘴直径大。浇口套一般采用碳素工具钢材料制造， 热处理淬火硬度 50～55HRC。 由于小端的前面是球面， 其深度为(现6 取为)，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大。浇口套与模板间配合采用的过渡配合。主流道是一端与注射机喷嘴相接触， 另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。 主流道小端尺寸 为 5mm。 3.3.1.2 主流道衬套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流 道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式， 以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热 处理。 常用浇口套分为浇口套、 定位圈整体式和浇口套与定位圈单独分开两种(下图为后者)， 由于注射机的喷嘴球半径为 18mm，所以浇口套的为 R22mm。3.3.1.3 主流道衬套的固定 因为采用的为分开式,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈的外径为 Φ125mm，内径 Φ35.5mm。具体固定形式如下图所示：3.3.2 分流道的设计 分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关.该7 塑件的体积比较大但形状并不复杂,且壁厚均匀,可以考虑采用多点进料的方式,缩短分流道 的长度,有利于塑件的成型和外观质量的保证.从便于加工的方面考虑,采用截面形状为半圆 形的分流道.查有关的手册,选择 R=4mm. 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只 有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想， 因面分流道的内表面粗糙度 Ra 并不要求很低， 一般取 1.6μm 左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而 与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切 热。 3.3.3 浇口设计 浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。 我们将采用限制性浇口。 限制性浇口一方面通 过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其 成为理想的流动状态， 迅速面均衡地充满型腔， 另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特 性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同 时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。 3.3.3.1 浇口形式的选择 由于该塑件外观质量要求不高,浇口的位置和大小还是要不能太影响塑件的外观,同时,也应 该尽量使模具结构简单.根据对塑件结构的分析及已确定的分型面的位置,可选的浇口形式 有几种方案,如下: 方案一：点浇口 特点: 点浇口是一种断面尺寸很小的浇口,当物料通过时产生很高的剪切速率,这对于 表观粘度随剪切速率变化而明显变化的塑料熔体和粘度较低的塑料熔体是适合用的.点浇口 在开模时容易自行切断,并且在塑件上留下的残痕极小,不容易觉察,故无需修剪浇口的工序. 点浇口的另一个优点是,它很容易向模腔多点进料,浇口位置选择灵活,对于单腔模和多腔模 均适用.因此点浇口能实现模具自动化生产,生产效率高.但是本模具点浇口需开设在型芯内 部，型芯高度较高，点浇 口长造成塑料压力损耗大，影响塑料顺利充模，因此本模具不适 合用点浇口. 方案二：综合以上：对塑件成型性能、浇口和模具结构的分析比较,由于塑件的尺寸及表面精度要求 综合以上 不高,从模具的制造及结构考虑,确定成型该塑件的模具采用侧浇口的形式. 3.3.3.2 浇口位置的选择 模具设计时， 浇口的位置及尺寸要求比较严格， 初步试模后还需进一步修改浇口尺寸， 无论采用何种浇口， 其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大， 因此合理选择浇口的开设 位置是提高质量的重要环节， 同时浇口位置的不同还影响模具结构。 总之要使塑件具有良好 Ф的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.尽量缩短流动距离。 浇口应开设在塑件壁厚最大处。 必须尽量减少熔接痕。 应有利于型腔中气体排出。 考虑分子定向影响。 避免产生喷射和蠕动。 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。8 8. 注意对外观质量的影响。根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，分流道开设在模具中间分型面处。3.4 型芯、型腔结构的确定 型芯、型腔可采用整体式或整体嵌入式结构.整体式型腔是直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模(如上图 a),其特点是牢 固,不易变形,有较高的强度和刚度,成型的塑件表面不会有模具接缝痕迹.当塑件结构简单 时,制作整体式凹模比较容易,塑件形状复杂时,整体式凹模的加工工艺性较差,需要采用电 火花、 电铸等特殊加工手段,制作周期较长且费用较高,零件尺寸较大时加工和热处理都较困 难,消耗贵重模具钢多.整体式结构 适用于形状简单的中小型塑件. 整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式(如上图 b),再嵌入模具的模板内,它在单腔和多腔模 具中均可应用.这种凹模结构的好处是: a、加工单个型腔的凹模方便,同时零件的热处理变形比在一块材料上制作多个型腔的小. b、节省贵重钢材.根据工作性质,凹模和固定板可分别采用不同的材料制作. C、易于维修更换.采取镶嵌式安装形式便于更换失效了的凹模,儿不影响生产进行. d、各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期. 根据该塑件的外形分析,模具的动、 定模都是由凸、 凹模组成,由于塑件的大部分拐角都有 圆弧过度,所以为便于模具的加工和减少熔接痕,把凸凹模作为整体式.由于该塑件尺寸较大, 最大可达 166mm,形状虽不复杂,如采用整体式型腔,加工后,对于一块大的板来说热处理变形较大,且浪费贵重材料,所以采用整体嵌入式凹模.而各小型芯采用镶拼式,并采用台阶 固定方式安装在模具的各个部位上。9 3.5 推件方式的选择 根据塑件的形状特点,模具的大部分型芯在动模部分.开模后,塑件留在动模的型腔内,并 包裹着中间的型芯；而因制件很大，脱模时也很有可能留在定模的型腔里，所以模具采用二 级脱模机构。其推出机构可选择推杆推出和推板推出,若采用推板推出只能推外围部分,而中 间的型芯抱紧部分没有推件力,且塑件上有圆弧过度,推件板制造困难;推杆推出简单,推出平 稳可靠,虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹,但作为工业用的圆罩表面质量没什么要求.4、注射模设计尺寸计算4.1 成型零件尺寸计算 该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算.查有关手册得 PP 的收缩率为 Q=0.4％～0.7％,故平均收缩率为 公差的 1/4,即=(0.4+0.7)/2=0.55％;根据塑件尺寸公差要求,模具的制造公差取塑件已知条件: 平均收缩率为=0.0055,模具模具的制造公差取 型腔及型芯工作尺 寸类 零 别 件 图 号塑件尺寸计算公式0 Ф166 -0.100 Ф145 -0.100 Ф146.05 +0.250动 模 镶 件 型 腔 的 计 算定 模10 镶 件+0.24 +0.240型 芯 的 计 算 孔 心 距Ф170Ф17.3-0.074.2 模板尺寸设计 凹模板设计 塑料模具型腔在成型过程中承受着塑料熔体的高压,如果侧壁或底板的强度不足, 则可能产生开裂,如果强度不足,则可能产生过大的变形,造成溢料,使脱模困难,型腔侧 壁和底板厚度的计算方法有强度计算和刚度计算两种,一般情况下,大尺寸型腔刚度不 足是主要问题,应按刚度条件计算,小尺寸型腔强度不足是主要问 题,应按强度条件计 算. 根据制件的尺寸分析,本制件的成型型腔属于较大尺寸,所以应按刚度来计算,而型 腔采用的是整体嵌入式,根据型腔的材料和经验,型腔的壁厚为 17～19mm,模套壁厚 45～ 50mm 考虑到要在凹模镶件上直接开设水道,所以将镶件的壁厚增加至了 33mm,根据塑件 的外形,在镶件上要挖出一个深 42 mm 的型腔,所以底板的厚度应考虑到在加工过后结构 上的合理以及淬火的变形,所以设置镶件的厚度为 80mm,根据型腔底部的计算公式:所取的底部厚度满足计算公式值,所以确定凹模镶件的长宽均为 212mm, 厚度为 80mm. 由此按经验参考标准模架相关资料估计出各板尺寸: 板:560×560×50 L 560× 560 560×动模定模板:560×560×80 L 560×560×垫板: 560×560×20 L 560×560×支承板: 560×560×60 L 560×560×11 垫块: 560×560×34 L 560×560×动模座板: 630×560×50 L 630×560×定模座板: 630×560×50 L 630×560×推板: 560×560×16 L 560×560×推杆固定板: 560×560×20 L 560×560×5.冷却系统的设计5.1 动模模镶件的冷却 在动模模镶件的周围钻两排孔,并用螺塞堵住不接水嘴的孔,有与塑件的壁厚较厚,为 3.5mm,所以型芯出也需要冷却,因此在型芯中间开设一个孔,并用喷流水管对其进行喷流冷 却。 5.2 定模镶件的冷却 在成型凸模部分按圆周钻六个孔,再用隔板隔开.6、注射机有关参数的校核6.1 模具闭合高度的确定与校核 6.1.1 模具闭合高度的确定 动模座板 50 L、垫块 34 L、支承板 60 L、动模板 50 L、定模板 80 L、垫板 20 L、 定模座板 50 L模具高度:＝50 L＋34 L＋60 L＋50 L＋80 L＋20 L＋50 L×2＝394 L 50 L＋34 L＋60 L＋50 L＋80 L＋20 L＋50 6.2 模具安装部分的校核 该模具的外形尺寸为:630 L×560 L, G54-200/400 型注射机模板最大安装尺寸为 630 700 L×600 L,故能满足模具的安装要求. 由于 G54-200/400 型注射机所允许模具的最小厚度为 165 L,最大厚度 406 L,即模具闭合 高度满足 的安装条件.所以, G54-200/400 型注射机满足模具安装要求. 6.3 模具开模行程校核 经查资料注射机 G54-200/400 型的最大开模行程 666 L,满足下式计算所需的出件要 求:＝42＋50＋100＋80＝272 L 42＋50＋100＋80＝ 综上: 综上: 根据计算及经验 d 得出结论 G54-200/400 型注射机能够满足使用要求。12 7、模具零件的配合关系:7.1 导柱和导套7.2 浇口套与模板7.3 推杆推出机构13 7.4、复位杆7.5 成型镶件8、模具的工作原理及特点:8.1 特点 根据制品的形状为圆盘形,小端部分上有较多的型芯 ,所以制品的脱模需要设置侧型芯; 模具采用整体嵌入式,这样避免贵重材料的浪费以及便于加工成型;由于制品的表面质量没 么要求,所以采用推件杆、推件板结合所使用推出制件. 8.2 工作原理工作原理: 工作原理:开模时,模具分型面由上图所示的地方分型,在分型的过程中,制件的 外圈部分对定模的凸凹模有包紧的作用,但由于侧型芯以及动模部分较多的型芯, 这样就先使得制件留在动模部分;随着动模的继续移动,在制件还没有完全脱离 定模型腔而侧型芯在斜导柱的作用下已经完全脱离,由于模具的型腔设置 2°拔 模斜度,况且动模的制件没有移动,它对动模的型芯的包紧力也较大,所以 制件在与定模脱离的过程中能安全的留在动模部分,最后推杆在推件板的作用下 将制件推离动模型腔,脱出制件.合模时,推杆和推件板在复位杆的作用下退回原 位,而滑块也是在斜导柱的作用下回到原位,并且由楔紧块将滑块压紧,使其在注 射机注射的过程中不会回退.（根据自己的改一下）14 设计小结参考文献[1] 叶久新．塑料模设计指导．北京：北京理工大学出版社，2009-09． [2] 杨占尧．塑料模具课程设计指导与范例．北京：化学工业出版社，2009-06． [3] 郭新玲．塑料模具设计．北京：清华大学出版社，2006-07 塑料模具标准件及设计应用手册． 北京： 化学工业出版社， 2008-04． [4] 杨占尧． [5] 陈万林．实用塑料注射模设计与制造．北京：机械工业出版社，2000-07． [5] 高军，高田玉．注射成型工艺分析及模具设计指导．北京：化学工业出版社， 2009-01．15
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