油管接头注塑模设计【含10张CAD图纸】

买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709850目 录摘要1关键词11 前言21.1 选题的背景目的和意义21.2 我国模具技术的发展现状及发展趋势21.2.1 发展现状21.2.2 发展趋势21.3 对选题的设计设想和研究方法42 塑件分析和成型材料特性42.1 塑件分析42.2 成型材料的特性52.3 脱模斜度的选择72.4 本章小结73 注射机选择73.1 常用的注射机分类73.2 注射机的选择83.3 本章小结94 分型面设计与型腔布置94.1 分型面设计 104.2 型腔布置设计 104.2.1 型腔数目的确定 104.2.2 标准模架的选取 114.3 本章小结 115 浇注系统设计 125.1 浇注系统的设计原则 12买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098515.2 浇注系统的设计 125.3 排气系统的设计 135.3.1 概述 135.3.2 排气系统的设计要点 135.3.3 排气槽的位置和形式 135.4 本章小结 146 成型零部件和导向机构的设计 146.1 成型零件的结构设计 146.2 成型钢材的选用 146.2.1 塑料模材料的性能要求 146.2.2 塑料模常用材料 156.3 成型零件工作尺寸计算 156.4 型腔壁厚的计算 186.5 模架与板厚的确定 186.6 导向机构的设计 196.7 本章小结 197 脱模机构设计 207.1 脱模机构的设计 207.1.1 推管的设计 207.1.2 复位装置设计 207.1.3 顶出距离 207.2 脱模力计算 207.3 本章小结 218 侧向分型与抽芯机构设计 218.1 抽芯距的计算 218.2 斜导柱的设计 218.3 滑块的设计 228.4 本章小结 229 温度调节系统设计22买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098529.1 温度调节对塑件的影响239.2 模具冷却系统设计239.2.1 冷却系统计算239.2.2 冷却回路布置249.3 本章小结2510 模具校核 2510.1 注射机校核 2510.2 本章小结 26结论26参考文献27致谢27附录28买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709853买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709854油管接头注塑模设计摘 要：简要介绍了一种油管接头注塑成型模具的结构方案。分析了塑件的成型工艺，设计了一模两腔、侧浇口、斜导拄抽芯的注塑模结构。合理设计浇注系统是塑料注射模设计的关键。在进行设计时，从零件分析、选材、成型工艺分析到模具的结构是否合理，对能否生产出合格的工件都是非常重要的环节。本次设计从保证产量和质量双方面的要求出发，以适应激烈的技术竞争为前提。关键词：注塑模具；侧浇口；斜导拄；推管Design of Injection Mold Tubing JointsAbstract: A structural scheme of injection mould of conduit adapter is introducted in this paper. The forming process of plastic parts is analyzed. The injection mold mechanism of one mold with two cavities, and edge gate and leaning guide post are designed. A reasonable design of pouring channel is the key to design the injected model of plastics. From the analysis of the components, the selection and the formed craft analyze that the mold structure is whether reasonable, and whether to produce the qualified work piece is due to the mold design.This design embarks from double aspect request in the guarantee output and the quality, its premise is taking adapts the intense technical competition. Key words: Injection Mould; Edge Gate; Leaning Guide Post; Pushing pipe 买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098551 前言1.1 选题的背景目的和意义本次毕业设计的油管接头注塑模具。油管接头即连接油管之间的部分，起着连接与转向的作用。这就要求其具有良好的密封性能。目前国产高、中、低液压油管，工业设备油管、工程机械液压油管、挖掘机液压油管、汽车液压油管、轿车方向助力管、耐温、耐磨管、及不锈钢波纹管等各种油管，油管要使用与之相配套的油管接头，这就要求油管接头的尺寸、精度达到一定的要求。例如航空高压油管，用于汽车、摩托车各类机械设备油管系统总成，尤其是整体式的油管接头，解决了用焊接，铆接法所产生的难以避免的泄漏，既安全又节省了油耗,延长了使用寿命。特别是航空高压管，由武汉理工大学检测，达到了汽车行业标准.这种结构，是油管总成制造的一大突破。1.2 我国模具技术的发展现状及发展趋势1.2.1 发展现状我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件具为代表，我国主要汽车模具企业，已能生产部分轿车覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模覆盖面大增，已从电机、电铁芯片模具，扩大到接插件、电子零件、汽车零件、空调器散热片等家电零件模具上。塑料模已能生产 34、48大展幕彩电塑壳模具，大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。塑料模热流道技术更臻成熟，气体铺助注射技术已开始采用。压铸模方面已能生产自动扶梯整体梯级压铸模及汽车后轿齿轮箱压铸模等。模具质量、模具寿命明显提高，模交货期较前缩短。模具 CAD/CAM/CAE 技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具 CAD/CAE 软件。电加工、数控加工在模具制造技术发展上发挥了重要作用。模具加工机床品种增多，水平明显提高。快速经济制模技术得到了进一步发展，尤其这一领域的高新技术快速原型制造技术(RPM)进展很快，国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。模具标准件应用更加广泛，品种有所扩展。模具材料方面，由于对模具寿命的重视，优质模具钢的应用有较大进展。正由于模具行业的技术进步，模具水平得以提高，模具国产化取得了可喜的成就。历年来进口模具不断增长的势头有所控制，模具出口稳步增长 1。 买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098561.2.2发展趋势当前，工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的 5m提高到 23m，今后有些模具加工精度公差要求在 1m 以下，这就要求发展超精加工。新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达 80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体还达不到 10%，个别企业已达到 20%-30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本，因此模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及 CAD/CAM/ CAE 技术已基本成熟。由于模具 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具 CAD/CAM 技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。国外近年来发展的高速铣削加工 ，主轴转速可达到 40000100000r/min,快速进给速度可达到 3040m/min，换刀时间可提高到 13S。这样就大幅度提高了加工效买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709857率，如在加工压铸模时，可提高 78 倍，并可获得 Ra 10um 的加工表面粗糙度。形状精度可达 10um。另外，还可加工硬度达 60HRC 的模块，形成了对电火花成形加工的挑战。因此，高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别是对汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主，不仅效率低，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面模具研磨抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三给曲面模具研磨抛光的自动化。另外，由于模具型腔形状复杂，任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应注意发展特种研磨与抛光、如挤压衍磨、电化学抛光、超声抛光以及复合抛光工艺与装备，以提高模具表面质量。随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统。这也是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有如下特征：多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。综上所述，近年来我国模具技术有了长足的进步，但与国外先进技术相比还存一定的差距。我们要锐意进取，共同努力，把我国的模具技术水平推上一个新的台阶。1.3 对选题的设计设想和设计方法本次设计的是油管接头注塑模具。注射模亦称注塑模，其成型原理是将塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔化呈流动状态后，在柱塞和螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模腔之中，充满型腔的熔料在受压的情况下，经冷却固化后即可保持模具腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件。和普通的注射模的不同在于采用了推管顶出。设计时首先要对塑件进行工艺分析，根据塑件的特点合理的选用注射机。然后是对模具的主题进行设计，又包括浇注和排气系统的设计、型腔和型芯的设计、模架的选取。主体设计好之后，就要设计导向和脱模机构、侧抽芯机构和温度调节系统的设计。做完这些之后，就该对所设计的模具进行校核了，只有通过了校核模具的设计才真正的结束。2 塑件分析和成型材料特性买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098582.1 塑件分析该塑件为油管接头，一般用于工业机械、汽车、电子电器、日用品、管道及配件等行业中的辅助零件，故对其力学性能有较高的要求，而表面粗糙度只为一般要求，可以采用塑料制件尺寸精度的 6 级精度（一般精度） 。该制件属于中等批量生产的产品，因此对模具的设计要求一般，但是需要制件可以自动脱模，以提高生产效率，降低成本。图 1 油管接头塑料制件Fig1 Plastic pipe joint2.2 成型材料的特性聚甲醛又名聚氧化次甲基，英文名 polyxymethylene（简称 POM） 。分子结构规整和结晶性使其物理机械性能十分优异，有金属塑料之称。 POM 为乳色不透明结晶性线性热塑性树脂，具有良好的综合性能和着色性，具有较高的弹性模量，很高的刚性和硬度，比强度和比刚性接近于金属；拉伸强度，弯曲强度，耐蠕变性和耐疲劳性优异，耐反复冲击，去载回复性优；摩擦系数小，耐磨耗，尺寸稳定性好，表面光泽好，有较高的粘弹性，吹水性小，电绝缘性优，且不受温度影响；耐化学药品性优，除了强酸，故有吸振性、消音性；吸水性小，耐绝缘性好且不受湿度影响；耐化学药品性优：除了强酸、酚类和有机卤化物外，对其他化学品稳定，耐油；机械性能受温度影响小，具有较高的热变形温度。缺点是阻燃性较差，遇火徐徐燃烧，氧指数小，即使添加阻燃剂也得不到满意的要求，另外耐候性不理想，买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709859室外应用要添加稳定剂 2。均聚甲醛结晶度高，机械强度、刚性、热变形温度等比共聚甲醛好，共聚甲醛熔点低，热稳定性，耐化学腐蚀性，流动特性，加工性优于均聚甲醛，新开发的产品为超高流动（快速成型） ，耐冲击和降低模具沉积牌号，也有无机填充，增强牌号。POM 吸水率大于 0.2%，成型前应预干燥，POM 熔融温度与分解温度相近，成型性较差，可进行注塑、挤出、吹塑、滚塑、焊接、粘接、涂膜、印刷、电镀、机加工、注塑是最重要的加工方法，成型收缩率大，模具温度空高些，或进行退火处理，或加入增强材料（如无碱玻璃纤维） 。POM 强度高，质轻、常用建材来代替铜、锌、锡、铅等有色金属， 广泛用于工业机械、汽车、电子电器、日用品、管道及配件、精密仪器等部门。相对密度 1.41g/cm3,收缩率 1.5%2.0%,熔点 180200,热变形温度 98，拉伸强度 69MPa,弹性模量 2.5103MPa,弯曲强度 104MPa,冲击强度 202kJ/m2,硬度11.2HBSM78。它的成型特性及条件：1)典型结晶型塑料,熔融范围很窄,熔融或凝固速度快,结晶化速度快,料温稍低于熔融温度即发生结晶,流动性下降。2) 热敏性强,极易分解(但比聚氯乙烯稍弱,共聚比均聚稍弱),分解温度为 240,但 200时滞留 30min 以上也即发生分解,分解时产生有刺激性、腐蚀性气体。3)流动性中等,溢边值为 0.04mm 左右,流动性对温度变化不敏感,但对注射压力变化敏感。4)结晶度高,结晶时体积变化大,成形收缩范围大,收缩率大。5)吸湿性低,水分对成形影响极小,一般可不干燥处理,但为了防止树脂表面吸附水分,不利成形,加工前须进行干燥并起预热作用，特别对大面积薄壁塑件，改善塑件表面光泽有较好效果，干燥条件一般用烘箱加热，温度为 90100,时间 4h,料层厚度 3cm6)摩擦系数低，弹性高，浅侧凹槽可强迫脱模，塑件表面可滞有皱纹花样，但易产生表面缺陷，如毛斑、折皱、熔接痕、缩孔凹痕等弊病。7)宜用螺杆式注塑机成形，余料不宜过多和滞留太长，一般塑件克量（包括主流道、分流道）不应超过注塑机注射克量的 75，或取注射容量与料筒容量之值为 1 ：61 ：10，料筒喷嘴等务必防止有死脚、间隙而滞料，预塑时螺杆转速宜取底，并宜用单头、全螺纹、等距压缩突变型螺杆。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985108)喷嘴孔径应取大,并采用直通式喷嘴,为防止流 现象,喷嘴孔克呈喇叭形,并设置单独控制的加热装置,以适当地控制喷嘴温度。9)模具浇注系统对料流阻力要小，进料口宜小，要尽量避免死角积料，模具应加热，模温高时应防止滑动配合部件卡住，模具应选用耐磨、耐腐蚀材料、并淬硬、镀铬，要注意排气。必须严格控制成形条件，嵌件应预热（一般 100150）,料温取稍高于熔点（一般 170190）即可，不宜轻易提高温度。模温对塑件质量影响较大，提高模温可改善表面凹痕，有助于融料流动，塑件内外均匀冷却、防止缺料、缩孔、皱折，模温对结晶度及收缩也有很大影响，必须正确控制，一般取 75120，壁厚大于 4mm的取 90120，小于 4mm 的取 7590。宜用高压、高速注射。塑件可在较高温度时脱模，冷却时间可短，但为防止收缩变形，应力不均，脱模后宜将塑件放在 90左右的热水中缓冷或用整形夹具冷却。在料温偏高,喷嘴温度偏低,高压对空注射时易发生爆炸性伤人事故,分解时有刺激性其他,易燃,应远离明火。表 1 POM材料的注射工艺参数 3Table1 Injection parameters of POM material3注射机类型螺旋转速/（ minr）喷嘴 机筒温度/ 模具温度/28形式 温度 前段 中段 后段螺杆式直通式 170180 180190 170180 16017090120注射压力/MPa保压力/MPa注射时间/s 保压时间/s 冷却时间/s 成型周期7090 5070 2090 05 2060 501602.3 脱模斜度的选择由于制品冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯或型腔中凸出的部分。为了使制品易于从模具内脱出，设计使必须保证制品的内外壁具有足够的斜度，以确保塑件脱模，该斜度叫做脱模斜度。脱模斜度还没有比较精确的计算公式，目前仍依靠经验数据。脱模斜度与塑料的品种制品的形状及模具的 结构等有关，POM 塑料型腔的脱模斜度经验数据为 35130，取 1；型芯为 2050，取 30。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985112.4 本章小结经过对本塑件的分析，查找了 POM 的成型特性及注射工艺参数。同时确定了塑件的脱模斜度。POM 塑料型腔的脱模斜度经验数据为 35130，取 1；型芯为2050，取 30。3 注射机选择3.1 常用的注射机分类用于注射成型的设备有：通用注射机；热固性塑料注射成型机；特种注射成型工艺用注射成型机。其中通用注射成型机应用最为广泛。通用注射机按注射方向和模具的开合方向可分为如下三类：1）立式注射机2）卧式注射机3）直角式注射机 3。其中卧式注射机具有重心低、稳定，加料、操作及维修方便，塑件推出后可自行脱落，便于实现自动化等特点，是大、中型注射机当前广泛应用的一种形式。按塑料在料筒内的塑化方式又可分为以下两种：1）螺杆式注射机2）柱塞式注射机。其中螺杆式注射机较柱塞式多一旋转动作，产生分力可使材料在螺旋槽间产生混炼作用，增加了塑化能力。它可成型形状复杂、尺寸精度要求高以及各种带嵌件的塑件；塑化能力强，成型周期短，效率高，生产过程易实现自动化；其加热缸的压力损失小，用较低的射出力也能成型；并且加热缸内的材料滞留处少，热稳定性差的材料也很少因滞留而分解，是当前应用较广泛的机型。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098512图 2 螺杆式注射机Fig2 Screw injection molding machine 3.2 注射机的选择为了提高生产效率，实现自动化生产,故采用卧式注射机；为了得到尺寸精度高，残余应力小的制件，故采用螺杆式注射机。单个塑件:体积 V31972.33mm 331.97cm 3,质量 m31.971.4145.08g。两个塑件和浇注系统凝料:总体积 V 总65.56cm 3,总质量 m92.44g。表 2 SZ200 注射成型机的技术规范Table2 SZ200 technical specifications of injection molding machine名 称 指 标 参数买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098513螺杆直径/mm 42螺杆转速(r.min-1) 0220理论注射容量/cm3 200注射压力/MPa 150注射速率(g.s-1) 120注射装置 塑化能力(kg.h-1) 70锁模力/10kN 120模板行程/mm 305模具最小厚度/mm 230模具最大厚度/mm 400定位孔直径/mm 125定位孔深度/mm 15喷嘴伸出量/mm 20喷嘴球半径/mm 15顶出行程/mm 90顶出力/kN 22锁模装置电 油泵电动机功率/kW 15加热功率/kW 8.25气其 机器质量/t 4.3他 外形尺寸(LWH)/(mmm)4.01.41.9从实际注射量应在额定注射量的 2080之间考虑，初选额定注射量在200cm3以上的 SZ200。该设备的技术规范见表。3.3 本章小结本章列出了注射机的分类，通过对注射机比较和 POM 的成型性能，根据塑件体积和质量的计算，初选 SZ200 卧式注射成型机成型塑件。查找了它的相应参数。4 分型面设计与型腔布置4.1 分型面设计买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098514模具闭合时型腔与型芯相接触的表面称为分型面。分型面按其位置与注射机开模运动方向的关系来分类有：分型面垂直于注射机开模运动方向，平行于开模方向，倾斜于开模方向。为了便于脱模，分型面的位置应设在塑件断面尺寸最大的地方，还要不影响制品的外观。根据该塑件的结构特征，选定水平分型面即分型面垂直于开模方向 4。经分析，该零件成型时必须采用侧向外抽芯，可能适合的模具结构有两种，即单分型面注射模和双分型面注射模。1）单分型面注射模 型腔（凹模）在定模上；主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上，开模口塑件连同流道内的凝料一起留在动模一侧；动模上设有顶出机构，用以顶出塑件和流道内的凝料。可能的浇口形式有：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、重叠式浇口和潜伏式浇口等。该类模具采用的侧向抽芯机构，一般是斜导柱抽芯机构（斜导柱在定模、滑块在动模） 、斜滑块抽芯机构、弯销抽芯机构和斜导槽抽芯机构。2）双分型面注射模 它从不同的分型面分别取出流道内的凝料和塑件，又称为三板式注射模具。与单分型面注射模相比，三板式注射模具增加了一个可移动的中间板（又名浇口板） 。中间板适用与采用点浇口进料的单型腔和多型腔模具。在开模时由于定距拉板的限制，中间板与定模板作定距离的分开，以便取出这两块板之间流道内的凝料，而利用推板或推杆将型芯上的塑件脱出。适合的浇口有：点浇口、侧浇口、扇形浇口、重叠式浇口等。该类模具采用的侧向抽芯机构，一般是斜导柱在动模，滑块在定模，或斜导柱、滑块均在定模的斜导柱抽芯机构。脱模时还必须有顺序脱模机构，模具结构复杂。该零件为油管接头，中等产量，每一件产品分摊的模具成本也较多，要求模具简单，费用低廉。综上，选择单分型面注射模，侧浇口进料，采用斜导柱在定模、滑块在动模的斜导柱抽芯机构，推管一次顶出。4.2 型腔布置设计型腔的布置包括了两个方面的问题，即模具型腔的数目和各型腔在模具中的排列。4.2.1 型腔数目的确定为了使模具的生产效率与注射机相匹配，提高生产效率和经济效益，并保证塑件的精度，设计模具时应合理得确定形腔的数目。确定模具型腔的方法有：根据锁模力确定；根据最大注射量确定；根据塑件精度确定和经济性等。本零件主要从经济性确买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098515定。试制或小批量时，宜取单型腔或少型腔，大批量时采用多型腔。而该零件中等产量，因此采用一模两腔，即一次注射成型两个塑料制件。当所有的型腔不在同以个时间充满时，是得不到尺寸正确和物理性能良好的塑件的。为此，必须对浇注系统进行平衡，使所有的型腔在同一时刻充满。该平衡浇注系统的特点是：从分流道到浇口到型腔，其形状、长度尺寸、圆角、模壁的冷却条件都完全相同。4.2.2 标准模架的选取模具标准化有利于提高模具设计和制造水平，提高模具质量，缩短模具制造周期，降低生产成本，节约材料和采用新技术，模具的精度和动作可靠性得到保证，提高了模具中易损件的互换性，便于模具维修。图 3 中小型模架的基本类型 2Fig3 The basic types of small and medium-sized mold2图 3 列出了中小型注射模架的基本形式，其中 A1 型模架定模采用两块模板，动模采用一块模板，设置推杆（推管）推出机构，定模型芯（腔）和动模型芯（腔）采买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098516用整体加工方式或采用整体嵌入式加工方法，便于滑块导滑槽的加工，故特别适用于采用斜导柱侧抽芯的单分型面注射成形模具。4.3 本章小结本章通过对两种分型面的分析比较，确定了单分型面注射模。为了使模具的生产效率与注射机相匹配，一模两腔平衡布置，侧浇口进料。通过对成型的整体分析，选择了 A1 型标准模架。5 浇注系统设计5.1 浇注系统的设计原则浇注系统设计是否合理，对注射成型过程和塑件质量都有直接影响。因此设计浇注系统时需要考虑以下问题 5：成型塑料的工艺特性。如成型塑料熔体的流动性，对压力、温度的敏感性，塑料熔体的收缩性、分子取向等性能。浇口位置、数量的设计要有利于熔体的流动，避免产生湍流、涡流、喷射等现象，有利于排气；设计时应预先分析熔接痕的位置及对塑件质量的影响。应尽量缩短熔体到型腔的流程，以减少压力损失。避免高压熔体对型芯和嵌件的冲击，以防止型芯的变形或嵌件的位移。尽量减少浇注系统冷凝料的产生，减少原材料的损耗。浇口的设置要便于冷凝料的去除，不影响塑件的外观。5.2 浇注系统的设计浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。其作用是使来自注射机喷嘴的塑料融体，稳定而顺利地流入并充满全部型腔，同时，在充模的过程中将注射压力传递到型腔的各个部位，以保证塑件的完整成型。浇注系统设计合理与否将直接影响塑件的质量、成型工艺调整难易。主流道的设计:指连接注射机喷嘴与分流道或型腔的进料通道。其作用是将塑料熔体引入模具，其形状、大小会直接影响塑料熔体的流速和填充时间。上端直径 d注射机喷嘴直径0.5mm=4.5mm,R喷嘴球半径1mm16mm，下端直径 D8mm。分流道的设计:分流道是主流道与浇口之间的进料通道。在多型腔模具中分流道是必不可少的；在单型腔模具中，有时可省去分流道。在设计分流道时主要考虑的是尽量减少熔体流动时的压力损失和温度降低，同时尽量减小分流道的容积。本次设计为：截面形状为圆形，直径为 6mm。冷料穴的设计:冷料穴的设置是根据浇注系统的需要来设置的，它既可设置在主买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098517流道的末端，还可设置在各分流道的转向处，甚至在型腔料流的末端。冷料穴必须设置在熔体流向的转折处，并迎着上游料流的方向。冷料穴的长度一般取流道直径的1.52 倍1216mm，取 15mm。浇口的设计:浇口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，防止倒流及在多型腔中起着平衡进料的作用。对浇口总的设计要求是：要使熔料以较快的速度进入并充满型腔，同时在型腔充满后适时冷却封闭。一般要求浇口截面小，长度短。选择浇口位置时应注意以下问题：应避免引起熔体破裂；浇口位置应设置在塑件最大壁厚处；应游利于排气；有利于减少熔接痕和提高熔接痕强度；防止型芯变形；考虑塑件的收缩变形及分子取向；考虑塑件的外观。浇口形式选择侧浇口，开设在模具的分型面，从塑件的边缘进料，截面形状为矩形，h=2mm，b=4mm，L=1mm。 它的特点是形状简单，加工方便，调整容易，所以这种浇口的应用非常广泛。特别是一模多腔的浇注系统，使用这种浇口非常方便，同时去除浇注系统冷凝料比较方便。其缺点是在塑件的外表面留有浇口痕迹。定位环及浇口套:根据注射机定模板中心孔尺寸，选取定位环直径为 125mm，浇口套公称直径为 30mm。5.3 排气系统的设计5.3.1 概述排气系统的作用是在注射过程中，将型腔中的气体有序而顺利地排出，以免塑件产生气泡、疏松等缺陷。注射过程中需要排出的气体有以下几种：1）浇注系统和型腔中原有的自然空气；2）塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸气；3）塑料熔体在受热和凝固时分解产生的低分子挥发气体；4）塑料熔体中某些添加剂的挥发和化学反应所生成的气体。5.3.2 排气系统的设计要点1）排气系统应保证迅速、有序、通畅，排气速度应与注射速度相适应；2）排气槽应设在塑料流的末端；3）排气槽应设在主分型面的凹模一侧，一是便于加工和修正，二是如果产生排气飞边，凝料也较容易脱模和去除；4）排气槽应尽量设在塑件较厚的成型部位；5）排气槽应设在便于清模的位置，以防止积存冷料；买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985186）排气槽的排气方向应避开操作区，防止注射时高温熔料的溢出而伤人；7）排气槽的深度与塑料品种的流动性以及注射压力，注射温度有关。5.3.3 排气槽的位置和形式因为该零件为小型零件，一模两腔，所以利用分模面和推管之间的缝隙排气即可，不必单独考虑排气方式。5.4 本章小结本章根据浇注系统的设计原则设计了浇注系统的尺寸，包括浇注和排气系统的设计、型腔和型芯的设计、模架类型的选取。浇注系统的设计包括主流道、侧浇口、定位环和浇口套等的设计。为了保证塑料充满型腔，需要是型腔的空气尽量排出，所以设计了排气系统。型腔和型芯是成型零件，根据塑件的尺寸确定。分析优化模具设计方案，选择最佳的成型工艺，制定最合理的设计参数。6 成型零部件和导向机构的设计6.1 成型零件的结构设计成型零件在工作时与塑料直接接触，成型塑件。成型零件的结构设计，需要考虑保证获得合格的塑件，同时又便于加工，还要注意尽量节约贵重模具材料，以降低模具成本。成型零件的设计主要包括型腔和型芯的设计。设计时，既要考虑保证获得合格的塑件，又要便于加工制造，还要注意尽量节约贵重模具材料，以降低模具成本。型腔采用局部镶拼式，型芯采用整体式。型腔中的小嵌块用螺钉与型腔固定，整体式型芯（凸模）与凸模固定板用螺钉连接，靠过渡配合（H7/m6）定位，适用于任何异形截面凸模的固定，固定板型孔可用线切割方法加工。6.2 成型钢材的选用塑料注射模具的结构比较复杂，组成一套模具有各种各样的零件，各个零件在模具中所处的位置、作用不同，对材料的性能要求就有所不同。选择优质、合理的材料，是生产高质量模具的保证。6.2.1 塑料模材料的性能要求对于塑料注射模具零件的常用材料有如下要求 18：1)具有良好的机械加工性能；2)具有足够的表面硬度和耐磨性；买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985193)具有足够的强度和韧性；4)具有良好的抛光性能；5)具有良好的热处理工艺性；6)具有良好的耐腐蚀性；7)表面加工性能好。6.2.2 塑料模常用材料 6结构零件用钢:塑料注射模具中的结构零件一般采用碳素钢或低合金钢。1）Q235A 钢:Q235A 为碳素结构钢,其机械性能较差，但价格低廉，常用于塑料注射模的动模及定模座板、垫块等零件。2）45、55 钢:此类钢为优质碳素结构钢，可以用来制造形状较简单，精度要求不高的塑料注射模具，但其使用寿命较低，抛光性不好。45、55 钢还可以通过调质处理来改善其性能，可以用于制造塑料模具的推板、型芯固定板、支承板等零件。3）T8、T10 钢:T8、T10 钢为碳素工具钢，其含碳量高，淬火硬度可达 5055HRC,可用于制造导柱、导套、斜销、推杆等塑料注射模具零件。4）40Cr 钢:40Cr 为低合金钢，可以用于制造形状不太复杂的中小型塑料注射模具。40Cr 钢可以进行淬火、调质处理，制作型芯、推杆等零件。模具钢:为满足塑料注射模具对材料的各种要求，目前有许多专用的模具钢：3Cr2Mo(P20)钢、10Ni3CuAlVS(PMS)钢、06Ni7Ti2Cr 钢、8CrMnWMoVS(8CrMn)钢等。同时，有色金属材料和非金属材料也是塑料注射模具中经常用到的材料，例如铍铜合金、锌基合金、环氧树脂等。根据本设计对制件所要求的精度和质量，综合上述模具材料的特点，该模具成型零部件的材料从 45 钢、55 钢、T8 钢、T10 钢、40Cr 钢中选择，并根据使用要求对其进行热处理，达到需要的工艺标准。模架和标准件直接外购，具体材料由生产厂家自行决定。6.3 成型零件工作尺寸计算注射模的成型零部件是指构成模具型腔的零件，通常包括凹模、型芯以及各种成型杆和成型镶件（块） 。本设计成型零件主要是型芯、凹模和侧型芯。目前主要使用两种方法计算成型零部件的工作尺寸，一种叫做平均值法，另一种叫公差带方法。该设计采用以塑料平均收缩率为基准的平均值计算方法。根据制件选用的材料为 POM,参看 SJ/T10628-1995，其主要尺寸精度等级可选用一般精度（6 级） 。该制件所需尺寸公差见表 3。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098520表 3 塑件的尺寸公差 1Table3 Mold pieces of tolerance1塑件基本尺寸/mm 公差数值/mm IT636 0.28610 0.321014 0.361418 0.405065 0.646580 0.7680100 0.88图 4 制件工艺参数Fig4 Part parameters平均收缩率 S(Smax+Smin)/20.0225模具的制造公差比制件的高 12 级。由参考文献3，模具的制造公差选用 IT9级。具体标准公差数值见表。表 4 模具的尺寸公差Table4 Mould dimension tolerance塑件基本尺寸 03 36 610 1018 1830 3050 5080 80120IT9 0.025 0.030 0.036 0.043 0.052 0.062 0.074 0.087型腔径向尺寸：(1)zSDm0043)1(式(1)中 型腔直径；mD制件的公称直径 ; 0买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098521塑件直径公差; 成型零件制造公差。zD1=D0(1+S)- 48(1+0.0225)- 0.56 mm430 43062.062.48D2=D0(1+S)- 40(1+0.0225)- 0.52 mm0 062. 062.51(2)zsHm032)1(式(2)中 型腔深度；mH制件高度的公称尺寸；s塑件高度公差；成型零件制造公差。zH1=H0(1+s)- =25(1+0.0225)- 0.48 = mm320 32052.052.4H2= H0(1+s)- =18.631(1+0.0225)- 0.44 = mm0 052. 052.7618型芯径向尺寸:(3)043)(1zsdm式(3)中 凸模或型芯直径；md制件的公称直径；s塑件直径公差；成型零件制造公差。zd1d0(1+s)+ -=35(1+0.0225)+ 0.52 = mm 430 43062.062.183d2d0(1+s)+ -=30(1+0.0225)+ 0.48 = mm0 052.052.4d3d0(1+s)+ -=10(1+0.0225)+ 0.32 = mm430 43036.036.71型芯高度尺寸:(4) 02)1(zshm式(4)中 凸模或型芯高度；mh买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098522制件高度的公称尺寸；sh塑件高度公差；成型零件制造公差。zh1h0(1+s)+ =3(1+0.0225)+ 0.24 = mm32032025.025.3h2h0(1+s)+ =22(1+0.0225)+ 0.44 = mm 0 052.052.79h3h0(1+s)+ =47(1+0.0225)+ 0.56 = mm 32032062.062.438螺纹型环的尺寸计算:外径 Dm=D(1+s)-b =20.955(1+0.0225)-0.44 =20.99 mm0 07.07.内径 D1m=D1(1+s)-b =18.631(1+0.0225)-0.44 =18.61 mm.0.0中径 D2m=D2(1+s)-b =19.793(1+0.0225)-0.44 =19.91 mm0 7.7.6.4 型腔壁厚的计算注射模在工作过程中要承受多种外力，如注射压力、保压力、锁模力等。模具型腔如强度不够，将产生塑件变形或断裂破坏；如刚度不够，将产生较大的弹性变形，使模具贴合面处出现较大的间隙，由此发生溢料及飞边现象。另外，当成型后成型压力消失时，型腔因弹性回复而收缩，当收缩量大于塑件的收缩时，型腔会紧紧包住塑件造成开模困难或塑件残留在定模上而损坏塑件或塑件质量不良。因此，有必要对模具型腔进行强度和刚度计算。型腔侧壁厚：从刚度的观点出发，型腔最小壁厚为(5)mrpErSc 74.1)/()/(1 式(5)中， 是泊松比，钢材取 0.25；E 是弹性模量，钢材取 2.1105Mpa；是允许变形量。为防止溢料应根据不同塑料限定不同的最大部溢料间隙，取0.05mm；r 是型腔内径，为 24mm；p 是型腔内熔体压力，一般取 2545Mpa。型腔底板厚：从刚度的观点出发，型腔最小壁厚为(6)mErSh89.74.036.5 模架与板厚的确定在前面已确定了模架的基本形式，初选了 A1 型的基本模架。根据型腔尺寸和型买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098523腔最小侧壁厚、底板厚，以及考虑侧向抽芯机构所占用的空间，由参考文献2选择BL 为 315315 尺寸系列的 A1 型标准模架。其模架结构形式和尺寸参看图 5。图 5 详细标明了标准模架上导套、导柱的尺寸和安装方法；复位杆的分布和尺寸；动（定）模座板、推板、推管固定板上螺纹的位置、数量和尺寸；推板、推管固定板的宽度、厚度。模具的标准化减少了设计和制造的工作量，缩短了生产准备时间，降低了成本。图 5 315L(1)模架结构Fig5 315 L (1) Frame structure6.6 导向机构的设计注射模导向与定位机构，主要用来保证动模合定模两大部分或模内其他零件之间的准确配合和可靠地分开，以避免模内各零件发生碰撞和干涉，并确保塑件的形状和尺寸精度。导向机构的主要形式有导柱导向和锥面定位两种。本模具采用导柱导向机构 7。导柱的结构和尺寸已经标准化，常见的结构形式有带头导柱和有肩导柱。本模具采用带头导柱。导套的结构和尺寸也已经标准化，常见的结构形式有带头导套和直导套，本模具采用带头导套。根据所选的标准注射模架来确定导拄和导套的尺寸和布置，买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098524如图 5。6.7 本章小结本章通过已知制件的尺寸及性能，设计并计算了成型的模具结构和尺寸，选取了模具材料和标准模架。采用导柱导向机构。由于选择了标准模架，导柱导套的尺寸和布置随之确定。本模具采用带头导柱和带头导套导向和定位。7 脱模机构设计7.1 脱模机构的设计顶出机构的结构因塑件的脱模要求的不同而有所变化，但对顶出机构所应达到的基本要求是一致的：使塑件在顶出过程中不会损坏变形；保证塑件在开模的过程中留在设置有顶出机构的动模内；若塑件需留在定模内，则要在定模上设置顶出机构。其中，一次顶出机构是最常用的顶出机构，此机构只需一次动作就能使塑件脱模。本模具选用顶套一次顶出机构 8。7.1.1 推管的设计 推管是一种空心推杆，用以顶出圆筒形塑件或顶推塑件上的环形凸台。推管内部有一个用于成型制品中心孔的型芯，推管内径与型芯外径与型腔或镶件均成间隙配合。由于注射模工作时推管与型腔反复摩擦，为降低摩擦磨损，延长推管寿命，推管头部需淬火处理，硬度为 4550HRC，局部淬火处理时，其长度不小于推出距离。7.1.2 复位装置设计 顶出机构在完成塑件的顶出动作后，为了进行下一步循环必须回到其初始位置。常用的复位机构有弹簧复位机构和复位杆复位机构。因为弹簧复位机构不可靠，所以在此处选用复位杆复位。复位杆与动模镶块或动模固定板的配合长度 L11.52d 大于等于 15mm，一般为 4 根，对称布置在推出板的四周。7.1.3 顶出距离 为确保顶出时塑件能完全脱离动模，顶出距离不小于 25mm。7.2 脱模力计算脱模力是指将塑件从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力。它主要包括由塑件的收缩引起的塑件与型芯的摩擦阻力和大气压力。脱模力的大小与塑件的厚薄及其形状有关。脱模力认为初始脱模力和相继脱模力两种。在开始脱模的瞬间克服包紧力所需的脱模力最大，称为初始脱模力，之后继续将型芯全部抽出所需的力叫相继脱模力，这个力比初始脱模力要小的多，所以在模具设计时以初始脱模力为准 2。对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算，并确定其脱模力（Q）：买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098525(7)sinco(fLhp式(7)中 L型芯或凸模被包紧部分的断面周长（cm） ；h被包紧部分的深度（cm） ；p由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取 7.811.8MPa；f摩擦系数，一般取 0.10.2；脱模斜度()。按公式计算的凸模力，当考虑塑件材料对型芯的粘附力，以及塑件刚性等因素的影响，加以修正，确定实际脱模力，从而选用标准推杆的直径及数量和分布。L3.5， h=2.5, p10， f0.15， 1，代入得 Q11.38N。影响脱模力的因素：1)塑件的塑料性能：收缩率越大的塑料的包紧力越大，脱模力就越大。硬质塑料比软质塑料包紧力