泡沫灭火器喷嘴注塑模设计

1泡沫灭火器喷嘴注塑模设计绪 论大学三年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。模具工业是无以伦比的“效益放大器“，因为用模具加工产品大大提高了生产效率，而且还具有节约原材料、降低能耗和成本、保持产品高一致性等特点。在国外，模具被称为“金钥匙“、“进入富裕社会的原动力“等等。从另一个角度上看，模具是人性化、时代化、个性化、创造性的产品。更重要的是模具发展了，使用模具的产业其产品的国际竞争力也提高了。据国外统计资料，模具可带动其相关产业的比例大约是1:100，即模具发展1亿元，可带动相关产业100亿元。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近10年来，中国模具工业一直以每年15%左右的增长速度快速发展。但与发达国家相比，中国模具工业无论在技术上，还是在管理上，都存在较大差距。特别在大型、精密、复杂、长寿命模具技术上，差距尤为明显。中国每年需要大量进口此类模具，在模具产品结构上，中低档模具相对过剩，市场竞争加剧价格偏低，降低了许多模具企业的效益。而中高档模具能力不足。模具的开发能力较弱，技术人才严重不足，科研开发和技术攻关投入少。模具工业基本状况简介：我国模具工业近年来发展很快，在万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业，多数只有几十名职工，百十万产值，自有资金有限，靠自我发展很困难。 近年来， 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量增加，能力提高较快；“三资“及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。我国模具行业还显现另外两个特点，一是各地政府对模具工业的发展进一步2关注；二是外资及社会投资模具产业增长显着。从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区（模具产值已占全国总量的70%左右）发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产较为集中的省份是广东和浙江。我国模具总量虽然已位居日、美、德之后，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，也要比英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等有差距。20年来我国模具制造水平有了很大的提高，模具的CAD/ CAM已很普遍，CAM/CAPP也在积极推广。如今我国生产的模具精度已达到微米级，与20年前相比，模具寿命提高了几十倍，模具生产周期缩短了约3/4，模具的标准件使用覆盖率从几乎是零，达到45%左右。20 年来我国模具人才的培养也上了一个很大的台阶。20 年前我国大专院校都没有设立模具专业的，而如今，已有六、七十所大专院校设立了模具专业。中国模协在全国建有 38 个模具人才培训基地，CIMATRON 也是中国模协的人才培训基地之一，自然肩负着软件的推广、软件的二次开发及人才培训工作。我在完成大学三年的课程学习、生产实习，已经熟练地掌握了机械制图、塑料注塑模结构与设计、模具制造技术、模具设计与制造专业英语、冲压模具设计与制造、模具 CAD/CAM等专业基础课的知识，对模具设计与制造有了一个全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习，经过在新飞电器集团公司、中国一拖（洛阳）、新乡孟庄美达塑料制品厂等地的生产实习，使我对模具的设计步骤有了一个全新的认识，也丰富了各种模具的结构及工艺流程方面的知识，对于模具的制造工艺方面的知识更是实现了零的突破。在指导老师的指导和工厂师傅的讲解下，我亲手拆装了一些典型的模具，明确了模具的一般工作原理及加工工艺。同时，在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，将充分利用各种相关的资料，与同学进行充分的讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。在设计的过程中，将有一定的困难，在指导老师的悉心指导和自己的努力，相信我会很好的完成这次毕业设计。由于水平有限，且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，恳请各位老师指正。设计者：庄成丰2006年5月10号3第一章 模塑工艺规程的编制1.1 塑件的工艺分析1.1.1 塑件的原材料分析PA1010 是尼龙的一种，尼龙（Nylon）又叫聚酰胺，英文名称Polyamide（简称 PA） ，是分子主链上含有重复酰胺基团NHCO的热塑性树脂总称。包括脂肪族 PA，脂肪芳香族 PA 和芳香族 PA。其中，脂肪族 PA 品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。尼龙是最重要的工程塑料，产量在五大通用工程塑料中居首位。PA1010 的一些性能如下：比重(g/cm3)1.07，熔点(C)210，拉伸强度(Kg/cm2)55.0，弯曲强度(Kg/cm2)80.0，冲击强度（缺口)(KJ/ m2)5，耐寒温度(C)-40，压缩强度(MPa) 65.0，吸水率 0.5%以上。从成型性能上看，结晶时，熔点较高，熔点温度范围较窄，熔融状态热稳定性差，料温超过 300滞留时间超过 30 分钟，即会分解；较易吸湿，成型前须预热（真空烘箱干燥） ，并应防止再吸湿，含水量不得超过 0.3%，吸湿后流动性下降，易出现气泡、银丝等，高精度塑件应经调湿处理；流动性好，易溢料，溢边值为 0。02mm 左右，用螺杆式注塑机时，螺杆应带止回环，宜用自锁喷嘴，并应加热。成型收缩范围和收缩率大，方向性明显，易发生缩孔、凹痕、变形等弊病，成型条件应稳定。熔料冷却速度对结晶塑件结构性能有明显影响、故成型时要严格控制模温，一般按塑件壁厚在 2090范围内选取，料温不宜超过 300，受热时间不的超过 30 分钟。料温高，则收缩大，易出飞边、注塑压力按注塑机类型、料温、塑件形状尺寸、模具浇注系统选定，注射压力高易出现飞边，收缩小，方向性强，注射压力低，易发生凹痕、波纹。成型周期按塑件壁厚选定，厚则取长，薄则取短。为了减少收缩、凹痕、缩孔，宜取低模温，低料温。树脂粘度小时，注射高压及冷却时间应取长，注射压力应取高，并应采用白油作脱模剂。模具浇注系统的形成和尺寸与成型聚苯乙烯时相似，但在增大浇道和浇口截面尺寸可改善缩孔及凹痕现象。1.1.2 塑件的结构、尺寸精度及表面质量分析：4泡沫灭火器喷嘴材 料：PA1010生产批量：大批量生产技术要求：（1）所有尺寸公差按 SJ1372-78 的 6 级精度。（2）去毛刺，无刮痕。1.1.2.1 结构分析 该零件是泡沫灭火器的喷嘴，从零件图（图 1）上看，该零件总体形状为锥形壳体，总高为 78mm ，锥低最大外径 32mm，内径为 29mm，在高度 48mm 左右时有一个宽为 5mm 的凸园台，整体的顶部是有 3 个顶 12mm 底 14mm 中空孔径为 9mm 的园台组成。总体内部是有一个高 48mm 顶 14mm 底 29mm 的园台空间和 9mm 的高 30mm 的圆柱空间组成的。可从零件图中看出它的壁厚在 1.52.5mm 之间，比较均匀，在这里就以平均厚度 2mm 计算，还可以看出这个零件需要侧抽芯，因此在设计模具时采用斜滑块侧抽芯机构，所以模具结构也不复杂。1.1.2.2 尺寸精度分析 由制件可知，此制件为未注公差尺寸，选用公差等级为 MT6 级（GB/T144861993） 。该零件的重要尺寸为 14 mm，12 mm，次要尺寸4.04.0为 48 mm，78 mm，5 mm，46 mm 等。94.028.132.094.05由以上分析可知，该零件的尺寸精度中等偏下，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚上看，壁厚的最大处为 2.5mm，最薄处为 1.5mm,较均匀，有利于制品的成型。1.1.2.3 表面质量分析 该零件要求表面没有毛刺、凹陷等缺陷，内部不得有导电杂质，没有其它特别要求，故较容易实现。综上分析，注塑时在工艺参数控制较好的情况下，零件的成型要求是可以保证的。1.2 计算塑件的体积与质量计算塑件质量是为了选用注塑机及确定模具的型腔数：计算塑件的体积：V7.78 3cm计算塑件的质量：根据资料可以查得PA1010的密度 =1.045g/ 3cm得塑件质量：M=V8.123g采用一模两腔的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备情况，初选注塑机为XS-ZY-125型。XS-ZY-125型注塑机的一些参数：结构形式：卧式；注射方式：螺杆式；公称注射量：125 ；3cm螺杆直径:42mm；注射压力：119MPa；合模力:900kN；最大成型面积：320 ；2c模板最大行程：300mm；模具最大厚度：300mm；模具最小厚度：200mm；1.3 塑件注塑工艺参数的确定6查找相关文献和参考工厂实际应用情况，PA1010 宜用螺杆式注射机，螺杆带动止回环 P，喷嘴宜用自锁式。A1010 的成型工艺参数可作如下选择（试模时可根据实际情况作适当调整）：注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：后段 T1=190210中段 T2=200220 前段 T3= 210230 喷嘴温度：200210 注塑压力：40100MPa 高压时间：05S注射时间：2090S冷却时间：20120S成型周期：45220S。7第二章 注塑模结构设计注塑模结构设计主要包括：分型面选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道布局、浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计等内容。2.1 分型面的选择制品在模具中的位置，直接影响到模具结构的复杂程度。因此，开始制定模具方案时，首先必须正确考虑制品在其中的位置；然后再考虑具体的生产条件（包括模具制造的） ，生产的批量所需的机械化和自动化程度等其他设计问题。制品在模具中的位置设计时应遵循以下基本要求：制品或制品组件(含嵌件)的正视图，应相对于注塑机的轴线对称分布，以便于成型；制品的方位应便于脱模，注塑模塑时，开模后制品应留在动模部分，这样便于利用成型设备脱模；当用模具的互相垂直的活动成型零件成型孔、槽、凸台时，制品的位置应着眼于使成型零件的水平位移最简便，使抽芯操作方便；如果制品的安置有两个方案，两者的分型面不相同又互相垂直，那么应该选择其中能使制品在成型设备工作台安装平面上的投影面积为最小的方案；长度较长的管类制品，如果将它的长轴安置在模具开模方向，而不能开模和取出制品的；或是管接头类制品，要求两个平面开模的，应将制品的长轴安置在与模具开模相垂直的方向。这样布置可显著减小模具厚度，便于开模和取出制品。但此时需采用抽芯距较大的抽芯机构(如杠杆的、液压的、气动的等)；如果是自动旋出螺纹制品或螺纹型芯的模具，对制品的安置有专门要求;最后制品位置的选定，应结合浇注系统的浇口部位、冷却系统和加热系统的布置，以及制品的商品外观要求等综合考虑。选择分型面的原则是：脱出塑件方便、模具结构简单、型腔排气顺利、确保塑件质量,无损塑件外观、设备利用合理。所以，模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。8根据以上规则，由于该塑件为一圆形喷嘴，表面质量无特殊要求，零件高度为 78mm，根据分型面的选择原则和塑件的成型要求，且垂直于轴线的截面形状比较简单和规范，若选择如图 2 所示水平分型方式既可降低模具的复杂程度，减少模具加工难度又便于成型后出件。故选用如图 2 所示的分型方式较为合理。这样有利于成型后，塑件的脱模。还有利于注塑时塑料产生气体的排放模具加工较易，且便于塑件的脱出。塑件分型面的选择如图 2 所示：图2 分型面的选择2.2 确定塑件型腔的排列方式该塑件在注塑时采用一模两腔，如果采用两腔以上的话那样模具制造会很复杂，所以综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度、模具的制造等因素采用如图3所示的型腔排列方式：9图3 型腔排列采用如图3所示的型腔排列方式的最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构，制件也分布均匀，是平衡式的浇注系统，分流道与浇口的长度、形状、断面尺寸都对应相等，可以保证在相同的温度和压力下，使所有型腔在同一时间被同时充满。2.3 浇注系统2.3.1 主流道设计根据设计手册查得 ，XS-ZY-125 型注塑机喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端孔径：d =4mm0喷嘴前端球面半径：R =12mm根据模具主流道与喷嘴的关系：R=R +(12)mm0D=d +(0.51)mm取主流道球面半径 R=13mm取主流道的小端直径 d=5mm为了将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆椎形，其斜度为24，经换算得主流道大端直径D=9 mm，为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径 r=0.5 mm 的圆弧过渡。主流道衬套时应注意以下事项：对于小型注塑模，可将主流道衬套与定位环设计成一个整体，但在多数情况下均分开设计;主流道衬套应选用优质钢材（如 T8A 等） ，热处理后硬度为 5357HRC;衬套的长度应与定模配合部分的厚度一致，主流道出口处的端面不得突出在分型面上，否则不仅会造成溢料，而且还会压坏模具;衬套与定模之间的配合采用 H7/m6。 2.3.2 分流道设计由于分流道可将高温