模具设计毕业论文.doc

第页共页目录1绪论.11.1塑料模具的现状和发展.11.2塑料注射模具的设计步骤.21.3课题任务要求.32塑件分析及设计方案确定.42.1塑件分析.42.2塑料的选材及性能分析.52.3设计方案的确定.83三通管注射模的详细设计.93.1塑料注射成型机的选择.93.2注射模具分型面的选择.123.3注射模具浇注系统的设计.133.4注射模具成型零件和模体的设计.173.5标准模架的选择.243.6导向与定位机构设计.253.7脱模推出机构的设计.283.8温度调节系统的设计.294模具装配.314.1模具的装配.314.2模具的安装及加工要点.32第1页共34页1绪论利用塑料注射成型机成型塑料制品的模具就是塑料注射模具，其结构由制品的形状及注射机形式决定的。塑料注射模具是塑料制品中应用最广的，由注射模具生产的制品已占塑料产品的80%以上。注射模具在结构上也是塑料模具中最复杂的。掌握注射模具的基本结构，其它模具也就触类旁通了。1.1塑料模具的现状和发展塑料工业是世界上增长最快的工业之一。自1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展，各种性能的塑料，特别是聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料发展迅速，其速度超过了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯与聚苯乙烯等四种通用塑料，使塑件在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用，以塑料代替金属的实例，比比皆是。塑料有着一系列金属所不及的优点，诸如：重量轻、耐腐蚀、电气绝缘性好、易于造型、生产效率高与成本低廉等。但也存在许多自身的缺陷，诸如：抗老化性、耐热性、抗静电性、耐燃性及比机械强度低于金属。但随着高分子合成技术、材料改性技术及成型工艺的进步，愈来愈多的具有优异性能的塑料高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展2。我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为3.7：1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家3。模具是塑件生产的重要工艺装备之一。模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。不同的塑料成型方法使用着不同的模塑工艺和原理及结构特点个不相同的塑料模具。塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素占80%。一副质量好的注射模可以成型上百万次，压缩模大约可以生产25万件，这些都同模具设计和制造有很大的关系。在现代塑件生产中，合理的模塑工艺、高效的模塑设备、先进的塑料模具和制造技术是必不可少的因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、塑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可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具的设计制造和更新为前提。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈第2页共34页短、用户对塑件质量的要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，促使塑料模具设计和制造技术不断向前发展，从而也推动了塑料工业生产高速发展。随着塑料制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业等各行业广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模具在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经成为一个国家制造业水平的重要标志之一4。1.2塑料注射模具的设计步骤注射模具的设计，在传统上一般按如下步骤进行：（1）确定型腔的数目。确定方法有多种，如锁模力、根据最大注射量、根据制品精度要求、根据经济性等，在设计时应根据实际情况采用哪一种方法。（2）选定分型面。虽然在制品设计阶段分型面已经考虑或者选定，在模具设计阶段仍应再次校核。从模具结构及成形工艺的角度判断分型面的选择是否合理。（3）型腔的配置。这是模具结构总体方案的规划和确定。因为一旦型腔布置完毕，浇注系统的走向和类型便已确定。冷却系统和脱模机构在配置时也必须给予充分的注意。要避免各种系统的干涉。布置结束后，模板的外形尺寸基本上就可以确定下来。在此基础上可以选定合适的模架。（4）确定浇注系统。浇注系统设计的合理性对制品的质量和生产效率有着决定性的影响。（5）确定脱模方式。在确定脱模方式时首先要确定制品和流道凝料滞留哪一侧，必要时要设计强迫制品滞留的结构（如拉料杆），然后再决定是采用的是推杆结构还是推件板结构。（6）冷却系统和脱模机构的结构设计。冷却系统与脱模机构的同步设计有助于两者的很好协调。（7）确定凹模和型芯的结构和固定方式。当采用镶块式凹模或型芯时，应合理地划分镶块并同时考虑到这些镶块及镶块固定板的强度、刚度、可加工性、紧固性及可更换性。（8）确定排气方式。由于在一般的注射模中注射成形的气体可以通过分型面和推件杆处的空隙排出，因此，注射模具的排气问题往往被忽略。（9）绘制模具的结构草图。在以上工作的基础上绘制注射模具的结构草图。在第3页共34页总体结构设计时切忌将模具结构设计得过于复杂，应优先考虑采用简单的模具结构形式。结构草图完成后，应与工艺、产品设计及模具制造及使用人员共同研究讨论直至相互认可。（10）绘制模具的装配图。装配图应尽量按照国家标准绘制。装配图中要清楚的表明各零件的装配关系，以便于工人装配。装配图上应尽量包括主要尺寸，并填写名细表和标题栏，还应有技术要求。（11）绘制模具零件图。由模具装配图上拆绘零件图的顺序是先内后外，先复杂后简单，先成形后结构零件。（12）编写设计说明书。设计说明书中除了编写设计任务书、注射成形工艺卡外，还应有以下内容：模具与注射机有关参数的校核；型腔数目的计算依据；浇注系统、冷却系统的设计计算；成形零件的尺寸与公差计算；凹模壁厚和垫板厚度的、刚度与强度校核，型芯偏移和变形计算；开模力与脱模力计算、推杆数目与直径的计算；调温系统的热平衡和传热面积计算，包括冷却通道的直径、长度和数量；弹簧的强度与刚度计算。1.3课题任务要求本课题是三通管的注射模设计与应用。主要利用PROE三维设计软件实现模具的设计与制造。完成该注射模具装配图设计，全部零件图纸设计，模具成型零件PROE三维造型设计，以及完成该注射模具的制造工艺设计。第4页共34页2塑件分析及设计方案确定2.1塑件分析图2.1所示为三通管零件图2.1三通管零件图2.1.1结构分析如下从零件图上分析，该零件外形为交叉的管状，塑件成型壁厚较厚(56.5mm)，不易发生翘曲现象。壁厚虽然没有完全一致厚，但是厚度的变化程度相对于壁厚平均尺寸较小，在一定程度上可以避免由于收缩不一致在塑件内部产生内应力。三通管交叉处，材料较多，易产生一些注塑缺陷，应给以注意。此产品的外部结构较简单，容易分型。但是其产品内部结构成型较困难：因为内部管径用于配合，所以其精度要求较高，对模具设计的精度有一定的要求。内部的结构有些复杂，对于模具的设计难度有一定的要求。由于是三叉结构，需要用到侧向分型与抽芯机构。因此，模具设第5页共34页计时必须注意尺寸精度问题，设置侧向分型的问题，设计合理的抽芯机构，该零件属于中等复杂程度。2.1.2表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。2.2塑料的选材及性能分析67本塑件属于一种使用产品，对性能要求较严格，如图2.2所示。其材料采用的是聚氯乙烯（PVC），其材质为：PVC。图2.2三通管实体零件图2.2.1塑件材料的使用性能聚氯乙烯产量高，价格便宜。密度小，耐酸碱，不溶于水，适合做水管。聚氯乙烯不能直接适用，但加入小于10%的增塑剂，改性得硬质聚氯乙烯，其力学性能、电气性能良好。具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆，不耐磨，易老化。适用范围非常广泛，有管材、板材、型材、薄膜、纤维、电线电缆、第6页共34页泡沫塑料等。2.2.2塑件材料的加工特性1.PVC是无定形的高分子聚合物，没有明显的熔点，在7580时变软，其玻璃化温度为8085；在空气中温度高于150时就会发生降解释放出氯化氢，超过180则会迅速分解。2.PVC的加工稳定性极不好，是热塑性塑料中最差的品种；其160的熔融温度高于140的分解温度，因此纯PVC树脂不通过改性处理是难以用熔融塑化的方法来加工生产。有两种改性方法：一是在树脂中加入热稳定剂，提高PVC的分解温度；二是在树脂中加入增塑剂，降低PVC的熔融温度。3.高温下某些金属离子会加剧PVC的降解，比如铁、镉等重金属离子，所以要严格控制重金属离子的含量，加工前进行磁选，设备要镀铬以防止产生铁锈。4.PVC的熔体粘度大，流动特性不好，熔体强度低，容易产生熔体破裂、制品表面粗糙等现象，特别是硬制品；因此需要添加加工助剂来改善，最常用的加工助剂是ACR。注塑成型时，还应注意选择低速高压。5.PVC熔体属于非牛顿流体，熔体粘度对剪切速率敏感，所以对于热敏性的PVC树脂来说，在加工过程中要降低粘度，可以通过提高螺杆转速来实现，而少调整加工温度。6.PVC在加工前需要进行干燥处理：110，11.5小时。7.PVC配方中的组分很多，需要充分