水龙头注塑工艺与模具设计学士论文.doc

分类号 学 号yuncheng university 学士学位论文 水龙头注塑工艺与模具设计学科门类： 机械类 学位申请人： 韩 彪 隶属系部： 机电工程系 指导教师： 黄胜 讲师 申请日期： 2014年6 月 摘要塑料制品在日常社会中得到广泛利用，模具技术己成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数是注塑模具。近年来，我国工业的高速发展对模具工业，对塑料模具提出了越来越高的要求。塑料制品的成型，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本课题就是将塑料水龙头作为设计注射成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性塑料模型，将注射模具的相关知识作为依据，阐述塑料注射模具的设计过程。本设计的主要任务是研究水龙头的成型技术并且设计出注塑模具，其结构特点是侧浇口形式的单分型面注射模，具有侧向抽芯及圆弧抽芯，在随后的设计中，利用cad软件对塑件进行了实体造型，对塑件结构进行了工艺分析，明确设计思路，确定注射成型工艺过程并对各个具体部分进行详细的计算和校核，以确保设计出的结构使模具工作运用可靠，保证与其他部件的配合。最后用autocad绘制一套模具装配图和零件图。 关键词：塑料水龙头；注塑模具；注射成型；单分型面；圆弧抽芯 the tap injection molding process and mold designabstractplastic products is widely used in everyday society, technology of mould has become to measure a country one of the important symbol of the levels of product manufacturing. although a lot of plastic forming method, but the main method is to plastic injection forming, the plastic mold market in plastic forming mold production is about half of the injection mould. in recent years, with the rapid development of industry in our country to the mold industry, puts forward higher and higher requirements for plastic mould.injection molding is a kind of important method of plastic molding, it is mainly suitable for thermoplastic plastic molding, can be a complicated shape of precision plastic forming parts. as a design model, this topic is to plastic faucet will injection mold related knowledge as the basis, elaborated the design of plastic injection mould process.this designs main task is to study the molding technology of faucet and design the injection mold and its structure is characterized by side gate in the form of a single parting surface injection mould, with side core-pulling and arc core pulling, and in the subsequent design, solid model is studied by using cad software for plastic parts, process of plastic parts structure analysis, a clear design ideas, to determine the injection molding process and to each specific parts of detailed calculation and checking, to ensure that the structure of the designed mold work using reliable, assurance and other components. finally use autocad draw a die assembly drawing and part drawing.key words: plastic faucet; injection mould; injection molding; single parting surface; arc core pulling绪论 随着社会科技的进步，自塑料问世以来，塑料来源越发丰富，制作越发方便及成本越发低廉，因此兴起了塑料工业这一门新兴产业。随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品在机械电子、国防、交通、建筑器材、农业和日用五金等众多领域的应用范围也在不断的扩大，75%以上的金属制品以及95%以上的塑料制品是通过模具来成型的。因此，产品对模具的精度要求越来越高，越来越普及。 塑料模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面的水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。 模具设计过程一般是设计收缩率、毛坯尺寸、型腔布局，然后进行分模，创建型芯型腔、滑块和镶块、添加模架和标准件，最后设计浇注系统，冷却系统和建腔，生成材料清单和模具图。 塑料制品生产中先进合理的成型工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的重要因素。塑料模具对实现塑料成型工艺要求和塑件使用要求起着十分重要的作用。任何塑件的生产和更新换代都是以模具的制造和更新为前提的，由于目前工业和民用塑件的产量猛增，质量要求越来越高，因而导致了塑料模具研究设计和制造技术的迅猛发展。第一章 设计题目：水龙头注塑工艺与模具制造零件名称：塑料水龙头壳体材料：abs生产批量：大批量生产图1-1 塑件结构图1-2 塑件三维图第二章 塑件成型工艺性能分析2.1 工艺分析该塑件为生活用水龙头，使用上没有什么特别的要求，只要求外形美观，表面光洁。尺寸较小，形状要求对称，精度要求不高。上面有内螺纹，要求为m20，入水端装有外螺纹要求为g1/220的金属嵌件。对于r50的型芯可以使用齿轮齿条啮合在模内抽芯，m20的螺纹则在模外手动抽芯。该水龙头壳体所选用的材料是abs,，未注公差尺寸mt5，它是优良的工程材料之一。abs树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此abs树脂具有优良的冲击韧性和力学强度，耐磨性、抗蠕变性好，耐化学性及电性能良好，光泽性好，易于表面印刷、涂层、电镀、机械加工，同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，常用于制造机械配件，汽车配件，镀金配件，笔杆化工防腐管材等。项目性能参数项目性能参数密度(g/cm3)1.131.14缺口冲击强度(kj/m2)6熔点()130160体积电阻(.cm) 1016收缩率(%)0.30.8表面电阻() 10相对粘度1.92.3马丁耐热()60拉伸强度(mpa) 63热变形温度(1.81mpa，) 45静弯曲强度(mpa) 80硬 度（hr） r121表2-1 abs塑料主要的性能指标第三章 注射工艺设计3.1工艺参数计算3.1.1最大注射量 利用ug软件对塑件建模，计算体积。从分析日志中可以清楚的看出塑件的体积为39.445cm3，约为39cm3。该产品材料为abs，根据表2-1查得，知其密度为1.13-1.14g/cm3，收缩率为 0.30.8 %，计算其平均密度为1.135 g/cm3，平均收缩率为0.55，所以单件制品质量为w件=1.135 g/cm339cm3=44.265g3.1.2 注塑机选定1.最大注塑量塑件成型所需的注射总量应小于所选注塑机的注射容量.注射容量以容积表示时,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: 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 2.注射压力注塑加工是所需注射压力与塑料品种，塑件形状和尺寸，注塑机类型，喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。选择的注塑机的注射压力必须大于成型制品所需的注射压力。根据经验，成型所需的注射压力范围如下：、塑件形状简单熔体流动性好，壁厚者，所需注射压力一般小于70mpa；、塑件形状一般,精度要求一般，熔体流动性好者，所需注射压力通常选70-100mpa;、塑件形状一般,有一定精度要求，熔体粘度中等，所需注射压100-140mpa、塑件壁厚，尺寸大，壁厚不均精度要求高，熔体粘度高者注射压力选为100-140mpa 根据塑件的原材料分析,查相关手册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() 3.锁模力锁模力为注塑机锁模装置用于加紧模具的力，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: 式中- 模具型腔压力,取30mpa - 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一件的模具结构,由以上数据,相关资料初选螺杆式注塑机:xs-zy-100/60.它的注射容量为100,注塑压力为150mpa,锁模力为600kn,均满足以上条件. 此注射机主要参数和技术规格如下：表3-1 注射机主要参数和技术规格项目性能参数项目性能参数螺杆直径(mm)35最小模具厚度(mm)10最大理论注射容量(cm3)100动、定模固定板尺寸为(mm) 440340注射压力(mpa)150最大开合模行程(mm)260锁模力(kn)600喷嘴球半径(mm)12最大成型面积(cm3)90喷嘴孔径(mm) 4最大模具厚度(mm) 340喷嘴移动距离(mm) 125 4. 塑件模塑成型工艺参数的确定 abs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 表3-2 abs注射成型工艺参数工艺参数 规格 工艺参数 规格 预热和干燥 温度t/: 80-95 成型时间/s注射时间 0-5时间/h: 4-5保压时间 15-30料筒温度t/ 后段 150-170冷却时间 15-30中段 165-180总周期 40-70前段 180-200螺杆转速n/()30-60喷嘴温度t/ 170-180 后处理 方法 红外线灯烘箱 模具温度t/ 50-80温度t/ 70注射压力p/mpa60-100时间/h2-4第四章 模具的总体设计4.1 确定模具类别注射模具的种类有很多，生产中常按其特征来分，可以分为：单分型面注射模具（两板式），双分型面模具（三板式），侧向分型与抽芯注射模具，带活动镶件的注射模具等。按塑件生产批量，注射机的规格和塑件形状和大小，确定此塑件采取一模一件的生产方式。由于其形状比较复杂，体积小，可设计成带活动镶件的注射模。4.2 选择分型面分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关，常见的形式有水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面等，其中水平分型面结构简单，加工方便，所以经常采用。分型面的选择是一个比较复杂的问题，选择分型面应遵循以下原则：（1）分型面塑件应尽可能留在动模或下模，以便从动模或下模顶出，简化模具结构。（2）分型面塑件留于动模时，应考虑最简顶出形式，简化模具结构。（3）塑件有侧抽芯时，应尽可能放在动模或下模部分，避免定模或下模侧抽芯。（4）塑件有多组抽芯时，应尽量避免长端侧抽芯。（5）头部有圆弧的塑件，采用圆弧部分分型会损伤塑件外观。一般应选择在头部下端分型。（6）一般塑件分型面的选择，应考虑到塑件的外观，尽量避免塑件表面留有分型痕迹。（7）有同心度要求的塑件，应尽可能将型腔设在同一分型面上。（8）一般分型面应尽可能设在塑料流动方向的末端，以利于排气。综合以上原则，根据塑件的结构形式，这里选择最常用的水平分型面(图4-1)图4-1 塑件分型面根据塑件结构，分型面设置在塑件的对称平面。4.3确定型腔布局 塑件结构比较复杂，需要侧滑块抽芯以及齿轮齿条啮合在模具内抽芯，所以这里选择一模一腔。4.4浇注系统设计 浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。它的设计是注射模设计中很重要的环节。浇注系统的作用是：将塑料熔体均匀地送到每个型腔，并将注射压力有效地传送到型腔的各个部位，以获得形状完整，质量优良的塑件。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。4.4.1主流道设计主流道是指注射机喷嘴与型腔或与分流道连接的这一段进料通道，是塑料熔体进入模具最先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴芯线上。在卧式注射机用模具中，主流道垂直于分型面，主流道的结构形式及与注射机喷嘴的连接如图4-2所示。图4-2 主流道形状及其与注射机喷嘴的关系主流道需设计成锥角为2060的圆锥形，表面粗糙度rapm(n) 式中： f锁模力。，分别为制品和浇注系统在分型面上的垂直投影面积（mm2）。pm塑料熔体在型腔内的平均压力（mpa）,型腔压力取注射压力的80%左右，一般取2040mpa，详见表6-1，这里选29.4mp； n型腔数量。表 6-1 模内的平均压力制品的特点模内的平均压力(mpa)举列容易成型制品24.5pe,pp,ps等壁厚均匀的日用品。及容器制品一般制品29.4在摸温较高下，成型薄壁容器制品中等黏度塑料和有精度要求制品34.3abs,pmma等有精度要求的工程结构件。加工高黏度塑料，高精度，充模难的塑料制品39.2用于机械零件上高精度的齿轮或凸轮 根据本模具设计的尺寸，代入数据得出pm(n)=66.3kn而本模具所采用的注射机的额定锁模力f为600kn，即 fpm(n)，因此锁模力足够，符合要求。第七章 毕业设计设计图7.1 水龙头注塑模装配图本模具最终的装配图如下图7-1所示图7-1 装配图7.2动模零件图本模具最终的动模图如下图7-2所示图7-2 动模图7.3.定模零件图本模具最终的定模图如下图7-3所示图7-3 定模图7.4.型芯零件图本模具最终的型芯图如下图7-4所示图7-4 型芯结论历时三个月的毕业设计忙碌而又充实的结束了，在这三个月里，我在黄胜老师的悉心指导下完成了水龙头注塑工艺与模具制造这一毕业设计论文题目。在这次毕业设计中，我通过查阅参考各种有关模具等方面的资料，请教老师以及同学有关模具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，对整个设计从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核都进行了详细的设计。使我在这短暂的时间里，了解模具设计的过程和方法,对模具的认识有了一个质的飞跃,对于模具型面数控仿真数控加工部分的操作，更是熟练掌握了autocad和ug等软件的应用。通过这次毕业设计，明白毕业设计不仅是对以前所学知识的一种检验，也是对自己能力的一种提高。在研究塑料水龙头的成型技术和设计模具的过程中，发现并且解决了很多问题，尽管自己对专业知识的掌握还不够透彻，但我仍然通过自己的努力已经老师同学的帮助完成了设计并有所突破。通过查阅资料、跟同学交流探讨以及请教老师等方式学到了不少东西，将所学理论知识运用到了实践当中，加深了对书本知识的理解，虽然经历了诸多困难，但收获很多。这次设计不仅提升了我的专业知识，也锻炼了我思考问题及寻找解决问题的能力，对我们以后的工作有非常大的帮助。虽然这个方案做的还不够专业，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，将使我们终身受益。参考文献1胡亚明主编.塑料模具的设计与制造问答.北京：机械工业出版社，2005.52陆宁编著.使用注塑模具设计.北京：中国轻工业出版社,1997.53俞芙芳主编.简明塑料模具使用手册.福州：福建科学技术出版社,2006.14北京意达利技术开发有限责任公司编.塑料模具设计与制造过程仿真.北京：化学工业出版社，2007.15申开智主编.塑料成型模具.北京：中国轻工业出版社2002.96谭雪林晓新主编.新编塑料模具设计手册，北京：人民邮电出版社，20057贾润礼、程志远主编.