饮水机分流阀塑料注塑模具设计（全套含CAD图纸）
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毕业设计（论文）中期报告 题目： 饮水机分流阀塑料模具设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2013 年 3 月 19 日 - 1 - 文）进展状况 用注射模成型该塑件 ,并确定抽芯机构，采用两方向侧向抽芯 机构，抽芯角为45。 于塑件属于中小型，使用一模四腔。 根据所设计塑件的特性及计算出塑件的体积和质量选择注射机，初步确定选用国产注射机 理论注射量： 125 锁模力： 900大模具厚度： 300 最小模具厚度： 200 喷嘴孔径： 2 模板行程 : 300 喷嘴球半径： 9 最大注射面积： 320 口的确定，使用测浇口，测浇口在外壁的拐弯处。 制完成了塑件的 。 步绘制模具装配图，如图所示。 - 2 - 注： 1. 正文：宋体小四号字，行距 22 磅；标题：加粗 宋体四号字 2. 中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。 在设计过程当中，才体会到一句话，书到用时方恨少，尤其是其中注塑机选择校核和部分机构的计算部分，资料中不是一笔带过就是笼统的泛泛而谈，很少有专业细致的探讨。但最后决定弃异存同，将其共性作为本次设计的重点，选择基础结构进行设计。另 外，我还应该多阅读模具设计的有关资料，使设计的模具更有适用性。同时，还该再加强与指导老师的交流和沟通，加深对本次设计的认识和理解。 总之，我相信自己会继续保持积极的态度，在指导老师的悉心点拨下，能够快速有效展开接下来的设计流程，顺利完成毕业设计工作。 选择好模架，设计好推出机构。 图软件对主要零部件进行三维建模，绘制出爆炸 图。 写毕业论文，准备毕业答辩。 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计 (论文 )开题报告 题目： 饮水机分流阀塑料模具设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2012 年 11 月 24 日 开题报告 填写要求 1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。 2开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。 3开题报告字数应在 1500 字以上，参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少 3 篇），文中引用参考文献处应标出文献序号， “参考文献 ”应按附件中参考文献 “注释格式 ”的要求书写。 4 年、 月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例： “2008 年 11 月 26 日 ”。 文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况 ） 题的目的与意义 背景和意义 :我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高，尤其是塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。本设计题目涉及目标均为工程实际零件，通过对塑件的实体测绘，完成基本参数的采集，然后运用塑料模具设计塑料成型工艺等知识，指导学生利用 软件完成模具结构的设计，并进行相关的计算。本 设计旨在锻炼学生在技术应用能力上达到培养目标的基本要求，在塑料成型工艺与塑料模具设计技术方面得到全面提高。 料模具的前景与市场 近年来，国塑料模具发展速度相当快。目前，塑料模具整个模具行业中所占比重约为 30%。随着国汽车、家电、电子通讯、各种建材迅速发展，预计未来模具市场，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。以汽车为例，随着汽车产销量高速增长，汽车模具潜市场十分巨大。据介绍，生产汽车时，各种功能性零部件都要靠模具成型，仅制造款普通轿车约需 200 件内饰件模具，而制造保险杠 、仪表盘、油箱、方向盘等所需的型塑料模具，从模具行业生产能力看，目前满足率仅约 50%。建筑领域，塑料建材大量替代传统材料也大势所趋，预计 2010 年全国塑料门窗塑管普及率将达到 30% 50%，塑料排水管市场占率将超过 50%，都大大增加对模具的需求量。应该说，塑料模具的应用潜力不可低估的。专家预测，型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎。 全国塑料加工业域分布相类似，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏广东塑料模具产值全国模具总产值中的比例也占到 70。现，这 3 个省份的不少企业已意 识到塑模的无限商机，正积极组织模具产品的开发制造。最近，由杭州娃哈哈集团精密机械制造公司研制的腔防盗瓶盖注塑模具通过浙江省省级鉴定。该模具采用的三次顶强制脱模技术、平衡式热流道系统、瓶盖模通用模架具较强的创新性，模具性能质量达到国内领先水平。据宁海模具协介绍，去年以来，该县积极鼓励企业更新技术设备，全力推进工艺产品创新，引导条件的企业从生产环节向研发、销售高附加值模具拓展，型注塑模具制造又新的拓展，现已能够生产成套的 8 千克双缸洗衣机、汽车保险杠、汽车整体仪表板、汽车内饰件等大型成套模具 65 英寸背投电视机壳模 具。宁波跃飞模具限公司经营部的位工作人员告诉记者 ,今年他们厂接到有关塑模产品的订单较上年所增加。 然而，塑料模具尽管成时下最诱人的 “奶酪 ”，但樱桃好吃树难栽。由于塑料 零配件形状复杂、设计灵活，模具材料、设计水平及加工设备均较高要求，并不人人都可以轻易涉足的。专家认为，目前中国国外水平相比还存在较大差距，眼前需尽快突破制约模具产业发展的三大瓶颈：是加大塑料材料注塑工艺的研发力度；二是塑模企业应向园区发展，加快资源整合；三模具试模结果检验等装水平必须尽快跟上，否则塑料模具发展将受制约。 料模 具的的发展趋势 具日趋大型化。 具技术含量将不断提高。 功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求越来越高。 流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。 着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。 准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质 量和降低模具制造成本。 速经济模具的前景十分广阔。 着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。 塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。 具的精度将越来越高。 10 年前精密模具的精度一般为 5 微米，现已达到 21 微米精度的模具也将上市。 、研究方法或措施 要内容和要求 设计是以饮水机内部分流阀为对象，内部水流为单向流动，两头都是外螺纹，结构比较复杂，必须用考虑到侧向抽芯机构才能完成； 定模具的设计方案，进行整体设计； 要部件设计计算及校核并绘制塑料件零件图与模具装配图； 写设计说明书。 究方法和步骤 塑件分析 是对所要求成型的产品有个初步的了解，在 接受设计社务书以后就要对塑料的品种 和批量的大小以及尺寸精度与技术条件，有个整体的概念。 型面设计 模具上涌以取出制品和浇注系统凝料的，可分离的接触表面称之为分型面。分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模具，而且涉及模具结构与制造成本 应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型 . 分型面的选择原则 ： a. 分型面应选择在制品的最大截面处，无论塑件以何方位布置型腔，都应将此作为首要原则； b. 有利于保证制品的外观质量，分型面上型腔壁面稍有间隙，熔体就会在塑件上产生飞边； c. 尽可能使制品留在动模一侧，因为在动模一侧设置和制造脱模机构简便易行； d. 有利于保证制品的尺寸精度； e. 尽可能满足制品的使用要求； f. 尽可能减少制品在合模方向上的投影面积，以减小所需锁模力； g. 长型芯应置于开模方向，当塑件在相互垂直方向都需设置型心时，将较短的型心设置在侧抽芯方向，有利于减小抽拔距离； h. 有利于排气； i. 在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便； 对 于该设计，在进行制品设计时已经充分考虑了上述原则，从所提供样品采用的分型面可知：第一分型面与开模方向垂直；进行模具设计时，在充分考虑上述原则的基础上，可得出：第二分型面与第一制品推出方向平行。 射机的选择 据制品尺寸设计成型零部件 腔壁厚的计算 注系统的设计 a. 浇注系统与塑件在一起在分型面上，应有压降，流量和温度的分布的均衡布置； b. 结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置； c. 尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失和缩短 充模时间； d. 浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动、避免产生涡流和紊流，有利于排气和补缩，且应设在塑件较厚的部位，以使熔料从后断面移入薄断面，有利于补料； 避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生； 出机构的设计 柱导向机构的设计 向分型于抽芯机构 度调节系统的设计与计算 架的选择 计说明 具的装配 模 模 该零件为饮水机内部一主要零部件，考虑到该部件要具有较高的冲击韧度及机械强度，还要求塑件外表面的粗糙度好，要求综合综合性能较高，所以材料采用 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ）， 此材料有良好的耐化学腐蚀、表面硬度、加工性和染色性。制品的壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。 较强的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。 一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。 此制品是批量生产，所以我将设计一套塑料成型模具。在设计模具时需要考虑制品的一 些特点。 制品 为 L 型单向阀 ，两 头都有外螺纹 ，且 一头 孔相对比较大且深，复杂。塑件的尺寸精度有一定的要求，外型需光洁不得有划伤，总体尺寸大小适中。取塑件的最大截面为分型面，大小两孔分别放置，需要抽芯。由于塑件尺寸较小，采用一模两件，能够适应生产的需要，侧浇口去除方便，模具结构孔不复杂，容易保证塑件的质量。开模后，塑件包紧动模型芯的力比较大，采用推管推出，推出力比较平稳，塑件不易发生变形。 4完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） 第 1周：前期准备，查阅资料，了解课题； 第 2成开题报告， 进行开题检查； 第 5成中期报告，进行中期检查； 第 9成结构设计和装配图的绘制； 第 12成三位建模，并进行模型装配； 第 14善装配模型，撰写毕业论文 第 16周： 毕业答辩。 参考文献 1 李大鑫 ,张秀棉 .模具技术现状与发展趋势综述 J模具制造 , 2005,2 2 赵昌盛 ,朱邦全 .我国模具材料的应用发展 J模具制造 , 2004,11 3 翁其金 .塑料模成型技术 机械工业出版社 , 4 朱光力等编著 .塑料模具设计 清华大学出版社， 2002 5 刘航 .模具制造技术 西安电子科技大学出版社， 6 何忠保 .成型零件模具图册 机械工业出版社， 7 阎亚林 .塑料模具图册 高等教育出版社， 8 韩洪涛，薛陪军 ,耿振海 .机械制造技术 化学工业出版社 9 王大兴 .注射成型技术 化学工业出版社， 10邹继强 .塑料制品及其成型模具设计 清华大学出版社 11倪森寿 .机械 制造工艺与装备习题集和课程设计指导书 化学工业出版社 12of ie 1998， 4 13 An ke a 14 I， J 2000， 5 15 ， M， et of a of 5 1998 8 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见 指导老师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 1 to to in to in to of to be On to is On in to to to be is in is an to to 1 he is is of 0s is In in up as in as as It to is a PM to be or by so on 2 is 2 so on of in of of to in a to to of is .5 mu m. At in so on is of VC PU of in he to be is to or to is in in to to a on is of 0to is is so on is of is in on on by to in is is to be to 3 to to of is to a a do to to in 3 4 of to is is T7 a=mu m, is 00,000 is in to of L. 5 is he is to to on to an at by is is it is by is of is 00of 5mm is 7 to or to S or to to 8 in to in so 4 on is of or it it in is in to be as to to be in to s At to to an is to on to be in to in on as as is a to to of to it It to or so to is so on in to in in so on or so is so on is to to be of in is of in of 5 to is it in up is is to to be to be it to s s of in as a of of in be to 6 译文： 现代快速经济制造模具技术 随着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，技术的飞跃 发展已经成为推动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备 模具的要求越来越苛刻。 一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求 模具向着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著。 快速经济制模技术与传统的机械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产上的使用要求，是综合经济效益比较显著的一类制造模具的技术，概括1 快速原型制造技术 快速原型制造技术简称 80年代后期发展起来的一种新型制造技术。美国、日本、英国、以色列、德国、中国都推出了自 己的商业化产品，并逐渐形成了新型产业。 光、光学扫描、先进的新型材料、计算机辅助设计 (计算机辅助加工 (数控 (合应用的高新技术。在成型概念上以平面离散、堆积为指导，在控制上以计算机和数控为基础，以最大柔性为总体目标。它摒弃了传统的机械加工方法，对制造业的变革是一个重大的突破，利用 技术已被汽车、航空、家2 表面成型制模技术 表面成型制模技术，主要是利用喷涂、电铸、化 7 学腐蚀等 新的工艺方法形成型腔表面及精细花纹的一种工艺技术，实际应用中包括电弧喷涂成型制模技术 电弧喷涂成型技术的原理是：利用 2 根通电的金属丝之间产生电弧的热量将金属丝熔化，依靠高压气体将其充分雾化，并给予一定的动能，高速喷射在样模表面，层层镶嵌，形成一金属壳体，即型腔的内表面，再用充填基体材料 (一般为金属粉粒与树脂的复合材料 )加以支撑加固，提高其强度和刚性，连同金属模架组合成模具。这种制模技术工艺简单、成本低，制造周期非常短，型腔表面的成型仅需几个小时，节省能源和金属材料，一般型腔表面仅 2真性极强，花纹精度可达到 m。 目前该技术被广泛地用于飞机、汽车的内饰件模具、家电、家俱、制鞋、美术工艺品等表面形状复杂及花纹精细的各种聚氨酯制品的吹塑、吸塑、 电铸成型技术 电铸成型技术的原理同电镀一样，是依样模 (现成制品或按制品图纸制成的母模 )为基准 (阴极 )，置放在电铸液中 (阳极 )，使电铸液中的金属离子还原后一层一层地沉积在样模上，形成金属壳体，将其剥离后，与样模接触的表面即为模具的型腔内表面。该技术主要特点是节省材料、模具制 造周期短，电铸层硬度可达 40高了耐磨性和寿命，粗糙度、尺寸精度与样模完全一致，适用于注射、吸塑、吹塑、搪塑、胶木模、玻璃模、压铸模等模具型腔及电火花成型电极蚀刻技术是光学、化学、机加工综合应用的一种技术，它的基本原理是先把花纹图案制成胶片，再把胶片上的花纹图案复制在已涂上光敏材料的模具型腔表面上，经过化学处理，模具型腔表面形成不被蚀刻部分的保护层，再根据模具材质，选择相应蚀刻工艺，将花纹图案蚀刻在模具内表面上。 该技术的主要特点是时间短、费用低，修 补破损花纹图案可做到天衣无缝。 3 浇铸成型制模技术浇铸出凸、凹模，型腔表面不需要机械加工。 4 挤压成型技术 利用铍铜合金的良好的导热性和稳定性，经固熔时效处 8 理后，采用冷挤压制造模具凹模型腔。其特点是制造周期短，型腔精度高 (，表面粗糙度 m,强度高，寿命可达 50 万次，无环境污染。该技术是利用金属材料在细化晶粒、一定成型温度、低变形速率条件下，材料具有最佳超塑性时，将事先制作好的凸模，用较小的力便可挤压出凹模的一种快速经济制模技术。超塑成 型材料的典型代表是 L 5 无模多点成形技术 无模多点快速成形技术是以 术为主要手段，利用计算机控制高度可调基本体群形成上下成形面，代替传统模具对板料进行三维曲面成形的又一现代先进制造技术。此项技术可以随意改变变形路径与受力状态，提高材料的成形极限，可反复成形，以此消除材料内部的残余应力，6 凯维朗 (带冲裁落料制模技术 新型钢带冲裁落料制模技术是一种不同于一般具有凸、凹模结构的钢带模，它是由单刃钢带与特制垫板组 成的新型快速经济制模技术。这种模具重量轻，一般只有 200工精度为 适合各种黑色和有色金属的 命可达到 5 7 模具毛坯的快速制造技术 实型铸造 由于大量的模具是属于单件或小批量生产，模具毛坯的制造质量和周期及成本对最终的模具质量和周期及成现代模具毛坯已广泛地采用子实型铸造技术，所谓实型铸造就是利用泡沫塑料制作代替传统的木模或金属模，造型后不需取出模型，便可以浇铸，泡 沫塑料模型的高温液体金属作用下，迅速燃烧气化而消失，金属液取代原来泡沫塑料模型所占有8 其它方面技术造周期，在国内外也先后出现了一些其它方面新技术的应用，如快换模架、冲压单氮气弹簧在模具上的应用 氮气弹簧是一种新型弹性功能部件，用它代替弹 9 簧、橡胶、聚氨酯或者气垫，它能够准确地提供压边力，在较小空间便可产生较大初始弹压力，不需预紧，在模具整个工作过程中弹压力基本恒定。 弹压力大小及受力点位置可随时、准确、方便地调整，简化模具拉伸、压边、卸料等结构，简化模具设计，缩短制模周期，调试模具方便，缩短更换模具时间，提高生产效率。 快速换模技术 由于产品品种的增多，使模具在生产中更换变得十分频繁，于是如何缩短冲压设备的停机时间，提高生产效率，快速换模技术受到了人们的关注。目前发达工业国家的一些大公司换模速度达到了惊人的程度，是否具有快速换模技术已成为企业技术进步的一项标志。总的趋势就是减少模具在设备上安装、固定、调整的时间，这既要在设备结构设计上予以考虑，又要在模具的结 构设计、标冲压单元组合技术 冲压单元组合技术是将常规的冲模分解为一个个简单的单元冲模，根据工序件的要求，排列组合，在同一次冲程内完成多种冲压工序的新型工艺装备，工作时冲压单元不与冲床滑块联接，只需滑块打击即可完成冲压工作。单独使用时它就是 1副完整模具。它可以用来加工板料或型材的冲孔、落料、切角、切槽、切断及浅拉伸等。具有组装快捷、使用方便、通用性强、经济性好等可加工塑料在模具制造中的应用 可加工塑料在发达的工业国家应用较普遍，特别是在汽车、飞机等制造业中，主要代替木材或金属制作汽车车身主模型、靠模、检具和铸造模型等。可加工塑料的主要特点是兼备木材和金属的优良加工性能，制作工艺简捷 (可采用模塑、浇注、拼粘、雕塑等方法 )、尺寸稳定性好、不变快速经济制模技术种类很多，其所具有的特点、应用范围各不相同，本文仅能概括地做一些简单介绍，每种技术在具体应用和实施过程中尚有许多具体的工艺过程、工艺参数及其技术特性。 模 具是基础工业之一，在全球化市场经济和各种高新技术的迅猛发展形势下，快速经济模具赋予了新的使命和全新的内涵，分类不断增加，快速经济制模材料向着多品种系列化迈进，工艺不断有新的创新和突破，与之配套设备相继问世，服务领域在不断地拓宽，创造的经济效益越来越显著。随 10 着商品经济的发展，激烈的市场竞争，产品更新换代的加速，对快速经济制模技术在缩短周期、降低成本，提高精度和延长寿命方面的要求势必会越来越高。由于它能使企业赢得市场，创造显著的经济效益，越来越受到企业家的青睐和有关领导部门的极大关注与政策资金的支持。各种快速经 济制模技术在推广应用过程中也会不断完善成熟和发展，由于高新技术的发展，各种技术的复合与渗透，为适应生产中的不同需求，今后必定会形成一些新型、节约能源、节约材料的快速制模技术。 I 饮水机分流阀塑料模具设计 摘 要 根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，选择塑件制件尺寸。本模具采用一出四件，侧入式浇口进料，注射机采用海天 120 型号，设置冷却系统，用 制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。 关键词： 机械设计； 模具设计； 制二维图；侧向抽芯机构 o of in of of of of of a 20 a a a of in to a 录 1 绪论 . 1 料简介 . 1 塑成型及注塑模 . 1 2 塑料材料分析 . 4 料材料的基本特性 . 4 件材料成型性能 . 4 件材料主要用途 . 5 3 塑件的工艺分析 . 6 件的结构设计 . 6 件尺寸及精度 . 7 件表面粗糙度 . 8 件的体积和质量 . 8 4 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定 . 9 射成型工艺过程分析 5 . 9 口种类的确定 . 9 腔数目的确定 . 10 射机的选择和校核 . 10 射量的校核 . 11 件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 . 11 具与注射机安装模具部分相关尺寸校核 . 13 5 注射模具结构设计 . 14 型面的设计 . 14 腔的布局 . 14 注系统的设计 . 15 注系统组成 . 15 定浇注系统的原则 . 15 流道的设计 . 16 流道的设计 . 18 口的设计 . 19 料穴的设计 . 19 射模成型零部件的设计 . 20 形收缩率 . 21 模具成形零件的制造误差 . 21 件的磨损 . 21 具的配合间隙的误差 . 21 腔和型芯尺寸计算 . 22 腔径向尺寸计算 . 22 腔的深度尺寸 . 22 芯的径向尺寸 . 错误 !未定义书签。 芯的高度尺寸 . 错误 !未定义书签。 心距尺寸计算 . 错误 !未定义书签。 动模板的强度校核 . 22 成型零部件结构设计 . 23 成型零部件工作尺寸的计算 . 26 侧向抽芯机构类型选择与设计 . 27 向抽芯机构类型 . 27 向抽芯机构主要参数的确定 . 29 模机构的设计 . 29 模机构的选择 . 29 杆推出机构设计 . 29 射模温度调节系统 . 33 度调节对塑件质量的影响 . 33 却系统之设计规则 . 33 气结构设计 . 33 架及标准件的选用 . 34 架的选用 . 34 向机构的设计 . 35 6 模具材料的选用 . 38 型零件材料选用 . 38 射模用钢种 . 38 7 总结 . 39 参考文献 . 40 致谢 . 41 毕业设计（论文）知识产权声明 .业设计（论文）知识产权声明 . 绪论 1 1 绪论 模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中， 60% 80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性 、高 生产率 和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。 料简介 塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学 稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能 1。塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。 塑成型及注塑模 将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形 复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的 30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。 要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。 注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、毕业设计（论文） 2 卧式、直角式三种，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。 注射成型是根据金属压铸成型原理发展而 来的，其基本原理是利用塑料的可挤压性和可模塑性。首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过料筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。 注射成型生产中使用的模具叫注射模，它是实现注射成型生产的工艺装备。 注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模 部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成 2 。 注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起。注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷 却定型，使塑件达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。 注射成型有三大工艺条件，即：温度、压力、时间。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。 塑料模具的设计不但要采用 术，而且还要采用计算机辅助工程（ 术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发 /设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购 买材料、试模和成型）。 传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。 目前国际市场上主要流行的，运用范围最广的注射模流动模拟分析软件有澳大利亚的 国的 中科技大学的 。其中 件包括三个部分： 产品优化顾问，简称 注射成型模拟毕业设计（论文） 3 分析，简称 注射成型过程控制专家，简称 采用 术，可以完全代替试模， 术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方 法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义 3 。 2 塑料材料分析 4 2 塑料材料分析 料材料的基本特性 由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性，使 有良好的综合理学性能。丙烯腈使 良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使 韧，苯乙烯使 良好的加工性和染色性能。 格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工 程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。 毒，无气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽，、不透明，密度为 既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对 乎没有影响， 溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。 面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂， 一定的硬度，他的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加工，经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为 70C 左右，热变形温度约为 93 C 耐气候性差，在紫外线作用下 变硬发脆。 性能指标： 密度 3，收缩率 %熔点 C160130 ，弯曲强度 80伸强度 35 49伸弹性模量 缩强度 18 39口冲 击强度 11 20 2硬度 62 86积电阻系数 310 ，收缩率 0000 范围内。 热变形温度为93 118 ，制品经退火处理后还可提高 10左右。 仍能表现出一定的韧性，可在 100的温度范围内使用。 件材料成型性能 吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此，成型加工前应进行干燥处理； 升温时黏度增高，黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用侧浇口形式，成型压力较高，塑件上的脱模斜 度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响及小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在 50 60要求塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在 60 80 热容低，塑化效率高，凝固也快，故毕业设计（论文） 5 成型周期短。 件材料主要用途 机械工业上用来制造壳体、泵业轮、轴承、把手、管道、产品、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等，汽车工业上用 造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管等，还可用 层板制小轿车车身。 可用来制造水表壳，纺织器材，电器零件、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器，农药喷雾器及家具等。 3 塑件的工艺分析 6 3 塑件的工艺分析 在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量 要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。 分流阀如图 示，呈 90弯管结构，两端接头为外螺纹，成型时采用型芯，型腔直接成型，中通结构采用抽芯机构，滑块侧抽芯成型，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构中等复杂程度，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。 图 流阀 3D 视图 件的结构设计 (1) 脱模斜度 由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。通常塑件的脱模斜度约取 ，根据文献 1，塑件材料 1 30/ ，型芯脱模 斜度为 30/ 1 毕业设计（论文） 7 (2) 塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小则 刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。塑件壁厚一般在 1 4最常用的数值为 2 3该产品壁厚均匀，周边和底部壁厚均为 2右。 (3) 塑件的圆角 为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联 接处采用圆角过度。在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于 1圆角。一般外圆弧半径大于壁厚的 ，内圆角半径应是壁厚的 。 (4) 孔 塑料制品上通常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。但当孔太复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。由于型芯对熔体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的距离一般都尖大 于孔径，孔的周边应增加壁厚，以保证塑件的强度和刚度。 件尺寸及精度 塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。该塑件的材料为 动性较好，适用于不同尺寸的制品。 塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑 件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公关等级确定精度等级。根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照文献 2毕业设计（论文） 8 表 3件的尺寸与公关（ 塑料制件公差数值标准来确定。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用 精度，未注采用 精度。 件表面粗糙度 塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为 m 之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的 1/2，即 m 。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。 该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高，为 m ，内部为 m 。 件的体积和质量 本次设计中，塑件的质量和体积采用 3图 软件中 ，使用塑模部件验证功能，可以测量塑件的体积，再乘以材料密度，即可可出产品质量（ ），该塑件制品的单个质量为 图 流阀 3D 测量4 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定 9 4 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定 射成型工艺过程分析 5 根据塑件的结构、材料及质量，确定其成型工艺过程为： 第一步：为使注射过程顺利和保证产品质量，应对所用的设备和塑料作好以下准备工作。 (1) 成型前对原材料的预处理 料具有吸湿性，加工前的干燥很重要。干燥条件 为 100 到 200 ，23 小时。加工前的湿度必须小于 。 (2) 料筒的清洗 在初用某种塑料或某一注射机之前，或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对注射机（主要是料筒）进行清洗或拆换。 柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难，因为柱塞式料筒内的存料量较大而不易对其转动，清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。对螺杆式通常是直接换料清洗，也可采用对空注射法清洗。 (3) 脱模剂的选用 脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。一般注射制 件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计。在和产上为了顺利脱模，常用的脱模剂有：硬脂酸锌，液体石蜡（白油），硅油，对 选用硬脂酸锌，因为此脱模剂除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。 第二步 : 注射成型过程 完整的注射过程表面上共包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模几个步骤，但实际上是塑化成型与冷却两个过程。 第三步：制件的后处理 注射制件经脱模或机械加工后，常需要进行适当的后处理，目的是为了消除存在的内应力，以改善和提高制件的性能及尺寸稳定性。制件的后处理主要有退火和调湿处理。该塑料 制件材料为 采用退火处理 1 3 小时。 口种类的确定 注射模的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。浇注系统设毕业设计（论文） 10 计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。 由于本设计中分流阀塑件外表面质量要求较高，所以选用侧入式浇口。侧入式浇口在端面处，成形后切除浇口 , 零件组装时浇口被遮挡起来。 侧入式浇口主流道需要设置钩针，分流道 与产品相连，顶出产品包含流道连接在一起。 腔数目的确定 因为本设计中采用侧入式浇口，且塑件的尺寸不大，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一出四腔，进行加工生产。 射机的选择和校核 由于采用一出四腔，需要至少注射量为 道水口废料 5g（测量和计算方法与产品相同），总注塑量达到 根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定注射机为海天 120B。注射方式为螺杆式，其有关性能参数为： 毕业设计（论文） 11 表 海天 120B 注塑机参数 型号参数 单位 120 螺杆直径 0 理论注射容量 14 注射重量 PS g 195 注射压力 71 注射行程 70 螺杆转速 r/190 料筒加热功率 模力 200 拉杆内间距 (水平垂直 ) 10410 允许最大模具厚度 50 允许最小模具厚度 50 移模行程 60 移模开距 (最大 ) 10 液压顶出行程 20 液压顶出力 3 液压顶出杆数量 油泵电动机功率 3 油箱容积 l 280 机器尺寸 (长宽高 ) m 机器重量 t 小模具尺寸 (长宽 ) 90 290 射量的校核 模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的 80%以内。校核公式为： 8021 (式中： n 1m g) 2m g) 本设计中： n=4 1m 8.9 g 2m =5 g M=塑机额定注塑量为 214g 所以注射量符合要求。 件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 注射成型时塑件的模具分型面上的 投影面积是影响锁模力的主要因素。如毕业设计（论文） 12 果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下关系。 21 (式中： n 1A 2A n=4 1A =1120 2 2A =555 2 21 =455=5035 2注射成型时为了可靠的锁模，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。即： （ 21 ） P F (式中： P塑料熔体对型腔的成型压力（ F注射机额定锁模力（ N） 其它意义同上 根据教科书表 5腔内通常为 20般制品为 24密制品为 39 21 ） P=66200模力符合要求 毕业设计（论文） 13 图 品投影面积 3 具与注射机安装模具部分相关尺寸校核 (1) 模具厚度（闭合高度） 模具闭合高度必须满足以下公式 m a xm (式中： 本设计中模具厚度为 281150H450，符合要求 (2) 开模行程 （ S） 的校核 模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。 注塑机的开模行程是有限的，设计模具必须校核所选注射机的开模行程，以便与模具的开模距离相适应。对于卧式注射机，其开模行程与模具厚度有关，对于单分型面注射模应有： S= C (式中： 塑件外抽心的脱模距离，此模具中为 140 C 安全距离 本设计中101H = 281 H =151204 =140C 取 30的开模距离需要 S=586上 . 经计算，符合要求。 (3) 顶出装置的校核 在设计模具推出机构时，需校核注射机顶出的顶出形式，要注意在两侧顶出时模具推板的面积应能覆盖注射机的双顶杆，注射机的最大顶出距离要保证能将塑件从模具中脱出。 海天 120B 型注射机为 两侧推出机构。经检查能满足将模具脱出的要求。 5 注射模具结构设计 14 5 注射模具结构设计 型面的设计 将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。合理地选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。 选择分型面时，应从以下几个方面考虑： a. 分型面应选在塑件外形最大轮廓处； b. 使塑件在开模后留在动模上； c. 分型面的痕迹不影响塑件的外观 ； d. 浇注系统，特别是浇口能合理的安排； e. 使推杆痕迹不露在塑件外观表面上； f. 使塑件易于脱模。 综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，采用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处如图 模后塑件留在动模一侧。 图 型面的选择 腔的布局 型腔的布局与浇注系统的布置密切相关 ,型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力 ,以保证塑料熔体均匀地充满每个型腔 ,使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道。型 腔布局由图 示： 毕业设计（论文） 15 图 腔布局设计 注系统的设计 浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通侧入式浇口浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。 注系统组成 普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分： 1主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4第三分浇道 5浇口 6型腔 7冷料穴 定浇注系统的原则 在设计浇注系 统时应考虑下列有关因素： a. 塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。 b. 模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是单型腔或一模毕业设计（论文） 16 多腔，浇注系统需按型腔布局设计。 c. 塑件大小及形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。 d. 塑件外
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