弯管注射模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

摘 要 注塑模具是模具工业的重要组成部分，在很大程度上反应了一个国家的工业水平。塑料在当今世界无处不用，因此塑料模具有很大发展，特别是注塑模。 本文设计了具有侧向抽芯与弧形抽芯的弯管注射模具，对模具的侧向抽芯与弧形抽芯进行简单的分析，并用 立模具三维组装图，并导出模具装配图进行修改。 论文中介绍了模具中各个系统的设计，其中包括浇筑系统设计，成型零部件的设计，导向机构的设计，推出机构的设计、温度调节系统的设计、排气系统的设计。最后用 立三维模型，并导出 关键词 ： 模具设计；弧形抽芯；侧抽芯； an of to a of a is in so In a a an is of is is of in is of of of of of of to D 目 录 第一章 塑件及浇筑系统 . 1 件成型成型工艺分析 . 1 . 2 注系统的设计 . 4 型零件的结构设计及计算 . 8 第二章 模架及其机构 . 10 架的选定 . 10 气槽的设计 . 11 膜推出机构的设计 . 11 芯机构的设计 . 11 却系统的设计 . 11 第三章模具的工作原理 . 14 谢 辞 . 15 参考文献 . 16 1 第一章 塑件及浇筑系统 件成型成型工艺分析 件的分析 (1)外形尺寸 该塑件平均壁厚为 件外形尺寸不大，塑件熔体流程不太长，适合于注射成型，如图 1 图 1件实体图 (2)精度等级 每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差计算。 (3)脱模斜度 无定型塑料，成型收缩率较小，参考塑料成型工艺及模具设计书中的表 2。 性能分析 (1)使用性能 综合性好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好；易于成型和机械加工，其表面可镀铬，适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。 (2)成型性能 1）无定型塑料。其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种来确定成型方法及成型条件。 2）吸湿性强。含水量应小于 质量），必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。 3）流动性中等。溢边料 4）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现白色痕迹 。 2 5） 性能指标见表 1 表 1 密度 /g 8 屈服强度 /0 比体积 / 8 拉伸强度 /8 吸水率 (%) 伸弹性模量 /10 熔点 / 130弯强度 /0 计算收缩率 (%) 压强度 /3 比热容 /( )470 弯曲弹性模量 /10 注射成型及工艺参数 (1)注射成型过程 1）成型前的准备。对 色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于 型前应进行充分的干燥。 2）注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔进行成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。 3）塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为 60处理时间为 16 (2)注射工艺参数 1)注射机：螺杆式，螺杆转数为 30r/ 2）料筒温度（） ：后段 150段 165段 180）喷嘴温度（）： 170）模具温度（）： 50）注射压力（ 60）成型时间（ s）： 射时间取 1，冷却时间 助时间 8） 定模具的结构形式 型面位置的确定 分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的平面，塑件图样可以看出该塑件为圆形弯管结构，分型面取在其直径所在平面上，同时该塑件需进行侧抽芯与螺旋抽芯，所以分型面取在塑件直径与弧形部分直径共同所在平面，如图图 1 3 图 1型面 腔数量和排列方式的确定 型腔数量的确定 该塑件采用的精度一般在 2为大批量生产，可采取一模多腔的结构模式。但是，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本等因素，以及其抽芯及弧形抽芯结构，定为一模一腔结构形 式。 射机型号的确定 (1)注射量的计算 通过三维软件建模设计分析计算得：塑件体积： V ，塑件质量 ： m 塑 =V 塑 =中， 参考表 1可取 (2)浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料体积在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的 一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为 V 总 =V 塑 （ 1+ 1=3)选择注射机 根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量 V 总=结合式 V 公 =V 总 /有： V 总 /据以上计算，初步选定公称注射量为 60射机型号为 0 卧式注射机，其主要技术参数见表 2 表 2 注射机主要技术参数 理论注射容量 /60 移模行程 /70 螺杆柱塞直径 /注射压力 /5 最大模具厚度 /50 135 最小模具厚度 /50 4 注射速率 /g 0 锁模形式 液压 塑化能力 /g 4 定位孔径 /0 注射方式 螺杆式 喷嘴球直径 /0 锁模力 /00 喷嘴移出量 /0 拉杆间距 /30 300 (4)注射机的相关参数的校核 1）注射压力校核。查表 1 可知， 需注射压力为 80里取00注射机的公称注射压力 p 公 =135射压力安全系数，这里取 ： 100=130p 公 ，所以，注射机注射压力合格。 2)锁模力校核 根据三维软件分析得到，塑件在分型面上的投影面积 A 塑 = 浇注系统在分型面上的投影面积 A 浇 ，即流道凝料在分型面上的投影面积A 浇 的值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。 A 浇 是每个塑件在分型面上的投影面积 A 塑 的 。由于本流道设计简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积适当取小一些。这里取 A 浇 = 。 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积 A 总 ，则 A 总 =n（ A 塑 +A 浇 ） =n（ ） = =模具型腔内的胀型力 F 胀 ，则 F 胀 =A 总 p 模 =35N=93245N=中， p 模 是型腔的平均计算压力值。 p 模 是模具型腔内的压力，通常取注射压力的 20%大致范围是 25于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。 p 模 取 35 查表 2可得该注射机的公称锁模力 400模力安全系数为 这里取 = =F 锁 ，所以，注射机锁模力合格。 对于其他安装尺寸的校核要等模架选定，结构尺寸确定后方可进行。 注系统的设计 流道的设计 主流 道 通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。 (1)主流道尺寸 5 1）主流道的长度：小型模具 L 主应尽量小于 60次设计中初取 35 2）主流道小端直径： d=注射机喷嘴尺寸 +（ 1） 4+1） 3）主流道大端直径： d=d+2L 主 /2) 7中 =3。 4）主流道球面半径： 射机喷嘴球半径 +（ 1 2） 0+2=12 5）球面的配合高度 ： h=3 (2)主流道的凝料体积 V 主 =3L 主（ R主 +r主 +R 主 r 主） =3（ (3)主流道当量半径 =3 (4)主流道浇口套的形式 主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢（ 10A），热处理淬火表面硬度为 50 55 流道的设计 （ 1） 分流道的布置形式 在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑小分流道的容积和压力平衡。为避免注塑时型芯偏移，在弯管弧形位置设立两对称浇口。流道结构复杂，根据型腔的结构设计，采用三级分流道结构。 （ 2） 分流道截面形状 常用的分流道截面形状有圆形，梯形， 角形等，为了加工和凝料的脱膜，分流道大多设计在分型面上。本设计采用半圆形与圆形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。 （ 3） 三级分流道的计算 1）三级分流道的长度 三级 分流道关于弧形型芯对称，单边取 L 分= 2）分流道的当量直径 因为该塑件的质量 塑，根据式4 5 塑分 D ，分流道的当量直径为 4 5 塑分 D = 2 7 5 ）分流道的截面形状 半圆形 4）分流道截面尺寸 由于分流道较为复杂，整体形状采用角度为 。3 圆锥形状，增加压强，可计算出小端当量直径 d=段当量直径 D= 则三级分流道的截面直径分别为 d = 2 d= 2 d 取 3理，求出 D = 2 D= 取 4 5）分流道的凝料体积 V 分 =6L 分 （ R分 +r分 +R 分 r 分 ） =6 2+2）=110）校核剪切速率 确定注射时间： 查塑料成型工艺及模具设计中表 4取 t= 计算分流道体积流量： q 分 =（ V 分 +V 塑 ） /1=s。 由塑件成型工艺及模具设计中式（ 4得剪切速率 =分分 10 分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率 5 105 10以，分流道内熔体的剪切速率合格。 （ 4）二级分流道的计算 1)分流道的长度 L 分 =25 2）分流道的当量直径 4 5 塑分 D = 7 8 5 ）分流道的截面形状 圆形 4）分流道截面尺寸 由于分流道较为复杂，整体形状采用角度为 。3 圆锥形状，增加压强，可计算出小端当量直径 d=段当量直径 D=为 5）分流道的凝料体积 V 分 =3L 分 （ R分 +r分 +R 分 r 分 ） =3（ ）校核剪切速率 确定注射时间： 查塑料成型工艺及模具设计中表 4取 t= 计算分流道体积流量： q 分 =（ V 分 +V 三级 +V 塑 ） /1=s。 由塑件成型工艺及模具设计中式（ 4得剪切速率 7 =分分 10 分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率 5 105 10以，分流道内熔体的剪切速率合格。 （ 5） 一级分流道的计算 1） 分流道的长度 取 L 分 =60 2） 分流道的截面积 半圆形 3） 分流道的截面尺寸 该分流道为主流道与二级分流道相连的通道，选取其直径 D 分 =6） 分流道的凝料体积 V 分 =L 分 A 分 =2 3602 =） 校核剪切速率 确定注射时间： 查塑料成型工艺及模具设计中表 4取 t= 计算分流 道体积流量： q 分 =（ V 分 +V 二级 +V 三级 +V 塑 ） /1=s。 由塑件成型工艺及模具设计中式（ 4得剪切速率 =分分 10 分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率 5 10 5 10以，分流道内熔体的剪切速率合格。 口的设计 该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模一腔注射，由于浇注系统复杂，为保证注射压力，因此采用针点浇口，其截面为半圆形，易于加工，便于试模后的修正，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。 （ 1） 点浇口尺寸的确定 计算点浇口的直径 根据塑件成型工艺及模具设计中表 4得点浇口的直径 里选 d 浇 =1计算侧浇口的长度。根据塑件成型工艺及模具设计中表 4得侧浇口的长度 L 浇 一般选用 里选 L 浇 为 2)校核浇口的剪切速率 1）确定注射时间：查表 2，可取 t= 2）计算浇口的体积流量： q 浇 = V=s 3)计算浇口的剪切速率： =浇浇 R/104s 8 该侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 5 10 5 104以，浇口的剪切速率校核合格。 料穴的设计及计算 冷却穴位于一级分流道延伸段，以及二级分流道正对面动模板上，其作用主要是收集熔融体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。采用推杆推出方式推出塑件，二级分流道采用 z 型拉料杆匹配的冷料穴，一级分流道采用脱料销结构，开模时，拉料杆与脱料销分别将浇筑系统凝料脱出。 核主流道的剪切速率 根据设计要求，选取侧浇口，尺寸详见图纸校核主流道的剪切速率 （ 1）计算主流道的体积流量 q 主 =t 分主 V=s （ 2）计算主流道的剪切速率 主q = 233 流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 5 10 5 10以主流道的剪切速率校核合格。 型零件的结构设计及计算 型零件的结构设计 （ 1）凹模的结构设计 凹模是成形制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计中采整体式凹模。 （ 2）凸模的结构设计（型芯） 凸模是成形塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析知，型芯有两个，一个为直线抽芯，一个为弧形抽芯。 型零件钢材的选用 根据对成型塑件的整体分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用 国牌号）。对于成型塑件型芯来说，由于脱膜时与塑件的磨损严重，因此钢材选用高合金工具钢 9 型零件工作尺寸的计算 成型零件工作尺寸由三维软件自动生成，具体数值参考三维建模 10 第二章 模架及其机构 架 的选定 模板尺寸的确定 模架是注射模的骨架和基体，通过它将模具的各个部分有机联系成一个整体，也可以说塑料的模架起装配、定位和安装作用。塑料模架现已标准化和系统化了，因此在设计时只需塑件的结构和尺寸来直接选用即可，也可以自己设计。 由于该模具采用侧浇口，且需要抽芯，结构较为复杂，参照标准选 模架。已知该塑件在分型面上的投影宽度为： W=100 110合考虑抽芯机构的横向移动距离，查知，选 50应模架为 W=250杆直径 d=3 已知塑件在分型面上的投影长度为 L=80据经验公式 L 120 22应的模架宽度为 L=160选模架为 标准模架，其规格为 W L=160 160 标准模架选完后，查塑料成型工艺及模具设计中表 4以得到，00度 0向抽芯滑块厚度由型芯计算可知 A=104模板厚度 5模厚度 B=16据动模和型腔板厚度可确定垫块的厚度，又垫块宽度 2垫块尺寸， C=3280杆固定板尺寸为4板尺寸为 416图 3 图 3模架图 架各尺寸的校核 根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。 （ 1）模具平面尺寸 250250330300杆间距），校核合格。 （ 2）模具高度尺寸 205150265250具的最大厚度和最小厚度），校核合格。 （ 3）模具的开模行程 S=2+(5 10)135+30)65270开模行程），校核合格。 气槽的设计 排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热量可能使塑料烧焦。 一般情况下，模具不开设专门的排气槽，气体也能有分型面的间隙中排出。由于本课题设计的是弯管注射模具，有一个分型面，型腔内的气体是完全可以由分型面与动模之间的轴向间隙排出。又因为此塑件的厚度较小，所以该模具适合利用配合间隙直接进行排气，不需要开排气槽。 膜推 出机构的设计 塑件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成，尺寸由模型架规定。 模机构的选择 脱模机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。根据推出类别还可分为推杆推出机构、套管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和斜滑杆侧抽芯机构等。 本设计中采用推杆推出和侧向抽芯机构与弧形抽芯使塑料制件顺利脱模。 芯机 构的设计 （ 1）该套模具采用导杆导滑，利用限位板与导杆力的传导使型芯沿着斜度方向运动，实现侧向与弧形抽芯的目的。为了滑块的位置，采用了限位块，限制了滑块水平方向上的运动距离。 （ 2）抽芯机构的计算 1） 直线抽芯距离 S 抽 =h+（ 23） 3）斜导柱长度 L=2+4+ 815） =183+（ 815） 3）所以取直径为 度为 200，倾斜角度为 25的标准斜导柱 4）开模行程 H=135 （ 3） 弧形抽芯的计算 开模行程为 135弧形导柱在 s=25 却系统的设计 在注射模中，模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率。由于各种塑料12 的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为 C200 左右，熔体固化成为塑件后，从 C60 左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于 C80 ）的塑料，如本设计中的 需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。 模具的冷却主要采用循环水冷却方式，模具的加热有通入热水、蒸汽，热油和电阻丝加热等。 度调节对塑件质量的影响 注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响，对于任一个塑料制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在 脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充模，增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。 却介质 中度黏度材料，其成型温度及模具温度分别为 200和 50 80。所以，模具初步选定为 50，用常温水对模具进行冷却。 却系统的简单计算 （ 1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 W 塑料制品的体积 塑分主 塑料制品的质量 塑件壁厚为 以 查塑料成型工艺及模具设计表 4 ,t 冷=注射时间 t 注 =1s，脱膜时间 t 脱 =8s，则注射周期： t=t 注 +t 冷 +t 脱 =（ +8） s=此得每小时注射次数： N=(3600/158 次。 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量： W= 158 h。 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量塑料成型工艺及模具设计表 4接可知 单位热量310 400） k 之间，故可取 370。 （ 2）计算冷却水的体积流量 =22，出水口 的 温 度 为 1 =25 ， 取 水 的 密 度 为 1000kg/m , 水 的 比 热 容） (则根据公式可得： 13 m i n/ 0 060 3 7 1(60q 33sv Q （ 4）确定冷却水路的直径 d 当 m 时，查塑料成型工艺及模具设计表 4知，为了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水孔的直径为 d=8 5）冷却水在管内的流速 v v /v 22 （ 6）求冷却管壁与水交界面的膜传热系数 h 因为平均水温为 查塑料成型工艺及模具设计表 4f=有 ）（ （ 7）计算冷却水通道的导热总面积 A 036.2 s （ 8）计算模具所需冷却水管的总长度 L 0 51 0 （ 9）冷却水路的根数 x 设每条水路的长度 l=200冷却水路的根数为 1。 却水道在动模和定模中的位置 冷却水道的位置取决于制品的形状和定、动模板的厚度，原则上冷却水道应设置在塑料向模具热传导困难的地方，根据冷却系统的设计原则，冷却水道应围绕模具所成型的制品，且尽量排列均匀一致。不少小型模具的型腔时直接在模板上加工而成的（也可以采用拼镶结构，但是由于模具尺寸较小，所以型腔与型芯的镶件尺寸更小），对于这类模具，可以直接在模板上设置冷却水道。 在模板上直接设置冷却水道，同样应遵循冷却系统的设计原则，使冷却水道尽量靠近型腔表面和尽量围绕型腔，使制品在成型过程中冷却均匀。 14 第三章 模具的工作原理在弹簧