泵体塑料注射模设计VIP

引言 . 1 1 零件的分析 : . 2 构的分析 : . 2 2 注射机的选择 . 2 算塑 件的体积 和重量 。 . 2 模力 计算 ： . 2 射容量的校核： . 2 3 塑件材料 的 选用和材料性能 . 3 用塑料及用途 . 3 料的具体性能 . 4 型性能 . 4 4 分型面设计 . 6 排气系统的设计 . 6 5 浇注系统的设计 ： . 6 道系统的设计 ： . 7 流道 . 8 流道 . 8 料井 . 9 口设计 . 9 口位置 . 11 6 成型零件设计 . 12 凹模结构设计 ： . 12 凸模和型芯结构设计 ： . 12 螺纹成型零件结构设计 . 13 纹型芯 . 13 纹型芯脱模力矩的计算 。 . 13 成型零件的钢材的选用 . 15 型零件工作尺寸的计算 ： . 15 型零件的制造尺寸 : . 15 本尺寸计算 . 16 腔壁厚的计算 . 18 7 开模与脱模结构的设计 . 19 模与脱模 . 19 模过程和开模力 . 19 模机构的设计要求 . 21 模机构 的设计要求 ： . 22 模机构分类 . 22 模力 计算 ： . 23 模机构设计 . 24 杆机构 . 24 板脱模机构和多种元件组合脱模 . 26 件脱模机构是设计 . 26 8 导向和复位 . 28 动机构设计 . 29 轮齿条侧抽机构 . 29 旋转脱模 . 29 外动力旋转脱模 . 31 模驱动旋转脱模设计 . 32 纹型芯脱模力矩的计算 . 33 螺纹机构的设计 . 35 10 模具温度调节系统的设计 . 35 度调节系统的功用 . 36 制品质量的影响 . 36 冷却系统的设计 . 36 件冷却系统的设计 . 37 结论 . 39 谢 辞 . 40 参考文献 . 40 附 录 . 41 引言 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。所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为 塑模型腔制造精度可达 面粗糙度 m，模具质量、寿命明显提高了 , 成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展 模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的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。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国 产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、 料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向将包括 : 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一 模多腔所致。 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发 气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。 开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件 质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种。 1 零件的分析 : 构的分析 : 该零件机构复杂 ,具有不同方向的螺纹机构 ,这些螺纹结构需要和其他连接部件有一定的配合要求 ,同时这些螺纹 筒体表面有多个加强筋。 全表面为 料为聚乙烯（ 压注射，成型性能好，成型前可以不预热。 其具体结构如下图。 2 注射机的选择 算塑件的体积和重量。 计算塑件的体积： V= 5 算 塑件 的质量：根据设计手册查得增强聚丙烯的密度为 =塑件的重量为： W=V. =5 kg/ 模力计算： 由塑料件在型腔中的位置可以计算出其在分型面上的投影面积为 ： 2 2 2 22 4 0 2 2 8 2 5 6 4 2 4 0 . 0 0 6 4 2 4S r b l m m m 流程为 品的厚度为 5品为一模一腔。根据以上的已知条件可得：流长比为： / 0 . 2 1 / 0 . 0 0 5 4 2i l t 再由 t ，查图 为 33 表 常用塑料模腔平均压力 制品要求及物料特性 平均压力 / 例 易于成型制品 30 35 壁厚均匀制品等 一般制品 40 薄壁容器、框架类制品 高粘度物料，高精度制品 45 工业用机械零件 特高粘度、高精度、难填充制品 45 50 高精度机械工业零件、齿轮 由表 树脂的粘度系数 为 得锁模力为： 1 1 . 0 3 3 0 . 0 0 6 4 2 4 0 . 2 1 2 2 1 2cF n P A n a P A M N k N 。 按锁模力为理论锁模力的 80%可以得到 2 1 2 / 0 . 8 2 6 5F k N。 开模力 : 额定开模力一般取 (1 / 10 1 / 20) 的锁模力 , 2 6 5 1 / 1 5 1 7 . 7F k N k N 开。 顶出力 :额定液压顶出力一般去 2% 的锁模力 , 2 6 5 2 % 5 . 3F k N k N 开。 表 塑料粘度系数 塑料名称 A A C 粘度系数 射容量的校核： 模具安装后，对模腔注射容量的计算，可以制件产品图为标准，计算起体积量。然后确认总体积注射量，从而可得： 3( ) ( )n V V c m4。 式中： V注射机的理论注射量 3() 单个制件的体积量 3() 注系统的体积量 3() n 型腔数。 所以 3 2 2 2 3( ) ( ) 1 ( 1 . 2 1 0 0 . 0 5 1 0 ) 1 . 2 5 1 0n V V c m c m 按注射容量为理论注射容量的 80%可以得到 221 . 2 5 1 0 / 0 . 8 1 . 5 6 2 5 1 0V 。 表 注射机类型与加工能力 注射机类型 锁模力 /射容量 /小型 30000 32000 由锁模力和注射容量，选择注射类型为 小 型注射机。 采用一模一腔。考虑其外形尺寸和注射所需要的压力初步 采用角式注射机，型号为； 螺杠直径 8 注射容量 58 注射压力 45 锁模力 1500 模柱间距 50 最小模厚 70 间模行距 20 最大开模距离 70 顶出行程 30 电机功率 形尺寸 2400*1000*2000 3 塑件材料的选用和材料性能 用塑料 及用途 塑料分为热塑性塑料和热固性塑料，而工业上多采用热塑性塑料，热塑性塑料中工业上常用塑料及其用途如下： （ 1） 聚乙烯（ 聚乙烯是塑料工业中产量最大的品种。分为高聚乙烯和低聚乙烯，低聚乙烯主要用途用于制造塑料管、塑料板、塑料绳以及承载不高的零件，如齿轮、轴承等；高聚乙烯常用于制作塑料薄膜、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和包覆缆等 。 (2)聚丙烯（ 聚丙烯无色、无味、无毒。外观类似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更轻。主要用途可用作各种机械零件如法兰、接头、泵也轮、汽车零件和自行车零件。制造盖和本 体合一的箱壳，各种绝缘零件，并用于医药工业中。 (3)聚氯乙烯（ 氯乙烯是世界上产量最大的塑料品种之一。主要用途可用于防腐管道、管件、输油管、离心泵、鼓风机等。聚氯乙烯的硬板广泛用于化学工业上制造各种建筑物的瓦楞板、门窗结构、墙壁装饰物等建筑用材。 (4)聚苯乙烯（ 苯乙烯是仅次与聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品种。主要用途可用于作各种仪表外壳、灯罩、化学仪器零件，透明模型等。在电气方面作良好的绝缘材料、接线盒、电池等。在日用品方面广泛用于包装材料、各种容器、玩具等。 (5)丙烯晴 苯乙 烯共聚物（ 二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性，使 要用途在工业上用来制造齿轮、泵叶片、把手、管道等。在汽车工业上用于制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等，还有 层板制小轿车车身。 可以用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品等。 (6)聚甲醛（ 聚甲醛是继尼龙之后发展起来的一种性能优良的热塑性工程塑料。主要用途适合于制作轴承、凸轮、滚轮、齿轮等耐磨、传动零件，还可以用于制造汽车仪表板、汽化器、各种仪器外 壳 。 (7)聚砜（ 砜是 60 年代出现的工程塑料，它是在大分子结构中含有砜基的高聚物，此外还含有苯环和醚键。主要用途可用于制造精密公差、热稳定性、刚性及良好电绝缘性的电气和电子零件 。 (8)聚苯醚（ 苯醚是由 要用途用于制造在较高温度下工作的齿轮、轴承、运输机械零件等 。 由于工业上采用的工程塑料较多，品种繁杂，以上只列举了几种常用塑料根据以上各种塑料的用途范围选择聚乙烯（ 料的具体性能 格较低， 吸水性极小，且介电性能与频率、温 度及湿度无关，同时聚乙烯薄膜具有坚韧、耐水、防蚀、无毒等， 易于成型加工及冲击性能优良等特点。 型性能 (1)吸湿性很小 ,成型前可不预热 。 (2)流动性能好且对压力变化敏感 。 (3)可以发生熔体破裂 ,与有机溶剂接触可以发生开裂 。 (4)加热时间长会发生分解 ,烧伤 。 (5)冷却速度慢 ,因此须要充分冷却 ,模具应设冷却系统 。 (6)成型收缩范围大 ,方向性明显 ,容易变形 ,翘曲 应控制模具温度 ,保持冷却均匀和稳定 。 (7)适用高压注射 ,料温均匀 ,填充速度快 ,保压充分 。 (8)不宜用直接浇口 ,否则容易增加内应力 ,或产生收缩不均匀 ,方向明显 ,增大变形 。 (9)质软易脱模 ,塑件有浅的侧凹槽时可以强行脱模 。 表 表 料 名称 度 /(体积 V/(水率 00 4000。使冷却管 路 孔壁与冷却介质之间的传热系数 料表明，无规则的湍流流体在 R。 104时，其传热能力比层流高 1020倍。 (2)扩大模具与冷却水的温差在模温一定时。采用低温的冷却水。但倘若设计不当，会加剧模温分布的不均匀。采用低于室温的冷却水时，有可能使型腔表面凝聚大气中的水分。 (3)增大冷却介质的传热面积也就是尽量增大管道孔径和增加孔数。但是受模具结构，如脱模零件、镶块接缝的限制。要防止型腔压力过大时，型腔壁压塌的现象。 对于大型注塑模，为提高制件的合格率，在开机前必需将模具预热到适宜温度。 冷却系统的设计 为了提高冷却效率和争取型腔表面温度的均匀与稳定。在系统的综合设计中应遵守生产中的约定准则。在管道回路布置时，还需进一步考虑型腔的形状和尺寸 ， 并使加工方便和密封教果良好。 计准则 (1)要优先考虑冷却管道的位置，而后综合处理脱模机构零件布置和镶块结构。并要首先保证型苍的冷却。通常对凹模和型芯采用两条回路。减小型芯壁和型腔壁之间的温度差是很重要的。特别是大型模具。使用模温调节装置，可有效保证模温控制质量。在通常注射成型生产中，模温波动不超过 2 5。精密注射时模温误差 在 1之内。并采用缓冷方法，保证制品尺寸精度和质量。 (2)要保证实现管道冷却水湍流状态的流速和流量，还要保证足够的水压。冷却管道总长总在 15m 以下；弯头数目不要超过 15 个。出水温度与进水温度相差愈大。说明模具内温度愈不均匀。精密注射的模具 ， 此二者温度差限制在 2之内。一般模具也应在 5左右。管道作串联布置，特别是从模具外用管接头和水管连接，加工维修方便 。但由于流程长使冷却水的压力降和进出温差大。多路并联 冷 却 ， 冷却效果好，但需控制好各路的流量和水温的一致性。 (3)管道直径经湍流计算确定 。 一般取 d=8 25道过细。加工和清理困难。水垢和铁锈会使冷却效率变坏一个数量级。因此需定期清理，或用软水也可对孔壁作磷化处理。较大管道孔径和根数能增加有效冷却面积。只要不妨碍模具总体结构，愈大愈多为好。水管接头孔径应与管道孔径一致。进水和出承接头尽可能在模具一侧，并置于不妨碍注塑操作的方向。 (4)冷却管道布置应以均匀为前提。孔壁与型腔壁通常的间距 h=(3)d，孔壁之间间距 b=(2 5 4)d。均匀布置后，按需要作局部调整。过大 间 距会使模温不均匀；过小的间距孔壁承受型腔高压后 ， 由于弯曲应力和剪切应力及其综合 变形作用。在孔的中央部位会产生型腔壁的压塌现象 件冷却系统的设计 （ 1） 通过对塑件的分析和对模具结构是了解，本塑料的冷却系统设计见图 图 （ 2） 型芯水流道的加工工艺 。 由于该塑件的结构复杂，对型腔的冷却较为容易，因此只要保证水线和塑件之间的距离 里主要对型芯水线的设计和加工工艺进行分析，由于要保证型芯的完水线孔 全冷却，因此对型芯水流道的加工就比较麻烦，需要对水流道的定位保证其在打水流道的时候能在底部相交如图 图 （ 3） 冷却系统的计算 传热学的原理与计算公式应用到注塑模的冷却系统的计算，需了解塑料材料和金属材料的热性能需结 合 注塑工艺和模具结构。经过一些具体且可行的方法，才能获得工程应用所允许的近似计算结果。应用计算机和冷却系统软件作模具冷却的模拟可获得较为精确的计算结果。传统的计算方法包括注塑冷却时间计算，模具系统热平衡计算和冷却回路计算三部分。 冷却时问计算 注塑过程中塑件熔体冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起，到可以开模取出塑件为止的时间。可以开模取出塑件 的时间，常以塑件已充分凝固。具有一定强度和刚度为准，用塑件厚度计算冷却时间计算式，按无定形和结晶型塑料分为两类。 (1)薄壁塑件 无定形塑件的壁厚相对流程较小的薄壁制品，则通常按塑件断面的平均温度2228 ( )l n ()t t 式中 k 塑料的热扩散系数 (s)，可查表 H 塑件的厚度 ( 注射塑料熔体的初始温度 ( )，可参考表 模具温度 ( )，可参考表 塑件的平均脱模温度 ( )，可参考表 （ 2） 聚乙烯（ 晶塑料的冷却时间的经验公式 ： 聚乙烯的参数 3( 0 . 9 4 5 / )g c m , 适用范围 (1 9 3 . 3 2 4 8 . 9 ) , ( 4 . 4 7 9 . 4 ) . 棒 : 2 2 8 . 91 . 2 3 9 6 ( )1 8 5 . 6t 。 板 2 2 8 . 90 . 7 9 9 8 ( )1 8 5 . 6t 。 其中 R棒料的半径 H板料的厚度 由经验公式选择 ,后带入2 2 8 . 91 . 2 3 9 6 ( )1 8 5 . 6t 中得： 222 8 . 9 2 1 1 . 1 2 8 . 91 . 2 3 9 6 ( ) 1 . 2 3 9 6 3 ( ) 2 2 . 3 1 2 8 2 21 8 5 . 6 1 8 5 . 6 6 5 . 6 结论 在整个设计过程中，我遇到了很多问题 。由此可 知 ，平日所学并非精通， 要学习的东西还是很多很多 ,接下去 要好好学习，不断完善知识体系。 模具的设计是需要长时间的经验积累和实践，我知道这次 设计根本不能达到生产的严格标准，因为一副好的模具需要考虑的计算的方面是相当广的，单单工艺性这方面就需要我们用大量的时间，做大量的工作中去积累，老师说过，一个好的设计者必定是一个好的工艺师，我想我将来要走的路还很长，要学的东西也很多，只有不断的努力，在每次的工作中认真总结经验，发现问题解决问题，才能不断的完善自我。 对于本塑件 ,考虑到其结构和模具的加工工艺 ,本人认为在不影响其使用性能的前提条件下 ,可以对其结构进行局部小范围的修改 ,尤其是对两侧 的内 螺纹 ,其作用主要是连接 ,由于必须保证 塑件的 密封性 以及整个泵体的紧凑性 ,所以用才采用螺纹联结 所以可以考虑把此内螺纹改为外螺纹 . 本设计的主要难点就是三个方向上的脱螺纹， 以及 保证螺纹塑件的精度， 通过设计的传动结构，可以很好的保证螺纹的安全脱出，然后在由顶管顶出机构保证在不影响模具外观尺寸和表面精度的条件下能顺利的把塑件从模具中顶出。 谢 辞 在设计过程中我深刻地体会到了作为一个模具设计员的艰辛和不易，也体会到了当我们动手完成一件事后的欢愉。我希 望能够成为一名优秀的模具设计员，设计出更多更完美的模具。这其中我也曾有过放弃的念头，有时候也有过绝望，但是在同学和老师的帮助和指导下，我终于渡过了一个个难关，我终于坚持到了最后，在此我向那些给过我帮助和鼓舞的人们给以最真诚的谢意。 毕业设计终于告一段落，在接下来的毕业答辩中，我希望能够取得好的成绩，不辜负同学和老师的帮助，也不希望让自己有些遗憾。在此，我再一次向给我帮助和鼓舞的老师同学致以最真诚的谢意，谢谢！ 参考文献 1 金大鹰机械制图北京：机械工业出版社， 1998： 209 232 2 张顺心机械制图及计算机绘图天津：天津科学技术出版社， 1999 3 卢贤攒 . 圆弧齿轮的干涉 1985,11:1 4 4 陈万林塑料模具设计与制作教程北京：北京希望电子出版社， 2000 5 周雄辉 ,阮雪榆注射模计算机集成制造及其关键技术模具工业， 1994: 45 49 6 1994 7 1995 8 1995 9 曹龙华机械原理 等教育出版社， 1978 10 催洪斌 用教程北京：高等教育出版社， 1993 11 刘瑞清互换性与技术测量北京：中国计量出版社， 2000： 5 35 12 邓文英金属工艺学北京 :高等教育出版社， 2000 13 C 3rd 1997 14 1984 15 .,02 16 曹宏深塑料成型工艺与模具设计北京：机械工业出版社 1994 附 录 一 :螺