外螺纹接头注塑模设计

大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）1摘 要 由于塑件采用 酰胺）通称尼龙，需要考虑其吸水性和热稳定性。 本 次 设计是非常典型又特殊，主要特点是采用哈呋弯销分型机构， 需要考虑其分型面属于垂直分型面，还有浇注系统的设计是否与所选的材料相适应， 其次对注射成型原理及结构、工艺特性、常用注射模结构与注射机、塑料制品（外螺纹接头）在模具中的位置与浇注系统设计、成型零件设计及分析、结构零部件的计算校核、温度调节系统及排气系统等方面的介绍理解运用，全方面透彻理解。 为了方便制品脱螺纹外形的考虑、更方便脱模，省掉了其它的脱模装置同时还要考虑其他模具之间有无干涉或者碰撞的可能，同时详细叙述了外螺纹接头注塑模具设计过程，如何分析模件的结构、性能，确定成型方案。成型部分、导向机构、浇注系统、冷却系统等设计。 在设计过程种用到我们在学校常用的软件了 行三维设计，通过使用 面二维分析设计，达到了深度的认识。 关键词： 注塑模、外螺纹接头、哈呋、弯销、 连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）2he of its or s to of is in is an of of is a of is is is to to in of is is in of In of in d a of 连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）3目 录 摘 要 . 言 .一章 塑件建模 .二章 塑件成型工艺性分析 .件材料成型特性 .件的结构工艺性 .三章 拟定模具结构形式 .具分型面的确定 .腔数量和排列方式的确定 .四章 注塑机的选择 .算塑件体积和质量 .定行腔数 .射量的计算 .模力校核 .五章 浇注系统的设计 .流道的设计 .流道的设计 .口设计 .料穴设计 .六章 成形零件设计 .连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）形零件结构设计 .型零件的成型尺寸计算 .七章 模架选型 .模板尺寸确定 .板各尺寸的校核 .八章 弯销侧向分型机构的设计 .九章 冷却系统的设计 .十章 导向机构设计 .十一章 总装图和零件图的绘制 . 辞 .考文献 . 言 注塑模具是一种生产 塑胶 制品的工具；也是赋予塑胶制品完整结构和精确尺寸的工具。注塑成型是批量生产某些形状复杂部件时用到的一种加工方法。具体指将受热融化的塑料由注塑机高压射入模腔，经冷却 固化 后，得到成形品。模具的结构虽然由于塑料品种和性能、 塑料制品 的形状和结构以及注射机的类型等不同而可能千变万化，但是基本结构是一致的。模具主要由浇注系统、调温系统、成型零件和结构零件组成。其中浇注系统和成型零件是与塑料直接接触部分，并随塑料和制品而变化，是塑模中最复杂，变化最大，要求加工光洁度和精度最高的部分。 本设计为外螺纹接头注塑模，一般来说，在液压管方面，采用金属材料的话，它的缺点相对就很多，一个是不耐腐蚀，二个是重量比较大，三是容易漏水，四是成型不易，而且成本较高等等。而塑料刚好在这几个方面弥补了金属材料的不足。我们可以看到在日常生活中看到的大部分液压管都是使用塑料制成的。三维设计软件 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）5能实现产品设计、模具分型、模具结构设计和模具数控加工等一整套自动化功能。本设计将把 强大的功能与塑料模具开发设计有效地结合起来。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）6第一章 塑件建模 依据塑件二维图，运用软件对其进行三维造型。本设计课题外螺纹接头如图所示，具体结构和尺寸详见 塑件是一种常见的塑料工件，属小型件，精度要求一般，为民用级产品。塑件设计的难度在于其外螺纹的设计和外六角组合。采用哈呋结构以弯销分型，不要其它脱模装置是本设计的难点和特色。 外螺纹接头三维立体图如图 1 图 1件 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）7第二章 塑件成型工艺性分析 件材料成型特性 外螺纹接头使用的材料是 酰胺）通称尼龙。性能比强于其它塑料材料，在世界上的消费是工程材料的首位。 1) 它具有优良的力学性能抗冲击性，在高强度打击下，寿命强于常用塑料无毒性、无味不腐烂，及其吸水性强、收缩率大。 2) 有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，不宜燃烧，有一定的阻燃性。 3) 易于加工制造，适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性，提高性能和扩大应用范围成型加工时具有较好的流动性能和较低的熔融粘度。 4) 缺点是生产容易产生飞边，其吸水性强，加工时必须干燥处理，熔融状态热稳定性差，所以在高温料筒内不得停留太长。本设计选取的材料为 性能优于其它尼龙类，强度高，耐磨性好。加工过程中为避免这几点，对生产出的塑件影响非常大，以至于报废。 用途 途十分广泛，是生活之中随从可见的产品。主要有 汽车制造方面：用于制造燃料滤网、储油槽、缸体镶件、散热器水缸、 发动机汽缸盖 罩、 燃料 过滤器、平衡旋转轴大小齿轮。 电器电子工业：可用于制造家用电器如电饭煲接线柱，冰箱流变器芯等。医疗方面也很突出特别是在医疗器械及精密仪器 ，为生物工程做出了非常的贡献。其它方面作用也不容忽视如用于制作生活用品，车头盔，工地安全帽，各种电器机盖合，椅子，凳子，鞋子等电池衬垫，摩托。 可以制作成薄膜，是应为它具有阻隔性能优良，而且耐油性、耐低温冲击性、耐穿透性好，可用于冷藏食品的包装膜如火腿肠、冰箱保鲜膜。总而它是和优秀的常用塑料。 成型特点 1、成型收缩范围及收缩率大，方向性明显，易发生缩孔、变形等（如毛刺飞边多）。 2、结晶熔点高，热稳定性差，料温超过 300度，滞留超过 30分钟即分解。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）83、流动性能好，流动阻力小，易溢料。宜用自锁时喷嘴，并需要对其加热。 聚酰胺的不足之处在于：由于热膨胀和吸水性所至的尺寸精度不够，较易吸湿，控制模具的干燥，依然重要，所以本产品精度制定为 有耐酸性差，硬度和弹性模量不够。生产我都需要把这些不利因素考虑进去才能充分发挥其性能。 该塑件的尺寸无特殊要求，所以的尺寸均为自由尺寸。塑件是生活和工厂常见的产品，精度不需太高，选取精度为 精度，塑件尺寸如图 1示图 1件 塑 件应具有一定的壁厚，壁厚过大或者过小都对塑件的质量有直接的影响。这不仅是为了塑件在使用中有足够的强度和厚度，而且是为了塑料在成型时保持良好的流动状态，并且在脱模时能够承受一定的推出力使塑件本身不至于变形。热塑性塑件的壁厚一般在 1 4本塑件的壁厚采用 3 对塑件表面没有特殊要求。一般情况下，外表面要求光洁，表面粗糙度 特殊要求的内表面粗糙度为 1）外形尺寸 该塑件壁厚为 3件外形尺寸较小，塑件熔体流程不太长，适合于注射成型。 （ 2）精度等级 每个尺寸的公差都不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）9按实际公差进行计算。 （ 3）脱模斜度 无定形塑料，成型收缩率较小，选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为 1 度。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）10第三章 拟定模具结构形式 具分型面的确定 该塑件尺寸精度质量要求为 度相对较低，根据分型面的选择，考虑到便于去毛刺飞边，易排气等因素采用单分型面位于动模板下侧，动模板向下侧平移，塑件从定模板，型芯抽出后，而脱模。本设计特殊之处，在其哈呋结构，形成塑件的剖型分型面（也是一个垂直分型面），而哈呋靠弯销带动未完成两半哈呋的分型。 腔数量和排列方式的确定 腔数目的确定一般可以根据经济实用性、塑件外形复杂程度、注射机的最大注射量、注射机的额定锁模力等。对于精度要求高的小型塑件和大中型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求相对较低的小型塑件，形状结构简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。该塑件精度要求不高，生产批量适中，从模具加工成本，制品生产时的成本考虑，故拟定为一模两腔。采用一模两件，能够适应生产的需求，侧点浇口，浇口去除方便，模具结构孔不复杂，容易保证塑件质量。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）11第四章 注塑机的选择 算塑件体积和质量 塑件的体积计算：经过 软件分析计算得 密度 =量 =5 定行腔数 腔数目的确定一般可以根据经济实用性、塑件外形复杂程度、注射机的最大注射量、注射机的额定锁模力等。对于精度要求高的小型塑件和大中型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求相对较低的小型塑件，形状结构简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。该塑件精度要求不高，生产批量适中，从模具加工成本，制品生产时的成本考虑，故拟定为一模两腔。采用一模两件，能够适应生产的需求，侧点浇口，浇口去除方便，模具结构孔不复杂，容易保证塑件质量。 射量的计算 通过 模分析，计算得塑件质量为 件体积为 道凝料的质量 是个未知数，可按塑件质量的 来估算，从上述分析中确定为一模两腔，所以总的注射量为 M=（ 1+射机型号的确定 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： 密度： 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）12 =件质量： = 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值的，但是可以根据经验按照塑件体积的 1 倍来估算。由于本次采用流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料体积的 来估算，故一次注入模具型腔塑料溶体的总体积为 ）塑 （总选择注射机 根据第二步计算得出一次注入型腔的塑料总质量 总根据以上的计算，初步选择公称注射量为 125立方厘米， 根 据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值等等，查阅参考书，可选用 . 注射机主要技术参数 理论注射容量 / 3模力 900 螺杆直径 / 2 最大模具 /00 V 注射压力 20 最大成型面积 20 注射速率 g/s 110 最大模具模厚 /00 塑化能力 /s 小模具模厚 /00 喷嘴球半径 /2 喷嘴孔直径 / 模力 校核 塑件在分型面上的投影面积 A 塑 ,算得 连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）13浇注系统在分型面上的投影面积 A 塑，即流道凝料塑在分型面上的投影面积 A 流数值，可以按照多型腔模具的统计数据来计算。 A 浇是塑件在分型面上的的投影面积A 塑的 。由于本例流道设计简单，分流道相对较短，因此流道凝料的投影面积适当取小一点，在这里 A 浇 =。 塑件合浇注系统在分型面上的总投影面积 A 总，则 塑浇塑总 ）（ 胀，则 F 胀 =A 总 p 模 =5N=中， p 模是型腔的平均压力计算。 p 模是磨具型腔内的压力，通过取注射压力的20%40%，大致范围为 2540于粘度较大的的精度较高的塑料制品应取较大值。 p 模取 35 查表知该注射机的公称锁模力 F 锁 =1000模力安全系数为 里取 = =900 锁，所以，注射机的锁模力合格。 对于其他安装尺寸的校核要求等到模架选定，结构尺寸选定后方可进行。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）14第五章 浇注系统的设计 浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴四个部分组成。考虑到塑件的外观要求一般，外表面光洁，精度一般以及一模两腔，浇口采用方便易加工凝料去除简单，不会在塑件外壁留下痕迹的侧浇口。 主流道长度 L，小型模具应尽量小于 60次设计中取 55据注射机参数知， 喷嘴孔直径 嘴球半径 2据主流道和喷嘴的关系得 主流道小端直径 d= 1） =流道进口端球面半径 1 2)取 4流道大端直径 主主流道的凝料体积 322 主主主主主主 主流道当量半径 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，以便熔体的流动和开模时主流道凝料顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和冲模时间。计算其大端直径约为10避免模内的高压塑料产生过大的反压力，配合段直径 D 不宜过大取 D=时为了让熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计 补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套变形，浇口套长度设计得比模板厚度短 口套外圆盘轴肩转角半径 R 要大一些，取 R=3免淬火开裂和应力集中定位圈是安装模具是定问用，资料 125 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）15一般定位圈高出定模座板表面 5到 10 5口套 流道的设计 1. 分流道的布置形式 在设计时应尽量考虑减少在流道内的压力损失和尽可能减少流道内的温度降低，同事还要考虑减少分流道的容积和压力平衡。 U 型截面分流道是注塑模最常用的本案采用 U 型端面分流道，根据查表 分流道推荐直径 =8此分流道横截面形状和尺寸如下图所示。 2. 分流道的长度 由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，设计时可选小一些， L 分 取 30 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 因为该塑件的质量 =p = 00g 塑=分D塑 本设计采用 U 型端面。 U 型截面分流道是注塑模最常用的本案采用 U 型端面分流道，根据查表 分流道推荐直径 =8此分流道横截面形状和尺寸如图所示。 图 5流道 口设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。 该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模两腔注射，为便于调整充模时间的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口，其截面形状简单，易于加工，便于试模后的修正，在主流道的顶端设置冷料穴。 （ 1） 侧浇口尺寸的确定 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）171） 侧向进料的侧浇口，对于中小型塑件，一般厚度 t=取塑件壁厚的 1/32/3），故取浇口壁厚为 1） 浇口深度 h=.7(t 为浇口壁厚， n 是塑料成型系数，对于 n= 在工厂进行设计时，浇口深度常常先取小值，以便在今后试模时发现问题进行修模处理，侧浇口的长度 l=度取 2 3） 侧浇口宽度 b= 3 2） 侧浇口剪切速率的校核 1） 计算浇口的当量半径 由面积相等得 R由此 21浇2） 校核浇口的剪切速率 确定注射时间：查表 4取 t= 计算浇口的体积流量 塑浇计算主流道的剪切速率 14233 097q. 该侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 之间，所以，1430浇口的剪切速率校核合格。 料穴设计 冷料穴位于主流到的正对面动模版上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）18冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计只有主流道冷料穴。由于该塑件表面要求没有有印痕，采用脱模板推出塑件，所以采用球头型拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对球头的抱紧力时凝料从主流道衬套中脱出。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）19第六章 成形零件设计 形零件结构设计 （ 1） 凹模的结构设计 凹模是用来成型制品外表面的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、组合式和镶拼组合式四种类型。根据对塑件的结构分析本设计中采用嵌入式凹模，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。 （ 2） 凸模的结构设计 凸模是用来成型制品内表面的模具零件，常用的结构形式有整体式和组合式两种类型由于凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度。如果凹凸模都采用整体式，优点是加工成本低，但是常用模架的模板材料为中碳钢，用作凹、凸模，使用寿命短，若选用好材料的模板制作整体的凹凸模，则制造成本较高。综合考虑以上因素，凹、凸模都采用整体嵌入式。这样既保证了模具的使用寿命，又不浪费价格昂贵的材料，并且损坏后，维修、更换方便。 型零件的成型尺寸计算 本产品的材料（ 一种收缩率范围较大的塑料 的 收缩率为 其平均收缩率为 /2=据塑件尺寸公差的要求，模具的制造公差取 z= /6 x 为系数，取 凹模取 模取 用平均尺寸法计算成型尺寸，塑件尺寸公差按照图书馆查表公差计算。 （ 1）型腔径向尺寸 尺寸类别 塑件尺寸 计算公式 型腔工作尺寸 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）20 =20+m 中 =160+腔径向尺寸 =12+0+8+腔轴向尺寸 20 0+ 3） 型芯尺寸 如下图 6图 6芯 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）21第七章 模架选型 模板尺寸确定 定模座板为 5模板 0腔（哈呋轴向尺寸） 0模板 5板 0块 0模座板 5以该模具闭合高度为 H=2+4+6+15板各尺寸的校核 由于 00具最大厚度00计算的闭合高度 H=215格 H 安装条件。 2. 模具安装的部分校核 该模具的外形最大部分尺寸为 2152858满足安装条 件。 开模行程也叫合模行程，指模具开合过程中动模座板的移动距离，用 S 代表，注塑机的最大开模行程 00使塑件顺利脱模并结合模具特点（弯销分型，垂直分型面），确定模具开模行程 S 满足 4+5 10)=60+30+30+8=128m注塑机的开模行程满足要求。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）22大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）23第八章 弯销侧向分型机构的设计 弯销侧向分型与抽芯机构机构有几个明显的特点：弯销是矩形截面，其抗弯截面系数比圆形的斜导柱要大。因此可以采用比斜导柱较大的倾斜角 a，一般情况下弯销的倾斜角 a 可以在小于 30 度内合理选择。还有一个特点是弯销分型侧抽型机构可以设计变角度弯销分型。根据安装方式不同，弯销在模具安装可分为模内安装和模外安装，本设设为模内安装，两半哈呋在开模时依靠两个弯销实现延时分型，以便利用动模的哈呋及其型腔镶件将塑件强行从定模型芯上脱出。在弯销侧分型时依靠定模型芯的延长段，使塑件不会粘在其中的一块哈呋的型腔镶件上，以便于脱模。合模时，靠两个弯销的作用将两个哈呋块锁紧，因此模具不需要锁紧装置机构。如下图所示： 图 8销 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）24第九章 冷却系统的设计 采用水冷却，两半哈呋块冷却水道采用两层分路冷却水道，水嘴安装哈呋外部上的，水流在哈呋形成回路，冷却型腔镶件，从而达到降温。定模型芯不采用冷却水道，采用自然冷却，水嘴共四个，设计时忽略磨具因空气对流，辐射以及与注射接触所散发的热量，按单位时间内塑料溶体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量。冷却水道如下图 图 9却水道 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）25第十章 导向机构设计 注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。按作用分为模外定位和模内定位。模外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注射机喷嘴精确定位；而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位。锥面定位则用于动、定摸之间的精密定位。本模具所形成的塑件比较简单，模具定位精度要求不是很高，因此可采用模架本身所带的定位结构。 . 导柱的结构形式是有肩导柱，其结构简单，使导柱安装孔与导套安装孔的直径相等，可以同时镗孔，提高镗孔的精度。导柱安装在动模板上，一共四个。导柱固定部分表面粗糙度 般为 分表面粗糙度为 采用 20钢渗碳处理。 图 10柱 导套是典型的带头导套，结构相对比较复杂，与导柱配合时安装在定模板上，共四个。导套一般采用淬火钢耐磨材料制造其硬度比导柱低，以改善摩擦，防止导柱导套拉