环境管理_饮水机龙头注塑模具设计及其主要零件的数控加工

引言相对机械而言，塑料工业是一门新兴工业。在近百年的发展历程中，世界塑料工业在一开始主要是发展和利用热固性塑料。原料的发展经历了天然树脂，改性天然树脂，人工合成树脂完整过程。酚醛塑料和氨基塑料在当时的电器和仪器制造业上得到了广泛的应用，这一阶段的工业化特征仅是间歇法、小批量生产。随后逐步发展热塑性塑料。低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚酰胺等热塑性塑料相继工业化，奠定了塑料工业的基础，为塑料工业的进一步发展开辟了道路。之后的石油化工的高速发展为塑料工业提供了丰富而廉价的原料。高密度聚氯乙烯和聚丙烯相继工业化生产。工程塑料也因为聚碳酸酯、聚甲醛和聚酰亚胺的相继出现且工业化生产，使得塑料向着耐高温的结构件领域发展。增强及复合材料的出现进一步是塑料步入高强度、耐高温的尖端材料领域。近些年，由于石油危机，原材料价格猛涨，塑料的增长速度平稳。通过共聚、交联、共混、填充和发泡等方法来改进塑料性能、提高产品质量、扩大应用领域，生产技术更加日趋合理。塑料工业向着生产工艺自动化、连续化和产品协力恶化以及不断开拓功能性塑料的新领域发展。相对世界塑料工业发展而言，我国的塑料工业则起步较晚，新中国成立之前基本上是一个空白点，仅能生产少量酚醛和氨基塑料制品，而且原材料主要依赖进口。随着我国经济的腾飞，塑料成型加工机械和成型模具发展十分迅速，高效，自动化，大型，微型，精密，高寿命的模具在整个模具行业中所占的比例越来越大。我国大型、复杂、精密、高效和长寿命模具又上了一个新台阶，不少种类模具已能替代进口模具，模具CAD/CAM技术得到了较快推广应用并取得了良好效果，快速成形制造技术和设备有了长足发展并已开始进入实用推广阶段，高速铣等新一代制造技术已被人们重视并开始应用。从模具使用角度来说，要求高效，自动化，作简便；从模具制造角度，要求结构合理，制造容易，低成本。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺，高效的设备，先进的模具是必不可少的三项重要因素。模具与其他机械产品比较，一个重要特点就是技术含量高、净产值比重大。随着化工、轻工产业的快速发展，我国的模具工业近年来一直以每年1315左右的增长速度高速发展，而各行业对模具的要求也越来越高。面对市场的变化，有着高技术含量的模具正在市场上崭露头角。随着工业发展，工业产品的品种、数量越来越多；对产品质量和外观的要求，更是趋精美，华气。因此，结合中国具体情况，学习国外模具工业建设和模具生产的经验，宣传、推行科学合理化的模具生产，才能推进模具技术的进步。近年来，由于我国国民经济的高速、稳定的增长，促进了我国模具工业迅速发展壮大，因此，模具设计与制造专业或相关的材料成形与控制专业已成为国内具有优势的热门专业之一。模具是现代化工业生产的重要工艺装备。广泛用于汽车、拖拉机、飞机、家用电器、工程机械、动力机械、冶金、机床、兵器、仪器仪表、轻工、日用五金等制造业中，起着极为重要的作用。模具是实现上述行业的钣金件、锻件、粉末冶金、铸件、压铸件、注塑件、橡胶件、玻璃件、陶瓷件等生产的重要工艺装备。采用模具生产毛坯或成品零件，是材料成形的重要方式之一，与切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、产品性能好、生产率高和成本低等显著特点。塑料模具是整个模具工业中的一枝独秀，发展极为迅速，应用范围极其广泛。其中塑料注射成型所用的模具称为注射成型模具，简称注射模。塑料的注射成型过程，是借助于注射机内的螺杆或柱塞的推力，将已经塑化的塑料熔体以一定的压力和速率注射到闭合的模具型腔内，经冷却、固化、定型后开模而获得制品。当塑料原材料、注射机和注射成型工艺参数确定后，制品的质量和注射成型的身产率就基本上取决于注射模的结构类型和工作特征。本次毕业设计的题目为饮水机龙头注塑模具设计及其主要零件的数控加工，饮水机是日常生活中必备的家具之一，选取其中的水龙头作为设计题目具有典型性。本次设计的目的在于检验理论知识掌握情况，将理论与实践相结合，培养自己的动手能力、创新能力，增强Pro/E和CAD等软件的操作使用，提高使用软件解决实际问题的能力，进一步掌握模具设计的方法和过程，为毕业之后的工作夯实基础。加深模具设计中从选材到设计成型的了解，并系统掌握模具设计和制造的各个细节，锻炼自己的独立思考和创造能力。主要内容包括：1.制品的结构特征、塑料的性能分析；2.模具结构总体方案设计；3.相关的计算；4.装配图、零件工作图设计；5.主要零件数控加工程序设计；6.编写设计说明书。第1章 塑件成型工艺分析1.1 塑件的分析该塑件是一个饮水机龙头，如图1.1所示，壁厚为2mm4mm，为薄壁塑件，外形尺寸不大，生产批量大，主要用于输水。要求材料具有较好的耐高温、化学稳定性和电绝缘性，较小的吸水性，并且力学强度要高。硬质聚氯乙烯力学强度高，电气性能优良，耐酸碱力极强，化学稳定性好，适于制造棒、管、板件等。因此选择硬质聚氯乙烯（RPVC）为塑件成型材料。图1.1 饮水机龙头工艺性与结构分析：（1）精度等级：采用一般精度6级；（2）脱模斜度：设计脱模斜度的目的是便于塑件的脱模，避免在脱模过程中拉伤塑件表面，其大小取决于塑料的收缩率。脱模斜度的取向要根据塑件的内外型尺寸而定。塑件外形以型腔大端为准，尺寸要符合图纸要求，斜度沿形状减小方向。根据硬质聚氯乙烯的性能，并参考相关资料选定该塑件的脱模斜度为1。一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内，当要求开模后塑件留在型腔内时，塑件内表面的脱模斜度应不大于塑件外表面的脱模斜度。1.2 硬质聚氯乙烯（RPVC）的性能分析硬质聚氯乙烯是热塑性塑料，这类塑料中树脂的分子结构是线型或支链型结构（树枝状），称为线型聚合物，是以聚合反应得到的树脂为基础制得的。在加热时软化并熔融，只发生物理变化，不产生化学交联反应，成为可流动的粘稠液体（即熔体），在此状态下可塑制成一定形状的塑件，冷却后保持已成型的形状。如再次加热，又可软化熔融，可再次成型。RPVC是常用的非结晶型热塑性塑料，在冷却过程中不会发生结晶，生产中的浇注系统凝料或废旧的热塑性塑料制品可以回收再利用。RPVC是热敏性塑料，对热较为敏感，受热时间较长或浇口截面过小，剪切力大时，料温增高，易发生变色、降聚、分解，在选用注射机时应选用螺杆式注射机，浇注系统截面宜大，模具和料筒应镀铬，不得有死角滞料，必须严格控制成型温度、模温、加热时间、螺杆转速及背压。RPVC成型特性分析： 力学强度高，电气性能良好，耐酸碱力极强，化学稳定性好，单软化点低； 无定形塑料，吸湿性小，为提高流动性、防止发生气泡，宜先干燥； 流动性差，易分解，高温下与铁、铜接融易分解，分解温度为200有刺激性气体； 成型温度范围小，必须严格控制料温； 用螺杆式注射机及直通喷嘴，孔径宜大，以防死角滞料，滞料必须及时处理清除； 模具浇注系统应粗短，进料口截面宜大，不得有死角滞料，模具应冷却且表面镀铬。硬质聚氯乙烯的性能指标如表1.1所示。表1.1 RPVC的性能指标性能数值性能数值密度/（g/cm）1.351.45抗拉屈服强度/MPa35.250质量体积/（cm/g）0.690.74拉伸弹性模量/MPa2.44.210吸水率/%（24h）0.070.4抗弯强度/MPa90收缩率/%0.61.0冲击韧度（缺口）/kJ.m58热变形温度/54硬度/HB16.2 R110120熔点/160212体积电阻系数/（.cm）6.7110 1.3 RPVC的注射成型过程及工艺参数1.3.1注射成型工艺过程（1） 注射前准备 为了使注射成型顺利进行，保证塑件质量，一般在注射之前要进行原料的预处理、清洗料筒、预热嵌件和选择脱模剂等准备工作。分析检验成型物料的质量，注射前必须对原料进行外观及工艺性能的检验，判断原料的品种规格、牌号等与所要求的参数是否符合。对RPVC的色泽、粒度和均匀度等进行检验，RPVC成型前必须进行预热和干燥，处理温度7090，干燥时间46小时。（2） 注射过程 塑料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的型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。即：预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射注射保压冷却脱模塑件送下一工序 预热、清理模具涂脱模剂合模注射1.3.2硬质聚氯乙烯注射成型工艺参数 如表1.2。表1.2 RPVC注射成型工艺参数性能数值性能数值注射机类型螺杆式螺杆转速N/（r/min）28预热和干燥温度/7090预热和干燥时间/h46料筒后段温度/160170注射时间/s30料筒中段温度/165180高压时间/s3料筒前段温度/170190冷却时间/s30模具温度t/3060辅助时间/s7注射压力p/MPa80130总周期/s70第2章 模具的结构形式和注射机选择2.1塑件分型面位置的分析和确定如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面收到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及其精度、嵌件位置和形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型、浇口形式等有关，除受排位的影响外，还受塑件的形状、外观、精度、浇口位置、滑块、推出、加工等多种因素影响。因此在选择分型面的时候，应该综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。分型面选择是否合理是塑件能否完好成型的先决条件，一般应考虑以下几个方面： 符合塑件脱模的基本要求，能使塑件从模具内取出，分型面位置应设在塑件脱模方向最大截面处； 分型线不影响塑件外观，尽量不破坏塑件光滑的外表面，尤其是对外观有明确要求的塑件，更应注意分型面对外观的影响； 确保塑件留在动模一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外观； 确保塑件质量和精度； 尽量避免形成侧孔、侧凹，若需滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避免定模滑块； 满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定、动模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面； 有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设置，特别是浇口位置； 有利于模具加工，特别是型腔的加工； 便于嵌件的安装； 长型芯应置于开模方向。通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在塑件截面积最大且有利于开模取出塑件的对称面上，其位置如图2.1所示 图2.1 塑件分型面2.2塑件型腔数量及排列方式的确定2.2.1型腔数量的确定型腔数量的确定，应根据塑件的几何形状及尺寸、质量要求、批量大小、交货期长短、注射机能力、模具成本等要求来综合考虑。一般来说，精度要求高的小型塑件和大中型塑件以及复杂塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求不高的小型塑件，形状简单，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。但是随着模具制造设备的数字化控制和电加工设备的逐渐普及，模具型腔的制造精度越来越高，在仪器仪表和各种家用电器中的机械传动塑料齿轮和一些比较精密的塑件中，也在广泛的采用着一模多腔注射成型，但一般不超过4腔。型腔数量的确定主要是根据塑件的质量、投影面积、几何形状、有无抽芯、塑件精度、批量大小以及经济效益来确定，以上这些因素有时是互相制约的，在确定设计方案时候，必须进行协调，以保证满足其主要条件。饮水机龙头属于小型塑件，大批量生产。该塑件精度要求不太高，且为大批量生产，理论上可以采用一模多腔的形式。但是考虑到该塑件需要两个成直角的侧抽芯，并且抽芯距较大，难以实现一模多腔的注塑方式，所以考虑到模具的制造成本的经济性和适用性，此处采用一模两腔的注塑形式。2.2.2型腔的排列型腔数量确定之后，就可以进行型腔的排列，型腔排列应满足或基本满足在分型面上的压力平衡。型腔的排列设计模具尺寸、浇注系统的设计、浇注系统的平衡、抽芯机构的设计、镶件及型芯的设计以及温度调节系统的设计。以上这些问题又与分型面及浇口的位置选择有关，所以在模具设计时候要进行必要的调整。此处塑件有2个直角抽芯，一模两腔，应采用对称布置，平衡式排位，考虑到侧抽芯，水龙头大端排在外侧，如图2.2所示。图2.2 型腔排列 2.3注射机的选择及工艺参数的校核2.3.1 注射机的选择注射机型号主要是根据塑件的外形尺寸或型腔的数量和排列方式、质量大小来确定，在确定模具结构型式及初步估算外形尺寸的前提下，应对模具所需塑料注射量，塑件在分型面上的投影面积、成型时需用的锁模力进行计算，然后初步确定注射机的型号。模具完成以后的外形尺寸和开模距离要与注射机安装尺寸及开模行程相适应，如果两者不匹配，则模具无法安装使用。因此，必须对两者之间有关参数进行校核，并通过校核来最终确定注射机的型号或对模具做一定的修改。按预选型腔数目来选择注射机。（1） 模具所需塑料熔体注射量、注射压力的计算 式中 m一副模具所需塑料的质量或体积（g或cm）； n初步选定的型腔数量； 单个塑件的质量或体积（g或cm）； 浇注系统的质量或体积（g或cm） 。 首先是个未知值，若是流动性好的普通精度塑件，浇注系统凝料约为塑件质量或体积的15%20%。若是流动性不太好、或者是精密塑件，每个塑件所需浇注系统的质量或体积是塑件的0.21倍。当塑料熔体黏度高，塑件越小、壁越薄，型腔越多又做平衡式布置时，浇注系统的质量或体积甚至还要大，而大型塑件采用直接浇口时，浇注系统质量相对很小，可忽略不计。这里涉及以0.6作为预测估算，即： m=1.6通过Pro/E建模分析得塑件质量属性如图2.3所示。图2.3 塑件质量属性单个塑件体积：=6.84；RPVC密度1.4g/，单个塑件质量：=9.57g ；流道凝料未知，按塑件的0.6倍计算采用一模两腔，则注射量：按质量计算：M=1.6n=1.629.57=30.624g；按体积计算：V=1.62q=1.626.84=21.888。流道凝料在分型面上的投影面积，在模具设计前是未知值。根据多型腔模的统计分析，是塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍，因此可采用0.35倍n进行估算。根据pro/E建模分析塑件在分型面上的投影=283，n=2；所以塑件和流道凝料在分型面上的投影面积A=2+0.352=2.7=2.7283=764.1（2）锁模力计算 取模腔压力P=40Mpa ，所需锁模力：=AP=764.140=30564 N（3）选择注射机 根据上面计算得到的m和值来选择一种注射机，塑件成型所需要的注射量应小于所选注射机的注射容量，因此注射机的最大注射量G满足 ，为注射系数，聚氯乙烯属于无定型塑料，故取0.85。额定锁模力F应满足F，因此：G=36g，G=25.75，F30.564 KN因此选择注射机为XS-ZY-125型注射机，其主要技术参数如表所示表2.1 注射机主要技术参数理论注射容积/125注射时间/s1.8注射压力/MPa150注射行程/mm160塑化能力/（g/s）16.8合模力/KN900移模行程/mm300最大模具厚度/mm300最小模具厚度/mm200喷嘴球半径/mm12喷嘴口直径/mm4定位孔直径/mm100最大成型面积/cm360注射方式螺杆式螺杆直径/mm30合模方式液压-机械 2.3.2 注射机相关参数的校核（1）注射压力的校核 注塑机额定压力为p=150Mpa，塑件成型时所需要的注射力，一般由塑料流动性、塑件结构和壁厚以及浇注系统类型等因素决定，取=100MPa 此文档为不完全文件，我这有全套毕业设计压缩包，里面有说明书和CAD装配图和零件图图纸，翻译，开题报告，实习报告，你能用到的基本都有。若有你需要的材料可以联系我，qq号944439233或734570778，我这里还有其他题目的毕业设计全本，欢迎介绍朋友下载。注塑模具还可以定制哦！欢迎下次光临！。锁模力安全系数，取=1.2。上式右边=1.2764.1mm40MPa=36676.8NF=900000 N36676.8 N因此，注射机锁模力符合注塑条件。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。第3章 浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算3.1浇注系统的设计浇注系统的作用，是将塑料熔体顺利地充满到型腔各处，以便获得外形轮廓清晰、内在质量优良的塑件。因此要求冲模速度快而有序，压力损失小，热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与塑件分离或切除，且在塑件上留下浇口痕迹小。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。设计浇注系统时，首先选择浇口的位置，浇口位置的选择遵循以下原则： 设计浇注系统时，流道应尽量少弯折，表面粗糙度为Ra0.8m1.6m。 应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称。 单型腔塑件投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，不然会造成注射时模具受力不均。 设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留痕迹。 一模多腔时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具内。 在设计浇口时，避免塑料熔体直接冲击小直径型芯及嵌件，以免产生弯曲、折断或移位。 在满足成型排气良好的前提下，要选取最短的流程，这样可缩短填充时间。 能顺利地引导熔融的塑料填充各个部位，并在填充过程中不致产生熔体涡流、紊流现象，使型腔内的气体顺利排出模外。 在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时间及成型周期。 因主流道处有收缩现象，若塑件在这个部位要求精度较高时，主流道应留有加工余量或修正余量。 浇口的位置应保证塑料熔体顺利流入型腔，即对着型腔中宽畅、厚壁部位。 尽量避免使塑件产生熔接痕，或使其熔接痕产生在塑件不重要的部位。3.2主流道设计3.2.1主流道尺寸主流道是连接注射机喷嘴与分流道的塑料熔体通道，熔体最先经过，一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的圆形流动通道。主流道小端尺寸d应与所选注射机喷嘴尺寸相适应，喷嘴尺寸为4mm， 因为硬质聚氯乙烯流动性差，主流道应设计得短粗一些。（1） 主流道小端直径d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=4.5mm。（2） 主流道的长度一般情况下由模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于60mm，在主流道过长时，可在浇口套挖出深凹坑，让喷嘴深入到模具内。本次设计中初取L=50mm进行计算。（3） 主流道半锥角=24。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时流动阻力增大，比表面增大，热量损耗大。该设计中=3。（4） 主流道大端直径D=d+Ltan（）=7.1mm。（5） 主流道球面半径此文档为不完全文件，我这有全套毕业设计压缩包，里面有说明书和CAD装配图和零件图图纸，翻译，开题报告，实习报告，你能用到的基本都有。若有你需要的材料可以联系我，qq号944439233或734570778，我这里还有其他题目的毕业设计全本，欢迎介绍朋友下载。注塑模具还可以定制哦！欢迎下次光临！。3.2.2主流道衬套形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，一般采用45钢，进行局部热处理，球面硬度达到（3845）HRC。本次设计的模具是小型模具，主流道衬套和定位圈应设计成整体式。3.2.3定位圈尺寸 与注射机固定模板中定位孔尺寸相适应，在设计中应选用标准件。定位圈尺寸只在模具的定模座板上设定定位圈，定位圈必须与模具主流道同心，与料筒、喷嘴的中心线相重合，模具定位圈与注射机定位孔基本尺寸相等，均为100mm，模具定位圈与注射机固定模板上的定位孔呈间隙配合（）。定位圈高度为H=10mm。3.3分流道设计在多型腔时应设置分流道，分流道是主流道末端与浇口之间塑料熔体的流动通道。是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。3.3.1分流道的形状为了便于加工及凝料脱模，分流道设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等，圆形分流道比表面积小，热量损失和流动阻力较小，但流道应分别开设在动、定模两个部分，对机械加工精度要求比较高。对于流动性不太好的塑料或薄壁塑件，通常采用圆形流道，为了减小熔体的流动阻力和热量损失，这里设计采用圆形截面分流道，平衡式分流道，如图3.1、3.2所示。图3.1 分流道截面 图3.2 分流道布置形式 3.3.2分流道尺寸计算（1） 分流道长度 根据两个型腔的结构设计和塑件的尺寸，分流道长度较小，取L=26mm。（2） 分流道直径 流过分流道的塑件质量 =9.57g200g但该塑件壁厚在2mm3mm之间，一般采用经验公式确定分流道直径。即 D=0.2654 式中D分流道直径（mm）；m塑件的质量（g）；L分流道长度（mm）。带入数据得D=3mm。（3） 分流道凝料体积分流道截面面积A=（D/2）=7.1mm分流道凝料体积V=LA=184.6mm（4） 分流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度一般取Ra0.63m1.6m即可，对于RPVC，流道必须在表面镀铬以避免在塑件上产生划痕。3.3.3剪切速率的校核（1） 主流道 =571 s式中主流道剪切速率；R主流道平均半径（cm）；q模具的体积流量（cm/s），而q=（V+V+2V）/t；V通过主流道熔体体积（cm）；t注射时间（s）。t=1.8s。 主流道的剪切速率在浇口与分流道的最佳剪切速率500s5000s范围内，所以，主流道的剪切速率合格。（2） 分流道 =1320s式中分流道剪切速率；q模具的体积流量（cm/s），而q=（V/2+V）/t；R分流道平均半径（cm）；V通过分流道熔体体积（cm）；t注射时间（s）。t=1.8s。分流道的剪切速率在浇口与分流道的最佳剪切速率500s5000s范围内，所以，分流道的剪切速率合格。3.4浇口的设计3.4.1浇口的作用 连接分流道与型腔，使分流道流过来的塑料熔体以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满后，浇口部分的熔体能迅速地凝固而封闭浇口，防止型腔内的熔体倒流。3.4.2采用侧浇口 使用经验公式 n塑料系数，由塑料性质决定，RPVC的n=0.9；t塑件壁厚，t=2mm；为了去除浇口方便，=1mm；A型腔表面积，A=283mm。由于该塑件是壳体塑件，且分型面在中心线上，取侧浇口截面积深度h=0.5mm，宽度b=1.5mm，长度L=1mm。3.4.3浇口剪切速率的校核 =269720000式中 q单位时间注射量（注射量/注射时间），单位cm/s；q=3.8cm/s。 R浇口当量直径（cm），R=，A实际流道的截面面积（cm），L实际流道截面的周边长度（cm）。R=0.114cm。因此，浇口剪切速率校核合格。3.4.4最大流动距离比的校核在确定大型塑件的浇口位置时，还应考虑塑料熔体所允许的最大流动距离比。最大流动比是指熔体在型腔内流动的最大长度与相应的型腔厚度之比。也就是说当型腔厚度增大时，熔体所能够达到的流动距离也会长一些。由于本次设计的塑件壁厚较小，因此不校核最大流动距离比。3.5冷料穴设计此文档为不完全文件，我这有全套毕业设计压缩包，里面有说明书和CAD装配图和零件图图纸，翻译，开题报告，实习报告，你能用到的基本都有。若有你需要的材料可以联系我，qq号944439233或734570778，我这里还有其他题目的毕业设计全本，欢迎介绍朋友下载。注塑模具还可以定制哦！欢迎下次光临！。第4章 成型零件设计及力学计算4.1成型零件的结构设计4.1.1凹模凹模是成型塑件外表面的重要零件，按其结构不同，可分为整体式和组合式两大类。整体式凹模由整块材料制成，成型的塑件尺寸精度高，没有拼合缝，外形美观，适合于成型外形简单的中小型塑件。组合式凹模由两个或两个以上零件组合而成，按其组合结构不同，可分为整体嵌入式、局部镶嵌式、底部镶拼式、侧壁镶拼式和四壁拼合式。在设计中采用何种型式，要视塑件的尺寸大小和复杂程度来合理选用。总的设计原则就是要简化凹模的加工工艺，减少热处理变形，便于模具的维修和节约贵重的模具钢材。本设计选择整体嵌入式凹模。4.1.2凸模和型芯凸模和型芯都是成型塑件内表面的零件。凸模一般是指成型塑件中较大的、主要内腔的零件，又称主型芯；型芯一般是指成型塑件中较小孔、槽的零件。主型芯按结构可分为整体式和组合式，整体式主要用于小型模具上的简单型芯。一般模具的型芯都采用单独加工，然后镶入模板中。采用一定结构或方式对型芯进行周向或轴向定位。为了加工方便，形状复杂的型芯大多采用镶拼式组合结构。小型芯成型塑件上的小孔或槽。小型芯单独制造，然后嵌入模板中。对于异型芯，为了方便加工，常将型芯设计成两段，联接和固定段制成圆形，并用凸肩和模板连接。本设计的塑件是壳体，有两个侧向抽芯。一个粗型芯，一个细型芯。粗侧型芯：采用组合式，抽芯型芯为圆柱形，用内六角螺钉固定在滑块中。细侧型芯：与粗型芯一样，采用组合式，用内六角螺钉固定。4.1.3螺纹型环的结构设计：螺纹型芯和螺纹型环是分别用来成型塑件上内螺纹和外螺纹的活动镶件。另外，螺纹型芯和螺纹型环还可以用来固定带螺纹孔和螺杆的嵌件。本设计塑件只有2个外螺纹，使用螺纹型环。螺纹型环用于成型塑件外螺纹或固定带有外螺纹的金属嵌件。实际上为一个活动的螺母镶件，在模具闭合前装入凹模套内，成型后随塑件一起脱模，在模外卸下，其结构有整体式和组合式两类。整体式螺纹精度高，但拆装稍费时间；组合式由两半瓣螺纹拼合而成，成型后塑件外螺纹上留下难以修整的拼合缝。本设计塑件外螺纹精度要求不高，这里采用组合式螺纹型环，两半瓣中间用十字槽沉头螺钉固定在定模型腔板和动模型腔板上。4.2成型零件钢材的选用定动模型腔： S136，高纯度、高镜面度抛光性能好，抗锈防酸能力极佳，热处理变形小，通过适当的热处理，硬度可达到50HRC52HRC，并可提高抛光性，耐磨及耐腐蚀性。应用：镜面模及放酸性高，可保证冷却管道不受锈蚀，适合PVC等塑料。侧型芯：45Cr，加工容易，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。正火可促进组织球化，改进硬度小于160HBS毛坯的切削性能。在温度550570进行回火，该钢具有最佳的综合力学性能。该钢的淬透性高于45钢，适合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等。型环：Cr12，是应用广泛的冷作模具钢，具有高强度、较好的淬透性和良好的耐磨性，但冲击韧性差。主要用作承受冲击负荷较小，要求高耐磨的冷冲模及冲头、冷切剪刀、钻套、量规、拉丝模、压印模、搓丝板、拉延模和螺纹滚模等。Cr12属于高碳高铬莱氏体钢,也是应用广泛的冷作模具钢.该钢具有较好的淬透性、耐磨性、热加工性.碳化物在钢中分布较好,可用于制造形状复杂、工作条件繁重下的各种冷作模具.如冷冲模冲头、螺纹滚模、拉丝模、料模、冶金粉模、木工切削工具、冷切剪刀钻套及量规等工具4.3成型零件工作尺寸的计算4.3.1型腔和型芯工作尺寸计算此文档为不完全文件，我这有全套毕业设计压缩包，里面有说明书和CAD装配图和零件图图纸，翻译，开题报告，实习报告，你能用到的基本都有。若有你需要的材料可以联系我，qq号944439233或734570778，我这里还有其他题目的毕业设计全本，欢迎介绍朋友下载。注塑模具还可以定制哦！欢迎下次光临！。（1） 型腔径向尺寸 =50mm，取X=0.8，取=0.2%，=0.14mm，=0.023mm 计算得 =49.988mm=50mm=30mm 计算得 =29.948=30mm（2） 型腔深度尺寸 此文档为不完全文件，我这有全套毕业设计压缩包，里面有说明书和CAD装配图和零件图图纸，翻译，开题报告，实习报告，你能用到的基本都有。若有你需要的材料可以联系我，qq号944439233或734570778，我这里还有其他题目的毕业设计全本，欢迎介绍朋友下载。注塑模具还可以定制哦！欢迎下次光临！。4.3.2螺纹型环工作尺寸的计算大径= 17.868=17mm =21.876=21mm中径=16.16 =16 mm =20.95=20小径=14.425=14mm =20mm螺距尺寸=2.004 =2mm =1.1022=1mm、螺纹型环大径、中径、小径基本尺寸（mm）；、塑件螺纹的大径、中径、小径基本尺寸（mm）；螺纹型环中径制造公差，一般取/4，=0.035mm；塑件螺纹中径制造公差（mm），=0.14mm；螺纹型环的螺距基本尺寸（mm）；塑件螺距基本尺寸（mm）；螺纹型环的螺距制造公差（mm），=0.02mm。4.3.3模具型腔侧壁和底板厚度的计算分别按强度条件和刚度条件计算出壁厚，取其中较大值作为模具型腔的壁厚（1） 凹模侧壁厚度的计算与型腔内压强及凹模的深度有关，刚度公式 P型腔平均压力取40Mpa，h型腔深度为10.91mm，E型腔材料弹性模量取2.110Mpa，型腔许用变形量取0.027mm S=5.4mm，取S=6mm。（2） 底板厚度=6.18mm取底板厚度为T=8mm。固定定模型腔的螺钉为内六角螺钉M535mm，固定动模型腔的螺钉为内六角螺钉M525mm；固定型环为十字槽沉头螺钉M2.516mm，固定型环为十字槽沉头螺钉M316mm。第5章 导向机构和脱模机构的设计5.1导向机构设计每套塑料模具都要设有导向机构，在模具工作时，导向机构可以维持动模与定模的正确合模，合模后保持型腔的正确形状。同时，导向机构可以引导动模按顺序合模，防止型芯在合模过程中损坏，并能承受一定的侧向力。对于采用三板式结构的模具，导柱可承受卸料板和定模型腔板的重载荷作用。一般导向分为动、定模之间的导向，推板的导向， 推件板的导向。一般导向装置由于受加工精度的限制或使用一段时间之后，其配合精度降低，会直接影响塑件的精度，因此对精度要求较高的塑件必须另行设计精密导向定位装置。当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。此处设计精度要求较高，塑件壁厚较薄，在模具中要设计导柱导向。5.1.1导柱设计导柱主要有两种结构形式，一种是带头直通式导柱，一般用于简单模具。小批量生产时一般不需要导套，导柱直接与模板导向孔配合；而在大多数情况下，导柱需要与导套配合。另一种是有肩导柱。小型模具采用带头直通式导柱，大型模具采用有肩导柱。所有的导柱必须具有足够的抗弯强度，且表面要耐磨，心部要坚韧，因此导柱的材料大多采用低碳钢（20钢）渗碳淬火，或用碳素工具钢（T8、T10）淬火处理，硬度为5055HRC。另外，导柱的端部常设计成锥形或半球形，便于导柱顺利地进入导套。本设计采用有肩导柱，且不加油槽；导柱直径由标准模架选定，导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4m。5.1.2导套设计导套有直导套、I型带头导套和II型带头导套。为了使导柱进入导套比较顺利，在导套的前端倒一圆角R。导向孔最好打通，否则，导柱进入未打通的导柱孔时，孔内空气无法逸出，而产生反压力，给导柱的进入造成阻力。导套可用淬火钢或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套被拉毛。此处设计导套采用带头导套（I型），如图5.1所示。图5.1 带头导套5.1.3导柱导套配置形式和固定方法（1）配置与配合此处设计导柱设在定模一侧，这种结构便于顺利脱模取出塑件，同时可以防止导柱上的油污弄脏塑件。导柱与导套之间要经常相对滑动，选取F8/h7的间隙配合。导柱、导套与模板之间的定位选取H7/k6的过渡配合。导柱与导套配合长度取配合直径的1.52倍，其余部分扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。（2）固定方法本设计导柱、导套都依靠台阶来固定5.1.4导柱、导套尺寸、数量和布置（1）尺寸导柱直径尺寸按模具模板外形尺寸而定，模板尺寸越大，导柱间中心距越大。导套的基本尺寸和与其相配合的导柱的基本尺寸相同。用于推出系统导向的导柱直径与复位杆的尺寸相当。（2）数量与布置选择标准模架上的数量与布置。5.2脱模推出机构设计在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具凹模中脱出，模具中脱出塑件的机构称为脱模机构。推出是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出是不可忽视的。在设计脱模推出机构时应遵循下列原则 推出机构应尽量设置在动模一侧； 保证塑件不因推出而变形损坏； 机构简单、动作可靠； 良好的塑件外观； 合模时的正确复位。5.2.1脱模力计算此处塑件为厚壁塑件，按力的平衡原理，列出平衡方程式： =345.5 N在式中脱模系数，取0.5； 塑料的线膨胀系数 E在脱模温度下塑料的抗拉弹性模量3000MPa 塑料的软化温度为76； 脱模时塑件温度为50 t塑件的壁厚（mm），t=2mm 塑件在开模方向垂直平面上的投影面积，=283mm 塑件脱模温度下塑料的泊松比为0； 型芯平均直径为13 mm。 K脱模斜度系数，=0.9566当塑件底部无通孔时，还需克服大气压力造成的阻力=0.1型芯端面面积（mm）；0.1的单位为（MPa）。故总的脱模力为 =470 N5.2.2塑件推出方式塑件推出方式有推杆、推件板、气压推出等方式。推杆是一种常用塑件推出方式，常用推杆形式有圆形、矩形和半圆形等；推件板适用于轮廓封闭且周长较长的塑件，推出部分的形状根据塑件的形状而定；气压推出方式适用于大型深型腔制品。该模具的推出机构形式普遍，全部采用推杆推出。（1） 推杆的截面形状 由于塑件的几何形状及凹模型芯结构不同，所以设置在凹模、型芯上的推杆横截面形状也不尽相同，常见的推杆横截面形状为圆形、方形、半圆形等，设计模具时，为了便于推杆和推杆孔的加工，应尽可能采用圆形横截面的推杆。但是在某些不宜采用圆形推杆或推杆直接成型塑件某一形状时，可采用其他横截面形状的推杆。此处设计采用圆形横截面形状。（2） 推杆的结构形式 如图5.2所示。材料选用4Cr5MoSiV1，直通式推杆的横截面尺寸不应过小，以免影响强度和刚度。细长型推杆可将后部加粗成阶梯形推杆。此处选择直通式推杆。图5.2 推杆结构形式（3） 推杆的尺寸、数量和布置 推杆直径：可由欧拉公式简化得 =3 mm式中，d是推杆直径（mm）；L推杆长度（mm），L=120mm；塑件的脱模力（N）；E推杆材料的弹性模量（210000MPa）；n推杆数量，n=2；k是安全系数，取k=1.5。推杆数目：每个塑件2根，一模两腔，因此推杆数目总共4根。推杆布置：一般原则推杆必须布置在需要排气的区域，这些区域不依靠分型面排气；推杆应布置在制品最低点处；推杆可按需要置于或靠近制品拐角处；推杆应尽可能的对称，均匀地分布在制品上；推杆应布置在肋与肋或壁与肋的相交点上。推杆布置形式如图5.3所示（4） 推杆的固定与配合形式固定形式：推杆在固定板中的形式如图5.3所示。本设计塑件左右两侧的推杆采用沉孔固定推杆，如图5.3 a所示。图5.3 推杆固定形式 配合形式：圆形截面推杆的配合形式如图5.4所示。推杆端面应和塑件成型表面在同一平面或比塑件成型表面高出0.051mm，且不应有轴向窜动。否则会影响塑件使用。推杆与推杆孔有一段配合长度为推杆直径35倍的间隙配合H7/e8，防止塑料熔体溢出，其余部分均为扩孔。扩孔的直径比推杆大0.5mm。推杆穿过的孔要保证垂直度，保证推杆能顺畅地推出和返回。图5.4 圆形横截面推杆的配合形式 （5） 推出机构的复位脱模机构完成塑件推出后，为进行下一个循环必须回复到初始位置。常用的复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位。本设计采用弹簧复位杆，设计简单，还有使推杆预先复位的作用，尤其适用于带侧抽芯机构的模具。 第6章 侧向分型抽芯机构的设计在注射模具设计中，当塑件上具有与开模方向不一致的孔或侧壁有凹凸形状时，必须将成型侧孔或侧凹的零件做成可活动的结构，在塑件脱模前，一般都需要侧向分型和抽芯才能取出塑件采用机动侧抽机构，完成侧向活动型芯的抽出和复位的这种机构叫做侧向抽芯机构。侧型芯安装在滑块上，模具打开或闭合的同时，滑块也同步完成侧抽芯的抽出和复位的动作。按侧抽芯机构的动力源可将侧抽芯机构分为手动、气动、液压和机动四种类型。本设计采用机动侧向分型与抽芯机构，借助于注射机的开模力，通过传动机构改变运动方向，将侧向的活动型芯抽出。抽芯不需要人工操作，抽芯力较大，具有灵活、方便、生产效率高、容易实现全自动操作、无需另外添置设备等优点。利用合模力进行模具的其复位动作。机动抽芯按结构可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块、楔块、齿轮齿条、弹簧等多种抽芯形式。本设计采用斜导柱侧向抽芯。该类侧抽芯机构具有结构简单紧凑、加工制造方便、动作安全可靠等特点。工作过程是：开模时斜导柱作用于滑块，迫使滑块和侧型芯一起在动模板中的导滑槽内向外移动，完成侧抽芯动作，塑件由推杆推出型腔。限位钉和使滑块保持抽芯后最终位置，以保证合模时斜导柱能准确地进入滑块的斜孔，使滑块回到成型位置。在合模注射时，为了防止侧型芯受到成型压力的作用而使滑块产生位移，用楔紧块来锁紧滑块和侧型芯。斜导柱抽芯机构设计和制造注射模抽芯时最常用的机构，但它的抽芯力和抽芯距受到模具机构的限制，一般使用于抽芯力不大及抽芯距小于80mm的场合。斜导柱侧向分型与抽芯机构主要由与开模方向成一定角度的斜导柱、侧型腔或型芯滑块、导滑槽、楔紧块和侧滑块定距限位装置等组成。6.1抽芯距和抽芯力的计算6.1.1抽芯距的计算 将侧型芯从成型位置抽至不妨碍塑件的脱模位置所移动的距离，称为抽芯距，用表示，侧向抽芯距比塑件上的侧孔深度大23mm，即 此文档为不完全文件，我这有全套毕业设计压缩包，里面有说明书和CAD装配图和零件图图纸，翻译，开题报告，实习报告，你能用到的基本都有。若有你需要的材料可以联系我，qq号944439233或734570778，我这里还有其他题目的毕业设计全本，欢迎介绍朋友下载。注塑模具还可以定制哦！欢迎下次光临！。6.2斜导柱设计6.2.1斜导柱长度及开模行程L=D为斜导柱固定部分大端直径（mm）；h斜导柱固定板厚度（mm）；d为斜导柱直径（mm）；斜导柱倾角（25）；S为最大抽芯距离（mm）。计算得 L=119.7mm查表取L=125 mm完成抽芯距所需最小开模行程H（mm）为H=Scot=69 mm6.2.2斜导柱弯曲