机械毕业设计（论文）-活塞完爆器阀注射模设计【全套图纸】.doc

徐州工业职业技术学院第一章、 塑件分析塑件如图所示：1.1分析制品及材料的工艺性1.1.1分析制品原材料的工艺性（材料分析）本制品的材料采用工程塑料尼龙-6，即聚己内酰胺，俗名卡普龙，它是热塑性塑料，是半透明或不透明的乳白树脂，有高的耐弯曲性及耐磨性和自润滑性，但易吸水，使强度下降，因而尺寸稳定性差。其弹性好，冲击强度高。A. 用途：B.全套图纸，加153893706广泛用于制作轴承、齿轮、凸轮、风扇叶片、高压密封、耐油密封垫片、油道、容器、日用品和包装材料，以及化工、电器、仪表。B.成型特点：1. 结晶料，熔点较高，熔融温度范围窄，热稳定性差，料温超过300C、滞留时间超过30min即分解。较易吸收，须预热干燥，含水量不得超过0.3%。2. 流动性好，易溢料，用螺杆式注射机时螺杆应带止回环，宜用自锁式喷嘴，并应加热。3. 成型收缩范围忽然收缩率大，方向性明显，易发生缩孔、凹痕、变形等4. 模具按塑件壁厚在2090C范围内选取，注射压力按注射机类型、料温、塑件形状尺寸、模具浇注系统选定，成型周期按塑件壁厚选定。树脂粘度小时，注射、冷却时间应取长，注射压力应取高，并用白油作脱模剂。5. 模具浇注系统的形状和尺寸，与成型聚苯乙烯时相似，增大流道和浇口尺寸可减少缩孔、凹痕。总的来说熔融粘度低、流动性良好，容易产生飞边，成型加工前必须进行干燥处理；易吸潮，塑件尺寸变化较大；壁厚和浇口厚度对成型收缩率影响很大，所以塑件壁厚要均匀，防止产生缩孔，成型时排出的热量多，模具上应设计冷却均匀的冷却回路；熔融状态的尼龙热稳定性较差，易发生降解使塑件性能下降，因此不允许尼龙在高温料筒内停留时间过长。C.成型条件：尼龙-630%玻璃纤维增强（缩略符号PA6 -GF30）预干燥温度 T /C80比容cm/g0.740.83时间 t /h815吸水率%（24h）0.91.3密度（g/cm3）1.211.35收缩率%0.30.7注塑料筒温度T/C240290热变形温度C0.45MPa216264模具温度T/C401201.82MPa204259硬度 HB14.5抗拉屈服强度MPa 164二次加工性化学镀膜喷涂印刷+ +真空镀膜、溅镀 +烫金 + +超声波焊接 + +溶剂粘结、粘接剂粘结 + +D.成型注意事项：(1) 尼龙-6 尤甚吸水，成型加工前需充分干燥。其热稳定性差，干燥时宜采用真空干燥法。(2) 熔体年度低，流动性好，尤利于成型薄壁制品，但易产生飞边和出现“流涎”现象，应当严格控制温度和模具间隙。(3) 热稳定性差，易分解，故不允许物料在高温料筒内作过长时间的停留。(4) 尼龙收缩大，易产生缩孔，凹陷、变形等缺陷，应严格控制成型工艺条件。1.2分析制品的结构、尺寸精度及表面质量 结构分析： 从塑料制品图可见，该几何结构有侧向凸台，因此，模具设计时需要考虑侧向分型与抽芯结构。 尺寸精度分析：零件图中，重要的尺寸，塑件外形尺寸。 表面质量分析：没有特别的质量要求，没有较高的表面粗糙度，注射时只需要控制好相应的各项工艺参数。 塑件的结构工艺性分析：(1) 从图纸上分析，该塑件的外形为回转体。(2) 塑件内为一个阶梯孔，3和5.2。(3) 在塑件的外壁有凸台，因此塑件不易取出，需要侧抽装置。1.3脱模斜度为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时划伤、擦毛等，在设计时应考虑与脱模方向平行的塑件内表面应具有一定的脱模斜度，图如1-1：1-1查资料可得：聚酰胺(PA) 型腔脱模斜度为2545 型芯脱模斜度为2045结论：综上所诉，该塑件可采用注射成型加工第二章、初步确定注射机2.1计算制品的体积和质量塑件的外形体积计算： A 598.282092mm塑件内部体积的计算： B 229.9265mm通过计算的制品体积及质量来确定注射机的型号和规格。为了保证注射成型的正常进行，根据生产经验，一次注射成型所需塑料的总量宜为最大注射量的80%，即： W80%W机 W机W总/0.8式中：W机注射机最大注射量。W总制品成型时所需的塑料总量。浇口的体积通过计算约为3.6mm左右总v=nV件+V浇=4V件+V浇=4(598.282092-229.9265)+3.6=1477.024mm=1.477024cm计算塑件的重量：根据有关手册查得=1.35g/cm所以，塑件的总重量为：W=V=1.351.477024=1.9939824g根据塑件形状及尺寸采用一模四腔的模具结构，考虑外形尺寸及注射时所需的压力情况，初选注射机的型号为xs-z-30型号的螺杆式。2.2确定成型工艺参数2.2.1塑件模塑成型工艺参数的确定查资料得出工艺参数见下表，试模时可根据实际情况作适当调整。预热和干燥注射压力/ Mpa90130温度T/C80时间 t/h2.53.5喷嘴T/C200螺杆转速（r/min）2040料筒温度T/C前部220模具温度T/C80中部230后部200后处理方法水或油成型时间（s）高压时间25温度(C)90100保压时间1540冷却时间2040时间(t)410成型周期4090第三章、注射模的设计3.1 分型面的选择在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件，对于塑件部分采用如图3-1所示的分型面的选择：3-1侧面抽芯机构设在动模部分，模具结构也较为简单，塑件留在动模一侧，且有利于脱模取件。3.2型腔数目的确定及型腔的排列由于该塑件采用的是一模四件成型，排列形式如图3-23-23.3浇注系统的设计注射模的浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴进模具开始到型腔为止所流经的通道，它的作用是将熔体平稳地引入模具型腔，并在填充和固化定型过程中，将型腔内气体顺利排出，且将压力传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸稳定的塑件。浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。本设计中采用的是普通浇注系统。浇注系统由主流道、分流道、浇口及冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计原则：1. 了解塑料的成型性能；2. 尽量避免或减少产生熔接痕；3. 有利于型腔中气体的排出；4. 防止型芯的变形和嵌件的位移；5. 尽量采用较短的流程充满型腔；6. 流动距离比和流程充满型腔；3.3.1主流道设计根据手册查得xs-z-30型注射机喷嘴的有关尺寸，如图3-3示：3-3喷嘴球面半径R0=12mm 喷嘴孔直径：d0=2mm根据模具主流与喷嘴的关系：R=R0+(12)mm=12+（12）mm 选R=13mmd=d0+（0.51）mm=2+（0.51）mm 选d=2.5mm3.3.2分流道的设计在设计多型腔或者多浇口的单型腔的浇注系统时，应设置分流道。本塑件采用点浇口。分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。分流道的作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔，设计时应尽量减少流动过程中的热量损失和压力损失。a) 分流道的形状和尺寸：对于流动性较好的尼龙材料塑料的小型塑件，在分流道长度很短时直径可小到2mm；为方便加工，分流道设计成半圆形，图3-4示，加工时直接用球头铣刀铣出，查表取分流道半径为 2 mm 。3-4b) 分流道的长度：分流的长度尽可能的短，且弯折少，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材料和降低能耗。查表得：H=4mmc) 分流道的表面粗糙度：尼龙的流动性较好，因此分流道的表面粗糙度不要太低，一般取R1.6um左右，这可增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。3.3.3 浇口设计浇口形式的选择：腔型与分流道之间采用一段距离很短，截面积很小的通道相连接，此通道称为浇口，它是连接分流道与型腔的桥梁。它具有两个功能，第一、对塑料熔体流入型腔控制作用；第二、当注射压力撤消后，浇口固化，封锁型腔，使型腔中尚未冷却固化的塑料不会侧流，浇口是浇注系统的关键部分。浇口一般分非限制性浇口和限制性浇口，本设计采用限制性浇口，它又可分为侧浇口系列；点浇口系列；盘环型浇口系列。点浇口又称针点浇口或菱形浇口，是一种截面尺寸很小的浇口，俗称小浇口。这种浇口由于前后两端存在较大的压力差，可较大程度地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致熔体的表观粘度下降，流动性增加，有利于型腔的充填，因而对于薄壁塑件以及其它有利。3-5图示为点浇口3-5d=0.51.5mm 最大不超过 2mm ，l=0.52mm ,常取1.01.5mm,取d=1mmL0=0.51.5mm，l1=1.02.5mm, a=615 b=6090 所以采用点浇口进料的浇注系统，在定模部分必须增加一个分型面，用于取出浇注系统的凝料。3.3.4浇口位置的选择选择浇口的位置时，需要根据塑件的结构与工艺特征和成型的质量要求，并分析塑料原材料的工艺特性与塑料熔体在模内的流动状态，成型的工艺条件，综合进行考虑，同时还要避免制件上产生喷射等缺陷，浇口应开设在塑件截面尺寸的最大处，要有利于熔体的流动，型腔的排气应满足：（1）.尽量缩短流动距离；（2）.避免熔体破裂现象引起的缺陷；（3）.浇口应开设在塑件壁厚处；（4）.考虑分子定向的影响；（5）.减少熔接痕提高熔接强度；所以浇口放在最前端的中心处。如图3-6所示：3-63.3.5浇注系统的平衡一模四腔采用对称示：由于本设计中制品较小，分流道比较细长及流道中熔体的流动阻力和温度的降低都不可忽略时，温度和压力的降低都会使远离主流道较远的型腔难以充满，此时要计算各浇口的BGV值，看是否相等，由于本设计中的四型腔对称分布，各因素都相同，所以它们的BGV值肯定相等，为了使四型腔能基本上同时充满，应将靠近主流道处的浇口做的大些，而将较远处的浇口做的小些，以达到平衡，正如图3-7所示。3-73.4排气系统的设计如果产生的气体不能被排除干净，塑件上会形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及填充不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此这里设计排气系统。采用在分型面上开设排气槽：尼龙的深度一般取0.01mm。第四章、注射模设计的有关尺寸计算4.1凸、凹模的结构设计:整体式凹模结构的特点是牢固，不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹，常用于形状简单的中、小型模具上。4.1.1成型零件尺寸计算 公式查表可得：型腔尺寸：10 7.80.24 7 6.80.24140.29 12.50.26 1.2 4.5 0.80.1 ；型芯尺寸：5.2 30.22 100.2 12.50.26 未标注尺寸公差MT5级 0 b 30.1 3 b 60.226 b 100.2410 b 140.2614 b 180.29 查表可知：塑料尼龙-6（30%玻璃纤维）的收缩率为: 0.350.45 =100%= %=(0.8/2)%=0.4% 分析塑件公差，合理标注尺寸 型腔尺寸： ； ； ； ； ； ； ； ； 型芯尺寸： ； ； ； 工作尺寸计算： . 型腔尺寸计算：型腔径向尺寸公式： 取x=0.75代入数据：=mm=mm=mm=mm型腔深度公式： 这里取2/3=mm=mm=mm=mm=mm=mm.型芯尺寸计算： 型芯径向公式： 取x=0.75=mm=mm型芯高度公式： 取x=0.75=mm=mm4.1.2型腔壁厚的计算在注射成型过程中，型腔承受塑料熔体的高压作用，因此模具型腔应该有足够的强度。型腔强度不够将发生塑性变形，甚至破裂；刚度不够将产生过大弹性变形导致型腔向外膨胀，并产生益料间隙。此塑件是圆形型腔，并且是整体式的。侧壁的计算： 按刚度条件计算式 S1.15J1.15 式中：S圆形腔侧面壁厚度mm；p型腔压力30 MPa，一般取2545MPa；E模具材料的弹性模量MPa，钢弹性模量取2.0610；H1承受熔体压力的侧壁高度 14 mm；l为一单位宽度；-刚度条件，允许变形量 0.04mm； 代入数据得：S3.04mm 按强度条件计算式 S 代入数据得：S0.68mm地板厚度的计算： 按刚度条件计算式 h-圆形底板厚度；r-型腔半径，可以取塑件半径5 mm；p-型腔压力MPa，一般取2545MPa；E-模具材料的弹性模量MPa，钢弹性模量取2.0610；-刚度条件，允许变形量mm；代入数据得：h0.73mm 按强度条件计算式 模具材料的许用应力 160 MPa；代入数据得：h0.98mm第五章、推出机构的设计各种型号注射机的推出装置和最大推出距离不尽相同。设计时，应使模具的推出机构与注射机相适应。通常是根据开合模系统推出装置的推出形式。推杆直径、推杆间距和推出距离等，校核模具内的推杆位置是否合理，推杆推出距离能否达到使塑件脱模的要求。推出机构一般由推出，复位和导向三大部件组成。5.1.推出机构的设计要求：1）设计推出机构的设计时应尽量使塑件留于动模一侧2）塑件在推出过程中不发生变形和损坏3）不损坏塑件的外观质量4）合模时应使推出机构正确复位5）推出机构应动作可靠5.2推出力的简化计算公式：Ft=Ap(cossin)式中：Ft脱模力（推出力）；A塑件包络型芯的面积；p塑件对型芯单位面积上的包紧力；这里取1107；塑件对钢的摩擦系数，为0.10.3；代入数据可算得：Ft =39.1107 N；53 一次推出机构一次推出机构又称简单推出机构，它时指开模后在动模一侧用一次推出动作完成塑件的推出。本塑件采用推件板推出机构，如图5-1它是由一块与凸模按一定配合精度配合的模板和推杆所组成，随着推出机构开始工作，推杆推动推件板，推件板从塑料制作的端面将其从型芯上推出，因此，推出力的作用面积大而均匀，推出平稳，塑件上没有推出痕迹。推件板的常用材料为45钢、3Cr2Mo、4CrNiMo等，热处理硬度要求2832HRC。5-15.4 推出机构的导向和复位推出机构在注射模工作时，每开合模一次，就往复运动一次，除了推杆和复位杆与模板的滑动配合以外，其余部分均处于浮动状态。推杆固定板与推杆的重量不应作用在推杆上，而应该由导向零件来支承。另外，考虑到推出机构往复运动的灵活和平稳，必须设计推出机构的导向装置，对于小型模具而言，设计二根导柱即可。推出机构在开模推出塑件后，为下一次的注射成型，还必须使推出机构复位。A.推出机构的导向:推出机构的导向通常是由推板导柱和推板套所组成,如5-2示： 5-2B.推出机构的复位:通常使得推出机构复位最简单、最常用的方法就是在推件固定板上同时安装复位杆。复位杆为圆形截面，共设置四根，其位置对称设在推杆固定板的四周，以便推出机构在合模时能平稳复位。复位杆在装配后其端面与动模分型面齐平。5.5.多型腔点浇口浇注系统凝料的自动推出一模多腔点浇口进料注射模，其点浇口并不在主流道的对面，而是在各自的型腔端部，这种形式的点浇口浇注系统凝料的自动推出与单型腔点浇口不同。这里采用挡板拉断点浇口凝料。如图5-3示：5-3第六章、结构零部件的设计6.1模架的选择塑件小，所以采用中小型的模架。查【1】塑料模具设计实用手册369页 表 6-67 中小型模架组合尺寸得为2003156.2垫块设计6-1图6-1示：h提供了推出元件安装及运动空间，它时靠推板推出行程确定的。h、H1、L皆有模具结够定，L1是在注射机上安装模具采用螺钉直接固定时两螺钉穿过孔之间距离；d是动模部分装配时定位销孔；D是装配动模部分时的六角螺钉穿过孔；是供模具安装时搭压板或螺钉固定用。查得垫块尺寸：为40mm 6.3支承板查得 ：支承板为25mm【2】6.4定模座板、动模座板的设计设计原则如下：1选用的模板外型尺寸不受注射机拉杆间距的影响安装在注射机上。2动、定模座板的两侧需比动、定模板的外型尺寸加宽2530mm.一般用45#钢或Q235作材料，由表中小型模架组合尺寸查得：他们厚度均为25mm。【2】6.5合模导向机构的设计6.5.1导柱设计带头导柱，导柱前端做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔，导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此采用T8A，GB/T1298-1986【1】。热处理5055HRC，固定部分要求表面粗糙度为Ra = 0.8m ,导向部分的表面粗糙度为 Ra = 0.5m.6.5.2导套设计采用带头导套，为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角，导向孔做成通孔以便于排除孔内的空气。材料与导柱相同，采用T8A，热处理4550HRC以减轻对导柱的破坏.，导套固定部分的粗糙度为Ra=0.8,导柱部分粗糙度为Ra=0.80.4导柱导套示意图如下6-2：6-2第七章、注射机的校核根据塑件大小及型腔数考虑，初步选定XS-Z-30型注射机额定注射量/cm 30柱塞直径 /mm 28注射压力/MPa 119注射行程 /mm 130注射时间/s 0.7注射方式 柱塞式锁模力 /kN 250最大成型面积 /cm 90最大开合模行程/mm 160模具最大厚度/mm 180模具最小厚度/mm 60喷嘴圆弧半径/mm 12喷嘴孔直径/mm 2顶出形式 四侧设有顶杆，机械顶出顶杆中心距 170动、定模固定板尺寸/mm 250280拉杆空间/mm 235合模方式 液压机械定位圈尺寸/mm 63.5液压泵流量/(L/min) 50液压泵压力/MPa 6.5电动机功率/kW 5.5机器外形尺寸/mm 234085014607.1最大注射量的校核 最大注射量是指注射机一次注射塑料的最大容量。设计模具时应保证成型塑件所需的总注射量小于所选注射机的最大注射量，其关系按下式校核：nVs + Vj KVg式中 Vs单个塑件的容积 368.3mm3 Vj 浇注系统所需塑料的容积 约1.48cm3 Vg 注射剂额定注射量 30cm3 K 注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； 转换得 n代入数值得 n61.14所以，当型腔数取4时即可满足注射量要求。7.2锁模力的校核 当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生使模具分型面涨开的力，这个力的大小等于塑件和浇注系统在分型面上的投影面积和乘以型腔的压力，它应小于注射机的额定锁模力，才能保证注射时不发生溢料现象，则有： ( nA + ) 式中 注射机的锁模力 N A 单个塑件在模具分型面上的投影面积，78.5； 浇注系统在模具分型面上的投影面积，314 塑料熔体在模腔内的平均压力 ( MPa ) 其大小一般时注射压力的80%， 代入数值得 26.4 kN250KN 锁模力校验合格7.3注射压力校核 注射机最大注射压力应稍大于塑件成型所需的注射压力，即： Po P式中 Po 注射机最大注射压力119 MPa P 塑件成型所需的注射压力 100 MPa7.4 模具与注射机合模部分相关尺寸的校核 喷嘴尺寸应保证注射成型时在主流道衬套处不形成死角，无熔料积存，并便于主流道凝料的脱模。 定位孔尺寸两者按配合实现定位，以保证模具主流道的轴线与注射机喷嘴轴线重合，否则将产生溢料并照成流道凝料脱模困难。定位圈的高度h，小型模具为810mm 。 模具厚度与注塑机闭合厚度的关系校核 模具的闭合厚度应在注塑机最大与最小闭合厚度之间，即按下式校核： Hmin Hm H max 式中 Hm 模具闭合厚度180mm Hmin 注塑机最小闭合高度 60 mm H max 注塑机最大闭合高度 180 mm 60180180同时，模具外形尺寸不应超过注射机模板尺寸，并小于注射机拉杆间距，以便模具的安装与调整。7.5开模行程的校核 注塑机的开模行程应大于脱模取出塑件所需的开模距离,对于具有液压机械式合模机构的注射机，其最大开模行程系由肘杆机构或合模液压缸冲程所决定，而不受模具厚度影响，校核时按注射机最大开模行程大于模具所需的开模距离。对于单分型面模具按下式校核 Smax H1 + H2 +( 510 )式中 Smax 注射机最大开模行程 160 mm H1 塑件脱模所需脱模距离 14 mmH2 塑件与浇注系统的高度 15 mm 代入式中得： Smax 39mm 所以开模距离校核合格。第八章、侧向分型与抽芯机构设计 由于该塑件有凸台，就必须先通过侧向分型来实现脱模。 机动侧向分型与抽芯机构是利用注射模开模力作为动力，通过一些传动零件将力作用于侧向分型零件使其侧向分型，合模时又靠有关传动零件使侧向成型零件复位。抽拔力一定要大于抽拔阻力， 计算公式：。A 塑件包络型芯的面积P 塑件对型芯单位面积上的包紧力。P取0.81071.2107Pam 塑件对钢的摩擦系数，为0.10.3。抽芯距一般比塑件上的凸台的高度大23mm，即： R 制品最大外形半径；r 阻碍制品推出的外形最小半径；S 抽芯距。=8.349.34mm 斜滑块分型抽芯机构结构如图8-1所示：8-1说明： 1. 滑块组合部分有足够强度； 2. 斜滑块的斜角一般在小于30内取；斜滑块推出模套的形成一般不大于斜滑块高度的1/3； 3. 一般斜滑块的底部与模板之间留有0.20.5mm的间隙，同时还必须高出模套0.20.5mm ； 4. 型芯设在动模上，可以使塑件顺利地从模内脱出。第九章、温度调节系统模具温度是指模具型腔和型芯的表面温度。模具温度是否均一与稳定，对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状、外观和尺寸精度都有重要的影响。模具中设置温度调节系统可以控制模具的温度使注射成型塑件有良好的产品质量和较高的