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三通管
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模具设计
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三通管注塑模具设计
33页 14000字数+说明书+开题报告+任务书+实习报告+24张CAD图纸
三通管.dwg
三通管注塑模具设计开题报告.doc
三通管注塑模具设计说明书.doc
任务书.doc
凹模1.dwg
凹模2.dwg
动模底板.dwg
动模板.dwg
型芯.dwg
复位杆.dwg
定位圈.dwg
定模底板.dwg
定模板.dwg
实习报告.doc
导套.dwg
导柱.dwg
工艺过程卡片.doc
摘要.doc
模具装配图.dwg
模脚.dwg
毕设选题申报表.doc
浇口套.dwg
滑板1.dwg
滑板2.dwg
滑轨.dwg
程序清单.doc
轴.dwg
锁紧块.dwg
限位套.dwg
顶出底板.dwg
顶杆.dwg
顶杆固定板.dwg
目 录
1 绪论1
2 塑件的工艺分析2
2.1 塑件材料成型工艺分析2
2.2 塑件结构工艺性分析3
2.3 型腔布局及分型面的选择4
3 成型设备的选择6
3.1 估算制件的体积和质量6
3.2 选择注射机6
3.3注射机有关参数的校核6
3.4 模架的选择7
4 注射模的结构设计9
4.1 浇注系统的设计9
4.1.1 主流道的设计9
4.1.2 主流道衬套的固定10
4.1.3分流道的设计10
4.1.4浇口的设计11
4.1.5排气方案的确定11
4.2 成型零部件设计12
4.2.1成型零部件结构设计12
4.2.2成型零件工作尺寸计算13
4.3 导向机构与定位机构的设计16
4.3.1 导柱的结构16
4.3.2 导套的结构17
4.3.3 锁紧块的结构17
4.4 脱模机构的设计18
4.5 侧向抽芯机构的设计19
5 温度调节系统的设计21
6 模具的装配22
6.1 模具的装配顺序22
6.2 开模过程分析22
7 凹模的机械加工仿真23
8 结论28
参考文献29
致 谢30
附 录31
1 绪论
本次设计的题目是三通管的注塑模具设计，课题以社会实际产品为原型，设计一副能够生产所给塑件、结构合理、能保证制品的精度、表面质量的塑料模具。
随着塑料制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业等各行业 广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经成为一个国家制造业水平的重要标志之一。
本设计严格按照模具设计的步骤，及模具设计中的要求来设计的：对塑件工艺性的分析、型腔数量的确定、分型面的确定、注塑机的选择及校核、浇注系统的设计、成型零件的设计等，其次，还要对模具导向机构、脱模机构、抽芯机构进行结构设计，温度调节系统对模具也有重要作用，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用。设计中要进行一整套的程序，自己要在各方面的都应了解。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。
同时在设计中也要求对机械的相关知识有相当的了解：机械制图、公差与配合、机械制造、材料成型、数控技术等。对模具的仿真过程也是对我们能力的一种培养，设计完成之后，对模具装配的可靠性检查也是模具设计过程中必不可少的。
2 塑件的工艺分析
制品的分析是对所要成型的产品有个初步的了解，在接受设计任务书以后就要对塑料的品种、批量的大小、尺寸精度与技术条件，产品的功用及工作条件有个整体概念，以便在设计模具时优选各种方式来成型塑件。
2.1 塑件材料成型工艺分析
塑料是由合成树脂、添加剂组成，在一定条件下可塑成型，并在常温下保持形状不变的材料。聚氯乙烯（PVC）是一种非结晶材料。PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、加工助剂、色料、抗冲击剂及其他添加剂。PVC材料具有阻燃性、高强度、耐气候变化性以及优良的几何稳定性。PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力，但能够被强氧化物腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。
PVC在加工时溶化温度是一个非常重要的工艺参数，如果这个参数不当将导致材料分解。PVC的流动特性相当差，其工艺范围很窄。特别是大分子量的PVC材料更难于加工，因此通常采用的都是小分子量的PVC材料。
要正确分析制品的质量，必须要了解塑料的物理性能、机械性能、热性能、电性能和化学性能等主要性能。表2-1为PVC的主要性能指标，有助于分析三通管的注塑要求及成型要求。
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毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书三通管注塑模具设计三通管注塑模具设计专专 业业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学生姓名学生姓名 李李 润润 铭铭 班班 级级 B B 机制机制 054054 学学 号号 05101104010510110401 指导教师指导教师 许许 晓晓 琴琴 完成日期完成日期 20092009 年年 6 6 月月 6 6 日日 三通管注塑模具设计2目 录1 绪论 .12 塑件的工艺分析 .22.1 塑件材料成型工艺分析 .22.2 塑件结构工艺性分析 .32.3 型腔布局及分型面的选择 .43 成型设备的选择 .63.1 估算制件的体积和质量 .63.2 选择注射机 .63.3 注射机有关参数的校核.63.4 模架的选择 .74 注射模的结构设计 .94.1 浇注系统的设计 .94.1.1 主流道的设计 .94.1.2 主流道衬套的固定 .104.1.3 分流道的设计.104.1.4 浇口的设计.114.1.5 排气方案的确定.114.2 成型零部件设计 .124.2.1 成型零部件结构设计.124.2.2 成型零件工作尺寸计算.134.3 导向机构与定位机构的设计 .164.3.1 导柱的结构 .164.3.2 导套的结构 .174.3.3 锁紧块的结构 .174.4 脱模机构的设计 .184.5 侧向抽芯机构的设计 .195 温度调节系统的设计 .216 模具的装配 .226.1 模具的装配顺序.226.2 开模过程分析.227 凹模的机械加工仿真 .238 结论 .28参考文献 .29致 谢 .30附 录 .31三通管注塑模具设计21 绪论本次设计的题目是三通管的注塑模具设计，课题以社会实际产品为原型，设计一副能够生产所给塑件、结构合理、能保证制品的精度、表面质量的塑料模具。随着塑料制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业等各行业 广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经成为一个国家制造业水平的重要标志之一。本设计严格按照模具设计的步骤，及模具设计中的要求来设计的：对塑件工艺性的分析、型腔数量的确定、分型面的确定、注塑机的选择及校核、浇注系统的设计、成型零件的设计等，其次，还要对模具导向机构、脱模机构、抽芯机构进行结构设计，温度调节系统对模具也有重要作用，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用。设计中要进行一整套的程序，自己要在各方面的都应了解。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。同时在设计中也要求对机械的相关知识有相当的了解：机械制图、公差与配合、机械制造、材料成型、数控技术等。对模具的仿真过程也是对我们能力的一种培养，设计完成之后，对模具装配的可靠性检查也是模具设计过程中必不可少的。三通管注塑模具设计22 塑件的工艺分析制品的分析是对所要成型的产品有个初步的了解，在接受设计任务书以后就要对塑料的品种、批量的大小、尺寸精度与技术条件，产品的功用及工作条件有个整体概念，以便在设计模具时优选各种方式来成型塑件。2.1 塑件材料成型工艺分析塑料是由合成树脂、添加剂组成，在一定条件下可塑成型，并在常温下保持形状不变的材料。聚氯乙烯（PVC）是一种非结晶材料。PVC 材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、加工助剂、色料、抗冲击剂及其他添加剂。PVC 材料具有阻燃性、高强度、耐气候变化性以及优良的几何稳定性。PVC 对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力，但能够被强氧化物腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。PVC 在加工时溶化温度是一个非常重要的工艺参数，如果这个参数不当将导致材料分解。PVC 的流动特性相当差，其工艺范围很窄。特别是大分子量的 PVC 材料更难于加工，因此通常采用的都是小分子量的 PVC 材料。要正确分析制品的质量，必须要了解塑料的物理性能、机械性能、热性能、电性能和化学性能等主要性能。表 2-1 为 PVC 的主要性能指标，有助于分析三通管的注塑要求及成型要求。表 2-1 PVC 的主要性能指标密度 g/cm1.381.45弹性模量 MPa0.050.0910比容 cm/g1.031.06弯曲强度 MPa90吸水率%（24h）0.07-0.4抗拉屈服强度 MPa220390收缩率%体积电阻率 0.6-1.0104熔点C拉伸强度 Mpa1602127-16PVC 注塑工艺及模具条件：a) 干燥处理：通常不需要干燥处理b) 溶化温度：185-205c) 模具温度：20-50d) 注射压力：可达到 150MPae) 保压压力：可达到 100MPaf) 注射速度：为避免材料降解，一般要用相当低的注射速度g) 流道和浇口：采用常规的浇口。如果注射成型较小的塑件，最好采用针状浇口或潜伏式浇口；对于较厚的部件，最好使用扇形浇口。针状浇口或潜盐城工学院本科生毕业设计说明书 20093伏式浇口的最小直径应为 1mm；扇形浇口的厚度不能小于 1mm。2.2 塑件结构工艺性分析图 2-1 三通管结构图图 2.1 为三通管结构图。该制品出口处有一阶梯,小阶梯的表面有螺纹,这就增大了成型的难度,外圆面分别在两个型腔成型,必须保证同轴度, 所以在模具设计和制造上要有精密的定位措施和良好的加工工艺，以保证传动精度。出口处有螺纹，也给凹模制作带来困难。该制品有三个出口，故抽芯机构的设计采用斜导柱抽芯机构。A、塑件的尺寸塑件尺寸的大小受制于以下因素：a) 取决于用户的使用要求。b) 受制于塑件的流动性。c) 受制于塑料熔体在流动充填过程中所受到的结构阻力。三通管注塑模具设计4B、塑件尺寸公差标准a) 影响塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收缩率及其波动。b) 塑件结构的复杂程度。c) 模具因素（含模具制造、模具磨损及寿命、模具的装配、模具的合模及模具设计的不合理所可能带来的形位误差等） 。d) 成型工艺因素（模塑成型的温度 T、压力 p、时间 t 及取向、结晶、成型后处理等） 。e) 成型设备的控制精度等。塑件尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动及模具制造误差。本次课题中没有给出公差值，则我们按未注公差的尺寸许偏差计算，查表取 MT5。C、塑件的表面质量塑件的表面质量包括塑件缺陷、表面光泽性与表面粗糙度，其与模塑成型工艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。塑料制品的表面粗糙度主要取决于模具型腔的便面粗糙度。一般模具表面粗糙度要比制品表面粗糙度小一级，而塑件表面粗糙度随着模具型腔的磨损增大而增大。制品为了能够顺利从型腔中脱出，在三通管上必须设置一定的脱模斜度，一般最小斜度为 15，所取数值按经验确定，必须限制在制造公差范围内，本次设计取脱模斜度为 50。注射成型的制品的表面应没有凹痕、起泡、熔接痕等缺陷。2.3 型腔布局及分型面的选择型腔数目的确定，应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。该三通管有 3 个出孔，三个方向都要抽芯，故为使模具结构简单，模具设计成单型腔模具。分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，分型面受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精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。a)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。b)便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。c)保证塑件的精度要求。d)满足塑件的外观质量要求。e)便于模具加工制造。f)对成型面积的影响。g)对排气效果的影响。h)对侧向抽芯的影响。三通管是管类零件，外形呈圆柱形，轮廓最大处是直径位置，故分型面设置在三通管的直径平面（图 2-2 分型面） ，能过使制件顺利脱出模具。盐城工学院本科生毕业设计说明书 20095图 2-2 分型面三通管注塑模具设计63 成型设备的选择3.1 估算制件的体积和质量该产品材料为 PVC，由表 2-1 得知其密度为 1.38-1.45g/cm3，收缩率为 0.6-1.0，计算其平均密度为 1.415 g/cm3，平均收缩率为 0.8。使用 PRO/E 软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形浇道凝料和制件的体积。另预置浇道凝料为 5 cm3，因此估算塑件体积为 46 cm3。制件的质量可根据公式m = v* （3-1）式中 -塑料密度（g/cm3） ；v-制品体积（cm3） ；求得制件的质量 m =461.415=65.09g。3.2 选择注射机根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号为 SZ-60/40。注塑机的参数如下：注塑机最大注塑量：60cm3；注塑压力：180/Mpa；注塑速率：70(g/s)；塑化能力：35(Kg/h)；锁模力：400KN；注塑机拉杆间距：220300mm；顶出行程：70mm；最小模厚：150mm；最大模厚：250mm；模板行程：250mm；注塑机定位孔直径：80mm；喷嘴球半径：SR10。3.3 注射机有关参数的校核设计模具前，应对注射机有关参数进行校核，实现注射成型模与注射机性能参数相匹配。 A.模具闭合高度校核 模具闭合厚度必须满足HminHmHmax （mm） (3-2)式中 Hmin注塑机允许最小模厚（mm）盐城工学院本科生毕业设计说明书 20097Hmax注塑机允许最大模厚（mm）H模具闭合高度（mm）本次设计的模具的闭合高度为 165mm，所选注塑机的最大厚度 250mm，最小厚度 150mm，代入式（3-2）得： 150165250满足要求。B.开模行程校核注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机） ，故注塑机的开模行程应满足下式： S 机(H 模Hmin)H1H2(510) （3-3）式中 S 机注塑机最大开模行程（mm） ； H1顶出距离（mm） ；H2包括浇注系统在内的塑件高度（mm） ；因为本模具的浇注系统和塑件的特殊关系，浇注系统和塑件的高度就已经包括了顶出距离。已知注塑机最大开模行程是 250mm，顶出距离是 18mm，塑件高度是76.5mm。代入式（3-3）得：230(165150)94.5(510)满足条件。C.锁模力的校核锁模力是在成型时锁紧模具的最大力。用于实现动、定模紧密闭合，保证塑料制品的精度，减少分型面处的溢边厚度和确保操作人的人身安全。因此，成型时高压熔料在分型面上显现的涨力应小于锁模力。 (kN) （3-1000ckp AF 4）式中 F注塑机的额定锁模力（N） ； A塑料制品与浇注系统在分型面上的总投影面积（） ；2m Pc熔融塑料在型腔内的平均压力（MPa） ； k安全系数，常取 k=1.11.2 本次设计的模具的额定锁模力为 400kN，A=0.2796,Pc=180MPa，取安全系数2m为 1.2，代入式（3-4） ，得 1.2 180 0.27964001000满足条件。三通管注塑模具设计83.4 模架的选择模架，又称模体，是模具的主体。模架由模板、导柱、导套、顶板、顶杆、顶出板、垫块及螺钉等基本零件组成。模架 A、B、C、D 四种标准模架，还有根据标准模架派生出 P1、P2、P3、P4 四种模架。在选用模架时，必须注意制品成型面加工的有效面积与其它孔位如螺钉孔、导柱和导套孔、顶柱孔、冷却水孔等都要保持足够的距离。所选用的装配零件，应尽可能采用通用标准件。三通管的模具是单型腔模具，其尺寸也不是很大，因此模架选择小型模架。因制品复杂，动模板和定模板都为两块，故模架选择派生型模架 P2，如图 3-1 所示。图 3-1 派生型模架 P2盐城工学院本科生毕业设计说明书 200994 注射模的结构设计4.1 浇注系统的设计浇注系统的作用是使熔融塑料平稳、有序的填充到型腔中去，且把压力充分的传递到各个部位，以获得组织致密、外形清晰、美观的制品。浇注系统通常分为普通流道浇注系统和无流道浇注系统两大类。本次设计的模具采用的是普通流道浇注系统，它由主流道、冷料井、分流道、和浇口组成。4.1.14.1.1 主流道的设计主流道的设计主流道又称主浇道，是一端与注射机喷嘴相接触，可看作是喷嘴的通道在模具中的延续，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道的设计原则：a) 主流道设计成圆锥形，其锥角可取 2-6，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63m，且加工时应沿道轴向抛光。b) 流道如端凹坑球面半径 R2 比注射机的、喷嘴球半径 R1 大 1-2 mm。c) 主流道末端呈圆无须过渡，圆角半径 r=1-3mm。d) 主流道长度 L 以小于 60mm 为佳，最长不宜超过 95mm。e) 主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；其材料常用 T8A，热处理淬火后硬度 53-57HRC。本次设计的三通管的质量为 65.09g，所以根据经验，主流道进口直径取 3-4mm，锥角取 6，圆锥形表面的粗糙度取 Ra=0.8。因为注射机喷嘴的球面半径是10mm，所以主流道进口球面半径为 11mm。为了减少压力损失，主流道长度尽可能短些，它取决于定模底板的厚度。主流道出口要做成圆角，半径为 1mm。图 4-1 为主流道结构。图 4-1 主流道结构三通管注塑模具设计104.1.24.1.2 主流道衬套的固定主流道衬套的固定主流道要与高温塑料及喷嘴反复接触，容易损坏，所以为了便于更换，常设计成可拆卸的主流道衬套结构，用定位圈配合固定在模具的面板上，定位圈压紧浇口套，并用螺钉固定于定模机构上。图 4-2 为主流道衬套结构。图 4-2 主流道衬套结构4.1.34.1.3 分流道的设计分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和 U 形等，圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及 U 形。分流道设计原则：a）在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。b）分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。c）分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动，定模板上，合模后形成分流道截面形状。d）分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。e）分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。PVC 的流动性较差，因此分流道截面形状为半圆形，它的优点是加工容易，水力半径比较大，流体和道壁的接触少，阻力小，通流能力大，压力损失小，散热少。根据实践经验，PVC 塑料分流道截面直径为 6mm，分流道截面形状如图 4-3 所示。盐城工学院本科生毕业设计说明书 200911图 4-3 分流道截面形状4.1.44.1.4 浇口的设计浇口的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。浇口种类有直接浇口、侧浇口、点浇口、潜伏浇口和耳形浇口。浇口的设计原则：a) 尽量缩短流动距离。b) 浇口应开设在塑件壁厚最大处。c) 必须尽量减少熔接痕。d) 应有利于型腔中气体排出。e) 考虑分子定向影响。f) 避免产生喷射和蠕动。g) 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。因为三通管有三个分支，所以分流道有三个出口分别通向各个分支，我们采用点浇口，直径取 1mm，浇口长度取得是 1mm，它的优点是熔体通过时流速增加，前后压差大，提高了冲模速度，成形自动切数断，有利于自动成形，浇口的痕迹不明显，缺点是浇口部位易被固化之残料树脂堵住。所以它常用于成型中、小型塑料件的模具中，也可用于表面不允许有较大痕迹的塑件。4.1.54.1.5 排气方案的确定排气方案的确定排气系统是为了把型腔内原有的空气以及塑料受热过程中产生的气体排出。越是薄壁制品，越是远离浇口的部位，排气槽的开设就显得尤为重要。另外对于小型件或精密零件也要重视排气系统的设计，因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。模具排气通常有以下几种方式排气：a) 利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气b) 开设排气槽排气。c) 采用带有微孔网的粉末烧结合金块排气。三通管注塑模具设计12d) 采用强制排气措施。其设计往往主要靠实践经验，通过试模与修模再加以完善，此模是小型模具，我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。4.2 成型零部件设计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。4.2.14.2.1 成型零部件结构设计成型零部件结构设计A凹模结构设计：凹模是成型产品外形的主要部件。对于形状复杂的型腔，若采用整体式结构，比较难加工。所以此次模具采用组合式的凹模结构。同时可以使凹模边缘的材料的性能低于凹模的材料，避免了整体式凹模采用一样的材料不经济，由于凹模的镶拼结构可以通过间隙利于排气，减少母模热变形。对于母模中易磨损的部位采用镶拼式，可以方便模具的维修，避免整体的凹模报废，节省贵重模具材料。凹模机构的结构如图 4-4 所示，凹模和定模板通过螺钉连接。图 4-4 凹模机构的结构B型芯结构设计：型芯成型制品的内部形状，设计为了简化结构，采用整体盐城工学院本科生毕业设计说明书 200913式型芯结构（图 4-5） ，它适用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。图 4-5 型芯结构4.2.24.2.2 成型零件工作尺寸计算成型零件工作尺寸计算所谓成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接构成型腔腔体的部位的尺寸，其直接对应塑件的形状与尺寸。制件尺寸见图 4-7，鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂，塑件本身精度也难以达到高精度，为了计算简便，规定：a) 塑件的公差塑件的公差规定按单向极限制，制品外轮廓尺寸公差取负值“” ，制品叫做腔尺寸公差取正值“” ，若制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上规定进行转换。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，即取。2b) 模具制造公差实践证明，模具制造公差可取塑件公差的，即 z=，而且按成3161)6131(型加工过程中的增减趋向取“+” 、 “-”符号，型腔尺寸不断增大，则取“+z”,型芯尺寸不断减小则取“-z” ，中心距尺寸取“” 。现取。2z3c) 模具的磨损量实践证明，对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的，对于大型61塑件则取以下。另外对于型腔底面（或型芯端面） ，因为脱模方向垂直，故磨损6量 c=0。d) 塑件的收缩率塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算。 （4-2minmax QQQ1）e) 模具在分型面上的合模间隙由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型的平面度较高、表面粗糙度较低时，塑件产生的飞边也小。飞边厚度一般应小于是 0.020.1mm。三通管注塑模具设计14图 4-7 制件尺寸A.型腔尺寸(mm)根据公式 ： D= （4-2）zQD043)1 (式中 DM型腔的内径尺寸（mm） ； D制品的最大尺寸（mm） ； Q塑料的平均收缩率（%） ； 制品公差； 系数，可随制品精度变化；34 模具制造公差，一般取。z1614D1M=zQ0143)1 (D=31 . 001 . 043%)8 . 01 (36=36.21303. 00D2M=zQ0243)1 (D盐城工学院本科生毕业设计说明书 200915=3084. 00084. 043%)8 . 01 (30=30.177028. 00根据公式 ： LM= （4-3）zQ032)1 (L式中 LM型腔的长度尺寸（mm） ； L制品的长度最大尺寸（mm） ； 其余符号含意同式（4-2） 。L1M=zQ0132)1 (L=312. 0012. 032%)008. 01 (70=70.480040L2M=zQ0232)1 (L=3058. 00058. 032%)8 . 01 (8=8.025019. 00B.型芯尺寸（mm）根据公式 ： m= （4-d043)1 (zQD4）式中 dM型芯的外径尺寸（mm） ； D制品的内径最小尺寸（mm） ； 其余符号含意同式（4-2） 。m=d043)1 (zQD三通管注塑模具设计16 =0352. 052. 043%)08. 01 (20 =014. 055.20根据公式 ： M= （4-l032)1 (zQL5）式中 M型芯的长度尺寸（mm） ；l L制品的长度最大尺寸（mm） ； 其余符号含意同式（4-2） 。M=l032)1 (zQL=03084. 0084. 032%)8 . 01 (35=34.9720028. 04.3 导向机构与定位机构的设计导向机构的功用：定位作用、导向作用、承载作用、保持运动平稳作用。B.导柱导向机构设计要点：a）小型模具一般只设置两根导柱，当其元合模方位要求，采用等径且对称布置的方法，若有合模方位要求时，则应采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。大中型模具常设置三个或四个导柱，采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。b）直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具；型带头导套主要应用于复杂模具或大、中型模具的动定模导向中；型带头导套主要应用于推出机构的导向中。c）导向零件应合理分布在模具的周围或靠近边缘部位；导柱中心到模板边缘的距离 一般取导柱固定端的直径的 11.5 倍；其设置位置可参见标准模架系列。d）导柱常固定在方便脱模取件的模具部分；但针对某些特殊的要求，如塑件在动模侧依靠推件板脱模，为了对推件板起到导向与支承作用，而在动模侧设置导柱。e）为了确保合模的分型面良好贴合，导柱与导套在分型面处应设置承屑槽；一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角。盐城工学院本科生毕业设计说明书 200917f）导柱工作部分的长度应比型芯端面的高度高出 68mm，以确保其导向作用。g）应确保各导柱、导套及导向孔的轴线平行，以及同轴度要求，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。h）导柱工作部分的配合精度采用 H7/f7（低精度时可采用 H8/f8 或 H9/f9） ；导柱固定部分的配合精度采用 H7/k6（或 H7/m6） 。导套与安装之间一般用 H7/m6 的过渡配合，再用侧向螺钉防止其被拔出。4.3.14.3.1 导柱的结构导柱的结构导柱采用的是有肩导柱，它应与导套、动模板配合加工，导柱固定在动模部分以简化结构。导柱的上半部分与导套配合，作用是确保导向精确，它与导套的配合采用 H7/f7。导柱下部分与动模板配合，作用是固定，它与动模的配合采用H7/k6。公差值查公差表取值，导柱的工作部分表面质量要求较高，粗糙度值取1.6，固定部分的粗糙度取 3.2，为了是模具运动平稳，导柱上下两部分应保证同轴度，导柱的结构如图 4-8 所示。图 4-8 导柱的结构4.3.24.3.2 导套的结构导套的结构导套采用的是带套导套，它的作用是保证模具运动精确。其尺寸查模具设计图册，它与定模板配合，精度取 H7/f7，精度值查公差表。导套内表面与导柱运动配合，其表面粗糙度要高，这里取 Ra=0.8，外圆柱面与定模板相对静止，表面质量比内表面小一些，取 Ra=1.6，其他部位表面质量取 Ra=3.2。导套的结构如图 4-9。三通管注塑模具设计18图 4-9 导套的结构4.3.34.3.3 锁紧块的结构锁紧块的结构对于精密或大型模具，以及导向零件需要承受较大侧向力的模具，模具上通常要设计锥面、斜面或导正销等精定位装置。本次模具的抽芯方式是侧向抽芯，模具需承受一定得侧向力，所以为保证导向的准确性，要设计锁紧装置以保证型芯到达准确位置，成型质量好的制品。该锁紧块结构如图 4-10，它固定于定模板上，并随定模板运动，与型芯配合部位通过倒角压紧，以平衡侧向力。图 4-10 锁紧块的结构4.4 脱模机构的设计脱模机构的设计原则：a）要求在开模过程中塑件留在动模一侧，以便推出机构尽量设在动模一侧，从而简化模具结构。盐城工学院本科生毕业设计说明书 200919b）正确分析塑件对模具包紧力与粘附力的大小及分布，有针对性地选择合理的推出装置和推出位置，使脱模力的大小及分布与脱模阻力一致；推出力作用点应靠近塑件对凸模包紧力最大的位置，同时也应是塑件刚度与强度最大的位置；力的作用面尽可能大一些，以防止塑件在被推出过程中变形或损坏。c）推出位置应尽可能设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位，以力求良好的塑件外观。d）推出机构应结构简单，动作可靠（即：推出到位、能正确复位且不与其他零件相干涉，有足够的强度与刚度） ，运动灵活，制造及维修方便。顶杆的设计原则：a）应设在脱模阻力大的部位，均匀布置。b）应保证塑件被推出时受力均匀，推出平衡，不变形；当塑件各处脱模阻力相同时，则均匀布置；若某个部位脱模阻力特大，则该处应增加推数目。c）顶杆应尽可能设在塑件厚壁、凸缘、加强等塑件强度、刚度较大处；当结构特殊，需要推在薄壁处时，可采用盘状顶杆以增大接触面积。d）顶杆的设置不应影响凸模强度与寿命。当推在端面则距型芯侧壁10.13mm；当顶杆设置在型芯内部推在塑件内部时，顶杆孔距型芯侧壁23mm。e）在模内排气困难的部位应设置顶杆，以利于用配合间隙排气。f）若塑件上不允许有顶杆痕迹时，可在塑件外侧设置溢料槽，从而靠顶杆推在溢料槽内的凝料上而带塑件。顶杆采用圆形结构，方便加工，它作用于塑件脱模阻力最大处，顶杆与凹模之中滑动，从而推出制件，它与凹模之间采用间隙配合 H7/f6，顶杆固定在顶杆固定板上，顶杆固定板与顶杆底板通过螺钉连接。由于顶杆与凹模配合，他的表面粗糙度要求比较高，这里取 Ra=1.6，其余部分相对较低。顶杆的结构查询模具设计手册如图（4-11）所示。图 4-11 顶杆的结构4.5 侧向抽芯机构的设计凡是能实现侧向抽芯或侧向分型以及可靠复位的机构，均成为侧向分型抽芯机三通管注塑模具设计20构。根据提供侧向分型或抽芯动力来源的不同，可分为手动、液压或气动以及机动侧向分型抽芯机构三大类。手动侧向分型抽芯机构有模内与模外两种形式，虽然其模具结构简单、加工制造成本低，但是操作不便、劳动强度大、生产效率低，通常只适用新产品的开发试制、小批量制品生产。液压或气动侧向分型抽芯机构抽拔力大，设计自由度大，模具结构简单。其多应用于抽拔距长、抽拔力大的注塑模。机动侧向分型抽芯机构是利用注射机的开合模动作，通过驱动零件侧滑块在导滑槽内做侧向往复运动，从而实现侧向分型零件的侧向分型、抽拔及其复位。本次模具采取机动侧向分型抽芯机构，优点是劳动强度小，生产效率高，操作方便，动作可靠，容易实现自动化操作，且不需要另外添置设备等。它的缺点是模具结构复杂，制造较难，制模周期也较长。本次设计的抽芯机构，类似于斜导柱机构，滑板上的滑槽与竖直方向有一定夹角，滑板通过螺钉固定在定模机构上，滑槽内表面要求高，取 Ra=1.6.滑板的结构如图 4-12 所示。图 4-12 滑板的结构 滑轨也是通过螺钉固定在动模机构上，它对动模部分一起运动，滑轨的结构如图 4-13 所示，其上也有一个滑动槽，方向是水平的，表面要求同滑轨上的滑槽一样，内圆柱面与型芯配合，型芯在其中运动，从而实现侧向抽芯行动。盐城工学院本科生毕业设计说明书 200921图 4-13 滑轨的结构 轴是链接滑板和滑轨的纽带，它与两者都有相对运动，但方向成一定角度，它在滑轨中水平运动，在滑板中斜方向运动，当定模静止动模运动时，滑轨运动，因为轴与两者都配合，所以轴就受力作用在滑槽中运动并带动型芯运动。因为轴与滑板运动相对阻力大一些，所以设置一个滚动轴承使运动平稳。轴的结构如图 4-14所示。为了使轴在运动中不会左右晃动，故在轴上设置两个销孔定位。图 4-14 轴的结构5 温度调节系统的设计在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约 80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求有尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。冷却系统的设计中，应遵循：a) 浇口处加强冷却；b) 冷却水孔到型腔表面的距离相等；c) 冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大；d) 冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水。e) 进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面。在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据PVC 工艺性的要求，注射到模具内的塑料温度为 200左右，而从模具中取出塑件的温度约为 30，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，模具通入温度较低的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度，水路的设计应根据制件的性状决定，三通管是管类零件，所以冷却水通道开设在型芯上，使其能够冷却制件。三通管注塑模具设计226 模具的装配装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。6.1 模具的装配顺序a）确定装配基准；b）装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净；c）调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于 80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边。d）在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查；e）组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象；f）组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中；g）试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。h）模具的维护。优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用，只须更换个别已损坏的零件，不会导致用过程中，会出现正常的磨损或不正常的磨损。不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废。i）最后检查各种配件、附件待零件，保证模具装备齐全，另外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。装配滚动轴承允许采用机油进行热盐城工学院本科生毕业设计说明书 200923装，油的温度不得超过 1000C。6.2 开模过程分析首先，弹簧推动定模板运动从分型面-分离，到一定距离，取出浇口余料，由定距拉杆限制定模板的移动，定模板停止运动，此时-分型面分型。动模部分继续移动，滑轨固定在动模板上，继续运动，而滑板固定在定模板上静止不动，此时，穿过滑轨的轴通过滚动轴承在滑板的滑动槽中移动，带动型芯移动，实现侧向分型抽芯行动。待到型芯全部抽出，由推杆推出制件。然后复位杆在弹簧作用下，使推出机构复位，然后模具全部复位。在导柱导向的情况下，动定模顺利分型，塑件在推杆的作用下顺利脱出。闭合时，同样在导柱和导套的导向作用下通过复位杆的弹簧使复位杆先于型腔复位，以免顶杆碰到型腔，损坏模具。7 凹模的机械加工仿真图 7-1 凹模三位零件图A、凹模的工艺性审查a）定模型腔的结构特点定模型腔（零件图见图 7-1） ，该零件是注塑模的型腔部分，两个凹模配合，凹进部分与型芯形成闭合空间，注入熔融工程塑料 PVC 经冷却后形成所需的三通管。零件的主要工作平面有分模面、不规则平面型腔等。由于型腔在注塑时需要承受一定的压力和温度，故该零件需要有足够的强度、刚度、耐磨性和韧性。b）主要技术要求零件图上的主要技术要求有：热处理：50-55HRC；锐角去毛刺倒钝。 三通管注塑模具设计24加工表面及其要求:矩形配合面的表面粗糙度 Ra=0.8m，侧面的表面粗糙度Ra=3.2m, 内轮廓表面的粗糙度为 Ra=0.4m。c）零件材料零件的材料为 45 钢，可以通过热处理来获得所需的机械性能和力学性能。B、毛坯选择a）考虑到零件所需的性能，选用锻件作毛坯；b）确定毛坯的形状、尺寸：选用 45 钢锻件 827643（mm） 。C、基准选择加工中的一次装夹希望能够进行在该基准下的全部加工，这样可以降低由于基准不重合而导致的基准不重合度误差。根据对工件的加工的初步分析，在毛坯的初次装夹后可以完成加工，故选用毛坯的初始轮廓面为装夹基准。D、机床的选择根据本设计的生产纲领，本模具的加工机床选择通用机床。本模具中加工平面选用通用铣床，加工孔时选用通用钻床。由于定模具型腔比较复杂，用普通机床难以加工，所以本设计中还选用数控铣床。E、刀具的选择本设计中，加工平面时选用端铣刀和砂轮；加工直孔时选用麻花钻，加工推杆孔时，由于其截面为圆状，所以选用球形铣刀；加工型腔时，由于凹模是圆形，故选择球形铣刀。F、夹具的选择考虑其经济性，本设计中除加工型腔的圆柱面时选用专用夹具外，其他的都选通用夹具。G、切削用量的选择切削顶面时，为保证其粗糙度，粗铣时切削用量是 0.5mm，精铣时切削用量为0.2mm；切削侧面时，粗铣时切削用量是 0.8mm，精铣时切削用量为 0.3mm；切削成型面时，由于是圆柱面，铣刀是球头铣刀，故用量要小，并且间隔要小，取0.3mm。H、凹模的数控仿真加工过程a)铣削上表面时仿真加工路线（图 7-2）：盐城工学院本科生毕业设计说明书 200925图 7-2 铣削上表面时仿真加工路线b)铣削侧面仿真加工路线（图 7-3）：图 7-3 铣削侧面仿真加工路线c)铣凹模内侧面时仿真加工路线（图 7-4）：三通管注塑模具设计26图 7-4 铣削内侧面仿真加工路线d)铣拐角余料仿真加工路线图（图 7-5）：图 7-5 铣削拐角余料仿真加工路线e)钻孔仿真加工路线（图 7-6）：盐城工学院本科生毕业设计说明书 200927图 7-6 钻孔仿真加工路线f)凹模仿真加工总路线（图 7-7）：图 7-7 凹模仿真加工总路线g）凹模数控仿真加工成型（图 7-8）：三通管注塑模具设计28图 7-8 凹模数控仿真加工成型8 结论 本课题主要是针对三通管的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、导向系统、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。该设计母的是设计一副注塑模具来生产三通管产品，以实现自动化提高产量。针对三通管的具体结构，该模具是点浇口的双分型面注射模具。由于塑件三面通孔，故要设计侧向分型抽芯机构，模具采用单行腔结构，在于简化机构，使模具外形缩小，大大降低了模具的制造成本。通过模具设计表明该模具能达到三通管的质量和加工工艺要求。根据模具制造的加工工艺，来编写加工工艺卡片。在设计过程充分利用了各种可以利用的方式，同时在反复的思考中不断深化对各种理论知识的理解，在设计的后一阶段充分利用 CAD 软就是一例，实用 PRO/E 软件的数控加工仿真模块进行凹模的仿真加工，减少了实际生产中劳动量。以计算机为手段，专用模具分析设计软件为工具设计模具。软件可直接调用数据库中模架尺寸，金属材料数据库及加工参数，通过几何造型及图形
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