POM水龙头壳体注塑模设计与制造设计【5张图纸】【优秀】
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POM水龙头
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POM水龙头壳体
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POM水龙头壳体注塑模设计与制造设计
55页 19000字数+说明书+任务书+开题报告+答辩PPT+5张CAD图纸【详情如下】
POM水龙头壳体注塑模设计与制造开题报告.doc
POM水龙头壳体注塑模设计与制造设计论文.doc
POM水龙头壳体注塑模设计与制造设计答辩PPT
任务书.doc
动模板.dwg
原创声明.doc
后记.doc
型芯.dwg
塑件.dwg
塑料水龙头壳体模具设计.pdf
外文翻译--三维注射成型流动模拟的研究.doc
定模板.dwg
封面.doc
摘要.doc
水龙头注射模的设计.pdf
目录.doc
装配图.dwg
装配图2.exb
目 录
中文摘要1
英文摘要2
目录4
引言1
1.模具概论2
1.1.塑料模具的现状及国内外发展趋势2
1.2.模具CAD\CAM技术2
1.3.数控加工在模具制造中的应用3
2.塑料的分析及注射成型4
2.1.塑料的分类及工艺特性4
2.2.塑料成型工艺特性5
2.3.注射成型原理与过程5
2.4.注射成型的特点与应用6
2.5.注射成型设备简介6
2.5.1.注射机的分类6
2.5.2.注射机主要装置9
2.5.3.注射机技术参数10
3.水龙头模流分析12
3.1.水龙头三位实体造型12
3.2.模型转换12
3.3.产品导入及网络划分与修复12
3.4.材料选择14
3.5.浇口位置分析14
3.6.成型窗口分析15
3.7.填充分析17
3.8.冷却分析20
4.水龙头注塑模的设计22
4.1.塑件成型工艺性能分析22
4.2.初步确定注射机23
4.3.塑件成型方案的确定23
4.3.1.确定模具类别23
4.3.2.选择分型面23
4.3.3.确定型腔布局24
4.4.浇注系统设计24
4.4.1.主流道设计25
4.4.2.分流道设计26
4.4.3.浇口设计26
4.5.成型零件的设计27
4.5.1.成型零件结构设计27
4.5.2.成型零件工作尺寸计算27
4.6.机构设计31
4.6.1.合模导向机构的设计31
4.6.2.推出机构的设计32
4.6.3.侧向分型与抽芯机构的设计33
4.7.冷却系统的设计34
4.7.1.冷却管道直径的确定34
4.7.2.冷却管道数量的确定35
4.8.模具尺寸确定35
4.8.1.型腔壁厚以及定模板尺寸的确定35
4.8.2.确定标准模架的型号和规格36
4.9.成型设备的校核计算36
4.9.1.注射机安装模具部分的尺寸校核36
4.9.2.锁模力的校核37
5.成型零件加工工艺规程39
5.1..塑料模具成型零件加工流程及技术要求39
5.2..型腔块加工工艺40
5.2.1.工艺分析40
5.2.2..机械加工工艺规程设计43
5.3..型芯加工工艺43
5.3.1.工艺分析44
5.3.2..机械加工工艺规程设计44
6.毕业设计设计图46
6.1..POM水龙头注塑模装配图46
6.2..动模零件图46
6.3..定模零件图47
6.4..型芯零件图48
7结论50
参考文献51
附录52
后记69
摘要
近年来，中国塑料模具工业年均增长速度达到10%以上，塑料制品年产量在世界位居第二。塑料制品在农业、塑料包装、塑料管材和异形材、汽车、家电、电子、交通、邮电等领域发展迅速，掀起了一股国内外厂商投资的热潮。
本论文以日常生活中最常见的塑料水龙头为例，详细介绍了塑料水龙头注塑模成形零件包括浇注系统、推出机构、导向机构、冷却系统的设计及参数的计算，同时给出了型芯、型腔的零件图和装配图。还利用Moldflow软件对制品进行分析，真正地突破了传统思维的限制，使设计人员避免了设计中的盲目性，从而能够有目的地修正设计方案；使工程技术人员在模具加工前即可在计算机里完成“试模”工作，预测成型工艺参数对制品外观和性能的影响，从而能够找出最佳化成型参数。
本文的特色在于用Moldflow软件对制品成型过程的分析，可以比较正确地设计注塑模具，避免反复修模和试模，并能大大地节约模具制造费用、提高模具与产品的质量和缩短模具制造周期。
关键字：注塑模； Moldflow； 分析
塑料是一种以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂制成的高分子有机化合物。在一定的温度和压力条件下，塑料可以用模具成型出具有一定形状和尺寸的制件，并且当外力解除后，在常温下仍能使形状保持不变。成型所用的模具称为塑料模，它是型腔模的一种。常用的塑料添加剂包括：增塑剂、润滑剂、稳定剂及填料等。
2.1.塑料的分类及工艺特性
塑料的品种很多，按其受热后所表现的性能不同可分为热固性塑料和热塑性塑料两大类。
⑴ 热固性塑料 是指在初次受热时变软，但加热到一定时间或加入固化几后，就硬化定型，再加热则不熔融也不溶解，形成体型结构物质的塑料。这类塑料在成型过程中发生了化学变化，分子结构产生了变化。常见的热固性塑料有酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂等。
⑵ 热塑性塑料 是指在特定温度范围内能反复加热和冷却硬化的塑料。这类塑料在成型过程中只有物理变化而无化学变化。常见的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、有机玻璃等。
塑料的品种越来越多，应用也日益广泛，归纳起来，塑料的主要特性有：
质量轻
比强度高
化学稳定好
电性能优良
减摩、耐磨性能优良、自润滑性能好
吸震和消声性能好
成型加工方便
但是，塑料也有许多不足的地方，例如刚性差，收缩率大，尺寸精度低，耐热性能差，易老化等等。
- 内容简介：
-
本科生毕业设计（论文）开题报告题 目： POM水龙头壳体注塑模设计与制造 分 院： 机电 专 业： 材料成型 班 级： 材料 学 号： 姓 名： 指导教师： 填表日期： 年 2 月 25 日一、 选题的依据及意义：选自塑料模具设计有关资料中的题库社会生活所需产品成型的模具设计，紧密结合本专业教训内容二、 国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：国内为典型注塑成型塑件产品，正朝采用塑件成型新工艺，新技术，典型注塑成型模成型方向发展三、 本课题研究内容1：圆弧型芯抽芯2：塑件内外螺纹成型及脱模四、 本课题研究方案 1：斜导柱，斜滑块，侧抽芯兼圆弧型芯抽芯 2：哈夫螺纹型环成型塑件外螺纹，摸外手动脱螺纹型芯五、 研究目标、主要特色及工作进度：结构可靠的圆弧内孔，带内外塑件螺纹的塑件的注射模。工作进度：2月26日3月8日 熟悉设计课题，查用资料，进行设计方案分析 3月9日3月20日 成型工艺设计，模具节后设计及设计计算 3月21日4月15日 画装配草图，画装配图 4月16日4月30日 画工作零件图，编织成型零件加工工艺路线 5月1日5月15日 编写技术文件及毕业设计说明书，装订成册六、参考文献： 1，塑料模具设计指导伍先明编 国防工业出版社 2，塑料成型工艺学 黄锐主编 中国轻工业出版社 3，新编简明塑料模具手册 愉芙芳主编 福建科学技术出版社设计任务 一 毕业设计的要求和内容1 编制模塑工艺规程2 绘制注射模总装图3 绘制该模具的凸模 凹模零件图一套4 编制凸模 凹模加工工艺规程5 编写设计计算说明书 不少于8000字 6 将设计说明书和图样装订成册 按A4尺寸装订 POM水龙头壳体注塑模设计与制造 水龙头三维实体 设计要点 该模具解决了半径为50mm的圆弧型芯的模内抽芯1 开模时 靠斜销21移动滑块20 使型销3和齿条27同时抽动 并迫使圆弧弯芯齿轮12沿弧形导槽运动 实现抽芯 2 合模时 随着活动滑块的复位 齿轮又被齿条带动 使圆弧弯芯齿轮复至原位 POM成型工艺特性 塑件的原材料为POM Polyoxymethylene 即聚甲醛 其综合性能良好 强度 刚度高 抗冲击 耐疲劳 蠕变性能较好 减摩耐磨性好 吸水性小 尺寸稳定性好 但热稳定性差 易燃烧 长期在大气中暴晒会老化 其成型特性有 1 结晶性料熔融温范围很窄 料温稍低于熔融温度即发生结晶 流动性下降 2 热敏性强 极易分解 分解温度为240 3 宜用螺杆式注射机成型 余料不宜过多和滞留太长 一般塑件克量不应超过注射机注射克量的75 4 喷嘴孔径应取大 并采用直通式喷嘴 5 模具浇注系统对料阻力要小 进料口宜小 要尽量避免死角积料 6 必须严格控制成型条件 嵌件应预热 一般100 150 料温取稍高于熔点 一般170 190 即可 不宜轻易提高温度 模温对塑件质量影响较大 提高模温可改善表面凹痕 有助于融料流动 必须正确控制 一般去75 120 壁厚大于4mm的取90 120 小于4mm的取75 90 宜用高压 高速注射 塑件可在较高温度是脱模 冷却时间可短 但问防止收缩变形 脱模后宜将塑件放在90 的热水中缓冷 模流分析 Moldflow真正地突破了传统思维的限制 使设计人员避免了设计中的盲目性 从而有目的地修正设计方案 预测成型工艺参数对制品外观和性能的影响 避免反复试模和修模 大大的节约模具制造费用 提高模具与产品的质量和缩短模具制造周期等 由分析可以知道 注塑模温105 料温231 注射时间1 4325S 注塑模的设计 1 初步选择型号为XS Z 30的注射机 2 设计成带活动镶件的注射模 3 将主流道设计在称套内 并将主流道和定位圈分开 由于选择的注射机的喷嘴球半径为SR1 12mm 所以设计的SR 12 1 13mm 喷嘴孔径d1 2mm 所以设计的d 2 0 5 2 5mm 主流道锥角为3 4 考虑到塑件的特殊结构 以及分型面选择在塑件的对称平面等原因 本模具的凹模选择组合式凹模中的局部镶拼式凹模 所以对于成型G1 2 14的外螺纹 采用局部镶拼上的丝哈夫 5 本模具可以设计成有三个型芯的结构 对以R50的圆弧形孔哦型芯 设计成由侧滑块运动带动齿条 由齿条带动齿轮式型芯来进行抽芯 对于M20的内螺纹则采用螺纹型芯在模外手动抽芯的方法 6 根据分析 计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格 查模具设计指导 选用以下标准模架 A1 315X315 31 F1GB T12556 1990定模板厚度 A 40mm 动模板厚度 B 80mm 垫块厚度 C 100mm模具厚度 A B C 50 40 80 100 50 270mm 模具的外形尺寸 315mm 315mm 270mm 成型零件加工工艺规程 型腔加工工艺规程 工艺分析 1 型腔下端面要求表面粗糙度为0 8 m 2 型腔上下端面 上端面与中间板下端面 下端面与支承板上端面平行度均为100 0 02 3 型腔内壁表面粗糙度Ra 0 4 m 型腔机械加工工艺规程 型芯加工工艺规程 工艺分析 1 型芯下端面要求表面粗糙度为0 8 m 2 型芯成形表面粗糙度Ra 0 4 m 型芯机械加工工艺规程设计 装配图 动模 定模 型芯 致谢 感谢学校对我们学生的认真负责 感谢毕业老师的辛勤指导 感谢答辩老师的严格审查 感谢同学的互相帮助 谢谢 华东交通大学理工学院毕业设计（论文）目 录中文摘要1英文摘要2目录4引言11.模具概论21.1.塑料模具的现状及国内外发展趋势21.2.模具CADCAM技术21.3.数控加工在模具制造中的应用32.塑料的分析及注射成型42.1.塑料的分类及工艺特性42.2.塑料成型工艺特性52.3.注射成型原理与过程52.4.注射成型的特点与应用62.5.注射成型设备简介62.5.1.注射机的分类62.5.2.注射机主要装置92.5.3.注射机技术参数103.水龙头模流分析123.1.水龙头三位实体造型123.2.模型转换123.3.产品导入及网络划分与修复123.4.材料选择143.5.浇口位置分析143.6.成型窗口分析153.7.填充分析173.8.冷却分析204.水龙头注塑模的设计224.1.塑件成型工艺性能分析224.2.初步确定注射机234.3.塑件成型方案的确定234.3.1.确定模具类别234.3.2.选择分型面234.3.3.确定型腔布局244.4.浇注系统设计244.4.1.主流道设计254.4.2.分流道设计264.4.3.浇口设计264.5.成型零件的设计274.5.1.成型零件结构设计274.5.2.成型零件工作尺寸计算274.6.机构设计314.6.1.合模导向机构的设计314.6.2.推出机构的设计324.6.3.侧向分型与抽芯机构的设计334.7.冷却系统的设计344.7.1.冷却管道直径的确定344.7.2.冷却管道数量的确定354.8.模具尺寸确定354.8.1.型腔壁厚以及定模板尺寸的确定354.8.2.确定标准模架的型号和规格364.9.成型设备的校核计算364.9.1.注射机安装模具部分的尺寸校核364.9.2.锁模力的校核375.成型零件加工工艺规程395.1.塑料模具成型零件加工流程及技术要求395.2.型腔块加工工艺405.2.1.工艺分析405.2.2.机械加工工艺规程设计435.3.型芯加工工艺435.3.1.工艺分析445.3.2.机械加工工艺规程设计446.毕业设计设计图466.1.POM水龙头注塑模装配图466.2.动模零件图466.3.定模零件图476.4.型芯零件图487结论50参考文献51附录52后记69摘要近年来，中国塑料模具工业年均增长速度达到10%以上，塑料制品年产量在世界位居第二。塑料制品在农业、塑料包装、塑料管材和异形材、汽车、家电、电子、交通、邮电等领域发展迅速，掀起了一股国内外厂商投资的热潮。 本论文以日常生活中最常见的塑料水龙头为例，详细介绍了塑料水龙头注塑模成形零件包括浇注系统、推出机构、导向机构、冷却系统的设计及参数的计算，同时给出了型芯、型腔的零件图和装配图。还利用Moldflow软件对制品进行分析，真正地突破了传统思维的限制，使设计人员避免了设计中的盲目性，从而能够有目的地修正设计方案；使工程技术人员在模具加工前即可在计算机里完成“试模”工作，预测成型工艺参数对制品外观和性能的影响，从而能够找出最佳化成型参数。 本文的特色在于用Moldflow软件对制品成型过程的分析，可以比较正确地设计注塑模具，避免反复修模和试模，并能大大地节约模具制造费用、提高模具与产品的质量和缩短模具制造周期。 关键字：注塑模； Moldflow； 分析 AbstractIn recent years, the annual growth rate of Chinas plastics molding industry reached 10%, production of plastic products in the world ranks second. Plastic products in agriculture, plastic packaging, plastic steel tubes and legs thin, automobiles, home appliances, electronics, transportation, telecommunications, and other fields have developed rapidly, setting off a wave of domestic and foreign investors. Present paper, using daily life in most common plastic bowl for the example, introduce the formed components including the casting system，promotes the organization, the guidance organization, the cooling system design and the parameter computation of the plastic bowl molds and giving the core, the concave mold detail drawing and the assembly drawing simultaneously.Also used Moldflow software products for analysis, the real breakthrough in the traditional way of thinking to the limit, so that designers in the design to avoid blindness, which can amend the design of destination; so that engineers can be in the mold before the computer complete test mode, and forecast products molding process parameters on the impact of the appearance and performance, enabling the best of shape parameters. In this paper, the characteristics of Moldflow software is used to shape the course of the analysis of products can be more accurate injection mold design, mold repair and avoid repeated test mode, and can greatly save the cost of mold manufacturing, mold and products to improve quality and shorten the manufacturing cycle Die .Key words: injection mould； Moldflow； Analysis 引 言模具技术已经成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。模具技术能促进工业产品的发展和质量的提高，并能获得极大的经济效益，模具是“效益放大器”,用模具生产的产品的价值往往是模具价值的几十倍、上百倍。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”,日本把模具誉为“进入富裕社会的原动力”。模具工业在我国已经成为国民经济发展的重要基础工业之一。国民经济的支柱产业如机械，电子，汽车，石油化工和建筑业等都要求模具工业的发展与之相适应，都需要大量模具，特别是汽车、电机、电器、家电和通信产品中60%80%的零件都要依靠模具成形。我国石化工业一年生产500多吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖，墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具，生产塑料管件和塑料门窗，也需要大量的塑料模具成形。1 模具概论1.1.塑料模具的现状及国内外发展趋势80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。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。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。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方面也取得较大进展。尽管中国模具在过去十年里取得了令人瞩目的发展，但是许多方面与发达国家相比仍有较大差距。相对而言，国外注塑成型技术在向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。例如：组合模、即钣金和注塑一体注塑；多色注塑等，都在向高效率，高自动化和节约能源、降低成本的方向发展。当前，我国工业生产的特点是产品品种多，更新换代快，市场竞争残酷激烈。在这种情况下，用户对模具制造的要求是制件质量要好，交货期要短，模具精度要高，模具价格要低。因此，现代模具的制造应与当前经济发展的形势及以上要求相适应。1.2.模具CADCAM技术 CAM中的核心技术是数控技术，编制零件加工程序是数控技术应用的重要环节，靠手工编程无法满足复杂零件数控加工的需求，50年代初期，美国开始了数控自动编程技术-APT语言的研究，形成了早期的CAM系统；如20世纪60年代开发的编程机及部分编程软件FANUC、Siemens编程机。目前，CAM技术已经成为CAX（CAD、CAE、CAM等）体系的重要组成部分，可以直接在CAD系统上建立起来的参数化、全相关的三维几何模型（实体曲面）上进行加工编程，生成正确的加工轨迹。典型的CAM系统有UG、Pro/E、Cimatron 、MasterCAM等。其特点是面向局部曲面的加工方式，表现为编程的难易程度与零件的复杂程度直接相关，而与产品的工艺特征、工艺复杂程度等没有直接相关关系。CAM系统仅以CAD模型的局部几何特征为目标对象的基本处理形式，已经成为智能化、自动化水平进一步发展的制约因素。只有采用面向模型、面向工艺特征的CAM系统，才能够突破CAM自动化、智能化的现有水平。现代生活中越来越多的产品，特别是各种塑料制品及大型覆盖件等产品形状结构比较复杂，单使用图纸已很难正确和详尽地表达产品的形状和结构，这就要求模具设计制造者必须使用计算机辅助设计文件描述的手段。因此模具CAD/CAM的优越性赋予了他无限的生命力，使其得以迅速发展广应用。无论在提高生产率、改善质量方面，还是降低成本、减轻劳动度方面，CAD/CAM技术的优越性是传统的模具设计制造方法不能比拟的。 CAD/CAM可以提高模具设计和制造水平，从而提高模具质量。 CAD/CAM可以接生时间，提高效率。 CAD/CAM可以较大幅度降低成本。 CAD/CAM技术将技术人员从繁琐的计算、绘图和NC编程中解放出来，使其可以从事更多的创造性劳动。采用CAD/CAM一体化技术是现代模具设计制造的要求,可以有效地改善传统方法的不足,由CAD建立的产品模型可以直接生成数控指令,通过DNC接口实现与机床间的数据通讯,使生产中原来用外形模拟传递改变为用数据量传递,使设计与制造环节直接沟通。而且可以在CAD系统中进行外观分析、产品装配、检查配合部件的干涉,对数控加工过程进行仿真,检查加工过程和干涉,实现产品的设计和修改。因此,可以大大降低手工劳动量,缩短新产品研制周期,显著提高产品质量。CAM是设计工作的最终结果。CAD设计的零件模型，经过CAPP工艺编排产生工艺流程图后，最终在CAM中进行加工轨迹生成与仿真，产生数控加工代码，从而控制数控机床进行加工。可以说，CAM系统的强弱直接决定着整个设计过程的成败，CAD的效益最终也是通过CAM体现出来的。1.3.数控加工在模具制造中的应用近年来，由于计算机功能的提高，及模具标准化的实施，数控加工技术在模具制造中，越来越发挥了积极的作用。众所周知，模具是单件生产，原始的机械加工都是人工控制的，在很大程度上依赖操作者的技术，所以可以说模具制造在很长时期主要是依靠技艺较高的钳工发展起来的。随着模具需要量的迅速增长和精度的高要求，这种生产方式很难适应现代化生产的要求。由于近年来电子计算机技术飞跃发展和应用水平的提高，数字控制技术已经广泛地应用到了机械加工机床，这就给模具的制造创造了新的生机。在生产中采用这些数控机床，不仅有了自动化生产的条件，而且由于数控机床的重复性精度高，不管操作者的熟练程度如何，都能按程序控制，都能加工出高质量、高精度的工件来。从而使制模水平及模具精度都有很大改善，为制造优质、高精度模具创造了优越的条件。2 塑料的分析及注射成型塑料是一种以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂制成的高分子有机化合物。在一定的温度和压力条件下，塑料可以用模具成型出具有一定形状和尺寸的制件，并且当外力解除后，在常温下仍能使形状保持不变。成型所用的模具称为塑料模，它是型腔模的一种。常用的塑料添加剂包括：增塑剂、润滑剂、稳定剂及填料等。2.1.塑料的分类及工艺特性塑料的品种很多，按其受热后所表现的性能不同可分为热固性塑料和热塑性塑料两大类。 热固性塑料 是指在初次受热时变软，但加热到一定时间或加入固化几后，就硬化定型，再加热则不熔融也不溶解，形成体型结构物质的塑料。这类塑料在成型过程中发生了化学变化，分子结构产生了变化。常见的热固性塑料有酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂等。 热塑性塑料 是指在特定温度范围内能反复加热和冷却硬化的塑料。这类塑料在成型过程中只有物理变化而无化学变化。常见的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、有机玻璃等。塑料的品种越来越多，应用也日益广泛，归纳起来，塑料的主要特性有：（1） 质量轻（2） 比强度高（3） 化学稳定好（4） 电性能优良（5） 减摩、耐磨性能优良、自润滑性能好（6） 吸震和消声性能好（7） 成型加工方便但是，塑料也有许多不足的地方，例如刚性差，收缩率大，尺寸精度低，耐热性能差，易老化等等。2.2.塑料成型工艺特性塑料成型的工艺特性是指塑料在成形过程中表现出来的特有性质。模具设计时必须加以充分考虑。下面介绍主要的工艺特性： 流动性 塑料在一定温度、压力作用下，能够充满型腔的性能，称为塑料的流动性。塑料的流动性差就不易充满型腔，因此需要较大的成形压力才能成型；相反，塑料的流动性好，可以用较小的成型压力充满型腔，但流动性太好，会使塑料在成型时产生严重的溢边。下面是一些常用热塑性材料的流动性情况： 流动性好：尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、醋酸纤维素。 流动性中等：改性聚苯乙烯（如ABS、AS）、有机玻璃、苯甲醛、氯化聚醚。 流动性差：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、氟塑料。 收缩性 一定量的塑料在熔融状态下的体积总比其固态下的体积大，说塑料经成型冷却后体积发生了收缩，这种特性称为收缩性。在实际成型时不同品种的塑料收缩率各不相同，不同批的同种塑料或同一塑料的不同部位其收缩性也各不相同。 结晶性 热塑性塑料按其冷凝时是否出现结晶现象可分为结晶型塑料非结晶型塑料两种。 硬化特性 硬化是指热固性塑料成型时完成交连反应的过程。硬化速度快慢对成型工艺过程有非常重要的影响。 吸湿性与热敏性 塑料中因有各种添加剂，使其对水的敏感程度各不相同，这种特性称为吸湿性。吸湿性大的塑料在成型过程中，由于高温高压使水分变成气体或发生水解作用，使塑料产生气泡等缺陷，并影响其电气性能，所以在成型前应干燥处理。2.3.注射成型原理与过程塑料制品是在一定的温度和压力下，根据塑料的性质和对制品的要求，将塑料用各种不同的成型方法制成一定的形状，经过冷却，修正而获得的。注塑模具的成型是将加热熔化的热塑性塑料注满一个挖有空腔的模块，然后对模块强制冷却，熔料凝固成固体。为取出凝固体，用分型面把模块分割成型芯和型腔两部分。包裹凝固体外表面轮廓的一半模块称为型腔零件，包裹凝固体内表面轮廓的另一半模块称为型芯零件，型芯和型腔零件统称为成型零件。包裹凝固体内外表面的相交线称为分型环，分型环水平向四周延伸形成切割模块的分型面。事先把成型模腔按放大比例（1 成型收缩率）加工成需要的形状，凝固体就成为有用的塑料制品。光有成型零件还不能连续大量生产塑料制品，型芯和型腔零件要安装固定在模架上，加工出注料通道，配上脱模机构等其他机构和零件，成为能与注塑机配合工作的模具，才能连续生产塑料制品。沿型芯和型腔零件分型面将模具剖切为定模和动模两部分，生产时要把定、动模分别固定在注塑机固定模板和移动模板上。注塑机工作时的状态是注塑机固定模板一直固定不动，而移动模板在注塑机拉杆上作单边开合运动，因此安装固定在模具动、定模部分的型芯和型腔零件也能随移动模板开合作开闭运动。 图2.1 注射成型原理2.4.注射成型的特点与应用注射成型是热塑性塑料成型的一种主要方法。它能一次成型形状复杂、尺寸精确、带有金属或者非金属嵌件的塑件。注射成型周期短、生产率高、易实现自动化生产。到目前为止，除氟塑料外，几乎所有的热塑性材料都可以用注射成型的方法成型，一些流动性好的热固性塑料也可以用注塑成型法成型。注射成型的缺点是所用的注射设备价格较高，注射模具的结构复杂，生产成本高，不适合单件小批量模具的生产。2.5.注射成型设备简介2.5.1.注射机的分类注塑机按塑化方式和注射方式，大致可分为以下三种:（1）柱塞式注塑机 它通过柱塞依次将料筒的颗粒推向料筒前端的塑化室，依靠料筒外的加热器提供的热是量，使塑料塑化成黏流状态，并被注塞注射到模腔中去。（2）螺杆式注塑机 它只要由油缸、螺杆、料筒、喷嘴和传动系统组成。料筒总长L分为：送料段L1、压缩段L2和计量段L3。它们的工作过程是：从料斗落入料筒中的固态塑料，随着螺杆的转动，沿着螺杆向前输送，物料被逐渐压实，物料中的气体由加料口排出。在料筒外加热器加热和螺杆的剪切作用下，物料实现其物理状态的变化，最后呈黏流态，并获得一定的压力。当螺杆头部的熔料压力达到能克服注射油缸活塞退回时的阻力（即被压）时，螺杆便开始向后退，并进行注射量的计量。与此同时，料筒前端和螺杆头部熔料逐渐增多，当达到所需要的注射量时，计量装置撞击限位开关，螺杆即停止转动和后退，至此，预塑完毕。同时，合模油缸推动合模机构，使模具合模。继而，注射座前移，注射油缸驱动螺杆按要求的压力和速度将熔料注入模腔内。当熔料充满模腔后，螺杆仍对熔料保持一定的压力进行保压，以防止模腔中的熔料反流，并向模腔内补充因塑件冷却收缩所需要的物料。（3）螺杆塑化、柱塞注射式注塑机 塑料的塑化由螺杆进行被塑化好的熔料通过一个回止阀，进入另一个料筒，熔料在柱塞的作用下被注射到模腔中去。随着注射机成型范围的扩大，近年来出现了许多新型注射机，如玻璃纤维增强塑料注射机，发泡塑料注射机、热固性塑料注射机等。如果我们把成型一般塑料和塑件的注塑机称为通用注塑机，那么，可以把上述这些注塑机称为专用注塑机。而按其外形又可分为如图2.2几种类型： 角式注塑机图 2.2 注塑机的类型（1）立式注塑机 它的注射方向向下，合模方向向上，即注射和合模都在同一竖直线上。注射方式是柱塞式，它的结构特点是占地面面积小，安装和拆卸方便，嵌件及活动型芯易于安放，料斗中的塑料的塑化均匀地进入料筒。它的缺点是，由于柱塞式送料的塑化不均匀，引起成型压力高，注射速度不均匀，其塑件内应力大，且塑件顶出后需人工取出，效率较低，并难以实现自动化。这类注射机都是小型的，一般的注射容量多在60cm3以下，适宜加工流动性较好的小型塑料。由于柱塞式送料过程没有搅拌作用，亦可以加工表面的质地中带有天然式大理石花纹及各种渗有彩色电化铝片的透明彩色塑料。（2）卧式注塑机 这是目前使用最广泛的注射成型机械。它的注射方向与合模方向都在同一水平线上横卧安装，其注射方式多为螺杆式。他的结构特点是，机体较低，容易操作和加料，开模后顶出的塑件在其重力作用下可自行落下，易于提高生产效率，并可实现自动化操作。它的缺点是，装模和安放嵌件比较麻烦，占地面积大。这类注射机有多种机型，且注射范围较大，从3032000cm2均有系列机型，因此它的使用范围很广，适宜于各种塑件的注射成型。（3）角式注塑机 它的注射方向向下，与合模方向呈垂直排列，其注射方式是柱塞式。它的优点介于立式和卧式两种注射机之间，它的结构简单，使用方便，开模后顶出的塑件亦可自动落下。由于合模方向与注射方向垂直，使模具受力均匀，锁模可靠。缺点是安放嵌件不便，易倾斜、脱落。这类注射机都是小型的，其注射容量也多在60cm3以下，亦适于加工小型塑件。特别适用于型腔偏在一侧时的模具或塑件中心部位不允许有浇口痕迹的塑件。2.5.2.注射机主要装置注塑机不论任何形式，均是由以下主要装置组成。（1） 注射装置。它的主要作用是使固态的塑料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将融料注人闭合的模腔中。它的主要部件有：料筒、料筒加热器、料斗、计量装置、螺杆、螺杆的驱动装置、喷嘴及其驱动油缸等。 合模 中的熔料有较高的压力，这就要求合模装置给予模具以足够的夹紧力，即锁模力，防止模具在熔料的高压力下推开。它的主要部件有：机架、定动模板、拉杆、合模油缸及肘节等。（2） 顶出装置。它的作用是在开模到一定距离后，驱动模具的顶出装置，将塑件从模具中顶出。（3） 机械和液压传动及电器控制系统。注射成型是塑料塑化、模具闭合、压力、温度调节。注射人模、保压、塑模安装部分，基座及导向部分，制品固化定型、开模、顶出塑件等多道工序连续准确的生产过程，这些连续动作都是由机械和液压传动及电器控制的。注塑成型的一般结构组成参考图2.3 图2.3 注射模基本结构2.5.3.注射机技术参数1. 注射量 也成为公称注射量，它是指对空注射的条件下，注射螺杆或者柱塞作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量。2. 注射压力 注射时为了克服塑料流经喷嘴、流道和型腔时的流动阻力，注射机螺杆（或柱塞）对塑料熔体必须施加足够的压力，此压力称为注射压力。根据塑件的性能，选取注射压力时，大致可以分为以下几类：（1） 注射压力小于70Mpa,用于加工流动性好的塑料，且塑件形状简单，壁厚较大。（2） 注射压力为70100Mpa,用于加工塑料黏度较低，形状，精度要求一般的塑件。（3） 注射压力为100140 Mpa，用于加工中、高粘度的塑料、且塑件的形状、精度要求一般。（4） 注射压力为140180 Mpa，用于加工较高粘度的塑料、且塑件的形状、精度要求较高。3. 锁模力 当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生使模具分型面张开的力。为了夹紧模具，保证注射过程顺利进行。注射机合模机构必须有足够的锁模力，其必须大于张开力。锁模力用公式表示为： FFZ=P(nA+A1) （2.1） 式中：FZ塑料熔体在分型面上的张开力，N；P型腔压力，一般为注射压力的80%左右，通常取2040 Mpa.n型腔数量。A单个塑件在模具分型面上的投影面积，mm2。A1浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm2.3 水龙头模流分析 3.1.水龙头三位实体造型使用Pro/E软件把水龙头的三维实体造型出来，如下图3.1所示。图3.1 水龙头三维实体图3.2.模型转换 将在PROE中设计好的结构模型另存为ISG格式，为导入Moldflow进行分析做好准备。3.3.产品导入及网络划分与修复 在Moldflow软件中导入盒体，建立工程方案，旋转产品，匹配锁模力（使锁模力方向与Z轴同向），然后划分网络单元如下图3.2所示。 图3.2 水龙头网格划分图3.3网格统计由网格统计分析知：网格划分除纵横比过大外，其它参数均较合理，故要进行交叉变修复。图3.4修复后的统计由统计结果可以看出来，网格以及合格。3.4.材料选择 选择材料聚甲醛Delrin 500 HPDuPont Engineering Polymers 3.5.浇口位置分析 系统自动分析出最佳浇口位置。图3.5最佳浇口位置分析考虑到制品在模具中的合理布局，并且能够比较方便的成型出塑件，选择如下图3.6所示的浇口位置。 图3.6最佳浇口位置3.6.成型窗口分析 成型窗口分析用于定义能够生产合格产品的成型工艺条件范围，如果位于这个范围内，则可以生产出质量较好的制件。 经分析，系统推荐模温105.00度，推荐料温230.77度，注射时间1.4325s；各分析结果图如下：图3.7盒体质量工艺范围XY图图3.8盒体注射压力工艺范围XY图图3.9区域（成型窗口）图综上分析，可确定模温105度，料温230.77度，注射时间1.4325s。3.7.填充分析 填充分析可以获得最佳浇注系统设计，主要用于查看制品的填充行为是否合理，填充是否平衡，能否完成对制品的完全填充等。 工艺参数设置:图3.10工艺参数图3.11充填时间分析由图可知，填充平衡。图3.12速度/压力切换时的压力图3.13流动前沿温度图3.14气穴盒体口部的气穴可通过分型面排气，盒体底部质量要求不高，故可忽略气穴的影响。图3.15熔接痕3.8.冷却分析冷却分析可以优化模具及冷却回路设计，获得均匀的冷却效果，最小化循环周期，消除由于冷却因素造成的产品翘曲，从而降低模具总体制造成本。 图3.16串行水道冷却时间 图3.17并行水道冷却时间由上面两个图比较，可以知道，并行冷却所需的时间要少，所以，并行冷却水道比串行冷却水道效果要好。由于只是一模一腔，所以这里不用进行流道平衡分析。4 水龙头注塑模的设计4.1.塑件成型工艺性能分析 图4.1 塑件主视图如图3.1所示，该塑件为生活用水龙头，使用上没有什么特别的要求，只要求外形美观，表面光洁。尺寸较小，形状要求对称，精度要求不高。上面有内螺纹，要求为M20，外螺纹要求为G1/214。对于R50的型芯可以实用齿轮齿条啮合在模内抽芯，M20的螺纹则在模外手动抽芯。塑件的原材料为POM(Polyoxymethylene),即聚甲醛。其综合性能良好，强度、刚度高，抗冲击，耐疲劳，蠕变性能较好，减摩耐磨性好，吸水性小，尺寸稳定性好，但热稳定性差，易燃烧，长期在大气中暴晒会老化。其成型特性有:(1) ：结晶性料熔融温范围很窄，料温稍低于熔融温度即发生结晶，流动性下降；(2) ：热敏性强，极易分解，分解温度为240。(3) ：宜用螺杆式注射机成型，余料不宜过多和滞留太长，一般塑件克量不应超过注射机注射克量的75%。(4) ：喷嘴孔径应取大，并采用直通式喷嘴。(5) ：模具浇注系统对料阻力要小，进料口宜小，要尽量避免死角积料。(6) ：必须严格控制成型条件，嵌件应预热(一般100150)，料温取稍高于熔点(一般170190)即可，不宜轻易提高温度，模温对塑件质量影响较大，提高模温可改善表面凹痕，有助于融料流动，必须正确控制，一般去75120，壁厚大于4mm的取90120，小于4mm的取7590，宜用高压、高速注射，塑件可在较高温度是脱模，冷却时间可短，但问防止收缩变形，脱模后宜将塑件放在90的热水中缓冷。4.2.初步确定注射机 初步估算水龙头体积： 根据Moldflow软件对塑件的充填分析，从其分析日志中可以清楚的看出塑件的体积为11.2342cm3， 流道和浇口的体积为0.6101cm3，所以总体积为11.8443cm3，约为12cm3。 根据设计手册查得POM塑料的密度为=1.42g/cm3，所以单件制品质量为W件=121.42=17.04g 根据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，一次成型所须的总质量宜为最大注射量的80%，即W总80%W机或 W机W总/0.8式中：W机为注射机最大注射量； W总为成型时所需的塑料总量。 该制品及浇注系统的总体积为：V总=V件+V浇=12cm3，总质量为：W总=W件+W浇=17.04g，则W机21.3g。根据计算结果，并查阅注射机技术规格表，可初步选择型号为XS-Z-30的注射机。 此注射机主要参数和技术规格如下：螺杆直径28mm，最大理论注射容量30cm3,注射压力119MPa,锁模力250KN，最大成型面积90cm3, 最大模具厚度180mm,最小模具厚度60mm,动、定模固定板尺寸为250280mm,最大开合模行程为160mm,喷嘴球半径为12mm,喷嘴孔径为2mm,喷嘴移动距离为130mm。4.3.塑件成型方案的确定4.3.1.确定模具类别 注射模具的种类有很多，生产中常按其特征来分，可以分为：单分型面注射模具（两板式），双分型面模具（三板式），侧向分型与抽芯注射模具，带活动镶件的注射模具等。按塑件生产批量，注射机的规格和塑件形状和大小，确定此塑件采取一模一件的生产方式。由于其形状比较复杂，体积小，可设计成带活动镶件的注射模。4.3.2.选择分型面分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关，常见的形式有水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面等，其中水平分型面结构简单，加工方便，所以经常采用。 分型面的选择是一个比较复杂的问题，选择分型面应遵循以下原则：（1）.分型面塑件应尽可能留在动模或下模，以便从动模或下模顶出，简化模具结构。（2）.分型面塑件留于动模时，应考虑最简顶出形式，简化模具结构。（3）.塑件有侧抽芯时，应尽可能放在动模或下模部分，避免定模或下模侧抽芯。（4）.塑件有多组抽芯时，应尽量避免长端侧抽芯。（5）.头部有圆弧的塑件，采用圆弧部分分型会损伤塑件外观。一般应选择在头部下端分型。（6）.一般塑件分型面的选择，应考虑到塑件的外观，尽量避免塑件表面留有分型痕迹。（7）.有同心度要求的塑件，应尽可能将型腔设在同一分型面上。（8）.一般分型面应尽可能设在塑料流动方向的末端，以利于排气。综合以上原则，根据塑件的结构形式，这里选择最常用的分型面新式水平分型面，如图3.2所示 图4.2 水平分型面根据塑件结构，分型面设置在塑件的对称平面。4.3.3.确定型腔布局塑件结构比较复杂，需要侧滑块抽芯以及齿轮齿条啮合在模具内抽芯，所以这里选择一模一腔。4.4.浇注系统设计浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。它的设计是注射模设计中很重要的环节。浇注系统的作用是：将塑料熔体均匀地送到每个型腔，并将注射压力有效地传送到型腔的各个部位，以获得形状完整，质量优良的塑件。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成，如图3.3所示 图4.3 浇注系统 1主流道；2分流道；3第二分流道； 4第三分流道；5进料口；6型腔；7冷料穴4.4.1.主流道设计主流道是指注射机喷嘴与型腔或与分流道连接的这一段进料通道，是塑料熔体进入模具最先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴芯线上。在卧式注射机用模具中，主流道垂直于分型面，主流道的结构形式及与注射机喷嘴的连接如图3.4所示。图4.4 主流道形状及其与注射机喷嘴的关系主流道需设计成锥角为2060的圆锥形，表面粗糙度RaPm(n) （3.10） 式中： F锁模力。，分别为制品和浇注系统在分型面上的垂直投影面积（mm2）。Pm塑料熔体在型腔内的平均压力（Mpa）,型腔压力取注射压力的80%左右，一般取2040Mpa，详见表3.1，这里选29.4MP； n型腔数量。 表 4.1 模内的平均压力制品的特点 模内的平均压力P模(MPa)举列容易成型制品24.5PE,PP,PS等壁厚均匀的日用品。及容器制品一般制品29.4在摸温较高下，成型薄壁容器制品中等黏度塑料和有精度要求制品34.3ABS,PMMA等有精度要求的工程结构件。加工高黏度塑料，高精度，充模难的塑料制品39.2用于机械零件上高精度的齿轮或凸轮根据本模具设计的尺寸，代入数据得出Pm(n)=66.3KN而本模具所采用的注射机的额定锁模力F为250KN，即 FPm(n)，因此锁模力足够，符合要求。5 成型零件加工工艺规程5.1.塑料模具成型零件加工流程及技术要求现代工业产品的生产对模具要求越来越高,模具结构日趋复杂，制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集和主要依靠工人的手工技巧及采用传统机械设备转变为技术密集，更多地依靠各种高效、高精度的数控切削机床、电加工机床，从过去的机械加工时代转变成机、电结合加工以及其它特殊加工时代，模具钳工量正呈逐渐减少之势。现代模具制造集中了制造技术的精华,体现了先进制造技术,已成为技术密集型的综合加工技术。 注塑模是专用的工艺装备，制造属于单件生产。尽管采取了一些措施，如模架标准化、毛坯专用化、零件商品化等，适当集中模具制造中的部分内容，使其带有批量生产的特点，但对整个模具制造过程，尤其对工作零件的制造仍然属于单件生产。其制造具有以下特点： (1）形状复杂，加工精度高，因此需应用各种先进的加工方法（如数控铣、数控电加工、坐标镗、成形磨、坐标磨等）才能保证加工质量； (2）模具材料性能优异，硬度高，加工难度大，需要先进加工设备和合理安排加工工艺； (3）模具生产批量小，大多具有单件生产的特点。应多采用少工序、多工步的加工方案，即工序集中的方案；不用或少用专用工具加工； (4）模具制造完成后均需调整和试模，只有试模成形出合格制件后，模具制造方算合格。模具精度是影响塑料成型零件精度的重要因素之一。为了保证模具精度，制造时应达到如下技术要求：（1） 组成塑料模具的所有零件，在材料、加工精度和热处理质量方面均应符合相应图样的要求。（2） 组成模架的零件应达到规定的要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直要求，如下表5.1和表5.2所示。零件名称加工部位条件要求动定模板厚度平行度300:0.02以内基准面垂直度300:0.02以内导柱孔孔径公差H7导柱孔孔距公差0.02mm垂直度100:0.02以内导柱压入部分直径精磨k6滑动部分直径精磨F7直线度无弯曲变形100:0.02以内硬度淬火、回火55HRC以上导套外径磨销加工k6内径磨销加工H7内外径关系同轴度0.01mm硬度淬火、回火55HRC以上 表5.1 模架零件加工要求模架组装后的精度浇口板上平面对底板下平面的平行度300:0.05导柱导套轴线对模架的垂直度100:0.02固定结合面间隙不允许有分型面闭合时的贴
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