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空调管堵头的注塑模具设计【三维PROE】【全套CAD图纸和论文】【原创注塑资料】

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空调 管堵头 注塑 模具设计 三维 proe 全套 cad 图纸 以及 论文 原创 资料
资源描述：

目    录

1前言 1

1.1课题内容 1

1.2课题背景 1

1.3模具国内发展概况 1

2塑件的工艺分析 2

2.1分析塑件使用材料的种类及工艺特征 2

3初步确定型腔数目 5

3.1确定型腔数目 5

4注射机的选择 6

4.1塑件体积 7

4.2塑件质量 8

4.3确定型腔数目 8

4.4注射机选择 9

5浇注系统设计 10

5.1主流道设计 11

5.2分流道设计 11

5.3分型面的选择与设计 12

5.4交口的设计 13

6确定主要零件尺寸，选择模架、成型零件 15

6.1型腔型芯工作尺寸设计 15

6.2侧抽芯机构设计 16

6.3模架选择 17

7导向机构设计 18

7.1导杆设计 18

7.2导套设计 18

7.3推出机构的设计 18

8冷却系统设计 20

8.1塑件冷却每小时释放能量Q 20

9排气系统的设计 21

10校核 21

10.1注射机有关参数 21

10.2模具工作原理 22

11模具制造的工艺分析 23

11.1 模具制造工艺的任务 23

11.2 模具零件加工工艺规程的编制 23

12结束语 27

参考文献 28

致谢 29

附录 30

1  前言

1.1 课题内容

空调管堵头模具设计。

1.2 课题背景

模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。

模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。

目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。

1.3 模具国内发展概况

中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，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"（约122CM）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，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。

尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。

注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。


2  塑件的工艺分析

2.1  分析塑件使用材料的种类及工艺特征

通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料的要求首先必须是透光性好,其次才是成型难易和经济性问题,以下是对几种透光性能较好材料的性能对比，如表2-1所示。

表2-1  材料的特性

  塑料名称

PS   PC   PMMA

拉伸强度/MPa 51.9                   66~72 ——

弯曲强度/MPa 110 95~113 ——

断裂伸长率/% 2 80~100 ——

落球冲击强度J/m 16 422 ——

洛氏硬度（M） 115 82 101

氧指数（OI） 18.1 24.9 17.3

热变形温度/℃   85 134 100

维卡软化点/℃ 105 153 120

马丁耐热温度/℃ —— 112 ——

体积电阻率/·cm 10~10 2.1×10 10~10

吸水率%   0.05 0.13 1.19

透光度/% 88~92 93 93

雾度%   3 0.9 0.9

折射率   1.592 1.586 1.492

价格（元/吨） 1150~1230 33000~41000 19500~20700

和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较，如表2-2所示。


内容简介：
产品型号 零（部）件图号盐城工学院 机械加工工艺过程卡片产品名称 空调堵头 零（部）件名称 型腔 共 页 第 页材料牌号 718H 毛胚种类 718 毛胚外形 尺寸 每毛胚可制件数 1 每台件数 1 备注工时工序号工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备准终 单件1 开料 锯床依型芯毛坯料尺寸开料 锯床2 磨床 将毛坯料外表面磨平，保证其平面度在 0.2 以下，外观清洁无油污， 大水磨 砂轮3 钻孔 钻水路，螺丝过孔 深孔钻床 外经 8MM 麻花钻头，长 300MM4 钳工 将钻孔工件攻螺牙 组装设备红丹、扳手、合模机、毛刷、润滑油、气枪、吵纸、挫刀、高度规、千分尺、卡尺、铜棒、吊环等5 加工中心 电脑锣工件异形面 CNC 外经 10MM 铣刀，飞刀和镗刀6 打光 用吵纸打光工件毛刺及刀纹 吵纸，油石7 放电 用铜公放电不可加工面 火花机 铜公，基准台8 品检 工件检测外观及尺寸 测量仪器 卡尺、千分尺、三次元9 钳工组装 组装合模，组立 组装设备红丹、扳手、合模机、毛刷、润滑油、气枪、吵纸、挫刀、高度规、千分尺、卡尺、铜棒、吊环等编制（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期）标记 处数 更改文 件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期产品型号 零（部）件图号盐城工学院 机械加工工艺过程卡片产品名称 空调堵头 零（部）件名称 型芯 共 页 第 页材料牌号 718H 毛胚种类 718 毛胚外形 尺寸 每毛胚可制件数 1 每台件数 1 备注工时工序号工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备准终 单件1 开料 锯床依型芯毛坯料尺寸开料 锯床2 磨床 将毛坯料外表面磨平，保证其平面度在 0.2 以下，外观清洁无油污， 大水磨 砂轮3 钻孔 钻水路，螺丝过孔 深孔钻床 外经 8MM 麻花钻头，长 300MM4 钳工 将钻孔工件攻螺牙 组装设备红丹、扳手、合模机、毛刷、润滑油、气枪、吵纸、挫刀、高度规、千分尺、卡尺、铜棒、吊环等5 加工中心 电脑锣工件异形面 CNC 外经 10MM 铣刀，飞刀和镗刀6 打光 用吵纸打光工件毛刺及刀纹 吵纸，油石7 放电 用铜公放电不可加工面 火花机 铜公，基准台8 品检 工件检测外观及尺寸 测量仪器 卡尺、千分尺、三次元9 钳工组装 组装合模，组立 组装设备红丹、扳手、合模机、毛刷、润滑油、气枪、吵纸、挫刀、高度规、千分尺、卡尺、铜棒、吊环等编制（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期）标记 处数 更改文 件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期目 录1 前言 .11.1 课题内容 .11.2 课题背景 .11.3 模具国内发展概况 .12 塑件的工艺分析 .22.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征 .23 初步确定型腔数目 .53.1 确定型腔数目 .54 注射机的选择 .64.1 塑件体积 .74.2 塑件质量 .84.3 确定型腔数目 .84.4 注射机选择 .95 浇注系统设计 .105.1 主流道设计 .115.2 分流道设计 .115.3 分型面的选择与设计 .125.4 交口的设计 .136 确定主要零件尺寸，选择模架、成型零件 .156.1 型腔型芯工作尺寸设计 .156.2 侧抽芯机构设计 .166.3 模架选择 .177 导向机构设计 .187.1 导杆设计 .187.2 导套设计 .187.3 推出机构的设计 .188 冷却系统设计 .208.1 塑件冷却每小时释放能量 Q .209 排气系统的设计 .2110 校核 .2110.1 注射机有关参数 .2110.2 模具工作原理 .2211 模具制造的工艺分析 .2311.1 模具制造工艺的任务 .2311.2 模具零件加工工艺规程的编制 .2312 结束语 .27参考文献 .28致谢 .29附录 .3011 前言1.1 课题内容空调管堵头模具设计。1.2 课题背景模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.3 模具国内发展概况中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，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（约 122CM）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，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。22 塑件的工艺分析2.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料的要求首先必须是透光性好,其次才是成型难易和经济性问题,以下是对几种透光性能较好材料的性能对比，如表 2-1 所示。表 2-1 材料的特性塑料名称PS PC PMMA拉伸强度/MPa 51.9 6672 弯曲强度/MPa 110 95113 断裂伸长率/% 2 80100 落球冲击强度 J/m 16 422 洛氏硬度（M） 115 82 101氧指数（OI） 18.1 24.9 17.3热变形温度/ 85 134 100维卡软化点/ 105 153 120马丁耐热温度/ 112 体积电阻率/ cm10 1017192.1101610 10145吸水率% 0.05 0.13 1.19透光度/% 8892 93 93雾度% 3 0.9 0.9折射率 1.592 1.586 1.492价格（元/吨） 11501230 3300041000 1950020700和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较，如表 2-2 所示。3表 2-2 材料的性能和成型特性比较塑料品种性 能 特 点成 型 特 点 模具设计注意事项使用温度 主要用途聚苯乙烯（非结晶型）透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射时应防止溢料，制品易产生内应力，易开裂因流动性好，适宜用点浇口，但因热膨胀大，塑件中 不宜有嵌件 3080装饰制品，仪表壳，绝缘零件，容器，泡沫塑料，日用品等有机玻璃（非结晶型）透光率最好，质轻坚韧，电气绝缘性好/但表面硬度不高，质脆易开裂，化学稳定性较好，但不耐无机酸，易溶于有机溶剂流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温，以防分解收缩率取0.3580透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等聚碳酸酯（非结晶型）透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度2130脆化温度为100在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等该塑件材料选用聚碳酸酯，英文名称 ABS，是产量仅次尼龙居第二位的工程塑料.聚碳酸酯的工业生产方法有光气化法和酯交换法两种.国内以酯交换法为主，国外则多采用光气化法.酯交换法只能生产低、中粘度树脂，而光气化法可制得任意分子量的产品.聚碳酯具有优良的物理机械性能，尤其是具有突出的冲击强度，聚碳酸酯蠕变性极4小，尺寸稳定性相当好.聚碳酸酯作为工程塑料，有相当好的透明度，厚度为 2mm 的聚碳酸酯透光率约为 90%.聚碳酸酯的使用温度在-100130，热分解温度310，可燃性规格属自熄性.聚碳酸酯还具有良好的电性能，是属于 E 级的绝缘材料.聚碳酸酯的还足是耐疲劳强度低，耐磨性较差，易产生应力开裂.聚碳酸酯不耐碱，长期浸入沸水中易引起水解和开裂.聚碳酸酯有良好成型加工性.可用注塑成型加工尺寸不大但较精密，能承受冲击负荷的中小型制品；用挤塑法加工管材、棒材、板材、型材和薄膜.聚碳酸酯在室温下具有伸展性，因此可用辊压、冲压和深拉伸等方法进行冷加工.经改性的 PC 还能用来生产挤一吹的大型中空制件.聚碳酸酯在成型加工时，需对原料含水率严加控制，一般应在 0.02%以下，含水温过高的聚碳酸酯在加工温度下易发生水解发应，导致分子链的断裂.聚碳酸酯按粘度分级，有低粘度、中粘度和高粘度.因此加工时应有所选择.低粘度加工流动性性好，宜注塑成型，高粘度有高的分子量，挤塑法多采用高粘度品级.为了提高聚碳酸酯使用性能，可在聚碳酸酯中加入玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维等增强材料，提高材料的抗疲劳强度、拉伸强度、弹性模量、并可改善应力开裂性，提高热变形温度.聚碳酸酯中还可以掺混聚乙烯、EEA、ABS、MBS、POM、PA、PMMA、PBT、聚四氟乙烯等聚合物改善耐磨性、耐冲击性、耐应力开裂性和成型加工性.聚碳酸酯的成型收缩率在 0.4-0.7%的范围内.侧浇口的厚度为制品厚度的 2/3，一般不小于 1.2MM，浇口长度为 0.7-2.0MM.如用点浇口会在浇口部件产生一个晕斑，故宜设在不明显区。分析塑件的结构工艺性表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。该塑件要求对型腔抛光，所以对粗糙度的要求比较高故选一般精度等级： 5 级。工艺性分析为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用侧浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面上，而浇口开设在模具的型腔处，塑件外表面因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果程度较小。通常控制料温在 250-310，压力 500-800KG/cm2，模温在 85-120之间，喷嘴部分应有大的喷口和短的平直部分，喷嘴温度应于料筒前部温度相等或略低 10左右.为了消除制品内应力，可在 100-130内退火时间为 1-2 时间/1MM.干燥温度在 100-120之间，时间 6 小时以上.53 初步确定型腔数目3.1 初步确定型腔数目如下图所示根据产品结构特点，此塑料产品在模具中的扣置方式有两种:一种是将塑料制品的回转轴线与模具中主流道衬套的轴线垂直；另一种是将此塑料制品的中心线与模具中主流道衬套的轴线平行。这里拟采用 1 模 2 件的结构，因此，采用侧向分模有些困难，注则机需要较 大的锁模力，并且成型的产品上飞边较厚，因此采用第二种布置方案。此种布置方式对浇注系统，冷却系统和推出机构的设计都较第一种方式有利。型腔的结构采用动、定模对称的结构，易于加工制造。根据塑件的结构及尺寸精度要求,该塑件在注射时采用 1 模 4 腔 图 3-1 制品图64 注射机的选择4.1 注塑机简介1956 年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术的一大突破,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的 30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的 50%.成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一.注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法.常用的说法有:（1）按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；（2）按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据.(1)公称注塑量；指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力.(2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力.(3)注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度.常用的注射速率如表 3-4 所示。表 4-1 注射量与注射时间的关系注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 310000注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 57(4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.(5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开.(6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.(7)开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.(8)空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.4.1 塑件体积和质量的计算图 4-1 制品 三维图8根据零件的三维模型，利用三维软件直接可查询到塑件的体积 V=4.11cm3浇注系统的体积：V2=3.1cm 3塑件与浇注系统的总体积为 V=4.11+3.1=7.21cm3计算塑件的质量：pc 密度 =1.2g/cm 3塑件体积：V=4.11cm 3塑件质量：根据有关手册查得：=1.05g/cm 3所以，塑件的重量为：M=V=4.11cm 1.05= 4.32g34.3 按注射机的最大注射量确定型腔数目根据 （4-1）1pkmn得 (4-2)1pk注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8;k注射机最大注射量， cm 或 g; pm浇注系统凝料量，cm 或 g；1单个塑件体积或质量，cm 或 g；4.3.1 计算浇注系统的体积，其初步设定方案如下 9图 4-2 浇注系统示意图根据三维模型，利用三维软件直接可查询到浇注系统的体积 V2=3.1cm34.4 注射剂的选择4.4.1 由公称注射量选定注射机由注射量选定注射机.材料密度 =1.05g/cm 3总体积 V=4.11*4=16.44cm ；3总质量 M=4.32*4=17.28g；查注射机主要技术参数表取,XS/ZY180 主要技术参数如下。表 4-2 注塑机参数项目 XS/ZY18螺杆直径 mm 50注塑容积 cm3180注塑质量 g 148注塑压力 mpa 147注塑速率 g/s 114锁模力 KN 1600移模行程 mm 500105 浇注系统的设计浇注系统的设计原则：浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短；浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能尽快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形;尽量避免使制件产生熔接痕,或使其熔接痕产生在之间不重要的位置;浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出。5.1 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止 塑料熔体 流动通道根据选用的注射机的相关尺寸得喷嘴前端孔径：d0=2.0mm；喷嘴前端球面半径：R0=5mm；根据模具主流道与喷嘴的关系（5-1）012.5Rmd:取主流道球面半径：R=5.5mm；取主流道小端直径：d=2.5mm11为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为 2至5，此处选用 2，经换算得主流道大端直径为 6MM。图 5-1 主流道示意图5.2 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表 4-1 所示。表 5-1 流道断面尺寸推荐值塑料名称 分流道断面直径mm塑料名称 分流道断面直径 mm12ABS，AS 聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体3.510810812.5510510810聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚3.5103.5106.5166.58.03.58.06.5106.5102.4106.513分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U 形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为 10mm。图 5-2 分流道分布示意图5.3 分型面选择设计分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造艺有密13切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。分型面的设计原则a）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。b）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。c）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。d）塑件有多组抽芯时，应尽量避免长端侧抽芯。e）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。f）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。g）有同心度要求的塑件，应尽可能将型腔设在同一分型面上。h）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。由于本设计采用的是哈夫式分型并带侧抽芯机构。把能完成侧向活动型芯抽出和复位的机构称为抽芯机构。抽芯机构按动力来源分为手动、液压、气动和机动。注塑成型后，动模部分与定模板首先分离，在分离的同时，定模板上的小斜导柱将侧芯抽出。然后，推出系统的推杆 1 推动推板，并向上移动时，使哈夫模顺沿斜导柱向两侧分开，与此同时，塑料制品即与型芯脱离，最后顶杆把塑件顶出。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、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。其分型面如图 5-314图 5-3 分型面示意图5.4 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定，该模具采用侧浇口，其有以下特性:形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证；试模时如发现不当，容易及时修改；能相对独立地控制填充速度及封闭时间；对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。浇口设计如图 5-415图 5-4 浇口示意图166 确定主要零件结构尺寸选模架、成型零部件的设计6.1 型腔、型芯工作尺寸计算PC 塑料的收缩率是 0.4%-0.7%平均收缩率: =（0.4%-0.7%）/2=0.55% Q平型腔内径： =57.5mm34D平模 （ ）型腔深度： =50mm23HQ平模 （ ）型芯外径： =55mm4d-平模 （ ）型芯深度： =49mm23hQ-平模 （ ）型腔径向尺寸（ mm ）;D模- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收缩率；Q平-塑件公差-成形零件制造公差，一般取 1/41/6 ； -塑件内形基本尺寸（ mm）;d-型芯径向尺寸（mm） ;模-型腔深度（ mm） ；H模17-塑件高度（mm）H-型芯高度（mm） ；h模-塑件孔深基本尺寸（mm） ；6.2 侧抽机构设计6.2.1 抽芯距的确定与抽拔力的计算1 抽芯距的计算公式如下：（6-1）321S式中 S抽芯距，mm；S1 取出塑件最小尺寸，mm；R最外尺寸，mm；r滑块内径，mm。S=27+3=40mm6.2.2 斜导柱分型抽芯机构的设计斜导柱分型抽芯是应用最广的分型抽芯机构，它借助开模力完成侧向抽芯，结构简单，制造方便，动作可靠。其结构如图 6-1 所示，瓣合模滑块装在 T 型导滑槽内，可沿着抽拔方向平稳滑移，驱动滑块的斜导柱与开模运动方向成斜角安装，斜导柱与滑块上对应的孔呈松动配合，开模时斜导柱与滑块发生相对运动，斜导柱对滑块产生一侧向分力，迫使滑块完成抽芯动作。图 6-1 斜导柱分型抽芯机构示意图斜导柱 斜导柱的斜角一般为 1520，最大不得超过 25，本设计采用 25，斜导柱18的尺寸如图 6.3 所示，材料采用优质钢材 T8A，淬火硬度 HRC5560。1斜导柱的长度计算当滑块抽出的方向与开模方向垂直（图 6-2 所示）斜导柱的长度计算公式如下：（6-2）150sinco2ShtgdDL式中 L斜导柱的总长度，mm；D大端的直径，mm；S抽拔距，mm；d导滑段的直径，mm；h固定模板厚度，mm；斜导柱的倾斜度，25 。L=88mm图 6-2 斜导柱示意图6.3 模架的选择注塑模模架国家标准有两个，即 GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和 GB/T125551990塑料注射模大型模架 。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准，该设计采用龙记标准模架，型号为：CI203519。如 6-3 所示图 6-3 模架模型图7 导向机构的设计导向机构的作用：1）定位作用；2）导向作用；3）承受一定的侧向压力7.1 导柱的设计长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出 812 cm，以免出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用 20 钢（经表面渗碳淬火处理） ，硬度为 5055HRC。7.2 导套的结构设计8.2.1 材料 用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低与导柱硬度，这样可以减轻磨损，一防止导柱或导套拉毛。8.2.2 形状 为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔作成通孔，以利于排出孔内的空气。207.3 推出机构的设计根据塑件的形状特点， 模具型腔在定模部分，型心在动模部分。其推出机构可采用推杆推出机构、推件板推出机构。由于分型面有台阶，为了便于加工，我们采用推板推出机构，推出平稳可靠，并且推出时不会在塑件上留下顶出痕迹，塑件底部装配后使用时不影响外观，既达到了推出塑件的目的，又保持了塑件外观。结合制品的结构特点，模具型腔的结构采用了镶嵌式型腔板，这种结构工作过程中精度高，并且在此模具中容易加工得到。7.3.1 推件力的计算对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算，并确定其脱模力（Q）：(7-1)cosinQLhpf式中 -型芯或凸模被包紧部分的断面周长（ cm）;-被包紧部分的深度（cm）;h-由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取 7.8 至p11.8MPa；-磨擦系数，一般取 0.1 到 0.2；f-脱模斜度（） ；L=173MMH=49MMQ=173MM*49MM*10MPA(0.1*COS0.5-SIN0.5)=1.1(KN)218 冷却系统的设计冷却水回路布置的基本原则： a) 冷却水道应尽量多，b) 截面尺寸应尽量大； c) 冷却水道离模具型腔表面的距离应适当； d) 适当布置水道的出入口； e) 冷却水道应畅通无阻； f) 冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位； 由以上原则我们可以确定冷却水道的布置情况，以及冷却水道的截面积浇注系统中的分流道布置如图所示，采用非平衡式布置，从主流道末端到每个浇口的距离不相等，但是分流道的截面形状和尺寸大小完全相同，这样的设计可以使进人每型腔的流程最短，减少了热量散失，缩小了模具的体积，对于该小型什的注射成型来说，并不影响制品的使用性能。分流道的横截面形状为梯形，浇口的类型采用侧浇口。冷却系统的设计对于成型小型件的 1 模多腔模具来说是十分重要的。如果冷却不好或冷却不均匀，必然导致收缩不均匀，特别是非平衡式分流道的结构。放为了使冷却效果好，在模具的定模型腔板和动模利腔板内开没了如图所示的水道，横向穿过这两块模板，这样使塑件各处的冷却均匀，模具的模温均匀本塑件在注射成型机时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计算计。设定模具平均工作温度为 ，用常温 的水作为模具冷却介质，其出口温度为60/C20/。30/C228.1 求塑件在硬化时每小时释放的热量 1Q查表可知根据 PC 的单位流量设计冷却水道直径为 6mm。表 8-1 水道9、模具排气槽的设计 当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能被顺利排出，塑料会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑料焦化。特别是对大型塑件、容器类和精密塑件，排气槽将对它们的品质带来很大的影响，对于在高速成行中排气槽的作用更为重要。我们的塑件并不是很大，而且不属于深型腔类零件，因此本方案设计在分型面之间、推杆预模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值取 0.04。10、校核10.1 注射机有关工艺参数的校核根据模具总体设计方案的结构，校验所需注射机的能力。注塑机的规格及尺寸校核注射机有关工艺参数：23a. 注射量的校核：由测量所得塑件和浇注系统的总质量为4.32*4+3.3*4=30.48g，由于一模4腔则每次注射所需的塑料量为30.48g注射机的最大注射量2000.8=16030.48g 能满足要求。b. 锁模力与注射压力的校核锁模力可按下式校核。F （10-1）)(jzmAnp式中 -注射压力查手册取 ；mp-塑件在分型面上的投影面积（cm 2）；zA-浇注系统在粉性面上的投影面积（cm 2）；j-注射机额定锁模力，XS-X-60注射机额定锁模力为500KN。F投影面积计算：因为底座与分形面相似于圆，所以：cm2305.).6514(.3).735.(2 ZAcm20)0JKN （10-2）9.).2(1( JZmnp由于F=500KN，故满足F JZmAnp同时CJNC500II的额定注射压力为122MP a，故也能满意聚丙烯（PP）塑料成型的注射压力的要求。c.模具厚度H与注射机闭合高度按下式校核 HminHHmax （10-3）式中 H min注射机允许最小模厚（H min =300mm）;Hmax注射机允许最大模厚（H max=700mm）;根据所选的模架，模具闭合时的厚度H为400mm，300235700所以，满足要求。d. 注塑机开模行程 注射机的开模行程应大于模具开模时取出塑件的（包括浇注系统）所需的开模矩。即满足下式：SKH 1+H2+(510) （10-4）式中 S K注塑机行程（S K=300mm）；H1脱模距离 （H 1=80mm）；H2塑件高度+浇注系统高度（H 2=100+55=155mm）。则 H 1+H2+(510)=80+155+10=245mm300mm能满足要求。10.2 模具工作原理：开模时，定模板与动模从分型面处分开，动模向后运动，Z 形拉料杆拉住浇注系统的24冷凝料及塑料制品一起向后运动。当主流道中的凝料完全拉出一段距离后， 注射机的顶杆作用在推板上，使得浇注系统中的的冷凝料和制件在 Z 形拉料杆和推杆的作用下一起推出，完成脱模过程。合模时，注射机顶杆复位，推杆固定板在复位杆的作用下，回到初始状态，动、定模完全闭合。回到成型位置，进入下一个工作循环。11 模具制造的工艺分析及仿真加工11.1 模具制造工艺的任务模具制造的工艺路线是在制品零件图样或实物进行估算的基础上进行模具设计、零件加工、装配调整、式模，直到生产出符合要求的制品。而所谓的制造工艺，就是把设计转化为产品的过程。模具制造工艺，是把模具设计转化为模具产品的过程。模具制造工艺的任务就是研究探讨制造的可能性和如何制造的问题，进而研究这样以低成本。模具零件的结构工艺性是指所设计的模具零件对加工工艺的适应性和经济性。即所设计的零件，应根据操作者的技能和设备条件，在加工后不但要保证零件的使用要求，而且还应能满足其加工方法如机械加工、电控加工过程中的要求。模具零件结构工艺性的基本要求如下：a 应便于达到零件图要求的加工精度及质量b应便于采用先进、高效的加工方法c 应有利于减少零件的加工量，缩短加工过程中的辅助时间d应具有良好的加工性能25e 应有利于加工时的安全 本次模具设计中，模具零件大致可分为三类，即板类零件，圆柱类零件，套类零件。其中板类零件应用的最多，如上、下模板、动、定模固定板、垫板、推板、支承板等。其平面加工的方法主要采用车削、刨削、铣削、磨削、研磨等。在加工中，除能保证平面本身的形状精度（直线度、平面度）及表面粗糙度外，还应保证平面与零件上其他表面的尺寸精度和相互位置精度（平行度、垂直度、倾斜度和对称度） 。在这板类零件中最难加工的型芯和型腔，下面就定模板的加工工艺过程作详细的说明。11.2 模具零件加工工艺规程的编制编制工艺规程的原则编制模具零件工艺规程的基本原则是：在一定的生产条件下，要以最少的劳动量和最低的费用，按生产计划规定的速度，可靠地加工出符合图样上所提出的各项技术要求的零件。零件工艺规程的编制方法及步骤a准备原始材料原始材料包括模具整套总装配图、零件图和明细表，技术任务书或协议书，模具的性能资料，现有的生产条件以及工厂中的各工种工艺守则、时间定额标准及有关工艺规则等。b对零件图进行工艺分析模具零件工艺规程的编制，是以零件形状、结构、加工质量要求、数量作为编制依据的。因此，在编制时应首先对零件进行工艺分析，以此根据现有的加工设备及生产条件，初步确定加工方法及方案，选择加工顺序c 确定零件的加工工艺路线零件的加工方案及加工顺序确定之后，可制定出零件的加工工艺路线。在制定时，往往一种零件可采用几种方法加工，编制时应对各种方法进行认真分析、研究，最终确定出一种既方便有省事的工艺路线，以降低成本，提高效率，质量和精度。d确定毛坯形状和大小模具零件的坯料大多数是以计算后加以修正来确定的，在加工允许的情况下，尽量使坯料接近零件形状和尺寸，以降低原材料消耗，达到降低成本的目的。在编制时，最好选用标准坯料，以节省加工时间。e 选择机床及工艺装备在选择机床及工艺准备时，应根据零件的加工尺寸精度，结合本企业现有生产条件，既要考虑生产的经济性，又要考虑其适用性和合理性，并画出各工序必须的专用夹具、刀具和工具电极的图样。其中工具电极的尺寸精度及表面质量，直接影响到型腔及形孔加工质量和精度，必须根据零件要求给以精心设计。f确定工序尺寸及公差要求零件的工艺路线及使用设备确定之后，在设计、定位和测量基准统一的情况下，应计算出各个工序加工后的尺寸和公差。在确定时，一般采用查表或经验估算法确定。只26有在采用 NC、CNC 高效精密机床加工，其工序内容集中时，须进行计算。若定位基准或测量基准与设计基准不重合，则需进行工艺尺寸验算。g确定加工余量、工序或工步切削用量合理确定工序余量和切削用量对保证零件的加工质量、提高生产率、减少刀具的损耗具有重要意义。工序余量的确定常采用查表修正法和估算法确定，而切削用量主要包括：主轴转速(r/min)、切削速度(m/min)、进给量(mm/r)、背吃刀量(mm)和走刀次数。采用电加工时，应合理确定电规准，如电脉冲能量及频率等。工艺文件的制定工艺规程编制之后，工艺设计人员应将模具制造工艺过程及其有关内容，按在制造过程中不同用途和作用分别以工艺过程卡、工艺卡和工序卡的表格形式，使工艺规程文件化，以利于有顺序、有计划地完成模具及其零件制造的全过程，并对其制造过程进行有效的控制。在本模具设计中，主要编制了模具制造工艺过程卡以及模具制造工序卡，主要对定模拟订其加工工艺路线，进行加工工艺分析，详见工艺工序卡片册。2712 结束语这次为期三个多月的毕业设计已接近尾声，在这段时间里我结合设计课题和设计任务书的要求，首先进行毕业实习，在工厂中对模具结构
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