饮水机龙头注塑模具设计及其主要零件的数控加工(含全套CAD图纸).doc

摘 要 塑料水龙头是常用的生活用品，而且广泛应用于生产中。本设计中饮水机龙头是塑料水龙头的一种，模具设计的原理相同，在本设计中，分析了水龙头的塑件工艺特点和成型特点。通过分析塑件的结构，在模具设计过程中，对分型面的设计、浇注系统、冷却系统、脱模机构和侧抽芯机构的设计进行了介绍。采用了一模两腔的模具布局形式，介绍了水龙头注射成型模结构及模具的工作过程。此水龙头注射模设计的结构特点是侧浇口形式的单分型面的注射模，具有直角侧抽芯机构，采用常用的斜导柱侧向抽芯。该模具结构设计巧妙，操作方便，使用寿命长，用该模具生产的塑件可达到技术要求。关键词：饮水机龙头；注塑模具设计；侧抽芯 ABSTRACT Plastic faucet is commonly used supplies and is widely used in production. The designof water dispenser bibcock is plastic water tap a mould design principle of the same in thisdesign analysis the tap of plastics technology characteristics and forming characteristics.Through the analysis of the structure of the plastic parts in the mold design process thedesign of classification pouring system cooling system demoulding mechanism and sidecore-pulling mechanism design are introduced in this paper. Using a module and two of themould cavity layouts form this paper introduces the tap the injection molding mould structureand the working process of the die. This faucet injection mould design the structurecharacteristics of the side of the gate is form single points with the help of injection mouldhas the right side core-pulling mechanism the common column oblique guide lateral smokecore. The mould structure design clever convenient operation long service life with the moldproduction of plastic parts can achieve technical requirements.Keywords: Tap water machine Injection mold design Side core-pulling 目 录引言 1第一章 塑件成型工艺分析 3 1.1 塑件的分析 3 1.2 硬质聚氯乙烯（RPVC）的性能分析 4 1.3 RPVC 的注射成型过程及工艺参数 5 1.3.1 注射成型工艺过程 5 1.3.2 硬质聚氯乙烯注射成型工艺参数 5第二章 模具的结构形式和注射机选择 6 2.1 塑件分型面位置的分析和确定 6 2.2 塑件型腔数量及排列方式的确定 7 2.2.1 型腔数量的确定 7 2.2.2 型腔的排列 7 2.3 注射机的选择及工艺参数的校核 8 2.3.1 注射机的选择 8 2.3.2 注射机相关参数的校核 11第三章 浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算 12 3.1 浇注系统的设计 12 3.2 主流道设计 12 3.2.1 主流道尺寸 12 3.2.2 主流道衬套形式 13 3.2.3 定位圈尺寸 13 3.3 分流道设计 13 3.3.1 分流道的形状 14 3.3.2 分流道尺寸计算 14 3.3.3 剪切速率的校核 15 3.4 浇口的设计 16 3.4.1 浇口的作用 16 3.4.2 分流道尺寸计算 16 3.4.3 剪切速率的校核 16 3.4.4 最大流动距离比的校核 17 3.5 冷料穴设计 17第四章 成型零件设计及力学计算 18 4.1 成型零件的机构设计 18 4.1.1 凹模 18 4.1.2 凸模和型芯 18 4.1.3 螺纹型环的结构设计 18 4.2 成型零件钢材的选用 19 4.3 成型零件工作尺寸的计算 19 4.3.1 型腔和型芯工作尺寸计算 19 4.3.2 螺纹型环工作尺寸的计算 20 4.3.3 模具型腔侧壁和底板厚度的计算 21第五章 导向机构和脱模机构的设计 22 5.1 导向机构的设计 22 5.1.1 导柱设计 22 5.1.2 导套设计 22 5.1.3 导柱导套配置形式和固定方法 22 5.1.4 导柱、导套尺寸、数量和布置 23 5.2 脱模推出机构设计 23 5.2.1 脱模力计算 23 5.2.2 塑件推出方式 24第六章 侧向分型抽芯机构的设计 28 6.1 抽芯距和抽芯力的计算 28 6.1.1 抽芯距的计算 28 6.1.2 抽芯力的计算 28 6.2 斜导柱设计 29 6.2.1 斜导柱长度及开模行程 29 6.2.2 斜导柱弯曲力计算 29 6.2.3 斜导柱截面尺寸确定 30 6.2.4 斜导柱与滑块斜孔的配合 30 6.3 滑块、导滑槽及定位装置的设计 30 6.3.1 活动型芯与滑块的连接形式 31 6.3.2 导滑槽的导滑形式 31 6.3.3 滑块的导滑长度 31 6.3.4 滑块的定位装置 32 6.4 楔紧块的设计 32 6.5 斜导柱抽芯机构 33第七章 模架选择和设计 34 7.1 模架的选择 34 7.2 各个模板尺寸的确定 34 7.2.1 A 板尺寸 34 7.2.2 B 板尺寸 34 7.2.3 C 板（垫块）尺寸 34 7.3 模架各尺寸的校核 34 7.3.1 模具高度尺寸 34 7.3.2 模具的开模行程 34 7.3.3 模具与注射机的安装关系 35第八章 排气和温度调节系统的设计 36 8.1 排气系统设计 36 8.2 温度调节系统设计 36 8.2.1 冷却系统的组成及联通方式 36 8.2.2 冷却系统相关计算 36第九章 编写数控程序 38第十章 结论 40参考文献 41致谢 42附录 43 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。 第一章 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， 管、 适于制造棒、 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 3 ） 1.351.45 抗拉屈服强度/MPa 35.250质量体积/（cm 3 /g） 0.690.74 拉伸弹性模量/MPa 2.44.210 3 吸水率/（24h） 0.070.4 抗弯强度/MPa 90 收缩率/ 0.61.0 冲击韧度（缺口）/kJ.m -2 58 热变形温度/ 54 硬度/HB 16.2 R110120 熔点/ 160212 体积电阻系数/（.cm） 6.7110 131.3 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