深腔阀体注塑模具设计与制造【一模四腔】【斜滑块抽芯】【说明书+CAD】
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一模四腔
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深腔阀体注塑模具设计与制造【一模四腔】【斜滑块抽芯】【说明书+CAD】,一模四腔,斜滑块抽芯,阀体,注塑,模具设计,制造,说明书,CAD
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深腔阀体注塑模设计与制造第一章. 模塑工艺规程的编制该塑件是一个深阀腔体，其零件图如图所示。本塑件的材料采用PA6 聚酰胺6（尼龙6），生产类型为大批量生产。1.1 塑件的工艺性分析（1）塑件的原材料分析塑件的材料采用PA6 聚酰胺6（尼龙6），属热塑性塑料。从使用性能上看：该塑料有很好的机械强度和刚度，并且有很好的耐磨性，并且有较好的绝缘性能。从成型性上看：该塑件熔点较低，但凝固时间很短，并且该塑件吸湿性很强，因为塑件的许多品质都受到吸湿性的影响，因此在设计中要充分考虑着一点。根据以上特点，在设计中要求浇口孔径不能太小，模具内应保持干燥，并且要注意控制模具温度。 11.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析（1）结构分析 零件图上分析，该零件总体形状为带凸缘圆筒形，在底部筒壁处有一厚0.4mm，高1.2mm且带30斜面的圆环凸缘。查塑料注塑模结构与设计表2-1得尼龙允许的强制脱模最大程度为9%，即%其中式中：A 7.8mm B 7mm C 5.2mm经计算%=%=15.4% 超过允许强制脱模的程度又因为该制件抽芯成型面面积较大，凸缘也比较浅，抽拔距也比较小，鉴于以上情况用其他抽芯机构不经济实用。故选用斜滑块抽芯机构成型。 2（2）尺寸精度分析 该零件重要尺寸如：1.2 尺寸精度为2级（SJ1372-78）；5.2，7，7，10尺寸精度为3级（SJ1372-78）；次重要尺寸4.5，10，尺寸精度为4，5级（SJ1372-78）；由以上分析可见该零件的尺寸精度中等偏上，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。 3从塑件的壁厚上来看，壁厚最大处为1.5mm，最小处为0.9mm，壁厚差为0.6mm，查塑料注塑模结构与设计表2-6，壁厚较均匀，有利于零件的成型。（3） 表面质量分析该零件除要求塑件环槽内无毛刺之外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出：注塑时在工艺参数控制的较好情况下，零件的成型要求可以得到保证。1.2.1 计算塑件的体积和重量计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数计算塑件的体积：V=350mm 计算塑件的重量 ：根据设计手册可查PA6聚酰胺6的密度为 故塑件的重量为：W=V =350 采用一模四腔的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机为XS-Z-60型 41.2.2 塑件注塑工艺参数的确定查找相关文献和参考工厂实际应用的情况。PA6聚酰胺6的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度料筒温度：后段温度T选用210 中段温度T选用240 后段温度T选用230喷嘴温度：选用 210注塑压力：选用 100MPa(相当于注塑机表压35kgf)注塑时间：选用 30S保 压 ：选用 85MPA保压时间：选用 30S冷却时间：选用 30S 5第二章. 注塑模的结构设计 浇注系统是指模具中从注射机的喷嘴起，到型腔入口为止的塑料溶体的流动通道。它的作用是将塑料熔体顺利地充满型腔的各个部位，并在填充及保压过程中，将注射压力传递到型腔的各个位置。以获得外形清晰、内在质量优良的塑件。它向型腔中的传质、传热、传压情况决定着塑件的内在和外在质量，它的布置和安排影响着塑件成型的难易程度和模具的复杂程度。 浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。注塑模结构设计主要包括：分型面选择.模具型腔数目的确定.型腔的排列方式.冷却水道布局.浇口位置设计.模具工作零件的结构设计.侧向分型与抽芯机构的设计.推出机构的设计等内容。2.1 分型面的选择模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求选择分型面。该塑件为圆筒形深腔阀体，表面质量无特殊要求。故此塑件成型比较简单。该零件高度为15.5mm。垂直与轴线的截面形状较简单和规范。若选择如图所示水平分型方式，既可降低模具的复杂程度，减少模具加工难度又便于成型后出件，故选用如图所示分型方式较为合理.2.2 确定型腔的排列方式本塑件在注塑时采用一模四腔，即模具需要四个型腔，综上考虑浇注系统，模具结构的复杂程度及抽芯结构等因素。采用如图所示的型腔排列方式采用如图所示的型腔排列方式的最大优点是便于设置侧滑块抽芯机构，故选此排列方式比较合适。缺点是在多型腔模具中，因分流道转弯较多，其分流道流程较长，热损失及压力损失大，但因塑件较小，且材料为PA6流动性较好，所以影响不大。第三章. 浇注系统设计3.1主流道设计：通常位于模具的入口处，其作用是将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道成型腔。其形状为圆锥形，便于塑料熔体的流动及流道凝料的拔出。热塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要与高温塑料及喷嘴反复接触，以主流道通常设计成可拆卸的主流道衬套主流道设计，根据设计手册查的XS-Z-60型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端孔径： d=喷嘴前端球面半径：R=12mm 6根据模具主流道与喷嘴的关系： R=R+（1-2）mm D=d+(0.5-1)mm取主流道球面半径：R=13mm取主流道的小端直径d= 为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为1，经换算的主流道大端直径D=8.5mm。为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。3.2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。 分流道的长度取决与模具型腔的总体布局方案和浇口位置，从输送熔体时的减少压力损失和热量损失及减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。 分流道的形状及尺寸应根据塑件的成型体积、塑件壁厚、塑件形状的复杂程度、所用的塑料的工艺性能、注射速率和分流道的长度等因素来确定。常用的分流道的断面形状有圆形、矩形、梯形、U字形和六角形等分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状和复杂程度、注塑速率、分流道长度等因素来确定。 形状不算太复杂，且塑件较小，熔料填充型腔比较容易，根据型腔的排列方式可知分流道的长度较长，故选用截面形状为U型份流道。U型截面分流道容易加工，且熔体的热量散发和流动阻力都不大，分流道表壁的表面粗糙度不宜太小，以免冷料带入模腔，一般要求达到：Ra1.25-2.5m(6)即可。又因为塑件较小，分流道较长，其末端应留有冷料穴，以防前锋冷料堵塞浇口或进入模腔。造成充模不足或影响制品的熔接强度。 2 查表经计算得： r=0.459D H=0.918D R=4mm H=8mm 73.3浇口设计：根据塑件的成型要求及型腔的排列方式选用点浇口较为合适。 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。浇口的主要作用有：一是使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔。二是型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的热料回流。 浇口的设计与塑件的形状、断面面积、模具结构、注塑工艺条件及塑料性能等因素有关。但是，根据上述两项基本作用来说，浇口的截面要小，长度要短，因为只有这样才能满足增大料流速度，快速冷却封闭，便于与塑件分离，以及浇口残痕最小等要求。 塑件质量上的缺陷，也常常是由浇口设计不良所造成的。 常用的浇口形式有：点浇口、侧浇口、环形浇口、扇形浇口、盘形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、中心浇口、潜伏浇口等。 浇口适用于成型各种壳盒塑件，浇口痕迹较小，易于自动切断，适用于双分型面模具 d=0.8-2.0mm a=12-30 l=0.8-1.2mm 6设计时考虑选择从塑件顶端处进料，料从上往下、从厚往薄处流，而且在模具结构上采用斜滑块镶拼式型腔，有利于填充排气，故采用截面为圆形的点浇口。查表得：PA6聚酰胺6的浇口孔径不小于0.5t，则 d 取d=1mm 1 l=1.5mm 初选尺寸为（dl）11.5mm 试模时修正3.4冷料穴设计: 冷料穴位于主浇道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是除去熔体流动前锋的“冷料”，防止冷料进入型腔而影响塑件质量。对于主流道冷料穴，开模时应将主流道中的冷凝料拉出，所以冷料穴直径宜稍大于主流道大端直径。由于该塑件的型芯也起拉料杆的作用，所以该塑件的冷料穴可设计为圆球形。第四章. 抽芯机构设计当塑件上具有与开模方向非一致的孔或侧壁有凹凸形状时，必须首先将成型这部分的型芯或型腔脱离塑件，才能将整个塑件从模具中脱出。通常将这种型芯或型腔称为侧型芯或侧型腔，并加工成可动形式。开模时推动侧型芯或侧型腔外移脱离塑件，合模时推动侧型芯或侧型腔复位的机构成为侧向分型与抽芯机构。这类模具脱出塑件的运动有两种情况：第一种是开模时首先完成侧向分型与抽芯，然后推出塑件；第二种是侧向抽芯与分型，与塑件的推出同步进行。本塑件侧壁有一厚0.4mm，高1.2mm且带30斜面的圆环凸缘，因此成型圆环凸缘必须做成活动的型腔，即采用斜滑块分块凹模抽芯机构。因该塑件外部有一环形凸缘，故此抽芯机构属斜滑块外侧分型抽芯。 种抽芯机构的抽芯动作和塑件的顶出同时进行，而且斜滑块的刚性较大，倾斜角可比斜导柱的倾斜角大，通常不超过30，斜滑块的顶出高度一般不超过导滑长度的，以免影响使用的可靠性。此设计中取斜滑块的倾斜角为20 这种抽芯机构时，应防止初始开模时斜滑块的移动，可在浇口板和斜滑块上用止动销固定。 为了保证斜滑块闭模时拼合紧密，不发生溢料现象，斜滑块底部与推板之间的间隙应为0.2-0.4mm此外，该斜滑块抽芯机构是一模四腔，斜滑块也是型腔。斜滑块尺寸较大。为防止斜滑块窜动，同时为便于装配，应在斜滑块两端设置一导滑块，对应模板上设置导滑槽，其形状为梯形，如图示： 1. 销 2. 型腔 3. 斜滑块4. 顶杆孔 5. 止动销孔为提高滑块的导向精度，装配时可对导向槽或滑块采用配磨，配研的装配方法。第五章. 成型零件结构设计注射模闭合后，其中组合成一个能容纳塑料的闭合空腔，即所说的型腔，它将接受由注射机注射的熔体，并使它们在其内部固化成型为塑料制品。显然，型腔的几何形状和尺寸决定了塑件的几何形状和尺寸，所以构成型腔的所有零部件统称为成型零部件。这类零部件包括凹模、凸模、型芯、成型杆、螺纹成型杆，以及各种成型环和成型镶块等。 成型零部件在注射成型过程中直接与塑料熔体接触，需要承受温度、压力及塑料熔体的冲击和摩擦作用，长期工作之后，容易发生磨损、变形和断裂。设计注塑模时应针对塑料制品的结构特点、生产批量、使用要求以及模具的使用寿命等，合理确定成型零部件的结构，满足精度、粗糙度、强度及刚度的要求。所谓工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部位的尺寸。工作尺寸的计算受塑件尺寸精度的制约，影响塑件尺寸精度的因素甚多。且十分复杂。因此计算成型零件工作尺寸的内容有：型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形型腔、型芯的长和宽）、型腔深度和型芯的高度、中心距尺寸等。5.1凹模的结构设计：设计中，模具采用一模四腔的结构形式，成型方法采用斜滑块抽芯机构，斜滑块即是凹模型腔，上面设计已经介绍，既是成型设计又是抽芯设计，其结构形式见零件图。根据分流道与浇口的设计要求，分流道和浇口均设在浇口板上。5.2凸模结构设计：凸模主要是与凹模相结合构成模具的型腔。此型芯为圆柱型芯结构，采用轴肩与垫板的固定方法，定位配合部分长度为5-8mm，用8小间隙配合。非配合长度上扩孔后，有利于排气，扩孔单边间隙为0.5-1mm。型芯轴肩高度嵌入后，都必须高出模板装配平面，经研磨成同一平面后与垫板连接。其凸模的结构形式如图所示：1. 型芯 2. 斜滑块 3. 推板 4. 型芯固定板5.3非标准模具材料的选用 因为该模具较小，但要求耐磨性高，强度高，故选用40Cr为成型零件（型芯、型腔）材料，因为模具较小，故整体选用40Cr对模具成本影响不大。 推板不要求有太高的强度和刚度，选用45钢，即可满足使用要求。第六章. 排气系统的设计注塑模中排气是模具设计中不可忽视的问题。注塑模内积集的气体来源：（1）进料系统和型腔中存有的空气。（2）塑料含有的水分在注塑温度下蒸发而成的水蒸气。（3）由于注塑温度过高，塑料分解所产生的气体。（4）塑料中某些配合剂挥发或化学反应所产生的气体。在排气不良模具中，这些气体经受很大的压缩作用而产生反压力，这种反压力阻止熔融塑料的正常快捷充模，而且，气体压缩所产生的热也可能塑料烧焦。排气的方法主要有排气槽排气、分型面排气、拼镶件缝隙排气、推杆间隙排气、粉末烧结合金块排气、强制排气。第七章. 模具设计的有关计算本设计中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸，平均收缩率，平均制造公差和平均磨损量进行计算。查资料得PA6聚酰胺6的收缩率为S=1%-1.5%,故平均收缩率为S=%=1.25%，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取=/3。7.1型腔的工作尺寸计算 塑件尺寸从上往下依次为：直径 2 7 7.8 为MT6级尺寸 7 10 为MT3级高度 1 1.5 1 13 13.5尺寸 14.5 R0.4 R0.5 为MT6级 1.2 为MT2级4.5 为MT4级（1）筒壁部分直径 2 L=（L+ LS%-） 1.83 7 6.80高度 1 =（HS+HSscp%-） 0.84 14.5 14.37 13 12.85 R0.4 R0.232（2）筒腰的凸缘部分 直径 7.8 L=（LS+LSscp%-） 7.61 高度 1.2 =（HS+HSscp%-） 1.185（3）筒底壁厚 直径 7 L=（LS+LSscp%-） 7.01 高度 4.5 =（HS+HSscp%-） 4.39 （4）筒底凸缘 直径 10 L=（LS+LSscp%-） 10.05 高度 1 =（HS+HSscp%-） 0.84 R0.5 R0.33 型芯的计算 查表得塑件各尺寸的公差标准如下4 R0.5 5.2 R0.5 13 100.2直径尺寸： 4 L=（LS+LSscp%+） 4.29 R0.5 R0.70 5.2 5.34高度尺寸： 13 L=（LS+LSscp%+） 13.51 100.2 =（HS+HSscp%+） 10.40 7.2型腔整体设计和推件板设计（1） .型腔整体设计：因为该模具为斜滑块抽芯机构，即斜滑快即为型腔，该型腔为两个斜滑块组成，该型腔按组合式矩形型腔计算，其侧壁厚为：h=式中： p=40Mpa a=15.5mm L=10.05mm E=2.110 Mpa A=0.025-0.04 取=0.030mm 带入公式得h= =1.17mm考虑到斜滑块下设置推板，则斜滑快型腔下壁厚单边取10mm，取斜滑块两侧底部宽度单边为20mm，斜滑块顶部宽度单边为40mm。又因该塑件较小，塑料原料流动性较好，取主流道至型芯间距离为40mm，又因考虑冷料井等，则滑块长度尺寸取120mm，则斜滑块的尺寸为120mm40mm25mm。推板与斜滑块配合使用，则推板尺寸为120mm10025mm。第八章. 模具加热与冷却系统的计算该塑件较小，在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可不设置加热系统。8.1冷却系统的计算试定模具平均工作温度为60，用20的常温水作为模具冷却介质，其出口温度为30，产量为（初算为2分钟一套）0.12Kg/h 。（1）求塑件在硬化时每小时释放的热量Q，查有关文献得PA6聚酰胺6的单位热流量为5510J/Kg.Q=WQ=0.125510J/Kg =6.610J/Kg （2）求冷却水的体积流量V V= 0.2310/min由体积V查表可知所需冷却水管直径非常小。由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。第九章. 模具闭合高度的计算在支承与固定零件的设计中，根据经验确定：选模架的结构形式P型，选模架的尺寸组合为250mm315mm（BL），选定模板：H=25mm，浇口板H=25mm，型腔固定板H=32mm，型芯固定板H=25mm，动模垫板H=25mm，模脚H=63mm。因而模具闭合高度：H=H+H+H+H+H+H =25+25+32+25+25+63+ =195mm第十章. 注塑机有关参数的校核 本模具的外形尺寸为315mm250mm195mm，XS-Z-60型注塑机模板最大安装尺寸为350mm280mm，故能满足模具的安装要求。 由上述计算模具的闭合高度H=195mm，XS-Z-60型注塑机所允许模具的最小厚度H=70mm，最大高度H=200mm，即模具满足安装要求。 HH H 经查资料XS-Z-60型注塑机的最大开模行程S=180mm，满足顶出塑件要求： S H+H+（5-10）mm=14+15+10=39mm此外，由于该塑件较小，侧分型抽芯距教短，不会过大增加开模距离，注塑机的开模行程是足够的。 经验证XS-Z-60型注塑机能满足使用要求，故采用XS-Z-60型注塑机。第十一章.绘制模具总装图和非标准零件工作图 模具总装图如图01所示，非标准零件工作图如图02、03、04所示。 本模具的工作原理：模具安装在注塑机上，定模部分固定在注塑机的定模板上，动模固定在注塑机的动模板上，合模时，注塑机通过喷嘴将熔料经流道进入型腔，经保压冷却后塑料成型。开模时，定模板和浇口板之间的I-I分型面在弹簧作用下首先打开，将主流道、分流道和浇口处凝料拉断，打开一段距离之后，双头螺柱限位，定模板不在移动，此时，推板垫板在注塑机顶杆作用下，经过顶杆、推板垫板将斜滑块从型腔固定板中推出，与此同时，推件板将制件从型芯上脱下，分型面打开，斜滑块沿销移动，滑块分开，因为抽芯距很小，所以制件不会留在型腔中，而继续留在型芯上，推件板继续上移，将制件从型芯上脱下，制件取出，合模时，斜滑块沿着斜面和销滑入型腔固定板中，顶杆复位，I-I分型面压缩弹簧闭合。第十二章.注射模的试模12.1模具安装： （1）清理模板平面定位孔及模具安装面上的污物、毛刺。 （2）因本模具外形尺寸不大，故采用整体安装法。先在机器下面两根导轨上垫好木板，模具从侧面进入机架间，定模入定位孔，并放正，慢速闭合模板，压紧模具，然后用压板或螺钉压紧定模，并初步固定动模，然后慢速开闭模具，找正动模，应保证开闭模具时平衡，灵活，无卡住现象，然后固定动模。 （3）调节锁模机构，保证有足够开模距及锁模力，使模具闭合适当。 （4）慢速开启模板直至模板停止后退为止，调节顶出机构。开闭模具观察顶出机构情况，动作是否平衡、灵活、协调。 （5）模具装好后，等料筒及喷嘴温度上升到距预定温度20-30，即可校正喷嘴与浇口套的相对位置及弧面接触情况，可用一纸片放在喷嘴与浇口套之间，观察两者接触印痕，检查吻合情况，须使松紧合适，校正后拧紧注射座定位螺钉，紧固定位。 （6）开空车运转，观察模具各部分运行是否正常，然后才可注射试模。12.2试模 通过试模塑件上常会出现各种弊病，为此必须进行原因分析、排除故障。造成次废品的原因很多，有时是单一的，但经常是多方面综合的原因。需按成型条件、成型设备、模具结构及制造精度、塑件结构及形状等因素逐个分析找出其中主要矛盾，然后在采取调节成型条件、休整模具等方法加以解决。 4 结论经过一个多月日日夜夜的奋战，本次毕业设计深腔阀体注塑模设计终于按照设计任务书规定的要求完成了。通过毕业设计，使自己对几年来学习的各门课程进一步加深了了解，对于各方面知识之间的相互联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有很大的距离，在今后的工作中需继续学习和实践。设计过程中，需要查阅大量的手册，资料，中外有关公司的产品说明书，使我翻阅资料的能力得到了提高，同时也提高了阅读科技英语的水平。根据塑件的结构特点，提出适合深腔阀体注射成型的模具结构和设计了生产该零件的注射模，并详细描述了模具的工作过程。介绍了注射模的设计方案、设计要点和模具设计时应注意的问题，并对
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