三通管塑料模具设计.docx

浙江水利水电学院浙江水利水电学院三通管塑料模具设计第一章 塑件分析第二章 注射机的选择及校核2.1注射机的选择2.2型腔数目的确定及校核2.3 锁模力的校核2.4 开模行程的校核第三章 设计分析3.1 分型面的选择3.2主流道的设计3.3主流道衬套的设计3.4 分流道的设计3.5 浇口的设计3.6拉料杆和冷料穴设计3.7排气系统的设计第四章 模架的选择第五章 成型零部件的设计5.1侧向分型及抽芯机构的设计5.2斜导柱的结构形式5.3 楔紧块的设计5.4侧滑块设计5.5 滑块的导滑槽设计5.6定位装置设计5.7推出机构第六章 总装配图第一章 塑件分析三通管工件如图1所示。它是一种常见的塑料工件，从工件本身来看，属特小型件，其抽芯脱模机构较为复杂，侧向抽芯技术是本课题的难点，零件直通管的成型采用侧向抽芯机构。因此本次实训主要是针对以上问题进行模具设计，以解决实际生产中存在的问题。 塑料制件主要是根据使用要求进行设计，由于塑件有特殊的机械性能，因此设计塑件时必须充分发挥其性能上的优点，补偿其缺点，在满足使用要求的前提下，塑件的形状尽可能地做到简化模具结构，符合成型工艺特点，在设计时必须考虑： 1、塑件的物理机械性能，如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性等；2、塑料的成型工艺性，如流动性；3、塑料形状应有利于充模流动、排气、补缩，同时能适应高效冷却硬化（塑性塑料）或快速受热固化（热固性塑料）；4、塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异；5、模具总体结构，特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度；6、模具零件的形状及制造工艺。除此之外，还应考虑塑件设计原则：1、在满足性能和使用条件下，尽可能使结构简单、壁厚均匀、连接可靠、装使用方便；2、结构合理，用简单的加工方法就能完成模具的制作；3、减小成型加工后的辅助加工。图1第二章 注射机的选择及校核2.1注射机的选择由于塑件形状不规则，可通过ug对其进行体积分析，分析得其体积为： v件=33.69cm3=1.021.06g/cm3浇注系统的体积取塑件的20%，则：v浇注= 4v件20%=33.620%=26.952cm3v总=4v件+ v浇注=161.28cm3其总质量为：m总= v总=161.281.05=169.34g为了保证制件的质量，又可充分发挥设备的能力，注射模一次成型的塑料重量应在注射机理论注射量的50%80%之间为好，则：v注=v总80%=211.68m3初选注射机型号：xzy-300 其相关数据见表2.1。表2.1 xs-zy-125型注射机相关数据注塑机型号xzy-300额定注射量320cm3螺杆（柱塞）直径60mm注射压力77.5mpa注射行程150mm注射方式螺杆式锁模力1500kn最大成型面积最大开合模行程340mm模具最大厚度355mm模具最小厚度285mm喷嘴圆弧半径r12mm喷嘴孔直径4 mm顶出形式两侧设有顶杆，机械顶出动、定模固定板尺寸620x520mm拉杆空间400x300mm 合模方式液压、机械液压泵流量103.9、12.1l/min 压力7mpa电动机功率17kw加热功率6.5 kw机器外形尺寸5300x9400x1850mm2.2型腔数目的确定及校核因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关，因此有任何一个参数都可以校核型腔的数量。一般根据注射机料筒塑化速率确定型腔数量； （22）式中 注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； 注射机最大注塑量，g；浇注系统所需塑料质量，；单个塑件的质量，。式中、也可以为注射机最大注射体积（cm3）、浇注系统凝料体积（cm3）、单个塑件的体积（cm3）。塑料abs的密度为1.03g/cm3，收缩率为0.4%0.7%，取平均收缩率为0.5。按照塑件零件图所示的尺寸，用三维制图软件ug近似计算如图2.2所示 图2.2塑件体积由上图的数据可知，单个塑件的体积v1=33681.530mm3。估算浇注系统的体积：v= 26952 mm3 注射机最大注射体v3=320 cm3由此可求出： n4 本设计实例采用一模两腔的型腔布局。故取n=4满足要求。2.3 锁模力的校核锁模力又称合模力，是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。当熔体充满型腔时，注射压力在型腔内所产生的作用力总是力图使模具沿分型面胀开，为此，注射机的合模力必须大于型腔内熔体压力与塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积，即 (23)式中 注射机的公称锁模力（n）； 模内平均压力（型腔内的熔体平均压力mpa）； 塑件、流道、浇口在分型面上的投影面积之和（），见表2.3； 注射压力在型腔内所产生的作用力（n）。表2.3 模内的平均压力制品特点模内平均压力（mpa）举例容易成型制品24.5pe、pp、ps等壁厚均匀的日用品一般制品29.4在模温较高下成型的薄壁容器类制品中等黏度塑料盒有精度要求的制品34.3abs、pmma等有精度要求的工程结构件，如壳件、齿轮等。加工高黏度塑料、高精度、充模难的制品39.2用于机器零件上高精度的齿轮或凸轮等利用三维制图软件ug计算塑件总投影面积近似为： =38.45得 则 =34.39.2100=315960n=315.96kn所选用的注射机的公称锁模力=1500kn,故注射机满足要求。2.4 开模行程的校核注射机开模行程是有限的，塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模行程，否则塑件无法从模具取出。为了保证开模后既能取出塑件又能取出流道内的凝料，对于单分型面注射模具，需要满足下式： (24 ) 注射机最大开模行程；(s=300mm)推出距离（脱模距离，h1=78mm） 塑件高度；（h2=76mm） 则 故满足要求。第三章 设计分析3.1 分型面的选择分型面是模具结构中的基准面，选择模具分型面时通常考虑如下有关问题：1 根据塑件的某些技术要求，确定成型零件在动模和定模上的配置；2 塑件的生产批量；3 结合塑件的流动性确定浇注系统的形式和位置；4 型腔的溢流和排气条件；5 模具加工的工艺性。分析零件特点后，发现零件的外表面有比较高的精度要求，简易分型面示意图如下图3.1所示： 图3.1分型面3.2 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接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分。主流道通常设计在模具的浇口套中，在卧式注射机上主流道垂直于分型面，为使凝料能顺利拔出，设计成圆锥形，选用材料为p20，热处理要求淬火5357hrc。主流道各部分尺寸如下图3.2所示： 图3.2 主流道个部分尺寸按照前面所选取的注射机的参数和设计要求主流道各部分尺寸计算如下： 主流道小端直径 主流道球面半径 ； 主流道锥角 26，为了方便拉出主流道，这里取2； 主流道长度 l100 主流道大端倒圆角：为使融料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径r=2mm的圆弧过渡。3.3主流道衬套的设计 因为在浇注成型时，主流道要与高温熔料体和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，所以本设计不将主流道直接开在定模板上，而是设计成独立的主流道衬套，然后将它嵌入到定模座板中。它的优点是对主流道的加工和热处理以及衬套本身的选材等工作带来很大的方便，而且在主流道损坏以后，也便于修整和更换，符合生产经济效益。 本次设计所选用的浇口套为把浇口套与定位圈设计成整体形式，浇口套与模板间的配合采用h6/m6的过渡配合，用螺钉定位于定模座板上，此种设计一般只用于小型注射模，如下图3.3所示：图3.3浇口套3.4分流道的设计在设计中考虑到，在保证成型质量的前提下尽量缩短流程，减少断面积以缩短充填及冷却时间，缩短成型周期，减少浇注系统损耗的朔料，因为梯形截面分流道加工叫容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式，故本次设计选梯形分流道截面。梯形截面分流道的尺寸可按下面经验公式确定： b= =0.2654140.111/2181/4=6.6mmh=2/3b=2/36.6=4.4其中，b梯形的大底边宽度（mm） m塑件的质量（g） l分流道的长度（mm） h梯形的高度（mm） 梯形的侧面斜角a常取510 3.5浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到朔件能否完好、高质量地注射成型。本次设计采用侧浇口，其截面形状为矩形，改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。 侧浇口尺寸计算的经验公式如下：b=2.6mm (4.6.1）t=(0.60.9)=1.5mm （4.6.2）l取1.5mmb侧浇口的宽度，mm;a朔件的外侧面积，mm2;t侧浇口的厚度，慢慢；浇口处朔件的厚度，mm;l浇口长度，mm; 3.6拉料杆和冷料穴设计 冷料穴一般开设在主流道对面的 动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。本设计采用带倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。结构如图4.9： 图4.20 冷料穴及拉料杆3.7排气系统的设计排气系统的作用是在注射成型过程中，将型腔中的气体有序而顺利地排出，以免塑件产生气泡、疏松等缺陷。注射过程中需要排出的气体有：浇注系统和型腔中原有的自然气体，塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气，塑料熔体在受热或凝固时分解产生的低分子挥发气体，塑料熔体中某些添加剂的挥发和化学反应所产生的气体。一般来说，在模具结构里，气体能从分型面、顶杆等结构件中自然而然地排出气体。采用排气槽排气是最简单可行的方法，同时利用顶杆与孔的配合间隙排气，其间隙为0.03mm0.05mm,不过最可靠有效的方法是在分型面上开设专用排气槽。第四章 模架的选择按进料口（浇口）的形式模架分为大水口模架和小水口模架两大类，香港地区将浇口称为水口，大水口模架指采用除点浇口外的其他浇口形式的模具（二板式模具）所选用的模架，小水口模架指进料口采用点浇口模具（三板式）所选用的模架。大水口模架共有a、b、c、d四种型式；小水口共有da、db、dc、dd、ea、eb、ec、ed八种型式，其中以d字母开头的四种型号适用于自动断浇口模具的模架。本方案采用gb/t1225.612556.2-1990中小型标准a2型模架9，模具定模和动模均采用两块模板，设置推杆推出机构。适用于直接浇口，采用斜导柱侧抽芯的注射成形模具。其模板尺寸选用532634。模具的实际闭合高度为278mm在该模架的最大闭合高度和最小闭合高度之间，符合设计要求。图4 标准模架第五章 成型零部件的设计5.1侧向分型及抽芯机构的设计按动力来源的不同,侧向分型与抽芯机构一般可分为手动,机动,气动或液压三类.这里我们选用的是机侧向抽芯机构中的斜导柱分型抽芯.（1）型芯:塑件为形状有规则排列而又难于整体加工,所以采用由多块分解的小型芯镶拼组合而成的组体型芯,即镶拼组合式型芯.（2）脱模力(抽芯力)塑件在模具中冷却定型时，由于冷缩的原因，物料温度降低，直至复原到常温这个过程，尺寸逐渐减小，塑件对型芯产生一个包紧力。因此在塑件脱模时必须克服这一包紧力所产生的脱模力的阻力，塑件同时还需克服与型芯之间的黏附力和摩擦力及抽芯机构本身所产生的运动摩擦合力才能将型芯脱开。这几种合力即为脱模力m，在侧抽芯动作中称抽芯力，在顶出动作中称顶出力10。塑件底面带通孔的脱模力（抽芯力）的计算公式: -塑件对侧型芯的收缩应力。一般 模内冷却的塑件，=(0.81.2) pa-塑件包紧侧型芯成型部分的侧面积，m2-塑件与模体钢材的摩擦系数，一般取=0.10.3-脱模斜度 0（3）抽芯距抽芯距是指侧抽芯从成型位置侧抽至不妨碍塑件顶出的位置时，侧型芯所移动的距离. s=+(23)=30+(23)=33mm -侧向凸台高度，-实际抽芯距，5.2斜导柱的结构形式 图5.2 斜导柱 本设计采用的是在中小型模具中常用的一种结构形式，其台肩部相平于模面，角度与抽拔角一致。材料多为t8、t10等碳素工具钢，也可用20钢作渗碳处理，由于斜导柱经常于滑块摩擦，热处理要求硬度hrc55,表面粗糙度ra0.8。 斜导柱固定部分与模板的配合精度为h7/m6的过渡配合。如图5.2所示. (1)圆柱形斜导柱直径的确定 圆柱形斜导柱直径取决于斜导柱所受的弯曲力，而弯曲力又取决于抽拔力，抽拔角以及受力点的位置。 一般地，斜导柱和斜滑块的斜孔的配合都有一定的间隙（0.2-0.4），在开模瞬间定程距为m， -斜导柱直径，-抽芯力，-受力点到固定板平面的距离, =21-抽拔角-斜导柱钢材的许用弯曲应力，. 碳素钢取=137.216 取20mm(2) 斜导柱倾斜角的选择斜导柱倾斜角与斜导柱的有效工作长度，抽芯距,斜导柱完成抽芯时所需最小开模行程有关。增大，l和h减小，有利于减小模具尺寸，但斜导柱所受的弯曲力和侧抽芯时的开模力将增大；反之亦反，综合两方面考虑，一般最常用为，本设计取为(3) 圆柱形斜导柱总长度的计算斜导柱的总长度 （510）mm -斜导柱总长度，mm-斜导柱台肩直径，mm-斜导柱抽拔角, -斜导柱固定板厚度，mm-斜导柱工作部分直径，mm-抽芯距。根据上式代入数据得：（510）mm145 mm5.3 楔紧块的设计楔紧块用于在模具闭合后锁紧滑块，承受成型时塑料熔体对滑块的推力，以免斜导柱弯曲变形。但是在开模时，又要求楔紧块迅速离开滑块，以免阻挡斜导柱带动滑块抽芯，因此楔紧块的倾斜角度应稍大于斜导柱的倾斜角度，一般取比斜导柱的倾斜角度大23度，所以选择楔紧块的倾斜角为22，如图5.3。图5