洗衣机排水管道某零件的注射模具设计【CAD图纸全套】

本科毕业设计 (论文 ) 题目： 洗衣机排水管道某零件的注射模具设计 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013 年 5 月 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 I 洗衣机排水管道某零件的注射模具设计 摘要 本次设计详细介绍了洗衣机排水管道某零件的注塑模具设计，主要包括塑件材料的分析与设计方案的论证；注塑机的选择；成型零件的设计；侧向分型与抽芯机构的设计；导向机构的设计；脱模机构的设计；温度调节系统的设计， 以及模具各部分的计算和校核 等。本次设计的方案为一模两腔，塑件材料选用了丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ 浇口形式选用了侧浇口，模具结构为直接分型 推杆推出机构。同时运用了 件设计模具三维图。 关键词 ：注塑模具，塑料，模具设计，抽芯机构 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 of a of he of of a of of of of a - At D 文档就送全套 纸 交流资料 14951605 录 1 绪论 . 1 目背景 . 3 料模具的发展概况 . 3 料模具的发展前景和趋势 . 2 2 塑件分析 . 3 件的结构分析 . 3 件三维图 . 3 件二维图 . 3 度分析 . 3 件的材料分析 . 4 件材料 . 4 料的特性 . 4 工艺特性 . 4 成型工艺 . 4 料的成型工艺 . 5 射成型的过程 . 5 型前的准备 . 5 射成型过程 . 5 品的后处理 . 5 3 方案论证 . 6 案论证 . 6 用方案 . 6 4 注射机的选择 . 7 定零件的体积 . 7 射机的选择及参数 . 7 射机的类型 . 7 射机的主要技术参数 . 8 射机的校核 . 8 5 分型面的选择 . 10 型面选择原则 . 10 型面设计 . 10 6 浇注系统设计 . 11 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 注系统作用及要求 . 11 注系统的布置 . 11 流道设计 . 11 流道设计要求 . 11 流 道计算 . 11 流道设计 . 12 流道设计要求 . 12 口设计 . 12 口类型 . 12 口的位置 . 13 口的选择 . 13 料穴设计 . 13 口套和定位圈设计 . 14 口套的设计 . 14 位圈的设计 . 14 7 成型零部件设计 . 15 型零部件材料选择 . 15 型零部件结构设计 . 15 腔结构设计 . 15 芯结构设计 . 16 型零件尺寸计算 . 16 响制品尺寸精度的因素 . 16 型零件工作尺寸计算 . 17 型型腔壁厚计算 . 19 8 导向机构设计 . 20 柱的设计要求 . 20 柱的选择 . 20 套的设计和选择 . 20 9 侧向分型抽芯机构设计 . 22 芯机构的类型 . 22 芯距和抽芯力的计算 . 22 芯距 . 22 芯力 . 22 导柱和斜滑块设计 . 23 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 V 导柱 . 23 滑块 . 23 紧块 . 24 10 脱模机构设计 . 25 模装置 . 25 模机构设计原则 . 25 计原则 . 25 模力的计算 . 25 杆顶出机构的设计 . 26 杆顶出机构的设计要求和特点 . 26 杆强度的计算 . 26 位装置 . 27 11 温度调节和排气系统设计 . 28 度调节系统设计 . 28 度调节对制品质量的影响 . 28 却系统的设计原则 . 28 却系统的结构 . 28 气系统设计 . 29 12 模具总体设计 . 31 具工作过程 . 31 具选用材料及热处理 . 31 保和经济技术分析 . 32 13 结论 . 33 参考文献 . 34 致谢 . 35 毕业设计（论文）知识产权声明 . 36 毕业设计（论文）独创性声明 . 37 1 绪论 1 1 绪论 2 1 绪论 1 绪论 3 目背景 塑料模具的设计和制造水平反映了机械设计和加工的水平，模具的设计已应用了当代先进的设计手段。各行各业对模具需求量的增大，增加了大量的模具设计与制造的技术人才。本课题为中等以上难度的塑料模具设计，从模具的结构设计，各种参数的设计与计算，材料的选择与处理，零件的加工工艺方案的制订，三维造型等均得到一定的锻炼。 料模具的发展概况 伴随着改革开放所带来的各式各样的新技术和新思想，我国的制造业得到了的很大程度上的发展，并且拥有很广阔的发展前景。模具是制造业不可或缺的一部分，它是目前大部分行业必需的，很多行业都离不开模具，它涉及到机械设计制造、塑性加工、锻造、金属材料及其热处理、高分子材料、金属物理、粉末冶金、塑料、橡胶、玻璃等诸多学科、范畴和行业 1。利用成型的模具制造出的产品所拥有的高生产率、高精度、高复杂性、高一致性和低消耗，这是其他的加工制造方法无法比拟的。目前我国的模具生产厂家有 3 万多家，从事该行业的人数已达到 100 多万人 2，我国的模具行业的发展具有以下这些特点：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具以及模具标准件的发展速度快于行业的总体发展水平；塑料模和压铸模成比例增长；专业模具厂家数量及生产能力增加较快；随着经济体制改革的不断深入， “三资 ”及民营企业的发展很快 3。我国的模具生产主要集中在长江三角洲和珠江三角洲等地区，虽然在模具总量上我国位列前茅，但是设计和制造水平还是落后于欧美等发达国家，标准化程度也低于国际水平。 同时我国的模具行业还存在着整体利润较低、进口多出口少的不利现状。这说明我国的模具技术与国外技术还存在着不小 的差距，仍然需要大力发展。与此同时，我国的模具发展也有着一些有利因素：国家对制造业的重视和大力支持；我国高速发展的机械制造业、汽车制造业、家电及建筑业等给模具行业带来巨大的前景和市场；国际先进企业来华投资热情增高带来的机遇等 4。 2 料模具的发展前景和趋势 经过近些年的发展，塑料模具取得了很大的进步和成果，同时也表现出了今后的发展趋势的方向： (1) 模具的精度越来越高。在 10 年前，精密模具的精度一般为 5m, 而现在已经达到 2 (2) 模具越来越趋近大型化。 (3) 模具的技术含量越来越高。 (4) 塑料模具的比例将会进一步增高。 (5) 新型多功能复合模具会得到进一步的发展，并且得到更加广泛的应用。 (6) 标准件的应用会更加的广泛。因为模具标准化以及模具标准件的应用将可以减小模具制造周期 , 同时还能提高模具的整体质量和降低模具制造成本。 (7) 随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。 (8) 热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。 (9) 随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。 (10) 节约资源、重复使用、利于环保，可持续发展 7。 2 塑件分析 3 2 塑件分析 件的结构分析 件三维图 塑件的三维图如下图 示，本设计塑件比较复杂，首先塑件上有与开模 方向垂直的侧孔，需要设计侧向抽芯机构；同时由于塑件存在较深的型腔，所以开模时可以保证塑件留在动模上。 图 塑件三维图 件二维图 如下图 以看出该塑件有部分型腔，同时侧壁上有侧孔，需要侧向抽芯。 图 塑件二维图 度分析 本塑件材料为 据 14486取本塑件公差等级为 面粗糙度取 模斜度为 40130。 4 件的材料分析 件材料 根据该塑件的用途是洗衣机内部某零件，由于 非结晶型塑料，综合性能好，广泛地用于制造汽车、飞机、家电等的零件 1。 所以本塑件材料选择 料的特性 能指标 8如下表所示： 表 能指标 名称 单位 数值 密度 (g/ 点 130160 热变形温度 45N/598 弯曲强度 0 拉伸强度 549 拉伸弹性模量 度 6286 收缩率 % 口冲击强度 kJ/120 弯曲弹性模量 缩强度 6286 体积电阻系数 013 击穿电压 5 介电常数 60 工艺特性 (1) 于无定形聚合物，无明显熔点。成型过程中热稳定性较好，成型温度可选择的范围也较大。 (2) 粘度适中。 (3) 流动性对注射压力的变化比对温度的变化稍敏感。 (4) 在成型加工前，大都要作干燥处理。 成型工艺 5 (1) 注射温度在 160220 摄氏度之间 (2) 对于薄壁、长流程、小浇口制品注射压力可达 130150厚壁、大浇口制品只需 70100 (3) 为了获得内应力较小的制品，保压压力不宜过高。以 6070宜。 (4) 模具温度在 60 摄氏度左右。 (5) 注射速度以中、低速为宜。 料的成型工艺 塑料的成型方法有很多种，如 注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型、吹塑成型等。本塑件采用注射成型。 注射成型又称注塑成型。该方法采用注射成型机将粒状的塑料连续输入道注射成型机料筒中并逐渐熔融，使其呈黏性流动状态，由料筒中的螺杆或柱塞推至料筒底部。通过料筒顶端的的喷嘴将熔体注入到闭合的模具型腔中，熔体充满后经过保压和冷却，使制品固化定型，然后开启模具取出制品。注射成型主要用于热塑性塑料，现在也可用于热固性塑料。注射成型的生产是周期性的。根据产品的批量、结构、尺寸与精度，可采用一模一腔，也可采用一模多腔。 射成型的过程 型前的准备 (1) 原料的预处理。 (2) 料筒的清洗。 (3) 成型前需要干燥处理。 射成型过程 包括加料、塑化、加压、注射、保压、冷却定型和脱模等步骤。 品的后处理 塑料制品脱模后，通常需要进行适当的后处理来改善制品的性能和提高制品的尺寸稳定性。制品的后处理主要指退火和调湿处理。同时需要除去浇口凝料，修饰浇口处余料及飞边毛刺。 退火处理的方法是使制品在定温的加热液体或热空气循环烘箱中静置一段时间。一般退火温度应控制在高于制品使用温度 1020 摄氏度或者低于塑料热变形温度 1020 摄氏度为宜。 调湿处理就是使制品在一定的湿度环境下预先吸收一定的水分，使制品尺寸稳定下来，以避免在使用过程中再发生更大的变化。 3 方案论证 6 3 方案论证 案论证 方案一： 采用一模两腔结构，对称放置，选用侧浇口，其浇口设置在动模板上，用推杆实现脱模，且效率高，侧向抽芯采用斜销抽芯机构。分型面选择塑件最大轮廓处。 方案二：采用一模一腔结构，浇口采用侧浇口。 经过研究和论证，由于方案二效率较低，浇注系统不能平衡布置。方案一合理，所以本设计采用方案一的设计。 用方案 本设计 模具采用上下开模的方式，采用一模两腔的结构，对称放置，一次成型；浇口采用侧浇口，同时浇注；由于该塑件上具有与开模方向不一致的孔，所以要设计侧向抽芯机构，在开模的同时进行侧向抽芯；同时也需要脱模机构，在开模后利用顶杆将塑件顶出；在定模和动模之间要有导杆，保证动模定模能够正确的开合；采用 Z 型拉料杆将浇道中的凝料拉出；采用复位杆在开模顶出塑件后使推板 复位。 4 注射机的选择 7 4 注射机的选择 定零件的体积 (1) 零件的体积： 由 e 软件计算出塑件体积：零V=(2) 损失的体积： 考 虑 浇 口 及 流 道 损 失 ， 选 取 浇 口 及 流 道 损 失1V=取1V=4 (3) 塑件的总体积：由于采用一模两腔， V =2*=在加工过程中考虑到塑料的利用率 , 取利用系数 K=注射成型机最大注射量 大于或等于 V / K 即 / K=射机的选择及参数 射机的类型 按注射机的注射方向和模具的开合方向，可分为三类。 (1) 卧式注射机 这种注射机成型物料的注射方向与合模机构开合方向均沿水平方向。其特点是重心低、稳定，加热、操作及维修均很方便，塑件推出后可自行脱落，便于实现自动化生产。其缺点是模具安装较麻烦，嵌件放入模具有倾斜和脱落的可能，机床占地面积较大。目前，大、中型注射机一般采用这种形式。 (2) 立式注射机 成型物料的注射方向与合模机构开合方向均垂直于地面。其主要有点是占地面积小，安装和拆卸模具方便，安装嵌件较容易。缺点是重心高、不稳定，加料较困难，推出的塑件要人工取出，不易实现自动化生产。这种机型一般为小型的，最大注射量在 60g 以下。 (3) 角 式注射机 成型物料的注射方向与合模机构开合方向相互垂直，又成为直角式注射机。目前国内使用最多的角式注射机采用沿水平方向开合模，沿垂直方向注射。其主要优点是结构简单，便于自制。主要缺点是不能准确可靠地控制注射压力、保压压力和锁模力，模具受冲击和震动较大。 按注射装置分类，可分为三类。 (1) 螺杆式 以同一螺杆来实现成型物料的塑化和注射。它能使成型物料的混炼塑化均匀，无材料滞留，结构简单，但压力损失较大，是当前使用较广泛的机型。 8 (2) 柱塞式 以加热料筒、分流梳和柱塞来实现成型物料的塑化和注射。它构造简单，适合于小型塑件的成型，但材料滞留严重，压力损失大。 综上所述，根据注射量、注射压力、锁模力初选注射机为立式螺杆注射机，型号为 射机的主要技术参数如表 示 表 注射机的主要技术参数 工程注射量 / 0 螺杆直径 / 5 注射压力 /17 锁模力 /50 最大成型面积 / 90 模板最大行程 / 160 模具最大厚度 / 180 模具最小厚度 / 60 模板尺寸 ab/ 250280 拉杆空间 a 或 ab/ 235 定位圈尺寸 / 115 顶出形式 / 两侧顶出中心距 70 生产厂家 上海塑机厂 喷嘴圆弧半径 / 12 喷嘴孔径 / 4 射机的校核 大注塑量效核 材料的利用率为 0=合注塑机利用率在 要求。 射压力的效核 所选注塑机的注塑压力需大于成型塑件所需的注射压力， 件的注塑压力一般要求为 50 100以该注塑机的注塑压力符合条件。 模力效核 9 选用注射机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力，不然模具分型面要分开而会产生溢料。注射时产生的型腔压力对柱塞式注射机因注射压力损失较大，所以型腔压力约为注射压力的 70% 40%；而有预塑装置的注射机及螺杆式注射机压力损失较小，所以型腔压力较大。另外对不同流动性的塑料，喷嘴和模具结构形式。其压力损失也不一样。一般熔料经喷嘴时其注射压力达 60 80 / , 经浇注系统入型腔时则型腔压力一般约为 25 50 / 。 锁模力和成形面积的关系有下式确定 ： P 锁 A/1000 式中 锁P 锁模力（ 型腔压力，一般取 40 50kN/A 浇道、进料口和塑件的投影面积（ 。 取 45kN/以注塑机的锁模力符合要求。 具厚度校核 初定模具厚度为 176该注塑机要求的厚度范围 (60 180内。 具安装尺寸校核 模具安装固定有两种：螺钉固定、压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具多采用此法），模具动定模板上的螺孔及其间距，必须和注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有较大的灵活性；该模具采用压板固定。 模行程的效核 开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。其开模行程按下式效核 : 式中： S 为注塑机的最大行程， 塑件的脱模距离 , 52 为包括流道在内的塑件高度 , 0公式 3 S= 25+70+(510)=100以上式成立，即该注塑机的开模行程符 合要求。 综上所述，由以上对各参数的校核可知该注塑机符合要求。 )105(21 ( 0 0 0 腔5 分型面的选择 10 5 分型面的选择 型面选择原则 模具上用以取出制品及浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面。在 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件工艺性、精度、推出方法、模具制造、排气等因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较。分型面一般垂直于开模方向。因此，分型面的选择有以下原则： (1) 分型面必须开设在制品截面轮廓最大的部位才能使制品顺利地脱模。 (2) 因为分型面不可避免的要在制品上留下痕迹，所以分型面最好不要选在制品光滑的外表面或带圆弧的转角处。 (3) 在注射成型时因推出机构一般设置在动模一侧，故分型面应尽量选在能使制品留在动模内的地方。 (4) 对于同轴度要求高的制品（如双联齿轮）等，在选择分型面时，最好把要求同轴度的部分放在分型面同一侧。 (5) 一般侧向分型抽芯机构的侧向抽拔距离都较小，故选择分型面时应将抽芯或分型距离较长的一边放在动、定模的方向上，而将短的一边作为侧向分型的抽芯。 (6) 因侧向合模锁模力较小，故归于投影面积较大的大型制品，应将 投影面积大的分型面放在动、定模主平面上，而将投影面积较小的分型面作为侧向分型面。 (7) 当分型面作为排气面时，应将分型面设计在料流的末端，以利于排气。 (8) 不能有分型面与开模方向平行，应当尽量使分型面与开模方向垂直或有较大角度，这样才能保证在导向间隙下动模与定模正确接触形成封闭型腔。 (9) 分型面应避免使模具上产生尖角等强度薄弱的部位。 型面设计 根据分型面选择原则及本塑件特点，选择分型面如图 示 图 分型面6 浇注系统设计 11 6 浇注系统设计 注系统作用及要求 浇注系统是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后，到进入模具型腔以前所流动的一段路径的总称，主要应包括主流道、分流道、进料口、冷料穴等几部分，是注射模设计中的重要组成部分。 浇注系统的作用是使熔融塑料平稳、有序地填充到型腔中去，且把压力充分地传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、外形清晰、美观的塑件。 对浇注系统设计的具体要求是：对模腔的填充迅速有序；可同时充满各个型腔；对热量和压力损失较小；尽可能消耗较少的塑料；能够使型腔顺利排气；浇注道凝料容易与塑料分离或切除；不会使冷料进入型腔；浇口痕迹对塑料外观影响很小。 注系统的的布置 在多模腔中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两种类型，一般以平衡式为宜。浇注系统无论是平衡或非平衡布置，型腔均应与模板中心对称。使型腔和流道的投影中心与注射机锁模力中心重合，避免注射时产生附加的倾侧力矩。 本设计采用一模两腔，两腔呈中心对称。 流道设计 流道设计要求 (1) 主流道为直接与注射机的喷嘴连接的部分，一般为圆锥形， 锥角一般为 62 ， 流动性差的可取 64 ，内壁表面粗糙度 以便于浇注系统的凝料顺利的拔出。 (2) 主流道与注射机的喷嘴接触处应做成半球形的凹坑，凹坑深度取 ，凹坑球半径比喷嘴球头半径大 1流道小端直径应比喷嘴孔直径约大 取 3制品大小及补料要求决定。 (3) 为减少塑料熔体充模时的压力损失和塑料损耗， 应尽量缩短主流道的长度，一般主流道的控制在 60内。为减少料流转向时的阻力，主流道的出口应做成圆角，圆角半径 r= 主流道的出口端面应与定模分型面齐平，以免出现溢料。 流道的计算 12 主流道经验公式为： 式中 D 主流道大头直径， V 流经主流道的熔体体积（包括各个型腔、各级分流道、主流道以及冷料穴的容积）， K 因熔体材料而异的常数 由上可得， D=10流道设计 流道设计要求 分流道是指主流道与浇口之间的通道。 分流道的设计原则是应使熔体较快地冲满整个型腔，流动阻力小，熔体温降小，并且能将熔体均衡地分配到各个型腔，同时要 满足熔融料流压力损失小，容积最小。 常见的分流道截面形状有圆形、半圆形、 U 形、梯形、矩形等。 为减小分流道内的压力损失，希望分流道截面面积要大，为减少传热损失，又希望分流道表面积要小。流道长度宜短，因为长的流道不但会造成压力损失，不利于生产，同时也浪费材料；但过短，产品的残余应力增大，并且容易产生飞边。流道的截面积越大，压力的损失越小；流道的表面积越小，热量的损失越小。因此用流道的截面积与周长的比值来 表示浇道的效率，效率越高，浇道的设计越合理 对于壁厚小于 3量在 200g 以下的塑料制品，可用下述经验公式确定分流道的直径（该式所计算的分流道直径仅限于在 内） 式中 D分流道的直径， W塑件的质量，本零件为 6g； L分流道的长度，约为 90 由上可得 D3 综上所述决定 本模具的分流道设在动模型板上，采用半圆 形流道。 口设计 口的类型 浇口的类型有直接浇口 、 侧浇口 、 扇形浇口、膜状浇口、点浇口、潜伏浇口、（ (13 护耳浇口等。 口的位置 浇口开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口位置时应注意以下几点： (1) 浇口应设置在能使行腔各个角落同时充满的位置 (2) 浇口应设置在制品壁厚较厚的部位，使熔体从厚界面流入薄截面，以利于 补料。 (3) 浇口的位置应选择在有利于排除型腔中气体的部位。 (4) 浇口的位置应选择在能避免制品表面产生熔合纹的部位。 (5) 对于带有细长型芯的模具，浇口位置不当会使型芯受到熔体的冲击而产生变形。 (6) 浇口的设置应避免产生喷射的现象。 (7) 浇口应设置在不影响制品外观的部位。 (8) 不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口，一般，制品浇口附近的残余应力较大而强度较差。 口的选择 考虑本塑件的形状及材料表面的切料点，本设计浇口采用侧浇口。优点是浇口形状简单 且 尺寸容易准确控制， 缺点是产品表面有浇口瑕疵，须切断浇道。 料穴设计 冷料穴是为了防止冷料穴进入浇注系统的流道和型腔 ,从而影响注塑成型和塑料件质量而