带外螺纹管件的注塑模设计

1、毕 业 设 计（论 文）设 计 题 目： 带外螺纹管件的注塑模设计 学 院 名 称： 机械工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 姓 名： 学 号 指 导 教 师： 职 称 定稿日期： 2011年 5 月 4 日目录目 录1 引言12 注塑模设计22.1 零件分析22.1.1 分析材料性能22.1.2 分析零件用途及设计要求32.1.3 综合分析塑件性能32.1.4 分析材料性能32.2 型腔数目的确定32.3 注射机型号的确定32.3.1 计算塑件的体积和重量32.3.2 分析材料性能32.3.3 根据容量初选注射机42.3.4 所选注射机主要参数42.3.5 校核注射机的主要参数

2、42.4 分型面位置的确定52.5 设计推出机构62.5.1 推管推出机构62.5.2 确定推管位置尺寸62.5.3 推管的安装、固定及配合62.5.4推出机构复位方式的确定62.6 导向机构的确定62.7 侧向分型72.7.1 侧向分型机构72.7.2 侧向成型元件72.7.3 运动元件82.7.4 传动元件82.7.5 锁紧元件82.7.6 限位元件82.7.7 抽芯距的确定92.8 浇注系统的确定92.8.1 确定最佳浇口形式及浇口位置、数量92.8.2 根据所选浇口形式，位置及型腔数进行流道布置92.8.3 设计主流道衬套102.8.4 设计计算分流道尺寸102.8.5 设计计算浇口尺

3、寸112.9 成型零件设计122.10 模架的确定132.11 温度调节系统的设计142.12 注塑机校核142.12.1成型面积的校核计算142.12.2注射压力的校核计算142.12.3模高的校核计算142.12.4模具最大尺寸校核152.12.5开模行程校核152.13 CAD技术的应用15结论17致谢18参考文献19I中文摘要摘 要介绍一种对带外螺纹管件进行成型的方法，设计的难点在于对外螺纹的处理，以及一模两腔，本设计采用哈弗模的方案进行成型。关键词：注塑成型；外螺纹；管件；哈弗模英文摘要ABSTRACTThis paper Introduction of a pipe with ex

4、ternal thread on the molding method, the design of the difficulty lies in the treatment of external threads, and a two-cavity mold, the mold design program with Harvard shape.Key Words：The injection moulding；Outer spiral crest；Management reviews；half-mould宁波工程学院毕业设计（论文）1 引 言近年来，在家用电器行业中，塑料制件以其特有的质轻、

5、耐腐蚀能力强，色泽艳丽，生产过程简单、成本低，效力高及加工性能好等优点，取代了部分金属制件。其模具设计是保证高质量塑料制件加工的重要前提。笔记本电脑、移动电话和个人数字助理等产品更新换代的速度非常快。产品的设计理念正朝着“轻、薄、短、小”方向发展，同时人们对这些产品的需求也正在快速增长。于是，薄壁注塑成型技术迅速发展。薄壁注塑成型技术已引起人们的高度重视，以美、德和日本等国为首的发达国家纷纷投资大力开发研究该技术。它已成为塑料成型行业中新的研究热点，是一项具有深远意义和重要作用的未来技术。塑料是20世纪才发展起来的新材料，目前世界上塑料的体积产量已经赶上和超过了钢材，成为当前人类使用的一大类材

6、料。我国的塑料工业正在飞速发展，塑料制品的应用已深入到国民经济的各个部门。塑料制品的普及应用事毕要求塑料模具得到快速发展。我国塑料模具已得到快速发展，主要有如下成果：大型塑料模具已能生产单套重量达到50t 以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2um，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800 腔的塑封模；高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min 以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。从生产手段上， 模具企业设备数控化率已有较大提高， CAD/CAE/CAM技

7、术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT 等先进技术的采用已越来越多， 模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都已有较大幅度的提高， 热流道模具的比例也有较大提高，内热式或外热式热流道装置得以采用，少数单位采用了具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具，完全消除了制件的浇口痕迹。气体辅助注射技术已成功得到应用。虽然，塑料模具在国内发展较为迅速，但由于我国模具行业本身起步较晚，相比国外发达国家的模具设计制造水平，我国还存在很大问题，比如说发展不平衡， 产品总体水平较低。工艺装备落后， 组织协调能力差。大多数企业开发能力弱， 创新能力明显不足。供需矛盾一时还难以解决。体制和人才问题的解决尚待时日。为

8、此，学习、研究塑料模具有其实在意义。通过本次毕业设计，对塑料模具相关知识进行进一步的巩固和学习。通过分析塑料分型面、进料点位置，拔模斜度和顶出机构等一系列问题，对模具结构进行设计。并结合相关软件的应用，实现优化模具设计。2 注塑模的设计2.1 零件分析2.1.1 分析材料性能 材料：PVC（硬质）（1）基本特征：PVC为白色或浅黄色粉末，由于其分子结构中含有氯原子，因此PVC通常不易燃烧，离火既灭，火焰呈黄色，燃烧时塑料可变软，同时发出刺激性气味，滴下胶质，且胶质可拉丝。常用的PVC有软硬质之分。硬质PVC不含或含有少量的增塑剂，有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能，可单独做结构材料。其催化温

9、度低于-5060，在7580之间变软。PVC是无定形高聚物，没有明显的熔点，加热到120150是具有可塑性，它的热稳定性较差，在一定温度下会有少量的HCL气体放出，促使其进一步分解变色，因此需要加入碱性稳定剂防止其裂解，它的使用温度范围也较窄，一般在-1555之间。（2）主要用途：硬质PVC因其化学稳定性高，耐酸碱能力极强，力学性能，电性能优良，一般适于制造棒、管、板、焊条、输油管以及耐酸碱零件等。（3） 成型特性：无定形料,吸湿小,流动性差.为了提高流动性,防止发生气泡,塑料可预先干燥.模具浇注系统宜粗短,浇口截面宜大,不得有死角.模具须冷却,表面镀铬；由于其腐蚀性和流动性特点，最好采用专用

10、设备和模具。所有产品须根据需要加入不同种类和数量的助剂；极易分解,在200度温度下与钢.铜接触更易分解,分解时逸出腐蚀.刺激性气体.成型温度范围小；采用螺杆式注射机喷嘴时,孔径宜大,以防死角滞料.好不带镶件,如有镶件应预热（4）PVC的主要技术指标密度：1.35g/cm3 1.45g/cm3比容：0.69g/cm3 0.74g/cm3收缩率（硬质）：0.61.0%模具温度：2050成型温度：1601902.1.2 分析零件用途及设计要求该塑件为带外螺纹的管件。零件外形如图2-1所示。该塑件结构复杂程度一般，塑件属于大批量生产，要求模具寿命在20万次以上；模具工作可靠，动作平稳；模具零件结构合理

11、，脱模顺利，加工工艺良好。图 2-12.1.3 综合分析塑件结构由于零件的材料为PVC，综合PVC的特点、用途，该塑件基本符合要求，但在设计中还存在很大的问题，比如塑件表面要求高强度，所以浇口开在塑件侧面，分一个浇口，用推管推出塑件。塑件壁厚一般，在布置冷却水道的时候要考虑好塑件的质量问题，以免产生起泡、溶接痕点等缺陷。2.2 型腔数目的确定一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构；对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。型腔的数目可根据模型的大小情况而定。由于零件要求较高，形

12、状不规范，为了提高生产效率，方便和减少设计考虑范围，减少工作者的劳动量，所以采用一模十六腔。 2.3 注射机型号的确定2.3.1 计算塑件体积和重量使用UG软件对图（2-1）的零件进行三维建模，使用软件测量工具得到体积约为1360mm³，因材料为PVC，密度取平均值为1.4g/cm³，则重量约为1.9g，确定型腔数量为“一模十六腔”。2.3.2 注射机型号的初选1)注射量的计算通过计算分析,塑件质量m1=1.9g,塑件体积V=1.363 从上述分析中确定为一模十六腔,所以注射量为:m=1.6×n×m1=1.6×16×1.9=48.64

13、g 2)塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算。由UG分析，塑件在其分型面上的投影面积约为3.47cm2 ,浇注系统投影面积不超过1.21cm2则锁模力：=（16*3.47+16*1.21）×30=224.6KN 式中型腔压力取30MPa（一般取25-45 MPa）成型面积大约为56cm²，注塑机最大成型面积为130cm²。综上所述可以选择型号为XS-Z-60的注塑机。2.2.3 根据容量初选注射机除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以

14、及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号。通过查阅模具设计与制造简明手册（第二版）P276表（2-33）选用XS-Z-60注射机。2.2.4 所选注射机主要参数柱塞直径 38 mm 额定注射量 90 cm³注射压力 122 MPa锁模力 500 KN模具最大最小厚度 200mm、70mm喷嘴球半径 12mm喷嘴孔直径 4mm定位孔直径 100mm2.2.5 校核注射机的有关参数（1） 由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n （2-1）=(0.8×60-10)/1

15、4.172.622.6型腔数校核合格 式中 k注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； 注射机允许的最大注射量（60³）;浇注系统的质量或体积（cm³） 一个制品的质量（cm³）（2） 注射量校核 （2-2）2×14.17+2060×0.8注射量足够 m注射机允许最大注射量，其它同上（3） 锁模力校核 （2-3）=64×55.34=322.04 KN而F=500 KN，锁模力校核合格。式中 注射机的公称锁模力。型腔内溶体的压力，选64MPa 型腔及浇注系统在分型面上的投影面积之和;其他安装尺寸的校核等模架选定后方可校核。2.4 分型

16、面位置的确定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。因为该塑件带有外螺纹，决定使用哈弗模进行分型。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。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：分型面应选在塑件外形最大轮廓处确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模保证塑件的精度满足塑件的外观质量要求便于模具制造加工注意对在型面积的影响对排气效果对侧抽芯的影响在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应

17、抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。根据浇注系根据以上原则，可确定该模具的分型面如下图（2-2）所示图 2-22.5 设计推出机构2.5.1 推管推出机构由于塑件为管件且壁厚较薄，使用推板或推件杆推出机构变得不可能，所以采用与推管进行推出。使用推管推出塑件力量均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹。针对塑件结构，采用的推管固定在推杆固定板上，而中间型芯固定在动模座板上的形式，这这结构定位准确，推管强度高，型芯维修和更换方便。2.5.2 确定推管位置尺寸为了保证推管在推出时不擦伤型芯及相应的成型表面，推管的外径应比塑件外壁尺寸小0.5mm；推管的内径应比塑件的内径每边大0.5mm；推

18、管与成型模板的配合长度为推管直径的1.5倍，与型芯的配合长度应比推出行程大约5mm。推管的厚度取2mm，否则难以保证其刚性。2.5.3 推管安装、固定及配合推管通过头部阶梯固定在推管固定板与挡板之间，推管与型芯之间的配合为H8/f7。推管与模板上孔采用H8/f8的配合。推管外侧与推管固定板以及支撑板之间采用单边0.5mm的大间隙配合。2.5.4 推出机构复位方式的确定模具在合模时候，利用复位杆复位。详细见装配图。2.6 导向机构的确定零件为大批量生产，且零件材料为PVC，相对与其他材料的塑料零件其零件精度一般，又考虑便于设计制造及维修方便，所以选用导柱、导套导向机构，为使模具在开模时顶杆能顺利

19、顶出零件，提高模具寿命，使用用四根导柱进行导向。为保证塑料注射模具的动模与定模的正确定位和导向，所以选用普通的导柱、导套导向机构。设计导柱和导套需要注意的事项有：1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出6-8 mm，以确保其导向与引导作用。3）导柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用H7/k6；导套外径的配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直

20、径的1.5-2倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。阅参考文献模具设计与制造简明手册（第二版）P377 表2-105，采用标准导柱GB4169.4-1984，导套采用GB4169.2-1984与GB4169.4-1984.2.7 侧向分型2.7.1 侧向分型机构因为模具采用哈弗模设计，利用两个侧滑块进行分型。所以要设计侧向分型机构，机动侧向分型虽然是模具结构更加复杂，但其具有抽芯力大，生产效率高，容易实现自动化操作，且不需另外添加设备的优点，综上所述，所以这里选用机动侧向分型里的斜导柱侧向分型

21、。具体结构见图2-2。2.7.2 侧向成型元件 模具采用哈弗模设计，以两个侧滑块进行分型，塑件主要依靠侧滑块进行成型，因此需要对侧滑块进行特别设计，侧滑块结构见图2-3。图 2-32.7.3 运动元件本次设计采用侧向成型元件与运动元件一体化的方案，具体结构见图2-3。2.7.4 传动元件传动元件是指开模是带动运动元件作侧向分型，合模时又使之复位的零件，如图2-2中的斜导柱。2.7.5 锁紧元件 为了防止注射运动时运动元件受到侧向压力而产生位移所设置的零件称为锁紧元件，如图2-2中的楔紧块。2.7.6 限位元件为了使运动元件在侧向分型或抽芯结束后停留在所要求的位置上，以保证合模时传动元件能顺利使

22、其复位，必须设置运动元件在侧向抽芯结束时的限位元件，这里采用向上分型一侧利用挡板，螺钉和弹簧进行定位，向下分型一侧使用挡板定位的方法，具体见图2-4。图 2-42.7.7 抽芯距的确定当塑件结构较为特殊时，如塑件外型为圆形并使用对开式滑块进行侧抽芯，既使用哈弗模时，其抽芯距为 (2-1)式中 R外形最大圆的半径，mm； r阻碍塑件脱模的外形最小圆半径，mm。则=12.85mm2.8 浇注系统的确定2.8.1 确定最佳浇口形式及浇口位置、数量该零件形状复杂程度一般，根据塑件表面可以看出，塑件采用侧浇口，这样可以降低溶体的表观粘度，增加浇注系统的平衡，也利于自动化操作侧浇口。浇口处在零件旁边，一模

23、两腔，分流道为对称分布。2.8.2 根据所选浇口形式，位置及型腔数进行流道布置由于浇口为侧浇口，在侧面设置一个浇口，根据模具结构特点（一模两腔），所以分流道为对称分布。浇注系统示意图如下图（2-5）所示，具体浇注系统见装配图。图 2-52.8.3 设计主流道衬套根据所选的注射机主要参数及模具结构特点，选择主流道衬套和定位圈设计成整体式与塑机定位孔配合。查阅模具设计与制造简明手册（第二版）P374表（2-101），选用浇口套见示意图（4-1）浇口套具体尺寸、表面精度及形为精度要求见非标零件图。图 2-62.8.4 设计计算分流道尺寸分流道截面形状及尺寸应根据塑料制件结构、大小和壁厚，所用塑料的工

24、艺性能、成型工艺条件及分流道长度等因素来确定。在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。由于塑件采用哈弗模进行成型，所塑件采用如图比表面积最小的圆形截面流道。图 2-72.8.5 设计计算浇口尺寸考虑到这副模具为中小型塑料模具，根据模具结构特点为一模两腔，浇口设计为侧浇口，开设在分型面上，平行于分型面，这类浇口一般采用一次分型，一般根据塑件的形状特征适当地选择进料位置

25、。浇口具体位置及分布情况见装配图，浇口形状及尺寸查阅模具设计与制造简明手册（第二版）P302 表（2-44）如下图（4-3）所示。图 2-8202.9 成型零件设计零件材料为PVC，根据模具设计与制造简明手册（第二版）P357 表（2-18）及设计任务书要求，制品重要尺寸精度为塑件4级。查阅塑料成型工艺与模具设计附录B地PVC收缩率为0.6%-1.0%。所以平均收缩率S=0.8%。型腔各段尺寸由计算机用UG在制造模具型腔得到所有型芯和型腔的尺寸。型腔尺寸计算：= =(1+0.8%)38-0.75×0.26=38.109=(1+0.8%)36-0.75×0.26=36.093

26、=(1+0.8%)32-0.75×0.26=32.076=(1+0.8%)26 -0.75×0.24=26.028=(1+0.8%)6-0.75×0.16=5.928=(1+0.8%)26-0.5×0.24=26.008=(1+0.8%)43-0.5×0.28=43.024=(1+0.8%)15-0.5×0.20=15.02=(1+0.8%)12-0.5×0.18=12.006=(1+0.8%)2-0.5×0.12=1.956型芯尺寸计算：= = =(1+0.8%)30+0.75×0.26=30.435=

27、(1+0.8%)26+0.75×0.24=26.388=(1+0.8%)41+0.5×0.28=41.468=(1+0.8%)2+0.5×0.12=2.076=(1+0.8%)12+0.5×0.18=12.186=(1+0.8%)39+0.5×0.26=39.442具体尺寸位置见型芯、型腔零件图。2.10 模架的确定 模具的大小主要取决与塑件制品的大小和结构，对于模具而言，在保证足够强度的前提下，结构越紧凑就越好。根据产品的外形尺寸，以及产品本身结构可以确定镶件的外形尺寸，确定好镶件的大小后，可大致确定模架的大小了。模具各支承零件如：定模座板、

28、动模座板、垫块等，都可通过查阅模具设计与制造简明手册（第二版）P359表2-87获得。大致归纳为下表:名称数量尺寸或厚度（mm）长度B×L（mm×mm）定模座板1H=16180×200定模板1H=25125×200动模垫块2H=50125×25支承板1H=25125×200垫块2H=6325×200推杆固定板1H=12.573×200推板1H=1673×200动模座板1H=16180×200表 2-1具体尺寸规格见装配图。2.11 温度调节系统的设计因为这个零件模具型腔为2块侧滑块的哈弗模组成，

29、所以冷却系统应开在侧滑块上，冷却水道的直径大小参考模具设计与制造简明手册（第二版）P402（冷却系统水孔开设原则）得：d=6-12mm，根据板厚以及考虑到塑件的大小、强度，最终确定上镶件处冷却水孔取6mm。具体冷却水道的布置及正确的位置、尺寸及数量见零件图。2.12 注塑机校核2.12.1 成型面积的校核计算F机F成式中 F机注射机额定最大成型面积，查得130cm2 F成模具成型面积由上式可以计算出：F成=52cm2F机F成所以成型面积足够。2.12.2 注射压力的校核计算（0.750.9）T机T成式中 T机注射机额定最大注射压力，查T机=120MPa; T成模具成型时需要的注射压力，查得T成

30、=2545MPa所以（0.750.9）T机T成，注射压力符合要求。2.12.3 模高的校核计算模具厚度H必须满足=70mm，=200mm，H=195mm，所以70<195<200符合要求。2.12.4 模具最大尺寸校核因为L0×B0=330×340 （mm×mm）实际L×B=200×180 （mm×mm）L<L0，B<B0，所以满足要求。2.12.5 开模行程校核因为模具是一次分型，所以选用公式s+510mm=130mms=180mm，所以开模行程符合要求。式中 脱模距离（推出距离）(mm) 塑件高度（包括浇注

31、系统）(mm) S注射机末班行程(mm)2.13 CAD技术的应用 利用CAD技术可以直观的表现表现模具的结构与外形，使用UGS软件对模具进行建模并生产爆炸图，模具结构见图2-10，图2-11图 2-10图 2-11结 论近年来，在家用电器行业中，塑料制件以其特有的质轻、耐腐蚀能力强，色泽艳丽，生产过程简单、成本低，效力高及加工性能好等优点，取代了部分金属制件。本设计针对带外螺纹的管件进行设计，由于塑件带有外螺纹并且是采用一模两腔的方案进行成型，所以采用哈弗模的方案对模具进行成型，哈弗模虽然容易留下熔接痕，但对于带外螺纹的塑件具有较好的成型性能。同时设计中采用CAD技术对于模具进行了建模与爆炸，使自己对于模具结构有了更好的理解。虽然限于自己所学模具设计没有达到完美，但已经达到了一个较好的水平。致 谢在此论文撰写过程中，要特别感谢我的导师的指导与督促，同时感谢她的谅解与包容。没有老师的帮助也就没有今天的这篇论文。求学历程是艰苦的，但又是快乐的。感谢我的班主任老师，谢谢他在这四年中为我们全班所做的一切，他不求回报，无私奉献的精神很让我感动，再次向他表示由衷的感谢。在这四年的学期中结识的各位生活和学习上的挚友让我得到了人生最大的一笔财富。在此，也对他们表示衷心感谢。 谢谢我的父