机械毕业设计四通管接头塑胶模具设计

四通水管接头塑胶模具设计引言注塑模具的发展我国模具产业在国家政策和一系列措施的支持下迅速地发展，年均增长率呈上升的趋势。但在塑胶模具产业行业，中国与国外产品还有较大的差距。在引进的塑料模具模具大多是高科技，如高精密模具，大型模具。随着消费者要求表面更光滑、成型周期短、价格便宜，这必然会促使技术的提高，从而带动塑料模具行业的发展。塑料外壳模具，以电视为例。其准确性从以前0.05mm到现在的0.005mm，制造周期从以前7个月缩短至3个月，并且使用寿命从过去的10万次到现在的60万次。从电视机外壳模具的例子可以看出，寿命、精度、周期已经成为衡量模具好坏的一个发展方向。目前我国使用最广的模架是冷冲模架，注塑模架和推杆管这三款产品的全国最大的标准模具。例如，注塑模具，目前全国20十亿元产值，根据国内塑料注射模具约30十亿元，而实际的需求并没有达到了国内市场的规模，其主要原因是，模具厂家的老观念，注塑模具与自我的比例较高，很少购买。制造商将不会重复购买的商品应规范化，延长了模具的生产周期，这是不利于修复。许多相关的模具标准件，并没有相关的国家标准，并因此努力发展模具标准件是势在必行。机械模具论文上需要一定的帮助指导或者需要整套CAD图，甚至“定制论文”。QQ：3247960009选题背景模具工业在现代工业生产中的地位举足轻重，随着塑料行业在各个行业所占的比重不断增加，而且在制造各塑件时需要根据不同的要求设计出不同的模具，这必然需要更高的技术。怎样在如此竟然激烈的市场下生产高精度、价格便宜、生产周期短的产品，关键在于采用先进的技术。塑料管材与传统的铸铁管道相比，它具有耐腐蚀、质轻、强度高、耐磨、耐腐蚀、环保、使用寿命长、易于加工、安装和维护简便等优点，它被广泛用于建筑行业、工业和农业，主要用于液体的输送、燃气的输送、农业灌溉。近年来，随着建筑、农业、工业的不断发展，自然也会对塑料管材的需求不断增加，呈现出快速发展的形势。与此同时，消费者的消费观念也会不断增强，对产品的要求更加高。当要求不断提高时，自然会促使塑料管道行业的技术不断进步，企业规范不断完善，新材料、新功能的结构的产品不断涌现，使该领域向前进一步拓宽。本次所选的课题是四通管接头注射模设计，课题紧贴生活，平时对四通管有一定的了解，课程模具设计让我们有了一定的模具基础，再加上有老师的指导，我相信我可以胜任此毕业设计。通过对模具的设计，很好地将课本知识运动到实际当中，在设计过程，对于材料的选用和加工，加深了对工程材料的认识，拓宽了自己的机械视野。课题的主要研究内容通过对四通管结构和材料认真分析，选定塑料为PP材料，其结构上做出了一模两穴的整体布置。从工件本身来看，有四个通孔，即有四个型芯，上下通孔可以通过动、定模来分型，边上两个孔通过斜导柱进行侧向分型。由于本次设计中空腔深度较大，抽芯力大，所以使用侧向抽芯液压缸。在这次设计中要求塑件的外观美观，而且不能有明显的裂痕，所以采用点浇口，当使用点浇口时，塑件会自动浇口处切断。而且分型面的选择能够为后面的工作带来方便，另外，如何使斜导柱与模具的各个部分协调运行，避免干涉，成了一大难题。塑件分析明确塑件设计要求四通管平常用于连接管道的流通，它要求使用寿命长，因此需要具备不易于与其他化学物质发生反应的稳定性能，同时要具备耐磨的特性，表面质量要求较高。模具使用寿命开合次数30万次，公差控制在0.05mm，不允许变形、飞边、凹陷、气泡、缩水、花纹等缺陷存在。如图2.1所示，图2.SEQ图2.\*ARABIC1四通管塑件塑件材料分析表2.SEQ表2.\*ARABIC1PP主要参数收缩比1.0～2.5%比重0.902～0.906,质轻融化温度220～275模具温度40～80注射压力100～130Mpa注射速度 高温低速塑件材料为PP（聚丙烯），无毒、无味的聚合物，质轻，吸水率很低。它具有结晶度搞，力学性能好，拉伸强度可以达到30MA以上，而且具备良好的抗弯曲疲劳，可以经过多次的弯折；具有良好的热性能，最高温度150度也不变形；具有稳定的化学性质，除了硫酸和盐酸外，几乎不与其他化学物品发生反应，所以PP适用于各种管道的输送；具有耐腐蚀、绝缘性好和耐老化。但是，PP的缺点有：相比其他材料难于着色。半结晶性材料，成型收缩较小，质轻，绝缘性好，其有较强的冲击强度，良好的表面刚度和抗划痕特性，对水的化学性能稳定，所以常用作输送冷热水的管材。塑件结构工艺分析整体分析塑件，有四个通孔，上下通孔可以通过动、定型芯来成型，对于侧面两个通孔，需采用侧向抽芯，由于抽芯距离较长，在设计模具时，设计的关键是如何很好地使侧抽芯与各部件配合运行。由于本次设计中空腔深度较大，抽芯力大，所以使用侧向抽芯液压缸。用于高精度的具体尺寸要求，可以制造精度和材料及成型过程控制的表面粗糙度，实现严格的控制，在精度范围内其他尺寸的控制，尽可能满足工艺要求。此次设计选择一模两穴进行注塑，只要小批量生产。查阅资料可知：此次塑件的壁厚为3mm，公差等级MT4，分别为Φ28和，脱模斜度大约在25ˊ～45ˊ。因为是侧向分型和抽芯机构，开模后塑件会留在动模上，最后通过推杆推出塑件。注射机的选用零件的体积及质量估算因为塑件有四个通孔，属于轴对称物体，上下通孔通过定、动模型芯共同作用成型，边上两个孔通过斜导柱进行侧向分型，塑件材料为PP塑件：，,浇注系统：,注射单次总体积：（cm）注射单次总质量：（g）初选注射机通过上述计算，初选注塑机型号，根据塑件成型的数量和设备的使用情况，选定型号为XS-ZY-125。表2.SEQ表2.\*ARABIC2注塑机主要参数额定注射量/cm3125螺杆直径/㎜42拉杆间距/mm260X300注射压力120锁模力/KN900最大模具厚度/㎜最小模具厚度/㎜300200模板行程/㎜300喷嘴球半径/㎜ 12喷嘴孔半径/㎜Φ4模具设计型芯和型腔的计算塑料材料是聚丙烯，接触到的收缩率的相关数据为1%~2.5%，平均收缩率为1.75%。1、计算塑件型腔尺寸。由公式可以得出：（L）====28.222、计算塑件型芯尺寸。由公式可以得出：（l）====选择分型面如何选好一个分型面，关系到后面工序能不能简单地进行，如果分型面选错了，在设计上就会走很多弯路。根据塑件的结构特征，本次采用单分型面，它是一种最基本、简单的结构形式，适用于成型塑件，加工方法方便，所以应用广泛。从下图可以看出，分型面选择在塑件的最大截面，能减小锁模力，而且是塑件成对称分布，使模具简化易于制作，同时可以看出，塑件上端孔可以通过定模和定模型芯分离，当分离后，推管将推出在动模上四通管。图4.SEQ图4.\*ARABIC1分型面浇注系统的设计浇注系统的流道设计尤其重要，它将熔融的塑料流入型腔，为了获得高质量的塑件，从而获得质量高、光滑的塑件外形，不会产生变形、沙眼、气泡和缩水等不良现象，同时还要注意凝料的推出切断、排气的流畅、热量的损失和流道的顺畅，因此，为了提高塑料精密度，需要仔细设计一个良好的浇注系统。为了使塑料熔体能够流畅流进，主流道的形状选用为圆锥形。1、主流道设计如下图所示，主要参数为：d=注塑机碰嘴进料口直径+（0.5~1）mm=5mm前端球面半径=12mmR=球半径+（1～2）mm=14锥角α=2°～6°；粗糙度R图4.SEQ图4.\*ARABIC2主流道2、分流道设计模具的热量和压力是影响塑件的重要因素，为了使热量和压力在流动过程中的损失尽量减少，同时，它在改变塑料流向起到重要作用，分流道的设计至关重要。为了尽可能让热量损失小，流道中塑料流动的阻力比较小，横截面积应尽可能小，选用U形的分流道，开设在动模流道侧。通过计算得宽度b=6mm，半径mm，深度mm。分流道选用一次分流道，因为塑料要在流道上迅速而平稳地流动，所以分流道选用较高的粗糙度R=1.6m，同时它在分型面上选择平衡式的布置。图4.SEQ图4.\*ARABIC3分流道3.浇口设计浇口的安装设置关系到塑件成型后的质量，其大小、位置和形式都需要经过计算和试模后最终确定。本次设计工件表面要求比较高，所以采用点浇口，注塑机将熔融的塑料经过开设在定模部分的圆形截面进入型腔里面。图4.SEQ图4.\*ARABIC4点浇口结构如上图所示，点浇口整体结构，注塑机将塑料从浇口两边注入，浇口位置比较隐瞒，因此浇口比较难加工，而且注塑机在注塑时压力过大会造成浇口的堵塞。本次设计浇口在动模板，可以很好地解决上述问题，能够保证四通管的质量，而且这种浇口可以成型后能自动切断浇口。推出机构的设计在选用推出机构时，要根据塑件的形状和壁厚来选定，而且还要明白其选用原则。推出结构的选用原则：1. 尽量设计在动模一侧2. 要注意在推出塑件时不能将其压坏3. 要将塑件整体外形保持完好4. 各机构互不影响，能够流畅运行本次设计是壁厚为3mm的轴对称圆形四通管，选用推管作为推出机构，当开模结束后，留在动模的塑件在推管的作用下将其推出。图4.SEQ图4.\*ARABIC5推管从图4.5可以看出，推管设置在动模一侧，动模型芯安装在推管直径为6mm的通孔上，在凹槽上可以上下运动以此来实现动模的成型。成形后，在推管的作用下，将塑件推出。为了使模具系统能够进行自动循环的机构，需要在系统中安装复位杆，它对称分布在推管固定板上。这次将安装Φ=10mm，L=135mm的复位杆，其高度与分型面平齐。当开模时，在推管固定板的作用下，复位杆向上运动，当上升到极限时，它会高于分型面，高于分型面的距离就为它的推出距离。当闭模时，复位杆会先与定模板接触，在定模板的作用下，会使推管往回运动，从而整个系统就会回来原来的位置，这是复位杆复位，与分型面高度平齐。图4.SEQ图4.\*ARABIC6复位杆的位置侧向机构设计当塑件侧面有孔时，需要通过注塑机的力，经传动装置改变运动方面，将侧面的型芯抽出。本设计中，塑件有四个通孔，上下通孔通过定、动模型芯来实现成型，边上两个孔通过斜导柱进行侧向分型。由于本次设计中空腔深度较大，抽芯力大，考虑到经济性，所以使用侧向抽芯液压缸。斜导柱会与定模板合并使用，所以侧向分型开设在定模上。1. 组成：1、运动部件；2.锁紧部件；3.侧向成形部件；4，限位部件；5.传动部件2. 工作原理：如图4.7所示，开模时，动模部分会向左运动，侧滑块会再斜导柱的作用下做侧向抽芯。当开模完成后，斜导柱会滑出锁紧块，在弹簧的作用下，侧滑块会被顶在极限槽的位置。闭模时，在斜导柱的作用下，会使锁紧块复位。图4.SEQ图4.\*ARABIC7侧向机构[4]2、抽芯力计算F---脱模力(推出力），N。----包紧力，取1X10Pa。---成型部分面积，m。---摩擦系数，一般取=0.1-0.3。---脱模斜度，（°)。F=1004.8=1004.8N3、抽芯距离计算s=s+k式中，s---抽芯距离，mms--塑件到分型面的厚度，mm；k---安全值，一般取2~3mm。s=30+2=32mm4、斜导柱的设计①斜导柱直径的计算----直径，mm----抽拔力，NH----弯曲力臂，H=21mm----斜导柱的倾斜角，（）---许用弯曲应力，取3Pa得到dmm，取d=20mm。②斜导柱总长度的计算总长度为：，其长度分布如下图所示：图4.SEQ图4.\*ARABIC8斜导柱的尺寸计算[4]根据三角函数关系得：L=mm式中，----总长度，mm---斜导柱抽拔角,（°）d---固定部分最大直径，mmh----固定板厚度，mmd----工作部分直径，mms----侧向抽芯距离，mm根据上式代入数据得：L=mmmm取斜导柱的总长度为：L=155mm机械模具论文上需要一定的帮助指导或者需要整套CAD图，甚至“定制论文”。QQ：3247960009图4.SEQ图4.\*ARABIC9斜导柱主要尺寸如图所示，斜导柱可以分成3个部分，他们分别为斜导柱的工作长度、固定在定模板的长度和导入部分。，，。导入部分的斜角，通常取,所以。斜导柱的设计选用T10钢的材料，因与侧滑块要反复工作要求、配合精度和整个模具系统的挤压，斜导柱要求具有一定的强度，所以热处理硬度和表面粗糙度分别为：55~60HRC和Ra=0.8m。5、锁紧块的设计锁紧块有不同的形式：①销钉、螺钉固定的形式；②楔紧块形式；③双锁紧形式；④整体式锁紧形式。本设计中，由于是侧向抽芯，在连接定模和动模时需要锁紧块的有一定的刚度，要承受较大的侧向力，因此采用楔紧块配合镶入模板中的形式，优化结构，便于加工。在闭模时，锁紧块用于承受塑件成形时所产生的侧向力，以避免侧滑块被推出。在开模时，为了使锁紧块能快速的离开侧向分型机构，需要在锁紧块上面设计一定的倾斜角。锁紧块的倾斜角取20°。图4.SEQ图4.\*ARABIC10锁紧块6、侧滑块的设计四通管属于形状比较简单，因此选用整体式侧滑块结构。滑块宽度C和高度B的确定。机械模具论文上需要一定的帮助指导或者需要整套CAD图，甚至“定制论文”。QQ：3247960009图4.SEQ图4.\*ARABIC11侧滑块尺寸[4]滑块尺寸的确定尺寸为侧向抽芯中心到滑块底部的尺寸，本设计所选用的是单个侧向抽芯，的尺寸为B、C的中心，可得：=19mm尺寸为T形导滑部分的厚度，为了是滑块平稳地滑动，一般取8~20mm，因为所选用的固定板比较薄，取=8mm滑块尺寸的确定滑块长度的确定——取5~10mm——取10~25mm为了滑块能够平稳运动，L要满足下面公式要求：mmmm满足要求图4.SEQ图4.\*ARABIC12侧滑块主要结构而下面是侧滑块的滑动方式，导滑部分与动模板结合在一起，能使侧滑块固定，为了保证测抽芯的精度，滑块只能沿着轨道方向运动。图4.SEQ图4.\*ARABIC13侧滑块滑动方式7、滑块定位装置的设计滑块的定位形式有不同形式：①弹簧拉杆挡块式，它主要使用在向上方向的侧向抽芯②弹簧顶销式。本设计中，由于侧向抽芯的方向是左右方向，再加上为了定位准确性，采用弹簧顶销式，并且把顶销换成直径7mm的钢珠。机械模具论文上需要一定的帮助指导或者需要整套CAD图，甚至“定制论文”。QQ：3247960009图4.SEQ图4.\*ARABIC14定位装置合模导向机构为了定、动模能很好的配合，系统就需要安装导柱导套来定位如下图所示：图4.SEQ图4.\*ARABIC15定位装置[4]1. 导柱的设计导柱具有定位和导向的作用，而且需要承受一定的侧向压力，所以它通常设计在型芯高出分型面较多的一侧。图4.SEQ图4.\*ARABIC16导柱尺寸计算[4]本设计中，d的直径选用20mm，为了避免型芯先进入型腔而导柱未来得及导向，所以导柱导向部分要比凸模端面高出8mm，由于定模板和动模板的高度都为60mm，L=120-8=112mm，为了使导柱能顺利进入导向前端设置成半圆球形状。导柱的结构如下图所示：图4.SEQ图4.\*ARABIC17导柱结构导柱在模具系统中的位置如下图所示：图4.SEQ图4.\*ARABIC18导柱的位置2.导套的设计根据定模扳和导柱的尺寸，可以得出导套L=60mm，内径d=20mm，前端应倒内、外圆角。因为导柱导套是标准件，在选定导套长度和直径后，得知其壁厚为4mm，与套住工作的长度为50mm，材料与导套想吐，固定和导向部分的表面粗糙度相同，=0.8。为了增加大搜涛牢固性和不被拉出，导套与定模扳之间采用过盈配合，必要时在导套用螺钉固定如下图所示：图4.SEQ图4.\*ARABIC19导套结构排气系统的设计在注塑成形过程为了使模具中的气体及时排除而不产生气孔、气泡、裂痕、轮廓不清、填充不完成的缺陷，就必须要开设排气系统。分析四通管，属于小型塑件，有侧向合模机构，不用单独设置排气槽，因此直接通过分型面排气，这即可靠又简单。温度调节系统设计为了使注塑件能具备良好高质量和生产率，我们需要在模具中开设温度调节系统。对于塑料流动性差和热固性塑料，一般需要较高的温度，然后安装加热装置。而对于一些对温度要求不高和流动性好的塑件，一般使用冷却水道。同时，还要注意：1.模具的温度波动，当温度的波动大时，会使塑件的收缩率发生较大的变化，这会影响到塑件的尺寸精度。2.型腔和型芯的温度差，当温度差较大时，会导致塑件成型不均匀，这会造成塑件外观变形。3.模具的温度过高，会造成塑料在流道中膨胀，当塑件成型脱落后，整体外形和尺寸发生变化。4.模具的温度过低，会造成塑料在流道中的流动性减弱，使塑件收缩，产生明显的裂痕，塑件脱落后，轮廓不清，力学性能减弱分析整套模具，塑件材料是PP，通过查阅资料可得，PP的模具温度要求低于以下，而且属于小模架，因此无需开设加热装置。四通管的进料方式是从侧面注入，而且属于中等深度的工件，塑料在型腔容易集聚大量热量，如果不能很好地让热量散失，会使工件产生膨胀形变。所以水槽对称设置在分型面两边，靠近塑件的附近，如下图所示：图4.SEQ图4.\*ARABIC20浇注水道模架的选择计算模仁的尺寸（1）各型腔之间钢位B的选取，B一般取12~20mm，在点浇口的情况下，一般取20~30mm，本设计中取20mm（2）钢材位A之间的空腔表4.SEQ表4.\*ARABIC1A尺寸的参照型腔深度/mmA/mm≤2015~2020~3020~2530~4025~30＞4030~50塑件的型腔深度为30mm，A取20mm（3）型腔厚度的确定，一般情况下，厚度=型腔深度+（15~20）mm=30+20=50mm（4）模仁尺寸，如下图所示：图4.SEQ图4.\*ARABIC21塑件的分布方式表4.SEQ表4.\*ARABIC2模架宽度的选定小模架一边加40mm以上中模架一边加50mm以上大模架一边加60mm以上注：有侧向抽芯机构时：单边加90mm=2A+2D+B+80=2×20+2×28+20+80=196mm=L+2A+180=60+2×20+180=280mm所以模具的尺寸L=300mm,W=250mm，模具闭合厚度mm。模架整体结构简单、紧凑，易于运行，为了能使模具能顺利运作，要注意干涉的现象。图4.SEQ图4.\*ARABIC22模架结构总装配图整个系统的装配图如图所示，在计算好参数、选定模架后和各模具的零部件后，其整个工作过程为：开模时，在外力作用下，动模板以下的机构会往下运动，斜导柱这是会受到一个往侧面的力，从而带动侧滑块运动，由于锁紧块是与侧滑块互相接触作用，侧滑块会沿着斜下的方向运动。在推板和推管固定板的作用下，会促使复位杆、推管、拉料杆往上运动，从而将塑件推出。闭模时，在外力作用下，动模板以下的机构会往上运动，由于复位杆高于分型面，会先与定模板接触，在定模板的作用力下，复位杆复位。在推板和推管固定板的作用下，会使推管复位。这是斜导柱会都到一个往里面的力，从而促使侧滑块复位，当动模板与定模板接触时，完成一次闭模运动。图4.SEQ图4.\*ARABIC23总装配图模具与注射机的和校核最大注射量校核在校核注塑机时，我们首先校核其注射量，要保证注射满塑件所需的注射量小于或等于注塑机的对大注射量nm+mKm式中n——型腔的数量；——塑料填满浇注系统的体积,cmm——塑件体积，cmm——最大注射量，cmK——取0.8所以注射机的选择满足要求锁模力的校核F=p（nA+A）﹤F式中，F——塑料的涨开力，N；p——塑料熔体对型腔的成形压力，PP一般去20-40MPa，取30MPan——型腔的数量；A——投影面积，mm；A——浇注系统投影面积，mm；F——额定锁模力，N。F=p（nA+）=30）=99.21KN﹤900KN可见，符合要求。最大注射压力的校核P≥在公式中，P---额定注射压力---塑料成形压力，MPa；PP取30MPa；---=1.3。代入数据得：=1.3×30=39MPa故符合要求。模具厚度校核H+5≤H≤H-5H------最小厚度，（mm）；H-------闭合厚度，（mm）；H------最大厚度，（mm）。代入数据得：H=280mm满足H+5≤H≤H-5205≤280≤295故符合要求。开模行程的校核S≥H+H+（5~10）mm式中S---开模行程，（mm）；---推出间隙，（mm）；---塑件高度，（mm）。计算得：H+H+（5~10）=60+30+10=100mm因为所选的模架的开模行程为：S=300mm，所以满足要求。经过以上的计算校核，所有条件都符合要求，所以选用的注塑机XS-ZY-150合理。总结毕业设计我选择的题目是四通管接头注塑模设计，而在设计的过程，不只是运用到模具方面的知识