水龍頭造型設(shè)計(jì)與注塑模設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))密級(jí)： 學(xué)號(hào)：本科生畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)水龍頭造型設(shè)計(jì)與注塑模設(shè)計(jì)系 別： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 完成日期： 2014年10月 摘要 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是研究塑料水龍頭的成型技術(shù)并且設(shè)計(jì)出注射模具。注射成型是塑料成型的一種重要方法，它主要適用于熱塑性塑料的成型，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件。近年來，我國工業(yè)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)，對(duì)塑料模具提出了越來越高的要求。課題設(shè)計(jì)首先分析了水龍頭塑件工藝特點(diǎn)，利用CAD軟件對(duì)塑件進(jìn)行了實(shí)體造型，對(duì)塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工藝分析。該水龍頭注射模設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是側(cè)澆口形式的單分型面注射模，具有側(cè)向抽芯及圓弧抽芯。并在隨后的設(shè)計(jì)過程中逐

2、漸明確了設(shè)計(jì)思路，確定了注射成型工藝過程并對(duì)各個(gè)具體部分進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和校核，以確保設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠，保證了與其他部件的配合，最后用AutoCAD繪制了一套模具裝配圖和零件圖。 關(guān)鍵詞：塑料水龍頭；注射模具；單分型面；圓弧抽芯ABSTRACTThe main task of this design is the study of plastic faucet molding technology and design the injection mold. Injection molding is a kind of important method of plastic

3、molding, it is mainly suitable for thermoplastic plastic molding, can be a complicated shape of precision plastic forming parts. In recent years, with the rapid development of industry in our country to the mold industry, puts forward higher and higher requirements for plastic mould. Project design,

4、 first of all, analyzed the technological characteristics of plastics article of faucet, using CAD software for plastic parts entity model, process of plastic parts structure analysis. The faucet of the structure of injection mould design is the side gate in the form of a single parting surface inje

5、ction mould, with side core-pulling and arc core pulling. And in the subsequent design process gradually clear the design idea, determine the injection molding process and to each specific part carried on the detailed calculation and checking, to ensure that the structure are designed, which can ens

6、ure the mold work using reliable, ensure the communicate and coordinate with other parts of the final use AutoCAD draw a set of mold assembly drawing and part drawing.Key words: Plastic faucet; Injection mould; Single parting surface; Arc core pulling 12目錄第1章 緒論1第2章 塑件成型工藝性能分析3第3章 注射工藝設(shè)計(jì)43.1工藝參數(shù)計(jì)算43

7、.2注塑機(jī)選定4第4章 模具的總體設(shè)計(jì)64.1確定模具類型64.2.選擇分型面64.3確定型腔布局74.4.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)74.4.1.主流道設(shè)74.4.2.分流道設(shè)計(jì)84.4.3.澆口設(shè)計(jì)84.5成型零件的設(shè)計(jì)94.5.1.凹模設(shè)計(jì)94.5.2.型芯設(shè)計(jì)10第5章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)115.1模具工作部分尺寸計(jì)算115.1.1影響成型零件尺寸的因素115.1.2型腔和型芯工作尺寸115.1.3螺紋型芯的工作尺寸125.2 零件圖繪制135.2.1 動(dòng)模零件圖15.2.2 定模零件圖25.2.3型芯零件圖15.3模板設(shè)計(jì)15.4機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)25.4.1.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)25.4.2.推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)35.

8、4.3.側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)45.5冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)65.5.1冷卻管道直徑的確定65.5.2冷卻管道數(shù)量的確定6第6章 模具參數(shù)的校核9結(jié)論10參考文獻(xiàn)11致謝12第1章 緒論塑料工業(yè)是一門新興產(chǎn)業(yè)，自塑料問世后幾十年，塑料來源豐富，制作方便及成本低廉、金屬零件塑料化的發(fā)展很快，在機(jī)械電子、國防、交通、通訊、建筑、農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)和日常生活用品等行業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)塑料模具要求量增加，大多數(shù)應(yīng)用模具成型。因此，產(chǎn)品對(duì)模具的精度要求越來越高、越來越普及。其產(chǎn)品在人們的生產(chǎn)生活中的作用越來越大。塑料模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工具，它對(duì)塑料零件的制造質(zhì)量和成本起

9、著決定性影響，所以對(duì)塑料模具的設(shè)計(jì)要求還是比較高的，從產(chǎn)品的角度講，能生產(chǎn)出尺寸精度、外觀、物理性能等各方面均滿足使用要求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品；從模具使用的角度講，要求效率高、自動(dòng)化并且操作簡單；從模具制造角度講，要求模具結(jié)構(gòu)合理，制造容易，成本低廉。模具設(shè)計(jì)過程一般是設(shè)計(jì)收縮率、毛坯尺寸、型腔布局，然后進(jìn)行分模，創(chuàng)建型芯型腔、滑塊和鑲塊、添加模架和標(biāo)準(zhǔn)件，最后設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)和建腔，生成材料清單和模具圖。在現(xiàn)代塑料制品的生產(chǎn)中，合理的加工工藝，高效的設(shè)備，先進(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素。尤其是塑料模具對(duì)實(shí)現(xiàn)塑料加工工藝的要求，塑料制品使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用。高效的全自動(dòng)設(shè)備只有配上

10、想適應(yīng)的模具才能發(fā)揮作用，隨著塑料制品的品種和產(chǎn)量需求量的增加，對(duì)塑料模具也提出了越來越高的要求，促使塑料模具不斷的向前發(fā)展。零件名稱：塑料水龍頭殼體材料：尼龍1010生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)第2章 塑件成型工藝性能分析該塑件為生活用水龍頭，使用上沒有什么特別的要求，只要求外形美觀，表面光潔。尺寸較小，形狀要求對(duì)稱，精度要求不高。上面有內(nèi)螺紋，要求為M20，入水端裝有外螺紋要求為G1/2"×14的金屬嵌件。對(duì)于R36的型芯可以實(shí)用齒輪齒條嚙合在模內(nèi)抽芯，M20的螺紋則在模外手動(dòng)抽芯。該水龍頭殼體所選用的材料是尼龍1010工程塑料,它是優(yōu)良的工程材料之一，外觀潔白或微黃半透明顆粒

11、，屬長碳鍵分子結(jié)構(gòu)，它具有吸水性小，尺寸穩(wěn)定性好，無毒、質(zhì)輕、電絕緣性能優(yōu)異，在低溫-40下仍保持一定韌性，另外，它的加工成型性能良好，深受用戶歡迎。尼龍1010廣泛應(yīng)用于航天、造船、汽車、紡織、儀表、電氣、醫(yī)療器材等工業(yè)領(lǐng)域。主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。表1 尼龍1010主要技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目性能參數(shù)項(xiàng)目性能參數(shù)相對(duì)密度(g/cm3)1.42缺口沖擊強(qiáng)度(KJ/m2)20熔點(diǎn)()200210體積電阻(.cm) 10141015含濕度(%) 1.5表面電阻()10141015相對(duì)粘度 1.92.3馬丁耐熱()42拉伸強(qiáng)度(MPa)42熱變形溫度(1.81MPa，) 45靜彎曲強(qiáng)度(M

12、Pa) 78成型收縮率(%) 1.22.2 第3章 注射工藝設(shè)計(jì)3.1工藝參數(shù)計(jì)算利用Proe軟件對(duì)塑件建模（圖1），對(duì)其進(jìn)行充填分析，從分析日志中可以清楚的看出塑件的體積為11.2342cm3，流道和澆口的體積為0.6101cm3，所以總體積為11.8443cm3，約為12cm3圖1 塑料水龍頭實(shí)體模型分析根據(jù)表1.1查得，PA塑料的密度為=1.42g/cm3，所以可以求得單件制品質(zhì)量W件=12×1.42=17.04g3.2注塑機(jī)選定 根據(jù)制品體積及質(zhì)量來確定注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格。為了保證注射成型的正常進(jìn)行，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一次成型所須的總質(zhì)量宜為最大注射量的80%，即：W總80%W機(jī)

13、式中：W機(jī)注射機(jī)最大注射量；W總成型時(shí)所需的塑料總量。該制品及澆注系統(tǒng)的總體積V總=V件+V澆=12cm3，總質(zhì)量W總=W件+W澆=17.04g，則W機(jī)21.3g。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，并查閱注射機(jī)技術(shù)規(guī)格表，可初步選擇型號(hào)為XS-Z-30的注射機(jī),主要技術(shù)指標(biāo)見表2。項(xiàng)目性能參數(shù)項(xiàng)目性能參數(shù)螺桿直徑(mm)28最小模具厚度(mm)60最大理論注射容量(cm3)30動(dòng)、定模固定板尺寸為(mm) 250×280注射壓力(MPa) 119最大開合模行程(mm)160鎖模力(KN) 250噴嘴球半徑(mm)12最大成型面積(cm3)90噴嘴孔徑(mm) 2最大模具厚度(mm)

14、180噴嘴移動(dòng)距離(mm) 130表2 XS-Z-30注射機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)第4章 模具的總體設(shè)計(jì)4.1確定模具類型注射模具的種類有很多，生產(chǎn)中常按其特征來分，可以分為：單分型面注射模具（兩板式），雙分型面模具（三板式），側(cè)向分型與抽芯注射模具，帶活動(dòng)鑲件的注射模具等。按塑件生產(chǎn)批量，注射機(jī)的規(guī)格和塑件形狀和大小，確定此塑件采取一模一件的生產(chǎn)方式。由于其形狀比較復(fù)雜，體積小，可設(shè)計(jì)成帶活動(dòng)鑲件的注射模。4.2.選擇分型面分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件、澆口形式等有關(guān)，常見的形式有水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲面分型面等，其中水平分型面結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，

15、所以經(jīng)常采用。分型面的選擇是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，選擇分型面應(yīng)遵循以下原則：（1）分型面塑件應(yīng)盡可能留在動(dòng)?；蛳履?，以便從動(dòng)?；蛳履ｍ敵?，簡化模具結(jié)構(gòu)。（2）分型面塑件留于動(dòng)模時(shí)，應(yīng)考慮最簡頂出形式，簡化模具結(jié)構(gòu)。（3）塑件有側(cè)抽芯時(shí)，應(yīng)盡可能放在動(dòng)模或下模部分，避免定?；蛳履?cè)抽芯。（4）塑件有多組抽芯時(shí)，應(yīng)盡量避免長端側(cè)抽芯。（5）頭部有圓弧的塑件，采用圓弧部分分型會(huì)損傷塑件外觀。一般應(yīng)選擇在頭部下端分型。（6）一般塑件分型面的選擇，應(yīng)考慮到塑件的外觀，盡量避免塑件表面留有分型痕跡。（7）有同心度要求的塑件，應(yīng)盡可能將型腔設(shè)在同一分型面上。（8）一般分型面應(yīng)盡可能設(shè)在塑料流動(dòng)方向的末端，以利

16、于排氣。綜合以上原則，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形式，這里選擇最常用的水平分型面(圖2)圖2 水平分型面4.3確定型腔布局塑件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要側(cè)滑塊抽芯以及齒輪齒條嚙合在模具內(nèi)抽芯，所以這里選擇一模一腔。4.4.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。它的設(shè)計(jì)是注射模設(shè)計(jì)中很重要的環(huán)節(jié)。澆注系統(tǒng)的作用是：將塑料熔體均勻地送到每個(gè)型腔，并將注射壓力有效地傳送到型腔的各個(gè)部位，以獲得形狀完整，質(zhì)量優(yōu)良的塑件。普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。4.4.1.主流道設(shè)主流道是指注射機(jī)噴嘴與型腔或與分流道連接的這一段進(jìn)料通道，是塑料熔體進(jìn)入模具最先經(jīng)過的部位，它與注

17、射機(jī)噴嘴在同一軸芯線上。在臥式注射機(jī)用模具中，主流道垂直于分型面，主流道的結(jié)構(gòu)形式及與注射機(jī)噴嘴的連接如圖3所示。圖3 主流道形狀及其與注射機(jī)噴嘴的關(guān)系主流道需設(shè)計(jì)成錐角為20º60º的圓錐形，表面粗糙度Ra<0.8 m，以便于澆注系統(tǒng)凝料從其中順利拔出。由于主流道要與高溫塑料和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)在可拆卸的主流道襯套（澆口套）內(nèi)。襯套一般選用碳素工具剛?cè)鏣8A，T10A等，熱處理要求5357HRC，襯套與定模板的配合可采用H7/m6。為使塑料熔體完全進(jìn)入主流道而不溢出，主流道與注射機(jī)噴嘴球的對(duì)接處應(yīng)設(shè)計(jì)成半球形凹坑，其半徑SR=SR1+（12）m

18、m,其小端直徑d=d1+(0.51)mm.為便于模具安裝時(shí)與注射機(jī)的對(duì)中，模具上應(yīng)設(shè)有定位圈。大多數(shù)情況下，主流道襯套和定位圈分開設(shè)計(jì)，然后配合固定在模板上。襯套與定位圈的配合可采用H9/f9.由于選擇的注射機(jī)的噴嘴球半徑為SR1=12mm,所以設(shè)計(jì)的SR=12+1=13mm；噴嘴孔徑d1=2mm,所以設(shè)計(jì)的d=2+0.5=2.5mm.主流道錐角為30º。4.4.2.分流道設(shè)計(jì) 在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道，由于本塑件模具屬于單型腔模具，塑件又比較小，所以不必設(shè)置分流道。4.4.3.澆口設(shè)計(jì)澆口是指連接分流道和型腔的進(jìn)料通道。模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較

19、嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇。通常要考慮以下幾項(xiàng)原則：（1）盡量縮短流動(dòng)距離；（2）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處；（3）必須盡量減少熔接痕；（4）應(yīng)有利于型腔中氣體排出；（5）考慮分子定向影響；（6）避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)；（7）澆口處避免彎曲和受沖擊載荷；（8）注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響。澆口的形式很多，尺寸也各不相同，常見的澆口形式有：直接澆口（主流道型澆口）、側(cè)澆口、中心澆口、扇形澆口、薄

20、片澆口、潛伏式澆口、點(diǎn)澆口、護(hù)耳澆口等。具體到本模具，考慮到模具本身的復(fù)雜度，選用比較簡單的直接澆口。該澆口在單型腔模中，塑料熔體直接進(jìn)入型腔，因而壓力損失小，進(jìn)料速度快，成型比較容易。另外傳遞壓力好，保壓補(bǔ)縮作用強(qiáng)，模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造方便，但去除澆口困難，設(shè)計(jì)在主流道襯套內(nèi)。4.5成型零件的設(shè)計(jì) 成型零件是決定塑件幾何形狀和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括：凹模（型腔）、型芯（凸模）及鑲件等。4.5.1.凹模設(shè)計(jì)凹模有整體式和組合式兩種。整體式凹模結(jié)構(gòu)簡單，成型出的塑件質(zhì)量較好，模具強(qiáng)度好，不易變形。但加工工藝差，所以只適合形狀簡單的塑件成型；組合式凹模是指凹模有兩個(gè)以上的零件組

21、合而成。這種凹模加工工藝性能好，但裝配調(diào)整困難。組合式凹?？煞譃檎w嵌入式、局部鑲拼式和四壁拼合式。對(duì)于形狀復(fù)雜或易損壞的凹模，將難以加工或易損壞的部分設(shè)計(jì)成鑲件形式，嵌入型腔主體上，以方便加工和更換（即局部鑲拼式）?？紤]到塑件的特殊結(jié)構(gòu)，以及分型面選擇在塑件的對(duì)稱平面等原因，本模具的凹模選擇組合式凹模中的局部鑲拼式凹模。所以對(duì)于成型G1/2"×14的外螺紋，采用局部鑲拼上的絲哈夫。4.5.2.型芯設(shè)計(jì)型芯是成行塑件內(nèi)表面的凸?fàn)盍慵?。型芯有整體式和組合式兩類。整體式型芯是將模板和型芯制成一體，其結(jié)構(gòu)牢固，但工藝性較差，同時(shí)模具材料損耗費(fèi)多，多用于形狀簡單的單型腔模具中。組合

22、式型芯可分為整體嵌入式和鑲拼式。整體嵌入式的型芯是將型芯單獨(dú)加工后鑲?cè)肽０逯薪M成，這樣可以節(jié)省貴重模具材料，便于加工，尺寸精度容易保證，配合采用H7/m6。鑲拼式的型芯是將某些難以加工的或易損的部位做成鑲件或拼塊，然后嵌入主型芯內(nèi)的組合式結(jié)構(gòu)?？紤]到塑件的特殊結(jié)構(gòu)，本模具可以設(shè)計(jì)成有三個(gè)型芯的結(jié)構(gòu)。對(duì)以R36的圓弧孔設(shè)計(jì)成由側(cè)滑塊運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)齒條，由齒條帶動(dòng)齒輪式型芯來進(jìn)行抽芯。對(duì)于M20的內(nèi)螺紋則采用螺紋型芯在模外手動(dòng)抽芯的方法。第5章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1模具工作部分尺寸計(jì)算5.1.1影響成型零件尺寸的因素1）成形收縮率=×100% 式中：塑件的平均收縮率塑件的最大收縮率塑件的最小收縮

23、率本塑件的材料為聚甲醛，收縮率范圍為1.2%3.0%，所以：=2.1%2） 模具成型零件的制造公差模具成型零件的制造公差直接影響塑件的尺寸公差，成型零件的精度高，則塑件的精度也高。模具設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)實(shí)踐證明，成型零件的制造公差z可選為塑件公差的1/31/4，塑件材料聚甲醛的標(biāo)注公差尺寸公差等級(jí)一般精度為MT4，未主公差尺寸公差等級(jí)為MT6。表面精度Ra0.80.4.3）模具成型零件的磨損模具使用過程中由于塑料熔體、塑件對(duì)模具的作用，成型過程中可能產(chǎn)生的腐蝕氣體的銹蝕以及模具維護(hù)時(shí)重新打磨拋光等，均有可能使成型零件發(fā)生磨損。一般來說，對(duì)于中小塑件最大磨損量可取塑件公差的1/6，本塑件因?yàn)榫纫蟛?/p>

24、高，所以模具成型零件的磨損這里可以忽略不計(jì)。5.1.2型腔和型芯工作尺寸（LM）0+z=（1+）Ls-x 0+z （LM）0-z=（1+）Ls-x0-z 式中：、型腔、型芯的工作尺寸，mm；塑件的平均收縮率；LS、ls塑件的尺寸；塑件的尺寸公差，mm；X修正系數(shù)當(dāng)塑件尺寸較大、精度級(jí)別較低時(shí)，x=0.5。 當(dāng)塑件尺寸較小、精度級(jí)別較高時(shí)，x=0.75。對(duì)于本模具，2.1%,因?yàn)榫燃?jí)別較低，所以x取0.5，取MT6級(jí)（按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14486-93查表可得），取/3。所以型腔尺寸計(jì)算如下：LS1=26 (1=0.35) 26.3710+0.117mmLS2=22 (2=0.31) 22.3

25、070+0.103mmLS3=14 (3=0.27) 14.1590+0.09mmLS4=47 (4=0.47) 47.4630+0.163mmLS5=24 (5=0.35)24.3290+0.117mm型芯尺寸如下：=12 (1=0.23) =12.3670-0.077mm=10 (2=0.19) =10.3250-0.063mm=26 (3=0.35) Error! Reference source not found.=26.7210-0.117mm5.1.3螺紋型芯的工作尺寸 1）：螺紋型芯大徑 （dm大）0-z=（1+）ds大-中0-z 2）：螺紋型芯中徑 （dm中）0-z=（1+）

26、ds中-中0-z 3）：螺紋型芯小徑 （dm?。?-z=（1+）ds小-中0-z 上面各式中 dm大螺紋型芯大徑基本尺寸； dm中螺紋型芯中徑基本尺寸； dm小螺紋型芯小徑基本尺寸； ds大塑件內(nèi)螺紋大徑基本尺寸； ds中塑件內(nèi)螺紋中徑基本尺寸； ds小塑件內(nèi)螺紋小徑基本尺寸； 塑料平均收縮率； 中塑件螺紋中徑公差，參照金屬螺紋公差標(biāo)準(zhǔn)中精度最低者選用，其值可查表GB/T 1971981； z螺紋型芯中徑制造公差，其值取中/5。 對(duì)于塑件內(nèi)螺紋M20,需螺紋型芯使之成型，螺距P=2.5mm，內(nèi)螺紋大徑D=20mm,中徑D2=18.376mm，小徑D1=17.294mm。 得出螺紋型芯工作尺寸：

27、（dm大）0-z=20.7550-0.067mm（dm中）0-z=19.0970-0.067mm（dm小）0-z=17.9920-0.067mm由于螺紋牙較小，螺紋配合的長度也較小，所以不考慮螺距的收縮率。5.2 零件圖繪制根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)繪制的動(dòng)模零件圖、定模零件圖、型芯零件圖如下：5.2.1 動(dòng)模零件圖圖4 動(dòng)模零件圖5.2.2 定模零件圖圖5 定模零件圖5.2.3型芯零件圖圖6 型芯零件圖5.3模板設(shè)計(jì)在塑料注射模的注射過程中，型腔從合模到注射保壓過程中將受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度?？偟恼f來，型腔所承受的力大體有如下幾種：合模時(shí)的壓應(yīng)力；注射過程中塑料流動(dòng)的注射壓

28、力；澆口封閉前一瞬間的保壓壓力；開模時(shí)的拉應(yīng)力。但型腔所承受的力主要是注射壓力和保壓壓力，并在注射過程中總在變化。在這些壓力作用下，當(dāng)型腔剛度不足時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度，并產(chǎn)生溢料飛邊。當(dāng)塑料冷卻收縮時(shí)，隨著壓力下降，型腔將會(huì)彈性回復(fù)，當(dāng)型腔的彈性變形恢復(fù)量大于塑件壁厚的收縮量時(shí)，將壓緊塑件，引起塑件頂出困難，甚至使塑件留在型腔中。如果型腔強(qiáng)度不足時(shí)，會(huì)產(chǎn)生塑性變形，即引起型腔的永久變形，特別嚴(yán)重的會(huì)使型腔破裂，釀成事故。所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)要首先考慮型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證型腔在注射過程中不產(chǎn)生超過規(guī)定限度的彈性變形。因

29、此型腔壁厚和底板厚度的計(jì)算和選擇是十分重要的。根據(jù)定模板上的最大成型尺寸，采用經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法估算出定模板的壁厚尺寸約為30mm。根據(jù)塑件的各部尺寸計(jì)算，可以初步確定模具周邊尺寸為186mm×213mm。5.4機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為了保證模具正確合模，塑件順利脫模，注射模中還包含有合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)等。5.4.1.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位導(dǎo)向兩種形式。通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要作用是：保證動(dòng)定?；蛏舷履Ｎ恢脺?zhǔn)確，引導(dǎo)型芯進(jìn)入型腔，工作時(shí)承受一定的側(cè)向力，另外在模具裝配時(shí)可起到定位作用。本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將頭部設(shè)計(jì)成

30、球形或者錐形，能使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)向孔 ,導(dǎo)柱長度必須高出凹模端面1012mm,以免凸模先進(jìn)入型腔與其相撞而損壞模具；導(dǎo)柱、導(dǎo)套與固定板之間，一般采用H7/k6配合，導(dǎo)向部分常采用H7/f7配合。其各部尺寸參照選定的標(biāo)準(zhǔn)模架而定。本模具設(shè)計(jì)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)如圖所示。 圖7 本模具采用的合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式5.4.2.推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注塑模必須設(shè)有準(zhǔn)確可靠的脫模機(jī)構(gòu)，以便在每一循環(huán)中將塑件從型芯上自動(dòng)地脫出模外，脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)或推出機(jī)構(gòu)。在設(shè)置推出機(jī)構(gòu)時(shí)，首先需要確定當(dāng)模具開啟后制品的留模形式，是留在動(dòng)模部分還是留在定模部分，由于頂出系統(tǒng)必須建立在制品所滯留的模具部分中，而且，注塑機(jī)的頂出機(jī)構(gòu)是

31、設(shè)置在動(dòng)模板的一側(cè)，因此大多數(shù)模具的推出機(jī)構(gòu)是安裝在動(dòng)模中的。為了提高生產(chǎn)效率，縮短成型周期和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，不僅制品需要順利的脫模，而且澆道中的塑料也必須有其特定的脫模方式。由于塑料制品的尺寸、形狀各不相同，差距甚大，因而每副模具的頂出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也是各不相同的，但是對(duì)所有注塑模具頂出系統(tǒng)的要求均是相同的。推出機(jī)構(gòu)總的設(shè)計(jì)原則是： （1）：盡量設(shè)法使塑件留于動(dòng)模。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量設(shè)法使塑件在開模的過程中留在動(dòng)模上，以便利用注射機(jī)動(dòng)模上的頂桿或其它推出機(jī)構(gòu)頂出制品。 （2）：確保塑件不變形不損壞完整脫出。 要保證塑件在頂出過程中不變形，必須正確分析塑件型腔附著力大小和所在部位，以便選擇合適的頂出方

32、式和頂出裝置，使推力均勻合理分布，塑件平穩(wěn)脫出而不變形。由于塑件收縮時(shí)包緊型芯，因此頂出力作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近型芯。（3）：盡量不損壞塑件的外觀。塑件頂出方式的選擇應(yīng)不影響塑件的外觀，若采用頂桿等有頂出痕跡上時(shí)，頂桿應(yīng)設(shè)在塑件加工面或內(nèi)側(cè)面，必要時(shí)還可以在頂桿頂部壓出裝飾文字或圖案。 （4）：結(jié)構(gòu)可靠。頂出機(jī)構(gòu)必須動(dòng)作可靠、運(yùn)動(dòng)靈活、制造方便、維修與更換容易。從塑件結(jié)構(gòu)形狀分析，塑件內(nèi)外表面沿脫模方向的脫模斜度為3°，以便于脫模和塑件留于動(dòng)模。采用推桿脫模機(jī)構(gòu)，用一根推桿推在塑件的中心部位，推桿固定在模具的推桿固定板與推板之間，由注塑機(jī)頂出油缸推動(dòng)，使推桿運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)脫模動(dòng)作，并用復(fù)位桿復(fù)

33、位。常用的推出機(jī)構(gòu)包括推桿推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、活動(dòng)鑲塊、及型腔推出機(jī)構(gòu)等。其中推件板推出機(jī)構(gòu)是在型芯的根部安裝了一塊與之相配合的推件板，在塑件的整個(gè)周邊端面上進(jìn)行推出。這種推出機(jī)構(gòu)作用面積很大，推出力大而均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，并且在塑件上無推出痕跡，所以常用推出支撐面很小的塑件。具體到本模具，考慮到塑件的特殊結(jié)構(gòu)，不能采用推板形式的推出機(jī)構(gòu)，所以只能采用推桿形式的推出機(jī)構(gòu)。其形式及各部尺寸參照選定的標(biāo)準(zhǔn)模架而定。本模具推出（脫模）機(jī)構(gòu)有如下特點(diǎn)：（1）半徑為50的圓弧型芯采用了模內(nèi)齒輪齒條側(cè)抽芯；（2）M20的內(nèi)螺紋采用了模外手動(dòng)脫螺紋：（3）12孔側(cè)抽芯和齒條運(yùn)動(dòng)由斜導(dǎo)柱帶動(dòng)滑塊實(shí)現(xiàn)。5.4

34、.3.側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（1）脫模距與脫模力的計(jì)算將側(cè)型芯或拼合凹模（滑塊）從成型位置抽至不妨礙塑件脫模的位置，側(cè)型芯或拼合凹模（滑塊）在拔模方向移動(dòng)的距離稱為抽芯距。一般情況下，抽芯距去塑件側(cè)孔、側(cè)凹、側(cè)凸深度加23mm安全系數(shù)。S=S1+K=S1+(23)mm式中S抽芯距(mm) S1臨界抽芯距(mm) K安全系數(shù)所以，S=53+3=56mm。注射成型后，塑件在模具內(nèi)冷卻定型，由于體積的收縮，對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力。塑件要從型芯上脫出，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力。一般而論，塑件在開始脫模時(shí)，所需克服的阻力最大，所需的脫模力最大。脫模力Ft可用下式計(jì)算: Ft=pA式中：塑件與剛的摩擦

35、系數(shù)，聚碳酸脂，聚甲醛取0.10.2，其余取0.20.3；P塑件對(duì)型芯的單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷的塑件p=（2.43.9）×107Pa;模內(nèi)冷卻的塑件p=（0.81.2）×107Pa；A塑件包容型芯的面積；脫模斜度。對(duì)于本模具，取0.3，p取1.2×107 Pa, 取30分，由于脫模斜度很小，近似等于。 =1.2×107 ×62××(53+25)×0.2×10-6=35.68KN（2）斜銷抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1）斜銷的形狀及技術(shù)要去斜銷工作端設(shè)計(jì)成錐臺(tái)形，其斜角應(yīng)大于斜銷的傾斜角23度。斜銷固定端與

36、模板之間可采用H7/m6過度配合，斜銷工作部分與滑塊上斜導(dǎo)孔之間的配合可采用H11/b11。斜銷的材料為T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度HRC55，表明粗糙度為Ra0.8m。2）斜銷的傾斜角 通過受力分析與理論計(jì)算可知，斜銷的傾斜角取22度33分比較理想，常用的是1222，所以這里去=20。3）斜銷的長度計(jì)算 斜銷完成抽芯距S所需的距離H=Scot=56×0.36397=154mm。 斜銷工作長度：L=S/sin=164mm。 斜銷總長度：LZ=L1+L2+L3+L4+L5 =d2/tan+h/cos+2d1tan+s/sin+(510)mm式中 LZ斜銷總長度； d2斜銷固定部分大

37、端直徑； h斜銷固定板厚度； d斜銷工作部分直徑； S軸心距。4）斜銷的直徑通過斜銷的傾斜角以及脫模力查設(shè)計(jì)手冊可知最大彎曲力FW=38KN，在通過FW查手冊可以確定斜銷直徑為25mm。5.5冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.5.1冷卻管道直徑的確定1.單位時(shí)間內(nèi)塑件在凝固時(shí)間所放出的熱量（J/h）=G()+ 式中： t成型時(shí)間總周期 t=60sG塑件質(zhì)量 G=17.04×10-3Kg塑料的比熱容 =2880 J/Kg*0C塑料的能量密度 =4.2×105(J/Kg)注射溫度 =230出模溫度 =60故：=1.98×106 J/A2.模具冷卻時(shí)所需冷卻介質(zhì)的體積流量 式中： 冷卻

38、介質(zhì)密度（Kg/cm3） =103Kg/cm3C1冷卻介質(zhì)比熱容（J/Kg*0C）=4.187×103冷卻介質(zhì)出口溫度 =300C冷卻介質(zhì)進(jìn)口溫度 =200故 ：=6.65×106m3/mm由以上計(jì)算，查表可得冷卻管道直徑d=8mm5.5.2冷卻管道數(shù)量的確定1. 求冷卻水道在管道里的流速=0.22m/s2. 求管道孔壁與冷卻介質(zhì)的傳熱系數(shù)，查表得f=6.84(設(shè)水溫為25 0C)=4.187×103× =5.62×106J/（m2*h*0C）3.求冷卻管道傳熱總面積AA=0.02m2所以，模具應(yīng)開設(shè)的冷卻管數(shù)n=3.97考慮塑件受熱均勻，所以

39、采取對(duì)稱式分布，取n=4。5.5.3結(jié)構(gòu)尺寸確定 在塑料注射模的注射過程中，型腔從合模到注射保壓過程中將受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度?？偟恼f來，型腔所承受的力大體有如下幾種：1） 合模時(shí)的壓應(yīng)力；2） 注射過程中塑料流動(dòng)的注射壓力；3） 澆口封閉前一瞬間的保壓壓力；4） 開模時(shí)的拉應(yīng)力。但型腔所承受的力主要是注射壓力和保壓壓力，并在注射過程中總在變化。在這些壓力作用下，當(dāng)型腔剛度不足時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度，并產(chǎn)生溢料飛邊。當(dāng)塑料冷卻收縮時(shí)，隨著壓力下降，型腔將會(huì)彈性回復(fù)，當(dāng)型腔的彈性變形恢復(fù)量大于塑件壁厚的收縮量時(shí)，將壓

40、緊塑件，引起塑件頂出困難，甚至使塑件留在型腔中。如果型腔強(qiáng)度不足時(shí)，會(huì)產(chǎn)生塑性變形，即引起型腔的永久變形，特別嚴(yán)重的會(huì)使型腔破裂，釀成事故。所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)要首先考慮型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證型腔在注射過程中不產(chǎn)生超過規(guī)定限度的彈性變形。因此型腔壁厚和底板厚度的計(jì)算和選擇是十分重要的。 根據(jù)定模板上的最大成型尺寸，采用經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法估算出定模板的壁厚尺寸約為30mm。根據(jù)塑件的各部尺寸計(jì)算，可以初步確定模具周邊尺寸為186mm×213mm。模架是設(shè)計(jì)，制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件，為了提高模具的質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，組織專業(yè)化生產(chǎn)，促進(jìn)商品化國家完成塑料注射模具大中小型模

41、架制定。并規(guī)定模 架 結(jié)構(gòu)型式為四種型號(hào)，即基本型號(hào)阿A 1 A 2 A 3 A 四個(gè)品種，派生型分為P 1 P 9 九個(gè)品種 ,表準(zhǔn)中還規(guī)定，以定模和動(dòng)模座板有肩，無肩劃分，又增加了13個(gè)品種。這樣總共就有26個(gè)模架品種。其規(guī)格數(shù)基本上覆蓋了注射容量為10 4000注射機(jī)用的各類中小型熱塑性和熱固性塑料注射模具。 根據(jù)以上的分析、計(jì)算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。查模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)，選用以下標(biāo)準(zhǔn)模架：A1-315X315-31-F1 GB/T 12556-1990定模板厚度：A=40mm ； 動(dòng)模板厚度：B=80mm ； 墊塊厚度：C=100mm模具厚度：=A+B+C+50=

42、40+80+100+50=270mm；模具的外形尺寸：315mm×315mm×270mm第6章 模具參數(shù)的校核注射時(shí)，為防止模具分型面被模壓力頂開，必須對(duì)模具施以足夠的鎖模力，否則在分型面處將產(chǎn)生溢料，因此模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使注射機(jī)的鎖模力大于模具將分型面漲開的力，即：F>Pm(n) 式中： F鎖模力。，分別為制品和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積（mm2）。Pm塑料熔體在型腔內(nèi)的平均壓力（Mpa）,型腔壓力取注射壓力的80%左右，一般取2040Mpa，詳見表3.1，這里選29.4MP； N型腔數(shù)量。制品的特點(diǎn)模內(nèi)的平均壓力(MPa)舉列容易成型制品24.5PE,PP,P

43、S等壁厚均勻的日用品。及容器制品一般制品29.4在摸溫較高下，成型薄壁容器制品中等黏度塑料和有精度要求制品34.3ABS,PMMA等有精度要求的工程結(jié)構(gòu)件。加工高黏度塑料，高精度，充模難的塑料制品39.2用于機(jī)械零件上高精度的齒輪或凸輪 表 3 模內(nèi)的平均壓力根據(jù)本模具設(shè)計(jì)的尺寸，代入數(shù)據(jù)得出Pm(n)=66.3KN而本模具所采用的注射機(jī)的額定鎖模力F為250KN，即 FPm(n)，因此鎖模力足夠，符合要求。結(jié)論 隨著畢業(yè)日期的臨近，經(jīng)過三個(gè)月的奮斗，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。整個(gè)設(shè)計(jì)從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)

44、的校核都進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。在沒有接受任務(wù)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這這些年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)，才發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。在研究塑料水龍頭的成型技術(shù)和設(shè)計(jì)模具的過程中，發(fā)現(xiàn)解決了很多問題，盡管自己對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握還不夠透徹，但我仍然通過自己的努力完成設(shè)計(jì)并希望有所突破。通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我將所學(xué)理論知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)踐當(dāng)中，加深了書本知識(shí)的理解，通過查閱資料、跟其他同學(xué)探討、以及請教老師等方式學(xué)到了不少東西，雖然經(jīng)歷了一些困難，但得到的收獲很多。這次設(shè)計(jì)不僅提升了我的專業(yè)知識(shí)，也鍛煉了我思考問題尋找解決方法的能力，對(duì)我們以后的工作有非常大的幫助。雖然這個(gè)方案做的還不夠?qū)I(yè)，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，將使我們終身受益。參考文獻(xiàn)1尹航. 水龍頭造型設(shè)計(jì)J. 機(jī)械設(shè)計(jì),2013,12:8. 2張家寧. 服裝表演與造型設(shè)計(jì)J. 黑龍江教育(理論與實(shí)踐),2014,01:78-7