三通管塑料模具設(shè)計(jì)

浙江水利水電學(xué)院三通管塑料模具設(shè)計(jì)[鍵入公司名稱(chēng)][鍵入公司名稱(chēng)][鍵入公司名稱(chēng)]三通管塑料模具設(shè)計(jì)第二章注射機(jī)的選擇及校核2.1 注射機(jī)的選擇2.2 型腔數(shù)目的確定及校核2.3 鎖模力的校核2.4 開(kāi)模行程的校核第三章設(shè)計(jì)分析3.1 分型面的選擇3.2 主流道的設(shè)計(jì)3.3 主流道襯套的設(shè)計(jì)3.4 分流道的設(shè)計(jì)3.5 澆口的設(shè)計(jì)3.6 拉料桿和冷料穴設(shè)計(jì)3.7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第四章模架的選擇第五章成型零部件的設(shè)計(jì)5.1 側(cè)向分型及抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.2 斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式5.3 楔緊塊的設(shè)計(jì)5.4 側(cè)滑塊設(shè)計(jì)5.5 滑塊的導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)5.6 定位裝置設(shè)計(jì)5.7 推出機(jī)構(gòu)第六章總裝配圖第一章塑件分析三通管工件如圖1所示。它是一種常見(jiàn)的塑料工件，從工件本身來(lái)看，屬特小型件，其抽芯脫模機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，側(cè)向抽芯技術(shù)是本課題的難點(diǎn)，零件直通管的成型采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。因此本次實(shí)訓(xùn)主要是針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，以解決實(shí)際生產(chǎn)中存在的問(wèn)題。塑料制件主要是根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于塑件有特殊的機(jī)械性能，因此設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點(diǎn)，補(bǔ)償其缺點(diǎn)，在滿(mǎn)足使用要求的前提下，塑件的形狀盡可能地做到簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，符合成型工藝特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮：1、塑件的物理機(jī)械性能，如強(qiáng)度、剛性、韌性、彈性、吸水性等；2、塑料的成型工藝性，如流動(dòng)性；3、塑料形狀應(yīng)有利于充模流動(dòng)、排氣、補(bǔ)縮，同時(shí)能適應(yīng)高效冷卻硬化（塑性塑料）或快速受熱固化（熱固性塑料）；4、塑件在成型后收縮情況及各向收縮率差異；5、模具總體結(jié)構(gòu)，特別是抽芯與脫出塑件的復(fù)雜程度；6、模具零件的形狀及制造工藝。除此之外，還應(yīng)考慮塑件設(shè)計(jì)原則：1、在滿(mǎn)足性能和使用條件下，盡可能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壁厚均勻、連接可靠、裝使用方便；2、結(jié)構(gòu)合理，用簡(jiǎn)單的加工方法就能完成模具的制作；3、減小成型加工后的輔助加工。圖1第二章注射機(jī)的選擇及校核2.1注射機(jī)的選擇由于塑件形狀不規(guī)則，可通過(guò)UG對(duì)其進(jìn)行體積分析，分析得其體積為：V件=33.69cm3=1.02～1.06g/cm3澆注系統(tǒng)的體積取塑件的20%，則：V澆注=4V件×20%=33.6×20%=26.952cm3V總=4V件+V澆注=161.28cm3其總質(zhì)量為： M總=V總=161.28×1.05=169.34g為了保證制件的質(zhì)量，又可充分發(fā)揮設(shè)備的能力，注射模一次成型的塑料重量應(yīng)在注射機(jī)理論注射量的50%～80%之間為好，則：V注=V總÷80%=211.68m3初選注射機(jī)型號(hào)：XZY-300其相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.1。表2.1XS-ZY-125型注射機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)注塑機(jī)型號(hào)XZY-300額定注射量320cm3螺桿（柱塞）直徑60mm注射壓力77.5Mpa注射行程150mm注射方式螺桿式鎖模力1500KN最大成型面積最大開(kāi)合模行程340mm模具最大厚度355mm模具最小厚度285mm噴嘴圓弧半徑R12mm噴嘴孔直徑Φ4mm頂出形式兩側(cè)設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出動(dòng)、定模固定板尺寸620X520mm拉桿空間400X300mm合模方式液壓、機(jī)械液壓泵流量103.9、12.1L/min壓力7Mpa電動(dòng)機(jī)功率17KW加熱功率6.5KW機(jī)器外形尺寸5300X9400X1850mm2.2型腔數(shù)目的確定及校核因型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因此有任何一個(gè)參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機(jī)料筒塑化速率確定型腔數(shù)量；（2－2）式中——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；——注射機(jī)最大注塑量，g；——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量，；——單個(gè)塑件的質(zhì)量，。式中、、也可以為注射機(jī)最大注射體積（cm3）、澆注系統(tǒng)凝料體積（cm3）、單個(gè)塑件的體積（cm3）。塑料ABS的密度為1.03g/cm3，收縮率為0.4%～0.7%，取平均收縮率為0.5﹪。按照塑件零件圖所示的尺寸，用三維制圖軟件UG近似計(jì)算如圖2.2所示圖2.2塑件體積由上圖的數(shù)據(jù)可知，單個(gè)塑件的體積V1=33681.530mm3。估算澆注系統(tǒng)的體積：V=26952mm3注射機(jī)最大注射體V3=320cm3由此可求出：n<(0.8x300-7.05)/35.74=5.4>4本設(shè)計(jì)實(shí)例采用一模兩腔的型腔布局。故取n=4滿(mǎn)足要求。2.3鎖模力的校核鎖模力又稱(chēng)合模力，是指注射機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力。當(dāng)熔體充滿(mǎn)型腔時(shí)，注射壓力在型腔內(nèi)所產(chǎn)生的作用力總是力圖使模具沿分型面脹開(kāi)，為此，注射機(jī)的合模力必須大于型腔內(nèi)熔體壓力與塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積，即(2－3)式中——注射機(jī)的公稱(chēng)鎖模力（N）；——模內(nèi)平均壓力（型腔內(nèi)的熔體平均壓力Mpa）；——塑件、流道、澆口在分型面上的投影面積之和（），見(jiàn)表2.3；——注射壓力在型腔內(nèi)所產(chǎn)生的作用力（N）。表2.3模內(nèi)的平均壓力制品特點(diǎn)模內(nèi)平均壓力（Mpa）舉例容易成型制品24.5PE、PP、PS等壁厚均勻的日用品一般制品29.4在模溫較高下成型的薄壁容器類(lèi)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結(jié)構(gòu)件，如殼件、齒輪等。加工高黏度塑料、高精度、充模難的制品39.2用于機(jī)器零件上高精度的齒輪或凸輪等利用三維制圖軟件UG計(jì)算塑件總投影面積近似為：=38.45得則=34.3×9.2×100=315960N=315.96KN所選用的注射機(jī)的公稱(chēng)鎖模力=1500KN,故注射機(jī)滿(mǎn)足要求。2.4開(kāi)模行程的校核注射機(jī)開(kāi)模行程是有限的，塑件從模具中取出時(shí)所需的開(kāi)模距離必須小于注射機(jī)的最大開(kāi)模行程，否則塑件無(wú)法從模具取出。為了保證開(kāi)模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對(duì)于單分型面注射模具，需要滿(mǎn)足下式：(2－4)—注射機(jī)最大開(kāi)模行程；(S=300mm)—推出距離（脫模距離，H1=78mm）—塑件高度；（H2=76mm）則故滿(mǎn)足要求。第三章設(shè)計(jì)分析3.1分型面的選擇分型面是模具結(jié)構(gòu)中的基準(zhǔn)面，選擇模具分型面時(shí)通常考慮如下有關(guān)問(wèn)題：根據(jù)塑件的某些技術(shù)要求，確定成型零件在動(dòng)模和定模上的配置；塑件的生產(chǎn)批量；結(jié)合塑件的流動(dòng)性確定澆注系統(tǒng)的形式和位置；型腔的溢流和排氣條件；模具加工的工藝性。分析零件特點(diǎn)后，發(fā)現(xiàn)零件的外表面有比較高的精度要求，簡(jiǎn)易分型面示意圖如下圖3.1所示：圖3.1分型面3.2主流道的設(shè)計(jì)主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開(kāi)始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。主流道通常設(shè)計(jì)在模具的澆口套中，在臥式注射機(jī)上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設(shè)計(jì)成圓錐形，選用材料為P20，熱處理要求淬火53～57HRC。主流道各部分尺寸如下圖3.2所示：圖3.2主流道個(gè)部分尺寸按照前面所選取的注射機(jī)的參數(shù)和設(shè)計(jì)要求主流道各部分尺寸計(jì)算如下：主流道小端直徑主流道球面半徑；主流道錐角α＝2°～6°，為了方便拉出主流道，這里取α＝2°；主流道長(zhǎng)度L＝100主流道大端倒圓角：為使融料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑r=2mm的圓弧過(guò)渡。3.3主流道襯套的設(shè)計(jì)因?yàn)樵跐沧⒊尚蜁r(shí)，主流道要與高溫熔料體和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以本設(shè)計(jì)不將主流道直接開(kāi)在定模板上，而是設(shè)計(jì)成獨(dú)立的主流道襯套，然后將它嵌入到定模座板中。它的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)主流道的加工和熱處理以及襯套本身的選材等工作帶來(lái)很大的方便，而且在主流道損壞以后，也便于修整和更換，符合生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。本次設(shè)計(jì)所選用的澆口套為把澆口套與定位圈設(shè)計(jì)成整體形式，澆口套與模板間的配合采用H6/M6的過(guò)渡配合，用螺釘定位于定模座板上，此種設(shè)計(jì)一般只用于小型注射模，如下圖3.3所示：圖3.3澆口套3.4分流道的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中考慮到，在保證成型質(zhì)量的前提下盡量縮短流程，減少斷面積以縮短充填及冷卻時(shí)間，縮短成型周期，減少澆注系統(tǒng)損耗的朔料，因?yàn)樘菪谓孛娣至鞯兰庸そ腥菀?，且熱量損失與壓力損失均不大，為常用形式，故本次設(shè)計(jì)選梯形分流道截面。梯形截面分流道的尺寸可按下面經(jīng)驗(yàn)公式確定：B==0.2654×140.11×1/2×18×1/4=6.6mmH=2/3B=2/3×6.6=4.4其中，B—梯形的大底邊寬度（mm）m—塑件的質(zhì)量（g）L—分流道的長(zhǎng)度（mm）H—梯形的高度（mm）梯形的側(cè)面斜角a常取5°～10°3.5澆口的設(shè)計(jì)澆口亦稱(chēng)進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到朔件能否完好、高質(zhì)量地注射成型。本次設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口，其截面形狀為矩形，改變澆口的寬度與厚度可以調(diào)節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結(jié)時(shí)間。側(cè)澆口尺寸計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式如下：b===2.6mm(4.6.1）t=(0.6~0.9)=1.5mm（4.6.2）L取1.5mmb——側(cè)澆口的寬度，mm;A——朔件的外側(cè)面積，mm^2;t——側(cè)澆口的厚度，慢慢；——澆口處朔件的厚度，mm;L——澆口長(zhǎng)度，mm;3.6拉料桿和冷料穴設(shè)計(jì)冷料穴一般開(kāi)設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，其標(biāo)稱(chēng)直徑與主流道直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1～1.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。本設(shè)計(jì)采用帶倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。結(jié)構(gòu)如圖4.9：圖4.20冷料穴及拉料桿3.7排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)的作用是在注射成型過(guò)程中，將型腔中的氣體有序而順利地排出，以免塑件產(chǎn)生氣泡、疏松等缺陷。注射過(guò)程中需要排出的氣體有：澆注系統(tǒng)和型腔中原有的自然氣體，塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣，塑料熔體在受熱或凝固時(shí)分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，塑料熔體中某些添加劑的揮發(fā)和化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體。一般來(lái)說(shuō)，在模具結(jié)構(gòu)里，氣體能從分型面、頂桿等結(jié)構(gòu)件中自然而然地排出氣體。采用排氣槽排氣是最簡(jiǎn)單可行的方法，同時(shí)利用頂桿與孔的配合間隙排氣，其間隙為0.03mm～0.05mm,不過(guò)最可靠有效的方法是在分型面上開(kāi)設(shè)專(zhuān)用排氣槽。第四章模架的選擇按進(jìn)料口（澆口）的形式模架分為大水口模架和小水口模架兩大類(lèi)，香港地區(qū)將澆口稱(chēng)為水口，大水口模架指采用除點(diǎn)澆口外的其他澆口形式的模具（二板式模具）所選用的模架，小水口模架指進(jìn)料口采用點(diǎn)澆口模具（三板式）所選用的模架。大水口模架共有A、B、C、D四種型式；小水口共有DA、DB、DC、DD、EA、EB、EC、ED八種型式，其中以D字母開(kāi)頭的四種型號(hào)適用于自動(dòng)斷澆口模具的模架。本方案采用GB/T1225.6～12556.2-1990中小型標(biāo)準(zhǔn)A2型模架[9]，模具定模和動(dòng)模均采用兩塊模板，設(shè)置推桿推出機(jī)構(gòu)。適用于直接澆口，采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的注射成形模具。其模板尺寸選用532×634㎜。模具的實(shí)際閉合高度為278mm在該模架的最大閉合高度和最小閉合高度之間，符合設(shè)計(jì)要求。圖4標(biāo)準(zhǔn)模架第五章成型零部件的設(shè)計(jì)5.1側(cè)向分型及抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)按動(dòng)力來(lái)源的不同,側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)一般可分為手動(dòng),機(jī)動(dòng),氣動(dòng)或液壓三類(lèi).這里我們選用的是機(jī)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)中的斜導(dǎo)柱分型抽芯.（1）型芯:塑件為形狀有規(guī)則排列而又難于整體加工,所以采用由多塊分解的小型芯鑲拼組合而成的組體型芯,即鑲拼組合式型芯.（2）脫模力(抽芯力)塑件在模具中冷卻定型時(shí)，由于冷縮的原因，物料溫度降低，直至復(fù)原到常溫這個(gè)過(guò)程，尺寸逐漸減小，塑件對(duì)型芯產(chǎn)生一個(gè)包緊力。因此在塑件脫模時(shí)必須克服這一包緊力所產(chǎn)生的脫模力的阻力，塑件同時(shí)還需克服與型芯之間的黏附力和摩擦力及抽芯機(jī)構(gòu)本身所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)摩擦合力才能將型芯脫開(kāi)。這幾種合力即為脫模力M，在側(cè)抽芯動(dòng)作中稱(chēng)抽芯力，在頂出動(dòng)作中稱(chēng)頂出力[10]。塑件底面帶通孔的脫模力（抽芯力）的計(jì)算公式:塑件對(duì)側(cè)型芯的收縮應(yīng)力。一般模內(nèi)冷卻的塑件，=(0.8~1.2)×pa塑件包緊側(cè)型芯成型部分的側(cè)面積，m2塑件與模體鋼材的摩擦系數(shù)，一般取=0.1~0.3脫模斜度0°（3）抽芯距抽芯距是指?jìng)?cè)抽芯從成型位置側(cè)抽至不妨礙塑件頂出的位置時(shí)，側(cè)型芯所移動(dòng)的距離.S=+(2~3)=30+(2~3)=33mm側(cè)向凸臺(tái)高度，實(shí)際抽芯距，5.2斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式圖5.2斜導(dǎo)柱本設(shè)計(jì)采用的是在中小型模具中常用的一種結(jié)構(gòu)形式，其臺(tái)肩部相平于模面，角度與抽拔角一致。材料多為T(mén)8、T10等碳素工具鋼，也可用20鋼作滲碳處理，由于斜導(dǎo)柱經(jīng)常于滑塊摩擦，熱處理要求硬度HRC≥55,表面粗糙度Ra≤0.8。斜導(dǎo)柱固定部分與模板的配合精度為H7/m6的過(guò)渡配合。如圖5.2所示.(1)圓柱形斜導(dǎo)柱直徑的確定圓柱形斜導(dǎo)柱直徑取決于斜導(dǎo)柱所受的彎曲力，而彎曲力又取決于抽拔力，抽拔角以及受力點(diǎn)的位置。一般地，斜導(dǎo)柱和斜滑塊的斜孔的配合都有一定的間隙（0.2-0.4），在開(kāi)模瞬間定程距為M， 斜導(dǎo)柱直徑， 抽芯力， 受力點(diǎn)到固定板平面的距離, =21抽拔角斜導(dǎo)柱鋼材的許用彎曲應(yīng)力，.碳素鋼取=137.216取20mm(2)斜導(dǎo)柱傾斜角的選擇斜導(dǎo)柱傾斜角與斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度，抽芯距,斜導(dǎo)柱完成抽芯時(shí)所需最小開(kāi)模行程有關(guān)。增大，L和H減小，有利于減小模具尺寸，但斜導(dǎo)柱所受的彎曲力和側(cè)抽芯時(shí)的開(kāi)模力將增大；反之亦反，綜合兩方面考慮，一般最常用為，本設(shè)計(jì)取為(3)圓柱形斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度的計(jì)算斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度 ＋（5～10）mm斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度，mm斜導(dǎo)柱臺(tái)肩直徑，mm斜導(dǎo)柱抽拔角,°斜導(dǎo)柱固定板厚度，mm斜導(dǎo)柱工作部分直徑，mm抽芯距。根據(jù)上式代入數(shù)據(jù)得：（5～10）mm≈145mm5.3楔緊塊的設(shè)計(jì)楔緊塊用于在模具閉合后鎖緊滑塊，承受成型時(shí)塑料熔體對(duì)滑塊的推力，以免斜導(dǎo)柱彎曲變形。但是在開(kāi)模時(shí)，又要求楔緊塊迅速離開(kāi)滑塊，以免阻擋斜導(dǎo)柱帶動(dòng)滑塊抽芯，因此楔緊塊的傾斜角度應(yīng)稍大于斜導(dǎo)柱的傾斜角度，一般取比斜導(dǎo)柱的傾斜角度大2～3度，所以選