彎管接頭注射成型工藝及模具設(shè)計.pdf

畢業(yè) 設(shè)計說明書 題 目： 彎管接頭注射成型工藝及模具設(shè)計 學(xué) 院： 機械工程學(xué)院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 學(xué) 號 ： 名： 指導(dǎo)老師： 成日期： 2011 年 5 月 20 日 目錄 摘 要 . I . 一章 緒論 . 1 料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 . 1 料及塑料工業(yè)的發(fā)展 . 1 料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用 . 1 料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢 . 2 料模具的分類 . 2 第二章 塑件成型工藝分析 . 4 件分析 . 4 體分析 . 4 模斜度 . 4 能分析 . 5 用性能 . 5 藝性能 . 5 注射成型過程及工藝參數(shù) . 5 射成型過程 . 5 射工藝參數(shù) . 6 第三章 模具結(jié)構(gòu)形式的擬定 . 7 型面的確定 . 7 型面的形式 . 7 型 面的選擇原則 . 7 設(shè)計分型面的選擇 . 7 腔數(shù)目和模具結(jié)構(gòu)形式的確定 . 8 腔數(shù)目的確定 . 8 具結(jié)構(gòu)形式的確定 . 8 射機型號的確定 . 8 射量的計算 . 8 注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 . 8 射機的選擇 . 8 射機相關(guān)參數(shù)校核 . 9 第四章 澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計 .注系統(tǒng)設(shè)計原則 .流道設(shè)計 . 主流道尺 寸 . 12 流道的凝料體積 . 12 流道當(dāng)量半徑 . 12 流道澆口套的形式 . 12 流道設(shè)計 . 13 流道設(shè)計原則 . 13 流道的布置形式 . 13 流道相應(yīng)參數(shù)的確定 . 14 核剪切速率 . 14 口的設(shè)計 . 15 口形式及尺寸確定 . 15 澆口剪切速率的校核 . 15 核主流道的剪切速率 . 16 料穴的設(shè)計與計算 . 17 度調(diào)節(jié)系統(tǒng) . 17 氣系統(tǒng) . 17 第五章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 . 18 型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 18 腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 18 芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 18 型零件材料的選用 . 18 型零件工作尺寸的計算 . 18 腔尺寸計算 . 18 抽芯凸 模尺寸計算 . 19 第六章 模架組合的選擇 . 21 定模板尺寸的因素 . 21 架的選擇 . 21 第七章 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 . 22 第八章 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 . 24 出方式的確定 . 24 出位置、推桿數(shù)量和斷面形狀的設(shè)計 . 24 桿復(fù)位裝置 . 24 第九章 側(cè)向分型與側(cè)抽芯機構(gòu)的設(shè)計 . 25 芯距與抽芯力的計算 . 25 芯距的計算 . 25 芯力的計算 . 25 導(dǎo)柱的側(cè)向分型與側(cè)抽芯機構(gòu) 的設(shè)計要點 . 26 導(dǎo)柱的設(shè)計 . 26 塊的設(shè)計 . 28 緊塊的設(shè)計 . 29 第十章 模具總裝配圖的繪制 . 31 參考文獻 . 32 致 謝 . 33 附件：英語論文翻譯 . 34 I 彎管接頭注射成型工藝及模具設(shè)計 械工程學(xué)院 x 級材料成型及控制工程 x 班 摘 要： 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。 本設(shè)計介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計原則；詳細 介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系 統(tǒng)的設(shè)計過程。 彎管接頭具有兩個方向的側(cè)向抽芯。 本設(shè)計分析了彎管接頭的成型工藝，確定了工藝方案，介紹了模具結(jié)構(gòu)和主要模具零部件的設(shè)計，分析了本模具結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品質(zhì)量上的可行性及可靠性。 關(guān)鍵詞 ： 彎管接頭；注射模；成型工藝；側(cè)向抽芯 x, he is of in is of is to to of of of is of is in is a is in of of in to of 第一章 緒論 料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 料及塑料工業(yè)的發(fā)展 塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，簡稱高聚物。塑料其余成分包括增塑劑、穩(wěn)定劑、增強劑、固化劑、填料及其他配合劑。 塑料制件在工業(yè)中應(yīng)用日趨普遍，這是由于它的一系列特殊的有點決定的。塑料密度小、質(zhì)量輕，比強度高，絕緣性能好，介電損耗低，是電子工業(yè)不可缺少的原材料；塑料的化學(xué)穩(wěn)定性高，對酸、堿和許多化學(xué)藥品都有很好的耐腐蝕能力；塑料還有很好的減摩、耐磨及減震、隔音性能也較好。因此，塑料躋身于金屬、纖維材料和 硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，在國民經(jīng)濟中，塑料制件已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。 塑料工業(yè)的發(fā)展階段大致分為以下幾個階段： 1、 初創(chuàng)階段： 30 年代以前，科學(xué)家研制酚醛、硝酸纖維和聚酰胺等熱塑料，它們的工業(yè)化特征是采用間歇法、小批量生產(chǎn)。 2、 發(fā)展階段： 30 年代，低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工業(yè)化生產(chǎn)，奠定了塑料工業(yè)的基礎(chǔ)，為其進一步發(fā)展開辟了道路。 3、 飛越階段： 50 年代中期到 60 年代末，塑料的產(chǎn)量和數(shù)量不斷增加，成型技術(shù)更趨于完善。 4、 穩(wěn)定增長階段： 70 年代以來，通過共聚、交聯(lián)、共混、復(fù)合、增強、填充和發(fā)泡等方法 來改進塑料性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量，擴大應(yīng)用領(lǐng)域，生產(chǎn)技術(shù)更趨合理。 塑料 工業(yè)向著自動化、連續(xù)化、產(chǎn)品系列化，以及不拓寬功能性和塑料的新領(lǐng)域發(fā)展。 我國塑料工業(yè)發(fā)展較晚。 50 年代末，由于萬噸級聚氯乙烯裝置的投產(chǎn)和 70 年代中期引進石油化工裝置的建成投產(chǎn)，使塑料工業(yè)有了兩次的躍進，與此同時，塑料成型加工機械和工藝方法也得到了迅速的發(fā)展，各種加工工藝都已經(jīng)齊全。 塑料由于其不斷的被開發(fā)和應(yīng)用，加之成型工藝的不斷發(fā)展成熟與完善，極大地促進了成型模具的開發(fā)與制造。隨著工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的品種和需求的日益增加，而且產(chǎn)品 的更新?lián)Q代周期也越來越短，對塑料和產(chǎn)量和質(zhì)量提出了越來越高的要求。 料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用 模具是工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。塑料模具是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類型。 模具設(shè)計水平的高低、加工設(shè)備的好壞、制造力量的強弱、模具質(zhì)量的好壞，直接2 影響著許多新產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提高。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基礎(chǔ)”，日本則稱“模具是促進社會繁榮富裕的勞動力”。 近年來，我國各行業(yè)對模具的發(fā) 展都非常重視。 1989 年，國務(wù)院頒布了“當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定”，在重點支持改造的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品中，把模具制造列為機械技術(shù)改造序列的第一位，它確定了模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位，也提出了振興模具工業(yè)的主要任務(wù)。 料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢 一副好的塑料模具與模具的設(shè)計、模具材料及模具制造有很大的關(guān)系。塑料成型技術(shù)發(fā)展趨勢可以簡單地歸納為以下幾個方面： 1、 模具的標(biāo)準(zhǔn)化 為了是應(yīng)大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，模具的標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要，目前我國標(biāo)準(zhǔn)化程度達到 30%以上 。注射模具零部件、 模具技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)模架等有 14 個標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前的任務(wù)是重點研究開發(fā)熱流道標(biāo)準(zhǔn)元件和模具溫控標(biāo)準(zhǔn)裝置；精密標(biāo)準(zhǔn)模架、精密導(dǎo)向件系列；標(biāo)準(zhǔn)模板及模具標(biāo)準(zhǔn)件的先進技術(shù)和等向標(biāo)準(zhǔn)化模塊等； 2、 加強理論研究； 3、 塑料制件的精密化、微型化和超大型化； 4、 新材料、新技術(shù)、新工藝的研制、開發(fā)和應(yīng)用。 各種新材料的研制和應(yīng)用，模具加工技術(shù)的革新， 術(shù)的應(yīng)用都是模具設(shè)計制造的發(fā)展趨勢。 料模具的分類 不同的塑料成型方法采用原理和結(jié)構(gòu)特點各不相同的成型模具， 塑料模具的分類方法有很多，按照塑料制件的成型方法不 同可以分為一下幾類： 注塑成型模具 又稱注射成型模具，主要用于熱塑性塑料制品的成型，但今年來也越來越多地用于熱固性塑料成型。注塑成型在塑料制件成型中占有很大比重，世界塑料成型模具產(chǎn)量中約有半數(shù)以上為注塑模具。 壓塑成型模具 壓塑成型模具簡稱壓模。壓塑成型模具多用于成型熱固性塑料的壓模，也有用來成型熱塑性塑料的熱擠冷壓模具。另外還有一類 不加熱的冷壓成型模具，用于成型聚四氟乙烯坯件。 3 傳遞成型模具 傳遞模具多用于熱固性塑料的成型。 擠塑成型模具 擠塑成型模具包括擠出機頭和定型模兩部分。用于生產(chǎn)出具有所需 斷面形狀的連續(xù)型材。 中空制品吹塑成型模具 用擠塑的方法生產(chǎn)管坯的叫擠吹模具，用注塑方法生產(chǎn)管坯的叫注吹模具，注吹中，在吹脹前的瞬間先進行軸向拉伸的叫注拉吹模具，產(chǎn)品的性能和尺寸精度因上述方法不同而有很大差異。 熱成型模具 熱成型模具又名真空或壓縮空氣成型模具，它是一單獨的陰模或陽模。此種成型方法，模具受力較小，強度要求不高 ，甚至可用非金屬材料制作，但為了取得較高的生產(chǎn)效率，模具的導(dǎo)熱性很重要，鋁合金模具得到了廣泛的應(yīng)用。 除了上面所列舉的集中塑料模具外，尚有搪塑成型模具、 反應(yīng)注塑成型模具、泡沫塑料成型 模具、玻璃纖維增強塑料低壓成型模具等。 4 第 二 章 塑件成型工藝分析 件分析 體分析 該塑件 如圖 2示，材料為 動性能為中等，溢料間隙為 件最大壁厚為 4小壁厚為 未注圓角為 度等級為 4級精度，屬于中等精度塑件。經(jīng)分析，該塑件可用注塑成型，但模具設(shè)計時應(yīng)考慮兩個方向的側(cè)抽芯問題。 圖 2管接頭 模斜度 于 非結(jié)晶型 熱塑性塑料，其成型收縮率較低，一般介于 結(jié)合該塑件的特 點，不需要設(shè)計脫模斜度。 5 能分析 用性能 樹脂的剛性與橡膠的彈性相結(jié)合的一種廣泛使用的工程材料，它不僅具有韌、硬、剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能，而且耐化學(xué)藥品性好、尺寸穩(wěn)定性好、表面光澤度高，且原料豐富。廣泛用于機械、電器零件、辦公用品、日用品等各個領(lǐng)域。 藝性能 于無定型聚合物，無明顯熔點。 融溫度為 217 237，分解溫度大于 270。注射用的熔體指數(shù)范圍為 15。 體粘度高，流動性較差，但是流動性比 好，熔體粘度 比 A 要大。熔體冷卻固化速度也較快。 穩(wěn)定性不太好，注射成型結(jié)束后應(yīng)用機筒清洗劑清理料筒。由于丁二烯含有雙鍵，所以 氣性差，尤其是紫外線可引起 色。 溫度剪切速率都比較敏感，溫度提高、注射壓力提高之后，熔體表面粘度下降，流動性增加。 極性大分子，有吸濕傾向。成型加工前務(wù)必進行干燥。樹脂水分控制在 下，一般用熱風(fēng)干燥法除去水分。樹脂顆粒層厚度為 1030， 80 90干燥 2 3 小時。樹脂濕度大，制品又復(fù)雜 則 可于 70 80干燥 18 24 小時 才能取得良好效果。 型收縮率較低，一般介于 間。 注射成型過程及工藝參數(shù) 射成型過程 成型前準(zhǔn)備 成型前應(yīng)檢驗 色澤、粒度和均勻度等并進行干燥處理，用專用的清洗劑清洗料筒，在模具上涂脫模劑以幫助脫模。 由于 有吸濕性，在注射成型之前要進行干燥。建議干燥條件： 8090下最少干燥 2h，且材料溫度波動應(yīng)保證小于 注射過程 塑料原料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱塑化到粘流狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔，其注射過程可分為原料的塑化 、填充、保壓、倒流、冷卻定型五個階段。 塑件的后處理 一般制品要求不太高時可不作熱處理。對于要求較高的制品在循6 環(huán)熱風(fēng)下處理 2 4 小時，溫度 70，然后緩慢冷卻到室溫。本產(chǎn)品由于要求不太高，可不進行熱處理。 射工藝參數(shù) 注射機：采用螺桿式注射機，螺桿結(jié)構(gòu)特征為單頭、全螺紋、等距、壓縮突變型，螺桿端部不帶止回環(huán)。螺桿長度比為 18 20： 1。噴嘴選用通用型延伸式，噴嘴孔直徑4 5 6 8品質(zhì)量一般為最大注射量的 50% 75%。 料筒溫度：后段 150 170，中段 165 180 ，前段 180 220。 噴嘴溫度： 220。 模具溫度： 60 70。模具溫度對提高 品表面質(zhì)量、減小內(nèi)應(yīng)力有著重要的作用。但是提高模具溫度，制品收縮率增大，成型周期延長。 注射壓力： 50 100 保壓壓力： 60 70 注射速度和螺桿轉(zhuǎn)速：注射速度對 體流動性有一定的影響，但不太大。注射速度快，沖模速度快，摩擦熱提高，容易出現(xiàn)排氣不良，表面粗糙度不好，力學(xué)性能也教低。沖模速度慢，制品會產(chǎn)生熔接不良，制品表面出現(xiàn)波紋。一般情況下宜用高壓低速沖模。螺桿轉(zhuǎn)速通常小于 70r/在 30 40r/間選擇。 成型周期：總周期 40 120s，注射時間 5 30s，保壓時間 0 5s，冷卻時間 20 60s。 7 第三章 模具結(jié)構(gòu)形式的擬定 型面的確定 型面的形式 分開模具取出塑件的面，統(tǒng)稱為分型面。注射模有一個分型面和多個分型面的模具。分型面的位置有垂直于開模方向、平行于開模方向以及傾斜于開模方向幾種。 分型面的形式與塑件的幾何形狀、脫模方式、模具類型及排氣條件等有關(guān)，常見的形式有：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面和平面、曲面分型面。 型面的選擇原則 分型面設(shè)計得是否得當(dāng)，對制件質(zhì)量、操作難易、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜性有很大影響，主要應(yīng)考慮一下幾點： 1) 符合塑件脫模的基本要求，就是能使塑件從模具中取出，分型面應(yīng)設(shè)在脫模方向端面投影輪廓最大的部位； 2) 因為分型面處不可避免的會在塑件上留下溢料痕跡，或拼合不準(zhǔn)確的痕跡，故分型面最好不選在制品光亮平滑的外表或圓弧的轉(zhuǎn)角處 ； 3) 從制件的推出裝置設(shè)置方便考慮，分型時要盡可能地使制件留在動模邊； 4) 從保證制件相關(guān)部位的同心度出發(fā)，同心度要求高的塑件，取分型面時最好 把要求同心的部分放在模具分型面的同一側(cè)； 5) 有側(cè)凹或側(cè)孔的 制件，取分型面時應(yīng)首先考慮將抽芯或分型距離長 的一邊放在動、定模開模方向是上，而將短的一邊作為側(cè)向分型或抽芯； 6) 對有頂出機構(gòu)的模具，采取動模邊側(cè)向分型抽芯，模具結(jié)構(gòu)較簡單，能獲得的抽拔距離也比較長，故選分型面時應(yīng)優(yōu)先考慮把制件的側(cè)凹或側(cè)孔放在動模； 7) 當(dāng)分型面作為主要排氣面時，料流末端應(yīng)在分型面上以利排氣； 8) 分型面應(yīng)保證塑件的精度要求； 9) 分型面應(yīng)力求簡單使用并易于加工； 10) 型面應(yīng)考慮主分型面和側(cè)向分型面的協(xié)調(diào)。 設(shè)計分型面的選擇 通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，同時根據(jù)以上分型面的選擇原則綜合考慮，決定將 分型面選在塑件最大截面處 ，以利于塑件的取出。 8 腔數(shù)目和 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 腔數(shù)目的確定 由于該塑件存在兩個方向的側(cè)向抽芯，故不適用于一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。因此選用一模一腔結(jié)構(gòu)。 具結(jié)構(gòu)形式的確定 由以上分析可知，本模具設(shè)計為一模一腔結(jié)構(gòu)，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點，推出機構(gòu)采用推桿推出。澆注系統(tǒng)設(shè)計時，澆口采用兩個側(cè)澆口且設(shè)在分型面上。因此，定模部分不需要單獨開設(shè)分型面取出凝料。由上述分析可確定選用單分型面橫向分型抽芯注射模具。 射機型號的確定 射量的計算 1) 塑件的體積估算 ）（塑 2) 塑件質(zhì)量 m 的計算 密度為 33 . 0 61 . 0 4 ，取。 則質(zhì)量 。 注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 雖然設(shè)計之前難以確定澆注系統(tǒng)凝料的準(zhǔn)確數(shù)值，1 倍來估算。由于本次采用流道簡單并且較短，來估算 ，即 。 射機的選擇 注射機的最大注射容量 j 塑注 式中 注V 注射機最大注射容量， 塑V 成型塑件體積， 9 澆注系統(tǒng)凝料體積， 最大注射容量的利用系數(shù)。 故 取 3250公稱 。查表得，選注射機型號為 式注射機。其主要技術(shù)參數(shù)見表 3 表 3式注射機 主要技術(shù)參數(shù) 理論注射量 /70 移模行程 /60 螺桿直徑 /5 最大模具厚度 /50 注射壓力 /60 最小模具厚度 /50 注射速率 /10 鎖模形式 雙曲肘 塑化能力 / 具定位孔直徑 /60 螺桿轉(zhuǎn)速 /0 200 噴嘴球半徑 /模力 /250 噴嘴口徑 / 4 拉 桿內(nèi)間距 /15 415 射機相關(guān)參數(shù)校核 注射壓力校核 由 關(guān)性能參數(shù)可得， 需注射壓力為 50 100 50 ，該注射機的公稱壓力 60公 ，注射壓力安全系數(shù) k ，取 k ，則：公 所以所選注射機壓力合適。 鎖模力校核 1) 塑件在分型面上投影面積 塑A ： 222 72005199 塑 。 2) 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 澆A ： 即流道凝料 （包括澆口）在分型面上的投影面積。按照 澆A 是每個塑件在分型面上的投影面積的 。由于本次設(shè)計流道簡單，分流道相對較短，因此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小一點，取 塑澆 。 3) 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 總A ： 塑澆總 。 4) 模具型腔內(nèi)的脹型力 脹F ： ?？偯?式中 模p 是型腔的平均壓力值，通常取注射壓力的 20% 40%。對于粘度較大的塑料制品應(yīng)取大值， 于中等粘度的塑料，故取 36 查表 3得該注射機的公稱鎖模力 250鎖 ， k ，取 k ，則 鎖脹脹 所以該注射機鎖模力合適。 10 開模行程與推出機構(gòu)的校核 開模行程是指從模具中取出塑料所需要的最小開合距離，用 H 表示，它必須小于注射機移動模板的最大行程 S。由于注射機的鎖模機構(gòu)不同，開模行程可按以下兩種情況進行校核：一種是開模行程與模具厚度無關(guān)；二種是開模行程與模具厚度有關(guān)。我們這里選用的是開模行程與模具厚度無關(guān)，且是單分型面注射模具。 （ 1） 開模行程與模具厚度無關(guān)時 這種情況主要是指鎖模機構(gòu)為液壓 模板行程是由連桿機構(gòu)的最大沖程決定的，而與模具厚度是無關(guān)的。此情況有兩種類 型： a. 單分 型面注射模，所需開模行程 H 為 : 0521 式中 1H 塑件推出距離（也可以 取 凸模 的 高度）（ 2H 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑 件 高度（ S 注射機移動板最大行程 （ H 所需要開模行程 （ 而我們這里通過 分析、計算、查閱相關(guān) 資料可得出： H 小于注射機 的最大開模行程 360合要求。 b. 對雙分型面注射模，所需開模行程為： 0521 式中 a 中間板與定模的分開距離（ 這里不作討論 。 （ 2） 推 出機構(gòu)的校核 各種型號注射機的推出裝置和最大推出距離各不同，設(shè)計模具時，推出機構(gòu)應(yīng)與注射機相適應(yīng)，具體可查資料。 11 第四章 澆注系統(tǒng) 、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng) 的設(shè)計 注系統(tǒng)設(shè)計原則 澆注系統(tǒng)設(shè)計是注射模設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，它對注射成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影 響，設(shè)計時須遵循如下原則。 1) 重點考慮型腔布局 包括以下三點： a. 盡可能采用平衡