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][鍵入公司名稱][鍵入公司名稱]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。它是一種常見的塑料工件，從工件本身來看，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)主要是針對以上問題進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，以解決實(shí)際生產(chǎn)中存在的問題。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)，在滿足使用要求的前提下，塑件的形狀盡可能地做到簡化模具結(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，如流動性；3、塑料形狀應(yīng)有利于充模流動、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、在滿足性能和使用條件下，盡可能使結(jié)構(gòu)簡單、壁厚均勻、連接可靠、裝使用方便；2、結(jié)構(gòu)合理，用簡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UG對其進(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：XZY-300其相關(guān)數(shù)據(jù)見表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、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滿足要求。2.3鎖模力的校核鎖模力又稱合模力，是指注射機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力。當(dāng)熔體充滿型腔時(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，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)的公稱鎖模力=1500KN,故注射機(jī)滿足要求。2.4開模行程的校核注射機(jī)開模行程是有限的，塑件從模具中取出時(shí)所需的開模距離必須小于注射機(jī)的最大開模行程，否則塑件無法從模具取出。為了保證開模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對于單分型面注射模具，需要滿足下式：(2－4)—注射機(jī)最大開模行程；(S=300mm)—推出距離（脫模距離，H1=78mm）—塑件高度；（H2=76mm）則故滿足要求。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?？紤]如下有關(guān)問題：根據(jù)塑件的某些技術(shù)要求，確定成型零件在動模和定模上的配置；塑件的生產(chǎn)批量；結(jié)合塑件的流動性確定澆注系統(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始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，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)是對主流道的加工和熱處理以及襯套本身的選材等工作帶來很大的方便，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——澆口長度，mm;3.6拉料桿和冷料穴設(shè)計(jì)冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上，其標(biāo)稱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。一般來說，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,不過最可靠有效的方法是在分型面上開設(shè)專用排氣槽。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，香港地區(qū)將澆口稱為水口，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字母開頭的四種型號適用于自動斷澆口模具的模架。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)按動力來源的不同,側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)一般可分為手動,機(jī)動,氣動或液壓三類.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)原到常溫這個過程，尺寸逐漸減小，塑件對型芯產(chǎn)生一個包緊力。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)動摩擦合力才能將型芯脫開。這幾種合力即為脫模力M，在側(cè)抽芯動作中稱抽芯力，在頂出動作中稱頂出力[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）抽芯距抽芯距是指側(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)型芯所移動的距離.S=+(2~3)=30+(2~3)=33mm側(cè)向凸臺高度，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，其臺肩部相平于模面，角度與抽拔角一致。材料多為T8、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)柱的有效工作長度，抽芯距,斜導(dǎo)柱完成抽芯時(shí)所需最小開模行程有關(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)柱總長度的計(jì)算斜導(dǎo)柱的總長度 ＋（5～10）mm斜導(dǎo)柱總長度，mm斜導(dǎo)柱臺肩直徑，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)塑料熔體對滑塊的推力，以免斜導(dǎo)柱彎曲變形。但是在開模時(shí)，又要求楔緊塊迅速離開滑塊，以免阻擋斜導(dǎo)柱帶動滑塊抽芯，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