排水管接头的模具设计Word文件下载.docx
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5.1.5拉料杆的设计13
5.2推出机构的设计14
5.3冷却系统的设计14
5.3.1定模上的冷却水道15
5.3.2动模上的冷却水道15
5.4模具总装图及模具零件的制造工艺16
5.4.1模具总装图16
5.4.2型芯零件图及工艺18
5.4.3型腔零件图及工艺20
6结论22
7致谢23
8参考文献24
1引言
20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。
改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。
近年来，每年都以15％的增长速度快速发展。
许多模具企业十分重视技术发展。
加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。
此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。
模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。
今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。
中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。
在大型模具方面已能生产48"
（约122cm）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。
经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；
在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。
尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。
与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。
今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。
①注重开发大型，精密，复杂模具；
随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。
②加强模具标准件的应用；
使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。
因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。
③推广CAD/CAM/CAE技术；
模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。
实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。
技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。
④重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；
随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。
2塑件的工艺分析
2.1零件三维造型展示
图2.1零件三维图
2.2塑件的原材料分析
本制品的材料为聚丙烯PP，收缩率为1.015％，生产批量为中批生产，结构较复杂。
制品材料的使用特性：
比重小，强度、刚度、耐热性均优于高密度聚乙烯（HDPE），硬度比HDPE高可在100℃左右使用。
具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆、不耐磨、易老化。
制品材料的成型特性：
结晶性料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期与热金属接触易发生分解；
流动性极好，溢边值0.03mm左右；
冷却速度快，浇注系统及冷却系统散热应适度；
成型收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形，取向性强；
注意控制成型温度，料温底取向性明显，尤其低温高压时跟明显，模具温度低于50℃以下塑件无光泽，易产生熔接痕、流痕，90℃以上时易发生翘曲、变形；
塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防止应力集中。
2.3塑件的尺寸精度分析
此塑件有要求的尺寸精度级别为MT5级，其余的精度级别可按MT6级精度查公差值。
2.4塑件表面质量分析
该塑件要求外表美观、无斑点、无熔接痕，表面粗糙度Ra全为0.4um，而塑件内外表面没有过高的要求。
2.5塑件的结构工艺性分析
此塑件为洗衣机中的排水管接头，质量为12.5g，壁厚均匀1.5mm，总体尺寸不大不小，塑件成型性能良好，采用双哈夫分型机构。
3模架与注塑机的选择
3.1注射机的确定
3.1.1计算塑件的体积
根据零件的三维模型，利用三维软件直接可查询到塑件的体积为：
V1=13.8cm3，
浇注系统的体积：
V2=3.25cm3
一次注射所需的塑料总体积为：
V=2V1+V2=2x13.8+3.25=30.85cm3
3.1.2计算塑件的质量
查手册取密度ρ=0.91g/cm3
塑件的质量：
m1=V1ρ=13.8x0.91=12.558g
浇注系统的质量：
m2=V2ρ=3.25x0.91=2.9575g
塑件与浇注系统的总质量：
m=2m1+m2=2x12.558+2.9575=28.0735g
3.1.3选用注射机
根据塑件形状、材料及尺寸采用一模两件的模具结构,考虑外形尺寸及注射时所需的压力情况，参考模具设计手册初选螺杆式注射机：
XS－ZY－125。
基本参数如下：
标称注射量：
192cm3螺杆直径：
42mm
注射压力：
150Mpa注射行程：
160mm
注射方式：
螺杆式锁模力：
900KN
最大开模行程：
300mm模具最大厚度：
300mm
模具最小厚度：
200mm喷嘴球头半径：
R10mm
喷嘴孔直径：
Φ4mm制件顶出方式：
推杆顶出
3.2注射机有关参数的校核
XS－ZY－125注射机的主要参数如下：
192cm3定位孔直径：
Φ100H7mm
最大开模行程：
300mm喷嘴球头半径：
模具最大厚度：
300mm合模力：
模具最小厚度：
200mm模具开模行程：
3.2.1锁模力的校核
锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。
按F≥KpA分公式计算锁模力。
其中F为注射机的最大锁模力；
p为型腔内熔体的平均压力，一般取30~40Mpa；
A分为最大成型面积，即所有制品、流道和浇口在分型面上的投影面积之和；
K为压力损耗系数，一般去1.1~1.2。
根据零件的三维模型，利用三维软件直接可查询到：
A分=2x4540+230=9310mm2
KpA分=1.1x30x9310=307x103N=307KN
F=900KN＞175KN，故注射机的锁模力足够，满足锁模要求。
3.2.2注射量的校核
如前所述，塑件与浇注系统总体积为：
V=30.85cm3，远远小于注射机的标称注射量192cm3。
3.2.3模具闭合高度的校核
由装配图可知模具的闭合高度：
Hm=285mm，模具最小厚度：
Hmin=200mm，模具最大厚度：
Hmax=300mm，能够满足Hmin＜Hm＜Hmax的安装条件。
3.2.4模具开模行程校核
模具的开模行程S=塑件的高度+浇注系统的高度+顶件的高度+（5~10）=80.64+73+24+10=187.64mm，注射机最大开模行程S=300mm＞187.64，故模具的开模行程足够。
3.2.5推出机构的校核
由于采用斜滑块机构，只要将两块滑块分离，使塑件顺利取出即可，由装配图可知抽芯距S抽=20mm，而最大推出距离为35mm，故塑件的推出行程满足要求。
结论：
根据校核XS－ZY－125注射机完全能满足该模具的使用要求。
3.3模架的确定
由于本制品采用一模两件成型，根据零件的三维模型，利用三维软件直接可查询到：
L=211.2mm，B=55.82mm。
因此型腔壁厚t=0.20L+17=0.20x211.2+17=59.24mm。
根据上述分析，拟用LKMAI标准，此模具是含大水口类型的，所以选用“LKMAI25x353010070”其中参数的含义是：
25x35——模架的长和宽为350mm和250mm
30——定模板（A板）厚30mm
100——动模板（B板）厚100mm
70——垫块（C板）厚70mm
4工作部分设计
4.1注射模分型面的选择
在选择分型面时，根据分型面的选择原则：
①分型面应选择在塑件外形最大的轮廓处。
②分型面的选择应有利于塑件顺利脱模。
③考虑塑件的尺寸精度和表面质量。
④选择要有利于模具的加工。
⑤选择要有利于排气。
⑥减小成型面积。
⑦应有利于侧面分型与抽芯。
由于模具结构很大程度上取决于分型面的选择，分型面选择得合理与否，将直接影响塑料制品模塑成型工艺，同时也影响制品质量、注射机参数、成型零件的加工工艺性等。
因此，本制品的主分型面选上表面，如下图所示：
图4.1分型面示意图
4.2注射模型腔排列方式的确定
一般制品在布局时要求模具中心与注射机的锁模中心重合。
对于一模多件的模具结构，在浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、保证模具正常工作的前提下，应尽可能使得对称、均衡、取件方便；
对于一模两件的模具，设定型腔对称、均衡分布在模具中，这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡。
本制品采用一模两件成型。
4.3注射成型零件的设计
4.3.1型芯与型腔结构的确定
考虑到成型零件对制品的质量影响、成型零件的加工工艺性装配工艺性和制品脱模的需要，型芯采用镶拼组合式，型腔采用组合式。
4.3.2抽芯机构类型和结构的确定
由于制品上有多处凸出的结构，不能采用简单的脱模机构，在脱模时需要考虑采用双哈夫分型机构。
而斜滑块设置在动模部分，因主型芯在定模一侧，塑件对定模部分的包紧力大于动模部分，如果没有止动装置，则斜滑块在开模动作刚刚开始时便有可能与动模产生相对运动，导致塑件损坏或滞留在定模而无法取出。
为了避免这种现象发生，设置了斜滑块弹簧止动装置，开模后，弹簧顶销压紧斜滑块防止斜滑块与动模分离；
继续开模时，塑件脱离定模型芯而留在动模上，然后由推杆推动斜滑块侧向分型并推出塑件。
4.3.3成型零件工作尺寸的计算
塑件尺寸如下图所示：
图4.2零件图
将其中的尺寸分为两类：
一类是标注有公差的尺寸，也就是塑件上精度相对比较高、有配合要求的尺寸，在进行这一类尺寸计算时，即要考虑它的收缩量，又要考虑到模具的磨损，按照平均值计算方法计算出这一类成型零件的工作尺寸，这样可以有效地保证整个模具寿命周期内产品的尺寸精度。
这一类尺寸的计算如下所示：
表4.1塑件上有公差要求的成型零件工作尺寸计算
类型
塑件上的尺寸
计算公式
制造公差δz
收缩率Scp%
计算结果
型芯径向尺寸
160-0..24
Lm=（Ls+LsxScp%+0.75Δ）0-δz
=（16+16x0.01015+0.75x0.24）0-0.24/3
δz：
1/3xMT5级精度
Scp%=1.015％
16.340-0.08
mm
型腔径向尺寸
55.82+0.460
Lm=（Ls+LsxScp%-0.75Δ）+δz0
=（55.82+55.82x0.01015-0.75x0.46）+0.46/30
56.04+0.1540
91.4+0.600
=（91.4+91.4x0.01015-0.75x0.60）+0.60/30
91.88+0.20
注：
1、Δ为塑件的公差，塑件上未标注公差可按MT6级精度取得。
2、考虑到模具的经济加工精度，模具制造公差δz一般取1/3Δ,在此，公差取MT5级精度。
另一类是没有标注公差的尺寸，它是塑件上次要的、要求比较低的尺寸，公差则按模具的经济制造精度取得。
表4.2塑件上无公差要求的成型零件工作尺寸计算
型芯尺寸
69.64
Hm=（Hs+HsxScp%+2/3Δ）0-δz
=（69.64+69.64x0.01015+2/3x0.67）0-0.67?
3
1/3xMT6级精度
70.80-0.224
R2
Hm=（Hs+HsxScp%）±
δz/2
=（2+2x0.01015）±
0.24/2
2.02±
0.12
型腔尺寸
18.25
Lm=（Ls+LsxScp%-0.75Δ）+δz0
=（18.25+18.25x0.01015-0.75x0.44）+0.44/30
18.1+0.1460
30.5
=（30.5+30.5x0.01015-0.75x0.52）+0.52/30
30.42+0.140
22
=（22+22x0.01015-0.75x0.44）+0.44/30
21.89+0.1460
4
=（4+4x0.01015-0.75x0.28）+0.28/30
3.73+0.0940
7.6
Hm=（Hs+HsxScp%-2/3Δ）+δz0
=（7.6+7.6x0.01015-2/3x0.32）+0.32/30
7.47+0.110
6.4
=（6.4+6.4x0.01015-2/3x0.32）+0..32/30
6.25+0.110
2.6
=（2.6+2.6x0.01015-2/3x0.24）+0.24/30
2.47+0.080
1.8
=（1.8+1.8x0.01015-2/3x0.24）+0.24/30
1.66+0.080
23.8
=（23.8+23.8x0.01015-2/3x0.44）+0.44/30
23.74+0.1460
1.64
=（1.64+1.64x0.01015-2/3x0.24）+0.24/30
1.5+0.080
79
=（79+79x0.01015-2/3x0.67）+0.67/30
79.35+0.220
68
=（68+68x0.01015-2/3x0.67）+0.67/30
68.24+0.220
R8.12
=（8.12+8.12x0.01015）±
0.32/2
8.2±
0.16
R14.2
=（14.2+14.2x0.01015）±
0.40/2
15.64±
0.20
5模具结构设计
5.1注射模浇注系统的设计
浇注系统设计应遵循以下原则：
①了解塑料的成型性能和塑料的流动性。
②要能保证塑件的质量（避免常见的充填问题）。
尽量减少停滞现象、避免出现熔接痕、避免过度保压和保压不足，减少流向杂乱、减小及缩短浇注系统的断面及长度，尽可能做到同步填充，便于修整浇口以保证塑件的外观。
5.1.1浇口类型的确定
浇口采用侧浇口，其原因：
侧浇口一般开设在分型面上，可根据塑件的形状、特点灵活地选择塑件的某个边缘进料，它能方便地调整熔体充模时的剪切速率和浇口封闭时间。
侧浇口截面形状为矩形，容易加工，便于试模后修正，浇口除去较方便。
但侧浇口注射压力损失大，熔料流速较高，保压补缩作用小，成型壳类件时排气困难，易形成熔接痕、缺料、缩孔等。
5.1.2主流道的设计
模具浇口套主流道球面半径R与注射机喷嘴球面半径Ro的关系为：
R=Ro+（1~2）=10+2=12mm；
模具浇口套主流道小端直径d与喷嘴出口直径do的关系为：
d=do+0.5=4+0.5=4.5mm；
主流道呈圆锥形，其锥度取2o。
图5.1
浇口套的材料：
45钢热处理：
HRC42~47。
5.1.3分流道的设计
分流道的设计原则：
①流向改变的拐角处，应适当设置冷料穴。
②使塑件和浇道在分型面上的投影面积的几何中心与缩模力的中心重合。
③保证熔体迅速而均匀地充满型腔。
④分流道的尺寸尽可能短，容量尽可能小。
⑤要便宜加工及刀具的选择。
因流道的截面形状会影响到塑料熔体在浇道中的流动以及流道内部的熔融塑料的体积。
对于热塑性材料，分流道的截面形状为圆形最好，而查表可知聚丙烯PP的分流道直径为4.8~9.5mm，则取半径为R=4mm。
5.1.4浇口的设计
浇口的作用：
浇口的位置、数量、形状、尺寸等是否适合直接影响到产品外观、尺寸精度、物理性能和成型效率。
浇口过小：
易造成充填不足（短射）、收缩凹陷、熔接痕等外观上的缺陷，且成型收缩会增大。
浇口过大：
浇口周围产生过剩的残余应力，导致产品变形或破裂，且浇口的去除加工困难等。
本设计采用侧浇口，从塑件的侧边处进料。
其断面形状为矩形，基本尺寸如下：
①浇口厚度h：
h=0.5~1mm，取h=1mm。
②浇口宽度b：
b=3~5mm，取b=4mm。
③浇口长度L：
L=1~2mm，取L=1mm。
5.1.5拉料杆的设计
拉料杆的作用：
起到模具开模时，将凝料从定模部分脱出和将塑件留在动模的作用。
采用钩形（Z形）拉料杆，其材料：
T10A热处理：
HRC52~57。
浇注系统如下图所示：
图5.2浇注系统示意图
5.2推出机构的设计
根据塑件的形状特点，模具主型芯在定模部分，开模后，塑件对型芯的包紧力比较大。
因此设置了斜滑块弹簧止动装置，开模后，弹簧顶销压紧斜滑块防止斜滑块与动模分离；
继续开模时，塑件脱离定模型芯而留在动模上，然后由推杆推动斜滑块侧向分型并推出塑件，模具结构也比较简单。
5.3冷却系统的设计
管接头采用喉牙（BSPT）类型，运水直径为8mm，通孔其长度为250mm。
5.3.1定模上的冷却水道
图5.3定模上冷水道
5.3.2动模上的冷却水道
图5.4动模上冷却水道
5.4模具总装图及模具零件的制造工艺
5.4.1模具总装图
图5.4
图5.5
图5.6
图5.7
图5.8
5.4.2型芯零件图及工艺
图5.9主型芯零件图
表5.1主型芯工序卡
材料：
P20热处理：
48HRC~52HRC
序号
工序名称
工序内容
1
备料
按尺寸Φ35x110切断
2
钳工
按图样要求划线
数控车
车出相关尺寸至图样要求
热处理
氮化处理48HRC~52HRC
5
磨削
磨成型表面至图样要求
6
钳修
钳工修配检验
图5.10型芯零件图
表5.2型芯工序卡
材料：
标准定模板，已备好加工基准
数控铣
铣六面及成型表面及分流道的尺寸至图样要求
磨六面成型表面至图样要求
按图样要求划出各孔的中心线等尺寸
钻出各孔、铰各孔至图样要求
7
磨凸模通过孔至图样要求
8
5.4.3型腔零件图及工艺
图5.11滑块零件图
表5.3滑块工序卡
锻件
1、铣六面及台阶面
2、铣出斜槽
3、按图样要求铣出成型表面
磨各部分至相应的粗糙度值
图5.12型腔零件图
表5.4型腔工序卡材料：
标准动模板，已备好加工基准
按图样要求划出各孔的中心线等相关尺寸
线切割
按图样要求加工
9
6结论
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