通管的注塑模设计.docx
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通管的注塑模设计
湖南涉外经济学院
本科毕业论文（设计）
题目
四通管的注塑模设计
作者
陈德义
学院
机械工程学院
专业
材料成型与控制工程
学号
11430525815481
指导教师
二〇一五年四月二十日
湖南涉外经济学院
毕业论文（设计）任务书
学生姓名：
陈德义学号：
11430525815481专业班级：
材料成型与控制工程201103班
毕业论文（设计）题目：
四通管的注塑模设计
题目类型
：
工程设计
毕业论文（设计）时间:
自2014年12月10日开始至2015年5月10日止
1.毕业论文（设计）内容要求：
四通管是工程中的常用结构部件，一般情况下的四通管接头因为经济性需求多用塑料制成，本设计拟要求按所提供的四通管的实物，进行测绘，绘制塑件零件图，并设计一套注塑模具来完成该塑料零件的大批量生产。
其设计目的在于培养学生综合应用本专业所学课程的理论和实际生产知识，进行塑料模具设计与制造的综合训练，初步培养学生模具设计的能力，材料成型分析能力，使之掌握塑料模具设计的方法和步骤，掌握塑料模具设计的基本技能，初步具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。
本设计要求在学院统一规定的时间内完成塑件零件图、模具总装配图和主要零件图的工程图的设计和绘制，利用三维建模软件完成模具的三维建模、虚拟装配和模流分析，并撰写1万字以上的计算说明书，完成1500单词以上的专业外文资料翻译（英译中），并通过毕业答辩。
[1]题目类型：
（1）理论研究
（2）实验研究（3）工程设计（4）工程技术研究（5）软件开发
2.主要参考资料
[1]濮良贵.机械设计（第八版）[M].北京:
高等教育出版社，2006.
[2]成大仙.机械设计手册（第5版）[M].北京:
化学工业出版社，2007.
[3]陈于萍.互换性与测量技术基础[M].北京:
机械工业出版社，2008.
[4]齐晓杰.塑料成型工艺与模具设计[M].北京:
机械工业出版社,2006
[5]许发樾.实用模具设计与制造手册[M]（第2版）.北京:
机械工业出版社,2005
[6]王鹏驹，张杰.塑料模具设计师手册[M].北京:
机械工业出版社,2008
3.毕业论文（设计）进度安排3.毕业论文（设计）进度安排
阶段
阶段内容
起止时间
1
熟悉设计任务，查阅与收集资料，完成开题工作
2014.12.01~2014.12.30
2
利用寒假，完成设计计算和模具结构设计
2015.01.1~2015.02.26
3
完成所有工程图纸的绘制和设计说明书写作
2015.02.27~2015.04.13
4
修改毕业设计计算说明书，修改图纸，完成毕业设计初稿
2015.04.14~2015.05.1
6
完成毕业论文（设计）终稿，并开展毕业论文（设计）检测工作
2015.05.2~2015.05.15
7
毕业论文（设计）的答辩以及答辩以后必要的修改工作
2015.05.16~2015.05.25
指导教师（签名）：
____________日期：
__________________
系（教研室）主任（签名）：
____________日期：
__________________
主管院长（签名）：
____________日期：
__________________
注：
任务书由指导教师本人填写，经系（教研室）主任、主管院长审核后发给学生。
湖南涉外经济学院
毕业论文（设计）指导教师评语
建议成绩：
指导教师：
年月日
湖南涉外经济学院
毕业论文（设计）评阅教师评语
建议成绩：
评阅教师：
年月日
湖南涉外经济学院
毕业论文（设计）答辩记录
日期：
学生姓名：
陈德义学号：
11430525815481专业班级：
材料成型与控制工程1103班
题目：
四通管的注塑模设计
毕业论文（设计）答辩委员会（小组）意见：
答辩成绩：
评定等级：
答辩委员会（小组）负责人：
委员（小组成员）：
二级学院审查意见：
论文（设计）最终评定等级：
______________负责人：
______年___月___日
摘要
随着塑料制品在工业及日常生活中得到越来越广泛的应用，近年来，我国塑料模具工业有了很大发展，注塑模具制品的种类越来越多，在未来的模具市场中，塑料模具的发展将高于其他模具，在模具行业中的比例将逐渐提高。
随着注塑模技术的不断发展和技术的成熟，在工程机械和工业机械、电子、汽车、家电、玩具等产品中，60%以上的零部件，可以依靠模具成型。
随着模具材料的不断发展，模具材料的加工和使用性能得到提高，塑料模具注塑模具越来越趋向于精密化、大型化和多型腔化。
一模两腔注塑模具成型四通管效率高、精度与使用性能均可达到要求。
由于四通管结构相对复杂（四通管的主要特点是其有一个上下贯穿孔，两侧也有贯穿孔，且上下贯穿孔较大且深度较深。
），对注塑成型要求也相对较高，导致其模具制造复杂、设计与涉及的知识点较多，如注塑成型、模具设计、分型面的选择、侧向抽芯机构的设计、模具零件的加工等等。
本设计模具其结构采用侧抽芯机构，同时采用套筒顶出塑件代替推件杆，既是型腔的工作部分，又是塑件的顶出机构，简化了模具的结构，同时增加了推出时的接触面，推出力比较平稳，减少了塑件的变形。
四通管材料为ABS（丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物），此材料有良好的耐化学腐蚀、表面硬度、加工性和染色性。
ABS有一定的硬度和尺寸稳定性易于成型加工。
制品是管接头，对尺寸精度有一定要求，外形需光洁不得有划痕，浇口痕迹，熔接痕，所以在此设计中采用盘形浇口，确保四通管的强度和使用要求。
关键词：
注塑模；工艺分析；分型面；浇注系统；注射机；多型腔
ABSTRACT
KEYWORDS:
Astheplasticproductsinindustryanddailylifemoreandmorewidelyapplied,inrecentyears,theplasticmoldindustryinChinahasmadegreatdevelopment,moreandmorekindsofinjectionmoldingproducts,moldmarketinthefuture,thedevelopmentofplasticmoldwillbehigherthanothermold,theproportionwillgraduallyincreaseinthemoldindustry.Withthecontinuousdevelopmentofinjectionmoldingtechnologyandtechnologymature,intheengineeringmachineryandindustrialmachinery,electronics,automobiles,homeappliances,toysandotherproducts,morethan60%oftheparts,canrelyonthemoldshape.Withthecontinuousdevelopmentofthemouldmaterial,mouldmaterialsprocessinganduseoftheperformanceisimproved,plasticmoldinjectionmoldismoreandmoretendtomotors,largescaleandmultiplecavity.
Onemoduleandtwocavitiesinjectionmoldingcrosspipeofhighefficiency,accuracyanduseperformancecanbeachieved.Duetothecrosstubestructureisrelativelycomplex（crosspipe'smaincharacteristicisitshasathroughhole,twosidealsohasathroughhole,anddepthofthethroughholeisbiggeranddeeper.）,therequirementsforinjectionmoldingisrelativelyhigh,resultinginthemouldmanufacturingcomplex,designandinvolvesmoreknowledge,suchasinjectionmolding,molddesign,thepartingsurfaceselection,thedesignofsidecore-pullingmechanism,moldpartsprocessing,andsoon.Thisdesignmoldstructureadoptsthesidecore-pullingmechanism,atthesametimeadoptsleeveejectorpartsinsteadofthepushrod,isboththeworkingpartofthecavity,itisplasticejectionmechanism,simplifiedthemouldstructure,andincreasethecontactareawasintroduced,launchsmoothly,reducethedeformationofplasticparts.CrosspipematerialsforABS（propyleneeyesabutadienestyrenecopolymer）,thematerialwithgoodresistancetochemicalcorrosion,surfacehardness,processabilityanddyeing.ABShascertainhardnessanddimensionalstabilityofeasyprocessing.Productsarepipejoint,haveacertainrequestfordimensionalaccuracyandshapeshouldbebrightandmustnothaveNick,gatemarks,weldingscar,sointhisdesignUSESthediscgate,toensurethestrengthofthecrossanduserequirements.
Keywords:
injectionmolding;Processanalysis;Partingsurface.Gatingsystem;Injectionmachine;multi-cavity
摘要Ⅰ
ABSTRACTⅡ
第一章绪论1
1.1模具在加工工业中的地位1
1.2塑料模具有塑料工业中的重要性1
1.3我国模具技术的现状及发展趋势1
第二章四通管的注塑模设计要求及成型工艺分析3
2.1产品基本要求3
2.2塑件结构和形状设计3
2.3塑件材料选择4
2.4ABS的性能分析4
2.5ABS的注射成型过程及工艺参数5
第三章拟定模具的结构形式和初选注射机6
3.1分型面位置的确定6
3.2型腔数量和排位方式的确定6
3.3注射机型号的确定7
3.4注射机的相关参数的校核8
3.5腔数量的校核9
第四章浇注系统的设计10
4.1主流道的设计10
4.2分流道的设计11
4.3浇口的设计12
4.4凝料体积13
4.5校核剪切速率13
第五章模具成型零部件结构设计和计算15
5.1成型零件的结构设计15
5.2成型零件的钢材选用16
5.3成型零件工作尺寸的计算16
5.4成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算17
第六章脱模推出机构的设计19
6.1推出方式的确定19
6.2脱模力的计算20
6.3推杆接触应力的校核21
第七章侧向分型与侧抽芯机构的设计22
7.1侧向分型与抽芯机构类型的确定22
7.2斜导柱抽芯机构的设计22
7.3斜导柱与滑块斜孔的配合24
7.4滑块的设计24
7.5滑块的定位装置24
第八章排气系统的设计25
8.1排气系统的重要性25
8.2排气系统的设计25
第九章温度调节系统的设计27
第十章模架的选择29
10.1各模板尺寸的确定29
10.2模架各尺寸的校核29
第十一章模具工作过程31
第十二章模具计算机辅助设计33
结论36
参考文献37
致谢38
附录A：
文献翻译原文39
附录B：
文献翻译中文41
第一章绪论
1.1模具在加工工业中的地位
模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。
在各种材料加工工业中都使用着各种不同类型模具。
如砂型铸造模具或压铸模具、锻压模具、冷压模具，塑料制品生产中使用的注塑模具等各种模具。
模具的制造精度直接影响着制品的质量。
首先，模具成型部位的结构、表面粗糙度、分型面的位置的选择、浇注系统的进胶位置和浇口形状以及排气槽开设的位置、加热系统和冷却系统位置的布置以及模具的的脱模结构等对塑料产品的尺寸精度和形状精度以及产品的物理性能、机械性能、应力大小、外观质量等都有特别重要的影响。
其次，在塑料制品的生产过程中，模具结构的合理与否对产品的生产过程有很大的影响。
塑料产品订单比较大时，应尽可能的减少开合模过程中活动部件的摩擦（活动部位必须加注注润滑油，防止摩擦烧死）和产品从模具中取出时手工劳动（对批量较大产品成型的模具通常采用全自动开合模和产品自动顶出机构，自动生产时必须保证产品能从模具中顺利脱落）。
另外，模具对产品的生产成本也有很大影响。
当产品的批量不大时，模具制作的费用在产品上的成本所占的比例将会很大，这种情况下应尽可能的采用结构合理且结构简单的模具，以降低成本，从而获得更多利润。
现代工业生产中，选择合理的加工工艺、高效高性能的设备、优良的模具是必不可少的因素，特别是模具的品质对实现材料加工要求、塑料产品的使用要求和外观形状起着非常重要的作用。
高性能的注塑设备也只有装上高性能的模具才能发挥其优秀的生产性能，模具的制造和更新是建立在产品更新换代上的。
由于产品产量需求很大，对模具的各项性能也提出了越来越高的要求。
因此更快的促进了模具的不断向前发展。
1.2塑料模具有塑料工业中的重要性
塑料模具是当今工业生产中利用特定的形状和特殊的成型方式，成型塑料制品的工艺装备。
产品质量的好坏和良好的生产效率与模具的好坏紧密联系在一起。
模具的质量好坏又直接与模具的设计与模具零件的加工精度有很大关系。
随着我国国民经济领域的各个部门对塑料制品的品种和产量需求越来越大、产品更新换代周期越来越短、用户对塑件制品的质量要求也越来越高。
塑料制品的加速发展对模具性能提出了更高的要求，从而推动了塑料模具设计和制造技术不断向前发展，使得塑料工业以及机械加工工业发展速度得到提升。
1.3我国模具技术的现状及发展趋势
改革开放以来，我国在模具工业发展速度也十分快速。
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。
机械加工和模具行业的快速发展是使我国成为超级制造大国的重要原因。
我国塑料加工工业从起步到现在，历经半个多世纪的发展，生产水平有了很大提高。
在大型模具方面已能生产48"（约122CM）大屏幕彩电塑料壳体注射模具等大型模具；精密塑料件模具方面，以能生产成型各种电子产品中使用的高精密度产品的塑料模具。
现代加工工具的不断推陈出新，模具的CAD/CAE/CAM技术，EDM和CNC加工技术，快速制模技术，新型材料模具等高新技术方面取得了很大进步；利用这些先进制造技术，使模具的生产周期大大减小，提高料生产效率。
虽然这些年来我国模具工业制造水平有了很大提高，部分模具已接近国际先进水平，但在数量和质量方面仍满足不了国内市场的需要，每年各类大型，精密，复杂模具还需大量引进于国外。
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，我国模具行业发展要想继续提高，应以下几方面进行不断的技术创新，尽可能缩小与国际先进水平的距离：
注重开发大型精密复杂模具，随着我国汽车，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，模具也将越来越趋向大型化和精密化。
模具标准件的广泛应用；现在，在模具标准件的普及很大程度上缩短了模具的制造周期，降低了模具制造成本，模具的质量也得到提高。
因此，模具标准件的应用必将得到更大的推广。
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。
模具CAD/CAM/CAE技术在模具制造过程表现出的优越性能，奠定了在模具设计制造的地位，新技术的应用，显著地提高了模具设计制造水平。
第二章四通管的注塑模设计要求及成型工艺分析
2.1产品基本要求
最大几何尺寸：
68×66×Φ22×Φ19mm
使用环境：
-10℃~80℃
安全性能：
无毒
密封性能：
密封性能好
精度要求：
一般（4级）
外观要求：
外表红色且光泽性好，无成型缺陷
其他要求：
具有一定的机械强度，没有透气性散孔。
根据以上要求可归纳产品设计要求塑料件需具有良好的密封性和一定的机械强度，且安全无毒，原料还应具有较好的流动性、着色性，以满足成型要求以及外观要求。
2.2塑件结构和形状分析
根据塑料件实物，利用UGNX8.5软件进行塑料件的三维建模。
在UGNX8.5中建立的塑料件三维实体模型可以非常直观的表现出塑料件的结构，可以从塑料件个角度对三维模型进行观察与测量，在UG8.5中可以根据所三维模型数据进行CAE分析，如：
熔体的充型仿真、模具的模流分析、拔模检测、零件图的绘制等。
塑料件零件图如图2.1所示。
图2.1四通管
2.3塑件材料选择
此塑件用做供水接头，首先要求具有良好的密封性，以防漏水，因此，应初选几种密封性能较好的常用塑料，进行各个方面性能的比较，即通过力学性能、热性能、电气性能成型性能、化学性能和经济性能等多方面比较，选出最适合成型次插座板的塑料。
由参考书[1]P26表2-1,最终选择ABS作为插座板外壳的材料，ABS其综合性能优异，具有较高的力学性能，流动性好，易于成型，成型收缩率小，理论计算收缩率为0.5%，溢料值为0.04mm左右，比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短。
制件尺寸稳定，表面光滑。
2.4ABS的性能分析
2.4.1ABS塑料特性（引用于
ABS塑料
化学名称：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
英文名称:
AcrylonitrileButadieneStyrene
ABS为丙烯腈A、丁二烯B和苯乙烯S三种单体共聚而成的聚合物，简称ABS。
每种单体都具有不同特性，从形态上看，ABS是非结晶性材料。
这就决定了ABS材料的耐低温性、抗冲击性，外观特性，低蠕变性，优异的尺寸稳定性及易加工性等多种特性。
表面硬度高、耐化学性好，同时通过改变ABS塑料中的组成成分比例，可改变ABS的各种性能，故ABS工程塑料在现代生活生产中受到很大欢迎。
合成的ABS有中冲击型、高冲击型、超高冲击型及耐热型四类。
由于其性能具有韧、刚、硬的优点，应用范围程度已远远超过PS，成为一种独立的塑料品种。
ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色，并具有90%的高光泽度。
ABS的相对密度为1.05，ABS同其它材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。
ABS的氧指数为18.2，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，烧焦但不滴落，并发出特殊的肉桂味。
ABS塑料是一种综合性能十分良好的合成树脂，在比较宽的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%～0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%～0.4%，而且绝少出现塑后收缩。
其临界表面张力为34—38mN/cm。
2.4.2成型性能
a.无定型塑料。
其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种来确定成型的方法及成型条件。
b.ABS塑料的吸湿性强。
在进行产品加工前应将含水量控制在0.3%（质量）以下，所以加工前必须充分干燥，对表面光泽的塑料件有特殊要求应长时间预热干燥。
c.流动性能中等。
溢边料在0.04mm左右。
d.模具设计时要注意浇注系统，需要选择好进料口的位置，形式。
推出力过大时或机械加工时塑件表面呈现白色痕迹。
e.ABS的主要性能指标，其性能指标见表2.1。
表2.1ABS工艺参数表
项目
数据
项目
数据
密度g/cm³
1.02-1.08
弹性模量MPa
1.8×10³
比容cm³/g
0.86-0.98
弯曲强度MPa
80
吸水率%（24h）
0.2-0.4
硬度HB
9.7R121
收缩率%
0.4-0.7
体积电阻率Ω.cm
6.9×1016
熔点°C
130-160
击穿电压Kv/mm
>15
热变形温度°C
0.46MPa90-108
1.185MPa83-103
冲击强度kJ/m²
15.7-15.9
抗拉屈服强度MPa
50
2.5ABS的注射成型过程及工艺参数
2.5.1注射成型过程（查参考书[1]p553.1.2）
a、成型前的准备。
ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。
建议干燥条件为80～90℃下最少干燥2小时。
材料温度应保证小于0.1%。
b、注射过程。
经干燥处理后塑料颗粒在注射机料筒内经过塑化达到注射条件，由模具的浇注系统进入模具型腔成型、冷却，其过程可分为加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模六个阶段。
c、塑件的后处理。
ABS塑料产品在成型加工中会产生内应力，如应力太大会导致制品开裂或严重变形，所以在塑料产品从模具中取出就要进行退火处理。
具体方法是将塑料产品置于70℃-80℃的热风循环干燥箱内2-4小时，取出冷却到常温。
2.5.2注射工艺参数（查参考书[2]p238表13-1）
a、注射机：
螺杆式，螺杆转速48r/min。
b、预热和干燥
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