短接头注塑模设计.doc
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短接头注塑模设计
摘要：
本论文是针对短接头的注射模具设计。
在设计中采用FRPP塑料注射而成型，该论文具体分析了产品的工艺性，确定了所采用塑料的工艺参数和所采用的成型设备，确定了模具制作的总体方案，分析并解决了模具的总体结构和各工作部分的具体结构，并对零件尺寸进行了计算和一些必要的强度校核。
该论文还对分型面、浇注系统和脱模机构进行了分析设计，使用CAD完成了模具工程图设计。
关键词:
注射模;成型;工艺性;设计;计算机绘图
DesignofInjectionforShortJoint
Abstract：
Thisthesisisaimedatthedesignofinjectionforshortjoint.FRPPplasticinjectionmoldinginthedesign,thethesisanalyzesthetechnologyofproducts,determinetheprocessparametersadoptedbyplasticandmoldingequipment,determinedthemouldtomakethewholeoverallplan,analyzeandsolvethegeneralstructureofthemouldandtheworkpartsoftheconcretestructure,andtocalculatethecomponentsizeandsomeofthenecessarystrengthcheck.Thisthesisisalsotoanalysesanddesignthepartingsurface,gatingsystemanddemouldingmechanism,useofCADtocompletedthemolddesign.
Keywords:
injectionmould;molding;manufacturability;design;computergraphics
1前言
1.1本研究领域的现状和国内外的发展趋势
模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而获得广泛应用，与其它加工制造业所无法比拟的[1]。
现代模具制造行业基本特征是日趋标准化、高度集成化、智能化、精密化、柔性化和网络化。
高质量、低成本、短周期是市场对模具生产的要求。
最大限度地提高模具制造业的应变能力，满足用户需求[2]。
随着发达国家将制造业纷纷转移到我国，大批境外企业涌入，使我国模具工业的水平有了一定的提高。
在技术方面，我国模具的精密度、复杂程度和寿命都有很大提高。
如塑料模热流道技术日渐成熟，气体辅助注射技术开始采用。
高速加工、复合加工等先进的加工技术也得到进一步推广；快速原型制造进展很快；模具的标准化程度也有一定提高[3]。
模具产品的品种很多，主要以冲压模具、塑料模具和压铸模具为主。
塑料注射模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具，能够成型复杂的高精度的塑料制品。
设计塑料注射模具首先要对塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。
如我们常说的ABS塑料便是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体采用乳液、本体或悬浮聚合法生产，使其具有三种单体的优越性能和可模塑性，在一定的温度和压力下注射到模具型腔，产生流动变形，获得型腔形状，保压冷却后顶出成塑料产品[4]。
现代模具设计与制造技术，涉及机械工程、信息与电子工程、冶金与材料工程、工程管理等学科专业范围。
优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趋于智能化，提高型件成形加工工艺和模具标准化水平，提高模具制造精度与质量，降低型件表面研磨、抛光作业量和制造周期；研究、应用针对各种类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料，以提高模具使用性能；为适应市场多样化和新产品试制，应用快速原型制造技术和快速制模技术，以快速制造成型冲模、塑料注射模或压铸模等，应当是未来5～20年的模具生产技术的发展趋势。
所以在这种情况下,研究这一课题是具有现实意义的[5]。
近年来，我国塑料模具在高技术驱动和支柱产业应用需求的推动下，形成了一个巨大的产业链条，从上游的原辅材料工业和加工、检测设备到下游的机械、汽车、摩托车、家电、电子通信、建筑建材等几大应用产业，塑料模具发展一片生机。
在塑料模具发展开发、结构的调整以及企业管理等方面中国塑料模具工业已显示出以下新的发展趋势：
在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，越来越的用户将交货周期放在首位。
大力增强主动开发能力。
模具企业不能等有了合同，才根据用户要求进行塑胶模具设计。
目前，青岛海尔模具公司等企业的“你给我一个概念，我还你一个产品”的一站式服务模式以及太仓求精模塑公司等企业主动开发的办法已被越来越多的企业所接受。
模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。
目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%，在模具进出口中的比重高达50～70%。
随着我国机械、汽车、家电、电子信息和建筑建材等国民经济支柱产业的快速发展，这一比例还将持续提高。
而塑料建材大量替代传统材料也成为所趋，2010年全国塑料门窗和塑管普及率达到30%～50%，塑料排水管市场占有率超过50%，其突出地位可见一斑。
目前，CAD/CAM/CAE技术应用于模具的设计及制造，已成为一门综合性学科。
在现代化设计与生产的条件下，模具行业将面临一次新的技术革命[6]。
国外先进工业国家由于起步早和对模具CAD/CAM的重视，先后投入了大量的人力和物力，从而使模具CAD/CAM技术得到了很快的发展，应用范围日益扩大，在冲模、锻模、挤压模、注射模和压铸模等方面都开发出了较成功的商品化软件。
如法国达索（Dassault）公司开发的CATIA，美国国家航空及宇航局（NASA）开发的I-DEAS，美国麦道（MD）公司开发的UG，以及美国参数技术公司开发的Pro/ENGINEER（简称Pro/E）等[7]。
我国CAD/CAM技术的开发始于20世纪70年代末，先后开发了精冲模、普通冲裁模、锻模和注射模等系统，但多数处于试用阶段。
模具加工设备中，数控机床比例还很小，模具制造精度低、制造周期长[8]。
目前国内模具行业的基本情况是，随着轻工业及汽车制造业的迅速发展，模具设计制造日渐受到人们广泛关注，已形成一个行业。
但是我国模具行业缺乏技术人员，存在品种少.精度低.制造周期长.寿命短.供不应求的状况。
一些大型.精密.复杂的模具还不能自行制造，需要每年花几百万、上千万美元从国外进口，制约了工业的发展，所以在我国大力发展模具行业势在必行[9]。
为了提高模具企业的设计水平以及加工能力。
中国模具协会向全国模具行业推荐适合于模具企业用的CAD/CAM系统。
但国内优秀的CAD/CAM系统很少，只有少数适合模具行业应用。
而国外购买的虽有强大的三维曲面造型能力.强大的结构有限元分所能力.强大的计算机辅助制造能力.产品数据管理能力等，但价格昂贵，一般企业难以支持[10]。
1.2本课题的研究内容、要求、目的及意义
塑料件在各行各业及日常生活中使用越来越多，塑料模具的设计制造的社会需求日益增长，要求也越来越高，同时社会对具有三维CAD设计能力的人才需求也日益增长。
短接头形状不太复杂，通过此注射模设计，对学生进行模具设计、工艺设计的基本技能训练与培养，使学生基本掌握利用三维CAD软件进行工程设计的方法，培养学生应用所学知识进行工程设计的能力，适应社会需求。
要求：
设计题目:
短接头的材料为FRPP，塑件为1in的外丝接头，要求一模多用。
根据所给的短接头零件图和大批量生产的要求，进行注射工艺分析并设计一副注射模具。
一、确定模具结构方案，并进行必要的计算
二、绘制模具总装图
三、绘制全部自制零件的工程图
四、编写设计说明书
具体内容:
（1）测绘图纸，完成CAD三维造型设计
（2）注射模方案设计
（3）注射模设计类型的选择
（4）分型面的选择
（5）机构设计
（6）浇口的选择
（7）注射模具成型零件尺寸的计算
（8）完成注射模的装配图设计和全部零件的图纸设计
本课题的研究目的:
（1）检验理论知识掌握情况，将理论与实践结合。
（2）步掌握进行模具设计的方法.过程，为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰写科研论文打下基础。
（3）培养自己的动手能力.创新能力.计算机运用能力
研究意义:
（1）对于模具的设计可以从选材到设计到成型有一个完整的了解和初步的掌握。
以进一步的熟练掌握AutoCAD的运用。
（2）锻炼自己的独立思考能力和创造能力，为更好更快的适应工作作准备。
2设计部分
2.1塑件分析
下图是短接头，此塑件产品结构简单，尺寸为32x23x20mm,产品尺寸不大，模具结果简单,螺纹采用二次加工成型。
图1塑件图
Fig1Plasticfigure
2.2绘制模具装配草图
模具装配图的设计从绘制装配图入手，根据塑件的具体情况，经过认真考虑、比较、初步确定出各部分的结构情况，最大限度地满足塑件的技术要求和模具的合理工艺性。
初步决定选用180×200型模架
表1 250×315模架的基本数据
Table1Thebasicdataofthe250x250dieset
模具总厚度/
40+A+B+C+D
模板A/
50
模板B/
70
模板C/
30
模板D/
60
2.3塑料材料的成型特性
玻纤增强聚丙烯FRPP具有阻燃值大（>40）、耐化学药品性高（耐浓盐酸、90%浓硫酸、60%硝酸和20%NaOH）、机械强度高、电绝缘性好的特点。
其耐热性、刚度也很好，吸水性小，熔料的流动性较好，成型容易。
工艺参数：
密度：
0.9g/cm³
喷嘴温度：
160～180℃
料筒中段温度：
180～200℃
料筒后端温度:
200~220℃
模具温度：
50～70℃
注射压力：
70～100MPa
保压压力20～30MPa
注射时间：
0～3s
保压时间：
15～40s
冷却时间：
15～30s
成型周期：
40～80s
2.4设备的选择
2.4.1塑件的体积
根据3D软件测量得单个塑件的体积为5911.317。
现决定采用一模四腔，固V总=23645.27。
这里从实际注射量在额定注射量的20%～80%之间考虑，初选额定注射量在30以上的卧式注射机SZ-40/250。
该设备的技术规范见表2。
表2SZ-40/250卧式注塑机参数
Table2SZ-40/250horizontalinjectionmoldingmachineparameters
名称
参数
理论注射量
40
螺杆（柱塞）直径
30
注射压力
200
注射速率
50
塑化能力
20
螺杆转速
0―200
锁模力
250
拉杆内间距
250×250
模板行程
230
最大模具厚度
220
最小模具厚度
130
定位孔直径
φ55
喷嘴球半径
10
2.4.2锁模力的校核
锁模力为注射机锁模装置用于夹紧模具的力[11]。
所选注射机的锁模力必须大于由于高
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