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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
油管接頭注塑模
摘要
系統(tǒng)介紹了塑件的成形工藝及模具成型結(jié)構(gòu)對(duì)塑件質(zhì)量的影響分析，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，模具成型部分和總裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。介紹了油管接頭注塑模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意的要點(diǎn)，并較多的考慮了模具結(jié)構(gòu)的調(diào)整性、易更換性及模具成本。從控制制件尺寸精度出發(fā)，對(duì)油管接頭注塑模的各主要尺寸進(jìn)行了理論計(jì)算，以確定各工作零件的尺寸，從模具設(shè)計(jì)到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并應(yīng)用CAD進(jìn)行各重要零件的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：工藝分析；塑件成型；澆注系統(tǒng)；模具結(jié)構(gòu)。
Injection Mold for Oil Pipe Junction
Abstract
The molding process of plastic parts, the effect analysis to plastic parts quality caused by molding structure, as well as the casting system design, partial and general design of mold moulding introduced respectively. The critical points of mold for plastic design are introduced, and the adjustable character of molding structure、exchange character as well as the molding costs are all considered farther. Starting from controlling dimensional accuracy, the theoretical calculation to the main dimensions of injection molding are carried out so as to determine the size of different parts, the molding design and the process of parts as well as assembling process and etc of injection molding are stated in details.
Key words: process analysis; plastic parts moulding; casting system; molding structure.
前 言 1
第1章 模塑工藝規(guī)程的編制 4
1.1 塑件的工藝性分析 4
1.2 計(jì)算塑件的體積和重量 5
1.3塑件注塑工藝參數(shù)的確定 5
第2章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
2.1 分型面的選擇 6
2.2 確定型腔的排列方式 7
2.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8
2.4 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
2.5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
第3章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 13
3.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 13
3.2 螺紋瓣合塊的尺寸計(jì)算 13
第4章 模具冷卻與加熱系統(tǒng)的計(jì)算 16
第5章 模具閉合高度的確定 17
第6章 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 18
第7章 繪制模具總裝圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件工作圖 19
第8章 注塑模主要零件加工工藝規(guī)程的編制 20
第9章 注塑模的裝配 21
第10章 試模 22
小 結(jié) 23
致 謝 24
參考文獻(xiàn) 25
油管接頭注塑模具設(shè)計(jì)
前 言
塑料制品在日常生活中是常常見到的，如在家用電器、儀器儀表、建筑器材、汽車工業(yè)、日用五金、通信器材以及醫(yī)療器械等眾多領(lǐng)域，塑料制品的使用比例正迅猛增加。這主要是因?yàn)橐韵略颍旱谝?，塑料與金屬材料相比有許多優(yōu)點(diǎn)：容易加工，生產(chǎn)效率高；節(jié)約能源，絕緣性能好；質(zhì)量輕，相對(duì)密度為1.0～1.4，比鋁輕一半，比鋼輕3/4，比強(qiáng)度高，具有突出的耐磨、耐腐蝕性等；第二，在日用和工業(yè)產(chǎn)品中，一個(gè)設(shè)計(jì)合理的塑料制品往往能代替多個(gè)傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件，加上利用工程塑料特有的性質(zhì)，可以一次成型非常復(fù)雜的形狀，并且還能設(shè)計(jì)成卡裝結(jié)構(gòu)，從而減少產(chǎn)品中裝配的各種緊固件，降低了金屬材料消耗量和加工及裝配工時(shí)；第三，注塑加工是塑料加工中普遍采用的方法之一。該方法使用與全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制品數(shù)量比其他常規(guī)的金屬成型方法要大得多。由于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多，而且適用于多種原料，能夠成批、連續(xù)的生產(chǎn)，并且具有穩(wěn)定的尺寸，容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化和高速化，具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。因此目前工業(yè)產(chǎn)品非金屬化、金屬制品塑料化的趨勢(shì)日益明顯。
獲得注塑制品的過程，稱之為注塑成型或者注射成型，或者簡單的稱之為注塑。注塑成型的基本過程是：顆粒狀的高分子材料（以下簡稱為塑料）經(jīng)過注塑機(jī)螺桿的擠壓和加熱，成為熔融狀態(tài)的可以流動(dòng)的熔體。在螺桿的推動(dòng)下，塑料熔體通過注塑機(jī)的噴嘴、模具的主流道、分流道和澆口進(jìn)入模具型腔，成型出具有一定形狀和尺寸制品的過程。注塑的結(jié)果是生產(chǎn)出符合用戶要求的塑料制品。
要想取得合格的制品，必須要有設(shè)計(jì)合理、制造精良的模具，還需要有何該模具配套的先進(jìn)的注射設(shè)備（注塑機(jī)）以及合理的加工工藝。因此人們常將，模具、注塑機(jī)以及工藝稱之為注塑過程得以順利進(jìn)行的三個(gè)基本要素。
作為注塑成型加工的主要工具之一的注塑模具，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面的惡水平高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，并最終決定著企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭中的反映能力和速度。
與其他機(jī)械行業(yè)相比，模具制造業(yè)主要有以下三個(gè)特點(diǎn)：
第一，模具不能像其他機(jī)械產(chǎn)品那樣可作為基本定型的商品隨時(shí)都可以在機(jī)電市場(chǎng)上買到。這是因?yàn)槊扛蹦＞叨际轻槍?duì)特定的塑料制品的規(guī)格而產(chǎn)生的，由于塑料制品的形狀、尺寸各異，差距甚大，其模具結(jié)構(gòu)也是大相徑庭，所以模具制造不可能形成批量生產(chǎn)。換句話說，模具是單件生產(chǎn)的，重復(fù)加工的可能性很小。因此，模具的設(shè)計(jì)、制造成本都較高。
第二，因?yàn)樽⑺苣＞呤菫楫a(chǎn)品中的塑料制品而訂制的，作為產(chǎn)品，除質(zhì)量、價(jià)格等因素之外，很重要的一點(diǎn)就是需要盡快地投放市場(chǎng)，所以對(duì)于為塑料制品而特殊訂制的模具來說，其制造周期一定要短。
第三，模具制造時(shí)一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，其加工過程集中了機(jī)械制造中的諸多先進(jìn)技術(shù)的部分精華與鉗工技術(shù)的手工技巧，因此要求模具工人具有較高的文化技術(shù)水平，特別是對(duì)于企業(yè)來說要求培養(yǎng)“全能工人”（即多面手），使其適應(yīng)多工種的要求，這種技術(shù)工人對(duì)模具單件生產(chǎn)方式組織均衡生產(chǎn)來說是非常重要的。
注塑機(jī)也是注塑成型必需的要素之一。一般來說，市場(chǎng)上供應(yīng)的各種形式和規(guī)格的注塑機(jī)，但是在實(shí)踐中，必須根據(jù)模具的實(shí)際情況和注塑廠家的設(shè)備情況進(jìn)行選擇。
對(duì)于采用注塑成型加工方法生產(chǎn)塑料制品來說，合理的成型工藝既是三個(gè)基本要素中的加工工藝。所謂成型工藝，簡單來說就是將壓力、溫度、時(shí)間（速度）三大要素組成最合理的搭配。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要想確立一組最佳的成型條件決非易事，因?yàn)橛绊懗尚蜅l件的因素很多，除制品的形狀、模具結(jié)構(gòu)、注塑設(shè)備、原材料等之外，電壓的波動(dòng)、環(huán)境溫度的變化對(duì)成型都有一定的影響。到目前為止，建立最佳的成型工藝尚無簡便可靠的辦法，大多需要操作者具有很豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與耐心，根據(jù)塑料制品在成型過程出現(xiàn)的具體文言體認(rèn)真調(diào)查，才能確立一個(gè)理想的成型工藝，高效率、高質(zhì)量地生產(chǎn)出合格的塑料制品。
如前所述，注塑過程得以實(shí)現(xiàn)的三個(gè)基本要素是：注塑機(jī)、注塑模具以及加工工藝，它們?nèi)币徊豢?。隨之市場(chǎng)競(jìng)爭的激烈化，客戶對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，生產(chǎn)速度要求越來越快。這些要求推動(dòng)人們不斷設(shè)計(jì)技術(shù)更加先進(jìn)，生產(chǎn)效率更加高的注塑機(jī)，同時(shí)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加合理，性能更加穩(wěn)定的注塑模具，并尋求更為合理的注塑工藝，以滿足這方面的要求。
但是要做到上述三個(gè)方面并不容易。因?yàn)閺闹破焚|(zhì)量方面講，塑料模具以及注塑成型工藝對(duì)其影響甚大；從制品的生產(chǎn)效率方面講，注塑機(jī)、模具以及生產(chǎn)工藝則發(fā)揮著巨大的作用。而整個(gè)注塑的工藝又是有制品的形狀和大小、塑料的種類、模具的結(jié)構(gòu)以及注塑機(jī)的類型來決定的。
為了能夠使我們?cè)诋厴I(yè)后的工作過程中能夠獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題，在三年的學(xué)習(xí)將要結(jié)束的時(shí)候，學(xué)校安排了“畢業(yè)設(shè)計(jì)”這個(gè)環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)題目為“油管接頭注塑?！?在設(shè)計(jì)中經(jīng)過分析選用了“一模兩腔”的型腔排列方式，能夠滿足中等批量的生產(chǎn)任務(wù)；澆口的設(shè)計(jì)中根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選擇了潛伏式澆口，在開模過程中能夠自動(dòng)切斷澆口凝料，提高了生產(chǎn)效率；由于制件有側(cè)孔，需要設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，本模具中采用了斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)；在頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，由于制件包緊在型芯上造成脫模力較大，為保證塑件質(zhì)量，采用了頂管脫模；頂管必須在側(cè)型芯滑塊回位時(shí)提前退會(huì)復(fù)位，為避免側(cè)型芯與頂管在合模過程中發(fā)生干涉，設(shè)置了彈簧式優(yōu)先復(fù)位機(jī)構(gòu)，需要注意的是選用的彈簧要有迫使頂出機(jī)構(gòu)復(fù)位的足夠力矩.
畢業(yè)設(shè)計(jì)是塑料模設(shè)計(jì)課程重要的綜合性和實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。通過這個(gè)環(huán)節(jié)使我能夠綜合運(yùn)用塑料模具設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的知識(shí)，分析和解決塑料模具設(shè)計(jì)問題，進(jìn)一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)知識(shí)，逐步樹立正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和競(jìng)爭意識(shí)，熟悉掌握塑料模具設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；通過設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖以及運(yùn)用技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)等有關(guān)設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行全面的塑料模具設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練。
在設(shè)計(jì)過程中得到了楊占堯老師的大力指導(dǎo)與幫助，此外還參考了有關(guān)同學(xué)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和資料，他們?yōu)槲业脑O(shè)計(jì)提供了許多寶貴意見，在此我表示衷心的感謝！
第1章 模塑工藝規(guī)程的編制
塑件的工藝性分析
塑件的原材料分析
塑件的材料采用聚甲醛（POM），屬熱塑性塑料，是一種具有優(yōu)異綜合性能的工程塑料。從使用性能上看，該塑料具有硬度大、耐磨性強(qiáng)、彈性好、化學(xué)穩(wěn)定性高、尺寸穩(wěn)定性好，其耐油性能與溫度、濕度等外界條件無關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，并且具有突出的耐溶劑性和良好的耐熱性【2】。從成型性能上看，該塑料熔料的流動(dòng)性較好，受溫度變化的影響較小，而受壓力的影響比較敏感，在注塑成型時(shí)只要控制壓力的大小就可獲得適合的流動(dòng)性，使得成型較容易。但是制件的成型收縮率較大，使得成型后制件上易產(chǎn)生折皺、凹痕、斑紋、熔接痕等缺陷，因此應(yīng)注意注塑工藝的合理控制，例如在成型時(shí)應(yīng)采用較高注射壓力，適當(dāng)延長保壓時(shí)間以減小收縮率等。
塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
（1） 結(jié)構(gòu)分析。 從零件圖上分析，該零件總體形狀類示一個(gè)三通管道，在下端有一個(gè)直徑為35mm，深度為3mm的凹坑。在上端有一個(gè)外徑為40mm，內(nèi)徑為30mm，高度為3mm的凸緣。在三通的一端是一段M12mm的螺紋，其長度為10mm。因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，該零件屬于中等復(fù)雜程度。
（2） 尺寸精度分析。 從零件圖可知，該零件各個(gè)尺寸均未注明公差，為提高經(jīng)濟(jì)效益，則按未注明公差尺寸來處理。根據(jù)表2—15【1】查得POM材料的適用未注公差等級(jí)為MT6級(jí)(GB/T14486-1993)。從以上分析可見，該零件的尺寸精度等級(jí)不高，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工容易保證。
從塑件的壁厚上來看，壁厚最大處為9mm，最小處為5mm，壁厚差為4mm,相差較大，成型時(shí)可能會(huì)在塑件內(nèi)部產(chǎn)生縮孔和殘余應(yīng)力，應(yīng)在成型工藝上采取措施，比如延長保壓時(shí)間和冷卻時(shí)間，改善澆注系統(tǒng)，開設(shè)冷卻水道，使模具冷卻均勻等，防止缺陷的產(chǎn)生。
（3） 表層質(zhì)量分析。 該零件的表面要求沒有缺陷、毛刺，內(nèi)部表面應(yīng)光潔，以利于液體的流動(dòng)。除此之外沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注塑時(shí)在工藝參數(shù)控制的較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
計(jì)算塑件的體積和重量
為了選用注塑機(jī)型號(hào)及確定模具型腔數(shù)，應(yīng)該先確定塑件的質(zhì)量。
計(jì)算塑件的體積：用分割法求得塑膠體積= 25680（具體過程略）。
計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)【3】查得POM的密度為，故塑件的質(zhì)量為： = 25680×1.41×
= 36.2g
采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時(shí)所需壓力等情況，初選用注塑機(jī)XS—ZY—250型。
塑件注塑工藝參數(shù)的確定
由于聚甲醛塑料的熱穩(wěn)定性較差，在210℃下停留時(shí)間不得超過20min,在正常加工溫度范圍內(nèi)受熱時(shí)間稍長也會(huì)發(fā)生分解。所以在保證物料流動(dòng)性的前提下，盡量采用較低的成型溫度和較短的停留時(shí)間。查相關(guān)文獻(xiàn)資料，聚甲醛的成型工藝參數(shù)可作如下選擇【2】：（試模時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整）
注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。
料筒溫度：后段溫度選用165℃；
中段溫度選用175℃；
前段溫度選用185℃；
噴嘴溫度：選用175℃；
注塑壓力：選用100Mpa;
注塑時(shí)間：選用40s；
保 壓：選用40Mpa;
保壓時(shí)間：選用10s；
冷卻時(shí)間：選用35s。
另外，為了提高制品的尺寸穩(wěn)定性和減少內(nèi)應(yīng)力，可將注塑成型后獲得的制件置于120℃～130℃的環(huán)境中進(jìn)行空氣浴，停留時(shí)間約4小時(shí)，然后緩慢冷卻至室溫。
第2章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 分型面的選擇
根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求選擇分型面。
該塑件為油管接頭，表面質(zhì)量無特殊要求，分析后可取如下圖所示的分型面，它是塑件最大截面，大孔在開模方向上成型，而小孔在側(cè)面，便于抽芯。若選圖1所示的分型方式即可降低模具的復(fù)雜程度，減少模具加工難度又便于成型后取件。故選用如圖1所示的分型方式較為合理。
圖1 分型面的選擇（1）
圖 2 分型面的選擇（2）
若采用圖2所示的分型方式，雖然側(cè)向抽芯距大大減小，但要想使制件脫模，模具的開模行程將增加很多，模具結(jié)構(gòu)也成倍增大，所需設(shè)備要有很大的開模行程才行，勢(shì)必降低生產(chǎn)效率。
2.2 確定型腔的排列方式
本塑件在注塑時(shí)采用一模兩件，即模具需要兩個(gè)型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素，擬采取如圖3所示的型腔排列方式。
圖 3 型腔排列方式（1）
采用圖3所示的型腔排列方式能夠適應(yīng)生產(chǎn)批量的需求，模具結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，容易保證塑件的質(zhì)量。
若采用圖4所示的型腔排列方式，雖然較圖3在模具結(jié)構(gòu)上少了一側(cè)的抽芯機(jī)構(gòu)，但將兩個(gè)側(cè)型芯放在同一側(cè)，由于側(cè)型芯較細(xì)小，并且抽芯距較長，造成抽芯力大，抽芯機(jī)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，并且模具縱向尺寸將隨之增大，模具制造成本提高。
圖4 型腔排列方式（2）
另外一種型腔排列方式如圖5所示，一模四件對(duì)稱布置，生產(chǎn)效率最高，但是在模具上有四個(gè)側(cè)型芯，側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)置相對(duì)復(fù)雜，抽芯力大，將成倍增大模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。
圖5 型腔排列方式（3）
2.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（1） 主流道設(shè)計(jì)。 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)【1】查得XS—ZY—250型注塑機(jī)噴嘴的有 關(guān)尺寸：
噴嘴前端孔直徑：=4mm；
噴嘴前端球面半徑：=18mm；
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系【1】：
=+（1—2）mm
=+（0.5—1）mm
取主流道球面半徑=19mm；
主流道的小端直徑=5mm。
為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度取為，經(jīng)換算得主流道大端直徑=9.5mm，為了使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑=6mm的圓弧過渡。
（2） 分流道設(shè)計(jì)。 分流道的形狀及尺寸，應(yīng)根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注塑速率、分流道的長度等因素來確定。本塑件形狀不算太復(fù)雜，熔料填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的排列方式可知分流道長度較短,為了便于加工起見，選截面形狀為梯形的分流道，查有關(guān)文獻(xiàn)【1】初確定梯形尺寸=9mm,=6mm。
（3） 澆口設(shè)計(jì)。 根據(jù)塑件的成型要求、型腔的排列方式及模具結(jié)構(gòu)，擬選潛伏式澆口較為理想，可以自動(dòng)切除澆口凝料，提高生產(chǎn)率，模具結(jié)構(gòu)孔也不復(fù)雜。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)初步確定澆口尺寸，澆口長度= 2mm，直徑= 1.2mm，，試模時(shí)修正。
2.4 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
制件的一側(cè)有一個(gè)側(cè)孔，垂直于脫模方向，阻礙成型后塑件從模具脫出。因此成型油管接頭的零件必須做成活動(dòng)的型芯，即須設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)。本模具采用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)。
2.4.1 斜導(dǎo)柱尺寸的確定
（1） 確定抽芯距。 抽芯距一般應(yīng)大于成型孔的深度，本題目中塑件側(cè)孔深度為45mm，另加3mm的抽芯安全系數(shù)，可取抽芯距=48mm.
（2） 確定斜導(dǎo)柱傾角。 斜導(dǎo)柱傾斜角與抽拔力以及抽芯距有直接關(guān)系。本題取為=。
（3） 確定斜導(dǎo)柱的尺寸。 根據(jù)抽拔力及其傾斜角度，按設(shè)計(jì)資料的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。本題中經(jīng)驗(yàn)估值，斜導(dǎo)柱的直徑mm。確定最小開模行程【1】
取固定凸肩，暫選安裝斜導(dǎo)柱的定模板厚=50mm,則斜導(dǎo)柱總長可按下式計(jì)算【1】：
如果設(shè)計(jì)中有變化，則就修正的長度。
2.4.2 滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)
（1） 滑塊與側(cè)型芯的連接方式設(shè)計(jì)。 本題中側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)主要是用于成型零件的側(cè)向孔，由于側(cè)向孔的深度較大，考慮到型芯強(qiáng)度和裝配問題，采用組合式結(jié)構(gòu)。型芯和滑塊的連接采用鑲嵌方式，并用螺釘加固。其結(jié)構(gòu)如圖6所示
（2） 滑塊的導(dǎo)滑方式。 本題中為使模具結(jié)構(gòu)緊湊，降低模具裝配復(fù)雜程度，擬采用整體式滑塊和整體式導(dǎo)向槽的形式。其結(jié)構(gòu)如圖7所示。
為提高滑塊的導(dǎo)向精度，裝配時(shí)可對(duì)導(dǎo)向槽或滑塊采用配磨、配研的方法。
圖6 型芯的連接方式
圖7 滑塊的導(dǎo)滑方式
（3） 滑塊的導(dǎo)滑長度和定位裝置設(shè)計(jì)。 導(dǎo)滑長度要保證側(cè)向抽芯后，滑塊與導(dǎo)滑槽的配合長度不小于其總長度的，滑塊的限裝置采用彈簧滾珠形式。其結(jié)構(gòu)如圖8所示。
圖8 滑塊的限位方式
圖9 型腔的組合方式
1-定模板 2-主型芯 3-澆口套 4-定模鑲塊 5-滑塊
6-導(dǎo)滑槽 7-動(dòng)模鑲塊 8-動(dòng)模板 9-推管 10-側(cè)型芯
2.5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1） 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 本題中模具采用一模兩件的結(jié)構(gòu)形式，由于制件上面有螺紋需要成型，考慮加工的難易程度和材料的價(jià)值利用率等因素，型腔擬采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，將成型螺紋的工作零件做成瓣合模形式，可以在其損壞后很容易的更換。此外，由于開模后塑件包緊型芯的力比較大，為確保脫模過程中制件的完好無損，擬采用推出力比較平穩(wěn)的推管形式推出制件，塑件不易發(fā)生變形，所以推管頂部也構(gòu)成了型腔的一部份。其結(jié)構(gòu)形式如圖9中件9所示。
根據(jù)本題中分流道與澆口的設(shè)計(jì)要求，分流道設(shè)置在動(dòng)模板上，而澆口設(shè)置在定模板上。其結(jié)構(gòu)如圖9所示。
（2） 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 凸模主要是與凹模相結(jié)合構(gòu)成模具型腔，其凸模和側(cè)型芯的結(jié)構(gòu)形式如圖9中件2、10所示。
第3章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算
本題中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來計(jì)算。
查表【5】得聚甲醛的收縮率為= 1.4%～2.0%，故平均收縮率為=（1.4+2.0）%/2=1.7%，模具制造公差取=/3（為塑件公差）。
3.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
型腔、型芯工作尺寸計(jì)算見表1。
3.2 螺紋瓣合塊的尺寸計(jì)算
3.2.1 螺紋瓣合塊型腔側(cè)壁厚度及底厚計(jì)算
（1） 螺紋瓣合塊型腔側(cè)壁厚度計(jì)算。 螺紋瓣合塊型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算應(yīng)根據(jù)組合式矩形型腔側(cè)壁厚計(jì)算公式【6】進(jìn)行計(jì)算。
式中 ——型腔壓力（MPa）
——模具材料的彈性模量（MPa）
[]——?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量（mm）
本題中取 =40MPa（選定值）；
=8mm；
=20.17mm（根據(jù)表1型腔工作尺寸計(jì)算得長、寬尺寸，取大值進(jìn)行計(jì)算）；
=2.110MPa;
=0.04～0.05mm,取=0.045mm。
代入公式計(jì)算得
考慮到瓣合塊需要由螺釘固定，故取螺紋瓣合塊的外形尺寸為50mm×15mm.考慮到加工和裝配時(shí)的實(shí)際情況，可取動(dòng)、定模瓣合塊的厚度分別和對(duì)應(yīng)的動(dòng)、定模板相匹配以方便用螺釘固定。螺紋瓣合塊的結(jié)構(gòu)形式如圖10所示。
圖10 螺紋瓣合塊（一對(duì)）
第4章 模具冷卻與加熱系統(tǒng)的計(jì)算
本塑件在注射成型時(shí)不要求有太高的模溫（約80℃左右即可），因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)，而采用模具溫度控制器來對(duì)模具溫度進(jìn)行控制，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)模具冷卻、加熱的交替，使模具在成型過程中達(dá)到較好的熱平衡。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)計(jì)算：
設(shè)定模具平均工作溫度為80℃，用20℃的常溫水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為25℃，產(chǎn)量為(初算每2分鐘一套)2.17kg/h。
（1） 求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q3，查有關(guān)文獻(xiàn)【5】得聚甲醛的單位熱流量為42×J/kg
（2） 求冷卻水的體積流量V【1】
式中 ——冷卻水的體積流量（m/min）；
——單位時(shí)間內(nèi)注入模具內(nèi)的塑料熔體的質(zhì)量(kg/h)；
——塑料成型時(shí)在模具內(nèi)釋放的熱焓量（J/kg）；
——冷卻水的比熱容[J/（kgK）]；
——冷卻水的密度（kg/m）；
——冷卻水的出口溫度（℃）；
——冷卻水的進(jìn)口溫度（℃）。
由體積流量V查表【1】可知所需的冷卻水管的直徑d為12。
為達(dá)到較好的冷卻效果，根據(jù)模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)置4個(gè)冷卻水道，平均布置在制件周圍，其結(jié)構(gòu)見裝配圖。
第5章 模具閉合高度的確定
在支撐和固定零件的設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定：定模座板：=32mm,考慮模具整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)取定模板：=50mm，動(dòng)模板：=40mm，支撐板：=32；動(dòng)模座板：=32mm。
根據(jù)推出行程和推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸確定墊塊高度=80mm
因而模具閉合高度：
+++++
=32+50+40+32+80+32
=266mm
第6章 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
本模具的外形尺寸為315mm×440mm×266mm. XS—ZY—250型注塑機(jī)拉桿間距為448mm×370mm，故能滿足模具的安裝要求。
由上述計(jì)算模具的閉合高度=242mm，XS—ZY—250型注塑機(jī)所允許模具的最小厚度=200mm，最大厚度=350mm，即模具滿足的安裝條件【1】：
≤≤
經(jīng)查資料XS—ZY—250型注塑機(jī)的最大開模行程S=500mm，滿足下式【1】頂出塑件的要求：
此外，由于側(cè)向分型抽芯距較大，需校核開模距離的增加量。
按照式【1】
mm=144mm
式中 ——最小開模行程，本題中取=134mm。
經(jīng)校核，注塑機(jī)的開模行程足夠，XS—ZY—250型注塑機(jī)能滿足使用要求，故可采用。
第7章 繪制模具總裝圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件工作圖
本模具的總裝圖見裝配圖所示。非標(biāo)準(zhǔn)件工作圖見零件圖。
本模具的工作原理：模具安裝在注塑機(jī)上，定模部分固定在注塑機(jī)的定模板上，動(dòng)模固定在注塑機(jī)的動(dòng)模板上。合模后，注塑機(jī)通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓、冷卻后塑件成型。開模時(shí)動(dòng)模部分隨動(dòng)模板一起運(yùn)動(dòng)漸漸將分型面打開，與此同時(shí)在斜導(dǎo)柱的作用下側(cè)抽芯滑塊向兩邊分離并脫離塑件，完成側(cè)
向抽芯動(dòng)作，當(dāng)分型面打開到144mm時(shí)，動(dòng)模停止運(yùn)動(dòng)，在注塑機(jī)頂出裝置作用下，推動(dòng)推管運(yùn)動(dòng)將塑件從型芯上頂出。合模時(shí)，推管在彈簧的彈力作用下首先復(fù)位，隨著分型面的閉合滑塊帶著側(cè)型芯復(fù)位。
圖11 油罐接頭注塑模三維圖
第8章 注塑模主要零件加工工藝規(guī)程的編制
(1) 主型芯。主型芯如零件圖01所示，其加工工藝過程見工藝規(guī)程卡片1。
(2) 定模板。定模板如零件圖02所示，其加工工藝過程見工藝規(guī)程卡片2。
圖12 油管接頭注塑模
1-定位環(huán) 2-定模座 3-定模板 4-動(dòng)模板 5-支撐塊 6-動(dòng)模座 7-推管
8-推板 9-推管固定板 10-墊板 11-滑塊 12-壓緊楔 13-斜導(dǎo)柱
14-瓣合塊 15-主型芯 16-澆口套 17-導(dǎo)軌 18-側(cè)型芯
第9章 注塑模的裝配
本模具在裝配時(shí)的主要要求如下：
（1） 模具上下平面的平行度偏差不大于0.05mm,分模面處需密合。
（2） 推件時(shí)推管和頂桿動(dòng)作要保持同步。
（3） 彈簧要有足夠的力矩。
裝配時(shí)以分型面密合作為該模具的裝配基準(zhǔn)，裝配順序如下【8】：
（1） 裝配前按圖檢驗(yàn)主要工作零件及其他零件得尺寸。
（2） 鏜導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔。將定模板3、動(dòng)模板4疊合在一起，使分模面緊密接觸并夾緊，鏜導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔，在孔內(nèi)壓入工藝定位銷后，加工側(cè)面的垂直基準(zhǔn)。
（3） 加工模板。用定模側(cè)面的垂直基準(zhǔn)確定定模上型腔中心的實(shí)際位置，并以此作為加工基準(zhǔn)，分別鏜小型孔和線切割用的穿絲孔2-mm，銑矩形臺(tái)肩73mm80mm，并以兩個(gè)孔為基準(zhǔn)，線切割主型芯孔。按照定模板的實(shí)際中心位置尺寸在動(dòng)模板4上鏜型孔，并按照定模板上對(duì)應(yīng)位置的實(shí)際尺寸線切割滑塊的讓位矩形孔73mm80mm。
（4） 壓入導(dǎo)柱、導(dǎo)套。在定模、動(dòng)模板上分別壓入導(dǎo)套、導(dǎo)柱，使導(dǎo)向可靠，滑動(dòng)靈活。
（5） 裝配支撐板和墊塊。將動(dòng)模板4、墊塊5、動(dòng)模座板6和墊板10疊放在一起，用定模側(cè)面的垂直基準(zhǔn)確定連接緊固的螺釘孔，鏜螺釘過孔，并在動(dòng)模板上攻出螺紋。
（6） 裝配型芯。將定、動(dòng)模板合攏，把型芯放入型孔內(nèi)，用螺孔復(fù)印法和壓銷套法使型芯緊固在墊板上。
（7） 在動(dòng)模座板上鉆緊固型芯的螺紋通孔，并用螺釘將型芯固定在動(dòng)模座板上。
（8） 通過型芯引鉆頂板上的頂桿孔及推管孔，安裝推管及頂桿。組裝定出系統(tǒng)。
（9） 組裝墊塊，支撐板、定模座板。
（10） 加工定模座板。加工螺紋孔、銷釘孔和壓緊楔孔，并將澆口套壓入定模座板。
（11） 定模和定模座板的裝配。用平行夾頭把它們夾緊。通過定模座板的孔引鉆在定模上，拆下后，在定模上鉆、攻螺紋孔，然后用螺釘和銷釘將定模和定模座板緊固。
（12） 完成裝配后進(jìn)行試模，并交驗(yàn)入庫。
第10章 試模
（1） 試模前，必須對(duì)設(shè)備的油路、水路及電路進(jìn)行檢查，并按規(guī)定保養(yǎng)設(shè)備，做好開機(jī)前的準(zhǔn)備。
（2） 原料應(yīng)合格。根據(jù)推薦的工藝參數(shù)將料筒和噴嘴加熱。由于制件大小、形狀和壁厚的不同，以及設(shè)備上熱電偶位置的深度和溫度表的誤差也各有差異，因此資料上介紹的加工某一塑料的料筒和噴嘴溫度只是一個(gè)大致范圍還應(yīng)根據(jù)具體條件試調(diào)【7】。判斷料筒和噴嘴溫度是否合適的最好辦法，是在噴嘴和主流道脫開的情況下，用較低的注射壓力，使塑料自噴嘴中緩慢地流出，以觀察料流。如果沒有硬塊、氣泡、銀絲、變色，而是光滑明亮者，即說明料筒和噴嘴溫度是比較合適的，這時(shí)就可以開始試模。
（3） 在開始試模時(shí)，原則上選擇在低壓、低溫和較長的時(shí)間條件下成型，然后按壓力、時(shí)間、溫度這樣的先后順序變動(dòng)。最好不要同時(shí)變動(dòng)二個(gè)或三個(gè)工藝條件，以便分析和判斷情況。壓力變化的影響，馬上就可以在制件上反映出來，所以如果制件充不滿，通常首先是增大注射壓力。當(dāng)大幅度提高注射壓力仍無顯著效果時(shí)，才考慮變動(dòng)時(shí)間和溫度。延長時(shí)間實(shí)質(zhì)是使塑料在料筒內(nèi)受熱時(shí)間加長，注射幾次后若仍然未充滿，最后才提高料筒溫度。但料筒溫度的上升以及塑料溫度達(dá)到平衡需要一定的時(shí)間，一般約15min左右，不是馬上就可以在制件上反映出來的，因此必須耐心等待，不能把料筒溫度升得太高，以免塑料過熱甚至發(fā)生降解。
（4） 注射成型時(shí)可選用高速和低速兩種工藝。一般在制件壁薄而面積大時(shí)，采用高速注射，而壁厚面積小者采用低速注射，在高速和低速都能充滿模腔的情況下，除玻璃纖維增強(qiáng)塑料外，均易采用低速注射【7】。
（5） 對(duì)黏度高和熱穩(wěn)定性差的塑料，采用較慢的螺桿轉(zhuǎn)速和略低的背壓加熱和預(yù)塑，而黏度低和熱穩(wěn)定性好的塑料可采用較快的螺桿轉(zhuǎn)速和略高的背壓。在噴嘴溫度合適的情況下，采用噴嘴固定的形式可提高生產(chǎn)率。但當(dāng)噴嘴溫度太低或太高時(shí)，需要采用每成型周期向后移動(dòng)噴嘴的形式。
在試模過程中應(yīng)作詳細(xì)記錄，并將結(jié)果填入試模記錄卡，注明試模是否合格。如需返修，則應(yīng)提出返修意見。在記錄卡中應(yīng)摘錄成型工藝條件及操作之一要點(diǎn)，最好能附上加工出的制件，以供參考【8】。
試模后，將模具清理干凈，涂上防銹油，然后分別入庫或返修。
小 結(jié)
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對(duì)我們學(xué)完三年來所學(xué)課程，繼而進(jìn)入工作崗位獨(dú)立工作前的最后一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。
通過這次設(shè)計(jì)使我在復(fù)習(xí)先修知識(shí)的同時(shí)又學(xué)到了許多新知識(shí)，對(duì)一些原來一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測(cè)量等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中，同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過程中要注意到的問題。如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料，保證加工的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理性。
由于能力有限，設(shè)計(jì)中難免有疏漏之處，懇請(qǐng)老師給予批評(píng)指正。
致謝
注塑成型技術(shù)是材料加工技術(shù)中不可缺少的重要加工手段之一，目前在國內(nèi)正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，具有廣泛的發(fā)展前景。在大學(xué)三年學(xué)習(xí)即將結(jié)束之際，能夠按照老師的指導(dǎo)并綜合運(yùn)用三年來的所學(xué)所知設(shè)計(jì)一套注塑模具,必將為日后的獨(dú)立工作創(chuàng)造一個(gè)良好的開始。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中楊老師一直扮演著導(dǎo)向者的角色，從接到設(shè)計(jì)題目那一刻起就給我指明了方向，讓我明白了設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)中可能遇到的問題以及解決方法等，并不厭其煩的糾正設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，詳細(xì)檢查設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)及重點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)方案提出了寶貴的修正意見，一步步完善了我的設(shè)計(jì)。在此對(duì)楊老師表示衷心的感謝！
此外在設(shè)計(jì)過程中參考了一些同學(xué)的設(shè)計(jì)實(shí)例，并向他們請(qǐng)教，得到他們的大力幫助，為我提供了許多有關(guān)設(shè)計(jì)的資料,在此一并表示深深的謝意！
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