輸油管接頭注射模具設計

1、第一章緒論1.1 輸油管接頭造型展示圖 1.1 三維圖 圖 1.2 三維圖1.2 課題研究的意義和目的目前， 世界模具市場仍供不應求。 近年來， 世界模具市場總量已超過700億美元，其中美國、日本、瑞士等國一年的出口模具約占本國模具總產(chǎn)值的三分之一。因此，研究和發(fā)展模具技術， 提高模具技術水平， 對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石” ，日本把模具譽為“進入富裕社會的原動力” ， 德國則冠之為 “加工工業(yè)中的帝王” ， 在歐洲其他一些發(fā)達國家模具被認為“磁力工業(yè)”由此可見模具在各國國民經(jīng)濟中的重要地位1 。經(jīng)過本次畢業(yè)設計可以掌握機械工藝裝備設計的

2、一般方法及基本工序。 鞏固和加強機械零件設計、 機械制造工藝與裝備、 機械制圖、 模具設計和模具制造工藝等專業(yè)理論知識在實際生產(chǎn)中應用的能力。 鞏固和加深對機械二維、 三維的制圖能力。 設計過程中鍛煉查閱文獻和資料自我設計的能力， 培養(yǎng)和提升我們的創(chuàng)新能力， 增強我們獨立思考問題和解決問題的能力。所以認真完成本次設計非常重要。1.3 本課題國外發(fā)展概況1.3.1 國塑料模具發(fā)展概況及趨勢1）新材料、新技術、新工藝的研制、開發(fā)和應用。隨著塑料成型技術的不斷發(fā)展， 模具新材料、 模具加工新技術和模具新工藝方面的開發(fā)己成為當前模具工業(yè)生產(chǎn)和科研的主要任務之一2 。隨著技術的發(fā)展，氣體輔助注射成型和熱

3、流道技術隨之出現(xiàn)。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下 , 大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。 氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制 , 而且其常用于較復雜的大型制品 , 模具設計和控制的難度較大,因此 , 開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件 , 顯得十分重要。 采用熱流道技術的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量, 并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源, 所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革 3-7 。2）我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大, 在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本, 模具標

4、準件的應要大力推廣8 。3） CAD/CAMC件的智能化程度將逐步提高，塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用901.3.2 國外塑料模具發(fā)展概況及趨勢注塑模從出現(xiàn)到現(xiàn)在的40年中發(fā)展迅速、應用廣泛。 注塑熔體流體理論的研究始于20世紀60年代，美國、英國、加拿大等國的學者如J.R.Pearson（英）、 J.F.Stevenson（美）M.R.Kamal（加）、K.K. Wang美）等開展了一系列有關塑料熔體在 模具型腔流動與冷卻的基礎研究2 。隨后，許多研究者對一維流動進行了大量研究，20世紀 70年代完成了二維分析程序，20世紀80年代開展

5、三維流動與冷卻分析，進入 20世紀 90年代后開展了成型過程流動、保壓、冷卻、應力分析及翹曲的全過程模擬，將各獨立模塊有機地結合起來10-11 。1.4 本課題主要的研究容1）查閱與課題相關的中外文資料，進行調(diào)研，熟悉課題，撰寫開題報告和翻譯英文文獻一份。2）熟悉塑件（輸油管接頭）的圖樣和技術條件。3）分析塑件（輸油管接頭）的工藝性，進行設計計算。4）合理的選擇塑壓設備，確定成型機的技術參數(shù)。5）確定模具的具體結構，繪制模具草圖。6）繪制輸油管接頭的注射模的裝備圖及主要零件圖，要求2.5A0 圖紙。7）零件圖標注尺寸，公差及技術條件，并進行必要的強度校核。8）根據(jù)課題研究過程，撰寫畢業(yè)設計說明

6、書，要求1.5 萬字以上。1.5 課題預期研究成果畢業(yè)設計課題的完成是大學期間最重要的環(huán)節(jié)之一。通過在完成畢業(yè)設計中所搜集的資料，掌握和了解注塑模具發(fā)展歷史、發(fā)展過程以及現(xiàn)在的應用和以后的發(fā)展。鍛煉自己獨立完成任務的能力和在遇到問題時與人溝通的能力。 復習在大學期間所學的相關模具設計、制造的相關知識。當完成本次畢業(yè)設計后， 塑料制品的三維造型設計能力和成型工藝的最優(yōu)化選擇能力； 塑料制品成型模具的設計能力； 塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進、 塑料模具結構設計的能力都應該得到一定的鍛煉。同時AUTOCAD制圖工具軟件的使用能力也能 到提高。通過輸油管接頭注射模具的設計， 鍛煉自己把所學的知識為所用

7、的能力， 讓理論與實踐相結合，完善有關模具設計與制造、注射模具設計的方法及工藝流程的知識體 系。本次畢業(yè)設計中需要完成相關的外文資料翻譯工作， 會自己的外文翻譯水平得到 提高。畢業(yè)設計的全部容最后以電子版上交，所以相關的辦公軟件的應用能力會得到第二章輸油管接頭的工藝性分析2.1 分析塑件試用材料的種類及工藝特征塑 件 材 料 選 用 POM 塑 料 （ 聚 甲 醛 ） ， 英 文 名 稱:Polyoxymethylene（Polyformaldehyde） 比重：1.41-1.43 克/立方厘米；成型收縮 率： 1.6-4.0% ；成型溫度： 170-200 干燥條件： 80-90 2 小時。

8、物料性能綜合性能較好， 強度、 剛度高， 減磨耐磨性好， 吸水小， 尺寸穩(wěn)定性好，但熱穩(wěn)定性差， 易燃燒， 在大氣中暴曬易老化。 適于制作減磨耐磨零件 , 傳動零件以 及化工，儀表等零件。1）成型性能（ 1）結晶料 , 熔融圍窄，熔融和凝固快，料溫稍低于熔融溫度即發(fā)生結晶。流動性中等。吸濕小，可不經(jīng)干燥處理。（ 2）摩擦系數(shù)低，彈性好，塑件表面易產(chǎn)生皺紋花樣的表面缺陷。（ 3）極易分解，分解溫度為240 度。分解時有刺激性和腐蝕性氣體發(fā)生。故模具鋼材宜選用耐腐蝕性的材料制作。2.2 分析塑件的結構工藝性該塑件尺寸中等， 整體結構較簡單。 除了配合尺寸要求精度較高外， 其他尺寸精度要求相對較低，

9、但表面粗糙度要求較高，再結合其材料性能，故選一般精度等級：2.3 級。2.4 工藝性分析為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用側澆口。 該澆口的分流道位于模具的分型面上， 而澆口卻橫向開設在模具的型腔型芯處， 塑件外表面因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果程度較小。2.5 本章小結本章簡單介紹了塑件所用的材料，并初步分析了塑件的工藝性。第三章 注射成型工藝及設備選擇3.1 注射成型工藝簡介注射成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性， 首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機的料斗送入高溫的機筒加熱熔融塑化， 使之成為粘流狀態(tài)熔體， 然后在柱塞或螺桿的高壓推動下， 以很大的流速通過機筒前端的

10、噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中， 經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后， 開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。 完整的注射工藝過程，按其先后順序應包括：成型前的準備、注射 過程、塑件的后處理等。 （ 1）成型前的準備；成型前應對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質(zhì)等進行檢驗，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標。 對于吸濕性強的塑料，應根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進行適當?shù)念A熱干燥， 若有嵌件， 還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)， 對模具進行適當?shù)念A熱， 以避免收縮應力和裂紋， 有的塑料制品還需要選用脫模 劑，以利于脫模。 （ 2）注射過程；塑料在料筒經(jīng)過加熱達到流動狀態(tài)后，進入模腔的流動

11、可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，注射過程如圖3.1所示。圖中T0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當模腔充滿熔體（T=T1）時，熔體壓力迅速上升，達到最大 值P0。從時間T1到T2,塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔 以彌補因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。 由于塑料仍在流動， 而溫度又在不斷下降， 定向分 子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列） 容易被凝結，所以這一階 段是大分子定向形成的主要階段。 這一階段的時間越長， 分子定向的程度越高。 從螺 桿開始后退到結束（時間從T2 到 T3） ，由于模腔的壓力比流道高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模腔的壓力迅速下降。 倒流

12、一直進行到澆口處熔體凝結時為止。 其中， 塑料凝 結時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。（ 3）塑件的后處理；由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，塑件經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的 結晶、取向和收縮，導致制件產(chǎn)生相應的結晶、取向和收縮應力，脫模后除引起時效 變形外，還會使制件的力學性能，光學性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴重時會開裂。故有的 塑件需要進行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應力， 此外， 退火還可以對制件進行解除取向， 并降低制件硬度和提高韌性， 溫度一般控制在塑件使用溫度以上的1

13、020度，或塑料的熱變形溫度以下1020度；調(diào)濕處理是將剛脫模的塑件放在熱水中，以隔絕空氣，防止對塑料制件的氧化，加快吸濕平衡速度的一種后處理方法。主要用于吸濕性很強、而且又容易氧化的聚酰 胺等塑料制件。調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點為 121C, 加熱溫度為100121C,保溫時間與制件厚度有關，通常取 29小時）。圖3.1注射壓力-時間曲線3.2 注射成型工藝的參數(shù)1）溫度：注射成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn) 象”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀

14、和尺寸精度， 應避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。2）壓力：注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用 以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力， 提供充模速度及對熔料進行壓實等。 保壓力的 大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關。PO啦動性較強的料，保壓力應該小些，以充滿型腔，保壓力可取遠低于注射壓力。背壓力是指注 射機螺桿頂部的熔體在螺桿轉動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅除物料中的空 氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的 剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)（ POW料）生

15、產(chǎn)經(jīng)驗，背壓較 低為好，通常很少超過200bar。3）時間：完成一次注射成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間， 保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減少成型周期的各段時間，以提高生產(chǎn)率。其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般為35秒，保壓時間一般為20120秒，冷卻時間一般為30120秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的， 質(zhì)量越大則相應的時間越長）。確定成型周期的經(jīng)驗數(shù)值如表 3.1所示。表3.1成型周期與壁厚關系制件壁厚/ mm成型周期/ s制件壁厚/ mm成型周期/ s0.5102.5351

16、.0153.0451.5223.5652.0284.085為了得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件先冷卻定型, 使塑件達到要求。經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，結合該制件的質(zhì)量要求和成型特點， 可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注射成型時的 參數(shù)設置也不一致，結合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表 3,2所示。表3.2制品成型工藝參數(shù)初步確定特性容特性容注射機類型螺桿式螺桿轉速（r/min)58噴嘴形式直通式模具溫度90噴嘴溫度（C）230后段溫度（C）150210中段溫度（C）170230前段溫度（C）190250注射壓力MPa130保壓力M

17、Pa80注射時間s2保壓時間s5冷卻時間s20其他時間s3成型周期s30成型收縮（）0.6干燥溫度（C）60 80干燥時間（C）133.3注射機的選擇3.3.1 注射機簡介1956年制造出世界上第一臺往復螺桿式注射機，這是注射成型工藝技術的一大 突破，目前注射機加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的 30%注射機的產(chǎn)量占整個塑料機械產(chǎn) 量的50%成為塑料成型設備制造業(yè)中增長最快，產(chǎn)量最多的機種之一。注射機的分類方式很多，目前尚未形成完全統(tǒng)一標準的分類方法。常用的說法有:（1）按設備外形特征分類：臥式，立式，直角式，多模注射機；（2）按加工能力分類：超小型，小型，中型，大型和超大型注射機。3.3.2 注射機基

18、本參數(shù)注射機的主要參數(shù)有額定注射量，注射壓力，注射速度，塑化能力，鎖模力，合 模裝置的基本尺寸，注射方式，開模行程，成型面積，開合模速度，空循環(huán)時間電動 機功率，機器外形尺寸等。這些參數(shù)是設計，制造，購買和使用注射機的主要依據(jù)。(1)額定注射量： 指在對空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行 程時，注射裝置所能達到的最大注射量，反映了注射機的加工能力。(2)注射壓力：為了克服熔料流經(jīng)噴嘴，澆道和型腔時的流動阻力，螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力，我們將這種壓力稱為注射壓力。(3)注射速率：為了使熔料及時充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料 還必須有一定的流動速率，描述這一參

19、數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。常用的注射速率如表3.3所小。(4)塑化能力：單位時間所能塑化的物料量。塑化能力應與注射機的整個成型周 期配合協(xié)調(diào)，若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長， 則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反 之則會加長成型周期。(5)鎖模力：注射機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力，在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開。表3.3注射量與注射時間的關系注射量/ cm3125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率/ cm1125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射時間/s1.622.7 3461013(6)合模裝置

20、的基本尺寸：包括模板尺寸，拉桿空間，模板間最大開距，動模板 的行程，模具最大厚度與最小厚度。這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所用模具尺寸圍。(7)開合模速度：為使模具閉合時平穩(wěn)，以及開模 ，推出制件時不使塑料制件損 壞，要求模板在整個行程中的速度要合理， 即合模時從快到慢，開模時由慢到快在到 停。(8)空循環(huán)時間：在沒有塑化，注射保壓，冷卻，取出制件等動作的情況下，完 成一次循環(huán)所需的時間。3.3.3 選擇注射機(1)由公稱注射量選定注射機根據(jù)零件的三維模型，利用三維軟件直接可查詢到塑件的體積3V=7.76cm3澆注系統(tǒng)的體積：V2=2.23cm3塑件與澆注系統(tǒng)的總體積為 V=7.76*2+2.23

21、=17.75 cm式中計算塑件的質(zhì)量：查手冊取密度3塑件體積：V=7.76cm塑件質(zhì)量：根據(jù)有關手冊查得：p所以，塑件的重量為：一 3， 一一一一一一3p =1.42g/cm3=1.42g/cmM=V< p=7.76cm M.42 >2=22.0384gKV0 VnViV澆i 1cm3;澆注系統(tǒng)及飛邊在），cm3；V0一注射機的最大注射量，V一制品的體積（包括制品、'澆一澆道及澆口凝料和飛邊體積，cm 3;Vi一個制品的體積，cm3;i一型腔數(shù)；K一注射機最大注射量的利用系數(shù),取 K=0.8。表3.4 CJ80nc-4 型號注射機相關參數(shù)射膠部分數(shù)值單位注射重量154克注射

22、容量173立方厘米注射壓力113Mpa注射行程125mm噴嘴半徑10mm噴嘴孔徑4mm定位壞直徑100mm噴嘴深入模具距離待定mm鎖模部分270mm鎖模力800KN鎖模行程570mm開模行程700mm模板尺寸（HX切540 M90mm導柱間距（HX切355 X300mm最小容模厚度180mm最大容模厚度350mm頂出力18KN定出行程60mm3.4注射機的校核3.4.1 最大注射量的校核最大注射量和制品的重量或者體積有直接關系，兩者必須相適應，不然會影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。若最大注射量小于制品重量，就會造成制品的形狀不完整或者是 部組織疏松，制品強制下降等缺陷；若注射量過大，注射機利用率低，浪費

23、電能，可 能導致塑料分解。為確保塑件質(zhì)量，注射模一次成型的塑件質(zhì)量（包括流道凝料質(zhì)量） 應在公稱注射量的35%75%）,最大可達80%最小不小于10%為了保證塑件質(zhì)量， 選擇圍通常在50%80%3V 實=7.76cm ,3V 公=11cmV 實際/V 公=70.55%滿足要求。注射機有關工藝參數(shù)的校核1）鎖模力與注射壓力的校核F P（nA A）（3.（2）式中p-注射時型腔壓力查參考文獻得 30MPa. ，“一2A-塑件在分型面上的投影面積（cm ）A1-澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm2）F-注射機額定鎖模力，按CJ80nc-4型注射機額定鎖模力為800kN2）模具厚度H與注射機閉和高度注

24、射機開模行程應大于模具開模時，取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距離即滿足下式S H1 H25: 10（3.（3）式中 S-注射機最大開模行程，mmH1-推出距離（脫模聚居），mmH2-包括澆注系統(tǒng)在的塑件高度，mmSk=32mm+100.23mm=132.23mmSK < S=570MM條件成立3.4.2 注射機固定模板定位孔與模具定位圈的關系注射機固定模板臺面的中心有一規(guī)定尺寸的孔， 稱之為定位孔。 注射模端面凸臺徑向尺寸須與定位孔兩者按H7/f9 配合， 以保證模具主流道的軸線與注射機噴嘴軸線相重合，否則將產(chǎn)生溢料并造成流道凝料脫模困難，定位圈的高度 h,小型模具為 810mm ，

25、大型模具為1015mm 。3.5 本章小結本章主要介紹了注射成型工藝過程，對注射機及其技術參數(shù)做了具體的介紹，根據(jù)注射機的相關參數(shù)并結相產(chǎn)品的成型要求，選擇了型號為 CJ80nc-4 的注射機。重點對所選注射機的最大注射量、 鎖模力、 噴嘴尺寸、 模具外形尺寸等參數(shù)做了校核，驗證了 CJ80nc-4 注射機滿足要求，為注射成型設計奠定了基礎。第四章輸油管接頭注射模具設計4.1 塑料配方說明塑料配方設計是塑料制品成型加工中在加工設備和工藝參數(shù)確定之后所必須進行的重要環(huán)節(jié)，設計水平的高低直接關系到塑料制品的最終使用性能的優(yōu)劣，也是應用現(xiàn)代技術對塑料進行改進的過程， 其技術含量極高。一個成功配方的產(chǎn)

26、生是多年實 踐經(jīng)驗與應用高新技術的結局。塑料是以高分子聚合物為主要成分，加入一定量添加 劑而組成的一種混合物，添加劑是由一系列為改變塑料的某些性能而添加的混合物，通常為填充劑，增塑劑，穩(wěn)定劑，潤滑劑，著色劑等。根據(jù) POM勺特性及使用性能要 求，配方中應含有以下添加劑：光穩(wěn)定劑一一氧化鋅：塑料制品在日光或強熒光下，由于吸收紫外光的能量，引 發(fā)氧化反應，導致聚合物降解，使制品的外觀或在性能變壞，這一過程稱為光氧化或 光老化。潤滑劑一一硬脂酸及其鹽類：對塑料的表面去潤滑作用，防止塑料在成型加工時 黏模，同時提高塑料制品表面光潔度。4.2 分型面的確定分型面是決定模具結構形式的一個重要因素，它與模具

27、的整體結構、澆注系統(tǒng)的 設計、塑件的脫模和模具的制造工藝的有關， 因此，分型面的選擇是注射模設計中的 一個關鍵。常見的分型面如圖 4.1所示： 根據(jù)分型面的選擇原則：1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處；2 ）在開模時盡量使塑件留在動模；3）分型面的選擇應保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量;4）有利于排氣和模具的加工方便；5）有助于避免側抽芯或便于側抽芯階梯面斜面a）平面b)c)d） 曲面4.1 分型面的形式該塑件輸油管接頭， 外形要求一般。 在選擇分型面時， 根據(jù)零件上下通孔側通孔4.2 。圖 4.2 分型面4.3 型腔數(shù)目的確定注射模的型腔數(shù)目 , 可以是一模一腔, 也可以是一模多腔，在型腔數(shù)目的

28、確定時主要考慮以下幾個有關因素：1）塑件的尺寸精度；2）模具制造成本；3）注射成型的生產(chǎn)效益；4）模具制造難度?？紤]到該塑件形狀較小， 查手冊得塑件的經(jīng)濟精度推薦5 級， 采用一模兩腔比較合適，尺寸精度好，模具制造成本低，裝配方便。4.4 澆口的確定澆口亦稱進料口， 是連接分流道與型腔的通道。 是澆注系統(tǒng)的關鍵部分， 澆口的位置、形狀及尺寸對塑件的性能和質(zhì)量的影響最大。常用的澆口形式有： 1）直接澆口； 2）側澆口；3）扇形澆口；4）平縫澆口；5）環(huán)形澆口；6）輪輻澆口；7）爪形澆口；8）點澆口；9）潛伏澆口；10）護耳澆口。查閱相關手冊，結合生產(chǎn)經(jīng)驗的總結，對于聚甲醛（ POM的成型特性，以

29、及塑件的結構特點，可以選擇點澆口的形式進行注射。常用點澆口形式如圖4.3 所示。塑件較小分別澆注如圖4.4圖4.3常用點澆口的形式圖4.4本次澆注示意圖4.5澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)的設計原則：澆口位置應盡量選擇在分型面上， 以便于模具加工及使用 時澆口的清理；澆口位置距型腔各個部位的距離應盡量一致， 并使其流程為最短；澆 口的位置應保證塑料流入型腔時，對著型腔中寬敞、壁厚位置，以便于塑料的流入；避免塑料在流入型腔時直沖型腔壁，型芯或嵌件，使塑料能盡快的流入到型腔各部位， 并避免型芯或嵌件變形；盡量避免使制件產(chǎn)生熔接痕，或使其熔接痕產(chǎn)生在之間不重 要的位置；澆口位置及其塑料流入方向，應使塑料在流入

30、型腔時，能沿著型腔平行方向 均勻的流入，并有利于型腔氣體的排出。4.5.1主流道主流道是連接注射機的噴嘴與分流道的一段通道， 通常和注射機的噴嘴在同一軸 線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度, 因為要和注射機相配，所以其尺寸與注射機有關，如圖所示：圖4.5主流道的形狀和尺寸主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具處到分流道為止塑料熔體流動通道根據(jù)選用的CJ80nc-4型號注射機的相關尺寸得噴嘴前端孔徑：d0=4mm ；噴嘴前端球面半徑：R0=10mm根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系R Ro 1: 2 mmd d00.5: 1 mm取主流道球面半徑：R=11mm取主

31、流道小端直徑：d=4.5mm為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設計成圓錐形，起斜度為2.6,此處選用2 ,經(jīng)換算得主流道大端直徑為7.44MM由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計 成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨加工和熱處理。4.5.2澆口套的形式及固定方式模具的主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套式，也叫澆口套，其結構形式及尺寸見圖4.6(a)、(b)所示。以便有效的選擇優(yōu)質(zhì)的鋼材進行加工和熱處理，一 般采用碳素工具鋼如 T8A T10A等，熱處理要求淬火5357HRC主流道襯套應設在 模具的對稱中心位置上。在本次設計中采用圖4.6(b

32、)這種結構。而對于澆口套的固定則采用定位圈壓緊澆口套外肩，并用四個螺釘把定位圈固定在定模座板上的方式，定位圈一般高出定模座板510mm的距離。其具體定位如圖4.7所示。圖4.6 澆口套形式a)?型；b) n 型圖4.7澆口套固定方式4.5.3分流道分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用， 分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表4.1所示。表4.1常用不同塑料的圓形截面分流道斷面直徑推薦值塑料名稱分流道斷面直徑mm塑料名稱分流道斷面直徑mmABG AS4.79.5聚苯乙烯

33、（PS）3.510聚乙烯（PE）1.69.5軟聚氯乙烯3.510尼龍類（PA）1.69.5硬聚氯乙烯6.516聚甲醛（POM3.510聚氨酯6.58.0丙烯酸8 八10熱塑性聚酯3.58.0抗沖擊丙烯酸8 八12.5聚苯醛6.510醋酸纖維素5 八10聚碉(PSU)6.510聚丙烯（PP）5 八10聚碳酸酯（PC）4.79.5異質(zhì)同晶體8 八10聚苯硫醍6.513由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻， 只有中心部位的塑料熔體的流動 狀態(tài)較為理想，因此里面分流道的表面粗糙度 Ra并不要求很低，一般取1.6 pm左右 既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定， 從而與中心部位的

34、 熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形。要減少流道的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。圖 4.8本次設計的分流道。圖4.8分流到示意圖4.6 模具材料的選擇在選擇模具鋼時，首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能，從使用性能考慮：硬度是主要指標之一，模具在高應力作用下欲保持尺寸不變， 必須有足夠的硬度。當 承受沖擊載荷時還要考慮折斷，崩刃問題，所以韌性也是一重要指

35、標，耐磨性是決定 模具壽命的重要因素，從POMt性看，這三項指標是必須滿足的，此外還有紅硬性， 抗壓，屈服強度，抗彎強度和熱疲勞能力的指標。對塑料模具提出如下要求：1）鋼料純凈，要求夾雜物少、偏析少，表面光潔度高；2）表面耐磨抗蝕，并要求有一定的表面硬化層，表面硬度一般在HRC4到上；3）足夠的強度和韌性；從工藝性能考慮：要熱加工工藝好，加工溫度圍寬，冷加工性能如切削、銃削、 拋光等加工性能好，此外還要考慮淬透性和淬硬性，熱處理變形和氧化脫碳等性能。 另外從經(jīng)濟考慮，要求材料來源廣，價格低。加工工藝路線；鍛造-退火-粗加工-調(diào)質(zhì)或高溫回火-精加工-淬火-回火-鉗工拋光-鍍銘-拋光裝配。查手冊選

36、擇模架的材料是45鋼。4.7 排氣系統(tǒng)的設計為了使塑料熔體順利充填模具型腔，必須將澆注系統(tǒng)和型腔的空氣以及塑料在成型過程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利的排出模外。 如果型腔因各種原因所產(chǎn)生的氣體 不能被排除干凈，塑件上就會形成氣泡、凹陷、熔接不牢、表面輪廓不清晰等缺陷。另外氣體的存在還會產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，因此設計模具時必須考慮型腔的排氣問題。4.8 模架的選用模架是注射模的骨架和基體，通過它將模具的各個部分有機的聯(lián)系成為一個整赤耳轆攀轍撒輻，L一為不鉉船IIU"M根氏n麻:體，標準模架一般由定模座板、定模板、動模板、動模支承板、墊塊、動模座板、推 桿固定板、推板、導柱、導套及復位

37、桿等組成。如下為所選模架的主要參數(shù)和示意圖。產(chǎn)品投影麗根裔 from?)ABCHE100-900如2030302020900-250040-45202430-403CM0202420-242500640045-5024-3040-5040-5024-2824的6400-1440050-5530-3650-6550-652&3230-36144002560055-653M265-8065-8032-3636d2256004000065-7542-4830-958d95吩4042-4840000-6250075營54B-5695-11595-11540-4446-54圖4.9模架示意圖4.

38、9 導向零件的設計（1）導向機構的作用：1）定位作用；2）導向作用；3）承受一定的側向壓力（2）導柱的設計1）長度：導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出812 cm,以免出現(xiàn)導柱末導正方向而型芯先進入型腔的情況。2 ）形狀：導柱前端應做成錐臺形，以使導柱能順利地進入導向孔。3）材料：導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的芯，因此多采用 20 鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理），硬度為5055HRC（3）導套的結構設計1）材料：用與導柱相同的材料制造導套，其硬度應略低與導柱硬度，這樣可以減輕磨損，一防止導柱或導套拉毛。2）形狀：為使導柱順利進入導套，導套的前端應倒圓角。導向孔作成通孔，以利 于排出

39、孔的空氣。4.10 抽芯機構和推出機構的設計4.10.1 抽芯機構的設計當塑件上與開合模方向不同的側或外側具有孔、凹穴或凸臺式塑件不能直接從 模具中脫出。此時須將成型塑件側孔或側凹等的模具零件做成活動的，即側型芯。抽芯機構一般可分為：手動、機動、液壓或氣動三大類。本次設計采用機動抽芯機構， 其優(yōu)點有：抽拔力大，生產(chǎn)效率高，操作方便，動作可靠，容易實現(xiàn)自動化等特點。 由于本塑件一模兩腔需兩個型芯與斜導柱進行抽芯。查閱相關手冊可得，選擇斜滑塊的傾斜角度為 15°,由于斜滑塊必須向外移動最 少29mm,才能完成側抽芯動作，通過計算查詢斜導柱長度為146mm。圖4.10抽芯機構示意圖4.10

40、.2 推出機構的設計（1）推出機構的設計根據(jù)塑件的形狀特點，模具型腔在定模部分，型心在動模部分。其推出機構可 采用推桿推出機構、推件板推出機構。由于分型面有臺階，為了便于加工，降低模具 成本，我們采用推桿推出機構，推桿推出機構結構簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時會在塑件上留下頂出痕跡，但塑件底部裝配后使用時不影響外觀，設立五個推桿平衡布置，既達到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。注：推桿推出塑件，推桿的 前端應比型腔或型心平面高出 0.1-0.2mm采用推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動作靈活可靠，推桿損壞后也便于更 換。結合制品的結構特點，模具型腔的結構采用了整體式型腔板，這種結構工作過程

41、中精度高，并且在此模具中容易加工得到，在推出機構中采用廠組合式推桿，如圖中，這種結構主要是防止推桿在于作過程中受到彎曲力或側向壓力而折斷，因為產(chǎn)品較小，另外折斷后也易于更換。這里采用設計推桿、推管，全部固定在頂桿固定板。 推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時需均勻布置，以保證塑件推出時受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推桿本身的剛度和 強度要求，推桿裝入模具后，起端面還應與型腔底面平齊或搞出型腔0.050.1cm.(2)推件力的計算(4.1 )7.8: 11.8MPa .對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力( Q: Q Lhp f cos sin式中

42、 L-型芯或凸模被包緊部分的斷面周長(cm)； h-被包緊部分的深度(cnj);p-由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取 f-磨擦系數(shù),一般取0.1: 0.2; o -脫模斜度；L=190.6MMH=25.7MMQ=190.6MM*25.7MM*10MPA(0.1*COS0.5-SIN0.5)=4.458 (KN)(3)推桿的設計推桿的強度計算查塑料模設計手冊之二由式 5-97得642 l2八1d二(Q)4(4.2)n Ed-圓形推桿直徑cm-推桿長度系數(shù)=0.7l-推桿長度cmn-推桿數(shù)量 一.2一.2E- 推桿材料的彈性模量 N/cm (鋼的彈性模量E=2.1 107N/cm )Q

43、-總脫模力2_264 0.72 10243 2.1 107148212.80.315cm 3.15mm(4.3)取 d=4mm推桿壓力校核查塑料模設計手冊4Qd2sM 320N/mm4 8212.8442一2163.5 N/mm< s 推桿應力合格，硬度 HRC50654.11成型零部件設計成型零件工作時直接與塑料熔體接觸，要承受熔融塑料流的高壓沖刷、脫模摩擦 等。因此，成型零件不僅要求有正確的幾何形狀、 較高的尺寸精度和較低的表面粗糙 度值，而且還要求有合理的結構和較高的強度、剛度及較好的耐磨性。設計注射模的成型零件時，應根據(jù)成型零件的塑料性能、使用要求、幾何結構， 并結合分型面和澆口

44、位置的選擇、脫模方式和排氣位置的考慮來確定型腔的總體結 構；根據(jù)塑件的尺寸計算成型零件型腔的尺寸； 確定型腔的組合方式；確定成型零件 的機械加工、熱處理、裝配等要求；對關鍵部位進行強度和剛度校核。由此可見，注 射模的成型零部件設計是注射模設計的一個重要組成部分。4.11.1 成型零部件結構設計成型零件是決定塑件幾何形狀和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及鑲件、成型桿和成型環(huán)等。1）輸油管接頭凸模的結構設計凸模即成型塑料制品表面的大型芯，而成型制品上的孔的是小型芯或稱成型桿。 凸模分為整體結構的凸模、整體鑲入結構的凸模和鑲拼組合結構的凸模三種。此次設 計采用整體鑲入結構的凸模。

45、型芯結構如圖 4.11所示。而對于制件上的孔則采用成型桿以及小型芯的形式。小型芯結構圖如圖4.12所示。圖4.12 側型芯圖4.11 型芯結構圖2）凹模的結構設計凹模是成型制品外表面的成型零件（型腔），是制品外表面形狀、結構的復制。凹模按其結構的不同可分為：整體結構的凹模；整體鑲入結構的凹模；局部鑲拼結構的凹模；四壁鑲拼結構的凹模；兩瓣組合結構的凹模，螺紋型環(huán)結構的凹模。結合制件的結構特性和模具的制造要求，采用局部鑲拼結構的凹模。把凹模加 工成通孔的形式，再鑲上底部的結構，這樣設計便于制造研磨和拋光，同時減少熱處 理的變形和節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材，對于易損部分的修理或更換更加方便快捷， 制造精度也得 到

46、保證。如圖4.13所示。圖4.13鑲拼結構的凹模4.11.2 成型零部件工作尺寸的計算成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸。影響 塑件尺寸精度的因素很多，概括地說，有塑料原材料、塑件結構和成型工藝、模具結 構、模具制造和裝配、模具使用中的磨損等因素。塑料原材料的影響主要是指收縮率。常用按平均收縮率、平均磨損量和平均制造公差為基準的計算方法。該塑料的平 均收縮率S為：S Smax Smin 100% 2.8%(4.4)2式中 S一塑料平均收縮率；Smax 一塑料最大收縮率；Smin 一塑料最小收

47、縮率。1)型芯尺寸的計算(1)型芯徑向尺寸的計算型芯徑向尺寸計算公式如下：(dT)0(d0 d0s 3 )0(4.5)4式中 dT 型芯的徑向基本尺寸；d0塑件的徑向基本尺寸；制造公差；塑件公差；S塑料的平均收縮率。表4.1 型芯徑向尺寸表塑件的徑向尺寸d0平均收縮率s制造公差塑件公差型芯的徑向尺寸dT300.0280.420.5630.8400.42350.0280.420.5635.9800.42100.0280.210.2810.2800.21(2)型芯高度尺寸的計算型芯高度尺寸的計算公式如下：002/、%ho hoS 3(4.6)式中 -型芯深度基本尺寸；h°塑件形深度尺寸；

48、制造公差；塑件公差；S塑料的平均收縮率。表4.2 型芯高度尺寸表塑件形深度尺寸ho平均收縮率S制造公差塑件公差型芯深度基本尺寸hT250.0280.340.5025.700.0.3430.0280.160.243.08006290.0280.380.5630.6900.382)型腔尺寸的計算(1)型腔徑向尺寸計算公式如下：3D A 0 D 0 D0S (4.7)4 oDA型腔徑向基本尺寸；D0塑件徑向的基本尺寸；制造公差；塑件公差；S塑料的平均收縮率。表4.3 型腔徑向尺寸表塑件的徑向尺寸D0平均收縮率S制造公差塑件公差型腔的徑向基本尺寸DA480.0280.480.6449.3400.483

49、50.0280.420.5635.9800.42300.0280.420.5630.8400.42160.0280.290.3816.4500.29(4.型腔深度尺寸計算公式如下:Ho HoS8)式中Ha-型腔深度基本尺寸;H0 塑件形深度尺寸；制造公差；塑件公差；S塑料的平均收縮率。表4.4型腔高度尺寸表塑件形深度尺寸H。平均收縮率S制造公差塑件公差型芯深度基本尺寸Ha250.0280.340.5025.700.3430.0280.160.243.0800.16160.0280.250.3816.4500.254.12 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計在注射成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量

50、和生產(chǎn)效率。 在注射 成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。流動性差的塑料如PG POM?,要求模具溫度高，溫度過低會影響塑料的流動，增大流動剪切力，使塑件應力增大，出 現(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調(diào)節(jié)水的 流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通 入模，可以提高成型效率。對于高熔點，流動性差的塑料，流動距離長的制件，為了 防止填充不足，有時也在水管入溫水把模具加熱。4.12.1溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響1）采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收

51、縮率；2）模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的變形；3）對塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質(zhì)量外就是模具溫度，提高模 溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)。溫度對塑件質(zhì)量的影響有相互矛盾的地方，設計時要根據(jù)材料特性和使用要求偏 重于主要要求。4.12.2對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求1）根據(jù)塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式；2）希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量;3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；4）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應盡可能做到結構簡單，加工容易，成本低廉； 從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進行冷卻，以提高生產(chǎn)率。4.12.3冷卻裝置的設計

52、模具冷卻劑可以用水、壓縮空氣和冷凍水，而水冷最為普遍。此次設計采用水冷。 水冷，即在模具型腔周圍和型芯開設冷卻水道，使水在其中循環(huán)，帶走熱量，維持所需的模溫。冷卻水道的開設受模具上鑲塊和頂桿等零件幾何形狀的限制，必須根據(jù)模具的特點靈活地設置冷卻水道。其設計要點有：1）實驗表明冷卻水孔的數(shù)量愈多，冷卻通道孔徑盡量大，制品的冷卻就越均勻；2）冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等，既孔的排列與型腔形狀相吻合一股水道孔邊至型腔表面的距離應大于 10mm,常用12 15mm；3）冷卻水道必須暢通盡量減少轉彎處，避免出現(xiàn)冷卻水道管壁長期堆積雜物產(chǎn) 生堵塞現(xiàn)象。4）冷卻水道盡量通過塑件的大端面，這樣才能達到最佳的冷卻效果。圖4.14 冷卻水道的布置示意圖3）澆口處加強冷卻。通常將冷卻水道的入口設在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞?在較低溫度下冷卻，而遠離澆口部分的模具在經(jīng)過一定程度熱交換的溫水作用下冷 卻；4）冷卻水道出、入口溫差應盡量小。如果冷卻水道較長，則入水與出水溫差就 較大，這樣就會使模具的溫度分布不均勻；5）冷卻應沿著塑料收縮的方向設置。對收縮率較大的塑料，例如聚乙烯，冷卻 水道應盡量沿著塑料收縮的方向設置；6）冷卻水道不應穿過設有鑲塊或接縫部位，水道連接必