1、外螺纹液压管接头四通管注塑模具设计毕业设计论文 编号： 毕业设计说明书题 目： 外螺纹液压管接头四通管注塑模具设计 院 （系）： 国防生学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 机电工程学院 姓 名： 职 称： 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2014年 5月 4 日摘 要模具设计是工业生产中的重要工艺，是我国经济发展体系里的重要因素，好的模具能节省材料节省人力，节省时间，因此受到广泛的关注。注塑模是模具设计里的一种重要成型工艺，它主要用于热变形塑料的成形，也可以成形热固性塑料。它的生产效率极高，并且非常容易实现自动化，最重要的
2、是生产出来的塑件质量都很好。注塑模形式多样，内容多样，结构复杂，对于它的发展也不会就此止步。本次毕业设计的主要任务是对外螺纹液压管接头四通管模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产外螺纹液压管接头四通管的塑件产品，以实现自动化提高产量。主要内容包括绪论、塑件的结构及成型工艺分析、材料的选择及成型工艺、注射机的选择及校核、模具的工作及结构原理、浇注系统的设计、成型零部件的设计、侧向分型机构的设计、合模导向机构的设计、温度调节系统的设计、排气系统的设计、顶出机构的设计、支撑零部件的设计等。在设计过程种运用到了Proe3.0软件对塑件进行三维造型，通过使用AutoCAD来设计整套模具，并运用CAXA
3、/CAD对其装配图与零件图等进行表述，设计过程中也借鉴到很多学者的著作，设计相对充实。本文是探究四通管的注塑模具设计，详细描述了整套模具的设计过程。通过对整个模具设计的过程，进一步加深对注塑成型工艺的了解，同时也巩固了对成型工艺的类型、结构、工作原理等的理论知识，以及在实践中总结并掌握模具设计的关键要点和设计方法。关键词： 外螺纹四通管；注塑模具；注射机；侧型芯滑块；AbstractThis graduation design is the main task of the inclined tee mould design, namely a pair of injection mold i
4、s designed to produce the plastic parts of inclined tee products, in order to realize the automation to increase production. The main contents include design options and checking , mold and structural work principle , the introduction of gating system , structure and plastic parts molding process an
5、alysis , choice of materials and molding process , injection machine , designed molded parts , lateral sub- design mechanism design guide clamping mechanism , temperature control system design, the design of the exhaust system , the ejection mechanism designed to support the design of parts . This a
6、rticle is to explore the plastic injection mold design four line , a detailed description of the entire mold design process.Through the entire mold design process , and further deepen their understanding of the injection molding process , but also to consolidate the process of forming the type, stru
7、cture and operating principles of the theory of knowledge, as well as summary and master mold design practice and design a key point methods. Key words: oblique tee; Injection mould; Injection machine; Core side slide block; 引言注塑成型是一项越来越成熟的加工技术，它目前是在塑性成型的各个领域加工中最常见也最常用的加工方法，其中注塑模具已经被广泛的采用，在很多方面的应用都得
8、到相当高的重视12。我国模具研究单位因此也投入了很大的科研精力，目的在于使注塑模具的发展得到最大的提高。它的生产零件的质量、模具的结构、温度调控系统、制造精度、生产周期以及生产效率的高低，直接影响到产品的质量、产量和成本。当今社会，我们追求的正是质量与成本，统称为性价比，模具的应用正是性价比的最高体现，有的时候我们用一个模具可以同时制造出很多个质量精良，结构复杂的高精度塑件，这在以前来说几乎是不可能实现的2。注塑成型现已被广泛的应用于机械、计算机、高科技材料、电子、航空、航天、军工、学习用品、交通、汽车、建材、医疗器械、生物、能源和日用品等领域1。虽然在很多人看来一个小小的模具制造工艺能有多大
9、的影响对于一个国家的发展，我觉得这种想法是错误的，因为从小方面来说这一门技术的成熟意味着对塑件成型的深入研究取得了长足进步，也就是说我们生产塑件就会更加便捷也会更加快速，这对于塑料工业来说是一个很大的贡献，因此不容小视；大方面来说正是这种对于先进技术的渴望推动我们整个民族在进步，我们知道我们在清政府以后闭关锁国导致在科技方面落后西方一大截，但我们中华民族从来没有服输过，一直都是在迎头赶上，只为了争这一口气，而注塑模的研究进步正是对我们的一种肯定，因此我们应当不遗余力的继续在这条路上走下去。我国近年来一直致力于模具的研究，现在也已经逐步跟上了欧美先进的步伐。在一些发达国家，模具产业早已形成产业链
10、，成为这些国家的基础经济工业之一。很多国家在发展高科技产业的同时也兼顾发展轻工业，在美国，模具工业被成为“美国工业的基石”，在日本被称为“促进社会富裕的动力、源泉”3。因此在轻工业行业有这么一句话：工业要发展，模具要先行。没有高水平的模具制造工艺就没有质量非常优良的科技产品。现在，模具工业水平是衡量一个国家制造工业制造水平高低的重要标志。可以这么大胆的预测，模具工业在国民经济中的地位将与日俱增，并且扮演越来越重要的角色。因此我们必须毫无疑虑的发展模具工业，对于我们国家的生产力的进步有很大的推动作用。 模具按用途可以分为注塑模具、压铸模具、拉拔模具、塑料模具、橡胶模具、陶瓷模具和锻压模具等2。注
11、塑模成型是通过一系列流程得到所需的各种产品或工件，而这样生产出来的一个设计合理的塑件往往能够代替几个传统金属构件，甚至能起到金属制品所不能替代的作用。利用塑性材料特有的特性，一次加工成型往往可以得到非常复杂的形状，在速度非常快的同时还能一次得到很多数量的塑件，它所带来的实际应用效果非传统构件所能相比。从模具行业的发展趋势来看，复杂化、精密化、大型化是其发展主旋律。采用模具成型工艺，运用高新技术控制对所需的零件进行加工生产，不仅可以提高生产时效，保质保量。而且还能减少生产线对材料的过度依赖，减少生产时间，压缩了生产成本，更好的获取经济效益。面对激烈的市场竞争，我国如果想要成为制造业的领头羊，那么
12、就必须要大力发展模具生产，增强对大型、复杂、精密的模具的自主开发能力，从而提高竞争力。注射成型在现代成型界重要程度日益增长，是一种越来越受重视的塑料成型方式，成型周期非常短，自动化程度非常高，甚至可以实现全自动生产，而且他所能制造的塑料总类非常多，基本上，除了氟塑料，其他的塑料全都能用注射成型来完成。这也正是注塑模的优点以及优势所在，但是他也是有缺点的，比如造价比较昂贵，不适合小批量生产等。但是瑕不掩瑜，注射成型应当算是当代最受瞩目应用最广的一种塑料成型方式。这也正是为什么此次设计我们要着力于注塑模的设计的原因，而此次设计的重难点在于：学会查阅专业书刊并学为所用;利用画图软件进行细致的作图;理
13、论知识要能运用到解决实际的问题;毕业论文的撰写;严谨的作风端正的态度。2 塑件成型工艺的可行性分析2.1 塑件分析 图2.1塑件三维图 结合生活实际，以及考虑到价格材料等各方面因素，选用ABS作为此次设计的材料，关于材料的介绍在后面的章节会有介绍；而在浇口方面，由于塑件结构较对称且非常均匀分布，因此我们选择直接浇口，采用后续处理的方法对其进行加工制造；对于结构的设计，我们选用上下凹模，四面侧抽芯，滑块的型芯充当成型的作用；综合考虑经济效益以及制件的生产质量我们采取一模一腔的方式；推出方式为一次推出；三维图2.1如上所示。2.2 塑件的原材料分析 关于本次设计的原材料ABS，英文名称:acryl
14、onitrile-butadiene-styrene copolymer，具有以下特性：（1）具有较高的耐热性。连续使用时的温度可达到110120；（2）拥有良好的力学性能，成型加工性能良好；（3）流动性良好，溢边值在0.003mm左右；（4）质地纯净，无毒性，透明性好，吸湿性小，电绝缘性能好；（5）冷却速度较快，浇注系统及冷却系统应该缓慢散热；（6）着色性不好，模具处于50以下色泽不均，易产生流痕和熔接不良；（7）因收缩率较大，易发生缩孔、变形、凹痕等缺陷，方向性强；（8）塑件壁厚应均匀，尽量避免因缺口和尖角造成的应力集中。表2-1塑件成型工艺卡塑 件 名 称外螺纹液压管四通管接头塑件草图材
15、 料 牌 号ABS单 件 重 量40.845g成型设备型号 卧式注射机每 模 件 数1成型工艺参数成型前熔料温度/180190预干燥温度 /80100时间 /h4成型过程料筒温度前段 /200210中段 /210230后段 /180200喷嘴 /180190模具温度 /5070时间注射 /s35保压 /s1530冷却 /s1530压力注射 / MPa7090保压 / MPa5070后 处 理退火温度 /7080时间 /h24编 制日 期审 核日 期2014.052.2.1主要技术指标比重：1.021.16g/cm3； 比容：0.860.98cm3/g；吸水性：0.20.4% (24h)； 熔点
16、：130160oC；热变形温度： 4.6105Pa- 130160oC； 18.5105Pa- 90108oC；抗拉屈服强度：(105Pa): 500；拉伸强度模量：1.8104 Mpa；弯曲强度：800105Pa。2.2.2 ABS的注射工艺参数表2-2 ABS的相关注塑参数注射类型普通螺杆式喷嘴温度（）180190喷嘴形式直通式螺杆转速r/min 3060料筒温度()前段200210模具温度()5070中段210230注射压力 (MPa)7090料筒温度()前段200210模具温度()5070中段210230注射压力( MPa)7090后段180200保压力 (MPa )3050注射时间
17、(S)35保压时间( S)1530冷却时间 (S)1530成型时间 (S)4070预热温度()8085后处理方法红外线灯、鼓风烘箱时间(h)23温度()70总周期(S)50220时间(S)242.3 塑件的成型工艺分析在塑件的设计生产中想要在有限的工序中，生产出优秀的塑件，获取更好的经济效益。除了要对塑件的材料进行分析，检测和实验外，还需对塑件的结构和工艺问题进行特定的分析和处理。这种方法的目的有两个：可以使成型工艺方便，顺利的进行；满足塑件和模具在经济上要求，达到提高产品生产率和减少成本。2.3.1精度等级由于受到很多方面的影响，比如分型面的选择、模具的磨损、塑件成型时的外界条件等，因此根据
18、经验，我们取本塑件的精度取MT5级。2.3.2脱模斜度注塑模具的材料是先加热到熔融态或粘稠态时，通过注射机注射到模具中当温度降低之后也就是材料冷却后，材料必然会出现部分收缩现象，使他紧紧的包紧在型芯上。然后就会导致脱出比较困难，甚至伤害到模具，因此必须设置型芯以及型腔的脱模斜度。依据模具设计与制造简明手册，查表设置产品的脱模斜度，可得：型腔脱模斜度35型芯脱模斜度302.3.3塑件壁厚塑料制品应具有一定的厚度，因为具有一定的厚度才具有一定的强度和刚度，才能满足使用性能方面的要求。同时具有一定的厚度，才能使熔融时的材料在型腔中成型的时候能保持良好的流动性。并且具有一定的厚度，才能承受脱模力，才能
19、顺利脱模。对于同一塑件的壁厚，壁厚大小应尽量保持一致。不然会因为厚度不一，造成冷却速度的不一，使成品产生内应力，造成塑件的变形、缩孔等缺陷。所以同一塑件的壁厚应尽量做到一致，尽量避免因壁厚大小所带来的缺陷出现。由于热塑性塑件的壁厚一般都在14mm，故本塑件的壁厚选用3mm。2.3.4粗糙度影响塑件外观质量的主要因素就是塑件表面粗糙度，而塑件表面粗糙度的主要影响与模具型腔的表面粗糙度密不可分，是最直接的影响。一般来说，模具的表面粗糙程度一般比塑件的表面粗糙程度要求低一到两个等级。所以设定此四通管的表面粗糙度为0.8um。 3 选择注射成型机与确定成型腔数3.1 注射成型机的选择 正所谓好钢要用在
20、刀刃上，模具也是如此，好的模具必须用在合适的注塑机上，这样配合起来才能达到最佳效果，因此对于注塑机的选择应该引起我们的重视，而注塑机的选择主要考虑以下几个方面：最大注射量、注射速率、锁模力等。3.1.1估算零件体积和投影面积利用PROE建模分析知塑件体积：V=38.9cm3，单侧投影面积为：A=4756.4064mm3，查阅相关资料可知，ABS的密度：1.021.05g/cm3 ，取其为1.05 g/cm3 ，则单个塑件重量 （3-1）此次设计采用的是一模一腔 ，因此估计浇注系统的体积为 10cm3，则： （3-2）3.1.2注射量的计算通过建模的分析，通过计算可以得出塑件的质量为40.845
21、g，塑件体积为38.9cm3，根据流道凝料质量M2是塑件质量的3/5我们进行大概估算，即M2=0.6nM1 ，而我们设定此模具为一模一腔，所以注射量为： （3-3）3.1.3锁模力 锁模力：注射机为模具合模所提供的最大夹紧力，在此力的作用下，模具不应被流动的熔料所顶开。计算其所需锁模力为： （3-4）3.1.4选择注射机从生产效益以及模具的各项属性综合考虑，加上对ABS材料的带入了解，查表（型腔模具设计与制造，第65页），选用注射机型号XS-ZY-125。表3-1 注射机XS-ZY-125主要技术参数项 目数 据项 目数 据理论注射容量/125锁模力900螺杆直径/ mm42拉杆内间距/mm2
22、60290注射压力MPa120移模行程/mm300注射时间/s1.6最大模厚/mm300最大成型面积/320最小模厚/mm200螺杆转速r/min30100电动机功率/kw10喷嘴球半径/mm12喷嘴孔直径/mm4锁模方式 液压-机械3.2 注塑机的校核3.2.1最大注塑量校核 3.2.2注射压力的校核 查表可知注塑机的注塑压力为120，我们知道ABS的压力范围是80到120，因此注塑机的注塑压力大于其所需要的压力，因此满足条件。3.2.3锁模力校核 当塑件成型时，塑件和浇注系统在分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，所需锁模力也越大。为了可靠的锁模，不让模具在注射成型的过程中
23、产生溢料现象，应对注射机的锁模力进行校核：Pc计算： （3-5）式中： Pc：型腔压力， MPa； P：注射压力， MPa； K：损耗系数，这里我们取值0.37。5.5.1型腔径向尺寸的计算在前面我们已经介绍过本模具采用的是ABS材料，精度等级为5，通过查阅资料，我们知道MT5级塑件各尺寸公差值如下：表5-1 MT5级ABS塑件各尺寸公差基本尺寸尺寸公差值10140.2218240.2824300.3250650.4665800.52801000.60当塑件径向外形尺寸为Ls时，型腔径向尺寸： （5-5） =（1+0.0055）700.50.52=69.955其中：Lm塑件径向最大尺寸，mm；
24、 塑件的平均收缩率0.55%；塑件的尺寸公差，mm；z模具制造公差，取公差的1/3mm。5.5.2型芯径向尺寸的计算当塑件径向内形尺寸为Ls时,根据公式计算出型芯的径向尺寸如下： （5-6） =（1+0.0055）69+0.50.52=68.809其中：lm塑件径向最大尺寸，mm； 塑件的平均收缩率0.55%；塑件的尺寸公差，mm；z模具制造公差，取公差的1/3mm5.5.3型腔深度的计算在型腔深度与型芯高度的计算中，我们不考虑磨损，而塑件尺寸公差前面的系数我们取0.5当塑件径向内形尺寸为Hs时,根据公式计算出型芯的径向尺寸如下： （5-7） =（1+0.0055）260.50.32 =其中：
25、lm塑件径向最大尺寸 塑件的平均收缩率0.55%；塑件的尺寸公差，mm；z模具制造公差，取公差的1/3mm5.5.4型芯高度尺寸计算我们知道本塑件的型芯直径为20mm，当塑件內行深度尺寸为Hs时，型芯的径向尺寸为： （5-8）=（1+0.0055）20+0.50.28=其中：lm塑件径向最大尺寸 塑件的平均收缩率0.55%；塑件的尺寸公差，mm；z模具制造公差，取公差的1/3mm6 排气系统的设计 排气系统指的是将熔料充满型腔的时候，必须将里面残留的气体分子排出去，这时候需要我们设计一个科学有效的装置或者一种方式使气体排出去，这就是排气系统。排气系统是一个重要的设计内容，如果在设计中遗漏了这一
26、步很有可能会导致生产出来的制件质量都不合格。6.1 排气不良的危害（1）残留气体导致制件表面产生褶皱等使制品报废；（2）气体太多填充了型腔导致冲模时间过久；（3）熔料在流动时所受到的阻力增大，影响成型；（4）气体被压缩后会产生高温影响熔体浇注（5）制件力学性能过差6.2排气系统的设计方法（1）当模具开模时，利用分型面与外界接触的时候进行排气；（2）当顶杆将制件推出时，推孔会有缝隙，此时排气；（3）有些成型零件是镶嵌零件，这种零件通常会有缝隙，也可以用来排气；（4）利用专业的结块排气；（5）在熔合的地方通常会有融合缝，增加冷料井进行排气。本模具可以通过分型面在开合模间隙进行排气，也可以用推杆在推
27、动过程中排气，也可以利用抽芯机构在抽芯时进行排气，总的来说排气性能较优良，因此这里不再单独设计排气槽。7 导向与脱模机构的设计7.1导向机构的作用和设计原则 模具在工作时，会经常进行频繁的开合模，动模与定模之间的活动需要精确的导向以及定位，这种时候就需要设置导向机构，称之为合膜导向机构。其中有导柱型与锥面型，通常我们广泛采用的是以导套与导柱为主要零件的导柱导向型机构，也有一些情况是直接用一个孔代替导套，但原理都是一样的；而锥面型则主要用于高精度的制件生产中，使用较少。7.1.1导向机构的作用导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，通常采用导柱导向，主要零件包括导柱
28、和导套。其具体作用有：（1）定位作用，使得模具装配时不会搞错方向；（2）导向作用，引导动模定模正确闭合；（3）承载作用，承受一定侧压力。（4）保持运动平稳作用 （5）锥面定位机构作用 7.1.2导向机构的设计原则（1）合理布置位置，不能距离模具中轴线太近，并不一定要对称但是直径一定要相等，这样有利于加工；（2）导柱不能影响到正常的塑件生成，也不能对模具本身产生危险增加，因此不可以设置在比较薄或者比较重要的横面上，且应当距离型腔有直径的距离以上；（3）导柱（导套）的材料以及尺寸应当根据模具本身情况而定，基本上工作长度要比型芯端面长5mm以上，；（4）导柱可以装在动模也可以在定模，各起到不同的作用
29、，前者方便脱模，后者保护型芯。（5）根据模具的大小，通常一副模具需要2个以上的导柱；（6）各导柱与导套的中心线应保证是平行的。7.2导柱、导套的设计7.2.1导柱的设计 导柱的形式随着模具的结构以及塑件的不同而随之改变，常用的有以下几种形式：（1）台阶式导柱导柱，最常用的注射模导柱，有带头导柱与有肩导柱两种；（2）铆合式导柱，主要用于小型简单的移动式模具；（3）合模鞘，用于垂直分型面。本设计采用的是4根带头导柱的导向结构，其中在工作部分开设油槽，增加润滑剂，减少摩擦力。导柱材料这里取T8A，淬火5055HRc处理，导柱固定端与模板之间采用H7/k6配合，导柱导向部分用H7/f8配合。尺寸为直径
30、30mm,长度126mm,其3d图如下：图7-1 导柱7.2.2导套的设计前面已经确定了导柱的尺寸材料等的设计，因此导套的各项数据都应配合导柱，所以直径取30mm，长度定位160mm，固定部分用H7/k6配合镶入模板，其3d图如下： 图7-2 导套7.2.3导向孔的总体布局 本设计我们采用的四根导柱对称分布在模具的四个角落，这样能合理的起到导向作用，同时保证了我们所设计模具的总体强度，再有同时也能承受相应的侧压力，防止模具的损坏也保证了制件的质量。7.3 推出机构设计当我们设计的模具完成一系列工作制成我们想要的制品时，它需要把制品推送出型腔，这时候就需要我们设计一个科学合理的推出机构，目的就是为了能将塑件退出同时
