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河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
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(jiàn)到的，如在家用電器、儀器儀表、建筑器材、汽車(chē)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(guò)程，稱(chēng)之為注塑成型或者注射成型，或者簡(jiǎn)單的稱(chēng)之為注塑。注塑成型的基本過(guò)程是：顆粒狀的高分子材料（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為塑料）經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)程。注塑的結(jié)果是生產(chǎn)出符合用戶(hù)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(chēng)之為注塑過(guò)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(guò)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(zhēng)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(mǎi)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(shuō)，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(lái)說(shuō)，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(guò)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(lái)說(shuō)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(lái)說(shuō)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(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)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(guò)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(wú)簡(jiǎn)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(guò)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(guò)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(zhēng)的激烈化，客戶(hù)對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高，生產(chǎn)速度要求越來(lái)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(mǎn)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(lèi)、模具的結(jié)構(gòu)以及注塑機(jī)的類(lèi)型來(lái)決定的。
為了能夠使我們?cè)诋厴I(yè)后的工作過(guò)程中能夠獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)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(guò)分析選用了“一模兩腔”的型腔排列方式，能夠滿(mǎn)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(kāi)模過(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)題，進(jìn)一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)知識(shí)，逐步樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和競(jìng)爭(zhēng)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(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；通過(guò)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(guò)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(jiàn)，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(wú)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(zhǎng)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(lèi)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(zhǎng)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(lái)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(jiàn)，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(lái)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(zhǎng)保壓時(shí)間和冷卻時(shí)間，改善澆注系統(tǒng)，開(kāi)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(méi)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(méi)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(guò)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(guò)20min,在正常加工溫度范圍內(nèi)受熱時(shí)間稍長(zhǎng)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(wú)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(zhǎng)，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(chēng)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(guò)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(zhǎng)度等因素來(lái)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(zhǎng)度較短,為了便于加工起見(jiàn)，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(zhǎng)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(kāi)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(zhǎng)可按下式計(jì)算【1】：
如果設(shè)計(jì)中有變化，則就修正的長(zhǎng)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(wèn)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(zhǎng)度和定位裝置設(shè)計(jì)。 導(dǎo)滑長(zhǎng)度要保證側(cè)向抽芯后，滑塊與導(dǎo)滑槽的配合長(zhǎng)度不小于其總長(zhǎng)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(kāi)模后塑件包緊型芯的力比較大，為確保脫模過(guò)程中制件的完好無(wú)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(lái)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(jiàn)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(zhǎng)、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(lái)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(guò)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?chē)浣Y(jié)構(gòu)見(jiàn)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(guò)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(mǎn)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(mǎn)足的安裝條件【1】：
≤≤
經(jīng)查資料XS—ZY—250型注塑機(jī)的最大開(kāi)模行程S=500mm，滿(mǎn)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(kāi)模距離的增加量。
按照式【1】
mm=144mm
式中 ——最小開(kāi)模行程，本題中取=134mm。
經(jīng)校核，注塑機(jī)的開(kāi)模行程足夠，XS—ZY—250型注塑機(jī)能滿(mǎn)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(jiàn)裝配圖所示。非標(biāo)準(zhǔn)件工作圖見(jiàn)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(guò)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(kāi)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(kāi)，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(kāi)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(guò)程見(jiàn)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(guò)程見(jiàn)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(xiāo)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?xún)蓚€(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(guò)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(xiāo)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(guò)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(xiāo)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(guò)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(xiāo)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(kù)。
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(kāi)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(kāi)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(méi)有硬塊、氣泡、銀絲、變色，而是光滑明亮者，即說(shuō)明料筒和噴嘴溫度是比較合適的，這時(shí)就可以開(kāi)始試模。
（3） 在開(kāi)始試模時(shí)，原則上選擇在低壓、低溫和較長(zhǎng)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(lái)，所以如果制件充不滿(mǎn)，通常首先是增大注射壓力。當(dāng)大幅度提高注射壓力仍無(wú)顯著效果時(shí)，才考慮變動(dòng)時(shí)間和溫度。延長(zhǎng)時(shí)間實(shí)質(zhì)是使塑料在料筒內(nèi)受熱時(shí)間加長(zhǎng)，注射幾次后若仍然未充滿(mǎn)，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(lái)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(guò)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(mǎn)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(guò)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(jiàn)。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(kù)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(zhuān)業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對(duì)我們學(xué)完三年來(lái)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(guò)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(lái)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(lái)所學(xué)的一些專(zhuān)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(guò)程中要注意到的問(wèn)題。如怎樣使制造的模具既能滿(mǎn)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(guó)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(lái)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(kāi)始。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)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(wèn)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(jiàn)，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(guò)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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