弯管接头注塑模具的设计

弯管接头注塑模具的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 作者:金祥 摘 要: 本设计课题为弯管接头注塑模具的设计，包括对注塑模成型零件设计，注塑模结构的设计， 注塑模侧向分型与抽芯机构的设计，注塑模脱模系统设计等多个部分，形成一个完整的注塑模具设计系 统。本设计中首先分析了塑件成型的工艺特点，然后应用CAD(Pro/E)创建塑件的几何模型并对产品模 型运用moldflow进行CAE分析。根据塑件的体积或重量大致确定模具的结构，初步选定注塑机;通过 模具设计的有关计算，从而对模具的结构进行设计，最后应用CAD设计弯接头塑件注塑模具装配图及 零件图并编制了成型零件的制造工艺。通过以上大量的数据计算，校核检验，最终能设计出基本合格零 件的模具，并结合本制品的特殊结构设计出抽芯机构，使模具结构得以简化，效率得以提高。 关键词: 弯管接头 注塑模具 设计 塑件 The Design of the Elbow Injection Mold Abstract: The topic of this design is the elbow injection mold, including the design of molding parts for injection mold, and structure for molding parts of injection mold, and the design of the side parting and core-pulling mechanism of injection moulds, demoulding system for injection mold, and other parts, forming a complete design system of injection mold. In the design, the first was the analysis of the plastic molding process characteristics, and application of CAD, Pro/E) to create parts of geometric model and CAE analysis was carried out on the product model. According to the volume or weight roughly determine the mould structure, preliminary selected injection molding machine. Through the related calculation designed the mold structure. 1 At last, applied CAD design bent sub plastics injection mold assembly drawing and part drawing and documented the manufacturing process of molding parts. Through a large amount of data calculation, check, inspection, finally can design a basic qualified part mould, and combined with the products of the special structure design of the core-pulling mechanism, to simplify mould structure, to improve efficiency. Key Words: elbow injection mold design plastic parts 2 弯管接头注塑模具的设计 1 前言 1.1 注塑成型模具技术简介 注塑成型是批量生产某些形状复杂部件时用到的一种加工 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。具体指将受热融化的材料由高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品。注塑模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展，以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求也越来越高，传统的模具设计方法已无法 [1]适应当今的要求。与传统的模具设计相比，计算机辅助工程(CAE)技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有极大的优越性。 注塑模具在加工中，各种数控加工均有用到，应用最多的是数控铣及加工中心，数控线切割加工与数控电火花加工在模具数控加工中的应用也非常普遍，线切割主要应用在各种直壁的模具加工，如冲压加工中的凹凸模，注塑模中的镶块、滑块，电火花加工用的电极等。对于硬度很高的模具零件，采用机加工办法无法加工，大多采用电火花加工，另外 [2]对于模具型腔的尖角、深腔部位、窄槽等也使用电火花加工。而数控车床主要用于加工模具杆类标准件，以及回转体的模具型腔或型芯，如瓶体、盆类的注塑模具，轴类、盘类零件的锻模。在模具加工中，数控钻床的应用也可以起到提高加工精度和缩短加工周期的 [3]作用。模具应用广泛，现代制造业中的产品构件成形加工，几乎都需要使用模具来完成。所以，模具产业是国家高新技术产业的重要组成部分，是重要的、宝贵的技术资源。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[4]。 1.2 模具在加工工业中的地位和作用 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工 [5]业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工 3 弯管接头注塑模具的设计 使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。 对模具的全面要求是:能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便;从模具制造的角度， [6]要求结构合理、制造容易、成本低廉。 在加工过程中，模具结构对操作难易程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出 [7]机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的 [8]采用结构合理而简单的模具，以降低成本。 在各种材料加工工业中广泛地使用着各种模具，如成型金属制品的压铸模、锻压模、铸造模;成型非金属制品的玻璃模、陶瓷模、塑料模等。每种材料成型模具成型方法不同 [9]又分为若干种类型。 采用模具生产之间具有生产效率高、节约能源和原材料、成本低、批量大等优点，模具成型已成为当代工业生产中的一种重要手段，成为多种成型工艺中最具发展潜力的方向[10]。模具工业的水平是衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，决定着国家制造业的国际竞争力。国家经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石化、建筑都要求先进的模具工业与之配套，例如任一型号的汽车都有上千副各种不同的配套模具，价值上亿元，机 [11]械、电子行业对模具的依赖性也是如此。任何国家的制造业都是国民经济的基础，而模具又是制造业的基础，对国民经济和社会的发展起着越来越大的作用。2010年我国模具生产产值达到1200亿元人民币，预警机2020年将达到3100亿元。 从使用的角度，要求模具更高效率、自动化、操作简便，特别当塑件的批量较大时，应尽量减少合模和取制件过程中的手工操作。为此，常采用自动脱模、自动侧抽型等高效率自动化的模具，甚至采用在整个生产过程中完全不需人工加料和取产品的自动化的模具[12]。 从制作的角度，要求模具零件的加工工艺性能好、选材合理、制造容易、成本低廉、装备方便。除简易模具外一般来说制模费用是十分昂贵的，一副优良的注塑模具可生产百万件以上的制品，压制模具一般也能生产制品约25万件。因此当塑件批量不大时，分摊在每一个塑件上的模具费用会很高，这时应尽可能地采用简单、合理、价廉的模具。 应特别强调塑料制品质量与模具之间的关系。模具的形状、尺度精度、表面粗糙度、 4 弯管接头注塑模具的设计 分型面位置、脱模方式等对塑件的尺寸精度、形位精度、外观质量影响很大，模具的控温方式、进浇点、排气槽位置等对塑件的结晶、取向等凝聚态结构及由他们决定的物理性能、参与内应力、光学性能、电学性能，以及气泡、凹陷、烧焦、冷疤、银纹等各种制品缺陷有重要关系。 塑料制品生产工业中，先进的成型工艺、高效的设备、先进的模具室必不可少的三个重要因素。塑料模具对现实塑料成型工艺要求和塑件使用要求起着十分重要的作用。人和塑件的生产和更新换代都是以模具的制造和更新为前提的，目前工业和民用塑件的产量猛 [13]增，质量要求越来越高，因而导致了塑料模具研究、设计和制造技术的迅猛发展。 1.3 塑料成型模具发展趋势 近年来塑料成型模具的产量迅猛增长，水平不断提升，高效率、自动化、大型、精密、长寿命模具在模具总产量中所占比例越来越大，从模具设计和制造两方面来看，模具发展趋势可以归纳为以下几点。 1.3.1 设计理论不断深化 模具设计已从传统的经验设计走上了科学化的道路，建立在理论计算基础上。其中最重要的是建立在聚合物流变学基础上的对塑料熔体在流道和模腔内的充模和补料流动的计算，建立在传热学和聚合物相态变化热力学基础上的冷却凝固过程的计算，以及建立在成型收缩分子取向基础上的内应力及翘曲变形计算，建立在材料力学、弹性力学基础上的模具受力、变形、破坏的计算等。这些理论计算为模具设计计算机辅助工程奠定了基础，用于指导模具理论计算以达到实用化的水平。 1.3.2 模具计算机辅助设计(CAD)、辅助工程(CAE) 这是20世纪70年代迅速发展起来的，到20世纪80年代已进入实用化。不同的软件可分别用于挤塑、注塑、压制、传递、中控吹塑等模具的设计和对模具结构、产品质量进行分析，它由计算机硬件和专用软件组成。 CAD软件的主要功能是几何造型技术，它将制品图形立体地精确地显示在屏幕上，完成制件设计和绘图工作，对制品或模具进行力学分析。而过程软件(CAE软件)中流动软件可模拟熔体在模内的流动过程;冷却分析软件可模拟熔体的凝固过程和在模具型腔内个点温度的变化，预测可能出现的问题和制品缺陷，如翘曲、变形、内应力大小等，使设计结果优化。应指出的是，目前CAE技术还不能代替人做创造性的设计工作，它只能在众 5 弯管接头注塑模具的设计 [14]多 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 中优化选出最佳方案，但该方案还需由设计人员提出。 计算机能大量储存盒方便地查找各种设计数据(数据库)和标准件的图形(图形库)，并能绘出模具的零件和配图，使设计质量提高，设计速度成倍加快。今后利用计算机主动进行模具设计和方案选择已被提上了议事日程。 1.3.3 模具制造工艺的进展 塑料模具制造中最困难的部分莫过于型腔，特别是异形复杂的切削加工，若按传统方式进行机械加工，十分费时费工，且难以保证质量。为缩短制模周期，提高制模精度，减少钳工等手工操作工作量，目前已大量采用了各种坐标机床、仿形机床、光控机床和数控机床等。特别是数控机床的出现是模具加工精度取得了很大的飞跃，它是将零件加工工艺过程和几何尺寸以数字信息的形式输入数控装置，通过伺服机构控制机床刀具和工件的运动轨迹，按加工程序逐级加工，最终将型腔的设计造型的设计造型复制在被加工零件上。这就是模具的计算机辅助制造(CAE)。采用注射模CAE后，模具的质量大大提高，而且成本可降低10%~30%，加工周期缩短20%~50%。 电加工技术的进步给塑料模型腔加工带来了巨大方便，特别是用高硬度、高强度材料制造的金属型腔可在淬火后直接加工。最常见的电加工技术有电火花、线切割、电强化、电抛光等。用计算机程序控制电火花加工是一项正在发展的高效率、高精度型腔加工新技术，估计它将取代很大一部分型腔的机械切削加工工作量。 将模具的计算机辅助设计、辅助工程和辅助制造连成一体额设计与制造系统(即CAD/CAE/CAM一体化)是在模具型腔结构和尺寸经CAE软件优化后，将用CAD系统建造的型腔几何模型应用UG、Pro/E等软件，自动生成型腔加工的数控程序，并通过数控机床完成型腔加工。模具计算机辅助设计辅助制造的一些商品化的软件已广泛采用，并在不断发展过程中。采用CAD/CAE/CAM技术可以使塑料模型腔加工的重要精度和准确性都得到大幅度提高。 1.3.4 塑料膜的高效率自动化 大力地发展和采用各种高效率自动化的模具结构，如多层多型腔注射模结构、各种能自动脱出产品和流道凝料的脱模结构、自动分型抽芯结构、热流道烧注系统以及产品的高效冷却结构，上诉技术能大大缩短成型周期。高效自动化的模具与高速自动化的成型设备 [15]相配合能大幅度提高生产效率和产品质量，降低生产成本。 6 弯管接头注塑模具的设计 1.3.5 大型塑料模具 随着塑料应用领域日益扩大，在建筑、机械、汽车、仪器、家用电器上采用许多大型塑料制品，如汽车壳体、保险杠、洗衣机桶、包装托盘、大周转箱等，这就需要研制大型注塑模具。大型模具设计要求做详细准确的理论计算，由于模具自重常重达数十吨，物料 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 长，型腔易变形，因此在结构设计上需要做更为周密的考虑。重量大的大型制件常需 [16]附带设计机械手取件。 1.3.6 高精度塑料模具 普通模具塑料制件的精度比机械切削能达到的制件精度低得多。但是在某些特殊的情况下需要高精度的塑件，例如作为机械零件使用的传动齿轮、轴承等，这种模具的配合精度和运动精度要求特别高，耐磨损。成型时要求工艺条件控制精确，成型压力高，收缩变形小。 1.3.7 简易工艺制模开发应用 为了及时地更新产品的花色品种、降低成本和适应小批量产品生产的要求，开发了各种简易制模工艺。其所用的材料有木材、石膏、陶瓷、塑料凳非金属，也有铸钢、铜合金、铝合金、锌合金、易熔合金。制模方法有烧铸、喷涂、交联固化等。例如采用锌合金浇铸制模，以铝粉、细钢丝等填充增强的环氧树脂制模，聚氨酯弹性体制模，这些模具虽然精 [17]度较差、寿命不长，但制模周期特别短、成本低，有一定的适用范围。 1.3.8 塑料模具标准化 塑料模具标准化工作主要集中在使用量大、面广的注射模具上。目前发达国家注塑模具标准化程度达到50%以上，并有完善的标准系列，包括零件标准和模架标准。国际标准化组织已制订了国际模具系列标准，标准件品多、规格全、质量高，而且全部均已商品化。 近代来我国模具标准化工作有了很大的进展，2006年颁布实施的塑料注射模零件标准基本上配齐了主要模具类别的主要零件，零件数由1984年标准化的11种零件增加到了23种零件。在国家标准文本中有塑料注塑模零件标准、塑料注塑模零件技术条件、塑料注塑模模架标准、塑料注塑模技术条件等。其中零件标准包括模板、垫板、推杆、导柱、导套等，而模架标准也由老标准的中小模架和大型模架分别制订的标准改成了统一的一个模架标准，并在尺寸分段等方面进行了改进，使其更趋合理。现已有不少专业厂家成套生产标 [18]准模架，成批生产各种模具零件，在商品化上进展很快。 模具标准化为塑料模具设计和制造都带来极大的方便，由于模架和标准化科直接购 7 弯管接头注塑模具的设计 买，因此募集设计制造着只需精心设计和加工型腔和温控系统，使得塑料模具的设计和制造周期大为缩短，成本降低，质量得到保证。 1.3.9 新结构形式塑料成型模具的研制 随着成型新工艺而出现的气体辅助注塑成型模具、低发泡制品注塑模具、反应注塑成型模具、多层多腔注塑模具、多组分多色注塑模具、变模温注塑模具、注压成型模具以及低发泡挤出机头、多层复合机头等。 此外，在模具制造上采用专用模具钢材，应用特殊的表面处理技术如离子注入、物理沉积、喷镀、刷镀等提高模具的使用寿命，采用表面花纹加工新技术等提高了塑件外观质量。 1.4 常见注塑成型缺陷及解决方法 注塑成型加工过程是一个涉及模具设计、模具制造、原材料特性和原材料预处理方法、成型工艺、注塑机操作等多方面因素，并与加工环境条件、制品冷却时间、后处理工艺密切相关的复杂加工流程。因此，制品质量的好坏就不单取决于注塑机的注塑精度、计量精度，或是仅仅由模具设计的优劣和模具加工的精度级别决定，通常，它还会受到上述的其他因素的影响和制约。在如此众多的复合因素约束下，注塑成型制品缺陷的出现就在所难免，于是，寻求缺陷产生的内在机理以及预测制品可能产生缺陷的位置和种类，并用于指导模具设计和改进、归纳缺陷产生的规律、制订更为合理的工艺操作以生产出合格塑件就 [19]显得尤为重要。 1.4.1 毛刺(或称飞边、溢边、溢斜) 毛刺的发生是由于熔融注塑树脂从模具分型面上溢出而形成，是成形作业中最恶劣的状态。特别是当毛刺牢固地粘附在模具分型面上而进行锁模时，会损伤模具分型面(模具由此引起损伤后，重新作业时成形品将会产生新的毛刺。同时也加剧模具的损坏并导致不能使用，所以要特别加以注意。 1.4.1.1 不要使用过高的注射压力 尽快使成型机在注射-保压的切换位置动作，减少注射量、降低注射压力，成型机的注射压力表达到设定峰值时，完成树脂充填过程，切换为保压压力。 当在充填过程完成后 [20]仍加诸高的注射压力时，会在成形品内部形成残余应力，并引起毛刺发生。 1.4.1.2 提高锁模力 由锁模压力调节阀可增加锁模压力，或将锁模压力设定为95%。但是，应根据成形品 8 弯管接头注塑模具的设计 的投影面积、成形品所需成形压力选定合适的成型机。 1.4.1.3 妥善保管模具 模具的分型面损伤或夹入异物使分型面不能紧密贴合时，肯定会发生毛刺。模具的保管不当时，会使模具的动、定模座板损伤、锈蚀。所以不能直接将模具放置在地面上，否则会引起成形品成形时毛刺发生。要养成妥善保管模具的良好习惯。还要妥善保管好成型机的模具安装面，在模具装入成型机前一定要用抹布将模具安装面擦拭干净。如发生锈蚀、 [21]敲打痕、凹痕时，应拆下固模板、锁模板，用铣床、钻床等进行加工修理。 1.4.1.4 调整注射量、降低温度 注射量过多或加热料筒的温度设定过高时，也会发生毛刺。注射量要在逐渐增加的情况下进行设定。 还可采用以下几种方法调整:选用高粘度等级的材料;研磨溢边发生的模具面、采用较硬的模具钢材;增加模具支撑柱、以增加刚性;根据不同材料确定不同排气槽的尺寸。 1.4.2 充填不足(或称成形不足) 成形不足是由于熔融注塑树脂尚未完全充满模腔时就已冷却硬化而形成的成形缺陷，主要原因是树脂容量不足、型腔内加压不足、树脂流动性不足、排气效果不好。 在成型机注射量充分的情况下，成形不足的状况仍得不到改善时，应考虑是否注射压力不足或熔融树脂的设定温度偏低。另外模腔排气不良时即使增加注射压力、提高熔融树脂的设定温度也会引起成形不足的发生，因此，要注意分析、判断成形时的状况，进行如 [22]减少注射速度等的成形条件变更。 在成型机注射量为最大值，且成形温度、成形压力按常规设定无异常时，所发生的成形不足可通过选择实际注射量符合要求(或更大一些)的成型机加以解决。 由止逆环伤损、磨损引起的树脂逆流有无发生确认，增加熔融树脂注射量，树脂仍在螺杆头端终止时，即为止逆环伤损。由于树脂逆流的发生，以此引起成形条件变更设定的错误较多。此时应立即进行树脂逆流调查，并更换止逆环。同时应将止逆环作为易损消耗 [23]件纳入正常的在库管理。 熔融树脂温度过低时，树脂的粘度增大，流动性随之变差，也会发生成形不足。 但成形树脂温度仍以略低于成形要求的设定温度为好。温度过高会引起成形品收缩率增大， [24]不能达到正常要求的成形精度。甚至引起树脂分解劣化直至发生焦痕等。 由模具引起的成形不足，模具的主、分流道及浇口的通过面积小时，树脂流动的阻力 9 弯管接头注塑模具的设计 增大，也会阻碍树脂的完全充填。 另外，注射速度过慢也会发生毛刺。成形压力无法提高时，也有可能引发成形不足。 1.4.3 熔接痕(或称结合线) 熔接痕是指在成形品表面产生的细线状对合缝痕迹，是由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷却、在结合处未能完全融合而产生的。不注意观察时，难以发现。熔接痕经常发生在模腔内流动的熔融树脂的融合面上。主要影响外观，对涂装、电镀产生影响。严 [25]重时，对制品强度产生影响，为了保证成形品的质量，应尽量消除此类缺陷。 调整成型条件，提高流动性。如:提高树脂温度、提高模具温度、提高注射压力及速度等。 增设排气槽，在熔接痕的产生处设置推出杆也有利于排气。尽量减少脱模剂的使用。 设置工艺溢料并作为熔接痕的产生处，成型后再予以切断去除。 若仅影响外观，则可改变烧四位置，以改变熔接痕的位置。或者将熔接痕产生的部位 [26]处理为暗光泽面等，予以修饰。 1.4.4 凹陷(或称缩坑) 凹陷的发生在成形品表面缺陷中最为常见。它是由成形品热收缩引起体积变化，在壁厚部位形成的缺陷。凹陷与成形不足相比为程度较轻的缺陷。常发生于模腔被熔融树脂充 [27]满，但保压压力不充分的场合。 成形品凹陷发生的部位:模具温度较高时，成形品壁厚部位;成形品壁厚与壁薄交接 [28]处(如加强肋的内侧等);成形品壁厚在5mm以上时，凹陷发生的可能性大大增加。 设定成形条件时，为了防止凹陷的发生，较好的方法是提高保压压力。特别应注意防止树脂逆流的发生。 更多发生凹陷的原因是浇口过小、模具温度偏低，使浇口部位的树脂先行冷凝硬化，在保压阶段，收缩的部分不能从浇口得到熔融树脂的补充，从而导致凹陷的发生。解决办 [29]法是扩大浇口，或者提高模具温度。 1.4.5 气泡 气泡易发生于成形品壁厚较厚部位，形成的原因与成形品凹陷完全相同。在成形品表面形成的为凹陷，在成形品厚壁中间形成的空洞为气泡。根据气泡的产生原因，解决的对策有以下几个方面: 在制品壁厚较大时，其外表面冷却速度比中心部的快，因此，随着冷却的进行，中心 10 弯管接头注塑模具的设计 部的树脂边收缩边向表面扩张，使中心部产生充填不足。这种情况被称为真空气泡。解决 [30]方法主要有:1、根据壁厚，确定合理的浇口，浇道尺寸。一般浇口高度应为制品壁厚的50%,60%;2、至浇口封合为止，留有一定的补充注射料;3、注射时间应较浇口封合时间略长;4、降低注射速度，提高注射压力，采用熔融粘度等级高的材料。 由于挥发性气体的产生而造成的气泡，解决的方法主要有:1、充分进行预干燥;2、降低树脂温度，避免产生分解气体。 流动性差造成的气泡，可通过提高树脂及模具的温度、提高注射速度予以解决。 1.4.6 翘曲、变形 注塑制品的翘曲、变形是很棘手的问题。主要应从模具设计方面着手解决，而成型条件的调整效果则是很有限的。 由成型条件引起残余应力造成变形时，可通过降低注射压力、提高模温并使模具温度 [31]均匀及提高树脂温度或采用退火方法予以消除应力。 脱模不良引起应力变形时，可通过增加推杆数量或面积、设置脱模斜度等方法加以解决。 由于冷却方法不合适，使冷却不均匀或冷却时间不足时，可调整冷却方法及延长冷却时间等。例如，可尽可能地在贴近变形的地方设置冷却回路。 对于成型收缩所引起的变形，就必须修正模具的设计了。其中，最重要的是应注意使制品壁厚一致。有时，在不得已的情况下，只好通过测量制品的变形，按相反的方向修整模具，加以校正。收缩率较大的树脂，一般是结晶性树脂(如聚甲醛、尼龙、聚丙烯、聚乙烯及PET树脂等)比非结晶性树脂(如PMMA树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS树脂 [32]及AS树脂等)的变形大。另外，由于玻璃纤维增强树脂具有纤维配向性，变形也大。 1.4.7 银丝(或称银线) 成形品表面沿树脂流动方向形成的银白色线痕为银丝缺陷(主要是由于材料的吸湿性引起的。 [33]树脂干燥不足时，成形中会因树脂内部的水分蒸发而产生银丝缺陷。因此，一般应在比树脂热变形温度低10,15?的条件下烘干。对要求较高的PMMA树腊系列，需要烘干4,6h。特别是在使用自动烘干料斗时，需要根据成型周期(成型量)及干燥时间选用 [34]合理的容量，还应在注射开始前数小时先行开机烘料。 [35]熔融树脂过热分解时可发生银丝缺陷(此时应降低加热料筒的设定温度。熔融树脂 11 弯管接头注塑模具的设计 在加热料筒中滞留时间过长，会分解、炭化，并产生腐蚀性气体，除了使成形品发生银丝 [36]缺陷外，还会使模具、螺杆、止逆环等遭受腐蚀甚至报废而必须更换新部件，危害很大。 空气混入也会产生银丝缺陷。为使树脂在加热熔化过程中产生的气体及空气排出，提高背压可收到较好的效果。 注射速度过快时会产生银丝缺陷(浇口过小时，通过浇口的树脂由于高温的作用，产生和喷嘴孔径过小同样的缺陷。而降低注射速度，则可防止通过的树脂产生焦痕缺陷。另 [37]外，可通过扩大浇口及喷嘴孔径对降低银丝缺陷发生的状况加以改善。 模具温度过低、模腔内气体排出不充分、模腔内附着有水分或脏污时，也会产生银丝缺陷。 1.5 研究目的及意义 模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，用模具生产制件所具 [38]备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。 注塑模具设计制造应用创新技术，推广热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。热流道技术可提高制件的生产率与质量，并节省塑料制件原材料、节约能源，发展热流道技术关键是制定热流道元件行业标准，生产高质量低价格的元器件，推动热流道技术长足发展;气体辅助注射成型技术应用于较复杂的大型制件、模具设计和控制难度较高的制件，需要跟多的工艺参数确定和控制，在汽车与民用家电行业广泛应用，应积极开发气体辅助注射成型气动分析软件。同时为保证塑料制件精度要发展高压注射成型工艺与 [39]模具及注射压缩成型工艺与模具。 注射模及塑料膜标准化水平与标准件使用率需不断提高。为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件必须强制推广，制定国家行业标准，严格控制生产符合标准，逐步形成规模化生产，提高商品化程度，提高标准件质量、降低制件成本，逐步丰富标准件品种与规格。应用优质模具材料和先进表面处理技术来延长模具寿命;研究应用模具逆向工程技术，实现CAD/CAM模具三坐标测量与扫描仪逆向工程，不断改良完善、创新塑料模 [40]具行业，提高注塑模具行业发展。 12 弯管接头注塑模具的设计 2 设计部分 2.1 塑料制品的材料工艺性能分析 在本设计中，制品的材料用的是聚氯乙烯，英文简称PVC，分子结构如图1，是由聚乙烯在引发剂聚合作用下生成的热塑性树脂。下面就具体介绍该材料的具体注射参数。 图1 聚氯乙烯分子结构图 2.1.1 聚氯乙烯的工艺特性 PVC的特性主要表现在以下几个方面:1、硬化的聚氯乙烯塑料在温度高于65?时开始软化，超过150?时变为黏流态，分解温度不能超过200?;2、聚氯乙烯材料的热稳定性比其他材料的热稳定性要差，温度和时间都能影响其分解;3、在硬聚氯乙烯中加入添加剂后，熔融液体的流动性将变差;4、选择合适的设备和模具，能够防止分解造成的损害;5、聚氯乙烯的吸水率低于0.1%。 2.1.2 聚氯乙烯成型设备 PVC的选用的成型设备应该注意的几点问题:1、最合适的注塑机应选择螺杆式注塑机;2、熔体的流道应该是流线型;3、和熔体接触的金属应该具有防腐蚀性;4、设备的控温系统应该准确无误，反应迅速;5、螺杆头呈尖形，螺杆的长径比应该在12~20，压缩比应为2~2.5;6、由于熔体的黏流度较大，应选用直径4~10mm的通用喷嘴。 2.1.3 聚氯乙烯制品与模具 PVC制品与模具的几点要求:1、制品的壁厚应该是均匀的，一般为1.5~5.0mm，流动比为100:1;2、成型收缩率为0.5~1.5%;3、在模具中开设足够的冷料设备，以防止冷料堵塞浇口;4、模具的设计应该具有较高的防腐蚀性，以防止HCL气体对模具的腐蚀作用;5、模具中设计冷却水管，以控制温度。 13 弯管接头注塑模具的设计 2.1.4 聚氯乙烯树脂准备 PVC的树脂应该具备以下两个条件:1、树脂在成型加工的过程中，含水量可以达到0.4%，一般情况下，不需要对材料进行干燥处理;2、如果在制备的过程中需要对材料进行干燥，那么干燥的温度应该控制在90~95?，时间在1~1.5小时。 2.1.5 聚氯乙烯成型工艺 PVC在模具中的各个参数都要保持相当高的精度，具体有一下事项:1、注射温度:聚氯乙烯的熔融温度与分解温度相差不大，其成型温度为160~190?，在成型的过程中，温度尽可能的偏低一些，同时，喷嘴的温度应该要比螺杆的温度低10~20?;2、注射压力:注射压力决定了硬聚氯乙烯的充模，一般要大于90MPa，保压压力控制在60~80MPa;3、模具温度:一般低于40?;4、螺杆转速:物料的熔体温度受螺杆转速高低的影响，转速一般在20~50RPM;5、成型周期:一般控制在40~80s。 2.1.6 聚氯乙烯注意事项 PVC在模具的设计过程中也应该注意以下问题:1、如果料筒中存在其他的物料，且其温度要比PVC的加工温度要高，此时要对料筒进行清理;2、料筒温度达到设定的温度后，应进行试模;3、物料应保持光洁明亮;4、物料是否过热或者降解可以通过制品的颜 、停机后，应该对料筒进行清理。 色观察的到;5 2.2 注塑机的成型工艺原理 注塑成型是利用塑料的热物理性质和化学性质，将物料加入到料筒中，物料在料筒中受热熔融，然后物料在装有外动力马达作用下的驱动旋转螺杆的作用下，沿着螺槽向前前进，此时，物料不断受热和螺杆剪切的双重作用下逐渐塑化和均化。当物料被推到螺杆头部时，螺杆在注射油缸活塞的推动力的作用下，以高速、高压将熔融的物料通过喷嘴注射到模具的型腔中，随后型腔中的熔融物料进过保压、冷却、固化定型后，在合模结构系统的作用下，开启模具，并通过顶出机构将制品从模具顶出落下。注塑机的工作原理可以通过图2清楚地认识。 14 弯管接头注塑模具的设计 图2 注塑机工作程序框图 2.3 注塑机结构分析 注塑机是根据注射成型工艺要求而设计出的一种机电一体化很强的机种，主要的结构部件有注射部件、合模部件、液压系统、加热系统、加料装置等组成。现对本设计中的注塑机的一些主要的部件进行简要的介绍和分析。 15 弯管接头注塑模具的设计 2.3.1 动模板、定模板 图3 动模板零件图 16 弯管接头注塑模具的设计 图4 定模板零件图 动模板和定模板是合模系统的重要组成部分。动模板(如图3)也叫模板框，模板上有导柱、精定位等其他零件，它中间有个圆形的区域是用来装模仁的，模板的主要功能是用来固定模仁，在合模系统的关开的过程中，起到稳定闭合的作用。定模板(如图4)在合模机构中是不做开闭运动的载模板。 合模部件是注塑机的重要部件之一，它的作用是实现启闭运动及顶出制品，使模具在启闭的过程中产生的弹性变形达到锁模力，将模具锁住，以抵抗熔料进入型腔时产生的模腔压力，避免模具出现狭小缝隙，以致造成制品产生不良状况。 在设计动模板和定模板的过程中，对合模部件有一下几点要求:1、动模板的启闭运动要求高速、平稳、静音;2、合模机构应该达到设定的锁模力的要求，能够锁紧模具;3、合模机构应该有足够的装模空间，还应有可靠地 范本 协议范本下载族谱范本下载临帖范本下载公司章程范本下载监理月检范本下载 行程;4、动模板在运动的过程中要可靠安全，不能对他人与模具造成伤害，应该设置双重保险;5、设计的动模板和定模板应具有足够的强度和刚度。 17 弯管接头注塑模具的设计 2.3.2 浇口套 图5 浇口套零件图 浇口是指紧接流道末端将物料引入型腔的狭窄部分，除主流道型浇口以外的各种浇口，其断面积都要比分流道的断面积小得多，长度也很短，其常见的断面形状有圆形、矩形等。 浇口是连通主流道和型腔的通道。该通道的界面积可以与主流道相同，但常常都是缩小的。所以它是注塑机整个系统中截面积最小的部分。浇口的形状和大小尺寸对塑件的质 18 弯管接头注塑模具的设计 量影响非常的大。本设计中设计的浇口套如图5。 浇口在整个系统中的作用是很大的，表现在:1、能够控制物料的速度;2、在注射的过程中，可以防止存在这部分中熔料早凝;3、使熔料受到较大的剪切而升高温度，从而可以降低表观粘度，提高了流动性;4、便于塑件与流道系统脱模分离。 2.3.3 锁紧块 图6 锁紧块零件图 锁紧块(如图6)是定模板上的零件，在设计锁紧块的时候要充分考虑到制品的各种参数，并且要注意一下事项:1、制造的锁紧块斜表面的粗糙度为1.6，其余界面为3.2;2、锁紧块斜表面的倾斜角度为75?;3、零件加工表面上，不应该有划伤、擦伤等损伤零件表面的缺陷;4、进行高温时效处理;5、铸件非加工表面的皱褶，深度小于2mm，间距应大于100mm。 19 弯管接头注塑模具的设计 2.3.4 导套、合模导柱 图7 导套零件图 20 弯管接头注塑模具的设计 图8 合模导柱零件图 导套(如图7)和合模导柱(如图8)都是动模板上的模具配件，同时也是导向部分的重要组成部分，它的作用是确保动模与定模合模时能够准确对中。 导向机构主要有导向、定位和承受侧压力三个作用。1、导向作用:动定模合模时在导向机构的作用下，确保动定模按照正确的方位闭合，能够避免凸模在进入凹模的时候，由于方位不正确而损害模具或者相互碰撞;2、定位作用:在模具闭合后，能够保持型腔正确的形状，提高动定模构成的尺寸的精度;3、承受侧压力:由于塑件不对称或者注入 21 弯管接头注塑模具的设计 塑料是都会产生单向侧压力，该力能够在动定模的分型面上产生错动，此时，导柱和导套就能承担压力，从而保证制件的高质量、高品质。 导套的尺寸和结构设计要点分述如下:1、形状:为了方便导套能够压入模板，同时导柱能够准确地进入导套，要在导套的端面内外两面倒圆角，导向孔设计成通孔是模具的最好选择，有助于空气的排出，同时能够将塑料废料排除;2、表面粗糙度:本设计中，导套的内表面的粗糙度为1.6，外表面的粗糙度为3.2。 导柱的尺寸和结构设计要点分述如下:1、直径和长度:在本设计中，导柱前端的直径为18.5 mm，中部的直径为30 mm，外部的直径为40 mm;总长度设定为205 mm;2、形状:导柱的前端设计成锥形，并且倒角，便于能顺利进入导套;3、粗糙度为1.6。 22 弯管接头注塑模具的设计 2.3.5 推杆 图9 推杆零件图 注塑机的设计中不能缺少脱模机构，它能够将塑件从型腔内或者型芯上推出。脱模机构主要由推杆、复位杆、推板等构成，其中推杆的设计最为复杂，要考虑很大内部和外部因素，因此，推杆在形状、长度等都有一定的讲究。 本设计中的推杆(如图9)细端的直径设定为8 mm，外端的直径为16 mm，总长度为261 mm，外表面粗糙度为1.6，其他面的粗糙度都设为3.2，平行度设计成0.01。上诉的设 23 弯管接头注塑模具的设计 计能够保证制件的质量，可以减小变形、开裂、应力发白等现象。 2.3.6 冷却水嘴 图10 冷却水嘴零件图 成型效率和制品的质量在很大程度上受到注塑模具型腔内的温度以及分布的均匀性的影响，注入的塑料的温度一般在200—300 ?，然而从模具中取出的制件的温度仅为60—80 ?，所以，为了调节型腔的温度，就必须在模具内部设计冷却水管。通过冷却水为介质来调节模具各个地方的温度，能起到很好的效果。 冷却系统在设计的过程中也有设计原则，具体表现在以下几个方面:1、动模板和定模板，以及型腔的四周都应该设计冷却水通道，否则会导致脱模后的制品一边温度高而一边温度低，很容易使制品发生翘曲变形;2、冷却水通道的孔间距越小，直径越大，冷却的效果最好，同时，对制品的冷却非常均匀。本设计中设计的冷却水嘴(如图10)，直径达到了20mm，能够达到很好的冷却效果。 24 弯管接头注塑模具的设计 2.3.8 定位环 图11 定位环零件图 定位环是位于模具热流道系统中定位浇口套的金属环，是注射系统重要组成部件之一。注射系统的作用是，在规定的时间内将一定数量的物料塑化后，并将其注入到模具的型腔中。 本设计的定位环(如图11)具有耐高温、精度高的特点，它在模具中的作用不仅能够定位浇口套，其中的定位圈可以用来做紧固件，起到固定制件的作用。该定位环设计的直 25 弯管接头注塑模具的设计 径为50 mm，直径很小，便于注料。同时设计时注意到一下问题:1、定位环要与喷嘴很好的结合，无较大的缝隙，能防止熔体回流;2、材料表面应尽量光洁，便于清洗。 3.模具总装配图 图12 总装配图 对每个零件图具体分析设计之后，就可以开始绘制总装配图了。由于此次设计的模具结构系统较为复杂，为了能够能够充分的表明零件间的相互装配关系，故装配图的绘制采 26 弯管接头注塑模具的设计 用了局部主视图，剖切图，部分零件剖视图等共同表达。这里，仅对总剖切图(如图12)进行简要说明。 图中各零件的代号和名称为:1.液压油泵 2.螺杆 3.定模板 4、13、20、31、34.内六角圆柱头螺钉 5.锁紧块 6.成型钉 7.定模底板 8.密封圈 9.小型芯 10.小冷却型芯 11.浇口套 12.定位环 14.大冷却型芯 15.大型芯 16.骑缝钉 17.哈呋块 18.Z型支架 19.动模板 21.动模垫板 22、32.销钉 23.圆柱螺旋压缩弹簧 24.推板导套 25.推板导柱 26.推杆 27.推杆固定板 28.推板 29.动模底板 30.推板挡钉 33.垫块 35.大冷却水嘴 36.小冷却水嘴 37.合模导柱 38.合模导套。 27 弯管接头注塑模具的设计 参 考 文 献 [1] 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