型弯曲摸和三通管塑件注射摸的设计说明书.docx

KC021-1题目：Z型弯曲摸和三通管塑件注射摸的设计 摘 要本次设计的内容Z型弯曲模和三通管塑件注射模。Z型弯曲模具设计制造V形支架的详细过程及最优加工方案,该套模具由比较普遍的模具。根据对形状、尺寸、材料、公差精度等级等弯曲工艺的分析确定了弯曲工艺方案，通过对生产批量等问题的研究得到经济可行的设计方案。因此，本文设计的模具完全可以弯曲出合格零件，并符合经济性特点。三通管，其结构简单表面粗糙度要求不高。所选材料为ABS，ABS是非结晶聚合物，不透明、无毒、无味及微黄的垫塑性树脂。可燃烧，但燃烧缓慢且有特殊刺激味，密度1.021.20g/ cm3。ABS具有三种成分的综合性能丙烯晴使ABS具有一定的强度、硬度、耐化学性、耐油性级耐热性。丁二烯使ABS具有弹性，良好的冲击强度和耐寒性。苯乙烯可使ABS具有优良的介电性能、光泽和良好的成型加工性能。因此，ABS是一种具有坚韧、质硬和刚性的工程塑料。通过控制三种成分的比例可以改变ABS的性能。ABS具有突出的力学性能和良好的综合性，坚固、坚韧、坚硬，是重要的工程塑料，用途广泛。设计的注射模为一出四腔的单分型注射模,即一次成型四只塑件,具有生产效率高、质量好，原材料利用率高等特点。由于本塑件结构简单,浇注系统凝料修整方便，故采用单分型面注射模。成型模具结构 凸模 冲压力目 录引言第一篇 Z型弯曲模的设计第一章 弯曲工艺与弯曲模具设计1.1弯曲凸、凹模圆角半径与凹模深度1.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹1.3 弯曲成形工艺设计减少回弹量的措施101.4第二章 弯曲变形过程及变形特点2.1弯曲变形过程132.2板料弯曲的塑性变形特点弯曲的塑性变形特点132.3弯曲时变形区的应力和应变状态14第三章 设计的参数和计算173.1 弯曲模173.2 模具总体设计193.3 模具主要零部件设计193.4 选定设备203.5 绘制模具总图203.6 卸料橡胶的设计计算22第二篇 三通管注射模的设计第一章 塑件分析第二章 注射机的选择及工艺参数的校核第三章 模具总体方案的确定3.1分型面的确定3.2浇注系统的形式3.2.1 主浇道设计原则263.2.2 分浇道设计原则263.2.3 浇口的设计原则273.2.4 浇口位置的选择273.3 侧向抽芯机构283.4 脱模机构283.5温度调节系统293.6成型零件的结构设计293.6.1 凹模的结构设计293.6.2 凸模的结构设计29第四章 成型零件工作尺寸计算30结论31致谢32参考文献33装 订 线引 言一弯曲工艺概述 弯曲是将板料、型材、管材、或棒料等按设计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需形状零件的冲压工序。它属于成形工序，是冲压基本工序之一，在冲压零件生产中应用较普遍。 弯曲工艺是靠模具与弯曲设备完成加工的过程，一般的弯曲加工，每分钟一台弯曲设备可生产零件的数目是几到几十件。所以它的生产率高，操作简便，便于实现机械化与自动化。弯曲产品的尺寸精度是由模具保证的，质量稳定，一般不需再经机械加工即可使用。 因此，在现代工业生产中得到广泛应用。二弯曲常用材料如果弯曲件的材料具有足够的塑性，屈强比小，屈服点与弹性模量的比值小，则有利于弯曲成形和工件质量的提高。如软钢、黄铜和铝等材料的弯曲成形性能好。而脆较大的材料，如磷青铜、钹青铜、弹簧等，则最小相对弯曲半径大，回弹大，不利于成形。三注射模概述三通管塑件是一个结构简单表面粗糙度要求不高的塑件。所选材料为ABS，ABS是非结晶聚合物，不透明、无毒、无味及微黄的垫塑性树脂。可燃烧，但燃烧缓慢且有特殊刺激味，密度1.021.20g/ cm3。ABS具有三种成分的综合性能丙烯晴使ABS具有一定的强度、硬度、耐化学性、耐油性级耐热性。丁二烯使ABS具有弹性，良好的冲击强度和耐寒性。苯乙烯可使ABS具有优良的介电性能、光泽和良好的成型加工性能。因此，ABS是一种具有坚韧、质硬和刚性的工程塑料。通过控制三种成分的比例可以改变ABS的性能。ABS具有突出的力学性能和良好的综合性，坚固、坚韧、坚硬，是重要的工程塑料，用途广泛。四注射模设计原则1、分型面的选择2、浇注系统的形式包括：主浇道设计原则分浇道设计原则浇口位置的选择浇口的设计原则3、侧向抽芯机构4、脱模机5、温度调节系统 第一章 弯曲工艺装 订 线与弯曲模具设计装 订 线弯曲模的结构设计弯曲模结构设计注意事项因 素注 意 事 项模具结构的复杂程度 模具结构是否与冲件批量相适应模 架 对称模具的模架要明显不对称，以防止上、下模装错位置对称弯曲件 对称弯曲件的凸模圆角和凹模圆角应分别作成两侧相等 小型的一侧弯曲件，有时可用同时弯两件变成对称弯曲，以防止冲件滑动，冲件在弯后切开毛 坯 位 置 落料断面带毛刺的一侧，应位于弯曲内侧弯曲件卸下 U形弯曲件校正力大时，也会贴住凸模，需要卸料装置校正弯曲 校正力集中在弯曲件圆角处，效果更好，为此对于带顶板的U形弯曲模，其凹模内侧近底部处应做出圆弧，圆弧尺寸与弯曲件相适应安全操作 放入和取出工件，必须方便、安全便于修模 弹性材料的回弹只能通过试模得到准确数值，因而模具结构要使凸（凹）模便于拆卸、便于修改提高弯曲件的精度 提高弯曲件精度的工艺措施有减少回弹、防止裂纹以及克服弯曲件偏移弯曲工艺弯曲工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料弯曲。弯曲不仅可以加工金属板料，而且可以加工非金属板料。弯曲加工时，金属板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。1.1弯曲凸、凹模圆角半径与凹模 1.凸模圆角半径 一般情况下，凸模圆角半径取等于或略小于工件内侧的圆角半径R，对于工件圆角半径较大（R/t10），而且精度较高时，则应进行回弹计算。 2.凹模进口圆角半径 当凹模进口圆角半径过小时，弯矩的力臂减小，坯料沿凹模圆角滑进时的阻力增大，从而增加弯曲力，并使毛坯表面擦伤。在生产中，可按材料厚度，决定凹模圆角半径（表1-1）。表1-1 凹模进口圆角半径RA （mm）材 料 厚 度 tRA2（36）t24（23）t42t 3.凹模深度 凹模深度过小，毛坯两边自由部分太多，弯曲件回弹大，不平直。但凹模深度增大，消耗模具钢材多，且需要压力机有较大的工作行程。减少回弹量的措施弯曲加工必须要发生回弹现象。要完全消除回弹是极其困难的，但可以从模具设计和产品设计等方面来减少甚至消除回弹。模具设计中可采取补偿法和校正法补偿法 预先计算或试验出工件弯曲后的回弹量，在设计模具时，使工件的变形超过原设计的变形，是冲压工件回弹后得到所需的形状。在设计凸模或凹模时可根据已确定的回弹角减少模具的角度做出补偿（见图 ）对于（见图 ）所示的情况可采取两种措施：可是凸模向内侧倾斜，形成角 ；或使凸模、凹模单边间隙小于材料厚度，凸模将板料压入凹模后，利用板料外侧与凹模的摩擦力使板料的两侧都向内贴紧凸模，从而实现回弹的补偿。对于r/t10的弯件，由于弯曲半径比较大，回弹量大。弯曲件的圆角半径和弯曲角均有较大的变化，弯曲凸模的圆角半径 r凸和弯曲角凸，可按如下公式计算，即 1 r凸=- 1/r+3s/Et a凸=180r/ r凸(180凸) r凸 凸模的圆角半径，mmr 弯曲件的内圆角半径，mm凸 凸模的弯曲角度，（） 弯曲件的弯曲角度，（）s 弯曲件材料的屈服极限，MPaE 弯曲件材料的弹性模量，MPat 弯曲件材料的厚度，mm对于一般材料如Q215、Q235、10、20钢，当角度回弹量小于5，且工件材料厚度公差较小时，可将凸模侧面加工成斜面，其角2，而凹模与凸模之间的间隙值取最小料厚，以此来减少回弹量。第三章 弯曲件的设计3.1弯曲模图3-2 计算毛坯尺寸分展开料宽度：L=l1+l2+l3+0.6tL=(28-2*2)+(5-2)+(5-2)+0.6*2mm=31.2mm取为32mm。长度尺寸为70mm。故毛坯尺寸为32mm70mm。2) 弯曲力计算 影响弯曲力的因素很多，若要进行精确的计算是很复杂的，这里只是进行大略计算，不考虑校平。 0.6KBt b按公式 F= =30576N R+t式中 F自为自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力； B为弯曲件的宽度； t 为弯曲材料的厚度； r 为弯曲件的内弯曲半径； b为材料的抗拉强度； K为安全系数，一般取K=1.3。所以 F1.3*0.6*70*4*350/0.5+2N=30576N 3.2 模具总体设计根据压弯力的大小，初步考虑使用1000kN油压机压制，模具结构草图如图2-3所示，主要由上模板、凸模、转轴式凹模、下模板、垫板等组成。初步计算模具闭合高度H模 =169mm凹模座的外廓尺寸约计为169mm200mm。图2-3 模具结构草图3.3要零部件的设计 图3-4 闭合时的工件的图形根据弯曲件的需要设计出凸模、活动凸模、顶压块和反侧压板，达到所需要的尺寸和技术要求。（图3-4）图3-5定位螺钉销 定位零件的设计 根据工件的厚度、长度和宽度，设计出可靠的定位螺钉销（图3-5）出来，来提高工件的精度，3.4 选定设备该零件所需的弯曲力 F30576N模具闭合高度 H模=169mm模具外廓尺寸 169mm200mm某工厂有1000kN油压机，其主要力学性能为：公称压力 1000kN最大装模高度 600mm 行程 500mm台面尺寸 600mm2000mm根据模具闭合高度、弯曲力；外廓尺寸等数据选定此设备是合适的。3.5 绘制模具总图总图如图3-6所示，图中零件名称见表3-1表3-1 零件明细表21螺母245#GB/T6170-8620夹板245#19螺钉145#GB/T70-8518螺钉M8445#GB/T70-8517螺钉M10445#GB/T70-8516销钉145#JB/T7649.1015凸模1T10A14压块1TH20013限位螺钉245#JB/T7665.512螺钉M6245#GB/T170-8511模柄1Q235JB/T7646.210上模座板1HT200GB/T2855. 79六角螺钉245#GB/T170-858橡胶3PVCGB/T2867. 97导套220#GB/T2861. 76凸模固定板145#JB/T7644.15活动凸模1T104反侧压板245#3顶压板1HT2002导注220#GB/T2861.2 1下模座板1HT200GB/T2855. 6序号零件数量材料备注图3-6 Z形件弯曲模3.6胶的设计计算项目公式结果备注卸料板工作行程h工h工=h1+t+h26mmh 1为凸模凹进卸料板的高度mmh 2为凸模冲载后进入凹模的深度mm橡胶工作行程H工H工=h工+h修12mm H修 为凸模修磨量，取5mm橡胶自由高度H自由H自由=4H工20mm取H 工为H自由的25%橡胶的预压缩量H预H预=15%H自由2mm一般H预=（10%-15%）H自由每个橡胶承受的载荷F1F1=F卸/4选用3个圆筒性橡胶橡胶的外径DD=(d+1.27(F1/p)0.525mmd 为圆筒形橡胶的内径，取d=13mm;p=0.5MPa校核橡胶自由高度H自由0.5H自由/D=0.541.5满足要求橡胶的安装高度H安H安=H自由-H预18mm第二篇 三通管注射模的设计第一章 塑件分析 本人设计的塑件是一个三通管（如图a所示），其结构简单表面粗糙度要求不高。所选材料为ABS，ABS是非结晶聚合物，不透明、无毒、无味及微黄的垫塑性树脂。可燃烧，但燃烧缓慢且有特殊刺激味，密度1.021.20g/ cm3。ABS具有三种成分的综合性能丙烯晴使ABS具有一定的强度、硬度、耐化学性、耐油性级耐热性。丁二烯使ABS具有弹性，良好的冲击强度和耐寒性。苯乙烯可使ABS具有优良的介电性能、光泽和良好的成型加工性能。因此，ABS是一种具有坚韧、质硬和刚性的工程塑料。通过控制三种成分的比例可以改变ABS的性能。ABS具有突出的力学性能和良好的综合性，坚固、坚韧、坚硬，是重要的工程塑料，用途广泛。ABS的成型特性：（1） 可用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等成型加工方法。（2） 收缩率小，可制得精密。（3） 吸湿性较大，成型前应干燥处理。（4） 流动性中等，溢边值0.04mm，熔体粘度强烈，依赖于剪切速率，因此模具设计大都采用点浇口形式。（5） 熔融温度较低，熔融温度范围固定宜采用高料温，高模温和高注射压力，有利于成型。（6） 浇注系统流动阻力要小注意浇口形式和位置应合理，防止产生熔接痕或减小熔接痕数量。脱模斜度不宜过小。图a此塑件虽然结构简单，但由于有抽芯，所以考虑用液压缸抽芯，而用液压缸抽芯则要考虑液压缸的定位，在液压缸的定位上本人考虑在动模一侧。而且再抽芯的时候要考虑抽芯距离，由于本模具采用一出四的形式，则要考虑的抽芯距离很长，所以占的面积很大。但液压缸能使抽芯更平稳；其次此模具采用的使推管推出机构，使得模具结构复杂。由于此模具在浇口设计时采用的使点浇口，所以在浇口处的痕迹很小，使塑件更美观、更光滑。其次本模具采用二次脱模机构，所以，浇注系统凝料就可用自动脱落。第二章 注射机的选择及工艺参数的校核 根据要求注射机的选择类型为XS2Y125。本类型项目为注射量125cm3，螺杆（柱塞）直径42mm，注射压力为119MPa，注射行程为115mm，注射时间为6s，注射方式螺杆式，锁模力900KH，最大成型面积320cm2，模板最大行程300mm，模板最大厚度300mm，最小200mm，拉杆空间260X1.55m，模板尺寸428X450mm，锁模方式液压机械油泵流量100.12L*min-1，压力6.5MPa，电动机功率10KW，螺杆驱动功率-4KW，加热功率5WK，机器外形尺寸3.34X0.75X1.55m，机器重量3500KG，模具定位孔尺寸10000.054mm，喷嘴球径SR12，喷嘴孔径4mm，顶出两侧孔径22mm，孔距230mm,，中心孔径-工艺参数校核：A：最大注射量的校核 VmaxVs/KL 12522.5/0.8B：注射压力的校核 PmaxP 11980C：锁模力的校核 FPqA 90030X0.7D：开模行程校核 SH+H2+a+(5-10) 30033+54+E：注射机最大开膛行程与模厚有关的校核 SkHm+H1+H2+a+(5-10)F：推出机杆的校核 Xs-2Y-125采用两侧双顶杆机械顶出G：型腔数目N的确定 N1=KLWmax-Wa/Wj =0.8*60-7/10=4第三章 模具总体方案的确定3.1 分型面的选择此塑件根据以下四点：分型面应便于塑件的脱模分型面的选择应有利于侧向分型与轴芯分型面的选择应保证塑件的质量分型面的选择应有利于防止溢料分型面的选择应有利于排气分型面的选择应尽量使成型零件便于加工选择分型面时，应尽量减小由于脱模斜度造成塑件的大小端尺寸的差异，所以此塑件选择在圆筒直径处且最大的截面处为分型面。见图纸 aa3.2 浇注系统的形式：注射模的浇注系统是指塑件熔体从注射机喷嘴进入模具开始列型腔为此流经的通道。一般浇注系统由主浇道、分浇道、浇吸冷料穴等四部分组成。此浇注系统的设计基本原则： 必须了解塑件的工艺性 排气良好 防止型芯和塑件变形 减少榕体流程及塑件耗量 修正方便，并保证塑件的外观质量 要求热量及压力损失最小。3.2.1主浇道设计原则： 为了便于凝料从直浇道中拔出，主浇道设计成圆锥形，其锥角=2o4o对流动性的塑件=3o6o内壁表面粗糙度Ra小于0.631.25N m。主浇道和分浇道结合处采用圆角过渡在保证塑件成型良好的条件下，主浇道的长度L尽量短设置主浇道衬套。3.2.2 分浇道设计原则：分浇道的截面形状尺寸分浇道的布置形式分浇道的断面和长度设计，应在保证顺利充模的前提下，尽量取小，尤其对小型塑件更为重要分浇道的表面不必很光，表面粗糙度为1.63Nm即可，有利于保温当分浇道较长时，在分浇道末端应开设冷料穴，以容纳冷料，保证塑件质量分浇道与浇口的连接处要以斜面或圆弧过度有利于熔料的流动和填充，否则会引起反压力，消耗动能。详情见图b图b3.2.3浇口的设计原则：浇口是连接分浇道和型腔的桥梁。它具有两个功能：第一，对塑件熔体流入型腔起控制作用；第二，当注射压力撤销后，浇口固化，封锁型腔，使型腔中尚未冷却固化的塑件不会倒流，浇口是浇注系统的关键部分，它对塑件的质量影响很大，一般情况浇口采用长度很短而截面很长又狭窄的小浇口。本塑件采用的是点浇口，其特点是：它是一种尺寸很小截面为圆形的直接浇口的特殊形式。开模时，浇口可以自动拉断，利于自动化操作，浇口去除后残留痕迹小。但注射压力损失大，收缩大。塑件易变形。浇口尺寸太小时，料流易产生喷射，对塑件质量不利。适用于成型熔体粘度随剪切速度提高而明显降低的塑件和粘度较低塑件。对成型流动性差及热敏性塑件、平薄易变形及形状复杂的塑件不利。3.2.4 浇口位置的选择一般情况选择浇口位置时，具体应考虑如下几个问题： 浇口的尺寸及位置选择应避免充料流产生喷射和蠕动 浇口应开设在塑件断面较厚的部位，有利于熔体流动和补料 浇口位置的选择应使塑料流程最短，料流变向最少 浇口位置的选择应有利于型腔内气体的排出 浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢靠度 浇口位置的选择应防止料流将型芯或嵌件挤压变形。综上所述，本塑件浇口位置如图(c)所示图c3.3 侧向抽芯机构：根据动力来源不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为手动、机动和 气动（液压）三大类。本塑件采用的是液压抽芯机构。液压抽芯是通过液压缸，活塞及控制系统来实现的。它不仅动作平稳，抽芯动作与模具的开合无关，可以加长抽芯距离。而且还可通过增大液压缸的内径的方法来获得较大的抽芯力。3.4脱模机构推出机构的设计原则： 塑件留在动模 保证塑件不因推出而变形或损坏 保证塑件良好的外观外观可靠。本塑件具有采用推管推出机构的特征，推管推出机构动作均匀可靠，且在塑件上不留下任何推出痕迹。见图（d） 由于此塑件采用的是点浇口，所以采用了二次脱模机构。图d3.5温度调节系统冷却系统设计原则：冷却水孔应尽量多，孔径应尽量大冷却水道至型腔表面的距离应尽量相等浇口处加强冷却降低入水与出水的温度冷却水道要避免接近熔接痕部位冷却水道的大小要易于加工和清理。此模具所采用的冷却系统为直流循环式。这种形式结构简单，加工方便。3.6成型零件的结构设计3.6.1凹模的结构设计：凹模是成型塑件外表面的凹状零件（包括零件的内腔和实体两部分）它的的结构取决于塑件的成型需要和加工与装配的工艺要求，通常可分为整体式和组合式两大类。由于此塑件结构简单副偶一采用整体式凹模。此结构简单，牢固可靠，不易变形，成型塑件的质量较好。3.6.2凸模和型芯的结构设计凸模是指在压缩模中承受或传递压机压力，与凹模有配合段，直接接触塑料，成型塑件表面或上下端面的零件。型芯是指在注射模中成型塑件由较大内表面的凸状零件，它又称主型芯。由于此塑件结构小形状简单所以采用整体式凸模结构。第四章 成型零件工作尺寸的计算所谓工作尺寸是指在成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形的长和宽），型腔的深度或型芯的高度尺寸，中心距尺寸等。型腔和型芯工作尺寸计算型腔径向尺寸： Lm=L1(1+Scp)-o/2-oz/2-c/2 =72(1+0.05)-0.52/2-0.52/6-0.52/12 =75.21mm型芯径向尺寸： Lm=Ls(1+Scp)+o/2+oz/2+c/2 =18(1+0.05)+0.24/2+0.24/6+0.24/12 =19.08mm型腔深度和型芯高度尺寸： Hm=H1(1+Scp)-o/2-oz/2 =12(1+0.05)-0.24/2-0.24/6 =12.44mm型芯高度尺寸： Hm=Hs(1+Scp)+o/2+oz/2 =33(1+0.05)+0.4/2+0.4/6 =34.92mm工件弯曲模具在设计和制造过程中会遇到许多问题，其主要问题和解决方案如下：（1） 凸模如何西下压安排顺序；采用两个凸模连续运动。（2） 弯曲模具工作部分尺寸计算；严格的进行计算。（3） 送料方向定位元件的选择；凹模板直接定位。（4） 冲压力的大小；严格的冲压力计算。（5） 模具压力中心的确定；严格的模具压力中心的计算。塑件注射模具在设计和制造过程中会遇到许多问题，例如：此塑件虽然结构简单，但由于有抽芯，所以考虑用液压缸抽芯，而用液压缸抽芯则要考虑液压缸的定位，在液压缸的定位上本人考虑在动模一侧。而且再抽芯的时候要考虑抽芯距离，由于本模具采用一出四的形式，则要考虑的抽芯距离很长，所以占的面积很大。但液压缸能使抽芯更平稳；其次此模具采用的使推管推出机构，使得模具结构复杂。 1、鼎承主编.冲模设计手册.北京：机械工业出版社，19992、尧主编.模具设计与制造简明手册.上海：上海科学技术出版社，19943、发越主编.冲模设计应用实例.北京：机械工业出版社，19944、先主编.机械设计手册.北京：化工工业出版社，20015、 翔主编.冲压模具设计结构图册.北京：化工工业出版社，20051、张鼎承主编.冲模设计手册.北京：机械工业出版社，19992、冯炳尧主编.模具设计与制造简明手册.上海：上海科学技术出版社，19943、徐发越主编.冲模设计应用实例.北京：机械工业出版社，19944、彭建声主编.冷冲压技术问答.北京：机械工业出版社，19945、杜东福主编.冷冲压工艺及模具设计.长沙：湖南科学技术出版社6、陈万林等编.实用模具技术.北京：机械工业出版社，20007、陈剑鹤等编.模具设计基础.北京：机械工业出版社，20038、柴建国等编.机械制造基础.苏州大学出版社，20049、周大隽等编.冲压技术数据手册.北京：机械工业出版社，199810、林慧国等编.袖珍世界钢号手册. 北京：机械工业出版社，1993