软管接头模具设计.pdf

第 1 页 共 15 页 前言前言 毕业设计的目的，是我们学生用所学各科理论和知识和技能进行的一次综合性的应用。是对我们学生进行的一次全面、系统的基本能力的训练和考核。它能培养和扩展我们独立地分析和解决问题的工作能力。为我们走向社会铺一个平坦的台阶。本人毕业设计的题目是成型聚酰胺（尼龙）软管接头的注射模具的设计，在参考原有的模具结构基础上，弄清楚模具动作原理，根据自己的认识进行一定的改进，并对模具及零件进行三维造型。在设计过程中，对于经验缺乏的我，模具的结构设计是重点，主要包括成型位置的及分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，侧面分型及抽芯机构的设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式设计等。本次设计的模具比较特殊，开模前要求零件两端同时脱螺纹，模内设置了齿轮传动机构，结构较复杂，不适合选用标准模架，而是选用了多板拼合式。另外，脱螺纹的动力要求较大，而且转速不能太快，所以选择液压马达。此外，还设置一个行程开关，保证螺纹型心动作的准确性。通过这次设计，不但对课本和课堂上的知识有了一个更新和更深的理解，对普通模具的结构有了一个较清楚的认识，而且还掌握一些比较特殊的模具（两头同时脱螺纹等）的基本结构，对今后工作中解决实际问题的能力建立了良好基础。本次毕业设计也得到了广大老师和同学的帮助，在此一一表示感谢！由于实践经验的缺乏，且水平有限，时间仓促。设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请各位老师和同学批评指正。XXX 2007.6.10 第 2 页 共 15 页 目录目录 前言前言 1 绪论绪论 3 第一章第一章 设计任务书设计任务书 6 第二章第二章 塑塑性材料的成型特征与工艺参数性材料的成型特征与工艺参数 7 第三章第三章 模架的选用模架的选用 10 第四章第四章 模具结构的设计模具结构的设计 一一.型腔数量及排列方式型腔数量及排列方式 10 二二.分型面的选择分型面的选择 11 三三.浇注系统与排溢系统的设计浇注系统与排溢系统的设计 13 四四.成型零件的设计成型零件的设计 15 第五章第五章 合模导向结构的设计合模导向结构的设计 21 第六章第六章 推出结构的设计推出结构的设计 23 第七章第七章 温度调节系统的设计温度调节系统的设计 24 第八章第八章 其它辅助零件的选择其它辅助零件的选择 25 第九章第九章 注射机相关参数的校核注射机相关参数的校核 26 小结小结 28 参考文献参考文献 29 工艺卡的制订工艺卡的制订 附表附表 英语翻译英语翻译 附资料附资料 第 3 页 共 15 页 摘 要:分 析了 软 管 接头 的 结 构特 点 及 其成 型 材 料的 成 型 特征,介绍了 如 何 设 计该塑件 的注射模具结构,着 重介绍了机动脱螺 纹及斜滑块侧向抽芯机构的设计计算。Summary:Analyzed the hose-connects construction characteristics and its type material of type characteristic,introduce how to design the structure of the inject mould,recommend flexible to take off whorl and oblique slippery pieces of side direction smoke core design of organization calculate emphatically.关键词：软管接头、注射模、脱螺纹、侧向抽芯.Key words:hose-connect、injection mould、take off whorl、side core.绪论绪论 第一节第一节 我国模具企业技术现状及发展趋势我国模具企业技术现状及发展趋势 一、现状 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。近年来许多模具企业加大了用于技术进步的投第 4 页 共 15 页 资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用 UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了 Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE软件。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等。二、模具的未来发展趋势 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：（1）全面推广 CAD/CAM/CAE 技术 模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟，各企业将加大 CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度；进一步扩大 CAE 技术的应用范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。（2）模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的 CAD 数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。（3）提高模具标准化程度 第 5 页 共 15 页 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。（4）优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC 等)、等离子喷涂等技术。加入世贸组织后，我国将获得一个更加稳定的国际经贸环境，从而有利于我国的改革开放有利于我国与各国、各地区的经济贸易合作，有利于世界经济的稳定发展。我国在制定法律法规时要遵守 WTO 的规则，增加透明度，减少行政干预等；在市场开放方面，需要逐步降低关税，取消非关税措施，开放服务业市场等。这无论在观念上还是在体制上都会带来一定的变化。我国加入 WTO 同时也将为各国、各地区的贸易伙伴提供更好、更稳定的市场进入机会。使我国的投资环境将更为宽松、透明、稳定，我国的利用外资领域将进一步扩大，我国的市场体系将更加完善和发达。国内和国外模具企业都可以从中得到更多的机会和收益。由于国内某些模具在技术上和质量上与国外先进水平存在着较大的差距，使短期内国内模具难以与国外先进模具的抗衡。这对我国模具产业将产生一定的冲击。另一方面也促进国内行业优化资源配置、调整经济结构、提高社会劳动效率，促使企业苦练内功，提高管理水平。应该清醒地认识到竞争才会带来更快的发展只要发挥自身优势，减少技术差距，我国的模具必将逐步占领国内市场，并拓展国际空间。第二节第二节 本次毕业设计应达到的目的本次毕业设计应达到的目的 对于一个模具专业学生来说，通过本次毕业设计应达到如下目的：1）熟悉注射模的一般流程；第 6 页 共 15 页 2）对一般塑件能设计出其模具；3）掌握注射模具的模具的结构特点及设计计算方法；4）利用计算机编制相应的工程计算、分析和优化的程序；具有初步分析、解决成型现场技术问题的能力；第一章第一章 设计任务书设计任务书（一）设计题目：成型聚酰胺（尼龙）软管接头的注射模具 专题：1、聚酰胺（尼龙）软管接头中间部分的模具设计 2、聚酰胺（尼龙）软管接头中间部分的模具设计 设计题目和任务书 要求：独立完成并与同组其他专题的设计协调配合。（二）课题内容：1、根据软管接头的使用性能设计其零件实体；2、设计成型聚酰胺（尼龙）软管接头的注塑模具；3、编制模具的装配工艺及主要零件的加工工艺；4、翻译英文资料（三）进程要求：1、熟悉设计任务书的具体内容，准备相关的参考资料；2、完成塑料件的设计及绘图工作；3、确定模具的设计方案；4、绘制模具装配图及零件图；5、编制模具的装配工艺及主要零件的加工工艺；6、写设计说明书，翻 译英文资料，做好 毕业答辩的准 备工作；第 7 页 共 15 页（四）设计要求：1、模具装配图用 1#或 0#图打印；2、根据零件的大小不同，零件图用 2#、3#、或 4#图打印;3、计说明书及英 文资 料打印装订成 册，最后与相关资 一起装入档案袋。（五）参考资料：1、塑料成型技术及模具设计 2、塑料模具计算机辅助设计 此处省去此处省去 NNNNN 需要更多更完整的图纸和说明书请联系需要更多更完整的图纸和说明书请联系 秋秋 3053703061 第二章 塑性材料成型的特征与工艺参数 1.零件结构分析 软管接头是为了连接延伸到花园或家用的软管。这些软管太短，用软管接头可以接长软管，或者为了修理损坏的软管而用软管接头。软管接头由一个中间部分和两个压紧螺母组成。中间部分是这样设计的，外形为圆柱体，内部为一同心弓形体，它在塑件中部通过沿塑件长度分布的环状筋与外圆柱体相连。从筋处开始，内部弓形体向两端成圆锥形地逐渐变尖。外圆柱体两端都带内螺纹。软管端面被推到内部锥形断面处，由压紧螺母夹紧。零件右图：本次要设计的是软管接头的中间部分，材料选用聚酰胺（尼龙），选用5 级精度（参考文献 1 表 3-9）。零件的第 8 页 共 15 页 壁厚必须合理，不宜过小，也不不宜过大，聚酰胺塑料件的壁厚范围为 0.63.0（参考文献 2 表 1-5），零件符合此要求。由于此零件为圆柱体，由瓣合成型，所以型腔不需要设置拔模斜度也可，型心的拔模斜度为 30。零件外圆柱体两端都带内螺纹，螺纹型心较长，选用机动脱螺纹装置，因此，在开模方向不宜设置浇注系统。2.聚酰胺的使用及成型性能 聚酰胺的抗拉强度、硬度高，耐磨性和润滑性很突出，其耐磨性高于做轴承的铜及铜合金，并有很好的耐冲击性能，疲劳强度与铸铁、铝合金相当；聚酰胺耐弱碱和大多数盐类，但不耐强酸和氧化剂；它不溶于普通的有机溶剂（如苯、汽油、煤油等）和油脂，但会被甲酚、苯酚、浓硫酸溶解；聚酰胺的耐热性不高，长期使用范围不超过 80。聚酰胺熔融温度范围较窄，熔点较高，品种不同，其熔点不同，熔点高的约为280，低的约为 180；由于聚酰胺的吸水性大，所以难以制造精度高的、尺寸稳定的产品，成型前必须预热干燥；聚酰胺熔融状态粘度低，流动性好，有利成型薄壁制品，但必须严格控制成型温度和正确设计模具，以免产生流延和溢料。熔融的聚酰胺的冷却速度对于其结晶度及制品性能有明显的影响，故应严格控制模具温度及冷却系统。聚酰胺的注射工艺参数 注射类型 螺杆式 料筒 温度 前段 185220o 螺杆转速 2050r/min 中段 190240o 模具温度 70110o 后段 160170o 第 9 页 共 15 页 注射压力 90130MPa 喷嘴 温度 170185o 保压力 5070o 类型 形式 直通式 注射时间 35s 保压时间 1530s 冷却时间 1530s 成型时间 50110s 密度3 1.04 比容3 0.96 吸水率 0.5 纠缩率 0.350.4 熔点 186190 喷嘴温度 170180 抗拉屈服强度MP 54 后 处 理 方法 水或油 拉伸弹性模量MP 1.4103 温度 70 预热和 干燥 温度 90100 时间 24 时间 2.53.5 第 10 页 共 15 页 第三章 模架的选用 由于零件需要机动脱螺纹，而且开模前，上下两个螺纹型心同时脱出零件，故需要在模内设置齿轮转动机构，当夜压马达驱动主轴时，同时经过齿轮与花键轴的配合转动，驱使处于动模的螺纹型心向后退，完成脱螺纹动作，内部结构较复杂，不适合选用标准模架，所以选用多块模板拼合式，便于齿轮及其他转动零件的安装，其具体形式见右图：其特点如下：定模由四块模板组成，分别用四个定位柱定位，四个 M8 的内六角螺钉固紧。而动模由五块模板组成，用四个定位柱定位，模板则先用四个 M8 的螺钉固紧后再用五个 M6 的螺钉与型腔固紧。塑件用推件板推出。第四章 模具结构设计 一 型腔数量及排列方式 1.型腔数目的确定 模具型腔能否充满与注射机允许的最大注射量密切相关，设计模具时应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射量的范围内。本次设计选用直角注射机 YS-ZY-45。根据生产经验，注射机的最大注射量是其允许最大注射量（额定注第 11 页 共 15 页 射量）的%80，由公式：nm1+m280%m 式中 m注射机允许的最大注射量（g 或 cm3）m1单个塑件的质量或体积（g 或 cm3）m2浇注系统所需塑料质量或体积（g 或 cm3）则有：n15.4+0.880%45 可取 n=1 或 2，但每增加一个型腔，塑件精度要降低 4%-8%，为了保证螺纹精度，所以选一模一腔，保证质量。另外一个重要因素就是本次设计的模具要求零件两头同时脱螺纹，故模具内部的结构会较为复杂，如果在增加一个型腔的话，其内部传动关系不容易保证。从以上两个方面考虑，选用一模一腔是最为合理的。型腔和结构零件在模具中的位置见总装配图。2.注射机的主要技术参数 查模具设计与制造简明手册可以初步选择注射机的类型为：YS-ZY-45，其主要技术规格如下：螺杆（柱塞）直径（cm3）35 注射容量（cm3）45 注射压力（Mpa）125 锁模力（KN）400 最大注射面积（cm3）95 模具最小厚度（mm）70 二 分型面的选择 将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须第 12 页 共 15 页 接触封闭，这样的接触表面称为模具的分型面。分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并直接影响着塑料容体的流动充填特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置、形状及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2.确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模 通常分型面的选择应尽可能使塑件留在动模一侧，这样有助于动模内设置的推出机构动作；3.保证塑件的精度要求：与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽量可能设置在同一半模具型腔内；4.满足塑件的外观质量要求 5.便于模具加工 制造：为了便于模 具加 工制造，应尽 量选择平直分型面或易于加工的分型面；6.对成型面积的 影响：为了可靠的 锁模 以避免涨模溢 料现象的发生，选择分型面时应尽量减少塑件在合模分型面上的投影面积；7.对排气效果：分型 面应尽量与型 腔充 填时塑料熔体 的料流末端所在的型腔内表面重合；第 13 页 共 15 页 8.对侧向抽芯的影响 本次设计的零件是软管接头，外型为圆柱体，取瓣合分型面较为合理。三 浇注系统与排溢系统的设计 1.浇注系统的定义 浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内留经的通道。2.浇注系统的作用 将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出。在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。3.主流道的设计 本次设计使用的是直角式注射机，直接与模具配合使用，不设置浇口套。主流道开设在分型面上，因其不需沿轴线上拔出凝料，一般设计成圆柱形，其中轴线就在动定模的合模面上。由于主浇道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔料交替地反复接触，属易损件，对材料的要求较高，因而模具的主浇道部分要进行热处理，热处理要求淬火 53-57HRC。零件成型用的材料为 PA，流动性较好，主流道截面可取较少值，取其截面尺第 14 页 共 15 页 寸为 4mm（参考文献 1 表 5-3）。4.浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。浇口的选择与模具和零件的布置有一定关系，由于本次设计的模具为多板式模具，选用直角式注射机，而且产品为农用，对外观要求不是太高，所以选用侧浇口比较合适。侧浇口设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，截面为矩形狭缝，具体结构及尺寸见右图：这类浇口加工容易修整方便，并且可以根据塑料的形状灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种形式。浇口位置开设正确与否，对塑件质量的影响很大，因此合 理选择浇口位置是提高塑件质量的重要环节，在确定浇口位置时，应针对塑件的几何形状及技术要求，来分析塑料的流动状态、填充及排气条件等因素。选择浇口时一般应遵循下述原则：1)浇口的尺寸及位置应尽量避免产生喷射和蠕动 2)浇口应开设在塑件断面最厚处 3)浇口位置的选择应使塑料流程最短，料流变向最少 4)浇口位置的选 择应 减少或避免塑 件的 熔接痕，增加 熔接牢度 5)浇口的选择应注意塑件外观质量 6)不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口 7)考虑分子定向的影响 8)有利于型腔中气体的排除 浇口的位置见上图，虽然会产生溶解痕，但鉴于零件的使用场合和模具制造工艺考虑，浇口位置的选择是合理的。第 15 页 共 15 页 5.排溢系统的设计 在模具设计中，排溢系统的设计是必要的，因为如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净，一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺撩等缺陷，另一方面，气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度。本次设计的为中小型模具，型腔型心均为组合式，可利用间隙排气，间隙为 0.03-0.08mm。四 成型零件的设计 模 具 中 决 定 塑 件 的 几 何 形 状 和 尺 寸 的 零 件 称 为 成 型 零 件，包 括 凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑件接触，承受塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还要发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸(包括矩形和异形零件的长和宽)，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的 在模具设计中，应根据塑件的尺寸及精位置尺寸等。在模具设计中，应根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作 尺寸及精度等级。分析本塑件的结构，因 此取 塑 件 精 度 为5级(SJ1372-78)，查 手 册 知 对 应 的 模 具 精 度 应 为IT9(GB1800-79)。型芯和型腔尺寸的计算均按平均收缩率的计算公式来得出。