管接头塑料模设计

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1、 1 前言前言 1 1 塑料注射模具简介 塑料注射模具简介 1.1 概述 模具工业是国民经济的基础工业，被称为“工业之母” 。21 世纪模具制造行业的基本特征是高度 集成化智能化、柔性化、和网络化，追求的目标是提高产品质量及生产效率，缩短设计及制造周期， 降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力，满足用户需求。近年来我国的模具事业也在 不断地飞速向前发展。 .2 注射模具基本简介 注射成型也称为注塑成型，其基本原理就是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状 或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞 或螺杆的高压推动下，以很大的流速

2、通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段 保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。 它与挤出和压延成型方法相比，注射成型可以用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制品，而挤 出和压延则主要用来成型截面尺寸一定长度连续的二维塑料制品。将注射成型与压缩和压注成型相 比，它又具有应用面大、成型周期短、生产效率高、模具工作条件可以得到改善，以及制品精度高和 生产条件比较好、生产操作容易实现机械化等多方面的优势。在中空吹塑成型中，注射成型还常常被 用来生产吹塑所用的型坯。 . 注射成型的地位 注射成型在整个塑料制品生产行业占有非常重要的地位，目前，除少数几

3、种塑料外，几乎所有的 塑料品种都可以采用注射成形。据统计，注射制品约占所有塑料制品总产量的 30，全世界每年生 产的注射模数量约占所有塑料成型模具数量的 50。早期的注射成型方法主要用于生产热塑性塑料 制品，随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品的应用范围不断扩大，目前的注射成形方法已经推广应 用到热固性塑料制品和一些塑料复合材料制品的生产中。例如，日本的酚醛（热固性塑料）制品生产 过去基本上依靠压缩和压注方法生产，但目前已经有 70被注射成型所取代。注射成型方法不仅广 泛应用于通用塑料制品生产，而且就工程塑料而言，它也是一种最为重要的成型方法。据统计，在当 前的工程塑料制品中，80以上都要采用注

4、射成型的方法生 国内模具的现状及发展趋势情况国内模具的现状及发展趋势情况 我国塑料模具的发展随着塑料工业的发展而发展，在我国，起步较晚，但发展很快，特别是近几 年，无论在质量、技术和制造能力上都有很大的发展，取得了很大成绩。 现在 CAD/CAM/CAE 技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍， 特别是 CAD/CAM 技术的应用较 为普遍，取得了很大成绩。目前，使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、 数控机床加工的编程已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。应用电子信息工程技术进一步 2 提高了塑料模的设计制造水平。这不仅缩短了生产前的准备时间，而且还为扩大模具出口

5、创造了良好 的条件，也相应缩短了模具的设计和制造周期。此外，气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，热流 道技术的应用更加广泛，精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高，模具寿命及效率不断提高， 同时还采用了先进的模具加工技术和设备。 塑料模具生产企业在向着规模化和现代化发展的同时， “小而专” 、 “小而精”仍然是一个必然的 发展趋势。从技术上来说 CAD/CAM/CAE 技术将全面推广，快速原型制造（RPM）及相关技术将得到更 好的发展，高铣削加工、热流道技术、气体辅助注射技术及高压注射成型将进一步发展。 国外模具的发展状况 国外模具的发展状况 总体来说，西方国家的模具事业发展较早，也比我国

6、更先进一些。国外的模具发展状况具体 表现为以下七个特征： .集成化技术 现代模具设计制造系统不仅应强调信息的集成，更应该强调技术人员和管理方式的集成。在开发 模式制造系统时强调“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成及人员集成， 这更适合未来制造系统的需要。 . 智能化技术 应用人工智能技术实现产品生命周期各个环节的智能化，以及模具设备的智能化，也要实现人与 系统的融合及人在其中智能的充分发挥。 . 网络技术的应用 网络技术包括硬件 体 表 现在以下几个方面。 . 塑料成型理论研究的发展 对塑料充模过程中的流变行为研究不断深入；对注射成型的流变理论有了更进一步探讨；对挤 出成

7、型已初步建立起数学模型。 . 新的成型方法不断出现 在实验、研究的基础上，热流道浇注系统实际应用更为广泛；热固性塑料注射成型技术更为完 善；气体辅助注射成型技术得到实际应用。 . 塑件更趋向精密化、微型化以及大型化 据资料介绍，德国已研制出注射量只有 0.1g 的微型注射机，用于生产 0.05g 的塑件；我国也研 3 制出.5g 的注射机，用于生产 0.1g 的手表轴塑件；另外，法国已拥有注射量达到 170kg 的超大型 注射机。 . 开发新的模具材料 如采用粉末冶金及喷射成型工艺制作出硬制合金、陶瓷及复合材料。 . 模具表面强化热处理新技术应用 近年来，我国研制的镜面塑料模具以及美国的21

8、以及日本的55 钢，就是在低级 材料中加入 Ni、Cr、Al、Cu、Ti 等合金元素后，经过毛坯淬火与回火处理，使其硬度HRC，然 后加工成型，再进行时效处理，使模具硬度上升到HRC，大大提高了模具的使用寿命。 5 本设计的研究目的 5 本设计的研究目的 . 检验理论知识掌握情况，将理论与实践结合。 . 步掌握进行模具设计的方法、过程，为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰写科研论 文打下基础。 . 培养自己的动手能力、创新能力、计算机运用能力。 6 研究意义 6 研究意义 . 对于模具的设计可以从选材到设计到成型有一个完整的了解和初步的掌握。 以及进一步的 熟练掌握 AuToCAD、roE

9、相关设计软件。 . 锻炼自己的独立思考能力和创造能力，为更好更快的适应工作作准备。 4 1 塑件制品的工艺性分析以及工艺性设计 1 塑件制品的工艺性分析以及工艺性设计 1.1 塑件制品工艺性分析 由图-可以看出，该管接头的结构比较复杂，外部有螺纹，内部有嵌件，主型芯侧抽。主型 芯侧抽设计比较困难，其所要求的侧抽芯距较大为 32mm。侧边的六边形孔及圆柱形孔都要求设计镶 件，来作为局部镶件这样方便更换。根据本塑件的基本结构特征尺寸大小及其使用场所，材料的来源 是否充足，成本是否经济等多方面因素的综合考虑，选用 RPVC 塑料作为本设计的材料。 5 图 11 塑件立体图 1.2 材料的选择 什么是

10、 PVC （聚氯乙烯）类别名:PVC （聚氯乙烯）典型应用范围:供水管道，家用管道，房屋 墙板，商用机器壳体，电子产品包装，医疗器械，食品包装等。注塑模工艺条件:干燥处理：通常不 需要干燥处理。熔化温度：185205C 模具温度：2050C 注射压力：可大到 1500bar 保压压力：可大 到 1000bar 注射速度：为避免材料降解，一般要用相当地的注射速度。流道和浇口:所有常规的浇口 都可以使 定要 调整配好保压压力和保压时间。保压压力为注射压力的 30%60%。背压控制得越低越好，背压最高 时可采用 1.5Mpa。螺杆前进速度采用慢速，一般不超过 0.550.65m/s。 5）注射速度的

11、确定 PVC 采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，塑料容易分解，甚至 烧焦，从而在制品上出现熔接缝，光洁度差，及浇口附近的物料发红等缺陷。但在生产薄制品或复杂 制品时，还是要保证有足够高的注射速度，否则难以充满。 6）模塑周期 注射时间 1560s 成型时间 高压时间 05s 冷却时间 1560s 总模塑周期通常在 40s130s. 7）RPVC 塑件的热处理 RPVC 的成型收缩率较小，一般为 0.6%1.0%，但内应力较高，所以制品 应进行热处理。在 70c左右的热风循环中处理 24h，缓慢冷却到室温。 8）RPVC 的主要用途 典型应用范围:供水管道，家用管道，房屋墙板，商用机器

12、壳体，电子产品包装，医疗器械， 食品包装等。 1.4 RPVC 的主要技术指标 6 表 1-1 RPVC 的主要技术指标 塑料名称 RPVC 密度 () dm kg 3 1.351.45 比体积 V/()kg dm 1 3 0.690.74 吸水率 w cp 100 0.040.4 收缩率 s 0.61.0 熔点 t()C 160212 0.46Mpa 6782 热变形温度 t()C 0.185Mpa 54 抗拉屈服强度 1 ( )MPa 35.250 拉伸弹性模量 E()MPa 2.44.2103 抗弯强度 1 ( )MPa 90 无缺口 冲击韧性 an () m kj 2 ak( ) m

13、kj 2 缺口 58 硬度 HB R110120 体积电阻系数 v()cm 6.71 1013 1.5 管接头结构工艺性能设计 1） 管接头的外形整体尺寸，根据实物的测量可得该管接头的外形尺寸如图-所示。 2） 塑件精度的选择，同其他金属塑料制品尺寸公差一样，该塑件也有一定的公差要求。影响尺 寸精度的因素较多， 如模具制造精度及其使用的磨损程度， 塑料收缩率的波动， 成型工艺条件的变化， 塑件制品的形状、脱模斜度及成型后制品的尺寸变化等等。在一般的生产设计过程中，为了降低模具 的加工难度和模具的生产成本，在满足塑件使用要求的条件下，选取较低等级的公差，这样便于加工 与生产。结合本设计的具体情况

14、，选用公差等级为 MT3，具体数值可参见国标 GB/T14496-1993。 7 22.61 11.38 6.70 3.74 3.47 R0.50 15.54 2.04 17.87 26.53 ?3.40 R4.00 3.30 R2.88 6.81 20.00 4.00 图 1-2 塑件的外形尺寸 3）制品的表面粗糙度，塑件制品的表面粗糙度数值主要取决于成型模具型腔表面的粗糙度。另 外，塑料品种、成型工艺及成型模具型腔表面的磨损和腐蚀对制品的表面粗糙度也有一定的影响。一 般模具表面粗糙度要比制品低 12 级。根据本设计中管接头的技术要求和 RPVC 材料的成型性能，表 面粗糙度 Ra 定为 1

15、.60m。 4）脱模斜度设计，由于制品冷却后收缩时会紧紧包在凸模上，或由于黏附作用而紧贴在型腔内。防 止制品表面在脱模时产生划伤，擦毛等缺陷，所以在设计时要有合适的脱模斜度。脱模斜度的具体大 小与制品的性质，收缩率大小，摩擦系数的大小，制品壁厚和几何形状有关。硬质塑料比软质塑料斜 度 2 分型面结构设计 分型面对制品表面质量、尺寸精度、形位精度、脱模型腔型芯结构和排气系统以及进料浇口都有 很大的影响。此外，分型面和模具的制造方便与否也有很大的关系。因此，一定要选择合适的分型面， 8 选择分型面时一般要准循以下几个原则。 1）选在制品最大外形尺寸之处。因为制品一般都是在最大投影面积之处分模，否则

16、，很难脱模。 同时，应尽可能使制品留在动模一侧，有利于取出塑件。 ）避免影响塑件外观。尤其是对表面要求较高的塑件。 ）便于浇口进料，利于成型，易于排气。 ）利于型腔加工，从而使制品精度易于保证。 ）有助于侧抽芯或便于侧抽芯；利于型腔或型芯结构的装卸和保证其强。 ）利于嵌件的安装以及活动镶件和弹性活动螺纹的安装。 根据本管接头的具体结构和和以上确定分型面的基本原则，本设计确定分型面的位置如图- 所示。在该结构中，有外侧抽芯，所以在确定分型面时，还要确定好侧抽芯结构。外侧抽芯采用斜导 拄侧抽芯，具体结构见装配图。 A A 图 2-1 分型面示意图 3 型腔数量的确定 型腔数量以及位置如何确定要根据塑件制品的尺寸大小、结构难易程度、生产效益等诸多因素灵 活确定。 9 3.1 一般确定型腔数目的四种方法。 1）根据经济性确定型腔数目 根据总成型加工费