编号：
机械零件测绘 实训说明书
题 目： 三通管注射模
院 （系）：
专 业：机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师：
2010年 07月 16日
摘 要
从塑件工艺分析、结构设计方面详细阐述了常见塑料三通管注射模的设计过程。该模具可实现塑件自动卸料，降低了操作强度，提高了劳动生产率。给出了模具设计装配图、主要工作部件的设计参数及工艺要点。
关键词：塑料三通；自动卸料；注射模
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Abstract
The design process of plastic wye injection mould is stated in detail from the analysis of plastic part,the analysis of the process and the design of the struction.With this mould automatic stripping of plastic part can be realized operation strength lowered, and production efficiency increased.The mould design assemble diagram,data of main work parts and the main points of the process are put foreward.
Key words： plastic wye;automatic strigging;injection mould
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目 录
引言 ........................................................... 5 1 塑件工艺性分析 .............................................. 6
1.1 塑件分析 ................................................... 6 1.2 工艺分析 ................................................... 6
2 模具结构组成和设计流程 ...................................... 7
2.1 模具的基本组成 ............................................. 7 2.2 模具设计的流程 .............................................. 7
3 创建塑件的三维模型 .......................................... 8 4 模具的设计思路与方法 ........................................ 9
4.1 分型面的确定 ................................................ 9 4.2 抽芯方式的确定 .............................................. 9 4.3 浇注系统的设计 .............................................. 9 4.4 三通接头螺纹的加工方法 ....................................... 10
5 模具结构及工作过程 .......................................... 11 6 结论 ....................................................... 13 谢 辞 ........................................................ 14 参考文献 ...................................................... 15
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引言
随着新材料技术及工艺的不断发展, 塑料材料的性能有了很大的提高, 同时新塑料材料不断出现, 相应的各种塑料制品也越来越多地走进人们的日常生活,使得注射模制造技术有了飞速的发展, 从传统的模具工艺向CAD/CAE/CAM一体化发展, 大大提高了塑料制品的生产效率和质量,降低了成本。美国EDS公司的三维设计软件UG能实现产品设计、 模具分型、 模具结构设计和模具数控加工等一整套自动化功能。 把UG强大的功能与塑料模具开发设计有效地结合起来, 将是有益于设计和制造的尝试。现代塑料成型生产中，塑料制件的质量与塑料成型模具、塑料成型设备和塑料成型工艺密切相关。其中，塑料成型模具的质量最为关键。要求塑料模具能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等方面均能满足使用要求的优质制品。从模具使用角度，要求高效率、自动化、操作简便；从模具制造角度，要求结构合理、制造简易、成本低廉。模具是决定最终产品性能、规格、形状机尺寸精度的载体，塑料成型模具是使塑料成型生产过程顺利进行、保证塑料成型制件质量不可缺少的工艺装备，是体现塑料成型设备高效率、高性能和合理先进塑料成型工艺的具体实施者，也是新产品开发的决定性环节。随着我国经济与国际的接轨和国家经济建设持续稳定的发展，塑料制件的应用快速上升，模具设计与制造和塑料成型的各类企业日益增多，塑料成型工业在基础工业中的地位和对国民经济的影响日益重要。本文以三通管件为例,详细介绍了塑料管件模具的设计与制造。
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1 塑件工艺性分析
1.1 塑件分析
塑件零件图：塑件材料为硬聚氯乙烯。该材料是常用的热塑性塑料，作为管道使用，加入了稳定剂（硬脂酸锌）。该材料耐酸、耐碱、耐水性均较好，成型性也较好。
塑件结构：常用的三通结构有两种。一种是三通的口部壁厚与管部壁厚相等，但有一个高低台阶，三通口间无加强肋。另一种是三通的口部壁厚与管部壁厚不等，在三通口间有加强肋。
表面质量分析：该塑件结构简单。因此设计模具时的主要任务是提高塑件的表面质量和提高劳动生产率。本塑件的表面粗糙度值 U +’ \" 3O。在使用模具过程中，应随时对模具型腔和定芯柱给予修复和抛光，使模具型腔面清洁。确定模具型腔表面 U )’ > 3O。 1.2 工艺分析
由于 V$G 塑料粘度较高，流动性差，为保证产品质量，在成型时需要特别注意料筒度、模具温度、注射压力等参数合理设置，避免材料残存在料筒中， 当树脂产生分解时， 应立即停止作业， 清扫料筒内部。主要工艺参数如下： 料筒温度tl=170℃， 模具温度tm=60℃，注 射 压 力F=180Mpa，注 射 速 度v=43m/s。
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2 模具结构组成和设计流程
2.1 模具的基本组成
塑料由于其使用要求的不同而千变万化, 导致模具的结构形式多种多样。但把各种类型的注射模加以分析归纳, 每副注射模可由若干部分组成, 且它们在不同模具中起着相同的作用。根据模具中各部分的作用不同, 一副注射模可以分成以下几个部分: 成型零部件、 浇注系统、 导向部件、 脱模机构、 分型抽芯机构、温度调节系统、 排气系统和其他零部件。其中, 浇注系统的设计是最关键的部分。 2.2 模具设计的流程
模具设计的流程通常为: 制品设计(直接创建三维模型或导入二维图纸文件生成三维模型) ; 调入MouldWizard(注射模设计)模块; 确定注塑材料的收缩率和镶块尺寸; 分析分型面位置, 产生型腔、 型芯; 确定顶杆形式和位置; 确定浇口和流道形式、 位置, 设计冷却水道位置; 制定模具加工工艺; CAM加工; 修模、装配和试模。
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3 创建塑件的三维模型
三维模型可通过 UG 直接创建或通过导入不同格式的二维图纸文件( 如:AutoCAD 的 dwg 文件) 产生。创建制品的三维模型时应尽量采用参数化设计或草图模式, 以有利于尺寸的修改。本设计塑件三通管件的三维模型如图 1 所示。
图 1 三通管件的三维模型图
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4 模具的设计思路与方法
4.1 分型面的确定
分型面应设在塑件断面尺寸最大的部位。在以往的三通模具设计中, 一般采用 1 模 1 腔、 3 个方向抽芯的设计思路。采用该思路设计的模具分型面简单, 上下模镶块型腔形状相同, 易于加工, 但产品的生产效率低, 模具体积较大。为了提高生产效率, 改用 1 模 4腔(或多腔)、 3 个方向侧抽芯的布置方法。 将制品的布置方式由原来的平行于分模面改为垂直于模面, 分模面选择为直通部分的轴线所在面。 4.2 抽芯方式的确定
由于制品为塑料三通接头, 需要在 3 个方向同时抽芯, 为减小模具体积, 本模具采用滚轮式滑板抽芯机构。这样, 模具的结构紧凑, 抽芯稳定可靠, 选取大抽拔角度, 能满足较长的抽拔距离, 同时, 采用滚动轴承与滑板导槽相配, 摩擦阻力小。
在此设计中一定要注意以下几个问题: 因为型芯导套为标准件, 在设计三通制品时不仅要考虑三通的结构要求, 同时也要考虑型芯导套的尺寸, 也就是注意三通缩口部分的尺寸, 如二者无法统一, 应以缩口尺寸为主,定制推型芯导套。在设计锁紧块时, 锁紧块成型部分应保留一定的直线段与定模配合, 其余部分都应有一定的角度, 以缩短锁紧块与定模的摩擦长度, 延长使用寿命。 4.3 浇注系统的设计
( 1)浇口的设计。浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道, 它是浇注系统的关键部分。常用的形式有点浇口、 潜伏式浇口、 侧浇口、 直浇口等形式。综合考虑塑件的性能要求、 材料(ABS)的粘度和粘度对剪切力的敏感程度等因素, 本模具设计采用点浇口方式, 在定模板背面制作 U形流道, 同时由于必须脱凝料, 需多开一次模, 模具采用三板式结构。
另外, 浇口与分流道的连接处应加工成斜面, 并用圆弧过渡, 以便于塑料熔体的流动及填充。
( 2)流道的设计。主流道应和注塑机的喷嘴在一条直线上, 断面为圆形, 有一定的锥度。 锥角为2°～ 4°。 同时主流道与喷嘴对接处设计半球形凹坑。由于主流道要和高温的塑料熔体和喷嘴反复接触, 加上可拆卸的主流道衬套。分流道采用平衡式布置, U形断面结构,流道设计的原则是尽可能的短, 以减少流道中的凝料及压力损失,使塑料
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不致于因降温过多而影响其注射成型。 4.4 三通接头螺纹的加工方法
( 1)机械加工方法。 加工带有螺纹的塑料制品模具型腔,既可采用车床车削, 也可采用电火花成型机床加工。 带内螺纹制品的模具型腔一般采用车床加工型芯带外螺纹制品的模具型腔在加工时应考虑螺纹的尺寸和加工设备, M30mm以上的螺纹采用车床加工型腔小于M30mm的螺纹则采取用车床加工仿形电极, 通过电火花机床加工型腔。 这里值得一提的是, 在采取电火花机床加工型腔时, 在设计电极时除了要考虑放电间隙外, 还应将螺纹的齿宽减小, 在放电加工达到预定的齿深后, 再将电极沿螺纹轴向晃动达到设计齿宽;这样便可消除螺纹的投影偏差, 保证螺纹的加工精度。
( 2)直接注射成型。将型腔螺纹部分做成小镶块,单独进行加工; 这主要取决于制品的形状与尺寸要求。先用数控加工中心粗加工型腔, 单边留有一定的余量; 再由电火花机床进行放电成型加工, 由电火花机床进行放电成型加工。然后将镶块直接固定在模板上, 实现一次成型。
本设计采用的是直接注射成型方式加工三通接头管件上的螺纹, 即加工带螺纹的动、 定模镶块, 用螺钉固定在模板上, 一次性浇注出螺纹。但这样要求塑件的熔接痕不能太明显, 对装配工艺和浇注过程的要求有所提高。
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5 模具结构及工作过程
模具结构如图2、 图3所示。模具工作过程:注射完毕保压冷却后, 在注塑机的带动下弹簧16使模具首先沿Ⅰ-Ⅰ分型面分型, 脱出主流道凝料, 然后由定距拉杆15及垫圈18定距限位, 模具沿Ⅱ-Ⅱ分型面分型。此时, 三对滚动轴承32沿着3对滑板3( 3对)的导滑槽滚动, 分别通过轴36带动侧型芯34( 3个)完成抽芯。推杆15将制品顶出。合模时, 为避免推杆15与侧型芯发生干涉, 采用了弹簧25顶出机构先复位。
图 2 三通管件注射模三维实体模型
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图 3 三通接头注射模三视图
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6 结论
在采用 UG 软件设计注塑三通接头管件的过程中, 通过分析塑件的材料性能、 形状大小、 尺寸精度等, 对该制品的注射模具进行了设计, 包括分型面的确定、 抽芯机构、 浇注系统、 脱螺纹装置等部件的设计, 同时分析了该模具的注射动作过程。
在使用过程中总结出 UG软件的优点有:
( 1)三维建模方便、 直观、 建模方式多, 用户可根据使用习惯来选择。 ( 2)对位置尺寸形状相关, 并在多个零件中出现的特征, 如连接螺钉、 导柱、 导套孔, 顶杆孔等, 可在一主要件上做出, 其他零件可通过该件提取边界拉伸或编辑完成。
( 3)由于二维工程图是由三维实体转换的且三维模型明了直观, 故设计过程中出现的干涉、 过切等可直接看出,并且不会出现由于图形错误给生产带来的不便。
( 4)二维工程图的尺寸标注是根据三维模型自动带入的, 避免了手工绘图误写造成的错误。
( 5)信息及干涉检查为加快设计速度、 保证设计质量提供了保证。 ( 6)自定义库、 grip 语言等为用户二次开发提供了便利条件。
( 7)装配方便、 直观, 零件与部件之间保证着良好的相关性, 便于修改和更正。
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谢 辞
这10天的实训是不平凡的一次经历，除了白天一整天要去尧山金工实训，晚上还要抽时间复习高数，实训也安排在晚上，时间很紧迫。在刚刚得到模具的时候就不知所措了，大一学到的东西不多，专业知识只学了工程图学和金属工艺。我们所要做的是每人画一张零件图和论文，以及三个人一小组出一张模具装配图。对模具的很多要求都不了解，做起来就比较困难了。但是难也要做啊，通过观察和拆散模具，初步了解模具的结构和工作原理，然后和组员讨论，该怎么画零件图和装配图。经过研究一番，大概懂得怎么去画，怎么去剖切，怎么画剖切线，怎么标注等等，然后跟老师探讨看看哪种方案可行，最后顺利地把图纸完成。
感谢这个特别的实训，锻炼了自己调节分配时间的能力，掌握了不了知识，为大四的毕业设计奠定了基础。
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参考文献
1 塑料模设计手册编写组. 塑料模设计手册. 北京: 机械工业出版社, 1982. 2 唐荣锡. CAD/CAM技术. 北京: 北京航空航天大学出版社,1994. 3 于华. 注射模具设计技术. 北京: 机械工业出版社, 2002.
4 贾润礼, 程志远. 实用注塑模设计手册. 北京: 中国轻工业出版社, 2000. 5 陆宁. 实用模具设计. 北京: 中国轻工业出版社, 1997. 6 卜建薪. 塑料模具设计. 北京: 中国轻工业出版社, 1999.
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