四通水管接頭塑膠模具設計引言注塑模具的發展我國模具產業在國家政策和一系列措施的支持下迅速地發展，年均增長率呈上升的趨勢。但在塑膠模具產業行業，中國與國外產品還有較大的差距。在引進的塑料模具模具大多是高科技，如高精密模具，大型模具。隨著消費者要求表面更光滑、成型周期短、價格便宜，這必然會促使技術的提高，從而帶動塑料模具行業的發展。塑料外殼模具，以電視為例。其準確性從以前0.05mm到現在的0.005mm，制造周期從以前7個月縮短至3個月，并且使用壽命從過去的10萬次到現在的60萬次。從電視機外殼模具的例子可以看出，壽命、精度、周期已經成為衡量模具好壞的一個發展方向。目前我國使用最廣的模架是冷沖模架，注塑模架和推桿管這三款產品的全國最大的標準模具。例如，注塑模具，目前全國20十億元產值，根據國內塑料注射模具約30十億元，而實際的需求并沒有達到了國內市場的規模，其主要原因是，模具廠家的老觀念，注塑模具與自我的比例較高，很少購買。制造商將不會重復購買的商品應規范化，延長了模具的生產周期，這是不利于修復。許多相關的模具標準件，并沒有相關的國家標準，并因此努力發展模具標準件是勢在必行。機械模具論文上需要一定的幫助指導或者需要整套CAD圖，甚至“定制論文”。QQ：3247960009選題背景模具工業在現代工業生產中的地位舉足輕重，隨著塑料行業在各個行業所占的比重不斷增加，而且在制造各塑件時需要根據不同的要求設計出不同的模具，這必然需要更高的技術。怎樣在如此竟然激烈的市場下生產高精度、價格便宜、生產周期短的產品，關鍵在于采用先進的技術。塑料管材與傳統的鑄鐵管道相比，它具有耐腐蝕、質輕、強度高、耐磨、耐腐蝕、環保、使用壽命長、易于加工、安裝和維護簡便等優點，它被廣泛用于建筑行業、工業和農業，主要用于液體的輸送、燃氣的輸送、農業灌溉。近年來，隨著建筑、農業、工業的不斷發展，自然也會對塑料管材的需求不斷增加，呈現出快速發展的形勢。與此同時，消費者的消費觀念也會不斷增強，對產品的要求更加高。當要求不斷提高時，自然會促使塑料管道行業的技術不斷進步，企業規范不斷完善，新材料、新功能的結構的產品不斷涌現，使該領域向前進一步拓寬。本次所選的課題是四通管接頭注射模設計，課題緊貼生活，平時對四通管有一定的了解，課程模具設計讓我們有了一定的模具基礎，再加上有老師的指導，我相信我可以勝任此畢業設計。通過對模具的設計，很好地將課本知識運動到實際當中，在設計過程，對于材料的選用和加工，加深了對工程材料的認識，拓寬了自己的機械視野。課題的主要研究內容通過對四通管結構和材料認真分析，選定塑料為PP材料，其結構上做出了一模兩穴的整體布置。從工件本身來看，有四個通孔，即有四個型芯，上下通孔可以通過動、定模來分型，邊上兩個孔通過斜導柱進行側向分型。由于本次設計中空腔深度較大，抽芯力大，所以使用側向抽芯液壓缸。在這次設計中要求塑件的外觀美觀，而且不能有明顯的裂痕，所以采用點澆口，當使用點澆口時，塑件會自動澆口處切斷。而且分型面的選擇能夠為后面的工作帶來方便，另外，如何使斜導柱與模具的各個部分協調運行，避免干涉，成了一大難題。塑件分析明確塑件設計要求四通管平常用于連接管道的流通，它要求使用壽命長，因此需要具備不易于與其他化學物質發生反應的穩定性能，同時要具備耐磨的特性，表面質量要求較高。模具使用壽命開合次數30萬次，公差控制在0.05mm，不允許變形、飛邊、凹陷、氣泡、縮水、花紋等缺陷存在。如圖2.1所示，圖2.SEQ圖2.\*ARABIC1四通管塑件塑件材料分析表2.SEQ表2.\*ARABIC1PP主要參數收縮比1.0～2.5%比重0.902～0.906,質輕融化溫度220～275模具溫度40～80注射壓力100～130Mpa注射速度 高溫低速塑件材料為PP（聚丙烯），無毒、無味的聚合物，質輕，吸水率很低。它具有結晶度搞，力學性能好，拉伸強度可以達到30MA以上，而且具備良好的抗彎曲疲勞，可以經過多次的彎折；具有良好的熱性能，最高溫度150度也不變形；具有穩定的化學性質，除了硫酸和鹽酸外，幾乎不與其他化學物品發生反應，所以PP適用于各種管道的輸送；具有耐腐蝕、絕緣性好和耐老化。但是，PP的缺點有：相比其他材料難于著色。半結晶性材料，成型收縮較小，質輕，絕緣性好，其有較強的沖擊強度，良好的表面剛度和抗劃痕特性，對水的化學性能穩定，所以常用作輸送冷熱水的管材。塑件結構工藝分析整體分析塑件，有四個通孔，上下通孔可以通過動、定型芯來成型，對于側面兩個通孔，需采用側向抽芯，由于抽芯距離較長，在設計模具時，設計的關鍵是如何很好地使側抽芯與各部件配合運行。由于本次設計中空腔深度較大，抽芯力大，所以使用側向抽芯液壓缸。用于高精度的具體尺寸要求，可以制造精度和材料及成型過程控制的表面粗糙度，實現嚴格的控制，在精度范圍內其他尺寸的控制，盡可能滿足工藝要求。此次設計選擇一模兩穴進行注塑，只要小批量生產。查閱資料可知：此次塑件的壁厚為3mm，公差等級MT4，分別為Φ28和，脫模斜度大約在25ˊ～45ˊ。因為是側向分型和抽芯機構，開模后塑件會留在動模上，最后通過推桿推出塑件。注射機的選用零件的體積及質量估算因為塑件有四個通孔，屬于軸對稱物體，上下通孔通過定、動模型芯共同作用成型，邊上兩個孔通過斜導柱進行側向分型，塑件材料為PP塑件：，,澆注系統：,注射單次總體積：（cm）注射單次總質量：（g）初選注射機通過上述計算，初選注塑機型號，根據塑件成型的數量和設備的使用情況，選定型號為XS-ZY-125。表2.SEQ表2.\*ARABIC2注塑機主要參數額定注射量/cm3125螺桿直徑/㎜42拉桿間距/mm260X300注射壓力120鎖模力/KN900最大模具厚度/㎜最小模具厚度/㎜300200模板行程/㎜300噴嘴球半徑/㎜ 12噴嘴孔半徑/㎜Φ4模具設計型芯和型腔的計算塑料材料是聚丙烯，接觸到的收縮率的相關數據為1%~2.5%，平均收縮率為1.75%。1、計算塑件型腔尺寸。由公式可以得出：（L）====28.222、計算塑件型芯尺寸。由公式可以得出：（l）====選擇分型面如何選好一個分型面，關系到后面工序能不能簡單地進行，如果分型面選錯了，在設計上就會走很多彎路。根據塑件的結構特征，本次采用單分型面，它是一種最基本、簡單的結構形式，適用于成型塑件，加工方法方便，所以應用廣泛。從下圖可以看出，分型面選擇在塑件的最大截面，能減小鎖模力，而且是塑件成對稱分布，使模具簡化易于制作，同時可以看出，塑件上端孔可以通過定模和定模型芯分離，當分離后，推管將推出在動模上四通管。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC1分型面澆注系統的設計澆注系統的流道設計尤其重要，它將熔融的塑料流入型腔，為了獲得高質量的塑件，從而獲得質量高、光滑的塑件外形，不會產生變形、沙眼、氣泡和縮水等不良現象，同時還要注意凝料的推出切斷、排氣的流暢、熱量的損失和流道的順暢，因此，為了提高塑料精密度，需要仔細設計一個良好的澆注系統。為了使塑料熔體能夠流暢流進，主流道的形狀選用為圓錐形。1、主流道設計如下圖所示，主要參數為：d=注塑機碰嘴進料口直徑+（0.5~1）mm=5mm前端球面半徑=12mmR=球半徑+（1～2）mm=14錐角α=2°～6°；粗糙度R圖4.SEQ圖4.\*ARABIC2主流道2、分流道設計模具的熱量和壓力是影響塑件的重要因素，為了使熱量和壓力在流動過程中的損失盡量減少，同時，它在改變塑料流向起到重要作用，分流道的設計至關重要。為了盡可能讓熱量損失小，流道中塑料流動的阻力比較小，橫截面積應盡可能小，選用U形的分流道，開設在動模流道側。通過計算得寬度b=6mm，半徑mm，深度mm。分流道選用一次分流道，因為塑料要在流道上迅速而平穩地流動，所以分流道選用較高的粗糙度R=1.6m，同時它在分型面上選擇平衡式的布置。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC3分流道3.澆口設計澆口的安裝設置關系到塑件成型后的質量，其大小、位置和形式都需要經過計算和試模后最終確定。本次設計工件表面要求比較高，所以采用點澆口，注塑機將熔融的塑料經過開設在定模部分的圓形截面進入型腔里面。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC4點澆口結構如上圖所示，點澆口整體結構，注塑機將塑料從澆口兩邊注入，澆口位置比較隱瞞，因此澆口比較難加工，而且注塑機在注塑時壓力過大會造成澆口的堵塞。本次設計澆口在動模板，可以很好地解決上述問題，能夠保證四通管的質量，而且這種澆口可以成型后能自動切斷澆口。推出機構的設計在選用推出機構時，要根據塑件的形狀和壁厚來選定，而且還要明白其選用原則。推出結構的選用原則：1. 盡量設計在動模一側2. 要注意在推出塑件時不能將其壓壞3. 要將塑件整體外形保持完好4. 各機構互不影響，能夠流暢運行本次設計是壁厚為3mm的軸對稱圓形四通管，選用推管作為推出機構，當開模結束后，留在動模的塑件在推管的作用下將其推出。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC5推管從圖4.5可以看出，推管設置在動模一側，動模型芯安裝在推管直徑為6mm的通孔上，在凹槽上可以上下運動以此來實現動模的成型。成形后，在推管的作用下，將塑件推出。為了使模具系統能夠進行自動循環的機構，需要在系統中安裝復位桿，它對稱分布在推管固定板上。這次將安裝Φ=10mm，L=135mm的復位桿，其高度與分型面平齊。當開模時，在推管固定板的作用下，復位桿向上運動，當上升到極限時，它會高于分型面，高于分型面的距離就為它的推出距離。當閉模時，復位桿會先與定模板接觸，在定模板的作用下，會使推管往回運動，從而整個系統就會回來原來的位置，這是復位桿復位，與分型面高度平齊。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC6復位桿的位置側向機構設計當塑件側面有孔時，需要通過注塑機的力，經傳動裝置改變運動方面，將側面的型芯抽出。本設計中，塑件有四個通孔，上下通孔通過定、動模型芯來實現成型，邊上兩個孔通過斜導柱進行側向分型。由于本次設計中空腔深度較大，抽芯力大，考慮到經濟性，所以使用側向抽芯液壓缸。斜導柱會與定模板合并使用，所以側向分型開設在定模上。1. 組成：1、運動部件；2.鎖緊部件；3.側向成形部件；4，限位部件；5.傳動部件2. 工作原理：如圖4.7所示，開模時，動模部分會向左運動，側滑塊會再斜導柱的作用下做側向抽芯。當開模完成后，斜導柱會滑出鎖緊塊，在彈簧的作用下，側滑塊會被頂在極限槽的位置。閉模時，在斜導柱的作用下，會使鎖緊塊復位。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC7側向機構[4]2、抽芯力計算F---脫模力(推出力），N。----包緊力，取1X10Pa。---成型部分面積，m。---摩擦系數，一般取=0.1-0.3。---脫模斜度，（°)。F=1004.8=1004.8N3、抽芯距離計算s=s+k式中，s---抽芯距離，mms--塑件到分型面的厚度，mm；k---安全值，一般取2~3mm。s=30+2=32mm4、斜導柱的設計①斜導柱直徑的計算----直徑，mm----抽拔力，NH----彎曲力臂，H=21mm----斜導柱的傾斜角，（）---許用彎曲應力，取3Pa得到dmm，取d=20mm。②斜導柱總長度的計算總長度為：，其長度分布如下圖所示：圖4.SEQ圖4.\*ARABIC8斜導柱的尺寸計算[4]根據三角函數關系得：L=mm式中，----總長度，mm---斜導柱抽拔角,（°）d---固定部分最大直徑，mmh----固定板厚度，mmd----工作部分直徑，mms----側向抽芯距離，mm根據上式代入數據得：L=mmmm取斜導柱的總長度為：L=155mm機械模具論文上需要一定的幫助指導或者需要整套CAD圖，甚至“定制論文”。QQ：3247960009圖4.SEQ圖4.\*ARABIC9斜導柱主要尺寸如圖所示，斜導柱可以分成3個部分，他們分別為斜導柱的工作長度、固定在定模板的長度和導入部分。，，。導入部分的斜角，通常取,所以。斜導柱的設計選用T10鋼的材料，因與側滑塊要反復工作要求、配合精度和整個模具系統的擠壓，斜導柱要求具有一定的強度，所以熱處理硬度和表面粗糙度分別為：55~60HRC和Ra=0.8m。5、鎖緊塊的設計鎖緊塊有不同的形式：①銷釘、螺釘固定的形式；②楔緊塊形式；③雙鎖緊形式；④整體式鎖緊形式。本設計中，由于是側向抽芯，在連接定模和動模時需要鎖緊塊的有一定的剛度，要承受較大的側向力，因此采用楔緊塊配合鑲入模板中的形式，優化結構，便于加工。在閉模時，鎖緊塊用于承受塑件成形時所產生的側向力，以避免側滑塊被推出。在開模時，為了使鎖緊塊能快速的離開側向分型機構，需要在鎖緊塊上面設計一定的傾斜角。鎖緊塊的傾斜角取20°。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC10鎖緊塊6、側滑塊的設計四通管屬于形狀比較簡單，因此選用整體式側滑塊結構。滑塊寬度C和高度B的確定。機械模具論文上需要一定的幫助指導或者需要整套CAD圖，甚至“定制論文”。QQ：3247960009圖4.SEQ圖4.\*ARABIC11側滑塊尺寸[4]滑塊尺寸的確定尺寸為側向抽芯中心到滑塊底部的尺寸，本設計所選用的是單個側向抽芯，的尺寸為B、C的中心，可得：=19mm尺寸為T形導滑部分的厚度，為了是滑塊平穩地滑動，一般取8~20mm，因為所選用的固定板比較薄，取=8mm滑塊尺寸的確定滑塊長度的確定——取5~10mm——取10~25mm為了滑塊能夠平穩運動，L要滿足下面公式要求：mmmm滿足要求圖4.SEQ圖4.\*ARABIC12側滑塊主要結構而下面是側滑塊的滑動方式，導滑部分與動模板結合在一起，能使側滑塊固定，為了保證測抽芯的精度，滑塊只能沿著軌道方向運動。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC13側滑塊滑動方式7、滑塊定位裝置的設計滑塊的定位形式有不同形式：①彈簧拉桿擋塊式，它主要使用在向上方向的側向抽芯②彈簧頂銷式。本設計中，由于側向抽芯的方向是左右方向，再加上為了定位準確性，采用彈簧頂銷式，并且把頂銷換成直徑7mm的鋼珠。機械模具論文上需要一定的幫助指導或者需要整套CAD圖，甚至“定制論文”。QQ：3247960009圖4.SEQ圖4.\*ARABIC14定位裝置合模導向機構為了定、動模能很好的配合，系統就需要安裝導柱導套來定位如下圖所示：圖4.SEQ圖4.\*ARABIC15定位裝置[4]1. 導柱的設計導柱具有定位和導向的作用，而且需要承受一定的側向壓力，所以它通常設計在型芯高出分型面較多的一側。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC16導柱尺寸計算[4]本設計中，d的直徑選用20mm，為了避免型芯先進入型腔而導柱未來得及導向，所以導柱導向部分要比凸模端面高出8mm，由于定模板和動模板的高度都為60mm，L=120-8=112mm，為了使導柱能順利進入導向前端設置成半圓球形狀。導柱的結構如下圖所示：圖4.SEQ圖4.\*ARABIC17導柱結構導柱在模具系統中的位置如下圖所示：圖4.SEQ圖4.\*ARABIC18導柱的位置2.導套的設計根據定模扳和導柱的尺寸，可以得出導套L=60mm，內徑d=20mm，前端應倒內、外圓角。因為導柱導套是標準件，在選定導套長度和直徑后，得知其壁厚為4mm，與套住工作的長度為50mm，材料與導套想吐，固定和導向部分的表面粗糙度相同，=0.8。為了增加大搜濤牢固性和不被拉出，導套與定模扳之間采用過盈配合，必要時在導套用螺釘固定如下圖所示：圖4.SEQ圖4.\*ARABIC19導套結構排氣系統的設計在注塑成形過程為了使模具中的氣體及時排除而不產生氣孔、氣泡、裂痕、輪廓不清、填充不完成的缺陷，就必須要開設排氣系統。分析四通管，屬于小型塑件，有側向合模機構，不用單獨設置排氣槽，因此直接通過分型面排氣，這即可靠又簡單。溫度調節系統設計為了使注塑件能具備良好高質量和生產率，我們需要在模具中開設溫度調節系統。對于塑料流動性差和熱固性塑料，一般需要較高的溫度，然后安裝加熱裝置。而對于一些對溫度要求不高和流動性好的塑件，一般使用冷卻水道。同時，還要注意：1.模具的溫度波動，當溫度的波動大時，會使塑件的收縮率發生較大的變化，這會影響到塑件的尺寸精度。2.型腔和型芯的溫度差，當溫度差較大時，會導致塑件成型不均勻，這會造成塑件外觀變形。3.模具的溫度過高，會造成塑料在流道中膨脹，當塑件成型脫落后，整體外形和尺寸發生變化。4.模具的溫度過低，會造成塑料在流道中的流動性減弱，使塑件收縮，產生明顯的裂痕，塑件脫落后，輪廓不清，力學性能減弱分析整套模具，塑件材料是PP，通過查閱資料可得，PP的模具溫度要求低于以下，而且屬于小模架，因此無需開設加熱裝置。四通管的進料方式是從側面注入，而且屬于中等深度的工件，塑料在型腔容易集聚大量熱量，如果不能很好地讓熱量散失，會使工件產生膨脹形變。所以水槽對稱設置在分型面兩邊，靠近塑件的附近，如下圖所示：圖4.SEQ圖4.\*ARABIC20澆注水道模架的選擇計算模仁的尺寸（1）各型腔之間鋼位B的選取，B一般取12~20mm，在點澆口的情況下，一般取20~30mm，本設計中取20mm（2）鋼材位A之間的空腔表4.SEQ表4.\*ARABIC1A尺寸的參照型腔深度/mmA/mm≤2015~2020~3020~2530~4025~30＞4030~50塑件的型腔深度為30mm，A取20mm（3）型腔厚度的確定，一般情況下，厚度=型腔深度+（15~20）mm=30+20=50mm（4）模仁尺寸，如下圖所示：圖4.SEQ圖4.\*ARABIC21塑件的分布方式表4.SEQ表4.\*ARABIC2模架寬度的選定小模架一邊加40mm以上中模架一邊加50mm以上大模架一邊加60mm以上注：有側向抽芯機構時：單邊加90mm=2A+2D+B+80=2×20+2×28+20+80=196mm=L+2A+180=60+2×20+180=280mm所以模具的尺寸L=300mm,W=250mm，模具閉合厚度mm。模架整體結構簡單、緊湊，易于運行，為了能使模具能順利運作，要注意干涉的現象。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC22模架結構總裝配圖整個系統的裝配圖如圖所示，在計算好參數、選定模架后和各模具的零部件后，其整個工作過程為：開模時，在外力作用下，動模板以下的機構會往下運動，斜導柱這是會受到一個往側面的力，從而帶動側滑塊運動，由于鎖緊塊是與側滑塊互相接觸作用，側滑塊會沿著斜下的方向運動。在推板和推管固定板的作用下，會促使復位桿、推管、拉料桿往上運動，從而將塑件推出。閉模時，在外力作用下，動模板以下的機構會往上運動，由于復位桿高于分型面，會先與定模板接觸，在定模板的作用力下，復位桿復位。在推板和推管固定板的作用下，會使推管復位。這是斜導柱會都到一個往里面的力，從而促使側滑塊復位，當動模板與定模板接觸時，完成一次閉模運動。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC23總裝配圖模具與注射機的和校核最大注射量校核在校核注塑機時，我們首先校核其注射量，要保證注射滿塑件所需的注射量小于或等于注塑機的對大注射量nm+mKm式中n——型腔的數量；——塑料填滿澆注系統的體積,cmm——塑件體積，cmm——最大注射量，cmK——取0.8所以注射機的選擇滿足要求鎖模力的校核F=p（nA+A）﹤F式中，F——塑料的漲開力，N；p——塑料熔體對型腔的成形壓力，PP一般去20-40MPa，取30MPan——型腔的數量；A——投影面積，mm；A——澆注系統投影面積，mm；F——額定鎖模力，N。F=p（nA+）=30）=99.21KN﹤900KN可見，符合要求。最大注射壓力的校核P≥在公式中，P---額定注射壓力---塑料成形壓力，MPa；PP取30MPa；---=1.3。代入數據得：=1.3×30=39MPa故符合要求。模具厚度校核H+5≤H≤H-5H------最小厚度，（mm）；H-------閉合厚度，（mm）；H------最大厚度，（mm）。代入數據得：H=280mm滿足H+5≤H≤H-5205≤280≤295故符合要求。開模行程的校核S≥H+H+（5~10）mm式中S---開模行程，（mm）；---推出間隙，（mm）；---塑件高度，（mm）。計算得：H+H+（5~10）=60+30+10=100mm因為所選的模架的開模行程為：S=300mm，所以滿足要求。經過以上的計算校核，所有條件都符合要求，所以選用的注塑機XS-ZY-150合理。總結畢業設計我選擇的題目是四通管接頭注塑模設計，而在設計的過程，不只是運用到模具方面的知識