供水管卡圈成型模具设计
供水管卡圈成型模具设计
1 引言
随着现代工业的发展，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的运用越来越广泛。注塑成型由于生产效率高、产品质量稳定以及成本低的特点已成为塑料制品的主要成型方法。我国塑料模具工业从起步到现在，经历半个多世纪，有了很大的发展，模具水平有了较大的提高。成型工艺方面，优质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模结构的创新方面也取得较大的发展。近年来，热流道模具和气辅模具水平进一步提高，注塑模具在量和质方面都有较快的发展。随着塑料工业的迅速发展，以及塑料制品在汽车、航空航天、电子、建材、通讯等领域内的广泛应用，对塑料模具设计和制造技术的要求也越来越高，传统的塑料模具设计及制造技术已经无法适应当今的要求。传统的模具设计，主要为二维和经验设计，单使用二维工程图纸已经很难正确和详尽地表达产品的形状和结构，且无法直接应用于数控加工，设计加工过程中分析、计算周期长，准确性较差。随着计算机技术和软件技术水平的提高，以上各个环节大都采用了先进的CAD/CAM设计与制造技术，使设计人员从繁重的计算和绘图工作中解放出来，这不仅减轻了劳动强度，还可使其能够从事更多的创造性的劳动，大大提高模具的制造效率和质量。这对提高新产品开发速度作用十分突出。
本次设计课题是“供水管卡圈成型模具设计”，供水管卡圈用于安装供水管，保证供水管的使用性能。在设计中除使用传统方法外，还采用CAD、Pro/E等技术，运用office等软件以此减轻工作强度，提高工作效率。
通过对生产技术及工艺装备进行设计、研究并编写了此说明书。说明书详细介绍了供水管卡圈成型模具的结构设计及相关工艺。在该注塑模设计中，侧抽芯机构的设计是难点。
2 产品结构性能及工艺分析
2. 1 塑件结构设计与分析
本次毕业设计课题是“供水管卡圈成型模具设计”，产品的三维造型(如图2-1)如下图所示:
图2-1 三维造型
上图为供水管卡圈三维图，其外形结构比较简单。工件外部最大直径为80mm，下部环形部分外径为74mm,内经为64mm。安装时，内表面与供水管直接接触，是主要工作面，因此其表面质量状况直接影响到整个工件的使用情况。因内表面为工作面，所以要达到一定的精度要求，其余表面精度要求不高。由此造型分析此产品的模具制造需要进行侧向抽芯，难点在于斜导柱与滑块的设计。
2. 2 塑件材料
根据对塑件的主要用途、基本性能及经济性进行分析，该塑件采用高密度聚乙烯（HDPE）材料。具体型号为HDPE/1300J/燕山石化，该材料具有较好的冲击韧性，具有一定的硬度和尺寸熔融温度低，流动性好，易于充模。
HDPE/1300J/燕山石化具体性能如表1。
表1
HDPE/1300J/燕山石化
生产企业 燕山石化
用途 电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等
原料技术数据
收缩率 2%
密度 kg/m3 965 GB1033
熔体流动速率 g/10min 14 GB3682
拉伸强度 MPa 24 GB1040
熔化温度 200℃~250℃
模具温度 50℃~95℃
注射压力 70MPa~105MPa
3 工艺方案及设计步骤
3. 1 设计目标
该塑件用来安装供水管，质量为26.9g,年生产量为50万件，模具寿命为50万件。塑件精度要求一般，根据标准SJ1372-78，采用四级。
3. 2 成型工艺方案
根据产品的材料﹑精度要求和生产效率拟采用注塑成型。注塑成型是热塑性塑料成型的一种方法，几乎所有热塑性塑料都可以用这种方法成型，某些热固性塑料也可以用注塑模成型。所以根据制件的材料选择该产品的加工方法为注塑成型，对此要选择合适的注射机来实现该产品的制造。
3. 3 注射成型机的选择
注塑机是塑料注塑成型所用的主要设备。注塑成型时模具安装在注塑机的动模板和定模板上，通过注塑机的液压锁模机构使动定模处于合模状态，这就需要校核该模具所需要的锁模力是否在注塑机允许范围内；另外模具的开模行程和最大闭合高度都应该通过校核。
根据粗略计算，初步选用JN128-E注射机，主要技术参数如表3.1。
表3.1 JN128-E注射机主要技术参数
注塑压力/Mpa 理论注射容积/㎝3 最大开合模行程/mm 锁模力
KN 最大模具厚度/mm 最小模具厚度/mm 连接柱内距
/mm×mm 顶出行程 mm
185 183 350 1280 380 145 410×370 130
下面从注射量、注射压力和锁模力三个方面对该型注塑机进行初步校核，以验证该注塑机能否满足制品成型的要求。
（1）注射量的校核：注射量是注射机每次注射塑料的最大体积或质量。但是，注射机的公称最大注射量，通常是用聚苯乙烯标定的。所以在使用其它塑料时，柱塞式注射机的公称注射量应根据塑料的密度进行转换。一般，注射机注射量的利用率为20%～85%。所以，选择的注射机，其注射量应满足下式要求，即
W机≥W塑件/0.8
式中 W机——注射机注射塑料的最大质量，单位为g；
W塑件——塑件质量（包括浇注系统），单位为g；
本塑件的质量为26.9g，浇注系统凝料质量约为4g，拟采用一模二腔，所以m = 26.9×2+4 = 57.8g ≤172× 80%=137.6g，所以该注塑机能满足制品成型的要求。
（2）注射压力与锁模力的校核
注射压力的校核是校验注射机的最大注射压力能否满足制品成型的需要。只有在注射机额定的注射压力内才能调出某一制件所需要的注射压力，因此注射机的最大注射压力要大于该制件所要求的注射压力。
型腔内熔料的压力p：
p = 80%p注
式中 p注——塑料的注射压力，可从资料中查得。
从资料中查得HDPE成型时的注射压力约为p注＝70～100MPa，所以p = 80%×100 = 80MPa≤185MPa。
（3) 锁模力的校核
当高压的熔料进入并充满型腔时，将产生一个很大的推力F推，该推力应小于注射机额定的锁模力F锁，否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现
象。
锁模力F锁 ：
F锁≥ F= pA
式中 F推——型腔内塑料熔体沿注射机轴向的推力，N；
A——塑件与浇注系统在分型面上的投影面积，mm2。
本塑件与浇注系统在分型面上的最大投影面积约为3737mm2，所以F推=
80×3737=298960N =298.96KN≤1280KN
所以该注射机能满足制品成型的要求，适用于本次注塑模具设计。
3. 4 设计步骤
注塑模具的结构设计一般按如下步骤进行，在本章只作简要概述，初步拟订设计方案，具体详细设计依据及计算放在后面进行论述。
1.确定型腔的数目；
2.选定分型面；
3.确定浇注系统；
4.确定成型零部件；
5.确定合模导向机构；
6. 选择侧向分型机构；
7. 确定脱模顶出机构；
8. 温度调节系统分析；
9. 排气系统分析；
10.绘制模具结构草图，选取标准模架。
另外，使用Pro/E和UG软件还可以将三维图形转化为二维图形，为二维图的绘制提供了很大的方便，也减少了一定的工作量。因此在这次毕业设计中准备采用AutoCAD、Pro/E和UG软件进行注塑模具的辅助设计。
1 引言
随着现代工业的发展，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的运用越来越广泛。注塑成型由于生产效率高、产品质量稳定以及成本低的特点已成为塑料制品的主要成型方法。我国塑料模具工业从起步到现在，经历半个多世纪，有了很大的发展，模具水平有了较大的提高。成型工艺方面，优质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模结构的创新方面也取得较大的发展。近年来，热流道模具和气辅模具水平进一步提高，注塑模具在量和质方面都有较快的发展。随着塑料工业的迅速发展，以及塑料制品在汽车、航空航天、电子、建材、通讯等领域内的广泛应用，对塑料模具设计和制造技术的要求也越来越高，传统的塑料模具设计及制造技术已经无法适应当今的要求。传统的模具设计，主要为二维和经验设计，单使用二维工程图纸已经很难正确和详尽地表达产品的形状和结构，且无法直接应用于数控加工，设计加工过程中分析、计算周期长，准确性较差。随着计算机技术和软件技术水平的提高，以上各个环节大都采用了先进的CAD/CAM设计与制造技术，使设计人员从繁重的计算和绘图工作中解放出来，这不仅减轻了劳动强度，还可使其能够从事更多的创造性的劳动，大大提高模具的制造效率和质量。这对提高新产品开发速度作用十分突出。
本次设计课题是“供水管卡圈成型模具设计”，供水管卡圈用于安装供水管，保证供水管的使用性能。在设计中除使用传统方法外，还采用CAD、Pro/E等技术，运用office等软件以此减轻工作强度，提高工作效率。
通过对生产技术及工艺装备进行设计、研究并编写了此说明书。说明书详细介绍了供水管卡圈成型模具的结构设计及相关工艺。在该注塑模设计中，侧抽芯机构的设计是难点。
2 产品结构性能及工艺分析
2. 1 塑件结构设计与分析
本次毕业设计课题是“供水管卡圈成型模具设计”，产品的三维造型(如图2-1)如下图所示:
图2-1 三维造型
上图为供水管卡圈三维图，其外形结构比较简单。工件外部最大直径为80mm，下部环形部分外径为74mm,内经为64mm。安装时，内表面与供水管直接接触，是主要工作面，因此其表面质量状况直接影响到整个工件的使用情况。因内表面为工作面，所以要达到一定的精度要求，其余表面精度要求不高。由此造型分析此产品的模具制造需要进行侧向抽芯，难点在于斜导柱与滑块的设计。
2. 2 塑件材料
根据对塑件的主要用途、基本性能及经济性进行分析，该塑件采用高密度聚乙烯（HDPE）材料。具体型号为HDPE/1300J/燕山石化，该材料具有较好的冲击韧性，具有一定的硬度和尺寸熔融温度低，流动性好，易于充模。
HDPE/1300J/燕山石化具体性能如表1。
表1
HDPE/1300J/燕山石化
生产企业 燕山石化
用途 电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等
原料技术数据
收缩率 2%
密度 kg/m3 965 GB1033
熔体流动速率 g/10min 14 GB3682
拉伸强度 MPa 24 GB1040
熔化温度 200℃~250℃
模具温度 50℃~95℃
注射压力 70MPa~105MPa
3 工艺方案及设计步骤
3. 1 设计目标
该塑件用来安装供水管，质量为26.9g,年生产量为50万件，模具寿命为50万件。塑件精度要求一般，根据标准SJ1372-78，采用四级。
3. 2 成型工艺方案
根据产品的材料﹑精度要求和生产效率拟采用注塑成型。注塑成型是热塑性塑料成型的一种方法，几乎所有热塑性塑料都可以用这种方法成型，某些热固性塑料也可以用注塑模成型。所以根据制件的材料选择该产品的加工方法为注塑成型，对此要选择合适的注射机来实现该产品的制造。
3. 3 注射成型机的选择
注塑机是塑料注塑成型所用的主要设备。注塑成型时模具安装在注塑机的动模板和定模板上，通过注塑机的液压锁模机构使动定模处于合模状态，这就需要校核该模具所需要的锁模力是否在注塑机允许范围内；另外模具的开模行程和最大闭合高度都应该通过校核。
根据粗略计算，初步选用JN128-E注射机，主要技术参数如表3.1。
表3.1 JN128-E注射机主要技术参数
注塑压力/Mpa 理论注射容积/㎝3 最大开合模行程/mm 锁模力
KN 最大模具厚度/mm 最小模具厚度/mm 连接柱内距
/mm×mm 顶出行程 mm
185 183 350 1280 380 145 410×370 130
下面从注射量、注射压力和锁模力三个方面对该型注塑机进行初步校核，以验证该注塑机能否满足制品成型的要求。
（1）注射量的校核：注射量是注射机每次注射塑料的最大体积或质量。但是，注射机的公称最大注射量，通常是用聚苯乙烯标定的。所以在使用其它塑料时，柱塞式注射机的公称注射量应根据塑料的密度进行转换。一般，注射机注射量的利用率为20%～85%。所以，选择的注射机，其注射量应满足下式要求，即
W机≥W塑件/0.8
式中 W机——注射机注射塑料的最大质量，单位为g；
W塑件——塑件质量（包括浇注系统），单位为g；
本塑件的质量为26.9g，浇注系统凝料质量约为4g，拟采用一模二腔，所以m = 26.9×2+4 = 57.8g ≤172× 80%=137.6g，所以该注塑机能满足制品成型的要求。
（2）注射压力与锁模力的校核
注射压力的校核是校验注射机的最大注射压力能否满足制品成型的需要。只有在注射机额定的注射压力内才能调出某一制件所需要的注射压力，因此注射机的最大注射压力要大于该制件所要求的注射压力。
型腔内熔料的压力p：
p = 80%p注
式中 p注——塑料的注射压力，可从资料中查得。
从资料中查得HDPE成型时的注射压力约为p注＝70～100MPa，所以p = 80%×100 = 80MPa≤185MPa。
（3) 锁模力的校核
当高压的熔料进入并充满型腔时，将产生一个很大的推力F推，该推力应小于注射机额定的锁模力F锁，否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现
象。
锁模力F锁 ：
F锁≥ F= pA
式中 F推——型腔内塑料熔体沿注射机轴向的推力，N；
A——塑件与浇注系统在分型面上的投影面积，mm2。
本塑件与浇注系统在分型面上的最大投影面积约为3737mm2，所以F推=
80×3737=298960N =298.96KN≤1280KN
所以该注射机能满足制品成型的要求，适用于本次注塑模具设计。
3. 4 设计步骤
注塑模具的结构设计一般按如下步骤进行，在本章只作简要概述，初步拟订设计方案，具体详细设计依据及计算放在后面进行论述。
1.确定型腔的数目；
2.选定分型面；
3.确定浇注系统；
4.确定成型零部件；
5.确定合模导向机构；
6. 选择侧向分型机构；
7. 确定脱模顶出机构；
8. 温度调节系统分析；
9. 排气系统分析；
10.绘制模具结构草图，选取标准模架。
另外，使用Pro/E和UG软件还可以将三维图形转化为二维图形，为二维图的绘制提供了很大的方便，也减少了一定的工作量。因此在这次毕业设计中准备采用AutoCAD、Pro/E和UG软件进行注塑模具的辅助设计。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/mjsk/1872.html
