水龍頭注塑工藝與模具設(shè)計學(xué)士論文.doc

分類號 學(xué) 號yuncheng university 學(xué)士學(xué)位論文 水龍頭注塑工藝與模具設(shè)計學(xué)科門類： 機械類 學(xué)位申請人： 韓 彪 隸屬系部： 機電工程系 指導(dǎo)教師： 黃勝 講師 申請日期： 2014年6 月 摘要塑料制品在日常社會中得到廣泛利用，模具技術(shù)己成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。塑料制品成形的方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市場中塑料成形模具產(chǎn)量中約半數(shù)是注塑模具。近年來，我國工業(yè)的高速發(fā)展對模具工業(yè)，對塑料模具提出了越來越高的要求。塑料制品的成型，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件。本課題就是將塑料水龍頭作為設(shè)計注射成型是塑料成型的一種重要方法，它主要適用于熱塑性塑料模型，將注射模具的相關(guān)知識作為依據(jù)，闡述塑料注射模具的設(shè)計過程。本設(shè)計的主要任務(wù)是研究水龍頭的成型技術(shù)并且設(shè)計出注塑模具，其結(jié)構(gòu)特點是側(cè)澆口形式的單分型面注射模，具有側(cè)向抽芯及圓弧抽芯，在隨后的設(shè)計中，利用cad軟件對塑件進(jìn)行了實體造型，對塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工藝分析，明確設(shè)計思路，確定注射成型工藝過程并對各個具體部分進(jìn)行詳細(xì)的計算和校核，以確保設(shè)計出的結(jié)構(gòu)使模具工作運用可靠，保證與其他部件的配合。最后用autocad繪制一套模具裝配圖和零件圖。 關(guān)鍵詞：塑料水龍頭；注塑模具；注射成型；單分型面；圓弧抽芯 the tap injection molding process and mold designabstractplastic products is widely used in everyday society, technology of mould has become to measure a country one of the important symbol of the levels of product manufacturing. although a lot of plastic forming method, but the main method is to plastic injection forming, the plastic mold market in plastic forming mold production is about half of the injection mould. in recent years, with the rapid development of industry in our country to the mold industry, puts forward higher and higher requirements for plastic mould.injection molding is a kind of important method of plastic molding, it is mainly suitable for thermoplastic plastic molding, can be a complicated shape of precision plastic forming parts. as a design model, this topic is to plastic faucet will injection mold related knowledge as the basis, elaborated the design of plastic injection mould process.this designs main task is to study the molding technology of faucet and design the injection mold and its structure is characterized by side gate in the form of a single parting surface injection mould, with side core-pulling and arc core pulling, and in the subsequent design, solid model is studied by using cad software for plastic parts, process of plastic parts structure analysis, a clear design ideas, to determine the injection molding process and to each specific parts of detailed calculation and checking, to ensure that the structure of the designed mold work using reliable, assurance and other components. finally use autocad draw a die assembly drawing and part drawing.key words: plastic faucet; injection mould; injection molding; single parting surface; arc core pulling緒論 隨著社會科技的進(jìn)步，自塑料問世以來，塑料來源越發(fā)豐富，制作越發(fā)方便及成本越發(fā)低廉，因此興起了塑料工業(yè)這一門新興產(chǎn)業(yè)。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強度和精度等方面的不斷提高，塑料制品在機械電子、國防、交通、建筑器材、農(nóng)業(yè)和日用五金等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用范圍也在不斷的擴大，75%以上的金屬制品以及95%以上的塑料制品是通過模具來成型的。因此，產(chǎn)品對模具的精度要求越來越高，越來越普及。 塑料模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工具，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面的水平高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應(yīng)能力和速度。 模具設(shè)計過程一般是設(shè)計收縮率、毛坯尺寸、型腔布局，然后進(jìn)行分模，創(chuàng)建型芯型腔、滑塊和鑲塊、添加模架和標(biāo)準(zhǔn)件，最后設(shè)計澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)和建腔，生成材料清單和模具圖。 塑料制品生產(chǎn)中先進(jìn)合理的成型工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少的重要因素。塑料模具對實現(xiàn)塑料成型工藝要求和塑件使用要求起著十分重要的作用。任何塑件的生產(chǎn)和更新?lián)Q代都是以模具的制造和更新為前提的，由于目前工業(yè)和民用塑件的產(chǎn)量猛增，質(zhì)量要求越來越高，因而導(dǎo)致了塑料模具研究設(shè)計和制造技術(shù)的迅猛發(fā)展。第一章 設(shè)計題目：水龍頭注塑工藝與模具制造零件名稱：塑料水龍頭殼體材料：abs生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)圖1-1 塑件結(jié)構(gòu)圖1-2 塑件三維圖第二章 塑件成型工藝性能分析2.1 工藝分析該塑件為生活用水龍頭，使用上沒有什么特別的要求，只要求外形美觀，表面光潔。尺寸較小，形狀要求對稱，精度要求不高。上面有內(nèi)螺紋，要求為m20，入水端裝有外螺紋要求為g1/220的金屬嵌件。對于r50的型芯可以使用齒輪齒條嚙合在模內(nèi)抽芯，m20的螺紋則在模外手動抽芯。該水龍頭殼體所選用的材料是abs,，未注公差尺寸mt5，它是優(yōu)良的工程材料之一。abs樹脂微黃色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學(xué)腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動性。因此abs樹脂具有優(yōu)良的沖擊韌性和力學(xué)強度，耐磨性、抗蠕變性好，耐化學(xué)性及電性能良好，光澤性好，易于表面印刷、涂層、電鍍、機械加工，同時具有吸濕性強，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，常用于制造機械配件，汽車配件，鍍金配件，筆桿化工防腐管材等。項目性能參數(shù)項目性能參數(shù)密度(g/cm3)1.131.14缺口沖擊強度(kj/m2)6熔點()130160體積電阻(.cm) 1016收縮率(%)0.30.8表面電阻() 10相對粘度1.92.3馬丁耐熱()60拉伸強度(mpa) 63熱變形溫度(1.81mpa，) 45靜彎曲強度(mpa) 80硬 度（hr） r121表2-1 abs塑料主要的性能指標(biāo)第三章 注射工藝設(shè)計3.1工藝參數(shù)計算3.1.1最大注射量 利用ug軟件對塑件建模，計算體積。從分析日志中可以清楚的看出塑件的體積為39.445cm3，約為39cm3。該產(chǎn)品材料為abs，根據(jù)表2-1查得，知其密度為1.13-1.14g/cm3，收縮率為 0.30.8 %，計算其平均密度為1.135 g/cm3，平均收縮率為0.55，所以單件制品質(zhì)量為w件=1.135 g/cm339cm3=44.265g3.1.2 注塑機選定1.最大注塑量塑件成型所需的注射總量應(yīng)小于所選注塑機的注射容量.注射容量以容積表示時,塑件體積(包括澆注系統(tǒng))應(yīng)小于注塑機的注塑容量,其關(guān)系是: 式中- 塑件與澆注系統(tǒng)的體積() - 注射機注射容量() 0.8- 最大注射容量利用系數(shù) 2.注射壓力注塑加工是所需注射壓力與塑料品種，塑件形狀和尺寸，注塑機類型，噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。選擇的注塑機的注射壓力必須大于成型制品所需的注射壓力。根據(jù)經(jīng)驗，成型所需的注射壓力范圍如下：、塑件形狀簡單熔體流動性好，壁厚者，所需注射壓力一般小于70mpa；、塑件形狀一般,精度要求一般，熔體流動性好者，所需注射壓力通常選70-100mpa;、塑件形狀一般,有一定精度要求，熔體粘度中等，所需注射壓100-140mpa、塑件壁厚，尺寸大，壁厚不均精度要求高，熔體粘度高者注射壓力選為100-140mpa 根據(jù)塑件的原材料分析,查相關(guān)手冊得知該塑件的原材料所需的注射壓力為60-100 ,由于塑件的尺寸較大,型芯較多,所以選擇較大的注射壓力.模具所需的注射壓力應(yīng)小于或等于注射機的額定注射壓力,其關(guān)系按下式:式中- 塑件成型是所需的壓力() - 所選注射機的額定注射壓力() 3.鎖模力鎖模力為注塑機鎖模裝置用于加緊模具的力，模具所需的最大鎖模力應(yīng)小于或等于注射機的額定鎖模力,其關(guān)系式如下: 式中- 模具型腔壓力,取30mpa - 塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積() - 注射機額定鎖模力(n)再根據(jù)塑件形狀及尺寸采用一模一件的模具結(jié)構(gòu),由以上數(shù)據(jù),相關(guān)資料初選螺桿式注塑機:xs-zy-100/60.它的注射容量為100,注塑壓力為150mpa,鎖模力為600kn,均滿足以上條件. 此注射機主要參數(shù)和技術(shù)規(guī)格如下：表3-1 注射機主要參數(shù)和技術(shù)規(guī)格項目性能參數(shù)項目性能參數(shù)螺桿直徑(mm)35最小模具厚度(mm)10最大理論注射容量(cm3)100動、定模固定板尺寸為(mm) 440340注射壓力(mpa)150最大開合模行程(mm)260鎖模力(kn)600噴嘴球半徑(mm)12最大成型面積(cm3)90噴嘴孔徑(mm) 4最大模具厚度(mm) 340噴嘴移動距離(mm) 125 4. 塑件模塑成型工藝參數(shù)的確定 abs注射成型工藝參數(shù)見下表,試模時,可根據(jù)實際情況作適當(dāng)調(diào)整 表3-2 abs注射成型工藝參數(shù)工藝參數(shù) 規(guī)格 工藝參數(shù) 規(guī)格 預(yù)熱和干燥 溫度t/: 80-95 成型時間/s注射時間 0-5時間/h: 4-5保壓時間 15-30料筒溫度t/ 后段 150-170冷卻時間 15-30中段 165-180總周期 40-70前段 180-200螺桿轉(zhuǎn)速n/()30-60噴嘴溫度t/ 170-180 后處理 方法 紅外線燈烘箱 模具溫度t/ 50-80溫度t/ 70注射壓力p/mpa60-100時間/h2-4第四章 模具的總體設(shè)計4.1 確定模具類別注射模具的種類有很多，生產(chǎn)中常按其特征來分，可以分為：單分型面注射模具（兩板式），雙分型面模具（三板式），側(cè)向分型與抽芯注射模具，帶活動鑲件的注射模具等。按塑件生產(chǎn)批量，注射機的規(guī)格和塑件形狀和大小，確定此塑件采取一模一件的生產(chǎn)方式。由于其形狀比較復(fù)雜，體積小，可設(shè)計成帶活動鑲件的注射模。4.2 選擇分型面分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件、澆口形式等有關(guān)，常見的形式有水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲面分型面等，其中水平分型面結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，所以經(jīng)常采用。分型面的選擇是一個比較復(fù)雜的問題，選擇分型面應(yīng)遵循以下原則：（1）分型面塑件應(yīng)盡可能留在動模或下模，以便從動模或下模頂出，簡化模具結(jié)構(gòu)。（2）分型面塑件留于動模時，應(yīng)考慮最簡頂出形式，簡化模具結(jié)構(gòu)。（3）塑件有側(cè)抽芯時，應(yīng)盡可能放在動?；蛳履２糠郑苊舛；蛳履?cè)抽芯。（4）塑件有多組抽芯時，應(yīng)盡量避免長端側(cè)抽芯。（5）頭部有圓弧的塑件，采用圓弧部分分型會損傷塑件外觀。一般應(yīng)選擇在頭部下端分型。（6）一般塑件分型面的選擇，應(yīng)考慮到塑件的外觀，盡量避免塑件表面留有分型痕跡。（7）有同心度要求的塑件，應(yīng)盡可能將型腔設(shè)在同一分型面上。（8）一般分型面應(yīng)盡可能設(shè)在塑料流動方向的末端，以利于排氣。綜合以上原則，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形式，這里選擇最常用的水平分型面(圖4-1)圖4-1 塑件分型面根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)，分型面設(shè)置在塑件的對稱平面。4.3確定型腔布局 塑件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要側(cè)滑塊抽芯以及齒輪齒條嚙合在模具內(nèi)抽芯，所以這里選擇一模一腔。4.4澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。它的設(shè)計是注射模設(shè)計中很重要的環(huán)節(jié)。澆注系統(tǒng)的作用是：將塑料熔體均勻地送到每個型腔，并將注射壓力有效地傳送到型腔的各個部位，以獲得形狀完整，質(zhì)量優(yōu)良的塑件。普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。4.4.1主流道設(shè)計主流道是指注射機噴嘴與型腔或與分流道連接的這一段進(jìn)料通道，是塑料熔體進(jìn)入模具最先經(jīng)過的部位，它與注射機噴嘴在同一軸芯線上。在臥式注射機用模具中，主流道垂直于分型面，主流道的結(jié)構(gòu)形式及與注射機噴嘴的連接如圖4-2所示。圖4-2 主流道形狀及其與注射機噴嘴的關(guān)系主流道需設(shè)計成錐角為2060的圓錐形，表面粗糙度rapm(n) 式中： f鎖模力。，分別為制品和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積（mm2）。pm塑料熔體在型腔內(nèi)的平均壓力（mpa）,型腔壓力取注射壓力的80%左右，一般取2040mpa，詳見表6-1，這里選29.4mp； n型腔數(shù)量。表 6-1 模內(nèi)的平均壓力制品的特點模內(nèi)的平均壓力(mpa)舉列容易成型制品24.5pe,pp,ps等壁厚均勻的日用品。及容器制品一般制品29.4在摸溫較高下，成型薄壁容器制品中等黏度塑料和有精度要求制品34.3abs,pmma等有精度要求的工程結(jié)構(gòu)件。加工高黏度塑料，高精度，充模難的塑料制品39.2用于機械零件上高精度的齒輪或凸輪 根據(jù)本模具設(shè)計的尺寸，代入數(shù)據(jù)得出pm(n)=66.3kn而本模具所采用的注射機的額定鎖模力f為600kn，即 fpm(n)，因此鎖模力足夠，符合要求。第七章 畢業(yè)設(shè)計設(shè)計圖7.1 水龍頭注塑模裝配圖本模具最終的裝配圖如下圖7-1所示圖7-1 裝配圖7.2動模零件圖本模具最終的動模圖如下圖7-2所示圖7-2 動模圖7.3.定模零件圖本模具最終的定模圖如下圖7-3所示圖7-3 定模圖7.4.型芯零件圖本模具最終的型芯圖如下圖7-4所示圖7-4 型芯結(jié)論歷時三個月的畢業(yè)設(shè)計忙碌而又充實的結(jié)束了，在這三個月里，我在黃勝老師的悉心指導(dǎo)下完成了水龍頭注塑工藝與模具制造這一畢業(yè)設(shè)計論文題目。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我通過查閱參考各種有關(guān)模具等方面的資料，請教老師以及同學(xué)有關(guān)模具方面的問題，特別是模具在實際中可能遇到的具體問題，對整個設(shè)計從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核都進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計。使我在這短暫的時間里，了解模具設(shè)計的過程和方法,對模具的認(rèn)識有了一個質(zhì)的飛躍,對于模具型面數(shù)控仿真數(shù)控加工部分的操作，更是熟練掌握了autocad和ug等軟件的應(yīng)用。通過這次畢業(yè)設(shè)計，明白畢業(yè)設(shè)計不僅是對以前所學(xué)知識的一種檢驗，也是對自己能力的一種提高。在研究塑料水龍頭的成型技術(shù)和設(shè)計模具的過程中，發(fā)現(xiàn)并且解決了很多問題，盡管自己對專業(yè)知識的掌握還不夠透徹，但我仍然通過自己的努力已經(jīng)老師同學(xué)的幫助完成了設(shè)計并有所突破。通過查閱資料、跟同學(xué)交流探討以及請教老師等方式學(xué)到了不少東西，將所學(xué)理論知識運用到了實踐當(dāng)中，加深了對書本知識的理解，雖然經(jīng)歷了諸多困難，但收獲很多。這次設(shè)計不僅提升了我的專業(yè)知識，也鍛煉了我思考問題及尋找解決問題的能力，對我們以后的工作有非常大的幫助。雖然這個方案做的還不夠?qū)I(yè)，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，將使我們終身受益。參考文獻(xiàn)1胡亞明主編.塑料模具的設(shè)計與制造問答.北京：機械工業(yè)出版社，2005.52陸寧編著.使用注塑模具設(shè)計.北京：中國輕工業(yè)出版社,1997.53俞芙芳主編.簡明塑料模具使用手冊.福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社,2006.14北京意達(dá)利技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司編.塑料模具設(shè)計與制造過程仿真.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.15申開智主編.塑料成型模具.北京：中國輕工業(yè)出版社2002.96譚雪林曉新主編.新編塑料模具設(shè)計手冊，北京：人民郵電出版社，20057賈潤禮、程志遠(yuǎn)主編.