机械仪表]弯管接头注射成型工艺及模具设计

机械仪表]弯管接头注射成型工艺及模具设计内容摘要：

要，模具的标准化 工作十分重要，目前我国标准化程度达到 30%以上。 注射模具零部件、模具技术条件和标准模架等有 14 个标准。 当前的任务是重点研究开发热流道标准元件和模具温控标准装置；精密标准模架、精密导向件系列；标准模板及模具标准件的先进技术和等向标准化模块等； 加强理论研究； 塑料制件的精密化、微型化和超大型化； 新材料、新技术、新工艺的研制、开发和应用。 各种新材料的研制和应用，模具加工技术的革新， CAD/CAM/CAE 技术的应用都是模具设计制造的发展趋势。 塑料模具的分类 不同的塑料成型方法采用原理和结构特点各不相 同的成型模具， 塑料模具的分类方法有很多，按照塑料制件的成型方法不同可以分为一下几类： 注塑成型模具 又称注射成型模具，主要用于热塑性塑料制品的成型，但今年来也越来越多地用于热固性塑料成型。 注塑成型在塑料制件成型中占有很大比重，世界塑料成型模具产量中约有半数以上为注塑模具。 压塑成型模具 压塑成型模具简称压模。 压塑成型模具多用于成型热固性塑料的压模，也有用来成型热塑性塑料的热挤冷压模具。 另外还有一类 不加热的冷压成型模具，用于成型聚四氟乙烯坯件。 3 传递成型模具 传递模具多用于热固性塑料的成型。 挤塑成型 模具 挤塑成型模具包括挤出机头和定型模两部分。 用于生产出具有所需断面形状的连续型材。 中空制品吹塑成型模具 用挤塑的方法生产管坯的叫挤吹模具，用注塑方法生产管坯的叫注吹模具，注吹中，在吹胀前的瞬间先进行轴向拉伸的叫注拉吹模具，产品的性能和尺寸精度因上述方法不同而有很大差异。 热成型模具 热成型模具又名真空或压缩空气成型模具，它是一单独的阴模或阳模。 此种成型方法，模具受力较小，强度要求不高 ，甚至可用非金属材料制作，但为了取得较高的生产效率，模具的导热性很重要，铝合金模具得到了广泛的应用。 除了上面所列举的 集中塑料模具外，尚有搪塑成型模具、 反应注塑成型模具、泡沫塑料成型模具、玻璃纤维增强塑料低压成型模具等。 4 第 二 章 塑件成型工艺分析 塑件分析 总体分析 该塑件 如图 21 所示，材料为 ABS，流动性能为中等，溢料间隙为 ，塑件最大壁厚为 4mm，最小壁厚为 ， 未注圆角为 R3mm，精度等级为 SJ137278 中 4级精度，属于中等精度塑件。 经分析，该塑件可用注塑成型，但模具设计时应考虑两个方向的侧抽芯问题。 图 21 弯管接头 脱模斜度 ABS 属于 非结晶型 热塑性塑 料，其成型收缩率较低，一般介于 %～ %，结合该塑件的特点，不需要设计脱模斜度。 5 ABS 性能分析 使用性能 ABS 是树脂的刚性与橡胶的弹性相结合的一种广泛使用的工程材料，它不仅具有韧、硬、刚相均衡的优良力学性能，而且耐化学药品性好、尺寸稳定性好、表面光泽度高，且原料丰富。 广泛用于机械、电器零件、办公用品、日用品等各个领域。 工艺性能  ABS 属于无定型聚合物，无明显熔点。 ABS 熔融温度为 217～ 237℃，分解温度大于 270℃。 注射用的熔体指数范围为 ～ 15。  ABS 熔体粘度高，流动性较差，但是流动性比 PVC， PC 要好，熔体粘度比 PE， PS，PA 要大。 熔体冷却固化速度也较快。  ABS 热稳定性不太好，注射成型结束后应用机筒清洗剂清理料筒。 由于丁二烯含有双键，所以 ABS 耐气性差，尤其是紫外线可引起 ABS 变色。  ABS 对温度剪切速率都比较敏感，温度提高、注射压力提高之后，熔体表面粘度下降，流动性增加。  ABS 为极性大分子，有吸湿倾向。 成型加工前务必进行干燥。 树脂水分控制在 %以下，一般用热风干燥法除去水分。 树脂颗粒层厚度为 10mm～ 30mm 时， 80℃ ～ 90℃干燥 2～ 3 小 时。 树脂湿度大，制品又复杂 则 可于 70℃ ～ 80℃干燥 18～ 24 小时才能取得良好效果。  ABS 成型收缩率较低，一般介于 %～ %之间。 ABS 的注射成型过程及工艺参数 注射成型过程  成型前准备 成型前应检验 ABS 的色泽、粒度和均匀度等并进行干燥处理，用专用的清洗剂清洗料筒，在模具上涂脱模剂以帮助脱模。 由于 ABS 具有吸湿性，在注射成型之前要进行干燥。 建议干燥条件： 80~90℃下最少干燥 2h，且材料温度波动应保证小于 %。  注射过程 塑料原料在注射机料筒内经过加热塑化到粘流 状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔，其注射过程可分为原料的塑化、填充、保压、倒流、冷却定型五个阶段。  塑件的后处理 一般制品要求不太高时可不作热处理。 对于要求较高的制品在循6 环热风下处理 2～ 4 小时，温度 70℃，然后缓慢冷却到室温。 本产品由于要求不太高，可不进行热处理。 注射工艺参数  注射机：采用螺杆式注射机，螺杆结构特征为单头、全螺纹、等距、压缩突变型，螺杆端部不带止回环。 螺杆长度比为 18～ 20： 1。 喷嘴选用通用型延伸式，喷嘴孔直径4～ 5mm或 6～ 8mm。 制品质量一般为最大注射量的 50%～ 75%。  料筒温度：后段 150℃ ～ 170℃，中段 165℃ ～ 180℃，前段 180℃ ～ 220℃。  喷嘴温度： 220℃。  模具温度： 60℃ ～ 70℃。 模具温度对提高 ABS 制品表面质量、减小内应力有着重要的作用。 但是提高模具温度，制品收缩率增大，成型周期延长。  注射压力： 50～ 100MPa。  保压压力： 60～ 70MPa。  注射速度和螺杆转速：注射速度对 ABS 熔体流动性有一定的影响，但不太大。 注射速度快，冲模速度快，摩擦热提高，容易出现排气不良，表面粗糙度不好，力学性能也教低。 冲模速度慢，制品会产生熔接不良，制品表面出现 波纹。 一般情况下宜用高压低速冲模。 螺杆转速通常小于 70r/min，可在 30～ 40r/min 之间选择。  成型周期：总周期 40～ 120s，注射时间 5～ 30s，保压时间 0～ 5s，冷却时间 20～ 60s。 7 第三章 模具结构形式的拟定 分型面的确定 分型面的形式 分开模具取出塑件的面，统称为分型面。 注射模有一个分型面和多个分型面的模具。 分型面的位置有垂直于开模方向、平行于开模方向以及倾斜于开模方向几种。 分型面的形式与塑件的几何形状、脱模方式、模具类型及排气条件等有关，常见的形式有：水平分型面、垂直 分型面、斜分型面、阶梯分型面和平面、曲面分型面。 分型面的选择原则 分型面设计得是否得当，对制件质量、操作难易、模具结构复杂性有很大影响，主要应考虑一下几点： 1) 符合塑件脱模的基本要求，就是能使塑件从模具中取出，分型面应设在脱模方向端面投影轮廓最大的部位； 2) 因为分型面处不可避免的会在塑件上留下溢料痕迹，或拼合不准确的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表或圆弧的转角处 ； 3) 从制件的推出装置设置方便考虑，分型时要尽可能地使制件留在动模边； 4) 从保证制件相关部位的同心度出发，同心度要求高的塑件，取分型 面时最好 把要求同心的部分放在模具分型面的同一侧； 5) 有侧凹或侧孔的制件，取分型面时应首先考虑将抽芯或分型距离长 的一边放在动、定模开模方向是上，而将短的一边作为侧向分型或抽芯； 6) 对有顶出机构的模具，采取动模边侧向分型抽芯，模具结构较简单，能获得的抽拔距离也比较长，故选分型面时应优先考虑把制件的侧凹或侧孔放在动模； 7) 当分型面作为主要排气面时，料流末端应在分型面上以利排气； 8) 分型面应保证塑件的精度要求； 9) 分型面应力求简单使用并易于加工； 10) 型面应考虑主分型面和侧向分型面的协调。 本设计分型面的选择 通过对 塑件结构形式的分析，同时根据以上分型面的选择原则综合考虑，决定将分型面选在塑件最大截面处 ，以利于塑件的取出。 8 型腔数目和 模具结构形式的确定 型腔数目的确定 由于该塑件存在两个方向的侧向抽芯，故不适用于一模多腔的结构形式。 因此选用一模一腔结构。 模具结构形式的确定 由以上分析可知，本模具设计为一模一腔结构，根据塑件的结构特点，推出机构采用推杆推出。 浇注系统设计时，浇口采用两个侧浇口且设在分型面上。 因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料。 由上述分析可确定选用单分型面横向分型抽 芯注射模具。 注射机型号的确定 注射量的计算 1) 塑件的体积估算    33222221 5 91 322cmmmVVV）（塑 2) 塑件质量 m的计算 ABS 的密度为 33 cmg 1 . 0 6~1 . 0 4   ，取。 则质量 gVm  。 浇注系统凝料体积的初步估算 虽然设计之前难以确定浇注系统凝料的准确数值，单可以根据经验按照塑件体积的～ 1 倍来估算。 由于本次采用流道简单并且较短，因此浇注系统凝料按塑件体积的 倍来估算 ，即 cmVj 。 注射机的选择 注射机的最大注射容量     cmVVV j  塑注 式中 注V —— 注射机最大注射容量， cm3； 塑V —— 成型塑件体积， cm3； 9 jV —— 浇注系统凝料体积， cm3； —— 最大注射容量的利用系数。 故 取 3250cmV 公称。 查表得，选注射机型号为 SZ2501250 卧式注射机。 其主要技术参数见表 31： 表 31 SZ2501250 卧式注射机 主要技术参数 理论注射量 /cm3 270 移模行程 /mm 360 螺杆直径 /mm 45 最大模具厚度 /mm 550 注射压力 /MPa 160 最小模具厚度 /mm 150 注射速率 / 110 锁模形式 双曲肘 塑化能力 / 模具定位孔直径 /mm 160 螺杆转速 / 10～ 200 喷嘴球半径 /mm SR15 锁模力 /KN 1250 喷嘴口径 /mm  4 拉 杆内间距 /mm 415 415 — — 注射机相关参数校核  注射压力校核 由 ABS 相关性能参数可得， ABS 所需注射压力为 50～ 100MPa，取 MPap 750 ，该注射机的公称压力 MPap 160公 ，注射压力安全系数 ~ k ，取 k ，则：公pM P apk  ，所以所选注射机压力合适。  锁模力校核 1) 塑件 在分型面上投影面积 塑A ： 222 7 2 0 05199 mmA 塑。 2) 浇注系统在分型面上的投影面积 浇A ： 即流道凝料 （包括浇口）在分型面上的投影面积。 按照 浇A 是每个塑件在分型面上的投影面积的 ~ 倍。 由于本次设计流道简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小一点，取 塑浇 AA 。 3) 塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积 总A ： 28 6 4 07 2 0 2 0 0 mmAAA  塑浇总。 4) 模具型腔内的胀型力 胀F ： KNpAF  模总胀 式中 模p 是型腔的平均压力值，通常取注射压力的 20%～ 40%。 对于粘度较大的塑料制品应取大值， ABS 属于中等粘度的塑料，故取 36MPa。 查表 31，可得该注射机的公称锁模力 MPaF 1250锁 ， 锁模力的安全系数为~ k ，取 k ，则 锁胀胀 FFFk  ，所以该注射机锁模力合适。 10  开模行程与推出机构的校核 开模行程是指从模具中取出塑料所需要的最小开合距离，用 H 表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程 S。 由于注射机的锁模机构不同，开模行程可按以下两种情况进行校核：一种是开模行程与模具厚度无关；二种是开模行程与模具厚度有关。 我们这里选用的是开模行程与模具厚度无关，且是单分型面注射模具。 （ 1） 开模行程与模具厚度无关时 这种情况主要是指锁模机构为液压 肘杆式注射机，其模板行程是 由连杆机构的最大冲程决定的，而与模具厚度是无关的。 此情况有两种类型： a. 单分 型面注射模，所需开模行程 H 为 :  mmHHHS 10~521  式中 1H —— 塑件推出距离（也可以 取 凸模 的 高度）（ mm）； 2H —— 包括浇注系统在内的塑 件 高度（ mm）； S —— 注射机移动板最大行程 （ mm）； H —— 所需要开模行程 （ mm）。 而我们这里通过 分析、计算、查阅相关 资料可得出： H 小于注射机的最大开模行程 360mm，符合要求。 b. 对双分型面注射模，所需开模行程为：  mmaHHHS 10~521  式中 a —— 中间板与定模的分开距离（ mm） 这里不作讨论。 （ 2） 推 出机构的校核 各种型号注射机的推出装置和最大推出距离各不同，设计模具时，推出机构应与注射机相适应，具体可查资料。 11 第四章 浇注系统 、冷却系统和排气系统 的设。