D30等径三通注塑模具设计

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1、洛阳理工学院毕业设计（论文）D30等径三通注塑模具设计摘 要三通管作为一种日常生活中广泛使用的连接件，本设计对三通管的注塑模具设计方法进行了阐述。通过本设计可以对注塑模具有一个全面的了解，以及设计中需要注意的一些细节，了解模具的结构和工作原理。此次设计为D30等径三通管注塑模具设计，利用pro/e进行三维造型，确定塑件体积质量等参数.设计包括对塑件材料的选择和结构的分析;进行三通接头成型工艺分析、确定成型方案；注塑机型号的选择、确定收缩率和分型面，进行模具尺寸计算；浇注系统的形式和浇口的设计、导向定位机构、侧向分型与抽芯机构；脱模机构和分型面、排气系统以及温度调节系统等。根据塑件的产品数量要求

2、，以及结构要求，该模具采用一模两腔。利用 pro/e、CAD 软件设计成形零件，从而进行全方面的参数化设计,即对模具进行分模、生产元件、装配、试模、开模设计.关键词：三通管，注塑模具，导向定位，浇注系统，分型 D30 Tee injection mold designABSTRACTOnly material by molding with the use of various products to become the value of the molding die is used having a certain shape and size of major process equi

3、pment of various products are widely used in many materials processing industry。 As a tee connector widely used in daily life, the paper injection mold design tee described. Injection mold can have a preliminary understanding, as well as some of the design details that need attention through the des

4、ign and understanding of the structure and working principle of mold. The design for the D30 Tee pipe injection mold design, the use of pro / e for threedimensional modeling, to determine the volume of plastic parts quality and other parameters. Design includes analysis of the choice of materials an

5、d structure of the plastic parts， injection molding machine model selection， casting gating system design form and guide positioning mechanism, side parting and pulling mechanism, stripping agencies and subsurface , the exhaust system and the temperature regulation system.KEY WORDS: Tee， Injection m

6、old, oriented positioning, gating system， type5目录前言1第1章 概论31。1 塑料模具的意义31.1。1 塑料模具成型在国民经济的地位31。1.2 塑料模具成型在塑料工业的重要性31.2 塑料模具的发展状况和趋势41.2。1 国外模具的发展状况和趋势41。2。2 国内模具的发展状况和趋势5第2章 成型工艺分析72.1 塑件材料分析72。1。1 塑件分析72。1。2 材料特征82.2 塑料成型工艺性能分析92。2.1 流动性92.2。2 收缩性92.2。3 吸湿性102.3 塑料成型工艺性能分析102。3。1 可行性分析102。3.2 塑件尺寸精度

7、分析102。3.3 塑件表面质量分析112.3。4 塑件结构分析11第3章 注射机的选择与校核123.1 注射机的选择123.1.1 制件的体积计算123。1。2 注射机的选择133.2 注射机的校核133.2.1 最大注射量的校核133.2.2 锁模力的校核143.2.3 最大注射压力的校核143。2.4 抽芯距离的校核143.2.5开模行程的校核15第4章 注射模的设计164.1 浇注系统的设计164.1。1 主流道的设计164.1。2 分流道的设计174。1.3 浇口的设计174.1.4 冷料穴设计184。2 模架的选取194。2。1 塑料注射模架结构194.2。2 标准模架的选用204

8、.3 分型面的选择与型腔数目的确定214.3.1 分型面的选择214.3.2 型腔数目的选择224。3。3 型腔的布置方式224。3。4 排气槽的设计23第5章 成型零件的结构设计与计算255。1 成型零件的结构设计255.1。1凹模的结构形式255。1。2凹模的结构设计255。2 成型零件工作尺寸的计算265.2。1凹模和型芯径向尺寸的计算265。3 冷却系统的设计275.3。1冷却效率对生产的影响275.3。2冷却系统的设计原则28第6章 推出机构与抽芯机构的设计296.1 脱模机构设计原则296。1。1 脱模力的计算296.2 侧向抽芯机构设计306.2。1 侧型芯结构设计306.2.2

9、 脱模力316。2.3 斜导柱的结构形式326.2。4 楔紧块的设计326。2.5 合模导向机构设计336。2。6 侧滑块设计336.2.7 滑块导滑槽设计346。2。8 导向零件346。2。9 支承零部件设计356。3 装配总图35结论37谢 辞38参考文献39外文资料翻译41前言塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，随着现代高新科学技术的飞速发展，越来越多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，促进了塑料工业的飞速发展，现在塑料产品的已经占领人们生活生产的很大市场，并已经成为我们生产生活中不可或缺的一部分，在我国的国民经济中发挥着越来越重要的作用。注塑模具是生产各种工业产品的重要工艺装备

10、,随着塑胶模具设计工业的迅速发展以及塑胶制品在航空、航太、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用,产品对模具的要求越来越高,传统的塑胶模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。一个国家模具生产能力的强弱、水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品开发和老产品更新换代,影响着产品质量和经济效益的提高。我国为了优先发展模具工业，制定了一系列优惠政策，并把它放在国民经济发展十分重要的战略地位。模具是工业生产的重要工艺设备，它被用来成型具有一定形状和尺寸的各种制品。材料只有通过成型才能成为具有使用价值的各种制品，采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和原材料，成本低等诸

11、多优点,模具成型已成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具潜力的发展方向。本课题主要研究塑料注塑模具的工艺设计，三通管件是一种生活中常用的水管接连件制品，应用范围广泛，其性能良好,具有耐腐蚀、质量轻、使用寿命长、抗冲击性强等诸多优点，且具有较好的强度、较高的表面硬度、表面光洁度,在接连时方便、快捷，主要生产方法为注塑模具生产.现在塑料产品因其诸多优良特性，已被人们用于生产生活的各行各业。塑料能够采用多种方式进行成型加工，而利用注射模对塑料进行注射成型是目前应用范围最广、效率最高的一种加工方法。三通管是管道分流和管道阀门设计必然用到的，本课题的目的就是设计一套等径三通接头注射模.在设计

12、生产中可利用计算机辅助软件分析制品的质量体积参数，确定生产材料的选取；对三通接头塑件成型工艺分析,确定成型方案；选取注射设备以及确定注射设备的各个参数校核;基于CAD进行注塑模具的设计，抽芯机构、侧向分型机构的设计;顶出系统、浇道系统、冷却系统；确定塑料模具的最佳分型面和模架的选取等。中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,也为其发展提供了巨大的动力。近年来，中国模具工业的一直以每年15%左右的增长速度快速发展.模具行业结构调整步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度；塑料模和压铸模比例增大;面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快。

13、一个国家的模具技术水平，已成为衡量国家制造业水平的一个重要标志，也是保持这些国家的产品在国际市场上优势的核心竞争力.没有先进的模具工业是不行的。中国的塑料模具制造工业的飞速发展是需要理论和实践相结合的，所以这次毕业设计的意义十分重大. 第1章 概论1。1 塑料模具的意义1。1.1 塑料模具成型在国民经济的地位 塑料工业是现如今世界上增长速度最快的工业门类之一.自从1927年聚氯乙烯塑料的问世以来，随着现代高新科学技术的不断发展，越来越多具有优异性能的高分子材料不断涌现，促使塑料工业飞跃发展。 模具是用来大批量生产同形产品的工具,是工业生产的主要工艺装备。采用模具生产塑件产品，具有生产质量好、效

14、率高、成本低、节约原材料和能源等一系列优点，已经成为当代工业生产的重要手段和工艺方法.现代工业品的不断发展和技术水平的不断提高,很大程度上是取决于模具工业的发展水平。因此模具工业对国民经济和社会的发展将起越来越大的作用，促使塑料成型在国民经济的作用越来越大。新型塑料品种的不断增加以及塑料的性能的提高，致使塑料制品已经开始取代了部分或全部金属材料。就全世界来说，塑料的消耗量已经远远超过了钢材，由此可以发现,塑料正在改变着我们的生活，已经成为我们生产生活当中不可或缺的一部分，并发挥着越来越主要的作用。中国的塑料工业随着国民经济持续快速稳定的发展,逐渐形成门类完整的工业体系，成为与水泥、钢材、木材并

15、驾齐驱的新型基础材料产业，且其应用领域已远远超越上述三大支柱产业。以塑料制品业为核心的产业规模在逐步扩大，主要经济指标呈逐年递增之势；行业技术的创新能力得到进一步加强，企业技术的研发中心数量在不断增多，已构建成许多区域性高新技术产业群；企业结构、产业结构和产品结构不断调整，产业集约度在逐步上升；塑料工业的整体优势得到了进一步加强和提升，与世界上发达国家的差距正在逐渐缩小，并在某些方面已达到世界先进水平。1.1。2 塑料模具成型在塑料工业的重要性塑料模具是指当今工业生产中利用特定的形状,通过一定的方式方法来成型塑料制品的工具，隶属于型腔模的范畴。一般情况下，生产的塑件质量的优劣及生产效率的高低，

16、与其模具的各方面要素占了大概80%.然而模具质量的好坏又与模具的设计制造有很大的关联.因为模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的尺寸、形状、表面光洁度、进浇口、分型面和排气槽位置等等对模塑制品的形状精度和尺寸精度以及制件的物理性能、机械性能、外观质量、表面光洁度、凹痕、烧焦等都有十分重要的影响。其次，在加工生产过程中，模具结构对操作难易的影响程度很大.比如在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模过程和取塑件产品过程中的手工操作，为此可采用自动开合模、自动顶出机构,在全自动生产的同时还要保证制品能自动从模具中脱落.另外模具对制品的成本也有影响。在现代生产中，高效的设备、先进的模具和合理的加工

17、工艺是必不可少的三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺的要求、塑料制品的使用要求和造型起着重要的作用,产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于塑件品种和产品需求量大，因此对模具也提出了越来越高的要求，并促进模具的不断向前发展.随着社会的不断发展，必将对塑料的产品质量提出更高要求，产品更新换代的周期会越来越短,因而对模具设计制造的标准必将更加严格。可以这样说,塑料模具成型技术的好坏，特别是设计与制造大型、精密、高质量、长寿命的模具技术,已然成为了衡量一个国家机械制造水平高低的重要标志。1.2 塑料模具的发展状况和趋势1.2。1 国外模具的发展状况和趋势在国外，特别是欧美和日韩等发

18、达国家的模具生产工业起步早，且拥有先进的生产管理技术和经验,这些很值得我们国内模具行业去借鉴学习.在国外，许多的模具生产企业将高新技术应用与模具生产设计和制造，其主要便现在CAD/CAE等软件的广泛应用,使其发挥了信息技术带动和提升模具生产工业的优越性；高速切削以及五轴高速加工技术的普及，大大缩短了制模的周期,提高了企业的生产力和竞争力；模具产品专业化,市场定位准确，并采用先进的管理系统，实现集成化管理；快速成型技术和快速制模技术得到普遍应用.国外的模具的标准化率可达80%，中小模具的局部结构标准化程度较高，如日本的手机模具、德国的保险杠模具，与国内相比较周期更快、成本更低.国内的模具企业大型

19、模具的标准化程度大约为30%左右。模具的标准化已经成为制约国内模具产业发展的的阻碍之一，也制约了国内模具的竞争力。1.2。2 国内模具的发展状况和趋势从目前的整体来看,中国塑料模具与世界先进水平相差很大。在数量上、质量上、技术和能力以及模具的标准化成都上都有所体现.一些大型的精密的复杂的中高档塑料模具仍然需要每年进口.且在总量供不应求的同时，一些低档的塑料模具却供大于求,出现竞争激烈的趋势。为了提高我国模具产业的发展，提高国内模具产业在国内外产业上的竞争力，必须在发展塑料生产的同时,更加着重的发展塑料成型产业，研究塑料加工新技术。其发展方向可有以下四个方面。第一，模具的标准化与专业化。模具的标

20、准化可降低模具成本、缩短模具制造周期，各个工业化国家对模具的标准化和专业化都十分重视,其中美国和日本的模具标准化成都为80%，而我国的只有40,美国和日本的模具专业化程度分别为90和70，而我国仅有30，由此可见我国的模具标准化和专业化程度都比较低,因此需要加强模具的专业化和标准化，逐步形成专业的模具生产.第二，计算机辅助设计及计算机辅助制造模具设计。目前CAD/CAM的技术发展的比较成熟，积极推广CAD/CAM塑料模具技术的研究和开发，在生产模具过程中加以利用，可有助于注射产品开发，准确测定成型工艺和模具的结构等有关参数，提高模具生产效率,是塑料成型加工技术发展的新趋势.第三,塑料成型理论的

21、研究以及先进工艺及设备的开发研究。模具设计已经逐步向理论设计方面发展，目前挤出成型的流动理论和数学模型已经建立并得到生产应用。另一方面，开发高效率、高精度的数控自动化模具加工设备，如数控铣床、数控电机加工机床等,以提高模具的加工精度和缩短生产周期。开发经济快速模具，适应多品种、少批量的生产方式，选用优质材料和先进的表面热处理技术提高模具的寿命和质量。 第四，“绿色模具”的发展。在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天,“绿色模具的概念已逐渐被提出并放到生产发展上，这意味着今后的模具从结构设计、原材料选取、制造工艺及模具修复和报废,以及模具的回收和利用等方面,都将原来越注重资源的节约和环保以及可持

22、续发展。第2章 成型工艺分析2.1 塑件材料分析2.1.1 塑件分析 三通管是一种常用的塑料制件，主要用于供水管道,家用管道等等.其零件如图所示,塑件产品形状比较简单，壁厚一致，但需要侧抽芯机构来完成成型过程；制造精度一般.从整体工艺性分析，根据塑件外观要求与结构要求选择点浇口,塑件冷却必须均匀而充分、脱模力要合理分布，要求顶出机构顶出均匀.其零件图及零件CAD三视图如下所示图21 三通管零件图2.1.2 材料特征本次三通管设计采用材料为PP（聚丙烯）,常用塑料中PP最轻，密度仅为0。900。91g/cm3（比水小）。通用塑料中，PP的耐热性最好,其热变形温度为80100，能在沸水中煮。PP有

23、良好的耐应力开裂性,有很高的弯曲疲劳寿命俗称百折软胶，属于结晶形高聚物，有着质轻、无毒、无味的特点，而且还具有耐腐蚀、耐高温、机械强度高的特点。注射用的聚丙烯树脂为白色、有蜡状感的颗粒。PP的综合性能优于PE料.PP产品质轻、韧性好、耐化学性好。PP的缺点：尺寸精度低、刚性不足、耐候性差,脱模后，易老化、变脆、易变形.玻纤增强PP是在原有纯PP的基础上，加入玻璃纤维和其它助剂，从而提高材料的使用范围.一般的来说,大部分的玻纤增强材料多用在产品的结构零件上,是一种结构工程材料。优点:1。由于在熔融温度下流动性好，成型工艺较宽，且各向异性比PE小,故特别适于制作各种形状简单的制品，制品的表面光泽、

24、染色效果、外伤痕留等方面优于PE料。2。通用塑料中，PP的耐热性最好。其制品可在100下煮沸消毒，适于制成餐具、水壶等及需要进行高温灭菌处理的医疗器械。热变形溫度为100105,可在100以上長期使用。3。屈服强度高，有很高的弯曲疲劳寿命。用PP制作的活动铰链，在厚度适当的情况下(如0。250。5mm），能承受7000万次的折叠弯曲而未有大的损坏。4.密度较小，为目前已知的塑料中密度最小的品种之一。缺点:1.由于是结晶聚合物，成型收缩率比无定形聚合物如PS、ABS、PC等大。成型时尺寸又易受温度、压力、冷却速度的影响，会出现不同程度的翘曲、变形，厚薄转折处易产生凸陷,因而不适于制造尺寸精度要求

25、高或易出现变形缺陷的产品。2.刚性不足，不宜作受力机械构件。特别是制品上的缺口对应力十分敏感，因而设计时要避免尖角缺口的存在。3.耐候性较差。在阳光下易受紫外线辐射而加速塑料老化，使制品变硬开裂、染色消退或发生迁移。模具设计:1。成型收缩率大，选择浇口位置时应满足熔体以较平衡的流动秩序充填型腔，确保制品各个方向的收缩一致。2。带铰链的制品应注意浇口位置的选择，要求熔体的流动方向垂直于铰链的轴心线。3。由于PP的流动性较好,排气槽深度不可超过0。03mm.2。2 塑料成型工艺性能分析2。2。1 流动性塑料在一定的压力和温度下充满模具并开腔的能力，称为塑料的流动性。塑料的成型加工大多是利用塑料在粘

26、流状态下的流动和变形实现的。塑料的流动性是衡量塑料成型加工难易的一项重要因素。流动性好，则塑料熔体容易充模，能获得大型薄壁和复杂的塑件。但流动性太好，则会出现溢料、塑料物理力学性能差的现象.流动性差，成型大型、薄壁和复杂的塑件时会充填不满、缺料。PP材料属于热塑性材料，分子呈线型,具有较好的流动性(溢边值约为0。03mm），但玻纤增强后,流动性会相对变差。其次，温度、压力、模具结构都会影响塑件的流动和冲模能力。所以注塑温度要合理控制在最佳范围。2。2。2收缩性塑料制品在成型的过程中，由于各种原因会出现尺寸变小的现象，而收缩的大小可以用收缩率S来表示。式中S指收缩率；L0指室温时模具的尺寸；L指

27、室温时模具的尺寸.塑料通常是在一定的温度下加压成型的，当冷却到室温时其尺寸收缩主要遵照热胀冷缩原理,这种性能称为塑料的收缩性。通过资料塑料成型工艺与模具设计忠常用塑料的收缩率，可得：玻纤增强PP塑料成型收缩率一般为：0.0040.008.但由于模具的结构、塑件的结构、成型工艺条件等都会使塑料的收缩率发生变化。我们取一个相对平均值：0。006。2.2。3 吸湿性吸湿性是指的是塑料对水分的亲疏程度。按吸湿水分能力的大小分类，PP塑料吸湿性较小，所以在成型前无需干燥,可使用回收料和废料。但玻纤维增强以后，由于玻纤和助剂的加入，塑料的吸湿性能大大增强，原来纯的塑料不吸水的也会变得吸水,因此注塑前都要进

28、行烘干操作。2.3 塑料成型工艺性能分析2.3.1 可行性分析一般热塑性塑件的壁厚为14mm，同一塑件的壁厚要保持一致，但如果壁厚过大，则会因冷却或固化速度不同产生应力，这样塑件会产生变形、缩孔及凹陷等缺陷，也不易冷却。在塑料成型工艺与模具设计中，有明显说明指出热塑性塑件最小壁厚及推荐壁厚表中PP制件流程50mm的最小壁厚为0。85mm，一般制件为2。42.8mm。三通管接头最小壁厚为2mm，符合要求故可注塑成型.2。3.2 塑件尺寸精度分析所谓塑件精度尺寸，即所获得塑件尺寸与产品图中的尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的精确度，影响塑件公差的主要因素一般有：1. 塑件收缩率的波动；2。模具的制造

29、误差以及磨损，尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损;3.塑件的形状、厚度等的波动；4。成型工艺条件的变化;5。脱模斜度和成型后塑件尺寸变化等。一般来说,塑件的尺寸精度是根据使用要求来确定的，但还必须充分考虑塑料的性能和成型工艺特点，过高的或者过低的精度要求都是不恰当的，适中最好.2.3。3 塑件表面质量分析塑件表面质量一般包括包括有无条纹、凹痕、斑点、起泡、变色等缺陷，还有塑件表面光泽性和表面粗糙度。表面光泽性和表面粗糙度可根据塑件使用要求而定，表面缺陷必须避免。除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、波纹等缺陷外，主要由模具成型零件的表面粗糙度来决定。一般来说模具的表面粗糙度要比塑件的

30、表面粗糙度高一级。该三通管塑件要求外形美观、外表没有斑点及溶接痕，粗糙度可取Ra为0.8um，而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。2.3.4 塑件结构分析从塑件图2.3。4可以看出，该塑件为等径三通管件，整体形状为凸字形，各尺寸形状皆如零件图所示，因此在设计模具是必须考虑采用至少一个或者更多的侧抽芯结构，具体情况由模具分型面而定.该塑件广泛用于日常生活中，产品的形状结构比较简单；制造精度一般,但塑件表面不允许有明显的接痕、凹陷、飞边等工艺痕迹,需要一定的精度要求.从整体结构分析,塑件表面积较大、高度大，型腔、型芯的加工较为困难。从整体工艺性分析，可根据塑件外观与结构要求选择点浇口，塑件冷却时必

31、须均匀而充分，脱模力要合理分布,要求顶出机构顶出均匀。图22 塑件结构外形10洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章 注射机的选择与校核3.1 注射机的选择 3。1。1 制件的体积计算由于塑件形状不规范，可通过制图软件pro/e按1:1的尺寸比例完成三维构图.利用软件分析指令进行体积计算可得出制件体积为：图31 塑件体积示图V件=26。1cm =0。900。91g/cm（取0.90g/cm）浇注系统的体积取塑件的20，则： V浇注= V件20%=26.120=5。22cm V总=2V件+ V浇注=57。42cm 其总质量为： M总= V总r=57.420.90=51。68g 3。1。2 注射机的选

32、择为了保证制件的质量,又可充分发挥设备的能力，注射模一次成型的塑料重量应在注射机理论注射量的50%80%之间为好，则:V注=V总80%=71.78cm初选注射机型号HD-60，其相关数据如下表所示:表31 HD60注塑机相关数据表注射机数据螺杆直径/mm30理论注射容积/cm95理论注射量/cm100拉杆间距/mm325325注射压力/M pa174锁模力/k N600容模量/mm100350移模行程/mm295喷嘴直径/mm3。53。2 注射机的校核3。2。1 最大注射量的校核最大注射量与模具型腔的填充有着密切的关系，设计模具时，根据制件尺寸，初步选用一模两腔,根据生产经验,注射机的最大注射

33、量一般为允许最大注射量的80%，因此有：nM1+M280%M 其中 M1-单个塑件质量体积（g或cm) M2-浇注系统所占质量体积（g或cm） M-注射机允许的最大注射量(g或cm) n初定的型腔数目nM1+M2=57.4280%M=10080%=80，故符合要求。3。2。2 锁模力的校核注射机锁模力（F锁）的校核关系为：F锁=(nA1+A2)P型 上式中，F锁模具所需锁模力（N） n初定的型腔数目 A1单个塑件在模具分型面上的投影面积（cm） A2浇注系统在模具分型面的投影面积（cm）由pro/e进行注塑件投影面积分析可得，A1投影面积为：19.67cm2，A2投影面积为：10.68cm2。

34、根据资料可得常用的塑料注射成型时型腔压力，P型取35 F锁=（nA1+A2）P型=480.192kN所以该注射机型号的锁模力约为480kN600kN，故符合要求。3。2。3 最大注射压力的校核注射机的最大压力必须满足大于或等于塑件成型时的注射压力，即 P注KP式中 P注 -注射机的最大注射压力 P-塑件成型时的注射压力，PP取80Mpa K安全系数，取K=1。2。 P注=174Mpa96Mpa，故符合要求。3。2。4 抽芯距离的校核 该三通管制件的注射模的外形尺寸小于HD-60型注射机的机动定模固定板尺寸。所谓抽芯距离是指将侧型芯从成型为止抽拔出来知道使塑件顺利脱模的位置时的距离.一般抽芯距取

35、侧孔深度加23mm。本设计塑件侧孔深度为33mm，所以S=36mm.完成抽芯距S所需的最小开模行程H由下式可得:H=Scot式中H-斜导柱完成抽芯距所需的开模行程 S抽芯距 斜导柱倾斜角，取20将各个数值代入计算结果如下：H=362。7475=98。91mm3。2。5开模行程的校核塑料模具注塑机的开模行程是有限的，开模行程距离应该满足分开模具取出塑件的需要。所以，注塑机的开模行程必须大于塑件取出所需的开模距离.对于单分型面模具，开模行程公式如下:SH1+H2+(510)式中S注塑机最大开模行程（mm） H1型芯高度（mm） H2包括浇注系统在内的塑件高度（mm）代入数据可得H1+H2+（510

36、)=50+156+5=211mm由此可知，模具的开模行程约为211mm，小于HD-60型注塑机的允许开模行程100H350，故可以选用HD-60型注塑机。 36 第4章 注射模的设计4.1 浇注系统的设计浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动的通道。其作用是使塑料熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织细密，外形轮廓清晰的塑件.因此，浇注系统的设计十分重要。浇注系统设计的好坏，直接影响到熔体的充填程度，甚至制件的工艺性能，故通常要求充模过程快而有序，排气条件好，压力损失小热量散失少，浇注系统凝料易于与制品分离或切除。浇注系统由主流道、分流道、浇口等组成，浇注系统设计的优劣,直接影响到塑

37、件的外观、物理性能、尺寸精度、成型周期等。4。1。1 主流道的设计主流道是指从注射机喷嘴与模具接触的部位起,到分流道为止的一段。 主流道一般位于模具中心线上,它与注射机喷嘴的轴线重合，以利于浇注系统的对称布置。主流道一般设计得比较粗大，以利于熔体顺利地向分流道流动，但不能太大，否则会造成塑料消耗增多.反之主流道也不宜过小，否则熔体流动阻力增大，压力损失小，对冲模不利。因此，主流道尺寸必须恰当。通常对于粘度大的塑料或尺寸较大的塑料，主流道截面尺寸应设计的大一些；对于粘度小的塑料或尺寸小的塑件，主流道的截面尺寸设计得小一些。在本设计中，因主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、

38、压力塑料熔体要冷热交替反复接触，属于易损件，对材料要求较高，所以模具的主流道部分设成可拆卸更换的主流道衬套式，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。主流道设计如图所示，主要参数为：d=喷嘴直径+1mm=4.5mm;R=喷嘴球面半径+23mm=14mm； =26；r=D/8； H=1/3*R=4。6mm图41主流道各部分尺寸4.1.2 分流道的设计分流道是指主流道与浇口之间的这一段，它是熔融塑料由主流道流入型腔的过渡段,也是浇注系统中通过断面积变化和塑料转向的过渡段，能使塑料得到平稳的转换.塑料沿分流道流动时，要求通过它尽快地充满型腔,流动中温度降低尽可能小，阻力尽可能低。同时，应能将塑料

39、熔体均衡地分配到各个型腔。分流道应短而粗。但为了减少浇注系统的回料量，分流道也不能过粗。过粗的分流道冷却缓慢，还会增长模塑周期.分流道设计要点：（1）。在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度.（2）。分流道较长时,在分流道的末端应开设冷料井。对于此模来说在分流道上不须开设冷料井。（3）.分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上,也可以同时开设在动，定模板上,合模后形成分流道截面形状。（4）.分流道与浇口连接处应加工成斜面,并用圆弧过度。4。1.3 浇口的设计 浇口又称进料口或内流道。它是分流道与塑件之间的狭窄部分，也是浇

40、注系统中最短小的部分.它能使分流道输送来的熔融塑料的流速产生加速度，行程理想的流态，顺序、迅速地充满型腔，同时还起着封闭型腔防止融料倒流的作用,并在成型后便于使浇口与塑件分离。在本设计当中,采用潜伏式浇口如下图所示.它是由点浇口衍变而来的一类浇口，其共同点是将点浇口的引导孔斜插潜入分型面一侧的模板内，使点浇口得以设置在制品侧面、底面和内表面等隐蔽处。目的是在能够满足塑件结构要求的前提下，力争减小塑件应力和提高塑件表面质量。浇口是塑料熔体进入型腔的阀门，对塑件质量具有决定性的影响。为了保证三通管外观质量，应设计为潜伏式浇口，这类浇口的分流道位于分型面上，而浇口本身设在模具内的隐蔽处，塑料熔体通过

41、型腔侧面斜向注入型腔，因而塑件外表不受损伤,不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量及美观效果。图42 潜伏式浇口4.1。4 冷料穴设计冷料穴是用来储藏注射间隔期间产生的冷料头的,防止冷料进入型腔而影响塑件质量，并使熔料能顺利地充满型腔。冷料穴又称冷料井。冷料井一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略大一些，深度约为直径的11。5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料井的体积。本设计采用带倒锥形的冷料井拉出主流道凝料的形式。结构如下图所示:图43 冷料穴及拉料杆4。2 模架的选取4。2.1 塑料注射模架结构 模架也称模体，是注射模的骨架和基体，模具的每一部分都寄生在其中，也是型腔未加

42、工的组合体。模架的主要零件如下图所示,从图4.2。1中可以看出，出凹模和型芯取决于塑件外，模架的其余部分都极其相似.这就促发了模架的标准化的发展.标准模架:由结构、形式和尺寸都标准化、系列化并具有一定互换性的零件成套组合而成的模架。在标准中规定了主要零件的形状与材料。以标准为基础组装各种各样功能零件的模具标准件，近年来已经实现了标准化。如果能完善地应用，那么将来降低模具成本、缩短模具制造周期方面取得显著的效果。在标准模具标准件的组合方法上,基本上所有厂都相同，但在细节部分，各自进行了各种各样的研究。在采用模架时，要与生产厂进行协商，正确选择适合于使用目的形式的模架。 图44 模架4。2.2 标

43、准模架的选用本模具采用整体嵌入式凸凹模，模板的长度、宽度选择最少保证型腔壁厚。同时配合导柱、螺钉、限位钉等的安装。在满足注塑机拉杆内间距的范围内,尽量使模具的布排紧凑合理.表4.5.2为所选的各模板尺寸:表4-1 模板尺寸表模板宽度长度高度材料定模座板280*3003045钢动模座板2803003045钢定模板200*2607045钢动模板200*2607045钢垫板、推杆固定板以及推板的厚度分别为20mm、20mm、25mm。根据布局确定推板尺寸为260150mm。根据产品的外形尺寸（平面投影面积与高度）,以及产品本身结构(侧向分型滑块等结构）可以确定镶件的外形尺寸，确定好镶件的大小之后,可

44、大致确定模架的大小了.模具的外形尺寸为长*宽*高=3002802504。3 分型面的选择与型腔数目的确定4。3。1分型面的选择塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来,必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。分型面的位置直接影响模具使用、制造及塑件质量，因此必须选择合理的分型面，一般应考虑到的因素有:塑件形状，尺寸厚度，浇注系统的布局，塑料性能及填充条件，成型效率及成型操作，排气及脱模,模具结构简单，使用方便，制造容易等等.模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面.通常有

45、以下原则：（1)分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。(2)分型面的选择应有利于成型零件的加工制造.（3)分型面应有利于侧向抽芯.（4)分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模部分,塑件冷却收缩后包紧型芯,使塑件留在动模,这样有利脱模。如果塑件的壁厚较大,内孔较小或者有嵌件时,为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在动模一侧。拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的部位，但此塑件外形有分型的痕迹。（5)便于模具加工制造。（6）考虑成型面积和锁模力。注射机一般都规定其允许使用

46、的最大成型面积及额定锁模力。为了可靠地锁模以避免胀模溢料的发生，选择分型面时应尽量减少塑件在合模分型面上的投影面积。对于本设计的三通管件,有以下三种分型方式可以选择： 图45 分型面根据以上三种分型方式对比可以看出，分型面c较好，原因：（1） 图中分型面c所示截面作为分型面，它是塑件最大截面，直孔在开模方向上成型，而侧孔在侧面，便于抽芯.(2） 图分型面b所示截面作为分型面，有两个侧孔，且侧孔大而深，抽芯力较大，抽芯机构相对复杂.采用分型面c,一模两腔，能够适应生产的需求，潜伏式点浇口，浇口去除方便,模具结构孔不复杂,容易保证塑件质量。4.3.2 型腔数目的选择为了制模具与注塑机的生产能力相匹

47、配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度,模具设计时应确定型腔数目。型腔数目的确定一般可以根据经济性、注射机的额定锁模力、注射机的最大注射量、制品的精度等。一般来说,大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。为大批量生产，考虑到生产效率，初步拟定为一模两腔结构形式。4.3.3 型腔的布置方式考虑到该塑件是中等批量生产,采用一模两腔比较经济,而且减小了抽芯力,使塑件容易脱模.同时，一模两腔的布局，不仅适应生产的需要，选用潜伏式浇口，浇口凝料去除方便

48、,而且模具结构简单，容易保证塑件质量.为保证能快速的充满整个型腔，有利于保压补缩，保证塑件质量，型腔布置如下图所示.图4-6 型腔排布4。3.4 排气槽的设计当塑料熔体注入型腔内，如果型腔内原有气体、蒸汽等不能顺利排出，将在制品上形成气孔、银丝、接风、表面轮廓不清，型腔不能完全充满等弊病，同时还会因为气体压缩而产生高温，引起流动前沿物料温度过高，粘度下降,容易从分型面溢出,发生飞边，重则灼伤制件，使之产生焦痕。而且型腔内气体压缩产生的反压力会降低冲模速度,影响注塑周期和产品质量。因此设计型时必须充分考虑排气问题。一般设计有以下四种排气方式：1.利用分型面或配合间隙排气2.开设专用排气槽 3。用

49、多孔烧结金属块排气 4。负压及真空排气.排气系统的设计方法：1.利用分型面排气是最好的方法，排气效果与分型面的接触精度有关；2。对于大型模具，可以用镶拼的成型零件的缝隙排气；3。利用顶杆与孔的配合间隙排气；4.利用球状合金颗粒烧结块渗导排气;5.在熔合缝位置开设冷料穴。排气系统的作用是在注射成型过程中，将型腔中的气体有序而顺利地排出，以免塑件产生气泡、疏松等缺陷。更有甚者，型腔内气体压缩产生的反压力会降低冲模速度，影响注塑周期和产品质量.本模具可以利用配合间隙排气,通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，同时在上模仁开设排气槽采用排气槽排

50、气是最简单可行的方法,同时利用顶杆与孔的配合间隙排气,其间隙为0.03mm0.05mm.第5章 成型零件的结构设计与计算5。1 成型零件的结构设计5.1。1凹模的结构形式凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其结构不同可以分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌组合式和四壁拼合式五种.1.整体式 它是由一整块金属材料（定模板或凹模板)直接加工而成，其特点是为非穿通式模体，强度好，不易变形。但由于成型后热处理变形大，浪费贵重材料，故只适用于小型且形状简单的塑件成型。2。整体嵌入式 对于小件一模多腔式模具，一般是将每个凹模单独加工后压入定模板中。这种结构的凹模形状、尺寸一致性好，更换方便。3。组

51、合式 这种结构形式广泛用于大型模具上。对于形状较复杂的凹模或尺寸较大时，可把凹模做成通孔的,然后再装上底板，底板面积大于凹模的底面。组合式凹模的强度和刚度较差，在高压熔体作用下,容易在塑件上造成飞边，造成脱模困难并损伤棱边.5.1。2凹模的结构设计本次设计中，动、定模均采用整体嵌入式凹模，定模部分的凹模与定模板之间采用间隙配合,用螺钉与定模板固定，结构如下图所示. 图51 凹模结构设计5.2 成型零件工作尺寸的计算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接用以构成塑件的尺寸，它通常包括凹模和凸模的径向尺寸(包括矩形和异形零件的长和宽）、凹模和凸模的高度尺寸以及位置（中心距)尺寸等.成型零件的加工精度

52、和质量决定了塑件的精度和质量，工作尺寸的计算受塑件尺寸精度的制约,影响塑件尺寸精度的因素甚多，主要有模具制造公差、模具的磨损量和塑件收缩率等因素，因此，计算工作零件尺寸时应根据上述三个因素进行计算。 本设计采用平均收缩率法计算模腔各工作尺寸.在计算成型零件型腔和型芯的尺寸时，塑料制品和成型零件尺寸均按单向极限制,即凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸，即公差为正；凡是轴类尺寸均以其最大尺寸作为公称尺寸,公差为负；而孔心距尺寸则按公差带对称分布的原则进行计算。5.2.1凹模和型芯径向尺寸的计算由于模具在生产过程中不可避免会产生各种磨损，如型腔尺寸会有增大趋势,属于包容尺寸；而型芯尺寸会有缩小的

53、趋势，属于被包容尺寸。而孔间距、型芯间距、凹槽间距、凸块间距一般不受摩擦变形的影响，故属于不变尺寸。根据型腔径向尺寸公式可得出如下： 其中LS为制件的名义尺寸，S为塑料的最大收缩率和最小收缩率的平均值,一般取0.50.8mm，对于一般的小型制品，Z=3/，增强聚丙烯的收缩率S=0.40.8%，平均收缩率SCP=0.6%,代入计算可得，凹模的径向尺寸应该为50.6+0。13mm、深度尺寸为101.4+0。05mm。根据经验公式，型芯的径向尺寸计算公式可得如下： 同样经过计算可得凸模的径向尺寸为101。6-0.1mm、深度尺寸为50。40.04mm、型芯直径为30.50。02mm。而由于制件壁厚较

54、小,对模具磨损较小,型腔深度、型芯中心柱体的尺寸可以按标准尺寸加工。5.3 冷却系统的设计注塑模具型腔壁的温度高低及其均匀性对成型效率和制品的质量影响很大，一般注入模具的塑料熔体的温度为200300。而塑件固化后从模具中取出的温度为6080以下，视塑料品种不同有很大的差异。为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却水道（或油通道），通过模温调节机调节冷却介质的温度。以冷却水为介质的模温调节机，其温度可调节到90以内,更高的模温则需采用以油做冷却介质的模温调节机,也可在模具上插入加热棒或者用加热套来获得100以上的模温，即使这样高的模温相对高温的塑料熔体来说仍然是起冷却作用,只不过脱模温度较高而已。

55、与此相有的塑料鉴于工艺上的需求或为提高上产效率可采用低于室温的模温，这时可用冷却水进行冷却，必须采用有致冷功能的模温调节机，但应注意模具型腔表面的温度不可调节到该大气环境的露点温度以下，否则型腔内壁会有冷凝水凝结，会直接影响制品的质量.5。3。1冷却效率对生产的影响一般来说在整个成型周期中模内冷却时间约为75，因此提高冷却效率、缩短冷却时间是提高生产效率的关键.在注塑成型过程中高温（约200）塑料熔体转变为塑料制品（约60）要放出潜热和显热,其中约5以辐射和对流的方式散发到大气中,5%左右以通过模板传走，其余90%由冷却介质带走，要提高冷却效率可从以下三方面着手：1. 提高模板对冷却介质的传热

56、系数2。 降低冷却介质温度增加传热推动力3。 增大冷却传热面积.5.3。2冷却系统的设计原则为了提高冷却效率，获得质量优良的注塑制品，模具的冷却系统可按下述原则进行设计. （1)冷却水通道的设置 动定模和型腔的四周应均匀地布置冷却水通道，不可只布置在模具的动模边或者定模边，否则脱模后的制品一侧温度高一侧温度低，在进一步冷却时会发生翘曲变形。 (2)冷却水孔的设置 冷却水孔间距越小，直径越大，则对塑件冷却越均匀。 （3)水孔与相邻型腔表面距离相等 （4）采用并流流向，加强浇口处的冷却 熔体充模时浇口附近温度最高，流动末端温度较低，因此在浇口部位应加强冷却,而采用与塑料熔体大致并流的流动方式,将冷

57、却回路的入口设在浇口附近，出口设在流动末端. 第6章 推出机构与抽芯机构的设计6.1 脱模机构设计原则脱模机构的作用是现将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离（称为脱出)，然后把从模具脱出的塑件和浇注系统凝料等从模内取出，即脱模动作分为脱出和取出两个步骤。脱模的动力来源可分为人工、机械、液压、气压等。脱出与取出两个动作之间，有时有明显的界限，有时没有明显的界限。塑料制品顶出是注射成型过程中的最后一个环节，顶出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此,制品的顶出是不可忽视的。在设计脱模机构时应遵循以下原则： 1、尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制品破裂、穿孔等。如壳体形制品及筒形制品多采用推件

58、板脱模。 2、为使制品不致因顶出产生变形，推力点应尽量靠近型芯或难于脱模的部位.推力点的布置应尽量均匀。3、推力点应作用在制品刚性好的部位,如筋部、突缘、壳体形制品的壁缘等处。4、为避免顶出痕迹影响制品外观，顶出僧应设在制品的隐蔽面或非装饰面，对于透明件尤其要注意顶出位置及顶出形式的选择。5、为使制品在顶出时受力均匀，同时避免因真空吸附而使制品产生变形，往往采用复合顶出或特殊顶出系统，如推杆和推板或推杆和推管复合顶出，或采用进气式推杆、推块等顶出装置，必要时还应设置进气阀。6。1.1 脱模力的计算本塑件采用推杆及推管推出。由模具结构可以确定推杆和推管长度。注射模在注塑机上合模注射结束后,都必须

59、将模具打开,待成型塑件及浇注系统的凝料从模具中脱出，最后完成推出脱模的机构称为推出机构或脱模机构。推出机构的动作通常是由安装在注塑机上的顶杆配合液压缸来完成的。本次三通管推出机构包括两个直接推出塑件的推管和一个用于顶出浇注系统的推杆.其图如下所示： 图61 推出机构示意图塑料熔体在模腔内冷却到软化点以前，其收缩不会造成对型芯的抱紧力的作用，模腔内抱紧力来自注塑机的喷嘴传来的静压力,浇口冻结，补料停止后，由于冷却收缩使塑件对型芯的抱紧力越来越大,而且对凹模的抱紧力越来越小，开模时接近于零.这里不进行计算及作用在塑件上单位压应力的校核.6.2 侧向抽芯机构设计6.2.1 侧型芯结构设计由于生产批量

60、较大，为提高效率，故采用斜导柱滑块机动抽芯机构。机动侧向分型与抽芯时利用注射机的开模力，通过传动机构改变运动方向，将侧向的活动型芯抽出。机动抽芯机构的结构比较复杂，但抽芯不需要人工操作，抽芯力大,具有灵活、方便、生产效率高、容易实现全自动操作、无需另外添置设备等优点。在注射成型中，塑件上存在与开合模方向不同的内侧或外侧孔、凹槽或凸台时，塑件就不能由推杆、推管等推出机构直接推出脱模，此时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的活动型芯，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后再把塑件从模内推出，否则就无法脱模。带动侧向成型零件作侧向分型抽芯和复位的整个机构称为侧向分型与抽芯机构.在本

61、模具设计当中,有两处侧孔，所以就要设置侧抽芯机构.此侧抽机构当中采用斜导柱分型抽芯机构.它具有结构简单，安全可靠等特点.侧抽芯设计如图所示。图6-2 侧型芯结构示意图6.2.2 脱模力塑件在模具中冷却定型时,由于冷缩的原因，物料温度降低，直至复原到常温这个过程，尺寸逐渐减小，塑件对型芯产生一个包紧力。因此在塑件脱模时必须克服这一包紧力所产生的脱模力的阻力,塑件同时还需克服与型芯之间的黏附力和摩擦力及抽芯机构本身所产生的运动摩擦合力才能将型芯脱开。这几种合力即为脱模力M，在侧抽芯动作中称抽芯力，在顶出动作中称顶出力。塑件底面带通孔的脱模力（抽芯力）的计算公式：FC=p*A（fcossin）P-塑件对侧型芯的收缩应力。一般模内冷却的塑件，p=(0.81.2)107 Pa;A-塑件包紧侧型芯成型部分的侧面积，m2；f塑件与模体钢材的摩擦系数,一般取f=0.1