三通管注塑模具設(shè)計(jì)資料講解

Goodisgood,butbettercarriesit.

精益求精，善益求善。

三通管注塑模具設(shè)計(jì)

三通管注塑模具設(shè)計(jì)

作者

趙大

指導(dǎo)教師

李梅

摘要：三通管作為一種連接件在日常生活中應(yīng)用廣泛。本文主要介紹了三通管注塑模具的設(shè)計(jì)過程。本設(shè)計(jì)通過對塑件的工藝分析，確定其主要成型工藝參數(shù)，設(shè)計(jì)了三通管注塑模具中的各個(gè)系統(tǒng)，如澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)、側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、分型面、冷卻系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)等，并對所選用的注塑機(jī)參數(shù)進(jìn)行了校核，最后繪制出模具的裝配總圖，完成本文的編寫。該注塑模具為雙分型面結(jié)構(gòu)，一模一腔，采用滾輪式滑板側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，利用推桿將塑件脫出，結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行可靠。整個(gè)設(shè)計(jì)過程不僅使用了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，還運(yùn)用了CAD、PRO/E等技術(shù)，大大提高了設(shè)計(jì)的效率。本次設(shè)計(jì)能加強(qiáng)對注塑模具成型原理的理解，同時(shí)鍛煉了注塑模具設(shè)計(jì)和制造能力。

關(guān)鍵詞：三通管注塑模具側(cè)抽芯

Three-wayPipeInjectionMoldDesign

Abstract：Thethree-waypipeasaconnectionindailylifeisusedwidely.Thispaperintroducestheprocessofthethree-waypipeinjectionmolddesign.Throughtotheanalysisofthetechnologyofplasticparts,determineitsmainmoldingprocessparameters,thedesignofinjectionmouldthree-waypipeeachofthesystem,suchasgatingsystem,orientationandthepositionoftheinstitutions,sidepartingandcore-pullingmechanism,ejectionmechanism,thepartingsurface,coolingsystemsandexhaustslot.Andcheckedtheselectedinjectionmoldingmachineparameters,finallydrawmoldassemblydrawing,completesthepreparation.Thisinjectionmoldistwojointsurfacesstructure,dyingstructureadoptedonemoduleonecavity,usedthesidecore-pullingmechanismofa

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rollertype

slide,usingthepushrodplasticpartsprolapse,itisareasonablestructure,reliableoperation.Thewholedesignprocessnotonlyusingtraditionaldesignmethod,stilluseoftheCAD,PRO/Eandothertechnologygreatlyimprovingthedesignefficiency.Thedesignofinjectionmouldcanstrengthentheunderstandingofformingprinciple,whileexercisingtheinjectionmoldingmoulddesignandmanufacturingability.

Keywords：Thethree-waypipeinjectionmoldsidecore-pulling

目錄

TOC\o"1-3"\h\z\u

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第1章 緒論

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1.1 塑料成型在塑料工業(yè)中的地位

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1

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1.2 塑料成型模具的重要性

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1

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1.3 塑料成型技術(shù)的發(fā)展方向

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1

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第2章 塑件工藝分析

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3

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2.1 塑件圖

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3

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2.2 塑件原材料分析

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3

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2.3 塑件形狀分析

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3

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第3章 注塑工藝設(shè)計(jì)

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4

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3.1 工藝參數(shù)的計(jì)算

PAGEREF_Toc326564694\h

4

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3.1.1 塑件的體積和質(zhì)量的計(jì)算

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4

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3.1.2 注塑機(jī)的選擇

PAGEREF_Toc326564696\h

4

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3.2 塑件注塑成型工藝參數(shù)

PAGEREF_Toc326564697\h

5

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第4章 注塑模具總體設(shè)計(jì)

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6

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4.1 注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGEREF_Toc326564699\h

6

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4.1.1 主流道的設(shè)計(jì)

PAGEREF_Toc326564700\h

6

HYPERLINK\l"_Toc326564701"

4.1.2 分流道的設(shè)計(jì)

PAGEREF_Toc326564701\h

7

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4.1.3 冷料穴的設(shè)計(jì)

PAGEREF_Toc326564702\h

8

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4.1.4 澆口的設(shè)計(jì)

PAGEREF_Toc326564703\h

8

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4.2 分型面的設(shè)計(jì)

PAGEREF_Toc326564704\h

9

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4.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

PAGEREF_Toc326564705\h

9

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4.4 成型零部件設(shè)計(jì)

PAGEREF_Toc326564706\h

9

HYPERLINK\l"_Toc326564707"

4.4.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

PAGEREF_Toc326564707\h

10

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4.4.2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算

PAGEREF_Toc326564708\h

11

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4.4.3 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算

PAGEREF_Toc326564709\h

13

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4.5 模架的選擇

PAGEREF_Toc326564710\h

13

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4.6 導(dǎo)向及脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

PAGEREF_Toc326564711\h

13

HYPERLINK\l"_Toc326564712"

4.6.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

PAGEREF_Toc326564712\h

13

HYPERLINK\l"_Toc326564713"

4.6.2 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

PAGEREF_Toc326564713\h

15

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第5章 模具側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

PAGEREF_Toc326564714\h

18

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5.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的分類

PAGEREF_Toc326564715\h

18

HYPERLINK\l"_Toc326564716"

5.2 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的確定

PAGEREF_Toc326564716\h

18

HYPERLINK\l"_Toc326564717"

5.3 抽芯距和抽芯力的計(jì)算

PAGEREF_Toc326564717\h

18

HYPERLINK\l"_Toc326564718"

第6章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

PAGEREF_Toc326564718\h

19

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6.1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要性

PAGEREF_Toc326564719\h

19

HYPERLINK\l"_Toc326564720"

6.2 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

PAGEREF_Toc326564720\h

19

HYPERLINK\l"_Toc326564721"

6.3 模具加熱裝置設(shè)計(jì)

PAGEREF_Toc326564721\h

20

HYPERLINK\l"_Toc326564722"

第7章 注塑機(jī)的校核

PAGEREF_Toc326564722\h

21

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7.1 注射量校核

PAGEREF_Toc326564723\h

21

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7.2 鎖模力的校核

PAGEREF_Toc326564724\h

21

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7.3 開模行程的校核

PAGEREF_Toc326564725\h

22

HYPERLINK\l"_Toc326564726"

7.4 模具厚度的校核

PAGEREF_Toc326564726\h

22

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第8章 模具裝配總圖

PAGEREF_Toc326564727\h

23

HYPERLINK\l"_Toc326564728"

致謝

PAGEREF_Toc326564728\h

25

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參考文獻(xiàn)

PAGEREF_Toc326564729\h

26

緒論

塑料成型在塑料工業(yè)中的地位

塑料工業(yè)包含塑料生產(chǎn)和塑料制品生產(chǎn)兩大部分。沒有塑料生產(chǎn)，就沒有塑料制品的生產(chǎn)；而沒有塑料制品生產(chǎn)，塑料就不可能變成產(chǎn)品或生活資料。兩者是一種密切的、相互依存的關(guān)系。

塑料制品生產(chǎn)主要由成型、機(jī)械加工、修飾和裝配4個(gè)生產(chǎn)過程組成。有些塑料在成型之前需要經(jīng)過一系列預(yù)處理，如預(yù)熱、預(yù)壓、干燥等，因此，塑料制品生產(chǎn)的完整生產(chǎn)過程為：預(yù)處理—成型—機(jī)械加工—修飾—裝配。這個(gè)生產(chǎn)過程的順序不能顛倒，否則會(huì)影響塑料制品質(zhì)量。在五個(gè)基本生產(chǎn)過程中，塑料的成型是最為重要的，是一切塑料制品和塑料生產(chǎn)的必經(jīng)過程。而其他四個(gè)生產(chǎn)過程是根據(jù)塑料制品的要求而定，不是每個(gè)制品都需要經(jīng)過這四個(gè)生產(chǎn)過程。塑料成型過程稱為一次加工，最為重要，必不可少，而其他幾個(gè)過程統(tǒng)稱為二次加工，視要求取舍，處于次要地位。因此，可以說塑料的成型在塑料制品生產(chǎn)乃至塑料工業(yè)中占有重要地位。

塑料成型模具的重要性

塑料模具是指利用其本身特定的密閉腔體去成型具有一定形狀和尺寸的立體形狀塑料制品的工具。塑料成型的方法有很多種，但不管哪一種成型方法都離不開模具。塑料成型模具是塑料模塑成型過程中最關(guān)鍵的工藝裝備。這是因?yàn)樵诂F(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)過程中，影響塑料制品生產(chǎn)的三大重要因素是：正確的加工工藝、高效的設(shè)備和先進(jìn)的模具，而塑料模具對塑料塑模工藝的實(shí)現(xiàn)，保證塑料制品的形狀、尺寸及公差起著極為重要的作用，高效率全自動(dòng)的設(shè)備只有配備了適合自動(dòng)化生產(chǎn)的塑料模具才可能發(fā)揮其效能；產(chǎn)品的更新?lián)Q代也是以模具的制造和更新為前提的，可以說模具就是產(chǎn)品的質(zhì)量，模具就是經(jīng)濟(jì)效益。目前，對塑料制品的品種、質(zhì)量和產(chǎn)量的要求越來越高，因而對塑料模的要求也越來越迫切。

塑料成型技術(shù)的發(fā)展方向

為了使各種性能優(yōu)良的塑料制品在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中進(jìn)一步得到應(yīng)用，必須在發(fā)展塑料生產(chǎn)的同時(shí)，努力發(fā)展塑料成型工業(yè)，研究塑料加工新技術(shù)。

因此，塑料成型技術(shù)的發(fā)展方向?yàn)椋?/p>

（1）塑料成型理論的研究和成型工藝的革新

模具設(shè)計(jì)已逐步向理論設(shè)計(jì)方面發(fā)展，目前為止，擠出成型的流動(dòng)理論和數(shù)學(xué)模型已經(jīng)建立，并在生產(chǎn)得到應(yīng)用。注射成型的流動(dòng)理論尚在進(jìn)行研究，完善和發(fā)展塑料成型理論，以便更好的指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)，改進(jìn)或采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝以提高塑料產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

（2）模具的標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化

模具的標(biāo)準(zhǔn)化是降低模具成本，縮短模具的制造周期最有效的途徑，各個(gè)工業(yè)化國家對模具的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化都十分的重視，美國和日本模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)80%，而我國的模具標(biāo)準(zhǔn)化只有40%，模具專業(yè)化程度美國和日本分別為90%和70%，而我國僅有30%[1]。可見我國的模具標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化水平人較低，因此需制定一系列的國家標(biāo)準(zhǔn)，逐步形成專業(yè)的規(guī)模生產(chǎn)，加速模具的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化。

（3）模具制造先進(jìn)設(shè)備及先進(jìn)工藝

開發(fā)高效、精密、數(shù)控、自動(dòng)化的模具加工設(shè)備，如數(shù)控銑床、仿形銑床、各種加工中心、坐標(biāo)磨床、各種數(shù)控電加工機(jī)床等，以提高塑料模具的加工精度和縮短周期；開發(fā)經(jīng)濟(jì)快速模具，適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式；選用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)提高模具的壽命和質(zhì)量。

（4）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造模具技術(shù)

目前CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，積極推廣塑料模具CAD/CAM的技術(shù)的研究和開發(fā)，在模具的生產(chǎn)過程中加以合理的利用，有助于注射產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計(jì)到數(shù)控加工數(shù)據(jù)的生成，并準(zhǔn)確的預(yù)測成型工藝和模具的結(jié)構(gòu)等有關(guān)參數(shù)，提高了模具生產(chǎn)的效率，是塑料成型技術(shù)發(fā)展的未來趨勢。

塑件工藝分析

塑件圖

圖2.1為本次設(shè)計(jì)的塑件圖。

圖2.1塑件圖

材料：ABS

批量：中小批量

壁厚：4mm

塑件原材料分析

塑件材料選用的是丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS），它是在聚苯乙烯改性基礎(chǔ)上發(fā)展起來的介于通用塑料和工程塑料之間的一種熱塑性塑料。ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有較好的光澤。ABS的吸水率低,尺寸穩(wěn)定性好，拉伸強(qiáng)度不高，但抗沖擊性能好，有一定的硬度，耐磨性好。ABS的缺點(diǎn)是可燃，耐熱性低，屬易燃聚合物，燃燒后火焰呈黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的臭味。ABS的密度為1.02～1.05g/cm3,彈性模量為1.4×103Mpa，成型收縮率為0.3%～0.8%，泊松比為0.35。

塑件形狀分析

三通管接頭如圖2.1所示，

SKIPIF1<0

mm直型管長72mm，且兩端有M36mm的外螺紋，在直型管的中間有一個(gè)

SKIPIF1<0

mm的垂直接管與其連接，接管另一端也有M36mm的外螺紋。該零件材料為ABS，表面要求光滑，不允許有飛邊、凹痕等缺陷，故采用三向側(cè)抽芯。

注塑工藝設(shè)計(jì)

工藝參數(shù)的計(jì)算

塑件的體積和質(zhì)量的計(jì)算

根據(jù)塑件圖的尺寸，假設(shè)塑件是實(shí)體，計(jì)算出它的體積，再減去空心部分的體積，有：

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

在PRO/E軟件中，畫出塑件的三維實(shí)體圖后，可以利用軟件分析得出塑件的體積和質(zhì)量與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果正確，故塑件的體積

SKIPIF1<0

，取塑件材料的密度為1.05g/cm3，則塑件的質(zhì)量G=39.5g。

注塑機(jī)的選擇

注塑機(jī)又稱注射成型機(jī)或注射機(jī)。它是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設(shè)備。分為立式注塑機(jī)、臥式注塑機(jī)、角式注塑機(jī)。注塑機(jī)能加熱塑料，對熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。

塑件在分型面上的投影面積：

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

生產(chǎn)實(shí)踐表明：應(yīng)使塑料制品的用料量之和為其的公稱注射量的25%~75%，最低不得低于10%，則有：

SKIPIF1<0

cm3

SKIPIF1<0

cm3

故注塑機(jī)的公稱注射量可在60cm3、125cm3、250cm3中選擇，初選公稱注射量為125cm3。

查相關(guān)資料，可知ABS塑料的成型壓力在70MPa~90MPa，選用90MPa，則所需注塑機(jī)的鎖模力為：

SKIPIF1<0

=

SKIPIF1<0

N

由于塑件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，通過分析上述計(jì)算的結(jié)果，再查閱國產(chǎn)熱塑性塑料注塑機(jī)規(guī)格后，初步選用注塑機(jī)型號(hào)為XS-ZY125型注塑機(jī)，其主要參數(shù)如表3.1所示。

表3.1XS-ZY125型注塑機(jī)主要參數(shù)

螺桿直徑

42mm

最大理論注射量

125cm

SKIPIF1<0

注射壓力

119MPa

注射時(shí)間

1.6s

注射行程

115mm

最小模具厚度

200mm

最大模具厚度

300mm

合模力

90t

模板行程

300mm

拉桿空間距離

260

SKIPIF1<0

290mm

噴嘴球面半徑

12mm

噴嘴直徑

4mm

注射方式

螺桿式

合模方式

肘桿

塑件注塑成型工藝參數(shù)

查閱參考資料《塑料模具設(shè)計(jì)》第234頁表A3，可得ABS塑料的注射工藝參數(shù)如下：

預(yù)熱干燥：溫度100-110℃時(shí)間0.5-1.0h

料筒溫度：前部150-170℃中部170-190℃后部180-200℃

噴嘴溫度：170-180℃

模具溫度：50-70℃

注塑壓力：70-90MPa

保壓壓力：50-70MPa

注射時(shí)間：2-5s

保壓時(shí)間：10-15s

冷卻時(shí)間：15-30s

總周期：30-60s

后期處理：設(shè)備紅外線烘箱溫度70℃時(shí)間0.5-1h

注塑模具總體設(shè)計(jì)

注塑模具的總體設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，此部分內(nèi)容包括澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，分型面和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，成型零部件的設(shè)計(jì)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。

注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

澆注系統(tǒng)是指熔體從噴嘴射出后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的管道。澆注系統(tǒng)與模具結(jié)構(gòu)、充填過程、塑件質(zhì)量和生產(chǎn)效率等諸多因素有關(guān)，是注塑模設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它的設(shè)計(jì)合理與否，直接影響著模具的整體結(jié)構(gòu)及其工藝操作的難易程度。澆注系統(tǒng)的作用，是將塑料熔體順利的充滿到模具型腔深處，以獲得外形輪廓清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。因此要求塑料熔體充模過程快而有序，壓力損失小、熱量散失少，排氣條件好，澆注系統(tǒng)凝料易于與制品分離或切除。

無論用于何種類型的注塑機(jī)模具，其澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。

主流道的設(shè)計(jì)

主流道指由注射機(jī)噴嘴出口起到分流道入口為止的一斷流道。它使塑料熔體首要經(jīng)過的通道，且與注塑機(jī)噴嘴在同一條軸線。主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，以方便熔體流動(dòng)和凝料的拔出。

圖4.1主流道

主流道的主要尺寸（圖4.1）設(shè)計(jì)如下：

錐角

SKIPIF1<0

，取

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

；

表面粗糙度

SKIPIF1<0

,取

SKIPIF1<0

；

主流道小端直徑d=噴嘴直徑+（0.5~1）mm，取d=4+1=5mm；

主流道球面半徑SR=噴嘴球面半徑+（1~2）mm，取SR=12+2=14mm；

球面配合高度h=3~5mm，取4mm；

主流道長度L<65mm，取48mm；

主流道道大端直徑

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

mm。

因主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及塑料熔體要冷熱交替反復(fù)接觸，容易磨損，對材料要求較高，所以模具的主流道部分設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套（俗稱澆口套），以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理，提高零件壽命。主流道襯套上加一定位圈，定位圈的外徑按注塑機(jī)的定位孔直徑確定，由M6～M8的螺釘固定在定模固定板上。

分流道的設(shè)計(jì)

分流道指主流道末端至澆口之間的流動(dòng)通道，分流道的作用是使熔體過渡和轉(zhuǎn)向。單型腔模具中分流道是為了縮短流程；多型腔模具中分流道是為了分配物料，通常有一級(jí)分流道和二級(jí)分流道，甚至多級(jí)分流道組成。

常用的分流道截面的形狀一般分圓形、半圓形、矩形、梯形、正六邊形、正方形和U形等。綜合塑件的結(jié)構(gòu)、所用材料的流動(dòng)性、成型工藝條件及模具加工工藝等因素，本設(shè)計(jì)選用梯形截面分流道(圖4.2)。梯形截面的大底寬度B和高度H可以通過經(jīng)驗(yàn)公式求得[1]。

SKIPIF1<0

式中：M——塑件的質(zhì)量，g；

L——分流道的長度，mm；

K——粘度調(diào)節(jié)系數(shù)，一般情況下，K=1。

SKIPIF1<0

圖4.2分流道截面形狀

圖4.3分流道的布置形式

分流道的布置形式與型腔布局、加工工藝和凝料脫模等因素有關(guān)，綜合個(gè)方面因素后，將分流道布置形式設(shè)計(jì)為圖4.3所示形式。

冷料穴的設(shè)計(jì)

冷料穴通常設(shè)置在主流道和分流道轉(zhuǎn)彎處的末端，其作用為容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料進(jìn)入型腔。冷料穴也經(jīng)常起拉鉤凝料的作用。

冷料穴主要有以下幾類：

（1）底部帶有推料桿的冷料穴這類冷料穴的底部有一根推桿，推桿裝于推桿固定板上。它常與推桿或推桿脫模機(jī)構(gòu)連用但僅適用于韌性塑料。

（2）底部帶有拉料桿的冷料穴這類冷料穴的底部有一根拉料桿，裝于型芯固定板上，常見結(jié)構(gòu)有球頭型，菌頭型，倒錐頭型，圓錐頭型。

（3）底部無桿的冷料穴對具有垂直分型面的注射模，冷料穴置于左右兩半模的中心線上，當(dāng)開模時(shí)分型面左右分開，塑件與流道凝料一起去除，冷料穴底部不用設(shè)置桿件。

本設(shè)計(jì)選用球頭型底部無桿冷料穴（圖4.4），其直徑稍大于主流道的直徑，長度約為主流道大端直徑。

圖4.5澆口的位置

圖4.4冷料穴

澆口的設(shè)計(jì)

澆口指分流道末端與模腔入口之間狹窄且短小的一段通道。它的功能是使塑料熔體加快流速注入模腔內(nèi)，并有序的填滿型腔，且對補(bǔ)縮具有控制作用。

澆口的設(shè)計(jì)或選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到制品能否被完好的注射成型，澆口的種類包括有直澆口、側(cè)澆口、扇形澆口，環(huán)形澆口、點(diǎn)澆口、潛伏澆口和護(hù)耳交口等。

澆口位置與數(shù)目對塑件質(zhì)量的影響極大。選擇澆口位置時(shí)應(yīng)遵循如下原則：

①避免塑件上產(chǎn)生缺陷；

②澆口應(yīng)開設(shè)在塑件截面最后處；

③有利于塑料熔體流動(dòng)；

=4\*GB3

④

有利于型腔排氣；

⑤考慮塑件受力狀況；

⑥增加熔接痕牢度。

本設(shè)計(jì)選用點(diǎn)交口，從三個(gè)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)料縮短流程，加快進(jìn)料速度，澆口的疤痕較小，且易達(dá)到澆注系統(tǒng)的平衡。澆口的位置設(shè)在成型凹模內(nèi)（圖4.5），這樣脫模取出冷凝料后，痕跡留在內(nèi)壁，不會(huì)影響塑件的質(zhì)量。

分型面的設(shè)計(jì)

在注塑模中，用于去除塑件和澆注系統(tǒng)凝料的面，通稱分型面。常見的取出塑件的主分型面，與開模方向垂直。在模具的設(shè)計(jì)過程中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且決定了模具結(jié)構(gòu)和成本。所以分型面的選擇通常有以下原則：

（1）分型面的選擇有利于脫模；

（2）分型面的選擇應(yīng)盡量將塑件留在動(dòng)模一側(cè)；

（3）分型面的選擇應(yīng)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求；

（4）分型面應(yīng)有利于側(cè)向抽芯；

（5）分型面的選擇應(yīng)有利于成型零件的加工制造。

分型面的形狀有平面、斜面、階梯面和曲面。本設(shè)計(jì)選用平面以適應(yīng)塑件成型的需要和滿足塑件質(zhì)量要求，使型心留在定模一側(cè)。選擇塑件直通部分的軸線所在面為分型面，可以減小由于脫模斜度造成塑件的大小端尺寸差異，還有利于排氣和防止溢流。

排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

當(dāng)塑料熔體注入模腔時(shí)，需排除模具內(nèi)的空氣及塑料熔體中揮發(fā)的氣體，若模具排氣不良，型腔內(nèi)氣體受壓后會(huì)產(chǎn)生很大的壓力，阻礙塑料熔體快速的充模，同時(shí)氣體壓縮，產(chǎn)生高溫，燒焦塑料，影響塑件的質(zhì)量，因此注塑模具還需要設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)。

一般的排氣方式有以下幾種：

（1）加設(shè)排氣槽排氣對于大中型模具，通常在凹模上開設(shè)排氣槽，排氣槽一般位于熔體流動(dòng)末端；

（2）分型面排氣對于小型模具，可以利用分型面進(jìn)行排氣，但分型面需位于熔體流動(dòng)末端；

（3）利用型芯、頂桿等配合間隙排氣

本設(shè)計(jì)不另設(shè)排氣槽，利用型芯、頂桿等配合間隙來排氣。

成型零部件設(shè)計(jì)

模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零部件稱為成型零部件，主要包括凹模、凸模、凸凹模、型芯、鑲塊、成型桿、成型環(huán)等。成型零部件工作時(shí)直接與塑料接觸，承受一定溫度塑料熔體的沖擊和摩擦。成型零部件的形狀和尺寸精度、表面質(zhì)量及其穩(wěn)定性，決定了塑料制品的相對質(zhì)量，且成型零部件的結(jié)構(gòu)、材料、熱處理的選擇及加工工藝，是影響模具工作壽命的主要因素。

成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）凹模型腔

凹模是成型塑件外表面的主要零件，因?yàn)樗芗P(guān)于分型面對稱，所以本設(shè)計(jì)凹模采用兩塊相同的鑲塊拼接合成整個(gè)凹模型腔（圖4.6）。

圖4.6凹模板

（2）型芯

凸模和型芯是成型塑件內(nèi)表面的主要零件，本設(shè)計(jì)中塑件對稱性好，結(jié)構(gòu)簡單，只需三個(gè)大型芯，不必再設(shè)小型芯，其型芯設(shè)計(jì)成圖4.7所示結(jié)構(gòu)。

圖4.7型芯

型芯的布置形式如圖4.8所示.

圖4.8型芯的布置

成型零部件工作尺寸的計(jì)算

成型零部件的工作尺寸是指模具凹模和凸模直接構(gòu)成的塑件的尺寸。凹模和凸模的工作尺寸精度直接影響著塑件的尺寸精度。

影響工作尺寸的因素主要有：

（1）塑件收縮率的影響；

（2）模具成型零部件的制造誤差；

（3）模具成型零部件使用過程中的磨損；

（4）模具安裝配合的誤差。

成型零部件的工作尺寸主要有型腔、型芯的徑向尺寸、深度尺寸、中心距等。

塑件材料平均收縮率：

SKIPIF1<0

使用過程中的平均磨損量：

SKIPIF1<0

模具型腔零件制作公差：

SKIPIF1<0

，因塑件圖未標(biāo)注尺寸公差，根據(jù)塑件精度等級(jí)選用標(biāo)準(zhǔn)（SJ1372-1978），選擇精度等級(jí)為4級(jí)。

（1）凹模的工作尺寸計(jì)算：

①凹模型腔的徑向尺寸：

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

②凹模型腔的深度尺寸：

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

（2）型芯的工作尺寸計(jì)算：

①型芯的徑向尺寸：

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

②型芯的高度尺寸：

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

（3）螺紋型環(huán)工作尺寸計(jì)算：

查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，取螺距為3，則M36的螺紋的大徑

SKIPIF1<0

；中徑

SKIPIF1<0

；小徑

SKIPIF1<0

；中徑公差

SKIPIF1<0

。

螺紋型環(huán)大徑：

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

螺紋型環(huán)中徑：

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

螺紋型環(huán)小徑：

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算

由于注塑成型受溫度、壓力、塑料特性以及塑件形狀復(fù)雜程度等多方面因素影響，所以在注塑模具設(shè)計(jì)工程中，模具型腔側(cè)壁和底板厚度一般采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算確定。

型腔側(cè)壁厚度：

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

mm

底板厚度：

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

mm

模架的選擇

根據(jù)之前的分析計(jì)算和型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格，查閱資料《塑料模具技術(shù)手冊》，由于制品形狀及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)原因，所以選用標(biāo)準(zhǔn)模架，其主要參數(shù)如下：

定模座板厚度：32mmA板厚度：25mm

B板厚度：25mm動(dòng)模板厚度：50mm

模腳厚度：80mm動(dòng)模座板厚度：32mm

模具厚度H=32+25+25+50+80+32=244mm

模架外形尺寸：355mm×400mm×250mm

導(dǎo)向及脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了保證模具準(zhǔn)確的合模和開模，在注塑模具中必須設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是導(dǎo)向、定位及承受一定的側(cè)向壓力。

合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。本設(shè)計(jì)只需設(shè)計(jì)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件為導(dǎo)柱和導(dǎo)套，分別安裝在動(dòng)定模兩邊。導(dǎo)柱有兩種結(jié)構(gòu)：一種是除安裝部分的凸肩外，長度的其余部分直徑相同，稱為帶頭導(dǎo)柱；另一種是除安裝部分的凸肩外，安裝的配合部分直徑比外伸的工作部分直徑大，稱為有肩導(dǎo)柱。本設(shè)計(jì)采用帶頭導(dǎo)柱，其結(jié)構(gòu)如圖4.9所示。

圖4.9帶頭導(dǎo)柱

本設(shè)計(jì)選用

SKIPIF1<0

的導(dǎo)柱，根據(jù)GB4169.4－84，采用f7級(jí)公差。查《塑料模具技術(shù)手冊》表9－6，可得：

圖4.9中

SKIPIF1<0

mm，

SKIPIF1<0

mm，

SKIPIF1<0

mm，

SKIPIF1<0

mm，

SKIPIF1<0

mm。

導(dǎo)套也有兩種結(jié)構(gòu)：一是直導(dǎo)套，主要用于簡單模具或?qū)缀竺鏇]有墊板的場合；二是帶頭導(dǎo)套，用于精度較高的場合，導(dǎo)套固定孔便于與導(dǎo)柱固定孔同時(shí)加工。本設(shè)計(jì)采用帶頭導(dǎo)套，其結(jié)構(gòu)如圖4.10所示。

圖4.10帶頭導(dǎo)套

查《塑料模具技術(shù)手冊》表9－6，可得：

圖4.10中

SKIPIF1<0

mm，

SKIPIF1<0

mm，

SKIPIF1<0

mm，

SKIPIF1<0

mm，

SKIPIF1<0

mm。

脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

塑件成型以后，使塑件及澆注系統(tǒng)冷凝料從凹模和凸模上脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)，也稱推出機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)直接影響著塑件的質(zhì)量，是注塑模設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。

（1）脫模機(jī)構(gòu)的選擇

脫模機(jī)構(gòu)主要由推出零件、導(dǎo)向零件和復(fù)位零件三大部分組成。在脫模機(jī)構(gòu)中，凡是直接與塑件接觸的、并將塑件推出凹?；蛐托镜牟考Q為推出零件，常用的推出零件有推桿、推管、推件板、成型推桿等。本設(shè)計(jì)模具型腔比較簡單，故選用簡單的推桿脫模機(jī)構(gòu)即可。

推桿選用A型圓截面推桿，其形狀如圖4.11所示。

由模具結(jié)構(gòu)可以確定推桿長度為160mm，推桿的直徑為：

SKIPIF1<0

式中：

SKIPIF1<0

——推桿直徑，mm；

SKIPIF1<0

——安全系數(shù)，通常取

SKIPIF1<0

；

SKIPIF1<0

——推桿長度，mm；

SKIPIF1<0

——脫模力，N；

SKIPIF1<0

——推桿根數(shù)；

SKIPIF1<0

——推桿材料彈性模量，Mpa，一般取

SKIPIF1<0

=2.1×105Mpa。

圖4.11A型推桿

將之前的相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)代入上式有：

SKIPIF1<0

=5.77mm

查參考資料5中《塑料模的標(biāo)準(zhǔn)化》表9－3，根據(jù)GB4169.91－84，取推桿的相關(guān)尺寸

SKIPIF1<0

mm，

SKIPIF1<0

mm，

SKIPIF1<0

mm，

SKIPIF1<0

mm。

（2）脫模力的計(jì)算

注塑成型后，塑件在模具內(nèi)冷卻定型，體積收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，故要對脫模力進(jìn)行計(jì)算：

由于塑件的壁厚與內(nèi)徑比為

SKIPIF1<0

，零件屬于厚壁制件，所需脫模力為[5]：

SKIPIF1<0

式中：

SKIPIF1<0

——脫模力，N；

SKIPIF1<0

——隨f和

SKIPIF1<0

而變化的無因次系數(shù)，查參考資料5表3-30，取值為1；

SKIPIF1<0

——隨

SKIPIF1<0

和

SKIPIF1<0

而變化的無因次系數(shù)，查參考資料5表3-31，其值為1；

SKIPIF1<0

——型芯大小端的半徑，mm；

SKIPIF1<0

——塑料抗拉彈性模量，MPa；

SKIPIF1<0

——塑料制品的平均收縮率，%；

SKIPIF1<0

——塑料對型芯的包容長度，mm；

SKIPIF1<0

——模具型芯的脫模斜度；

SKIPIF1<0

——塑料與型芯的摩擦系數(shù)；

SKIPIF1<0

——塑料的泊松比。

查相關(guān)資料得：ABS的拉伸彈性模量

SKIPIF1<0

=1.4×

SKIPIF1<0

MPa，成型收縮率

SKIPIF1<0

=0.3%～0.8%，塑料與型芯的摩擦系數(shù)

SKIPIF1<0

=0.4，泊松比

SKIPIF1<0

=0.35。另模具型芯的脫模斜度

SKIPIF1<0

=1.5°，塑料對型芯的包容長度

SKIPIF1<0

=36mm，型芯大小端的半徑

SKIPIF1<0

=20mm，代入上式有：

SKIPIF1<0

SKIPIF1<0

N

（3）推桿的位置布置

合理的推桿位置，塑件脫模時(shí)才不會(huì)產(chǎn)生變形和頂壞。推桿位置布置原則為：

①推桿應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的位置；

②推桿應(yīng)設(shè)在塑件輕度剛度較大處；

③推桿的分布應(yīng)當(dāng)均勻。

綜合考慮各方面因素，本設(shè)計(jì)將推桿的位置布置在離中心線100mm處，三根推桿成正三角形分布。

（4）脫模機(jī)構(gòu)的復(fù)位

為了保證塑件推出后合模能回到原來位置，則需設(shè)計(jì)復(fù)位部件。本設(shè)計(jì)中推桿和側(cè)型芯在合模時(shí)會(huì)發(fā)生干涉，所以采用彈簧式先復(fù)位機(jī)構(gòu)，使推出機(jī)構(gòu)在合模前先復(fù)位，確保模具

合模動(dòng)作順利進(jìn)行。如圖4.12所示，設(shè)置4個(gè)彈簧，彈簧安裝在復(fù)位桿上，并均勻的分布在推桿固定板的四周，以便推桿固定板受均勻的彈力，使推桿順利復(fù)位。

圖4.12彈簧式先復(fù)位機(jī)構(gòu)

1—復(fù)位桿；2—上模板；3—墊塊；4—彈簧；5—固定板；6—推板

模具側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)制品側(cè)壁上帶有與開模方向不同的側(cè)孔或凹槽等阻礙制品成型后直接脫模時(shí)，必須將成型側(cè)孔或凹槽的零件做成活動(dòng)的，該零件稱為側(cè)型芯。在制品脫模前必須抽出側(cè)型芯，然后才可以從模具中脫出制品，完成側(cè)型芯的抽出與復(fù)位的機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。

側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的分類

根據(jù)動(dòng)力來源不同，側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)可分為機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、液壓或氣動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)和手動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)等三大類型。

根據(jù)其結(jié)構(gòu)又可分為斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、彎銷側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、斜導(dǎo)槽側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、斜滑塊側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、齒輪齒條側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)等。

側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的確定

本設(shè)計(jì)采用滾輪式滑板側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)（圖5.1），滾動(dòng)軸承2與滑板1相配合摩擦阻力較小。開模時(shí)，三對滾動(dòng)軸承分別沿三對滑板滑動(dòng)，通過軸3帶動(dòng)型芯4抽出完成側(cè)抽芯。

圖5.1滾輪式滑板側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)

1—滑板；2—滾動(dòng)軸承；3—軸；4—型芯

抽芯距和抽芯力的計(jì)算

理論上側(cè)向抽芯從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動(dòng)的距離稱為抽芯距，但一般情況下，為了安全，實(shí)際抽芯距比理論抽芯距大2~3mm。因此本在設(shè)計(jì)中實(shí)際的抽芯距

SKIPIF1<0

mm。

本設(shè)計(jì)中側(cè)型芯就是主型芯，故抽芯力等于脫模力，即：

SKIPIF1<0

N。

溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在注塑成型過程中模具型腔內(nèi)的溫度是不斷變化的。使模具溫度升高的原因主要是塑料熔體帶入的熱量，還有塑料熔體充滿型腔所消耗的機(jī)械能轉(zhuǎn)化的熱能，模具在得到熱量的同時(shí)，也在向周圍散發(fā)熱量。若單位時(shí)間內(nèi)，模具吸收的熱量和散發(fā)的熱量相平衡，則稱模具熱平衡。模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)就是把模具的熱平衡溫度調(diào)節(jié)到模具的最佳工作溫度范圍內(nèi)。

溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要性

模具的溫度對塑料熔體的流動(dòng)、充型、塑件的形狀和尺寸精度、塑件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率等都有重要的影響。注塑模中的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)將模具溫度調(diào)節(jié)到最佳工作溫度，使注塑成型具有良好的塑件質(zhì)量和較高的生產(chǎn)效率。

溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）塑料傳給模具的熱量

單位質(zhì)量的塑料傳遞給模具的熱量

SKIPIF1<0

可計(jì)算如下

SKIPIF1<0

式中：

SKIPIF1<0

——塑料的比熱容，kJ/(kg·℃)；

SKIPIF1<0

——塑料熔體進(jìn)入模具時(shí)的溫度，℃；

SKIPIF1<0

——塑件脫模時(shí)的溫度，℃；

SKIPIF1<0

——結(jié)晶性塑料的熔化潛熱，kJ/kg。

查閱相關(guān)資料，有：

SKIPIF1<0

kJ/kg

（2）模具冷卻時(shí)所需冷卻介質(zhì)的體積

計(jì)算公式為：

SKIPIF1<0

式中：

SKIPIF1<0

——單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料熔體質(zhì)量，kg；

SKIPIF1<0

——冷卻介質(zhì)密度，kg/m3；

SKIPIF1<0

——冷卻介質(zhì)比熱容，kJ/(kg·℃)；

SKIPIF1<0

——冷卻介質(zhì)出口溫度，℃；

SKIPIF1<0

——冷卻介質(zhì)入口溫度，℃。

查閱相關(guān)資料，有：

SKIPIF1<0

m3/min

有上述計(jì)算可知，因模具冷卻時(shí)所需冷卻介質(zhì)的體積很小，故無需另設(shè)冷卻水道，模具在空氣中自冷即可。

模具加熱裝置設(shè)計(jì)

因ABS要求的模溫為50～70℃，不超過80℃，故無須設(shè)置加熱裝置。

注塑機(jī)的校核

注射量校核

一次注射行程的實(shí)際注射量為

SKIPIF1<0

式中：

SKIPIF1<0

——一個(gè)成型周期內(nèi)所需注射的塑料體積，cm3；

SKIPIF1<0

——型腔數(shù)量；

SKIPIF1<0

——單個(gè)塑件的體積，cm3；

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——澆注系統(tǒng)所需的塑料體積，cm3。

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cm3

注射機(jī)最大注射容積

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注射機(jī)最小注射容積

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所以注射量選擇合適。

鎖模力的校核

高壓塑料熔體剛充滿模具型腔時(shí)會(huì)產(chǎn)生沿開模方向的脹模力，為了防止模具分型面被脹模力頂開而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，模具鎖模力必須大于脹模力。

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式中：

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——注射機(jī)的鎖模力，N；

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——壓力損失系數(shù)，一般取0.2~0.4；

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——注射壓力，Mpa；

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——單個(gè)塑件在分型面上的投影，mm2；

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——澆注系統(tǒng)在分型面上的投影，mm2。

本設(shè)計(jì)中：

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鎖模力大于脹模力，鎖模力合適。

開模行程的校核

注塑機(jī)的開模行程指開、合