三通管毕业论文

目录 第一章 绪 论 .3 1.1 模具工业在国民经济中的重要地位 .3 1.2 国内外注射塑料模具的发展状况 .4 1.3 课题的产生背景和现实意义 .5 第二章 塑件成型制品工艺性分析 7 2.1 塑料 PP 的性能 7 2.1.1、PP 的基本特性 .7 2.2 塑件的结构尺寸精度及表面质量的分析 7 2.2.1、几何形状及结构分析 8 2.2.2、尺寸精度分析 8 2.2.3、表面质量分析 9 2.3 PP 的注塑工艺性分析 9 2.3.1、PP 的注射工艺参数 .10 2.4 塑件的尺寸大小 .10 2.5 塑件的使用性能 .11 2.6 塑件的壁厚 .11 2.7 塑件的脱模斜度 .11 2.8 塑件的批量分析 .12 第三章 注射成型机的初选 .12 3.1 计算塑件的体积 .12 3.2 初选注射成型机的型号和规格 .13 3.2.1、注射机的最大注射量 13 3.2.2、注射机型号的确定 15 第四章 确定模具的结构方案 .16 4.1 分型面的选择和排列方式 .16 4.2 型腔的数目 .17 第五章 成型零件结构设计 .17 5.1 凹模结构形式的选择 .17 5.2 型芯的设计 .18 5.3 成型零件的工作尺寸计算 .19 5.4 成型零件的底版与侧壁厚度尺寸的确定 .21 第六章 侧向抽芯结构的设计 .22 6.1 抽芯距 S 抽 22 6.2 确定斜导柱倾角 .22 6.3 确定斜导柱的尺寸 .23 6.4 滑块与导滑槽的设计 .23 第七章 浇注系统的设计 .25 7.1 浇注系统的组成 .25 7.2 主流道的设计 .26 7.3 分流道的设计 .26 7.4 冷料穴的设计 .27 7.5 浇口的设计 .28 7.6 排气系统的设计 .29 第八章 导向机构与脱出机构设计 29 8.1 导向机构的功用 .29 8.2 导向机构的设计 .30 8.3 设计导套和导柱须注意的事项： .30 8.5 脱模机构的设计 .31 第九章 模架的设计 32 9.1 塑料注射模架结构 .32 9.2 标准模架的选用 .33 9.3 定位环 .35 9.4 支撑柱 .35 第十章 注射机参数的校核 .35 10.1 注射机的校核 .35 10.2 对注射机有关安装尺寸的较核 .36 第十一章 模具的装配、试模与维修 .36 11.1 模具的装配 .36 11.2 模具装配的主要内容 .37 11.2.1、型芯装配 37 11.2.2、型腔的装配加工 37 11.2.3、导柱、导套的装配 37 11.2.4、浇口套的装配加工 37 11.3 装配时以分型面作为该模具的装配基准，装配顺序为 .37 11.4 试模 .38 11.5 模具的维修 .38 第十二章 设计后感 38 参考文献 39 第一章 绪 论 1.1 模具工业在国民经济中的重要地位 模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到 人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等 产品中，60%-80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的 高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所 不能比拟的。模具又是“效益放大器” ，用模具生产的最终产品的价值，往往是 模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，己成为衡量一个 国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益 和新产品的开发能力。 模具工业在国民经济中的重要地位与作用，可以从以下四个方面看出: 第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如:属于高新技术领域 的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成 电路塑封模;计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模 具和精密冲压模具;数字化电子产品(包括通讯产品)的发展，没有精密模具也不 行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。例如:形状误差小 于 0.003 的空对空导弹红外线接收器的非球面反射镜，就必须用高精度的塑料 模具成形。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有 些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业” 。 第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升 模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CAD/CAE/CAM 技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术 发生了重大变革。模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效 加工设备。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具 工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。 第三，模具工业是装备工业的一个重要组成部分。在 1998 年以前，许多人 把机械工业当作一般的加工工业。1998 年 11 月召开的中央经济工作会议，首 次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业 作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中 的地位与作用的重新定位。模具作为基础工艺装备，在装备工业中自然有其重 要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是模具 做出来的。 第四， 模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业 机械、 电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。机械、电子、 汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料 模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。这 几年，我国每年要进口近 10 亿美元的模具。我国石化工业一年生产 500 多万吨 聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成形成制品，才能 用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的 陶瓷模具;生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具成形。从五大支柱 产业对模具的需求也可以看到模具工业地位之重要。 我国已于 2001 年 12 月 11 日正式加入了 WTO.“入世”后对模具工业将会 带来更大的影响，模具行业正在从行业自身和对模具需求量大的相关产业着手 进行分析，并研究采取相应的对策。 1.2 国内外注射塑料模具的发展状况 模具工业在工业发展中占有很重要的地位，各行各业均离不开模具，特别 在汽车、摩托车、玩具、及家电等行业。其中塑料模具又是模具工业中重要的 组成部分，彩电、电冰箱、洗衣机、空调机等产品，需要的塑料模具量很大， 在建筑、建材方面，今后塑料门窗、塑料水管和装饰塑料制品将会有一个很大 的发展。到 2010 年，塑料门窗的普及率和塑料管的普及率将达到 30%-50%,对 模具的需求会有很大增长。在工业发达国家，据 1991 年统计，日本生产塑料模 和生产冲压模的企业各占 40 ;韩国模具专业厂中，生产塑料模的占 43.9 ，生 产冲压模的占 44.8%;新加坡全国有 460 家模具企业，60%生产塑料模，35%生产 冲模和夹具。中国模具工业一直以每年巧%左右的增长速度快速发展，2000 年 中国模具工业总产值己达 280 亿元人民币，在模具工业的总产值中，冲压模具 约占 50%,塑料模具约占 33%，压铸模具约占 6%，其他各类模具约占 110。由以 上事实可以看出塑料模具已处于同冲压模具并驾齐驱的地位。 在塑料模具中注射模具是应用最广泛、类型最多、结构最复杂的一种。在 现代塑料制件的生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可 少的三项重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、满足塑料制件 的使用要求、降低塑料制件的成本起着重要的作用。一副好的注塑模可成型上 百万次，一副优良的压铸模大约能成型 25 万次，这与模具的设计、模具材料及 模具的制造有着很大的关系。从塑料模的设计、制造及模具的材料等方 面考虑，塑料成型技术的发展趋势可以简单地归纳为以下几个方面。Il (一) 模具的标准化 为了适应模具大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要， 模具的标准化工作十分重要，目前我国模具标准化程度只达到 20%.注射模方面 关于模具零部件、模具技术条件和标准模架等有 14 个国家标准，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性标准化模块等。 (二) 加强理论研究 随着塑料制件的大型化和复杂化，模具的重量达数吨至十多吨，这样大的 模具，若只凭经验来设计，往往会因设计不当而造成模具报废，数十万元的费 用将毁于一旦，所以设计模具己逐渐向理论设计方面发展，这些理论设计包括 模板刚度、强度的计算、充型流动、脱模阻力与温控系统等。今后的工作是如 何将理论与生产实际相结合指导实际的模具工业生产。 (三) 塑料制件的精密化、微型化和超大型化 为了满足各种工业产品的使用要求，塑料成型技术正朝着精密化、微型化 和超大型化等方面发展。精密注射成型是能将塑料制件尺寸公差保持在 0.01 一 0.001 mm 之内的成型工艺方法，其制件主要用于电子、仪表工业。微型化的 塑料制件要求在微型的设备上生产。目前，德国已研究出只有 0.lg 的微型注射 机，可生产 0.05g 左右的微型注射成型塑件。国内目前己有 0.5g 的注射机，可 以生产 0.1g 左右的微型注射塑件。注射塑件的大型化要求有大型、超大型的注 射成型设备。目前，法国己拥有注射量为 17 万 g 的超大型注射机，合模力为 150MN;美国和日本也已经分别生产出注射量为 10 万 9 和 9.6 万 9 的超大型注射 机;国产注射机的注射量也己达到 3.5 万 g，合模力为 80MN 。 (四) 新材料、新技术、新工艺的研制、开发和应用 随着塑料成型技术的不断发展，模具新材料、模具加工新技术和模具新工 艺方面的开发己成为当前模具工业生产和科研的主要任务之一。十多年来，国 内外塑料成型行业在改进和提高模具设计与制造方面投入了大量的资金和研究 力量，取得了许多成果。 1. 各种新材料的研制和应用模具材料的选用在模具的设计和制造中是一个较重 要的问题，它将直接影响模具加工成本、使用寿命以及塑料件成型的质量等。 国内外模具材料工作者对模具的工作条件、失效形式和提高模具使用寿命的途 径进行了大量的研究工作，并开发出许多不仅具有良好的使用性能，而且还具 有加工性好、热处理变形小的新型模具钢种，如预硬钢、新型淬火回火钢、马 氏体时效钢、析出硬化钢和耐腐蚀钢等，经过应用，均取得了较好的技术和经 济效果。 2. 模具加工技术的革新为了提高加工精度、缩短模具制造周期，塑料模成型零 件加工不但广泛应用了仿形加工、电加工、数控加工及三坐标测量等先进技术， 而且目前己应用了快速成型、高速铣削及激光焊接与测量技术，使得加工速度 大大提高。 (五) CAD/CAM/CAE 技术的应用 塑料制件应用的日益广泛和大型塑料制件的不断开发，对塑料成型模具设 计和制造提出的要求越来越高。传统的模具设计与制造方法不能适应工业产品 不断开发和及时更新换代与提高质量的要求，为了适应这些变化，先进国家的 CAD/CAM/CAE 技术在 20 世纪 80 年代中期己进入实用阶段，市场上已有商品化 的系统软件出售。国内一些高校和研究所也对模具 CAD/CAM/CAE 技术进行了许 多研究和实践，并取得了很大成果。但我国在该技术的应用和推广方面与外国 相比还存在一些差距，有待于进一步改进和完善。 1.3 课题的产生背景和现实意义 中国模具工业发展迅速，市场广阔， 1990 年至 2001 年间，中国模具制造 业的产值年平均增长 14%左右。目前全世界的模具年产值，约有 600650 亿美 元，我国 2001 年模具产值约为 300 多亿元人民币，折合 30 多亿美元，但大部 分是企业自产自用，作为商品销售的约占三分之一。我国生产的模具有些己接 近或达到国际水平，但总的来看，还远不适应国民经济发展的需要，大型、复 杂、精密、长寿命等高档模具有很大一部分依靠进口。近五年平均每年进口模 具 8.14 亿美元，2000 年就进口 9.7 亿美元的模具，这还未包括随设备和生产 线作为附件带进来的模具。从上面的数据可以看出我国的模具业与模具发达国 家存在着很大差距，这不但表现在模具材料、加工技术、加工设备的区别上， 还表现在对 CAD/CAM/CAE 技术的应用上，目前模具发达国家己经将 CAD/CAM/CAE 技术贯穿于模具制造的整个环节，而我国的模具企业对 CAD/CAM/CAE 技术的应用仅限于大型模具企业中，对于塑料注射模具设计在大 力发展中。 第二章 塑件成型制品工艺性分析 2.1 塑料 PP 的性能 PP 中文名：聚丙烯 英文名：Polypropylene 2.1.1、PP 的基本特性 特性：聚丙烯树脂的密度为 0.9 ,力学性能优于聚已烯，有较高30.91/gcm 的抗弯疲劳强度。外观特征似聚乙烯，无色，无毒，无味，但比聚乙烯更 透明更轻。聚丙烯耐热性良好，可在 左右使用，同时绝缘性优越。C 结晶性料，吸湿性小，可能发生熔融破裂长期与热金属接触易发生分解。 流动性好,溢边值 0.03mm 左右。冷却速度快，浇注系统及冷却系统应散热 缓慢。成型收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔，凹痕，变形，方向性强。 注意控制成型温度，料温低方向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温 度低于 以下塑件不光泽，易产生溶解不良，流痕， 以上时易发50C 90C 生翘曲，变形。 塑件应壁厚均匀，避免缺口，尖角，以避免用力集中。 2.2 塑件的结构尺寸精度及表面质量的分析 塑件形状的成型准则是： 1. 各部分都能够顺利的，简单的从模具中取出，应尽量避免侧壁凹槽或与 塑件脱模方向垂直的孔，这样可以避免采用瓣合分型或侧抽芯等复杂的模具结 构使分型面上留下飞边。 2. 对于较浅的内外侧凹槽或凸台并带有圆角的塑件，可以利用塑件在脱摸 温度下具有足够弹性的特性和凸凹深度尺寸不大的特点，以强行脱摸而不必采 用组合型芯的方法。 3. 塑件的形状还要有利于提高塑件的强度和刚度，为此薄壳状塑件可设计 成球面或拱形曲面，可以有效的增加刚度和减少变形。 4. 紧固用的凸耳或台阶应有足够的强度和刚度，以承受紧固时的作用力， 为此，应避免台阶突然变化和尺寸过小而应逐步过渡。 5. 塑件的形状还应考虑成型时分型面位置，脱摸后不易变形等。 综上所述，塑件的形状必须便于成型，以简化模具结构，降低成本，提高 生产率和保证塑件的质量。 2.2.1、几何形状及结构分析 如图 1-1，从塑件图可以看出，该塑件为三通管，且整体形状为凸字形，各 尺寸及形状皆如图所示因此在设计模具是必须考虑其至少有一个或两个 以上的彻抽芯机构 图 1-1 2.2.2、尺寸精度分析 如图 1-2 塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程 度，即所获塑件尺寸的准确度。 图 1-2 影响塑件精度（公差）的因素主要有： 1.模具制造误差及磨损，尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的 磨损； 2.塑件收缩率的波动； 3.成型工艺条件的变化； 4.塑件的形状，飞边厚度波动； 5.脱模斜度和成型后塑件尺寸变化等一般塑件的尺寸精度是根据使用要 求确定的，但还必须充分考虑塑料的性能及成型工艺特点，过高的精度要求是 不恰当的。 2.2.3、表面质量分析 1.塑件表面质量包括有无斑点，条纹，凹痕，起泡，变色等缺陷，还有表 面光泽性和表面粗糙度。表面缺陷必须避免； 2.表面光泽性和表面粗糙度应根据塑件使用要求而定，尤其是透明塑件， 对光泽性和表面粗糙度有严格要求。 塑件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤，波纹等疵点 外，主要由模具成型零件的表面粗糙度决定。一般模具的表面粗糙度比塑件的 表面粗糙度高一级。对于透明的塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不 透明的塑件，则根据使用情况可以不同。 该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表没有斑点及溶接痕，粗糙度可取 Ra0.8um， （表 3-3 不同加工方法和不同材料所能达到的表面粗糙度 GB/T 14234-1993）而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。 2.3 PP 的注塑工艺性分析 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度：220275，注意不要超过 275。 模具温度：4080，建议使用 50。结晶程度主要由模具温度决定。 注射压力：可大到 1800bar。 注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表 面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。 流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是 47mm。建议使用通体 为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是 11.5mm，但也可以使用小到 0.7mm 的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应 为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP 材料完全可以使用热 流道系统。 2.3.1、PP 的注射工艺参数 注射类型： 螺杆式 预热和干燥： 温度 t/ 70-90 时间 /h 4-6 喷嘴温度： 160180 料筒温度： 前 170190 中 165180 后 160170 模温： 3060 注射压力： 80130Mpa 塑化压力： 0.5Mpa 注射时间： 1560s 保压时间： 05s 冷却时间： 1560s 总周期: 40130s 螺杆转速： 28n/(r*min) 2.4 塑件的尺寸大小 尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按 查取公差，起5MT 主要尺寸公差标注如下：（单位均为 ） m （GB/T14486-1993） 1.塑件外形尺寸：28 0 -0.50 54 0 -0.74. 27 0 -0.50 2.塑件内形尺寸：16 +0.38 0 20 +0.44 0 15 +0.38 0 27 +0.5 0 22 +0.44 0 4 +0.24 0 2.5 塑件的使用性能 聚丙烯是世界上产量最大的塑料品种之一，其价格便宜,应用广泛。由于聚 丙烯的化学稳定性高，所以可用于制作防腐管道，管件，输油管，离心泵和鼓 风机等。聚丙烯硬板广泛用于化学工业上制作各种贮槽的衬里，建筑物的瓦楞 板，门窗结构，墙壁装饰物等建筑用材。由于电气绝缘性能优良，聚丙烯在电 气，电子工业中，用于制造插座，插头，开关和电缆。在日常生活中，聚丙烯 用与制造凉鞋，雨衣，玩具和人造革等 2.6 塑件的壁厚 均匀壁厚或尽可能一致，否则会因固化或冷却速度不同而引起收缩不均匀， 从而在塑件内部产生内应力导致塑件产生翘曲，缩孔甚至开裂等缺陷。 若塑件的小塑件壁厚取 1.0-2mm，大型件取 3-8mm.热固性塑料结构必须有 厚度不均匀时，则应使其变化平缓，避免突变，否则易变形。 塑件壁厚大小主要取决于塑件品种，塑件大小及成型工艺条件，热固性塑料易 于成型薄壁塑件，壁厚可达 0.25mm，但一般不宜小于 0.9mm，常选 2-4mm。 2.7 塑件的脱模斜度 为了便于塑件脱摸，以防脱摸时擦伤塑件表面，与脱摸方向平行的塑件表 面一般应具有合理的脱摸斜度。脱模斜度的大小主要取决于塑料的收缩率，塑 件的形状和壁厚以及塑件的部位等因素。收缩率大的塑料取较大的脱模斜度， 一般情况下，脱摸斜度 30130，但应根据具体情况而定。 脱摸斜度的确定要点： 1.当塑件有特殊要求或精度要求时，应选用较小的斜度，外表面斜度可小 致 5。 2.高度不大的塑件，还可以不要脱模斜度；尺寸较高，较大的塑件，应选 用较小的脱摸斜度。 3.收缩率大的塑料应取较大的脱摸斜度。 4.塑件形状复杂的，不易脱摸的，应取较大的脱摸斜度。 5.塑件上的凸起或加强筋单边应有 的斜度。035 6.侧壁带皮革花纹应有 的斜度。046 7.当塑件壁厚较大时，因成型时塑件的收缩量大，故也应选用较大的脱摸 斜度，如果要求脱摸后塑件保持在型芯的一边，那么要求塑件的内表面脱摸斜 度宜比外表面的小，反之，如果要求脱摸后塑件保持在凹模一边，则外表面的 脱摸斜度应小于内表面的脱摸斜度，但是当内外表面的脱摸斜度不一致时无法 保证壁厚的均匀。 8.脱摸斜度的取向原则：内孔以小端为基准，斜度由扩大方向取得；外形 以大端为基准，斜度由缩小方向取得，一般脱摸斜度值不包括在塑件尺寸的公 差范围内，但塑件精度要求高时，脱摸斜度应包括在公差范围内。 综上所述，该制品的脱摸斜度适当，适合脱模。 2.8 塑件 的批量分析 1.单件生产 单件生产是指产品品种多，而每一种产品的结构，尺寸不同， 且产量很少， 2.各个工作地点的加工对象经常改变，且很少重复的生产类型。 3.大量生产 大量生产是指产品数量很大，大多数工作地点长期的按一定节 拍进行某个零件的某一道工序的加工。 4.成批生产 成批生产是指一年中分批轮流的制造几种不同的产品，每种 产品均有一定的数量，工作地点的加工对象周期性的重复。 5.按照成批生产中每批投入生产的数量（即批量）大小和产品的特征，成 批生产又可分为小批生产，中批生产和大批生产三种。 6.小批生产与单件生产相似，大批生产与大量生产相似，常合称为单件小 批生产，大批大量生产，而成批生产仅指中批生产。 该塑件制品根据课题要求属大批生产，但设计的模具要求对注塑效率的要求不 高，而且存在两个侧向抽心机构，则模具采用一模一腔结构，且制品为圆筒类 零件，可采用中间进料的侧浇口。 第三章 注射成型机的初选 3.1 计算塑件的体积 根据塑件材料分析，得知材料密度 =0.90.91g/cm ，故取平均密度 =0.9 3 g/cm 。3 S 筒=3.14（14 -10 ）=301.4422 S 实=3.14X11 =379.94 S 环=3.14X11 -3.14X8 =178.98222 S 空=3.14X10 =314 S 侧=S 筒 =54S 筒+ 2S 实+ 2S 环- 2S 空+ 13S 侧v件 =16277.76+759.88+357.96-628+3918.72 =20.68632 3 m= =20.68632X0.9 18.62gv件 3.2 初选注射成型机的型号和规格 注射模是安装在注射机上的工艺装备，因此设计注射模是应该详细了解注 射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。 注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式，在确 定模具结构形式估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁 模力、注射压力、拉杆间距、最大最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出 行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机， 倘若用户已提供注射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满 足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。 初选设备 该塑件制品初步选定注射机类型为螺杆式注射机。 3.2.1、注射机的最大注射量 1.初步确定模具型腔数量 根据课题任务书要求，该塑件制品根据课题要 求属大批生产，但设计的模具要求对注塑效率的要求不高，而且存在两个侧向 抽心机构，则模具采用一模一腔结构，故选定模具型腔为一模一腔。 2.确定成型塑件所需的注射量 Mr 浇注系统凝料的重量（体积）在模具没有最后确定之前是一个未知数：若是流 动性好的普通精度塑件，浇注系统凝料为塑件质量或体积的 15%-20%（注塑厂 统计资料） ，若是流动性不太好或是精密塑件，根据每个塑件所需浇注系统的质 量或体积是塑件的 0.2 倍，当塑件溶体黏度高，塑件愈小，壁越薄，型腔越多 又做平衡式布置时，浇注系统的质量或体积甚至要大，在学校设计时以塑件总 重量（体积）的 60%估算。 （塑料模具设计指导 伍先明 王群 著） 则6P =20.68632 60%=12.411792 cmv浇 3 成型塑料所需的注射量 Mr=成型塑件的质量+浇注系统的质量。 即： Mr= =29.7918.62.0% 3.确定注射机最大注射量 Mmax 和注射压力 注射机的最大注射量是指注射机螺杆或柱塞以最大注射行程注射时，一次所能 达到的塑料注射量，不同类型的注射机最大注射量有不同的标定方法，螺杆式 注射机是以一次所能注射出的塑料溶体体积（以 cm ）表示。这种方法的优点3 是不论何种塑料，最大注射量的数值都是相同的， 塑件连同浇道在内的总体积应小于注射机额定的注射量的 0.8 陪，即0.8vn注 件 浇 =v注 . 件 浇 = 20.6831.4792 =41.37264 cm3 式中 注射机的额定注射量，cmv注 3 塑件的体积，cm件 3 浇注系统凝料的总体积，cmv浇 3 n 型腔的数量，cm 3 1）注射机的公称注射压力应大于成型时需要的压力， 既 p注 成 由经验公式的 =70 150 Mpa成 : 2）一般的 =（0.3 0.8） 注射机的公称注射压力应大于成型时需要的p成 p注 压力， 既 p注 成 由经验公式的 =70 150 Mpa成 : 一般的 =（0.3 0.8） p成 p注 3.2.2、注射机型号的确定 注射机的初步选定 根据注射机的最大注射量以及最大注射压力初步选定注射 成型机为 XS-ZY-125 记录注射机有关参数： （教材 附录 D） 型号 XS-ZY-125 注射量/ cm 125 3 螺杆直径/mm 42 注射压力/MPa 119 注射行程/mm 115 注射时间/s 1.6 注射方式 螺杆式 螺杆转速(r/min) 29 43 56 69 86 101 锁模力/KN 900 最大成形面积/cm 3202 拉杆空间/mm 260290 模板尺寸/mm 428450 模板厚度/mm 最大 300 模板最大行程/mm 300 油泵 流量/(L*min ) 100 12 1 压力/MPa 6.5 最小 200 机器外形尺寸/m 3.340.751.55 电动机功率/KW 10 螺杆驱动功率/KW -4 加热功率/KW 5 机器重量/kg 3500 模具定位孔尺寸/mm 100 +0.054 0 喷嘴球径/mm SR12 喷嘴孔径/mm 4 中心孔径/mm - 顶出 两侧 孔径/mm 22 孔距/mm 230 第四章 确定模具的结构方案 综合考虑塑件工艺性与生产要求，模具的结构方案分析如下： 4.1 分型面的选择和排列方式 1.分型面的选择 分型面的选择很重要，它对塑件的质量，操作难易，模 具结构及制造影响很大。在选择分型面的时候应遵循以下基本原则： 分型面应选在塑件外形最大轮廓处； 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱摸； 保证塑件的精度要求； 满足塑件的外观质量要求； 考虑成型面积和锁模力； 便于模具加工； 对侧抽芯的影响； 考虑排气效果。 因此，在设计中，分型面的选择很重要，它对塑件的质量操作难易，模具 结构及制造影响很大。分型面要求设计在塑件的最大截面积处，而且不宜设在 曲面或圆弧面上，由于该塑件为三通管，在设计时，也应该充分考虑该塑件的 塑性。 对于该塑件来说，分型面的选择有以下三种方案： 方案一 方案二 方案三 根据塑件的设计要求考虑，因为该塑件是一外形为凸字形的三通，型腔的对 称分布，为了避免飞边，为了利于简化模具结构，以及当塑件在相互垂直方向 都需要设置型芯时，应将较短型芯置于侧抽芯方向，以利于减小抽拔距。且第 三种方案有三个侧抽芯，模具复杂。 4.2 型腔的数目 本塑件在注射时采用一模一件，但因该塑件结构形状，需在动定模分别开有对 称的型腔，故模具需要动定两个型腔。 第五章 成型零件结构设计 成型零件中与塑料接触并决定制品几何形状的各处尺寸，称为工作尺寸。 一般来讲，任何塑料制品的几何尺寸均可分为外形尺寸，内形尺寸和中心距尺 寸等三大类型，而与它们对应的成型零部件的工作尺寸分别称为型腔尺寸，型 芯尺寸和模具中心距尺寸。其中型腔尺寸和型芯尺寸又均可分为高度尺寸和径 向尺寸。 型腔，型芯和中心距的标注形式及其偏差分布所做的规定可以归纳成以下 三条： 1.制品上的外形尺寸采用单向负偏差，基本尺寸为最大值，与制品外形尺 寸相应的型腔内尺寸采用单向正偏差，基本尺寸为最小值。 2.制品上的内形尺寸采用单向正偏差，基本尺寸为最小值，与制品内形尺 寸相应的型腔外尺寸采用单向负偏差，基本尺寸为最大值。 3.制品和模具上的中心距尺寸均采用双向等值正，负偏差，它们的基本尺 寸均为平均值。 5.1 凹模结构形式的选择 凹模也可称为型腔或凹模型腔，它们是用来成型制品外形轮廓的模具零件， 其结构与制品的形状，尺寸，使用要求，生产批量以及模具的加工方法等有关。 常用的结构形式有整体式，嵌入式，镶拼组合式和瓣合式四种类型。 1）定模型腔 （塑料成型工艺与模具设计P173 曹宏深 赵仲治 主 编） 整体式凹模是用整块模具材料直接加工而成的。其特点是结构简单，牢固 可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会带有镶拼接缝的溢料痕迹。使用 整体式凹模有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结 构尺寸。但是，在制品的几何形状比较复杂的情况下，用整块模具加工一个形 状复杂的整体凹模型腔比较困难，往往不要使用仿行加工或电火花加工，而且 在热处理时，型腔的某些部位还很容易发生变形或开裂，因此，从加工制造方 面考虑，整体式凹模主要适用于制品形状不太复杂的中小型注射模。 需要指出，为了满足注射成型时的排气要求，采用整体式凹模时，应注意 在其内部开设一些不会妨碍制品成型质量的排气槽，以保证注射模具有可靠的 排气功能。 挈如实嵌入式凹模的特点是其型腔部分仍用整体模具材料加工制造而成， 但它们必须嵌入到固定板或某些特制的模套中才能使用。嵌入式凹模的优点， 如凹模嵌入固定板或模套后，其结构强度和刚度将会提高，因此使用起来比较 靠，不易变形。同时制品也不会出现拼缝溢料的痕迹，此外，当成型工艺需要 凹模部分具有较大的承压合模面时，利用嵌入式凹模可以节省优质模具材料， 即优质模具材料只用来制造型腔部分，而对型腔以外的承压合模面，则由材料 较差的模套来提供， 。 综上所述，嵌入式凹模适用于小型，多腔注射模或需要节约优质模具材料 的场合。 综合考虑多方面因素，本套模具定模部分型腔为嵌入式凹模型腔。具体如 图 A-A 剖所示： 2）动模型腔 因塑件的形状特殊，动定模的型腔是完全对称分布。所以， 动模型腔也为嵌入式凹模型腔。具体如图 B-B 剖所示： 5.2 型芯的 设计 凸模和型芯都是用来成型塑制品内形的零件，两者没有严格区别。一般来 讲，可以认为凸模是成型制品整体内形的模具零部件，而型芯则多指成型制品 上某些局部特殊内形或局部孔，槽等所用的模具零部件，所以有时也可以把型 芯叫做成型杆。凸模和型芯的结构应该根据制品的形状，使用要求，生产批量 以及模具的加工方法等因素来确定，凸模和型芯的结构形式也可分为整体式， 嵌入式，镶拼组合式及活动式等不同类型。 嵌入式型芯主要用于圆形，方形等形状比较简单的型芯。最早采用的嵌入 形式是型芯带有凸肩，型芯嵌入固定板的同时，凸肩部分沉入固定板的沉孔部 分，在垫上垫板与固定板连接，另一种嵌入方法是固定板上加工出盲沉孔，型 芯嵌入盲孔后用螺钉直接与固定板连接。 综上所述，考虑多方面因素，本套模具的型芯采用嵌入式型芯。具体结构 如下图 3 所示： 动定模型芯 侧型芯 图 3 5.3 成型零件的工作尺寸计算 成型零件中与塑料接触并决定制品几何形状的各处尺寸，称为工作尺寸。 一般来讲，任何塑料制品的几何尺寸均可分为外形尺寸，内形尺寸和中心距尺 寸等三大类型，而与它们对应的成型零部件的工作尺寸分别称为型腔尺寸，型 芯尺寸和模具中心距尺寸。其中型腔尺寸和型芯尺寸又均可分为高度尺寸和径 向尺寸。 型腔，型芯和中心距的标注形式及其偏差分布所做的规定可以归纳成以下三 条： 1.制品上的外形尺寸采用单向负偏差，基本尺寸为最大值，与制品外形尺 寸相应的型腔内尺寸采用单向正偏差，基本尺寸为最小值。 2.制品上的内形尺寸采用单向正偏差，基本尺寸为最小值，与制品内形尺 寸相应的型腔外尺寸采用单向负偏差，基本尺寸为最大值。 3.制品和模具上的中心距尺寸均采用双向等值正，负偏差，它们的基本尺 寸均为平均值。 （塑料成型工艺与模具设计P182 曹宏深 赵仲治 主 编） 本套模具的工作尺寸计算如下: 解： 塑件的平均收缩率 Scp= = %=1.05%2maxinS+5.160 凹模的有关尺寸计算 径向尺寸 L=L 塑（1+K）-（3/4） + =20(1+1.05%)-(3/4)0.5 3 0.5 =27.92 17.0+ 深度尺寸 H= L 塑（1+K）-(2/3) + =54(1+1.05%)-(2/3)0.74 374.0+ =54.32 25.0+ H= L 塑（1+K）-(2/3) + =27(1+1.05%)-(2/3)0.5 35.0 = 27.07 17.0+ 凸模有关尺寸计算 径向尺寸 = （1+K）+(3/4) 20s _ =20(2+1.05%)+(3/4)0.44 34.0 =20.54 15.0_ = （1+K）+(3/4) 16s _ =16(1+1.05%)+(3/4)0.38 38.0 =16.453 13.0_ 深度尺寸 =h （1+K ）+(2/3) 20hs _ =16(1+1.05%)+(2/3)0.38 38.0 =16.453 13.0_ =h （1+K ）+(2/3) 16hs _ =22(1+1.05%)+(2/3)0.44 34.0 =22.52 15.0_ 侧型芯深度尺寸 =h （1+K ）+(2/3) 20hs _ =15(1+1.05%)+(2/3)0.38 38.0 =15.41 13.0_ =h （1+K ）+(2/3) 16hs _ =12(1+1.05%)+(2/3)0.32 32.0_ =12.34 1.0_ 5.4 成型零件的底版与侧壁厚度尺寸的确定 塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚 度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏； 也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低塑件尺寸精度 并影响顺利脱摸。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重 要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔侧壁和底 板厚度。 模具型腔壁厚的计算，应以最大压力为准。而最大压力是在注射时，熔体 充满型腔的瞬间产生的。随着塑料的冷却和浇口的冻结，型腔内的压力逐渐降 低，在开模时接近常压。理论和实践表明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是主 要矛盾，型腔壁厚应以满足刚度条件为准；而对于小尺寸的模具型腔，在发生 大的弹性变形前，其内应力往往超过了模具材料的许用应力，因此强度不够是 主要矛盾，设计型腔壁厚应以强度条件为准。刚度计算的条件则由于模具特殊 性，可以从以下几个方面加以考虑： 要防止溢料。模具型腔的某些配合面当高压塑料熔体注入时，会产生足 以溢料的间隙。为了使型腔不致因模具弹性变形而发生溢料，此时应根 据不同塑料的最大不溢料间隙来确定其刚度条件。 应保证塑件精度。塑件均有尺寸要求，尤其是精度要求高的小型塑件， 这就要求模具型腔具有很好的刚性，即塑料注入时不产生过大的弹性变 形。最大弹性变形值可取塑件允许公差的 1/5，常见中小型塑件公差为 0.13-0.25，可按塑件大小和精度等级选取。 上述要求在设计模具时其刚度条件应以这些项中最苛刻者（允许最小的变形值） 为设计标准，但也不宜无根据的过分提高标准，以免浪费材料，增加制造难度。 （塑料成型工艺与模具设计 屈华昌 著） 型腔壁厚的计算 根据经验数据法 教材 表 4-8 型腔底壁厚度 的经验th 数据。 =(0.120.13)b=0.12*28=3.36mmth 单型腔侧壁厚度 的经验计算公式为： =0.20t+17（型腔压力c tc 490MPa） 。多型腔模具的型腔与型腔之间的壁厚 的经验计算公式为PM ct /2。ct =0.2*28+17=22.6mmtc 第六章 侧向抽芯结构的设计 本模采用斜导柱抽芯机构。且斜导柱设在定模，滑块设在动模。斜导柱是 分型抽芯机构的关键零件，其作用是：在开模时将侧抽芯拔出来，而在合模过 程中将侧型芯与滑块顺利复位到成型位置。 6.1 抽芯距 S 抽 侧向抽芯或侧向瓣合模从成型位置到不妨碍制品顶出脱摸位置所移动的距 离称为抽芯距，用 S 抽表示，为了安全起见，抽拔距通常应比侧孔或侧凹的深 度大 2-3mm。但在侧向型芯或瓣合模块脱出侧孔或侧凹以后，其几何位置有限 于制品脱摸的情况下，抽芯距不能简单依靠这种方法确定。 所以，根据上所述本套模具的抽芯距可取 S 抽= 20 mm （塑料成型工艺与模具设计P277 曹宏深 赵仲治 主编） 6.2 确定斜导柱倾角 当 值增大时，要获得相同的抽芯力，则斜导柱所受的弯曲力要增大，同时 所受的开模力也增大，因此，从希望斜导柱受力较小的角度考虑， 愈小愈好， 但是当抽芯距 S 抽一定时， 值的减小必然导致斜导柱工作部分长度及开模行 程的增大，且它们之间的相互关系是： = S 抽 sinl4 =S 抽 cotH 式中 S 抽抽芯距 斜导柱工作部分长度4 完成抽芯时所需的开模行程l 因为开模行程受到注射机开模行程的限制，而且斜导柱工作长度的加长会降 低斜导柱的刚度，所以斜导柱斜角应综合考虑本身的强度，刚度和注射机开模 行程。从理论上推导， 取 2230为宜，在生产中斜角 取 15 20，最 大不超过 25。故斜导柱的倾角取 =20。 6.3 确定斜导柱的尺寸 (表 3-15 斜导柱各段长度计算表 塑料模具设计 机械工业出版社 P88) 则 D=18 d=14 L1=3.38 L2=35.32 L3=2.55 L4=58.56 L=L1+L2+L4+L5=3.38+35.32+58.56+(510)=100 6.4 滑块与导滑槽的设计 1.滑块设计 滑块是斜导柱抽芯机构中的重要零部件。它上面安装有侧向 型芯或成型镶块，注射成型和抽芯的可靠性都需要它的运动精度保证。滑块的 结构形状可以根据具体制品和模具结构灵活设计，既可与型芯做成一个整体， 也可采用组合装配结构，整体式结构多用于型芯较小和形状简单的场合，而组 合式结构则市把型芯与滑块分开加工，然后装配在一起，采用组合式结构可以 节省优质刚材（型芯用钢一般比滑块用钢要求高） ，并使加工变得比较容易。 2.滑槽设计 侧向抽芯过程中，滑块必须在滑槽内运动，并要求运动平稳 且具有一定精度。设计滑槽时应注意下面问题： (1)滑块完成抽拔动作后，其滑动部分仍应有全部或部分长度留在滑槽内。 滑块的滑动配合长度通常要大于滑块宽度的 1.5 倍，而保留在滑槽内的长度不 应小于这个数值的 2/3，否则，滑块开始复位时容易偏斜，甚至损坏模具。如 果模具尺寸较小，为了保证滑槽长度，可以把滑槽局部加长，使其伸出模外。 (2)滑槽地滑块的导滑部位采用间隙配合，配合特性选用 H8/g7 或 H8/h8， 其他各处均应留有间隙，滑块的滑动部分和滑槽导滑的表面粗糙度均应小于 0.63-1.25um。 (3)滑块与滑槽的材料 滑块可用 45 钢或碳素工具钢制造，导滑部分要求 硬度40HRC，滑槽可用耐磨材料制造，也可用 45 钢或碳素工具钢制造，要求 硬度为 52-56HRC。 3.滑块的导化滑形式 为了确保侧型芯可靠的抽出和复位，保证滑块在移 动过程中平稳上下窜动和卡死现象，滑块与导滑槽必须很好配合和导滑。滑块 与导滑槽的配合一般采用 H7/f，其配合结构形式主要根据模具大小，模具结构 和塑件的产量选择，常见的形式如下图: 图（a）为整体式滑块与整体式导滑槽，结构紧凑，但制造困难，精度难控 制主要用于小型模具的抽芯机构； 图（b）表示导滑部分设在滑块中部，改善了斜导柱的受力状态，适用于滑 块上下无 支承板的场合； 图（c）是组合式结构，容易加工和保证精度。 4.滑块的定位装置 为了保证斜导柱伸出端准确可靠地进入滑块斜孔，则 滑块在完成抽芯动作后，必须停留在一定位置上。为此，滑块需有灵活，可靠， 安全的定位装置。如下图所示： 图（a）是利用能够滑块自重停靠在挡板上，达到定位目的，它适用于卧式 注射机向下和向左，有抽芯的模具。 图（b）是依靠弹簧的弹力使滑块靠在限位块上定位，在模具的任意方向抽 芯均可采用，尤其向上抽芯的模具。 5楔紧块的设计 楔紧块的形式如下图所示： 图（a）为楔紧块与定模板作成整体，特点是材料耗量大，加工不便，磨损 后修复困难，但牢固可靠，刚衅好刚性好，适用于楔紧力要求很大的场合。 图（b）是用螺钉，销钉固定形式，便于制造，装配和调整，适用于楔紧力 不大的场合。 图（c） （d）为整体镶入式，常用在模板边缘与足够固定位置的场合。 图（e）是对楔紧块起加强作用的形式，适用于抽芯距较短而需楔紧力大的 场合。 楔紧块的楔角 ，要求楔紧块的楔角 必须大于斜导柱的斜角 ，这样 当模具一开模，楔紧块就让开，否则斜导柱将无法带动滑块作抽芯动作，一般 = +(2 3 ) 第七章 浇注系统的设计 7.1 浇注系统的组成 浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。 浇注系统的设计应注意以下几点： 1.应考虑成型材料的工艺特性，如流动性，对压力、温度的敏感性，塑料 熔体的收缩性、分子取向等性能。 2.浇口位置、数量的设计要有利于与熔体的流动性，避免产生湍流、涡流、 喷射等现象，由利于排气。 3.应尽量缩短熔体道型腔的流程，以减少压力损失。 4.尽量减少浇注系统冷凝料的产生，减少原材料的损耗。 5.浇口的设置要便于冷凝料的去除，不影响塑件的外观。 综上所述，根据塑件的形状采用推杆推出。由于本塑件是圆筒状制品所以 尽可能采取中心进料，所以选择点浇口，双分型面，分流道采用圆形截面。 7.2 主流道的设计 按按主流道的轴线与分型面的关系，浇注系统有直浇注系统和横浇注系统。 在卧式和立式注射