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三通 注塑 设计 全套 16 cad 文献 翻译 说明书 仿单

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摘  要

三通管作为一种连接件在日常生活中应用广泛，本文对塑料模具的设计方法及过程进行了阐述。包括了塑件结构的分析和材料的选择，拟定模具结构形式、注塑机型号的选择，浇注系统的形式和浇口的设计、成型零件的设计、模架的确定和标准件的选用。合模导向机构的确定、脱模推出机构的确定，侧向分型与抽芯机构的设计、排气系统的设计、模具温度调节系统的设计、典型零件制造工艺、模具材料的选用等。

关键词  三通管;注塑模;导向;分型;脱模 

内容简介：

开题报告 题 目 直三通注塑模设计 学生姓名 班级学号 专业 模具工业是国民经济的重要基础工业之一。模具是工业生产中的基础工业装备，是一种高附加值的高精密型集型产品，也是高技术产业化的重要领域，其技术水平的高低以及成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。 20 世纪 80 年代以来，国民经济高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，同时为模具的发展提供了巨大的动力。这些年来，中国模具发展十分迅速，模具工业一直 15%左右的增长速度快速发展。振兴和发展中的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生 产的基础工业装备”已经取得了共识。目前，中国有 17000 多个模具生产厂点，从业人数 50 多万。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11%。近年来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了变化。除了国有专业厂家外，还有集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，他们都得到了迅速的发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术作为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发 中国塑料模具工业起步到现在，历经 半个世纪，有了很大的发展，模具水平有了较大提高。大型模具方面已能生产48屏彩电塑壳注塑模具、 容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板凳塑料模具，精密塑料模具材料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模齿数齿轮模具及塑封模具、经过多年的努力，在模具术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著的进步。在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 随着电子、信息等高新技术的不断发展，模具 想集成化、三维化、智能化合网络方向发展。模具 术是模具设计、制造技术的发展方向，模具和工件的检测数字、模具软件功能集成化、模具设计、分析及制造的三维化、模具产业的逆向工程以及模具软件应用的网络化是主趋势。 直三通 ，要求精度不怎么高，所以模具的设计可选择一个合理的经济精度，这个模具需要大批量生产，而且要求效率高质量好和寿命长，这就要求所设计的模具材料要有一定的强度刚度和耐磨性。如果只从模具的质量考虑采用整体式模具设计显然 比组合式模具要好，但这样会增加成本，所以我打算用组合式模具，型腔型芯用好材料，同时组合式模具的排气良好也是一大优点。考虑维修的方便，对有的型芯采用嵌件式，只对受力成型部分进行热处理，这样降低了成本。 要进行一副模具的整体设计，需要多本参考文献，不同的参数需要在不同的文献上进行查阅，如果先不熟悉这些不同的文献，无疑会在做设计查参数时耽误很多设计时间。比方说要是想进行模具流道的设计，流道的大小和模架大小的参数选择就得查阅塑料模具设计指导书，这在我们教科书塑料成型工艺及其模具设计上是没有的。同样还有一些其 他的数据也需查阅不同的文献。 执行方案 1、认真分析 直三通 的 ，用 出塑件的三维图。 2、分析塑件的用途和功能，注意塑件的功能尺寸和配合尺寸、了解 3、分析直三通的分心面，型腔数量确定以及排列方式的确定。 4、通过理论计算选择注塑机以及工艺参数校核。 5、对浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算。 6、对成型零件的设计及力学计算。 7、模架选择和设计、 8、整体分析模具和塑件，看导向机构需不需要另行设计、 9、脱模机构的设计 10、侧向分析抽芯机构的设计 11、温度调节系统的设计 12、模具开模合模过程 指导教师批阅意见 指导教师 (签名 )： 年 月 日 注射模具设计和 新型注射成型技术 塑料注射模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具，能够成型复杂的高精度的塑料制品。 下面 只是粗略介绍一下。 设计塑料注射模具首先要对塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。如我们常说的 料便是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体采用乳液、本体或悬浮聚合法生产，使其具有三种单体的优越性能和可模塑性，在一定的温度和压力下注射到模具型腔，产生流动变形，获得型腔形状，保压冷却后顶出成塑料产品。聚合物的分子一般呈链状结构，线型分子链和支链型分子认为是热塑性塑料，可反复加热冷 却加工，而经过加热多个分子发生交联反应，连结成网状的体型分子结构的塑料通常是一此次性的，不能重复注射加工，也就是所说的热固性塑料。 既然是链状结构，那塑料的在加工时收缩的方向也是跟聚合物的分子链在应力作用下取向性及冷却收缩有关，在流动方向上的收缩要比其垂直方向上的收缩多。产品收缩也同制品的形状、浇口、热胀冷缩、温度、保压时间及内应力等因素有关。通常书上提供的收缩率范围较广，在实际应用中所考虑的是产品的壁厚、结构及确定注塑时温度压力的大小和取向性。 一般产品如果没有芯子支撑，收缩相应要大些。 塑料注塑 模具基本分为静模和动模。 注射模：注射模主要是用来生产热塑性的零件，尽管有些工艺已经发展为可以用注射模来生产热固性材料的零件。在从一个熔化的熔料箱中把熔料注入型腔中，是相当难解决在这种情况下热固性塑料在几分钟内凝固的问题。注射模的工作原理跟锻造模十分相似。当柱塞向后拉时，塑料粉末被载入加料斗，还有一定数量的塑料进入了加热腔。塑料粉末在加热腔中受到热力和压力的作用下熔化。加热的温度范围在 265 500 华氏度之间。压力在 12000 30000间作用下，柱塞向前移动，把熔化的塑料注入模具的型腔中。由于模具 被流通的冷水冷却，塑料凝固成型，当柱塞向后拉出和开模，塑件脱模。注射机可以设计为人工、斗自动、全自动操作。以每分钟注射四次的速率，典型注射机生产的塑件可重达22 盎司，某些注射机可达到每分钟注射六次。除了表面电镀外， 这类模具的用途与铸造模相似。注射模的优点是： 1、 高速注射模适用于大批量生产是可能的 ; 2、 热塑性材料的广泛选择产生了各种有用的特性。 3、 螺纹模具，飞边，侧孔大的薄壁结构的应用成为可能。 成型理论 :板料冲压成形成功机率着冲压件形状的复杂程度减少而增加 ,冲压成形的目的是生产具有一定尺寸 ,形状并 有稳定一致应力状态 ,甚至无起皱无裂纹的冲压件 . 冲压有一种至多种成形方式用来成型所需形状 ,它们是弯曲 ,局部成形 ,拉深 ,局部成形用来成形 ,凹陷形状或凸包 ,拉深用来成形 ,啤酒罐之类的冲压件 ,随着冲压件的形状越来越复杂 ,多种成形方法将会被用到同一零件的成型中 ,事实上 ,有很多冲压件上同时有弯曲 ,局部成型 ,拉深模具成型的特征 ,通常有三种形式的模具 ,它们是自由成型 ,局部成形以及拉深形式 . 自由成形 自由成形是用的最基本的一种成形材料的成形模具 ,这类模具只是简单地通过一个冲头在压力机下行过程中把材料“撞击”进入凹模中成形 材料。得到的是由无控制材料流动导致的应罚状态的冲压件，由无约束材料流动产生的“松弛金属区”的出现，冲压件尺寸和形状上趋于不稳定。 局部成形 成形工序中用一压边圈来控制材料流动压边圈是置于模具上的一个多压装置，由带压边圈模具成形的冲压件可分为三部分，它们分别是产品表面，压边圈以及连接这两部分的壁，在凸模一端壁与壁之间的角称作凸模过渡区。 凸模模穴理论上是在壁与压边圈面的交叉处，凸模被置于凸模穴之中，而压边圈被放在凸模穴外凸模的周围，这种模具还有上面的装置将压边圈与凸模联接起来，片料或工序件放到指定位置后压力机 下行，上模开始接触片料，压边圈在凸模周围的材料上压出一些锁紧台阶或筋，从防止成形过程中材料从压边圈流向凸模部分随压边圈不再发生作用，材料不断地变形直到成形为凸模下部成形部分形状，在压力机回程时，模具做与下行时相反的动作，最后已经成形的冲压件被从模具上移走，就完成了一冲局部成形。 拉深 拉深的得名并不是因为材料在成形中变形情况得来，而是因为在拉深过程中材料进入拉离压边圈表面，直入凸模下面尽管拉深变形产生在拉深模中，但很多局部成形，弯曲模在工作过程中也对板料进行不同程度的拉深变形。 拉深模的工作机制，与局部成形 模具非常类似，不同的是，在拉深模中，压边圈部分有特定的地方必须更加严格地控制材料流入凹模量，以防止起皱，拉深模中，控制材料流入是通过成形半月型的拉深筋来代替局部成形中的锁紧台阶，一般在直边部分设一至三条，以控制这部分的材料流入而在复杂边部分少设或不设拉深筋，当板料工序件放到模具相应位置后，拉深的第一个阶段是模具是板料以及压边圈的接触 . 毛坯上为考虑到拉深过程中毛坯圆周沿走私方向减少留有的法兰边 ,是所有材料中流动最俦的地方 ,随着压力机滑块继续下行 ,材料变形流过凹模圆角半径 拉深 的工序中，这部分很少发生变形。被除数压在凹模腔中的空气由于凸模以及制件的下降而从气孔中排出。 凸模、凹模的圆角半径应为 4料厚以防止裂纹及起皱 随着模具继续闭合，校形开始发生，弯过凹模圆角材料，变形成钣金件的直壁部分，压边圈下边 的材料被拉入凹模并弯过凹模圆部分，考虑到防止材料被拉裂，凹模圆角半径应为 4料厚。毛坯变形情况为周向压缩么向拉伸，这样被拉入凹模圆腔中的工序称为拉深，拉深过程有：摩擦压缩、拉伸。因此，拉深过程中，压力机必须提供足够大的压力，以克服拉深过程中的各种抗变形力，如：压边圈与毛坯 间的静摩擦力，额外的力也是必须的，用来克服拉深过程中滑支摩擦力。克服由压边圈弯过凹模圆角在后面行程中校直成直壁材料的变形力。在毛坯被拉入凹模沉着凹模半径变弯，在接下来变形中校直的同时，压边圈部分毛坯被沿周向压缩。而且沿着圆周半径方向上压缩量随着半径增大而增大 半径越大的地方，需压缩的面积也大，这样的结果是压边圈部分的材料变厚，而凸模部分的材料因为被拉深变薄。在有些拉深中，拉深变形使拉深壁变形成卷曲形或弓形。最薄的区域是冲压件直壁与圆角过渡部分，因为这部分在拉深过程中拉伸变形最久，受力最大，这里往往也是最容 易拉裂的地方，因为这部分的加工硬化少于其它地方。 拉深工序到压力机行程下死点结束，拉深工序结束后，压力机滑块上行，模具打开，奢力圈在弹性元件作用下，从凸模上卸下包附在凸模上的冲压件，冲头下面 没有通气孔，当冲压件被压边圈推起时，空气可进入。冲压件离开凸模产生的真空部分如果不设通气孔，冲压件将很难脱出。 计算机辅助成型 采用计算机辅助工程（ 加工设计及分析有助于缩短设计周期并可避免代价昂贵的机械失误。商业性仿真代码常用于流道上标明尺寸，以平衡熔料在流道系统及型腔内的流动，同时确定浇口的最佳开设置 和浇口的数目。计算注射压力和合模吨位要根据不同的加工条件和材料而定。收缩率及翘曲率结合初始流向也可准确估算出来。重要的是要使得这种设计工具帮助熟练分析人员在某个设计方案或加工研究时进行判断的操作。结果必须理解为以研究对象和加工 /材料为前提。当考虑采用这种方法准确输入数据后，可取得巨大的效益。另外，这种分析经济性可使设计周期更短和所需的生产时间更短。 应该提醒注意的是，商业性的 序通常是不可直接使用的。充模仿真可产生有价值的见识，但结果必须重新对其局限性进行重新考虑估计。应用现代计算机进行注射成 型模拟试验，仅限于纯粘性流体（不包括粘弹性的熔融塑料）。可预测熔体流入型腔的实际流动速率组成结构和性能公布等，如可进行高精度的粘弹性分析。目前所采用的任何其它加工方式都不可能达到这种先进水平，并且最近几年来，由仿真设备的工业界带头者和大学里的研究小组已取得了良好的进展。有几家公司正在努力探索仿真技术，以求能正确地解释更多现实的塑性行为和加工现象。例如，聚合物主链的取向对局部的物理性能和性能分布的影响。加工物理学是非常复杂的，而某些粘弹性体现象仍然没有完全弄清楚，更完善合理的加工方式目前正缓慢形成。这些更强的 有力的方式将获得大大超过目前所设计的生产能力。 共注射成型（芯层注射成型） 采用共注射成型有助于观察到制件中独特的结构。塑料“甲”先注射充入部分型腔，然后塑料：“乙”紧跟着“甲”注射进入型腔并保持初始推动流动压力场。根据表皮区和芯层的尺寸大小，按正确的比例关系计量出“甲”和“乙”的用料量，可制得 1 个内芯层为“甲”外表完全由“乙”包裹的制件。 另外，在化妆品应用方面，有小部分的表皮“甲”料放在“乙”料之后注射，以使浇口部分的表皮能完全闭合。用 2 种不同颜色的树脂进行共注射成型的制件，形成一个容易 区分的表皮和芯层区间（认识到所有的注射成型件中存在有类似的表皮和芯层这一点非常重要。）如果没有先进的检测技术，通常难以区分表皮 芯层的区域及其分界面。 共注射成型并非一门新的工艺技术。英国 司早在 70 年代就开始应用这一技术，并取得了包括基础理论，生产产品及机器设备等几项专利。现普遍采用的 产工艺类似“三明治模塑”，由于模塑外层表皮的材料与中间或芯层的材料不同，因此两种材料必须有一定的相容性，并且芯层材料要求具有可高度辐射、发泡成型和 100%回收利用等性能。选用材料应经多种选择比较而定。 共注射成型工艺问世 15 年后，才真正得以普及推广。一种采用共注射成型的厚齿输制作横截面。 表皮材料是非填充尼龙，而芯层材料是玻璃 填充尼龙。芯层中玻璃珠粒料收缩率极低，具有良好的尺寸稳定性。尼龙表皮赋予齿轮齿牙良好的润滑性并避免了珠粒料容易产生的磨蚀问题。 基于共注射成型的基础理论目前已开发出几种新型加工改进方法。例如，模内“上漆”和气体辅助模塑成型扩大了采用这种工艺的范围。模内上漆加工方法是采用低分子量聚合物作为外层材料，而气体辅助模塑成型是采用氮气或另一种气体作为芯层（或部分芯层）材料。随着 产品设计与生产加工设备的不断完善改进，将满足各种新应用和新技术的需求，共注射技术必将成为富有潜力的工业化大规模生产工艺方法。 交变注射成型 相比较而言，交变注射是一个比较新的注射成型选择参数。这项技术的最大难点在于当加工条件突然改变时，对塑料熔体将呈现出怎样的变化行为知之甚少。有关熔体流变学的基础知识，不仅仅是固定的剪切粘度。确切地说，熔体响应（粘性和弹性行为）需要表达的特性，不仅是通常的稳态流动速率或剪切速率及温度，也包括压力及瞬间流动速率。这些特性包括很多内容而且十分难于弄清楚。然而，如果在异型 材注射方面取得实质性进展，将需制订出多种不同塑料的具体操作规程。另还需增加通用的累试法，以求得到成熟和精确的控制方法。 在常规的注射成型中，型腔壁固定不变，某些情况下，还有利用在充模和保压陷段移动模壁。可采用 2 种不同的方法：移动型腔壁方向垂直于分模线；旋转或滑动型腔壁。在充模阶段旋转型芯以增加对制件尤其是表皮部分分子的变轴取向。通过这种加工工艺，制件的弯曲性能与其它机械性能得到了极大的提高。聚苯乙饮水杯和聚丙烯注射器就是采用这种加工方法获得重大改变突破地 2 个产品。 by he is in is to is a we BS is of or it to of to to go a is up up to is is is is be in in so on is is if to to is of in a of a a a of to a of is to of is a in a 65 00F . is of 2000 0000 is by be be up 2 at of it is on to a of to of a of 1. A is 2. is a a of 3. It is to he in a as of s of is to a or or to as of of be In in of he of to is a a on is a in of is on by to be do so a is a is a be as a on at is is at of is is a A or of is On a or of on to to it of on is he of in or of is in of is as in to be in to is by of or in of or is of to a in is to As to to of or at to in in on is on be 0 to of as to is to on is to be 0 to or of is be in to is to or to to As is at To of is in of is of to be on to In to or of is at to is a on it is at to of in or of to as it is by a to to in to on in of of at of at by to to is is go on or in a of at t in it is by of In to be t be It to go on to of . by If on of At to at of of a of in to be be to be of on of is to is is to at be be at y of at of is to of At of to to In in is to of of So of of be of of a of a of of to as as )If is to of a to in 970s of as of at in is on So a of a of 00% by of be by to 5 a of of to - of A of of is in of of by develope 直三通注塑模设计 摘 要 三通管作为一种连接件在日常生活中应用广泛，本文对塑料模具的设计方法及过程进行了阐述。 包括了塑件结构的分析和材料的选择， 拟定模具结构形式 、注塑机型号的选择，浇注系统的 形式和浇口的设计 、成型零件的设计、模架的确定和标准件的选用。合模导向机构的确定、脱模推出机构的确定，侧向分型与抽芯机构的设计、排气系统的设计、模具温度调节系统的设计、典型零件制造工艺、模具材料的选用等。 关键词 三通管 ;注塑模 ;导向 ;分型 ;脱模 as a of is in In of of up of of of of of to of of of of of of so 目 录 1 前言 1 我国塑料模具工业的发展现状 1 国际塑料模具工业的发展现状 1 网络的 体化系统结构初见端倪 2 件日益深人人心并发挥越来越重要的作用 2 件的智能化程度正在逐渐提高 2 设计与 3D 分析的重要性更加明确 2 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向 3 本次设计的目的 4 2 塑件成型工艺性分析 5 塑件（ 直 三通）分析 5 塑件图（因使用需要对原式样有所改进 5 塑件分析 5 成型工艺分析如下 5 注射成型过程及工艺参数 6 注射成型过程 6 注射 工艺参数 6 学和物理特性 7 料的主要技术指标 8 3 拟定模具结构形式 9 分型面的选择 9 分型面的选择原则 9 分型面的确定 9 型腔数目的确定 10 4 注塑机型号的确定 11 所需注射量的计算 11 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 11 选择注射机 12 注射机有关参数的校核 13 型腔数量的校核 13 注射机工艺参数的校核 13 安装尺寸 14 开模行程的校核 14 模架尺寸与 注射机拉杆内间距校核 14 5 浇注系统的形式和浇口的设计 15 主流道的设计 15 主流道设计要点 15 主流道尺寸 15 主流道衬套的形式 16 主流道衬套的固定 17 冷料穴的设计 17 分流道的设计 19 分流道的布置形式 19 分流道的长度 19 分流道的形状及尺寸 19 分流道的表面粗糙度 20 浇口的设计 20 浇口的形式 21 浇口类型的选择 21 浇口位置的选择 22 浇口的尺寸的确定 22 浇注系统的平衡 22 浇注系统凝料体积计算 22 浇注系统各截面流过熔体的体积计算 23 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核 23 确定适当的剪切速率 23 确定主流道体积流率 23 注射时间（充模时间）的计算 24 校核各处剪切速率 24 6 成型零件的结构设计和计算 26 成型零件的结构设计 26 成型零件工作尺寸的计算 26 型腔零件强度、刚度的校核 30 根据侧壁厚度校核强度、刚度 30 根据底板厚度校核强度、刚度 31 7 模架的确定和标准件的选用 33 8 合模 导向机构的设计 35 导向结构的总体设计 35 导柱设计 35 导套设计 36 9 脱模推出机构的设计 37 脱模力的计算 37 脱模机构的结构设计 38 10 侧向抽芯机构的设计 39 抽芯距与抽芯力的计算 39 斜导柱截面尺寸的确定 40 楔紧块的设计 41 11 排气系统的设计 43 12 温度调节系统设计 44 冷却时间的计算 44 冷却管道传热面积及管道数目的简易计算 45 13 典型零件的制造加工工艺 48 带头导柱的制造工艺 48 编程零件及刀具选择 49 切削用量确定 49 编制加工程序 49 14 设计小结 51 参考文献 52 致谢词 53 附录 54 1 前言 国塑料模具工业的发展现状 80 年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为 13%， 1999 年我国模具工业产值为 245 亿， 2003年模具进出口统计中，我国模具的出口总额为 美元 ,我国模具的出口总额 3 亿美元 ,进口额则达到 13 亿多美元 ,在进口模具中的塑料模具占到 50%左右。可以看出，在塑料模具方面，我国与国外产品还存在较大差距。 在引进的塑料模具中，以科技含量较高的模具居多，如高精度模具、大型模具。热流道 模具、气辅及高压注射成型模具等。现代塑料制品对表面光洁度、成型时间都提高了更高的要求，因而也推动了塑料模具的发展。以电视机塑料外壳模具为例。其精度已由以前的 高到 制造周期也由 8 个月缩短到了 2 个月 ,并且使用寿命也由过去可制 10 万 20 万件制品延长到了可 60 万件制品。从电视机外壳塑料模具的发展可以看到，高精密、长寿命、短周期、低成本是模具的发展方向。目前我国使用覆盖率和使用量最大的模具标准件为冷冲模架、注塑模架和推杆管这三类产品。以注塑模架为例，目前全国总产值有 20 多亿元，按照需求，国内约需注塑模架 30 多亿元，而实际上国内市场并未达到这个规模，其中主要一个原因就是模具厂家观念旧，注塑模架自产配比例较高，外购很少。这样做厂家不仅重复制造本应标准化的购件，延长了模具生产周期，又不利于维修。很多相关的模具标准件并没有相关的国家标准，因此制定模具构件的标准规范工作也是当务之急。 际塑料模具工业的发展现状 美国 1991 年发表的 “ 国家关键技术报告 ” 认为 :材料领域的进展几乎可以显著改进国民经济所有部门的产品性能 ,提高它们的竞争能力 ;因此把材料列为六大关键技术的首位。这是 由于先进材料与制造技术是未来国民经济与国防力量发展的基础 ,是各种高、新技术成果转化为实用产品与商品的关键。当前各种新材料市场规模超过 1000 亿美元 ,预计到 2000 年将达 4 000 亿美元。由新材料带动而产生的新产品新技术则是一个更大的市场。以上参展项目基本上代表了当前国际和国内的先进水平和发展趋势，具体表现在如下五个方面。 络的 体化系统结构初见端倪。 随着计算机硬件与软件的进步以及工业部门的实际需求，国外许多著名计算机软件开发商已能按实际生产过程中的功能要求划分产品系列， 在网络系统下实现了 决了传统混合型 统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题，以便更能符合实际应用的自然过程。例如英国达尔康公司在原有软件 基础上，为适应最新软件发展及工业生产实际而在最近推出的 成化系统 s 系统覆盖了几何建模、逆问工程、工业设计、工程制图、仿真分析、快速原型、数控编程、测量分析等领域。 M 软件日益深人人心并发挥越来越重要的作用 在 90年代，能进行复杂形体几何造型和 工的 统主要是在工作站上采用 作系统开发和应用的，如美国的 、 软件，法国的 件和英国的 件等。随着微机技术的突飞猛进、在 90 年代后期，新一代的微机 件，如 露头角，深得用户的好评。这些微机软件不仅在采用诸如 面、三维参数化特征造型等先进技术方面继承了工作站级 件的优点，而且在 格、动态导航、特征树、面向对象等方面具有工作站级软 件所不能比拟的优点。 M 软件的智能化程度正在逐渐提高 由于在现阶段，模具设计和制造在很大程度上仍然依靠着模具设计与制造工程师的经验。仅凭 件有限的数值分析功能无法为用户提供完善和正确的设计结果，软件的智能化功能必不可少。面向制造、基于知识的智能化功能是衡量模具设计与制造软件先进性与实用性的重要标志之一。在模架的设计过程中实现了模架零件的全相关，并能自动产生材料明细表和供 工的钻孔表格。在 工方面，实现了智能化的粗加工、加工参数的设定以及对整个加工过程进行加工结果的校验分 析，这些具有智能化的功能可以显著地提高注塑模具的生产效率和产品质量。 计与 3D 分析的重要性更加明确 在型腔模 我国大多数企业仍然采用的是二维设计（ 2D），即先将 3D 的产品图投影为若干二维视图后，再分别对各个视图的二维模具结构进行设计，这种沿袭传统手工设计的方式 在型腔模 我国大多数企业仍然采用的是二维设计（ 2D），即先将 3越来越不适应现代化生产和集成化技术的要求。在本届模展上所展示的 司）、 尔康公司）以及 立造船）均为采用 3D 设计的专业注塑模设计软件，它们在 3D 型腔和型芯设计的基础上采用交互方 法进行 3D 的典型结构设计，其先进性十分明显。由于注塑模型腔复杂、镶件多，杆件和冷却水管布置纵横交错，用户在 3D 设计时经常由于显示屏幕小、构件多、视点变换少而感到眼花潦乱，这方面的缺点也正在克服之中。在注塑流动过程模拟软件方面，国内外长期使用的是基于中性层面的流动模拟软件。这种分析模式的最大缺点是需要用户从所生成的实体曲面几何模型中交互提取中性层面，操作步骤繁琐，工作量巨大，在很大程 度上妨碍了流动模拟软件的推广和普及。虽然澳大利亚 司推出了中性层面自动生成工具 其覆盖范围不大。这次模展中展示了该公司基于实体几何模型的三维真实感流动模拟软件 根本上摆脱了对中性层面的依赖，这种新一代的模拟软件定将获得用户的好评和广泛应用。美国司这次未参展，该公司也有类似的 3D 流动软件 3中理工大学模具技术国家重点实验室展出了同类软件 5F，已表明了我国在该项域也达到了国际当今的先进 水平。 表 内外塑料模具技术比较表 项目 国外 国内 注塑模型腔精度 型腔表面粗糙度 非淬火钢模具寿命 10 60 万次 10 30 万次 淬火钢模具寿命 160 300 万次 50 100 万次 热流道模具使用率 80%以上 总体不足 10% 标准化程度 70 80% 小于 30% 中型塑料模生产周期 一个月左右 2 4 个月 在模具行业中的占有量 30 40% 25 30% 国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向 （ 1） 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。 (2)在塑料模设计制造中全面推广应用 术。基于网络的 件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的 3D 分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 （ 3） 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。气助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。气体辅助注射成型比传统的普通 注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制体辅，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。 （ 4） 开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。 (5)提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本 ;再次是要进一步增加标准件规格品种。 (6)应用 优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十 分重要。 （ 7） 研 究 和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标 扫描仪 实现逆向工程是塑料模 关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设 备是实现逆向工程的必要前提。 （ 8） “ 十一五 ” 期间我国塑料模具发展方向，塑料模具占模具总量近 40%，而这个比例仍不断上升。塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具，为集成电路配套的精密塑料模具，为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模，为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等，目前虽然已有相当技术基础并正在快速发 展，但技术水平与国外仍有较大差距，每年进口达几亿美元，因此 “ 十一五 ” 期间应重点发展。 次设计的目的 此次毕业设计给了我亲自动手的机会，于以后的工作、学习等都有很大的帮助，是大学四年学习的一个总结，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。目的是通过对该零件的注塑模工艺的设计，了解注塑模具的设计步骤， 材料的各项性能指标，工艺方案的选择，和侧向抽芯技术的掌握。 2 塑件成型工艺性分析 件（三通管）分析 件图 图 2塑件图 件分析 三通管工件如图所示。它是一种常见的塑料工件，从工件本身来看，属特小型件，其抽芯脱模机构较为复杂，侧向抽芯技术可以说是这次课题的难点零件直通管的成型采用侧向抽芯机构。由于抽拔距很长普通的斜导桂抽芯结构难以实现抽芯动作的顺利完成故采用液压缸进行侧向抽芯。因此本次毕业设计主要是针对以上问题进行模具设计，以解决实际生产中存在的问题。 型工艺分析如下 1 精度等级 影响塑件精度的因素很多，塑料的收缩、注塑成型条件（时间、压力、温度）等，塑件形状、模具结构（浇口、 分型面的选择），飞边、斜度、模具的磨损等都直接影响制 品的精度 。按 1978 标准，塑料件尺寸精度分为 8级 ，本 塑件所用材料为丙烯烃苯乙烯共聚物（ ,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用一般精度5级。 2 脱模斜度 由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脱出困难，强行取出会导致塑件表面擦伤、拉毛。为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内 、 外表面，设计足够的脱模斜度。只有塑件高度不大、没有特殊狭窄细小部位时，才可以不设计斜度。最小脱模 斜度与塑料性能 、收缩率、塑件的几何形状等因素有关。 塑件脱模斜度为： 35 130 考虑到本塑件的结构以及模具的侧抽芯结构，可以使开模后塑件自动留在型腔中，所以不需要考虑脱模斜度。 射成型过程 （ 1） 成型前的准备 对 色泽、细度和均匀度等进行检验。 （ 2） 注射过程 塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却 5个阶段 。 （ 3） 塑件的后处理 采 用调湿处理，红外线灯烘箱，热处理温度 70 ，处理时间 2h。 注射工艺参数 (1)注射机： 螺杆式 (2)螺杆转速 (r/ 30 (3)料筒温度 () ： 150 170(后段 ) 165 180(中段 ) 180 200(前段 ) (4)喷嘴温度 () ： 170 180 (5)模具温度 () ： 40 60 (6)注射压力 ( 100 130 (7)成型时间 (s)：注射 时间 0 5 保压时间 20 90 冷却时间 20 120 成型总周期 50 220 学和物理特性 三通管所用的材料是 称 称丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物。它将 各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。 丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A 代表丙 烯腈， B 代表丁二烯， S 代表苯乙烯。 程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。 (1) 综合性能好，冲击强度高，化学稳定好、电性能良好，尺寸稳定性好、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。 脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。与 372 有机玻璃的熔接性良好，可制成双色塑料，且可表面镀铬。 程塑料的缺 点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。因而 用于制作一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电讯零件。 料的使用范围为 00 。 (2) 无定形塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也有差异，应按品种确定成形方法及 成形条件。 吸湿性强，含水量应小于 必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。 流动性中等，溢边料 右（流动性比聚苯乙烯、 ，但比 聚碳酸脂 ,聚氯乙烯好）。 比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大，料温过高易分解（分解温度为 250 左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取 5060 ，要求光泽及耐热型料宜取60 80 。注射压力应比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射机时料温为 180 230 ，注射压力为 100140杆式注射机则取 160 230 ， 70 100宜。 模具设计 时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑料件表面呈现 “ 白色 ” 痕迹（但热水中预热可消失）。 料的主要技术指标 表 2料的主要技术指标 项目 数据 项目 数据 密度（ kg/ 拉屈服强度 (50 比体积（ 伸弹性模量 (0 3 吸水率（ pc 100 ） 弯强度 (80 收缩率 (%) 击韧度 ( kJ/261(无缺口 )/11(缺口 ) 熔点 () 130 160 硬度 (变形温度 () 90 108(83 103(体积电阻系数 ( 0 16 3 拟定模具结构形式 型面的选择 塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工 艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。 型面的选择原则 （ 1）有利于保证塑件的外观质量； （ 2）分型面应选择在塑件的最大截面处； （ 3）尽可能使塑件留在动模一侧； （ 4）有利于保证塑件的尺寸精度； （ 5）尽可能满足塑件的使用要求； （ 6）尽量减少塑件在合模方向上的投影面积； （ 7）长型芯应置于开模方向； （ 8）有利于排气； （ 9）有利于简化模具结构。 型面的确定 根据本三通管 的具体结构和和以上确定分型面的基本原则，本设计 确定分型面的位置如图 该结构中，有外侧抽芯，所以在确定分型面时，还要确定好侧抽芯结构。外侧抽芯采用斜导拄侧抽芯，具体结构见装配图。 图 3分型面的选择 对以上两种分型面进行比较，根据分型面的选择要求，可以看出图 （ 1）图 b 所示截面作为分型面，它是塑件最大截面，大孔在开模方向上成型，而小孔在侧面，便于抽芯。 (2)图 a 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。由以上分析可知。 腔数目的确定 为了制模具与注塑机的生产能力相匹配，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。该塑件精度要求不高，生产批量适中，且具有两边抽芯，抽芯距较长，从模具加工成本，制品生产时的成本考虑，故拟定为一模两腔。采用一模两件，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。 如图 3示： 图 3 型腔布置 4 注塑机型号的确定 注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，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及初步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、最大和最小模具厚度、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 ，倘若用户已提供了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。 需注射量的计算 利用 三维软件定性测的该塑件的实际体积为 浇注系统的体积为塑件的 。所以可地一次总的注射量为： 流道凝料的质量212 0 . 6 6 7 . 5 3 6 g 流道凝料的体积212 0 . 6 6 1 . 3 9 5 6 . 2 8 6 7 . 5 3 6 1 8 0 . 1m m m g 体积 30 1 22 5 1 . 1 6 2 6 1 . 3 9 1 6 3 . 7v v v c m 公称注射量为： 30 0 . 8 1 6 3 . 7 0 . 8 2 0 4 . 6v v c m 件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积2据多型腔模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积的 。以： 1 2 1 1 10 . 3 5 1 . 3 5A n A A n A n A n A 21 . 3 5 2 1 1 9 8 . 9 3 2 3 7 式中 为塑件在分型面上的投影面积，由 模型分析所得； n 型腔数 锁模力是指注塑机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。即： 注塑机的额定锁模力 (N)； 模具型腔内塑料熔体平均压力（ 一般为注塑压力的 ，通常为 20 40 0 A 塑件和浇注系统在分型面的投影面积之和（ 所以 F = A23730 97110N=择注射机 注塑成型机按结构形式可分为立式、卧式、和直角式三类。立式注塑机是注射柱塞（或螺杆）垂直装设，锁模装置推动模板也沿垂直方向移动，主要优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上（下模）安放嵌件，嵌件不易倾斜或坠落。其缺点是制品自模具中顶出后不能靠重力下落，需靠人工取出，这就有碍于全自动操作，但附加机械手去产品后，也可实现全自动操作。卧式注塑机是注射柱塞或螺杆与合模运动方向均 沿水平装设，其优点是机体较低容易操纵和加料，制件顶出后可自动坠落，故易实现全自动操作。直角式注塑机是注塑机柱塞或螺杆与合模运动方向相互垂直，这种注塑机的主要优点是结构简单，便于自制，适用于单件生产中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时常利用开模时丝杆的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转，以便脱下塑件。考虑到生产成本和易于实现自动化，塑件还是靠自身重力下落比较合适，且重心较低安装稳妥。 通过上述的分析，该塑件的注射量和锁模力较大，由于本模具具有抽芯机构，设计较复杂，同时考虑到开模行程和脱模力的原因，所以 应该 采用 卧式注射机。 根据每一生产周期的注塑量和锁模力的计算值，查阅参考书，可选用 000卧式注塑机。 表 4射机主要技术参数 项目 数据 项目 数据 理论注射容量 /10 锁模力 1000 螺杆直径 / 42 拉杆内间距 / 3703 20 注射压力 50 移模行程 / 300 注射速率 g/s 110 最大模厚 / 350 塑化能力 /s 14 最小模厚 / 150 螺杆转速 r/0 250 定位孔直径 / 125 喷嘴球半径 / 15 喷嘴孔直径 / 4 锁模方式 双曲轴 射机有关参数的校核 腔数量的校核 (1）由注塑机料筒塑化速率校核模具的型腔数 n。 n 12m = 0 . 8 1 4 3 0 0 . 6 2 5 6 . 2 85 6 . 2 8 =，型腔数校核合格。 式中 k 注塑机最大注射量的利用系数，一般取 M 注塑机的额定塑化量（ 14g/s） t 成型周期，取 30s。 (2）按注射机的最大注射量校核型腔数量 n。 n 12m = 0 . 8 2 3 1 0 . 6 2 5 6 . 2 85 6 . 2 8 =，符合要求。 式中 注射机的允许最大注射量（ g），该注射机为 210=231g。 其他符号意义与取值同前。 射机工艺参数的校核 (1）最大注射压力的校核 塑料压力校核的目的是校核注射机的最大注射压力能否满 足塑件成型的需要。注射机最大注射压力应稍大于塑件成型所需要的注射压力。即 Pek 00=130 而 50射压力校核合格。 式中， 注射机额定注射压力（ k 注射压力安全系数，取 成型所需的注射压力（ ； (2）锁模力校核 FKF m=型= F=1000模力校核合格。 装尺寸 (1）喷嘴尺寸 主流道的小端直径 d，通常 D=d（ 1） 于该模具 d=4 D=合要求。 主流道入口的凹球半径 R，通常为 R（ 1 2） 于该模具 5 17合要求。 (2）最大与最小模具厚度 模具厚度 H 应满足 H 中 15050 而该套模具厚度 H=27 65 67 36 100 27=322合要求 。 模行程的校核 HH 1 5 10） 中 H 注射机动模板的开模行程（ 取 300 塑件推出行程（ 取 6件壁高处的高度）； 包括流道凝料在内的塑件高度（ 其值为 46（ 5 10） 51 56 46装配图直接量取） 所以， H 300 50+80+10=140 由计算可得，符合要求。 架尺寸与注射机拉杆内间距校核 该套模具模架的外形尺寸为 370468注射机拉杆内间距为 370320 370 于 370合要求。 注：对上面 校核内容与后面的模具结构设计交叉进行，但为了行文整体形式与内容的统一，所以将部分内容在此进行著写。 综上所述，注射机选择 000 卧式注塑机符合该模具设计要求 5 浇注系统的形式和浇口的设计 所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。 浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传物质、传压和传热的功能，岁塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。 该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴、浇口。 流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥 形。以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。 流道设计要点 (1）为便于将凝料从主流道中拉出，主流道通常设计成锥形，其锥角 =2 6 。内壁表面粗糙度一般为 (2）为防止主流道与喷嘴处溢料及便于将主流道凝料拉出，主流道与喷嘴应紧密对接，主流道进口处应制成球面凹坑，其球面半径为 (1 2)入深度 3 5 (3) 为了物料的流动阻力，主流道末端与分流道连接处呈圆角过渡，其圆角半径r=1 3 (4) 主流道长度 L 应尽量短，否则将增加主流道凝料，增大压力损失，一般主流道长度由模具结构和模板厚度所确定，一般不大于 60 L=40 (5) 因主流道与塑料熔体反复接触，进口处与喷嘴反复碰撞，因此，常将主流道设计成可拆卸的主流道衬套，用较好的钢材制造并进行热处理，一般选用 造，热处理硬度为 55。流道尺寸 (1）主流道小端直径 D =注射机喷嘴直径（ 1） =4（ 1），取 D = (2）主流道球面半径 射机喷嘴球头半径（ 1 2） =15（ 1 2），取 7 (3）球面配合高度 h=35 h=3 (4）主流道长度 取 L =90 (5）主流道大端直径 D =D 2 半锥角 为 1 2 ，取 =1 ）取 D = 主流道衬套的形式 主流道是塑料容体进入模具型腔时经过的部分，它将注射机的喷嘴注出的塑料容体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，便于容体顺利地向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来。主流道的尺寸直接影响到塑料容体的流动速度和充填时间。由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞， 属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如 ，热处理硬度为 5055图 5示。 图 5主流道衬套 由于本模具主流道较长，定位圈和衬套设计成分体式较宜，其定位圈结构尺寸如图5示 。 图 5定位圈 流道衬套的固定 主流道衬套的固定形式如图 5 图 5主流道衬套的固定形式 1 内六角螺钉； 2 定位圈； 3 定模板； 4 主流道衬套； 5 定模板。 料穴的设计 当注射机未注射塑料之前，喷嘴最前面的熔体塑料的温度较低，形成冷凝料头，为了防止这些冷料进入型腔而影响塑件质量，在进料口的末端的动模板上开设一洞穴或者 在流道的末端开设洞穴，这个洞穴就是冷料穴。它的作用是储存因两次注塑间隔而产生的冷料头以及熔体流动的前