直三通注塑模设计说明书

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 ABSTRACTThe Three Links Pipeline as a kind of attachment is widely used in daily life. In the paper, the design method and processes of the plastics mould have been described. including the structural analysis and material selection of the plastic, drawing up the mold structural style, selection of the injection molding machine, the form of feed system and the design of the runner, the design of shaped parts, mold-determination and selection of standards, the oriented institutions to identify for mold clamping, the determination of ejector organization for de-molding, the design of lateral core-pulling organization, the design of the mold pumping system, the design of the system for controlling the mold temperature, the manufacturing processes of typical components, selection of the mold material and so on.Keywords Three links pipeline; Injection mould; director; joint face; stripping目 录1 前言11.1 我国塑料模具工业的发展现状11.2 国际塑料模具工业的发展现状1 1.2.1 网络的 CAD/CAE/CAM一体化系统结构初见端倪21.2.2 AM软件日益深人人心并发挥越来越重要的作用21.2.3 AM软件的智能化程度正在逐渐提高21.2.4 设计与 3D分析的重要性更加明确21.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向31.4 本次设计的目的42 塑件成型工艺性分析52.1 塑件（直三通）分析52.1.1 塑件图（因使用需要对原式样有所改进52.1.2 塑件分析52.1.3 成型工艺分析如下52.2 ABS的注射成型过程及工艺参数62.2.1 注射成型过程62.2.2 ABS的注射工艺参数62.2.3 ABS化学和物理特性72.2.4 ABS塑料的主要技术指标83 拟定模具结构形式93.1 分型面的选择93.1.1 分型面的选择原则93.1.2 分型面的确定93.2 型腔数目的确定104 注塑机型号的确定114.1 所需注射量的计算114.2 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 4.3 选择注射机124.4 注射机有关参数的校核134.4.1 型腔数量的校核134.4.2 注射机工艺参数的校核134.4.3 安装尺寸144.4.4 开模行程的校核144.4.5 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核145 浇注系统的形式和浇口的设计155.1 主流道的设计155.1.1 主流道设计要点155.1.2 主流道尺寸155.1.3 主流道衬套的形式165.1.4 主流道衬套的固定175.2 冷料穴的设计175.3 分流道的设计195.3.1 分流道的布置形式195.3.2 分流道的长度195.3.3 分流道的形状及尺寸195.3.4 分流道的表面粗糙度205.4 浇口的设计205.4.1 浇口的形式215.4.2 浇口类型的选择215.4.3 浇口位置的选择225.4.4 浇口的尺寸的确定225.5 浇注系统的平衡225.6 浇注系统凝料体积计算225.7 浇注系统各截面流过熔体的体积计算235.8 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核23 5.8.1 确定适当的剪切速率235.8.2 确定主流道体积流率235.8.3 注射时间（充模时间）的计算245.8.4 校核各处剪切速率246 成型零件的结构设计和计算266.1 成型零件的结构设计266.2 成型零件工作尺寸的计算266.3 型腔零件强度、刚度的校核306.3.1 根据侧壁厚度校核强度、刚度306.3.2 根据底板厚度校核强度、刚度317 模架的确定和标准件的选用338 合模导向机构的设计358.1 导向结构的总体设计358.2 导柱设计358.3 导套设计369 脱模推出机构的设计379.1 脱模力的计算379.2 脱模机构的结构设计3810 侧向抽芯机构的设计3910.1 抽芯距与抽芯力的计算3910.2 斜导柱截面尺寸的确定4010.3 楔紧块的设计4111 排气系统的设计4312 温度调节系统设计44 12.1 冷却时间的计算4412.2 冷却管道传热面积及管道数目的简易计算4513 典型零件的制造加工工艺4813.1 带头导柱的制造工艺4813.2 编程零件及刀具选择49 13.3 切削用量确定4913.4 编制加工程序4914 设计小结51参考文献52致谢词53附录541 前言1.1我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 2.52 亿美元,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 0.050.1mm 提高到 0.0050.01mm ,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。1.2 国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 4000 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。1.2.1网络的 CADCAECAM 一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CADCAM 的一体化。解决了传统混合型 CADCAM 系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DUCT5 的基础上，为适应最新软件发展及工业生产实际而在最近推出的 CAD/CAM 集成化系统 Delcams Power Solution，该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。 1.2.2 AM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 NC 加工的 CADCAM 系统主要是在工作站上采用 UNIX 操作系统开发和应用的，如美国的 Pro-E、UG、CADDS 5 软件，法国的 CATIA、EUCLID 软件和英国的 DUCT5 软件等。随着微机技术的突飞猛进、在 90 年代后期，新一代的微机 CAD/CAM 软件，如 Solidworks、Solid adae 崭露头角，深得用户的好评。这些微机软件不仅在采用诸如 NURBS 曲面、三维参数化特征造型等先进技术方面继承了工作站级 CADCAM 软件的优点，而且在 Windows 风格、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。 1.2.3 AM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 CADCAM 软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 NC 加工的钻孔表格。在 NC 加工方面，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。 1.2.4 设计与 3D分析的重要性更加明确 在型腔模 CAD 中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 CAD 中我国大多数企业仍然采用的是二维设计（2D） ，即先将 3D的产品图已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Mold expert（Cimatron 公司） 、Ps-mold（达尔康公司）以及 Space-Emold（日立造船）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 的模架配置和 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Moldflow 公司推出了中性层面自动生成工具 MFMidplane，但其覆盖范围不大。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 Moldflow Advisers，从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 C-Cold 公司这次未参展，该公司也有类似的 3D 流动软件3DQuickfill。华中理工大学模具技术国家重点实验室展出了同类软件 HSC3D45F，已表明了我国在该项域也达到了国际当今的先进水平。表 1.1 国内外塑料模具技术比较表项目 国外 国内 注塑模型腔精度 0.0050.01mm 0.020.05mm 型腔表面粗糙度 Ra0.010.05m Ra0.20m 非淬火钢模具寿命 1060 万次 1030 万次 淬火钢模具寿命 160300 万次 50100 万次 热流道模具使用率 80%以上 总体不足 10% 标准化程度 7080% 小于 30% 中型塑料模生产周期 一个月左右 24 个月 在模具行业中的占有量 3040% 2530%1.3 我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 CAD/CAM/CAE 技术。基于网络的CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪，CAD/CAM 软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的 3D 设计与成型过程的 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 CAD/CAM 的关键技术之一。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。1.4本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，ABS 等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2.1 塑件（三通管）分析2.1.1 塑件图图 2-1 塑件图2.1.2 塑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。2.1.3 成型工艺分析如下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 SJ13721978 标准，塑料件尺寸精度分为 8 级，本塑件所用材料为丙烯烃-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）,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。2.2 ABS的注射成型过程及工艺参数2.2.1 注射成型过程（1）成型前的准备 对 ABS 的色泽、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。2.2.2 ABS的注射工艺参数(1)注射机：螺杆式(2)螺杆转速(r/min)：30(3)料筒温度() ： 150170(后段)165180(中段)180200(前段)(4)喷嘴温度()：170180(5)模具温度()： 4060(6)注射压力(MPa)： 100130(7)成型时间(s)：注射时间 05 保压时间 2090冷却时间 20120 成型总周期 502202.2.3 ABS化学和物理特性 三通管所用的材料是 ABS，名称 Acrylonitritle-Butadiene-Styrene copolymer,全称丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。它将 PS，SAN，BS 的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。ABS 是丙烯腈、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。ABS 工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).使用性能 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。ABS 树脂耐水、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。ABS 工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。因而 ABS 适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。ABS 塑料的使用范围为-40100。(2).成形特性无定形塑料，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 0.3%，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 0.04mm 左右（流动性比聚苯乙烯、AS 差，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 6080。注射压力应比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射机时料温为180230，注射压力为 100140MPa，螺杆式注射机则取 160230，70100MPa 为宜。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） 。2.2.4 ABS塑料的主要技术指标表 2-1 ABS塑料的主要技术指标项目 数据 项目 数据密度（kg/dm 3） 1.021.16 抗拉屈服强度(MPa) 50比体积（dm 3/ kg） 0.860.96 拉伸弹性模量(MPa) 1.8103吸水率（ pc100）0.20.4 抗弯强度(MPa) 80收缩率(%) 0.40.7 冲击韧度( kJ/m 2) 261(无缺口)/11(缺口)熔点() 130160 硬度(HB) 9.7热变形温度() 90108(0.46 MPa) 83103(0.185MPa)体积电阻系数(cm)6.910163 拟定模具结构形式3.1分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。3.1.1 分型面的选择原则（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。3.1.2 分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-所示。在该结构中，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 3-1 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 b 较好； （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。3.2 型腔数目的确定 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 3-2 所示：图 3-2 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。4.1 所需注射量的计算利用 Pro/E 三维软件定性测的该塑件的实际体积为 V1=51.16 ，塑件质量 为cm3156.28g。设浇注系统的体积为塑件的 0.6 倍。所以可地一次总的注射量为：流道凝料的质量 g210.67.53m流道凝料的体积 9vcm注射量 12.8.180.体积 305.公称注射量为： 063.724.6vc公4.2 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流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积 在模具设计前是个未知数，根据2A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 0.20.5 倍。因此可用来进行估算，所以：10.35nA121110.35.Ann2.98.7m式中 A 1为塑件在分型面上的投影面积，由 Pro/E 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： F =AP锁 型式中 F 注塑机的额定锁模力(N)；锁P 模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa） ，一般为注塑压力的型0.30.65 倍，通常为 2040 MPa，取 P 为 30MPa。型A 塑件和浇注系统在分型面的投影面积之和（mm 2）所以 F = AP =323730型97110N=97.1kN4.3 选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 SZ-200/1000卧式注塑机。表 4-1 注射机主要技术参数项目 数据 项目 数据理论注射容量/cm 3 210 锁模力 1000螺杆直径/ 42 拉杆内间距/ 370320注射压力 MPa 150 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/min 10250 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4.4 注射机有关参数的校核4.4.1 型腔数量的校核(1）由注塑机料筒塑化速率校核模具的型腔数 n。n 12mkMt= 0.8430.65.28=4.772，型腔数校核合格。式中 注塑机最大注射量的利用系数，一般取 0.8；k注塑机的额定塑化量（14g/s）M成型周期，取 30s。t(2）按注射机的最大注射量校核型腔数量 n。67.536n 12mkN= 0.83.65.8=2.082，符合要求。式中 注射机的允许最大注射量（cm 3或 g） ，该注射机为NM210cm31.1g/cm3=231g。其他符号意义与取值同前。4.4.2 注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 P0=1.3100=130MPa 而 Pe=150MPa，注射压力校核合格。式中， P e注射机额定注射压力（MPa） ； k注射压力安全系数，取 1.3；P0成型所需的注射压力（MPa） ；(2）锁模力校核FKF m=KA P =1.297.1=116.52kN型而 F=1000kN，锁模力校核合格。4.4.3 安装尺寸(1）喷嘴尺寸主流道的小端直径 D 大于注射机喷嘴 d，通常D=d（0.51）mm对于该模具 d=4mm，取 D=4.5mm，符合要求。主流道入口的凹球半径 SR0应大于注射机喷嘴半径 SR，通常为SR0=SR（12）mm对于该模具 SR=15mm 取 17mm，符合要求。(2）最大与最小模具厚度模具厚度 H 应满足 H minHH max式中 Hmin =150mm，H max=350mm。而该套模具厚度 H=2765673610027=322mm，符合要求。4.4.4 开模行程的校核HH 1H 2（510）mm式中 H注射机动模板的开模行程（mm） ，取 300mm；H1塑件推出行程（mm） ，取 6mm（塑件壁高处的高度） ；H2包括流道凝料在内的塑件高度（mm） ，其值为H246（510）mm5156mm （46mm 由装配图直接量取）所以，H300 mm50+80+10=140 mm 由计算可得，符合要求。4.4.5 模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 370mm468mm，而注射机拉杆内间距为 370mm320mm，因 370mm 等于 370mm，符合要求。注：对上面 4.4.24.4.5 的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 SZ-200/1000 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。5.1 主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。5.1.1 主流道设计要点(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 =26。内壁表面粗糙度一般为 Ra=0.8。(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 R =R +(12)mm,凹入深度 35mm。 21(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=13mm。(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 60mm，取 L=40mm。(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 T8、T10 制造，热处理硬度为HRC5055。5.1.2 主流道尺寸(1）主流道小端直径 D =注射机喷嘴直径（0.51）=4（0.51） ，取 D =4.5mm。(2）主流道球面半径 SR 0=注射机喷嘴球头半径（12）=15（12） ，取 SR0=17mm。(3）球面配合高度 h=3mm5mm，取 h=3mm。(4）主流道长度 取 L =90mm。(5）主流道大端直径 D =D2Ltan 7.64mm（半锥角 为 12，取=1）取 D =7.65mm5.1.3 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 T8A、T10A 等，热处理硬度为 50HRC55HRC，如图 5-1 所示。图 5-1 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5-2 所示。 图 5-2 定位圈5.1.4 主流道衬套的固定主流道衬套的固定形式如图 5-3 所示。图 5-3 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。5.2 冷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锋冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端的直径。为了使主流道凝料能顺利地从主流道衬套中脱出，往往是冷料穴兼有开模时将主流道凝料从主流道拉出而附在动模一边的作用，根据拉料的方式的不同，冷料穴的形式又可分为与推杆匹配的冷料穴、与拉料杆匹配的冷料穴和无拉料杆的冷料穴三种。5.2.1主流道冷料穴的设计图 5-4 常用冷料穴与拉料杆形式1 主流道；2冷料穴；3拉料杆；4推杆；5脱模板；6推块（a）Z 形拉料杆的冷料穴； （b）倒锥孔冷料穴； （c）圆环槽冷料穴；（d）圆头形冷料穴； （e）菌头形冷料穴； （f）圆锥头形冷料穴；图（a）（c）是底部带推杆的冷料穴；（d）（f）是底部带拉料杆的冷料穴，本设计采用图（a）的 Z 形拉料杆图（a） 。5.2.2分流道冷料穴的设计该模具设计采用潜伏式浇口形式，无须考虑分流道的冷料穴设计。5.3 分流道的设计5.3.1 分流道的布置形式分流道是连接主流道到和浇口的进料通道。在单腔膜中，常不开设分流道，而在多腔膜中，一般都设置有分流道，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，应能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔，因此，采用平衡式分流道如图 5-5 所示。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。图 5-5 分流道布置形式5.3.2 分流道的长度长度应尽量取短，且少弯折。该模具的分流道的长度很短，如图 5-5。分流道长度第一级分流道： 15230Lm第二级分流道： 95.3.3 分流道的形状及尺寸分流道的截面形状有圆形、半圆形、矩形、梯形、U 形等多种。在流过同等横截面积的条件下，横截面为正方形的流动阻力最大，传热最快，热量损失最大，因此对热塑性塑料注射模而言，不宜采用正方形的分流道。而圆形横截面流动阻力小，热量损失最小，熔体降温也最慢，但从加工来说，它需要同时在动模和定模上开设半截面，要使两者完全吻合，制造较困难。半圆形和矩形截面的分流道比表面积（即表面积/体积比）较大，较少采用。而梯形截面、U 形截面的分流道，加工容易且热量散失和流动阻力也不大。为了便于机械加工及凝聊脱模，本设计的分流道设置在分型面上，截面形状采用加工工艺性比较好的梯形截面。梯形截面分流道容易加工，且塑料熔体的热量散失及流动阻力均不大，一般可以采用下面的经验公式来计算截面尺寸： 4265.0LmB查参考文献：模具设计与制造手册表 6-150，取 B=6.6mm式中，B 梯形大底边的宽度（mm）m 塑件的质量（g）L 单向分流道的长度（mm）H=2/3B=2/36.6=4.4mm，分流道截面形状如图 5-6 所示：图 5-6 分流道截面形状 5.3.4 分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较理想，因此分流道的内表面粗糙度 Ra并不要求很低，一般取 0.63m1.6m，这样的表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。此处 Ra=1.6m。5.4 浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短通道（除了直接浇口外） ，它是浇注系统的关键部分。浇口的主要作用：1） 型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；2） 易于切除浇口尾料；3） 对于多型腔模具，用以控制熔接痕的位置。当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高，黏度降低，提高流动性能，有利于充型，但是浇口尺寸过小会使压力增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。5.4.1 浇口的形式浇口的形式有很多，但是要根据具体情况来选择。注射模常用浇口形式有以下几种： 1）侧浇口2）重叠式浇口3）点浇口4）潜伏式浇口5）扇形浇口6）平衡式浇口7）盘形浇口8）轮辐式浇口9）爪形浇口10）环形浇口11）护耳形浇口12）隙浇口13）直接浇口14）多重浇口5.4.2 浇口类型的选择潜伏式浇口是典型的小截面浇口，有以下优点： （1）对浇口的位置限制较小，可以比较自由地选择进料部位。（2） (有利于薄壁、长流程和表面带精细花纹图案的塑料件的成型，花纹图案可以成型得很清晰，因为熔体通过浇口时产生大量的摩擦热，使熔体温度升高、黏度降低、流速增大，并增大了其流动长度。（3）降低了塑料件的内残余应力，特别是浇