本科畢業(yè)論文-三通管注塑模具設計.doc

武漢紡織大學2015屆畢業(yè)設計論文武漢紡織大學畢業(yè)設計（論文）課題名稱： 三通管注塑模具設計 姓 名： 院 系： 機械工程與自動化 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 機械類 指導教師: 摘 要模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，而塑料模具又是整個模具行業(yè)的霸主。本次設計的是聚氯乙烯塑件（三通管），三通管作為一種連接件在日常生活中得到廣泛應用。本文主要介紹了三通管注塑模具的設計過程。通過對塑件的工藝分析，確定其主要成型工藝參數(shù)，設計了三通管注塑模具中的各個系統(tǒng)，如澆注系統(tǒng)、導向與定位機構、側向分型和抽芯機構、脫模機構、分型面、冷卻系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)等，并對所選用的注塑機參數(shù)進行了校核，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構，一模一腔，利用推桿將塑件脫出，結構合理，運行可靠。整個設計過程不僅使用了傳統(tǒng)的設計方法，還運用了CAD、PRO/E等技術，大大提高了設計的效率，符合實際應用，能夠生產(chǎn)結構合理、精度高、表面質量好的塑料模具；并能加強對注塑模具成型原理的理解，同時鍛煉了注塑模具設計和制造能力。關鍵詞：三通管； 注射模； 型腔； 型芯； CADABSTRACTThe mold industry is the national economical foundation and the plastic mold is also the overlord in the entire mold industry. The design is plastic parts of HPVC. Three-way Pipe Injection Mold Design Abstract. The three-way pipe as a connection in daily life is used widely. This paper introduces the process of the three-way pipe injection mold design. Through to the analysis of the technology of plastic parts, determine its main molding process parameters, the design of injection mould three-way pipe each of the system, such as gating system, orientation and the position of the institutions, side parting and core-pulling mechanism, ejection mechanism, the parting surface, cooling systems and exhaust slot. And checked the selected injection molding machine parameters, finally draw mold assembly drawing, completes the preparation. This injection mold is two joint surfaces structure, dying structure adopted one module one cavity ,using the push rod plastic parts prolapse. It is a reasonable structure, reliable operation. The whole design process not only using traditional design method, still use of the CAD, PRO / E improving the design efficiency. The design is reasonable and it can produce right construction, high precision, well surface quality plastic mold. And the design of injection mould can strengthen the understanding of forming principle, while exercising the injection molding design and manufacturing ability.Key word: Thethree-waypipe; Injection mold; Cavity; Core; CAD目 錄第1章 緒 論 .11.1 模具在國民經(jīng)濟中的地位.11.2 我國模具技術和模具工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.11.3 國外模具工業(yè)的發(fā)展情況.4第2章 塑件工藝性分析.52.1 明確塑件設計要求.52.2 計算塑件的體積與重量.52.3 塑料的特性.62.4 塑件的外觀及基本尺寸.7第3章 注射機的選擇.93.1 型腔數(shù)量的確定.93.2 型腔的排列.93.3 分型面的選擇.103.4 注射機的選用.113.4.1 根據(jù)最大注射量選用注射機.113.4.2 模架的選擇.123.5注射機的校核.133.5.1 注射量的校核.133.5.2 鎖模力的校核.143.5.3 注射壓力的校核14第4章 澆注系統(tǒng)設計154.1 澆注系統(tǒng)設計原則154.2 主流道的設計164.2.1 冷料穴設計184.3 分流道設計.194.4澆口的設計21第5章 成型零件設計與計算235.1型腔結構設計245.2 型芯結構設計255.3上下模板型腔尺寸的計算265.3.1型腔徑向尺寸的計算265.3.2 型腔深度尺寸的計算275.4 型芯尺寸的計算295.4.1 型芯徑向尺寸的計算295.4.2 型芯長度尺寸的計算295.5 冷卻與加熱系統(tǒng)29第6章 導向機構的設計316.1 導向機構的功用316.2 導向機構的設計316.3 設計導套和導柱須注意的事項32第7章 脫模機構設計347.1 確定推出機構347.1.1脫模力的計算347.2 抽芯距和抽芯力的計算357.2.1抽芯距的確定357.2.2抽芯力的計算357.3 斜導柱的設計367.3.1斜導柱的傾角367.3.2斜導柱的長度計算377.3.3斜滑塊的確定387.3.4楔緊塊的設計40結論43參考文獻45附錄4649第1章 緒 論1.1 模具在國民經(jīng)濟中的地位模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關注。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。1.2 我國模具技術和模具工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢20世紀80年代以來，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，同時為模具的發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)一直以15% 左右的增長速度快速發(fā)展。振興和發(fā)展中國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備”已經(jīng)取得了共識。目前，中國有17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其他各類模具約占11%。近年來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了變化。除了國有專業(yè)廠家外，還有集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，他們都得到了迅速的發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。隨著電子、信息等高新技術的不斷發(fā)展，模具技術的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢：1 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展 2 模具制造向精密、高效、復合和多功能方向發(fā)展 3 快速經(jīng)濟制模技術得到應用4 特種加工技術有了進一步的發(fā)展 5 模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展 6 模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速 7 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認同 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎，在我國，模具制造屬于專用設備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀80年代后期，中國模具工業(yè)才駛入發(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當迅速。近年，模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復雜、長壽命、中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。十大發(fā)展趨勢：1 模具日趨大型化。這是由于用模具成形的零件日漸大型化和高生產(chǎn)效率要求而發(fā)展的“一模多腔”所造成的。2 模具的精度將越來越高。10年前，精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)在已達到23微米，不久1微米精度的模具將上市。這要求超精加工。3 多功能復合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復合模具除了沖壓成形零件外，還擔負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務，對鋼材的性能要求也越來越高。4 熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高。由于采用熱流道技術的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質量，并能大幅度節(jié)約制作的原材料，因此熱流道技術的應用在國外發(fā)展很快，許多塑料模具廠所生產(chǎn)的塑料模具一半以上采用了熱流道技術，有的廠家使用率達到80%以上，效果十分明顯。熱流道模具在我國也已生產(chǎn)，有些企業(yè)使用率上升到20%30%。5 隨著塑料成形工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。這類模具要求剛性好，耐高壓，特別是精密模具的型腔應淬火，澆口密封性好，模溫能準確控制，所以對模具鋼的性能要求很嚴。6 標準件的應用將日漸廣泛。模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，且還能提高模具的質量和降低模具制造成本。7 快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊?，F(xiàn)在是多品種小批量生產(chǎn)時代，21世紀，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達到75%以上。由此，一方面是制品使用周期縮短，另一方面花樣變化頻繁，要求模具的生產(chǎn)周期愈短好。8 隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求。9 以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。同時，由于機械零件的復雜程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。10 模具技術含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結構調整所導致模具市場走勢的變化。1.3 國外模具工業(yè)的發(fā)展情況國外模具制造業(yè)正在向通用化、標準化、系列化、高效率、 短制造周期發(fā)展，CAD和CAM的應用日益普及。為了適應模具制造業(yè)發(fā)展的需要，模具材料日益向多品種、精細化、制品化的方向迅速發(fā)展。隨著模具工作條件的日益苛刻，對模具的質量，特別是鋼的純凈度、等向性的水平提出了更高的要求。為達此目的，國外普遍采用電爐加爐外精煉工藝生產(chǎn)純凈度高的模具鋼，對于大截面鍛壓模塊和大型的鋼材規(guī)定采用真空處理。對于純凈度要求更高的模具鋼，大部分采用電渣重熔，以進一步提高鋼的純凈度、致密度、等向性和均勻性，減少偏析。 因此，模具鋼的質量有了較大提高。為了加強競爭力量，適應經(jīng)濟全球化的發(fā)展趨勢，國外模具鋼的生產(chǎn)從分散趨向于集中，并多家公司進行跨國合并。為了更好地進行競爭，這些公司都建成了完善的技術先進的模具鋼生產(chǎn)線和模具鋼科學研究基地，形成幾個世界著名的工模具生產(chǎn)和科研中心，以滿足迅速發(fā)展的模具工業(yè)。第2章 塑件工藝性分析2.1 明確塑件設計要求塑件表面質量包括有無斑點，條紋，凹痕，起泡，變色等缺陷；分型面選擇不能有損美觀；不能出現(xiàn)接痕；色澤一致,外形圓整無缺陷。2.2 計算塑件的體積與重量硬聚氯乙烯，故取平均密度，使用PRO/E軟件畫出三維實體圖，軟件能自動計算出所畫圖形澆道凝料和制件體積。通過計算塑件體積為V=122.557cm3，質量為m=176.48g。2.3塑料的特性硬聚氯乙烯（UPVC）：比重：；成型收縮率：0.6-1.5%；成型溫度：160-190。聚氯乙烯是熱敏性的物料，一般分為硬質PVC和軟質PVC，其區(qū)別在于原料中加入增塑劑的多少，少于10%為硬質，多于30%為軟質。力學性能，電性能優(yōu)良，耐酸堿力極強，化學穩(wěn)定性好，但軟化點低。適于供水管道、制作薄板、電線電纜絕緣層、密封件等。PVC注塑工藝及模具條件：a) 干燥處理：通常不需要干燥處理b) 溶化溫度：185-205c) 模具溫度：20-50d) 注射壓力：可達到130MPae) 保壓壓力：可達到100MPaf) 注射速度：為避免材料降解，一般要用相當?shù)偷淖⑸渌俣萭) 流道和澆口：采用常規(guī)的澆口。如果注射成型較小的塑件，最好采用針狀澆口或潛伏式澆口；對于較厚的部件，最好使用扇形澆口。針狀澆口或潛伏式澆口的最小直徑應為1mm；扇形澆口的厚度不能小于1mm。其成型性能如下:1 無定形料，吸濕小，流動性差。為了提高流動性，防止發(fā)生氣泡，塑料可預先干燥。模具澆注系統(tǒng)宜粗短，澆口截面宜大，不得有死角。2 極易分解，在200度溫度下與鋼。銅接觸更易分解，分解時逸出腐蝕。刺激性氣體。3 采用螺桿式注射機噴嘴時，孔徑宜大，以防死角滯料。最好不帶鑲件，如有鑲件應預熱。4 成型溫度范圍小，必須嚴格控制料溫。2.4塑件的外觀及基本尺寸塑件維圖形如下及二維尺寸： 圖2-1 塑件外觀及基本尺寸第3章 注射機的選擇3.1型腔數(shù)量的確定型腔數(shù)的計算有以下4種方法：1 據(jù)所采用的注射機的最大注射量；2 根據(jù)注射機的鎖模力來計算；3 根據(jù)塑件的精度來確定型腔的數(shù)目； 4 根據(jù)經(jīng)濟性來確定型腔的數(shù)目。本設計根據(jù)制品的精度要求確定型腔數(shù)目n。（1） 對于注射模來說，塑料制件精度為3級和3A級，重量小于5g，型腔數(shù)取4-6個。（2） 塑料制件為一般精度（4-5級），塑料制件重量12-16g，型腔數(shù)取8-12個；而重量為50-100g的塑料制件，型腔數(shù)取4-8個，當再繼續(xù)增加塑料制件重量時，就很少采用多腔模具。（3） 7-9級精度塑料制件最多型腔數(shù)比4-5級精度的塑件增多至50%。根據(jù)工廠實際生產(chǎn)為小批量生產(chǎn)的要求，并結合塑件的幾何結構特點、尺寸精度要求、模具制造難易程度、模具成本等實際情況，設計時做成一模一腔。這樣更符合實際生產(chǎn)需要。3.2型腔的排列多型腔的排列原則有以下4條：1 盡可能采用平衡式排列，以便構成平衡澆注系統(tǒng)，確保塑件質量的均一和穩(wěn)定；2 型腔布置和澆口開設部位應力求對稱，以便防止模具產(chǎn)生偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象；3 盡量使型腔排列得緊奏些，以減小模具外形尺寸；4 型腔的圓形排列所占的模板尺寸大，雖有利于澆注系統(tǒng)的平衡，但加工麻煩，除圓形制品和一些高精度制品外，一般用直線排列和H行排列，從平衡角度看盡量選H形排列。 本設計采用一摸一腔，所以不必考慮型腔的排布問題。3.3分型面的選擇為了將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等從密閉的模具內取出，以及為了安放嵌件，將模具適當?shù)姆殖蓛蓚€或兩個以上主要部分，這些可以分離部分的接觸表面，通稱為分型面。選擇模具的分型面應考慮以下基本原則：1 確保塑件尺寸精度，保持外觀唯美原則；2 加工方便原則；3 考慮鎖模力；4 盡量簡化模具部件；5 盡量方便澆注系統(tǒng)的布置；6 便于嵌件安放；7 模具總體結構簡化；因此，在設計中，分型面的選擇很重要，它對塑件的質量操作難易，模具結構及制造影響很大。分型面要求設計在塑件的最大截面積處，而且不宜設在曲面或圓弧面上，由于該塑件為三通管，在設計時，也應該充分考慮該塑件的塑性。對于該塑件來說，分型面的選擇如下： 圖3-1 分型面選擇方案3.4注射機的選用注射機的大小必須與模具大小相匹配。注射機太小，難以生產(chǎn)出合格的制品；注射機太大，運轉費用高，且動作緩慢，增加了模具的生產(chǎn)成本。在選用注射機時，一般要校核其額定注射量、鎖模力、注射壓力、模具在注射機安裝部分相關尺寸、開模行程和推出裝置等。3.4.1 根據(jù)最大注射量選用注射機通過Pro/E測量塑件實體體積為122.557cm3；材料密度為1.4g/cm3。模具型腔能否充滿與注射機允許的最大注射量有關，設計模具時，應保證注射模內所需熔體總量在注射機實際的最大注射量范圍內，根據(jù)塑料制品的體積或質量，選注射機為G54-S200-400：表3-1 注射機參數(shù)序號項目單位G54-S200-4001理論注塑容量cm3200-4002螺桿直徑mm553注射壓力MPa1094注塑行程mm1605鎖模力KN25406拉桿內間距mm2903687模具最大厚度mm4068模具最厚度mm1659噴嘴圓弧半徑mm1810噴嘴孔直徑mm411外形尺寸m4.71.41.83.4.2 框架的選擇模架，又稱模體，是模具的主體。模架由模板、導柱、導套、頂板、頂桿、頂出板、墊塊及螺釘?shù)然玖慵M成。模架A、B、C、D四種標準模架，還有根據(jù)標準模架派生出P1、P2、P3、P4四種模架。在選用模架時，必須注意制品成型面加工的有效面積與其它孔位如螺釘孔、導柱和導套孔、頂柱孔、冷卻水孔等都要保持足夠的距離。所選用的裝配零件，應盡可能采用通用標準件。三通管的模具是單型腔模具，其尺寸也不是很大，因此模架選擇小型模架。因制品復雜，動模板和定模板都為兩塊，故模架選擇派生型模架P2，模架外形尺寸600mm600mm480mm，如圖3-2所示。圖3-2 模架3.5注射機的校核3.5.1注射量的校核為確保塑件質量，注射模一次成型的塑料質量（塑件和流道凝料重量之和）應在公稱注射量的20%75%范圍內，最大可達80%，最低不應小于10。既能保證塑件質量，又能充分發(fā)揮設備的能力。本設計的注射量為122.557cm3，注射機的注射量為177cm3，(122.557/177)100%=69.2%10%,故能發(fā)揮此注塑機的設備能力，又能保證塑件質量。3.5.2鎖模力的校核注射過程中，注入型腔內的熔料壓力(模腔壓力)能使模具分離;其合力的大小與塑件和流道等的投影面積成正比。鎖模力就是用來克服使模具不分離。但是由于注射壓力有料筒、噴嘴和進料系統(tǒng)中的損失，型腔內產(chǎn)生的壓力通常只有注射壓力的0.20.4倍，所以，鎖模力和塑件總投影面積與注射壓力之間的關系，可用下列數(shù)學式表示:TKpcA=KkpA (3-1)式中T- 注射機額定鎖模力，KN; pc- 型腔壓力，MPa； A- 塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的總投影面積，cm； K- 安全系數(shù)，通常取1.11.2； k- 壓力損耗系數(shù)，通常在0.250.5范圍內選??； p- 注射壓力。由公式(3-1)，得出鎖模力為7.08KN，注射機的額定鎖模力為130KN，則額定鎖模力能滿足注射要求。3.5.3注射壓力的校核注射壓力的校核是注射機的最大注射壓力能滿足該塑件成型的需要，塑件成型所需要的壓力是由注射機壓力、噴嘴壓力、塑料流動性、澆注系統(tǒng)和型腔的流動阻力等因素決定的。 PPmax (3-2)式中 Pmax注射機的注射壓力236MPa； P材料所需注射壓力取100MPa（根據(jù)材料硬PVC注射壓力在80130MPa）則注射壓力滿足要求。第4章 澆注系統(tǒng)設計4.1 澆注系統(tǒng)設計原則所謂澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動的通道，其作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有序的充填到型腔中，以獲得組織致密，外形輪廓清晰的塑件。澆注系統(tǒng)由主流道，分流道，澆口等組成，澆注系統(tǒng)設計的優(yōu)劣，直接影響到塑件的外觀，物理性能，尺寸精度，成型周期等。澆注系統(tǒng)設計的基本原則：1 適應塑件的工藝性 為此，應深入了解塑料的工藝性，分析澆注系統(tǒng)對塑料熔體流動的影響，以及在充模，保壓補縮和倒流各階段中，型腔內塑料的溫度，壓力變化情況，以便設計出適合塑料工藝特性的理想的澆注系統(tǒng)，保證塑件的質量；2 排氣良好 排氣的順利與否直接影響成型過程和塑件質量，不能順利排氣會使注射成型過程充填不滿或產(chǎn)生明顯的熔接痕等缺陷。因此，澆注系統(tǒng)應能順利地引導熔體充滿型腔，并在填充過程中不產(chǎn)生紊流或渦流，是型腔內的氣體能順利地排出；3 流程要短 在保證成型質量和滿足良好排氣的前提下，盡量縮短熔體的流程和減少拐彎，以減少熔體壓力和熱量損失，保證必需的充填型腔的壓力和速度，縮多填充及冷卻時間縮多，縮短成型周期，從而提高效率，減少塑料用量；提高熔接痕強度，或使溶接痕不明顯。對于大型塑件可采用多澆口進料，從而縮短流程；4 避免料流直沖型芯或嵌件 高速熔體進入型腔時，要盡量避免料流直沖小型芯或嵌件，以防型芯和嵌加變形和位移；5 修整方便，保證塑件外觀質量 設計澆注系統(tǒng)時要結合塑件大小，結構形狀，壁厚及技術要求，綜合考慮澆注系統(tǒng)的結構形式，澆口數(shù)量和位置。做到去除，修整澆口方便，無損塑件的美觀和使用；6 防止塑件變形 由于冷卻收縮的不均勻性或需要采用多澆口進料時，澆口收縮等原因可能引起塑件變形，設計時應采取必要措施以減少或消除塑件變形；7 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應盡量小，容積也應盡量少，這樣既能減少塑料耗量，又能減小所需鎖模力；8 澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對稱，澆注系統(tǒng)與型腔的布置應盡量減小模具的尺寸。4.2 主流道的設計按按主流道的軸線與分型面的關系，澆注系統(tǒng)有直澆注系統(tǒng)和橫澆注系統(tǒng)。在臥式和立式注射機中，主流道軸線垂直于分型面，屬于直澆注系統(tǒng)；在直角式注射機中，主流道軸線平行于分型面，屬于橫澆注系統(tǒng)。 澆口套又稱為主流道襯套。主流道上端與注射機噴嘴緊密接觸，因此其尺寸應該按注射機噴嘴尺寸選擇。澆口套的長度按模具模板厚度尺寸選取。 主流道一般位于模具中心線上，它與注射機噴嘴的軸線重合，以利于澆注系統(tǒng)的對稱布置。主流道一般設計得比較粗大，以利于熔體順利地向分流道流動，但不能太大，否則會造成塑料消耗增多。反之主流道也不宜過小，否則熔體流動阻力增大，壓力損失大，對沖模不利。因此，主流道尺寸必須恰當。通常對于黏度大的塑料或尺寸較大的塑件，主流道截面尺寸應設計得大一些；對于黏度小的塑件或尺寸較小的塑件，主流道截面尺寸設計得小一些。為了便于凝料從主流道拔出，主流道設計成圓錐形，其半錐角，取，內壁必須光滑，粗糙度Ra一般為0.8m。小端直徑一般取比注射機噴嘴直徑大(取3.5mm)，主流道的長度有定模座厚度確定，一般總長度不超過60mm。 表4-1 主流道的尺寸名 稱符號尺寸計算方法主流道小端直徑dd=d1+0.51=4+1=5mm 式中d1注射機噴嘴直徑主流道錐角=25,取為4球面配合高度H按具體情況選擇，一般為38mm，取為3mm主流道球面半徑RR=R1+13=18+2=20mm式中R1注射機噴嘴球面半徑主流道長度L應盡量縮短，一般不超過60mm，取為32主流道與分流道通過的圓角r按具體情況選擇，一般為r=13mm，取為2mm圖4-1 主流道設計示意圖4.2.1 冷料穴設計冷料穴的作用是貯存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料以及熔體流動的前鋒冷料，以防止熔體冷料進入型腔。冷料穴一般設計在主流道的末端，當分流道較長時，在分流道的末端有時也設冷料穴。冷料穴底部常作成曲折的鉤形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模時將主流道凝料從主流道襯套中拉出并滯留在動模一側的作用，本次人設計采用的結構為凹槽的形式。圖4-2 冷料穴設計示意圖4.3 分流道設計分流道是指主流道與澆口之間的一段，它是熔融塑料由主流道流入型腔的過度段，也是澆注系統(tǒng)中通過段面積變化和塑料轉向的過度段，能使塑料得到平穩(wěn)的轉換。分流道的斷面形狀尺寸大小，應根據(jù)塑件的成型體積、塑件壁厚、塑件形狀、所用塑料工藝特性、注射速率，分流道長度等因素來確定，應能滿足良好的壓力傳遞和保證合理的填充時間。其設計要點是：1 保證正常的注射成型工藝條件下，分流道與型腔排列要緊湊，以減小模具尺寸和縮短流程，使熔體到達澆口時，溫度和壓力降低最少；2 長的分流道應該在末端開設冷料穴；3 在多型腔注射模具中，設計的分流道應能保證各型腔均衡的進料，因此同一模具成型同一塑件時，各分流道截面積和長度應相等；4 分流道表面粗糙度一般為Ra=0.8m。實踐證明，流道內料流的外層流速較低，容易冷卻而形成固定表層，有利于流道保溫；5 分流道可開設在動模或定模，也可同時在動定模開設。主要依據(jù)塑料特性、加工性和模具結構而定。當分流道開設在定模一側，并澆口處延伸很長時，要加設分流道拉桿，便于開模后冷料易脫模；6 在考慮型腔與分流道布置時，最好使塑件和分流道在分型面上總投影面積的幾何中心和鎖模力中心重合。分流道對熔體的阻力要小，應在首先保證足夠的注射壓力使塑料熔體順利充滿型腔的前提下，分流道的截面積與長度盡量取小值，尤其對于小型塑件更為重要。分流道轉折處應以圓弧過渡?；谏鲜鲈?，三通管模具設計采用梯形截面的分流道。還有因為塑件較大，固采用雙分流道，考慮到硬聚氯乙烯的挺行，分流道應短粗。圖4-3 分流道設計示意圖表4-2 分流道尺寸名稱符號尺寸計算方法分流道長度L按具體尺寸確定，不宜過長或過短，一般為：取L=40mm分流道錐角1一般取23，對于大型塑件h可取大一點,1可取小一點以利于增大分流道截面，使料問下降緩慢，減少注射壓力損失，故取1=2分流道與澆口過渡圓角r1r1=12mm,取為2mm4.4澆口的設計澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短流道，也是澆注系統(tǒng)的關健部分。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件質量影響很大。澆口能使從分流道送來的熔融塑料的流速產(chǎn)生加速，形成理想的流態(tài)，順序迅速地充滿型腔，同時還可封閉型腔防止熔料倒流，并在成型后便于使?jié)部谂c塑件分離。澆口表面粗糙度不高于Ra=0.4m，否則產(chǎn)生摩擦阻力。模具設計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設位置對塑件成型性能及質量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結構。總之要使塑件具有良好的性能與外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則：1 避免引起熔體破裂現(xiàn)象；2 有利于熔體流動和縮補口；3 保證流動比在允許范圍內；4 有利于型腔內氣體排出；5 減少塑件熔接痕增加熔接強度；6 防止撩流將型芯或嵌件擠壓變形；7 高分子取向對塑件性能的影響。對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式。綜合以上分析，三通管的澆口設計成點澆口，這類的澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進料位置。直徑取1mm，澆口長度取得是1mm，它的優(yōu)點是熔體通過時流速增加，前后壓差大，提高了沖模速度，成形自動切數(shù)斷，有利于自動成形，澆口的痕跡不明顯，缺點是澆口部位易被固化之殘料樹脂堵住。所以它常用于成型中、小型塑料件的模具中，也可用于表面不允許有較大痕跡的塑件。圖4-3 澆口設計示意圖第5章 成型零件設計與計算成型零件中與塑料接觸并決定制品幾何形狀的各處尺寸，稱為工作尺寸。一般來講，任何塑料制品的幾何尺寸均可分為外形尺寸，內形尺寸和中心距尺寸等三大類型，而與它們對應的成型零部件的工作尺寸分別稱為型腔尺寸，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為高度尺寸和徑向尺寸。型腔，型芯和中心距的標注形式及其偏差分布所做的規(guī)定可以歸納成以下三條：1 制品上的外形尺寸采用單向負偏差，基本尺寸為最大值，與制品外形尺寸相應的型腔內尺寸采用單向正偏差，基本尺寸為最小值；2 制品上的內形尺寸采用單向正偏差，基本尺寸為最小值，與制品內形尺寸相應的型腔外尺寸采用單向負偏差，基本尺寸為最大值；3 制品和模具上的中心距尺寸均采用雙向等值正，負偏差，它們的基本尺寸均為平均值。5.1型腔結構設計型腔按結構形式的不同可分為整體式，整體嵌入式，鑲拼組合式和瓣合式四種類型，鑲拼組合式型腔有底部鑲拼式，局部鑲拼式，側壁鑲拼式等形式。本設計所成型的制品屬于形狀簡單的中小型制件，所以選用鑲拼組合式型腔。實際上，型腔的結構尺寸的確定，是在保證型腔的強度和剛度的前提下，盡量提高模具材料的利用率。在確定凹模的結構尺寸時，要給定一個合理的安全系數(shù)。也就是說，型腔的結構尺寸不必精確地定量，可以在一個合理范圍內取值。因此，同樣可以在分析和歸納典型生產(chǎn)實例的基礎上，按型腔的結構型式和尺寸大小、型腔壓力確定一個系列，對每一等級確定出型腔的結構尺寸。圖5-1 型腔結構示意圖5.2 型芯結構設計型芯的結構形式可分為整體式，整體嵌入式，鑲拼組合式，及活動式，活動型芯的主要形式有瓣合式型芯和側向型芯，本次設計的是帶有側向型芯結構的凸模。型芯是成型塑件外形的，其工作尺寸屬被包容尺寸，在使用過程中凸摸的磨損會使被包容尺寸變小。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以及裝配的需要，在設計模具時，被包容尺寸盡量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。圖5-2 型芯結構示意圖5.3上下模板型腔尺寸的計算5.3.1型腔徑向尺寸的計算塑件的平均收縮率: Scp=Smax+Smin2100% (5-1)式中 Smax塑料的最大收縮率 Smin塑料的最小收縮率根據(jù)公式(5-1)，Scp=1+0.62100%。 =0.008 LM=Ls1+Scp-X0+z (5-2)式中LM型腔的徑向尺寸(mm)；Ls 塑件的徑向尺寸(mm)； 塑件的公差值； z制造公差，z=3； Scp塑件的平均收縮率； X修正系數(shù),一般精度小型塑件取為34。根據(jù)公式 (5-2)，LM1=1501+0.008-340.7+0.73 =150.680+0.23 LM2=501+0.008-340.7+0.73 =49.880+0.235.3.2 型腔深度尺寸的計算 HM=Hs1+Scp-X0+z (5-3)式中HM型腔的高度方向尺寸； Hs塑件的高度尺寸； Scp塑件的平均收縮率； X修正系數(shù)，一般精度小型塑件取為23。根據(jù)公式 (5-3)，HM=251+0.008-230.56+0.563 =24.830+0.19 圖5-3 上下模型腔5.4 型芯尺寸的計算5.4.1 型芯徑向尺寸的計算 lm=ls1+Scp-X-z0 (5-4）式中l(wèi)m型芯各部分的徑向尺寸(mm)；ls塑件各部分的徑向尺寸(mm)； 塑件的公差值； -z制造公差，z=3； Scp塑件的平均收縮率； X修正系數(shù),一般精度小型塑件取為34。根據(jù)公式(5-4），lm1=361+0.008-340.56-30.560 =35.73-0.190lm2=321+0.008-340.32-30.320 =32.02-0.110 5.4.2 型芯長度尺寸的計算 hm=hs1+Scp-X-z0 (5-5)式中 hm型芯各部分的長度方向尺寸(mm)； hs塑件各部分的長度尺寸(mm)； X修正系數(shù),一般精度小型塑件取為23。根據(jù)公式(5-5)，hm1=751+0.008-230.7-30.70 =74.91-0.230 hm2=161+0.008-230.32-30.320 =15.91-0.110圖5-4 型芯結構圖5.5 冷卻與加熱系統(tǒng)本塑件在注射成型時不要求有太高的模溫，所以在模具上可不設加熱系統(tǒng)。設定模具平均工作溫度為50，用常溫20的水作為模具冷卻介質，其出口溫度為30，設單位時間內注入模具中的塑料熔體的總質量為M，前面計算得PVC塑件的質量為176.489g，由塑料模具設計手冊得t冷=30s, t注=5s，t脫=10s。則注射周期：t=t冷+ t注+t脫=30+5+10=45s每小時注射次數(shù)：N=360045=80次則單位時間內注入模具中的塑料熔體的總質量： M=Nm=800.17648=14.1184Kgh故冷卻水體積流量可用下式計算： qv=Mq60c(1-2) （5-6）則由（5-6）可得：qv=Mq60c1-2=14.11843.6105604.21031.010330-20 =2.01610-3m3min由手冊查得冷卻水管直徑d=10mm。圖5-5 冷卻水道第6章 導向機構的設計6.1 導向機構的功用任何一副模具在定動模之間都設置有導向機構。其作用有如下：1 定位作用 合模時維持動定模之間的一定方位，合模后保持模腔的正確形狀；2 導向作用 合模時引導動默按序閉合，防止損壞型芯，并承受一定的側向力；3 承載作用 采用推件板脫?；蛉迨侥＞呓Y構，導柱有承受推件板和定模型腔板的重載荷作用；4 保持運動平穩(wěn)作用 對于大中型模具的脫模結構，有保持機構運動靈活平穩(wěn)的作用。 6.2 導向機構的設計1 導柱 國家標準規(guī)定了兩種結構形式，帶頭導柱和有肩導柱。有的導柱開設油槽，內存潤滑劑，以減小導柱導向的摩檫，小型模具和生產(chǎn)批量小的模具主要采用帶頭導柱，大型模具和生產(chǎn)批量大的模具多采用有肩導柱。中小型模具導柱直徑約為模板兩直角邊之和的1/201/35。大型模具導柱直徑約為模板兩直角邊之和的1/301/40。具體直徑可查塑料模架標準。國家規(guī)定導柱頭部為錐形，錐形長度為導柱直徑的1/3，半錐角為10 15 ，也有頭部采用半球形的導柱，導柱具體尺寸可查有關國家標準； 2 導套 直導套多用于較薄的模板，比較厚的模板須采用帶頭導套，導套壁厚通常在310mm ，視內孔大小而定，大者取大值，帶頭導套軸向固定容易，直導套裝入模板后，應有防止被拔出的結構，導套具體尺寸可查有關國家標準。如圖所示： 圖6-1 導柱、導套示意圖6.3 設計導套和導柱須注意的事項 1 合理布置導柱位置，導柱中心至模具外緣至少應有一個導柱直徑的厚度；導柱不應設在矩形模模具四角的危險斷面上，通常設在長邊離中心線的1/3處最安全。導柱布置方式常采用等直徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置； 2 導柱工作部分長度應比型芯端面高出6-8mm ，以確保其導向與引導用；3 導柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度時采用H8/f8，甚至H9/f9）導柱固定部分配合精度采取H7/k6；導套外徑的配合精度采取H7/n6。配合長度通常取配合直徑1.5-2倍，其余部分可以擴孔，以減小摩檫，并降低加工難度；4 導柱與導套應有足夠的耐磨性，多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理，其硬度為HRC48-55，也可采用T8或T10碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理。導柱工作部分的粗糙度為Ra0.4，固定部分為Ra0.8；導套內外圓柱面表面粗糙度取Ra0.8為妥；5 導柱可以設置在動模一邊或定模一邊，設在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設在定模一邊便于塑件脫模，一般情況下導柱多設在有型芯的一邊，有時動定模兩邊均設有導柱，分別起著不同的作用；6 導柱頭部應制成截錐形或球頭型；導套的前端也應導角，一般導角半徑為1-2mm。 第7章 脫模機構設計7.1 確定推出機構在注射成型的每一個循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種脫出型件的機構稱為推出機構（或稱脫模機構）。推出機構的作用包括推出，取出兩個動作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離，稱為脫出，然后把其脫出物體從模具內取出。脫模機構的設計原則：1 塑料滯留于動模邊，以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模動作，致使模具結構簡單；2 防止塑件變形或損壞，正確分析塑件對模腔的粘附力的大小及其所在部位，與針對性的選擇合適的脫模裝置，是推出重心與脫模阻力中心重合；3 力求良好的塑件外觀，在選擇頂出位置時，應盡量設在塑件內部或對塑件外觀影響不大的部位。在采用推桿脫模時，尤其要注意這個問題；4 結構合理可靠，脫模機構應工作可靠，運動靈活，制造方便，更換容易，且具有足夠的強度和剛度。7.1.1脫模力的計算將塑件從包緊的型芯上脫出時所需克服的阻力稱為脫模力。塑料成型后由于體積收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，塑件要從型芯上脫出就必須克服因包緊離而產(chǎn)生的摩擦阻力。 Fmax=Aq(cos-sin) (7-1) 式中 Fmax最大脫模力或開模力，N； A型芯或凸模被塑件包緊部分的面積mm2，A=8478mm2； q