塑料三通管注塑模毕业设计.pdf

11前言1.I 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系列国家经济政策的支持和引导下,我国模具 业发展迅速,年均增速均为13%,1999年我国模具业产值为245亿,2003年模具进出口统计屮,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,进额则达到13亿多美元,在进 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。在引进的塑料模具屮,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,其屮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01.2 国际塑料模具工业的发展现状美国199I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CAD/CAE/CAM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 实际生产过程屮的功能要求划分产品系列,在网络系统下实现了 CAD/CAM的一体化。解决了传统 混合型CAD/CAM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 2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DelcanfsPower Solution,该系统覆盖了几何建模、逆问工程、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CAD/CAM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口、CADDS5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CAD/CAM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 CAD/CAM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。在模架的设计过程屮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,从根本上摆脱了对屮性层 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3DQuickfillo华屮理工大学模具技术国家重点实验室展出了同类软件 HSC3D4.5F,已表明了我国在该项域也达到了国际当今的先进水平。3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0.005 0.01mm0.02 0.05mm型腔表面粗糙度RaO.Ol 0.05 卩 mRa0.20 卩 m非淬火钢模具寿命160万次130万次淬火钢模具寿命160-300 万次5100万次热流道模具使用率80%以上总体不足10%标准化程度780%小于30%屮型塑料模生产周期个月左右24个月在模具行业屮的占有量340%25 30%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）在塑料模设计制造屮全面推广应用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业屮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必要。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 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。各项性能指标,艺方案的选择,和侧向抽芯技术的掌握。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等材料的的个总结,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1.4本次设计的目的大差距,每年进口达几亿美元,因此“十一五”期间应重点发展。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塑料模具屮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。452塑件成型工艺性分析2.!塑件（三通管）分析2.1.!塑件图（因使用需要对原式样有所改进）塑件的视图如图2-1所示:图2-1塑件图2.1.2 塑 件析分三通管工件如图所示。它是种常见的塑料工件,从件本身来看,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,以解决实际生产屮存在的问题。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、温度）等,塑件形状、模 具结构（浇、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姪一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 6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,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:35，30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屮,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.!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）：303）料筒温度（）：150170（后段）165180（中段）180200（前段）4）喷嘴温度（）：170-1805）模具温度（）：4606）注射压（MPa）：101307）成型时间（s）：注射时间 5 保压时间 290冷却时间 2120 成型总周期 52202.2.3 ABS化学和物理特性三通管所用的材料是ABS,名称Acrylonitritle-Butadiene-Styrene copolymer,全称丙烯月青一丁烯 苯乙烯共聚物。它将PS,SAN,BS的各种性能有机地统起来,兼具韧,硬,刚相均衡的优良 学性能。ABS是丙烯睛、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物,A代表丙烯睛,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姪类溶剂,而容 7易溶于醛、酮、酯和某些氯代姪中。与372有机玻璃的熔接性良好,可制成双色塑料,且可表面镀铭。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1）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。2）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。3）流动性屮等,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）。4）比聚苯乙烯加工困难,宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和屮抗冲击型树脂,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3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,然后选择模具的结构。分型面设计是否合理,对塑件质量、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屮的个关键因素。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8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2-1 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、注射机的最大注射量、制品的精度等。一般来说,大屮型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用模腔的结构,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,生产批量适屮,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,故拟定为模两腔。采用模两件,能够适 应生产的需求,潜伏式点浇,浇去除方便,模具结构孔不复杂,容易保证塑件质量。型腔布置形式如图3-2所示:9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、注射压、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.!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Vi=51.16O,塑件质量叫为56.28g。设浇 注系统的体积为塑件的0.6倍。所以可地次总的注射量为:10流道）疑料的质量m2=2x0.6加1=67.536 g流 道 凝 料 的体积 V。=2%+2=51.16x2+61.39=163.7。公称注射量为:V公=/.8=163.7/0.8=204.6O4.2 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）在分型面上的投影面积在模具设计前是个未知数,根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0.20.5倍。因此可用0.3541来进行估算,所以:A=nA1+A2=+0.354=1.35=1.35x2x1198.9=3237相机 2式屮 Ai为塑件在分型面上的投影面积,由Pro/E模型分析所得;n型腔数锁模是指注塑机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧。即:F锁=A-P型式 中F 锁 A-塑件和浇注系统在分型面的投影面积之和（mn?）所以F=AxP 型=3237x30k97110N=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屮顶出后不能靠重 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,适用于单件生产屮心部位不允许留有浇痕迹的 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。4.4注射机有关参数的校核4.4.I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no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/cn?210锁模1000螺杆直径/加42拉杆内间距/啲370 x320注射压MPa150移模行程/加300注射速率g/s110最大模厚/咂350塑化能力/s14最小模厚/侬150螺杆转速r/min10-250定位孔直径/mm125喷嘴球半径/加15喷嘴孔直径/加4锁模方式双曲轴kMt-m n2,型腔数校核合格。式屮一注塑机最大注射量的利用系数,一般取0.8；12M 注塑机的额定塑化量（14g/s）/成型周期,取30s。2）按注射机的最大注射量校核型腔数量n。67.536kMN 一 n2,符合要求。式中 Mn 注射机的允许最大注射量（cn?或g）,该注射机为210cm3xl.lg/cn?=231g。其他符号意义与取值同前。4.4.2 注射机艺参数的校核1）最大注射压力的校核塑料压校核的目的是校核注射机的最大注射压能否满足塑件成型的需要。注射机最大注射压 应稍大于塑件成型所需要的注射压。即PekP0=1.3x100=130MPa而Pe=150MPa,注射压校核合格。式屮,Pe注射机额定注射压（MPa）；k一注射压安全系数,取1.3；Po一成型所需的注射压（MPa）；2）锁模校核FNKFm=KAP 型=1.2x97.1=H6.52kN而F=1000kN,锁模校核合格。4.4.3 安装尺寸1）喷嘴尺寸（1）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。（2）主流道入口的凹球半径SR。应大于注射机喷嘴半径SR,通常为SRo=SR+（1-2）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 HminHHi+H2+（5-10）mm式中 H注射机动模板的开模行程（mm）,取300mm；Hi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）,其值为氏=46+（5-10）mm=5156mm（46mm由装配图直接量取）所以,H=300mm50+80+10=140mm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370mmx468mm,而注射机拉杆内间距为370mm*320mm,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,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。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。145.1.I 主流道设计要点1)为便于将凝料从主流道屮拉出,主流道通常设计成锥形,其锥角a=2。6。内壁表面粗糙度 一般为 Ra=0.8o2)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R2=R#(12)mm,凹入深度35mm。3)为了物料的流动阻,主流道末端与分流道连接处呈圆角过渡,其圆角半径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+(0.5-1)=4+(0.51),取 D=4.5mm。2)主流道球面半径 SR0=注射机喷嘴球头半径+(1-2)=15+(12),取 SRo=17mm。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。15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;3一定模板;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。16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。1）主流道冷料穴的设计Cd)Q 图5-4常用冷料穴与拉料杆形式1 一主流道;2冷料穴;3拉料杆;4一推杆;5脱模板;6一推块（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）o2）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。175.3 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。在单腔膜屮,常不开设分流道,而在多腔膜屮,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,流动屮温度降低尽可能小,阻 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:厶=15x2=30相机第二级分流道:厶2=19mm5.3.3 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均 不大,一般可以采用下面的经验公式来计算截面尺寸:B=0.2654痴 VI查参考文献:模具设计与制造手册表6-150,取5=6.6mm18式中,B梯形大底边的宽度（mm）m一塑件的质量（g）L一单向分流道的长度（mm）H=2/3B=2/3x6.6=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屮与模具接触的外层塑料迅速冷却,只有屮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0.63卩m1.6卩m,这样的表面稍不光滑,有助于 增大塑料熔体的外层流动阻。避免熔流表面滑移,使屮心层具有较高的剪切速率。此处Ra=1.6卩m。5.4 浇的设计浇亦称进料口,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.!浇的形式浇的形式有很多,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2）重叠式浇3）点浇口194）潜伏式浇1）浇附近。2）容易从塑料件上自行截开,易实现脱模时塑料件的自行坠落,从塑料件上分离并修整后,几乎 看不出浇痕迹。3）冻结快,可缩短成型周期。4）多型腔模具中,容易实现各型腔均衡进料。本设计采用潜伏式浇的结构形式。5.4.3浇位置的选择浇的位置选择,应遵循如下原则:1）避免制件上产生喷射等缺陷（避免喷射有两种方法:a加大浇截面尺寸,降低熔体流速;b采用冲击型浇,改善塑料熔体流动状况。）该模具采用方法a；2）浇应开设在塑件截面最厚处;3）有利于塑件熔体流动;4）有利于型腔排气;5）考虑塑件使用时的载荷状况;6）减少或避免塑件的熔接痕；7）考虑分子取向对塑件性能的影响；8）考虑浇位置和数目对塑件成型尺寸的影响;9）防止将型芯或嵌件挤歪变形。5.4.4浇的尺寸的确定浇截面积通常为分流道截面积的0.070.09倍,浇截面积形状多为矩形和圆形两种,浇长 度约为0.52mm左右。浇具体尺寸一般根据经验确定,取其下限值,然后在试模时逐步修正.d=nkyJA式中 d-浇口直径（mm）n塑料系数,由塑料性质决定k一系数,塑件壁厚的函数,左=0.206=0.206xn=0.5045A-型腔表面积（mm）20t-塑件壁厚（mm）d=1.35mm5.5浇注系统的平衡对于该模具,从主流道到各个型腔的分流道的长度相等,形状及截面尺寸对应相同,各个浇口也 相同,浇注系统显然是平衡的。5.6浇注系统凝料体积计算1）主流道与主流道冷料井凝料体积1 7.652 1 4.52 3V 主=万义x200 7TX xll02479.8mm33 22 3 222）分流道凝料体积V 分=2x（15+19）=68mm33）浇口凝料体积%约等于零,可以忽略不计。4）浇 注系统凝料体积V 总=V 主+V 分+V 浇=2547.8mm3k2.55cm3该值小于前面4.1屮浇注系统凝料的估算值61.39 cm3,所以前面有关浇注系统的各项计算与校核 符合要求,不需要重新设计计算。5.7 浇注系统各截面流过熔体的体积计算1）流过浇的体积V3=V 塑=51.16cm32）流过分流道的体积V2=V 塑+V 分/2 H51.228cm33）流过主流道的体积Vi=2V2+V 主=104.936m35.8 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核5.8.1 确定适当的剪切速率根据经验浇注系统各段的取以下值,所成型塑件质量较好。1）主流道 s=5xl02s-5xl03s-1212）分流道/r=5x102s-13）点浇口/g=105s-14）其他浇 g=5x1（）3s-i-5x104s-15.8.2 确定主流道体积流率因塑件尺寸较大,并且是模两腔的模具结构,所需注射塑料熔体的体积比较大,而主流道尺寸 较小（和注射机喷嘴孔直径相关联）,因此主流道体积流率较大,取s=3xl（）3s-i代入得qs=5义0.304,X3X103=66.16cm3/s（流道断面尺寸的当量半径凡=（5+7.65）/2=3.04mm）s 25.8.3 注射时间（充模时间）的计算1）模具充模时间或=-=1.586$qs 66.16式中 主流道体积流率（cm3/s）；注射时间仆）;匕模具成型时所需塑料熔体的体积（cm3）。2）单个型腔充模时间G上、业二1.475 qG 34.83）注射时间根据经验公式图求得注射时间t/3+2%/3=1.51s=l.5s22根据表3.35可知仑注射机最短注射时间,所选时间合理。5.8.4 校核各处剪切速率1）浇剪切速率的校核浇的剪切速率一般为5 X 135义io4 j。3.3=3 兀Rn式中r一浇剪切速率卜q熔体的体积容量C才/S；2 A2人九一表征流道断面尺寸的当量半径（c机）,经过计算可知其值为=0.21cm；V JiLq=+=d=34.1 cm/s式屮,V制品体积（cm3）；t注射时间!.5s；所以为=-=8126.43=8.13义103,*5xi035xi04 之间,所以满足剪切速3.14XQ.213率的要求。2）分流道剪切速率3.3qR 3.3x34.15 _.3 i 人山=发=-7=8.14x103厂,合理R ttR：3.14x0.213式屮分=；=m=34.15s3/s,=。=。.21。3）主流道剪切速率=”x6616 475xl03,合理（式中 凡=凡=0.304皿）。%疋 3.14x0.304?s236成型零件的结构设计和计算型腔通常包括凹模、凸模、小型芯、螺纹等。由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接 触,并且脱模是反复与塑件摩擦,因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性和较低的表面粗糙 度。同时还应该考虑零件的加工性及模具的制造成本。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壁厚和底板厚度。6.I 成型零件的结构设计三通管有三个孔,分模时无法脱出,需要使用侧抽芯才能顺利脱模。型芯一般单独制造,侧面的 孔采用个侧型芯,长孔方向采用两个相同的主型芯,选择在中心处分模。这样将易于加工,并且在 生产屮方便直接替换,提高生产效率。6.2 成型零件工作尺寸的计算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接用以构成塑件的尺寸,它通常包括凹模和凸模的径向尺 寸（包括矩形和异形零件的长和宽）、凹模和凸模的高度尺寸以及位置（屮心距）尺寸等。成型零件 的加工精度和质量决定了塑件的精度和质量,工作尺寸的计算受塑件尺寸精度的制约,影响塑件尺寸 精度的因素甚多,主要有模具制造公差、模具的磨损量和塑件收缩率等因素,因此,计算工作零件尺 寸时应根据上述三个因素进行计算。本设计采用平均收缩率法计算模腔各工作尺寸。在计算成型零件型腔和型芯的尺寸时,塑料制品和成型零件尺寸均按单向极限制,即凡是孔类尺 寸均以其最小尺寸作为公称尺寸,即公差为正;凡是轴类尺寸均以其最大尺寸作为公称尺寸,公差为 负;而孔心距尺寸则按公差带对称分布的原则进行计算。查阅参考文献塑料制品成型及模具设计,该设计所用的公式如下:型腔径向尺寸的计算:Lm=（1+几）勾苧（6-1）型芯高度尺寸的计算:(6-3)24%=(1+3丸+(6-4)以上式屮,Lm型腔径向尺寸(mm)、1s-塑件径向尺寸(mm)S 辛口十丄g公片”0.004+0.007 CP塑料的平均收缩率(%)(S=-=0.55%)A塑件公差值(mm)(塑料模具技术手册P97P98表2-36,表2-37)模具制造公差(mm)(一般取z=g)1)型腔尺寸的计算对于型腔来说,具体尺寸见图6-1。5042图67 型腔已知型腔径向尺寸,2=50,1=42,A=0.20,3z=0.07将以上数据代入式(6-1),可得3 1=(1+0.55%)x50-x0.20 J007=50.07 000725LM 2=(1+0.55%)x42-xO.20h6=42.030,07已知型腔深度尺寸,&i=66,A1=0.26,i=0.09；HS2=14,Hs3=10,A2=0.12,SZ2=0.04f 将以 上数据代入式（6-3）,可得2）侧型芯尺寸的计算对于侧型芯尺寸来说,具体尺寸见图6-2。图6-2侧型芯已知型芯径向尺寸,4i=18,A1=0.12,i=0.04;42=63,A2=0.22,2=0.07；ZS3Ml,A3=0.20,3=0.07,将以上数据代入式(6-2),可得:3lM 尸(1+0.55%)X18+-X0.12。=18.26、。3.=(1+0.55%)x63+-x0.22 00 07=63.530 07ivi z l 4 -u.u/u.u/32=(1+0.55%)x41+-x0.20 00 07=41.3。短ivi z L 4-u.u/u.u/已知型芯高度尺寸,HS1=10,Al=0.12,必=0.04;2=31,A2=0.18,SZ2=0.06；HS3=3,A3=0.08,23=0.03,将以上数据代入式（6-4）,可得26Hmi=(1+0.55%)(1+0.55%)m3=(1+0.55%)xl0+|x0,12=10.13 Z4x31+|xO,186=31.25;加x3+|xQ,O83=3.;。33）主型芯尺寸的计算对于主型芯尺寸来说,具体尺寸见图6-3。03102950图6-2主型芯已知型芯径向尺寸,41=50,2=42,=0.20,z=0.07；Z53=31,Al=0.18,4(0.75+鮮止;E3-1.25rp(6-6)按强度条件计算有27Sr(-司一2Pr-i(6-7)式屮,E 模具材料的弹性模量（Mpa）,碳钢为2.1xl（）5Mpa；p型腔压（Mpa）,一般取2545；8刚度条件,即允许变形量（mm）（表4-13选取）；0模具材料的许用应（Mpa）；r-型腔内径,r=15mmo已知:o=245Mpa,E=2.1 x 105MPa,p=30MPa,5=0.04,带入数据可得:按刚度条件计算有sr(-0.75+止 仇1.250r-i rz0.75xl5x30+0.04x2.1xl0!=15x(-)2-10.04x2.1xl05-1.25x15x30=0.83 8mm按强度条件计算有s=2.26mm根据上面刚度、强度比较,取s=2.26mmV8mm 符合要求。6.3.2根据底板厚度校核强度、刚度按刚度条件计算有3 0.90(坦5 Ed按强度条件计算有28式中,E模具材料的弹性模量（Mpa）,碳钢为2.”105Mpa；p-型腔压（Mpa）；8刚度条件,即允许变形量（mm）（表4-13查出）;0模具材料的许用应（Mpa）；r-型腔内径,r=15mm0 已知:司=245MPa,E=2.1 x 105MPa,p=30MPa,8=0.04,按刚度条件计算有0.90（号=0.9x（为 2.1x105x0.04=5.1mm按强度条件计算有11（s=L1x半=5.77mm所以取值必须大于5.77mm。297模架的确定和标准件的选用由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸,再根据成型零件尺寸结合标准模架,初步选用模架尺寸 为355mmx450mm的标准模架,实际选择尺寸370mmx468mm。1）定模座板（546mmx370mm、厚 27mm）定模座板是模具与注射机连接固定的板,材料为45钢。通过4个M12的内六角圆柱螺钉与顶模固定板连接;定位圈通过4个M8的内六角圆柱螺钉与 其连接;定模座板与浇套为H7/m6配合。2）定模板（型腔固定板）（468mmx37