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西 南 交 通 大 學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
三通管注塑模具設(shè)計(jì)
年 級(jí): 2003級(jí)
學(xué) 號(hào): 20030323
姓 名: 劉 強(qiáng)
專 業(yè): 機(jī)械電子
指導(dǎo)老師: 張敬
2007 年 6 月
西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第Ⅰ頁(yè)
院 系 機(jī)械工程系 專 業(yè) 機(jī)械電子
年 級(jí) 2003級(jí) 姓 名 劉 強(qiáng)
題 目 三通管注塑模具設(shè)計(jì)
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年 月 日
西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第III頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
班 級(jí) 機(jī)電1班 學(xué)生姓名 劉 強(qiáng) 學(xué) 號(hào) 20030323
發(fā)題日期： 2007 年 4 月9 日 完成日期： 6 月20 日
題 目 三通管注塑模設(shè)計(jì)
1、本論文的目的、意義意義模具設(shè)計(jì)工件是需要非常專業(yè)的知識(shí)和多年的經(jīng)驗(yàn)才能勝任的。隨著我國(guó)機(jī)械行業(yè)的飛速發(fā)展，模具設(shè)計(jì)工程師越來(lái)越短缺。已經(jīng)嚴(yán)重制約了模具行業(yè)的健康發(fā)展。在廣東、浙江、上海、江蘇等地找到五年以上設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的模具工程非常困難，而剛剛畢業(yè)的模具專業(yè)的學(xué)生又遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足企業(yè)的需要。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐， 采用CAD/CAM(MasterCAM、UG、Per/E)技術(shù)可以使設(shè)計(jì)者從繁沉計(jì)算和繪圖工件中得到解脫。采用人機(jī)結(jié)合，各盡所長(zhǎng)，充分發(fā)揮其人的創(chuàng)造思維能力，控制設(shè)計(jì)過(guò)程，使模具設(shè)計(jì)趨于合理化。而計(jì)算機(jī)則發(fā)揮其計(jì)算分折和儲(chǔ)存信息的能力。兩者結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，有利于獲得最優(yōu)的設(shè)計(jì)成果，縮短開發(fā)周期。采用CAE技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上“試?！保磳?duì)整個(gè)注射過(guò)程進(jìn)行仿真分折’;抱括“填充、保壓、冷卻、纖維取向，結(jié)構(gòu)應(yīng)力和收縮，以及整個(gè)塑料封裝成型和熱固性塑料流動(dòng)分折”預(yù)測(cè)未來(lái)產(chǎn)品可能纖維出現(xiàn)的缺陷，對(duì)存在的問(wèn)題在設(shè)計(jì)階段予以解決，直至提出最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)，使一次試模成為可能;實(shí)現(xiàn)并行工程，從而可以加快產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)程，降低試模成本，提高生產(chǎn)效率。
2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) 1、塑件制品分折;2、注塑機(jī)的確定 ;3、 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算; 4、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ;5、注塑機(jī)的參數(shù)校核;
6、模具凹凸模零件加工藝 ;7 、后置處理;8、后附翻譯和實(shí)習(xí)報(bào)告
3、論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共 11.5 周）
第一部分 注塑模具的資料收集 (1 周)
第二部分 塑件制品分折、注塑機(jī)的確定 ( 1周)
第三部分 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 (3 周)
第四部分 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ( 4周)
第五部分 模具凹凸模零件加工藝及后置處理 （ 1.5周)
評(píng)閱及答辯 ( 1周)
備 注 參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：洪慎章《塑料成型及模具設(shè)計(jì)》機(jī)械工業(yè)出版社，2006年;唐海翔《UG NX2注塑模具設(shè)計(jì)》清華大學(xué)出版社，2005年 《模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)教育叢書編委會(huì)編 機(jī)械工業(yè) 20005年 《注塑模設(shè)計(jì)與制造實(shí)戰(zhàn)》 宋滿倉(cāng) 黃銀國(guó) 機(jī)械工業(yè)出版社 2005年
指導(dǎo)教師： 張敬 2007 年 4 月 9 日
審 批 人： 年 月 日
摘 要
在目前激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，產(chǎn)品投入市場(chǎng)的遲早往往是成敗的關(guān)鍵。模具是高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品生產(chǎn)工具，模具開發(fā)周期占整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)周期的主要部分。因此，如何在保證質(zhì)量、控制成本的前提下縮短模具開發(fā)周期是值得認(rèn)真考慮的問(wèn)題。
?? 模具開發(fā)周期包括模具設(shè)計(jì)、制造、裝配與試模等階段。所階段出現(xiàn)的問(wèn)題都會(huì)對(duì)整個(gè)開發(fā)周期都有直接的影響，但有些因素的作用是根本的、全局性的。人的因素及設(shè)計(jì)質(zhì)量就是這樣的因素。
縮短設(shè)計(jì)周期并提高設(shè)計(jì)質(zhì)量是縮短整個(gè)模具開發(fā)周期的關(guān)鍵之一。模塊化設(shè)計(jì)就是利用產(chǎn)品零部件在結(jié)構(gòu)及功能上的相似性，而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化與組合化。大量實(shí)踐表明，模塊化設(shè)計(jì)能有效減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)間并提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。因此本文探索在模具設(shè)計(jì)中運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法。?
? 某些模具零件（如凸凹模）的形狀和尺寸由產(chǎn)品決定因而無(wú)法在模塊設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)見到，所以只能按常見形狀設(shè)計(jì)模塊（如圓形或矩形的沖頭）,適用面窄；某些模具零件（如沖壓模的工件定位零件）雖然互相配合執(zhí)行某一功能，但它們的空間布置難尋規(guī)律與共性，因此即使按功能劃分也不能產(chǎn)生模塊。
本文介紹了注射模具的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)，敘述了三通管注射模具設(shè)計(jì)與計(jì)算的詳細(xì)過(guò)程，介紹了該塑件成型工藝、注射模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作過(guò)程, 闡述了在有斜滑塊抽芯的注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的事項(xiàng)
?
關(guān)鍵詞：三通管 注射模；斜滑塊；側(cè)抽芯
Abstract
Launching a new product in time is the key to success in the current fierce market competition. Mold as the tool which is used to ensure the high-quality and high-efficiency production, its development circle takes up the main part of the entire development circle of the product.
Thus, it is necessary to consider how to shorten the entire development circle of model on the premise that the quality can be ensured and the cost can be cut.
The development of model includes designing, producing, assembling and examining steps etc. the problems which appear in every step can influence the whole developing process directly. There are many factors influence the development process, some of them influence it radically, entirely, such as the designer and the quality of design.
Shortening the period and enhancing the quality of design are the keys to shorten to entire development circle of model. Modular design refers to utilize the similarity in construction and function between the components to achieve the standardization and assibilation of products. Practices show that modular design is an effective way to reduce the time and enhance the quality of products .This paper mainly explores the method of applying the modular design in model design.
Shape and size of some model spares, such as convex and cave mold are decided by certain product, as the result, they can not be foresaw in the
model piece design, people only can design the model according to the common shapes such as the blunt head of circular or rectangle. Meanwhile, although some model spares such as blunt press the fixed position spare can work in coordination to carry out certain function, it is hard to find the regulation and similarity in their spaces arrangement, so it also cannot produce a model piece even according to their function.
The characteristics and developments of injection mould will be introduced in this paper. The designing and calculating of injection mould of microphone will be stated in detail. The forming process of the product and the structure characteristics as well as working process of the injection mould will be introduced .The attention should be paid in the design of the injection mould for the part with lifters also will be stated.
Key words: microphone, injection mould; lifter; core pulling
目 錄
一． 塑件工藝性分析-------------------------------------7
二． 計(jì)算塑件的體和質(zhì)量-------------------------------12
三． 初選塑件的體積和質(zhì)量----------------------------13
四． 分型面的選擇，型腔的數(shù)目和排列方式-------15
五． 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-------------------------------16
六． 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-------------------------------------18
七． 設(shè)備的校核-------------------------------------------23
八． 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)-------------------------------------24
九． 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)-------------------------------------26
十． 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)----------------------------------27
十一． 模架的設(shè)計(jì)-------------------------------------------30
十二． 設(shè)計(jì)心得----------------------------------------------32
十三、 參考文獻(xiàn)----------------------------------------------33
一．塑料的工藝性分析
１．塑件的原材料分析
該塑件的原材料為聚氯乙烯(PVC),則其相關(guān)資料如下：
主要用途：聚氯乙烯是世界上產(chǎn)量最大的塑料品種之一，其價(jià)格便宜,應(yīng)用廣泛．由于聚氯乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性高，所以可用于制作防腐管道，管件，輸油管，離心泵和鼓風(fēng)機(jī)等．聚氯乙烯硬板廣泛用于化學(xué)工業(yè)上制作各種貯槽的襯里，建筑物的瓦楞板，門窗結(jié)構(gòu)，墻壁裝飾物等建筑用材．由于電氣絕緣性能優(yōu)良，聚氯乙烯在電氣，電子工業(yè)中，用于制造插座，插頭，開關(guān)和電纜．在日常生活中，聚氯乙烯用與制造涼鞋，雨衣，玩具和人造革等．
基本特性：聚氯乙烯樹脂為白色或淺黃色粉末，是線型結(jié)構(gòu)，非結(jié)晶型的高聚物，其可溶性和可熔性較差，加熱后塑性也很差，故純聚氯乙烯不能直接用作塑料，一般都應(yīng)加入添加劑．在聚氯乙烯樹脂中加入少量的增塑劑，可制成硬質(zhì)聚氯乙烯，而軟質(zhì)聚氯乙烯樹脂中則含有較多的增塑劑，起塑性，流動(dòng)性比硬質(zhì)聚氯乙烯好．純聚氯乙烯．加入了增塑劑和填料等的聚氯乙烯塑件的密度范圍一般為～．硬聚氯乙烯有叫好的抗拉，抗彎，抗壓和抗沖擊性能，可單獨(dú)用做結(jié)構(gòu)材料．軟聚氯乙烯的柔軟性，斷裂伸長(zhǎng)率，耐寒性會(huì)增加，但脆性，硬度，拉伸強(qiáng)度回降低，聚氯乙烯有較好的電氣絕緣性能，可以用作低頻絕緣材料，其化學(xué)性穩(wěn)定性也較好．
成型特點(diǎn)：聚氯乙烯成型性能較差，又是熱敏性塑料，在成型溫度下容易分解放出氯化氫．因此，在成型時(shí)，必須加入穩(wěn)定劑和潤(rùn)滑劑并嚴(yán)格控制溫度及溶體的滯留時(shí)間．應(yīng)采用帶預(yù)塑化裝置的螺桿式注射成型．模具澆注系統(tǒng)也應(yīng)粗短，進(jìn)料口截面宜大，模具應(yīng)有冷卻裝置．
２．塑件的結(jié)構(gòu)尺寸精度及表面質(zhì)量的分析
塑件形狀的成型準(zhǔn)則是：①各部分都能夠順利的，簡(jiǎn)單的從模具中取出，應(yīng)盡量避免側(cè)壁凹槽或與塑件脫模方向垂直的孔，這樣可以避免采用瓣合分型或側(cè)抽芯等復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)使分型面上留下飛邊。②對(duì)于較淺的內(nèi)外側(cè)凹槽或凸臺(tái)并帶有圓角的塑件，可以利用塑件在脫模溫度下具有足夠彈性的特性和凸凹深度尺寸不大的特點(diǎn)，以強(qiáng)行脫模而不必采用組合型芯的方法。③塑件的形狀還要有利于提高塑件的強(qiáng)度和剛度，為此薄殼狀塑件可設(shè)計(jì)成球面或拱形曲面，可以有效的增加剛度和減少變形。④緊固用的凸耳或臺(tái)階應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受緊固時(shí)的作用力，為此，應(yīng)避免臺(tái)階突然變化和尺寸過(guò)小而應(yīng)逐步過(guò)渡。⑤塑件的形狀還應(yīng)考慮成型時(shí)分型面位置，脫模后不易變形等。
綜上所述，塑件的形狀必須便于成型，以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低成本，提高生產(chǎn)率和保證塑件的質(zhì)量。
１） 塑件幾何形狀及結(jié)構(gòu)分析：從塑件圖可以看出，該塑件為三通管，且整體形狀為凸字形，各尺寸及形狀皆如圖所示．因此在設(shè)計(jì)模具是必須考慮其至少有一個(gè)或兩個(gè)以上的徹抽芯機(jī)構(gòu)．
２） 塑件尺寸精度分析：塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，即所獲塑件尺寸的準(zhǔn)確度．影響塑件精度（公差）的因素主要有：①模具制造誤差及磨損，尤其是成型零件的制造和裝配誤差以及使用中的磨損；②塑件收縮率的波動(dòng)；③成型工藝條件的變化；④塑件的形狀，飛邊厚度波動(dòng)；⑤脫模斜度和成型后塑件尺寸變化等．一般塑件的尺寸精度是根據(jù)使用要求確定的，但還必須充分考慮塑料的性能及成型工藝特點(diǎn)，過(guò)高的精度要求是不恰當(dāng)?shù)模?
該塑件尺寸精度無(wú)特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按查取公差，起主要尺寸公差標(biāo)注如下：（單位均為） （GB/T14486-1993）
塑件外形尺寸： Φ28 0 -0.50 54 0 -0.74. 27 0 -0.50
內(nèi)形尺寸：Φ16 +0.38 0 20 +0.44 0 15 +0.38 0 27 +0.5 0 22 +0.44 0 4 +0.24 0
3） 塑件壁厚設(shè)計(jì)的基本原則：均勻壁厚或盡可能一致，否則會(huì)因固化或冷卻速度不同而引起收縮不均勻，從而在塑件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致塑件產(chǎn)生翹曲，縮孔甚至開裂等缺陷。若塑件結(jié)構(gòu)必須有厚度不均勻時(shí)，則應(yīng)使其變化平緩，避免突變，否則易變形。塑件壁厚大小主要取決于塑件品種，塑件大小及成型工藝條件，熱固性塑料的小塑件壁厚取1.0-2mm，大型件取3-8mm.熱固性塑料易于成型薄壁塑件，壁厚可達(dá)0.25mm，但一般不宜小于0.9mm，常選2-4mm。
4） 塑件表面質(zhì)量分析：塑件表面質(zhì)量包括有無(wú)斑點(diǎn)，條紋，凹痕，起泡，變色等缺陷，還有表面光澤性和表面粗糙度。表面缺陷必須避免；表面光澤性和表面粗糙度應(yīng)根據(jù)塑件使用要求而定，尤其是透明塑件，對(duì)光澤性和表面粗糙度有嚴(yán)格要求。
塑件的表面粗糙度，除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤，波紋等疵點(diǎn)外，主要由模具成型零件的表面粗糙度決定。一般模具的表面粗糙度比塑件的表面粗糙度高一級(jí)。對(duì)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，則根據(jù)使用情況可以不同。
該塑件要求外形美觀，色澤鮮艷，外表沒(méi)有斑點(diǎn)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達(dá)到的表面粗糙度 GB/T 14234-1993）而塑件內(nèi)部沒(méi)有較高的表面粗糙度要求。
5） 脫模斜度的選擇：為了便于塑件脫模，以防脫模時(shí)擦傷塑件表面，與脫模方向平行的塑件表面一般應(yīng)具有合理的脫模斜度。脫模寫睹的大小主要取決于塑料的收縮率，塑件的形狀和壁厚以及塑件的部位等因素。收縮率大的塑料取較大的脫模斜度，一般情況下，脫模斜度30’— 30’，但應(yīng)根據(jù)具體情況而定。
脫模斜度的確定要點(diǎn)：①當(dāng)塑件有特殊要求或精度要求時(shí)，應(yīng)選用較小的斜度，外表面斜度可小致5’。 ②高度不大的塑件，還可以不要脫模斜度；尺寸較高，較大的塑件，應(yīng)選用較小的脫模斜度。③收縮率大的塑料應(yīng)取較大的脫模斜度。④塑件形狀復(fù)雜的，不易脫模的，應(yīng)取較大的脫模斜度。⑤塑件上的凸起或加強(qiáng)筋單邊應(yīng)有—的斜度。⑥側(cè)壁帶皮革花紋應(yīng)有—的斜度。⑦當(dāng)塑件壁厚較大時(shí)，因成型時(shí)塑件的收縮量大，故也應(yīng)選用較大的脫模斜度，如果要求脫模后塑件保持在型芯的一邊，那么要求塑件的內(nèi)表面脫模斜度宜比外表面的小，反之，如果要求脫模后塑件保持在凹模一邊，則外表面的脫模斜度應(yīng)小于內(nèi)表面的脫模斜度，但是當(dāng)內(nèi)外表面的脫模斜度不一致時(shí)無(wú)法保證壁厚的均勻。⑧脫模斜度的取向原則：內(nèi)孔以小端為基準(zhǔn)，斜度由擴(kuò)大方向取得；外形以大端為基準(zhǔn)，斜度由縮小方向取得，一般脫模斜度值不包括在塑件尺寸的公差范圍內(nèi)，但塑件精度要求高時(shí)，脫模斜度應(yīng)包括在公差范圍內(nèi)。
綜上所述，該制品的脫模斜度適當(dāng)，適合脫模。
6） 塑件生產(chǎn)批量分析
單件生產(chǎn) 單件生產(chǎn)是指產(chǎn)品品種多，而每一種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，尺寸不同，且產(chǎn)量很少，各個(gè)工作地點(diǎn)的加工對(duì)象經(jīng)常改變，且很少重復(fù)的生產(chǎn)類型。
大量生產(chǎn) 大量生產(chǎn)是指產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點(diǎn)長(zhǎng)期的按一定節(jié)拍進(jìn)行某個(gè)零件的某一道工序的加工。
成批生產(chǎn) 成批生產(chǎn)是指一年中分批輪流的制造幾種不同的產(chǎn)品，每種產(chǎn)品均有一定的數(shù)量，工作地點(diǎn)的加工對(duì)象周期性的重復(fù)。
按照成批生產(chǎn)中每批投入生產(chǎn)的數(shù)量（即批量）大小和產(chǎn)品的特征，成批生產(chǎn)又可分為小批生產(chǎn)，中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)三種。小批生產(chǎn)與單件生產(chǎn)相似，大批生產(chǎn)與大量生產(chǎn)相似，常合稱為單件小批生產(chǎn)，大批大量生產(chǎn)，而成批生產(chǎn)僅指中批生產(chǎn)。
該塑件制品根據(jù)課題要求屬單件小批生產(chǎn)，故設(shè)計(jì)的模具要求對(duì)注塑效率的要求不高，模具采用一模一腔結(jié)構(gòu)，且制品為圓筒類零件，可采用中間進(jìn)料的側(cè)澆口。
7） 成型工藝參數(shù) （教材 附錄C）
塑料名稱 硬聚氯乙烯
注射機(jī)類型 螺桿式
預(yù)熱和干燥 溫度t/°C 70-90
時(shí)間τ/h 4-6
后段 160-170
料筒溫度 中段 165-180
t/°C 前段 170-190
噴嘴溫度t/°C
模具溫度t/°C 30-60
注射壓力p/MPa 80-130
注射時(shí)間 15-60
成型時(shí)間 保壓時(shí)間 0-5
τ/s 冷卻時(shí)間 15-60
總周期 40-130
螺桿轉(zhuǎn)速n/(r* min ˉ1) 28
二．計(jì)算塑件的體積
根據(jù)塑件材料分析，得知材料密度=1.15—2.0g/cm，故取平均密度=1.575 g/cm。
S筒=3.14（14-10）=301.44㎜
S實(shí)=3.14X11=379.94㎜
S環(huán)=3.14X11-3.14X8=178.98㎜
S空=3.14X10=314㎜
S側(cè)=S筒
V=54S筒+ 2S實(shí)+ 2S環(huán)- 2S空+ 13S側(cè)
=16277.76+759.88+357.96-628+3918.72
=20.68632㎝
m=V=20.68632X1.57532.58g
三．初選設(shè)備，記錄參數(shù)
1． 初選設(shè)備 該塑件制品初步選定注射機(jī)類型為螺桿式注射機(jī)。
2． 注射機(jī)的最大注射量
1）初步確定模具型腔數(shù)量 根據(jù)課題任務(wù)書要求，該塑件為單件小批量生產(chǎn)，故選定模具型腔為一模一腔。
2）確定成型塑件所需的注射量Mr
澆注系統(tǒng)凝料的重量（體積）在模具沒(méi)有最后確定之前是一個(gè)未知數(shù)：若是流動(dòng)性好的普通精度塑件，澆注系統(tǒng)凝料為塑件質(zhì)量或體積的15%-20%（注塑廠統(tǒng)計(jì)資料），若是流動(dòng)性不太好或是精密塑件，根據(jù)每個(gè)塑件所需澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積是塑件的0.2倍，當(dāng)塑件溶體黏度高，塑件愈小，壁越薄，型腔越多又做平衡式布置時(shí)，澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積甚至還要大，在學(xué)校設(shè)計(jì)時(shí)以塑件總重量（體積）的60%估算。 （《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 伍先明 王群 著）
成型塑料所需的注射量Mr=成型塑件的質(zhì)量+澆注系統(tǒng)的質(zhì)量。
即： Mr==52.18g
3）確定注射機(jī)最大注射量Mmax
注射機(jī)的最大注射量是指注射機(jī)螺桿或柱塞以最大注射行程注射時(shí)，一次所能達(dá)到的塑料注射量，不同類型的注射機(jī)最大注射量有不同的標(biāo)定方法，螺桿式注射機(jī)是以一次所能注射出的塑料溶體體積（以cm）表示。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不論何種塑料，最大注射量的數(shù)值都是相同的，因此，對(duì)任一種塑料，一次所能注射的熔體克數(shù)為
Mmax=V
式中 V -- 注射機(jī)最大注射量 cm
-- 所注射的塑料熔體密度 g/ cm
即： Mmax= V=125×1.575=196.875
3． 注射機(jī)的初步選定 根據(jù)注射機(jī)的最大注射量以及最大注射壓力初步選定注射成型機(jī)為XS-ZY-125
記錄注射機(jī)有關(guān)參數(shù)： （教材 附錄D）
型號(hào) XS-ZY-125
注射量/ cm 125 螺桿直徑/mm 42
注射壓力/MPa 119 注射行程/mm 115
注射時(shí)間/s 1.6 注射方式 螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速(r/min) 29 43 56 69 86 101
鎖模力/KN 900 最大成形面積/cm 320
拉桿空間/mm 260×290 模板尺寸/mm 428×450
油泵 流量/(L*min ) 100 12 模板厚度/mm 最大 300
壓力/MPa 6.5 最小 200
模板最大行程/mm 300
機(jī)器外形尺寸/m 3.34×0.75×1.55
電動(dòng)機(jī)功率/KW 10 螺桿驅(qū)動(dòng)功率/KW -4
加熱功率/KW 5 機(jī)器重量/kg 3500
模具定位孔尺寸/mm Φ100 +0.054 0
噴嘴球徑/mm SR12 噴嘴孔徑/mm Φ4
中心孔徑/mm --
頂出 兩側(cè) 孔徑/mm Φ22
孔距/mm 230
四．分型面的選擇，型腔的數(shù)目和排列方式
1． 分型面的選擇 分型面的選擇很重要，它對(duì)塑件的質(zhì)量，操作難易，模具結(jié)構(gòu)及制造影響很大。在選擇分型面的時(shí)候應(yīng)遵循以下基本原則：
①分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
②確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模；
③保證塑件的精度要求；
④滿足塑件的外觀質(zhì)量要求；
⑤考慮成型面積和鎖模力；
⑥便于模具加工；
⑦對(duì)側(cè)抽芯的影響；
⑧考慮排氣效果。
因此，在設(shè)計(jì)中，分型面的選擇很重要，它對(duì)塑件的質(zhì)量操作難易，模具結(jié)構(gòu)及制造影響很大。分型面要求設(shè)計(jì)在塑件的最大截面積處，而且不宜設(shè)在曲面或圓弧面上，由于該塑件為三通管，在設(shè)計(jì)時(shí)，也應(yīng)該充分考慮該塑件的塑性。
對(duì)于該塑件來(lái)說(shuō)，分型面的選擇有以下三種方案：
方案一 方案二 方案三
根據(jù)塑件的設(shè)計(jì)要求考慮，因?yàn)樵撍芗且煌庑螢橥棺中蔚娜ǎ颓坏膶?duì)稱分布，為了避免飛邊，為了利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，以及當(dāng)塑件在相互垂直方向都需要設(shè)置型芯時(shí)，應(yīng)將較短型芯置于側(cè)抽芯方向，以利于減小抽拔距。且第三種方案有三個(gè)側(cè)抽芯，模具復(fù)雜。
2． 確定型腔的數(shù)目 本塑件在注射時(shí)采用一模一件，但因該塑件結(jié)構(gòu)形狀，需在動(dòng)定模分別開有對(duì)稱的型腔，故模具需要?jiǎng)佣▋蓚€(gè)型腔。
五．成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1．凹模結(jié)構(gòu)形式選擇 凹模也可稱為型腔或凹模型腔，它們是用來(lái)成型制品外形輪廓的模具零件，其結(jié)構(gòu)與制品的形狀，尺寸，使用要求，生產(chǎn)批量以及模具的加工方法等有關(guān)。常用的結(jié)構(gòu)形式有整體式，嵌入式，鑲拼組合式和瓣合式四種類型。
1）定模型腔 （《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》P173 曹宏深 趙仲治 主編）
整體式凹模是用整塊模具材料直接加工而成的。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固可靠，不容易變形，成型出來(lái)的制品表面不會(huì)帶有鑲拼接縫的溢料痕跡。使用整體式凹模有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個(gè)模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。但是，在制品的幾何形狀比較復(fù)雜的情況下，用整塊模具加工一個(gè)形狀復(fù)雜的整體凹模型腔比較困難，往往不要使用仿行加工或電火花加工，而且在熱處理時(shí)，型腔的某些部位還很容易發(fā)生變形或開裂，因此，從加工制造方面考慮，整體式凹模主要適用于制品形狀不太復(fù)雜的中小型注射模。
需要指出，為了滿足注射成型時(shí)的排氣要求，采用整體式凹模時(shí)，應(yīng)注意在其內(nèi)部開設(shè)一些不會(huì)妨礙制品成型質(zhì)量的排氣槽，以保證注射模具有可靠的排氣功能。
挈如實(shí)嵌入式凹模的特點(diǎn)是其型腔部分仍用整體模具材料加工制造而成，但它們必須嵌入到固定板或某些特制的模套中才能使用。嵌入式凹模的優(yōu)點(diǎn)，如凹模嵌入固定板或模套后，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度將會(huì)提高，因此使用起來(lái)比較靠，不易變形。同時(shí)制品也不會(huì)出現(xiàn)拼縫溢料的痕跡，此外，當(dāng)成型工藝需要凹模部分具有較大的承壓合模面時(shí)，利用嵌入式凹?？梢怨?jié)省優(yōu)質(zhì)模具材料，即優(yōu)質(zhì)模具材料只用來(lái)制造型腔部分，而對(duì)型腔以外的承壓合模面，則由材料較差的模套來(lái)提供，。
綜上所述，嵌入式凹模適用于小型，多腔注射?；蛐枰?jié)約優(yōu)質(zhì)模具材料的場(chǎng)合。
綜合考慮多方面因素，本套模具定模部分型腔為嵌入式凹模型腔。具體如圖A-A剖所示：
2）動(dòng)模型腔 因塑件的形狀特殊，動(dòng)定模的型腔是完全對(duì)稱分布。所以，動(dòng)模型腔也為嵌入式凹模型腔。具體如圖B-B剖所示：
2．型芯設(shè)計(jì)
凸模和型芯都是用來(lái)成型塑制品內(nèi)形的零件，兩者沒(méi)有嚴(yán)格區(qū)別。一般來(lái)講，可以認(rèn)為凸模是成型制品整體內(nèi)形的模具零部件，而型芯則多指成型制品上某些局部特殊內(nèi)形或局部孔，槽等所用的模具零部件，所以有時(shí)也可以把型芯叫做成型桿。凸模和型芯的結(jié)構(gòu)應(yīng)該根據(jù)制品的形狀，使用要求，生產(chǎn)批量以及模具的加工方法等因素來(lái)確定，凸模和型芯的結(jié)構(gòu)形式也可分為整體式，嵌入式，鑲拼組合式及活動(dòng)式等不同類型。
嵌入式型芯主要用于圓形，方形等形狀比較簡(jiǎn)單的型芯。最早采用的嵌入形式是型芯帶有凸肩，型芯嵌入固定板的同時(shí)，凸肩部分沉入固定板的沉孔部分，在墊上墊板與固定板連接，另一種嵌入方法是固定板上加工出盲沉孔，型芯嵌入盲孔后用螺釘直接與固定板連接。
綜上所述，考慮多方面因素，本套模具的型芯采用嵌入式型芯。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：
定模型芯 動(dòng)模型芯 側(cè)型芯
3．成型零件的工作尺寸計(jì)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(lái)講，任何塑料制品的幾何尺寸均可分為外形尺寸，內(nèi)形尺寸和中心距尺寸等三大類型，而與它們對(duì)應(yīng)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(biāo)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(fù)偏差，基本尺寸為最大值，與制品外形尺寸相應(yīng)的型腔內(nèi)尺寸采用單向正偏差，基本尺寸為最小值。
② 制品上的內(nèi)形尺寸采用單向正偏差，基本尺寸為最小值，與制品內(nèi)形尺寸相應(yīng)的型腔外尺寸采用單向負(fù)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(fù)偏差，它們的基本尺寸均為平均值。
（《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》P182 曹宏深 趙仲治 主編）
本套模具的工作尺寸計(jì)算如下:
解：
①件的平均收縮率Scp==%=1.05%
②凹模的有關(guān)尺寸計(jì)算
徑向尺寸
L=[L塑（1+K）-（3/4）△]
=[20(1+1.05%)-(3/4)0.5]
=27.92
深度尺寸
H=[ L塑（1+K）-(2/3) △]
=[54(1+1.05%)-(2/3)0.74]
=54.32
H′=[ L塑（1+K）-(2/3) △]
=[27(1+1.05%)-(2/3)0.5]
= 27.07
③凸模有關(guān)尺寸計(jì)算
徑向尺寸
=[（1+K）+(3/4) △]
=[20(2+1.05%)+(3/4)0.44]
=20.54
=[（1+K）+(3/4) △]
=[16(1+1.05%)+(3/4)0.38]
=16.453
深度尺寸
=[h（1+K）+(2/3) △]
=[16(1+1.05%)+(2/3)0.38]
=16.453
=[h（1+K）+(2/3) △]
=[22(1+1.05%)+(2/3)0.44]
=22.52
側(cè)型芯深度尺寸
=[h（1+K）+(2/3) △]
=[15(1+1.05%)+(2/3)0.38]
=15.41
=[h（1+K）+(2/3) △]
=[12(1+1.05%)+(2/3)0.32]
=12.34
4．成型零件的底版與側(cè)壁厚度尺寸的確定
塑料模具型腔在成型過(guò)程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過(guò)小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚，尤其對(duì)于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定型腔側(cè)壁和底板厚度。
模具型腔壁厚的計(jì)算，應(yīng)以最大壓力為準(zhǔn)。而最大壓力是在注射時(shí)，熔體充滿型腔的瞬間產(chǎn)生的。隨著塑料的冷卻和澆口的凍結(jié)，型腔內(nèi)的壓力逐漸降低，在開模時(shí)接近常壓。理論和實(shí)踐表明，大尺寸的模具型腔，剛度不足是主要矛盾，型腔壁厚應(yīng)以滿足剛度條件為準(zhǔn)；而對(duì)于小尺寸的模具型腔，在發(fā)生大的彈性變形前，其內(nèi)應(yīng)力往往超過(guò)了模具材料的許用應(yīng)力，因此強(qiáng)度不夠是主要矛盾，設(shè)計(jì)型腔壁厚應(yīng)以強(qiáng)度條件為準(zhǔn)。剛度計(jì)算的條件則由于模具特殊性，可以從以下幾個(gè)方面加以考慮：
① 要防止溢料。模具型腔的某些配合面當(dāng)高壓塑料熔體注入時(shí)，會(huì)產(chǎn)生足以溢料的間隙。為了使型腔不致因模具彈性變形而發(fā)生溢料，此時(shí)應(yīng)根據(jù)不同塑料的最大不溢料間隙來(lái)確定其剛度條件。
② 應(yīng)保證塑件精度。塑件均有尺寸要求，尤其是精度要求高的小型塑件，這就要求模具型腔具有很好的剛性，即塑料注入時(shí)不產(chǎn)生過(guò)大的彈性變形。最大彈性變形值可取塑件允許公差的1/5，常見中小型塑件公差為0.13-0.25㎜，可按塑件大小和精度等級(jí)選取。
上述要求在設(shè)計(jì)模具時(shí)其剛度條件應(yīng)以這些項(xiàng)中最苛刻者（允許最小的變形值）為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但也不宜無(wú)根據(jù)的過(guò)分提高標(biāo)準(zhǔn)，以免浪費(fèi)材料，增加制造難度。
（《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》 屈華昌 著）
型腔壁厚的計(jì)算 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法 教材 表4-8 型腔底壁厚度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
=(0.12—0.13)b=0.12*28=3.36mm
單型腔側(cè)壁厚度的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：=0.20t+17（型腔壓力＜490MPa）。多型腔模具的型腔與型腔之間的壁厚的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為≥/2。
=0.2*28+17=22.6mm
五．澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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(dòng)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的基本原則：
① 適應(yīng)塑件的工藝性 為此，應(yīng)深入了解塑料的工藝性，分析澆注系統(tǒng)對(duì)塑料熔體流動(dòng)的影響，以及在充模，保壓補(bǔ)縮和倒流各階段中，型腔內(nèi)塑料的溫度，壓力變化情況，以便設(shè)計(jì)出適合塑料工藝特性的理想的澆注系統(tǒng)，保證塑件的質(zhì)量。
② 排氣良好 排氣的順利與否直接影響成型過(guò)程和塑件質(zhì)量，不能順利排氣會(huì)使注射成型過(guò)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(yīng)能順利地引導(dǎo)熔體充滿型腔，并在填充過(guò)程中不產(chǎn)生紊流或渦流，是型腔內(nèi)的氣體能順利地排出。
③ 流程要短 在保證成型質(zhì)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(shí)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(qiáng)度，或使溶接痕不明顯。對(duì)于大型塑件可采用多澆口進(jìn)料，從而縮短流程。
④ 避免料流直沖型芯或嵌件 高速熔體進(jìn)入型腔時(shí)，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(zhì)量 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)要結(jié)合塑件大小，結(jié)構(gòu)形狀，壁厚及技術(shù)要求，綜合考慮澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，澆口數(shù)量和位置。做到去除，修整澆口方便，無(wú)損塑件的美觀和使用。例如電視機(jī)，錄音機(jī)等外殼，澆口絕不能開設(shè)在對(duì)外觀有嚴(yán)重影響的外表面上，而應(yīng)設(shè)在隱蔽處。
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(jìn)料時(shí)，澆口收縮等原因可能引起塑件變形，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(yīng)盡量小，容積也應(yīng)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(duì)稱，澆注系統(tǒng)與型腔的布置應(yīng)盡量減小模具的尺寸。
（《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》P182 曹宏深 趙仲治 主編）
1．主流道的設(shè)計(jì) 按按主流道的軸線與分型面的關(guān)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(jī)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(jī)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(jī)噴嘴緊密接觸，因此其尺寸應(yīng)該按注射機(jī)噴嘴尺寸選擇。澆口套的長(zhǎng)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(jī)噴嘴的軸線重合，以利于澆注系統(tǒng)的對(duì)稱布置。主流道一般設(shè)計(jì)得比較粗大，以利于熔體順利地向 分流道流動(dòng)，但不能太大，否則會(huì)造成塑料消耗增多。反之主流道也不宜過(guò)小，否則熔體流動(dòng)阻力增大，壓力損失大，對(duì)沖模不利。因此，主流道尺寸必須恰當(dāng)。通常對(duì)于黏度大的塑料或尺寸較大的塑件，主流道截面尺寸應(yīng)設(shè)計(jì)得大一些；對(duì)于黏度小的塑件或尺寸較小的塑件，主流道截面尺寸設(shè)計(jì)得小一些。
主流道橫截面形狀通常采用圓形截面。為了便于留道凝料的餓脫出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐度=2°- 4°，內(nèi)壁粗糙度Ra小于0.4μm，小端直徑一般取3-6㎜比注射機(jī)噴嘴直徑大0.5-1㎜（取4㎜），Ra≥r+(0,5-1) ㎜，主流道的長(zhǎng)度有定模座厚度確定（取16㎜），一般總長(zhǎng)度不超過(guò)60㎜。如右圖所示，根據(jù)注射機(jī)相關(guān)參數(shù)SR=12，確定圓弧為13㎜，L=8，N=12，直徑d=20。
2．分流道的設(shè)計(jì) 主流道與澆口的料流通道，是塑料熔體由主流道流入模腔的過(guò)渡段，負(fù)責(zé)將熔體的流向進(jìn)行平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換，在多腔模中還起著將熔體向各個(gè)模腔分配的作用。
1）分流道的截面形狀及尺寸 分流道截面形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)和分流道的長(zhǎng)度等因素來(lái)確定。由流道的效率（流道的截面積與周長(zhǎng)的比值）分析可知，圓形和矩形流道的效率最高，即具有壓力損失少的最大截面積和傳熱損失少的流道的最小面積，因此圓形截面的矩形截面是分流道比較理想的形狀。
綜合考慮，雖然圓形和矩形流道的效率最高，但由于圓形截面分流道因其以分型面為界分成兩半進(jìn)行加工才利于凝料脫出，加工工藝性不佳，且模具閉合后難以精確保證兩半圓對(duì)準(zhǔn)，故生產(chǎn)實(shí)際中不常使用；矩形截面的分流道不易于凝料的推出，生產(chǎn)中也比較少用。
實(shí)際生產(chǎn)中常采用梯形截面分流道。梯形截面分流道容易加工，且塑料熔體的熱量散失及流動(dòng)阻力均不大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般取梯形流道的深度為梯形截面大底邊寬度的2/3-3/4，側(cè)面斜度取5°- 10°。對(duì)于壁厚小于3㎜，質(zhì)量200ɡ以下的塑件，可采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式確定其截面大底邊寬度尺寸：
D=0.2654
式中： D——梯形的大底邊寬度，mm
m——塑件的質(zhì)量，g
L——分流道的長(zhǎng)度，mm
對(duì)于U形截面的分流道，H=1.25R，R=0.5D。
2）分流道的長(zhǎng)度 分流道要盡可能短，且少?gòu)澱?，以利于最?jīng)濟(jì)地使用原料和減少注射機(jī)的能耗，減少壓力損失和熱量損失。若分流道設(shè)計(jì)得比較長(zhǎng)時(shí)，其末端應(yīng)留有冷料穴，以防前鋒冷料堵塞澆口或進(jìn)入模腔。
3）流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度一般取1.6um左右，不需要很低，這樣的表