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三通管的注塑工藝及模具設(shè)計(jì)
1緒 論
1.1注塑成型概述
近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，塑料成型加工機(jī)械和成型模具發(fā)展十分迅速，高效，自動(dòng)化，大型，微型，精密，高壽命的模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占的比例越來(lái)越大。我國(guó)大型、復(fù)雜、精密、高效和長(zhǎng)壽命模具又上了一個(gè)新臺(tái)階，不少種類模具已能替代進(jìn)口模具，模具CAD/CAM技術(shù)得到了較快推廣應(yīng)用并取得了良好效果，快速成形制造技術(shù)和設(shè)備有了長(zhǎng)足發(fā)展并已開始進(jìn)入實(shí)用推廣階段，高速銑等新一代制造技術(shù)已被人們重視并開始應(yīng)用。從模具使用角度來(lái)說(shuō)，要求高效，自動(dòng)化，作簡(jiǎn)便；從模具制造角度，要求結(jié)構(gòu)合理，制造容易，低成本?，F(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝，高效的設(shè)備，先進(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素。模具與其他機(jī)械產(chǎn)品比較，一個(gè)重要特點(diǎn)就是技術(shù)含量高、凈產(chǎn)值比重大。隨著化工、輕工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)的模具工業(yè)近年來(lái)一直以每年13％～15％左右的增長(zhǎng)速度高速發(fā)展，而各行業(yè)對(duì)模具的要求也越來(lái)越高。面對(duì)市場(chǎng)的變化，有著高技術(shù)含量的模具正在市場(chǎng)上嶄露頭角。隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來(lái)越多；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求，更是趨精美，華氣。因此，結(jié)合中國(guó)具體情況，學(xué)習(xí)國(guó)外模具工業(yè)建設(shè)和模具生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，宣傳、推行科學(xué)合理化的模具生產(chǎn)，才能推進(jìn)模具技術(shù)的進(jìn)步。
注塑成型是熱塑性塑料制件最重要的加工方法。用此方法加工成型的塑料制件，其品種與樣式之多是其他成型方法無(wú)可比擬的。起過(guò)程是借助與螺桿的推力，將已塑化的塑料熔體注入閉合的模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻固化定型后開模得到塑件。
因此，構(gòu)成注塑成型的三個(gè)必要條件：一是塑件必須以熔融狀態(tài)進(jìn)入模腔；二是塑料溶體必須要有足夠的壓力和流速，以確保及時(shí)的充滿整個(gè)模腔的各個(gè)角落；三是需有符合制件形狀和尺寸并滿足成型工藝的要求的模具。
注塑成型技術(shù)與其他成型技術(shù)相比較有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一是成型物料的熔融塑化和流動(dòng)造型是分別是在塑料筒和模腔兩處進(jìn)行，模具可以始終處于是溶體很快冷凝或交聯(lián)固化的狀態(tài)，從而有利于縮短成型周期；其二是先鎖緊模具然后才將塑料溶體注入，加之具有良好的流動(dòng)性的溶體對(duì)模腔的磨損很小，因而可以用一套模具大批量成型復(fù)雜零件，表面圖形與標(biāo)記清晰和尺寸精度較高的制品；其三是成型過(guò)程的合模、加料、塑化、注塑、啟模和頂出制品等全部成型作均由注塑機(jī)自動(dòng)完成，從而使注塑工藝容易全自動(dòng)化和實(shí)現(xiàn)程序控制。但我們也要看到注塑成型的不足之處，由于冷卻條件的限制，很難用這種技術(shù)制的無(wú)缺陷、壁厚的變化又較大的熱塑性塑料制品，另外由于注塑機(jī)和注塑模具的造價(jià)很高，成型設(shè)備的啟始投資較大，所以注塑技術(shù)不適合于小批量制品的生產(chǎn)。
注塑成型又稱注射模塑或注射成型，是熱塑性塑料制品成型的一種重要方法。除極少數(shù)幾種熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型塑件。注塑成型可以成型各種形狀、滿足眾多要求的塑料制件。注塑成型已經(jīng)成功地運(yùn)用于某些熱固性塑料制件、甚至橡膠制品的工業(yè)生產(chǎn)中。
注塑成型的過(guò)程是，將粒狀或粉狀塑料從注射機(jī)的料斗送入加熱的料筒，經(jīng)加熱塑化成熔融狀態(tài)，由螺桿（或柱塞）施加壓力而通過(guò)料筒底部的噴嘴注入低溫的、閉合的模具型腔中，經(jīng)冷卻硬化而保持模腔所賦予的形樣，開模取得所注塑成型塑件，在作上完成了一個(gè)周期。
注塑成型是塑料模塑成型的一種重要方法，生產(chǎn)中已有廣泛的應(yīng)用。它具有以下幾方面的特點(diǎn)：
①成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸準(zhǔn)確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。
②對(duì)成型各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng)。目前，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型，某些熱固性塑料也可以采用注塑成型。
③生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。
④注塑成型所需設(shè)備昂，模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本高，所以注塑成型特別適合大批量生產(chǎn)。
1.2我國(guó)塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
80年代以來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值為245億， 2003年模具進(jìn)出口統(tǒng)計(jì)中，我國(guó)模具的出口總額為2.52億美元,我國(guó)模具的出口總額3億美元,進(jìn)口額則達(dá)到13億多美元,在進(jìn)口模具中的塑料模具占到50%左右?？梢钥闯?，在塑料模具方面，我國(guó)與國(guó)外產(chǎn)品還存在較大差距。
在引進(jìn)的塑料模具中，以科技含量較高的模具居多，如高精度模具、大型模具。熱流道模具、氣輔及高壓注射成型模具等?，F(xiàn)代塑料制品對(duì)表面光潔度、成型時(shí)間都提高了更高的要求，因而也推動(dòng)了塑料模具的發(fā)展。以電視機(jī)塑料外殼模具為例。其精度已由以前的0.05~0.1mm提高到0.005~0.01mm?,制造周期也由8個(gè)月縮短到了2個(gè)月,并且使用壽命也由過(guò)去可制10萬(wàn)~20萬(wàn)件制品延長(zhǎng)到了可60萬(wàn)件制品。從電視機(jī)外殼塑料模具的發(fā)展可以看到，高精密、長(zhǎng)壽命、短周期、低成本是模具的發(fā)展方向。目前我國(guó)使用覆蓋率和使用量最大的模具標(biāo)準(zhǔn)件為冷沖模架、注塑模架和推桿管這三類產(chǎn)品。以注塑模架為例，目前全國(guó)總產(chǎn)值有20多億元，按照需求，國(guó)內(nèi)約需注塑模架30多億元，而實(shí)際上國(guó)內(nèi)市場(chǎng)并未達(dá)到這個(gè)規(guī)模，其中主要一個(gè)原因就是模具廠家觀念舊，注塑模架自產(chǎn)配比例較高，外購(gòu)很少。這樣做廠家不僅重復(fù)制造本應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化的購(gòu)件，延長(zhǎng)了模具生產(chǎn)周期，又不利于維修。很多相關(guān)的模具標(biāo)準(zhǔn)件并沒(méi)有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因此制定模具構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范工作也是當(dāng)務(wù)之急。
1.3 國(guó)際塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
美國(guó)1991年發(fā)表的“國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)報(bào)告”認(rèn)為:材料領(lǐng)域的進(jìn)展幾乎可以顯著改進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)所有部門的產(chǎn)品性能,提高它們的競(jìng)爭(zhēng)能力;因此把材料列為六大關(guān)鍵技術(shù)的首位。這是由于先進(jìn)材料與制造技術(shù)是未來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)與國(guó)防力量發(fā)展的基礎(chǔ),是各種高、新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為實(shí)用產(chǎn)品與商品的關(guān)鍵。當(dāng)前各種新材料市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)1000億美元,預(yù)計(jì)到2000年將達(dá)4 000億美元。由新材料帶動(dòng)而產(chǎn)生的新產(chǎn)品新技術(shù)則是一個(gè)更大的市場(chǎng)。以上參展項(xiàng)目基本上代表了當(dāng)前國(guó)際和國(guó)內(nèi)的先進(jìn)水平和發(fā)展趨勢(shì)
1.4 我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向
1）提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例。
2）在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)?；诰W(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過(guò)程的3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
3）推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。氣助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制體輔，而且其常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要。
4）開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
5）提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本;再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種。
6）應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。
7）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。
8）“十一五”期間我國(guó)塑料模具發(fā)展方向，塑料模具占模具總量近40%，而這個(gè)比例仍不斷上升。塑料模具中為汽車和家電配套的大型注塑模具，為集成電路配套的精密塑料模具，為電子信息產(chǎn)業(yè)和機(jī)械及包裝配套的多層、多腔、多材質(zhì)、多色精密注塑模，為新型建材及節(jié)水農(nóng)業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等，目前雖然已有相當(dāng)技術(shù)基礎(chǔ)并正在快速發(fā)展，但技術(shù)水平與國(guó)外仍有較大差距，每年進(jìn)口達(dá)幾億美元，因此“十一五”期間應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展。
1.5本次設(shè)計(jì)的目的
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我親自動(dòng)手的機(jī)會(huì)，于以后的工作、學(xué)習(xí)等都有很大的幫助，是大學(xué)三年學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)，中國(guó)的塑料模具制造工業(yè)的飛速發(fā)展是需要理論和實(shí)踐相結(jié)合的，所以這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義十分重大。目的是通過(guò)對(duì)該零件的注塑模工藝的設(shè)計(jì)，了解注塑模具的設(shè)計(jì)步驟， ABS等材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，工藝方案的選擇，和側(cè)向抽芯技術(shù)的掌握。
2 塑件成型工藝性分析
2.1 塑件（三通管）分析
2.1.1三通管的塑件圖如下所示：
2.1.2 塑件分析
三通管工件如圖所示。它是一種常見的塑料工件，從工件本身來(lái)看，屬特小型件，其抽芯脫模機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，側(cè)向抽芯技術(shù)可以說(shuō)是這次課題的難點(diǎn)零件直通管的成型采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。由于抽拔距很長(zhǎng)普通的斜導(dǎo)桂抽芯結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)抽芯動(dòng)作的順利完成．故采用液壓缸進(jìn)行側(cè)向抽芯。因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，以解決實(shí)際生產(chǎn)中存在的問(wèn)題。
2.1.3 成型工藝分析如下
1）精度等級(jí)
影響塑件精度的因素很多，塑料的收縮、注塑成型條件（時(shí)間、壓力、溫度）等，塑件形狀、模具結(jié)構(gòu)（澆口、分型面的選擇），飛邊、斜度、模具的磨損等都直接影響制品的精度。按SJ1372—1978標(biāo)準(zhǔn)，塑料件尺寸精度分為8級(jí)，本塑件所用材料為丙烯烴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）,由此查塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，本塑件宜選用一般精度5級(jí)。
2）脫模斜度
由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脫出困難，強(qiáng)行取出會(huì)導(dǎo)致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模，塑件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內(nèi)、外表面，設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度。只有塑件高度不大、沒(méi)有特殊狹窄細(xì)小部位時(shí)，才可以不設(shè)計(jì)斜度。最小脫模斜度與塑料性能、收縮率、塑件的幾何形狀等因素有關(guān)。
塑件脫模斜度為： 35＇~ 1o30＇??
考慮到本塑件的結(jié)構(gòu)以及模具的側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，可以使開模后塑件自動(dòng)留在型腔中，所以不需要考慮脫模斜度。
2.2 ABS的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù)
2.2.1注射成型過(guò)程
1）成型前的準(zhǔn)備 對(duì)ABS的色澤、細(xì)度和均勻度進(jìn)行檢驗(yàn)。
2）注射過(guò)程 塑料在注塑機(jī)料筒里進(jìn)行加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過(guò)程可以分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻5個(gè)階段。
3)塑件的后處理 采用調(diào)濕處理，紅外線燈烘箱，熱處理溫度70℃，處理時(shí)間2小時(shí)。
2.2.2ABS的注射工藝參數(shù)
1）注射機(jī)： 螺桿式
2）螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）: 30
3) 料筒溫度（℃）： 150—170（后段）
165—180（中段）
180—200 （前段）
2.2.3ABS的物力和化學(xué)特性
三通管所用的材料是ABS，全稱丙烯晴—丁二烯—苯乙烯共聚物。它將PS,SAN,BS的各種性能有機(jī)的統(tǒng)一起來(lái)，兼具韌，硬，剛相均勻的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯晴，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈前象牙色，無(wú)毒、無(wú)味、兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色有黑煙，燃燒后塑料軟化，燒焦發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無(wú)熔融低落現(xiàn)象。
1.使用性能
綜合性能好，沖擊強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好、電性能良好、抗化學(xué)藥品性好，染色性、成型加工和機(jī)械加工性好。ABS樹脂耐水、碘和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛酮脂和一些氯代氫中。ABS工程塑料的缺點(diǎn)：熱變形溫度較低，可燃耐火性差。因而ABS適用于制作一般的機(jī)械零件、減摩耐磨零件、傳動(dòng)零件和電訊零件。ABS塑料的適用范圍為-40～100℃。
2.成型特性
1）無(wú)定形塑件，其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成性特性也有差異，應(yīng)按品種確定成型的方法及成型條件。
2）吸濕性強(qiáng)，含水量因小于0.3％，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。
3）流動(dòng)性中等，溢邊料0.04mm左右（流動(dòng)性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯，聚氯乙烯好 ）。
4)比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對(duì)耐熱、高沖擊和中沖擊型樹脂，料溫更宜取高）。料溫対物性影響較大，料溫過(guò)高易分解（分解溫度為250℃左右，比聚苯乙烯易分解），對(duì)其要求精度較高。
3 擬定模具結(jié)構(gòu)形式
3.1分型面的選擇
塑件設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)考慮成型時(shí)分型面的形狀和位置，否則無(wú)法用模具成型。在模具設(shè)計(jì)階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計(jì)制造都有很大的影響。因此，分型面的選擇是注射模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵因素。
3.1.1分型面的選擇原則
1）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量；
2）分型面因選擇在塑件的最大截面處；
3）盡可能使塑件留在動(dòng)模一側(cè)；
4）有利于保證塑件的尺寸精度；
5）盡可能滿足塑件的使用要求；
6）盡量減少塑件在合模方向上的投影面積；
7）長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開模方向上；
8）有利于排氣；
9）有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。
3.1.2 分型面的確定
根據(jù)本三通管的具體結(jié)構(gòu)和以上確定分型面的基本原則，本設(shè)計(jì)確定分型面的位置如圖2-1所示。在該結(jié)構(gòu)中，有外側(cè)抽芯，所以在確定分型面時(shí)，還要確定好側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)。外側(cè)抽芯采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯，具體結(jié)構(gòu)見裝配圖。
圖3-1分型面的選擇
對(duì)以上兩種分型面進(jìn)行比較，根據(jù)分型面的選擇要求，可以看出圖b較好；
1）圖 b所示截面作為分型面，它是塑件的最大截面，大孔在開模方向上成型，而小孔在側(cè)面，便于抽芯。
2)圖a所示截面為分型面，有兩個(gè)側(cè)孔，且側(cè)孔大而深，抽芯力較大，抽芯結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜
3.2型腔數(shù)目的確定
為了使模具與注塑機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔的數(shù)目。型腔數(shù)目的確定一般可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、注塑機(jī)的最大注射量、制品的精度等。一般來(lái)說(shuō)，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但對(duì)于精度要求不高的小型塑件（沒(méi)有配合精度要求），形狀簡(jiǎn)單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)率大為挺高。該塑件要求不高，生產(chǎn)批量適中，且具有兩邊抽芯，抽芯距較長(zhǎng)，從模具加工成本考慮，故擬定為一模兩腔。采用一模兩件，能夠適應(yīng)生產(chǎn)的需求，潛伏式澆口，澆口去除方便，模具結(jié)構(gòu)孔不復(fù)雜，容易保證塑件質(zhì)量。
型腔布置形式如圖3-2所示；
圖3-2 型腔布置
4注塑機(jī)型號(hào)的確定
注塑模是安裝在注塑機(jī)上使用的工藝設(shè)備，應(yīng)此設(shè)計(jì)注射模是應(yīng)該詳細(xì)了解注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)范才能設(shè)計(jì)出符合要求的模具。
注塑機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出行程、開模距離等進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺(tái)和模具相匹配的注塑機(jī)，倘若用戶已提供了注塑機(jī)的型號(hào)和規(guī)格，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)其進(jìn)行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或與用戶商量調(diào)整。
4.1所需注射量的計(jì)算
利用ug三維軟件定性測(cè)得該塑件的實(shí)際體積為Ⅴ1=51.16cm3,塑件質(zhì)量ｍ1為56.28g。設(shè)澆注系統(tǒng)的體積為素間的0.6倍。所以一次總的注射量為：
流道凝料的質(zhì)量ｍ2=2×0.6m1=67.536g
流道凝料的體積 v0=2v1+v2=51.16×2+61.39=163.7 cm3
公稱注射量為：v公=v0/0.8=163.7/0.8=204.6 cm3
4.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計(jì)算
流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A2在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，大致是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的0.2～0.5倍。因此可用0.35nA1來(lái)進(jìn)行估算，所以：
A=nA1+A2= nA1+0.35 nA1=1.35 nA1
=1.35×2×1198.9=3237mm2
式中:
A1—為塑件在分型面上的投影面積
N—型腔數(shù)
鎖模力是指注塑機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力。即：
F鎖=A*P型
A—塑件和澆注系統(tǒng)在分型面的投影面積之和（mm2）
F=A×P型=3237×30
≈97100N=97.1kN
4.3選擇注塑機(jī)
注塑成型機(jī)按結(jié)構(gòu)形式分可分為立式、臥式、和直角式三類。立式注塑機(jī)式注射柱塞（或螺桿）垂直裝設(shè)，鎖模裝置推動(dòng)模板也沿垂直方向移動(dòng)，主要優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動(dòng)模上安放嵌件，嵌件傾斜或墜落。其缺點(diǎn)是制品自模具中頂出后不能靠重力下落，需要人工取出，這就有礙于全自動(dòng)操作，但附加機(jī)械手取產(chǎn)品后，也可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。臥式注塑機(jī)是注射柱塞或螺桿與合模運(yùn)動(dòng)方向沿水平裝設(shè)，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較低容易操縱和加料，制件頂出后可自動(dòng)墜落，故易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。直角式注塑機(jī)是注塑機(jī)柱塞或螺桿與合模運(yùn)動(dòng)方向相互垂直，這種注塑機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于自動(dòng)，適用于單件生產(chǎn)中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制件，同時(shí)常利用開模絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)拖動(dòng)螺紋型芯或型環(huán)旋轉(zhuǎn)，以便脫下塑件。考慮到生產(chǎn)成本和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，塑件還是靠自身重力下落比較合適，且重心較低安裝穩(wěn)妥。
通過(guò)上述的分析，該塑件的注射量和鎖模力較大，由于本模具具有抽芯機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，同時(shí)考慮到開模行程和脫模力的原因，所以應(yīng)該采用臥式注塑機(jī)。
根據(jù)每以生產(chǎn)周期的注塑量和鎖模力的計(jì)算值，差資料，可選用SZ-200/1000臥式注塑機(jī)。
表4-1 注塑機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
項(xiàng)目
數(shù)據(jù)
項(xiàng)目
數(shù)據(jù)
理論注射容量/cm3
210
鎖模力
100
螺桿直徑/mm
42
拉桿內(nèi)間距/mm
370×320
注射壓力Mpa
150
開模行程/mm
300
注射速率g/s
110
最大模厚/mm
350
塑化能力/s
14
最小模厚/mm
150
螺桿轉(zhuǎn)速r/min
10～250
定位孔直徑/mm
125
噴嘴球半徑/mm
15
噴嘴直徑/mm
4
鎖模方式
雙曲軸
_
_
4.4注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
4.4.1型腔數(shù)量的校核
1）由注塑機(jī)料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)n.
N≤kMt-m2
=0.8×14×30-0.6×2×56.28/56.28
=4.77＞2,型腔數(shù)校核合格。
式中:
k—注塑機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
M—注塑機(jī)的額定塑化量（14g/s）
t—成型周期，取30s.
2）按注塑機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量n。
N≤kMn-m
=0.8×231-0.6×2×56.28/56.28
=2.08＞2,符合要求。
式中 MN—注塑機(jī)的允許最大注射量（cm3或g），該注射機(jī)為210 cm3×1.1g/ cm3=231g。其他符號(hào)意義與取值同前。
4.4.2注塑機(jī)工藝參數(shù)的校核
1）最大注射壓力的校核
塑料壓力校核的目的式校核注塑機(jī)的最大注射壓力能否滿足塑件成型的需求。注塑機(jī)最大注射壓力應(yīng)稍大于塑件成型所需要的壓力。即
Pe≥kP0=1.3×100=130MPa
而Pe=150 MPa，注射壓力校核合格。
式中:
Pe —注塑機(jī)額定壓力（MPa）；
K—注射壓力安全系數(shù)，取1.3；
P0—成型所需要的注射壓力（MPa）；
2）鎖模力校核
F≥KFm =KAP 型=1.2×97.1=116.52KN
而F=1000KN，鎖模力校核合格。
4.4.3安裝尺寸
1）噴嘴尺寸
(1)主流道的小端直徑D大于注塑機(jī)噴嘴d，通常
D=d+（0.5～1）mm
對(duì)于該模具d=4 mm，取D=4.5 mm，符合要求。
（2）主流道入口的凹球半徑SR0應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴半徑SR，通常為
SR0=SR+（1～2）mm
對(duì)于該模具SR=15 mm取17 mm，符合要求。
2)最大與最小模具厚度
模具厚度H應(yīng)滿足Hmin＜H＜Hmax
式中Hmin=150 mm，Hmax=350 mm
4.4.4開模行程的校核
H≥H1+H2+（5～10）mm
式中:
H—注塑機(jī)動(dòng)模板的開模行程
H1—塑件推出行程（mm），取6 mm（塑件壁高處的高度）；
H2—包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度（mm），其值為
H2=46+（5～10）mm=51～56 mm（46 mm由裝配圖直接量取）
所以，H=300 mm＞50+80+10=140 mm
由計(jì)算得到符合要求。
4.4.5模架尺寸與注塑機(jī)拉桿內(nèi)間距校核
該套模具模架的外形尺寸為370 mm×468 mm，而注射機(jī)拉桿內(nèi)間距為370 mm×320 mm，因370 mm等于370 mm，符合要求。
注：對(duì)上面4.4.2～4.4.5的校核內(nèi)容與后面的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)交叉進(jìn)行，但為了行文整體形式與內(nèi)容的統(tǒng)一，所以將部分在此進(jìn)行。
綜上所述，注塑機(jī)選擇SZ-200/1000臥式注塑機(jī)符合該模具設(shè)計(jì)要求。
5澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設(shè)計(jì)
所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動(dòng)通道。
澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳物質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對(duì)塑件質(zhì)量影響很大。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。
該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流道、分流道、冷料穴、澆口。
5.1主流道的設(shè)計(jì)
主流到普通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注塑機(jī)噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形。以便于熔體的流動(dòng)和開模時(shí)主流道凝料的勝利拔出。
5.1.1主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1）為便于凝料從主流道中拉出，主流道通常設(shè)計(jì)成錐形，其錐角ａ=20～60。內(nèi)比表面粗糙度一般為Ra=0.8。
2）為防止主流道與噴嘴處溢料及便于將主流道凝料拉出，主流道與噴嘴應(yīng)緊密接觸，主流道進(jìn)口處應(yīng)制成球面凹坑，其球面半徑為R2=R1+（1～2）mm,凹入深度3～5 mm。
3）為了物料的流動(dòng)阻力，主流道末端與分流道連接處呈圓角過(guò)渡，其圓角半徑r=1～3 mm。
4）主流道長(zhǎng)度L應(yīng)盡量短，否則將增加主流道凝料，增大壓力損失，一般主流道長(zhǎng)度由模具結(jié)構(gòu)和模板厚度所確定，一般不大于60 mm，取L=40 mm
5）因主流道和塑料熔體反復(fù)接觸，進(jìn)口處與噴嘴反復(fù)碰撞，因此，長(zhǎng)將主流到設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套，用較好的鋼材制造并進(jìn)行熱處理，一般用T8、T10制造，熱處理硬度為HRC50～55。
5.1.2主流道尺寸
1）主流道小端直徑 D=注塑機(jī)噴嘴直徑+（0.5～1）
=4+（0.5～1），取D=4.5mm。
2）主流道球面半徑 SR0=注塑機(jī)噴嘴球頭半徑+（1～2）
=15+（1～2），取SR0=170mm
圖5-1 主流道襯套
由于本模具主流道較長(zhǎng)，定位圈和襯套設(shè)計(jì)形式較宜，其定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如圖5-2所示。
圖5-2 定位圈
5.1.3主流道襯套的固定
主流道襯套的固定形式如圖5-3所示
圖5-3 固定主流道襯套的形式
1—內(nèi)六角螺釘；2—定位圈；3—定模板；4—主流道襯套
5—定模板
5.2冷料穴的設(shè)計(jì)
當(dāng)注塑機(jī)未注射塑料之前，噴嘴前面的熔體塑料的溫度降低，形成冷凝料頭，為了防止這些冷凝料進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，在進(jìn)料口的末端的動(dòng)模板上開設(shè)一洞穴或者在流道的末端開設(shè)洞穴，這個(gè)洞穴就是冷料穴。它的作用是儲(chǔ)存因兩次注塑間隔而產(chǎn)生的冷料頭以及熔體流動(dòng)的前鋒冷料防止冷料進(jìn)入型腔而形成冷接縫。冷料穴的尺寸宜大于主流大端的直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端的直徑。為了是主流道凝料能勝利地從主流道襯套中脫出，往往是冷料穴兼有開模時(shí)將主流道凝料從主流道拉出而附在動(dòng)模一邊的作用，根據(jù)拉料方式的不同，冷料穴的形式又可分為與推桿匹配的冷料穴、與拉料桿匹配的冷料穴和無(wú)拉料桿的冷料穴
1）主流道冷料穴的設(shè)計(jì)
該設(shè)計(jì)采用Z型拉料桿。
2）分流道冷料穴的設(shè)計(jì)
該模具設(shè)計(jì)采用潛伏式澆口形式，無(wú)須考慮分流道的冷料穴設(shè)計(jì)。
5.3分流道的設(shè)計(jì)
分流道是連接主流道和澆口的進(jìn)料通道。在單腔模中，長(zhǎng)不開設(shè)分流道，而在多腔模中，一般都設(shè)置有分流道，塑料沿分流道流動(dòng)時(shí)，要求通過(guò)它盡快地充滿型腔，流動(dòng)中溫度降低盡可能小，阻力盡可能低。同時(shí)，應(yīng)能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔，因此，采用平衡式分流道，分流道應(yīng)短而粗。但為了減少澆注系統(tǒng)的回料量，分流道也不能過(guò)粗。過(guò)粗的分流道冷卻緩慢，還會(huì)增長(zhǎng)模塑周期。
5.3.1分流道的長(zhǎng)度
長(zhǎng)度應(yīng)盡量取短，且少折彎。該模具分流道的長(zhǎng)度很短。
分流道長(zhǎng)度
第一級(jí)分流道：L1=15×2=30mm
第二級(jí)分流道：L2=19 mm
5.3.2分流道的形狀及尺寸
分流道的截面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形、U形等多種。在流過(guò)同等橫截面積的條件下，橫截面為正方形的流動(dòng)阻力最大，傳熱最快，熱量損失最大，因此對(duì)熱塑性塑料注射模而言，不宜采用正方形的分流道。而圓形橫截面流動(dòng)阻力小，熱量損失最小，熔體降溫也最慢，但從加工來(lái)說(shuō)，它需要同時(shí)在動(dòng)模和定模上開設(shè)半截面，要使兩者完全吻合，制造較困難。半圓形和矩形截面的分流道比表面積(即表面積/體積)較大，較少采用。而梯形截面、U形截面的分流道，加工容易且熱量散失和流動(dòng)阻力也不大。為了便于機(jī)械加工及凝料脫模，本設(shè)計(jì)的分流道設(shè)置在分型面上，截面形狀采用加工工藝性比較好的梯形截面。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，一般可以采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算截面尺寸：
B=0.2654
查參考文獻(xiàn)：《模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》表6-150，取B=6.6mm
式中:
B——梯形大底邊的寬度（mm）
m ——塑件的質(zhì)量（g）
L——單向分流道的長(zhǎng)度（mm）
H=2/3B=2/3×6.6=4.4mm
5.3.3分流道的表面粗糙度
由于分流道終于模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度R a并不要求很低，一般取0.63um～1.6um, 這樣的表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動(dòng)阻力。避免熔體表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。此處Ra=1.6um。
5.4澆口的設(shè)計(jì)
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道(除了直接澆口外)，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。
澆口的主要作用：
(1) 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流；
(2) 易于切除澆口尾料；
(3) 對(duì)于多型腔模具，用以控制熔接痕的位置。
當(dāng)塑料熔體通過(guò)澆口時(shí)，剪切速率較高，同時(shí)熔體的內(nèi)摩擦加劇使料流的溫度升高，黏度降低，提高流動(dòng)性能，有利于充型，但是澆口尺寸過(guò)小會(huì)使壓力增大，凝料加快，補(bǔ)縮困難，甚至形成噴射現(xiàn)象，影響塑件質(zhì)量。
5.4.1澆口的形式
澆口的形式有很多但是要根據(jù)具體情況來(lái)選擇。
注射模常用澆口形式有以下幾種：
1） 側(cè)澆口
2） 重疊式澆口
3） 點(diǎn)澆口
4） 潛伏式澆口
5.4.2澆口位置的選擇
澆口的位置選擇，應(yīng)遵循如下原則：
1） 避免制件上產(chǎn)生噴射等缺陷（避免噴射有兩種方法：a加大澆口截面尺寸，降低熔體流速；b采用沖擊形澆口，改善塑料熔體流動(dòng)狀況）該模具采用方法a；
2） 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件截面最厚處；
3） 有利于塑件熔體流動(dòng)；
4） 有利于型腔排氣；
5） 考慮塑件使用時(shí)的界面狀況；
6） 減少或避免塑件的熔接痕；
7） 考慮分子取向?qū)λ芗阅艿挠绊懀?
8） 考慮澆口位置和數(shù)目對(duì)塑件成型尺寸的影響；
9） 防止將型芯或嵌件擠歪變形。
5.4.3澆口尺寸的確定
澆口截面積通常為分流道截面積的0.07～0.09倍，澆口截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長(zhǎng)度約為0.5～2 mm左右。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值，然后在試模時(shí)逐步修正。
d=nk
式中:
d——澆口直徑（mm）
n—塑料系數(shù)，由塑料性質(zhì)決定
k——系數(shù)。塑件壁厚的函數(shù)，
k=0.206=0.0206×=0.5045
A——型腔表面積（mm）
t—塑件壁厚（mm）
d=1035 mm
5.5澆注系統(tǒng)的平衡
對(duì)于該模具，從主流道到各個(gè)型腔的分流道的長(zhǎng)度相同，形狀及截面尺寸對(duì)應(yīng)相同，各個(gè)澆口也相同，澆注系統(tǒng)顯然是平衡的。
5.6澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算
1）主流道與主流道冷料穴凝料體積
V=1/3∏×7.65/22×200-1/3∏×4.52/22×110≈2479.8 mm
2) 分流道凝料體積
V分=2×（15+19）=68mm3
3)澆口凝料體積
V澆約等于零，可以忽略不計(jì)。
4）澆注系統(tǒng)凝料體積
V總=V主+V分+V澆=2547.8mm3≈2.55 cm3
該值小于前面4.1中澆注系統(tǒng)凝料的估算值61.39cm3,所以前面有關(guān)澆注系統(tǒng)的各項(xiàng)計(jì)算與校核符合要求，不需要重新設(shè)計(jì)計(jì)算。
5.7澆注系統(tǒng)各截面流過(guò)熔體的體積計(jì)算
1）流過(guò)澆口的體積
V3=V型=51.16cm3
2)流過(guò)分流道的體積
V2=V塑+V分/2≈51.228 cm3
3）流過(guò)主流道的體積
V1=2V2+V主=104.936 cm3
6成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算
型腔通常包括凹模、凸模、小型芯、螺紋等。由于這種成型零件直接與高溫、高壓的塑料容體接觸，并且脫模是反復(fù)與塑件摩擦，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性和較低的表面粗糙度。同時(shí)還應(yīng)考慮零件加工性及模具的制造成本。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)確定型腔壁厚和底板厚度。
6.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
三通管有三個(gè)孔，分模時(shí)無(wú)法脫出，需要使用側(cè)抽芯才能勝利的脫模。型芯一般單獨(dú)制造，側(cè)面的孔采用一個(gè)側(cè)抽芯，長(zhǎng)孔方向采用兩個(gè)相同的主型芯，選擇在中心處分模。這樣易于加工，并且在生產(chǎn)中方便替換，提高生產(chǎn)效率。
6.2成型零件工作尺寸的計(jì)算
成型零件工作尺寸是指凹模和凸模直接用以構(gòu)成塑件的尺寸，它通常包括凹模和凸模的徑向尺寸，凹模和凸模高度尺寸以及位置（中心距）尺寸等。成型零件的加工精度和質(zhì)量決定了塑件的精度和質(zhì)量，工作尺寸的計(jì)算受塑件尺寸精度的制約，影響塑件尺寸精度的因素甚多，主要有模具制造公差、模具的磨損量和塑件收縮率等因素，因此，計(jì)算工作零件尺寸時(shí)應(yīng)根據(jù)上述三個(gè)因素進(jìn)行考慮。本設(shè)計(jì)采用平衡收縮法計(jì)算模腔各工作尺寸。
在計(jì)算成型零件型腔和型芯的尺寸時(shí)，塑料制品和成型零件尺寸均按單向極限值，即孔類尺寸均以其最小尺寸作為公稱尺寸，即公差值為正；凡是軸類尺寸均以其最大尺寸作為公稱尺寸，公差值為負(fù)。而孔心距尺寸則按公差帶對(duì)稱分布的原則進(jìn)行計(jì)算。
查閱資料，該設(shè)計(jì)的公式如下：
型腔徑向尺寸的計(jì)算：
LM=[（1+Scp）Ls-3/4△]
型芯高度尺寸的計(jì)算：
HM=[(1+Scp)hS+2/3△]
式中:
LM—型腔徑向尺寸（mm）
Lsls—塑件徑向尺寸（mm）
Scp—塑料的平均收縮率（%）[Scp=(0.004+0.007)/2]
△—塑件公差值（mm）
—模具制造公差（mm）（一般取=△/3）
1）型腔尺寸的計(jì)算
對(duì)于型腔來(lái)說(shuō)，具體尺寸見圖6-1。
圖5-6 腔尺寸型
已知型腔徑向尺寸,Ls1=31, △=0.20, =0.07將以上數(shù)據(jù)代入上式，可得
LM1=[（1+0.55%）×31-3/4×0.20]= 31.02
已知型腔深度尺寸，Hs1=30.25, △=0.26, 1=0.09;Hs2=9,Hs3=9.5,
△2=0.12, 2=0.04,將以上數(shù)據(jù)代入上式，可得
2）側(cè)型芯尺寸的計(jì)算
對(duì)于側(cè)型芯來(lái)說(shuō)，具體尺寸見圖6-2。
圖6-2 側(cè)型芯
已知型芯徑向尺寸，ls1=18,△1=0.12,=0.04;ls2=63,△2=0.22, =0.07;ls3=41,△3=0.20,=0.07,將以上數(shù)據(jù)帶入公式，可得；
LM1=[(1+0.55%)×18+3/4×0.12]=18.26
LM2=[(1+0.55%)×63+3/4×0.22]=63.53
LM3=[(1+0.55%)×41+3/4×0.20]=41.3
已知型芯高度尺寸，Hs1=10, △1=0.12,=0.04;Hs2=31,△2=0.18,=0.06;Hs3=3, △3=0.08,=0.03,將以上數(shù)據(jù)代入公式，可得
H=[(1+0.55%)×10+2/3×0.12]=10.13
H= [(1+0.55%)×31+2/3×0.18]=31.25
H= [(1+0.55%)×3+2/3×0.08] =3.0
3)主型芯尺寸的計(jì)算
對(duì)于主型芯尺寸來(lái)說(shuō)，具體尺寸見圖6-3。
6-3 主型芯
已知型芯徑向尺寸，ls1=50, ls2=42△=0.20,=0.07;,;ls3=31,△1=0.18,=0.06,將以上數(shù)據(jù)帶入公式，可得；
LM1=[(1+0.55%)×50+3/4×0.20] =50.27
LM1=[(1+0.55%)×42+3/4×0.20] =42.38
LM3=[(1+0.55%)×31+3/4×0.18] =31.30
6.2.1根據(jù)側(cè)壁厚校核強(qiáng)度、剛度
查閱資料，選擇下面公式：
按剛度條件計(jì)算
S≥r[()-1]
=15×[()
=0.838mm
按強(qiáng)度計(jì)算有
s≥2.26mm
根據(jù)上面剛度、強(qiáng)度比較，取s=2.26mm＜8mm符合要求。
6.2.2根據(jù)底板厚度校核強(qiáng)度、剛度
按剛度條件計(jì)算有
h≥0.90()
按強(qiáng)度條件計(jì)算有
h≥1.1（）
式中:
Mpa E—模具材料的彈性模量 (Mpa),碳鋼為2.1×10 Mpa
P—型腔的壓力（Mpa）
[]—?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量（mm）;
[]—模具材料的許用應(yīng)力（Mpa）；
R—型腔內(nèi)徑，r=15mm。
已知：[]=25 Mpa，E=2.1×10 Mpa，P=30 Mpa，[]=0.04，按剛度條件計(jì)算有
h≥0.90()
=0.9
=5.1mm
按強(qiáng)度計(jì)算條件有
h≥1.1（）
=1.1×（）
=5.77mm
所以取h值必須大于5.77mm
7模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用
由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，在根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架尺寸為355mm×450mm的標(biāo)準(zhǔn)模架，實(shí)際選擇尺寸為370mm×468mm。
1）定模座板（546mm×370mm，厚27 mm）
定模座板是模具與注塑機(jī)固定連接的板，材料為45鋼。
通過(guò)4個(gè)M12的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模固定板連接；定位圈通過(guò)4個(gè)M8的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為H7/m6配合。
2）定模板（型腔固定板）（468mm×370mm厚65mm）
用于固定型腔、導(dǎo)套。固定板應(yīng)有一定的厚度，足夠的強(qiáng)度，一般選擇45鋼，調(diào)質(zhì)230HB～270HB。
其上的導(dǎo)套孔與導(dǎo)套一端采用H7/k6配合，另一端采用H7/f7配合。定模板與澆口套采用H7/m6配合。
上面還開有4個(gè)斜導(dǎo)柱孔，定模板上的斜導(dǎo)柱孔與斜導(dǎo)柱為H8/f7配合。
3）動(dòng)模板型芯固定板（468mm×370mm厚67mm）
用于固定型芯、導(dǎo)柱，其上還有斜導(dǎo)柱孔、滑塊孔，一般選擇45鋼，調(diào)質(zhì)230HB～270HB。整體式型芯通過(guò)兩翼的鋼條固定在其上，用內(nèi)六角螺釘固定在其上。
導(dǎo)柱固定孔與導(dǎo)柱為H7/k6配合；斜導(dǎo)柱孔與斜導(dǎo)柱為H8/f7配合。
4）墊塊（50mm×468mm、厚度為100 mm）
（1）主要作用
在動(dòng)模座板與支撐板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作空間，或調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。
（2）結(jié)構(gòu)形式
可以是平行墊塊或拐角墊塊，改模具采用平行墊塊。
（3）墊塊材料
墊塊材料為Q235A，也可用HT200、球墨鑄鐵等。該模具墊塊采用Q235A 制造。
（4）墊塊的厚度h 校核
h =h1 +h2 +h3 +s +δ=0+22+17+26+3.5=68.5mm<100mm，符合要求。
式中:
h1—頂出板限位釘?shù)暮穸?，該模具沒(méi)采用限位釘，故其值為0；
h2—推板的厚度，為22mm；
h3—推桿固定板厚度，為17mm；
s—推出行程，為26mm；
δ—推出行程富余量，一般為3mm~6mm，取3.5mm。
5）推桿固定板（368mm×270mm、厚17mm）
材料為45 鋼。
6）推板（368mm×270mm、厚22mm）
材料為45 鋼。
8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
為了保證注塑模準(zhǔn)確合模和開模，在注塑模中必須設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要起定位、導(dǎo)向以及承受一定側(cè)壓力的作用。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套兩個(gè)主要零件，分別安裝在動(dòng)、定模兩邊。
導(dǎo)柱的基本機(jī)構(gòu)形式有兩種。一種是除安裝部分的凸肩外，長(zhǎng)度的其余部分直徑相同，稱帶頭導(dǎo)柱，另一種是除安裝部分的凸肩外，使安裝的配合部分直徑比外伸的工作部分直徑大，稱有肩導(dǎo)柱。帶頭導(dǎo)柱用于生產(chǎn)批量不大的模具，可以不用導(dǎo)套。有肩導(dǎo)柱用于采用導(dǎo)套的大批量生產(chǎn)并高精度導(dǎo)向的模具。裝在模具另一邊的導(dǎo)套安裝孔，可以和導(dǎo)柱安裝孔以同一尺寸一次加工而成，保證了同軸度。
導(dǎo)柱前端均須有錐形引導(dǎo)部分，并可割有儲(chǔ)油槽。導(dǎo)柱直徑尺寸隨模具模板外形尺寸而定。模板尺寸愈大，導(dǎo)柱間的中心距應(yīng)愈大，所選導(dǎo)柱直徑也應(yīng)愈大。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí)，因模架本身帶有導(dǎo)向裝置，一般情況下，只要按照模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導(dǎo)向定位裝置，則需根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
8.1 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)
1）導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的
距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后變形。
2）該模具采用4根導(dǎo)柱，其布置由標(biāo)準(zhǔn)模架決定。
3）該模具導(dǎo)柱安裝在支承板上，導(dǎo)套安裝在定模板上。
4）為了保證分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)制有承屑槽，即可削去一個(gè)面或在導(dǎo)
套的孔口倒角，該模具采用后者。
5）在合模時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致模具損壞。動(dòng)定模板采用
合并加工時(shí)，可確保同軸度要求。
8.2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
1）該模具采用帶頭導(dǎo)柱，加油槽；
2）為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的端部常做成圓錐形或球形的先導(dǎo)部分；
3）導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須比凸模高度高出6mm～8mm；
4）導(dǎo)柱直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來(lái)確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度（該導(dǎo)柱直徑有標(biāo)準(zhǔn)模架可知為φ16mm）；
5）導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/k6配合，導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H7/f7或H8/f7的間隙配合，該模具滑動(dòng)部分采用H7/f7的間隙配合；
6）導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為Ra=0.4μm。
7）導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面、堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經(jīng)淬火處理，硬度為50HRC以上或45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火，硬度為50HRC以上，該設(shè)計(jì)采用碳素工具鋼T8A。
8.3 導(dǎo)套設(shè)計(jì)
導(dǎo)套與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動(dòng)、定模的相對(duì)位置，保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套零件。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種： 直導(dǎo)套（ GB/T4169.2—1984 ）、帶頭導(dǎo)套（GB/T4169.3—1984）。
1）結(jié)構(gòu)形式 采用帶頭導(dǎo)套（I型）。
2）導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣。
3）導(dǎo)套空的滑動(dòng)部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合，表面粗糙度0.4μm，該設(shè)計(jì)采用H7/f7。
4）導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造，該模具采用T8A。
9 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射成型的每一周期中，必須將塑件從模具型腔中脫出，這種把塑件從型腔中脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)，也可稱為頂出機(jī)構(gòu)或推出機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個(gè)動(dòng)作。
推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則：
1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。
2）使制品在推出過(guò)程中不變形不損壞。
3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，推出動(dòng)作可靠。
4）使脫模后的制品有良好的外觀。
5）合模時(shí)的準(zhǔn)確復(fù)位。
式中 p —塑件對(duì)型芯產(chǎn)生的單位包緊力，一般p =8～12MPa；
A—塑件包緊型芯的側(cè)面積（mm2），由塑件的型芯零件圖可算得A ≈28260mm2。取p 為12MPa；f —摩擦系數(shù)，取0.21；α —脫模斜率，取0°
9.1 脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由該塑件的外形特征及內(nèi)部型芯且塑件較大的情況，設(shè)置脫模機(jī)構(gòu)為推桿：
1）每個(gè)塑件由4 根推管推出，共8根。
2）推桿應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方。
3）推桿應(yīng)均勻布置。
4）推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度、剛度較大的地方。
5）推桿直徑與模板上的推桿孔采用H8/f8間隙配合。
7）通常推管入模具后，其端面應(yīng)與型腔底面平齊或高出型腔地面0.05mm～0.10mm。
8）該模具采用推桿與推桿固定板單邊為0.25mm的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因個(gè)板的推桿空加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。
9）推桿的常用材料為T8、T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度50HRC以上，工作端配合不問(wèn)的表面粗糙度為Ra =0.8μm。
10 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑件上具有與開模方向不一致的孔或側(cè)壁有凹凸形狀時(shí)，除極少數(shù)情況下可以強(qiáng)制脫模外，一般都必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件做成可活動(dòng)的結(jié)構(gòu)，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個(gè)塑件從模具中脫出。完成側(cè)向活動(dòng)型芯的抽出和復(fù)位的這種機(jī)構(gòu)就叫做側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。這種模具脫出塑件的運(yùn)動(dòng)有兩種情況：一是開模時(shí)優(yōu)先完成側(cè)向分型和抽芯，然后推出塑件；二是側(cè)向抽芯與塑件的推出同時(shí)進(jìn)行。側(cè)向分型的抽芯機(jī)構(gòu)按動(dòng)力來(lái)源可分為手動(dòng)、氣動(dòng)、液壓和機(jī)動(dòng)四種類型。手動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，故僅適用于小型制品的小批量生產(chǎn)；液壓或氣動(dòng)抽芯側(cè)向分型的活動(dòng)型芯可以依靠液壓或氣壓傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)抽出。
由于注塑機(jī)沒(méi)有抽芯液壓缸或氣壓缸，因此需要另行設(shè)計(jì)液壓或氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及抽芯系統(tǒng)；機(jī)動(dòng)抽芯是利用注塑機(jī)的開模力通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改變運(yùn)動(dòng)方向，將側(cè)向的活動(dòng)型芯抽出。機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但抽芯不需人工操作，抽拔力較大，具有靈活、方便、生產(chǎn)效率高、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作、無(wú)需另外添置設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，由于該塑件在與開模方向不一致的方向上有兩個(gè)小孔，不能順利分模，需要側(cè)向抽芯，綜合上述分析，本設(shè)計(jì)選擇機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行抽芯。
10.1 抽芯距與抽芯力的計(jì)算
1）由塑件外形尺寸可以計(jì)算的抽芯距S=s+(2～3)=26+2=28mm
完成抽拔芯距S，滑塊在開模方向所需移動(dòng)的距離，即完成抽拔所需的開模行程。
H=Sctgα
2）由于塑件冷縮時(shí)，只有側(cè)壁塑料包住型芯，也就是兩個(gè)小孔的內(nèi)壁與型芯接觸，而兩個(gè)小孔的內(nèi)壁是“n”狀的，沒(méi)有脫模斜度。所以這塊活動(dòng)型芯的抽拔阻力，也就是塑件收縮產(chǎn)生對(duì)側(cè)型芯的摩擦力， 即
F = f 塑F
=0.21×15835 = 3325.4N
式中:
FQ—抽芯力（N）
F塑 —因塑件收縮產(chǎn)生對(duì)側(cè)型芯的正壓力（N）
f —塑件與型芯的摩擦系數(shù)（取0.21）
p —塑件收縮對(duì)型芯單位面積的正壓力，取p=12MPa
F塑=pA =12×=15835N
10.2 斜導(dǎo)柱截面尺寸的確定
本設(shè)計(jì)采用的是在中小型模具中常用的一種結(jié)構(gòu)形式，其臺(tái)肩部相平于模面，角度與抽拔角一致。材料多為T8、T10 等碳素工具鋼，也可用20 鋼作滲碳處理，由于斜導(dǎo)柱經(jīng)常于滑塊摩擦，熱處理要求硬HRC≥55,表面粗糙度Ra≤0.8μm。 斜導(dǎo)柱固定部分與模板的配合精度為H7/m6 的過(guò)渡配合。
如圖10-1 所示。
圖10-1 斜導(dǎo)柱
1）圓柱形斜導(dǎo)柱直徑的確定
圓柱形斜導(dǎo)柱直徑取決于斜導(dǎo)柱所受的彎曲力，而彎曲力又取決于抽拔力F ，抽拔角α 以及受力點(diǎn)的位置。
一般地，斜導(dǎo)柱和斜滑塊的斜孔的配合都有一定的間隙δ （0.2-0.4），在開模瞬間定程距為M，
d= H=
式中：
d ——斜導(dǎo)柱直徑，mm
F c——抽芯力，N
Hw ——受力點(diǎn)到固定板平面的距離, Hw =21mm
α ——抽拔角
[w]—斜導(dǎo)柱鋼材的許用彎曲應(yīng)力， MPa 。 碳素鋼取[σ ]
=137 MPa
d=≈16mm,取20