斜三通管注塑模具设计计算说明书

毕 业 设 计（ 论 文 ）

题作学专学

目 斜三通管注塑模具设计 者 刘利兵 院 机电工程学院

业 机械设计制造及其自动化 号 0853011010

二〇一二 年 四 月 二十四 日

指导教师 伍俏平

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）

摘 要

近些年来，我国塑料模工业有了很大发展，注塑模具制品的种类越来越多，质量越来越高，但同国外相比，我国模具生产厂中模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。

本设计主要是斜三通管的注射模具设计。通过对塑件进行工艺的分析及其结构分析，从产品结构工艺性,具体模具结构出发,对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、注射机的选择及有关参数的校核都有详细的设计。介绍了斜三通管注塑模具的结构组成及工作原理。该模具一模一腔,采用斜导柱和侧抽芯机构,结构合理,运行可靠。通过模具设计表明该模具能达到斜三通管的质量和加工工艺要求。

关键词： 斜三通管；注塑模具；注射机

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ABSTRACT

In recent years, plastic mould industry has been developing rapidly in our country, the kind of injection mould products are more and more , the quality is higher and higher, but compared with foreign countries, there is a large gap of the index of the precision of mould, surface roughness of cavity , production cycle, lifetime etc .

This design mainly applies to injection mold of Diagonal Tee Connector. It analyzes the process and structure through plastic parts. It gives detailed design on the injection system of molds, the structure of molding part, push-off system, selection of injector from the perspectives of product workmanship and specific mold structure. The mould features as one mould with one cavity, adopting slanted guide pillar side core-pulling mechanisms, reasonable structure and reliable working. It is to prove the mold can satisfy the quality and process requirements of the Diagonal Tee Connector through the design.

Keyword：Diagonal Tee Connector；Plastic injection mould；Plastic injection mould machine

目 录

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一、绪 论·············································1

1.1注塑工艺简介···············································1 1.2注塑技术的发展·············································2

二、塑件成型工艺性分析···································4

2.1 塑件材料分析···············································4

2.2塑件结构分析···············································5 2.3注塑成型工艺分析···········································6

三、塑件在模具中的位置·································· 8

3.1 分型面设计原则··········································· 8 3.2 分型面位置的确定········································· 8

四、注塑机的选择与型腔数目的确定······················· 10

4.1注塑机的选择··············································10 4.2注塑机的校核··············································11 4.3型腔数目的确定············································13

五、浇注系统的设计······································15

5.1浇注系统设计原则········································· 15 5.2 主流道的设计 ············································ 15 5.3 分流道的设计 ············································ 16 5.4 浇口的设计 ·············································· 17 5.5冷料穴的设计 ············································ 17

六、成型零部件的设计··································· 19

6.1 凹模的结构设计 ········································· 19 6.2 凸模的结构设计 ········································· 19 6.3 型腔壁厚的计算 ········································· 20 6.4成型零件工作尺寸的计算 ·································· 21

七、排气系统的设计····································· 25

6.1排气不良的危害·········································· 25 6.2排气方式·················································· 25

八、合模导向机构的设计·································· 26

8.1导向机构的设计原则········································ 26 8.2导柱的设计················································ 26 8.3导套的设计··············································· 27

九、脱模推出机构的设计································· 28

9.1脱模推出机构的设计原则··································· 28

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9.2脱模推出机构的确定······································· 28

十、侧向分型与抽芯机构的设计··························· 31

10.1 侧向分型与抽芯机构的分类································ 31 10.2 斜导柱侧向分型与抽芯机构的设计原则······················ 31 10.3 斜导柱侧向分型与抽芯机构的有关参数计算·················· 32 10.4 滑块的设计·············································· 36 10.5 导滑槽的设计············································ 36 10.7 楔块的设计·············································· 37

十一、冷却系统设计····································· 38

11.1冷却系统的设计原则 ······································38 11.2 温度调节对塑件质量的影响·································38 11.3 对温度调节系统的要求·····································38 11.4 冷却装置的设计要点·······································38 11.5冷却系统的设计计算·······································39

十二、模架的确定与标准件的选择···························42

12.1定模座板·················································42 12.2定模板···················································42 12.3动模板···················································42 12.4垫块·····················································42 12.5推板······················································43 12.6推杆固定板················································43 12.7动模座板··················································43

十三、模具的装配·········································44

13.1塑料模具零件的组装·······································44 13.2装配调试的工艺要求及注意问题·····························44

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十四、设计总结与体会····································45 参考文献················································46 致谢····················································47 附录····················································48

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一、 绪 论

1.1、 注塑工艺简介

塑料是通过制造成各种制品来实现其使用价值的。塑料的主要成型方法有挤出成型、注射成型、吹塑成型、压延成型等，其中注射成型因可以生产较为复杂的制品，在塑料的成型中一直占有极其重要的位置，是热塑性塑料制件成型最主要的一种方法。

注塑也称注射成型或注射模塑，是利用注塑机将粒状或粉状的塑料原料熔融后使其快速进入温度较低的模具内冷却固化形成与模腔形状一致的塑料制品的加工过程。目前，几乎所有的热塑性塑料都有相应的注射品种。注塑工艺可制备不同形状、尺寸、质量、满足各种使用要求的工程制件（如结构件、传动件、外观件、光学件等）和日用件。近年来，注塑已成功地用来成型某些热固性塑料，更显其应用之广泛。

从注塑的定义可以看出，注塑由成型前的准备（选配干燥的原料、清洗料筒等）、注射过程和制件后处理三个阶段所组成。三个阶段的具体情况是：首先将粉状物料或粒状物料从注塑机料斗送人高温的料筒内加热熔融塑化，使其达到塑化均匀，变为粘流态熔体；然后在螺杆（或柱塞）的高压推动下以很大的流速通过料筒前端的喷嘴并注射进入温度较低的闭合模具内，经过一段时间的保压、冷却定型后，开启模具便可以从行腔中顶出具有一定形状和尺寸的制件；最后，为使制件质量稳定可靠，需经经验和后处理。

注塑工艺的特点如下[1]：

① ②

成型周期短，随着制件的形状、大小、厚度不同以及注塑机的类型、物能一次成型外形复杂、尺寸精度高、表面质量好、带有金属或非金属嵌

料品种和成型工艺条件等不同，周期为几秒至几分钟不等。

件的制件；制品的大小从钟表齿轮到汽车保险杠，品种之多是其他任何塑料成型方法都无法比拟的。 ③

能适应各种塑料的成型，除聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯等极少数品

种外，几乎所有的热塑性塑料（通用塑料、纤维增强塑料、工程塑料）、热固性塑料和弹性体都能用这种方法方便地成型制品。 ④ ⑤

成型过程自动化程度高，生产率高，其成型过程的合模、加料、塑化、模具的磨损小，体积不大，便于装卸。

注射、开模和制品顶出等全部操作均由注塑机自动完成。

总体来说，注塑的优点很多，是较为优异的塑料成型加工方法之一。

1.2、注塑技术的发展

注塑技术已经历了大约131年的发展过程，由于各种各样的工艺方法及技术的引入、改进和提高，这种成型技术显得更具有经济性。与早期开发的John Welsley Hyatt 生

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产工艺相比，目前采用的生产理论方法存有较少的概念上的差异。其基本过程仍然是在加热料筒内产生推动压力，形成熔料层流，并流入空的模腔内。在循环生产周期中，不管是采用单个浇口或多个浇口，高或低的熔料流动速率，待注射熔料与模腔壁之间温度的高或低，流畅加工流程或突变式加工流程，其基本过程完全相同[1]。

近年来，随着塑料制品应用的日益广泛，威力不断满足注塑制品向高度集成化、高度精密化、高产量等方面发展的要求，以及实现对制品材料的聚焦态、相形态、组织形态等方面的控制，或实现对制品进行异质材料的复合，最大程度地发挥聚合物的特性，达到制品高性能的目的，注塑技术有了很大的发展。

从注塑工艺来说，气体辅助注射成型、结构泡沫成型、反应注射成型、共注射成型、推-拉注射成型、注射-压缩成型等引入了模内反应、发泡、振动和气辅等关键技术，大大丰富了传统注塑工艺的内容，是塑料的流动特性、制品的力学性能、外观质量都得到有效的控制。

当然，这些新型注塑工艺所要求的注塑机和模具系统等机械、压力和电气系统控制也有别于传统注塑机。

从注塑设备来说，除了为适应新型注塑工艺对传统注塑设备进行的改进或提高外，在注塑辅助机械自动化、节能型注塑机技术及模具技术、专用注塑机开发等方面也有很大提高。如全电动注塑机就是一种非常节能的注塑机，现阶段正得到逐渐推广。

另外，支持注射成型的计算机也有了长足的发展。如利用计算机辅助工程（CAE）技术对注射成型进行流动状态分析、温度场分析、制品残余应力分析等。CAE技术的发展，不仅大大节约时间，而且还极大地提高了所确定的成型工艺条件的合理性和科学性，从而使制品生产的效率和产品质量显著提高。在塑料成型模具的设计和制造中广泛采用CAD/CAM技术，使成型模具的技术水平显著提高，同时在CAD中又引入CAE技术，又将塑料成型模具技术的合理性、短期化提升到更新更高的水平。在注塑机控制方面，计算机技术的应用也越来越多。如在注塑制品在线监控系统、注塑工艺在线智能管理系统方面的研究也常见于文献报道。

现在，尚处于研发阶段或有待进一步完善推广的注塑技术有注塑机内直接混合技术、长纤维注塑技术、三维MID注塑技术、模头滑动注塑技术等。这些技术的发展也是传统注塑工艺内容的丰富和成型设备的改进和提高。

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二、塑件成型工艺性分析

2.1、 塑件材料分析

该材料的具体资料如下：(综合性能参数见表2.1) 主要用途：

①聚氯乙烯是世界上产量最大的塑料品种之一，其价格便宜,应用广泛． ②由于聚氯乙烯的化学稳定性高，所以可用于制作防腐管道，管件，输油管，离心泵和鼓风机等．

③聚氯乙烯硬板广泛用于化学工业上制作各种贮槽的衬里，建筑物的瓦楞板，门窗结构，墙壁装饰物等建筑用材．

④由于电气绝缘性能优良，聚氯乙烯在电气，电子工业中，用于制造插座，插头，开关和电缆．

⑤在日常生活中，聚氯乙烯用与制造凉鞋，雨衣，玩具和人造革等． 基本特性：

聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末，是线型结构，非结晶型的高聚物，其可溶性和可熔性较差，加热后塑性也很差，故纯聚氯乙烯不能直接用作塑料，一般都应加入添加剂．在聚氯乙烯树脂中加入少量的增塑剂，可制成硬质聚氯乙烯，而软质聚氯乙烯树脂中则含有较多的增塑剂，起塑性，流动性比硬质聚氯乙烯好．加入了增塑剂和填料等的

32.00gcm1.15聚氯乙烯塑件的密度范围一般为～．硬聚氯乙烯有较好的抗拉，抗弯，

抗压和抗冲击性能，可单独用做结构材料．软聚氯乙烯的柔软性，断裂伸长率，耐寒性会增加，但脆性，硬度，拉伸强度回降低，聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能，可以用作低频绝缘材料，其化学性稳定性也较好．

成型特点：

聚氯乙烯成型性能较差，又是热敏性塑料，在成型温度下容易分解放出氯化氢．因此，在成型时，必须加入稳定剂和润滑剂并严格控制温度及溶体的滞留时间．应采用带预塑化装置的螺杆式注射成型．模具浇注系统也应粗短，进料口截面宜大，模具应有冷却装置．

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表2.1 硬聚氯乙烯综合性能[2]

性能名称 密度/(g/cm³) 质量体积/(cm³/g) 吸水率/%(24h) 熔点/℃ 热变形温度/℃(1.8 Mpa) 收缩率/% 抗拉与屈服强度

/MPa

数值 1.35～1.45 0.69～0.74

- 0.07～0.4 160～212 54 - 0.6～1.0 35～55

性能名称 弹性模量/MPa 抗弯强度/Mpa 抗压强度/Mpa 硬度/HBS 体积电阻率/(Ω·m) 击穿电压/(Kv/mm) 冲击强度/(kJ/m²)

数值 2.4～4.2 ≥90 68 110～120 6.71×10

- 26.5 - 58

112.2、塑件结构分析

塑件结构工艺性，直接关系到其成形模具结构、类型、生产周期与成本。只有符合模塑工艺要求塑件设计，才能顺利成形，确保内在与外观质量，达到高效率生产和低成本的目地。要求设计的模具在生产过程中不能出现外观质量、困气、飞边、烧焦、粘模等问题。

其塑件三维图、二维图分别如图2.1、2.2所示：

图2.1：塑件三维图

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图2.2：塑件二维图

三通管工件如图所示，它是一种常见的塑料工件，广泛应用与建筑行业，由于塑件材料为硬聚氯乙烯，模具浇注系统应粗短，进料口截面宜大，溶料流程不易长，因此采用直接浇口。根据该塑件的结构特点，模具设计为上下开模，三向侧抽芯，由滑块上的型芯成型。为了使模具与注射机相匹配以提高生产力和经济性、保证塑件精度，并考虑模具设计时应合理确定型腔数目，该模具选择一次开模及一模一腔[3]。

2.3、注塑成型工艺分析

2.3.1、精度等级

塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度的影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度应尽量选择的低些。对于本产品，由于没有规定制品尺寸精度，采用一般精度MT6级。 2.3.2、脱模度斜

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。制品上内孔深度较深 ,为便于脱模 ,应设计足够的脱模斜度 ,否则会发生脱模困难，本设计内孔脱模斜度都为2°[4]。

2.3.3、注塑成型工艺过程

预烘干→装入料斗→预塑化→注射装置准备注射→注射→保压→冷却→脱模→塑

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件送下工序

硬聚氯乙烯的注射成型条件如表2.2所示：

表2.2 硬质聚氯乙烯的注射成型条件[2]

项目 注射成型机类型 密度/(g/cm³) 计算收缩率/% 预热温度/℃ 预热时间/h 料筒温度后段/℃ 料筒温度中断/℃ 料筒温度前段/℃

条件 螺杆式 1.15-2.00 0.2-0.4 70-90 4-6 160-170 165-180 170-190

项目 喷嘴温度/℃ 模具温度/℃ 注射压力/MPa 注射时间/s 高压时间/s 冷却时间/s 总周期/s 螺杆转速（r/min）

条件 170-190 30-60 80-130 15-60 0-5 15-60 40-130 28

三、塑件在模具中的位置

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塑件在模具中的位置，是由模具的分型面决定的。在注射模具设计中，必须根据塑件的结构、形状，首先确定成型时塑件在模具中的位置，亦即确定分型面，再根据成型塑料的性能特点、塑件的生产批量，确定一模中成型件数、浇口形式、脱模方式等。

3.1、分型面设计原则

3.1.1分型面的分类

实际的模具结构基本上有三种情况： A、型腔完全在动模一侧； B、型腔完全在定模一侧； C、型腔各有一部分在动定、模中。 3.1.2分型面的选择原则

分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且设计末句结构和制造成本。一般来说，分型面的总体选择原则有以下几条[5]：

1) 分型面位置应设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模与加工型腔，这是分型面选择的首要原则；

2) 尽量简单，避免复杂形状，使模具制造容易； 3) 有利于保证塑件尺寸精度和外观质量； 4) 考虑满足塑件的使用要求；

5) 考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适； 6) 考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积；

7) 尽可能将塑件留在动模一侧，易于设置和制造简便易行的脱模机构； 8) 考虑侧向抽拔距，一般机械式抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此，选择的分型面应使抽拔距离尽量短；

9) 尽量方便浇注系统的布置；

10） 尽可能与流料的末端重合，有利于排气。

3.2、分型面位置的确定

鉴于以上的要求，在该模具中分型面设在塑件截面尺寸最大的部位，如图4.1，A-A截面位置。

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图4.1 分型面位置

四、注塑机的选择与型腔数目的确定

在模具设计时，根据产品几何尺寸及模具结构特点，尽可能选用适合的注塑机以充

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分发挥设备的内在能力。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，在确定模具结构型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、最小模具厚度、推出型式、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塑机。

4.1、注塑机的选择

4.1.1、注射量的计算

图4.1 Pro/e求塑件体积

通过Pro/e建模分析，如图4.1，可得出塑件体积为：V=1124.21 cm3，以U-PVC的密度为1.4g/cm³计算，可以得出塑件质量为：M=1573.91g。由于此模具浇注系统采用直接浇口，其浇注系统凝料较小，此处浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来计算，估算浇注系统的体积为224.84cm3 ，所以注射一次总的注射量约为1349.05cm3。 4.1.2、根据体积选择注塑机

由4.1.1中计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积V件=1349.05cm3，根据公式 V

件≤V注

×0.8 （4.1）

得 V注≥V件/0.8 ＝1349.05/0.8 ＝1686.31cm3

根据以上的计算，初步选定公称注射量为2000cm3，注塑机型号为SZY-2000型注射机，其主要技术参数如下：

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表4.1 注射机主要技术参数

项目 注射方式 理论注射量/cm3 螺杆直径/mm 注射压力/MPa 注射行程/mm 注射时间/s 螺杆转速/r/min 锁模力/KN 最大成型面积/cm2 数据 螺杆式 2000 110 90 280 4 0-47 6000 2600 项目 模板最大距离/mm 模板行程/mm 最大模具高度/mm 最小模具高度/mm 拉杆间距/mm 圆嘴圆弧半径/mm 喷嘴孔径/mm 机器质量/t 数据 1550 750 800 500 750×700 18 10 37 4.2、注塑机的校核 4.2.1、最大注塑量效核 材料的利用率为1349.05/2000=0.67，符合注塑机利用率在0.3～0.80的要求。

4.2.2、注射压力的效核 所选注塑机的注塑压力需大于成型塑件所需的注射压力，RPVC塑件的注塑压力一般要求为80-130MPa，所以该注塑机的注塑压力符合条件。 4.2.3、锁模力的效核

图4.2 Pro/e求塑件投影面积

①总投影面积的计算 流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A2在模具设计前是个未知数，A2是塑件在模具分型面上的投影面积A1（mm²）的0.2-0.5倍[2]，此处可以采用0.2倍A1来进行估算，其中塑件在模具分型面上的投影面积根据PRO/E建

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模分析，如图4.2，可以得出A1为45532.1，所以：

塑件和流道凝料在分型面上的投影面积为：

A = A1+A2 （4.2） = A1+0.2×A1

=1.2×45532.1

=54638.52mm

式中，A1——塑件在模具分型面上的投影面积（mm²）；

②模具型腔内胀型力的计算

F胀=Ap模 （4.3）

=54638.52×30N =1639.16KN

式中，p模是型腔的平均计算压力值。P模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%-40%，大致范围为20-40MPa。此处p模取30MPa。

由4.12中可知该注塑机的公称锁模力F锁=6000KN，锁模力安全系数为k2=1.1-1.2，这里取k2=1.2，则

k2F胀=1.2F胀=1.2×1639.16=1966.99KN＜F锁，所以，注塑机锁模力符合要求。 对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。

24.3、型腔数目的确定

单型腔模具的优点是：塑件精度高；工艺参数易于控制；模具结构简单；模具制造成本低，周期短。缺点是：塑件成型的生产率低、成本高。单型腔模具适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。

多型腔模具的优点是：塑件成型的生产率高，成本低。缺点是：塑件精度低；工艺参数难以控制。模具结构复杂；模具制造成本高，周期长。多型腔模具适用于大批量、长期生产的小塑件。

模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H形排列、直线排列、对称排列及复合排列等。该模具涉及三侧面抽芯，结构较为复杂，综合考虑模具设计为一模一腔，模具位于模板上的位于中心位置。

确定型腔数目的方法： 根据注射量：n=（0.8G-m2）/m1 式中G--注射机的最大注射量（g）

m1--单个塑件的重量（g） m2--浇注系统的重量（g）

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由上根据注射量: N=(0.8G－M2)/M1 （4.4）

=1.22

因为，N=1.22<2

所以，此模具型腔为一模一腔结构合理。

五、浇注系统的设计

5.1、浇注系统设计原则

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。其作用是使塑料熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。它直接关系到成型的难易和塑件的质量，是注射模具设计中的重要组成部分。

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本模具采用普通流道浇注系统，其包括：主流道、分流道、冷料穴和浇口。 浇注系统的设计原则：

1）能顺利地引导熔融塑料充满型腔，不产生涡流，又有利于型腔内气体的排出； 2）在保证成型和排气良好的前提下，选取短流程，少弯折，以减小压力损失，缩短填充时间；

3）尽量避免熔融塑料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，防止型芯位移或变形及金属嵌件偏移；

4）浇口料易清除，整修方便，无损塑件外观和使用；

5）浇注系统流程较长或需开设两个以上浇口时，由于浇注系统不均匀收缩导致塑件翘曲变形，应设法予以防止；

6）在一模多腔时，应使各型腔同步连续充浇，以保证各个塑件的一致性； 7）合理设计冷料穴、溢料槽，使冷料不直接进入型腔及减少毛边的副作用； 8）在保证塑件良好质量的前提下，浇注系统的断面和长度应尽量取小值，以减少对塑料的占用量，从而减少回收料。

5.2、主流道的设计

主流道通常位于模具的入口处，其作用是将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，以便于塑料熔体得流动及流道凝料的拔出。热塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要与高温塑料及喷嘴反复接，所以主流道常设计成可拆卸的主流道衬套[1]。

浇口套的尺寸设计要求：

（1）根据模具特点和设计要求确定浇口套的长度为：L=127mm。

（2）浇口套与注射机喷嘴接触处球面的圆弧度必须吻合。设模具浇口套球面半径为SR，注射机球面半径为SR0，其关系式如下：

SR= SR0+1～2mm=9+2=11mm; （5.1） （3）主流道小端直径d应比注射机喷嘴孔d1直径大0.5～1mm。 d=10+1=11mm （5.2） （4）主流道大端直径D：D=d+2Ltanα=11+6.65=17.65mm,式中α=3°

(5) 球面配合高度 h=3～8 mm，取h=7（mm）。锥孔壁粗糙度Ra≤0.8μm，取Ra=0.58μm。主流道的锥角α=2°～4°。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小锥角使凝料脱模困难，还会使充模时流动阻力大，比表面增大，热量损耗大。该设计中取3°。主流道的出口端应该有较大圆角r=0.5~3mm，取2mm。

(6)主流道浇口套的形式 主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注塑机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求严格，所以主流道常设计成可拆卸的主流道衬

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套。设计中常采用碳素工具刚（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为50-55HRC。主流道浇注口如图5.1所示。

图5.1浇口套

（7）主流道衬套的固定

因为采用的有托浇口套，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件，外径为Φ150mm，内径Φ45mm。材料45钢，热处理43～48HRC。

5.3、分流道的设计

分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。

常见的分流道的截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形和矩形。根据流动力学和传热学原理可知，在同等的过流横截面积的条件下，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。而圆形截面流动阻力最小，热量损失最小，熔体降温最慢，因而对热塑性塑料注射模具而言，分流道截面形状宜采用圆形。加工制造困难一点。半圆形和矩形截面的分流道比表面积较大，较少采用，但是加工方便。

本设计中，考虑到塑料注射成型的需要，以及流动阻力和制造难易程度，确定分流道截面形状为圆形。

分流道截面尺寸应按塑料制品体积、制品形状和壁厚、塑料品种、注射速率、分流道长度等因素确定。在一模一腔注射模具中，要求各型腔的制品表面质量和内部性能差异不大，所以流道的布置要合适，分流道的布置有平衡式和非平衡式两种，在本模具的

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设计过程中，为了保证制品质量，采用平衡式布局。分流道长度根据型腔布局设计，分流道表面粗糙度Ra=1.6μm。

5.4、浇口的设计

浇口的基本作用是使从分流道来的熔体产生加速，以快速充腔。

浇口的形式、大小、数量及位置的确定在很大程度上决定了制品的好坏，也影响成型周期长短。对于热敏性塑料U-PVC，浇口尺寸过小时，在浇口处塑料会过热，从而导致塑料变质。在这种情况下，浇口截面面积应适当增大，但浇口过大，注射速率降低，熔体温度下降，制品可能产生明显的熔接痕和表面云层现象。因此，浇口尺寸必须适当。

浇口在通常情况下有直接浇口、中心浇口、侧浇口、点浇口、潜伏式浇口等几种形式。在本设计中采用的是直接浇口进料。

5.5、冷料穴的设计

最先喷射出的融融塑料一接触冷模温度减低，，形成冷料渣，为了集存这部分冷料渣，在进料口的末端的动模板上开设一个洞穴或者在流道的末端开设洞穴，这个洞穴就是冷料穴。

在注射时必须防止冷料渣进入流道或模具型腔内，否则将会堵塞流道和减缓料流速度，进入模具型腔就会造成塑料制品上的冷把或冷斑。此外，在开模时也能配合拉料杆将主流道凝料从定模板中拉出。

冷料穴分两种，一种专门用于收集、贮存冷料，另外一种除贮存冷料外还兼有拉出流道凝料的作用。

根据需要，不但在主流道的末端，而且可在各分流道转向的位置，甚至在型腔的末端开设冷料穴。冷料穴应设置在熔体流动方向的转折位置，并迎着上游的熔体流向，冷料穴的长度通常为主流道大端直径d 的1.5～2倍，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径。有的冷料穴兼有拉料的作用，在圆管形的冷料穴底部装有一根Z形头的拉料杆，称为钩形拉料杆，这是最常用的冷料穴形式。同类形的还有倒锥形和圆环糟形的冷料穴。本设计中采用常用Z字形冷料穴。

六、成型零部件的设计

注射模的成型零部件是指构成模具型腔的零件，通常包括型腔、型芯，以及各种成型杆和成型镶件。按功能划分，成型零部件可分为安装部分和工作部分。安装部分起安装和固定成型零件的作用；工作部分与塑料直接接触，用来成型塑件。成型零部件工作部分的形状和尺寸决定塑件的形状和尺寸。

6.1、凹模的结构设计

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凹模用于成型塑件的外表面，又称为阴模、型腔。按其结构的不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁镶嵌式4种。

1）整体式凹模

这种凹模由整块材料制成，结构简单，成型处塑件的质量较好，模具强度高，不易变形。但其加工工艺性差，热处理不方便，内尖角处易开裂，所以只适用于形状简单的塑件成型。

2）整体嵌入式凹模

对于多型腔模具，一般情况都是将每个型腔单独加工，然后压入模板中。凹模与模板采用小间隙配合或过渡配合。 3）局部镶嵌式凹模

对于形状复杂或易损坏的凹模，将难以加工或易损坏的部分设计成镶件形式，嵌入型腔主体上，以方便加工和更换。嵌入部分与凹模采用过渡配合H7/m6。 4）四壁镶嵌式凹模

对于大型的复杂凹模，可以采用将凹模四壁单独加工后镶入模套中，然后再和底板组合的方式。

总体上说，整体是强度、刚度好，但不适于复杂的型腔。镶嵌式采用组合的模具结构，是复杂型腔加工相对容易，可避免采用同一材料，可利用拼接间隙排气，但刚度较差易于在塑件表面留下镶嵌块的拼接痕迹，模具结构复杂[5]。

由于该模具结构相对复杂，又属于中小型模具，外表面又要求一般，所以凹模板采用镶嵌式。

6.2、凸模的结构设计

凸模用于成型塑件的内表面，又称型芯、阳模。凸模按结构分为整体式和镶拼组合式两类。由于凸模的加工相对凹模容易，所以大多数的凸模是整体式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一体，大、中型模具采用镶拼组合式。

由于该塑件是三向抽芯，两头大中间小，侧壁有孔，所以采用镶拼组合式型芯。

6.3、型腔壁厚的计算

设计模具时应该对成型零件的结构形式、计算尺寸、强度校核给以足够的重视。该模具型腔和圆形型腔磨具类似，故可按圆形型腔近似计算[1]。 6.3.1、侧壁计算 （1）按刚度设计计算：

E(1)1] （6.1） tc＝r[rPE(1)rP式中：r－凹模型腔内半径（mm）

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tc－凹模侧壁厚度(mm)

P-模腔压力（Mpa） （常取25～45Mpa）

－泊松比 （由于材料选用38CrMoAl,所以值为0.25～0.3） E－弹性模量（Mpa）（E取210Gpa）

2.1105(0.281)111451112tc＝[1＝0.67mm 522.110(0.281)111452（2）按强度条件计算：

tc＝r([]1) （6.2）

[]2P式中：[]－材料许用应力（Mpa）(塑性材料[]＝sn，取n＝2,38CrMoAl的

s＝835MPa)

113.2（1）＝7.18mm

835224526.3.2、底板厚度

tc＝8352（1）刚度计算

40.74Pr td＝3 （6.3）

E 式中：td－凹模底板厚度（mm）

P－模腔压力（Mpa） E－弹性模量（Mpa）

r－凹模型腔内半径（mm）

－成型零件的许用变形量（mm）

11140.7445（）32＝22.15mm td＝2.11050.14（2）强度计算

11121.2245（）1.22Pr22＝20.18mm （6.4） td＝835[]2- 17 -

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6.4、成型零件工作尺寸的计算

工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括：凹模、凸模的径向尺寸（含长、宽尺寸）与高度尺寸，以及中心距尺寸等。为了保证塑件质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。其中影响模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下几个方面[7]：

① 成形收缩率：在实际工作中，成形收缩率的波动很大，从而引起塑件尺寸的误差很大，塑件尺寸的变化值为

δs=(Smax-Smin)Ls （6.5） 式中： δs为塑件收缩波动而引起的塑件尺寸误差（mm）；

Smax为塑料的最大收缩率（%）； Smin为塑料的最小收缩率（%）； Ls为塑件尺寸（mm）。

一般情况下，由收缩率波动而引起的塑件尺寸误差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以内。

② 模具成形零件的制造误差：实践证明，如果模具的成形零件的制造误差在IT7～IT8级之间，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。

③ 零件的磨损：模具在使用过程中，由于种种原因会对型腔和型芯造成磨损，对于中小型塑件，模具的成形零件最大磨损应取塑件公差的1/6，而大型零件，应在1/6之下。

④ 模具的配合间隙的误差：模具的成形零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。模具的配合间隙误差不应该影响成形零件的尺寸精度和位置精度。 综上所述，在模具型腔与型芯的设计中，应综合考虑各种影响成形零件尺寸的因素，在设计时进行有效的补偿。由于影响因素很不稳定，补偿值应在试模后进行逐步修订。

通常凹模、凸模组成的模腔工作尺寸简化后的计算方法有平均收缩率法和公差带法两种。其中平均收缩率法以平均概念进行计算，从收缩率的定义出发，按塑件收缩率、成形零件制造公差、磨损量都为平均值的计算，公式如以下[7]： （1）型腔径向尺寸：

Z （6.6） Lm＝（LsLsScpx）0式中：

Scp－塑料平均收缩率。 －塑件公差（mm）

Z-成型零件制造公差（mm）

x-修正系数，一般为1/2～3/4，公差值大取小值

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Lm－型腔径向尺寸（mm） Ls－塑件外形基本尺寸（mm）

查表得，Smax＝1.5％，Smin＝0.6％ 平均收缩率 Scp＝SmaxSmin＝1.05％ 2由《实用模具设计与制造手册》查得该塑件为5级精度，按该精度等级 从表6－45中查到尺寸

基本尺寸L （mm） 公差数值 50～65 0.46 80～100 0.60 100～120 0.68 120～140 0.76 200～225 1.10

280～315 1.40

1成型零件得制造公差Z,一般取塑件公差得1/3～1/6，对中小型塑件取Z＝；31对大型塑件取Z。

3型腔径向尺寸如下：

10xLs＝127－mm,取＝1/2，＝1/6＝0.76＝0.127mm 0.76Z6Lm＝(1271271.0510.1270.1270.76)0＝1270mm 10020.68mm Ls＝d2t＝94.28.12＝110.40Lm＝(110.4110.41.0510.1130.1130.68)0＝111.220mm 1002（2）型腔高度尺寸：

Z （6.7） Hm＝（Hs＋HsScpx'）0式中：

Hm－型腔高度(mm) Hs－塑件高度基本尺寸(mm)

x' -修正系数，一般为1/2～1/3，当制品尺寸较大，精度较低时取小值，反

之取大值。

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型腔高度尺寸如下：

H2830s＝85＋198＝－1.40mm

取x'＝1/2，Z按1/6代入公式，得： H1.05m＝（283＋283100－121.41）0.2330＝285.270.2330mm Hs＝20601.10mm

Hm＝（206＋2061.0510.1830.18310021.10）0mm＝207.610mm （3）型芯径向尺寸： l0m＝（lslsScpx）－Z

式中：lm－型芯径向尺寸（mm） ls－塑件内形基本尺寸（mm） 型芯径向尺寸如下：

l0.68s＝1110mm

lm＝（111＋1111.05100＋120.68）00－0.113＝112.81－0.113mm l0.60s＝94.20mm

lm＝（94.2＋94.21.05100＋120.60）00－0.100＝95.49－0.100mm （4）型芯高度尺寸：

h'）0m＝（hs＋hsScp＋xZ 式中：

hm－型芯高度(mm)

hs－塑件孔深基本尺寸（mm） 型芯高度尺寸如下：

h＋198＝2831.40s＝850mm

h1.05m＝（283＋283100＋121.40）0.670－0.233＝286－0.233mm h1.1s＝2060mm

hm＝（206＋2061.05100＋121.1）00－0.183＝208.71－0.183mm - 20 -

（6.8）6.9）

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七、排气系统的设计

从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔同时，必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体[7]。排气系统的设计相当重要。

7.1、排气不良的危害

排气槽是为使模具型腔中的气体排出而在模具上开设的通气槽，在注射过程中，熔体注入型腔时，必须将型腔中的空气和从熔体中溢出的挥发性气体顺利排出型腔。如果排气槽设计不合理，将会给注射工作带来如下问题：

① 增加熔体充模流动的阻力，使型腔充不满； ② 在制品上呈现明显可见的熔接缝，其力学性能降低； ③ 滞留气体时塑件产生质量缺陷；

④ 型腔内气体受到压缩后产生瞬时局部高温，使塑料熔体分解； ⑤ 由于排气不良，降低了充模速度。

7.2、排气方式

① 利用分型面排气是最好的方法，排气效果与分型面的接触精度有关；

② 对于大型模具，可以用镶拼的成型零件的缝隙排气；

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③ 利用顶杆与孔的配合间隙排气； ④ 利用球状合金颗粒烧结块渗导排气； ⑤ 在熔合缝位置开设冷料穴

本模具可以利用配合间隙排气，通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，这里不需要单独设计排气槽。

八、合模导向机构的设计

注射模在工作中周期性地开模、合模，其开合动作可依靠注射成型机的拉杆导向，但仅依靠注射成型机的拉杆导向并不能保证注射模具正常工作，注射模本身必须设置合模导向机构，在注射模中，指引动模与定模之间按一定的方向闭合和定位的装置，称之为合模导向机构。导向机构的功能有： 1) 定位作用； 2) 导向作用； 3) 承受一定侧压力；

4) 支承定模型腔板或动模推件板。

当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。

8.1、导向机构的设计原则

a、 导柱（导套）应对称分布在模具分型面的四周，其中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具强度和防止模板发生变形；

b、 导柱（导套）的直径应根据模具尺寸选定，并应保证有足够的抗弯强度；

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c、 导柱固定端的直径和导套的外径应尽量相等，有利于配合加工，并保证了同轴度要求；

d、 导柱和导套应有足够的耐磨性；

e、 为了便于塑料制品脱模，导柱最好装在定模板上，但有时也要装在定模板上，这就要根据具体情况而定。

8.2、导柱的设计

导柱的结构形式有两种：一种为单节式导柱，另一种为台阶式导柱。小型模具采用单节式导柱，大型模具采用台阶式导柱[8]。

在导柱的工作部分上开设油槽，可以改善导向条件，减少摩擦，但增加了成本，由于该模具要求不高，所以不再加油槽。故导柱采用不加油槽的阶梯式导柱 根据国家标准选用直径为40mm长度为306mm的导柱。其示意如图8.1所示：

图8.1 导柱

8.3、导套的设计

由于导柱已选定，由塑料模具设计与制造可查得与之相配的导套为Ⅰ型带头导套，其直径为40mm，长度分别为160mm。其示意如图8.2所示[8]：

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图8.2 导套

九、脱模推出机构的设计

9.1、脱模推出机构的设计原则

从模具中推出塑件及浇注系统凝料的机构称为脱模推出机构。脱模机构按驱动方式分为手动脱模机构、机动脱模机构、液压脱模机构、气动脱模机构；按模具结构分为简单脱模机构、二次脱模机构、双脱模机构、带螺纹塑件脱模机构、浇注系统自动切断脱模机构。

制件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵循下列原则： 1) 尽可能让塑件留在动模，使脱模动作易于实现； 2) 不损坏塑件，不因脱模而使塑件质量不合格；

3) 塑件被顶出位置应尽量在塑件内侧，以免损伤塑件外观； 4) 脱模零件配合间隙合适，无溢料现象； 5) 脱模零件应有足够的刚度和强度；

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6) 应使脱模力作用位置靠近型芯，作用于塑件刚度及强度最大的部位，作用力面积尽可能大。

9.2、脱模推出机构的确定

本模具采用的为一次顶出脱模机构，它包括常见的推杆、推管、推板、推块或活动镶块等脱模机构。该机构是最常用的顶出方式。即塑件在顶出机构的作用下，通过一次动作即可顶出。基于以上原则，该模具的脱模零部件设在动模上，选择推杆顶出形式[9]。 9.2.1、推杆的设计

（1）根据该塑件和模具的结构特点，在开模后塑件的收缩不仅不对侧凹成型零件产生包紧，反而会松开，故脱模力较小，可忽略不计，所以只能凭经验初选推杆的直径为 d=16mm。

（2）杆长度的计算 ，顶杆总长度为：

h杆=[h腔+б1]+h动垫+[S顶+б2]+h顶固 （9.1）

式中： h杆 为推杆的总长度；

H腔 为型腔的总高度； h动垫 为动模垫板的厚度； S顶 为顶出行程；

h顶固 为顶杆固定板的厚度；

б1为富裕量，一般为（0.05～0.1）mm，表示顶杆端面应比腔型的平面高出；

б2为顶出行程富裕量，一般为3～6mm。

根据以上公式计可得，推杆的总长度为421mm。

（3）推杆的形式有普通顶杆、成形顶杆、锥面顶杆，该模具的顶杆形式选择普通顶杆，如图9.1所示：

图9.1 推杆

9.2.2、复位杆设计

复位杆与顶杆安装在同一固定板上，工作端面低于动模表面，选用沉头内六角螺钉。数量为2，采用45钢，顶部淬火处理，硬度为HRC43～48，表面粗糙度为Ra1.6左右。 9.2.3、推板尺寸设计

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QH0.54L()3 （9.2）

EBY1式中：

H－推板厚度（cm）

L-推杆间距（cm），初选L＝10.6cm. Q-总脱模力（N）

E-钢材的弹性模量（N/cm2），一般中碳钢E＝2.1107N/cm2 B－推板宽度（cm）(参照《实用模具设计与制造手册》，初选B＝25cm) Y-推板允许最大变形量（cm）,一般为塑件在脱模方向的尺寸公差的1/5～

1/10，得Y＝0.003。

代入，得：

115216.31)32.39cm H0.5410.6(72.110250.0031 取H＝4cm

所以，推板的尺寸为25025040mm，推杆固定板的厚度是25mm。

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十、侧向分型与抽芯机构的设计

当注射成型侧壁带有孔、凹穴、凸台等的塑料制件时，模具上成型该处的零件就必须制成可侧向移动的零件，以便在脱模之前先抽掉侧向成型零件，否则就无法脱模。能将侧型芯或侧型腔抽出和复位的机构称为侧向分型与抽芯机构。

10.1、侧向分型与抽芯机构的分类

根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为三大类，设计中应当根据塑件结构尺寸和抽芯力大小来进行合理的选择。

1）手动侧向分型与抽芯机构； 2）液压或气动侧向分型与抽芯机构； 3）机动侧向分型与抽芯机构。

本设计中采用的是机动侧抽机构，利用注射机的开模合模运动进行模具的侧向分型、抽芯及其复位动作，这类机构经济性好、效率高、可靠性强。

根据结构的不同又可以将侧向分型与抽芯机构分为以下六种： 1) 斜导柱侧向分型与抽芯机构； 2) 弯销侧向分型与抽芯机构； 3) 斜导槽侧向分型与抽芯机构； 4) 斜滑块侧向分型与抽芯机构； 5) 齿轮齿条侧向分型与抽芯机构； 6) 其他侧向分型与抽芯机构；

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本设计中采用斜导柱侧向分型与抽芯机构

10.2、斜导柱侧向分型与抽芯机构的设计原则

a、 活动型芯一般比较小，应牢固装在滑块上，防止在抽芯时松动滑脱。型芯与滑块连接部位要有一定的强度和刚度；

b、 滑块在导滑槽中滑动要平稳，不要发生卡住、跳动等现象；

c、滑块限位装置要可靠，保证开模后滑块停止在一定位置上而不任意滑动； d、 锁模块要能承受注射时的侧向压力，应选用可靠的连接方式与模板连接。锁模块和模板可做成一体。锁紧块的斜角θ1应大于斜导柱的倾斜角θ，一般取θ1-θ >2°～3°，否则斜导柱无法带动滑块运动。

e、滑块完成抽芯运动后，仍停留在导滑槽内，留在导滑槽内的长度不应小于滑块全长的2/3，否则，滑块在开始复位时容易倾斜而损坏模具。

f、防止滑块和推出机构复位时的相互干涉，尽量不使推杆和活动型芯水平投影重合。 g、滑块设在定模的情况下，为保证塑料制品留在定模上，开模前必须先抽出侧向型芯，最好采取定向定距拉紧装置[10]。

10.3 、斜导柱侧向分型与抽芯机构的有关参数计算

10.3.1、 斜导柱倾斜角α的确定

斜导柱的倾斜角是决定斜导柱抽芯机构工作效果的一个重要参数，它不仅决定了抽芯距离和斜导柱的长度，更重要的是它决定着斜导柱的受力状况。

斜导柱受到的抽拔阻力和弯曲力的关系如10.1图所示[10]。（不考虑斜导柱与滑块的摩擦力）。

α 图10.1 斜导柱受力图

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Q=P cosα （10.1）

式中： P1---开模力；

Q--抽拔阻力（与抽拔力大小相等方向相反）； P---斜导柱所受的弯曲力。

由上式可以看出，当所需的抽拔力确定以后，斜导柱所受的弯曲力P与cosα成反比，即α角增大时，cosα减小，弯曲力P也增大，斜导柱受力状况变坏。 另外，从抽芯距S与α角的关系来看，如图10.2所示。

α 图10.2 抽芯距的计算

S=H tanα=L sinα （10.2） 式中： L---斜导柱的有效工作长度。

当S确定以后，开模行程H及斜导柱工作长度L与α成反比，即α角增大，tanα也增大，则为完成抽芯所需的开模行程减小，另外，α角增大时sinα增大，斜导柱有效工作长度可减小。

综上所述，当斜导柱倾斜角α增大时，斜导柱受力状况变坏，但为完成抽芯所需的开模行程可减小；反之，当α角减小时，斜导柱受力状况有所改善，可是开模行程却增加了，而且斜导柱的长度也增加了。这会使模具厚度增加。因此，斜导柱倾斜角α过大或过小都是不好的，一般α角取10°～20°，最大不超过25°。

对于该模具，由于抽拔力不大，但抽芯距离较大故选择较大倾角，综合考虑斜导柱的倾斜角取α=20°。 10.3.2、 斜导柱的设计

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（1）抽拔力计算

QAhq(cossin) （10.3）

式中：

Q－抽拔力（N）

A－型芯被塑件包紧的断面形状周长（mm） h-型芯成形深度（mm）

q-由于塑件收缩形成的单位正压力，一般取8～12Mpa

－摩擦系数，取0.1～0.2

－脱模斜度（0）（由《实用模具设计与制造手册》查的为50'～2,初取2） A94.2295.94mm q12MPa0.2(2) 斜导柱的尺寸计算

A、长斜导柱

h=218mm

Q=295.94×218×12×(0.2×cos2×sin2)=127507.24N

S=218+3=221mm

由于抽芯方向与模具安装平面平行

S=L3sinα （10.4） 式中：

S－抽芯距（mm）

L3－斜导柱工作部分长度（mm）

H=S/tanα （10.5）

-斜导柱安装角度()，一般取15～20，不大于25，初取20

H－抽芯距为S时所需开模行程（mm）

代入，得：

221L3646.16mmsin20

221H607.19mmtg20所受正压力N：

Q(N1N2)127507.240.1164278.83N158958.16N （10.6） cossincos200.1sin20其中：

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N1N22khS1S2Qk(S1S2)21tg(206)1158.62tg(206)63.5158.62127507.24164278.83N① 直径计算d:

d3NL30.1[]158958.16127cos2011.62mm （10.7）

0.1(137103)取d=20mm 式中：

Q－抽拔力

[]－许用抗弯强度 （由于斜导柱选用材料为T8A，所以[]＝137Mpa） ② 长度计算L：

hS1501LL2L3L4d646.1620719.37mm cossin22cos20取L＝720mm。

长斜导柱图如图10.3所示：

图10.3 长斜导柱

B、短斜导柱： h=65mm

Q=295.94×65×12×(0.2×cos2×sin2)=38018.21N

S=65+3=68mm

68198.83mmsin20

68H186.81mmtg20L3所受正压力N：

Q(N1N2)38018.210.164526.6549112.46N Ncossincos200.1sin20其中：

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N1N22khS1S2Qk(S1S2)21tg(206)1105tg(206)63.510538018.2164526.65N

① 直径计算d: d3NL30.1[]49112.46127cos2037.85mm

0.1(137103)取d=40mm ② 长度计算L： LL1L3L4取L＝263mm

hs1501d198.8340262.04mm cossin22cos2010.4、滑块的设计

滑块是斜导柱机构中的可动零件，滑块与侧型芯既可做成整体式的；也可做成组合式的，该塑件选择滑块与侧型芯做成整体式。滑块和导柱的配合精度为H7/h7。

10.5、导滑槽的设计

斜导柱驱动滑块是沿着导滑槽移动的，故对导滑槽提出如下要求： a、 滑块在导滑槽内运动要平稳；

b、 为了不使滑块在运动中产生偏斜，其滑动部分要有足够的长度，一般为滑块宽度的一倍以上；

c、 滑块在完成抽拔动作后，仍留在导滑槽内，其留下部分的长度不应小于滑块长度的2/3，否则，滑块在开始复位时容易发生偏斜，甚至损坏模具；

d、 滑块与导滑槽间应上、下与左、右各有一对平面呈动配合，配合精度可选H7/g6或H7/h7，其余各面均应留有间隙[10]；

e、 导滑槽应有足够的硬度（HRC52～56）。

基于以上要求，该模具开模行程较大，故导滑槽采用嵌入式，形状采用丁字。

10.6 、楔块的设计

楔块的斜角应α1导柱的倾斜角α。一般α1=α+（2～3）°。这样在开模时锁紧块能很快离开滑块的压紧面，避免压紧块与滑块间摩擦过大。另外，合模时，只是在接近合模终点时，楔块才接触滑块，并最后压紧滑块，使斜导柱与滑块的斜孔壁脱离接触，以免注射时斜导柱受过大的力。

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十一、温度调节系统的设计

塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形率大，而且还容易造成溢料和粘模；温度过低，则熔体流动性差，塑件轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。当模温不均匀时，型芯和型腔温差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。通常温度调节系统包括冷却系统和加热系统两种。一般注塑到模具内的塑料温度为 200℃左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60℃以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。该设计塑件材料为 PVC，在注塑成型时，黏度低，流动性好，要求模具温度（一般低8℃）较低，用常温水对模具进行冷却。由于该模具的模温要求在 80℃以下，有是小型模具，所以无需设置加热装置，仅需要设置冷却系统即可[14]。

11.1、 冷却系统的设计原则：

1）冷却回路数量应尽量多，冷却通道孔径要尽量大； 2）冷却通道的布置应合理；

3）冷却回路应有利于降低冷却水进、出口水温的差值； 4）冷却回路结构应便于加工和清理；

5）冷却水道至型腔表面的距离应尽可能相等；

6）冷却水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不牢，影响塑件的精度

11.2 、温度调节对塑件质量的影响

a、 采用较低的模温可以减小塑料制品的成型收缩率；即收缩率小，变形小，尺寸稳定，机械强度高，耐应力开裂性好和表面质量好；

b、 模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减小塑件的变形，其中均匀一致的模温尤

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为重要。

11.3 、对温度调节系统的要求

a、 根据选用的塑料品种，确定温度调节系统是采用冷却方式还是加热方式； b、 希望模温均匀，塑件各部分同时冷却，以提高生产率和塑件质量； c、 采用较底的模温，快速、大流量通水冷却一般效果比较好； d、 温度调节系统要尽量做到结构简单，加工容易，成本低廉。

11.4 、冷却装置的设计要点

a、 冷却水孔的数量愈多，对塑件的冷却也就愈均匀；

b、 水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即将孔的排列与型腔形状相吻合； c、 塑件局部壁后处，应加强冷却；

d、 对热量积聚大，温度上升高的部位应加强冷却；

e、 当成型大型塑件或薄壁制品时，料流程较长，而料温愈流愈低，为在整个塑件上取得大致相同的冷却速度，可以适当改变冷却水道的排水密度，在料流末端冷却水道可以排列得稀一些；

f、 冷却水道要避免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，降低塑件强度； g、 冷却装置的形式应根据模腔的几何形状而定； h、 便于加工清理。

11.5、冷却系统的设计计算

① 由《塑料模具技术手册》表3-41查的UPVC成形时放出的热焓量

i3.0105J/Kg （11.1）

QGi37.633.01051.13107(J/h)

式中：

G－单位时间内注入模具的塑料质量(Kg/h)

② 求冷却水的体积流量V：

Gi1.1310733 V6.4310(m/min)（11.2） 360C(t1t2)60418710(2720)式中：

C－冷却水的比热容（J/Kgk)。

。  －冷却水的密度（Kg/m3）

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t1－冷却水的出口温度。 t2－冷却水的入口温度。

③ 求冷却水直径，根据体积流量，由《塑料模具技术手册》表3-14查找，选d＝10mm。 ④ 求冷却水孔的流速v:

4V46.43103v1.36m/s （11.3）

d20.01260⑤ 求冷却水孔壁与冷却水间的传热系数，由表3-38查得30c时水的8.40，得： (v)0.8d0.2(9961.36)0.8328.46.810(W/mk) （11.4） 0.20.01⑥ 求冷却水孔总传热面积A：

Gi1.13107 A0.013m2 （11.5） 33600(TwT)36006.810[40(2720)/2]式中：

Tw－模具温度。 T－冷却水的平均温度。 ⑦ 求冷却水孔总长度L：

Gi1.13107L0.41m 0.80.83600(vd)(TwT)36008.4(9961.360.01)(407/2)（11.6）

⑧ 求模具上应开设的冷却水孔数n: nAdl0.0135600.0110000.74（孔）1 （11.7）

式中：

l-模具密度。 ⑨ 冷却水流动状态校核：

当平均温度为23.5c时，由《塑料模具技术手册》图3-319查得，水的运动粘

度0.9106(m2/s)

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Revd1.360.0115111104 （11.8） 60.910 故冷却水属于稳定湍流状态，冷却效果良好。 ⑩ 冷却水进出口温差校核：

Gi1.13107 (t1t2)7c (11.9) 223900dCv9000.014187101.36 与原设定值一致。

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十二、模架的确定与标准件的选择

设计中，选用模架时要考虑到塑件的尺寸、流道的分布形式以及顶出机构的形式，有抽芯的还要考虑滑块的大小等等因素，应尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。

模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其是对大型模具，这一点尤为重要。以上内容确定之后，便根据所定内容设计模架。

由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可选用标准模架P2型560×L，其中L取630mm，即符合要求。

12.1、定模座板

定模座板用来固定定模板和浇口套，定模座板和定模板通过8个ø16的内六角螺钉连接，定模座板和浇口套通过8个ø6的内六角螺钉连接，因此定模座板应有一定的厚度，并有足够的强度。定模板座尺寸为：560×630×50mm。

12.2、定模板

定模板上有型腔，还用于导柱和其它零件固定稳固。在定模板上开设了冷却水道，定模板要具有较高的平行度、硬度和一定的厚度，并有足够的强度。导柱孔与导柱为H7/k6过渡配合。定模板尺寸为：560630160mm。

12.3、动模板

动模板上有型腔，还用于导柱和拉料杆的稳固，防止型芯、导柱和顶杆等脱出固定板，并承受型芯和顶杆等的压力，在动模板上开设了冷却水道，因此它要具有较高的平行度和硬度，有一定的厚度，并有足够的强度。动模板导柱固定孔与导套为H7/k6过渡配合，其上孔与拉料杆采用H8/m6过渡配合。动模板尺寸为：560630160mm。

12.4、垫块

用来连接动模板与动模座板的零件。其作用主要是，在动模座板与动模板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。垫块尺寸为：100×160×560mm。

12.5、推板

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推板用来推动脱模机构的运动，承受压力及弯曲应力，因此推板必须具有足够的强度和硬度，推板的尺寸为：56035440mm。

12.6、推杆固定板

推杆固定板用来固定推杆、复位杆及拉料杆，必须具有一定的强度和硬度，推杆固定板的尺寸为：56035425mm。

12.7、动模座板

动模座板用来固定动模板和垫块，动模座板和动模板、垫块通过8个ø16的内六角螺钉连接，定模座板应有一定的厚度，并有足够的强度，定模座板尺寸为：560×630×50mm。

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十三、模具的装配

塑料模具装配时常用的装配基准大致分为两种，以塑料模中的主要工作零件如型芯、型腔和镶块等为装配基准件，模具的其它零件都依靠装配基准件进行顺序装配；有导柱，导套的模具，以模板侧面为基准进行修配和装配。

13.1、塑料模具零件的组装

型芯压入前,通常在固定板的孔口加工出工艺倒角或引入锥度，有利于型芯压入组装和保证型芯垂直度。将型芯尖角部位修成R0.3圆弧，或将固定板孔角部用锯条修出槽，型芯压入过程中要多次检查型芯的垂直度和方位。然后按划线加工定模固定板型孔，将预加工的型芯精修成型，将动定模固定板叠合在一起，使分型面紧密贴合，然后夹紧。下一步是将型芯压入固定并配合紧密，装配后，型芯外露部分要符合图纸要求，分别将导套，导柱压入定模，固定模并检查导套，导柱的松紧程度，将定模上平面磨平，然后将动模固定板下平面磨平。再将滑块型芯装入导滑槽，并推至端面与定模定位面相接触，将滑块上固定螺钉，使滑块与滑块面均匀接触，同时分型面间留有0.2mm的间隙，此间隙可用塞尺检查。用压力机将浇口套压入定模板，将定模板，复钻螺孔后，拧入螺钉和敲入销钉紧固，将动模板，支架复钻后拧入螺钉紧固。各部分装配完成后，检查制品，验证模具质量状况，发现问题可以调整。

导柱导套孔在整个模具装配过程中的顺序基本上有两种：若选定型芯和型腔为装配基准时，则导柱导套孔的加工顺序应安排在完成型芯，型腔的组装。合模后进行，若塑件结构形状使型芯，型腔在合模后很难找正相对位置，或者模具设有斜滑块机构时，则要先加工装配导柱导套，作为模具装配基准。

未淬硬模板上导柱导套孔的加工，可在坐标镗床上分别加工或将动，定模板叠合在一起用工艺销钉定位后在车床，立铣和镗床上加工。

13.2 、 装配调试的工艺要求及注意问题

1. 试模前，应对零件的装配过程再次检查一遍，以防安装模具过程中造成伤人，同时必须对设备的油路，水路进行检查，并按规定作好开机前的准备。

2. 开模试模时，原则上选择在低压，低温和较长的时间条件下成型，然后按压力，时间，温度这样的先后顺序变动。

3. 注射成型时，可选用高速和低速两种工艺，一般在制件壁厚面大时采用高速注射成型。

4. 对粘度高和热稳定差的塑件，采用较慢的螺杆转速和略低的背压加料和预塑，而粘度低和热稳定性好的塑料，可采用较快的螺杆转速和略高的背压。

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十四、设计总结与体会

经过两个月的设计，斜三通管注塑模设计基本完成了。从拿到毕业设计任务书起，我查阅了大量书籍、期刊和电子资料，尽可能多的了解目前国内塑料模具行业和PVC塑料的现状和发展前景。充分运用自己所学知识、借鉴前人的资料，对给定的塑件进行认真分析，最终确定成型工艺方案。并进一步选择设备、确定模具结构、动作原理分析、计算零件尺寸、推出机构设计。中期检查过后，我对自己的思路和设计做了一些调整，最终确定了整个模具的结构。

由于模具要求精度高，形状、结构比较复杂。进行设计时，不仅用到模具制造工艺学的知识，而且要用到大量机械制造方面的内容。比如机械制图、机械工程材料、塑性成型设备、公差、计算机制图及Pro/E等。通过这次的设计对以前所学的知识进行了回顾和温习，可以说这次毕业设计是对四年大学所学专业知识的检验和练习。

由于所学知识有限且缺乏实际工作经验，难免有不足和错误之处。希望老师给予指正。

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参考文献

[1] 王华山编著. 塑料注塑技术与实例. 北京化学工业出版社. 2005.10

[2] 叶久新，王群主编. 塑料成型工艺及模具设计. 机械工业出版社. 2007.11 [3] 屈华强编著. 塑料成型工艺与模具设计. 高等教育出版社. 2007

[4] 程金霞，张 南主编. 基于Pro_E斜三通管件注塑模设计 邯郸职业技术学院.2007 [5] 盛定高.模具数控加工技术.北京：电子工业出版社，2009

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[12] 廖念钊,古莹庵,李硕根. 互换性与技术测量. 北京：中国计量出版社，2000

[13] 詹友刚.Pro/ENGINEER中文野火版4.0基础教程[M].北京：清华大学出版社，2006

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致 谢

经过2个多月的努力，我顺利完成了这次毕业设计。在这里首先要感谢伍俏平老师在设计过程中给予的指导和帮助。通过老师的指导，我在这段时间内掌握了注塑模设计基本原则以及设计中参数的选择方法。中期检查时检查老师给予的意见对我以后的设计质量和进度也有很大的帮助，在这里表示感谢。

设计中还引用了不少工厂的经验以及多位专家学者的著作，从中学到了很多设计技巧。使我初步认识到了以后工作中可能出现的问题，如何去解决，这将对我以后的工作有很好的帮助作用，在这里一并表示感谢。

最后，通过本设计我巩固了所学专业知识，并得到了不少心得。但由于是第一次系统的做这样规模的设计，会有不少缺点和错误，欢迎审核答辩的老师批评指正，在此再次表示感谢。

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附录：

附件1：斜三通管注塑模具总装配图A0一张 附件2：定模板零件图A1一张 附件3：长斜型芯零件图A1一张 附件4：导柱零件图A3一张 附件5：导套零件图A3一张 附件6：导滑槽零件图A3一张 附件7：导滑套零件图A3一张 附件8：浇口套零件图A3一张 附件9：推杆固定板零件图A3一张 附件10：长芯楔块零件图A3一张 附件11：塑件零件图A3一张 附件12：长斜导柱零件图A3一张

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