三通塑件注塑模设计调研报告概要.docx

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三通塑件注塑模设计调研报告概要

中原工学院机电学院

注塑模调研报告

设计题目：

三通塑件注射模设计

专业：

机械设计制造及其自动化

班级：

姓名：

学号：

日期：

目录

1.塑件工艺性分析……………………………………………………1

1.1塑件图及技术要求……………………………………………？

1.2塑料原料的成型特性与初拟工艺参数…………………………？

1.3塑件结构特点及结构工艺性分析………………………………？

2．型腔数目的选择及注塑设备的选择………………………………？

3．模具结构设计及模具工作原理……………………………………？

4.模具设计的有关理论计算及校核…………………………………？

5．模具总装图………………………………………………………12

6.结论

致谢

参考文献

一、塑件的工艺分析

（一）塑件成型工艺分析

塑件名称：

塑料三通

生产批量：

大批量

未注公差取MT4级精度

（二）原料的成型特性与工艺参数

静电喷枪的工作条件要求

1）具有足够的结构强度、刚度和强抗静电性，

2）具有抵抗喷涂所用涂料溶剂侵蚀和承受气体或液体工作压力的能力。

材料选择：

聚酰胺俗称尼龙（PA），是重要的工程塑料，其产量在五大通用工程塑料中居首位。

尼龙的使用性能：

具有良好的综合性能，既具有聚苯乙烯的良好成型性、聚丁二烯的韧性，又具有聚丙烯腈的化学稳定性和表面硬度。

尼龙耐热、耐磨、耐油、耐弱酸、耐碱，而且电绝缘性好、无毒、无味，其抗拉强度可达35~50MPa，尼龙的工艺性能：

熔体流动性好，制品壁厚可小到1mm。

尼龙的特性可以满足静电喷枪的使用要求，故选用尼龙66（PA66）为静电喷枪的注塑材料。

尼龙的工艺条件：

注射温度在260～290℃之间，模温在50℃左右，注射压力为100～140MPa，成型收缩率为1.5%，密度ρ=1.15g/cm3、弹性模量E=1.35×103MPa，泊松比µ=0.35。

（三）塑件的结构分析

塑件成型工艺分析：

1）静电喷枪三通管在直通管子的另一侧添加了盲管以便安装手柄，其结构要求在三个方向上采用侧向抽芯机构进行成型与抽芯。

2）由于制件尺寸较小、管壁较薄，且尼龙材料的流动性较好，注射模采用了点浇口浇注系统。

3）因为塑件与浇注系统凝料需要分别脱模，故采用由动模板、中间板和定模板组成的三板式注射模结构。

4）为提高生产效率采用一模两腔形式。

（四）塑件尺寸精度的分析

该塑件要求外形美观，无色透明，外表面没有斑点及熔接痕，因为塑件原材料为聚苯乙烯，所以表面采用一般精度等级4级；该塑件为透明塑件，要求型腔与型芯的表面粗糙度相同，粗糙度可取Ra0.3μm。

（五）表面质量的分析

该塑件要求无缺胶，脏污；无拉伤、拉裂、中心圈破裂；无银丝；允许有小黑点1~2个;无气泡、气纹；无明显熔接痕；表面无擦伤、修伤；无手印、指纹；无明显色差。

二、注塑设备的选择

（一）估算塑件体积

经过计算，制件单件体积为27.8cm3，注射机一次所要注射熔融塑料的体积为：

V=n（V件+V凝）=88.96cm3

式中，n=2，V凝=0.6V件。

注射机的理论注射量V理=V/0.8=111.2cm3

（二）选择注射机

1.由于卧式注射机的注射系统与合模机构的轴线重合并与地面平行，具有机身较低，加料、操作及维修较方便，且制品推出脱模后可自动坠落，易于实现机械化或自动化等优点，故首选卧式注射机。

可选用SZ-125/630型注射机，其参数如下表。

该注塑机的各参数如下表所示：

SZ-125/630型注射机技术参数

2.塑件的注射工艺参数的确定

注射机的最大注射压力应当满足塑件成型的需要，塑件成型所需要的压力是由注射机类型、喷嘴形式、塑料流动性、浇注系统和型腔的流动阻力等因素决定的。

注射温度在260～290℃之间，模温在50℃左右，注射压力为100～140MPa，成型收缩率为1.5%，密度ρ=1.15g/cm3、弹性模量E=1.35×103MPa，泊松比µ=0.35。

尼龙材料的流动性好，所需的设备注射压力为100～140MPa，鉴于本塑件的尺寸较小，又属于厚壁件，精度要求也不高，注射压力应在100～120MPa之间，所选注射机能提供的最大注射压力为126MPa，可满足成型工艺要求

三、型腔数的确定

（一）分型面的选择

在I或者II的位置，制件投影面不是最大，但在定模部分需要安装型芯进行成型，脱模不方便，且模具结构复杂。

分型面选择在III的位置，在分型面上进行一次侧向抽芯动作即可实现四个孔的脱模，而不需在动、定模上进行抽芯，既方便三个方向的侧向分型脱模，又可降低型腔的制造难度。

虽然投影面积最大，但因制件较小，不存在超过注射机许用注射面积而造成的溢料问题。

（二）型腔数的确定

型腔数目与配置

型腔数量受注射机能力、塑件精度和生产的经济性等因素影响。

本制件需要三个方向进行侧向抽芯，同时为兼顾生产效率，采用了一模两腔结构。

四、标准模架的选择

图14-9静电喷枪三通管注射模具图

1－动模座板2－垫块3－推板4－推杆固定板5－斜导柱6－支承板7－限位柱8－滑块9－楔紧块10－定模座板11－型芯固定板12－定模镶块13－定位环14－浇口套15－动模镶块16－定模固定板17－型芯18－动模固定板19－锁紧机构20－推杆21－拉料杆22－弹簧23－定距螺钉24、27－导套25、26－导柱

2.为使浇注系统中的塑料在圣餐过程中一直保持熔融状态，本设计采用加热流道设计。

由于是多型腔加热流道，在这里采用内加热式。

将加热器安装在流道中央部位，流道中的塑料熔体阻止加热器直接向分流板或模具本身散热，所以能大幅度降低加热能量损失并相应提高加热效率。

五、浇注系统的设计

（一）主流道的设计

主流道设计卧式注射模采用直浇口式主流道，其几何形状与尺寸可参考表7-1。

其主要尺寸如下：

主流道小端直径：

d=注射机喷嘴口直径+（0.5~1mm）=5mm；

主流道球面半径：

SR=注射机喷嘴球头半径+（1~2mm）=16mm；

球面配合高度：

h=（3~5）mm，取h=4mm。

主流道长度L：

设计原则是小于60mm，故暂取L为40mm；

主流道的锥角推荐值为2°～4°，考虑到尼龙66的流动性良好，且为了方便修模，主流道的锥角取为2°，

主流道大端直径D：

D=d+40×2×tan2°=7.794mm，取D=8mm。

主流道冷料穴：

在收集前锋冷料的同时还可以用来控制浇注系统凝料的脱模。

由于采用三板式模具结构，故选择带有球头拉料杆的冷料穴，

开模时先利用穴内冷料对拉料杆头部的包紧力，将主流道凝料带出定模，

然后使拉料杆与冷料背向运动，强制两者脱开。

为使冷料能够与脱模板自动分离，冷料穴的形状不能太深太陡。

（二）分流道的设计

为保证熔体分配均衡，各模腔制件精度一致，多腔注射模应尽量采用平衡式浇注系统，即分流道的截面形状、尺寸及长度对应相等。

分流道的截面大小应与熔体的流动性相适应，一般对流动性好的尼龙等可取较小截面。

U形和圆形截面分流道的流动性好，当量直径也小，但圆形截面分流道需要开设在分型面的两侧，上、下两部分必须互相吻合，加工难度大。

而U形截面分流道常用于小型制品，且加工方便，故采用U形截面分流道。

取R=4mm，h=8mm，为方便修模

取侧壁斜角可取5°。

1.浇口设计

1、浇口设计时应考虑浇口的位置和形状。

浇口位置

根据浇口位置选择原则，将浇口设置在三通管两条轴线交点处，其优点是:

a.浇口正对着型芯，可使熔体均匀地填充型腔，避免喷射的产生；

b.设置位置与最大管径在成型中收缩产生的残余拉应力方向一致，可消除或减小制品开裂的可能性；

c.流程较短，能保证熔体迅速、均匀地充填模具型腔，避免和减少因取向应力和收缩不均造成翘曲。

d.本制件的流程较短，每个制件只设一个浇口，以免增加熔接痕的数量。

2、浇口结构形式

适用于尼龙的浇口形式有点浇口、直接浇口、侧浇口等。

其中点浇口尺寸很小，具有增加熔体流动性、提高熔体切变速率、有利于薄壁塑件成型、浇口冻结快、痕迹小、进料部位选择自由、易于实现自动脱件等优点，广泛应用在多种塑料的单腔、多腔或多浇口注射模中。

而直接浇口、侧浇口尺寸大，痕迹明显，冷却冻结慢，容易在进料处产生较大的残余应力而导致塑件翘曲变形，不适宜于本制件，故采用点浇口形式

点浇口的直径可按式7-7计算：

d=（0.05～0.08）×

=0.87～1.39mm

可以先加工出0.8～1mm直径的点浇口，再根据试模情况调整；浇口的长度取1mm，为防止在拉断浇口凝料时损坏制品表面，在浇口与塑件连接处可采用高为0.5mm、锥角为60°～90°的锥度过渡。

成型零件设计

（1）成型零件尺寸

成型零件工作尺寸的标注原则：

外形尺寸采用单向负偏差，基本尺寸为最大值；

内形尺寸采用单向正偏差，基本尺寸为最小值；

中心距尺寸采用双向等值正、负偏差，基本尺寸均为平均值。

成型零件工作尺寸公差：

可取δz＝Δ/3、δc＝Δ/6。

根据目前机械制造和装配的技术水平，一般将IT7～8级作为模具制造公差。

由于制品尺寸较小、尺寸精度不高，故采用平均值方法。

以成型内径Φ20.8mm、外径Φ27mm的管为例进行成型零件工作尺寸计算，该孔与另一内径为Φ13mm孔的中心距为19.6mm。

按8级精度查表可得该孔内外径的制件公差Δ分别取0.88mm、0.96mm，中心距的制造公差取0.22。

由第8章内容可得模具型腔、型芯零件尺寸的计算公式及结果如表14-2所示。

（2）成型零件结构

型腔结构形式：

根据塑件的大小和结构特点，型腔采用整体式结构，分别固定在动、定模固定板上

特点：

结构简单、牢固可靠、不易变形，制品表面无镶拼接缝的溢料痕迹。

2.分流道的长度

分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济的使用原料和注塑机能耗，减少压力损失和热量损失。

3.分流道的表面粗糙度

由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因而分流道的内表面粗糙度并不要求很低，一般取1.6左右即可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。

（三）型芯结构形式

型芯结构形式：

均采用嵌入式，即将型芯单独加工后，采用通孔凸肩式与滑块固定连接。

成型内孔Φ27.4、Φ20.8的型芯结构分别如图所示。

（四）成型零件的强度和刚度设计

1、侧向分型与抽芯机构

本制品需要在三个方向上成型四个侧孔，因此，必须设计侧向抽芯机构，并采用斜导柱式机动侧向抽芯机构。

以成型最大孔（直径Φ27.4）为例，对侧向抽芯机构进行设计。

侧向分型与抽芯机构

（1）脱模力以内径为φ27.4mm的孔为例，其型芯直径为φ28.5mm，由于R／t=14.25/3.1=4.6＜10，属于圆环形断面的厚壁制品，其侧向脱模力可根据式（10-1）计算，即

.

式中，尼龙平均成型收缩率S取1.5%，

弹性模量E取1350MPa，

泊松比μ取0.35；

制品对型芯的包容长度l为36mm；

制品与型芯之间的静摩擦系数f取0.26；

型芯的脱模斜度φ取1°；

无因次系数K2=1+fsinφcosφ≈1；

无因次系数K1由式10-5决定

式中，λ是型芯半径与塑件壁厚之比，λ=r/t=4.6。

可得脱模力

2、斜导柱