三通管注塑成型设计任务书说明书解读.docx

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三通管注塑成型设计任务书说明书解读

前言

塑料模具设计是在我们学了的大学基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。

我们在进行毕业设计时，可以对所学的课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学三年生活中占有重要的地位。

就我们而言，我希望能通过这次的设计的机会，更好的了解并掌握塑料模具设计的一般程序；熟练的运用有关技术资料，掌握注射工艺计算方法；根据工件特点选择适合的塑料模具结构；对自己的未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问、解决问题的能力，为今后的生活和工作打下良好的基础。

在这个过程之中，首先是对零件的分析，消化客户给定的参考资料和设计与制造的要求，对设计的目的和要求有一个完全的了解；

由于实践经验的缺少和知识面的欠缺，设计过程中的错误在所难免，望老师和同学们批评指正。

2013-5-7

摘要

摘要:

介绍了水管三通的注射模具的设计，特别对对成型部分的设计及斜导柱抽芯作了详细的阐述，并模拟了模具的开合动作

关键词：

水管三通，注射模，模具设计，型芯板，型腔板

ThemoldingtooldesignofthecalculatorcaseLiangyuan

Abstract:

Introducedthefixturecasetheinjectingofpartsthemoldingtool’sdesign,specialdesignrightlytypedivisionandstemejectionangularthemadethedetail’s,andimitatedtheopeningofmoldingtooltomatchtheworking.

Keywords:

fixture；injectionthemould;mouldingtooldesign，coreplate,caviteplate

目录

前言……………………………………………………………………1

摘要……………………………………………………………………2

第一章模具设计……………………………………………………………4

第二章模具个别系统的因素的设计…………………………………………6

2.1型腔布置……………………………………………………………6

2.2确定分型面…………………………………………………………6

2.3确定浇注系统………………………………………………………6

2.4排气系统的设计……………………………………………………11

2.5选择顶出方式………………………………………………………11

2.6成型零部件设计……………………………………………………13

2.7确定模具的侧向分型和抽芯结构……………………………………16

2.8模架的选择…………………………………………………………21

2.9导向机构的设计………………………………………………………21

2.10温度调节系统的设计………………………………………………23

第三章装配要求…………………………………………………………25

第四章绘制模具总图………………………………………………………26

设计小结………………………………………………………………27

致谢………………………………………………………………28

参考文献………………………………………………………………29

文章概述

制件名为供水三通D32×D20mm。

（1）产品分析：

塑件尺寸不大，精度等级为一般精度等级6级，有侧向分型和抽芯结构，最大且抽芯距为21mm，其他结构特征符合塑件的设计要求。

（2）选用增强聚丙烯（PP-R）

1）基本特性

聚丙烯无味、无色、无毒。

外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更轻。

密度仅为0.90-0.91g/cm3。

它不吸水、光泽好、易着色。

聚丙烯的屈服强度、抗拉、抗压强度和硬度及弹性比聚乙烯好。

聚丙烯的熔点为164～1700C，其耐热性好，能在1000C以上的温度下进行消毒灭菌。

聚丙烯耐低温的使用温度可达-150C，在低于－350C时会脆裂。

聚丙烯的高频绝缘性能好，而且由于其不吸水，绝缘性能不受湿度的影响。

聚丙烯在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防老化剂。

2）成型特点

1、结晶性料，吸湿性小，可能发生熔融破裂，长期与热金属接触易发生分解；

2、流动性极好，溢边值0.03mm左右；

3、聚丙烯热容量大，注射成型模具必须设计能充分进行冷却的冷却回路；冷却速度快，浇注系统及冷却系统应散热缓慢；

4、成形收缩范围大，收缩率为1.3％～1.7％，较大，易发生缩孔、凹痕、变形，方向性强；

5、注意控制成形温度，料温低方向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于500C以下塑件不光泽，易产生熔接不良，流痕；90℃以上时易发生翘曲、变形，因此，适宜模温为800C左右，不可低于500C；

6、塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以避免应力集中。

7．易变形翘曲

8．有铰链特性

9．尺寸稳定性好，成型后的24h内尺寸不变

　2.确定成型方法：

选用注塑成型

二、影响模具结构及模具个别系统的因素的设计

　1.型腔布置

为了提高生产效率，降低成本，塑件采取一模四腔的结构形式。

在这种结构形式中，浇注系统的设计应使所有的型腔能同时得到塑料熔体均匀的充填，也就是说，应尽量采取从主流道到各个型腔分流道的形状及截面尺寸相同的设计，即型腔平衡式布置的形式。

2.确定分型面。

分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键步骤。

根据分型面的分型面应选在塑件外形最大轮廓处和选择应有利于塑件的顺利脱模原则，分型面的选择在横截面积最大处。

如图1-1，

2-1分型面示意图

3.确定浇注系统

浇注系统的作用

（1）将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出。

（2）在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。

浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内外部质量及模具的结构、塑料的利用率等有较大影响。

（1）主流道设计

主流道是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。

在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。

主流道通常设计在模具的浇口套中。

如图

2-2浇口套

为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角α为20-60，小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5-lmm。

由于小端的前面是球面，其深度为3-5mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1—2mm。

流道的表面粗糙度Rａ＜0.8µm。

浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等材料制造，热处理淬火硬度53-57HRC。

浇口套的结构形式：

浇口套的结构形式如图5.14a把浇口套与定位圈设计成整体式的形式。

浇口套与模板间的配合采用H7/m6的过渡配合，浇口套与定位圈采用H9／f9的配合。

定位圈在模具安装调试时应插入注射机定模板的定位孔内，用于模具与注射机的安装定位。

定位圈外径比注射机定模板上的定位孔径小0.1-0.2mm以下。

（2）分流道设计

在设计多型腔浇注系统时，应设置分流道。

分流道作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。

1）分流道截面形状圆形截面的比表面积最小（流道表面积与体积之比），，即它在热的塑料熔体和温度相对较低的模具之间的接触面积最小。

因此，从传热和流动等方面考虑，圆形截面是分流道最理想的形状。

圆形截面的比表面积最小，但需开设在分型面的两侧，在制造时一定要注意模板上两部分形状对中吻合；

分流道截面尺寸视塑料品种、塑件尺寸、成型工艺条件以及流道的长度等因素来确定。

通常圆形截面分流道直径为2～10mm；对于大多数塑料，分流道截面直径常取5—6mm，这里取6mm。

2）分流道的长度

分流道的长度要尽可能短，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材料和能耗。

故选33mm。

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，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度要求不能太低，Ra取1.6µm左右，这可增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。

4）分流道在分型面上的布置形式

分流道在分型面上的布置形式与型腔在分型面上的布置形式密切相关。

现选对称式的，使胀模力的中心与注射机锁模力的中心一致。

（3）浇口的设计

浇口的设计的恰当与否直接关系到塑件能否被完好地高质量地注射成型。

选用限制性浇口，使浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位，通过截面积的突然变化，使分流道送来的塑料熔体产生突变的流速增加，提高剪切速率，降低粘度，使其成为理想的流动状态，从而迅速均衡地充满型腔，提高塑件质量。

限制性浇口还起着较早固化防止型腔中熔体倒流的作用。

侧浇口开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状为矩形，改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。

侧浇口可以根据塑件的形状特征选择其位置，加工和修整方便，由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹。

但这种浇口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射压力损失较大，对深型腔塑件排气不利。

侧浇口尺寸计算的经验公式如下：

t=（0.6—0.9）×δ

式中b——侧浇口的宽度，mm；

A——塑件的外侧表面积，mm2；

t——侧浇口的厚度；

δ——浇口处塑件的壁厚，mm。

其中，A=3.14×44×62=8605mm2代入上式，得：

b=2mm，t=2mm

浇口的长度L=2.5mm；侧面进料的搭接式浇口。

（4）浇口的位置选择

浇口，其开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响都很大，因此，合理选择浇口的开设位置是提高塑件质量的一个重要设计环节。

另外，浇口位置的不同还会影响模具的结构。

选择浇口位置时，需要根据塑件的结构与工艺特征和成型的质量要求，并分析塑料原材料的工艺特性与塑料熔体在模内的流动状态、成型的工艺条件，综合进行考虑。

考虑到：

尽量缩短流动距离、浇口应开设在塑件壁厚处、应有利于型腔中气体的排除、避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷等原因，浇口选在浇口套与D32的圆心在分型面的连线上。

（5）冷料穴和拉料杆的设计

冷料穴是浇注系统的结构组成之一。

主流道末端的冷料穴除了上述作用外，还有便于在该处设置主流道拉料杆的功能。

注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。

考虑到塑料产品的自动脱模，提高生产效率，只须将拉料杆设计的低于分型面5~10mm即可，这样低下去的那部分又可当冷料穴用，因为在开模时，产品受到侧滑块的限制，必然留在动模一侧，受到浇口的拉力，流道的料也会留在动模一侧。

4.排气系统的设计

当塑料熔体充填模具型腔时，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外。

如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。

在分型面上开设排气槽：

分型面上开设排气槽是注射模排气的主要形式。

分型面上开设排气槽的形式与尺寸如图5.47所示。

图5.47b的形式是为了防止排气槽在面对操作工人注射时，熔料从排气槽喷出而引发人身事故，因此将排气槽设计成离型腔5~8mm后拐弯的形式，这样能降低熔料溢出的动能，同时在拐弯后再适当增加排气槽的深度。

分型面上排气槽的深度h=0.01mm。

5.选择顶出方式

注射成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出的机构称为推出机构。

推出机构的动作通常是由安装在注射机上的顶杆完成的。

（1）脱模力计算：

单件抽拔力可按下式计算，即

Ft=Ap（µcosα—sinα）

式中：

Ft—脱模力（推出力）；

α—脱模斜度，这里取0°25′；

μ—塑件对钢的摩擦系数，约为0.10-0.30，这里取0.2；

A——塑件包络型芯的面积；

p——塑件对型芯单位面积上的包紧力。

模内冷却的塑件，p取0.8×107～1.2×107Pa，这里取1.0×107Pa。

其中：

A3=3.14×30×20+3.14×26×10=2700mm2

算得：

Ft3=2700×1.0×107×（0.2×cos0°25′-sin0°25′）

=5.2kN

利用侧向抽芯的侧滑块和拉料杆卸料：

先是侧向抽芯的侧滑块将塑件重型芯脱出，再由拉料杆将塑件推出。

（2）推出机构的导向与复位：

推出机构的导向与复位推出机构在注射模工作时，每开合模一次，就往复运动一次，考虑到推出机构往复运动的灵活和平稳，必须设计推出机构的导向装置。

推出机构在开模推出塑件后，为下一次的注射成型，还必须使推出机构复位。

为了保证制品的精度，应利用下导柱导套来导向，这样才更好的保证推管与芯子的间隙

推出机构复位装置为弹簧复位。

弹簧复位是利用压缩弹簧的回复力使推出机构复位，其复位先于合模动作完成。

在活动镶件后端设置推杆时，为了在合模前安放活动镶件，常采用弹簧先复位。

弹簧设置在推杆固定板与支承板之间，设计时应防止推出后推杆固定板把弹簧压死，或者弹簧已被压死而推出还未到位。

6.成型零部件设计

构成塑料模具模腔的零件统称成型零部件。

成型零件工作时，直接与塑料熔体接触，承受熔体料流的高压冲刷、脱模摩擦等，因此，成型零件不仅要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，而且还要求有合理的结构，较高强度、刚度及较好的耐磨性。

（1）成型零部件的结构设计

整体嵌入式凹模：

整体嵌入式凹模。

采用多型腔模具成型时，各单个型腔采用机械加工、冷挤压、电加工等方法加工制成，然后压入模板中。

这种结构加工效率高，装拆方便，可以保证各个型腔的形状尺寸—致。

采用无通孔无台肩式，即凹模不带有台肩，从上面嵌入模板，再用螺钉紧固。

镶拼组合式主型芯：

为了便于加工，形状复杂型芯往往采用镶拼组合式结构，这种结构是将型芯单独加工后，再镶入模板中。

采用通孔无台肩式螺钉紧固，连接牢固。

（2）成型零部件工作尺寸的计算

成型零件工作尺寸是指直接用来构成塑件型面的尺寸。

影响塑件尺寸精度的因素很多，概括地说，有塑料材料、塑件结构和成型工艺过程、模具结构、模具制造和装配、模具使用中的磨损等因素，其中塑料材料方面的因素主要是指收缩率的影响。

在模具设计中应根据塑件的材料、几何形状、尺寸精度等级及影响因素等进行设计计算。

因收缩率的波动引起的塑件尺寸误差会随塑件尺寸的增大而增大。

生产这种小型塑件时，模具制造公差和成型零件的磨损是影响塑件尺寸精度的主要因素．因此，应提高模具制造精度等级和减少磨损。

一种常用的按平均收缩率、平均磨损量和平均制造公差为基准的计算方法。

塑料的最大收缩率Smax和最小收缩率Smin，由此该塑料的平均收缩率为：

S=（Smax+Smin）/2×100%

解得：

S=（2.5％-1.5％）/2=2％

须注意：

在型腔、型芯涉及到的无论是塑件尺寸和成型模具尺寸的标注都是按规定的标注方法标注的。

凡孔都是按基孔制，公差下限为零，公差等于上偏差；

1）型腔径向尺寸的计算

型腔的结构三维造型如图1-2所示。

图3-1型腔的三围造型图

计算模具成型零件最基本的公式为：

精度级别较低，则x=0.5。

塑件的基本尺寸Ls是最大尺寸，其公差Δ为负偏差，塑件上原有的公差的标注与此不符，应按此规定转换为单向负偏差，因此，塑件的平均径向尺寸为Ls-Δ/2。

算得：

Lm1=43.080.320

Lm2=27.840.200

Lm3=20.640..180

2）型芯径向尺寸的计算

型芯的三维造型图，如图1-3

图3-2型芯的三维造型图

塑件孔的径向基本尺寸Ls是最小尺寸，其公差Δ为正偏差，型芯的基本尺寸Lm是最大尺寸，制造公差为负偏差。

经过与上面型腔径向尺寸相类似的推导，可得：

算得：

Lm1=31.390-0.20

Lm2=27.330-0.15

Lm3=19.30-0.10

Lm4=17.270-0.10

3）型腔深度和型芯高度尺寸的计算

在计算型腔深度和型芯高度尺寸时，由于型腔的底面或型芯的端面磨损很小，所以可以不考虑磨损量，由此推出：

上两式中修正系数x=0.5，即当塑件尺寸较大、精度要求低时取小值,反之取大值。

算得：

Hm1=31.60.200

Hm2=13.920.100

hm1=20.420-0.16

hm2=11.180-0.12

（3）成型零部件的强度和刚度计算

塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度。

如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏，也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低塑料件尺寸精度并影响顺利脱模。

因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其是对于精度要求高的或大型的模具型腔，更不能单纯地凭经验来确定型腔的侧壁和底板的厚度。

现在设计的件尺寸较小，在发生大的弹性变形前，其内应力往往超过了模具材料的许用应力，因此强度不够是主要矛盾，所以，设计型腔壁厚应以满足强度条件为准。

由于型腔壁厚计算比较麻烦，可由表6.9查得S=35Vmm（矩形）和表6.10查得S=20mm，

7.确定模具的侧向分型和抽芯结构

设计该塑件时，侧向分型与抽芯机构是必要的，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后再把塑件从模内推出，否则就无法脱模。

由于斜导柱侧向分型与抽芯机构结构紧凑、动作可靠、制造方便。

采用机动侧向分型与抽芯机构。

斜导柱侧向分型与抽芯机构是在开模力或推出力的作用下，斜导柱驱动侧型芯或侧向成型块完成侧向抽芯或侧向分型的动作。

由于斜导柱侧向分型与抽芯机构结构紧凑、动作可靠、制造方便，且该制件抽拔力不大且抽芯距小，故现选之。

斜导柱固定在定模、侧滑块安装在动模：

是抽芯机构应用最广泛的形式。

它既可用于单分型面注射模，也可用于双分型面注射模，在设计有侧抽芯塑件的模具时，应当首先考虑采用这种形式。

（1）抽芯力和抽芯距离的计算

由于塑件包紧在侧向型芯或粘附在侧向型腔上，因此在各种类型的侧向分型与抽芯机构中，侧向分型与抽芯时必然会遇到抽拔的阻力，侧向分型与抽芯的力或称抽拔力一定要大于抽拔阻力。

抽拔力前面已算过，为：

A1=3.14×20×16+3.14×17×4.2=1256mm2

Ft1=1256×1.0×107×（0.2×cos0°25′-sin0°25′）×2

=3.8kN

在设计侧向分型与抽芯机构时，除了计算侧向抽拔力以外，还必须考虑侧向抽芯距的问题。

侧向抽芯距一般比塑件上侧凹、侧孔的深度或侧向凸台的高度大2~3mm，用公式表示即为：

S=S/+（2~3）mm

式中S/——塑件上侧凹、侧孔的深度或侧向凸台的高度；

S——抽芯距。

S1=S1/+（2~3）mm=21+2=23mm

（2）斜导柱设计

1）斜导柱的形状及技术要求

工作端可以是半球形也可以是锥台形，由于车削半球形较困难，所以绝大部分斜导柱设计成锥台形。

设计成锥台形时，其斜角θ=α+20~30，否则，其锥台部分也会参与侧抽芯，导致侧滑块停留位置不符合设计计算的要求。

斜导柱固定端与模板之间可采用H7/m6过渡配合，斜导柱工作部分与滑块上斜导孔之间的配合采用H11/b11。

材料及热处理：

斜导柱的材料多为T8A、T10等碳素工具钢，也可采用20钢渗碳处理。

热处理要求硬度HRC>55，表面粗糙度为Ra≤0.8µm。

2）斜导柱的倾斜角

斜导柱侧向分型与抽芯机构中斜导柱与开合模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角α。

它是决定斜导柱抽芯机构中工作效果的重要参数。

α的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距、受力状况等有直接的重要影响。

侧型芯滑块抽芯方向与开合模方向垂直的状况。

通过受力分析与理论计算可知，斜导柱的倾斜角α取22033/比较理想，一般在设计时取α≤250，最常用的是120≤α≤220。

在这种情况下，楔紧块的楔紧角α/=α+20~30，取α=15°，α/=18°。

3）斜导柱长度计算

在侧型芯滑块抽芯方向与开合模方向垂直时，斜导柱的工作长度上与抽芯距S及倾斜角有关，即：

将S1=17mm和S2=41mm分别代入上式得：

L1=88.87mm

斜导柱的总长为：

式中LZ——斜导柱总长度；

d2——斜导柱固定部分大端直径，查《注塑模具设计技术原理与应用》表5-22，取25mm。

h——斜导柱固定板厚度，取30mm；

d——斜导柱工作部分的直径，根据表9.1和表9.2查得斜导柱直径为20mm；

S——抽芯距。

将S1=21mm代入上式得：

Lz1=120mm

斜导柱安装固定部分的尺寸为：

式中Lg——斜导柱安装固定部分的尺寸；

d1——斜导柱固定部分的直径。

算得：

Lg=40mm

（3）侧滑块的设计

侧滑块是斜导柱侧向分型与抽芯机构中的一个重要的零部件，一般情况下，它与侧向型芯组合成侧滑块型芯，称为组合式侧滑块。

在侧型芯简单且容易加工的情况下，也有将侧滑块和侧型芯制成一体的，称为整体式侧滑块。

在侧向分型或抽芯过程中，塑件的尺寸精度和侧滑块移动的可靠性都要靠其运动的精度来保证。

选用如图9.6b为小的侧型芯在固定部分适当加大尺寸后插入侧滑块再用圆柱销定位的形式，两个骑缝圆柱销，如果侧型芯足够大，在其固定端就不必加大尺寸；

材料：

侧型芯是模具的成型零件，常用T8、T10、45钢、CrWMn等材料制造，热处理硬度要求HRC≥50。

侧滑块采用45钢、T8、T10等制造，硬度要求HRC≥40。

镶拼组合的材料粗糙度为Ra0.8µm，镶人的配合精度为H7／m6。

现全取T8A。

1）侧滑块定位装置的设计：

为了合模时让斜导柱能准确地插入侧滑块的斜导孔中，在开模过程中侧滑块刚脱离斜导柱时必须定位，否则合模时会损坏模具。

选用依靠压缩弹簧的弹力使侧滑块留在限位挡块处，俗称弹簧拉杆挡块式，它适合于任何方位的侧向抽芯。

（4）导滑槽的设计

斜导柱的侧抽芯机构工作时，侧滑块是在有一定精度要求的导滑槽内沿一定的方向作往复移动的。

选用整体式T形槽，该结构紧凑，槽体用线切割加工，加工精度要求较高；

配合：

在设计导滑槽与侧滑块时，要正确选用它们之间的配合。

导滑部分的配合一般采用H8/f8。

如果在配合面上成型时与熔融材料接触，为了防止配合处漏料，应适当提高配合精度，可采用H8/f7或H8/g7的配合，其余各处均应留0.5mm左右的间隙。

配合部分的粗糙度要求Ra≤0.8µm。

为了让侧滑块在导滑槽内移动灵活，不被卡死，导滑槽和侧滑块要求保持一定的配合长度。

侧滑块完成抽拔动作后，其滑动部分仍应全部或部分长度留在导滑槽内，保留在导滑槽内的侧滑块长度不应小于导滑槽总配合长度的2/3。

侧