直三通管的注塑成型工艺及模具设计【全套图纸】

湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计 直三通管的注塑成型工艺及模具设计DESIGN OF THE STRAIGHT TEE IN INJECTION MOLDING PROCESS AND MOLD学生姓名： 学 号：200941914305年级专业及班级：2009级机械设计制造及其自动 化(3)班指导老师及职称： 学 部：理工学部湖南长沙提交日期：2013 年 5 月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业论文（设计）作者签名： 2013年 5 月目录摘要 1关键词 11前言 12结构型式及注射机的确定 22.1塑件的成型工艺分析 22.2塑料制件的结构设计分析 42.3注射成型工艺性分析 72.4模具结构及分型面位置的分析和确定102.5注射机的选择及工艺参数的校核112.6 相关参数的校核143浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算163.1普通流道浇注系统设计163.2主流道设计173.3分流道设计183.4浇口的设计204模架的确定214.1模具标准化的意义214.2标准模架的选用225成型零件的设计及计算225.1模具材料的选择235.2成型零件结构设计235.3成型零件的工作尺寸计算255.4成型零件的底版与侧壁厚度尺寸的确定275.5侧向分型与抽芯机构的设计286导向机构的设计286.1导向机构的功用286.2导向机构的设计297脱模机构的设计308模架的设计318.1塑料注射模架结构318.2标准模架的选用319总结 32参考文献 33致谢 34直三通管的注塑成型工艺及模具设计摘要：在目前激烈的市场竞争中，产品投入市场的迟早往往是成败的关键。缩短设计周期并提高设计质量是缩短整个模具开发周期的关键之一。模块化设计就是利用产品零部件在结构及功能上的相似性，而实现产品的标准化与组合化。大量实践表明，模块化设计能有效减少产品设计时间并提高设计质量。因此本文探索在模具设计中运用模块化设计方法。关键词：三通管；注射模；斜滑块；侧抽芯全套图纸，加153893706Design Of The Straight Tee In Injection Molding Process and Mold Abstract:Launching a new product in time is the key to success in the current fierce market competition. 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. Key words: microphone;injection mould; lifter; core pulling1前言模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。模具是工业的基础工艺装备，在电讯、汽车、摩托车、电机、电器、仪器、家电、建材等产品中，80%以上都要依靠模具成形，用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“放大器”，用模具生产的最终产品的价值往往是模具自身价值的几十倍或上百倍，目前全世界的模具年产值约有600亿美元，日、美两国的模具工业产值早已超过机床工业产值。1随着我国工业的不断发展，对模具提出越来越高的要求，因此，精密、大型、复杂、长寿命模具的需求发展将高于总量发展速度。2从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大的发展。在大型模具方面，已经生产大屏幕彩电塑壳注塑模具等。精密塑料模具方面，已经生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。用这些模具生产的一些塑料制品制件达到了国外同类产品的水平，但总体和国外相比仍有较大差距。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全、质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化、商品化尚待规模化；CAD PRO/E软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全不多，多属劳动密集型企业。3因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的.2结构型式及注射机的确定：2.1塑件的成型工艺分析：2.1.1塑件的材料选用：该三通主要是用于水管的接头，根据其性价比我们所选用的材料为硬聚氯乙烯(PVC)。2.1.2塑件制品材料的性能：该材料的具体资料如下：(综合性能参数见表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纯聚氯乙烯加入了增塑剂和填料等的聚氯乙烯塑件的密度范围一般为硬聚氯乙烯有叫好的抗拉，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，模具应有冷却装置表1 硬聚氯乙烯综合性能Table1 Rigid polyvinyl chloride composite performance项目数值项目数值密度/（kg.dm-3）吸水率（24h）熔点t(oC) 拉伸弹性模量E1（MPa）体积电阻系数（.cm）热变形温度t (oC)0.46 MPa 0.185MPa注射机类型 1.351.450.07-0.4160-2122.4-4.21036.71*1067-8254螺杆式 比体积/（dm3.kg-1）收缩率S (%)抗弯强度1（MPa）硬度HB抗拉屈服强度1（MPa）冲击韧度注射压力0.69-0.740.6-1.09016.2R110-12035.2-50无缺口n/（kJ.m-2）缺口K/（kJ.m-2）80-130MPa 续表1项目数值项目数值计算收缩率预热时间模具温度中段 保压时间s其他时间s0.6-1.54-6h30-60165-180 0-510-20预热温度螺杆转速r/min料桶温度（后段）前段冷却时间s周期s70-9028170-19015-6015-6040-1302.2塑料制件的结构设计分析该制品为塑料直三通，其结构如图1 所示。 图1 塑料工件Fig1The plastic workpiece通过其外观可是了解，直三通的每一通都有一个台阶，其孔壁属于薄壁塑件。2.2.1塑件的尺寸及精度 ：塑件形状的成型准则是：（1）各部分都能够顺利的，简单的从模具中取出，应尽量避免侧壁凹槽或与塑件脱模方向垂直的孔，这样可以避免采用瓣合分型或侧抽芯等复杂的模具结构使分型面上留下飞边。（2）对于较浅的内外侧凹槽或凸台并带有圆角的塑件，可以利用塑件在脱摸温度下具有足够弹性的特性和凸凹深度尺寸不大的特点，以强行脱摸而不必采用组合型芯的方法。（3）塑件的形状还要有利于提高塑件的强度和刚度，为此薄壳状塑件可设计成球面或拱形曲面，可以有效的增加刚度和减少变形。（4）紧固用的凸耳或台阶应有足够的强度和刚度，以承受紧固时的作用力，为此，应避免台阶突然变化和尺寸过小而应逐步过渡。（5）塑件的形状还应考虑成型时分型面位置，脱摸后不易变形等。综上所述，塑件的形状必须便于成型，以简化模具结构，降低成本，提高生产率和保证塑件的质量。塑件几何形状及结构分析：塑件总体尺寸的大小受到塑料流动性的限制。在一定的设备和工艺条件下，流动性差的塑料及薄壁复杂塑件等的尺寸不能设计的太大。大而薄的塑件在塑料尚未充满型腔时已经固化，或勉强能充满但料的前锋已不能很好的熔合而形成冷接缝影响塑件的外观和结构强度。此外，塑件外形尺寸还受到成型设备的限制，如注塑成型的塑件尺寸要受到注塑机的注射量、锁模力和模板尺寸的限制；压缩及传递成型的塑件尺寸要受到压力机吨位及工作台面尺寸的限制。 图2 塑件尺寸Fig 2 Plastic parts size从塑件图2可以看出，该塑件为三通管，且整体形状为凸字形，各尺寸及形状皆如图所示因此在设计模具是必须考虑其至少有一个或两个以上的彻抽芯机构塑件尺寸精度分析：塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度影响塑件精度（公差）的因素主要有：（1） 模具制造误差及磨损，尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损；（2） 塑件收缩率的波动；（3） 成型工艺条件的变化；（4） 塑件的形状，飞边厚度波动；（5） 脱模斜度和成型后塑件尺寸变化等一般塑件的尺寸精度是根据使用要求确定的，但还必须充分考虑塑料的性能及成型工艺特点， 因此塑件的尺寸精度一般不高。在生产过程中，为了降低模具的加工难度和模具的生产成本，应在满足塑件使用要求的前提下尽可能选用低级精度。根据我国目前塑件的成型水平及不同的塑料原材料，塑件的公差等级和尺寸公差可依据GB/T144861993确定。该标准将塑件分成7个等级，每种塑料可选其中三个等级，即高精度、一般精度及未标公差尺寸的精度。MT1级精度要求较高，一般不采用。对孔类尺寸数值冠以（+）；对于轴类尺寸数值冠以（-）；对于中心距尺寸及其他位置尺寸可取表中数值之半冠以（）号。按GB/T144861993，HDPE的公差等级高精度：MT5，一般精度：MT6，未注公差尺寸：MT7，所以选用一般精度，即MT5级。该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按MT5查取公差，起主要尺寸公差标注如下：（单位均为mm） （GB/T14486-1993）塑件外形尺寸： 28 0 -0.50 54 0 -0.74. 27 0 -0.50内形尺寸： 16 +0.38 0 20 +0.44 0 15 +0.38 0 27 +0.5 0 22 +0.44 0 4 +0.24 0 2.2.2塑件的表面质量： 塑件表面质量包括有无斑点，条纹，凹痕，起泡，变色等缺陷，还有表面光泽性和表面粗糙度。表面缺陷必须避免；表面光泽性和表面粗糙度应根据塑件使用要求而定，尤其是透明塑件，对光泽性和表面粗糙度有严格要求。 塑件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤，波纹等疵点外，主要由模具成型零件的表面粗糙度决定。一般模腔的表面粗糙度值应该比塑件的表面粗糙度值小一个系列。从塑件的外观和塑料的充模流动角度考虑，希望其表面粗糙度值尽可能小些，通常应小于Ra0.8,有时需小于Ra0.1。为了便于模具的加工，对非透明塑件，可将外观要求不高的内侧表面粗糙度值取大些，而透明塑件，内、外表面粗糙度值应相同。该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表没有斑点及溶接痕，粗糙度可取Ra0.8um，（不同加工方法和不同材料所能达到的表面粗糙度（GB/T 14234-1993）而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。2.2.3塑件壁厚设计:均匀壁厚或尽可能一致，否则会因固化或冷却速度不同而引起收缩不均匀，从而在塑件内部产生内应力导致塑件产生翘曲，缩孔甚至开裂等缺陷。若塑件结构必须有厚度不均匀时，则应使其变化平缓，避免突变，否则易变形。塑件壁厚大小主要取决于塑件品种，塑件大小及成型工艺条件，热固性塑料的小塑件壁厚取1.0-2mm，大型件取3-8mm.热固性塑料易于成型薄壁塑件，壁厚可达0.25mm，但一般不宜小于0.9mm，常选2-4mm。2.2.4塑件生产批量分析:单件生产: 单件生产是指产品品种多，而每一种产品的结构，尺寸不同，且产量很少，各个工作地点的加工对象经常改变，且很少重复的生产类型。大量生产:大量生产是指产品数量很大，大多数工作地点长期的按一定节拍进行某个零件的某一道工序的加工。成批生产: 成批生产是指一年中分批轮流的制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地点的加工对象周期性的重复。按照成批生产中每批投入生产的数量（即批量）大小和产品的特征，成批生产又可分为小批生产，中批生产和大批生产三种。小批生产与单件生产相似，大批生产与大量生产相似，常合称为单件小批生产，大批大量生产，而成批生产仅指中批生产该塑件制品根据课题要求属单件小批生产，故设计的模具要求对注塑效率的要求不高，模具采用一模一腔结构，且制品为圆筒类零件，可采用中间进料的侧浇口。 2.3注射成型工艺性分析:：2.3.1注射成型工艺过程:完整的注射成型工艺过程，按其先后顺序应包括：成型前的准备、注射过程、塑件的后处理等。成型前的准备：为使注射成型过程能顺利进行，在成型前应做一些必要的准备工作。在成型前应对原料进行外观（如色泽、颗粒大小、均匀度）及工艺性能的（如流动性、热稳定性、收缩性、水分含量等）的检验；对于易潮的塑料，成型前必须进行干燥处理，避免产生斑纹、气泡和银丝等缺陷。一般来说，干燥的温度不宜过高，干燥时间不宜过长。当温度超过玻璃化温度的时间过长时，会使塑料结块，对于热稳性差的塑料，还会导致变色，降解。料筒的清洗，在初用某种塑料或某一注射机之前，或在生产中，当需要改换产品或颜色时，都要在成型前对料筒进行清洗和拆换。当有金属嵌件时，由于金属与塑料的膨胀与收缩率相差很大，为避免嵌件周围塑料层强度下降而出现裂纹缺陷，必须对嵌件进行预热；及对脱模困难的塑料制件的脱模剂选用。注射过程：完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模等几个步骤，其中最重要的是在料筒中的塑化（塑料在料筒中经加热达到黏流状态并具有良好可塑性的过程）和在注射过程中的流动（塑料熔体在注射进入模具型腔后的流动）两个过程。所谓塑化即塑料熔融，是指塑料在料筒中经加热到黏流状态并具有良好的可塑性的全过程。所谓流动是指塑料熔体在注射进入模具型腔后的流动。该流动情况可分为充型，保压、倒流、和浇口冻结后的冷却四个阶段。塑件后处理：塑件在成型过程中，由于塑化不均匀或由于塑料在型腔中的结晶、定向以及冷却而造成塑件各部分收缩不一致，或因其它原因使塑件的内部不可避免地存在一些内应力而导致在使用过程中变形或开裂，因此，应该设法消除掉。通常采用退火处理（把从模具中取出的塑件放在高于塑件的使用温度10-20C或低于塑件的热变形温度10-20C的烘箱中或液体介质中一段时间，然后缓慢冷却）和调湿处理（把脱模后的塑件放在热水中，使其达到吸湿平衡，稳定它的尺寸）的方法进行消除。退火处理主要在烘箱或液体介质（如热水、矿物油等）中进行，而调湿处理主要用于尼龙类制品。并非所有的塑件都必须进行后处理，有些高分子塑件（如POM）的内应力可以自行缓慢消除。此外当塑件要求不严格时，也可以不必进行后处理。2.3.2注射成型工艺的参数(见表1)注射成型工艺的核心问题，就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。影响注射成型工艺的重要参数是塑化流动和冷却的温度、压力以及相应的各个作用时间。温度：注射成型过程中需控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动；而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。料筒的温度分布遵循前高后低的原则，当塑料较湿时也可提高后端温度。由于螺杆式注射机中的塑料受到螺杆剪切摩擦生热而有利于塑化，可将料筒前端温度稍低于中段，以防塑料发生过热分解。喷嘴温度控制在稍低于料筒的最高温度，即大致与料筒中端温度相同。模具的温度主要通过通入定温的冷却介质来控制，也有靠熔体入模后的自然升温和自然散热达到热平衡而保持一定模温。对于结晶型的塑料，模具温度直接影响制品的结晶度和结晶构型，可以采用较高的模具温度；对于非结晶型的塑料，当熔融黏度较低或中等时，模具温度常偏低，对于熔融黏度偏高的非结晶型塑料，则必须采用较高的模温；当所需模温80时，应设置加热装置。压力：注射模注射过程中的压力包括注射压力、塑化压力和型腔压力三种，他们直接影响塑料的塑化和塑件质量。（1）注射压力 注射机的注射压力是指螺杆头部对塑料熔体所施加的压力。在注射机上常用表压指示注射压力的大小，一般在70150MPa之间。其作用是克服塑料熔体一定的充型速率以及对熔体进行压实等。（2）塑化压力 塑化压力又称为背压，是指采用螺杆式注射机时，螺杆头部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力。它的大小靠调节排油阀，改变排油速度来控制。通常在保证塑件的质量的前提下，背压一般不大于2MPa。（3）型腔压力 型腔压力是注射压力在经过注射机喷嘴、模具的流道、浇口等的压力损失后，作用在型腔单位面积上的压力。其大小一般视情况而定，一般为2040MPa，或为注射压力的0.30.65倍。时间：完成一次注射成型过程所需的时间称为成型周期，它包括以下各部分： (1) 注射时间(2) 保压时间 (3) 模内冷却时间(4) 其它时间(含开模、脱模、喷涂脱模剂、放嵌件等)即： T=t注+t保+t冷+t按照表1-1的参数，取合适的值有：t注=20s t保=3s t冷=20s t其它=15s T=58s 成型周期直接影响到劳动生产率和注射机使用率，因此生产中，在保证质量的前提下，应尽量缩短成型周期中各阶段的有关时间。在整个成型周期中，以注射时间和冷却时间最重要，对塑件的质量均有决定性影响。冷却时间主要决定于塑件的厚度、塑料的热性能和结晶性能以及模具温度等。冷却时间的长短应以脱模时塑件不引起变形为原则。冷却时间过长，不仅延长生产周期，降低生产效率，对复杂塑件还将造成脱模困难。成型周期中的其他时间则与生产过程是否连续化和自动化以及这两化的程度等有关。 2.4模具结构及分型面位置的分析和确定2.4.1分型面的确定分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。分型面可以是多个，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜。如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。一般来说，分型面的总体选择原则是：保证塑件质量、便于制品脱模和简化模具结构。具体包括以下几条 ：（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） 应合理安排塑件在型腔中的方位；（3） 有利于保证塑件尺寸精度；（4） 有利于保证塑件的外观质量；（5） 考虑满足塑件的使用要求；（6） 考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适；（7） 考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积；（8） 尽可能将塑件流在动模一侧，易于设置和制造简便易行的脱模机构；（9） 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；（10） 尽量方便浇注系统的布置；（11） 有利于排气；（12） 模具零件易于加工。模具结构主要分为整体式与镶拼式两种，它们各有优缺点。整体结构的优点有：（1） 成型零件的刚性好；（2） 模具分解组合容易；（3） 模具成型零件数量少；（4） 制品表面无分型痕迹；（5） 模具外形尺寸可以减小。缺点有：（1） 难以排气；（2） 需要采用精密磨床加工电极；（3） 制品的棱边、拐角难以加工成“角形”。镶拼结构的优点有：（1） 可以对应需要合理选择材料；（2） 可以选择耐磨性好的钢材，钢材的耐磨性与其所含的合金元素有关，但大致与硬度成正比；（3） 可以选择耐腐蚀性好的钢材；（4） 可以对应不同部位的镶拼件的使用要求设定热处理条件，给予不同的强度或韧性，如易变形部位的镶拼件硬度高一些，薄弱易断裂处的镶拼件韧性好一些。因此，在设计中，分型面的选择很重要，它对塑件的质量操作难易，模具结构及制造影响很大。分型面要求设计在塑件的最大截面积处，而且不宜设在曲面或圆弧面上，由于该塑件为三通管，在设计时，也应该充分考虑该塑件的塑性。2.4.2型腔数量的确定一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。型腔数量确定之后，便进行型腔的排列。型腔的排列涉及模具尺寸、浇注系统的设计、浇注系统的平衡、抽芯机构的设计、镶件及型芯的设计以及温度调节系统的设计。以上这些问题又与分型面及浇注口的位置选择有关，所以在具体设计过程中，要进行必要的调整，以达到比较完善的设计。本塑件在注射时采用一模一件，但因该塑件结构形状，需在动定模分别开有对称的型腔，故模具需要动定两个型腔。2.5注射机的选择及工艺参数的校核2.5.1单个塑件体积和质量的计算： 塑件体积的：如图3图3 各部分尺寸Fig 3 Size of each part整个实体的体积为： V实=*14*54+0.25*14*28+*14*(27-14) （1）=3.14*14*54+0.25*3.14*14*28+3.14*14*(27-14)=45542.56mm V= V实VIVIIVIIIVIVVV （2）VI=*10*15=4710mmVII=*8*22=4421.12mmVIII=*10*15=4710mm VIV=*8*4=803.84mmVV=*10*15=4710mm所以塑件的实际体积为V=45542.56-4710-4421.12-4710-803.84-4710 =26187.6mm =26.1876cm所以质量为：由于其密度为= 1.38g/cm3取平均值=1.38g/cm3 单个塑件的质量m=v =26.1876*1.38 =36.14g2.5.2注塑机的选择注射机有柱塞式和螺杆式两种，柱塞式注射机的热量主要由料筒外部的加热器提供，因此，其靠近轴心处的塑料速度较快而温度较低，相反，筒壁处的塑料速度较慢而温度较高，造成料筒内塑料的塑化程度很不均匀。与柱塞式注塑机相比，螺杆式注塑机头部堆积的熔体充型时本身只作平移而不转动，塑料的加热由外加热圈和螺杆剪切摩擦生热共同完成。整个塑料熔体在料筒内壁与螺槽之间的空隙造成一个向前卷进的薄扁带，所以塑化能力强，塑化效果好，压力损失小及注射速度高，且充模均衡。（1） 初选设备 该塑件制品初步选定注射机类型为螺杆式注射机（2） 注射机一生产周期的注射量M:浇注系统凝料的重量（体积）在模具没有最后确定之前是一个未知数：若是流动性好的普通精度塑件，浇注系统凝料为塑件质量或体积的15%-20%（注塑厂统计资料），若是流动性不太好或是精密塑件，根据每个塑件所需浇注系统的质量或体积是塑件的0.2倍，当塑件溶体黏度高，塑件愈小，壁越薄，型腔越多又做平衡式布置时，浇注系统的质量或体积甚至还要大，在学校设计时以塑件总重量（体积）的60%估算，由于是一模两腔的，所以总注射量M=1.6*36.14*2=231.28g以体积算为：V=1.6*26.1876*2=83.48cm（3）塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算流道凝料（包括浇口）在分型面的投影面积按塑件在分型面的投影面积的0.20.5倍，因此取0.35来进行估算：塑件在分型面上的投影面积为：A1=28*54+28*（27-10）*2=3976mm2所以单塑件及流道的投影面积为：A0=1.35*3976*2=10735.2mm2 所需锁模力的计算：F=A0P=10735.250=536.76KN式中 p-型腔压力,一般是注射压力的30%-50%。所以P=(30%50%)*(80130)Mpa取 P=50%*100=50MpaA0-单个塑件及流道的投影面积。（4）注射机的初步选定 根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算，可初步选定注射成型机为XS-ZY-125，其基本参数如下表2：表 2 注射机主要技术参数Table 2Main technical parameters of injection machine名称 数值理论注射量（cm）定位圈直径(mm) 螺杆直径（mm） 注射压力（MPa） 注射行程（mm） 注射时间（s） 注射方式 锁模力（N）螺杆转速（r/min125100421501601.8螺杆式9 *10510140 续表2名称 数值喷嘴球半径（mm） SR12合模方式 液压-机械最大成型面积（cm2） 360拉杆内空间(mm) 260*360模板最大行程(mm) 300最大模厚(mm) 300最小模厚(mm) 200模具定位孔直径(mm) 100喷嘴孔直径(mm) 4电动机功率（KW ） 11机器外形尺寸（m ） 3.340.751.552.6 相关参数的校核：2.6.1最大注射量校核：注射机的最大注射量是指注射机螺杆或柱塞以最大注射行程注射时，一次所能达到的塑料注射量，不同类型的注射机最大注射量有不同的标定方法，螺杆式注射机是以一次所能注射出的塑料溶体体积（以cm）表示,为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑料质量（塑件和流道凝料质量之和）应在公称注射量的35%-75%范围内，最大可达80%，最小应不小于10%。最大注射量：VmaxV12580%100cm3最小注射量：VminV12510%12.5cm3实际注射量：V=83.48cm3最小注射量 实际注射量 最大注射量，所以，所选的注塑机满足需要。2.6.2型腔数量的校核：按注射机的额定锁模力校核型腔数量n： （3） =（26838050*26.18）/50*83.48 =6上式右边=62（符合要求）式中 F注射机的额定锁模力（N）A1单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm）A2浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm）p塑料熔体对型腔的成型压力（MPa）一般是注射压力的30%65%。这里取40 MPa（最大65%）。2.6.3注射压力校核 所选用注塑机的注射压力须大于成型塑件所需的注射压力。成型所需的注射压力与塑料品种、塑件形状及尺寸、注塑机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。中等壁厚的HDPE件所需的注射压力为80-130MP，而XS-ZY-125型卧式注塑机型卧式注塑机的注射压力为P1=180MPa。所以符合要求。2.6.4锁模力校核：塑料对模板的压力为F=536.76KN （前面已经计算）而XS-ZY-125型卧式注塑机型卧式注塑机的锁模力为900KN，所以符合要求。2.6.5模具厚度的校核：XS-ZY-125型卧式注塑机可安装的模具最大厚度为300mm，最小厚度为200mm。模板的最大行程为300mm。所设计的模具厚度：Hm=73+55+50+50+24+8=260mm300mm所以满足要求。2.6.6塑件所需的开模行程的校核： H =H1+H2+a+(5-10) （4） =27+95+30-5 =127mm式中，H1塑件推出距离（mm）； H2包括浇注系统在内的塑件高度（mm）； a 中间板与定模板的分开距离（mm）；200mmH300mmH=127300mm经过以上的校核计算,该注塑机的工艺参数满足要求。3浇注系统的形式选择和截面尺寸的计算浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道，其作用是将塑料熔体充满型腔，并将注射压力传到模腔的各个部位，以获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸精确的塑件。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影响，是模具设计人员十分重视的技术问题。浇注系统可分为普通浇注系统和无流道浇注系统，该模具采用普通流道浇注系统。3.1普通流道浇注系统设计普通流道浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，而且还与塑件所用塑料的利用率、成型生产效率等相关，因此浇注系统设计是模具设计的重要环节。对浇注系统进行总体设计时一般遵循以下原则：(1)重点考虑型腔布局，包括以下三点： 尽可能采用平衡式布置，以便设置平衡式分流道； 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象； 型腔排列要尽可能紧凑，以减少模具外形尺寸。(2)塑料耗量要少，在满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。(3)了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性：固体颗粒状或粉末状的塑料经过加热，在注射成型时已呈熔融状态（粘流态），因此对塑料熔体的流动性如温度、粘度、剪切速率及型腔内的压力周期等进行分析，显得十分重要。(4) 采用尽量短的流程，以减少热量与压力损失：浇注系统作为塑料熔体填充型腔的流动通道要求流经其内的塑料熔体热量损失减少到最低限度，以保持理想的流动状态以及传递最终压力。(5) 浇注系统设计应有利于良好的排气：浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个角落，使型腔及浇注系统中的气体有序的排出以保证填充过程中不产生紊流或涡流，也不会导致因气体积存而引起的凹陷、气泡、烧焦等塑件成型质量。(6) 防止型芯变形和嵌件位移：浇注系统的设计应尽量避免塑料熔体直接冲击细小型芯和嵌件，以防止熔体冲击使细小型芯变形或嵌件位移。(7) 便于修整浇口以保证塑件外观质量：脱模后，浇注系统凝料要与成型后的塑件分离，为保证塑件的美观和使用性能等，应该使浇注系统凝料与塑件易于分离，且浇口痕迹易于清除修整。(8) 浇注系统应结合型腔布局：浇注系统的分布形式与型腔的排布密切相关，应在设计时尽可能保证在同一时间内塑料熔体充满各型腔，并且使型腔及浇注系统在分型面上的投影面积总重心对注射机锁模机构的锁模的可靠性以及锁模机构受力的均匀性都最有利。(9) 流动距离比与流动面积比的校核：大型或薄壁塑料制件在注射成型时，塑料熔体有可能因其流动距离过长或流动性较差而无法充满整个模腔，为此，在模具设计过程中，先对其注射成型时的距离比或流动面积比进行校核，这样，就可避免充填不足现象的发生。(10) 生产效率，尽可能使塑件不进行或少进行后加工，成型周期短，效率高。(11) 消除冷料，浇注系统应能收集温度较低的“冷料”，防止进入型腔，影响塑件质3.2主流道设计主流道是连接注射机喷嘴与分流道或型腔的流动通道，与注射机喷嘴一般在同一轴线上，断面一般为圆形。在卧式或立式注射机用的模具中，主流道一般垂直于分型面。主流道的设计要注意：（1） 与喷嘴接触的始端直接与喷嘴直径的关系为D=d+(0.51)mm（2） 对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，但在大多说情况下是将主流道衬套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上，采用H7/m6过度配合。另外主流道衬套受到塑料熔体的推力，衬套与模板间连接要可靠。（3） 为便于将凝料从主流道中拉出，主流道通常设计成圆锥形，其锥角a=3-6，内表面粗糙度一般为Ra=0.8;（4） 为减小物流的流动阻力，主流道末端与分流道连接处呈圆角过渡，其圆角半径r=1-3mm;（5） 为防止主流道与喷嘴处溢料及便于将主流道凝料拉出，主流道与喷嘴应紧密对接，主流道进口处应制成球面凹坑，其球面半径比注射机的球头半径约大1mm，半锥角a=2。4。,（6） 主流道长度应尽量短，一般由模具结构和模板厚度所确定，一般不大于60mm;（7） 因主流道与塑料熔体反复接触，进口处与喷嘴反复碰撞，因此，常将主流道设计成可拆卸的主流道衬套，用较好的钢材制造并进行热处理，如：T8A、T10A等，热处理硬度为5357HRC.根据所选注射机，小端尺寸直径应为：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51） = 3 +（0.5 1） = 3.5 4 mm根据注射机相关参数SR=12，确定圆弧为13mm直径d=20mm球面配合高度 h=35 取h=3（mm）图4为主流道套结构形式，具体尺寸如下：图4主流道套Fig 4 Mainstream3.3分流道设计3.3. 1分流道截面的设计：主流道与浇口的料流通道，是塑料熔体由主流道流入模腔的过渡段，负责将熔体的流向进行平稳的转换，在多腔模中还起着将熔体向各个模腔分配的作用。（1）分流道的截面形状及尺寸 分流道截面形状和尺寸应根据塑件的结构和分流道的长度等因素来确定。由流道的效率（流道的截面积与周长的比值）分析可知，圆形和矩形流道的效率最高，即具有压力损失少的最大截面积和传热损失少的流道的最小面积，因此圆形截面的矩形截面是分流道比较理想的形状。综合考虑，虽然圆形和矩形流道的效率最高，但由于圆形截面分流道因其以分型面为界分成两半进行加工才利于凝料脱出，加工工艺性不佳，且模具闭合后难以精确保证两半圆对准，故生产实际中不常使用；矩形截面的分流道不易于凝料的推出，生产中也比较少用。实际生产中常采用梯形截面分流道。梯形截面分流道容易加工，且塑料熔体的热量散失及流动阻力均不大。根据经验，一般取梯形流道的深度为梯形截面大底边宽度的2/3-3/4，侧面斜度取5- 10。对于壁厚小于3mm，质量200以下的塑件，可采用下面的经验公式确定其截面大底边宽度尺寸： D=0.2654 （5）式中：D梯形的大底边宽度，mm m塑件的质量，g L分流道的长度，mm对于U形截面的分流道，H=1.25R，R=0.5D。（2）分流道的长度 分流道要尽可能短，且少弯折，以利于最经济地使用原料和减少注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。若分流道设计得比较长时，其末端应留有冷料穴，以防前锋冷料堵塞浇口或进入模腔。（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，这样的表面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。（4）分流道的布置 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡式和非平衡式两类。平衡式布置是指分流道到各型腔浇口的长度，端面形状，尺寸都相同的布置形式。它要求各对应部位的尺寸相等，这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，使成型的塑件力学性能基本一致。但是，这种形式的布置使分流道比较长。非平衡式布置是指分流道到各型腔浇口长度不相等的布置，这种布置使塑件进入各型腔有先有厚，因此不利于均衡送料，但对型腔数量多的模具，为了不使流道过长，也常采用。为达到同时充满型腔的目的，各浇口的断面尺寸要制作得不同，在试模中要多次修改才能实现。（5） 分流道的设计要点 保证足够的注塑压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过渡。 流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。 分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动定模板上，合模后形成分流道截面形状。 分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡。分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔，本设计的分流道及其布置如图6所示图5 分流道 Fig 5 Shunt way3.4浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。浇口的作用是使从流道来的熔融塑料以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满塑料后，浇口应按要求迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的熔体回流。浇口设计的基本要点：（1） 尽量缩短流动距离 浇口位置的安排应保证塑料熔体迅速和均匀地充填模具型腔，尽量缩短熔体的流动距离，减少压力损失，有利于排除模具型腔中的气体，这对大型塑件更为重要。（2） 浇口应设在塑件制品断面较厚的部位 当塑件的壁厚相差较大时，若将浇口开设在塑件的薄壁处，这时塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，而且还易冷却，以致影响了熔体的流动距离，难以保证其充满整个型腔。另外从补缩的角度考虑，塑件截面最厚的部位经常是塑料熔体最晚固化的地方，若浇口开设在薄壁处，则厚壁处极易因液态体积收缩得不到收缩而形成表面凹陷或真空泡。因此为保证塑料熔体的充分流动性，也为了有利于压力有效地传递和比较容易进行因液态体积收缩时所需的补料，一般浇口的位置应开设在塑件壁最厚处。（3） 必须尽量减少或避免熔接痕 由于成型零件或浇口位置的原因，有时塑料充填型腔时造成两股或多股熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤为严重。有时为了增加熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤其严重。一般采用直接浇口、点浇口、环形浇