模具毕业设计137直三通注塑模设计说明书

届毕业设计说明书

直三通注塑模设计

系、部：机械工程系

学生姓名：

指导教师：颜家福/唐田秋职称讲师/副教授专业：材料成型及控制工程

班级：

完成时间：

摘要

三通管作为一种连接件在日常生活中应用广泛，本文对塑料模具的设计方法及过程进行了阐述。包括了塑件结构的分析和材料的选择，拟定模具结构形式、注塑机型号的选择，浇注系统的形式和浇口的设计、成型零件的设计、模架的确定和标准件的选用。合模导向机构的确定、脱模推出机构的确定，侧向分型与抽芯机构的设计、排气系统的设计、模具温度调节系统的设计、典型零件制造工艺、模具材料的选用等。

关键词三通管;注塑模;导向;分型;脱模

ABSTRACT

The Three Links Pipeline as a kind of attachment is widely used in daily life. In the paper, the design method and processes of the plastics mould have been described. including the structural analysis and material selection of the plastic, drawing up the mold structural style, selection of the injection molding machine, the form of feed system and the design of the runner, the design of shaped parts, mold-determination and selection of standards, the oriented institutions to identify for mold clamping, the determination of ejector organization for de-molding, the design of lateral core-pulling organization, the design of the mold pumping system, the design of the system for controlling the mold temperature, the manufacturing processes of typical components, selection of the mold material and so on.

Keywords Three links pipeline; Injection mould; director; joint face; stripping

目录

1 前言 (1)

1.1 我国塑料模具工业的发展现状 (1)

1.2 国际塑料模具工业的发展现状 (1)

1.2.1 网络的CAD/CAE/CAM一体化系统结构初见端倪 (2)

1.2.2 AM软件日益深人人心并发挥越来越重要的作用 (2)

1.2.3 AM软件的智能化程度正在逐渐提高 (2)

1.2.4 设计与3D分析的重要性更加明确 (2)

1.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向 (3)

1.4 本次设计的目的 (4)

2塑件成型工艺性分析 (5)

2.1 塑件（直三通）分析 (5)

2.1.1 塑件图（因使用需要对原式样有所改进 (5)

2.1.2 塑件分析 (5)

2.1.3 成型工艺分析如下 (5)

2.2 ABS的注射成型过程及工艺参数 (6)

2.2.1 注射成型过程 (6)

2.2.2 ABS的注射工艺参数 (6)

2.2.3 ABS化学和物理特性 (7)

2.2.4 ABS塑料的主要技术指标 (8)

3 拟定模具结构形式 (9)

3.1 分型面的选择 (9)

3.1.1 分型面的选择原则 (9)

3.1.2 分型面的确定 (9)

3.2 型腔数目的确定 (10)

4注塑机型号的确定 (11)

4.1 所需注射量的计算 (11)

4.2 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 (11)

4.3 选择注射机 (12)

4.4 注射机有关参数的校核 (13)

4.4.1 型腔数量的校核 (13)

4.4.2 注射机工艺参数的校核 (13)

4.4.3 安装尺寸 (14)

4.4.4 开模行程的校核 (14)

4.4.5 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核 (14)

5浇注系统的形式和浇口的设计 (15)

5.1 主流道的设计 (15)

5.1.1 主流道设计要点 (15)

5.1.2 主流道尺寸 (15)

5.1.3 主流道衬套的形式 (16)

5.1.4 主流道衬套的固定 (17)

5.2 冷料穴的设计 (17)

5.3 分流道的设计 (19)

5.3.1 分流道的布置形式 (19)

5.3.2 分流道的长度 (19)

5.3.3 分流道的形状及尺寸 (19)

5.3.4 分流道的表面粗糙度 (20)

5.4 浇口的设计 (20)

5.4.1 浇口的形式 (21)

5.4.2 浇口类型的选择 (21)

5.4.3 浇口位置的选择 (22)

5.4.4 浇口的尺寸的确定 (22)

5.5 浇注系统的平衡 (22)

5.6 浇注系统凝料体积计算 (22)

5.7 浇注系统各截面流过熔体的体积计算 (23)

5.8 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核 (23)

5.8.1 确定适当的剪切速率 (23)

5.8.2 确定主流道体积流率 (23)

5.8.3 注射时间（充模时间）的计算 (24)

5.8.4 校核各处剪切速率 (24)

6 成型零件的结构设计和计算 (26)

6.1 成型零件的结构设计 (26)

6.2 成型零件工作尺寸的计算 (26)

6.3 型腔零件强度、刚度的校核 (30)

6.3.1 根据侧壁厚度校核强度、刚度 (30)

6.3.2 根据底板厚度校核强度、刚度 (31)

7 模架的确定和标准件的选用 (33)

8 合模导向机构的设计 (35)

8.1 导向结构的总体设计 (35)

8.2 导柱设计 (35)

8.3 导套设计 (36)

9 脱模推出机构的设计 (37)

9.1 脱模力的计算 (37)

9.2 脱模机构的结构设计 (38)

10 侧向抽芯机构的设计 (39)

10.1 抽芯距与抽芯力的计算 (39)

10.2 斜导柱截面尺寸的确定 (40)

10.3 楔紧块的设计 (41)

11 排气系统的设计 (43)

12 温度调节系统设计 (44)

12.1 冷却时间的计算 (44)

12.2 冷却管道传热面积及管道数目的简易计算 (45)

13 典型零件的制造加工工艺 (48)

13.1 带头导柱的制造工艺 (48)

13.2 编程零件及刀具选择 (49)

13.3 切削用量确定 (49)

13.4 编制加工程序 (49)

14 设计小结 (51)

参考文献 (52)

致谢词 (53)

附录 (54)

1 前言

1.1我国塑料模具工业的发展现状

80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿， 2003年模具进出口统计中，我国模具的出口总额为2.52亿美元,我国模具的出口总额3亿美元,进口额则达到13亿多美元,在进口模具中的塑料模具占到50%左右。可以看出，在塑料模具方面，我国与国外产品还存在较大差距。

在引进的塑料模具中，以科技含量较高的模具居多，如高精度模具、大型模具。热流道模具、气辅及高压注射成型模具等。现代塑料制品对表面光洁度、成型时间都提高了更高的要求，因而也推动了塑料模具的发展。以电视机塑料外壳模具为例。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个月缩短到了2个月,并且使用寿命也由过去可制10万~20万件制品延长到了可60万件制品。从电视机外壳塑料模具的发展可以看到，高精密、长寿命、短周期、低成本是模具的发展方向。目前我国使用覆盖率和使用量最大的模具标准件为冷冲模架、注塑模架和推杆管这三类产品。以注塑模架为例，目前全国总产值有20多亿元，按照需求，国内约需注塑模架30多亿元，而实际上国内市场并未达到这个规模，其中主要一个原因就是模具厂家观念旧，注塑模架自产配比例较高，外购很少。这样做厂家不仅重复制造本应标准化的购件，延长了模具生产周期，又不利于维修。很多相关的模具标准件并没有相关的国家标准，因此制定模具构件的标准规范工作也是当务之急。

1.2 国际塑料模具工业的发展现状

美国1991年发表的“国家关键技术报告”认为:材料领域的进展几乎可以显著改进国民经济所有部门的产品性能,提高它们的竞争能力;因此把材料列为六大关键技术的首位。这是由于先进材料与制造技术是未来国民经济与国防力量发展的基础,是各种高、新技术成果转化为实用产品与商品的关键。当前各种新材料市场规模超过1000亿美元,预计到2000年将达4 000亿美元。由新材料带动而产生的新产品新技术则是一个更大的市场。以上参展项目基本上代表了当前国际和国内的先进水平和发展趋势，具体表现在

如下五个方面。

1.2.1网络的 CAD／CAE／CAM一体化系统结构初见端倪。

随着计算机硬件与软件的进步以及工业部门的实际需求，国外许多著名计算机软件开发商已能按实际生产过程中的功能要求划分产品系列，在网络系统下实现了CAD／CAM 的一体化。解决了传统混合型CAD／CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题，以便更能符合实际应用的自然过程。例如英国达尔康公司在原有软件DUCT5的基础上，为适应最新软件发展及工业生产实际而在最近推出的CAD/CAM集成化系统Delcam's Power Solution，该系统覆盖了几何建模、逆问工程、工业设计、工程制图、仿真分析、快速原型、数控编程、测量分析等领域。

1.2.2 AM软件日益深人人心并发挥越来越重要的作用

在90年代，能进行复杂形体几何造型和NC加工的CAD／CAM系统主要是在工作站上采用UNIX操作系统开发和应用的，如美国的Pro-E、UGⅡ、CADDS 5软件，法国的 CATIA、EUCLID软件和英国的DUCT5软件等。随着微机技术的突飞猛进、在90年代后期，新一代的微机CAD/CAM软件，如Solidworks、Solid adae崭露头角，深得用户的好评。这些微机软件不仅在采用诸如NURBS曲面、三维参数化特征造型等先进技术方面继承了工作站级CAD／CAM软件的优点，而且在Windows风格、动态导航、特征树、面向对象等方面具有工作站级软件所不能比拟的优点。

1.2.3 AM软件的智能化程度正在逐渐提高

由于在现阶段，模具设计和制造在很大程度上仍然依靠着模具设计与制造工程师的经验。仅凭CAD／CAM软件有限的数值分析功能无法为用户提供完善和正确的设计结果，软件的智能化功能必不可少。面向制造、基于知识的智能化功能是衡量模具设计与制造软件先进性与实用性的重要标志之一。在模架的设计过程中实现了模架零件的全相关，并能自动产生材料明细表和供NC加工的钻孔表格。在NC加工方面，实现了智能化的粗加工、加工参数的设定以及对整个加工过程进行加工结果的校验分析，这些具有智能化的功能可以显著地提高注塑模具的生产效率和产品质量。

1.2.4 设计与3D分析的重要性更加明确

在型腔模CAD中我国大多数企业仍然采用的是二维设计（2D），即先将3D的产品图投影为若干二维视图后，再分别对各个视图的二维模具结构进行设计，这种沿袭传统手工设计的方式在型腔模CAD中我国大多数企业仍然采用的是二维设计（2D），即先将3D 的产品图已越来越不适应现代化生产和集成化技术的要求。在本届模展上所展示的Mold expert（Cimatron公司）、Ps-mold（达尔康公司）以及Space-E／mold（日立造船）均

为采用3D设计的专业注塑模设计软件，它们在3D型腔和型芯设计的基础上采用交互方法进行3D的模架配置和3D的典型结构设计，其先进性十分明显。由于注塑模型腔复杂、镶件多，杆件和冷却水管布置纵横交错，用户在3D设计时经常由于显示屏幕小、构件多、视点变换少而感到眼花潦乱，这方面的缺点也正在克服之中。在注塑流动过程模拟软件方面，国内外长期使用的是基于中性层面的流动模拟软件。这种分析模式的最大缺点是需要用户从所生成的实体／曲面几何模型中交互提取中性层面，操作步骤繁琐，工作量巨大，在很大程度上妨碍了流动模拟软件的推广和普及。虽然澳大利亚Mold－flow公司推出了中性层面自动生成工具MF／Midplane，但其覆盖范围不大。这次模展中展示了该公司基于实体几何模型的三维真实感流动模拟软件Moldflow Advisers，从根本上摆脱了对中性层面的依赖，这种新一代的模拟软件定将获得用户的好评和广泛应用。美国C-Cold公司这次未参展，该公司也有类似的3D流动软件3DQuickfill。华中理工大学模具技术国家重点实验室展出了同类软件HSC3D4．5F，已表明了我国在该项域也达到了国际当今的先进水平。

表1.1 国内外塑料模具技术比较表

项目国外国内

注塑模型腔精度0.005～0.01mm 0.02～0.05mm

型腔表面粗糙度Ra0.01～0.05μm Ra0.20μm

非淬火钢模具寿命10～60万次10～30万次

淬火钢模具寿命160～300万次50～100万次

热流道模具使用率80%以上总体不足10%

标准化程度70～80% 小于30%

中型塑料模生产周期一个月左右2～4个月

在模具行业中的占有量30～40% 25～30%

1.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向

（1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。

(2)在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。基于网络的CAD/CAM/CAE

一体化系统结构初见端倪，CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。

（3）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。气助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制体辅，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。

（4）开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。

(5)提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种。

(6)应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分重要。

（7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。

（8）“十一五”期间我国塑料模具发展方向，塑料模具占模具总量近40%，而这个比例仍不断上升。塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具，为集成电路配套的精密塑料模具，为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模，为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等，目前虽然已有相当技术基础并正在快速发展，但技术水平与国外仍有较大差距，每年进口达几亿美元，因此“十一五”期间应重点发展。

1.4本次设计的目的

此次毕业设计给了我亲自动手的机会，于以后的工作、学习等都有很大的帮助，是大学四年学习的一个总结，中国的塑料模具制造工业的飞速发展是需要理论和实践相结合的，所以这次毕业设计的意义十分重大。目的是通过对该零件的注塑模工艺的设计，了解注塑模具的设计步骤，ABS等材料的各项性能指标，工艺方案的选择，和侧向抽芯技术的掌握。

2 塑件成型工艺性分析

2.1 塑件（三通管）分析

2.1.1 塑件图

图2-1 塑件图

2.1.2 塑件分析

三通管工件如图所示。它是一种常见的塑料工件，从工件本身来看，属特小型件，其抽芯脱模机构较为复杂，侧向抽芯技术可以说是这次课题的难点零件直通管的成型采用侧向抽芯机构。由于抽拔距很长普通的斜导桂抽芯结构难以实现抽芯动作的顺利完成．故采用液压缸进行侧向抽芯。因此本次毕业设计主要是针对以上问题进行模具设计，以解决实际生产中存在的问题。

2.1.3 成型工艺分析如下

1精度等级

影响塑件精度的因素很多，塑料的收缩、注塑成型条件（时间、压力、温度）等，

塑件形状、模具结构（浇口、分型面的选择），飞边、斜度、模具的磨损等都直接影响制品的精度。按SJ1372—1978标准，塑料件尺寸精度分为8级，本塑件所用材料为丙烯烃-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用一般精度5级。

2脱模斜度

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。只有塑件高度不大、没有特殊狭窄细小部位时，才可以不设计斜度。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率、塑件的几何形状等因素有关。

塑件脱模斜度为： 35＇~ 1o30＇

考虑到本塑件的结构以及模具的侧抽芯结构，可以使开模后塑件自动留在型腔中，所以不需要考虑脱模斜度。

2.2 ABS的注射成型过程及工艺参数

2.2.1 注射成型过程

（1）成型前的准备

对ABS的色泽、细度和均匀度等进行检验。

（2）注射过程

塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却5个阶段。

（3）塑件的后处理

采用调湿处理，红外线灯烘箱，热处理温度70℃，处理时间2h。

2.2.2 ABS的注射工艺参数

(1)注射机：螺杆式

(2)螺杆转速(r/min)：30

(3)料筒温度(℃) ：150～170(后段)

165～180(中段)

180～200(前段)

(4)喷嘴温度(℃)：170～180

(5)模具温度(℃)：40～60

(6)注射压力(MPa)：100～130

(7)成型时间(s)：注射时间 0～5 保压时间 20～90

冷却时间 20～120 成型总周期 50～220

2.2.3 ABS化学和物理特性

三通管所用的材料是ABS，名称Acrylonitritle-Butadiene-Styrene copolymer,全称丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物。它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。ABS工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。

(1).使用性能

综合性能好，冲击强度高，化学稳定好、电性能良好，尺寸稳定性好、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。与372有机玻璃的熔接性良好，可制成双色塑料，且可表面镀铬。ABS工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。因而ABS适用于制作一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电讯零件。ABS塑料的使用范围为-40~100℃。

(2).成形特性

①无定形塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也有差异，应按品种确定成形方法及

成形条件。

②吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。

③流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸脂,聚氯乙烯好）。

④比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大，料温过高易分解（分解温度为250℃左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取50℃~60℃，要求光泽及耐热型料宜取60℃～80℃。注射压力应比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射机时料温为180℃～230℃，注射压力为100~140MPa，螺杆式注射机则取160℃～230℃，70～100MPa为宜。

⑤模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工

时塑料件表面呈现“白色”痕迹（但热水中预热可消失）。

2.2.4 ABS塑料的主要技术指标

表2-1 ABS塑料的主要技术指标

项目数据项目数据密度（kg/dm3） 1.02～1.16 抗拉屈服强度(MPa) 50

比体积（dm3/ kg）0.86～0.96 拉伸弹性模量(MPa) 1.8×103

吸水率（ωp·c×100）0.2～0.4 抗弯强度(MPa) 80 收缩率(%) 0.4～0.7 冲击韧度( kJ/m2) 261(无缺口)/11(缺

口)

熔点(℃)130～160 硬度(HB) 9.7

热变形温度(℃)90～108(0.46 MPa)

83～103(0.185MPa) 体积电阻系数

(Ω?cm)

6.9×1016

3拟定模具结构形式

3.1分型面的选择

塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。

3.1.1 分型面的选择原则

（1）有利于保证塑件的外观质量；

（2）分型面应选择在塑件的最大截面处；

（3）尽可能使塑件留在动模一侧；

（4）有利于保证塑件的尺寸精度；

（5）尽可能满足塑件的使用要求；

（6）尽量减少塑件在合模方向上的投影面积；

（7）长型芯应置于开模方向；

（8）有利于排气；

（9）有利于简化模具结构。

3.1.2 分型面的确定

根据本三通管的具体结构和和以上确定分型面的基本原则，本设计确定分型面的位置如图２-１所示。在该结构中，有外侧抽芯，所以在确定分型面时，还要确定好侧抽芯结构。外侧抽芯采用斜导拄侧抽芯，具体结构见装配图。

图3-1 分型面的选择

对以上两种分型面进行比较，根据分型面的选择要求，可以看出图b较好；

（1）图b所示截面作为分型面，它是塑件最大截面，大孔在开模方向上成型，而小孔在侧面，便于抽芯。

(2)图a所示截面作为分型面，有两个侧孔，且侧孔大而深，抽芯力较大，抽芯机构相对复杂。由以上分析可知。

3.2型腔数目的确定

为了制模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。型腔数目的确定一般可以根据经济性、注射机的额定锁模力、注射机的最大注射量、制品的精度等。一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但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。该塑件精度要求不高，生产批量适中，且具有两边抽芯，抽芯距较长，从模具加工成本，制品生产时的成本考虑，故拟定为一模两腔。采用一模两件，能够适应生产的需求，潜伏式点浇口，浇口去除方便，模具结构孔不复杂，容易保证塑件质量。如图3-2所示：

图3-2 型腔布置

4 注塑机型号的确定

注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。

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，在确定模具结构形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、最大和最小模具厚度、推出形式、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射机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。

4.1 所需注射量的计算

利用Pro/E 三维软件定性测的该塑件的实际体积为V 1=51.16cm 3，塑件质量1m 为56.28g 。设浇注系统的体积为塑件的0.6倍。所以可地一次总的注射量为：

流道凝料的质量2120.667.536m m =?=g

流道凝料的体积2120.661.39v v =?=cm 3

注射量122256.2867.536180.1m m m g =+==?+=

体积 3012251.16261.39163.7v v v cm =+=?+= 公称注射量为：300.8163.70.8204.6v v cm ===公

4.2 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）在分型面上的投影面积2A 在模具设计前是个未知数，根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2~0.5倍。因此可用10.35nA 来进行估算，所以：

121110.35 1.35A nA A nA nA nA =+=+=

21.3521198.93237mm =??=

式中 A 1─为塑件在分型面上的投影面积，由Pro/E 模型分析所得；

n─型腔数

锁模力是指注塑机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。即：

F锁=A·P

型

式中 F锁─ 注塑机的额定锁模力(N)；

P

─ 模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa），一般为注塑压力的0.3～型

为30MPa。

0.65倍，通常为20～40 MPa，取P

型

A─ 塑件和浇注系统在分型面的投影面积之和（mm2）

=3237×30

所以 F = A×P

型

≈97110N=97.1kN

4.3 选择注射机

注塑成型机按结构形式可分为立式、卧式、和直角式三类。立式注塑机是注射柱塞（或螺杆）垂直装设，锁模装置推动模板也沿垂直方向移动，主要优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上（下模）安放嵌件，嵌件不易倾斜或坠落。其缺点是制品自模具中顶出后不能靠重力下落，需靠人工取出，这就有碍于全自动操作，但附加机械手去产品后，也可实现全自动操作。卧式注塑机是注射柱塞或螺杆与合模运动方向均沿水平装设，其优点是机体较低容易操纵和加料，制件顶出后可自动坠落，故易实现全自动操作。直角式注塑机是注塑机柱塞或螺杆与合模运动方向相互垂直，这种注塑机的主要优点是结构简单，便于自制，适用于单件生产中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时常利用开模时丝杆的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转，以便脱下塑件。考虑到生产成本和易于实现自动化，塑件还是靠自身重力下落比较合适，且重心较低安装稳妥。

通过上述的分析，该塑件的注射量和锁模力较大，由于本模具具有抽芯机构，设计较复杂，同时考虑到开模行程和脱模力的原因，所以应该采用卧式注射机。

根据每一生产周期的注塑量和锁模力的计算值，查阅参考书，可选用SZ-200/1000卧式注塑机。

表4-1 注射机主要技术参数

项目数据项目数据

理论注射容量/cm3210 锁模力1000 螺杆直径/㎜42 拉杆内间距/㎜370×320

注射压力MPa 150 移模行程/㎜300

注射速率g/s 110 最大模厚/㎜350

塑化能力/s 14 最小模厚/㎜150

螺杆转速r/min 10～250 定位孔直径/㎜125 喷嘴球半径/㎜15 喷嘴孔直径/㎜ 4 锁模方式双曲轴

4.4注射机有关参数的校核

4.4.1 型腔数量的校核

(1）由注塑机料筒塑化速率校核模具的型腔数n。

n≤

12

m m

kMt-

=0.814300.6256.28

56.28

??-??

=4.77>2，型腔数校核合格。

式中k─注塑机最大注射量的利用系数，一般取0.8；

M─注塑机的额定塑化量（14g/s）

t─成型周期，取30s。

(2）按注射机的最大注射量校核型腔数量n。67.536

n≤

12

m m

kM N-

=0.82310.6256.28

56.28

?-??

=2.08>2，符合要求。

式中N

M─注射机的允许最大注射量（cm3或g），该注射机为210cm3×1.1g/cm3=231g。其他符号意义与取值同前。

4.4.2 注射机工艺参数的校核

(1）最大注射压力的校核

塑料压力校核的目的是校核注射机的最大注射压力能否满足塑件成型的需要。注射机最大注射压力应稍大于塑件成型所需要的注射压力。即

P

e ≥k‘P

=1.3×100=130MPa

而P

e

=150MPa，注射压力校核合格。

式中， P

e

─注射机额定注射压力（MPa）； k‘─注射压力安全系数，取1.3；

P

─成型所需的注射压力（MPa）；(2）锁模力校核

F≥KF

m =KA P

型

=1.2×97.1=116.52kN

而F=1000kN，锁模力校核合格。

4.4.3 安装尺寸

(1）喷嘴尺寸

①主流道的小端直径D大于注射机喷嘴d，通常

D=d＋（0.5～1）mm

对于该模具d=4mm，取D=4.5mm，符合要求。

②主流道入口的凹球半径SR

应大于注射机喷嘴半径SR，通常为

SR

=SR＋（1～2）mm

对于该模具SR=15mm取17mm，符合要求。

(2）最大与最小模具厚度

模具厚度H应满足 H

min ＜H＜H

max

式中H

min =150mm，H

max

=350mm。

而该套模具厚度H=27＋65＋67＋36＋100＋27=322mm，符合要求。

4.4.4 开模行程的校核

H≥H1＋H2＋（5～10）mm

式中H─注射机动模板的开模行程（mm），取300mm；

H

1

─塑件推出行程（mm），取6mm（塑件壁高处的高度）；

H

2

─包括流道凝料在内的塑件高度（mm），其值为

H

2

＝46＋（5～10）mm＝51～56mm （46mm由装配图直接量取）

所以，H＝300 mm＞50+80+10=140 mm

由计算可得，符合要求。

4.4.5 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核

该套模具模架的外形尺寸为370mm×468mm，而注射机拉杆内间距为370mm×320mm，因370mm等于370mm，符合要求。

注：对上面4.4.2～4.4.5的校核内容与后面的模具结构设计交叉进行，但为了行文整体形式与内容的统一，所以将部分内容在此进行著写。

综上所述，注射机选择SZ-200/1000卧式注塑机符合该模具设计要求