直三通设计说明书

塑件分析

三通头塑件结构如图1-1所示。

图1-1 注塑零件图

该零件尺寸中等大小，平均厚度1.8mm，最大厚度2mm，最小厚度1mm。

根据各材料的注塑性能及加工使用性能，选择材料为PVC。

塑件的成型工艺分析

成型工艺分析

精度等级：采用一般精度5级。

脱模斜度：该注塑零件壁厚约为1.8mm，其脱模斜度查表有塑件内表面35′~1°，塑件外表面40′~1°20′。由于该塑件没有特殊狭窄细小部位，所用塑料为PVC，流动性较好，而且，主要部分有较好的弧度，可顺势脱模，所以塑件外表面没有放脱模斜度。同时，侧面采用滑块机构，脱模时，滑块抽去，两壁处脱模没有困难，所有也不放脱模斜度。

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分型面位置的确定

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。

确定型腔数量及排列方式

当分型面确定之后，就需要考虑是采用单型腔模还是多型腔模。

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2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。故由此初步拟定采用一模2腔。

注射机型号的确定

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，设计人员应该对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模厚、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，选择一台和模具匹配的注射机，对其进行校核。

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1.所需注射量的计算

（1）塑件质量、体积计算:

对于该设计，建立塑件模型，并用软件对此模型分析得：

塑料制件体积V1＝44.2713

cm；

塑料制件质量M1＝46.5g。

（2）浇注系统凝料体积的初步估算

可按塑件体积的0.6倍计算，由于该模具采用一模2腔，所以，浇注系统凝料体积为

V2= V1×0.6＝44.271×0.5=22.24cm3

（3）该模具一次注射所需要的PVC

质量M0=ρ·V0=46.5g。

2.注射机型号的选定

根据以上的计算，初步选定型号为SZ-10/16，该注塑机参数如表2-1所示。

表2-1注塑机的参数

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3.注塑机的参数较核

（1）注射容量和质量校核

由于以容量计算时

V总≤0.8 V注

式中V注—注射机最大注射容量cm3；

V总—成型塑件与浇注系统体积总和cm3；

0.8—最大注射容量的利用系数。

所以注塑机符合注射容量和质量要求。

（2）合模力及注塑面积和型腔数的校核

合模力的大小必须满足下式：

F s≥F z=P（nA x+A j）= PA

式中A—塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和

A x—塑件型腔在模具分型面上的投影面积

A j—塑件浇注系统在模具分型面上的投影面积

F z—胀模力

F s—合模力

P—模腔压力取75MPa

A=2610mm2×2=5220mm2

Fs=1250KN ≥75×5220mm2 =391.5KN

所以注塑机符合合模力及注塑面积和型腔数的要求。

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（3）模具与注塑机安装部分相关尺寸校核

1）模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适

模具的长×宽为350×450mm

故满足要求。

2）模具闭合高度校核

模具实际高度H模=411mm ；

注塑机最小闭合厚度H最小=150mm即H模> H最小；

故满足要求。

3) 开模行程校核

此处所选用的注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机）。注塑机的开模行程应满足下式：

S机-（H模- H最小）> H1＋H2+（5～10）mm (4-3)

因为S机- (H模- H最小)＝360-（270-220）=310mm

H1＋H2＋（5～10）＝100+100+10=210mm

S机-（H模-H最小）> H1＋H2+（5～10）mm

故满足要求。

式中: H1——推出距离，单位mm；

H2——包括浇注系统在内的塑件高度，单位mm；

S机——注塑机最大开模行程。

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浇注系统形式和浇口的设计

浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。

该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴、浇口。

1.主流道的设计

主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主要的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模是主流道凝料的顺利拔出

（1）主流道尺寸

主流道小端直径D=注射机喷嘴直径+（0.5～1）

=3+（0.5～1），取D=4

主流道球面半径SR0=注射机喷嘴球头半径+（1～2）

=15+(1～2)，取SR0=17

球面配合高度h=3～5mm，取h=3mm

主流道长度L=40mm

主流道大端直径D′=D+2Ltanα=4+2×40×tan2°=6.79，取D′=7mm 浇口套总长L O=L+h+2=45mm

（2）主流道衬套的形式

主流道小端入口处于注塑机喷嘴反复接触，属于易损件，对材料要求较严格，因而模具主流道部分设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，

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以便有效的选用幼稚钢材进行单独加工和热处理，常采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为50HRC～55HRC。

分流道设计

（1）分流道布置形式

分流道在分型面上的布置与型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，应该遵循两方面原则：一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量段、锁模力力求平衡。改模具的流道布置形式采用平衡式。

（2）分流道的长度

长度应尽量短，减少弯折。该模具的分流道长度在设计过程中由绘图的出，L=5 mm。

（3）分流道的形状及尺寸

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为了便于加工及凝料脱模，分流道设置在分型面上，采用圆形截面，PVC 经验值d=（4.8～9.5）mm，由d（1.1～1.2）=d上级，所以得出d=5.8，取为6 mm。

（4）分流道表面粗糙度

由于流道中于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理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.63～1.6微米，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，是中心层具有较高的剪切速率，此处Ra=0.8。

浇口的设计

浇口是连接流道于型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。

浇口截面积通常为分流道的0.07～0.09倍，浇口截面积取为圆形。

（1）浇口类型及位置的确定

该模具是中小型塑件的多型腔模具，同时，对外观要求较高。模具一定设置点浇口，大型塑件由于使用多浇口进料也需设置分流道。由于模具有分流道，要从行腔点注入，分流道应是点浇口，因为塑件的壁厚为1.7〈3mm，质量3.4〈200g，所以可以根据公式D=0.2654W1/2L1/4来计算

D —分流道的直径（mm）

W —塑件的质量（g）

L —分流道的长度（mm）

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成型零件设计

直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑件外形的成型零件成为凹模，构成塑件内部形状的成型零件成为凸模（型芯）。由于凹、凸模件直接与高温、高压的塑料接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生翘曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响脱模。

(1)凹模型腔侧壁厚度计算

凹模型腔为组合式型腔，按强度条件计算公式

S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1进行计算。

式中各参数分别为：

p=50Mpa(选定值)；

[δ]=0.05mm；

[σ]=160MPa

r=28mm

S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1

=28[(160/160-2×50)1/2]-1

≈16.8mm

一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚度为17。

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(2)凹模底板厚度计算

按强度条件计算，型腔地板厚为：

p=50 Mpa

r=28mm

[σ]=160MPa

h≥{1.22pr2/[σ]}1/2

≥{1.22×50×282/160}1/2

≥17.3mm

一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚度为18mm。

（3）型腔尺寸已知在规定条件下的平均收缩率S，塑件的基本尺寸Ls是最大的尺寸，其公差△为负偏差，因此塑件平均尺寸为Ls-△，模具型腔的基本尺寸Lm是最小尺寸，公差为正偏差，型腔的平均尺寸为Lm+δz/2。型腔的平均磨损量为δc/2，如以Lm +Z表示型腔尺寸, ABS平均收缩率

S=0.55%.

Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S

经整理最终公式为：Lm0+δz=[(1+S)Ls-(0.5～0.75)△]0+δz

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排气系统的设计

该套模具是属于小型模具，排气量很小，可利用分型面、滑块和顶杆等间隙进行排气，不需要单独开设排气槽。

温度调节系统设计

1.加热系统

由塑料模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产率。PVC材料的注塑成型温度为50～80C

，查表得知所选塑件材料模具温度为：100°C，所以可以不设置加热装置。

2.冷却系统

一般注射到模具内的塑料温度为200℃左右，而塑件固化后从模具性强中取出时其温度在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量快的传给模具，一是塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。

(1)设计原则：

冷却水孔数量尽可能的多，孔径尽可能大；

冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等；

浇口处要加强冷却；

冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位，以防漏水；

冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处；

进出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面。

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脱模机构的设计

注射成型的每一循环中，塑件必须准确无误的从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置成为脱模机构，也称为推出机构。

脱模推出机构的设计原则

（1）推出机构应尽量设置在动模一侧；

（2）保证塑件不因推出而变形损坏；

（3）机构简单、动作可；

（4）良好的塑件外观；

（5）合模时的准确复位。

抽芯结构设计

抽芯距s=s1+5mm

S1 为空深度在这里空深度为壁厚所以s=20mm

抽芯力的计算:

Fc=ChP(μcos(a)-sin(a))

=37.68×20×0.9×107(0.15cos(180)-sin(180))

=31.7×103N

Fc-抽芯力C-侧型芯成行部分的截面的平均周长(m)= πX12=36.78 mm h-侧型芯成行部分的高=20 mm

p-塑件对侧型芯的收缩应力(包紧力)一般p=(0.8-1.2)x107pa模外冷

塑件p=(2.4-3.9)×107pa u=0.15,a-侧型芯的脱模斜度或倾斜角=180

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斜导柱设计

（1）斜滑块的导向斜角 一般取18 o，斜滑块的推出高度必须小于导滑槽总长的2/3。

（2）斜滑块在导滑槽内的活动必须顺利。

（3）内抽芯斜滑块的端面不应高于型芯端面，而应在零件允许的情况下低于型芯端面0.05～0.10㎜。

总结

在设计过程中，查阅了很多资料，学习了之前未曾了解的一些知识，开阔了视野，对模具行业也有了新的认识。通过对此塑件模具的设计，我更加熟练了对3d软件和Auto CAD的运用。我遇到了不少困难，这些困难有专业性的也有非专业性的，解决专业性难题，让我更加深刻的掌握了模具设计的基础知识，而解决那些非专业性的难题，让我学会了做事缜密，锻炼了自己的耐心和毅力。

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