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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系 別 電信息系系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) B070203
姓 名 李 勇
學(xué) 號(hào) B0706011
外文出處 ScienceDirect International
Journal of Machine Tools &
Manufacture 47 (2007) 740–747
附 件 1. 原文； 2. 譯文
分析快速成型注塑模具加工程序
Sadegh Rahmati, Phill Dickens
摘要
隨著全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，企業(yè)壓力增加，不斷調(diào)低產(chǎn)品生產(chǎn)周期。由于交貨時(shí)間和工具加工成本趨于下降的趨勢(shì),所以現(xiàn)代工具制造廠必須在壓力下快速、準(zhǔn)確、以較低成本來(lái)生產(chǎn)產(chǎn)品?？s短生產(chǎn)原型產(chǎn)品是時(shí)間加快新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。快速成型模具生產(chǎn)當(dāng)中，特別使用快速成型技術(shù)制造注塑模具裝配可節(jié)約生產(chǎn)成本并減少時(shí)間。在本文中,快速成型技術(shù)是用來(lái)直接生產(chǎn)快速注射模這種短期生產(chǎn)工具。對(duì)快速成形工具成功注射的數(shù)量及其性能進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。快速成型環(huán)氧工具能抵抗注射壓力、注射溫度以及500次注射次數(shù)。對(duì)注射過(guò)程中工具失效機(jī)制調(diào)查得知工具的失效是由于過(guò)度的彎曲應(yīng)力或是因?yàn)橛捎诩羟袘?yīng)力過(guò)大而造成的。
2006年愛(ài)思唯爾出版社有限公司版權(quán)所有。
介紹
設(shè)計(jì)降低生產(chǎn)新部件時(shí)間的方法,因?yàn)楫a(chǎn)品的交貨時(shí)間拖很久的話無(wú)法滿足客戶需求[1,2]。設(shè)計(jì)能力提高、產(chǎn)品品種增加、交貨時(shí)間縮短，以及產(chǎn)量降低，均是快速模具技術(shù)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力,生產(chǎn)期間，加工時(shí)間和生產(chǎn)成本明顯有所降低[3 - 5]。與此同時(shí),快速成型模具加工技術(shù)正在不斷提高,并在制造商企業(yè)內(nèi)越來(lái)越受歡迎 [6 - 8]。在諾丁漢大學(xué)研發(fā)的快速成型注塑模具工具方面占有兩種優(yōu)勢(shì)。
第一種是在在應(yīng)力和溫度的極端條件下針對(duì)工具的設(shè)計(jì)可提供資料數(shù)據(jù),并能從不同的測(cè)試中獲取數(shù)據(jù), 類似于真實(shí)情況[9]。第二種是研發(fā)一種理論分析快速成型注塑模具過(guò)程的方法 [10]。這證明可使用少量的快速成型注塑模具成功生產(chǎn)五百個(gè)以上數(shù)量的工具零件。
作者：S. Rahmati的郵箱，rahmati@rapidtoolpart.com。英國(guó)拉夫堡大學(xué)快速生產(chǎn)研究小組的負(fù)責(zé)人和教授。
實(shí)驗(yàn)方法
在構(gòu)建快速成型注塑模具工具過(guò)程當(dāng)中，根據(jù)光固化快速成型250型號(hào)快速成型機(jī)上的CAD數(shù)據(jù)，直接將環(huán)氧樹(shù)脂殼層嵌入到模具當(dāng)中。這些嵌入物正好通過(guò)鋼框架插入到鋼模具當(dāng)中，模具背面用鋁粉或是鋁薄片和環(huán)氧樹(shù)脂的混合物填充(圖1)。這些混合物額外增加了嵌入物力量并使模具具有散熱特點(diǎn)。使用50噸的巴頓菲爾注塑機(jī)測(cè)試快速成型工具，生產(chǎn)聚丙烯和丙烯腈丁二烯苯乙烯零件。如圖2
彈簧澆注系統(tǒng)
快速成型模具
上內(nèi)模
腔鋼框架
模后填充材料
鐵心用鋼框架
頂出
針
快速成型模具下內(nèi)膜
圖1：快速成型模具工具鑲件橫截面
圖2：從快速成型工具取出后的模具狀態(tài)
模具加工過(guò)程當(dāng)中，測(cè)出型腔模具溫度和壓力，利用不同的熱電偶控制熔體溫度，以盡可能地確保型腔狀態(tài)保持一致。使用光學(xué)顯微鏡或是掃描電子顯微鏡檢測(cè)兩種模具斷裂樣本。裂縫的立方體用于橫截面和斷裂面的研究。裂縫當(dāng)中嵌入模具材料的立方體，使用鑄造材料鑄好，切割然后使用光學(xué)顯微鏡將其拋光，以便于檢測(cè)。可是，使用掃描電子顯微鏡研究立方體斷裂面和模心，導(dǎo)致快速成型模具工具出現(xiàn)失效機(jī)理。
注射壓力分析
在噴射器底部放上測(cè)壓軟件來(lái)檢測(cè)壓力剖面（如圖3）。
澆道套
模制
澆鑄道
噴射器內(nèi)角
模腔邊
噴射器中間
噴射器
測(cè)壓元件
模蕊側(cè)
噴射器中間
測(cè)壓元件電纜
圖3：噴射器和測(cè)壓元件的位置
在頂針施加的壓力將轉(zhuǎn)移到放置在噴射器另一末端的測(cè)壓元件上。取五個(gè)頂針其中的三個(gè),其中一放在噴射器中間，另外兩個(gè)放在噴射器拐角處，測(cè)量壓力。所有的測(cè)壓元件與數(shù)據(jù)記錄器連接，并用電腦操作。在注射過(guò)程中記錄的變化電壓轉(zhuǎn)換成為壓力。結(jié)果如圖4描繪所示，在噴射器中間達(dá)到最大噴射壓力1650 psi （11.4兆帕), 在噴射器拐角壓力下降到約1300psi(9兆帕)。
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
快速成形環(huán)氧樹(shù)脂模具型腔三個(gè)地方的壓力剖面
Corner Pressure 1
Middle Pressure
Corner Pressure 3
0 3 6 9 12 15 18 21 24
時(shí)間 (秒)
圖4. 快速成形環(huán)氧樹(shù)脂模具型腔三個(gè)地方的壓力剖面。
快速成型環(huán)氧樹(shù)脂模具工具相關(guān)溫度和材料的研究
圖5記錄了在周期時(shí)間內(nèi)的典型實(shí)際溫度，在開(kāi)始下一次注射前，溫度達(dá)到451攝氏足夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成使模具冷卻過(guò)程。為了計(jì)算抗?jié)q強(qiáng)度和剪切應(yīng)力，需準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)樣品，規(guī)格按照ISO527測(cè)量剪切應(yīng)力，按照ISO179檢測(cè)沖擊強(qiáng)度。
120
100
80
60
40
模心1
模心2
模心3
模心4
型腔1
型腔2
型腔3
型腔4
20
0
0 100 200 300 400 500 600
時(shí)間 秒)
圖5：環(huán)氧樹(shù)脂模具工具內(nèi)逐次循環(huán)溫度變化
沖擊強(qiáng)度平均值被測(cè)定為28.4 kJ/m2 ，不同溫度平均值如圖6描繪所示。環(huán)氧樹(shù)脂拉力和剪切力測(cè)試結(jié)果如圖7所示。
100
90
沖擊強(qiáng)度
80
70
60
50
40
30
20
10 20 30 40 50 60 70 80 90
溫度 (攝氏度)
圖6：飽和環(huán)氧樹(shù)脂的不同溫度下相關(guān)的沖擊強(qiáng)度。
70 70
60 60
抗拉強(qiáng)度(MPa)
50 剪切應(yīng)力(MPa) 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
溫度 (°C)
圖7：快速成型環(huán)氧樹(shù)脂5170型號(hào)模具的相關(guān)溫度下的最大抗拉強(qiáng)度和最大剪切應(yīng)力
失效機(jī)理分析
當(dāng)塑膠被注入到在型腔時(shí),型腔內(nèi)突然壓力上升, 在成型周期期間內(nèi)腔壓力達(dá)到最高(圖4)。這種壓力表現(xiàn)出核心特征,這可能導(dǎo)致工具斷裂,如果超過(guò)材料的極限抗拉強(qiáng)度極限抗撓曲強(qiáng)度，圖8顯示了在注塑期間各種可能發(fā)生的情況,。在8(a),沒(méi)有失敗,8(b)中出現(xiàn)一個(gè)彎曲故障，8(c)有一個(gè)剪切破壞。瞬間彎曲應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致過(guò)程失敗,或是裂紋擴(kuò)展，疲勞失效。
立方體 模制
流動(dòng)方向
旋轉(zhuǎn)點(diǎn)
熔體壓力傳感器 熔體壓力傳感器
(a) (b) (c)
圖8：注射期間發(fā)生不同情況下示意圖，(a) 沒(méi)有失敗; (b) 玩去破壞; (c) 剪切失敗.
在注射過(guò)程中抗彎失敗
觀察到絕大多數(shù)失敗的情況是在彎曲應(yīng)力上。出現(xiàn)彎曲故障時(shí)注射壓力克服了工具的抗彎強(qiáng)度,致使繞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn),最終導(dǎo)致斷裂(圖8(b))。如果注射壓力超出了快速成型模具工具的抗彎強(qiáng)度這種情況可能會(huì)出現(xiàn),但通?？箯澥∈怯捎谑褂么螖?shù)過(guò)多 (圖9)。表1記錄了快速成型模具立方體的抗彎強(qiáng)度的相關(guān)理論計(jì)算。
Z
Y
X軸方向的彎曲應(yīng)力
X
a
h
Y
Y
中性軸
塑性流動(dòng)
圖9立方體壓力參量和迎風(fēng)氣流示意圖
表 1
快速成型模具立方體彎曲應(yīng)力
慣性矩 力矩 彎曲應(yīng)力 40 1攝氏度
撓曲強(qiáng)度
（m4) (N m) (Mpa) (Mpa)
立方體1 108 x 10—12 1.687 46.85 65.0
然而,在實(shí)踐當(dāng)中,產(chǎn)生了數(shù)以百計(jì)的快速成型模具工具零件失效情況,過(guò)高地估計(jì)理論模型的彎曲應(yīng)力。這兩個(gè)理由，第一，最小寬高比為10時(shí)彎曲應(yīng)力方可承擔(dān),而實(shí)驗(yàn)當(dāng)中高寬比為四。第二, 在注射過(guò)程中注射壓力施加應(yīng)該在在立方體的前面,但是現(xiàn)實(shí)中這種壓力施加在熔壓方塊的后面。
疲勞裂紋擴(kuò)展
圖10是一幅拍攝在實(shí)際故障發(fā)生前的制模斷面圖，圖中顯示的是在后續(xù)注射制模時(shí)真實(shí)的逆裂紋方向，也就是裂紋產(chǎn)生的相反方向。圖11顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單的立方體的抗彎失敗圖,而圖10是經(jīng)過(guò)大量的鏡頭拍攝得到的。在快速成型模具工具在設(shè)置應(yīng)力集中時(shí)發(fā)生裂紋萌生,如尖銳的角度和階梯(此為快速成型模具工具零件固有性質(zhì))。
圖10：制模過(guò)程失敗前產(chǎn)生的多余的裂紋
圖11：抗彎失敗后裂紋擴(kuò)展圖
裂縫破壞的跡象如圖12所示,能看到在破裂面條紋形式排列,每條裂紋都代表裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。
圖12 掃描式電子顯微鏡下觀察到的斷裂面上的真實(shí)條紋
剪切破壞
剪切破壞在熔體流動(dòng)的方向剪切時(shí)出現(xiàn)。圖13展示了快速成型模具立方體的剪切斷面圖。值得注意的是,快速成形模具立方體是通過(guò)塑料流動(dòng)堆積而成的表2記錄了剪切應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果, 在操作期間產(chǎn)生快速成型工具的最大剪切應(yīng)力，均低于快速成型工具工具的抗剪強(qiáng)度。此外, 在表2最后一列所示注射溫度超過(guò)401攝氏度時(shí)快速成型工具可以被制做成功。圖14,描繪立方體各點(diǎn)最大剪切應(yīng)力的剪切應(yīng)力與平均剪切應(yīng)力比較，以及最大剪切應(yīng)力各點(diǎn)拋物曲線情形。
表 2
快速成型模具立方體個(gè)點(diǎn)剪切應(yīng)力
剪切面積 AS (mm2)
剪切力 V (N)
剪切應(yīng)力 tave (Mpa)
剪切強(qiáng)度（40 1攝氏度） (Mpa)
最高溫度 (1C)
立方體1
36
421.64
11.71
24.3
65.3
立方體2 2
30
421.64
14.05
24.3
61.5
立方體3 3
24
421.64
17.57
24.3
55.9
立方體4
18
421.64
23.42
24.3
46.4
?
?
N.A.
圖14：最大立方體底部剪切壓力分布圖
結(jié)論
該技術(shù)成功的關(guān)鍵是快速成形工具必須有極低的導(dǎo)熱系數(shù)和較短的注射時(shí)間 (圖15)。這兩個(gè)因素是快速成型注塑模具成功的關(guān)鍵, 可大多情況下都被忽略了。
圖15：注射期間壓力與溫度相關(guān)分布圖
工作的結(jié)果可歸納如下:
?使用環(huán)氧樹(shù)脂過(guò)以生產(chǎn)超500個(gè)零件，并且使用外間空氣冷卻型腔到451攝氏度。
?在注射過(guò)程中工具的失效歸因于塑料溫度。
?在注射過(guò)程中在工具韌性不好,或在工具溫度過(guò)高時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)失敗。
?經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算確認(rèn),在注射過(guò)程中大多是由于抗彎曲應(yīng)力失效而失敗。減少了長(zhǎng)寬比的特征會(huì)降低工具抗彎曲失敗的現(xiàn)象。
?在注射過(guò)程中很少可能由于彎曲破壞而導(dǎo)致剪切應(yīng)力失效，由于快速成形工具要求特定條件，溫度超過(guò)401攝氏度才能注射。
參考文獻(xiàn)
1. [1] D. Chen, F. Cheng，《工業(yè)技術(shù)一體化的產(chǎn)品和工藝開(kāi)發(fā)過(guò)程使用快速成型和工作細(xì)胞仿真技術(shù)雜志》16(1)(2000)。
2. J.A. McDonald, C.J. Ryall, D.H. Wimpenny快速原型個(gè)案資料，專業(yè)工程出版，英國(guó)，2001。
3. M.A. Evans, R.I. Campbell，使用快速成型模型比較評(píng)估工業(yè)設(shè)計(jì)和加工技術(shù)研討會(huì)，快速樣機(jī)成型雜志 9（5）（2003）
4. A. Venus, S. Crommert,快速成型注塑模具工業(yè)生產(chǎn)，快速原型法，容積2（2）。美國(guó)迪爾伯恩市1996。
5. Y. Li, M. Keefe, E.P. Gargiulo,研究直接加工快速成型模具工具，第六快速成形制造方法歐洲會(huì)議，諾丁漢,英國(guó),1997年7月,ISBN:0-9519759-7-8，頁(yè)數(shù)：253-266。
6. P. Decelles, M. Barritt, AIM原型工具,三維系統(tǒng),1996年P(guān) / N 70275/11-25-96。
7. T. Greaves, (Delphi-GM),研究:利用快速成型技術(shù)發(fā)展注塑模制模工具，生產(chǎn)廠家會(huì)議,1997年。
8. P. Jacobs,快速成型模具進(jìn)展,快速成型會(huì)議，10月，美國(guó)馬里蘭大學(xué),1996年。
9. S. Rahmati, P.M. Dickens,快速成型注塑模具工具,第六個(gè)快速成形及其制造方面的歐洲會(huì)議，諾丁漢,英國(guó),ISBN:0-9519759-7-8,1997年,第213-224頁(yè)。
10. S. Rahmati, P.M. Dickens,注塑模具的失效分析,第八年度固體成形技術(shù),德克薩斯州,1997年,頁(yè)數(shù)295-305。
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)/論文
1緒 論
1.1注塑成型概述
近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，塑料成型加工機(jī)械和成型模具發(fā)展十分迅速，高效，自動(dòng)化，大型，微型，精密，高壽命的模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占的比例越來(lái)越大。我國(guó)大型、復(fù)雜、精密、高效和長(zhǎng)壽命模具又上了一個(gè)新臺(tái)階，不少種類模具已能替代進(jìn)口模具，模具CAD/CAM技術(shù)得到了較快推廣應(yīng)用并取得了良好效果，快速成形制造技術(shù)和設(shè)備有了長(zhǎng)足發(fā)展并已開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用推廣階段，高速銑等新一代制造技術(shù)已被人們重視并開(kāi)始應(yīng)用。從模具使用角度來(lái)說(shuō)，要求高效，自動(dòng)化，作簡(jiǎn)便；從模具制造角度，要求結(jié)構(gòu)合理，制造容易，低成本。現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝，高效的設(shè)備，先進(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素。模具與其他機(jī)械產(chǎn)品比較，一個(gè)重要特點(diǎn)就是技術(shù)含量高、凈產(chǎn)值比重大。隨著化工、輕工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)的模具工業(yè)近年來(lái)一直以每年13％～15％左右的增長(zhǎng)速度高速發(fā)展，而各行業(yè)對(duì)模具的要求也越來(lái)越高。面對(duì)市場(chǎng)的變化，有著高技術(shù)含量的模具正在市場(chǎng)上嶄露頭角。隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來(lái)越多；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求，更是趨精美，華氣。因此，結(jié)合中國(guó)具體情況，學(xué)習(xí)國(guó)外模具工業(yè)建設(shè)和模具生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，宣傳、推行科學(xué)合理化的模具生產(chǎn)，才能推進(jìn)模具技術(shù)的進(jìn)步。
注塑成型是熱塑性塑料制件最重要的加工方法。用此方法加工成型的塑料制件，其品種與樣式之多是其他成型方法無(wú)可比擬的。起過(guò)程是借助與螺桿的推力，將已塑化的塑料熔體注入閉合的模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻固化定型后開(kāi)模得到塑件。
因此，構(gòu)成注塑成型的三個(gè)必要條件：一是塑件必須以熔融狀態(tài)進(jìn)入模腔；二是塑料溶體必須要有足夠的壓力和流速，以確保及時(shí)的充滿整個(gè)模腔的各個(gè)角落；三是需有符合制件形狀和尺寸并滿足成型工藝的要求的模具。
注塑成型技術(shù)與其他成型技術(shù)相比較有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一是成型物料的熔融塑化和流動(dòng)造型是分別是在塑料筒和模腔兩處進(jìn)行，模具可以始終處于是溶體很快冷凝或交聯(lián)固化的狀態(tài)，從而有利于縮短成型周期；其二是先鎖緊模具然后才將塑料溶體注入，加之具有良好的流動(dòng)性的溶體對(duì)模腔的磨損很小，因而可以用一套模具大批量成型復(fù)雜零件，表面圖形與標(biāo)記清晰和尺寸精度較高的制品；其三是成型過(guò)程的合模、加料、塑化、注塑、啟模和頂出制品等全部成型作均由注塑機(jī)自動(dòng)完成，從而使注塑工藝容易全自動(dòng)化和實(shí)現(xiàn)程序控制。但我們也要看到注塑成型的不足之處，由于冷卻條件的限制，很難用這種技術(shù)制的無(wú)缺陷、壁厚的變化又較大的熱塑性塑料制品，另外由于注塑機(jī)和注塑模具的造價(jià)很高，成型設(shè)備的啟始投資較大，所以注塑技術(shù)不適合于小批量制品的生產(chǎn)。
注塑成型又稱注射模塑或注射成型，是熱塑性塑料制品成型的一種重要方法。除極少數(shù)幾種熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型塑件。注塑成型可以成型各種形狀、滿足眾多要求的塑料制件。注塑成型已經(jīng)成功地運(yùn)用于某些熱固性塑料制件、甚至橡膠制品的工業(yè)生產(chǎn)中。
注塑成型的過(guò)程是，將粒狀或粉狀塑料從注射機(jī)的料斗送入加熱的料筒，經(jīng)加熱塑化成熔融狀態(tài)，由螺桿（或柱塞）施加壓力而通過(guò)料筒底部的噴嘴注入低溫的、閉合的模具型腔中，經(jīng)冷卻硬化而保持模腔所賦予的形樣，開(kāi)模取得所注塑成型塑件，在作上完成了一個(gè)周期。
注塑成型是塑料模塑成型的一種重要方法，生產(chǎn)中已有廣泛的應(yīng)用。它具有以下幾方面的特點(diǎn)：
①成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸準(zhǔn)確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。
②對(duì)成型各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng)。目前，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型，某些熱固性塑料也可以采用注塑成型。
③生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。
④注塑成型所需設(shè)備昂，模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本高，所以注塑成型特別適合大批量生產(chǎn)。
1.2我國(guó)塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
80年代以來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值為245億， 2003年模具進(jìn)出口統(tǒng)計(jì)中，我國(guó)模具的出口總額為2.52億美元,我國(guó)模具的出口總額3億美元,進(jìn)口額則達(dá)到13億多美元,在進(jìn)口模具中的塑料模具占到50%左右?？梢钥闯?，在塑料模具方面，我國(guó)與國(guó)外產(chǎn)品還存在較大差距。
在引進(jìn)的塑料模具中，以科技含量較高的模具居多，如高精度模具、大型模具。熱流道模具、氣輔及高壓注射成型模具等?，F(xiàn)代塑料制品對(duì)表面光潔度、成型時(shí)間都提高了更高的要求，因而也推動(dòng)了塑料模具的發(fā)展。以電視機(jī)塑料外殼模具為例。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個(gè)月縮短到了2個(gè)月,并且使用壽命也由過(guò)去可制10萬(wàn)~20萬(wàn)件制品延長(zhǎng)到了可60萬(wàn)件制品。從電視機(jī)外殼塑料模具的發(fā)展可以看到，高精密、長(zhǎng)壽命、短周期、低成本是模具的發(fā)展方向。目前我國(guó)使用覆蓋率和使用量最大的模具標(biāo)準(zhǔn)件為冷沖模架、注塑模架和推桿管這三類產(chǎn)品。以注塑模架為例，目前全國(guó)總產(chǎn)值有20多億元，按照需求，國(guó)內(nèi)約需注塑模架30多億元，而實(shí)際上國(guó)內(nèi)市場(chǎng)并未達(dá)到這個(gè)規(guī)模，其中主要一個(gè)原因就是模具廠家觀念舊，注塑模架自產(chǎn)配比例較高，外購(gòu)很少。這樣做廠家不僅重復(fù)制造本應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化的購(gòu)件，延長(zhǎng)了模具生產(chǎn)周期，又不利于維修。很多相關(guān)的模具標(biāo)準(zhǔn)件并沒(méi)有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因此制定模具構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范工作也是當(dāng)務(wù)之急。
1.3 國(guó)際塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
美國(guó)1991年發(fā)表的“國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)報(bào)告”認(rèn)為:材料領(lǐng)域的進(jìn)展幾乎可以顯著改進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)所有部門的產(chǎn)品性能,提高它們的競(jìng)爭(zhēng)能力;因此把材料列為六大關(guān)鍵技術(shù)的首位。這是由于先進(jìn)材料與制造技術(shù)是未來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)與國(guó)防力量發(fā)展的基礎(chǔ),是各種高、新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為實(shí)用產(chǎn)品與商品的關(guān)鍵。當(dāng)前各種新材料市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)1000億美元,預(yù)計(jì)到2000年將達(dá)4 000億美元。由新材料帶動(dòng)而產(chǎn)生的新產(chǎn)品新技術(shù)則是一個(gè)更大的市場(chǎng)。以上參展項(xiàng)目基本上代表了當(dāng)前國(guó)際和國(guó)內(nèi)的先進(jìn)水平和發(fā)展趨勢(shì)
1.4 我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向
1）提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例。
2）在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見(jiàn)端倪，CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過(guò)程的3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
3）推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。氣助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制體輔，而且其常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開(kāi)發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要。
4）開(kāi)發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
5）提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本;再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種。
6）應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。
7）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。
8）“十一五”期間我國(guó)塑料模具發(fā)展方向，塑料模具占模具總量近40%，而這個(gè)比例仍不斷上升。塑料模具中為汽車和家電配套的大型注塑模具，為集成電路配套的精密塑料模具，為電子信息產(chǎn)業(yè)和機(jī)械及包裝配套的多層、多腔、多材質(zhì)、多色精密注塑模，為新型建材及節(jié)水農(nóng)業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等，目前雖然已有相當(dāng)技術(shù)基礎(chǔ)并正在快速發(fā)展，但技術(shù)水平與國(guó)外仍有較大差距，每年進(jìn)口達(dá)幾億美元，因此“十一五”期間應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展。
1.5本次設(shè)計(jì)的目的
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我親自動(dòng)手的機(jī)會(huì)，于以后的工作、學(xué)習(xí)等都有很大的幫助，是大學(xué)三年學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)，中國(guó)的塑料模具制造工業(yè)的飛速發(fā)展是需要理論和實(shí)踐相結(jié)合的，所以這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義十分重大。目的是通過(guò)對(duì)該零件的注塑模工藝的設(shè)計(jì)，了解注塑模具的設(shè)計(jì)步驟， ABS等材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，工藝方案的選擇，和側(cè)向抽芯技術(shù)的掌握。
2 塑件成型工藝性分析
2.1 塑件（三通管）分析
2.1.1三通管的塑件圖如下所示：
2.1.2 塑件分析
三通管工件如圖所示。它是一種常見(jiàn)的塑料工件，從工件本身來(lái)看，屬特小型件，其抽芯脫模機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，側(cè)向抽芯技術(shù)可以說(shuō)是這次課題的難點(diǎn)零件直通管的成型采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。由于抽拔距很長(zhǎng)普通的斜導(dǎo)桂抽芯結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)抽芯動(dòng)作的順利完成．故采用液壓缸進(jìn)行側(cè)向抽芯。因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，以解決實(shí)際生產(chǎn)中存在的問(wèn)題。
2.1.3 成型工藝分析如下
1）精度等級(jí)
影響塑件精度的因素很多，塑料的收縮、注塑成型條件（時(shí)間、壓力、溫度）等，塑件形狀、模具結(jié)構(gòu)（澆口、分型面的選擇），飛邊、斜度、模具的磨損等都直接影響制品的精度。按SJ1372—1978標(biāo)準(zhǔn)，塑料件尺寸精度分為8級(jí)，本塑件所用材料為丙烯烴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）,由此查塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，本塑件宜選用一般精度5級(jí)。
2）脫模斜度
由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脫出困難，強(qiáng)行取出會(huì)導(dǎo)致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模，塑件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內(nèi)、外表面，設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度。只有塑件高度不大、沒(méi)有特殊狹窄細(xì)小部位時(shí)，才可以不設(shè)計(jì)斜度。最小脫模斜度與塑料性能、收縮率、塑件的幾何形狀等因素有關(guān)。
塑件脫模斜度為： 35＇~ 1o30＇??
考慮到本塑件的結(jié)構(gòu)以及模具的側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，可以使開(kāi)模后塑件自動(dòng)留在型腔中，所以不需要考慮脫模斜度。
2.2 ABS的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù)
2.2.1注射成型過(guò)程
1）成型前的準(zhǔn)備 對(duì)ABS的色澤、細(xì)度和均勻度進(jìn)行檢驗(yàn)。
2）注射過(guò)程 塑料在注塑機(jī)料筒里進(jìn)行加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過(guò)程可以分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻5個(gè)階段。
3)塑件的后處理 采用調(diào)濕處理，紅外線燈烘箱，熱處理溫度70℃，處理時(shí)間2小時(shí)。
2.2.2ABS的注射工藝參數(shù)
1）注射機(jī)： 螺桿式
2）螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）: 30
3) 料筒溫度（℃）： 150—170（后段）
165—180（中段）
180—200 （前段）
2.2.3ABS的物力和化學(xué)特性
三通管所用的材料是ABS，全稱丙烯晴—丁二烯—苯乙烯共聚物。它將PS,SAN,BS的各種性能有機(jī)的統(tǒng)一起來(lái)，兼具韌，硬，剛相均勻的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯晴，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈前象牙色，無(wú)毒、無(wú)味、兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色有黑煙，燃燒后塑料軟化，燒焦發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無(wú)熔融低落現(xiàn)象。
1.使用性能
綜合性能好，沖擊強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好、電性能良好、抗化學(xué)藥品性好，染色性、成型加工和機(jī)械加工性好。ABS樹(shù)脂耐水、碘和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛酮脂和一些氯代氫中。ABS工程塑料的缺點(diǎn)：熱變形溫度較低，可燃耐火性差。因而ABS適用于制作一般的機(jī)械零件、減摩耐磨零件、傳動(dòng)零件和電訊零件。ABS塑料的適用范圍為-40～100℃。
2.成型特性
1）無(wú)定形塑件，其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成性特性也有差異，應(yīng)按品種確定成型的方法及成型條件。
2）吸濕性強(qiáng)，含水量因小于0.3％，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。
3）流動(dòng)性中等，溢邊料0.04mm左右（流動(dòng)性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯，聚氯乙烯好 ）。
4)比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對(duì)耐熱、高沖擊和中沖擊型樹(shù)脂，料溫更宜取高）。料溫対物性影響較大，料溫過(guò)高易分解（分解溫度為250℃左右，比聚苯乙烯易分解），對(duì)其要求精度較高。
3 擬定模具結(jié)構(gòu)形式
3.1分型面的選擇
塑件設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)考慮成型時(shí)分型面的形狀和位置，否則無(wú)法用模具成型。在模具設(shè)計(jì)階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計(jì)制造都有很大的影響。因此，分型面的選擇是注射模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵因素。
3.1.1分型面的選擇原則
1）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量；
2）分型面因選擇在塑件的最大截面處；
3）盡可能使塑件留在動(dòng)模一側(cè)；
4）有利于保證塑件的尺寸精度；
5）盡可能滿足塑件的使用要求；
6）盡量減少塑件在合模方向上的投影面積；
7）長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開(kāi)模方向上；
8）有利于排氣；
9）有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。
3.1.2 分型面的確定
根據(jù)本三通管的具體結(jié)構(gòu)和以上確定分型面的基本原則，本設(shè)計(jì)確定分型面的位置如圖2-1所示。在該結(jié)構(gòu)中，有外側(cè)抽芯，所以在確定分型面時(shí)，還要確定好側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)。外側(cè)抽芯采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)裝配圖。
圖3-1分型面的選擇
對(duì)以上兩種分型面進(jìn)行比較，根據(jù)分型面的選擇要求，可以看出圖b較好；
1）圖 b所示截面作為分型面，它是塑件的最大截面，大孔在開(kāi)模方向上成型，而小孔在側(cè)面，便于抽芯。
2)圖a所示截面為分型面，有兩個(gè)側(cè)孔，且側(cè)孔大而深，抽芯力較大，抽芯結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜
3.2型腔數(shù)目的確定
為了使模具與注塑機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔的數(shù)目。型腔數(shù)目的確定一般可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、注塑機(jī)的最大注射量、制品的精度等。一般來(lái)說(shuō)，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但對(duì)于精度要求不高的小型塑件（沒(méi)有配合精度要求），形狀簡(jiǎn)單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)率大為挺高。該塑件要求不高，生產(chǎn)批量適中，且具有兩邊抽芯，抽芯距較長(zhǎng)，從模具加工成本考慮，故擬定為一模兩腔。采用一模兩件，能夠適應(yīng)生產(chǎn)的需求，潛伏式澆口，澆口去除方便，模具結(jié)構(gòu)孔不復(fù)雜，容易保證塑件質(zhì)量。
型腔布置形式如圖3-2所示；
圖3-2 型腔布置
4注塑機(jī)型號(hào)的確定
注塑模是安裝在注塑機(jī)上使用的工藝設(shè)備，應(yīng)此設(shè)計(jì)注射模是應(yīng)該詳細(xì)了解注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)范才能設(shè)計(jì)出符合要求的模具。
注塑機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出行程、開(kāi)模距離等進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺(tái)和模具相匹配的注塑機(jī)，倘若用戶已提供了注塑機(jī)的型號(hào)和規(guī)格，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)其進(jìn)行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或與用戶商量調(diào)整。
4.1所需注射量的計(jì)算
利用Pro/E三維軟件定性測(cè)得該塑件的實(shí)際體積為Ⅴ1=51.16cm3,塑件質(zhì)量ｍ1為56.28g。設(shè)澆注系統(tǒng)的體積為素間的0.6倍。所以一次總的注射量為：
流道凝料的質(zhì)量ｍ2=2×0.6m1=67.536g
流道凝料的體積 v0=2v1+v2=51.16×2+61.39=163.7 cm3
公稱注射量為：v公=v0/0.8=163.7/0.8=204.6 cm3
4.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計(jì)算
流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A2在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，大致是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的0.2～0.5倍。因此可用0.35nA1來(lái)進(jìn)行估算，所以：
A=nA1+A2= nA1+0.35 nA1=1.35 nA1
=1.35×2×1198.9=3237mm2
式中 A1 —為塑件在分型面上的投影面積
N—型腔數(shù)
鎖模力是指注塑機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力。即：
F鎖=A*P型
A—塑件和澆注系統(tǒng)在分型面的投影面積之和（mm2）
F=A×P型=3237×30
≈97100N=97.1kN
4.3選擇注塑機(jī)
注塑成型機(jī)按結(jié)構(gòu)形式分可分為立式、臥式、和直角式三類。立式注塑機(jī)式注射柱塞（或螺桿）垂直裝設(shè)，鎖模裝置推動(dòng)模板也沿垂直方向移動(dòng)，主要優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動(dòng)模上安放嵌件，嵌件傾斜或墜落。其缺點(diǎn)是制品自模具中頂出后不能靠重力下落，需要人工取出，這就有礙于全自動(dòng)操作，但附加機(jī)械手取產(chǎn)品后，也可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。臥式注塑機(jī)是注射柱塞或螺桿與合模運(yùn)動(dòng)方向沿水平裝設(shè)，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較低容易操縱和加料，制件頂出后可自動(dòng)墜落，故易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。直角式注塑機(jī)是注塑機(jī)柱塞或螺桿與合模運(yùn)動(dòng)方向相互垂直，這種注塑機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于自動(dòng)，適用于單件生產(chǎn)中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制件，同時(shí)常利用開(kāi)模絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)拖動(dòng)螺紋型芯或型環(huán)旋轉(zhuǎn)，以便脫下塑件?？紤]到生產(chǎn)成本和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，塑件還是靠自身重力下落比較合適，且重心較低安裝穩(wěn)妥。
通過(guò)上述的分析，該塑件的注射量和鎖模力較大，由于本模具具有抽芯機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，同時(shí)考慮到開(kāi)模行程和脫模力的原因，所以應(yīng)該采用臥式注塑機(jī)。
根據(jù)每以生產(chǎn)周期的注塑量和鎖模力的計(jì)算值，差資料，可選用SZ-200/1000臥式注塑機(jī)。
表4-1 注塑機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
項(xiàng)目
數(shù)據(jù)
項(xiàng)目
數(shù)據(jù)
理論注射容量/cm3
210
鎖模力
100
螺桿直徑/mm
42
拉桿內(nèi)間距/mm
370×320
注射壓力Mpa
150
開(kāi)模行程/mm
300
注射速率g/s
110
最大模厚/mm
350
塑化能力/s
14
最小模厚/mm
150
螺桿轉(zhuǎn)速r/min
10～250
定位孔直徑/mm
125
噴嘴球半徑/mm
15
噴嘴直徑/mm
4
鎖模方式
雙曲軸
4.4注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
4.4.1型腔數(shù)量的校核
1）由注塑機(jī)料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)n.
N≤kMt-m2
=0.8×14×30-0.6×2×56.28/56.28
=4.77＞2,型腔數(shù)校核合格。
式中 k—注塑機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
M—注塑機(jī)的額定塑化量（14g/s）
t—成型周期，取30s.
2）按注塑機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量n。
N≤kMn-m 2/m1
=0.8×231-0.6×2×56.28/56.28
=2.08＞2,符合要求。
式中 MN—注塑機(jī)的允許最大注射量（cm3或g），該注射機(jī)為210 cm3×1.1g/ cm3=231g。其他符號(hào)意義與取值同前。
4.4.2注塑機(jī)工藝參數(shù)的校核
1）最大注射壓力的校核
塑料壓力校核的目的式校核注塑機(jī)的最大注射壓力能否滿足塑件成型的需求。注塑機(jī)最大注射壓力應(yīng)稍大于塑件成型所需要的壓力。即
Pe≥kP0=1.3×100=130MPa
而Pe=150 MPa，注射壓力校核合格。
式中， Pe —注塑機(jī)額定壓力（MPa）；
K—注射壓力安全系數(shù)，取1.3；
P0—成型所需要的注射壓力（MPa）；
2）鎖模力校核
F≥KFm =KAP 型=1.2×97.1=116.52KN
而F=1000KN，鎖模力校核合格。
4.4.3安裝尺寸
1）噴嘴尺寸
(1)主流道的小端直徑D大于注塑機(jī)噴嘴d，通常
D=d+（0.5～1）mm
對(duì)于該模具d=4 mm，取D=4.5 mm，符合要求。
（2）主流道入口的凹球半徑SR0應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴半徑SR，通常為
SR0=SR+（1～2）mm
對(duì)于該模具SR=15 mm取17 mm，符合要求。
2)最大與最小模具厚度
模具厚度H應(yīng)滿足Hmin＜H＜Hmax
式中Hmin=150 mm，Hmax=350 mm
4.4.4開(kāi)模行程的校核
H≥H1+H2+（5～10）mm
式中 H—注塑機(jī)動(dòng)模板的開(kāi)模行程
H1—塑件推出行程（mm），取6 mm（塑件壁高處的高度）；
H2—包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度（mm），其值為
H2=46+（5～10）mm=51～56 mm（46 mm由裝配圖直接量取）
所以，H=300 mm＞50+80+10=140 mm
由計(jì)算得到符合要求。
4.4.5模架尺寸與注塑機(jī)拉桿內(nèi)間距校核
該套模具模架的外形尺寸為370 mm×468 mm，而注射機(jī)拉桿內(nèi)間距為370 mm×320 mm，因370 mm等于370 mm，符合要求。
注：對(duì)上面4.4.2～4.4.5的校核內(nèi)容與后面的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)交叉進(jìn)行，但為了行文整體形式與內(nèi)容的統(tǒng)一，所以將部分在此進(jìn)行。
綜上所述，注塑機(jī)選擇SZ-200/1000臥式注塑機(jī)符合該模具設(shè)計(jì)要求。
5澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設(shè)計(jì)
所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動(dòng)通道。
澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳物質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對(duì)塑件質(zhì)量影響很大。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。
該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流道、分流道、冷料穴、澆口。
5.1主流道的設(shè)計(jì)
主流到普通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注塑機(jī)噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形。以便于熔體的流動(dòng)和開(kāi)模時(shí)主流道凝料的勝利拔出。
5.1.1主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1）為便于凝料從主流道中拉出，主流道通常設(shè)計(jì)成錐形，其錐角ａ=20～60。內(nèi)比表面粗糙度一般為Ra=0.8。
2）為防止主流道與噴嘴處溢料及便于將主流道凝料拉出，主流道與噴嘴應(yīng)緊密接觸，主流道進(jìn)口處應(yīng)制成球面凹坑，其球面半徑為R2=R1+（1～2）mm,凹入深度3～5 mm。
3）為了物料的流動(dòng)阻力，主流道末端與分流道連接處呈圓角過(guò)渡，其圓角半徑r=1～3 mm。
4）主流道長(zhǎng)度L應(yīng)盡量短，否則將增加主流道凝料，增大壓力損失，一般主流道長(zhǎng)度由模具結(jié)構(gòu)和模板厚度所確定，一般不大于60 mm，取L=40 mm
5）因主流道和塑料熔體反復(fù)接觸，進(jìn)口處與噴嘴反復(fù)碰撞，因此，長(zhǎng)將主流到設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套，用較好的鋼材制造并進(jìn)行熱處理，一般用T8、T10制造，熱處理硬度為HRC50～55。
5.1.2主流道尺寸
1）主流道小端直徑 D=注塑機(jī)噴嘴直徑+（0.5～1）
=4+（0.5～1），取D=4.5mm。
2）主流道球面半徑 SR0=注塑機(jī)噴嘴球頭半徑+（1～2）
=15+（1～2），取SR0=170mm
圖5-1 主流道襯套
由于本模具主流道較長(zhǎng)，定位圈和襯套設(shè)計(jì)形式較宜，其定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如圖5-2所示。
圖5-2 定位圈
5.1.3主流道襯套的固定
主流道襯套的固定形式如圖5-3所示
圖5-3 固定主流道襯套的形式
1—內(nèi)六角螺釘；2—定位圈；3—定模板；4—主流道襯套
5—定模板
5.2冷料穴的設(shè)計(jì)
當(dāng)注塑機(jī)未注射塑料之前，噴嘴前面的熔體塑料的溫度降低，形成冷凝料頭，為了防止這些冷凝料進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，在進(jìn)料口的末端的動(dòng)模板上開(kāi)設(shè)一洞穴或者在流道的末端開(kāi)設(shè)洞穴，這個(gè)洞穴就是冷料穴。它的作用是儲(chǔ)存因兩次注塑間隔而產(chǎn)生的冷料頭以及熔體流動(dòng)的前鋒冷料防止冷料進(jìn)入型腔而形成冷接縫。冷料穴的尺寸宜大于主流大端的直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端的直徑。為了是主流道凝料能勝利地從主流道襯套中脫出，往往是冷料穴兼有開(kāi)模時(shí)將主流道凝料從主流道拉出而附在動(dòng)模一邊的作用，根據(jù)拉料方式的不同，冷料穴的形式又可分為與推桿匹配的冷料穴、與拉料桿匹配的冷料穴和無(wú)拉料桿的冷料穴
1）主流道冷料穴的設(shè)計(jì)
該設(shè)計(jì)采用Z型拉料桿。
2）分流道冷料穴的設(shè)計(jì)
該模具設(shè)計(jì)采用潛伏式澆口形式，無(wú)須考慮分流道的冷料穴設(shè)計(jì)。
5.3分流道的設(shè)計(jì)
分流道是連接主流道和澆口的進(jìn)料通道。在單腔模中，長(zhǎng)不開(kāi)設(shè)分流道，而在多腔模中，一般都設(shè)置有分流道，塑料沿分流道流動(dòng)時(shí)，要求通過(guò)它盡快地充滿型腔，流動(dòng)中溫度降低盡可能小，阻力盡可能低。同時(shí)，應(yīng)能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔，因此，采用平衡式分流道，分流道應(yīng)短而粗。但為了減少澆注系統(tǒng)的回料量，分流道也不能過(guò)粗。過(guò)粗的分流道冷卻緩慢，還會(huì)增長(zhǎng)模塑周期。
5.3.1分流道的長(zhǎng)度
長(zhǎng)度應(yīng)盡量取短，且少折彎。該模具分流道的長(zhǎng)度很短。
分流道長(zhǎng)度
第一級(jí)分流道：L1=15×2=30mm
第二級(jí)分流道：L2=19 mm
5.3.2分流道的形狀及尺寸
分流道的截面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形、U形等多種。在流過(guò)同等橫截面積的條件下，橫截面為正方形的流動(dòng)阻力最大，傳熱最快，熱量損失最大，因此對(duì)熱塑性塑料注射模而言，不宜采用正方形的分流道。而圓形橫截面流動(dòng)阻力小，熱量損失最小，熔體降溫也最慢，但從加工來(lái)說(shuō)，它需要同時(shí)在動(dòng)模和定模上開(kāi)設(shè)半截面，要使兩者完全吻合，制造較困難。半圓形和矩形截面的分流道比表面積(即表面積/體積)較大，較少采用。而梯形截面、U形截面的分流道，加工容易且熱量散失和流動(dòng)阻力也不大。為了便于機(jī)械加工及凝料脫模，本設(shè)計(jì)的分流道設(shè)置在分型面上，截面形狀采用加工工藝性比較好的梯形截面。梯形截面分流道容易加工，且塑料熔體的熱量散失及流動(dòng)阻力均不大，一般可以采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算截面尺寸：
B=0.2654
查參考文獻(xiàn)：《模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》表6-150，取B=6.6mm
式中，B——梯形大底邊的寬度（mm）
m ——塑件的質(zhì)量（g）
L——單向分流道的長(zhǎng)度（mm）
H=2/3B=2/3×6.6=4.4mm
5.3.3分流道的表面粗糙度
由于分流道終于模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度R a并不要求很低，一般取0.63um～1.6um, 這樣的表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動(dòng)阻力。避免熔體表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。此處Ra=1.6um。
5.4澆口的設(shè)計(jì)
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道(除了直接澆口外)，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。
澆口的主要作用：
(1) 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流；
(2) 易于切除澆口尾料；
(3) 對(duì)于多型腔模具，用以控制熔接痕的位置。
當(dāng)塑料熔體通過(guò)澆口時(shí)，剪切速率較高，同時(shí)熔體的內(nèi)摩擦加劇使料流的溫度升高，黏度降低，提高流動(dòng)性能，有利于充型，但是澆口尺寸過(guò)小會(huì)使壓力增大，凝料加快，補(bǔ)縮困難，甚至形成噴射現(xiàn)象，影響塑件質(zhì)量。
5.4.1澆口的形式
澆口的形式有很多但是要根據(jù)具體情況來(lái)選擇。
注射模常用澆口形式有以下幾種：
1） 側(cè)澆口
2） 重疊式澆口
3） 點(diǎn)澆口
4） 潛伏式澆口
5.4.2澆口位置的選擇
澆口的位置選擇，應(yīng)遵循如下原則：
1） 避免制件上產(chǎn)生噴射等缺陷（避免噴射有兩種方法：a加大澆口截面尺寸，降低熔體流速；b采用沖擊形澆口，改善塑料熔體流動(dòng)狀況）該模具采用方法a；
2） 澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件截面最厚處；
3） 有利于塑件熔體流動(dòng)；
4） 有利于型腔排氣；
5） 考慮塑件使用時(shí)的界面狀況；
6） 減少或避免塑件的熔接痕；
7） 考慮分子取向?qū)λ芗阅艿挠绊懀?
8） 考慮澆口位置和數(shù)目對(duì)塑件成型尺寸的影響；
9） 防止將型芯或嵌件擠歪變形。
5.4.3澆口尺寸的確定
澆口截面積通常為分流道截面積的0.07～0.09倍，澆口截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長(zhǎng)度約為0.5～2 mm左右。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值，然后在試模時(shí)逐步修正。
d=nk
式中 d——澆口直徑（mm）
n—塑料系數(shù)，由塑料性質(zhì)決定
k——系數(shù)。塑件壁厚的函數(shù)，
k=0.206=0.0206×=0.5045
A——型腔表面積（mm）
t—塑件壁厚（mm）
d=1035 mm
5.5澆注系統(tǒng)的平衡
對(duì)于該模具，從主流道到各個(gè)型腔的分流道的長(zhǎng)度相同，形狀及截面尺寸對(duì)應(yīng)相同，各個(gè)澆口也相同，澆注系統(tǒng)顯然是平衡的。
5.6澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算
1）主流道與主流道冷料穴凝料體積
V=1/3∏×7.65/22×200-1/3∏×4.52/22×110≈2479.8 mm
2) 分流道凝料體積
V分=2×（15+19）=68mm3
3)澆口凝料體積
V澆約等于零，可以忽略不計(jì)。
4）澆注系統(tǒng)凝料體積
V總=V主+V分+V澆=2547.8mm3≈2.55 cm3
該值小于前面4.1中澆注系統(tǒng)凝料的估算值61.39cm3,所以前面有關(guān)澆注系統(tǒng)的各項(xiàng)計(jì)算與校核符合要求，不需要重新設(shè)計(jì)計(jì)算。
5.7澆注系統(tǒng)各截面流過(guò)熔體的體積計(jì)算
1）流過(guò)澆口的體積
V3=V型=51.16cm3
2)流過(guò)分流道的體積
V2=V塑+V分/2≈51.228 cm3
3）流過(guò)主流道的體積
V1=2V2+V主=104.936 cm3
6成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算
型腔通常包括凹模、凸模、小型芯、螺紋等。由于這種成型零件直接與高溫、高壓的塑料容體接觸，并且脫模是反復(fù)與塑件摩擦，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性和較低的表面粗糙度。同時(shí)還應(yīng)考慮零件加工性及模具的制造成本。應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚，尤其對(duì)于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定型腔壁厚和底板厚度。
6.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
三通管有三個(gè)孔，分模時(shí)無(wú)法脫出，需要使用側(cè)抽芯才能勝利的脫模。型芯一般單獨(dú)制造，側(cè)面的孔采用一個(gè)側(cè)抽芯，長(zhǎng)孔方向采用兩個(gè)相同的主型芯，選擇在中心處分模。這樣易于加工，并且在生產(chǎn)中方便替換，提高生產(chǎn)效率。
6.2成型零件工作尺寸的計(jì)算
成型零件工作尺寸是指凹模和凸模直接用以構(gòu)成塑件的尺寸，它通常包括凹模和凸模的徑向尺寸，凹模和凸模高度尺寸以及位置（中心距）尺寸等。成型零件的加工精度和質(zhì)量決定了塑件的精度和質(zhì)量，工作尺寸的計(jì)算受塑件尺寸精度的制約，影響塑件尺寸精度的因素甚多，主要有模具制造公差、模具的磨損量和塑件收縮率等因素，因此，計(jì)算工作零件尺寸時(shí)應(yīng)根據(jù)上述三個(gè)因素進(jìn)行考慮。本設(shè)計(jì)采用平衡收縮法計(jì)算模腔各工作尺寸。
在計(jì)算成型零件型腔和型芯的尺寸時(shí)，塑料制品和成型零件尺寸均按單向極限值，即孔類尺寸均以其最小尺寸作為公稱尺寸，即公差值為正；凡是軸類尺寸均以其最大尺寸作為公稱尺寸，公差值為負(fù)。而孔心距尺寸則按公差帶對(duì)稱分布的原則進(jìn)行計(jì)算。
查閱資料，該設(shè)計(jì)的公式如下：
型腔徑向尺寸的計(jì)算：
LM=[（1+Scp）Ls-3/4△]
型芯高度尺寸的計(jì)算：
HM=[(1+Scp)hS+2/3△]
上式中，LM—型腔徑向尺寸（mm）
Lsls—塑件徑向尺寸（mm）
Scp—塑料的平均收縮率（%）[Scp=(0.004+0.007)/2]
△—塑件公差值（mm）
—模具制造公差（mm）（一般取=△/3）
1）型腔尺寸的計(jì)算
對(duì)于型腔來(lái)說(shuō)，具體尺寸見(jiàn)圖6-1。
圖5-6 腔尺寸型
已知型腔徑向尺寸,Ls1=31, △=0.20, =0.07將以上數(shù)據(jù)代入上式，可得
LM1=[（1+0.55%）×31-3/4×0.20]= 31.02
已知型腔深度尺寸，Hs1=30.25, △=0.26, 1=0.09;Hs2=9,Hs3=9.5,
△2=0.12, 2=0.04,將以上數(shù)據(jù)代入上式，可得
2）側(cè)型芯尺寸的計(jì)算
對(duì)于側(cè)型芯來(lái)說(shuō)，具體尺寸見(jiàn)圖6-2。
圖6-2 側(cè)型芯
已知型芯徑向尺寸，ls1=18,△1=0.12,=0.04;ls2=63,△2=0.22, =0.07;ls3=41,△3=0.20,=0.07,將以上數(shù)據(jù)帶入公式，可得；
LM1=[(1+0.55%)×18+3/4×0.12]=18.26
LM2=[(1+0.55%)×63+3/4×0.22]=63.53
LM3=[(1+0.55%)×41+3/4×0.20]=41.3
已知型芯高度尺寸，Hs1=10, △1=0.12,=0.04;Hs2=31,△2=0.18,=0.06;Hs3=3, △3=0.08,=0.03,將以上數(shù)據(jù)代入公式，可得
H=[(1+0.55%)×10+2/3×0.12]=10.13
H= [(1+0.55%)×31+2/3×0.18]=31.25
H= [(1+0.55%)×3+2/3×0.08] =3.0
3)主型芯尺寸的計(jì)算
對(duì)于主型芯尺寸來(lái)說(shuō)，具體尺寸見(jiàn)圖6-3。
6-3 主型芯
已知型芯徑向尺寸，ls1=50, ls2=42△=0.20,=0.07;,;ls3=31,△1=0.18,=0.06,將以上數(shù)據(jù)帶入公式，可得；
LM1=[(1+0.55%)×50+3/4×0.20] =50.27
LM1=[(1+0.55%)×42+3/4×0.20] =42.38
LM3=[(1+0.55%)×31+3/4×0.18] =31.30
6.2.1根據(jù)側(cè)壁厚校核強(qiáng)度、剛度
查閱資料，選擇下面公式：
按剛度條件計(jì)算
S≥r[()-1]
=15×[()
=0.838mm
按強(qiáng)度計(jì)算有
s≥2.26mm
根據(jù)上面剛度、強(qiáng)度比較，取s=2.26mm＜8mm符合要求。
6.2.2根據(jù)底板厚度校核強(qiáng)度、剛度
按剛度條件計(jì)算有
h≥0.90()
按強(qiáng)度條件計(jì)算有
h≥1.1（）
式中， Mpa E—模具材料的彈性模量 (Mpa),碳鋼為2.1×10 Mpa
P—型腔的壓力（Mpa）
[]—?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量（mm）;
[]—模具材料的許用應(yīng)力（Mpa）；
R—型腔內(nèi)徑，r=15mm。
已知：[]=25 Mpa，E=2.1×10 Mpa，P=30 Mpa，[]=0.04，按剛度條件計(jì)算有
h≥0.90()
=0.9
=5.1mm
按強(qiáng)度計(jì)算條件有
h≥1.1（）
=1.1×（）
=5.77mm
所以取h值必須大于5.77mm
7模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用
由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，在根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架尺寸為355mm×450mm的標(biāo)準(zhǔn)模架，實(shí)際選擇尺寸為370mm×468mm。
1）定模座板（546mm×370mm，厚27 mm）
定模座板是模具與注塑機(jī)固定連接的板，材料為45鋼。
通過(guò)4個(gè)M12的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模固定板連接；定位圈通過(guò)4個(gè)M8的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為H7/m6配合。
2）定模板（型腔固定板）（468mm×370mm厚65mm）
用于固定型腔、導(dǎo)套。固定板應(yīng)有一定的厚度，足夠的強(qiáng)度，一般選擇45鋼，調(diào)質(zhì)230HB～270HB。
其上的導(dǎo)套孔與導(dǎo)套一端采用H7/k6配合，另一端采用H7/f7配合。定模板與澆口套采用H7/m6配合。
上面還開(kāi)有4個(gè)斜導(dǎo)柱孔，定模板上的斜導(dǎo)柱孔與斜導(dǎo)柱為H8/f7配合。
3）動(dòng)模板型芯固定板（468mm×370mm厚67mm）
用于固定型芯、導(dǎo)柱，其上還有斜導(dǎo)柱孔、滑塊孔，一般選擇45鋼，調(diào)質(zhì)230HB～270HB。整體式型芯通過(guò)兩翼的鋼條固定在其上，用內(nèi)六角螺釘固定在其上。
導(dǎo)柱固定孔與導(dǎo)柱為H7/k6配合；斜導(dǎo)柱孔與斜導(dǎo)柱為H8/f7配合。
4）墊塊（50mm×468mm、厚度為100 mm）
（1）主要作用
在動(dòng)模座板與支撐板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作空間，或調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。
（2）結(jié)構(gòu)形式
可以是平行墊塊或拐角墊塊，改模具采用平行墊塊。
（3）墊塊材料
墊塊材料為Q235A，也可用HT200、球墨鑄鐵等。該模具墊塊采用Q235A 制造。
（4）墊塊的厚度h 校核
h =h1 +h2 +h3 +s +δ=0+22+17+26+3.5=68.5mm<100mm，符合要求。
式中 h1—頂出板限位釘?shù)暮穸龋撃＞邲](méi)采用限位釘，故其值為0；
h2—推板的厚度，為22mm；
h3—推桿固定板厚度，為17mm；
s—推出行程，為26mm；
δ—推出行程富余量，一般為3mm~6mm，取3.5mm。
5）推桿固定板（368mm×270mm、厚17mm）
材料為45 鋼。
6）推板（368mm×270mm、厚22mm）
材料為45 鋼。
8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
為了保證注塑模準(zhǔn)確合模和開(kāi)模，在注塑模中必須設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要起定位、導(dǎo)向以及承受一定側(cè)壓力的作用。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套兩個(gè)主要零件，分別安裝在動(dòng)、定模兩邊。
導(dǎo)柱的基本機(jī)構(gòu)形式有兩種。一種是除安裝部分的凸肩外，長(zhǎng)度的其余部分直徑相同，稱帶頭導(dǎo)柱，另一種是除安裝部分的凸肩外，使安裝的配合部分直徑比外伸的工作部分直徑大，稱有肩導(dǎo)柱。帶頭導(dǎo)柱用于生產(chǎn)批量不大的模具，可以不用導(dǎo)套。有肩導(dǎo)柱用于采用導(dǎo)套的大批量生產(chǎn)并高精度導(dǎo)向的模具。裝在模具另一邊的導(dǎo)套安裝孔，可以和導(dǎo)柱安裝孔以同一尺寸一次加工而成，保證了同軸度。
導(dǎo)柱前端均須有錐形引導(dǎo)部分，并可割有儲(chǔ)油槽。導(dǎo)柱直徑尺寸隨模具模板外形尺寸而定。模板尺寸愈大，導(dǎo)柱間的中心距應(yīng)愈大，所選導(dǎo)柱直徑也應(yīng)愈大。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí)，因模架本身帶有導(dǎo)向裝置，一般情況下，只要按照模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導(dǎo)向定位裝置，則需根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
8.1 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)
1）導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的
距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后變形。
2）該模具采用4根導(dǎo)柱，其布置由標(biāo)準(zhǔn)模架決定。
3）該模具導(dǎo)柱安裝在支承板上，導(dǎo)套安裝在定模板上。
4）為了保證分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)制有承屑槽，即可削去一個(gè)面或在導(dǎo)
套的孔口倒角，該模具采用后者。
5）在合模時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致模具損壞。動(dòng)定模板采用
合并加工時(shí)，可確保同軸度要求。
8.2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
1）該模具采用帶頭導(dǎo)柱，加油槽；
2）為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的端部常做成圓錐形或球形的先導(dǎo)部分；
3）導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須比凸模高度高出6mm～8mm；
4）導(dǎo)柱直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來(lái)確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度（該導(dǎo)柱直徑有標(biāo)準(zhǔn)模架可知為φ16mm）；
5）導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/k6配合，導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H7/f7或H8/f7的間隙配合，該模具滑動(dòng)部分采用H7/f7的間隙配合；
6）導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為Ra=0.4μm。
7）導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面、堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經(jīng)淬火處理，硬度為50HRC以上或45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火，硬度為50HRC以上，該設(shè)計(jì)采用碳素工具鋼T8A。
8.3 導(dǎo)套設(shè)計(jì)
導(dǎo)套與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動(dòng)、定模的相對(duì)位置，保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套零件。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種： 直導(dǎo)套（ GB/T4169.2—1984 ）、帶頭導(dǎo)套（GB/T4169.3—1984）。
1）結(jié)構(gòu)形式 采用帶頭導(dǎo)套（I型）。
2）導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣。
3）導(dǎo)套空的滑動(dòng)部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合，表面粗糙度0.4μm，該設(shè)計(jì)采用H7/f7。
4）導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造，該模具采用T8A。
9 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射成型的每一周期中，必須將塑件從模具型腔中脫出，這種把塑件從型腔中脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)，也可稱為頂出機(jī)構(gòu)或推出機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個(gè)動(dòng)作。
推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則：
1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。
2）使制品在推出過(guò)程中不變形不損壞。
3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，推出動(dòng)作可靠。
4）使脫模后的制品有良好的外觀。
5）合模時(shí)的準(zhǔn)確復(fù)位。
式中 p —塑件對(duì)型芯產(chǎn)生的單位包緊力，一般p =8～12MPa；
A—塑件包緊型芯的側(cè)面積（mm2），由塑件的型芯零件圖可算得A ≈28260mm2。取p 為12MPa；f —摩擦系數(shù)，取0.21；α —脫模斜率，取0°
9.1 脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由該塑件的外形特征及內(nèi)部型芯的情況，設(shè)置脫模機(jī)構(gòu)為Ⅱ型推管：
1）Ⅱ型推管，如圖9-1 所示。每個(gè)塑件由1 根推管推出，共2 根。
2）推管應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方。
3）推管應(yīng)均勻布置。
4）推管應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度、剛度較大的地方。
5）推管形式為標(biāo)準(zhǔn)的直推管，不帶肩。
6）推管直徑與模板上的推管孔采用H8/f8間隙配合。
7）通常推管入模具后，其端面應(yīng)與型腔底面平齊或高出型腔地面0.05mm～0.10mm。
8）該模具采用推管與推管固定板單邊為0.25mm的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推管的情況下，不因個(gè)板的推管空加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。
9）推管的常用材料為T8、T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度50HRC以上，工作端配合不問(wèn)的表面粗糙度為Ra =0.8μm。
10 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑件上具有與開(kāi)模方向不一致的孔或側(cè)壁有凹凸形狀時(shí)，除極少數(shù)情況下可以強(qiáng)制脫模外，一般都必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件做成可活動(dòng)的結(jié)構(gòu)，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個(gè)塑件從模具中脫出。完成側(cè)向活動(dòng)型芯的抽出和復(fù)位的這種機(jī)構(gòu)就叫做側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。這種模具脫出塑件的運(yùn)動(dòng)有兩種情況：一是開(kāi)模時(shí)優(yōu)先完成側(cè)向分型和抽芯，然后推出塑件；二是側(cè)向抽芯與塑件的推出同時(shí)進(jìn)行。側(cè)向分型的抽芯機(jī)構(gòu)按動(dòng)力來(lái)源可分為手動(dòng)、氣動(dòng)、液壓和機(jī)動(dòng)四種類型。手動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，故僅適用于小型制品的小批量生產(chǎn)；液壓或氣動(dòng)抽芯側(cè)向分型的活動(dòng)型芯可以依靠液壓或氣壓傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)抽出。
由于注塑機(jī)沒(méi)有抽芯液壓缸或氣壓缸，因此需要另行設(shè)計(jì)液壓或氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及抽芯系統(tǒng)；機(jī)動(dòng)抽芯是利用注塑機(jī)的開(kāi)模力通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改變運(yùn)動(dòng)方向，將側(cè)向的活動(dòng)型芯抽出。機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但抽芯不需人工操作，抽拔力較大，具有靈活、方便、生產(chǎn)效率高、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作、無(wú)需另外添置設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，由于該塑件在與開(kāi)模方向不一致的方向上有兩個(gè)小孔，不能順利分模，需要側(cè)向抽芯，綜合上述分析，本設(shè)計(jì)選擇機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行抽芯。
10.1 抽芯距與抽芯力的計(jì)算
1）由塑件外形尺寸可以計(jì)算的抽芯距S=s+(2～3)=26+2=28mm
完成抽拔芯距S，滑塊在開(kāi)模方向所需移動(dòng)的距離，即完成抽拔所需的開(kāi)模行程。
H=Sctgα
2）由于塑件冷縮時(shí)，只有側(cè)壁塑料包住型芯，也就是兩個(gè)小孔的內(nèi)壁與型芯接觸，而兩個(gè)小孔的內(nèi)壁是“n”狀的，沒(méi)有脫模斜度。所以這塊活動(dòng)型芯的抽拔阻力，也就是塑件收縮產(chǎn)生對(duì)側(cè)型芯的摩擦力， 即
F = f 塑F
=0.21×15835 = 3325.4N
式中，F(xiàn)Q—抽芯力（N）
F塑 —因塑件收縮產(chǎn)生對(duì)側(cè)型芯的正壓力（N）
f —塑件與型芯的摩擦系數(shù)（取0.21）
p —塑件收縮對(duì)型芯單位面積的正壓力，取p=12MPa
F塑=pA =12×=15835N
10.2 斜導(dǎo)柱截面尺寸的確定
本設(shè)計(jì)采用的是在中小型模具中常用的一種結(jié)構(gòu)形式，其臺(tái)肩部相平于模面，角度與抽拔角一致。材料多為T8、T10 等碳素工具鋼，也可用20 鋼作滲碳處理，由于斜導(dǎo)柱經(jīng)常于滑塊摩擦，熱處理要求硬HRC≥55,表面粗糙度Ra≤0.8μm。 斜導(dǎo)柱固定部分與模板的配合精度為H7/m6 的過(guò)渡配合。
如圖10-1 所示。
圖10-1 斜導(dǎo)柱
1）圓柱形斜導(dǎo)柱直徑的確定
圓柱形斜導(dǎo)柱直徑取決于斜導(dǎo)柱所受的彎曲力，而彎曲力又取決于抽拔力F ，抽拔角α 以及受力點(diǎn)的位置。
一般地，斜導(dǎo)柱和斜滑塊的斜孔的配合都有一定的間隙δ （0.2-0.4），在開(kāi)模瞬間定程距為M，
d= H=
d ——斜導(dǎo)柱直徑，mm
F c——抽芯力，N
Hw ——受力點(diǎn)到固定板平面的距離, Hw =21mm
α ——抽拔角
[w]—斜導(dǎo)柱鋼材的許用彎曲應(yīng)力， MPa 。 碳素鋼取[σ ] =137 MPa
d=≈16mm,取20 mm
2) 斜導(dǎo)柱傾斜角α 的選擇
斜導(dǎo)柱傾斜角α 與斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度L ，抽芯距S ,斜導(dǎo)柱完成抽芯時(shí)所需最小開(kāi)模行程H有關(guān)。α 增大，L 和H 減小，有利于減小模具尺寸，但斜導(dǎo)柱所受的彎曲力和側(cè)抽芯時(shí)的開(kāi)模力將增大；反之亦反，綜合兩方面考慮，一般最常用為12～° ≤α ≤ 22°
本設(shè)計(jì)取α 為20°。
3) 圓柱形斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度的計(jì)算
斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度
L=+=～10)mm
L——斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度，mm
D——斜導(dǎo)柱臺(tái)肩直徑，mm
11 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在注射成型過(guò)程中，模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，型腔內(nèi)氣體將產(chǎn)生很大的壓力，阻止塑料熔體正常快速充模，同時(shí)氣體壓縮產(chǎn)生高溫，可能是塑料燒焦。在充模速度大、溫度高、物料粘度低、注射壓力大和塑件
壁厚較厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會(huì)滲入塑件內(nèi)部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。
注塑模的排氣方式，大多數(shù)情況下是利用模具分型面或配合間隙自然排氣，只在特殊情況下采用開(kāi)設(shè)排氣槽的排氣方式。排氣槽一般設(shè)在分型面上凹模一側(cè)，以便于模具制造與清理。排氣槽尺寸一般為寬1.5～6mm，深0.02～0.05mm，以塑料不從排氣槽溢出為宜，即應(yīng)小于塑料的溢料間隙。
該塑件為小型塑件，即模具是屬小型模具，且不須采用特殊的高速注射，故利用分型面和推桿的配合間隙排氣即可，因此本設(shè)計(jì)不單獨(dú)開(kāi)設(shè)排氣槽。
12 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
塑料在成型過(guò)程中，模具溫度會(huì)直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過(guò)高，成型收縮大，脫模后塑件變形率大，而且還容易造成溢料和粘模；溫度過(guò)