毕业设计--三角阀注塑模具设计--模板

毕 业 设 计

中文题目 三角阀注塑模具设计

英文题目 Triangle valve injection mold design

系 别： 年级专业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 职 称：

光电与机电工程系 88级机械设计制造及其自动化

王金波 朱同波 教授 助 教

闽南理工学院教务处制 20 年 月 日

毕业设计（论文）诚信声明书

本人郑重声明：在毕业设计（论文）工作中严格遵守学校有关规定，恪守学术规范；我所提交的毕业设计（论文）是本人在 指导教师的指导下独立研究、撰写的成果，设计（论文）中所引用他人的文字、研究成果，均已在设计（论文）中加以说明；在本人的毕业设计（论文）中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改实验数据。

本设计（论文）和资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。

学生签名：

年 月 日

三角阀注塑模具设计

【摘 要】：三角阀作为一种连接件在日常生活中应用广泛，本设计根据实际的需要完成三角阀的注射模设计。该产品采用ABS塑料进行注塑成型,根据该设计根据产品材料和结构特点，对产品进行了工艺性分析,选用了合理的注射成型工艺参数，确定了所需的和成型设备模具的总体结构,同时对模具的细节部分进行了结构设计和一些必要的尺寸计算和强度校核。此外，该模一模一腔，采用斜导柱和侧滑块抽芯等机构，并对分型面、浇注系统、脱模机构、成型部件和温度调节系统进行了分析设计，最终完成了产品的三维实体造型、二维零件图和装配图，以及加工工艺规程。

【关键词】：三角阀，塑料模具，注射成型，注塑机，结构设计，工艺。

Triangle valve injection mold design

[Abstract]：Triangle valve as a connector widely used in daily life, this design is complete injection mold design triangle valve according to the actual needs.The product uses three ABS plastics injection molding, according to the material and structural design based on product characteristics, the product of a process of analysis, the choice of a reasonable injection molding process parameters needed to determine the overall structure of the mold and molding equipment, while the details were part of the mold structure design and calculate the necessary size and strength check.In addition, a model of a cavity of the mold, using oblique pillar and side slider core pulling and other institutions, and the parting surface, gating system, stripping mechanism, molded parts and temperature control systems analysis and design, and ultimately finished product the three-dimensional solid modeling, 2D part and assembly drawings, and process planning process.

【Key words】：Triangle valve. Plastic mold. Injection molding. Injection molding machine. Structural design. Processes.

目 录

1.绪论 ................................................................. 1

1.1 国内外注塑模具设计技术发展现状 .................................. 1

1.1.1我国塑料模具工业的发展现状 ................................. 1 1.1.2国际塑料模具工业的发展现状 ................................. 2 1.2注塑模具的发展趋势 .............................................. 4 1.3我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向 ........................ 5 2. 塑件成型工艺分析 .................................................... 6

2.1 塑件分析 ........................................................ 6 2.2 材料特征[8] ...................................................... 6

2.2.1热塑性塑料（ABS）的注射成型过程 ............................ 6 2.2.2 ABS的性能分析 ............................................. 7 2.2.3 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施 ........................... 7

3.零部件的设计 ......................................................... 9

3.1塑件脱模斜度 .................................................... 9 3.2排气槽的设计 .................................................... 9 3.3分型面的选择及型腔布置 .......................................... 9

3.3.1 分型面的形式 .............................................. 9 3.3.2 分型面的选择原则 .......................................... 9 3.3.3 分型面的确定 ............................................. 10 3.4注射机的选择 ................................................... 11

3.4.1 塑件质量、体积浇注系统凝料体积及所需锁模力的计算 ......... 11 3.4.3 注射机工艺参数的校核 ..................................... 12 3.4.4 安装尺寸校核 ............................................. 13 3.5模架的选择 ..................................................... 14 3.6 浇注系统的设计 ................................................. 16

3.6.1 主流道的设计 ............................................. 16 3.6.2 浇口设计 ................................................. 17

3.7侧向分型及抽芯机构的设计 ....................................... 17 3.8斜导柱的结构形式 ............................................... 18 3.9 楔紧块的设计 ................................................... 20 3.10侧滑块设计 .................................................... 20 3.11 滑块的导滑槽 .................................................. 21 3.12 定位装置设计 .................................................. 21 3.13 拉料杆和冷料穴设计 ............................................ 21 3.14推出机构 ...................................................... 22 3.15温度调节系统设计 .............................................. 22

3.15.1 加热系统 ................................................ 23 3.15.2 冷却系统 ................................................ 23

4.典型零件的制造工艺 .................................................. 26

4.1 塑料模成型零件的加工工艺及要求 ................................. 26 4.2典型零件制造工艺编制 ........................................... 26 5.模具的装配 .......................................................... 31

5.1 装配模具 ....................................................... 31 5.2 塑料模具装配过程 ............................................... 31 6.模具的网络周期 ...................................................... 33

6.1 网络周期图 ..................................................... 33 6.2 模具的生产过程 ................................................. 33 7.结论 ................................................................ 34 致 谢 .............................................................. 35 参考文献 .............................................................. 36

1.绪论

随着近代工业的发展，塑料成为一种新材料也发展起来了，它在国家经济发展的许多领域中都不同程度地替代了金属、木材及其他材料，成为现今社会使用的一大材料。如在国防、建筑、农业、汽车、电子、机械、家电等各行业中的它得到了广泛应用。如今对塑料模具的需求日益增加，塑料模在国民经济中也日益突出其的重要性。模具作为一种高附加值和技术密集型产品。其生产最终的产品价值，往往是其自身价值的几十倍，上百倍。可以说，模具既是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，同时又是原料及设备的“效益放大器”。现金，模具生产的工艺水平与技术含量的高低，已成为衡量一个国家产品制造业技术水平高低的重要标志[1]。

注塑模具技术是一门不断改革、发展、创新的学科，不仅随着材料合成技术的进步、注塑模具设备的革新改革创新、注塑工艺的进步而不断发展，并且随着计算机技术、数值模拟技术、快速造型技术、数字化应用技术等在注塑模具领域的渗透而发展。注塑成型作为一种重要的成型加工方法，在家用电器、仪器仪表、建筑材料、汽车工业、日用五金等众多领域等都有广泛应用，并且生产出的制件都具有精度高、复杂度高、一致性高、生产率高和消耗低的特点，有着很大的市场需求和良好的发展前景。

本次课题设计来源生产实践，其目的意是通过对三角阀的注塑模具的设计，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，和斜导柱、侧向抽芯等技术的掌握。并借助自己亲自动手的机会，对大学学习的一个总结，对以后的工作、学习都有一个很大的帮助。

1.1 国内外注塑模具设计技术发展现状 1.1.1我国塑料模具工业的发展现状[2]

80年代以来，在国家产业政策及配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具产业发展迅速，1999年我国模具工业产值就达到了245亿。但从2003年模具进出口统计中可以看出，我国模具的出口总额仅为3亿美元,而进口额则是达到13亿多美元之多,并且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。

近几年，我国工业生产总价值仅次于日本和美国，模具生产水平也不断的得到提高。据调查，国内从事模具制造行业的人员已经超过50万人，模具生产厂家已经超

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过2万家，目前国内从事模具技术工作人员正以每年15%左右的增长速度稳步发展[3]，使得无论是在数量、质量还是技术等各个方面都有很大的飞跃。

但是我国模具工业无论在技术上还是在管理上，与国外都存在较大的差距。特别在产品规格、精密程度、复杂程度以及使用寿命的模具技术上，差距尤为明显。使得近年来模具产业上的结构调整和体制变革也加大了步伐，其主要体现在以下几个方面:产品规格、精密程度、复杂程度、使用寿命、模具档次以及模具标配件件的发展速度高于一般模具产品；塑料模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加等。

1.1.2国际塑料模具工业的发展现状

在美国1991年发表的“国家关键技术报告”中提到：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4000亿美元。当前的国际和国内的先进水平和发展趋势，具体体现在如下五个方面。

1、国外对于网络的 CAD／CAE／CAM一体化的系统结构初见端倪[4] 随着计算机软、硬件的发展以及工业的需求，国外许多出名的计算机软件开发商已经能够按照实际生产需求的功能划分产品系列，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系统不能应对实际生产中所需分工合作要求的难题，使得能更加对应实际应用的生产过程。例如英国达尔康公司的DUCT5软件，为应对软件跟新发展及工业实际需求，在其基础上跟新推出的CAD/CAM集成化系统Delcam's Power Solution，该系统覆盖了工程制图、数控编程、几何模型建立、逆向工程、工业设计、仿真分析、测量分析等领域。

2、微机CAD／CAM软件日益深人人心并处于越来越重要的地位

在九十年代，能够加工复杂形体与NC加工的CAD／CAM系统，它是应用了UNIX的开发和应用，例如Pro-E、UGⅡ、CATIA、EUCLID、DUCT5软件等。微机技术的迅猛发展，使得在九十年代后期，出现的新一代微机CAD/CAM软件，其中Solidworks、Solid adae等软件都开始崭露头角，深得用户们的喜爱。这些微机软件不仅在动态导航、Windows风格、面向对象等方面得到了升华，还继承了原有的CAD／CAM软件的NURBS曲面、三维参数化特征造型等有点。

3、CAD／CAM软件的智能程度在不断提高

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由于目前阶段，模具设计以及制造在较大程度上依旧倚靠着模具老工程师的经验。仅仅凭借CAD／CAM软件的有限数值分析是不能为用户提供完整和明确的设计结果，所以实现并提高软件的智能化是必然的。面向制造，对于软件的智能化功能是衡量模具设计以及制造的先进性与实用性的重要标志之一。

4、模具3D设计与3D分析的重要性更加明确

在型腔模CAD中，我国大部分企业依然使用的是二维设计（2D），即先将3D的产品图投影为若干二维视图后，再逐个对每个视图的2D结构进行设计，这种继承传统设计的方法已然不适应现今生产的要求。在模具展览会上，Ps-mold（达尔康公司）、Space-E／mold（日立造船）以及Mold expert（Cimatron公司）都将应用三维设计的专业注塑模设计软件进行了展示。它们在三维型腔与型芯的基础上设计应用了互换方法进行三维模架配置与三维经典结构设计，体现出十分明显的先进性。由于注塑模冷却水管和杆件的布置相互交错，型腔复杂、镶件多。使得用户在三维设计时由于视角点变换少、屏幕显示小、构件众多而感觉观看混乱，这些缺陷正处于攻克之中。在针对模拟注塑流动过程方面的软件中，使用的是针对中性层面流动的模拟软件。这种分析模式最大的缺点需要取出中性层面，工作量巨大，操作复杂，步骤繁多，使得软件的推广和普及受到一定程度上阻碍。我国的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．表1-1表明了我国在这项域也达到了当今国际的先进水平。

表1-1国内外塑料模具技术比较表[5]

项目 注塑模型腔精度 型腔表面粗糙度 非淬火钢模具寿命 淬火钢模具寿命 热流道模具使用率 标准化程度 中型塑料模生产周期 在模具行业中的占

国外 0.005～0.01 mm Ra0.01～0.05μm 10～60万次 160～300万次 80%以上 70～80% 一个月左右 30～40% 3

国内 0.02～0.05 mm Ra0.20μm 10～30万次 50～100万次 总体不足10% 小于30% 2～4个月 25～30% 有量

1.2注塑模具的发展趋势

随着现代化技术的迅猛发展，注塑模具在国民经济发展过程中占据了越来越重要的地位。则对注塑模具的发展趋势总结其以下几个主要方面[6]:

(l)标准化CAD软件一般应集成在工作平台之上，并依据标准化技术解决CAD系统对跨平台的环境影响。当前，CAD系统的必备内容包括实现准化设计、工业标准外、IS标准、应用的标准零部件库以及合理化工程设计的应用。

(2)网络、协同化设计

近年来，伴随模具产业规模的扩大、工业技术的革新、公司协作的加强，实现了资源信息的网络共享，并且可同时对其进行操作和评价，使得可在多台计算机上合作完成一个项目，使得人力物力财力得到了优化使用。因此模具设计与制造发展上网络、协同化设计是必然的。

(3)开放性

在Windows和UN上已经广泛应用CAD/CAM/CAE系统，提供良好的再开发环境，甚至用户可在其开发自己内核源码、应用程序。

(4)集成化

CAD/CAM、GT.CE(Concur-rent Engineering).CAE.C APP(Computer AidedProcess Programmin）等技术都用着相关联系，它们是一个有机整体的组成部分。建立统一的一个产品数学模型是其的关键，为产品开发和模具设计中，提供全部的信息，实现信息共享、交换处理和反馈。它是集合了并行技术、计算机技术、管理技术以及系统集成技术，体现了系统化思想，直至发展为CIMS(Computer IntegratedManufacture system计算机集成制造系统)。

(5)智能化

应用人工智能技术实现产品生产周期(包括产品设计、制造、使用等各个环节)的智能化，实现生产过程(包括计划、组织、调度、控制、管理等各个环节)的智能化及模具设备的智能化，并且体现出人与系统的融合。

(6)多学科多功能综合产品设计

未来的产品其开发设计不仅仅要应用到机械学科的理论与知识，还将应用控制理论、光学、电磁学等学科知识。在产品的开发过程中要追求多性能、多目标化的设计，以达到模具产品的精度、效率、精度、动静态特性、效率、可靠性、制造周期以及制

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造成本的最优效果[7]。

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。 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。 4) 开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。 5) 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。

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必要。

7) 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。

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2. 塑件成型工艺分析

2.1 塑件分析

三角阀工件如图所示。它是一种十分常见的塑料工件，广泛应用与建筑行业，由于塑件材料为ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物），从工件本身来看，属特小型件，其抽芯脱模机构较为复杂，因此采用直接浇口。根据该塑件的结构特点，模具设计为上下开模，三向侧抽芯，由滑块上的型芯成型。为了使模具与注射机相匹配，提高生产力和经济性，并保证塑件精度。模具设计时选着一模一腔，以及选择单分型面注塑模。

图2-1 三角阀零件

2.2 材料特征[8]

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，具有韧性，硬度，刚度相均匀稳定的优良力学性能。ABS中A指的是丙烯腈，B指的是丁二烯，S指的是苯乙烯，它是三者的三元共聚物。

基本特性：ABS一般为不透明，其外观呈浅象牙色。无味，无毒，兼有韧性、硬度、刚度的特性，燃烧过程缓慢，火焰呈黄色，并伴有有黑烟，燃烧后塑料呈现软化、烧焦特征，并带有特殊的肉桂气味，无熔融滴落现象。

2.2.1热塑性塑料（ABS）的注射成型过程

1）成型前段准备。对ABS的色泽、细度和均匀等进行检验。由于ABS吸湿性强，

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故成型前应进行充分的预热干燥处理，除去物料中过多的水分和挥发物，以防止成型后塑件出现气泡和银丝等缺陷，干燥至含水分＜0.3%。干燥条件用烘箱加热，温度为90～100℃，时间3h-4h，料层厚度3cm。

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，其过程可以分冲模、压实、保压、倒流和冷却5个阶段。

3）塑件的后处理。脱模后宜将塑件放在60℃-70℃左右的水中进行调湿处理。其热处理条件处理介质为空气或水；处理时间为16-20min。

2.2.2 ABS的性能分析 1）使用性能

ABS有极好的综合性能，抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。同时它又有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、化学稳定性和电气性能。有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。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。还有其它主要技术指标是熔点（℃）：130～160；抗拉屈服强度（Mpa）：50；拉伸弹性模量（Mpa）：1.8×103；弯曲强度（Mpa）：80；冲击强度（kj/m2）：261（无缺口时）、11（有缺口时）；体积电阻率为（Ωcm）：6.9×1016。ABS工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。 2）成型性能

① 典型非结晶型塑料，在温度提升时其粘度增高，因此成型压力高，所以其脱模斜度宜较大；

② ABS易吸水，在加工成型前需要进行干燥处理；

③ ABS易产生熔接痕，模具设计师应注意尽量避免浇注系统对料流所产生的阻力；

④ 在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率有较小的影响，对塑件精度要求高的，其模具温度应控制在50℃～60℃，而在强调塑料光泽和耐热时,模具温度应控制在60℃～80℃。

2.2.3 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施 1）缺陷

浇口附近有皱痕、变色或焦痕、表面缩痕或内部气孔和冲模不足。同时ABS易吸

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水，易产生熔接痕，耐热性不高，连续工作温度为70℃左右，热变形温度在93℃左右，耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。

2）消除措施

加大浇口、流道尺寸，选择适当的注射速率和容量合适的注塑机，调整背压，提高塑化时排气效果以防止熔接痕产生及提高塑件外观质量。

表2-1 ABS的注射工艺参数 表2-2 ABS的主要性能指标

参数 数值范围 注射机

螺杆式 螺杆转速(r/min) 螺杆转速(r/min 模具温度（℃） 50～70 料筒温度（℃） 前段200～210 中段200～210

后段200～210 喷嘴温度（℃） 180～190 喷嘴形式 直通式 注射压力（MPa） 70～90 注射时间（s） 3～5 保压时间（s） 50～70 冷却时间（s） 14～30 成型时间（s） 成型时间（s） 成型时间（s）

15～30

性能 指标 密度/（g/cm） 1.02～1.16 质量体积/（cm/g） 0.86～0.98 吸水率/（%） 0.20～0.40 玻璃化温度/℃ 熔点/℃ 130～160 计算收缩率/（%） 0.4～0.7 比热容/（J/kg.K） 1470 屈服强度/MPa 50 抗拉强度/MPa 38 拉伸弹性模量/GPa 35 抗弯强度/MPa 80 弯曲弹性模量/GPa 1.4 抗压强度/MPa 53 抗剪强度/MPa

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3.零部件的设计

3.1塑件脱模斜度

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。

根据查询资料[9]，型腔脱模斜度范围为40ˊ～1°20ˊ；型芯脱模斜度范围在35ˊ～1°之间。但在设计中，开模后，塑件必然留在型腔内，所以无需考虑型腔与型芯的脱模斜度大小。

3.2排气槽的设计

在注射成型过程中，为了将型腔中的气体排出模外，常常需要开设排气系统。排气系统通常是在分型面上有目的的开设几条排气沟槽，另外许多模具推杆或活动型芯与模板之间的配合间隙可起排气作用。小型塑件的排气量不大，因此可直接利用分型面排气。因该套模具是小型模具，采用排气槽排气是最简单可行的方法，可同时利用顶杆与孔的配合间隙排气，其间隙为0.03mm～0.05mm，不过最可靠有效的方法是在分型面上开设专用排气槽[10]。

3.3分型面的选择及型腔布置 3.3.1 分型面的形式

分型面形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关，我们常见的形式有如下五种：倾斜分型面、曲面分型面、垂直分型面、阶梯分型面、平直分型面、。在本次设计中选择阶梯分型面。

3.3.2 分型面的选择原则

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，它是决定模具结构形式的一个重要因素。由于分型面的位置直接影响着模具使用、制造与塑件质量，因而选择合理的分型面是十分重要的，一般需要考虑到的因素有：塑件形状，尺寸厚度，成型效率及成型操作，排气及脱模，浇注系统的布局，塑料性能及填充条件，模具结构简单，使用方便，制造容易等等[11]。因此选择分型面要综合分析并比较。选择分型面时需要遵循原则有如下几点[12]： 1) 分型面应选择在制品的最大截面处；

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2) 尽可能使制品留在动模一侧； 3) 有利于保证制品的尺寸精度； 4) 有利于保证制品的外观质量； 5) 尽可能满足制品的使用要求；

6) 尽量减少制品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；

10) 在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方向。

3.3.3 分型面的确定

鉴于以上的要求，在该模具中分型面设在塑件截面尺寸最大的部位，如图3-1所示

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图3-1 分型面位置

3.3.4 型腔的分布

模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、直线排列、H形排列、对称排列和复合排列等。由于该模具涉及三面抽芯，结构比较复杂，综合考虑将模具设计为一模一腔，模具位于模板上的位于中心位置。

3.4注射机的选择[13]

3.4.1 塑件质量、体积浇注系统凝料体积及所需锁模力的计算 1）塑件质量、体积计算

由于塑件形状不规则，通过UG软件对其进行分析，分析得： 塑件体积V1=179.8cm3 密度ρ=7.83g/cm3

塑件质量m1=ρ×V1=7.83×179.8=1407.93g 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一腔，所以浇注系统凝料体积为

V2=1×0.6×V1=1×0.6×179.8=107.88cm3 3）该模具一次注射所需塑料

体积 V0=1×V1+V2=1×179.8＋107.88＝287.68cm3 质量 m0=ρ×V0=7.83×287.68＝2252.5344g

4）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A2，在模具设计前十个未知数，根据多型腔模的统计分析，A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2倍～0.5倍，因此可用0.35nA1来进行估算，所以

Ａ＝nA1+A2=nA1+0.35nA1=1.35nA1= 1.35×1×182.11 mm2＝245.85485mm2 式中 A1由CAD工具/查询/面积获得，是单个塑件在分型面上的投影面积。 Fm=A×P型＝245.85485×35=8604.6975N≈8.604KN 式中 型腔的压力P型取35MPa。 3.4.2注射机的选择

近年来我国引进许多注射机型号，国内注射机生产厂的新机型也越来越多。掌握使用设备的技术参数是注射模设计和生产所必须的技术准备。在设计模具时，最好查

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阅注射机生产厂家提供的《注射机使用说明书》上标明的技术参数

[14]

。

根据以上的计算，初步选定注射机型号：SZ-320/1250，是上海第一塑料机械厂所生产的卧式塑料注射机。表3-1所示为SZ-250/1500型注射机主要技术参数：

表3-1 SZ-250/1500型注射机主要技术参数

项目

理论注射容积/ cm3 螺杆直径/mm 注射压力/Mpa 注射速率/（g/s） 塑化能力/（g/s） 螺杆转速/（r/min） 锁模力/KN 拉杆内向距/mm 移模行程/mm 最大模具厚度/mm 最小模具厚度/mm

3.4.3 注射机工艺参数的校核[15] 1）注射量校核

注射量以容积表示最大注射容积为：

Vmax = α × V = 0.85 × 355=283.75 cm3

式中 Vmax —模具型腔和流道的最大容积（cm3）；

V—指定型号与规格的注射机注射量容积（cm3），该注射机为255cm3；

α—注射系数,取0.75～0.85，无定型塑料可取0.85，结晶型塑料可取 0.75，该处取0.85。

倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不得发挥，塑料在料筒中停留时间就会过长。所以最小注射容积Vmin=0.25×V=0.25×355cm3=88.75 cm3。故每次注射的实际

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参数 335 48 145 140 19 10～200 1250 415×415 360 550 150

V'应满足Vmin＜V'＜Vmax，而V'=179.8 cm3，符合要求。

2）锁模力校核

注射机锁模力（F锁）的校核关系式应为： F锁=P型 （n A1+A2）/1000 式中 n—型腔数目；n=1；

P型—塑料件熔体对型腔的成型压力（MPa）；

A1—单个塑料件在模具分型面上的投影面积（cm2）；A1=182.11 cm2 A2—浇注系统在模具分型面上的投影面积（cm2）；A2=64.11 cm2。 由资料[15查询可知，ABS的熔体压力为30/MPa。

代入数据得：F锁=30×（182.11+64.11）×102/1000=753.4332 KN 该型号的注射机锁模力为1250 KN＞753.4332 KN 故符合要求。 3）最大注射压力校核

注射机的额定注射压力即为该注射机的最高压力Pmax=145MPa（见表3-1），应该大于注射机成型时所需调用的压力P0，即 ： Pmax≥KP0

式中 Pmax—注射机的最大注射压力；=

P0—塑料件成型时所需的注射压力。ABS取70～90MPa； K—安全系数，一般取1.25～1.3；。

代入数据得：KP0=1.3×80=104MPa，Pmax=145MPa＞104MPa故符合要求 3.4.4 安装尺寸校核 1）模具厚度校核

由于注射机可安装模具的厚度有一定限制，所以设计模具的闭合厚度Hm必须在注射机允许安装的最大模具厚度Hmax及最小模具厚度Hmin之间，即

Hmax≤Hm≤Hmin

式中 Hmin------注射机合模部件允许的最小模厚（mm）； Hmax---注射机允许的最大模厚（mm）。 代入数据得：Hm=300 mm

满足 Hmin=150 mm≤Hm=300mm≤Hmax=550mm 故符合要求。 2）开模行程的校核 单分型面注射模 Smax≥S=H1+H2+(5~10)

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式中 Smax—注射机动模板的开模行程（mm）； H1—塑件顶出距离（mm）；

H2—包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）。 代入数据得： H=300 mm＞50+80+10=140 mm 满足条件。 故可以选择SZ-250/1500型注射机。 3.5模架的选择

以上内容计算确定之后，便可根据计算结果选定模架。确定出标准模架的形式，规格及标准代号，这样能大大缩短模具制造周期，提高经济效益。

由前面的型腔布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架。确定选用的模架型号为：（AI-4045-A60-B110-C120)，模架为AⅠ的形式[16]。标准模架如图3-2所示。

图3-2 标准模架

1） A板尺寸

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d—斜导柱工作部分直径（mm）； S—抽芯距（mm）。

根据上式代入数据得：

L?25452033tan20???tan20???2cos20?2sin20?（5～10）mm ≈220 mm

3.9 楔紧块的设计

楔紧块用于在模具闭合后锁紧滑块，承受成型时塑料熔体对滑块的推力，以免斜导柱弯曲变形。但是在开模时，又要求楔紧块迅速离开滑块，以免阻挡斜导柱带动滑块抽芯，因此楔紧块的倾斜角度应稍大于斜导柱的倾斜角度，一般取比斜导柱的倾斜角度大2～3度，所以选择楔紧块的倾斜角为22°，如图3-5。

图3-5 楔紧块

3.10侧滑块设计

滑块是斜导柱侧向分型抽芯机构中的非常重要的一个零件，它上面安装有侧向型芯，滑块结构形式有整体式和组合式。本设计采用组合式。滑块材料通常用45钢或T10，T8制造，淬硬至45HRC以上，在设计中取用T8来制造，形状尺寸如图3-6。

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图3-6 侧滑块

3.11 滑块的导滑槽

为了滑块的滑动，应该设置有导滑槽，导滑槽应使滑块运动平衡可靠，二者之间上下、左右各有一对平面配合，配合取H7/f7，其余各面留有间隙，滑块的导滑部分设计的长度是130mm, 超过了滑块滑动的最大距离，因此，长度足够，可以避免滑动时产生倾斜。此外，导滑槽应该有足够的耐磨性，由45钢或T10，T8制造，硬度在50HRC以上。

3.12 定位装置设计

限位装置起限制滑块的滑动终止位置的作用，本设计采用弹簧钢球式定位装置。结构如图3-7：

图3-7 弹簧钢球定位装置

3.13 拉料杆和冷料穴设计

冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略大一些，深度约为直径的1～1.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。本设计采用带倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。结构如图3-8：

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图3-8 冷料穴及拉料杆

3.14推出机构 1）导柱、导套

本次设计，选用Φ=32mm、L=50mm的导柱以及与之配合的导套。如图3-9。 2）推管、复位杆

为了不影响滑块的滑动，可布置四个直径为Φ=20、L=130的复位杆。在合模状态下介于滑块导滑板与推板之间，利用合模力复位。开模后，塑件包紧动模型芯的力比较大，采用推管推出塑件，推出力比较平稳，塑件不易发生变形。由于型芯结构的特殊性，故将推管设计成图3-10形状。

3.15温度调节系统设计

图3-9推管 图3-10导柱和导套

为了满足注射成型工艺对模具温度的要求，必须对模具温度进行掌控，因此模具常常设有温度的冷却调节系统或加热调节系统。冷却系统一般要求在模具上开设冷却水道，加热系统则在模具内部或四周安装加热元件[20]。

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3.15.1 加热系统

由于该套模具温度要求在50~70℃以下，又是小型模具，所以不用安装加热装置。 3.15.2 冷却系统

一般注射到模具内的塑料温度为200 ℃左右，当塑件固化后在从型腔中取出时，其温度一般在60℃以下。注射成型后，热塑性塑料必须要进行有效冷却，使得熔融塑料的热量快速传递到模具，以便塑料有效冷却定型及迅速脱模。对于ABS，因其成型工艺需求的模温（50~80℃）不高，因此一般用常温水（180~230℃）对其冷却。 1）冷却介质

冷却介质有冷却水和压缩空气两种，一般使用冷却水居多，因为水的热容量大，传热系数大，成本低。水冷却的使用方法是在模具型腔周围或内部开设冷却水道。 2） 冷却系统的简略计算

如果忽略模具因空气对流，热辐射以及与注射机接触所散发的热量，不考虑模具金属材料的热阻，可对模具冷却系统进行初步和简略计算。

求塑件在固化时每小时释放的热量Q=WQ1

qv??WQ1PC1(?1??2)

33.5281000?4.187?(26.5?25)?33

?0.000534m3/min?5.34?10m/min式中 Q1—单位质量塑件在凝固时所放出的热量，ABS为400 kJ/kg；

； P—冷却水的密度（1000kg/m3）； C1—冷却水的比热容（4.187kg ℃）

?1—冷却水出水口的温度（26.5℃）；

?2—冷却水入水口的温度（25℃）；

W—单位时间（每分钟内注入模具中的塑料质量（kg/min）按每分钟注

射1次，即为79.828×1.05=83.194g/min）。

3） 冷却水管道直径

为了使冷却水处于湍流状态，取d=8mm

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4qv由式 V??2?d4?5.34?10?3?1.77m/s

823.14?()?601000大于最低流速1.66m/s,答到湍流状态，故所选管道直径合理。 4） 冷却管道孔壁与冷却水之间的传热模系数h 因为与水温相关物理系数f=7.22（水温为30℃时）

0.8（PV）因此 h?3.6f

d0.20.8（1000?1.77） ?3.6?7.22?

80.2（）1000 ?27077KJ/(m2h?C) 式中 f—指冷却水温度相关物理系数； ρ—冷却水在一定温度下密度（kg/m3）； v—冷却水在圆管中流速（m/s）； d—冷却管道直径（m）。 5） 冷却管道的总传热面积

60WQ1A??h??60?0.08382?4?102?0.005214m2?5214mm2

??26.5?25??27077??40????2????式中 W—单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量（KJ/min）；

Q1—单位重要的塑料制品在凝固时所放出的热量（kJ/kg）； h—冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数[KJ/（m2.h.℃）]； Δθ—模具温度与冷却水温度之间的平均温差（℃），模具温度取70℃ 6） 模具上应开设冷却水孔数 n?A5214??0.59 ?dL3.14?8?350式中 L-模板的长度，为350mm。

考虑到动定模板2块板上均有开设，每块模板上1根水道，因此总水道为2孔 从计算结果看，因塑件小，单位时间注射量小，所需冷却水道也比较小，取一条冷却水管即可，但一条冷却水道对模具来说是不可取的（冷却不均匀），故取两条。

冷却水孔开设见图3-11所示冷却水道的布置示意图。

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表4-4 定模板加工工艺

序号 1 2 3 4

工序名称 气割 热处理

加工工艺过程及要求

钢板下料360mm×410mm×25mm 退火

刨六面达尺寸350.5mm×400.5mm×20.5mm

热处理炉 刨床 设备

刨削 平磨

磨两大面，留精磨余量0.2mm（双边）；磨一对互相平面磨垂直的侧面，垂直度0.025mm

床 铣床

5 6 7 8

镗孔 与动模板叠合，按一对垂直的侧面找正，配砖、镗导柱、导套安装孔4-?42H7达到

铣型腔

图样要求。 铣削定模仁配合槽,

铣床 钳工台

钳工划划定销孔和螺孔的中心位置，钻铰各孔至图纸尺寸线 平磨

要求：钻4-M10，4-M16螺纹底孔， 攻螺纹；

平面磨

定模仁压装后，一起磨上下两大平面达到图纸要求。 床

铣削

型腔压装后，一起铣削分流道

钳工 检验

修整分流道等

工具磨床

9 10 11

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5.模具的装配

5.1 装配模具

装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响其模具的质量、寿命以及各部分的功能。塑料模具的装配主要包括模架装配、浇注系统装配、成型零件装配、脱模机构装配、横向抽芯机构装配及总装和试模。其装配顺序为：

① 确定装配基准；

② 装配前要对零件进行测量，将合格零件去磁并及擦拭干净； ③ 调整各零件组合后的累积尺寸误差；

④ 在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查； ⑤ 组装导向系统，确保开模合模动作灵活，没有卡滞、无松动现象；

⑥ 安装冷却、加热系统，确保管路畅通，不漏水、不漏电。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，并防止进入系统中；

⑦ 试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面[21]。 5.2 塑料模具装配过程

1）凸模型芯的装配

一般选用过渡配合H7/r6，两者之间过盈余量约在0.05~0.1mm。检查型芯的垂直度和固定板的垂直度。

2）型腔的装配

为了装配方便，可采用型腔与模板之间保持0.01~0.02mm的配合间隙。型腔装配后，找正位置，用螺钉固定。

3）导柱导套的装配

导柱、导套是模具合模和开模的导向装置，它们分别安装在塑料模具的动、定模部分。装配后，要求导柱、导套垂直于模板平面。导柱和导套以H7/g6配合，导套以最紧过渡配合H7/n6紧固在定模上。

4）浇口套的装配

一般采用过盈配合。装配后的要求浇口套与模板配合孔紧密、无缝隙。浇口套和模板孔的定位台肩应紧密贴实。 5.3总装配图

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图5-1总装配图

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6.模具的网络周期

6.1 网络周期图

模具交货期，是在与客户合同中明确规定的主要内容之一，同事也反映着模具企业模具生产能力和水平的主要指标。在确保模具制造精度和质量的基础上，控制与保证模具制造周期是企业最重要的任务[22]。网络周期图如图6-1所示。

图6-1 模具网络周期图

周期：19.5天 6.2 模具的生产过程

技术准备

设计模具图-制定模具工艺方法、制定工时定额备料自制件、外购件、外协件、型材下料、锻件、铸件、外处理零、组件加工成型表面、外型表面（机械加工、光整加工、热处理、表面强化）装配总装调试、部件加工、机械加工、光正加工、热处理、表面强化试用鉴定试用、检查、合格后入库 图6-2 模具生产过程图

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7.结论

注塑成型是将各种形态(粉料、粒料、溶液和分散体）的塑料制成所需形状的制品或坯件的过程。本设计是三角阀模具设计，模具尺寸中等，结构较为复杂，要求在注塑的过程中获得较好的表面精度。基层于UG与CAD中的三角阀注塑模设计，成型方式为一模一腔两板式。采用直接浇注系统结构。由于塑件较大且其表面精度要求较高，所以采用矩形侧浇口侧边进料。通过调节浇口尺寸来实现均衡进料，使塑料熔体顺利充满型腔。由于三角阀塑件形状叫奇异，因此采用斜导柱、顶杆推件，有由于塑件带有凸孔，且较高，为避免在脱模时因真空而使塑件撕裂，故选用了灵活性较好的推杆推出机构。

本次设计以三角阀注射模具设计为主线，综合了塑件成型工艺分析、零部件的设计、典型零件的制造工艺、模具的装配以及模具的网络周期等一系列模具生产的过程。在设计中始终贯彻标准化、系列化与通用化，并保证互换性、降低成本、缩短设计周期。在设计中应熟悉和正确使用各种有关技术标准与规范，尽量采用标准件，以达到提高工作效率的目的。

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