第第頁19給排水管三通接頭注塑模具設(shè)計(jì)及仿真研究目錄TOC\o"1-3"\h\u129701緒論 256182.塑料工藝分析與模具方案確定 5109092.1制件的分析 5159452.2塑料的成型特性及工藝參數(shù) 599063.注塑機(jī)的選擇 7311973.1塑件體積和質(zhì)量的計(jì)算 7141053.2分型面的選擇 718853.3選擇設(shè)備型號、規(guī)格、確定型腔數(shù) 8148734.澆注系統(tǒng) 10176634.1確定成型位置 10209774.2澆口的設(shè)計(jì) 1075154.3分流道設(shè)計(jì) 11130045.脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13246075.1頂出機(jī)構(gòu) 13207665.2脫模力的計(jì)算 1434326.側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15317856.1抽拔距與抽拔力的計(jì)算 1542816.1.1抽芯距 1534576.1.2抽芯力的計(jì)算 1543366.2抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16239996.2.1斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)與計(jì)算 16257727.溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17286177.1模具溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 17304547.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 1739258.注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 1815878.1注射量的校核 18175588.2鎖模力與注射壓力的校核 19142488.2.1鎖模力的校核 19200148.2.2注射壓力的校核 2030948.3材料厚度與注射機(jī)開模行程的校核 2071349.成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)構(gòu)形式 22261679.1成型零部件的結(jié)構(gòu)形式 22224129.1.1型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2266909.1.2型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22142259.2成型零部件的工作尺寸的計(jì)算 22299259.3.模架的選擇 242776310.合模導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 252607010.1導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 251983210.2導(dǎo)向孔、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)及要求 253260810.3導(dǎo)柱布置 261707111.排氣與引氣系統(tǒng) 262953511.1排氣系統(tǒng)的作用及氣體來源 26829111.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 26391812.Moldflow模流分析 28181712.1制件有限元模型的建立 28787912.2最佳澆口位置分析 281344312.3填充分析 29388112.3.1充模時間分析 292178112.3.2流動前沿溫度 301776912.3澆注方案的設(shè)計(jì) 31898112.4達(dá)到頂出溫度時間的分析 3224397結(jié)論 3318271參考文獻(xiàn) 341緒論在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中，產(chǎn)品的生產(chǎn)離不開模具，從而使模具成為重要的工藝設(shè)備之一，對于大多數(shù)的企業(yè)，新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)或者是開發(fā)都離不開模具，尤其是注塑模具所具有的優(yōu)點(diǎn)使得企業(yè)可以減少生產(chǎn)成本和勞動成本，進(jìn)而使得企業(yè)接近自動化，所以注塑模具的產(chǎn)品市場占有率很高。注塑模具是在注塑機(jī)的操作下產(chǎn)生的，而注塑機(jī)又分為注射裝置與合模裝置。注塑裝置的作用是將小顆粒的塑料固體變成熔融的液體，通過塑料機(jī)的推桿，熔融的塑料液體經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入注塑機(jī)的合模裝置中，熔融的塑料液體會在合模裝置中經(jīng)過冷料穴成型冷卻后，通過合模裝置的推桿將成型模具推出，得到注射模具的毛坯。它的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量大、價格低廉，適合精度要求不高的塑料模具加工。模具行業(yè)的發(fā)展，有力地推動了塑料模具技術(shù)的快速發(fā)展。塑料模具是目前模具行業(yè)的一個重要分支，占整個模具行業(yè)的35%[1]。由于注塑模具加工在塑料制品方面有著極其重要的核心地位，它也被稱為“工業(yè)母石”[2]。在未來市場中，由于塑料模具帶有的巨大優(yōu)勢，而其他加工類型的模具不具備塑料模具的優(yōu)點(diǎn)，所以塑料模具的比例將一步提高。在模具加工方面，我國模具加工的總量已經(jīng)接近世界之二，由于模具設(shè)計(jì)水平的參差不齊，無法和發(fā)達(dá)國家形成有利的競爭，進(jìn)而影響模具的價格。通過發(fā)達(dá)國家與我國模具行業(yè)的對比，我國模具行業(yè)的商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家，尤其是在價格方面，我國模具的價格僅為發(fā)達(dá)國家的1/3~1/5。我國塑料模具發(fā)展了半個多世紀(jì)，尤其是近些年來互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，打破了地域的限制，進(jìn)而使得軟件得到開發(fā)和應(yīng)用，例如CAD軟件、UG軟件等。由于發(fā)達(dá)國家培養(yǎng)模具方面的人才都是有十年以上的工作經(jīng)驗(yàn)，而我國模具方面的人才容易受到環(huán)境方面的影響，進(jìn)而放棄對模具方面的研究，所以使得我國的設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)比不上發(fā)達(dá)國家；在材料的選擇方面，我國沒有花費(fèi)專門的資金研究新型的材料，使得專用的塑件材料很少，進(jìn)而選擇相似的材料代替新型材料，導(dǎo)致塑件的質(zhì)量不穩(wěn)定。由于各企業(yè)間缺乏相應(yīng)的溝通，各企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，進(jìn)而導(dǎo)致模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度不高。尤其是我國的模具工廠多為勞動密集型企業(yè)，缺乏相應(yīng)的自動化，進(jìn)而使得人為誤差大大增加，從而影響模具的質(zhì)量。隨著中國經(jīng)濟(jì)形勢的日趨好轉(zhuǎn)，國家越來越重視第二產(chǎn)業(yè)，新發(fā)各種政策保護(hù)和發(fā)展第二產(chǎn)業(yè)，在政府的幫助下，中國的制造業(yè)肯定能取得重大的突破。由于模具技術(shù)是衡量一個國家生產(chǎn)水平的重要標(biāo)志[3]，所以模具行業(yè)能夠促進(jìn)其它行業(yè)的發(fā)展和升級，還能給社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。近些年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，注塑模具的發(fā)展方向是高效率、自動化、精密等。由于模具行業(yè)是一個十分依靠資金、勞動力和技術(shù)的產(chǎn)業(yè)，所以需要我國政策和資金的不斷投入模具行業(yè)，還需要我國加大對技術(shù)人才的培養(yǎng)，提高這些技術(shù)人才的工資，這樣才可以保住第二產(chǎn)業(yè)。幾十年前，我國的人口眾多，人們的平均工資低，進(jìn)而引發(fā)發(fā)達(dá)國家把本國的模具行業(yè)轉(zhuǎn)向我國，使得發(fā)達(dá)國家的塑料模具出現(xiàn)萎縮的趨勢。近些年來，隨著環(huán)保意識的提高，我國的塑料模具正在向人工智能的方向轉(zhuǎn)型，進(jìn)一步提高塑件的質(zhì)量和產(chǎn)量。本次論文的目的是設(shè)計(jì)出能生產(chǎn)出三通水管的注塑模具，面對此次的設(shè)計(jì)，通過從網(wǎng)上與文獻(xiàn)內(nèi)查找了大量的三通水管模型，發(fā)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)的三通水管模具的外觀基本上是一樣的，只是內(nèi)部的結(jié)構(gòu)不一樣，所以選擇的是內(nèi)部比較簡單的三通水管進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過查閱相關(guān)的資料，確定了注塑模具的設(shè)計(jì)內(nèi)容，如下：（1）設(shè)計(jì)塑件的三維以及二維圖；（2）三通水管用途的分析，選擇合理的材料；（3）選擇合適的注塑機(jī)以及成型零件的設(shè)計(jì)；（4）澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；（5）模架的選擇；（6）溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；（7）成形零部件的設(shè)計(jì)；（8）定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；（9）排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；（10）模流仿真的分析。

2.塑料工藝分析與模具方案確定2.1制件的分析由于三通水管是生活中常見的一種塑料制品，要考慮其對溫度、濕度、酸堿度環(huán)境等因素，所以需要專門此零件進(jìn)行塑料原材的分析。查看相關(guān)的資料，發(fā)現(xiàn)此塑件形狀較為簡單，壁厚符合注塑生產(chǎn)工藝且此制品生產(chǎn)量大，要求成本低。綜上所述，三通水管選取的材料必須擁有較髙的穩(wěn)定性，還要有較高的強(qiáng)度和剛度。查找相關(guān)的資料，塑性材料ABS基本滿足要求。ABS的原料是由丙稀腈、丁二烯、苯乙烯單體構(gòu)成，具有較髙的熱穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性良好[4]。ABS材料是無毒、無味的固體，具有剛性、堅(jiān)韌、質(zhì)硬的特點(diǎn)。ABS還具有優(yōu)良的耐油性，絕緣性能良好，擁有良好的穩(wěn)定性，可在大多數(shù)環(huán)境中使用。濕度、溫度和頻率對ABS材料幾乎沒有任何影響，酸或堿的液體對它的影響也很小[5]。圖2-1三通水管零件三維圖2.2塑料的成型特性及工藝參數(shù)查找相關(guān)的資料，塑性材料ABS基本滿足要求。ABS的原料是由丙稀腈、丁二烯、苯乙烯單體構(gòu)成，具有較髙的熱穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性良好[4]。ABS材料是無毒、無味的固體，具有剛性、堅(jiān)韌、質(zhì)硬的特點(diǎn)。ABS還具有優(yōu)良的耐油性，絕緣性能良好，擁有良好的穩(wěn)定性，可在大多數(shù)環(huán)境中使用。濕度、溫度和頻率對ABS材料幾乎沒有任何影響，酸或堿的液體對它的影響也很小[5]。根據(jù)ABS材料的特點(diǎn)，首先是要將ABS材料進(jìn)行干燥處理。在注射成型之前，一般要在80－90℃QUOTE℃的環(huán)境下進(jìn)行干燥處理，大概持續(xù)兩個小時，同時控制材料的溫度保持在平穩(wěn)狀態(tài)下[4]。在注射的條件下，還要考慮材料的融化溫度，ABS材料的融化溫度在210～280℃之間。溫度過高將會導(dǎo)致塑料被分解，而溫度過低將會導(dǎo)致塑料溶體出現(xiàn)沉淀物，進(jìn)而影響塑件的光澤度和成型穩(wěn)定，因此，選擇合適的溫度可以保證成型加工塑件的質(zhì)量，所以，ABS的融化溫度為245℃QUOTE℃。根據(jù)其工藝特點(diǎn)，選擇注射機(jī)的注射壓力是100～130MPa，可以做出薄壁型的塑件。注射的速度為中髙速度。這樣既可以保證有充足的壓力進(jìn)行填充，又可以保證溢料不會在排氣的位置出現(xiàn)，提高成型的完整性和穩(wěn)定性。

3.注塑機(jī)的選擇3.1塑件體積和質(zhì)量的計(jì)算通過UG軟件的“質(zhì)量屬性”分析塑件，得到塑件的體積為=13.58cm3。材料ABS的密度取=1.05g/cm3，則單個塑件的質(zhì)量m=V=14.26g。圖3-1塑件質(zhì)量3.2分型面的選擇選擇分型面的原則：(1)有利于脫模；(2)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求；(3)有利于成型零件的加工制造；(4)分型面的樣式我們正常使用平行分型面，也就是用一個與注射機(jī)的行程方向與之成法線方向的分型面；(5)有利于側(cè)向抽芯；(6)考慮側(cè)向抽拔距；(7)應(yīng)將抽芯或分型距離長的方向置于動、定模的開合模方向上，而將短抽拔距作為側(cè)向分型芯或抽芯，并注意將側(cè)抽芯放在動模邊，避免定模抽芯；(8)鎖緊模具的要求；(9)有利于排氣；(10)分型面的選擇應(yīng)考慮注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)。綜上所述，結(jié)合本塑件實(shí)際情況，將分型面定為如圖3-2所示圖3-2分型面3.3選擇設(shè)備型號、規(guī)格、確定型腔數(shù)根據(jù)以上所計(jì)算的結(jié)果，可選擇設(shè)備型號、規(guī)格、確定型腔數(shù)。注射機(jī)的額定注射量為Vb，每次的注射量不超過它的80%，即n=(0.8-)/(3-1)式中：n—型腔數(shù)；Vj—澆注系統(tǒng)的體積（g）；—塑件體積。估算澆注系統(tǒng)的體積Vj：根據(jù)澆注系統(tǒng)初步方案進(jìn)行估算澆注系統(tǒng)體積。=0.78由于該塑件外形較大，且需要比較復(fù)雜的抽芯機(jī)構(gòu)，因此采用一模兩腔，即n=2則Vb=(nVg+Vj)/0.8=59.5(3-2)根據(jù)所計(jì)算的各項(xiàng)參數(shù)，選用J54-S200/400型注塑機(jī)，注塑機(jī)的參數(shù)如下：表3-1注塑機(jī)主要參數(shù)標(biāo)稱注射量(cm3)400注射行程(mm)160注射壓力(Mpa)109合模力/N螺桿直徑(mm)55最大成型面積（cm2）645模板厚度/mm最大406螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)16,28,48最小165噴嘴球半徑（mm）12注射時間(s)1.8噴嘴孔直徑（mm）4

4.澆注系統(tǒng)4.1確定成型位置由于塑件的內(nèi)側(cè)有T型孔，為了最大化的簡化模具架構(gòu)，故初步判斷采用抽芯結(jié)構(gòu)來成型內(nèi)部形狀，此設(shè)計(jì)可以最大化簡化模具難度，采用簡單兩板模即可成型。4.2澆口的設(shè)計(jì)由于三通水管的使用頻率和使用強(qiáng)度問題，其質(zhì)量問題極為重要，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的過程中，首先是確定產(chǎn)品澆口的位置、澆口的數(shù)量，澆口的數(shù)量和位置直接影響著注塑工藝的實(shí)施。型腔的數(shù)目是二腔，所以澆口的數(shù)量是1，澆口的位置設(shè)在模具的正中心。這樣設(shè)計(jì)的目的可以使塑料的流動方向相同，也可以保證塑料的平衡性。而不合理的設(shè)計(jì)會使熔體填充無法分布均勻，從而導(dǎo)致過保壓、剪切應(yīng)力過高等多種問題的出現(xiàn)，大大地降低了產(chǎn)品的質(zhì)量[10]。為了將澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的更好，需要將澆注系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化。由于澆注系統(tǒng)的澆口只有一個，澆注系統(tǒng)在使用長久以后難免會出現(xiàn)磨損，進(jìn)而影響塑件的質(zhì)量。所以，為了降低澆口的損傷，澆注系統(tǒng)的型腔必須設(shè)計(jì)的合理，澆注系統(tǒng)對型芯和型壁不會產(chǎn)生沖擊力，也不會出現(xiàn)噴濺和渦流的現(xiàn)象。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于澆注系統(tǒng)不間斷的使用，難免會有氣體進(jìn)入型腔，這會對注塑的速度和時間造成影響，所以澆注系統(tǒng)還要設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)，及時將混入的氣體排出。在使用澆注系統(tǒng)的過程中，難免還會有污染物進(jìn)入型腔，污染物同樣對注塑的速度和時間造成影響，這就需要澆注系統(tǒng)能夠有效的阻止污染物進(jìn)入型腔。除此之外，還需要經(jīng)常保養(yǎng)和維修澆注系統(tǒng)。當(dāng)澆注系統(tǒng)的澆口因?yàn)殚L期使用而無法工作時，這需要更換新的澆口。所以，澆口零件必須設(shè)計(jì)成單獨(dú)使用的形式，方便澆口零件的更換。為了延長澆口零件的使用壽命，澆口零件需要使用優(yōu)質(zhì)的鋼材制作，還需要熱處理提高鋼材的硬度。交口套示意圖如圖4-1所示圖4-1澆口套4.3分流道設(shè)計(jì)分流道是連通主流道和澆口的通道，在模具設(shè)計(jì)中，分流道是必需的。分流道的作用是將主流道中的熔料均衡分配到各進(jìn)料口的流道。由于主流道上的部分熔料已在流道壁上固化，當(dāng)熔料從主流道進(jìn)入分流道時，壓力損失了一部分，而壓力的損失跟流道的長度有關(guān)，分流道的長度越長，流道內(nèi)的壓力損失就越大。因此選擇合適的分流道長度，這樣可以減少原料的損失以及注射機(jī)的塑化量。除此之外，采取合理的橫截面也可以減少分流道上壓力的損失。查看相關(guān)的資料，可知分流道的橫截面形狀有圓形、梯形等。由于三通水管的分型面是平面，選擇圓形截面可以減少熱損失，還可以減少截面的表面積。除此之外，圓形截面的分流道可以實(shí)現(xiàn)澆口中心和分流道中心對齊的狀態(tài)，還可以適當(dāng)?shù)臏p少流道內(nèi)的壓力損失，進(jìn)而加大分流道的效率。由于三通水管是對稱布置，將分流道的末端放在上蓋的中心位置，可以確保塑件更容易均勻化，所以可以取分流道的長度為140mm。因此，分流道圓形截面的直徑是D，計(jì)算的公式如下：（4-1）式中：D——分流道的直徑，mm；m1——塑件的質(zhì)量，g；L——分流道長度，mm。代入數(shù)據(jù)，得：=4.33mm即分流道的直徑可取4.5mm，因此最好的圓形分流道尺寸參數(shù)為4.5mm。

5.脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.1頂出機(jī)構(gòu)水管三通接頭屬于薄壁、深腔殼狀物件，故采用頂針頂出，可簡化模具結(jié)構(gòu)，縮短模具閉合時間，同時塑件無頂痕，保證了水管三通接頭表面的光滑度。頂針頂出的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：(1)壓縮空氣供應(yīng)充足。多腔模具中各腔供應(yīng)的壓縮空氣必須均衡。(2)氣道閥門密封良好避免塑料溢入；氣道密封應(yīng)良好，防止泄漏影響頂出力；(3)帶底孔的塑件盡量不用頂針頂出；(4)采用頂針頂出時，型芯脫模斜度應(yīng)盡量的小；(5)采用錐形閥頂針頂出時，應(yīng)根據(jù)塑件底部面積選擇合適的錐閥直徑和錐度；(6)矩形塑件采用兩或多個頂針頂出，以免塑件受力不均。頂針頂出裝置如圖5-1所示圖5-1頂針5.2脫模力的計(jì)算當(dāng)塑件在合模裝置中冷卻好以后，需要推桿將塑件推出來，也就是塑件的脫模。由于熔融塑料受到熱脹冷縮的作用，熔融的液體塑料由液態(tài)變成固態(tài)后，在冷卻的作用下，查《中國模具設(shè)計(jì)大典》可得推出時的摩擦力公式，如下：由于=2.5mm，d=90mm；/d=0.0278<0.05所以該塑件為薄壁塑件，又因?yàn)樗芗臄嗝鏋閳A環(huán)形，根據(jù)參考知其計(jì)算公式：F=+0.1A（5-1）本塑件的材料選擇為ABS（百折膠），有關(guān)參數(shù)為S=1.75%,E=950MPa,=40mm，=0.392，A=276.46mm2，=3°；代入求得：脫模力F=81.65kN。

6.側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)塑件有側(cè)孔等一些特征時，模具無法正常開模，會破壞塑件，為了保證模具正常工作表，成型側(cè)孔類特征，我們正常使用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，通過斜導(dǎo)柱帶動滑塊移動來成型側(cè)孔。6.1抽拔距與抽拔力的計(jì)算6.1.1抽芯距抽芯距是指型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模的位置，滑塊所移動的距離。一般抽芯距等于側(cè)孔深加2～3mm。則S=S1+（1+3)mm=24mm+3mm=27mm（6-1）6.1.2抽芯力的計(jì)算查表得抽芯力Q的計(jì)算公式[9]：（6-2）式中l(wèi)—活動型芯被塑件包緊的斷面形狀周長；h—型腔部分的深度；—塑件對型芯單位面積的擠壓力，一般取8~12MPa；—塑料與鋼的摩擦系數(shù)，一般取0.1~0.2；—側(cè)孔或側(cè)凹的脫模斜度()，本設(shè)計(jì)中取=。則=（9.2315+24.0785+10.4292+18.0456+3）45（0.1cos—sin）=125189.1N6.2抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖6-1斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)如圖6-1所示，當(dāng)開模開模時，斜導(dǎo)柱通過滑塊的導(dǎo)柱孔使導(dǎo)柱向外移動，孔內(nèi)型芯被移開，當(dāng)塑件取出后，合模時，斜導(dǎo)柱會插入導(dǎo)柱孔，使滑塊往回滑動，形成一個完整的合模動作。6.2.1斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)與計(jì)算綜合實(shí)際情況，本模具采用斜導(dǎo)柱安裝在定模，滑塊安裝在動模的。斜導(dǎo)柱傾斜角選為20°，則斜導(dǎo)柱有效工作長度為L=S/sin20°，其中S為抽芯距。即L2=13/sin20°=38mm斜導(dǎo)柱直徑取決于斜導(dǎo)柱所受的最大彎曲力，按斜導(dǎo)柱所受的最大彎曲應(yīng)力小于其許用彎曲應(yīng)力的原則，直徑的計(jì)算公式為d==m=14.97mm（6-3）其中P為斜導(dǎo)柱所受的彎曲力,主要取決于抽拔力Q和傾斜角α，其簡化計(jì)算公式為（6-4）在這里P=125189.1/cos=133223.46NH是抽芯孔中心與A點(diǎn)的垂直距離（mm）；是斜導(dǎo)柱材料的許用彎曲應(yīng)力（MPa），可取=300MPa。經(jīng)計(jì)算與校核，斜導(dǎo)柱直徑選則d=16mm。7.溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7.1模具溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響注塑模具內(nèi)部熔融的ABS塑料溫度是245℃，而脫模的溫度大概在60℃以下。如果缺少冷料穴，前面的凝料倒回進(jìn)型腔，影響溶體的流動速度，進(jìn)而影響塑料的填充，從而影響塑件的質(zhì)量。冷料穴經(jīng)常使用水、冷凝水和壓縮空氣作為冷卻介質(zhì)，而水冷卻是經(jīng)常被用來冷卻的方式，主要是因?yàn)樗某杀镜汀鳠嵯禂?shù)大、熱容量大。7.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則(1)冷卻系統(tǒng)的布置應(yīng)先于脫模機(jī)構(gòu)；(2)合理地確定冷卻管道的直徑中心距以及與型腔壁的距離；(3)降低進(jìn)出水的溫度差，普通模具的進(jìn)出水溫差不應(yīng)超過5℃；(4)澆口處應(yīng)加強(qiáng)冷卻；(5)應(yīng)避免將冷卻水道開設(shè)在塑件熔接痕處；(6)冷卻水路應(yīng)便于加工和清理。冷卻裝置的布置如圖7-1：圖7-1冷卻裝置8.注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核8.1注射量的校核本塑件采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)，由上面的計(jì)算結(jié)果可知：=28.5故每次注射需要的塑料為：G=10+28.5=38.5由于注射機(jī)J54-S200/400的標(biāo)稱注射量為400，大于38.5，所以滿足要求。8.2鎖模力與注射壓力的校核8.2.1鎖模力的校核由于高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個很大的推力，這個力應(yīng)小于注射機(jī)的公稱鎖模力，否則將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象即：（8-1）式中—注射機(jī)的公稱鎖模力（N），本次設(shè)計(jì)中，=900KN；P—注射時型腔內(nèi)注射壓力，由下表10-1得：p=25MPa；表8-1常用塑料注射成型時型腔平均壓力單位：MPa塑件特點(diǎn)舉例容易成型的塑件一般塑件中等粘度及有精度要求的塑件高粘度及高精度、難充模塑料25303540PE、ABS、PS等壁厚均勻的日用品、容器類在模溫較高的情況下，成型薄壁容器類ABS、POM等有精度要求的零件、如殼類高精度的機(jī)械零件，如齒輪、凸輪等—塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和（mm2）。則=nA1+A2(8-2)其中—單個塑件在分型面上的投影面積（mm2）——流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積（mm2）本模具采用一模兩腔，因此===602.74mm2則=1506.9KN(8-3)得知N所以注塑機(jī)的鎖模力能夠滿足要求。8.2.2注射壓力的校核J54-S200/400注射機(jī)的最大注射壓力為109MPa，能夠滿足ABS塑料成型所需要T的注射壓力80~140MPa的要求。8.3材料厚度與注射機(jī)開模行程的校核材料厚度的校核查文獻(xiàn)[4]得材料校核的公式：(8-4)式中—注射機(jī)允許的最小厚度（J54-S200/400注射機(jī)的＝165mm）；—注射機(jī)允許的最大厚度(J54-S200/400注射機(jī)的＝406mm)。則H=204mm所以能夠滿足上面的要求。注射機(jī)開模行程應(yīng)大于模具開模時取出塑件(包括澆注系統(tǒng))所需要的開模距，即滿足下式：(8-5)式中Sk—注射機(jī)的行程(J54-S200/400注射機(jī)的Sk＝160mm)；H1—脫模距離(頂出距離),H1＝40mm；H2—塑件高度+澆注系統(tǒng)高度，H2＝(46+52)mm=98mm則H1+H2+10mm＝148mm<160mm所以能夠滿足要求。

9.成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)構(gòu)形式9.1成型零部件的結(jié)構(gòu)形式9.1.1型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中小型凹模宜采用整體式凹模，本設(shè)計(jì)采用整體式凹模，這是因?yàn)榘寄０搴穸葹?5mm，比較薄，模板尺寸也較小，采用整體式并不會浪費(fèi)材料，整體式凹模的優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)度大，塑件上不會產(chǎn)生拼模縫痕跡。9.1.2型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸模的裝配形式有模體與底板一體式，底板裝配式，螺釘配合底板式。本模具屬于小型模具，為了減少模具零件的加工量和便于加工，采用過渡配合（H7/m6）將型芯壓入模具，型芯底部用凸肩固定。9.2成型零部件的工作尺寸的計(jì)算本次設(shè)計(jì)使用的材料是ABS塑料，ABS塑料受環(huán)境的影響很小，即使將ABS塑料變成熔融狀態(tài)下的液體，它的收縮率也很小。根據(jù)工程上的資料，可知ABS塑料的收縮率在0.4%~0.8%之間。塑件在實(shí)際生產(chǎn)的過程中，可以將ABS塑料的平均值作為ABS的平均收縮率。生產(chǎn)中一般根據(jù)制品尺寸允許的公差來確定成型零部件的制造偏差及其磨損量，它們關(guān)系如下：;。利用平均收縮率來計(jì)算，平均收縮率(Scp)是塑件的最大收縮率(Scpmax)與最小收縮率(Scpmin)的和的一半，即：Scp＝（Scpmax+Scpmin）/2(9-1)=(0.3%+0.8%)/2=0.0055該塑件尺寸較大，因此精度要求較低，查表（SJ/T10628—1995），選用6級精度。因此每個尺寸的公差均可由表中查出。已知塑件尺寸如圖9-19-1塑件尺寸當(dāng)塑件徑向內(nèi)形尺寸為Ls時,根據(jù)公式計(jì)算出型芯的徑向尺寸如下： =（1+0.0055）×70+0.5×0.52=70.35 =（1+0.0055）×35+0.5×0.52=35.18 =（1+0.0055）×22+0.5×0.52=22.11 =（1+0.0055）×16+0.5×0.52=16.08其中：lm——塑件徑向最大尺寸，mm；——塑件的平均收縮率0.55%；△——塑件的尺寸公差，mm；δz——模具制造公差，取公差的1/3mm9.3.模架的選擇按照龍記模架的分類，模架的種類可分為大水口的模架、細(xì)水口的模架和簡化型的細(xì)水口模架。由于三通水管的結(jié)構(gòu)簡單，無外觀要求，而大水口模架的選用原則就是結(jié)構(gòu)簡單的塑件以及無外觀要求的塑件。除此之外，大水口模架可以節(jié)省企業(yè)的成本，還方便人們的使用以及維護(hù)，而細(xì)水口模架適合結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塑件，精度要求高的塑件，該模架操作還很復(fù)雜，需要專業(yè)人士的使用，此次設(shè)計(jì)由于模具結(jié)構(gòu)簡單，所以采用龍記大水口CI型模架。10.合模導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注塑模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)就是導(dǎo)柱與導(dǎo)套，它的主要作用是定位、導(dǎo)向以及承受一定的側(cè)偏力。在注塑模具合模的過程中，需要導(dǎo)柱進(jìn)行精確的定位，避免模具因?yàn)槎ㄎ徊痪_而損壞，而本文設(shè)計(jì)的三通水管注塑模具擁有四個導(dǎo)柱，它們分別位于型芯的四個角，而四個導(dǎo)套位于型腔的四個角，這樣做的目的是使模具的定位更精確，還可以承受合模過程中導(dǎo)柱對導(dǎo)套的側(cè)偏力。為了方便導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合，導(dǎo)柱的引導(dǎo)部位做成了圓形的面倒圓。10.1導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)注塑模應(yīng)用最普遍的一種導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。其主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。導(dǎo)柱既可以設(shè)置在動模一側(cè)，也可以設(shè)置在定模一側(cè)，應(yīng)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來確定，標(biāo)準(zhǔn)模架的導(dǎo)柱一般設(shè)在動模部分，在不妨礙脫模的條件下，導(dǎo)柱通常設(shè)置在型芯高出分型芯面較多的一側(cè)，由導(dǎo)柱導(dǎo)套或?qū)蚩捉Y(jié)構(gòu)組成。要求導(dǎo)柱比凸模高出6-8cm。導(dǎo)柱端問好成錐形或半球形。導(dǎo)柱表面具有較好的耐磨性，芯部堅(jiān)韌而不易折斷。10.2導(dǎo)向孔、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)及要求考慮到裝配方便，把導(dǎo)套的前面倒一個圓角，內(nèi)孔有一定錐度；為避免孔內(nèi)空氣無法排出而產(chǎn)生反壓力，給導(dǎo)柱的進(jìn)入造成阻力，合模時有較大噪聲，設(shè)計(jì)時把導(dǎo)柱孔打通。該設(shè)計(jì)中，采用了有肩導(dǎo)柱和帶頭導(dǎo)套。10.3導(dǎo)柱布置根據(jù)模具的大小，選用了四根等直徑導(dǎo)柱，它們合理均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度。11.排氣與引氣系統(tǒng)11.1排氣系統(tǒng)的作用及氣體來源為了防止塑件出現(xiàn)氣泡，疏松等缺陷，在注射過程中應(yīng)該將型腔中的氣體排出。模具型腔中的氣體來源主要有以下幾個方面：

(1)澆注系統(tǒng)和型腔中原有的氣體；(2)塑料中的水分在注射溫度下蒸發(fā)的水蒸汽；(3)塑料熔體受熱分解產(chǎn)生的揮發(fā)氣體；(4)熔體中某些添加劑的揮發(fā)和化學(xué)反應(yīng)生成的氣體；11.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)從上面設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)可知，注塑模具在成型的過程中，難免會有氣體混入合模裝置中，進(jìn)而影響注塑模具的質(zhì)量。查找相關(guān)的資料可知，注塑模具的氣體可來自三個方面：=1\*GB2⑴注塑模具在未使用前，合模裝置內(nèi)部存在一定量的氣體；=2\*GB2⑵某些材料本身就含有一定量的水分，這些材料在高溫的條件下，水分變成氣體，從材料的內(nèi)部揮發(fā)出來；=3\*GB2⑶某些材料在高溫的條件下，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，容易發(fā)生分解，進(jìn)而產(chǎn)生氣體。本論文設(shè)計(jì)的三通水管注塑模具選用的材料就是ABS材料，根據(jù)ABS材料的特性可知，ABS材料本身含有一定量的水分，而ABS材料對水的吸濕性很強(qiáng)，所以ABS材料在進(jìn)行注塑模具前，需要進(jìn)行干燥處理，根據(jù)周圍環(huán)境的不同，ABS材料干燥的時間也不同，比如在干燥的冬季，ABS材料干燥的時間是2～3h，而在濕潤的夏季，ABS材料干燥的時間是8～16h。通過上面的資料可知，生產(chǎn)三通水管注塑模具最好的時間是冬季，這樣可以減少ABS材料干燥的時間，進(jìn)一步減少企業(yè)的生產(chǎn)成本，而企業(yè)在夏季時可以減少ABS塑料模具的生產(chǎn)。通過上述的分析可知，注塑模具的合模裝置需要設(shè)置排氣系統(tǒng)用來排出多余的氣體，由于三通水管的注塑模具結(jié)構(gòu)簡單，且頂針數(shù)量較多，排氣系統(tǒng)可以設(shè)置的簡單一些，所以可以直接使用頂針的配合間隙來實(shí)現(xiàn)排氣作用。

12.Moldflow模流分析12.1制件有限元模型的建立首先在UG軟件中，將制件模型轉(zhuǎn)換成stl格式并導(dǎo)入MPI中，對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，初始劃分結(jié)果和網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖12-1所示：圖12-1有限元模型12.2最佳澆口位置分析網(wǎng)格處理好后，選擇的材料為ABS,然后對其進(jìn)行最佳澆口位置的分析，澆口的設(shè)計(jì)主要包括澆口的數(shù)目、位置、形狀和尺寸的設(shè)計(jì)。澆口的系列變化都會對塑件熔體的填充產(chǎn)生很大影響。澆口設(shè)計(jì)應(yīng)保證提供一個快速、均勻、平衡、單一方向流動的充填模式，避免射流、滯留。凹陷等現(xiàn)象的發(fā)生。所以在確定成型方案之前，對制品進(jìn)行最佳澆口位置的預(yù)分析，其結(jié)果如圖12-2所示。由圖顯示可以看出，澆口設(shè)置的最佳區(qū)域在藍(lán)色區(qū)域，綠色區(qū)域?yàn)檩^好區(qū)域，淡黃色區(qū)域?yàn)檩^差區(qū)域，紅色區(qū)域?yàn)樽畈顓^(qū)域。圖12-2澆