劉 嵩，王 彬，劉 驥

（1.安陽工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，河南安陽455000；2.昆山同日工業(yè)自動化有限公司，江蘇蘇州215000；3.東北輕合金有限責(zé)任公司，哈爾濱1500003）

斜60°三通管件注塑模具設(shè)計

劉 嵩1，王 彬2，劉 驥3

（1.安陽工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，河南安陽455000；2.昆山同日工業(yè)自動化有限公司，江蘇蘇州215000；3.東北輕合金有限責(zé)任公司，哈爾濱1500003）

分析了斜60°三通管件的注塑成型過程，根據(jù)塑件的材料特性及結(jié)構(gòu)形狀，對模具的澆注系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)和排氣系統(tǒng)等進(jìn)行了合理設(shè)計，并對模具進(jìn)行裝配。經(jīng)生產(chǎn)試驗(yàn)檢驗(yàn)，其結(jié)構(gòu)基本合理，尺寸基本合適。

斜60°三通管件；注塑；模具

D01∶10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.06.002

斜三通管件是設(shè)有三個開口的管接頭，廣泛應(yīng)用在輸送液體和氣體的管網(wǎng)中，用于改變流體的方向。按材質(zhì)斜三通管件可分為金屬材質(zhì)和非金屬材質(zhì)。金屬材質(zhì)有碳鋼、不銹鋼、合金鋼等；非金屬材質(zhì)有PVC、UPVC、PPR、ABS等。本文以非金屬材質(zhì)ABS的斜60°三通管為研究對象，介紹了斜三通管件注塑模具的設(shè)計過程。

1 塑件結(jié)構(gòu)及工藝分析

斜60°三通管件材料選用ABS，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。ABS為淺黃色粒狀或珠狀不透明樹脂，無毒、無味、吸水率低，具有良好的綜合物理機(jī)械性能。密度1.03g/ cm3，塑件收縮率（0.3～0.8）%，尺寸穩(wěn)定性良好，易于加工成型，制品表面光潔度高。管件壁厚為2mm，圖2為管件三維結(jié)構(gòu)模型。采用注塑成型，進(jìn)行大批量成形，要求外觀光潔，不準(zhǔn)有劃傷、氣泡等缺陷。

圖1 塑件平面圖

圖2 塑件三維圖

2 模具設(shè)計要點(diǎn)

考慮到該斜三通管件大批量生產(chǎn)，模具要有較高的注射效率，故采用一模兩腔結(jié)構(gòu)。使用鑲件小型芯成型塑件上的豁口，節(jié)約貴重模具鋼，減少加工量，加工容易，修整方便。采用自動脫模的澆注系統(tǒng)，澆口形式選擇側(cè)澆口。塑件尺寸較大，形狀復(fù)雜，壁厚較薄，塑件為管形件，采用側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。2.1型腔數(shù)目確定及設(shè)計

多型腔塑料成型的生產(chǎn)率高，塑件的成本低，適用于大批量、長期生產(chǎn)的中小型塑件。斜三通管件使用雙型腔平衡式布置，從主流道到各型腔的分流道和澆口的長度、截面形狀、尺寸及分布呈對稱性對應(yīng)相同，可實(shí)現(xiàn)各型腔均勻進(jìn)料，達(dá)到同時充滿型腔的目的。

2.2 分型面的選擇

分型面是模具動模和定模的結(jié)合面，也是模具開合的位置。分型面形狀和位置的選擇不僅關(guān)系模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度，而且直接影

響塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，是模具設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。塑件一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)，為便于取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料，將分型面選在塑件外形最大處。斜三通管件近似為對稱結(jié)構(gòu)，對稱面即為塑件外形的最大面，即直通和斜通部分軸線所在平面，選擇如圖3所示對稱面為分型面。

圖3 分型面立體圖

2.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計

主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道。主流道是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大影響，因此，必須使熔體的溫度降低和壓力損失最小。為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道應(yīng)設(shè)計成圓錐形，其錐角α為2～6°。

斜三通管件模具為一模兩腔結(jié)構(gòu)，應(yīng)設(shè)置分流道。分流道可以改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少流動過程中的熱量損失和壓力損失。斜三通管件模具中采用梯形分流道形式，加工較容易，熱量損失與壓力損失均不大?？紤]到塑件結(jié)構(gòu)形狀以及ABS的特性，長度要盡可能短，且彎折少，以便減少壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料的原材料和降低能耗。

澆口的開設(shè)位置對制品的質(zhì)量影響也比較大，本設(shè)計采用側(cè)澆口的方式，側(cè)澆口開設(shè)在分型面上。圖4為模具澆注系統(tǒng)示意圖。

圖4 澆注系統(tǒng)示意圖

2.4 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計

型腔由動、定模板和型芯三部分組成。動、定模板形成塑件的外表面，型芯形成塑件的內(nèi)表面，定模鑲件小型芯成型塑件上的豁口。側(cè)澆口開在定模板上，使加工方便，有利于型腔拋光。定模鑲件小型芯可以更換，增長模具壽命。圖5為定模板結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為動模板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5 定模板型腔立體圖

圖6 動模板型腔立體圖

斜三通管件模具中有兩個階梯軸型芯和一個圓柱型芯，型芯端部開有斜面，三個型芯共同組合形成斜三通管的內(nèi)壁，需有較長的抽拔距離實(shí)現(xiàn)同時抽芯，超出斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)允許的抽拔距離，故采用彎銷式側(cè)向分型機(jī)構(gòu)。彎銷式側(cè)向分型機(jī)構(gòu)允許較長的抽拔距離，并可實(shí)現(xiàn)延時抽芯，強(qiáng)度更高，傾角更大。型芯用定位銷嵌入到滑塊內(nèi)，由彎銷帶動滑塊機(jī)構(gòu)完成側(cè)向分型與抽芯。

2.5 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計

單分型面注射模多以一次推出機(jī)構(gòu)為主。斜三通管件模具為單分型面注射模，選用一次直通式推桿推出機(jī)構(gòu)。推桿工作端面為圓形截面，材料使用T8A碳素工具鋼，熱處理硬度為50～54HRC。推桿工作端配合部分的表面粗糙度值Ra 取0.8μm。根據(jù)推桿直徑和塑料品種，推桿工作端與模板或型芯上推桿孔的配合采用H8/m7的間隙配合。圖7為推桿的設(shè)計及分布。采用彈簧復(fù)位裝置，結(jié)構(gòu)簡單，但必須保證彈簧要有足夠的彈力，如彈簧失效，應(yīng)及時更換。

2.6 溫度調(diào)節(jié)及排氣系統(tǒng)的設(shè)計

模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。斜三通管件材料為ABS，熔體溫度在160℃以上，模具型腔溫度在40℃左右，僅需設(shè)計冷卻系統(tǒng)。如圖8所示分別在定模板和動模板上開設(shè)8條冷卻水道，直徑均為10mm，端部攻M14管螺

紋，距離分型面40mm，水道間距40mm。冷卻介質(zhì)為水，水溫25℃，水量越多，冷卻效果越好。在水道兩側(cè)安裝噴嘴和接頭，可與外界連接。

圖7 推桿推出分布圖

圖8 水路分布圖

模具分型面設(shè)在塑件最大截面處，分型面上設(shè)有側(cè)澆口，且分型面所在的型腔是熔料最后填充的部位，有利于型腔內(nèi)氣體的排出。另外頂桿和頂桿孔間隙也可起到排氣作用。故模具不需增加排氣系統(tǒng)，簡化模具結(jié)構(gòu)，減小模具的生產(chǎn)制造成本。

3 模具結(jié)構(gòu)及工作過程

模具結(jié)構(gòu)如圖9所示，立體裝配圖如圖10所示。模具工作過程：模具閉合，熔融塑料由噴嘴注入型腔，經(jīng)過一段時間的保壓和冷卻定型后開模。開模時動模部分向后移動，塑件與滑塊一起隨動模移動。凝料從分流道盡頭斜澆口處斷裂。動模部分繼續(xù)后移，動模板中心的錐形孔將主流道凝料拉出?；瑝K在彎銷13的作用下向兩側(cè)移動，通過圓柱銷帶動型芯18、25和側(cè)向抽芯36在導(dǎo)滑槽37內(nèi)運(yùn)動，直至型芯與塑件完全脫開，完成側(cè)向抽芯動作，塑件留在動模一側(cè)凹模內(nèi)。開模到一定程度，注塑機(jī)推出機(jī)構(gòu)開始工作。推板10帶動頂桿4將塑件從凹模內(nèi)推出，同時帶動頂桿30將凝料從動模錐形孔內(nèi)推出，完成脫模。推板、推桿在復(fù)位彈簧5作用下復(fù)位。

合模時，動模部分向前移動，型芯在斜導(dǎo)柱作用下向凹模內(nèi)移動復(fù)位，最后型芯彎銷鎖緊，準(zhǔn)備下一周期注塑。

圖9 裝配平面圖

圖10 裝配爆炸立體圖

結(jié)論

依據(jù)斜三通管件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計了一模兩腔注塑模具，以塑件最大截面為分型面，采用平衡式的澆注系統(tǒng)，澆口設(shè)計在分型面上，設(shè)計了8條水道，以分型面間隙和頂桿與頂桿孔的間隙為排氣系統(tǒng)。經(jīng)生產(chǎn)試驗(yàn)檢驗(yàn)，模具結(jié)構(gòu)基本合理，尺寸基本合適。

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Design of Injection Mold for the 60°Diagonal Tee Pipe

LIU Song1,WANG Bin2,LIU Ji3
(1.Department of Mechanical Engineering,Anyang Institute of Technology,Anyang 455000,China;2.Tungray Industrial Automation
(Kunshan)Co.,Ltd.Suzou 215000,China;3.Dongbei Light Alloy Co.,Ltd.Harbin,150000,China)

The forming process of a 60°diagonal tee pipe was analyzed,based on the material characteristics and the structural shape,introduced the design of the injection mold.The inject system,ejecting mechanism，tempera?ture control and exhaust system were establish,got the assembly drawing of injection mold.The production prac?tice showed that the mold structure was rational and safe in operation.

60°diagonal tee pipe;injection;mold

TQ320.662

A

1673-2928（2016）06-0003-04

（責(zé)任編輯：郝安林）

2016-03-20

劉嵩（1987-），女，河南省安陽市人，安陽工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院教師，研究方向：金屬塑性成形工藝的數(shù)值模擬。