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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