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江蘇財經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
綜合畢業(yè)實踐說明書（論文）
標(biāo)題：張小泉水果削皮刀刀殼注塑模設(shè)計
系 別： 機(jī)械與電子工程系
專 業(yè)： 模具設(shè)計與制造
學(xué) 號： 0911103209
姓 名： 龔榮榮
指導(dǎo)教師： 何玉林
2012年 6月 20 日
IV
摘 要
塑料制品具有原料來源豐富,價格低廉,性能優(yōu)良等特點。它在電腦、手機(jī)、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，應(yīng)用極其廣泛。注射成 形是成形熱塑件的主要方法，因此應(yīng)用范圍很廣。
注射成形是把塑料原料放入料筒中經(jīng)過加熱熔化，使之成為高黏度的流體，用柱塞或螺桿作為加壓工具，使熔體通過噴嘴以較高壓力注入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。
本次的畢業(yè)設(shè)計是水果刀刀殼的注塑模的設(shè)計水果刀刀殼具有重量輕、易清潔、耐腐蝕老化、強(qiáng)度高 ，制作方便、價格低廉、美觀等特點。
依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)量和塑料的工藝性能確定塑件采用注射成形法生產(chǎn)。該產(chǎn)品設(shè)計為大批量生產(chǎn)，故設(shè)計的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能夠自動脫模，此外為保證塑件表面質(zhì)量采用側(cè)澆口，因此選用單分型面注射模，側(cè)澆口自動脫模結(jié)構(gòu)。模具的型腔采用一模四腔平衡布置，澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口成形，推出形式為四推桿推出機(jī)構(gòu)完成塑件的推出。由于塑件的工藝性能要求注塑模中有冷卻系統(tǒng)，因此在模具設(shè)計中也進(jìn)行了設(shè)計。本次的設(shè)計中不僅參考了大量紙質(zhì)文獻(xiàn)，而且在互聯(lián)網(wǎng)上查閱資料，設(shè)計過程比較完整。
關(guān)鍵詞： 單分型面注射模具；水果刀刀殼；PE
目 錄
摘 要 I
目 錄 II
1 水果刀刀殼的工藝分析 1
1.1 塑件的成形工藝性分析 1
1.2 塑件成形工藝參數(shù)確定 2
1.2.1 PE成形的工藝參數(shù) 2
1.2.2 關(guān)于PE的特性 3
2 注塑機(jī)及模架的選擇 4
2.1 注塑機(jī)的選擇 4
2.2.1 一次性注入的塑料的體積 4
2.2.2 注塑機(jī)的選用 4
2.2 模架的選擇 5
2.2.1 模架結(jié)構(gòu) 5
2.2.2 模架周界尺寸選擇 5
2.2.3 塑料注射模具技術(shù)要求 6
3 模具基本結(jié)構(gòu)設(shè)計 7
3.1 確定成形方法 7
3.2 型腔布置 7
3.3 分型面設(shè)計 7
3.4 排氣槽設(shè)計 8
3.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計 8
3.5.1 主流道設(shè)計 9
3.5.2 分流道設(shè)計 10
3.5.3 澆口設(shè)計 12
3.5.4 冷料穴設(shè)計 13
3.6 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計 13
3.6.1 推出部分的選擇 14
3.6.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 14
4 注射機(jī)的有關(guān)工藝參數(shù)校核 16
4.1 最大注射量校核 16
4.2 鎖模力與注射壓力的校核 16
4.3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 16
4.4 模具閉合高度校核 17
4.5 注射壓力的校核 17
4.6 開模行程校核 17
5 成型零部件工作尺寸的計算 18
5.1 型腔尺寸計算 19
5.1.1 型腔徑向尺寸計算 19
5.1.2 型腔深度尺寸 20
5.2 型芯徑向尺寸 20
5.2.1 型腔徑向尺寸計算 20
5.2.2 型芯深度尺寸 21
6 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)計算 22
6.1 模具冷卻系統(tǒng)計算 22
6.2 模具加熱系統(tǒng)計算 24
7 模具的工作原理 25
8 模具總裝圖及模具的裝配、試模 27
8.1 模具總裝圖及模具的裝配 27
8.2 模具的安裝試模 27
8.2.1 試模前的準(zhǔn)備 27
8.2.2 模具的安裝及調(diào)試 28
8.3.3 試模 28
8.2.4 修模 28
8.2.5 檢驗 29
結(jié)束語： 29
致 謝 30
參考文獻(xiàn) 31
1 水果刀刀殼的工藝分析
1.1 塑件的成形工藝性分析
如圖1-1為水果刀刀殼的塑件圖, 單位
圖1-1 塑件圖
(1)產(chǎn)品名稱:水果刀刀殼
(2)產(chǎn)品材料： 聚乙烯（PE）
塑件材料特性：聚乙烯塑料是塑料工業(yè)中產(chǎn)量最大品種。按聚合時采用的壓力不同可分高壓、中壓和低壓三種。低壓聚乙烯的分子鏈上支鏈較少，相對分子質(zhì)量、結(jié)晶度和密度較高，所以低壓聚乙烯比較硬，耐磨、耐蝕、耐熱及絕緣性較好。高壓聚乙烯分子帶有許多支鏈，因而相對分子質(zhì)量較低，且具有較好的有軟性、耐沖擊性及透明性
(3)塑件材料成形性能：聚乙烯成型時，在流動方向與垂直方向的收縮差異較大。注射方向的收縮大于垂直方向的收縮率，易產(chǎn)生變形，聚乙烯收縮率的絕對值較大成型收縮率 也較大，易產(chǎn)生縮孔，冷卻速度慢，必須充分冷卻，且冷卻速度要均勻;質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹時可強(qiáng)行脫模。
(4)產(chǎn)品數(shù)量：20萬件
(5)塑件尺寸：如圖1.1所示
(6)塑件顏色：土黃、米白、乳白等各種顏色，可根據(jù)需要任意選擇
(7)塑件材料物理性能(查文獻(xiàn)[1]可得)：
1)密度:
2)收縮率：
3)熱變形溫度：
4)熔點：
5)材料力學(xué)性能：
6)屈服強(qiáng)度：
7)抗彎強(qiáng)度：
8)彎曲彈性模量：
9)抗壓強(qiáng)度：
10)缺口沖擊強(qiáng)度：
(8)塑件質(zhì)量：該產(chǎn)品材料為PE,由上得知其密度為,收縮率為 ，計算出平均密度為平均收縮率為?？筛鶕?jù)塑件形狀進(jìn)行人工幾何計算得到水果刀刀殼的體積。
體積: V≈9000mm3
質(zhì)量: m＝ρV≈8.23g
(9)塑件要求：塑件外側(cè)表面光滑，下端外沿不允許有澆口痕跡。
1.2 塑件成形工藝參數(shù)確定
1.2.1 PE成形的工藝參數(shù)
查文獻(xiàn)[5]表3-1得：
(1)預(yù)熱溫度:
(2)預(yù)熱時間： 2h
(3)料筒溫度：1)后段：
2)中段：
3)前段：
4)噴嘴溫度：
5)模具溫度：
(4)注射壓力：
(5)成形時間 : 1)注射時間：05s
2)保壓時間：2080s
3)冷卻時間：2050s
4)成型周期：50140s
(6)塑化形式：螺桿式
(7)噴嘴形式：直通式
1.2.2 關(guān)于PE的特性
(1)結(jié)晶性料，吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長期與熱金屬接觸易發(fā)生分解。
(2)成型收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形、取向性強(qiáng)。
(3) 塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口、尖角，以防止應(yīng)力集中。
(4) 注意控制成型溫度，料溫低取向性明顯，尤其低溫高壓時更明顯，模具溫度低于50°C以下塑件無光澤，易產(chǎn)生熔接痕，流痕；90°C以上時醫(yī)發(fā)生翹曲、變形。
PE-LD低密度聚乙烯化學(xué)和物理特性商業(yè)用的PE-LD材料的密度為0.91~0.94g/cm3。PE-LD對氣體和水蒸汽具有滲透性。PE-LD的熱膨脹系數(shù)很高不適合于加工長期使用的制品。如果PE-LD的密度在0.91~0.925g/cm3之間，那么其收縮率在2%~5%之間；如果密度在0.926~0.94g/cm3之間，那么其收縮率在1.5%~4%之間。當(dāng)前實際的收縮率還要取決于注塑工藝參數(shù)。PE-LD在室溫下可以抵抗多種溶劑，但是芳香烴和氯化烴溶劑可使其膨脹。同PE-HD類似，PE-LD容易發(fā)生環(huán)境應(yīng)力開裂現(xiàn)象。
31
2 注塑機(jī)及模架的選擇
2.1 注塑機(jī)的選擇
2.2.1 一次性注入的塑料的體積
根椐設(shè)計的澆注系統(tǒng)可估算出澆注系統(tǒng)的總體積為：V1≈780mm3
因為該模具設(shè)計為一模四腔，且一個塑件的體積為V塑≈9000 mm3 ，所以一次性注入的塑料的體積為
V=V1+4V塑=36.78cm3
2.2.2 注塑機(jī)的選用
根據(jù)計算的數(shù)據(jù)塑查[2]選定注塑機(jī)型號為：XS —Z—60
注塑機(jī)的參數(shù)如下：
(1)額定注射量/cm3： 60
(2)螺桿（柱塞）直徑/mm： 38
(3)注射壓力/MPa： 122
(4)注射行程/mm： 170
(5)注射方式： 柱塞式
(6)鎖模力/kN： 500
(7)最大成型面積/cm3： 130
(8)最大開模行程/mm： 180
(9)模具最大厚度/mm： 200
(10)模具最小厚度/mm： 70
(11)噴嘴圓弧半徑/mm： 12
(12)噴嘴直徑/mm： 4
(13)頂出形式： 中心設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出
(14)動、定模固定板尺寸/mm：
(15)拉桿空間/mm：
(16)合模方式： 液壓—機(jī)械
(17)液壓泵流量/（L/min）： 70、12
(18)液壓泵壓力/Mpa： 6.5
(19)電動機(jī)功率/kW： 11
(20)加熱功率/kW： 2.7
(21)機(jī)器外形尺寸/mm：
2.2 模架的選擇
2.2.1 模架結(jié)構(gòu)
模架是設(shè)計、制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件。
注射模標(biāo)準(zhǔn)：我國目前標(biāo)準(zhǔn)化注射模零件的國家標(biāo)準(zhǔn)有12個；另外還制訂了塑料注射模具的標(biāo)準(zhǔn)模架，分《中小型模架》（GB/T12556.1—90）和《大型模架》（GB/T12555.1—90）兩種。《中小型模架》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，模架的周界尺寸范圍為：≤560mmx900mm，并規(guī)定模架的形式為品種型號，即基本型，A1、A2、A3和A4四個品種。其四種模架的組成、功能及用途見下表2-1
表2-1 基本型模架的組成、功能及用途
型號
組成、功能及用途
A1型
定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，與推桿推件機(jī)構(gòu)組成模架，適用于立式和臥式注射機(jī)。
A2型
動、定模均采用兩塊模板，與推件機(jī)構(gòu)組成模架，適用于立式和臥式注射機(jī)，可用于帶有斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯的模具，也可用于斜滑塊側(cè)向分型的模具
A3型
定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，它們中間設(shè)置了一塊推件板，用于推件板件的模具，適用于立式和臥式注射機(jī)。
A4型
動、定模均采用兩塊模板，它們中間設(shè)置了一塊推件板，用于推件板件的模具，適用于立式和臥式注射機(jī)。
根據(jù)以上四種模架的組成，功能及用途可以看出，A3型模型適用于本次模具的設(shè)計。（如圖2-1所示）
2.2.2 模架周界尺寸選擇
中小型模架的周界尺寸參數(shù)、規(guī)格有：100×L、125×L、160×L、180×L、200×L、250×L、315×L、355×L、400×L、450×L和500×L等模架規(guī)格。根據(jù)模具型腔布置可以選用的模架規(guī)格為：模具結(jié)構(gòu)為單分型面注射模采用拉桿和限位螺釘，控制分型面的打開距離，其開距應(yīng)大于10mm，方便取出制件，周界尺寸355mm×216mm，上、下模板的厚度為40mm，墊板厚度為80mm。
圖2-1 標(biāo)準(zhǔn)模架
2.2.3 塑料注射模具技術(shù)要求
塑料注射模具應(yīng)優(yōu)先按GB/T12555.1—90和GB4169.1—11選用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件。模具成形零件材料和熱處理要求，優(yōu)先按下表2-2內(nèi)容選用：
表2-2 模具成形零件優(yōu)先選用材料和熱處理硬度
零件名稱
模具材料
熱處理硬度
牌號
標(biāo)準(zhǔn)號
HBS
HRC
型腔、型芯定模鑲件、動模鑲件、活動鑲件
45
GB699
216—260
40—45
4Cr
GB3077
216—260
40—45
40CrNiMOA
GB3077
216—260
40—45
3Cr2Mo
GB1299
預(yù)硬狀態(tài)
35—45
4Cr 5MoSiV1
GB1299
246—280
45—55
3Cr13
GB1220
246—280
45—55
3 模具基本結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1 確定成形方法
塑件采用注射成形法生產(chǎn)。因為該產(chǎn)品設(shè)計為大批量生產(chǎn)，故設(shè)計的模具需要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能夠自動脫模，此外為保證塑件表面質(zhì)量采用側(cè)澆口，因此選用 單分型面注射模，側(cè)澆口自動脫模結(jié)構(gòu)。
3.2 型腔布置
注意的問題或原則:
根據(jù)塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點、尺寸精度要求、批量大小、模具制造難易、模具成本等確定型腔數(shù)量及其排列方式。
由于塑件形狀比較簡單，質(zhì)量較小，且需求大批量生產(chǎn)，所以模具選用一模四腔平衡布置，采用單分型面注塑模。澆口形式采用側(cè)澆口進(jìn)料，這樣模具尺寸較小，制造方便，利于充滿型腔，塑件質(zhì)量高，生產(chǎn)效率高，成本低，型腔排列如下圖：
圖3-1 型腔排布示意圖
3.3 分型面設(shè)計
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較以選出較為合理的方案。
選擇分型面時的考慮方向：
(1) 分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處
(2) 將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側(cè),以保征同心度
(3) 軸芯機(jī)構(gòu)要考慮軸芯距離
(4)分型面作為主要排氣面時，分型面設(shè)于料流的末端。
(5) 塑件開模后留在動模上
(6)分型面的痕跡不影響塑件的外觀
(7) 澆注系統(tǒng)和澆口的合理安排
(8) 推桿的痕跡不露在塑件的外觀上
(9) 使塑件易于脫模
由于此模具的分型面有多種選擇，如圖A中分型面選者在下端面上，這種選擇會使塑件表面留下分型面痕跡，影響塑件表面質(zhì)量。B中分型面選擇在上端面，這樣的選擇使塑件外表面可以在整體凹模型腔內(nèi)成形，塑件大部分外表面光滑。因此，塑件選擇如圖3-2所示。
圖3-2 分型面選擇示意圖
3.4 排氣槽設(shè)計
當(dāng)塑料熔體充填模具型腔時，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利排出模外。如果型腔內(nèi)因各種原因產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會形成氣泡、產(chǎn)生熔接不牢、表面輪廓不清及填充不滿等缺陷。另外氣體的存在還會產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，因此設(shè)計模具時必須考慮型腔的排氣問題。本塑件模具采用利用分型面排汽。這樣可以減少排汽系統(tǒng)的制造接生了成本，減少了勞動的工作量。同時也減少了毛刺。
3.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計
澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機(jī)的噴嘴射出后，進(jìn)入模具的型腔以前所流經(jīng)的一段路程的總稱。模具澆注系統(tǒng)應(yīng)盡量粗短，流道設(shè)計分為主流道、分流道、澆口和冷料井的設(shè)計。查[2]得雙分型面注射模使用的澆注系統(tǒng)是側(cè)澆口澆注系統(tǒng)。
3.5.1 主流道設(shè)計
主流道為注塑機(jī)的噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。熔體從噴嘴中以一定的動能噴出.由于熔體在料筒內(nèi)已被壓縮,此時流入模的空腔內(nèi),其體積必然要增大,流速也略為減小。
主流道設(shè)計應(yīng)注意的問題：
(1) 便于流道凝料從主流道襯套中拔出，主流道設(shè)計成圓錐形。錐角粗糙度Ra與噴嘴對接處設(shè)計成半球形凹坑，球半徑略大于噴嘴頭半徑。
(2) 主流道要求耐高溫和摩擦，要求設(shè)計成可拆卸的襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)材料單獨加工和熱處理。
(3) 襯套大端高出定模端面0.5-1mm，并與注射機(jī)定模板的定位孔成間隙配合，起定位隙作用。
（1）主流道直徑的計算
查[7]（5-59）得主流道直徑計算的經(jīng)驗公式：
式中 ——主澆道大頭直徑
——流經(jīng)主澆道的熔體體積
——因熔體材料而異的常數(shù) 如表3-1
表3-1 塑料種類與K值表
塑料種類
PS
PE/PP
PA
PC
ABS
CA
K值
2.5
4
5
1.5
2.1
2.25
故mm
（2）主流道斷面尺寸
主流道設(shè)在定模板上，并且位于模具的中心，與注射機(jī)噴嘴在同一軸線上，如圖3-4所示：
圖3-4 主流道稱套示意圖
表3-2 主流道襯套中尺寸關(guān)系表
注射機(jī)噴嘴直徑(0.5～1)mm
與注射機(jī)定位孔間隙配合
注射機(jī)噴嘴球面半徑(1～2)mm
主流道的大頭直徑確定為6mm，綜合考慮主流道如下選擇：
。 D=6mm α=4° d=3mm l=21mm SR=5mm
3.5.2 分流道設(shè)計
分流道是指塑料熔體從主流道進(jìn)入多腔模各個型腔的通道，對熔體流動起分流轉(zhuǎn)向作用，要求熔體壓力和熱量在分流道中損失小。分流道的作用是改變?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的熱量損失和壓力損失。
(1)分流道的截面形狀及分布選擇
分流道截面形狀有：圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等幾種形式。
表3-3 分流道截面形狀的對比表
截面形狀
特征
熱量損失
加工性能
流動阻力
效果
圓形
小
較難
小
最佳
梯形
較小
易
較小
良
U形
較小
易
小
佳
矩形
大
易
大
不良
通過表3-3所示截面形狀的對比，圓形截面形狀效果最佳，但考慮到經(jīng)濟(jì)和加工難易，采用梯形截面形狀。分流道截面形狀采用梯形且平衡分布。因為梯形分流道熱量損失較小，易加工，效率較高且可保證各型腔均衡進(jìn)料，從而保證塑件質(zhì)量。
(2)分流道的長度要盡可能短，且彎折少，以便減少壓力損失和熱力損失，節(jié)約塑料的原
材料和降低能耗。
(3)由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動狀態(tài)比較理想，
此分流道的表面粗糙度要求不能太低，一般Ra取0.8μm左右，這可增加對外層塑料熔體的流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。
(4)分流道尺寸經(jīng)驗計算
圖3-5分流道截面示意圖
查[7] （6.2）得分流道計算經(jīng)驗公式
式中 b——梯形大底邊寬度，
——塑件的質(zhì)量，
L——分流道的長度,
h——梯形的高度，
——梯形小底邊寬度，
故 mm
mm
梯形分流的側(cè)面斜角常取5o～10o，此取斜角為8o ，底部以圓角相連。綜上可得，
梯形分流道的截面尺寸及圖形，如圖2-5所示。
(5)分流道在分型面上的布置形式與型腔在分型面上的布置形式密切相關(guān)。因本模具采用一模四腔，故采用平衡式，如圖3-6所示。
圖3-6 分流道在分型面上的布置形式
3.5.3 澆口設(shè)計
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計與位置的選擇恰當(dāng)與否直接關(guān)系到塑件能否完好，高質(zhì)量地注射成型。根據(jù)設(shè)計要求使用直澆口即可滿足使用要求，因為直澆口壓力損失較小，注射速度高從而提高效率。
（1）澆口位置的選擇：
1)盡量縮短流動距離；
2)保證熔料能迅速地充滿型腔；
3)澆口開在塑件臂厚處；
4)考慮分子定向的影響；
5)減少熔接痕，提高溶解強(qiáng)度。
所以，塑件的澆口與塑件在分型面的兩側(cè)，澆口搭接在塑料上，其結(jié)構(gòu)如圖3-7所示。
（2）澆口尺寸計算
H=nt
圖3-7 澆口結(jié)構(gòu)
式中 h——澆口深度，mm
b——澆口寬度，mm
A——型腔表面積，mm2
t——塑件壁厚，mm
n——塑料系數(shù)，PP取0.7
則 h=0.7×1mm=0.6mm
mm
3.5.4 冷料穴設(shè)計
冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴一般設(shè)在主流道的末端，底部作成曲折的鉤形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模時將主流道凝料從主流道襯套中拉出，并滯留在動模一側(cè)的作用。該澆注系統(tǒng)選用帶Z形頭拉料桿的冷料穴，拉料桿固定在推板上，使凝料與拉料桿一道被出推出機(jī)構(gòu)從模具中。開模后稍許將制品作側(cè)向移動，即可將制品連同凝料一道從料桿取下。
3.6 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計
塑件在模腔中成形后，便可以從模具中取下，但在塑件取下以前，模具必須完成一個將塑件從模腔中推出的動作，模具上完成這一動作機(jī)構(gòu)稱為脫模推出機(jī)構(gòu)。
推出機(jī)構(gòu)的組成：第一部分是直接作用在塑件推出的零件；第二部分是用來固定推出零件的零件，有推桿固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推出動作的導(dǎo)向及合模時推出零件復(fù)位的零件。
推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使塑件脫模時不發(fā)生變形或損傷塑件的外觀；推力的分布依脫模阻力的大小合理合理安排；推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)力求簡單，動作可靠，不發(fā)生誤動作，合模時要正確復(fù)位。從塑件結(jié)形狀分析屬薄壁類制品，宜采用推板推出機(jī)構(gòu)，隨著動模運(yùn)動頂桿推動推板推出機(jī)構(gòu)。
脫模力的計算要將塑件從模腔中推出，必須克服推出所遇到的阻力，因此塑件脫模時必須有一個足夠大的脫模力。
查[2]得脫模力可用下式計算：
式中 Ft——脫模力(推出力)，單位：
A——塑件包絡(luò)型芯的體積，m2
P——塑件對型芯單位面積上的包緊力，取1.0×107Pa
α——脫模斜度
μ——塑件對鋼的摩擦系數(shù)
則 Ft = 0.005×1.0×107×(0.2cos0.75-sin0.75)N
≈9435N
3.6.1 推出部分的選擇
因為本塑件結(jié)構(gòu)簡單，所以使用一般的推桿推出機(jī)構(gòu)、推板推出機(jī)構(gòu)等即可滿足塑件脫模要求。
3.6.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動、定模板或在上、下模合模時正確地定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱和錐面定位兩種形式。通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)應(yīng)用最普遍，其主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
一般該零件要求具有良好的耐磨性，和不易變形，所以使用微變形低淬透模具鋼，GCr15.
一般導(dǎo)柱導(dǎo)套已實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，不必自己設(shè)計。
此模具選用帶頭導(dǎo)柱和其導(dǎo)套，其配合形式及設(shè)計尺寸如圖3-8所示。
圖3-8 導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合形式示意圖
4 注射機(jī)的有關(guān)工藝參數(shù)校核
4.1 最大注射量校核
注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的重量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實際注塑量最好在注塑機(jī)的最大注塑量的25%～。
因此可得：
式中V——模具要求的實際用料體積
V ≈36.7cm3
≈20cm3
0.8 ≈64cm3
確定的注塑機(jī)注塑量為60cm3 ，滿足要求。
4.2 鎖模力與注射壓力的校核
式中 F——脹模力，KN
——注射壓力，MPa
——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和,cm2
——被校核模板的安全許用應(yīng)力，MPa
P=0.1A≈0.1×25×120kN=300kN
10A ≈10×55×120kN=66000kN
300<500<66000
確定的注塑機(jī)鎖模力滿足要求。
4.3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核
模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和拉桿間距相適合。
即模具長寬>拉桿空間
模具的長寬為355mm和459mm，大于注塑機(jī)拉桿空間190×300故滿足要求。
4.4 模具閉合高度校核
模具實際厚度=219mm
注射機(jī)最小閉合高度H最小=200mm H最大=300mm
即H最小<< H最大,滿足要求
4.5 注射壓力的校核
式中 Pi——成型制品所需的注射壓力，MPa
——模腔壓力，MPa
K——安全系數(shù)，常取1.25～1.4
K=1/3～2/3
/k=1.3×25/(1/2)=65MPa
=122MPa
> KP/k
確定的注射機(jī)注射壓力滿足要求。
4.6 開模行程校核
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)）所需的開模距。我們所選的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度無關(guān)，即滿足下式：
S≥++(5～10)
式中 S---注射機(jī)最大開模行程,mm
---推出距離(脫模距離),mm
---包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度,mm
S=180
++(5～10)=10+21+(5～10)=36～41 滿足要求。
5 成型零部件工作尺寸的計算
為了降低模具加工難度和制造成本，在滿足塑件使用的前提下，采用較低的尺寸精度。 塑件精度等級與塑料品種有關(guān)，根據(jù)塑料的收縮率的變化不同，塑料的公差精度分為高精度、一般精度、低精度三種(見表5-1)。
表5-1 PE建議采用精度等級表
塑料品種
建議采用精度等級
高精度
一般精度
低精度
PE
5
6
7
由塑件的工作環(huán)境知道工件的精度要求不高，所以精度等級選擇一般精度。
表5-2 塑件公差數(shù)值表
基本尺寸/mm
精度等級
1
2
3
4
5
6
7
8
公差數(shù)值/mm
--3
0.04
0.06
0.08
0.12
0.16
0.24
0.32
0.46
3—6
0.05
0.07
0.08
0.14
0.18
0.28
0.36
0.56
6--10
0.06
0.08
0.10
0.16
0.20
0.32
0.40
0.64
10--14
0.07
0.09
0.12
0.18
0.22
0.36
0.44
0.72
14--18
0.08
0.10
0.12
0.20
0.24
0.40
0.48
0.80
18--24
0.09
0.11
0.14
0.22
0.28
0.44
0.56
0.56
24--30
0.10
0.12
0.16
0.24
0.32
0.48
0.64
0.96
30--40
0.11
0.13
0.18
0.26
0.36
0.52
0.72
1.00
40--50
0.12
0.14
0.20
0.28
0.40
0.56
0.80
1.2
50-65
0.13
0.16
0.22
0.32
0.46
0.64
0.92
1.4
65-80
0.14
0.19
0.26
0.38
0.52
0.76
1.04
1.60
80-100
0.16
0.22
0.30
0.44
0.60
0.88
1.20
1.80
100-120
0.18
0.25
0.34
0.50
0.68
1.00
1.36
2.00
120-140
--
0.28
0.38
0.56
0.76
1.12
1.52
2.20
5.1 型腔尺寸計算
計算中取聚乙烯的平均收縮率1.75%。公差按照表5.1和表5.2中所查的公差進(jìn)行計算。模具制造公差，統(tǒng)一取塑件尺寸公差的1/3。
5.1.1 型腔徑向尺寸計算
模具最大磨損取塑件公差的1/6;模具制造公差取1/3△;取.x=0.75
式中：——塑件外形最大尺寸
——塑件的平均收縮率
——塑件的尺寸公差
——模具制造公差，取塑件尺寸公差的
(1)對于113尺寸，塑件的公差△取0.58
=
≈114.0000.19
(2)對于31尺寸，塑件的公差△取0.50
=
≈
(3)對于83尺寸，塑件的公差△取0.46
=
≈83.6000.15
(4)對于53尺寸，塑件的公差△取0.36
=
≈53.3000.12
(5)對于75尺寸，塑件的公差△取0.40
=
≈75.3600.13
(6)對于R44尺寸,塑件的公差△取0.36
5.1.2 型腔深度尺寸
模具最大磨損取塑件公差的1/6;模具制造公差取1/5△;取
相對凹模的工作尺寸計算公式:
式中： ——塑件內(nèi)腔的深度最小尺寸
對于3尺寸塑件的公差△取0.12
=
5.2 型芯徑向尺寸
5.2.1 型腔徑向尺寸計算
模具最大磨損取塑件公差的;模具制造公差取1/3△;取
式中： ——塑件外形最大尺寸
——塑件的平均收縮率
——塑件的尺寸公差
——模具制造公差，取塑件尺寸公差的
(1)對于110尺寸，塑件的公差△取0.58
=
≈
(2)對于28尺寸，塑件的公差△取0.28
=
≈
(3)對于R39尺寸，塑件的公差△取0.36
=
≈
(4)對于83尺寸，塑件的公差△取0.46
=
≈
(5)對于53尺寸，塑件的公差△取0.36
=
≈
(6)對于75尺寸，塑件的公差△取0.40
=
≈
5.2.2 型芯深度尺寸
模具最大磨損取塑件公差的;模具制造公差取1/3△;取
式中： ——塑件內(nèi)腔的深度最小尺寸
對于1件的公差△取0.12
=
≈
6 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)計算
6.1 模具冷卻系統(tǒng)計算
冷卻回路所需總表面積可按下式計算
式中 —— 冷卻回總表面積，;
——單位時間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量，;
——單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，,PE的值查表得：值為5.9；
——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，;
——模具成形表面的溫度，；
——冷卻水的平均溫度，。
冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可用下式計算
式中 ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，;
——冷卻水在該溫度下的密度，;
——冷卻水孔直徑，;
——與冷卻水有關(guān)的物理溫度，值可查下表得
表6-1 水的值與溫度的關(guān)系
平均溫度
值
冷卻回路總長度可用下式計算
式中 ——冷卻回路總長度 ，
——冷卻回路總表面積 ，
——冷卻水孔直徑 ，
型腔的冷卻是由在模板上的四條的冷卻水道完成，
所以
確定冷卻水孔的直徑時應(yīng)注意，無論多大的模具，水孔的直徑不能大于，否則冷卻水難以成為湍流狀態(tài)，以致降低熱交換效率。一般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來確定。。型芯的冷卻如圖4-1所示，在型芯內(nèi)部開有的冷卻水道，中間用隔水板隔開，平均壁厚為時，水孔直徑可取。冷卻水由支承板上的冷卻水孔進(jìn)入，沿著隔水板的一側(cè)上升到型芯的上部，翻過隔水板，流入另一側(cè)，再流回支承板上的冷卻水孔。然后繼續(xù)冷卻第二個型芯，最后由支承板上的冷卻水孔流出模具。型芯和支承板之間用密封圈密封。假如塑料樹脂在模內(nèi)釋放的熱量全部由冷卻水傳導(dǎo)的話，即忽略其他傳熱因素，那么模具所需的冷卻水體積流量則可用下式計算。
式中 ——冷卻水體積流量
——單位時間注射入模具內(nèi)的樹脂質(zhì)量
——單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量
——冷卻水比熱容
——冷卻水的密度
——冷卻水出口處溫度 ℃
——冷卻水入口處溫度 ℃
圖6-2 冷卻回路排布圖
6.2 模具加熱系統(tǒng)計算
當(dāng)注射成型工藝要求模具溫度在80℃以上時，模具必須有加熱裝置，由于PP成型工藝要求模溫在40℃～80℃。因此，此模具不用設(shè)置加熱裝置即可滿足注射成形的需要。
7 模具的工作原理
合模時，在導(dǎo)柱18和導(dǎo)套17的導(dǎo)向定位下，動模和定模閉合。型腔由定模板13上的凹模與固定在動模板12上凸模組成，并由注射機(jī)合模系統(tǒng)提供的鎖模力鎖緊。然后注射機(jī)開始注射，塑料熔體經(jīng)定模上的澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔，待熔體充滿型腔并經(jīng)過保壓、補(bǔ)縮和冷卻定模后開模。開模時，注射機(jī)合模系統(tǒng)帶動動模板后退，模具從動模和定模分型面分開，塑件包在凸模19上隨動模一起后退，同時拉料桿16將澆注系統(tǒng)的主流道凝料從澆口套中拉出。當(dāng)咚摸移動一定距離后，注射機(jī)的頂桿接觸推板6，推出機(jī)構(gòu)開始動作，使推桿4和拉料桿16分別將塑件及澆注系統(tǒng)凝料從凸模和冷料穴中推出，塑件與澆注系統(tǒng)凝料一起從模具中落下，至此完成一次注射過程。合模時，推出機(jī)構(gòu)靠復(fù)位桿復(fù)位并準(zhǔn)備下一次注射。
（1）模具的組成：
1)成形零部件：動模板12、定模板13、凸模（型芯）19等
2)澆注系統(tǒng)：澆口套14等
3)導(dǎo)向部分：導(dǎo)柱18、導(dǎo)套17、推板導(dǎo)柱7、推板導(dǎo)套20
4)推出部分：推板6、推桿固定板5、拉料桿16、推板導(dǎo)柱7、 推板導(dǎo)套20、推桿4和復(fù)位桿9
圖7-1 模具工作原理圖
8 模具總裝圖及模具的裝配、試模
8.1 模具總裝圖及模具的裝配
圖8-1模具裝配圖
模具總裝圖的技術(shù)要求內(nèi)容：
(1) 對于模具某些系統(tǒng)的性能要求。
(2) 對模具裝配工藝的要求。例如模具裝配后分型面的貼合面的貼合間隙應(yīng)模具上、下面的平行度要求，并指出由裝配決定的尺寸和對該尺寸的要求。
(3) 模具使用，裝拆方法。
(4) 防氧化處理、模具編號、刻字、標(biāo)記、油封、保管等要求。
(5) 有關(guān)試模及檢驗方面的要求。
8.2 模具的安裝試模
8.2.1 試模前的準(zhǔn)備
試模前要對模具及試模用的設(shè)進(jìn)行檢驗。模具的閉合高度，安裝與注射機(jī)的各個配合尺寸、推出形式、開模距、模具工作要求等符合所選設(shè)備的技術(shù)條件。檢查模具各個滑動零件配合間隙適當(dāng)，無卡住及緊澀現(xiàn)象。活動要靈活、可靠，起止位置的定位要準(zhǔn)確。各鑲嵌件、緊固件要牢固，無松動現(xiàn)象。各種水管接頭、閥門、附件、備件要齊全。對于試模設(shè)備也要進(jìn)行全面檢查，即對設(shè)備的油路、水路、電路、機(jī)械運(yùn)動部位、各操縱件和顯示信號要檢查、調(diào)整，使之處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
8.2.2 模具的安裝及調(diào)試
模具的安裝是指將模具從制造地點運(yùn)至注塑機(jī)所在地，并安裝在指定注射機(jī)的全過。
（1）模具安裝到注射機(jī)上要注意以下幾個問題：
1) 模具的安裝方位要滿足設(shè)計圖樣的要求。
2) 模具中有側(cè)向滑動機(jī)構(gòu)時，盡量使其運(yùn)動方向為水平方向。
3) 當(dāng)模具長度與寬度尺寸相差較大時，應(yīng)盡可能使較長的邊與水平方向平行。
4) 模具帶有液壓油路接頭、氣路接頭、熱流道元件接線板時，盡可能放置在非操作一側(cè)，以免操作不方便。
（2）模具安裝于注射機(jī)上之后，要進(jìn)行空循環(huán)調(diào)整。其目的在于檢驗?zāi)＞呱细鬟\(yùn)動機(jī)構(gòu)是否可靠、靈活、定位裝置是否有效作用。要注意以下幾個方面：
1) 合模后分型面不得有間隙，要有足夠的合模力。
2) 活動型芯、推出及導(dǎo)向部位運(yùn)動及滑動要平穩(wěn)、無干涉現(xiàn)象，定位要正確、可靠。
3) 開模時，推出要平穩(wěn)，保證將塑件及澆注系統(tǒng)凝料推出模具。
4) 冷卻水要暢通，不漏水，閥門控制正常。
8.3.3 試模
將模具安裝在注射機(jī)上，選用合格的原料，根據(jù)推薦的工藝參數(shù)調(diào)整好注射機(jī)，采用手動操作。開始注射時，首先采用低壓，低溫和較長的時間條件下成形。如果型腔未充滿，則增加注射時的壓力。在提高壓力無效的時，可以適當(dāng)提高溫度條件。試模注射出樣件。試模過程中，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)記錄，將結(jié)果填入試模記錄卡，并保留試模的樣件。
8.2.4 修模
雖然是在選定成型材料、成型設(shè)備時，在預(yù)想的工藝條件下進(jìn)行模具設(shè)計，但是人們的認(rèn)識往往是不完善的，因此必須在模具加工完成以后，進(jìn)行試模試驗，看成型的制件質(zhì)量如何。發(fā)現(xiàn)總是以后，進(jìn)行排除錯誤性的修模。
塑件出現(xiàn)不良現(xiàn)象的種類居多，原因也很復(fù)雜，有模具方面的原因，也有工藝條件方面的原因，二者往往交只在一起。在修模前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)塑件出現(xiàn)的不良現(xiàn)象的實際情況，進(jìn)行細(xì)致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出補(bǔ)救方法。因為成型條件容易改變，所以一般的做法是先變更成型條件，當(dāng)變更成型條件不能解決問題時，才考慮修理模具。
修理模具更應(yīng)慎重，沒有十分把握不可輕舉妄動。其原因是一旦變更了模具條件，就不能再作大的改造和恢復(fù)原狀。
8.2.5 檢驗
通過試?？梢詸z驗出模具結(jié)構(gòu)是否合理，所提供的樣件是否符合用戶的要求，模具能否完成批量生產(chǎn)。針對試模中發(fā)現(xiàn)的問題，針對試模中發(fā)現(xiàn)的問題，對模具進(jìn)行修改、調(diào)整、再試模，使模具和生產(chǎn)的樣件滿足客戶的要求，試模合格的模具，應(yīng)清理干凈，涂防銹油入庫保存。
結(jié)束語：
通過這次系統(tǒng)的注塑模的設(shè)計，我更進(jìn)一步的了解了注射模的結(jié)構(gòu)及各工作零部件的設(shè)計原則和設(shè)計要點，了解了注射模具設(shè)計的一般程序。
進(jìn)行塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計首先要對成型制品進(jìn)行分析，再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導(dǎo)向推出機(jī)構(gòu)等后續(xù)工作。通過制品的零件圖就可以了解制品的設(shè)計要求。對形態(tài)復(fù)雜和精度要求較高的制品，有必要了解制品的使用目的、外觀及裝配要求，以便從塑料品種的流動性、收縮率，透明性和制品的機(jī)械強(qiáng)度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考慮注射成型工藝的可行性和經(jīng)濟(jì)性。模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求經(jīng)濟(jì)合理，認(rèn)真掌握各種注射模具的設(shè)計的普遍的規(guī)律，可以縮短模具設(shè)計周期，提高模具設(shè)計的水平。
致 謝
時間如白駒過隙，轉(zhuǎn)瞬即逝。經(jīng)過緊張而又忙碌的資料搜集、整理及設(shè)計，一個多月的時間似指間的流水，匆匆而過，畢業(yè)設(shè)計的圓滿完成為我們?nèi)甑拇髮W(xué)生活畫上了完美的句號。這次設(shè)計我受益匪淺，也頗有成就感，使我本就貧瘠的專業(yè)知識得到應(yīng)用，讓我覺得學(xué)有所成、學(xué)有所用。
光陰似箭，轉(zhuǎn)眼就要告別大學(xué)——這段人生中令人難忘的美好時光，心中有依戀、不舍，也有遺憾、不甘，但更多的是慶幸和感激。這三年來無論是在學(xué)習(xí)還是生活中都遇到諸多的困難和挫折，也曾迷茫過、彷徨過，但得到那么多師長和朋友、同學(xué)的無私教導(dǎo)與幫助，我也逐漸成長，不斷成熟起來。
此次畢業(yè)設(shè)計的順利完成,我要衷心感謝我的指導(dǎo)老師——何玉林老師。老師從分組那天開始就非常關(guān)注我們的設(shè)計，在她兼帶大一新生課程繁忙的情況下仍對我們盡心指導(dǎo),幫我們解決問題，在此，感謝她在百忙之中給予我們的悉心指導(dǎo)!
這段時間感覺過得挺忙碌的，但我卻是充實的！我深深地體會到了一個設(shè)計人員的不易，他們的艱辛和汗水也只有我們親身體驗過才知道。通過這次塑模設(shè)計，我更進(jìn)一步了解了自己的專業(yè)，也知道了以后的發(fā)展趨向，學(xué)習(xí)的重點和必須掌握的知識。一分耕耘，一分收獲。
向本文所參考的文獻(xiàn)的作者們表示我最真誠的謝意！
向在百忙之中評閱本方案并提出寶貴意見的各位評委老師表示最誠摯的謝意，同時向所有關(guān)心、幫助和支持我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝，祝你們工作順利，萬事如意！
由于本人的學(xué)識水平、時間和精力有限，文中定有許多不完善之處，我將在以后的工作、學(xué)習(xí)中不斷思考、完善。
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