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課程設(shè)計(jì)
課程名稱 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)
題目名稱 塑料盒塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)
專 業(yè)
年級(jí)班別
學(xué) 號(hào)
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
2017年2月26日
摘 要
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(guò)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(guò)噴嘴以較高壓力注入模具的型腔中，經(jīng)過(guò)冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。
本文以塑料盒為對(duì)象，詳細(xì)介紹其注射模設(shè)計(jì)過(guò)程。設(shè)計(jì)中主要運(yùn)用了UG等不同的軟件分別對(duì)塑件的三維結(jié)構(gòu)、注射模成型部分零件、澆注系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)等等進(jìn)行了仿真設(shè)計(jì)和分析。最后進(jìn)行了注射機(jī)型號(hào)的選擇及校核、分型面的確定、型腔的設(shè)計(jì)、抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、成型部分零件的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排溢引氣系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，復(fù)位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其它零部件的設(shè)計(jì)。最后通過(guò)Autocad完成工程圖的制作，并總結(jié)相關(guān)計(jì)算說(shuō)明書。
關(guān)鍵詞：塑料盒；注射模；Autocad
目 錄
第一章 緒論 1
1.1我國(guó)塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2國(guó)外塑料模的發(fā)展?fàn)顩r 2
第二章 產(chǎn)品分析 4
2.1塑件分析 4
2.1.1結(jié)構(gòu)分析 4
2.1.2塑件尺寸精度的設(shè)計(jì)分析 4
2.1.3塑件表面質(zhì)量和粗糙度的分析 4
2.2塑件原材料的選取和分析 5
第三章 塑件相關(guān)計(jì)算及注射機(jī)的選擇 7
3.1塑件的相關(guān)計(jì)算 7
3.1.1塑件的厚度檢測(cè) 7
3.1.2塑件投影面積的計(jì)算 7
3.1.3塑件體積與質(zhì)量的計(jì)算 7
3.2注射機(jī)的選擇 7
3.2.1注塑機(jī)概況 7
3.2.2注塑機(jī)的分類 8
3.2.3注塑機(jī)的選擇 8
第四章 擬定型腔布局 10
4.1 型腔 10
4.2 型腔數(shù)目的確定 10
4.3型腔排布 11
第五章 分型面設(shè)計(jì) 12
5.1分型面設(shè)計(jì)原則 12
5.2分型面設(shè)計(jì) 12
第六章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14
6.1塑件的模流分析 14
6.2 主流道設(shè)計(jì) 14
6.3分流道設(shè)計(jì) 15
6.4進(jìn)料口設(shè)計(jì) 15
6.5澆口套及定位圈的設(shè)計(jì) 16
第七章 模架的選用 17
第八章 成型零部件設(shè)計(jì) 18
8.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
8.1.1凹模 18
8.1.2凸模 18
8.2成型零件的工作尺寸計(jì)算 18
第九章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
9.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 23
9.1.1導(dǎo)柱 23
9.1.2導(dǎo)套 24
9.1.3導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配用 25
9.1.4導(dǎo)柱布置 26
9.2 定位裝置 26
9.2.1限位導(dǎo)柱 26
9.2.2定距螺釘 26
第十章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
10.1 脫模裝置 28
10.1.1脫模機(jī)構(gòu)有關(guān)計(jì)算 28
10.2頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
10.2.1頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 29
10.3拉料機(jī)構(gòu) 29
10.4 復(fù)位機(jī)構(gòu) 30
第十一章 冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31
11.1 冷卻系統(tǒng) 31
11.1.1冷卻回路的布置 31
11.1.2冷卻時(shí)間計(jì)算 32
11.1.3管道直徑設(shè)計(jì) 32
11.2排氣機(jī)構(gòu) 33
第十二章 模具材料的選擇 34
第十三章 模具總體結(jié)構(gòu) 35
第十四章 模具的校核 36
14.1容量校核 36
14.2合模力校核 36
14.3模具厚度的校核 37
參考文獻(xiàn) 39
第一章 緒論
1.1我國(guó)塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機(jī)電有限公司和煙臺(tái)北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30萬(wàn)次，淬火鋼模達(dá)50～1000萬(wàn)次，交貨期較以前縮短,但和國(guó)外相比仍有較大差距. ? 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開(kāi)始推廣，有的廠采用率達(dá)20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%，與國(guó)外的50～80%相比，差距較大。
在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國(guó)EDS的ugⅡ、美國(guó)Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國(guó)CV公司的CADS5、英國(guó)Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國(guó)AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國(guó)模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對(duì)成型過(guò)程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開(kāi)發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國(guó)內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格較低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。?
??? 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM Ⅰ、SMⅡ等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%-80%相比，仍有很大差距。
據(jù)有關(guān)方面預(yù)測(cè)，模具市場(chǎng)的總體趨熱是平穩(wěn)向上的，在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)塑料模具提出越來(lái)越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時(shí)，由于近年來(lái)進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國(guó)產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場(chǎng)上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材管接頭模具成為模具市場(chǎng)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，高速公路的迅速發(fā)展，對(duì)汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展速度也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)機(jī)頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場(chǎng)的增長(zhǎng)點(diǎn)。
整體來(lái)看，中國(guó)塑料模具無(wú)論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具卻供過(guò)于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過(guò)于求的趨勢(shì)。
1.2國(guó)外塑料模的發(fā)展?fàn)顩r
國(guó)外先進(jìn)國(guó)家對(duì)發(fā)展塑料模很重視，塑料模比例一般占30%-40%。專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)先進(jìn)，如模具CAD/CAM技術(shù)采用普遍，加工設(shè)備數(shù)控化率高等，模具生產(chǎn)效率高、周期短。國(guó)外，70%以上是商品化的。工藝裝備水平CAE技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE分析軟件，模擬塑料的沖模過(guò)程，分析冷卻過(guò)程，預(yù)測(cè)成型過(guò)程中可能發(fā)生的缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的作用越來(lái)越大，意大利COMAU公司應(yīng)用CAE技術(shù)后，試模時(shí)間減少了50%以上。一些壽命高的和高精度的模具拿制作模具的原材料來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)的材料很難達(dá)到大型、精密模具所需要的性能要求、CAE?CAD?CAM.CAPP等軟件很多都是國(guó)外的。拿塑封模具來(lái)說(shuō)，國(guó)外一次可以加工出上百個(gè)型腔的模具，還有熱流道技術(shù)、氣輔成型這些工藝應(yīng)用都很普遍。德國(guó)的模具很多采用熱流道技術(shù)，使用熱流道技術(shù)，產(chǎn)品的質(zhì)量好，成型周期短，精度高。
35
第二章 產(chǎn)品分析
2.1塑件分析
2.1.1結(jié)構(gòu)分析
本次設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)為塑件的零件圖，如下圖所示：
圖2-1 零件圖
根據(jù)零件圖首先運(yùn)用軟件對(duì)它進(jìn)行三維建模。
2.1.2塑件尺寸精度的設(shè)計(jì)分析
在塑件的零件圖中，塑件相應(yīng)的尺寸精度已經(jīng)給定。通過(guò)查閱《塑料成型模具設(shè)計(jì)與制造》表2-6以及綜合考慮塑件的用途和所選取的材料，最后對(duì)沒(méi)有公差要求的自由尺寸采用7級(jí)精度。對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件尺寸加工可以保證。
2.1.3塑件表面質(zhì)量和粗糙度的分析
該制件為生活中常見(jiàn)用品。對(duì)外形及表面質(zhì)量有較高的要求，不允許存在飛邊或縮孔、熔接痕等缺陷。
綜合以上分析可知，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制較好的情況下，零件的成型質(zhì)量很容易得到保證。
2.2塑件原材料的選取和分析
HDPE(高密度聚乙烯):HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介電強(qiáng)度高，使其很適用于電線電纜。中到高分子量等級(jí)具有極好的抗沖擊性。
HDPE(高密度聚乙烯) High density polyethylene [7]
⑴．密度：??0.941～0.965g/
⑵．熔料溫度?：220～280℃
⑶．料筒恒溫?：220℃
⑷．模具溫度?：20～60℃
⑸．注射壓力?：具有很好的流動(dòng)性能，避免采用過(guò)高的注射壓力80～140MPa（800～1400bar）；一些薄壁包裝容器除外可達(dá)到180MPa (1800bar)
⑹．保壓壓力?：收縮程度較高，需要長(zhǎng)時(shí)間對(duì)制品進(jìn)行保壓，尺寸精度是關(guān)鍵因素，約為注射壓力的30％～60％
⑺．背壓：5～20MPa（50～200bar）；背壓太低的地方易造成制品重量和色散不均
⑻．注射速度?：對(duì)薄壁包裝容器需要高注射速度，中等注射速度往往比較適用于其它類的塑料制品
⑼．螺桿轉(zhuǎn)速?：高螺桿轉(zhuǎn)速（線速度為1.3m/s）是允許的，只要滿足冷卻時(shí)間結(jié)束前就完成塑化過(guò)程就可以；螺桿的扭矩要求為低
⑽．計(jì)量行程?：0.5～4D（最小值～最大值）；4D的計(jì)量行程為熔料提供足夠長(zhǎng)的駐留時(shí)間是很重要的殘料量??? 2～8mm，取決于計(jì)量行程和螺桿直徑
⑾．回收率?：可達(dá)到100％回收
⑿．收縮率?：1.2～2.5％；容易扭曲；收縮程度高；24h后不會(huì)再收縮（成型后收縮）
第三章 塑件相關(guān)計(jì)算及注射機(jī)的選擇
3.1塑件的相關(guān)計(jì)算
3.1.1塑件的厚度檢測(cè)
從塑件的壁厚上來(lái)看，壁厚均勻， 綜合其材料性能，只要注意控制成型溫度及冷卻速度，零件的成型并不困難（如果條件允許，也可考慮修改其結(jié)構(gòu)形式使壁厚趨向均勻）。
3.1.2塑件投影面積的計(jì)算
單個(gè)注塑件投影面積S≈60*57=3420mm2
3.1.3塑件體積與質(zhì)量的計(jì)算
體積及質(zhì)量的計(jì)算也利用ug的分析模塊自動(dòng)計(jì)算獲得，如下圖3-2所示
圖3-2 塑件體積
單個(gè)塑件的分析結(jié)果如下：體積 ≈54cm3
3.2注射機(jī)的選擇
3.2.1注塑機(jī)概況
注射成型機(jī)（簡(jiǎn)稱注射機(jī)或注塑機(jī)）是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設(shè)備。
圖3-3 注塑機(jī)
注射成型是通過(guò)注塑機(jī)和模具來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
3.2.2注塑機(jī)的分類
注塑機(jī)的類型有:立式、臥式、全電式，但是無(wú)論那種注塑機(jī)，其基本功能有兩個(gè)：
（1）加熱塑料，使其達(dá)到熔化狀態(tài)；
（2）對(duì)熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。
3.2.3注塑機(jī)的選擇
1）注射量的計(jì)算
塑件體積為：V塑=54cm3
2) 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算
由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前不能去定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.2倍到1倍來(lái)估算。由于本次設(shè)計(jì)采用的流道簡(jiǎn)單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.2倍來(lái)估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和2個(gè)塑件體積之和）為 ： V總=1.2n V塑=1.2×2×54=129.6
3) 選擇注射機(jī)
根據(jù)以上的計(jì)算得出在一次注射過(guò)程中注入模具型腔的塑料的總體積為129.6，由參考文獻(xiàn)V公= V總/0.8=129.6/0.8=162。
一般而言，從事注塑行業(yè)多年的客戶多半有能力自行判斷并選擇合適的注塑機(jī)來(lái)生產(chǎn)。但是在某些狀況下，客戶可能需要廠商的協(xié)助才能決定采用哪一個(gè)規(guī)格的注塑機(jī)，甚至客戶可能只有產(chǎn)品的樣品或構(gòu)想，然后詢問(wèn)廠商的機(jī)器是否能生產(chǎn)，或是哪一種機(jī)型比較適合。
此外，某些特殊產(chǎn)品可能需要搭配特殊裝置如蓄壓器、閉回路、射出壓縮等，才能更有效率地生產(chǎn)。由此可見(jiàn)，如何決定合適的注塑機(jī)來(lái)生產(chǎn)，是一個(gè)極為重要的問(wèn)題。
通常影響射出機(jī)選擇的重要因素包括模具、產(chǎn)品、塑料、成型要求等，通過(guò)以上各種因素和考慮到經(jīng)濟(jì)效益的問(wèn)題我選取了XS-ZY1000型注射機(jī)。XS-ZY1000型注射機(jī)，主要參數(shù)如下表：
表3-1 XS-ZY1000型注射機(jī)參數(shù)
項(xiàng)目
XS-ZY1000
結(jié)構(gòu)形式
立
理論注射容量/cm3
1000
螺桿（柱塞）直徑/mm
35
注射壓力/Mpa
121
鎖模力/KN
4500
拉桿內(nèi)間距/mm
650×550
移模行程/mm
700
最大模具厚度/mm
700
最小模具厚度/mm
300
噴嘴球半徑/mm
14
噴嘴口孔徑/mm
Ф4
第四章 擬定型腔布局
4.1 型腔
所謂型腔（cavity）指模具中成形塑件的空腔，而該空腔是塑件的負(fù)形，除去具體尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不過(guò)凸凹相反而己。
注射成形是先閉模以形成空腔，而后進(jìn)料成形，因此必須由兩部分或（兩部分以上）形成這一空腔——型腔。其凹入的部分稱為凹模（cavity），凸出的部分稱為型芯（core）。
一般來(lái)說(shuō)，精度要求高的小型塑件和大中型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，對(duì)于精度要求不高的小型塑件，形狀簡(jiǎn)單，又大批量生產(chǎn)時(shí)，則采用多型腔模具可使生產(chǎn)率提高。
型腔數(shù)量確定以后，便進(jìn)行型腔的排布。型腔的排布 及模具尺寸、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的平衡以及溫度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以上這些問(wèn)題又與分型面及澆口的位置選擇有關(guān)，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要進(jìn)行必要的調(diào)整，以達(dá)到比較完善的設(shè)計(jì)。在確定了型腔的數(shù)目后就要確定型腔的排布方式。
4.2 型腔數(shù)目的確定
型腔數(shù)目的確定主要有以下幾種因素：型腔數(shù)目的決定與下列條件有關(guān)。
（1）塑件尺寸精度:型腔數(shù)越多時(shí)，精度也相對(duì)地降低，1、2級(jí)超精密注塑件，只能一模一腔，當(dāng)尺寸數(shù)目少時(shí)，可以一模二腔。3、4級(jí)的精密級(jí)塑件，最多一模四腔。
（2）模具制造成本:多腔模的制造成本高于單腔模，但不是簡(jiǎn)單的倍數(shù)比。從塑件成本中所占的模具費(fèi)比例看，多腔模比單腔模具低。
（3）注塑成形的生產(chǎn)效益:多腔模從表面上看，比單腔模經(jīng)濟(jì)效益高。但是多腔模所使用的注射機(jī)大，每一注射循環(huán)期長(zhǎng)而維持費(fèi)較高，所以要從最經(jīng)濟(jì)的條件上考慮一模的腔數(shù)。
（4）制造難度:多腔模的制造難度比單腔模大，當(dāng)其中某一腔先損壞時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)維修，影響生產(chǎn)。
（5）注射機(jī)的選用:不同型號(hào)的注射機(jī)對(duì)應(yīng)的鎖模力和注射壓力以及注射量都對(duì)型腔數(shù)量的確定有著很大的影響。
本設(shè)計(jì)主要根據(jù)以下幾個(gè)方面進(jìn)行型腔的選擇：
既要保證最佳的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性，技術(shù)上又要充分保證產(chǎn)品的質(zhì)量，也就是應(yīng)保證塑料件最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。
（1）料制作的批量和交貨周期方面：該塑件是中批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，交貨周期要短，使用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件。
（2）根據(jù)塑件的精度：每增加一個(gè)型腔，塑件的尺寸精度要降低4%，一腔一模時(shí)聚碳酸酯（PC）的尺寸公差為0.05%，對(duì)于高精度最多采用一模四腔。
（3）根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：本產(chǎn)品為簡(jiǎn)單圓筒，為了制造方便同時(shí)又盡可能的提高生產(chǎn)率，可以采用一模4腔。
所以綜合以上各因素采用一模2腔的最佳形式，既滿足塑件要求，又具有最佳的經(jīng)濟(jì)性。
4.3型腔排布
在確定了型腔數(shù)目之后，就要進(jìn)行型腔的排列方式設(shè)計(jì)。
本塑件在注射時(shí)采用了一模2腔的形式，即模具需要2個(gè)型腔?，F(xiàn)有下圖的排列方式：
圖4-1 塑件的型腔布局
圖示2個(gè)型腔采用直線排列，采用該形式可以大大簡(jiǎn)化模具的設(shè)計(jì)和加工的難度。
其尺寸計(jì)算將在后面的設(shè)計(jì)中完成。
第五章 分型面設(shè)計(jì)
5.1分型面設(shè)計(jì)原則
用以取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面稱為分型面，分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動(dòng)充填性及制品的脫模，分型面的位置也影響著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開(kāi)設(shè)密切相關(guān)。因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容。如何確定分型面位置，需要考慮的因素比較多。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(jì)、塑件工藝性、精度、推出方法、模具制造、排氣等因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較。注射模有一個(gè)分型面或多個(gè)分型面，分型面的位置，一般垂直于開(kāi)模方向，分型面的形狀有平面和曲面等。
分型面的確定主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
（1）在安排制件在型腔中的方位時(shí)，在與開(kāi)模相垂直的方向上盡量避免側(cè)凹或側(cè)孔。
（2）一般分型面是與注射機(jī)開(kāi)模方向垂直的平面，但分型面也有傾斜的平面或彎折面，或曲面，這樣的分型面雖加工困難，但型腔制造和制品脫模較易。有合模對(duì)中錐面的分型面，自然也是曲面。
（3）分型面的位置除了應(yīng)開(kāi)設(shè)在制件中斷面輪廓最大的地方才能使制件順利地從型腔中脫出外，還應(yīng)考慮以下幾種因素：
①因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕跡或接合縫的痕跡，故分型面最好不要選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。
②從制件的頂出考慮分型面要盡可能地使制件留在動(dòng)模邊，當(dāng)制件的壁厚較大但內(nèi)孔較小時(shí)，則對(duì)型芯的包緊力很小，常不能確切判斷制件中留在型芯上還是在凹模內(nèi)。這時(shí)可將型芯和凹模的主要部分都設(shè)在動(dòng)模邊，利用頂管脫模，當(dāng)制件的孔內(nèi)有管件（無(wú)螺紋連接）的金屬嵌中時(shí)，則不會(huì)對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力。
5.2分型面設(shè)計(jì)
根據(jù)本塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為了方便塑件澆注后脫模、排氣、塑件的外觀質(zhì)量等要求，分型面的位置選擇如下圖5-1所示：
另外分型面設(shè)計(jì)成下圖所示還考慮到冷卻系統(tǒng)的布置，從而達(dá)到簡(jiǎn)化模具的效果！
圖5-1 分型面
第六章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機(jī)的噴嘴射出后，到進(jìn)入模具型腔以前所流動(dòng)的一段路徑的總稱，主要應(yīng)包括主流道、分流道、進(jìn)料口、冷料穴等幾部分。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮塑料成型特性、塑件大小及形狀、型腔數(shù)、注射機(jī)安裝板大小等因素。
6.1塑件的模流分析
在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，我們首先要選定進(jìn)料口位置，為選擇合適的進(jìn)料口位置，所以在這里我用proe中的Plastic Adviser分析模塊對(duì)塑件進(jìn)行了模流分析（溫度和壓力采用默認(rèn)值）。在這里我只寫出分析的結(jié)論：由分析結(jié)果不難看出，最佳的進(jìn)料口位置應(yīng)為塑件的中間部位并且采用點(diǎn)澆口形式。
6.2 主流道設(shè)計(jì)
主流道為與注射機(jī)噴嘴連接的部分，一般為圓錐，錐度為α＝2°～ 6°，對(duì)于粘度較大的熔體也可考慮稍微增大錐角，此處的主流道錐角：α＝4°
主流道直徑的決定，主要取決于主流道內(nèi)熔體的剪切速率。但在具體設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取一合適的值做為主流道小端直徑d，一般應(yīng)大于機(jī)床噴嘴直徑0.5～1mm左右，通常取d=3～6mm，查《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》表15－9，當(dāng)材料為PC時(shí)，選取d=4.5mm，故主流道各部分直徑如下圖所示（其中流道的長(zhǎng)度需根據(jù)模板厚度確定如表6-1）：
表6-1 主流道部分尺寸
符號(hào)
名稱
尺寸
D
主流道小端直徑
注射機(jī)噴嘴直徑+（0.5-1）=4.5
SR
主流道球面半徑
噴嘴球面半徑+（1-2）=13
H
球面配合高度
3-5 取3
A
主流道錐角
2°- 6° 取4°
L
主流道長(zhǎng)度
由板厚決定
D
主流道大端直徑
最后設(shè)計(jì)的主流道的結(jié)構(gòu)如圖6-1所示：
圖6-1 主流道
6.3分流道設(shè)計(jì)
分流道的設(shè)計(jì)原則即應(yīng)使熔體較快地沖滿整個(gè)型腔，流動(dòng)阻力小，熔體溫降小，并且能將熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。
常見(jiàn)的分流道截面形狀有圓形、半圓形、U形、梯形、矩形等具體參數(shù)如圖6-2，其中：圓形截面分流道比表面積最小，熱量不容易散失，流動(dòng)阻力最小，但它需要同時(shí)開(kāi)設(shè)在兩塊模板上，要保證兩半圓完全吻合，制造較困難；半圓形截面分流道較容易加工，熱量損失和阻力也不大，是最常用的形式。綜合各方面因素考慮，此處分流道截面為半圓形形式。
圖6-2 分流道截面形狀
6.4進(jìn)料口設(shè)計(jì)
進(jìn)料口也稱澆口，進(jìn)料口的形式也有很多種，此處采用的是點(diǎn)進(jìn)料口的形式。
（1）點(diǎn)澆口應(yīng)用范圍十分廣泛，它的優(yōu)點(diǎn)主要有：
①可以顯著提高熔體的剪切速率，使熔體黏度大為降低，有利于充模。
②熔體經(jīng)過(guò)點(diǎn)澆口時(shí)因高速摩擦生熱，溫度升高，黏度再次下降，使熔體的流動(dòng)性更好。
③有利于澆口與制品的自動(dòng)分離，便于實(shí)現(xiàn)制品生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。
④澆口痕跡小容易修整。
⑤在多型腔模中容易實(shí)現(xiàn)各個(gè)型腔的平衡進(jìn)料。
⑥對(duì)于投影面積大的制品或者易于變形的制品采用多個(gè)點(diǎn)澆口能夠提高制品的成型質(zhì)量。
⑦能夠自由的選擇點(diǎn)澆口的位置。
（2）點(diǎn)進(jìn)料口的直徑d常為0.5-1.8mm，也可以用下式計(jì)算：
(公式6-2，《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典2》公式9.2－19.P334)
式中：d——點(diǎn)進(jìn)料口直徑（mm）；
n——系數(shù)，依塑料種類而異，其中PC對(duì)應(yīng)為n＝0.7
C——依塑件壁厚而異的系數(shù)即制品壁厚的函數(shù)值。
這里我們直接查《中華模具設(shè)計(jì)大典2》表9.2-3，得C=0.326 經(jīng)計(jì)算這里取d＝1 mm
6.5澆口套及定位圈的設(shè)計(jì)
定位圈是使?jié)部谔缀妥⑸錂C(jī)噴嘴孔對(duì)準(zhǔn)定位所用。定位圈直經(jīng)D為與注射機(jī)定位孔配合直經(jīng)，應(yīng)按選用注射機(jī)的定位孔直經(jīng)確定。直經(jīng)D一般比注射機(jī)孔直略小，以便裝模。定位圈一般采用45號(hào)鋼或Q275鋼。定位圈內(nèi)六角螺釘固定在模板時(shí)，一般用兩個(gè)以上的M6～M8的內(nèi)六角螺釘，本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)M8螺釘固定。澆口套的材料為T10、硬度HRC45；定位圈的材料為45鋼，硬度為HRC50，尺寸結(jié)構(gòu)裝配圖。
在采用點(diǎn)澆口的三板式模具中，在采用推料板使流道凝料自動(dòng)墜落時(shí)，則澆口套與推料板的滑動(dòng)配合應(yīng)有5°-15°的錐度，以保證動(dòng)作可靠，使用安全！在這里我采用了6°，如圖所示。（引用于《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典2》）
第七章 模架的選用
通過(guò)前面的設(shè)計(jì)及計(jì)算工作，便可以根據(jù)所定內(nèi)容確定模架。模架部分可以自己設(shè)計(jì)，也可以選用標(biāo)準(zhǔn)模架；在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模架，確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式，規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)件有很大一部分已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，隨時(shí)可在市場(chǎng)上買到，這對(duì)縮短制造周期，降低制造成本時(shí)極其有用的。
塑料注射模標(biāo)準(zhǔn)模架共有兩種，即GB/T 12556.1-12556.2—1990《塑料注射模中小型模架》和GB/T 12555.1-12555.15—1990 《塑料注射模大型模架》。兩種標(biāo)準(zhǔn)模架的區(qū)別主要在于適用范圍。中小型標(biāo)準(zhǔn)模架的模板尺寸BCL≤ 500 mmC900 mm,而大型模架的模板尺寸BCL為630 mmC630 mm-1250 mmC2000 mm。所以根據(jù)塑件的大小我只能選用小型模架。而塑料注射模中小型模架的結(jié)構(gòu)形式可按照結(jié)構(gòu)特征分為基本型和派生型。
選用標(biāo)準(zhǔn)模架，可以大大縮短模具的制造周期，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。由于用的是點(diǎn)澆口自動(dòng)脫料的形式再根據(jù)前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，綜合考慮了塑件的結(jié)構(gòu)和大小結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用模架為龍記DAI-2540-A80-B40-C80-L260。
而標(biāo)準(zhǔn)件則包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專用標(biāo)準(zhǔn)件兩大類。通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等。模具專用標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈、澆口套、推桿、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件等。
第八章 成型零部件設(shè)計(jì)
成型零件是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常包括了凸模、凹模、成型桿、成型塊等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結(jié)構(gòu)、進(jìn)料口、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計(jì)算成型零件的工作尺寸，從機(jī)加工工藝角度決定型腔各零件的結(jié)構(gòu)和其他細(xì)節(jié)尺寸，以及機(jī)加工工藝要求等
8.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8.1.1凹模
對(duì)塑料制品成型時(shí)，凹模的作用是形成制品的的外表面。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式，凹模大體上可分為整體式結(jié)構(gòu)、整體嵌入式結(jié)構(gòu)、局部嵌入式結(jié)構(gòu)、底面鑲嵌式結(jié)構(gòu)和側(cè)壁拼合式結(jié)構(gòu)五種類型。考慮到塑件的結(jié)構(gòu)較小所以在這里采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)。這樣一來(lái)以便于修模并且可以適當(dāng)?shù)臏p少成本。
8.1.2凸模
凸模在模具中的作用是形成制品的內(nèi)表面。凸模又稱型芯。凸模采用整體式凸模和組合式凸模。在本次的設(shè)計(jì)中采用組合式凸模，采用的結(jié)構(gòu)是嵌入式結(jié)構(gòu)。
8.2成型零件的工作尺寸計(jì)算
該塑件的材料HDPE是一種收縮范圍較大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法計(jì)算。HDPE的平均收縮率為S=2.6%
公差數(shù)值表[5.9-11]
基本尺寸
精 度 等 級(jí)
公 差 數(shù) 值
-
-
-
-
精度等級(jí)表,
精度尺寸的選用[2-3、5]
類別
塑件種類
建議采用的精度等級(jí)
高精度
一般精度
低精度
HDPE
根椐塑件的要求，由以上兩表可查得：該塑件可按精度等級(jí)為級(jí)精度選取。
此產(chǎn)品采用4級(jí)精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù)x取值可在0.5~0.75的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機(jī)械加工的型腔和型芯的制造公差可達(dá)到IT７～I(xiàn)T８級(jí)，綜合參考，相關(guān)計(jì)算具體如下：
一 型腔凹模尺寸計(jì)算：
（相關(guān)公式參見(jiàn)《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》第79-80頁(yè)）
1型腔徑向尺寸的計(jì)算：
LＭ+δz =[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz
LＭ————凹模徑向尺寸（mm）
LS————塑件徑向公稱尺寸（mm）
Scp————塑料的平均收縮率（％）
Δ—————塑件公差值（mm）
δz ————凹模制造公差（mm）
由：LS1=56.17mm Ls2=60.18mm
又查表知4級(jí)精度時(shí)塑件公差值
Δ1= 0.32mm Δ2= 0.32 mm
實(shí)踐證明：成型零件的制造公差約占塑件總公差的1/3～1/4，因此在確定成型零件工作尺寸公差值時(shí)可取塑件公差的1/3～1/4。為了保持較高精度選1/4。
由于： δz= 1/4Δ
得： δz1=1/4×0.32=0.08 mm δz2=1/4×0.32=0.08 mm
則： LＭ1+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz
=[（1+2.6%）×56.17-3/4×0.32]+0.08
=56.24+0.08 mm
LＭ2+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz
=[（1+2.6%）×60.18-3/4×0.32]+0.08
=60.271+0.08 mm
2型腔深度尺寸的計(jì)算：
凹模深度尺寸同樣運(yùn)用平均收縮率法
HＭ+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+ δz
HＭ————凹模深度尺寸（mm）
δz————凹模深度制造公差（mm）
其余符號(hào)同上
由：HS1=10.03mm HS2=5.02mm
取4級(jí)精度時(shí)Δ1=0.18 mmΔ1=0.14 mm
由δz=1/4Δ得： δz1=0.045 mm δz1=0.35 mm
則：HＭ1+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz
=[（1+2.6%）×10.03-2/3×0.18]+0.045
=9.97+0.045mm
HＭ1+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz
=[（1+2.6%）×5.02-2/3×0.14]+0.035
=4.954+0.035mm
二 型芯凸模尺寸計(jì)算：
1 型芯徑向尺寸的計(jì)算
運(yùn)用平均收縮率法：
LＭ–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ] –δz
LＭ———— 型芯徑向尺寸（mm）
δz———— 型芯徑向制造公差（mm）
其余符號(hào)同上
由：LS1=48.14mm
取4級(jí)精度時(shí)Δ1=0.28 mm
由δz=1/4Δ得：δz1=0.07 mm
則：LＭ1–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz
=[（1+2.6%）×48.14+3/4×0.28]–0.07
=48.61–0.07mm
2型芯高度尺寸的計(jì)算
運(yùn)用平均收縮率法：
HＭ–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz
HＭ————型芯高度尺寸（mm）
δz————型芯高度制造公差（mm）
其余符號(hào)同上
由：HＳ1=11.06mm
取4級(jí)精度時(shí) Δ1=0.18mm
由δz=1/4Δ得：δz1=0.045 mm
則：HＭ1–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz
=[（1+2.6%）×11.06+2/3×0.18]–0.045
=11.24–0.08 mm
第九章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
9.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)于塑料模具是不可少的部件，因?yàn)槟＞咴陂]合時(shí)要求有一定的方向和位置，必須導(dǎo)向。導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模或者定模一邊均可。有細(xì)長(zhǎng)型芯時(shí)，以安在細(xì)長(zhǎng)型芯一側(cè)為宜。通常導(dǎo)柱設(shè)在模板四角。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)于塑料模具是必不可少的部件，因?yàn)槟＞咴陂]合時(shí)有一定的方向和位置，所以必須設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要作用一般包括定位、導(dǎo)向、承受一定側(cè)壓等。其中具體的作用主要如下：
（1）定位作用 為避免模具裝配時(shí)方位搞錯(cuò)而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確的形狀，不至因?yàn)槲恢玫钠贫鹚芗诤癫痪?
（2）導(dǎo)向作用 動(dòng)定模合模時(shí)，首先導(dǎo)向機(jī)構(gòu)接觸，引導(dǎo)動(dòng)定模正確閉合，避免凸?；蛐托鞠冗M(jìn)入型腔以保證不損壞成型零件。
（3）承受一定側(cè)壓力 塑料注入型腔過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或由于注射機(jī)精度的限制使導(dǎo)柱在工作中承受一定的側(cè)壓力，此時(shí)，導(dǎo)柱能承擔(dān)一部分側(cè)壓力。若側(cè)壓力很大時(shí)，不能單靠導(dǎo)柱來(lái)承擔(dān)，需設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)。
（4）承載作用 當(dāng)采用推件板脫?；螂p分型面模具結(jié)構(gòu)時(shí)，導(dǎo)柱有承受推件板和型腔板重量的作用。
（5）保持機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)對(duì)于大中型模具的脫模機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活平穩(wěn)的作用。
9.1.1導(dǎo)柱
在對(duì)導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮以下要求：
（1）長(zhǎng)度 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須比凸模端面要高出一些。以免導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而凸模先進(jìn)入型腔與其相碰而損壞。在這里我設(shè)計(jì)的是把導(dǎo)柱裝在定模那邊。
（2）形狀 導(dǎo)柱的端部做成錐形或球形的先導(dǎo)部分，使導(dǎo)柱能順利進(jìn)入導(dǎo)柱孔。
（3）材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面、堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此，多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理?；蛱妓毓ぞ咪摚═8、T10）經(jīng)淬火處理硬度HRC50-55。
（4）配合精度 導(dǎo)柱裝入模板多用七級(jí)精度過(guò)渡配合。
（5）光潔度 配合部分光潔度要求7級(jí)，此外，導(dǎo)柱的選擇還應(yīng)跟椐模架來(lái)確定。
由于本設(shè)計(jì)模架部分是運(yùn)用PROE中的EMX模塊進(jìn)行的，選用的是龍記標(biāo)準(zhǔn)模架，因此模架相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可直接從模架庫(kù)中套取。
導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如圖所示：
帶肩頂板導(dǎo)柱a
帶肩頂板導(dǎo)柱b
圖9-1 導(dǎo)柱
9.1.2導(dǎo)套
（1）分類
導(dǎo)套有直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，用于簡(jiǎn)單模具或?qū)缀竺鏇](méi)有墊板的場(chǎng)合；帶頭導(dǎo)套結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用于精度較高的場(chǎng)合，導(dǎo)套的固定孔便于與導(dǎo)柱的固定孔同時(shí)加工。也可以直接在模板上開(kāi)設(shè)導(dǎo)向孔，而不用獨(dú)立的導(dǎo)套，這種形式的孔加工簡(jiǎn)單，適用于生產(chǎn)批量小，精度要求不高的模具。在設(shè)計(jì)中兩種導(dǎo)套都有用到。
（2）形狀
為了使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利，在導(dǎo)套的前端倒圓角，導(dǎo)柱孔最好打通，否則導(dǎo)柱進(jìn)入未打通的導(dǎo)柱孔時(shí)，孔內(nèi)空氣無(wú)法逸出而產(chǎn)生壓力，給導(dǎo)柱的進(jìn)入造成阻力。
（3）長(zhǎng)度
導(dǎo)套的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模板的厚度確定，其長(zhǎng)度一般比板厚少2-3mm
（4）材料
可用淬火銅或銅等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，這樣可以改善磨擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?dǎo)套的選擇應(yīng)根據(jù)模板的厚度來(lái)確定，材料為T8A, 硬到HRC50～55,或采用20 鋼滲碳0.5～0.8厚，淬硬到HRC56～60。導(dǎo)套固定部分和導(dǎo)滑部分的表面粗糙度一般為Ra0.8μm。
（5）導(dǎo)套的選擇
導(dǎo)套的選擇應(yīng)根據(jù)模板的厚度和以上各個(gè)因素來(lái)確定，本設(shè)計(jì)在脫澆道板、定模板和動(dòng)模板以及頂針板上各設(shè)置一套導(dǎo)套，典型的導(dǎo)套可分為直導(dǎo)套合帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，用于簡(jiǎn)單模具或?qū)缀竺鏇](méi)有墊板的場(chǎng)合，帶頭導(dǎo)套結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用于精度較高的場(chǎng)合，由于導(dǎo)套配合導(dǎo)柱使用其具體結(jié)構(gòu)與布局如圖所示：
圖9-2 導(dǎo)柱導(dǎo)套布局
材料：導(dǎo)套與導(dǎo)柱均采用T8制造，且導(dǎo)套硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，以減輕磨損，防止導(dǎo)柱或?qū)桌?，?dǎo)套固定部分合導(dǎo)滑部分的表面粗糙度選取。
固定形式及配合精度：導(dǎo)套的固定采用側(cè)面開(kāi)環(huán)形槽，緊固螺釘固定，帶頭導(dǎo)套用H7/k6配合，無(wú)頭導(dǎo)套采用H7/n6配合鑲?cè)肽０濉?
9.1.3導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配用
由于模具的結(jié)構(gòu)不同，選用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合形式也不同，本設(shè)計(jì)采用H7/f7配合。
9.1.4導(dǎo)柱布置
根據(jù)模具的形狀的大小，在模具的空閑位置開(kāi)設(shè)導(dǎo)柱孔和導(dǎo)套孔，常見(jiàn)的導(dǎo)柱有2至8不等，其布置原則必須保證定模只能按一個(gè)方向合模，本設(shè)計(jì)導(dǎo)柱的布置圖見(jiàn)模架中的俯視圖。
9.2 定位裝置
9.2.1限位導(dǎo)柱
由于本設(shè)計(jì)為分型面開(kāi)模，在定模一側(cè)設(shè)置了脫澆道板，即分流道推板，故必須設(shè)置限位導(dǎo)柱，以便在澆注系統(tǒng)順利脫模后，開(kāi)始進(jìn)行塑件的開(kāi)模及頂出，限位導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖9-54限位導(dǎo)柱
限位導(dǎo)柱的長(zhǎng)度由各模板厚度及開(kāi)模行程決定，限位導(dǎo)柱的長(zhǎng)度：
L限位導(dǎo)柱=122mm
限位導(dǎo)柱的直徑：
D限位導(dǎo)柱=10mm
9.2.2定距螺釘
在點(diǎn)澆口被拉斷后，要使分流道推板與中間板分型，澆注系統(tǒng)順利脫模，必須在中間板和定模板上設(shè)置推板。
定距螺釘?shù)拈L(zhǎng)度由各模板厚度及開(kāi)模行程決定，定距螺釘?shù)拈L(zhǎng)度：
L定距螺釘=48mm
定距螺釘?shù)闹睆剑?
D定距螺釘=8mm
第十章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
10.1 脫模裝置
在注射成型 的每一循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中脫出，脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)或頂出機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)由頂桿、頂桿固定板、頂出板、復(fù)位桿、拉料釘組成，其中，拉料釘?shù)淖饔檬鞘節(jié)沧⑾到y(tǒng)自動(dòng)脫離塑件，并從模具中順利脫落，頂桿用來(lái)頂制品，推桿固定板用來(lái)固定頂桿，回程桿起復(fù)位導(dǎo)向作用。
脫模機(jī)構(gòu)可按動(dòng)力來(lái)源分類也可按模具結(jié)構(gòu)分類：
（1）按動(dòng)力來(lái)源分類。分為手動(dòng)脫模、機(jī)動(dòng)脫模、液壓脫模、氣動(dòng)脫模，本設(shè)計(jì)采用液壓脫模。即在注射機(jī)上設(shè)有專用的頂出油缸，并開(kāi)模到一定距離后，活塞的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)脫模。
（2）按模具結(jié)構(gòu)分類。分為簡(jiǎn)單脫模機(jī)構(gòu)、雙脫模機(jī)構(gòu)、順序脫模機(jī)構(gòu)、二級(jí)脫模機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)脫模機(jī)構(gòu)等。
10.1.1脫模機(jī)構(gòu)有關(guān)計(jì)算
塑件在成型時(shí)，由于尺寸上的收縮，所以對(duì)模具的凸出部分有抱緊力。脫模機(jī)構(gòu)的負(fù)荷就時(shí)這種抱緊力在脫模方向上形成的阻力。脫模力的計(jì)算一般包括兩部分：塑件從模具上脫出時(shí)的摩擦阻力和使封閉殼體脫模時(shí)須克服的真空吸力，即：
（公式10-1，《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典2》9.6-1.P403）
其中： Qe——總脫模力； Qc——脫模阻力；
Qb——真空吸力，一般為0.1×A（MPa）。
脫模力阻力的計(jì)算可由《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典2》公式9.6-5，本設(shè)計(jì)塑件可近似看做厚壁矩形件，故計(jì)算公式如下:
(N) （公式10-2，《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典2》9.6-5.P403）
其中： Qc——脫模力 （N）； ——型芯的脫模斜度；
E——塑件彈性模量 （N/cm2）； ——塑件平均成型收縮率；
h——型芯脫模方形高度 （mm）； ——塑件的泊松比；
l、b——矩形的長(zhǎng)、寬（cm）； ——厚壁制品計(jì)算系數(shù)；
——脫模斜度修正系數(shù)；
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到每個(gè)型腔的脫模力為：
Q=（2×3.2×2.1×10^5×0.006×4.3×0.35）/[(1+0.42+1.53)×0.99]=4156(N)
10.2頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
10.2.1頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
（1）塑件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作，致使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
（2）防止塑件變形或損壞，正確分析塑件對(duì)模腔的粘附力的大小及其所在部位，有針對(duì)性地選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。
由于塑料收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位，作用面積也應(yīng)盡課能大一些，以防塑件變形或損壞。
（3）力求良好的塑件外觀，在選擇頂出位置時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。在采用推桿脫模時(shí)尤其要注意這個(gè)問(wèn)題。
（4）結(jié)構(gòu)合理可靠，脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)工作可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，制造方便，更換容易且具有足夠的剛度和強(qiáng)度。
（5）頂桿應(yīng)設(shè)在脫模力較大的地方。
（6）制品上有細(xì)長(zhǎng)凸臺(tái)或筋時(shí)，應(yīng)在凸臺(tái)或筋底部設(shè)置頂桿，以便可靠的脫模。
從塑件結(jié)構(gòu)考慮，本設(shè)計(jì)采用的頂出機(jī)構(gòu)是推桿推動(dòng)滑塊向側(cè)移動(dòng)，最后將塑件頂出模外。
10.3拉料機(jī)構(gòu)
本模具采用的是點(diǎn)澆口自動(dòng)脫料板結(jié)構(gòu)形式，故應(yīng)在分流道推板上設(shè)置澆道拉料桿，也稱拉料釘，其結(jié)構(gòu)如圖所示：
查《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》表520-35.P458，取拉料桿直徑為Φ4。
10.4 復(fù)位機(jī)構(gòu)
在這個(gè)模具的設(shè)計(jì)中復(fù)位機(jī)構(gòu)采用的是復(fù)位桿，通過(guò)合模時(shí)定模板對(duì)復(fù)位桿的推動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)模具的復(fù)位。通過(guò)查閱《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2-132.P396 設(shè)計(jì)的復(fù)位桿的結(jié)構(gòu)如下圖：
圖10-5 復(fù)位桿
第十一章 冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
11.1 冷卻系統(tǒng)
在注射成型過(guò)程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型的性能和成型工藝要求不同，模具溫度的要求也不同。一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度在60度以下。溫度降低是通入循環(huán)冷卻劑，從而將熱量帶走，模具冷卻劑常用水，此外還有壓縮空氣，冷凍水冷卻，而水冷卻最為普通，使水在其中循環(huán)，帶走熱量，維持所需的模溫，水的熱容量大，導(dǎo)熱系數(shù)大，成本低。
冷卻水道的開(kāi)設(shè)受模具上鑲塊和頂出桿等零件幾何形狀的限制，必須根據(jù)模具的特點(diǎn)，靈活地設(shè)置冷卻裝置，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
（1）實(shí)驗(yàn)表明冷卻水孔的數(shù)量愈多，對(duì)制品的冷卻也就愈均勻。
（2）水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，水孔邊距型腔的距離常用10-15mm。
（3）進(jìn)水管直徑的選擇應(yīng)使水流速度不超過(guò)冷卻水道的水流速度。避免產(chǎn)生過(guò)大的壓力降。冷卻水道直徑一般不小于9mm，常用9-12mm，但也必根據(jù)模具的具體大小和產(chǎn)品大小狀況而定，本設(shè)計(jì)由于模具較小，產(chǎn)品也較小，綜合考慮取水管直徑8mm。
（4）進(jìn)出口冷卻水溫差不應(yīng)過(guò)大，以免造成模具表面冷卻不均。
11.1.1冷卻回路的布置
縮短成型周期有各種方法，而最有效的是制造冷卻效果良好的模具，如果不能實(shí)現(xiàn)均一的快速的冷卻，則會(huì)使制品內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而造成制品變形成形或開(kāi)裂，所以我們必須根據(jù)制品的形狀及壁厚設(shè)計(jì)，制造能實(shí)現(xiàn)均一的且高效的冷卻回路。
一般在冷卻回路的布置上應(yīng)遵循如下原則：
（1）模具上有數(shù)組冷卻回路時(shí)，冷卻水應(yīng)首先接近主流道的部位；
（2）對(duì)于聚乙稀等收縮率較大的成型樹脂，必須沿制品收縮大的方向設(shè)置冷卻回路；
（3）水道之間的中心距離一般為水道直徑的3-5倍，最小不得小于水道直徑的1.7倍，水道的外周離模具型腔表面的距離一般為10-15mm。
本設(shè)計(jì)由于采用整體嵌入式型腔，且型腔外形為矩形，水道布置具體結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖12-1水道分布圖
11.1.2冷卻時(shí)間計(jì)算
由《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典2》，冷卻時(shí)間依塑件種類、塑件壁厚而異，一般用下式計(jì)算：
（公式12-1，《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典2》9.8-8.P458）
式中： ——最低冷卻時(shí)間（s）；
——塑件平均壁厚（mm）；
——塑件平均熱擴(kuò)撒率（mm2/s）；
——模具平均溫度（℃）；
——熔體平均溫度（℃）；
——塑件平均脫模溫度（℃）。
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：
=8.26s，
由表?。?0s。
11.1.3管道直徑設(shè)計(jì)
管道直徑通過(guò)類比法并根據(jù)以往別人總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮到模具的實(shí)際結(jié)構(gòu)，在這里取d= 6 mm，可以滿足冷卻要求又不浪費(fèi)資源和造成與其他結(jié)構(gòu)的干涉。
11.2排氣機(jī)構(gòu)
當(dāng)塑料熔體注入型腔時(shí)，如果型腔內(nèi)原有的氣體，蒸汽不能順利地排出，將在制品上形成氣孔、接縫、表面輪廓不能完全充滿型腔，同時(shí)還會(huì)因氣體被壓縮而產(chǎn)生焦痕，而且型腔內(nèi)汽體被壓縮產(chǎn)生的反氣壓會(huì)降低充模速度，影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量。
排氣機(jī)構(gòu)的設(shè)置，一般有如下幾種方法：
（1）利用分型面排氣：
在型腔周圍設(shè)置排氣槽，采用這種方法排氣時(shí)，易在模具上的排氣處殘留樹脂分解的物質(zhì)，特別在澆口對(duì)側(cè)的部位，必須及時(shí)將其清除，否則久而久之腐蝕模具的型腔表面。
（2）利用推桿排氣：
在推桿上設(shè)置排氣槽，由于推桿是運(yùn)動(dòng)零件可達(dá)到自清效果，清理效果較好。
（3）利用鑲件排氣：
對(duì)于制品的筋、槽部位經(jīng)常采用此法。
由以上方法做以比較并參考塑件的結(jié)構(gòu)特征即塑件本身比較小再處于對(duì)模具設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和經(jīng)濟(jì)性的考慮，所以本設(shè)計(jì)排氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的最佳方案為利用推板以及型芯排氣。
第十二章 模具材料的選擇
在選擇注射模具鋼材時(shí)，要綜合考慮塑件的生產(chǎn)批量、尺寸精度、復(fù)雜程度、體積大小和外觀要求等因素。另外還要考慮到模具的成本。
通過(guò)查閱相關(guān)的資料，參考《塑料成型模具設(shè)計(jì)與制造》附錄2.P341 我所選取的主要模具的材料如下表所示：
表13-1 模具零件的材料及熱處理選擇
模具零件種類
主要性能要求
材料名稱或牌號(hào)
熱處理種類
導(dǎo)柱、導(dǎo)套等
表面耐磨心部有一定的韌性
T8A
表面淬火HRC55
型腔、型芯等
強(qiáng)度大，表面耐磨，耐腐蝕，淬火變形要小
3Cr2W8V
HRC52~55
澆口套
表面耐磨，耐腐蝕，熱硬性
T10A
淬火加低溫回火HRC55
拉料桿等
有一定的強(qiáng)度及耐磨性
T10A
淬火加低溫回火HRC55
頂出桿
有一定的強(qiáng)度及耐磨性
65Mn
各種模板等
有一定的強(qiáng)度
45
調(diào)質(zhì)HB200
螺釘?shù)?
有一般的強(qiáng)度
45
第十三章 模具總體結(jié)構(gòu)
模具的總體結(jié)構(gòu)如下：
圖14模具裝配圖
模具的動(dòng)作過(guò)程：
開(kāi)模原理：模具在注塑機(jī)的作用下，開(kāi)始進(jìn)行開(kāi)模運(yùn)動(dòng)，首先定模板和退料板處進(jìn)行第一次分型，運(yùn)動(dòng)到一定位置 小拉桿的限位端對(duì)定模板進(jìn)行限位，分流道凝料被拉料銷拉出定模板，注塑機(jī)的拉力仍對(duì)模具的動(dòng)模部分產(chǎn)生拉力作用，該拉力拉動(dòng)小拉桿，小拉桿拉動(dòng)退料板，迫使退料板與定模座板進(jìn)行第二次分型，退料板會(huì)將分流道余料打出模外，退料板1移動(dòng)一定距離后，小拉桿被定模座板限位，此時(shí)小拉桿開(kāi)始處于靜止?fàn)顟B(tài)，注塑機(jī)的作用下，模具定模板和推件板開(kāi)始進(jìn)行分型，注塑機(jī)頂出機(jī)構(gòu)推動(dòng)推桿座板推動(dòng)推桿，然后推桿推動(dòng)塑件推出模外。
第十四章 模具的校核
原則上試模必須在模具設(shè)計(jì)時(shí)選定的同型號(hào)規(guī)格的注射機(jī)上進(jìn)行，以保證試模與模具最終應(yīng)用的一致性。在實(shí)際生產(chǎn)中，如不能滿足上述要求，允許先用注射量稍大的注射機(jī)，但頂出方式和注射機(jī)類型必須一致，注射螺桿與注射機(jī)控制水平應(yīng)盡可能接近。對(duì)于壁厚特別厚、特別薄、透明的注塑件，以及表觀質(zhì)量、重量、力學(xué)性能要求高的注塑件，應(yīng)特別注意，試模用注射機(jī)與最終使用的注射機(jī)差別應(yīng)盡可能小。
14.1容量校核
在一個(gè)注射周期內(nèi)注塑模內(nèi)所需要的塑料總?cè)莘e應(yīng)該是模具型腔總?cè)莘e與模具澆注系統(tǒng)的容積之和，有以下計(jì)算公式：
（公式16-1，《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典2》.P554 ）
式中 n——模腔數(shù)量；
——單個(gè)制品的體積；
——澆注系統(tǒng)塑料體積，按照0.6 計(jì)算；
——所需塑料體積。
帶入數(shù)值計(jì)算可得：V總=1.2n V塑=1.2×2×54.3=129.6
所以經(jīng)驗(yàn)算符合
14.2合模力校核
為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量需要對(duì)合模力進(jìn)行校核。按以下公式進(jìn)行校核：
（公式16-2，《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典2》.P555）
式中 ——工藝要求合模力（kN）；——注塑機(jī)最大合模力（kN）；
n——模腔個(gè)數(shù)；——模腔平均壓力（Mpa），取60Mpa；
A——開(kāi)模方向最大投影面積（m2），其中澆道投影面積取為塑件的0.2倍。
以上帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得：F1=2×60×1.2×3420≈492KN
所選的注射機(jī)的鎖模力為4500kN，所以滿足要求。
14.3模具厚度的校核
實(shí)際使用的模具厚度與注塑機(jī)所允許的安裝最大模具厚度和最小模具厚度之間要滿足以下條件：，在設(shè)計(jì)中模具的厚度Hm=460mm，而所選注射機(jī)所允