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摘要 本課題首先分析了盒形塑件的工藝特點(diǎn)，文中介紹了盒形塑件注塑成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)及模具的工作過(guò)程。重點(diǎn)說(shuō)明了電器盒的塑件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括分析和闡述了電器盒塑件的壁厚選擇及工藝特點(diǎn)；針對(duì)塑件的工藝特點(diǎn)進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)包括模具型腔數(shù)目的確定，注塑機(jī)的選擇，模具分型面、冷卻系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)、分型抽芯機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)過(guò)程。還對(duì)注塑模具成型零件工作尺寸的計(jì)算并介紹了模具的主要零件加工工藝及模具的裝配工藝。 關(guān)鍵詞：電器盒 工藝分析 注塑模具 模具結(jié)構(gòu) Abstract The injection technological characteristics of box cover and analyzed, and the design main points and working process are also introduced. The design method of plastic strcuture is mainly introduced . The selection of the sidewall thickness, the decision of the mould cavity number, the selection of injection machine, and the designing process of the parting plane, the exhaust system, cool material cave and pin gate are stated. The design structure characteristics of box cover and parting plane with pin gate style, and side core-drawing structure. Analysis of the calculating the working dimensions of the forming parts of injection mould and the Conventional manufacturing processes of the main parts of the injection mould . [Key words]: box cover technology analyse injection mould mould structure [摘 要]： 本文詳細(xì)介紹了加熱缸體注塑模的設(shè)計(jì)過(guò)程。首先分析原始資料，包括塑件材料（聚炳烯）的性能和結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)，然后確定分型面和型腔排列方式，接著設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)以及導(dǎo)滑槽和滑塊，還對(duì)成型零件、型腔壁厚、加熱和冷卻等進(jìn)行了計(jì)算，最后對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行校核。本設(shè)計(jì)介紹了中等復(fù)雜程度注射模具的設(shè)計(jì)過(guò)程，并對(duì)模具設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn),提高了模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量，縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間。 [關(guān)鍵詞]： 注塑模設(shè)計(jì) 抽芯 注射成型 [Abstract]: This paper was detailed to introduce a design process of pipe frame injection mold. First to analysis original data, including the properties of the material (polypropylene) and technological characteristics of the plastic part, then decide the divide surface of cavity and the arrange way of mold cavity, designing the side take out core outfit and guide runner and slide block, still carried on the calculation towards modeling part, cavity deep and thick, hot up and cooling, at last, check the data of injection molding machine. This design introduces the design process of a middle complexity injection mold, and optimizes and improves the molding design so that to increase the quality of molding design and shorten the design time. [Key words]: the design of injection mold core drawing injection molding 加熱缸體注塑模設(shè)計(jì) 前 言 塑料工業(yè)是世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)之一。自1927年聚氯乙烯塑料問(wèn)世以來(lái)，隨著高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種性能的塑料，特別是聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料發(fā)展迅速，其速度超過(guò)了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯與聚苯乙烯等四種通用塑料，使塑件在工業(yè)產(chǎn)品與生活用品方面獲得廣泛的應(yīng)用，以塑料代替金屬的實(shí)例，比比皆是。塑料有著一系列金屬所不及的優(yōu)點(diǎn)，諸如：重量輕、耐腐蝕、電氣絕緣性好、易于造型、生產(chǎn)效率高與成本低廉等。但也存在許多自身的缺陷，諸如：抗老化性、耐熱性、抗靜電性、耐燃性及比機(jī)械強(qiáng)度低于金屬。但隨著高分子合成技術(shù)、材料改性技術(shù)及成型工藝的進(jìn)步，愈來(lái)愈多的具有優(yōu)異性能的塑料高分子材料不斷涌現(xiàn)，從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展。 塑料的塑料增多，新的工程塑料品種的增加，塑料成型設(shè)備、成型工藝技術(shù)和模具技術(shù)水平的發(fā)展，為塑件的應(yīng)用開拓了廣闊的領(lǐng)域。目前，塑件已深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中。特別是在辦公機(jī)器、照相機(jī)、汽車、儀器儀表、機(jī)械制造、航空、交通、通信、輕工、建材業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的零件塑料化的趨勢(shì)不斷加強(qiáng)，并且陸續(xù)出現(xiàn)全塑產(chǎn)品。據(jù)報(bào)道，美國(guó)塑料工業(yè)已變?yōu)槿赖谒膫€(gè)最大的工業(yè)，每年的塑料消耗量已經(jīng)超過(guò)鋼材。在全世界按照體積和重量計(jì)算塑件的消耗量也超過(guò)了鋼材。我國(guó)的塑料工業(yè)發(fā)展也很快，特別是近20年，產(chǎn)量和品種都大大增加，許多新穎的工程塑料也已投入批量生產(chǎn)。塑件1990年達(dá)到536.8萬(wàn)噸，居世界第四位。如今，我國(guó)塑料工業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系，它包括塑料的生產(chǎn)，成型加工，塑料機(jī)械設(shè)備，模具加工以及科研、人才培養(yǎng)等。塑料工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中發(fā)揮了愈來(lái)愈大的作用。 塑料模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展與塑料工業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。由于塑件的制造是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，圍繞塑件成型生產(chǎn)將用到有關(guān)成型塑料、成型設(shè)備、成型工藝、成型模具及模具制造等發(fā)面知識(shí)，所以這些知識(shí)便構(gòu)成了塑件成型生產(chǎn)的完整系統(tǒng)。它大致可包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、塑料的選擇、塑件的成型、模具設(shè)計(jì)與制造四個(gè)主要環(huán)節(jié)，在上述四個(gè)環(huán)節(jié)中，模具設(shè)計(jì)與制造是實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)——塑件使用的重要手段之一。 模具是塑件生產(chǎn)的重要工藝裝備之一。模具以其特定的形狀通過(guò)一定的方式使原料成型。不同的塑料成型方法使用著不同的模塑工藝和原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)個(gè)不相同的塑料模具。塑件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，模具因素占80%。一副質(zhì)量好的注射?？梢猿尚蜕习偃f(wàn)次，壓縮模大約可以生產(chǎn)25萬(wàn)件，這些都同模具設(shè)計(jì)和制造有很大的關(guān)系。在現(xiàn)代塑件生產(chǎn)中，合理的模塑工藝、高效的模塑設(shè)備、先進(jìn)的塑料模具和制造技術(shù)是必不可少的因素，尤其是塑料模具對(duì)實(shí)現(xiàn)塑料加工工藝要求、塑件的使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用。高效的全自動(dòng)設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具才可能發(fā)揮其效能，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的設(shè)計(jì)制造和更新為前提。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的各個(gè)部門對(duì)塑件的品種和產(chǎn)量需求愈來(lái)愈大、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期愈來(lái)愈短、用戶對(duì)塑件質(zhì)量的要求愈來(lái)愈高，因而對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造的周期和質(zhì)量提出了更高的要求，促使塑料模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)不斷向前發(fā)展，從而也推動(dòng)了塑料工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展，可以說(shuō)，模具設(shè)計(jì)與制造水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工業(yè)化發(fā)展的程度。 第一章 塑料制件的設(shè)計(jì) 塑料制件主要是根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。要想獲得優(yōu)質(zhì)的塑件，塑件本身必須具有良好的工藝性，這樣不僅可使成型工藝得以順利進(jìn)行，而且能得到最佳的經(jīng)濟(jì)效益。 塑料的設(shè)計(jì)原則是在保證使用性能、物理性能、力學(xué)性能、耐熱性能和耐腐蝕性能的前提下，盡量選用價(jià)格低廉和成型性能較好的塑料。同時(shí)還應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壁厚均勻、成型方便。在設(shè)計(jì)塑件時(shí)，還應(yīng)該考慮其模具的總體結(jié)構(gòu)，使其模具易于加工制造，模具的抽芯結(jié)構(gòu)和推出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。塑件形狀有利于模具分型、排氣、補(bǔ)縮和冷卻。此外，在塑件成型后盡量不再進(jìn)行機(jī)械加工。 本塑件是一種新型的加熱缸體，其材料采用的是聚丙烯（PP），生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 1.1 塑件材料的性能 1.1.1 塑件材料的使用性能 聚丙烯密度小，強(qiáng)度、剛性、硬度、耐熱行均優(yōu)于HDPE,可在100℃左右使用。具有優(yōu)良的耐腐蝕性，良好的高頻絕緣性，不受濕度影響，但低溫變脆，不耐磨，易老化。適于制作一般機(jī)械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。 1.1.2 塑件材料的加工特性 （1）結(jié)晶性塑料，吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長(zhǎng)期余熱金屬接觸已發(fā)生分解； （2）流動(dòng)性極好，溢邊值0.03mm左右； （3）冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱應(yīng)適度； （4）成型收縮范圍大，收縮率大，已發(fā)生縮孔、凹痕、變形，取向性強(qiáng)； （5）注意控制成型溫度，料溫低時(shí)取向性明顯，尤其低溫高壓時(shí)更明顯，模具溫度低于50℃以下塑件無(wú)光澤，已產(chǎn)生熔接痕、流痕；90℃以上時(shí)易發(fā)生翹曲、變形； （6）塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口、尖角，以防止應(yīng)力集中。 1.1.2 塑件材料的物理性能、熱性能 密度 g/cm3 0.90～0.91 質(zhì)量體積 cm3/g 1.10～1.11 吸水率 24h 0.01～0.03 熔點(diǎn) ℃ 170～176 熔融指數(shù) g/10min 230℃ 維卡針入度 ℃ 140～150 熱變形溫度 ℃ 102～115 線膨脹系數(shù) 10-5℃ 9.8 比熱容 J/(kg·K) 1930 熱導(dǎo)率 W/(m·K) 0.126 1.1.3 塑件材料的力學(xué)、電氣性能 屈服強(qiáng)度 Mpa 7 抗拉強(qiáng)度 Mpa 37 斷裂伸長(zhǎng)率 % ＞200 抗彎強(qiáng)度 Mpa 67 彎曲彈性模量 Gpa 1.45 抗壓強(qiáng)度 Mpa 56 沖擊韌度 KJ/m2 無(wú)缺口 78 有缺口 3.5～4.8 布氏硬度 HBS 8.65 電阻率 Ω·m ＞1014 擊穿電阻 Kv/mm 30 介電常數(shù) （106Hz） 2.02～2.6 耐電弧性 s 125～185 1.1.4 塑件材料的化學(xué)性能 日光及氣候影響 不含穩(wěn)定劑時(shí)表面迅速變色、發(fā)脆、若添加康氧化劑時(shí)會(huì)改善其抗大氣老化性能 耐酸性 60℃以下中等濃度的酸類無(wú)影響。強(qiáng)酸及高濃度氧化劑能引起破壞，對(duì)水和無(wú)機(jī)鹽溶液穩(wěn)定 耐堿性 對(duì)堿類穩(wěn)定 耐油性 對(duì)多數(shù)油類穩(wěn)定，能吸收少量的礦物油、植物油 耐有機(jī)溶劑 室溫下不溶于有機(jī)溶劑。超過(guò)80℃能溶于苯、甲苯等芳香烴及氯化烴中，于溶劑長(zhǎng)期接觸不產(chǎn)生脆性 1.1.5 塑件材料的成形條件 注塑成型機(jī)類型 螺桿式 密度 g/cm3 0.90～0.91 計(jì)算收縮率 % 1.0～2.5 預(yù)熱 溫度 ℃ 80～100 時(shí)間 h 1～2 料筒溫度 ℃ 后段 160～180 中段 180～200 前段 200～220 模具溫度 ℃ 90～100 注塑壓力 MPa 80～130 成形時(shí)間 s 注塑時(shí)間 20～90 高壓時(shí)間 0～5 冷卻時(shí)間 20～90 總周期 40～190 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 28 后處理 方法 紅外線燈或鼓風(fēng)烘箱 溫度 ℃ 140～145 時(shí)間 h 4 1.2 塑件的體積與重量 計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注射機(jī)及確定型腔數(shù)。 1）計(jì)算塑件的體積： 2）計(jì)算塑件的重量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得聚丙烯（PP）的密度為=0.9㎏/dm，故塑件的重量為： 1.3 塑件工藝分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 若要將聚合物加工成具有一定功能用途的塑料制件，除了要選用合適的塑料材料外還必須考慮塑料制件的加工工藝性。影響成形件誤差的主要原因是塑料收縮率的波動(dòng)、模具使用的磨損、成形制品脫模后的收縮、模具制造及裝配的誤差。 為了便于脫模，并防止脫模后刮傷制品表面，要求有一定的脫模斜度，脫模斜度的大小取決于塑料的收縮率、制品的形狀及厚度。制品上所有的角均采用圓角過(guò)渡，既安全又改善了熔體在型腔的流動(dòng)性，有利于充型，避免出現(xiàn)熔合線。。 1.3.1 塑件成形方法： 熱塑性塑料的成形方法主要有擠塑成形、注塑成形、壓塑成形、澆注成形等。本塑件采用注塑成形方法。 1.3.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 1）結(jié)構(gòu)分析： 從零件圖上分析，該零件總體形狀為長(zhǎng)方形，在寬度方向的一側(cè)有兩個(gè)Φ10.5㎜的圓孔，在高度為15mm的圓錐凸臺(tái)上有一直徑為Φ4㎜的圓孔。因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須注意設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，該零件屬于中等復(fù)雜程度。 2）尺寸精度分析： 該零件的所有尺寸都未注公差尺寸，由表2-5常用材料塑件公差登記和選用（GB/T14486-1993），可選得聚丙烯PP的未注公差尺寸等級(jí)為MT5級(jí)，由以上分析可見，該零件的尺寸精度要求不高，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)的零件的尺寸加工可以保證。 3）表面質(zhì)量分析：該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺，內(nèi)部不得有導(dǎo)電雜質(zhì)外，沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。 綜上分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 1.3.3 注塑成形塑件工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 在注塑成形塑件設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該盡量避免凸凹臺(tái)，然而本塑件側(cè)壁上有凸臺(tái)和圓孔，所以其成形模具中必須設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)。 1）脫模斜度 塑件在模具注塑成形過(guò)程中，塑料從熔融狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)狀態(tài)將會(huì)產(chǎn)生一定量的尺寸收縮，從而使塑件緊緊的包圍在模具型芯或型腔中的凸起部分，為此必須考慮塑件內(nèi)外壁有足夠的脫模斜度。查塑料模具設(shè)計(jì)及制造表2-11得熱塑性塑料PP的脫模斜度為： 型腔：25′～ 45′ 型芯：20′～ 45′ 綜合考慮本塑件的工藝特性，塑件內(nèi)表面和外表面的脫模斜度都選為30′。 2） 塑件壁厚 塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是塑件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的問(wèn)題之一。塑件的壁厚要求盡量分布均勻否則會(huì)導(dǎo)致塑件各部分固化收縮不均勻，易在塑件上產(chǎn)生氣孔、裂紋、以及內(nèi)應(yīng)力及變形等缺陷。 塑件的壁厚與流程有關(guān)，因?yàn)楦鞣N塑料在其常規(guī)工藝參數(shù)下，流程大小還與塑件壁厚成正比。壁厚則其流程長(zhǎng)，查模具設(shè)計(jì)大典表8.5-8，由壁厚與流程關(guān)系式計(jì)算相應(yīng)的塑件最小壁厚 ===1.4mm 式中 —— 最小壁厚(mm) L —— 流程(mm) 熱塑性塑料PP的壁厚一般為0.6～7.6mm,而從塑件的壁厚來(lái)看，最大處是6㎜，最小處是3.75㎜，塑件的壁厚在材料允許的范圍之內(nèi)且較均勻，有利于零件的成型加工。 第二章 總體設(shè)計(jì)方案的確定 2.1 分型面的選擇 選擇分型面時(shí)，通常應(yīng)考慮以下幾項(xiàng)基本原則： （1）便于塑件的脫模。 1）在開模時(shí)塑件應(yīng)盡可能留于下?；騽?dòng)模內(nèi)。 2）應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯。 3）應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位。 （2）考慮塑件的外觀。 （3）保證塑件尺寸精度的要求。 （4）有利于防止溢料和考慮飛邊在塑件上的部位。 （5）有利于排氣。 （6）考慮脫模斜度對(duì)塑件尺寸的影響。 （7）盡量使成型零件便于加工。 圖2.1 分型面的選擇 根據(jù)零件和形狀結(jié)構(gòu)，制品的形狀位置按零件的深度方向要與注塑機(jī)的開模具方向平行，并且低部朝向定模，注塑口在低部，使的制品上表面較光滑，而且注塑點(diǎn)也比較隱蔽。該塑件為缸體類零件，表面質(zhì)量無(wú)特殊要求，塑件外觀和尺寸精度要求都不高。選擇如圖2.1所示的分型面，脫模過(guò)程中塑件冷卻包緊于型芯，留于動(dòng)模，便于塑件脫模。此外，還可降低模具的復(fù)雜程度和便于側(cè)抽芯。 2.2 排氣方式的確定 在注塑過(guò)程中，需要排出的氣體主要有兩種：一是澆注系統(tǒng)和模腔內(nèi)的氣體，二是熔體分解放出的氣體和模具受熱放出的氣體，常見的排氣方式有：（1）排氣槽排氣；（2）分型面排氣；（3）推桿間隙排氣；（4）粉末燒結(jié)合金塊排氣；（5）強(qiáng)制排氣。在該設(shè)計(jì)中，由于制品的結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，可采分型面、推桿間隙、側(cè)向抽芯間隙等排氣。 凹模是用于成形制品外表面的成形零件，它的主要形式有整體式和組合式，在此設(shè)計(jì)中采用的是整體式結(jié)構(gòu)。凸模是用來(lái)成形制品內(nèi)表面的成形零件，因?yàn)樵撝破返膬?nèi)表面不是很復(fù)雜，所以采用組合式。即通過(guò)過(guò)盈配合裝配在動(dòng)模板上，然后在將凸模與動(dòng)模板的組合體固定在動(dòng)模墊板上。 2.3 型腔數(shù)目和排列方式的確定 該制品最大高度為48mm,最大長(zhǎng)度為146mm,最大寬度74mm，重量約為102.1g, 制品結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是側(cè)向有凹槽和凸臺(tái)，所以要采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。對(duì)制品的尺寸、外形結(jié)構(gòu)等方面考慮，采用一模一腔，這樣可以使模具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，制品尺寸精度得以提高，而且可以使制品一次注塑成型。 在本設(shè)計(jì)中采用單型腔，與多型腔相比有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）塑料制件的形狀和尺寸始終一致； 2）工藝參數(shù)易于控制； 3）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，設(shè)計(jì)自由度比較大； 4）單型腔還具有制造成本低，制造周期短等優(yōu)點(diǎn)。 本塑件在注射時(shí)采用一模一件，即模具只需要一個(gè)型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素，將型腔置于模具中心，左右對(duì)稱，使得注塑壓力分布均勻,將抽芯部位置于左部。 2.4 注塑機(jī)的選擇 計(jì)算一次注塑所需的模料體積。該模具為一模一腔，澆注系統(tǒng)體積粗略估計(jì)為2,則一次注塑所需的塑料為： 理論注塑量為： 根據(jù)理論注塑量初步選擇XS-ZY-125型塑料注塑成型機(jī),其主要技術(shù)參數(shù)如下: 理論注塑容量 /cm3 192 螺桿直徑 / mm 42 注射壓力 /MPa 1500 注射行程 /mm 160 注射方式 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 /(r/min) 10～140 鎖模力 /KN 900 移模行程 /mm 300 拉桿內(nèi)間距 /mm 最大模具厚度 /mm 300 最小模具厚度 /mm 200 模具定位孔直徑 /mm 100 噴嘴球半徑 /mm SR12 噴嘴孔直徑 /mm 第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 注塑澆注系統(tǒng)是將注塑機(jī)料筒內(nèi)的熔融塑料從噴嘴高壓噴出的穩(wěn)定而順暢地充入并同時(shí)充滿型腔的各個(gè)空間的通道，它在充模及固化過(guò)程中還將注射壓力平衡地傳遞到型腔的各個(gè)部位以獲得填充殷實(shí)完整質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件。 注塑模具的澆注系統(tǒng)通常由主流道、澆口套和定位環(huán)等部分組成。 3.1 流道設(shè)計(jì) 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注塑機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中，主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動(dòng)和開模時(shí)主流道凝料的順利拔出。 主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間由于主流道與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，所以在注射模中主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套，澆口套結(jié)構(gòu)形式見附圖。 為了使凝料順利拔出，主流道的小端直徑應(yīng)稍大于注射機(jī)噴嘴直徑，通常為 （式 9.2-7） 主流道入口的凹坑球面半徑也應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴球頭半徑，通常為 （式 9.2-8） 由上章可知，代入上面兩式得： 取=5，=14。 主流道的半錐角通常為。過(guò)大的錐角α?xí)a(chǎn)生湍流或渦流卷入空氣，過(guò)小的錐角使凝料脫模困難，還會(huì)使充模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過(guò)大。本澆注系統(tǒng)中，選擇主流道的半錐角為1.5°。 3.2 澆口設(shè)計(jì) 澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，起著控制料流速度、補(bǔ)料時(shí)間及防止倒流等作用。 常用的澆口類型有直澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口等幾種形式。 本模具澆注系統(tǒng)采用直接澆口形式，這種澆口由主流道直接進(jìn)料，故熔體的壓力損失小，成型容易，且有利于補(bǔ)縮和排氣，還使得模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。但由于澆口處熔體固化慢，容易造成成型周期長(zhǎng)，產(chǎn)生過(guò)大的殘余應(yīng)力，在澆口處以產(chǎn)生裂紋，澆口凝料切除后制品上的疤痕較大。 3.3 流動(dòng)比校核 在確定塑料制件的澆口位置時(shí)，還應(yīng)該考慮塑料的允許的最大流動(dòng)距離比（簡(jiǎn)稱流動(dòng)比）。流動(dòng)比是指融體在型腔內(nèi)流動(dòng)的最大長(zhǎng)度與相應(yīng)的型腔厚度之比。 當(dāng)澆注系統(tǒng)和型腔尺寸各處不等時(shí)，流動(dòng)比計(jì)算公式為： K== （式 9.2-20） 式中 K —— 流動(dòng)比； —— 流動(dòng)路徑各段長(zhǎng)度，； —— 流動(dòng)路徑各段的型腔厚度，； —— 流動(dòng)路徑的總段數(shù) —— 允許的流動(dòng)比，PP為280。 第四章 成型零件設(shè)計(jì) 4.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本模具采用一模一件的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工的難易程度和材料的價(jià)值利用等因素，凹模擬采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式見附圖。 4.1.2 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯主要是于凹模相結(jié)合，構(gòu)成模具的型腔，其型芯的結(jié)構(gòu)形式見附圖。 4.2 成型零件工作尺寸計(jì)算 該成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。 在計(jì)算成型零件型腔和型芯的尺寸時(shí)，塑件和成型零件的尺寸均按單向極限制，如果塑件的公差時(shí)雙向分布的，則應(yīng)按這個(gè)要求加以換算。而孔中心矩尺寸則按公差帶對(duì)稱分布的原則進(jìn)行計(jì)算。 查表9.4-4可知聚丙烯材料的成型收縮率為S＝1.0％～2.5％，故平均收縮率S＝（1.0+2.5）％/2＝1.75％，查表9.4-5取模具制造公差。 4.2.1 凹模的徑向尺寸計(jì)算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過(guò)程中凹模的磨損會(huì)使包容尺寸逐漸的增大。所以，為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。 凹模的徑向尺寸計(jì)算公式： （式9.4-10） 式中 ——凹模徑向名義尺寸（最小尺寸）； ——所采用的塑料的平均成型收縮率； ——制品的名義尺寸（最大尺寸）； ——成型零件工作尺寸的修正系數(shù)（可由表9.4-7查得）； ——制品公差（負(fù)偏差）； ——模具制造公差，取塑件相應(yīng)尺寸公差的1/3～1/6。 尺寸： 尺寸： 尺寸： 尺寸： 尺寸： 尺寸： 尺寸： 尺寸： 4.2.2 凹模的深度尺寸計(jì)算 凹模的深度尺寸計(jì)算公式： （式 9.4-12） 式中：——凹模深度名義尺寸（最小尺寸）； ——制品高度名義尺寸（最大尺寸），其它同上。 尺寸： 尺寸： 尺寸： 4.2.3 型芯的徑向尺寸計(jì)算 型芯的徑向尺寸計(jì)算公式： （式 9.4-11） 式中 ——型芯徑向名義尺寸（最大尺寸）； ——制品的名義尺寸（最小尺寸），其它同上。 尺寸： 尺寸： 尺寸： 尺寸： 尺寸： 尺寸： 尺寸 4.2.4 型芯的高度尺寸計(jì)算 型芯的高度尺寸計(jì)算公式： （式 9.4-13） 式中： ——型芯高度名義尺寸（最大尺寸）； ——制品孔深名義尺寸（最小尺寸），其它同上。 尺寸： 尺寸： 尺寸： 4.2.5 型孔之間的中心距尺寸計(jì)算 型孔之間的中心距尺寸計(jì)算公式： （式 9.4-14） 式中： ——模具中心矩名義尺寸； ——制品制品中心矩名義尺寸，其它同上。 尺寸： 4.2.6 成型中心邊矩尺寸計(jì)算 在此型腔中，三個(gè)成型中心矩尺寸（14±0.19，5.75±0.11），在型腔磨損后均變大，故按公式3-14計(jì)算，公式為： 尺寸： 尺寸： 4.3 成型零件的力學(xué)計(jì)算 在塑料模過(guò)程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力。在塑料熔體的壓力作用下，型腔將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力及應(yīng)變。如果型壁厚和底版厚度不夠，當(dāng)行型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)型5材料的許用應(yīng)力時(shí)，型腔即發(fā)生強(qiáng)度破壞。與此同時(shí)，剛度不足則發(fā)生過(guò)大的彈性變形，從而產(chǎn)生溢料和影響塑件尺寸及成型精度，也可能導(dǎo)致脫模困難等。因此，有必要建立型腔強(qiáng)度和剛度的科學(xué)的計(jì)算方法，尤其對(duì)重要的、塑件精度要求高的和大型塑件的型腔，不能單憑經(jīng)驗(yàn)確定凹模側(cè)壁和底版厚度，而應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度的計(jì)算來(lái)確定。型腔剛度和強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)歸納為如下幾個(gè)方面： （1）成型過(guò)程不發(fā)生溢料。當(dāng)型腔內(nèi)受塑料熔體高壓作用下，模具成型零件產(chǎn)生彈性變形而在某些分型面和配合面可能產(chǎn)生足以溢料的間隙。這是，應(yīng)根據(jù)塑料的粘度不同，在不產(chǎn)生溢流的情況下，將允許的最大間隙作為塑料模型腔的剛度條件。 （2）保證塑件的精度要求。型腔側(cè)壁及其底版應(yīng)有較好的剛度，以保證在型腔受到熔體高壓作用時(shí)不產(chǎn)生過(guò)大的、使塑件超差的彈性變形。此時(shí)，型腔的允許變形量受塑件尺寸和公差值的限制。一般取塑件允差值的1/5左右，或0.025以下。 （3）保證塑件順利脫模。型腔的剛度不足，模塑成型時(shí)變形大，不利用塑件脫模。當(dāng)變形量大于塑件的 收縮值時(shí)，塑件將被型腔包緊而難以脫模。此時(shí)，型腔的允許變形量受塑件收縮值限制，即=，式中S為塑件材料的成型收縮率（），t為塑件的壁厚（），在一般情況下，其變形量不得大于塑料的收縮量。 （4）型腔力學(xué)計(jì)算的特征和性質(zhì)，隨型腔尺寸及結(jié)構(gòu)特征而異。對(duì)大尺寸型腔，一般以剛度計(jì)算為主；對(duì)小尺寸型腔，因在發(fā)生大的彈性變形前，其內(nèi)應(yīng)力往往已超過(guò)材料許用應(yīng)力，當(dāng)以強(qiáng)度計(jì)算為主。其力學(xué)計(jì)算的尺寸分界值取決于型腔的形狀、型腔內(nèi)熔體的最大壓力、模具材料的許用應(yīng)力及型腔允許的變形量等。當(dāng)以強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算，算出的型腔尺寸，取大者為型腔壁厚尺寸。剛度條件通常是保證不溢料，但當(dāng)塑件精度要求較高的應(yīng)按塑件精度要求確定剛度條件。 4.3.1 凹模型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 凹模型腔為矩形整體式型腔，根據(jù)矩形整體式型腔的計(jì)算公式 （式 3-29） 式中 ——型腔側(cè)壁厚度（）； C——系數(shù)，由L/a值選定，（查塑料模設(shè)計(jì)及制造表3-9）； P——型腔內(nèi)熔體的壓力，一般取25～45MPa； a——型腔側(cè)壁受熔體壓力部分的高度（）； E——彈性模量，鋼材取2.1×10MPa； [δ]——允許變形量（）； 在高壓下，型腔側(cè)壁將發(fā)生彎曲，使側(cè)壁與底板產(chǎn)生縱向間隙，為防止溢料，[δ]應(yīng)根據(jù)不同塑件的最大不同溢料間隙決定，（查塑料模設(shè)計(jì)及制造表3-8）得允許變形值[δ]≤0.025～0.04，取0.035。L/a＝142/48=2.98，查表3-9可知C＝0.93。 代入公式計(jì)算： 綜合模具結(jié)構(gòu)，暫取=35。 4.3.2 凹模底板厚度計(jì)算： 根據(jù)底板厚度的剛度公式可得底板厚度 （式 3-30） 式中 ——常數(shù)，有底板內(nèi)壁邊長(zhǎng)比L/b值選定，查表3-10，其它同上。 L/b＝142/71＝2.0，查塑料模設(shè)計(jì)及制造表3-10得＝0.0277 代入公式計(jì)算： 暫取。 第五章 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是利用導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間的配合來(lái)保證模具的對(duì)合精度。導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：導(dǎo)柱和導(dǎo)套的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合；導(dǎo)柱和導(dǎo)套的數(shù)量和布置等。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用： 1）導(dǎo)向 上模和下模合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件相接觸，引導(dǎo)上下模準(zhǔn)確合模，避免凸模和型芯進(jìn)入型腔，以保證不損壞成型零件。 2）定位 避免模具接觸時(shí)錯(cuò)位而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確的形狀，不至于由于位置的偏移而引起零件壁厚不均勻； 3）承受一定的側(cè)向壓力，塑料注入型腔過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生單向側(cè)面壓力，或由于成型設(shè)備精度的限制，使導(dǎo)柱在工作中承受一定的側(cè)壓力。 5.1.1 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)（GB/T4169.5-1984） 1）導(dǎo)柱直徑 表9.5-1 導(dǎo)柱直徑d 與模板外形尺寸關(guān)系 （） 模板外形尺寸 150 >150～200 >200～250 >250～300 >300～400 導(dǎo)柱直徑 16 16～18 18～20 20～25 25～30 根據(jù)動(dòng)模板尺寸：，選定導(dǎo)柱直徑=25。 2）導(dǎo)柱配合精度 導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用間隙配合H7/f7，表面粗燥度為Ra0.4；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用過(guò)渡配合H7/k6,表面粗糙度Ra0.8。 3）材料 導(dǎo)柱必須具有足夠的抗彎強(qiáng)度，且表面要耐磨，芯部要堅(jiān)韌，因此導(dǎo)柱的材料選用碳素工具鋼（T8A）淬火處理，硬度50～55HRC。 4）導(dǎo)柱的長(zhǎng)度通常高出凸模端面6～8mm,以免在導(dǎo)柱還未導(dǎo)正時(shí)，凸模就先進(jìn)入型腔與其碰撞而破壞。為了便于導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)柱的端面應(yīng)該設(shè)計(jì)成錐形。 5.1.2 導(dǎo)套設(shè)計(jì) （GB/T4169.2-1984） 導(dǎo)套是與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動(dòng)定模的相對(duì)位置，保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套形零件。 導(dǎo)套有直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套兩種形式，本設(shè)計(jì)中采用帶頭導(dǎo)套。導(dǎo)套的材料選為：T8A，淬硬HRC50～55。導(dǎo)套內(nèi)外圓柱面表面粗燥度都取為Ra0.8。導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分按H7/f6間隙配合，導(dǎo)套外徑按H7/k6過(guò)渡配合。 5.2 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了便于模具在注射機(jī)上安裝以及模具澆口套與注射劑的噴嘴孔精確定位，應(yīng)在模具上（通常在定模上）安裝定位圈，用于與注射機(jī)定位孔匹配。定位圈除了完成澆口與噴嘴孔的精確定位外，還可以防止?jié)部谔讖哪＞邇?nèi)滑出。 定位圈有標(biāo)準(zhǔn)定位圈和特殊定位圈兩種，本設(shè)計(jì)中采用特殊定位圈，定位圈的材料選用45中碳鋼，經(jīng)正火處理，硬度為250～280HBS。 第六章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 注塑成形每一循環(huán)中,塑料制品必須準(zhǔn)確無(wú)誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出制品的裝置稱為脫模結(jié)構(gòu)也稱推出機(jī)構(gòu)。 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則： 1）保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀，這是對(duì)脫模機(jī)構(gòu)最基本的要求。在設(shè)計(jì)時(shí)必須正確分析塑件對(duì)模具黏附力的大小和作用位置，以便選擇合適的脫模方式和恰當(dāng)?shù)耐瞥鑫恢?，使塑件平穩(wěn)的脫出。同時(shí)推出位置應(yīng)盡量選擇在塑件的隱蔽處，使塑件外表面盡量不留推出痕跡。 2）為使推出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，開模時(shí)應(yīng)使塑件留于動(dòng)模，以利于注塑機(jī)移動(dòng)部分的頂桿推出塑件。 3）推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要準(zhǔn)確、靈活、可靠，無(wú)卡死與干涉現(xiàn)象。機(jī)構(gòu)本身應(yīng)該有足夠的剛度、強(qiáng)度和耐磨性。 6.1 脫模力的計(jì)算 將制品從包緊的型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力稱為脫模力，此外，理論分析和實(shí)驗(yàn)證明，脫模力的大小還與制品的厚薄及幾何形狀有關(guān)。 脫模力計(jì)算公式為： （式 9.6-1） 式中 ——制品對(duì)型芯包緊的脫模阻力（N） ——使封閉殼體脫模所需克服的真空吸力（N）， 這里0.1單位，為型芯的橫截面積。 本課題中，制品對(duì)型芯包緊的脫模阻力可按薄壁矩形盒類制品收縮脫模力的實(shí)用計(jì)算式（9.6-23）計(jì)算，公式為： （式 9.6-23） 式中 ——塑料的拉伸彈性模量； ——脫模斜度系數(shù)； ——脫模系數(shù)； ——塑料的線性膨脹系數(shù)（1/℃）； ——軟化溫度（℃）； ——脫模頂出時(shí)的制品溫度（℃）； ——制品厚度（）； ——脫模方向型芯高度（）。 由中國(guó)模具大典表9.6-2確定有關(guān)PP材料制品的脫模力計(jì)算參數(shù)：，，=0.45，=108℃，=60℃，由圖9.6-4，在處得=0.95，由制品結(jié)構(gòu)可知=0。 矩形邊長(zhǎng)為：,，按公式（9.6-25）計(jì)算當(dāng)量折算直徑：，由﹥20可知該制品屬于薄壁矩形盒，由式（9.6-23）可得： 6.2 推出機(jī)構(gòu)形式的確定 常用得推出機(jī)構(gòu)形式有：推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、推塊推出機(jī)構(gòu)、聯(lián)合推出機(jī)構(gòu)及其他特殊推出機(jī)構(gòu)。本制品為深腔薄壁的容器塑件，其上表面不允許有推桿痕跡，故采用推件板推出機(jī)構(gòu)。這種推出機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：脫模力大而均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)明顯的推出痕跡，且不必另設(shè)復(fù)位機(jī)構(gòu)，在合模過(guò)程中推件板依靠合模力的作用回到初始位置。但該制品是非圓環(huán)形塑件，推件板與型芯的配合部位加工較困難。 6.3 推出零件尺寸的確定 6.3.1 確定推件板厚度 推件板厚度計(jì)算公式為： （式 9.6-38） 式中 ——推件板厚度（）； ——兩推桿作用在推件板長(zhǎng)度方向的距離（）； ——推件板寬度（）； ——脫模力（N）； ——推件板材料彈性模量，鋼材一般?。? ——推件板中心允許變形量，=（1/5～1/10），制品在被推出方向上的尺寸公差。 取 =160，=125。 按SJ1372公差數(shù)值表，已知制品的精度等級(jí)為5級(jí)，查表8.5-57，得，故,將數(shù)據(jù)代入公式得： 取推件板厚度為14。 6.3.2 確定推桿直徑 根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式可得推桿直徑（）的公式： (式 9.6-34) 式中 ——推桿最小直徑 ()； ——安全系數(shù) ，通常取 =1.5～2； ——推桿長(zhǎng)度（）； ——脫模力（N）； ——推桿數(shù)目； ——鋼材的彈性模量。 根據(jù)模架結(jié)構(gòu)形狀尺寸，初步確定推桿長(zhǎng)度為=135，=4，代入公式得： 取推桿直徑為10。 由式（9.6-35）進(jìn)行強(qiáng)度校核 ： T8A的﹥，故=10符合要求。 第七章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.1 側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)的類型 由于本塑件的側(cè)壁有一伸長(zhǎng)的凸出圓柱和兩個(gè)圓柱孔,它們均垂直于脫模方向，阻礙了成型后塑件從模具中脫出。因此，成型小凹槽和凸臺(tái)的零件必須做成活動(dòng)的型芯，即必須設(shè)置側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。 分型和抽芯機(jī)構(gòu)按動(dòng)力來(lái)源可以分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、氣動(dòng)或液壓三大類。本套模具采用機(jī)動(dòng)抽機(jī)構(gòu)中的斜銷分型抽芯機(jī)構(gòu)。 機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的方法是開模時(shí)依靠注塑機(jī)的開模力，通過(guò)傳動(dòng)零件將側(cè)型芯抽出。機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)具有較大的抽芯力、抽芯距大、生產(chǎn)率高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 7.2 抽拔距的確定 抽拔距是指?jìng)?cè)型芯從成型位置抽到不防礙制品取出時(shí)側(cè)型芯在抽拔方向所移動(dòng)的距離。一般抽拔距應(yīng)大于制品的側(cè)孔深度或凸臺(tái)高度的2～3。 抽拔距的計(jì)算公式為： 2～3 式中 ——分開拼合凹模所需的抽拔距（）； ——側(cè)凹分開至不影響制品脫模的距離（）。 本塑件上三處圓孔位于塑件的同一側(cè)，將三處側(cè)向型芯置于同一滑塊上，其中最大孔深為19，則根據(jù)公式(9.7-1)可得 2～3=19+2～3=21～22 取=21。 7.3 抽拔力的計(jì)算 塑料制品在冷凝時(shí)收縮會(huì)對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力。抽芯機(jī)構(gòu)所需要的抽拔力，必須克服因包緊力所引起的抽拔阻力及機(jī)械滑動(dòng)的摩擦力，才能把活動(dòng)型芯抽拔出來(lái)。在抽拔過(guò)程中，開始抽拔的瞬時(shí)，使制品與側(cè)型芯脫離所需的抽拔力稱為起始抽拔力，以后為了使側(cè)型芯抽到不妨礙制品推出的位置時(shí)，所需的抽拔力稱為相繼抽拔力，前者比后者大。因此，計(jì)算抽拔力以計(jì)算起始抽拔力為準(zhǔn)。 7.3.1 影響抽拔力的因素 1）側(cè)型芯成型部分的表面積及幾何形狀。型芯成型表面積越大，越復(fù)雜，其包緊力也越大，所需的抽拔力也越大。 2）塑料的收縮率。塑件的收縮率越大，對(duì)型芯的包緊力也越大，所需的抽拔力也越大。 3）制件的壁厚。包容面積相同，形狀相似的制品，薄壁制品收縮小，抽拔力也小，相反，厚壁制品抽芯力大。 4）塑料對(duì)型芯的摩擦系數(shù)。塑料對(duì)型芯的摩擦系數(shù)與塑料特性、型芯的脫模斜度、型芯表面的粗糙度、潤(rùn)滑條件及型芯表面加工的紋向有關(guān)，摩擦系數(shù)越大，抽拔力越大。 5）在制品同一側(cè)面同時(shí)抽芯的數(shù)量。在制品同一側(cè)面有兩個(gè)以上型芯，采用抽芯機(jī)構(gòu)同時(shí)抽芯時(shí)，由于制品孔間距的收縮較大，所以抽拔力也大。 6）成型工藝參數(shù)。注射壓力、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間對(duì)抽拔力影響較大。當(dāng)注塑壓力小，保壓時(shí)間短，抽拔力較?。焕鋮s時(shí)間長(zhǎng)、制品收縮基本完成，則包緊力大。所以抽芯拔也大。 7.3.2 抽拔力的計(jì)算 抽拔力的計(jì)算與脫模力的計(jì)算相同，于是有： （式 9.6-13） 則 7.4 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、動(dòng)作可靠，適用于這種抽拔力與抽芯距不大的分型機(jī)構(gòu)。 7.4.1 斜導(dǎo)柱的受力分析和強(qiáng)度的計(jì)算：（中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典P442） 1）受力分析 斜導(dǎo)柱有一定的安裝斜角，隨著安裝斜角的增大，所需要的開模力P和斜導(dǎo)柱受到的法向分力隨之增大。但如果角過(guò)小，會(huì)使機(jī)構(gòu)處于自鎖狀態(tài)，也不能開模。本套模具中的斜導(dǎo)柱的安裝斜度為22°。 取鋼材零件之間摩擦系數(shù)=0.1，由于斜導(dǎo)柱采用的是T10A制造，需用彎曲應(yīng)力，彎曲作用力由（中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典）式（9.7-20）得 2）斜導(dǎo)柱的強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)斜導(dǎo)柱從制品中抽拔時(shí)，法向力N使斜導(dǎo)柱受到力臂Lc的彎曲力矩。固定端的最大彎矩，在危險(xiǎn)截面上的最大彎曲應(yīng)力，式中為斜導(dǎo)柱的抗彎截面模量，由于斜導(dǎo)柱采用的是圓形截面所以，。 斜導(dǎo)柱的直徑計(jì)算：(中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典公式9.7-18) 式中,為斜銷的有效長(zhǎng)度，，取。在這里取斜導(dǎo)柱的直徑為16. 斜導(dǎo)柱的強(qiáng)度條件式為: 式中 ——危險(xiǎn)截面上的最大彎曲應(yīng)力； ——最大彎矩； ——斜導(dǎo)柱的抗彎截面模量； ——許用彎曲應(yīng)力。 7.4.2 斜銷長(zhǎng)度和最小開模行程計(jì)算 斜銷的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)抽拔距、斜銷直徑及其斜角的大小確定，其計(jì)算公式為： 式中 ——斜銷總長(zhǎng)度（）； ——斜銷固定部分大端直徑（）； ——斜銷固定板厚度（）； ——斜銷直徑（）； ——斜銷的斜角（°）； 取斜銷長(zhǎng)度為斜。 7.5 滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì) 1）滑塊與側(cè)抽芯的連接方式設(shè)計(jì) 該模具的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)用于成型塑件的側(cè)向孔，由于側(cè)向孔的尺寸較小，考慮到型芯強(qiáng)度和裝配問(wèn)題，采用組合式結(jié)構(gòu)。將型芯單獨(dú)制造，這樣既可節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材，又方便加工和方便修配更換。側(cè)型芯嵌入到滑塊中，采用圓柱銷固定。 2）滑塊的導(dǎo)滑方式 為使模具結(jié)構(gòu)緊湊，降低模具裝配復(fù)雜程度，擬采用整體式滑塊和整體式導(dǎo)向槽形式。 為提高滑塊的導(dǎo)向精度，裝配時(shí)可對(duì)導(dǎo)向槽或滑塊采用配磨、配研的裝配方法。 3）滑塊的導(dǎo)滑長(zhǎng)度和定位裝置設(shè)計(jì) 該零件由于側(cè)抽芯距較短，故導(dǎo)滑長(zhǎng)度只要符合滑塊在開模時(shí)的定位要求即可?；瑝K的定位采用彈簧圓頭銷定位裝置。 7.6 楔緊塊的設(shè)計(jì) 7.6.1 楔緊塊的結(jié)構(gòu)形式 模具閉模后，斜銷不能使滑塊完全復(fù)位，且斜銷也不能承受熔體施于滑塊的側(cè)向推力，為此須設(shè)置楔緊塊。本設(shè)計(jì)中，綜合考慮模具結(jié)構(gòu)和側(cè)抽芯的要求，采用一對(duì)楔緊塊，使其中心對(duì)稱，可保證楔緊機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度。楔緊塊用螺釘固定于動(dòng)模板上，這樣制作容易，調(diào)整方便，易于更換。 7.6.2 楔緊塊的楔角 楔緊塊的楔角應(yīng)略大于斜銷的斜角（一般為2°～3°），這樣才能保證在模具開模過(guò)程中楔緊塊始終能現(xiàn)已不必開花快的后退動(dòng)作，否則斜銷將無(wú)法帶動(dòng)滑塊。從前面知道斜銷的斜角為22°，故選楔緊塊的楔角為25°。 第八章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 在塑料注塑成形中，注塑模具不僅是塑料熔體的成形設(shè)備，還起著熱交換器的作用。模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)直接影響到制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 本塑件在注塑成型時(shí)不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)，是否需要冷卻系統(tǒng)可以做如下的設(shè)計(jì)計(jì)算。 8.1 求塑件在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量 設(shè)定模具平均工作溫度為40℃，用常溫20℃的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30℃，產(chǎn)量為(粗算每2min1套)3.12kg/h。查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典表9.8-4得聚丙烯的單位熱流量為=5.9×10J/kg 8.2 求冷卻水的體積流量 由中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典式（9.8-15）得 式中 ——冷卻介質(zhì)的體積流量（m/min）； ——單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料重量（kg/min）； ——塑件在凝固時(shí)所放出的熱量（J/kg）； ——冷卻介質(zhì)的密度（㎏/mm）； ——冷卻介質(zhì)的比熱容[J/（㎏·C）]； ——冷卻介質(zhì)的出口溫度（℃）； ——冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度（℃）； 查中國(guó)模設(shè)計(jì)大典表9.8-1冷卻水的穩(wěn)定湍流速度和流量，可知所需的冷卻水管直徑非常小，加之，塑件材料PP冷卻速度快，要求澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱應(yīng)緩慢，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。 第九章 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 按進(jìn)料口（澆口）的形式模架分為大水口模架和小水口模架兩大類，香港地區(qū)將澆口稱為水口，大水口模架指采用除點(diǎn)澆口外的其他澆口形式的（二板式模具）所選用的模架，小水口模架指進(jìn)料口采用點(diǎn)澆口模具（三板式模具）所選用的模架。 大水口模架總共有四種形式：A型、B型、C型、D型。 小水口模架就是指采用點(diǎn)澆口的模具所選用的模架，總共有8種型式：DA型、DB型、DC型、DD型、EA型、EB型、EC型、ED型，其中以D字母開頭的4種型式適用于自動(dòng)斷澆口模具的模架。 模具結(jié)構(gòu)采用一模兩腔兩板式結(jié)構(gòu)，采用側(cè)澆口頂出機(jī)構(gòu)直接采用頂竿頂出。 根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)》附錄B所提供的模架圖選模架型號(hào)為：2530-AI-80-40-80。 澆口套也可選標(biāo)準(zhǔn)件，因?yàn)樽⑺軝C(jī)噴嘴口直徑為￠4，查塑料模具設(shè)計(jì)P47 表4-1選擇進(jìn)料口直徑為￠5的澆口套。具體結(jié)構(gòu)見模具裝配圖。 第十章 注塑機(jī)參數(shù)校核 10.1 最大注塑量校核 注塑機(jī)的最大注射量是指柱塞或螺桿在作一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能達(dá)到的最大注出量。目前我國(guó)已統(tǒng)一規(guī)定用加工聚苯乙烯塑料時(shí)注射機(jī)一次所能注出的公稱容積來(lái)表示。為了保證正常的注射成型，選擇注射機(jī)時(shí)，注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好在最大注塑量的80﹪。所以，選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)滿足 在一般情況下，僅對(duì)最大注射量進(jìn)行校核，但對(duì)熱敏性塑料還應(yīng)注意注射機(jī)能出處理的最小注射量，因?yàn)槊看巫⑸淞刻r(shí)，塑料在料筒內(nèi)停留的時(shí)間會(huì)過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致塑料高溫分解，從而降低塑料的質(zhì)量和性能。其最小注射量應(yīng)不小于額定注射量的20﹪。 0.8M≥M＋M 式中：M——注塑機(jī)的最大注塑量，g； M——塑件的體積，g，該零件M＝5.96g M——澆注系統(tǒng)體積，g，該零件M＝2。 故 M≥＝＝144.3 此處選定的注塑機(jī)注塑量為192,所以滿足要求。 10.2 鎖模力校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模裝置對(duì)模具所施加的最大夾緊力。當(dāng)高壓的塑料溶體充滿模具型腔時(shí)，沿鎖模方向會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的作用力，此力總是力圖使模具沿分型面脹開。為此，注射機(jī)的額定鎖模力必須大于型腔內(nèi)塑料熔體壓力與塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（即注射面積）的乘積。 一般，閉模時(shí)要從模外加大于型腔內(nèi)壓力一倍以上的鎖模力。 F＞PA 式中：P——熔融型料在型腔內(nèi)的壓力（20MP～40MP）； A——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和，經(jīng)計(jì)算為10508； F——注塑機(jī)的額定鎖模力，KN。 故 F＞PA＝40×10508＝420.32KN 此處選定的注塑機(jī)為900KN，滿足要求。 10.3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 9.3.1 模具閉合高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸的拉桿間距相適應(yīng)： 模具長(zhǎng)×寬＜拉桿面積 即 250×300＜260×360 故滿足要求。 9.3.2 模具閉合高度校核 本模具的閉合高度為 ，XS-ZY-125型注射機(jī)所允許模具的最小閉合厚度為，最大厚度為， 即模具滿足 的安裝條件。 10.4 開模行程校核 注射機(jī)的開模行程應(yīng)滿足分開模具取出塑件的需要。所選注塑機(jī)為XS-ZY-125型，其最大行程與模具厚度無(wú)關(guān)，故注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下式 （5～10） 式中 ——注塑機(jī)最大開模行程，。 H——推出距離，； H——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，； 因?yàn)? S＝300 H＋H＋（5～10）＝44＋105＋10＝159 故開模行程滿足要求。 第十一章 模具裝配與試模 11.1 模具的裝配 模具裝配時(shí)要求相鄰裝配單元之間的配合與聯(lián)接均需要按裝配工藝確定的裝配基準(zhǔn)進(jìn)行定位與固定，以保證其間的配合精度和位置精度，從而保證型芯與型腔間能精密均勻的配合和定位，開合運(yùn)動(dòng)及側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)與推出脫模機(jī)構(gòu)都能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的精確性。 具體的工藝要求： （1）通過(guò)裝配與調(diào)整，使裝配尺寸鏈的精度能夠完全滿足密封性的要求； （2）裝配完成的模具其塑料注射完全滿足規(guī)定的要求； （3）壽命期限可以達(dá)到預(yù)先規(guī)定的數(shù)值和水平等。 模具的裝配方法 1.配作法 在零件加工時(shí)需對(duì)配作及裝配有關(guān)的必要部位進(jìn)行高精度加工而孔位精度需由鉗工配作來(lái)保證：在裝配時(shí)，由配作使各零件裝配后的相對(duì)位置保持正確關(guān)系，如在導(dǎo)套與導(dǎo)柱的裝配及圓柱銷的裝配等； 2.直接裝配法 零件的型孔、型面及安裝孔。單件按圖樣要求加工裝配時(shí)，按圖樣要求把各零件連接在一起，如在 定位環(huán)、動(dòng)模板、定模板、墊塊、動(dòng)模墊板之間的裝配均采用直接裝配法。 塑料注射模結(jié)構(gòu)與裝配單元 塑料注塑模結(jié)構(gòu)主要取決于塑件的形狀與結(jié)構(gòu)要素。在本套模具設(shè)計(jì)中采用的是斜導(dǎo)柱側(cè)向分星抽芯注射模結(jié)構(gòu)，當(dāng)開模時(shí)，由斜導(dǎo)柱將四個(gè)滑塊側(cè)向分型。然后，再由注射機(jī)推動(dòng)推板，使腿桿頂出塑件與流道凝料，合模時(shí)再由定模推動(dòng)復(fù)位桿，由復(fù)位桿帶動(dòng)頂桿固定板和頂桿實(shí)現(xiàn)頂桿的復(fù)位，為下一個(gè)注塑循環(huán)作準(zhǔn)備。 塑料注塑裝配單元 塑料注射模具使用過(guò)程： 精確合模塑料注射塑件冷卻成形側(cè)向分型抽芯開模主分型塑件與流道凝料脫模。 同時(shí)為適應(yīng)塑件注射成型條件，還必須設(shè)置有合理的塑料注射流道和冷卻系統(tǒng)元器件，諸如： （1）定位、導(dǎo)向元件與配合副。包括：圓柱銷、導(dǎo)柱與導(dǎo)套副、定位環(huán)等； （2）旁側(cè)向分型抽芯與配合副。 （3）塑件脫模、復(fù)位元件和結(jié)構(gòu)。包括：推桿、復(fù)位桿、推板等； （4）定模板、動(dòng)模板還分別裝有冷卻、注射系統(tǒng)中的節(jié)流水管接頭； （5）澆口套、隔板、O形圈等； （6）塑料注射模裝配，一般分為組裝定模組合和組裝動(dòng)模組合單元。其中，定模裝配單元又主要由動(dòng)模板與型芯裝配完之后再與動(dòng)模墊板一起裝配構(gòu)成動(dòng)模裝配單元。 11.2 模具的安裝 （1）清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物、毛刺。 （2）因本模具外形尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機(jī)器下面兩根導(dǎo)軌上墊好木板，模具從側(cè)面進(jìn)入機(jī)架間，定模如定位孔。并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動(dòng)模，然后慢速開閉模具，找正動(dòng)模，應(yīng)保證開閉模具時(shí)平衡、靈活、無(wú)卡住現(xiàn)象，然后固定動(dòng)模。 （3）調(diào)節(jié)鎖模機(jī)構(gòu)，保證有足夠開模距及鎖模力，使模具閉合適當(dāng)。 （4）慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況，動(dòng)作是否平衡、靈活、協(xié)調(diào)。 （5）模具裝好后，等料筒及噴嘴溫度上升到距預(yù)定溫度20～30℃，即可校正噴嘴與澆口套的相對(duì)位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，須使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。 （6）開空車運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察模具各部分運(yùn)行是否正常，然后才可注射試模。 11.3 試模 通過(guò)試模塑件上常會(huì)出現(xiàn)各種弊病，為此必須進(jìn)行原因分析、排除故障。造成次廢品的原因很多，有時(shí)是單一的，但經(jīng)常是多方面綜合的原因。需按成型條件、成型設(shè)備、模具結(jié)構(gòu)、及制造精度、塑件結(jié)構(gòu)及形狀等因素逐個(gè)分析找出其中主要矛盾，然后再采用調(diào)節(jié)成型條件、修整模具等方法加以解決。 參考文獻(xiàn) [1] 李德群 唐志玉主編.中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典（第二卷).江西:江西科學(xué)技術(shù)出版社2003 [2] 中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)組編.塑料模設(shè)計(jì)及制造.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001 [3] 陳萬(wàn)林主編.塑料模具設(shè)計(jì)與制作教程.北京:北京希望電子出版社,2000 [4] 《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組.塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994 [5] 王文廣 田寶善主編.塑料注射模具設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003 [6] 李海梅主編.注塑成型及模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù).北京:化工出版社,2001 [7] 徐進(jìn)等編著.模具材料應(yīng)用手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版,2001 [8] 于華主編.注射模具設(shè)計(jì)技術(shù)與實(shí)例.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002 [9] 黃虹主編.塑料成型加工與模具.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003 [10] K.stoeckhert/G.Menning 編著.模具制造手冊(cè).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003 [11] 唐志玉主編.模具設(shè)計(jì)師指南.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1999 [12] 楊叔子主編.機(jī)械加工工藝師手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002 [13] 大連理工大學(xué)工