摘 要模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。隨著機(jī)械工業(yè)，電子工業(yè)，航空工業(yè)，儀器儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展，塑料成型制件的需求量越來越多，質(zhì)量要求也越來越高，就要求成型塑件模具的開發(fā)，設(shè)計(jì)與制造的水平也必須越來越高。本設(shè)計(jì)詳細(xì)的論述了塑料盆注射模具設(shè)計(jì)及其工藝分析。首先對塑料盆的制件結(jié)構(gòu)，所用塑料的材質(zhì)特點(diǎn)及其成型工業(yè)進(jìn)行了充分分析，對塑料盆的整個成型過程有充分了解，為下一步的模具設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)，保證模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。然后確定注射機(jī)的型號，模具的分型面和型腔的數(shù)量，針對塑件所設(shè)計(jì)的型芯與型腔，確定其合理的澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)，再后就是設(shè)計(jì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，推出機(jī)構(gòu)。完成以上設(shè)計(jì)，選取合理的模架，對模具主要零件的制作進(jìn)行工藝分析，最后完成整個模具設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)使用 UG 三維軟件對塑件進(jìn)行三維建模，模具分型及其所有機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，通過 UG 的制圖模塊導(dǎo)出 CAD 文件，同時使用 AutoCAD 進(jìn)行必要的二維修改，制圖，最終完成整個模具設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：塑料盆；塑料；塑料注射模；UG 軟件AbstractMold is the important process equipment in the industrial production,the mold industry is an important foundation for the development of various sectors of the national economy. With the development of machinery industry, electronic industry, aviation industry, Instrument industry, and daily supplies industrial, plastic molding parts is demanded more and more, increasingly high quality requirements, requires molding plastic mold development, the level of design and manufacturing must be increasingly high.This design are discussed mold design and process analysis of the plastic pots injection in detail. Firstly, fully analyze the parts structure of the plastic pots, plastic material characteristics and molding industry, a full understanding of the entire molding process of the plastic pots, provide a reference for the next mold design, to ensure the rationality of the mold structure design. And then determine the model of the injection molding machine, mold parting surface, and the number of cavity, through the design of core and cavity for the plastic parts to determine reasonable pouring system and the platoon overflows system, and then design the temperature control system, matched molds guide structure and ejecting structure of the mould. Completion of the above design, selecting appropriate mold, the mold parts production process analysis, to finalize the mold design.This design use UG three-dimensional software to build three-dimensional modeling of plastic parts, the mold parting and the design of all its institutions, By UG mapping module to export CAD files and also use AutoCAD modify the two-dimensional mapping, finally complete the entire mold design.Key words：Plastic basin ; Plastic; Injection mould design; UG software目 錄引言.11 UG 軟件 .21.1 UG 軟件的簡介 21.2 UG 軟件的主要功能 .22 總體的設(shè)計(jì)方案 42.1 內(nèi)容及要求42.2 總體方案設(shè)計(jì) .43 塑料制品成型工藝 .54 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性 74.1 塑件的結(jié)構(gòu)分析 84.2 計(jì)算塑件的體積和重量 .95 模具設(shè)計(jì) 95.1 注射機(jī)的選取 .95.1.1 注射量的計(jì)算95.1.2 最大注射壓力與模腔壓力的計(jì)算 .105.1.3 鎖模力的計(jì)算105.1.4 確定注射機(jī)型號 .115.2 分型面的設(shè)計(jì) .115.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) .135.3.1 主流道設(shè)計(jì) 135.3.2 分流道的設(shè)計(jì)145.3.3 澆口設(shè)計(jì) .155.4 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 165.5 成型零件工作尺寸的計(jì)算 165.5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 175.5.2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 175.5.3 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算 .215.6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 225.6.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 .225.6.2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 235.6.3 錐面定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 245.7 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .255.7.1 設(shè)計(jì)原則 .255.7.2 脫模力的計(jì)算255.7.3 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)275.8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) .285.8.1 模具溫度調(diào)節(jié)的重要性 .285.8.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 296 模架設(shè)計(jì) 307 塑料注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核317.1 模具閉合高度的確定 .317.2 模具閉合高度的校核 .317.3 模具安裝部分的校核 .317.4 模具開模行程的校核 .317.5 注射量的校核 .327.6 模型腔數(shù)量校核 328 結(jié)論 .33謝辭 .34參考文獻(xiàn) 35附錄：361引言自從上世紀(jì) 80 年代以來，人們對于塑料制品的需求是越來越高，尤其像塑料盆這種日常生活用品。隨著日常生活的塑料制品的不斷發(fā)展，必然要求塑料模具的不斷發(fā)展。本課題的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一給定形狀、尺寸和精度要求的塑料盆的注塑模具。本次設(shè)計(jì)通過對“塑料盆”的研究和分析，分析其工藝特點(diǎn)，所用塑料材料的性質(zhì)，分析其注射模結(jié)構(gòu)及模具的工作過程。對模具零件的選材、熱處理工藝，塑件的尺寸公差和精度的選擇進(jìn)行了分析計(jì)算。模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是對所學(xué)知識的一項(xiàng)綜合性的訓(xùn)練，很大程度上強(qiáng)化了我們課堂上所學(xué)知識的運(yùn)用，在整個設(shè)計(jì)過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題解決問題，逐步提高自身的設(shè)計(jì)能力以及模具開發(fā)能力。本次設(shè)計(jì)中，主要運(yùn)用了注射模設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的知識。著重說明了注射模的整個設(shè)計(jì)過程，即注射成型的分析、注射機(jī)的選擇和相關(guān)參數(shù)的校核、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、注射模具設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算、模具總體尺寸的確定與結(jié)構(gòu)草圖的繪制、模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制等。其中模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)，主要內(nèi)容包括成型位置的及分型面的選擇，模具型腔數(shù)的確定，型腔的排列和流道布局和澆口位置的選擇，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，拉料桿的形式選擇，排氣方式設(shè)計(jì)等。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我更加地了解模具設(shè)計(jì)的意義，懂得如何快速、有效的查閱相關(guān)資料，怎樣解決在工作中遇到的實(shí)際問題，這為以后從事的工作打下一個良好的思維模式。21 UG 軟件1.1 UG 軟件的簡介UG 是 Unigraphics 的縮寫，這是一個交互式 CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著 PC 硬件的發(fā)展和個人用戶的迅速增長，在 PC 上的應(yīng)用取得了迅猛的增長，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個主流應(yīng)用。 UG 的開發(fā)始于 1990 年 7 月，它是基于 C 語言開發(fā)實(shí)現(xiàn)的。UG NX 是一個在二和三維空間無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開發(fā)的一個靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。其設(shè)計(jì)思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對許多不同的應(yīng)用再利用。 一個給定過程的有效模擬需要來自于應(yīng)用領(lǐng)域(自然科學(xué)或工程)、數(shù)學(xué)(分析和數(shù)值數(shù)學(xué))及計(jì)算 機(jī)科學(xué)的知識。然而，所有這些技術(shù)在復(fù)雜應(yīng)用中的使用并不是太容易。這是因?yàn)榻M合所有這些方法需要巨大的復(fù)雜性及交叉學(xué)科的知識。最終軟件的實(shí)現(xiàn)變得越來 越復(fù)雜，以致于超出了一個人能夠管理的范圍。一些非常成功的解偏微分方程的技術(shù)，特別是自適應(yīng)網(wǎng)格加密（adaptivemeshrefinement）和多重網(wǎng)格方法在過去的十年中已被數(shù)學(xué)家研究，同時隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的巨大進(jìn)展，特別是大型并行計(jì)算機(jī)的開發(fā)帶來了許多新的可能。 UG 的目標(biāo)是用最新的數(shù)學(xué)技術(shù)，即自適應(yīng)局部網(wǎng)格加密、多重網(wǎng)格和并行計(jì)算，為復(fù)雜應(yīng)用問題的求解提供一個靈活的可再使用的軟件基礎(chǔ)。 1.2 UG 軟件的主要功能（1）工業(yè)設(shè)計(jì)和風(fēng)格造型NX 為那些培養(yǎng)創(chuàng)造性和產(chǎn)品技術(shù)革新的工業(yè)設(shè)計(jì)和風(fēng)格提供了強(qiáng)有力的解決方案。利用 NX 建模，工業(yè)設(shè)計(jì)師能夠迅速地建立和改進(jìn)復(fù)雜的產(chǎn)品形狀， 并且使用先進(jìn)的渲染和可視化工具來最大限度地滿足設(shè)計(jì)概念的審美要求。（2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)NX 包括了世界上最強(qiáng)大、最廣泛的產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用模塊。 NX 具有高性能的機(jī)械設(shè)計(jì)和制圖功能，為制造設(shè)計(jì)提供了高性能和靈活性，以滿足客戶設(shè)計(jì)任何復(fù)雜產(chǎn)品的需要。 NX 優(yōu)于通用的設(shè)計(jì)工具，具有專業(yè)的管路和線路設(shè)計(jì)系統(tǒng)、鈑金模塊、專用塑料件設(shè)計(jì)模塊和其他行業(yè)設(shè)計(jì)所需的專業(yè)應(yīng)用程序。（3）仿真、確認(rèn)和優(yōu)化3NX 允許制造商以數(shù)字化的方式仿真、確認(rèn)和優(yōu)化產(chǎn)品及其開發(fā)過程。通過在開發(fā)周期中較早地運(yùn)用數(shù)字化仿真性能，制造商可以改善產(chǎn)品質(zhì)量，同時減少或消除對于物理樣機(jī)的昂貴耗時的設(shè)計(jì)、構(gòu)建，以及對變更周期的依賴。（4）NC 加工UG NX 加工基礎(chǔ)模塊提供聯(lián)接 UG 所有加工模塊的基礎(chǔ)框架，它為 UG NX 所有加工模塊提供一個相同的、界面友好的圖形化窗口環(huán)境，用戶可以在圖形方式下觀測刀具沿軌跡運(yùn)動的情況并可對其進(jìn)行圖形化修改：如對刀具軌跡進(jìn)行延伸、縮短或修改等。該模塊同時提供通用的 點(diǎn)位加工編程功能，可用于鉆孔、攻絲和鏜孔等加工編程。該模塊交互界面可按用戶需求進(jìn)行靈活的用戶化修改和剪裁，并可定義標(biāo)準(zhǔn)化刀具庫、加工工藝參數(shù)樣板 庫使初加工、半精加工、精加工等操作常用參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，以減少使用培訓(xùn)時間并優(yōu)化加工工藝。UG 軟件所有模塊都可在實(shí)體模型上直接生成加工程序，并保持與實(shí) 體模型全相關(guān)。UG NX 的加工后置處理模塊使用戶可方便地建立自己的加工后置處理程序，該模塊適用于目前世界上幾乎所有主流 NC 機(jī)床和加工中心，該模塊在多年的應(yīng)用實(shí)踐中已被證明適用于 2～5 軸或更多軸的銑削加工、2～4 軸的車削加工和電火花線切割。（5）模具設(shè)計(jì)UG 是當(dāng)今較為流行的一種模具設(shè)計(jì)軟件，主要是因?yàn)槠涔δ軓?qiáng)大。模具設(shè)計(jì)的流程很多，其中分模就是其中關(guān)建的一步。分模有兩種：一種是自動的，另一種是手動的，當(dāng)然也不是純粹的手動，也要用到自動分模工具條的命令，即模具導(dǎo)向。 自動分模的過程 1.分析產(chǎn)品，定位坐標(biāo)，使 Z 軸方向和脫模方向一致。 2.塑模部件驗(yàn)證，設(shè)置顏色面。 3.補(bǔ)靠破孔 4.拉出分型面 5.抽取顏色面，將其與分型面和補(bǔ)孔的片體縫合，使之成為一個片體。6.做箱體包裹整個產(chǎn)品，用 5 縫好的片體分割。7.分出上下模具后，看是那個與產(chǎn)品重合，重合的那邊用產(chǎn)品求差就可以了。手 動分模的步驟就大概就這樣，手動分模具有很大的優(yōu)勢，是利用MOLDWIZARD 分模所達(dá)不到的，在現(xiàn)場自動分?；旧鲜切胁煌ā５抢锩娴拿钍潜容^的好用的，我們可以用的有關(guān)命令來提高我們的工作效率。42 總體的設(shè)計(jì)方案2.1 內(nèi)容及要求塑料作為一種新的工程材料，其不斷被開發(fā)與應(yīng)用，加之成型工藝的不斷成熟，完善與發(fā)展，極大地促進(jìn)了塑料成型方法的研究與應(yīng)用和塑料成型模具的開發(fā)與制造。塑料盆是重要的日常生活用品，得到越來越廣泛的應(yīng)用，設(shè)計(jì)能加工合格塑料盆的塑料模具對提高塑料盆的加工速度和質(zhì)量，降低其成本具有重要意義。本課題的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一給定形狀、尺寸和精度要求的塑料盆（以提供的塑料盆零件圖為準(zhǔn)）的注塑模具。具體要求如下： 1：調(diào)研和查閱相關(guān)文獻(xiàn)，掌握注塑模具設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方法。2：對不同結(jié)構(gòu)形式的塑料盆注塑模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比、分析，選擇綜合性能最優(yōu)的塑料盆注塑模具結(jié)構(gòu)。3：繪制塑料盆注塑模具結(jié)構(gòu)裝配圖和主要零部件圖。2.2 總體方案設(shè)計(jì)圖 1 零件圖本次設(shè)計(jì)，首先通過對塑料盆的圖紙進(jìn)行分析與消化，對其的尺寸要求，精度要求有個了解，明確其內(nèi)容與要求；然后對塑件進(jìn)行工藝分析，同時考慮其經(jīng)濟(jì)性與可行性等因素，確定其成型工藝；隨后對塑件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定其結(jié)構(gòu)工藝，在滿足塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，精度的條件下，盡可能簡化模具的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)，為后面的一系列設(shè)計(jì)提供參考必要的數(shù)據(jù)；然后進(jìn)行模具設(shè)計(jì)：選擇合理的注射機(jī)，確定分型面和型腔的數(shù)量；隨后對模具的澆注系統(tǒng)，排氣系5統(tǒng)，成型零件計(jì)算，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，推出機(jī)構(gòu)及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)；再對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行校核，最后就是繪制模具的總裝配圖和零件圖，完成整個模具設(shè)計(jì)的要求。3 塑料制品成型工藝為了保證注射成型的正常進(jìn)行和保證塑件質(zhì)量，在注射成型之前應(yīng)作一定的準(zhǔn)備工作，比如對塑料原料進(jìn)行外觀檢驗(yàn)，即檢查原料的色澤，細(xì)度和均勻度等，必要時還應(yīng)該對塑件的工藝性能進(jìn)行測試。對于吸濕性強(qiáng)的塑料，如尼龍，聚碳酸酯，ABS 等，成型前應(yīng)該進(jìn)行充分的預(yù)熱干燥，除去物料中過多的水分和揮發(fā)物，以防止成型后塑件出現(xiàn)缺陷，如氣泡，銀絲等。生產(chǎn)過程中，如需要改變塑料品種，調(diào)換顏色，或發(fā)現(xiàn)成型過程中出現(xiàn)了熱分解或降解反應(yīng)，則應(yīng)對料筒進(jìn)行清洗；為了使塑料制件容易從模具內(nèi)脫出，有的模具型腔或模具型芯還需涂上脫模劑。對于本次設(shè)計(jì)的制件，可以使用以下材料：PP，ABS,PC 中的任意一種，因此下面對這三種塑料進(jìn)行分析比較，然后選取一種合適的塑料。（1）PP：聚丙烯無味，無色，無毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明，更輕。密度僅為 0.9～0.91g/cm 3 它不吸水，光澤好，易著色。聚丙烯的屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度和硬度及彈性比聚乙烯好。定向拉伸后的聚丙烯可制作鉸鏈，其具有特別搞的抗彎曲疲勞強(qiáng)度，如用聚丙烯注射成型的一體鉸鏈，經(jīng)過 7×107 次開閉彎折未產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象。聚丙烯的熔點(diǎn)為 164～170℃，其耐熱性好，能在 100℃以上的溫度下進(jìn)行消毒滅菌。聚丙烯耐低溫的使用溫度可達(dá)-15℃，在低于-35 ℃時會脆裂。聚丙烯的高頻絕緣性能好，而且由于其不吸水，絕緣性能不受濕度的影響。聚丙烯在氧，熱，光的作用下極易解聚，老化，所以必須加入防老化劑。聚丙烯成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔，凹痕及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜模溫為 80℃左右，不可低于 50℃，否則會造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷，且溫度過高會產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。（2）ABS:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，它是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種成分的各自特性，使它具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ABS 有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度，丁二烯使 ABS 堅(jiān)韌，苯乙烯使 ABS 有良好的加工性和染色性能。ABS 無毒、無味，呈微黃色，成型的塑料件有較好的光澤。密度為 1.02～1.05 。ABS 有極好的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速3/cmg下降。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定6性和電氣性能。水、無機(jī)鹽、堿、酸類對 ABS 幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分酸類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS 塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會引起應(yīng)力開裂。ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70℃左右，熱變形溫度約為 93℃左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。ABS 在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS 易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理，易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在 50～60℃，要求塑件光澤和耐熱時，應(yīng)控制在 60～80℃。（3）PC：聚碳酸酯是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，密度 1.2g/cm3.聚碳酸酯本色微黃，如加點(diǎn)淡藍(lán)色，可得到無色透明塑料，可見光的透光率接近90%。聚碳酸酯韌而剛，抗沖擊性在熱塑性塑料中名列前茅，用其成型零件可達(dá)到很好的尺寸精度并能在很寬的溫度變化范圍內(nèi)保持尺寸的穩(wěn)定性，即成型收縮率可恒定在 0.5%～0.8%。聚碳酸酯抗蠕變，耐磨，耐熱和耐寒性均較好，其脆化溫度在-100oC 以下，長期工作溫度達(dá) 120oC。聚碳酸酯吸水率較低，能在交寬的溫度范圍內(nèi)保持較好的電性能。聚碳酸酯可耐室溫下的水，烯酸，氧化劑，還原劑，鹽，油,但不耐堿，胺，酮，脂。聚碳酸酯具有良好的耐氣候性，但其最大的缺點(diǎn)是塑件易開裂，耐疲勞強(qiáng)度較差，用玻璃纖維增強(qiáng)聚碳酸酯，則可克服上述缺點(diǎn)，使聚碳酸酯具有更好的力學(xué)性能，更好的尺寸穩(wěn)定性，更小的成型收縮率，并可提高耐熱性和耐藥性，降低成本。聚碳酸酯雖然吸水性小，但高溫時對水分比較敏感，所以加工前必須干燥處理，否則會出現(xiàn)銀絲，氣泡及強(qiáng)度下降現(xiàn)象，聚碳酸酯熔融溫度高，熔融粘度大，流動性差，所以，成型時要求有較高的溫度和壓力，由于聚碳酸酯熔融粘度對溫度比較敏感，所以一般用提高溫度的辦法來增加熔融塑料的流動性。以上三種塑料各有各自的特點(diǎn)，并且在不同的領(lǐng)域，產(chǎn)品中發(fā)揮著重要作用。它們都是熱塑性塑料。因此進(jìn)行注射分析和注射機(jī)選擇，可以重點(diǎn)放在熱塑性方面上。經(jīng)查看“塑料的注射工藝參數(shù)”表，得到三種塑料參數(shù)表，如下表所示：表 1：三種塑料的塑性 PP ABS PC注射機(jī)類型 螺桿式 螺桿式 螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min） 30～60 30～60 20～40形式 直通式 直通式 直通式 噴嘴溫度/℃ 170～190 180～190 230～2507前段 180～200 200～210 240～280中段 200～220 210～230 260～290 料筒溫度/℃后段 160～170 180～200 240～270模具溫度/℃ 40～80 50～70 90～110注射壓力/MPa 70～120 70～90 80～130保壓壓力/MPa 50～60 50～70 40～50注射時間/s 0～5 3～5 0～5保壓時間/s 20～60 15～30 20～80冷卻時間/s 15～50 15～30 20～50成型周期/s 40～120 40～70 50～130成型周期直接影響到勞動生產(chǎn)率和注射機(jī)使用率，因此，生產(chǎn)中在保證質(zhì)量的前提下應(yīng)盡量縮短成型周期中各個階段的有關(guān)時間。在整個成型周期中，以注射時間和冷卻時間最重要，它們對塑件的質(zhì)量均有決定性影響。 通過上表三種塑料參數(shù)可以看出，PP 的注射時間能比其他兩種塑料控制的更短一些，這對提高生產(chǎn)率有很大的幫助，而冷卻時間 PP 與 ABS 都能控制的比較短，但了解到ABS 的連續(xù)工作溫度在 70oC，而塑料盆有時候需要在較高溫度工作，而且密度更低，意味這質(zhì)量更輕，這對日常生活用品的使用是個很重要因素，綜上所述，塑料盆選擇 PP 作為塑件的材料，是比較合適的。4 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性8圖 2 塑料盆零件圖4.1 塑件的結(jié)構(gòu)分析要想獲得優(yōu)質(zhì)的塑件，除合理選用塑件的原材料外，還必須考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性，這樣，不僅可使成型工藝順利進(jìn)行，而且還可以滿足塑件和模具的經(jīng)濟(jì)性要求，以最低的成本生產(chǎn)合格的產(chǎn)品。進(jìn)行塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)時，需遵循以下幾個原則。（1）設(shè)計(jì)塑件的時候，需考慮塑件原材料的成型工藝性，比如流動性，收縮率等。（2）在設(shè)計(jì)塑料制件的同時應(yīng)考慮其模具的總體結(jié)構(gòu)，使模具型腔容易制造，模具抽芯和推出機(jī)構(gòu)簡單。（3）在保證塑件使用性能，物料性能和力學(xué)性能，電性能，耐化學(xué)腐蝕性能及耐熱性能等的前提，盡可能使結(jié)構(gòu)簡單，壁厚均勻，使用方便。（4）當(dāng)對設(shè)計(jì)的塑件外觀要求較高時，應(yīng)該先通過造型，再逐步繪制圖樣。塑件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：尺寸和精度，表面粗糙度，塑件形狀，壁厚，斜度，加強(qiáng)肋，圓角等。（1）尺寸及精度。塑件的尺寸精度不僅與模具制造精度及其使用磨損有關(guān)，而且還與塑料收縮率的波動，成型工藝條件的變化，塑件成型后的時效變化和模具的結(jié)構(gòu)形狀有關(guān)?？梢?，塑件的尺寸精度一般不高，因此，在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級。本次設(shè)計(jì)，塑料已經(jīng)選好，根據(jù)塑料制件公差數(shù)值表，選擇精度等級 6.（2）表面粗糙度。塑料制件的表面粗糙度是決定其表面質(zhì)量的主要因素，塑件的表面粗糙度主要與模具型腔表面的粗糙度有關(guān)，一般而言，模具表面的粗糙度數(shù)值要比塑件低 1～2 級，塑件的表面粗糙度 Ra 一般為 0.8～0.2.模具在使用過程中，由于型腔磨損而使表面粗糙度值不斷加大，所以應(yīng)該隨時給予拋光復(fù)原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同。而不透明塑件則根據(jù)使用情況來決定他們的表面粗糙度。本次設(shè)計(jì)的塑料盆，根據(jù)使用的情況我們知道，塑料盆用于裝水的面表面粗糙度數(shù)值應(yīng)該比其他面要低，應(yīng)使內(nèi)側(cè)面粗糙度為0.8um，其他面為 1.6um。（3）形狀。塑件內(nèi)外表面的形狀設(shè)計(jì)在滿足使用性能的前提下，應(yīng)盡量使有利于成型，盡量不采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。本次所設(shè)計(jì)的塑料盆，較為簡單，不必要使用抽芯機(jī)構(gòu)。（4）脫模斜度。由于塑件在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此在脫模前會緊緊地9包住凸模或模腔中的其他凸起部分，為了便于脫模，防止塑件表面在脫模時劃傷，擦毛等，在設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮與脫模方向平行的塑件內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度。通過分析本次設(shè)計(jì)的塑料盆，可以知道，與脫模方向平行的部分，只有 8mm 的底端。查看常用塑件的脫模斜度表，可知 PP 的型腔脫模斜度為 25'~45'，型芯脫模斜度 20'～45',而這 8mm 的底端是位于型腔中，因此設(shè)計(jì)型腔的脫模斜度為30’。（5）壁厚。塑件應(yīng)有一定的壁厚，這不僅是為了塑件在使用中有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且也為了塑料在成型時保持良好的流動狀態(tài)。熱塑性塑件的壁厚一般在 1～4mm，如壁厚過大，則易產(chǎn)生氣泡和凹陷，同時也不易冷卻。分析塑件可以知道，本次設(shè)計(jì)的壁厚為 2mm。4.2 計(jì)算塑件的體積和重量計(jì)算塑件的重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。各數(shù)據(jù)由 UG 軟件計(jì)算而得。這樣計(jì)算更加精確又更加方便。（1）：塑料盆的體積：V 1 =883284.88mm3 ；（2）：塑料盆的重量： PP 的密度 ρ=0.9g/cm 3所以計(jì)算塑料盆的重量：M 1=ρ× V 1=0.9g/cm3× 883284.88mm3 =794.96g（3）：計(jì)算澆注系統(tǒng)體積：V 2=166cm3（4）：計(jì)算澆注系統(tǒng)重量：M 2=V2×ρ=26cm 3×0.9g/cm3=149.4g5 模具設(shè)計(jì)塑料注射成型模具主要用在成型熱塑性塑料制件。由于塑料注射成型模具對塑料的適應(yīng)性較廣，而且用這種方法成型塑料制件的內(nèi)在和外觀質(zhì)量均較好，生產(chǎn)效率特別高（與塑料的其他成型方法相比） ，所以注射成型模具日益引起人們的重視。作為成型塑料制件的重要工藝裝備之一，其結(jié)構(gòu)的合理性，將直接影響塑件的成型質(zhì)量、生產(chǎn)效率、勞動強(qiáng)度、模具壽命及成本等。5.1 注射機(jī)的選取注射機(jī)的正確選取以否是至關(guān)重要的，因?yàn)樽⑸錂C(jī)的許多參數(shù)需要和模具的相互匹配，否則無法正常使用，同時這也是我們選擇注射機(jī)的重要根據(jù)。需要計(jì)算的參數(shù)很多，有注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開模距離。下面通過對一些參數(shù)的計(jì)算來選取10注射機(jī)的型號。5.1.1 注射量的計(jì)算注射量是指注射機(jī)在對空注射的條件下，一次注射 PP 時所能達(dá)到的最大注射體積（或質(zhì)量）螺桿式注射機(jī)注射其他塑料時的注射量計(jì)算 n≤ mKp1?式中 K——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8mp——注射機(jī)最大注射量，g；m1——澆注系統(tǒng)凝料量，g；m——單個塑件的質(zhì)量，g；n——為型腔數(shù)目，此處取 n=1.式中 mp ，m 1，m 也可以為注射機(jī)最大注射體積（cm 3） ，澆注系統(tǒng)凝料體積（cm 3） ，單個塑件的體積（cm 3）由上面已計(jì)算的結(jié)果可知：m p≥1022.95 g 或 m p≥1136.61 cm 35.1.2 最大注射壓力與模腔壓力的計(jì)算最大注射壓力是指注射過程中位于柱塞或螺桿前端的熔融塑料的壓力，用 P表示 。由于注射機(jī)類型、噴嘴形式、塑料流動特性、澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和型腔的流動阻力等影響因素，熔料進(jìn)入模腔時的壓力遠(yuǎn)小于最大注射壓力。 有效注射壓力 ： PKA??K：壓力損失系數(shù)。一般取值范圍為 （1/4-1/2） 。選注射機(jī)——注射機(jī)的最大注射壓力為: KPM/?P （模腔壓力）——熔融型料在型腔內(nèi)的壓力（20MP～40MP）在此取M30MP。 MP90)3/1(/???5.1.3 鎖模力的計(jì)算鎖模力是指注射過程中注射機(jī)能夠提供的防止模具打開的最大鎖緊力，用 F表示 注射模從分型面漲開的力應(yīng)小于注射機(jī)的額定鎖模力即 )(jsmAnPF??式中 F——注射機(jī)的額定鎖模力（N）A 、A ——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積 （mm ）sj 211P ——塑料熔體在模腔中的平均壓力（ Mpa）在此取 30Mpa。m——模具型腔數(shù)取 1。n=（569/2） 2 ×3.14=254152 mm2 sjsA??所以 =30×254152=7624.6 KN)(jmPF?5.1.4 確定注射機(jī)型號根據(jù)以上的參數(shù)選取注射機(jī)型號為：BL1480EK 14500/14800表 2 注射機(jī)參數(shù)型號 DUO 3550/900 鎖模力/KN 1510~14800額定注射量/cm 3 1959 最大成型面積/cm 3 2425螺桿直徑/mm 120 最大開合模行程/mm 1550注射壓力/MPa 187 模具最大厚度/mm 1450 注射行程/mm 680 模具最小厚度/mm 680注射方式 螺桿式 噴嘴圓弧半徑/mm 18噴嘴孔直徑/mm 5.55.2 分型面的設(shè)計(jì)將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為模具的分型面。分型面設(shè)計(jì)決定了模具的結(jié)構(gòu)形式與模具制造成本，生產(chǎn)操作難易程度，對塑件的尺寸精度，形位精度及表面質(zhì)量有很大影響，因此，分型面設(shè)計(jì)得是否得當(dāng)是模具設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵之一。為了保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求，使其便于脫模，塑料盆注塑模具主分型面如下圖所示。12圖 3 分型面正面圖圖 4 分型面反面圖如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。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)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時13要綜合分析比較以選出較為合理的方案。選擇分型面時，應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則（1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。塑件在動，定模的方位確定后，其分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處，否則塑件會無法從型腔中脫出，這是最基本的選擇原則。（2）分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模。（3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求。對于同軸度要求較高的塑件外形或內(nèi)孔，為了保證其精度，應(yīng)盡量將它們設(shè)置在同一側(cè)模具的型腔內(nèi)。（4）分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。在分型面處會不可避免地在塑件上留下溢流飛邊的痕跡，因此分型面最好不要設(shè)在塑件光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處，以免對塑件外觀質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。（5）分型面的選擇應(yīng)有利于成型零件的加工制造。（6）分型面的選擇應(yīng)有利于排氣本次塑件的分型面選擇在塑件外形最大輪廓處，這樣有利于留模方式的選擇，使塑件順利容易脫模，保證了塑件的精度要求，同時滿足塑件的外觀質(zhì)量要求，便于模具加工制造，這樣可以減少塑件在合模分型面上的投影面積，可靠地鎖模，避免漲模溢料現(xiàn)象的發(fā)生，與型腔充填時塑料熔體的料流末端所在的型腔內(nèi)壁表面重合。本設(shè)計(jì)由于塑件的形狀的限制，開模后塑件將留在動模上，則需在動模的一側(cè)設(shè)置頂出裝置。5.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的一個重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)合理以否對塑件的性能，尺寸，內(nèi)外部質(zhì)量及模具的結(jié)構(gòu)，塑料的利用率等有較大影響。對澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，一般應(yīng)遵循如下基本原則。（1）了解塑料的成型性能；（2）盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕；（3）有利于型腔中氣體的排出；（4）防止型芯的變形和嵌件的位移；（5）盡量采用較短的流程充滿型腔；（6）流動距離比和流動面積比的校核；145.3.1 主流道設(shè)計(jì)主流道是指澆注系統(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，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的影響，因此必須使熔體的溫度降低和壓力損失最小。（1）主流道的截面形式通常采用比表面積（表面積與體積之比）最小的圓形截面。在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為讓凝料能從其中順利拔出，需設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角為 2°～ 6°，過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣；錐角過小的話凝料會脫模困難。主流道的中心應(yīng)盡量設(shè)在模內(nèi)塑料在水平分型面的投影面積的形心處。錐孔內(nèi)壁必須光滑，流道表面粗糙度Ra=0.4 μm。（2）主流道較小端的直徑 d 根據(jù)塑件重量，填充要求及所選的注射機(jī)規(guī)格而定，通常 d = 2～8 mm，為了與注射機(jī)噴嘴相吻合，主流道的始端也應(yīng)設(shè)計(jì)成球面凹坑狀，球面半徑 R 根據(jù)注射機(jī)噴嘴球面半徑確定。球面深度一般取 3 ～ 5 mm 或（1/3～2/5）R。主流道長度 L 根據(jù)動模座板厚度確定，在能夠?qū)崿F(xiàn)成型的條件下應(yīng)盡量短，以減少壓力損失和塑料耗量。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊查得 DUO 3550/900 型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸：噴嘴前端孔徑：d0 =5.5mm；噴嘴前端球面半徑：R0 = 45 mm；根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系R = R0＋（1～2）mmd = d0＋（ 0.5～1）mm ，取主流道球面半徑 R = 20mm；取主流道的小端的直徑 d = 6 mm；取主流道的錐角為 ɑ=4o為了便于將凝料從主流道中撥出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度為1°～3°，經(jīng)過換算得到主流道大端直徑 D =19mm。15圖 5 主流道示意圖5.3.2 分流道的設(shè)計(jì)分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。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。（1）分流道的形狀與尺寸。本次設(shè)計(jì)的塑料盆是采用自動脫凝料的三板模的模架，設(shè)計(jì)的分流道是開設(shè)在定模座板上，為了實(shí)現(xiàn)自動脫凝料，采用截面形式為梯形，通過脫料板的作用，使得流道的凝料可以自動脫出，而且梯形截面分流道加工也較容易，熱量損失與壓力損失均不大。梯形截面分流道的尺寸可按下面經(jīng)驗(yàn)公式確定4265.0Lmb?h3式中 b——梯形大底邊寬帶，mmm——塑件的質(zhì)量，gL——分流道的長度，mmh——梯形的高度，mm計(jì)算可得 =0.2654× × ≈30mm4265.0Lb?76.9420h=2/3×30=20mm梯形的側(cè)面斜角 ɑ 常取 5o～10o（2）分流道的長度。本次設(shè)計(jì)的塑料盆體積比較大，所以進(jìn)膠方式采用通過三個點(diǎn)澆口進(jìn)膠，設(shè)計(jì)所得分流道的長度 L=270mm16（3）分流道的表面粗糙度。由于分流道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，因此分流道表面粗糙度要求不能太低，一般Ra 取 1.6um 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。5.3.3 澆口設(shè)計(jì) 澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道。大多數(shù)情況下，澆口為澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小，長度最短的流道。澆口設(shè)計(jì)的位置，形狀，尺寸直接影響塑件的質(zhì)量和生氣效率。澆口可調(diào)控熔體充模狀態(tài)，形成理想的流態(tài)，順序，迅速地充滿型腔；可增大塑料熔體摩擦，使熔體升溫，同時由于造成的剪切作用，令熔體黏度下降，產(chǎn)生加速度，更易充滿模腔；封閉型腔，防止熔體倒流；便于澆口料與制件斷離，殘痕小，修整容易。澆口截面積約為分流道的 0.03～0.09，長度約為 0.5mm～2mm。澆口形式有直澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口和潛伏性澆口等。本次設(shè)計(jì)采用的澆口形式為點(diǎn)澆口。點(diǎn)澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而型腔的充填，因而對于薄壁塑件諸如聚乙烯，聚丙烯等表現(xiàn)粘度隨剪切速率變化敏感的塑料成型有利。點(diǎn)澆口的設(shè)計(jì)形式有許多種，本次采用的直接式，直徑為 2mm 的圓錐形的小端直接與塑件相連，綜合以上分析和考慮到制品和實(shí)際模具形狀，澆口采用點(diǎn)澆口，位置在塑料盆底部的中心處，選在該位置不但模具簡單，而且去除澆口的后加工操作也非常簡單，提高了工作效率，也便于模具的機(jī)械加工，易保證澆口加工精度，試模時澆口尺寸易于修整。圖 6 澆注系統(tǒng)簡圖5.4 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)17當(dāng)塑料熔體填充型腔時，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋），同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計(jì)型腔時必須考慮排氣問題。對于由于排氣不暢而造成型腔局部充填困難時，除了設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)外，還可以考慮開設(shè)溢流槽，用于在容納冷料的同時也容納一部分氣體，有時候采用這種措施是十分有效的。注射模通常有三種方式排氣：（1）利用配合間隙排氣（2）在分型面上開設(shè)排氣槽（3）利用排氣塞排氣在本塑件模具的設(shè)計(jì)過程中，利用配合間隙排氣。利用推桿、型芯以及模板的配合間隙進(jìn)行排氣，其間隙為 0.05mm，一般為 0.03~0.05mm.?5.5 成型零件工作尺寸的計(jì)算構(gòu)成塑料模具模腔的零件統(tǒng)稱成型零部件，決定了塑件的幾何形狀和尺寸，通常包括凹模，型芯，鑲快，成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體料流的高壓沖刷，脫模摩擦等。因此，成型零件不僅僅要有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，而且成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計(jì)塑料模具成型零部件時，需要根據(jù)塑料性能，使用要求，幾何結(jié)構(gòu)，并結(jié)合分型面和澆口位置的選擇，脫模方式及排氣位置，這些因素考慮來確定型腔的總體結(jié)構(gòu)。即根據(jù)塑件的尺寸，計(jì)算成型零件型腔的尺寸。并且還應(yīng)該對關(guān)鍵的部位進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。5.5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模具中的成型零部件通常包括凹模，型芯，鑲快，成型桿和成型環(huán)。本次設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)主要有凹模和型芯。（1）凹模：也稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按結(jié)構(gòu)不同可分為整體上和組合式兩種結(jié)構(gòu)形式。整體式，是在整塊金屬模板上加工而成，其特點(diǎn)是牢固，不易變形，不會使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡，但加工困難，熱處理不方便；組合式，是指兩個以上的零部件組合而成的，分為整體嵌入式，局部鑲嵌式，底部鑲拼式，側(cè)壁鑲拼式和四壁拼合式等組合式凹模，可簡化復(fù)雜凹模的加工工藝，18減少熱處理變形，拼合處有間隙利于排氣，便于模具的維修，節(jié)省貴重的模具剛。本次模具設(shè)計(jì)采用的方式為組合式中的，整體嵌入式。（2）型芯：成型塑件內(nèi)表面的零件稱為凸?；蛐托?，也分為整體式和組合式。本次模具設(shè)計(jì)采用的方式也為組合式。5.5.2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構(gòu)成塑件型面的尺寸，如有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。任何塑件都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，比如在使用中有配合要求的尺寸，則精度要求較高。在設(shè)計(jì)模具時，根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的因素相當(dāng)復(fù)雜，這些影響因素是作為確定成型零件工作尺寸的依據(jù)。在設(shè)計(jì)時，考慮塑件收縮率的影響，但是確定準(zhǔn)確的收縮率是很困難的，因?yàn)樗x取的計(jì)算收縮率和實(shí)際收縮率有差異，因此只能估計(jì)其收縮率；模具成型零件的制造誤差影響，成型零件加工精度愈低，成型塑件的尺寸精度也愈低，因此在確定成型零件工作尺寸公差值時可取塑件公差的 1/3～1/4，或取 IT7～8 級作為模具制造公差；模具成型零件的磨損影響，脫模時塑件對成型零件的摩擦磨損是主要的，為簡化計(jì)算起見，凡與脫模方向垂直的成型零件表面，可以不考慮磨損；與脫模方向平行的成型零件表面應(yīng)考慮磨損；模具安裝配合的誤差影響。(1).型腔的尺寸的計(jì)算圖 7 模具成型零件工作尺寸與塑件尺寸的關(guān)系查得文獻(xiàn)得 PP 的收縮率 S=1%～2.5%，取其平均收縮率 =（1%+2.5% ）S19/2=1.75%=0.0175根據(jù)附表 1 精度等級選用。選 6 級精度。圖 8 型腔示意圖①型腔徑向尺寸塑件的基尺寸 是最大尺寸，其公差 為負(fù)偏差，如果塑件上原有的公差sL?的標(biāo)注與此不符，應(yīng)按此規(guī)定轉(zhuǎn)換為單向負(fù)偏差，因此，塑件的平均徑向尺寸為。模具型腔的基本尺寸 是最小尺寸，公差值為正偏差，型腔的平均2/??sLML尺寸則為 。型腔的平均磨損量為 ，根據(jù)附表 2 塑料制件公差數(shù)值/zM??2/c?表查得公差值。式中 前的系數(shù) x 在塑件尺寸較大、精度較低時，x=0.5；塑件?尺寸較小、精度較高時，x=0.75。考慮平均收縮率后，則可用如下等式計(jì)算： ??????zzsMLL?? ?? ???00 75.~1和 是和 有關(guān)的量；z?c——模具成型零件制造公差；——塑料的平均收縮率，這里取 0.0175；s——塑件尺寸公差。?②型腔深度尺寸在型腔深度和型芯高度尺寸計(jì)算中，由于型腔的底面或型芯的端面磨損很小，所以可不考慮磨損量，由此可以推出： ????zz xHsM???????001上兩式中修正系數(shù) ，當(dāng)塑件尺寸大、精度要求低時取小值；反3/~2x之取大值。計(jì)算如表 3.5.1。20圖 9 型腔尺寸圖(2).型芯的徑向尺寸的計(jì)算21圖 10 型芯示意圖① 型芯徑向尺寸塑件孔的徑向基本尺寸 是最小尺寸，其公差 為正偏差，型芯的基本尺寸sl ?是最大尺寸，制造公差為負(fù)偏差，工件尺寸根據(jù)附表 2 查得起公差經(jīng)過與上Ml面型腔徑向尺寸相類似的推導(dǎo)，可得： ??????00 75.~.01zzsMll ?? ????②型芯高度計(jì)算公式： 0.0)( ZZshSh?? ???③型芯之間或成型孔之間中心距的計(jì)算： ??2ZSMC???22圖 11 型芯尺寸圖 表 3 型腔的計(jì)算類別 模具零件名稱 塑件尺寸 計(jì)算公式 型腔工作 尺寸7.1068?? 57.0619?型腔深度尺寸 4.0????ZSMH??????075.13.084型腔的計(jì)算型腔徑向尺寸 6.4059????zzsLL????00. 53.107?表 4 型芯的計(jì)算類別序號 塑件尺寸 計(jì)算公式 型芯的工作尺寸型芯高度6.0158?? ????0.75.1ZsmhSh????? 02.61?0.4??03.1548?型芯的計(jì)算徑向尺寸6.3059??075.1ZSMll ?? 2.9675.5.3 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破環(huán)，也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊，降低塑件尺寸幅度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度計(jì)算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗(yàn)來確定型腔側(cè)壁和底板厚度。模具型腔壁厚的計(jì)算，應(yīng)以最大壓力為準(zhǔn)。而最大壓力是在注射時，熔體充滿型腔的瞬間產(chǎn)生的，隨著塑料的冷卻和澆口的凍結(jié)，型腔內(nèi)的壓力逐漸降低，在開模時接近常壓。理論分析和生產(chǎn)實(shí)踐表明，大尺寸的模具型腔，剛度不足是主要矛盾，型腔壁厚應(yīng)以滿足剛度條件為準(zhǔn)；而對于小尺寸的模具型腔，在發(fā)生大的彈性變形前，其內(nèi)應(yīng)力往往超過了模具材料的許用應(yīng)力，因此強(qiáng)度不夠是主要矛盾，設(shè)計(jì)型腔壁厚應(yīng)以強(qiáng)度條件為準(zhǔn)。23（1）組合式矩形型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算按剛度條件計(jì)算：將側(cè)壁每一邊都看成是受均勻載荷的端部固定梁，邊的最大撓度在梁的中間，其值是：341max2sEHlp??設(shè)允許最大變形量為 ，其壁厚按剛度條件的計(jì)算式為：???ax3412?Elps?式中 s——矩形型腔側(cè)壁厚度，mmP——型腔內(nèi)熔體的壓力，MPaH1——承受熔體壓力的側(cè)壁高度，mmL——型腔側(cè)壁長邊長，mmE——剛的彈性模量，取 2.06×105 MPaH——型腔側(cè)壁總高度，mm[ ]——允許變形量?其中 p=30MPa，H 1=168mm，l=569mm，H=216mm;[ ]=0.03mm?計(jì)算可得 s≥231mm本次設(shè)計(jì)側(cè)壁厚選用了 284mm，所以符合型腔側(cè)壁厚度要求5.6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。5.6.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用在本塑件的模具中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是定位作用，導(dǎo)向作用，并且承受一定的側(cè)向壓力。模具閉合后，保證動定模或上，下模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確。引導(dǎo)動定模準(zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)向壓力很大或精度要求高時，則不能單靠導(dǎo)柱來承擔(dān)，需增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)來承擔(dān)側(cè)向壓力。5.6.2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。24(1).導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求①長度：導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模端面的高度高出 8～12mm，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。本設(shè)計(jì)導(dǎo)柱長度為 530mm。②形狀：導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺形或半球形，以使導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。本設(shè)計(jì)導(dǎo)柱選用半球形。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 20 鋼經(jīng)滲碳淬火處理或 T8、T10 鋼經(jīng)淬火處理，硬度為 50～55HRC。本設(shè)計(jì)選用 T8 鋼經(jīng)淬火處理，硬度為 50～55HRC，導(dǎo)柱固定部分表面祖糙度 為 ，導(dǎo)內(nèi)部分表面粗糙度 為Ram?8.0Ram?4.0④數(shù)量及布置：導(dǎo)柱應(yīng)合理均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度（導(dǎo)柱中心到模具邊緣距離通常為導(dǎo)柱直徑的 1～1.5 倍) 。為確保合模時只能按一個方向合模，導(dǎo)柱的布置可采用等直徑導(dǎo)柱不對稱布置或不等直徑導(dǎo)柱對稱布置。在本模具的設(shè)計(jì)中，導(dǎo)柱設(shè)置在動模一側(cè)。⑤配合精度：導(dǎo)柱固定端與模板之間采用 H7/m6 過渡配合；導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分通常采用 H7/f7 的間隙配合。(2).導(dǎo)套結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求①形狀：為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，在導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)柱孔最好做成通孔，以利于排出孔內(nèi)空氣及殘?jiān)鼜U料。②材料：導(dǎo)套用與導(dǎo)柱相同的材料或銅合金等耐磨材料制造，其硬度一般應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，以減輕磨損，防止導(dǎo)柱或?qū)桌?。?dǎo)套固定部分的表面粗糙度為 為 ，導(dǎo)向部分粗糙度為 =aRm?8.0aRm?4.0③固定形式及配合精度：本設(shè)計(jì)導(dǎo)套用 H7/m6 配合鑲?cè)肽０濉?5圖 12 導(dǎo)套尺寸圖圖 13 導(dǎo)柱尺寸圖5.6.3 錐面定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)成型大型，深腔，薄壁和高精度塑件時，動，定模的合模定位應(yīng)更加精確。對于大型薄壁容器，如果動，定模合模偏心，就會引起壁厚不均勻，使一側(cè)進(jìn)料快于另一側(cè)，由于導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔之間有配合間隙，不可能精確定位。對于側(cè)壁形狀不對稱的塑件注射壓力也會產(chǎn)生側(cè)向推力，如果側(cè)向力完全由導(dǎo)柱來承受，則會發(fā)生導(dǎo)柱卡死，損壞或開模時增加磨損，因此最后同時采用錐面定位。錐面定位的最大特點(diǎn)是配合間隙為零，因此定位精度提高。常見的錐面定位方法有圓錐定位法和矩形臺錐面定位法。圓錐定位件安裝在模具的內(nèi)部，適合于中小型模具的精確定位。圓錐定位法是在模具設(shè)有環(huán)繞型腔的錐面，合模時另一邊模板錐面環(huán)抱型腔周圍錐面，這樣不但使模板互相定位精確，型腔與型芯之間間隔距離均勻，保證了塑件壁厚一致，而且可限制型腔向外26脹開，提高了型腔的剛性。本次設(shè)計(jì)采用圓錐定位法，錐面的斜角一般取 5o～20o，此次設(shè)計(jì)選用斜角為 20o，配合高度不低于 15mm，本次設(shè)計(jì)配合高度為 20mm。圖 14 錐面定位機(jī)構(gòu)示意圖5.7 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)注射成型后的塑料制件及澆注系統(tǒng)凝料從模具中脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)。5.7.1 設(shè)計(jì)原則（1）保證塑件良好的外觀。應(yīng)避免推出痕跡影響塑件外觀，推出元件應(yīng)設(shè)置在隱蔽處或非裝飾表面，對于透明件尤其要注意推出位置和推出元件形狀的選擇。（2）防止塑件頂出變形。對塑件的推出力應(yīng)盡量分布均勻，盡量設(shè)在脫模阻力大和剛性好的部位，如肋板相交厚壁處或柱體底部等。（3）應(yīng)保證機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠。為保證脫模機(jī)構(gòu)運(yùn)動平穩(wěn)順暢，推出元件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，剛度和耐磨性，動作要靈活，不與其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。（4）應(yīng)考慮脫模機(jī)構(gòu)的成本和加工性。為了便于加工，維修，節(jié)約成本，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件的推出形式。5.7.2 脫模力的計(jì)算塑件在模具中冷卻定型時，由于體積收縮，其尺寸逐漸縮小，而將型芯或凸模包緊，塑件要從模腔中脫出，必須克服因包緊力所產(chǎn)生的摩擦阻力。對于不帶通孔的殼體類塑件，脫模時還要克服大氣壓力。此外，尚需克服機(jī)構(gòu)本身運(yùn)動的摩擦阻力。一般而論，塑件開始脫模的瞬間所要克服的阻力最大，之后脫模所需