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上海電機(jī)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
課 題 推桿—塑殼開(kāi)關(guān)
塑料模具設(shè)計(jì)及制造工藝
專(zhuān) 業(yè) 材料成型及控制工程
年 級(jí) 2009級(jí)
姓 名 胡荇 學(xué) 號(hào) 091002061131
指 導(dǎo) 教 師 （簽字） 眭俊煜
學(xué) 院 院 長(zhǎng) （簽字）
2013 年 月 日
課題
來(lái)
源
某企業(yè)電器產(chǎn)品中的一個(gè)塑料零件。
課
題
的
目
的
、
意
義
設(shè)計(jì)一副符合課題要求的熱塑性塑料模具。要求模具結(jié)構(gòu)的可靠性，機(jī)構(gòu)動(dòng)作的穩(wěn)定性，型腔加工的合理性，鉛床裝配的簡(jiǎn)便性，生產(chǎn)操作的安全性。
通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)工作，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和專(zhuān)業(yè)實(shí)踐的技能，掌握該模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及動(dòng)作原理，合理的編制加工工藝，使學(xué)生基本上能獨(dú)立地完成本課題的設(shè)計(jì)要求。
通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)工作，要求學(xué)生能掌握正確的設(shè)計(jì)方法和步驟，利用UG進(jìn)行建模、裝配、繪圖，學(xué)會(huì)正確使用工具書(shū)及各種參考資料，能掌握編寫(xiě)一般技術(shù)性文檔的基本要求。
要
求
課題主要技術(shù)要求：
1.塑件精度：GB1800-79 IT13
2.年產(chǎn)量：8-10萬(wàn)
3.塑件材料：聚苯硫醚
4.塑件收縮率：0.2%-0.5%
5.模具要求：一模二腔帶有抽芯滑塊機(jī)構(gòu)的熱塑性塑料注塑模具。
課題工作量要求：
1.編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（產(chǎn)品工藝分析、總體方案論證、模具結(jié)構(gòu)形式及工藝分析比較、技術(shù)說(shuō)明、設(shè)計(jì)計(jì)算等）。
2.完成包括總裝配圖、部件圖、主要零件圖在內(nèi)的圖紙不少于2張A0。
3.設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)不少于1.5萬(wàn)字；
4.外文技術(shù)資料翻譯不少于2萬(wàn)印刷符號(hào)。
課
題
主
要
內(nèi)
容
及
進(jìn)
度
課題主要內(nèi)容：
1.收集、研讀、翻譯國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)線工件傳送技術(shù)資料。.
2.根據(jù)技術(shù)要求擬定設(shè)計(jì)方案。
3.設(shè)計(jì)詳細(xì)結(jié)構(gòu)，畫(huà)出總裝配圖、部件圖并完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。
4.挑選部分典型零件設(shè)計(jì)零件工作圖。
5.撰寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。
工作進(jìn)度：
1.（2013.1）收集、研究相關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)資料。
2.（2013.2）翻譯文獻(xiàn)，擬定總體設(shè)計(jì)方案。
編寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，完善文獻(xiàn)翻譯，準(zhǔn)備開(kāi)題答辯。
3.（2013.3）熟悉課題，產(chǎn)品分析，繪制標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品圖。
總體方案比較、論證，確定總體方案，必要的計(jì)算。
4.（2013.4）建模、裝配、選模架及注射機(jī)、繪圖及圖紙標(biāo)準(zhǔn)化。
5.（2013.5）撰寫(xiě)畢業(yè)論文、編制主要零件的工藝卡片。
6.（2013.6）準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
上海電機(jī)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
課 題 推桿—塑殼開(kāi)關(guān)
塑料模具設(shè)計(jì)及制造工藝
專(zhuān) 業(yè) 材料成型及控制工程
年 級(jí) 2009級(jí)
姓 名 胡荇 學(xué) 號(hào) 091002061131
指 導(dǎo) 教 師 （簽字）
學(xué) 院 院 長(zhǎng) （簽字）
2013 年 月 日
33
摘 要
本文闡述了對(duì)推桿-塑料開(kāi)關(guān)塑料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)到整個(gè)注射模的大體的設(shè)計(jì)過(guò)程，首先介紹推桿-塑料開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu), 性能要求及其設(shè)計(jì)要求、塑料成型工藝及塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性。其次對(duì)注射成型原理及工藝特性、注射模結(jié)構(gòu)與注射機(jī)、塑料制品在模具中的位置與澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成型零件設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等方面的介 紹。在設(shè)計(jì)過(guò)程中也進(jìn)行適當(dāng)計(jì)算包括成型零件尺寸的計(jì)算和對(duì)注射機(jī)的鎖模力、最大注射量、注射壓力、開(kāi)模行程和模具與注射機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核。同時(shí)，也對(duì)產(chǎn)品的工藝性進(jìn)行分析，主要分析了塑料件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、尺寸標(biāo)注方法、精度要求、表面質(zhì)量和材料性質(zhì)等因素，在設(shè)計(jì)過(guò)程種運(yùn)用到了三維軟件ug對(duì)塑件進(jìn)行三維造型并對(duì)塑件進(jìn)行分模和建模分析。
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)我在大學(xué)階段所學(xué)習(xí)的模具設(shè)計(jì)方面的知識(shí)做了一個(gè)很好的總結(jié)和鞏固。目前我們對(duì)塑料模具的認(rèn)識(shí)還很膚淺,但通過(guò)這次的設(shè)計(jì)有了一定的提高.通過(guò)不斷的摸索,逐步掌握了一些塑料模具設(shè)計(jì)的步驟和方法，同時(shí)也認(rèn)識(shí)到自身的缺點(diǎn)與不足，這一定程度上增加了我的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：注塑模；型芯；斜導(dǎo)柱，成型零件，推出和復(fù)位機(jī)構(gòu)
Abstract
In this paper, the cup plastic cover to hold up the first product of the injection mold design to the general design process, first introducedthe cup hood structure, performance requirements and design requirements, the structure of plastic parts process sexual. Second, the principle of injection molding and technical characteristics of the structure and injection mold injection machines, plastic products position in the mold and gating system design, molding part design, structural design of components from the body design, the lateral sub-type and core-pulling mechanism design, temperature control systems introduction. During the design process also includes appropriate calculation of the size of the clamping force injection molding machine, the largest injection volume, injection pressure, the itinerary and mold and mold injection machine parts related to the size of the installation check. At the same time, the product of the process of analysis, the main analysis of the characteristics of the shape of plastic pieces, the size, dimensioning methods, accuracy, surface quality and material properties and other factors, types of use the three-dimensional software ug for modeling three-dimensional plastic parts and plastic parts for sub-module and analysis.
Through this graduation design, I do a very good summary and consolidation in college mold design knowledge. At present we are still very superficial understanding of the plastic mold, but by this design has been improved to some extent. Through continuous exploration, and gradually got some plastic mold design steps and methods, while recognizing oneself shortcomings and inadequacies, this increased to some extent my experience in the design.
Key words: injection mold; mainstream Road; core; molding parts, introduction and reset body
目 錄
引言 6
1 推桿-塑料開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)要求： 7
2 塑件材料與工藝分析 7
2.1 塑件材料 7
2.2 塑件幾何結(jié)構(gòu)及性能要求 7
2.3 收縮率 8
2.4 塑件壁厚 8
2.4 塑件尺寸精度和表面質(zhì)量 8
2.5 脫模斜度 9
3 注射機(jī)的選擇及校核 9
3.1.1注射量的計(jì)算 9
3.1.2鎖模力的計(jì)算 9
4 模具設(shè)計(jì) 13
4.1 塑件在模具中的位置 13
4.1.1分型面的選 13
4.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14
4.2.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 15
4.2.2主流道的設(shè)計(jì) 15
4.2.3澆口的設(shè)計(jì) 16
4.3 成型零件的設(shè)計(jì) 17
4.3.1影響塑件尺寸精度的因素 17
4.3.2成型零部件尺寸的計(jì)算 18
4.3.3型腔的強(qiáng)度和剛度計(jì)算 20
4.4 側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
4.4.1抽芯距和脫模力的計(jì)算 21
4.4.2連桿設(shè)計(jì) 21
4.5 滑塊、導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) 22
4.6 楔緊塊的設(shè)計(jì) 22
4.7模架的確定及模具與注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 22
4.7.1模架的確定 22
4.7.2 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核 23
4.8 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
4.8.1設(shè)計(jì)原則 24
4.8.2推出力的計(jì)算 25
4.8.3推桿的直徑的計(jì)算 25
4.8.4推桿的結(jié)構(gòu)和固定方法 26
4.9模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 26
4.9.1模具溫度調(diào)節(jié)及排氣系統(tǒng) 26
4.9.2冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 27
7 總結(jié) 31
謝 辭 32
參考文獻(xiàn) 34
引言
振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識(shí)。在電子、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)，從1997年開(kāi)始，我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值也超過(guò)了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。
?? 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。鑒于模具工業(yè)的重要性，在1989年3月國(guó)務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，把模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位。1997年以來(lái)，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了《當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2000年，對(duì)80多家國(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠實(shí)行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。
?? 現(xiàn)在，應(yīng)該引起我們特別注意的是，1999年8月20日黨中央和國(guó)務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展高科技實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定》中，明確提出了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?！稕Q定》指出：要在電子信息特別是集成電路設(shè)計(jì)與制造、網(wǎng)絡(luò)及通信、計(jì)算機(jī)及軟件、數(shù)字化電子產(chǎn)品等方面，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，形成一大批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)?！稕Q定》還指出：要加強(qiáng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)，注重電子信息等技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的嫁接，大幅度提高國(guó)產(chǎn)技術(shù)裝備的水平。1999年7月，國(guó)家計(jì)委和科學(xué)技術(shù)部發(fā)布了《當(dāng)前國(guó)家優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南(目錄)》，《指南》中列入了電子專(zhuān)用工模具、塑料成形新技術(shù)與新設(shè)備、快速原型制造工藝及成套設(shè)備、激光加工技術(shù)及成套設(shè)備、汽車(chē)關(guān)鍵零部件等。例如，采用快速原型制造技術(shù)和設(shè)備，用分層實(shí)體堆積等方法，可以將復(fù)雜的CAD模型轉(zhuǎn)化為實(shí)物，使模具和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)與制造周期大大縮短，企業(yè)就能快速搶占市場(chǎng)，取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此模具畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我們大學(xué)生來(lái)說(shuō)是相當(dāng)重要的，在設(shè)計(jì)中掌握模具的設(shè)計(jì)步驟，設(shè)計(jì)制造工藝的編制，以及相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算和模具裝配的規(guī)程。拓展自己在各方面的能力，為走上社會(huì)打下牢實(shí)的基礎(chǔ)。
1．推桿-塑料開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)要求：
推桿-塑料開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)如圖1.1所示
圖1 .1零件結(jié)構(gòu)圖
零件的設(shè)計(jì)要求：
（1） 零件材料選用PS，縮水率為6/1000。
（2） 零件的四周不允許有披鋒。
（3） 零件不允許有頂白、氣孔、接合線等缺陷。
（4） 尺寸公差范圍按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
2．塑件材料與工藝分析
2.1 塑件材料
此塑件為推桿-塑料開(kāi)關(guān)，工作時(shí)要求有良的耐熱、耐油性能和化學(xué)穩(wěn)定性，尺寸穩(wěn)定，易機(jī)械加工。因此該塑件的材料選擇聚苯乙烯PS塑料。
(1）基本特性 聚苯乙烯是僅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品種。聚苯乙烯無(wú)色透明，無(wú)毒無(wú)味，落地時(shí)發(fā)出清脆的類(lèi)似金屬的聲音，密度為1.054g/cm3。聚苯乙烯有良好的電性能和化學(xué)穩(wěn)定性，它能耐堿、硫酸、磷酸、10%~30%的鹽酸、稀醋酸及其他有機(jī)酸、但不耐硝酸及氧化劑的作用，對(duì)水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的耐蝕能力，能溶于笨、甲苯、四氯化碳、氯仿、酮類(lèi)和脂類(lèi)等。聚苯乙烯的著色性能優(yōu)良，能染成各種鮮艷的色彩。聚苯乙烯耐熱性低，熱變形溫度一般在70~80℃，所以只能在不高的溫度下使用。聚苯乙烯質(zhì)地硬而脆，有較高的熱膨脹系數(shù)，因此，限制了他在工程上的應(yīng)用。
(2）主要用途 它在日用品方面廣泛用于包裝材料、各種容器和玩具，在工業(yè)上可用于制作儀表外殼、登罩、化學(xué)儀器零件、透明模型等，在電氣方面用于制作良好的絕緣材料，如接線盒，電池蓋等。
(3）成型特點(diǎn) 由于聚苯乙烯的流動(dòng)性和成型性良好，故成品率高，但易出現(xiàn)裂紋，所以成型塑件的脫模斜度不宜過(guò)小，且推出要均勻；由于熱膨脹系數(shù)高，塑件不宜有嵌件，否則會(huì)因兩者的熱膨脹系數(shù)相差太大而導(dǎo)致開(kāi)裂，且應(yīng)注意塑件壁厚應(yīng)均勻；且用高溫料、高模溫、低注射壓力成型并延長(zhǎng)注射時(shí)間，以防止縮孔及變形，降低應(yīng)力；但料溫過(guò)高，則容易出現(xiàn)銀絲；由于流動(dòng)性好，模具設(shè)計(jì)中大多采用點(diǎn)澆口形式。
2.2 塑件幾何結(jié)構(gòu)及性能要求
1、 此塑件為推桿-塑料開(kāi)關(guān)，工作時(shí)要求它能耐堿、硫酸、磷酸、10%~30%的鹽酸、稀醋酸及其他有機(jī)酸、但不耐硝酸及氧化劑的作用，對(duì)水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的耐蝕能力，能溶于笨、甲苯、四氯化碳、氯仿、酮類(lèi)和脂類(lèi)等，有一定優(yōu)良的耐熱、耐油性能和化學(xué)穩(wěn)定性，尺寸穩(wěn)定，電性能良好性能，因此該塑件的材料聚苯乙烯PS塑料。
2、 從零件圖上分析，塑件是方形，且有側(cè)孔故采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行成型。
3、該塑件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而且壁厚均勻，成型工藝性好，采用注射成型方法進(jìn)行生產(chǎn)。
2.3 收縮率
塑件的材料為聚苯乙烯PS塑料，查《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》常用熱塑性塑料主要技術(shù)指標(biāo)可知，聚苯乙烯PS塑料（通用）收縮率0.6%～0.8%,合適的壁厚1.8～5㎜。
2.4 塑件壁厚
塑料制品應(yīng)該有一定的厚度，這不僅是為了塑料制品本身在使用中有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且也是為了塑料在成型時(shí)有良好的流動(dòng)狀態(tài)。
塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件幾何尺寸以及成型工藝等眾多因素的制約。根據(jù)成型工藝的要求，應(yīng)盡量使制件各部分壁厚均勻，避免有的部位太厚或者太薄，否則成型后會(huì)因收縮不均勻而使制品變形或產(chǎn)生縮坑，凹陷燒傷或者填充不足等缺陷。熱塑性塑料的壁厚應(yīng)該控制在1mm～4mm之間，若太厚，易產(chǎn)生氣泡和缺陷，同時(shí)也不易冷卻。
此推桿-塑料開(kāi)關(guān)壁厚為2mm。
2.5 塑件尺寸精度和表面質(zhì)量
塑件的尺寸精度是指成型后所獲得的塑件產(chǎn)品尺寸和圖紙中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取決于塑料因材質(zhì)和工藝條件引起的塑料收縮率范圍大小，模具制造精度、型腔型芯的磨損程度以及工藝此控制因素。而模具的某些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又在相當(dāng)大程度上影響塑件的尺寸精度，故而，塑件的精度應(yīng)盡量選擇的低些，通過(guò)查《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》塑料公差等級(jí)的選用可查聚苯乙烯PS塑料建議采用的公差等級(jí)。
根據(jù)該塑件的工藝與性能要求，查表取精度等級(jí)為IT5級(jí)。
塑件的表面粗糙度與塑料的品種、成型工藝條件、模具成型零件的表面粗糙度及其磨損情況有關(guān)，其中成型零件的粗糙度是決定塑件表面粗糙度的主要因素。一般模具的表面粗糙度要比塑件的表面粗糙度低一級(jí)。由于該塑件要求表面光滑、平整，無(wú)氣孔、縮水等缺陷，故其表面粗糙度值取Ra=1.6。
2.6 脫模斜度
由于制品在冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)緊緊包住型芯或型腔凸出的部分，為了使制件能夠順利從模具中取出或者脫模，必須對(duì)塑件的設(shè)計(jì)提出脫模斜度的要求，要求在塑件設(shè)計(jì)時(shí)或者在模具設(shè)計(jì)時(shí)給予充分的考慮，設(shè)計(jì)脫模斜度。
塑件上脫模斜度大小，與塑件的性質(zhì)、收縮率大小、摩擦系數(shù)大小、塑件壁厚和幾何形狀有關(guān)。硬質(zhì)塑料比軟質(zhì)塑料脫模斜度大；形狀越復(fù)雜或成型孔較多的塑件取，較大的脫模斜度；塑件高度越高、孔越深，則去較小的脫模斜度；壁厚增加，內(nèi)孔包住型芯，脫模斜度也應(yīng)大些。
為了推桿-塑料開(kāi)關(guān)能順利的裝配和成型時(shí)能順利的脫模而在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)2°的斜角，所以說(shuō)在這里不用考慮脫模斜度了。
3．注射機(jī)的選擇及校核
注塑機(jī)的選用包括兩方面的內(nèi)容：一是確定注塑機(jī)的型號(hào)，根據(jù)塑件、塑料、注塑模及注射工藝等所需要求的注塑機(jī)的規(guī)格參數(shù)在所選注塑機(jī)的規(guī)格參數(shù)范圍之內(nèi)；二是調(diào)整注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)至所需要的參數(shù)，根據(jù)塑料的品種、塑件的結(jié)構(gòu)、成型方法、生產(chǎn)批量、現(xiàn)有設(shè)備及注射工藝等進(jìn)行選擇。
3.1 注塑機(jī)的選擇及參數(shù)
3.1.1注射量的計(jì)算
通過(guò)Ug建模分析，塑件的體積V1為1744mm3，塑件的質(zhì)量：
m1=pv1=1.054×10-3×1744=1.5g (p=1.054×10-3g/mm3)
此時(shí)流道凝料的體積未知，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可按塑件質(zhì)量的0.6倍進(jìn)行估算，所以注射量為:
m=1.6nm1=1.6×1×1.5=2.4g
v=1.6nv1=1.6×1×1744=2230mm3
3.1.2鎖模力的計(jì)算
流道凝料(包括澆口)在分型面上的的投影面積，在此時(shí)還是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：(為每個(gè)塑件在分型面上的投影面積)
取進(jìn)行估算：
A=nA1+A2=nA1+0.35nA1=1.35×1×A1
通過(guò)Ug建模分析,A1=8824.7mm2 則 A= 11913.3mm2
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)鎖模力公式[2]:P=KPA (3-1)
（3-1）式中——鎖模力（）；
——制品在模板的垂直投影面積（ ）；
——鎖模力常數(shù)（）;
常用塑料的值通過(guò)查《簡(jiǎn)明塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》取ABS塑料鎖模力常數(shù)為0.3-0.48取KP 取0.4，則P=KPA=0.4×8824.7mm2=2.53KN 。
在實(shí)際生產(chǎn)中，臥式注射機(jī)有利于塑件生產(chǎn)的自動(dòng)化,選擇常用臥式注射機(jī), 再根據(jù)上面計(jì)算的注射量和鎖模力以及注塑機(jī)市場(chǎng)情況，查《簡(jiǎn)明塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》國(guó)產(chǎn)常用注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，初選XS-ZY-400螺桿式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如表3.1.2。
表3.1.2注塑機(jī)基本參數(shù)
最大注射量/g
200~400
模板的最大厚度/mm
406
注射方式
螺桿式
模板的最小厚度/mm
165
螺桿直徑/mm
55
最大開(kāi)合模行程/mm
260
鎖模力/KN
2540
注射壓力/MPa
109
注射行程/mm
160
動(dòng)定模固定板尺寸/mm
428×458
螺桿驅(qū)動(dòng)/KN
5.5
最大成型面積/
645
噴嘴孔直徑(mm)
Ф4
拉桿空間/mm
290×368
噴嘴圓弧半徑(mm)
18
外型尺寸(長(zhǎng)×寬×高)/m
4.7×1.4×1.8
重要參數(shù)意義：
（1）噴嘴尺寸 注塑機(jī)噴嘴頭一般為球面，其球面半徑R應(yīng)與模具的主流道始端的球面半徑吻合，以免高壓熔體從隙縫處溢出，一般模具的主流道始端的球面半徑應(yīng)比噴嘴球半徑大1～2mm，否則主流道內(nèi)的塑料凝料無(wú)法脫出，噴嘴與澆口套相應(yīng)尺寸關(guān)系如圖4.1所示。
圖3.1.2 噴嘴與澆口套的尺寸關(guān)系圖
其中 ，R=r+（1～2）mm ，D=d +（0.5～1）mm
(2) 定位圈尺寸 注塑機(jī)定模固定板上有一規(guī)定尺寸的定位孔，注塑模定模板上相應(yīng)設(shè)計(jì)有定位環(huán)。為了使模具的主流道的中心線與注塑機(jī)噴嘴的中心線相重合，模具定模固定板上的定位環(huán)或主流道襯套與定位環(huán)的整體式結(jié)構(gòu)的外徑尺寸d應(yīng)與注塑機(jī)固定模板上的定位孔呈間隙配合，便于模具安裝。定位環(huán)的高度小型模具為7～10mm，大型模具為 10～15mm，定位孔深度應(yīng)大于定位環(huán)的高度。
(3) 模具最大、最小厚度 在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使模具的總厚度位于注塑機(jī)可安裝模具的最大模厚和最小模厚之間，同時(shí)應(yīng)校核模具的外形尺寸,使得模具能從注塑機(jī)拉桿之間裝入。模具閉合厚度應(yīng)滿(mǎn)足的條件：，式中:——最大模具厚度，——最小模具厚度，——模具閉合高度
(4) 模具長(zhǎng)度和寬度 模具外形尺寸要與注塑機(jī)拉桿間距相適應(yīng)，校核其安裝時(shí)能否穿過(guò)拉桿空間在動(dòng)、定模固定板上固定。模具在注塑機(jī)動(dòng)、定模固定板上安裝的方式有兩種：用螺釘直接固定（大型注塑模多用此法）和用螺釘、壓板固定（中、小型模具多用此法）。采用第一種方法時(shí)，動(dòng)、定模座板上的螺釘孔尺寸及間距應(yīng)與注塑機(jī)對(duì)應(yīng)模板上所開(kāi)設(shè)的螺孔相適應(yīng)（注塑機(jī)動(dòng)、定模安裝板上開(kāi)著許多不同間距的螺釘孔，只要保證與其中一組相適應(yīng)即可）;若采用后一種方法，靈活性大，只需在模具動(dòng)、定模固定板附近有螺孔就行。
3．2 型腔數(shù)量的確定和校核
在此設(shè)計(jì)實(shí)踐中，已經(jīng)確定注射機(jī)的型號(hào)，再根據(jù)所選用的注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范及塑件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，計(jì)算能夠選取的型腔的數(shù)目。分以下幾點(diǎn)考慮：
①塑料制件的批量和交貨周期。因?yàn)樗芗蟠笈可a(chǎn)，因此使用多型腔模具生產(chǎn)，這樣可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，提高生產(chǎn)效率。
②質(zhì)量控制要求。塑料制件的質(zhì)量控制要求是指其尺寸、精度、性能及表面粗糙度要求等。每增加一個(gè)型腔，由于型腔的制造誤差和成型工藝誤差的影響，塑件的尺才精度要降低約4％～8％。
③成型的塑料品種與塑件的形狀及尺寸。塑件的材料、形狀尺寸與澆口的位置和形式有關(guān)，同時(shí)也對(duì)分型面和脫模的位置有影響，因此確定型腔數(shù)目時(shí)應(yīng)考慮這方面的因素。
型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模力等參數(shù)有關(guān)，此外，還受塑件的精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性等因素影響。
采用注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)量：
式中 ——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
——注射機(jī)允許的最大注射量；
——單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積；
——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積。
在UG下，經(jīng)過(guò)估算求出單個(gè)塑件的質(zhì)量約為76.73g；且估算出澆注系統(tǒng)所需塑料46.04g，查查《簡(jiǎn)明塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P128表3-4部分國(guó)產(chǎn)常用注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，初選XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)的最大注射量為125g，分別代入上式得：
由上式得出型腔數(shù)的取值范圍，考慮注射機(jī)安裝模板尺寸的大?。苎b多大的模具）、對(duì)稱(chēng)性、成型塑件的尺寸精度及模具的生產(chǎn)成本等。綜合考慮以上因素，最終確定型腔數(shù)量為2。
3.3 注射量校核
由于型腔數(shù)量由注射量計(jì)算而得，而且實(shí)際型腔數(shù)量少于最大型腔數(shù)量，故知注塑機(jī)的注射量必滿(mǎn)足要求。
3.4 注射壓力的校核
注射壓力的校核是核定注射機(jī)的最大注射壓力能否滿(mǎn)足該塑件成型的需要，塑件成型所需要的壓力是由注射機(jī)類(lèi)型、噴嘴形式、塑料流動(dòng)性、澆注系統(tǒng)和型腔的流動(dòng)阻力等因素決定的。
式中 ——注射機(jī)的最大注射壓力；
——塑件成型所需的實(shí)際注射壓力；
型腔內(nèi)的壓力約為注射壓力的80%左右，通常取20~40Mpa左右。查教材《塑件成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表4.1可知聚苯乙烯PS塑料所需注射壓力為15~20Mpa，而所選用的注射機(jī)的注射壓力為200~400Mpa，即：
因此，注射機(jī)的注射壓力符合要求。
4．模具設(shè)計(jì)
4.1 塑件在模具中的位置
4.1.1分型面的選擇
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(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。
選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：
（1） . 符合塑件脫模：為使塑件能從模具內(nèi)取出，分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件斷面最大尺寸的部位。
（2）. 分型面的數(shù)目和形狀：通常只采用一個(gè)與開(kāi)模運(yùn)動(dòng)方向相垂直的分型面。確定分形面應(yīng)以模具制造及脫模方便為原則。
（3）. 型腔的選擇：盡量防止形成側(cè)孔和側(cè)凹，以避免采用較復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)
（4）. 確保表面質(zhì)量：分型面盡量不要選擇塑件光滑的外表面，避免影響塑件的外觀質(zhì)量;將塑件要求同軸度的部分放在分型面的同一側(cè)。以確保塑件的同軸度;要考慮減小造成塑件大、小端的尺寸差異要求等。
（5）. 有利于塑件脫模：由于模具的脫模機(jī)構(gòu)通常設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，故盡可能使開(kāi)模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)。
（6）. 考慮側(cè)向軸拔距。一般機(jī)械式分型 抽芯機(jī)構(gòu)的側(cè)向軸拔距都較小，因此選擇分型面的時(shí)應(yīng)將抽芯或分型距離長(zhǎng)的方向置于動(dòng)、定模的開(kāi)合模方向上，即將短軸拔距作為側(cè)向分型或抽芯。并注意將側(cè)抽芯放在動(dòng)模邊，避免定模抽芯
（7）. 鎖緊模具的要求：側(cè)向合模鎖緊力較小，故對(duì)于投影面積較大的大型塑件，應(yīng)將投影面積大的方向放在動(dòng)、定模的合模方向上，而將投影面積小較小的方向作為側(cè)向分型面。
（8）. 有利于排氣。當(dāng)分型面作為主要排氣渠道時(shí)，應(yīng)將分型面設(shè)計(jì)在塑料的流動(dòng)末端，以利于排氣。
（9）. 分型面應(yīng)選擇在塑件外形最大輪廓處，并且模具零件易于加工。
為了便于模具加工制造，應(yīng)盡是選擇平直分型面工易于加工的分型面。
此塑件要求表面光滑、平整，無(wú)氣孔、縮水等缺陷。由于塑件側(cè)面帶有側(cè)凹結(jié)構(gòu)，所以除了主分型面以外還要進(jìn)行側(cè)向的分型。依據(jù)分型面的選擇原則，該塑件的主分型面如圖4.1.1所示。
圖4.1.1主分型面
4.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
（1）澆注系統(tǒng)的作用
澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿(mǎn)型腔的各個(gè)部位，并在充填保壓過(guò)程中，將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得外形清晰、內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料制品。
?（2）澆注系統(tǒng)的組成
澆注系統(tǒng)隨注塑機(jī)的種類(lèi)的不同略有區(qū)別，但基本組成卻是四部分：主流道、分流道、澆口和冷料井。
1）主流道：是連接注塑機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機(jī)的噴嘴在同一軸線上，截面為圓形，并帶有一定錐度，熔料在主流道中并不改變方向。
2）分流道：是指從主流道至澆口之間的通道，一般開(kāi)在分 型面上。
3）澆口：是指從分流道末端到模具型腔為止的一段細(xì)短通道，是澆注系統(tǒng)中截面最小且最短的部分。
4）冷料井：它一般位于主流道對(duì)面的動(dòng)模上，或處于分流道的末端。
4.2.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則
1）有利于型腔中的氣體的排出 必須保證熔料充模過(guò)程快而不紊亂，并創(chuàng)造良好的排氣條件。
2）了解塑料的成型性能 滿(mǎn)足所用塑料的成型特性，根據(jù)各種塑料的不同特性來(lái)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)。
3）防止型芯的變形和嵌件的位移 為使熔體流動(dòng)阻力減小，應(yīng)盡量避免熔料正面沖擊小直徑型芯和脆弱的金屬嵌件。
4）一模多腔時(shí)，應(yīng)使各模腔的容積不至相差太多，否則難以保證制品質(zhì)量。
5）盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕 要考慮去除、修整進(jìn)料口是否方便，同時(shí)要不影響制口的外表美觀。
6）流動(dòng)距離比和流動(dòng)面積比的校核 根據(jù)查表得聚氯乙烯PS塑料的注射壓力是88.2Mpa,流動(dòng)距離比300~260，概括制品的大小、形狀、壁厚、技術(shù)要求等因素，綜合所選分型面，同時(shí)考慮澆注系統(tǒng)的形式，進(jìn)料口數(shù)量等。
7）選擇進(jìn)料口的位置與形狀時(shí)，應(yīng)結(jié)合塑件的形狀和技術(shù)要求進(jìn)行確定。
8）盡量采用較短的流程充滿(mǎn)型腔 地大量生產(chǎn)時(shí)，要在保證質(zhì)量的前提下，盡量縮短流程，縮短成型周期。
9）噴嘴端部的冷料不能進(jìn)入型腔，在澆注系統(tǒng)中應(yīng)考慮有儲(chǔ)存此冷料的位置。
4.2.2主流道的設(shè)計(jì)
熔融塑料首先要經(jīng)過(guò)主流道，所以它的大小直接影響塑料的流速和填充時(shí)間。設(shè)計(jì)時(shí)，盡量使熔體經(jīng)過(guò)主流道的壓力損失和溫度降低最小。主流道通常比較粗大，有利于熔體的流動(dòng)，但太大會(huì)造成塑料消耗過(guò)多。主流道不宜過(guò)小，否則熔體壓力和熱量損失大，對(duì)充模不利。通常對(duì)黏度大的塑料和尺寸較大的制品，主流道截面尺寸設(shè)計(jì)得大一些，反之，流動(dòng)性較好的流道截面尺寸設(shè)計(jì)得小一些。
為了便于凝料從主流道中拔出，主流道截面設(shè)計(jì)成圓錐形，其半錐角；主流道小端直徑一般取3～?6mm；主流道長(zhǎng)度一般不超過(guò)；主流道襯套內(nèi)壁必須光滑，表面粗糙度應(yīng)有。澆口套一般采用碳素工具鋼（如T8A、T10A等材料）制造，熱處理淬火硬度53~57HRC。
由于塑件的結(jié)構(gòu)特征決定模具設(shè)計(jì)為一模兩腔。為了保證注射時(shí)塑件完全充滿(mǎn)，避免產(chǎn)生熔接痕，易于排氣，且便于模具的加工制造，將主流道與模具中心位置，通過(guò)查表和注射機(jī)參數(shù)的綜合分析，得其主要尺寸為：
主流道的小端直徑：D1=5mm ；
主流道的大端直徑：D2=8mm ；
主流道的球面半徑為：SR=20mm ；
主流道錐角：取 α=2°；
主流道長(zhǎng)度：取L=40mm ；
由于主流道小端與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸與相撞，還受高溫料流的沖刷，特別是當(dāng)流道穿過(guò)幾塊模板是，在模板接觸面出可能產(chǎn)生溢料，妨礙主流道凝料脫模。因此，一般設(shè)置主流襯套。形狀如圖4.2.1所示：
圖4.2.2 澆口套的固定形式
4.2.3澆口的設(shè)計(jì)
澆口亦稱(chēng)進(jìn)料口,是連接分流道與型腔的熔體的通道.澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否,直接關(guān)系到塑件能否非完好的高質(zhì)量地注射成型.n澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位,通過(guò)截面尺寸的突然變化使分流道送來(lái)的塑料熔體產(chǎn)生突變的流速增加,提高剪切速率,降低粘度,使其成為理想的流動(dòng)狀態(tài),從而迅速均均衡的充滿(mǎn)型腔.對(duì)于多型腔模具,調(diào)節(jié)澆口的尺寸,還可以使非平衡布置的型腔達(dá)到同時(shí)進(jìn)料的目的,提高塑件質(zhì)量. 另外限制性澆口還起著較早固化防止型腔中的熔體倒流的作用.非限制性澆口是整個(gè)澆注系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位,它主要是對(duì)中大型筒類(lèi),殼類(lèi)塑件型腔起引料和進(jìn)料后的施壓作用
澆口的類(lèi)型：直接澆口、中心澆口、側(cè)澆口、環(huán)形澆口、輪輻式澆口、爪形澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口。
設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：
1、 盡量縮短熔體流動(dòng)路程。
2、 澆口位置應(yīng)能減少熔接痕并提高熔接強(qiáng)度。
3、 澆口位置應(yīng)能避免熔體噴射和熔體破裂現(xiàn)象而引起的制品缺陷。
4、 澆口位置應(yīng)考慮高分子取向?qū)χ破返挠绊憽?
5、 澆口位置應(yīng)有利于排氣。
6、 澆口開(kāi)設(shè)在制件壁厚處有利于熔體流動(dòng)和補(bǔ)縮。
7、 防止料流將型芯或嵌件被擠壓變形。
本塑件是采用點(diǎn)澆口的類(lèi)型設(shè)計(jì)，點(diǎn)澆口是應(yīng)用較廣泛的一種澆口形式，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且對(duì)各種塑料 的成型適應(yīng)性腔。由于交口截面小 ，減少了 澆注系統(tǒng)塑料的消耗，同時(shí)去除澆口容易，且不留明顯痕跡。但這種澆口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射壓力損失較大，對(duì)深型腔塑料件排氣不利。
一般厚度t=0.5～2.0mm(或者取塑料壁厚的1/3-2/3)，寬度b=1.5～5.0mm , 澆口的長(zhǎng)度L=0.7～2.0mm ,此模具澆口尺寸如圖4.2.3所示。
4.3 成型零件的設(shè)計(jì)
4.3.1影響塑件尺寸精度的因素
成型零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算主要指成型部分，與塑件接觸部分的尺寸計(jì)算。而對(duì)于塑件尺寸精度影響的主要因素有以下方面：
(1) 成型零件的磨損誤差 成型零件工作中的磨損使型腔尺寸變大，型芯的尺寸變小，中心距不變。成型零件的磨損主要發(fā)生在平行于脫模方向上，所以為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)計(jì)算，一般只考慮與塑件脫模方向平行表面的磨損量，對(duì)于垂直方向的表面磨損不必考慮。磨損量與塑料的品種、塑料制品的產(chǎn)量、成型零件的表面硬度和粗糙度有關(guān)。對(duì)于中、小形塑料模，最大允許磨損量引起塑料制品的誤差可取。
(2) 模具成型零件的制造誤差 模具成型零件的制造精度直接影響塑料制品的尺寸精度，成型零件的制造精度越低，塑料制品的尺寸精度也就越低。實(shí)驗(yàn)證明，成型零件的制造公差約為塑料制品總公差的左右，因此在已知塑料制品尺寸公差時(shí)，成型零件工作尺寸公差可定為 ，或者取級(jí)作為制造公差。
(3) 塑料收縮率的偏差和波動(dòng)誤差 塑料制品的成型收縮率受塑料品種、制品形狀、尺寸、壁厚、成型工藝條件和模具結(jié)構(gòu)等因素的影響，收縮率會(huì)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，加上對(duì)收縮率估計(jì)的偏差，要準(zhǔn)確非常困難。
收縮率波動(dòng)導(dǎo)致塑料制品尺寸的誤差為： （4.3-1）
（7-1）式中：——塑料收縮率波動(dòng)引起制品尺寸的誤差值（）；
——塑料的最大、最小收縮率；
——塑料制品的基本尺寸（）。
一般塑料收縮率波動(dòng)引起的誤差小于。
4.3.2成型零部件尺寸的計(jì)算
在一般情況下，成型零件的磨損誤差、模具成型零件的制造誤差和塑料收縮率的波動(dòng)誤差是影響塑料制品制造公差的因素。因此，計(jì)算成型零件工作尺寸時(shí)，主要根據(jù)以上三項(xiàng)因素進(jìn)行計(jì)算。
成型零件的工作尺寸計(jì)算方法有平均值法和公差帶法兩種。
平均值法是按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算。此方法較簡(jiǎn)便，但可能有誤差，不適合于精密計(jì)算。
公差帶法按極限收縮率、極限制造公差和極限磨損量進(jìn)行計(jì)算，能保證成型制品在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，但計(jì)算比較復(fù)雜。對(duì)于該塑件來(lái)說(shuō)，采用平均值計(jì)算法比較合適。
根據(jù)規(guī)定，對(duì)塑件尺寸和成型零件的尺寸偏差統(tǒng)一按“入體”原則標(biāo)注，即
1、包容面（型腔和塑件內(nèi)表面）尺寸采用單向正偏差標(biāo)注；
2、被包容面（型芯和塑件外表面）尺寸采用單向負(fù)偏差標(biāo)注；
3、中心距尺寸采用雙向?qū)ΨQ(chēng)偏差標(biāo)注。
根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，該模具型腔分為定模型腔和、動(dòng)模型芯加動(dòng)滑塊，并且全部采用組合式結(jié)構(gòu)。
組合式型腔便于模具的加工制造，可降低模具的制造成本。為了保證注塑成型時(shí)主流道、凹模和兩個(gè)動(dòng)滑塊的配合，動(dòng)模型腔由兩個(gè)形狀大小相同的滑塊組合而成，滑塊的定位采用彈簧定位。由于滑塊高度小，導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)在動(dòng)模固定板上，滑塊高于動(dòng)模固定板0.2～0.5mm，以保證合模時(shí)模具完全密合。
根據(jù)尺寸公差可知：塑件的公差等級(jí)為MT5級(jí)(GB4458.5-84)，對(duì)于此塑料精度為中等，故取。
塑料收縮率范圍為0.5%～0.8%，則平均收縮率為：
（1）型腔和型芯徑向尺寸的計(jì)算
根據(jù)[1]中的公式進(jìn)行計(jì)算：
型腔徑向尺寸：
型芯徑向尺寸：
式中，是塑件的平均收縮率，△為塑件相應(yīng)尺寸的公差；δz為制造公差，取δz為△/3。塑件的徑向尺寸： ,
則得到相應(yīng)的型腔徑向尺寸：
塑件的徑向尺寸：
則得到相應(yīng)的型芯徑向尺寸：
（2）型腔和型芯高度尺寸的計(jì)算
按《塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)》中的公式進(jìn)行計(jì)算
型腔徑向尺寸：
型芯徑向尺寸：
塑件的高度尺寸：
則得到相應(yīng)的型腔高度尺寸：
塑件的高度尺寸：
4.3.3型腔的強(qiáng)度和剛度計(jì)算
研究型腔強(qiáng)度和剛度的問(wèn)題，主要目的是計(jì)算型腔側(cè)壁厚度和底板厚度。
塑料模型腔受到熔體強(qiáng)大壓力的作用，如果型腔側(cè)壁或者底板厚度不夠，可能因強(qiáng)度不足而產(chǎn)生塑性變形甚至破裂；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，降低塑料制品精度和不能順利脫模。因此，應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚的。
模具型腔強(qiáng)度和剛度計(jì)算的載荷，應(yīng)以注射成型時(shí)熔體充滿(mǎn)型腔或壓縮型腔壓至最低點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的最大壓力為準(zhǔn)。理論分析和實(shí)踐證明，大尺寸模具型腔主要因剛度不足而產(chǎn)生過(guò)大撓曲，計(jì)算壁厚時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足剛度條件。小尺寸型腔在發(fā)生大的彈性變形之前，其內(nèi)應(yīng)力往往超過(guò)了模具材料的許應(yīng)力，計(jì)算壁厚時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度條件，因此，該模具為小尺寸模具型腔，按強(qiáng)度進(jìn)行校核。
型腔壁厚的強(qiáng)度條件：在各種受力形式下的應(yīng)力值不超過(guò)許用應(yīng)力值，即。剛度條件是：型腔彈性變形的撓度值不超過(guò)允許變形量，即。剛度計(jì)算要保證三個(gè)方面的要求：1）成型過(guò)程中不發(fā)生溢料；2）保證塑料制品精度；3）保證塑料制品順利脫模。
側(cè)壁厚度計(jì)算：
mm （6.22）
因此，側(cè)壁厚要大于38.8mm。
（7-1）式中 P—型腔內(nèi)熔體的壓力，由查表得到P=20Mpa；—承受熔體壓力的側(cè)壁高度，由型腔可知=100mm；H為型芯總高度150mm；l—型腔側(cè)壁長(zhǎng)邊長(zhǎng),l=120mm； —材料的許用應(yīng)力，該材料為T(mén)10，取=225 Mpa。
側(cè)壁高度計(jì)算：
mm （6.24）,m
因此，動(dòng)模支撐板按標(biāo)準(zhǔn)厚度取90mm。
（7-2）式中 P—型腔內(nèi)熔體的壓力，由查表得到P=20Mpa，b—型腔側(cè)壁的短邊長(zhǎng)，由型腔可知b=106mm，按b/B=1/2,B=210mm，L—雙支腳間距, 根據(jù)型腔的布局，模架應(yīng)選在270350mm ，所以支腳間距L =150mm, —材料的許用應(yīng)力，該材料為45鋼，取=160 Mpa .
4.4 側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
塑件在成型過(guò)程中，考慮到我們要的側(cè)向抽芯力比較大，行程比較遠(yuǎn)等。根據(jù)動(dòng)力來(lái)源的不同，側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)一般可分為機(jī)動(dòng)、液壓或氣動(dòng)以及手動(dòng)等三大類(lèi)型。本次設(shè)計(jì)成型的塑件抽拔距離長(zhǎng)，成型型心尺寸大，需要的抽拔力大，所以本套模具選用側(cè)向液壓抽芯。
4.4.1抽芯距和脫模力的計(jì)算
側(cè)向抽芯距一般比塑件上側(cè)凹、側(cè)孔的深度或側(cè)向凸臺(tái)的高度大，用公式表示即為： （4.4-1）
（8-1）式中 ——塑件上側(cè)凹、側(cè)孔的深度或側(cè)向凸臺(tái)的高度；
——抽芯距。因?yàn)閭?cè)輪廓的深度為只有6mm，則需要抽芯長(zhǎng)度S=10mm。
由于塑件包緊在側(cè)向型芯或粘附在側(cè)向型腔上，因此在各類(lèi)型的側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)中，側(cè)向分型與抽芯時(shí)必然會(huì)遇到抽拔的阻力，側(cè)向分型與抽芯的抽拔力一定要大于抽拔阻力。對(duì)于抽芯力的計(jì)算，可以按《新編塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的公式來(lái)計(jì)算。即
（4.4-.2）
（4.4-2）式中——抽芯力（N）
A——塑件包絡(luò)型芯的面積A=33981.5。
——塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力通常在，在此取平均值。
——塑件在熱態(tài)時(shí)對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，一般在范圍之內(nèi)，取中間值。
——側(cè)抽芯的脫模斜度或傾余角，取。
故
4.4.2連桿設(shè)計(jì)
一般在設(shè)計(jì)時(shí)向抽芯傾角不大于，最常用為。抽芯距很短時(shí)，取小些，抽芯距較長(zhǎng)時(shí)，取大些；抽芯力大時(shí)可取小些，抽芯力小時(shí)可取大些。另外，斜導(dǎo)柱在對(duì)稱(chēng)布置時(shí)，抽芯力可相互抵消，可取大些，而斜導(dǎo)柱非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)，抽芯力無(wú)法抵消，要取小些。
綜上所述，塑件采用側(cè)向抽芯傾角。
斜導(dǎo)柱的直徑可用查表的方法確定。按已求得的抽拔力和選定的斜導(dǎo)柱的傾斜角在教材[《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》P213 表9.1來(lái)確定。但考慮到我們要的側(cè)向抽芯力比較大，行程比較遠(yuǎn)等，經(jīng)過(guò)綜合考慮我們決定有側(cè)向液壓抽芯，側(cè)向抽芯連桿D=20mm，d=16mm,l=100mm與滑塊的連接用螺紋連接。
4.5 滑塊、導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)要點(diǎn)：首先，側(cè)型芯與滑塊的連接形式，滑塊分為整體式和組合式。；我們的是用整體式具體看圖，其次是滑塊的導(dǎo)滑形式，滑塊在導(dǎo)滑槽中的活動(dòng)必須順利平穩(wěn)，不發(fā)生卡滯、跳動(dòng)等現(xiàn)象，滑塊與導(dǎo)滑槽的配合形式也不同，一般采用T 形槽或燕尾槽導(dǎo)滑，尤其使用局部蓋板式T 形槽比較多，因而優(yōu)先考慮用壓板通過(guò)銷(xiāo)釘和螺釘與動(dòng)模板連接來(lái)形成導(dǎo)滑槽；還有是滑塊的導(dǎo)滑長(zhǎng)度，應(yīng)大于滑塊寬度的1.5倍，滑塊完成抽芯動(dòng)作后繼續(xù)留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，并保證在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長(zhǎng)度不小于滑塊全長(zhǎng)的；最后是定位裝置，滑塊定位裝置在開(kāi)模過(guò)程中用來(lái)保證滑塊停留在剛剛脫離斜導(dǎo)柱的位置，不再發(fā)生任何移動(dòng)，以避免在合模時(shí)發(fā)生碰撞。有彈簧拉桿式，彈簧頂銷(xiāo)定位式，可根據(jù)具體情況合理選用，由于該設(shè)計(jì)抽完芯仍有一定長(zhǎng)度流在側(cè)滑塊上，應(yīng)而直接用擋板連接。
4.6 楔緊塊的設(shè)計(jì)
鎖緊塊的設(shè)計(jì)形式，采用如下圖（標(biāo)記4）所示，牢固可靠剛性大鎖緊塊的楔緊角比斜導(dǎo)柱的角度要大2°～ 3°。
圖4.6 楔緊塊結(jié)構(gòu)
4.7模架的確定及模具與注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核
4.7.1模架的確定
注塑模模架?chē)?guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。前者適用于模板尺寸為B×L≤560mm×900mm；后者的模板尺寸B×L為（630mm×630mm）～（1250mm×2000mm）。因此，該設(shè)計(jì)按GB/T12556——1990來(lái)選取。
根據(jù)模具的總體結(jié)構(gòu)，定模兩塊板，動(dòng)模兩塊板，采用推件板脫模機(jī)構(gòu)。因此，選用A2型模架。該類(lèi)型模架適用于直接澆口，采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的注射成形模具。
因?yàn)椴捎玫氖钦w嵌入式的凹模和整體式凸模，所以模仁的大小根據(jù)型腔的布局制定，從節(jié)約材料和較小的模具尺寸出發(fā)，模仁的值取的越小越好，但實(shí)際中因?yàn)橐紤]冷卻因素，又因?yàn)榻?jīng)過(guò)模仁的冷卻系統(tǒng)比經(jīng)過(guò)模仁外部的冷卻系統(tǒng)效率高，所以為了給冷卻系統(tǒng)留有足夠的空間，。因此，最終確定模架為150×180mm。其他的尺寸如圖4.7.1所示
圖4.7.1 模架結(jié)構(gòu)
4.7.2 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核
開(kāi)模行程的校核 模具開(kāi)模取出塑件所需的開(kāi)模距離必須小于注塑機(jī)的最大開(kāi)模行程。注塑機(jī)最大開(kāi)模行程的大小直接影響模具所能成形的塑件高度，太小時(shí)塑件無(wú)法從動(dòng)、定模之間取出。因此模具設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行注塑機(jī)開(kāi)模行程的校核，使其與模具的開(kāi)模距離相適應(yīng)。對(duì)于帶有不同形式的鎖模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)，其最大開(kāi)模行程有的與模具厚度有關(guān)，有的則與模具厚度無(wú)關(guān)。
選擇液壓－機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)，其最大開(kāi)模行程是由肘桿機(jī)構(gòu)或合模液壓缸的沖程所決定的，而與模具厚度無(wú)關(guān)，當(dāng)模具厚度變化時(shí)可由其調(diào)模裝置。用校核時(shí)只需使注塑機(jī)最大開(kāi)模行程大于模具所需的開(kāi)模距離即可。
模具為單分型面注塑模，其最大開(kāi)模行程按下式校核：
（4-7-1）
（5-7-1）式中，——注塑機(jī)最大開(kāi)模行程（mm）;
——模具所需開(kāi)模距離（mm）;
——塑件脫模距離（mm）;
——包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（mm）。
由塑件的尺寸和模具結(jié)構(gòu)可知：，，代入上式可得S=220mm，而所初選的G54-S200/400注射機(jī)最大的開(kāi)模行程260mm，則，可知開(kāi)模的行程在允許范圍內(nèi)，校核合格。
模具閉合高度的校核 模具的高度尺寸312mm,165mm<350mm<406mm （模具的最大厚度和最小厚度），校核合格。
模具平面尺寸的校核 模具平面尺寸250mm×250mm<290mm×368mm(拉桿間距)，校核合格。
4.8 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.8.1設(shè)計(jì)原則
注射成型的每一周期中，必須將塑件從模具型腔中脫出，這種把塑件從型腔中脫出的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為脫模機(jī)構(gòu)，也可稱(chēng)為頂出機(jī)構(gòu)或推出機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個(gè)動(dòng)作?？煽康孛撃?，讓固化的成型塑件完好地從模具中頂出，取決于脫模機(jī)構(gòu)合理設(shè)計(jì)。脫模在開(kāi)模的后期，常見(jiàn)脫模過(guò)程是塑件滯留在動(dòng)模邊，通過(guò)脫模機(jī)構(gòu)的頂出動(dòng)作，將塑件從主型芯上脫出。其原則為：
（1） 盡可能讓塑件留在動(dòng)模，使脫模動(dòng)作易于實(shí)現(xiàn)；
（2） 不損壞塑件，不因脫模而使塑件質(zhì)量不合格；
（3） 塑件被頂出位置應(yīng)盡量在塑件內(nèi)側(cè)，以免損傷塑件外觀；
（4） 脫模零件配合間隙合適，無(wú)溢料現(xiàn)象；
（5） 脫模零件應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度；
（6） 脫模機(jī)構(gòu)要工作可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，制造容易，配換方便。
在這里我們用推件板推出機(jī)構(gòu)，推件板推出是由一塊與凸模按一定配合精度相配合的模板和推桿（亦可起復(fù)位桿作用）所組成，隨著推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，推桿推動(dòng)推件板，推件板從塑料件的端面將其從型芯上推出，因此，推出力的作用的面積大而均勻推出平穩(wěn)，塑件上沒(méi)有推出痕跡。推件板孔與型芯間配合常采用H8/f7~H8/f8的間隙配合推件板常用的材料為45鋼，3CrMo、4CrNiMo等，熱處理硬度要求28~32 HRC。
4.8.2推出力的計(jì)算
塑料注射成型后，塑料在模內(nèi)冷卻卻定形，由于體積收縮，對(duì)型芯產(chǎn)生抱緊力，當(dāng)其從模具中推出時(shí)，就必須先克服因抱緊力而產(chǎn)生的摩擦力。塑件剛剛開(kāi)始脫模時(shí)，所需的脫模理最大，其后，推出力的作用僅僅是為了克服推出機(jī)構(gòu)移動(dòng)的摩擦力。
公式如下:
式中 ：脫模時(shí)型芯受到的摩擦阻力；
：塑件對(duì)型芯的抱緊力；
：脫模力（推出力）；
：脫模斜度；
：塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，為0.1~0.3。
經(jīng)過(guò)力平衡分析后推出的最后公式是：
=KN
式中 A： 塑件包絡(luò)型芯的面積；
P塑件對(duì)型芯單位面積上的抱緊力。一般情況下，模外冷卻的塑件，p取，模內(nèi)冷卻的塑件，p取。
4.8.3推桿的直徑的計(jì)算
推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向：當(dāng)推桿較細(xì)或推桿數(shù)量較多時(shí)，為了防止因塑件反阻力不均勻而導(dǎo)致推桿固定板扭曲或傾斜折斷推桿或發(fā)生運(yùn)動(dòng)卡滯現(xiàn)象，需要在推出機(jī)構(gòu)中設(shè)置導(dǎo)向零件，一般稱(chēng)為推板導(dǎo)柱。但是該機(jī)構(gòu)的推桿數(shù)量不多，因此不用采用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位：脫模機(jī)構(gòu)完成塑件的頂出后，為進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)必須回復(fù)到初始位置，目前常用的復(fù)位形式主要有復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位。因此采用復(fù)位桿復(fù)位在求出脫模力的前提下可以對(duì)推桿或推管做出初步的直徑預(yù)算并進(jìn)行強(qiáng)度校核。本設(shè)計(jì)采用的是圓形推桿，圓形推桿的直徑由歐拉公式簡(jiǎn)化為：
=15（4.8.2）
（11-2）式中d—推桿直徑；n—推桿的數(shù)量，n取4；k—安全系數(shù)，取k=1.2；
L—推桿長(zhǎng)度（估取L=250mm）； E—推桿材料的彈性模量，取E=2.1×10 MP
F—總的脫模力，F(xiàn)=81500（N）；
實(shí)際推桿尺寸直徑為5mm，可見(jiàn)是符合要求的。
4.8.4推桿的結(jié)構(gòu)和固定方法
推桿的截面形狀；可分為圓形，方形或橢圓形等其它形狀，根據(jù)塑件的推出部位而定，最常用的截面形狀為圓形；推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種，前者只是起到將塑件推出的作用，后者不僅如此還能參與局部成型，所以，推桿的使用是非常靈活的。對(duì)于推桿的固定形式來(lái)說(shuō)，推桿的固定形式有多種，但最常用的是推桿在固定板中的形式，此外還有螺釘緊固等形式。因?yàn)槲覀兪怯猛萍逋瞥鰴C(jī)構(gòu)所以對(duì)推桿的要求不是很高，最終采用圓形截面推桿，并采用推桿固定板固定。類(lèi)似圖4.8.3所示。
圖4.8-3 推桿結(jié)構(gòu)
4.9模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
模具在成型的過(guò)程中，模具的溫度會(huì)直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件的質(zhì)量。模具溫度過(guò)高，成型收縮大。脫模后塑件變形率大，而且還容易造成溢料和黏模。模具溫度過(guò)低，則熔體流動(dòng)性差，塑件輪廓不清晰，表面還會(huì)產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷。當(dāng)模具的溫度不均勻時(shí)，型芯和型腔溫度差過(guò)大，塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹取變形，會(huì)影響塑件的形狀和尺寸精度。
綜上所述，高溫塑料熔體在模腔內(nèi)凝固將釋放熱量，注射模存在嚴(yán)格合適的模具溫度。模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)是使整個(gè)成型型腔，在整個(gè)批量生產(chǎn)中保持這個(gè)合適溫度。模溫調(diào)節(jié)包括冷卻和加熱，但在本次設(shè)計(jì)中，不需要加熱，只需冷卻即可。
4.9.1模具溫度調(diào)節(jié)及排氣系統(tǒng)
溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響主要有以下幾個(gè)方面:
（1）尺寸精度 利用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)保持模具溫度的恒定或采取較低的模溫，可減少塑件成型收縮率的波動(dòng)，提高塑件精度。
（2）形狀精度 模具型芯與型腔各部分溫差過(guò)大，會(huì)使塑件收縮不均勻而導(dǎo)致翹曲變形，影響塑件的美觀和使用。特別對(duì)于壁厚不一致和形狀復(fù)雜的塑件，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因收縮不均勻而變形的情況，必須采用合適的冷卻回路，使模具型腔各個(gè)部位的溫度基本上均勻。
（3）表面粗糙度 模溫過(guò)低會(huì)使塑件輪廓不清晰，產(chǎn)生明顯的熔合紋，提高模溫可改善塑件的表面狀態(tài)，使塑件的表面粗糙度降低。
4.9.2冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則