喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請(qǐng)放心下載，原稿可自行編輯修改 【QQ：414951605 可咨詢交流】=====================
喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請(qǐng)放心下載，原稿可自行編輯修改 【QQ：1304139763 可咨詢交流】=====================
喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請(qǐng)放心下載，原稿可自行編輯修改 【QQ：1304139763 可咨詢交流】=====================
湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘 要
本文主要說明了多功能讀卡器塑料模具的設(shè)計(jì)過程，以及定模座板的數(shù)控加工程序編制，同時(shí)講述了選擇模具零件的原因以及零件的結(jié)構(gòu)計(jì)算。還闡述了選擇的塑料與注塑機(jī)的類型和屬性，經(jīng)過查閱各種相關(guān)的資料，最后完成的本次的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：型腔，模板，流道，一模四腔，側(cè)向抽芯。
目 錄
第一章 前 言 1
第二章 塑件成型工藝分析 2
2.1塑件圖 2
2.2塑件的工藝性分析 3
2.2.1分析制品原材料的工藝性 3
2.2.2主要技術(shù)指標(biāo) 3
2.2.3塑件結(jié)構(gòu)分析 4
2.2.4脫模斜度的確定 4
2.2.5擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 4
2.2.6分型面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
第三章 注射機(jī)型號(hào)的確定 7
3.1注射量的計(jì)算 7
3.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力計(jì)算 7
3.3選擇注射機(jī)型號(hào) 8
3.4注射機(jī)工藝參數(shù)及型腔數(shù)量的校核 9
3.4.1最大注射量的校核 9
3.4.2型腔數(shù)量的校核 9
3.4.3最大和最小模具厚度校核 10
3.4.4開模行程的校核 10
第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11
4.1流道設(shè)計(jì) 11
4.1.1主流道的設(shè)計(jì) 11
4.1.2主流道襯套的形式 12
4.1.3主流道襯套的固定 13
4.1.4冷料穴的設(shè)計(jì) 14
4.1.5分流道的設(shè)計(jì) 15
4.2澆口的設(shè)計(jì) 16
4.2.1澆口的位置選擇 16
4.2.2澆口類型選擇 17
4.2.3澆口結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 17
4.2.4澆注系統(tǒng)的平衡 18
4.2.5澆注系統(tǒng)凝料體積的計(jì)算 18
4.2.6澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計(jì)算 18
4.2.7普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的計(jì)算與校核 19
第五章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 21
5.1成型零件的材料選擇 21
5.2成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 21
5.2.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
5.2.2成型零件工作尺寸的計(jì)算 22
5.3型腔零件強(qiáng)度、剛度的校核 26
5.3.1側(cè)壁厚校核強(qiáng)度、剛度 26
5.3.2底板厚度的強(qiáng)度、剛度校核 27
第六章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 29
6.1定模座板 29
6.2定模扳 29
6.2.1定模型腔 29
6.3動(dòng)模板 29
6.3.1動(dòng)模型腔 29
6.4墊塊 29
6.5推板 30
6.6推板固定板 30
6.7 動(dòng)模座板 30
第七章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 31
7.1導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 31
7.2導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 31
7.3導(dǎo)套設(shè)計(jì) 32
第八章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 34
8.1推桿的設(shè)計(jì)原則 34
8.2脫模力的計(jì)算 34
8.3脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 35
8.4復(fù)位零件 36
第九章 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 37
9.1抽芯距與抽芯力的計(jì)算 37
9.1.1抽芯距 37
9.1.2抽芯力 37
9.2彈簧側(cè)抽芯的設(shè)計(jì) 38
第十章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 39
第十一章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 40
11.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 40
11.2冷卻介質(zhì) 40
11.3冷卻時(shí)間的確定 40
11.4冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)略計(jì)算 41
11.4.1冷卻水的體積流量 41
11.4.2冷卻水孔的直徑 41
11.4.3冷卻水在管道內(nèi)的流速 41
11.4.4冷卻水管傳熱面積 41
11.4.5冷卻管道的孔數(shù) 42
第十二章 數(shù)控加工編程 43
第十三章 結(jié)論 46
參考文獻(xiàn) 47
致 謝 48
-49-
第一章 前 言
模具是用來使金屬或非金屬成型的工具，是工業(yè)化生產(chǎn)中必不可少的基礎(chǔ)工藝裝備。模具制造技術(shù)水平的高低，不僅是衡量一個(gè)國(guó)家制造水平高低的重要標(biāo)志，而且在很大程度上決定著其產(chǎn)出產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力；同時(shí)模具又是企業(yè)的“效益放大器”，依靠模具生產(chǎn)出的最終產(chǎn)品的價(jià)值往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。 由于利用模具生產(chǎn)制作具有高效率、低成本、高精度、高一致性的特性，汽車、電子、電器、儀器儀表、家電、航空航天、建材、電機(jī)和通訊器材等產(chǎn)品中，約60%-80%的零部件都要依靠模具加工成型，因此模具在國(guó)際上被稱為“工業(yè)之母”。
近年來隨著模具制造能力的不斷提高，使得模具有著高精度、長(zhǎng)壽命、高生產(chǎn)率、型腔形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)。如今模具的生產(chǎn)方式廣乏采用CAD/CAM/CAE技術(shù)，采用高速切削加工技術(shù)，快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)的一系列的先進(jìn)技術(shù)。模具未來的加工也向著粗加工向高速加工發(fā)展，成型表面的加工向精密、自動(dòng)化發(fā)展，光整加工向自動(dòng)化發(fā)展，快速成型加工技術(shù)的發(fā)展，模具CAD/CAM/CAE正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高。
第二章 塑件成型工藝分析
2.1塑件圖
圖2.1塑件三視圖
a） b）
圖2.2塑件三維圖
技術(shù)要求：
外表無痕，表面粗糙度Ra3.2；
未標(biāo)注倒角為0.5，未標(biāo)注尺寸公差取MT5級(jí)精度；
大批量生產(chǎn)。
2.2塑件的工藝性分析
2.2.1分析制品原材料的工藝性
給定的塑件材料為HDPE（高密度聚乙烯）塑料。
（1）HDPE的基本特性
HDPE（High Density Polyethylene，高密度聚乙烯），是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂，無毒、無味、無臭的白色顆粒，。它具有良好的耐熱性和耐寒性，還具有較高的剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度好。介電性能較好。硬度、拉伸強(qiáng)度和蠕變性優(yōu)于低密度聚乙烯；耐磨性、電絕緣性、韌性及耐寒性均較好，但與低密度絕緣性比較略差；化學(xué)穩(wěn)定性好，在室溫條件下，不溶于任何有機(jī)溶劑，耐酸、堿和各種鹽類的腐蝕；薄膜對(duì)水蒸氣和空氣的滲透性小、吸水性低；耐老化性能差，耐環(huán)境開裂性不如低密度聚乙烯，特別是熱氧化作用會(huì)使其性能下降，所以，樹脂需加入抗氧劑和紫外線吸收劑等來提高改善這方面的不足。
用途：適用于擠出包裝薄膜，繩索，編織網(wǎng)，漁網(wǎng)，水管，注塑較低檔日用品外殼，非承載荷構(gòu)件，膠箱，周轉(zhuǎn)箱，擠出吹塑容器，中空制品，瓶子。
（2）成型特性
塑料熔點(diǎn)為105~137℃，相對(duì)密度為0.94~0.97g/cm3，收縮率較大，在厚度1～2mm的塑件上，收縮率為1.5～2%，制品高度方向的收縮率為水平方向的收縮率的110～150%。這里我選擇密度使用0.95g/cm3，水平方向收縮率為1.5%，為方便計(jì)算高度方向收縮率也為1.5%。
2.2.2主要技術(shù)指標(biāo)
HDPE主要技術(shù)指標(biāo)，見表2.1、2.2、2.3。
表2.1 HDPE的成型條件
工藝條件
單位
HDPE
機(jī)筒溫度后部
溫度（℃）
180～190
機(jī)筒溫度中部
溫度（℃）
180～230
機(jī)筒溫度前部
溫度（℃）
140～160
噴嘴溫度
溫度（℃）
150～180
模具溫度
溫度（℃）
30～45
注射壓力
壓力（MPa）
70～100
注射時(shí)間
時(shí)間（s）
15～60
冷卻時(shí)間
時(shí)間（s）
15～60
螺桿轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)速（r/min）
30～60
表2.2 HDPE的物理性能
材料性能
單位
HDPE
密度
g/cm3
0.94～0.97
吸水性
微小
表2.3 HDPE的熱性能
材料性能
單位
HDPE
收縮率
%
1.5
熔點(diǎn)
溫度（℃）
220～260
分解溫度
溫度（℃）
300
軟化點(diǎn)
溫度（℃）
125～135
使用溫度
溫度（℃）
100
2.2.3塑件結(jié)構(gòu)分析
制品為多功能讀卡器的上殼部分，壁厚1.5，采用注射成型，進(jìn)行大批量生產(chǎn)。制品要求表面較為光滑，外表面不允許出現(xiàn)掛上、縮孔和氣泡等缺陷，且要求較低的表面粗糙度值，精度等級(jí)等級(jí)選MT5（高精度，GB/T 14486-1993標(biāo)準(zhǔn)），因此澆口應(yīng)開設(shè)在塑件隱蔽處。制品的側(cè)面開口由滑塊上的型芯成型，該模具選擇一次開模?？紤]到塑件在注射時(shí)要有一定的流動(dòng)性，以及抗沖擊因素，所以選擇HDPE（高密度聚乙烯）作為材料。
2.2.4脫模斜度的確定
由于制品冷卻之后會(huì)產(chǎn)生收縮，并緊緊包在凸模上，或由于黏附作用而緊貼在型腔內(nèi)。為便于脫模，防止制品表面在脫模時(shí)擦毛、劃傷等，在制品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其表面在合理的脫模斜度。
根據(jù)查表，得出常用的PE脫模斜度，凹模為25′～45′，凸模為20′～45′。本設(shè)計(jì)凸凹模均采用30′（就是0.5°）作為脫模斜度。
2.2.5擬定模具的結(jié)構(gòu)形式
（1）型腔數(shù)量的確定
型腔數(shù)量以及位置如何確定要根據(jù)塑件制品的的生產(chǎn)效益、尺寸大小、結(jié)構(gòu)難易程度等各種因素靈活確定。常用的方法有四種：
根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目：
當(dāng)成型大型平板制品時(shí)，常采用這種方法。設(shè)注射機(jī)的額定鎖模力為F（N），型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力為Pm（MPa）,單個(gè)制品在分型面上的投影面積為A1（mm2），澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為A2（mm2），則
PmnA1+A2≤F
即：
n≤F-PmA2PmA1
根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目：
設(shè)注射機(jī)的最大注射量為G（g），單個(gè)制品的質(zhì)量為W1（g）,澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為W2（g），則型腔的數(shù)目n為：
n≤0.8G-W2W1
根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目：
根據(jù)總成型加工費(fèi)用最小的原則，并忽略準(zhǔn)備時(shí)間和試生產(chǎn)原料費(fèi)用，僅考慮模具加工費(fèi)和塑件成型加工費(fèi)。這里不做考慮，僅以節(jié)約材料為目標(biāo)。
根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目：
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在模具中每增加一個(gè)型腔，制品尺寸精度要降低4%，所以不是型腔數(shù)目越多就越好。對(duì)于高精度制品，由于多型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻一致，故常推薦型腔數(shù)目不超過4個(gè)。
該塑件精度要求一般，精度等級(jí)為MT5，生產(chǎn)批量比較大，可以采用一模多腔的形式?？紤]到塑件在脫模時(shí)需要側(cè)抽芯，所以初定為一模四腔的模具結(jié)構(gòu)形式。
（2）模腔排列形式的確定
本塑件在注射時(shí)采用一模四腔，即模具需要四個(gè)型腔?？紤]到腔與腔之間的距離，剛度與強(qiáng)度及受力均勻，還有側(cè)抽芯的分布位置，澆口的開設(shè)位置，擬采用中心對(duì)稱排列方式，見圖2.3。
圖2.3 模腔排列方式
2.2.6分型面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
模具上用來取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料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)和模具的制造工藝密切相關(guān)，并且直接影響塑料熔體的流動(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設(shè)位置有關(guān)，因此，分型面的選擇是注射模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要內(nèi)容。
1、分型面的選擇應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：
（1）分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處。
（2）不影響塑件外觀質(zhì)量。
（3）有利于保證塑件的精度要求。
（4）有利于模具加工，特別是型腔的加工。
（5）有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)置。
（6）便于塑件的脫模，盡量使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模的一邊。
（7）盡量減小塑件在合模平面上的投影面積，以減小所需鎖模力。
（8）便于嵌件的安裝。
長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開模方向。
該塑件在設(shè)計(jì)的時(shí)候已經(jīng)充分考慮到了以上的基本原則，從塑件的實(shí)物上看，該塑件需要側(cè)抽芯，所以在確定分型面的時(shí)候，還要確定好側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，這里因?yàn)槌樾揪啾容^短，采用的是彈簧滑塊側(cè)抽芯，具體結(jié)構(gòu)見裝配圖。
2、分型面的方案選擇：
圖2.4分型面
如圖2.4所示，這種方案滿足分型面在制品的最大外形尺寸處，并能夠保證塑件上表面凸起的質(zhì)量要求，而且塑件在分型面出的表面質(zhì)量無特殊要求，塑件側(cè)面采用彈簧滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。
第三章 注射機(jī)型號(hào)的確定
塑機(jī)型號(hào)主要是根據(jù)塑件的外形尺寸、質(zhì)量大小及型腔的數(shù)量和排列方式來確定的。在確定模具結(jié)構(gòu)形式以及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模具所需塑料注射量、注射壓力、塑件在分型面上的投影面積、成型時(shí)需要用到的鎖模力、模具厚度、拉桿間距、安裝固定尺寸以及開模行程等進(jìn)行計(jì)算，這些參數(shù)都與注射機(jī)的有關(guān)性能參數(shù)密切相關(guān)，如果兩者不匹配，則模具無法安裝使用。因此，必須對(duì)兩者之間有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行校對(duì)，并通過校對(duì)來設(shè)計(jì)模具與選擇注射機(jī)的型號(hào)。
3.1注射量的計(jì)算
模具所需塑料熔體注射量
m=nm1+m2
式中m----一副模具所需塑料的質(zhì)量或體積（g或cm3）；
n----初步選定的型腔數(shù)量；
m1----單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3）；
m2----澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積（g或cm3）。
通過Pro/E建模分析，塑件質(zhì)量m1=3.463g，塑件體積V1=3.645cm3，流道凝料的質(zhì)量m2還是個(gè)未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的0.6倍來估算。從上述分析中確定為一模四腔，所以注射量為
m=1.6nm1=1.6×4×3.463=22.16g
3.2塑件和流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積及所需鎖模力計(jì)算
根據(jù)pro/e建模，對(duì)塑件投影面積分析得A1為1644mm2。流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A2，在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，A2是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A1的0.2～0.5倍，因此可以用0.35nA1來進(jìn)行估算，所以
A=nA1+A2=nA1+0.35nA1=1.35nA1=1.35×4×1644=8877.6mm2
從而得到：
Fm=Ap型=8877.6×30=266310N=266.33kN
式中，F(xiàn)m----注射機(jī)的額定鎖模力（N）；
P型----模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（MPa），一般為注射壓力的0.3～0.65倍，通常為20～40MPa，在本次設(shè)計(jì)中，型腔壓力P型取30MPa（因?yàn)槭潜”谒芗?所以取大些）。
3.3選擇注射機(jī)型號(hào)
根據(jù)上面計(jì)算得到的m和Fm值來選擇一種注射機(jī)，注射機(jī)的最大注射量（額定注射量G）和額定鎖模力應(yīng)滿足
G≥mα
式中，α----注射系數(shù)，無定型塑料取0.85，結(jié)晶型塑料取0.75。
F>Fm
注射機(jī)規(guī)格主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式來確定，在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下驚醒注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算。在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值，初步選用SZ-125/630臥式注射機(jī)，主要技術(shù)參數(shù)見表3.1。
表3.1 SZ-125/630注射機(jī)主要參數(shù)
結(jié)構(gòu)形式
臥式
理論注射量（cm3）
140
螺桿（柱塞）直徑（mm）
40
注射壓力（MPa）
126
注射速率（g/s）
110
塑化能力（g/s）
16.8
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）
14～200
鎖模力（kN）
530
拉桿內(nèi)間距（mm）
370×320
移模行程（mm）
270
最大模具厚度（mm）
300
最小模具厚度（mm）
150
鎖模型式
雙曲肘
模具定位孔直徑（mm）
Ф125
噴嘴球半徑（mm）
SR15
定位孔直徑（mm）
15
3.4注射機(jī)工藝參數(shù)及型腔數(shù)量的校核
3.4.1最大注射量的校核
為保證正常的注射成型，模具每次需要的實(shí)際注射量應(yīng)該小于或等于注射機(jī)的公稱注射量的80%，即
nV塑+V澆≤0.8V公
式中，V公是注射機(jī)公稱注射量（cm3）; V塑是單個(gè)塑件的體積（cm3）,V澆是澆注系統(tǒng)的容積（cm3）；n是型腔數(shù)目（個(gè)）。
所以根據(jù)上述有
4×3.645×1.6=23.328≤112
塑件和流道凝料的體積之和小于注射機(jī)公稱注射量，故最大注射量符合要求。
3.4.2型腔數(shù)量的校核
（1）由注射機(jī)料筒塑化速度校核模具的型腔書n
n=kMt3600-m2m1=0.8×16.8×30×36003600-0.6×4×3.4633.463=114.03>4
上式右邊=114.03>4（符合要求）。
式中，k----注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
M----注射機(jī)的額定塑化量，取16.8g/s；
t----成型周期，取30s。
（2）按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量n：
n≤KG-m2m1=28.3
上式右邊=28.3≥4（符合要求）
式中G----注射機(jī)允許的最大注射量（g或cm3）
(3)按注射機(jī)的額定鎖模力校核型腔數(shù)量n：
n≤F-P型A2P型A1=30.6
上式右邊=30.6≥4（符合要求）
式中，F(xiàn)----注射機(jī)的額定鎖模力（N）；
A1----單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（mm2）；
A2----澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm2）；
p型----塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力（MPa）一般是注射壓力的80%。
3.4.3最大和最小模具厚度校核
SZ-125/630型注射機(jī)所允許模具的最小閉合厚度為150mm，最大閉合厚度為300mm，而本設(shè)計(jì)的模具厚度為Hm=224mm，即模具滿足Hmin≤Hm≤Hmax的安裝要求。
3.4.4開模行程的校核
S≥H1+H2+5～10mm
式中S----注塑機(jī)的最大開模行程（mm）；
H1----塑件脫出距離（也可以作為凸模高度）（mm）；
H2----塑件高度（mm）。
式右邊=25+（5～10）=35<270mm(符合要求)
第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動(dòng)通道。其作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有序地填充到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。澆注系統(tǒng)一般可以分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩類。本次設(shè)計(jì)采用普通澆注系統(tǒng)，包括流道（主流道、分流道和冷料穴）和澆口。
4.1流道設(shè)計(jì)
流道的設(shè)計(jì)包括主流道的設(shè)計(jì)、分流道的設(shè)計(jì)和冷料穴的設(shè)計(jì)。
4.1.1主流道的設(shè)計(jì)
主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上，橫截面為原型，帶有一定的錐度，便于塑料熔體向前流動(dòng)，開模時(shí)主流道凝料又能順利的被拔出。主流道尺寸直接影響到塑件熔體的流動(dòng)速度和沖模時(shí)間，還有流道凝料的大小，甚至塑件的質(zhì)量也會(huì)受到影響。
1、其主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：
（1）為了防止?jié)部谔着c注射機(jī)噴嘴對(duì)接處溢料，主流道與噴嘴的對(duì)接處應(yīng)設(shè)計(jì)成半球形圓坑，凹坑的深度為3～5mm，其球面半徑SR應(yīng)比注射機(jī)噴嘴頭球面半徑SR0大1～2mm；主流道小端直徑d應(yīng)比注射機(jī)噴嘴直徑d0大0.5～1mm，以防止主流道口部存積凝料而影響脫模。
（2）為了減小對(duì)塑料熔體的阻力及順利脫出主流道凝料，澆口套內(nèi)壁表面粗糙度應(yīng)加工到Ra0.8μm。
（3）主流道的圓錐角設(shè)得過小，會(huì)增加主流道凝料的脫出難度；設(shè)得過大，又會(huì)產(chǎn)生溢流或渦流，卷入空氣，所以，通常取α=2°～4°，對(duì)流動(dòng)性差的塑料可取3°～6°。圓錐角可由下式表示：
tanα=（D-d）/2L
（4）主流道大端呈圓角，半徑r=1～3mm，以減少料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)的阻力。
（5）在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，一般取L≤60mm，過長(zhǎng)則會(huì)增加壓力損失，使塑料熔體的溫度下降過多，從而影響熔體的順利充型。另外，過長(zhǎng)的流道還會(huì)浪費(fèi)塑料材料、增加冷卻時(shí)間。
2、根據(jù)以上要點(diǎn)，本設(shè)計(jì)決定使用以下參數(shù)：
（1）形狀：圓錐形；
（2）圓錐角為3°；
（3）內(nèi)壁的粗糙度為Ra =0.8μm，拋光時(shí)沿軸向進(jìn)行；
（4）主流道大端呈圓角，r=2mm；
（5）凹坑的球面半徑SR=15mm，凹入深度h=3mm；
（6）主流道小端直徑d=3.2mm；
（7）主流道長(zhǎng)度L=65mm；
(8)主流道大端直徑D=6.61。
4.1.2主流道襯套的形式
圖 4.1主流道襯套
主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套，即澆口套，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，比如T8A、T810A等，熱處理硬度為50HRC～55HRC。
為方便加工，本模具將定位圈和襯套設(shè)計(jì)成分體式，其定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.1。
圖 4.2定位圈
4.1.3主流道襯套的固定
主流道襯套的固定形式見圖4.3。
圖 4.3主流道襯套的固定
4.1.4冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴也稱冷料井。冷料穴一般設(shè)在主流道和分流道的末端，其作用就是存放兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料和料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成各種缺陷。根據(jù)冷料穴所處的位置不同，冷料穴可分為主流道冷料穴和分流道冷料穴。
1、主流道冷料穴
主流道冷料穴底部常做成曲折的鉤形或下凹的凹槽或倒錐形，使冷料穴兼有開模時(shí)將主流道凝料從主流道中拉出來附在動(dòng)模邊的作用。根據(jù)冷料穴的不同，其構(gòu)成主流道冷料穴底部的零件也不同，常見的有拉料桿、推桿等。
本設(shè)計(jì)中，對(duì)于冷料穴的選擇是按照最初設(shè)計(jì)繪圖時(shí)的設(shè)計(jì)來選擇的。由于在設(shè)計(jì)時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫模。所以選擇如下圖的冷料穴（與推桿相匹配的冷料穴）。這種冷料穴底部有一根Z形推桿，而Z形推桿安裝在推板上，與其他頂桿聯(lián)動(dòng)。該設(shè)計(jì)采用的下圖中的冷料穴，它有一個(gè)Z行槽，能夠很簡(jiǎn)單的將主流道凝料拉離定模，當(dāng)其被推出時(shí)，又很容易脫落。
示意圖見圖4.4。
圖 4.4冷料穴與拉料桿
冷料穴深度一般取主流道大端的1/3，這里取近似值2mm，總長(zhǎng)為6mm。
2、分流道冷料穴
該模具設(shè)計(jì)采用的是側(cè)澆口，故無須考慮分流道的冷料穴設(shè)計(jì)。
4.1.5分流道的設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。在本設(shè)計(jì)中，因是四型腔模具，所以必須設(shè)置分流道。分流道是塑料熔體進(jìn)入型腔前的通道，可通過優(yōu)化設(shè)置分流道的橫截面形狀、尺寸大小及方向，使塑料熔體平穩(wěn)充型，從而保證最佳的成型效果。
1、分流道的截面形狀的選擇
分流道的截面形狀：通常分流道的橫截面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和正六邊形等。
表 4.1分流道截面數(shù)據(jù)
形狀名稱
圓形
正六邊形
U形
正方形
梯形
半圓形
熱量損失
最小
小
較小
較大
大
最大
加工性能
難
難
易
易
易
易
通過表4.1比較可以得出，同等的橫截面積條件下，橫截面積為半圓形的熱量損失最大，橫截面積為圓形和正六邊形的加工性能最難，在U形、正方形和梯形中，橫截面為正方形的流動(dòng)阻力很大。所以，本次設(shè)計(jì)在U形截面和梯形截面中進(jìn)行選擇，由于在最初繪草圖時(shí)采用的是半圓形截面分流道，所以這里選用U形分流道進(jìn)行更改。
2、分流道橫截面尺寸的確定
一般對(duì)于質(zhì)量小于200g，壁厚在3mm以下的塑件，可采用下面經(jīng)驗(yàn)公式可確定分流道的當(dāng)量直徑：
D=0.2654m4L=1.19
式中，D----流道的當(dāng)量直徑(mm)；
m----流經(jīng)分流道的熔體的質(zhì)量（g）；
L----分流道的長(zhǎng)度（mm）；
而使截面均為πR2時(shí)應(yīng)取的尺寸為：
r=0.459D
H=0.918D
式中，r----U形截面圓的半徑（mm）；
H----U形截面流道的高度（mm）。
在本設(shè)計(jì)中結(jié)合實(shí)際情況，取L=34mm，由上式可得r=0.55mm,H=2mm。
分流道截面形狀如圖4.5所示。
圖 4.5分流道截面形狀
4.2澆口的設(shè)計(jì)
澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，其作用是使從分流道流過來的塑料熔體以較快的速度進(jìn)入并充滿型腔，型腔充滿好，澆口部分的熔體能迅速的凝固而封閉澆口，防止型腔內(nèi)的熔體倒流。
4.2.1澆口的位置選擇
1、澆口的位置選擇應(yīng)遵循如下原則：
（1）避免引起熔體破裂現(xiàn)象
（2）有利于塑料熔體補(bǔ)縮
（3）有利于熔體流動(dòng)
（4）有利于型腔內(nèi)氣體的排出
（5）減少塑件熔接痕增加熔接強(qiáng)度
（6）防止料流將型芯或嵌件擠壓變形
（7）注意高分子取向?qū)λ芗阅艿挠绊?
（8）保證流動(dòng)比在允許范圍內(nèi)
2、澆口的位置選擇：
本設(shè)計(jì)中的塑件在設(shè)計(jì)的時(shí)候已經(jīng)很好的考慮到這些原則，所以澆口位置不需要改變，如圖4.6。
圖 4.6澆口位置
4.2.2澆口類型選擇
澆口的類型分為直接澆口、中心澆口、點(diǎn)澆口、側(cè)澆口、潛伏式澆口和護(hù)耳型澆口，根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式，本次設(shè)計(jì)中選用側(cè)澆口比較合適。
側(cè)澆口一般設(shè)置在分型面上，從塑件的側(cè)面進(jìn)料。它廣泛用于一模多腔的模具中，適用于成型各種形狀的塑件。常見的側(cè)澆口有矩形側(cè)澆口、扇形側(cè)澆口、薄片式側(cè)澆口等。
根據(jù)這幾種澆口的特征，這里采用矩形側(cè)澆口，其優(yōu)點(diǎn)是截面形狀簡(jiǎn)單且澆口面積較小，易于加工，便于試模后修正；缺點(diǎn)是在在制品的外表面會(huì)有一個(gè)澆口的痕跡。
4.2.3澆口結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算
側(cè)澆口深度和寬度的計(jì)算
經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：
h=nt=0.6×1.5=0.9mm
式中，n----塑料成型系數(shù)（通常PE的n=0.6）；
t----塑件厚度（mm）；
h----澆口深度（mm）。
分流道與澆口的連接尺寸為：
D=5mm；
R=2.5mm；
l=1mm；
r=0.5mm。
4.2.4澆注系統(tǒng)的平衡
對(duì)于該模具，從主流道到各個(gè)型腔的分流道的長(zhǎng)度相等，形狀和截面尺寸中心對(duì)稱，各個(gè)澆口也想同，澆注系統(tǒng)顯然是平衡的。
4.2.5澆注系統(tǒng)凝料體積的計(jì)算
（1）主流道凝料體積
V主=πL主R主2+r主2+r主R主3
=π×62×（1.62+3.222+1.6×3.22）3=1173.9mm3
（2）分流道凝料體積
V分=4×342+2.56+π12×12=523.7mm3
（3）主流道冷料井凝料體積
V冷=π×3.32×6=205.3mm3
（4）澆口凝料體積
V澆=0.9×0.9×1=0.81mm3
（5）澆注系統(tǒng)凝料總體積
V總=V主+V冷+V分+V澆=1903.7mm3
該值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前面計(jì)算使用的8748mm2，所以前面有關(guān)澆筑系統(tǒng)的各項(xiàng)計(jì)算與校核符合要求，不需要重新進(jìn)行運(yùn)算。
4.2.6澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計(jì)算
（1）流過澆口的體積
V3=V塑=3645mm3
（2）流過分流道的體積
V2=V塑+V分4=3645+883.24=3865.8mm3
（3）流過主流道的體積
V1=4V2+V主=16637.1mm3
4.2.7普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的計(jì)算與校核
1、確定適當(dāng)?shù)募羟兴俾师?
根據(jù)生產(chǎn)實(shí)例表明，當(dāng)注射模主流道和分流道的剪切速率γ=5×102~5×103s-1、澆口的剪切速率γ=104~105s-1時(shí)，所成型的塑件質(zhì)量較好。所以對(duì)于主流道，取γ=5×103s-1；對(duì)于分流道，取γ=5×102s-1；對(duì)于矩形類澆口，取γ=1×104s-1。
2、確定體積流量q
（1）主流道體積流量
因塑件較小，所需的注射塑料熔體的體積也還是比較小的，而主流道尺寸并不小，因此主流道體積流量并不大，取γ=1×103s-1代入得：
q主=π4R3γ=π4×2.453×103=11550mm3s
式中 R----流道斷面尺寸的當(dāng)量半徑
R=3.2+6.614=2.45mm
（2）澆口體積流量
側(cè)澆口用適當(dāng)?shù)募羟兴佴?1×104代入得
q澆=Wh2γ6=0.9×12×1046=1500mm3s
式中 W----澆口寬度（mm）；
H----澆口深度（mm）。
3、沖模時(shí)間的計(jì)算
（1）模具沖模時(shí)間
ts=V總q主=16637.111550=1.44s
式中 q主----主流道體積流率（mm3/s）
ts----注射時(shí)間（s）
V總----模具成型時(shí)所需塑料熔體的體積（mm3）
（2）單個(gè)型腔沖模時(shí)間
tG=VGqG=36451500=2.45s
式中 tG----單個(gè)型腔沖模時(shí)間（s）；
V----單個(gè)型腔充滿所需塑料熔體的體積（mm3）；
QG----澆口體積流量（mm3/s）。
（3）注射時(shí)間
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得注射時(shí)間
t=ts3+2tG3=1.443+2×2.453=2.11s
4、校核各處剪切速率
（1）分流道剪切速率
D分=0.2654m塑3L分=0.2654×3.463×334=1.19mm
R分=0.6mm
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式
q分=V分+V塑t=523.7+36452.11=1975.7mm3s
可以得出分流道剪切速率
γ分=3.3q分πR分3=3.3×1975.7π×0.63=2460s-1
合理。
式中 γ分----分流道剪切速率；
q分----分流道體積流量。
（2）同理可得
q主=V主+nV分+nV塑t=1975.7×4+1173.92.11=8459.1mms
γ主=3.3×8459.1π×2.453=604.2s-1
合理。
第五章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算
塑料在成型加工過程中，用來充填塑料熔體以成型制品的空間被稱為型腔或模腔。而構(gòu)成這個(gè)型腔的零件叫做成型零件，通常包括凸模、凹模、小型芯’螺紋型芯或型環(huán)等。由于這些成型零件直接與高溫、高壓的塑料熔體接觸，并且脫模時(shí)反復(fù)與塑件摩擦，因此要求它們有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性和較低的表面粗糙度值。同時(shí)還應(yīng)該考慮零件的加工性及模具的制造成本。
5.1成型零件的材料選擇
構(gòu)成型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，本次模具設(shè)計(jì)的成型零件包括凸模、凹模和側(cè)抽芯部件。由于型腔直接與高溫高壓的塑料相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件的質(zhì)量，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性以及承受塑料的擠壓力和流料的摩擦力和足夠的精度和表面光潔度，以保證塑料制品表面光潔美觀，容易脫模，一般來說成型零件都應(yīng)進(jìn)行熱處理，使其具有HRC40以上的硬度，如成型產(chǎn)生腐蝕性氣體的塑料，如聚氯乙烯等，還應(yīng)該選擇耐腐蝕的鋼材。
根據(jù)塑件表面質(zhì)量要求，查《模具材料與熱處理手冊(cè)》，設(shè)計(jì)中成型零件采用3Cr2Mo調(diào)質(zhì)處理，硬度一般為28～35HRC，耐磨性好，且處理過程中變形小，還有較好的電加工及耐腐蝕性。
5.2成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算
塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用，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)生塑性變形甚至破壞，也可能因剛度不足而產(chǎn)生繞曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。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(duì)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)來確定型腔厚度和底板厚度。
5.2.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模是成型制品外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。由于本次設(shè)計(jì)的塑件較小，而且是中心對(duì)稱的型腔排列，所以模具的型腔可以做成長(zhǎng)方體嵌入凸凹模，于是，這里采用整體嵌入式凹模。如圖5.1所示。
圖5.1整體嵌入式凹模
（2）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模是成型塑件內(nèi)標(biāo)的成型零件。通?？煞譃檎w式和組合式兩種類型。但是這里為了加工方便和節(jié)約材料，使一副模具可以使用多種型腔，所以也采用嵌入式凸模。
圖5.2整體嵌入式凸模
5.2.2成型零件工作尺寸的計(jì)算
塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用，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)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生繞曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。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(duì)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)來確定型腔壁厚和底板厚度。
該設(shè)計(jì)所用的公式如下（平均尺寸法）：
凹模（型腔）徑向尺寸的計(jì)算：
LM=[1+ScpLs-34Δ]0+δz
凸模（型芯）徑向尺寸的計(jì)算：
lM=[1+Scpls+34Δ]-δz0
凹模（型腔）深度尺寸的計(jì)算：
HM=[1+ScpHs-23Δ]0+δz
凸模（型芯）深度尺寸的計(jì)算：
hM=[1+Scphs+23Δ]-δz0
上式，LM----型腔徑向尺寸（mm）；
lM----型芯徑向尺寸（mm）；
Ls、ls----塑件徑向尺寸（mm）；
lm----型芯徑向尺寸（mm）；
HM----型腔的深度尺寸（mm）；
hM----型芯的深度尺寸（mm）；
Hs、hs----塑件深度尺寸（mm）；
Scp----塑料的平均收縮率（%）；
Δ----塑件公差值（mm）；
δz----組合型芯制造公差（mm）。
塑件公差取值Δ（已知塑件公差等級(jí)為MT5）
表5.1塑件公差（GB/T 14486-93）
公差等級(jí)
公差種類
>0～3
>3～6
>6～10
>10～14
>14～18
>18～24
>24～30
>30～40
>40～50
MT5
A
0.20
0.24
0.28
0.32
0.38
0.44
0.50
0.56
0.64
B
0.40
0.44
0.48
0.52
0.58
0.64
0.70
0.76
0.84
注：A為不受模具活動(dòng)部分影響的尺寸公差值；B為受模具活動(dòng)部分影響的尺寸公差值。
模具公差值δz（MT5換算為IT11）
表5.2模具制造公差
基本尺寸
>0～3
>3～6
>6～10
>10～18
>18～30
>30～50
>50～80
>80～120
>120～180
IT11
0.06
0.075
0.09
0.11
0.13
0.16
0.19
0.22
0.25
（1）對(duì)于型腔徑向尺寸來說，已知
Ls1=50.00，Δ=0.84，δz=0.16
Ls2=45.00，Δ=0.84，δz=0.16
Ls3=33.00，Δ=0.76，δz=0.16
Ls4=13.00，Δ=0.52，δz=0.11
已知HDPE的平均收縮率Scp=1.5%
∴ 由上式可得
LM1=1+1.5%×50-34×0.840+0.16
=50.120+0.16
LM2=1+1.5%×45-34×0.840+0.16
=45.050+0.16
LM3=1+1.5%×33-34×0.760+0.16
=32.930+0.16
LM4=1+1.5%×13-34×0.520+0.11
=12.810+0.11
（2）對(duì)于型腔深度尺寸來說，已知
Hs1=6.00，Δ=0.44，δz=0.075
Hs1=5.00，Δ=0.44，δz=0.075
Hs1=4.50，Δ=0.44，δz=0.075
Hs1=3.50，Δ=0.44，δz=0.075
∴由上式可得
HS1=1+1.5%×6-23×0.440+0.075
=5.800+0.075
HS2=1+1.5%×5-23×0.440+0.075
=4.780+0.075
HS3=1+1.5%×4.5-23×0.440+0.075
=4.270+0.075
HS4=1+1.5%×3.5-23×0.440+0.075
=3.260+0.075
（3）對(duì)于型芯徑向尺寸來說，已知
lM1=47.00，Δ=0.84，δz=0.16
lM2=44.50，Δ=0.84，δz=0.16
lM3=30.00，Δ=0.70，δz=0.13
lM4=12.00，Δ=0.52，δz=0.11
∴由上式可得
lM1=1+1.5%×47+34×0.84-0.160
=48.34-0.160
lM2=1+1.5%×44.5+34×0.84-0.160
=45.80-0.160
lM3=1+1.5%×30+34×0.7-0.160
=30.98-0.160
lM4=1+1.5%×12+34×0.52-0.160
=12.57-0.160
（4）對(duì)于型芯高度尺寸來說，已知
hs1=4.5，Δ=0.44，δz=0.075
hs3=4.0，Δ=0.44，δz=0.075
hs2=3.5，Δ=0.44，δz=0.075
∴由上式可得
hM1=1+1.5%×4.5+23×0.44-0.0750
=4.86-0.0750
hM2=1+1.5%×4.0+23×0.44-0.0750
=4.35-0.0750
hM3=1+1.5%×3.5+23×0.44-0.0750
=3.85-0.0750
5.3型腔零件強(qiáng)度、剛度的校核
在注射成型過程中，型腔主要承受熔體的壓力，因此，模具應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔壁厚和底板厚度不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料本身的許用應(yīng)力δ時(shí)，型腔將導(dǎo)致過大的塑性變形，甚至開裂。與此同時(shí)，若剛度不足將導(dǎo)致過大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，必須對(duì)型腔的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行一定的設(shè)計(jì)計(jì)算。
在進(jìn)行剛度計(jì)算時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：
（1）在進(jìn)行制品能夠順利脫模，為達(dá)到此目的，型腔允許的彈性變形量不能大于制品的壁厚的收縮率。否則，制品成型后，其周期被變形的型腔緊緊包住，無法脫模。
（2）當(dāng)制品的某部分或某一尺寸同時(shí)有幾項(xiàng)要求時(shí)，應(yīng)以其中嚴(yán)格的要求來計(jì)算剛度。
（3）當(dāng)型腔尺寸的強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算分界值（取決于制品結(jié)構(gòu)形狀，模具材料的許用應(yīng)力，型腔允許的彈性變形量以及型腔內(nèi)熔時(shí)的最大壓力）難以分明的情況下，則應(yīng)分別進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算，并取其最大值作為壁厚和底板的厚度。
5.3.1側(cè)壁厚校核強(qiáng)度、剛度
由于本次鑲嵌的型腔為矩形模塊，所以，這里校核計(jì)算使用矩形凹模的整體式計(jì)算。
按強(qiáng)度計(jì)算：
已知
hl=650=0.12<0.41
所以使用以下公式
S=(3ph2σp)12
按剛度計(jì)算：
S=h(CphΦ1Eδp)13
式中，E----模具材料的彈性模量（MPa），預(yù)硬化模具鋼取2.2×105MPa；
S----型腔側(cè)壁厚度(mm)；
h----凹模深度(mm)；
l----矩形凸模長(zhǎng)邊長(zhǎng)度(mm)；
b----矩形凹模短邊長(zhǎng)度(mm)；
p----模具型腔內(nèi)最大熔體壓力（MPa），一般取30～50MPa；
σp----模具強(qiáng)度計(jì)算的許用應(yīng)力（MPa），一般預(yù)硬化模具鋼σp=300MPa；
δp----模具剛度計(jì)算許用變形量（mm）。
通過查表可得：p取40MPa，σp取300MPa，δp=25.85
按強(qiáng)度計(jì)算有
S=(3ph2σp)12=(3×40×62300)12=3.80mm
按剛度計(jì)算有
C=3（l4h4）2l4h4+96=3(506)42(506)4+96=1.49mm
已知
bl=3350=0.66
所以Φ1=0.7
S=h(CphΦ1Eδp)13=61.49×40×60.7×2.2×105×0.0313=2.56mm
本設(shè)計(jì)所選壁厚為15mm,所以上述計(jì)算結(jié)果符合要求。
5.3.2底板厚度的強(qiáng)度、剛度校核
按強(qiáng)度條件：
T=0.71b(pσp)12
按剛度計(jì)算：
T=b(C'pbEδp)13
C'=l4b432[l4h4+1]
式中，T----墊板厚度
按強(qiáng)度計(jì)算有
T=0.71b(pσp)12=0.71×33×(40300)12=11.97mm
按剛度計(jì)算有：
C'=l4b432l4b4+1=50433432504334+1=0.03mm
T=b(C'pbEδp)13=33×(0.03×40×332.2×105×0.03)13=6.00mm
本設(shè)計(jì)所選底板厚度為19mm，所以上述計(jì)算結(jié)果符合要求。
第六章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用
由前面的型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用結(jié)構(gòu)形式為A3型、模架尺寸為315mm×315mm的標(biāo)準(zhǔn)模架，即可符合要求。
6.1定模座板（400mm×315mm、厚25mm）
定模座板是模具與注射機(jī)連接固定的板件，材料為45鋼。通過4個(gè)M14的內(nèi)六角圓柱螺釘與動(dòng)模板連接，定位圈通過4個(gè)M6的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接，定模座板與澆口套為H7/m6配合。
6.2定模扳（315mm×315mm、厚50mm）
通過4個(gè)M6的螺釘固定定模型腔，并用于固定導(dǎo)套，其上的導(dǎo)套采用H7/k6配合，定模板與澆口套采用H7/m6配合，材料為45鋼。
6.2.1定模型腔（200mm×200mm、厚25mm）
用于成型零件外表面的型腔，開有主流道襯套孔和分流道U型槽和水道，材料為2Cr13V，硬度為29～33HRC。
6.3動(dòng)模板（315mm×315mm、厚50mm）
通過導(dǎo)柱與定模扳結(jié)合，通過4個(gè)M6的螺釘固定動(dòng)模型腔，材料為45鋼。
6.3.1動(dòng)模型腔（200mm×200mm、厚25mm）
用于成型零件內(nèi)表面的型腔，開有頂桿孔、冷料穴、拉料桿孔以及水道，材料為2Cr13V，硬度為29～33HRC。
6.4墊塊（56mm×315mm、厚度92mm）
（1）主要作用
在動(dòng)模座板與支撐板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作空間，或調(diào)解模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。
（2）結(jié)構(gòu)形式
可以是平行墊塊或拐角墊塊，該模具采用平行墊塊。
（3）墊塊材料
墊塊材料為Q235A，也可用HT200、球墨鑄鐵等。因?yàn)殍T鐵材料有減震的作用，而且價(jià)格便宜，滿足要求，該模具墊塊采用Q235A制造。
(4）墊塊的高度h校核
h=h1+h2+h3+s+δ=0+20+25+6+4=50mm
符合要求。
式中，h1----頂出板限位釘?shù)暮穸?，該模具沒有采用限位釘，值為0；
h2----推板的厚度，值為20mm；
h3----推桿固定板厚度，值為25mm；
S----推出行程，值為6mm；
δ----推出行程富余量，一般為3～6mm，取4mm。
6.5推板（199mm×315mm，厚20mm）
材料為45鋼，通過4個(gè)M10的內(nèi)六角圓柱螺釘將其與推板固定板固定。
6.6推板固定板（199mm×315mm，厚25mm）
材料為45鋼，通過4個(gè)M10的內(nèi)六角圓柱螺釘將其與推板固定。
6.7 動(dòng)模座板（400mm×315mm、厚25mm）
材料為45鋼，通過四個(gè)M14螺釘連接墊塊和動(dòng)模板。
第七章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
為保證注塑模準(zhǔn)確合模和開模，在注塑模中必須設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要起定位、導(dǎo)向以及承受一定側(cè)壓力的作用。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套兩個(gè)主要零件，分別安裝在動(dòng)、定模兩邊。導(dǎo)柱的基本機(jī)構(gòu)形式有兩種。一種是除安裝部分的凸肩外，長(zhǎng)度的其余部分直徑相同，稱帶頭導(dǎo)柱，另一種是安裝部分的凸肩外，使安裝的配合部分直徑比外伸的工作部分直徑大，稱有肩導(dǎo)柱。帶頭導(dǎo)柱用于生產(chǎn)批量不大的模具，可以不用導(dǎo)套。有肩導(dǎo)柱用于采用導(dǎo)套的大批量生產(chǎn)高精度導(dǎo)向的模具。裝在模具另一邊的導(dǎo)套安裝孔，可以和導(dǎo)柱安裝孔以同一尺寸一次加工而成，保證了同軸度。導(dǎo)柱前段均須有錐形引導(dǎo)部分，并可割有儲(chǔ)油槽。導(dǎo)柱直徑尺寸隨模具模板外形尺寸而定。模板尺寸越大，導(dǎo)柱間的中心距越大，所選導(dǎo)柱直徑也越大。
當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí)，因模架本身帶有導(dǎo)向裝置，一般情況下，只要按照模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導(dǎo)向定位裝置，則需根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
7.1導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)
（1）導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部分，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后變形。
（2）該模具采用4根導(dǎo)柱，其布置由標(biāo)準(zhǔn)模架決定。
（3）該模具導(dǎo)柱安裝在支撐板上，導(dǎo)套安裝在定模板上。
（4）為了保證分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)制有承屑槽，即可削去一個(gè)面或在導(dǎo)套的孔口倒角，該模具采用后者。
（5）在合模時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致模具損壞。動(dòng)定模板采用合并加工時(shí)，可確保同軸度要求。
7.2導(dǎo)柱（直徑25mm）設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱可以安裝在動(dòng)模一側(cè)，也可以安裝在定模一側(cè)。但更多的是安裝在動(dòng)模一側(cè)，因?yàn)樽鳛槌尚土慵闹餍托疽话愣及惭b在動(dòng)模一側(cè)。導(dǎo)柱和主型芯安裝在同一側(cè)，在合模時(shí)起到保護(hù)作用。
（1）該模具采用帶頭導(dǎo)柱，加油槽，如圖7.1所示；
（2）為了使導(dǎo)柱能順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)柱端部應(yīng)作成錐臺(tái)形或半球形。導(dǎo)柱的基本結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是除了安裝部分的凸肩外其余部分直徑相同，稱為帶頭導(dǎo)柱。另一種是除安裝部分的凸肩外安裝用的配合部分直徑比外伸工作部分直徑大，稱為帶肩導(dǎo)柱；
（3）導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須比凸模高度高出6mm～8mm，以免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型腔進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰撞而損壞；
（4）導(dǎo)柱直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎曲強(qiáng)度（該導(dǎo)柱直徑有標(biāo)準(zhǔn)模架，可知為φ32mm）；
（5）導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/m6配合，導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H7/f6的間隙配合；
（6）導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為Ra=0.4μm；
（7）導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面、堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經(jīng)淬火處理，硬度為50HRC以上或45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火，硬度50HRC以上，該設(shè)計(jì)采用碳素工具鋼T8A。
圖7.1 帶頭導(dǎo)柱
7.3導(dǎo)套（直徑35mm）設(shè)計(jì)
導(dǎo)套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)向精度的元套零件。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種：直導(dǎo)套（GB/T4169.2-1984）、帶頭導(dǎo)套（GBT4169.3-1984）。
（1）結(jié)構(gòu)形式：采用帶頭導(dǎo)套，如圖；
（2）導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣；
（3）導(dǎo)套空的滑動(dòng)部分按H7/m6的間隙配合，表面粗糙度0.4μm；
（4）導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造，該模具采用T10A。
圖7.2 帶頭導(dǎo)套
第八章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
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)成為脫模機(jī)構(gòu)，也可成為頂出機(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。
8.1推桿的設(shè)計(jì)原則
（1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)；
（2）使制品在推出過程中不變形不損壞；
（3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，推出動(dòng)作可靠；
（4）使脫模后的制品有良好的外觀；
（5）合模時(shí)的準(zhǔn)確復(fù)位。
8.2脫模力的計(jì)算
脫模力是從動(dòng)模一側(cè)的主型芯上脫出塑件所需要施加的外力，需克服塑件對(duì)型芯包緊力、真空吸力，粘附力和脫模機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動(dòng)阻力。
脫模力是注射脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。但脫模力的計(jì)算與測(cè)量十分復(fù)雜。其計(jì)算方法有簡(jiǎn)單估算法和分析計(jì)算法。該模具的型芯內(nèi)部突出較為簡(jiǎn)單，故采用簡(jiǎn)單估算法對(duì)脫模力進(jìn)行計(jì)算。
F=Fc+Fb
式中，F(xiàn)c----塑件對(duì)型芯包緊力（N）；
Fb----對(duì)封閉殼體脫模需克服的真空吸力（N），F(xiàn)b=0.1Ab，這里0.1的單位為MPa，Ab為型芯的橫截面積（mm2）；此處不為封閉殼體，故Fb可省去不計(jì)。
在脫模力的計(jì)算中，將λ=rcpt≥10（矩形塑件λ=a+bπt≥10）的制品視為薄壁制品。反之視為厚壁制品。式中t為制品壁厚（mm），rcp為型芯的平均半徑，a、b為矩形塑件的長(zhǎng)和寬。所以
λ=a+bπt=43+30π×1.5=15.5≥10
該塑件為薄壁制品?？芍?dāng)塑件截面形狀為矩形時(shí)，它的脫模力計(jì)算公式為：
F=8tESLcosφ（f-tanφ）(1-μ)K2+0.1A
式中：F----脫模力（N）；
E----塑料的彈性模量（MPa），HDPE的彈性模量一般為840～950MPa，這里取900MPa；
S----塑料成型的平均收縮率（%），HDPE的成型收縮率一般為1.5%～3.0%，這里取1.5%；
t----是塑件的厚度（mm）；
L----被包型芯的長(zhǎng)度（mm）；
μ----是塑料的泊松比，HDPE的泊松比為0.38；