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江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
綜合畢業(yè)實(shí)踐說(shuō)明書（論文）
標(biāo)題：四腳柱形肥皂盒注射模設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)電工程系
專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造
學(xué) 號(hào)： 0810403235
姓 名： 徐 想
指導(dǎo)教師： 陳青云
2011年5月15日
摘 要
本設(shè)計(jì)主要四腳柱形肥皂盒注塑模設(shè)計(jì)的全過(guò)程。根據(jù)對(duì)塑件的使用性能.材料選用和成型工藝等進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出一模一穴的注塑模具。
本次設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用大學(xué)三年所學(xué)的模具專業(yè)知識(shí)來(lái)完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過(guò)程,從而達(dá)到學(xué)有所用的效果；通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)充分發(fā)揮了個(gè)人的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性，從而提高了自己獨(dú)立分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。本說(shuō)明書主要研究了塑件和模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括材料選用、精度的選用、型腔、型芯與斜導(dǎo)柱的計(jì)算與校核等設(shè)計(jì)過(guò)程。
關(guān)鍵詞:材料選用；型腔；型芯；斜導(dǎo)柱
目 錄
摘 要 1
目 錄 2
引 言 5
1 緒論 5
1.1國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 6
1.1 1模具工業(yè)的概況 6
1.1.2 我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)現(xiàn)狀及地區(qū)分布 6
1.1.3 我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向 8
1.1.4 注塑模具CAD發(fā)展概況及趨勢(shì) 8
1.2 塑料模具的發(fā)展 8
1.3 塑料模具分類 9
1.3.1 按模塑方法分類 9
1.3.2 按型腔數(shù)目分類 9
2 零件分析 9
2.1 制品分析 10
2.2 材料的成型特性與工藝參數(shù) 10
2.2.1 材料的成型特性 10
3 注射機(jī)型號(hào)的確定 12
3.1 注射量的計(jì)算 13
3.2 型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 13
3.2.1 型腔數(shù)量的校核 13
3.2.2 注射機(jī)工藝參數(shù)的校核 14
3.3 注射機(jī)型號(hào)的選定 14
3.4合模力校核 15
3.5 最大注射壓力的校核 15
3.6 安裝尺寸校核 15
3.6.1 噴嘴尺寸 15
3.6.2 定位環(huán)尺寸 15
3.6.3 最大與最小模具厚度 16
3.7開模行程和推出機(jī)構(gòu)的校核 16
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16
4.1 主流道設(shè)計(jì) 17
4.1.1 主流道尺寸 17
4.1.2主流道襯套的形式 17
4.2 分流道設(shè)計(jì) 17
4.2.1 分流道的形狀及尺寸 18
4.2.2分流道的設(shè)計(jì) 18
4.3 澆口的設(shè)計(jì) 19
4.3.1 該模具采用側(cè)澆口形式 19
4.3.2澆口位置的選擇 20
4.3.3側(cè)澆口尺寸 21
4.4 冷料穴的設(shè)計(jì) 21
5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 22
5.1 模具分型面 22
5.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 23
5.3型腔徑向尺寸計(jì)算 (單位：mm) 23
5.4型腔深度尺寸計(jì)算 ( 單位：mm) 23
5.5型芯徑向尺寸計(jì)算 (單位：mm) 24
5.6型芯高度尺寸計(jì)算（單位：mm） 24
5.7 中心距尺寸計(jì)算 24
5.8 模架的確定 25
6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25
6.1 脫模力的計(jì)算 25
6.2 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 26
6.2.1斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26
6.2.2斜導(dǎo)柱的傾斜角確定 27
6.2.3 斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28
6.2.4 側(cè)滑塊設(shè)計(jì) 29
7 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 30
7.1 冷卻時(shí)間的計(jì)算 30
7.2 冷卻水孔的數(shù)目 31
結(jié)束語(yǔ) 32
致 謝 33
參考文獻(xiàn) 34
肥皂盒注射模設(shè)計(jì)
引 言
此次設(shè)計(jì)為肥皂盒的注射成型模具設(shè)計(jì)。對(duì)于這次的設(shè)計(jì)首要制定的塑料成型工藝以及合理設(shè)計(jì)塑料成型模具的過(guò)程。
前面部分主要說(shuō)明塑料成型的必要理論基礎(chǔ)，包括高分子聚合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與性能，尤其是聚合物的熱力學(xué)性能和化學(xué)性質(zhì)，還有聚合物熔體在成型過(guò)程中的流動(dòng)狀態(tài)及物理和化學(xué)變化。后面部分說(shuō)明的是注射成型模具設(shè)計(jì)的最復(fù)雜也最具代表性的部分，主要說(shuō)明注射成型模具的設(shè)計(jì)，包括澆注系統(tǒng)（主流道，澆口，分流道）、成型零件（型芯，型腔，推桿等）的設(shè)計(jì)，對(duì)所選注射機(jī)的校核等有關(guān)設(shè)計(jì)。由于塑料注射成型模具對(duì)于實(shí)踐性很強(qiáng)，并且技術(shù)正在飛速發(fā)展中，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中注重理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)于書中的知識(shí)要加以聯(lián)系實(shí)際，從而使模具設(shè)計(jì)得更加合理。
1 緒論
塑料是一門新興工業(yè)，是隨著石油工業(yè)發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的，作為現(xiàn)代四大工業(yè)基礎(chǔ)之一，越來(lái)越廣泛地在各行各業(yè)應(yīng)用。其中注塑成型在塑料的各種成型工藝中所占的比例也越來(lái)越大。隨著社會(huì)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)不斷向前發(fā)展，對(duì)注塑成型的制品質(zhì)量和精度要求都有不同程度的提高。塑料制品在工業(yè)中的應(yīng)用日趨普遍。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，塑料制件已成為各行業(yè)不可缺小的重要材料之一。塑料制品的造型和精度直接與模具設(shè)計(jì)和制造有關(guān)系，對(duì)注塑制品的要求就是對(duì)模具的要求。有人說(shuō)，模具是現(xiàn)代工業(yè)之母。世界各國(guó)對(duì)模具生產(chǎn)技術(shù)非常重視，出現(xiàn)許多新工藝、新技術(shù)。從而促進(jìn)注塑工藝的不斷提高和發(fā)展。
注塑模具是在成型中賦予塑料以形狀和尺寸的部件。模具的結(jié)構(gòu)雖然由于塑料品種和性能、塑料制品的形狀和結(jié)構(gòu)以及注射機(jī)的類型等不同而可能千變?nèi)f化，但是基本結(jié)構(gòu)是一致的。模具主要由澆注系統(tǒng)、成型零件和結(jié)構(gòu)零件三部分組成。其中澆注系統(tǒng)和成型零件是與塑料直接接觸部分，并隨塑料和制品而變化，是塑模中最復(fù)雜，變化最大，要求加工光潔度和精度最高的部分。
1.1國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
1.1 1模具工業(yè)的概況
模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家被稱為“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”;德國(guó)則認(rèn)為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)” ;日本模具協(xié)會(huì)也認(rèn)為“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力” ，同時(shí)也是“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力” 。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)到13000億日元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)日本機(jī)床總產(chǎn)值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至己超過(guò)了新興的電子工業(yè)。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。
塑料模具工業(yè)是隨塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。塑料工業(yè)是一門新興工業(yè)。自塑料問(wèn)世后的幾十年以來(lái)，由于其原料豐富、制作方便和成本低廉，塑料工業(yè)發(fā)展很快，它在某些方面己取代了多種有色金屬、黑色金屬、水泥、橡膠、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成為各個(gè)工業(yè)部門不可缺少的材料。
塑料模具就是利用特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝基礎(chǔ)裝備。用塑料模具生產(chǎn)的主要優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)便、材料利用高、生產(chǎn)率高、產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致，特別是對(duì)大批量生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品，更能獲得價(jià)廉物美的經(jīng)濟(jì)效果。塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關(guān)系。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料模具工業(yè)也隨之迅速發(fā)展。
目前，我國(guó)的彩電的年產(chǎn)量己超過(guò)3200萬(wàn)臺(tái)，電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過(guò)了100萬(wàn)臺(tái)。家用電器行業(yè)的飛速發(fā)展使之對(duì)模具的需求量極大。到2010年，在建筑與建材行業(yè)方面，塑料門窗的普及率為30%，塑料管的普及率將達(dá)到50%，這些都會(huì)大大增加對(duì)模具的需求量。其它發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對(duì)模具的需求，都將對(duì)中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。
1.1.2 我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)現(xiàn)狀及地區(qū)分布
在中國(guó)，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識(shí)到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)l8英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6. 5kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具。精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津榮天和機(jī)電有限公司和煙臺(tái)北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)己較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如:P20, 3Cr2Mo, PMS,SM I、SM II等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%-80%相比，仍有很大差距。技術(shù)比較見表1-1。
表1-1 國(guó)內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表
項(xiàng)目
國(guó)內(nèi)
國(guó)外
注塑模型腔精度
0. 005～0. 01mm
0.02～0.05mm
型腔表面粗糙度
Ra0.01～0. 05 um
Ra0.20 um
非淬火鋼模具壽命
10-60萬(wàn)次
10～30萬(wàn)次
淬火鋼模具壽命
160～300萬(wàn)次
50～100萬(wàn)次
熱流道模具使用率
80%以上
總體不足10%
標(biāo)準(zhǔn)化程度
70～80%
小于30%
中型塑料模生產(chǎn)周期
一個(gè)月左右
2～4個(gè)月
目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，這2個(gè)省的模具產(chǎn)值已占全國(guó)總量的六成以上。江蘇、上海、山東、安徽等地目前發(fā)展態(tài)勢(shì)也很好。我國(guó)模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，其差距主要表現(xiàn)在下列六方面：
(1)國(guó)內(nèi)自配率不足80％，中低檔模具供過(guò)于求，中高檔模具自配率不足60％。
(2)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不夠合理。
(3)模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國(guó)際先進(jìn)水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國(guó)際先進(jìn)水平長(zhǎng)許多。
(4)開發(fā)能力弱，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低，水平也較低，不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場(chǎng)中常處于被動(dòng)地位。
(5)模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低。
(6)與國(guó)際先進(jìn)水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。
縱觀發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)模具工業(yè)的認(rèn)識(shí)與重視，我們感受到制造理念陳舊則是我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力，它已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。因此，模具是國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品，現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識(shí)集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動(dòng)相對(duì)密集。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具基礎(chǔ)，其大量應(yīng)用可縮短模具設(shè)計(jì)制造周期，同時(shí)也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具質(zhì)量。
1.1.3 我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向
模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是：①CAD、CAM、CAE的廣泛應(yīng)用及其軟件的不斷先進(jìn)和CAD／CAM／CAE技術(shù)的進(jìn)一步集成化、一體化、智能化；②PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)、CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)管理)、KBE(基于知識(shí)工程)、ERP(企業(yè)資源管理)、MIS(模具制造管理信息系統(tǒng))及Internet平臺(tái)等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用；③高速、高精加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；④超精加工、復(fù)合加工、先進(jìn)表面加工和處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；⑤快速成型與快速制模(RP／RT)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；⑥熱流道技術(shù)、精密測(cè)量及高速掃描技術(shù)、逆向工程及并行工程的發(fā)展與應(yīng)用；⑦ 模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的發(fā)展及進(jìn)一步推廣應(yīng)用；⑧優(yōu)質(zhì)模具材料的研制及正確選用；⑨模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制與應(yīng)用；⑩虛擬技術(shù)和納米技術(shù)等的逐步應(yīng)用。
1.1.4 注塑模具CAD發(fā)展概況及趨勢(shì)
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)((Computer Aided Design, CAD)是當(dāng)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)水平的迅速提高，CAD技術(shù)及其應(yīng)用一直處于日新月異的發(fā)展浪潮中。作為CAD技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)十分重要的方面，塑料模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬分析與制造，即模具CAD、CAE和CAM也一直是國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。
1.2 塑料模具的發(fā)展
隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，近年來(lái)，我國(guó)各行業(yè)對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展十分重視，在重點(diǎn)支持技術(shù)改造的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品中，把模具制造列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一為，它確定了模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位，也提高了振興模具工業(yè)的重要任務(wù)，即要盡快提高我國(guó)模具工業(yè)的整體技術(shù)水平并迎頭趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的模具技術(shù)水平。
1.3 塑料模具分類
塑料成型模具是保證塑件形狀、尺寸、精度和表面質(zhì)量的主要工具，是模塑工藝三大要素之一。根據(jù)塑料類型、塑件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量、成型方法與加工設(shè)備的不同，采用各種不同形式的模具。
1.3.1 按模塑方法分類
（1）壓縮模 壓縮模具又稱為壓塑?；驂耗＃窃谝簤簷C(jī)上采用壓縮工藝來(lái)成型塑件的模具。這種模具主要用于熱固性塑件的成型，也有用于熱塑性塑件的成型。
（2）壓注模 它又稱為傳遞模、擠塑模，是在液壓機(jī)上采用壓注工藝來(lái)成型塑件的模具。這種模具用于熱固性塑件的成型。壓注模比壓縮模具多了加料腔、柱塞和澆注系統(tǒng)等
（3）注射模 注射模又稱為注塑模，是在注射機(jī)上采用注射工藝來(lái)成型塑件的模具。它主要用于熱塑性塑件的成型，也可用于熱固性塑件的成型。
1.3.2 按型腔數(shù)目分類
（1）單型腔模具 這是在一副塑料模具中只有一個(gè)型腔，一個(gè)模具周期生產(chǎn)一個(gè)塑件的模具。這種模具與多型腔模具相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，但生產(chǎn)率低，往往不能充分發(fā)揮設(shè)備潛力。單型腔模具主要用于大型塑件和形狀復(fù)雜或嵌件多的塑件的生產(chǎn)，或生產(chǎn)批量不大的場(chǎng)合。
（2）多型腔模具 這是在一副塑料模具中有兩個(gè)以上型腔，一個(gè)模塑周期能夠同時(shí)生產(chǎn)兩個(gè)以上塑件的模具。這種模具生產(chǎn)率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。多型腔模具主要用于塑件較小、生產(chǎn)批量較大的場(chǎng)合。
2 零件分析
圖2—1 產(chǎn)品圖
根據(jù)產(chǎn)品的形狀結(jié)構(gòu)、性能、用途、工藝要求和美觀效果，測(cè)量其尺寸，繪制產(chǎn)品3D圖2—1。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)的使用要求，選擇ABS材料。
塑件材料選用ABS，要求未注明過(guò)渡圓角為R0.5，因配合要求，選用3級(jí)精度等級(jí)，塑件表面粗糙度為Ra0.8～0.5um，去除飛邊，不能有縮孔、裂紋等不良現(xiàn)象。
2.1 制品分析
零件形狀及相關(guān)尺寸請(qǐng)參考零件圖。
設(shè)計(jì)時(shí)常需要考慮制品的外觀，使用性，制造成本。該設(shè)計(jì)要求將制品顏色設(shè)計(jì)為粉紅色。從制品零件圖可以看出，該制品的設(shè)計(jì)特點(diǎn)為：產(chǎn)品表面為長(zhǎng)方形方便使用；深度、大小適中；結(jié)構(gòu)緊湊、合理；耗量適中；此類制品設(shè)計(jì)使得模具加工難度適中，通過(guò)開設(shè)一定數(shù)量的冷卻水道，可以明顯改善模具的冷卻效果和提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期。另外，側(cè)面還有一個(gè)深度為2mm的橢圓孔，所以，模具在側(cè)向分型分模時(shí)需要注意側(cè)孔的尺寸精度，是屬中等難度的設(shè)計(jì)；為使成型零件能夠安全取出，模具設(shè)計(jì)時(shí)需要設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯的滑塊成型的分型結(jié)構(gòu)零件，以滿足制品的設(shè)計(jì)要求。
2.2 材料的成型特性與工藝參數(shù)
2.2.1 材料的成型特性
（1）選用材料為
ABS（丙烯睛－丁二烯－苯乙烯）。ABS由丙烯睛、丁二烯、苯乙烯共聚而成。這三種組分各自特性，使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯睛使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕及表面硬度，丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯是它有良好的加工性和染色性能。ABS無(wú)毒，無(wú)味，呈微黃色。
A非結(jié)晶型塑料，要充分干燥；
B流動(dòng)性中等；
C宜用高料溫、高模溫、較高壓力注射；
D模具澆注系統(tǒng)對(duì)料流阻力較小，應(yīng)注意選擇澆口的位置和形式；
E拔模斜度在2°以下，否則成型制件必須確實(shí)保留在頂出板一側(cè)；
F通常成型條件下，壁厚熔料溫度和模具溫度對(duì)收縮率影響極??；
G內(nèi)含丁二烯，超溫超時(shí)放置易熱分解，注意熔料滯留時(shí)間；
H易產(chǎn)生明顯的熔接痕跡，注意排氣；
I澆口部分外觀易受損害；
J密度為1.02～1.05g/cm3。
(2)注塑模工藝條件
干燥處理：加工前的干燥處理是必須的。濕度應(yīng)小于0.04%，建議干燥條件為90～110℃，2～4小時(shí)。
熔化溫度： 230～300℃。
模具溫度：50～100℃。
連續(xù)工作為70℃左右。
熱變形溫度為93℃左右。
注射壓力：取決于塑件。
注射速度：盡可能地高。
工藝參數(shù)如表2-1所示：
表2-1
ABS工藝參數(shù)
24小時(shí)吸水性
0.2?-?0.3?%
收縮
0.5?-?0.7?%
線性熱膨脹系數(shù)
2.22?-?2.78?10^-5 °F-1
???電性能
耗散因數(shù)
70?-?200?10^-4
介電常數(shù)
2.9?-?3.2?
介電剛性
381?-?1778?kV/in
耐電弧性
0?-?120?sec
體積電阻系數(shù)
14?-?17?10^X Ohm.cm
???輻射電阻
伽瑪輻射電阻
好
耐紫外光
良
???機(jī)械性能
彈性 (彎曲模量)
290.08?-?333.59?ksi
低溫韌性 (低溫缺口沖擊強(qiáng)度)
1.4?-?10?ft-lb/in
斷裂伸長(zhǎng)率
60?-?85?%
拉伸強(qiáng)度
5801.51?-?7251.88?psi
拉伸屈服強(qiáng)度
6526.7?-?7977.07?psi
洛氏硬度
50?-?70?
屈服伸長(zhǎng)
3?-?5?%
韌性 (室溫缺口沖擊強(qiáng)度)
7.49?-?11.24?ft-lb/in
肖氏硬度D
85?-?90?
楊氏模量
290.08?-?319.08?ksi
硬度 (彎曲模量)
290.08?-?333.59?ksi
???燃燒性能
可燃燒性
可燃
耐火性(LOI)
21?-?34?%
???使用溫度
熱變形溫度(0.46 Mpa)
221?-?266?°F
熱變形溫度(1.8 Mpa)
212?-?230?°F
最高持續(xù)工作溫度
158?-?230?°F
續(xù)表2-1
3 注射機(jī)型號(hào)的確定
注射機(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(lái)確定的。在確定模具結(jié)構(gòu)形式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)需用的鎖模力、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(wú)法安裝使用。因此，必須對(duì)兩者之間有關(guān)參數(shù)進(jìn)行校核，并通過(guò)校核來(lái)設(shè)計(jì)模具與選擇注射機(jī)型號(hào)
3.1 注射量的計(jì)算
（1）塑件質(zhì)量、體積的計(jì)算：
對(duì)此模型用UG軟件的分析得：
塑件體積 V1=68.93cm3
塑件質(zhì)量 m1= ρV1
=68.93×1.05
=72.38g
（2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算:
按塑件體積的0.6倍計(jì)算,由于該模具采用一模2腔布置形式,所以澆注系統(tǒng)凝料體積為V2=V1×0.6
=68.93×0.6
≈41.36 cm3
（3）該模具一次注射所需塑料（ABS）
體積：V0=V1+V2
=68.93+41.36
≈110.29cm3
質(zhì)量m0 = ρV1
=110.29×1.05
≈115.81g
3.2 型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
3.2.1 型腔數(shù)量的校核
（1）按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量：
0.75X250-41.36/68.93
=2.12>2 (故右式符合要求)
式中： K——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，非結(jié)晶型塑料一般取0.75；
Mn——注射機(jī)允許的最大注射量（g或cm3）；
M1——單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3），取M1 68.93cm3；
M2——澆注系統(tǒng)所需塑件質(zhì)量或體積(g或cm3)，取0.6xM1= 41.36cm3。
3.2.2 注射機(jī)工藝參數(shù)的校核
（1）注射量校核
注射量以容積表示，最大注射容積為
=0.75×250
=187.5 cm3
式中——模具型腔和流道的最大容積（）；
——指定型號(hào)與規(guī)格的注射機(jī)注射量容積（），該注射機(jī)為250
——注射系數(shù)，一般取0.75—0.85，無(wú)定型塑件料可取0.85，結(jié)晶型塑料可取0.75。
若實(shí)際注射量過(guò)小，注射機(jī)的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留時(shí)間就會(huì)過(guò)長(zhǎng)。所以最小注射量應(yīng)大于理論最大注射量。
=0.25×250
=62.5 cm3。故每次注射的實(shí)際注射量容積應(yīng)滿足，而110.29，符合要求。
3.3 注射機(jī)型號(hào)的選定
根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果初步選定注塑機(jī)型號(hào)為XS-ZY-250螺桿式注射機(jī)
表3-1 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
理論注射容量/cm3
250
鎖模力/KN
1800
螺桿直徑/mm
50
拉桿內(nèi)間距/mm
448×370
注射壓力/MPa
130
移模行程/mm
430
注射行程/mm
160
最大模厚/mm
350
注射時(shí)間/s
2.0
最小模厚/mm
200
續(xù)表3-1
螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)
25、31、39
58、32、89
定位孔直徑/mm
100
噴嘴孔直徑/mm
4
噴球直徑/mm
20
鎖模方式
增壓式
最大開模行程/mm
500
3.4合模力校核
1800kN > 1.2 X 30 X 35240.955=1268674.38 N
——注射機(jī)的額定鎖模力（N），該型注射機(jī)為1800kN；
——為安全系數(shù)，一般取1.1—1.2；
——為模腔平均壓力（一般為20—40Mpa）
——為塑件最大成型面積（）。
3.5 最大注射壓力的校核
注射壓力壓力的較核是核定注射機(jī)的最大壓力能否滿足該塑料成型的需要，塑件成型所需要的壓力是由注射機(jī)類型、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。如螺桿式注射機(jī)，其注射壓力的傳遞比柱塞式注射機(jī)好，因此，注射壓力可取得小一些；流動(dòng)性差的塑料或細(xì)長(zhǎng)流程塑件注射壓力應(yīng)取得大一些。設(shè)計(jì)模具時(shí)，可以參考各種塑料的注射成型工藝確定塑件的注射壓力，再與注射機(jī)額定壓力相比較。
因本設(shè)計(jì)才用球形噴嘴，采用的ABS塑料流動(dòng)性好，因此本注射的注射壓力足夠。
3.6 安裝尺寸校核
3.6.1 噴嘴尺寸
（1）主流道的小端直徑大于注射機(jī)噴嘴,通常為：
對(duì)于該模具=4mm，取=4.5mm，符合要求。
（2）主流道入口的凹球面半徑Sro=SR+（1～2）mm
對(duì)于該模具SR=20mm，取Sro=21mm,符合要求。
3.6.2 定位環(huán)尺寸
注射機(jī)定位孔尺寸為，定位環(huán)尺寸取，兩者之間呈間隙配合，符合要求。
3.6.3 最大與最小模具厚度
模具厚度H應(yīng)滿足：
式中=200mm，=350mm（見表3—1）而該套模具厚：H=35+90+50+120+35=330mm，符合要求。
3.7開模行程和推出機(jī)構(gòu)的校核
（1）開模行程校核：
——注射機(jī)動(dòng)模板的開模行程（mm），取500mm（見表3—1）
——塑件推出行程（mm），取20mm
——水口板開模行程（mm），取200mm
H2——包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度（mm），其值為115mm。
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿到型腔各處，以便獲得外形輪廓清晰、內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件。因此要求充模速度快而有序，壓力損失小，熱量散失少，排氣條件好，澆注系統(tǒng)凝料易于與塑件分離或切除，且在塑件上留下澆口痕跡小。
（1）設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，流道應(yīng)盡量少?gòu)澱郏砻娲植诙葹镽a0.8μm～1.6μm。
（2）應(yīng)考慮到模具是一模一腔還是一模多腔，澆注系統(tǒng)應(yīng)按型腔布局設(shè)計(jì)，盡量與模具中心線對(duì)稱。
（3）單型腔塑件投影面積較大時(shí)，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)避免在模具的單面開設(shè)澆口，不然會(huì)造成注射時(shí)模具受力不均。
（4）設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮去除澆口方便，修正澆口時(shí)在塑件上不留痕跡。
（5）一模多腔時(shí)，應(yīng)防止將大小懸殊的塑件放在同一副模具內(nèi)。
（6）在設(shè)計(jì)澆口時(shí)，避免塑料熔體直接沖擊小直徑型芯及嵌件，以免產(chǎn)生彎曲、折斷或移位。
（7）在滿足成型排氣良好的前提下，要選取最短的流程，這樣可縮短填充時(shí)間。
（8）能順利地引導(dǎo)塑料熔體填充各個(gè)部位，并在填充過(guò)程中不致產(chǎn)生塑料熔體渦流、紊流現(xiàn)象，使型腔內(nèi)的氣體順利排出模外。
（9）在成批生產(chǎn)塑件時(shí)，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，要縮短冷卻時(shí)間及成型時(shí)間。
（10）若是主流道型澆口，因主流道處有收縮現(xiàn)象，若塑件在這個(gè)部位要求精度較高時(shí)，主流道應(yīng)留有加工余量或修正余量。
（11）澆口的位置應(yīng)保證塑料熔體順利流入型腔，即對(duì)著型腔中寬暢、厚壁部位。
（12）盡量避免使塑件產(chǎn)生熔接痕，或使其熔接痕產(chǎn)生在塑件不重要的部位。
(13)了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動(dòng)性。
4.1 主流道設(shè)計(jì)
主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分留道或型腔中，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。
4.1.1 主流道尺寸
(1)主流道小端直徑：d=注射機(jī)噴嘴直徑+（0.5～1）=4+0.5=4.5。
(2)主流道球面半徑： SRo=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1～2）=20+1=21mm。
(3)球面配合高度： h=3mm～5mm。
(4)主流道長(zhǎng)度，盡量小于60mm，由標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)合該模具的機(jī)構(gòu)，取L=105mm。
(5)與主流道大端直徑D=d+2Ltan/2=8.2（半錐角 為）取，取=8.2mm。
(6)澆口套總長(zhǎng)=25mm。
主流道錐角a一般在2°～4°范圍內(nèi)選取，對(duì)黏度大的塑料，a可取3°～6°。
4.1.2主流道襯套的形式
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)格，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道形式，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，一般采用碳素工具鋼，如 T8A、T10A等，熱處理硬度為53HRC～57HRC。主流道襯套和定位圈設(shè)計(jì)成整體式用于小型模具，中大型模具設(shè)計(jì)成分體式。
4.2 分流道設(shè)計(jì)
在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中塑料熔體由主流道流入型腔前，通過(guò)截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段。因此，分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動(dòng)過(guò)程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。
4.2.1 分流道的形狀及尺寸
為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等。
(1)圓形流道比表面積小，熱量損失和流動(dòng)陰力較小，但流道應(yīng)分別開設(shè)在動(dòng)、定模兩個(gè)部分，對(duì)機(jī)械加工精度要求比較高。對(duì)于流動(dòng)性不太好的塑料或薄壁塑件，通常采用圓形流道，這樣可減小熔體的流動(dòng)阻力和熱量損失。
(2)影響分流道設(shè)計(jì)的因素
A塑件的幾何形狀、壁厚、尺寸大小及尺寸的穩(wěn)定性，內(nèi)在質(zhì)量及外觀質(zhì)量的要求。
B塑料的種類，即塑料的流動(dòng)性、收縮率、熔融溫度、熔融溫度區(qū)間和固化溫度。
C注射機(jī)的壓力、加熱溫度及注射速度。
D主流道及分流道的脫落方式。
E型腔的布置、澆口的位置及澆口的形式選擇。
4.2.2分流道的設(shè)計(jì)
分流道截面尺寸根據(jù)塑料的品種、塑件尺寸、成型工藝條件以及流道的長(zhǎng)度等因素來(lái)確定。通常圓形截面分流道直徑為2～10mm；對(duì)流道性較好的尼龍、聚乙烯、聚丙烯等塑料的小型件，在分流道長(zhǎng)度很短時(shí)，直徑可小到2mm；對(duì)流動(dòng)性較差的聚碳酸酯、聚砜等可大至10mm；對(duì)于大多數(shù)塑料，分流道截面直徑常取5～6mm。
梯形截面分流道尺寸可按下面經(jīng)驗(yàn)公式：
B=5mm
H=3.3mm
式中，B——為梯形大底邊寬度，一般取5～10mm，取5mm.
H——為梯形的高度（mm）
梯形的側(cè)面斜度常取，底部以圓角相連。上兩式適用于塑件壁厚在3.2mm以下，塑件質(zhì)量小于200g情況，且計(jì)算結(jié)果b應(yīng)在3.2～9.5mm范圍內(nèi)才合理。按照經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)成型條件不同，b也可以在5～10mm 。
（1）分流道的長(zhǎng)度盡可能短，且彎折少，以便減少壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料原材料和能耗。
(2)分流道的表面粗糙度
由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體流動(dòng)狀態(tài)較為理想，因此分流道表面粗糙度值Ra并不要求很低，一般Ra取1.6um左右，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。
表4—1 側(cè) 澆 口 尺 寸
塑 料
壁厚t/mm
制品復(fù)雜性
厚度a/mm
寬度b/mm
長(zhǎng)度L/mm
ABS
1.1～3
簡(jiǎn)單
1.2～1.4
中小型制品
（3～10）a
0.7～2
復(fù)雜
0.8～1.2
表4—2 部分塑料常用分流道尺寸推薦范圍
塑料名稱
分流道斷面直徑/mm
塑料名稱
分流道斷面直徑/mm
ABS、AS
聚乙烯
尼龍類
聚甲醛
丙烯酸塑料
搞沖擊丙烯酸塑料
醋酸纖維素
聚丙烯
異質(zhì)同晶體
4.8～9.5
1.6～9.5
1.6～9.5
3.5～10
8～10
8～12.5
5～10
5～10
8～10
聚苯乙烯
軟聚氯乙烯
硬聚氯乙烯
聚氨酯
熱塑性聚酯
聚苯醚
聚砜
離子聚合物
聚苯硫醚
3.5～10
3.5～10
6.5～16
6.5～8.0
3.5～8.0
6.5～10
6.5～10
2.4～10
6.5～13
注：本表所列數(shù)據(jù)，對(duì)于非圓形分流道，可作為當(dāng)量半徑，并乘以比1稍大的系數(shù)
4.3 澆口的設(shè)計(jì)
4.3.1 該模具采用側(cè)澆口形式
(1)澆口的作用
澆口也稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大。澆口的作用是使從流道來(lái)的熔融塑料以較快的速度進(jìn)入并充滿型腔，型腔充滿塑料以后，澆口應(yīng)按要求迅速冷卻封閉，防止型腔內(nèi)還未冷卻的熔體回流。
澆口的設(shè)計(jì)與塑件的形狀、截面尺寸、模具結(jié)構(gòu)、注射工藝參數(shù)及塑料性能等因素有關(guān)。澆口的截面尺寸要小、長(zhǎng)度要短，這樣才能增大料流速度，快速冷卻封閉。便于與塑件分離或切除，且澆口的痕跡不明顯。
塑件的質(zhì)量缺陷，如憋氣、收縮、解絲（夾水紋）、分解、波紋（沖紋）、變形等，往往都是由于澆口設(shè)計(jì)不合理所造成的。
(2)影響澆口設(shè)計(jì)的因素
澆口設(shè)計(jì)包括澆口截面形狀及澆口截面尺寸的確定，澆口位置的選擇。
影響澆口截面形狀及其尺寸的因素，就塑件而言，包括塑件的形狀、大小、壁厚、尺寸精度、外觀質(zhì)量及力學(xué)性能等。塑件所用塑料特性對(duì)澆口設(shè)計(jì)的影響因素是塑料成型溫度、流動(dòng)性、收縮率及有無(wú)填充物等。此外，在進(jìn)行澆口設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)考慮澆口的加工、脫模及清除澆口的難易程度。
(3)澆口截面尺寸的大小
一般來(lái)說(shuō)，澆口的截面尺寸宜小些，先確定小一些，然后在試模時(shí)，根據(jù)充模情況再進(jìn)行修正。特別是一模多腔時(shí)，通過(guò)修正可使各個(gè)型腔同時(shí)均勻充填。
小澆口可以增加塑料熔體流速，并且塑料熔體經(jīng)過(guò)小澆口時(shí)產(chǎn)生很大摩控?zé)岫顾芰先垠w溫度升高，其表現(xiàn)黏度下降，有利于充填。另外，由于小澆口的固化較快，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量補(bǔ)縮而降低塑件的內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)可以縮短注射成型周期，便于澆口的去除。
但有的塑件澆口不宜過(guò)小，如一些厚壁塑件，在注射過(guò)程中必須進(jìn)行兩次以上的補(bǔ)壓，才能滿足塑件的要求，澆口過(guò)小會(huì)造成澆口處過(guò)早固化，使補(bǔ)料困難而造成塑件缺陷。
4.3.2澆口位置的選擇
模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無(wú)論采用何種澆口，其開設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則。
(1)澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處，使熔體從厚壁流向薄壁，并保持澆口至型腔各處的流程基本一致。
(2)避免澆口處產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)，而在充填過(guò)程中產(chǎn)生波（沖）紋。
(3).考慮分子的取向影響，澆口位置應(yīng)設(shè)在塑件的主要受力方向上，因?yàn)轫樦鲃?dòng)方向的力學(xué)性能要高于其他方向，特別是帶填料的增強(qiáng)塑料，這種特性更加明顯。
(4).在選擇澆口位置時(shí)應(yīng)考慮到塑件尺寸的要求，因?yàn)樗芰辖?jīng)澆口充填型腔時(shí)，在流動(dòng)方向與垂直于流動(dòng)方向上的收縮不盡相同，所以要考慮到變形和收縮的方向性。
(5).須盡量減少熔接痕跡，應(yīng)有利于型腔中氣體的排出。
(6).注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響。
4.3.3側(cè)澆口尺寸
t=3mm，L=2mm。
4.4 冷料穴的設(shè)計(jì)
圖4-3冷料穴的設(shè)計(jì)圖
在完成一次注射循環(huán)的間隔,考察注射機(jī)噴嘴和主流道入口小端間的溫度狀況時(shí)，發(fā)現(xiàn)噴嘴端部的溫度低于所要求的塑料熔體溫度，從噴嘴端部到注射機(jī)料筒以內(nèi)10mm～25mm的深度有溫度逐漸升高的區(qū)域,這時(shí)才達(dá)到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動(dòng)性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對(duì)較低的冷料進(jìn)入型腔，便會(huì)產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個(gè)井穴將主流道延長(zhǎng)以接收冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把用來(lái)容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。
冷料穴一般開設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模上，其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度為直徑相同或略大一些，深度為直徑的1倍～1.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。圖4-3是端部為Z字形拉料桿形式的冷料穴，是最常用的一種形式，開模時(shí)主流凝料被拉料桿拉出，推出后常常需要人工取出而不能自動(dòng)脫落。
5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括型芯、型腔、以及螺紋型芯或型環(huán)、鑲塊等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時(shí)與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，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)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
5.1 模具分型面
模具上用來(lái)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。在模具設(shè)計(jì)的初始階段，首先應(yīng)確定分型面的位置，然后才能確定模具的結(jié)構(gòu)形式。分型面設(shè)計(jì)得是否合理，對(duì)塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具復(fù)雜程度具有很大影響。分型面的形狀一般為直分型面，有時(shí)由于塑件的結(jié)構(gòu)較為特殊，需采用傾斜分型面、曲面分型面、階梯分型面或瓣合分型面。
分型面的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)
(1)分型面應(yīng)選在塑件的最大截面處。
(2)不影響塑件外觀質(zhì)量，尤其是對(duì)外觀有明確要求的塑件，更應(yīng)注意分型面對(duì)外觀的影響。
(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
(9)長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開模方向。
5.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算
模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱為成型零件，成型工件尺寸是指成型零件上直接用來(lái)構(gòu)成塑件的尺寸。成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。具體形狀鑒于零件圖.
成型零件鋼材的選用：塑件外觀設(shè)有特別凸臺(tái)或凹槽且進(jìn)行側(cè)向分型磨擦性不大，因此凹?？梢赃x45號(hào)鋼。型心因采用人工旋出螺紋脫模，磨損比較厲害，本設(shè)計(jì)采用硬度比較高，耐磨性比較強(qiáng)的Gr12，淬火后表面硬度為56HRC以上。
因本塑件設(shè)計(jì)的精度要求不要，因此塑件尺寸公差等級(jí)按一般精度選取MT3。
ABS塑料的平均收縮率（0.3～0.8%），因此Scp=(Smax+Smin)/2x100%=0.6%
考慮到模具的要求不高和制造成本，模具制造公差?。é腪=△/4）
5.3型腔徑向尺寸計(jì)算 (單位：mm)
表5-1
類
別
塑件尺寸
計(jì)算公式
工作尺寸
型腔徑向尺寸計(jì)算
1300-0.70
LM =〔（1+Scp）Ls-1/2△〕0+δZ
130.3260+0.17
900-0.48
90.2280+0.12
600+0.40
60.1120+0.10
1100+0.58
110.2820+0.18
5.4型腔深度尺寸計(jì)算 ( 單位：mm)
表5-2
類
別
塑件尺寸
計(jì)算公式
工作尺寸
型腔深度尺寸計(jì)算
500-0.40
HM =〔（1+Scp）Hs-1/2△〕0+δZ
50.060+0.10
280+0.28
28.00560+0.07
250+0.28
24.990+0.07
220+0.28
21.97440+0.07
330-0.52
32.91160+0.13
280+0.28
28.00560+0.07
250+0.28
24.990+0.07
220+0.28
21.97440+0.07
5.5型芯徑向尺寸計(jì)算 (單位：mm)
表5-3
類
型
塑件尺寸
計(jì)算公式
工作尺寸
型芯徑向
尺寸計(jì)算
40-0.14
lM =〔（1+Scp）ls+1/2△〕0-δZ
4.09080-0.04
900+0.72
90.8280-0.48
870+0.52
87.71240-0.13
150+0.24
15.1900-0.06
1270+0.64
127.98040-0.16
620-0.40
62.52240-0.10
1080-0.58
108.85160-0.17
5.6型芯高度尺寸計(jì)算（單位：mm）
表5-4
類
型
塑件尺寸
計(jì)算公式
工作尺寸
型芯
的高
度尺
寸計(jì)
算
480+0.36
hM =〔（1+Scp）hs+1/2△〕0-δZ
48.42960-0.09
200+0.24
20.2240-0.06
250+0.28
25.270-0.07
20-0.12
2.07040-0.03
80-0.16
8.12160-0.04
5.7 中心距尺寸計(jì)算
CM=〔（1+Scp）Cs±0〕±1/2δZ （5-1）
={(1+0.0052)X80}±0.33
=80.416±0.33 (mm)
CM =〔（1+Scp）Cs±0〕±1/2δZ （5-2）
={(1+0.0052)X8}±0.04
=8.416±0.04 (mm)
5.8 模架的確定
根據(jù)型腔的布局可看出，又根據(jù)型腔側(cè)壁最小厚度為14.76mm，再考慮到導(dǎo)柱、導(dǎo)套及連接螺釘布置應(yīng)占的位置等各方面的問(wèn)題，確定選用模架為龍記（500500），模架結(jié)構(gòu)為AI的形式
（1） A板尺寸
A板是定模型腔板，塑件高度70，在模板上還要開設(shè)冷卻水道，冷卻水道離型腔應(yīng)有一定的距離，因此A板厚度取90mm。
(2) B板尺寸
B板是型芯固定板，型芯鑲在B板的厚度為25，再考慮到在模板上還要開設(shè)冷卻水道，因此取B板厚度為50 mm。
(3) C墊塊尺寸
根據(jù)龍記標(biāo)準(zhǔn)模架的尺寸要求，墊塊=推出行程+推桿固定板厚度+（5～10）要等于120 mm.
6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
6.1 脫模力的計(jì)算
脫模力是指將塑件從型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力。它是設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)的重要依據(jù)之一。但脫模力計(jì)算與測(cè)量十分復(fù)雜。對(duì)于工程實(shí)踐中任意形狀的殼類塑件的脫模力，只能將其簡(jiǎn)化為圓筒形或矩形進(jìn)行近似計(jì)算。
薄壁矩形類塑件的脫模力計(jì)算
(6-1)
=12×0.45×8×10-5×2×103×(98-60) ×2×48
=31518.72MPa·mm2
=3216.96kgf
=31518.72N
式中 ——脫模系數(shù)，即在脫模溫度下塑件與型芯表面之間的靜摩擦因數(shù)，它受塑料熔體經(jīng)高壓在鋼表面固化中粘附的影響；
——塑料的線膨脹系數(shù)（1/）；
E——在脫模溫度下，塑料的抗拉彈性模量（MPa）；
——塑料的軟化溫度（）；
——脫模時(shí)塑件溫度（）；
t——塑件的壁厚（mm）；
h——型芯脫模方向的高度（mm）
表6—1 常用塑料基本參數(shù)
塑料名稱
E/（MPa）
/
/
）
/MPa
V
ABS
1.8～2.6
0.35～0.55
90～108
50～70
7～10
11.7～16.7
0.58
PC
2.2
0.5～0.75
132～140
90～110
6
26
0.38
6.2 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)塑件上具有與開模方向非一致的孔或側(cè)壁有凹凸形狀時(shí)，必須首先將成型這部分的型芯或型腔脫離塑件，才能將整個(gè)塑件從模具中脫出。通常將這種型芯或型腔稱為側(cè)型芯或側(cè)型腔，并加工成可動(dòng)形式。開模時(shí)推動(dòng)側(cè)型芯或側(cè)型腔外移脫離塑件，合模時(shí)推動(dòng)側(cè)型芯或側(cè)型腔復(fù)位的機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。這類模具脫出塑件的運(yùn)動(dòng)有兩種情況：第一種是開模時(shí)首先完成側(cè)向分型與抽芯，然后推出塑件；第二種是側(cè)向抽芯與分型與塑件的推出同步。
本套模具采用第一種脫模方法：開模時(shí)首先完成側(cè)向分型與抽芯，然后推出塑件。
6.2.1斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
斜導(dǎo)柱的工作端部可以設(shè)計(jì)成錐臺(tái)形。因?yàn)榘肭蛐诬囍茣r(shí)較困難，所以設(shè)計(jì)成錐臺(tái)形。設(shè)計(jì)成錐臺(tái)形時(shí)必須注意斜角θ應(yīng)大于斜導(dǎo)柱斜角a，一般θ=a+2°，以免端部錐臺(tái)也參與側(cè)向抽芯，導(dǎo)致滑快停留位置不符合原設(shè)計(jì)計(jì)算要求。為了減小斜導(dǎo)柱與滑塊上斜導(dǎo)孔之間的摩擦，可在斜導(dǎo)柱工作長(zhǎng)度部分的外園輪廓銑出兩個(gè)對(duì)稱面。
斜導(dǎo)柱的材料多為T8、T10等碳素工具鋼，也可以用20鋼滲碳處理。由于斜導(dǎo)柱經(jīng)常與滑塊摩擦，熱處理要求硬度HRC≥55，表面粗糙度值Ra≤0.8um。
斜導(dǎo)柱與其固定模板之間采用過(guò)渡配合H7/m6。由于斜導(dǎo)柱在工作過(guò)程中主要用來(lái)驅(qū)動(dòng)側(cè)滑塊作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，側(cè)滑塊運(yùn)動(dòng)的平衡性由導(dǎo)滑槽與滑塊之間的配合精度保證，而合模時(shí)滑塊的最終準(zhǔn)確位置由楔緊塊決定。因此，為了運(yùn)動(dòng)的靈活，滑塊上斜導(dǎo)孔與斜導(dǎo)柱之間可以采用較松的間隙配合H11/b11，或在兩者之間保留0.5～1mm的間隙。在特殊情況下（例如斜導(dǎo)柱固定在動(dòng)模、滑塊固定在定模的結(jié)構(gòu)），為了使滑塊的運(yùn)動(dòng)滯后于開模動(dòng)作，以便分型面先打開一定的縫隙，讓塑件與凸模之間先松動(dòng)之后在驅(qū)動(dòng)滑塊做側(cè)抽芯，這時(shí)的間隙可以放大至2～3mm。
斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)示 6-1
6.2.2斜導(dǎo)柱的傾斜角確定
斜導(dǎo)柱軸向與開模方向的夾角稱為斜導(dǎo)柱的傾斜角a。它是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的在重要參數(shù)。a的大小對(duì)斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度、抽芯距和受力狀況等起著決定性的影響。
L=S/sina (6-2)
H=S/tana (6-3)
式中 L——斜導(dǎo)柱的工作長(zhǎng)度；
S——抽芯距；
a——斜導(dǎo)柱的傾斜角；
H——抽芯距s對(duì)應(yīng)的開模距。
斜導(dǎo)柱抽芯時(shí)的受力：
Fw=Ft/cosa (6-4)
Fk=Ft/tana （6-5）
式中 Fw——側(cè)抽芯時(shí)斜導(dǎo)柱所受的彎曲力；
Ft——側(cè)抽芯時(shí)的脫模力，其大小等于抽芯了Fc；
Fk——側(cè)抽芯時(shí)所需要的開模力。
由式（6-1）～（6-4）可以知道，a增大，L和H減小，有利于減小模具尺寸，但Fw和Fk增大，影響斜導(dǎo)柱和模具的強(qiáng)度和剛度；反之，a減小，斜導(dǎo)柱和模具受力減小，但要在獲得相同抽芯距的情況下，斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度就要增長(zhǎng)，開模距就要變大，因此模具尺寸會(huì)增大。綜合兩方面考慮，經(jīng)過(guò)實(shí)際的計(jì)算推導(dǎo)，a取22°33｀比較理想，一般在設(shè)計(jì)時(shí)a＜25°，最理想為12°≤a≥22°。經(jīng)過(guò)分析，本設(shè)計(jì)取斜導(dǎo)柱的傾斜角為20°。
6.2.3 斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
(1)抽芯距計(jì)算：
(6-6)
=18+2=20mm
(2)抽拔力的計(jì)算：
Ft=Aq(cos-sin) (6-7)
=136x1.22(0.2cos2°-sin2°)
=27kgf
=264.6N
——為抽拔力（N）；
——為活動(dòng)型芯被塑件包緊包絡(luò)面積（）
——為單位面積的擠壓里，一般取8～12Mpa；
——為摩擦系數(shù)，取0.1～0.2；
——為脫模斜度（20）
由于斜導(dǎo)柱的直徑計(jì)算比較復(fù)雜，為了方便，考慮個(gè)方面的因素，由表查出斜導(dǎo)柱的直徑d為12mm。
斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度與抽芯距、斜導(dǎo)柱的直徑和傾斜角以及斜導(dǎo)柱固定板厚度等有關(guān)。斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)為
Lz = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 (6-8)
= d2/2tana + h/cosa + d1/2tana + s/sina + 5
= 17/2xtan20 + 40/cos20 + 12/2xt