油窗端蓋注塑模具設(shè)計(jì)【一模兩腔】【說(shuō)明書(shū)+CAD】
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洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
油窗端蓋注塑模具設(shè)計(jì)
摘 要
塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。注射模技術(shù)的不斷發(fā)展需要越來(lái)越多的工藝流程。注射成型過(guò)程中最重要的問(wèn)題是模具的正確設(shè)計(jì)。
從根本上說(shuō)，注射模具包括澆口和澆注系統(tǒng)，另一部分是放置頂出系統(tǒng)。模具零件是在分型面被定位的。
注射模具型腔選擇等設(shè)計(jì)計(jì)算要求掌握加工材料、注射機(jī)和模具等方面的準(zhǔn)確知識(shí)。模具的制造成本隨著型腔數(shù)目的增加而增加，而相關(guān)的加工費(fèi)用減少了。一個(gè)給定的模具零件的生產(chǎn)周期取決于壁厚、注射速度、收縮率、模內(nèi)材料的冷卻時(shí)間、冷卻的效能及必要的輔助時(shí)間，如壓力持續(xù)時(shí)間、排氣時(shí)間及延遲時(shí)間等。
本設(shè)計(jì)介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理，對(duì)注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則；詳細(xì)介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，通過(guò)本設(shè)計(jì)，可以對(duì)注塑模具有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問(wèn)題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理。
關(guān)鍵詞：塑料模具，參數(shù)化，分型面，澆注系統(tǒng)，模具型腔。
THE PLASTIC INJECT MODLE DESIGN
ABSTRACT
plastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mould is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance. The continuing development of injection mold technology demands more and more of the processes. The most important problem in the process of injection molding is undoubtedly the correct design of injection mold .
Basically the injection mold consists of two halves.
One mold half contains the sprue bushing and runner system, the other half houses the ejection system. The molded part is located at the parting line.
To set up a calculation conceiving the choice of cavities in an injection mold requires accurate knowledge of the matrrial to be processed, of the injection-molding machine and of the molds. The mold costs increase with the rising number of cavities and the relative machine costs decrease. The production time required for a given molded part depends on the wall thicknes, the injection speed, the recovery rate, the time required to coll the molded material, the cooling capacity of the mold and the necessary incidental time such as duration of pressure holding time, ejection time, delay time, ect.
This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of eork, to cast the product to propose the basic principle of design; Introducted in detail the cold flod channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature contral system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request; Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work; Through to the PROGRAM study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhancement eorking efficiency.
KEY WORDS: The plastic mold, the parameterization, inlays, divides the profile
33
目 錄
前 言 1
第一章：制件的結(jié)構(gòu)與工藝性分析 2
1.1 制件相關(guān)信息 2
1.2材料的相關(guān)性質(zhì) 3
1.2.1 基本特性 3
1.2.2 主要用途 3
1.2.3 成型特點(diǎn) 3
1.3塑件的脫模斜度 4
1.4塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量要求 4
第二章：初選注射機(jī) 6
2.1 計(jì)算塑件體積和最大投影面積 6
2.2 選擇壓力機(jī) 6
2.3 確定型腔數(shù)目 7
第三章 模具設(shè)計(jì) 9
3.1 型腔的分布設(shè)置 9
3.2 分型面的確定 9
3.3 澆口的確定原則 10
3.4 澆注系統(tǒng)的確定 11
3.4.1 主流道的設(shè)計(jì) 11
3.4.2 分流道的設(shè)計(jì) 12
3.4.3 冷料穴的設(shè)計(jì) 13
3.4.4澆口的相關(guān)參數(shù)選擇 14
3.5成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
3.5.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
3.5.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
3.6 模具成型零部件尺寸計(jì)算 15
3.5.1 計(jì)算成型零部件尺寸要考慮的因素 16
3.5.2 制件尺寸的公差轉(zhuǎn)換 16
3.5.3成型零部件尺寸計(jì)算 17
3.7 模架的選用 20
3.7.1 模架型號(hào)的確定 20
3.7.2 模架具體尺寸的確定 21
3.8 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì) 22
3.8.1 支承板的設(shè)計(jì) 22
3.8.2 墊塊的設(shè)計(jì) 22
3.8.3 定模座板和動(dòng)模座板的設(shè)計(jì) 22
3.8.4 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 23
3.8.5 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 24
3.8.6 設(shè)計(jì)導(dǎo)柱導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng) 24
3.9推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
3.9.1 推桿的設(shè)計(jì) 25
第四章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28
4.1 冷卻水孔直徑的確定 28
4.2 冷卻水回路的布置原則 28
第五章 注射機(jī)的相關(guān)校核 29
5.1 注射機(jī)額定注射量的校核 29
5.2注射壓力的校核 29
5.3鎖模力的校核 29
5.4模具安裝尺寸的校核 30
5.41噴嘴尺寸校核 30
5.4.2模具厚度校核 30
5.5 開(kāi)模行程的校核 31
結(jié) 論 32
謝 辭 33
參考文獻(xiàn) 34
前 言
塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展因應(yīng)運(yùn)而生的，目前塑料制件幾乎已經(jīng)進(jìn)入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。塑料工業(yè)又是一個(gè)飛速發(fā)展的工業(yè)領(lǐng)域。塑料作為一種新的工程材料，其不斷被開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，加之成型工藝的不斷成熟，完善和發(fā)展，極大的促進(jìn)了塑料成型方法的研究與運(yùn)用和塑料模具的開(kāi)發(fā)與制造。隨著工業(yè)塑料制件和日用塑料之間的品種和需求量日益增加，這些產(chǎn)品的更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短。因此對(duì)塑料的品種、產(chǎn)量和質(zhì)量都提出了越來(lái)越高的要求。對(duì)塑料制件提出高要求的同時(shí)意味著對(duì)塑料模具提出了很高的要求。因?yàn)槟＞呤撬芰瞎I(yè)生產(chǎn)中重要的工藝設(shè)備，因此模具設(shè)計(jì)顯得越來(lái)越重要。
塑料模具的設(shè)計(jì)是模具制造中的關(guān)鍵工作。通過(guò)合理設(shè)計(jì)制造出來(lái)的模具不僅能順利的成型高質(zhì)量的塑件，還能簡(jiǎn)化模具的加工過(guò)程和實(shí)施塑件的高效率生產(chǎn)，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本和提高附加價(jià)值的目的。
近幾年來(lái)塑料成型工藝迅速發(fā)展，塑料模具種類不斷增加。結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜，在該套模具的設(shè)計(jì)中采用的是一模四腔的模具結(jié)構(gòu)。該套模具的澆口采用的是側(cè)澆口。側(cè)澆口又稱標(biāo)準(zhǔn)澆口，這種澆口一般開(kāi)設(shè)在分型面上，塑料熔體內(nèi)側(cè)或外側(cè)注入型腔，其截面形狀多為矩形，改變澆口的寬度與厚度可以調(diào)節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結(jié)時(shí)間。這類澆口可以根據(jù)塑件的形狀特征選擇其位置，加工和修正方便，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)性均較強(qiáng)。其澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時(shí)去除澆口容易，且不留明顯痕跡。因此塑件的表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。該套模具的工作原理是當(dāng)注射結(jié)束時(shí)，模具在開(kāi)模力的作用下從D-D分型面分型，當(dāng)動(dòng)模向后移動(dòng)一定距離后推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，推桿推動(dòng)推件板把塑
件從型芯上推下,完成整個(gè)開(kāi)模過(guò)程 。
第一章：制件的結(jié)構(gòu)與工藝性分析
1.1 制件相關(guān)信息
名稱：端蓋
材料：PS；
精度：一般，零件直觀圖如圖1-1所示：
圖1-1 制件立體圖
生產(chǎn)批量：中批生產(chǎn)；
粗超度要求：Ra=0.6um；
用途：利用PS透明度高的特點(diǎn)，制造儀器端蓋，一方面防塵，阻擋異物進(jìn)入儀器；另一方面可從頂部區(qū)域，觀察儀器內(nèi)部油面，以便隨時(shí)掌握油量，及時(shí)添加。側(cè)壁上長(zhǎng)條形孔洞，用于扣緊端蓋，保證端蓋與儀器牢固結(jié)合。
表面質(zhì)量要求：要求頂面必須光滑平整，無(wú)澆口痕跡及頂出痕跡；四壁光滑，無(wú)明顯痕跡。
1.2材料的相關(guān)性質(zhì)
1.2.1 基本特性
PS（聚苯乙烯）是無(wú)色透明并有金屬光澤的非結(jié)晶型線性結(jié)構(gòu)的高聚物，落地式發(fā)出類似金屬的聲音，密度為1.054g/cm3。聚苯乙烯的透明度好，透光率高，在塑料中期光學(xué)性能僅次于有機(jī)玻璃。聚苯乙烯有優(yōu)良的電性能，尤其是高頻絕緣性能，并具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性。聚苯乙烯能耐除硝酸以外的酸及堿、醇、油、水等，但對(duì)與氧化劑、苯、四氯化碳、酮類、酯類等的抵抗力較差。聚苯乙烯的著色性能優(yōu)良，能染成各種鮮艷的顏色。但其耐熱性低，熱變形溫度一般在70-90℃，所以只能用在不高的溫度下。聚苯乙烯質(zhì)地硬而脆，有較高的熱膨脹系數(shù)，塑件易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力易開(kāi)裂，因此限制了它在工程上的應(yīng)用。近幾十年來(lái)，由于有了改性聚苯乙烯和以聚苯乙烯為基體的共聚物，從而擴(kuò)大了它的用途。
1.2.2 主要用途
聚苯乙烯是僅次于聚乙烯和聚氯乙烯的第三大塑料品種。在工業(yè)上可用作制作儀表外殼、燈罩、化學(xué)儀器零件、透明模型等。在電器方面用于制作良好的絕緣材料，如電視機(jī)的結(jié)構(gòu)零件、接線盒和電池盒等。在日用品方面則廣泛用于制作包裝材料、各種容器和玩具等。
1.2.3 成型特點(diǎn)
聚苯乙烯成型性能優(yōu)良，吸水性小，可不進(jìn)行干燥處理。由于熱膨脹系數(shù)較高，故而塑件中不宜含有嵌件，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。宜采用高料溫，高模具溫度，低注射壓力成型并延長(zhǎng)注射時(shí)間，以防止縮孔和變形，降低內(nèi)應(yīng)力。由于聚苯乙烯流動(dòng)性很好，故而在模具設(shè)計(jì)中大多采用點(diǎn)澆口進(jìn)料。聚苯乙烯可采用注射，擠出，真空等多種方法成型。
1.3塑件的脫模斜度
由于塑件成型冷卻過(guò)程中產(chǎn)生收縮，使其緊箍在凸?；蛐托旧?，為了便于脫模，防止因脫模力過(guò)大而拉壞塑件或使其表面受損，與脫模方向平行的塑件內(nèi)、外表面都應(yīng)具有合理的斜度。以下是 PS的脫模斜度推薦值：
型腔：35′-1°30′
型芯：30′-40′
對(duì)于本制件而言，型腔取1°脫模斜度，型芯取30′脫模斜度。
1.4塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量要求
該制件為簡(jiǎn)單的殼類零件，側(cè)面有一成型孔。表面粗糙度為0.6.屬于一般的粗糙度要求。
由于上表面要求不能出現(xiàn)任何形式的不光整現(xiàn)象，側(cè)面也要求盡量平整，故而最初大致確定，制件注塑成型時(shí)，從底部耳邊處進(jìn)料，即澆口開(kāi)在耳邊，同時(shí)剛好開(kāi)在最大分型面處。
制件的詳細(xì)尺寸見(jiàn)零件圖，如下圖1-2所示：
圖1-2 制品零件圖
制件各個(gè)尺寸的相關(guān)要求如下：
制件內(nèi)輪廓徑向尺寸44和側(cè)壁成型孔尺寸18、4為MT3，其余尺寸，為一般精度MT5。
第二章：初選注射機(jī)
2.1 計(jì)算塑件體積和最大投影面積
考慮到制件形狀簡(jiǎn)單，體積較小，批量不大，故而初定模具生產(chǎn)為一模兩腔。一次開(kāi)模，耗費(fèi)塑料的總體積，可以分兩部分：制件部分的體積V1和料把的體積V2。
V1<55×5×3×4+50×50 ×40-44×44×40+44×44×3
=31668mm3
在依據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)料把體積為制件體積的百分之二十，故而可以得到，V2= V1×20%=31668×20%=6333.6。因此，一模內(nèi)塑料總體積大概為：V=2V1+V2=69669.6mm3
再換算為立方厘米，即為70cm3
最大投影面積，即為開(kāi)模方向上的制件最大外向輪廓出的面積，依據(jù)制件的形狀，很易計(jì)算得出，最大投影面積即為：
S=2×60×60=72 cm3
2.2 選擇壓力機(jī)
由《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表3.1常用塑料的注射工藝參數(shù)中可以看到材料為PS的塑料適用的各項(xiàng)工作參數(shù)如下：
注射機(jī)類型：螺桿式柱塞式皆可，鑒于螺桿式應(yīng)用較為廣泛，故在此選用螺桿式注塑機(jī)；
螺桿轉(zhuǎn)速/（r.min-1）：29-103范圍內(nèi)皆可；
噴嘴形式：球頭式;
噴嘴溫度/°C：170～190;
模具溫度/°C：40～80；
注射壓力/MPa：70～120；
保壓壓力/MPa：50～60；
注射時(shí)間/s：0～5；
保壓時(shí)間/s：20～60；
冷卻時(shí)間/s：15～50；
成型周期/s：40～120；
由以上條件初步選XS-Z-125的注射壓力機(jī)，由表4.2常用國(guó)產(chǎn)注射機(jī)的規(guī)格和性能可知該壓力機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)如下：
額定注射量/cm3：125 cm3
螺桿（柱塞）直徑/mm：42
注射壓力/MPa：120
注射行程/mm：115
注射方式：螺桿式
注射時(shí)間：1.5S
鎖模力/KN：900
最大成型面積/cm2：320
最大開(kāi)合模行程/mm：260
模具最大厚度/mm：300
模具最小厚度/mm：200
噴嘴圓弧半徑/mm：SR12
頂出形式：兩側(cè)頂出
動(dòng)定模固定板尺寸/mm：428×458
拉桿空間/mm：290×260
合模方式：液壓-機(jī)械
液壓泵：流量/（ L/min）170 、12 壓力/MPa：6.5
電動(dòng)機(jī)功率/KN：18.5
螺桿驅(qū)動(dòng)/KN：5.5
加熱功率/KN：10
機(jī)器外形尺寸/ mm：3310×750×1550
2.3 確定型腔數(shù)目
按注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目：
型腔數(shù)目n可根據(jù)下式確定：
n≤（Fp-pA1 ）/pA （公式 2-1）
式中Fp——注射機(jī)的額定鎖模力，N
P——塑料熔體在型腔中的成型壓力，MPa
A1——澆注系統(tǒng)在分型面上的投影于型腔不重疊部分的面積，mm2
A——單個(gè)塑件在分型面上的投影面積，mm2
A1=41×8=328mm
A=3.14×（75/2）2－4×3.15×（5/2）2－3.14×（20/2）2
=4415.625－78.5－314=4023.125mm
Fp=900KN
P=120×80%=96MPa
n=(900000-96×328)/96×4023.125
=2.25
由以上可知所選注射機(jī)比較合適，因?yàn)楣ぜ纳a(chǎn)批量大且精度要求一般，據(jù)此及經(jīng)濟(jì)條件考慮設(shè)計(jì)時(shí)采用一模二腔的模具結(jié)構(gòu)，這樣制件精度也會(huì)得到保證。
第三章 模具設(shè)計(jì)
3.1 型腔的分布設(shè)置
該套模具采用的時(shí)一模兩腔的型腔平衡平衡分布的模具結(jié)構(gòu)，采用平衡結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：從主流道到各個(gè)型腔澆口的分流道的長(zhǎng)度、截面形狀與尺寸均對(duì)應(yīng)相同，可實(shí)現(xiàn)各型腔均勻進(jìn)料和達(dá)到同時(shí)充滿型腔的目的，從而能更好的保證制件的精度要求。其布局示意圖如圖3-1所示：
圖3-1 型腔布局
3.2 分型面的確定
根據(jù)分型面的設(shè)計(jì)原則：
（1）：分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
（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；
（4）：分形的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求；
（5）：分型面的選擇要便于模具的加工制造；
（6）：分型面的選擇應(yīng)有利于排氣；
除了這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上投影面積的大小，以避免接近或超過(guò)所選用注射機(jī)的最大注射面積而可能產(chǎn)生溢流現(xiàn)象，由于此塑件的形狀比較簡(jiǎn)單，由以上原則設(shè)計(jì)時(shí)選擇了塑件外形最大輪廓處。其示意圖如圖3-2所示：
圖3-2 分型面示意圖
3.3 澆口的確定原則
PS料流動(dòng)性很好，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意選擇澆口位置、形式。
澆口的位置與塑件的質(zhì)量有直接影響。在確定澆口時(shí)應(yīng)考慮盡可能使熔體在模具內(nèi)部?jī)?nèi)流動(dòng)時(shí)，動(dòng)能損失最小。要做到這一點(diǎn)必須使
1） 流程（包括分支流程）為最短；
2） 每一股分流都能大致同時(shí)到達(dá)起遠(yuǎn)端；
3） 應(yīng)從壁厚較厚的部位進(jìn)料；
4） 考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好；
（5）有效地排除型腔內(nèi)的氣體。
（6）型腔內(nèi)如有成型孔的型芯時(shí)，澆口應(yīng)避免沖擊小型芯，并且應(yīng)考慮到熔體的壓力損失。
（7）型腔如有金屬嵌件時(shí)，澆口應(yīng)遠(yuǎn)離嵌件，以避免沖擊嵌件。
由以上原則，加上PS推薦的澆口方式，以及模具結(jié)構(gòu)方面考慮確定使用側(cè)澆口。該澆口的特點(diǎn)是它一般開(kāi)設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為矩形（扁槽），改變澆口的寬度與厚度可以調(diào)節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結(jié)時(shí)間。這類澆口可以根據(jù)塑件的形狀特征選擇其位置，加工修整方便，它是一種應(yīng)用比較廣泛的澆口形式，普遍用于中小型塑件的多形腔模具，且對(duì)各種塑料的成型適應(yīng)性均較強(qiáng)。由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，且不留明顯痕跡。但其也有缺點(diǎn)，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。
3.4 澆注系統(tǒng)的確定
注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，它有主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計(jì)及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容之一。
3.4.1 主流道的設(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(kāi)始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀和尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此必須使熔體的溫度將和壓力損失最小。
由于主流道的尺寸，完全依賴于所選擇的澆口套的尺寸，而澆口套的選擇，主要取決于與注射機(jī)噴嘴球頭半徑相適應(yīng)的主流道球面半徑，所以主流道的設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)上便是澆口套的合理選擇。澆口套的選擇原則為：主流道的球面半徑SR比噴嘴球面半徑大1-2mm,以使注射時(shí)，噴嘴頭面能與模具緊密貼合。
由選定的壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)可知，XS-Z-125型號(hào)注射機(jī)的噴嘴球頭半徑為SR=12mm,因此所選擇的澆口套的球面半徑應(yīng)該大于12mm.查閱相關(guān)資料書(shū)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)澆口套的尺寸，選擇SR=16，基本尺寸D=16的澆口套。再根據(jù)澆口套的小端直徑應(yīng)比噴嘴直徑大0.5-1mm的一般原則，選擇澆口套小端直徑d=3.5mm，再選取錐角a=2°,如此澆口套便基本定下尺寸了，只需到后來(lái)模架選取后，根據(jù)模架的相關(guān)部分厚度和其他相關(guān)要求，合理的選擇出澆口套的總長(zhǎng)度即可。
由于澆口套按其結(jié)構(gòu)形式，又分為兩種：一種為澆口套與定位圈設(shè)計(jì)成一體式，另一種為二者分別設(shè)計(jì)選擇后再搭配使用。鑒于后者更為常用，因此在此處，選擇澆口套與定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件的形式。查閱相關(guān)書(shū)籍，選擇定位圈的基本尺寸為外徑為D=120mm的型號(hào)。定位圈、澆口套的配合示意圖如下所示：
圖3-3 澆口套與定位圈配合示意圖
主要參數(shù)：錐角α=2°；
內(nèi)表面粗糙度Ra=0.4μm;
小端直徑D=3.5mm；
半徑R=16mm；
材料：T8A；
3.4.2 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(kāi)設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。
分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小以減少傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長(zhǎng)比值來(lái)表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的凝料脫模較困難，所以一般制成梯形流道。該模具采用的是圓形流道，而且各處的截面面積不相等，這種流道有利于脫模。在這里，選取應(yīng)用較廣且易于加工的半圓形流道，單獨(dú)開(kāi)在定模一側(cè)。查相應(yīng)手冊(cè)，可得材料PS對(duì)應(yīng)的半圓形的分流道的合理取值范圍是：3.2-9.5，在這里，取分流道直徑為D=8，完全開(kāi)在定模一側(cè)。
3.4.3 冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴一般位于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端，起作用是存放料流前端的冷料，防止冷料進(jìn)入型腔而形成冷接縫，此外，開(kāi)模時(shí)又能將主流道凝料從定模板中拉出，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。依據(jù)課本所學(xué)，根據(jù)各種形式冷料穴及搭配的拉料桿的具體作用范圍和適用場(chǎng)合，加入對(duì)本制件形狀結(jié)構(gòu)的考慮，選定如圖所示的拉料桿和冷料穴結(jié)構(gòu)，其示意圖如下所示：
圖3-4 冷料穴示意圖
其相應(yīng)的兩個(gè)主參數(shù)也隨之確定，角度a=5。
冷料穴的深度取值為10.
在該種形式的冷料穴與拉料桿結(jié)構(gòu)中，冷料穴既起冷料穴的作用，又在開(kāi)模時(shí)起到拉料桿的作用，冷料穴下邊的桿為拉料推桿，為推出機(jī)構(gòu)的一部分，在制件推出時(shí)，制件推桿推出制件的同時(shí)，拉料推桿推出流道凝料，從而實(shí)現(xiàn)制品的脫模。
3.4.4澆口的相關(guān)參數(shù)選擇
由于PS推薦采用側(cè)澆口，且側(cè)澆口有著諸多優(yōu)勢(shì)，能滿足本制關(guān)于表面質(zhì)量的相關(guān)要求，故而在此，澆口類型選擇為為側(cè)澆口，但其具體的參數(shù)還沒(méi)有確定。查閱相關(guān)資料，確立側(cè)澆口的相關(guān)尺寸如圖3-5所示：
圖3-5 側(cè)澆口的示意圖
至此為止，模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)便完成了。
3.5成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型零部件決定了塑件的幾何形狀和尺寸，通常包括型腔，型芯，鑲塊，成型桿和成型環(huán)等。在此，先確定凸凹模的結(jié)構(gòu)形式。
3.5.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型腔是成型塑件外表面的主要零件，按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式的和組合式的，整體式的是在整塊金屬模版上加工而成，其特點(diǎn)是牢固，不易變形，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡，但缺點(diǎn)是加工困難，熱處理不方便，而故常用于形狀簡(jiǎn)單的中小型模具上。組合式型腔結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)以上的零部件組合而成。根據(jù)以上分析：由于塑件的形狀比較簡(jiǎn)單，型腔加工起來(lái)比較容易，制件外表面要求盡量光滑，并且批量不大，所以本套模具采用整體式的型腔。型腔加工時(shí)要保證其精度要求，并選擇合理的熱處理方式。
3.5.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型芯是成型塑件內(nèi)表面的主要零件，主要有主型芯、小型芯、螺紋型芯、和螺紋型環(huán)等。對(duì)于該塑件而言，需要上下兩個(gè)主型芯和一個(gè)側(cè)型芯。
1. 主型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主型芯的結(jié)構(gòu)可以分為整體式的和組合是的兩種。
（1） 整體式型芯的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)牢固，但加工不方便，消耗的模具鋼多，主要用于工藝試驗(yàn)或小型模具上形狀簡(jiǎn)單的型芯。
（2） 組合式型芯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：加工方便，這種結(jié)構(gòu)是將型芯單獨(dú)加工后，再鑲?cè)肽０逯校@種結(jié)構(gòu)的型芯與整體式結(jié)構(gòu)相比可以節(jié)省材料，而且由于可以更換，故而相對(duì)而言，模具的壽命要高于整體式模具。
在本套模具中的上下兩個(gè)主型芯采用組合式的，兩個(gè)主型芯的固定方式都是臺(tái)階固定。
2. 側(cè)型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 側(cè)型芯用來(lái)成型塑件與開(kāi)模方向不同的內(nèi)側(cè)或者外側(cè)上的小孔或槽。側(cè)型芯與側(cè)滑塊共同構(gòu)成側(cè)向成型零件。一般而言，側(cè)型芯同主型芯一樣，也分為整體式和組合式。整體式是指在滑塊上直接加工出側(cè)向型芯或者型腔；組合式是指滑塊和側(cè)型芯分別加工，加工完成后，在組合起來(lái)使用。對(duì)于本制件而言，由于制品的側(cè)向成型孔很小，側(cè)滑塊相對(duì)較小，且制件為中批生產(chǎn)，批量不大，故而為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，側(cè)型芯與側(cè)滑塊制成一體，不再分別加工。
3.6 模具成型零部件尺寸計(jì)算
成型零件工作尺寸是指直接用來(lái)構(gòu)成塑件形面的尺寸，例如型腔和型芯的徑向尺寸、深度和高度尺寸孔間距離尺寸、孔或凸臺(tái)至某成型面的距離尺寸，螺紋成型零件的徑向尺寸和螺距尺寸。型腔型芯的工作尺寸的精度直接影響塑件的精度，該塑件是普通的圓柱形塑件而且精度不高，所以塑件精度容易保證。
成型零件工作尺寸計(jì)算方法一般有兩種：一種是平均值法，見(jiàn)平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算：另一種方法是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進(jìn)行計(jì)算；前一種方法簡(jiǎn)便但不適合精密塑件的模具設(shè)計(jì)，后一種方法復(fù)雜，但能保證較好的精度，由于該塑件是普通的塑件，所以采用平均值法，從經(jīng)濟(jì)方面考慮也更合適。
3.5.1 計(jì)算成型零部件尺寸要考慮的因素
計(jì)算成型零部件工作尺寸要考慮的因素有很多，概括的講主要有以下幾個(gè)方面：
（1）：塑件的收縮率波動(dòng)
（2）：模具成型零件的制造誤差
（3）：模具成型零件的磨損
（4）：模具安裝配合誤差
一般情況下，收縮率的波動(dòng)，模具制造公差和成型零部件的磨損是影響制件尺寸精度的主要因素。當(dāng)生產(chǎn)小制件的時(shí)候，后兩者起主要作用。故而對(duì)于本制件精度要求較高的尺寸，須通過(guò)提高相應(yīng)部分的模具尺寸精度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3.5.2 制件尺寸的公差轉(zhuǎn)換
在型芯型腔徑向尺寸以及其他各類工作尺寸的計(jì)算公式導(dǎo)出的過(guò)程中，所涉及無(wú)論是塑件尺寸和成型模具尺寸的標(biāo)注，都是按規(guī)定的標(biāo)注方法標(biāo)注的。凡是孔，都是按基孔制，公差下限為零，公差等于上偏差的絕對(duì)值；凡是軸都按基軸制，公差上限為零，公差等于下偏差的絕對(duì)值。按照以上原則，再結(jié)合塑料公差數(shù)值表，可以轉(zhuǎn)換出該制件各個(gè)尺寸的公差形式。塑件上各個(gè)尺寸的公差值如圖3-6所示：
圖3-6 塑件尺寸公差
3.5.3成型零部件尺寸計(jì)算
從附錄B中查的該材料的最大收縮率Smax=2.5%,最小收縮率Smin=1.0%, 由此該塑件的平均收縮率S=（2.5%+1.0%）÷2=0.0175
大型芯徑向尺寸和高度的計(jì)算：
塑件孔的徑向基本尺寸ls小尺寸，其公差D為正偏差，型芯基本尺寸lm最大尺寸，制造公差為負(fù)偏差
有公式：
（ lm1）=[(1+S)×ls＋0.75D] （公式 3-3）
=[（1+0.0175）×44+0.75×0.36]
=44.51
有課本可知當(dāng)塑件制件尺寸較小、精度級(jí)別較高時(shí)，dc可取D/6、dz可取D/3，此時(shí)，x=0.75。其中dz為制造偏差
大型芯高度計(jì)算：
（hm1）=[(1+S)hs+xD] （公式 3-4）
=[(1+0.0175)×37+0.67×0.36]
=37.66
（hm2）=[(1+S)hs+xD]
=[(1+0.0175)×1+0.67×0.36]
=1.25
其徑向尺寸計(jì)算：
（ lm2）=[(1+S)×ls2＋0.75D] （公式 3-5）
=[(1+0.0175)×44＋0.75×0.24]
=44.51
（ lm2）=[(1+S)×ls2＋0.75D]
=[(1+0.0175)×20＋0.75×0.24]
=44.87
上述兩式中修正系數(shù)x=1/2～2/3，即當(dāng)塑件尺寸較大、精度要求低時(shí)取小值，反之取大值。上述兩式取x=2/3。
型腔的徑向尺寸計(jì)算：
塑件的基本尺寸Ls是最大尺寸，其公差D為負(fù)偏差。
(Lm1) =[(1+s)Ls-0.75D] （公式 3-6）
=[(1+0.0175)×60-0.75×0.46]
=60.10
(Lm2) =[(1+s)Ls1-0.75×D]
=[(1+0.0175)×50-0.75×0.36]
=50.07
型腔深度的計(jì)算：
（Hm1）=[(1+S)Hs-xD] （公式 3-7）
=[(1+0.0175)×40-0.67×0.24]
=39.76
（Hm2）=[(1+S)Hs-xD]
=[(1+0.0175)×3-0.67×0.24]
=2.78
模具上的中心距尺寸計(jì)算：
Cm1=（1＋S）Cs （公式 3-8）
=（1＋0.0175）×12
=12.07
Cm1=（1＋S）Cs
=（1＋0.0175）×18
=18.10
3.7 模架的選用
模架是設(shè)計(jì)、制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件。為了提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期，組織專業(yè)化生產(chǎn)現(xiàn)規(guī)定我國(guó)注射模國(guó)家標(biāo)注有兩個(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)。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國(guó)的部分地區(qū)形成了自己的標(biāo)準(zhǔn)，該設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)模架。
3.7.1 模架型號(hào)的確定
現(xiàn)在各塊板的厚度已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，所需要的只是選擇，如何選擇合理的厚度，這里有兩個(gè)尺寸需要注意：
（1）：凸模底板厚度和凹模底板厚度；在注射成型時(shí)型腔中有很大成型壓力，當(dāng)塑件和凝料在分型面上的投影面積很大時(shí)，茹凸模底板厚度不夠，則極有可能使模架發(fā)生變形或者破壞，所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能確定。
（2）：推板推出距離；在分模時(shí)塑件一般是粘結(jié)在型芯上的，需要推桿或推板推出一定的距離才能脫離型芯，該塑件的高度為24mm黏結(jié)在型芯上的尺寸約為24mm，所以當(dāng)推出距離為24 mm時(shí)就能使塑件和型芯分離，如果C板（即模腳）的高度太小，則推出的距離不夠使塑件脫離型芯，在本套模具中推出塑件的距離即塑料高度要小于墊塊減去推板和推桿固定板的厚度。
由于該模具采用一模兩腔根據(jù)塑件的大小、高度、壁厚的計(jì)算以及模架的空間能夠裝下螺釘還有一些冷卻系統(tǒng)，選用模架的大小為180X250,即1825型模架，再結(jié)合本制件的成型特點(diǎn)，選取AI型號(hào)的模架，即模架由定模座板，定模板，動(dòng)模板，動(dòng)模座板，動(dòng)模支撐板，墊塊，動(dòng)模座板，推板，推板固定板組成。
3.7.2 模架具體尺寸的確定
具體尺寸的確定，主要是A、B板尺寸和墊塊高度的確定?？紤]到本制件完全在定模一側(cè)成型，且該制件的上邊還需用型芯成型1mm的圓形不透孔，故結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，選取A板的厚度為70mm，B板的尺寸為35mm，墊塊的高度選擇為60mm。借助于計(jì)算機(jī)相關(guān)工具，在這三個(gè)數(shù)據(jù)確定之后，直接調(diào)出AI型龍記標(biāo)準(zhǔn)模架，其具體尺寸如下所示：
模板公稱尺寸： 寬度B0=180㎜， 長(zhǎng)度L=250㎜，
各個(gè)模板厚度：A=70mm、B=35㎜、定模座板20mm、動(dòng)模座板20mm、動(dòng)模支撐板30mm、墊塊高度60mm、推板厚度 15mm、
推桿固定板 13mm
座板尺寸： 寬度為230㎜,長(zhǎng)度250mm
墊板： 寬度B3=56㎜，厚度C=60㎜；
至此，模架的選取工作便已完成。模架的大略圖如圖3-7所示：
圖3-7 模架示意圖
3.8 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)
3.8.1 支承板的設(shè)計(jì)
支承板又稱動(dòng)模墊板，是墊在動(dòng)模型腔下面的一塊平板，其作用是承受成型時(shí)塑料熔體對(duì)動(dòng)模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部產(chǎn)生過(guò)大的撓曲變形或防止主型芯脫處型芯固定板。對(duì)支承板的設(shè)計(jì)要求是，具有較高的平行度和必要的硬度和強(qiáng)度，應(yīng)結(jié)合動(dòng)模成型部分受力狀況進(jìn)行厚度計(jì)算。支承板所選材料為45鋼。
因?yàn)樾颓婚L(zhǎng)度l小于支承板跨度L，所以支承板的厚度計(jì)算公式為： h≤ （公式 3-12）
式中p=96MPa,L=203㎜,b=52㎜,E=2.1×105 MPa,
[δ]=0.05㎜,B=315㎜
h=
=73.71㎜
所以所選支承板符合要求。
3.8.2 墊塊的設(shè)計(jì)
用于支承動(dòng)模成型部分并形成推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)空間的零件稱為墊塊。在該設(shè)計(jì)中墊塊設(shè)計(jì)成了一個(gè)單獨(dú)的零件，這樣比較經(jīng)濟(jì)。墊塊的材料采用Q235鋼。
3.8.3 定模座板和動(dòng)模座板的設(shè)計(jì)
定模座板：使定模固定在注射機(jī)的固定工作臺(tái)面上的模板。
動(dòng)模座板：使動(dòng)模固定在注射機(jī)的移動(dòng)工作臺(tái)面上的模板
設(shè)計(jì)模板在注射機(jī)上安裝時(shí)需注意：
模板外形尺寸不受注射機(jī)拉桿間距的影響；小型模具一般只在定模座板上設(shè)置定位孔，大型模具則在定、動(dòng)模板上均需設(shè)置定位孔，設(shè)備的定位孔徑與模具的定位圈尺寸需配合良好；定、動(dòng)模安裝孔的位置和孔徑與注射機(jī)固定板及移動(dòng)模板的一系列螺紋孔相匹配，以便安裝、壓緊模具。
動(dòng)、定模板的厚度：
動(dòng)、定模板是分別與注射機(jī)的移動(dòng)工作臺(tái)面和固定工作臺(tái)面接觸的模板，對(duì)鋼度與強(qiáng)度要求不高，一般可采用Q235和45鋼，該設(shè)計(jì)中采用Q235鋼調(diào)質(zhì)處理硬度為230～270HBS。
3.8.4 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開(kāi)合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。錐面定位機(jī)構(gòu)用于動(dòng)定模之間的精密對(duì)中定位。該塑件的精度要求一般所以用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向即可。導(dǎo)柱既可以設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，也可以設(shè)置在定模一側(cè)，應(yīng)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來(lái)確定，在本套模具設(shè)計(jì)中導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了導(dǎo)柱的兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量大，特別對(duì)于大型，精密模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于該模具是中小型的模具所以導(dǎo)柱的直徑可以根據(jù)模架進(jìn)行選擇，不用進(jìn)行強(qiáng)度校核。而且模具中選用的是帶頭導(dǎo)柱。
（1）形狀
導(dǎo)柱的前端應(yīng)做成錐臺(tái)形或半球形，以使導(dǎo)柱能順利的進(jìn)入導(dǎo)向孔，由于半球形加工比較困難，所以導(dǎo)柱的前端做成了錐臺(tái)形。
（2）材料
導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理）或者T8、T10鋼（經(jīng)淬火處理），該模具的材料選用的是T8鋼，進(jìn)行表面滲碳和淬火處理，其硬度為56～60 HRC。導(dǎo)柱固定部分的表面粗糙度為Ra=0.8 um，導(dǎo)向部分的粗糙度為Ra=0.8～0.4 um
（3）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)柱中心之模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度。為保證合模時(shí)只能按一個(gè)方向合模，導(dǎo)柱的布置可采用等直徑導(dǎo)柱不對(duì)稱布置或不能直徑導(dǎo)柱對(duì)稱布置的方式。在該模具設(shè)計(jì)中采用的是等直徑導(dǎo)柱對(duì)稱布置。
（4）配合精度
導(dǎo)柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或H7/k6的過(guò)渡配合，導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分常采用H7/f7或H8/f7的間隙配合。
3.8.5 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，在該模具設(shè)計(jì)中采用的是帶頭導(dǎo)套。
（1）形狀
為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)向孔最好做成通孔，以利于排出孔內(nèi)的空氣。如果模板較厚，導(dǎo)空必須做成盲孔時(shí)，可在盲孔的側(cè)面打一個(gè)小孔排氣或在導(dǎo)柱的側(cè)壁磨出排氣孔。在該模具中吧導(dǎo)向孔做成通孔用來(lái)排氣。
（2）材料
可用與導(dǎo)柱相同的材料或銅合金等磨損材料制造導(dǎo)套，但其硬度應(yīng)略低于導(dǎo)柱硬度，這樣可以減輕磨損，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?，在該模具中采用T8A鋼，進(jìn)行淬火處理使其硬度為50～55HRC。
3.8.6 設(shè)計(jì)導(dǎo)柱導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)
（1） 導(dǎo)柱的工作長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面高出6～8mm，以確保其導(dǎo)向和引導(dǎo)作用。
（2） 導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7,低精度時(shí)可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長(zhǎng)度通常取配合直徑的1.5～2倍，其余部分可以擴(kuò)孔，以減小摩擦，降低加工難度。
（3）導(dǎo)柱固定在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞。
3.9推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤的從模具凹?；蛐托旧贤瞥?，完成推出塑件的裝置稱為推出機(jī)構(gòu)。
推出機(jī)構(gòu)一般由推桿、復(fù)位和導(dǎo)向三大部件組成。
推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求為：
（1）：設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)盡量使塑件留于動(dòng)模一側(cè)
（2）：塑件在推出過(guò)程中不發(fā)生變形和損
（3）：不損壞塑件的外觀質(zhì)量
（4）：合模時(shí)應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位
（5）：推出機(jī)構(gòu)應(yīng)動(dòng)作可靠
本設(shè)計(jì)適用的是推件板推出機(jī)構(gòu)，因?yàn)樵撍芗闹鞣中兔婧?jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，采用簡(jiǎn)單的推出機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，給制造和維護(hù)帶來(lái)方便。在對(duì)推出機(jī)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明之前，需要對(duì)脫模力進(jìn)行計(jì)算。
脫模力：Ft=AP(μcosα-sinα) （公式 3-13）
式中A——塑件包絡(luò)型芯的面積；
P——塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力。一般情況下，模外冷卻的塑件，P取2.4×107～3.9×107Pa;模內(nèi)冷卻的塑件，P取0.8×107～1.2×107 Pa。
A=2pr×h （公式 3-14）
=2×3.14×21×20＋3.14×（212－102）＋2×3.14×10×4
=2637.6＋1070.74＋251.2
=3959.54mm2
該塑件是模內(nèi)冷卻取P=0.8×107 Pa
μ——塑件對(duì)鋼的摩擦力，為0.1～0.3。
α——脫模斜度，為30′=0.5°。
所以Ft=3959.54×8×（0.2×cos0.5-sin0.5）
=3959.54×8×0.19
=6018.5N
3.9.1 推桿的設(shè)計(jì)
(1)推桿脫模機(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單最常用的一種形式，具有制造簡(jiǎn)單、更換方便、推出效果好等特點(diǎn)。
推桿的截面形狀：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。該設(shè)計(jì)采用的是圓形推桿推動(dòng)推件板將塑件推出。
推桿尺寸的計(jì)算：
該設(shè)計(jì)采用的是推桿和推件板推出，在求出脫模力的前提下可以對(duì)推桿的直徑預(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：
d=k× （公式 3-15）
式中：d——推桿直徑；
n ——推桿的數(shù)量，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)取8；
L——推桿長(zhǎng)度（參考模架尺寸，故取L=132）；
E——推桿材料的彈性模量，該模具中的推桿材料為T8A鋼，熱處理要求硬度為50～54HRC。該材料的彈性模量為E=2.1×105MPa。
K——安全系數(shù)，取K=1.5；
F脫——總的脫模力；F脫=2×6018.5N
d =1.5×
=3.57㎜
實(shí)際推桿直徑為4㎜，可見(jiàn)是符合要求的
推桿的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3-8所示：
圖3-8 推桿
（2）：推桿的固定形式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。在該設(shè)計(jì)中采用的是推桿固定在推件板中的形式。
（3）：推桿位置的選擇
推桿的位置應(yīng)盡量選擇在脫模阻力最大的地方，還要考慮制件的相關(guān)要求。推桿位置選擇時(shí)還應(yīng)注意，當(dāng)塑件各處的脫模阻力相同時(shí)均需要布置，以保證塑件推出時(shí)受力均勻，塑件推出均勻。本套模具適用推件板推出塑件的，所以也就是說(shuō)推件板受力均勻。根據(jù)以上原則，結(jié)合制件形狀結(jié)構(gòu)和對(duì)表面質(zhì)量的相關(guān)要求，將推桿均勻設(shè)置在制件的四個(gè)耳邊上。另外，為防止承受推出力時(shí)，耳邊可能出現(xiàn)的變形甚至折斷，故在布置具體作用位置的時(shí)候，避免單獨(dú)讓耳邊全部承受推出力，其示意圖如下圖所示：
圖3-9 推桿位置示意圖
（4）：推桿與模體的配合
推桿與模體的配合性質(zhì)一般為H8/f7或H7/f7，配合間隙以熔料不溢料為標(biāo)準(zhǔn)。配合長(zhǎng)度一般為直徑的1.5～2倍，至少大于15㎜，推桿與推桿固定板的孔之間留有足夠的間隙，推桿相對(duì)于固定板是浮動(dòng)的。
第四章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
冷卻回路的設(shè)計(jì)應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)能充分吸收成型塑件所傳導(dǎo)的熱量，使模具成型表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍之內(nèi)，并且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)暢通，無(wú)滯留部位。
4.1 冷卻水孔直徑的確定
確定冷卻水孔的直徑時(shí)應(yīng)注意，無(wú)論多大模具，水孔的直徑不能大于14㎜,否則冷卻水難以成為湍流狀態(tài)，以至降低熱交換效率。一般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來(lái)確定。平均壁厚為2㎜時(shí)，水孔直徑可取8～10㎜；平均壁厚為2～4㎜時(shí)，水孔直徑可取10～12㎜；平均壁厚為4～6㎜時(shí)，水孔直徑可取10～14㎜。在該設(shè)計(jì)中水孔直徑取10㎜。
注意：冷卻水孔距型腔位置L≥10㎜，兩孔之間的中心距L2=（3～5）d。
d——為兩水孔之間的中心距。
4.2 冷卻水回路的布置原則
（1）冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大；
（2）冷卻水道離模具型腔表面的距離；
（3）水道出入口的布置；
（4）冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮方向設(shè)置；
（5）冷卻水道的布置應(yīng)避開(kāi)塑件易產(chǎn)生溶解痕的部位；
（6）水孔排列與型腔形狀吻合；
（7）動(dòng)、定模需分別冷卻，保證冷卻平衡；
（8）澆口附近與壁厚處加強(qiáng)冷卻；
（9）冷卻通道應(yīng)密封且不應(yīng)通過(guò)鑲塊接縫以免漏水；
（10）進(jìn)、出口的水溫不易過(guò)大小于5°。
第五章 注射機(jī)的相關(guān)校核
5.1 注射機(jī)額定注射量的校核
（1）主流道的體積約為：
V=3.14××9＝12 cm3
（2）分流道與澆口的體積約為：
V=3.14××2.5＝2cm3
（3）該模具總共需填充塑件的體積約為：
V=2×32+12+2=78 cm3
又因注射機(jī)額定注射量為125 cm3，故而能滿足要求。
5.2注射壓力的校核
所選用的注塑機(jī)的注射壓力必須大于成型塑件所需的注射壓力。成型所需的注射壓力與塑料品種，塑件形狀及尺寸，注塑機(jī)類型，噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，塑料熔體是具有中等粘度的塑料，本設(shè)計(jì)材料為ABS塑料，中等粘度，塑件形狀復(fù)雜度一般，精度要求一般，注射壓力選為100至140MPa，本設(shè)計(jì)選用的注塑機(jī)注射壓力為150Mpa，符合要求。
5.3鎖模力的校核
高壓塑料熔體充滿模腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生使模具沿分型面分開(kāi)的脹模力，此脹模力的大小等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔內(nèi)壓力的乘積。脹模力必須小于注塑機(jī)的額定鎖模力。
型腔壓力Pc可按下式粗略計(jì)算
Pc=kp （公式 5-1）
式中 Pc——型腔壓力（Mpa）；
P——注塑壓力；
k——壓力損耗系數(shù)，隨塑料品種,澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，尺寸，塑件形狀，成型工藝條件以及塑件復(fù)雜程度不同而異，通常在0.25至0.5之間選取。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，型腔壓力Pc常取20～40MPa.
通常根據(jù)塑料品種及塑件復(fù)雜程度，或精度的不同，選用的型腔壓力可從相關(guān)的工程手冊(cè)中查的。在本設(shè)計(jì)中PVC塑料制件，其型腔的壓力通常取35MPa。決定后，按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力：
式中 F——注塑機(jī)額定鎖模力（KN）；
A——制件和流道系統(tǒng)在分型面上的總投影（）；
K——安全系數(shù)，通常取1.1～1.2.本設(shè)計(jì)選用1.15.
代入數(shù)據(jù)得:
F>KPCA=248.1kN （公式 5-2）
故注塑機(jī)的額定鎖模力符合要求。
5.4模具安裝尺寸的校核
5.41噴嘴尺寸校核
注塑模澆口套始端凹坑的球面半R2應(yīng)大于注塑機(jī)噴嘴球頭半徑R1,以利用同心和緊密接觸，本設(shè)計(jì)按半徑R2= R1+（0.5～2）計(jì)算，故符合要求；主流道的始端直徑d1應(yīng)大于注塑機(jī)噴嘴孔直徑d2，本設(shè)計(jì)按d1=d2+（0.5～1）mm關(guān)系計(jì)算，亦符合要求。
5.4.2模具厚度校核
模具厚度（閉合高度）必須滿足下式：
式中——所設(shè)計(jì)的模具高度（mm）；
——注塑機(jī)所允許的最小模具厚度（mm）；
——注塑機(jī)所允許的最大模具厚度（mm）。
結(jié)合注塑機(jī)的參數(shù),模具總高度為235mm,XS-Z125型號(hào)注射機(jī)的裝模高度介于200mm與300mm之間,因此本設(shè)計(jì)符合要求。
5.5 開(kāi)模行程的校核
注塑機(jī)模座間距是指注塑機(jī)動(dòng)模座和定模座之間的間距，對(duì)于所選用的注塑機(jī)，模具的閉模高度必須滿足
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。本設(shè)計(jì)選用注塑機(jī)為液壓-機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)，液壓-機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)的最大開(kāi)模行程由屈肘機(jī)構(gòu)的最大行程決定，與模具厚度決定無(wú)
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