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摘要
本課題主要是針對塑料制品的模具設計,通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設計出一副注塑模。本課題以產(chǎn)品結構工藝性，模具的整體結構為基礎，根據(jù)模具鑄造系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、模具成型部分的結構、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇以及相關參數(shù)的核查、皆有詳盡計算，并且簡單的設計了模具的加工工藝過程。經(jīng)過該設計過程證明此模具能夠滿足塑件所需求的加工工藝。依據(jù)題目設計的主體要求是注塑模具的設計。即設計出一副注塑模具以達到能生產(chǎn)塑件產(chǎn)品的目的，從而實現(xiàn)自動化增加產(chǎn)能。對于具體結構，所設計的模具減少了制造周期。該設計因塑料模具制造而設計，它有條理的闡釋了該塑料模具具體到每一個零部件的加工工藝過程以及整套模具的組裝與使用，它包括選擇注塑機的各種參數(shù)，零件的加工方法，注塑模具的組成，涉及的計算問題以及特殊加工技術。在這個模具構設過程中，使用基于計算機的繪圖軟件繪制了相關零件圖和裝配圖。
關鍵詞 模具；注射模；塑料
Abstract
This topic is mainly aimed at the mold design of plastic products, through the analysis and comparison of the plastic parts, the final design of an injection mold. This topic to product molding process, the overall structure of the mould as the foundation, based on the mould gating system, ejection system, mold molding part of the structure, cooling system, the selection of injection molding machine and related parameters of verification, have detailed calculation, and simple design of mould machining process. The design process proves that the mould can meet the requirements of the plastic parts. According to the subject design the main requirement is the injection mold design. The design of a plastic injection mold to achieve the purpose of producing plastic products, thus realizing automation to increase production capacity. For the specific structure, the designed mold reduces the manufacturing cycle. The design for plastic mold manufacturing and design, the plastic mold is illustrated it organized specific to each of the parts processing process as well as the whole set of mold assembly and use, including the selection of injection machine of various parameters, spare parts processing method, the calculation problem of the injection mould structure and the involved, special processing technology and so on. In this mold design, the computer drawing software is used to draw the relevant parts drawing and assembly drawing.
Keywords mould injection mould plastic
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目 錄
摘要 I
Abstract II
1 緒論 1
2 塑件的分析 2
2.1塑件結構分析 2
2.1.1 塑件形狀分析 2
2.1.2 塑件視圖 2
2.1.3脫模斜度 2
2.1.4塑件壁厚 3
2.1.5 加強肋支撐面 3
2.1.6 圓角 3
2.1.7 尺寸精度分析 4
2.2 塑件材料的選擇與工藝性分析 5
2.2.1 工藝性分析 5
2.2.2 材料的選擇 6
2.2.3 塑料的成型工藝 6
2.3 熱塑性塑料產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷及產(chǎn)生原因 7
3 注塑機的選擇與校核 10
3.1 注塑機的選擇 10
3.2 注塑機的校核 10
4 分型面系統(tǒng) 12
4.1 型腔的確定 12
4.2 分型面的確定 13
5 澆注系統(tǒng) 15
5.1 澆注系統(tǒng)的功能 15
5.2 主流道的設計 16
5.3澆口的設計 17
6 成型零件設計 19
6.1成型零件的結構設計 19
6.2成型零件工作尺寸計算 20
7 頂出系統(tǒng) 23
7.1 脫模機構的選用原則 23
7.2推桿設計 23
7.3 脫模力的計算 25
8 溫度系統(tǒng). 27
8.1 模具溫度對制品質(zhì)量的影響 27
8.1.1 模具溫度對模塑周期的影響 27
8.1.2 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的選用原則 27
8.2 冷卻系統(tǒng)的設計 28
8.2.1 設計原則 28
8.2.2 冷卻時間的確定 28
9 排氣系統(tǒng) 29
10 導向系統(tǒng) 31
10.1 導柱導向機構 31
10.2 導向孔、導套的結構及要求 31
10.3 導柱布置 31
結論 32
致謝 33
參考文獻 34
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1 緒論
在中國的經(jīng)濟發(fā)展中，模具制造身為工業(yè)生產(chǎn)基石的一員，它的作用是當代人不可忽視的，提高中國的模具工業(yè)技術水平更是當代人的責任。隨著人們投入越來越多的關注的眼神，加快和提高模具生產(chǎn)的技術水平和速度刻不容緩，這樣才能更好更快的增強中國在世界模具設計和制造領域的競爭力。
在中國“十三五”規(guī)劃中，確認了模具制造技術對中國基礎工業(yè)領域的重要意義。同時作為一種特殊的工藝裝備，它主要生產(chǎn)一些提供給大型工業(yè)產(chǎn)品的相關零件，這些零件多使用批量大且消耗快，大多機器設備部件都需要用到模具制造技術，它與很多產(chǎn)業(yè)都有密切的關系，要想快速發(fā)展制造業(yè)及有關行業(yè)和技術，優(yōu)良的技術，充足的資金是萬萬不能缺少的。它的生產(chǎn)需要精密的制造技術、高超的計算機水平、優(yōu)良的智能控制和達到綠色生產(chǎn)的目的。同時模具也是一種高科技產(chǎn)品.因為利用模具制造可以高批量生產(chǎn)，制造出的產(chǎn)品替換性非常高，且對能量、材料的利用率非常高，所以盡管它對精度要求比較高，制造過程相對復雜;，但是卻愈加變得受到中國各工業(yè)部門的重視，被廣泛應用于機械、電子、汽車、信息、航空、航天、輕工、軍工、交通、建材、醫(yī)療、生物、能源這些工業(yè)生產(chǎn)中。模具制造業(yè)為中國創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益，促進了中國國防現(xiàn)代化的發(fā)展，同時在高端技術服務領域中也作出了顯著地貢，模具制造業(yè)更是一種節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)業(yè)。工業(yè)如果要想進步，模具制造業(yè)就要先邁出一步，不能制造出更加高科技的的模具就不可能得到更精美的工業(yè)產(chǎn)品。如今，模具技術的發(fā)展狀況已經(jīng)成為了一個國家制造業(yè)水準的重要指標，同時也是保證中國趕超發(fā)達國家的一個不可或缺的重要項目。通過對中國現(xiàn)今模具技術的觀察，可以看出，與那些發(fā)達國家相比，中國仍然有十多年的差距要追趕。比如，很多高超的模具中國依然無法制作，所以只能大量進口，浪費了巨額資金。所謂落后就要挨打，中國的很多產(chǎn)業(yè)發(fā)展都受到了制約，如一些高級汽車、精度更高的鋼制品、軍用武器設備、相關電子產(chǎn)品等等。由此可見，大力促進模具制造業(yè)技術的進步乃是中國目前的重中之重。
? 在世界層面上，工業(yè)化國家勞動力成本持續(xù)增加; 為了節(jié)省成本，擴大利潤，這些發(fā)達國家不得不持續(xù)不斷的將模具制造輸送到發(fā)展中國家特別是中國這樣已經(jīng)有良好的技術水準的國家。這樣外國公司就會不停的向中國采購模具，那么中國也不妨乘此機會分一杯羹?？偠灾笆濉逼陂g對模具市場持樂觀態(tài)度; 模具行業(yè)前景一片大好.當然，中國也必須看到本國的勞動成本也在持續(xù)拔高，之前的優(yōu)勢變得愈來愈小。又因為中國的創(chuàng)新能力薄弱，在這方面的高端領域的底蘊缺乏，所以對模具制造的重視決不能放松
在飛速發(fā)展的當代，世界模具行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)超越了不斷上升的電子行業(yè)，使模具工業(yè)基本具有高新、準確、利潤高等特點，因此受到廣泛贊頌。在工業(yè)界，模具被譽為工業(yè)產(chǎn)品之母，所有工業(yè)制品皆是依靠模具才能得以批量生產(chǎn)進而得以快速發(fā)展。由此可見模具行業(yè)對世界各國的重要性，又在工業(yè)界具有怎樣的顯赫地位。在衡量一個國工業(yè)制造水平時，模具技術在其中又起到怎樣的指示性作用。
2 塑件的分析
2.1塑件結構分析
2.1.1 塑件形狀分析
該塑件構造相對簡易，外表平滑.塑件構造工藝性直接關聯(lián)到模具具現(xiàn)后的類型、結構、生產(chǎn)周期與成本。不能達到模塑成型工藝要求塑料部件設計就無法成形，不能確保內(nèi)在與外觀品質(zhì)，促成塑料部件的高效生產(chǎn)和保持低成本的目標。
2.1.2 塑件視圖
圖 2 1 產(chǎn)品結構圖
2.1.3脫模斜度
由于產(chǎn)品在逐漸冷卻后會收縮，它將牢固地纏繞在芯部中心或線條的凸出部分周圍，因此如果要使塑料部件可以方便地從模具中取出或釋放，那么，有必要設計合理的零件拔模角度，以便在塑料零件制造和模具設計達到充足的考量。設計出合理的拔模角度。當前模具設計尚沒有準確的計算公式，所以就需要依靠先輩遺留的經(jīng)驗資料。塑料的類別與塑料零件的拔模角度、塑料零件形體和模具構成皆有所關聯(lián)，通常選擇0.5°，最小大概為15~ 20分。下表為幾種普遍取用的脫模斜度：
表 2 1幾種塑料的常用脫模斜度
制品
斜度
聚酰胺通用
聚酰胺增強
聚乙稀
聚甲基丙稀酸甲脂
聚丙烯
聚碳酸脂
ABS塑料
脫模
斜度
型腔
20′-40′
20′-50′
20′-45′
20′-40′
25′-45′
35′-1o
35′-1o3′
型心
25′-40′
20′-40′
20′-45′
0′-1o
20′-45′
30′-50′
35′-1o
2.1.4塑件壁厚
在生產(chǎn)制造中，塑料產(chǎn)品必須有合理的的厚度，這既使得塑料制品自身在利用過程中有充足的剛度和強度，而且還允許塑料在模制過程中具有相對良好的流動形狀。
因為塑料材料性能、使用要求、成型工藝以及塑件幾何尺寸等眾多原因的限制，依據(jù)成型工藝的需求，塑件壁厚應該在最大程度上使制件各部位壁厚均勻，防止有的地方太厚又或者有的部位太薄，不然則會造成成型后制件因為收縮不平均而使塑件產(chǎn)生縮孔或變形，填充不足或者凹陷燒傷等瑕疵。除此之外還規(guī)定熱塑性塑料的厚度必須處于1mm—4mm之間，太厚則會生出空氣和瑕疵，與此同時也不利于降低溫度。
2.1.5 加強肋支撐面
為了避免因塑料件截面壁過厚，而產(chǎn)生成型瑕疵，同時合理的加強塑件得強度和剛性，在這種情況下，技術人員通常的做法是在塑料制品的某些地方合理的位置恰當設置增強肋，又或者添加一些起穩(wěn)固效果的部件。有增強效果的肋不只可預防零件扭曲，而且對塑料零件模塑在腔體內(nèi)完美成型有改善效果。此外，增加了加強肋后，或許會出現(xiàn)背部凹陷，但如果位置設置合理，壁厚均勻，就可以避免這種情況發(fā)生。
2.1.6 圓角
為了提高塑料零件的部分或全部零件的機械強度，以便在模塑過程中改善塑料零件的頂出和脫模并且有助于模腔中的塑性流動條件，因此，角落和角落周圍的塑料部件是圓形的。因此，使用塑料部件不僅需要使用銳角或無法形成圓角，而且還要嘗試選擇圓角特征。塑件上選擇這種方式還能夠使制成的塑料零件得到增強，避免成型塑料零件加熱時或者在機器運轉中受到壓力而損壞的問題。根據(jù)塑件的產(chǎn)品圖表明：該產(chǎn)品清晰地被圓形特征包圍，其最大圓角特征R=1mm，其最小圓角特征r=0.3mm
根據(jù)理論得出，塑件的邊緣圓角特征與塑件壁厚存在著以下關系：
圖 2 2 圓角特征與壁厚關系圖
圖 2-3 張力集中與邊緣修飾圖
P——外力負荷，T——厚度，R——圓角半徑。
因為圖2-3可以得出：圓角會影響塑料部件。所以圓形倒角最好讓制件壁不受到影響，并讓塑件都有相同的厚度，對于產(chǎn)品圖季表示了其圓角，另外因為塑件受到應力的影響，它的外觀需要適應模具設計和制件的構造，所以，得到了如c03所示的圖紙來來構造相關零件，而不是尋找其他的解決辦法。
2.1.7 尺寸精度分析
一般情況下塑件的尺寸精度指制造完成后其得到的塑料零件尺寸和CAD圖紙中大小是否保持一致。通常來說，塑料因工藝條件和材料引起的塑料收縮率范圍大小，型腔型芯的磨損程度、模具制造精度、工藝控制等因素來決定塑件尺寸精度。然而塑件的尺寸精度又在相當大程度上被模具的某些結構特點所影響。所以，塑件的尺寸精度應最大程度選擇的小些。由于沒有圖紙沒有給出明確的要求，那不妨選擇IT10級精度。IT8=0.72mm.
對于此值可在下表查知：
表 2 2精度等級選用推薦值：
類別
塑料品種
建議采用的等級
高精度
一般精度
低精度
1
PS
3
4
5
ABS
聚甲苯丙烯酸甲脂
PC
PSU聚砜
PF
氨基塑料
類別
塑料品種
建議采用的等級
高精度
一般精度
低精度
1
30％玻璃纖維增強塑料
3
4
5
2
聚酰胺6.66 610 9.10 10
4
5
6
氯化聚乙醚
PVC硬
3
POM
5
6
7
PP
PE低密度
4
PVC
6
7
8
PE高密度
因為無明確的塑料零件相關規(guī)格，查表3-2取4-5級精度。
2.2 塑件材料的選擇與工藝性分析
2.2.1 工藝性分析
塑料的重要成分是以高分子量的樹脂組成。因此，它在特定的壓力和溫度條件范圍內(nèi)是塑性的，并且可以流動變形，之后它被模制成成品。在某些使用條件下，良好的材料可以保持尺寸和形狀，并且具有特定的性能要求。由化學知識可知道合成樹脂是通過加聚或縮聚反應而形成的，因此又被稱為聚合物或稱高聚物。塑料是以單體為原料，可以隨心意改變成分以及形體樣式，此外，為了改進塑料的性能，還要在高分子化合物中添加各種輔助材料，如填料、增塑劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、著色劑、抗靜電劑等，才能成為性能良好的塑料。塑料具有：1.質(zhì)量輕；2.電絕緣性能好；3.化學穩(wěn)定優(yōu)越；4抗潮濕性、耐酸堿腐蝕性 5.抗摩擦、優(yōu)異耐磨性，良好的自潤滑性；6.比強度高；7.光學性能好；8.成型加工方便；9.著色性能較強；10.粘結性能好； 11.導熱率低的特性。然而在當前塑料的利用中，卻也有一些不可忽視的問題，使塑料的利用受到制約。例如，塑料的機械強度通常不如金屬產(chǎn)品的機械強度。塑料不耐氯化烴（四氯化碳）溶劑，芳香烴如（苯）溶劑等。塑料比金屬或其他非金屬材料對溫度更敏感，因此塑料使用的溫度范圍要比其他材料窄得多。如果塑料長時間受壓即使溫度不高，其形狀也會逐漸產(chǎn)生“蠕變”。塑料零件這種逐漸發(fā)生的塑料流動目前不可控且無法回復如初的，致使塑件尺寸精度缺失?？梢姡谶x取塑料時必須要慎重。
2.2.2 材料的選擇
該塑件選取的材料為：聚丙烯（PP），是一種熱塑性材料。。PP 是一種半結晶性材料。相比PE較為堅硬而且有更高的熔點。因為聚合物PP 溫度高于零度時非常容易折斷，所以大多商業(yè)的PP 塑料是加入1%~4%乙烯的沒有規(guī)律的聚合物質(zhì)或者加大乙烯含量的鉗段式聚合物志的比重。高聚合物質(zhì)PP具備非常小的熱扭曲溫度(100*C )、不夠明亮、不夠通透、易折斷,可是它對瞬間壓力的抵抗很強。隨著乙烯含量的增加，PP的強度也隨之增強。PP 的維卡軟化溫度為150*C。因為PP的結晶度很高，且它不易有劃痕和外面也不算很脆。PP更不會很容易出現(xiàn)表面開裂。一般情況下，選取添加金屬添加劑、玻璃纖維、熱塑橡膠等物質(zhì)來改變PP的物理特性。PP的流動率MFR范圍在1～40。低MFR的PP材料瞬時抗壓能力很好，但是這種狀態(tài)下它不容易拉伸。對于一樣類型MFR的材料，一般高聚合式的剛度比平均聚物型的要高。因為結晶，PP的收縮率比較高通常為1.8%～2.5%。并且收縮的相對均勻性比PE-HD等材料好得多。只有添加30％的玻璃添加劑才能將其收縮率降低至0.7％。PP材料獲得簡單，合成工藝相對容易、價格低、密度小、加工成型容易。相比較于高聚乙烯，其拉伸性、壓縮性等都非常好，并且它很硬且韌性非常好，除此之外還有優(yōu)良的導電惰性和耐腐蝕性。PP也有缺陷，比如溫度很低時，很容易因為瞬時壓力損壞，且制成后收縮狠多，扭曲變形所需加熱溫度不夠，不過能夠通過添加輔助物質(zhì)改善。
它主要的成形特性如下：
1.不容易吸水，不易結晶，加熱時會損壞，倘若和溫度高的金屬制品接觸很容易分解。
2.流動性好，溢流量約0.003mm。
3.由于溫度降低很快，冷卻系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)的散熱速度應該很慢。
4.制成后縮小比率很多，縮小涉及的位置也很多，易發(fā)生縮孔、扭曲、凹陷、方向性強。
2.2.3 塑料的成型工藝
表 2 3聚丙烯成型條
塑料名稱
聚丙烯
料筒溫度（℃）
后段
160～170
中段
200～220
前段
180～200
縮寫
PP
注射壓力（MPa）
70～120
注射成形機類型
螺桿式
注射時間（s）
0～5
密度（g/cm3）
0.90～0.91
保壓時間（s）
20 ～60
比容（ml/g ）
1.92
冷卻時間（s）
15～50
收縮率（% ）
1.0～2.5
總周期（s）
40～120
噴嘴溫度（℃）
170～190
螺桿轉速（r/min）
48
干燥
溫度（℃）
70～85
適用注射機類型
螺桿式
柱塞式均可
時間（h）
2
模具溫度（℃）
40～80
后處理
無
2.3 熱塑性塑料產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷及產(chǎn)生原因
表2-4加熱變熱塑料常見外部瑕疵及為什么產(chǎn)生
制品表觀缺陷
產(chǎn)生的原因
塑料零件件有缺
1. 注料量不充足，填充物質(zhì)不充足和素化不完美；
2. 出料口、裝料桶及模具溫度不夠高；
3. 注入壓力太低；
4. 注入速度s過慢或過快；
5. 進入口徑或流途不夠大，進料口數(shù)量太少，定位不合理；
6. 飛邊溢料過多；
7. 塑料零件壁不厚，結構不夠簡單并且表面積過大；
8. 原料的流動性能不夠好，且水所占比例過多比和所含揮發(fā)物質(zhì)很多
制品外圍飛
邊太大
1.型面接觸部位不貼合，還有距離，模具芯和塑件腔有些2.地方滑動部件間距太大；
3.模具剛性和強度差；
4.噴嘴、料桶及模具溫度過高；
5.注入時所受力很大、鎖模裝置不佳或緊鎖模力度不夠，6.進料的定態(tài)模板和動態(tài)模板不平行；
7.原料具有過大的流動性；
8.加料量太多
制件有氣泡
1.物質(zhì)干燥質(zhì)量太差，存在許多揮發(fā)物或水分
2.材料所處溫度高，塑料發(fā)生降解、分解，加熱時間過長；
3.注入速度過快；
4.注入壓力過??；
5.模具溫度不夠高，會出現(xiàn)真空氣泡；
6.模具排氣不良
塑件凹陷
1.投入料量不夠；
2.所用物質(zhì)溫度太高，模具溫度也太高，冷卻時間不夠；
3.塑件構設不夠完美，壁過厚或有些地方不一樣厚
4注入和恒壓時間過少；
5.注射壓力不夠；
6.注入速度過快；
7.進料口方位不當，不方便于供料；
塑件大小不精確
1.注射機的電力，液壓裝置不完善；
2不能保持平均加料；
3.不均勻的塑料顆粒，不穩(wěn)定的收縮率；
4.不能保證制件過程中所處環(huán)境不變，制件所需時間一樣；
5.進料口不夠大，而且不能保證當多腔時每個塑料入口口徑相同，注射塑料忽大忽小
6.不能保證良好的模具精度，穩(wěn)定的活動零件，準確的定位；
塑件粘模
1.入料時所受力很大，入料時間忽長忽短；
2.模具溫度過高；
3.進料口尺寸過大或定位不當；
4.模腔表面不夠平滑或者有劃痕；
5.脫模斜度過小，不方便脫模；
6.出位置設計不合理
接合痕跡
1.塑料溫度不夠高，所用物質(zhì)不容易流動
2.注料所受力不夠，入料時太慢；
3.進料口裝置太長，斷面太大，入料處的大小和形狀、定位不合理，流動時所受阻力過大；
4.復雜的塑件形狀，壁多薄；
5.設計不出合理的冷料穴
塑件外觀褶皺
1.所用物質(zhì)溫度不夠，出料口溫度不夠；
2.入料時所受壓力不足，入料太慢；
3.冷料穴設計不合理；
4.塑料的流動性過差；
5.設計不出的合理模具冷卻系統(tǒng)；
6.流道設計彎曲、狹小，表面不光滑
塑件扭曲
1.模的溫度不合理，降溫時間不足；
2.塑料零件構建不完善，厚度不能保持一致，沒有良好的剛度；
3.不合理的嵌件分布，預熱不夠；
塑料分子的取向力過大；
4.模具被推出的地方不對，所受壓力分布不均勻；
5.保壓補縮不夠，冷卻不穩(wěn)定，不均勻的收縮量；
制品逐步脫皮
1.加入了互有干擾的物質(zhì)；
2.混亂了不同級別的同種塑料；
3.塑化混亂；
1.原料被污染或者有異物
3 注塑機的選擇與校核
3.1 注塑機的選擇
注射模具是加載在注射機上來發(fā)揮作用的設備，所以要想構建出合理的注射模具，就必須對注射機相關參數(shù)有深度的了解，。
注射機參數(shù)的選取通常是根據(jù)塑料零件的體積以及型腔的多少和定位，在已知模具構成和預先確定整體大小參數(shù)的基礎上，就模具參數(shù)相關的的注射量、桿間距、注射壓力、夾緊力、模厚度的極限值、推動長度、出來后的位置、噴射形式、開模位置等進行計算，依靠這些已知的相關技術參數(shù)，采用一臺合理的注射機，如果使用者給出了所需的參數(shù)，相關設計人員絕不能直接加以利用，必須代入公式加以驗證，如果數(shù)據(jù)不能合理匹配，就需要設計人員加以修正或者聯(lián)系使用者共同修正。
1.所需注射量的計算
（1）塑件質(zhì)量、體積計算:
根據(jù)已知的設計，構設相關模型,并利用相關軟件加以分析得：
塑料制件體積V1＝18.976 ；
（2）對澆注系統(tǒng)的體積進行初步估計
它可以計算為塑料零件體積的0.6倍，即
V2= V1×0.6＝18.976×0.6=10.24cm3
（3）該模具一次注射所需要的PP
2.注射機型號的選定
隨著科技的發(fā)展，國內(nèi)注射機生產(chǎn)廠家新興機型越來越多，并且隨著需求增加中國從國外引進的注射機型號也逐漸增加。眾所周知，所用設備的技術參數(shù)和規(guī)格是注塑模具建造和生產(chǎn)所需的技術準備。
基于上述推理計算，可以得出結論： SZ-10/16型注塑機是首選。相關技術參數(shù)如下：
注塑機最大注塑量：770 cm3 噴嘴球面半徑：SR15mm注塑
注塑壓力：1600MPa 最小模厚：150mm
最大開距：360mm 注塑機定位孔直徑：Φ160mm
注塑機拉桿的間距：950×850mm 鎖模力：1250KN
3.2 注塑機的校核
（1）注射容量和質(zhì)量核查
由于以容量計算時.
Vtotal≤0.8V注 （3-1）
式中 V注——注射機容量最大值（cm3）；
V total——模制件和鑄造系統(tǒng)的總體積（cm3）;；
0.8——最大注射容量的利用系數(shù)。
所以注塑機符合注射容量和質(zhì)量要求。
（2）夾緊力，注射面積和腔數(shù)合模力應該滿足下式：
Fs≥Fz=P（nAx +Aj）= PA (3-2)
補充：
A——塑料零件和鑄造裝置在分型面上的投影面積總和
Ax——塑料零件形腔在模具分型面上的軸向投影面積
Aj——塑料零件鑄造系統(tǒng)在模具分型面上的軸向投影面積
Fz——脹模力
Fs——合模力
P——模腔壓力 取75MPa
由于 Fs=1250KN≥75×5220mm2 =391.5KN
所以注塑成型機符合合模力以及注塑面積和型腔數(shù)量的要求。
（3）檢查模具與注塑機裝配部分的相關參數(shù)
1）模具閉合后相關參數(shù)要與注塑成型機樣板數(shù)據(jù)和拉桿距離相匹配
模具的長×寬為300×350mm
故滿足要求。
2）模具閉合高度校核
模具實際高度 H模=391mm ；
注塑成型機最小閉合厚度 Hmin=150mm即 H模 > H最?。?
故滿足要求。
3) 開模行程校核
此處所采取的注塑成型機的極限距離與模具寬度有關。注塑成型機的開模距離應該滿足：
S機-（H模- H最?。? H1＋H2+（5～10）mm (3-3)
即S機-（H模-H最?。? H1＋H2+（5～10）mm
故滿足要求。
式中: H1——推出距離，單位mm；
H2——包括鑄造系統(tǒng)在內(nèi)的塑料部件的高度，單位mm；
S機 ——注塑機最大開模行程。
4 分型面系統(tǒng)
4.1 型腔的確定
注塑成型模具的凹模數(shù)量，通常是一模對應一個腔，這是單件生產(chǎn)方式，當然也能是多腔，這是多腔生產(chǎn)方式，模具按凹模數(shù)量可以分為兩類：
(1) 單型腔模具
這種類型的東西只有一個型腔模具，一次制成一個零件。
(2) 多型腔模具
此種類型有兩個或兩個以上的凹模，可由一種模具制成多個完整塑件?，F(xiàn)在通常都是設計單層腔。當然也有雙層凹模模具，優(yōu)點是樣本面積維持穩(wěn)定的狀況下，能夠得到更多數(shù)量的塑件，增加更多的利潤。
選取模具凹模數(shù)量時，則需要考慮幾個相關問題：
（1） 塑件大小與設備的關系
制造非小型制品時，通常選取單層凹模。主要是顧及到材質(zhì)的充模流動性，需要保證物質(zhì)充塞凹模，除此之外考慮到設計更多凹模會使模具變得笨重，增加了模具的設計難度。中小型塑料件成型模具多模腔的建設，可以更好地實現(xiàn)設備和模具的功能，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約經(jīng)濟成本。
（2）能夠自如合理的運用現(xiàn)有設備
最好優(yōu)先使用公司擁有的生產(chǎn)資源，如成型設備，使生產(chǎn)更經(jīng)濟。
（3）使塑料零件的精度更容易滿足
通常，當塑件對精度沒有太高的要求時，其對塑件成型工藝以及模具制造的控制要求也會降低。在這種情況下，腔的數(shù)量可以根據(jù)設備的性能進行計算和確定。 當塑料零件的精度過高時，如果腔體太多，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證，模具加工成本也會增加。 此外，空腔的數(shù)量越多，每個空腔的模制工藝條件的一致性越不能得到保證。
（4）不使模具結構復雜化
對于一些形狀更復雜或精度更高的塑料零件，由于增加了一個凹模，模具結構將變得更加復雜。與此同時，模具制造的準確性也增加了很多，因此在確定凹模數(shù)量時要同時考慮利潤，不能盈利的就應該舍棄。
（5）視塑件生產(chǎn)批量要求
當生產(chǎn)的塑料零件數(shù)量不多時，通常會建造單腔模具以節(jié)省成本。 當塑件的產(chǎn)量較大或較大時，模具的結構必須滿足完成相應任務的能力。
（6）降低模具制造費用
模具制造成本是產(chǎn)品成本的重要因素。 過于復雜和精確的塑料部件，其模具的每個模腔都會增加很多加工成本，得不償失
綜述得知，影響型腔數(shù)目因素很多且雜亂無章，應該三思而行，不能犯一葉障目的錯誤
本模具的型腔布置圖如下：
圖 4 1 型腔布置圖
4.2 分型面的確定
將模具合理地劃分為兩個或者幾個相互獨立的重要部分，它可以確保當接觸面分離時， 塑料部件和鑄造系統(tǒng)可以從材料中取出，并且在成型時可以完全封閉。 這樣的接觸表面稱為分型面。分型面的選取與塑料零件在模具中的注塑定型方位、零件的制造技術和準確度、鑄造系統(tǒng)設計、排氣、擠出方式以及鑲件位置和形狀、模具制造、制作技術這些因質(zhì)所關聯(lián)，除此之外，為了保證零件的品質(zhì)、使塑件容易脫模和零件構設更容易，所以在擬定分型面時必須統(tǒng)籌兼顧、慎重考慮，這樣，可以從多個選項中選擇最合理的計劃。
b.擬定模具的分型面時，一般來說必須考慮到下列基本原則：
(1)最大可能的在制品截面輪廓最大的部分設置分型面，這樣能夠使制品順利脫模
(2)最好在能讓零件表面保持美觀的地方選取分型面。
(3) 打開模具時，最好將塑料部件放在活動模具的側面，以便塑料部件能順利脫模。
(4)盡可能的使分型面選在能夠使零件定位在動模一側的位置，因為注塑成型機的推出裝置在動模一側，
(5) 精度要求較高的塑料零件的部分零件會因模具夾緊不準確而造成模具夾緊不準確，從而造成尺寸誤差。
(6) 在正常情況下，選擇分型面時，短邊應為側拉芯，芯拉或分型的長邊應放置在動模的開模方向上。由于通常的邊緣抽芯裝置的牽引的長度很小，
(7) 最好不要在分型面上使用復雜的形狀，設計盡可能簡單。
(8)如果將分型面作為主要的派氣位置，那么就必須將分型面設計在噴的尾部，方便排氣裝置排氣。
綜上所述，可以看到塑料件的分型面如下圖所示：
圖 4 2 分型面
5 澆注系統(tǒng)
5.1 澆注系統(tǒng)的功能
在注射模具構設中鑄造系統(tǒng)的設計是非常值得重視的。作為一種完整的輸送通道，鑄造系統(tǒng)能夠引導物質(zhì)由注塑成型機出口射向模具凹模。它不僅能夠傳質(zhì)、傳壓，而且可以傳導熱量，能夠?qū)λ芗|(zhì)量產(chǎn)生非常大的影響。因此對澆注系統(tǒng)的設計必須慎之又慎，否則就會影響模具的工藝操作及其整體結構。
為了獲得塑件表面外觀清楚、明朗，內(nèi)部質(zhì)量優(yōu)良的塑料產(chǎn)品，本人設計了能將塑料熔體流暢的充滿整個模腔深處的澆注系統(tǒng)。此外，還需要達到快速有序的填充過程，良好的排氣條件，由于小的壓力損失導致的熱量損失少， 以及澆注系統(tǒng)可以容易地從產(chǎn)品中分離或去除的條件。
（1）鑄造系統(tǒng)的構成。
不管應用于哪種類型的注塑成型機模具，它的鑄造系統(tǒng)通常情況下由下四處構成：
① 主通道 是指一端與噴射器的噴嘴接觸并且噴射器的噴嘴的出口到達流動通道的 入口并且另一端連接到流動通道的流動路徑的一部分它是塑料熔體通過的通道， 與注塑機噴嘴處于同一軸線上。
② 分流道 脫澆板下水平的流道或枝柱流道尾部到進料口的一段通道。分流道通常定位于分型面上，分流道截面形狀通常為圓形、半圓形、梯形、U形及長方邢等，因為這樣便于料液凝結脫模和加工。分流道的作用是使融化的塑料流淌。在單凹模模具中分流道是為了減少塑料流動的距離。多凹模模具中分流道主要用來調(diào)配塑料比例，一般分流道分為很多等級。
③ 進料口 進料口亦稱塑料進入口即處于分流道尾部與凹模進口之間狹小且短的一截通道。它能夠使熔融塑料更快的流入模腔內(nèi)，并致密的充塞凹模。它體積最小，但很重要，進料口大小、形狀及放置方位對制品成型后的品質(zhì)有很大影響。
④ 冷料穴 渣坑通常設置在主干道的尾部和轉輪的轉向點上。 它捕獲和儲存來自熔體前沿的冷材料。 冷料穴也常常起拉鉤凝料的作用。
（2）澆注系統(tǒng)設計原則
進料口位置的擬定，不能造成噴射和蛇形流動以及湍流和渦流，而且并且便于補縮和創(chuàng)造良好的排氣條件。
為了適應塑料的性質(zhì)，根據(jù)各種塑料不同的屬性來設計鑄造系統(tǒng)。
在生產(chǎn)數(shù)量很多時，在確保制成后品質(zhì)良好的基礎上來減少通道長度，以降低壓力損失，縮短充模時間而達到減少制成所需時間的目的。
熔融塑料流淌時會有摩擦力，為了減低摩擦力最好防止塑料直接沖擊某些重要部位。
澆注系統(tǒng)易于使用且易于去除聚集體，并且易于在進料口分離或移除塑料部件，并且易于翻新，而不會影響產(chǎn)品的外觀。
熔接點的位置必須正確布置，如有必要，可配置冷材料或閃蒸罐。
盡量減少澆注系統(tǒng)的用料量。
進料口系統(tǒng)必須嚴格按照要求達到一定的精度和粗糙度，其中進料口必須具有IT8以上的精度。
當在一個模具中形成多個腔體時，每個腔體的體積應該保持一致，否則難以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。。
根據(jù)制品的大小、長得樣子、厚度、工藝手段等無問題，綜合所 選分型面，同時考慮鑄造系統(tǒng)的狀況、入料口多少等。
5.2 主流道的設計
在鑄造系統(tǒng)中，塑料熔體從注射機噴口與模具之間的連接處到澆道的流動路徑稱為主通道。通常情況下熔體最先流過此部分。在臥式注射機中主流道與分型面互相垂直，以便容易拿出凝料，主流道通常為圓錐形和定位在主流道襯套（進料口套）中，為了容易注射，主流道起始部位的球面應該比注射機的噴嘴圓弧直徑大2～4mm，防止主流道口部堆積凝料而不利拔模，大多將主流道小端直徑設計的比噴嘴孔直徑大0.5～1mm。除此之外，進料口套主流道大端直徑D最大可能的選取得小一點。D值不能取得太大，否則模腔內(nèi)部壓力對進料口套的反作用力也會按照一定比例增加，當反作用力達到一定值時，進料口套就會從模體中彈出。
如下圖18所示為主流道各部尺寸：
圖 5 1 主流道
按照前面所選取的注射機的參數(shù)和設計要求主流道各部分尺寸計算如下：
a) 主流道設計為圓錐形，錐角為2°?6°，流道壁表面粗糙度Ra =0.63μm。且加工時應沿道軸向拋光。
b) 凹坑半徑R2的半徑比注射機的噴嘴球半徑R1大1~2mm;球面凹坑深度3~5mm;主流道初端孔徑d比注射成型機的噴口孔直徑大0.5~1mm;一般d=25~5mm。
c）主通道的末端是無圓角的圓角，圓角半徑r=1~3mm。
d) 主通道長度L最好小于60毫米，最長不得超過95毫米。
e) 主通道通常安裝在可拆卸的主襯套上; 其材料常用T8A，熱處理淬火后硬度53~57HRC。
5.3澆口的設計
模具構建時，進料口方位的擬定和參數(shù)的確定十分嚴格，經(jīng)過初步試模后通常還好再次修改以提高進料口尺寸精度，因為進料口位置的選擇對塑件成型性能及質(zhì)量影響非常大，因此不管采用何種進料口，合理選擇進料口的構建位置是提高塑件質(zhì)量不可或缺的步驟，與此同時不同的進料口定位還會與模具結構有關聯(lián)。綜上所述，為了使塑件具有良好的性能和外觀，設計人員必須認真考慮進料口位置，并且一般考慮以下原則：
1）、盡量縮短流動距離。
2）進料口應設置在塑料部件的最大厚度處。
3）、必須盡量減少熔接痕。
4）、須便于凹模中氣體噴出。
5）、考慮分子定向影響。
6）、避免產(chǎn)生噴射和蠕動。
7）避免門彎曲和沖擊載荷。
8）、注意對外觀質(zhì)量的影響。
除此之外還應該考慮的因素有：
不要將進料口置于高壓力區(qū)域；
盡量避免或減少熔合線；
盡量保持融合線遠離高壓區(qū)域；
對于增強塑料，門的位置決定了零件的翹曲特性；
提供足夠的通風口以避免空氣積聚。
考慮到特殊的注塑過程，如下所示：
圖5 2 進料口的形式
6 成型零件設計
所謂成型零件就是模具中具有明確的制品參數(shù)和幾何形狀的零件。型腔、嵌塊、塑件中心、成形桿和成型環(huán)等皆為制成后的制品。由于成型部件直接與塑料，塑料熔體，高壓，材料流動腐蝕以及脫模時塑料部件之間的摩擦作用。 因此，模制部件必須具有低表面粗糙度，高尺寸精度和合理的幾何形狀，并且還要求模制部件具有穩(wěn)定的結構和良好的可加工性。具有一定的剛度、強度、表面硬度及較好的耐磨性能。
在制造模制部件時，凹模的整體結構必須根據(jù)塑料的物質(zhì)屬性以及塑料零件的結構和使用要求來確定。擬定分型面和進料口位置，選取拔模方法、出氣位置等，然后依據(jù)制成后的塑件工藝、加熱方式、裝配等要求完成成品結構構造，計算模制部件的工作尺寸并檢查關鍵模制部件的強度和剛度。
在模具構造中，必須將制品主要尺寸按最大實體原則實行變形，在計算型腔和型芯工作尺寸之前，即極限值尺寸就是零件外部（名義尺寸），其公差△為負值；塑件的內(nèi)腔尺寸（名義尺寸）作為最小值，其公差△為正值；中心距尺寸作為公稱尺寸，其公差為正負△/2。
6.1成型零件的結構設計
（1）凹模結構設計
凹模是模制產(chǎn)品外部的重要零件。
結構特點:當改變產(chǎn)品的結構和模具的加工方法，其結構也發(fā)生變化。
鑲拼組合方式的優(yōu)勢: 一些復雜形狀的腔體，如果選擇單體結構，將難以加工，所以選擇凹模結構的組合。 并且模具邊緣材料的性能可以低于凹陷材料的性能，并且由于整體模具選擇相同的材料而不經(jīng)濟。 另外，模具的嵌件成型結構可以促進通過間隙的排氣，從而減少主模具的熱變形。 在女模中，易于佩戴的地方采用馬賽克式，易于維護，設計簡單，不會造成整個模具報廢。
組合凹模使復雜凹模的機械加工變得簡單，并有利于模具成型部件的熱處理和模具的修理。 這樣可以更輕松地去除插頁并減少使用昂貴的模具材料。
圖 6 1 凹模
凹模的徑向尺寸計算公式見：
L=[Ls(1+k)-X△]0+δ （6-1）
式中 ：Ls——制件外型徑向公稱尺寸；
K——塑料的平均收縮率；
△——塑件的尺寸公差；
δ——模具制造公差，取零件相關對應尺寸公差的1/3~1/6。
凹模的深度尺寸計算公式：
H=[Hs(1+k)-X△]+δ0 （6-2）
式中:Hs——塑件高度方向的公稱尺寸。
經(jīng)查得PP的收縮率K=0.6%； 塑料零件沒有注意尺寸公差，所以它們根據(jù)MT5B公差進行選擇。
（2）型芯結構設計
用于小型塑料零件和大中型模具的多腔模具通常使用整體嵌入式核心。 采用更多嵌入式裝配方式的是肩墊式，另外還有通孔螺釘連接式，埋頭螺釘連接式等多種方式。
圖 6 2 型腔
6.2成型零件工作尺寸計算
成型零件上直接組成型腔凹模的部位的尺寸就是成型零件的工作尺寸，它直接對應塑件的形狀與尺寸。因為對塑件尺寸精度有影響的因素很多比較繁瑣，塑件自身精度也很難制成高精度，為了計算簡便，規(guī)定:
塑件的公差：塑料零件的公差是單方向的，零件外形尺寸公差取負值“-△”，零件腔尺寸公差取正值“+△”，如果零件上本來的公差的值與上不一樣，就需要按照原規(guī)則變化。而零件孔中心離尺寸公差按正態(tài)分布規(guī)律核查，即取±Δ2。
模具制造公差：根據(jù)經(jīng)驗可得，模具鑄造選擇零件塑件公差的13~16，即δz=（13~16）Δ，除此之外根據(jù)制件時候的公差值波動得“+”、“_”符號，凹模尺寸逐漸變大，則取“+δz”，中心的尺寸逐漸變小取“-δz”，中心距尺寸取“ ±δz2 ”。現(xiàn)取Δ3。
模具的磨損量：根據(jù)經(jīng)驗可得，通常情況下的中型、小型零件，極限摩擦損失去零件公差的16，至于大型零件則取Δ6以下。另外，由于剝離方向是垂直的，所以對于腔體（或芯體端面）的底面，磨損量δc=0。
塑件的收縮率：零件制成后的收縮率受很多因質(zhì)影響，一般根據(jù)收縮率計算。即
S =Smax+Smin2=3.0+1.02％=2% （6-3）
模具在分型面上的合模間隙：由于注射壓力的影響和模具分型面的平整度，注射動模和定模時會有一定的間隙。 通常，當模具的平坦度高并且表面粗糙度低時，由塑料部件產(chǎn)生的毛邊也很小。 飛邊厚度一般應小于是0.02~0.1mm。
① 外型尺寸(mm)
根據(jù)公式：LM=[LS1+S-34Δ]-0+δz （6-4）
D1M=[D1S1+S-34Δ]0+δz
=[1151+2%-34×1.14]0+1.143
=116.4450+0.38
圖 6 3 產(chǎn)品尺寸圖
D2M=[D2S1+S-34Δ]0+δz
=[551+2%-34×0.74]0+0.743
=56.450+0.25
根據(jù)公式： HM=[HS1+S-23Δ]-0+δz （6-5）
H1M=[H1S1+S-23Δ]-0+δz
=[571+2%-23×0.74]0+0.743
=57.650+0.25
H2M=[H2S1+S-23Δ]-0+δz
=[31+2%-23×0.20]0+0.203
=2.930+0.07
② 內(nèi)腔尺寸（mm）
根據(jù)公式： lM=[lS1+S+34Δ]-δz0 （6-6）
d1m=[d1S1+S+34Δ]-δz0
=[1001+2%+34×1.0]-1.030
=102.75-0.330
d2m=[d2S1+S+34Δ]-δz0
=[471+2%+34×0.64]-0.6430
=48.58-0.210
根據(jù)公式： hM=[hS1+S+23Δ]-δz0 （6-7）
h1M=[h1S1+S+23Δ]-δz0
=[501+2%+23×0.64]-0.6430
=51.43-0.210
h2M=[H2S1+S+23Δ]-δz0
=[41+2%+23×0.24]-0.2430
=4.24-0.080
7 頂出系統(tǒng)
7.1 脫模機構的選用原則
脫模機構的選用原則：要求在開模過程中塑料件保留在活動模的側面，使推出機構盡可能地位于活動模的一側，從而簡化模具結構;塑料零件脫模時不會發(fā)生變形（通常可能有輕微的彈性變形，但不會變成永久變形）; 根據(jù)彈射力的大小，應提供推力分布的合理分布;準確分析計算塑料件對模具的緊密度和附著力的大小和分布，并采用合理的推動裝置和定向推動位置。 使脫模力的大小和分布與脫模阻力保持合理的比例; 施力點應該靠近塑料部件對沖頭施加最大緊固力的位置，也應該是塑料部件的剛度和強度最大的位置。力的有效面積最大，以避免塑件在推出過程中變形或損壞;推桿的作用力不能太大，以免損壞塑件的推動部分;推桿的強度和剛度應足夠大，推動過程中不發(fā)生彈性變形; 發(fā)射位置優(yōu)選設置在塑料部件的內(nèi)部或?qū)λ芰喜考耐庥^幾乎沒有影響的位置，以便形成塑料部件的良好外觀。； 發(fā)射機構結構最簡單，運行可靠（即： 它的定位準確，可以準確復位，不會與其他部件發(fā)生干涉，具有一定的強度和剛性），且具有靈活性，便于制造和維護。
推出力計算：脫模力，是指在塑料成型時，因為尺寸上的收縮，會產(chǎn)生模屨的凸出部位上的保緊力。脫模機構的一致性是包裝力對剝離方向施加的阻力。
依據(jù)塑料在制成后變小顯著，因此塑件的零件在加料后會仍然停留凸模上。當脫模斜度小于5度時，脫模斜度與脫模力成正比例關系，一旦推動，脫模力就會快速變小。因此，計算拔模所受力時，必須依無拔模角度代入。
當脫模斜度>5度時，可以計入脫模斜度的影響。
7.2推桿設計
（1）推桿的形狀，如下圖
圖 7 1 推桿
（2）推桿的位置與布局
a) 須設置在脫模阻力大的地方，均勻分布。
b) 應確保塑料部件被推出時，力量均勻，推出平衡而不變形;塑料件的脫模阻力相同時，其排列均勻; 如果某個地方的脫模阻力太大，請增加相應的數(shù)量。
c) 推桿應該位于塑料部件如厚壁，增強件，法蘭和其他塑料部件具有較強的強度和剛度的地方; 如果結構是特殊的并且必須在薄壁上推動，則可以選擇盤形推動器來增加接觸面積。
d) 推桿的設置不會影響沖頭的強度和壽命。 如果推到端面上，則需要從芯體側壁δ≥0.13mm;如果推桿置于中心體內(nèi)部并推入零件內(nèi)時，則需要推桿與芯孔邊緣之間的距離為δ≥3mm。
e) 推桿應設置在模具內(nèi)無法進入排氣的位置，以方便排氣。
f) 當塑件上不能有推桿痕跡時，可以設置溢料槽在塑件外側，推入溢流槽中的集料以驅(qū)動塑料部件。
(3) 推件板設計的原則
a) 推板和芯子應以3°至10°的角度推在一起。 這減少了遠移摩擦并有助于定位以避免推板的偏心和閃光; 推板與核心側壁之間的間隙必須為0.20?0.25 mm，以免兩者之間產(chǎn)生劃傷或卡滯現(xiàn)象。 推板和芯子之間的縫隙不能填充塑料毛邊。 推板和芯體的表面粗糙度可以為Ra0.8?0.4μm。
b) 推板可以由鋼化45鋼制成。T8或T10等材料，硬化至53?55HRC，或?qū)⒋慊鹛撞迦胪瓢?，延長使用壽命。
c) 當通過推板將大型深腔殼型塑料部件推出時，應在芯體上添加進氣裝置。 為了防止塑料部件被釋放，在芯部和塑料部件之間形成真空。
d) 推板復位后，推板與動模板之間應留有2?3mm的間隙以保護模具。
(4) 開模行程與推出機構的校核
對2分型面射入模，開模距離為:
S機≥H=H1+H2+a+(5~10)mm （7-1）
式中H1——為塑件推出距離
H2——包括鑄造系統(tǒng)在內(nèi)的塑料零件的高度
S機——注射成型機移動板極限行程
H——所需開模行程
a——中間板與定模分開距離
開啟行程H必須小于固定模具固定板和活動板移動板之間的距離減去模具厚度H1的值。即，H
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