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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
題 目： 塑料模具設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí)： 2003級(jí) 05 班
姓 名： 許 旭 佳
指導(dǎo)老師： 張 蓉
2006 年5 月
引 言
本說(shuō)明書(shū)為機(jī)械塑料注射模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，是根據(jù)塑料模具手冊(cè)，上的設(shè)計(jì)過(guò)程及相關(guān)工藝編寫(xiě)的。本說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容包括：目錄、畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、畢業(yè)設(shè)計(jì)體會(huì)、參考文獻(xiàn)等。
編寫(xiě)本說(shuō)明書(shū)時(shí)，力求符合設(shè)計(jì)步驟，詳細(xì)說(shuō)明了塑料注射模具設(shè)計(jì)方法，以及各種參數(shù)的具體計(jì)算方法，如塑件的成型工藝、塑料脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
本說(shuō)明書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中，得到有張蓉老師和相關(guān)同學(xué)的大力支持和熱情幫助，在此謹(jǐn)以致意。
由于本人設(shè)計(jì)水平有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免有錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。
設(shè)計(jì)者： 許 旭 佳
2006.05
畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)
一、 題目：
玩具的小零件 材料：聚丙稀（PP）
二、明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集有關(guān)資料：
1、了解設(shè)計(jì)的任務(wù)、內(nèi)容、要求和步驟，制定設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃
2、將Pro/E零件圖轉(zhuǎn)化為CAD平面圖，并標(biāo)好尺寸
3、查閱、收集有關(guān)的設(shè)計(jì)參考資料
4、了解所設(shè)計(jì)零件的用途、結(jié)構(gòu)、性能，在整個(gè)產(chǎn)品中裝配關(guān)系、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量
5、塑膠廠車間的設(shè)備資料
6、模具制造技能和設(shè)備條件及可采用的模具標(biāo)準(zhǔn)情況
三、工藝性分析
分析塑膠件的工藝性包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面，在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，只要分析塑膠件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、尺寸標(biāo)注方法、精度要求、表面質(zhì)量和材料性能等因素，是否符合模塑工藝要求；在經(jīng)濟(jì)方面，主要根據(jù)塑膠件的生產(chǎn)批量分析產(chǎn)品成本，闡明采用注射生產(chǎn)可取得的經(jīng)濟(jì)效益。
1、塑膠件的形狀和尺寸：
塑膠件的形狀和尺寸不同，對(duì)模塑工藝要求也不同。
2、塑膠件的尺寸精度和外觀要求：
塑膠件的尺寸精度和外觀要求與模塑工藝方法、模具結(jié)構(gòu)型式及制造精度等有關(guān)。
3、生產(chǎn)批量
生產(chǎn)批量的大小，直接影響模具的結(jié)構(gòu)型式，一般大批量生產(chǎn)時(shí)，可選用一模多腔來(lái)提高生產(chǎn)率；小批量生產(chǎn)時(shí)，可采用單型腔模具等進(jìn)行生產(chǎn)來(lái)降低模具的制造費(fèi)用。
4、其它方面
在對(duì)塑膠件進(jìn)行工藝分析時(shí)，除了考慮上訴因素外，還應(yīng)分析塑膠件的厚度、塑料成型性能及模塑生產(chǎn)常見(jiàn)的制品缺陷問(wèn)題對(duì)模塑工藝的影響。
四、 確定成型方案及模具型式：
根據(jù)對(duì)塑膠零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定所需的，模塑成型方案，制品的后加工、分型面的選擇、型腔的數(shù)目和排列、成型零件的結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)等。
五、 工藝計(jì)算和設(shè)計(jì)
1、注射量計(jì)算：涉及到選擇注射機(jī)的規(guī)格型號(hào)，一般應(yīng)先進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于形狀復(fù)雜不規(guī)則的制品，可以利用Pro/E，的“分析/模塑分析/模塑質(zhì)量屬性”來(lái)計(jì)算質(zhì)量。或者采用估算估計(jì)塑料的用量，及保證足夠的塑料用量為原則。
2、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算：這是設(shè)計(jì)注射模的第一步，只有完成注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后才能估算型腔壓力、注射時(shí)間、校核鎖模力，從而進(jìn)一步校核所選擇的注射機(jī)是否符合要求。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算包括澆道布置、主流道和分流道斷面尺寸計(jì)算、澆注系統(tǒng)壓力降計(jì)算和型腔壓力校核。
3、成型零件工作尺寸計(jì)算：主要有凹模和型芯徑向尺寸高度尺寸，其最大值直接關(guān)系到模具尺寸大小，而工作尺寸的精度則直接影響到制品精度。為計(jì)算方便，凡孔類尺寸均及其最小尺寸作為公稱尺寸，凡軸類尺寸均及最大尺寸作為公稱尺寸；進(jìn)行工作尺寸計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮塑料的收縮率和模具壽命等因素。
4、模具冷卻與加熱系統(tǒng)計(jì)算：冷卻系統(tǒng)計(jì)算包括冷卻時(shí)間和冷卻參數(shù)計(jì)算。冷卻參數(shù)包括冷卻面積、冷卻水空長(zhǎng)度和孔數(shù)的計(jì)算及冷卻水流動(dòng)狀態(tài)的校核和冷卻水入口與出口處溫差的校核。模具加熱工藝計(jì)算主要是加熱功率計(jì)算。
5、注射壓力、鎖模力和安裝尺寸校核：模具初步設(shè)計(jì)完成后，還需校核所選擇的注射機(jī)注射壓力和鎖模力能否滿足塑料成型要求，校核模具外形尺寸可否方便安裝，行程是否滿足模塑成型及取件要求。
六、 進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
1、確定凹模尺寸：先計(jì)算凹模厚度，再根據(jù)厚度確定凹模周界尺寸，在確定凹模周界尺寸時(shí)要注意：第一，澆注系統(tǒng)的布置，特別是對(duì)于一模多腔的塑料模應(yīng)仔細(xì)考慮模腔位置和澆道布置；第二，要考慮凹模上螺孔的布置位置；第三，主流道中心與模板的幾何中心應(yīng)重合；第四，凹模外形尺寸盡量按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取。
2、選擇模架并確定其他模具零件的主要參數(shù)；在確定模架結(jié)構(gòu)形式和定模、動(dòng)模板的尺寸后，可根據(jù)定模、動(dòng)模板的尺寸，從《塑料模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》GB/T12555-1990和GB/T12556-1990中確定模架規(guī)格。待模架規(guī)格確定后即可確定主要塑模零件的規(guī)格參數(shù)。再查閱有關(guān)零件圖表，就可以畫(huà)裝配圖了。
七、畫(huà)裝配圖
一般先畫(huà)上主視圖，再畫(huà)側(cè)視圖和其他視圖。由于注射機(jī)大多為臥式的，故注射模也常按安裝位置畫(huà)成臥式，畫(huà)主視圖最好從分型面開(kāi)始向左右兩個(gè)方向畫(huà)比較方便。
1、主視圖：繪制模具工作位置的剖面圖
2、側(cè)視圖：一般情況下繪制定模部分視圖
3、俯視圖、局部剖視圖等
4、列出零件明細(xì)表，注明材質(zhì)和數(shù)量，凡標(biāo)準(zhǔn)件須注明規(guī)格
5、技術(shù)要求及說(shuō)明，包括所選注射機(jī)設(shè)備型號(hào)，所選用的標(biāo)準(zhǔn)模架型號(hào)，模具閉合高度，模具間隙及其它要求。
八、繪制各非標(biāo)準(zhǔn)零件圖
零件圖上應(yīng)注明全部尺寸、公差與配合、行位公差、表面粗糙度、所用材料、熱處理方法及其它要求
九、編寫(xiě)技術(shù)文件
1、編寫(xiě)注射成型工藝卡片：根據(jù)塑料的成型特點(diǎn)，查閱有關(guān)資料，確定合理的注射成型工藝參數(shù)，并作成工藝卡片。
2、編寫(xiě)加工工藝過(guò)程卡片：選取兩個(gè)重要模具成型零件，確定加工工藝路線，并作成加工工藝過(guò)程卡片
3、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
目 錄
第 一 部分 產(chǎn)品的說(shuō)明
第 二 部分 塑件分析
第 三 部分 注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格選擇及校核
第 四 部分 分型面的選擇
第 五 部分 型腔數(shù)目的決定及排布
第 六 部分 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
第 七 部分 成型零件的工作尺寸計(jì)算及結(jié)
構(gòu)形式
第 八 部分 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
第 九 部分 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
第 十 部分 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
第十一部分 模具的動(dòng)作過(guò)程
第十二部分 設(shè)計(jì)小結(jié)
第十三部分 附錄
第 一 部分 產(chǎn)品的說(shuō)明
本產(chǎn)品主要用于小玩具，它要求質(zhì)量輕、成本低廉、能大規(guī)模的生產(chǎn)、無(wú)毒，下列為其圖樣。
第 二 部分 塑件的分析
PP于1957年由意大利Montecatin公司首先開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)，目前已成為發(fā)展速度最快的塑料品種，其產(chǎn)量位居第三。
PP學(xué)名聚丙烯，其相對(duì)分子質(zhì)量一般為10～50萬(wàn)。分子式為
PP的主要特點(diǎn)如下：
①成白色蠟狀，無(wú)毒，透明；
②有著極低的密度（0.89～0.92），固質(zhì)量很輕，是大品種塑料中最輕的一種；
③化學(xué)穩(wěn)定性好，在室溫下溶劑不能溶解PP，且有著優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性和耐；
④耐熱性好，能在130使用；
⑤電性能優(yōu)異，耐高頻電絕緣性好，在潮濕環(huán)境中也具有良好的電絕緣性；
⑥有著優(yōu)異的力學(xué)性能，包括拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和硬度，突出的剛性和耐彎曲疲勞性能；
⑦PP比PE容易發(fā)生熱、光氧化，耐氣候老化性差，必須添加抗氧劑或紫外線吸收劑；
⑧耐抗沖擊性能較差，尤其是低溫沖擊性差，對(duì)缺口十分敏感；
⑨PP的結(jié)晶性能導(dǎo)致制品的不透明性。
第 三 部分 注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格選擇及校核
注射模是安裝在注射機(jī)上的，因此在設(shè)計(jì)注射模具時(shí)應(yīng)該對(duì)注射機(jī)有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行必要的了解，以便設(shè)計(jì)出符合要求的模具，同時(shí)選定合適的注射機(jī)型號(hào)。
從模具設(shè)計(jì)角度考慮，需要了解注射機(jī)的主要技術(shù)規(guī)范。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，最好查閱注射機(jī)生產(chǎn)廠家提供的有關(guān)“注射機(jī)使用說(shuō)明書(shū)”上標(biāo)明的技術(shù)規(guī)范，。因?yàn)榧词雇灰?guī)格的注射機(jī)，生產(chǎn)廠家不同，其技術(shù)規(guī)格也略有差異。
1、注射機(jī)的選用
選用注射機(jī)時(shí)，通常是以某塑件（或模具）實(shí)際需要的注射量初選某一公稱注射量的注射機(jī)型號(hào)，然后依次對(duì)該機(jī)型的公稱注射壓力、公稱鎖模力、模板行程以及模具安裝部分的尺寸一一進(jìn)行校核。
以實(shí)際注射量初選某一公稱注射量的注射機(jī)型號(hào)；為了保證正常的注射成型，模具每次需要的實(shí)際注射量應(yīng)該小于某注射機(jī)的公稱注射量，即：
式子中，—實(shí)際塑件（包括澆注系統(tǒng)凝料）的總體積（）。
從PP的物理性質(zhì)可得：ρ=0.89～0.92，取m=100g，故 ，現(xiàn)我們選擇XS-ZY-125型號(hào)的注射成型機(jī)，此型號(hào)表示液壓注射成型機(jī)，其公稱注射量為。
2、注射壓力的校核
該項(xiàng)工作是效核所選注射機(jī)的公稱壓力P能否滿足塑件所成型時(shí)需要的注射壓力P0，其值一般為70～150MPa，通常要求P> P0。我們這里選70MPa。
3、鎖模力的校核
鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力，當(dāng)高壓的塑料熔體充填模腔時(shí)，會(huì)沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力。為此，注射機(jī)的額定鎖模力必須大于該脹型力，即：
F鎖 F脹 = A 分 × P型
F鎖—注射機(jī)的額定鎖模力（N）；
P分—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，通常取20～40MPa。我們這里選P型=30MPa。
A分—塑料和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（mm2）
∴ F鎖 F脹 = A 分 × P型
= 80×200×30=4.8×105（N）
4、開(kāi)模行程與推出機(jī)構(gòu)的校核
開(kāi)模行程是指從模具中取出塑料所需要的最小開(kāi)合距離，用H表示，它必須小于注射機(jī)移動(dòng)模板的最大行程S。由于注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)不同，開(kāi)模行程可按以下兩種情況進(jìn)行校核：一種是開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān)；二種是開(kāi)模行程與模具厚度有關(guān)。我們這里選用的是開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān)，且是單分型面注射模具。
1、 當(dāng)開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān)時(shí)
這種情況主要是指鎖模機(jī)構(gòu)為液壓-機(jī)械聯(lián)合作用的注射機(jī)，其模板行程是由連桿機(jī)構(gòu)的做大沖程決定的，而與模厚度是無(wú)關(guān)的。此情況又兩種類型：
⑴ 對(duì)單分型面注射模，所需開(kāi)模行程H為：
S H = H1 + H2 + （5～10） mm
式中，H1—塑件推出距離（也可以作為凸模高度） （mm）；
H2—包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑高度 （mm）；
S —注射機(jī)移動(dòng)板最大行程 （mm）；
H —所需要開(kāi)模行程 （mm）。
而我們這里通過(guò)資料可得出（結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖九）：
H = 16 + 57 + 8 = 81 （mm）。
⑵ 對(duì)雙分型面注射模，所需開(kāi)模行程為：
S機(jī) H = H1 + H2 + a +（5～10） mm
式中，a—中間板與定模的分開(kāi)距離 （mm）。
2、推出機(jī)構(gòu)的校核
各種型號(hào)注射機(jī)的推出裝置和最大推出距離各不同，設(shè)計(jì)模具時(shí)，推出機(jī)構(gòu)應(yīng)與注射機(jī)相適應(yīng)，具體可查資料。
第 四 部分 分型面的選擇
分型面是指分開(kāi)模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個(gè)或兩個(gè)以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜，我們?cè)谶@里選用與合模方向傾斜。
1、分型面的形式：
分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件、澆口形式等有關(guān)，我們常見(jiàn)的形式有如下五種：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲線分型面。
2、 分型面的選擇原則：
a）、便于塑件脫模：
Ⅰ、 在開(kāi)模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模內(nèi)
Ⅱ 、應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯
Ⅲ、應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位；
b）、考慮和保證塑件的外觀不遭損壞
c）、盡力保證塑件尺寸的精度要求（如同心度等）
d）、有利于排氣
e）、盡量使模具加工方便
3、我們這里選擇水平分型面 （如圖一：）
圖 一
第 五 部分 型腔數(shù)目的決定及排布
1、型腔數(shù)目的確定：
為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力的匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件體精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有四種：a）、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性能確定型腔數(shù)目； b）、根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目； c）、根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目； d）、根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。我們這里選用a），其計(jì)算過(guò)程如下：
我們?cè)O(shè)型腔數(shù)目為n，制品總件數(shù)為N，每一個(gè)型腔所需的模具費(fèi)用為C1，與型腔無(wú)關(guān)的模具費(fèi)用為C０，每小時(shí)注射制品成型的加工費(fèi)用為y（元／h），成型周期為t（min），則：
模具費(fèi)用為（元），
注塑成型費(fèi)用為（元），
總成型加工費(fèi)用為，即
為使總的成型加工費(fèi)用最少，即令＝０，則有 ：
所以n＝。
對(duì)于高精度制品，由于型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻，故通常推薦型腔數(shù)目不超過(guò)４個(gè)，我們因?yàn)樗芗纫蟛桓呷＝4。
2、多型腔的排列：
多型腔在模板上排列形式通常有圓形、H形、直線形及復(fù)合形等，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：
①盡可能采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。
②型腔布置與澆口開(kāi)設(shè)部位應(yīng)力求對(duì)稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。
③盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸。
第 六 部分 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1、澆注系統(tǒng)的組成
所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動(dòng)通道。其作用是使塑件熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓
圖 二
1—主流道 2—主流道襯套 3—定位圈 4—冷料
5—澆口 6—定模板 7—?jiǎng)幽０?
清晰的塑件。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。而澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和無(wú)流道澆注系統(tǒng)兩類。我們?cè)谶@里選用普通澆注系統(tǒng)，它一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成，如上圖二所示：
2、澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計(jì)
A、主流道設(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，斷面為圓形，帶有一定的錐度，其主要設(shè)計(jì)點(diǎn)為：
⑴ 主流道圓錐角α=2o～6o，對(duì)流動(dòng)性差的塑件可取3 o～6o，內(nèi)壁粗糙度為Ra0.63μm。
⑵主流道大端呈圓角，半徑r=1～3mm，以減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)的阻力。
⑶在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道應(yīng)盡可能短，一般小于60mm，過(guò)長(zhǎng)則會(huì)影響熔體的順利充型。
⑷對(duì)小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式。但在大多數(shù)情況下是將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合固定在模板上。主流道襯套與定模座板采用H7/m6過(guò)渡配合，與定位圈的配合采用間隙配合。
⑸主流道襯套一般選用T8、T10制造，熱處理強(qiáng)度為52～56HRC。
B、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。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成接縫；此外，在開(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。冷料穴的形式有三種：一種是與推桿匹配的冷料穴；二種是與拉料桿匹配的冷料穴；三種是無(wú)拉料桿的冷料穴。我們這里選用與推出桿匹配的冷料穴，其結(jié)構(gòu)如圖三：
圖 三
1 — 定位圈 2 — 冷料穴
3 — 推 桿 4 — 動(dòng)模板
C、分流道的設(shè)計(jì)
分流道就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)向的作用。多型腔模具必定設(shè)計(jì)分流道，單型腔大型腔塑件在使用多個(gè)點(diǎn)澆口時(shí)也要設(shè)置分流道。
①分流道的截面形狀：通常分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和六角形等。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，提高效率，我們這里就選用圓形分流道，如圖四。因?yàn)閳A形截面分流道的效率是分流道 圖 四
中效率最高的，固選它。
②分流道的尺寸：因?yàn)楦鞣N塑料的流動(dòng)性有差異，所以可以根據(jù)塑料 的品種來(lái)粗略地估計(jì)分流道的直徑，常用塑料的分流道直徑推薦值如下表一。
但對(duì)于壁厚小于3mm，質(zhì)量在200g以下的塑料，可用此經(jīng)驗(yàn)公式確定其流道直徑：
D=0.2654
式中 ， m—流經(jīng)分流道的塑料量（g）；L—分流道長(zhǎng)度（mm）；D—分流道直徑（mm）。對(duì)于黏度較大的塑料，可按上式算得的 D值再乘以1.2~1.25的系數(shù)。我們這里取m=100g，L=50mm。固分流道尺寸為1.2D，即D`=1.2D=1.2×0.265××=10（ mm）。所以S=Л× ×1.22=78.5（mm2）
③分流道的布置：分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式分平衡式與非平衡式兩類，這里我們選用的是平衡式的布置方法。
④分流道與澆口的連接：分流道與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過(guò)渡，有利于塑料熔體的流動(dòng)及充填。
圖 五
D、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，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大。
澆口的理想尺寸很難用理論公式計(jì)算，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限，然后在試模過(guò)程中逐步加以修正。 一般澆口的截面積為分流道截面積的3%～9%，截面形狀常為矩形或圓形，澆口長(zhǎng)度為0.5～2mm，表面粗糙度Ra不低于0.4μm。
澆口的結(jié)構(gòu)形式很多，按照澆口的形狀可以分為點(diǎn)澆口、扇形澆口、盤(pán)形澆口、環(huán)形澆口、及薄片式澆口。而我們這里選用的是點(diǎn)澆口。簡(jiǎn)圖如圖五
澆口的截面一般只取分流道截面積的3％～9％，澆口的長(zhǎng)度約為0.5mm～2mm，現(xiàn)在可算出我們需要的澆口面積S=5％×s=3.9。
澆口位置的選擇直接影響到制品的質(zhì)量問(wèn)題，所以我們?cè)陂_(kāi)設(shè)澆口時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
①澆口應(yīng)開(kāi)在能使型腔各個(gè)角落同時(shí)充滿的位置。
②澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚較厚的部位，以利于補(bǔ)縮。
③澆口的位置選擇應(yīng)有利于型腔中氣體的排除。
④澆口的位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位。
⑤對(duì)于帶細(xì)長(zhǎng)型芯的模具，宜采用中心頂部進(jìn)料方式，以避免型芯受沖擊變形。
⑥澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位。
⑦不要在制品承受彎曲載荷或沖擊的部位設(shè)置澆口。
第 七 部分 成型零件的工作尺寸計(jì)算
一、凹模的結(jié)構(gòu)形式：
凹模又稱陰模，它是成型塑件外輪廓的零件。根據(jù)需要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式凹模、組合式凹模、拼塊組合式凹模，我們的產(chǎn)品屬于小型制件，從各方面分析我們
可選用組合式凹模——整體嵌入式凹模。
整體嵌入式凹模：于小件一模多腔式模具，一般是將每個(gè)型腔單獨(dú)加工后壓入定模中。這種結(jié)構(gòu)的凹模形狀、尺寸一致性好，更換方便。凹模的外形通常是用帶臺(tái)階的圓柱形，由臺(tái)階定位，以過(guò)渡配合嵌入定模板，然后用定模板座板將其固定。其結(jié)構(gòu)如圖六所示：
二、凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、凸模的結(jié)構(gòu)形式：
凸模（即型芯）是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？煞菫檎w式和組合式兩種類型。我們根據(jù)凹模的結(jié)構(gòu)形式選擇組合式凸?！w裝配式凸模，它是將凸模單獨(dú)加工后與動(dòng)模板進(jìn)行裝配而成，如圖七所示：
圖 六 圖 七
三、 成型零件的工作尺寸計(jì)算
1、凹模徑向尺寸計(jì)算（此題公差為自己標(biāo)注）
現(xiàn)設(shè)制品的名義尺寸LS是最大尺寸，其公差按規(guī)定為負(fù)值“-Δ”； 凹模的名義尺寸LM是最小尺寸，其公差按規(guī)定為正值“+δZ”現(xiàn)由公式可得：
式中，“Δ”前的系數(shù)（此處為3/4）可隨制品的精度和尺寸變化，一般在0.5～0.8之間，制品偏差大則取小值，偏差小則取大值。
固可由以上公式算出其尺寸：（由于這里塑件為圓，故公式中為D）
2、凹模型腔高度尺寸的計(jì)算
由于該尺寸屬于塑件外輪廓尺寸，故有：
圖 八
我們現(xiàn)根據(jù)圖八可得：
3、型芯徑向尺寸的計(jì)算
設(shè)塑件內(nèi)型腔尺寸為ls，公差為正值“+Δ”，制造公差為負(fù)值“-δZ”，經(jīng)過(guò)與上面凹模徑向尺寸相似推理，可得：
現(xiàn)在可算得：
4、型芯高度尺寸的計(jì)算
設(shè)制品孔深為hs，其公差為正值“+Δ”，制造公差為負(fù)值“-δZ”，同理可得：
我們由圖五可得出：
5、型腔壁厚和底板厚度計(jì)算
在注射成型過(guò)程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度。如果型腔壁厚和底板的厚度不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)型腔材料本身的許用應(yīng)力時(shí)，型腔將導(dǎo)致塑性變形，甚至開(kāi)裂。與此同時(shí)，若剛度不足將導(dǎo)致過(guò)大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對(duì)型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算，尤其是對(duì)大型塑件。但我們這里的塑件較小，故不需要對(duì)型腔壁厚和底板厚度進(jìn)行計(jì)算，大致得體即可。
第 八 部分 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
為了保證注射模準(zhǔn)確合模和開(kāi)模，在注射模中必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是導(dǎo)向、定位以及承受一定的側(cè)向壓力。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種，我們這里選取導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖九：
我們?cè)谠O(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)的同時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
⑴、導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度。
⑵、導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯（凸模）端面的高度高出6～8mm（圖九），以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰而損壞。
⑶、導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度和強(qiáng)度。
⑷、為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套、導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)該倒角。
⑸、導(dǎo)柱的設(shè)置應(yīng)根據(jù)需要而決定裝配方式。
⑹、一般導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合形式按H8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按H7/k6，導(dǎo)套外徑的配合按H7/k6。
⑺、一般應(yīng)在動(dòng)模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng)。 圖 九
⑻、導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定，可參考準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)選取。
第 九 部分 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1、何為脫模機(jī)構(gòu)
在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。
2、脫模機(jī)構(gòu)的分類及選用
脫模機(jī)構(gòu)的分類分多，我們采用的是混合分類中的一種：推桿一次脫模機(jī)構(gòu)，因?yàn)榇藱C(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單、最為常用的一種，具有制造簡(jiǎn)單、更換方便、推出效果好等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中比較實(shí)用和直觀。所謂一次脫模就是指在脫模過(guò)程中，推桿就需要一次動(dòng)作，就能完成塑件脫模的機(jī)構(gòu)。它通常包括推桿脫模機(jī)構(gòu)、推管脫模機(jī)構(gòu)、脫模板脫模機(jī)構(gòu)、推塊脫模機(jī)構(gòu)、多元聯(lián)合脫模機(jī)構(gòu)和氣動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)等。
3、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：
（1）結(jié)構(gòu)可靠：機(jī)械的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強(qiáng)度。
（2）保證塑件不變形、不損壞。
（3）保證塑件外觀良好。
（4）盡量使塑件留在動(dòng)模一邊，以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作。
4、推桿的結(jié)構(gòu)形式及形狀
因制品的幾何形狀及型腔結(jié)構(gòu)等的不同，所用推桿的截面形狀也不盡相同，常用推桿的截面形狀為圓形。推桿又可分為普通推桿與成型推桿兩種，我們這里選用普通推桿。其結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖十。
5、推桿的固定方式（圖十一）
圖 十 圖 十一
第 十 部分 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
塑料在成型過(guò)程中，模具溫度會(huì)直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以，我們?cè)谀＞呱闲枰O(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達(dá)理想的溫度要求。
一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為200℃左右，而塑件從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對(duì)于熔融黏度低、流動(dòng)性比較好的塑料，如聚丙烯、有機(jī)玻璃等等，當(dāng)塑件是小型薄壁時(shí)，如我們的塑件，則模具可簡(jiǎn)單進(jìn)行冷卻或者可利用自然冷卻不設(shè)冷卻系統(tǒng)；當(dāng)塑件是大型的制品時(shí)，則需要對(duì)模具進(jìn)行人工冷卻。
2、冷卻時(shí)間的確定
在注射過(guò)程中，塑件的冷卻時(shí)間，通常是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開(kāi)模取出塑件時(shí)止的這一段時(shí)間。這一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)常以制品已充分固化定型而且具有一定的強(qiáng)度和剛度為準(zhǔn)，這段冷卻時(shí)間一般約占整個(gè)注射生產(chǎn)周期的80%。因?yàn)槲覀兯枰乃芗容^薄，固用此公式：
式中，a — 塑料熱擴(kuò)散系數(shù) （m2/s）； S — 制品壁厚 （mm）；
現(xiàn)我們根據(jù)已知條件知道PP的TS=260℃，TM=60℃，TE=100℃，而塑件的厚度為1mm：
∴
=4.5 S
3、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
①、盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡
②、冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑件的冷卻效果越均勻。
③、盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等。
④、澆口處加強(qiáng)冷卻。
⑤、應(yīng)降低進(jìn)水與出水的溫差。
⑥、合理選擇冷卻水道的形式。（圖十二）
⑦、合理確定冷卻水管接頭位置。
⑧、冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象。
⑨、冷卻水管進(jìn)出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運(yùn)過(guò)程中造成損壞。
4、冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)塑料制品形狀及其所需的冷卻效果，冷卻回路可分為直通式、圓周式、多級(jí)式、螺旋線式、噴射式、隔板式等，同時(shí)還可以互相配合，構(gòu)成各種冷卻回路。其基本形式有六種，我們這里選用的是簡(jiǎn)單流道式。簡(jiǎn)單流道式即通過(guò)在模具上直接打孔，并通過(guò)以冷卻水而進(jìn)行冷卻，是生產(chǎn)中最常用的
一種形式。其結(jié)構(gòu)如圖十二：
圖 十 二
5、冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
設(shè)PP塑料的密度ρ=0.90，且流量為125，Qs=590。
現(xiàn)有公式可得：Q = n · G · Qs
式中，Qs — 塑料熔體的單位熱流量
N — 每小時(shí)的注射次數(shù)
G — 制品包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的質(zhì)量（Kg）
∵ G = nG件 + G澆 = 4 × 0.9 ×100 + 140 = 500 （g）
∴ Q = 30 × 0.5 × 590
= 8850（Kj）
其中，1/3的熱量被凹模帶走，2/3由型芯帶去。
第 十一 部分 模具動(dòng)作過(guò)程
定距式拉板雙分型面注塑模：開(kāi)模時(shí)，由于彈簧2的作用，中間板14與定模座板15先沿A—A做定距離分開(kāi)，以便取出兩板之間的澆注系統(tǒng)的凝料。繼續(xù)開(kāi)模的時(shí)，由于定距拉板1的末端與固定在中間板14上面的限位釘3，使中間板14停止移動(dòng)，這樣隨著動(dòng)模繼續(xù)移動(dòng)而迫使模具沿B—B分開(kāi)，進(jìn)而由推出機(jī)構(gòu)將塑件推出。
第 十二 部分 設(shè)計(jì)小結(jié)
塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上最快的工業(yè)門(mén)類之一，對(duì)于我國(guó)而言，它在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)中發(fā)揮了越來(lái)越大的作用。我們大學(xué)生對(duì)于塑料工業(yè)的認(rèn)識(shí)還是很膚淺的，但是通過(guò)這次塑料模具課程設(shè)計(jì)，讓我們更多的了解有關(guān)塑料模具設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，初步掌握了一些關(guān)于塑料模具設(shè)計(jì)的步驟和方法，對(duì)塑料模有了一個(gè)更新的認(rèn)識(shí)。這對(duì)我們?cè)诮窈蟮纳a(chǎn)實(shí)踐工作中無(wú)疑是個(gè)很好的幫助，也間接性的為今后的工作經(jīng)驗(yàn)有了一定的積累。
塑料制品成型及模具的設(shè)計(jì)還是個(gè)很專業(yè)性、實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，而它的主要內(nèi)容都是在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中逐步積累和豐富起來(lái)的。因此，我們要學(xué)好這項(xiàng)技術(shù)光靠書(shū)本上的點(diǎn)點(diǎn)知識(shí)還是不夠的，我們更多的還應(yīng)該將理論與實(shí)際結(jié)合起來(lái)，這還需要我們到工廠里去實(shí)踐。
第 十三 部分 附錄（參考資料）
1、《塑料模具設(shè)計(jì)制造與應(yīng)用實(shí)例》模具實(shí)用技術(shù)叢書(shū)編委員編機(jī)械工業(yè)出版社
2、《塑料模具設(shè)計(jì)》卜建新主編，中國(guó)輕工業(yè)出版社
3、《塑料模具設(shè)計(jì)》申樹(shù)義、高濟(jì)編，機(jī)械工業(yè)出版社
4、《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》編委會(huì)，編機(jī)械工業(yè)出版社
5、《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》葉久新、王群主編，湖南科學(xué)技術(shù)出版社