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廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院
附表四：
廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
開題報告
題 目：
系 別：
專業(yè)班級：
姓 名：
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師：
二〇 年 月 日
一、 選題的背景和意義（所選課題的歷史背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢）
塑料工業(yè)是世界上增長最快的工業(yè)之一，已有90余年的歷史。我國的塑料工業(yè)發(fā)展也很快，已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系，從而使塑件在工業(yè)產(chǎn)品與生活用品方面獲得廣泛的應(yīng)用。
由于注塑模具具有生產(chǎn)適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)效率高和容易實(shí)現(xiàn)自動化等特點(diǎn)、因而在塑料件的生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，目前它占整個塑料成型模具的一半以上，因此具有很大的市場。
模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家被稱為“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”;德國則認(rèn)為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)” ;日本模具協(xié)會也認(rèn)為“模具是促進(jìn)社會繁榮富裕的動力” ，同時也是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進(jìn)入富裕社會的原動力” 。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%[1]。
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)。自塑料問世后的幾十年以來，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，成為各個工業(yè)部門不可缺少的材料[2]。
目前在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門中都廣泛地使用著各式各樣的塑料制品。特別是在辦公設(shè)備、照相機(jī)、汽車、儀器儀表、機(jī)械制造、交通、電信、輕工、建筑業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機(jī)、收錄機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱和手表的殼體等零件，都已經(jīng)向塑料化方向發(fā)展。近幾年來由于工程塑料制件的強(qiáng)度和精度等得到很大的提高，因而各種工程塑料零件的使用范圍正在不斷擴(kuò)大，預(yù)計今后隨著微型電子計算機(jī)的普及和汽車的微型化，塑料制件的使用范圍將會越來越大，塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將迅速增長，塑料的應(yīng)用將覆蓋國民經(jīng)濟(jì)所有部門，尤其在國防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占有越來越重要的地位。目前，世界的塑料產(chǎn)量已超過有色金屬產(chǎn)量的總和[3]。
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，特別是對大批量生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品，更能獲得價廉物美的經(jīng)濟(jì)效果。塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計與制造和現(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。
在我國，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，模具工業(yè)的發(fā)展也十分迅速。1999年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為330億元，今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長。對于大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具需求的增長將遠(yuǎn)超過每年10%的增幅。汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占國內(nèi)模具市場的一半左右。1999年，國內(nèi)汽車年產(chǎn)量為183萬輛，保有量為1500萬輛，預(yù)計到2005年汽車年產(chǎn)量將達(dá)600萬輛。僅汽車行業(yè)就將需要各種塑料件36萬噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為20多萬噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等，在國內(nèi)的市場很大。目前，我國的彩電的年產(chǎn)量己超過3200萬臺，電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過了100萬臺。家用電器行業(yè)的飛速發(fā)展使之對模具的需求量極大。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%，這些都會大大增加對模具的需求量。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)對模具的需求，都將對中國模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。
二、 研究的基本內(nèi)容和擬解決的主要問題
研究內(nèi)容
目前要解決如下問題：
1、注射機(jī)型號的確定
2、確定模具結(jié)構(gòu)形式
1）確定型腔數(shù)量及排列方式
2）選擇分型面
3）澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計
4）脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計
5）側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計
6）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
7）成型零件的設(shè)計與加工工藝分析
3、模具設(shè)計的有關(guān)計算
1）型腔和型芯工作尺寸的計算
2）型腔側(cè)壁和動模墊板厚度的計算
3）斜銷等側(cè)向抽芯的計算
4）模具冷卻系統(tǒng)的有關(guān)計算
4、繪制模具結(jié)構(gòu)草圖，及裝配圖，零件圖
三、 研究方法及措施
擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗方案及可行性分析
按照設(shè)計任務(wù)，根據(jù)調(diào)查研究所提供的數(shù)據(jù)和有關(guān)技術(shù)資料，進(jìn)行以下工作：進(jìn)行數(shù)據(jù)計算、繪制有關(guān)圖紙，編寫技術(shù)文件等。
四、研究工作的步驟、進(jìn)度
五、主要參考文獻(xiàn)（其中外文文獻(xiàn)不少于2篇）
[1] 李德群 唐志玉主編.中國模具設(shè)計大典（第二卷).江西:江西科學(xué)技術(shù)出版社2003
[2] 中國機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會組編.塑料模設(shè)計及制造.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001
[3] 陳萬林主編.塑料模具設(shè)計與制作教程.北京:北京希望電子出版社,2000
[4] 《塑料模設(shè)計手冊》編寫組.塑料模設(shè)計手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994
[5] 王文廣 田寶善主編.塑料注射模具設(shè)計技巧與實(shí)例.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003
[6] 李海梅主編.注塑成型及模具設(shè)計實(shí)用技術(shù).北京:化工出版社,2001
[7] 徐進(jìn)等編著.模具材料應(yīng)用手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版,2001
[8] 于華主編.注射模具設(shè)計技術(shù)與實(shí)例.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002
[9] 黃虹主編.塑料成型加工與模具.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003
[10] K.stoeckhert/G.Menning 編著.模具制造手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003
[11] 唐志玉主編.模具設(shè)計師指南.北京:國防工業(yè)出版社,1999
[12] 楊叔子主編.機(jī)械加工工藝師手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002
[13] 大連理工大學(xué)工程畫教研室編.機(jī)械制圖.北京:高等教育出版社,1993
[14] 彩英主編.實(shí)用塑料注射模具設(shè)計與制造.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003
[15] 許發(fā)樾主編.模具制造工藝與裝備.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003
[16] 張軍編.材料專業(yè)英語與教程.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001
[17] 馬玉錄 劉東學(xué)編譯.機(jī)械設(shè)計制造及自動化專業(yè)英語.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001
[18] 邢邦圣主編.機(jī)械工程制圖.南京:東南大學(xué)出版社，2003
[19] 章飛主編.型腔模具設(shè)計與制造.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003
[20] 徐灝主編.機(jī)械設(shè)計手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001
[21] 黃毅宏主編.模具制造工藝.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999
[22] 王樹勛 蘇樹珊主編.模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計綜合手冊.廣州:華南理工大學(xué)出版社,2002
[21] 廖念釗主編．互換性與技術(shù)測量．北京:中國計量出版社,2001
[22]Donggang Yao, Scaling Issues in Miniaturizaton of Injection Molded Parts Journal of Manufacturing Science and Engineering. November 2004, Vol.126/733
[23] The Thickness Profile of Ultra-High Molecular Weight Polythene Films During Sequential Biaxial Drawing .Polymer Engineering and Science ,January 2003.Vol.43 , No.1.
六、導(dǎo)師評語：
簽字： 年 月 日
七、專業(yè)負(fù)責(zé)人意見
簽字： 年 月 日
- 10 -
目 錄
摘要
前言····································································································································（1）
第一章 塑料制件的設(shè)計···································································································（3）
1.1 塑件材料的性能··································································································（3）
1.2 塑件的體積與重量······························································································（5）
1.3 塑件工藝分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計··················································································（6）
第二章 總體設(shè)計方案的確定··························································································（8）
2.1 分型面的選擇·······································································································（8）
2.2 排氣方式的確定···································································································（8）
2.3 型腔數(shù)目和排列方式的確定···············································································（9）
2.4 注塑機(jī)的選擇·······································································································（9）
第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計及計算······················································································（11）
3.1 流道設(shè)計············································································································（11）
3.2 澆口設(shè)計············································································································（11）
3.3 流動比校核········································································································（12）
第四章 成型零件設(shè)計·····································································································（13）
4.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計····························································································（13）
4.2 成型零件工作尺寸計算····················································································（13）
4.3 成型零件的力學(xué)計算························································································（18）
第五章 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計·························································································（21）
5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計································································································（21）
5.2 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計····································································································（22）
第六章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計···································································································（23）
6.1 脫模力的計算····································································································（23）
6.2 推出機(jī)構(gòu)形式的確定························································································（24）
6.3 推出零件尺寸的確定························································································（24）
第七章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計···············································································（28）
7.1 側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)的類型············································································（29）
7.2 抽拔距的確定····································································································（30）
7.3 抽拔力的計算····································································································（32）
7.4 斜導(dǎo)柱的設(shè)計····································································································（32）
7.5 滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計····························································································（33）
7.6 楔緊塊的設(shè)計····································································································（33）
第八章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計·························································································（33）
8.1 求塑件在固化時每小時釋放的熱量Q····························································（33）
8.2 求冷卻水的體積流量························································································（34）
第九章 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用··································································································（35）
第十章 注塑機(jī)參數(shù)校核··································································································（35）
10.1 最大注塑量校核······························································································（35）
10.2 鎖模力校核······································································································（36）
10.3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核··························································（36）
10.4 開模行程校核··································································································（37）
第十一章 模具裝配與試?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぃ?8）
11.1 模具的裝配·······································································································（38）
11.2 模具的安裝·······································································································（39）
11.3 試模···················································································································（39）
畢業(yè)設(shè)計總結(jié)····················································································································（40）
后記···································································································································（41）
參考文獻(xiàn)···························································································································（42）
Die Life and Die Failure
Proper selection of the de material and of the die manufacturing technique determines, to a large extent, the useful life of forming des. Dies may have to be replaced for a number of reasons, such as changes n dimensions due to wear or plastic deformation, deterioration of the surface finish, breakdown of lubrication, and cracking or breakage. In hot impression die forging, the principal modes of die failure are erosion, thermal fatigue, mechanical fatigue and permanent (plastic) deformation.
In erosion, also commonly called die wear, material is actually removed from the die surface by pressure and sliding of the deforming material, wear resistance of the die material, die surface temperature, relative sliding speed at the die/material interface and the nature of the interface layer are the most significant factors influencing abrasive die wear. Thermal fatigue occurs on the surface of the die impression in hot forming and results in “heat checking”. Thermal fatigue results from cyclic yelling of the de surface due to contact with the hot deforming material. This contact causes the surface layers to expend, and, because of the very steep temperature gradients, the surface layers are subject to compressive stresses. At sufficiently high temperatures, these compressive stresses may cause the surface layers to deform. When the de surface cools, a stress reversal may occur and the surface layers will then be n tension. After repeated cycling in this manner, fatigue will cause formation of a crack pattern that s recognized as heat checking. Die breakage or cracking is due to mechanical fatigue and occurs in cases where the dies are overloaded and local stresses are high. The dies are subject to alternating stresses due to loading and unloading during the deformation process and this causes crack initiation and eventual failure.
Die life and de failure are greatly affected by the mechanical properties of the die materials under the conditions that exist in a given deformation process. Generally, the properties that are most significant depend on the process temperature. Thus, die materials used in cold forming processes are quite different from those used in hot forming.
The design and manufacture of dies and the selection of die materials are very important in the production of discrete parts by use of metal forming processes. The dies must be made by modern manufacturing methods from appropriate die materials in order to provide acceptable die life at a reasonable cost. Often the economy success of a forming process depends on die life and de costs per piece produced. For a given application, selection of the appropriate die material depends on three types of variables:
(a)Variables related to the process itself, including factors such as size of the die cavity, type of machine used and deformation speed, initial stock size and temperature, die temperature to be use, lubrication, production rata and number of parts to be produced.
(b)Variables related to the type of die loading, including speed of loading, i.e. impact of gradual contact time between dies and deforming metal (this contact time is especially important in hot forming), maximum load and pressure on the dies, maximum and minimum die temperatures, and number of loading cycles to which the dies will be subjected.
(c)Mechanical properties of the die material, including harden ability, impact strength, hot strength(if hot forming is considered)and resistance to thermal and mechanical fatigue.
譯文二：
模具的壽命與失效
正確的選擇模具材料和模具的制造技術(shù)，在很大程度上決定著成形模具的使用壽命。為著某些原因，模具可能不得不更換。例如，由于磨損或塑性變性而使尺寸發(fā)生改變、表面損壞、光潔度降低、潤滑故障和裂紋即破裂。在熱壓模緞中，模具失效的主要模式是腐蝕作用、熱疲勞、機(jī)械疲勞和永久性即塑性變形。
腐蝕，通常也叫做模具磨損，實(shí)際上模具由于受到壓力后模具表面上的材料發(fā)生剝落。變形材料的滑移、模具材料的抗磨性，模具表面溫度、模具和材料接觸表面的相對滑動速度以及接觸層的性質(zhì)，都是影響模具磨損的最主要的因素。]
熱成形加工中會發(fā)生熱裂效應(yīng)，熱疲勞都發(fā)生在模具模腔的表面。由于跟熱變形材料接觸，就在周期性屈服的模具表面引起了熱疲勞。由于溫度梯度的急劇變化，這種接觸引起的表面層的膨脹，而且表面層受到壓應(yīng)力的影響。在溫度足夠高的時刻，這些壓應(yīng)力可引起表面層的破壞。當(dāng)模具表面冷卻時，可發(fā)生反向應(yīng)力，因而表面層將處于拉應(yīng)力狀態(tài)。這種狀態(tài)循環(huán)往復(fù)將引起形成龜裂的模面，那就是作為識別熱裂紋的特征。
模具破裂或產(chǎn)生裂紋是由于機(jī)械疲勞，并且是在模具過載和局部應(yīng)力高等情況下發(fā)生的。在變形加工過程中，由于加載、減載、模具承受交變應(yīng)力作用，這就將引起開裂并發(fā)生重大破壞。
在給定的成形工藝條件下，模具材料的機(jī)械性能對模具壽命和模具的損壞影響很大。一般而言，最具影響的性能是取決于加工過程的溫度。這樣，用于冷卻盛開加工工藝的模具材料與用于熱成形加工的材料有著極大的區(qū)別。
對于金屬成形加工工藝的小批、單件生產(chǎn)，模具的設(shè)計、制造和模具材料的選擇是非常重要的。為著提供成本合理和具有令人滿意的壽命的模具，必須用合適的模具材料和用現(xiàn)代的制造方法來制造模具。成形加工的經(jīng)濟(jì)效益常常是取決于模具壽命和所制造的每件模具的成本。根據(jù)上述應(yīng)用，合適的模具材料的選擇取決于以下三個方面的因素：
(a)與加工工藝本身有關(guān)的因素，包括模腔尺寸、所用機(jī)器形式和變形速度，毛坯尺寸和溫度，要用的模具溫度、潤滑、生產(chǎn)率和要生產(chǎn)的零件數(shù)量。
(b)與模具加載形式相關(guān)的因素，包括加載速度，即模具與正在變形的金屬之間的沖擊時間或逐漸接觸的時間（在熱變形加工中，這種接觸時間顯得特別重要），在模具上的最大載荷和壓力，最大和最小的模具溫度以及模具將要承受的加載周期的數(shù)目。
(c)模具材料的機(jī)械性能，包括硬度、沖擊強(qiáng)度、熱強(qiáng)度（如果考慮成形加工的話）和機(jī)械疲勞的性能。
- 4-
前 言
在討論注塑模設(shè)計之前，先要對國內(nèi)外的塑料模具工業(yè)的狀況、塑料模具工業(yè)的發(fā)展方向有一個較清晰的了解，這也就使我們對本課題的意義有所了解。首先要對模具有一個整體的認(rèn)識。模具是機(jī)械、汽車、電子、通訊、家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備之一。作為工業(yè)基礎(chǔ)，模具的質(zhì)量、精度、壽命對其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國際上被稱為“工業(yè)之母”，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著不容質(zhì)疑的作用。
模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家被稱為“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”;德國則認(rèn)為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)” ;日本模具協(xié)會也認(rèn)為“模具是促進(jìn)社會繁榮富裕的動力” ，同時也是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進(jìn)入富裕社會的原動力” 。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%[1]。
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)。自塑料問世后的幾十年以來，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，成為各個工業(yè)部門不可缺少的材料[2]。
目前在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門中都廣泛地使用著各式各樣的塑料制品。特別是在辦公設(shè)備、照相機(jī)、汽車、儀器儀表、機(jī)械制造、交通、電信、輕工、建筑業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機(jī)、收錄機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱和手表的殼體等零件，都已經(jīng)向塑料化方向發(fā)展。近幾年來由于工程塑料制件的強(qiáng)度和精度等得到很大的提高，因而各種工程塑料零件的使用范圍正在不斷擴(kuò)大，預(yù)計今后隨著微型電子計算機(jī)的普及和汽車的微型化，塑料制件的使用范圍將會越來越大，塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將迅速增長，塑料的應(yīng)用將覆蓋國民經(jīng)濟(jì)所有部門，尤其在國防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占有越來越重要的地位。目前，世界的塑料產(chǎn)量已超過有色金屬產(chǎn)量的總和[3]。
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，特別是對大批量生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品，更能獲得價廉物美的經(jīng)濟(jì)效果。塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計與制造和現(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。
在我國，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，模具工業(yè)的發(fā)展也十分迅速。1999年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為330億元，今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長。對于大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具需求的增長將遠(yuǎn)超過每年10%的增幅。汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占國內(nèi)模具市場的一半左右。1999年，國內(nèi)汽車年產(chǎn)量為183萬輛，保有量為1500萬輛，預(yù)計到2005年汽車年產(chǎn)量將達(dá)600萬輛。僅汽車行業(yè)就將需要各種塑料件36萬噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為20多萬噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等，在國內(nèi)的市場很大。目前，我國的彩電的年產(chǎn)量己超過3200萬臺，電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過了100萬臺。家用電器行業(yè)的飛速發(fā)展使之對模具的需求量極大。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%，這些都會大大增加對模具的需求量。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)對模具的需求，都將對中國模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。
在中國，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(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。我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀(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、跳動等要求都達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計軟件，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。還能生產(chǎn)厚度僅為0. 08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0. 02 ~ 0. 05mm，表面粗糙度Ra0. 2 u m，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10~30萬次，淬火鋼模達(dá)50 ~100萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。
成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29~34英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達(dá)20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率不到10%,與國外的50~80%相比，差距較大。
在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UG II、美國Parametric Technology公司的SolidWorksngineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進(jìn)行計算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動了我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中科技大學(xué)開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價格較低等特點(diǎn)為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件[1]。
近年來，國內(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)推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到70%-80%相比，仍有很大差距[3]。技術(shù)比較見表1
表1: 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表
項目
國內(nèi)
國外
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
10-60萬次
10~30萬次
淬火鋼模具壽命
160~300萬次
50~100萬次
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
一個月左右
2~4個月
目前，全世界模具的年產(chǎn)值約為650億美元，我國模具工業(yè)的產(chǎn)值在國際上排名位居第三位，僅次于日本和美國。雖然近幾年來，我國模具工業(yè)的技術(shù)水平己取得了很大的進(jìn)步，但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比仍有較大的差距[2]。
我國模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有很大的差距，但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近2萬家，從業(yè)人員約50萬人，“九五”期間的年增長率為13%. 2000年總產(chǎn)值為270億元，占世界總量的5%。但從總體上看，自產(chǎn)自用占主導(dǎo)地位，商品化模具僅為1/3左右，國內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應(yīng)求，特別是精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具，仍主要依賴進(jìn)口。目前，就整個模具市場來看，進(jìn)口模具約占市場總量的20%左右，其中，中高檔模具進(jìn)口比例達(dá)40%以上。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點(diǎn)放在精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成績，模具進(jìn)口逐漸下降，模具技術(shù)和水平也有長足的進(jìn)步。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型精密、復(fù)雜、長壽命等中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量增加較快，其能力提高顯著；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速，尤其是“三資”企業(yè)目前已成為行業(yè)的主力軍；股份制改造步伐加快，等等。從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。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個省的模具產(chǎn)值已占全國總量的六成以上。江蘇、上海、山東、安徽等地目前發(fā)展態(tài)勢也很好。我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，但設(shè)計制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達(dá)國家落后許多，其差距主要表現(xiàn)在下列六方面：
(1)國內(nèi)自配率不足80％，中低檔模具供過于求，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際先進(jìn)水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長許多。
(4)開發(fā)能力弱，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低，水平也較低，不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中常處于被動地位。
(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[1]。
縱觀發(fā)達(dá)國家對模具工業(yè)的認(rèn)識與重視，我們感受到制造理念陳舊則是我國模具工業(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，它已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。因此，模具是國家重點(diǎn)鼓勵與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品，現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動相對密集。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)計制造周期，同時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。
早在1989年，在國務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，模具被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的首位。1997年以來，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入《當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年開始對部分模具企業(yè)實(shí)行了增值稅返還70%的優(yōu)惠政策。所有這些國家對模具工業(yè)采取的優(yōu)惠政策也將對其發(fā)展提供有力支持[1]。
在科技發(fā)展中，人是第一因素，因此我們要特別注重對知識的更新與學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，培養(yǎng)更多的模具人才，搞好技術(shù)創(chuàng)新，提高模具設(shè)計制造水平。在制造中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，逐步走向網(wǎng)絡(luò)化、智能化環(huán)境，實(shí)現(xiàn)模具企業(yè)的敏捷制造、動態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成。我國模具工業(yè)一個完全信息化的、充滿著朝氣和希望而又實(shí)實(shí)在在的新時代即將到來。
塑料工業(yè)是世界上增長最快的工業(yè)之一。自1927年聚氯乙烯塑料問世以來，隨著高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種性能的塑料，特別是聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料發(fā)展迅速，其速度超過了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯與聚苯乙烯等四種通用塑料，使塑件在工業(yè)產(chǎn)品與生活用品方面獲得廣泛的應(yīng)用，以塑料代替金屬的實(shí)例，比比皆是。塑料有著一系列金屬所不及的優(yōu)點(diǎn)，諸如：重量輕、耐腐蝕、電氣絕緣性好、易于造型、生產(chǎn)效率高與成本低廉等。但也存在許多自身的缺陷，諸如：抗老化性、耐熱性、抗靜電性、耐燃性及比機(jī)械強(qiáng)度低于金屬。但隨著高分子合成技術(shù)、材料改性技術(shù)及成型工藝的進(jìn)步，愈來愈多的具有優(yōu)異性能的塑料高分子材料不斷涌現(xiàn)，從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展。
塑料的塑料增多，新的工程塑料品種的增加，塑料成型設(shè)備、成型工藝技術(shù)和模具技術(shù)水平的發(fā)展，為塑件的應(yīng)用開拓了廣闊的領(lǐng)域。目前，塑件已深入到國民經(jīng)濟(jì)的各個部門中。特別是在辦公機(jī)器、照相機(jī)、汽車、儀器儀表、機(jī)械制造、航空、交通、通信、輕工、建材業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的零件塑料化的趨勢不斷加強(qiáng)，并且陸續(xù)出現(xiàn)全塑產(chǎn)品。據(jù)報道，美國塑料工業(yè)已變?yōu)槿赖谒膫€最大的工業(yè)，每年的塑料消耗量已經(jīng)超過鋼材。在全世界按照體積和重量計算塑件的消耗量也超過了鋼材。我國的塑料工業(yè)發(fā)展也很快，特別是近20年，產(chǎn)量和品種都大大增加，許多新穎的工程塑料也已投入批量生產(chǎn)。塑件1990年達(dá)到536.8萬噸，居世界第四位。如今，我國塑料工業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系，它包括塑料的生產(chǎn)，成型加工，塑料機(jī)械設(shè)備，模具加工以及科研、人才培養(yǎng)等。塑料工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門中發(fā)揮了愈來愈大的作用。
在信息社會和經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的進(jìn)程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方面發(fā)展，技術(shù)含量不斷提高，模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細(xì)化、自動化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展。
模具技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是：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(計算機(jī)輔助工藝設(shè)計管理)、KBE(基于知識工程)、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。
塑料模具設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展與塑料工業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。由于塑件的制造是一項綜合性技術(shù)，圍繞塑件成型生產(chǎn)將用到有關(guān)成型塑料、成型設(shè)備、成型工藝、成型模具及模具制造等發(fā)面知識，所以這些知識便構(gòu)成了塑件成型生產(chǎn)的完整系統(tǒng)。它大致可包括產(chǎn)品設(shè)計、塑料的選擇、塑件的成型、模具設(shè)計與制造四個主要環(huán)節(jié)，在上述四個環(huán)節(jié)中，模具設(shè)計與制造是實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)——塑件使用的重要手段之一。
模具是塑件生產(chǎn)的重要工藝裝備之一。模具以其特定的形狀通過一定的方式使原料成型。不同的塑料成型方法使用著不同的模塑工藝和原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)個不相同的塑料模具。塑件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，模具因素占80%。一副質(zhì)量好的注射?？梢猿尚蜕习偃f次，壓縮模大約可以生產(chǎn)25萬件，這些都同模具設(shè)計和制造有很大的關(guān)系。在現(xiàn)代塑件生產(chǎn)中，合理的模塑工藝、高效的模塑設(shè)備、先進(jìn)的塑料模具和制造技術(shù)是必不可少的因素，尤其是塑料模具對實(shí)現(xiàn)塑料加工工藝要求、塑件的使用要求和造型設(shè)計起著重要的作用。高效的全自動設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才可能發(fā)揮其效能，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的設(shè)計制造和更新為前提。隨著國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的各個部門對塑件的品種和產(chǎn)量需求愈來愈大、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期愈來愈短、用戶對塑件質(zhì)量的要求愈來愈高，因而對模具設(shè)計與制造的周期和質(zhì)量提出了更高的要求，促使塑料模具設(shè)計和制造技術(shù)不斷向前發(fā)展，從而也推動了塑料工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展，可以說，模具設(shè)計與制造水平標(biāo)志著一個國家工業(yè)化發(fā)展的程度。
第一章 塑料制件的設(shè)計
塑料制件主要是根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計。要想獲得優(yōu)質(zhì)的塑件，塑件本身必須具有良好的工藝性，這樣不僅可使成型工藝得以順利進(jìn)行，而且能得到最佳的經(jīng)濟(jì)效益。
澆注系統(tǒng)的設(shè)計注塑模具采用一模一腔的形式設(shè)計。注塑機(jī)頂出形式為中心頂出，因此塑件采用中心位置進(jìn)料，同時也方便注塑件四周均勻進(jìn)料便于最后的注塑成型。考慮到注塑件如從型腔內(nèi)部進(jìn)料，模具結(jié)構(gòu)將會變得相當(dāng)復(fù)雜，為不影響注塑件的外表質(zhì)量選用點(diǎn)澆口進(jìn)料形式。同時采用拉料板進(jìn)行澆口廢料的脫模形式。通過采用點(diǎn)澆口進(jìn)料形式從產(chǎn)品的正面中心位置進(jìn)料，保證塑料熔料在注射成型過程中能夠均勻的填充到模具的型腔中，從而保證注塑件的整體質(zhì)量。
塑料的設(shè)計原則是在保證使用性能、物理性能、力學(xué)性能、耐熱性能和耐腐蝕性能的前提下，盡量選用價格低廉和成型性能較好的塑料。同時還應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單、壁厚均勻、成型方便。在設(shè)計塑件時，還應(yīng)該考慮其模具的總體結(jié)構(gòu)，使其模具易于加工制造，模具的抽芯結(jié)構(gòu)和推出結(jié)構(gòu)簡單。塑件形狀有利于模具分型、排氣、補(bǔ)縮和冷卻。此外，在塑件成型后盡量不再進(jìn)行機(jī)械加工。
本塑件是一種新型的加熱缸體，其材料采用的是聚丙烯（PP），生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
1.1 塑件材料的性能
1.1.1 塑件材料的使用性能
聚丙烯密度小，強(qiáng)度、剛性、硬度、耐熱行均優(yōu)于HDPE,可在100℃左右使用。具有優(yōu)良的耐腐蝕性，良好的高頻絕緣性，不受濕度影響，但低溫變脆，不耐磨，易老化。適于制作一般機(jī)械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。
1.1.2 塑件材料的加工特性
（1）結(jié)晶性塑料，吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長期余熱金屬接觸已發(fā)生分解；
（2）流動性極好，溢邊值0.03mm左右；
（3）冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱應(yīng)適度；
（4）成型收縮范圍大，收縮率大，已發(fā)生縮孔、凹痕、變形，取向性強(qiáng)；
（5）注意控制成型溫度，料溫低時取向性明顯，尤其低溫高壓時更明顯，模具溫度低于50℃以下塑件無光澤，已產(chǎn)生熔接痕、流痕；90℃以上時易發(fā)生翹曲、變形；
（6）塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口、尖角，以防止應(yīng)力集中。
1.1.2 塑件材料的物理性能、熱性能
密度 g/cm3
0.90～0.91
質(zhì)量體積 cm3/g
1.10～1.11
吸水率 24h
0.01～0.03
熔點(diǎn) ℃
170～176
熔融指數(shù) g/10min
230℃
維卡針入度 ℃
140～150
熱變形溫度 ℃
102～115
線膨脹系數(shù) 10-5℃
9.8
比熱容 J/(kg·K)
1930
熱導(dǎo)率 W/(m·K)
0.126
1.1.3 塑件材料的力學(xué)、電氣性能
屈服強(qiáng)度 Mpa
7
抗拉強(qiáng)度 Mpa
37
斷裂伸長率 %
＞200
抗彎強(qiáng)度 Mpa
67
彎曲彈性模量 Gpa
1.45
抗壓強(qiáng)度 Mpa
56
沖擊韌度 KJ/m2
無缺口
78
有缺口
3.5～4.8
布氏硬度 HBS
8.65
電阻率 Ω·m
＞1014
擊穿電阻 Kv/mm
30
介電常數(shù) （106Hz）
2.02～2.6
耐電弧性 s
125～185
1.1.4 塑件材料的化學(xué)性能
日光及氣候影響
不含穩(wěn)定劑時表面迅速變色、發(fā)脆、若添加康氧化劑時會改善其抗大氣老化性能
耐酸性
60℃以下中等濃度的酸類無影響。強(qiáng)酸及高濃度氧化劑能引起破壞，對水和無機(jī)鹽溶液穩(wěn)定
耐堿性
對堿類穩(wěn)定
耐油性
對多數(shù)油類穩(wěn)定，能吸收少量的礦物油、植物油
耐有機(jī)溶劑
室溫下不溶于有機(jī)溶劑。超過80℃能溶于苯、甲苯等芳香烴及氯化烴中，于溶劑長期接觸不產(chǎn)生脆性
1.1.5 塑件材料的成形條件
注塑成型機(jī)類型
螺桿式
密度 g/cm3
0.90～0.91
計算收縮率 %
1.0～2.5
預(yù)熱
溫度 ℃
80～100
時間 h
1～2
料筒溫度 ℃
后段
160～180
中段
180～200
前段
200～220
模具溫度 ℃
90～100
注塑壓力 MPa
80～130
成形時間 s
注塑時間
20～90
高壓時間
0～5
冷卻時間
20～90
總周期
40～190
螺桿轉(zhuǎn)速 r/min
28
后處理
方法
紅外線燈或鼓風(fēng)烘箱
溫度 ℃
140～145
時間 h
4
1.2 塑件的體積與重量
計算塑件的質(zhì)量是為了選用注射機(jī)及確定型腔數(shù)。
1）計算塑件的體積：
2）計算塑件的重量：根據(jù)設(shè)計手冊可查得聚丙烯（PP）的密度為=0.9㎏/dm，故塑件的重量為：
1.3 塑件工藝分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計
若要將聚合物加工成具有一定功能用途的塑料制件，除了要選用合適的塑料材料外還必須考慮塑料制件的加工工藝性。影響成形件誤差的主要原因是塑料收縮率的波動、模具使用的磨損、成形制品脫模后的收縮、模具制造及裝配的誤差。
為了便于脫模，并防止脫模后刮傷制品表面，要求有一定的脫模斜度，脫模斜度的大小取決于塑料的收縮率、制品的形狀及厚度。制品上所有的角均采用圓角過渡，既安全又改善了熔體在型腔的流動性，有利于充型，避免出現(xiàn)熔合線。。
1.3.1 塑件成形方法：
熱塑性塑料的成形方法主要有擠塑成形、注塑成形、壓塑成形、澆注成形等。本塑件采用注塑成形方法。
1.3.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
1）結(jié)構(gòu)分析：
從零件圖上分析，該零件總體形狀為長方形，在寬度方向的一側(cè)有兩個Φ10.5㎜的圓孔，在高度為15mm的圓錐凸臺上有一直徑為Φ4㎜的圓孔。因此，模具設(shè)計時必須注意設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，該零件屬于中等復(fù)雜程度。
2）尺寸精度分析：
該零件的所有尺寸都未注公差尺寸，由表2-5常用材料塑件公差登記和選用（GB/T14486-1993），可選得聚丙烯PP的未注公差尺寸等級為MT5級，由以上分析可見，該零件的尺寸精度要求不高，對應(yīng)的模具相關(guān)的零件的尺寸加工可以保證。
3）表面質(zhì)量分析：該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺，內(nèi)部不得有導(dǎo)電雜質(zhì)外，沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
1.3.3 注塑成形塑件工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計：
在注塑成形塑件設(shè)計過程中應(yīng)該盡量避免凸凹臺，然而本塑件側(cè)壁上有凸臺和圓孔，所以其成形模具中必須設(shè)計側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)。
1）脫模斜度
塑件在模具注塑成形過程中，塑料從熔融狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)狀態(tài)將會產(chǎn)生一定量的尺寸收縮，從而使塑件緊緊的包圍在模具型芯或型腔中的凸起部分，為此必須考慮塑件內(nèi)外壁有足夠的脫模斜度。查塑料模具設(shè)計及制造表2-11得熱塑性塑料PP的脫模斜度為：
型腔：25′～ 45′
型芯：20′～ 45′
綜合考慮本塑件的工藝特性，塑件內(nèi)表面和外表面的脫模斜度都選為30′。
2） 塑件壁厚
塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是塑件設(shè)計時必須考慮的問題之一。塑件的壁厚要求盡量分布均勻否則會導(dǎo)致塑件各部分固化收縮不均勻，易在塑件上產(chǎn)生氣孔、裂紋、以及內(nèi)應(yīng)力及變形等缺陷。
塑件的壁厚與流程有關(guān)，因為各種塑料在其常規(guī)工藝參數(shù)下，流程大小還與塑件壁厚成正比。壁厚則其流程長，查模具設(shè)計大典表8.5-8，由壁厚與流程關(guān)系式計算相應(yīng)的塑件最小壁厚
===1.4mm
式中 —— 最小壁厚(mm)
L —— 流程(mm)
熱塑性塑料PP的壁厚一般為0.6～7.6mm,而從塑件的壁厚來看，最大處是6㎜，最小處是3.75㎜，塑件的壁厚在材料允許的范圍之內(nèi)且較均勻，有利于零件的成型加工。
第二章 總體設(shè)計方案的確定
2.1 分型面的選擇
選擇分型面時，通常應(yīng)考慮以下幾項基本原則：
（1）便于塑件的脫模。
1）在開模時塑件應(yīng)盡可能留于下?；騽幽?nèi)。
2）應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯。
3）應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位。
（2）考慮塑件的外觀。
（3）保證塑件尺寸精度的要求。
（4）有利于防止溢料和考慮飛邊在塑件上的部位。
（5）有利于排氣。
（6）考慮脫模斜度對塑件尺寸的影響。
（7）盡量使成型零件便于加工。
圖2.1 分型面的選擇
根據(jù)零件和形狀結(jié)構(gòu)，制品的形狀位置按零件的深度方向要與注塑機(jī)的開模具方向平行，并且低部朝向定模，注塑口在低部，使的制品上表面較光滑，而且注塑點(diǎn)也比較隱蔽。該塑件為缸體類零件，表面質(zhì)量無特殊要求，塑件外觀和尺寸精度要求都不高。選擇如圖2.1所示的分型面，脫模過程中塑件冷卻包緊于型芯，留于動模，便于塑件脫模。此外，還可降低模具的復(fù)雜程度和便于側(cè)抽芯。
2.2 排氣方式的確定
在注塑過程中，需要排出的氣體主要有兩種：一是澆注系統(tǒng)和模腔內(nèi)的氣體，二是熔體分解放出的氣體和模具受熱放出的氣體，常見的排氣方式有：（1）排氣槽排氣；（2）分型面排氣；（3）推桿間隙排氣；（4）粉末燒結(jié)合金塊排氣；（5）強(qiáng)制排氣。在該設(shè)計中，由于制品的結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，可采分型面、推桿間隙、側(cè)向抽芯間隙等排氣。
凹模是用于成形制品外表面的成形零件，它的主要形式有整體式和組合式，在此設(shè)計中采用的是整體式結(jié)構(gòu)。凸模是用來成形制品內(nèi)表面的成形零件，因為該制品的內(nèi)表面不是很復(fù)雜，所以采用組合式。即通過過盈配合裝配在動模板上，然后在將凸模與動模板的組合體固定在動模墊板上。
2.3 型腔數(shù)目和排列方式的確定
該制品最大高度為48mm,最大長度為146mm,最大寬度74mm，重量約為102.1g, 制品結(jié)構(gòu)相對簡單，但是側(cè)向有凹槽和凸臺，所以要采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。對制品的尺寸、外形結(jié)構(gòu)等方面考慮，采用一模一腔，這樣可以使模具結(jié)構(gòu)相對簡單，制品尺寸精度得以提高，而且可以使制品一次注塑成型。
在本設(shè)計中采用單型腔，與多型腔相比有如下優(yōu)點(diǎn)：
1）塑料制件的形狀和尺寸始終一致；
2）工藝參數(shù)易于控制；
3）模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊，設(shè)計自由度比較大；
4）單型腔還具有制造成本低，制造周期短等優(yōu)點(diǎn)。
本塑件在注射時采用一模一件，即模具只需要一個型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素，將型腔置于模具中心，左右對稱，使得注塑壓力分布均勻,將抽芯部位置于左部。
2.4 注塑機(jī)的選擇
計算一次注塑所需的模料體積。該模具為一模一腔，澆注系統(tǒng)體積粗略估計為2,則一次注塑所需的塑料為：
理論注塑量為：
根據(jù)理論注塑量初步選擇XS-ZY-125型塑料注塑成型機(jī),其主要技術(shù)參數(shù)如下:
理論注塑容量 /cm3 192
螺桿直徑 / mm 42
注射壓力 /MPa 1500
注射行程 /mm 160
注射方式 螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速 /(r/min) 10～140
鎖模力 /KN 900
移模行程 /mm 300
拉桿內(nèi)間距 /mm
最大模具厚度 /mm 300
最小模具厚度 /mm 200
模具定位孔直徑 /mm 100
噴嘴球半徑 /mm SR12
噴嘴孔直徑 /mm
第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計及計算
注塑澆注系統(tǒng)是將注塑機(jī)料筒內(nèi)的熔融塑料從噴嘴高壓噴出的穩(wěn)定而順暢地充入并同時充滿型腔的各個空間的通道，它在充模及固化過程中還將注射壓力平衡地傳遞到型腔的各個部位以獲得填充殷實(shí)完整質(zhì)量優(yōu)良的塑件。
注塑模具的澆注系統(tǒng)通常由主流道、澆口套和定位環(huán)等部分組成。
3.1 流道設(shè)計
主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注塑機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中，主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。
主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間由于主流道與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，所以在注射模中主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的澆口套，澆口套結(jié)構(gòu)形式見附圖。
為了使凝料順利拔出，主流道的小端直徑應(yīng)稍大于注射機(jī)噴嘴直徑，通常為
（式 9.2-7）
主流道入口的凹坑球面半徑也應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴球頭半徑，通常為
（式 9.2-8）
由上章可知，代入上面兩式得：
取=5，=14。
主流道的半錐角通常為。過大的錐角α?xí)a(chǎn)生湍流或渦流卷入空氣，過小的錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大。本澆注系統(tǒng)中，選擇主流道的半錐角為1.5°。
3.2 澆口設(shè)計
澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，起著控制料流速度、補(bǔ)料時間及防止倒流等作用。
常用的澆口類型有直澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口等幾種形式。
本模具澆注系統(tǒng)采用直接澆口形式，這種澆口由主流道直接進(jìn)料，故熔體的壓力損失小，成型容易，且有利于補(bǔ)縮和排氣，還使得模具結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。但由于澆口處熔體固化慢，容易造成成型周期長，產(chǎn)生過大的殘余應(yīng)力，在澆口處以產(chǎn)生裂紋，澆口凝料切除后制品上的疤痕較大。
3.3 流動比校核
在確定塑料制件的澆口位置時，還應(yīng)該考慮塑料的允許的最大流動距離比（簡稱流動比）。流動比是指融體在型腔內(nèi)流動的最大長度與相應(yīng)的型腔厚度之比。
當(dāng)澆注系統(tǒng)和型腔尺寸各處不等時，流動比計算公式為：
K== （式 9.2-20）
式中 K —— 流動比；
—— 流動路徑各段長度，；
—— 流動路徑各段的型腔厚度，；
—— 流動路徑的總段數(shù)
—— 允許的流動比，PP為280。
第四章 成型零件設(shè)計
4.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計
4.1.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
本模具采用一模一件的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工的難易程度和材料的價值利用等因素，凹模擬采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式見附圖。
4.1.2 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計
型芯主要是于凹模相結(jié)合，構(gòu)成模具的型腔，其型芯的結(jié)構(gòu)形式見附圖。
4.2 成型零件工作尺寸計算
該成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計算。
在計算成型零件型腔和型芯的尺寸時，塑件和成型零件的尺寸均按單向極限制，如果塑件的公差時雙向分布的，則應(yīng)按這個要求加以換算。而孔中心矩尺寸則按公差帶對稱分布的原則進(jìn)行計算。
查表9.4-4可知聚丙烯材料的成型收縮率為S＝1.0％～2.5％，故平均收縮率S＝（1.0+2.5）％/2＝1.75％，查表9.4-5取模具制造公差。
4.2.1 凹模的徑向尺寸計算
凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中凹模的磨損會使包容尺寸逐漸的增大。所以，為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需要，在設(shè)計模具時，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。
凹模的徑向尺寸計算公式：
（式9.4-10）
式中 ——凹模徑向名義尺寸（最小尺寸）；
——所采用的塑料的平均成型收縮率；
——制品的名義尺寸（最大尺寸）；
——成型零件工作尺寸的修正系數(shù)（可由表9.4-7查得）；
——制品公差（負(fù)偏差）；
——模具制造公差，取塑件相應(yīng)尺寸公差的1/3～1/6。
尺寸：
尺寸：
尺寸：
尺寸：
尺寸：
尺寸：
尺寸：
尺寸：
4.2.2 凹模的深度尺寸計算
凹模的深度尺寸計算公式：
（式 9.4-12）
式中：——凹模深度名義尺寸（最小尺寸）；
——制品高度名義尺寸（最大尺寸），其它同上。
尺寸：
尺寸：
尺寸：
4.2.3 型芯的徑向尺寸計算
型芯的徑向尺寸計算公式：
（式 9.4-11）
式中 ——型芯徑向名義尺寸（最大尺寸）；
——制品的名義尺寸（最小尺寸），其它同上。
尺寸：
尺寸：
尺寸：
尺寸：
尺寸：
尺寸：
尺寸
4.2.4 型芯的高度尺寸計算
型芯的高度尺寸計算公式：
（式 9.4-13）
式中： ——型芯高度名義尺寸（最大尺寸）；
——制品孔深名義尺寸（最小尺寸），其它同上。
尺寸：
尺寸：
尺寸：
4.2.5 型孔之間的中心距尺寸計算
型孔之間的中心距尺寸計算公式：
（式 9.4-14）
式中： ——模具中心矩名義尺寸；
——制品制品中心矩名義尺寸，其它同上。
尺寸：
4.2.6 成型中心邊矩尺寸計算
在此型腔中，三個成型中心矩尺寸（14±0.19，5.75±0.11），在型腔磨損后均變大，故按公式3-14計算，公式為：
尺寸：
尺寸：
4.3 成型零件的力學(xué)計算
在塑料模過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力。在塑料熔體的壓力作用下，型腔將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力及應(yīng)變。如果型壁厚和底版厚度不夠，當(dāng)行型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型5材料的許用應(yīng)力時，型腔即發(fā)生強(qiáng)度破壞。與此同時，剛度不足則發(fā)生過大的彈性變形，從而產(chǎn)生溢料和影響塑件尺寸及成型精度，也可能導(dǎo)致脫模困難等。因此，有必要建立型腔強(qiáng)度和剛度的科學(xué)的計算方法，尤其對重要的、塑件精度要求高的和大型塑件的型腔，不能單憑經(jīng)驗確定凹模側(cè)壁和底版厚度，而應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度的計算來確定。型腔剛度和強(qiáng)度計算的依據(jù)歸納為如下幾個方面：
（1）成型過程不發(fā)生溢料。當(dāng)型腔內(nèi)受塑料熔體高壓作用下，模具成型零件產(chǎn)生彈性變形而在某些分型面和配合面可能產(chǎn)生足以溢料的間隙。這是，應(yīng)根據(jù)塑料的粘度不同，在不產(chǎn)生溢流的情況下，將允許的最大間隙作為塑料模型腔的剛度條件。
（2）保證塑件的精度要求。型腔側(cè)壁及其底版應(yīng)有較好的剛度，以保證在型腔受到熔體高壓作用時不產(chǎn)生過大的、使塑件超差的彈性變形。此時，型腔的允許變形量受塑件尺寸和公差值的限制。一般取塑件允差值的1/5左右，或0.025以下。
（3）保證塑件順利脫模。型腔的剛度不足，模塑成型時變形大，不利用塑件脫模。當(dāng)變形量大于塑件的 收縮值時，塑件將被型腔包緊而難以脫模。此時，型腔的允許變形量受塑件收縮值限制，即=，式中S為塑件材料的成型收縮率（），t為塑件的壁厚（），在一般情況下，其變形量不得大于塑料的收縮量。
（4）型腔力學(xué)計算的特征和性質(zhì)，隨型腔尺寸及結(jié)構(gòu)特征而異。對大尺寸型腔，一般以剛度計算為主；對小尺寸型腔，因在發(fā)生大的彈性變形前，其內(nèi)應(yīng)力往往已超過材料許用應(yīng)力，當(dāng)以強(qiáng)度計算為主。其力學(xué)計算的尺寸分界值取決于型腔的形狀、型腔內(nèi)熔體的最大壓力、模具材料的許用應(yīng)力及型腔允許的變形量等。當(dāng)以強(qiáng)度計算和剛度計算，算出的型腔尺寸，取大者為型腔壁厚尺寸。剛度條件通常是保證不溢料，但當(dāng)塑件精度要求較高的應(yīng)按塑件精度要求確定剛度條件。
4.3.1 凹模型腔側(cè)壁厚度計算
凹模型腔為矩形整體式型腔，根據(jù)矩形整體式型腔的計算公式
（式 3-29）
式中 ——型腔側(cè)壁厚度（）；
C——系數(shù)，由L/a值選定，（查塑料模設(shè)計及制造表3-9）；
P——型腔內(nèi)熔體的壓力，一般取25～45MPa；
a——型腔側(cè)壁受熔體壓力部分的高度（）；
E——彈性模量，鋼材取2.1×10MPa；
[δ]——允許變形量（）；
在高壓下，型腔側(cè)壁將發(fā)生彎曲，使側(cè)壁與底板產(chǎn)生縱向間隙，為防止溢料，[δ]應(yīng)根據(jù)不同塑件的最大不同溢料間隙決定，（查塑料模設(shè)計及制造表3-8）得允許變形值[δ]≤0.025～0.04，取0.035。L/a＝142/48=2.98，查表3-9可知C＝0.93。
代入公式計算：
綜合模具結(jié)構(gòu)，暫取=35。
4.3.2 凹模底板厚度計算：
根據(jù)底板厚度的剛度公式可得底板厚度
（式 3-30）
式中 ——常數(shù)，有底板內(nèi)壁邊長比L/b值選定，查表3-10，其它同上。
L/b＝142/71＝2.0，查塑料模設(shè)計及制造表3-10得＝0.0277
代入公式計算：
暫取。
第五章 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計
5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是利用導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間的配合來保證模具的對合精度。導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容包括：導(dǎo)柱和導(dǎo)套的機(jī)構(gòu)設(shè)計；導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合；導(dǎo)柱和導(dǎo)套的數(shù)量和布置等。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：
1）導(dǎo)向 上模和下模合模時，首先是導(dǎo)向零件相接觸，引導(dǎo)上下模準(zhǔn)確合模，避免凸模和型芯進(jìn)入型腔，以保證不損壞成型零件。
2）定位 避免模具接觸時錯位而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確的形狀，不至于由于位置的偏移而引起零件壁厚不均勻；
3）承受一定的側(cè)向壓力，塑料注入型腔過程中會產(chǎn)生單向側(cè)面壓力，或由于成型設(shè)備精度的限制，使導(dǎo)柱在工作中承受一定的側(cè)壓力。
5.1.1 導(dǎo)柱設(shè)計（GB/T4169.5-1984）
1）導(dǎo)柱直徑
表9.5-1 導(dǎo)柱直徑d 與模板外形尺寸關(guān)系 （）
模板外形尺寸
150
>150～200
>200～250
>250～300
>300～400
導(dǎo)柱直徑
16
16～18
18～20
20～25
25～30
根據(jù)動模板尺寸：，選定導(dǎo)柱直徑=25。
2）導(dǎo)柱配合精度
導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用間隙配合H7/f7，表面粗燥度為Ra0.4；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用過渡配合H7/k6,表面粗糙度Ra0.8。
3）材料
導(dǎo)柱必須具有足夠的抗彎強(qiáng)度，且表面要耐磨，芯部要堅韌，因此導(dǎo)柱的材料選用碳素工具鋼（T8A）淬火處理，硬度50～55HRC。
4）導(dǎo)柱的長度通常高出凸模端面6～8mm,以免在導(dǎo)柱還未導(dǎo)正時，凸模就先進(jìn)入型腔與其碰撞而破壞。為了便于導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)柱的端面應(yīng)該設(shè)計成錐形。
5.1.2 導(dǎo)套設(shè)計 （GB/T4169.2-1984）
導(dǎo)套是與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動定模的相對位置，保證模具運(yùn)動導(dǎo)向精度的圓套形零件。
導(dǎo)套有直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套兩種形式，本設(shè)計中采用帶頭導(dǎo)套。導(dǎo)套的材料選為：T8A，淬硬HRC50～55。導(dǎo)套內(nèi)外圓柱面表面粗燥度都取為Ra0.8。導(dǎo)套孔的滑動部分按H7/f6間隙配合，導(dǎo)套外徑按H7/k6過渡配合。
5.2 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計
為了便于模具在注射機(jī)上安裝以及模具澆口套與注射劑的噴嘴孔精確定位，應(yīng)在模具上（通常在定模上）安裝定位圈，用于與注射機(jī)定位孔匹配。定位圈除了完成澆口與噴嘴孔的精確定位外，還可以防止?jié)部谔讖哪＞邇?nèi)滑出。
定位圈有標(biāo)準(zhǔn)定位圈和特殊定位圈兩種，本設(shè)計中采用特殊定位圈，定位圈的材料選用45中碳鋼，經(jīng)正火處理，硬度為250～280HBS。
第六章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計
注塑成形每一循環(huán)中,塑料制品必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出制品的裝置稱為脫模結(jié)構(gòu)也稱推出機(jī)構(gòu)。
脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計原則：
1）保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀，這是對脫模機(jī)構(gòu)最基本的要求。在設(shè)計時必須正確分析塑件對模具黏附力的大小和作用位置，以便選擇合適的脫模方式和恰當(dāng)?shù)耐瞥鑫恢?，使塑件平穩(wěn)的脫出。同時推出位置應(yīng)盡量選擇在塑件的隱蔽處，使塑件外表面盡量不留推出痕跡。
2）為使推出機(jī)構(gòu)簡單、可靠，開模時應(yīng)使塑件留于動模，以利于注塑機(jī)移動部分的頂桿推出塑件。
3）推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動要準(zhǔn)確、靈活、可靠，無卡死與干涉現(xiàn)象。機(jī)構(gòu)本身應(yīng)該有足夠的剛度、強(qiáng)度和耐磨性。
6.1 脫模力的計算
將制品從包緊的型芯上脫出時所需克服的阻力稱為脫模力，此外，理論分析和實(shí)驗證明，脫模力的大小還與制品的厚薄及幾何形狀有關(guān)。
脫模力計算公式為：
（式 9.6-1）
式中 ——制品對型芯包緊的脫模阻力（N）
——使封閉殼體脫模所需克服的真空吸力（N）， 這里0.1單位，為型芯的橫截面積。
本課題中，制品對型芯包緊的脫模阻力可按薄壁矩形盒類制品收縮脫模力的實(shí)用計算式（9.6-23）計算，公式為：
（式 9.6-23）
式中 ——塑料的拉伸彈性模量；
——脫模斜度系數(shù)；
——脫模系數(shù)；
——塑料的線性膨脹系數(shù)（1/℃）；
——軟化溫度（℃）；
——脫模頂出時的制品溫度（℃）；
——制品厚度（）；
——脫模方向型芯高度（）。
由中國模具大典表9.6-2確定有關(guān)PP材料制品的脫模力計算參數(shù)：，，=0.45，=108℃，=60℃，由圖9.6-4，在處得=0.95，由制品結(jié)構(gòu)可知=0。
矩形邊長為：,，按公式（9.6-25）計算當(dāng)量折算直徑：，由﹥20可知該制品屬于薄壁矩形盒，由式（9.6-23）可得：
6.2 推出機(jī)構(gòu)形式的確定
常用得推出機(jī)構(gòu)形式有：推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、推塊推出機(jī)構(gòu)、聯(lián)合推出機(jī)構(gòu)及其他特殊推出機(jī)構(gòu)。本制品為深腔薄壁的容器塑件，其上表面不允許有推桿痕跡，故采用推件板推出機(jī)構(gòu)。這種推出機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：脫模力大而均勻，運(yùn)動平穩(wěn)，無明顯的推出痕跡，且不必另設(shè)復(fù)位機(jī)構(gòu)，在合模過程中推件板依靠合模力的作用回到初始位置。但該制品是非圓環(huán)形塑件，推件板與型芯的配合部位加工較困難。
6.3 推出零件尺寸的確定
6.3.1 確定推件板厚度
推件板厚度計算公式為：
（式 9.6-38）
式中 ——推件板厚度（）；
——兩推桿作用在推件板長度方向的距離（）；
——推件板寬度（）；
——脫模力（N）；
——推件板材料彈性模量，鋼材一般取；
——推件板中心允許變形量，=（1/5～1/10），制品在被推出方向上的尺寸公差。
取 =160，=125。
按SJ1372公差數(shù)值表，已知制品的精度等級為5級，查表8.5-57，得，故,將數(shù)據(jù)代入公式得：
取推件板厚度為14。
6.3.2 確定推桿直徑
根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式可得推桿直徑（）的公式：
(式 9.6-34)
式中 ——推桿最小直徑 ()；
——安全系數(shù) ，通常取 =1.5～2；
——推桿長度（）；
——脫模力（N）；
——推桿數(shù)目；
——鋼材的彈性模量。
根據(jù)模架結(jié)構(gòu)形狀尺寸，初步確定推桿長度為=135，=4，代入公式得：
取推桿直徑為10。
由式（9.6-35）進(jìn)行強(qiáng)度校核 ：
T8A的﹥，故=10符合要求。
第七章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計
7.1 側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)的類型
由于本塑件的側(cè)壁有一伸長的凸出圓柱和兩個圓柱孔,它們均垂直于脫模方向，阻礙了成型后塑件從模具中脫出。因此，成型小凹槽和凸臺的零件必須做成活動的型芯，即必須設(shè)置側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。
分型和抽芯機(jī)構(gòu)按動力來源可以分為手動、機(jī)動、氣動或液壓三大類。本套模具采用機(jī)動抽機(jī)構(gòu)中的斜銷分型抽芯機(jī)構(gòu)。
機(jī)動側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的方法是開模時依靠注塑機(jī)的開模力，通過傳動零件將側(cè)型芯抽出。機(jī)動抽芯機(jī)構(gòu)具有較大的抽芯力、抽芯距大、生產(chǎn)率高、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。
7.2 抽拔距的確定
抽拔距是指側(cè)型芯從成型位置抽到不防礙制品取出時側(cè)型芯在抽拔方向所移動的距離。一般抽拔距應(yīng)大于制品的側(cè)孔深度或凸臺高度的2～3。
抽拔距的計算公式為：
2～3
式中 ——分開拼合凹模所需的抽拔距（）；
——側(cè)凹分開至不影響制品脫模的距離（）。
本塑件上三處圓孔位于塑件的同一側(cè)，將三處側(cè)向型芯置于同一滑塊上，其中最大孔深為19，則根據(jù)公式(9.7-1)可得
2～3=19+2～3=21～22
取=21。
7.3 抽拔力的計算
塑料制品在冷凝時收縮會對型芯產(chǎn)生包緊力。抽芯機(jī)構(gòu)所需要的抽拔力，必須克服因包緊力所引起的抽拔阻力及機(jī)械滑動的摩擦力，才能把活動型芯抽拔出來。在抽拔過程中，開始抽拔的瞬時，使制品與側(cè)型芯脫離所需的抽拔力稱為起始抽拔力，以后為了使側(cè)型芯抽到不妨礙制品推出的位置時，所需的抽拔力稱為相繼抽拔力，前者比后者大。因此，計算抽拔力以計算起始抽拔力為準(zhǔn)。
7.3.1 影響抽拔力的因素
1）側(cè)型芯成型部分的表面積及幾何形狀。型芯成型表面積越大，越復(fù)雜，其包緊力也越大，所需的抽拔力也越大。
2）塑料的收縮率。塑件的收縮率越大，對型芯的包緊力也越大，所需的抽拔力也越大。
3）制件的壁厚。包容面積相同，形狀相似的制品，薄壁制品收縮小，抽拔力也小，相反，厚壁制品抽芯力大。
4）塑料對型芯的摩擦系數(shù)。塑料對型芯的摩擦系數(shù)與塑料特性、型芯的脫模斜度、型芯表面的粗糙度、潤滑條件及型芯表面加工的紋向有關(guān)，摩擦系數(shù)越大，抽拔力越大。
5）在制品同一側(cè)面同時抽芯的數(shù)量。在制品同一側(cè)面有兩個以上型芯，采用抽芯機(jī)構(gòu)同時抽芯時，由