I中空桶蓋塑料模具設(shè)計(jì)摘 要本次設(shè)計(jì)主要對(duì)中空桶蓋注射模的設(shè)計(jì)，提出了模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，設(shè)計(jì)了模具的整體結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑件分型面的位置，設(shè)計(jì)了推件板推出結(jié)構(gòu)，零件采用了單分型面的側(cè)澆口，提高了注射的質(zhì)量。通過(guò)對(duì)塑件進(jìn)行工藝的分析及其結(jié)構(gòu)分析，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、注射機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)。該模具一模四腔經(jīng)過(guò)生產(chǎn)驗(yàn)證，該模具結(jié)構(gòu)合理，動(dòng)作可靠。關(guān)鍵詞：注射模；脫模機(jī)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)II目 錄1 緒論 12 塑件成型工藝的可行性分析 22.1 塑件分析 22.2 塑件的原材料分析 22.3 成型工藝分析如下 32.3.1 精度等級(jí) .32.3.2 脫模斜度 .33 注射成型機(jī)的選擇與成型腔數(shù)的確定 43.1 注射成型機(jī)的選擇 .43.1.1 估算零件體積和投影面積 .43.1.2 鎖模力 .43.2 注塑機(jī)的校核 43.3 成型腔數(shù)的確定 54 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 74.1 澆注系統(tǒng)的作用 74.2 澆注系統(tǒng)的組成 74.3 垂直式主流道設(shè)計(jì) 84.4 定位圈的設(shè)計(jì) .84.5 澆口設(shè)計(jì) 85 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .105.1 分型面的設(shè)計(jì) .105.1.2 分型面的分類 105.1.3 分型面的分類及選擇原則 105.1.4 分型面的確定 105.2 型腔的分布 .115.3 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .115.4 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .125.5 模具成型零件的工作尺寸計(jì)算 .12III6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .166.1 排氣不良的危害 .166.2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 .167 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .177.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計(jì)原則 .177.1.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 177.1.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 177.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) .177.2.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 177.2.2 導(dǎo)柱的分布設(shè)計(jì) 187.2.3 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 197.3 頂出脫模機(jī)構(gòu)的確定 .208 其它結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì) .218.1 模具安裝尺寸校核 .218.2 開(kāi)模行程的效核 .219 溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) .239.1 模溫對(duì)塑件質(zhì)量的影響 .239.2 模溫對(duì)生產(chǎn)效率的影響 .249.3 加熱系統(tǒng) .249.4 冷卻系統(tǒng) .249.5 冷卻介質(zhì) .249.6 冷卻裝置的結(jié)構(gòu)形式 .2510 經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性分性 2611 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述 27結(jié)論 .29致謝 .30參考文獻(xiàn) .3111 緒論隨著中國(guó)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的日趨好轉(zhuǎn)，在“實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興” 口號(hào)的倡引下，中國(guó)的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而引起了各國(guó)的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕的原動(dòng)力”，德國(guó)則冠之為 “金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢?jiàn)模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要地位。我國(guó)對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在 1989 年 3 月頒布的《關(guān)于當(dāng)前國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機(jī)械行業(yè)的首要任務(wù)。近年來(lái)，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、長(zhǎng)壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來(lái)越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機(jī)的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機(jī)的螺桿或活塞的推動(dòng)下，經(jīng)過(guò)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對(duì)中空桶蓋的設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來(lái)生產(chǎn)中空桶蓋的塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)。通過(guò)模具設(shè)計(jì)表明該模具能達(dá)質(zhì)量和加工工藝要求。中空桶蓋的具體結(jié)構(gòu)，通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我對(duì)模具的設(shè)計(jì)有了較深的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)查閱大量資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、期刊等，結(jié)合教材上的知識(shí)也對(duì)注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部分、推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，拓寬了視野，豐富了知識(shí)，為將來(lái)獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。22 塑件成型工藝的可行性分析2.1 塑件分析中空桶蓋工件如圖 2-1 所示，它是工業(yè)用品，要求大批量生產(chǎn)，對(duì)尺寸，外觀和光潔度無(wú)具體要求，根據(jù)該塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模具設(shè)計(jì)采用脫模板頂出結(jié)構(gòu)，也是工廠里比較簡(jiǎn)單，實(shí)用，常見(jiàn)的頂出結(jié)構(gòu)。為了使模具與注射機(jī)相匹配以提高生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)性、保證塑件精度，并考慮模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理確定型腔數(shù)目，由于體積比較大，該模具選擇一模四腔。圖 2-1 塑件尺寸2.2 塑件的原材料分析該塑件的原材料為 PE（聚乙烯），耐腐蝕性，電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良可以氯化,輻照改性，可用玻璃纖維增強(qiáng)，低壓聚乙烯的熔點(diǎn)，剛性，硬度和強(qiáng)度較高，吸水性小，有良好的電性能和耐輻射性；高壓聚乙烯的柔軟性，伸長(zhǎng)率，沖擊強(qiáng)度和滲透性較好；超高分子量聚乙烯沖擊強(qiáng)度高，耐疲勞，耐磨，低壓聚乙烯適于制作耐腐蝕零件和絕緣零件；高壓聚乙烯適于制作薄膜等；超高分子量聚乙烯適于制作減震，耐磨及傳動(dòng)零件。3成型特性： （1）結(jié)晶料，吸濕小，不須充分干燥，流動(dòng)性極好流動(dòng)性對(duì)壓力敏感，成型時(shí)宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度快，保壓充分，不宜用直接澆口，以防收縮不均， 內(nèi)應(yīng)力增大，注意選擇澆口位置，防止產(chǎn)生縮孔和變形。（2）收縮范圍和收縮值大，方向性明顯,易變形翹曲，冷卻速度宜慢，模具設(shè)冷料穴，并有冷卻系統(tǒng)。（3）加熱時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)發(fā)生分解，灼傷。（4）軟質(zhì)塑件有較淺的側(cè)凹槽時(shí)，可強(qiáng)行脫模。（5）可能發(fā)生融體破裂，不宜與有機(jī)溶劑接觸，以防開(kāi)裂。表 2-1 PE 注射成形的工藝參數(shù)噴嘴 料筒溫度℃注射機(jī)類型螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min ） 形式 溫度℃ 前段 中段 后段模具溫度注射壓力/Mpa保壓壓力/Mpa注射時(shí)間/s保壓時(shí)間/s冷卻時(shí)間/s成形周期/s螺桿式 30～60直通式170～190180～200200～220160～17040～8070～120 50～60 0～520～6015～5040～120柱塞式 －直通式170～190180～200190～220150～17050～7070～100 40～50 0～515～6015～5040～1202.3 成型工藝分析如下2.3.1 精度等級(jí)影響塑件精度的因素很多，塑料的收縮、注塑成型條件（時(shí)間、壓力、溫度）等，塑件形狀、模具結(jié)構(gòu)（澆口、分型面的選擇） ，飛邊、斜度、模具的磨損等都直接影響制品的精度。按 GB/T14486-1993 標(biāo)準(zhǔn)，塑料件尺寸精度分為 7 級(jí)，本塑件精度取 MT4 級(jí)。 2.3.2 脫模斜度由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脫出困難，強(qiáng)行取出會(huì)導(dǎo)致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模，塑件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內(nèi)、外表面，設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度。制品設(shè)脫4模斜度為 0.5°。53 注射成型機(jī)的選擇與成型腔數(shù)的確定3.1 注射成型機(jī)的選擇3.1.1 估算零件體積和投影面積用三維建模分析知塑件體積為體積：V=54.7cm 3，單側(cè)投影面積為：A=42206.3mm2，由于此模具澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口，其澆注系統(tǒng)凝料較小，估計(jì)澆注系統(tǒng)的體積為 10cm3，由于采用的是一模四腔 V 總=4×V 塑+V 澆=4×5476+10=245.4cm 3 （3-1）PE 的體積是 0.9-0.91 克/立方厘米。所以總體質(zhì)量 0.9×245.4=220.86g3.1.2 鎖模力計(jì)算其所需鎖模力為：F 鎖 =A·P 型=42206.3×45Mp=10.49KN （3-2）3.1.3 選擇注射機(jī)及注射機(jī)的主要參數(shù)由此考慮塑件大批量生產(chǎn)，以及以上的從溫度、壓力、時(shí)間方面考慮，查表附錄D（塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)）初步選用注射機(jī) SX-ZY-125。表 3-1 XS-ZY-125 型注射機(jī)主要參數(shù)3.2 注塑機(jī)的校核（1）最大注塑量校核。材料的利用率為 500/840=0.60，符合注塑機(jī)利用率在0.3～0.80 的要求。名稱 大小 名稱 大小注射量 /cm3 125 最大開(kāi)模行程/mm 300螺桿直徑/mm 42 最大 300注射壓力/MPa 60～100 模具厚度/mm 最小 200注射行程/mm 130 噴嘴球徑/mm SR12注射時(shí)間/s 20～90 噴嘴孔徑/mm Φ4鎖模力/KN 900 鎖模方式 螺桿式6（2）注射壓力的校核。所選注塑機(jī)的注塑壓力需大于成型塑件所需的注射壓力，PE 塑件的注塑壓力一般要求為 30～100MPa，所以該注塑機(jī)的注塑壓力符合條件。（3）鎖模力效核。高壓塑料熔體充滿型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生使模具沿分形面分開(kāi)的脹模力，此力的大小等于塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影等于型腔壓力的成積。脹模力必須小于注塑機(jī)額定鎖模力。型腔壓力 Pc 可按下式粗略計(jì)算：Pc=kP （3-3）式中： Pc-為型腔壓力（MPa）；P-為注射壓力（ MPa）；K-為壓力損耗系數(shù)，通常在 0.25～0.5 范圍內(nèi)選取。所以，Pc=KP=0.37×120=45MPa，型腔壓力決定后，可按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力： TKPcA （3-4）式中： T-為注塑機(jī)的額定鎖模力（KN）；A-為塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影面積（mm 2）；K-為安全系數(shù)，通常取 1.1～1.2；KpcA=1.2×45×23306.3=12.59KN （3-5）所以 T=900KN KPcA 成立，即該注塑機(jī)的鎖模力符合要求。3.3 成型腔數(shù)的確定以機(jī)床的注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過(guò)注射機(jī)最大注射量的 80%計(jì)算：（3-件 澆WS??8.0Ν6）9.0 247158.???7=4.08式中： N-型腔數(shù)；S-注射機(jī)的注射量（ g）；W-澆注系統(tǒng)的重量（ g）；W 件-塑件重量（ g）；因?yàn)椋琋=4.082所以，此模具型腔為一模 4 腔結(jié)構(gòu)合理。84 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 澆注系統(tǒng)的作用 澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注塑機(jī)噴嘴通向模具型腔的流動(dòng)通道，因此它應(yīng)能夠順利的引導(dǎo)熔體迅速有序地充滿型腔各處，獲得外觀清晰，內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件。對(duì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求是：對(duì)模腔的填充迅速有序；可同時(shí)充滿各個(gè)型腔；對(duì)熱量和壓力損失較??；盡可能消耗較少的塑料；能夠使型腔順利排氣；澆注道凝料容易與塑料分離或切除；不會(huì)使冷料進(jìn)入型腔；澆口痕跡對(duì)塑料外觀影響很小。4.2 澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)組成是：主流道、分流道、澆口、冷料井。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：（1）首先根據(jù)塑料制品的結(jié)構(gòu)分析其充填過(guò)程，以保證塑料制品的內(nèi)在質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定。這一點(diǎn)在大型塑料模具制品及其功能性塑料制品上尤為重要。（2）在設(shè)計(jì)澆系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)非常注意澆注系統(tǒng)對(duì)制品外觀的影響。在設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到這樣的情況，某一塑料制品的澆口影響制品外觀，只能將澆口該設(shè)在其他部位。若實(shí)在無(wú)法處理時(shí)，可通過(guò)改變制品的結(jié)構(gòu)來(lái)解決。上述問(wèn)題，對(duì)有外觀質(zhì)量要求的塑料制品尤為重要。（3）在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮到模具在注射時(shí)，是否能適應(yīng)全自動(dòng)操作。要達(dá)到全自動(dòng)操作，必須保證在開(kāi)模時(shí)，制品與澆注系統(tǒng)能自動(dòng)脫落，澆口與制品亦要盡可能自動(dòng)分離。（4）澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須考慮到塑料制品的后續(xù)工序。如因后續(xù)工序在加工、裝配、管理上需要，往往須設(shè)置輔助流道，將多件制品聯(lián)成一體。（5）在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)留有一定的余地，這樣在使用是即使有些不足，亦9可以比較方便的解決。（6）多觀察分析各類塑件制品的澆注系統(tǒng)和澆口位置的選擇，吸取其成功之處，提高澆注系統(tǒng)的可靠性。（7）設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，其主流道進(jìn)口應(yīng)盡量與模具中心重合。4.3 垂直式主流道設(shè)計(jì) 下圖是主流道的形式及設(shè)計(jì)參數(shù)。式中： D=注射機(jī)噴嘴的孔徑 +（0.5～1）=3mmd-主流道小端直徑，既主流道與注射機(jī)噴嘴接觸處的直徑。L-主流道長(zhǎng)度：根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)確定。α-主流道的錐度：α 一般在 1 到 3 度對(duì)粘度較大的塑料，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)度值，故取 α=2°。4.4 定位圈的設(shè)計(jì)定位圈也是標(biāo)準(zhǔn)件，外徑為 Φ100mm，內(nèi)徑 Φ36mm。具體固定形式如下圖所示：圖 4-4 定位圈和澆口套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖4.5 澆口設(shè)計(jì)澆口的形式眾多，通常都有邊緣澆口、扇形澆口、平縫澆口、圓環(huán)澆口、輪輻澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、護(hù)耳澆口、直澆口等。一般情況下，澆口采用長(zhǎng)度很短而截面很窄的小澆口。當(dāng)熔融塑料通過(guò)狹小的澆口時(shí)，流速增高，并因摩擦使料溫也增高，有利于填充型腔。同時(shí)，狹小的澆口適當(dāng)保壓補(bǔ)縮后首先凝固封閉型腔，使型腔內(nèi)的熔料即可在無(wú)壓力狀態(tài)下自由收縮10凝固成型，因而塑件內(nèi)殘余應(yīng)力小，可減小塑件的變形和破裂。狹小的澆口便于澆道凝料與塑件的分離，便于修整塑件，成型周期較短。但是，澆口截面尺寸不能過(guò)小。過(guò)小的澆口，壓力損失大，冷凝快、補(bǔ)給困難，會(huì)造成塑件缺料、縮孔等缺陷，甚至還會(huì)產(chǎn)生熔體破裂形成噴射現(xiàn)象，使塑件表面出現(xiàn)凹凸不平。此設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口：（1）澆口截面較大，流程較短，流動(dòng)阻力小，適用于深腔，壁厚，材料流動(dòng)性差的殼類塑件。（2）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，便于加工，流程短，壓力損失小。（3）保壓補(bǔ)縮作用強(qiáng)，易于完全成型。（4）有利于排氣及消除熔接痕。如圖 4-5：圖 4-5 澆口形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖115 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 分型面的設(shè)計(jì) 5.1.2 分型面的分類實(shí)際的模具結(jié)構(gòu)基本上有三種情況：（1）型腔完全在動(dòng)模一側(cè)；（2）型腔完全在定模一側(cè)；（3）型腔各有一部分在動(dòng)定、模中。5.1.3 分型面的分類及選擇原則分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且設(shè)計(jì)末句結(jié)構(gòu)和制造成本。一般來(lái)說(shuō)，分型面的總體選擇原則有以下幾條：脫出塑件方便；模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；型腔排氣順利；確保塑件質(zhì)量；無(wú)損塑件外觀；合理利用設(shè)備。5.1.4 分型面的確定注塑體為圓柱形，而確定分型面時(shí)，由于塑件在型腔中的方位和形狀，谷采用單分型面。打開(kāi)模具取出塑件或澆注系統(tǒng)的凝料的面，稱之為分型面。分型面的設(shè)計(jì)它受到塑件的形狀、壁厚、和外觀、尺寸精度、及模具型腔的數(shù)目等諸多因素的影響。由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關(guān)，因而型腔的排布在設(shè)計(jì)中加以綜合考慮。型腔的排布應(yīng)使每個(gè)型腔都通過(guò)澆注系統(tǒng)從壓力中等分所得的足夠壓力，以保證塑件熔體同時(shí)均勻地充滿每個(gè)型腔。該模具采用的平衡式鑒于以上的要求，在該模具中分型面設(shè)在塑件截面尺寸最大的部位，如下圖位置。 12圖 5-1 分型面位置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖5.2 型腔的分布 模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、H 形排列、直線排列、對(duì)稱排列及復(fù)合排列等。該模具、結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，綜合考慮模具設(shè)計(jì)為一模四腔，零件設(shè)計(jì)對(duì)稱設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如圖所示 5-2。13圖 5-2 型腔的分布簡(jiǎn)圖5.3 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型腔用于成型塑件的外表面，又稱為陰模、型腔。按其結(jié)構(gòu)的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式和四壁鑲嵌式 5 種。總體上說(shuō)，整體是強(qiáng)度、剛度好，但不適于復(fù)雜的型腔。鑲嵌式采用組合的模具結(jié)構(gòu)，是復(fù)雜型腔加工相對(duì)容易，可避免采用同一材料，可利用拼接間隙排氣，但剛度較差易于在塑件表面留下鑲嵌塊的拼接痕跡，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于該模具結(jié)構(gòu)一般，又屬于中小型模具，結(jié)構(gòu)無(wú)復(fù)雜部分，所以凹模板采用整體式。5.4 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模用于成型塑件的內(nèi)表面，又稱型芯、陽(yáng)模。凸模按結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼組合式兩類。由于凸模的加工相對(duì)凹模容易，所以大多數(shù)的凸模是整體式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一體。 由于該模具簡(jiǎn)單。為了節(jié)約成本，利于頂出和排氣，凸模板采用鑲拼式如圖 5-3。圖 5-3 型芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖145.5 模具成型零件的工作尺寸計(jì)算 工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要包括：型腔、型芯的徑向尺寸（含長(zhǎng)、寬尺寸）與高度尺寸，以及中心距尺寸等。為了保證塑件質(zhì)量，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級(jí)確定相應(yīng)的成型零部件工作尺寸與精度。其中影響模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下幾個(gè)方面查閱參考文獻(xiàn)[7] ：（1）成形收縮率：在實(shí)際工作中，成形收縮率的波動(dòng)很大，從而引起塑件尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為δs=(Sma×-Smin)Ls （5-5）式中： δs-為塑件收縮波動(dòng)而引起的塑件尺寸誤差（mm）；Smax-為塑料的最大收縮率（%）；Smin-為塑料的最小收縮率（%）；Ls-為塑件尺寸（mm）。一般情況下，由收縮率波動(dòng)而引起的塑件寸誤差要求控制在塑件尺寸公差的1/3 以內(nèi)。（2）模具成形零件的制造誤差：實(shí)踐證明，如果模具的成形零件的制造誤差在IT7～I(xiàn)T8 級(jí)之間，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的 1/3。（3）零件的磨損：模具在使用過(guò)程中，由于種種原因會(huì)對(duì)型腔和型芯造成磨損，對(duì)于中小型塑件，模具的成形零件最大磨損應(yīng)取塑件公差的 1/6，而大型零件，應(yīng)在 1/6 之下。（4）模具的配合間隙的誤差：模具的成形零件由于配合間隙的變化，會(huì)引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差不應(yīng)該影響成形零件的尺寸精度和位置精度。綜上所述，在模具型腔與型芯的設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮各種影響成形零件尺寸的因素，在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行有效的補(bǔ)償。由于影響因素很不穩(wěn)定，補(bǔ)償值應(yīng)在試模后進(jìn)行逐步修訂。通常型芯、型腔組成的模腔工作尺寸簡(jiǎn)化后的計(jì)算方法有平均收縮率法和公差15帶法兩種。其中平均收縮率法以平均概念進(jìn)行計(jì)算，從收縮率的定義出發(fā)，按塑件收縮率、成形零件制造公差、磨損量都為平均值的計(jì)算，查參考文獻(xiàn)[7]：型腔的內(nèi)形尺寸：L =[L (1+k)-(3/4)Δ] （5-凹 塑 3δ?6）式中： L -為型腔內(nèi)形尺寸(mm) ；凹L -為塑件外徑基本尺寸 (mm)，即塑件的實(shí)際外形尺寸；塑K 為塑料平均收縮率(%)，此處取 0.5%；Δs-塑件公差，查表知 PE 塑件精度等級(jí)取 5 級(jí)；塑件基本尺寸在 0~3mm 范圍內(nèi)取 0.2mm;塑件基本在 3~6mm 公差取 0.24mm；塑件基本在 6~10mm 公差取0.28mm；塑件基本尺寸在 18~24 范圍內(nèi)其公差取 0.44mm；塑件基本尺寸在 24~30范圍內(nèi)其公差取 0.52mm ；塑件基本尺寸在 30~40 范圍內(nèi)其公差取 0.56mm； 所以型腔尺寸如下：L1=[26×(1+0.005)-(3/4)×0.56] =26.76356.0?19.0?L2=[79×(1+0.005)-(3/4)×0.86] =79.70386.0+29.0+型腔深度的尺寸計(jì)算：h =[h (1+k)-(3/4)Δ] （5-凹 塑 3δ?7）式中： h -凸模/ 型芯高度尺寸(mm)；凹h -為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸；塑H1=[25×(1+0.005)-(3/4)×0.52] =24.75352.0?17.0?16型芯的外形尺寸計(jì)算： L =[L (1+k)+(3/4) Δ] -δ/3 （5-凹 塑8）式中： L -型芯外形尺寸 (mm)； 凹L -為塑件內(nèi)形基本尺寸 (mm)即塑件的實(shí)際內(nèi)形尺寸；塑由于該塑料的收縮率不大為 0.5%，故只需在型腔尺寸比較大的考慮其收縮率，在尺寸小的地方不用考慮由收縮率引起的尺寸偏差。所以型芯的尺寸如下：L1=[60×（1+0.005）+（3/4）×0.74] =60.86374.0025.L2=[20×（1+0.005）+（3/4）×0.44] =20.43 34.0015.型芯的深度尺寸計(jì)算：h =[h (1+k)+ (2/3)Δ] -δ/3 （5-凹 塑9）式中： h -為凸模/型芯高度尺寸(mm)；凹h -為塑件內(nèi)形深度基本尺寸 (mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸；塑三個(gè)型芯的高度分別為：H1=[16×（ 1+0.005）+（2/3）×0.38] =16.3338.0013.H2=[3×（ 1+0.005）+（2/3）×0.24] =3.19524.?08.?176 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)從某種角度而言，注塑模也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔同時(shí)，必須置換出型腔內(nèi)空氣和從物料中逸出的揮發(fā)性氣體查閱參考文獻(xiàn)[7]。排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。 6.1 排氣不良的危害（1）增加熔體充模流動(dòng)的阻力，是型腔充不滿。（2）在制品上呈現(xiàn)明顯可見(jiàn)的熔接縫，其力學(xué)性能降低。（3）滯留氣體時(shí)塑件產(chǎn)生質(zhì)量缺陷。（4）型腔內(nèi)氣體受到壓縮后產(chǎn)生瞬時(shí)局部高溫，使塑料熔體分解。（5）由于排氣不良，降低了充模速度。6.2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法（1）利用分型面排氣是最好的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關(guān)。（2）對(duì)于大型模具，可以用鑲拼的成型零件的縫隙排氣。（3）利用頂桿與孔的配合間隙排氣。（4）利用球狀合金顆粒燒結(jié)塊滲導(dǎo)排氣。（5）在熔合縫位置開(kāi)設(shè)冷料穴。本模具可以利用配合間隙排氣，通常中小型模具的簡(jiǎn)單型腔，可利用推桿、活動(dòng)型芯以及雙支點(diǎn)的固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，這里不再單獨(dú)設(shè)計(jì)排氣槽。187 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計(jì)原則 7.1.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證塑料注射模具的動(dòng)模與定模合模時(shí)正確定位和導(dǎo)向的重要零件，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，主要零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套。其具體作用有：（1）定位作用；（2）導(dǎo)向作用；（3）承載作用；（4）保持運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)作用； （5）錐面定位機(jī)構(gòu)作用。 7.1.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則導(dǎo)柱（導(dǎo)套）應(yīng)對(duì)稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度和防止模板發(fā)生變形。導(dǎo)柱（導(dǎo)套）的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸選定，并應(yīng)保證有足夠的抗彎強(qiáng)度。導(dǎo)柱固定端的直徑和導(dǎo)套的外徑應(yīng)盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求。導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性。為了便于塑料制品脫模，導(dǎo)柱最好裝在定模板上，但有時(shí)也要裝在定模板上，這就要根據(jù)具體情況而定。7.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)7.2.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)于塑料模具來(lái)說(shuō)是必不可少的部件，因?yàn)樵谀＞叩拈]合時(shí)要求有一定的方向和位置，所以必須有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有定位，導(dǎo)向，受一定的側(cè)壓力，一般的導(dǎo)柱所露出在分型面上的長(zhǎng)度要比型芯高 6-8 毫米，以避免導(dǎo)柱型芯先進(jìn)入型腔與其碰撞而損壞型腔和型芯。至于配合精度問(wèn)題一般采用過(guò)度配合，導(dǎo)柱裝入模板多用二級(jí)精度第二種過(guò)渡配合，硬度調(diào)節(jié)到 HRC50-55，導(dǎo)柱如圖 7-1所示：19圖 7-1 導(dǎo)柱零件簡(jiǎn)圖7.2.2 導(dǎo)柱分布設(shè)計(jì)為了使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利，在導(dǎo)套的前端倒一圓角，且導(dǎo)柱孔為通孔，這樣容易排氣，材料用 20 鋼滲碳處理，使其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，這樣就可以減少摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?。?dǎo)套的精度與配合，是采用二級(jí)精度過(guò)渡配合壓入定模模板。導(dǎo)柱布置如圖 7-2：圖 7-2 導(dǎo)柱布置簡(jiǎn)圖20按推出零件的類別分類：（1）推桿推出脫模；（2）推管推出脫模；（3）推件板推出脫模；（4）復(fù)合推出脫模。7.2.3 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)導(dǎo)套與安裝在另外一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動(dòng)、定模的相對(duì)位置，以保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套形零件。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種：直導(dǎo)套、帶頭導(dǎo)套。 （1）采用帶頭導(dǎo)套（2）導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣。（3）導(dǎo)套孔的的滑動(dòng)部分按 H7/f7 的間隙配合，表面粗糙度為 0.4um。（4）導(dǎo)套外徑與模板一端采用 H7/k6 配合；另外一端采用 H7/f7 配合鑲?cè)肽０?。?）導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，該模具中采用 20 鋼。導(dǎo)套如圖 7-3：圖 7-3 導(dǎo)套示意圖217.3 頂出脫模機(jī)構(gòu)的確定它包括常見(jiàn)的推桿、推管、推板、推塊或活動(dòng)鑲塊等脫模機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)是最常用的頂出方式。即塑件在頂出機(jī)構(gòu)的作用下，通過(guò)一次動(dòng)作即可頂出?；谝陨显瓌t，該模具的脫模零部件設(shè)在動(dòng)模上，選擇脫料板頂出。 如圖 7-4，在注射機(jī)中心油缸的推動(dòng)力下推板推動(dòng)復(fù)位桿，復(fù)位桿推動(dòng)脫料板。產(chǎn)品推出后，由于彈簧的作用力下，模具進(jìn)行復(fù)位。圖 7-4 頂出脫模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖228 其它結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)塑料模的支承零件包括定模（或上模）座板、定模（上模）板、型腔固定板、支承板、支架、動(dòng)模（或下模）座板等。注射模的支承零件的典型組合如圖 8-1 所示。圖 8-1 支承零件的典型組合8.1 模具安裝尺寸校核 模具安裝固定有兩種：螺釘固定、壓板固定。采用螺釘直接固定時(shí)（大型模具多采用此法），模具動(dòng)定模板上的螺孔及其間距，必須和注塑機(jī)模板臺(tái)面上對(duì)應(yīng)的螺孔一致；采用壓板固定時(shí)（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有較大的靈活性；該模具采用壓板固定。8.2 開(kāi)模行程的效核 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。對(duì)于單分形面23的注塑模具，其開(kāi)模行程按下式效核查參考文獻(xiàn)[15]：S≥H1+H2+(5-10) （8-1）式中： S-為注塑機(jī)的最大行程（此模具中為 300）mm；H1-為塑件的脫模距離（此模具中為 20）mm ；H2-為包括流道在內(nèi)的塑件高度（此模具中為 90）mm ；所以上式成立（110300 ），即該注塑機(jī)的開(kāi)模行程符合要求。由以上對(duì)各參數(shù)的效核可知該注塑機(jī)符合要求。249 溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)無(wú)論何種塑料進(jìn)行注塑成型，均會(huì)有一個(gè)比較合適的溫度范圍，在此溫度范圍內(nèi)，塑料熔體的流動(dòng)性好，容易充滿型腔，塑料脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學(xué)性能以及表面質(zhì)量也比較高。為了使模溫能控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，必須設(shè)計(jì)模具溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。因?yàn)樗芰献⑸淠卣{(diào)節(jié)能力，不僅影響到塑件質(zhì)量，而且也決定著生產(chǎn)效率。實(shí)際上模溫設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到生產(chǎn)成本與經(jīng)濟(jì)效益。9.1 模溫對(duì)塑件質(zhì)量的影響（1）改善成形性每一種塑料都有其濕度的成形模溫，在生產(chǎn)過(guò)程中若能始終維持相適應(yīng)的模溫則其成形性可得到改善，若模溫過(guò)低，會(huì)降低塑件熔體流動(dòng)性，使塑件輪廓不清，甚至充模不滿；模溫過(guò)高，會(huì)使塑件脫模時(shí)和脫模后發(fā)生變形，使其形狀和尺寸精度降低。（2）成形收縮率利用模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定，能有效減少塑料成型收縮的波動(dòng)，提高塑件的合格率。采用允許的的模溫，有利于減少塑料的成形收縮率，從而提高塑件的尺寸精度。并可縮短成形周期，提高生產(chǎn)率。（3）塑件變形模具型芯與型腔溫差過(guò)大，會(huì)使塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形。尤以壁厚不均和形狀復(fù)雜的塑件為甚。需采用合適的冷卻回路，確保模溫均勻，消除塑件翹曲變形。（4）尺寸穩(wěn)定性對(duì)于結(jié)晶性塑料，使用高模溫有利于結(jié)晶過(guò)程的進(jìn)行，避免在存放和使用過(guò)程中，尺寸發(fā)生變形；對(duì)于柔性塑料（如聚烯烴等）采用低模溫有利用塑件尺寸穩(wěn)定。（5）力學(xué)性能適當(dāng)?shù)哪兀墒顾芗W(xué)性能大為改善。例如，過(guò)低模溫，會(huì)使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，或產(chǎn)生明顯的熔接痕。對(duì)于粘性大的剛性塑料，使用高模溫，可使其應(yīng)力開(kāi)裂大大的降低。（6）外觀質(zhì)量適當(dāng)提高模具溫度能有效地改善塑件的外觀質(zhì)量。過(guò)低模溫會(huì)使塑件輪廓不清，產(chǎn)生明顯的銀絲、云紋等缺陷，表面無(wú)光澤或粗糙度增加等。259.2 模溫對(duì)生產(chǎn)效率的影響就注射成形過(guò)程講，可把模具看成為熱交換器。塑料熔體凝固時(shí)釋放出的熱量中約有 5%以輻射、對(duì)流的方式散發(fā)到大氣中，其余 95%由模具的冷卻介質(zhì)（一般是水）帶走。因此模具的生產(chǎn)效率主要取決于冷卻介質(zhì)的熱交換效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，模具的冷卻時(shí)間約占整個(gè)注射成形周期的 2/3 至 4/5，因此縮短注射成形周期內(nèi)的冷卻時(shí)間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。故在設(shè)計(jì)過(guò)程中冷卻時(shí)間應(yīng)適當(dāng)控制。 模具溫度是否合適、均一與穩(wěn)定對(duì)塑料熔體的充模流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀、外觀、尺寸精度都有重要的影響。注射模設(shè)計(jì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過(guò)控制模具溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。9.3 加熱系統(tǒng)由于該套模具的模溫要求在 50～80oC，無(wú)需設(shè)置加熱裝置。9.4 冷卻系統(tǒng)一般注射到模具內(nèi)塑料溫度為 200oC 左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時(shí)其溫度在 60oC 左右。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，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。對(duì)于粘度低、流動(dòng)性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍 66 等），因?yàn)槌尚凸に囈竽囟疾惶?，所以常用常溫水?duì)模具進(jìn)行冷卻。PE 的成型溫度和模具溫度分別為 190～200oC、50～80oC。9.5 冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水較多，因?yàn)樗臒崛萘看?，傳熱系?shù)大，成本低。用水冷卻，即在模具型腔周圍或內(nèi)部開(kāi)設(shè)冷卻水道。269.6 冷卻裝置的結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單流道式：取水道直徑為 8mm，距型腔約為 40mm，在定模布置兩根，左右對(duì)稱布置。綜上，該模具塑料釋放的總熱量不大，只在模具型腔周圍開(kāi)設(shè)冷卻水道即可，均采用簡(jiǎn)單流道式。示圖如下：圖 9-1 冷卻裝置的結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)圖2710 經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性分性影響模具成本的因素很多，包括產(chǎn)品的材料，設(shè)計(jì)與分析效率，制造工藝，加工制造效率，工輔具消耗，產(chǎn)品精度，管理水平等。但主要的因素有三個(gè)：材料，設(shè)計(jì)和制造加工效率。在設(shè)計(jì)和制造加工效率上，模具制造者是完全可以控制和掌握的。設(shè)計(jì)是決定模具模具以及成本結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，一旦設(shè)計(jì)定型，所需的材料和加工路線已基本確定，可以說(shuō)它是成本控制的決定性因素。加工制造效率也是內(nèi)部控制成本的關(guān)鍵因素，它所帶來(lái)的加工時(shí)間長(zhǎng)短，加工質(zhì)量，工輔具消耗等都會(huì)對(duì)成本帶來(lái)影響。綜上所述，影響模具成本的可控關(guān)鍵因素為設(shè)計(jì)，加工制造效率和材料。要設(shè)計(jì)所涉及的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性的分析也是從上述三個(gè)方面著手。本次設(shè)計(jì)根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、形狀尺寸、產(chǎn)品批量、模具制造難易及其壽命、成本高低再加上設(shè)計(jì)和加工制造的復(fù)雜性，綜合考慮，一般來(lái)說(shuō)，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，對(duì)于精度要求不高的小型塑件（沒(méi)有配合精度要求），形狀簡(jiǎn)單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。多型腔模具設(shè)計(jì)的重要問(wèn)題之一就是澆注系統(tǒng)的布置方式，由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關(guān)，因二型腔的排布在多型腔模具設(shè)計(jì)中應(yīng)加以綜合考慮。應(yīng)使每個(gè)型腔都通過(guò)澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需的足夠的壓力，以保證塑料熔體同時(shí)均勻地充滿每個(gè)型腔，使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。分型面形狀應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單，以便于模具的制造和塑件的脫模。綜合考慮以上的設(shè)計(jì)原則，結(jié)合該塑件的特性，其分型面的選擇見(jiàn) 3-1。其它設(shè)計(jì)上應(yīng)注意問(wèn)題，在每章節(jié)里面有具體的說(shuō)明，在此不再重述。在模具的加工制造上面主要有以下幾種常見(jiàn)加工方式：銑，磨，線割，電火花加工。銑床一般加工頂針孔，定位槽，水路孔，螺絲孔，型腔，澆道，電極等。磨床一般加工滑塊，斜銷，模仁，入子，頂針高度等。線割一般加工模仁上的頂針孔，斜銷孔，入子孔，電極等。高速銑一般加工模仁上不規(guī)則的形狀，不規(guī)則的電極等。