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加熱缸體注塑模設(shè)計(jì) 前 言 塑料工業(yè)是世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)之一。自1927年聚氯乙烯塑料問(wèn)世以來(lái)，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(guò)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(lái)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(kāi)拓了廣闊的領(lǐng)域。目前，塑件已深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)中。特別是在辦公機(jī)器、照相機(jī)、汽車(chē)、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(shì)不斷加強(qiáng)，并且陸續(xù)出現(xiàn)全塑產(chǎn)品。據(jù)報(bào)道，美國(guó)塑料工業(yè)已變?yōu)槿赖谒膫€(gè)最大的工業(yè)，每年的塑料消耗量已經(jīng)超過(guò)鋼材。在全世界按照體積和重量計(jì)算塑件的消耗量也超過(guò)了鋼材。我國(guó)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(wàn)噸，居世界第四位。如今，我國(guó)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)中發(fā)揮了愈來(lái)愈大的作用。 塑料模具設(shè)計(jì)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(xiàng)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(shí)，所以這些知識(shí)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(jì)、塑料的選擇、塑件的成型、模具設(shè)計(jì)與制造四個(gè)主要環(huán)節(jié)，在上述四個(gè)環(huán)節(jié)中，模具設(shè)計(jì)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(guò)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(gè)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)量好的注射模可以成型上百萬(wàn)次，壓縮模大約可以生產(chǎn)25萬(wàn)件，這些都同模具設(shè)計(jì)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(duì)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(jì)起著重要的作用。高效的全自動(dòng)設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)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(jì)制造和更新為前提。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的各個(gè)部門(mén)對(duì)塑件的品種和產(chǎn)量需求愈來(lái)愈大、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期愈來(lái)愈短、用戶(hù)對(duì)塑件質(zhì)量的要求愈來(lái)愈高，因而對(duì)模具設(shè)計(jì)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(jì)和制造技術(shù)不斷向前發(fā)展，從而也推動(dòng)了塑料工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展，可以說(shuō)，模具設(shè)計(jì)與制造水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工業(yè)化發(fā)展的程度。 第一章 塑料制件的設(shè)計(jì) 塑料制件主要是根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。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。 塑料的設(shè)計(jì)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(jià)格低廉和成型性能較好的塑料。同時(shí)還應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壁厚均勻、成型方便。在設(shè)計(jì)塑件時(shí)，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(jiǎn)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(lèi)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(zhǎng)期余熱金屬接觸已發(fā)生分解； （2）流動(dòng)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(shí)取向性明顯，尤其低溫高壓時(shí)更明顯，模具溫度低于50℃以下塑件無(wú)光澤，已產(chǎn)生熔接痕、流痕；90℃以上時(shí)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(zhǎng)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(wú)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(shí)表面迅速變色、發(fā)脆、若添加康氧化劑時(shí)會(huì)改善其抗大氣老化性能 耐酸性 60℃以下中等濃度的酸類(lèi)無(wú)影響。強(qiáng)酸及高濃度氧化劑能引起破壞，對(duì)水和無(wú)機(jī)鹽溶液穩(wěn)定 耐堿性 對(duì)堿類(lèi)穩(wěn)定 耐油性 對(duì)多數(shù)油類(lèi)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(guò)80℃能溶于苯、甲苯等芳香烴及氯化烴中，于溶劑長(zhǎng)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(lèi)型 螺桿式 密度 g/cm3 0.90～0.91 計(jì)算收縮率 % 1.0～2.5 預(yù)熱 溫度 ℃ 80～100 時(shí)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(shí)間 s 注塑時(shí)間 20～90 高壓時(shí)間 0～5 冷卻時(shí)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(shí)間 h 4 1.2 塑件的體積與重量 計(jì)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(jì)算塑件的體積： 2）計(jì)算塑件的重量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)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(jì) 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(dòng)、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(guò)渡，既安全又改善了熔體在型腔的流動(dòng)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(zhǎng)方形，在寬度方向的一側(cè)有兩個(gè)Φ10.5㎜的圓孔，在高度為15mm的圓錐凸臺(tái)上有一直徑為Φ4㎜的圓孔。因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)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(jí)為MT5級(jí)，由以上分析可見(jiàn)，該零件的尺寸精度要求不高，對(duì)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(méi)有缺陷、毛刺，內(nèi)部不得有導(dǎo)電雜質(zhì)外，沒(méi)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(shí)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(jì)： 在注塑成形塑件設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該盡量避免凸凹臺(tái)，然而本塑件側(cè)壁上有凸臺(tái)和圓孔，所以其成形模具中必須設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)。 1）脫模斜度 塑件在模具注塑成形過(guò)程中，塑料從熔融狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)狀態(tài)將會(huì)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(jì)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(jì)時(shí)必須考慮的問(wèn)題之一。塑件的壁厚要求盡量分布均勻否則會(huì)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?yàn)楦鞣N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(zhǎng)，查模具設(shè)計(jì)大典表8.5-8，由壁厚與流程關(guān)系式計(jì)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(lái)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(jì)方案的確定 2.1 分型面的選擇 選擇分型面時(shí)，通常應(yīng)考慮以下幾項(xiàng)基本原則： （1）便于塑件的脫模。 1）在開(kāi)模時(shí)塑件應(yīng)盡可能留于下?；騽?dòng)模內(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(duì)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(kāi)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(lèi)零件，表面質(zhì)量無(wú)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(guò)程中塑件冷卻包緊于型芯，留于動(dòng)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(guò)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(jiàn)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(jì)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(jì)中采用的是整體式結(jié)構(gòu)。凸模是用來(lái)成形制品內(nèi)表面的成形零件，因?yàn)樵撝破返膬?nèi)表面不是很復(fù)雜，所以采用組合式。即通過(guò)過(guò)盈配合裝配在動(dòng)模板上，然后在將凸模與動(dòng)模板的組合體固定在動(dòng)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(zhǎng)度為146mm,最大寬度74mm，重量約為102.1g, 制品結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是側(cè)向有凹槽和凸臺(tái)，所以要采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。對(duì)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(duì)簡(jiǎn)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(jì)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(jiǎn)單緊湊，設(shè)計(jì)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(shí)采用一模一件，即模具只需要一個(gè)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(duì)稱(chēng)，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(jì)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(jì)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(jì)及計(jì)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(shí)充滿(mǎn)型腔的各個(gè)空間的通道，它在充模及固化過(guò)程中還將注射壓力平衡地傳遞到型腔的各個(gè)部位以獲得填充殷實(shí)完整質(zhì)量?jī)?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(jì) 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(dòng)和開(kāi)模時(shí)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(dòng)速度和充模時(shí)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(jì)成可拆卸更換的澆口套，澆口套結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)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(guò)大的錐角α?xí)a(chǎn)生湍流或渦流卷入空氣，過(guò)小的錐角使凝料脫模困難，還會(huì)使充模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過(guò)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(jì) 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(shí)間及防止倒流等作用。 常用的澆口類(lèi)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(jiǎn)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(zhǎng)，產(chǎn)生過(guò)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(dòng)比校核 在確定塑料制件的澆口位置時(shí)，還應(yīng)該考慮塑料的允許的最大流動(dòng)距離比（簡(jiǎn)稱(chēng)流動(dòng)比）。流動(dòng)比是指融體在型腔內(nèi)流動(dòng)的最大長(zhǎng)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(shí)，流動(dòng)比計(jì)算公式為： K== （式 9.2-20） 式中 K —— 流動(dòng)比； —— 流動(dòng)路徑各段長(zhǎng)度，； —— 流動(dòng)路徑各段的型腔厚度，； —— 流動(dòng)路徑的總段數(shù) —— 允許的流動(dòng)比，PP為280。 第四章 成型零件設(shè)計(jì) 4.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(jià)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(jiàn)附圖。 4.1.2 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(jiàn)附圖。 4.2 成型零件工作尺寸計(jì)算 該成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)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(lái)進(jìn)行計(jì)算。 在計(jì)算成型零件型腔和型芯的尺寸時(shí)，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(shí)雙向分布的，則應(yīng)按這個(gè)要求加以換算。而孔中心矩尺寸則按公差帶對(duì)稱(chēng)分布的原則進(jìn)行計(jì)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(jì)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(guò)程中凹模的磨損會(huì)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(jì)模具時(shí)，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(jì)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(jì)算 凹模的深度尺寸計(jì)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(jì)算 型芯的徑向尺寸計(jì)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(jì)算 型芯的高度尺寸計(jì)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(jì)算 型孔之間的中心距尺寸計(jì)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(jì)算 在此型腔中，三個(gè)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(jì)算，公式為： 尺寸： 尺寸： 4.3 成型零件的力學(xué)計(jì)算 在塑料模過(guò)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(guò)型5材料的許用應(yīng)力時(shí)，型腔即發(fā)生強(qiáng)度破壞。與此同時(shí)，剛度不足則發(fā)生過(guò)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(jì)算方法，尤其對(duì)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(yàn)確定凹模側(cè)壁和底版厚度，而應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度的計(jì)算來(lái)確定。型腔剛度和強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)歸納為如下幾個(gè)方面： （1）成型過(guò)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(shí)不產(chǎn)生過(guò)大的、使塑件超差的彈性變形。此時(shí)，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(shí)變形大，不利用塑件脫模。當(dāng)變形量大于塑件的 收縮值時(shí)，塑件將被型腔包緊而難以脫模。此時(shí)，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(jì)算的特征和性質(zhì)，隨型腔尺寸及結(jié)構(gòu)特征而異。對(duì)大尺寸型腔，一般以剛度計(jì)算為主；對(duì)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(guò)材料許用應(yīng)力，當(dāng)以強(qiáng)度計(jì)算為主。其力學(xué)計(jì)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(jì)算和剛度計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)算： 綜合模具結(jié)構(gòu)，暫取=35。 4.3.2 凹模底板厚度計(jì)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(zhǎng)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(jì)及制造表3-10得＝0.0277 代入公式計(jì)算： 暫取。 第五章 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 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(lái)保證模具的對(duì)合精度。導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：導(dǎo)柱和導(dǎo)套的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；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(shí)，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(shí)錯(cuò)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(guò)程中會(huì)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(jì)（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(dòng)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(guò)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(jiān)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(zhǎng)度通常高出凸模端面6～8mm,以免在導(dǎo)柱還未導(dǎo)正時(shí)，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(jì)成錐形。 5.1.2 導(dǎo)套設(shè)計(jì) （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(dòng)定模的相對(duì)位置，保證模具運(yùn)動(dòng)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(jì)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(dòng)部分按H7/f6間隙配合，導(dǎo)套外徑按H7/k6過(guò)渡配合。 5.2 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(jì)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(jì) 注塑成形每一循環(huán)中,塑料制品必須準(zhǔn)確無(wú)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(chēng)為脫模結(jié)構(gòu)也稱(chēng)推出機(jī)構(gòu)。 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則： 1）保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀，這是對(duì)脫模機(jī)構(gòu)最基本的要求。在設(shè)計(jì)時(shí)必須正確分析塑件對(duì)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(shí)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(jiǎn)單、可靠，開(kāi)模時(shí)應(yīng)使塑件留于動(dòng)模，以利于注塑機(jī)移動(dòng)部分的頂桿推出塑件。 3）推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要準(zhǔn)確、靈活、可靠，無(wú)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(jì)算 將制品從包緊的型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力稱(chēng)為脫模力，此外，理論分析和實(shí)驗(yàn)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(jì)算公式為： （式 9.6-1） 式中 ——制品對(duì)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(duì)型芯包緊的脫模阻力可按薄壁矩形盒類(lèi)制品收縮脫模力的實(shí)用計(jì)算式（9.6-23）計(jì)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(shí)的制品溫度（℃）； ——制品厚度（）； ——脫模方向型芯高度（）。 由中國(guó)模具大典表9.6-2確定有關(guān)PP材料制品的脫模力計(jì)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(zhǎng)為：,，按公式（9.6-25）計(jì)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(dòng)平穩(wěn)，無(wú)明顯的推出痕跡，且不必另設(shè)復(fù)位機(jī)構(gòu)，在合模過(guò)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(jì)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(zhǎng)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??； ——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(jí)為5級(jí)，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(zhǎng)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(zhǎng)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(jì) 7.1 側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)的類(lèi)型 由于本塑件的側(cè)壁有一伸長(zhǎng)的凸出圓柱和兩個(gè)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(tái)的零件必須做成活動(dòng)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(dòng)力來(lái)源可以分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、氣動(dòng)或液壓三大類(lèi)。本套模具采用機(jī)動(dòng)抽機(jī)構(gòu)中的斜銷(xiāo)分型抽芯機(jī)構(gòu)。 機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的方法是開(kāi)模時(shí)依靠注塑機(jī)的開(kāi)模力，通過(guò)傳動(dòng)零件將側(cè)型芯抽出。機(jī)動(dòng)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(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 7.2 抽拔距的確定 抽拔距是指?jìng)?cè)型芯從成型位置抽到不防礙制品取出時(shí)側(cè)型芯在抽拔方向所移動(dòng)的距離。一般抽拔距應(yīng)大于制品的側(cè)孔深度或凸臺(tái)高度的2～3。 抽拔距的計(jì)算公式為： 2～3 式中 ——分開(kāi)拼合凹模所需的抽拔距（）； ——側(cè)凹分開(kāi)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(jì)算 塑料制品在冷凝時(shí)收縮會(huì)對(duì)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(dòng)的摩擦力，才能把活動(dòng)型芯抽拔出來(lái)。在抽拔過(guò)程中，開(kāi)始抽拔的瞬時(shí)，使制品與側(cè)型芯脫離所需的抽拔力稱(chēng)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(shí)，所需的抽拔力稱(chēng)為相繼抽拔力，前者比后者大。因此，計(jì)算抽拔力以計(jì)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(duì)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(duì)型芯的摩擦系數(shù)。塑料對(duì)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(rùn)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(shí)抽芯的數(shù)量。在制品同一側(cè)面有兩個(gè)以上型芯，采用抽芯機(jī)構(gòu)同時(shí)抽芯時(shí)，由于制品孔間距的收縮較大，所以抽拔力也大。 6）成型工藝參數(shù)。注射壓力、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間對(duì)抽拔力影響較大。當(dāng)注塑壓力小，保壓時(shí)間短，抽拔力較??；冷卻時(shí)間長(zhǎng)、制品收縮基本完成，則包緊力大。所以抽芯拔也大。 7.3.2 抽拔力的計(jì)算 抽拔力的計(jì)算與脫模力的計(jì)算相同，于是有： （式 9.6-13） 則 7.4 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、動(dòng)作可靠，適用于這種抽拔力與抽芯距不大的分型機(jī)構(gòu)。 7.4.1 斜導(dǎo)柱的受力分析和強(qiáng)度的計(jì)算：（中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典P442） 1）受力分析 斜導(dǎo)柱有一定的安裝斜角，隨著安裝斜角的增大，所需要的開(kāi)模力P和斜導(dǎo)柱受到的法向分力隨之增大。但如果角過(guò)小，會(huì)使機(jī)構(gòu)處于自鎖狀態(tài)，也不能開(kāi)模。本套模具中的斜導(dǎo)柱的安裝斜度為22°。 取鋼材零件之間摩擦系數(shù)=0.1，由于斜導(dǎo)柱采用的是T10A制造，需用彎曲應(yīng)力，彎曲作用力由（中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典）式（9.7-20）得 2）斜導(dǎo)柱的強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)斜導(dǎo)柱從制品中抽拔時(shí)，法向力N使斜導(dǎo)柱受到力臂Lc的彎曲力矩。固定端的最大彎矩，在危險(xiǎn)截面上的最大彎曲應(yīng)力，式中為斜導(dǎo)柱的抗彎截面模量，由于斜導(dǎo)柱采用的是圓形截面所以，。 斜導(dǎo)柱的直徑計(jì)算：(中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典公式9.7-18) 式中,為斜銷(xiāo)的有效長(zhǎng)度，，取。在這里取斜導(dǎo)柱的直徑為16. 斜導(dǎo)柱的強(qiáng)度條件式為: 式中 ——危險(xiǎn)截面上的最大彎曲應(yīng)力； ——最大彎矩； ——斜導(dǎo)柱的抗彎截面模量； ——許用彎曲應(yīng)力。 7.4.2 斜銷(xiāo)長(zhǎng)度和最小開(kāi)模行程計(jì)算 斜銷(xiāo)的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)抽拔距、斜銷(xiāo)直徑及其斜角的大小確定，其計(jì)算公式為： 式中 ——斜銷(xiāo)總長(zhǎng)度（）； ——斜銷(xiāo)固定部分大端直徑（）； ——斜銷(xiāo)固定板厚度（）； ——斜銷(xiāo)直徑（）； ——斜銷(xiāo)的斜角（°）； 取斜銷(xiāo)長(zhǎng)度為斜。 7.5 滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì) 1）滑塊與側(cè)抽芯的連接方式設(shè)計(jì) 該模具的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)用于成型塑件的側(cè)向孔，由于側(cè)向孔的尺寸較小，考慮到型芯強(qiáng)度和裝配問(wèn)題，采用組合式結(jié)構(gòu)。將型芯單獨(dú)制造，這樣既可節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材，又方便加工和方便修配更換。側(cè)型芯嵌入到滑塊中，采用圓柱銷(xiāo)固定。 2）滑塊的導(dǎo)滑方式 為使模具結(jié)構(gòu)緊湊，降低模具裝配復(fù)雜程度，擬采用整體式滑塊和整體式導(dǎo)向槽形式。 為提高滑塊的導(dǎo)向精度，裝配時(shí)可對(duì)導(dǎo)向槽或滑塊采用配磨、配研的裝配方法。 3）滑塊的導(dǎo)滑長(zhǎng)度和定位裝置設(shè)計(jì) 該零件由于側(cè)抽芯距較短，故導(dǎo)滑長(zhǎng)度只要符合滑塊在開(kāi)模時(shí)的定位要求即可。滑塊的定位采用彈簧圓頭銷(xiāo)定位裝置。 7.6 楔緊塊的設(shè)計(jì) 7.6.1 楔緊塊的結(jié)構(gòu)形式 模具閉模后，斜銷(xiāo)不能使滑塊完全復(fù)位，且斜銷(xiāo)也不能承受熔體施于滑塊的側(cè)向推力，為此須設(shè)置楔緊塊。本設(shè)計(jì)中，綜合考慮模具結(jié)構(gòu)和側(cè)抽芯的要求，采用一對(duì)楔緊塊，使其中心對(duì)稱(chēng)，可保證楔緊機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度。楔緊塊用螺釘固定于動(dòng)模板上，這樣制作容易，調(diào)整方便，易于更換。 7.6.2 楔緊塊的楔角 楔緊塊的楔角應(yīng)略大于斜銷(xiāo)的斜角（一般為2°～3°），這樣才能保證在模具開(kāi)模過(guò)程中楔緊塊始終能現(xiàn)已不必開(kāi)花快的后退動(dòng)作，否則斜銷(xiāo)將無(wú)法帶動(dòng)滑塊。從前面知道斜銷(xiāo)的斜角為22°，故選楔緊塊的楔角為25°。 第八章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 在塑料注塑成形中，注塑模具不僅是塑料熔體的成形設(shè)備，還起著熱交換器的作用。模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)直接影響到制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 本塑件在注塑成型時(shí)不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)，是否需要冷卻系統(tǒng)可以做如下的設(shè)計(jì)計(jì)算。 8.1 求塑件在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量 設(shè)定模具平均工作溫度為40℃，用常溫20℃的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30℃，產(chǎn)量為(粗算每2min1套)3.12kg/h。查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典表9.8-4得聚丙烯的單位熱流量為=5.9×10J/kg 8.2 求冷卻水的體積流量 由中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典式（9.8-15）得 式中 ——冷卻介質(zhì)的體積流量（m/min）； ——單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料重量（kg/min）； ——塑件在凝固時(shí)所放出的熱量（J/kg）； ——冷卻介質(zhì)的密度（㎏/mm）； ——冷卻介質(zhì)的比熱容[J/（㎏·C）]； ——冷卻介質(zhì)的出口溫度（℃）； ——冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度（℃）； 查中國(guó)模設(shè)計(jì)大典表9.8-1冷卻水的穩(wěn)定湍流速度和流量，可知所需的冷卻水管直徑非常小，加之，塑件材料PP冷卻速度快，要求澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱應(yīng)緩慢，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。 第九章 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 按進(jìn)料口（澆口）的形式模架分為大水口模架和小水口模架兩大類(lèi)，香港地區(qū)將澆口稱(chēng)為水口，大水口模架指采用除點(diǎn)澆口外的其他澆口形式的（二板式模具）所選用的模架，小水口模架指進(jìn)料口采用點(diǎn)澆口模具（三板式模具）所選用的模架。 大水口模架總共有四種形式：A型、B型、C型、D型。 小水口模架就是指采用點(diǎn)澆口的模具所選用的模架，總共有8種型式：DA型、DB型、DC型、DD型、EA型、EB型、EC型、ED型，其中以D字母開(kāi)頭的4種型式適用于自動(dòng)斷澆口模具的模架。 模具結(jié)構(gòu)采用一模兩腔兩板式結(jié)構(gòu)，采用側(cè)澆口頂出機(jī)構(gòu)直接采用頂竿頂出。 根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)》附錄B所提供的模架圖選模架型號(hào)為：2530-AI-80-40-80。 澆口套也可選標(biāo)準(zhǔn)件，因?yàn)樽⑺軝C(jī)噴嘴口直徑為￠4，查塑料模具設(shè)計(jì)P47 表4-1選擇進(jìn)料口直徑為￠5的澆口套。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)模具裝配圖。 第十章 注塑機(jī)參數(shù)校核 10.1 最大注塑量校核 注塑機(jī)的最大注射量是指柱塞或螺桿在作一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能達(dá)到的最大注出量。目前我國(guó)已統(tǒng)一規(guī)定用加工聚苯乙烯塑料時(shí)注射機(jī)一次所能注出的公稱(chēng)容積來(lái)表示。為了保證正常的注射成型，選擇注射機(jī)時(shí)，注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好在最大注塑量的80﹪。所以，選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)滿(mǎn)足 在一般情況下，僅對(duì)最大注射量進(jìn)行校核，但對(duì)熱敏性塑料還應(yīng)注意注射機(jī)能出處理的最小注射量，因?yàn)槊看巫⑸淞刻r(shí)，塑料在料筒內(nèi)停留的時(shí)間會(huì)過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致塑料高溫分解，從而降低塑料的質(zhì)量和性能。其最小注射量應(yīng)不小于額定注射量的20﹪。 0.8M≥M＋M 式中：M——注塑機(jī)的最大注塑量，g； M——塑件的體積，g，該零件M＝5.96g M——澆注系統(tǒng)體積，g，該零件M＝2。 故 M≥＝＝144.3 此處選定的注塑機(jī)注塑量為192,所以滿(mǎn)足要求。 10.2 鎖模力校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模裝置對(duì)模具所施加的最大夾緊力。當(dāng)高壓的塑料溶體充滿(mǎn)模具型腔時(shí)，沿鎖模方向會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的作用力，此力總是力圖使模具沿分型面脹開(kāi)。為此，注射機(jī)的額定鎖模力必須大于型腔內(nèi)塑料熔體壓力與塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（即注射面積）的乘積。 一般，閉模時(shí)要從模外加大于型腔內(nèi)壓力一倍以上的鎖模力。 F＞PA 式中：P——熔融型料在型腔內(nèi)的壓力（20MP～40MP）； A——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和，經(jīng)計(jì)算為10508； F——注塑機(jī)的額定鎖模力，KN。 故 F＞PA＝40×10508＝420.32KN 此處選定的注塑機(jī)為900KN，滿(mǎn)足要求。 10.3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 9.3.1 模具閉合高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸的拉桿間距相適應(yīng)： 模具長(zhǎng)×寬＜拉桿面積 即 250×300＜260×360 故滿(mǎn)足要求。 9.3.2 模具閉合高度校核 本模具的閉合高度為 ，XS-ZY-125型注射機(jī)所允許模具的最小閉合厚度為，最大厚度為， 即模具滿(mǎn)足 的安裝條件。 10.4 開(kāi)模行程校核 注射機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)滿(mǎn)足分開(kāi)模具取出塑件的需要。所選注塑機(jī)為XS-ZY-125型，其最大行程與模具厚度無(wú)關(guān)，故注塑機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)滿(mǎn)足下式 （5～10） 式中 ——注塑機(jī)最大開(kāi)模行程，。 H——推出距離，； H——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，； 因?yàn)? S＝300 H＋H＋（5～10）＝44＋105＋10＝159 故開(kāi)模行程滿(mǎn)足要求。 第十一章 模具裝配與試模 11.1 模具的裝配 模具裝配時(shí)要求相鄰裝配單元之間的配合與聯(lián)接均需要按裝配工藝確定的裝配基準(zhǔn)進(jìn)行定位與固定，以保證其間的配合精度和位置精度，從而保證型芯與型腔間能精密均勻的配合和定位，開(kāi)合運(yùn)動(dòng)及側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)與推出脫模機(jī)構(gòu)都能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的精確性。 具體的工藝要求： （1）通過(guò)裝配與調(diào)整，使裝配尺寸鏈的精度能夠完全滿(mǎn)足密封性的要求； （2）裝配完成的模具其塑料注射完全滿(mǎn)足規(guī)定的要求； （3）壽命期限可以達(dá)到預(yù)先規(guī)定的數(shù)值和水平等。 模具的裝配方法 1.配作法 在零件加工時(shí)需對(duì)配作及裝配有關(guān)的必要部位進(jìn)行高精度加工而孔位精度需由鉗工配作來(lái)保證：在裝配時(shí)，由配作使各零件裝配后的相對(duì)位置保持正確關(guān)系，如在導(dǎo)套與導(dǎo)柱的裝配及圓柱銷(xiāo)的裝配等； 2.直接裝配法 零件的型孔、型面及安裝孔。單件按圖樣要求加工裝配時(shí)，按圖樣要求把各零件連接在一起，如在 定位環(huán)、動(dòng)模板、定模板、墊塊、動(dòng)模墊板之間的裝配均采用直接裝配法。 塑料注射模結(jié)構(gòu)與裝配單元 塑料注塑模結(jié)構(gòu)主要取決于塑件的形狀與結(jié)構(gòu)要素。在本套模具設(shè)計(jì)中采用的是斜導(dǎo)柱側(cè)向分星抽芯注射模結(jié)構(gòu)，當(dāng)開(kāi)模時(shí)，由斜導(dǎo)柱將四個(gè)滑塊側(cè)向分型。然后，再由注射機(jī)推動(dòng)推板，使腿桿頂出塑件與流道凝料，合模時(shí)再由定模推動(dòng)復(fù)位桿，由復(fù)位桿帶動(dòng)頂桿固定板和頂桿實(shí)現(xiàn)頂桿的復(fù)位，為下一個(gè)注塑循環(huán)作準(zhǔn)備。 塑料注塑裝配單元 塑料注射模具使用過(guò)程： 精確合模塑料注射塑件冷卻成形側(cè)向分型抽芯開(kāi)模主分型塑件與流道凝料脫模。 同時(shí)為適應(yīng)塑件注射成型條件，還必須設(shè)置有合理的塑料注射流道和冷卻系統(tǒng)元器件，諸如： （1）定位、導(dǎo)向元件與配合副。包括：圓柱銷(xiāo)、導(dǎo)柱與導(dǎo)套副、定位環(huán)等； （2）旁側(cè)向分型抽芯與配合副。 （3）塑件脫模、復(fù)位元件和結(jié)構(gòu)。包括：推桿、復(fù)位桿、推板等； （4）定模板、動(dòng)模板還分別裝有冷卻、注射系統(tǒng)中的節(jié)流水管接頭； （5）澆口套、隔板、O形圈等； （6）塑料注射模裝配，一般分為組裝定模組合和組裝動(dòng)模組合單元。其中，定模裝配單元又主要由動(dòng)模板與型芯裝配完之后再與動(dòng)模墊板一起裝配構(gòu)成動(dòng)模裝配單元。 11.2 模具的安裝 （1）清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物、毛刺。 （2）因本模具外形尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機(jī)器下面兩根導(dǎo)軌上墊好木板，模具從側(cè)面進(jìn)入機(jī)架間，定模如定位孔。并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動(dòng)模，然后慢速開(kāi)閉模具，找正動(dòng)模，應(yīng)保證開(kāi)閉模具時(shí)平衡、靈活、無(wú)卡住現(xiàn)象，然后固定動(dòng)模。 （3）調(diào)節(jié)鎖模機(jī)構(gòu)，保證有足夠開(kāi)模距及鎖模力，使模具閉合適當(dāng)。 （4）慢速開(kāi)啟模板直至模板停止后退為止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開(kāi)閉模具觀察頂出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況，動(dòng)作是否平衡、靈活、協(xié)調(diào)。 （5）模具裝好后，等料筒及噴嘴溫度上升到距預(yù)定溫度20～30℃，即可校正噴嘴與澆口套的相對(duì)位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，須使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。 （6）開(kāi)空車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察模具各部分運(yùn)行是否正常，然后才可注射試模。 11.3 試模 通過(guò)試模塑件上常會(huì)出現(xiàn)各種弊病，為此必須進(jìn)行原因分析、排除故障。造成次廢品的原因很多，有時(shí)是單一的，但經(jīng)常是多方面綜合的原因。需按成型條件、成型設(shè)備、模具結(jié)構(gòu)、及制造精度、塑件結(jié)構(gòu)及形狀等因素逐個(gè)分析找出其中主要矛盾，然后再采用調(diào)節(jié)成型條件、修整模具等方法加以解決。 參考文獻(xiàn) [1] 李德群 唐志玉主編.中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典（第二卷).江西:江西科學(xué)技術(shù)出版社2003 [2] 中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)組編.塑料模設(shè)計(jì)及制造.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001 [3] 陳萬(wàn)林主編.塑料模具設(shè)計(jì)與制作教程.北京:北京希望電子出版社,2000 [4] 《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組.塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè).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(jì)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(jì)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(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版,2001 [8] 于華主編.注射模具設(shè)計(jì)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(cè).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003 [11] 唐志玉主編.模具設(shè)計(jì)師指南.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1999 [12] 楊叔子主編.機(jī)械加工工藝師手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002 [13] 大連理工大學(xué)工