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前 言
1 注射成型模具的地位及發(fā)展趨勢
伴隨著現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工農(nóng)業(yè)和日常生活中等各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，質(zhì)量要求也越來越高，在現(xiàn)如今的塑件生產(chǎn)過程中，模具設(shè)計的高質(zhì)量化，先進(jìn)模具制造設(shè)備的出現(xiàn)，完善的加工工藝，優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化成型設(shè)備以及計算機(jī)輔助設(shè)計，計算機(jī)輔助制造的出現(xiàn)，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)塑件提供了重要的條件。
塑料是當(dāng)今極具活力的一門產(chǎn)業(yè)。塑料是現(xiàn)代主要的工業(yè)結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用于汽車、宇航、電子通信、儀器儀表、文體用品、化工、紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、建筑五金等各個領(lǐng)域。至2004年，我國塑料制件的年產(chǎn)量已突破2500[1]萬噸。展望21世紀(jì)，高分子合成材料將進(jìn)入質(zhì)的飛躍發(fā)展時期。
我國塑料模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比存在很大的差距。但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之相配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和改革開放方針引導(dǎo)下，我國注塑模得到迅速發(fā)展，高效率、自動化、大型、微型、精密、無流道、氣體輔助、高壽命模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比例越來越大?？傮w上來看注塑模具發(fā)展趨勢，注塑成型模具正加深理論研究，加速推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，擴(kuò)大研究各種特殊結(jié)構(gòu)注塑模具，全面推廣CAD/CAE/CAM，進(jìn)一步加強(qiáng)快速原型制造技術(shù)。
2 畢業(yè)設(shè)計設(shè)計方法、目的
（1）設(shè)計方法
本次設(shè)計的鉗柄注塑模是一商品，在日常生活中它有很多的應(yīng)用。由于它的生產(chǎn)批量大，精度要求高，且材料為塑料PS，適合在塑料模具行業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)。本設(shè)計中使用注射模具來生產(chǎn)該產(chǎn)品，其原理是將粒狀塑料連續(xù)輸入到成型機(jī)的料筒中加熱熔融，然后由注射桿推進(jìn)，由噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)導(dǎo)入模具中，然后保壓冷卻，使之固化成型。為了合理而快速的設(shè)計出模具，采用參數(shù)化設(shè)計，保證模具的各種數(shù)據(jù)上有緊密的量的聯(lián)系。整個設(shè)計過程包括工藝條件的分析、最佳方案的確定、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具二維和三維圖的繪制。使用MPA分析制件的成型工藝，使用PROE進(jìn)行三維建模并進(jìn)行參數(shù)化分析，通過CAD繪制各種零件圖，最后整理設(shè)計說明書，完成整個設(shè)計。
（2） 設(shè)計的目的
通過這次畢業(yè)設(shè)計，預(yù)期達(dá)到以下目的：
1）加深對塑料的組成及性能的了解。
2）了解塑料成型的基本原理，學(xué)會正確分析成型工藝對模具的要求。
3）掌握一類成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計方法。
4）具有初步分析、解決模具現(xiàn)場技術(shù)問題的能力。
二、塑件制品分析
1、塑件的成形工藝分析
產(chǎn)品名稱：方罩殼注塑模
產(chǎn)品材料：PP
產(chǎn)品數(shù)量：大批量生產(chǎn)
塑料尺寸：如圖所示
塑料要求：塑料外側(cè)表面光滑，下端外沿不允許有澆口痕跡。塑料允許最大脫模斜度45°。塑件外表面上不能有分型線。
塑件形狀：該制件形狀為旋轉(zhuǎn)體，上端有M10的螺紋，形狀較為簡單：（如圖）
制品材料：PP
2、塑料材料特性
（1）塑料基本特性
PP塑料，化學(xué)名稱：聚丙烯 （簡稱PP），改制品的塑料品種為熱塑性塑料中的PP（聚丙烯），聚丙烯無毒，無味，無色。外觀與聚乙烯較為相似，但更透明、更輕，其密度為：0.90~0.91g/cm3.它不吸水，光澤好且易著色，具有優(yōu)良的介電性能，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性，易于成型加工。其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、硬度及彈性均比一般塑料優(yōu)良。聚丙烯注射成形一體鉸鏈有特別高的抗彎曲疲勞強(qiáng)度。聚丙烯的熔點(diǎn)為：164℃~170℃，耐熱性好，可在100℃以上溫度下消毒滅菌，但在-35℃時會發(fā)生脆裂，且在氧、熱、光的作用下極易解聚、老化，所以必須加入防化劑。
比重:0.9-0.91克/立方厘米 成型收縮率:1.0-2.5% 成型溫度：160-220℃ ，特點(diǎn)： 無毒、無味，密度小,強(qiáng)度剛度,硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響,但低溫時變脆、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 。常見的酸、堿有機(jī)溶劑對它幾乎不起作用，可用于食具。PP是一種半結(jié)晶性材料。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點(diǎn)。由于均聚物型的PP溫度高于0℃以上時非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入1-4%乙烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100℃）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度。PP的強(qiáng)度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150℃。
PP的流動率MFR范圍在1-40。PP的收縮率相當(dāng)高，一般為1.8-2.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。
（2）塑料材料成形性能
1).結(jié)晶料，吸濕性小，易發(fā)生融體破裂，長期與熱金屬接觸易分解。
2).流動性好，但收縮范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔。凹痕，變形。
3).冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，并注意控制成型溫度。料溫低溫高壓時容易取向，模具溫度低于50度時，塑件不光滑，易產(chǎn)生熔接不良，流痕，90度以上易發(fā)生翹曲變形。
4). 塑料壁厚須均勻，避免缺膠，尖角，以防應(yīng)力集中。
（3） 塑件材料的應(yīng)用
丙烯可用做各種機(jī)械零件，如：法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件；可作為水、蒸汽、各種酸堿等的輸送管道，化工容器和其他設(shè)備的襯里、表面涂層；可制造蓋和本體和一的箱殼，各種絕緣零件，并用與醫(yī)藥工業(yè)中。
PP便宜、輕、良好的加工性和用途廣，催化劑和新工藝的開發(fā)進(jìn)一步促進(jìn)了應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，有人說：“只要有一種產(chǎn)品的材料被塑料替代，那么這種產(chǎn)品就有使用聚丙烯的潛力”。也用于編織袋、防水布，耐用消費(fèi)品：如汽車、家電和地毯等。汽車工業(yè)（主要使用含金屬添加劑的PP：擋泥板、通風(fēng)管、風(fēng)扇等），器械（洗碗機(jī)門襯墊、干燥機(jī)通風(fēng)管、洗衣機(jī)框架及機(jī)蓋、冰箱門襯墊等），日用消費(fèi)品（草坪和園藝設(shè)備如剪草機(jī)和噴水器等）。
3 . 成形工藝參數(shù)確定
查有關(guān)手冊得到PP塑料的成形工藝參數(shù)如下：
注射機(jī)類型：螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：50~80
形式：直通式
噴嘴 溫度（℃）：180~190
前段：200~210
料筒溫度（℃） 中段：210~230
后段：180~200
密度 1.01~1.04克/mm3
收縮率 1.8-2.5%
預(yù)熱溫度 80°c~85°c
預(yù)熱時間 2~3h
料筒溫度 后段 150°c~170°c，
中段 165°C~180°c，
前段 180°c~200°c
噴嘴溫度 170°c~180°c
模具溫度（℃） 50~70
注射壓力 60~100MPa
保壓壓力 50~70 MPa
注射時間 20~90s
保壓時間 15~30 s
冷卻時間 15~30 s
成形溫度 200°c～400°c
成形周期 40~70 s
收縮率 0.5%~0.8%
4、尺寸精度：由于改制件未標(biāo)注公差，查（《塑料模具設(shè)計與制造》P39表1-11、1-12）取MT5，B類公差。
5、表面形狀：
①表面粗糙度：
塑件的外觀要求越高，表面粗糙度值應(yīng)越低。塑件的表面粗糙度的高低，主要與模具行腔表面的表面粗糙度有關(guān)。一般來說，模具表面的表面粗糙度值要比塑件低1~2級。該制品可按照成型方法不同可查表（《塑料模具設(shè)計與制造》P42表1-13取值），但一般取值為1.2~0.2um,本書參考0.2um一值。
②塑件表面質(zhì)量
塑件表面質(zhì)量指的是塑件成形后的表觀缺陷狀態(tài)，如常見的缺料，溢料，飛邊，凹陷，氣孔，熔接痕，銀紋，翹曲與收縮，尺寸不穩(wěn)定等。他們是由于塑件成形工藝條件，塑件成形原材料選擇，模具總體設(shè)計等多種因素造成的。
6、生產(chǎn)批量：由于該制件幾何形狀較小故設(shè)計成一模多腔，則為大批量生產(chǎn)。
7、成型工藝分析：
①收縮性：速件從模具中取出后冷料到溫室，其尺寸體積全發(fā)生變化，這種性能稱為收縮性。收縮性可分為實(shí)際收縮性和計算收縮率兩種。公式如下： S’=Lc-Ls/Ls*100%
S=Lm-Ls/Ls*100%
式中：S’為實(shí)際收縮率；
S-計算收縮率
Lc-速件在形成溫度時的單項(xiàng)尺寸
Ls速件在室溫時的單向尺寸
Lm模具在室溫時的單向尺寸
其影響因素主要有塑料品種、塑件結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)、成型工藝，通常收縮率不是一個定值，而是在一定范圍內(nèi)變化，它的波動將引起塑料的波動，因此模具設(shè)計時應(yīng)根據(jù)這些因素綜合考慮來選擇塑料的收縮率，對精度高的塑件應(yīng)選取收縮率波動范圍小的塑料，并留有修正余地。
②流動性：在成型過程中，塑料熔體在一定的溫度、壓力下填充模具型腔的能力稱為流動性，聚丙烯為熱塑性塑料，可根據(jù)相對分子質(zhì)量大小，熔體指數(shù)，螺旋線長度，表觀黏度及流動比等一系列指數(shù)進(jìn)行分析。凡是促進(jìn)熔料溫度降低，流動阻力增大的因素，流動性都會下降，。經(jīng)過分析與查證PP具有良好的流動性，其主要影響因素是溫度、壓力、模具結(jié)構(gòu)。因此，在設(shè)計時均應(yīng)考慮上訴因素。
③相容性：由于不考慮PP與其它材料的混合使用，因此，不做贅述。
④吸濕性和熱敏性：聚丙烯屬于既不吸濕也不易黏附水份的塑料，且在高溫和受熱時間過長的情況下一般不會產(chǎn)生分解，故有較好的熱穩(wěn)定性。
8、模具設(shè)計的分析：
由于制件幾何形狀較小，要求批量生產(chǎn)，故初步確定為一模多腔；塑件上端有M10的螺紋，故必須設(shè)計脫螺紋機(jī)構(gòu)或側(cè)分型機(jī)構(gòu)，為保證塑件結(jié)構(gòu)完整順利脫離型芯，初步定為順序脫模，既為雙分型面注射模。
9、制品質(zhì)量：
根據(jù)M=ρV V=1/4πd2
其中ρ為0.90g/cm3
V=π/4D2H-π/4d2h
=π/4（252-232）×26+π/4（102-72）×6
≈2.084cm3
故M約為3.686g
三、注塑機(jī)的選用
根據(jù)計算出的制件體積、質(zhì)量大致確定模具的結(jié)構(gòu)，初步選定注塑機(jī)型號，方法如下：在選用的時候，根據(jù)產(chǎn)品所需的實(shí)際注塑量，并考慮一模型腔數(shù)量，再留有一定余量選擇注塑量。由于本制件為大批量生產(chǎn)，且初步考慮型腔數(shù)目確定為2腔。
根據(jù)Mj≥Ms/0.8
Vj≥Vs/0.8
Mj——注塑機(jī)最大理論注塑量
Ms——理論注塑容量
Mj——一幅模具成型產(chǎn)品所需的實(shí)際質(zhì)量
Vs——一幅模具成型產(chǎn)品所需的實(shí)際注塑容量
將制件的質(zhì)量和體積代入上式后，根據(jù)所得結(jié)果選定SZ系列注塑機(jī)。其主要參數(shù)如下：
注
塑
裝
置
項(xiàng)目
SZ-25
/20
螺桿直徑/mm
25
螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)
0~220
理論注塑容量/cm3
25
注塑壓力/Mpa
200
注塑速率/(g/s)
35
塑化能力/(kg/h)
13
鎖
模
裝
置
鎖模力/kN
200
拉桿間距/mm
242×187
模板行程/mm
210
模具最小厚度/mm
110
模具最大厚度/mm
220
定位孔直徑/mm
55
定位孔深度/mm
10
噴嘴伸出量/mm
20
噴嘴球半徑/mm
SR10
頂出行程/mm
55
頂出力/kN
6.7
電
氣
油泵電機(jī)功率/kW
7.5
加熱功率/kW
26
其
他
機(jī)器重量/t
2.7
外形尺寸(L×W×
H)/(m×m×m)
2.1×1.2×1.4
四、模具設(shè)計的有關(guān)計算
1、型腔型芯工作尺寸的計算
⑴ 型芯結(jié)構(gòu)
型芯與各個的配合為過盈配合，以保證配合的緊密，防止塑件產(chǎn)生飛邊。另過盈配合可以保證型芯與模板的相對位置的固定。
（2）模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
為了保證模具的閉合精度，模具的定模部分和動模部分之間采用導(dǎo)柱和導(dǎo)套導(dǎo)向定位，推件板上裝有導(dǎo)套，推出推件時，導(dǎo)套在導(dǎo)柱上運(yùn)動，保證了推件板的運(yùn)動精度。定模板上裝有導(dǎo)柱，為澆口和定模板及拉料桿的運(yùn)動導(dǎo)向。
（3）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的校核
型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用和高速的沖擊作用，應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度。實(shí)踐證明大尺寸型腔剛度不足是主要矛盾，故型腔的不足是剛度不夠，型腔應(yīng)以滿足剛度條件為準(zhǔn)：δmax≤[δ];而對于小尺寸的型腔，強(qiáng)度不足是是主要矛盾，型腔應(yīng)以Бmax≤[Б]。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中也常用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或有關(guān)表格進(jìn)行簡化對凹模側(cè)壁和底板厚度的設(shè)計。由《塑料模具設(shè)計與制造》中表3—22中可以查出圓形型腔的內(nèi)壁直徑為2r，在80~90mm范圍內(nèi)。組合式型腔的內(nèi)壁厚為13mm，模具的壁厚為35mm，根據(jù)實(shí)際尺寸檢測 t>13就可以滿足強(qiáng)度，故本模具的強(qiáng)度足夠，可以進(jìn)行下一步的設(shè)計。
取PP塑料的平均成形收縮率為S=(S1+S2)/2=0.7%。塑件未標(biāo)注公差按照表1-12中5級精度公差值選取。
注： S——塑料的平均收縮率；
S1——塑料的最小收縮率；
S2——塑料的最大收縮率。
凹模的工作尺寸計算
凹模是成型塑件外型的的模具零件，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增大。所以，為了使模具磨損后留有修模的余地并滿足裝配的需要，在設(shè)計時包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸工差取上偏差。
凹模的徑向尺寸計算公式：
L=[Ls(1+k)-(3/4)△]0+δ
式中 Ls——塑件外型徑向公稱尺寸
K——塑料的平均收縮率
△——塑件的尺寸公差
δ——模具制造公差，取塑件相應(yīng)尺寸公差的1/3~1/6。
凹模的深度尺寸計算公式：
H=[Hs(1+k)-(2/3)△]+δ0
式中Hs——塑件高度方向的公稱尺寸。
經(jīng)查得PP的收縮率約為0.6%塑件未注公差按MT5B類公差選取，其單項(xiàng)公差為0.70。
塑件尺寸如圖：
① 型腔徑向尺寸
模具最大磨損量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=△/3，X取0.75
M10→-M10-0.70
(Lm1)+δz0=[（1+S）Ls1-X△]+δz0
=[（1+0.6%）×10-0.75×0.70] +0.23
=9.53+0.230
D25→D25-0.70
(Lm2)+δz0=[(1+S)Ls2-XΔ]+δ0
=[（1+0.6%）×25-0.75×0.70]+0.230
=24.6+0.230
②型腔深度尺寸
模具最大磨損量取塑件公差尺寸1/6；模具制造公差δz=△/3；取X=0.5,
30→30-0.70
(Hm1)+δz0=[(1+0.6%)×30-0.5×0.70]+0.230
=29.83+0.230
6→6-0.70
(Hm2)+δz0=[(1+0.60%)×6-0.5×0.70]+0.230
=5.68+0.230
(2).型芯的工作尺寸計算
①型芯的徑向尺寸：
模具最大磨損量取塑件的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3；取X=0.75
D6→D6+0.70
(Ls1)δz=[（1+s）Ls+x△]0-δz
=[（1+0.06%）×6+0.75×0.70]0-0.23
=6.560-0.23
(Ls2)-δz=[(1+s)Ls+X△]0-δz
=[(1+0.06%)×21+0.75×0.70]0-0.23
=21.650-0.23
②型芯高度尺寸：
模具最大磨損量取塑件公差的1/6，制造公差δ=Δ/3；取X=0.5
1)30→30+0.700
(Hm1)0-δ=[（1+S）Hs+ΔX]0-δz
=[(1+0.6%)×30+0.5×0.70]0-0.23
=30.530-0.23
2)6→6+0.700
(Hm1)0-δz=[（1+S）Hs2+xΔ]0-δz
=[(1+0.6%)×6+0.5×0.70]0-0.23
=6.3860-0.23
2.型腔壁厚、支撐板厚度的確定
型腔壁厚、支撐板厚度的確定從理論上講是通過力學(xué)的強(qiáng)度及剛度公式進(jìn)行計算的。剛度不足將產(chǎn)生過大的彈性變形并產(chǎn)生溢料間隙；強(qiáng)度不足將導(dǎo)致型腔產(chǎn)生塑性變形甚至破裂。
由于注塑成型受溫度、壓力、塑料特性及塑件復(fù)雜程度的影響，所以理論計算并不能完全真實(shí)的反映結(jié)果。通常在模具設(shè)計中，型腔及支撐板厚度不通過計算確定，而是憑經(jīng)驗(yàn)確定。
3、模具加熱、冷卻系統(tǒng)的確定：
為了縮短成型周期，提高效率，故本熱塑性塑料模具也設(shè)置了冷卻系統(tǒng)。
本模具冷卻系統(tǒng)在設(shè)計是遵循以下原則：
1） 冷卻水孔盡量的多，初步設(shè)計4個孔，孔盡可能的大。冷卻水孔中心線與型腔壁的距離取通道直徑的1-2倍（取15MM），冷卻通道之間的中心距取水孔直徑的3-5倍（取10）。
2） 冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等。當(dāng)塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面的距離應(yīng)盡可能的處處相等，當(dāng)壁厚不均勻時，應(yīng)在壁厚處強(qiáng)化冷卻。
3） 澆口處要加強(qiáng)冷卻。
4） 冷卻水孔道不應(yīng)穿過鑲塊或接縫部位，以防漏水。
5） 冷卻水孔應(yīng)避免設(shè)在塑件的熔接痕處。
6） 進(jìn)出口的水管設(shè)在模具的同一側(cè)（設(shè)在注塑機(jī)的背面）。
五、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計：
1、成形方法的確定
根據(jù)塑件成形工藝參數(shù)及注塑所采用材料的各種因素分析塑件應(yīng)采用注射成型法生產(chǎn)，由于要保證塑件的內(nèi)表面質(zhì)量，因此采用點(diǎn)澆口或扁平形澆口設(shè)置在非工作表面即外側(cè)面?？梢允褂萌魏晤愋偷臐部?。如果使用環(huán)形澆口，則最好使用較短的類型。對于均聚物材料建議使用熱注嘴流道。對于共聚物材料既可使用內(nèi)部的熱流道也可使用外部熱流道。因此模具應(yīng)為雙分型面注射模。
2、模具型腔的排列：
單型腔模具其優(yōu)點(diǎn)是塑件精度高，工藝參數(shù)易于控制；模具結(jié)構(gòu)簡單；模具制造成本低，周期短，但塑件成型的生產(chǎn)率低，塑料成本高。其適用于塑件較大，精度要求較高或者小批量生產(chǎn)及試生產(chǎn)。
多型腔模具其塑料成型的生產(chǎn)效率，塑件的成本底，但塑料的精度低，工業(yè)參數(shù)難以控制；模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模具制造成本高、周期長。其適用大批量、長期生產(chǎn)的小型塑件。
第一種方案，考慮到塑件形狀較為復(fù)雜，為保證塑件內(nèi)表面質(zhì)量以及使用性能的特殊要求，故采用單型腔注射模?？紤]到塑件的圓周面上有一道環(huán)形槽，進(jìn)行模具中心對稱分模即可使模具分出，所以模具采用一模一腔、平橫布置。模具尺寸相對來說較小，制造加工方便，但其缺點(diǎn)是模具生產(chǎn)效率較低，單個模具費(fèi)用較高。第二種方案：模具采用一模二腔可提高生產(chǎn)效率，平衡布置，模具尺寸相對較大。側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)加工難度較大，模具制造成本提高，且增加模具成形需要注射壓力和保溫時間等。但模具生產(chǎn)率大大提高，且側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)可以更換降低了模具成本。故兩者比較，采用第一種，即水平布置，設(shè)置四個型芯，模具采用一模一腔；側(cè)抽芯雖然可以提高效率，但是側(cè)抽芯增加了難度。相比之下第一方案比較合適。
對于多型腔模具，由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)密切相關(guān)，所以在模具設(shè)計時應(yīng)綜合考慮。型腔的排布應(yīng)使每個型腔都能通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體能同時均勻充滿每一個型腔，從而使各個型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。
多型腔的排布方法有平衡式和非平衡式。
塑件的形狀比較簡單，質(zhì)量比較小，生產(chǎn)批量比較小，所以應(yīng)該采用多型腔注射模具?？紤]到塑件的內(nèi)表面質(zhì)量，需要有一個分型面，所以模具采用一模兩腔，平衡布置。這樣模具的尺寸比較小，制造加工也比較方便，生產(chǎn)效率提高，塑件的成本也比較低。
1）型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。
2）型腔排列要盡可能的減少模具外形尺寸。
3）澆注系統(tǒng)瀏道應(yīng)經(jīng)可能短，斷面尺寸適當(dāng)，盡量減少彎折，表面粗燥度值要低，使壓力、溫度損失盡可能少。
4）本模具為一模兩腔，為使塑料熔體在同一時間進(jìn)入型腔，故分流道采用平衡式分布:
如圖形狀：
3、成形分型面的選擇：
塑料分型面是模具動模和定模的結(jié)合處，在塑件最大外形處，是為了塑件和凝料取出而設(shè)置的。
分型面的選擇即要保證塑件質(zhì)量要求又要便于脫模，本塑件的分型面選擇在塑件較大的截面。因?yàn)檩^大端面為非工作表面，其表面質(zhì)量的好壞不會影響到塑件的使用性能。
分型面的確定
4、澆注系統(tǒng)的選擇
（1）主澆道設(shè)計
澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。包括主流道、分流道，澆口和冷料穴。
為了讓主流道澆口凝料能從澆口套順利拔出，主流道設(shè)計圓為錐形，錐角為6°，其小端直徑d比注射機(jī)噴嘴直徑大0.5～1mm,由于小端前面是球面,其深度內(nèi)3～5㎜.注射機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合.因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1～2㎜,其計算公式為:
dmin=R+(0.5～1),R2=R1+(1～2)mm
dmin為小端最小允許值，R為小端球面半徑值，R1為噴嘴球面半徑，R2為主流道球面半徑。主澆道及分澆道示意圖如圖所示：
澆道形式
主流道澆口套及其固定形式
（2) 分流道設(shè)計：分流道由自己決定形狀可是圓形、半圓形、矩形、梯形、椰殼是半圓形和U形，本書取圓形。
分流道尺寸：分流道尺寸有塑料品種、塑件大小及流道長度確定。對于質(zhì)量在200以下壁后在3以下的塑件可用經(jīng)驗(yàn)公式計算分流道的直徑。
D=0.2654M1/2l1/4
式中 D——為分流道直徑
M——為塑件質(zhì)量
L——為分流道的長度
上式得分流道直徑僅限于3.2~3.9mm.對于HPVC和PMMA，則應(yīng)計算結(jié)果增加25%。D算出后一般取整數(shù)。
材料名稱
分流道直徑
材料名稱
分流道直徑
ABS、SAN、AS
4.5~9.5
PC
6.4~10
POM
3.0~10
PE
1.6~10
PP
1.6~10
HIPS
3.2~10
CA
1.6~11
PS
1.6~10
PA
1.6~10
PSF
6.4~10
PPO
6.4~10
SPVC
3.1~10
PPS
6.4~13
HPVC
6.4~16
（3）澆口設(shè)計：
澆口是連接分流道與型腔的熔體通道，澆口又有限制性澆口和非限制性澆口，其中，限制性澆口是整個澆徑系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位。通過截面積的突然變化，提高注射壓力和剪切速率，降低黏度，可較早固化，防止型腔熔體倒流，有利于分模。針對本產(chǎn)品而言，采作環(huán)型澆口這種澆口的特點(diǎn)是：進(jìn)料均勻，圓周上各處流速大致相等，熔體流動狀態(tài)好，型腔中的空氣容易排出，熔接痕可基本避免，但澆注系統(tǒng)耗料較多，澆口去除較難。
5、冷料穴和拉料桿的設(shè)計：冷料穴位于主流道正對面的動模板上，或處于分流道末端。其作用是搜集流料前的冷料，防止冷料進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，開模時又能將主流道的凝料拉出。冷料穴的直徑宜大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。
拉料桿是在注塑完成之后將澆注系統(tǒng)凝料從定模套中拉出。拉料桿有兩種基本形式，一種適于推桿起模的，另一種適合于推件板脫模。本產(chǎn)品采用的是靠塑料的收縮包緊力使主流道凝料拉出澆口套，然后靠推件板將塑件和主流道凝料一起推出模外，主流道凝料能在推出進(jìn)自動脫落。
6、模具排氣槽設(shè)計
1）、模具排氣槽設(shè)計的必要性
當(dāng)塑料熔體充填型腔時必須順序的排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣，及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果不能被順利的排出，塑件會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清楚等缺陷，甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫使塑件焦化。
2）、注射模排氣通常采用的形式（見表3-8注射模排氣方式）{查《塑料模具設(shè)計與制造》P106得表表3-8注射模排氣方式}
1 采用間隙排氣
2 在分形面上開設(shè)排氣槽
3 利用排氣塞排氣
4強(qiáng)制性排氣
3）、注射模排氣方式的確定
1注射模排氣方式的確定
結(jié)合四種排氣方式的特點(diǎn)與特性以及適用范圍可判定應(yīng)選取注射模排氣方式。{注射模排氣方式：注射模排氣方式}
2 排氣槽深度的確定排氣槽排氣 對大中型塑件的模具，通常在分型面上的凹模一邊開設(shè)排氣槽，排氣槽的位置以位于融通流動末端為好，寬度B=3~5，深度H=0.05，長度L=0.7~1，此后可加深到0.8~1.5
塑料品種
排氣槽深度
塑料品種
排氣槽深度
PE
0.02
AS
0.03
PP
0.01~0.02
POM
0.01~0.03
PS
0.02
PA
0.01
SB
0.03
PA
0.01~0.03
ABS
0.03
PETP
0.01~0.03
SAN
0.03
PC
0.01~0.03
常見排氣槽深度，本書取0.02
7、推出方式的確定
由于塑件形狀較為簡單，而推桿推出機(jī)構(gòu)也是整個推出機(jī)構(gòu)中最簡單、最常見的一種形式。由于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達(dá)到推桿與模板工型芯上推桿孔的配合精度，推桿推出運(yùn)動阻力小，推出動作靈活可靠，損壞后也便于更換。所以選用推桿推動型芯機(jī)構(gòu)來完成塑件的推出。塑件在推出時所受到的變形比較小，推出也比較可靠。為了減少推出過程中推桿和型芯的摩擦，應(yīng)在推桿和型芯間留有0.20~0.25mm的間隙（原則上應(yīng)不摩擦型芯），并采用3°~5°的錐面配合，其錐度起到輔位定位作用，防止推桿偏心而引起溢料。推出機(jī)構(gòu)工作時，推桿除了與型芯作配合外，還依靠推桿進(jìn)行支撐與導(dǎo)向。推桿和型芯的配合精度為H7/f7~H8/f7的配合
8 、模具成形零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
為節(jié)約成本，長江稍大于塑件外形的較好材料制成凹模，再將其嵌入模板中固定。這樣既保證了壽命，又不浪費(fèi)材料，并且凹模損壞后維修、更換方便。本模具也采用嵌入式結(jié)構(gòu)，具體如裝配圖。
9、 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計
當(dāng)塑件有側(cè)孔或側(cè)凹時，需要有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，設(shè)計時：型芯設(shè)置在于分型面垂直的動?；蚨?nèi)，利用開?；蛲瞥鰟幼鞒槌鰝?cè)型芯；采用斜導(dǎo)柱在定模，滑塊在動模的抽芯機(jī)構(gòu)；鎖緊楔的斜角大于導(dǎo)柱傾斜角，通常大2~3。，否則無法帶動滑塊；滑塊在完成抽芯動作后，留在滑槽內(nèi)的滑塊長度不小于全長的2/3；不能使頂桿和活動型芯在分型面上的投影重合，防止滑塊和頂出機(jī)后復(fù)位時互相干涉；為保證塑件留在動模上，開模前必須抽出測向型芯，因此要采用定距拉緊結(jié)構(gòu)。
1） 抽芯距
將型芯從成形位置抽至不妨礙塑件脫模的位置，型芯或滑塊所移動的距離稱為抽芯距。一般等于空深加2~3的安全距離。
計算公式為：
S=Htanα+2~3mm
式中H——斜導(dǎo)柱完成抽芯所需的開模行程
α——斜導(dǎo)柱傾角
S——抽芯距
2）斜導(dǎo)柱傾角：
傾斜角的大小關(guān)系到導(dǎo)柱所承受的彎曲力和實(shí)際達(dá)到的抽拔力，也關(guān)系到斜導(dǎo)柱的工作長度、抽芯距和開模行程。為保證一定的抽拔力和斜導(dǎo)柱的強(qiáng)度，取25。。
3）斜導(dǎo)柱的工作長度：
斜導(dǎo)柱的有效工作長度L主要與抽芯距S、斜導(dǎo)柱傾斜角有關(guān)。
L=S/cosα
通常斜導(dǎo)柱的有關(guān)參數(shù)計算主要是掌握傾斜角、抽芯距、斜導(dǎo)柱工作長度及開模行程的關(guān)系計算。其他一般憑經(jīng)驗(yàn)確定。
4）斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計
斜導(dǎo)柱的材料多采用45剛，淬火后硬度為35HRC，或采用T8、T10，淬火55HRC上。斜導(dǎo)柱與固定板用H7/m6 配合。由于斜導(dǎo)柱主要起驅(qū)動滑塊作用，滑塊的平穩(wěn)性由導(dǎo)滑槽與滑塊間的精度保證，因此滑塊與斜導(dǎo)柱間可采用間隙配合H11/h11 或留0.5~1mm 的間隙。
滑塊 本書中滑塊與型腔采用整體式結(jié)構(gòu)，因?yàn)樾颓恍螤钶^小結(jié)構(gòu)簡單，避免耗材，增加結(jié)構(gòu)體積和質(zhì)量故設(shè)計在一起。在安裝時鎖緊楔使滑塊不致產(chǎn)生移動，鎖緊的楔角應(yīng)大于斜導(dǎo)柱傾斜角，一般2~3度。
10、 脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計
1）因?yàn)樗芰鲜站o時抱緊突模，所以頂出力的作用點(diǎn)應(yīng)靠近凸模。
2）頂出力應(yīng)作用在塑件剛性和強(qiáng)度最大的位置，作用面應(yīng)可能大一些，以防止塑件變形和損壞。
3）為保證良好的塑件外觀，定出位置應(yīng)盡量設(shè)計在塑件內(nèi)對形狀外觀影響不大的部位。
4）若頂出部位需設(shè)計在塑件使用或裝配的基面上時，為不影響塑件的尺寸和使用，一般定桿與塑件接觸處凹進(jìn)塑件0.1，否則會出現(xiàn)塑件凸起。
六、模具總體尺寸的確定，選購模架：
1 中小型標(biāo)準(zhǔn)注射模架（GB/T12556.1）
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，中小型模架的周界尺寸范圍≤560mm×900mm，還規(guī)定了其模架的結(jié)構(gòu)形式為品種型號。（見圖3.73基本型中小型注射模架）{查《塑料模具設(shè)計與制造》P144得圖3.73基本型中小型注射模架}
2 大型標(biāo)準(zhǔn)模架（GB/T12555.1）
大型模架標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的周界尺寸范圍630mm×630mm～1250mm×2000mm適用于大熱塑性塑料注射模。（見圖3.75基本型大型注射模架）{查《塑料模具設(shè)計與制造》P145得圖3.75基本型大型注射模架}
標(biāo)準(zhǔn)模架的選用要點(diǎn)
1 模架厚度H和注射機(jī)閉合距離L
2 開模行程與動、定模分開的間距與推出塑件所需行程之間的尺寸關(guān)系
3選用模架應(yīng)符合塑件及其成形工藝技術(shù)的要求
模架的選取根據(jù)模具制造與實(shí)訓(xùn)一書，按進(jìn)料形式的不同，模架分為大水口和小水口兩類。根據(jù)開模行程初步選用S2030小水口DC 型模架。本模具選取的模架如圖
模架結(jié)構(gòu)
七、注塑機(jī)的參數(shù)校核：
1、最大注塑量的校核
M 機(jī)≥M實(shí)際/α=（nM機(jī) +M塑）/α
式中 M機(jī)——注塑機(jī)的最大注塑量
M 實(shí)際——實(shí)際注塑量
α——注塑系數(shù)，一般為0.8
n——型腔個數(shù)；
M 塑j——每個塑件的質(zhì)量
M 澆——澆注系統(tǒng)的質(zhì)量
當(dāng)實(shí)際注塑量以注塑容量V 實(shí)際表示時，有：
M 實(shí)際=PV實(shí)際
式中M——塑料密度為P 時的實(shí)際注塑量
P——塑化溫度和壓力下 熔融塑料的密度
V實(shí)際——實(shí)際塑化容量
C——密度變化的校正系數(shù)，對結(jié)晶型塑料，C=0.85，對非結(jié)晶型塑料，C=0.93
2、鎖模力的校核
在注塑過程中，為使模具不被脹開，注塑機(jī)的合模裝置必須對模具施以足夠的加緊力，即鎖模力Fs 。鎖模力的大小必須滿足下式：
Fs≥P（nAs+Aj）
式中P——模具型腔壓力，一般為20~40Mpa
As——塑件型腔在模具分型面上的投影面積
Aj——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
塑件的面積As為25×20×2=1000mm2，
Aj約為20mm2
代入上式中計算得：F=20.0400~40.0800KN≤200 注塑機(jī)標(biāo)稱壓力
3、模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)校核
1）模具逼和高度校核
必須滿足： Hmin≤Hm≤Hmax
式中Hmin——注塑機(jī)允許的最小逼和高度，也是動模座的嘴角間隙；
Hmax——最大逼和高度；
Hm——實(shí)際閉合高度
所選模架的尺寸滿足以上條件。
2）開模行程校核：
實(shí)際開模行程可按下式計算:
S=H1+H2+(5~10)mm≤Sj=S機(jī)座距——H模
式中H1——塑件脫離型芯所需的頂出距離，通常是成形塑件內(nèi)墻的凸模高度；
H2——塑件包括澆注系統(tǒng)內(nèi)的總高度；
S機(jī)——模具閉合高度為Hm時的最大模座行程；
S機(jī)座距——模座最大間距，為液壓機(jī)合?？烧{(diào)裝置；
2） 注塑機(jī)模座尺寸及拉桿間距校核
3） 設(shè)注塑機(jī)模座尺寸為H×V，拉桿間距為H。×V。則：
模具的最長邊≤min{H,V};
模具的最短邊≤min{H.V.}
4)定出裝置的頂出距應(yīng)大于或等于塑件頂出距。
八、模具的總裝及模具的裝配、試模
1、模具的裝配
模具的裝配是指按照模具的技術(shù)要求將零件組合成部件，最后裝配成模具的過程，其裝配過程包括試裝、研裝、調(diào)整、試模等。
1）、裝配精度要求
通過裝配過程最后達(dá)到生產(chǎn)出合格制品的要求，模具裝配必須滿足裝配精度要求：（1）位置精度。（2）配合精度.
2）、運(yùn)動精度。
此模具裝配過程中：
1 型腔采取拼塊法進(jìn)行裝配。
2型芯與固定板的裝配，在此裝配之前應(yīng)先涂瑞滑油，先將導(dǎo)入部分放入固定板中，測量并校正其垂直度后可緩慢而平穩(wěn)的壓入。
2、塑料?？傃b
1）、動模部分
1配型芯固定板，動模墊板，支承板和動模固定板。裝配前，型芯導(dǎo)柱，拉料桿已壓入型芯固定板和動模墊板，并已檢驗(yàn)合格。裝配時，將型芯固定板，動模墊板支承板和動模座板按其工作位置合攏，找正并用螺釘擰緊定位。
2配推件板，裝配前應(yīng)對推件板的型孔進(jìn)行修光，并與型芯做配合檢查，并將推件板套裝在導(dǎo)柱和型芯上，以推件板平面為基準(zhǔn)測量型芯高度尺寸。
３裝配推出機(jī)構(gòu)，將推桿套在推件固定板上推桿孔內(nèi)并穿入型芯固定板的推件孔內(nèi)，再套裝在推件導(dǎo)柱上，使推板和推件固定板重合，在推件固定板螺孔內(nèi)涂紅粉，將螺釘孔位復(fù)印到推板上，然后取下推件固定板，在推桿上鉆孔并攻絲后，重新合攏擰緊螺釘固定。裝配后進(jìn)行滑動配合檢查，經(jīng)調(diào)整使其滑動靈活無卡阻現(xiàn)象。最后將推件板卸下，將板放到最大板限位置。
2）、裝配定模部分：
總裝前澆口套導(dǎo)套均已組裝結(jié)束并檢驗(yàn)合格。裝配時將定模板套裝在導(dǎo)柱上并已裝澆口套的定模座板合攏，找正位置用平行夾頭夾緊，從定模板上螺釘孔定位，對定模板鉆錐套，然后拆開，在定模板上鉆孔攻絲后重新合攏，用螺釘擰緊固定最后鉆鉸定位鉆孔并打入定位銷。經(jīng)以上總裝后，應(yīng)檢查定模板和澆口套的錐孔是否對正，如果接縫處有錯位，需進(jìn)行鉸銷修整，使其光滑一致。
3、模具的調(diào)試
試模是模具制造中的一個重要環(huán)節(jié)，試模中的修改，補(bǔ)充和調(diào)整是對于模具設(shè)計的補(bǔ)充。
1）、 試模前準(zhǔn)備
試模前需對模具及試模用的設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)。模具的閉合高度，安裝與注射機(jī)的各個配分尺寸，推出形式開模距，模具工作要求等符合所選設(shè)備的技術(shù)條件，見車模具各滑動零件配合間隙適當(dāng)，無卡住及堵塞現(xiàn)象，滑動要靈活，可靠，起止位置的定位要正確，各鑲嵌件，緊固件要牢固無松動現(xiàn)象，各種水觀接頭閥門、附件、備件要齊全，對于試模設(shè)備也要進(jìn)行全面的檢查，既對設(shè)備的油路、水路、電路、機(jī)械運(yùn)動部位，各操作過程和顯示信號要檢查。調(diào)整，使之處于常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
2）、 模具的安裝與調(diào)試
模具的安裝是指將模具從制造地點(diǎn)運(yùn)至注射機(jī)所在地，并安裝在指定注射機(jī)的全過程。
模具安裝在注射機(jī)上要注意以下幾方面：
1模具的安裝方法要滿足設(shè)計圖樣的要求。
2模具中有側(cè)向滑動結(jié)構(gòu)時，盡量使其運(yùn)動方向?yàn)樗椒较颉?
3當(dāng)模具長度與寬度尺寸相差較大時，應(yīng)盡可能使較長的邊與水平方向平行。
4模具帶有液壓油路接頭，氣路接頭，熱溶道元件接線板時，盡可能放置于非操作一側(cè)，以免操作不方便。
5模具在注射機(jī)上的固定多采用螺釘，壓板的形式，一般角側(cè)采用４～８塊壓板，對稱而置。如圖所示：
圖4.1 模具的固定
1—壓板； 2—螺釘； 3—模具； 4—注射機(jī)模面
模具安裝于注射機(jī)上之后，要進(jìn)行空循環(huán)調(diào)整，其目的在于檢驗(yàn)?zāi)＞呱细鬟\(yùn)動機(jī)構(gòu)是否可靠，靈活，定位裝置是否能夠有效作用，要注意以下幾個方面：
1）合模后分型面不得有空隙，要有足夠的合模力。
2）活動型芯，推出及導(dǎo)向部分運(yùn)動及滑動要平穩(wěn)無干涉現(xiàn)象，定位要正確，可靠。
3)開模時，推出要平穩(wěn)，保證將塑件及澆注系統(tǒng)凝料推出模具。
3）、試模
模具安裝調(diào)整后即可進(jìn)行試模。
1加入原料原料的品種，規(guī)格，牌號應(yīng)符合圖樣中的要求成形性能有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，原料一般要預(yù)先進(jìn)行干燥。
2調(diào)整設(shè)備按照工藝條件要求調(diào)整注射壓力，注射速度，注射量成形時間，成形溫度等工藝參數(shù)。
3試模將模具安裝在注射機(jī)上，選用合格的原料，根據(jù)推薦的工藝參數(shù)調(diào)整好注射機(jī)，采用手動操作，開始注射時，首先采用低壓、低溫、和較長的時間條件下成形，如果型腔未充滿，則增加注射時的壓力，在提高壓力無效時，可以適當(dāng)提高溫度條件，試模注射出樣件。
4、檢驗(yàn)
通過試?？梢詸z驗(yàn)出模具結(jié)構(gòu)是否合理，所提供的樣件是否符合合同要求，模具能否完成批量生產(chǎn)。針對試模中發(fā)現(xiàn)的問題，對模具進(jìn)行修改，調(diào)整、再試模，使模具和生產(chǎn)出的樣件滿足客戶要求，試模合格的模具應(yīng)清理干凈涂防銹油入庫保存
九、參考文獻(xiàn)：
《模具實(shí)際制造與實(shí)訓(xùn)》 主編：朱光力 高等教育出版社
《塑料模具設(shè)計與制造》 主編：其衛(wèi)東 高等教育出版社
《塑料模具圖冊》 主編：閻亞林 高等教育出版社
《模具制造工藝與工裝》 主編：候維芝 楊金鳳 高等教育出版社
結(jié)束語
通過本設(shè)計，我了解了塑料的工藝特性與成型原理，掌握各種常用塑料在各種成型過程中對模具的成型要求，掌握成型工藝所必備的各種技術(shù)知識。
1﹚在模具設(shè)計方面
掌握了各種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計計算方法，模具零件的加工工藝性，標(biāo)準(zhǔn)件的選用等，能夠獨(dú)立設(shè)計中等復(fù)雜程度的塑料模具。
2﹚塑料設(shè)計方面
在掌握正確分析塑件工藝的基礎(chǔ)上能配合單位或美工設(shè)計人員，根據(jù)塑料成型特點(diǎn)進(jìn)行一般塑件工藝性設(shè)計。
3﹚模具制造方面
掌握了一般機(jī)械加工和特種加工，金屬材料的選用及熱處理知識，了解塑料模具的制造特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具型腔加工工藝，能夠編制型芯和型腔加工工藝規(guī)程。
《塑料模具設(shè)計與制造》課程實(shí)踐性強(qiáng)，需不斷的理論聯(lián)系實(shí)際，多在生產(chǎn)現(xiàn)場向有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員和工人師傅學(xué)習(xí)，豐富自己的知識，從中提高自己的實(shí)際操作能力和設(shè)計能力。
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