文件收納盒注塑模具設計-滑塊抽芯塑料注射模含NX三維及11張CAD圖,文件,收納,注塑,模具設計,滑塊抽芯,塑料,注射,nx,三維,11,十一,cad
摘 要
塑料在工業(yè)快速發(fā)展，提出了質(zhì)量好，加工精度高，開發(fā)周期短等注塑模具的設計和生產(chǎn)的要求越來越高，能夠適應這種需求已成為模具制造企業(yè)發(fā)展的關鍵因素。
本次設計的是文件收納盒的注塑模具。文件收納盒屬于日常生活用品，所用材料是當前應用較為廣泛的材料PP。在設計中，分析塑件的工藝性。模具結(jié)構(gòu)可采用一模一腔，大澆口進料，注射機采用HTF360X2A型號，設置冷卻系統(tǒng)。包括零部件設計成型，澆注系統(tǒng)設計，脫模機構(gòu)的設計等。并且著重介紹了注射加工方法、模具的結(jié)構(gòu)。設計出一套塑料注塑模具，并對模具以及主要零件進行了圖紙繪圖。
此次設計的過程中查閱了大量的模具設計資料，通過文件收納盒塑料模具的設計與應用，實現(xiàn)了文件收納盒制作工藝上的突破，同原有的設計方法相比，模具的應用不但提高了生產(chǎn)效率而且提升了產(chǎn)品的質(zhì)量，模具整體設計的思路和要求符合現(xiàn)代設計潮流和未來的發(fā)展方向
關鍵詞：文件收納盒；注塑模具；大澆口；注射機；澆注系統(tǒng)
Abstract
With the rapid development of plastics industry, the design and production requirements of injection moulds, such as good quality, high processing accuracy and short development cycle, are becoming higher and higher. It has become a key factor for the development of mould manufacturing enterprises to adapt to this demand.
This design is the injection mould of the document receiving box. Document receiving box belongs to daily necessities, and the material used is PP, which is widely used at present. In the design, the technological properties of plastic parts are analyzed. The mold structure can adopt one mold, one cavity, large gate feed, the injection machine adopts HTF360X2A model, and the cooling system is set. Including parts design and shaping, gating system design, demoulding mechanism design, etc. The injection processing method and the structure of the mould are emphatically introduced. A set of plastic injection moulds was designed, and the drawings of the moulds and the main parts were drawn.
In the process of this design, we consulted a large number of die design materials. Through the design and application of the plastic die for the document receiving box, we realized a breakthrough in the manufacturing process of the document receiving box. Compared with the original design method, the application of the die not only improves the production efficiency but also improves the quality of the product. The ideas and requirements of the overall design of the die conform to the modern design trend and the future. development direction
Key words: document receiving box; injection mould; large gate; injection machine; gating system
目錄
摘 要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 塑料簡介 1
1.2 注塑成型及注塑模 1
2 塑件結(jié)構(gòu)分析 3
2.1 塑件的材料選擇 4
2.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度表面質(zhì)量分析 4
2.2.1 塑件的結(jié)構(gòu)設計 4
2.2.2 塑件尺寸及精度 5
2.2.3 塑件表面粗糙度 5
2.3 計算塑件的體積、質(zhì)量 5
3 塑件成型方案設計 7
3.1 分型面選擇 7
3.2 型腔數(shù)的確定 8
3.3 型腔布局 8
3.4 澆注系統(tǒng)的類型和位置的選擇 8
3.5 成型零件結(jié)構(gòu)設計 9
3.5.1型腔設計 9
3.5.2型芯設計 10
3.6 脫模機構(gòu)的設計 12
3.6.1 脫模機構(gòu)的選用原則： 12
3.6.2推桿和斜頂推出機構(gòu)設計 12
3.6.3 脫模力的計算 13
3.7 導向與定位機構(gòu)設計 14
3.8 排氣及引氣系統(tǒng)的設計 15
3.9模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 16
3.10模架選用 18
3.11 注塑模具的工作原理 19
4 模具零件設計 21
4.1 模具成型零件尺寸計算 21
4.2模具強度與剛度校核 21
4.3澆注系統(tǒng)的設計 22
4.3.1 主流道的設計 22
4.3.2分主流道的設計 23
4.3.3澆口的設計 23
4.4模具冷卻系統(tǒng)的設計 24
5 注射機的選用及相關參數(shù)的校核 25
5.1 相關參數(shù) 25
5.2最大注塑量校核 26
5.3 鎖模力校核 27
5.4 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 27
5.5 開模行程校核 28
總結(jié) 29
致謝 30
參考文獻 31
IV
1 緒論
模具制造是國家經(jīng)濟建設中的一項重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)。日益受到人們的重視和關注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中。60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度。高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗。是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”。用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產(chǎn)業(yè)，是技術成果轉(zhuǎn)化的基礎，同時本身又是高新技術產(chǎn)業(yè)的重要領域。
1.1 塑料簡介
塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽?，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能[1]。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無機材料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學材料，在國民經(jīng)濟中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。
1.2 注塑成型及注塑模
將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復雜、尺寸精度較高、易于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的30%左右。但注射成型的設備價格及模具制造費用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。
要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機的一些基本知識，注射機是注射成型的主要設備，依靠該設備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進行注射。?注射機為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機架系統(tǒng)等組成。
注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。
注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復雜程度和注射機的種類等很多因素有關，其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機的固定板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，在注射成型過程中它隨注射機上的合模系統(tǒng)運動。注射成型時動模部分與定模部分由導柱導向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導向機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成[2] 。
注射模、塑料原材料和注射機通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達到所要求的質(zhì)量。注射機和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。
注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因為影響成型條件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動及環(huán)境溫度等。
塑料模具的設計不但要采用CAD技術，而且還要采用計算機輔助工程（CAE）技術。
采用CAE技術，可以完全代替試模，CAE技術提供了從制品設計到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計算機上對整個注射成型過程進行模擬分析，準確預測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題。都有著重大的技術經(jīng)濟意義[3]。
2 塑件結(jié)構(gòu)分析
在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。
本設計課題-文件收納盒如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)較為簡單，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求高。
文件收納盒二維圖
文件收納盒三維立體圖
2.1 塑件的材料選擇
設計中選擇的文件收納盒材料為PP，PP無毒，無氣味，呈微黃色，成型的塑料有較好的光澤，不透明，密度為1.05。PP價格便宜原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應用范圍最廣的工程塑料之一。是一種良好的熱塑性塑料。
2.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度表面質(zhì)量分析
2.2.1 塑件的結(jié)構(gòu)設計
（1）、脫模斜度
脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5～1.5，塑件材料PP的型腔脫模斜度為0.35～130/，型芯脫模斜度為30/～1。
（2）、塑件的壁厚
選擇壁厚時應力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1～4，最常用的數(shù)值為2～3。本產(chǎn)品壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為1-2左右。
（3）、塑件的圓角
為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應位置模具和塑件的力學角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊要求時，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5～1的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內(nèi)圓角半徑應是壁厚的0.5倍。
（4）、孔
由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時周圍易產(chǎn)生熔接痕，導致孔的強度降低，故設計孔時孔時孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應增加壁厚，以保證塑件的強度和剛度。
2.2.2 塑件尺寸及精度
根據(jù)我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照塑件的尺寸與公差數(shù)值標準來確定。根據(jù)任務書和圖紙要求，本產(chǎn)品采用MT6級精度。
2.2.3 塑件表面粗糙度
塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應隨時給以拋光復原。本次產(chǎn)品表面粗糙度為外表面Ra0.2，內(nèi)表面Ra0.8~1.6。
2.3 計算塑件的體積、質(zhì)量
本次設計中，塑件的質(zhì)量和體積采用3D測量，在三維軟件中，使用塑模部件驗證功能，可以測得塑件的體積309.809，因PP的密度為0.95，即可以得出該塑件制品的質(zhì)量約為295。
實測塑件體積
3 塑件成型方案設計
3.1 分型面選擇
將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。
選擇分型面時，應從以下幾個方面考慮：
1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處；
2）使塑件在開模后留在動模上；
3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀；
4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；
5）使推桿和斜頂痕跡不露在塑件外觀表面上；
6）使塑件易于脫模。
綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點，受用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開模后塑件留在動模一側(cè)。
分型面的選擇
3.2 型腔數(shù)的確定
因為本設計文件收納盒結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)量大，塑件的尺寸較大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模一腔，進行加工生產(chǎn)。
3.3 型腔布局
型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關,型腔的排布應使型腔每個區(qū)域都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的壓力,以保證塑料熔體均勻地充滿型腔,使塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時采用平衡流道，以求達到良好的澆注質(zhì)量。型腔布局由圖所示。
型腔布局方式
3.4 澆注系統(tǒng)的類型和位置的選擇
本設計中采用普通大澆口澆注系統(tǒng)。正確設計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個部分：
1－主澆道 2－第一分澆道 3－第二分澆道 4－第三分澆道
5－澆口 6－型腔 7－冷料穴
在設計澆注系統(tǒng)時應考慮下列有關因素：
a)、塑料成型特性：設計澆注系統(tǒng)應適應所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。
b)、模具成型塑件的型腔數(shù)：設置澆注系統(tǒng)還應考慮到模具是一模一腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設計。
c)、塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術要求等因素，結(jié)合選擇分型面同時考慮設置澆注系統(tǒng)的形式、進料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應注意防止流料直接沖擊嵌件及細弱型芯受力不均以及應充分估計可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問題，從而采取相應的措施或留有修整的余地。
d)、塑件外觀：設置澆注系統(tǒng)時應考慮到去除、修整進料口方便，同時不影響塑件的外表美觀。
e)、冷料：在注射間隔時間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施[6]。
3.5 成型零件結(jié)構(gòu)設計
一般包括型腔、型芯、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設計是注射模具的重要部分。
3.5.1型腔設計
型腔是用來成型制品外形輪廓的模具零件，其結(jié)構(gòu)與制品的形狀、尺寸、使用要求、生產(chǎn)批量及模具的加工方法等有關，本設計中采用整體式型腔，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的制品表面不會有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。不過模具加工起來比較困難，要用到數(shù)控加工或電火花加工。
型腔三維零件圖
型腔二維零件圖
3.5.2型芯設計
本設計中零件結(jié)構(gòu)較為簡單，深度不大，經(jīng)過對塑件實體的研究，采用嵌入式型芯。這樣的型芯加工方便，便于模具的維護型芯與動模板的配合可采用。
型芯三維零件圖
型芯二維零件圖
3.6 脫模機構(gòu)的設計
塑件從模具上取下以前還有一個從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑件從成型零部件上脫出的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)。主要由推出零件，推出零件固定板和推桿和斜頂，推出機構(gòu)的導向和復位部件等組成。
3.6.1 脫模機構(gòu)的選用原則：
（1）使塑件脫模時不發(fā)生變形（略有彈性變形在一般情況下是允許的，但不能形成永久變形）；
（2）推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排；
（3）推桿和斜頂?shù)氖芰Σ豢商?，以免造成塑件的被推局部產(chǎn)生隙裂；
（4）推桿和斜頂?shù)膹姸燃皠傂詰銐?，在推出動作時不產(chǎn)生彈性變形；
（5）推桿和斜頂位置痕跡須不影響塑件外觀；
本設計中采用推桿和斜頂推出機構(gòu)使塑料制件順利脫模。
3.6.2推桿和斜頂推出機構(gòu)設計
本設計中采用臺肩形式的圓形截面推桿和斜頂機構(gòu)，設計時推桿和斜頂與回針鎖定，回針運動時帶動推桿和斜頂運動?；蒯樁似矫娌粦休S向竄動。定模板與推桿和斜頂孔配合一般為，其配合間隙不大于所用溢料間隙，以免產(chǎn)生飛邊，PP塑料的溢料間隙為。
推桿和斜頂推出機構(gòu)
3.6.3 脫模力的計算
脫模力的產(chǎn)生范圍：
①（脫模）塑件在模具中冷卻定型時，由于體積收縮，產(chǎn)生包緊力。
②不帶通孔殼體類塑件，脫模時要克服大氣壓力 。
③機構(gòu)本身運動的磨擦阻力。
④塑件與模具之間的粘附力。
初始脫模力，開始脫模進的瞬間防要克服的阻力。
相繼脫模力，后面防需的脫模力，比初始脫模力小，防止計算脫模力時，一般計算初始脫模力。
脫模力的影響因素：
a． 脫模力與塑件壁厚，型芯長度，垂直于脫模方向塑件的投影面積有關，各項值越大，則脫模力越大。
b． 塑件收縮率，彈性模量E越大，脫模力越大。
c． 塑件與芯子磨擦力俞大，則脫模阻力俞大。
d． 排除大氣壓力和塑件對型芯的粘附等因素，則型芯斜角大到，塑件則自動脫落。
本設計主要計算由型芯包緊力形成的脫模阻力。當開始脫模時，模具所受的阻力最大，推桿和斜頂剛度及強度應按此時計算，亦即無視脫模斜度（a=0）
Q=8t·E·S·l·f/(1-m)(1+f) （kN）
式中，Q—脫模最大阻力（kN）
t—塑件的平均壁厚（cm）
E—塑料的彈性模量（N/）
S—塑料毛坯成型收縮率（mm/mm）
l—包容凸模長度（cm）
f—塑料與鋼之間的摩擦系數(shù)
m—泊松比，一般取0.38~0.49
查表得，S=0.005，E=1.8×10N/cm
已知，t0.12cm，l=4.5cm，f=0.28
Q=8×0.12×1.8×10×0.005×4.0×0.28/(1-0.43)(1+0.28)
=1.32kN
---摩擦阻力（N）
---摩擦系數(shù)，一般取0.15～1.0，本設計取0.5
---因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的正壓力（N）
---塑件對型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般取8～12MPa,本設計取10MPa
---塑件包緊型芯的側(cè)面積（㎜2）
3.7 導向與定位機構(gòu)設計
導向機構(gòu)的作用：保證模具在進行開合模時，保證公母模之間一定的方向和位置。導向零件承受一定的側(cè)向力，起了導向和定位的作用,導向機構(gòu)零件包括導柱和導套等。
1. 導向結(jié)構(gòu)的總體設計
（1） 導向零件應合理的均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后發(fā)生變形。
（2） 根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具一般需要2-4個導柱。如果，模具的凸模與凹模合模有方位要求時，則用兩個直徑不同的導柱，或用兩個直徑相同，但錯開位置的導柱。
（3） 由于塑件通常留于公模，所以為了便于脫模導柱通常安裝在母模。
（4） 導柱和導套在分型面處應有承屑槽
（5） 導柱`導套及導向孔的軸線應保證平行
（6） 合模時，應保證導向零件首先接觸，避免公模先進入模腔，損壞成型零件。
2. 導柱的設計
（1） 有單節(jié)與臺階式之分
（2） 導柱的長度必須高出公模端面6…8mm
（3） 導柱頭部應有圓錐或球形的引導部分
（4） 固定方式有鉚接固定和螺釘固定
（5） 其表面應熱處理，以保證耐磨。
3. 導套和導向孔
（1） 無導套的導向孔，直接開在模板上，模板較厚時，導向孔必須做成盲孔，側(cè)壁增加排氣孔。
（2） 導套有套筒式`臺階式`凸臺式
（3） 為了導柱順利進入導套孔，在導套前端應倒有圓角r。
一般情況下,導柱與導套共同使用,用于保證動模與定模兩大部分內(nèi)零件的準確對合和塑料部品的形狀,尺寸精度,并避免模內(nèi)零件互相碰撞與干涉,起到合模導向的作用.
3.8 排氣及引氣系統(tǒng)的設計
在塑料熔體充模過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學反應所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開設排氣槽排氣，利用推桿和斜頂運動間隙排氣等。
由于本次設計中模具尺寸不大，本設計中采用間隙排氣的方式，而不另設排氣槽，利用間隙排氣，以不產(chǎn)生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關。
3.9模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計
對于要求較低模溫（一般小于）的塑料，如本設計中的PP，僅需要設置冷系統(tǒng)即可，因為可以通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。
模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式，模具的加熱有通入熱水、蒸汽，熱油和電阻絲加熱等。
溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響如下：
注射模的溫度對于塑料熔體的充模流動、固化成型、生產(chǎn)效率以及制品的形狀和尺寸精度都有影響，對于任一個塑料制品，模具溫度波動過大都是不利的。過高的模溫會使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長冷卻時間又會使生產(chǎn)率下降。過低的模溫會降低塑料的流動性，使其難于充模，增加制品的內(nèi)應力和明顯的熔接痕等缺陷。
模具冷卻水路圖
冷卻計算：單位時間內(nèi)進入模具應除去的總熱量Q，可以用參考文獻中的公式計算：
Q=W1 × a
式中 W1—單位時間內(nèi)進入模具的塑料的重量g
a—克塑料的熱容量(J/g)
經(jīng)計算：Q=225×1．1÷1．6×130≈20109J
則帶走上述熱量，所需的冷卻水量按下式計算：
式中 W—通過模具冷卻水的重量(g/h)
T3—出水溫度℃
T4—入水溫度℃
K—熱傳導系數(shù)；
經(jīng)計算 W≈378．997 g/h
由下式可以計算出冷卻水道的直徑：
式中 —冷卻液容重kg/cm3 =0．001 kg/cm3，
L —冷卻水道長度cm L=1080cm
d—冷卻水道直徑cm
經(jīng)計算d≈11．628 cm，取12mm
3.10模架選用
根據(jù)對塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇CI型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下：
CI型模架圖
CI型模具定模采用一塊模板，動模采用動模板，又叫兩板模，大水口模架，適合大澆口，采用斜頂抽芯的注射成形模具。
由分型面分型面的選擇而選擇模具的導柱導套的安裝方式，經(jīng)過考慮分析，導柱導套選擇選正裝。根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對應的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸。
把型腔排列成一模一腔可得長為420mm，寬為240mm，
模架的長L=420+復位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?模板壁厚600mm
模架的寬W=240+復位桿的直徑+型腔壁厚450mm
根據(jù)制品的尺寸，在計算完模架的長寬以后，還需要考慮其它螺絲導柱等零件對模架尺寸的影響，在設計中避免干涉。
綜合考慮本設計選用WL=450x600的模架。塑件的高度為222mm，塑件的大部分部膠位都留在型腔部分，型芯、型腔的厚度是塑件 所伸入高度加20-40mm。
綜合考慮強度要求，定模板厚度取250mm, 動模板的厚度取220mm?？紤]推桿和斜頂?shù)捻敵鲂谐桃?，支撐板?80mm以滿足頂出要求。
綜上所述所選擇的模架的型號為：CI-4560-A250-B220-C180。
3.11 注塑模具的工作原理
當模具型腔填充完后，動模部分在注塑機動模鎖模板的帶動下向后移動，從而模具從分型面Ⅰ打開，同時，滑塊在油缸的推動下向后移動，完成側(cè)孔抽芯，當注塑機動模移動到一定位置時停止移動，注塑機頂棍通過下模板頂棍孔，推動頂針墊板，帶動頂針，從而推動產(chǎn)品將產(chǎn)品從型芯上推出，產(chǎn)品脫離模具后，動模鎖模板帶動動模部分向前移動，移動到一定位置時，油缸帶動滑塊向前移動，滑塊又回到開模前位置，讓動模與定模又配合在一起進行下一次填充
注塑模裝配二維圖
4 模具零件設計
4.1 模具成型零件尺寸計算
塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定PP材料的平均收縮率為1.5%，剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為：
式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸
B — 塑件在常溫下實際尺寸
成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/3～1/4，或取IT7～8級作為模具制造公差。在此取IT8級，型芯工作尺寸公差取IT7級。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值，中心距偏差為雙向?qū)ΨQ分布。各成型零部件工作尺寸的具體數(shù)值見圖紙。
本設計中零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算，已給出這PP的成型收縮率為1.015，模具的制造公差取δz =Δ/3。因本設計塑件的尺寸精度為MT3，即 =0.6 mm。
如表4-2
表4-2 型腔型芯工作尺寸的計算
類別
塑件基本尺寸
計算公式
模具尺寸
型腔尺寸計算
Hm
Hs =222
Hm=(Hs+Hs. -2/3Δ)0+δz
Lm
Ls =300
Lm=(Ls+Ls. -3/4Δ)0+δz
型芯尺寸
Lm
Ls =116
Lm=(Ls+Ls. +3/4Δ)0-δz
4.2模具強度與剛度校核
為保證模具能正常工作，不僅要校核模具的整體性強度，也要校核模具局部結(jié)構(gòu)的強度。
整體性強度主要針對型腔側(cè)壁厚度，型腔底板厚度，合模面所能承受的壓力等幾個方面，實際選用尺寸應大于計算尺寸并取整。校核時應從強度與彎曲兩個方面分別計算，選取較大的尺寸。
4.3澆注系統(tǒng)的設計
4.3.1 主流道的設計
流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部分開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。
（1）、主流道的尺寸
設計中選用的注射機為HTF360X2A，其噴嘴直徑為3.5，噴嘴球面半徑為11，依此主流道各具體尺寸設計如下：
主流道與澆口套
（2）、主流道襯套的形式
選用如下圖所示類型的襯套，這種類型可防止襯套在塑料熔體反作用下退出定模。將主流道襯套和定位環(huán)設計成兩個零件，然后配合固定在模板上，襯套與定模板的配合采用。
（3）、定位環(huán)的固定采用2個M6的螺絲直接鎖附固定。
澆口襯套固定形式
4.3.2分主流道的設計
分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道，分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。本設計中塑件為一模一腔,且采用大澆口，流道布局如下圖。
流道布局
4.3.3澆口的設計
澆口又叫進料口，是連接分流道與型腔的通道。它有兩個功能：一是對塑料熔體流入型腔起著控制作用；另一個是當注射壓力撤銷后封鎖型腔，使型腔中尚未固化的塑料不會倒流。本次設計澆口形式選擇為：大澆口。
澆口的位置選擇原則：
澆口的位置與塑件的質(zhì)量有直接影響。在確定澆口位置時，應考慮以下幾點：
1. 熔體在型腔內(nèi)流動時，其動能損失最小。要做到這一點必須使
1)流程(包括分支流程)為最短；
2)每一股分流都能大致同時到達其最遠端；
3)應先從壁厚較厚的部位進料；
4)考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。
2. 有效地排出型腔內(nèi)的氣體。
由于本設計中塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用大澆口。澆口于端面底位置，成型后將其切除，位置隱蔽而不影響外觀。
4.4模具冷卻系統(tǒng)的設計
設計冷卻系統(tǒng)時，模具設計者必須根據(jù)塑件的壁厚與體積決定下列設計參數(shù)： 冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動速率與熱傳性質(zhì)。
冷卻管路的位置與尺寸
塑件壁厚應該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設置是在型芯塊與型腔塊內(nèi)，設在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具。
通常，鋼模的冷卻孔道與模具表面、模穴或模心的距離應維持為冷卻孔道直徑的1~2倍，冷卻孔道之間的間距應維持3~5倍直徑。冷卻孔道直徑通常為6~12 mm（7/16~9/16英吋），在此取12mm。
5 注射機的選用及相關參數(shù)的校核
注射成型工藝過程分析
如圖所示從料頭把樹脂擠入料筒中，通過螺桿的轉(zhuǎn)動將熔體輸送至機筒的前端。在那個過程中，在加熱器的作用下加熱使機筒內(nèi)的樹脂材料受熱，在螺桿的剪切應力作用下使樹脂成為熔融狀態(tài)，將相當于成型品及主流道，分流道的熔融樹脂滯留于機筒的前端（稱之為計量），螺桿的不斷向前將材料射入模腔。當熔融樹脂在模具內(nèi)流動時，須控制螺桿的移動速度（射出速度），并在樹脂充滿模腔后用壓力（保壓力）進行控制。當螺桿位置，注射壓力達到一定值時可以將速度控制切換成壓力控制。
5.1 相關參數(shù)
由于采用一模一腔，需要至少注射量為295g，流道水口廢料5g，總注塑量300g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機為HTF360X2A。注射方式為螺桿式，其有關性能參數(shù)為：
型號
單位
360×2A
360×2B
360×2C
參數(shù)
螺桿直徑
mm
65
70
75
理論注射容量
cm3
1068
1239
1423
注射重量PS
g
972
1127
1295
注射壓力
Mpa
208
180
156
注射行程
mm
322
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~180
料筒加熱功率
KW
19.65
鎖模力
KN
3600
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
710×710
允許最大模具厚度
mm
810
允許最小模具厚度
mm
250
移模行程
mm
660
移模開距(最大)
mm
1370
液壓頂出行程
mm
160
液壓頂出力
KN
110
液壓頂出桿數(shù)量
PC
13
油泵電動機功率
KW
37
油箱容積
l
922
機器尺寸(長×寬×高)
m
7.6×2.1×2.5
機器重量
t
15
最小模具尺寸(長×寬)
mm
550×550
表<1> HTF360X2A注塑機參數(shù)
5.2最大注塑量校核
模具設計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為：
式中 --型腔數(shù)量
--單個塑件的重量
--澆注系統(tǒng)所需塑料的重量
本設計中：n=1 295g =5 g
M=295+5=300 g
注塑機額定注塑量為m=972g，972x80%>300,
注射量符合要求。
5.3 鎖模力校核
注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關系。
式中 n --型腔數(shù)目
--單個塑件在模具分型面上的投影面積
--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
n=1 = 36540 = 1000
= 36540 + 1000= 37540
注射成型時為了可靠的鎖模，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力。即：
（）P < F
式中： P—塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa）
F—注射機額定鎖模力（N）
其它意義同上
根據(jù)工具書查得，型腔內(nèi)通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP
（）P=37540 x30x1.1x0.001=1238.82KN<3600KN
鎖模力符合要求
5.4 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核
（1）、模具長寬尺寸
模具長寬尺度必須小于注塑機拉桿間距,本設計選用機臺拉桿間距為710x710模具長寬為700x700，經(jīng)核算機臺選用合適。
（2）、模具厚度（閉合高度）
模具閉合高度必須滿足以下公式
式中 --注射機允許的最大模厚
--注射機允許的最小模厚
本設計中模具厚度為721mm 250
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