油窗端蓋注塑模具設計

油窗端蓋注塑模具設計,油窗端蓋,注塑,模具設計 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 油窗端蓋注塑模具設計 摘 要 塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產品的生產過程和提高產品質量有很大意義。注射模技術的不斷發(fā)展需要越來越多的工藝流程。注射成型過程中最重要的問題是模具的正確設計。 從根本上說，注射模具包括澆口和澆注系統(tǒng)，另一部分是放置頂出系統(tǒng)。模具零件是在分型面被定位的。 注射模具型腔選擇等設計計算要求掌握加工材料、注射機和模具等方面的準確知識。模具的制造成本隨著型腔數(shù)目的增加而增加，而相關的加工費用減少了。一個給定的模具零件的生產周期取決于壁厚、注射速度、收縮率、模內材料的冷卻時間、冷卻的效能及必要的輔助時間，如壓力持續(xù)時間、排氣時間及延遲時間等。 本設計介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結構與工作原理，對注塑產品提出了基本的設計原則；詳細介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設計過程，通過本設計，可以對注塑模具有一個初步的認識，注意到設計中的某些細節(jié)問題，了解模具結構及工作原理。 關鍵詞：塑料模具，參數(shù)化，分型面，澆注系統(tǒng)，模具型腔。 THE PLASTIC INJECT MODLE DESIGN ABSTRACT plastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mould is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance. The continuing development of injection mold technology demands more and more of the processes. The most important problem in the process of injection molding is undoubtedly the correct design of injection mold . Basically the injection mold consists of two halves. One mold half contains the sprue bushing and runner system, the other half houses the ejection system. The molded part is located at the parting line. To set up a calculation conceiving the choice of cavities in an injection mold requires accurate knowledge of the matrrial to be processed, of the injection-molding machine and of the molds. The mold costs increase with the rising number of cavities and the relative machine costs decrease. The production time required for a given molded part depends on the wall thicknes, the injection speed, the recovery rate, the time required to coll the molded material, the cooling capacity of the mold and the necessary incidental time such as duration of pressure holding time, ejection time, delay time, ect. This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of eork, to cast the product to propose the basic principle of design; Introducted in detail the cold flod channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature contral system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request; Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work; Through to the PROGRAM study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhancement eorking efficiency. KEY WORDS: The plastic mold, the parameterization, inlays, divides the profile 43 目　錄 前　言 1 第一章：制件的結構與工藝性分析 2 1.1 制件相關信息 2 1.2材料的相關性質 3 1.2.1 基本特性 3 1.2.2 主要用途 3 1.2.3 成型特點 3 1.3塑件的脫模斜度 4 1.4塑件的尺寸精度及表面質量要求 4 第二章：初選注射機 6 2.1 計算塑件體積和最大投影面積 6 2.2 選擇壓力機 6 2.3 確定型腔數(shù)目 7 第三章 模具設計 9 3.1 型腔的分布設置 9 3.2 分型面的確定 9 3.3 澆口的確定原則 10 3.4 澆注系統(tǒng)的確定 11 3.4.1 主流道的設計 11 3.4.2 分流道的設計 12 3.4.3 冷料穴的設計 13 3.4.4澆口的相關參數(shù)選擇 14 3.5成型零部件的結構設計 14 3.5.1 型腔的結構設計 14 3.5.2 型芯的結構設計 15 3.6 模具成型零部件尺寸計算 15 3.5.1 計算成型零部件尺寸要考慮的因素 16 3.5.2 制件尺寸的公差轉換 16 3.5.3成型零部件尺寸計算 17 3.7 模架的選用 20 3.7.1 模架型號的確定 20 3.7.2 模架具體尺寸的確定 21 3.8 結構零部件的設計 22 3.8.1 支承板的設計 22 3.8.2 墊塊的設計 22 3.8.3 定模座板和動模座板的設計 22 3.8.4 導柱的設計 23 3.8.5 導套的設計 24 3.8.6 設計導柱導套需要注意的事項 24 3.9推出機構的設計 24 3.9.1 推桿的設計 25 第四章 冷卻系統(tǒng)的設計 28 4.1 冷卻水孔直徑的確定 28 4.2 冷卻水回路的布置原則 28 第五章 注射機的相關校核 29 5.1 注射機額定注射量的校核 29 5.2注射壓力的校核 29 5.3鎖模力的校核 29 5.4模具安裝尺寸的校核 30 5.41噴嘴尺寸校核 30 5.4.2模具厚度校核 30 5.5 開模行程的校核 31 結　論 32 謝 辭 33 參考文獻 34 外文資料翻譯 41 前　言 塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展因應運而生的，目前塑料制件幾乎已經進入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領域。塑料工業(yè)又是一個飛速發(fā)展的工業(yè)領域。塑料作為一種新的工程材料，其不斷被開發(fā)與應用，加之成型工藝的不斷成熟，完善和發(fā)展，極大的促進了塑料成型方法的研究與運用和塑料模具的開發(fā)與制造。隨著工業(yè)塑料制件和日用塑料之間的品種和需求量日益增加，這些產品的更新?lián)Q代的周期越來越短。因此對塑料的品種、產量和質量都提出了越來越高的要求。對塑料制件提出高要求的同時意味著對塑料模具提出了很高的要求。因為模具是塑料工業(yè)生產中重要的工藝設備，因此模具設計顯得越來越重要。 塑料模具的設計是模具制造中的關鍵工作。通過合理設計制造出來的模具不僅能順利的成型高質量的塑件，還能簡化模具的加工過程和實施塑件的高效率生產，從而達到降低生產成本和提高附加價值的目的。 近幾年來塑料成型工藝迅速發(fā)展，塑料模具種類不斷增加。結構也更為復雜，在該套模具的設計中采用的是一模四腔的模具結構。該套模具的澆口采用的是側澆口。側澆口又稱標準澆口，這種澆口一般開設在分型面上，塑料熔體內側或外側注入型腔，其截面形狀多為矩形，改變澆口的寬度與厚度可以調節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結時間。這類澆口可以根據(jù)塑件的形狀特征選擇其位置，加工和修正方便，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應性均較強。其澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時去除澆口容易，且不留明顯痕跡。因此塑件的表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質量與美觀效果。該套模具的工作原理是當注射結束時，模具在開模力的作用下從D-D分型面分型，當動模向后移動一定距離后推出機構開始工作，推桿推動推件板把塑 件從型芯上推下,完成整個開模過程 。 第一章：制件的結構與工藝性分析 1.1 制件相關信息 名稱：端蓋 材料：PS； 精度：一般，零件直觀圖如圖1-1所示： 圖1-1 制件立體圖 生產批量：中批生產； 粗超度要求：Ra=0.6um； 用途：利用PS透明度高的特點，制造儀器端蓋，一方面防塵，阻擋異物進入儀器；另一方面可從頂部區(qū)域，觀察儀器內部油面，以便隨時掌握油量，及時添加。側壁上長條形孔洞，用于扣緊端蓋，保證端蓋與儀器牢固結合。 表面質量要求：要求頂面必須光滑平整，無澆口痕跡及頂出痕跡；四壁光滑，無明顯痕跡。 1.2材料的相關性質 1.2.1 基本特性 PS（聚苯乙烯）是無色透明并有金屬光澤的非結晶型線性結構的高聚物，落地式發(fā)出類似金屬的聲音，密度為1.054g/cm3。聚苯乙烯的透明度好，透光率高，在塑料中期光學性能僅次于有機玻璃。聚苯乙烯有優(yōu)良的電性能，尤其是高頻絕緣性能，并具有一定的化學穩(wěn)定性。聚苯乙烯能耐除硝酸以外的酸及堿、醇、油、水等，但對與氧化劑、苯、四氯化碳、酮類、酯類等的抵抗力較差。聚苯乙烯的著色性能優(yōu)良，能染成各種鮮艷的顏色。但其耐熱性低，熱變形溫度一般在70-90℃，所以只能用在不高的溫度下。聚苯乙烯質地硬而脆，有較高的熱膨脹系數(shù)，塑件易產生內應力易開裂，因此限制了它在工程上的應用。近幾十年來，由于有了改性聚苯乙烯和以聚苯乙烯為基體的共聚物，從而擴大了它的用途。 1.2.2 主要用途 聚苯乙烯是僅次于聚乙烯和聚氯乙烯的第三大塑料品種。在工業(yè)上可用作制作儀表外殼、燈罩、化學儀器零件、透明模型等。在電器方面用于制作良好的絕緣材料，如電視機的結構零件、接線盒和電池盒等。在日用品方面則廣泛用于制作包裝材料、各種容器和玩具等。 1.2.3 成型特點 聚苯乙烯成型性能優(yōu)良，吸水性小，可不進行干燥處理。由于熱膨脹系數(shù)較高，故而塑件中不宜含有嵌件，否則會因兩者的熱膨脹系數(shù)相差太大而導致開裂。宜采用高料溫，高模具溫度，低注射壓力成型并延長注射時間，以防止縮孔和變形，降低內應力。由于聚苯乙烯流動性很好，故而在模具設計中大多采用點澆口進料。聚苯乙烯可采用注射，擠出，真空等多種方法成型。 1.3塑件的脫模斜度 由于塑件成型冷卻過程中產生收縮，使其緊箍在凸?；蛐托旧希瑸榱吮阌诿撃?，防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損，與脫模方向平行的塑件內、外表面都應具有合理的斜度。以下是 PS的脫模斜度推薦值： 型腔：35′-1°30′ 型芯：30′-40′ 對于本制件而言，型腔取1°脫模斜度，型芯取30′脫模斜度。 1.4塑件的尺寸精度及表面質量要求 該制件為簡單的殼類零件，側面有一成型孔。表面粗糙度為0.6.屬于一般的粗糙度要求。 由于上表面要求不能出現(xiàn)任何形式的不光整現(xiàn)象，側面也要求盡量平整，故而最初大致確定，制件注塑成型時，從底部耳邊處進料，即澆口開在耳邊，同時剛好開在最大分型面處。 制件的詳細尺寸見零件圖，如下圖1-2所示： 圖1-2 制品零件圖 制件各個尺寸的相關要求如下： 制件內輪廓徑向尺寸44和側壁成型孔尺寸18、4為MT3，其余尺寸，為一般精度MT5。 第二章：初選注射機 2.1 計算塑件體積和最大投影面積 考慮到制件形狀簡單，體積較小，批量不大，故而初定模具生產為一模兩腔。一次開模，耗費塑料的總體積，可以分兩部分：制件部分的體積V1和料把的體積V2。 V1<55×5×3×4+50×50 ×40-44×44×40+44×44×3 =31668mm3 在依據(jù)經驗設料把體積為制件體積的百分之二十，故而可以得到，V2= V1×20%=31668×20%=6333.6。因此，一模內塑料總體積大概為：V=2V1+V2=69669.6mm3 再換算為立方厘米，即為70cm3 最大投影面積，即為開模方向上的制件最大外向輪廓出的面積，依據(jù)制件的形狀，很易計算得出，最大投影面積即為： S=2×60×60=72 cm3 2.2 選擇壓力機 由《塑料成型工藝與模具設計》表3.1常用塑料的注射工藝參數(shù)中可以看到材料為PS的塑料適用的各項工作參數(shù)如下： 注射機類型：螺桿式柱塞式皆可，鑒于螺桿式應用較為廣泛，故在此選用螺桿式注塑機； 螺桿轉速/（r.min-1）：29-103范圍內皆可； 噴嘴形式：球頭式; 噴嘴溫度/°C：170～190; 模具溫度/°C：40～80； 注射壓力/MPa：70～120； 保壓壓力/MPa：50～60； 注射時間/s：0～5； 保壓時間/s：20～60； 冷卻時間/s：15～50； 成型周期/s：40～120； 由以上條件初步選XS-Z-125的注射壓力機，由表4.2常用國產注射機的規(guī)格和性能可知該壓力機的各項參數(shù)如下： 額定注射量/cm3：125 cm3 螺桿（柱塞）直徑/mm：42 注射壓力/MPa：120 注射行程/mm：115 注射方式：螺桿式 注射時間：1.5S 鎖模力/KN：900 最大成型面積/cm2：320 最大開合模行程/mm：260 模具最大厚度/mm：300 模具最小厚度/mm：200 噴嘴圓弧半徑/mm：SR12 頂出形式：兩側頂出 動定模固定板尺寸/mm：428×458 拉桿空間/mm：290×260 合模方式：液壓-機械 液壓泵：流量/（ L/min）170 、12 壓力/MPa：6.5 電動機功率/KN：18.5 螺桿驅動/KN：5.5 加熱功率/KN：10 機器外形尺寸/ mm：3310×750×1550 2.3 確定型腔數(shù)目 按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目： 型腔數(shù)目n可根據(jù)下式確定： n≤（Fp-pA1 ）/pA （公式 2-1） 式中Fp——注射機的額定鎖模力，N P——塑料熔體在型腔中的成型壓力，MPa A1——澆注系統(tǒng)在分型面上的投影于型腔不重疊部分的面積，mm2 A——單個塑件在分型面上的投影面積，mm2 A1=41×8=328mm A=3.14×（75/2）2－4×3.15×（5/2）2－3.14×（20/2）2 =4415.625－78.5－314=4023.125mm Fp=900KN P=120×80%=96MPa n=(900000-96×328)/96×4023.125 =2.25 由以上可知所選注射機比較合適，因為工件的生產批量大且精度要求一般，據(jù)此及經濟條件考慮設計時采用一模二腔的模具結構，這樣制件精度也會得到保證。 第三章 模具設計 3.1 型腔的分布設置 該套模具采用的時一模兩腔的型腔平衡平衡分布的模具結構，采用平衡結構有以下特點：從主流道到各個型腔澆口的分流道的長度、截面形狀與尺寸均對應相同，可實現(xiàn)各型腔均勻進料和達到同時充滿型腔的目的，從而能更好的保證制件的精度要求。其布局示意圖如圖3-1所示： 圖3-1 型腔布局 3.2 分型面的確定 根據(jù)分型面的設計原則： （1）：分型面應選在塑件外形最大輪廓處； （2）：分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模； （3）：分型面的選擇應保證塑件的精度要求； （4）：分形的選擇應滿足塑件的外觀質量要求； （5）：分型面的選擇要便于模具的加工制造； （6）：分型面的選擇應有利于排氣； 除了這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上投影面積的大小，以避免接近或超過所選用注射機的最大注射面積而可能產生溢流現(xiàn)象，由于此塑件的形狀比較簡單，由以上原則設計時選擇了塑件外形最大輪廓處。其示意圖如圖3-2所示： 圖3-2 分型面示意圖 3.3 澆口的確定原則 PS料流動性很好，模具設計時應注意選擇澆口位置、形式。 澆口的位置與塑件的質量有直接影響。在確定澆口時應考慮盡可能使熔體在模具內部內流動時，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起遠端； 3） 應從壁厚較厚的部位進料； 4） 考慮各股分流的轉向越小越好； （5）有效地排除型腔內的氣體。 （6）型腔內如有成型孔的型芯時，澆口應避免沖擊小型芯，并且應考慮到熔體的壓力損失。 （7）型腔如有金屬嵌件時，澆口應遠離嵌件，以避免沖擊嵌件。 由以上原則，加上PS推薦的澆口方式，以及模具結構方面考慮確定使用側澆口。該澆口的特點是它一般開設在分型面上，塑料熔體從內側或外側充填模具型腔，其截面形狀多為矩形（扁槽），改變澆口的寬度與厚度可以調節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結時間。這類澆口可以根據(jù)塑件的形狀特征選擇其位置，加工修整方便，它是一種應用比較廣泛的澆口形式，普遍用于中小型塑件的多形腔模具，且對各種塑料的成型適應性均較強。由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，且不留明顯痕跡。但其也有缺點，這種澆口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射壓力損失較大，對深型腔塑料件排氣不利。 3.4 澆注系統(tǒng)的確定 注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，它有主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內在和外表質量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設計及加工的復雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設計中的主要內容之一。 3.4.1 主流道的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經模具的部分，它的形狀和尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此必須使熔體的溫度將和壓力損失最小。 由于主流道的尺寸，完全依賴于所選擇的澆口套的尺寸，而澆口套的選擇，主要取決于與注射機噴嘴球頭半徑相適應的主流道球面半徑，所以主流道的設計，實質上便是澆口套的合理選擇。澆口套的選擇原則為：主流道的球面半徑SR比噴嘴球面半徑大1-2mm,以使注射時，噴嘴頭面能與模具緊密貼合。 由選定的壓力機的相關參數(shù)可知，XS-Z-125型號注射機的噴嘴球頭半徑為SR=12mm,因此所選擇的澆口套的球面半徑應該大于12mm.查閱相關資料書，依據(jù)標準澆口套的尺寸，選擇SR=16，基本尺寸D=16的澆口套。再根據(jù)澆口套的小端直徑應比噴嘴直徑大0.5-1mm的一般原則，選擇澆口套小端直徑d=3.5mm，再選取錐角a=2°,如此澆口套便基本定下尺寸了，只需到后來模架選取后，根據(jù)模架的相關部分厚度和其他相關要求，合理的選擇出澆口套的總長度即可。 由于澆口套按其結構形式，又分為兩種：一種為澆口套與定位圈設計成一體式，另一種為二者分別設計選擇后再搭配使用。鑒于后者更為常用，因此在此處，選擇澆口套與定位圈設計成兩個零件的形式。查閱相關書籍，選擇定位圈的基本尺寸為外徑為D=120mm的型號。定位圈、澆口套的配合示意圖如下所示： 圖3-3 澆口套與定位圈配合示意圖 主要參數(shù)：錐角α=2°； 內表面粗糙度Ra=0.4μm; 小端直徑D=3.5mm； 半徑R=16mm； 材料：T8A； 3.4.2 分流道的設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡量短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。 分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形。要減少流道內的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小以減少傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的凝料脫模較困難，所以一般制成梯形流道。該模具采用的是圓形流道，而且各處的截面面積不相等，這種流道有利于脫模。在這里，選取應用較廣且易于加工的半圓形流道，單獨開在定模一側。查相應手冊，可得材料PS對應的半圓形的分流道的合理取值范圍是：3.2-9.5，在這里，取分流道直徑為D=8，完全開在定模一側。 3.4.3 冷料穴的設計 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道末端，起作用是存放料流前端的冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫，此外，開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑。依據(jù)課本所學，根據(jù)各種形式冷料穴及搭配的拉料桿的具體作用范圍和適用場合，加入對本制件形狀結構的考慮，選定如圖所示的拉料桿和冷料穴結構，其示意圖如下所示： 圖3-4 冷料穴示意圖 其相應的兩個主參數(shù)也隨之確定，角度a=5。 冷料穴的深度取值為10. 在該種形式的冷料穴與拉料桿結構中，冷料穴既起冷料穴的作用，又在開模時起到拉料桿的作用，冷料穴下邊的桿為拉料推桿，為推出機構的一部分，在制件推出時，制件推桿推出制件的同時，拉料推桿推出流道凝料，從而實現(xiàn)制品的脫模。 3.4.4澆口的相關參數(shù)選擇 由于PS推薦采用側澆口，且側澆口有著諸多優(yōu)勢，能滿足本制關于表面質量的相關要求，故而在此，澆口類型選擇為為側澆口，但其具體的參數(shù)還沒有確定。查閱相關資料，確立側澆口的相關尺寸如圖3-5所示： 圖3-5 側澆口的示意圖 至此為止，模具澆注系統(tǒng)的設計便完成了。 3.5成型零部件的結構設計 成型零部件決定了塑件的幾何形狀和尺寸，通常包括型腔，型芯，鑲塊，成型桿和成型環(huán)等。在此，先確定凸凹模的結構形式。 3.5.1 型腔的結構設計 型腔是成型塑件外表面的主要零件，按結構不同可分為整體式的和組合式的，整體式的是在整塊金屬模版上加工而成，其特點是牢固，不易變形，不會使塑件產生拼接線痕跡，但缺點是加工困難，熱處理不方便，而故常用于形狀簡單的中小型模具上。組合式型腔結構是由兩個以上的零部件組合而成。根據(jù)以上分析：由于塑件的形狀比較簡單，型腔加工起來比較容易，制件外表面要求盡量光滑，并且批量不大，所以本套模具采用整體式的型腔。型腔加工時要保證其精度要求，并選擇合理的熱處理方式。 3.5.2 型芯的結構設計 型芯是成型塑件內表面的主要零件，主要有主型芯、小型芯、螺紋型芯、和螺紋型環(huán)等。對于該塑件而言，需要上下兩個主型芯和一個側型芯。 1. 主型芯的結構設計 主型芯的結構可以分為整體式的和組合是的兩種。 （1） 整體式型芯的特點是：結構牢固，但加工不方便，消耗的模具鋼多，主要用于工藝試驗或小型模具上形狀簡單的型芯。 （2） 組合式型芯的結構特點：加工方便，這種結構是將型芯單獨加工后，再鑲入模板中，這種結構的型芯與整體式結構相比可以節(jié)省材料，而且由于可以更換，故而相對而言，模具的壽命要高于整體式模具。 在本套模具中的上下兩個主型芯采用組合式的，兩個主型芯的固定方式都是臺階固定。 2. 側型芯的結構設計 側型芯用來成型塑件與開模方向不同的內側或者外側上的小孔或槽。側型芯與側滑塊共同構成側向成型零件。一般而言，側型芯同主型芯一樣，也分為整體式和組合式。整體式是指在滑塊上直接加工出側向型芯或者型腔；組合式是指滑塊和側型芯分別加工，加工完成后，在組合起來使用。對于本制件而言，由于制品的側向成型孔很小，側滑塊相對較小，且制件為中批生產，批量不大，故而為簡化起見，側型芯與側滑塊制成一體，不再分別加工。 3.6 模具成型零部件尺寸計算 成型零件工作尺寸是指直接用來構成塑件形面的尺寸，例如型腔和型芯的徑向尺寸、深度和高度尺寸孔間距離尺寸、孔或凸臺至某成型面的距離尺寸，螺紋成型零件的徑向尺寸和螺距尺寸。型腔型芯的工作尺寸的精度直接影響塑件的精度，該塑件是普通的圓柱形塑件而且精度不高，所以塑件精度容易保證。 成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一種是平均值法，見平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算：另一種方法是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進行計算；前一種方法簡便但不適合精密塑件的模具設計，后一種方法復雜，但能保證較好的精度，由于該塑件是普通的塑件，所以采用平均值法，從經濟方面考慮也更合適。 3.5.1 計算成型零部件尺寸要考慮的因素 計算成型零部件工作尺寸要考慮的因素有很多，概括的講主要有以下幾個方面： （1）：塑件的收縮率波動 （2）：模具成型零件的制造誤差 （3）：模具成型零件的磨損 （4）：模具安裝配合誤差 一般情況下，收縮率的波動，模具制造公差和成型零部件的磨損是影響制件尺寸精度的主要因素。當生產小制件的時候，后兩者起主要作用。故而對于本制件精度要求較高的尺寸，須通過提高相應部分的模具尺寸精度來實現(xiàn)。 3.5.2 制件尺寸的公差轉換 在型芯型腔徑向尺寸以及其他各類工作尺寸的計算公式導出的過程中，所涉及無論是塑件尺寸和成型模具尺寸的標注，都是按規(guī)定的標注方法標注的。凡是孔，都是按基孔制，公差下限為零，公差等于上偏差的絕對值；凡是軸都按基軸制，公差上限為零，公差等于下偏差的絕對值。按照以上原則，再結合塑料公差數(shù)值表，可以轉換出該制件各個尺寸的公差形式。塑件上各個尺寸的公差值如圖3-6所示： 圖3-6 塑件尺寸公差 3.5.3成型零部件尺寸計算 從附錄B中查的該材料的最大收縮率Smax=2.5%,最小收縮率Smin=1.0%, 由此該塑件的平均收縮率S=（2.5%+1.0%）÷2=0.0175 大型芯徑向尺寸和高度的計算： 塑件孔的徑向基本尺寸ls小尺寸，其公差D為正偏差，型芯基本尺寸lm最大尺寸，制造公差為負偏差 有公式： （ lm1）=[(1+S)×ls＋0.75D] （公式 3-3） =[（1+0.0175）×44+0.75×0.36] =44.51 有課本可知當塑件制件尺寸較小、精度級別較高時，dc可取D/6、dz可取D/3，此時，x=0.75。其中dz為制造偏差 大型芯高度計算： （hm1）=[(1+S)hs+xD] （公式 3-4） =[(1+0.0175)×37+0.67×0.36] =37.66 （hm2）=[(1+S)hs+xD] =[(1+0.0175)×1+0.67×0.36] =1.25 其徑向尺寸計算： （ lm2）=[(1+S)×ls2＋0.75D] （公式 3-5） =[(1+0.0175)×44＋0.75×0.24] =44.51 （ lm2）=[(1+S)×ls2＋0.75D] =[(1+0.0175)×20＋0.75×0.24] =44.87 上述兩式中修正系數(shù)x=1/2～2/3，即當塑件尺寸較大、精度要求低時取小值，反之取大值。上述兩式取x=2/3。 型腔的徑向尺寸計算： 塑件的基本尺寸Ls是最大尺寸，其公差D為負偏差。 (Lm1) =[(1+s)Ls-0.75D] （公式 3-6） =[(1+0.0175)×60-0.75×0.46] =60.10 (Lm2) =[(1+s)Ls1-0.75×D] =[(1+0.0175)×50-0.75×0.36] =50.07 型腔深度的計算： （Hm1）=[(1+S)Hs-xD] （公式 3-7） =[(1+0.0175)×40-0.67×0.24] =39.76 （Hm2）=[(1+S)Hs-xD] =[(1+0.0175)×3-0.67×0.24] =2.78 模具上的中心距尺寸計算： Cm1=（1＋S）Cs （公式 3-8） =（1＋0.0175）×12 =12.07 Cm1=（1＋S）Cs =（1＋0.0175）×18 =18.10 3.7 模架的選用 模架是設計、制造塑料注射模的基礎部件。為了提高模具質量，縮短模具制造周期，組織專業(yè)化生產現(xiàn)規(guī)定我國注射模國家標注有兩個，即GB/T12556 ——1990《塑料注射模中小型模架及其技術條件》和GB/T12555 ——1990《塑料注射模大型模架》。前者適用于模板尺寸為B×L≤560mm×900mm；后者的模板尺寸B×L為（630mm×630mm）～(1250mm×2000mm)。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國的部分地區(qū)形成了自己的標準，該設計采用標準模架。 3.7.1 模架型號的確定 現(xiàn)在各塊板的厚度已經標準化，所需要的只是選擇，如何選擇合理的厚度，這里有兩個尺寸需要注意： （1）：凸模底板厚度和凹模底板厚度；在注射成型時型腔中有很大成型壓力，當塑件和凝料在分型面上的投影面積很大時，茹凸模底板厚度不夠，則極有可能使模架發(fā)生變形或者破壞，所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能確定。 （2）：推板推出距離；在分模時塑件一般是粘結在型芯上的，需要推桿或推板推出一定的距離才能脫離型芯，該塑件的高度為24mm黏結在型芯上的尺寸約為24mm，所以當推出距離為24 mm時就能使塑件和型芯分離，如果C板（即模腳）的高度太小，則推出的距離不夠使塑件脫離型芯，在本套模具中推出塑件的距離即塑料高度要小于墊塊減去推板和推桿固定板的厚度。 由于該模具采用一模兩腔根據(jù)塑件的大小、高度、壁厚的計算以及模架的空間能夠裝下螺釘還有一些冷卻系統(tǒng)，選用模架的大小為180X250,即1825型模架，再結合本制件的成型特點，選取AI型號的模架，即模架由定模座板，定模板，動模板，動模座板，動模支撐板，墊塊，動模座板，推板，推板固定板組成。 3.7.2 模架具體尺寸的確定 具體尺寸的確定，主要是A、B板尺寸和墊塊高度的確定?？紤]到本制件完全在定模一側成型，且該制件的上邊還需用型芯成型1mm的圓形不透孔，故結合經驗，選取A板的厚度為70mm，B板的尺寸為35mm，墊塊的高度選擇為60mm。借助于計算機相關工具，在這三個數(shù)據(jù)確定之后，直接調出AI型龍記標準模架，其具體尺寸如下所示： 模板公稱尺寸： 寬度B0=180㎜， 長度L=250㎜， 各個模板厚度：A=70mm、B=35㎜、定模座板20mm、動模座板20mm、動模支撐板30mm、墊塊高度60mm、推板厚度 15mm、 推桿固定板 13mm 座板尺寸： 寬度為230㎜,長度250mm 墊板： 寬度B3=56㎜，厚度C=60㎜； 至此，模架的選取工作便已完成。模架的大略圖如圖3-7所示： 圖3-7 模架示意圖 3.8 結構零部件的設計 3.8.1 支承板的設計 支承板又稱動模墊板，是墊在動模型腔下面的一塊平板，其作用是承受成型時塑料熔體對動模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部產生過大的撓曲變形或防止主型芯脫處型芯固定板。對支承板的設計要求是，具有較高的平行度和必要的硬度和強度，應結合動模成型部分受力狀況進行厚度計算。支承板所選材料為45鋼。 因為型腔長度l小于支承板跨度L，所以支承板的厚度計算公式為： h≤ （公式 3-12） 式中p=96MPa,L=203㎜,b=52㎜,E=2.1×105 MPa, [δ]=0.05㎜,B=315㎜ h= =73.71㎜ 所以所選支承板符合要求。 3.8.2 墊塊的設計 用于支承動模成型部分并形成推出機構運動空間的零件稱為墊塊。在該設計中墊塊設計成了一個單獨的零件，這樣比較經濟。墊塊的材料采用Q235鋼。 3.8.3 定模座板和動模座板的設計 定模座板：使定模固定在注射機的固定工作臺面上的模板。 動模座板：使動模固定在注射機的移動工作臺面上的模板 設計模板在注射機上安裝時需注意： 模板外形尺寸不受注射機拉桿間距的影響；小型模具一般只在定模座板上設置定位孔，大型模具則在定、動模板上均需設置定位孔，設備的定位孔徑與模具的定位圈尺寸需配合良好；定、動模安裝孔的位置和孔徑與注射機固定板及移動模板的一系列螺紋孔相匹配，以便安裝、壓緊模具。 動、定模板的厚度： 動、定模板是分別與注射機的移動工作臺面和固定工作臺面接觸的模板，對鋼度與強度要求不高，一般可采用Q235和45鋼，該設計中采用Q235鋼調質處理硬度為230～270HBS。 3.8.4 導柱的設計 注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。錐面定位機構用于動定模之間的精密對中定位。該塑件的精度要求一般所以用導柱導套導向即可。導柱既可以設置在動模一側，也可以設置在定模一側，應根據(jù)模具結構來確定，在本套模具設計中導柱設置在動模一側。 國家標準規(guī)定了導柱的兩種結構形式，分為帶頭導柱和有肩導柱，大型而長的導柱應開設油槽，內存潤滑劑，以減小導柱導向的摩擦。若導柱需要支撐模板的重量大，特別對于大型，精密模具，導柱的直徑需要進行強度校核。由于該模具是中小型的模具所以導柱的直徑可以根據(jù)模架進行選擇，不用進行強度校核。而且模具中選用的是帶頭導柱。 （1）形狀 導柱的前端應做成錐臺形或半球形，以使導柱能順利的進入導向孔，由于半球形加工比較困難，所以導柱的前端做成了錐臺形。 （2）材料 導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內芯，因此多采用20鋼（經表面滲碳淬火處理）或者T8、T10鋼（經淬火處理），該模具的材料選用的是T8鋼，進行表面滲碳和淬火處理，其硬度為56～60 HRC。導柱固定部分的表面粗糙度為Ra=0.8 um，導向部分的粗糙度為Ra=0.8～0.4 um （3）數(shù)量及布置 導柱應合理均布在模具分型面的四周，導柱中心之模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具強度。為保證合模時只能按一個方向合模，導柱的布置可采用等直徑導柱不對稱布置或不能直徑導柱對稱布置的方式。在該模具設計中采用的是等直徑導柱對稱布置。 （4）配合精度 導柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或H7/k6的過渡配合，導柱的導向部分常采用H7/f7或H8/f7的間隙配合。 3.8.5 導套的設計 導套分為直導套和帶頭導套，在該模具設計中采用的是帶頭導套。 （1）形狀 為使導柱順利進入導套，導套的前端應倒圓角。導向孔最好做成通孔，以利于排出孔內的空氣。如果模板較厚，導空必須做成盲孔時，可在盲孔的側面打一個小孔排氣或在導柱的側壁磨出排氣孔。在該模具中吧導向孔做成通孔用來排氣。 （2）材料 可用與導柱相同的材料或銅合金等磨損材料制造導套，但其硬度應略低于導柱硬度，這樣可以減輕磨損，以防止導柱或導套拉毛，在該模具中采用T8A鋼，進行淬火處理使其硬度為50～55HRC。 3.8.6 設計導柱導套需要注意的事項 （1） 導柱的工作長度應比型芯端面高出6～8mm，以確保其導向和引導作用。 （2） 導柱工作部分的配合精度采用H7/f7,低精度時可采取更低的配合要求；導柱固定部分配合精度采用H7/k6；導套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長度通常取配合直徑的1.5～2倍，其余部分可以擴孔，以減小摩擦，降低加工難度。 （3）導柱固定在動模一邊可以保護型芯不受損壞。 3.9推出機構的設計 注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準確無誤的從模具凹?；蛐托旧贤瞥?，完成推出塑件的裝置稱為推出機構。 推出機構一般由推桿、復位和導向三大部件組成。 推出機構的設計要求為： （1）：設計推出機構時應盡量使塑件留于動模一側 （2）：塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損 （3）：不損壞塑件的外觀質量 （4）：合模時應使推出機構正確復位 （5）：推出機構應動作可靠 本設計適用的是推件板推出機構，因為該塑件的主分型面簡單，結構也不復雜，采用簡單的推出機構可以簡化模具結構，給制造和維護帶來方便。在對推出機構進行說明之前，需要對脫模力進行計算。 脫模力：Ft=AP(μcosα-sinα) （公式 3-13） 式中A——塑件包絡型芯的面積； P——塑件對型芯單位面積上的包緊力。一般情況下，模外冷卻的塑件，P取2.4×107～3.9×107Pa;模內冷卻的塑件，P取0.8×107～1.2×107 Pa。 A=2pr×h （公式 3-14） =2×3.14×21×20＋3.14×（212－102）＋2×3.14×10×4 =2637.6＋1070.74＋251.2 =3959.54mm2 該塑件是模內冷卻取P=0.8×107 Pa μ——塑件對鋼的摩擦力，為0.1～0.3。 α——脫模斜度，為30′=0.5°。 所以Ft=3959.54×8×（0.2×cos0.5-sin0.5） =3959.54×8×0.19 =6018.5N 3.9.1 推桿的設計 (1)推桿脫模機構是最簡單最常用的一種形式，具有制造簡單、更換方便、推出效果好等特點。 推桿的截面形狀：推桿的截面形狀可分為圓形，方形或橢圓形等其它形狀，根據(jù)塑件的推出部位而定，最常用的截面形狀為圓形；推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種，前者只起到將塑件推出的作用，后者不僅如此還能參與局部成型，所以推桿的使用是非常靈活的。該設計采用的是圓形推桿推動推件板將塑件推出。 推桿尺寸的計算： 該設計采用的是推桿和推件板推出，在求出脫模力的前提下可以對推桿的直徑預算并進行強度校核。本設計采用的是圓形推桿，圓形推桿的直徑由歐拉公式簡化為： d=k× （公式 3-15） 式中：d——推桿直徑； n ——推桿的數(shù)量，根據(jù)模具結構取8； L——推桿長度（參考模架尺寸，故取L=132）； E——推桿材料的彈性模量，該模具中的推桿材料為T8A鋼，熱處理要求硬度為50～54HRC。該材料的彈性模量為E=2.1×105MPa。 K——安全系數(shù)，取K=1.5； F脫——總的脫模力；F脫=2×6018.5N d =1.5× =3.57㎜ 實際推桿直徑為4㎜，可見是符合要求的 推桿的結構和尺寸如圖3-8所示： 圖3-8 推桿 （2）：推桿的固定形式推桿的固定形式有多種，但最常用的是推桿在固定板中的形式，此外還有螺釘緊固等形式。在該設計中采用的是推桿固定在推件板中的形式。 （3）：推桿位置的選擇 推桿的位置應盡量選擇在脫模阻力最大的地方，還要考慮制件的相關要求。推桿位置選擇時還應注意，當塑件各處的脫模阻力相同時均需要布置，以保證塑件推出時受力均勻，塑件推出均勻。本套模具適用推件板推出塑件的，所以也就是說推件板受力均勻。根據(jù)以上原則，結合制件形狀結構和對表面質量的相關要求，將推桿均勻設置在制件的四個耳邊上。另外，為防止承受推出力時，耳邊可能出現(xiàn)的變形甚至折斷，故在布置具體作用位置的時候，避免單獨讓耳邊全部承受推出力，其示意圖如下圖所示： 圖3-9 推桿位置示意圖 （4）：推桿與模體的配合 推桿與模體的配合性質一般為H8/f7或H7/f7，配合間隙以熔料不溢料為標準。配合長度一般為直徑的1.5～2倍，至少大于15㎜，推桿與推桿固定板的孔之間留有足夠的間隙，推桿相對于固定板是浮動的。 第四章 冷卻系統(tǒng)的設計 冷卻回路的設計應做到回路系統(tǒng)內流動的介質能充分吸收成型塑件所傳導的熱量，使模具成型表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍之內，并且要做到使冷卻介質在回路系統(tǒng)內流動暢通，無滯留部位。 4.1 冷卻水孔直徑的確定 確定冷卻水孔的直徑時應注意，無論多大模具，水孔的直徑不能大于14㎜,否則冷卻水難以成為湍流狀態(tài)，以至降低熱交換效率。一般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來確定。平均壁厚為2㎜時，水孔直徑可取8～10㎜；平均壁厚為2～4㎜時，水孔直徑可取10～12㎜；平均壁厚為4～6㎜時，水孔直徑可取10～14㎜。在該設計中水孔直徑取10㎜。 注意：冷卻水孔距型腔位置L≥10㎜，兩孔之間的中心距L2=（3～5）d。 d——為兩水孔之間的中心距。 4.2 冷卻水回路的布置原則 （1）冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大； （2）冷卻水道離模具型腔表面的距離； （3）水道出入口的布置； （4）冷卻水道應沿著塑料收縮方向設置； （5）冷卻水道的布置應避開塑件易產生溶解痕的部位； （6）水孔排列與型腔形狀吻合； （7）動、定模需分別冷卻，保證冷卻平衡； （8）澆口附近與壁厚處加強冷卻； （9）冷卻通道應密封且不應通過鑲塊接縫以免漏水； （10）進、出口的水溫不易過大小于5°。 第五章 注射機的相關校核 5.1 注射機額定注射量的校核 （1）主流道的體積約為： V=3.14××9＝12 cm3 （2）分流道與澆口的體積約為： V=3.14××2.5＝2cm3 （3）該模具總共需填充塑件的體積約為： V=2×32+12+2=78 cm3 又因注射機額定注射量為125 cm3，故而能滿足要求。 5.2注射壓力的校核 所選用的注塑機的注射壓力必須大于成型塑件所需的注射壓力。成型所需的注射壓力與塑料品種，塑件形狀及尺寸，注塑機類型，噴嘴及模具流道的阻力等因素有關。根據(jù)經驗，塑料熔體是具有中等粘度的塑料，本設計材料為ABS塑料，中等粘度，塑件形狀復雜度一般，精度要求一般，注射壓力選為100至140MPa，本設計選用的注塑機注射壓力為150Mpa，符合要求。 5.3鎖模力的校核 高壓塑料熔體充滿模腔時，會產生使模具沿分型面分開的脹模力，此脹模力的大小等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔內壓力的乘積。脹模力必須小于注塑機的額定鎖模力。 型腔壓力Pc可按下式粗略計算 Pc=kp （公式 5-1） 式中 Pc——型腔壓力（Mpa）； P——注塑壓力； k——壓力損耗系數(shù)，隨塑料品種,澆注系統(tǒng)結構，尺寸，塑件形狀，成型工藝條件以及塑件復雜程度不同而異，通常在0.25至0.5之間選取。 根據(jù)經驗，型腔壓力Pc常取20～40MPa. 通常根據(jù)塑料品種及塑件復雜程度，或精度的不同，選用的型腔壓力可從相關的工程手冊中查的。在本設計中PVC塑料制件，其型腔的壓力通常取35MPa。決定后，按下式校核注塑機的額定鎖模力： 式中 F——注塑機額定鎖模力（KN）； A——制件和流道系統(tǒng)在分型面上的總投影（）； K——安全系數(shù)，通常取1.1～1.2.本設計選用1.15. 代入數(shù)據(jù)得: F>KPCA=248.1kN （公式 5-2） 故注塑機的額定鎖模力符合要求。 5.4模具安裝尺寸的校核 5.41噴嘴尺寸校核 注塑模澆口套始端凹坑的球面半R2應大于注塑機噴嘴球頭半徑R1,以利用同心和緊密接觸，本設計按半徑R2= R1+（0.5～2）計算，故符合要求；主流道的始端直徑d1應大于注塑機噴嘴孔直徑d2，本設計按d1=d2+（0.5～1）mm關系計算，亦符合要求。 5.4.2模具厚度校核 模具厚度（閉合高度）必須滿足下式： 式中——所設計的模具高度（mm）； ——注塑機所允許的最小模具厚度（mm）； ——注塑機所允許的最大模具厚度（mm）。 結合注塑機的參數(shù),模具總高度為235mm,XS-Z125型號注射機的裝模高度介于200mm與300mm之間,因此本設計符合要求。 5.5 開模行程的校核 注塑機模座間距是指注塑機動模座和定模座之間的間距，對于所選用的注塑機，模具的閉模高度必須滿足 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機的最大開模行程。本設計選用注塑機為液壓-機械式鎖模機構，液壓-機械式鎖模機構的最大開模行程由屈肘機構的最大行程