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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
圓蓋注塑模設(shè)計(jì)
緒 論
模具工業(yè)在工業(yè)發(fā)展中占有很重要的地位，各行各業(yè)均離不開模具，特別在汽車、摩托車、玩具、及家電等行業(yè)。其中塑料模具又是模具工業(yè)中重要的組成部分，彩電、電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)機(jī)等產(chǎn)品，需要的塑料模具量很大，在建筑、建材方面，今后塑料門窗、塑料水管和裝飾塑料制品將會有一個(gè)很大的發(fā)展。到2010年，塑料門窗的普及率和塑料管的普及率將達(dá)到30%-50%,對模具的需求會有很大增長。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，據(jù)1991年統(tǒng)計(jì)，日本生產(chǎn)塑料模和生產(chǎn)沖壓模的企業(yè)各占40 ;韓國模具專業(yè)廠中，生產(chǎn)塑料模的占43.9 ，生產(chǎn)沖壓模的占44.8%;新加坡全國有460家模具企業(yè)，60%生產(chǎn)塑料模，35%生產(chǎn)沖模和夾具。中國模具工業(yè)一直以每年巧%左右的增長速度快速發(fā)展，2000年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值己達(dá)280億元人民幣，在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%,塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其他各類模具約占110。由以上事實(shí)可以看出塑料模具已處于同沖壓模具并駕齊驅(qū)的地位。
在塑料模具中注射模具是應(yīng)用最廣泛、類型最多、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一種。在現(xiàn)代塑料制件的生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素，尤其是塑料模具對實(shí)現(xiàn)塑料加工工藝要求、滿足塑料制件的使用要求、降低塑料制件的成本起著重要的作用。一副好的注塑?？沙尚蜕习偃f次，一副優(yōu)良的壓鑄模大約能成型25萬次，這與模具的設(shè)計(jì)、模具材料及模具的制造有著很大的關(guān)系。
第1章 注射模具的設(shè)計(jì)
1.1 塑件分析與模具材料和注射機(jī)的選取
1.1.1塑件結(jié)構(gòu)分析
該圓蓋材料為改性PS，制品內(nèi)孔中部有三處長20mm凸起結(jié)構(gòu)，外觀質(zhì)量求較高。模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于如何實(shí)現(xiàn)順利脫模。
1.1.2塑件零件圖技術(shù)要求分析
由塑件零件圖中的技術(shù)要求可見，此零件材料為改性聚苯乙烯，批量生產(chǎn)，，各配合尺寸精度要求一般，所以制造的模具精度取一般精度就已經(jīng)滿足要求。因?yàn)樗芗桥可a(chǎn)，所以型腔板和型芯的硬度、耐磨性能要求比較高。
1.2塑料材料的成型特性與工藝參數(shù)
由圓蓋零件圖中的技術(shù)要求可知，塑件材料為改性聚苯乙烯，其特點(diǎn)如下：
1.2.1基本特性：
聚苯乙烯流動性好，加工性能好，易著色，尺寸穩(wěn)定性好?？捎米⑺?、擠塑、吹塑、發(fā)泡、熱成型、粘接、涂覆、焊接、機(jī)加工、印刷等方法加工成各種制件。特別適用于注塑成型，注塑成型時(shí)物料一般可不經(jīng)過干燥直接使用。但為了提高制品質(zhì)量，可在55-70攝氏度鼓風(fēng)箱內(nèi)預(yù)干燥1-2小時(shí)。具體加工條件大致為：料筒溫度200攝氏度左右，模具溫度60-80攝氏度，注塑溫度170至220攝氏度，注塑壓力比為1.6-4.0。成型后的制品應(yīng)在紅外線或鼓風(fēng)烘箱內(nèi)，于70攝氏度恒溫處理2-4小時(shí)。
1.2.2主要用途
聚苯乙烯，可用于日用品、電氣、儀表外殼、玩具、燈具、家用電器、文具、化妝品容器、室內(nèi)外裝飾品、果盤、光學(xué)零件（如三棱鏡、透鏡）透鏡窗和模塑、車燈、電訊配件，電頻電容器薄膜，高頻絕緣材料、電視仙等集裝箱、波導(dǎo)管，化工容器等。懸浮聚合樹脂可制成不同密度的泡沫塑料，用作絕熱、隔音、防震、漂浮、包裝材料，軟木代用品，預(yù)發(fā)泡體可作水過濾介質(zhì)及制配輕質(zhì)混凝土，低發(fā)泡塑料可制成合成木材做家具等。
高沖擊級聚苯乙聚（HIPS）可注塑或擠塑成各種制品，適合家電產(chǎn)品外殼，電器用品、儀表儀器配件、冰箱內(nèi)襯、板材、電視機(jī)、收錄機(jī)、電話機(jī)殼體、文教用品、玩具、包裝容器、日用品、家具、餐具、托盤、結(jié)構(gòu)泡沫制品等。
1.3模具材料的選取及熱處理
由塑件技術(shù)要求分析可知，型腔板和型芯的硬度、耐磨性能要求比較高。所以在本設(shè)計(jì)中，型腔板和型芯的材料，本人選取40Cr，調(diào)質(zhì)處理。模架各板的材料和熱處理參照《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》中表2-177選取。則模具中各板的材料和熱處理如表1.3.1所示：
表1.3.1
零件名稱
材料牌號
熱處理方法
硬度
定模板
45
調(diào)質(zhì)
HB230～270
型腔板
40Cr
調(diào)質(zhì)
HRC54～58
型芯
40Cr
調(diào)質(zhì)
HRC54～58
型芯固定板
45
調(diào)質(zhì)
HB230～270
支承板
45
淬火
HRC43～48
推板
45
淬火
HRC43～48
推桿固定板
45
模腳
45
1.4注射機(jī)的選取
塑件成形所需的注射總量應(yīng)該小于所選注射機(jī)的注射量。注射容量以容積（cm3）表示時(shí)，塑件體積（包括澆注系統(tǒng)）應(yīng)小于注射機(jī)的注射容量，其關(guān)系按《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》中式2-54校核：
V件≤0.8V注
式中 V件——塑件與澆注系統(tǒng)的體積（cm3）；取V件=80cm3；
V注——注射機(jī)的注射容量（cm3）；
0.8——最大注射容量利用系數(shù)。
則有：
1.25×80=100 cm3≤V注
根據(jù)V注≥100 cm3和《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》表2-40初步選取的注射機(jī)型號為XS－ZY－500。其主要參數(shù)如下：
螺桿直徑（mm）：φ65；
注射容量（cm3）：500；
注射壓力（MPa）：104；
鎖模力（kN）： 3500；
最大注射面積（cm2）：1000；
模具厚度（mm）：最大450mm，最小300mm；
模板行程（mm）：700；
噴嘴：球半徑（mm）：18；孔直徑（mm）：φ7.5；
定位孔直徑（mm）：φ；
頂出：中心孔徑（mm）：φ150；兩側(cè)孔徑：φ24.5；孔距：φ530。
第2章 確定模具的結(jié)構(gòu)方案
2.1 確定塑件在模具中的位置和分型面位置
如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：
（1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。
（2）便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時(shí)留在動模一邊。
（3）保證塑件的精度要求。
（4）滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。
（5）便于模具加工制造。
（6）對成型面積的影響。
（7）對排氣效果的影響。
（8）對側(cè)向抽芯的影響。
其中最重要的是第5）和第2）、第8）點(diǎn)。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡是選擇平直分型面工易于加工的分型面。
2.1.1型腔數(shù)目的確定
在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，型腔數(shù)目的確定，一般考慮的要點(diǎn)有：
1、 料制件的批量和交貨周期；
2、 量控制要求；
3、 成型的塑料品種與塑件的形狀及尺寸；
4、 塑料制件的成本；
5、 所選用的注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范。
根據(jù)上述要點(diǎn)所確定的型腔數(shù)目，既要保證最佳的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性，技術(shù)上又要充分保證產(chǎn)品的質(zhì)量，也就是應(yīng)保證塑料制件最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。因此根據(jù)本塑件的形狀及尺寸，確定型腔的數(shù)目為一模一腔。
2.1.2塑件在模具中的位置和分型面的方案確定
分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動充填特性及塑件的脫模，因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵。
如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。在選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：1：塑件脫摸方便2：模具結(jié)構(gòu)簡單3：型腔排氣順利4：確保塑件質(zhì)量5：無損塑件外觀6：設(shè)備利用合理
對于圓蓋塑件，分型方案如下：
圓蓋的外觀質(zhì)量要示較高，應(yīng)將分型面定在圓蓋底部，表面不允許有澆口痕跡，故采用點(diǎn)澆口澆注。制品內(nèi)孔中有三處長20mm的凸起結(jié)構(gòu)，必須進(jìn)行側(cè)向抽芯。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)的模具為，塑件全部在上模型腔中，設(shè)計(jì)定模抽芯方式對其進(jìn)行側(cè)抽芯，因抽芯行程較短，采用斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)，并將三個(gè)斜塊做成一個(gè)整體。頂出機(jī)構(gòu)采用動模后退，點(diǎn)澆口拉斷后，斜滑塊沿主型芯T型導(dǎo)軌向內(nèi)移動與制品脫離。
2.2選擇澆注系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)的方式
2.2.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和澆口的選擇
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理不僅對塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且還與塑件所用的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān)，因此澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。對澆注系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循如下基本規(guī)則：
（1）排氣良好 能順利的引導(dǎo)熔融塑料填充到型腔的各個(gè)深度，不產(chǎn)生渦流和紊流，并能使型腔內(nèi)的氣體順利排出；
（2）流程短 在滿足成型和排氣良好的情況下，要選取短的流程來充滿型腔，且應(yīng)盡量減少彎折，以降低壓力損失，縮短填充時(shí)間；
（3）防止型芯和嵌件變形 應(yīng)盡量避免熔融塑料正面沖擊直徑較小的型芯和金屬嵌件，防止型芯彎曲變形和嵌件移位；
（4）整修方便 澆口位置和形式應(yīng)結(jié)合塑件形狀考慮，做到整修方便并無損塑件的外觀和使用；
（5）防止塑件翹曲變形；
（6）合理設(shè)計(jì)冷料穴和溢料槽；
（7）澆注系統(tǒng)的斷面積和長度。
除滿足以上各點(diǎn)外，澆注系統(tǒng)的斷面積和長度應(yīng)盡量取最小值，以減少澆注系統(tǒng)占用的塑料量，從而減少回收料。因?yàn)楸舅芗皇谴笮突虮”谒芰现萍?，所以無需進(jìn)行流動距離比和流動面積比的校核。
1.主流道設(shè)計(jì)
主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流動距離。主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔體要冷熱交替地反復(fù)接觸，屬于移損件，對材料的要求較高，因而模具的主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套式（也稱澆口套），以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等，熱處理要求淬火53～57HRC。主流道襯套應(yīng)設(shè)置在模具的對稱中芯位置上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機(jī)噴嘴為同一軸芯線。
主流道襯套形式如圖2．2．1所示，圖2．2．1 a為主流道與定位圈設(shè)計(jì)成整體式，一般用于小型模具；圖2．2．1 b和圖2．2．1 c所示為將主流道襯套和定位圈設(shè)計(jì)成
a) b) c)
圖 2．2．1
兩個(gè)零件，然后配合固定在模板上。在本設(shè)計(jì)中，為了安裝與拆卸方便，所以采用圖2．2．1 b的形式。
2.澆注口位置的選擇
模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模之后有時(shí)還需修改澆口尺寸。無論采用什么形式的澆口，其開設(shè)的位置對塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)。一般在選擇澆口位置時(shí)，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝特征、成型質(zhì)量和技術(shù)要求，并綜合分析塑料熔體在模內(nèi)的流動特性、成型條件因素。以下幾項(xiàng)原則可以參考：
（1）盡量縮短流動距離；
（2）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件最大壁厚處；
（3）必須盡量減少或避免熔接痕；
（4）應(yīng)有利于型腔中氣體的排除
（5）考慮分子定向的影響；
（6）避免產(chǎn)生噴射和蠕動（蛇形流）；
（7）不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口；
（8）澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。
預(yù)先擬訂澆注口位置的設(shè)計(jì)方案有兩種，分別為在I處和II處。根據(jù)上面的幾項(xiàng)原則來分析：如果開在I處，那就產(chǎn)生澆注口不平衡，而且會影響塑件外觀質(zhì)量，而在II處開澆注口是非常平衡的，也盡量縮短了塑料的流動距離，不影響塑件的外觀質(zhì)量，澆口凝料也易于去除，還能夠同時(shí)填充滿型腔，所以我選擇在II處開澆注口。
3.澆口的選擇
澆口亦稱進(jìn)料口，連接分流道與型腔的通道。除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面積最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的位置、形狀及尺寸對塑件的性能和質(zhì)量的影響很大。
根據(jù)所采取澆口的位置，擬訂采用澆口的形式如下：
（1）環(huán)形澆口 環(huán)形澆口主要用來成型圓筒形塑件，它開設(shè)在塑件的外側(cè)，采用這類澆口，塑料熔體在充模時(shí)進(jìn)料均勻，各處料流速度大致相同，模腔內(nèi)氣體易排出，避免了使用側(cè)澆口時(shí)容易在塑件上產(chǎn)生的熔接痕，但澆口去除較難，澆口痕跡明顯。
（2）輪輻澆口 輪輻澆口是在內(nèi)側(cè)開設(shè)的環(huán)形澆口的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，由四周進(jìn)料改為幾段小圓弧進(jìn)料，澆口尺寸與側(cè)澆口類似。這樣澆口凝料易于去除且用料也有減少，這類澆口在生產(chǎn)中比環(huán)形澆口應(yīng)用廣泛，但塑件易產(chǎn)生多條熔接痕從而影響了塑件的強(qiáng)度。
（3）潛伏澆口 潛伏澆口又稱剪切澆口，由點(diǎn)澆口演變而來。這類澆口的分流道位于分型面上，而澆口本身設(shè)在模具內(nèi)的隱蔽處，塑料熔體通過型腔側(cè)面斜向注入型腔，因而塑件外表面不受損傷，不致于因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量及美觀效果。
三種澆口的優(yōu)缺點(diǎn)經(jīng)比較易見，環(huán)形澆口凝料去除比較難，增加了工人的勞動強(qiáng)度，所以不采用環(huán)形澆口。潛伏澆口的優(yōu)點(diǎn)比較多，但因?yàn)楸舅芗悄ν熊嚐粽值膬?nèi)部零件，對塑件的外表面質(zhì)量及美觀效果要求不是很高，只須能保證其一般的尺寸精度就可以了，而輪輻澆口已經(jīng)滿足其設(shè)計(jì)要求。為了加工的方便性，所以決定采用輪輻澆口。
4.冷料穴的設(shè)計(jì)
在完成一次注射循環(huán)的間隔，考察注射機(jī)噴嘴和主流道入口小端間的溫度狀況時(shí)，發(fā)現(xiàn)噴嘴端部的底于所要求的塑料熔體溫度，從噴嘴端部到注射機(jī)料筒以內(nèi)約10～25㎜的深度有個(gè)溫度逐漸升高的區(qū)域，這時(shí)才達(dá)到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進(jìn)入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個(gè)井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。
冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為1～1.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。.冷料穴的各種形式如圖所示。圖2．2．2 a～c是底部帶推桿的冷料穴形式，圖2．2．2 a是端部部為Z字形拉料桿形式冷料穴，是最常用的一種形式，開模時(shí)主流道凝料被拉料桿拉出，
a) b) c)
d) e)
圖 2.2.2
推出后常常需用人工取出而不能自動脫落；圖2．2．2 b是靠帶倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式；圖2．2．2 c是環(huán)形槽代替了倒錐形用來拉主流道凝料的形式，b圖和c圖適用于彈性較好的軟質(zhì)塑料，能實(shí)現(xiàn)自動化脫模。圖2．2．2 d和圖2．2．2e是適用于推件板脫模的拉料桿形式冷料穴。
在比較了這幾種冷料穴的特點(diǎn)后，和經(jīng)過對塑件的結(jié)構(gòu)分析，可能將采用推桿將塑件推出，所以在這里預(yù)先選用圖2．2．2 b形式的冷料穴。
2.2.2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑料熔體填充型腔時(shí)，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體，不被排除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致塑件局部炭化或燒焦（褐色斑紋），同時(shí)積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計(jì)型腔時(shí)必須考慮排氣問題。有時(shí)在注射成型過程中，為保證型腔充填的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強(qiáng)度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開設(shè)溢流槽以容納余料，也可以容納一定量的氣體。
注射模具成型時(shí)的排氣通常以如下四種方式進(jìn)行：
1、利用配合間隙排氣；
2、在分型面上開設(shè)排氣槽排氣；
3、利用排氣塞排氣；
4、強(qiáng)制性排氣。
在本設(shè)計(jì)中，利用配合間隙就足以滿足排氣的需要，所以就無須再設(shè)計(jì)其它方式排氣。
2.3成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲件、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖殺刷，脫模時(shí)與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。
設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
2.3.1凹模
凹模是成型零件外表面的主要零件，按其結(jié)構(gòu)不同，可分為整體式和組合式兩類。
1、體式凹模 整體式凹模由整快材料加工而成。
2、組合式凹模 組合式凹模是指凹模由兩個(gè)以上零件組合而成。按組合方式的不同分為以下幾種形式：
①、嵌入式凹模
②、局部鑲嵌式凹模
③、底部鑲拼式凹模
④、側(cè)壁鑲拼式凹模
⑤、多件鑲拼式凹模
⑥、四壁拼合式凹模
根據(jù)以上這些原則和特點(diǎn)，本人對型腔的設(shè)計(jì)提出了三種設(shè)計(jì)方案，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下：
方案（一）：
型腔根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，把型腔設(shè)計(jì)成左右兩半拼合式。這樣的話，就方便了型腔的加工，降低了加工成本，但由于是兩對半式拼合，所以在拼合處塑件會產(chǎn)生痕跡，影響塑件的外觀質(zhì)量，同時(shí)使得模具安裝困難。
方案（二）：
這種方案的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)加工效率高，裝拆方便，節(jié)省了模具加工需要的模具工具鋼材料，適合于多型腔或大型模具。
方案（三）：
采用的是整體式型腔結(jié)構(gòu)。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)牢固，使用中不容易發(fā)生變形，不會使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。但由于加工困難熱處理不方便，整體式凹模常用在形狀簡單的、中小模具上。
因?yàn)樗芗砻孑喞唵?，而且塑件又不是很大，加工后的模具也不大，為了使得加工簡單和?jié)省模具制造成本，所以決定采用整體式凹模。
2.3.2凸模和型芯
凸模和型芯均是成型塑件內(nèi)表面的零件。凸模一般是指成型塑件中比較大的、主要內(nèi)形的零件，又稱主型芯；型芯一般是指成型塑件上比較小的孔槽的零件。
主型芯的結(jié)構(gòu) 主型芯按結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式兩種。整體式結(jié)構(gòu)牢固，但不便加工，消耗的模具鋼多，主要用于工藝實(shí)驗(yàn)或小型模具上的形狀簡單的型芯。組合式型芯的優(yōu)缺點(diǎn)和組合式凹模的基本相同。
在此本人對型芯的機(jī)構(gòu)提出了兩種方案。
方案（一）：
采用整體式型芯，因?yàn)椴捎昧苏w式型芯，所以對于型芯內(nèi)的結(jié)構(gòu)布置就容易了許多，如水道、推出機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)，因?yàn)樗芗蛇呌型钩龅呐_肩，所以其加工的工藝性就不好。
方案（二）：
經(jīng)過對塑件的分析，因?yàn)樗芗蛇呌型钩龅呐_肩，所以對其采取鑲塊處理，這樣的話，型芯的加工制造就容易多了，節(jié)省了制造成本。
在經(jīng)過多方面的考慮之后，本人決定采取方案（二）的型芯結(jié)構(gòu)方式。
2.4 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動定?；蛏舷履：夏r(shí)，正確定位和導(dǎo)向的兩件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。
2.4.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用
1、定位作用 模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證形腔的形狀和尺寸精確；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。
2、導(dǎo)向作用 合模時(shí)，首先時(shí)導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入形腔造成成型零件損壞。
3、承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)壓力很大時(shí)，不能單靠導(dǎo)柱來承擔(dān)。需要增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)。
4、保持運(yùn)動的平穩(wěn)作用。
2.4.2導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
1導(dǎo)柱
導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式 導(dǎo)柱的典型結(jié)構(gòu)如圖2．4．1所示。圖2．4．1 a為帶頭導(dǎo)柱，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，用于簡單模具。小批量生產(chǎn)一般不需要導(dǎo)套，而是導(dǎo)柱直接與模板中的導(dǎo)向孔配合。生產(chǎn)批量大時(shí)，也可在模板中設(shè)置導(dǎo)套，只需更換導(dǎo)套即可；圖2．4．1 b和圖2．4．1 c是有肩導(dǎo)柱的兩種形式，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，用于精度要求高、生產(chǎn)批量大的模具，導(dǎo)柱與導(dǎo)套相配合，導(dǎo)套固定孔直徑與導(dǎo)柱固定孔直徑相等，兩孔同時(shí)加工，確保同軸度的要求。其中圖2．4．1c所示導(dǎo)柱用于固定板太薄的場合，在固定板下面再加墊板固定，這種結(jié)構(gòu)不太常用。導(dǎo)柱的導(dǎo)滑部分根據(jù)需要可加工出油槽，以便潤滑和集塵，提高使用壽命。
a b c
2．4．1
在分析了以上三種導(dǎo)柱的特點(diǎn)后，因?yàn)楸舅芗纳a(chǎn)批量比較大，而且塑件的精度要求也比較高，所以決定采用帶頭導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，故導(dǎo)柱采用圖2．4．1 b的形式。
2.導(dǎo)套
導(dǎo)套的典型結(jié)構(gòu)如圖所示。圖2．4．2 a為直導(dǎo)套（Ⅰ型導(dǎo)套），結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，用于簡單模具或?qū)缀竺鏇]有墊板的場合；圖2．4．2 b和圖2．4．2 c為帶頭導(dǎo)套（Ⅱ型導(dǎo)套），結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用于精度較高的場合，導(dǎo)套的固定孔便于與固定孔同時(shí)加工，其中圖2．4．2 c用于兩塊板固定的場合。
在本模具設(shè)計(jì)中，塑件對模具的精度要求比較高，所以我采用圖2．4．2 b（Ⅱ型導(dǎo)套）。
a) b) c)
圖 2．4．2
2.5推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
塑件在從模具上取下以前，還有一個(gè)從模具的成型零件上脫落的過程，使塑料件從成型零件上脫落的機(jī)構(gòu)為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿或者液壓缸來完成的。
推出機(jī)構(gòu)可按其推出動作的動力來源分為手動推出機(jī)構(gòu)、機(jī)動推出機(jī)構(gòu)、液壓和氣壓推出機(jī)構(gòu)。手動推出機(jī)構(gòu)是模具開模后，由人工操縱的推出機(jī)構(gòu)推出塑件，一般多用于塑件滯留在定模一側(cè)的情況；機(jī)動推出機(jī)構(gòu)利用注射機(jī)的開模動作驅(qū)動模具上的推出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件的自動脫模；液壓和氣動推出機(jī)構(gòu)是依靠設(shè)置在注射機(jī)上的專用液壓和氣動裝置，將塑件推出或者從模具中吹出。推動機(jī)構(gòu)還可以根據(jù)推出零件的類別分類，可分為推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、凹?；虺尚屯茥U（塊）推出機(jī)構(gòu)、多元綜合推出機(jī)構(gòu)等。另外還可以根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特征來分類，如：簡單推出機(jī)構(gòu)、動定模雙向推出機(jī)構(gòu)、順序推出機(jī)構(gòu)、二級推出機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)凝料的脫模機(jī)構(gòu)；帶螺紋塑件的脫模機(jī)構(gòu)等等。
推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則：
（1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)。
（2）保證塑件不因推出而變形損壞。
（3）機(jī)構(gòu)簡單動作可靠。
（4）良好的塑件外觀。
（5）合模時(shí)的正確復(fù)位。
2.5.1推桿推出機(jī)構(gòu)
由于設(shè)置推桿位置的自由度較大，因而推桿推出機(jī)構(gòu)時(shí)最常見的推出機(jī)構(gòu)，常被用來推出各種塑件。推桿的截面形狀根據(jù)塑件的推出情況而定，可設(shè)計(jì)成圓形、矩形等等。其中圓形最為常用，因?yàn)槭褂脠A形推桿的地方，較容易達(dá)到推桿合模板或型芯上推桿孔的配合精度，另外圓形推桿還具有減少運(yùn)動阻力、防止卡死現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，損壞后還便于更換。
合理地布置推桿的位置時(shí)推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要工作之一，推桿的位置分布得合理，塑件就不致于變形或被頂壞。推桿應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方；推桿應(yīng)均勻布置；推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度剛度較大處；推桿的直徑；推桿的形狀及固定形式。
2.5.2推件板推出機(jī)構(gòu)
推件板推出機(jī)構(gòu)是由一塊于凸模按一定配合精度相配合的模板，在塑件的整個(gè)周邊端面上進(jìn)行推出，因此，作用面積大。推出力大而均勻，運(yùn)動平穩(wěn)，并且塑件上無推出痕跡。但如果型芯合推件板的配合不好，則在塑件上會出現(xiàn)毛刺，而且塑件有可能會滯留在推件板上。
方案（一）：
采用推桿推出，如圖2.5.1所示，利用塑件的兩個(gè)凸臺安置推桿，還有頂部可安置一根。
圖2．5．1
方案（二）：
采用推板推出，如圖2.5.2所示，用推板將塑件推出。
經(jīng)過對塑件的分析，因?yàn)樗芗诤駷?㎜，所以本人采用方案（二）推板推出塑件。
圖2．5．2
2.5.3推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了保證推出機(jī)構(gòu)在工作過程中靈活、平穩(wěn)，每次合模后，推出元件能回到原來的位置，通常還需要設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位裝置。
1.導(dǎo)向零件
推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向零件，通常由推板導(dǎo)柱與推板導(dǎo)套組成，簡單的小模具也可由推板導(dǎo)柱直接與推板上的導(dǎo)向孔組成。導(dǎo)向零件使各推出元件得以保持一定的配合間隙，從而保證推出和復(fù)位動作順利進(jìn)行。有的導(dǎo)向零件在導(dǎo)向的同時(shí)還起支承作用。推板導(dǎo)柱與推板導(dǎo)套相配合的，推板導(dǎo)柱除了起導(dǎo)向作用外，還支承著動模支承板，從而改善了支承板的受力狀況，大大提高了支承板的剛性，推板導(dǎo)柱固定在支承板上的結(jié)構(gòu)，則推板導(dǎo)柱直接與模板上的導(dǎo)線孔相配合，推板導(dǎo)柱也不起支承作用，這種相似用于生產(chǎn)較小批量素件的小型模具。當(dāng)模具較大時(shí)。推板導(dǎo)柱的數(shù)量根據(jù)模具的大小而定，至少要設(shè)置兩根，大型模具需要四根。
圖2．5．3
在分析了幾種形式的推板導(dǎo)向機(jī)構(gòu)后，本人決定采用圖 15a形式的推板導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，不過其具體結(jié)構(gòu)有一點(diǎn)改變，其設(shè)計(jì)如圖2．5．3所示。
2.復(fù)位桿復(fù)位
為了使推出元件合模后能回到原來的位置，推桿固定板上同時(shí)裝由復(fù)位桿，如圖所示。常用的復(fù)位桿均采用原形截面，
一般每副模具設(shè)置四復(fù)位桿，其位置近來能夠設(shè)在固定板的四周，以便推出機(jī)構(gòu)合模時(shí)復(fù)位平穩(wěn)，復(fù)位桿端面與所在動模分型面平齊。
3.彈簧復(fù)位
彈簧復(fù)位時(shí)利用彈簧的彈力使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位。彈簧復(fù)位與復(fù)位桿復(fù)位的主要區(qū)別是：用彈簧復(fù)位時(shí)，推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位先于合模動作完成，所以，通常為了便于活動鑲件的安放而采用彈簧先復(fù)位機(jī)構(gòu)。
在本模具設(shè)計(jì)中，沒有活動鑲件，所以使用復(fù)位桿復(fù)位已經(jīng)滿足設(shè)計(jì)要求，而且復(fù)位桿復(fù)位將會使得模具加工方便，所以在設(shè)計(jì)中我采用復(fù)位桿復(fù)位。
2.6側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
在第一節(jié)第二部分的分型面設(shè)計(jì)的方案（一）里，需要對圓蓋內(nèi)孔設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，抽芯機(jī)構(gòu)與側(cè)向分型按其動力來源可分為手動、機(jī)動、氣動或液壓三大類。
2.6.1手動側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)
手動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是利用人力將模具側(cè)向分型或把側(cè)向型芯從成型塑件中抽出。這一類機(jī)構(gòu)操作不方便、工人勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低，但模具的結(jié)構(gòu)簡單、加工制造成本低，因此常用于產(chǎn)品的試制、小批量生產(chǎn)或無法采用其他側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的場合。
手動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的形式很多，可根據(jù)不同塑料制件設(shè)計(jì)不同形式的手動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。手動側(cè)向分型與抽芯可分為兩類，一類是模內(nèi)手動分型抽芯，另一類是模外手動抽芯，而模外手動抽芯機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是帶有活動鑲件的模具結(jié)構(gòu)。
2.6.2氣動或液壓側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)
液壓或氣動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是以液壓力或壓縮空氣作為動力進(jìn)行側(cè)向分型與抽芯，同樣亦靠液壓力或壓縮空氣使側(cè)向成型零件復(fù)位。
液壓或氣動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)多用于抽拔力大、抽芯距比較長的場合，例如大型管子塑件的抽芯等。這類分型與抽芯機(jī)構(gòu)是靠液壓缸或汽缸的活塞來回運(yùn)動進(jìn)行的，抽芯的動作比較平穩(wěn)，特別是有些注射機(jī)本身就帶有抽芯液壓缸，所以采用液壓側(cè)向分型與抽芯更為方便，但缺點(diǎn)是液壓或氣動裝置成本較高。
2.6.3機(jī)動側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)
機(jī)動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是利用注射機(jī)開模力作為動力，通過有關(guān)傳動零件（如斜導(dǎo)柱）使力作用于側(cè)向成型零件而將模具側(cè)向分型或把側(cè)向型芯從塑料制件中抽出，合模時(shí)又靠它使側(cè)向成型零件復(fù)位。這類機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但分型與抽芯無需手工操作，生產(chǎn)率高，在生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)傳動零件的不同，這類機(jī)構(gòu)可分為斜導(dǎo)柱、彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊和齒輪齒條等許多不同類型的側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。
本題中對圓蓋內(nèi)孔中部凸起結(jié)構(gòu)的抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定了幾個(gè)抽芯方案：
（1）開模后手工抽芯；
（2）用彈簧實(shí)現(xiàn)抽芯和斜面壓回復(fù)位；
（3）液壓抽芯；
（4）斜導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)抽芯。
由于抽芯距離比較短。而且塑件是大批量生產(chǎn)的，所以最好能夠?qū)崿F(xiàn)自動化生產(chǎn)。因此，在這個(gè)設(shè)計(jì)中，如果采用手動的抽芯方式就會使生產(chǎn)率大大降低，并且會加大工人的勞動強(qiáng)度，浪費(fèi)了人力資源；而如果采用氣動或液壓的抽芯方式則顯得太不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)檫@個(gè)塑件的抽芯距不大；所以本人也不太贊成采用這種抽芯方式，很明顯用機(jī)動抽芯機(jī)構(gòu)是最合理的選擇。
因此，采用彈簧側(cè)抽芯或者斜導(dǎo)柱抽芯。
用彈簧進(jìn)行側(cè)抽芯也是可以的，但因?yàn)樾颓皇艿膲毫Ρ容^大，若采用彈簧側(cè)抽芯的話，可能會因?yàn)閺椈僧a(chǎn)生的壓力不夠而產(chǎn)生溢料。因此不推薦使用這種抽芯形式。而用斜導(dǎo)柱進(jìn)行側(cè)抽芯的話，就沒有這種問題
存在，因?yàn)樾睂?dǎo)柱產(chǎn)生的側(cè)壓力很大，所以
在此本人采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的抽芯形式。
其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2．6．1所示：
對于內(nèi)抽芯，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式有彈簧
內(nèi)抽芯、斜滑塊內(nèi)抽芯,開模后手工抽芯。
由圖2．6．2可見掛鉤的尺寸比較小，
長只有25㎜。需要抽芯部分也只有3㎜深?！ D 2．6．1
因?yàn)槭谴笈可a(chǎn)的，所以不采用開模后手工抽芯。而采用彈簧內(nèi)抽芯，因?yàn)樾托颈容^小，不好設(shè)計(jì)，況且如果彈簧的強(qiáng)度不夠的話會產(chǎn)生溢料、變形，不能保證尺寸精度，所以本人在此不采用彈簧內(nèi)抽芯。采用斜滑塊內(nèi)抽芯，其既可以滿足了設(shè)計(jì)要求，也可以作為推桿把塑件頂出。在此本人擬定了兩個(gè)方案，其分別如圖2．6．3、圖2．6．4所示。
經(jīng)過考慮和比較，兩個(gè)方案各有各的優(yōu)點(diǎn)，在此，本人采取圖2．6．3 的方案。
圖2．6．2
圖2．6．3 圖2．6．4
2.7溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
注射模的溫度對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響。注射模具設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。
2.7.1模具溫度調(diào)節(jié)的重要性
1.溫度及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)對塑件質(zhì)量的影響
無論何種塑料進(jìn)行注射成型，均有一個(gè)比較適宜的模具溫度范圍，在此溫度范圍內(nèi)塑料熔體的流動性好，容易充滿型腔，塑件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)。
模具溫度的調(diào)節(jié)是指對模具進(jìn)行冷卻或加熱，必要時(shí)兩者兼有，從而達(dá)到控制模溫的目的。對模具進(jìn)行冷卻還是加熱，與塑料品種、塑件的形狀與尺寸、生產(chǎn)效率及成型工藝對模具溫度的要求有關(guān)。
對于粘度低、流動性好的塑料（例如聚乙烯、聚丙烯，聚苯乙烯，聚酰胺等），因?yàn)槌尚凸に囈笠竽囟疾惶?，所以常用常溫水對模具進(jìn)行冷卻，有時(shí)為了進(jìn)一步縮短在模內(nèi)的冷卻時(shí)間，也可用冷水控制模溫。對于粘度高、流動性差的的塑料（例如聚碳酸脂，聚砜、聚甲醛，聚苯醚和氟塑料等），為了提高充型性能，成型工藝要求有較高的模溫，因此經(jīng)常需要對模具加熱。對于粘流溫度或熔點(diǎn)較低的塑料，一般需用常溫或冷水對模具進(jìn)行冷卻；而對于高粘流溫度或高熔點(diǎn)的塑料，可用溫水控制模溫。對于熱固性塑料，模溫要求在150～200℃，必須對模具加熱。流程長、壁厚較大的塑件，或者粘流溫度或熔點(diǎn)雖不高，但成型面積很大時(shí)，為了保證塑料熔體在充模過程中不至溫降太大而影響蟲型，可對模具采取適當(dāng)?shù)募叶胧?。對于大型模具，為了保證生產(chǎn)之前用較短的時(shí)間達(dá)到工藝所要求的模溫，可設(shè)置加熱裝置對模具進(jìn)行預(yù)熱。對于小型薄壁塑件，且成型工藝要求模溫不太高時(shí)?？梢圆辉O(shè)置冷卻裝置依靠自然冷卻。
設(shè)置溫度調(diào)節(jié)裝置后，有時(shí)會給注射帶來一些問題，例如，采用冷水調(diào)節(jié)模具時(shí)，大氣中水分易凝聚在模型表壁，影響塑件表面質(zhì)量。而采用加熱措施后，模內(nèi)一些間隙配合的零件可能由于膨脹而使間隙減小或消失，從而造成卡死或無法工作，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以注意。
2.模具溫度與生產(chǎn)效率的關(guān)系
模具溫度與生產(chǎn)效率的關(guān)系主要是由冷卻時(shí)間來體現(xiàn)的，塑件在模內(nèi)停留冷卻的時(shí)間與其傳遞給模具的熱量有如下關(guān)系：
Q=h1A1Δθt2
式中 Q——塑料傳給模具的熱量（J）；
h1——塑料對模型材料的傳熱系數(shù)（W/（m2.K））;
A1——模腔的表面積；
Δθ——模腔內(nèi)塑料與模腔表壁的溫度差（0C）；
t2——塑件在模內(nèi)停留冷卻的時(shí)間（s）。
如果塑料的品種、模具設(shè)計(jì)和成型工藝已定，那么h1,
圖2．7．1
A1及Q也就基本確定。則有：
t2∝
上式說明，塑料在模具內(nèi)停留冷卻的時(shí)間t2與溫差Δθ成反比關(guān)系，若要縮短塑件在模內(nèi)的停留冷卻時(shí)間以提高生產(chǎn)率，就必須在工藝條件允許的情況下盡量增大塑料與模腔的溫差。但是，如果模具沒有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，模內(nèi)的熱量就會伴隨著注射次數(shù)的增加而逐漸積累，使模溫升高，導(dǎo)致Δθ減小，從而生產(chǎn)效率隨著塑件在模具內(nèi)停留時(shí)間和成型周期的延長而下降，因此，模具內(nèi)設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是非常必要的。
2.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
（1）冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大；
（2）冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等；
（3）澆口處加強(qiáng)冷卻；
（4）冷卻水道出、入口溫差盡量?。?
（5）冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置；
（6）合理確定冷卻水接頭位置。
此外，冷卻水道的設(shè)計(jì)還必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強(qiáng)度；冷卻水道要易于加工清理，一般水道孔徑為10㎜左右（不小于8㎜）；冷卻水道的設(shè)計(jì)要防止冷卻水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等等。
根據(jù)這些原則，和針對本塑件的特點(diǎn)和要求，本人設(shè)計(jì)了型腔冷卻水道和的型芯冷卻水道。型芯的進(jìn)水由孔A進(jìn)孔B出。
第3章 工作尺寸的計(jì)算和注射機(jī)的校核
3.1 模架各零件的計(jì)算和選取
3.1.1腔板尺寸的計(jì)算
在確定型腔壁厚和底板厚度時(shí)，應(yīng)分別從強(qiáng)度和剛度兩方面來計(jì)算，相互校核后取其大值。在型腔的機(jī)構(gòu)方式里已經(jīng)采取整體式型腔，所以型腔板的壁厚和底板厚按整體式圓形型腔來計(jì)算。
根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》，型腔的側(cè)壁厚和底板厚計(jì)算如下：
1.側(cè)壁厚度的計(jì)算
整體式圓形型腔的側(cè)壁可以
看作是封閉的厚壁圓筒，側(cè)壁在
塑料熔體壓力作用下變形，由于
側(cè)壁變形受到底板的約束，在一
定高度h2范圍內(nèi)，其內(nèi)半徑增大
量較小，愈接近底板約束愈大，
側(cè)壁增大量愈小，可以近似地認(rèn)
為底板處側(cè)壁內(nèi)半徑為零。當(dāng)側(cè)
壁高到一定界限（h2）以上時(shí)，
側(cè)壁就不再受底板約束的影響， 圖 3.1.1
其半徑增大量與組合式型腔相
同，故高于h2的整體式圓形型腔可按組合式圓形型腔作剛度和強(qiáng)度計(jì)算。
整體式圓形型腔內(nèi)半徑增大受底板約束的高度h2，由式（5-51）有：
h2=
R——型腔外半徑（㎜）；
r——型腔內(nèi)半徑（㎜）；
h2——受約束高度（㎜）。
根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》中表5-19列舉的圓形型腔壁厚的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，和塑件的直徑為83，故取型腔壁厚為R-r=65mm，則有：
h2===69.09㎜
2.型腔的底板厚度
型腔的底板厚度按照整體式來計(jì)算，按剛度條件，根據(jù)式（5-55）底板厚度為：
h剛==17.93mm
按強(qiáng)度條件，根據(jù)式（5-56）底板厚度為：
h強(qiáng)=r=20.08mm
因?yàn)閔強(qiáng)>h剛，所以按強(qiáng)度條件計(jì)算的結(jié)果來確定底板的厚度，取底板厚度為h底=25mm。因?yàn)樾托倪€要與型腔咬合，故選取型腔底板厚為30mm。
3型腔板的最小尺寸計(jì)算
型腔板高度:
h凹=h塑+h底=30+37=67mm
型腔板長：
L=83+60×2=203mm
型腔板寬：
L=83+60×2=203mm
因此，初步確定型腔板的尺寸為：203×203×67㎜。
3.1.2型芯固定板尺寸的計(jì)算
根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》中型芯板厚度的選取，則有：
h=h塑
式中 h——型芯板的厚度（㎜）；
h塑——塑件的高度（㎜）；h塑=37㎜。
則有
h=h塑=×37=12.33mm
圓整后初步選取型芯固定板厚度為：h=12mm。
3.1.3模架各板尺寸的選取與校核
根據(jù)型腔板的外形尺寸和型心固定板的厚度，參照《中國模具設(shè)計(jì)大典數(shù)據(jù)庫》表13.3-11注射模中小型模架組合尺寸，選取355×L中派生型A2型號標(biāo)準(zhǔn)模架尺寸。其圖和尺寸數(shù)據(jù)如圖3.1.2所示。
圖3.1.2
1、模架各板尺寸的選取
參照《模具設(shè)計(jì)大典數(shù)據(jù)庫》中表3.3.11注射模中、型模架組合尺寸，和型腔型芯板厚的尺寸；本人設(shè)計(jì)模架各板的尺寸如下：
定模板
450×415×12
推桿固定板
450×225×20
型腔板
450×355 ×67
推件板
450×225×25
型芯固定板
450×355×12
模腳
450×100×120
型芯支承板
450×355×50
表3.2 注射機(jī)的校核
選取的注射機(jī)型號為XS－ZY－500，其主要參數(shù)在第一章第四節(jié)里有。
3.2.1校核鎖模力：
模具所需的最大鎖模力應(yīng)該小于或等于注射機(jī)的額定鎖模力，其關(guān)系按下《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》中式2-56校核
P腔F≤P鎖
式中 P腔——模具型腔壓力，取30MPa；
P鎖——注射機(jī)額定鎖模力（N）；
F——塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm2）；
則有：
P腔F =30×3.14×752=529.875kN≤P鎖=3500kN
所以鎖模力符合要求。
3.2.2校核注射壓力
塑件成形所需的注射壓力應(yīng)小于或等于注射機(jī)的額定注射壓力，其關(guān)系按《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》中式2-57校核
P成≤P注
式中 P成——塑件成形所需的注射壓力（MPa），根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》中表2-36，和塑件材料為改性PS可查得P成大于60小于100。
P注——所選注射機(jī)的額定注射壓力（MPa）。P注=104；
則有：
P成≤P注=104
所以注射機(jī)的注射壓力符合塑件的注射壓力。
3.2.3校核模具的閉合厚度
模具閉合時(shí)的厚度應(yīng)在注射機(jī)動、定模板的最大閉合高度和最小閉合高度之間，其關(guān)系按《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》中式2-58校核
H最?。糎模＜H最大
式中 H最小——注射機(jī)所允許的最小模具厚度，此型號為300mm；
H最大——注射機(jī)所允許的最大模具厚度，此型號為450mm；
H?！＞唛]合高度；H模=376mm。
因?yàn)?00＜376＜450，則有H最小＜H模＜H最大。所以模具閉合高度符合所選注射機(jī)的模具厚度。
3.2.4校核最大開模行程
塑件所需的開模距應(yīng)小于注射機(jī)的最大開模行程。因?yàn)樗捎玫臐部谛问绞菨摲鼭部?，所以可以采用點(diǎn)澆口的公式校核，其關(guān)系按《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》中式2-56校核
H1+H2+a+5～10mm≤S
式中 H1——脫模距離（推出距離）（mm）；H1=30mm；
H2——塑件高度（mm）；H2=37mm；
a——點(diǎn)澆口取出距離（mm）；a=40mm；
S——注射機(jī)模板行程。
則有
30+37+40+5～10=112～127≤S=700
所以塑件的開模距符合注射機(jī)的最大開模行程。
經(jīng)過校核，所選擇的注射機(jī)符合要求。
3.3 型腔、型心尺寸的計(jì)算
根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》中式5-16，塑料的平均收縮率計(jì)算如下：
S=
式中 S——塑料的平均收縮率；
Smax——塑料的最大收縮率；
Smin——塑料的最小收縮率。
根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》附錄B常用塑料的收縮率，改性PS為0.3%～0.8%，取SMAX=0.8%，SMIN =0.3%，則有：
S==0.55%
3.3.1型腔尺寸的計(jì)算
1.型腔的大、小端徑向尺寸
根據(jù)《塑料注射模具設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例》中的公式5-15有：
D=[
式中 D——型腔的最小基本尺寸；
D0——塑件的最大基本尺寸；
S——塑料的平均收縮率；
Δ——塑件的公差；根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》中表3-8選??；
δ——模具制造公差，精度要求不高的塑件按（～）選取。
根據(jù)塑件零件圖有：D0=83， =80，高H0=37，=34.
則有型腔直徑為：
D=[=[83×（1+0.55%）-×0.31=
2.型腔深度尺寸計(jì)算
根據(jù)《塑料注射模具設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例》中式5-16有：
H=[H0（1+S）-
式中 H——型腔深度的最小基本尺寸；
H0——塑件的最大基本尺寸。
則有型腔最大深度尺寸為：
H=[H0（1+S）-=[37×（1+0.55%）-=
最小深度直徑為
=[（1+S）-=[34×（1+0.55%）-=
3.3.2型芯尺寸的計(jì)算
1.型心端徑尺寸計(jì)算：
根據(jù)《塑料注射模具設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例》中式5-17有：
d=[d0(1+S)+
式中 d——型心的最大基本尺寸；
d0——塑件的最小基本尺寸；d0=80
其余符號與公式5-15相同。
則有型芯直徑為：
d=[(1+S)+=[80×（1+0.55%）+=
2.型心的高度尺寸計(jì)算
根據(jù)《塑料注射模具設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例》中式5-18有：
h=[(1+S)+
式中 h——型心高度的最大尺寸；
h0——塑件內(nèi)形深度的最小尺寸。
其余符號與公式5-15相同。
則有：
h=[(1+S)+=[32.5×（1+0.55%）+2×0.22/3=
3.4 斜導(dǎo)柱和其它零件的尺寸計(jì)算
3.4.1斜導(dǎo)柱的計(jì)算與確定
1.抽心力的計(jì)算
參照《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》，對于側(cè)型芯的抽心力，采用式5-59進(jìn)行估算：
式中 FC——抽心力（N）；
c——側(cè)型心成型部分的截面平均周長（m）；
h——側(cè)型心成型部分的高度（m）；
p——塑件對側(cè)型心的收縮應(yīng)力（包緊力），其值與塑件的幾何形狀及塑料的品種、成型工藝有關(guān)，一般情況下模內(nèi)冷卻的塑件，p=(0.8～1.2)×107Pa,模外冷卻的塑件，p=(2.4～3.9)×107Pa；
μ——塑料在熱狀態(tài)時(shí)對鋼的摩擦系數(shù)，一般μ=0.15～0.20；
α——側(cè)型心的脫模斜度或傾斜角（0）。
根據(jù)塑件，取c=3.14×10=31.4mm,h=5mm,p=1.2×107Pa, α=2.50。
則有
=31.4××5××1.2×
（0.20×cos2.5-sin2.5）=294.26N
2.斜導(dǎo)柱傾斜角確定
參照《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》中式5-60、5-61，斜導(dǎo)柱工作長度與抽心距、傾斜角開模距的關(guān)系如下：
L=s/sin 5-60
H=sctg 5-61
式中 L——斜導(dǎo)柱的工作長度；
s——抽心距；s=7mm；
α——斜導(dǎo)柱的傾斜角；α﹤250，常用120≤α≤220，取α=200。
H——與抽心距s對應(yīng)的開模距。
則有
L=s/sin=7/sin=20.47mm
H=sctg=7×ctg=19.23mm
3.彎曲力與開模力的計(jì)算
根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》中式5-62和5-63有
FW =
FK = Ft tgα
式中 FW——側(cè)抽心時(shí)斜導(dǎo)柱所受的彎曲力；
Ft——側(cè)抽心時(shí)的脫模力，其大小等于抽心力FC；
FK——側(cè)抽心時(shí)所需的開模力。
則有
===313.14N
=tg=294.26×tg=107.11N
4.斜導(dǎo)柱的直徑計(jì)算
根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》中式5-74有
d=
式中 HW——側(cè)型心滑塊受的脫模力作用線與斜導(dǎo)柱中心線的交點(diǎn)到斜導(dǎo)柱固定板的距離，HW =H+M；式中M為開模瞬間斜導(dǎo)柱空程距，M===1.17mm，根據(jù)模具設(shè)計(jì)，H=33mm；式中δ為斜導(dǎo)柱與側(cè)型心斜孔的間隙；
[σW]——斜導(dǎo)柱所用材料的許用彎曲應(yīng)力；對碳素鋼取[σW]=137.2MPa；
則有
=H+M=33+1.17=34.17mm
所以有
d===13.07mm
參照《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》表2-121斜銷推薦尺寸表，確定斜導(dǎo)柱直徑為d=16mm，所選取的斜導(dǎo)柱為：斜導(dǎo)柱φ16×180。
3.4.2其它零件的計(jì)算
1.澆口套的參數(shù)確定
根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》表2-48有
d=d0+0.5～1
R=R1+1～2
=2～
式中 d0——噴嘴直徑，見熱塑性塑料注射機(jī)技術(shù)規(guī)格；參照《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》表2-40中的XS－ZY－500有，
d0=7.5；
R——噴嘴球半徑，見熱塑性塑料注射機(jī)技術(shù)規(guī)格；參照《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》表2-40中的XS－ZY－500有，R=18。
則有：
d=d0+0.5～1=7.5+0.5～1=8～8.5
R=R1+1～2=18+1～2=19～20
根據(jù)所計(jì)算得的尺寸，參照《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》表2-118中注射模澆口套推薦尺寸表選取的澆口套參數(shù)如下：
材 料
T10A
熱處理
HRC50～55
d(k6)
d2(f8)
d3
h
R
d1
L
基本尺寸
極限偏差
基本尺寸
極限偏差
25
+0.015
+0.002
35.5
-0.025
-0.064
45
5
20
8.5
31.5～100
L
40
2.定位圈的參數(shù)確定
因?yàn)樗x注射機(jī)的定位孔直徑為 ，所以參照《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》表2-138中注射模定位圈推薦尺寸表選取的定位圈的外直徑為 。其主要參數(shù)如下：
材料
45鋼
D
d
d1
d2
d3
h
c
H
基本尺寸
極限偏差
基本尺寸
極限偏差
150
-0.20
-0.40
35.5
+0.039
0
80
9
13.5
8.5
2
12
3.導(dǎo)柱、導(dǎo)套的確定
由圖3.1.2可見導(dǎo)柱的基本直徑為φ32，根據(jù)第二章第四節(jié)合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中選取的導(dǎo)柱形式為圖2．4．1 b的形式，根據(jù)《模具設(shè)計(jì)大典數(shù)據(jù)庫》中表13.2-6選導(dǎo)柱的肩長為40㎜，因?yàn)樾颓坏母叨葹?25㎜，所以選取的導(dǎo)柱為：導(dǎo)柱φ32×170×50。
由圖3.1.3可見導(dǎo)套的基本直徑為φ32，根據(jù)第二章第四節(jié)合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中選取的導(dǎo)套形式為圖2．4．2 b（Ⅱ型導(dǎo)套）。因?yàn)槎０搴托托竟潭ò宓暮穸葹?0㎜，所以根據(jù)《模具設(shè)計(jì)大典數(shù)據(jù)庫》中表13.2-7選導(dǎo)套的尺寸為：導(dǎo)套φ32×64。
小 結(jié)
經(jīng)過自己的努力奮斗，我終于完成了大學(xué)期間的最后一次作業(yè)——畢業(yè)設(shè)計(jì)。為了能把這次設(shè)計(jì)做得更好些，在進(jìn)行設(shè)計(jì)前我翻讀了大量的書籍，并上網(wǎng)查找了許多相關(guān)的資料。實(shí)習(xí)時(shí)候?qū)W到的知識在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中起到了巨大的作用，比如說抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具各零件的加工等，特別是零件圖的繪制，要結(jié)合實(shí)際的加工工藝。
我個(gè)人覺得這次畢業(yè)設(shè)計(jì)比我以前做的任何一次設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和難度都大，因?yàn)樵谶@次設(shè)計(jì)中我遇到以不少的問題和困難，但這些問題和困難都在指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下被我一一克服，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)