摘要從塑料材料的性能分析，根據(jù)塑件的基本形狀和尺寸入手，合理選擇注射的成型方法。通過對塑件工藝性的分析和對模具生產(chǎn)條件及制造水平的掌握，制定出成形工藝卡。在制定出成形工藝卡以后，開始進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其中模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程包括：型腔的數(shù)目和位置的確定，模具的總體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)，動模及定模成形零件尺寸的確定，澆注系統(tǒng)形式及尺寸的確定，脫模方式的確定，調(diào)溫及排氣系統(tǒng)的確定，模架的選擇待以上各步湊完成以后，便開始繪制模具的結(jié)構(gòu)草圖，根據(jù)具體尺寸校核注射模具及注射機(jī)的有關(guān)尺寸，并對工藝參數(shù)進(jìn)行核定和計(jì)算。之后進(jìn)行初步的審查對所存在的問題進(jìn)行確定和修正，然后繪制模具總裝配圖，按裝配圖繪制成型零件及所有需要加工的零件工作圖，同時(shí)考慮零件的加工工藝。關(guān)鍵字：成型工藝，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，試模。AbstractFrom the plastic material performance analysis, according to models a basic shape and the size obtain, reasonably selects the injection to take shape the method. Though to models a technological analysis and to the mold working condition and manufacture level grasping, formulates the formed craft card. In formulates after the formed craft card, starts to carry on the mold the structural design. Mold structural design process includes. The cavity number and the position determination, the mold overall structural style design, moves the mold and decides the mold forming components size the determination ,pours the system andthe size determination, the drawing of patterns mode determination after, adjusts warm and the exchaust gas completes, then starts to draw up the mold the structure schematic diagram, according to the specific size examination injection mold and the injection computer relatedsize, and carries on the checking and the computation to the craft parameter. Carries on the determination and the revision afterward, then the plan mold assembly drawing, takes shape the components and all needs to process, simultaneously considers the components the processing craft.Keyword: takes shape the craft, the structural design.目錄摘要 .1ABSTRACT .2第 1 章 緒論 .6第 2 章 塑件的分析 .72.1 塑件結(jié)構(gòu)分析 72.2 塑件材料的選擇與工藝性分析 82.2.1 工藝性分析 82.2.2 材料的選擇 92.3 注射成型工藝過程分析 10第 3 章 注塑機(jī)的選擇與校核 .123.1 注塑機(jī)的選擇 123.2 注塑機(jī)的校核 143.2.1 注射量的校核 143.2.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 143.2.3 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 15第 4 章 分型面系統(tǒng) .174.1 分型面的選擇原則 174.2 分型面的決定 17第 5 章 澆注系統(tǒng) .195.1 澆注系統(tǒng)的組成 195.2 主流道的設(shè)計(jì) 205.3 分流道的設(shè)計(jì) 215.4 澆口的設(shè)計(jì) 215.5 澆注系統(tǒng)的校核 225.5.1 剪切速率的校核 225.5.2 主流道剪切速率校核 235.5.3 澆口剪切速率的校核 23第 6 章 成型零件設(shè)計(jì) .246.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 246.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 24第 7 章 頂出系統(tǒng) .267.1 推出機(jī)構(gòu)的組成及設(shè)計(jì)要求 267.2 脫模力的計(jì)算 26第 8 章 溫度系統(tǒng). 298.1 水路分布原則 298.2 冷卻的基本原理 308.3 設(shè)置冷卻水路的原則與注意事項(xiàng) 318.4 設(shè)計(jì)原則 32第 9 章 導(dǎo)向系統(tǒng) .339.1 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 339.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功用 339.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) 339.4 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 33第 10 章 抽芯系統(tǒng)設(shè)計(jì) .3410.1 斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 3410.2 滑槽的設(shè)計(jì) 3710.3 楔緊設(shè)計(jì) 37總結(jié)與展望 .38致謝 .39摘要從塑料材料的性能分析，根據(jù)塑件的基本形狀和尺寸入手，合理選擇注射的成型方法。通過對塑件工藝性的分析和對模具生產(chǎn)條件及制造水平的掌握，制定出成形工藝卡。在制定出成形工藝卡以后，開始進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其中模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程包括：型腔的數(shù)目和位置的確定，模具的總體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)，動模及定模成形零件尺寸的確定，澆注系統(tǒng)形式及尺寸的確定，脫模方式的確定，調(diào)溫及排氣系統(tǒng)的確定，模架的選擇待以上各步湊完成以后，便開始繪制模具的結(jié)構(gòu)草圖，根據(jù)具體尺寸校核注射模具及注射機(jī)的有關(guān)尺寸，并對工藝參數(shù)進(jìn)行核定和計(jì)算。之后進(jìn)行初步的審查對所存在的問題進(jìn)行確定和修正，然后繪制模具總裝配圖，按裝配圖繪制成型零件及所有需要加工的零件工作圖，同時(shí)考慮零件的加工工藝。關(guān)鍵字：成型工藝，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，試模。AbstractFrom the plastic material performance analysis, according to models a basic shape and the size obtain, reasonably selects the injection to take shape the method. Though to models a technological analysis and to the mold working condition and manufacture level grasping, formulates the formed craft card. In formulates after the formed craft card, starts to carry on the mold the structural design. Mold structural design process includes. The cavity number and the position determination, the mold overall structural style design, moves the mold and decides the mold forming components size the determination ,pours the system andthe size determination, the drawing of patterns mode determination after, adjusts warm and the exchaust gas completes, then starts to draw up the mold the structure schematic diagram, according to the specific size examination injection mold and the injection computer relatedsize, and carries on the checking and the computation to the craft parameter. Carries on the determination and the revision afterward, then the plan mold assembly drawing, takes shape the components and all needs to process, simultaneously considers the components the processing craft.Keyword: takes shape the craft, the structural design.目錄摘要 .1ABSTRACT .2第 1 章 緒論 .6第 2 章 塑件的分析 .72.1 塑件結(jié)構(gòu)分析 72.2 塑件材料的選擇與工藝性分析 82.2.1 工藝性分析 82.2.2 材料的選擇 92.3 注射成型工藝過程分析 10第 3 章 注塑機(jī)的選擇與校核 .123.1 注塑機(jī)的選擇 123.2 注塑機(jī)的校核 143.2.1 注射量的校核 143.2.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 143.2.3 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 15第 4 章 分型面系統(tǒng) .174.1 分型面的選擇原則 174.2 分型面的決定 17第 5 章 澆注系統(tǒng) .195.1 澆注系統(tǒng)的組成 195.2 主流道的設(shè)計(jì) 205.3 分流道的設(shè)計(jì) 215.4 澆口的設(shè)計(jì) 215.5 澆注系統(tǒng)的校核 225.5.1 剪切速率的校核 225.5.2 主流道剪切速率校核 235.5.3 澆口剪切速率的校核 23第 6 章 成型零件設(shè)計(jì) .246.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 246.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 24第 7 章 頂出系統(tǒng) .267.1 推出機(jī)構(gòu)的組成及設(shè)計(jì)要求 267.2 脫模力的計(jì)算 26第 8 章 溫度系統(tǒng). 298.1 水路分布原則 298.2 冷卻的基本原理 308.3 設(shè)置冷卻水路的原則與注意事項(xiàng) 318.4 設(shè)計(jì)原則 32第 9 章 導(dǎo)向系統(tǒng) .339.1 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 339.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功用 339.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) 339.4 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 33第 10 章 抽芯系統(tǒng)設(shè)計(jì) .3410.1 斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 3410.2 滑槽的設(shè)計(jì) 3710.3 楔緊設(shè)計(jì) 37總結(jié)與展望 .38致謝 .39第 1 章 緒論本說明書主要闡述了此模具的設(shè)計(jì)思路與過程。包括塑料件的工藝分析，塑件的成型方案分析，精密注塑模技術(shù)的介紹，注塑模總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，注射機(jī)的選擇校核，模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算以及成型零件的制訂等內(nèi)容。隨著電子、電信、醫(yī)療、汽車等行業(yè)的迅速發(fā)展，對塑料制品的高精度、高性能要求與日俱增，精密注射成型要求制品不僅具有較高的尺寸精度、較低的翹曲變形，而且還應(yīng)有優(yōu)異的光學(xué)性能等。注射成型是最重要的塑料成型方法之一，如何提高注射成型技術(shù)水平，生產(chǎn)出高精度的塑料制品，創(chuàng)造附加值高的產(chǎn)品，模具的設(shè)計(jì)是重要環(huán)節(jié)。 在精密注射成型設(shè)計(jì)中，除了應(yīng)考慮一般模具設(shè)計(jì)事項(xiàng)外，還要特別考慮如下事項(xiàng):1)為了得到所要尺寸公差的制品，要考慮適當(dāng)?shù)?模具尺寸公差。2)要考慮防止產(chǎn)生成型收縮率波動。3)要考慮防止產(chǎn)生成型變形。4)要考慮防止產(chǎn)生脫模變形。5)要使模具制作誤差最小。6)要考慮防止模具精度波動。7)要考慮維持模具精度。這是近幾年來發(fā)展得很快的一項(xiàng)新技術(shù) 而國內(nèi)，關(guān)于這項(xiàng)技術(shù)的報(bào)導(dǎo)開始增多，相信不久的未來將會得到普及。此說明書 ，比較系統(tǒng)詳細(xì)地介紹本次設(shè)計(jì)的各個(gè)步驟及精密注塑模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并附上了大量結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)簡圖。設(shè)計(jì)可以說是大學(xué)中最大的一次設(shè)計(jì)，時(shí)間跨度大，涉及內(nèi)容多，是對個(gè)人模具設(shè)計(jì)與制造知識的全面檢驗(yàn)。本次設(shè)計(jì)較以往的設(shè)計(jì)相比，要求個(gè)人對三維軟件的運(yùn)用更加熟練，所以具有一定的難度。由于本人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及理論水平有限，設(shè)計(jì)中不足和遺漏這處在所難免，敬請老師多多指教。值此這際，本人向?qū)Ρ敬卧O(shè)計(jì)提出寶貴意見和幫助的老師及同學(xué)表示由衷的感謝！第 2 章 塑件的分析2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析該塑件結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示。圖 3-1 注塑零件 2D 圖1 結(jié)構(gòu)分析該塑件在模具設(shè)計(jì)和制造上要有一定的定位措施和良好的加工工藝，以保證轉(zhuǎn)動的順暢和零件的使用壽命。該塑件裝配在某產(chǎn)品內(nèi)，對表面美觀有一定要求，設(shè)計(jì)時(shí)要注意對外邊面的處理。2 成型工藝分析精度等級：采用一般精度 5 級。脫模斜度：該注塑零件其脫模斜度查參考文獻(xiàn) 【1】 中的表 3-4 有塑件內(nèi)表面35′~1 °，塑件外表面 40′~1 °20′。由于該塑件沒有特殊狹窄細(xì)小部位，而且，主要部分有較好的弧度，可順勢脫模，所以塑件外表面沒有放脫模斜度。2.2 塑件材料的選擇與工藝性分析2.2.1 工藝性分析塑料是以高分子量的合成樹脂為主要成分。它在一定的溫度和壓力的條件下具有可塑性，能夠流動變形，其被塑造成制品之后，在一定的使用環(huán)境條件之下，能保持形狀、尺寸不變，并滿足一定的使用性能要求的材料。塑料中的必要和主要成分是樹脂，樹脂是由高分子物質(zhì)所組成，它是通過聚合反應(yīng)而制成的，所以又叫聚合物或稱高聚物。塑料的主要成分是合成樹脂，并加入填料、增塑劑、燃料、穩(wěn)定劑等各種輔料組成。其多組成分有：樹脂、填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、固化劑、著色劑、抗靜電劑、發(fā)泡劑、阻燃劑等。塑料具有：1.質(zhì)量輕；2.化學(xué)穩(wěn)定優(yōu)越；3.電絕緣性能好；4.比強(qiáng)度高；5.減摩、耐磨性能優(yōu)良，自潤滑性好；6.成型加工方便；7.粘結(jié)性能好；８.光學(xué)性能好；9.著色性能較強(qiáng)；10.導(dǎo)熱率低的特性。但是在目前塑料的應(yīng)用中，塑料也存在著一些缺點(diǎn)，使其應(yīng)用受到一定限制。一般塑料的機(jī)械強(qiáng)度均不如金屬。塑料成型時(shí)收縮率較高。塑料對溫度的敏感性遠(yuǎn)比金屬或其它非金屬材料的大，塑料的使用溫度范圍遠(yuǎn)較其它材料的窄。塑料若長期受載荷作用，即使溫度不高，其形狀會產(chǎn)生“蠕變” ，塑料這種漸漸產(chǎn)生的塑件流動是不可塑的，導(dǎo)致塑件尺寸精度喪失。所以，在選擇塑料時(shí)要注意揚(yáng)長避短。塑料按照受熱后的表現(xiàn)性能，可以分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。前者的特點(diǎn)是在一定的溫度下，經(jīng)過一定時(shí)間加熱、加壓或加入硬化劑后，發(fā)生化學(xué)反映而硬化。硬化后的塑料化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，質(zhì)地堅(jiān)硬，不溶于溶劑，加熱也不再軟化，如果溫度過高就分解。后者的特點(diǎn)為受熱后發(fā)生物態(tài)變化，由固體軟化或者熔化成粘流體狀態(tài)，但冷卻后又可變硬而成為固體。且過程可以多次反復(fù)，塑料本身的分子結(jié)構(gòu)則不發(fā)生變化。熱塑性塑料和熱固性塑料的性能對比如下表。2.2.2 材料的選擇在工作過程中，會有大量高壓氣體從噴嘴中噴出，這就要求噴嘴材料要有比較好的耐高沖擊性能。并且燈罩的噴嘴還會經(jīng)常經(jīng)受高溫和低溫，因此對材料的熱變形溫度和脆化溫度有一定要求。綜合考慮使用性能、加工性能、經(jīng)濟(jì)條件和原料情況，選擇材料 PS。PS 在國內(nèi)有大批量的生產(chǎn)，具有良好的成型性、力學(xué)性能、表面光澤度和低成本等優(yōu)點(diǎn)，其性能如下表：表 1 PS 性能項(xiàng)目 質(zhì)量指標(biāo) 試驗(yàn)方法斷裂伸長率，% 500 ASTMD638拉伸強(qiáng)度，MPa 23 ASTMD638洛氏硬度， 85 ASTMD785密度，kg/m3 910 ASTMD1505熱變形溫度，℃ 105 ASTMD648熔體流動速率，g/10min 1.2 ASTMD1238維卡軟化點(diǎn)，℃ 150 ASTMD1525懸臂梁沖擊強(qiáng)度，J/m 50 ASTMD2562.2.3 注塑成型工藝條件（1）溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。PS 料溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。表 3 溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)料筒溫度/℃ 噴嘴溫度/℃模具溫度/℃熱變形溫度 /℃后段 中段 前段 1.82MPa160-180180-200200-220200-280 60-80 102（2）壓力；注射成型過程中需要控制的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值 PP 料的注塑壓力為 40-70MPa。（3）時(shí)間；完成一次注塑成型所需要的時(shí)間稱為注塑周期或稱總周期。它由充模、保壓時(shí)間、冷卻和加料（包括預(yù)塑化）時(shí)間以及開模、輔助作業(yè)（如涂擦脫模劑、安裝嵌件等）和閉模時(shí)間組成。其中，最重要的是注射時(shí)間和冷卻時(shí)間，在實(shí)際生產(chǎn)中注射時(shí)間一般為 3-5 秒，保壓時(shí)間一般為 20-120 秒，冷卻時(shí)間一般為 30-120 秒。根據(jù)塑件的形狀、壁厚、材料等因素，注塑周期初定為 60 秒，后處理溫度 110℃，保溫時(shí)間 2 小時(shí)。2.3 注射成型工藝過程分析根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過程為：第一步：為使注射過程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作。（1） 、成型前對原材料的預(yù)處理根據(jù)注射成型對物料的要求，檢驗(yàn)物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標(biāo)，對原材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，PS材料吸水率極低，成型前一般不必進(jìn)行干燥處理。如有需要，可在 70 ～ 80 ℃下干燥 2～4 h。（2） 、料筒的清洗在初用某種塑料或某一注射機(jī)之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對注射機(jī)（主要是料筒）進(jìn)行清洗或拆換。（3） 、脫模劑的選用脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計(jì)。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油） ，硅油，對 PS材料，可選用硬脂酸鋅，因?yàn)榇嗣撃┏埘０匪芰贤猓话闼芰隙伎墒褂?。第二? 注射成型過程完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個(gè)步驟，但實(shí)際上是塑化成型與冷卻兩個(gè)過程。第三步：制件的后處理注射制件經(jīng)脫?；驒C(jī)械加工后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的?nèi)應(yīng)力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為 PS，就采用退火處理 1～3 小時(shí)。第 3 章 注塑機(jī)的選擇與校核3.1 注塑機(jī)的選擇注射模是安裝在注射機(jī)上使用的工藝裝備，因此設(shè)計(jì)注射模應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出符合要求的模具。注射機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模厚、推出形式、推出位置、推出行程、開模距離等進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)這些參數(shù)，選擇一臺和模具匹配的注射機(jī)，倘若用戶已經(jīng)提供了注射機(jī)的型號和規(guī)格，設(shè)計(jì)人員必須對其進(jìn)行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或于用戶取得商量調(diào)整。1.所需注射量的計(jì)算（1）塑件質(zhì)量、體積計(jì)算:對于該設(shè)計(jì)，建立塑件模型,并用軟件對此模型分析得：塑料制件體積 V1＝30.12 ；3cm塑料制件質(zhì)量 M1＝31.6g。（2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算可按塑件體積的 0.6 倍計(jì)算，由于該模具采用一模 2 腔，所以，澆注系統(tǒng)凝料體積為V2= V1×0.6＝30.12x0.6=18.072cm 3（3）該模具一次注射所需要的 PS質(zhì)量 M0=ρ·V 0=73.2g。2.注射機(jī)型號的選定近年來我國引進(jìn)的注射機(jī)型號很多，國內(nèi)注射機(jī)生產(chǎn)廠的新機(jī)型也日益增多。掌握使用設(shè)備的技術(shù)參數(shù)是注射模設(shè)計(jì)和生產(chǎn)所必需的技術(shù)準(zhǔn)備。根據(jù)以上的計(jì)算，選定型號為 SZ-2000A，該注塑機(jī)參數(shù)如表 4-1 所示。表 4-1 注塑機(jī)的參數(shù)SZ-2000A 注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 單位 參數(shù) 合模力 KN 2000 移模行程 mm 500 拉桿有效間距（V×H） mm 505×505 允許的模厚（min-max ） mm 190-530 模板最大開距 mm 1030 液壓頂出力 KN 53.1 液壓頂出行程 mm 125 液壓頂出桿的總數(shù) 5 螺桿的直徑 mm 50 55 60 螺桿的長徑比 L/D 23.1 21 19.3 理論注射容積 cm3 491 594 707 注射質(zhì)量（PS 料） g 447 540 643 注射壓力 Mpa 215 178 149 理論注射速率（PS 料） g 145 175 208 塑化能力（PS 料） g/s 22.5 28.7 35.4 螺桿驅(qū)動扭矩 N.m 1510 螺桿最高轉(zhuǎn)速 r/min 170 注射行程 mm 250 油泵電動機(jī)功率 KW 18.5 油泵最高壓力 Mpa 16 料筒加熱功率 KW 16.6 加熱區(qū)段 4 機(jī)器的外形 （L×W×H） m 5.9×1.5×2.0 機(jī)器的凈重 t 6.8 3.2 注塑機(jī)的校核3.2.1 注射量的校核模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的 80%以內(nèi)。校核公式為：mn%8021??式中 --型腔數(shù)量--單個(gè)塑件的體積（ ）1 3c--澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（ ）2 3m由于注塑機(jī)的理論注塑量為 491 ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際的量c所以注射量符合要求3.2.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核注射成型時(shí)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(jī)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(guān)系。 An??21式中 n --型腔數(shù)目--單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積1--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積2A--注射機(jī)允許使用的最大成型面積投影面積符合要求注射成型時(shí)為了可靠的鎖模，應(yīng)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(jī)額定鎖模力。即：（ ）PF21An?式中： P—塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa）F—注射機(jī)額定鎖模力（ N）其它意義同上根據(jù)文獻(xiàn)[2]表 5-1，推薦使用的型腔壓力為 15～22 MPa，在此取 P=MPa18（ ）P K=21An?? N205972.18590???鎖模力符合要求3.2.3 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核（1） 、模具厚度（閉合高度）模具閉合高度必須滿足以下公式 maxminH?式中 --注射機(jī)允許的最大模厚i--注射機(jī)允許的最小模厚max本設(shè)計(jì)中 4502660??H符合要求（2） 、開模行程（S ）的校核模具開模后為了便于取出制件，要求有足夠的開模距離，所謂開模行程是指模具開合過程中動模固定板的移動距離。注塑機(jī)的開模行程是有限的，設(shè)計(jì)模具必須校核所選注射機(jī)的開模行程，以便與模具的開模距離相適應(yīng)。對于液壓-機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，其開模行程與模具厚度無關(guān)，對于單分型面注射模應(yīng)有： mHS10~521max???式中 --推出距離--包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度2H經(jīng)計(jì)算，符合要要求。（3） 、頂出裝置的校核在設(shè)計(jì)模具推出機(jī)構(gòu)時(shí)，需校核注射機(jī)頂出的頂出形式，要注意在兩側(cè)頂出時(shí)模具推板的面積應(yīng)能覆蓋注射機(jī)的雙頂桿，注射機(jī)的最大頂出距離要保證能將塑件從模具中脫出。SZ-2000A 型注射機(jī)為兩側(cè)推出機(jī)構(gòu)。經(jīng)檢查能滿足將模具脫出的要求。第 4 章 分型面系統(tǒng)4.1 分型面的選擇原則1）符合塑件脫模：為使塑件能從模具內(nèi)取出，分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件斷面最大尺寸的部位。2）分型面的數(shù)目和形狀：通常只采用一個(gè)與開模運(yùn)動方向相垂直的分型面。確定分形面應(yīng)以模具制造及脫模方便為原則。3） 型腔的選擇：盡量防止形成側(cè)孔和側(cè)凹，以避免采用較復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)。4）確保表面質(zhì)量：分型面盡量不要選擇塑件光滑的外表面，避免影響塑件的外觀質(zhì)量;將塑件要求同軸度的部分放在分型面的同一側(cè)。以確保塑件的同軸度;要考慮減小造成塑件大、小端的尺寸差異要求等。5）有利于塑件脫模：由于模具的脫模機(jī)構(gòu)通常設(shè)置在動模一側(cè)，故盡可能使開模后塑件留在動模一側(cè)。6）考慮側(cè)向軸拔距：一般機(jī)械式分型 抽芯機(jī)構(gòu)的側(cè)向軸拔距都較小，因此選擇分型面的時(shí)應(yīng)將抽芯或分型距離長的方向置于動、定模的開合模方向上，即將短軸拔距作為側(cè)向分型或抽芯。并注意將側(cè)抽芯放在動模邊，避免定模抽芯。7）鎖緊模具的要求：側(cè)向合模鎖緊力較小，故對于投影面積較大的大型塑件，應(yīng)將投影面積大的方向放在動、定模的合模方向上，而將投影面積小較小的方向作為側(cè)向分型面。8）有利于排氣：當(dāng)分型面作為主要排氣渠道時(shí)，應(yīng)將分型面設(shè)計(jì)在塑料的流動末端，以利于排氣。9）模具零件易于加工。4.2 分型面的決定模具設(shè)計(jì)中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。分型面與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的脫模和模具的制造工藝等有關(guān)，因此分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵步驟。將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時(shí)能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)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(gè)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。應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。該塑件表面質(zhì)量無特殊要求，結(jié)構(gòu)也比較間單，固選平直分型面。如圖 3 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。綜上所述如下圖所示:第 5 章 澆注系統(tǒng)5.1 澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道，澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類，本設(shè)計(jì)中采用普通流產(chǎn)澆注系統(tǒng)。正確設(shè)計(jì)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(gè)部分，如圖（4）所示。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－冷料穴圖（4）普通流道澆注系統(tǒng)在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列有關(guān)因素：a)、塑料成型特性：設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)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(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)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(shè)計(jì)。c)、塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術(shù)要求等因素，結(jié)合選擇分型面同時(shí)考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式、進(jìn)料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應(yīng)注意防止流料直接沖擊嵌件及細(xì)弱型芯受力不均以及應(yīng)充分估計(jì)可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問題，從而采取相應(yīng)的措施或留有修整的余地。d)、塑件外觀：設(shè)置澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮到去除、修整進(jìn)料口方便，同時(shí)不影響塑件的外表美觀。e)、冷料：在注射間隔時(shí)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(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲存冷料的措施 [6]。5.2 主流道的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對塑件質(zhì)量影響很大。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流到，分流到、冷料穴，澆口。1.主流道的設(shè)計(jì)主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主要的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模是主流道凝料的順利拔出（1）主流道尺寸主流道小端直徑 D=注射機(jī)噴嘴直徑 +（0.5～1） (4-4)=2.5+（0.5～1） ，取 D=6主流道球面半徑 SR0=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1～2） (4-5)=10+(1～2)，取 SR0=11球面配合高度 h=3～5mm，取 h=3mm主流道長度 L=75.6mm主流道大端直徑 D′=D+2Ltanα=4+2×40×tan2°=5.7，取 D′=7mm (4-6)（2）主流道襯套的形式主流道小端入口處于注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬于易損件，對材料要求較嚴(yán)格，因而模具主流道部分設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用幼稚鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如T8A、 T10A 等，熱處理硬度為 50HRC～55HRC。5.3 分流道的設(shè)計(jì)作用：使塑料熔體的流向得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換，并盡快地充滿型腔。分流道的設(shè)計(jì)原則對于含有玻璃纖維流動性較差的樹脂，流道截面要大一些，聚甲醛屬于流動性中等，截面適中流向改變的拐角處，應(yīng)適當(dāng)設(shè)置冷料穴使塑件和流道在分型面的投影面積的幾何中心和鎖模力的中心相重合保證熔體迅速而均勻地充滿型腔分流道的尺寸盡可能短，容易盡可能小，使熔體到達(dá)澆口時(shí)，溫度和壓力降低最少要便于加工及刀具的選擇5.4 澆口的設(shè)計(jì)澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道，澆口是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對塑件的質(zhì)量有著很大的影響。它的作用主要有以下兩個(gè)：一是作為塑料熔體的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。常用的澆口形式有直接澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、輪輻澆口、潛伏澆口等。由于不同的澆口形式對塑料熔體的充型特性、成型質(zhì)量及塑件的性能會產(chǎn)生不同的影響。而各種塑料因其性能的差異對于不同的澆口形式也會有不同的適應(yīng)性。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，它一般根據(jù)下述幾項(xiàng)原則來參考：盡量縮短流動距離；澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁最厚處；必須盡量減少或避免熔接痕；應(yīng)有利于型腔中氣體的排除；考慮分子定向的影響；避免產(chǎn)生噴射和蠕動；不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口；澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。5.5 澆注系統(tǒng)的校核5.5.1 剪切速率的校核生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)注射模主流道和分流道的剪切速率 R=5.8×10 ~5×10 S23、澆口的剪切速率 R=10 ~10 S 時(shí)，所成型的塑件質(zhì)量最好。對一般熱塑1? 451?性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計(jì)算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式表示：R=3.nvRq?式中 q ——體積流量（CM /S） ；R ——澆注系統(tǒng)斷面當(dāng)量半徑v 33n（CM） 。5.5.2 主流道剪切速率校核Q =0.8Q /T =338.2÷1.5=225.5 （CM /S）主 v公 3T 注射時(shí)間：T=2.5（S ） ；R 主流道的平均當(dāng)量截面半徑：R = =0.538（CM） n n421d?d 主流道小端直徑 ，d （CM） ；d 主流道大端直徑，d （CM）1 12 2R = = 3.1×158.9/(3.14×0.2783)=1.47×10 S主 3.nvq? 31?5×10 ＜1.47×10 ＜5×10 (滿足條件)2335.5.3 澆口剪切速率的校核R = =3.67×152/(3.14×0.423)=1.45×103 S澆 3.nvq? 1?其中：澆口面積 S= /4×(D22-D12),當(dāng)量面積 S= R 所以 R =7mm。 ??2當(dāng)n當(dāng)n單從計(jì)算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模 2 腔，無分流道，壓力損失少，進(jìn)料速度快，成型比較容易， ，傳遞壓力好，所以澆口的剪切速率是合適的。從以上的計(jì)算結(jié)果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內(nèi)，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。第 6 章 成型零件設(shè)計(jì)本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進(jìn)行計(jì)算。查表得 PC 收縮率為 Q=0.3～0.8%，故平均收縮率為Qcp=（ 0.3+0.8）%/2=0.55% ，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取 z=△ /3。6.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算（1）型腔徑向尺寸 已知在規(guī)定條件下的平均收縮率 S，塑件的基本尺寸Ls 是最大的尺寸，其公差△為負(fù)偏差，因此塑件平均尺寸為 Ls-△，模具型腔的基本尺寸 Lm 是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為 Lm+δz/2。型腔的平均磨損量為 δc/2，如以 Lm +Z 表示型腔尺寸, PS 平均收縮率 S=1.8%.X-修正系數(shù)，取 0.5-0.75Δ-塑件公差,取 MT7=0.6δ-模具制造公差取(1/3-1/4) Δ=0.15-0.2Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S式中 Ls-塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm）Ls-塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）Hs-塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）Hs-塑件內(nèi)型高度基本尺寸的最小尺寸（mm）Cs-塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）經(jīng)整理最終公式為：Lm0+δz=[(1+S)Ls-(0.5～0.75)△]0+δz6.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算(1)凹模型腔側(cè)壁厚度計(jì)算凹模型腔為組合式型腔，按強(qiáng)度條件計(jì)算公式S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1 進(jìn)行計(jì)算。式中各參數(shù)分別為：p=50Mpa(選定值 )；[δ]=0.05mm；[σ]=160MPar=28mmS≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1=28[(160/160-2×50)1/2]-1≈16.8mm一般在加工時(shí)為了加工方便，我們通常會取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為 17。(2)凹模底板厚度計(jì)算按強(qiáng)度條件計(jì)算，型腔地板厚為：p=50 Mpar=28mm[σ]=160MPah≥{1.22pr 2/[σ]} 1/2≥{1.22 ×50×282/160}1/2≥17.3mm第 7 章 頂出系統(tǒng)7.1 推出機(jī)構(gòu)的組成及設(shè)計(jì)要求推出機(jī)構(gòu)一般由推出、導(dǎo)向、復(fù)位等三類零部件組成。推出部件由直接進(jìn)行推出工作的零件組成，如推桿、推桿、推板、推桿固定板、推件板凳。導(dǎo)向部件由推板導(dǎo)套、推板導(dǎo)柱等組成，一般只有大型模具才采用。復(fù)位部件由復(fù)位桿、彈簧或其他復(fù)位零件構(gòu)成。① 盡量使塑料制品留在動模上。② 保證塑料制品在推出過程中不會變形和損壞、保證外觀質(zhì)量。③ 在合模時(shí)應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位，正確設(shè)計(jì)復(fù)位機(jī)構(gòu)。④ 推出動作應(yīng)準(zhǔn)確可靠。推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)盡量簡單，動作靈敏，運(yùn)動中無阻滯或卡死現(xiàn)象。本套模具采用簡單推出機(jī)構(gòu)。簡單推出機(jī)構(gòu)是指制件在推出機(jī)構(gòu)的作用下，只做一次動作就可被推出的機(jī)構(gòu)，因此又稱一次推出機(jī)構(gòu)。常見結(jié)構(gòu)形式有推桿推出機(jī)構(gòu)、推板推出機(jī)構(gòu)、推桿推出機(jī)構(gòu)、活動鑲塊及凹模推出機(jī)構(gòu)和聯(lián)合推出機(jī)構(gòu)等。選擇推桿推出機(jī)構(gòu)，截面形狀為圓形。推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，應(yīng)保證塑件推出時(shí)受力均勻，以便推出時(shí)運(yùn)動平穩(wěn)和塑件不變形。推桿位置盡可能地選擇在塑件的壁厚和凸緣等處，尤其是薄壁塑件，否則很容易使塑件變形甚至損壞。位置的選擇還要考慮推桿本身的剛性。通常推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與相應(yīng)處型腔底面平齊或高出型腔 0.05～0.1mm。7.2 脫模力的計(jì)算將制件從包緊的型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力稱為脫模力。計(jì)算脫模力時(shí)應(yīng)考慮以下方面；（1）由收縮包緊力造成的制品與型芯的摩擦阻力，該值由試驗(yàn)決定；（2）由大氣造成的阻力；（3）由塑件的粘附力造成的脫模阻力；（4）推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動摩擦阻力以上各項(xiàng)中， （1）與（2）兩項(xiàng)起決定作用， （3）與（4）兩項(xiàng)可用修正系數(shù)的形式包括在脫模力的計(jì)算公式中。此外，脫模力的 大小還與制品的厚薄及幾何形狀由關(guān)系，因此將制品所需脫模力，按厚壁和薄壁兩類加以區(qū)別，在本課題中，對脫模力作粗略估算。脫模力的具體計(jì)算屬于薄壁制件，且為矩形斷面。05.23.10＜?dt根據(jù)黃虹主編的《塑料成型加工與模具》 ，制件為矩形斷面所需的脫模力為 AKfESLF1.0)1()tancos822??????i2??fKK2——無量綱系數(shù)，其值隨 f 和 而異；K 2 可從表 8-2 中選?。?t/d——壁厚與直徑之比；δ 2——矩形制件的平均壁厚，㎜；a,b—矩形型芯的斷面尺寸，㎜；S——塑料平均成型收縮率；E——塑料的彈性模量，MPa；L——制件對型芯的包容長度，mm；f——制件與型芯之間的摩擦系)；——脫模斜度 0μ ——塑料的泊松比；A——盲孔制品型芯在垂直于脫模方向上的投影面積， mm2，通孔制件的A 等于 0。根據(jù)黃虹主編的《塑料成型加工與模具》查表得PP 的相關(guān)參數(shù)為：ε 的范圍為 0.4％-0.8％，取 0.6％；E 的范圍為 1100～1600 MPa,取 1350MPa；μ 取 0.32f 取 0.30查表 8-2，脫模斜度取 140δ 2＝3㎜S＝1.5％L＝100+20×4=180mm該制件為通孔，所以 A=0 07384196.9645.02543.012 ?????K NF 84.5362781)( )25(8358 ??????第 8 章 溫度系統(tǒng).8.1 水路分布原則熱塑性塑料和部分熱固性塑料注塑成型的過程﹐是將溫度較高的熔塑料﹐通過高壓注射進(jìn)入溫度較低的模具中﹐經(jīng)過冷卻固化﹐從而得到所需要的制品。首先﹐從生產(chǎn)效率的角度來看﹐成型周期是成型中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)﹐成型周期中 50%~~60%的時(shí)間用來對制品的冷卻 ﹐因此﹐冷卻時(shí)間長短的重要性不言而喻。同時(shí)﹐制品應(yīng)保證最好的尺寸穩(wěn)定性﹐最小的變形量﹐最高的強(qiáng)度和韌性﹐最完美的外觀﹐如何控制模具溫度﹐使型腔和型芯保持在與被成型制質(zhì)量量相適應(yīng)的規(guī)定的溫度范圍之內(nèi)﹐最大限度地消除縶應(yīng)力﹐改善塑料的物理性能﹐得到高質(zhì)量的制品﹐是模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的另一個(gè)重要環(huán)節(jié)。模具冷卻系統(tǒng)包括﹕冷卻水溫﹐模具溫度控制器以及加熱組件等。它們工作的目地不僅僅是為使模具得到冷卻﹐而且是要把在成型過程中﹐由于熔融塑料帶給模具的高溫不斷地散發(fā)掉﹐使模具保持一恒定的溫度﹐以便控制型腔塑料的冷卻速度﹐從而提高制品的注塑性能和生產(chǎn)效率。水路設(shè)計(jì)的目的﹕1.控制模溫;2.縮短成型周期;3.冷卻大型滑動件避免卡死水路設(shè)計(jì)的目的是使成品均勻冷卻﹐并在較短時(shí)間內(nèi)頂出成型。水路排布的好壞直接影響到產(chǎn)品的成型質(zhì)量和生產(chǎn)周期(成本)。對質(zhì)量的影響﹕在成型時(shí)水路是用來控制模具溫度的﹐而模具溫度及其波動對制品的收縮率﹑變形﹑尺寸穩(wěn)定性﹑機(jī)械強(qiáng)度﹑應(yīng)力開裂和表面質(zhì)量等均有影響。主要表現(xiàn)在﹕表面光潔度﹔殘余應(yīng)力﹔結(jié)晶度﹔熱彎曲。對生產(chǎn)周期的影響﹕一個(gè)成型周期主要由以下幾部分構(gòu)成?？s短冷卻時(shí)間就是提高成型效率。注射時(shí)間保壓時(shí)間冷卻時(shí)間開模時(shí)間相關(guān)時(shí)間占整個(gè)周期的 80%占整個(gè)周期的 5%占整個(gè)周期的 15%圖 7.1 成型周期示意圖8.2 冷卻的基本原理從塑料到模穴壁的熱傳導(dǎo): 冷卻系統(tǒng)的行為受從塑料中移走的熱量和轉(zhuǎn)移到模穴表面的溫度的影響。它會受到材料性質(zhì)、熔體溫度和模具表面溫度的差異以及冷卻中的塑料和模具材料之間接觸好壞的影響。 從模穴壁到水管壁的熱傳導(dǎo): 冷卻系統(tǒng)行為也受通過模具材料到達(dá)冷卻水管的熱傳導(dǎo)的影響。模具材料的性質(zhì)﹐包括熱傳導(dǎo)率、冷卻水管和塑料表面的距離﹐和塑料熔體與冷卻水管內(nèi)部溫度之差﹐也影響冷卻系統(tǒng)行為。水管距離模穴越近﹐熱量移走得越快﹐然而﹐把它們放置得離模穴過近﹐會產(chǎn)生模穴表面溫度的局部變化﹐除非增加額外的水管減小相鄰水管的距離。因此﹐最優(yōu)化的水管放置應(yīng)是均勻冷卻與快速冷卻的折中。 從水管壁到冷卻介質(zhì)的熱傳導(dǎo): 冷卻系統(tǒng)行為也受從模具材料到冷卻介質(zhì)熱傳導(dǎo)的影響﹐熱傳導(dǎo)受冷卻液流經(jīng)模具材料時(shí)的紊亂程度、冷卻液進(jìn)口溫度、