畢業(yè)設計（論文）課題任務書 系：機械工程系 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 指導教師 周 立 學生姓名 課題名稱 訂書機外殼注射模設計 內(nèi)容及任務 1、 模具結構類型的選擇與設計計算； 2、 型腔（凹模）、型芯（凸模）、鑲塊、成型桿和成型環(huán)、抽芯、推出等零件設計； 3、 采用計算機編程加工關鍵零件（型腔和型芯等）。 擬達到的要求或技術指標 ①裝配夾具裝配圖及主要零件工作圖（折合0#圖2.5張）， ②設計說明書（不少于40頁、字數(shù)不得少于10000字）， ③相關論文英文翻譯。 進度安排 起止日期 工作內(nèi)容 備注 主要參考資料 1、 產(chǎn)品實物測繪的工件圖紙和技術要求； 2、 現(xiàn)場資料； 3、《模具工業(yè)》《模具技術》和《塑料模具設計手冊》等參考文獻和設計手冊。 教研室 意見 年 月 日 系主管領導意見 年 月 日 前言 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，被稱為“工業(yè)之母”。21世紀模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡化，追求的目標是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率、縮短設計及制造周期、降低生產(chǎn)成本、最大限度地提高模具制造業(yè)的應變能力，滿足用戶需求。 目前國內(nèi)模具行業(yè)的基本情況是，隨著輕工業(yè)及汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展，模具設計制造日漸受到人們廣泛關注，已形成一個行業(yè)。但是我國模具行業(yè)缺乏技術人員，存在品種少、精度低、制造周期長、壽命短、供不應求的狀況。一些大型、精密、復雜的模具還不能自行制造，需要每年花幾百萬、上千萬美元從國外進口，制約了工業(yè)的發(fā)展，所以在我國大力發(fā)展模具行業(yè)勢在必行。 國外的模具發(fā)展狀況具體表現(xiàn)為以下七個特征[5]（1） 集成化技術（2）智能化技術（3） 網(wǎng)絡技術的應用（4） 多學科多功能綜合產(chǎn)品設計技術（5） 虛擬現(xiàn)實與多媒體技術的應用（6） 反求技術的應用（7） 快速成形制造技術。 本設計的研究內(nèi)容：做訂書機外殼塑料模具設計，使該塑料模結構簡單，型腔、型芯等機構設計合理，并實現(xiàn)側抽芯脫模。并書寫開題報告，和模具說明書。根據(jù)說明書畫模具CAD圖。在注塑成型工藝中，涉及設備和原材料狀況，制品設計，工藝條件等多種因素，模具是與這些因素相聯(lián)的關鍵環(huán)節(jié)，模具結構的合理性和質(zhì)量的好壞，直接影響到制品的質(zhì)量和整個工藝過程的效率和效益。根據(jù)成型制品的材料，批量，形狀特點綜合考慮模具材料規(guī)格，模板規(guī)格，校核金屬疲勞。本設計主要研究釘書機外殼注射模具，主要包括型腔的布置，澆注系統(tǒng)的設計，排氣系統(tǒng)的設計，頂出機構的設計，模具冷卻系統(tǒng)的設計。 本設計的研究要求：（１）此塑件外表面有曲面，并且要光滑。（２）要使注射模結構簡單，并有側抽芯。（３）流道設計合理，可保證產(chǎn)品質(zhì)量并且又節(jié)約生產(chǎn)原材料。（４）了解聚丙烯的性能、特性和設計時的要求。 本設計的研究目的：（１）檢驗理論知識掌握情況，將理論與實踐結合。（２）步掌握進行模具設計的方法、過程，為將來走向工作崗位進行科技開發(fā)工作和撰寫科研論文打下基礎。( 3 ) 培養(yǎng)自己的動手能力、創(chuàng)新能力、計算機運用能力。( 4 ) 系統(tǒng)實踐Pro/E、AuTo-CAD應用，提高這兩種軟件的操作能力。 研究意義：（１）　對于模具的設計可以從選材到設計到成型有一個完整的了解和初步的掌握。以進一步的熟練掌握AuTo-CAD的運用。（２）　鍛煉自己的獨立思考能力和創(chuàng)造能力，為更好更快的適應工作作準備。 在設計過程中得到伍先明老師的耐心指導，同時也得到了其他老師和同學的寶貴意見和建議。在此一并表示感謝。 作者 20XX-06-08 訂書機外殼注射模設計 摘要：本畢業(yè)設計說明書詳細介紹訂書機外殼塑件的注射模設計。主要內(nèi)容是材料(聚丙稀PP)特性分析，塑料注射模的結構設計、標準件的選擇、模具材料選擇、典型零件的數(shù)控加工3G程序代碼編程設計。該塑件外表面要求達到境面，內(nèi)部有彎曲的加強肋，底部進行文字加工，不但有外側抽芯成型兩個圓柱孔、兩個半圓柱孔及圓柱孔旁邊的淺孔，還有內(nèi)側抽芯成型內(nèi)部四個突臺。外側抽芯距離短，模架小，在型腔板上固定彎銷來實現(xiàn)側抽芯。由于塑件中部有兩不易成型的圓肋，采用了增加兩個小型芯鑲件的辦法減少加工模具的難度。整體外形為曲面，不能用傳統(tǒng)的加工工藝，而是在Pro/E建模的基礎上電火花成型。 關鍵詞: 訂書機外殼；注射模設計；側抽芯；曲面  The Design of the Book Sewer outside Shell Injection Mold Abstract： This graduate design instruction book has introduced the design of the book sewer outside shell injecting molding in detail. It mainly contains the analysis of property of the material (polypropylene PP), the structural design of injection mold, the selection of standardized part and the material of injection mold, the 3G code NC part programming for typical part. The surface of this plastic part should be mirror finished. The inside of it has bending reinforcing rib. The bottom of it should be worked with words. It not only has two cylindrical pore、two half cylindrical pore and short-hole beside the cylindrical pore that should be formed by outside extracting part, but also has four lug formed by inside extracting part. The distance of extracting is short and the mould is small, so fixing angle block on the cavity die is to finish outside extracting. Because the inside of the plastic part has two round ribs that are difficult to be formed, two inserts are added to make it easier to form mold. The integral surface is camber. It can’t be formed by conventional job operation, so spark machine is needed to form it on the basis of Pro/E molding foundation. Key words : book sewer; design of injection mold; outside extracting; camber 訂書機外殼注射模設計 摘要：本畢業(yè)設計說明書詳細介紹訂書機外殼塑件的注射模設計。主要內(nèi)容是材料(聚丙稀PP)特性分析，塑料注射模的結構設計、標準件的選擇、模具材料選擇、典型零件的數(shù)控加工3G程序代碼編程設計。該塑件外表面要求達到境面，內(nèi)部有彎曲的加強肋，底部進行文字加工，不但有外側抽芯成型兩個圓柱孔、兩個半圓柱孔及圓柱孔旁邊的淺孔，還有內(nèi)側抽芯成型內(nèi)部四個突臺。外側抽芯距離短，模架小，在型腔板上固定彎銷來實現(xiàn)側抽芯。由于塑件中部有兩不易成型的圓肋，采用了增加兩個小型芯鑲件的辦法減少加工模具的難度。整體外形為曲面，不能用傳統(tǒng)的加工工藝，而是在Pro/E建模的基礎上電火花成型。 關鍵詞: 訂書機外殼；注射模設計；側抽芯；曲面  The Design of the Book Sewer outside Shell Injection Mold Abstract： This graduate design instruction book has introduced the design of the book sewer outside shell injecting molding in detail. It mainly contains the analysis of property of the material (polypropylene PP), the structural design of injection mold, the selection of standardized part and the material of injection mold, the 3G code NC part programming for typical part. The surface of this plastic part should be mirror finished. The inside of it has bending reinforcing rib. The bottom of it should be worked with words. It not only has two cylindrical pore、two half cylindrical pore and short-hole beside the cylindrical pore that should be formed by outside extracting part, but also has four lug formed by inside extracting part. The distance of extracting is short and the mould is small, so fixing angle block on the cavity die is to finish outside extracting. Because the inside of the plastic part has two round ribs that are difficult to be formed, two inserts are added to make it easier to form mold. The integral surface is camber. It can’t be formed by conventional job operation, so spark machine is needed to form it on the basis of Pro/E molding foundation. Key words : book sewer; design of injection mold; outside extracting; camber 01 01 01 01 01 01 01 03 03 03 04 04 04 05 05 06 06 07 07 09 09 10 11 12 12 12 13 13 15 目錄 1 塑件工藝分析 ……………………………………………………………………… 1.1塑件分析………………………………………………………………………… 1.2塑件材料成型特性分析………………………………………………………… 1.3脫模斜度………………………………………………………………………… 1.4擬定模具的結構形式…………………………………………………………… 1.4.1型腔數(shù)量的確定…………………………………………………………… 1.4.2模腔排列形式的確定……………………………………………………… 1.5注射機型號的確定………………………………………………………………2 1.5.1注射計算…………………………………………………………………… 1.5.2鎖模力的計算……………………………………………………………… 1.5.3選擇注射機………………………………………………………………… 1.6注射有關參數(shù)的校核……………………………………………………………… 1.6.1鎖模力的校核……………………………………………………………… 1.6.2型腔數(shù)目的校核…………………………………………………………… 1.6.3開模行程的校核…………………………………………………………… 2 澆注系統(tǒng)的設計……………………………………………………………………… 2.1主流道的設計…………………………………………………………………… 2.2主流道襯套的設計……………………………………………………………… 2.3分流道的設計…………………………………………………………………… 2.4冷料穴的設計…………………………………………………………………… 2.5澆口形式的設計………………………………………………………………… 2.6分型面的設計…………………………………………………………………… 2.7排氣槽的設計…………………………………………………………………… 3 成型零件的設計和計算……………………………………………………………… 3.1凹模的結構設計………………………………………………………………… 3.2凸模的結構設計………………………………………………………………… 18 20 20 20 20 20 21 21 22 22 22 23 23 23 25 25 26 28 28 28 31 31 31 32 33 35 35 35 35 36 36 3.3型芯安裝固定形式……………………………………………………………… 3.4成型零件工作尺寸的計算……………………………………………………… 3.5型腔壁厚計算…………………………………………………………………… 3.6矩形模具動模墊塊厚度計算……………………………………………………… 4 模架的確定…………………………………………………………………………… 4.1確定定模座板…………………………………………………………………… 4.2確定定模板……………………………………………………………………… 4.3確定墊塊………………………………………………………………………… 4.4確定動模座板…………………………………………………………………… 4.5確定推板………………………………………………………………………… 4.6確定推桿固定板…………………………………………………………………… 5 對合導向機構零部件設計……………………………………………………………… 5.1導柱對合導向機構……………………………………………………………… 5.1.1導柱設計…………………………………………………………………… 5.1.2導柱尺寸…………………………………………………………………… 5.1.3導柱的布置………………………………………………………………… 5.2導套的設計……………………………………………………………………… 6 脫模機構的設計和計算……………………………………………………………… 6.1脫模機構的設計…………………………………………………………………… 6.2脫模機構的計算…………………………………………………………………… 7 側向抽芯機構的設計…………………………………………………………………… 7.1抽芯機構選擇……………………………………………………………………… 7.2抽芯機構計算……………………………………………………………………… 8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計和計算………………………………………………………… 8.1加熱系統(tǒng)…………………………………………………………………………… 8.2冷卻系統(tǒng)的設計……………………………………………………………………… 8.3冷卻系統(tǒng)的簡略計算……………………………………………………………… 8.4冷卻裝置的布置………………………………………………………………… 9 排氣系統(tǒng)……………………………………………………………………………… 35 9.1排溢的影響…………………………………………………………………………35 9.2引氣的影響…………………………………………………………………………35 9.3排氣的方式…………………………………………………………………………36 10 標準零件的選取和各零件材料選擇………………………………………………… 36 10.1設計中所用的標準螺釘………………………………………………………… 36 36 36 36 36 36 37 38 39 39 39 39 45 46 22 24 24 25 27 27 27 29 29 29 30 31 33 33 33 33 34 34 10.2塑料模具成型零件的選材………………………………………………………… 10.3模板零件的選材…………………………………………………………………… 10.4澆注系統(tǒng)零件的選材……………………………………………………………… 10.5導向零件的選材…………………………………………………………………… 10.6側向分型與抽芯機構的選材………………………………………………………… 10.7其他零件的選材…………………………………………………………………… 11 模具工作過程………………………………………………………………………… 12 數(shù)控加工設計………………………………………………………………………… 12.1數(shù)控機床程序編制的內(nèi)容與步聚…………………………………………………… 12.2數(shù)控加工工藝………………………………………………………………………… 12.3具體加工程序………………………………………………………………………… 參考文獻………………………………………………………………………………………… 致謝…………………………………………………………………………………………… V 47 1　塑件工藝分析 1.1　塑件分析 如圖1所示是訂書機外殼，從該塑件的外觀可以看出為了要使此塑件的外觀光滑，對模具型腔的要求是達到鏡面光潔度?？梢岳脧濅N來實現(xiàn)側抽芯。塑件尺寸比較小，但是有較多的內(nèi)部彎曲的加強肋，考慮到該塑件注射時要有一定的流動性。從其中的澆口痕跡看，只有一個澆口位置，處于塑件中部。一端有兩個圓柱孔、兩個半圓柱也及圓柱孔旁邊的淺孔，這些可以通過外側抽芯來實現(xiàn)。而內(nèi)部的凸臺可以通過滑塊實現(xiàn)內(nèi)側抽芯實現(xiàn)成型。訂書機外殼在使用過程中要承受一定的力量，所以塑料應該有足夠的剛度、強度、硬度以及抗沖擊性等因素，所以選擇聚丙烯（PP）做為該訂書機外殼的材料 。 型腔使用EDM進行最后的精加工，EDM加工時要請注意選擇合適的加工工藝，如應用較小的加工電流，保證加工表面粗糙度值較小以方便后續(xù)的拋光處理。如果放電加工工藝選擇不當，則可能 造成放電白層，拋光時可能沒有將該層拋除，就會影響模具的質(zhì)量。 1.2塑料材料的成型特性分析 性能特點：化學穩(wěn)定性好，耐寒性差，光、氧作用下易降解，機械性能比聚乙烯好。 成型特點：成型時收縮大成型性能好，易變形翹曲，尺寸穩(wěn)定性好，柔軟性好。有“鉸鏈”特性。該訂書機外殼需要與上蓋進行配合，所以對其尺寸穩(wěn)定性也有要求，而選用聚丙稀能達到此要求。 模具設計的注意事項：因有“鉸鏈”特性，注意澆口位置設計；防縮孔，變形；收縮率為1.0％～3.0％(純聚丙稀)。在本設計中選用的收縮率為2％。 使用溫度：10℃～120℃，訂書機都是在常溫下使用，滿足使用溫度的要求。 主要用途：板、片、透明薄膜、繩、絕緣零件、汽車零件、閥門配件、日用品等。訂書機屬于日用品。 1.3 脫模斜度 由于制品冷卻后產(chǎn)生收縮時會緊緊包在凸模上，或由于黏附作用而緊貼在型腔內(nèi)。為了便于脫模，防止制品表面在脫模時劃傷、擦毛等，在制品設計時應考慮其表面在合理的脫模斜度。聚丙烯的脫模斜度是25＇～1o之間。本設計中的脫模斜度采用1o 。 1.4 擬定模具的結構型式 1.4.1 型腔數(shù)量的確定：該塑件精度要求一般，生產(chǎn)批量比較大，可以采用一模多腔的形式。根據(jù)經(jīng)驗，在模具中每增加一個型腔，制品尺寸精度要降低4％；再加上考慮到經(jīng)濟因素，初定為一模二腔的模具形式。 1.4.2模腔排列形式的確定： 該塑件有側孔，要使它能順利的脫模，須設計一套側抽芯機構，為了不影響脫模等原因，多模腔的排列形式用對稱形。 圖1-1塑件外觀圖 表１-1　聚丙烯的力學性能 材料性能 純聚丙烯 玻纖增強聚丙烯 屈服強度/MPa 37 78～90 拉伸強度/MPa — 　78～90 斷裂伸長率/% ＞200 — 彎曲強度/MPa 67 132 彎曲彈性模量/GPa 1.45 4.5 簡支梁沖擊強度(無缺口)/(kJ/m2) 78 51 簡支梁沖擊強度(缺口)/(kJ/m2) 3.5～4.8 14.1 布氏硬度HBS 8.65 9.1 表1-2 聚丙烯的熱性能及電性能 材料性能 純聚丙烯 玻纖增強聚丙烯 收縮率 1.0～3.0 0.4～0.8 熔點(粘流溫度)/℃ 170～176 170～180 熱變形溫度/℃　 45N/㎝2 180/㎝2 ? 102～115 56～67 ? 127 127 線膨脹系數(shù)/(10-５/℃) 9.8 4.9 續(xù)表2 比熱容/[J/(㎏·K)] 1930 — 熱導率/[W/(m·K)] 0.118 — 燃燒性/(㎝/min) 慢 — 體積電阻/Ω·㎝ ＞1016 — 擊穿電壓/(kV/㎜) 30 — 表1-３　聚丙烯的物理性能 材料性能 純聚丙烯 玻纖增強聚丙烯 密度/(g/㎝3) 0.90～0.91 — 比體積/(㎝2/g) 1.10～1.11 — 吸水性/%(24小時) 長時間 0.01～0.03 浸水18d0.5 0.05 — 透明度或透光度 半透明 — 表1-4 　聚丙烯的工藝參數(shù) 材料性能 純聚丙烯 玻纖增強聚丙烯 成型收縮率/% 1.0～3.0 0.4～0.8 拉伸模量E/*103MPa 1.6～1.7 3.1～6.2 泊松比μ 0.43 — 與剛的摩擦因數(shù)? 0.49～0.51 — 1.5 注射機型號的確定 1.5.1注射量的計算：根據(jù)PRO/E建模得到塑件的質(zhì)量為m= 2.94克，密度由表可查得ρ=0.9～0.91 g/㎝3 所以塑件的體積可以得出本課題的塑件體積為： 而流道凝料的質(zhì)量未知，在此按m的0.6倍來計算。總注射量是： 1.5.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需要的鎖模力計算 流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積a，在模具設計前是個未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng) 計分析，大致是每個塑件在分型面上的投影a的0.2～0.5倍,因此總的投影面積可計算為： A=na＋(0.2～0.5)na 式中 a——長方型的面積： s——此設計中取0.3 所以： 從而得到鎖模力： 式中型腔壓力P取30。 1.5.3選擇注射機：根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計算值，可選用 SZ-100/600立式注射機，如下表所列： 表1-5 注射機主要技術參數(shù) 理論注射量/㎝3 75，105 螺桿（柱塞）直徑/㎜ 35 注射壓力/MPa 150 注射速率/(g/s) 60 塑化能力/(g/s) 7.3 螺桿轉速/(r/min) 14~200 鎖模力/kN 600 拉桿內(nèi)間距/㎜ 440×340 移模行程/㎜ 260 最大模具厚度/㎜ 340 噴嘴口直徑/㎜ 4 定位孔直徑/㎜ φ125 噴嘴球半徑/㎜ 12 1.6 注射機有關參數(shù)的校核 1.6.1　鎖模力的校核 鎖模力為注射機鎖模裝置用于夾緊模具所須施加的最大夾緊力。當高壓的塑料熔體充填模腔時，會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力。所選注射機的鎖模力必須大于由于高壓熔體注入模腔而產(chǎn)生的脹型力，此脹型力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積。 即： 式中F——鎖模力，kN p——型腔壓力，MPa A——塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積，㎜2 已知型腔壓力為30MPa；澆注系統(tǒng)的投影面積為1倍的塑件投影面積；塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積為： 式中ba——流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積，㎜2 　　　　　n——模腔數(shù) 由于在選擇珠注射機的時候就已經(jīng)計算了鎖模力，因此它的鎖模力是符合要求的。 1.6.2 型腔數(shù)目的校核 由注射機料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù) 所以型腔數(shù)合格。 式中 K——注射機最大注射量的利用系數(shù)：一般取0.8 M——注射機的額定塑化量 T——成型周期，取25秒 1.6.3　開模行程的校核 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。對于液壓-機械式鎖模機構注塑機，其最大開模行程由注塑機曲肘機構的最大行程決定，與模具厚度無關。 單分型面注射模，其開模行程按下式校核 (5～10) 式中　S——注塑機的最大開模行程(移動模板臺面行程)，㎜ 　　　　　H1——塑件脫出距離，㎜ 　　　　　H2——包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度，㎜ 已知H1=34mm；H2=54mm 所以 H1+H2+(5～10)= +34+54+(5～10)≤98㎜ 又由于SZ-100/600立式注塑機的移模行程為260mm 98mm<260mm 所以開模行程也符合要求。? 2 澆注系統(tǒng)的設計 所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道。其作用是使塑料平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外行輪廓清晰的塑件。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。澆注系統(tǒng)一般可分普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩類。本設計采用普通的澆注系統(tǒng)，它一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。 澆注系統(tǒng)設計原則： 1. 結合型腔布置考慮，盡可能采用平衡式分流道布置； 2. 盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失、縮短充模時間； 3. 澆口尺寸、位置和數(shù)量的選擇十分關鍵，應有利于熔體流動、避免產(chǎn)生湍流、渦流、噴射和蛇形流動，并有利于排氣和補縮； 4. 避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移的產(chǎn)生； 5. 澆注系統(tǒng)凝料脫出應方便可靠，凝料應易于和制品分離或者易于切除和整修； 6. 熔接痕部位與澆口尺寸、數(shù)量及位置有直接關系，設計澆注系統(tǒng)時要預先考慮到熔接痕的部位、形態(tài)，以及對制品質(zhì)量的影響； 7. 盡量減少因開設澆注系統(tǒng)而造成的塑料凝料用量； 8. 澆注系統(tǒng)的模具工作表面應達到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中澆口應有IT8以上的精度要求； 9. 設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施； 10. 盡可能使主流道中心與模板中心重合，若無法重合應使兩者的偏離距離盡可能小。 2.1 主流道的設計 主流道是連接注射機噴油嘴與分流道的一段通道，通常和注射機噴嘴在同一軸線上，端面為圓形，帶有一定的錐度，主要設計有：　 （1） 形狀：圓錐形； （2） 錐角：３°； （3） 內(nèi)壁的粗糙度為Ra0.4μm拋光時沿軸向進行 （4） 主流道大端呈圓角，r=1㎜。 （5） 噴嘴球的半徑Ro=12mm，則凹坑的球面半徑R=15mm； （6） 凹坑深度：3㎜；噴嘴孔徑d=4mm；小端直徑D=6mm；大端直徑為9.16mm。 （7） 主流道長度取60mm。 設計見圖2： 圖2-1 主流道襯套 2.2 主流道襯套的設計 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理，一般采用碳素工具鋼，如：T8A、T10A等(本設計采用T10A鋼)，熱處理硬度為53～57HRC。主流道襯套和定位圈設計成整體式，用于小型模具，中大型模具設計成分體式。但由于該模具主流道較長，設計成分體式較宜。 定位圈的設計是為了便于模具在注射機上安裝以及模具澆口套與注射機的噴嘴孔精確定位，應在模具上(通常在定模上，本設計安裝在定模座板上)安裝定位圈，用于與注射機的定位孔匹配。定位圈除完成澆口套與噴嘴的精確定位外，還可以防止?jié)部谔讖哪?nèi)滑出。 其定位圈的結構尺寸如圖2-2。 2.3　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，起分流和轉向的作用。在本設計中，因是多型腔模具，所以必須設置分流道，在此采用半圓形截面流道。因為塑料熔體在流道中流動時，表面冷凝凍結，起絕熱的作用，熔體僅在流道中心流動，因此分流道的理想狀態(tài)應是其中心線與澆口的中心線位于同一直線上，而半圓形截面可以滿足。 分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口的位置，從輸送熔體時的減少壓力損失和熱量損失及減少澆道凝料的要求出發(fā)，應力求縮短。 圖2-2 定位圈 對于壁厚小于3㎜（此塑模壁厚在厚處近3mm,薄處為1mm），質(zhì)量在200g以下的塑件可用公式 式中　W——流經(jīng)分流道的塑料量，g 　　　　　L——分流道長度，㎜ 　　　　　D——分流道直徑，由表得（5~10）取5㎜ 其中　 　 n——為型腔數(shù)目 m——為塑件質(zhì)量，g 得出 取分流道的長度為44㎜ 分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種。此設計中我采用的是平衡式布置。平衡式布置可以使各型腔同時均衡的進料，從而保證了各型腔成型 出來的塑件在強度、性能、重量上的一致性。 　　設計見圖2-3： 圖2-3 分流道布局 2.4　冷料穴的設計 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而形成冷接縫。本設計中對于冷料穴的選擇是按照設計的目的來 圖2-4 冷料穴的設計 選擇的。由于此設計的目的是要實現(xiàn)自動脫模。所以選擇如下圖的冷料穴（與推桿相匹配的冷料穴）。這種冷料穴的底部有一根推桿，而推桿安裝在推板上，與其它推桿或推管連用。該設計采用的是圓頭冷料穴，它很容易將主流道凝料拉離定模，當其被推出時又很容易脫落。示意圖如圖2-4. 為使塑件留在動模一側，將冷料穴設計在動模一側，并在澆口下方設計1根拉料桿，并將該拉料桿做得低于澆口套底面3mm，讓一部分冷料包住拉料桿的圓頭，以拉住冷料，保證塑件留在動模。 2.5　澆口形式設計 澆口是連接分流道和型腔的一段細短的通道，是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸 對塑件的質(zhì)量影響很大。澆口的理想尺寸很難用理論公式計算，通常根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限，然后加以修正。 一般澆口的截面積為分流道截面積的3%~9%，截面形狀為矩形或圓形，澆口長度為0.5~2mm，表面粗糙度不低于0.0004mm。 澆口的主要作用有兩個：一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。在本次設計中為了滿足塑件的要求不在表面留下痕跡，不影響塑件的外觀. 圖2-5 潛伏式澆口 采用潛伏澆口。潛伏澆口是點澆口在特殊場合下的一種應用形式。潛伏澆口潛入分型面一側，沿斜向進入型腔。潛伏的模具在開模時，不僅自動切斷澆口而且澆口的位置可以設在制品的側面、端面和背面各隱蔽處，使制品外表面無澆口痕跡。采用潛伏澆口的模具結構，可將雙分型面模具結構簡化成單分型面結構。它的澆口的尺寸可按潛伏式澆口的經(jīng)驗公式（9.2－19）計算確定。[22] 式中d——澆口直徑（mm）; A——型腔的表面積（mm）為曲面面積= 4984.69; C——制品壁厚的函數(shù)值，見表9.2－3，取0.326 n——塑料材料系數(shù)，見表9.2－2，取0.7 在本設計中的潛伏式澆口的直徑采用2mm. 2.6　分型面的設計 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。在封閉模腔中成型塑件，為 了減小模腔中脫出時的阻力，要求塑件應帶有適當?shù)拿撃Ｐ倍?，也要求模具兩半部分的接觸面（即分型面）應相對于所成型的塑件，按排適當?shù)奈恢?，這就是正確的選擇分型面。分型面的選擇原則是： （一） 便于塑件脫模 1 應有利于側面分型和抽芯； 2 在開模時盡量使塑件留在動模內(nèi)； 3 應合理安排塑件在型腔中的方位； （二）考慮和保證塑件的外觀不遭損壞 （三） 盡量保證塑件尺寸的精度要求 （四） 有利于排氣 （五） 盡量使模具加工方便 對于沒有工藝凸緣的產(chǎn)品，也就是整個側面是接著外觀面的產(chǎn)品，不能將型腔只設計在模具的單側，一定要從產(chǎn)品側面的中間部位來分模。原因是如果產(chǎn)品在模具的單側，澆口就直接連到產(chǎn)品外觀面而沒有一個臺階做為產(chǎn)品和澆口的界限。這樣的后果是，在去除澆口時很容易傷到外觀面。 分型面一般設在塑件斷面尺寸最大處，在此次設計中采用的是單個分型面。把型芯設在動模一邊，型腔設在定模一邊，開模后塑件留在動模，然后由推板推動推桿、拉料桿進行脫模，有利于塑件的脫模。具體的形式見上圖5。 2.7　排氣槽的設計 在注塑成型過程中，模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中有的氣體外，還有塑件受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，則可能因充填時氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑料熔接面不良而引起缺陷，因而須進行排氣設置。 1）排溢設計 ： 排溢是指排出充模熔料中的前鋒冷料和模具內(nèi)的氣體等。 2）引氣設計：對于一些大型腔殼形塑件，注射成型后，整個型腔由塑料填滿，型腔內(nèi)氣體被排出，此時塑件的包容面與型芯的被包容面基本上構成真空，當塑件脫模時，由于受到大氣壓的作用，造成脫模困難，如采用強行脫模，勢必使塑件發(fā)生變形或損壞，因此必須加引氣裝置。 3）排氣系統(tǒng)有以下幾種方式： 利用排氣槽；利用型芯、鑲件、推桿等配合間隙；有時為了防止制品在頂出時造成真空而變形，必須設置進氣裝置。 4）該套模具的排氣方式有 a.利用塑件推桿的配合間隙； b.分型面開排氣槽； c.利用逆件與拉料桿之間的間隙； d.型芯鑲件與型芯之間的間隙。 3 成型零部件的設計和計算 塑件在成型加工過程中，用來充填塑料熔體以成型制品的空間被稱為型腔。構成模具型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，主要包括凹模、凸模、型芯鑲塊等各種成型桿和成型環(huán)。 型腔是直接和高溫高壓的塑件相接觸，它的質(zhì)量直接關系到制件質(zhì)量，要求它有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨性，以承受塑件的擠壓力和料流的摩擦力，有足夠的精度和適當?shù)谋砻娲植诙龋ㄒ话鉘a0.4μm以下），保證塑件制品表面的光潔美觀和容易脫模。本設計中的塑件外表面粗糙度要求很高，應達到鏡面程度。成型內(nèi)腔的型芯可以降低要求。由于內(nèi)部的彎曲加強肋比較難以加工，型腔也是曲面造型，所以需要在Pro/E建模的基礎上進行電火花成型。 訂書機外殼在生產(chǎn)中會因為塑料腐蝕等原因造成成型面出現(xiàn)細小的缺陷，如麻點、塑件上有小白點等情況，這時要對模具重新進行拋光處理。如果多次進行拋光，型腔尺寸就會慢慢偏大。為此在制造型腔時要將其加工到公差帶的下偏差，以保證以后可以進行尺寸調(diào)整，也給模具維修留下余地。 3.1　凹模的結構設計 在該設計中采用組合式凹模結構，它分為整體嵌入式局部鑲嵌式兩種形式。該設計采用局部鑲嵌式凹模，具體的形式見下圖6：可以把成型部分做成鑲件，使用好的鋼材，其余部分用廉價的鋼材。 圖3-1 組合式凹模 ? 圖3-2 組合式凸模 3.2 凸模的結構設計 凸模（即型芯）是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合式兩種內(nèi)型。在此采用 整體裝配式凸模,它是將凸模單獨加工后與動模板進行裝配而成。 該設計中的簡圖如圖3-2. 3.3 型芯安裝固定形式 通常將成型塑件小孔或槽的小凸模稱為小型芯。一般先單獨制造，然后以嵌入的方式固定。直徑 較小的小型芯，如果數(shù)量較多，則采用凸肩墊板安裝比較好，該設計采用的，是整體裝配式凸模，利用標準螺釘固定。如圖3-3所示。 圖3-3 型芯固定形式 3.4　成型零件工作尺寸的計算１ 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構成塑件的尺寸，它通常包括凹模和凸模的徑向尺寸（包括矩形的長和寬）、凹模和凸模的高度尺寸以及位置尺寸等。 （1）　平均收縮率計算型腔尺寸 聚丙烯的收縮率一般為1%～3%,從而得出聚丙烯的平均收縮率為2%。徑向尺寸由１得出聚丙烯的一般精度等級為5級。同時得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的寬度尺寸為42mm，所以查表得Δ=0.062mm 按照平均收縮率計算凹模徑向尺寸公式 式中LM——凹模的徑向尺寸，㎜ Scp——塑料的平均收縮率，% Ls——塑件徑向公稱尺寸，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——凹模制造公差，㎜ 已知　Ls=42mm Scp=0.02Δ=0.062mm 　　所以　δz=Δ/5=0.012mm LM=[(1+0.02)42-3/40.062]0+0.012 =42.800+0.012 塑件的長度尺寸是122mm時，查表得Δ=0.100，δz——凹模制造公差，取Δ/5（下面的計算都安此計算）。依據(jù)上面的公式得出： LM=[(1+0.02)122-3/40.100]0+0.020=124.370+0.020mm 深度尺寸由１得出聚丙烯的一般精度等級為5級。同時得出塑料制件的尺寸公差?！　∮钟捎谒芗纳疃瘸叽鏗s=15mm，所以查表得Δ=0.043mm 　　按照平均收縮率計算凹模深度尺寸公式 　　式中　HM——凹模的深度尺寸，㎜ Scp——塑料的平均收縮率，% Hs——塑件高度公稱尺寸，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——凹模深度制造公差，㎜ 已知　Hs=15㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.043㎜ 　 所以　δz=Δ/5=0.008㎜ HM=[(1+0.02)15-2/30.043]+0.008 =15.27+0.008 而另外一個高度尺寸為16mm，查表得Δ=0.043㎜，因為： Hs=16㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.043㎜ 　　所以　δz=Δ/5=0.008㎜ HM=[(1+0.02)16-2/30.043]+0.008 =16.29+0.008 （2）　按平均收縮率計算型芯尺寸 徑向尺寸 由１得出聚丙烯的一般精度等級為5級。同時得出塑料制件的尺寸公差。 又由于塑件的內(nèi)徑尺寸 式中 S——塑件的壁厚㎜，由１得出塑件壁厚為2mm。 所以　d=42-22=38mm，所以查表得Δ=0.062 　　按照平均收縮率計算型芯徑向尺寸公式 式中　LM——組合型芯的徑向尺寸，㎜ Scp——塑料的平均收縮率，% Ls——塑件徑向公稱尺寸，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——組合型芯制造公差，㎜ 已知　Ls=38㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.062㎜ 　　所以　δz=Δ/5=0.012㎜ 型芯的長度尺寸是118mm時，查表得Δ=0.087，δz——凹模制造公差（mm）, 取Δ/5=0.017。依據(jù)上面的公式得出： 高度尺寸 　　由１得出聚丙烯的一般精度等級為5級。同時得出塑料制件的尺寸公差。 　　又由于塑件的深度尺寸Hs=15-2=13㎜，所以查表得Δ=0.043㎜ 　　按照平均收縮率計算組合型芯高度尺寸公式 式中　HM——組合型芯高度尺寸，㎜ Scp——塑料的平均收縮率，% Hs——塑件孔深度公稱尺寸，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——組合型芯高度制造公差，㎜ 已知　Hs=13.00㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.043㎜ 所以　δz=Δ/3=0.014㎜ 3.5　型腔壁厚計算 在注塑的過程中，模具的型腔將受到高壓的作用，因此模具型腔應該具有足夠的剛度和強度。強度不足將導致塑性變形，甚至開裂。剛度不足將導致彈性變形，導致型腔向外膨脹，產(chǎn)生溢料間隙。在本次設計中采用整體式矩形凹結構。 1)按剛度計算側壁的厚度s： 矩型型腔受塑料熔體壓力時，四壁變形，兩長邊大于兩短邊，當長、短邊側壁厚度相同時，長邊能滿足要求，短邊更無問題，因此，側壁厚度計算歸結為長邊厚度的計算。由１得出（取厚度12mm進行計算： 所以取12mm滿足要求； 式中　E——模具材料的彈性模量，MPa，碳剛為2.1105MPa p——型腔壓力，MPa，由前面所知為30 MPa [δ]——剛度條件，即允許變形量，㎜，由１得出聚丙烯的[δ]值允許范圍為0.025～0.04㎜（取0.03mm） ——底板短邊與長邊長度之比（＝L2/L1=140/150=0.9） h——型腔深度尺寸，30㎜ C——與型腔深度對型腔側壁長邊邊長之比h/L1有關的系數(shù)L1取150mm查表得C為0.930 F——與型腔長邊平行的短邊側壁和底板受拉斷面積，F(xiàn)=L1(H-h)＝180（50-30）＝3600 圖3-4 型腔示意圖 2)按強度計算側壁的厚度s： 仍設長、短邊壁厚相等，從強度考慮，側壁每邊都受到彎曲應力與拉伸力的雙重作用。將側壁視為兩端的梁，最大彎曲力產(chǎn)生在梁的兩端，由１得出： 式中E——模具材料的彈性模量，MPa，碳剛為2.1105MPa p——型腔壓力，MPa，由前面所知為30 MPa [σ]——模具材料的許用應力，MPa，已知為230 MPa ——底板短邊與長邊長度之比（＝L2/L1=140/150=0.9） ——與h/L1有關的系數(shù)，查表取0.108 所以　選取12mm完全滿足要求。 由此可以選取s=12㎜。 （1）按剛度計算底板的厚度（hs）： 鑲底的組合式型腔底板，可以近似地視為受載均勻的簡支梁，公式為： 　　式中　E——模具材料的彈性模量，MPa，碳剛為2.1105MPa P——型腔壓力，MPa，由前面所知為30 MPa [δ]——剛度條件，即允許變形量，㎜，由１得出聚丙烯的[δ]值允許范圍為0.025～0.04（取0.03）㎜ h——型腔深度尺寸，㎜ 分別是（），150，140 mm； 圖3-5 定模板 所以　 ≧18.2㎜ 按強度計算底板的厚度hs 　　式中　r——型腔徑向半徑，㎜ P——型腔壓力，MPa，由前面所知為30 MPa [σ]——模具材料的許用應力，MPa，已知為230 MPa 所以　 由此可以選取=20.00㎜。 3.6 矩形模具動模墊塊厚度計算 1）按剛度條件計算 矩形模具動模墊塊由于安裝型芯后，支承塊的間距一般總是大于主型芯徑向尺寸和型腔投影面積。墊板在主型芯傳遞的熔體壓力下?lián)锨冃?，最大撓度產(chǎn)生在墊板中線，經(jīng)過推導得到它的公式是： p——型腔壓力，MPa，由前面所知為30 MPa 代人有關數(shù)值得到： 2）按強度條件計算： 墊板在主型芯傳遞的熔體壓力下最大應力也出現(xiàn)在墊板中心‘其計算公式為： 式中：[σ]——模具材料的許用應力，MPa，已知為230 MPa 其它的數(shù)值與上式相同，代人數(shù)值得到： 最終選取墊板的厚度為20mm。 4 模架的確定 以上內(nèi)容確定之后，便根據(jù)所定內(nèi)容選定模架。在學校作設計時，模架部分可參照各模板標準尺寸來繪圖；在生產(chǎn)現(xiàn)場設計中，盡可能選用標準模架，確定出標準模架的形式，規(guī)格及標準代號。 模架尺寸確定之后，對模具有關零件要進行必要的強度或剛度計算，以校核所選模架是否適當，尤其時對大型模具，這一點尤為重要。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據(jù)成形零件尺寸結合標準模架，選用結構形式為A1型、模架尺寸為的標準模架，可符合要求。 模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應光潔，加涂防銹油。兩模板之間應有分模隙，即在裝配、調(diào)試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。 4.1 確定定模座板（，厚） 定模座板通常就是模具與注射機連接處的板，材料為45鋼。 通過8個的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模固定板連接；定位圈通過4個的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為H9/f9配合。 4.2 確定定模（固定）板（，厚） 用于固定型芯（凸模）。固定板應有一定的厚度，并有足夠的強度，一般用45鋼或Q235A制成，最好調(diào)質(zhì)。 4.3 確定墊塊（，厚） 1.主要作用：在動模座板與支承板之間形成推出機構的動作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應注射機的模具安裝厚度要求。 2.結構型式：可以是平行墊塊或拐角墊塊，該模具采用平行墊塊。 3.墊塊材料為Q235A，也可用HT200、球墨鑄鐵等。該模具墊塊采用Q235A制造。 4.墊塊的高度校核 ，符合要求。 式中——頂出板限位釘?shù)暮穸?，該模具沒采用限位釘，故其值為0 　——推板厚度，為 ——推桿固定板厚度，為 ——推出行程，為 ——推出行程富裕量，一般為，取 4.4 確定動模座板（，厚） 材料為45鋼，其上的注射機頂桿孔直徑為24mm。其上的推板導柱孔與導柱采用配合。 4.5 確定推板（，厚） 材料為45鋼。其上的推板導套孔與推板導套采用配合。用4個的內(nèi)六角圓柱螺釘與推桿固定板固定。 4.6 確定推桿固定板（，厚） 材料為45鋼。其上的推板導套孔與推板導套采用配合 5 對合導向機構零部件設計 對合導向機構的功能是保證動、定模兩半部分能夠?qū)剩辜庸ぴ趧幽：投Ｉ系某尚捅砻嬖谀＞唛]合后形成形狀和尺寸準確的腔體，從而保證塑件形狀、壁厚和尺寸的準確。 導向機構的總體設計 1.導向零件應合理地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變形。 2.該模具采用4根導柱，其布置為等直徑導柱對稱布置。 3.該模具導柱安裝動模板上，導套安裝在定模固定板上。 4.為了保證分型面很好的接觸，導柱和導套在分型面處應制有承屑槽，即可削去一個面或在導套的孔口倒角，該模具采用后者。 5.在合模時，應保證導向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導致模具損壞。 6.動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。 5.1 導柱對合導向機構 導柱對合導向機構在注塑模中應用最普遍，包括導柱合導套兩個零件，分別安裝在動模和定模的兩半部分。 圖5-1 導柱設計 5.1.1導柱設計 導柱可以安裝在動模一側，也可以安裝在定模一側，但更多的是安裝在動模一側。因為作為成型零件的主型芯多裝在動模一側，導柱與主型芯安裝在同一側，在合模時可以起保護作用。導柱的結構有兩種：一種是除安裝部分的凸肩外，長度的其余部分直徑相同，稱為直導柱；另一種是除安裝部分的凸肩外，使安裝部分直徑比外伸的工作部分直徑大，稱為階梯形導柱。直形導柱和階梯形導柱的前端都設計為錐形，便于導向。兩種導柱都可以在工作部分帶有儲油槽，以延長潤滑時間。在該設計中采用直形導柱。圖形如圖5-1： 圖5-2 推板導柱設計 5.1.2 導柱尺寸 導柱直徑尺寸隨模具分型面處模板外形尺寸而定，模板尺寸愈大，導柱間的中心距應愈大，所以導柱所選的直徑也應愈大。除了導柱長度按模具具體結構確定外，導柱其余尺寸隨導柱直徑而定。根據(jù)表查得導柱的直徑是：16mm；導柱的長度尺寸應保證位于動模和定模兩側的型腔和型芯開始閉合前導柱已經(jīng)進入導孔的長度的大于導柱直徑，如圖5-3所示L>d： 圖5-3 導柱尺寸關系 5.1.3 導柱的布置 一副模具最少要用兩根導柱，模板外形尺寸大的模具，可最多用4根導柱。本設計用的是四根直徑相同的導柱對稱布置。 5.2 導套設計 導向孔可帶有導套，也可以不帶導套；但無論那種形式，都不能設計為盲孔，因為盲孔會增加模具閉合時的阻力，并使模具不能緊密閉合。在該設計中采用導套的直徑為16mm長度為50mm，根據(jù)模具大典得出下圖： 圖5-4 推板導套 ? ? 圖5-5 導套 6 脫模機構的設計和計算 6.1 脫模機構設計 在注射成型的每一個循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機構稱為脫模機構（或稱推出機構、頂出機構）。脫出機構的作用包括脫出、取出兩個動作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內(nèi)取出。 一、 脫模推出機構的設計原則 制件推出（頂出）是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定制品的質(zhì)量，因此，制品的推出是不可忽視的。在設計推出脫模機構時應遵循下列原則： 1） 運動靈活順暢，無卡剎和過分磨損現(xiàn)象； 2） 接觸塑件的配合間隙無溢出現(xiàn)象； 3） 具有足夠強度、剛度，工作穩(wěn)定可靠； 4） 對塑件頂推力分布均勻合理，不會引起塑件變形或塑件頂列； 5） 對塑件外觀無明顯損害； 6） 有利于將塑件和澆注道凝料帶向動模部分； 7） 容易制造和裝配。 二、制品推出的基本方式 1.推桿推出：推桿推出是一種基本的也是一種常用的制品推出方式。常用的推桿形式有圓形、矩形、“D”形。 2.推件板推出：對于輪廓封閉且周長較長的制品，采用推件板推出結構。推件板推出部分的形狀根據(jù)制品形狀而定。 3.氣壓推出：對于大型深型腔制品，經(jīng)常采用或輔助采用氣壓推出方式。 三、塑件的推出機構 本套模具的推出機構形式較為復雜，全部采用推桿推出，每個塑件由12根推桿出。隨塑件結構形狀不同，脫模機構的類型和繁簡也有很大的差別。形狀簡單的 件從模具內(nèi)脫出，是在脫模行程中一次動作完成，相應的脫模機構稱為一級脫模機構。形狀復雜的需要進行二次脫模，甚至要進行第三次脫模。該設計只須一次脫模，常用的一級脫模機構有頂桿機構、頂管機構、推塊機構、脫件板機構、拉料板機構及這些機構的某些簡單組合機構形式。該塑件的設計如下： 1.采用帶肩推桿，每個塑件由14根推桿，共為28個； 2.推桿應設在脫模阻力大的地方； 3.推桿應均勻布置； 4.推桿應設在塑件強度、剛度較大處； 5.該推桿的形式（標準形式）； 6.推桿直徑與模板上的推桿孔采用H8/f7或H8/f8的間隙配合； 7.通常推桿裝入模具后，其端面應與型腔底面平齊，或高出型腔底面0.05～0.10mm； 8.推桿與推桿固定板，通常采用單邊0.5mm的間隙（由于該套模具各塑件的8根推桿分布比較緊湊，故采用單邊0.25mm的間隙），這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因由于各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象； 9.推桿的材料常用T8、T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度HRC50，工作端配合部 分的表面粗糙度為Ra0.8。 該塑件推桿推出機構的示意如圖6-1： 6.2 脫模阻力的計算 塑件在冷卻時，將包緊型芯或凸模，產(chǎn)生包緊力。包緊力的大小，與塑件的收縮率、塑件的壁厚和形狀及大小所成的塑件剛度，塑件對型芯和型腔表面的粗糙度及加工紋向等因素形成的摩擦阻力、塑件材料及其對型芯及型腔的粘附力、以及注射壓力、開模斜度等都有關系。對于不通孔殼形塑件脫模時，還須克服大氣壓力。但在計算和確定脫模力時，一般只考慮主要因素，進行近似計算，并使確定的脫模力大于上述諸因素所形成的阻力。此阻力在開模的瞬間最大，所以，計算的脫模力為初始脫模力。其計算方法為： 圖6-1 推出機構示意圖 ? 對于一般塑和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力(Q): 式中——型芯或凸模被包緊部分的斷面周長(cm)，取240cm; ——被包緊部分的深度(cm)取1.5cm; ——由塑件收縮產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取7.8~11.8MPa,這里取10MPa ——磨擦系數(shù)，一般取0.1~0.2這里取0.15 ——脫模斜度1 o 按分工計算的脫模力，當考慮塑件材料對型芯的粘附力，，以及塑件剛性等因素的影響，加以修正，實際脫模力，從而選用相應的標準推桿的直徑及數(shù)量和分布。 對于不通孔的殼形塑件脫模時，需克服大氣壓力造成的阻力()， 即 式中——為垂直于推出型芯方向的投影面積(cm2)為100.6 cm2； 并設大氣壓力為0.09MPa,則 =1.006KN 所以，當不計算塑件對型芯的粘附力是其總的脫模力(Q總)為 Q總=Q+QH=35.8KN 7 側向抽芯機構的設計 當塑件上具有與開模方向不一致的孔或側壁有凹凸形狀時，除極少數(shù)情況可以強制脫模外，一般都必須將成型側孔或側凹做成可活動的結構，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個塑件從模具中脫出。完成側向活動型芯的抽出和復位的這種機構叫做抽芯機構。它應具備以下基本功能： 圖7-1 抽芯機構圖 1能夠保證不引起塑間件變形的情況下準確地抽芯； 2運動靈活動作可靠，無過分磨損現(xiàn)象； 3具有必要的強度和剛度； 4配合間隙和拼縫線不溢料。 7.1抽芯機構選擇 彎銷側抽芯機構是用的較多的抽芯機構，它結構簡單、制造方便、安全可靠等特點。該設計采用的是彎銷在定模，滑塊在動模的抽芯結構。對靠內(nèi)的采取的是帶滑塊的抽芯機構。其抽芯結構圖如圖7-1。 7.2 抽芯機構的計算 彎銷的長度主要根據(jù)抽芯距離和彎銷的傾角的大小而確定（參照圖7-1）。其長度計算公式如下： L=4/sina=4/sin15o=19.3 式中：L－彎銷總長度（mm）； a－彎銷的傾角（設計為15度）。 S－抽芯距離; 代入計算過的相關數(shù)據(jù)： S=5mm 取其長度為18.91mm。 圖7-2 彎銷 圖7-3 斜推桿 斜滑塊內(nèi)部抽芯成型高為1 的凸臺，而兩個凸臺之間的距離只有15，再考慮到斜滑塊的寬度，所以選擇抽芯距離為2.4，傾角為6度。為了方便脫出斜滑塊一直延伸到塑件底部，但是比型芯低出0.07，以勉產(chǎn)生干涉。由于推桿的推出距離為23，正好達到抽芯距離的要求。具體形狀尺寸見圖7-3。 ? 8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計和計算 模具的溫度直接影響到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。所以模具上需要添加溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達到理想的溫度要求。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融的塑料的熱量盡快傳給模具，以便使塑件可靠冷卻定型并可迅速脫模。提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。注射模設計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成形具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。 因為水的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低，且低于室溫的水容易取得，所以冷卻水普遍使用。用水冷卻即在模具型腔周圍或型腔內(nèi)開設冷卻水通道，利用循環(huán)水將熱量帶走。 8.1 加熱系統(tǒng) 對于某些熔融度高，流動性差的塑料，如聚碳酸酯、聚甲醛、氯化聚醚、聚砜、聚苯醚等，要求有較高的模具溫度，此時需要對模具進行加熱主。這些塑料若模溫過低，則會影響塑料的流動性，產(chǎn)生較大的剪切力，使塑件內(nèi)應力增大，甚至還會出現(xiàn)冷流痕、銀絲、輪廓不清等缺陷。由于該套模具的模溫要求在80oC以下，又是小型模具，所以無需設置加熱裝置 8.2 冷卻系統(tǒng)的設計 冷卻裝置的設計要考慮以下幾點： （1） 保證塑件收縮均勻，維持模具熱平衡。 （2） 冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，對塑件冷卻也就越均勻。 （3） 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即水孔的排列與型腔形狀盡量吻合。 （4） 澆口出要加強冷卻。一般熔融塑料填充型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度越低。因此澆口附近應加強冷卻，通冷卻水，而在溫度較低的外側只需通過經(jīng)熱交換后的溫水即可。 （5） 降低入水與出水的溫度?？赏ㄟ^改變冷卻孔道排列的形式。 （6） 要結合塑料的特性和塑件的結構，合理考慮冷卻水通道的排列形式。如塑件的收縮率，壁厚等。 （7） 冷卻水通道要避免接近塑件的熔接痕部位，冷卻通道的密封性要好，冷卻通道的進口與出口接頭盡量不要高出模具外表面。 一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200oC左右，而制品固化后從模具型腔中取出時其溫度在60oC以下。熱塑性塑料在注射成形后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。 對于粘度低、流動性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍66等），因為成形工藝要求模溫都不太高，所以常用常溫水對模具進行冷卻。 PP的成形溫度和模具溫度分別為聚丙烯的塑料溫度232.2~282.2oC取250oC，模具溫度4.4~79.4oC,取40oC。 冷卻介質(zhì)：有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水較多，因為水的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低。用水冷卻，即在模具型腔周圍或內(nèi)部開設冷卻水道。 8.3 冷卻系統(tǒng)的簡略計算 如果忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機接觸所散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻，可對模具冷卻系統(tǒng)進行初步的和簡略的計算。 （1）求塑料制品在固化時每小時釋放的熱量 查表9.8-4[1]得PP單位重量放出的熱量，為，故 式中——單位時間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料重量，該模具每分鐘注射60/25=2.4次，所以 （2）求冷卻水的體積流量 在單位時間內(nèi)熔體凝固時放出的熱量等于冷卻水所帶走的的熱量，因此由式9.8-15[1]得 式中——冷卻水的密度，為 ——冷卻水的比熱容，為 ——冷卻水出口溫度，取 ——冷卻水入口溫度，取 （3）求冷卻管道直徑查表9.8-1[1]，為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取。 （4）求冷卻水在管道內(nèi)的流速。由式9.8-20[1]得 （5）求冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)。查表9.8-5[1]，?。ㄋ疁貫?，再由式9.8-18[1]有 （6）求冷卻管道總傳熱面積。由式9.8-17[1]有 式中——模具溫度與冷卻水溫度之間的平均溫差，模具溫度取40。 （7）求模具上應開設的冷卻管道的孔數(shù)。由是9.8-21[1]有 式中——模具長度，為250mm 訂書機外殼外形尺寸較小，幫故冷卻要求不高，為縮短循環(huán)周期及方便產(chǎn)品質(zhì)量控制，再考慮到一模兩腔，盡可能使塑件冷卻均勻，布置每腔2根水道，因此取水道數(shù)為4孔 (8) 模具冷卻時間的計算 塑件在模內(nèi)的冷卻時間通常是指塑料熔體從充滿型腔時起，到開模取出塑件時為止?？梢蚤_模的標準是制品已充分固化，具有一定的強度和剛度，在開模時不至于變形開裂。目前有三種衡量制品是否已充分固準則： 1)對于無定形塑料的厚壁制品，其最大壁厚中習部分的溫度已冷卻到該塑料的熱變形溫度以下； 2)對于無定形塑薄壁制品，制品截面內(nèi)的平均溫度已達到所規(guī)定的制品的出模溫度； 3)對于結晶形塑料，最大壁厚的中心層溫度達到固熔點，或者結晶度達到某一百分比。 目前尚無精確的冷卻時間計算公式，只能借助于一些簡化公式或經(jīng)驗公式對冷卻時間作近似計算。 　　聚丙烯塑料制件的最大壁厚中心層達到凝固點時所需的冷卻時間的經(jīng)驗公式： 式中 ——棒內(nèi)或板類塑料制品的初始成型溫度，oC ——模具溫度，oC ——板類制品的厚度(cm) ——制品所需的冷卻時間(s) 8.4 冷卻裝置的布置 由于該制品為近似矩形零件，由于分兩個水孔布置，可心在每個型腔鑲件中沿著塑件排放的方向布置水孔。水孔中心離塑件距離平均約為10mm,離型腔鑲件表面距離為10mm。而型芯鑲件中有拉料桿、推桿所以不能布置水孔。又由于從型腔鑲件兩側進水不易保證水孔對準及良好的密封，所以采取先讓水進入定模座板后往下進入型腔鑲件中，再從定模座板中流出。為使冷熱均勻，兩水孔從相對的方向進入，從各自對面導出。見下圖： 圖8-1 水道布置 9 排氣系統(tǒng)的設計 9.1 排溢的影響 排溢是指排出充模熔料中的前鋒冷料和模具內(nèi)的氣體等。在注射成型過程中模具 內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體 若不能順利排出，則可能因充填時氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部燒焦，或使 塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良而引起缺陷。 9.2 引氣的影響 對于一些大型深腔殼形制品，注射成形后，整個型腔由塑料填滿，型腔內(nèi)氣體被排出，此時制品的包容面與型芯的被包容面基本上構成真空，當制品脫模時，由于受到大氣壓的作用，造成脫模困難，如采用強行脫模，勢必使制品發(fā)生變形或損壞，因此必須加引氣裝置。由于本設計中的型腔比較小，而且各鑲件、推桿、拉料桿與型芯接合處都有逢隙，所以沒有設計引氣裝置。 9.3 排氣方式 利用排氣槽；利用型芯、鑲件、推桿等配合間隙；有時為了防止制品在頂出時造成真空而變形，必須設置進氣裝置。 該套模具的排氣方式有 1.利用制品推桿的配合間隙； 2.制品與拉料桿之間的間隙； 3.制品與側抽心之間的間隙。 10 標準零件的選取和各零件材料選擇 在本次設計中，采用的標準零件有螺釘、導柱、導套、模架和澆口套。 10.1設計中所用標準螺釘 表10-1 設計中所用螺釘 作用 名稱 規(guī)格 數(shù)目 固定墊板和動模座板 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M12×60 4 連接推板和推桿固定板 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB79-85-M830 4 固定滑座 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M6×14 4 連接型芯鑲件1及型芯 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M6×16 6 固定定位圈 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M825 4 固定側抽心彎銷 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M620 8 固定型腔板 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M625 4 連接定模座板和定模板 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M1230 4 10.2塑料模具成型零件（型腔、型芯）的選材 型腔和型芯的材料為Cr12MoV熱處理為58HRC～62HRC 10.3 模板零件的選材 表10-2 模板零件的選材 零件名稱 材料牌號 熱處理方法 硬度 墊塊 Q235 淬火 43HRC～48HRC 動、定模板 動、定模座板 45 調(diào)質(zhì) 230HB～270HB 10.4側向分型與抽芯機構的選材 斜滑塊 Cr12MoV 淬火 58HRC～62HRC 10.5 澆注系統(tǒng)零件的選材： 主流道襯套 T10A 淬火 53HRC～57HRC 10.6 導向零件的選材 表10-3導向零件的選材 零件名稱 材料牌號 熱處理方法 硬度 導柱 T8A 淬火 50HRC～55HRC 導套 T8A 淬火 50HRC～55HRC 推板導柱 推板導套 T8A 淬火 50HRC～55HRC 10.7 推出機構零件的選材 表10-4 推出機構零件的選材 零件名稱 材料牌號 熱處理方法 硬度 推桿 T8A 淬火 50HRC～55HRC 推板 45 淬火 230HB～270HB 復位桿 T10A 淬火 54HRC～58HRC 推桿固定板 45 淬火 230HB～270HB 10.8 其它零件的選材 1 定位圈 45鋼 2 各 銷 35鋼 熱處理后硬度28HRC～38HRC 3 各螺釘 45鋼 淬火 硬度43HRC～48HRC 4 水 嘴 黃銅 5 彈 簧 60Si2Mn 11 模具工作過程 模具裝配試模完畢之后，模具進入正式工作狀態(tài)，其基本工作過程如下： 1.對塑料PP進行烘干，并裝入料斗； 2.清理模具型芯、型腔，并涂上脫模劑，進行適當?shù)念A熱； 3.合模、鎖緊模具； 4.對塑料進行預塑化，注射裝置準備注射； 5.注射，其過程包括充模、保壓、倒流、澆口凍結后的冷卻和脫模； 6.脫模過程：開模時，開合模系統(tǒng)帶動動模部分后移，塑件（因包緊力和拉料桿的作用）隨動模部分移動，此時彎銷開始帶動活動向兩側移動，從而在兩邊實現(xiàn)側抽芯動作；開模一段距離后，開合模機構停止運動，推出機構開始動作，此時拉料桿和頂針將塑件往外推；同時塑件中間的活動滑塊塑件推出。塑件推出后，在注射機液壓機作用下復位桿推動推板來實現(xiàn)復位，以便進行下一次注射。 7 塑件的后處理：剪掉塑件上的澆注凝料，對塑件進行退火處理