華南理工大學廣州學院畢業設計論文PAGE28本科畢業設計（論文）說明書一種圓形筆筒模具設計學院華南理工大學廣州學院專業班級XXXXXXXX學生姓名XXXXXXXX學生學號XXXXXXXX指導教師XXXXXXXX提交日期2015年華南理工大學廣州學院本科畢業設計（論文）說明書PAGEPAGE17華南理工大學廣州學院學位論文原創性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。學位論文作者簽名：日期：年月日學位論文版權使用授權書本人完全了解華南理工大學廣州學院關于收集、保存、使用學位論文的規定，即：按照有關要求提交學位論文的印刷本和電子版本；華南理工大學廣州學院圖書館有權保存學位論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；可以采用復印、數字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的的前提下，可以公布論文的部分或全部內容。學位論文作者簽名：日期：年月日指導教師簽名：日期：年月作者聯系電話：電子郵箱：摘要根據塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術要求，選擇塑件制件尺寸。本模具采用一模4件，邊澆口進料，注射機采用海天80XB型號，設置冷卻系統，CAD和UG繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說明書，系統地運用簡要的文字，簡明的示意圖和和計算等分析塑件，從而作出合理的模具設計。按國家職業定義，模具設計是：從事企業模具的數字化設計，包括型腔模與冷沖模，在傳統模具設計的基礎上，充分應用數字化設計工具，提高模具設計質量，縮短模具設計周期的人員。模具，是以特定的結構形式通過一定方式使材料成型的一種工業產品，同時也是能成批生產出具有一定形狀和尺寸要求的工業產品零部件的一種生產工具。大到飛機、汽車，小到茶杯、釘子，幾乎所有的工業產品都必須依靠模具成型。用模具生產制件所具備的高精度、高一致性、高生產率是任何其它加工方法所不能比擬的。模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品開發能力。所以模具又有“工業之母”的榮譽稱號。模具設計與制造專業的培養目標是：培養德、智、體、美等方面全面發展，具有良好的職業素質，面向制造行業，從事模具設計、模具加工工藝編制、沖壓和塑料成型加工、數控機床的操作以及生產管理等工作的高等技術應用性專門人才。體現為制造方面達到模具制造的補師水平，設計方面達到助理設計師的水平

關鍵詞：機械設計；模具設計；CAD繪制二維圖；UG繪制3D圖，注射機的選PPtractAccordingtotherequirementsoftheplasticproducts,understandtheuseofplasticparts,thispaperanalyzesthetechnologyofplasticparts,suchassizeprecisiontechnicalrequirements,chooseplasticsproductsize.Thismouldadoptstheexactlya,pointgatefeeding,injectionmachineadoptstheHaitian80XBmodel,setting,coolingsystem,CADandUGdraw2dassemblyfigureandpartsgraph,selectingmouldreasonableprocessingmethod.Attachinstruction,tousethewordsofthesystembriefly,conciseschematicdiagramandthecalculationandanalysisofplasticparts,thusmakingreasonablemolddesign.Accordingtothenationalprofessionaldefinition,moulddesignis:engagedintheenterprisemoulddigitaldesign,includingtypecolddiecavityand,inthetraditionalmolddesign,andonthebasisofmakingfulluseofdigitaldesigntools,improvethediedesignquality,shortenthediedesigncycleofpersonnel.Mold,aspecialtypeofstructurethroughcertainwaymakesmaterialmoldingofakindofindustrialproduct,butalsocanhavecertainbulkproductionoutofshapeandsizeoftherequirementsofindustrialproductspartsaproductiontools.Bigtoairplanes,cars,smalltoteacup,nail,almostalloftheindustrialproductsmustrelyonmolds.Withmoldproductionpartshavehighprecision,highconsistencyandhighproductivityisanyotherprocessingmethodcanmatch.Mouldtoagreatextentdeterminethequalityofproductsandtheefficiencyandtheabilityofnewproductdevelopment.Sodieand\"themotherofindustrial\"honorarytitle.Keywords:mechanicaldesign;Moulddesign;CADdrawing2dfigure;UGrendering3Dmap,moldflowanalysis,injectionmachineofchoice目錄摘要 2PPtract 3前言 6第1章緒論 71.1模具在加工工業中的地位 71.2模具的發展趨勢 81.3設計在學習模具制造中的作用 9第2章塑料材料分析 92．1塑料材料的基本特性 92．2塑件材料成型性能 102．3塑件材料主要用途 10第3章圓形筆筒模具設計 103.1注射模設計的基本步驟 103.2制品分析 113.3筆筒原料（PP）的成型特性與工藝參數 123.4模具設計 143.4.1注射機選擇[1] 14注射機的初步確定 15注射機相關參數 163.4.2模具結構及工作過程 183.4.3澆注系統結構設計 213.4.4成型零部件設計與尺寸計算 283.4.5分型面及排氣系統設計 303.4.6模架的選擇 313.4.7合模導向機構設計 323.4.8.脫模機構設計 333.4.9溫度調節系統的設計 353.4.10模具的裝配 42總結 44致謝 45參考文獻 46前言光陰似梭，大學四年的學習一晃而過，為具體的檢驗大學的學習成果，綜合檢測理論在實際應用中的能力，除了平時的考試、實驗測試外，更重要的是理論聯系實際，即此次設計的課題為《塑料萬向單向閥的設計》注塑模具。本次畢業設計課題部件，應用專一，但成型難度大，對模具工作人員是一個很好的考驗。它能加強對塑料模具成型原理的理解，同時鍛煉對塑料成型模具的設計和制造能力。本次設計以大口徑筆筒為主線，綜合了成型工藝分析，模具結構設計，最后到模具零件的加工方法，模具的裝配等一系列模具生產過程，能起到很好的學習致用效果。在設計該模具的同時總結了以往模具設計的一般方法、步驟，模具設計中常用的公式、數據、模具結構及零部件，把以前學過的基礎課程綜合應用到本次設計當中來，在設計中除使用傳統方法外，同時引用了CAD、UG、Pro/E等專業制圖軟件，使用Office辦公軟件，力求達到減小勞動強度，提高工作效率的目的。本次設計非常感謝各位專業老師的精心教誨和各位同學的幫助。由于實際經驗和理論技術有限，設計過程中的不足和錯誤在所難免，希望各位老師批評指正。第1章緒論1.1模具在加工工業中的地位模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業中廣泛的使用著各種模具，例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。對模具的全面要求是：能生產出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制造的角度，要求結構合理、制造容易、成本低廉。模具影響著制品的質量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內應力大小、各向同性性、外觀質量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結構對操作難以程度影響很大。在大批量生產塑料制品時，應盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機構，在全自動生產時還要保證制品能自動從模具中脫落。另外，模具對制品的成本也有影響，當批量不大時，模具的費用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應盡可能的采用結構合理而簡單的模具，以降低成本。現代生產中，合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少是三項重要因素，尤其是模具對實現材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設計起著重要的作用。高效的全自動設備也只有裝上能自動化生產的模具才有可能發揮其作用，產品的生產和更新都是以模具的制造和更新為前提的，由于制件品種和產量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求，模具制造也不斷向前發展！1.2模具的發展趨勢近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產量中所占的比重越來越大。從模具設計和制造角度來看，模具的發展趨勢可分為以下幾個方面：（1）加深理論研究：在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已經有經驗設計階段逐漸向理論技術設計各方面發展，使得產品的產量和質量都得到很大的提高。（2）高效率、自動化：大量采用各種高效率、自動化的模具結構。高速自動化的成型機械配合以先進的模具，對提高產品質量，提高生產率，降低成本起了很大的作用。（3）大型、超小型及高精度：由于產品應用的擴大，于是出現了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導熱性優異的制模材料。（4）革新模具制造工藝：在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進的機床，這不僅大大提高了機械加工的比重，而且提高了加工精度。（5）標準化：開展標準化工作，不僅大大提高了生產模具的效率，而且改善了質量，降低了成本。1.3設計在學習模具制造中的作用通過對模具專業的學習，掌握了常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求，各種模具的結構特點及設計計算的方法，以達到能夠獨立設計一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結構的特點，根據不同情況選用模具加工新工藝。第2章塑料材料分析2．1塑料材料的基本特性PP是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚而成的。這三種組分的各自特性，使PP具有良好的綜合理學性能。丙烯腈使PP有良好的耐腐蝕性、耐熱性及表面硬度，丁二烯使PP堅韌，苯乙烯使PP有良好的加工性和染色性能。PP價格便宜原料易得，是目前產量最大、應用范圍最廣的工程塑料之一。是一種良好的熱塑性塑料。PP無毒，無氣味，呈微黃色，成型的塑料有較好的光澤，、不透明，密度為1.02--1.05。既有較好的抗沖擊強度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學穩定性和電氣性能。水、無機鹽、堿、酸類對PP幾乎沒有影響，PP不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹，在酮，醛，酯，氯代烴中會溶解或形成乳濁液。PP表面受冰醋酸，植物油等化學藥品的侵蝕時會引起應力開裂，PP有一定的硬度，他的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸穩定性較好，易于成型加工，經過調色配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續工作溫度為70左右，熱變形溫度約為93耐氣候性差，在紫外線作用下PP易變硬發脆。PP的性能指標：密度1.02——1.05（），收縮率，熔點，彎曲強度80Mpa，拉伸強度3549Mpa，拉伸彈性模量1.8Gpa，彎曲彈性模量1.4Gpa，壓縮強度1839Mpa，缺口沖擊強度1120，硬度6286HRR，體積電阻系數，收縮率范圍內。PP的熱變形溫度為93118℃，制品經退火處理后還可提高10℃左右。PP在-40℃時仍能表現出一定的韌性，可在-40100℃的溫度范圍內使用。2．2塑件材料成型性能PP易吸水，使成型塑件表面出現斑痕、云紋等缺陷。因此，成型加工前應進行干燥處理；PP在升溫時黏度增高，黏度對剪切速率的依賴性很強，因此模具設計中大都采用點澆口形式，成型壓力較高，塑件上的脫模斜度宜稍大；易產生熔接痕，模具設計時應該注意盡量減小澆注系統對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響及小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在5060，要求塑件光澤和耐熱時，模具溫度應控制在6080。PP比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。。2．3塑件材料主要用途PP在機械工業上用來制造空調渦輪、泵業輪、軸承、把手、管道、管連接件、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等，汽車工業上用PP制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調節導管等，還可用PP夾層板制小轎車車身。PP還可用來制造水表殼，紡織器材及家具等。第3章圓形筆筒模具設計3.1注射模設計的基本步驟注射模設計主要有以下幾個基本步驟完成[1]：（1）模具結構型式及注射機的初步確定：這其中包括對塑料制品的可行性分析以及計算所需的物料質量和體積，還有分型面的確定、型腔數量、注射機的選擇及其校核等方面。（2）澆注系統：將熔融塑料由注射機噴嘴引向閉合型腔的通道稱為澆注系統，它對熔體沖模時流動特性以及注射成型質量具有重要影響。通常由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成；（3）合模導向機構：通常由導柱和導套（或導向孔）組成，它用于確定動模與定模合模時的相對位置，以確保動模與定模準確對合，保證制品形狀和尺寸的精確度。（4）成型零部件：通常由型芯和凹模組成，決定塑件的形狀和尺寸，包括對工作尺寸的計算；（5）側向分型與側向抽芯機構：當塑料制品帶有側凹或側孔時，在開模頂出制品之前，必須先進行側向分型，即從制品中拔出成型側凹或側孔的掰合模塊或側向型芯，然后方能順利脫模。側向分型或側向抽芯機構就是為了實現這類功能而設置的一套側向運動裝置；（6）推出（頂出）機構：在開模過程中，將塑件及澆注系統凝料從模具中推出或頂出。通常由推桿、推桿固定板、推板、主流道拉料桿、復位桿以及導向機構組成。（7）排氣系統：用以將成型過程中的氣體充分排除，以避免造成成型缺陷；（8）溫度調節系統：模具成型過程中，模具溫度會直接影響到所料熔體的充模、定型、成型周期和塑件質量，其中包括模具的加熱，冷卻系統的排列及具體形式、尺寸，冷卻元件的選用等；3.2制品分析制品的三維圖如1所示：圖1制品三維圖制品外表簡單，但是內部的擋水板圈的精度要求很高，必須能和硅膠圈有較好的密封性能，不能有毛糙等之處。管件注塑材料選用PP，成型收縮率:0.1-0.4%，在注塑成型過程中因為壁拐角處的受力不均勻造成了收縮率的不一致，這樣就只能通過有效的控制模具溫度來調節收縮率。由于管件的主體起到固定作用，它的內部結構也是很關鍵的部分，就相應的給注塑帶來了一定的難度。(1)分型面應取其投影面最大位置,即是兩條中心線所構成的平面(圖1主視圖剖切面位置),因此模具需要采用四向側向抽芯。(2)使用一模一腔單分型面結構,由四個活動型芯成型塑件的內表面,其中三個選用液壓抽芯，另一側抽選用斜導柱抽芯,合模時,由動模上的楔緊塊將其鎖緊,同時斜滑塊都限制在各自的導軌上移動。(3)考慮到澆注系統冷料情況以及PP塑料的特性,該塑件采用點澆口較為合理,。(4)由于對于制品的外觀要求的不是很高，所以采用推桿推出的傳統的頂出機構。(5)由于采用三向側抽芯機構,型芯之間會發生動作干涉,關鍵要設計一個液壓系統來控制三個油缸的動作順序，同時應注意開合模側抽芯動作的先后順序，同時用彈簧機構避免斜導柱抽芯機構復位是發生干涉等類似的情況發生。(6)塑件結構較為復雜，很多轉角，故冷卻不均是必然的，綜合考慮了側抽跟模具的具體結構，選擇分別對塑件兩側進行冷卻，由于塑件形狀不規整，動定模板冷卻水道略有差異。(7)塑料PP在成型過程中,由于高溫下容易分解,析出的氣體對模具材料表面產生腐蝕作用。同時加入約30%的CaCO3填充劑,對模具材料的磨損較為嚴重,模具材料選用18Ni250,而且進行表面氮化或鍍硬Cr處理[2]。3.3筆筒原料（PP）的成型特性與工藝參數聚氯乙烯的主要特點是電性能好,耐酸堿力極強,化學穩定性好，有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊能力，可單獨用做結構材料[3]。制品原料為聚氯乙烯（PP），其為無定型聚合物，具有非常好的幾何穩定性、熱穩定性和透明性，電絕緣性能優良。在加工過程中，如果含有水分，會使制品表面缺乏光澤，產生細微的氣泡，從而降低制品的力學性能和電性能，模體內成型前最好將物料進行干燥。PP加工性能差，融化速度慢，可用螺桿注射機成型。噴嘴用直通式或自鎖式，但應防止飛邊。宜采用高料溫、高模溫、高壓注射壓力，延長注射時間有利于降低內應力，防止縮孔、變形[4]。PP的主要性能及加工工藝參數如下[5]：物理性能：密度 1.38～1.50g/cm3比體積 0.69～0.74cm3/g吸水率（24小時長時期） 0.07～0.4%熱性能：熔點℃175～200熱變性溫度：（0.46Mpa）/℃ 67～82收縮率 0.1～0.4%燃燒性 難燃熱變形溫度45N/cm80～175彎曲強度/Mpa80～110拉伸強度/Mpa40～60拉伸彈性模量/GPa2.5～4.2彎曲彈性模量/Gpa2.1～3.5壓縮強度/Mpa5.0～9.0缺口沖擊強度/kJ/㎡2.5～5.1沖擊韌度（懸臂梁缺口） 58KJ/m2硬度/HRD65～85布氏硬度HB R110～120電氣性能：體積電阻率/Ωcm1012～1016介電常數（60Hz） 3.2～4.0介電損耗角正切（60Hz） 0.07～0.02耐電弧性/s 60～80化學性能：日光及氣候影響：受日光的作用易產生光降解變色，變色的程度取決于聚合物的降解程度，顏色從白色到粉色、淺黃色、褐色、紅棕色、紅黑色和黑色不斷變化。耐酸性及對鹽溶液的穩定性：能耐有機酸、鹽等水溶液耐堿性：對堿類化合物穩定耐油性：對汽油、礦物油等穩定耐有機溶劑性：受許多烴類、酮類、高級脂肪族侵蝕而軟化或溶體，對醇類穩定。成型條件：注射機類型 螺桿式密度 1.38～1.50g/cm3收縮率 0.1～0.4%預熱：溫度 70～90℃時間 4～6h料筒的溫度：后段 160～170℃中段 165～180℃前段 179～190℃噴嘴溫度 179～190℃模具溫度 30～60℃注射壓力 80～120Mpa注射時間 15～60s保壓時間 5～10s冷卻時間 15～60s總周期 35～130s螺桿轉速 78r/min適用注塑機類型 螺桿注射機3.4模具設計3.4.1注射機選擇[1]估算塑件體積使用PRO/E軟件畫出三維實體圖，自動計算出所畫圖形澆道凝料和塑件的體積。體積核算得知V=217.11cm3，曲面面積=115.35cm3，質量=303.95g.該產品材料為PP，查書本得知其密度為1.38-1.50g/cm3，收縮率為0.1-0.4﹪，為求實際生產的最大理論差值，計算時平均密度取為1.40g/cm3，平均收縮率為0.4﹪。注射機的初步確定（1）根據注射量選擇注射機[6]：模具在工作時的實際用料量（V）應為注射機最大注射量（Vmax）的25%~80%。即0.25Vmax≤V≤0.8Vmax（3-1）用料量：V=nV1+V2 （3-2）式中V—模具要求的實際用料體積，cm3 V1—制品體積（單個型腔容積），cm3 V2—料把體積（澆注系統容積），cm3 n—模具型腔數由Pro/E計算得出V1=217.11cm3V2=8.83cm3∴V=217.11+8.83=225.95cm3225.95/0.25=903.3cm3225.95/0.8=282.4cm3所以注射機的注射量應在282.4～903.3cm3之間（2）根據注射壓力選擇注機：由上節可知PP的注射壓力為80～120Mpa，所以注射機的注射壓力應大于120Mpa。（3）根據模具工作時的脹模力選擇注射機：按下式選擇注射機的鎖模力： F≥P （3-3）式中 F－注射機的標定鎖模力，kN；P－模具工作時的脹模力，kN；脹模力主要來自于模內物料的反壓力，通常可用下式計算。 P=0.1·PmA （3-4）式中 P－脹模力，kNPm－模腔壓力，MPa（常取20~50Mpa）A－型腔及流道在分型面上的總投影面積，cm2取Pm=50Mpa ∴P=0.1·PmA=0.1×50×115.35=576.75kN假設模具脹模力增加15%，則115%·P=663.26kN所以注射機的鎖模力應大于663.26kN。綜合以上參數并考慮到本套模具總體厚度較一般的模具厚，初步選擇注射機型號為SZG-500/200。注射機相關參數表3-1注射機相關參數[7]項目SZG-500/200注射裝置螺桿直徑mmФ55螺桿長徑比L/D20.2理論注射容積cm3500實際注射質量（PP）g實際注射質量oz注射速率g/s173塑化能力g/s注射壓力Mpa110螺桿轉速r/min0～180合模裝置鎖模力KN2000移模行程mm500拉桿有效間距mm570×570最大模厚mm500最小模厚mm280頂出行程mm頂出力KN其它油泵最大壓力MPa16料筒加熱功率KW10.5油泵電機功率KW15外形尺寸（長×寬×高）mm機器重量（約）t數據來源：中國塑料行業網（）圖3-2注射機噴嘴及開模行程距離尺寸◆最大注射壓力的校核[5]筆筒的設計材料為PP，所需注射為80-130MPa，而所選注射機壓力為200MPa，所以注射壓力符合要求。◆最大注塑量的校核注射劑的理論注射量是500cm3，所以M=500×1.4=700g通過SolidWorks建模分析，塑件質量M1為303.95g。凝道的質量M2未知，按照塑件質量的0.6計算，所以注射量為M=303.95×1.6=486.32g＜700g，符合要求。◆鎖模力的計算流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A2在模具設計上是未知數，根據多型腔模的統計分析，A2是每個塑件在分型面上的投影A1的0.2—0.5倍，軟件計算出筆筒的曲面面積是115.35cm2，所以A1=115.35cm2A=nA1+A2=1.6×115.35=184.56cm2所以F=A×P型=184.56×30=5536.8KN，選定的注塑機的壓力為20000KN，滿足要求。◆注射壓力的校核Pe>=k×Po=1.25×120=150Mpa注射壓力校核合格。3.4.2模具結構及工作過程總體結構圖2模具總體結構圖3模具總體結構圖4模具總體結構1定模座板2墊板3拉桿導柱4復位桿5圓柱壓縮彈簧Ⅰ6動模板7帶頭導柱8帶頭導套9定模板10帶頭導套11直導套12推料板13定模座板14頂出套15內六角圓柱頭螺釘M10×7216圓柱壓縮彈簧30×4017圓形拉模扣Φ1618定距拉桿19推板導柱20限位塊21內六角圓柱頭螺釘M8×2022推板導套23推桿固定板24推板25動模型腔26水嘴27液壓抽芯系統28側型芯壓緊塊Ⅰ29側型芯固定塊30楔緊塊Ⅰ31側型芯Ⅰ32內六角圓柱頭螺M10×4533定模型腔34內六角圓柱頭螺釘M8×4535內六角圓柱頭螺M10×4536楔緊塊Ⅱ37側型芯Ⅱ38側型芯壓緊塊Ⅱ39內六角圓柱頭螺釘M8×7540內六角圓柱頭螺釘M16×19441內六角圓柱頭螺釘M12×2942限位螺釘Φ1643內六角圓柱頭螺釘M8×4044支撐柱AΦ25×16045推桿Ⅰ46側型芯壓緊塊Ⅲ47楔緊塊Ⅲ48側型芯Ⅲ49內六角圓柱頭螺M10×4550拉料桿51澆口套52，53內六角圓柱頭螺釘M6×1554定位圈55內六角圓柱頭螺釘M8×2056斜導柱固定塊57內六角圓柱頭螺釘M6×2058滑塊59側型芯Ⅳ60內六角圓柱頭螺釘M5×561圓柱壓縮彈簧12×6×3562斜導柱63推桿Ⅱ開模過程分析注射、保壓、冷卻后，解除鎖模力，模具開啟。開模時，模具的在16圓柱壓縮彈簧作用，分型面Ⅰ打開，除定模模部分（9、13）以外所有部分隨注射機的動模固定板一起沿開模方向運動，當運動到一定距離，在定距拉桿18到一定距離后帶動頂出套14向下運動，向下頂出定模板9，分型面Ⅱ打開，脫出料把，由于尼龍圓形拉模扣機構17的作用，此時與動模板6還未分開，在開模方向繼續運動，當拉力大于圓形拉模扣機構的摩擦力時，動模板6分開，分型面Ⅲ打開，邊開模斜導柱進行抽芯，當抽芯完畢后，三個液壓抽芯開始進行抽芯！抽芯完畢后，在推桿45、63的作用下推出制品！合模過程分析制品順利脫出后，模具閉合。首先，在圓柱壓縮彈簧Ⅰ的作用下，在推板導柱19推板導套22的定位裝置的協同下，推桿45、63復位，同時三個液壓協同合模，斜導柱隨著合模機構，定模板6合并，隨后和定模板閉合，分型面II閉合，在定距拉桿（18）的作用下，推動板向上回復達到和定模板座板合并，各機構完全復位后，合模過程完成，即可開始下一個成型周期。3.4.3澆注系統結構設計澆注系統設計說明澆注系統是用來將注塑機噴嘴射出的塑料熔體導入模具型腔的物料通道，它可分為普通流道澆注系統和無流道澆注系統（熱流道）兩大類，澆注系統設計得好壞對制品性能外觀和成形難易程度影響很大。一般采用以下原則[8]：(1)重點考慮型腔布局，有以下三點需注意：①盡可能采用平衡式布置，以便設置平衡式分流道；②型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而產生溢料現象；③型腔排布盡可能緊湊，以減少外形尺寸。(2)熱量及壓力損失要小；澆注系統流程盡量短，截面尺寸盡可能大，彎折盡量少，表面粗糙度要低。(3)均衡進料；盡可能使塑料熔體在同一時間內進入各個型腔深處及角落，分流道盡可能采用平衡式布置。(4)塑料耗量要少；在滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統容積盡量小，以減少料把用料量或塑料在流道內的儲存時間。(5)排氣良好；澆注系統應能順利地引導塑料熔體充滿型腔各個角落，使型腔內氣體能順利排出。(6)防止塑件出現缺陷；避免熔體出現充填不足或出現氣孔、縮孔、殘余應力、翹曲變形或尺寸偏差過大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現象。(7)塑件外觀質量；根據塑件大小、形狀及技術要求，做到去除修整澆口方便，澆口痕跡無損塑件的美觀和使用。(8)生產效率；盡可能使塑件不進行或少進行加工，成型周期短，效率高。(9)塑料熔體流動特性；大多數熱塑性塑料熔體的假塑性行為，應予以充分利用。本設計采用加熱主流道和普通冷流道相結合的流道系統。如圖5所示。圖5澆注系統的設計澆注系統剪切速率校核依據[9]在低剪切速率(<100/s)區，熔體呈現牛頓流體性質，表觀黏度ηa較小，且的變化對ηa的影響較大，注射過程難以進行和控制。而高剪切速率(>100000/s)區，熔體的表觀黏度ηa下降很大，并失去與的依賴關系，呈現出不再降低的趨勢，同時，熔體的流動陷入一種紊亂流動，出現熔體破裂現象，使得塑件質量顯著下降。以上2種情況都是注射成型過程中應當避免的情況。因此，注射成型過程中熔體的剪切速率應控制在100～100000/s，公式(1)、(2)描述的便是該區間熔體流動的流變學規律。主流道一般為圓錐形，其結構參數主要受注塑機噴嘴和模具結構與加工等因素的影響，結構參數較為固定，這一段一般僅需校核一下在100～100000/s即可。

分流道主要是用于溝通主流道與澆口之間的通道，這段流道的一般取偏小值，這主要考慮到以下因素。首先，這段流道離主流道較近，溫度稍高。其次，這段流道若取偏大值，只能是提高注射速度或減小流道面積，前者注塑機難于實現，后者壓力損失太大，也不可取。第三，澆口處的較大，所以分流道區段的一般取100～1000/s即可。

澆口必須保證熔體能夠可靠的填充型腔，并在一定的時間后能夠及時地凝結澆口繼續保壓。這段流道的值一般取偏大值，其考慮的因素是，第一，要可靠填充，其熔體黏度就必須盡可能低，而高的值可以有效降低熔體黏度。第二，要及時地凝結澆口，則澆口面積就必須小，而在流量一定時，截面積的減小必然導致流速增加和剪切速率提高。第三，澆口已經是分流道的末端，溫度損失已較大，高的值有利于熔體溫度的提高，對型腔內熔體的充滿和熔接痕處的聯結牢固是有幫助的。因此，澆口處的剪切速率值一般取10000～100000/s。主流道的設計主流道是塑料熔體進入模具型腔是最先經過的部位，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動，開模時主流道凝料又能順利拉出來，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間，由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞，通常不直接開在定模上，而是將它單獨設計成主流道套鑲入定模板內。主流道套通常又高碳工具鋼制造并熱處理淬硬。塑件外表面不許有澆口痕，又考慮取料順利，對塑件與澆注系統聯接處能自動減斷。采用帶直流道與分流道的點澆口，為了方便于拉出流道中的凝料，將主流道設計成錐形，錐度為3，內表面的粗糙度為Ra0.8微米,孔徑為0.9毫米。主流道的設計要點如下：為便于從主流道中拉出澆注系統的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設計成圓錐形，因PP的流動性不是很好，故其錐度取3度，過大會造成流速減慢，易成渦流，內壁粗糙度為R0.8um。主流道大端呈圓角，其半徑取r=1～3mm,以減少流速轉向過渡的阻力，r=1mm.在保證塑件成形良好的情況下，主流道的長度應盡量短，否則會使主流道的凝料增多，且增加壓力損失，使塑料熔體降溫過多影響注射成形。為使熔融塑料完全進入主流道而不溢出，應使主流道與注射機的噴嘴緊密對接，主流道對接處設計成半球形凹坑，其半徑為r2=r1+(1～2),其小端直徑D=d+(0.5～1),凹坑深度常取3～4mm。在此模具中取r2=16mm。由于主流道要與高溫高壓的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道襯套，以便選用優質鋼材單獨加工和熱處理，其大端兼作定位環，圓盤凸出定模端面的長度H=10mm。同時需加熱，所以在主流道處采用電加熱以提高料溫。根據所選注射機，則主流道小端尺寸為：d=注射機噴嘴尺寸+（0.5--1）=3.5+0.5=4mm（3-5）主流道球面半徑為：SR=噴嘴球面半徑+（1--2）=20+2=22mm（3-6）主流道村套形式本設計雖然是小型模具。但是為了便于加工和縮短主流道長度，村套和定位圈還是設計成分體式，主流道長度取80，約等于定模板的厚度，村套如圖所示，材料采用T10A鋼，熱處理淬火后表面硬度為53HRC—57HRC。主流道凝料體積Q主=∏d^2L/4=∏/16（4+6.2）^2×80=1633.428mm3=1.64cm3（3-7）4)主流道剪切速率校核由經驗公式=3.3q/（∏R^3）=14750.7＜1×10^6（3-8）式中Q=q主+q分+q塑件=1.64+5.1+217.11+2.1=223.85=225.95cm3R=(4+6.2)/4=2.55mm，所以可行。分流道設計分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開在分型面上，起分流和轉向的作用。分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓形和正方形截面流道的比面積最小（流道表面積于體積之比值稱為比表面積），塑料熔體的溫度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實際生產中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。分流道設計要點（1）.在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體能順利的充滿型腔的前提下，分流道截面積與長度盡量取小值，分流道轉折處應以圓弧過度。（2）.分流道較長時，在分流道的末端應開設冷料井。對于此模來說在分流道上不須開設冷料井。（3）.分流道的位置可單獨開設在定模板上或動模板上，也可以同時開設在動，定模板上，合模后形成分流道截面形狀。（4）.分流道與澆口連接處應加工成斜面，并用圓弧過度。分流道的長度分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置，從在輸送熔料時減少壓力損失，熱量損失和減少澆道凝料的要求出發，應力求縮短。分流道的斷面分流道的斷面尺寸應根據塑件的成形的體積，塑件的壁厚，塑件的形狀和所用塑料的工藝性能，注射速率和分流道長度等因素來確定。因PP的推薦斷面直徑為4.5～9.5(查表4-2)，部分塑件常用斷面尺寸推薦范圍。分流道要減小壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，同時因考慮加工的方便性。分流道應考慮出料的流暢性和制造方便，熔融料的熱量損失小，流動阻力小，比表面和小等問題，采用梯形的分流道，為了保證外形無澆口痕，澆口前后兩端形成較大的壓力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔體冷凝速度，保證熔融的塑料不回流，同時可隔斷注射壓力對型腔內塑料的后續作用，冷卻后快速切除。同時它的效果與S澆注系統有同樣的效果，有利于補塑。1）第一分流道L1=60.24mm第二分流道L2=80mm2）凝料體積分流道截面積A1=∏R^2=3.14×()^2=63.585mm2（3-9）A2=a×b=35mm2凝料體積q1=80×63.585=5086.8mm3q2=35×60.24=2110mm3分流道剪切速率的校核由經驗公式=3.3q/（∏R^3）=217.16＞100，剪切速率校核合格。（3-10）式中q==7.21cm3R===0.279cmt注射時間，取1sA梯形面積（0.29cm2）c梯形周長（1.3cm）澆口選擇澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的一段細短流道（除直接澆口外），它是澆注系統的關鍵部分。其主要作用是：型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結，防止其倒流。易于在澆口切除澆注系統的凝料。澆口截面積約為分流道截面積的0.03～0.09，澆口的長度約為0.5mm～2mm，澆口具體尺寸一般根據經驗確定，取值1.59mm，然后在試模是逐步糾正。剪切速率的校核由經驗公式=4q/（∏R^3）==82238.4＜1×10^6，剪切速率校核合格當塑料熔體通過澆口時，剪切速率增高，同時熔體的內磨檫加劇，使料流的溫度升高，粘度降低，提高了流動性能，有利于充型。但澆口尺寸過小會使壓力損失增大，凝料加快，補縮困難，甚至形成噴射現象，影響塑件質量。澆口位置的選擇：（1）澆口位置應使填充型腔的流程最短。這樣的結構使壓力損失最小，易保證料流充滿整個型腔，同時流動比的允許值隨塑料熔體的性質，溫度，注塑壓力等的不同而變化，所以我們在考慮塑件的質量都要注意到這些適當值。（2）澆口設置應有利于排氣和補塑。（3）澆口位置的選擇要避免塑件變形。采側澆口在進料時頂部形成閉氣腔，在塑件頂部常留下明顯的熔接痕，而采用點澆口，有利于排氣，整件質量較好，但是塑件壁厚相差較大，澆口開在薄壁處不合理；而設在厚壁處，有利于補縮，可避免縮孔、凹痕產生。（4）澆口位置的設置應減少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型時前端較冷的料流在型腔中的對接部位，它的存在會降低塑件的強度，所以設置澆口時應考慮料流的方向，澆口數量多，產生熔接痕的機會很多。流程不長時應盡量采用一個澆口，以減少熔接痕的數量。對于大多數框形塑件，澆口位置使料流的流程過長，熔接處料溫過低，熔接痕處強度低，會形成明顯的接縫，如果澆口位置使料流的流程短，熔接處強度高。為了提高熔接痕處強度，可在熔接處增設溢溜槽，是冷料進入溢溜槽。筒形塑件采用環行澆口無熔接痕，而輪輻式澆口會使熔接痕產生。（5）澆口位置應避免側面沖擊細長型心或鑲件。因點澆口在脫開時會傷塑件的表面在這里是可以的，考慮到點澆口有利澆注系統的廢料和塑件的脫離，所以選取用點繞口。分流道與澆口的連接。在利用了Pro/E的塑料顧問對其進行模仿CAE的注塑之后選擇了更具優勢的澆口，由于制品在外表面要求的精度不是很高，所以即使是在脫模的時候流在一定的澆口痕也不會影裝配。制品及澆道凝料的留模分析為了使制品和澆道凝料留在設有推出機構的一側（定模板和動模板上），作了如下設計：1．中間板上的型腔僅為成型制品上表面的曲面，而成型制品側邊、下表面和筋的部分則設置在了定、動模板上的型芯上，由于制品成型冷卻后的包緊力，制品會留在型芯上。2．設置在定模板上的澆口也會在一定程度上保證制品及澆道凝料留在定、動模板上。3．拉料桿的設置能夠確保澆料凝料留在定模上。3.4.4成型零部件設計與尺寸計算成型零部件設計成型零件主要包括凸模、凹模、型芯、鑲嵌件，各種成型桿與成型環。成型零件的形狀和尺寸精度表面質量及其穩定性，決定了制品的相對質量。成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力，作為高壓容器，它的強度和剛度必須在允許值之內。成型零件的結構、材料和熱處理的選擇及加工工藝性，是影響模具工作壽命的主要因素。凹模是成型塑料件的外表面的成型零件。凸模和型芯是成型塑料件的內表面的成型零件。本設計采用整體鑲入式凸凹模，這種結構的優點有：1.多腔模各型腔凸凹模位置精度容易控制，型腔形狀、精度重現性好；2.成型零件工作部分仍為整體式結構，制品精度易保證、表面無拼縫線等整體式型腔的優點得以保留；3.成型零件僅考慮工作部分形狀尺寸，受力由結構件承擔，可節省優質鋼材；4.成型零件可更換，便于模具維修，可做成用一副模架成型大小相近、形狀不同的多種制品的成套模具。另外，采用整體鑲入式凸凹模設計可以使型芯、型腔的加工變得容易一些，像餐叉這種由圓弧、曲線和直線銜接而構成的制品，可以利用數控加工中心進行仿形加工，否則很難通過簡單的機械加工來完成。本設計的整體鑲入式凸模的固定方式采用壓板式，如圖3-8a所示：型芯鑲塊的一側帶有凸肩，可以方便裝配時型芯鑲塊的右側面與模板的右側面重合，而另一側開槽，用壓板固定，可防止在充模時脹模力將鑲塊從模板右側頂出，鑲塊的四個側面與模板間的裝配采用較緊的過渡配合H7/m6。成型零部件尺寸計算所謂工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸。（包括矩形和異形型芯的長和寬），型腔深度和型芯高度和尺寸。因PP的成型收縮率為0.1～0.4%,本設計中按最大值計算取S=0.4%●型腔尺寸的計算[型腔的徑向尺寸]（LM）0+δ=[（1+S）Ls-(0.5～0.75)△]0+δ=[1.0025×Ls-0.58△]0+δ其中LM為型腔的基本尺寸公差值為正偏差，Ls塑件的基本尺寸。塑件公差△為負偏差，S為塑料的平均收縮率，δz為模具成型零件的制造公差取1/4～1/6△，模具型腔按六級精度制造，查表得△為0.52，根據型腔的尺寸，代入數據得：（一）、Ls1=74mm.經計算得：LM1=74.30+0.104mm;（二）、Ls2=10mm.經計算得：LM2=10.040+0.104mm;（三、Ls3=25mm.經計算得：LM3=25.10+0.104mm;（四）、Ls4=25mm.經計算得：LM4=25.10+0.104mm;（五、Ls5=30mm.經計算得：LM5=30.120+0.104mm;[型腔的直徑尺寸]（一）、Φs1=80mm.經計算得：ΦM1=80.280+0.104mm;(二)、Φs2=60mm.經計算得：ΦM2=60.240+0.104mm;(三)、Φs2=30mm.經計算得：ΦM2=60.240+0.104mm;●型芯的計算[型芯徑向尺寸的計算]LM=[（1+S）Ls+x△]-ó0其中LM為型腔的基本尺寸公差值為正偏差，Ls塑件的基本尺寸。塑件公差△為負偏差，S為塑料的平均收縮率，δz為模具成型零件的制造公差取1/4～1/6△，模具型腔按六級精度制造，查表得△為0.52，根據型腔的尺寸，代入數據得：（一）、Ls1=129mm經計算得：LM1=130.520-0.32mm;1、Ls11=72mm經計算得：LM11=72.290-0.32mm;2、Ls12=58mm經計算得：LM12=58.230-0.32mm;（二）、Ls2=65mm經計算得：LM2=65.260-0.52mm;（三）、Ls3=65mm經計算得：LM3=65.260-0.52mm;（四）、Ls4=34mm經計算得：LM4=34.180-0.52mm;1、Ls41=24mm經計算得：LM41=24.140-0.52mm;2、Ls42=10mm經計算得：LM42=10.040-0.52mm;[型芯直徑尺寸的計算]HM=[（1+S）Hs+x△]-ó0,按六級精度制造（一）Φs1=72mm.經計算得：ΦM1=72.290+0.104mm;（二）Φs2=72mm.經計算得：ΦM2=72.290+0.104mm;（三）Φs3=52mm.經計算得：ΦM3=52.210+0.104mm;（四）1、Φs41=10mm.經計算得：ΦM41=10.040+0.104mm;2、Φs42=25mm.經計算得：ΦM42=25.10+0.104mm;3.4.5分型面及排氣系統設計3.4.5.塑料在模具型腔凝固形成塑件，為了將塑件取出來，必須將模具型腔打開，也就是必須將模具分成兩部分，即定模和動模兩大部分。定模和動模相接觸的面稱分型面。在模具設計中，分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結構。應根據分型面的選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。選擇分型面的原則是[11]：(1)分型面位置應設在塑件截面尺寸最大的部位，便于脫模和加工型腔，這是分型面的首要原則；(2)有利于保證塑件尺寸精度。若塑件有孔的同軸度要求，臺階間尺寸精度要求，應使塑件相關的部分全部在動模部分成型，一滿足精度要求；(3)有利于保證塑件的外觀質量。塑件熔體容易在分型面上產生飛邊，從而影響塑件的外觀質量，因此在光滑平整表面或圓弧曲面上應盡量避免選擇分型面；(4)有利于保證塑件的使用要求。注塑件在成型過程中，有一些難免的工藝缺陷，如脫模斜度，推桿及澆口痕跡等，選擇分型面時，應從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能；(5)考慮注塑機的技術要求，使模板間距大小適中；(6)考慮鎖模力，盡量減少塑件在分型面上的投影面積；(7)盡可能將塑件留在動模一側，易于設置和制造簡便易行的脫模機構；(8)考慮側向抽拔距，一般機械分型面抽芯機構的側向抽拔距都很小，因此選擇的分型面應使抽拔距盡量短；(9)盡量方便澆注系統的布置；(10)有利于排氣，模具零件易于加工。采用分型面與開模方向垂直的方式。排氣系統的作用是把模具型腔內的空氣、熔料所產生的氣體排放到模具之外，保證熔體在充模過程中正常流動。(1)排氣不良的危害性：①充填不足。排氣不良增加熔體的流動阻力，會使表面輪廓不清，甚至不能充滿；②影響表面質量。型腔內的滯留氣體會形成氣泡、銀紋、霧狀等表面質量問題；③產生高溫，使塑料熔體分解，甚至炭化、燒焦；④形成流動痕和熔痕，使塑件的力學性能降低；⑤降低充模速率，影響成型周期，降低生產效率。(2)常用排氣方式：①對于大中型模具，排氣槽通常開在凹模的一邊，處于熔體流動的末端；②對于小型模具，利用分型面排氣，分型面須位于熔體流動末端；③利用推桿和模板的間隙排氣；④利用模板和鑲塊的縫隙排氣；⑤利用側抽芯和型腔板的間隙排氣；⑥利用定模活動型芯和定面板的間隙排氣；⑦利用模板和型芯的定位孔排氣；⑧利用粉末燒結合金塊排氣，但燒結合金要有足夠的承壓能力。因該模具為小型模具，且分型面適宜，可利用分型面排氣，所以無需設計排氣槽。3.4.6模架的選擇為了降低模具制造成本，縮短模具的設計、加工制造周期，本模具的各個板件盡量采用標準件，而且本設計也是在對標準模架改裝的基礎上進行的。根據單層型腔布局和分流道的設計，綜合考慮頂桿布局和模具外形尺寸與注射機的關系，根據塑件選定模架為點普通二板模架組合，見圖7：各模板尺寸的確定：1．A板尺寸A板是定模板，本設計中作為型芯鑲塊的固定板，還要設置型芯壓板，考慮到強度問題，A板厚度取120mm。2．B板尺寸B板是中間板，是型心鑲塊的固定板，厚度取值為150mm。3．C墊塊尺寸墊塊厚度=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+限位釘帽高度=100+30+25+15=160mm（3-11）3.4.7合模導向機構設計注塑模具的型腔由動模和定模共同構成，為保持塑件形狀尺寸的一致性，必須保證動定模能順利開合且每次開合模后型腔形狀和尺寸能準確重現。為此，注射模具上通常設置具有一定精度的、引導動模和定模按設定方向平穩開合并使之相互定位的合模導向定位機構[11]。合模導向機構作為注塑模具的功能部件，主要有以下作用：(1)導向作用：合模時，導柱在型芯進入型腔前，認入導向孔。引導動定模準確閉合，保證合模方向的準確性和模具運行過程的平穩性，避免成型零件的沖擊、碰撞。(2)定位作用：合模后，靠導向零件間的配合，限定分屬動、定模的成型零件方向和相對位置，使型腔結構尺寸具有良好的重現性。(3)承載作用：承受由于型腔側壁面積分布不對稱及側面進澆產生的側壓力，和推板、中間模板等浮動零件的重力作用。防止模具零件產生側向位移。模具導向機構選型：根據模具模架規格，本模具采用帶頭導柱、直導套，具體設計如下：3.4.8.脫模機構設計脫模機構設計中各問題分述如下：(1)機構形式選擇從制品的結構特點與留模情況等方面加以考慮。由于制品對外觀的要求不高，制品對型芯的包緊力也不大，故選定采用頂桿脫模機構。(2)推出行程的確定根據制品脫模所需的推出距離決定脫模機構的動作行程。為使制品和主流道能順利的從模腔中頂出，并順利脫落，又考慮到為兩側擺桿可能存在的裝配誤差留有調節余地，頂桿頂出距離設計為L=100mm。(3)確定脫模力的大小及推頂位置。由于影響脫模阻力的因素很多，而且塑料制品結構形狀較復雜，所以制品脫模力很難準確計算。在設計中，采用經驗估算或類比設計的方法確定脫模阻力的大小及其分布，必要時待試模后，根據實際脫出情況改善，或增加或修改頂桿的數目和位置。在考慮頂桿位置分布時，盡可能做到推出力小而勻，防止對制品質量構成影響和損害。由于采用了直澆口，為了使分流道凝料也能順利脫模，為了保證能順利拉斷兩級主流道，在定模側兩級主流道軸向方向上設置了一個φ10mm的Z字頭拉料桿，這樣設計的目的是為了使兩級主流道在開模時能夠順利拉斷。推出機構如圖所示：圖18推出機構示意圖1支撐柱2推桿固定板3推板4推桿5動模板底座脫模力的計算方法在模具中塑件脫模時型芯的受力分析如下圖19所示[18]。通過利用力學平衡原理在設計模具結構之前計算出塑件從型芯上脫出所需的初始力如下:E(T)—成型材料在溫度T時的彈性模量L—制件的長度￡--塑件壁厚u--產塑料對鋼的摩擦系數，約為0.1一O.3;Dc二D(S%+l)（3-17）式中，D:塑料管件的內徑;S%成型材料的收縮率。若注射成型圓形截面塑件所需的初始脫模力可由下式計算:式中，F頂初始脫模力，型腔數量(n≥1)。即Fn=1×F1=16284.7N（3-19）3.4.9溫度調節系統的設計在注射成型過程中，模具溫度直接影響到塑件的質量如收縮率、翹曲變形、耐應力開裂性和表面質量等，并且對生產效率起到決定性的作用，在注射過程中，冷卻時間占注射成型周期的約80%，然而，由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具溫度的要求有盡相同，因此，對模具冷卻系統的設計及優化分析在一定程度上決定了塑件的質量和成本，模具溫度直接影響到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件質量，而模具溫度的高低取決于塑料結晶性，塑件尺寸與結構、性能要求以及其它工藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等。影響注射模冷卻的因素很多，如塑件的形狀和分型面的設計，冷卻介質的種類、溫度、流速、冷卻管道的幾何參數及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度，塑件和模具間的熱循環交互作用等。低的模具溫度可降低塑件的收縮率。模具溫度均勻、冷卻時間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形。對結晶性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩定，避免后結晶現象，但是將導致成型周期延長和塑件發脆的缺陷。隨著結晶型聚合物的結晶度的提高，塑件的耐應力開裂性降低，因此降低模具溫度是有利的，但對于高粘度的無定型聚合物，由于其耐應力開裂性與塑料的內應力直接相關，因此提高模具溫度和充模，減少補料時間是有利的。提高模具溫度可以改善塑件的表面質量。在注射成形過程中，模具的溫度直接影響塑件的成型質量和生產效率，根據塑料的要求，注射到模具內的塑料溫度為1900C左右，而從模具中取出塑件的溫度約為600C，溫度降低是由于模具通入冷卻水，將溫度帶走了，普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調節水的流量就可以調節模具的溫度對溫度調節系統的要求：確定加熱或是冷卻；模溫均一，塑件各部分同時冷卻；采用低的模溫，快速且大量通冷卻水；溫度調節系統應盡量結構簡單，加工容易，成本低謙。因為PP要求的熔融溫度為1900C，而且流動性能為中性，同時在注射時模具溫度要求為30—60，所以該模具必須加熱。模具加熱方法包括：熱水，熱空氣，熱油及電加熱等。由于電加熱清潔、結構簡單、可調節范圍大，所以在該模具應用電加熱。設計目的[11]：在注射成型過程中，模具溫度直接影響塑料的充模和塑件的定型，也直接影響注射周期和塑件質量。因此通常必須進行模具的有效冷卻，使其模具溫度保持在一定的范圍內。其主要目的如下：(1)縮短成型周期；(2)提高塑件質量；(3)適應特殊需要。設計要點模具冷卻系統設計原則：為了提高生產率，保證制品質量，模具冷卻系統設計以保證塑件均勻冷卻為基本原則。具體設計時注意以下幾點：(1)冷卻水孔數量盡量多、尺寸盡量大。型腔表面的溫度與冷卻水孔的大小、疏密關系密切。所以，在結構設計允許的情況下，冷卻水孔的開設應該盡量多而且大。冷卻水道的直徑一般在8-12mm間選取；(2)冷卻水孔至型腔表面距離要合適。當塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，當塑件壁厚不均勻時，厚壁處冷卻水通道要適當靠近型腔；(3)冷卻水道應避開塑件可能出現熔接痕的部位，以免由于模具在這個部位形成低溫區，產生熔接痕或因熔接不牢而降低塑件強度；(4)入水與出水的溫差不可過大。為取得整個制品大致相同的冷卻速度，需合理設置冷卻水通道的排列形式，減小入出水溫差；(5)冷卻水孔布置要合理。冷卻水通道盡可能按照型腔形狀布置，塑件的形狀不同，冷卻水道位置也不同；(6)冷卻水道要便于加工裝配。冷卻水道結構設計必須注意其加工工藝性，要易于機械加工。盡量采用鉆孔等簡單加工工藝。對于鑲裝組合式冷卻水道還要注意水路密封，防止冷卻水漏入型腔造成型腔銹蝕。模具溫度調節良否，對于制品的成型性，成形效率，制品質量皆有很大影響，如光澤與外觀(光澤，流痕，結合線)，成形收縮率(變形，凹陷，彎曲)，制品特性(剩余應力，彎曲變形，裂痕等)。本模具在動模、定模和中間板上都設有冷卻水路，冷卻水孔直徑為φ8。對于本設計，由于模具溫度范圍在30－60℃，熔融料的溫度在190℃，所以設冷卻水路，但為了提高生產效率，充分發揮全自動模具的優勢，在動、定模及中間板上設置了冷卻水路，為避免水路穿過模具零件，水路設置在了型芯壓板上，中間板上型腔裝配時水孔兩側加密封膠以防漏水，如圖20所示。圖20水道設計圖冷卻系統的設計計算（1）制品所需冷卻時間的計算由下式計算冷卻時間（t）[11]t= （3-20）式中S－制品的壁厚，mmθc－塑料注塑溫度，°Cθm－模具型腔壁溫度，°Cθ－塑件脫模時的平均溫度，°Ca1－塑料熱擴散系數，mm2/s。式中各參數取值：S=4mm；θc=190°C；θm=45°C；θ=60°C；a1=0.089mm2/s∴代入得t=37.56s制件的冷卻時間加上開模取制件等輔助時間就是該塑件的成型周期，冷卻時間t通常占成型周期的75%左右，由此可估算出單位時間成型制件數和單位時間放出的總熱量。則成型周期大約為 T==50s每秒鐘注塑次數大約為 N==0.020 （3-21）若每次注塑塑料制件加上澆道的質量為m，則每秒注入塑料量為 （3-22）式中m－每次注塑塑料質量，kg/次 ∴0.02×0.31633=0.0063266kg/s（2）冷卻介質一邊所需傳熱面積的設計計算a.冷卻介質用量的計算注塑成型時高溫塑料熔體帶入模具的熱量可計算如下，塑料制品在固化時每秒鐘釋放的熱量為： （3-23）式中 －平均單位時間（每秒鐘）內注入模具塑料質量，kg/s q－單位質量塑料熔體在成型過程中放出的熱量，kJ/kgN－每秒鐘注塑次數m－每次注塑塑料質量，kg/次 （3-24）式中c2－塑料的比熱容，kJ/(kg·℃)θc、θ－分別為塑料熔體注入溫度和制品脫模時平均溫度，℃ν－結晶型塑料的相變潛熱，kJ/kg式中各參數取值：c2=1.45kJ/(kg·℃)；θc=190°C；θ=60°C；ν=0kJ/kg；∴q=[1.45×(190-60)＋0]=188.5kJ/kg ∴Q1=0.0063266×188.5=1.19256kJ/s模具冷卻水單位時間帶走的熱量為Q2 （3-25）式中Qc－模具向空氣對流傳熱QR－模具向空氣輻射傳熱QL－模具通過上下底板向注塑機傳熱在一般情況下塑料熔體帶入熱量的90%~95%都是通過模具冷卻通道由冷卻介質（一般為冷卻水）帶走的，因此： Q2≈Q1=1.19256kJ/s由于模具設計時動模和定模的冷卻水道是分別設置并分別設計的，對于殼形制件來說模具的一邊為型腔，另一邊為凸模，因此應將Q2分解為凹模帶走的熱量Qo和凸模（型芯）帶走熱量Qi，對于本模具，由于型腔較淺，可設 Qo=Qi （3-26）根據熱平衡，模具凹模和凸模兩邊每秒鐘冷卻介質的體積流量（m3）可按下式計算： （3-27） （3-28）式中、－模具冷卻介質進出口溫度，℃，之差一般取3℃ρ1－冷卻介質的密度，kg/m3c1－冷卻介質比熱容，kJ/(kg·℃)式中各參數取值：Q0=Qi=Q2=0.59628kJ/s；ρ1=1000kg/m3；c1=4.2kJ/(kg·℃)；－=3℃ ∴φo=φi=4.7×10-5m3/sb.模板的熱傳導阻力與水道壁溫θ4m的計算 （3-29）式中λ2－模板導熱系數，KW/(m·℃)δ－型腔壁與冷卻水管壁之間的平均距離，mθ3m－型腔壁的平均溫度，℃θ4m－冷卻水管壁的平均溫度，℃Acp－型腔壁與冷卻水管壁之間的對數平均傳熱面積，m2 （3-30）式中A3－型腔壁傳熱面積，m2A4－冷卻介質一邊的傳熱面積，m2 （3-31）θ4m=45－1.19256×0.030÷0.09÷0.02257=27.39℃＝（20＋23）/2=21.5℃式中各參數取值：λ2=0.09KW/(m·℃)；δ=0.030m；θ3m=45℃；A3=0.11535m2；α3=18.74kW/(m2·℃)；Q2=1.19256kJ/s；A4=0.0391m2 ∴Acp=0.02257m2c.冷卻水孔壁與冷卻水界面的傳熱膜系數計算 （3-32）式中d－管內徑，mλ3－水導熱系數，W/(m·℃)α3－管壁與冷卻水之間的傳熱膜系數，kW/(m2·℃)u－水流速，m/sρ－水密度，kg/m3μ－水粘度，N·s/m2cp－水的定壓比熱容，kJ/(kg·℃) 其中=0.9355m/s ∴α3=18.74kW/(m2·℃)（3）冷卻水管總長度計算及流動狀態、流動阻力的校核a.冷卻水孔總長度的計算： ＝1.5368m （3-33）b.流動狀態的校核： （3-34）式中d－圓形流道直徑或非圓形流道的當量直徑，mυ－流速，m/s－水的運動粘度，1×10-61m2/s ∴Re=7484c.流動阻力的校核：冷卻水所必需的壓力為： （3-35）式中－在溫度θ5m時水的運動粘度，1×10-6m2/su－冷卻水平均流速，m/sL－該冷卻回路長度，mρ－在溫度θ5m下水的密度，1.075kg/m3Le－冷卻回路因孔徑變化或改變方向引起局部阻力的當量長度60m ∴△p=33506N3.4.10模具的裝配裝配模具是模具制造過程中的最后階段，裝配精度直接影響到模具的質量、壽命和各部分的功能。模具裝配過程是按照模具技術要求和相互間的關系，將合格的零件連接固定為組件、部件直至裝配