注射模塑料儀表蓋課程設(shè)計說明書

1、目錄1 塑件的工藝性分析11.1 塑件的分析11.1.1 外形尺寸11.1.2 精度等級11.1.3 脫模斜度11.2  PP的性能分析 11.2.1 物理性能11.2.2 力學(xué)性能11.2.3 熱性能21.2.4 化學(xué)穩(wěn)定性21.2.5 PP的主要性能指標(biāo)21.3 PP的注射成型過程及工藝參數(shù)31.3.1  成型特性 31.3.2 注塑模工藝條件31.3.3 PP的注塑工藝參數(shù) 32 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式52.1 分型面位置的確定52.2 確定型腔數(shù)52.3 排列方式52.4 模具結(jié)構(gòu)形式的確定62.5 注射機(jī)型號的確定62.5.1 注射量的計

2、算62.5.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的估算62.5.3 選擇注射機(jī)72.5.4 注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)校核73 澆注系統(tǒng)的設(shè)計93.1 主流道的設(shè)計93.1.1 主流道尺寸93.1.2 主流道襯套形式93.1.3 主流凝料體積103.1.4 主流道剪切速率校核103.2 澆口的設(shè)計103.2.1 澆口的主要作用：103.2.2 澆口的形式103.2.3 澆口位置的選擇113.2.4 澆口的尺寸的確定113.3 冷料穴的設(shè)計123.3.1 主流道冷料穴的設(shè)計123.3.2 分流道冷料穴的設(shè)計123.4 分流道的布置形式123.4.1 分流道的長度設(shè)計123.4.2 分流道的當(dāng)量直徑計算123.4.3 分流

3、道的截面形狀設(shè)計133.4.4 分流道的截面尺寸計算133.4.5 分流道的凝料體積計算133.4.6 分流道熔體的剪切速率的校核133.4.7 分流道的表面粗糙度和脫模斜度144 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算154.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計154.1.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計154.1.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計（型芯）154.2 成型零件鋼材的選用154.3 成型零件工作尺寸的計算164.3.1 凹模徑向尺寸的計算164.3.2 凹模深度尺寸的計算164.3.3 型芯徑向尺寸的計算174.3.4 型芯高度尺寸的計算174.4 成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算174.4.1 凹模側(cè)壁厚度的計算174.4.2 承

4、板（動模墊板）厚度的計算185 模架的確定195.1 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用195.1.1 定模座板（350mm×300mm、厚25mm）195.1.2 定模板（型腔固定板）（350mm×250mm、厚60mm）195.1.3 動模型芯固定板（350mm×250mm、厚25mm）195.1.4 型芯固定板（350mm×250mm、厚25mm）195.1.5 動模墊板（350mm×250mm、厚25mm）205.1.6 墊塊（350mm×48mm、厚度80mm）205.1.7 推桿固定板（150mm×350mm、厚15mm）

5、205.1.8 推板（150mm×350mm、厚20mm）205.1.9 動模板底板（350mm×300mm、厚25mm）205.2 模架各尺寸的校核216 排氣槽的設(shè)計226.1 排氣槽的設(shè)計227 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計237.1 脫模力的計算237.1.1 型芯脫模力的計算237.2 推出方式的確定247.2.1 推桿推出247.2.2 推桿位置的布置258 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計268.1 選用冷卻介質(zhì)268.2 冷卻系統(tǒng)的簡略計算269 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計2810 總裝圖和零件圖的繪制296注射模課程設(shè)計第4組塑料儀表蓋，大批量生產(chǎn)，精度：MT5。本設(shè)計為一塑料儀表蓋。如圖

6、：對產(chǎn)品的要求有：1、塑件不允許有變形、裂紋；2、脫模斜度30/1。；3、未注圓角為R2R3；4、壁厚處處相等；5、塑件材料為PC（聚碳酸酯），生產(chǎn)批量為大批量。6、未注尺寸公差按所用塑料的高精度級差取。1 塑件的工藝性分析1.1 塑件的分析1.1.1 外形尺寸該塑件壁厚為2.5mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長，適合于注射成型。1.1.2 精度等級每個尺寸的公差大致一樣，除了小孔之間的距離。按實際公差進(jìn)行計算。1.1.3 脫模斜度最小脫模斜度與塑料性能、收縮率、塑件的幾何形狀等因素有關(guān)。塑件脫模斜度為：°，這里統(tǒng)一選擇脫模斜度為°1.2  PP的性能分析

7、 1.2.1 物理性能聚丙烯為無毒、無臭、無味的乳白色高結(jié)晶的聚合物，密度只有0.90.091g/cm3，是目前所有塑料中最輕的品種之一。它對水特別穩(wěn)定，在水中24h的吸水率僅為0.01%，分子量約815萬之間。成型性好，但因收縮率大，一般為1.31.7%，厚壁制品易凹陷。制品表面光澤好，易于著色。 1.2.2 力學(xué)性能聚丙烯的結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)規(guī)整，因而具有優(yōu)良的力學(xué)性能，其強(qiáng)度和硬度、彈性都比HDPE高，但在室溫和低溫下，由于本身的分子結(jié)構(gòu)規(guī)整度高，所以沖擊強(qiáng)度較差，分子量增加的時候，沖擊強(qiáng)度也增大，但成型加工性能變差。PP最突出的性能就是抗彎曲疲勞性，如用PP注塑一體活動

8、鉸鏈，能承受7×107次開閉的折迭彎曲而無損壞痕跡，干摩擦系數(shù)與尼龍相似，但在油潤滑下，不如尼龍。1.2.3 熱性能PP具有良好的耐熱性，熔點(diǎn)在164170，制品能在100以上溫度進(jìn)行消毒滅菌，在不受外力的，150也不變形。脆化溫度為-35，在低于-35會發(fā)生脆化，耐寒性不如聚乙烯。  1.2.4 化學(xué)穩(wěn)定性聚丙烯的化學(xué)穩(wěn)定性很好，除能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外，對其它各種化學(xué)試劑都比較穩(wěn)定，但低分子量的脂肪烴、芳香烴和氯化烴等能使PP軟化和溶脹，同時它的化學(xué)穩(wěn)定性隨結(jié)晶度的增加還有所提高，所以聚丙烯適合制作各種化工管道和配件，防腐蝕效果良好。 1.2.5

9、PP的主要性能指標(biāo)其性能指標(biāo)見表1表1PP的性能指標(biāo)性能數(shù)據(jù)性能數(shù)據(jù)密度/(g/cm3)吸水率/%成型收縮率/%拉伸強(qiáng)度/MPa斷裂伸長率/%彎曲強(qiáng)度/MPa0.890.920.0112.5292007005058.8熱變形溫度(1.82MPa)/脆化溫度/線膨脹系數(shù)/×10-5K-1熱導(dǎo)率/W/(m·K)體積電阻率/(·cm)介電常數(shù)/106Hz102-886100.2410192.15壓縮強(qiáng)度/MPa缺口沖擊強(qiáng)度/(kJ/m2)洛氏硬度/HR摩擦因數(shù)磨痕寬度/mm450.510801100.5110.4介電損耗角正切值/106Hz介電強(qiáng)度/(kV/mm)耐電弧

10、/S氧指數(shù)0.000824.6185181.3 PP的注射成型過程及工藝參數(shù)1.3.1  成型特性 （1）結(jié)晶料，吸濕性小，易發(fā)生融體破裂，長期與熱金屬接觸易分解。 （2）流動性好，但收縮范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔，凹痕，變形。 （3）冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，并注意控制成型溫度。料溫低溫高壓時容易取向,模具溫度低于50度時,塑件不光滑，易產(chǎn)生熔接不良，流痕，90度以上易發(fā)生翹曲變形。  （4）塑料壁厚須均勻，避免缺膠，尖角，以防應(yīng)力集中 1.3.2 注塑模工藝條件（1） 干燥處理：如果儲存適當(dāng)則不需要干燥處

11、理。 （2） 熔化溫度：220275C，注意不要超過275C。 （3）模具溫度：4080C，建議使用50C。結(jié)晶程度主要由模具溫度決定。注射壓力：可大到1800bar。 （4）注射速度：通常，使用高速注塑可以使內(nèi)部壓力減小到最小。如果制品表面出現(xiàn)了缺陷，那么應(yīng)使用較高溫度下的低速注塑。 （5）流道和澆口：對于冷流道，典型的流道直徑范圍是47mm。建議使用通體為圓形的注入口和流道。所有類型的澆口都可以使用。典型的澆口直徑范圍是11.5mm，但也可以使用小到0.7mm的澆口。對于邊緣澆口，最小的澆口深度應(yīng)為壁厚的一半；最小的澆口寬度應(yīng)至少為壁厚的兩倍。PP材

12、料完全可以使用熱流道系統(tǒng)。1.3.3 PP的注塑工藝參數(shù) 表2PP的注塑工藝參數(shù) 項目參數(shù)注塑機(jī)螺桿式預(yù)烘干不需要；如果貯藏條件不好，在80的溫度下烘干1h就可以螺桿轉(zhuǎn)速(m/s)高螺桿轉(zhuǎn)速（線速度為1.3m/s）是允許的，只要滿足冷卻時間結(jié)束前完成塑化過程就可以料筒溫度（）喂料區(qū)    3050（50）區(qū)1      160250（200）區(qū)2      200300（220）區(qū)3   

13、;   220300（240）噴嘴溫度（）220300（240）模具溫度（）2070注射壓力(MPa)具有很好的流動性能，避免采用過高的注射壓力80140MPa（8001400bar）322 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式2.1 分型面位置的確定通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)該選在蓋截面積最大且利于開模取出塑件的底平面上，其位置如下圖1：圖12.2 確定型腔數(shù)該塑件雖然為大批量生產(chǎn)，但精度要求，又考慮到塑件尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種成本費(fèi)用等因素，初選為一模兩腔結(jié)構(gòu)形式。2.3 排列方式多型腔模具盡可能采用平衡式排列布置，且要力求緊湊，并與交口開設(shè)的

14、部位對稱。由于該設(shè)計選擇的是一模兩腔，故采用對稱排列，如下圖2所示：圖22.4 模具結(jié)構(gòu)形式的確定從上面的分析可知，本模具設(shè)計為一模兩腔，對稱直線排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機(jī)構(gòu)擬采用脫模板推出的推出形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計時，流道采用對稱平衡式，澆口采用側(cè)交口，且開設(shè)在分型面上。因此，定模部分不需要單獨(dú)開設(shè)分型面取出凝料，動模部分需要添加型芯固定板、支撐板和脫模版。由上綜合分析可確定選用帶脫模板的單分型面注射模。2.5 注射機(jī)型號的確定2.5.1 注射量的計算通過三維軟件建模設(shè)計分析計算得塑件體積：V塑=23.303cm3塑件質(zhì)量：m塑=V塑=23.303cm3×0.92g/cm3=21

15、.44g式中，取0.92g/cm3。2.5.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的估算根據(jù)經(jīng)驗公式按照塑件體積的0.21倍來估算。則，選取0.25倍。故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為：V總=V塑（1+0.25）×2=23.303×1.25×258.258cm32.5.3 選擇注射機(jī)根據(jù)計算得出一次注入模具型腔的塑料總質(zhì)量V總=58.258cm3，并結(jié)合：V公=V總/0.8，則有V公75cm3。根據(jù)以上的計算，初步選定公稱注射量為100cm3，注射機(jī)型號為SZ-100/80臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：理論注射容量/cm³100拉桿內(nèi)向距/mm320×32

16、0螺桿直徑/mm35移模行程/mm305注射壓力/MPa170最大模具厚度/mm300注射速率/（g/s）95最小模具厚度/mm170塑化能力/（g/s）40模具定位孔直徑/mm100螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）0200噴嘴球半徑/mm10噴嘴孔直徑/mm4鎖模方式雙曲肘鎖模力/kN8002.5.4 注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)校核(1) 注射壓力校核PP的注射壓力為80140MPa，這里取P0=110MPa，該注射機(jī)的公稱注射壓力P公=170MPa，注射壓力安全系數(shù)K1=1.251.4，這里取1.3，則：P0K1=110×1.3=143<P公，所以，注射機(jī)壓力合格。(2) 鎖模力校核塑件在分

17、型面上的投影面積A塑，則A塑=（352522.52×4）mm23700mm2。澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，即流道凝料在分型面上的投影面積A澆的數(shù)值，按照多型腔模的統(tǒng)計分析來確定。A澆是每個塑件在分型面上的投影面積A澆的0.20.5倍。選取A澆0.2A塑。因此，塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積A總，則A總n（A澆A塑）n（A塑0.2A塑）2×1.2A塑8880mm2。模具行腔內(nèi)的脹型力F脹，則F脹A總P模8880×30N266400N266.4KN式中，P模是型腔的平均計算壓力值。通常取注射壓力的20%40%，大致范圍為2040MPa。對于粘度較大的精度較

18、高的塑料制品應(yīng)該取較大值。結(jié)合PP的特性，取P模為30MPa。選用的注射機(jī)的公稱鎖模力F鎖800KN，鎖模力安全系數(shù)為K21.11.2，這里取K21.2，則K2F脹1.2F脹1.2×266.4=319.68<F鎖，所以，注射機(jī)鎖模力合格。對于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進(jìn)行。3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計3.1 主流道的設(shè)計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。主流道的形狀為圓錐形,以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道設(shè)計要點(diǎn)如下：1.為便于將凝料從主流道中拉出，主流道通常設(shè)計成錐形，其錐角=2°

19、;6°，取=3°。內(nèi)壁表面粗糙度一般為Ra=0.4。2.為防止主流道與噴嘴處溢料及便于將主流道凝料拉出，主流道與噴嘴應(yīng)緊密對接，主流道進(jìn)口處應(yīng)制成球面凹坑，其球面半徑為R2=R1+(12)mm,凹入深度35mm。3.為了物料的流動阻力，主流道末端與分流道連接處呈圓角過渡，其圓角半徑r=13mm。4.主流道長度L應(yīng)盡量短否則將增加主流道凝料，增大壓力損失，一般主流道長度由模具結(jié)構(gòu)和模板厚度所確定，取60mm。5.因主流道與塑料熔體反復(fù)接觸，進(jìn)口處與噴嘴反復(fù)碰撞，因此，常將主流道設(shè)計成可拆卸的主流道襯套，用較好的鋼材制造并進(jìn)行熱處理，一般選用T8、T10制造,熱處理硬度為HRC

20、5055。3.1.1 主流道尺寸主流道小端直徑:D=注射機(jī)噴嘴直徑（0.51）=4（0.51），取D=5mm。主流道大端直徑取10mm主流道球面半徑:SR0=注射機(jī)噴嘴球頭半徑（12）=18（12），取SR=20mm。3.1.2 主流道襯套形式本設(shè)計雖然是小型模具，但為了便于加工和縮短主流道長度，襯套和定位圈還是設(shè)計成分體式，主流道長度取60mm，材料采用T10A鋼，熱處理淬火后表面硬度為53HRC-57HRC。3.1.3 主流凝料體積3.1.4 主流道剪切速率校核由經(jīng)驗公式式中3.2 澆口的設(shè)計澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道（除了直接澆口外），它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。3

21、.2.1 澆口的主要作用：型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流；易于切除澆口尾料；對于多型腔模具，用以控制熔接痕的位置。當(dāng)塑料熔體通過澆口時，剪切速率增高，同時熔體的內(nèi)摩擦加劇，使料流的溫度升高，黏度降低，提高流動性能，有利于充型，但是澆口尺寸過小會使壓力增大，凝料加快，補(bǔ)縮困難，甚至形成噴射現(xiàn)象，影響塑件質(zhì)量。3.2.2 澆口的形式澆口的形式有很多，但是要根據(jù)具體情況來選擇。注射模常用澆口形式有以下幾種：側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、直澆口、潛伏式澆口、圓盤澆口、輪輻式澆口、扇型澆口、薄片澆口、護(hù)耳澆口。測澆口，它一般在分型面上，從塑件的外側(cè)進(jìn)料。側(cè)澆口是典型的矩形截面澆口，能方便地調(diào)整充模時的剪

22、切速率和封閉時間，故也稱標(biāo)準(zhǔn)澆口，又稱邊緣澆口。它截面形狀簡單加工方便；澆口位置選擇靈活，去除澆口方便、痕跡小。廣泛用于兩板式多型腔模具以及斷面尺寸較小的塑件。本設(shè)計采用側(cè)澆口的結(jié)構(gòu)形式。3.2.3 澆口位置的選擇澆口的位置選擇，應(yīng)遵循如下原則：避免制件上產(chǎn)生噴射等缺陷（避免噴射有兩種方法：a加大澆口截面尺寸，降低熔體流速；b采用沖擊型澆口，改善塑料熔體流動狀況。）該模具采用方法a；澆口應(yīng)開設(shè)在塑件截面最厚處；有利于塑件熔體流動；有利于型腔排氣；考慮塑件使用時的載荷狀況；減少或避免塑件的熔接痕；考慮分子取向?qū)λ芗阅艿挠绊?；考慮澆口位置和數(shù)目對塑件成型尺寸的影響；防止將型芯或嵌件擠歪變形。3.

23、2.4 澆口的尺寸的確定澆口截面積通常為分流道截面積的0.030.09倍，澆口截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長度約為0.52.5mm左右。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。本模具采用矩形澆口，尺寸按下面公式計算。1.計算側(cè)澆口的深度2.1mm2.計算側(cè)澆口的寬度b澆口的寬度（mm）A凹模邊型腔表面積，即塑件外表面積（mm2）澆口的寬度取3mm3.3 冷料穴的設(shè)計3.3.1 主流道冷料穴的設(shè)計主流道冷料穴設(shè)計位于主流道正對面的凹模板上，且無需設(shè)置拉料桿，其作用主要是儲存熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入分流道和型腔而影響制品的表面質(zhì)量。主流道冷料井的形式采用半球形，球

24、半徑為4mm。3.3.2 分流道冷料穴的設(shè)計當(dāng)分流道較長時，將分流道端部沿料流前進(jìn)方向延長作為分流道的冷料穴，以貯存前鋒冷料。3.4 分流道的布置形式為了盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，分流道應(yīng)該簡短些，不能過長或者有太多的曲折。據(jù)前面設(shè)計說明中提到，采用2個點(diǎn)澆口同時澆注的方式，故分流道應(yīng)是對稱分布的。分流道的布置形式，從主流道流進(jìn)來的熔體經(jīng)過2條對稱的水平布置的分流道，再經(jīng)過2條對稱的垂直的圓錐形流道到達(dá)點(diǎn)澆口，從而進(jìn)入型腔內(nèi)成型。3.4.1 分流道的長度設(shè)計根據(jù)型腔的尺寸大小與塑件的結(jié)構(gòu)，而且分流道的長度要適中，故2個點(diǎn)澆口之間的距離初設(shè)定為80mm，也就是說2條垂直

25、的圓錐形分流道之間的距離為80mm?？紤]到要設(shè)計分流道冷料井，所以2條水平的分流道的長度總和應(yīng)大于80mm，初取100mm。3.4.2 分流道的當(dāng)量直徑計算據(jù)參考文獻(xiàn)2可知，對于壁厚在3mm以下，質(zhì)量小于200g的塑件，一般采用下面的經(jīng)驗公式確定分流道的當(dāng)量直徑。D=0.2654m4L式中，D分流道直徑（mm）；m塑件的質(zhì)量（g）；L分流道的長度（mm）。流過一級分流道塑料的質(zhì)量m=×V塑2=0.95×51.7972=24.6g200g本塑件的壁厚為2.5mm3mm；一級分流道的長度為50mm。所以，D=3.6mm。查參考文獻(xiàn)2表2-4，可知D=3.6mm符合要求。3.4.

26、3 分流道的截面形狀設(shè)計分流道常見斷面形狀有圓形、正六邊形、梯形、U形、半圓形、矩形等數(shù)種，希望選取易于加工，且在流道長度和流道體積相同的情況下流動阻力和熱量損失都最小的斷面形狀。經(jīng)過比較，初選用梯形斷面作為一級分流道的截面形狀，由于這種流道只切削加工在一個模板上，節(jié)省機(jī)械加工費(fèi)用，且熱量損失和阻力損傷均不太大，為最常用形式。3.4.4 分流道的截面尺寸計算分流道的截面尺寸根據(jù)計算可得出主流道大端尺寸D略大于分流道底邊B（長邊）尺寸，梯形分流道的側(cè)面斜角常取5°10°，梯形高度H與梯形底邊取值范圍大致是：H=（2334）B（mm）設(shè)梯形分流道的上底寬度B=4mm，梯形的高度

27、取H=34B=3mm，設(shè)下底寬度為b，那么梯形的面積應(yīng)滿足下面的關(guān)系式：B+b2H=4D2代值計算得b=3.1mm，考慮到梯形底部圓弧過渡，取b=3mm。通過計算可得到梯形斜度=9.4°，基本符合要求。3.4.5 分流道的凝料體積計算分流道的凝料體積分流道的長度為L1=50×2=100mm。分流道的面積為A1=10.5mm²所以其凝料體積為V1=100×10.5=1050mm³3.4.6 分流道熔體的剪切速率的校核（1）確定注射時間：查參考文獻(xiàn)2表2-3，按照公稱注射量100cm³，可取注射時間t=1.5s。（2）計算單邊分流道體積流

28、量：q分=V分+V塑2t=18.5cm³/s(3)由參考文獻(xiàn)2中（式2-2）分=3.3q分R分3可知道剪切速率的計算公式，代入值可計算得，分=3.17×10³/s。分流道的最佳剪切速率范圍：5×10²/s5×10³/s，該分流道的剪切速率處于其中，滿足要求，所以分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。3.4.7 分流道的表面粗糙度和脫模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.25m2.5m即可，本設(shè)計取Ra1.6m。分流道的脫模斜度一般為5°10°之間，通過上述計算可知脫模斜度為9.4°，脫模斜度

29、足夠，滿足要求。4 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算型腔通常包括凹模、凸模、小型芯、螺紋等。由于這些成型零件直接與高溫、高壓的塑料熔體接觸，并且脫模是反復(fù)與塑件摩擦，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性和較低的表面粗糙度。同時還應(yīng)該考慮零件的加工性及模具的制造成本。應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔壁厚和底板厚度。4.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模是成型塑件外表面的重要零件，按其結(jié)構(gòu)可分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據(jù)對塑件的結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計采用整體嵌入式凹模，如圖4-1所示。4.1.2

30、凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計（型芯）凸模是成型塑件內(nèi)表面的零件，通常可以分為整體式和組合式兩種類型。該塑件采用整體式型芯，如圖4-2所示，因塑件的包緊力較大，所以設(shè)在動模部分。圖4-1凹模嵌件結(jié)構(gòu)圖4-2凸模結(jié)構(gòu)4.2 成型零件鋼材的選用根據(jù)對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性及良好的抗疲勞性，同時考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能。又因為該塑件為大批量生產(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用P20。對于成型塑件內(nèi)表面的型芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴(yán)重，因此鋼材選用P20鋼，進(jìn)行滲氮處理。4.3 成型零件工作尺寸的計算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接用以構(gòu)成塑件的尺寸，它通常

31、包括凹模和凸模的徑向尺寸（包括矩形和異形零件的長和寬）、凹模和凸模的高度尺寸以及位置（中心距）尺寸等。成型零件的加工精度和質(zhì)量決定了塑件的精度和質(zhì)量，工作尺寸的計算受塑件尺寸精度的制約，影響塑件尺寸精度的因素甚多，主要有模具制造公差、模具的磨損量和塑件收縮率等因素，因此，計算工作零件尺寸時應(yīng)根據(jù)上述三個因素進(jìn)行計算。一般情況下，生產(chǎn)大型塑件時，應(yīng)穩(wěn)定成型工藝條件和選擇收縮率波動較小的塑料來提高塑件精度。生產(chǎn)小型塑件時，模具制造公差和成型零件的磨損是影響塑件尺寸精度的主要因素。因此，應(yīng)提高模具精度等級和減少磨損。在計算成型零件型腔和型芯的尺寸時，塑料制品和成型零件尺寸均按單向極限制，即凡是孔類尺

32、寸均以其最小尺寸作為公稱尺寸，即公差為正；凡是軸類尺寸均以其最大尺寸作為公稱尺寸，公差為負(fù)；而孔心距尺寸則按公差帶對稱分布的原則進(jìn)行計算。4.3.1 凹模徑向尺寸的計算Ø50mm相應(yīng)的塑件制造公差1=0.04；Ø70mm相應(yīng)的塑件制造公差1=0；式中，是塑件的平均收縮率，PP的收縮率為0.50.7，所以=（0.5+0.7）/2=0.6；是系數(shù)，其取值范圍一般為0.50.8之間，此處取0.6；是塑件上相應(yīng)尺寸制造公差，對于中小型塑件取。4.3.2 凹模深度尺寸的計算ø25mm相應(yīng)的塑件制造公差=0；ø35mm相應(yīng)的塑件制造公差=0；式中，是系數(shù)，一般取值在

33、0.50.7之間，此處取0.6。4.3.3 型芯徑向尺寸的計算Ø25相應(yīng)的塑件制造公差=0；Ø65相應(yīng)的塑件制造公差=0；式中，是系數(shù)，查表知其一般在0.50.8之間，此處取0.6。4.3.4 型芯高度尺寸的計算4.4 成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算4.4.1 凹模側(cè)壁厚度的計算凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān)，其厚度根據(jù)手冊，可得整體式圓筒壁的剛度計算公式：S=（3ph42Ep）13式中，p是型腔壓力（MPa），取P=30MPa；E是材料彈性模量，取2.1×105MPa；h是影響變形的最大尺寸，取h=50mm；p是模具剛度計算許用變形量，查手冊，根據(jù)注

34、射塑料品種和塑件精度等級，可得p=25i1。而i1=0.35×W15+0.001×W，W應(yīng)是影響變形的最大尺寸，取W=50mm。i1=0.35×W15+0.001×W=0.35×5015+0.001×50=0.815µm=µm=20.38µm=0.020mm所以，S=（3ph42Ep）13=（3×30×5042×2.1×105×0.020）13mm=40.61mm分析由塑件尺寸計算得來的凹模尺寸可知，凹模的壁厚采用40.61mm的情況下，凹模尺寸會顯得太大

35、，于是凹模嵌件初定單邊厚選30mm。由于壁厚小于計算值40.61mm的要求，所以凹模嵌件可以采用預(yù)應(yīng)力的形式壓入模板中，由模板和型腔共同來承受型腔壓力，這樣既滿足了要求也可以節(jié)省模具材料。根據(jù)凹模、凸模的相關(guān)尺寸，初步估算模板平面尺寸選用350mm×300mm，它比型腔的尺寸大得多，所以應(yīng)該可以滿足強(qiáng)度和剛度要求。4.4.2 承板（動模墊板）厚度的計算支承板厚度和所選模架的兩個墊塊之間的跨度有關(guān)，而模架選用的尺寸是350mm×300mm，查手冊，墊塊之間的跨度大約為：L=W-2W2=(250-2×50)mm=150mm那么，根據(jù)型芯對支承板的壓力，來計算得到支承板

36、的厚度。有公式如下，厚度：T=0.54L（pAEL1p）13式中，p是模具剛度計算許用變形量。p計算如下：L是兩個墊塊之間的距離，約150mm，L1是支承板的長度，取250mm。A是型芯投影到支承板上的面積A=4D2E是材料彈性模量，取2.1×105MPa。經(jīng)計算可得，T=40.28mm。而支承板按照模架標(biāo)準(zhǔn)350mm×250mm取厚度的話，應(yīng)該是35mm，小于40.28mm，不符合要求。若采用350mm×300mm的模架，則L1支承板的長度變?yōu)?00mm，再經(jīng)過計算可得到T=37.91mm，仍然大于支承板的標(biāo)準(zhǔn)厚度。那么，可采用支承柱的形式來增加支承板的剛度。為

37、了節(jié)省資源并能起到同樣的支承效果，可以采用兩根直徑為40mm的推板導(dǎo)柱，且布置在支承板中間位置，來增加支承板的剛度。那么支承板的厚度就變?yōu)椋篢=1243T=0.396×37.91=15.04mm，這樣就符合剛度要求了。5 模架的確定5.1 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，初步選用模架尺寸為315mm×250mm的標(biāo)準(zhǔn)模架，實際選擇尺寸350mm×300mm。5.1.1 定模座板（350mm×300mm、厚25mm）定模座板是模具與注射機(jī)連接固定的板，材料為45鋼，通過4個M14的內(nèi)六角圓柱螺釘與

38、定模固定板連接；定位圈通過4個M8的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為H7/m6配合。5.1.2 定模板（型腔固定板）（350mm×250mm、厚60mm）用于固定型腔、導(dǎo)套。固定板應(yīng)有一定的厚度，并足夠的強(qiáng)度，一般選擇45鋼，調(diào)質(zhì)230HB270HB。其上的導(dǎo)套孔與導(dǎo)套采用H7/k6配合；定模板與澆口套采用H7/m6配合。上面還開有2個水管孔，定模板上的水管空與水管為H7/f7配合。5.1.3 動模型芯固定板（350mm×250mm、厚25mm）用于推出塑件，一般選擇45鋼，調(diào)質(zhì)230HB270HB。獨(dú)立式型芯穿過其中心，其上面有4個導(dǎo)套孔，推件板在導(dǎo)柱上可以活動

39、，導(dǎo)套孔與導(dǎo)套為H7/k6配合；型芯孔與型芯是斜面配合。5.1.4 型芯固定板（350mm×250mm、厚25mm）用于獨(dú)立固定型芯，應(yīng)有一定的厚度，并足夠的強(qiáng)度，一般選擇45鋼，調(diào)質(zhì)230HB270HB，通過4個M14的內(nèi)六角圓柱螺釘與動模板底板連接。其上有4個推桿孔，推桿孔與推桿為H7/f8配合，還有4個導(dǎo)柱孔，導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱為H7/k6配合。5.1.5 動模墊板（350mm×250mm、厚25mm）用于支承獨(dú)立型芯，應(yīng)有一定的厚度，并足夠的強(qiáng)度，一般選擇45鋼，調(diào)質(zhì)230HB270HB。其上有4個推桿孔，4個M14的內(nèi)六角圓柱螺釘孔，一個拉料桿孔。推桿孔與推桿為H7/f

40、8配合，螺釘孔與螺釘是間隙配合，拉料桿孔與拉料桿為H7/f8配合。5.1.6 墊塊（350mm×48mm、厚度80mm）（1）主要作用在動模座板與支承板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動作空間，或調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。（2）結(jié)構(gòu)形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）墊塊的厚度h校核h=h1+h2+h3+s+=0+20+15+35+3.5=73.5mm<80mm，符合要求。式中：h1頂出板限位釘?shù)暮穸龋撃＞邲]采用限位釘，故其值為0；h2推板的厚度，為2

41、0mm；h3推桿固定板厚度，為15mm；s推出行程，為35mm；推出行程富余量，一般為3mm6mm，取3.5mm。5.1.7 推桿固定板（150mm×350mm、厚15mm）材料為45鋼。5.1.8 推板（150mm×350mm、厚20mm）5.1.9 動模板底板（350mm×300mm、厚25mm）動模座板是模具與注射機(jī)連接固定的板，材料為45鋼，通過4個M10的內(nèi)六角圓柱螺釘與墊塊連接；動模固定板通過4個M14的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接。5.2 模架各尺寸的校核根據(jù)所選用的注射機(jī)來校核模具設(shè)計的尺寸，參考表2的內(nèi)容。（1）模具平面尺寸350mm×300

42、mm320mm×320mm（拉桿間距），校核合格。（2）模具高度尺寸280mm，170mm280mm300mm（模具的最小厚度和最大厚度），校核合格。（3）模具的開模行程S=50+70+50+（510）mm=175180mm305mm（移模行程），校核合格。6 排氣槽的設(shè)計6.1 排氣槽的設(shè)計由于該設(shè)計采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)，塑件的尺寸不是特別大，排氣量不是很多。在注射沖模時，由下而上充滿型腔，凸模上有4根推桿，可以通過其配合間隙來排出氣體。同時，底面的氣體會沿著分型面、型芯、和動模之間的間隙向外排出，因此該模具不單獨(dú)開設(shè)排氣槽。7 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計注射成型的每一周期中，必須將塑件從模

43、具型腔中脫出，這種把塑件從型腔中脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)，也可稱為頂出機(jī)構(gòu)或推出機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個動作。7.1 脫模力的計算本塑件的結(jié)構(gòu)簡單，為圓筒形塑件，可采用推件板推出、或者推桿推出、或者推件板與推桿的共同作用推出等方式，根據(jù)脫模力計算來決定。7.1.1 型芯脫模力的計算（1）65主型芯脫模力因為=rt=44.52.5=17.810，所以此處視為薄壁圓筒塑件。據(jù)模具手冊可知，要按照有脫模斜度薄壁圓筒塑件的脫模力計算：Fc=10KfcETf-Tjthfc脫模系數(shù)，即在脫模溫度下塑件與型芯表面之間的靜摩擦因數(shù)，它受高分子熔體經(jīng)高壓在鋼表面固化中黏附的影響；塑料的線膨脹系數(shù)；E

44、在脫模溫度下塑料的抗拉彈性模量；Tf塑料的軟化溫度；Tj脫模時塑件溫度；t塑件的壁厚；h型芯脫模方向的高度。查模具設(shè)計手冊，塑件材料為PP，可得：E=0.9×103MPa；fc=0.4；Tf=70；Tj=55；=12×10-5；t=2.5mm；h=48mm。K=fccos-sinfc(1+fcsincos),為脫模斜度1°。于是，K=0.95。所以，F(xiàn)c=10KfcETf-Tjth=738.72N對于不通孔的殼形塑件脫模時，還需要克服大氣壓力造成的阻力Fb，其值為：Fb=0.1Ab式中，Ab型芯端面面積。故主型芯的總脫模力F1=Fc+0.1Ab=738.72+0.

45、1××46²=1403.14N（2）4-5小型芯脫模力因為=rt=52.5=210，所以是厚壁圓筒的受力狀態(tài)，厚壁圓筒塑件脫模力的通用計算式為：FC=1.25KfcE(Tf-Tj)Ac(dk+2t)2+dk2(dk+2t)2-dk2+式中，塑件脫模溫度下塑料的泊松比，查參考文獻(xiàn)2表2-12可知，=0.38；dk=d=2r=10,Ac=2rh=78.5。所以，F(xiàn)2=4FC=81.08N（3）10小型芯的脫模力因為=rt=7.52.5=310，所以此處也是厚壁圓筒的受力狀態(tài)，通過計算可得脫模力為：F3=22.95N(4)總脫模力F=F1+F2+F3=1507.17N7.2 推出方式的確定7.2.1 推桿推出推桿推出是一種常用的塑件推出方式，常用的推桿形式有圓形、矩形和階梯型，本設(shè)計采用圓形推桿。由總脫模力F=1507.17N可知，此塑件的推出力較小。故設(shè)10mm的圓推桿設(shè)置有4根，那么推出面積為：