娃哈哈瓶蓋的塑料注塑模具設(shè)計(jì)
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0任務(wù)書設(shè)計(jì)課題方向：塑料注塑模設(shè)計(jì)與制造題目：娃哈哈瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)完成日期：2016.5.25一、題目來(lái)源：老師布置任務(wù)與查閱資料二、設(shè)計(jì)要求：（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求、作品要求）模具的工藝分析，分型面的選擇，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝，脫模機(jī)構(gòu)和輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，注射成型模具和注射機(jī)的配合。要求作品表面無(wú)氣泡，表面光滑，無(wú)明顯模具痕跡 三、 個(gè)人重點(diǎn)：重點(diǎn)為模具的工藝分析，分型面的選擇，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝，脫模機(jī)構(gòu)和輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，注射成型模具和注射機(jī)的配合。難點(diǎn)為軸承各零件的三維建模及模型分析，需要在一定的平臺(tái)上進(jìn)行模擬分析及仿真開模和各種制模方案的研究，這個(gè)平臺(tái)能進(jìn)行整個(gè)模具的各種仿真過(guò)程如各種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。1目 錄1、塑件分析 ………………………………………………………… 22、塑件材料的選擇及材料特性 ………………………………… 33、塑件的形狀尺寸計(jì)算 ………………………………………… 54、型腔數(shù)目的確定及排布 ……………………………………… 65、分型面的選擇 ………………………………………………… 86、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ……………………………………………… 97、注射機(jī)的選擇及型號(hào)和規(guī)格 ……………………………… 128、成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作尺寸計(jì)算 …………………… 149、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ………………………………………………… 2110、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ……………………………………………… 2611、溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) ………………………………………………… 2912、模具的閉模高度和開模行程的驗(yàn)算 ………………………… 3513、模具工作過(guò)程 ………………………………………………… 3614、設(shè)計(jì)總結(jié) ……………………………………………………… 3715、致謝 …………………………………………………………… 3816、參考資料 ……………………………………………………… 392一、 塑件的分析該塑料制品為娃哈哈純凈水瓶蓋，其塑件的結(jié)構(gòu)以及表面形狀較為簡(jiǎn)單，整個(gè)塑件呈筒狀，整個(gè)塑件高達(dá) 15mm，外徑為 28mm，壁厚 2mm，中間銜接部分以圓弧過(guò)渡。作為實(shí)用零件對(duì)其尺寸公差沒(méi)有太嚴(yán)格的要求，故在本次設(shè)計(jì)中可以忽略此方面的考慮，以降低模具的加工制造成本。且塑件本身壁厚較小、均勻，適合于大批大量的注塑模具生產(chǎn)。壁厚分析塑件的壁厚對(duì)塑件質(zhì)量的影響很大。壁厚過(guò)小，成型時(shí)熔融塑料流動(dòng)阻力大，充模困難，特別是大型且形狀復(fù)雜的塑件更為突出。壁厚過(guò)大，不但浪費(fèi)原料，而且增加冷卻時(shí)間，更重要的是塑件產(chǎn)生氣泡、縮孔、翹曲變形等缺陷。查相關(guān)手冊(cè)可知，該塑件的壁厚均為 2mm 在其最小壁厚范圍內(nèi)。因此，該塑件符合注塑模具成型的厚度條件。圓角分析為了避免應(yīng)力集中，提高塑件的局部強(qiáng)度，改善熔體的流動(dòng)情況且便于脫模，在塑件各內(nèi)外表面的連接處，應(yīng)采用過(guò)渡圓弧。塑件上的過(guò)渡圓弧對(duì)于模具制造也是必要的。在無(wú)特殊要求時(shí)，塑件連接處均應(yīng)有不小于 0.5～1mm 的圓角。按照?qǐng)A角的設(shè)計(jì)原則：一般外圓弧半徑應(yīng)是厚度的 1.5 倍、內(nèi)圓弧半徑應(yīng)是厚度的 0.5 倍。本次設(shè)計(jì)要求該塑件的內(nèi)外圓弧半徑結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際來(lái)設(shè)計(jì)，根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)力狀況以及條件設(shè)備，此塑件的內(nèi)外過(guò)渡圓弧是小半徑為 0.5mm，適合注塑制品的結(jié)構(gòu)和工藝要求。二、塑件材料的選擇及材料特性材料的選擇：3該塑件在尺寸上要求比較高,且在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中需要較高的強(qiáng)度和硬度，也要求有一定的耐磨性，在保證塑料制品的功能和性能的同時(shí)還要考慮到加工生產(chǎn)、成本和供應(yīng)，綜合上述各方面的考慮和甄選以及結(jié)合工廠的實(shí)際生產(chǎn)，選用收縮率較小、綜合性能優(yōu)良、在工程技術(shù)中應(yīng)用廣泛的塑料 LDPE（低密度聚乙烯） 。材料簡(jiǎn)介：LDPE 中文名：低密度聚乙烯英文名：Low density polyethylene基本特性：低密度聚乙烯（LDPE）是高壓下乙烯自由基聚合而獲得的熱塑性塑料。無(wú)毒、無(wú)味、呈乳白色。密度為 0.94～0.965g/cm 3,有一定的機(jī)械強(qiáng)度,具有較好的柔軟性、耐沖擊性及透明性，但和其他塑料相比機(jī)械強(qiáng)度低，表面硬度差。聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異，常溫下聚乙烯不溶于任何一種已知的溶劑，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何濃度的其他酸以及各種濃度的堿、鹽溶液。聚乙稀有高度的耐水性，長(zhǎng)期與水接觸其性能可保持不變。其透水氣性能較差，而透氧氣和二氧化碳以及許多有機(jī)物質(zhì)蒸氣的性能好。在熱、光、氧氣的作用下會(huì)產(chǎn)生老化和變脆。一般使用溫度約在 80 oC 左右。能耐寒，在-60 oC 時(shí)仍有較好的力學(xué)性能，-70 oC 時(shí)仍有一定的柔軟性。成型特性：結(jié)晶形塑料,吸濕性小,成型前可不預(yù)熱，熔體粘度小，成型時(shí)不易分解，流動(dòng)性極好, 溢邊值為 0.02mm 左右,流動(dòng)性對(duì)壓力變化敏感，加熱時(shí)間長(zhǎng)則易發(fā)生分解。冷卻速度快 ,必須充分冷卻,設(shè)計(jì)模具時(shí)要設(shè)冷料穴和冷卻系統(tǒng)。收縮率大，方向性明顯，易變形、翹曲，結(jié)晶度及模具冷卻條件對(duì)收縮率影響大，應(yīng)控制模溫。宜用高壓注射，料溫要均勻，填充速度應(yīng)快，保壓要充分。不宜采用直接澆口注射，否則會(huì)增加內(nèi)應(yīng)力，使收縮不均勻和方向性明顯。應(yīng)注意選擇澆口位置。質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹時(shí)可強(qiáng)行脫模。綜合性能：壓縮比： 1.84~2.30 熱變形溫度： 1.88MPa---- 48oC 0.46MPa---- 60~82oC 抗拉屈服強(qiáng)度: 22~39 MPa拉伸彈性模量： 0.84~0.95GPa4彎曲強(qiáng)度： 25~40MPa彎曲彈性模量： 1.1~1.4 GPa壓縮強(qiáng)度： 225 MPa疲勞強(qiáng)度： 11 Mpa（10 7周）脆化溫度： -70LDPE 的注射工藝參數(shù)：注射機(jī)類型： 柱塞式噴嘴形式： 直通式噴嘴溫度： 150~170oC料筒溫度： 前 170~200oC 后 140~160oC模溫： 30~45oC注射壓力： 60~100Mpa保壓力： 40~50Mpa注射時(shí)間： 0~5s保壓時(shí)間： 15~60s冷卻時(shí)間： 15~60s 成型周期： 40~140s三、 塑件的形狀尺寸的計(jì)算塑件的工作條件對(duì)精度要求較高，根據(jù) LDPE 的性能可選擇其塑件的精度等級(jí)為 6級(jí)精度（查閱《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》P 67表 3-9） 。外徑: 28mm 壁厚: 1mm5內(nèi)徑: 16mm 壁厚: 1mm由體積計(jì)算公式可計(jì)算得塑件的近似體積得:V 塑 = S*H?=2.825cm3查得 LDPE(低密度聚乙烯)密度約為: 由公式 代入數(shù)據(jù)可得塑3/94.0cmg??vw??件的質(zhì)量為：W 塑 =V 塑 ×r 塑 =2.6(g)。四、 型腔數(shù)目的確定及排布為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有以下：1、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目。根據(jù)總成型加工費(fèi)用最小的原則，并忽略準(zhǔn)備時(shí)間和試生產(chǎn)原材料費(fèi)用，僅考慮模具加工費(fèi)和塑件成型加工費(fèi)。2、根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目。當(dāng)成型大型平板制件時(shí)，常用這種方法。設(shè)注射機(jī)的額定鎖模力大小為 F（N） ，型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力為 Pm,單個(gè)制品在分型面上的投影面積為 A1，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為 A2，則：(nA1+A2)Pm F 即：?n 12AP??3、根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在模具中每增加一個(gè)型腔，制品尺寸精度要降低 4%,高模具中的型6腔數(shù)目為 n,制品的基本尺寸為 L，塑件尺寸公差為 ,單型腔模具注塑模具生產(chǎn)時(shí)可能性??產(chǎn)生的尺寸誤差為 ( 不同的材料，有不同的值，如：聚甲醛為 0.2%,尼龍 66 為%s??s ?0.3% ,聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS 等非結(jié)晶型塑料為 0.05%),則有塑件尺寸精度的表達(dá)?式為：L %+ （n-1 ）L % 4%?s?s??簡(jiǎn)化后可得型腔數(shù)目為：n 2450????s?對(duì)于高精度制品，由于多型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻一致，故通常推薦型腔數(shù)目不超過(guò) 4 個(gè).4、根據(jù)注射機(jī)的額定最大注射量確定型腔數(shù)目。設(shè)注射機(jī)的最大注射量 G（g） ，單個(gè)制品的質(zhì)量為 W1（g） ，澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為 W2（g） ，則型腔數(shù)目 n 為：n 128.0W??型腔的排布設(shè)計(jì)原則：多型腔有模板上的排列形式通常有圓形、H 形、直線型及復(fù)合型等，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：1、 盡可能采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。2、 型腔布置與澆口開高部位應(yīng)力求對(duì)稱，以便停止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。3、 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸。已知的體積 V 塑 或質(zhì)量 W 塑 ，又因?yàn)榇水a(chǎn)品屬大批量生產(chǎn)的小型塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度較高，綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素，以及注射機(jī)的型號(hào)選擇，初步確定采用一模四腔對(duì)稱性排布,分流道直徑可選 1.6~9.5mm(參見《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》P59 表 4-3 部分塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍)。由塑件的外形尺寸(塑件壁厚 0.8<1.0<2.4)和機(jī)械加工的因素，確定采用點(diǎn)澆口，根椐塑件的材料及尺寸，澆口直徑可選 0.8~1.3mm(參見 《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》P67 表 4-7 側(cè)澆口和點(diǎn)澆口的推薦值) 。采用對(duì)稱平衡的排布 ,如下圖示： 7型腔數(shù)目及排布圖五、 分型面的選擇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.一副模具根據(jù)需要可能有一個(gè)或兩個(gè)以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以與合模方向平行或傾斜.分型面的選擇應(yīng)遵循以下原則:1、便于塑件脫模：開模是應(yīng)盡量使塑件留在動(dòng)模內(nèi)；應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯；應(yīng)合理塑件在型腔中的方位。2、考慮和保證塑件的外觀不遭損害。3、盡力保證塑件尺寸的精度要求。4、有利于排氣和盡量使模具加工方便。本塑件屬于薄壁殼小型塑件，塑件冷卻時(shí)會(huì)因?yàn)槭湛s作用而包覆在凸模上，故從塑件脫模和精度要求角度考慮，應(yīng)有利于塑件滯留在動(dòng)模一側(cè)，以便于脫模，而且不影響塑件的質(zhì)量和外觀形狀，以及尺寸精度。8綜合以上因素，分型面應(yīng)選擇在瓶蓋的下部較為合理，如圖所示:分型面圖六、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)注射模的澆注系統(tǒng)是指從注流道的開始端到型腔之間的熔體流動(dòng)通道。其作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有序地充真到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。設(shè)計(jì)原則：澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)保證塑件熔體的流動(dòng)平穩(wěn)、流程應(yīng)盡量短、防止型芯變形、整修應(yīng)方便、防止制品變形和翹曲、應(yīng)與塑件材料品種相適用、冷料穴設(shè)計(jì)合理、盡量減少塑料的消耗。1、 主流道設(shè)計(jì)：主流道是連接注射機(jī)噴嘴與公流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度。本塑件所用的材料為 LDPE（底密度聚乙烯） ，根據(jù)其流動(dòng)性特點(diǎn)，主流道設(shè)計(jì)的主要參數(shù)如下：① 、主流道圓錐角ａ= ，內(nèi)壁粗糙度為 Ra0.63μm.?5② 、主流道大端呈圓角，取半徑 r=3mm,以減小料流轉(zhuǎn)過(guò)渡時(shí)的阻力。9③ 、主流道應(yīng)盡可能的短，過(guò)長(zhǎng)則會(huì)影響熔體的順利充型，此處根據(jù)實(shí)際情況選35mm.④ 、襯套與主流道設(shè)計(jì)成整體, 材料使用 T8，熱處理強(qiáng)度為 53-57HRC.2、 冷料穴的設(shè)計(jì)：冷料穴一般位于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用就是存放料流前峰的“冷料”,防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成冷接縫；此外，在開模時(shí)又能將主流道凝料從定模板中拉出。本塑件采用無(wú)拉料桿的冷料穴。分流道設(shè)計(jì)：分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用。多型腔模具必定設(shè)計(jì)分流道，單型腔大型塑件在使用多個(gè)點(diǎn)澆口時(shí)也要設(shè)置分流道。① 、分流道截面形狀和尺寸的選擇：通常的分流道截面形狀有圓形、矩形、梯形、U 形和六角形等，為了減少流道內(nèi)壓力損失和傳熱損失，希望流道的截面積大、表面積小。因此可用流道截面積與其周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率。由于正方形流道凝料脫模困難，六角形流道效率低而圓形截面流道在加工時(shí)兩半很難對(duì)準(zhǔn)，在此，選擇半圓形，取半圓直徑 4.5mm.參見《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》59 頁(yè)表 4-3② 、分流道的布置分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置分平衡式與非平衡式兩種，根據(jù)上面所選型腔的布局，分流道采用平衡式的布置如下圖：103、 澆口設(shè)計(jì)：澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸對(duì)塑件質(zhì)量的影響很大。本塑件屬于小型塑件，用一模多腔，其表面要求較高，而點(diǎn)澆口截面積小，對(duì)于纖維增強(qiáng)的塑料，澆口斷開時(shí)不會(huì)損傷塑件表面，故而確定采用點(diǎn)澆口。澆口位置的選擇：澆口開設(shè)的位置對(duì)制品的質(zhì)量影響很大，在確定澆口時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：澆口應(yīng)開在能使型腔各個(gè)角落同時(shí)充滿的位置澆口應(yīng)開設(shè)在制品壁厚較厚的部位，以利于補(bǔ)縮，澆口的位置應(yīng)選擇在有利于型腔中氣體的排除澆口的位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位，對(duì)于圓筒類制品，采用中心澆口比側(cè)澆口好。對(duì)于帶細(xì)長(zhǎng)的型芯模具，宜采用中心頂部進(jìn)料方式，以避免型芯因沖擊變形。澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位根據(jù)以上原則，瓶蓋屬于圓筒類制品，故而采用中心澆口?；緟?shù)如下圖所示:澆注系統(tǒng)圖根據(jù)塑件的外形尺寸和質(zhì)量等決定影響因素，初步取值如下：由塑件質(zhì)量 W 塑=2.6g 可得 d 取 4 D 取 6d=4mm D=6mm R=15mm h=5mm d1=1mmH1=4.5mm l=60~70mm L=25mm a=4。 a1=10。 L1=17mm4、溢流排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：11排氣系統(tǒng)對(duì)于讓塑料充滿型腔，防止產(chǎn)生接縫和表面輪廓不完整等缺陷有著很重要的作用。一般大型模具，要在分型面開設(shè)專門的排氣槽，以利型腔內(nèi)氣體的排除。排氣方式：排氣槽一般通常開設(shè)在分型面上凹模一邊，位置位于塑料熔體流動(dòng)的末端。一般情況下，排氣槽尺寸以氣體能夠順利排出而不產(chǎn)生溢料為原則。排氣槽寬度可取1.5～6 mm，深度可取 0.025～0.1 mm，長(zhǎng)度可取 0.8～1.5 mm。但對(duì)于此模具，無(wú)需設(shè)計(jì)專門的排氣槽來(lái)排氣，可通過(guò)分型面及活動(dòng)型芯與模板之間配合間隙來(lái)排氣，足夠能使氣體順利排出。注：在工廠中，可以利用推桿和模板間的間隙；模板和型芯定位孔；模板和鑲塊的縫隙；側(cè)抽芯和型腔板的間隙；定?；顒?dòng)型芯和定面板的間隙等排氣。甚至當(dāng)動(dòng)定模接觸表面的粗糙度較大時(shí)，動(dòng)定模之間也可以排氣。在本設(shè)計(jì)中，可利用頂桿間隙和定模型芯間隙排氣，不再開設(shè)排氣系統(tǒng)。七、 注射機(jī)的選擇及型號(hào)和規(guī)格根據(jù)所選擇的參數(shù)，初步估算澆注系統(tǒng)的:體積: V 澆 =8~9cm3。其質(zhì)量約為：W 澆 =V 澆 ×r 塑 =7.5~8.5g。S=(n×W 塑 + W 澆 ) /0.8=23~24g。可以初步選項(xiàng)注射機(jī)型號(hào)為： XS-Z-30XS-Z-30 注射機(jī)的技術(shù)規(guī)格如下:型號(hào)： XS-Z-30額定注射量(cm 3)： 30螺桿直徑(mm)： 28注射壓力 (MPa)： 119注射行程（mm）： 130注射時(shí)間（s）： 0.7注射方式： 柱塞式12合模力 kN）： 250最大注射面積（cm 2）： 90最大開（合）模行程（mm）： 160模具最大厚度（mm）： 180模具最小厚度（mm）： 60模板最大距離（mm）： 340動(dòng)、定模固定板尺寸（mm）： 250×280噴嘴圓?。╩m）： 12噴嘴孔徑（mm）： 2以上參數(shù)參見《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》第 240 頁(yè)附錄 E，部分國(guó)產(chǎn)注射成型機(jī)的型號(hào)及技術(shù)參數(shù)。柱塞式注射機(jī)成型原理：先將粉狀或粒狀從注射機(jī)的料斗中送進(jìn)配備加熱裝置的料筒中，塑化成熔融狀態(tài)；然后，在柱塞的推動(dòng)下，塑料熔體被壓縮，并以極快的速度向前經(jīng)噴嘴注入到模具型腔中，最后充滿型腔的熔體經(jīng)過(guò)保壓、冷卻而固華成塑件開模取出。如此即完成一個(gè)成型周期。柱塞式成型機(jī)中，塑料熔化成黏流態(tài)的熱量主要由筒外部的加熱器提供。在柱塞的平穩(wěn)推動(dòng)下，料流是一種平緩的滯流態(tài)勢(shì)。料筒內(nèi)同一橫截面上不同徑距的質(zhì)點(diǎn)有著梯度變化的流速，結(jié)果靠料筒軸心的流速快，靠近料筒壁的流速慢。料筒同一截面上的溫度分布也有差異，靠近筒壁的料，因流速慢，又直接接受外壁的電熱圈加熱，所以溫度高；而靠近軸心的料，因流動(dòng)快，且又與料筒加熱圈隔了一層熱阻很大的塑料層，所以溫度低?？梢娫谥搅贤矁?nèi)，塑料的塑化程度很不均勻。注射機(jī)的分類：按外形可分為：臥式、立式和直角式按傳動(dòng)方式可分為：機(jī)械式、液壓式和液壓、機(jī)械聯(lián)合式按用途又可分為：通用型和專用型所選注射機(jī)的型號(hào)為：XS-Z-30，屬于臥式通用型注射機(jī)。13八、成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作尺寸計(jì)算一、 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：塑料在成型加工過(guò)程中，用來(lái)充填塑料熔體以成型制品的空間被稱為型腔。而構(gòu)成這個(gè)型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模，凸模、小型芯、螺紋型芯或型環(huán)等。由于這些成型零件直接與高溫、高壓的塑料熔體接觸，并且脫模時(shí)反復(fù)與塑件摩擦，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐摩性和較低的表面粗糙度。同時(shí)還應(yīng)考慮零件的加工性和模具的制造成本。凹模的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：凹模又稱陰模，是成型塑件外輪廓的零件。凹模有整體結(jié)構(gòu)式和組合式。（1）整體式凹模：由整塊金屬材料直接加工而成，這種形式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固可靠，不易變形，成型的塑件質(zhì)量較好。但當(dāng)塑件形狀復(fù)雜時(shí)，采用一般機(jī)械加工方法制造型腔比較困難。因此它適用于形狀簡(jiǎn)單的塑件。（2）組合式凹模：對(duì)于形狀復(fù)雜的塑件或難于機(jī)械加工的整體式凹模，為了節(jié)省貴金屬，便于型腔加工，減少熱處理，通常采用組合式凹模。亦可以分為：整體式凹模、整體嵌入式凹模、局部鑲嵌式凹模、大面積鑲嵌式凹模、四壁拼合式凹模。14本塑件的外形簡(jiǎn)單，采用整體式凹模。其適用于形狀簡(jiǎn)單且凸模高度較小的塑件，整體式凹模為非穿通式模體，強(qiáng)度好，不易變形。凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：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。（1）整體式凸模：當(dāng)塑件的內(nèi)形比較簡(jiǎn)單，深度不大時(shí)，可采用整體式凸模，其結(jié)構(gòu)牢固，成型塑件的質(zhì)量好，但機(jī)械加工不便，鋼材耗量較大，適用于小型凸模。（2）組合式凸模：當(dāng)塑件的內(nèi)形比較復(fù)雜而不便于機(jī)械加工時(shí)，或形狀雖不復(fù)雜，但為了節(jié)省貴金屬，減少加工量，通常采用組合式凸模。固定板和凸模可分別采用不同的材料制造和熱處理，然后再連接成一體，這種結(jié)構(gòu)形式適用于大型凸模。由瓶蓋的特殊結(jié)構(gòu)，有兩層，內(nèi)有螺絲，采用鑲件組合式凸模。二、 成型零件工作尺寸計(jì)算：成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸，通常包括凹模和凸模的徑向尺寸（包括零件的長(zhǎng)和寬） 、凹模和凸模的高度尺寸及位置尺寸，故零件的工作尺寸計(jì)算主要是凹模和凸模的尺寸計(jì)算。1、產(chǎn)生偏差的原因：①．塑料的成型收縮 成型收縮引起制品產(chǎn)生尺寸偏差的原因有：預(yù)定收縮率（設(shè)計(jì)算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實(shí)際收縮率之間的誤差；成型過(guò)程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動(dòng)。σ s=(Smax-Smin)×制品尺寸σ s 成型收縮率波動(dòng)引起的制品的尺寸偏差。Smax、S min 分別是制品的最大收縮率和制品的最小收縮率。 ?、冢尚土悴考哪＞咧圃炱睢 」ぷ鞒叽绲闹圃炱畎＞叩募庸て詈脱b配偏差。加工偏差就是模具在制造過(guò)程中所產(chǎn)生的尺寸偏差，裝配偏差主要是模具在分型面上的合模間隙以及組合模具的配合偏差。③．成型零部件的磨損成型零部件的摩損相對(duì)于精度要求不高的大型零部件來(lái)說(shuō)，可以不考慮，但對(duì)于精度要求較高的小型零部件，就必須要對(duì)其進(jìn)行考慮。２、本產(chǎn)品為 LDPE制品，屬于大批量生產(chǎn)的小型塑件，預(yù)定的收縮率的最大值和最15小值分別取 1.5%和 3.5％。平均收縮率 為 2.5%,此產(chǎn)品采用 6 級(jí)精度，屬于一般精度制品。s因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù) x 取值可在 0.5~0.75的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機(jī)械加工的型腔和型芯的制造公差可達(dá)到 IT７～I(xiàn)T ８級(jí)，綜合參考，相關(guān)計(jì)算具體如下：凹模徑向尺寸計(jì)算：（相關(guān)公式參見《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》第 79-80 頁(yè)）圖 B: mLsLZZsMM12.048.0101468]%)5[(2[(?????????(C1)±δz/2 =(1+ sˉ )C1S±δz/2=(1+2.5%)×2±0.32/2=2.05±0.16 mm凸模計(jì)算:mLsLZZsMM09. 0436.202513]%).[([(?????????mHsZZMSM1.04.0075]2%)[(1[(?????????16圖 A 中：(LM1) 0-δz =[ (1+ sˉ )LM1S+0.5×Δ] 0-δz=[ (1+2.5%)×26+0.5×0.48]0-0.48/4=26.650-0.12( L1) 0+δz =[(1+ sˉ )L1S - 0.5×Δ] 0+δz=[ (1+2.5%)×16-0.5×0.4]+0.4/40=16.2+0.10(lx) 0+δz =[(1+ sˉ )lXS - 0.5×Δ] 0+δz=[(1+2.5%)×2 - 0.5×0.24]+0.24/40=1.93+0.040(CX) ±δz/2 =(1+s ˉ )CXS±δz/2=(1+2.5%)×11±0.38/2=11.27±0.19(wx)0+δz =[(1+ sˉ )w XS - 0.5Δ] 0+δz=[(1+2.5%)×0.5-0.5×0.24]+0.24/40=0.4+0.060圖 A圖 B17圖 cl,1圖 C 中，螺紋型芯與大型芯的配合采用 H8/f8。型芯徑向尺寸計(jì)算： 18.0362??il(hQ) 0+δz =[ (1+ sˉ )hQS-0.5×Δ] 0+δz=[ (1+2.5%)×3-0.5×0.24]+0.24/40=2.96+0.060(hQ1) 0-δz =[(1+ sˉ )hQ1s+0.5×Δ] 0-δz =[ (1+2.5%)×10-0.5×0.32] 0-0.32/4=10.09 0-0.08(lQ2) 0-δz =[ (1+ sˉ )lQ2S+0.5×Δ] 0-δz=[ (1+2.5%)×9+0.50.32]0-0.32/4=9.070-0.08計(jì)算螺紋型芯的工作尺寸：（1）螺紋型芯大徑： (dM 大 )0-δz =[(1+ sˉ )ds 大 +Δ 中 ] 0-δz螺紋型芯中徑： (dM 中 )0-δz =[(1+ sˉ )ds 中 +Δ 中 ] 0-δz螺紋型芯小徑： (dM 小 )0-δz =[(1+ sˉ )ds 小 +Δ 中 ] 0-δzdM 大 , dM 中 , dM 小 ——— 分別為螺紋型芯的大，中，小徑；ds 大 ， ds 中 ，d s 小 ——— 分別為塑件內(nèi)螺紋大，中，小徑基本尺寸；Δ 中 ———塑件螺紋中徑公差；18δz———螺紋型芯的中徑制造公差，其值取 Δ/5。將數(shù)據(jù)代入以上公式計(jì)算得：(dM 大 )0-δz =[(1+2.5%)×14+0.03]0-0.03/5=14.380-0.006(dM 中 )0-δz =[(1+2.5%)×12.701+0.03]0-0.03/5=13.0490-0.006(dM 小 )0-δz =[(1+2.5%)×11.835+0.03]0-0.03/5=12.1610-0.0063、型腔壁厚和底板厚度計(jì)算注射模在其工作過(guò)程需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過(guò)大，注射模及其成型零部件將會(huì)產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，或產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對(duì)接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象，從而導(dǎo)致整個(gè)模具失效或無(wú)法達(dá)到技術(shù)質(zhì)量要求。因此，在模具設(shè)計(jì)時(shí)，成型零部件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算和校核是必不可少的。一般來(lái)說(shuō)，凹模型腔的側(cè)壁厚度和底部的厚度可以利用強(qiáng)度計(jì)算決定，但凸模和型芯通常都是由制品內(nèi)形或制品上的孔型決定，設(shè)計(jì)時(shí)只能對(duì)它們進(jìn)行強(qiáng)度校核。因在設(shè)計(jì)時(shí)采用的是鑲嵌式圓形型腔。因此，計(jì)算參考公式如下：側(cè)壁：按強(qiáng)度計(jì)算： ??)12(??mPrs?按剛度計(jì)算：??)125.7.0(???rpErsp?底部：按強(qiáng)度計(jì)算：19???21.rphms?按剛度計(jì)算： ??349.0?ErPhms?凸模計(jì)算：按強(qiáng)度計(jì)算： ????mPLr2?按剛度計(jì)算： ??34??ELPrm?參數(shù)符號(hào)的意義和單位以及經(jīng)查表所得值如下：Pm 模腔壓力（MPa）取值范圍 50~70E 材料的彈性模量（MPa）查得 2.06×105[ ] 材料的許用應(yīng)力（MPa）查得 176.5；?[δ] 成型零部件的許用變形量（mm ）查得 0.05；將以上值代入公式計(jì)算可得：按強(qiáng)度計(jì)算得：s 4.93mm hs 4.38mm r 8.52mm??按剛度計(jì)算得：s 0.93mm hs 1.91mm r 3.97mm模具采用材料為 3Gr2W8V，淬火中溫回火，≥ 46HRC20九、 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)為了保證注射模準(zhǔn)確合模和開模，在注射模中必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是導(dǎo)向，定位以及承愛一定的側(cè)向壓力。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定們兩種，根據(jù)本塑件的實(shí)際情況，采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。一、 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：1、 定位件用：模具閉合后，保證動(dòng)定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過(guò)程中也起定位作用，便于裝配和調(diào)整。2、 導(dǎo)向作用：合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。3、 承受一定的側(cè)向壓力。二、導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)原則：1、導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度。2、導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面的高度高出 6-8mm，以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰而損壞。3、導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度和強(qiáng)度。214、為了使導(dǎo)柱能順利的進(jìn)入導(dǎo)套、導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角.5、導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不愛損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。6、一般導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合形式按 H8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按 H7/k6，導(dǎo)套外徑的配合按 H6/k6;7、除了動(dòng)模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外、 ，一般還在動(dòng)模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng)。8、導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定，可參考標(biāo)準(zhǔn)框架數(shù)據(jù)選取。三、導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)：一般在注射模中，動(dòng)、定模之間的導(dǎo)柱既可設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，也可設(shè)置在定模一側(cè)，視具體情況而定，通常設(shè)置在型芯凸出分型面最長(zhǎng)的那一側(cè)。而雙分型的注射模，為了中間板在工作過(guò)程中的支承和導(dǎo)向，所以在定模一側(cè)一定要設(shè)置導(dǎo)柱。如下圖所示：模具結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)：1、導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)：（1）鉚合式導(dǎo)柱：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，但導(dǎo)柱損壞后更換麻煩。（2）直通式導(dǎo)柱：拆裝方便，便于維修，但制造比較費(fèi)時(shí)，且需增加墊板，適用于22大型固定式模具。（3）壓入式合模銷：在垂直分型面的模具中，為了保證錐模套中的對(duì)拼凹模相對(duì)位置準(zhǔn)確，常采用兩個(gè)合模銷。本次設(shè)計(jì)結(jié)合零件結(jié)構(gòu)及其它各方面的要求，選用直通式導(dǎo)柱。2、對(duì)導(dǎo)柱的要求：（1）導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須比凸模端面的高度高出 6～8㎜，以免在導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向之前型芯進(jìn)入型腔時(shí)與凹模相碰而損壞。此外，導(dǎo)柱長(zhǎng)于凸模端面，脫模后可按任何利于操作的位置放在工作臺(tái)上，而不致于擦傷凸模成型表面。（2）為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)柱的端部應(yīng)該做成圓錐形或半球形的先導(dǎo)部分。球形先導(dǎo)部分因制造費(fèi)時(shí)，一般很少采用。（3）導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來(lái)確定，應(yīng)保證導(dǎo)柱具有足夠的抗彎強(qiáng)度。（4）導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的型芯。（5）導(dǎo)柱尾部通常應(yīng)埋入模板內(nèi)。（6）導(dǎo)柱配合部分的表面光潔度應(yīng)高一些。（7）導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按 H8/h8 間隙配合，固定部分按 H7/m6 過(guò)渡配合導(dǎo)柱的尺寸如下圖：導(dǎo)柱與導(dǎo)套選用間隙配合.導(dǎo)套的設(shè)計(jì):231、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)：（1）套筒式導(dǎo)套：用于模套高度不大的簡(jiǎn)單模具。（2）臺(tái)階式導(dǎo)套：檢修方便，能保證導(dǎo)向精度，主要用于精度要求較高的大型模具。（3）凸臺(tái)式導(dǎo)套：主要用于固定式模具中的推出機(jī)構(gòu)。（4）帶油槽的導(dǎo)套：可以改善導(dǎo)向條件，減少磨擦，但增加了制造成本，僅用于模具溫度不高的固定式注射模。結(jié)合零件結(jié)構(gòu)及模具整體要求，選用臺(tái)階式導(dǎo)套。2、對(duì)導(dǎo)套的要求：（1）為使導(dǎo)柱比較順利地進(jìn)入導(dǎo)套，在導(dǎo)套的前端應(yīng)倒有圓角 R。（2）對(duì)于大型注射模，當(dāng)開模力過(guò)大時(shí)，為了防止導(dǎo)套拔出，應(yīng)在導(dǎo)套上部加裝蓋板。（4）導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌＃?）導(dǎo)套配合部分的表面光潔度不能過(guò)低。（5）導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分按 H8/h8 間隙配合，導(dǎo)套外徑按 H7/m6 過(guò)渡配合。導(dǎo)套設(shè)計(jì)及尺寸如下圖所示:點(diǎn)澆口形式的雙分型號(hào)面注射模應(yīng)注意使分型面 A 的分型號(hào)距離能保證澆注系統(tǒng)凝料順利取出，一般 A 分型號(hào)面分型距離為：s=s1+3~5mm24s——A 分型面分型距離(mm)；s1——澆注系統(tǒng)凝料在合模方向上的長(zhǎng)度(mm)。雙分型面模具中要注意導(dǎo)術(shù)的設(shè)置及導(dǎo)柱的長(zhǎng)度，如刻導(dǎo)柱同時(shí)對(duì)動(dòng)模部分導(dǎo)向，則導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)按下式計(jì)算：L≥s+H+8~10mmL——導(dǎo)柱導(dǎo)向部分長(zhǎng)度(mm);s——A 分型面分型距離(mm);H——中間板的厚度（mm） 。s1=46.5mm s=49.5~51.5mm H=34.5mm L≥92mm定端與模板間用 H7/m6 或 H7/k6 的過(guò)渡配合,導(dǎo)向部分通常采用 H7/f7 或 H8/f7 的間隙配合。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的要求，與導(dǎo)柱同動(dòng)作的彈簧應(yīng)布置 4 個(gè)，并盡可能對(duì)稱布置于 A 分型面的四周，以保持分型時(shí)彈力均勻，中間板不被卡死。布局形式如圖所示：導(dǎo)柱排布圖 25十、 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在注射成型的每一循環(huán)中，都必須便塑件從模具型腔中型芯上脫出,模具中這種脫出機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)（或推出機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)） 。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個(gè)動(dòng)作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動(dòng)分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內(nèi)取出。1、 脫模機(jī)構(gòu)的組成:推出機(jī)構(gòu)由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位部件組成。即推件板、推件板緊固螺釘、推板固定板、推桿墊板、頂板導(dǎo)柱、頂板導(dǎo)套以及推板緊固螺釘。脫模機(jī)構(gòu)的分類：一．按驅(qū)動(dòng)方式分：1．手動(dòng)脫模，它是在開模后，用人工操作推出機(jī)構(gòu)取出塑件。其動(dòng)作平穩(wěn)，對(duì)塑件無(wú)撞擊，操作安全，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低；2．機(jī)動(dòng)脫模，是利用注射機(jī)的開模動(dòng)作使塑件脫離型腔。開模時(shí)塑件先隨動(dòng)模一起移動(dòng)，達(dá)到一定位置時(shí)，脫模機(jī)構(gòu)被注射機(jī)上固定不動(dòng)的推桿（或頂桿）頂住而不能隨動(dòng)模繼續(xù)移動(dòng)，從而使塑件脫離模腔。機(jī)動(dòng)脫模生產(chǎn)效率高，推出力大，生產(chǎn)中被廣泛采用；3．液壓脫模，注射機(jī)上設(shè)置有專用的液壓頂出裝置（即液壓缸） ，當(dāng)開模到一定距離后，通過(guò)液壓缸活塞驅(qū)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)脫模動(dòng)作。液壓式的頂出力、速度和時(shí)間可通過(guò)液壓系統(tǒng)26調(diào)節(jié)，但需要專用液壓裝置；4．氣動(dòng)脫模，利用壓縮空氣，通過(guò)型腔里微小的頂出氣孔或受氣閥將塑件吹出，氣動(dòng)方式可以真截吹出塑件，且制件表面無(wú)任何痕跡，但是需要專用裝置。二．按推出零件的類別分類：（1）推桿式脫模，應(yīng)用廣泛，常用圓形截面推桿，其具有制造簡(jiǎn)單、更換方便、推出效果好等特點(diǎn)。是推桿直接與塑件直接接觸，開模后將塑件推出。（2）推管推出脫模，又稱空心推桿或頂桿.特別適用于圓環(huán)形、圓筒形等中心帶孔及薄壁圓桶形塑件.推管整個(gè)周邊推頂塑件，使塑件受力均勻，無(wú)變形、無(wú)推出痕跡等優(yōu)點(diǎn)。推管推出機(jī)構(gòu)的常用方式是將主型芯固定于動(dòng)模座板的推管脫模機(jī)構(gòu)。（3）推件板推出脫模，又稱卸料板或刮板。其特點(diǎn)是推出面積大、推力均勻，塑件不易變形，表面無(wú)推出痕跡，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具無(wú)需設(shè)置復(fù)位桿，適用于大筒形塑件或薄壁容器及各種罩殼形塑件。（4）利用成型零件推出制品的脫模，適用于螺紋型環(huán)一類的制品，利用模具中某些成型零件推出塑件。（5）多元聯(lián)合式脫模，對(duì)于某些深腔殼體、薄壁制品以及帶有環(huán)狀凸起、凸肋或金屬嵌件的復(fù)雜制品，為防止其出現(xiàn)缺陷，常采用兩種或兩種以上的推出機(jī)構(gòu)聯(lián)合動(dòng)作以完成脫模過(guò)程。三．按脫模動(dòng)作分類：（1）一次推出脫模，最常用的一種脫模方式，塑件只經(jīng)過(guò)推出機(jī)構(gòu)一次動(dòng)作就能脫模，故又稱簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)。（2）二次推出脫模。一般的塑件，其推出動(dòng)作都是一次完成的，但是某些特殊形狀的塑件，一次推出動(dòng)作難以將制品從型腔中推出或者制品不能自動(dòng)脫落，這時(shí)就必須增加一次推出動(dòng)作才能使制品脫落。二次推出脫模兩次推出的行程一般都有一定的差值，行程大與行程小者既可以同時(shí)動(dòng)作，也可以滯后動(dòng)作。同時(shí)動(dòng)作時(shí)要求行程小者提前停止動(dòng)作；若不同時(shí)動(dòng)作時(shí)，要求行程大者的零件滯后運(yùn)動(dòng)。（3）動(dòng)定模雙向推出脫模，在某些情況下，當(dāng)塑件被推出后還需延遲動(dòng)作再推出澆注凝料等，尤其用于潛伏式澆注系統(tǒng)注射模具。27（4）帶螺紋塑件的脫模機(jī)構(gòu)可采用強(qiáng)制脫模、活動(dòng)型芯和型環(huán)形式脫螺紋及回轉(zhuǎn)式脫螺紋。2、 設(shè)計(jì)原則：a、 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)在動(dòng)模一側(cè)，以便借助于開模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作；b、 保證塑件不因推出而變形損壞,外形良好；c、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠:機(jī)械的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強(qiáng)度；3、 脫模力的計(jì)算：脫模力是指將塑件從型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力。它是設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)的重要依據(jù)之一.當(dāng)塑件收縮包緊型芯時(shí)，其受力情況為：正壓力 F 正=F 包，即它的正壓力就是塑件對(duì)型芯的包緊力，些時(shí)的摩擦阻力為：F 阻=f×F 正=f×F 包。當(dāng)型芯存在錐度的時(shí)候，故在脫模力（F 脫） 的作用下，塑件對(duì)型芯的正壓力降低了 F脫×sina,即變成了（F 正-F 脫×sina） ，所以些時(shí)的摩擦阻力為：F阻=f(F 正-F 脫×sina)=f×F 正-f×F 脫×sina式中：F 阻 摩擦阻力（N）f 摩擦系數(shù)，一般取 f=0.15 - 1.0F正 因塑件收縮對(duì)型芯產(chǎn)生的正壓力（即包緊力）(N)F脫 脫模力A 脫模斜率，一般為 1度到 2度.根據(jù)力平衡原理，列出平衡方程式：∑F x=0F 脫 +F 正 sinα=F 阻 cosα由于 a 一般非常小，式中的 f×sina 會(huì)非常接近于 0,故與之相乘的項(xiàng)之值可近似的等于 0,因此上式中的 f×F脫×sina 可以忽略，當(dāng)該項(xiàng)忽略時(shí)，上式變成：F脫=f×F 正×cosa-F 正×Sina=F 正（f×cosa-sina）當(dāng)(f×sina×F 脫)項(xiàng)忽略不記時(shí)，即為：F脫+F 正×sina=(f×F 正-f×F 脫×sina) ×cosaF脫= afFaf cosin1)t(cosin1)i( ???????正正28F 脫=p A?式中：p 塑件對(duì)型芯產(chǎn)生的單位正壓力（包緊力）,一般 p=8-12MPa,薄件取小值，厚件取大值。A 塑件包緊型芯的側(cè)壓力對(duì)于不通孔的殼形塑件脫模時(shí)，還需要克服大氣壓力造成的阻力 F 阻,其值為：F 阻=0.1AA 為型芯端面面積故總的脫模力應(yīng)為：F 總脫=F 脫+F 阻或 F 總脫=F 脫+0.1Ap 為塑件對(duì)型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑件 p 取2.4~3.9×107Pa;模內(nèi)冷卻的塑件 p 約取 0.8~1.2×107Pa。經(jīng)計(jì)算 A=615.44mm2 ,式中 μ 取 0.25,p 取 1×107Pa,取 α= 。?45將數(shù)據(jù)代入上面導(dǎo)出的公式可得：Ft=615.44×10-6×1×107(0.25×cos45′ -sin45′ )=1457.91N。脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積增加而增大，隨脫模斜度的增加而減小。由于影響脫模力大小的因素很多，如推出機(jī)構(gòu)本身運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力、塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力及成型工藝條件的波動(dòng)等等，因此要考慮到所有因素的影響較困難,因此上面計(jì)算出來(lái)的結(jié)果只是一個(gè)近似值，實(shí)際的脫模力應(yīng)比計(jì)算出來(lái)的要大才合理。4、 用推件板推出機(jī)構(gòu)中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.20~0.25mm 的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。5、 復(fù)位零件：對(duì)于推件板推出機(jī)構(gòu)而言，由于推桿端面與推件板接觸，可以起到復(fù)位桿的作用。因此，可以不必再另外設(shè)置復(fù)位桿。6、 排氣系統(tǒng)：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(huì)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29而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋） ，同時(shí)積存的氣體還會(huì)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(wèn)題。有時(shí)在注射成型過(guò)程中，為保證型腔充填量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，也可容納一定量的氣體。通常中小型模具的簡(jiǎn)單型腔，可利用推桿、活動(dòng)型芯以及雙支點(diǎn)的固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，其間隙為 0.03~0.05mm。十一、 溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)塑料在成型過(guò)程中,模具溫度會(huì)直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過(guò)高，成型收縮大，脫模后塑件變形率大，而且還容易造成溢料和黏模；模具溫度過(guò)低，則熔體流動(dòng)性差，塑件輪廓不清晰，表面會(huì)產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當(dāng)模具溫度不均勻時(shí)，型芯和型腔溫度差過(guò)大，塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形，會(huì)影響塑件的形狀和尺寸精度。高置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。冷卻系統(tǒng)的作用：1、防止塑件脫模變形。2、縮短成型周期。3、使結(jié)晶性塑料冷凝形成較低的結(jié)晶度，以得到柔軟性、撓曲性、伸長(zhǎng)率較好的塑件。設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮的因素：1、模具的結(jié)構(gòu)形式。2、模具的大小。3、塑件熔接痕的位置。冷卻系統(tǒng)的開設(shè)原則：1、當(dāng)模具僅設(shè)一個(gè)入水接口和一個(gè)出水接口時(shí)，應(yīng)將冷卻管道進(jìn)行串聯(lián)連接。302、采用多而細(xì)的冷卻管道，比采用獨(dú)根大冷卻管道好，因?yàn)槎喽?xì)的冷卻管道擴(kuò)大了模溫調(diào)節(jié)的范圍。3、在收縮率大的塑料制品模具中，應(yīng)沿其收縮方向設(shè)置冷卻回路。4、普通模具的冷卻水應(yīng)采用常溫下的水，通過(guò)調(diào)節(jié)水的流量來(lái)調(diào)節(jié)模具溫度。5、合理地確定冷卻管道的中心距以及冷卻管道與型腔壁的距離，一般為冷卻管道直徑d 的(1～ 2)倍,管道與管道間的距離一般為(2.5～4)d 。6、盡可能使所有的冷卻管道孔分別到各處型腔表面的距離相等。7、應(yīng)加強(qiáng)澆口處的冷卻。8、應(yīng)避免將冷卻管道開設(shè)在制品熔合紋的部位。9、注意水管的密封問(wèn)題。10、進(jìn)、出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)，為了不影響操場(chǎng)作，通常應(yīng)將進(jìn)、出口水管接頭設(shè)在注射機(jī)背面的模具一側(cè)?；驹瓌t：熔體熱量 95%由冷卻介質(zhì)（水）帶走，冷卻時(shí)間占成型周期的 2/3。注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則：1. 冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大 型腔表面的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)。2．冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等 當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水道到型腔表面最好距離相等，但是當(dāng)塑件不均勻時(shí)，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應(yīng)近一些，間距也可適當(dāng)小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應(yīng)大于 10mm，常用 12~15mm.3．澆口處加強(qiáng)冷卻 塑料熔體充填型腔時(shí)，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度就越低，因此澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻，通常將冷卻水道的入口處設(shè)置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠(yuǎn)離澆口部分的模具在經(jīng)過(guò)一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。4．冷卻水道出、入口溫差應(yīng)盡量小 如果冷卻水道較長(zhǎng)，則冷卻水出、入口的溫差就比較大，易使模溫不均勻，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起注意。冷卻水道的總長(zhǎng)度的計(jì)算可公式：Lw=Aw/πLw 冷卻水道總長(zhǎng)度 Aw 熱傳導(dǎo)面積 Dw 冷卻水道直徑根據(jù)模具結(jié)構(gòu)要求，冷卻水道長(zhǎng)度5．冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置 31聚乙烯的收縮率大，水道應(yīng)盡量沿著收縮方向設(shè)置。6．合理確定冷卻水管接頭位置。為不影響操作，進(jìn)出口水管接頭通常設(shè)在注射機(jī)背面的模具同一側(cè)。7．冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其它機(jī)構(gòu)（如推桿孔，小型芯等）發(fā)生干涉現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)要通盤考慮。8．冷卻水道水管接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)，以免模具在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中造成損壞。冷卻水道的設(shè)計(jì)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 10mm 左右，不小于 8mm。根據(jù)此套模具結(jié)構(gòu)，采用孔徑為 8mm 的冷卻水道。冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)塑料制品的形狀及其所需的冷卻效果，冷卻回跟可分為直通式、圓周式、多級(jí)式、螺旋式、噴射式、隔板式等多種樣式，同時(shí)還可以互相配合，構(gòu)成各種冷卻回路。冷卻系統(tǒng)的主要形式有：1．簡(jiǎn)單流道式，即通過(guò)在模具上直接打孔，并通以冷卻水而進(jìn)行冷卻，是生產(chǎn)中最常用的一種形式。適用于成型較淺且面積較大的塑件，對(duì)深腔和高度較大的型芯冷卻效果好。 ；2．螺旋式，其特點(diǎn)是使冷卻水在模具中產(chǎn)生螺旋狀態(tài)回路，冷卻效果好，但制造比較麻煩。3．隔片導(dǎo)流式，一種用于多型芯的冷卻形式。4．噴流式，用于長(zhǎng)型芯的冷卻形式，是在型芯中間裝有一個(gè)噴水管，冷卻水從噴水管的頂端噴出，向四周分流冷卻芯壁。5．導(dǎo)熱桿及導(dǎo)熱型芯式，是在型芯上鑲有導(dǎo)熱性能好的鈹銅合金，冷卻水與鈹銅合金的全部接觸，以提高冷卻效率。冷卻系統(tǒng)的主要零件：冷卻系統(tǒng)對(duì)應(yīng)不同的冷卻裝置有不同的零件，主要有以下幾種：1．水管接頭，一般由黃銅制成，對(duì)要求不高的模具也可用一般結(jié)構(gòu)鋼制成。2．螺塞，主要用來(lái)構(gòu)造水路，起截流作用。要求高的模具用黃銅制作。3．密封圈，主要用來(lái)使冷卻回路不泄漏。4．密封膠帶，主要用來(lái)使螺塞或水管接頭與冷卻通道連接不泄漏。5．軟管，主要作用是連接并構(gòu)造模外冷卻回路。32冷卻系統(tǒng)的計(jì)算：本塑件屬于小型模具，可忽略空氣對(duì)流、輻射以及注射機(jī)接觸傳走的熱量，同時(shí)也忽略高溫噴嘴頭向模具的接觸傳給型腔的熱。對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算，及以塑料熔體釋放出的熱Q1 作總熱量，全部由冷卻介質(zhì)傳走。 (模具實(shí)際工作過(guò)程中，這些熱量應(yīng)分別由凹模和冷卻系統(tǒng)所帶走,因此此處計(jì)算是個(gè)近似值). sQnG??21凸凹式中 G1，G2 分別為凹模和型芯所承擔(dān)制品質(zhì)量(kg)，而且一般以制品壁厚的中性面作為凹模與型芯冷卻的交界面來(lái)計(jì)算 G1、G2 。對(duì)于圓筒類制品，實(shí)驗(yàn)表明約 40%的帶走，其余 60% 由型芯帶走。1．單位時(shí)間內(nèi)從型腔中散發(fā)的總熱量(Q 總=Q1),每次的注射量：G=nG 件+G 澆=24gG是總的注射量，G 件是單位所需注射量，G 澆是澆注系統(tǒng)所消耗的注射量第六部分注射機(jī)的選擇時(shí)已計(jì)算得出。確定生產(chǎn)周期： 脫冷注 tt??式中 t為生產(chǎn)周期（s）,t 注為注射時(shí)間，t 冷為冷卻時(shí)間，t 澆為脫模時(shí)間,由《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》 第 237頁(yè)附錄 D可查得 t注 15-60s,t冷 15-60s，總周期 t為 40-140s;LDPE的單位熱流量：《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》第 143頁(yè)表 4-25常用塑料熔體的單位熱流量可查得,LDPE(低密度聚乙烯)的單位熱流量 Qs為 590-690 kJ/kg每小時(shí)需要注射的次數(shù) N=3600/t;取 t=120s，可求得 N=30次.每小時(shí)的注射量： hkgGNW/72.043????從型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量 Qs取 650kJ/kg,代入式中得sQ總33hkJgkJhgQ/468/650/72.0???總2.凹模冷卻水質(zhì)體積流量： )(/1進(jìn)出凹 TCqv???公式參見《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》經(jīng) 145頁(yè) 4-91式中 為水的密度 ,C1為水的比熱容 ,T出為水管出?3/10mkg CkgJ???/187.4口設(shè)定溫度，T 進(jìn)為水管進(jìn)口設(shè)定溫度。 為凹模帶走的熱量。設(shè)定水管進(jìn)口溫度凹Q，水管出口溫度 ，則平均水溫 將以上C??23進(jìn) CT??27出 T???25出進(jìn)平數(shù)據(jù)代入得： min/1037.)2(187.406/ 33qv ????3.根據(jù)爭(zhēng) qv查《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》第 146頁(yè)表 4-26可得冷卻管道直徑 d=8mm;4.冷卻水的平均流速： smdqv/74.08.145.370232?????平 均5．冷卻管壁與水交界面的的傳熱膜系數(shù) h3: 2.08.3)(7dfh???式中，f 為與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)，查《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》第 146頁(yè)表 4-27可得，平均水溫 T平=25 攝氏度時(shí),f=6.84, 為冷卻介質(zhì)在一定溫度下的密度，此處取 ; 為冷卻介質(zhì)在圓管中的流速，取 ;d為水3/10mkg??? sm/74.0??孔直徑,取 d=8mm=0.008m。將以上數(shù)據(jù)代入上式得： 42.08.033 15)741(8.67.4??h6．凹模冷卻管的總?cè)珶崦娣e：34ThQA???3凹式中， △T 為模具溫度與冷卻介質(zhì)溫度之間的平均溫差，即: CCTTM ???? ??????? 20/)72(45/)(進(jìn)出將以上數(shù)據(jù)代入上式得： 316.018.6mA????7．計(jì)算凹模上應(yīng)設(shè)冷卻管長(zhǎng)度： dALd??/?dAL 7.27.2.459.3/10576./ 3?????本塑件是中等深度的塑件，采用點(diǎn)澆口進(jìn)料的中等深度的殼形塑件，在凹模底部附近采用簡(jiǎn)單流道式即與型腔表面等距離鉆孔的形式。由以上計(jì)算可得：通水孔直徑取 d=8mm.如下圖：十二、模具的閉模高度和開模行程驗(yàn)算1、模具的閉模高度模具的閉模高度是指模具閉模時(shí)，定模板到模腳下表面的距離，從模具的裝配圖中可知：H=174mm由注射機(jī)的選擇參數(shù)可查得：Hmin=60mmHmax=180mmHmin下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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