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目錄
摘 要
設(shè)計一套一模四腔的塑料注射模具。并對成型工藝等多方面分析，通過對數(shù)據(jù)的計算及驗算，制定正確加工方案，并對模具的所有成型零部件進(jìn)行驗證及校核，最終完成整注射套模具的設(shè)計。
關(guān)鍵詞：注塑 肥皂盒 四腔 尺寸
1
目 錄
摘 要 I
目 錄 1
前言 1
1、塑件的工藝分析 2
1.1塑件模型的建立： 2
1.2塑件參數(shù)的設(shè)計。 3
1.2.1塑料的工藝分析： 3
1.2.2塑件的收縮率、塑件的壁厚、撥模斜度。 4
1.2.3分型面設(shè)計 4
1.2.4確定型腔數(shù)量以及排列方式。 5
2、成型設(shè)備的選擇與塑料工藝參數(shù)的編制。 6
2.1計算塑件、澆注系統(tǒng)的體積 6
2.2計算塑件的質(zhì)量 6
2.3選擇注射機(jī)的類型和型號 6
2.4塑件注射工藝參數(shù)的確定 7
2.4.1查表填寫原材料的注射工藝參數(shù) 7
3、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8
3.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計 8
3.2成型零件設(shè)計、加工工藝方案的制訂。 11
3.2.1型腔。 12
3.2.2型芯。 12
3.2.3型腔、型芯加工工藝的確定 13
3.3頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計 14
3.4冷卻系統(tǒng)設(shè)計 16
3.5導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 18
3.6排氣系統(tǒng)設(shè)計 19
4、模架的選擇及校核 19
5、模具裝配圖和零件圖 22
5.1模具3D圖形繪制（附圖） 22
5.2模具及其零件2D圖形繪制（附圖） 22
6、畢業(yè)小結(jié) 22
致 謝 23
參考文獻(xiàn) 24
八孔肥皂底殼模具設(shè)計
前言
模具，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低，因此，模具被稱之為“百業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。
模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低，已成為衡量一個國家科技與產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益、新產(chǎn)品的開發(fā)能力，決定著一個國家制造業(yè)的國競爭力
1、塑件的工藝分析
1.1塑件模型的建立：
塑件2D圖如圖1所示，其中A為13。 模型3D圖如圖2所示。
圖一
圖二
1.2塑件參數(shù)的設(shè)計。
1.2.1塑料的工藝分析：
塑料品種、結(jié)構(gòu)特點、使用性能、化學(xué)穩(wěn)定性能、成型性能。
該塑料采用ABS材料。ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體的共聚物，價格便宜，原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程塑料之一。ABS無毒、無味，為呈黃色或白色不透明粒料，形成的塑料有較好的光澤，密度為1.02~1.05g/cm3。
ABS是由三種組分組成的，故它有三種組分的綜合力學(xué)性能，而每一組分又在其中起著重要的作用。丙烯腈使ABS具有良好的表面硬度、耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性，丁二烯使ABS堅韌，笨乙烯使它有優(yōu)良的成形加工性和著色性能。
ABS的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高，尺寸穩(wěn)定性較好，具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。
其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70°C左右，熱變形溫度約為93°C左右。不透明，耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。
根據(jù)ABS中三種組分之間的比例不同，其性能也略的差異，從而適應(yīng)各種不同的應(yīng)用。
使用ABS注射成形塑料制品時，由于其熔體黏度比較高，所需的注射成形力也要高些，因此，塑件對型芯的包緊力較大，故塑件需要較大的脫模斜度。同時，熔體黏度較高，使ABS制品易于產(chǎn)生熔接痕，所以模具設(shè)計應(yīng)該注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力。且ABS易于吸水，成形加工前要對其進(jìn)行干燥處理。在正常的成形條件下，ABS塑料件的制品的尺寸穩(wěn)定性較好,當(dāng)要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50°C～60°C，要求塑件光澤和耐熱時，應(yīng)控制在60°C～80°C，ABS比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成形周期短；ABS的表面現(xiàn)黏度對剪切速度的依賴性很強(qiáng)，因此模具設(shè)計中大都采用點澆口形式。
塑件的精度分析
塑件（塑料制作的簡稱）尺寸是指塑件的總體尺寸，而不是指避厚，孔徑等結(jié)構(gòu)尺寸。
塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件與產(chǎn)品圖中的尺寸行使程序，即所獲得的尺寸的準(zhǔn)確度。
塑件尺寸公差應(yīng)根據(jù)公差應(yīng)根據(jù)GB/T 14486《工程塑料的模塑件尺寸的標(biāo)準(zhǔn)》確定，該標(biāo)準(zhǔn)塑件尺寸公差的代號為M5公差等級為5級。（《查塑料模具設(shè)計與制造》齊衛(wèi)東主編，高等教育出版社出版）
塑件的表面質(zhì)量分析
a、塑件表面質(zhì)量包括粗糙度和表面質(zhì)量。
b、塑件的外觀要求越高，表面粗糙度值越低，塑件表面粗糙的高低，主要與模具表面粗糙度值越低。一般來說，模具表面的表面粗糙度比塑件低1~2級，塑件的表面質(zhì)量的是塑件成形后的表觀缺陷狀態(tài)。
c、由于其塑件的外觀要求比較高，塑料件的表面粗糙度的值應(yīng)越低。其Ra的高低，主要與模具的型腔表面粗糙度有關(guān)。一般來說，模具粗糙度要比塑件的Ra低1-2級。其塑料件的表面粗糙度可參照GB/T14234《塑料件表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)---不同的加工方法和不同的材料所能達(dá)到的表面粗糙度》來選取，查《塑料模設(shè)計》表1-13得Ra3.2~25之間，可知ABS的粗糙度值Ra3.2。
1.2.2塑件的收縮率、塑件的壁厚、撥模斜度。
查表可得ABS的收縮率為1.0060。本設(shè)計要求塑件的壁厚為2mm，拔模斜度為30’～ 1°，此處取拔模斜度a＝1°。
1.2.3分型面設(shè)計
分型面是模具動模和定模的結(jié)合處，在塑件最大形處，是為了塑件和凝料取出而設(shè)計的。分型面有單分型面和雙分型面之分。
分型面選擇的原則：
a， 分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處；
b， 分型面的選取應(yīng)有利于塑件的留模方式，便于塑件順利脫模；
c， 保證塑件的精度要求；
d， 滿足塑件外觀的要求；
e， 便于模具的制造；
f， 減少成形面積；
g， 增強(qiáng)排氣效果
由于本產(chǎn)品的分型面簡單，所以采用單分型面。分型面如圖3所示。
圖3
1.2.4確定型腔數(shù)量以及排列方式。
由于要求是大批量生產(chǎn)，所以本次設(shè)計采用多型腔注射模具，而塑件的尺寸不會很大，故采用一模兩腔的方式。多型腔模具型腔的分布有平衡式排布和非平衡式排布兩種，其中平衡式排布的特點是從主流道到各型腔澆口的分流道的長度、截面形狀、尺寸分布對稱性對應(yīng)相同，可實現(xiàn)各型腔均勻進(jìn)料和達(dá)到同時充滿型腔的目的；而非平衡式與之相反。故采用平衡式排布，其排布如圖4所示。
圖4
2、成型設(shè)備的選擇與塑料工藝參數(shù)的編制。
2.1計算塑件、澆注系統(tǒng)的體積
根據(jù)塑件地三維模型，利用UG軟件畫圖并查詢到塑件的體積為V塑=25.6733966 cm3 ，取25.67 cm3。而澆注系統(tǒng)的體積為塑件的0.6倍，所以澆注系統(tǒng)的體積為V澆=0.6×25.67cm3=15.402 cm3 。又由于使一腔兩模結(jié)構(gòu)，故一次注射所需地塑料為V＝V塑×Ni＋ V澆＝25.67×2 ＋15.402=66.602 cm3。
2.2計算塑件的質(zhì)量
本產(chǎn)品采用ABS材料，其密度為1.02~1.05g/cm3，此處取密度為1.05g/cm3。則一個塑件的質(zhì)量M1＝ρV塑＝1.05×25.67＝26.95 g。而一次注射所需塑料地總質(zhì)量為M2＝ρV＝1.05×66.602＝69.9321 g。
2.3選擇注射機(jī)的類型和型號
根據(jù)塑件的形狀，取一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，同時結(jié)合現(xiàn)有的相關(guān)成型設(shè)備和注射的塑料件的質(zhì)量，選擇臥式螺桿式的注射成型機(jī)設(shè)備，查注射機(jī)相關(guān)手冊可知選用的螺桿注射機(jī)的型號為：G54-S200/400的國產(chǎn)注塑機(jī)。
該注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示。
額定的注射量/ cm3
200～400
螺桿的直徑/（mm）
55
注射壓力/MPa
109
注射行程/mm
160
注射方式
螺桿式
鎖模力/KN
2540
最大成形面積/ c㎡
645
最大的開合模行程/mm
260
模具最大厚度/mm
406
模具的最小厚度/mm
165
噴嘴圓弧半徑/mm
18
噴嘴孔直徑/mm
4
動、定模固定板尺寸/mm×mm
532×634
2.4塑件注射工藝參數(shù)的確定
2.4.1查表填寫原材料的注射工藝參數(shù)
塑
料
項
目
`
ABS
注射機(jī)類型
螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)
30-60
+噴嘴
形式
直通式
溫度/oC
180-190
料筒溫度/oC
前段
200-210
中段
210-230
后段
180-200
模具溫度/oC
50-70
注射壓力/Mpa
70-90
保壓壓力/Mpa
50-70
注射時間/s
3-5
保壓時間/s
15-30
冷卻時間/s
15-30
成形周期/s
40-70
3、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計
澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。它的作用是使塑料溶體平穩(wěn)有序地填充到型腔中，并在填充和凝固過程中把注射壓力充分傳遞到各個部位，以獲得組織緊密、外形清晰地塑件。
而設(shè)計澆注系統(tǒng)應(yīng)遵循以下基本原則：
a，了解塑料的成形性能；
b，盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕；
c，有利于型腔中氣體的排除；
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道。主流道是熔體最先經(jīng)流模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。其作用是其截面尺寸直接影響到塑件的流動速度和填充時間
主流道為圓錐體，錐度為2°～6°，經(jīng)對塑件的成形過程及對選用的模架分析，選擇直徑為16的主流道。其襯套的固定用定位圈配合固定在模具的定模座板上。
其平面圖及3D圖如圖5和圖6所示。
圖5 圖6
分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。其作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。
分流道的長度應(yīng)盡量可能短，且彎折少，以便減少壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料的原材料和能耗。常用的分流道的截面形狀有圓形、梯形、U形、和六角形等。流道的截面積越大，壓力的損失越?。涣鞯赖谋砻娣e越大，熱量的損失越小。經(jīng)查《塑料模設(shè)計手冊》（第3版）中表5－42流道面積形狀比較，可知截面形狀為圓形的分流道熱量損失小、流動阻力小、效果最佳。其平面圖和3D圖如圖7和圖8所示。
圖7
圖8
由圖7即平面圖可看出，分流道直徑是6mm，最大長度是140mm。
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。其作用是：a)，澆口通過截面積的突然變化，使分流道送來的塑料熔體提高注射壓力，使塑料熔體通過澆口的流速有一突變性增加，提高塑料熔體的減切速率，降低黏度，使其成為理想的流動狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。對于多型腔模具，調(diào)節(jié)澆口的尺寸，還可以使非平衡布置的型腔達(dá)到同時進(jìn)料的目的。b)，澆口還起著較早固化、防止型腔中熔體倒流的作用。c)，澆口通常是澆注系統(tǒng)最小截面部分，還有利于在塑件的后加工中塑件與澆口凝料的分離。經(jīng)綜合分析采用截面形狀為矩形的側(cè)向澆口。
冷料穴的作用是：a)，容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。b)，便于在主流道末端處設(shè)置主流道拉料桿。采用其截面形狀為半圓形的冷料穴。整個澆注系統(tǒng)如圖9所示。
圖9
3.2成型零件設(shè)計、加工工藝方案的制訂。
成型零件主要有型腔和型芯等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔
體的高壓、料流的沖刷，脫模時與制品間還要發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度；此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。
3.2.1型腔。
型腔是成型塑件制品外表面的主要零件，按其結(jié)構(gòu)不同，可分為整體式和組合式兩類。整體式凹模由整塊材料加工而成，其特點是牢固，使用中不易發(fā)生變形，不會使制品產(chǎn)生拼接線痕跡。而組合式凹模在使用中則出現(xiàn)制品產(chǎn)生拼接線痕跡的幾率高一些。所以，此處采用整體式凹模。
3.2.2型芯。
型芯是成型塑件內(nèi)表面的零件。主要有主型芯和小型芯。對于簡單的容器，如殼、罩、蓋之類的塑件，成型其主要部分內(nèi)表面的零件稱主型芯，而將成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿。按結(jié)構(gòu)主型芯可分為整體式和組合式兩種。此處采用整體式，并有小型芯插入。
中小型模具模板的長度和寬度在500mm以下的模具(從模具的力學(xué)角度劃分,而不是從塑件質(zhì)量來劃分).這類模具強(qiáng)度,只要模板的型腔長度.寬度尺寸不大于其長度和寬度的百分之六十,深度不超過其長度的百分之十時可以不必通過計算，在工廠中，常常用經(jīng)驗數(shù)據(jù)查表手冊得b=40mm,底板厚t=30mm
依據(jù)前面的計算數(shù)據(jù),選用龍記/LKM，CI型的模架，具體尺寸數(shù)據(jù)如下:
系列B×L
導(dǎo)柱
模板A、B尺寸/mm
墊塊高度C/mm
400×500
35
75、70
120
查表得ABS的收縮率為（0.3-0.8）%，平均收縮率為0.55%。制件的重要尺寸采用GB/T14486中MT3選取，次要尺寸采用MT5級
制件尺寸轉(zhuǎn)換：
外形尺寸（采用基軸制，公差取之負(fù)偏差）
108±0.78 → 108-0.78
78±0.66 → 78-0.66
內(nèi)部尺寸（采用基孔制，公差取之正偏差）
104±0.78 → 104+0.78
74±0.66 → 74+0.66
中心距尺寸
9±0.36 → 9±0.18
13±0.38 → 13±0.19
17±0.40 → 17±0.20
45±0.56 → 45±0.28
25±0.48 → 25±0.24
74±0.66 → 74±0.33
高度尺寸
2±0.32 → 2＋0.32
6±0.34 → 6-0.34
8±0.36 → 8＋0.36
3.2.3型腔、型芯加工工藝的確定
塑料注射模具的主要零件多采用結(jié)構(gòu)鋼制造,只需調(diào)質(zhì)處理,其硬度一般不高,因此,其加工工藝性較好.塑料盒體的注射模具為單型腔注射模,采用側(cè)向澆口進(jìn)料,推桿推出制品.
型腔加工工藝步驟為：
a、下料：根據(jù)型芯的外形尺寸下料
b、畫線：以模仁基準(zhǔn)畫各加工線位置
c、粗銑：粗銑出型腔外形、各加工面留余量
d、精銑：精銑型腔達(dá)到制品要求的外形尺寸
e、鉆孔：鉆鉸出澆口套安裝孔
f、拋光：腔表面拋光，以滿足制品表面要求
g、鉆孔：鉆出定模板上的冷卻水孔
型芯加工工藝步驟為：
a、下料：根據(jù)型芯的外形尺寸下料
b、粗加工：采用刨床或銑床粗加工為六面體
c、磨平面：將六面磨平
d、精銑：精銑出型芯的外形
e、鉆孔：加工推出桿孔
f、拋光：將成形表面拋光
g、研配：鉗工研配、將型芯裝進(jìn)型芯固定板固定
h、鉆孔：鉆出動模板上的冷卻水孔
型芯固定板加工工藝步驟為：
a、畫線:以與定模板相同的基準(zhǔn)角為基準(zhǔn),畫各加工線位置b、粗銑:粗銑出安裝固定槽,個面留加工余量
c、精銑:精銑出安裝固定槽
d、研配:將安裝固定槽與型芯研配,保證型芯的安裝精度
3.3頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計
頂出機(jī)構(gòu)即推出機(jī)構(gòu)。從模具中推出塑料制品及其澆注系統(tǒng)凝料的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動作是通過注射機(jī)上的頂桿或液壓缸來完成的。
推出機(jī)構(gòu)主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位部件等組成。
推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)遵循如下規(guī)則：
a,塑件留在動模；
b,塑件在推出過程中不變形、不損壞；
c,不損壞塑件的外觀尺寸；
d,合模時應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位；
e,推出機(jī)構(gòu)動作可靠；
f,推出機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度和剛度；
g,盡量選擇在垂直壁厚的下方；
h,每副模具的推桿的直徑相同，方便加工；
i,塑件推出模具10mm左右，對型腔斜度較大者，頂出塑件深度2/3即可。
脫模力的計算：
將塑件從抱緊的芯上推出所需克服的阻力稱為脫模力。脫模力主要是由于塑件收包緊型芯而造成的塑件與型芯的摩擦阻力，而對于不帶通孔的殼體類塑件，脫模時，大氣壓力也是脫模阻力的一大組成部分，而本次設(shè)計有通孔，故可不計
大氣壓力。單個塑件所需的脫模力為：
F=AP（cos-sin）
=0.013x1.2x107x(0.2-0.017)
=28548 N
所以四個塑件所需的脫模力為114192N
式中： F——脫模力（N）；
——塑料對模具鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1～0.3,此處取0.2
——脫模斜度，為30′～1°，此處取1°；
A——塑件包容型芯的面積（m）；
P——塑件對型芯單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻
塑件P約取(2.4～3.9)×10Pa；模內(nèi)冷卻的塑件P約取(0.8～1.2)×10Pa。
推出機(jī)構(gòu)的類型可分為4種，分別是一次推出機(jī)構(gòu)、二次推出機(jī)構(gòu)、動定模雙向推出機(jī)構(gòu)、帶螺紋制品的脫模機(jī)構(gòu)。
其中一次推出機(jī)構(gòu)又可分為推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、活動件及型腔推出機(jī)構(gòu)、多元推出機(jī)構(gòu)等5大類。
本次設(shè)計是使用單分型面，且塑件可一次推出，所以采用這5種中的第1種，即推桿推出機(jī)構(gòu)，即推出零件是推桿。采用推桿推出的理由是：推桿推出機(jī)構(gòu)是整個推出機(jī)構(gòu)中最簡單、最常見的一種形式。有于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度，推桿推出時阻力小，推出動作靈活可靠，損壞后也便于更換，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。而推出零件固定板即推桿固定板，則與推桿一起運動，將塑件頂出型芯。 單個塑件推桿的根數(shù)及直徑可通過以下公式計算并校核。
D=K[64F脫（uL）2/Nπ2E] 0.25
式中：
D——推桿直徑，mm；
K——安全系數(shù)，可取1.4～1.8,此處取1.6；
F脫——脫模力，N；
u——摩擦系數(shù)，一端固定時u為0.7，兩端固定時u為0.5，此處取0.7；
L——推桿長度，mm；
N——推桿根數(shù)；
E——穩(wěn)定系數(shù)，此處取5×106。
若N為6，則
D=K[64F脫（uL）2/Nπ2E] 0.25
=1.6×[64×28548×（0.7×200）2/6×3.142×5×106] 0.25
=5.3mm
所以本設(shè)計中推桿直徑采用6mm符合要求。
若D為6，則
N= 64F脫（uL）2/[(D/K)4π2E]
=64×28548×（0.7×200）2/[(6/1.6)4×3.142×5×106]
=3.7
所以本設(shè)計中單個塑件所需的推桿根數(shù)為6符合要求，所以總共有24根推桿。
推桿應(yīng)力校核：
[б]= 4K2F脫/D2Nπ=4×1.62×28548/62×6×3.14=431 N/cm2。而推桿的許用應(yīng)力為32000 N/cm2。故符合要求。
推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位
為了保證推出機(jī)構(gòu)在工作過程中靈活、平穩(wěn)，推出機(jī)構(gòu)需要設(shè)計導(dǎo)向裝置；而在每次合模后，推出機(jī)構(gòu)要回到原來的位置上，以組成完整的型腔，推出機(jī)構(gòu)需要設(shè)計復(fù)位裝置。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以保證推板在座板和動模墊板之間的推出和復(fù)位，防止推板的重
量全由推桿來承受而使推桿變形和折斷。
設(shè)計復(fù)位裝置的理由是因為推出機(jī)構(gòu)在開模推出塑件后，為下一次的注射成型座準(zhǔn)備，以便恢復(fù)完整的模腔。復(fù)位裝置的類型有復(fù)位桿復(fù)位裝置和彈簧復(fù)位裝置。本次設(shè)計采用彈簧復(fù)位。
3.4冷卻系統(tǒng)設(shè)計
冷卻回路尺寸的確定
冷卻回路的設(shè)計應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動的介質(zhì)能充分吸收成形塑件所傳導(dǎo)的
熱量，使模具成形表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi)，并且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動暢通，無泄留部位。
1）、冷卻回路所需的總表面積計算
冷卻回路所需總面積可按下式計算
A=Mq/3600(θ1-θ2)
式中 ——冷卻回路總表面積，
——單位時間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量，kg /h ；
——單位質(zhì)量樹脂在模具所內(nèi)釋放的熱量， J·kg，值查表得4×105J·kg ；
——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， /(·k) ；
θ1——模具成形表面的溫度，oC ；
θ2——冷卻水的平均溫度，oC 。
2）、冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可以以下公式計算
=(pv)0.8/d0.2
式中 ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，/(·k) ；
——冷卻水在該溫度下的密度，kg/ m3 ；
v——冷卻水的流速，m/s ；
d——冷卻水孔直徑，m ；
——與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)。
經(jīng)查表及計算可得, 單位時間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量77.76 kg /h，為
模具成形表面的溫度θ1為50 oC,冷卻水的平均溫度為25 oC, 冷卻水在該溫度
下的密度為1000 kg/ ，冷卻水的流速v 為2m/s, 冷卻水孔直徑d 為0.006m,為7.95。
所以
=(v)0.8/ d0.2
=7.95 X (1000 X 2）0.8/0.0060.2
=9673 /(·k)
A＝(77.76 X 4 X 105)/3600 X 9673 X (50-25)＝0.0357
3）、冷卻回路的總長度計算
冷卻回路總長度可用下式計算
=1000A/πd =1000x0.0357/3.14x6 =1.895 m
在設(shè)計和制造冷卻系統(tǒng)的時候一般大于理論數(shù)值就可以了,而無需按照計算出來的尺寸來制造。
在設(shè)計冷卻系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下原則：
序號
原則
簡圖及說明
1
冷卻水道可設(shè)計成單回路或多回路
冷卻水道必須是一個回路，使水道中的水循環(huán)。當(dāng)水道較長時，隨著水溫的升高，模具的溫度不均勻，可設(shè)計成多個回路
2
冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大
圖a的冷卻水道為五個，直徑較大，型腔的表面溫度較均勻，溫度在60～60.5°C之間；圖b的冷卻水道為兩個，直徑較小，型腔的表面溫度不均勻，溫度在53.33～58.38°C之間
3
冷卻水道與型腔表面之間的距離應(yīng)盡量相等
當(dāng)塑件壁厚較均勻時，冷卻水道與型腔表面之間的距離應(yīng)相等；當(dāng)塑件壁厚不均勻時，厚的地方，冷卻水道與型腔表面之間的距離應(yīng)近些，冷卻水道的間距也應(yīng)小些。冷卻水道的孔邊與型腔表面之間的距離一般應(yīng)大于10mm，常用12~15mm
4
冷卻水道的入口宜選在澆口附近
塑料熔體在填充型腔時，模具的澆口處是最熱的部分，距澆口越遠(yuǎn)的地方溫度越低，為了得到等溫的型腔表面，冷卻水的入口宜選在澆口附近，出口選在熔體流動的末端
5
冷卻水道的出、入口溫差應(yīng)盡量小
圖a的冷卻水道較長，其出、入口溫差會加大；圖b的冷卻水道較短，其出、入口溫差會減小。為了減小出、入口的溫差，必要時，要在模具上設(shè)置多對冷卻水道的出口和入口
3.5導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計
為了保證注射模的準(zhǔn)確開模和合模，注射模具必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱和錐面定位兩種形式
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作用：
a、定位作用 模具合模時，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以保證動模和定模的位置正確，以便使型腔的形狀和尺寸精確；另外，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具的裝配過程中也起定位作用，方
便模具的裝配和調(diào)整。
b、導(dǎo)向作用 合模時，模具的導(dǎo)向零件首選接觸，引導(dǎo)動、定模準(zhǔn)確合模，避免由于某種原因，使得型芯或型腔錯誤接觸而造成的損壞。
c、承受一定的測向壓力 塑料熔體是以一定的注射壓力注入型腔的，型腔的各個方向都承受壓力，如果塑件是非對稱結(jié)構(gòu)或模具設(shè)計成非平衡進(jìn)料形式，就會產(chǎn)生單邊的測向壓力，設(shè)置導(dǎo)向結(jié)構(gòu)可以承受一定的側(cè)向壓力。
本次設(shè)計采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
設(shè)計導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)式必須注意：
a、導(dǎo)柱應(yīng)合理均勻地分布在模具分型面的四角，導(dǎo)柱至模具的尺寸來選取，關(guān)于導(dǎo)柱的直徑的選取和布置的位置可參考標(biāo)準(zhǔn)模架來選取。為了不使模具在裝配或合模時將方向搞錯，導(dǎo)柱的布置方式常采用等直徑導(dǎo)柱不對稱布置或不等直徑導(dǎo)柱的對稱布置方式
b、導(dǎo)柱的長度應(yīng)比型芯端面的高度高出6～8mm，以免在錯誤定位時，型芯進(jìn)入凹模型腔相碰而損壞。
c、導(dǎo)柱設(shè)置在動模一側(cè)可以起到保護(hù)型芯及塑件脫模時，支撐推件板的作用，設(shè)置在定模一側(cè)可以起到方便塑件脫模支撐澆道板的作用，在設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)具體情況，來選擇導(dǎo)柱的設(shè)置，但一般設(shè)置在動模一側(cè)。
d、導(dǎo)柱的導(dǎo)滑部分的配合為H8/f7，導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定部分的配合都按H8/f7
e、除了在動模和定模之間設(shè)置導(dǎo)柱，導(dǎo)套以外，還需要在推板與動模座之間設(shè)置導(dǎo)柱、導(dǎo)套，以保證推板的順利推出。
如圖11所示。
圖11
由圖11可知導(dǎo)套外徑d1=54mm,長L1=75mm導(dǎo)柱直徑d2=35mm,L2=140mm
3.6排氣系統(tǒng)設(shè)計
當(dāng)塑件熔體充填型腔時，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利的排出，塑件會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺點；甚至固氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑料焦化。
注射模的排氣通常采取以下四種方式：
① 利用配合間隙排氣；
② 在分型面上開設(shè)排氣槽排氣；
③ 利于排氣塞排氣；
④ 強(qiáng)制性排氣
本設(shè)計采用利用配合間隙排氣
4、模架的選擇及校核
經(jīng)過對塑件的成型特點及型腔數(shù)目等的分析，本次設(shè)計采用龍記/LKM大水口模架，規(guī)格為4050，型號為CI型。其中A板為75，B板為70。
1）、注射機(jī)最大注射量校核
塑件連同澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的重量一般不應(yīng)大于注射機(jī)公稱注射量的80%，注射機(jī)多以公稱容量來校核
在一個注射成形周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量，應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量之和，即
V＝nV1＋V2
式中： V— 一個成形周期內(nèi)所需注射的塑料容積（cm3）；
n—型腔數(shù)目；
V1—單個塑件的容量（cm3）；
V2—澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的塑料容量（cm3）。V2＝0.6 V1
故有
V＝nV1＋V2≤0.8 Vg
式中：
Vg—注塑機(jī)額定注射量（400cm3）。
V＝nV1＋V2
＝4×25.67＋0.6×25.67
＝118.082 cm3
V＝118.082 cm3 ≤ 0.8×400=320 （滿足要求）
2）、注射壓力的校核
注射機(jī)的公稱壓力要大于成形的壓力，即
P公≥P注
式中 P公——注射機(jī)的最大注射壓力
P注——塑件成形所需的實際注射壓力；P注= KP0
K---安全系數(shù),常取K為1.25～1.4，此處取1.3
P0——成型時所需的注射壓力P0；在實際生產(chǎn)中P0通常取70～100MPa范
圍，此處取80MPa。
根據(jù)注射機(jī)的類型，可得注射機(jī)最大注射壓力為109 MPa，又塑件成形所需的實際注射壓力P注= KP0＝1.3×80＝104 MPa
故可知P公=109 MPa≥P注=100 MPa，滿足要求。
3）、鎖模力的校核
由于高壓塑料熔體充滿型腔時會產(chǎn)生一個很大的推力，這個力應(yīng)小于注射機(jī)的公稱鎖模力，否則將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，即：
F鎖≥pA分
式中：F鎖——注射機(jī)公稱鎖模力（N）,查表得F鎖為2.54×106 N。
p——注射時型腔內(nèi)注射的壓力，它與塑料品種和塑件有關(guān)（MPa）查表得p為30 MPa。
A分——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和（m3）
流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積為A2，在模具設(shè)計前還是個未知數(shù)，根據(jù)多型腔的統(tǒng)計分析，A2是每個塑件在分型面上的投影面積A1的0.2~0.5倍，因此可用0.35nA1來進(jìn)行估算，所以
A分＝nA1＋A2＝nA1＋0.35 A2＝0.037 m2
F= pA分＝30×106×0.037＝1.11×106 N < F鎖＝2.54×106 N
故滿足要求
4）、模具安裝部分得尺寸校核
A、噴嘴尺寸
注射機(jī)的噴嘴頭部的球面半徑R1應(yīng)與模具主流道始端的球面半徑R2吻合，以免高壓熔體從縫隙處溢出。一般球面半徑R2應(yīng)比噴嘴頭半徑R1大1～2mm，否則主流道內(nèi)的塑件凝料無法脫出。
此模具主流道始端的球面半徑R=20mm＞注射機(jī)的噴嘴頭部球面半徑R＝18mm
因此符合要求
B、定位圈尺寸
為了使模具主流道的中心線與注射機(jī)噴嘴的中心線相重合，模具定模板上的定位
圈或主流道襯套與定位圈的整體式結(jié)構(gòu)的外尺寸d應(yīng)與注射機(jī)固定模板上的定
位孔呈較松動的間隙配合。本次設(shè)計模具定模板上的定位圈直徑為100mm，與所選注射機(jī)固定模板上的定位孔呈較松動的間隙配合，因此符合要求。
C、最大、最小模厚
在模具設(shè)計時應(yīng)使模具的總厚度位于注射機(jī)可安裝模具的最大模厚和最小模厚之間。同時應(yīng)校核模具的外形尺寸，使得模具能從注射機(jī)拉桿之間裝入。本次設(shè)計模具的總厚度為335mm，而注射機(jī)可安裝模具的最大厚度是406mm，最小厚度是165mm，故滿足要求。
D、螺孔尺寸
注射模具的動模板、定模板應(yīng)分別與注射機(jī)動模板、定模板上的安裝方法有螺孔相適應(yīng)。模具在注射機(jī)上的安裝方法有螺栓固定和壓板固定兩種形式。本此設(shè)計采用螺釘固定。
E、開模行程和頂出機(jī)構(gòu)的校核
注射機(jī)的開模行程是有限制的，塑件從模具中取出時所需的開模距離必須小于注射機(jī)的最大開模距離，否則塑件無法從模具中取出。開模距離一般可分為兩種情況：一是當(dāng)注射機(jī)采用液壓、機(jī)械聯(lián)合作用的鎖模機(jī)構(gòu)時，最大開模行程由連桿機(jī)構(gòu)的最大行程決定，并不受模具厚度的影響即注射機(jī)最大開模行程與模具厚度無關(guān)；二是當(dāng)注射機(jī)采用液壓機(jī)械聯(lián)合作用的鎖模機(jī)構(gòu)時，最大開模行程由連桿機(jī)構(gòu)的最大行程決定，并受模具厚度的影響即注射機(jī)最大開模行程與模具厚度有關(guān)。
因為選用的注射機(jī)的合模方式為液壓－機(jī)械式合模方式。
5、模具裝配圖和零件圖
5.1模具3D圖形繪制（附圖）
5.2模具及其零件2D圖形繪制（附圖）
6、畢業(yè)小結(jié)
歲月如梭，轉(zhuǎn)眼間三年的學(xué)習(xí)將畫上圓滿的句號，我們即將走上社會。通過這三年里的學(xué)習(xí)使我成長了許多，學(xué)習(xí)到了更多的知識并使我養(yǎng)成了好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，鍛煉自己得膽量和提高了學(xué)習(xí)效率和水平。
在即將踏上社會工作前完成的這個畢業(yè)設(shè)計，更讓我看到了自己的不足之處，讓我意識到學(xué)習(xí)是無止境的，只有不斷向前，才能使自己的水平不斷提高。正所謂臺上一分鐘，臺下十年功，這句話是非常正確的。而三年來多學(xué)的知識就在這次畢業(yè)設(shè)計中得到了檢驗，同時也看出自己存在的缺點和不足。
回顧這次畢業(yè)設(shè)計，給我的感覺是有煩惱、也有急躁，有沮喪、也有懊悔，但也有快樂、喜悅和收獲。在設(shè)計的過程中的確遇到了不少問題，正如老師之前所講的那樣，做完這次的設(shè)計就等于溫習(xí)之前所學(xué)的知識。在一些尺寸數(shù)據(jù)上的計算中，并不象之前所想的那樣簡單，直接從資料書上找一些數(shù)據(jù)代入公式中計算便得到答案。而是找了再找，算了再算，對了再對，有時做得都快沒心情了，不想繼續(xù)做了，但就在這時，自己想起了當(dāng)初來讀大學(xué)前得那種雄心壯志，那種要有作為的信念，覺得自己不能在這個時候放棄，無論如何，自己也要完成，因為這是走向社會的必經(jīng)之路。所以自己給自己打氣，自己為自己加油。所以在接下來的很多計算中，我都是從容面對，一步一步的取完成。同時我也積極的向老師請教，與同學(xué)們交流。
諸如此類的問題很多，但我沒以因為問題多而后退和膽卻，我還是勇敢的取面對，繼續(xù)的堅持下去，最解決了自己所遇到的問題。完成了我的畢業(yè)設(shè)計。
在這次設(shè)計中得到了老師的輔導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，讓我學(xué)到了更多，同時也糾正了自己的以些錯誤，找到了自己本身存在的不足，讓自己得到了更多的鍛煉，為我以后的工作奠定基礎(chǔ)。在這里感謝我的指導(dǎo)老師和同學(xué)們。
完成這此設(shè)計，大學(xué)時光從此就成為了我的回憶，我想這將會是我人生中的以段值得取回想的回憶。它也將陪伴我走上社會。
22
致謝
23
參考文獻(xiàn)
參考文獻(xiàn)
1、 《塑料模具設(shè)計與制造》 主編：齊衛(wèi)東. 北京高等教育出版社出版2004年7月第1版；
2、《塑料模設(shè)計手冊》 編寫組. 北京機(jī)械工業(yè)出版社出版2006年3月 第3版；
3、《模具課程設(shè)計指導(dǎo)》 主編：梅伶. 機(jī)械出版社出版 2007年2月 第1版;
4、《塑料成型基礎(chǔ)及模具設(shè)計》 主編：龐祖高 副主編：郭新玲、黃尙猛
重慶大學(xué)出版社出版 2004年8月 第1版。
5、《模具設(shè)計指導(dǎo)》 主編：史鐵梁。北京機(jī)械工業(yè)出版社出版2007年1月第一版
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