CD盒上蓋注塑模具設(shè)計(jì),CD,盒上蓋,注塑,模具設(shè)計(jì)
摘 要
在如今的生活周圍環(huán)境中，每天都可以看到各式各樣的塑料件，它們大小不同，精度也會有所差異，給我們?nèi)粘Ｉ顜砗芏喾奖?。社會對注塑件以及注塑模具設(shè)計(jì)的要求越來越高,使研究注塑模設(shè)計(jì)符合實(shí)際生產(chǎn)要求的模具變的尤為重要。然而本次模具設(shè)計(jì)論是為CD盒上蓋一套注射模具，本文對模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較詳細(xì)介紹。在完成CD盒上蓋零件圖繪制，本次注射模設(shè)計(jì)運(yùn)用大學(xué)時期所學(xué)的二維軟件對塑件進(jìn)行圖紙繪制。從CD盒上蓋的成型結(jié)構(gòu)特征分析開始、到對分型面分析及位置的選擇、模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、型芯型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸計(jì)算，脫模推出機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等多方面詳細(xì)敘述了注射模大致設(shè)計(jì)過程。與此同時合理地選用了注塑機(jī)型號，這個過程中運(yùn)用到很多軟件軟件輔助分析設(shè)計(jì)是否合理，選擇合理的工藝參數(shù)和設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞：模具結(jié)構(gòu)；注塑機(jī)；模具設(shè)計(jì)
目錄
1 緒論 3
1.1 引言 3
1.2 模具的發(fā)展 3
2 塑件工藝分析 6
2.1 塑件分析 6
2.2 材料選擇及材料的性能 6
2.3成型工藝 7
2.4PS的注射成型工藝參數(shù) 8
3 注射機(jī)的初選 9
3.1 塑件的質(zhì)量與體積 9
3.2注塑機(jī)的選型 9
4 分型面的選擇及型腔排列 10
4.1 分型面的選擇 10
4.2 確定型腔的排列方式 10
4.3標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 11
5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13
5.1 主流道設(shè)計(jì) 13
5.2分流道的設(shè)計(jì) 14
5.3 澆口的設(shè)計(jì) 14
5.4 冷料井設(shè)計(jì) 15
5.5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16
6 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17
6.1 型腔的設(shè)計(jì) 17
6.2 型芯設(shè)計(jì) 17
6.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 17
7 排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20
7.1冷卻系統(tǒng) 20
7.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 20
7.3冷卻系統(tǒng)的簡單計(jì)算 20
8 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22
8.1 脫模機(jī)構(gòu) 22
8.2脫模力的計(jì)算 22
8.3脫模機(jī)構(gòu)的選擇 23
8.4 脫模機(jī)構(gòu)的布置 23
8.5 推桿復(fù)位裝置 23
9導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25
9.1 導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)的主要功能 25
9.2導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 26
10注射機(jī)的校核 27
10.1 鎖模力的校核 27
10.2模具厚度的校核 27
10.3開模行程的校核 27
11 結(jié)論 29
參考文獻(xiàn) 30
致 謝 31
1 緒論
1.1 引言
在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，在日常生活中充滿了各種各樣的塑料產(chǎn)品，小到紐扣，大到塑料框、托盤、收納盒。塑料產(chǎn)品的出現(xiàn)給我們?nèi)粘Ｉ顜砗艽蠓奖?，采用不同的材料以得到不同的塑料產(chǎn)品的性能，使塑料件在剛度強(qiáng)度以及耐磨性方面能夠滿足人們的使用，塑料產(chǎn)品是日常生活中和我們密不可分的東西。如何生產(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)秀的塑料產(chǎn)品。這就需要我們能否在注塑模具設(shè)計(jì)做好功夫。
1.2 模具的發(fā)展
塑料是當(dāng)今極具活力的一門產(chǎn)業(yè)。塑料是現(xiàn)代主要的工業(yè)結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用汽車，宇航，電子通信，儀器儀表，文體用品，化工，紡織，醫(yī)藥衛(wèi)生，建筑五金等各個領(lǐng)域。至2004年，我國塑料制件的年產(chǎn)量已突破2500{1}萬噸。展望21世紀(jì)，高分子合成材料將進(jìn)入質(zhì)的飛躍發(fā)展時期。
從2003年我國模具進(jìn)口的海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料可知，塑料模具占了模具進(jìn)口量的57%，而注射成型模具在整個塑料模具中占據(jù)了很大的比例。注射成型模具設(shè)計(jì)的好壞，決定著塑料成型制件的質(zhì)量優(yōu)勢及成品率高低，也就是說，是否能加工出優(yōu)質(zhì)價廉的塑料制件，在很大程度上要靠注塑成型模具設(shè)計(jì)的合理性和先進(jìn)行來保證。
現(xiàn)代塑料制件的生產(chǎn)中，合理的注塑成型工藝，先進(jìn)的注塑成型模具及高精度，高效率的注塑設(shè)備室當(dāng)代塑料成型加工中必不可少的三個重要因素。尤其是注塑模具對完成塑料加工工藝要求，塑料制件使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要作用，高效的，全自動的設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其效果，產(chǎn)生的生產(chǎn)和跟新都是以模具制造和創(chuàng)新為前提的。
我國注塑模具產(chǎn)品水平自2004年以來也取得了長足的進(jìn)步。在大型注塑模具方面，可以生產(chǎn)1219mm電視機(jī)的塑料外殼模具，6.5kg大容量洗衣機(jī)洗衣桶的模具以及汽車保險杠，整體儀表板等塑料模具，在精密注塑模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具，多型腔中模具齒輪模具等。這也顯示了目前我國注塑模技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了較高水平。并在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮越來越重要的作用。
現(xiàn)在考察某個國家的科學(xué)與生產(chǎn)技術(shù)水平，塑料的生產(chǎn)與應(yīng)用情況是重要標(biāo)志之一。塑料的加工與應(yīng)用和塑料工業(yè)發(fā)展的快慢，對國家科技與生產(chǎn)，以及國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的巨大影響是不言而喻的。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的迅速發(fā)展，人們生存在“塑料世界”中，注塑模在國民經(jīng)濟(jì)過程中將處于十分重要的地位。
我國塑料模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比存在很大差距但在國家產(chǎn)業(yè)政策與之相配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和改革開放方針引導(dǎo)下，我國注塑模得到迅速發(fā)展，高效率，自動化，大型，微型，精密，無流道，氣體輔助，高壽命模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比例越來越大?？傮w上來看注塑模具發(fā)展趨勢，注塑成型模具正加深理論研究，加速推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，擴(kuò)大研究各種特殊架構(gòu)注塑模具，全面推廣CAD/CAE.CAM，進(jìn)一步加強(qiáng)快速原型制造技術(shù)。
塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一。自從1927年聚氯乙烯塑料問世以來，隨著高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及高分子合成技術(shù)、材料改性技術(shù)的進(jìn)步，愈來愈多的具有優(yōu)異性能的高分子材料不斷涌現(xiàn)，從而使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展。隨著塑料塑件的使用越來越泛，在很多方面，它己成為金屬塑件的替代物。塑料模具作為成型方式中的一種，是家用電器、汽車和航空航天等領(lǐng)域中塑料塑件的重要生產(chǎn)工具。并且隨著塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對塑料塑件的質(zhì)量要求越來越高，而且產(chǎn)品品種多、更新快、價格低，市場競爭劇烈。據(jù)統(tǒng)計(jì)，日本一萬多家模具企業(yè)中，生產(chǎn)塑料模具的就占40%;韓國模具專業(yè)廠中生產(chǎn)塑料模的占43%[2]。塑料模具是塑料產(chǎn)品開發(fā)中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，也是批量產(chǎn)品得以投放市場的先決條件。而且國外注射模CAD技術(shù)發(fā)展很快，從70年代起，注射模CAD/CAE/CAM技術(shù)就成為熱門的研究課題，注塑流動模擬和冷卻分析軟件中比較突出的有美國AC-Tech公司的C-MOLD軟件、澳大利亞Moldflow公司的MOLDFLOW軟件:三維模具CAD/CAE/CAM集成軟件中比較突出的有美國PTC公司的Pro/E軟件、美國UGS公司的UG軟件、法國達(dá)索公司的CATA軟件等等[3]。我國在開發(fā)注射模CAD技術(shù)上起步較晚，但經(jīng)過不斷的努力，一些大學(xué)和研究所已有長足的進(jìn)步，并取得了一批科研成果。
2 塑件工藝分析
2.1 塑件分析
本次模具課程設(shè)計(jì)的塑料產(chǎn)品是CD盒上蓋，，在開始模具設(shè)計(jì)之前需要對塑件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行大致分析，在這個基礎(chǔ)上才能設(shè)計(jì)出合適的模具方案，此類塑料產(chǎn)品屬于壁厚均勻的殼體，長為142mm，寬為124mm，該塑件外形簡單，體積較大，左右側(cè)壁上對稱分布有倒扣，由于與底座進(jìn)行裝配。塑件二維圖如圖2.1所示；
圖2.1塑件二維圖
2.3 材料選擇及材料的性能
2.3.1 材料選擇
本次課程設(shè)計(jì)塑件采用的材質(zhì)已經(jīng)指定為PS。PS是一種塑料的英文簡稱，它的中文全稱是聚苯乙烯材料是一種熱塑性樹脂。
該材料的英文名稱是：Polystyrene，比重為1.05克/立方厘米，成型收縮率為0.6-0.8%，成型溫度為170-250℃。
該材料它是由樹脂制作而成的，自身光澤度非常好。在構(gòu)成模式上，大多都是珠狀或者是粒狀的固體，同時它的密度接近水的密度，因此具有良好的親水性。
PS材質(zhì)的作用和應(yīng)用有如下幾條：
1、制作電子電器：連接器、開關(guān)零件、家用電器、配件零件、小型電動罩蓋。
2、充當(dāng)汽車的零件，主要有外裝零件，主要有轉(zhuǎn)角格珊、發(fā)動機(jī)放熱孔罩等；內(nèi)部零部件，主要有內(nèi)鏡撐條、刮水器支架和控制系統(tǒng)閥。汽車電器零件，如汽車點(diǎn)火線圈絞管和各種電器連接器等。
3、制作機(jī)械設(shè)備：視頻磁帶錄音機(jī)的帶式傳動軸、電子計(jì)算機(jī)罩、水銀燈罩、電熨斗罩、烘烤機(jī)零件以及大量的齒輪、凸輪、按鈕、電子表外殼、照相機(jī)的零件（有耐熱、阻燃要求）。
2.4成型工藝
經(jīng)比較，成型設(shè)備采用臥式注射機(jī)較好，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較低,容易操作和加料，塑件脫模后可以自動落下可實(shí)現(xiàn)自動化操作，注塑機(jī)的重心較低安裝穩(wěn)定，適合大中型注射機(jī)的設(shè)計(jì)制造。
表2.1 PS塑料的部分技術(shù)指標(biāo)
密度：1.05 g/cm3
電導(dǎo)率：(σ) 10-16 S/m
導(dǎo)熱系數(shù)：0.08w/m.k
楊氏模量：(E) 3000-3600 MPa
拉伸強(qiáng)度：(σt) 46–60 MPa
伸長長度：3–4%
夏比沖擊試驗(yàn)：2–5 kJ/m2
玻璃轉(zhuǎn)化溫度：80-100℃
熱膨脹系數(shù)：(α) 8×10-5/K
熱容：(c) 1.3 kJ/(kg·K)
吸水率：(ASTM) 0.03–0.1
降解：280℃
2.5 PS的注射成型工藝參數(shù)
注塑機(jī)類型:螺桿式
噴嘴形式:通用式
料筒一區(qū)150——170
料筒二區(qū)180——190
料筒三區(qū)200——210
噴嘴溫度180——190
模具溫度50——70
注塑壓60——100
保壓40——60
注塑時間2——5
保壓時間5——10
冷卻時間5——15
周期15——30
后處理紅外線烘箱
溫度(70)
時間(0.3——1)
3 注射機(jī)的初選
3.1 塑件的質(zhì)量與體積
通過學(xué)校實(shí)驗(yàn)室電子稱測得上蓋重量為24.09g，塑件材質(zhì)為PS，PS密度為1.05,塑料制件體積V＝22.94 ；
模具成型的塑料制品和流道凝料總質(zhì)量應(yīng)小于注射機(jī)的額定注射量的80%，澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估計(jì)澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)前是不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值的，但可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.2～1來計(jì)算。
因?yàn)槌醪綌M定的型腔數(shù)為一模2腔所以總質(zhì)量為：V實(shí)=2×22.94 ×1.2=55.06cm
根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱注射量原則, 即：
0.8V公≧ V （3.1）
V= V/0.8
=55.06÷0.8
=68.8cm；
3.2注塑機(jī)的選型
根據(jù)以上每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值，選定注射機(jī)為海天80XB。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為：
HTF海天注塑機(jī)技術(shù)參數(shù)
參數(shù)
單位
80×B
螺桿直徑
mm
34
理論注射容量
cm3
300
注射重量PS
g
165
注射壓力
Mpa
150
注射行程
mm
120
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~240
料筒加熱功率
KW
5.7
鎖模力
KN
1400
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
365*365
允許最大模具厚度
mm
400
允許最小模具厚度
mm
150
移模行程
mm
310
移模開距(最大)
mm
670
液壓頂出行程
mm
100
液壓頂出力
KN
33
液壓頂出桿數(shù)量
PC
5
油泵電動機(jī)功率
KW
11
油箱容積
l
200
機(jī)器尺寸(長×寬×高)
m
4.3×1.25×1.8
機(jī)器重量
t
3.45
最小模具尺寸(長×寬)
mm
240*240
4 分型面的選擇及型腔排列
4.1 分型面的選擇
在選擇分型面的位置時候必須提前了解分型面的選取原則，在書上查閱到分型面的主要選擇原則：
1)分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處;
2)使塑件在開模后留在動模上;
3)分型面的痕跡不影響塑件的外觀;嗯
4)澆注系統(tǒng),特別是澆口能合理的安排;
5)使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上;
6)使塑件易于脫模。
分析塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形式，以及選取原則的第一條最大輪廓面原則，本設(shè)計(jì)分型面選在CD盒上蓋最大輪廓面上，如果選擇其他位置，會在外殼表面留下分型線的痕跡，這是對外觀件兒絕對不允許的，所以選則塑件上表面為分型面是非常合理的，這樣既能滿足分型面最大橫截面積原則，又能不影響外觀，分型面位置如圖所指位置的平面所示。
圖4.1 分型面位置
4.2 確定型腔的排列方式
在確定型腔數(shù)目的時候，既要分析塑料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，又要考慮到它的精度即體積大小，所以準(zhǔn)備將型腔數(shù)目定為一模兩腔，本塑件在注射時采用一模兩件。在考慮型腔的排布的時候既要考慮到澆注系統(tǒng)澆道平衡又要考慮到后期方便布置側(cè)抽機(jī)構(gòu)，決定采用一字型排布，如圖所示。
圖4.2 型腔的排列方式
4.3標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
國內(nèi)許多廠家的模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，注塑模模架國家標(biāo)準(zhǔn)小型模具模板尺寸為B×L≤560mm×900mm；可以參考GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》，由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在全國各地的部分地區(qū)形成了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對注射模進(jìn)行分類的時候有很多種方法，在這里主要說的分類方式就是按照整體結(jié)構(gòu)來進(jìn)行的，
(1) 單分型面注射模、
(2) 雙分型面注射模、
(3) 帶有活動成型零件的模、
(4) 側(cè)向分型抽芯注射模、
(5) 定模帶有推出機(jī)構(gòu)的注射模、
(6) 自動卸螺紋的注射模、
本次模具設(shè)計(jì)的采用單分型面兩板模結(jié)構(gòu)圖如圖：
選用基本型CI型，模板周界尺寸350×550 mm
定模座板厚： 35mm
定模板厚： A=85mm
動模板厚: B=110 mm
墊塊厚度: C=110 mm
動模座板厚： 35mm
排氣縫隙厚度為1mm
根據(jù)以上計(jì)算，所選模架型號為龍記模架CI型CI-3555A85B110C110.
39
5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴到模具型腔為止的一種完整的輸送管道。它具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對塑件質(zhì)量具有決定性影響。澆注系統(tǒng)由：主流道、分流道、澆口、冷料穴組成。
對澆注系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時，一般應(yīng)遵循如下原則：
a. 了解塑料的成型性能
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出
d. 防止型心的變形和嵌件的位移
e. 盡量采用較短的流程充滿型腔
5.1 主流道設(shè)計(jì)
主流道指由注射機(jī)噴嘴出口起到分流道入口止的一段流道，它是塑料熔體首先經(jīng)過的通道，且與注塑機(jī)噴嘴在同一軸線。主流道、定位圈等的各項(xiàng)參數(shù)與注射機(jī)的規(guī)格密切相關(guān)，根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系如下
R = R0 + (1～2)mm
d = d0 + (0.5～1)mm
設(shè)計(jì)手根據(jù)冊查得 80XB型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下：
噴嘴前端孔徑：d0=4mm
噴嘴前端球面半徑：R0＝14mm
所以可知 R =15mm，d =4.5mm。
主流道的錐角α通常為2°－6°，過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，過小的錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大。
由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸，為了方便維修更換，所以模具的主流道部分通常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套，即澆口套。
5.2分流道的設(shè)計(jì)
分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道，分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。
翻閱《注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用教程》教材查閱常用分流道斷面尺寸推薦如表所示：
表1流道斷面尺寸推薦值
塑料名稱
分流道斷面直徑mm
塑料名稱
分流道斷面直徑 mm
PS，AS
聚乙烯
尼龍類
聚甲醛
丙烯酸
抗沖擊丙烯酸
醋酸纖維素
聚丙烯
異質(zhì)同晶體
4.8~9.5
1.6~9.5
1.6~9.5
3.5~10
8~10
8~12.5
5~10
5~10
8~10
聚苯乙烯
軟聚氯乙烯
硬聚氯乙烯
聚氨酯
熱塑性聚酯
聚苯醚
聚砜
離子聚合物
聚苯硫醚
3.5~10
3.5~10
6.5~16
6.5~8.0
3.5~8.0
6.5~10
6.5~10
2.4~10
6.5~13
分流道的截面形狀常用的分流道截面形狀有全圓形、梯形、半圓形、矩形和U字型等。本設(shè)計(jì)中由于塑件排布比較緊湊,且準(zhǔn)備采用圓形，根據(jù)推薦值，直徑定為8m， 在型腔排布時，一般兩個塑件間距在30-50mm之間，這也間接決定了分流道的長度，分流道長度為43mm。分流道設(shè)計(jì)如下圖所示：
分主流道截面形狀
5.3 澆口的設(shè)計(jì)
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。澆口大致分為五種：
① 直接澆口
② 側(cè)澆口
③ 點(diǎn)澆口
④ 潛伏澆口
⑤ 耳形澆口
分析塑件使用要求和對表面質(zhì)量的要求不高，決定采用側(cè)澆口。側(cè)澆口如下圖所示：
側(cè)澆口
5.4冷料井設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用帶Z型拉料桿。由于拉料桿頭部的側(cè)凹將主流道凝料鉤住，分模是即可將凝料從主流道中拉出。拉料桿的根部固定在推出板上，在推出塑件時，冷料也一同被推出，取產(chǎn)品時向拉料鉤的側(cè)向稍微許動，即可脫鉤將塑件連同澆注系統(tǒng)凝料一道取下。
5.5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
排氣槽是為使模具型腔中的氣體排出而在模具上開設(shè)的通氣槽或通氣孔。排氣是注射模具設(shè)計(jì)中一個重要的問題。在注射成型過程中,熔體注入型腔時,必須將型腔中的空氣和從熔體中溢出的揮發(fā)性氣體順利排出型腔。
注射模常用的排氣方式有以下幾種:
①用分型面排氣;
②用型腔和模板的配合間隙排氣;
③用側(cè)型芯運(yùn)動間隙排氣;
④利用推桿運(yùn)動間隙排氣;
⑤開設(shè)排氣槽。
本模具為中小型模具,且分型面適宜,可以利用①、②的方式來排氣,不必再設(shè)計(jì)其他排氣裝置。
6 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
構(gòu)成塑料模具模腔的零件統(tǒng)稱為成型零部件。成型零部件有凸模和凹模，亦稱作型芯和型腔，在塑料熔融體通過射速機(jī)注塑到型腔內(nèi)時，對型腔產(chǎn)生巨大的壓力和沖擊，[21]所以成型零部件不但要具有一定的結(jié)構(gòu)、尺寸、精度，還應(yīng)當(dāng)具有較大的強(qiáng)度、剛度，以減少成型零部件的損壞甚至報廢，延長模具壽命。
6.1 型腔的設(shè)計(jì)
型腔是塑件外表面的部件，也叫凹模，按結(jié)構(gòu)不同可以分為組合式型腔和整體式型腔，然而組合式型腔會在生產(chǎn)塑料制品的時候留下縫痕跡，影響塑料制品的外觀質(zhì)量，所以對于外觀件產(chǎn)品不常采用，所以放棄組合式結(jié)構(gòu)而采用整體式型腔是較為合理的選擇.
6.2 型芯設(shè)計(jì)
型芯用于成型塑料的內(nèi)表面，又稱凸模。結(jié)構(gòu)也分為整體式和組合式兩種。本次型芯結(jié)構(gòu)也像型腔一樣采用整體式
6.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算
由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計(jì)算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因?yàn)槟＞咧圃旃詈湍＞叱尚土悴考谑褂弥械淖畲竽p量大多憑經(jīng)驗(yàn)決定），這里就只考慮塑料的收縮率計(jì)算模具盛開零部件的工作尺寸。通過以下計(jì)算公式，我們分別求得各個尺寸。
目前,模具工作部分尺寸主要使用兩種方法來計(jì)算,一個被稱為平均法,另一種方法稱為公差帶。平均收縮更小的部分一般使用平均法。PS材料收縮率從0.3%提高到0.7%,其平均收縮率= 0.5%,考慮到工廠的現(xiàn)有條件模具加工制造,模具制造公差選擇δz =Δ/ 5。精密塑料零件是一個普通類——MT4。腔體類尺寸磨損后增大，芯體類磨損后減小。
若磨損后尺寸增大,則公式為
若磨損后尺寸變小,則公式為
(1) 型腔徑向尺寸的計(jì)算公式
：
公式中 ----塑件的徑向尺寸；
----塑件的平均收縮率；
----塑件的尺寸公差；
----型腔模具
(2) 型腔深度尺寸的計(jì)算公式
公式中 ----塑件的徑向高度；
----塑件的平均收縮率；
----塑件的尺寸公差；
----型腔模具公差
(3) 型芯徑向尺寸的計(jì)算公式
：
公式中 ----塑件的徑向尺寸；
----塑件的平均收縮率；
----塑件的尺寸公差；
----模具公差
(4) 型芯深度尺寸的計(jì)算公式
公式中 ----塑件的徑向高度；
----塑件的平均收縮率；
----塑件的尺寸公差；
----模具公差
7 排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
7.1冷卻系統(tǒng)
冷卻系統(tǒng)不參與直接成型工作，它的作用僅僅是降溫，但降溫在塑料模中是一個很重要的工作，因?yàn)樵诹黧w進(jìn)入容器之后的自然降溫過程很緩慢，冷卻系統(tǒng)能夠加速這個過程，在快速制冷的情況下成品能夠更加完美地成型，這也是順利生產(chǎn)的必要措施，除此之外，除了塑料模內(nèi)部容器，外部的輔助系統(tǒng)幾乎都不是耐高溫的，如果長時間處于一種高溫工作環(huán)境，那么這些系統(tǒng)的使用壽命就會變得很短，為了防止這種情況出現(xiàn)，冷卻系統(tǒng)的合理化設(shè)置是必須的。
7.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
（1）為了保持冷卻時的平衡，我們需要將定模和動模在冷卻時分開進(jìn)行。
（2）確定的孔徑大小以及位置的確定，普通的灌流器外座壁如果越厚，所形成的水流管道的孔徑就要越大。
（3）如果冷卻水孔的數(shù)量增多，就會使得模具內(nèi)部的溫度的梯度減小，目的是為了讓灌流器外座的冷卻均勻。
（4）模板和鑲件之間形成的交界面是可以讓冷卻通道通過的，但是鑲件與鑲件之間形成的交界面是不可以通過的，這樣做是為了不漏水。
（5）澆注口的位置應(yīng)該使得冷卻的力度加強(qiáng)。
（6）應(yīng)降低進(jìn)水與出水的溫差。
7.3冷卻系統(tǒng)的簡單計(jì)算
7.3.1 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W
(1) 取注射周期t =t注+t冷+t脫=2.2+2.9+5.8=10.9s，則每小時注射次數(shù)為：N=330次
(2) 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量：
W=N×m=340×0.102=34.72kg/h。
7.3.2 確定單位質(zhì)量的計(jì)時器底蓋在凝固時所放出的熱量
(1) PS的單位熱流量QS的值的范圍在（310～410）KJ/kg，可取QS=360KJ/kg
(2) 計(jì)算冷卻水的冷卻流量qV
設(shè)冷卻水道入口的水溫為θ2=22℃出口水溫為θ1=25℃模具溫度取60℃取水的密度ρ=1000kg/m3
水的比熱容c=4.187kJ/（kg.℃）
(3) 確定冷卻水路的直徑d
為使冷卻水處于瑞流狀態(tài)，取模具冷卻水孔的直徑d=6mm。
(5) 冷卻管壁與水交界面的膜轉(zhuǎn)熱系數(shù)
平均水溫為23.5℃時，查表12-4[5]得=6.72
(6)計(jì)算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積
(7)計(jì)算模具冷卻水管的總長度
(8)設(shè)冷卻水路根數(shù)為，設(shè)每條水路的長度為=102mm
根據(jù)查詢相關(guān)資料教材《注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用教程》第2版經(jīng)驗(yàn)得到冷卻水道直徑為8毫米。由水道排列滿足冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，水管中心距在孔徑的3~5倍，距離型腔表面是孔徑的1~2倍，并且考慮到管子的壁厚和各個零件是否干涉的情況，最終水道分上下模仁。
8 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
8.1 脫模機(jī)構(gòu)
在注射成型的每個循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種脫出型件的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)（或脫模機(jī)構(gòu)）。在設(shè)計(jì)塑件的推出機(jī)構(gòu)的時候以下原則是不可忽視的。
(1)推出機(jī)構(gòu)應(yīng)近盡量設(shè)置在動模一側(cè)。
(2)保證塑件不因推出而變形損壞。
(3)機(jī)構(gòu)簡單,動作可靠。
(4)良好的塑件外觀。
(5)合模時的準(zhǔn)確復(fù)位。
8.2脫模力的計(jì)算
根據(jù)力平衡原理，列出平衡方程式：
∑Fx=0
Ft+Fbsinα=Fcosα
Fb 塑件對型芯的包緊力；
F 脫模時型芯所受的摩擦力；
Ft 脫模力；
Α 型芯的脫模斜度。
又： F=Fbμ
于是 Ft=Fb(μcosα-sinα)
而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊力之積，即：Fb=Ap
由此可得：Ft=Ap(μcosα-sinα)
式中： μ為塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1~0.3；
A為塑件包容型芯的總面積；
p為塑件對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。
所以:采用圓柱體面積計(jì)算，A=2544mm2 ,μ取0.25,p取1×107Pa,取α=0。
Ft=4048×10-6×1×107(0.25×cos0-sin0)=10120N.
8.2脫模機(jī)構(gòu)的選擇
常見的推出機(jī)構(gòu)有推桿，推管，推板和推塊，各個推出機(jī)構(gòu)都有自己適合推出的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。比如大型深腔薄壁類的產(chǎn)品適合推板推出，細(xì)長螺柱孔、圓筒形和環(huán)形制品適合推管推出，所以在選擇推出結(jié)構(gòu)的時候，首先要分析塑件的結(jié)構(gòu)，塑件是殼類產(chǎn)品，里面結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，有足夠的空間布置頂桿。又因?yàn)樵贑D盒內(nèi)表面?？梢悦黠@看到很多頂桿痕跡，所以選擇推桿脫模機(jī)構(gòu)是合理的。在推桿直徑大小選用方面，也會參考實(shí)物上的痕跡。本次設(shè)計(jì)的推出機(jī)構(gòu)是采用推桿頂出塑件。
8.3 脫模機(jī)構(gòu)的布置
為能使能夠順利頂出塑件，達(dá)到良好的退出效果。推出機(jī)構(gòu)的合理分布必不可少，將頂桿分布如圖所示，在依靠頂桿和斜頂桿共同作用下順利的頂出塑件。
頂桿布置
8.4 推桿復(fù)位裝置
推出機(jī)構(gòu)用可用多種方式復(fù)位，如彈簧復(fù)位，強(qiáng)制回位和回針復(fù)位，一般模具設(shè)計(jì)追求安全可靠，同時采用這三種方法。復(fù)位桿應(yīng)對稱布置，長取2~4根，長度與推桿相同。彈簧復(fù)位是一種簡單復(fù)位方法，它具有先行復(fù)位功能，數(shù)跟彈簧裝在動模板與推板之間，推出塑件時彈簧被壓縮，當(dāng)注射機(jī)的頂桿后退，彈簧即將推板推回。強(qiáng)制回位是有一根強(qiáng)制回位桿分別連接頂針固定板和注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)上，和模前由液壓系統(tǒng)強(qiáng)制回位，回針是在分模面上有四根回位針，其固定在頂針固定板上，和模時先是回針和模面接觸把頂針強(qiáng)制帶回，避免頂針碰花模仁。其結(jié)構(gòu)如下圖所示
復(fù)位結(jié)構(gòu)圖
9導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
9.1 導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)的主要功能
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證塑料注射模具的動模與定模合模時正確定位和導(dǎo)向的重要零件，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，主要零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套。其具體作用有：
（1）定位作用；
（2）導(dǎo)向作用；
（3）承載作用；
（4）保持運(yùn)動平穩(wěn)作用；
（5）錐面定位機(jī)構(gòu)作用。
9.2導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)
（1） 導(dǎo)向零部件在進(jìn)行分布的時候，是合理進(jìn)行的，在這個模具的周圍，還有在靠近邊上的地方，它的中心點(diǎn)到這個模具的邊上的距離都是可以滿足需要的，這樣一來模具的強(qiáng)度就達(dá)到要求了，避免有導(dǎo)柱還有導(dǎo)套在壓入的時候出現(xiàn)形狀的改變。
（2） 按照模具的外部形狀，還有具體的尺寸，一個模具配備的導(dǎo)柱有兩個到四個。假如模具對于凹模還有凸模都有方位的一些需求的時候，那么使用的導(dǎo)柱直徑都是不一樣的，也可以是導(dǎo)柱的直徑都是一樣的，不過這兩個導(dǎo)柱在安裝的時候位置要錯開來才可以。
（3） 因?yàn)樗芰袭a(chǎn)品一般都是在公模上面的，所以說要想產(chǎn)品脫離模具的時候便利一點(diǎn)，通常都是將導(dǎo)柱裝在母模的上面。
（4） 承屑槽應(yīng)該安置在導(dǎo)柱還有導(dǎo)套的分型面的地面
（5） 導(dǎo)柱的軸線應(yīng)該跟導(dǎo)套的軸線，還有導(dǎo)向孔的軸線都是平行的。
（6） 模具合起來的時候，要確保導(dǎo)向零部件先碰起來，防止公模首先到模腔的里面去，會將生產(chǎn)的零部件破壞。
9.3導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
常用的合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有兩種形式，導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位，[23]本文注塑模具選用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，由于動、定模尺寸較大。本次導(dǎo)向結(jié)構(gòu)采用常規(guī)的導(dǎo)柱導(dǎo)套。
導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式有兩種：一種為單節(jié)式導(dǎo)柱，另一種為臺階式導(dǎo)柱。小型模具采用單節(jié)式導(dǎo)柱，大型模具采用臺階式導(dǎo)柱[8]。在導(dǎo)柱的工作部分上開設(shè)油槽，可以改善導(dǎo)向條件，減少摩擦,故導(dǎo)柱采用加油槽的階梯式導(dǎo)柱。
由于導(dǎo)柱已選定，由塑料模具設(shè)計(jì)與制造可查得與之相配的導(dǎo)套。典型的導(dǎo)套可分為直導(dǎo)套合帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，用于簡單模具或?qū)缀竺鏇]有墊板的場合，帶頭導(dǎo)套結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用于精度較高的場合，采用帶頭導(dǎo)套形式。
采用四個導(dǎo)柱作為導(dǎo)向，導(dǎo)柱導(dǎo)套材料選用GCr15，具有一定強(qiáng)度和耐磨性，4個導(dǎo)柱分布在四個角上，呈對稱分布，其導(dǎo)向更為平穩(wěn)，滿足其使用性能要求。導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配用如圖所示：
導(dǎo)柱導(dǎo)套
10注射機(jī)的校核
10.1 鎖模力的校核
確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力：
F＞K A分·P型 （3.3）
＞1.2×2×16120×30×10
＞1160KN
式中 F注塑機(jī)額定鎖模力：1400KN；K安全系數(shù)，通常取1.1-1.2，取K=1.2；
滿足要求。
10.2模具厚度的校核
模具的厚度（閉合高度）必須滿足下式：
Hmin
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