47 1　塑件工藝分析 1.1　塑件分析 如圖1所示是訂書機(jī)外殼，從該塑件的外觀可以看出為了要使此塑件的外觀光滑，對模具型腔的要求是達(dá)到鏡面光潔度?？梢岳脧濅N來實現(xiàn)側(cè)抽芯。塑件尺寸比較小，但是有較多的內(nèi)部彎曲的加強(qiáng)肋，考慮到該塑件注射時要有一定的流動性。從其中的澆口痕跡看，只有一個澆口位置，處于塑件中部。一端有兩個圓柱孔、兩個半圓柱也及圓柱孔旁邊的淺孔，這些可以通過外側(cè)抽芯來實現(xiàn)。而內(nèi)部的凸臺可以通過滑塊實現(xiàn)內(nèi)側(cè)抽芯實現(xiàn)成型。訂書機(jī)外殼在使用過程中要承受一定的力量，所以塑料應(yīng)該有足夠的剛度、強(qiáng)度、硬度以及抗沖擊性等因素，所以選擇聚丙烯（PP）做為該訂書機(jī)外殼的材料 。 型腔使用EDM進(jìn)行最后的精加工，EDM加工時要請注意選擇合適的加工工藝，如應(yīng)用較小的加工電流，保證加工表面粗糙度值較小以方便后續(xù)的拋光處理。如果放電加工工藝選擇不當(dāng)，則可能 造成放電白層，拋光時可能沒有將該層拋除，就會影響模具的質(zhì)量。 1.2塑料材料的成型特性分析 性能特點：化學(xué)穩(wěn)定性好，耐寒性差，光、氧作用下易降解，機(jī)械性能比聚乙烯好。 成型特點：成型時收縮大成型性能好，易變形翹曲，尺寸穩(wěn)定性好，柔軟性好。有“鉸鏈”特性。該訂書機(jī)外殼需要與上蓋進(jìn)行配合，所以對其尺寸穩(wěn)定性也有要求，而選用聚丙稀能達(dá)到此要求。 模具設(shè)計的注意事項：因有“鉸鏈”特性，注意澆口位置設(shè)計；防縮孔，變形；收縮率為1.0％～3.0％(純聚丙稀)。在本設(shè)計中選用的收縮率為2％。 使用溫度：10℃～120℃，訂書機(jī)都是在常溫下使用，滿足使用溫度的要求。 主要用途：板、片、透明薄膜、繩、絕緣零件、汽車零件、閥門配件、日用品等。訂書機(jī)屬于日用品。 1.3 脫模斜度 由于制品冷卻后產(chǎn)生收縮時會緊緊包在凸模上，或由于黏附作用而緊貼在型腔內(nèi)。為了便于脫模，防止制品表面在脫模時劃傷、擦毛等，在制品設(shè)計時應(yīng)考慮其表面在合理的脫模斜度。聚丙烯的脫模斜度是25＇～1o之間。本設(shè)計中的脫模斜度采用1o 。 1.4 擬定模具的結(jié)構(gòu)型式 1.4.1 型腔數(shù)量的確定：該塑件精度要求一般，生產(chǎn)批量比較大，可以采用一模多腔的形式。根據(jù)經(jīng)驗，在模具中每增加一個型腔，制品尺寸精度要降低4％；再加上考慮到經(jīng)濟(jì)因素，初定為一模二腔的模具形式。 1.4.2模腔排列形式的確定： 該塑件有側(cè)孔，要使它能順利的脫模，須設(shè)計一套側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，為了不影響脫模等原因，多模腔的排列形式用對稱形。 圖1-1塑件外觀圖 表１-1　聚丙烯的力學(xué)性能 材料性能 純聚丙烯 玻纖增強(qiáng)聚丙烯 屈服強(qiáng)度/MPa 37 78～90 拉伸強(qiáng)度/MPa — 　78～90 斷裂伸長率/% ＞200 — 彎曲強(qiáng)度/MPa 67 132 彎曲彈性模量/GPa 1.45 4.5 簡支梁沖擊強(qiáng)度(無缺口)/(kJ/m2) 78 51 簡支梁沖擊強(qiáng)度(缺口)/(kJ/m2) 3.5～4.8 14.1 布氏硬度HBS 8.65 9.1 表1-2 聚丙烯的熱性能及電性能 材料性能 純聚丙烯 玻纖增強(qiáng)聚丙烯 收縮率 1.0～3.0 0.4～0.8 熔點(粘流溫度)/℃ 170～176 170～180 熱變形溫度/℃　 45N/㎝2 180/㎝2 ? 102～115 56～67 ? 127 127 線膨脹系數(shù)/(10-５/℃) 9.8 4.9 續(xù)表2 比熱容/[J/(㎏·K)] 1930 — 熱導(dǎo)率/[W/(m·K)] 0.118 — 燃燒性/(㎝/min) 慢 — 體積電阻/Ω·㎝ ＞1016 — 擊穿電壓/(kV/㎜) 30 — 表1-３　聚丙烯的物理性能 材料性能 純聚丙烯 玻纖增強(qiáng)聚丙烯 密度/(g/㎝3) 0.90～0.91 — 比體積/(㎝2/g) 1.10～1.11 — 吸水性/%(24小時) 長時間 0.01～0.03 浸水18d0.5 0.05 — 透明度或透光度 半透明 — 表1-4 　聚丙烯的工藝參數(shù) 材料性能 純聚丙烯 玻纖增強(qiáng)聚丙烯 成型收縮率/% 1.0～3.0 0.4～0.8 拉伸模量E/*103MPa 1.6～1.7 3.1～6.2 泊松比μ 0.43 — 與剛的摩擦因數(shù)? 0.49～0.51 — 1.5 注射機(jī)型號的確定 1.5.1注射量的計算：根據(jù)PRO/E建模得到塑件的質(zhì)量為m= 2.94克，密度由表可查得ρ=0.9～0.91 g/㎝3 所以塑件的體積可以得出本課題的塑件體積為： 而流道凝料的質(zhì)量未知，在此按m的0.6倍來計算。總注射量是： 1.5.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需要的鎖模力計算 流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積a，在模具設(shè)計前是個未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng) 計分析，大致是每個塑件在分型面上的投影a的0.2～0.5倍,因此總的投影面積可計算為： A=na＋(0.2～0.5)na 式中 a——長方型的面積： s——此設(shè)計中取0.3 所以： 從而得到鎖模力： 式中型腔壓力P取30。 1.5.3選擇注射機(jī)：根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計算值，可選用 SZ-100/600立式注射機(jī)，如下表所列： 表1-5 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 理論注射量/㎝3 75，105 螺桿（柱塞）直徑/㎜ 35 注射壓力/MPa 150 注射速率/(g/s) 60 塑化能力/(g/s) 7.3 螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) 14~200 鎖模力/kN 600 拉桿內(nèi)間距/㎜ 440×340 移模行程/㎜ 260 最大模具厚度/㎜ 340 噴嘴口直徑/㎜ 4 定位孔直徑/㎜ φ125 噴嘴球半徑/㎜ 12 1.6 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 1.6.1　鎖模力的校核 鎖模力為注射機(jī)鎖模裝置用于夾緊模具所須施加的最大夾緊力。當(dāng)高壓的塑料熔體充填模腔時，會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力。所選注射機(jī)的鎖模力必須大于由于高壓熔體注入模腔而產(chǎn)生的脹型力，此脹型力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積。 即： 式中F——鎖模力，kN p——型腔壓力，MPa A——塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積，㎜2 已知型腔壓力為30MPa；澆注系統(tǒng)的投影面積為1倍的塑件投影面積；塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積為： 式中ba——流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積，㎜2 　　　　　n——模腔數(shù) 由于在選擇珠注射機(jī)的時候就已經(jīng)計算了鎖模力，因此它的鎖模力是符合要求的。 1.6.2 型腔數(shù)目的校核 由注射機(jī)料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù) 所以型腔數(shù)合格。 式中 K——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)：一般取0.8 M——注射機(jī)的額定塑化量 T——成型周期，取25秒 1.6.3　開模行程的校核 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機(jī)的最大開模行程。對于液壓-機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)注塑機(jī)，其最大開模行程由注塑機(jī)曲肘機(jī)構(gòu)的最大行程決定，與模具厚度無關(guān)。 單分型面注射模，其開模行程按下式校核 (5～10) 式中　S——注塑機(jī)的最大開模行程(移動模板臺面行程)，㎜ 　　　　　H1——塑件脫出距離，㎜ 　　　　　H2——包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度，㎜ 已知H1=34mm；H2=54mm 所以 H1+H2+(5～10)= +34+54+(5～10)≤98㎜ 又由于SZ-100/600立式注塑機(jī)的移模行程為260mm 98mm<260mm 所以開模行程也符合要求。? 2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道。其作用是使塑料平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外行輪廓清晰的塑件。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。澆注系統(tǒng)一般可分普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩類。本設(shè)計采用普通的澆注系統(tǒng)，它一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。 澆注系統(tǒng)設(shè)計原則： 1. 結(jié)合型腔布置考慮，盡可能采用平衡式分流道布置； 2. 盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失、縮短充模時間； 3. 澆口尺寸、位置和數(shù)量的選擇十分關(guān)鍵，應(yīng)有利于熔體流動、避免產(chǎn)生湍流、渦流、噴射和蛇形流動，并有利于排氣和補(bǔ)縮； 4. 避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移的產(chǎn)生； 5. 澆注系統(tǒng)凝料脫出應(yīng)方便可靠，凝料應(yīng)易于和制品分離或者易于切除和整修； 6. 熔接痕部位與澆口尺寸、數(shù)量及位置有直接關(guān)系，設(shè)計澆注系統(tǒng)時要預(yù)先考慮到熔接痕的部位、形態(tài)，以及對制品質(zhì)量的影響； 7. 盡量減少因開設(shè)澆注系統(tǒng)而造成的塑料凝料用量； 8. 澆注系統(tǒng)的模具工作表面應(yīng)達(dá)到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中澆口應(yīng)有IT8以上的精度要求； 9. 設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮儲存冷料的措施； 10. 盡可能使主流道中心與模板中心重合，若無法重合應(yīng)使兩者的偏離距離盡可能小。 2.1 主流道的設(shè)計 主流道是連接注射機(jī)噴油嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上，端面為圓形，帶有一定的錐度，主要設(shè)計有：　 （1） 形狀：圓錐形； （2） 錐角：３°； （3） 內(nèi)壁的粗糙度為Ra0.4μm拋光時沿軸向進(jìn)行 （4） 主流道大端呈圓角，r=1㎜。 （5） 噴嘴球的半徑Ro=12mm，則凹坑的球面半徑R=15mm； （6） 凹坑深度：3㎜；噴嘴孔徑d=4mm；小端直徑D=6mm；大端直徑為9.16mm。 （7） 主流道長度取60mm。 設(shè)計見圖2： 圖2-1 主流道襯套 2.2 主流道襯套的設(shè)計 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴(yán)，因而模具流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進(jìn)行加工和熱處理，一般采用碳素工具鋼，如：T8A、T10A等(本設(shè)計采用T10A鋼)，熱處理硬度為53～57HRC。主流道襯套和定位圈設(shè)計成整體式，用于小型模具，中大型模具設(shè)計成分體式。但由于該模具主流道較長，設(shè)計成分體式較宜。 定位圈的設(shè)計是為了便于模具在注射機(jī)上安裝以及模具澆口套與注射機(jī)的噴嘴孔精確定位，應(yīng)在模具上(通常在定模上，本設(shè)計安裝在定模座板上)安裝定位圈，用于與注射機(jī)的定位孔匹配。定位圈除完成澆口套與噴嘴的精確定位外，還可以防止?jié)部谔讖哪?nèi)滑出。 其定位圈的結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-2。 2.3　分流道的設(shè)計 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)向的作用。在本設(shè)計中，因是多型腔模具，所以必須設(shè)置分流道，在此采用半圓形截面流道。因為塑料熔體在流道中流動時，表面冷凝凍結(jié)，起絕熱的作用，熔體僅在流道中心流動，因此分流道的理想狀態(tài)應(yīng)是其中心線與澆口的中心線位于同一直線上，而半圓形截面可以滿足。 分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口的位置，從輸送熔體時的減少壓力損失和熱量損失及減少澆道凝料的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短。 圖2-2 定位圈 對于壁厚小于3㎜（此塑模壁厚在厚處近3mm,薄處為1mm），質(zhì)量在200g以下的塑件可用公式 式中　W——流經(jīng)分流道的塑料量，g 　　　　　L——分流道長度，㎜ 　　　　　D——分流道直徑，由表得（5~10）取5㎜ 其中　 　 n——為型腔數(shù)目 m——為塑件質(zhì)量，g 得出 取分流道的長度為44㎜ 分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種。此設(shè)計中我采用的是平衡式布置。平衡式布置可以使各型腔同時均衡的進(jìn)料，從而保證了各型腔成型 出來的塑件在強(qiáng)度、性能、重量上的一致性。 　　設(shè)計見圖2-3： 圖2-3 分流道布局 2.4　冷料穴的設(shè)計 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上。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。本設(shè)計中對于冷料穴的選擇是按照設(shè)計的目的來 圖2-4 冷料穴的設(shè)計 選擇的。由于此設(shè)計的目的是要實現(xiàn)自動脫模。所以選擇如下圖的冷料穴（與推桿相匹配的冷料穴）。這種冷料穴的底部有一根推桿，而推桿安裝在推板上，與其它推桿或推管連用。該設(shè)計采用的是圓頭冷料穴，它很容易將主流道凝料拉離定模，當(dāng)其被推出時又很容易脫落。示意圖如圖2-4. 為使塑件留在動模一側(cè)，將冷料穴設(shè)計在動模一側(cè)，并在澆口下方設(shè)計1根拉料桿，并將該拉料桿做得低于澆口套底面3mm，讓一部分冷料包住拉料桿的圓頭，以拉住冷料，保證塑件留在動模。 2.5　澆口形式設(shè)計 澆口是連接分流道和型腔的一段細(xì)短的通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸 對塑件的質(zhì)量影響很大。澆口的理想尺寸很難用理論公式計算，通常根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限，然后加以修正。 一般澆口的截面積為分流道截面積的3%~9%，截面形狀為矩形或圓形，澆口長度為0.5~2mm，表面粗糙度不低于0.0004mm。 澆口的主要作用有兩個：一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。在本次設(shè)計中為了滿足塑件的要求不在表面留下痕跡，不影響塑件的外觀. 圖2-5 潛伏式澆口 采用潛伏澆口。潛伏澆口是點澆口在特殊場合下的一種應(yīng)用形式。潛伏澆口潛入分型面一側(cè)，沿斜向進(jìn)入型腔。潛伏的模具在開模時，不僅自動切斷澆口而且澆口的位置可以設(shè)在制品的側(cè)面、端面和背面各隱蔽處，使制品外表面無澆口痕跡。采用潛伏澆口的模具結(jié)構(gòu)，可將雙分型面模具結(jié)構(gòu)簡化成單分型面結(jié)構(gòu)。它的澆口的尺寸可按潛伏式澆口的經(jīng)驗公式（9.2－19）計算確定。[22] 式中d——澆口直徑（mm）; A——型腔的表面積（mm）為曲面面積= 4984.69; C——制品壁厚的函數(shù)值，見表9.2－3，取0.326 n——塑料材料系數(shù)，見表9.2－2，取0.7 在本設(shè)計中的潛伏式澆口的直徑采用2mm. 2.6　分型面的設(shè)計 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。在封閉模腔中成型塑件，為 了減小模腔中脫出時的阻力，要求塑件應(yīng)帶有適當(dāng)?shù)拿撃Ｐ倍龋惨竽＞邇砂氩糠值慕佑|面（即分型面）應(yīng)相對于所成型的塑件，按排適當(dāng)?shù)奈恢?，這就是正確的選擇分型面。分型面的選擇原則是： （一） 便于塑件脫模 1 應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯； 2 在開模時盡量使塑件留在動模內(nèi)； 3 應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位； （二）考慮和保證塑件的外觀不遭損壞 （三） 盡量保證塑件尺寸的精度要求 （四） 有利于排氣 （五） 盡量使模具加工方便 對于沒有工藝凸緣的產(chǎn)品，也就是整個側(cè)面是接著外觀面的產(chǎn)品，不能將型腔只設(shè)計在模具的單側(cè)，一定要從產(chǎn)品側(cè)面的中間部位來分模。原因是如果產(chǎn)品在模具的單側(cè)，澆口就直接連到產(chǎn)品外觀面而沒有一個臺階做為產(chǎn)品和澆口的界限。這樣的后果是，在去除澆口時很容易傷到外觀面。 分型面一般設(shè)在塑件斷面尺寸最大處，在此次設(shè)計中采用的是單個分型面。把型芯設(shè)在動模一邊，型腔設(shè)在定模一邊，開模后塑件留在動模，然后由推板推動推桿、拉料桿進(jìn)行脫模，有利于塑件的脫模。具體的形式見上圖5。 2.7　排氣槽的設(shè)計 在注塑成型過程中，模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中有的氣體外，還有塑件受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，則可能因充填時氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑料熔接面不良而引起缺陷，因而須進(jìn)行排氣設(shè)置。 1）排溢設(shè)計 ： 排溢是指排出充模熔料中的前鋒冷料和模具內(nèi)的氣體等。 2）引氣設(shè)計：對于一些大型腔殼形塑件，注射成型后，整個型腔由塑料填滿，型腔內(nèi)氣體被排出，此時塑件的包容面與型芯的被包容面基本上構(gòu)成真空，當(dāng)塑件脫模時，由于受到大氣壓的作用，造成脫模困難，如采用強(qiáng)行脫模，勢必使塑件發(fā)生變形或損壞，因此必須加引氣裝置。 3）排氣系統(tǒng)有以下幾種方式： 利用排氣槽；利用型芯、鑲件、推桿等配合間隙；有時為了防止制品在頂出時造成真空而變形，必須設(shè)置進(jìn)氣裝置。 4）該套模具的排氣方式有 a.利用塑件推桿的配合間隙； b.分型面開排氣槽； c.利用逆件與拉料桿之間的間隙； d.型芯鑲件與型芯之間的間隙。 3 成型零部件的設(shè)計和計算 塑件在成型加工過程中，用來充填塑料熔體以成型制品的空間被稱為型腔。構(gòu)成模具型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，主要包括凹模、凸模、型芯鑲塊等各種成型桿和成型環(huán)。 型腔是直接和高溫高壓的塑件相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性，以承受塑件的擠壓力和料流的摩擦力，有足夠的精度和適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙龋ㄒ话鉘a0.4μm以下），保證塑件制品表面的光潔美觀和容易脫模。本設(shè)計中的塑件外表面粗糙度要求很高，應(yīng)達(dá)到鏡面程度。成型內(nèi)腔的型芯可以降低要求。由于內(nèi)部的彎曲加強(qiáng)肋比較難以加工，型腔也是曲面造型，所以需要在Pro/E建模的基礎(chǔ)上進(jìn)行電火花成型。 訂書機(jī)外殼在生產(chǎn)中會因為塑料腐蝕等原因造成成型面出現(xiàn)細(xì)小的缺陷，如麻點、塑件上有小白點等情況，這時要對模具重新進(jìn)行拋光處理。如果多次進(jìn)行拋光，型腔尺寸就會慢慢偏大。為此在制造型腔時要將其加工到公差帶的下偏差，以保證以后可以進(jìn)行尺寸調(diào)整，也給模具維修留下余地。 3.1　凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在該設(shè)計中采用組合式凹模結(jié)構(gòu)，它分為整體嵌入式局部鑲嵌式兩種形式。該設(shè)計采用局部鑲嵌式凹模，具體的形式見下圖6：可以把成型部分做成鑲件，使用好的鋼材，其余部分用廉價的鋼材。 圖3-1 組合式凹模 ? 圖3-2 組合式凸模 3.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模（即型芯）是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通常可分為整體式和組合式兩種內(nèi)型。在此采用 整體裝配式凸模,它是將凸模單獨加工后與動模板進(jìn)行裝配而成。 該設(shè)計中的簡圖如圖3-2. 3.3 型芯安裝固定形式 通常將成型塑件小孔或槽的小凸模稱為小型芯。一般先單獨制造，然后以嵌入的方式固定。直徑 較小的小型芯，如果數(shù)量較多，則采用凸肩墊板安裝比較好，該設(shè)計采用的，是整體裝配式凸模，利用標(biāo)準(zhǔn)螺釘固定。如圖3-3所示。 圖3-3 型芯固定形式 3.4　成型零件工作尺寸的計算１ 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，它通常包括凹模和凸模的徑向尺寸（包括矩形的長和寬）、凹模和凸模的高度尺寸以及位置尺寸等。 （1）　平均收縮率計算型腔尺寸 聚丙烯的收縮率一般為1%～3%,從而得出聚丙烯的平均收縮率為2%。徑向尺寸由１得出聚丙烯的一般精度等級為5級。同時得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的寬度尺寸為42mm，所以查表得Δ=0.062mm 按照平均收縮率計算凹模徑向尺寸公式 式中LM——凹模的徑向尺寸，㎜ Scp——塑料的平均收縮率，% Ls——塑件徑向公稱尺寸，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——凹模制造公差，㎜ 已知　Ls=42mm Scp=0.02Δ=0.062mm 　　所以　δz=Δ/5=0.012mm LM=[(1+0.02)42-3/40.062]0+0.012 =42.800+0.012 塑件的長度尺寸是122mm時，查表得Δ=0.100，δz——凹模制造公差，取Δ/5（下面的計算都安此計算）。依據(jù)上面的公式得出： LM=[(1+0.02)122-3/40.100]0+0.020=124.370+0.020mm 深度尺寸由１得出聚丙烯的一般精度等級為5級。同時得出塑料制件的尺寸公差。　　又由于塑件的深度尺寸Hs=15mm，所以查表得Δ=0.043mm 　　按照平均收縮率計算凹模深度尺寸公式 　　式中　HM——凹模的深度尺寸，㎜ Scp——塑料的平均收縮率，% Hs——塑件高度公稱尺寸，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——凹模深度制造公差，㎜ 已知　Hs=15㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.043㎜ 　 所以　δz=Δ/5=0.008㎜ HM=[(1+0.02)15-2/30.043]+0.008 =15.27+0.008 而另外一個高度尺寸為16mm，查表得Δ=0.043㎜，因為： Hs=16㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.043㎜ 　　所以　δz=Δ/5=0.008㎜ HM=[(1+0.02)16-2/30.043]+0.008 =16.29+0.008 （2）　按平均收縮率計算型芯尺寸 徑向尺寸 由１得出聚丙烯的一般精度等級為5級。同時得出塑料制件的尺寸公差。 又由于塑件的內(nèi)徑尺寸 式中 S——塑件的壁厚㎜，由１得出塑件壁厚為2mm。 所以　d=42-22=38mm，所以查表得Δ=0.062 　　按照平均收縮率計算型芯徑向尺寸公式 式中　LM——組合型芯的徑向尺寸，㎜ Scp——塑料的平均收縮率，% Ls——塑件徑向公稱尺寸，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——組合型芯制造公差，㎜ 已知　Ls=38㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.062㎜ 　　所以　δz=Δ/5=0.012㎜ 型芯的長度尺寸是118mm時，查表得Δ=0.087，δz——凹模制造公差（mm）, 取Δ/5=0.017。依據(jù)上面的公式得出： 高度尺寸 　　由１得出聚丙烯的一般精度等級為5級。同時得出塑料制件的尺寸公差。 　　又由于塑件的深度尺寸Hs=15-2=13㎜，所以查表得Δ=0.043㎜ 　　按照平均收縮率計算組合型芯高度尺寸公式 式中　HM——組合型芯高度尺寸，㎜ Scp——塑料的平均收縮率，% Hs——塑件孔深度公稱尺寸，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——組合型芯高度制造公差，㎜ 已知　Hs=13.00㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.043㎜ 所以　δz=Δ/3=0.014㎜ 3.5　型腔壁厚計算 在注塑的過程中，模具的型腔將受到高壓的作用，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的剛度和強(qiáng)度。強(qiáng)度不足將導(dǎo)致塑性變形，甚至開裂。剛度不足將導(dǎo)致彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，產(chǎn)生溢料間隙。在本次設(shè)計中采用整體式矩形凹結(jié)構(gòu)。 1)按剛度計算側(cè)壁的厚度s： 矩型型腔受塑料熔體壓力時，四壁變形，兩長邊大于兩短邊，當(dāng)長、短邊側(cè)壁厚度相同時，長邊能滿足要求，短邊更無問題，因此，側(cè)壁厚度計算歸結(jié)為長邊厚度的計算。由１得出（取厚度12mm進(jìn)行計算： 所以取12mm滿足要求； 式中　E——模具材料的彈性模量，MPa，碳剛為2.1105MPa p——型腔壓力，MPa，由前面所知為30 MPa [δ]——剛度條件，即允許變形量，㎜，由１得出聚丙烯的[δ]值允許范圍為0.025～0.04㎜（取0.03mm） ——底板短邊與長邊長度之比（＝L2/L1=140/150=0.9） h——型腔深度尺寸，30㎜ C——與型腔深度對型腔側(cè)壁長邊邊長之比h/L1有關(guān)的系數(shù)L1取150mm查表得C為0.930 F——與型腔長邊平行的短邊側(cè)壁和底板受拉斷面積，F(xiàn)=L1(H-h)＝180（50-30）＝3600 圖3-4 型腔示意圖 2)按強(qiáng)度計算側(cè)壁的厚度s： 仍設(shè)長、短邊壁厚相等，從強(qiáng)度考慮，側(cè)壁每邊都受到彎曲應(yīng)力與拉伸力的雙重作用。將側(cè)壁視為兩端的梁，最大彎曲力產(chǎn)生在梁的兩端，由１得出： 式中E——模具材料的彈性模量，MPa，碳剛為2.1105MPa p——型腔壓力，MPa，由前面所知為30 MPa [σ]——模具材料的許用應(yīng)力，MPa，已知為230 MPa ——底板短邊與長邊長度之比（＝L2/L1=140/150=0.9） ——與h/L1有關(guān)的系數(shù)，查表取0.108 所以　選取12mm完全滿足要求。 由此可以選取s=12㎜。 （1）按剛度計算底板的厚度（hs）： 鑲底的組合式型腔底板，可以近似地視為受載均勻的簡支梁，公式為： 　　式中　E——模具材料的彈性模量，MPa，碳剛為2.1105MPa P——型腔壓力，MPa，由前面所知為30 MPa [δ]——剛度條件，即允許變形量，㎜，由１得出聚丙烯的[δ]值允許范圍為0.025～0.04（取0.03）㎜ h——型腔深度尺寸，㎜ 分別是（），150，140 mm； 圖3-5 定模板 所以　 ≧18.2㎜ 按強(qiáng)度計算底板的厚度hs 　　式中　r——型腔徑向半徑，㎜ P——型腔壓力，MPa，由前面所知為30 MPa [σ]——模具材料的許用應(yīng)力，MPa，已知為230 MPa 所以　 由此可以選取=20.00㎜。 3.6 矩形模具動模墊塊厚度計算 1）按剛度條件計算 矩形模具動模墊塊由于安裝型芯后，支承塊的間距一般總是大于主型芯徑向尺寸和型腔投影面積。墊板在主型芯傳遞的熔體壓力下?lián)锨冃危畲髶隙犬a(chǎn)生在墊板中線，經(jīng)過推導(dǎo)得到它的公式是： p——型腔壓力，MPa，由前面所知為30 MPa 代人有關(guān)數(shù)值得到： 2）按強(qiáng)度條件計算： 墊板在主型芯傳遞的熔體壓力下最大應(yīng)力也出現(xiàn)在墊板中心‘其計算公式為： 式中：[σ]——模具材料的許用應(yīng)力，MPa，已知為230 MPa 其它的數(shù)值與上式相同，代人數(shù)值得到： 最終選取墊板的厚度為20mm。 4 模架的確定 以上內(nèi)容確定之后，便根據(jù)所定內(nèi)容選定模架。在學(xué)校作設(shè)計時，模架部分可參照各模板標(biāo)準(zhǔn)尺寸來繪圖；在生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)計中，盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模架，確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式，規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號。 模架尺寸確定之后，對模具有關(guān)零件要進(jìn)行必要的強(qiáng)度或剛度計算，以校核所選模架是否適當(dāng)，尤其時對大型模具，這一點尤為重要。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據(jù)成形零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用結(jié)構(gòu)形式為A1型、模架尺寸為的標(biāo)準(zhǔn)模架，可符合要求。 模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應(yīng)光潔，加涂防銹油。兩模板之間應(yīng)有分模隙，即在裝配、調(diào)試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。 4.1 確定定模座板（，厚） 定模座板通常就是模具與注射機(jī)連接處的板，材料為45鋼。 通過8個的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模固定板連接；定位圈通過4個的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為H9/f9配合。 4.2 確定定模（固定）板（，厚） 用于固定型芯（凸模）。固定板應(yīng)有一定的厚度，并有足夠的強(qiáng)度，一般用45鋼或Q235A制成，最好調(diào)質(zhì)。 4.3 確定墊塊（，厚） 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，或是調(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)型式：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.墊塊的高度校核 ，符合要求。 式中——頂出板限位釘?shù)暮穸?，該模具沒采用限位釘，故其值為0 　——推板厚度，為 ——推桿固定板厚度，為 ——推出行程，為 ——推出行程富裕量，一般為，取 4.4 確定動模座板（，厚） 材料為45鋼，其上的注射機(jī)頂桿孔直徑為24mm。其上的推板導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱采用配合。 4.5 確定推板（，厚） 材料為45鋼。其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用配合。用4個的內(nèi)六角圓柱螺釘與推桿固定板固定。 4.6 確定推桿固定板（，厚） 材料為45鋼。其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用配合 5 對合導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計 對合導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功能是保證動、定模兩半部分能夠?qū)?zhǔn)，使加工在動模和定模上的成型表面在模具閉合后形成形狀和尺寸準(zhǔn)確的腔體，從而保證塑件形狀、壁厚和尺寸的準(zhǔn)確。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計 1.導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后變形。 2.該模具采用4根導(dǎo)柱，其布置為等直徑導(dǎo)柱對稱布置。 3.該模具導(dǎo)柱安裝動模板上，導(dǎo)套安裝在定模固定板上。 4.為了保證分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)制有承屑槽，即可削去一個面或在導(dǎo)套的孔口倒角，該模具采用后者。 5.在合模時，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致模具損壞。 6.動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。 5.1 導(dǎo)柱對合導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)柱對合導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在注塑模中應(yīng)用最普遍，包括導(dǎo)柱合導(dǎo)套兩個零件，分別安裝在動模和定模的兩半部分。 圖5-1 導(dǎo)柱設(shè)計 5.1.1導(dǎo)柱設(shè)計 導(dǎo)柱可以安裝在動模一側(cè)，也可以安裝在定模一側(cè)，但更多的是安裝在動模一側(cè)。因為作為成型零件的主型芯多裝在動模一側(cè)，導(dǎo)柱與主型芯安裝在同一側(cè)，在合模時可以起保護(hù)作用。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)有兩種：一種是除安裝部分的凸肩外，長度的其余部分直徑相同，稱為直導(dǎo)柱；另一種是除安裝部分的凸肩外，使安裝部分直徑比外伸的工作部分直徑大，稱為階梯形導(dǎo)柱。直形導(dǎo)柱和階梯形導(dǎo)柱的前端都設(shè)計為錐形，便于導(dǎo)向。兩種導(dǎo)柱都可以在工作部分帶有儲油槽，以延長潤滑時間。在該設(shè)計中采用直形導(dǎo)柱。圖形如圖5-1： 圖5-2 推板導(dǎo)柱設(shè)計 5.1.2 導(dǎo)柱尺寸 導(dǎo)柱直徑尺寸隨模具分型面處模板外形尺寸而定，模板尺寸愈大，導(dǎo)柱間的中心距應(yīng)愈大，所以導(dǎo)柱所選的直徑也應(yīng)愈大。除了導(dǎo)柱長度按模具具體結(jié)構(gòu)確定外，導(dǎo)柱其余尺寸隨導(dǎo)柱直徑而定。根據(jù)表查得導(dǎo)柱的直徑是：16mm；導(dǎo)柱的長度尺寸應(yīng)保證位于動模和定模兩側(cè)的型腔和型芯開始閉合前導(dǎo)柱已經(jīng)進(jìn)入導(dǎo)孔的長度的大于導(dǎo)柱直徑，如圖5-3所示L>d： 圖5-3 導(dǎo)柱尺寸關(guān)系 5.1.3 導(dǎo)柱的布置 一副模具最少要用兩根導(dǎo)柱，模板外形尺寸大的模具，可最多用4根導(dǎo)柱。本設(shè)計用的是四根直徑相同的導(dǎo)柱對稱布置。 5.2 導(dǎo)套設(shè)計 導(dǎo)向孔可帶有導(dǎo)套，也可以不帶導(dǎo)套；但無論那種形式，都不能設(shè)計為盲孔，因為盲孔會增加模具閉合時的阻力，并使模具不能緊密閉合。在該設(shè)計中采用導(dǎo)套的直徑為16mm長度為50mm，根據(jù)模具大典得出下圖： 圖5-4 推板導(dǎo)套 ? ? 圖5-5 導(dǎo)套 6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計和計算 6.1 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計 在注射成型的每一個循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)（或稱推出機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)）。脫出機(jī)構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個動作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內(nèi)取出。 一、 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 制件推出（頂出）是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定制品的質(zhì)量，因此，制品的推出是不可忽視的。在設(shè)計推出脫模機(jī)構(gòu)時應(yīng)遵循下列原則： 1） 運動靈活順暢，無卡剎和過分磨損現(xiàn)象； 2） 接觸塑件的配合間隙無溢出現(xiàn)象； 3） 具有足夠強(qiáng)度、剛度，工作穩(wěn)定可靠； 4） 對塑件頂推力分布均勻合理，不會引起塑件變形或塑件頂列； 5） 對塑件外觀無明顯損害； 6） 有利于將塑件和澆注道凝料帶向動模部分； 7） 容易制造和裝配。 二、制品推出的基本方式 1.推桿推出：推桿推出是一種基本的也是一種常用的制品推出方式。常用的推桿形式有圓形、矩形、“D”形。 2.推件板推出：對于輪廓封閉且周長較長的制品，采用推件板推出結(jié)構(gòu)。推件板推出部分的形狀根據(jù)制品形狀而定。 3.氣壓推出：對于大型深型腔制品，經(jīng)常采用或輔助采用氣壓推出方式。 三、塑件的推出機(jī)構(gòu) 本套模具的推出機(jī)構(gòu)形式較為復(fù)雜，全部采用推桿推出，每個塑件由12根推桿出。隨塑件結(jié)構(gòu)形狀不同，脫模機(jī)構(gòu)的類型和繁簡也有很大的差別。形狀簡單的 件從模具內(nèi)脫出，是在脫模行程中一次動作完成，相應(yīng)的脫模機(jī)構(gòu)稱為一級脫模機(jī)構(gòu)。形狀復(fù)雜的需要進(jìn)行二次脫模，甚至要進(jìn)行第三次脫模。該設(shè)計只須一次脫模，常用的一級脫模機(jī)構(gòu)有頂桿機(jī)構(gòu)、頂管機(jī)構(gòu)、推塊機(jī)構(gòu)、脫件板機(jī)構(gòu)、拉料板機(jī)構(gòu)及這些機(jī)構(gòu)的某些簡單組合機(jī)構(gòu)形式。該塑件的設(shè)計如下： 1.采用帶肩推桿，每個塑件由14根推桿，共為28個； 2.推桿應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方； 3.推桿應(yīng)均勻布置； 4.推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度、剛度較大處； 5.該推桿的形式（標(biāo)準(zhǔn)形式）； 6.推桿直徑與模板上的推桿孔采用H8/f7或H8/f8的間隙配合； 7.通常推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型腔底面平齊，或高出型腔底面0.05～0.10mm； 8.推桿與推桿固定板，通常采用單邊0.5mm的間隙（由于該套模具各塑件的8根推桿分布比較緊湊，故采用單邊0.25mm的間隙），這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因由于各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象； 9.推桿的材料常用T8、T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度HRC50，工作端配合部 分的表面粗糙度為Ra0.8。 該塑件推桿推出機(jī)構(gòu)的示意如圖6-1： 6.2 脫模阻力的計算 塑件在冷卻時，將包緊型芯或凸模，產(chǎn)生包緊力。包緊力的大小，與塑件的收縮率、塑件的壁厚和形狀及大小所成的塑件剛度，塑件對型芯和型腔表面的粗糙度及加工紋向等因素形成的摩擦阻力、塑件材料及其對型芯及型腔的粘附力、以及注射壓力、開模斜度等都有關(guān)系。對于不通孔殼形塑件脫模時，還須克服大氣壓力。但在計算和確定脫模力時，一般只考慮主要因素，進(jìn)行近似計算，并使確定的脫模力大于上述諸因素所形成的阻力。此阻力在開模的瞬間最大，所以，計算的脫模力為初始脫模力。其計算方法為： 圖6-1 推出機(jī)構(gòu)示意圖 ? 對于一般塑和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力(Q): 式中——型芯或凸模被包緊部分的斷面周長(cm)，取240cm; ——被包緊部分的深度(cm)取1.5cm; ——由塑件收縮產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取7.8~11.8MPa,這里取10MPa ——磨擦系數(shù)，一般取0.1~0.2這里取0.15 ——脫模斜度1 o 按分工計算的脫模力，當(dāng)考慮塑件材料對型芯的粘附力，，以及塑件剛性等因素的影響，加以修正，實際脫模力，從而選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)推桿的直徑及數(shù)量和分布。 對于不通孔的殼形塑件脫模時，需克服大氣壓力造成的阻力()， 即 式中——為垂直于推出型芯方向的投影面積(cm2)為100.6 cm2； 并設(shè)大氣壓力為0.09MPa,則 =1.006KN 所以，當(dāng)不計算塑件對型芯的粘附力是其總的脫模力(Q總)為 Q總=Q+QH=35.8KN 7 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 當(dāng)塑件上具有與開模方向不一致的孔或側(cè)壁有凹凸形狀時，除極少數(shù)情況可以強(qiáng)制脫模外，一般都必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹做成可活動的結(jié)構(gòu)，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個塑件從模具中脫出。完成側(cè)向活動型芯的抽出和復(fù)位的這種機(jī)構(gòu)叫做抽芯機(jī)構(gòu)。它應(yīng)具備以下基本功能： 圖7-1 抽芯機(jī)構(gòu)圖 1能夠保證不引起塑間件變形的情況下準(zhǔn)確地抽芯； 2運動靈活動作可靠，無過分磨損現(xiàn)象； 3具有必要的強(qiáng)度和剛度； 4配合間隙和拼縫線不溢料。 7.1抽芯機(jī)構(gòu)選擇 彎銷側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是用的較多的抽芯機(jī)構(gòu)，它結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、安全可靠等特點。該設(shè)計采用的是彎銷在定模，滑塊在動模的抽芯結(jié)構(gòu)。對靠內(nèi)的采取的是帶滑塊的抽芯機(jī)構(gòu)。其抽芯結(jié)構(gòu)圖如圖7-1。 7.2 抽芯機(jī)構(gòu)的計算 彎銷的長度主要根據(jù)抽芯距離和彎銷的傾角的大小而確定（參照圖7-1）。其長度計算公式如下： L=4/sina=4/sin15o=19.3 式中：L－彎銷總長度（mm）； a－彎銷的傾角（設(shè)計為15度）。 S－抽芯距離; 代入計算過的相關(guān)數(shù)據(jù)： S=5mm 取其長度為18.91mm。 圖7-2 彎銷 圖7-3 斜推桿 斜滑塊內(nèi)部抽芯成型高為1 的凸臺，而兩個凸臺之間的距離只有15，再考慮到斜滑塊的寬度，所以選擇抽芯距離為2.4，傾角為6度。為了方便脫出斜滑塊一直延伸到塑件底部，但是比型芯低出0.07，以勉產(chǎn)生干涉。由于推桿的推出距離為23，正好達(dá)到抽芯距離的要求。具體形狀尺寸見圖7-3。 ? 8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計和計算 模具的溫度直接影響到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。所以模具上需要添加溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融的塑料的熱量盡快傳給模具，以便使塑件可靠冷卻定型并可迅速脫模。提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。注射模設(shè)計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成形具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。 因為水的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低，且低于室溫的水容易取得，所以冷卻水普遍使用。用水冷卻即在模具型腔周圍或型腔內(nèi)開設(shè)冷卻水通道，利用循環(huán)水將熱量帶走。 8.1 加熱系統(tǒng) 對于某些熔融度高，流動性差的塑料，如聚碳酸酯、聚甲醛、氯化聚醚、聚砜、聚苯醚等，要求有較高的模具溫度，此時需要對模具進(jìn)行加熱主。這些塑料若模溫過低，則會影響塑料的流動性，產(chǎn)生較大的剪切力，使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，甚至還會出現(xiàn)冷流痕、銀絲、輪廓不清等缺陷。由于該套模具的模溫要求在80oC以下，又是小型模具，所以無需設(shè)置加熱裝置 8.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 冷卻裝置的設(shè)計要考慮以下幾點： （1） 保證塑件收縮均勻，維持模具熱平衡。 （2） 冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，對塑件冷卻也就越均勻。 （3） 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即水孔的排列與型腔形狀盡量吻合。 （4） 澆口出要加強(qiáng)冷卻。一般熔融塑料填充型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度越低。因此澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻，通冷卻水，而在溫度較低的外側(cè)只需通過經(jīng)熱交換后的溫水即可。 （5） 降低入水與出水的溫度?？赏ㄟ^改變冷卻孔道排列的形式。 （6） 要結(jié)合塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)，合理考慮冷卻水通道的排列形式。如塑件的收縮率，壁厚等。 （7） 冷卻水通道要避免接近塑件的熔接痕部位，冷卻通道的密封性要好，冷卻通道的進(jìn)口與出口接頭盡量不要高出模具外表面。 一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200oC左右，而制品固化后從模具型腔中取出時其溫度在60oC以下。熱塑性塑料在注射成形后，必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。 對于粘度低、流動性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍66等），因為成形工藝要求模溫都不太高，所以常用常溫水對模具進(jìn)行冷卻。 PP的成形溫度和模具溫度分別為聚丙烯的塑料溫度232.2~282.2oC取250oC，模具溫度4.4~79.4oC,取40oC。 冷卻介質(zhì)：有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水較多，因為水的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低。用水冷卻，即在模具型腔周圍或內(nèi)部開設(shè)冷卻水道。 8.3 冷卻系統(tǒng)的簡略計算 如果忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻，可對模具冷卻系統(tǒng)進(jìn)行初步的和簡略的計算。 （1）求塑料制品在固化時每小時釋放的熱量 查表9.8-4[1]得PP單位重量放出的熱量，為，故 式中——單位時間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料重量，該模具每分鐘注射60/25=2.4次，所以 （2）求冷卻水的體積流量 在單位時間內(nèi)熔體凝固時放出的熱量等于冷卻水所帶走的的熱量，因此由式9.8-15[1]得 式中——冷卻水的密度，為 ——冷卻水的比熱容，為 ——冷卻水出口溫度，取 ——冷卻水入口溫度，取 （3）求冷卻管道直徑查表9.8-1[1]，為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取。 （4）求冷卻水在管道內(nèi)的流速。由式9.8-20[1]得 （5）求冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)。查表9.8-5[1]，?。ㄋ疁貫椋儆墒?.8-18[1]有 （6）求冷卻管道總傳熱面積。由式9.8-17[1]有 式中——模具溫度與冷卻水溫度之間的平均溫差，模具溫度取40。 （7）求模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻管道的孔數(shù)。由是9.8-21[1]有 式中——模具長度，為250mm 訂書機(jī)外殼外形尺寸較小，幫故冷卻要求不高，為縮短循環(huán)周期及方便產(chǎn)品質(zhì)量控制，再考慮到一模兩腔，盡可能使塑件冷卻均勻，布置每腔2根水道，因此取水道數(shù)為4孔 (8) 模具冷卻時間的計算 塑件在模內(nèi)的冷卻時間通常是指塑料熔體從充滿型腔時起，到開模取出塑件時為止。可以開模的標(biāo)準(zhǔn)是制品已充分固化，具有一定的強(qiáng)度和剛度，在開模時不至于變形開裂。目前有三種衡量制品是否已充分固準(zhǔn)則： 1)對于無定形塑料的厚壁制品，其最大壁厚中習(xí)部分的溫度已冷卻到該塑料的熱變形溫度以下； 2)對于無定形塑薄壁制品，制品截面內(nèi)的平均溫度已達(dá)到所規(guī)定的制品的出模溫度； 3)對于結(jié)晶形塑料，最大壁厚的中心層溫度達(dá)到固熔點，或者結(jié)晶度達(dá)到某一百分比。 目前尚無精確的冷卻時間計算公式，只能借助于一些簡化公式或經(jīng)驗公式對冷卻時間作近似計算。 　　聚丙烯塑料制件的最大壁厚中心層達(dá)到凝固點時所需的冷卻時間的經(jīng)驗公式： 式中 ——棒內(nèi)或板類塑料制品的初始成型溫度，oC ——模具溫度，oC ——板類制品的厚度(cm) ——制品所需的冷卻時間(s) 8.4 冷卻裝置的布置 由于該制品為近似矩形零件，由于分兩個水孔布置，可心在每個型腔鑲件中沿著塑件排放的方向布置水孔。水孔中心離塑件距離平均約為10mm,離型腔鑲件表面距離為10mm。而型芯鑲件中有拉料桿、推桿所以不能布置水孔。又由于從型腔鑲件兩側(cè)進(jìn)水不易保證水孔對準(zhǔn)及良好的密封，所以采取先讓水進(jìn)入定模座板后往下進(jìn)入型腔鑲件中，再從定模座板中流出。為使冷熱均勻，兩水孔從相對的方向進(jìn)入，從各自對面導(dǎo)出。見下圖： 圖8-1 水道布置 9 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 9.1 排溢的影響 排溢是指排出充模熔料中的前鋒冷料和模具內(nèi)的氣體等。在注射成型過程中模具 內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體 若不能順利排出，則可能因充填時氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部燒焦，或使 塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良而引起缺陷。 9.2 引氣的影響 對于一些大型深腔殼形制品，注射成形后，整個型腔由塑料填滿，型腔內(nèi)氣體被排出，此時制品的包容面與型芯的被包容面基本上構(gòu)成真空，當(dāng)制品脫模時，由于受到大氣壓的作用，造成脫模困難，如采用強(qiáng)行脫模，勢必使制品發(fā)生變形或損壞，因此必須加引氣裝置。由于本設(shè)計中的型腔比較小，而且各鑲件、推桿、拉料桿與型芯接合處都有逢隙，所以沒有設(shè)計引氣裝置。 9.3 排氣方式 利用排氣槽；利用型芯、鑲件、推桿等配合間隙；有時為了防止制品在頂出時造成真空而變形，必須設(shè)置進(jìn)氣裝置。 該套模具的排氣方式有 1.利用制品推桿的配合間隙； 2.制品與拉料桿之間的間隙； 3.制品與側(cè)抽心之間的間隙。 10 標(biāo)準(zhǔn)零件的選取和各零件材料選擇 在本次設(shè)計中，采用的標(biāo)準(zhǔn)零件有螺釘、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模架和澆口套。 10.1設(shè)計中所用標(biāo)準(zhǔn)螺釘 表10-1 設(shè)計中所用螺釘 作用 名稱 規(guī)格 數(shù)目 固定墊板和動模座板 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M12×60 4 連接推板和推桿固定板 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB79-85-M830 4 固定滑座 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M6×14 4 連接型芯鑲件1及型芯 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M6×16 6 固定定位圈 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M825 4 固定側(cè)抽心彎銷 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M620 8 固定型腔板 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M625 4 連接定模座板和定模板 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M1230 4 10.2塑料模具成型零件（型腔、型芯）的選材 型腔和型芯的材料為Cr12MoV熱處理為58HRC～62HRC 10.3 模板零件的選材 表10-2 模板零件的選材 零件名稱 材料牌號 熱處理方法 硬度 墊塊 Q235 淬火 43HRC～48HRC 動、定模板 動、定模座板 45 調(diào)質(zhì) 230HB～270HB 10.4側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的選材 斜滑塊 Cr12MoV 淬火 58HRC～62HRC 10.5 澆注系統(tǒng)零件的選材： 主流道襯套 T10A 淬火 53HRC～57HRC 10.6 導(dǎo)向零件的選材 表10-3導(dǎo)向零件的選材 零件名稱 材料牌號 熱處理方法 硬度 導(dǎo)柱 T8A 淬火 50HRC～55HRC 導(dǎo)套 T8A 淬火 50HRC～55HRC 推板導(dǎo)柱 推板導(dǎo)套 T8A 淬火 50HRC～55HRC 10.7 推出機(jī)構(gòu)零件的選材 表10-4 推出機(jī)構(gòu)零件的選材 零件名稱 材料牌號 熱處理方法 硬度 推桿 T8A 淬火 50HRC～55HRC 推板 45 淬火 230HB～270HB 復(fù)位桿 T10A 淬火 54HRC～58HRC 推桿固定板 45 淬火 230HB～270HB 10.8 其它零件的選材 1 定位圈 45鋼 2 各 銷 35鋼 熱處理后硬度28HRC～38HRC 3 各螺釘 45鋼 淬火 硬度43HRC～48HRC 4 水 嘴 黃銅 5 彈 簧 60Si2Mn 11 模具工作過程 模具裝配試模完畢之后，模具進(jìn)入正式工作狀態(tài)，其基本工作過程如下： 1.對塑料PP進(jìn)行烘干，并裝入料斗； 2.清理模具型芯、型腔，并涂上脫模劑，進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱； 3.合模、鎖緊模具； 4.對塑料進(jìn)行預(yù)塑化，注射裝置準(zhǔn)備注射； 5.注射，其過程包括充模、保壓、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻和脫模； 6.脫模過程：開模時，開合模系統(tǒng)帶動動模部分后移，塑件（因包緊力和拉料桿的作用）隨動模部分移動，此時彎銷開始帶動活動向兩側(cè)移動，從而在兩邊實現(xiàn)側(cè)抽芯動作；開模一段距離后，開合模機(jī)構(gòu)停止運動，推出機(jī)構(gòu)開始動作，此時拉料桿和頂針將塑件往外推；同時塑件中間的活動滑塊塑件推出。塑件推出后，在注射機(jī)液壓機(jī)作用下復(fù)位桿推動推板來實現(xiàn)復(fù)位，以便進(jìn)行下一次注射。 7 塑件的后處理：剪掉塑件上的澆注凝料，對塑件進(jìn)行退火處理