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徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 卷連門配件注塑模設(shè)計(jì)
前 言
塑料是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的重要工藝裝備，它是以其自身的特殊形狀通過一定的方式使其原材料成型?，F(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)中，模具由于其加工效率高、互換性好、節(jié)省原材料，所以得到廣泛的應(yīng)用。
按成型的對(duì)象和方式來分，模具大致可以分為三類：金屬板料成型模具，如冷沖壓模；金屬體積成型模具，如鍛造模、粉末冶金模、壓鑄模；非金屬材料成型模具，如塑料模、玻璃模、陶瓷模等。其中使用量最大的是沖壓模和塑料模，約占模具總量的80%左右。
模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。模具技術(shù)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展和質(zhì)量的提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，模具是“效率放大器”，用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品的價(jià)值往往是模具價(jià)值的幾十倍、上百倍。美國工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”，日本把模具譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”。
模具工業(yè)在我國已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一。國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)如機(jī)械、電子、汽車、石油化工和建筑業(yè)等都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)，都需要大量模具，特別是汽車、電機(jī)、電器、家電和通信等產(chǎn)品中60%-80%的零部件都要依靠模具成型。我國石化工業(yè)一年生產(chǎn)500多萬噸聚乙烯、聚丙烯、和其他合成樹脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，用于生產(chǎn)和生活的消費(fèi)。生產(chǎn)建筑業(yè)用的地磚墻磚和衛(wèi)生潔具，需要大量的陶瓷模具，生產(chǎn)塑料管件和塑鋼門窗，也需要大量的塑料的模具成形。
正因?yàn)榇耍覈浅Ｖ匾暷＞吖I(yè)的發(fā)展，重視模具技術(shù)的提高。早在1984年就成立了全國模具工業(yè)協(xié)會(huì)。1989年在國務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，模具就被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的首位。1997年以來，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入《當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。所有這些政策的制定和貫徹，都極大地推動(dòng)了我國模具工業(yè)的發(fā)展。
經(jīng)過多年的建設(shè)與努力，我國的模具工業(yè)已初具規(guī)模，取得了相當(dāng)?shù)某删?。到目前為止，我國已制定了模具技術(shù)的研究和開發(fā)，目前從事模具技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)和院校已達(dá)30余家，從事模具技術(shù)教育和培訓(xùn)的院校已超過50多項(xiàng)、為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)輸送了大批人才，并同時(shí)取得了一大批成果。其中獲得國家重點(diǎn)資助建設(shè)的有華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家工程研究中心和鄭州大學(xué)橡塑模具國家工程研究中心等，在模具CAD/CAMCAE技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成形與快速模技術(shù)、新型模具材料等反方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具技術(shù)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。
目前，國內(nèi)已可制造具有自動(dòng)沖切、疊壓、鉚合、計(jì)數(shù)、分組和安全保護(hù)等功能的鐵芯精密自動(dòng)疊片多功能模具，生成的電機(jī)定轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片硬質(zhì)合金級(jí)進(jìn)模的步距精度可達(dá)2，壽命達(dá)到1億次；電視機(jī)、空調(diào)、洗衣機(jī)等家用電器所需的塑料模具基本上可立足于國內(nèi)生產(chǎn)。在精度方面，塑料的尺寸精度可達(dá)IT6、IT7級(jí)，型面的表面粗糙度達(dá)到0.05-0.025。模具使用壽命達(dá)100萬次以上。
我國現(xiàn)已擁有模具企業(yè)1.8萬家，僅浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)就達(dá)數(shù)千家，成為國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。2001年我國模具工業(yè)產(chǎn)值約為300多億元人民幣，折合30多億美元，并出口1.88億美元。
可以預(yù)言，隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位將日益提高，并在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮越來越重要的作用。
雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的成就，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAM/CAE技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進(jìn)口。我國未來模具技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)可以歸納為以下幾點(diǎn)：
（1）全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù) 模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。由于產(chǎn)品的更新?lián)Q代日趨頻繁，產(chǎn)品精度要求越來越高，形狀越來越復(fù)雜，對(duì)模具的要求也越來越高。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，已基本具備了普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件.
（2）不斷提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 為了適應(yīng)模具生產(chǎn)的需要，縮短模具制造周期，降低制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要。經(jīng)過一段時(shí)期的建設(shè)，我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為80%左右。為了適應(yīng)模具工業(yè)發(fā)展，模具標(biāo)準(zhǔn)化工作必將加強(qiáng)，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將進(jìn)一步提高，模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)也必將得到發(fā)展。
（3）優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)的應(yīng)用為了提高模具的使用壽命，提高產(chǎn)品的制造質(zhì)量，優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)將進(jìn)一步受到重視，國內(nèi)外模具材料的研究工作者對(duì)模具的工作條件、失效形式和提高模具使用壽命的途徑進(jìn)行了大量的研究，并開發(fā)出了許多使用性能好、加工性好、熱處理變形小的模具材料，如預(yù)硬鋼、耐腐蝕鋼等。
模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法如：滲碳、滲氮、滲硼、滲鉻，滲釩外，應(yīng)發(fā)展設(shè)備昂貴、工藝先進(jìn)的氣象沉積、等離子噴涂等技術(shù)。
（4）模具制造技術(shù)的高效、快速、精密化 隨著模具制造技術(shù)的發(fā)展，許多新的加工技術(shù)、加工設(shè)備不斷出現(xiàn)，模具制造手段越來越豐富，越來越先進(jìn)。
快速原形制造（RPM）技術(shù)是美國首先推出的，被公認(rèn)為是繼NC技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。它是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光成形技術(shù)和新材料技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一種全新的制造技術(shù)，根據(jù)零件的CAD模型，快速自動(dòng)完成復(fù)雜的三維實(shí)體（模型）制造。采用這種方法制造技術(shù)模具，從模具的概念設(shè)計(jì)到制造完成，僅為傳統(tǒng)加工方法所需時(shí)間的1/3和成本的1/4左右。
國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，其主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)40000~100000r/min，快速進(jìn)給速度可達(dá)到30~40m/min，加速度可達(dá)1g，換刀時(shí)間可提高到，加工模具的硬度可達(dá)60HRC，表面粗糙度可達(dá)。高速切削加工與傳統(tǒng)切削加工相比具有加工效率高、溫升低（加工工件只升高3）、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。高速銑削加工促進(jìn)了模具加工技術(shù)的發(fā)展，特別是對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。
電火花銑削加工技術(shù)使用高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電機(jī)作三維霍爾維輪廓加（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造復(fù)雜的成形電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床進(jìn)行模具加工。
（5）逆向工程技術(shù) 采用逆向工程技術(shù)，可以快速、正確地把復(fù)雜的實(shí)物復(fù)制出來，同時(shí)也可通過實(shí)物制造模具進(jìn)行復(fù)制。目前我國已有許多模具廠家擁有高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的研制制造周期。逆向工程將在今后的模具生產(chǎn)中發(fā)揮越來越重要的作用。
（6）模具研磨拋光的自動(dòng)、智能化 模具表面的精加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，目前我國仍以手工研磨拋光為主，不僅效率低（約占整個(gè)模具周期的1/3），且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量不穩(wěn)定，制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展。因此，研究拋光的自動(dòng)化、智能化是重要的發(fā)展趨勢(shì)。日本已研制了數(shù)控研磨機(jī)，可實(shí)現(xiàn)三維曲面模具的自動(dòng)化研磨拋光。
注射成型是熱塑性塑料成型的一種主要方法。它能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑件。注射成型的成型周期短、生產(chǎn)率高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。到目前為止，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注射成型的方法成型，一些流動(dòng)性好的熱固性塑料也可用注射方法成型。注射成型的特點(diǎn)是所用的注射設(shè)備價(jià)格較高，注射模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，不適合于單件小批量塑件的生產(chǎn)。
第一章 塑件結(jié)構(gòu)工藝性的設(shè)計(jì)
塑件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件在滿足使用要求的前提下，其結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能符合成型工藝要求，從而簡化模具結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本。在進(jìn)行塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮以下幾方面的因素：
（1） 塑料的物理與力學(xué)性能、電性能、耐化學(xué)腐蝕性能和耐熱性能等。
（2） 塑料的成型工藝性，如流動(dòng)性、收縮率等。
（3） 模具的總體結(jié)構(gòu)，特別是抽芯與脫模的復(fù)雜程度。
（4） 模具零件的形狀及其制造工藝。
（5） 塑件的外觀質(zhì)量。
塑件結(jié)構(gòu)工藝性的內(nèi)容很多，主要內(nèi)容如下：
1．塑件尺寸、精度及表面粗糙度
（1） 尺寸 塑件尺寸的大小取決于塑件的流動(dòng)性。流動(dòng)性差，塑件尺寸不可過大，以免不能充滿型腔可形成熔接痕，影響塑件外觀和強(qiáng)度，此外成型設(shè)備，模具尺寸及脫模距離等也會(huì)影響塑件的大小。
（2） 精度 影響塑件精度的因素很多，除與模具制造精度和模具磨損有關(guān)外，還與塑料收縮率的波動(dòng)、成型時(shí)工藝條件的變化等有關(guān)，所以塑件的尺寸精度一般不高。
（3） 表面粗糙度 塑件的表面粗糙度一般為0.8-0.2,而模具的表面粗糙度數(shù)值要比塑件低1-2級(jí)。
2．壁厚
塑件的壁厚主要取決于塑件的使用要求，但壁厚的大小對(duì)塑料的成型影響很大，壁厚過小，成型時(shí)流動(dòng)阻力大，難以充型；壁厚過大則浪費(fèi)材料，還易產(chǎn)生氣泡、縮孔等缺陷，因此必須合理選擇塑件壁厚。
同一塑件壁厚應(yīng)盡可能一致，否則會(huì)因冷卻或固化速度不均而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，影響塑件的使用。當(dāng)塑件壁厚不一致時(shí)，應(yīng)適當(dāng)改善塑件結(jié)構(gòu)。
3．形狀設(shè)計(jì)
塑件的形狀在滿足使用要求的前提下，應(yīng)使其有利于成型，特別是應(yīng)盡量不采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。因此，塑件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避免側(cè)向凹凸或側(cè)孔。某些塑件只要適當(dāng)?shù)馗淖兤湫螤睿茨鼙苊馐褂脗?cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，使模具結(jié)構(gòu)簡化。
有些塑件內(nèi)側(cè)凹陷或凸起較淺并有圓角時(shí)，可采用整體式凸模并強(qiáng)制脫模的方法，例如聚丙烯，聚乙烯等塑料當(dāng)陷或起小于5%時(shí)即可強(qiáng)制脫模。大多數(shù)情況下塑件側(cè)凹不能強(qiáng)制脫模，此時(shí)應(yīng)采用側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)模具。
4．孔的設(shè)計(jì)
孔設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)不能削弱塑件的強(qiáng)度，在孔與孔之間、孔與壁之間應(yīng)留有足夠的距離。塑件上固定用孔和其他受力孔的周圍可設(shè)計(jì)一凸邊或凸臺(tái)來加強(qiáng)。
5．脫模斜度
為了克服塑件因冷卻收縮產(chǎn)生的包緊力，方便脫模，塑件內(nèi)外表面在脫模方向應(yīng)設(shè)計(jì)一定的脫模斜度，塑件上脫模斜度的大小與塑件的性質(zhì)、收縮率、摩擦系數(shù)、塑件壁厚及幾何形狀有關(guān)。
6．圓角
為了避免應(yīng)力集中，提高塑件的強(qiáng)度，便于塑件熔體的流動(dòng)和塑件脫模，在塑件的內(nèi)外表面的各連接處均應(yīng)設(shè)計(jì)過渡圓弧。
本塑件是卷連門配件，其材料采用的是聚乙烯（PE），生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
1.1 塑件工藝分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
若要將聚合物加工成具有一定功能用途的塑料制件，除了要選用合適的塑料材料外還必須考慮塑料制件的加工工藝性。影響成形件誤差的主要原因是塑料收縮率的波動(dòng)、模具使用的磨損、成形制品脫模后的收縮、模具制造及裝配的誤差。
為了便于脫模，并防止脫模后刮傷制品表面，要求有一定的脫模斜度，脫模斜度的大小取決于塑料的收縮率、制品的形狀及厚度。制品上所有的角均采用圓角過渡，既安全又改善了熔體在型腔的流動(dòng)性，有利于充型，避免出現(xiàn)熔合線。
1.1.1 塑件成形方法：
熱塑性塑料的成形方法主要有擠塑成形、注塑成形、壓塑成形、澆注成形等。本塑件采用注塑成形方法。
1.1.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
1）結(jié)構(gòu)分析：
從零件圖上分析，該零件總體形狀為長方形，在高度為17mm的長方形凸臺(tái)上有一直徑為的圓孔。因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須注意設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，該零件屬于中等復(fù)雜程度。
2）尺寸精度分析：該零件的所有尺寸都未注公差尺寸，由《塑料模設(shè)計(jì)及制造》表2-5常用材料模塑件公差等級(jí)和選用（GB/T14486-1993），可選得聚乙烯PE的未注公差尺寸等級(jí)為MT7級(jí)，由以上分析可見，該零件的尺寸精度要求不高，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)的零件的尺寸加工可以保證。
3）表面質(zhì)量分析：該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺外，沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
1.1.3 注塑成形塑件工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
在注塑成形塑件設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該盡量避免凸凹臺(tái)，然而本塑件凸臺(tái)薄壁上有圓孔，所以其成形模具中必須設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)。
1）脫模斜度
塑件在模具注塑成形過程中，塑料從熔融狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)狀態(tài)將會(huì)產(chǎn)生一定量的尺寸收縮，從而使塑件緊緊的包圍在模具型芯或型腔中的凸起部分，為此必須考慮塑件內(nèi)外壁有足夠的脫模斜度。查《塑料模具設(shè)計(jì)及制造》表2-11得熱塑性塑料PE的脫模斜度為：
型腔：25′～ 45′
型芯：20′～ 45′
綜合考慮本塑件的工藝特性，塑件內(nèi)表面和外表面的脫模斜度都選為30′。
2） 塑件壁厚
塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是塑件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的問題之一。塑件的壁厚要求盡量分布均勻否則會(huì)導(dǎo)致塑件各部分固化收縮不均勻，易在塑件上產(chǎn)生氣孔、裂紋、以及內(nèi)應(yīng)力及變形等缺陷。
塑件的壁厚與流程有關(guān)，因?yàn)楦鞣N塑料在其常規(guī)工藝參數(shù)下，流程大小還與塑件壁厚成正比。壁厚則其流程長，查模具設(shè)計(jì)大典表8.5-8，由壁厚與流程關(guān)系式計(jì)算相應(yīng)的塑件最小壁厚
===1.26mm
式中 —— 最小壁厚(mm)
L —— 流程(mm)
熱塑性塑料PE的壁厚一般為0.6～7.6mm,而從塑件的壁厚來看，最大處是3㎜，最小處是1.5㎜，塑件的壁厚在材料允許的范圍之內(nèi)且較均勻，有利于零件的成型加工。
1.2 塑件材料的性能
1.2.1 塑件材料的使用性能
聚乙烯是熱塑性材料，質(zhì)軟，機(jī)械性能較差，表面硬度低，成型性能好，粘度與剪切速率關(guān)系較大，成型前可不預(yù)熱，化學(xué)穩(wěn)定性較好，但不耐強(qiáng)氧化劑，耐水性好，適用于薄膜、管、繩、容器、電器絕緣零件，日用品等。
1.2.2 塑件材料的加工特性
（1）結(jié)晶型塑料，吸濕性??；
（2）流動(dòng)性極好，溢邊值0.02mm左右；流動(dòng)性對(duì)壓力變化敏感；
（3）可能發(fā)生熔融破裂，與有機(jī)熔劑接觸可發(fā)生開裂；
（4）加熱時(shí)間過長則發(fā)生分解、燒焦；
（5）冷卻速度慢，因此必須充分冷卻，宜設(shè)冷料穴，模具應(yīng)有冷卻系統(tǒng)；
（6）成型收縮率范圍大，收縮值大，取向性強(qiáng)，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，保持冷卻均勻、穩(wěn)定；
（7）宜高壓低溫注射，料溫均勻，填充速度應(yīng)快，保壓充分；
（8）不宜用直接進(jìn)料口，否則易增大內(nèi)應(yīng)力，或產(chǎn)生收縮不勻，取向性明顯，變形增大，應(yīng)注意選擇進(jìn)料口校園與數(shù)量，防止產(chǎn)生縮孔、翹曲變形；
（9）質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹槽時(shí)可強(qiáng)行脫模
1.2.3 塑件材料的物理性能、熱性能
密度 g/cm3
0.94～0.97
質(zhì)量體積 cm3/g
1.03～1.06
吸水率 24h
<0.01
熔點(diǎn) ℃
105～137
熔融指數(shù) g/10min
100℃
維卡針入度 ℃
121～127
熱變形溫度 ℃
60～82
線膨脹系數(shù) 10-5℃
11～13
比熱容 J/(kg·K)
2310
熱導(dǎo)率 W/(m·K)
0.49
1.2.4 塑件材料的力學(xué)、電氣性能
屈服強(qiáng)度 MPa
22～30
抗拉強(qiáng)度 MPa
27
斷裂伸長率 %
15～100
抗彎強(qiáng)度 MPa
27～40
彎曲彈性模量 GPa
1.1～1.4
抗壓強(qiáng)度 MPa
22
沖擊韌度 KJ/m2
無缺口
不斷
有缺口
65.5
布氏硬度 HBS
2.07邵氏D60～70
電阻率 Ω·m
1013～1014
擊穿電阻 Kv/mm
17.7～19.7
介電常數(shù) （106Hz）
2.30～2.35
耐電弧性 s
150
1.2.5 塑件材料的化學(xué)性能
日光及氣候影響
在大氣中會(huì)被紫外線破壞，若加入2.0%-2.5%碳黑及穩(wěn)定劑，能改抗大氣老化性能
耐酸性
不耐氧化性酸
耐堿性
耐堿類化合物
耐油性
對(duì)動(dòng)物油、植物油、溶脹，隨溫度提高更甚
耐有機(jī)溶劑
脂肪、芳香、酮類、酯類塑劑有機(jī)溶合會(huì)加速聚乙烯應(yīng)力開裂
1.2.6 塑件材料的成形條件
注塑成型機(jī)類型
柱塞式
密度 g/cm3
0.94～0.96
計(jì)算收縮率 %
1.5～3.6
預(yù)熱
溫度 ℃
70～80
時(shí)間 h
1～2
料筒溫度 ℃
后段
140～160
中段
-
前段
170～220
注塑壓力 MPa
60～100
成形時(shí)間 s
注塑時(shí)間
15～60
高壓時(shí)間
0～3
冷卻時(shí)間
15～60
總周期
40～130
1.3 塑件的體積與重量
計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注射機(jī)及確定型腔數(shù)。
1）計(jì)算塑件的體積：
2）計(jì)算單個(gè)塑件的重量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得聚乙烯（PE）的密度為=0.94㎏/dm，故塑件的重量為：
第二章 總體設(shè)計(jì)方案的確定
2.1 分型面的選擇
模具上用以取出制品和（或）澆注系統(tǒng)凝料的，可分離的接觸表面稱之為分型面。在模具設(shè)計(jì)階段，應(yīng)首先確定分型面位置，然后才能選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)制品質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計(jì)制造都有很大的影響。分型面的形狀應(yīng)盡可能簡單，以便于制品成形和模具制造。分型面的形狀可以是平面、階梯面或者曲面。
選擇分型面時(shí)，通常應(yīng)考慮以下幾項(xiàng)基本原則：
（1）分型號(hào)面應(yīng)選擇在制品的最大截面處，否則制品無法脫模；
（2）盡可能使制品留于動(dòng)模一側(cè)，因?yàn)樽⑸錂C(jī)的推出液壓缸設(shè)在動(dòng)模一側(cè)，制品留在動(dòng)模一側(cè)有利于脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)置；
（3）有利于保證制品尺寸精度；
（4）有利于保證制品的外觀質(zhì)量；
（5）盡可能滿足制品的使用要求
（6）盡量減小制品在合模方向上的投影面積，以減小所需鎖模力；
（7）長型芯應(yīng)置于開模方向；
（8）有利于排氣；
（9）有利于簡化模具結(jié)構(gòu)；
（10）在選擇非平面分型面時(shí)，應(yīng)有利于型腔加工和制品的脫模方便。
圖2.1 分型面的選擇
根據(jù)零件和形狀結(jié)構(gòu)，注塑口在分型面上，介于凸臺(tái)和底座的邊緣處，使的制品上各表面較光滑。該塑件為卷連門零件，表面質(zhì)量無特殊要求，塑件外觀和尺寸精度要求都不高。選擇如圖2.1所示的分型面，脫模過程中塑件在型腔中冷卻，留于動(dòng)模，便于塑件脫模。此外，還可降低模具的復(fù)雜程度和便于側(cè)抽芯。
2.2 排氣方式的確定
在注塑過程中，需要排出的氣體主要有兩種：一是澆注系統(tǒng)和模腔內(nèi)的氣體，二是熔體分解放出的氣體和模具受熱放出的氣體。
常見的排氣方式有： （1）排氣槽排氣； （2）分型面排氣； （3）推桿間隙排氣； （4）粉末燒結(jié)合金塊排氣； （5）強(qiáng)制排氣。排氣槽是使模具型腔內(nèi)的氣體排出模具外面，在模具上開設(shè)的氣流通槽和孔
當(dāng)用排氣槽時(shí)，塑料熔體在注入型腔的同時(shí)，必須置換出型腔內(nèi)的空氣和從熔體中逸出的揮發(fā)性氣體，作為注射模組成部分的排氣槽如果設(shè)計(jì)不合理，將會(huì)產(chǎn)生如下弊病：
1） 增加熔體充模流動(dòng)的阻力，使型腔無法被充滿，導(dǎo)致制品棱邊不清晰；
2） 在制品上呈現(xiàn)明顯可見的流動(dòng)痕和熔接痕，使制品的力學(xué)性能降低；
3） 滯留氣體使制品產(chǎn)生銀紋、氣孔、剝層等表面質(zhì)量缺陷；
4） 型腔內(nèi)氣體受到壓縮后產(chǎn)生瞬時(shí)局部高溫，使熔體分解變色，甚至炭化燒焦；
5） 由于排氣不良，降低了熔體的充模速度，延長了注射成形周期。
在卷連門配件設(shè)計(jì)中，由于制品的結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，采用分型面、推桿間隙、側(cè)向抽芯間隙等排氣。
2.3 型腔數(shù)目和排列方式的確定
該制品最大高度為20mm,最大長度為25mm,最大寬度12mm，重量約為2.96g, 制品結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，但是本塑件凸臺(tái)薄壁上有圓孔，所以要采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。對(duì)制品的尺寸、外形結(jié)構(gòu)等方面考慮，采用一模十腔，這樣可以提高生產(chǎn)率，降低成本。
一模多腔排列時(shí)，型腔在模板上通常采用圓形排列、H形排列、直線排列以及復(fù)合排列等。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：
（1）盡可能采用平衡式排列，以便構(gòu)成平衡式澆注系統(tǒng)，保證制品質(zhì)量均一和穩(wěn)定；
（2）型腔布置和澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對(duì)稱；
（3）盡可能使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸；
（4）型腔的圓形排列所占的模板尺寸大，雖然有利于澆注系統(tǒng)的平衡，但加工困難。
本塑件在注射時(shí)采用一模十件，非平衡排列。
2.4 注塑機(jī)的選擇
根據(jù)塑件的計(jì)算重量或體積，選擇設(shè)備型號(hào)規(guī)格，確定型腔數(shù)
當(dāng)未限定設(shè)備時(shí)，須考慮以下因素：
注射機(jī)額定注射量，每次注射量不超過最大注射量的80%，即
式中 -----型腔數(shù)；
----澆注系統(tǒng)重量（g）；
----塑件重量（g）；
----注射機(jī)額定注射量（g）。
估算澆注系統(tǒng)的體積，根據(jù)澆注系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行估算，則澆注系統(tǒng)塑料重量
設(shè)，則得
從計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)塑料注射機(jī)技術(shù)規(guī)格，查《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》表6-94，初步選擇SZ-68-500型國產(chǎn)塑料注塑成型機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下:
注射質(zhì)量（PS） g 96
螺桿直徑 mm
注射壓力 MPa 165
塑化能力（PS） g/s 8.7
鎖模力 KN 500
模板行程 mm 250
拉桿內(nèi)間距 mm
最大模具厚度 mm 300
最小模具厚度 mm 100
模具定位孔直徑 mm
噴嘴球頭半徑 mm SR12
頂出形式 中心、兩側(cè)
頂出力 KN 28
頂出行程 mm 65
外形尺寸
第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是注射模具設(shè)計(jì)中最重要的問題之一。澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對(duì)制品質(zhì)量影響很大，它的設(shè)計(jì)合理與否，直接影響著模具的整體結(jié)構(gòu)及其工藝操作的難易。
無論用于何種類型注射機(jī)的模具，其澆注系統(tǒng)通常由主流道、分流道、澆口套和冷料穴四部分組成。
3.1 流道設(shè)計(jì)
3.1.1主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注塑機(jī)噴嘴注射出的熔體導(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(dòng)和開模時(shí)主流道凝料的順利拔出。
主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間由于主流道與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，所以在注射模中主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套，澆口套結(jié)構(gòu)形式見附圖。澆口套與定模板的配合可采用，澆口套與定位圈的配合可采用。
為了使凝料順利拔出，主流道的小端直徑應(yīng)稍大于注射機(jī)噴嘴直徑，通常為
（式 9.2-7）
主流道入口的凹坑球面半徑也應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴球頭半徑，通常為
（式 9.2-8）
由上章可知，代入上面兩式得：
取=5，=14。
主流道的半錐角通常為。過大的錐角會(huì)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(huì)使充模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過大。本澆注系統(tǒng)中，選擇主流道的半錐角為1.5°。
3.1.2分流道設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的進(jìn)料通道。在多型腔模具中分流道必不可少，而在單型腔模具中，有時(shí)可省去分流道。在分流道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時(shí)還要考慮減小流道的容積。
分流道截面形狀可以是圓形，半圓形，矩形，梯形和U形等，本塑件采用的截面形狀為梯形。
分流道尺寸由塑料品種，塑件的大小及流道長度確定，對(duì)于重量在200g以下，壁厚在3mm以下的塑件可用下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算分流道的直徑。
式中：D-----分流道的直徑，mm
W-----塑件的質(zhì)量，g
L-----分流道的長度，mm
對(duì)于梯形分流道，H=2D/3；PE分流道直徑一般在1.6-10
分流道的布置有平衡式和非平衡式兩類，本塑件采用非平衡式布置，是指分流道到各型腔澆口長度不相等的布置，這種布置使進(jìn)入型腔有先有后，因此不利于均衡送料，但對(duì)于型腔數(shù)量多的模具，為了不使流道過長，也常采用，為了達(dá)到同時(shí)充滿型腔的目的，各澆口的斷面尺寸要制作得不同，在試模中要多次修改才能實(shí)現(xiàn)。因?yàn)楸灸＞叻至鞯垒^長，在分流道末端應(yīng)開冷料穴。
3.2 澆口設(shè)計(jì)
澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，起著控制料流速度、補(bǔ)料時(shí)間及防止倒流等作用。
澆口的主要作用有如下幾點(diǎn)：（1）熔體充模后，首先在澆口處凝固，當(dāng)注射機(jī)螺桿抽回時(shí)可防止熔體向流道回流。（2）熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模。（3）易于切除澆口尾料。（4）對(duì)于多型腔模具，澆口能用來平衡進(jìn)料。對(duì)于多澆口的單型腔模具，澆口除了能用來平衡進(jìn)料外，還能用以控制熔接痕在制品中的位置。
常用的澆口類型有直澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口等幾種形式。
本模具澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口形式，側(cè)澆口一般開設(shè)在模具的分型面上，從制品的邊緣進(jìn)料，故又稱邊緣澆口，其斷面為矩形，其優(yōu)點(diǎn)是截面形狀簡單、易于加工、便于試模后修正。缺點(diǎn)是在制品的外表面留有澆口痕跡。中小型制品的多型腔模常采用側(cè)澆口設(shè)計(jì)方案。
3.3 流動(dòng)比校核
在確定塑料制件的澆口位置時(shí)，還應(yīng)該考慮塑料的允許的最大流動(dòng)距離比（簡稱流動(dòng)比）。流動(dòng)比是指熔體在型腔內(nèi)流動(dòng)的最大長度與相應(yīng)的型腔厚度之比。
當(dāng)澆注系統(tǒng)和型腔尺寸各處不等時(shí)，流動(dòng)比計(jì)算公式為：
K==
式中 K —— 流動(dòng)比；
—— 流動(dòng)路徑各段長度，；
—— 流動(dòng)路徑各段的型腔厚度，；
—— 流動(dòng)路徑的總段數(shù)
—— 允許的流動(dòng)比，PE為280。
第四章 成型零件設(shè)計(jì)
4.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注射模具的成形零件系指構(gòu)成成型腔的模具零件，包括凹模、型芯、成形桿等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內(nèi)表面，成形桿用以形成制品的局部細(xì)節(jié)。成形零件作為高壓容器，其內(nèi)部尺寸、強(qiáng)度、剛度，材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模具質(zhì)量和壽命的重要因素。
4.1.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模是成形制品外表面的成形零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可以卵擊石其分為整體式、整體嵌入式、組合式各鑲拼式四種形式。
本模具上凹模采用整體式凹模，用電火花加工（電火花成形加工又稱放電加工或電蝕加工。它是指在一定的介質(zhì)中，通過工具電極和工件之間脈沖放電時(shí)的電腐蝕作用對(duì)工件進(jìn)行加工的一種工藝方法。電火花成形可加工多種高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高純度、高韌性材料，可加工特殊及復(fù)雜形狀的零件，因此被廣泛用于各類模具加工中）。整體式凹模的特點(diǎn)是強(qiáng)度和剛度高，不會(huì)使制品產(chǎn)生拼接縫痕跡。但加工較困難，需用電火花機(jī)床或立式銑床加工，熱處理也不方便，僅適合于形狀簡單的中小型制品。
另外本模具下凹模的型腔比較復(fù)雜，采用整體嵌入式凹模，用線切割加工模子（電火花線切割加工是利用移動(dòng)的細(xì)金屬絲作工具電極，即電極，在電極和工件間施以脈沖電壓，通過電極和工件之間脈沖放電時(shí)的電腐蝕作用，對(duì)工作進(jìn)行加工）。適用于中小型制品的多型腔模具。將做好的模腔嵌入到凹模固定板中。整體凹模的外形多采用帶臺(tái)階的圓柱體或長方體，從下部嵌入到凹模固定板中，整體嵌入式凹模和固定板之間采用過渡緊配合，甚至過盈配合，以便使凹模固定牢靠。
4.2 成型零件工作尺寸計(jì)算
該成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計(jì)算。
在計(jì)算成型零件型腔和型芯的尺寸時(shí)，塑件和成型零件的尺寸均按單向極限制，如果塑件的公差值雙向分布的，則應(yīng)按這個(gè)要求加以換算。而孔中心矩尺寸則按公差帶對(duì)稱分布的原則進(jìn)行計(jì)算。
查表可知聚乙烯材料的成型收縮率為S＝2.0％～5.0％，故平均收縮率S＝（2.0+5.0）％/2＝3.5％，查表9.4-5取模具制造公差。
4.2.1 凹模的徑向尺寸計(jì)算
凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中凹模的磨損會(huì)使包容尺寸逐漸的增大。所以，為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。
上凹模的徑向尺寸計(jì)算公式：
（式6-1）
式中 ——凹模徑向名義尺寸（最小尺寸）；
——所采用的塑料的平均成型收縮率；
——塑件的尺寸公差；
——模具制造公差，取塑件相應(yīng)尺寸公差的1/3～1/6。
尺寸：
4.2.2 上凹模的深度尺寸計(jì)算
凹模的深度尺寸計(jì)算公式：
（式 9.4-12）
式中：——塑件高度方向的公稱尺寸。
尺寸：
4.2.3 下凹模的徑向尺寸計(jì)算
尺寸：
尺寸：
尺寸：
4.2.4下凹模的深度尺寸計(jì)算
尺寸：
尺寸：
4.3 成型零件的力學(xué)計(jì)算
在塑料模塑過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力。在塑料熔體的壓力作用下，型腔將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力及應(yīng)變。如果型壁厚和底版厚度不夠，當(dāng)行型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型5材料的許用應(yīng)力時(shí)，型腔即發(fā)生強(qiáng)度破壞。與此同時(shí)，剛度不足則發(fā)生過大的彈性變形，從而產(chǎn)生溢料和影響塑件尺寸及成型精度，也可能導(dǎo)致脫模困難等。因此，有必要建立型腔強(qiáng)度和剛度的科學(xué)的計(jì)算方法，尤其對(duì)重要的、塑件精度要求高的和大型塑件的型腔，不能單憑經(jīng)驗(yàn)確定凹模側(cè)壁和底版厚度，而應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度的計(jì)算來確定。型腔剛度和強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)歸納為如下幾個(gè)方面：
（1）成型過程不發(fā)生溢料。當(dāng)型腔內(nèi)受塑料熔體高壓作用下，模具成型零件產(chǎn)生彈性變形而在某些分型面和配合面可能產(chǎn)生足以溢料的間隙。這是，應(yīng)根據(jù)塑料的粘度不同，在不產(chǎn)生溢流的情況下，將允許的最大間隙作為塑料模型腔的剛度條件。
（2）保證塑件的精度要求。型腔側(cè)壁及其底版應(yīng)有較好的剛度，以保證在型腔受到熔體高壓作用時(shí)不產(chǎn)生過大的、使塑件超差的彈性變形。此時(shí)，型腔的允許變形量受塑件尺寸和公差值的限制。一般取塑件允差值的1/5左右，或0.025以下。
（3）保證塑件順利脫模。型腔的剛度不足，模塑成型時(shí)變形大，不利用塑件脫模。當(dāng)變形量大于塑件的 收縮值時(shí)，塑件將被型腔包緊而難以脫模。此時(shí)，型腔的允許變形量受塑件收縮值限制，即=，式中S為塑件材料的成型收縮率（），t為塑件的壁厚（），在一般情況下，其變形量不得大于塑料的收縮量。
（4）型腔力學(xué)計(jì)算的特征和性質(zhì)，隨型腔尺寸及結(jié)構(gòu)特征而異。對(duì)大尺寸型腔，一般以剛度計(jì)算為主；對(duì)小尺寸型腔，因在發(fā)生大的彈性變形前，其內(nèi)應(yīng)力往往已超過材料許用應(yīng)力，當(dāng)以強(qiáng)度計(jì)算為主。其力學(xué)計(jì)算的尺寸分界值取決于型腔的形狀、型腔內(nèi)熔體的最大壓力、模具材料的許用應(yīng)力及型腔允許的變形量等。當(dāng)以強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算，算出的型腔尺寸，取大者為型腔壁厚尺寸。剛度條件通常是保證不溢料，但當(dāng)塑件精度要求較高的應(yīng)按塑件精度要求確定剛度條件。
4.3.1 凹模型腔側(cè)壁厚度計(jì)算
凹模型腔為矩形整體式型腔，根據(jù)矩形整體式型腔的計(jì)算公式
（式 3-29）
式中 ——型腔側(cè)壁厚度（）；
C——系數(shù)，由L/a值選定，（查塑料模設(shè)計(jì)及制造表3-9）；
P——型腔內(nèi)熔體的壓力，一般取25～45MPa；
a——型腔側(cè)壁受熔體壓力部分的高度（）；
E——彈性模量，鋼材取2.1×10MPa；
[δ]——允許變形量（）；
在高壓下，型腔側(cè)壁將發(fā)生彎曲，使側(cè)壁與底板產(chǎn)生縱向間隙，為防止溢料，[δ]應(yīng)根據(jù)不同塑件的最大不同溢料間隙決定，（查塑料模設(shè)計(jì)及制造表3-8）得允許變形值[δ]≤0.025～0.04，取0.035。L/a＝25.7/3.05=8.43，查表3-9可知已超出了系數(shù)C的選取范圍內(nèi)。所以選用經(jīng)驗(yàn)公式算
代入公式計(jì)算：
綜合模具結(jié)構(gòu)，暫取=55。
4.3.2 凹模底板厚度計(jì)算：
根據(jù)底板厚度的剛度公式可得底板厚度
（式 3-30）
式中 ——常數(shù)，有底板內(nèi)壁邊長比L/b值選定，查表3-10，其它同上。
L/b＝25.7/122.0，查塑料模設(shè)計(jì)及制造表3-10得=0.0277
代入公式計(jì)算：
暫取。
第五章 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。定位機(jī)構(gòu)分模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過定位圈使模具易于在注射機(jī)上安裝以及模具的澆口套能與注射機(jī)噴嘴精確定位，而模內(nèi)定位則通過錐面定位機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的精密對(duì)中定位。
在注射模中，引導(dǎo)動(dòng)模和定模之間按一定方向閉合或開啟的裝置，稱為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。此外，用于臥式注射機(jī)的注射模，其脫模機(jī)構(gòu)也需設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由導(dǎo)柱各導(dǎo)套組成，分別安裝在動(dòng)、定模兩邊。
本模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是利用導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間的配合來保證模具的對(duì)合精度。導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：導(dǎo)柱和導(dǎo)套的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合；導(dǎo)柱和導(dǎo)套的數(shù)量和布置等。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功用：
1）導(dǎo)向作用 在動(dòng)模與定上模和下模合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件相接觸，引導(dǎo)上下模準(zhǔn)確合模，避免凸模和型芯進(jìn)入型腔，以保證不損壞成型零件。
2）定位 避免模具接觸時(shí)錯(cuò)位而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確的形狀，不至于由于位置的偏移而引起零件壁厚不均勻；
3）承受一定的側(cè)向壓力，塑料注入型腔過程中會(huì)產(chǎn)生單向側(cè)面壓力，或由于成型設(shè)備精度的限制，使導(dǎo)柱在工作中承受一定的側(cè)壓力。
4）承載作用 當(dāng)采用推件板脫?；螂p分型面模具結(jié)構(gòu)時(shí)，導(dǎo)柱有承受推件板和型腔板重量的作用。
5）保持機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平衡 對(duì)于大、中型模具的脫模機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活平衡的作用。
5.1.1 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)（GB/T4169.5-1984）
1）導(dǎo)柱直徑
表9.5-1 導(dǎo)柱直徑d 與模板外形尺寸關(guān)系 （）
模板外形尺寸
150
>150～200
>200～250
>250～300
>300～400
導(dǎo)柱直徑
16
16～18
18～20
20～25
25～30
根據(jù)動(dòng)模板尺寸：，選定導(dǎo)柱直徑=16。
2）導(dǎo)柱配合精度
導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用間隙配合H7/f7，表面粗燥度為Ra0.4；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用過渡配合H7/k6,表面粗糙度Ra0.8。
3）材料
導(dǎo)柱必須具有足夠的抗彎強(qiáng)度，且表面要耐磨，芯部要堅(jiān)韌，因此導(dǎo)柱的材料選用碳素工具鋼（T8A）淬火處理，硬度50～55HRC。
4）導(dǎo)柱的長度通常高出凸模端面6～8mm,以免在導(dǎo)柱還未導(dǎo)正時(shí)，凸模就先進(jìn)入型腔與其碰撞而破壞。為了便于導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)柱的端面應(yīng)該設(shè)計(jì)成錐形。
5.1.2 導(dǎo)套設(shè)計(jì) （GB/T4169.2-1984）
導(dǎo)套是與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動(dòng)定模的相對(duì)位置，保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套形零件。
導(dǎo)套有直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套兩種形式，本設(shè)計(jì)中采用帶頭導(dǎo)套。導(dǎo)套的材料選為：T8A，淬硬HRC50～55。導(dǎo)套內(nèi)外圓柱面表面粗燥度都取為Ra0.8。導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分按H7/f7間隙配合，導(dǎo)套外徑按H7/k6過渡配合。
5.2 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了便于模具在注射機(jī)上安裝以及模具澆口套與注射劑的噴嘴孔精確定位，應(yīng)在模具上（通常在定模上）安裝定位圈，用于與注射機(jī)定位孔匹配。定位圈除了完成澆口與噴嘴孔的精確定位外，還可以防止?jié)部谔讖哪＞邇?nèi)滑出。
定位圈有標(biāo)準(zhǔn)定位圈和特殊定位圈兩種，本設(shè)計(jì)中采用特殊定位圈，定位圈的材料選用45中碳鋼，經(jīng)正火處理，硬度為250～280HBS。
第六章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
注塑成形每一循環(huán)中,塑料制品必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出制品的裝置稱為脫模結(jié)構(gòu)也稱推出機(jī)構(gòu)。
脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：
1）保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀，這是對(duì)脫模機(jī)構(gòu)最基本的要求。在設(shè)計(jì)時(shí)必須正確分析塑件對(duì)模具黏附力的大小和作用位置，以便選擇合適的脫模方式和恰當(dāng)?shù)耐瞥鑫恢?，使塑件平穩(wěn)的脫出。同時(shí)推出位置應(yīng)盡量選擇在塑件的隱蔽處，使塑件外表面盡量不留推出痕跡。
2）為使推出機(jī)構(gòu)簡單、可靠，開模時(shí)應(yīng)使塑件留于動(dòng)模，以利于注塑機(jī)移動(dòng)部分的頂桿推出塑件。
3）推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要準(zhǔn)確、靈活、可靠，無卡死與干涉現(xiàn)象。機(jī)構(gòu)本身應(yīng)該有足夠的剛度、強(qiáng)度和耐磨性。
6.1 脫模力的計(jì)算
將制品從包緊的型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力稱為脫模力，此外，理論分析和實(shí)驗(yàn)證明，脫模力的大小還與制品的厚薄及幾何形狀有關(guān)。
脫模力計(jì)算公式為：
（式 9.6-1）
式中 ——制品對(duì)型芯包緊的脫模阻力（N）
——使封閉殼體脫模所需克服的真空吸力（N）， 這里0.1單位，為型芯的橫截面積。
本課題中，制品對(duì)型芯包緊的脫模阻力可按薄壁矩形盒類制品收縮脫模力的實(shí)用計(jì)算式（9.6-23）計(jì)算，公式為：
（式 9.6-23）
式中 ——塑料的拉伸彈性模量；
——脫模斜度系數(shù)；
——脫模系數(shù)；
——塑料的線性膨脹系數(shù)（1/℃）；
——軟化溫度（℃）；
——脫模頂出時(shí)的制品溫度（℃）；
——制品厚度（）；
——脫模方向型芯高度（）。
由中國模具大典表9.6-2確定有關(guān)PE材料制品的脫模力計(jì)算參數(shù)：，，=0.45，=75℃，=55℃，由圖9.6-4，在處得=0.95，由制品結(jié)構(gòu)可知=0。
矩形邊長為：,，按公式（9.6-25）計(jì)算當(dāng)量折算直徑：，由<20可知該制品屬于薄壁矩形盒，由式（9.6-23）可得：
6.2 推出機(jī)構(gòu)形式的確定
常用得推出機(jī)構(gòu)形式有：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)、推塊推出機(jī)構(gòu)、聯(lián)合推出機(jī)構(gòu)及其他特殊推出機(jī)構(gòu)。本制品為薄壁的容器塑件， 采用推桿推出機(jī)構(gòu)。
6.3 推出零件尺寸的確定
6.3.1確定推桿直徑
根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式可得推桿直徑（）的公式：
(式 9.6-34)
式中 ——推桿最小直徑 ()；
——安全系數(shù) ，通常取 =1.5～2；
——推桿長度（）；
——脫模力（N）；
——推桿數(shù)目；
——鋼材的彈性模量。
根據(jù)模架結(jié)構(gòu)形狀尺寸，初步確定推桿長度為=125，=3，代入公式得：
取推桿直徑為2。
由式（9.6-35）進(jìn)行強(qiáng)度校核 ：
T8A的﹥，故=2符合要求。
第七章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.1 側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)的類型
由于本塑件凸臺(tái)上有兩個(gè)圓柱通孔,它們均垂直于脫模方向，阻礙了成型后塑件從模具中脫出。因此，成型凸臺(tái)的孔必須做成活動(dòng)的型芯，即必須設(shè)置側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。
分型和抽芯機(jī)構(gòu)按動(dòng)力來源可以分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、氣動(dòng)或液壓三大類。本套模具采用機(jī)動(dòng)抽機(jī)構(gòu)中的斜銷分型抽芯機(jī)構(gòu)。
機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的方法是開模時(shí)依靠注塑機(jī)的開模力，通過傳動(dòng)零件將側(cè)型芯抽出。機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)具有較大的抽芯力、抽芯距大、生產(chǎn)率高、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。
7.2 抽拔距的確定
抽拔距是指側(cè)型芯或側(cè)滑塊從成型位置抽拔或分開至不防礙制品脫模的距離。一般抽拔距應(yīng)大于制品的側(cè)孔深度或凸臺(tái)高度的2～3。
抽拔距的計(jì)算公式為：
2～3
式中 ——分開拼合凹模所需的抽拔距（）；
——側(cè)凹分開至不影響制品脫模的距離（）。
本塑件上二處通孔位于塑件的同一側(cè)，所以將十個(gè)小芯子置于同一滑塊上，其中通孔深為5，則根據(jù)公式(9.7-1)可得
2～3=5+2～3=7～8
取=8。
7.3 抽拔力的計(jì)算
塑料制品在冷凝時(shí)收縮會(huì)對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力。抽芯機(jī)構(gòu)所需要的抽拔力，必須克服因包緊力所引起的抽拔阻力及機(jī)械滑動(dòng)的摩擦力，才能把活動(dòng)型芯抽拔出來。在抽拔過程中，開始抽拔的瞬時(shí)，使制品與側(cè)型芯脫離所需的抽拔力稱為起始抽拔力，以后為了使側(cè)型芯抽到不妨礙制品推出的位置時(shí)，所需的抽拔力稱為相繼抽拔力，前者比后者大。因此，計(jì)算抽拔力以計(jì)算起始抽拔力為準(zhǔn)。
7.3.1 影響抽拔力的因素
1）側(cè)型芯成型部分的表面積及幾何形狀。型芯成型表面積越大，越復(fù)雜，其包緊力也越大，所需的抽拔力也越大。
2）塑料的收縮率。塑件的收縮率越大，對(duì)型芯的包緊力也越大，所需的抽拔力也越大。
3）制件的壁厚。包容面積相同，形狀相似的制品，薄壁制品收縮小，抽拔力也小，相反，厚壁制品抽芯力大。
4）塑料對(duì)型芯的摩擦系數(shù)。塑料對(duì)型芯的摩擦系數(shù)與塑料特性、型芯的脫模斜度、型芯表面的粗糙度、潤滑條件及型芯表面加工的紋向有關(guān)，摩擦系數(shù)越大，抽拔力越大。
5）在制品同一側(cè)面同時(shí)抽芯的數(shù)量。在制品同一側(cè)面有兩個(gè)以上型芯，采用抽芯機(jī)構(gòu)同時(shí)抽芯時(shí)，由于制品孔間距的收縮較大，所以抽拔力也大。
6）成型工藝參數(shù)。注射壓力、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間對(duì)抽拔力影響較大。當(dāng)注塑壓力小，保壓時(shí)間短，抽拔力較??；冷卻時(shí)間長、制品收縮基本完成，則包緊力大。所以抽芯拔也大。
7.3.2 抽拔力的計(jì)算
抽拔力的計(jì)算與脫模力的計(jì)算相同，于是有：
（式 9.6-13）
則
7.4 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、動(dòng)作可靠，適用于這種抽拔力與抽芯距不大的分型機(jī)構(gòu)。
7.4.1 斜導(dǎo)柱的受力分析和強(qiáng)度的計(jì)算：（中國模具設(shè)計(jì)大典P442）
1）受力分析
斜導(dǎo)柱有一定的安裝斜角，隨著安裝斜角的增大，所需要的開模力P和斜導(dǎo)柱受到的法向分力隨之增大。但如果角過小，會(huì)使機(jī)構(gòu)處于自鎖狀態(tài)，也不能開模。本套模具中的斜導(dǎo)柱的安裝斜度為22°。
取鋼材零件之間摩擦系數(shù)=0.1，由于斜導(dǎo)柱采用的是T10A制造，需用彎曲應(yīng)力，彎曲作用力由（中國模具設(shè)計(jì)大典）式（9.7-20）得
2）斜導(dǎo)柱的強(qiáng)度計(jì)算
當(dāng)斜導(dǎo)柱從制品中抽拔時(shí)，法向力N使斜導(dǎo)柱受到力臂Lc的彎曲力矩。固定端的最大彎矩，在危險(xiǎn)截面上的最大彎曲應(yīng)力，式中為斜導(dǎo)柱的抗彎截面模量，由于斜導(dǎo)柱采用的是圓形截面所以，。
斜導(dǎo)柱的直徑計(jì)算：(中國模具設(shè)計(jì)大典公式9.7-18)
式中,為斜銷的有效長度，，取。在這里取斜導(dǎo)柱的直徑為10.
斜導(dǎo)柱的強(qiáng)度條件式為:
式中 ——危險(xiǎn)截面上的最大彎曲應(yīng)力；
——最大彎矩；
——斜導(dǎo)柱的抗彎截面模量；
——許用彎曲應(yīng)力。
7.4.2 斜銷長度和最小開模行程計(jì)算
斜銷的長度應(yīng)根據(jù)抽拔距、斜銷直徑及其斜角的大小確定，其計(jì)算公式為：
式中 ——斜銷總長度（）；
——斜銷固定部分大端直徑（）；
——斜銷固定板厚度（）；
——斜銷直徑（）；
——斜銷的斜角（°）；
取斜銷長度為。
7.5 滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)
1）滑塊與側(cè)抽芯的連接方式設(shè)計(jì)
該模具的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)用于成型塑件的側(cè)向孔，由于側(cè)向孔的尺寸較小，考慮到型芯強(qiáng)度和裝配問題，采用組合式結(jié)構(gòu)。將型芯單獨(dú)制造，這樣既可節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材，又方便加工和方便修配更換。十個(gè)型芯，可用加壓板固定，
2）滑塊的導(dǎo)滑方式
為使模具結(jié)構(gòu)緊湊，降低模具裝配復(fù)雜程度，擬采用整體式滑塊和整體式導(dǎo)滑槽形式。
為提高滑塊的導(dǎo)向精度，裝配時(shí)可對(duì)導(dǎo)向槽或滑塊采用配磨、配研的裝配方法。
3）滑塊的導(dǎo)滑長度和定位裝置設(shè)計(jì)
該零件由于側(cè)抽芯距較短，故導(dǎo)滑長度只要符合滑塊在開模時(shí)的定位要求即可。滑塊的定位采用彈簧的彈力使滑塊?？吭趽醢迳隙ㄎ?，彈簧的彈力應(yīng)是滑塊自重的1.5-2倍。
7.6 楔緊塊的設(shè)計(jì)
7.6.1 楔緊塊的結(jié)構(gòu)形式
模具閉模后，斜銷不能使滑塊完全復(fù)位，且斜銷也不能承受熔體施于滑塊的側(cè)向推力，為此須設(shè)置楔緊塊。本設(shè)計(jì)中，綜合考慮模具結(jié)構(gòu)和側(cè)抽芯的要求，采用一對(duì)楔緊塊，使其中心對(duì)稱，可保證楔緊機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度。楔緊塊用螺釘，銷固定于定模板上，這樣制作容易，調(diào)整方便，易于更換。
7.6.2 楔緊塊的楔角
楔緊塊的楔角應(yīng)略大于斜銷的斜角（一般為2°～3°），這樣才能保證在模具開模過程中楔緊塊始終能先一步避開滑塊的后退動(dòng)作，否則斜銷將無法帶動(dòng)滑塊。從前面知道斜銷的斜角為22°，故選楔緊塊的楔角為25°。
第八章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在塑料注塑成形中，注塑模具不僅是塑料熔體的成形設(shè)備，還起著熱交換器的作用。模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)直接影響到制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
本塑件在注塑成型時(shí)不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)，是否需要冷卻系統(tǒng)可以做如下的設(shè)計(jì)計(jì)算。
8.1 求塑件在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量
設(shè)定模具平均工作溫度為40℃，用常溫20℃的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30℃，產(chǎn)量為(粗算每2min1套)3kg/h。查中國模具設(shè)計(jì)大典表9.8-4得聚乙烯的單位熱流量為=KJ/kg
8.2 求冷卻水的體積流量
由中國模具設(shè)計(jì)大典式（9.8-15）得
式中 ——冷卻介質(zhì)的體積流量（m/min）；
——單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料重量（kg/min）；
——塑件在凝固時(shí)所放出的熱量（J/kg）；
——冷卻介質(zhì)的密度（㎏/mm）；
——冷卻介質(zhì)的比熱容[J/（㎏·C）]；
——冷卻介質(zhì)的出口溫度（℃）；
——冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度（℃）；
查中國模設(shè)計(jì)大典表9.8-1冷卻水的穩(wěn)定湍流速度和流量，可知所需的冷卻水管直徑非常小，加之，塑件材料PE冷卻速度快，要求澆