塑料模具设计说明书范例doc

  本科毕业设计 题目： PE塑料桶盖注射成型工艺 与模具设计 学 院: 专 业: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 日 期:  摘 要 本次设计的题目是PE塑料桶盖注射成型工艺与模具设计，要求设计出用来生产PE塑料桶盖的注射模具。初步对该塑件的结构分析可知：由于该塑件的面积较大，因此采用直浇口和顺序分型，并且采取一模一腔的结构及形式。由于塑件的结构特点，故而需要采用斜滑块抽芯机构。 本次设计的具体过程如下：首先对塑件的成型工艺性能做多元化的分析。这包括对塑件的结构尺寸的分析和成型塑件的材料PE各项性能的分析。其次，就是如何合理的选择注射机。选择正确的注射机是本次设计的基础。再次，就是拟定模具的结构及形式。模具的结构及形式必须根据塑件的结构尺寸，通过计算做到合理的选择。第四步就是浇注系统的设计。第五步是本次设计的重点，成型零部件的设计和计算。第六步是斜滑块侧抽芯机构的设计和计算。 通过本次设计，使我对注塑模具的结构和性能有了全面的了解，并且学到了模具设计的基本知识，为以后踏入社会工作打下了基础，能够说是受益匪浅。 关键词：塑料模具，注射机，浇注系统 Abstract The topic of the design is Injection Mold Process and Mold Design for Heads of PE Plastic. It requires that the design of PE is used in the production of plastic injection molds heads. Through the initial structural analysis of plastic parts, we can see that as a result of the larger plastic parts, so we can take the use of straight gate and the order of sub-type, and to take a mold form a cavity structure. As a result of the structural characteristics of plastic parts, they are inclined to adopt core-pulling mechanism slider. The processes of the specific design are as follows: First of all, analyzing plastic molding process performance. It includes analysis of the structure of plastic parts and analysis of the performance of PE. The second step is how to choose a reasonable injection machine. Choosing the right injection machine is the basis of this design. The third step is to develop the structure of the form of mold. The structure of the form of mold plastic parts must be based on the structure size. The fourth step is the design of gating system. The fifth step is the focus of this design. The sixth step is the design and calculation of side column core pulling guide. Through this design, I learn the structure and properties of plastic mold, and I got the basic knowledge of mold design. This is very good for me to work in society in future. Keywords: Plastic Mold, injection machine, runner system.  目 录 1 绪论 1 1.1 综述 1 1.1.1 塑料模的功能 1 1.1.2 我国塑料模具现状及发展的新趋势 1 1.1.3 未来塑料模具工业和技术的主要发展趋势 1 1.2 本设计的意义及目的 2 2 塑件成型工艺性分析 3 2.1 塑件的分析 3 2.1.1 外观尺寸 3 2.1.2 精度等级 4 2.1.3 脱模斜度 4 2.1.4 塑件圆角 4 2.2 PE-HD的性能分析 4 2.2.1 使用性能 4 2.2.2 成型性能 5 2.2.3 PE-HD的主要性能指标表 5 2.3 PE-HD的注射成型的过程及工艺参数 5 2.3.1 注射成型的过程 5 2.3.2 注射工艺参数 6 2.4 模具的温度 6 2.4.1 模具的温度选择原则 6 2.5 注射成型的过程中的压力 7 2.5.1 塑化压力 7 2.5.2 注射压力 7 2.5.3 注射压力对塑件质量的影响 7 2.5.4 注射压力选择范围 8 2.6 充模速率 8 3 拟定模具的结构及形式 8 3.1 分型面位置的确定 8 3.2 型腔数量和排列方式的确定 11 3.3 注射机型号的确定 12 3.3.1 注射机的分类 12 3.3.2 国产注射机的型号规格和主要技术参数 13 3.3.1 注射量的计算 15 3.3.2 浇注系统凝料体积的初步估算 15 3.3.3 选择注塑机 16 3.3.4 注射机的相关参数的校核 16 4 浇注系统的设计 17 4.1 浇注系统的组成由主流道、分流道、浇口、冷料穴 17 4.2 浇注系统的作用 17 4.2.1 浇注系统模块设计影响因素 17 4.3 主流道的设计 18 4.3.1 主流道的材料 19 4.3.2 主流道的表面精度 19 4.3.3 主流道尺寸 19 4.3.4 主流道当量半径 20 4.3.5 主流道的凝料体积 20 4.3.6 主流道交口套的形式 20 4.4 分流道的设计 20 4.5 浇口套的设计 20 4.5.1 浇口套的固定形式 20 4.5.2 浇口套的配合关系 21 4.5.3 浇口的计算 21 4.6 定位圈的设计 22 4.6.1 定位圈的材料 22 4.6.2 定位圈与模具座板的连接 22 4.6.3 定位圈设计结构 22 4.6.4 定位圈与主流道衬套装配形式 22 4.6.5 定位圈尺寸校核 23 4.7 冷料穴的设计 23 4.7.1 常见的冷料穴结构有三类 23 4.8 校核主流道的剪切速率 25 4.8.1 计算主流道的体积流量 25 4.8.2 计算主流道的剪切速率 25 5 成型零件的结构设计及计算 25 5.1 成型零件的结构设计 25 5.1.1 凹模结构设计 25 5.1.2 凸模结构设计 28 5.2 成型零件刚才的选用 30 5.3 成型零件工作尺寸的计算 30 5.3.1 凹模径向尺寸 30 5.3.2 凹模深度尺寸 31 5.3.3 凸模径向尺寸 31 5.3.4 凸模深度尺寸 31 5.4 型腔侧壁和底板厚度计算 31 5.4.1 整体式圆形型腔侧壁的厚度计算 32 5.4.2 整体式圆形型腔底板厚度计算 32 6 模架的确定 33 6.1 标准模架 33 6.2 注射模的典型结构 34 6.3 各模板尺寸的确定 34 6.4 模架各尺寸的校核 36 6.4.1 注射机拉杆间距 36 6.4.2 模具高度尺寸 36 6.4.3 模具的开模行程 36 7 排气槽的设计 36 7.1 排气系统的作用 37 7.2 排气结构设计 37 7.3 排气槽的尺寸 37 7.4 间隙排气 38 8 脱模推出机构的设计 39 8.1 脱模机构的设计原则 39 8.2 脱模力的计算 39 8.3 脱模机构的设计 40 9 斜滑块分型抽芯机构的设计 40 9.1 侧向分型抽芯机构 40 9.2 斜滑块分型抽芯机构特点 41 9.3 斜滑块的组合形式 41 9.4 斜滑块设计要点 42 10 冷却系统的设计 42 10.1 温度调节系统 42 10.3 冷却系统的简单计算 43 10.4 冷却系统设计 44 11 导向与定位机构的设计 45 11.1 导向机构的分类 45 11.2 导柱的设计 45 11.3 导套的设计 45 11.4 导柱与导套之间的配合形式 46 11.5 锥面定位机构 47 12 结论 47 参考文献 48 致 谢 49  1 绪论 1.1 综述 1.1.1 塑料模的功能 模具是工业产品生产用的重要工艺装备，在现代工业生产里，60%-90%的工业产品需要用模具，模具工业慢慢的变成了工业发展的基础，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、摩托车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。而作为制造业基础的机械行业，根据国际生产技术协会的预测，21世纪机械；制造工业的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都将依靠模具完成，因此，模具工业慢慢的变成了国民经济的重要基础工业。模具工业发展的关键是模具技术的进步。 1.1.2 我国塑料模具现状及发展的新趋势 近年来，我国的模具工业一直以每年13%左右的上涨的速度加快速度进行发展。据预测，我国模具行业在十五期间的上涨的速度将达到13%～15%。模具钢的需求量也将以年12%的速度递增，全国年需求量约70万吨左右，而国产模具钢的品种只占现有国外模具钢品种的60%，每年进口模具钢约6万吨。我国每年进口模具约占市场总量的20%左右，已超过10亿美元，其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的50%以上；冲压模具占全部进口模具约40%。 1.1.3 未来塑料模具工业和技术的主要发展趋势 目前，全世界模具的年产值约为650亿美元，我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，仅次于日本和美国。虽然近几年来，我国模具工业的技术水平已取得了很大的进步，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设施还很少，许多先进的技术如/CAM/CAE技术的普及率还不高，特别是大型、精密、复杂和长寿命模具远远不能够满足国民经济各行业的发展需要。纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品研究开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖。现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准化、优质模具材料的研究、先进的设计与制造技术、专用的机床设备，更重要的是生产技术的管理等。21世纪模具行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提升产品的质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产所带来的成本，最大限度地提高模具行业的应变能力，使用户得到满足需要。可见，未来我国模具工业和技术的主要发展趋势将是——大力普及、大范围的应用/CAM/CAE技术，逐步走向集成化。现代模具设计制造不仅应强调信息的集成，更应该强调技术、人和管理的集成。 ——提高大型、精密、复杂与长寿命模具的设计与制造技术，逐步减少模具的进口量，增加模具的出口量。 ——在塑料注射成型模具中，积极应用热流道，推广气辅或水辅注射成型，以及高压注射成型技术，满足产品的成型需要。 ——提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大应用可缩短模具设计制造周期，同时也明显提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。我国模具商品化、标准化率均低于30%，而先进国家均高于70%，每年我们要从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的3%～8%。 ——发展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技术，迅速制造出产品的原型与模具，减少相关成本推向市场。 ——积极研究与开发模具的抛光技术、设备与材料，满足特殊产品的需要。 ——推广应用高速铣削、超精度加工和复杂加工技术与工艺，满足模具制造的需要。 ——开发优质模具材料和先进的表面处理技术，提高模具的可靠性。 ——研究和应用模具的高速测量技术、逆向工程与并行工程，最大限度地提高模具的开发效率与成功率。在科技发展中，人是第一因素，因此我们要特别注重人才的培养，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。在制造中积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。我国模具工业一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代马上就要来临。 1.2 本设计的意义及目的 当今世界工业界认为“模具是进入富裕社会的原动力”“模具是材料加工业中的帝王”“模具就是黄金”。作为五大经济支柱产业之一，模具行业的发展水映一个国家的经济水平。尤其是在汽车、家电、玩具等行业，模具水平更是起到决定其命脉的作用。 模具是工业产品生产用的重要工艺装备，在现代工业生产里，60%-90%的工业产品需要用模具，模具工业慢慢的变成了工业发展的基础，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、摩托车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。而作为制造业基础的机械行业，根据国际生产技术协会的预测，21世纪机械；制造工业的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都将依靠模具完成，因此，模具工业慢慢的变成了国民经济的重要基础工业。模具工业发展的关键是模具技术的进步。 图2.1 塑料桶盖 2.1.2 精度等级 影响塑件精度的因素很多，塑料的收缩、注塑成型条件（时间、压力、温度）等，塑件形状、模具结构（浇口、分型面的选择），飞边、斜度、模具的磨损等都直接影响制品的精度。按SJ1372—1978标准，塑料件尺寸精度分为8 级,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用一般精度5 级,每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，该按实际公差进行计算[2-1]。 2.1.3 脱模斜度 由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脱出困难，强行取出会导致塑件表面擦伤、拉毛。为了方便脱模，塑件设计时一定要考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度。只有塑件高度不大、没有特殊狭窄细小部位时，才可以不设计斜度。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率、塑件的几何形状等因素相关。塑件脱模斜度为： 35′～1?30′一般型芯的脱模斜度要比型腔大，型芯长度及型腔深度越大，则斜度越小。在不影响外观的情况，脱模斜度尽量大一点，以便脱模。 该塑件使用塑料为PE-HD，所以由查表可知，凹模的脱模斜度为25′～45′,凸模的脱模斜度为25′～45′[2-2]。 2.1.4 塑件圆角 塑料制件除了使用上要求采用尖角之处外，其余所有转角处均应尽可能采用圆弧过渡，因为当制件带有尖角时，往往会在尖角处产生应力集中，在受力或受冲击振动时会发生破裂。塑件制品设置圆角，能使其成型流动性能好，成型顺顺利利地进行。设置一般圆角半径R 和厚度T：当R/T＜0.3 时，应力容易集中；当R/T＞0.8 时则很少出现应力集中。由塑件图可知，该塑件有较多方体边应力集中处，故在塑件设计过程中确定各边圆角半径R=1mm[2-3]。 2.2 PE-HD的性能分析 2.2.1 使用性能 耐腐蚀性、电绝缘性优良，可以氯 0.94~0.97 熔点 132~135 收缩比 2.0 拉伸强度 17~41 拉伸弹性模量 840~950 泊松比 0.38 与钢磨擦因数 0.23 弹性模量 0.8~0.9 2.3 PE-HD的注射成型的过程及工艺参数 2.3.1 注射成型的过程 (1) 成型前的准备:对PE-HD的色泽、粒度和均匀等进行检测验证，由于PE-HD吸收性较大，成型前应进行充分的干燥。 (2) 注射过程:塑件在注射剂料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具性强成型，其过程可分为冲模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段 。 (3) 塑件的后处理:处理的介质为空气和水，处理温度为60~75℃处理时间为16~20s。 图2.2 注射成型流程图 2.3.2 注射工艺参数 (1) 注射机：螺杆式，螺杆转数为30~60r/min。 (2) 料筒温度：后段 140~160 中段 180~220 后段 180~190 (3) 喷嘴温度：30~70 (4) 模具的温度：70~95 (5) 注射压力：70~100Mpa (6) 成型时间：68s( 注射时间取2.5s,冷却时间57.5s,辅助时间8s)。 2.4 模具的温度 2.4.1 模具的温度选择原则 (1) 对于高粘度塑料，由于塑料熔体流动性差、充模能力弱，为了获得致密的组织，模具的温度必须较高。 (2) 对于粘度较小、流动性好的塑料，模具的温度可以较低，这样做才能够缩短冷却时间、提高生产率。 (3) 塑件壁厚较大或塑件较复杂时，充模和冷却时间比较久，宜采用较高的模具的温度，以减少塑件出现凹陷、减小塑件的内应力。 (4) 在满足注射要求的前提下，应采用尽可能低的模具的温度，缩短冷却时间，提高生产率。 2.5 注射成型的过程中的压力 压力可分为塑化压力和注射压力。塑化压力又称螺杆背压（针对螺杆式注射机），为注射机螺杆头部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力。注射压力是指注射时螺杆（柱塞）头部对塑料熔体所施加的压力。 2.5.1 塑化压力 塑化压力的作用：大多数表现塑料的塑化效果及塑化能力。 增加塑化压力将提高熔体密实程度，增大熔体内压力，增加剪切作用来提升熔体温度，并使温度分布均匀。但增大塑化压力若不提高螺杆转速，熔体在螺杆槽中将会产生较大的逆流和漏流，降低塑化能力。 通常情况下，塑化压力应在保证塑件质量的前提下越低越好，一般不超过2MPa。 2.5.2 注射压力 注射机上常用压力表表示注射压力的大小，一般热塑性塑料在40～130Mpa之间，热固性塑料在100～170Mpa。能够最终靠注射机的控制管理系统来调节。 注射压力的作用是克服塑料熔体从料筒流向型腔的流动阻力；给予熔体一定的充模速率充满型腔；对模具内熔料进行压实。 注射压力影响注射压力的因素可分为模具浇注系统及塑件的结构：成型薄壁和长流程的塑件，采用较高注射压力有利于充满型腔；注射机类型：其他条件相同时，柱塞式注射机比螺杆式所需的注射压力大些。塑料品种：塑料的摩擦系数和熔融粘度越大，流动阻力越大，所需注射压力应越高。 2.5.3 注射压力对塑件质量的影响 注射压力过高，塑料流动性提高，但塑件易产生溢料、溢边使脱模困难，易产生较大的内应力，易变形。 注射压力过低，物料不易充满型腔，成型不足，塑件易产生凹痕、波纹、熔接痕迹等缺陷。 2.5.4 注射压力选择范围 表2.2 注射压力选择范围 塑件要求 注射压力/MPa 适用塑料品种 熔体粘度较低，形状精度一般，形状简单，厚度较大 70～100 聚乙烯、聚苯乙烯等 中等粘度，精度有要求，形状较复杂 100～140 聚丙烯、ABS、聚碳酸酯等 粘度高，精度高，薄壁长流程且形状复杂 140～180 聚砜、聚苯醚等 精密、微型 180～250 工程塑料 2.6 充模速率 注射压力直接影响充模速率，一般高压注射充模速率大，低压注射充模速率小。影响充模速率的因素很多，最主要的是塑件的壁厚，一般壁厚越大，注射压力越低，充模速率越小。 3 拟定模具的结构及形式 3.1 分型面位置的确定 根据塑件情况，一套模具中可以只有一个分型面，也可以同时设定两个或多个分型面。常见的取出塑件的主分型面与开模方向垂直，也有采用与开模方向一致的侧向主分型面。 分型面的位置关系到成型零部件的结构形状、塑件的正常成型与脱模以及模具制造成本，因此，在选择分型面时，尽量遵守以下原则： （1）分型面位置应设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔，这是分型面选择的首要原则。 （2）有利于保证塑件尺寸精度。 若塑件有孔的同轴度要求、台阶间尺寸精度的要求，应使塑件相关的部分全部在分型面的同一侧成型，以满足精度要求。如图所示，为保证双联齿轮的齿廓与孔的同轴度，两齿轮型腔和型芯都设在动模边，而因合模误差，难于保证同轴度要求。 图3.1 分型面应有利于保证塑件尺寸精度 （3）有利于保证塑件的外观品质。 塑料熔体容易在分型面上产生飞边，影响外观品质，因此，在光滑平整表面或圆弧曲面上应尽可能的避免选择分型面。图结构较好，能减少飞边，有损塑件的表面上的质量。 图 3.2 分型面应有利于保证塑件的外观品质 (4) 考虑满足塑件的使用上的要求。 塑件在成型的过程中，有一些难免的工艺缺陷，如脱模斜度、推杆及浇口痕迹等，选择分型面时，应从使用角度避免这一些工艺缺陷影响塑件功能。如图 (b)，塑件完全在动模一侧脱出，会使脱模斜度过大，而图 (a)分别在动模、定模安排型腔，可减小脱模斜度。 图 3.3 分型面应满足塑件的使用上的要求 （5）尽量减小塑件在分型面上的投影面积，以减小所需合模力。如图所示的弯角板块类塑件，图(a)结构比图(b)合理，能防止溢料，并简化分型面的加工。 图 3.4 分型面对投影面积的影响 （6）有利于塑件脱模。尽可能将塑件留在动模一侧，如图（a），将型芯设在动模边，依靠薄壁塑件对型芯足够的包紧力，让塑件留在动模一侧。但是遇到厚壁塑件或者没有型芯时，如图（b），应将塑件型腔设在动模一侧为妥。 图 3.5 塑件应尽可能留在动模一侧 （7）长型芯应置于开模方向。当塑件在相互垂直方向都需设置型芯时，应将较短型芯置于侧抽芯方向，如图(a)结构比（b）结构符合常理，利于减小抽拔距。 图 3.6 较长型芯应置于开模方向 为保证塑件能顺利分型，主分型面应首先考虑选在塑件外形的最大轮廓处，根据制件的特征选择三次定距分型，分型面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。 3.2 型腔数量和排列方式的确定 为了使模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。常用的有如下四种方法： (1) 根据经济性确定型腔数目。 (2) 根据注塑机的额定锁模力确定型腔数目。 (3) 根据塑件精度确定型腔数目。 (4) 根据注塑机的最大注塑量确定型腔数目。 根据制件的特点，我们选取的是一模一腔的结构。 3.3 注射机型号的确定 3.3.1 注射机的分类 注射机类型分类方法各异。最常见的是按注射机外形特征分类，即按注射装置和锁模装置的排列方式分类，可分为：卧式注射机、立式注射机、角式注射机等[3]。 (1) 卧式注射机 注射螺杆或柱塞的轴线与锁模装置轴线在一条直线上（或相互平行），沿水平方向装设，如图3.7。 图3.7 注射机示意图 合模装置；2-模具；3-注射装置 优点：重心低，便于操作、维修和加料，塑件出模后可自动落下，容易实现全自动操作。应用最广。 缺点：模具安装挺麻烦，嵌件放入模具后应采用弹性装置将其卡紧，否则可能倾斜或落下，机床占地面积较大。 (2) 立式注射机 立式注射机的注射装置与锁模装置均垂直安装且在一条直线-注射装置 优点：占地面积小，模具拆装方便，在动模（下模）安放嵌件时，嵌件不易倾斜或坠落。 缺点：塑件顶出后不能靠自重落下，需人工取出，不易实现全自动操作，机身重心较高，稳定性较差。 （3）角式注射机 角式注射机的注射装置和锁模装置的轴线相互垂直。目前国内使用较多的角式注射机沿水平方向开模，垂直方向注射。 图3.9 注射机示意图 1-合模装置；2-模具；3-注射装置 优点:结构相对比较简单。 缺点:无法准确可靠地注射和保持压力及锁模力，模具受冲击和振动较大。 3.3.2 国产注射机的型号规格和主要技术参数 注射量表示法用注射容量（单位cm3）表示注射机的规格，能直观表达注射机成型塑件的范围[4]。 我国早期的注射机多采用注射量表示法，如XS—ZY－125，XS表示塑料成型机械，Z表示注射成型，Y表示螺杆式（无Y则表示柱塞式），125表示公称注射容积为125 cm3图4-10所示为国产XS－ZY－125注射机锁模部分。 图3.10 注射机 注射机性能的基本信息参数有：公称注射量、注射压力、注射速度、锁模力、锁模装置基本尺寸等。 （1） 理论注射量 指在对空注射条件下，注射螺杆或柱塞做一次最大行程时，注射装置所能达到的最大注射量。 注射量反映了机器能生产塑件的最大体积。理论注射量为螺杆或柱塞最大注射行程时对应的注射量，条件为对空注射。而实际注射时，流动阻力增加，加大了螺杆逆流量，再考虑安全系数，实际注射量有所降低，一般为理论注射量的70％～90％。 （2）注射压力 指注射过程中螺杆或柱塞头部的最大压力作用：克服注射过程中塑料熔体流经喷嘴、流道和型腔的阻力，同时对注入型腔的熔体给予一定的压力，以完成物料补充，使塑件密实。部分国产SZ系列注射机的注射压力。 （3）锁模力 指锁模机构施于模具上的最大夹紧力（KN）。锁模力用于平衡注射时型腔熔体的压力，保证在注射和保压时模具不会在分型面被胀开。 锁模力不够会使塑件产生飞边，不能成型薄壁塑件；锁模力过大，又易损坏模具。 （4）锁模装置的基本信息参数 锁模装置的基本信息参数决定了模具的安装尺寸，也决定了所能加工塑件的平面尺寸。 锁模装置的基本信息参数包括：动、定模固定板尺寸（B×H），拉杆间距（B0×H0），动、定模固定板最大开距SK，模具厚度Hm和动模固定板行程（开模行程）S等。 图3.11 锁模装置的基本信息参数 1-动模固定板；2-动模；3-塑件；4-定模；5-定模固定板 3.3.1 注射量的计算 通过对制件结构的分析计算得： 塑件体积 ： (3.1) 塑件的质量： (3.2) 注射模一次成型的塑料质量（塑件和流道凝料质量之和）应在最大注射量的35％～75％范围内，最大可达80％，最小应不小于10％。为了充分的发挥设备的能力，选择范围通常在50％～80％。 一般只需对最大注射量进行校核，但当注射热敏性塑料时，还需校核最小注射量，因为一次注射量太小，塑料在料筒中停滞时间过长，会导致塑料高温分解，降低塑件质量和性能。最小注射量应大于公称注射量的20％。 3.3.2 浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是能根据经验按照塑件体积的0.2~1倍来计算。由于本次采用流道简单，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来计算，故一次注入模具型腔熔体体积的总体积为： (3.3) 3.3.3 选择注塑机 根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量V总=319.386 cm3,于是有V总/0.8=319.386 cm3。根据以上的计算，初步选定公称注射量为500 cm3，注射机型号为SZ-500/200卧式注射机，其主要技术参数见表3.1[4]。 表3.1 注射机主要技术参数 理论注射容量 500 cm3 模板行程 500mm 螺杆柱塞直径 55mm 最大磨具厚度 280mm 注射压力 150Mpa 最小磨具厚度 500mm 注射速率 173g/s 定位孔深度 25mm 塑化能力 110kg/h 模具定位孔直径 160mm 螺杆转速 30r/min 喷嘴求半径 20mm 锁模力 2000N 喷嘴口半径 3mm 拉杆内间距 570mm*570mm 顶出行程 90mm 3.3.4 注射机的相关参数的校核 (1) 注射压力的校核 有查表可得，PE-HD的注射压力为70~100Mpa，这里取P0=90MPa,注射机的公称注射压力,注射压力安全系数,这里取，所以有,则注射机的注射压力合格。 (2) 锁模力校核 ① 塑件在分型面上的投影面积，则 (3.4) ② 浇注系统在分型面上的投影面积。 (3.5) ③ 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积。 ④ 模具型腔内的胀型力。 (3.6) 由查表可得该注射剂的公称锁模力,锁模力安全系数为，这里取,则 (3.7) 所以，注射剂锁模力合格。 对其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。 4 浇注系统的设计 4.1 浇注系统的组成由主流道、分流道、浇口、冷料穴 图 4.1 浇注系统的组成 4.2 浇注系统的作用 使塑料熔体平稳有序地填充到型腔中，把注射压力充分传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、外形清晰的塑件。 4.2.1 浇注系统模块设计影响因素 浇注系统设计合理与否影响塑件的内在性能质量、尺寸精度、外观品质、成型效率、塑料利用率等。对浇注系统来进行设计时，一般应遵循以下根本原则： (1) 适应塑料的成型工艺性能 了解塑料的成型工艺性能，如熔体的流动特性，温度、剪切速度对粘度的影响，使浇注系统适应于所用塑料的成型特性要求，以保证塑件质量。 (2) 结合型腔布局考虑 ① 尽可能保证在同一时间内塑料熔体充满各型腔，尽量采用平衡式布局，以便设置平衡式分流道。 ② 型腔布置和浇口开设部位力求沿模具轴线对称，避免在模具的单面开设浇口，以防止模具承受偏载而产生溢料现象。 ③ 使型腔及浇注系统在分型面上投影的中心与注射机锁模机构的锁模力作用中心相重合，以使锁模可靠、锁模机构受力均匀。 ④ 型腔排列尽可能紧凑，以减小模具外观尺寸。 (3) 热量及压力损失要小 尽量缩短浇注系统的流程，特别是对于较大的模具型腔，增加断面尺寸，最好能够降低弯折，控制表面粗糙度。 (4) 有利于型腔中气体的排出 浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个角落，使型腔及浇注系统中的气体有序排出，保证充填过程中不产生紊流，避免因气体积存而引起凹陷、气泡、烧焦等塑件成型缺陷。 (5) 防止型芯变形和嵌件位移 应尽可能的避免塑料熔体直接冲击细小型芯和嵌件，以防止熔体冲击力使细小型芯变形、使嵌件位移。 (6) 保证塑件外观品质 应使浇注系统凝料与塑件容易分离，浇口痕迹易于清除修整、无损塑件的美观和使用，浇口应开设在隐蔽的地方。 (7) 减少相关成本，提高生产效率 在满足各型腔充满的前提下，尽可能减小浇注系统的容积，以减少塑料的消耗；尽可能使塑件不进行或少进行后加工，以缩短成型周期，提高生产效率。 4.3 主流道的设计 主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始，到分流道为止的一段塑料熔体的流动通道。 主流道位于模具中心线上，和注射机喷嘴中心线重合。在卧式或立式注射机用模具中，主流道垂直于分型面。 图 4.2 主流道的安装及尺寸 1-浇口套；2-定模座板； 3-定位圈；4-注射机喷嘴 由于制件较大、壁较薄，为了更好的提高成型效果，采用直接浇口从外凸球面顶部进料，这种浇口由主流道直接进料，熔体压力损失小，成型容易，但也存在一些缺点，由于浇口处固化慢，易引起成型周期延长，易产生较大的残余应力，超压填充，交口处易产生裂纹，浇口凝料切出后制件上疤痕较大[5]。 4.3.1 主流道的材料 主流道的衬套材料采取使用T8A，热处理硬度为53~57HRC。 4.3.2 主流道的表面精度 流道壁表面粗糙度取，且加工使应沿流道轴向抛光。 4.3.3 主流道尺寸 (1) 主流道的长度 小型模具L应尽量小于60mm,本次设计中取20mm进行设计。 (2) 主流道小端直径 d1=注射机喷嘴尺寸+(0.5~1)mm=(1+0.5)mm=3.5mm. (4.1) (3) 主流道大端直径 (4.2) (4) 主流道球面半径 SR=注射剂喷嘴球头半径+(1~2)mm=(20+2)mm=22mm (4.3) (5) 球面的配合高度 h=3mm 4.3.4 主流道当量半径 (4.4) 4.3.5 主流道的凝料体积 (4.5) 4.3.6 主流道交口套的形式 图4.3 模具浇口套与注射机喷嘴的配合 4.4 分流道的设计 考虑到制件的特征，直接采取有主流道进料不需分流道。 4.5 浇口套的设计 4.5.1 浇口套的固定形式 如图所示为将主流道衬套和定位圈设计成整体式，通常用于小型模具；主流道衬套和定位圈设计成两个零件，以台阶的形式配合固定在定模座板上，其中为浇口套穿过定模座板和定模板的形式[6]。 图 4.4 浇口套的固定形式 4.5.2 浇口套的配合关系 （1）浇口套与定模底板间配合采用H7/m6的过渡配合。 （2）浇口套与定位圈采用H9/f9的间隙配合。 定位圈与注射机固定模板的定位孔相配合，用于模具与注射机的安装定位。定位圈外径由注射机固定模板定位孔直径确定。浇口套（定位圈）由M6～M8的螺钉固定在模具定模座板上。 图 4.5 浇口套的配合关系 4.5.3 浇口的计算 图4.6 模具浇口套与注射机喷嘴的配合 d=喷嘴孔直径+(0.5~1.0)mm=（3+0.5）mm=3.5mm； (4.6) D≤2t； (4.7) α=20~60 取α=40； r=1~3mm,取r=2mm； L60 为佳，取L=20mm。 4.6 定位圈的设计 4.6.1 定位圈的材料 采用45#钢调质处理，硬度为25~30HRC。 4.6.2 定位圈与模具座板的连接 一般都会采用M6内六角螺钉，共4个。 4.6.3 定位圈设计结构 图 4.7 定位圈 4.6.4 定位圈与主流道衬套装配形式 图4.8 定位圈与主流道衬套装配形式 4.6.5 定位圈尺寸校核 模具定模板上设计有凸出的与主流道同心的定位圈。为了使模具在注射机上安装准确、可靠，应使主流道的中心线与喷嘴的中心线重合，定位圈与定位孔之间取较松的间隙配合，通常为H9/f9。另外，定位圈高度应小于定位孔深度。 图4.9 定位孔 图4.10 定位圈 4.7 冷料穴的设计 主流道冷料穴开设在主流道对面的动模板上，冷料穴直径与主流道大端直径相同或略大些，深度约为直径的1～1.5倍，其体积要大于冷料的体积。 如果分流道较长，也需要设置冷料穴，可将分流道末端沿料流方向延长作为冷料穴，以容纳前锋冷料，其长度为分流道直径的1.5～2倍[7]。 4.7.1 常见的冷料穴结构有三类 (1) 底部带有推杆形式拉料杆的冷料穴 冷料穴底部由一根推杆形式的拉料杆组成，拉料杆固定在推杆固定板上，其中最常见的是带Z形（钩形）头的拉料杆，见图。开模时可将凝料从主流道中拉出，脱模时，由于Z型钩的方向性，塑件和凝料不能自动脱落，需人工沿拉料钩的侧向稍许移动取出。 同类型的还有倒锥形冷料和圆环槽冷料，开模时靠倒锥或圆环槽将主流道凝料拉出，脱模时利用推杆强制推出。这两种形式适用于弹性较好的塑料，由于取凝料时无需做侧向移动，容易实现自动脱模。 图 4.11 底部带有推杆形式拉料杆的冷料穴 (2) 带球形头拉料杆的冷料穴 这种形式拉料杆用于塑件以推件板脱模的模具中。拉料杆固定于动模部分的型芯固定板上，因此不随脱模机构运动。塑料进入冷料穴后，紧包在拉料杆球形头的侧凹内，开模时可将主流道凝料拉出，脱模时由于脱模机构与型芯固定板的相对运动，推件板在推出塑件的同时将主流道凝料从拉料杆上强制推下。 菌形头图和锥形头图，加工较球形头容易。锥形头拉料杆没有储存冷料的作用，它仅靠塑料收缩的包紧力拉出主流道凝料，故可靠性不佳，可采用较小的锥度、增加锥面粗糙度或在锥面上开环形槽来增大锥面的摩擦力。尖锥的分流作用较好，常用在单型腔成型带中心孔的塑件中，如塑料齿轮注射模具。 图 4.12 带球形头拉料杆的冷料穴 4.8 校核主流道的剪切速率 4.8.1 计算主流道的体积流量 (4.8) 4.8.2 计算主流道的剪切速率 (4.9) 主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5*102~5*103s- 之间，所以，主流道的剪切速率校核合格。 5 成型零件的结构设计及计算 5.1 成型零件的结构设计 设计模具时： （1）应根据材料的性能、塑件的使用上的要求确定型腔总体结构、浇口位置、分型面、排气部位、脱模方式。 （2）根据塑件尺寸，计算成型零部件的工作尺寸，确定零件结构、组合方式及机加工工艺技术要求等。 （3）对关键成型零部件进行强度与刚度校核。 成型零部件的结构设计包括凹模结构设计、凸模结构设计以及螺纹型芯和螺纹型环的结构设计等。 5.1.1 凹模结构设计 凹模用于成型塑件的外表面，又称阴模、型腔。按其结构的不同可分为:整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌式和四壁镶嵌式[8]。 总体来说，整体式强度、刚度好，但不适用于复杂的型腔。镶嵌式采用组合的模具结构，使复杂的型腔加工相对容易，可避免采用同一材料，可利用拼接间隙排气，但易在塑件表面留下镶嵌块的拼接痕迹。 （1）整体式 由整块金属材料直接加工而成，如图5.1所示，用于形状简单的中小模具。特点是强度高、刚性好。 图 5.1 整体式凹模 （2）整体嵌入式 将整体式凹模作为一种凹模块直接嵌入到固定板中，或嵌入模框中，模框再嵌入到固定板中。适用于塑件尺寸不大的多腔模。 特点是加工方便，易损件便于更换。凹模从凹模固定板下部嵌入，用支承板、螺钉将其固定；凹模从凹模固定板上面嵌入。 图 5.2 整体嵌入式凹模的两种结构 （3）局部镶嵌式 当凹模局部形状复杂，或某一部分容易损坏需要经常更换，常采用局部镶嵌式结构。嵌入圆销成型塑件表面直纹；镶件成型塑件的沟槽；镶件构成塑件圆环形筋槽；镶件成型塑件底部复杂构形。 图 5.3 局部镶嵌式凹模 （4）大面积镶嵌式 对于底部或侧壁形状复杂的凹模，为便于加工，保证精度，将凹模做成通孔式的，再镶上底，或将凹模壁做成镶嵌块。 适用于深腔或底部、侧壁难于加工的组合型模具型腔；但各个结合面的研磨、抛光增加了工时。是侧壁和底部大面积镶拼的凹模结构；为底部大面积镶嵌的结构，采用圆柱面配合。 图 5.4 大面积镶嵌式凹模 （5）四壁拼合式 对于大型和形状复杂的凹模，可将四壁和底板分别加工，经研磨后压入模套，侧壁之间采用扣锁连接，以保证连接的准确性。这种结构牢固、受力大，工程中常采用。图(a)、(b)中，侧壁相互之间采用扣锁以保证连接的准确性，连接处外侧做成0.3～0.4mm的间隙，使内侧接缝紧密。在四个角处，嵌入的半径R应大于固定板(或模框)的转角半径r。 图 5.5 四壁拼合的组合式凹模 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同将其分为整体式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，由于塑件外表面形状简单，尺寸较小，故采用整体式凹模。 5.1.2 凸模结构设计 凸模用于成型塑件的内表面，又称型芯、阳模或成型杆。“凸模”和“成型杆”二者并无严格的界线，通常成型杆特指能成型塑件上孔和局部凹槽的小型芯。 凸模按结构也分为整体式和组合式两类。小型模具凸模常采用整体式，与模板做成一体，大、中型模具采用组合式。成型杆通常单独制造，再嵌入到模板中去。 下面介绍凸模的整体式、组合式结构及小型芯(成型杆)组合式结构。 （1）整体式 整体式凸模，用一整块材料加工而成，结构相对比较简单、牢固，塑件成型质量好，但钢材消耗大，适用于小型模具，如图所示。 图 5.6 整体式凸模 （2）组合式 当塑件内表面复杂而不便于机械加工，或形状虽不复杂，但为节省优质钢材，采用组合式凸模结构。组合式凸模按尺寸及复杂程度又有小直径组合式、大直径组合式、复杂型芯组合式之分。按组合型芯的形式又有整体嵌入式、局部镶拼嵌入式、完全镶拼嵌入式。 组合式适用于大中型模具，便于设置凸模的冷却回路。图 (a)采用整体嵌入结构，(b)为螺钉连接、销钉定位的结构，(c)为型芯嵌入模板的结构，采用止口定位。 图 5.7 组合式凹模 （3）成型杆(小型芯)组合式 成型杆(小型芯)通常单独制造，再嵌入模板中。 图(a)中成型杆靠过盈配合直接压入模板的孔中，是最简单的一种固定形式，但牢固性差，配合不紧时有可能拔出。图(b)采用过渡配合或小间隙配合，另一端铆死。图(c)成型杆靠轴肩与垫板连接,是常用的形式，牢固可靠。图(d)成型杆靠轴肩和圆柱垫块与垫板连接或用螺钉压紧，适用于细长型芯，便于加工和固定。图(e)为螺钉压紧结构 图 5.8 单个成型杆的固定方法 凸模是成型制品的内表面的成型零件，通常可大致分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件结构的分析，由于制件采用对合摆块型芯，故采用组合式凸模。 5.2 成型零件刚才的选用 根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成零件要求有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑他的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用P20(美国牌号)。对于成型塑件外圆筒的大型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此刚才选用高合金工具钢40CrMoSiV1，热处理硬度为45~55HRC[9]。 5.3 成型零件工作尺寸的计算 . 模腔工作尺寸的计算，凸模、凹模组成的模腔工作尺寸计算方式有平均收缩率法和公差带法两种。平均收缩率法以平均概念进行计算，从收缩率的定义出发，按塑件收缩率、成型零件制造公差、磨损量都为平均值时计算。 5.3.1 凹模径向尺寸 (5.1) 5.3.2 凹模深度尺寸 (5.2) 5.3.3 凸模径向尺寸 (5.3) 5.3.4 凸模深度尺寸 (5.4) ————凹模径向尺寸 ————制件外壁径向尺寸 ————塑料平均收缩率 ————凸模径向尺寸 ————模具制造公差 ————模具磨损公差 ————制件内壁径向尺寸 Δ————塑件公差 5.4 型腔侧壁和底板厚度计算 塑料模具型腔的侧壁和底壁厚度的计算有两类[10]： 基于强度计算和基于刚度计算,工程中的模具既不允许因强度不足而产生非常明显的变形甚至破坏，也不允许因刚度不足而产生过大变形。大尺寸型腔刚度不足是主体问题，应按刚度条件计算；对于小尺寸型腔，强度不足是主体问题，应按强度条件计算。 5.4.1 整体式圆形型腔侧壁的厚度计算 (1) 侧壁刚度计算公式 (5.5) S=23.99mm (2) 侧壁强度计算公式 (5.6) S=14.42mm S ————圆形型腔侧壁的厚度 h ————型腔有效高度 p ————性强压力 E ————模具材料弹性模量 ————模具材料许用应力 ————模具材料刚度条件 R ————型腔半径 图 5.9 整体式圆形型腔受力图 5.4.2 整体式圆形型腔底板厚度计算 (1) 底板刚度计算公式 (5.7) hs=33.98mm (2) 底板强度计算公式 (5.8) hs=30.759mm hs————圆形型腔底板厚度 r————型腔半径，可取塑件半径 图 5.10 整体式圆形型腔受力图 6 模架的确定 6.1 标准模架 标准模架组合构成了模具的基本骨架。标准模架包括支承零部件、导向机构和脱模机构。在模架的基础上再加工、添加成型零部件和其他功能结构件可以构成任何形式的注射模具[11]。 图 6.1基本模架 6.2 注射模的典型结构 支承零部件用来安装或支承成型零部件及其他结构零部件，图中，包括定位圈6、定模座板3、动模座板10、定模板2、动模板1、支承板12、垫块11等。 图6.2 注射模的典型结构 6.3 各模板尺寸的确定 由制件尺寸在分型面上的投影宽度W为150mm,长度为150mm。 且 、。 (6.1) 有上述经验公式可确定 ,复位杆直径d=20mm, B=315mm 所以 。 故有 L=315mm。 则选择型标准模架，其规格为。 则与之相应的零件尺寸如下表： 表6.1 模架各尺寸 导柱的直径 32mm 导柱的间距 240mm*260 动定模座板的宽度 400mm 垫块的宽度 199mm 推板的宽度 56mm 定模座板的宽度 25mm 动模垫板的厚度 50mm 脱模板的厚度 32mm 推板的厚度 25mm 推杆固定板厚度 20mm 复位杆间距 140mm*240mm 模板螺钉数量*规格 8*M16 模板螺钉间距 259mm*160mm 推板螺钉数量*规格 4*M10 推板间距 179mm*259mm A板厚度 32mm B板厚度 80mm C板厚度 50mm 6.4 模架各尺寸的校核 根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。 6.4.1 注射机拉杆间距 模架平面尺寸 150mm*150mm570mm*570mm(拉杆间距)，校核合格。 6.4.2 模具高度尺寸 注射机最大开模行程与模具厚度无关时，对于双分型面注射模，开模行程按下式校核： (6.2) 280mm294mm500mm(模具的最大厚度和最小厚度)，校核合格。 式中： a－开模后定模板与浇口板之间的距离，应满足浇注系统凝料的取出。 6.4.3 模具的开模行程 锁模机构为液压－机械联合作用的注射机的最大开模行程不受模厚影响，而是由连杆机构的最大行程来决定[12]。 对于单分型面注射模，开模行程的校核 (6.3) (开模行程)，校核合格。 式中： ————塑件脱模距离，mm，一般为塑件的高度； ————包括浇注系统在内的塑件高度，mm； ————注射机最大开模行程，mm 7 排气槽的设计 7.1 排气系统的作用 塑料熔体向注射模型腔充满的过程中，如果气体不能及时排除，将会引起[13]： （1）物料注射压力过大。 （2）熔体充填型腔困难。 （3）部分气体在压力作用下渗进塑料中去，使塑件产生气泡及组织疏松等缺陷，熔合不良而引起强度下降。 （4）气体受到压缩，温度上升，引起周围熔体烧灼，使塑件局部碳化和烧焦。这种现象主要出现在两股料流结合处、死角以及与浇口相对的凸缘处。烧灼的结果，使塑件表面产生焦斑，成为废品。 因此，在设计型腔结构与浇注系统时，一定要考虑排气。 7.2 排气结构设计 排气槽的开设位置 排气槽最好加工成弯曲状，其截面由细到粗逐渐加大，这样可降低塑料熔体从排气槽溢出的动能，同时还可降低塑料熔体溢出流速，以防发生工伤事故。 选择排气槽的开设位置时，应遵循的原则 ① 排气槽的排气口不能正对操作工人。 ② 排气槽最好开设在分型面上，因为在分型面上如果因设排气槽而产生飞边，易随塑件脱出。 ③ 排气槽应尽量开设在型腔最后被充满处，如流道和冷料穴的终端。 ④ 排气槽最好设在靠近嵌件和塑件壁最薄处，因为这样的部位最容易形成熔接痕，宜排出气体，并排出部分冷料。 ⑤ 若型腔最后充满部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或活动型芯时，可在型腔相应部位镶嵌烧结的多孔金属块，以供排气。 ⑥ 高速注射薄壁型制品时，排气槽设在浇口附近，可使气体连续排出而不产生非常明显的升压。 7.3 排气槽的尺寸 排气槽的宽度可取为1.5～6mm，深度以塑料不溢进排气槽产生飞边为限，其大小与塑料熔体粘度有关，一般可在0.02～0.05mm之间选择，可参考表4-16设计。 表7.1 排气槽深度 塑料 排气槽深度(mm) 塑料 排气槽深度(mm) 聚乙烯 0.02 聚酰胺 0.01 聚丙烯 0.01～0.02 聚碳酸酯 0.01～0.03 聚苯乙烯 0.02 聚甲醛 0.01～0.03 ABS 0.03 丙烯酸共聚物 0.03 7.4 间隙排气 在大多数情况下可利用模具分型面或模具零件间的配合间隙自然地排气。表4-17是利用成型零件分型面配合间隙排气的几种形式，间隙值的大小和排气槽一样，以不产生溢料为限，其数据应根据塑料熔体流动性而定，与粘度有关，通常可在0.02～0.05mm范围内选择。 为了塑料熔体顺利充满型腔，需要将型腔内的原有空气和注射成型的过程中塑料挥发出来的气体排出模外，常在模具分型面处开设几条排气槽。 小型塑件排气量不大，可直接利用分型面排气，不必另外设置排气槽。许多模具的推杆或型芯与模板的配合间隙也可起到排气的作用。大型塑件必须设置排气槽。 对于中小型模具，在大多数情况下可利用模具分型面或模具零件间的配合间隙排气，可不另设排气槽。 间隙排气可采用分型面间隙排气和推杆配合间隙排气形式，为不产生溢料，间隙值通常在0.02~0.05mm范围内选择。 图7.1 间隙排气 8 脱模推出机构的设计 脱模机构（或称为顶出机构）是将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，并从模内取出。 按推出脱模动作特点可分为： 一次推出脱模（简单脱模）、二次推出脱模、动、定模双向推出脱模、带螺纹塑件脱模。 按推出动作的动力源分类： 手动脱模、机动脱模、液压脱模和气压脱模等。 8.1 脱模机构的设计原则 脱模机构的设计原则： （1）机构运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度、强度来克服脱模阻力。 （2）保证塑件不变形或不损坏。机构推出重心与脱模阻力中心相重合，推出力分布均匀，作用面积尽可能大且作用点靠近型芯，可防止塑件脱模后变形；推出力作用在塑件刚性和强度最大的部位（如凸缘、加强筋等），可防止塑件在推出时造成损失破坏。 （3）保证塑件良好的外观。顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。同时，与塑件非间接接触的脱模零件的配合间隙要保证不溢料，以避免在塑件上留下飞边痕迹。 （4）尽量使塑件留在动模一侧。以便借助注射机的开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，简化模具结构。 8.2 脱模力的计算 将塑件从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力称为脱模阻力，它最重要的包含由塑件的收缩引起的塑件与型芯的摩擦阻力和大气压力[14]。 脱模阻力的计算是设计脱模机构的依据。由于计算形状复杂塑件的脱模阻力是相当困难的，因此，将塑件所需的脱模阻力简化为“厚壁塑件”与“薄壁塑件”两种类型，每种类型又按圆形、矩形塑件的两种不同几何形状分别进行计算。 由于圆形塑件内孔半径与壁厚之比 (8.1) 则此时，塑件称为薄壁塑件且塑件横断面形状为矩形。 则它的脱模力计算公式为： (8.2) ————塑件成型平均收缩率 ————塑件壁厚 ————塑料的弹性模量 ————被包型芯的长度 ————塑件泊松比 ————脱模斜度 ————塑料与钢之间摩擦因数 ————塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积，当塑件得不有通孔时，A=0 8.3 脱模机构的设计 根据之间结构特点，选择顺序脱模机构，设计图中包含有定距拉杆顺序脱模机构和拉钩压板式顺序脱模机构。 9 斜滑块分型抽芯机构的设计 9.1 侧向分型抽芯机构 带有内外侧孔、侧凹或侧凸的塑件，需要有侧向型芯或侧向成型块来成型，在开模推出塑件之前，模具必须先进行侧向分型，抽出侧向型芯或脱开侧向成型块，塑件才能顺利脱模[15]。 图8.1 侧向分型抽芯机构 9.2 斜滑块分型抽芯机构特点 斜滑块分型抽芯机构适用于制件侧孔或侧凹较浅，所需抽芯距不大但分型面面积较大，需要较大的抽芯力场合。其特点是斜滑块分型抽芯比斜导柱分型抽芯机构要简单得多，且制造方便，动作安全可靠。完全开模后，斜滑块在推出机构的推动下沿斜向导槽滑动，塑件被推出的同时，由滑块完成侧向分型与抽芯动作。 9.3 斜滑块的组合形式 图 8.2 斜滑块的组合形式 9.4 斜滑块设计要点 9.4.1 为保证斜滑块的分型面密合，成型时不知发生溢料，斜滑块底部与模套之间应留有0.2~0.5mm的间隙，且斜滑块顶面应高出模套0.2~0.5mm。 9.4.2 斜滑块的导向斜度一般超过26o~30o,一般取在10o~25o之间，斜滑块推出长度L必须小于导滑总长L的2/3。 9.4.3 主型芯位置应设置在定模上。 9.4.4 斜滑块燕尾槽与型芯上的燕尾间隙配合H7/f6。 10 冷却系统的设计 冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单的计算。设计时忽略模具因空气对流、辐射以及与注射机接触所散发的热量，按单位时间塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量 。 10.1 温度调节系统 冷却装置——在模具内开设冷却水道。外部用橡皮软管连接[16]。 加热装置——在模具内或模具四周设置电热元件、热水（油）或蒸汽等具有加热结构的板件。 图10.1 温度调节系统 10.2 冷却介质 PE-HD属于中等粘度材料，其成型温度及模具的温度如下表，用水对模具进行冷却。 表10.1 PE-HD 成型、脱模及模具的温度 材料 成型温度 模具的温度 脱模温度 PE-HD 150~250℃ 70~95℃ 70~110℃ 10.3 冷却系统的简单计算 10.3.1 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量M。 (1) 塑料制品的体积V (10.1) (2) 塑料制品的质量M (10.2) (3) 塑件壁厚为5mm,可有查表可得，取注射时间,脱模时间,则注射周期：,由此可得每小时注射次数次。 (4) 单位时间内内注入模具中的塑料熔体的总质量W (10.3) 10.3.2 确定单位质量的塑件再凝固时所放出的热量 ,有查表可得： 故可取 10.3.3 计算冷却水的体积流量 设冷却水道入水口的水温为,出水口的水温为，取水的密度为,水的比热容。则根据公式可得： (10.4) ————冷却水的体积流量 ————单位质量的塑件再凝固时所放出的热量 ————出水口的水温 ————入水口的水温 ————水的密度 10.3.4 确定冷却水的直径d 当时，由查表可知，为使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水的直径为。 10.3.5 冷却水在管内的流速 (10.5) 10.3.6 求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h 因为平均水温为23.5℃，可查表得。 (10.6) 10.3.7 计算冷却水通道的导热总面积A (10.7) 10.3.8 计算模具所需冷却水管的总长L (10.8) 10.3.9 冷却水路的根数x 设每条水路的长度,则冷却水路的根数为： 则根 (10.9) 10.4 冷却系统模块设计 由分析可知，可采用型芯冷却回路。 11 导向与定位机构的设计 11.1 导向机构的分类 保证合模时动模和定模准确对合，避免模具中零件发生碰撞和干涉。 导向机构分为导柱导向机构和锥面定位导向机构。图中的导柱9和导套8。 图 11.1 导向机构 注射模的导向机构用于动定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。按作用分为模外定位和模内定为。模外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注射机喷嘴精确定位；而模内定位则通过导柱导套进行合模定位。锥面定位则用于动定模至间的精密定位。本模具所称型的塑件最简单，模具定位精度要求

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