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1 塑件工藝分析
1.1 塑件分析
如圖1所示是訂書(shū)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(duì)模具型腔的要求是達(dá)到鏡面光潔度?？梢岳脧濅N(xiāo)來(lái)實(shí)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(shí)要有一定的流動(dòng)性。從其中的澆口痕跡看，只有一個(gè)澆口位置，處于塑件中部。一端有兩個(gè)圓柱孔、兩個(gè)半圓柱也及圓柱孔旁邊的淺孔，這些可以通過(guò)外側(cè)抽芯來(lái)實(shí)現(xiàn)。而內(nèi)部的凸臺(tái)可以通過(guò)滑塊實(shí)現(xiàn)內(nèi)側(cè)抽芯實(shí)現(xiàn)成型。訂書(shū)機(jī)外殼在使用過(guò)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(shū)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(shí)要請(qǐng)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(shí)可能沒(méi)有將該層拋除，就會(huì)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(diǎn)：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(diǎn)：成型時(shí)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(shū)機(jī)外殼需要與上蓋進(jìn)行配合，所以對(duì)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(jì)的注意事項(xiàng)：因有“鉸鏈”特性，注意澆口位置設(shè)計(jì)；防縮孔，變形；收縮率為1.0％～3.0％(純聚丙稀)。在本設(shè)計(jì)中選用的收縮率為2％。
使用溫度：10℃～120℃，訂書(shū)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(chē)零件、閥門(mén)配件、日用品等。訂書(shū)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(shí)會(huì)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(shí)劃傷、擦毛等，在制品設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)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(yàn)，在模具中每增加一個(gè)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(jì)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(duì)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(zhǎng)率/%
＞200
—
彎曲強(qiáng)度/MPa
67
132
彎曲彈性模量/GPa
1.45
4.5
簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度(無(wú)缺口)/(kJ/m2)
78
51
簡(jiǎn)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(diǎn)(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(shí))
長(zhǎng)時(shí)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(hào)的確定
1.5.1注射量的計(jì)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(lái)計(jì)算?？傋⑸淞渴牵?
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(jì)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(jì)前是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)
計(jì)分析，大致是每個(gè)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(jì)算為：
A=na＋(0.2～0.5)na
式中 a——長(zhǎng)方型的面積：
s——此設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)，會(huì)沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)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(shí)候就已經(jīng)計(jì)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(kāi)模行程的校核
開(kāi)模取出塑件所需的開(kāi)模距離必須小于注塑機(jī)的最大開(kāi)模行程。對(duì)于液壓-機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)注塑機(jī)，其最大開(kāi)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(wú)關(guān)。
單分型面注射模，其開(kāi)模行程按下式校核
(5～10)
式中 S——注塑機(jī)的最大開(kāi)模行程(移動(dòng)模板臺(tái)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(kāi)模行程也符合要求。?
2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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(dòng)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(wú)流道澆注系統(tǒng)兩類。本設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)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(dòng)、避免產(chǎn)生湍流、渦流、噴射和蛇形流動(dòng)，并有利于排氣和補(bǔ)縮；
4. 避免高壓熔體對(duì)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(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)要預(yù)先考慮到熔接痕的部位、形態(tài)，以及對(duì)制品質(zhì)量的影響；
7. 盡量減少因開(kāi)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(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲(chǔ)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(wú)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(jì)
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(jì)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(shí)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(zhǎng)度取60mm。
設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2：
圖2-1 主流道襯套
2.2 主流道襯套的設(shè)計(jì)
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(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具流道部分常設(shè)計(jì)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(dú)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(jì)采用T10A鋼)，熱處理硬度為53～57HRC。主流道襯套和定位圈設(shè)計(jì)成整體式，用于小型模具，中大型模具設(shè)計(jì)成分體式。但由于該模具主流道較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)成分體式較宜。
定位圈的設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。在本設(shè)計(jì)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?yàn)樗芰先垠w在流道中流動(dòng)時(shí)，表面冷凝凍結(jié)，起絕熱的作用，熔體僅在流道中心流動(dòng)，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(zhǎng)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(shí)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)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(jì)中我采用的是平衡式布置。平衡式布置可以使各型腔同時(shí)均衡的進(jìn)料，從而保證了各型腔成型
出來(lái)的塑件在強(qiáng)度、性能、重量上的一致性。
設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2-3：
圖2-3 分流道布局
2.4 冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴一般位于主流道對(duì)面的動(dòng)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(jì)中對(duì)于冷料穴的選擇是按照設(shè)計(jì)的目的來(lái)
圖2-4 冷料穴的設(shè)計(jì)
選擇的。由于此設(shè)計(jì)的目的是要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jì)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(shí)又很容易脫落。示意圖如圖2-4.
為使塑件留在動(dòng)模一側(cè)，將冷料穴設(shè)計(jì)在動(dòng)模一側(cè)，并在澆口下方設(shè)計(jì)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(dòng)模。
2.5 澆口形式設(shè)計(jì)
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(duì)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(jì)算，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(zhǎng)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(gè)：一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。在本次設(shè)計(jì)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(diǎn)澆口在特殊場(chǎng)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(kāi)模時(shí)，不僅自動(dòng)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(wú)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(jiǎn)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(yàn)公式（9.2－19）計(jì)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(jiàn)表9.2－3，取0.326
n——塑料材料系數(shù)，見(jiàn)表9.2－2，取0.7
在本設(shè)計(jì)中的潛伏式澆口的直徑采用2mm.
2.6 分型面的設(shè)計(jì)
分型面是指分開(kāi)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(shí)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(duì)于所成型的塑件，按排適當(dāng)?shù)奈恢茫@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(kāi)模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)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(duì)于沒(méi)有工藝凸緣的產(chǎn)品，也就是整個(gè)側(cè)面是接著外觀面的產(chǎn)品，不能將型腔只設(shè)計(jì)在模具的單側(cè)，一定要從產(chǎn)品側(cè)面的中間部位來(lái)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(méi)有一個(gè)臺(tái)階做為產(chǎn)品和澆口的界限。這樣的后果是，在去除澆口時(shí)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(jì)中采用的是單個(gè)分型面。把型芯設(shè)在動(dòng)模一邊，型腔設(shè)在定模一邊，開(kāi)模后塑件留在動(dòng)模，然后由推板推動(dòng)推桿、拉料桿進(jìn)行脫模，有利于塑件的脫模。具體的形式見(jiàn)上圖5。
2.7 排氣槽的設(shè)計(jì)
在注塑成型過(guò)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(shí)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(jì) ： 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(jì)：對(duì)于一些大型腔殼形塑件，注射成型后，整個(gè)型腔由塑料填滿，型腔內(nèi)氣體被排出，此時(shí)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(shí)，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(shì)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(shí)為了防止制品在頂出時(shí)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(kāi)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(jì)和計(jì)算
塑件在成型加工過(guò)程中，用來(lái)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(jì)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(shū)機(jī)外殼在生產(chǎn)中會(huì)因?yàn)樗芰细g等原因造成成型面出現(xiàn)細(xì)小的缺陷，如麻點(diǎn)、塑件上有小白點(diǎn)等情況，這時(shí)要對(duì)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(huì)慢慢偏大。為此在制造型腔時(shí)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(jì)
在該設(shè)計(jì)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(jì)采用局部鑲嵌式凹模，具體的形式見(jiàn)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(jià)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(jì)
凸模（即型芯）是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？煞譃檎w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(dú)加工后與動(dòng)模板進(jìn)行裝配而成。
該設(shè)計(jì)中的簡(jiǎn)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(dú)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(jì)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(jì)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(zhǎng)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(jì)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(jí)為5級(jí)。同時(shí)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(jì)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(zhǎng)度尺寸是122mm時(shí)，查表得Δ=0.100，δz——凹模制造公差，取Δ/5（下面的計(jì)算都安此計(jì)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(jí)為5級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差?！ ∮钟捎谒芗纳疃瘸叽鏗s=15mm，所以查表得Δ=0.043mm
按照平均收縮率計(jì)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(gè)高度尺寸為16mm，查表得Δ=0.043㎜，因?yàn)椋?
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(jì)算型芯尺寸
徑向尺寸
由１得出聚丙烯的一般精度等級(jí)為5級(jí)。同時(shí)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(jì)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(zhǎng)度尺寸是118mm時(shí)，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(jí)為5級(jí)。同時(shí)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(jì)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(jì)算
在注塑的過(guò)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(kāi)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(jì)中采用整體式矩形凹結(jié)構(gòu)。
1)按剛度計(jì)算側(cè)壁的厚度s：
矩型型腔受塑料熔體壓力時(shí)，四壁變形，兩長(zhǎng)邊大于兩短邊，當(dāng)長(zhǎng)、短邊側(cè)壁厚度相同時(shí)，長(zhǎng)邊能滿足要求，短邊更無(wú)問(wèn)題，因此，側(cè)壁厚度計(jì)算歸結(jié)為長(zhǎng)邊厚度的計(jì)算。由１得出（取厚度12mm進(jìn)行計(jì)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]——?jiǎng)偠葪l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(zhǎng)邊長(zhǎng)度之比（＝L2/L1=140/150=0.9）
h——型腔深度尺寸，30㎜
C——與型腔深度對(duì)型腔側(cè)壁長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)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(zhǎng)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(jì)算側(cè)壁的厚度s：
仍設(shè)長(zhǎng)、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(zhǎng)邊長(zhǎng)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(jì)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(jiǎn)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]——?jiǎng)偠葪l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(jì)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(dòng)模墊塊厚度計(jì)算
1）按剛度條件計(jì)算
矩形模具動(dòng)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?，最大撓度產(chǎn)生在墊板中線，經(jīng)過(guò)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(jì)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(jì)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(jì)時(shí)，模架部分可參照各模板標(biāo)準(zhǔn)尺寸來(lái)繪圖；在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)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(hào)。
模架尺寸確定之后，對(duì)模具有關(guān)零件要進(jìn)行必要的強(qiáng)度或剛度計(jì)算，以校核所選模架是否適當(dāng)，尤其時(shí)對(duì)大型模具，這一點(diǎn)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(guò)程中，可以方便地分開(kāi)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(guò)8個(gè)的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模固定板連接；定位圈通過(guò)4個(gè)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(dòng)模座板與支承板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)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(méi)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(dòng)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(gè)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(duì)合導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)
對(duì)合導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功能是保證動(dòng)、定模兩半部分能夠?qū)?zhǔn)，使加工在動(dòng)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(jì)
1.導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周?chē)蚩拷吘壍牟课?，其中心至模具邊緣?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(duì)稱布置。
3.該模具導(dǎo)柱安裝動(dòng)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(gè)面或在導(dǎo)套的孔口倒角，該模具采用后者。
5.在合模時(shí)，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(dòng)定模板采用合并加工時(shí)，可確保同軸度要求。
5.1 導(dǎo)柱對(duì)合導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
導(dǎo)柱對(duì)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(gè)零件，分別安裝在動(dòng)模和定模的兩半部分。
圖5-1 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
5.1.1導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱可以安裝在動(dòng)模一側(cè)，也可以安裝在定模一側(cè)，但更多的是安裝在動(dòng)模一側(cè)。因?yàn)樽鳛槌尚土慵闹餍托径嘌b在動(dòng)模一側(cè)，導(dǎo)柱與主型芯安裝在同一側(cè)，在合模時(shí)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(zhǎng)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(jì)為錐形，便于導(dǎo)向。兩種導(dǎo)柱都可以在工作部分帶有儲(chǔ)油槽，以延長(zhǎng)潤(rùn)滑時(shí)間。在該設(shè)計(jì)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(jì)
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(zhǎng)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(zhǎng)度尺寸應(yīng)保證位于動(dòng)模和定模兩側(cè)的型腔和型芯開(kāi)始閉合前導(dǎo)柱已經(jīng)進(jìn)入導(dǎo)孔的長(zhǎng)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(jì)用的是四根直徑相同的導(dǎo)柱對(duì)稱布置。
5.2 導(dǎo)套設(shè)計(jì)
導(dǎo)向孔可帶有導(dǎo)套，也可以不帶導(dǎo)套；但無(wú)論那種形式，都不能設(shè)計(jì)為盲孔，因?yàn)槊た讜?huì)增加模具閉合時(shí)的阻力，并使模具不能緊密閉合。在該設(shè)計(jì)中采用導(dǎo)套的直徑為16mm長(zhǎng)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(jì)和計(jì)算
6.1 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
在注射成型的每一個(gè)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(gè)動(dòng)作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動(dòng)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(jì)原則
制件推出（頂出）是注射成型過(guò)程中的最后一個(gè)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(jì)推出脫模機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)遵循下列原則：
1） 運(yùn)動(dòng)靈活順暢，無(wú)卡剎和過(guò)分磨損現(xiàn)象；
2） 接觸塑件的配合間隙無(wú)溢出現(xiàn)象；
3） 具有足夠強(qiáng)度、剛度，工作穩(wěn)定可靠；
4） 對(duì)塑件頂推力分布均勻合理，不會(huì)引起塑件變形或塑件頂列；
5） 對(duì)塑件外觀無(wú)明顯損害；
6） 有利于將塑件和澆注道凝料帶向動(dòng)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(duì)于輪廓封閉且周長(zhǎng)較長(zhǎng)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(duì)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(gè)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(jiǎn)也有很大的差別。形狀簡(jiǎn)單的
件從模具內(nèi)脫出，是在脫模行程中一次動(dòng)作完成，相應(yīng)的脫模機(jī)構(gòu)稱為一級(jí)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(jì)只須一次脫模，常用的一級(jí)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(jiǎn)單組合機(jī)構(gòu)形式。該塑件的設(shè)計(jì)如下：
1.采用帶肩推桿，每個(gè)塑件由14根推桿，共為28個(gè)；
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(jì)算
塑件在冷卻時(shí)，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(duì)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(duì)型芯及型腔的粘附力、以及注射壓力、開(kāi)模斜度等都有關(guān)系。對(duì)于不通孔殼形塑件脫模時(shí)，還須克服大氣壓力。但在計(jì)算和確定脫模力時(shí)，一般只考慮主要因素，進(jìn)行近似計(jì)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(kāi)模的瞬間最大，所以，計(jì)算的脫模力為初始脫模力。其計(jì)算方法為：
圖6-1 推出機(jī)構(gòu)示意圖
? 對(duì)于一般塑和通孔殼形塑件，按下式計(jì)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(zhǎng)(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(jì)算的脫模力，當(dāng)考慮塑件材料對(duì)型芯的粘附力，，以及塑件剛性等因素的影響，加以修正，實(shí)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(duì)于不通孔的殼形塑件脫模時(shí)，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(jì)算塑件對(duì)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(jì)
當(dāng)塑件上具有與開(kāi)模方向不一致的孔或側(cè)壁有凹凸形狀時(shí)，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(dòng)的結(jié)構(gòu)，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個(gè)塑件從模具中脫出。完成側(cè)向活動(dòng)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(yùn)動(dòng)靈活動(dòng)作可靠，無(wú)過(guò)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(xiāo)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(jiǎn)單、制造方便、安全可靠等特點(diǎn)。該設(shè)計(jì)采用的是彎銷(xiāo)在定模，滑塊在動(dòng)模的抽芯結(jié)構(gòu)。對(duì)靠?jī)?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(jì)算
彎銷(xiāo)的長(zhǎng)度主要根據(jù)抽芯距離和彎銷(xiāo)的傾角的大小而確定（參照?qǐng)D7-1）。其長(zhǎng)度計(jì)算公式如下：
L=4/sina=4/sin15o=19.3
式中：L－彎銷(xiāo)總長(zhǎng)度（mm）；
a－彎銷(xiāo)的傾角（設(shè)計(jì)為15度）。
S－抽芯距離;
代入計(jì)算過(guò)的相關(guān)數(shù)據(jù)： S=5mm
取其長(zhǎng)度為18.91mm。
圖7-2 彎銷(xiāo)
圖7-3 斜推桿
斜滑塊內(nèi)部抽芯成型高為1 的凸臺(tái)，而兩個(gè)凸臺(tái)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(jiàn)圖7-3。
?
8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)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(duì)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(jì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過(guò)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?yàn)樗臒崛萘看?，傳熱系?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?chē)蛐颓粌?nèi)開(kāi)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(duì)于某些熔融度高，流動(dòng)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(shí)需要對(duì)模具進(jìn)行加熱主。這些塑料若模溫過(guò)低，則會(huì)影響塑料的流動(dòng)性，產(chǎn)生較大的剪切力，使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，甚至還會(huì)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(wú)需設(shè)置加熱裝置
8.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
冷卻裝置的設(shè)計(jì)要考慮以下幾點(diǎn)：
（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(duì)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(shí)，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(guò)經(jīng)熱交換后的溫水即可。
（5） 降低入水與出水的溫度。可通過(guò)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(shí)其溫度在60oC以下。熱塑性塑料在注射成形后，必須對(duì)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(duì)于粘度低、流動(dòng)性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍66等），因?yàn)槌尚喂に囈竽囟疾惶?，所以常用常溫水?duì)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?yàn)樗臒崛萘看螅瑐鳠嵯禂?shù)大，成本低。用水冷卻，即在模具型腔周?chē)騼?nèi)部開(kāi)設(shè)冷卻水道。
8.3 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)略計(jì)算
如果忽略模具因空氣對(duì)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(duì)模具冷卻系統(tǒng)進(jìn)行初步的和簡(jiǎn)略的計(jì)算。
（1）求塑料制品在固化時(shí)每小時(shí)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(shí)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(shí)間內(nèi)熔體凝固時(shí)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?，再由式9.8-18[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(kāi)設(shè)的冷卻管道的孔數(shù)。由是9.8-21[1]有
式中——模具長(zhǎng)度，為250mm
訂書(shū)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(shí)間的計(jì)算
塑件在模內(nèi)的冷卻時(shí)間通常是指塑料熔體從充滿型腔時(shí)起，到開(kāi)模取出塑件時(shí)為止?？梢蚤_(kāi)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(kāi)模時(shí)不至于變形開(kāi)裂。目前有三種衡量制品是否已充分固準(zhǔn)則：
1)對(duì)于無(wú)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(duì)于無(wú)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(duì)于結(jié)晶形塑料，最大壁厚的中心層溫度達(dá)到固熔點(diǎn)，或者結(jié)晶度達(dá)到某一百分比。
目前尚無(wú)精確的冷卻時(shí)間計(jì)算公式，只能借助于一些簡(jiǎn)化公式或經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)冷卻時(shí)間作近似計(jì)算。
聚丙烯塑料制件的最大壁厚中心層達(dá)到凝固點(diǎn)時(shí)所需的冷卻時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)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(shí)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(gè)水孔布置，可心在每個(gè)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(duì)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?gòu)亩Ｗ逯辛鞒觥槭估錈峋鶆?，兩水孔從相?duì)的方向進(jìn)入，從各自對(duì)面導(dǎo)出。見(jiàn)下圖：
圖8-1 水道布置
9 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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(guò)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(shí)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(duì)于一些大型深腔殼形制品，注射成形后，整個(gè)型腔由塑料填滿，型腔內(nèi)氣體被排出，此時(shí)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(shí)，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(shì)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(jì)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(méi)有設(shè)計(jì)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(shí)為了防止制品在頂出時(shí)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(jì)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(jì)中所用標(biāo)準(zhǔn)螺釘
表10-1 設(shè)計(jì)中所用螺釘
作用
名稱
規(guī)格
數(shù)目
固定墊板和動(dòng)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(xiāo)
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(hào)
熱處理方法
硬度
墊塊
Q235
淬火
43HRC～48HRC
動(dòng)、定模板
動(dòng)、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(hào)
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(hào)
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(xiāo) 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(guò)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(guò)程如下：
1.對(duì)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(duì)塑料進(jìn)行預(yù)塑化，注射裝置準(zhǔn)備注射；
5.注射，其過(guò)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(guò)程：開(kāi)模時(shí)，開(kāi)合模系統(tǒng)帶動(dòng)動(dòng)模部分后移，塑件（因包緊力和拉料桿的作用）隨動(dòng)模部分移動(dòng)，此時(shí)彎銷(xiāo)開(kāi)始帶動(dòng)活動(dòng)向兩側(cè)移動(dòng)，從而在兩邊實(shí)現(xiàn)側(cè)抽芯動(dòng)作；開(kāi)模一段距離后，開(kāi)合模機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動(dòng)，推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始動(dòng)作，此時(shí)拉料桿和頂針將塑件往外推；同時(shí)塑件中間的活動(dòng)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(dòng)推板來(lái)實(shí)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(duì)塑件進(jìn)行退火處理