HPVC帶支承彎管成型工藝及注塑模具設(shè)計(jì)
HPVC帶支承彎管成型工藝及注塑模具設(shè)計(jì),hpvc,支承,彎管,成型,工藝,注塑,模具設(shè)計(jì)
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘要
本論文基于塑料彎管注塑工藝分析及模具設(shè)計(jì)，介紹了注射成型的基本原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則；詳細(xì)介紹了注射模具澆注系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，并對模具強(qiáng)度要求做了說明。以塑料彎管模具為主線，綜合了成型工藝分析，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后到模具零件的加工方法，模具總的裝配等一系列模具生產(chǎn)的所有過程。能達(dá)到很好的學(xué)以致用的效果。在設(shè)計(jì)該模具的同時總結(jié)了以往模具設(shè)計(jì)的一般方法、步驟，模具設(shè)計(jì)中常用的公式、數(shù)據(jù)、模具結(jié)構(gòu)及零部件。把以前學(xué)過的基礎(chǔ)課程融匯、綜合應(yīng)用到本次設(shè)計(jì)當(dāng)中來。該注射模最顯著的特征是避免了傳統(tǒng)的脫模方式。該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單可靠，加工裝配方便。
本文簡要介紹了模具行業(yè)現(xiàn)在的情況和未來的發(fā)展趨勢。提到了限制模具發(fā)展的因素。
在查閱參考文獻(xiàn)和對塑件進(jìn)行工藝性分析的基礎(chǔ)上，確定了模具設(shè)計(jì)的整體方案。并對塑料模具的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了必要的計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選用了注射機(jī)。
最后利用AutoCAD軟件對塑件外殼注射模總裝配圖及主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，完成了模具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞 注射模；頂出系統(tǒng)；分型面。
Abstract
In this paper, based on the mouth of the bottle Cypriot injection molddesignand process analysis, This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design，to the mouth of the bottle Cypriot Diemain line, the Integrated Process analysis, mold design of the structure, the last to die parts machining methods, the die assembly and a series of mold-all process. Can be good learning Zhiyong results. In the design of the mold while summing up the past die design the general methods and procedures, commonly used in the die design formula, data, structure and mold parts. Previously studied the basic courses to integrate, integrated into the design of this, the so-called good use.
The first part briefly introduced mould industry and the current situation in the future. Mentioned the factors restricting the development of mold.
The second part of a process of the workpiece analysis, mold design package. According to plastic mold design manual and the relevant experience of the formula necessary, according to results of the injection machine used. Further completion of the standard and non-standard choice of the design.
Part III completion of the overall structure of the mold design.
Keywords Injection Mold;Design Process;technique; Pulling structur
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目錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 1
1.2 各種模具的分類 2
1.3 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 3
1.4 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 4
1.5 國外模具工業(yè)的發(fā)展情況 5
1.6 畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求及主要內(nèi)容 6
1.6.1 設(shè)計(jì)要求 6
1.6.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 6
第2章 注射件材料的分析 7
2.1 塑料制品的設(shè)計(jì)分析 7
2.2 塑件體積和質(zhì)量 8
2.3 材料特性 8
2.3.1 HPVC的特點(diǎn) 8
2.3.2 HPVC的成形特性 9
2.4脫模斜度 9
2.5塑件的壁厚 10
2.6 本章小結(jié) 11
第3章 模具設(shè)計(jì) 12
3.1 型腔數(shù)量的確定與配置 12
3.1.1 型腔數(shù)量的確定 12
3.1.2 分型面的確定 13
3.1.3 型腔的配置 13
3.2 注射機(jī)的選用 15
3.2.1 注射機(jī)類型選擇 15
3.2.2 注塑機(jī)基本參數(shù) 16
3.2.3 塑件的的參數(shù)計(jì)算 17
3.3 模架的確定 19
3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)模架簡介 19
3.3.2標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 19
3.4 成型零部件的工作尺寸計(jì)算 22
3.4.1 工作尺寸分類和規(guī)定 22
3.4.2 影響制品尺寸誤差的因素 22
3.4.3 凹模尺寸計(jì)算 24
3.4.4 凸模尺寸計(jì)算 27
3.4.5型芯尺寸計(jì)算 28
3.4.6 型腔側(cè)壁以及底板厚度尺寸 29
3.6 本章小結(jié) 30
第4章 澆注系統(tǒng) 31
4.1 主流道 32
4.1 冷料穴設(shè)計(jì) 33
4.2 分流道設(shè)計(jì) 33
4.4 澆口 34
4.5 澆口套的設(shè)計(jì) 35
4.6 定位圈設(shè)計(jì) 35
4.7 本章小結(jié) 36
第5章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 37
5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 37
5.1.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 37
5.1.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 38
5.1.3設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套須注意的事項(xiàng) 39
5.3 本章小節(jié) 40
第6章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 41
6.1 脫模機(jī)構(gòu)的選擇 41
6.1.1確定推出機(jī)構(gòu) 41
6.1.2脫模力計(jì)算 41
6.2 抽芯距和抽芯力的計(jì)算 42
6.2.1 抽芯距離的確定 42
6.2.2 抽芯力的計(jì)算 42
6.3 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 43
6.3.1斜導(dǎo)柱的傾角 43
6.3.2斜導(dǎo)柱的長度計(jì)算 44
6.3.3斜滑塊的確定 44
6.3.4楔緊塊的設(shè)計(jì) 46
6.4 齒輪、軸、軸承的設(shè)計(jì) 46
6.4.1 齒輪的選擇 46
6.4.2 軸的的設(shè)計(jì) 47
6.5 油缸的選擇 48
6.6 本章小節(jié) 48
結(jié) 論 49
致謝 50
參考文獻(xiàn) 51
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第1章 緒論
1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。
鑒于振興我國模具工業(yè)的重要性，在1989年3月國務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，把模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位。
1997年以來，國家又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了《當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2002年，對全國部分重點(diǎn)專業(yè)模具廠實(shí)行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。
1999年7月國家計(jì)委和科學(xué)技術(shù)部發(fā)布的《當(dāng)前國家優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南(目錄)》，把電子專用工模具、塑料成形新技術(shù)與新設(shè)備、快速原型制造工藝及成套設(shè)備、激光加工技術(shù)及成套設(shè)備、汽車關(guān)鍵零部件等等，都列進(jìn)去了。
1999年8月20日黨中央和國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展高科技實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定》指出：要在電子信息特別是集成電路設(shè)計(jì)與制造、網(wǎng)絡(luò)及通訊、計(jì)算機(jī)及軟件、數(shù)字化電子產(chǎn)品等方面，在生物技術(shù)及新醫(yī)藥、新技術(shù)、新能源、航天航空、海洋等有一定基礎(chǔ)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，形成一大批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、具有競爭優(yōu)勢的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。要加強(qiáng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級。注重電子信息等技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的嫁接，大幅度提高國產(chǎn)技術(shù)裝備的水平。
所有這些，都充分體現(xiàn)了國務(wù)院和國家有關(guān)部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。
1.2 各種模具的分類
模具有沖壓模具和塑料加工模具。沖壓模具可以按照加工方式分類，可以分為沖孔落料模具、彎曲模具、拉伸模具、剪切模具、翻邊模具、整形模具等。一般用做鋼材等金屬材料的加工。 ?塑料加工模具按塑料的類型可分為熱固性塑料模和熱塑性塑料模兩大類。熱塑性塑料均使用注射模具。下面是熱固性模具的分類：
（1）按模具在壓機(jī)上的固定方式可分為：
①移動式模具：不固定在機(jī)床上，裝料合模、開模及塑料制品由模具內(nèi)取出，均在機(jī)外進(jìn)行。這種模具結(jié)構(gòu)、制造簡單，但效率低、勞動強(qiáng)度高，只適用于中小批量件的加工。
②固定式模具：固定在機(jī)床上，整個過程中，裝料、合模、成型、開模及推出塑料制品等均在機(jī)床上進(jìn)行。使用方便、勞動強(qiáng)度低、效率高，模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，主要用于批量生產(chǎn)中。
（2）按照塑料制品成型方法分類：
①壓塑模：塑料裝在受熱的型腔或加料室內(nèi)，然后加壓。在壓制時直接對型腔內(nèi)的塑料施加壓力。這類模具的加料室一般于型腔是一體的。
②傳遞模：塑料在加料室內(nèi)受熱成為粘流狀態(tài)，在柱塞壓力作用下使熔料經(jīng)過注射系統(tǒng)進(jìn)入充滿閉合的型腔。
③注射模：塑料在注射機(jī)上裝有螺桿攪拌的料筒內(nèi)受熱進(jìn)行塑化，達(dá)到半熔融狀態(tài)時，在壓力作用下熔料通過模具的注射系統(tǒng)進(jìn)入到有一定溫度的型腔內(nèi)固化成塑料制品。工藝成型周期短，生產(chǎn)效率高，這種模具在熱固性塑料注射機(jī)上使用。
（3）按加料室的形式分類：
①敞開式模具：沒有單獨(dú)的加料室，合并在型腔中，壓塑時塑料自由向外溢出。這種模具只能用來加工形狀簡單并且質(zhì)量要求高的塑料制品。
②半封閉式模具：在型腔上方設(shè)有加料室，壓塑時余料形成飛邊。這中模具可制造形狀比較復(fù)雜的塑料制品，制品致密度較高。
③封閉式模具：加料室是型腔的延續(xù)部分。壓塑時壓機(jī)的壓力全部作用在塑料制品上。制品組織致密，形成垂直飛邊，容易清除，適用于形狀較復(fù)雜的塑料制品。
（4）按模具的分型面分類：
①垂直分型面模具：模具的分型面平行于壓機(jī)的工作壓力方向。
②水平分型面模具：模具的分型面垂直于壓機(jī)的工作壓力方向。
1.3 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀
? 80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2002年我國模具總產(chǎn)值約為360億元，其中塑料模約30%左右。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。
成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達(dá)20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%，與國外的50%～80%相比，差距較大。
在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國CV公司的CADS5塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動了我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價格低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度的商品化程度一般在30%以下，和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到70%～80%相比，仍有差距。
表1-1:國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表
項(xiàng)目
國外
國內(nèi)
注塑模型腔精度
0.005～0.01mm
0.02～0.05mm
型腔表面粗糙度
Ra0.01～0.05μm
Ra0.20μm
非淬火鋼模具壽命
10～60萬次
10～30萬次
淬火鋼模具壽命
160～300萬次
50～100萬次
熱流道模具使用率
80%以上
總體不足10%
標(biāo)準(zhǔn)化程度
70～80%
小于30%
中型塑料模生產(chǎn)周期
一個月左右
2～4個月
1.4 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
（1）提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。
（2）在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
（3）推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。
（4）開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
（5）提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種。
（6）應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。
（7）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測量儀或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。
1.5 國外模具工業(yè)的發(fā)展情況
目前中國與國外水平相比還存在較大差距，眼前需盡快突破制約模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大瓶頸：一是加大塑料材料與注塑工藝的研發(fā)力度；二是塑模企業(yè)應(yīng)向園區(qū)發(fā)展，加快資源整合；三是模具試模結(jié)果檢驗(yàn)等工裝水平必須盡快跟上，否則塑料模具發(fā)展將受到制約。面對國外先進(jìn)技術(shù)與高質(zhì)量制品的挑戰(zhàn)，中國塑模企業(yè)不僅要加快產(chǎn)業(yè)集群化，發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，還要注重模具產(chǎn)業(yè)鏈的前端研發(fā)、人才建設(shè)和產(chǎn)業(yè)鏈后端的檢測以及信息服務(wù)，盡快縮短技術(shù)、管理、工裝水平與國際水準(zhǔn)的差距。這是塑料模具企業(yè)在發(fā)展中必須解決的重要問題。
1.6 畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求及主要內(nèi)容
1.6.1 設(shè)計(jì)要求
（1）HPVC帶支承彎管總裝圖及部裝圖設(shè)計(jì)，零號圖各1張；
（2）圓弧型芯、上模版、滑塊零件圖設(shè)計(jì)，2或3號圖各1張；
（3）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文：10000字。
1.6.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
本論文主要是對塑料錐齒輪的結(jié)構(gòu)和模具進(jìn)行了研究和探討，所做的工作主要有以下幾個方面：
（1）掌握塑料注射模的設(shè)計(jì)步驟，采用點(diǎn)澆口自動切斷脫落機(jī)構(gòu)；
（2）模具開模時利，外大直徑先走一段，開模后，,在油缸帶齒條帶動整體小滑快轉(zhuǎn)動完成圓弧抽芯，最后由推板帶動推桿將制件頂出，完成制件脫模的設(shè)計(jì)方法。
（3）了解和熟悉模具主要零件的加工制造工藝。
第2章 注射件材料的分析
2.1 塑料制品的設(shè)計(jì)分析
制品如圖2-1、圖2-2所示。
圖2-1 HPVC帶支撐彎管三維實(shí)體
圖2-2 HPVC帶支撐彎管二維零件圖
圖2－1 所示本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的塑料外殼，材料為HPVC，注射成型。
從圖2－1 可以看出， 塑件結(jié)構(gòu)主要有以下特點(diǎn)：
（1）彎管兩端是直的，中間是90度的圓??；
（2）制品為薄壁件，內(nèi)腔相對較深且有一定的精度要求。
根據(jù)以上分析，模具在設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)解決以下幾方面的問題：
（1）模具的結(jié)構(gòu)形式、澆口形式與進(jìn)澆位置的選擇；
（2）分型面如何選取及分型面位置的選擇；
（3）中間圓弧段型芯如何抽出；
（4）確保不發(fā)生推出變形，應(yīng)采用什么樣的脫模方式。
2.2 塑件體積和質(zhì)量
由PRO/E模型分析得出塑件的體積和質(zhì)量：
（1）體積為10.2258348×102mm3；
（2）曲面面積為0.5690843×104mm2；
（3）密度為1.4g/mm3；
（4）質(zhì)量為14.3161687×103g。
2.3 材料特性
2.3.1 HPVC的特點(diǎn)
高分子質(zhì)量聚氯乙烯（HPVC）通常平均聚合度在1700以上（常用的平均聚合度為2500）的PVC樹脂。HPVC的最大特點(diǎn)是增塑劑吸收量大，其軟制品不僅保持了通用PVC樹脂的原有特性，而且其力學(xué)性能比普通PVC制品更好，HPVC具有更高的力學(xué)性能,更好的耐熱、耐寒性能,具有較好的回彈性。HPVC加工制品的主要優(yōu)點(diǎn)是物理性能好（如：拉伸強(qiáng)度、壓縮變形、低溫脆性、耐磨性、耐溶劑性、耐老化性），并在較寬的溫度范圍內(nèi)均能保持相對較好的性能?？蓮V泛應(yīng)用于密封條、膜片、塑料、高級電線電纜等方面。
2.3.2 HPVC的成形特性
1.無定形料,吸濕小,流動性差.為了提高流動性,防止發(fā)生氣泡,塑料可預(yù)先干燥.模具澆注系統(tǒng)宜粗短,澆口截面宜大,不得有死角.模具須冷卻,表面鍍鉻.
2.由于其腐蝕性和流動性特點(diǎn)，最好采用專用設(shè)備和模具。所有產(chǎn)品須根據(jù)需要加入不同種類和數(shù)量的助劑。
3.極易分解,在200度溫度下與鋼.銅接觸更易分解,分解時逸出腐蝕.刺激性氣體.成型溫度范圍小.
4.采用螺桿式注射機(jī)噴嘴時,孔徑宜大,以防死角滯料.好不帶鑲件,如有鑲件應(yīng)預(yù)熱.
2.4脫模斜度
塑件模塑成形過程中，塑料從熔融狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)，將會產(chǎn)生一定的尺寸收縮，從而使塑件緊緊地包在模具型芯或型腔中凸起部分。為了便于使塑件從模具型腔中取出或從塑件中抽出型芯，阻止塑料制品表面在脫模時劃傷等，在設(shè)計(jì)塑件時必須考慮塑件內(nèi)外壁具有足夠的脫模斜度。常見熱塑性塑件的脫模斜度的推薦值，見表2－3所示。
表2-1幾種熱塑性塑件的脫模斜度
塑料名稱
脫模斜度
塑件外表面
塑件內(nèi)表面
尼龍（通用）
20′－40′
25′－40′
尼龍（增強(qiáng)）
20′－50′
20′－40′
聚乙烯
20′－45′
25′－45′
氯化聚醚
25′－45′
30′－45′
有機(jī)玻璃
30′－50′
35′－1°
聚碳酸酯
35′－1°
30′－50′
聚苯乙烯
35′－1°30′
30′－1°
ABS
40′－1°20′
30′－1°
2.5塑件的壁厚
塑件的壁厚首先取決于塑件的使用要求，如強(qiáng)度結(jié)構(gòu)、重量、電氣性能、尺寸穩(wěn)定性以及裝配等各項(xiàng)要求。此外，還應(yīng)盡量使其各處壁厚均勻，壁厚太小，熔融塑料在模具型腔中的流動阻力較大，難填充，強(qiáng)度剛度差；壁厚太大，內(nèi)部易生氣泡，外部易生收縮凹陷，且冷卻時間長，料多亦增加成本。
塑件壁厚與流程有關(guān)。所謂流程是指熔融物料由進(jìn)料口流向型腔各處的距離。各種塑料壁厚在其常規(guī)工藝參數(shù)下，流程大小與塑件壁厚成正比，壁厚則其流程長。表2－4為壁厚與流程的關(guān)系，用它能計(jì)算與其相對應(yīng)的塑件壁厚。
S＝（L/100＋1.2）×0.6 (2-1)
式中 S－－壁厚（mm）；
L――流程（mm）。
將相關(guān)參數(shù)代入式(2-1)，經(jīng)計(jì)算得出：
S＝（60/100＋1.2）×0.6＝1.08mm
∵塑件最小壁厚為2mm，符合Smin≥1.08mm的要求；
∴塑件的結(jié)構(gòu)是合理的。
表2-2壁厚與流程的關(guān)系
塑料流動性
計(jì)算式
說明
流動性好（聚乙烯、尼龍等）
S＝（L/100＋0.5）×0.6
S－壁厚（mm）
L－流程（mm）
流動性中等（有機(jī)玻璃、ABS等）
S＝（L/100＋0.8）×0.7
流動性差（聚氯乙烯、聚砜等）
S＝（L/100＋1.2）×0.9
2.6 本章小結(jié)
本章主要介紹了本設(shè)計(jì)使用的材料HPVC的性能與其成型條件；計(jì)算了塑件的最小壁厚和脫模斜度，又使用Pro/E三維繪圖和AutoCAD軟件繪制出塑料外殼的三維圖形和二維零件圖，知道了此塑件的體積、質(zhì)量與尺寸等參數(shù)，為以后的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
第3章 模具設(shè)計(jì)
3.1 型腔數(shù)量的確定與配置
3.1.1 型腔數(shù)量的確定
確定型腔數(shù)量的方法有很多，如根據(jù)鎖模力、最大注射量、制品的精度要求、模具成本等確定行腔數(shù)量。
（1）根據(jù)制品的精度要求確定型腔數(shù)量n
①對于注射模來說，塑料制件精度為3級和3a級，重量為5克，型腔數(shù)取4-6個。
②塑料制件為一般精度（4-5級），塑料制件重量 12-16克，型腔數(shù)取8-12個；而重量為50-100克的塑料制件，型腔數(shù)取4-8個，當(dāng)再繼續(xù)增加塑料制件重量時，就很少采用多腔模具。
③7-9級精度塑料制件，最多型腔數(shù)比4-5級精度的塑料增多至50%
（2）根據(jù)注射機(jī)最大注射量確定型腔數(shù)量n
一般注射機(jī)不應(yīng)超過注射機(jī)最大注射量的80%，即:
(3-1)
或
式中 ()—注射機(jī)的最大注射量；
—成型塑件及澆注系統(tǒng)所需塑料重量，g；
()—澆注系統(tǒng)凝料量，或g；
()—單個塑件的容積或質(zhì)量，或g；
—塑件及澆注系統(tǒng)所需塑料容積，。
根據(jù)方法1確定型腔數(shù)量，制件的制造精度為7級，所以應(yīng)該選擇多腔模具，故本設(shè)計(jì)選擇一模二腔進(jìn)行加工制件。
3.1.2 分型面的確定
模具上用于取出塑件和（或）澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面統(tǒng)稱為分型面。分型面選擇是否合理對于塑件質(zhì)量、模具制造與使用性能均有很多影響，它決定了模具的結(jié)構(gòu)類型，是模具設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)。模具設(shè)計(jì)時應(yīng)根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、澆注系統(tǒng)形式、推出形式、排氣形式及制造工藝等多種因素，全面考慮，合理選擇。
分型面的選擇原則:
（1）分型面位于塑件斷面尺寸最大處,保證塑件可正常取出；
（2）開模時盡量使塑件留在動模；
（3）分型面距離澆口最遠(yuǎn)，有利于排氣；
（4）不會在光滑的外表面留下痕跡。
本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口，應(yīng)該采取二次分型。
3.1.3 型腔的配置
型腔的配置決定了模具結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計(jì)。一但型腔布置完成，澆注系統(tǒng)走向和類型便確定。冷卻系統(tǒng)和脫模機(jī)構(gòu)在配置型腔時也必須統(tǒng)籌考慮。若冷卻通道布置與推桿孔、螺孔發(fā)生沖突時要在型腔配置中進(jìn)行協(xié)調(diào)。當(dāng)型腔、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)的初步位置確定后，模板的外行尺寸也基本確定。
多型腔在模具上通常采用圓形排列、H形排列、直線形排列以及復(fù)合排列等，在設(shè)計(jì)時應(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)，確保塑件質(zhì)量的均一穩(wěn)定。
（2）型腔布置和澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，如圖3-1（b）的布局就比3-1（a）的布局合理。
（3）盡量使型腔排列得緊湊一些，以便減小模具的外形尺寸。如圖3-2所示，圖（b）的布局優(yōu)于圖（a）布局，因?yàn)閳D（b）的模板總面積小，可節(jié)省鋼材，減輕模具質(zhì)量。
（a） （b）
圖3-1 型腔的配置力求對稱
（a） （b）
圖3-2 型腔的配置力求對稱
3.2 注射機(jī)的選用
3.2.1 注射機(jī)類型選擇
1956年制造出世界上第一臺往復(fù)螺桿式注塑機(jī),這是注塑成型工藝技術(shù)的一大突破,目前注塑機(jī)加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30%;注塑機(jī)的產(chǎn)量占整個塑料機(jī)械產(chǎn)量的50%.成為塑料成型設(shè)備制造業(yè)中增長最快,產(chǎn)量最多的機(jī)種之一。
根據(jù)塑料注射成型過程,一般可將注射機(jī)分為以下幾個部分：
（1）注射裝置；
（2）合模裝置；
（3）液壓傳動和電器控制。
隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展,注射機(jī)控制系統(tǒng)升級換代很快。微型計(jì)算機(jī)控制的注射機(jī)已較常見。其控制系統(tǒng)由CPU、存儲器、顯示器等組成，并有初始化和調(diào)試、注射和模具動作、壓力和速度控制、數(shù)字PID調(diào)節(jié)、油路和診斷等功能軟件。
注塑機(jī)的分類方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類方法。常用的說法有:
按設(shè)備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機(jī)；
按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機(jī)。
其中臥式注射機(jī)是注射機(jī)中最普通、最主要的形式。臥式注射機(jī)的注射裝置和定模板在設(shè)備的一側(cè)，而鎖模裝置、動模板、推出機(jī)構(gòu)均設(shè)置在另一側(cè)。臥式注射機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較矮，容易操作加料，制件推出后能自動落下，便于實(shí)線自動化操作，缺點(diǎn)是設(shè)備占地面積大，模具安裝比較麻煩。其結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。
圖3-3 臥式注射機(jī)外形
1-鎖模液壓缸；2-鎖模機(jī)構(gòu)；3-動模板；4-推桿；5-定模板
6-控制臺；7-料筒及加熱器；8-料斗；9-定量供料裝置；10-注射缸
3.2.2 注塑機(jī)基本參數(shù)
注塑機(jī)的主要參數(shù)有公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝置的基本尺寸,開合模速度,空循環(huán)時間等.這些參數(shù)是設(shè)計(jì),制造,購買和使用注塑機(jī)的主要依據(jù)。
（1）公稱注塑量 指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時,注射裝置所能達(dá)到的最大注射量,反映了注塑機(jī)的加工能力。
（2）注射壓力 為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力。
（3）注射速率 為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。
（4）塑化能力 單位時間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會加長成型周期。
（5）鎖模力 注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開。
（6）合模裝置的基本尺寸 包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所使用的模具尺寸范圍。
（7）開合模速度 為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞,要求模板在整個行程中的速度要合理,即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到停。
（8）空循環(huán)時間 在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時間。
3.2.3 塑件的的參數(shù)計(jì)算
由以上可知塑件的參數(shù)如下：
體積為V=10.2258348cm3；HPVC的密度為1.4g/cm3；塑件質(zhì)量為m=14.3161687g；塑件總質(zhì)量為V總=2×14.5871265＝28.6323374g。
（1）容量計(jì)算
在一個注射成形周期內(nèi)，注塑模內(nèi)所需的塑料總?cè)莘e應(yīng)為模具型腔總?cè)?積與模具澆注系統(tǒng)的容積之和，計(jì)算公式如下：
V＝nVi+Vj (3－2)
式中 n——模腔的數(shù)量；
Vi——單個模腔的容積（或單個制品的體積）；
Vj——澆注系統(tǒng)和飛邊所需的塑料體積；
V——一次注射所需塑料總體積。
選擇注射機(jī)時，必須保證V小于注塑機(jī)理論注射容積（Vmax）。通常情況下，按下式校核：
V≤0.8 Vmax （3－3）
將相關(guān)參數(shù)代入式（3-3），經(jīng)計(jì)算得出：
V＝2×10.2258348＋5
＝30. 4516696cm3
Vmax=V÷0.8≈38.06 cm3
（2）鎖模力計(jì)算
P鎖≥0.1n Pcp A （3－4）
式中 P鎖——注射機(jī)最大鎖模力（kN）；
n——型腔個數(shù)；
Pcp——模具成型時模腔的平均壓力（Mpa）。
①對于易成型制品（PE、PP、PS），Pcp＝20－25Mpa；
②對于薄壁容器，框架類制品，Pcp＝30Mpa；
③對于HPVC、PMMA、PC等高粘度、高精度制品，Pcp＝35Mpa；
④對于高精度機(jī)器零件，Pcp＝40－45Mpa；
A——塑件在開模方向的最大投影面積（cm2）。
將相關(guān)參數(shù)代入式（3-4），經(jīng)計(jì)算得出：
P鎖 ≥0.1n Pcp A
＝0.1×2×30×10
≈60.12kN
結(jié)合上面的計(jì)算，初步確定注塑機(jī)為SZ-60/450，主要技術(shù)參數(shù)如下表：
表3-1 注射機(jī)參數(shù)
序號
項(xiàng)目
單位
SZ-60/450
1
理論注塑容量
cm3
78
2
螺桿直徑
mm
30
3
注射壓力
0.1MPa
170
4
注塑速率
g/s
65
5
塑化能力
㎏/h
56
6
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
14～200
7
鎖模力
KN
450
8
拉桿內(nèi)間距
mm
28×250
9
模板行程
mm
220
10
最小模具厚度
mm
100
11
最大模具厚度
mm
300
12
推出行程
mm
80
13
推出力
KN
15
14
模具定位孔直徑
mm
55
15
注射機(jī)噴嘴球頭半徑
mm
20
16
油泵電機(jī)功率
KW
11
17
加熱功率
KW
6
18
機(jī)器尺寸
m
4.2×1.5×1.7
19
機(jī)器重量
t
4
3.3 模架的確定
3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)模架簡介
如今標(biāo)準(zhǔn)模架已被模具行業(yè)普遍采用。我國于1990年頒布并實(shí)施GB/T12556.2-1990《塑料注射模中小型模架技術(shù)條件》和GB/T12556.2-1990《 塑料注射模大型模架技術(shù)條件》兩項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)。
3.3.2標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
中小型標(biāo)準(zhǔn)模加的模板尺寸B×L≤500mm×900mm,而大型模架的模板尺寸B×L為630×630mm～1250mm×2000mm。
按結(jié)構(gòu)特征可分為基本型和派生型。
（1）基本型可分為A1～A4四個品種。
A1型模架定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，設(shè)置推桿推出機(jī)構(gòu)，適用于單分型面注射成形模具。
A2型模具定模和動模均采用兩塊模板，設(shè)置推桿推出機(jī)構(gòu)。適用于直接澆口，采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的注射成形模具。
A3型模架定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，設(shè)置推件板推出機(jī)構(gòu)。適用于薄壁殼體類塑料制品的成形以及脫模力大、制品表面不允許留有推出痕跡的注射成形模具。
A4型模架均采用兩塊模板，設(shè)置推件板推出機(jī)構(gòu)，適用范圍與A3型基本相同。
（2）派生型分為P1～P9九個品種。
P1～P4型模架由基本型模架A1～A4型對應(yīng)派生而成。結(jié)構(gòu)型式的差別在于去掉了A1～A4型定模座板上的固定螺釘，使定模一側(cè)增加了一個分型面，成為雙分型面成形模具，多用于點(diǎn)澆口。其他特點(diǎn)和用途同A1～A4。
P5型模架的動、定模各由一塊模板組合而成。主要適用于直接澆口簡單整體型腔結(jié)構(gòu)的注射成形模具。
在P6～P9型模架中，P6與P7、P8與P9是相互對應(yīng)的結(jié)構(gòu)。P7和P9相對于P6和P8只是去掉了定模座板上的固定螺釘。P6～P9型模架均適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的注射成形模，如定距分型自動脫落澆口的注射模等。
按導(dǎo)柱和導(dǎo)套的安裝形式可分為正裝(代號取Z)和反裝(代號取F)兩種。
本設(shè)計(jì)選用的為A4型315mm×315mm正裝的小型模架。如下圖3-4
圖3-4 標(biāo)準(zhǔn)模架
模架總高度L:
L=25+25+32+25+31+83+25=246mm。
故模架總高度為332mm。
3.4 成型零部件的工作尺寸計(jì)算
3.4.1 工作尺寸分類和規(guī)定
對制品和成形零件尺寸所做的規(guī)定為：
（1）制品的外形尺寸采用單向正偏差，名義尺寸為最大值；與制品外形尺寸相對應(yīng)的凹模尺寸采用單向正偏差，名義尺寸為最大值。
（2）制品的內(nèi)形尺寸采用單向正偏差，名義尺寸為最小值；與制品內(nèi)形尺寸相對應(yīng)的型芯尺寸采用單向負(fù)偏差，名義尺寸為最大值。
（3）制品和模具上的中心距尺寸均采用雙向等值正、負(fù)偏差，它們的基本尺寸均為平均值。
塑料制品尺寸公差的國家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T14486－1993。但目前大多數(shù)企業(yè)仍在應(yīng)用原電子工業(yè)部的標(biāo)準(zhǔn)SJ1372。模具成形零件精度等級及公差應(yīng)與制品的尺寸公差相對應(yīng)，見表3-2。
表3-2注塑成形零件的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值（摘自GB/T1800.3－1998） （μm）
基本尺寸/mm
大于 至
公差等級
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
－ 3
6
10
14
25
40
60
3 6
8
12
18
30
48
75
6 10
9
15
22
36
58
90
10 18
11
18
27
43
70
110
18 30
13
21
33
52
84
130
30 50
16
25
39
62
100
160
50 80
19
30
46
74
120
190
80 120
22
35
54
87
140
220
3.4.2 影響制品尺寸誤差的因素
（1）成型零部件的制造誤差
成型零部件的制造誤差包括成型零部件的加工誤差和安裝、配合誤差兩個方面，設(shè)計(jì)時一般應(yīng)將成型零件的制造公差控制在塑件相應(yīng)公差的1/3左右，通常取IT6～I(xiàn)T9級。
（2）成型零部件的磨損
造成成型零部件磨損的主要原因是塑料熔體在型腔中的流動以及脫模時塑件與型腔的摩擦，而以后者造成的磨損為主。因此，為簡化計(jì)算，一般只考慮與塑件脫模方向表面的磨損，而對于垂直于脫模方向的表面的磨損則予以忽略。磨損量值的大小與成型塑件的材料、成型零部件的磨損性及生產(chǎn)綱領(lǐng)有關(guān)。對含有玻璃纖維和石英粉等填料的塑件、型腔表面耐磨性差的零部件應(yīng)取大值。因此，設(shè)計(jì)時應(yīng)根據(jù)塑料材料、成型部件材料、熱處理及型腔表面狀態(tài)和模具要求的使用期限確定最大磨損量，對中、小型塑件該值一般取1/6塑件公差，大型塑件則取小于1/6塑件公差。
（3）塑料的成型收縮
前已述及，成型收縮不是塑料的固有特性，它是材料與條件的綜合特性，隨著制品結(jié)構(gòu)、工藝條件等的影響而變化，如原料的預(yù)熱與干燥程度、成型溫度和壓力波動生產(chǎn)中由于設(shè)計(jì)時選取的句酸收縮率與實(shí)際收縮率的差異以及由于塑件成型時工藝條件的波動、材料批號的變化而造成的塑件收縮率的波動,由此導(dǎo)致塑件尺寸的變化值為
（3-7）
式中 —塑料的最大收縮率；
—塑料的最小收縮率；
—塑料的名義尺寸。
由式（3-7）可見，塑件尺寸的變化值與塑件尺寸成正比，因此對大尺寸塑件，收縮率波動對塑件尺寸精度影響較大，應(yīng)認(rèn)真對待。此時，只靠提高成型零件制造精度來減小塑件尺寸誤差是困難和不經(jīng)濟(jì)的，而應(yīng)從工藝條件的穩(wěn)定和選用收縮率波動值小的塑料方式來提高塑件精度。反之，對于小尺寸塑件，收縮率波動值的影響小，而模具成型零件的制造公差及其磨損量則成為影響塑件精度的主要因素。
（4）配合間隙引起的誤差
例如，采用活動型芯時，由于型芯的配合間隙，將引起塑件孔的位置誤差或中心距誤差。又如，當(dāng)凹模與凸模分別安裝于動模和定模時，由于合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合間隙，將引起塑件的壁厚誤差。
為保證塑件精度必須使上述個因素所造成的誤差的總和小于塑件的公差值，即：
（3-8） 式中 —成型零部件制造誤差；
—成型零部件的磨損量；
—塑料的搜索率波動引起的塑件尺寸變化值；
—由于配合間隙引起塑件尺寸誤差；
—塑件的公差。
3.4.3 凹模尺寸計(jì)算
（1）徑向尺寸
塑件的平均收縮率
（3-9）
式中 —塑料的最大收縮率
—塑料的最小收縮率
根據(jù)公式(3-9)，
（3-10）
式中 —型腔基本尺寸；
—塑件外形基本尺寸；
—塑料平均收縮率；
—修正系數(shù)； （本設(shè)計(jì)修正系數(shù)取0.75）
—公差值。
將相關(guān)參數(shù)代入式（3-10），經(jīng)計(jì)算得出：
（2）深度尺寸
（3-11）
式中 —型腔的深度尺寸；
—高度尺寸；
—對于大型塑件可取較小值；
將相關(guān)參數(shù)代入式（3-11），經(jīng)計(jì)算得出：
設(shè)計(jì)出凹模如下圖3-5、3-6所示。
圖3-5 上凹模
圖3-6 下凹模
3.4.4 凸模尺寸計(jì)算
（1）徑向尺寸
（3-12） 式中 —型芯徑向尺寸；
—塑件外形徑向尺寸；
—塑料平均收縮率；
—修正系數(shù)；
—公差值。
將相關(guān)參數(shù)代入式（3-12），經(jīng)計(jì)算得出：
（2）深度尺寸
（3-13）
式中 —型芯的深度尺寸；
—高度尺寸；
—對大塑件取較小值，故公式可在1/2-2/3范圍選取。
將相關(guān)參數(shù)代入式（3-13），經(jīng)計(jì)算得出：
3.4.5型芯尺寸計(jì)算
（1）側(cè)型芯深度尺寸
（3-14）
式中 —側(cè)型芯的深度尺寸(mm)；
—塑件各部分的深度尺寸(mm)；
—修正系數(shù),一般精度小型塑件取為。
根據(jù)公式(3-14)，
設(shè)計(jì)成型塑件中間圓弧段的型芯如圖3-7
圖3-7 圓弧型芯
3.4.6 型腔側(cè)壁以及底板厚度尺寸
（1）型腔側(cè)壁厚度計(jì)算
不論是圓形還是矩形型腔，均有整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)形式，組合式型腔常見為側(cè)壁制成整體再與底板組合，在高壓熔體的作用下，側(cè)壁的彈性變形將使側(cè)壁與底板之間出現(xiàn)縱向間隙，當(dāng)間隙過大則可能導(dǎo)溢料。
按第三強(qiáng)度理論得出強(qiáng)度計(jì)算公式
) （3-15）
式中 —型腔側(cè)壁的厚度；
—型腔內(nèi)半徑；
—型腔內(nèi)的熔體壓力，取30；
—模具鋼的許用力，取160。
根據(jù)公式(3-15)，
本設(shè)計(jì)型腔側(cè)壁厚度為19.8mm。
（2）底板厚度計(jì)算
底板厚度計(jì)算是指平面不與動模板或定模板緊貼而用模腳支承的情況，對于底板的底平面直接與定模板緊貼的情況，其厚度反需由經(jīng)驗(yàn)決定即可。
(3-16)
式中 —底板的厚度；
型腔內(nèi)半徑。
根據(jù)公式(3-16)，
本設(shè)計(jì)底板厚度為20mm。
3.6 本章小結(jié)
本章主要對模具成型零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，型腔確定為一模四腔、注射機(jī)選擇的型號為SZ-60/450、模架確定為315×315的A4型標(biāo)準(zhǔn)模架以及分型面的確定、模具材料的選擇、凸凹模尺寸的計(jì)算等。并對凹模的底面和壁厚的強(qiáng)度進(jìn)行了校核。本設(shè)計(jì)凹模的最小側(cè)壁厚和凹模的底板厚度小于按強(qiáng)度計(jì)算厚度，所以該模具符合強(qiáng)度要求。
第4章 澆注系統(tǒng)
注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開始到型腔入口為止的一段熔體的流動通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計(jì)及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容之一。
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則：
1． 適應(yīng)塑件的工藝性 為此，應(yīng)深入了解塑料的工藝性，分析澆注系統(tǒng)對塑料熔體流動的影響，以及在充模，保壓補(bǔ)縮和倒流各階段中，型腔內(nèi)塑料的溫度，壓力變化情況，以便設(shè)計(jì)出適合塑料工藝特性的理想的澆注系統(tǒng)，保證塑件的質(zhì)量；
2． 排氣良好 排氣的順利與否直接影響成型過程和塑件質(zhì)量，不能順利排氣會使注射成型過程充填不滿或產(chǎn)生明顯的熔接痕等缺陷。因此，澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)熔體充滿型腔，并在填充過程中不產(chǎn)生紊流或渦流，是型腔內(nèi)的氣體能順利地排出；
3． 流程要短 在保證成型質(zhì)量和滿足良好排氣的前提下，盡量縮短熔體的流程和減少拐彎，以減少熔體壓力和熱量損失，保證必需的充填型腔的壓力和速度，縮多填充及冷卻時間縮多，縮短成型周期，從而提高效率，減少塑料用量；提高熔接痕強(qiáng)度，或使溶接痕不明顯。對于大型塑件可采用多澆口進(jìn)料，從而縮短流程；
4． 避免料流直沖型芯或嵌件 高速熔體進(jìn)入型腔時，要盡量避免料流直沖小型芯或嵌件，以防型芯和嵌加變形和位移；
5． 修整方便，保證塑件外觀質(zhì)量 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時要結(jié)合塑件大小，結(jié)構(gòu)形狀，壁厚及技術(shù)要求，綜合考慮澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，澆口數(shù)量和位置。做到去除，修整澆口方便，無損塑件的美觀和使用。例如電視機(jī)，錄音機(jī)等外殼，澆口絕不能開設(shè)在對外觀有嚴(yán)重影響的外表面上，而應(yīng)設(shè)在隱蔽處；
6． 防止塑件變形 由于冷卻收縮的不均勻性或需要采用多澆口進(jìn)料時，澆口收縮等原因可能引起塑件變形，設(shè)計(jì)時應(yīng)采取必要措施以減少或消除塑件變形；
7． 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量小，容積也應(yīng)盡量少，這樣既能減少塑料耗量，又能減小所需鎖模力；
澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對稱，澆注系統(tǒng)與型腔的布置應(yīng)盡量減小模具的尺寸。
4.1 主流道
主流道是指緊接注塑機(jī)噴嘴到分流道為止的那一段錐形流道，通常和注塑機(jī)的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因?yàn)橐妥⑺軝C(jī)相配，所以其尺寸與注塑機(jī)有關(guān)，在臥式或立式注射機(jī)用的模具中，主流道垂直與分型面，其幾何形狀如圖4-1所示。
圖4-1主流道
其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下:
（1）主流道通常設(shè)計(jì)成圓錐型,其錐角=1°～3°；內(nèi)表面粗糙度Ra=0.3。
（2）為防止主流道與噴嘴處溢料，主流道對接觸緊密對接，主流道對接處應(yīng)制成半球凹坑，其半徑小端直徑R=R+(1～2)mm；其小端直徑d= d+(0.5～1)mm 凹坑深度h=3～5mm。
（3）為減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力，主流道大端呈圓角過渡，其圓角半徑r=1～3mm。
（4）在保證塑料良好成型的前提下，主流道L應(yīng)盡量短，否則將增多流道凝料，且增加壓力損失，使塑料降溫過多而影響注射成型。通常主流道長度由模板厚度確定，一般取L≤60mm。
由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)加工和熱處理。
根據(jù)手冊查得SZ-60/450型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸。噴嘴球半徑：R0=20mm 噴嘴口直徑：d0=φ4.5mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：R=R0+(1～2)mm，d=d0+1.5mm 取主流
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