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課程設(shè)計(jì)說明書
題 目：
學(xué) 號：
姓 名：
班 級：20級（）班
專 業(yè)：
指導(dǎo)教師：
學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院
起訖時間：2013 年09月12日～2013年10月31日
摘要
本次設(shè)計(jì)主要對塑料方盒注射模的設(shè)計(jì),提出了模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，設(shè)計(jì)了模具的整體結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑件分型面的位置，設(shè)計(jì)了推件板推出結(jié)構(gòu)，零件采用了單分型面的側(cè)澆口，提高了注射的質(zhì)量。通過對塑件進(jìn)行工藝的分析及其結(jié)構(gòu)分析，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性,具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā),對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、注射機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)。該模具一模二腔經(jīng)過生產(chǎn)驗(yàn)證，該模具結(jié)構(gòu)合理，動作可靠。
關(guān)鍵詞：注射模，脫模機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
目 錄
摘 要、關(guān)鍵詞 I
PEtract、Key words II
目 錄 III
一. 引言 1
二、塑件成型工藝的可行性分析………………………………………………. 3
2.1 塑件分析……………………………………………………………….. 3
2.2塑件的原材料分析………………………………………………………… 3
2.3成型工藝分析如下………………………………………………………… 4
三、 注射成型機(jī)的選擇與成型腔數(shù)的確定…………………………………… 5
3.1注射成型機(jī)的選擇………………………………………………………… 5
3.2注塑機(jī)的校核……………………………………………………………… 5
3.3成型腔數(shù)的確定…………………………………………………………… 6
四、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 7
4.1 澆注系統(tǒng)的作用 ………………………………………………………… 7
4.2 澆注系統(tǒng)的組成 ……………………………………………………………8
4.3 主流道設(shè)計(jì) …………………………………………………………………8
五、成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………………… 9
5.1 分型面的設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 9
5.2 型腔的分布 ……………………………………………………………… 10
5.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………………… 10
5.4 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………………………. 10
5.5模具成型零件的工作尺寸計(jì)算 ………………………………………… 11
六、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 15
6.1排氣不良的危害…………………………………………………………… 15
6.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法……………………………………………………… 15
七、導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………… 15
7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計(jì)原則……………………………………………… 15
7.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)………………………………………………………… 16
7.3脫模機(jī)構(gòu)的確定…………………………………………………………… 17
7.4推板導(dǎo)柱導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………………20
八、其他零部件的設(shè)計(jì) …………………………………………………22
九、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 28
9.1模溫對塑件質(zhì)量的影響 ………………………………………………… 29
9.2 模溫對生產(chǎn)效率的影響………………………………………………… 30
9.3 加熱系統(tǒng)………………………………………………………………… 30
9.4冷卻系統(tǒng)……………………………………………………………………31
9.5冷卻介……………………………………………………………………… 32
9.4冷卻裝置的結(jié)構(gòu)形式……………………………………………………… 33
十、經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性分性… ……………………………………………………34
十一、小結(jié)…………………………………………………………………………36
注釋和參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………37
謝辭…………………………………………………………………………………38
一、引言
隨著中國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕的原動力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關(guān)于當(dāng)前國家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機(jī)械行業(yè)的首要任務(wù)。
近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機(jī)的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機(jī)的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對塑料方盒的設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)塑料方盒的塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)。通過模具設(shè)計(jì)表明該模具能達(dá)質(zhì)量和加工工藝要求。
塑料方盒的具體結(jié)構(gòu)，通過此次設(shè)計(jì)，使我對模具的設(shè)計(jì)有了較深的認(rèn)識。同時，在設(shè)計(jì)過程中，通過查閱大量資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)、期刊等，結(jié)合教材上的知識也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部分、推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認(rèn)識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。
二、塑件成型工藝的可行性分析
2.1 塑件分析
圖2.1塑件尺寸
塑料方盒工件如圖所示，它是工業(yè)用品，要求大批量生產(chǎn)，對尺寸，外觀和光潔度無具體要求，根據(jù)該塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模具設(shè)計(jì)采用脫模板頂出結(jié)構(gòu)，也是工廠里比較簡單，實(shí)用，常見的頂出結(jié)構(gòu)。為了使模具與注射機(jī)相匹配以提高生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)性、保證塑件精度，并考慮模具設(shè)計(jì)時應(yīng)合理確定型腔數(shù)目，由于體積比較大，該模具選擇一模二腔。
2.2塑件的原材料分析
該塑件的原材料為PE（聚乙烯），耐腐蝕性,電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,可以氯化,輻照改性,可用玻璃纖維增強(qiáng).低壓聚乙烯的熔點(diǎn),剛性,硬度和強(qiáng)度較高,吸水性小,有良好的電性能和耐輻射性;高壓聚乙烯的柔軟性,伸長率,沖擊強(qiáng)度和滲透性較好;超高分子量聚乙烯沖擊強(qiáng)度高,耐疲勞,耐磨.低壓聚乙烯適于制作耐腐蝕零件和絕緣零件;高壓聚乙烯適于制作薄膜等;超高分子量聚乙烯適于制作減震,耐磨及傳動零件.
成型特性：
1.結(jié)晶料,吸濕小,不須充分干燥,流動性極好流動性對壓力敏感,成型時宜用高壓注射,料溫均勻,填充速度快,保壓充分.不宜用直接澆口,以防收縮不均,內(nèi)應(yīng)力增大.注意選擇澆口位置,防止產(chǎn)生縮孔和變形.
2.收縮范圍和收縮值大,方向性明顯,易變形翹曲.冷卻速度宜慢,模具設(shè)冷料穴,并有冷卻系統(tǒng).
3.加熱時間不宜過長,否則會發(fā)生分解,灼傷.
4.軟質(zhì)塑件有較淺的側(cè)凹槽時,可強(qiáng)行脫模.
5.可能發(fā)生融體破裂,不宜與有機(jī)溶劑接觸,以防開裂.
表1 PE注射成形的工藝參數(shù)
注射機(jī)類型
螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）
噴嘴
料筒溫度℃
模具溫度
注射壓力/Mpa
保壓壓力/Mpa
注射時間/s
保壓時間/s
冷卻時間/s
成形周期/s
形式
溫度℃
前段
中段
后段
螺桿式
30～60
直通式
170～190
180～200
200～220
160～170
40～80
70～120
50～60
0～5
20～60
15～50
40～120
柱塞式
－
直通式
170～190
180～200
190～220
150～170
50～70
70～100
40～50
0～5
15～60
15～50
40～120
2.3成型工藝分析如下
2.31精度等級
影響塑件精度的因素很多，塑料的收縮、注塑成型條件（時間、壓力、溫度）等，塑件形狀、模具結(jié)構(gòu)（澆口、分型面的選擇），飛邊、斜度、模具的磨損等都直接影響制品的精度。按 GB/T14486----1993標(biāo)準(zhǔn)，塑料件尺寸精度分為7級，本塑件精度取MT5級[1]。
2.32脫模斜度
由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脫出困難，強(qiáng)行取出會導(dǎo)致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模，塑件設(shè)計(jì)時必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內(nèi)、外表面，設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度。制品設(shè)脫模斜度為0.5°
三、 注射成型機(jī)的選擇與成型腔數(shù)的確定
3.1注射成型機(jī)的選擇
3.1.1 估算零件體積和投影面積。
用三維建模分析知塑件體積為體積：V=89.8cm3，單側(cè)投影面積為：A=23306.3mm2，由于此模具澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口，其澆注系統(tǒng)凝料較小，估計(jì)澆注系統(tǒng)的體積為10cm3 ，由于采用的是一模二腔
固 V總=2 x V塑 +V澆 = 2x89.8 +10 =189.6cm3
PE的體積是0.9-0.91克/立方厘米
所以總體質(zhì)量為 0.9x105.38=170.64g
3.12鎖模力
計(jì)算其所需鎖模力為：
F鎖 =A·P型=23306.3×45Mp=10.49KN （3.1）
3.13選擇注射機(jī)及注射機(jī)的主要參數(shù)
由此考慮塑件大批量生產(chǎn)，以及以上的從溫度、壓力、時間方面考慮，查表附錄
D（塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)）初步選用注射機(jī)SZY-300
注射機(jī)SZY-300參數(shù)：
額定注射量：320mm
最大成型面積：355cm
柱塞直徑：60mm
注射壓力：150Mpa
模板尺寸：620×520（mm×mm）
柱桿空間：400×300（mm×mm）
鎖模力：1500KN
噴嘴圓弧半徑：12mm
噴嘴孔徑：3mm
最大開模行程：340mm
模具最大厚度：355mm
模具最少厚度：225mm
3.2注塑機(jī)的校核
（1） 最大注塑量效核 材料的利用率為500/840=0.60，符合注塑機(jī)利用率在0.3～0.80的要求。
（2） 注射壓力的效核 所選注塑機(jī)的注塑壓力需大于成型塑件所需的注射壓力，PE塑件的注塑壓力一般要求為30～100MPa，所以該注塑機(jī)的注塑壓力符合條件。
（3） 鎖模力效核 高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生使模具沿分形面分開的脹模力，此力的大小等于塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影等于型腔壓力的成積。脹模力必須小于注塑機(jī)額定鎖模力。
型腔壓力Pc可按下式粗略計(jì)算：
Pc=kP（MPa） （3.2）
式中： Pc為型腔壓力，MPa；
P為注射壓力，MPa；
K為壓力損耗系數(shù)，通常在0.25～0.5范圍內(nèi)選取。
所以 ， Pc=KP=0.37×120=45MPa，型腔壓力決定后，可按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力：
T>KPcA （3.3）
式中： T為注塑機(jī)的額定鎖模力，KN；
A為塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影面積，mm2；
K為安全系數(shù)，通常取1.1～1.2；
KpcA=1.2×45×23306.3=12.59KN （3.4）
所以T=900KN >KPcA成立，即該注塑機(jī)的鎖模力符合要求。
3.3成型腔數(shù)的確定
以機(jī)床的注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過注射機(jī)最大注射量的80%計(jì)算：
（3.5）
=3.05
式中： N----型腔數(shù)
S----注射機(jī)的注射量（g）
W澆----澆注系統(tǒng)的重量（g）
W件----塑件重量（g）
因?yàn)椋琋=3.05>1
所以，此模具型腔為一模2腔結(jié)構(gòu)合理。
四、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1 澆注系統(tǒng)的作用
澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注塑機(jī)噴嘴通向模具型腔的流動通道，因此它應(yīng)能夠順利的引導(dǎo)熔體迅速有序地充滿型腔各處，獲得外觀清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。對澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求是：
(1) 對模腔的填充迅速有序；
(2) 可同時充滿各個型腔；
(3) 對熱量和壓力損失較?。?
(4) 盡可能消耗較少的塑料；
(5) 能夠使型腔順利排氣；
(6) 澆注道凝料容易與塑料分離或切除；
(7) 不會使冷料進(jìn)入型腔；
(8) 澆口痕跡對塑料外觀影響很小。
4.2 澆注系統(tǒng)的組成
澆注系統(tǒng)組成是：主流道、分流道、澆口、冷料井。
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個問題
1.首先根據(jù)塑料制品的結(jié)構(gòu)分析其充填過程，以保證塑料制品的內(nèi)在質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定。這一點(diǎn)在大型塑料模具制品及其功能性塑料制品上尤為重要。
2.在設(shè)計(jì)澆系統(tǒng)時，應(yīng)當(dāng)非常注意澆注系統(tǒng)對制品外觀的影響。在設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常會遇到這樣的情況，某一塑料制品的澆口影響制品外觀，只能將澆口該設(shè)在其他部位。若實(shí)在無法處理時，可通過改變制品的結(jié)構(gòu)來解決。上述問題，對有外觀質(zhì)量要求的塑料制品尤為重要。
3.在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時，應(yīng)考慮到模具在注射時，是否能適應(yīng)全自動操作。要達(dá)到全自動操作，必須保證在開模時，制品與澆注系統(tǒng)能自動脫落，澆口與制品亦要盡可能自動分離。
4.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須考慮到塑料制品的后續(xù)工序。如因后續(xù)工序在加工、裝配、管理上需要，往往須設(shè)置輔助流道，將多件制品聯(lián)成一體。
5.在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時，應(yīng)留有一定的余地，這樣在使用是即使有些不足，亦可以比較方便的解決。
6.多觀察分析各類塑件制品的澆注系統(tǒng)和澆口位置的選擇，吸取其成功之處，提高澆注系統(tǒng)的可靠性。
7.設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時，其主流道進(jìn)口應(yīng)盡量與模具中心重合。
4.3 垂直式主流道設(shè)計(jì)
下圖是主流道的形式及設(shè)計(jì)參數(shù)
d----主流道小端直徑，既主流道與注射機(jī)噴嘴接觸處的直徑。
D=注射機(jī)噴嘴的孔徑+（0.5～1）=3mm
L-----主流道長度。根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時確定。
α-----主流道的錐度。α一般在1°-3°對粘度較大的塑料，α可取3～6°。但由于受標(biāo)準(zhǔn)錐刀的限制，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)度值，故取α=2°。
4.4定位圈的設(shè)計(jì)
定位圈也是標(biāo)準(zhǔn)件，外徑為Φ100mm，內(nèi)徑Φ36mm。具體固定形式如下圖所示：
圖4.4定位圈和澆口套
4.5澆口設(shè)計(jì)
澆口的形式眾多，通常都有邊緣澆口、扇形澆口、平縫澆口、圓環(huán)澆口、輪輻澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、護(hù)耳澆口、直澆口等。
一般情況下，澆口采用長度很短而截面很窄的小澆口。當(dāng)熔融塑料通過狹小的澆口時，流速增高，并因摩擦使料溫也增高，有利于填充型腔。同時，狹小的澆口適當(dāng)保壓補(bǔ)縮后首先凝固封閉型腔，使型腔內(nèi)的熔料即可在無壓力狀態(tài)下自由收縮凝固成型，因而塑件內(nèi)殘余應(yīng)力小，可減小塑件的變形和破裂。狹小的澆口便于澆道凝料與塑件的分離，便于修整塑件，成型周期較短。但是，澆口截面尺寸不能過小。過小的澆口，壓力損失大，冷凝快、補(bǔ)給困難，會造成塑件缺料、縮孔等缺陷，甚至還會產(chǎn)生熔體破裂形成噴射現(xiàn)象，使塑件表面出現(xiàn)凹凸不平。
此設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口，
（1）澆口截面較大，流程較短，流動阻力小，適用于深腔，壁厚，材料流動性差的殼類塑件。
（2）模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊，便于加工，流程短，壓力損失小。
（3）保壓補(bǔ)縮作用強(qiáng)，易于完全成型。
（4）有利于排氣及消除熔接痕。
其示意圖如下：
圖4.3 澆口形式
五、成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 分型面的設(shè)計(jì)
5.12分型面的分類
實(shí)際的模具結(jié)構(gòu)基本上有三種情況：
A、型腔完全在動模一側(cè)；
B、型腔完全在定模一側(cè)；
C、型腔各有一部分在動定、模中。
5.13分型面的分類及選擇原則
分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且設(shè)計(jì)末句結(jié)構(gòu)和制造成本。一般來說，分型面的總體選擇原則有以下幾條：
1） 脫出塑件方便；
2） 模具結(jié)構(gòu)簡單；
3） 型腔排氣順利；
4） 確保塑件質(zhì)量；
5） 無損塑件外觀；
6） 合理利用設(shè)備。
5.14分型面的確定
注塑體為圓柱形，而確定分型面時，由于塑件在型腔中的方位和形狀，谷采用單分型面。打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)的凝料的面，稱之為分型面。分型面的設(shè)計(jì)它受到塑件的形狀、壁厚、和外觀、尺寸精度、及模具型腔的數(shù)目等諸多因素的影響。
由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關(guān)，因而型腔的排布在設(shè)計(jì)中加以綜合考慮。型腔的排布應(yīng)使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從壓力中等分所得的足夠壓力，以保證塑件熔體同時均勻地充滿每個型腔。
該模具采用的平衡式鑒于以上的要求，在該模具中分型面設(shè)在塑件截面尺寸最大的部位，如下圖位置。
圖5.1 分型面位置
5.2 型腔的分布
模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、H形排列、直線排列、對稱排列及復(fù)合排列等。該模具、結(jié)構(gòu)較為簡單，綜合考慮模具設(shè)計(jì)為一模二腔，零件設(shè)計(jì)對稱設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單。如圖所示
圖5.2 型腔的分布
5.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模用于成型塑件的外表面，又稱為陰模、型腔。按其結(jié)構(gòu)的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式和四壁鑲嵌式5種。總體上說，整體是強(qiáng)度、剛度好，但不適于復(fù)雜的型腔。鑲嵌式采用組合的模具結(jié)構(gòu)，是復(fù)雜型腔加工相對容易，可避免采用同一材料，可利用拼接間隙排氣，但剛度較差易于在塑件表面留下鑲嵌塊的拼接痕跡，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜[5]。
由于該模具結(jié)構(gòu)一般，又屬于中小型模具，結(jié)構(gòu)無復(fù)雜部分，所以凹模板采用整體式
5.4 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模用于成型塑件的內(nèi)表面，又稱型芯、陽模。凸模按結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼組合式兩類。由于凸模的加工相對凹模容易，所以大多數(shù)的凸模是整體式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一體。由于該模具簡單。為了節(jié)約成本，利于頂出和排氣，凸模板采用鑲拼式。如圖
圖5.3 凸模結(jié)構(gòu)圖
5.5 模具成型零件的工作尺寸計(jì)算
工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要包括：凹模、凸模的徑向尺寸（含長、寬尺寸）與高度尺寸，以及中心距尺寸等。為了保證塑件質(zhì)量，模具設(shè)計(jì)時必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級確定相應(yīng)的成型零部件工作尺寸與精度。其中影響模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下幾個方面[7]：
1、成形收縮率：在實(shí)際工作中，成形收縮率的波動很大，從而引起塑件尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為
δs=(Smax-Smin)Ls （5.5）
式中： δs為塑件收縮波動而引起的塑件尺寸誤差（mm）；
Smax為塑料的最大收縮率（%）；
Smin為塑料的最小收縮率（%）；
Ls為塑件尺寸（mm）。
一般情況下，由收縮率波動而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以內(nèi)。
2、模具成形零件的制造誤差：實(shí)踐證明，如果模具的成形零件的制造誤差在IT7～I(xiàn)T8級之間，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。
3、零件的磨損：模具在使用過程中，由于種種原因會對型腔和型芯造成磨損，對于中小型塑件，模具的成形零件最大磨損應(yīng)取塑件公差的1/6，而大型零件，應(yīng)在1/6之下。
4、模具的配合間隙的誤差：模具的成形零件由于配合間隙的變化，會引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差不應(yīng)該影響成形零件的尺寸精度和位置精度。
綜上所述，在模具型腔與型芯的設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮各種影響成形零件尺寸的因素，在設(shè)計(jì)時進(jìn)行有效的補(bǔ)償。由于影響因素很不穩(wěn)定，補(bǔ)償值應(yīng)在試模后進(jìn)行逐步修訂。
通常凹模、凸模組成的模腔工作尺寸簡化后的計(jì)算方法有平均收縮率法和公差帶法兩種。其中平均收縮率法以平均概念進(jìn)行計(jì)算，從收縮率的定義出發(fā)，按塑件收縮率、成形零件制造公差、磨損量都為平均值的計(jì)算，公式如以下[7]：
（1）凹模的內(nèi)形尺寸：
L=[L(1+k)-(3/4)Δ] （5.6）
式中： L為型腔內(nèi)形尺寸(mm)；
L為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際外形尺寸；
K為塑料平均收縮率(%)，此處取0.5%；
Δs為塑件公差，查表知PE塑件精度等級取5級；塑件基本尺寸在0~3mm范圍內(nèi)取0.2mm;塑件基本在3~6mm公差取0.24mm；塑件基本在6~10mm公差取0.28mm；塑件基本尺寸在18~24范圍內(nèi)其公差取0.44mm ；塑件基本尺寸在24~30范圍內(nèi)其公差取0.52mm ；塑件基本尺寸在30~40范圍內(nèi)其公差取0.56mm ；
所以型腔尺寸如下：
L1=[35×(1+0.005)-(3/4)×0.56]=34.76
L2=[70×(1+0.005)-(3/4)×0.86]=69.70
L3=[150×(1+0.005)-(3/4)×1.44]=149.67
型腔深度的尺寸計(jì)算：
h=[h(1+k)-(3/4)Δ] （5.7）
式中： h凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸；
Δs 、K 含義如（1）式中。
H1=[60×(1+0.005)-(3/4)×0.74]=59.74
2）凸模的外形尺寸計(jì)算：
L=[L(1+k)+(3/4) Δ] （5.8）
式中： L凸模/型芯外形尺寸(mm)；
L為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中。
由于該塑料的收縮率不大為0.5%，故只需在型腔尺寸比較大的考慮其收縮率，在尺寸小的地方不用考慮由收縮率引起的尺寸偏差。
所以型芯的尺寸如下：
L1=[60×（1+0.005）+（3/4）×0.74]=60.86
L2=[20×（1+0.005）+（3/4）×0.44]=20.43
L3=[8×（1+0.005）+（3/4）×0.28]=8.25
型芯的深度尺寸計(jì)算：
h=[h(1+k)+ (2/3)Δ] （5.10）
式中： h為凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中。三個型芯的高度分別為：
H1=[57×（1+0.005）+（2/3）×0.74]=57.85
H2=[3×（1+0.005）+（2/3）×0.24]=3.195
六、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
從某種角度而言，注塑模也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔同時，必須置換出型腔內(nèi)空氣和從物料中逸出的揮發(fā)性氣體[7]。排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。
6.1排氣不良的危害
① 增加熔體充模流動的阻力，是型腔充不滿；
② 在制品上呈現(xiàn)明顯可見的熔接縫，其力學(xué)性能降低；
③ 滯留氣體時塑件產(chǎn)生質(zhì)量缺陷；
④ 型腔內(nèi)氣體受到壓縮后產(chǎn)生瞬時局部高溫，使塑料熔體分解；
⑤ 由于排氣不良，降低了充模速度。
6.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
① 利用分型面排氣是最好的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關(guān)；
② 對于大型模具，可以用鑲拼的成型零件的縫隙排氣；
③ 利用頂桿與孔的配合間隙排氣；
④ 利用球狀合金顆粒燒結(jié)塊滲導(dǎo)排氣；
⑤ 在熔合縫位置開設(shè)冷料穴
本模具可以利用配合間隙排氣，通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點(diǎn)的固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，這里不再單獨(dú)設(shè)計(jì)排氣槽。
七、導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計(jì)原則
7.11 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證塑料注射模具的動模與定模合模時正確定位和導(dǎo)向的重要零件，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，主要零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套。其具體作用有：
a、定位作用
b、導(dǎo)向作用
c、承載作用
d、保持運(yùn)動平穩(wěn)作用
e、錐面定位機(jī)構(gòu)作用
7.12 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
a、 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）應(yīng)對稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度和防止模板發(fā)生變形；
b、 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸選定，并應(yīng)保證有足夠的抗彎強(qiáng)度；
c、 導(dǎo)柱固定端的直徑和導(dǎo)套的外徑應(yīng)盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求；
d、 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性；
e、 為了便于塑料制品脫模，導(dǎo)柱最好裝在定模板上，但有時也要裝在定模板上，這就要根據(jù)具體情況而定。
7.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
7.2.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對于塑料模具來說是必不可少的部件，因?yàn)樵谀＞叩拈]合時要求有一定的方向和位置，所以必須有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有定位，導(dǎo)向，受一定的側(cè)壓力，一般的導(dǎo)柱所露出在分型面上的長度要比型芯高6-8毫米，以避免導(dǎo)柱型芯先進(jìn)入型腔與其碰撞而損壞型腔和型芯。至于配合精度問題一般采用過度配合，導(dǎo)柱裝入模板多用二級精度第二種過渡配合，硬度調(diào)節(jié)到HRC50-55，配合光潔度要求為△7，導(dǎo)柱如圖7-1所示：
圖7-1 導(dǎo)柱
7.2.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
為了使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利，在導(dǎo)套的前端倒一圓角，且導(dǎo)柱孔為通孔，這樣容易排氣，材料用T8A，使其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，這樣就可以減少摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?。?dǎo)套的精度與配合，是采用二級精度過渡配合壓入定模模板。導(dǎo)柱布置見圖7-2：
圖7-2 導(dǎo)柱布置
7.3. 推出機(jī)構(gòu)的分類
按推出零件的類別分類：
（1）推桿推出脫模；
（2）推管推出脫模；
（3）推件板推出脫模；
（4）復(fù)合推出脫模。
7.3.1頂出脫模機(jī)構(gòu)的確定
它包括常見的推桿、推管、推板、推塊或活動鑲塊等脫模機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)是最常用的頂出方式。即塑件在頂出機(jī)構(gòu)的作用下，通過一次動作即可頂出?；谝陨显瓌t，該模具的脫模零部件設(shè)在動模上，選擇脫料板頂出。
如圖 ，在注射機(jī)中心油缸的推動力下推板推動復(fù)位桿，復(fù)位桿推動脫料板。產(chǎn)品推出后，由于彈簧的作用力下，模具進(jìn)行復(fù)位
八、其它結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)
本模具采用的是《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》P104頁560×L中的P2型標(biāo)準(zhǔn)模架，所以其它板的尺寸如下[2]：
定模座板400×350×30，定模板330×350×120，動模板330×350×40，動模座板400×350×25，墊塊63×350×120，推板220×350×25，推板固定板220×350×20，
模具厚度校核 本模具厚度在該注塑機(jī)要求的厚度范之內(nèi)。
模具安裝尺寸校核 模具安裝固定有兩種：螺釘固定、壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具多采用此法），模具動定模板上的螺孔及其間距，必須和注塑機(jī)模板臺面上對應(yīng)的螺孔一致；采用壓板固定時（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有較大的靈活性；該模具采用壓板固定。
開模行程的效核 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機(jī)的最大開模行程。對于單分形面的注塑模具，其開模行程按下式效核[15]：
S≥H1+H2+（5～10）(mm) （9.6）
式中： S為注塑機(jī)的最大行程（此模具中為300）mm；
H1為塑件的脫模距離（此模具中為20），mm；
H2為包括流道在內(nèi)的塑件高度（此模具中為90），mm；
所以上式成立（110>300），即該注塑機(jī)的開模行程符合要求。由以上對各參數(shù)的效核可知該注塑機(jī)符合要求。
九 溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
無論何種塑料進(jìn)行注塑成型，均會有一個比較合適的溫度范圍，在此溫度范圍內(nèi)，塑料熔體的流動性好，容易充滿型腔，塑料脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學(xué)性能以及表面質(zhì)量也比較高。為了使模溫能控制在一個合理的范圍內(nèi)，必須設(shè)計(jì)模具溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。因?yàn)樗芰献⑸淠卣{(diào)節(jié)能力，不僅影響到塑件質(zhì)量，而且也決定著生產(chǎn)效率。實(shí)際上模溫設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到生產(chǎn)成本與經(jīng)濟(jì)效益。
9.1 模溫對塑件質(zhì)量的影響
1、改善成形性 每一種塑料都有其濕度的成形模溫，在生產(chǎn)過程中若能始終維持相適應(yīng)的模溫則其成形性可得到改善，若模溫過低，會降低塑件熔體流動性，使塑件輪廓不清，甚至充模不滿；模溫過高，會使塑件脫模時和脫模后發(fā)生變形，使其形狀和尺寸精度降低。
2、 成形收縮率 利用模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定，能有效減少塑料成型收縮的波動，提高塑件的合格率。采用允許的的模溫，有利于減少塑料的成形收縮率，從而提高塑件的尺寸精度。并可縮短成形周期，提高生產(chǎn)率。
3、 塑件變形 模具型芯與型腔溫差過大，會使塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形。尤以壁厚不均和形狀復(fù)雜的塑件為甚。需采用合適的冷卻回路，確保模溫均勻，消除塑件翹曲變形。
4、 尺寸穩(wěn)定性 對于結(jié)晶性塑料，使用高模溫有利于結(jié)晶過程的進(jìn)行，避免在存放和使用過程中，尺寸發(fā)生變形；對于柔性塑料（如聚烯烴等）采用低模溫有利用塑件尺寸穩(wěn)定。
5、 力學(xué)性能 適當(dāng)?shù)哪?，可使塑件力學(xué)性能大為改善。例如，過低模溫，會使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，或產(chǎn)生明顯的熔接痕。對于粘性大的剛性塑料，使用高模溫，可使其應(yīng)力開裂大大的降低。
6、 外觀質(zhì)量 適當(dāng)提高模具溫度能有效地改善塑件的外觀質(zhì)量。過低模溫會使塑件輪廓不清，產(chǎn)生明顯的銀絲、云紋等缺陷，表面無光澤或粗糙度增加等。
9.2 模溫對生產(chǎn)效率的影響
就注射成形過程講，可把模具看成為熱交換器。塑料熔體凝固時釋放出的熱量中約有5％以輻射、對流的方式散發(fā)到大氣中，其余95％由模具的冷卻介質(zhì)（一般是水）帶走。因此模具的生產(chǎn)效率主要取決于冷卻介質(zhì)的熱交換效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，模具的冷卻時間約占整個注射成形周期的2/3至4/5，因此縮短注射成形周期內(nèi)的冷卻時間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。故在設(shè)計(jì)過程中冷卻時間應(yīng)適當(dāng)控制。
模具溫度是否合適、均一與穩(wěn)定對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀、外觀、尺寸精度都有重要的影響。
注射模設(shè)計(jì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。
9.3 加熱系統(tǒng)
由于該套模具的模溫要求在50～80oC，無需設(shè)置加熱裝置。
9.4 冷卻系統(tǒng)
一般注射到模具內(nèi)塑料溫度為200oC左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在60oC左右。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。
對于粘度低、流動性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍66等），因?yàn)槌尚凸に囈竽囟疾惶?，所以常用常溫水對模具進(jìn)行冷卻。
PE的成型溫度和模具溫度分別為190～200oC、50～80oC。
9.5 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，即在模具型腔周圍或內(nèi)部開設(shè)冷卻水道。
9.6 冷卻裝置的結(jié)構(gòu)形式
（1）簡單流道式：取水道直徑為8mm，距型腔約為40mm ，在定模布置兩根，左右對稱布置。
綜上，該模具塑料釋放的總熱量不大，只在模具型腔周圍開設(shè)冷卻水道即可，均采用簡單流道式。
示圖如下：
9.6 冷卻裝置的結(jié)構(gòu)形式
十．經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性分性
影響模具成本的因素很多，包括產(chǎn)品的材料，設(shè)計(jì)與分析效率，制造工藝，加工制造效率，工輔具消耗，產(chǎn)品精度，管理水平等。但主要的因素有三個：材料，設(shè)計(jì)和制造加工效率。
在設(shè)計(jì)和制造加工效率上，模具制造者是完全可以控制和掌握的。設(shè)計(jì)是決定模具模具以及成本結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，一旦設(shè)計(jì)定型，所需的材料和加工路線已基本確定，可以說它是成本控制的決定性因素。加工制造效率也是內(nèi)部控制成本的關(guān)鍵因素，它所帶來的加工時間長短，加工質(zhì)量，工輔具消耗等都會對成本帶來影響。綜上所述，影響模具成本的可控關(guān)鍵因素為設(shè)計(jì)，加工制造效率和材料。要設(shè)計(jì)所涉及的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性的分析也是從上述三個方面著手.
本次設(shè)計(jì)根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、形狀尺寸、產(chǎn)品批量、模具制造難易及其壽命、成本高低再加上設(shè)計(jì)和加工制造的復(fù)雜性，綜合考慮 ，一般來說，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。
多型腔模具設(shè)計(jì)的重要問題之一就是澆注系統(tǒng)的布置方式，由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關(guān)，因二型腔的排布在多型腔模具設(shè)計(jì)中應(yīng)加以綜合考慮。應(yīng)使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需的足夠的壓力，以保證塑料熔體同時均勻地充滿每個型腔，使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。
分型面形狀應(yīng)盡可能的簡單，以便于模具的制造和塑件的脫模。綜合考慮以上的設(shè)計(jì)原則，結(jié)合該塑件的特性，其分型面的選擇見3-1
其它設(shè)計(jì)上應(yīng)注意問題，在每章節(jié)里面有具體的說明，在此不再重述。
在模具的加工制造上面主要有以下幾種常見加工方式：銑，磨，線割，電火花加工。
銑床一般加工頂針孔，定位槽，水路孔，螺絲孔，型腔，澆道，電極等。
磨床一般加工滑塊，斜銷，模仁，入子，頂針高度等。
線割一般加工模仁上的頂針孔，斜銷孔，入子孔，電極等。
高速銑一般加工模仁上不規(guī)則的形狀，不規(guī)則的電極等。
放電一般加工表面有粗糙度要求，不規(guī)則，清角或高速銑無法加工的深槽等。
鉗工一般是組裝，修配，合模，本設(shè)計(jì)所制造的零件正是根據(jù)上述常規(guī)加工，而設(shè)計(jì)的工藝規(guī)程。關(guān)于模具材料的選擇，在具體章節(jié)里面有說明，在此不再重述。
十一、小結(jié)
經(jīng)過幾周的設(shè)計(jì)，注塑模設(shè)計(jì)基本完成了。從拿到任務(wù)書起，我查閱了大量書籍、期刊和電子資料，盡可能多的了解目前國內(nèi)塑料模具行業(yè)和塑料的現(xiàn)狀和發(fā)展前景。充分運(yùn)用自己所學(xué)知識、借鑒前人的資料，對給定的塑件進(jìn)行認(rèn)真分析，最終確定成型工藝方案。并進(jìn)一步選擇設(shè)備、確定模具結(jié)構(gòu)、動作原理分析、計(jì)算零件尺寸、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。。
由于模具要求精度高，形狀、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。進(jìn)行設(shè)計(jì)時，不僅用到模具制造工藝學(xué)的知識，而且要用到大量機(jī)械制造方面的內(nèi)容。比如機(jī)械制圖、機(jī)械工程材料、塑性成型設(shè)備、公差、計(jì)算機(jī)制圖。通過這次的設(shè)計(jì)對以前所學(xué)的知識進(jìn)行了回顧和溫習(xí)，可以說這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對四年大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識的檢驗(yàn)和練習(xí)。
由于所學(xué)知識有限且缺乏實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，難免有不足和錯誤之處。希望老師給予指正。
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[15]. 塑料注射模具設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例.王文廣等主編，化學(xué)工業(yè)出版社.
[16] 塑料模具設(shè)計(jì).申樹義, 高 濟(jì)主編，機(jī)械工業(yè)出版社
[17] 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊，東北大學(xué)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》編寫組編，冶金工業(yè)出版社
致 謝
經(jīng)過2個多月的努力，我順利完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這里首先要感謝xxx老師在收集材料以及設(shè)計(jì)過程中給予的指導(dǎo)和幫助。通過老師的指導(dǎo)，我在這段時間內(nèi)掌握了注塑模設(shè)計(jì)基本原則以及設(shè)計(jì)中參數(shù)的選擇方法。中期檢查時檢查老師給予的意見對我以后的設(shè)計(jì)質(zhì)量和進(jìn)度也有很大的幫助，在這里表示感謝。
設(shè)計(jì)中還引用了不少工廠的經(jīng)驗(yàn)以及多位專家學(xué)者的著作，從中學(xué)到了很多設(shè)計(jì)技巧。使我初步認(rèn)識到了以后工作中可能出現(xiàn)的問題，如何去解決，這將對我以后的工作有很好的幫助作用，在這里一并表示感謝。
最后，通過本設(shè)計(jì)我鞏固了所學(xué)專業(yè)知識，并得到了不少心得。但由于是第一次系統(tǒng)的做這樣規(guī)模的設(shè)計(jì)，會有不少缺點(diǎn)和錯誤，歡迎審核答辯的老師批評指正，在此再次表示感謝。
設(shè)計(jì)人：xxx
2012年X月XX日