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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
引 言
本說(shuō)明書(shū)為我機(jī)械系模具設(shè)計(jì)也制造專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，意在對(duì)我專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在大學(xué)期間所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合考察、評(píng)估。要在有限的時(shí)間內(nèi)單獨(dú)完成設(shè)計(jì)。也是在走上工作崗位前的一次考察。
本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是本人完全根據(jù)《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》的要求形式及相關(guān)的工藝編寫(xiě)的。說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容包括：畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)課題，設(shè)計(jì)過(guò)程，設(shè)計(jì)體會(huì)及參考文獻(xiàn)等。
編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)時(shí)，力求符合設(shè)計(jì)步驟，詳細(xì)說(shuō)明了塑料注射模具設(shè)計(jì)的方法，以及各種參數(shù)的具體計(jì)算方法，如塑件的成型工藝，型腔及型芯的計(jì)算，塑料脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。
由于本人才疏學(xué)淺，知識(shí)根底不牢，缺少經(jīng)驗(yàn)，在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算和編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的全工程中，得到張蓉老師以及其他機(jī)械、模具基礎(chǔ)課的老師的細(xì)心指導(dǎo)，同時(shí)也得到同學(xué)的熱情幫助和指點(diǎn)，在此謹(jǐn)以致謝。
敬請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正，以促我在以后的工作中減少類(lèi)似的錯(cuò)誤，做出成績(jī)，以報(bào)恩師的淳淳教誨和母校的培養(yǎng)。
第1章 緒論
1.1設(shè)計(jì)前應(yīng)明確的事項(xiàng)
（1） 明確制品的幾何形狀及使用要求。對(duì)于形狀復(fù)雜的制品，有時(shí)除看懂其圖樣外，還需參考產(chǎn)品模型或樣品，考慮塑料的種類(lèi)及制品的成型收縮率、透明度、尺寸公差、表面粗糙度、允許變形范圍等范圍，即充分了解制品的使用要求，因?yàn)檫@不僅是模具設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，而且還是減少模具設(shè)計(jì)者與產(chǎn)品設(shè)計(jì)者已意見(jiàn)分歧的手段。
（2） 估算制品的體積和重量及確定成型總體方案。計(jì)算制品重量的目的在于選擇設(shè)備和確定成型總體方案。成型總體方案包括確定模具的機(jī)構(gòu)形式，型腔數(shù)目，制品成型的自動(dòng)化程度，采用流道的形式（冷流道或熱流道），制品的側(cè)向型孔是同時(shí)成型還是后序加工，側(cè)凹的脫模方式等。
（3） 明確注射成型機(jī)的型號(hào)和規(guī)則。只有確定采用什么型號(hào)和規(guī)則的注射成型機(jī)，在模具設(shè)計(jì)時(shí)才能對(duì)模具上與注射機(jī)有關(guān)的結(jié)構(gòu)和尺寸的數(shù)據(jù)進(jìn)行校核。
（4） 檢查制品的工藝性。對(duì)制品進(jìn)行成型前的工藝性檢查，以確認(rèn)制品的各個(gè)細(xì)小部分是否均符合注射成型的工藝性條件。
1.2基本程序
模具及其操作必須滿(mǎn)足各種要求，其模具設(shè)計(jì)的最佳方法是綜合考慮，系統(tǒng)制定設(shè)計(jì)方案，模具設(shè)計(jì)流程圖表示了各條件間的相互關(guān)系，以及必須滿(mǎn)足主功能的邊界條件和附加條件的關(guān)系。
1.3注射模設(shè)計(jì)審核要點(diǎn)
（5） 基本結(jié)構(gòu)審核
1） 模具的結(jié)構(gòu)和基本參數(shù)是否與注射機(jī)規(guī)格匹配。
2） 模具是否具有合模道向機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理。
3） 分型面選擇是否合理，有無(wú)產(chǎn)生飛邊的可能，制品能否滯留在設(shè)有推出脫模機(jī)構(gòu)的動(dòng)模（或定模）一側(cè)。
4） 模腔的布置與澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理。澆口是否與塑料原料相適應(yīng)，澆口位置是否恰當(dāng)，澆口與流道的幾何形狀及尺寸是否合適，流動(dòng)比數(shù)值是否合理。
5） 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理。
6） 推出脫模機(jī)構(gòu)與側(cè)向分型或抽芯機(jī)構(gòu)是否合理、安全和可靠。它們之間或它們與其它模具零部件之間有無(wú)干涉或碰撞的可能，脫模板（推板）是否會(huì)與凸模咬合。
7） 是否需要排氣結(jié)構(gòu)，如果需要，其設(shè)置情況是否合理。
8） 是否需要溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如果需要，其熱源和冷卻方式是否合理。溫控元件隨是否足夠，精度等級(jí)如何，壽命長(zhǎng)短如何，加熱和冷卻介質(zhì)的循環(huán)回路是否合理。
9） 支承零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理。
10） 外形尺寸能否保證安裝，緊固方式選擇是否合理可靠，安裝用的螺栓孔是否與注射動(dòng)、定模固定板上的螺孔位置一致，壓板槽附近的固定板上是否有緊固用的螺孔。
（6） 設(shè)計(jì)圖樣審核要點(diǎn)
1） 裝配圖。零部件的裝配關(guān)系是否明確，配合代號(hào)標(biāo)注得是否恰當(dāng)合理，零件標(biāo)注是否齊全，與明細(xì)表中的序號(hào)是否對(duì)應(yīng)，有關(guān)的必要說(shuō)明是否具有明確的標(biāo)記，整個(gè)模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度如何。
2） 零件圖。零件號(hào)、名稱(chēng)、加工數(shù)量是否有確切的標(biāo)注，尺寸公差和形位公差標(biāo)注是否合理齊合。成型零件容易磨損是部位是否預(yù)留了修磨量。哪些零件具有超高精度要求，這種要求是否合理。各個(gè)零件的材料選擇是否恰當(dāng)，熱處理要求和表面粗糙度要求是否合理。
3） 制圖方法。 制圖方法是否正確，是否合乎有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（包括工廠企業(yè)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)）。圖面表達(dá)的幾何圖形與技術(shù)內(nèi)容是否容易理解。
（7） 模具設(shè)計(jì)質(zhì)量審核要點(diǎn)
1） 設(shè)計(jì)模具時(shí)，是否正確地考慮了塑料原材料的工藝特性、成型性能，以及注射機(jī)類(lèi)型可對(duì)成型質(zhì)量產(chǎn)生的影響。對(duì)成型過(guò)程中可能產(chǎn)生的缺陷是否在模具設(shè)計(jì)時(shí)采取了相應(yīng)的預(yù)防措施。
2） 是否考慮了制品對(duì)模具導(dǎo)向精度的要求，導(dǎo)向結(jié)果設(shè)計(jì)得是否合理。
3） 成型零部件的工作尺寸計(jì)算是否合理，能否保證制品的精度，其本身是否具有足夠的強(qiáng)度和剛度。
4） 支撐部件能否保證模具具有足夠的整體強(qiáng)度和剛度。
5） 設(shè)計(jì)模具時(shí)是否考慮了試模和修模要求。
（4）裝拆及搬運(yùn)條件審核要點(diǎn)有無(wú)便于裝拆時(shí)用的橇槽、裝拆孔和牽引螺釘，對(duì)其是否作出了標(biāo)記。有無(wú)供搬運(yùn)用的吊環(huán)或起重螺栓孔，對(duì)其是否也作出了標(biāo)記。
第2章 塑件的工藝分析
2.1塑件分析
2.1.1塑件尺寸圖分析
①．件選用聚丙烯（PP），聚丙烯有以下優(yōu)點(diǎn)：
A． 聚丙烯有極低的密度，是大品種塑料中最輕的一種；
B． 優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性和耐疲勞性，在室溫下溶劑不能溶劑PP，另外耐熱性較高，對(duì)80%硫酸可耐100℃；若無(wú)外力作用，制品150℃也不會(huì)變形；
C． 耐高頻電絕緣性好，在潮濕的環(huán)境中也具有良好的電絕緣性；
D． 優(yōu)良的力學(xué)性能，包括拉伸強(qiáng)度，壓縮強(qiáng)度，突出的剛性和耐彎曲疲勞性能；
但是聚丙烯的耐沖擊性差，尤其是低溫沖擊性差，對(duì)缺口十分敏感。
總上所述，本塑件用做螺帽，應(yīng)使用具有耐化學(xué)藥品性和耐疲勞性的的材料，由于本塑件是螺帽，會(huì)經(jīng)常抽拔，故材料的力學(xué)性能要優(yōu)良，所以的材料選用聚丙烯（PP）。由于聚丙烯的耐沖擊性差，故塑件外形設(shè)計(jì)為橢圓形以防止缺口的形成。
由于本塑件是螺帽，所以制造精度要高一些，查閱有關(guān)手冊(cè)，本塑件取IT4級(jí)。
②．聚丙烯（PP）的物理及力學(xué)性能：
密度/( g/cm)
0．9
斷裂伸長(zhǎng)率/%
200∽700
熔點(diǎn)/℃
165∽170
彎曲強(qiáng)度/MPa
49∽58．8
脆折點(diǎn)/℃
<-10
彈性模量/MPa
980∽9800
拉伸強(qiáng)度/MPa
29．4
缺口沖擊模量
5∽10
③．塑件的體積,質(zhì)量及正投影面積
A．體積：塑件餓體積由環(huán)形橢圓環(huán)面體、近似橢圓的半橢圓球面體、橢圓邊框環(huán)和把手四部分體積組成，塑件厚度t=1.5mm。
橢圓環(huán)面的體積
V= t （Лab/4）= 1.5 x （3.14 x 205 x 130 ÷ 4）=31380.38mm
橢圓半球體體積：由于橢圓體積計(jì)算異常煩瑣，該橢圓半球近似半圓體，所以橢圓半球體積按正圓體公式計(jì)算。由于橢圓體積計(jì)算異常煩瑣半徑卻均值為40mm。體積略偏小，再適當(dāng)增加即可。
V= 3/4 x Л x（40-38.5） ÷ 2 = 8164.05 mm
把手體積
V = 1.5 x 40 x 70 = 4200 mm
橢圓環(huán)面缺口體積：
V = t （Лab/4）= 1.5 x （3.14 x 85 x 70 ÷ 4）= 7006.13 mm
塑件的總體積為：
V = V+ V + V - V =36738.3 mm≈ 40 cm
B．塑件的質(zhì)量
M = Vρ= 40 x 0.9 = 36 g
C．塑件的正投影面積：即為橢圓面的面積
S = Лab/4 = Л x 204 x 130 ÷ 4 =20818.2 mm≈ 210cm
2.2塑件的成型方法
本塑件采用材料聚丙烯（PP），屬于熱塑性塑料，指定采用注射成型，故本塑件采用注射成型。
2.3.塑件成型的工藝參數(shù)
由塑件材料聚丙烯（PP）查表取工藝參數(shù)：
料筒溫度/℃： 后段160∽180 中段180∽200 前段200∽220
模具的溫度℃： 80∽90
注射壓力MPa： 70∽100
注射時(shí)間t/s： 20∽60
保壓時(shí)間t/s： 0∽3
冷卻時(shí)間t/s： 20∽90
總生產(chǎn)時(shí)間t/s： 50∽160
2.4．根據(jù)塑件的的計(jì)算重量或體積，選擇注射機(jī)的型號(hào)規(guī)格，確定型腔數(shù)
A．注射機(jī)額定注射量m，由于沒(méi)有限定設(shè)備，所以每次注射量不超過(guò)最大注射量的80%，即： n = （0.8 m - m）/ m
式中 n — 型腔數(shù) ；
m— 澆注系統(tǒng)重量（g）；
m — 塑件重量（g）；
m —— 注射機(jī)額定注射量（g）。
估算澆注系統(tǒng)體積V，根據(jù)澆注系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)方案（下圖所示）進(jìn)行估算。
V= 1/3 x 35 x Л（2 x2 + 2x3 + 3x3）= 700 mm≈ 1 cm
則澆注系統(tǒng)的塑料重量m= Vρ = 1 x 0.7 ≈ 1g
設(shè)n=1 ，則得
m =（ m+ m）/ 0.8 = （36+1）÷ 0.8 ≈ 50g
從計(jì)算結(jié)構(gòu)，并根據(jù)塑料注射機(jī)技術(shù)規(guī)格，結(jié)合初步估算模具尺寸，選用SZ—100/60型注射機(jī)。
B．根據(jù)塑件精度，由于該塑件為螺帽，要求精度高，另外該塑件形狀復(fù)雜，尺寸較大，故采用單型腔 n=1。
綜上所述，本塑件的模具設(shè)計(jì)為一模一腔。
第3章 模具結(jié)構(gòu)
模具的結(jié)構(gòu)應(yīng)能發(fā)揮成型設(shè)備的能力，最大限度地滿(mǎn)足塑件的工藝技術(shù)要求和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性要求，本塑件的模具結(jié)構(gòu)從以下幾個(gè)方面分析。
3.1模具的分型面
分型面的選擇原則：
A． 便于塑件脫模，在開(kāi)模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模內(nèi)，應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯，應(yīng)合理安排塑在型腔中的方位；
B． 考慮好保證塑件的外觀不遭損壞；
C． 盡力保證塑件尺寸的精度要求（如同心度等）；
D． 有利于排氣；
E． 盡量使模具加工方便。
根據(jù)以上分型面的選擇原則，本塑件模具的分型面選擇如下圖所示例：
草圖：
3.2型腔布置
本塑件由于采用單型腔，故沒(méi)有分流道，而直接有主流道連接澆口進(jìn)行塑料的注射。
從塑件圖可以看到該塑件為中心對(duì)稱(chēng)橢圓蓋，為了塑料澆注均勻、平衡，所以澆口的位置取在與塑件對(duì)稱(chēng)中心軸線重合位置。（如下圖所示）
3.3澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)對(duì)注射成型周期和塑件質(zhì)量都有直接影響，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：
A． 在型腔布局方面給盡可能采用平衡式布置，以便平衡分流道；型腔布置和澆口開(kāi)設(shè)部位力求對(duì)稱(chēng)，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象；型腔排列要盡可能緊湊，以減小模具外形尺寸；
B． 熱量及壓力損失要小，因此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡量短，斷面尺寸盡可能大，盡量減少?gòu)澱?，表面粗糙度要低?
C． 確保均衡進(jìn)料，即分流道盡可能采用平衡式布置；
D． 在滿(mǎn)足型腔充滿(mǎn)的前提下，塑料損耗要少；
E． 消除冷料，防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量；
F． 避免塑件出現(xiàn)缺陷，避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應(yīng)力、翹曲變形或尺寸偏差過(guò)大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象；
G． 塑件外觀質(zhì)量要好，做到去處修整澆口方便，澆口痕跡無(wú)損塑件的美觀和使用；
H． 盡可能使塑件不進(jìn)行或少進(jìn)行后加工，成型周期短，效率高；
I． 大多數(shù)熱塑性塑料熔體的假塑性行為特性，應(yīng)予充分利用。
①．澆口的樣式及尺寸
本模具采用單型腔模成型，由前頁(yè)所述，采用主流道型澆口，塑料熔體直接流入型腔，這樣壓力損失小，進(jìn)料速度快，成型容易；另外，傳遞壓力好，保壓補(bǔ)縮作用強(qiáng)，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，制造方便。
查SZ—100/60型注射機(jī)參數(shù)表，得：噴嘴口直徑 ф = 3.5mm；
塑件厚度 t = 1.5mm；
由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)公式得：
澆口小端面直徑 d = ф + （0.5∽1.0） = 3.5 + 0.5 = 4mm
a = 2°∽ 6°， r = 1 ∽ 3 ， D=6mm ， L < 60;
本設(shè)計(jì)中，澆口由于結(jié)構(gòu)限制，分為部分，兩部分之間有密封圈密封防止溢料。在定模板座部分澆口長(zhǎng)20mm，在行腔板部分澆口（在型腔壁厚度校核后）長(zhǎng)25mm，共長(zhǎng)L = 45mm。為了便于加工，在定模座板和型腔板銜接棉初斷面尺寸直徑取5mm。
澆口設(shè)計(jì)樣式圖如下圖所示：
②．澆口套
澆口套一般為標(biāo)準(zhǔn)件，使用澆口套模具有利于安裝，更換方便，澆口套不用自己拋光，減少加工工序。
本設(shè)計(jì)中，澆口套的尺寸為直徑30mm，高23mm，其中套在定模座板上的肩臺(tái)直徑40mm，高5mm。澆口套與噴嘴配合的圓凹槽深3mm，直徑18mm。
3.4溢流及排氣系統(tǒng)
① 溢流
模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意防止設(shè)計(jì)缺陷而造成在塑件加工時(shí)有溢流現(xiàn)象的產(chǎn)生。
這是就要注意模具的表面精度是否合理，密封是否嚴(yán)密等。
② 排氣
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，這些氣體若不能順利排出，則可能因填充時(shí)氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑料溶接不良而引起缺陷。
注射模的排氣方式，大多數(shù)情況下是利用模具分型面或配合間隙自然排氣。只有在特殊情況下采用開(kāi)始排氣槽的排氣方式。
由本塑件的尺寸可以看出，塑件的厚度只有1.5mm，屬于薄壁件，另外塑件的正投影面積有208cm，限度塑件厚度來(lái)說(shuō)，屬于大面積的的塑件，所以注射過(guò)程中，利用分型面自然排氣就可以達(dá)到排氣的效果，所以本設(shè)計(jì)不設(shè)計(jì)排氣結(jié)構(gòu)。
3.5成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
塑料在成型加工過(guò)程中， 用來(lái)填充塑料熔體以成型制品的空間稱(chēng)為型腔。而構(gòu)成這個(gè)型腔的零件叫做成型零件。結(jié)合本設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)，成型零件包括凹模、凸模、型腔內(nèi)外鑲件、近似半圓的橢圓型芯。
①.凸、凹模設(shè)計(jì)、尺寸計(jì)算及型腔的剛度強(qiáng)度校核
由于本塑件外形帶有橢圓形腔有突出圓環(huán)，以及形狀復(fù)雜的把手，所以該模具的凹模設(shè)計(jì)為鑲嵌式凹模，這樣凹模便于加工成型，局部損壞容易更換。
A． 型腔壁厚和底版厚度的計(jì)算
在注射成型過(guò)程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度。
型腔內(nèi)鑲件側(cè)壁厚度s 按剛度條件計(jì)算得：
s ≥ r [（0.75rp+[δ]E）/ ([δ]E-1.25rp)]1/2 -1] = 40 x { [(0.75x40x30 + 2.1x10x0.03)÷(2.1x10x0.03 – 1.25x40x30)]1/2 - 1 } = 8.99
按強(qiáng)度條件計(jì)算:
s ≥ r {[[σ]/( [σ]-2p)]1/2 -1} = 40 x {[2500÷(2500-2x30)]1/2 - 1} = 0.49
由于型腔內(nèi)鑲件其四周還有外鑲件過(guò)盈配合,綜合剛度和強(qiáng)度的校核結(jié)果, 型腔內(nèi)鑲件策壁厚度取 s = 6mm.，外鑲件厚度為長(zhǎng)、短軸分別為177、103和100、85組成的橢圓環(huán)。
由以上計(jì)算的結(jié)果，當(dāng)s=15時(shí)為型腔內(nèi)鑲件橢圓頂部的壁厚，那么型腔板的厚度為型腔深度35mm與壁厚15mm之和，為h = 50mm。
B． 動(dòng)模型腔側(cè)壁厚度強(qiáng)度校核
按照注射成型模具型腔側(cè)壁厚度經(jīng)驗(yàn)公式 s = 0.2L + 0.17 = 204x0.2+0.17 = 40.97mm
側(cè)壁厚度S長(zhǎng)、S 短按剛度條件校核分別得：
S長(zhǎng) = S 短 ≥ 1.15[ph/(E[δ])] = 1.15[30x1.5÷(2.1x10x0.03)] = 0.433mm
按強(qiáng)度條件計(jì)算:
S長(zhǎng) ≥ r{[[σ]/( [σ]-2p)] -1} = 102x{[2500÷(2500-2x30)] -1} = 1.246mm
S 短 ≥ r{[[σ]/( [σ]-2p)] -1} = 65x{[2500÷(2500-2x30)] -1} = 0.794mm
根據(jù)厚度尺寸和校核結(jié)構(gòu)，側(cè)壁厚度s =40.97mm 合適，故本模具型腔側(cè)壁厚度 s =50mm，另外動(dòng)模板厚度S也取 S =50 mm.
注：
E—模具材料的彈性模量（MPa），碳鋼為2.1x x10；
p—型腔壓力，一般取25∽40MPa，本設(shè)計(jì)計(jì)算中統(tǒng)一取 p = 30 MPa；
[δ]—?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量（mm），查表[δ]=0.025∽0.04，本設(shè)計(jì)計(jì)算中統(tǒng)一取值
[δ] = 0.03；
[σ]—模具材料的許用壓力（MPa），一般合金模具鋼許用壓力為2100∽2800MPa，本設(shè)計(jì)計(jì)算中統(tǒng)一取值 [σ] = 2500MPa；
r—型腔半徑尺寸，由于本模具型腔為橢圓形，半徑取的是約值，或長(zhǎng)、短軸分別計(jì)算；
②．凸、凹模尺寸計(jì)算
A．型腔內(nèi)鑲件尺寸計(jì)算：
由于沒(méi)有說(shuō)明塑件公差等級(jí)，查有關(guān)手冊(cè)查到該塑件的公差等級(jí)為IT4級(jí)，按照該精度查到長(zhǎng)軸尺寸88、短軸尺寸73、和深度尺寸35的公差分別為0.01mm、0.008mm、0.007mm，所以三個(gè)尺寸分別標(biāo)為880 -0.01mm、730 -0.008mm、350 -0.007 .
長(zhǎng)、短軸徑向尺寸和深度計(jì)算，x = 3/4、x=2/3
L = （Ls+LsScp-xΔ）+δz 0 = （88+88x0.02-3/4x0.01）+（1/4x0.01） 0 mm
= 89.7525+0.0025 0mm
≈90+0.003 0mm
L = （Ls+LsScp-xΔ）+δz 0 = （73+73x0.02-3/4x0.008）+（1/4x0.008） 0 mm
=74.454+0.002 0 mm
≈74.5+0.002 0mm
H = （Hs+HsScp-xΔ）+δz 0 = （35+35x0.02-3/4x0.007）+（1/3x0.007） 0mm
= 35.69475+0.00233 0mm
≈35.70+0.002 0mm
B．型腔外鑲件尺寸計(jì)算：
按照精度IT4級(jí)查到長(zhǎng)軸尺寸177mm相對(duì)橢圓環(huán)型腔為12mm、短軸尺寸103mm相對(duì)橢圓環(huán)型腔為12mm、和深度尺寸12的公差分別為0.012mm、0.01mm、0.005mm，所以三個(gè)尺寸分別標(biāo)為177+0.012 0 mm、103+0.01 0 mm、12+0.005 0 mm.
長(zhǎng)、短軸徑向尺寸和深度計(jì)算，x = 3/4、x=2/3
L = （Ls+LsScp+xΔ） 0 +δz = （177+12x0.02+0.75x0.012） 0 -（1/4x0.012）mm
=177.249 0 -0.003mm
≈177.200 -0.003mm
L = （Ls+LsScp+xΔ） 0 +δz = （103+12x0.02+0.75x0.01） 0 -（1/4x0.01）mm
=103.2475 0 +0.0025mm
≈103.200 +0.003mm
C．型腔板成型部位尺寸計(jì)算：
按照精度IT4級(jí)查到長(zhǎng)軸尺寸180mm相對(duì)外鑲件為12mm、短軸尺寸106mm相對(duì)外鑲件為12mm、和深度尺寸12的公差分別為0.014mm、0.01mm、0.005mm，所以三個(gè)尺寸分別標(biāo)為1800 -0.014mm、1060 -0.01mm、120 -0.005mm.
長(zhǎng)、短軸徑向尺寸和深度計(jì)算，x = 3/4、x=2/3
L = （Ls+LsScp-xΔ）+δz 0 = （180+12x0.02-3/4x0.014）+（1/4x0.014） 0 mm
= 180.2302+0.0035 0mm
≈180.20+0.004 0mm
L = （Ls+LsScp-xΔ）+δz 0 = （106+12x0.02-3/4x0.01）+（1/4x0.01） 0mm
=106.2325+0.0025 0mm
≈106.20+0.003 0mm
H = （Hs+HsScp-xΔ）+δz 0 = （12+12x0.02-3/4x0.005）+（1/3x0.005） 0mm
=12.23625+0.00167 0 mm
≈12.20+0.002 0 mm
D．動(dòng)模型腔尺寸計(jì)算：
按照精度IT4級(jí)查到長(zhǎng)軸尺寸204mm、短軸尺寸130mm、和深度尺寸1.5mm的公差分別為0.014mm、0.012mm、0.003mm，所以三個(gè)尺寸分別標(biāo)為2040 -0.014mm、1300 -0.012mm、1.50 -0.003mm.
長(zhǎng)、短軸徑向尺寸和深度計(jì)算，x = 3/4、x=2/3
L = （Ls+LsScp-xΔ）+δz 0 = （204+204x0.02-0.75x0.014）+（1/4x0.014） 0 mm
=208.0695+0.0035 0mm
≈208.00+0.004 0mm
L = （Ls+LsScp-xΔ）+δz 0 = （130+130x0.02-0.75x0.012）+（1/4x0.012） 0mm
=132.591+0.003 0 mm
≈132.60+0.003 0 mm
H = （Hs+HsScp-xΔ）+δz 0 = （1.5+1.5x0.02-0.75x0.003）+（1/3x0.003） 0mm
=1.52775+0.001 0mm
≈1.53+0.001 0mm
E．半橢圓球型芯尺寸計(jì)算
按照精度IT4級(jí)查到長(zhǎng)軸尺寸85mm，短軸尺寸70mm，和成型所需高度尺寸35mm的公差分別為0.010mm、0.008mm、0.007mm，所以三個(gè)尺寸分別標(biāo)為85+0.010 0 mm、70+0.008 0 mm、35+0.007 0 mm.
A．長(zhǎng)、短軸徑向尺寸和深度計(jì)算，x = 3/4、x=2/3
L = （Ls+LsScp+xΔ） 0 +δz = （85+85x0.02+0.75x0.010） 0 -（1/4x0.010）mm
=86.7075 0 -0.0025mm
≈86.700 -0.003mm
L = （Ls+LsScp+xΔ） 0 +δz = （70+70x0.02+0.75x0.008） 0 -（1/4x0.008）mm
=71.406 0 +0.002mm
≈71.40 0 -0.002mm
L = （Ls+LsScp+xΔ） 0 -δz = （35+35x0.02+3/4x0.007 0 -（1/4x0.0007）mm
=35.70525 0 -0.00175mm
≈35.70 0 -0.002mm
B．手柄成型部位尺寸計(jì)算
按照精度IT4級(jí)查到手柄尺寸寬18mm、尺寸和高度尺寸15mm的公差均為0.005mm，所以?xún)蓚€(gè)尺寸分別標(biāo)為180 -0.005mm、150 -0.005mm。
寬度和高度的尺寸計(jì)算中，x = 3/4、x=2/3
L = （Ls+LsScp-xΔ）+δz 0 = （18+18x0.02-0.75x0.005）+（1/4x0.005） 0 mm
=18.35625+0.00125 0mm
≈18.36+0.001 0mm
H = （Ls+LsScp-xΔ）+δz 0 = （15+15x0.02-0.75x0.005）+（1/4x0.005） 0mm
=15.29625+0.00125 0 mm
≈15.30+0.001 0 mm
注：
Scp—塑料平均收縮率，聚丙烯塑料的平均收縮率為1.0%∽2.5%，本設(shè)計(jì)計(jì)算中，塑料平均收縮率統(tǒng)一取 Scp = 2.0% = 0.02；
Δ—塑件公差；
X—修正系數(shù)，一般為1/2∽3/4，公差值大取小值，對(duì)中小型塑件一般取3/4，本設(shè)計(jì)的計(jì)算中，修正系數(shù)統(tǒng)一取x = 3/4；
x—修正系數(shù)，一般為1/2∽2/3，當(dāng)制品尺寸較大、精度比較低時(shí)取小值，反之取大值，本設(shè)計(jì)的計(jì)算中，修正系數(shù)統(tǒng)一取x= 2/3；
Lm—型腔或型芯徑向尺寸（mm）；
Hm—型腔深度 （mm）；
Ls—塑件外形基本尺寸 （mm）；
Hs—塑件高度基本尺寸 （mm）；
③．動(dòng)模墊板厚度
按照注射成型模具動(dòng)模墊板厚度經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 h = 0.12L = 0.12 x 204 = 24.48 mm
故：動(dòng)模墊板厚度h = 25 mm.
④．矩形型芯的尺寸
動(dòng)模板厚 S = 40mm，動(dòng)模墊板厚 h = 25mm，已經(jīng)把手的外形尺寸可以得到矩形型芯的尺寸：
高度 H = 40 + 25 + 12 = 77mm
厚度 h = 18mm
按照精度IT4級(jí)查到塑件長(zhǎng)、寬尺寸18mm、15mm、和深度尺寸12的公差均為0.005mm，所以三個(gè)尺寸分別標(biāo)為18+0.005 0 mm、15+0.005 0 mm、12+0.005 0 mm.
長(zhǎng)、寬徑向尺寸和深度計(jì)算，x = 3/4、x=2/3
L = （L+ LScp+xΔ） 0 +δz = （18+18x0.02+0.75x0.005） 0 -（1/4x0.005）mm
=18.363 0 -0.00125mm
≈18.40 0 -0.001mm
L = （L+ LScp+xΔ） 0 +δz = （15+15x0.02+0.75x0.005） 0 -（1/4x0.005）mm
=15.303 0 -0.00125mm
≈15.30 0 -0.001mm
H = （H+ HScp+xΔ） 0 +δz = （12+12x0.02+0.67x0.005） 0 -（1/3x0.005）mm
= 12.24335 0 -0.00167 mm
≈ 12.200 -0.002 mm
矩形型芯簡(jiǎn)圖如下：
3.6 脫模方式及其脫出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：
A． 結(jié)構(gòu)可靠：機(jī)械的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強(qiáng)度。
B． 保證塑件不變形、不損壞。
C． 保證塑件外觀良好。
D． 盡量使塑件留在動(dòng)模一邊，以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作。
①． 脫模力的計(jì)算
脫模力是指塑件從型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力。
本模具設(shè)計(jì)為兩次脫模，第一次是將芯軸頂離動(dòng)模板，使半球型芯有回轉(zhuǎn)余地，第二次是頂桿前移而拉桿不動(dòng)，拉桿相對(duì)芯軸產(chǎn)生一個(gè)力矩，實(shí)現(xiàn)半球型芯的回轉(zhuǎn)脫模，有限位支柱限制副頂板移動(dòng)，這個(gè)過(guò)程芯軸相對(duì)頂桿為浮動(dòng)，所以將拉桿設(shè)計(jì)成擺動(dòng)形式。
A． 第一次頂出脫模力的計(jì)算
塑件包緊型芯的側(cè)面積A （mm）：
A = hC = 1.5 x Л[1.5（a+b）-srp（ab）]
= 1.5 x 3.14x[1.5x（204+130）-srp（204x130）]
= 1592.688 mm
≈1600 mm
F = p·A = 8 x 1600 = 12800 N
F = F（f·cosa-sina）= 12800 x （0.5x1 – 0）= 6400 N
F = 0.1A = 0.1 x 1600 = 160 N
總脫模力F的結(jié)果為：
F = F + F = 6400 + 160 = 6560 N ≈ 7000 N
B． 第二次頂出脫模力的計(jì)算
塑件包緊型芯的側(cè)面積（近似橢圓，按照半徑40的球計(jì)算）A （mm）：
A = 4ЛR/2 =4 x 3.14 x 40÷ 2 = 10048 mm
F = p·A = 8 x 10048 = 80384 N
F = F（f·cosa-sina）= 80384 x （0.5x1 – 0）= 40192 N
F = 0.1A = 0.1 x 10048 = 1004.8 N
總脫模力F的結(jié)果為：
F = F + F = 40192 + 1004.8 = 41196.8 N ≈ 42000 N
C． 矩形型芯脫模力計(jì)算
F = 8tEεLcosф（f-tgф）/[（1-μ）K] + 10B = 8x1.5x1.65x10x0.02x15xcos1x（0.1-tg1）÷[（1-0.43）x1.0087] + 10x3 = 5014.50 N
②． 頂桿的尺寸、校核
A．頂桿的位移尺寸
設(shè)計(jì)橢圓型芯在合模沒(méi)有頂出時(shí)在動(dòng)模板以下 5mm，頂桿頂出后在動(dòng)模板以上10mm.
根據(jù)橢圓型芯的位移距離，可以得到頂桿位移的第一個(gè)階段的距離為 L = 15mm.
當(dāng)頂桿第一階段頂出完成后，第二階段的頂出是為了橢圓型芯旋轉(zhuǎn)出橢圓型腔。
如上圖所示：
L = L’ 1 ，當(dāng)L旋轉(zhuǎn)到L’ 1狀態(tài)時(shí)，橢圓型芯完全旋轉(zhuǎn)出型腔，L= L – 35 = sprt（42+ 35） - 35 = 20mm；
所以當(dāng)橢圓型芯完全旋轉(zhuǎn)出橢圓型腔頂桿需再頂出 L = 24x20÷42 = 11.428mm ≈ 12mm.
所以頂桿的位移總量為 L = L+ L = 15 + 12 = 27 mm.同時(shí)得到頂桿固定板到托板之間的距離為 h = L = 27mm.
有上可得，頂桿的長(zhǎng)度為頂桿固定板與托板的間距27mm，墊板厚25mm，托板厚40mm，和動(dòng)模板厚40mm之和，減去頂桿在動(dòng)模板以下的5mm.
頂桿總長(zhǎng)度 L = 27 + 25 + 40 + 40 – 5 = 127mm
B.頂桿的尺寸確定和校核
當(dāng)設(shè)計(jì)使用2根頂桿的來(lái)頂出脫模的時(shí)，假設(shè)頂桿為圓形件，先求直徑；
d= [L F/（nE）] = [127x （7000+5000）÷（2x2.1x10）] = 4.65mm
若用d=5mm的直徑頂桿,材料為45#鋼，校核如下：
σ = [4 F/（nЛd）] = [4x7000 ÷ （2x3.14x5）] = 178.34 MPa < 320MPa
所以當(dāng)頂桿d=5mm時(shí)，符合要求。但是為了工作平穩(wěn)，頂桿不取圓柱形，結(jié)合d=5mm尺寸，頂桿去厚度5mm，寬度10mm的圓頭矩形。
③.拉桿的尺寸和結(jié)構(gòu)
由于本模具的脫模過(guò)程中，第一次脫模時(shí)，用拉桿將芯軸頂離動(dòng)模板，使半橢圓球型型芯有回轉(zhuǎn)余地，這是完成第二次脫模時(shí)，頂桿前移而拉桿就不動(dòng)，拉桿相對(duì)芯軸產(chǎn)生一個(gè)力矩，實(shí)現(xiàn)半橢圓球型芯的回轉(zhuǎn)脫模，當(dāng)拉桿頂芯軸的時(shí)候，即同頂桿的頂出量相同，也是15mm后，由限位支柱限制副頂板移動(dòng)，這個(gè)過(guò)程中，芯軸相對(duì)頂桿為浮動(dòng)，所以就將拉桿設(shè)計(jì)為擺動(dòng)形式。
A．根據(jù)上述的拉桿工作原理和過(guò)程，計(jì)算了拉桿的外形尺寸：
假設(shè)拉桿為圓柱件，先求其直徑，已知設(shè)計(jì)的拉桿數(shù)目為2根。
根據(jù)公式和拉桿數(shù)目得
d = sprt[2F/（Л[σ]）] = sprt[2x42000÷（3.14x2500）]
= 6.68
參考假設(shè)值d = 6.68的結(jié)果，為了半橢圓型芯在脫模過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠平穩(wěn)，采用圓頭矩形，厚度為7mm，寬度為30mm。
B．由于拉桿的結(jié)構(gòu)為擺動(dòng)形式，所以拉桿就有銷(xiāo)軸連接的兩部分組成，連接部分設(shè)計(jì)為齒形連接。由于拉桿和頂桿結(jié)構(gòu)相似，有頂桿的尺寸計(jì)算結(jié)構(gòu)結(jié)合拉桿本身在模具結(jié)構(gòu)中的位置，拉桿和拉桿座的總長(zhǎng)度為163mm，其中固定在副頂板一端的拉桿座長(zhǎng)度為63mm，連接芯軸的一段拉桿座長(zhǎng)為100mm，另加連接部分為7mm，共107mm。
C．連接部分拉桿和欄桿座均為直徑7的半圓，欄桿部分有2個(gè)，寬度為7，欄桿座部分有3個(gè)，寬度為5mm，交錯(cuò)連接，并有軸銷(xiāo)定位。
綜合拉桿擺動(dòng)時(shí)受力情況和尺寸，軸銷(xiāo)選用直徑ф3，長(zhǎng)30mm，其中螺紋長(zhǎng)6mm。
拉桿及拉桿座連接草圖如下：
④．杠桿復(fù)位機(jī)構(gòu)
為了避免合模時(shí)橢圓半球型芯與型腔內(nèi)鑲件接觸造成檫傷，設(shè)計(jì)采用杠桿和楔桿使頂出系統(tǒng)先復(fù)位。
A．杠桿
由杠桿的作用和其在整套模具機(jī)構(gòu)尺寸得到，杠桿在使頂出系統(tǒng)復(fù)位的過(guò)程中，頂出系統(tǒng)的位移量限制在27mm以下，所以杠桿的一般一半長(zhǎng)應(yīng)為27mm加上軸銷(xiāo)固定部分主頂板厚度的一半12mm，故杠桿的一半長(zhǎng)為39mm，但是當(dāng)一半長(zhǎng)恰好為39mm時(shí)，杠桿就會(huì)和托板和主頂板相互垂直而造成“頂死”現(xiàn)象就不能繼續(xù)工作，嚴(yán)重還會(huì)損壞模具，所以半長(zhǎng)應(yīng)大于39mm，設(shè)計(jì)開(kāi)模厚杠桿和托板的夾角為60°，計(jì)算杠桿半長(zhǎng) L = 39 /sin60 = 45.03mm，故取杠桿的半長(zhǎng)L=45mm.
與楔桿相互作用的一半杠桿，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍只有主頂板厚度的一半12mm，加上副頂板厚度24mm，為36mm，當(dāng)杠桿與動(dòng)模座板夾角60°時(shí)，杠桿長(zhǎng)41.56mm，取L=45mm。
杠桿在使頂出系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，模具空載，復(fù)位力很小，故杠桿尺寸不必校核，根據(jù)模具整體尺寸比較，杠桿選用圓頭矩形，厚、寬均為10mm，長(zhǎng)度經(jīng)前面計(jì)算L = L +L = 85mm.
B．楔桿
楔桿的作用是撥動(dòng)杠桿，由于杠桿復(fù)位所需力不大，所以楔桿受力也不大，又有擋塊導(dǎo)向，所以楔桿強(qiáng)度也可不必校核，尺寸根據(jù)整套模具結(jié)構(gòu)選用適當(dāng)即可。
為了楔桿完全與杠桿端面重合使工作平穩(wěn)，楔桿一頭為楔形并倒圓角，厚、寬均為10mm。
楔桿若能正常工作，長(zhǎng)度應(yīng)該大于 235mm，小于250mm，本設(shè)計(jì)楔桿長(zhǎng)度為 L = 240mm.
C．楔桿與杠桿中心的間距
為了杠桿和楔桿能順利工作，經(jīng)計(jì)算，當(dāng)楔桿與杠桿完全作用，杠桿能將頂出系統(tǒng)完全復(fù)位成60°左右時(shí)，杠桿軸銷(xiāo)中心到楔桿中心的間距為 S = 30mm. 杠桿軸銷(xiāo)中心到主頂板邊緣的距離為25mm。
D． 軸銷(xiāo)
綜合杠桿和楔桿的受力情況和尺寸，軸銷(xiāo)選用直徑ф8，長(zhǎng)29.5mm，其中螺紋長(zhǎng)7mm。
軸銷(xiāo)草圖如下：
⑤．限位螺釘及彈簧的確定
限位螺釘和彈簧的作用是當(dāng)成型部位的矩形型芯滑動(dòng)的時(shí)候限制和先行復(fù)位。
A．限位螺釘
根據(jù)矩形型芯的外形尺寸18x70x75.5mm，選定標(biāo)準(zhǔn)件ф8的螺釘，其中限位螺釘?shù)拈L(zhǎng)度L=48mm。
b．彈簧參數(shù)的確定
由型芯復(fù)位時(shí)所需的里僅為矩形型芯和行腔板、托板之間的摩擦阻力所以所需力很小，彈簧受力大小可以忽略，彈簧的參數(shù)適當(dāng)即可，設(shè)計(jì)彈簧數(shù)為n=3。
參照托板間預(yù)留的間隙15mm和限位螺釘?shù)闹睆綖?mm，選取彈簧的規(guī)格為：
d = 1mm，D=10mm，t = 4.94mm，極限工作負(fù)荷Fj=35.2mm，彈簧高h(yuǎn)=21mm。
彈簧尺寸簡(jiǎn)圖如下：
⑥．限位支柱的尺寸為固定位置確定
限位支柱的作用是當(dāng)拉桿移動(dòng)到指定為位置時(shí)，限制連接拉桿的副頂板在繼續(xù)前移以達(dá)到順利脫模的目的。
A．限位支柱在模具中不受外力作用，由上、下不同直徑的圓柱構(gòu)成。在脫模的過(guò)程中，拉桿上下位移的總量為15mm，所以限位支柱就是限制副頂板超過(guò)該距離，根據(jù)模具的尺寸結(jié)構(gòu)得到副頂板到限位支柱的“臺(tái)階”處，也就是限制副頂板運(yùn)動(dòng)的地方的距離為15mm。由此可以可以得到不同直徑的限位支柱兩段的長(zhǎng)度分別為大直徑段長(zhǎng)36mm，小直徑段長(zhǎng)39mm。
B．大直徑段的直徑定為20mm，小直徑段的直徑定為16mm。
C．限位支柱有兩頭各有一個(gè)直徑4mm，高4mm的圓柱臺(tái)定位，以使限位支柱固定。
D．限位支柱共4個(gè)，尺寸相同。限位支柱的中心線到頂板的邊界的距離分別是42mm和50mm，其中離靠支撐條一邊的距離為42mm。
限位支柱樣式簡(jiǎn)圖：
⑦．主頂板與副頂版所用螺釘?shù)倪x取和固定位置確定
A．主頂板和副頂板托板的固定均選用ф5的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)六角圓柱螺釘，螺釘長(zhǎng)度為15mm。
B．主頂板的托板固定和副頂板的托板固定均使用6個(gè)螺釘。
C．固定螺釘中心到各頂板的邊距為15mm和43mm，其中43mm為螺釘?shù)娇扛軛U槽的一邊的邊距。
⑦．托板、擋塊和墊板的尺寸確定
A．由⑤的選定中，限位螺釘和彈簧的尺寸預(yù)定托板的厚度為40mm。
B．擋塊是楔桿工作過(guò)程中，導(dǎo)正楔桿導(dǎo)向的裝置，楔桿由于要撥動(dòng)杠桿，所以擋塊一定程度上也受楔桿徑向作用力，也可以做為保護(hù)楔桿的作用。
楔桿的寬度為10mm，每個(gè)擋塊由2個(gè)ф6的螺釘與脫板固定，所以確定擋塊的寬度為30mm，厚度20mm。
C．墊板和矩形型芯過(guò)盈配合并且有限位螺釘連接，為了矩形型芯固定的穩(wěn)定和限位螺釘?shù)木o固，墊板的厚度定為25mm。
3.7冷卻系統(tǒng)
塑料在成型過(guò)程中，模具溫度會(huì)直接影響塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)又可分為冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)兩類(lèi)。
冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則：
A．盡量保證塑料收縮均勻，維持模具的熱平衡；
B．冷月水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑件的冷卻效果越均勻；
C．進(jìn)可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等；
D．澆口處加強(qiáng)冷卻；
E．應(yīng)降低進(jìn)水與出水的溫差，使進(jìn)水與出水的溫差不大于5℃；
F．合理選擇冷卻水道形式和確定冷卻水管接頭位置；
G．冷卻誰(shuí)管道盡量避免與模具上其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象，冷水管道進(jìn)出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)。
查表得到材料聚丙烯（PP）的成型溫度Ts、模具溫度Tm和脫模溫度Te的參數(shù)分別為：Ts = 160∽260℃ 、Tm = 40∽60℃、Te = 60∽100℃.
冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣，由于水的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低，所以本模具也設(shè)計(jì)使用冷卻水達(dá)到冷卻目的。
（1）.冷卻系統(tǒng)
①．計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)從型腔散發(fā)的總熱量
A．每次需要的注射量（Kg）
G = nG + G = 1 x 0.036 + 0.001 = 0.037Kg
B．確定生產(chǎn)周期（s）
查塑料成型參數(shù)表得：生產(chǎn)周期 t = 50 ∽ 160 s ；
本設(shè)計(jì)去生產(chǎn)周期 t = 120s.
C．聚丙烯單位熱流量Qs （KJ/Kg）
查塑料性質(zhì)參數(shù)表得：熱流量Qs = 586 KJ/Kg.
D．每小時(shí)需要注射的次數(shù)（N/次）
N = 3600/t = 3600 ÷ 120 = 30次
E．每小時(shí)的注射量 （Kg/h）
W = N·G = 30 x 0.037 = 1.11 Kg/h
求從型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量 （KJ/h）
Q = N·G·Qs = 30 x 0.037 x 586 = 650.46 KJ/h
②．求模具表面空氣對(duì)流所散去的熱量Q .
A．自然對(duì)流時(shí)的傳熱系數(shù)a，單位為 W/（m·K）
當(dāng)0℃ < Tav < 300℃ 時(shí)，計(jì)算系數(shù)ξ，按如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
ξ= 1.163[0.25 + 360/（Tav+300）] = 1.163 x [0.25 + 360÷（90+300）]
= 1.364；
∴ a =ξ（Tav – Tr）1/3 = 1.364 x （90 – 25）1/3 = 5.484 W/（m·K）
式中Tav 、Tr分別為模具平均溫度和室溫，查表分別取Tav=90℃和Tr=25℃.
B．能夠發(fā)生對(duì)流的模具表面積，單位為m.
模具整體長(zhǎng)、寬、高約300mm、200mm、300mm，加上凸、凹面等，所以模具四周與空氣接觸的側(cè)表面積 Amc ≈ 0.55 m.
分型面的面積 Amf ≈ 0.06m
型腔的表面積 Am = 1.5L + 4Лr+ 4ab/4 -Лr= 1.5x507.23 + 4x3.14x40= 27434.23mm ≈ 0.0274m.其中L為橢圓周長(zhǎng)L≈Л[1.5（a+b）-sprt（ab）]，r為橢圓半球近似球形的半徑，a、b分別為橢圓的長(zhǎng)軸和短軸。
開(kāi)模率 ν=[t-（t+t）]/t = [120 - （25+25）] ÷120 = 0.583；其中t為注射成型周期，即總生產(chǎn)周期t=120s，t、t分別為注射時(shí)間和冷卻時(shí)間，查塑料注射成型參數(shù)表，t=20∽60s，t=20∽90s，設(shè)計(jì)模具的注射時(shí)間和冷卻時(shí)間均為25s；
∴ A = Amc + （Amf + Am）ν = 0.55 + （0.06 + 0.0274）x 0.583 ≈ 0.626 m.
綜合A.B兩點(diǎn)計(jì)算結(jié)果得：
Q = 3.6aA（Tav – Tr） = 3.6 x 5.484 x 0.626 x （90 – 25）= 802.035 KJ/h
③．綜合①、②的計(jì)算結(jié)果比較Q < Q ,即模具型腔發(fā)出的總熱量Q小于模具表面空氣對(duì)流所散去的熱量Q ，所以，本設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)中不設(shè)置冷卻裝置，采用自然冷卻。
3.8合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
為了保證注射模準(zhǔn)確合模和開(kāi)模，在注射模中必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是導(dǎo)向、定位以及承受一定的側(cè)向壓力。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面導(dǎo)向。
由于本模具生產(chǎn)的塑件為瓶蓋，精度要求高，所以設(shè)計(jì)導(dǎo)柱成導(dǎo)套配合，可以達(dá)到精度高，生產(chǎn)批量大的目的，同時(shí)設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套要符合以下幾點(diǎn)：
A．導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度；
B．導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯（凸模）端面的高度高出6∽8mm，以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰而損壞；
C．導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度和強(qiáng)度，常用20#低碳鋼經(jīng)滲碳0.5∽0.8mm，淬火48∽55HRC，也可以采用T8A或T10碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理；
D．為了使導(dǎo)柱能順利進(jìn)入導(dǎo)套、導(dǎo)柱端面應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角；
E．導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不受損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式；
F．除了動(dòng)模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外，一般還在動(dòng)模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機(jī)構(gòu)的正常正常運(yùn)動(dòng)；
G．導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具的大小而決定，可參考標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)選取。
①．導(dǎo)柱
參照經(jīng)驗(yàn)，本模具屬于中小型模具，其導(dǎo)柱直徑越為模板兩直角邊之和的1/20∽1/35。本模具兩直角邊之和約為S≈（300+200）=500，按照1/25的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得導(dǎo)柱的直徑為ф20，根據(jù)國(guó)標(biāo)和參考標(biāo)準(zhǔn)模架，導(dǎo)柱的直徑確定為ф20.
導(dǎo)柱的形式為有肩導(dǎo)柱，開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑油，既可以與另一模板配合起定位作用，有定位銷(xiāo)效果，還可以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。
導(dǎo)柱還支撐模板的重量，所以ф20導(dǎo)柱直徑按下式校核：
d = [64ωL/（3EЛδ）]1/4 = [64x1000x130÷（3x2.1x10x1）]1/4 = 21.73mm
校核ф20導(dǎo)柱直徑不合格，根據(jù)國(guó)標(biāo)和參考標(biāo)準(zhǔn)模架，導(dǎo)柱的直徑更改后確定為ф22.
導(dǎo)柱簡(jiǎn)圖如下：
②．導(dǎo)套
參考導(dǎo)套的形式及特點(diǎn)，本模具設(shè)計(jì)采用帶頭導(dǎo)套，到頭導(dǎo)套的尾部可以與另一模板配合起定位作用，可以省去定位銷(xiāo)的效果；帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易，可以防止拔出而不用另設(shè)防拔出機(jī)構(gòu)。
導(dǎo)套壁厚通常在3∽10mm，視內(nèi)孔大小而定，大者取大值。根據(jù)ф22導(dǎo)柱的孔來(lái)看，導(dǎo)套壁厚取d=5mm.
導(dǎo)套簡(jiǎn)圖如下：
③．導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合及布置
A．導(dǎo)柱工作部分長(zhǎng)度比型芯端面高度高出7mm；
B．導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H/f；導(dǎo)柱固定部分配合精度采取H/k；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H/k；配合長(zhǎng)度通常采取培植直徑的1.5∽2倍，既35mm，其余部分可以擴(kuò)充孔，以減小摩擦，并降低加工難度；
C．導(dǎo)柱與導(dǎo)套的材料選用T10碳素工具鋼，淬火處理硬度到達(dá)HRC48∽55；導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4，固定部分Ra0.8；導(dǎo)套內(nèi)外圓柱面表面粗糙度去Ra0.8。
D．導(dǎo)柱頭部制成圓頭形；導(dǎo)套的前端倒角，倒角半徑為2mm；
E．本模具的橢圓型芯最容易受損，從保護(hù)型芯不受損壞來(lái)設(shè)計(jì)，導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一邊；
F．導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險(xiǎn)斷面上，通常導(dǎo)柱中心至模具外緣至少有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度，或設(shè)在長(zhǎng)邊離中心線的1/3處最為安全，綜合考慮本模具尺寸導(dǎo)柱設(shè)在離模具邊緣28mm處，導(dǎo)柱采用等直徑不對(duì)稱(chēng)的布置方式。
導(dǎo)柱布置圖如下所示：
總上所述與計(jì)算個(gè)零件的尺寸，支撐條的高度為主、副頂板的厚度加上主頂板的運(yùn)動(dòng)間隙27mm，計(jì)算可得高度H = 75mm。
由導(dǎo)柱的尺寸直徑d=22mm，為了使導(dǎo)柱中心到支撐條壁邊緣的距離大與導(dǎo)柱直徑而保安全，故支撐條的厚度T = 56mm。
支撐條的長(zhǎng)度與型腔板等的寬度相等均為242mm。
3.9模具裝配圖
①．
1—?jiǎng)幽０? 2—導(dǎo)柱 3—軸銷(xiāo) 4—杠桿 5—托板 6—螺釘 7—拉桿 8—托板 9—頂桿 10—限位支柱 11——主頂板 12——副頂板 13—螺栓 14——軸銷(xiāo) 15—限位螺釘 16—墊板 17—矩形型芯 18—半球型芯 19—塑件 20—型腔內(nèi)鑲件 21—型腔外鑲件 22—定位螺栓 23—定模座板 24—定位圈 25—澆口套 26—澆口 27—導(dǎo)套 28—油槽 29—型腔板 30—楔桿 31—螺釘 32—擋塊 33—杠桿 34—軸銷(xiāo) 35—彈簧
②．工作原理
A．為橢圓形螺帽，制品把手的下空部位近似于半圓形，脫模時(shí)成型該部位的半球型芯以弧形軌跡抽出，整個(gè)脫模過(guò)程采取了二次頂出，第一次是將芯軸頂離動(dòng)模板，使半球型芯有回轉(zhuǎn)余地，第二次是頂桿前移而拉桿不動(dòng)，拉桿相對(duì)于芯州產(chǎn)生一個(gè)力矩，實(shí)現(xiàn)半球型芯的回轉(zhuǎn)脫模，由限位支柱限制副頂板移動(dòng)，這個(gè)過(guò)程芯軸相對(duì)頂桿為浮動(dòng)，所以將拉桿設(shè)計(jì)成擺動(dòng)形式。因把手帶一凸筋，成型該部位的矩形型芯為滑動(dòng)狀態(tài)，由限位螺釘和彈簧限制其先復(fù)位。為避免合模時(shí)半球型芯與型腔鑲件接觸造成擦傷采用杠桿和楔桿使頂出系統(tǒng)復(fù)位。
B．模具開(kāi)啟后注塑機(jī)頂桿直接作用到主頂板上，受動(dòng)模板制約，拉桿帶動(dòng)副頂板同時(shí)移動(dòng)，被凸筋掛住的矩形型芯也隨之移動(dòng)，當(dāng)副頂板為限位支柱頂住后，拉桿停止移動(dòng)，頂桿繼續(xù)前移，半球型芯以芯軸為軸心從塑件中轉(zhuǎn)出，矩形型芯因受限位螺釘限制也從塑件中滑出完成脫模。
C．在主頂板前移時(shí)杠桿被托板撥至橫置，合模時(shí)，楔桿撥轉(zhuǎn)杠桿帶動(dòng)頂出裝置先復(fù)位。
設(shè)計(jì)結(jié)語(yǔ)
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在塑料模的設(shè)計(jì)上，水平有了一點(diǎn)點(diǎn)的增高，彌補(bǔ)了很多所學(xué)知識(shí)的漏洞，能夠更細(xì)致、更深入的分析塑件，更清楚、更形象的理解模具結(jié)構(gòu)；在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，查閱了一些相關(guān)的資料，開(kāi)闊了視野，有了很多新的認(rèn)識(shí)，更加熟練的運(yùn)用工具、資料來(lái)輔助自己的設(shè)計(jì)；同時(shí)也得到了同學(xué)的幫助和張蓉老師的細(xì)心指導(dǎo)，才能勉強(qiáng)完成設(shè)計(jì)，說(shuō)明了我的所學(xué)還少之甚少，淺之甚淺，以后還要多向前輩、高手們?nèi)ヌ撔恼?qǐng)教。
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