毕业设计皮塞塑料模具设计

泸州职业技术学院-机械电力工程系 皮塞塑料模具设计机械电力工程系毕业设计报告 皮塞塑料模具设计学生姓名刘勤所在系部机械电力工程系年 级2006级专 业模具设计与制造指导教师魏圣坤成 绩泸州职业技术学院 二零零九 年 六 月 日指导教师评阅书指导教师评语：建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位：（盖章）年 月 日 64 共64页 第 页评阅教师评阅书评阅教师评语：建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位：（盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评语：评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： 年 月 日教学系意见：系主任： 年 月 日目 录一 设计任务书 1二 模具结构设计 6三 注射机的选择 11四 模架的选择 13五 浇注系统的设计 15六 冷料井的设计 25七 导向机构的设计 27八 推出机构的设计 29九 排溢系统的设计31十 冷却系统的设计32十一 注射机有关工艺参数校核36十二 型腔结构图 38十三 型芯结构图 38十四 模具装配图 39十五 推板结构图 40十六 模具零件结构图41十七 模具材料的选择57十八 参考文献 60皮塞塑料模具设计泸州职业技术学院机械电力工程系06级模具3班刘勤摘要 本课题主要针对皮塞模具设计，通过对塑件的分析和比较，最终设计出一副模具。该模具从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系、成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑射机的选择及有关参数的较核，都有关详细的设计。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺和质量。根据题目设计的主要任务皮塞模具的设计，也不是设计一副注塑模具来生产皮塞塑件产品。针对皮塞模具的结构，该模具是侧浇口单分型模具。塑件右边有两个凸台，采用阶梯分型面分模。其优点在于简化结构，使模具外形减小，大大降低了模具的成本。关键词 塑料模具 皮塞一 设计任务书 一 、产品的工艺分析 1产品名称：皮塞 图1-1、图1-2分别为皮塞的三维六体图和二维工程图。图1-1图1-2 2.产品材料：TPE 3.塑件颜色：白色 4.塑件的制品的质量和体积 该产品为聚乙烯，查模具设计与制造实训附表2-1得知其密度为0.91 0.96g/cm,收缩率为1.53.5%；计算出其平均密度为0.935g/cm,其平均收缩率为2. 5% 使用PROE三维软件自动计算出其体积. 通过计算得塑件的体积为V=8.76mm3 塑件的质量为M=V=0.9350.00876g=0.0081906g 式中 -为塑料密度(g/cm), 5.确定生产批量 根据要求该产品大批量生产,故设计的模具要有较高的注塑效率,设计成自动脱模。 6.塑件的结构与工艺性分析 （1）结构分析 塑件为皮塞，应有一定的结构强度，由于皮塞两边有两端各有一个倒钩， 所以应保证它有一定的装配精度；由于该塑件为皮塞，因此对表面粗糙度要求不高。 （2）工艺性分析 精度等级：采用12级脱模斜度：由于制件非常小，非常薄；脱模斜度应取小些，查注塑成型工艺脱模斜度取10比较合适。 二、TPE的注射成型工艺 1.注射成型工艺过程 （1）预烘干-装入料斗-预塑化-注射装置准备注射-注射-保压-冷却-脱模-塑件送下工序 （2）清理模具、涂脱模剂-合模-注射 2.TPE的注射成型工艺参数 （1）注射机：螺杆式 （2）螺杆转速（r/min）：4080 （3）预热和干燥：温度（C） 7080 时间 (h) 12 （4）密度（g/ cm）:0.910.96 （5）材料收缩率（）：1.53.5% （6）料筒温度（C）：后段 150160 中段 170180 前段 180200 （7）喷嘴温度（C）：160180 （8）模具温度（C）：3050 （9）注射压力（MPa）：80100 （10）成形时间（S）：注射时间 15 保压时间 1030 冷却时间 1525 总周期 2560 (11) 适应注射机类型：螺杆、柱塞均可 (12) 后处理：成型制件放在800C热水中浸泡。 3.ABS性能分析 (1).使用性能： a.化学稳定性很高，能耐酸碱及有机溶剂。 b.吸水性极小，有很突出的电气性能和良好的耐辐射性，用火焰喷涂法或静电喷涂法涂于金属表面，可以达到减摩和防腐蚀的目的。 c.尺寸稳定，易于成型和机械加工. d.缺点是力学强度不高，热变形温度很低，故不能承受较高的载荷 (2).成型性能： a.结晶料、吸湿性小 b.流动性极好，溢边值0.02mm左右，流动性对压力变化敏感 c.可能发生熔融破裂，与有机溶剂接触可发生开裂 d.加热时间长则发生分解、烧伤 e.冷却速度慢，因此必须充分冷却，宜设冷料穴，模 应有冷却系统 f.收缩率范围大，收缩值大、方向性明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温，保持冷却均匀、稳定 g.宜用高压注射，料温均匀，填充速度应快，保压充分 h.不宜用直接浇口，易增大内应力，或产生收缩不匀，方向性明显增大变形，应注意选择进料口位置，防止产生缩孔、变形 i.质软易脱模，塑件有浅的侧凹槽时可强行脱模 j.在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。 4.ABS主要技术指标：表1-1 热物理性能密度(g/ cm)0.910.96比热容( J/kg*C)2310导热系数(Wm-1K-110-2)0.490线膨胀系数(10-5K-1)1113滞流温度(C)105-137表1-2 力学性能屈服强度（MPa）22-30抗拉强度(MPa)27断裂伸长率()15-100拉伸弹性模量(GPa)0.84-0.95抗弯强度(MPa)27-40弯曲弹性模量(GPa)1.1-1.4表1-3 电气性能表面电阻率（）体积电阻率（m）1013-1014击穿电压（KV/mm）17.7-19.7介电常数（106Hz）介电损耗角正切（106Hz）0.007耐电弧性(s)1505.TPE成型塑件的主要缺陷及消除措施： 主要缺陷：成型聚乙烯制件容易出现变形和开裂 消除措施：1.在成型操作中，料温和模温都要偏高些，注射压力控制低些。 2.在模具设计地尽量避免死角，厚薄不要太悬殊，弯位弧度不宜太小，制件长宽比例不能太大。二 型腔数目、排列及分型面的确定 （一）、确定型腔数量及排列方式 一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构；对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。型腔的数目可根据模型的大小情况而定。该塑件对精度要求不高，为低精度塑件，再依据塑件的大小及设计任务书要求，采用一模四穴的模具结构比较合理。考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式如下图所示： 图2-1 （二）、分型面的确定 1.分型面的设计原则 塑件的分型面设计，首先应该保证塑件的质量要求，同时根据分型面的设计原则，包括： a 分型面应该选在塑件外形的最大轮廓处： b 保证顺利脱模； c 保证塑件的精度； d 满足外观要求； e 便于模具制造加工等； 2.分型面的种类 a.多型腔单分型面模具：塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。 b.多型腔多分型面模具：塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。 该塑件外观质量要求不高，是尺寸精度要求较低的小型塑件，因此可采用多型腔单分型面的设计。 从塑件上容易看出模具的分型面位置、摧出机构的设置以及浇口的位置。 为此综合以上原因，可确定模具的分型面设计如图所示：图2-2三 注塑机型号的确定除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号。 一、有关塑件的计算1、体积 V = 35.04(mm3) 曲面面积 S= 8.7 （cm2） 密度 = 0.935 (g/ cm） 质量 = 0.033 (g) 二、注射机型号的确定根据塑件的体积初步选定用SZ-25（卧式）型注塑机。SZ-25/20（卧式）型注塑机的主要技术规格如下表：表 3-1 注塑机的主要参数理论注射容积(cm）25螺杆直径(mm)25注射压力(MPa)200注射速率(g/s)35塑化能力(g/s)13螺杆转速(r/min)0220锁模力(kN)200拉杆有较距离(mm)241187移模行程(mm)210模具最大厚度(mm)220模具最小厚度(mm)110锁模形式液压模具定位孔直径(mm)55喷嘴球半径(mm)SR10喷嘴口孔径(mm)3喷嘴伸出量(mm)20顶出力/KN6.7 三、注射机及型腔数量的校核1.流道的总体积约为： V1(cm)=1.3375cm3 2.该模具总共需填充塑件的体积约为： V(cm) = 0.008764+1.3375 = 1.37254cm 四、注射机及参数量的校核1.注射量的校核 注射机一个注射周期内所需注射量的塑料熔体的总量必须在注射机额定注射量的80%以内。 在一个注射成形周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量，应为制件和浇注系统两部份容量之和，即:V = nVz + Vj式中 V一成形周期内所需射入的塑料容积或质量(cm）； n 型腔数目 Vz单个塑件的容量(cm）。 Vj浇注系统凝料和飞边所需塑料的容量或质量(cm）。 故应使:nVz + Vj 0.8Vg 式中 Vg注射机额定注射量(cm）。 根据容积计算: nVz + Vj = 1.37254cm 0.8Vg 可见注射机的注射量符合要求2.锁模力校核 注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即：(nA1 + A2)p F 式中 n型腔数目； A1塑件在开模方向上的投影面积（cm2); A2分道道在开模方向上的投影面积（cm2); 所以需要: 查得TPE的平均成型压力为15（cm2/MPa）(0.644+1.55)15N=61.65KNF符合要求4.最大注射压力校核 注射机的额定注射压力即为它的最高压力pmax,应该大于注射机成型时所调用的注射压力，即：P公KP0 式中 P公注射机的最大注射压力； P0塑件成型所需的实际注射压力(查得TPE的平均注射压 力为22.5MP）； K损耗系数（范围为); 很明显，上式成立，符合要求。5.模具与注射机安装部份的校核 喷嘴尺寸 注射机头为球面，其球面半径与相应接触的模具主流道始端凹下的球面半径相适应。 模具厚度 模具厚度H（又称闭合高度）必须满足：HminHHmax 式中 Hmin注射机允许的最小厚度，即动、定模板之间的最小开距； Hmax注射机允许的最大模厚。 注射机允许厚度110H220 符合要求。6.开模行程校核 开模行程s（合模行程）指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注射机的最大开模行程与模具厚度无关，对于单分型面注射模：Smax s = 2H1 + H2 + 510mm 式中 H1塑件高度（mm）； H2流道长度（mm）。 塑件高度 H1 = 1.51mm 流道长度 H2 = 35mm 余量取 5mm则有：Smax s = 3.01mm+35mm+5mm=43.01mm 符合要求。四 浇注系统的形式和浇口的设计浇注系统是指凝料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道的浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影响。该模具采用普通流道浇注系统，普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的尺寸是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响效大，而且还在与塑件所用塑料的利用率、成型效率等相关。对浇注系统进行整体设计时，一般应遵循如下基本原则：a了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性。b采用尺量短的流程，以减少热量与压力损失。c浇注系统的设计应有利于良好的排气。d防止型芯变形和嵌件位移。e便于修整浇口以保证塑件外观质量。f浇注系统应结合型腔布局同时考虑。g流动距离比和流动面积比的校核。 一、主流道的设计 主流道的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度及填充时间，必须使熔体的温度降低和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最“远”位置的能力。 在注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为26。 1.主流道的尺寸 （1）主流道小端直径 主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 + 2 3 = 3 + 2 3 取 d = 5（mm）。 （2）主流道的球半径 主流道的球半径 SR = 10 + 1 2 取 SR = 12（mm）。 （3）球面配合高度 球面配合高度为 3 5 取 3（mm）。（4）主流道长度 主流道长度L，应尽量小于60mm，上标准模架及该模具结构，取L = 55（mm）（5）主流道锥度 主流道锥角一般应在26，取 = 2，所以流道锥度为/2=1 (6）主流道大端直径 主流道大端直径 D = d+2Ltg（/）（=4） 8.5（mm） （7） 主流道大端倒圆角 倒角 D/8 1.0（mm）根据主流道的尺寸以及注射机的有关参数，设计出主流道结构如下图: 图4-1 2.浇口套的形式 主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交换地反复接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套内部表面粗糙度为0.8um,浇口套与模板的配合采用H7/m6的过度配合，与定位圈采用H9/f9的配合。一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理要求淬火53 57 HRC。主流道衬套应设置在模具对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴同一轴心线。主流道衬套的形式有两种：一是主流道衬套与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定在模板上。该模具尺寸较小，主流道衬套可以选用整体式。 设计出主流道衬套的尺寸如下图：图4-2主流道衬套的固定形式如下图：图4-33.冷料井的设计 在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料井（冷料穴）。(1) 主流道冷料井的设计主流道冷料井设计成带有摧杆的冷料井，底部由一根摧杆组成，摧杆装于摧杆固定板上，与摧杆脱模机构连用。冷料井的孔设计成倒锥形，便于将主流道凝料拉出。当其被摧出时，塑件和流料凝道能自动坠落，易于实现自动化操作。主流道冷料井的设计如下图所示：图4-4拉料杆的尺寸如图所示:图4-5(2) 分流道冷料井的设计 当分流道较长时，可将分流道的端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料井，以储存前锋冷料，其长度为6mm10mm。二 、分流道的设计 分流道是指主流道末端与浇口之间的一段料熔体的流动通道。分流道的作用是改变熔体流向，使其经平稳的流态均衡地分配到各个型腔。设计时应请注意尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失。分流道开设在动、定模板的两侧或任意一侧；其截形状应尽量使其表面积小，常用的分流道截面形式有圆形，梯形，U形，半圆形及矩形。 圆形截面： 表面积/体积也最小，冷却速度最低，热量及摩擦损失小。有利于保压。同时，在两模板上加工圆形凹槽难度大，费用高。 U形截面： 截面积近似于圆弧，在单边加工较容易与圆形截面相比，热量损失大、凝料多。 梯形截面：可用来替代U形截面，比U形截面流道的热损失多及冷凝料多。 半圆形和矩形截面：表面积/体积比较大，一般不常用。 分流道截面形状一般为圆形梯形U 形半圆形及矩形等，设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大。鉴于此，本工件适合梯形截面的分流道，现设计如下： (一）主分流道的设计 1.主分流道的截面尺寸 一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸： 式中 B梯形大底边的宽度（mm） m塑件的重量（g） L分流道的长度（mm） H梯形的高度（mm） 梯形的侧面斜角a 常取，在应用式上式时应注意它的适用范围，即塑件厚度在3.2mm 以下，重量小于200g，且计算结果在3.29.5mm 范围内才合理。皮塞的体积为8.76mm3，质量大约0.00812g，分流道的长度预计设计成48mm 长，且有4 个型腔，所以： B=40.26540.26mm 故不在适应范围。 根据分流道截面形状与流动理论长度的关系和泸州职业技术学院塑料模具设计指导书P137-035 B再考虑到TPE的成型工艺性能，可确定梯形大底边的宽度为2.5mm,梯形侧面斜角为200，高度为了2.0mm,圆角为0.5mm. 因此，主分流道截面形状如下图所示：图4-6 2.主分流道长度 分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。将分流道设计成直的，其长度为： L=(19.2+3+1.25)2mm=46.9mm （二）副分流道的设计 根据塑件的流动力学性能，可取次分流道的截面积为主分流道截面积的0.6-0.8倍，而梯形截面的侧面斜角a相同.经过计算得出: 梯形的大底边宽度：B=2.0mm 梯形 的高度 : H= 1.6mm 梯形底边圆角半径：R=0.3mm 副分流道的总长度: L=18.78mm 根据以上数据画现副分流道的截面如下图所示:图4-7 (三）分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.631.6m，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。 （四）分流道的布置形式 分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，该模具为一模四腔，采用平衡式布置。平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料平衡。因此各个型腔的浇口尺寸也可以相同，达到各个型腔均衡地进料。 该模具分流道为梯形截面，只在定模板上都开有分流道。其形式如下图：图4-8 (五)浇口的设计 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。 浇口的主要作用是： a型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流； b易于切除浇口凝料； c对于多型腔的模具，用以平衡进料；浇口的面积通常为分流道面积的 0.03 0.09。浇口的截面有矩形和圆形两种。浇口长度约为 0.5 2 mm左右。浇口的尺寸一般根据经验公式确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。 浇口的形式及特点 综合点浇口呼侧浇口两种浇口形式的优缺点,采用的是侧浇口。侧浇口又称边缘浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这种浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。浇口尺寸的确定浇口的尺寸设计浇口结构尺寸可由经验公式，并由塑料模具设计与制造中图3-13 查得，侧向进料的侧浇口，对于中小型塑件，一般深度t=0.5-2.0（或取塑件壁厚的），宽度b=1.5-5.0mm,浇口的长度l=0.7-2.0mm。1.浇口的壁厚:t=T=1.511mm 式中 T塑件壁厚（mm); 考虑到塑件的浇口处的壁厚只有1mm，浇口的厚度应小于浇口处塑件的壁厚，因此，根据流体学与截面的关系此处的浇口厚度取0.5mm. 2.浇口的宽度根据塑料模具设计与制造中公式3-8得侧浇口的宽度t=(0.6-0.9)。 浇口宽度b=0.6=2.34mm 式中 浇口处塑件壁厚;计算结果与分流道的尺寸有矛盾，根据实际情况及经验取浇口的宽度b=1.6mm. 3.浇口的长度 为了去除浇口方便，浇口长度 l 也可取 0.72.5。所以可取 l = 1.0 （mm）其浇口形式及尺寸如图所示:图4-9 4.浇口位置的选择 浇口位置的选择对塑件质量的影响极大。选择浇口位置时应遵循如下原则： a避免塑件上产生缺陷； b浇口应开设在塑件截面最厚处； c有利于塑料熔体的流动； d的利于型腔的排气； e考虑塑件受力情况； f增加熔接痕牢度； g流动定向方位对塑件性能的影响； h浇口位置和数目对塑件变形的影响； i校核流动比； j防止型芯或嵌件挤压位移或变形。此外，在选择浇口位置和形式时，还应考虑到浇口容易切除，痕迹不明显，不影响塑件外观质量，流动凝料少等因素。根据模具的结构设计浇口位置如下图所示:图4-10三、浇注系统的平衡 对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。1.分流道的平衡 在多腔模具中，熔体在主流道与各分流道，或各分流道之间的体积流量是不会相同的，但可以认为他们的流速是相等的，以此达到各型腔同时充满的目的。为此各流道之间应以不同的长度或截面尺寸来达到流量不等，经分析可推导，可用下式进行平衡计算：式中 Q1，Q2熔融树脂分别在流道1和流道2中的流量，cm3/s；d1,d2分流道1和分流道2的直径， cm;L1，L2分流道1和分流道2的长度，cm。上式没有考虑分流道转弯局部阻力的影响，以及模具温度不均的影响。实际上尚须对这些因素作校正，才能达到充模时间相等的目的。当分流道作平衡布置，且各型腔所需之填充量又相等时，则各流道的长度变化、长度尺寸等均应相同。2.浇口的平衡 在多型腔非平衡分流道布置时，由于主流道到各型腔的分流道长度或各型腔所需填充流量不同，也可采用调整各浇口截面尺寸的方法，使熔融体同时充满各型腔。浇口平衡简称为BGV,只要做到各型腔BGV值相同，基本上能达到平衡填充。对于多型腔相同制品的模具，其浇口平衡计算公式如下： BGV= 式中 Sg浇口的截面积，mm2; Lg浇口的长度，mm; Lr分流道的长度，mm。浇注系统设计时一般浇口的截面积与分流道的截面积之比SG/SZ取0.070.09。该模具，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同，显然是平衡式的五模架的确定和标准件的选用为了提高效率缩短周期，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。 模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其时对大型模具，这一点尤为重要。标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇注套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与动模固定板不需要销钉精确定位；垫快不需要与动模固定板用销钉精确定位；顶出垫板不需与顶出固定板用销钉精确定位。模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应有分模隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。分模隙常见形式如下：图5-1(1)图5-1(2) 一、模架的选择 根据塑料模具设计与制造中表3-21型腔的侧壁厚应取25mm厚；塑件的分布的长l=52.8mm,宽b=28.56mm. 粗略计算: 模板的长L=52.8mm+252mm=102.8mm 模板的宽B=28.56mm+252mm=78.56mm结合标准模架，可选用标准模架C型 150180,可符合要求。 二、标准件的选择（一）、定模座板（200180，厚20mm） 主流道衬套固定孔与其为H7/m6过渡配合； 定模垫板通常就是模具与注射机连接处的定模板。（二）、定模板（150180，厚35mm） 根据模具设计与制造实训附表2-6查得，型腔的低面壁厚为25mm,塑件在定模的厚度为1.03mm. 定模板的厚度H=25mm+1.03mm=26.03mm 结合标准模具标准件库，可选用35mm厚的定模板。 其导柱固定孔与导柱为H7/m6过渡配合。 (三）、动模板（150180，厚50mm） 根据模具设计与制造实训附表2-6查得，型腔的低面壁厚为25mm,塑件在定模的厚度为9.0mm 动模板的厚度H=25mm+9.0mm=34mm 结合标准模具标准件库，可选用50mm的动模板 动模板一般用45钢或Q235A制成，最好调质230270HB； 导套孔与导套为H7/m6或H7/k6配和； 型芯孔与其为H7/m6过渡配合。（四）、动模座板（200180，厚20mm）其注射机顶杆孔为50mm；其上的推板导柱孔与导柱采用H7/m6配合。 （五）、垫块（40315，厚60mm） 1.主要作用：在动模座板与动模垫板之间形成顶出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。 2.结构型式：可为平行垫块、拐角垫块（该模具采用平行垫块）。 3 .垫块一般用中碳钢制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨铸铁等。 4.垫块的高度计算：h垫块=h推出距离+h推板+h推杆固定板+ =0.5+15+13+7 =35.5（mm） 结合标准模具标准件库，可选用60mm厚的垫块。 式中 顶出行程的余量，一般为510mm，以免顶出板顶到动模垫板。 5.模具组装时，应注意左右两垫块高度一致，否则由于负荷不均匀会造成动模板损坏。 (六）、推杆固定板（18090，厚13mm） 固定顶针。 (七）、推板（18090，厚15mm） 综合上叙数据画出模架如下图： 图5-1六 合模导向机构的设计注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面导向机构用于动、定模之间的精密对中定位。 导向机构的功用 a定位作用； b导向作用； c承载作用； d保持运动平稳作用。对于薄壁、精密塑件注射模，大型、深型腔注射模和生产批量大的注射模，仅用导柱导向机构是不完善的，还必须在动、定模之间增设锥面定位机构，有保持精密定位和同轴度的要求。当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。此模具为小型模具，对精度要求也不是很高，所以不需要用定位机构，可直接由导向机构定位。一、导向结构的总体设计 1.导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止导柱和导套压入后变形； 2.该模具采用4根导柱，其布置为等直径导柱对称布置；并在推板上加装4根辅助导柱来保证开合模时顶针不会因为强度不够而变形。 3.该模具导柱安装在动模板上，导套安装在定模座板上；辅助导柱安装在动模座板上，辅助导套安装在推板和推板固定板上。 4.各导柱、导套及导向孔的轴线应保证平行； 5.在合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏； 6.当动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。 二、导柱的设计 1.该模具采用带头导柱，且加油槽； 2.导柱的长度必须比凸模端面高度高出68mm； 3.为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分； 4.导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度 5.导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/m6配合。导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7的间隙配合； 6.导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4m； 7.导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为55HRC以上或45#钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度55HRC以上。根据以上要求及模具标准件要求画出导柱如下图：图6-1根据以上要求及模具标准件要求画出辅助导柱如下图：图6-2 二、导套的设计 1.结构形式：采用带头导套，导套的固定孔与导柱的固定孔可以同时钻，再分别扩孔，以保证其配合精度； 2.导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气； 3.导套孔的滑动部分按H8/f7或H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为Ra0.4m。导套外径按H7/m6或H7/k6配合镶入模板； 4.导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱的硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。根据以上要求及模具标准件要求画出导套如下图：图6-3根据以上要求及模具标准件要求画出辅助导套如下图：图6-4 四、导柱与导套的配合形式 导柱与导套的配用形式要根据模具的结构及生产要求而定，该模具采用的配合形式如下图所示：图6-5 七 脱模推出机构的设计脱模机构是注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置。 一、脱模机构的设计原则 脱模机构一般应遵循下述原则 a塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具结构简单； b防止塑件变形或损坏，正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及所在部位，有针对性地选择合适的脱模装置，使推出重心与脱模阻力中心线相重合；由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大部位，作用应尽量大一些，以防止塑件变形或损坏 c力求良好的塑件外观，在选择顶出装置时，应尽量设在塑件内部或对塑件外观质量影响不大的部分，在采用推杆脱模时，尤其要注意这个问题； d结构合理可靠，脱模机构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，且有足够的强度和刚度。二、推出方式的选择 推出的基本方式： 1.手动推出：开模后由人工操纵的推出机构推出塑件，一般多用于塑件滞留在定模现则的情况。 2.机动推出机构：利用注射机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件的自动脱模。 3.液压或气动推出：依靠设置在注射机上的专用液压或气动装置，将塑件推出或从模具中吹出。常用的推出零件有： 1.推杆推出：推杆推出时一种基本的也是一种常用的制品推出方式。常用的推杆形式有圆形、矩形、“D”形。 2.推件板推出：对于轮廓封闭且周长较长的制品，采用推件板推出结构。推件板推出部分的形状根据制品形状而定。 3.气压推出：对于大型深型腔制品，经常采用或辅助采用气压推出方式。本套模具的推出机构形式采用机动推出机构，用顶针推出。每个塑件由4个两段式顶针推出。三、塑件的推出机构的设计原则 1.采用带肩推杆，每个塑件由2个推杆，共为8个； 2.推杆应设在脱模阻力大的地方； 3.推杆应均匀布置； 4.推杆应设在塑件强度、刚度较大处； 5.该推杆的形式-两段式形顶针； 6.顶针直径与模板上的推杆孔采用H8/f7或H8/f8的间隙配合； 7.通常顶针装入模具后，其端面应与型腔底面平齐或高出型腔底面0.050.10mm； 8.顶针与推杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象； 9.推杆的材料常用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度HRC50，工作端配合部分的表面粗糙度为Ra0.8。根据以上要求以及泸州职业技术学院塑料设计标准参考资料画出顶针如下图所示: 图7-1顶针在塑件上的分布如下图：图7-2顶针的固定与安装如下图所示： 图7-3 四、脱模阻力计算塑件壁厚与其内孔直径之比小于1/20，为薄壁壳体形塑件，且塑件断面为矩环形，故所需正压力的计算公式如下： P= 式中 p正压力（MPa）； E塑料的弹性模量（N/cm2）； S成形收缩率（mm/mm）； t塑件平均壁厚（cm）； 脱模斜度（）； R凸模半径长（cm）； m塑料的帕松比，约为0.380.39。 代入数据，算出： P3.4MP理讼脱模力公式如下：Q= 式中 Q脱模力（N）； E塑料弹性模量（N/cm2）； S塑料平均成形收缩率（mm/mm）； t塑件壁厚（cm）； L包容凸模的长度（cm）； f塑料与钢的摩擦系数； m塑料的柏松比。 代入数据算得：Q=16.7N八 排溢系统的设计 一、排溢设计 排溢是指排出充模熔料中的前锋冷料和模具内的气体等。二、引气设计 对于一些大型腔壳形塑件，注射成型后，整个型腔由塑料填满，型腔内气体被排出，此时塑件的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空，当塑件脱模时，由于受到大气压的作用，造成脱模困难，如采用强行脱模，势必使塑件发生变形或损坏，因此必须加引气装置。而对于该模具为小型塑件，则可以不需要进行引气装置的设计。三、排气不良的危害性 a 在塑件上形成气泡、银纹、云雾、接缝，使表面轮廓不清，甚至充模不满； b 严重时在塑件表面产生焦痕； c 降低充模速度，影响成形周期； d 形成断续注射，降低生产效率。四、排气方式通常用的排气方式有如下几种： 1.排气糟排气。 2.分型面排气。 3.拼镶件缝隙排气。 4.推杆间隙排气。 5.粉末烧结合金块排气。 6.排气井排气。 7.强制性排气。 该模具为小型塑件，排气方式可稍微简单。本模具利用分型面排气，同时也可适当有意增大推杆的配合间隙，利用推杆间隙排气。所以无需专门进行排气方面的设计。九 冷却回路系统的设计一、模具温调节的重要性 1.控制成型效率的温度控制 模具的温度明显地影响制品的外观、塑料的物理性能及成型周期。一般情况下，为了提高成型效率，将模具保持在较低的温度状态。但有时也因制品的形状、模具的结构及成型塑料的性能原因，不得不提高模具的温度而延长成型周期，来满足成型的需要。 2.防止制品变形的温度控制 这与成型塑料的性能有关，要取实现均衡的、适时的冷却。如果冷却的时间过短，则部分制品未固化，造成收缩不均衡而产生变形。因冷却造成的变形可以通过适当的温度控制于以改善。但是模具设计时，往往因型芯、推出机构等影响，冷却位置无法任意布置，无法时均衡冷却。在这种情况下，可采用对快速冷却的制品部位用温油或温水加热，使型腔各处基本达到均衡冷却，减少制品的变形。 二、冷却系统的设计 一般注射到模具内塑料温度为200C左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60C以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。 对于粘度低、流动性好的塑料，因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却。TPE的成型温度和模具温度分别为160180 C 、3050C。(一）、冷却介质：有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热容量大，传热系数大，成本低。用水冷却即在模具型腔周围或内部开设冷却水道。（二）、冷却回路的设计 1. 水道直径的设计 采用简单流道式：取水道直径为6mm，距型腔约为10mm ，左右对称布置。该模具塑料释放的总热量不大，只在模具型腔上方开设冷却水道即可，均采用简单流道式。 2. 冷却时间的确定 在对冷却系统做计算之前，需要对某些数据取值，以便对以后的计算作出估算；冷却时间，依塑料种类，塑件壁厚而异，一般用下式计算： （4-17） 12s 式中 S塑件平均壁厚; 塑料热扩散系数(mm/s),g一般=0.08； T塑料成型温度() ，TPE取170； T塑料脱模温度()，TPE取100； T模具温度()，TPE取40。由计算结果得冷却时间需要13 S，但计算并不能精确的确定实际冷却时间的多少，参照经验推荐值，制件平均壁厚取1mm，对应经验冷却时间t=20S。为什么最终的成型周期取20s而不是12s，那是因为在实际注塑过程中，T，T，T等因素不可能像我们所设计的那么理想，所以，从实际出发取经验值会更好些。 3. 塑料熔体释放的热量： Q=nG C(tt)式中 n每小时注射次数，n=90 （次）； G每次的注射量(Kg)，G=1.2410-3 13kg/h;C塑料的比热容( J/kg*0C)，C=2310；