塑料件模具设计与加工工艺

摘 要本课题主要是针对小型电风扇挡尘板的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。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。根据题目设计的主要任务是小型电风扇挡尘板注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产小型电风扇挡尘板塑件产品，以实现自动化提高产量。针对小型电风扇挡尘板的具体结构，该模具是侧浇口的注射模具。为了方便脱模，采用了四根顶杆均匀的分布在塑件能承受较大推力的地方，方便了脱模，也简化了模具机构，降低了成本。关键字：塑料模具 小型电风扇挡尘板 推杆 侧浇口目 录前言1塑料件的三维零件图2第一章 塑件工艺分析3 1、塑件分析3 2、电风扇挡尘板的物料性能、成型性能与零件结构3第二章 注塑设备选择41、测量塑件的体积42、计算出塑件的质量43、选定注射机44、XS-Z-30型注射机的参数5第三章 分型面位置的确定51、分型面选择原则52、零件图析确定分型面6第四章 浇注系统形式和浇口的设计61、浇注系统设计原则62、主流道衬套设计63、分流道设计74、浇口的设计9第五章 成型零件的设计与加工工艺101、定模板的设计112、动模板的设计123、型芯的设计124、模架的设计13第六章 合模导向机构设计14 1、导向与定位机构设计14第七章 脱模机构设计151、脱模机构设计15第八章 注塑机参数校核17 1、最大注塑量校核172、注射压力校核183、锁模力校核194、模具与注射机安装相关部分尺寸校核19第九章 排气、冷却系统的设计与计算201、排气系统的设计与计算202、冷却系统的设计与计算21第十章 模具的装配231、模具的装配程序23设计总结24结束语25参考文献26前言 e: -N随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。 1jj3Yi 近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。 g6q I8 本次毕业设计的主要任务是小型电风扇挡尘板注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产小型电风扇挡尘板塑件产品，以实现自动化提高产量。针对小型电风扇挡尘板的具体结构，通过此次设计，使我对侧浇口模具的设计有了较深的认识。同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。设计者：江源二一年十一月塑料件的三维零件图第一章：塑件工艺分析1、塑件分析小型电风扇挡尘板为塑料小件，需要大批量生产，则选用一模两件，其材质必须有良好的绝缘性，相对强度要求不高，从经济环保角度考虑选择聚丙烯（PP）塑料。小型电风扇挡尘板尺寸见图1-2-1，整体尺寸是80的圆形壳盖，高20mm，尺寸精度要求不高。 6h =I 塑件尺寸较大但是表面及内部尺寸要求精度等级不高，采用常规的侧浇口即可。塑件为中小批量生产 ，且塑件的形状不复杂。由于塑件为了安装和取下方便，采用的是套式结构，没有卡槽结构或者螺纹结构，制造注塑模简单，降低了制造成本。2、电风扇挡尘板的物料性能、成型性能与零件结构 聚丙烯的性能及用途：强度、刚性、耐热性均优于HDPE，硬度比HDPE高，可在100左右使用。具有优良的耐腐蚀性，良好的绝缘性，不受温度影响，但低温变脆、不耐磨、易老化。适用于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。 聚丙烯的成型性能：流动性极好，冷却速度快，收缩率大，塑件应壁厚均匀，避免缺口、夹角、防止应力集中。零件结构：图 1-2-1 电风扇挡尘板零件结构图第二章：注塑设备选择1、测量塑件的体积 通过三维制图软件将塑件在三维软件中表现出来，并利用三维软件自带的体积查询功能查看其体积。经查看： V件 10.76 cm32、计算出塑件的质量查书【1】P389 附录A可得： 聚丙烯的密度：= 0.90 g/cm3根据公式： m =V得出塑件的质量为：m 9.7g3、选定注射机注射机的注射量要满足：V总= V件+V浇道因为是一模两件，所以：V总= 2 x 10.76+10= 31.52 cm3 V机 V总/0.8 则：V机 39.4 cm3查书【1】P395 附录D：选择XS-Z-60型号的注塑机4、XS-Z-30型注射机的参数查书【1】P395 附录D：表2-4-1 XS-Z-60型注射机参数表 标称注射量60 cm3拉杆空间190x300 mm螺杆（柱塞）直径38 mm合模方式液压-机械注射压力1220x105Pa泵流量70,12 L/min合模力50x104 N泵压力65x105 Pa螺杆转数/电动机功率11 kW注射行程170 mm螺杆驱动功率/注射时间/加热功率2.7 kW注射方式柱塞式机器外型尺寸3.61x0.85x1.55 m模具最小厚度70 mm机器重量2x104 N模具最大厚度200 mm资料提供单位上海塑机厂模板最大行程180 mm锁模力45x104 N最大成型面积130 cm2喷嘴球径R10 mm模版尺寸330x440 mm喷嘴口直径2 mm第三章：分型面位置的确定1、分型面选择原则如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：分型面应选在塑件外形最大轮廓处。便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。保证塑件的精度要求。满足塑件的外观质量要求。便于模具加工制造。对成型面积的影响。对排气效果的影响。对侧向抽芯的影响。其中最重要的是第和第第点。为了便于模具加工制造，应选择平直分型面易于加工的分型面。2、零件图析确定分型面 如图3-2-1 分型面A-A 可以把前模做成一个平面就行了，大大的简化了模具的制造，并且提高了模具的使用寿命。采用B-B分型面需要加工前模，增加了模具的生产难度，从而提高生产成本，选择使用A-A分型面。图 3-2-1 分型面选择第四章：浇注系统形式和浇口的设计1、浇注系统设计原则教主系统的设计是注射模设计的一个很重要的环节，它对注塑成型的效率和塑件质量都有直接的影响，因此在设计浇注系统时必须注意下面的原则：了解塑料的成型工艺特点。尽可能采用平衡式布置。保证热量和压力损失小。减少浇注系统及塑料耗量。排气良好。防止型芯和塑件变形。整修方便，保证塑件外观质量。2、主流道衬套设计为了便于流道内凝料拉出，主流道设计成圆锥形，其锥角 = 2 6。主流道衬套与注射机喷嘴接触凹坑球半径应比喷嘴的球头半径大 12mm，主流道小端直径应比喷嘴直径大0.51mm。图 4-2-1 主流道衬套3、分流道设计分流道断面形状选择：分流道常见的断面形状有圆形、正六边形、梯形、U形、半圆形、矩形等。比较常用且单边加工方便，容易脱模的断面是U形，则选择U形断面。其中断面比例为： h=2r(r为半圆的半径)，斜角= 5 10。图 4-3-1 U形断面图分流道形状尺寸设计：为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等，本次设计中采用U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，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：其中： B开口的宽度（mm） m塑件的重量（g） L分流道的长度（mm） hU形截面的深度（mm）查书【2】 P94 表6-1：PP的推荐直径为4.89.5 mm，选直径为5mm，其分流道长度选择为40mm，见下图4-3-2 则上式： 则U形截面的深度为 3mm，开口宽度为 4mm。图 4-3-2 主分流道示意图及U形断面尺寸图分流道的布置本塑件采取的是一模两件，其行腔布局如下图：图 4-3-3 行腔布局图分流道与浇口的连接为了有利于塑料熔体的流动和填充，分流道与浇口的连接处应加工成斜面或用圆弧过度：图 4-3-4 分流道与浇口连接图4、浇口的设计浇口的形式很多，有侧浇口、直接浇口、扇形浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳式浇口等。查书【1】 P123 表 4-4得到个个浇口的优缺点。侧浇口优缺点：侧浇口一般开设在分型面上，可根据塑件的形状、特点灵活地选择塑件的某个边缘进料，它能方便地调整熔体充模时的剪切速率和浇口封闭时间。侧浇口截面形状为矩形，容易加工，便于试模后修正，浇口出去较方便。但侧浇口注射压力损失大，熔料流速较高，保压补缩作用小，成型壳类件时排气困难，易形成熔接痕、缺料、缩孔等。直接浇口优缺点：浇口尺寸较大，流程短，流动阻力小，进料快，压力传递好，保压、补缩作用强，利于排气和消除熔接痕。但浇口除去困难，且痕迹明显，浇口附近热量集中，冷凝速度慢，故内应力大，且易产生气泡缩孔等缺陷。扇形浇口优缺点：它是侧浇口的变异形式之一，浇口沿进料方向逐渐变宽，厚度逐渐变薄，因而，沿宽度方向进料较均匀，可降低塑件的内应力和减少带入行腔的空气，克服了流纹及定向效应等缺陷，但浇口去除困难，且痕迹明显。点浇口优缺点：它是一种尺寸很小截面为圆形的浇口。开模时浇口可以自动拉断，利于自动化操作，浇口出去后残留痕迹小。对于投影面积大或者易于变形的塑件，采用多个点浇口可提高成型质量。但注射压力损失大，收缩大，塑件易变形。浇口尺寸太小时，料流易产生喷射。潜伏式浇口优缺点：它是由点浇口演变而来。其进料部分通过隧道可放在塑件的内表面、侧表面或表面看不见的肋、柱上，因而，它除具有点浇口的特点外，比点浇口的塑件便面质量更好。这种浇口及流道的中心线与塑件顶出方向有一定的角度，靠顶出时的剪切力作用，使塑件与浇注系统凝料分离。这种浇口注射压力损失大，浇口加工困难。护耳式浇口优缺点：可以克服小浇口易产生喷射及在浇口附近有较大内应力等缺陷，防止浇口处有脆弱点和破裂。护耳部分视塑件的要求除去或保留，可以保证塑件外观。但护耳除去困难。通过去塑件的分析，选择使用侧浇口。侧浇口示意图：图 4-4-1 侧浇口示意图第五章：成型零件的设计与加工工艺模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。本次设计成型零件有定模板，动模板，和两个相同的型芯。1、定模板的设计根据分型面的选择（图3-2-1）A-A，定模板的表面不要做加工取平面，只需在上面按上镶块。其定模板，动模板为一个长方体板块，其尺寸面积至少覆盖塑件的3至4倍。查书【3】P64表2-87可以通过塑件的投影面积，确定模架的尺寸，选定定模板的长度为250mm，宽度160mm，厚度32mm。见图5-1-1图5-1-1 定模板主视左视图及三维图2、动模板的设计查书【3】P64表2-87可以通过塑件的投影面积，确定模架的尺寸，选定定模板的长度为250mm，宽度160mm，厚度32mm。见图5-2-2图5-2-1 动模板主视左视图及三维图3、型芯的设计型芯是成型塑件内表面的成型零件。根据型芯所成型零件内表面大小不同，又有型芯和成型杆这分。型芯一般是指塑件中较大的主要内型的成型零件，又称主型芯；成型杆一般是指成型塑件上较小孔的零件，又称小型芯。其中型芯分为整体式和组合式。由于设计的塑件是两个较大的成型内表面，所以使用整体式加工困难，材料消耗多不易采用，则采用组合式型芯。根据塑件的形状，可以确定型芯的形状尺寸，由于是一模两件所以只需要两个相同的型芯。见图5-3-1图5-3-1 型芯的尺寸图4、模架的设计模架顾名思义，是构成塑料模的整体的框架结构，根据塑件的面积可以决定型腔的大小，也可以查出相应的模架尺寸。模架的组成注射模模架由模具的支撑零件、导向装置和推出机构组成。支撑零件包括定模座板、动模座板、动模板、定模版、支撑板、垫块等，这些零件在模具中起装配、定位和安装作用。其中动模座板和定模座板既是动模和定模的基座，又是模具与成型设备连接的模板。动模板与定模板是固定型芯，凹模、导柱和导套等零件的模板，俗称固定板，固定板应有足够的强度和刚度。支撑板时垫在动模板背面的模板，起作用是防止型芯、凹模、导柱、导套等脱出，增强这些零件的稳定性并承受型芯和凹模等零件传递来的成型压力，动模支撑板一般都是中部悬空而两边用支架支撑，如果刚度不足将会引起塑件高度方向尺寸超差或在分型面上产生溢料而形成飞边，因此，支撑板应有足够的强度和刚度，以承受成型压力而不过量变形，其厚度的确定可参照型腔底板厚度确定方法。如果动模板也承受成型压力，则支撑板厚度可适当减小。垫块的主要作用是使动模支撑板与动模座板之间形成用于推出机构运动的空间和调节模具总高度，以适应成型设备上模具安装空间对模具总高度的要求。模架的标准化查书【3】P64表2-87可以通过塑件的投影面积，确定模架的尺寸。 定模座板：250mm200mm20mm 定模版：250mm160mm32mm 动模板：250mm160mm32mm 支撑板：250mm160mm32mm 垫块：250mm32mm50mm 动模座板：250mm200mm20mm 顶杆固定板：250mm94mm12.5mm 推板：250mm94mm16mm确定了这些尺寸就可以确定了模架的整体尺寸结构。第六章：合模导向机构设计 合模导向装置是保证动模与定模或上模与下模合模时正确定位和导向的重要零件。导向机构主要有定位、导向和承受一定侧压力三个作用。1、导向与定位机构设计 导柱导向通常由导柱与导套的间隙配合组成，主要零件有导柱和导套。导柱设计。导向装置设计要点： 导向装置类型的设计。 合理布置导柱位置。 导柱工作部分长度应比型芯端面高出68mm，以确保其导向与引导作用。 导柱工作部分的配合精度采用H7/f7；导柱固定部分配分采用H7/k6。 导柱与导套应有足够的耐磨性，多采用低碳钢经渗碳淬火处理，其硬度为4855HRC，也可采用T7和T10碳素工具钢，经淬火处理。 导柱先导部分应做成球状或带有锥度；导套前端应倒角，一般倒角半径为12mm，导柱和导套在分型面处应有承屑槽。由于导柱的直径是一个标准值，通过查书【3】P64表2-87，导柱的直径选择为16，通过【3】P76表2-104查出导柱的其他尺寸D，L，S。 导柱样式见图6-1-1图6-1-1 导柱 查表其中D =20mm，S =6mm，L为按需求所定则取56mm。导套的设计导套为了更方便的去配合导柱使导柱可以顺利的导入定位孔里。导套分为直导套和带头导套两种，直导套适用于较薄的模板，较厚点的模板须采用带头导套。本设计中需要使用的是带头导套。导套的尺寸是根据导柱的直径确定的，其它尺寸可以通过查书得到。查书【3】P81表2-110，查型导套标准尺寸，通过导柱的直径是16，可以得到其导套的标准尺寸。见图6-1-2图6-1-2 导套第七章：脱模机构设计1、脱模机构设计在注射成型的每一个循环中，塑件均须从注射模行腔内脱出，因此注射模应设计推出机构，推出机构是注射模的重要功能结构。推出机构分类 按推出零件的类别分类。它分为推杆推出机构、推管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零件推出和多元件综合推出机构。 按动力来源分类。它分为手动推出机构、机动推出机构、液压推出机构和气动推出机构。 按机构的推出动作特点。它分为一次推出机构、二次推出机构、双推出机构、辅助推出机构、顺序推出机构、带螺纹塑件的推出机构。推出机构的设计原则：开模的时候尽量使塑件留在动模一边，以便利用注射机推出装置推出塑件。这样，模具的推出机构较为简单。保证塑件脱模时不变形，应正确考虑塑件对注射模附着力的大小和作用位置，以便选择合适的推出方式和位置，尽可能使脱模力分布均匀合理，并使脱模力的作用面积尽量增大而靠近型芯。保证脱模时塑件不损坏。推出机构的脱模力必须作用在塑件能承受较大力的部位。保证塑件外观良好。推出塑件的位置应尽量选在塑件内侧或对塑件外观影响不大的部位，尤其在使用推杆推出时更要注意，以免损伤塑件外观。结构尽可能简单、可靠，确保脱模动作灵活，具有足够的强度和刚度，制造方便，零部件更换容易，成本低。保证合模时的正确复位。设计时必须考虑推出机构的正确复位，并保证不与其他模具零件发生干涉。推出机构的选择根据塑件的形状和质量，设计推出机构为一次推出机构，推出方式为推杆推出机构。推杆推出机构是注射模中使用最广的一种脱模机构，制造简便，滑动阻力小，可在塑件的任意位置上配置，更换方便脱模效果好，故生产中广泛采用。但因推杆和塑件接触面积小，易引起应力集中，可能损坏塑件或使塑件变形。因此，选择推杆形式及推杆排列位置非常重要。推杆与固定板的联接形式见图7-1-1，这种联接方式适用于各种不同形式的推杆。图7-1-1 推杆固定形式推杆的设计要点为：推杆直径不宜过细，一般为0.812mm，以保证足够的强度；推杆的端面在装配后应比型腔或镶件的平面高0.050.1mm，以免影响塑件以后的使用；推杆应设置在推件阻力大的地方，尽量使推出的塑件受力均匀，但不应和型芯距离过近，以免影响强度；推杆与其配合孔或型芯孔一般采用H8/f8的配合，并保证一定的同轴度；在确保塑件质量与顺利脱模的前提下，推杆数量不宜过多，以简化模具和减少对塑件表面质量的影响；避免推杆与侧抽芯机构发生冲突。推杆的布置应保证塑件质量和脱模顺利，应遵循推杆设计原则，本设计中零件时盖类零件，在阻力最大处设计了四个推杆均匀推出。如图7-1-2图7-1-2 推杆的布置推杆是推出机构中最主要的经过标准化设计的通用零件。通过查书【3】P88表2-122可以得到推杆的基本尺寸。见图7-1-3图7-1-3 推杆第八章：注塑机参数校核1、最大注塑量校核 最大注射量与塑件的重量或体积有直接关系，两者必须相适应，否则就会影响塑件的产量和质量。根据生产经验，注射机的最大注射量一般是其允许最大注射量的80%。 当注射机注射量以容积标定时，按下式校核： 式中： V指定型号与规格的注射机的允许最大注射容积（cm3）； Vmax模具中型腔和流道的最大容积（cm3）； Vi一个塑件的体积（cm3）； V浇浇注系统及飞边体积（cm3）； n型腔数；K注射系数，因液态塑料密度比固态塑料低而设置，取0.750.85； 倘若实际注射量过小，注射机的注射能力得不到发挥，塑料在料筒中停留时间就会过长。所以，最小注射量Vmin=0.25V。则每次注射的实际注射质量V应满足：VminVVmax 通过本设计的第二章可以算出Vmax 则：，其最大注射量合格。2、注射压力校核 校核注射压力的目的时校核注射机的最大注射压力能否满足塑件成型的需要。设计模具时，可参考各种塑料的注射成型工艺确定塑件的注射压力，再与注射机额定压力相比较，压力校核公式： 式中：注射机的额定注射压力； 塑件成型时所需的注射压力； 安全系数，取1.251.4。 其中可以查书【1】P99表3-10可以知道聚丙烯的注射压力为70MPa，则： 那么，则条件满足。3、锁模力校核 锁模力又称合模力，是指注射机合模装置对模具所施加的最大夹紧力。为了可靠地锁模，防止分型面上的溢料现象，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成绩小于注射机额定锁模力，公式： 式中： 注射机的锁模力（N） 模内压力（型腔内熔体的平均压力，MPa） 压力损耗系数，一般取1.11.2 塑件与流道系统在分型面上的投影面积之和（mm2） 其中：可以通过查书【1】P239表4-33，得到=24.5MPa，则： 则，其锁模力和合格。4、模具与注射机安装相关部分尺寸校核 不同型号和规格的注射机，安装模具部位的形状和尺寸各不相同。为了使注射模具能顺利安装在所选用的注射机上并生产出合格的塑件，设计模具时必须校核注射机上与模具安装有关的尺寸。需要校核的参数包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板上安装螺孔尺寸等。 喷嘴尺寸 注射机喷嘴前端孔径d和球面半径r与模具主流道衬套的小端直径D和球面半径R一般应满足下列关系：R=r+（12）mm，D=d+（0.51）mm，以避免注射成型时在主流道衬套始端和注射机喷嘴间形成死角，并便于主流道凝料脱出。定位圈尺寸为了使模具主流道中心线与注射机喷嘴中心线重合，模具定模版上凸出的定位圈应与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。定位圈的高度h，小型模具为810mm，大型模具为1015mm。模具轮廓尺寸 各种规格的注射机，可安装模具的最大厚度和最小厚度均有限制，因此： 式中： 模具闭合厚度（mm）； 注射机允许安装的模具最小厚度（mm）； 注射机允许安装的模具最大厚度（mm）。 根据第二章中的注塑设备的选择和第五章中的模架的选择可以知道，本设计模具的闭合厚度为：186mm，注射机的为70mm，注射机的为200mm，则可以满足模具轮廓的要求。开模行程校核 各种注射机的开模行程是有限的，取出塑件所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离。式中： 注射机的最大开模行程（mm） 塑件脱模所需距离（mm） 塑件高度（mm）则开模行程符合要求。第九章：排气、冷却系统的设计与计算1、排气系统的设计与计算排气系统是注射模设计中不可忽视的一个问题. 在分型面上开设排气槽是注射模排气的主要形式。排气槽的作用是把型腔和型芯周围空间内的气体以及熔料产生的气体排到模具之外。在注射成型中,若模具排气不好,型腔内的气体受压缩将产生很大的背压,阻止塑料熔体,使之正常快速充模,同时气体压缩所产生的热量可能使塑料烧焦.在充模速度大、温度高、物料黏度低、注射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会进入到塑料制件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。特别是快速成型注射工艺的发展，对注射模的排气系统要求更加严格。在设计排气系统时我们可以按照以下几点设计：（1）排气槽应设在型腔最后充满的地方，即熔料流动的末端。（2）排气槽应尽量设在分型面上并尽量设在凹模；（3）排气槽应尽量设在料流末端和塑件较厚处；（4）排气槽的方向不应朝向操作工人，并做好呈曲线状，以防止注射时烫伤工人。排气槽的截面积可用如下公式进行计算：F25m1(273+T1)1/2/tP0式中：F排气槽的截面面积（m2）m1模具内气体的质量(kg)P0模具内气体的初始压力（Mp）取0.1MpT1模具内被压缩气体的最终温度()t充模时间(s)模内气体质量按常压常温20的氮气密度01.16kg/m3计算，有m1=0V0式中：V0模具型腔的体积（m3）应用气体状态方程可求得上式中被压缩气体的最终温度（）T1（273+T0）(P1/P)0.1304-273式中：T0模具内气体的初始温度（）由V4560mm3充模时间t=1s，被压缩气体最终排气压力为P120MPa得：T1(273+20)(20/0.1)0.1304-273=311.7 模具内的气体质量： m1=V00=4.5610-61.16kg=0.5310-5kg 则得所需排气槽的截面面积为： F=250.5310-5(273+311.7)1/2/(10.1106)=0.039mm2查取排气槽高度h=0.02mm，因此排气槽的总宽度为： W=F/h=0.039/0.02=1.95mm为了便于加工和有利于排气，运用镶拼式的型芯结构，与整体式型芯相比，镶拼型芯使加工和热处理工艺大为简化。2、冷却系统的设计与计算冷却系统是直接影响注塑制品质量和生产效率的重要因素。由于各种塑料的性能和成型工艺的要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料溶体的温度为200度左右，熔体固化成为塑料后，从60度左右的模具中脱模，温度的降低是依靠在模具内通入的冷却水来实现。所以对于冷却水的设计也是我们设计当中的一个重要环节。我们可以通过以下几个方面对它进行设计。在设计中我们还要注意一点它的设计原则。我们设计的冷却水道应尽量靠近塑件，从而才能达到我们所需的效果。设计原则：（1）冷却水道可设计成单回路或者多回路；（2）冷却水道应尽量多,截面尺寸应尽量大；（3）冷却水道与型腔表面之间的距离应尽量相等；（4）冷却水的入口宜选在浇口附近；（5）冷却水道的出入口温度温差尽量小；（6）冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置。冷却系统设计的有关公式：qV=WQ1/c1(1-2)式中：qV冷却水的体积流量(m3/min)W单位时间内注入模具中的塑料重量(kg/min)Q1单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量(kJ/kg)冷却水的密度(kg/m3) c1冷却水的比热容kJ/(kg.)1冷却水的出口温度()2冷却水的入口温度()Q1可表示为：Q1=c2(3-4)+u式中：c2塑料的比热容kJ/(kg.) Q3塑料熔体的初始温度() 4塑料制品在推出时的温度() u结晶型塑料的熔化质量焓(kJ/kg) 其中： =0.98103 c1=4.1871= 25 2= 20 c2 =1.05 Q3=200 4=60 Q1=c2(3-4)+u=1.05(200-60)=147kJ/kg 则可得： qV=(0.013147)/0.981034.187(25-20)m3/min =0.9310-6m3/min上述计算的设定条件是：模具的平均工作温度为40，用常温20的水作为模具的冷却介质，其出口温度为25，产量为0.093kg/min。 由体积流量查表可知所需的冷却水管的直径非常小，体积流量也很小，但为满足模具在不同温度条件下的使用，可在适当的位置布置直径d为8mm的管道来调节温度。第十章：模具的装配