打印头包装盒毕业设计.doc

毕业设计（论文）题 目：打印头包装盒热流道注射模毕业设计学 生： 指导老师： 系 别： 专 业： 班 级： 学 号： 2011年6月目 录摘要 第一章 概述 1.1 热流道技术简介 1.2 热流道系统设计及零件名称 1.3 热流道系统中单个零件的设计 第二章 塑件成型分析 第三章 三位实体分析 3.1 Pro/E软件分析 3.2 Moldflow软件分析 第四章 模具结构设计 4.1 分型面位置的确定 4.2 型腔数目和排列方式的确定 4.3 热流道系统的选择 4.4 注射机型号确定 4.5 浇注系统的设计 4.6 成型零件的结构设计及计算 4.7 模架的确定 4.8 排气槽的设计 4.9 推出机构的设计 4.10 加热、冷却系统的设计 4.11 模具总装图 总结 致谢 参考文献 打印头包装盒热流道注射模具设计摘要：简要概括了热流道技术及热流道系统零件名称；系统的介绍塑料PP的成形工艺；介绍了盒形塑件注塑模具的设计要点及采用热流道系统的设计方案，综合运用了模具CADCAM技术对塑件进行全方位的分析；模具结构设计：三大系统设计（浇注系统、冷却系统、排气系统）、三大零件设计（成型零件、导向定位零件、支撑零件）、一个机构设计（推出机构）。关键词： PP材料；成型工艺分析；热流道注射模具；模具结构设计。第一章 概 述1.1 热流道技术简介热流道系统使注射成型机和模具型腔之间建立起联系。它嵌入到模具系统，并成为模具的一部分。塑料熔体以熔融态停留在热流道内至少一个周期以上，而不是像在常规流道内那样固化，它通常被称为“无流道成型”。熔体流动系统的原理类似于连接管：无论流道截面和长度如何，熔体总是立即充满浇口周围的空间。因此，系统可以同时充满很多型腔。这意味着，在设计和布置流动通道有很多选择。另外，对整个热流道系统进行加热和控制是普遍采用的方法。因为在热流道板和模具之间存在很大的温度梯度，模具热绝缘的最佳化是必要的，尽管这项工作并非总是可以实现。其它需要考虑的如下。1. 因为热流道无需脱模（需要较长的时间冷却），使循环时间缩短成为可能。2. 可节省流道的脱模、运输、回收、额外储存和预干燥成本。还需要考虑的是：粉碎后的物料性能会降解；另外，污染的风险也不容忽略。3. 由于节省了流道而减少了注射体积，使得采用小型号注塑机成为可能。4. 流道的节省降低了投影面积，从而使得锁模力和塑化能力得到降低。5. 热流道为浇口几何设计提供了最大可能的自由度。6. 不同于带有主流道和分流道的传统模具，冷却不再是热流道系统中的问题，且只需要采用较低的压力（甚至在极低的流动速率下）。7. 扩大流道截面积（在考虑最大允许停留时间情况下）可降低熔体剪切应力。8. 没有热流道技术，就不可能有今天的带关闭喷嘴的层迭成型技术、“三明治”成型技术、热塑性树脂发泡浇注技术、多色注射成型技术，也不会有层迭式模具和家族式模具的出现。9. 可采用以下措施对热流道喷嘴的浇口区域进行控制：- 热绝缘区域接触表面的有效设计；- 采用合适材料（根据应用要求，选用热导率高或低的材料）；- 浇口单独冷却。以上措施增加了保压时间，对成型零件质量有积极影响，同时降低了制品收缩。10. 带热流道的模具成本较高，尤其是热流道带有针阀式系统时。11. 由于能量损失，热流道模具能量成本比传统模具要高。另一方面，如果考虑用于主流道和分流道循环所需要的能量，可能倾向于使用热流道系统。12. 热流道模具成本高，一般用于大批量生产。13. 为了使熔体的热损失和机械伤最小化，有必要保证较高的热均衡度。一般情况下，这需要严格控制设备温度。热电偶不应放在热耗区域或任何空白区域，热电偶的不正确放置可能导致物料的热降解。应遵循以下基本规则：热电偶应放置在可测温度最大值的地方。这意味着，应该在里热源最近的区域进行测量。14. 根据注射体积、分配器体积和循环时间的不同，物料在热流道内停留的时间可能超过允许值，这将导致物料的热降解。15. 加热类型（内或外加热）也可能导致物料热降解。16. 热流道的操作和维护成本较高，且需要相关人员受过特别训练并取得一定资格。17. 热流道系统的无故障运行要求操作谨慎和高度的精确性，尤其是模具制造商方面。18. 热流道模具要比传统模具复杂度要高很多。19. 经过高度磨损的零件和其它热流道部件，应当易于检查和替换，这样做的目的是为了节约时间。20. 为了优化热传导性能，在热流道系统中采用了铜及铜合金。和这些材料直接接触可能导致物料催化降解。金属表面容易遭受化学腐蚀，继而可能导致热流道系统破坏。在这种情况下，所有金属表面应有保护层。21. 热流道内停滞区使颜色变换更困难，并且经常引起物料降解。在这里可能有极端情况发生：热降解或不希望看到的物料冷却。因此，我们的目标就是实现该处的加热和散热平衡。短的热传导路径是有利的：热源应放在浇口区域附近。22. 小型化热流道零件的不断应用，如微成型，会导致零件高的机械应力，尤其是对用于加温度高（200400之间）和内部压力高（高达约250MPa）的热流道喷嘴。这里，热流道的喷嘴实际压力是指内部系统压力，而不是作用在螺杆末端的注射压力更糟的情况是，载荷不是静态的，而是交替的。但是，与机械应力和材料温度具有函数关系的疲劳强度数据不容易获得。缺乏有效数据使得可靠的零件设计十分复杂。实验测定的破裂压力值是必要但不是充分的，因为周期性应力严重降低了零件的尺寸精度。23. 如果在成型制品表面只允许留下非常小的浇口痕迹，浇口截面应对应较小。采用阀式浇口系统可避免高剪切和由此引起的热降解危险，它允许更大的浇口截面积而不会在制品表面留下浇口痕迹，但模具成本也相应地更高。1.2 热流道系统设计及零件名称 热流道元件（见图1.1和图1.2）及所有零件名称列于表1.2图1.1 直线流道加热喷嘴热流道图1.2 针阀式浇口热流道表1.1 热流道系统零件名称序号名 称序号名 称123456789101112131415固定板型腔板、定模板和动模板上升装置盘簧分配器衬套直线流道加热喷嘴针阀，气动/液压驱动加热器分配器衬套，加热/未加热熔体通道滤芯流道板抗扭装置锁紧螺钉绝热气隙161718192021222324252627282930浇口O形圈承压圈喷嘴鱼雷熔体腔衬套热传导喷嘴热传导鱼雷冷却水道活塞缸阀销热电偶热绝缘盘反射板换向塞1.3 热流道系统中单个零件的设计市场上所见各种热流道，可根据它们各自设计原则加以区分。区别特点有：加热器种类、喷嘴对中类型、浇口类型。在设计时我们要对其做出选择，以确定热流道系统。见表1.2表1.2 热流道系统中的单个零件设计单个零件设计类型流道板外加热内加热绝热流道热流道喷嘴加热外加热，间接外加热，直接内加热，间接内加热，直接外加热和内加热，且有绝热流道热流道喷嘴对中间接经过热流道板直接与热流道板螺旋连接浇口类型开式喷嘴热传导鱼雷针式关闭浇口热关闭浇口第二章 塑件成型分析1. 塑件为盒形半透明制品，材料为 PP（用途、性能指数参数参照表2.2和表2.3），平均壁厚1mm，脱模斜度4，筋厚度方向脱模斜度1（参照表2.1）该塑件满足脱模要求，外形总尺寸112mm100mm93.2mm(如图2.1)。外形较大，壁较薄，但结构简单。表2.1 常用塑料脱模斜度塑料名称脱模斜度凸模凹模PVC、PP、PVC（软）、PA25452545PVC（硬）、PC、PF35453050PS、PMMA、ABS、POM351303040热固性塑料254020502. 本塑件属于外包装盒用于保护所剩放的物品（打印头），所以就要求制品成型后不能有太大的变形而导致内部结构（图2.1A-A视图、B-B视图）发生改变使得产品（打印头）放不下去，并且要起到保护作用就要求塑件要有足够的强度，但对于精度要求不是很高采用一般精度即可(PP一般精度为MT5)。为了保证有足够的强度及抗变形能力在塑件内部设置了加强筋（图2.1），还可以起到支撑产品的作用。表2.2 PP主要性能与用途塑料名称性能特点成型特点模具设计注意事项使用温度主要用途聚丙烯（结晶性）化学稳定性较好，耐寒性差，光、氧作用下易降解，机械性能较好成型时收缩大，成型性能好，易变形翘曲，尺寸稳定性好，柔软性好，有“铰链”特征因有“铰链”特性，注意浇口位置设计；防缩孔、变形；收缩率为1.3%1.7%10120板、片、透明薄膜、线、绳、绝缘零件、汽车零件、阀门配件、日用产品等表2.3 PP主要技术参数1塑料名称聚丙烯纯玻璃纤维增强2密度(g/)0.900.911.041.053比体积v (/g)1.101.114吸水率（24h）p.c1000.010.830.055收缩率s1.03.00.40.86熔点t（）1701761701807热变形温度0.46Mpa1021151270.185Mpa56678抗拉屈服强度（Mpa）3778909拉伸弹性模量 (Mpa)10抗弯曲强度(Mpa)67.513211冲击韧度(Kj/m无缺口7851缺口3.54.814.112硬度HB8.65(R95105)9.113体积电阻系数(*cm)1014击度穿强（kV/mm）3015射出成形气缺温度20030020030016射出成形模具温度2090209017射出成形压力（Mpa）1201203. 打印头属于办公易耗品所以本塑件就要求大批量生产，以满足供需。图2.1 塑件图4由于纯PP材料质软，不能用于生产盒形产品，所以必须在PP中加入玻纤增强其强度及刚度。综上分析该塑件可用热流道注射模注射成型。第三章 三维实体分析3.1 Pro/E软件分析1. 利用Pro/E软件，根据测绘塑件得出的尺寸，对塑件进行三维实体造型。计算塑件质量。参照表2.3玻璃纤维增强的PP塑料密度为1.04 g/计算，计算结果（图3.1），可从图中得到，塑件体积为3.797， 质量为39.49g图3.1 质量属性3.2 Moldflow软件分析通过Pro/E软件把塑件另存为STL格式，然后导入Moldflow软件中。接着进行网格分析，优化到最佳网格状态，就可进入下一步分析。成型材料选择根据制品的用途选用添加30%玻纤的聚丙烯，具体牌号、供应商、性能等查看图2.2.2.3材料基本信息及推荐工艺及图2.2.2.4 PVT属性及流变属性。图2.2.2.3 材料基本信息及推荐工艺图2.2.2.4 PP属性及流变属性1. 最佳浇口分析及浇注系统布置由于受制件外形结构限制影响，故浇口不做分析直接选择在塑件的中心位置上。由于任务书要求采用热流道系统故次分析不必设置流道系统，故而只需对单个塑件进行分析即可满足设计要求。2. 成型工艺参数设置及填充、流动、冷却系统布置通过moldflow实验设计（流动、填充见附件fp）等命令进行多次分析，采用正交式分析方法及多次实验数据分析最终采用：模具温度双设为55，塑料熔体温度设为240，注射压力设为120Mpa。采用这组数据进入的工艺设置，其余采用默认设置，如图2.2.2.5工艺设置图2.2.2.5 工艺设置然后在设置冷却水管通过建模里面的命令建立节点再用管道把节点连接在一起。结合制件填充、流动分析（未设冷却回路）的充填时间，完成水道布置，如图2.2.2.6充填时间图2.2.2.6 充填时间在未设置冷却水路时塑件填充总时间为0.7096s，在0.65s左右时塑件一部分已填充满而另一边还未充满，时间差0.5s左右，影响了塑件的成型，所以要在该侧布置冷却以降低塑料的流动速率，从而保证能同时充填。观察体积温度变化分析，图2.2.2.7体积温度。图2.2.2.7 体积温度由图2.2.2.7观察可得出塑件在成型后的问度最高处出现在塑件的顶部及内部所以就必须在这些位置布置冷却系统。内部采用喷井式冷却。综合分析考虑，冷却系统如图2.2.2.8冷却管道布置图2.2.2.8 冷却管道布置 然后选则立即分析命令，分析结果见附件cfpw及my mpi（模流档）（重点观察气穴、熔接痕、制品体积温度变化及变形情况）2.2 PP的注射成型过程及工艺参数3. 注射成型过程成型前准备。对PP的色泽、粒度和均匀度等进行检验，并对其进行干燥处理，以防止成型后塑件出现气泡、银纹等缺陷。干燥为料斗干燥，70以下0.5h。注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，有模具的浇注系统进入模具型腔中成型。其过程可分为充填、压实、保压、倒流和冷却5个阶段。塑件后处理。处理的介质为空气和水，处理温度4060，处理时间为1015s。4. 注射成型工艺（结合moldflow分析结果）注射机：螺杆式，螺杆转数为30r/min。料筒温度（）：后段160190；中段175220；前段210260。喷嘴温度（）：220250。模具温度（）：4565。注射压力（Mpa）：80140。成型周期（s）：35（注射填充时间0.68，保压时间10，冷却时间1520，辅助时间5）。第四章 模具结构设计4.1 分型面位置的确定 通过对塑件的结构形式的分析，分型面应选在盒形件的最大截面上(如图4.1 A-A分型面)，由于受塑件的高度尺寸影响，为了便于脱模再多布置一个分型面（如图4.1 B-B分型面）。图4.1 分型面4.2 型腔数目和排列方式的确定1. 型腔数量的确定该塑件的精度要求不高，保证一般精度（MT5级）即可，且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件的尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步定为一模两腔的结构形式。2. 型腔排列形式的确定多腔模具尽可能的采用平衡式布置，力求结构紧凑。如图4.2型腔数量排列布置图4.2 型腔数量排列布置3. 模具结构形式的确定根据图4.2及塑件的结构形状，模具的推出结构拟采用推板推出机构。塑件较高为保证脱模顺利且要求采用热流道系统，所以模具结构采用三板式，分型面见图4.1。4.3 热流道系统设计 热流道系统需要满足一下要求：1.不管流道多长，流道中的熔体温度要求均匀，总的追求目标是达到热平衡；2.防止熔体热降解；3.避免产生死点；4.不可避免的压力损失应尽量的小。4.3.1 热嘴选择PP属于结晶型塑料并且流动性较好，塑件加入玻纤增强，单个塑件重量小于40g。考虑到模具成本及模具结构，热流道系统中热嘴采用直线式，参照映通热流道资料结合本次的设计的塑件采用映通热嘴APPT20系列。APPT20系列用途、特点及参数如下:1. 模穴容易加工，适合使用结晶性塑料2. 热嘴内配有鱼雷，鱼雷针尖出将浇口形成环状浇口，使得进胶塑料将沿着针尖的外缘进入模穴中，因此本热嘴也较不会有冷料塞头现象。图4.3 APPT20系列热适用塑料图4.4 APPT20系列热嘴参数4.3.2 热流道板确定在力求模具结构简单，制造成本低的前提下，热流道板采用外加热式,拟定结构如图4.4热流道结构4.5 热流道板结构为了降级热膨胀对模具的影响，热流道板与热嘴不能由于膨胀而导致死角，故而热流道直径要比热嘴小（取12mm），并且中心要保证一定的同轴度（针对X方向的膨胀）。同样Y方向的热膨胀也应考虑，所以热流道板要在预载荷的情况下安装，以避免由于提升力而造成的漏料问题，并且可用弹性元件取代承压圈。综合各方面结构分析及成本考虑热流道结构如图4.6图4.6 拟定热流道结构草图4.4 注射机型号的确定a) 注射量计算通过三维软件建模分析计算得（单个塑件参照图3.1质量属性）塑件体积：塑件质量：b) 浇注系统凝聊体积估算由于本模具采用热流道系统（无凝料系统）所以不必考虑浇注系统的体积。c) 初选注射机公称体积：该模具采用一模两腔，所以一次注入模具型腔塑料的总体积，依据公式（）,则有：=注射压力：参照表2.1.3PP主要技术参数，PP的注射压力为120，这里取，注射压力安全系数，取1.3，所以：锁模力计算：塑件在分型面上的投影面积,则。一模两腔，所以总投影面积：模具型腔内的胀力为，则（由于塑件壁厚较薄，且模具采用热流道系统参照表4.1模内的平均压力，所以p取29.4MPa表4.1 模内的平均压力制品特点模内平均压力举例容易成型制品24.5PE、PP、PS等壁厚均匀的日用品、容器类制品一般制品29.4在高温下，成型壁厚较薄的制品中等粘度和精度要求高34.3ABS、PMMA等有精度要求的工程结构件高进度、高粘度、难充模的制品39.2用于机械零件上高精度的齿轮或凹轮（，取1.2）综合以上三点再结合塑件高度，注射机选用SZ-2000/4000型号表4.2注射机主要技术参数。表4.2 SZ-2000/4000主要参数结构类型卧式螺杆直径/mm95理论注射量2622注射压力/MPa160注射速率/（g/s）500塑化能力/（g/s）80螺杆转速/（r/min）10170锁模力/kN5000拉杆间距/mm900900移模行程/mm950最大模具厚度/mm870最小模具厚度/mm450模具定位孔直径/mm250（深25）喷嘴球半径/mm20喷嘴口直径/mm4锁模形式双曲肘4.5 浇注系统的设计该模具主要采用热流道系统，从而主流道尺寸、分流道尺寸等取决所选的热嘴尺寸，参照图4.7 APPT20系列多穴热嘴相关尺寸图4.7 APPT20系列多穴热嘴相关尺寸1. 主流道主流道尺寸主流道的长度：小型模具L应尽量小于60mm，本次设计中初取30mm进行设计。主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=4+1=5mm。主流道大端直径：，式中。主流道球面半径：SR=注射机球头喷嘴半径+（12）mm=20+2=22mm.。球面的配合高度：h=4mm。主流道当量半径主流道衬套形式主流道衬套为标准可选购，但由于采用热流道系统，要求有足够的绝热效果，与模座不能有过大的接触。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道衬套与定位圈设计成一体式，但考虑到上述因素及热流道系统通常仍然将其分开来设计，以便拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中我们常采用工具钢（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为5055HRC，如图4.8主流道衬套的结构形式。图4.8 主流道衬套结构形式2. 分流道的设计（热流道板）分流道的布置在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失并尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。分流道长度由于流道设计简单，根据两腔的结构设计，参照图4.2型腔数量排列布置，分流道总长度为L=165mm，由于是热流道系统所以就不必设置冷料穴。分流道截面形状及尺寸所采用的是一体式的热流道板，采用圆形设计，其加工工艺性较好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。参照表4.3部分塑料常用分流道尺寸推荐范围，在根据热嘴尺寸避免产生死角，分流道直径取10mm。表4.3 部分塑料常用分流道尺寸推荐范围塑料名称分流道直径/mm塑料名称分流道直径/mmABS、AS聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸塑料抗冲击丙烯酸塑料醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体4.89.51.69.51.69.53.510810812.5510510810聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚3.5103.5106.5166.58.53.58.06.5106.5102.4106.513热流道板旋塞设计由于热流道板采用一体式的，所以在加工完后就必须对流道开口处进行封堵。旋塞的作用是使熔体的流动方向改变，防止泄漏。其必须满足以下要求：1. 无滞点：可避免熔体降解，有利于换色；2. 防止熔体在转角处劣变；3. 防止漏料；4. 所选的材料必须要有优良的力学性能和化学性能，耐磨。如图4.9 旋塞结构图4.9 旋塞结构采用此结构流道转角为球面，流动性能较好，但尖角处易切削变形，也容易产生滞留。需抗扭装置如图4.10 旋塞抗扭结构 图4.10 旋塞抗扭结构旋塞材料选用T10A，头部渗碳处理，硬度5055HRC。与热流道板的配合。3. 校核剪切力a) 确定注射时间：查表4.5，可取t=1.6s。表4.5 注射公称注射量与注射时间的关系公称注射量/注射时间/s公称注射量/注射时间/s601.040005.01251.660005.72502.080006.4350202120008.05002.5160009.010003.22400010.020004.03200010.630004.66400012.8b) 计算分流道体积流量c) 由公式可得剪切速率为该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。4. 分流道（热流道板）选材、流道表面粗糙度为了降低热传导，并且考虑到材料成本问题，热流道板采用，其热变形较小，热导率较低。分流道的粗糙度取0.8。5. 浇口设计本设计任务为热流道系统，浇口有热嘴决定（热嘴属于标准件），所以只要确定出热嘴即可。4.6 成型零件的结构设计及计算4.6.1 成型零件的结构设计（1）型腔的结构设计凹模是成型塑件外表面的成型零件。按型腔的结构不同可将其分为整体式、整体嵌入、组合式和镶拼式4种。根据对塑件的结构分析，及本热流道系统的结构，力求脱模顺利，采用整体式，结构如图4.11、4.12所示。 图4.11 型腔部分结构 图4.12 型腔上部结构 （2）型芯的结构设计型芯是成型塑件的内表面的成型零件，通过对塑件的结构分析可知，该塑件的型芯应设计成整体嵌入式的，如图3.6.1.3、3.6.1.4所示。图4.13 型芯实体结构4.6.2 成型零件钢材的选用 根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时要考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的模具钢材选用P20。对与成型该塑件内型的大型芯而言，由于脱模时与塑件的摩擦严重，并且在型芯内部要开设冷却水道，需要散发的热量较多，热疲劳较严重，因此钢材选用高合金工具钢Cr12MoV。4.6.3 成型零件工作尺寸的计算（主要采用平均计算法）塑件为PP材料，参照表2.3 PP主要技术参数，PP的收缩率为0.4%0.8%（加玻纤），所以，塑件按MT5级精度计算。（1） 型腔尺寸计算(不受模具活动影响)型腔尺寸计算公式如下：型腔径向尺寸：型腔深度尺寸：中心距尺寸: 式中塑料的平均收缩率塑件公差值模具制造公差（）计算结果参照表4.6图4.14 塑件型腔尺寸表4.6 型腔尺寸计算塑件径向基本尺寸D公差转换尺寸X取值（0.50.8）参照公式计算结果1001.160.751121.160.751021.160.75560.740.7580.280.75塑件深度基本尺寸H参照公式计算结果931.100.67800.860.67650.740.67520.740.6710.200.67塑件中心基本尺C参照公式计算结果220.44250.48240.44其余尺寸不影响塑件的用途，按材料收缩率估算。（2） 型芯尺寸计算型芯尺寸计算公式如下：型芯径向尺寸： 型芯高度尺寸： 中心距尺寸： 式中塑料的平均收缩率塑件公差值模具制造公差（）计算结果参表4.7图4.15 塑件型芯尺寸表4.7 型芯尺寸计算塑件径向基本尺寸d公差转换尺寸X取值（0.50.8）参照公式计算结果1001.160.75540.740.75塑件深度基本尺寸h参照公式计算结果921.100.67510.740.67790.860.67650.740.67180.440.67170.440.67250.480.67240.480.67其余尺寸不影响塑件的用途，按材料收缩率估算。4.6.4 成型零件壁厚及动模垫块厚度的计算（1） 凹模侧壁厚度计算凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，根据型腔的布置，模架初选400mm450mm的标注模架，其厚度按下列刚度公式计算：式中 p型腔压力，MPa（表3.4.1 模内的平均压力）取29.4MPa； E材料弹性模量，MPa； hh=W，W是影响变形的最大尺寸，而h=92mm； 模具刚度许用变形量，取0.023mm。凹模侧壁采用整体式，模架为400mm450mm，塑件外形100112，型腔采用直线、对称结构布置，故而壁厚满足结构设计要求，完全满足刚度和强度要求。（2） 动模垫板厚度的计算动模垫板板的厚度和所采用选用的模架的两块垫块的跨度有关，模架采用400mm450mm，其垫块跨度为224mm，所以根据型腔的布置及型芯对动模垫板的压力就可以计算的到动模垫板的厚度，即式中动模垫板刚度计算需用变形量，取0.032L两垫块的距离，224动模垫板的长度P型腔压力，参照凹模侧壁厚度计算A塑件投影面积，取22400显然动模垫板的厚度太大，故而应增加支撑，加入两根支撑柱，故而可以近似得到动模垫板厚度：所以垫板初取厚度为30mm。 4.7 模架的确定根据模具型腔布局中心距和凹模最小壁厚尺寸，冷却系统布置，导柱、导套布置等零件的布置，可确定选用模架为400mm450mm,A4三板式模架。4.7.1 各模板尺寸的确定图4.16 模架各模板尺寸（1）A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件高为93.2mm，采用组合式型腔，并且受到热嘴选择的影响，又考虑到冷却水道的布置，故A板选用42mm。（2）B板尺寸。是型芯固定板，为保证型芯的稳定固定，推板的布局，B板尺寸选用40mm。（3）C板尺寸（垫块）。垫板=推出行程+推板厚+推杆固定板厚+（510）=70mm+20mm+25mm+10mm=125，留足余量选145mm。（4）A、B板的间距。这个间距是用来放置另一部分的型腔，选用90mm的板。（5）热流道系统还需有绝热板，上下绝热板采用10mm，结合热流道板厚度及其放热间隙，热流道板放置板采用54mm。综上此模架外形尺寸为450mm400mm480mm（长、宽、高）。4.7.2 模架各尺寸的校核根据所选注射机来校核模架的尺寸。（参照表4.2）（1） 注射机拉杆间距为900mm900mm，模架平面尺寸为450mm400mm，校核合格。（2） 模具高度尺寸480mm，注射机模具最大高度为870mm，最小模具高度为450mm，所以校核合格。（3） 模具的开模行程950mm（开模行程），校核合格。4.8 排气槽的设计根据Moldflow分析结果（如图4.17），气穴大部分都集结在塑件底部圆角区域，需要开设排气，由于型芯、型腔采用的都是整体组合式，开排气有困难，只能在分型面上开设，所以在推板上开设深排气及浅排气，具体深排气深度为0.5mm，浅排气为0.0060.008mm（如图4.18）图4.17 气穴分析图4.18 排气结构4.9 推出机构的设计4.9.1 推出方式的确定结合塑件结构及外形，模具的推出机构只能采用推板推出。4.9.2 脱模力的计算由于塑件非圆柱体也不是方体，以近似方体计算公式计算，薄壁矩形脱模力计算公式：式中脱模系数，即在脱模温度下塑件表面与型芯表面的静摩擦因数，它受塑料熔体经高压在钢表面固化中粘附影响；塑件的线膨胀系数（1/）在脱模温度下，塑料的抗拉弹性模量（MPa）；塑料的软化温度（）；脱模时的塑件温度（）；塑件厚度（mm）；塑件高度（mm）； K安全系数，取1.2。表4.8 部分塑件脱模力计算参数塑料名称/LEPE0.120.2438791619HDPE0.840.950.350.56282506011137130.38PP1.11.60.40.510211555659.8120.33PMMA3.160.440.558010950705925PS2.23.20.40.5821045070688.218.60.32PC2.20.50.75132140901106260.38ABS1.82.60.350.5590108507071011.716PPO2.50.650.751802041101505.26.629PSF2.50.70.91821301502.55.927所计算塑件为PP（外形尺寸112mm102mm93mm），所以参照表中PP参数计算得：4.9.3 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力（1）推出面积（2）推出应力（抗压强度），合格。4.10 加热、冷却系统设计加热、冷却系统设计很麻烦，在此只进行简单计算。设计时忽略模具因空气对流、辐射以及注射机接触所散发的热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量等于冷却水所带走的热量进行计算。4.10.1 热流道加热设计热流道板加热热电偶选择本次所设计的热流道为外加热式，热流道板外形尺寸2708038，钢的密度取7.9式中m热流道的重量比热容（0.48钢）热流道板温度-环境温度=250-23t加热时间（取3h）效率值（取0.7）由以上计算得热流道板的热电偶选用映通的配套加热热电偶（240w）热嘴加热器选用由于采用映通公司的热嘴，加热器有他们提供，保证熔体温度在230260左右即可。4.10.2 冷却系统的简单计算 PP属低粘度塑料，其成型温度及模具温度分别是220260和4080。所以，模具温度初选55，用常用的温水对模具进行冷却。（1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W表4.9 常用塑料制品壁厚与冷却的关系塑件壁厚/mm冷却时间/sABSPAHDPELDPEPPPSPVC0.51.81.81.00.81.82.53.02.33.01.02.11.02.93.84.53.54.52.93.21.34.15.36.24.96.24.14.61.55.77.08.06.68.05.76.31.87.48.910.08.410.07.48.12.09.311.212.510.612.59.310.12.311.513.414.712.814.511.512.32.513.715.917.515.217.513.714.73.220.523.425.522.525.520.521.74.438.042.045.040.845.048.039.85.049.053.957.052.457.049.051.15.761.066.871.065.071.061.063.5塑件壁厚为1mm，参照表4.9得=4.5s，取注射时间=0.7s，脱模时间=15s，则注射周期：t=4.5+0.7+15=20.2s。由此得每小时注射次数：N=（3600/20.2）次=178.2次，取178。单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：（2）确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量查表4.10直接可知PP的单位热量的值的为590表4.10 常用塑料熔体的单位热流量塑料名称（）塑料名称（）ABSPOMPAACAPCPMMA3104004202903906576286LDPEHDPEPPPCPVCPS590690690810590270160360280（3）计算冷却水的体积流量设冷却水道入口的水温为，出水口的水温为，取谁的密度，水的比热容，则根据公式可得（4）确定冷却水路的直径当=0.0055 时，查表4.11可知，为了使冷却处于湍流状态，取模具冷却水孔的直径d=10mm4.11 冷却水稳定湍流速度与流量冷却水路直径d/mm最低流速流量冷却水路直径d/mm最低流速流量81.660.0050200.660.0124101.320.0062250.530.0155121.100.0074300.440.0187150.870.0092（5）冷却水在管内的速度流量（6）求冷却管壁和水交界面的膜传热系数h因为平