塑料底座注射模具设计

2011届毕业设计说明书 底座注射模设计 摘 要对塑料底座注射模结构采用中心浇口进料，采用一模一腔的模具结构， 材料采用流动性能差的PC塑料，通过对塑件的分析，注射机的选定，浇注系统的设计，成型零件的设计计算，脱模推出机构的设计，以及冷却系统的设计和导向地位机构的设计，给出了生产底座的一个实际参考设计生产流程。通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及其工作原理；为以后从事本行业打下了良好的理论基础。此次设计的过程中查阅了大量的模具设计资料，通过模具的设计与应用，同原有的设计方法相比，模具的应用提升了产品的质量，模具整体设计的思路和要求符合现代设计潮流和未来的发展方向。关键词: PC；一模一腔；中心浇口；模具设计ABSTRACTTo plastics base injection mould structure adopts center gate; Selected a mould for four cavity die structure, and selected the medium flow not well PC plastic for filling mold, improve the design compact and practical efficiency; PC Based on the analysis of the plastic parts, injection machine selection of the design of the shunt way, Lord, molding parts design calculation of mechanism design, stripping out, and the cooling system design and guide mechanism design, status are given a production of plastics base actual reference design of the production process.The mould cognition having a first step by the fact that design, can produce plastic articles by injection moulding face to face , pay attention to knowing mould structure and their operating principle to some detail problem in designing that,; Be to be engaged in our industry hereafter having laid down fine rationale. I have consulted massive materials of the plastic mold design and manufacture in this design process .Through the design and application of the mold ,the processing technology ，compared with previous technology ,which increase the quality of the product. The overall design mentality and request conform to the modern design tidal and development direction of the future.Keywords: pc; plastics base; center gate; mold design.目 录1 塑件成型工艺性分析11.1 塑件的分析11.2 PC工程塑料的性能分析11.2.1基本性能11.2.2 PC的主要性能指标21.3 PC的注射成型过程及其工艺参数21.3.1注射成型过程21.3.2 注射工艺参数32 拟定模具的结构形式和初选注射机42.1 分型面位置的确定42.2 型腔数量和排列方式的确定42.3 注射机型号的确定42.3.1 注射量的计算42.3.2 浇注系统凝料提及的初步估算52.3.3 选择注射机52.3.4 注射机的相关参数的校核63 浇注系统的设计73.1浇注系统的设计原则73.2主流道的设计83.2.1主流道设计要点83.2.2 主流道尺寸的确定93.2.3 主流道的凝料体积93.2.4 主流道当量半径93.2.5 主流道浇口套的形式93.3 分流道的设计103.3.1 分流道的布置形式103.3.2 分流道的长度103.3.3 分流道的当量直径103.3.4 分流道的截面形状103.3.5 分流道界面尺寸103.3.6 凝料体积113.3.7 校核剪切速率113.3.8 分流道的表面粗糙度和脱模斜度123.4. 浇口的设计123.4.1轮辐式浇口尺寸的确定123.4.2 轮辐式浇口剪切速率的校核133.5 校核主流道的剪切速率133.6 冷料穴的设计134.成型零件的结构设计及计算144.1.成型零件的结构设计144.2.成型零件钢材的选用154.3 成型零件工作尺寸的计算154.3.1 凹模径向尺寸的计算164.3.2凹模深度尺寸的计算164.3.3动模凸凹模尺寸的计算174.3.4大型芯尺寸的计算194.3.5 小型芯尺寸的计算204.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算214.1.1凹模侧壁厚度的计算215.脱模推出机构的设计225.1 脱模力的计算225.2. 推出方式的确定235.2.1 推杆材料235.2.2 推杆的安装245.2.3 校核推出应力246.模架的确定256.1 各模板厚度尺寸的确定256.2 计算并选择模架型号256.3 模架尺寸的校核267.排气槽的设计278.冷却系统的设计288.1 冷却介质288.2 冷却系统的计算288.2.1 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W288.2.2 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量288.2.3 计算冷却水的体积流量288.2.4 确定冷却水路的直径298.2.5 冷却水在管内的流速298.2.6 求冷却管壁与水交界的膜转热系数298.2.7 计算冷却水道的导热总面积A298.2.8 模具上应开设的冷却水道的孔数n298.2.9 冷却水道的布置309.导向与定位机构的设计319.1 导柱导向机构3110.模具零件的选材3210.1.1 模具材料选用原则3210.1.2 模具材料选用要求3210.2 注塑模具常用材料3210.2.1 塑料模具成型零件的选材3210.2.3 推出机构零件的选材3310.2.4浇注系统零件3310.2.5 其它零件的选材3411零件的加工工艺过程3511.1小型芯制造工艺过程：3511.2型腔制造工艺过程3511.设计小结38参考文献391 塑件成型工艺性分析1.1 塑件的分析（1）外形尺寸 该塑件壁厚较厚，平均壁厚约为30mm，结构较简单，对称度好，只需做几个型芯即可，塑件为热塑性塑料，流动性差，适于螺杆式注射机注射成型。 (2) 精度等级 该塑件重要尺寸和次重要尺寸精度等级均为MT4，由以上分析可见该零件的尺寸精度中等，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。 (3) 脱模斜度 pc的成型性能良好，成型收缩率较小，其脱模斜度根据参考文献1中表2-19可知型腔的脱模斜度在，型芯的在，pc的流动性差，为使注射充型流畅，选择塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为。 1.2 PC工程塑料的性能分析 1.2.1基本性能PC聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击阻燃，在普通使用温度内都有良好的机械性能。冲击强度高，尺寸稳定性好，着色性好，电绝缘蚀性、耐腐性、耐磨性好，但自润滑性差，有应力开裂倾向，高温易水解，与其它树脂相溶性差。适于制作仪表小零件、绝缘透明件和耐冲击零件，阻燃，在普通使用温度内都有良好的机械性能。成形特性： 无定形料，热稳定性好，成型温度范围宽，流动性差。吸湿小，但对水敏感，须经干燥处理，成型收缩率小，易发生熔融开裂和应力集中，故应严格控制成形条件，塑件须经退火处理。 1熔融温度高，粘度高，大于200g的塑件宜采用螺杆式注射机。2流动性差，溢边料0.06m左右。3冷却速度快，模具浇注系统以短、粗为原则，宜设冷料穴，浇口宜取大。4料湿过低会造成缺料，塑件无光泽，料温过高易溢边，塑件起泡。模温低时收缩率、抗冲击强度高，抗弯、抗压强度低，模温超过时塑件冷却慢，易变形粘模。 图1 塑件图 1.2.2 PC的主要性能指标表1 PC的主要技术指标技术指标PC技术指标PC密度比体积吸水率熔点硬度冲击韧度1.20g/cm30.83 cm3/g 0.090.15% (24h)22025011.4HB无缺口 不断有缺口 55.890 k / Jm2热变形温度抗拉屈服强度拉伸强度模量弯曲强度击穿电压体积电阻率132141(0.45MPa)132138（1.82MPa）72MPa1440MPa113MPa1722KV/mm3.06 1.3 PC的注射成型过程及其工艺参数 1.3.1注射成型过程 （1）成型前准备。对PC的色泽、粒度和均匀度等进行检验，成型前必须预干燥，水分含量应低于0.02%，微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽，银丝和气泡。常用方法是循环鼓风干燥，温度控制是120，时间812h以上。 （2）注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具的型腔成型，其过程分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。 （3）塑件的后处理（退火）。退火处理的方法为红外线灯、烘箱，处理温度为100130，处理时间为2h8h。1.3.2 注射工艺参数（1）注射机：螺杆式，螺杆转速为30r/min.。（2）料筒温度t/：前段210240；中段230280；后段240285。（3）模具温度t/：90110；（4）注射压力(p/Mpa)：80130；（5）成型时间（s）：高压时间 05S注射时间 2090 S 冷却时间 2090 S 总周期 40190 S2 拟定模具的结构形式和初选注射机2.1 分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在塑件截面积最大，且有利于开模，其位置如图2所示。图2 分型面的选择2.2 型腔数量和排列方式的确定 （1）型腔数量的确定 由于该塑件精度要求中等，塑件尺寸较大，塑料流动性差，结构高度对称，为了便于顺利充型，初步选用一模一腔。 （2）模具结构形式的初步确定 由以上分析可知，本模具设计是一模一腔，根据塑件结构形状，推出机构初选推件板推出或是推出杆推出方式。浇注系统设计时，因为塑件中间带有比主流道直径大的孔，所以为了进料均匀，采用平衡式流道和轮辐式浇口。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板或推件板。由上综合分析可确定采用大水口（或带推件板）的单分型面注射模。2.3 注射机型号的确定 2.3.1 注射量的计算 通过Pro/E建模分析得塑件质量属性如图4所示。图3 塑件质量属性 塑件体积： 塑件质量：=1.21745.4=2094.4g （1）式中，可根据参考文献3表9-6取为1.20。 2.3.2 浇注系统凝料提及的初步估算由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件提及的0.2倍1倍来估算。由于本次设计采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.3倍来估算。故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和4个塑件体积之和）为： =1.311745.4=2269 （2） 2.3.3 选择注射机根据以上计算得出在一次注射过程中，注入模具型腔的塑料的总体积为=57.6，由参考文献2式4-18，=/0.8=2269/0.8=2836。根据以上的计算，查参考文献3中表13-1，初步选定公称注射量为3000，注射机型号为XZY-3000的螺杆式注射机，其主要技术参数见表2。表2注射机主要技术参数技术指标参数技术指标参数理论注射量螺杆柱塞直径/mm注射压力注射时间s塑化能力锁模力/KN喷嘴口直径/mm3000g/cm31201153.8806308拉杆内向距/mm 移模行程/mm最大模具厚度/mm最小模具厚度/mm锁模形式模具定位孔直径/mm喷嘴球半径/mm9008001120680400充压式25025 2.3.4 注射机的相关参数的校核(1) 注射压力校核 查参考文献4可知，PC所需注射压力为80MPa130MPa，这里取=90MPa，该注射机的公称注射压力P公=130 MPa，注射压力安全系数k1=1.251.4，这里取k1=1.3，则：k1 P0=1.390=117 MPaP公 注射机注射压力符合要求。(2) 锁模力校核。 塑件在分型面上的投影面积= （3） 浇注系统在分型面上的投影面积，即浇道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积的数值，可以按照多型腔模具的统计分心来确定。是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2倍0.5倍。由于本设计的流道较简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以相应取小一些，这里取=0.2。 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积，则有 =n(+)=n(+0.2)=11.2=268.5 （4） 模具型腔内的胀型力，则 =268.540=1074.1kN （5）式中，是型腔的平均计算压力值。是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%50%，大致范围在25MPa40MPa。对于黏度较大的精度较高的塑件制品应取较大值。ABS属于中等黏度塑料切精度要求不高，故将取为40MPa。由表1 可知注射机的公称锁模力是=630kN，锁模力安全系数=1.11.2这里取=1.2，则取=1.2=1.21074.1=1289kN所以注射机锁模力满足要求。对于其它安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。3 浇注系统的设计3.1浇注系统的设计原则所谓注射模的浇注系统，是塑料熔体从注射机喷嘴射出后达到型腔之前在模具内流经的通道。其主要作用是使塑料熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。浇注系统设计原则为：（1）重点考虑型腔布局。（2）热量及压力损失要小，为此浇注系统流程应尽可能短，截面尺寸应尽可能弯折尽量少，表面粗糙度要低。（3）均衡进料，即分流道尽可能采用平衡式布置。（4）塑料耗量要少，满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料耗量。（5）消除冷料，浇注系统应能收集温度较低的“冷料”。（6）排气良好。（7）防止塑件出现缺陷，避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力。（8）保证塑件外观质量。（9）较高的生产效率。该底座的注塑模具采用普通流道浇注系统，它包括：主流道、分流道、冷料井、浇口。为了满足塑件外观质量要求, 进料浇口开设在塑件的中间孔的圆环里。为了降低塑料熔体的压力和减少热量损失,流道应尽量短,同时为方便塑件的脱模, 应使开模时塑件滞留于动模一侧, 然后借助开模力驱动顶出装置将塑件推出。因为塑件的体积较大，对称度高，且中间带有比主流道直径大的孔，故该模具可以采用轮辐式浇口。 图4.浇注系统示意图3.2主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和冲模时间。另外，由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。 3.2.1主流道设计要点（1）为了防止浇口套与注射机喷嘴对接处溢料，主流道与喷嘴的对接处应设计成半球形凹坑，其球面半径应比注射机喷嘴头球面半径大12mm，主流道小端直径应比注射机喷嘴直径大0.51mm，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。（2）为了减小对塑料熔体的阻力及顺利脱出主流道凝料，浇口套内壁表面粗糙度应加工到Ra0.8m。（3）主流道的圆锥角大小应适当，通常取=24，对流动性差的塑料可取3-6 （4）在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响容体的顺利充型。 3.2.2 主流道尺寸的确定 (1) 主流道的长度 一般由模具结构确定，结合所选模架本次设计中初取55mm进行计算。 (2) 主流道小端直径 d=注射机喷嘴尺寸+(0.51)mm= 9mm (3) 主流道大端直径 D=d+2= 13.2mm式中 3取D=13mm (4) 主流道球面直径 SR=注射机喷嘴球半径+(12)mm=25+1=26mm (5) 球面的配合高度 h=5mm 3.2.3 主流道的凝料体积 （6）=80(+6.54.5)3.14/3=7222=7.2 3.2.4 主流道当量半径mm （7） 3.2.5 主流道浇口套的形式 主流道衬套为标准件可选购。主流道小断入口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个整体，但是考虑到上述因素通常依然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。本设计浇口套采用碳素工具钢T10A，热处理淬火表面硬度为50HRC55HRC。如图5所示。定位圈的结构由总装图来确定。 图5 主流道交口套的结构设计 3.3 分流道的设计 3.3.1 分流道的布置形式为尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道，如图6所示。图6 分流道布置形式 3.3.2 分流道的长度根据四个型腔的结构设计，分流道长度适中，如图6所示。 3.3.3 分流道的当量直径 流过分流道塑料的质量: （8） 3.3.4 分流道的截面形状 本流道采用梯形截面，其加工工艺好，切塑料熔体的热量散失、流动阻力不大。 3.3.5 分流道界面尺寸设梯形的上底宽度为B=11mm（为了便于选择刀具），底面圆角的半径R=1mm，梯形的高度取H=2B/3=7mm，设下底宽度为b，梯形面积应满足 （9）代入数值b=7.17，考虑到梯形底部圆弧对面积的减小及脱模斜度等因素，取b=9mm，通过计算梯形斜度，脱模斜度足够。 图7 分流道截面形状与尺寸 3.3.6 凝料体积 (1) 分流道的长度为(96-1.5)2=186mm. （10） (2) 分流道截面积 （11） (3) 凝料体积 18670=13020=13.02 （12） 考虑到圆弧的影响取12 3.3.7 校核剪切速率（1）确定注射时间：由参考文献3表13-1，可取t=3.8s。（2）计算单边分流道体积流量： 231 （13）（3）由参考文献3（式2-22）可得剪切速率 （14）该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道德最佳剪切速率在 之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。 3.3.8 分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取其粗糙度为Ra 1.25m2.5m即可，此处取Ra 1.6m。另外其脱模斜度一般在5 10之间，通过上述计算脱模斜度为8.12，脱模斜度足够。 3.4. 浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统最关键的部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。浇口的主要作用：（1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；（2）易于切除浇口尾料；（3）对于多型腔模具，用以控制熔接痕的位置。浇口截面积通常为分流道截面积的0.070.09倍，浇口截面积形状多为矩形和圆形两种，浇口长度约为0.52mm左右。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。注射模的浇口结构形式较多，不同类型的浇口其尺寸、特点及应用情况各不相同。按浇口的特征可分为限制浇口和非限制浇口，按浇口的形状可分为点浇口、扇形浇口、盘形浇口、环形浇口及薄片式浇口；按浇口的特性可分为点浇式浇口、护耳浇口；按浇口所在的位置可分为中心浇口和侧浇口等。同时，浇口开设的位置对制品的质量影响也很大，在确定浇口位置时，应注意以下几点：（1）浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。（2）浇口应设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩。（3）浇口位置选择有利于型腔中气体的排除。（4）浇口位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位。对于圆筒类制品，采用中心浇口比侧浇口好。（5）对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯受冲击变形。（6）浇口应设在不影响制品外观的部位。（7）不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口。为了让塑件进料均匀，易去除浇口凝料，且该塑件中间有一个比主流道直径大很多的孔，所以可以采用轮辐式浇口。3.4.1轮辐式浇口尺寸的确定浇口的横截面积一般取分流道横截面积的3%9%，因为塑料流动性差、塑件壁厚和尺寸较大，所以浇口尺寸取大值。根据文献3表2-6的经验数据，L=0.72.5，b=1.55，h=0.52取L=1.5mm，b=2.5，h=1.5mm （15）3.4.2 轮辐式浇口剪切速率的校核 （1）确定注射时间：查参考文献3表13-1，可取t=3.8s； （2）计算浇口的体积流量： （16） （3）计算浇口的剪切速率： S-1 （17）该矩形轮辐式浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率S-1之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。式中3.5 校核主流道的剪切速率上面分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积(浇口体积的大小可以忽略不计)以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流到熔体的剪切速率。 1) 计算主流道的体积流量 cm3/s。 （18） 2) 计算主流道的剪切速率 （19）主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率之间，所以，主流道的剪切速率合格。3.6 冷料穴的设计 冷料穴位于主流道正对面的大型芯上，其主要作用是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计主流道冷料穴，冷料穴的直径宜稍大于主流道大端直径，深度约为直径的11.5倍。4.成型零件的结构设计及计算4.1.成型零件的结构设计 (1)凹模的结构设计： 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式、和镶拼式四种。根据塑件的结构，选用的是整体式凹模，它是由一整块金属材料（也称定模板或凹模板）直接加工而成。其特点是为非穿通式模体，强度好，不易变形。但由于加工困难，故只适用于小型且形状简单的塑件成型。此时可省去定模座板根据岁塑件的结构分析，本设计采用整体嵌入式凹模，如图8所示。图8 整体嵌入式凹模(2)动模凸凹模的结构设计： 凸凹模通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析可知，该塑件的型芯有多个：一个是成型塑件的内表面的大型芯，因包紧力大所以设在动模部分，另外四个小型芯设计时也将其放在动模部分，如图9所示；所以总体来说，该动模凸凹模的结构应属于组合式。图9 动模凸凹模 4.2.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，同时考虑它的机械加工性能和抛旋旋旋光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的凹模钢材选用45钢。对于成型塑件内表面的大、小型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用40Cr。 4.3 成型零件工作尺寸的计算 采用参考文献2中式(2-26)(2-30)相应公式中的平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件图中给定的公差计算。一般情况影响零件及塑件公差的主要因素是模具的制造公差，塑件的收缩率S和模具磨损量这三项。塑件的尺寸公差按照塑件零件图中给定的公差计算。没给定公差的按MT4计算，则：模具制造公差=；塑料pc的计算收缩率S=0.5%0.7%。 4.3.1 凹模径向尺寸的计算 塑件外部径向尺寸的转换：= mm，相应的塑件制造公差mm，mm， mm， （20） mmmmmm mm式中，是塑件的平均收缩率，查表参考文献5中表1-4可知PC的收缩率为0.5% 0.7%，所以取其平均收缩率=； （21）是系数，查文献3表2-10可知；是塑件上相应尺寸的公差（下同）；是塑件上相应尺寸制造公差，取（下同） 4.3.2凹模深度尺寸的计算 塑件高度方向尺寸的转换：型腔的最大深度mm，相应的制作公差mm，磨损后塑件尺寸变大的尺寸计算 （22） mm 4.3.3动模凸凹模尺寸的计算 图10 动模凸凹模（1）凸凹模型腔径向尺寸的计算。塑件内部径向尺寸的转换： mm 相应制造公差mm， mm mm， mm mm， mm mm， mm mm， mm mm， mm mm， mm mm，磨损后塑件尺寸变大的尺寸计算 （23） mmmm 同理，根据上述两公式代入数据计算可得，mm mm mm 磨损后塑件尺寸变小的尺寸计算 （24） mm同理，根据上述两公式代入数据计算可得， mm mm mm（2）动模凸凹模型芯高度尺寸的计算 mm mm， mm mm 根据公式有 mmmm mm（3）动模凸凹模型腔深度尺寸的计算 mm mmmm mmmm mm 根据上面的计算公式 mm 同理，代入相应数据计算可得， mm mm（4）中心距尺寸的计算四个沉孔的中心距离： 4.3.4大型芯尺寸的计算 图11 大型芯（1）大型芯径向尺寸的计算塑件的尺寸的转换 mm 相应制造公差mm mm 相应制造公差mm mm 相应制造公差mm磨损后塑件尺寸变小的尺寸计算 （25） mm mm磨损后塑件尺寸变大的尺寸计算 （26） mmmm（2）大型芯高度尺寸的计算 mm mm （27）mm 4.3.5 小型芯尺寸的计算 图12 小型芯（1）小型芯径向尺寸的计算 mm 相应制造公差mm mm 相应制造公差mmmm mm（2）小型芯的高度尺寸的计算 相应的制造公差 mm 4.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 4.1.1凹模侧壁厚度的计算 凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，其厚度根据参考文献2表4-19中的刚度公式计算。 mm （28）式中 计算时：W=, 时=0.6p型腔压力(MPa)；E是模具材料弹性模量(MPa)；=W；W是影响变形的最大尺寸，而h=30mm；是模具刚度计算许用变形量。根据注射塑料品种可查参考文献2表4-20得 =151.786m=26.8mm=0.0268mm （29）式中：=1.786m。 （30）凹模嵌件初定单边厚度选35，由于壁厚不能满足69mm要求，所以凹模嵌件采用预应力的形式压入模板中，有模板和型腔共同来承受型腔压力。根据型腔的布置，初步选定模板平面尺寸为450mm450mm，它比型腔布置的尺寸要大得多，所以完全满足强度和刚度的要求。5.脱模推出机构的设计在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中的这种脱出塑件的机构称为脱模机构。模具脱模方式按推出零件分：推杆脱模、推管脱模、推件板脱模、推块脱模、成型零件脱模和多元联合式脱模六种。本塑件结构简单，根据塑件的结构工艺性可采用推件板推出、推杆推出、或推件板加推杆推出的综合推出方式，根据脱模力计算来确定。 5.1 脱模力的计算（1）16小型芯脱模力 因为=r/t=8/24=0.3310，所以此处视为厚壁圆筒塑件，查文献2式4-26脱模力计算公式为： （33）式中：抽芯力(N)；E塑料的弹性模量(MPa)，查文献3表2-12；S塑料成型的平均收缩率（%）； t塑件的壁厚（mm）； L被包型芯长度（mm）； 塑料的泊松比（查参考文献3表2-12）； 脱模斜度（）； 塑料与钢材之间的摩擦系数；A型芯的平均直径（mm）； 由和决定的无因次数由和决定的无因次数； 根据pc塑料的性能查文献1表4-24查得，相应的数据：E=2200MPa, S=0.5-0.7（%）， t=24mm， L=28mm， =0.31， =， =0.38， 塑件底部有通孔，所以A=0将以上数据代入公式进行计算=3208.6N （32）因为有四个小型芯所以脱模力为3208.6 4=12834.4N（2）32小型芯脱模力因为=r/t=16/16=110，所以此处视为厚壁圆筒塑件， （33）=1877.1N 式中=0.667 因为有四个小型芯，所以脱模力为1877.14=7508.4 N（3）96大型芯脱模力因为=r/t=48/24=210，所以此处视为厚壁圆筒塑件，有：=4458.3N 式中：=1.6 (4) 总脱模力的大小 F=12834.4+7508.4+4458.3=24801N.另外考虑肋板收缩等因数的影响，可以按计算脱模力乘以一个不太大的系数，此处考虑为1.2 ， 所以推出应力：=1.2F=29761N 5.2. 推出方式的确定 5.2.1 推杆材料推杆的常用材料有钢、或碳素工具钢，推杆头部需淬火处理，硬度在50HRC以上，表面粗糙度在Ra1.6m。 5.2.2 推杆的安装推杆在固定板上的固定方法有很多，本设计采用的是最常采用的形式，即将推杆凸肩压在固定板的沉孔和推板之间，用螺钉紧固，凸肩高度与对应沉孔的深度留有余量，在装配后将它们与固定板一起磨去余量，来保证高度一致，避免在高度方向来回窜动。推杆接触塑料件的顶推段，与模板上相应孔的配合间隙，应以不超过塑料溢料间隙为限，一般情况下H8/f7或H7/f7就可以满足这要求 5.2.3 校核推出应力1）推出面积 设14mm的圆推杆设置8根，那么推出面积为 =1230.9mm2 ； （34） 2） 推出应力 MPa （35） 所以推杆能够安全推出，不会出现顶白顶破的可能。上式查文献3表2-12得=26MPa 为推杆作用在塑件表面上的接触许用应力，大致是该种塑料常温下拉伸屈服应力的1/2。 图13 推杆6.模架的确定6.1 各模板厚度尺寸的确定 (1) A板尺寸 A板是定模固定板，塑件高度为20mm，考虑到模板上还要开设冷却水道，必须留出足够的距离，故A板厚度取50mm。 (2) B板尺寸 B板是型芯固定板，按照标准模架标准板厚度取为60mm。 (3) C板(垫块)尺寸 垫块=推出行程+推杆固定板厚度+（510）)mm （36）=(25+25+20+510)mm=75mm85mm此处初步选定C板厚度为80mm。 6.2 计算并选择模架型号模具的大小主要取决于塑件的大小和结构，对于模具而言，在保证足够的强度和刚度的条件下，模具结构以紧凑实用为好。现根据一种标准模架选型的经验方法进行模架的选择，即是根据塑件在分型面上投影的面积或者模仁周边尺寸，以塑件布置在推杆推出范围之内及复位杆与型腔或是模仁边缘保持一定距离为原则来确定模架的大小。其具体计算经验公式如下：塑件投影宽度：-10塑件投影长度：-(复位杆直径) -30式中： 常数10推杆边缘与垫块之间的双边距离，见参考文献3表7-4； 常数30复位杆与型腔或者模仁边缘之间的双边距离，参见表7-4。本设计中，根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸，可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸为220mm160mm，型腔所占的平面尺寸为190mm130mm，利用上述经验公式计算可得： +10 =270+10=280mm （37） +30=270+30+30=330mm （38） 查参考文献3表7-4，可取=290mm，=384mm，根据以上计算可得W=450mm，因此考虑采用450mm450mm的模架经上述计算，模架尺寸已经确定，根据注射模中小型模架及技术条件(GB/T125562006)标准，将模架标记为AI4545-130130120GB/T12555-2006。6.3 模架尺寸的校核 根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。 (1)模具平面尺寸450mm450mm 900mm800mm (拉杆内间距)，校核合格。 (2)模具高度尺寸510mm，400mm510680mm（模具的最大厚度和最小厚度，与注射机相配合的最大模具厚度是400最小模具厚度是680，校核合格。 (3)模具的开模行程S=H1+H2+(510)mm=40+160+10=2101.32m/s （44）大于最低流速1.32m/s，达到湍流状态，满足冷却要求。8.2.6 求冷却管壁与水交界的膜转热系数 因为平均水温为23.5，查参考文献2表4-31可得，则有:h=3.6f kJ/(m2h) （45） 8.2.7 计算冷却水道的导热总面积Am2 （46）为模具温度与冷却管道之间的平均温度，模具温度为100。 8.2