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附件1：外文资料翻译译文微型模具成型的热量和挤压控制 在这篇文章中,我们为了有效地复制出该微型模具产品的微小结构,将一个挤压机器和一个小核心传感器组合起来，构建一个注射模具的挤压系统。在一些重要的部位，由一个压力装置，它作为原动力，驱动中心模具工作。举例说吧，在注射以后，模腔中的压力会从二十兆帕上升到三十四兆帕。那些小小的感应器形成感受到压力，那些周围的装置和热敏传感器，排列在洞腔的同围。我们可以根据这些信号推测里面状况朝着有利的方向发展。为了评估该注射系统，我们做了一个厚度为1lm角度为140 三角凹朝槽 来进行工作。说明大部分的医疗信息设备都有一个基础工作部分，另外还有一些辅助部件来完成某种特定的功能。模具成型技术 在现实中广泛应用，而且在大批量生产中多有应用，这篇文章即是研究成型过程在传统的成型压力系统中,其为系统提供很大的压力差,这种特点为模具成型过程提供了很好的动力源.然而,传统的成型过程在注射成型的过程中,特别是在微型模具的成型过程中,有两个很明显的问题.首先,在用单模腔成型微小结构的模具时,不同的温度和硬度会引起不一致的成型压力.一般来说,模腔中心的温度越高,中心周围的温度也会越高.其次,即使通过冷却和控制压力的方法来展平那些不平的区域,但是通过检测发现,热流量和压力仍是高于成型微型模具工作时所规定的压力,而且腔内的这种情况很不好控制,这样以来就只好通来侦测热流面不是温度来控制型腔中各种成型条件.这篇文章的作者，也就是该机器的设计者，他通过在模具重要部位安放一个叫做模具核心挤压机的部件来及时了解并控制模腔内成型的具体情况。这个部件配备有特殊装置来控制模腔内的压力、温度，并反馈回到显示装置上。这篇文章就向我们详细地阐述了这种机器的模型。模具成型的压力系统设计如图1所示，该结构为我们常用的模具结构图。首先，我们描述一下装备有piezo设备的模具成型压力机。我们用的pie20设备有一个最大厚度为13LM的装置，而且可以产生一个最大值为6KN的压力。因此，该注射压力系统所能产生的压力在06KN之间，注射机的压力系统有一个压力设备，该装置有一个特置的中心轴，并与一个传感反馈装置连在一块。这个压力装置是圆柱形的，直径为25mm，高度为54mm，它的温度约在20和120之间。压力传动装置的设计是对称的，它把动力和运动从压力装置上以一定的规律和方式传出去，这个圆柱体的传动装置向一个方向上不停地进行着传递工作，并由一个平面的辅助装置保证其只能在平面内作旋转运动。为了研究之便，我们特地用一个很小的传感器，使位移，压力、传感器、热量传感器很好地相互协调起来协同工作，当注射机的注射孔开始有位移并要接触到模腔时，位移传感器装置就会测出其位移，并作出下一步的控制动作。该位移传感器是非接触式传感器，其最大是量程为500lm ,误差可以控制在0.2lm以下。我们把一个核心模型放在模腔的中央，其结构是一个三角形的凹槽，以深度1lm顺次排列。核心表面有32768个三角形的凹槽组成，凹槽相邻的角度为140o ，距离为1m完成加工的产品组成一个直径为12mm厚度为1mm的盘状物。由是由在钢里面加入镍和磷元素制成的合金做的。有很好的硬度和耐磨性。三角槽的切制是由精度非常高的NC机切制而成的，有着异常高的精确度。有二组深度为12lm的废气排放口，依次排列在圆洞的周围。用一个真空泵抽出由于树脂的分解而产生的废气物。为保证精细模具的硬度，统一冷却那些盘状产品。我对使冷却水做曲线的循环运动。注射机依靠一个伺服马达系统，使其可以具备最高达150KN的夹紧力。评估微型注射系统以下是成型时的条件：材料：聚苯乙烯；注射温度：190；成型设备温度：80；注射速度：10mm/s；注射压力：34mpa；夹紧力：150KN。在这些条件下，我们分别对如下情景作了比较分析。第一种情况是在约1000Vr 电压下推动注射压力机工作，第二种是没有电压作用。图表3和4显示的是模具里边传感器的测量结果。注射压力的测量由位于注射压力机后面的压力计来测量，并以数字表格形式在输出装置上显示。第三组表格显示了成型一个周期的数据。首先，在第5.16秒，注射动作开始注射，注射压力也随之上升，从第5.6s开始注射压力在2秒之内迅速升至34MPA，模腔内的应力实行如图所标的传感器检测表明，也随着增加，只不过有大约0.35秒的延迟，最终可达到20MPA，约是注射压力的59%。在注射压力保持不变的那一阶段，模腔内的应力迅速下降到零。这充分证明，尽管存在着由注射机提供注射压力，但其中一部分由于模腔内的摩擦力的存在而被抵消，熔料在模腔内凝固的过程中，熔料因渐成为固体而其余部分也随之降低为零。在此过程中，中心位移也经历了与模腔内压力变化规律相似的变化。这说明注射中心也受到了反作用力，在经历大约14S的冷却过程后模具被打开了。比较低的表格表明了表面温度和热量扩散的过程。其中比较平直的那一段曲线显示的是保压阶段或者说是压力持续过程。图表显示的是表面温度连续上升的过程，此时，熔料经浇口源源不断地流经流道，最终达到成型模腔。在注射完成后，温度迅速上升，而后随即下降（在冷却作用下）特别是浇口附近的热量散的比较快，温度下降也比较明显。在图表4中，在第5.6s的时候，压力装置得到约1000V的电压，由于电压作用，模腔内的压力升至34MPA，中心的温度和压力也随之上升。切断电压后，中心也恢复到原始状态，但我们无法看到这一过程。下面，我们对是否微型注射压力机时产品的表面特征作一比较。图表5、6显示的是SEM照片而AFM的测量结果。从图片来看，三角形凹槽的表面粗糙度和均匀程度在这两种情况下并无明显区别。原因就是因与注射时的速度与模具微小结构的质量有关，另外三角形凹槽的深度和排列密度也是其原因之一。 附件2：外文原文Injection molding for microstructures controlling mold-core extrusion and cavity heat-fluxAbstract In this work we constructed an injection press molding system with a mold-core extrusion mechanism and a small sensor assembly for effectively duplicating microstructures to the mold products. The mold-core extrusion mechanism is driven by a piezo element to apply force on important area with microstructures. For example, after injection it increases the cavity pressure from 20 to 34 MPa. Small sensors consist of the pressure, displacement, and heat flux sensor assemblies,arranged around the small cavity. The signals showed us the physical phenomena inside the mold and may be further used as control signal. In order to evaluate this injection press molding system, we formed micro triangular grooves of pitch 1 lm and angle 140o. The mold-core extrusion gave better diffraction intensity by several percents. 1 IntroductionMany information and medical equipment contain functional parts with microstructures in the order of 1 lm and overall size of several millimeters. Molding is a mass production method widely used in duplicating three dimensional forms of these parts 14. This paper reports our study on one of the molding processes, namely, the injection press molding process.In contrast to regular injection molding process that injects molten resin at high pressure into the cavity for simultaneous filling and forming, injection press molding process separates the time of the two processes. Injection press molding process injects molten resin into a mold cavity at low pressure to keep the flow resistance small,and once the cavity is filled, applies large clamping force on molds to form microstructures. Injection press molding has superb transforming capability used for example, in forming optical disks and LCD light guiding plates.Conventional injection press molding applies large clamping force on molds for forming after the filling process. However, conventional injection press molding process has two problems for forming micro parts described above. First, in forming multiple micro parts with a single set of molds, the temperature and rigidity distributions are not uniform causing difference in forming pressure 5, 6. Generally, the temperature is higher around the mold center and the pressing force is higher around the perimeter. Secondly, even if one tries to flatten the uneven distribution with cooling or pressure control, sensors to monitor the heat flux or pressure are larger than the micro parts and cannot find these conditions within the cavity.Note that measuring heat flux instead of temperature allows monitoring resin solidification in the cavity.The authors of this paper devised mechanisms to (1) individually press each important micro structure area (we call this area the core) with a mold-core extrusion mechanism equipped with a small piezo element and (2) control pressure temperature, and especially the cavity heat flux for each core by arranging a set of sensors around each core and feeding back the sensor signals to the above piezo element. This paper reports our prototype of these mechanisms.2 Designing the injection press molding systemFigure 1 shows the mold we used. First we describe the mold-core extrusion mechanism design equipped with a piezo element. The piezo element used (KISTLER,Z17294X2) has a maximum free displacement of 13 lm and produces a maximum force of 6 kN with no displacement,thus the pressing force varies between 0 and 6 kN depending on the piezo element extension. The piezo element has a single axis force sensor (KISTLER, 9134A) integrated in it for pressing force feedback control. The piezo element unit size is 25 mm in diameter, 54 mm long and its temperature Fig. 1. Test mold range is )20 to 120oC. The symmetric design of the force transferring structure uniformly transfers the pressing force from the piezo element. This cylindrical force transfer mechanism moves in one direction and a planar surface keeps the shaft from rotating.A small sensor assembly was developed for our study in this paper. Displacement, pressure, and heat flux sensors compose the assembly. The displacement sensor measures the displacement at the mold-core extrusion mechanism where it presses the mold-core, and the displacement in the parting direction at the parting line.The displacement sensor is an eddy-current type noncontact displacement sensor (SINKAWA Electric, VC-202N) with range of 500 lm and resolution of 0.2 lm. The above 1 axis force sensor served as the pressure sensor to measure the cavity internal pressure.The heat flux sensor measured the cavity surface temperature and the heat flux. A pair of thermocouples embedded at depths 0.3 and 0.6 mm enabled these measurements with the principle of inverse heat conduction.We mounted the diameter 3.5 mm heat flux sensors on the gate, cavity and sprue lock pin (Fig. 2).We placed one mold-core at the mold center. The microstructure was triangular grooves arranged with pitch 1 lm. The core surface had 32,768 triangular grooves with 140_ angle that are 0.2 mm long on the perimeter of a 10.5 mm circle.Fig. 2. Cavity details and mold-core The finished product formed intoa 1 mm thick disk with diameter 12 mm. The core was made of steel (UDDEHOLM, STAVAX, 52 Rockwell hardness), with Ni-P plating. We cut the triangular grooves with an ultra precision NC machine (FANUC ROBOnano Ui).Two 12 lm deep air vent grooves were placed on the perimeter of the cavities. A vacuum pump pumped out residual air and gas from molten resin. To provide rigidity similar to a regular mold, we kept the entire 80 kgf mold size the same. For uniformly cooling the disk shaped product, we ran cooling water in a circular path. The injection molding machine (FANUC, ROBOSHOT a-15) has a servo motor type drive with maximum clamping force of 150 kN.3 Evaluating the injection press molding systemHere are the molding conditions: Resin: Polystyrene, Resin temperature at injection: 190 oC, Mold set temperature:80 oC, Injection speed: 10 mm/s, Holding pressure:34 MPa, and Clamping force: 150 kN. Under these conditions,we compared the case with a constant voltage of 1000 V applied to push the mold-core extrusion mechanism,and the case without pushing. Figures 3 and 4 show the measurements from the sensors inside the mold. The injection force measured with a load cell placed behind the injection molding machine screw derived the injection pressure in the figure. Fig. 3. Measurements Fig. 4. Measurementsof sensors (without) of sensors (with)Upper figures of Fig. 3 show the molding cycle. First at 5.15 s, the injection starts and the injection pressure suddenly rises. At 5.6 s, the injection pressure is held at 34 MPa for 2 s. The cavity pressure, measured by the 1 axis force sensor, increase with a 0.35 s delay, to reach only 20 MPa, which is 59% of the injection pressure. The cavity pressure quickly went down to about zero during the injection pressure holding period. This shows that despite the pushing force at the source of the injection molding machine, friction reduces pressure which is dropped at cavity. Also, when the resin solidified in the cavity, it parted from the mold to drop the pressure to zero. The core displacement shows a transition similar to the cavity pressure indicating that it was pressed back by the resin. After further cooling to 14 s, the mold was opened.Lower figures of Fig. 3 show the surface temperature and heat flux transitions. The horizontal axes are magni-fied in the lower figures around the pressure holding period.The figure shows the sequential surface temperature rise at the lock pin, gate, and cavity as resin passed over them. The heat flux maximized immediately after injection and gradually decreased. Especially at the gate, the heat flux went down to about zero during pressure holding.In Fig. 4, a voltage of 1000 V was applied to the piezo element for 2 s starting at 5.6 s. The voltage raised the cavity pressure to 34 MPa. The core gradually advanced with drop in cavity pressure from the position pressed in by the resin to eventually reach 9 lm ahead of its original position. Cutting the voltage retracted the core to its original position. But, we were not able to observe change in surface temperature and heat flux due to change in heat transfer from applying voltage.Next we compare form features on the product with and without the mold-core extrusion. Figures 5 and 6 show the SEM photographs and the AFM measurement results. The photographs reveal that the triangular grooves had a uniform pitch with smooth surface regardless of mold-core extrusion, and good form transfer to the products. The reasons are smooth flow of polystyrene and the small aspect ratio of the groove depth and pitch.一张CAD的总装配图和6张零件图说明书一份 湖南生物机电职业技术学院毕业设计任务书设计题目按键注塑模具设计课题类型产品设计类指导教师黄小军设计内容与技术要求一、设计内容根据塑件结构特点及生产批量要求，选择注塑成型模具结构（两板式的注射模具结构、浇注系统凝料自动推出的三板式注射模具设计或热流道浇注系统注射模具结构等），完成模具总体结构和零件结构设计。执行步骤：1.零件结构工艺性的分析：零件的结构、材料的性能、成型工艺等，确定模具总体方案；2模具总体结构设计：确定型腔数目，分型面，浇注系统结构，推出方式，成型零件结构，温度调节系统等；3模具零件结构尺寸设计：初选设备，设计浇注系统，设计推出机构，动、定模导向机构设计，成型零件设计及注塑机校核等；4采用计算机软件绘制模具装配图以及各零件图。二、技术要求1.组立图1张，零件图6-10张（根据模具结构要求包含成型零件及模具其他结构零件图）；2.组立图和零件图要求布图合理，尺寸和公差的标注符合标准要求；3.设计说明书一份（含必要的设计步骤、相关设计计算数据、注射机的选择及有关参数的校核），4000字以上。设计进度开题报告，查阅资料（1周）研究制品，选择设备，落实设计要求及约束条件。完成具体模具设计，并完成模具图的绘制（3周）毕业设计说明书的撰写、整理（1周）参考资料塑料模具设计指导国防工业出版社伍先明主编塑料成型工艺与模具设计 高等教育出版社 屈华昌主编塑料成型工艺与模具设计 中南大学出版社 张秀玲 黄红辉主编塑料成型模具 中国轻工业出版社 申开智主编简明塑料模具设计手册 北京理工大学出版社 齐卫东主编塑料模设计手册软件版 标准下载网湖南生物机电职业技术学院毕业设计课程名称： 课题名称： 按键注塑模具设计 指导教师： 班 级： 姓 名： 学 号： 成绩评定： 指导教师签字： 年 月 日27目录1 塑料成型工艺性分析11.1 塑件分析11.2 注射成型过程及工艺参数11.3 PE的性能分析22 拟定模具结构形式12.1 分型面位置的确定12.2 确定型腔数量和排列方式22.3 模具结构形式的确定23 注射机型号的确定33.1 所需注射量的计算33.2 注射机型号的选定33.3 型腔数量及注射机有关工艺参数校核34 浇注系统的形式和浇口的设计74.1 主流道的设计74.2 冷料穴的设计94.3 分流道的设计94.4 浇口的设计104.5 浇注系统的平衡114.6 浇注系统凝料体积的计算114.7 浇注系统各截面流过熔体的体积计算114.8 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核125 成型零件的结构设计和计算145.1 定模部分的型芯与型腔145.2 动模部分的型芯155.3 成型零件的强度及支撑板厚度校核166 模架的确定和标准件的选用187 导向机构的设计208 脱模推出机构的设计219 排气系统的设计2310 温度调节系统的设计2410.1 冷却系统2410.2 加热系统25设计总结26参考文献271 塑料成型工艺性分析1.1 塑件分析该塑件为按键，如图1-1所示， 图1-1 塑件零件图该塑件为按键,所用材料为PE,无颜色要求,生产批量为中批量。由塑件图分析可知,精度未注,采用一般经济级精度6级。所用塑料为聚丙烯,该塑料流动性好,注射充型流动平稳,塑件外设置有脱模斜度,脱模斜度为30-11.2 注射成型过程及工艺参数聚乙烯为典型的热塑性塑料，是无臭、无味、无毒的可燃性白色粉末。成型加工的PE树脂均是经挤出造粒的蜡状颗粒料，外观呈乳白色。其分子量在1万一loa万范围内。分子量超过10万的则为超高分子量聚乙烯f UHMWPE3。分子量越高，其物理力学性能越好，越接近工程材料的要求水平。但分子量越高，其加工的难度也随之增大。聚乙烯熔点为10-130C其耐低温性能优良。在一60下仍可保持良好的力学性能，但使用温度在80110。聚乙烯化学稳定性较好，室温下可耐稀硝酸、稀硫酸和任何浓度的盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨水、胺类、过氧化氢、氢氧化钠、氢氧化钾等溶液。但不耐强氧化的腐蚀，如发烟硫酸浓硝酸、铬酸与硫酸的混合液。在室温下上述溶剂会对聚乙烯产生缓慢的侵蚀作用，而在90-100下，浓硫酸和浓硝酸会快速地侵蚀聚乙烯，使其破坏或分解。聚乙烯在大气、阳光和氧的作用下，会发生老化，变色、龟裂、变脆或粉化，丧失其力学性能。在成型加工温度下，也会因氧化作用，使其熔体戮度下降，发生变色、出现条纹，故而在成型加工和使用过程或选材时应予以注意。正因为聚乙烯拥有如上特质，容易加工成型，因此聚乙烯的再生回收具有非常深远的价值。2注射工艺参数表1-1 PE注射工艺参数注射成型机类型螺杆式转速（3060）r/min料筒温度 后段160170 中段200220前段180200喷嘴温度250260模具温度4080喷嘴形式直通式注射压力70120Mpa保压力5060MPa注射时间05s成型周期40120s保压时间2060s冷却时间1550s注：源自参考文献1中的表4-181.3 PE的性能分析使用性能聚乙烯为白色蜡状半透明材料，柔而韧，比水轻，无毒，具有优越的介电性能。易燃烧且离火后继续燃烧。透水率低，对有机蒸汽透过率则较大。聚乙烯的透明度随结晶度增加而下降在一定结晶度下，透明度随分子量增大而提高。高密度聚乙烯熔点范围为132-135，低密度聚乙烯熔点较低（112）且范围宽。常温下不溶于任何已知溶剂中，70以上可少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等溶剂中。2 拟定模具结构形式2.1 分型面位置的确定在塑件设计阶段，就应该考虑成型时分型面的形状数量，否则就无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面选择是否合理，对塑件质量工艺，操作难易程度和模具设计制造有很大影响。因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。1) 分型面的选择原则1：(1) 分型面的选择应便于塑件脱模和简化模具结构，选择分型面应尽量使塑件开模时留在动模;(2) 分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除和修整;(3) 分型面的选择应保证塑件尺寸精度;(4) 分型面选择应有利于排气;(5) 分型面选择应便于模具零件的加工;(6) 分型面选择应考虑注射机的规格2) 分型面的选择方案(1) 分型面选择方案。分型面与开模方向垂直，位置选在直径为33的端面如图2-1所示，动模上的型芯凸出，开模后，塑件包紧型芯，留于动模，然后采用脱模板将塑件推出，整个塑件成型精度较高，模具也比较简单。 图2-1 分型面形式与位置综上所述，分型面选择方案，模具结构相对简单，塑件成型精度可靠，因此采用方案。2.2 确定型腔数量和排列方式该塑件为小型塑件，精度要求不高，又是中等批量生产，可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用、设备运转费用低一些，初定为一模四腔的模具形式。如图2-3所示。图2-3 型腔的排列2.3 模具结构形式的确定从上面分析中可知，本模具拟采用一模四腔，推件板推出，流道采用平衡式，浇口采用侧浇口，定模不需要设置分型面，动模部分需要一块型芯固定板和支撑板，因此基本上确定模具结构形式为A4型带推件板的单分型面注射模。3 注射机型号的确定3.1 所需注射量的计算1) 塑件质量、体积计算对于该设计，提供了塑件图样，据此建立塑件模型并对此模型用建模分析得：塑件体积 塑件质量 2) 浇注系统凝料体积的初步估算可按塑件体积的0.6倍估算，由于该模具采用一模四腔，所以浇注系统凝料体积为3) 该模具一次注射所需塑料PE体积 质量 3.2 注射机型号的选定根据以上的计算初步选定型号为XS-ZY-125，型卧式注射机，查表2其主要技术参数见表3-1。表3-1 XS-ZY-125型注射机主要技术参数额定注射量125cm3锁模力900KN螺杆直径42mm拉杆内间距260360mm额定注射压力150MPa最大开模行程300mm注射时间1.8s最大模具厚度300mm塑化能力50kg/h最小模具厚度200mm螺杆转速10140r/min定位孔直径100mm喷嘴球半径SR12mm喷嘴孔直径4mm合模方式液压-机械注：该注射机由上海塑料机械厂生产3.3 型腔数量及注射机有关工艺参数校核1) 型腔数量的校核(1) 按注射机的最大注射量校核型腔数量式中 K 注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取0.8； 注射机允许的最大注射量，=125cm3； 浇注系统所需要的塑件体积，=20.736 cm3； 单个塑件的质量或体积，=8.64g； 上式中 左边=4; 右边= 满足要求 (2) 由注射机料筒塑化速率校核型腔数量式中 K 注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取0.8； M 注射机的额定塑化量，该注射机为50kg/h=13.89g/s；t 成型周期，因塑件小，壁厚不大，取50s； m1 单个塑件的质量和体积，取； m2 浇注系统所需塑件质量和体积，取。上式中 左边=4; 右边= 满足要求2) 注射机工艺参数的校核(1) 注射量的校核注射量以容积表示，最大注射容积为 式中 模具型腔和流道的最大容积； V 指定型号与规格的注射机注射量容积，该注射机为125cm3; 注射系数，取0.750.85，无定型塑料取0.85，结晶型塑料取0.75，该处取0.75。倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑件在料筒中停留的时间就会过长。所以最小注射容积。故每次注射的实际注射容积应满足，而，符合要求。(2) 锁模力的校核当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大推力，其大小等于制件浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和乘以型腔内塑料熔体的平均压力。该推力应小于注射机额定的锁模力，否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。型腔内塑料熔体的推力：式中 型腔内塑料熔体沿注射机轴向的推力； A 塑料与浇注系统在分型面上积投影面积； 型腔内塑料熔体的平均压力，一般是注射压力的30%50%，PE流动性好，所薄壁容器类，取型腔平均压力为50Mpa； 型腔内塑料熔体的压力； 注射压力； K 压力损失系数，可在0.20.4的范围内选取，此处选0.4。上式左边=50A60A=右边，符合要求。(3) 最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力（见表3-1），应该大于注射成型是所需调用的注射压力，即式中 安全系数，常取。 注射成型是所需调用的注射压力实际生产中，该塑件成型时所需注射压力为70120Mpa,由于选用的是螺杆式注射机,其注射压力的传递比柱塞式要好,同时PE流动性好,因此注射压力选用90 Mpa。代值计算:左边=150MPa 右边=符合要求。3) 安装尺寸校核(1) 喷嘴尺寸 主流道的小端直径D大于注射机喷嘴，通常为对于该模具，取，符合要求。 主流道入口的凹球面半径应大于注射机注射机喷嘴球半径SR，通常为对于该模具SR=12mm，取，符合要求。(2) 最大与最小模具厚度模具厚度H应满足式中 ，而该套模具厚度，符合要求。4) 开模行程和推出机构的校核(1) 开模行程的校核式中 H 注射机动模板的开模行程，取300mm，见表3-1； 塑件推出行程，取22.5mm； 包括流道凝料在内的塑件高度为80mm其值为，符合要求(2) 推出机构的校核该塑件的推出行程为22.5mm小于注射的机推出行程，符合要求。5) 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核该套模具模架的外形尺寸为250mm250mm，而注射机拉杆内间距为260mm360mm，因360mm250mm，符合要求。注：对上面2、3、4、5的校核内容是与后面的模具结构设计交叉进行的。4 浇注系统的形式和浇口的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道,具有传质、传压和传热的功能,对塑料质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴和浇口。4.1 主流道的设计主流道置于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。1) 主流道尺寸(1) 主流道小端直径 (2) 主流道球面半径(3) 球面配合高度(4) 主流道长度由标准模架结合该塑料制件的结构决定取L=80mm (5) 主流道大端直径 (6) 浇口套总长2) 主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机反复接触，属易损件，对材料要求较严。因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质的钢材单独进行加工和热处理，采用碳素工具钢T10A热处理硬度为50HRC55HRC，如图4-1所示。图4-1 主流道衬套由于该模具主流道较长，定位圈和衬套设计成分体式较宜，其定位圈结构尺寸如图4-2所示。图4-2 定位圈3) 主流道衬套的固定主流道衬套的固定形式如图4-3所示。4-3 主流道衬套的固定形式4.2 冷料穴的设计冷料穴的作用是贮存两次注射间隔而产生的冷料及熔体流动前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴一般设置在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端有时也设冷料穴。同时冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧。本设计采用推板脱模机构，由于PE的弹性很强，故采用沟形头冷料穴， 4.3 分流道的设计1) 分流道的布置形式在分型面上与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的形式，但应遵循两个方面的原则：一是排列紧凑，缩小模板尺寸，二是流程尽量短，锁模力均匀。该流道布置采用平衡式2) 分流道的长度长度应尽可能短，结合模具尺寸结构，取分流道长度L = 30mm3) 分流道形状及尺寸圆形分流道截面积虽然效率高，但其是以分型面为界分成两半进行加工才利于凝料脱出，因而其加工工艺性不佳，不予采用。许多模具设计采用梯形截面，加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失，流动阻力均不大，一般采用如下公式（参考文献3公式5-5，5-6）可确定截面尺寸，即式中 B 梯形大底面的宽度(mm) m 塑件质量(g) L 分流道的长度(mm) H 梯形高度注：上述公式的适用范围，塑件厚度在3mm以下，质量小于200g，且B的计算结果在3.2-9.5mm才合理。由于，不在适用范围，需自行设计。分流道设计为梯形，由参考文献2中图9.2-12（分流道直径尺寸曲线一）和参考文献3中（常用分流道形状及尺寸）取得分流道直径，考虑到分流道长度系数，所以修正后分流道直径为，圆整为4.5mm。梯形斜角通常取，此处取；底部圆角R=1mm3mm，取R=1mm。其截面形状及尺寸如图4-6所示。 图4-6 分流道截面形状及尺寸4) 分流道表面粗糙度分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度常取，这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却塑料皮层固定形成绝热层，有利于保温。此处取Ra。5) 分流道与浇口连接形式分流道与浇口采用斜向与圆弧连接，这样有利于塑料的流动与填充，防止塑料流动产生反压力，消耗动能。4.4 浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度，补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状、尺寸、位置对塑件的质量产生很大的影响。1) 类型及位置的确定该模具是中小型塑件的多型腔模具，同时从所提供塑件图样中可看出，在底部36的圆周上设置浇口比较合适。类型选用常用的侧浇口，这类浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活选择进料位置。2) 浇口结构尺寸的经验计算矩形侧浇口的大小由其厚度，宽度和长度决定（参考文献1式6-5，6-6）h = ntb = 式中 h 侧浇口厚度（mm） b 侧浇口宽度（mm） t 塑件壁厚（mm） n 与塑料品种有关的系数，查文献1表6-4得 n = 0.7 A 塑件外表面积（mm2）代入数据得 h = 0.72.5 = 1.75mm。 浇口长度取 L = 1.0mm4.5 浇注系统的平衡对于该模具，从主流道到各个型腔和分流道的长度相等，形状及截面尺寸相同，各个浇口也相同，浇注系统显然是平衡的。4.6 浇注系统凝料体积的计算1) 主流道与主流道冷料井凝料体积2) 分流道凝料体积3) 浇口凝料体积很小，可取为0。4) 浇注系统凝料体积该值远小于前面对浇注系统凝料体积的估算，所以前面有关浇注系统的各项计算与校核符合要求，不需要重新设计计算。4.7 浇注系统各截面流过熔体的体积计算1) 流过浇口的体积2) 流过分流道的体积3) 流过主流道的体积4.8 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核1) 确定适当的剪切速率根据经验浇注系统各段的取以下值，所成型塑件质量较好。(1) 主浇道(2) 分浇道(3) 浇口(4) 其他浇口2) 确定体积流量1) 主浇道体积流量主流道体积体积流率并不大，取2) 浇口体积流量侧浇口用适当的剪切速率代入得3) 注射时间的计算(1) 模具充模时间(2) 单个型腔充模时间(3) 注射时间根据经验公式求得注射时间根据文献3中表3.3-5可知注射机最短注射时间，所选时间合理。4) 校核各处剪切速率(1) 浇口剪切速率，基本合理。(2) 分流道剪切速率，合理。式中 ，(3) 主流道剪切速率，基本合理。式中 ，。5 成型零件的结构设计和计算5.1 定模部分的型芯与型腔由于该塑件圆筒内的中间有一凸台，故需要在动，定模部分同时设置型芯。取凸台向小内径的一面为动，定模两型芯的接触表面。该模具的型腔开设在定模上。成型零部件工作尺寸计算有平均值法和公差带法两种。本设计为便于计算采用平均值法。塑件尺寸按经济级6级计算。（公式参考文献17-7，7-9，7-11，7-13，7-14）1) 型腔尺寸的计算（见图5-1）(1) 采用整体式型腔 (2) 尺寸的计算。其中塑件尺寸按入体原则查文献1表3-2（SJ1372-1987公差数值表）式中 塑件的平均收缩率，PE为2.0%； 塑件的尺寸公差，见上塑件尺寸公差值； 模具成型零件制造误差，该塑件 为小型塑件，取。 修正系数，对于中、小塑件，则得：型腔径向尺寸 ： 同理，型腔高度尺寸： 2) 定模上型芯尺寸的计算（见图5-2）(1) 采用台肩固定的形式，上底面用定模座板压紧。(2) 尺寸的计算。其中塑件尺寸按入体原则查文献1表3-2（SJ 1372-1987公差数值表）塑件尺寸 ，标注制造公差后得文献1公式7-8，7-12： 式中 塑件的平均收缩率，PE为2.0%； 塑件的尺寸公差，见上塑件尺寸公差值； 模具成型零件制造误差，该塑件 为小型塑件，取。 修正系数，对于中、小塑件，则得：型芯径向尺寸： 同理，型芯高度尺寸： 5.2 动模部分的型芯动模上型芯尺寸的计算（见图5-3）1) 采用台肩固定的形式，下底面用型芯固定板压紧。2) 尺寸的计算。其中塑件尺寸按入体原则查文献1表3-2（SJ1372-1987公差数值表）塑件尺寸 ，标注制造公差后得文献1公式7-8，7-12： 式中 塑件的平均收缩率，PE为2.0%； 塑件的尺寸公差，见上塑件尺寸公差值； 模具成型零件制造误差，该塑件 为小型塑件，取。 修正系数，对于中、小塑件，则得：型芯径向尺寸： 同理，型芯高度尺寸： 5.3 成型零件的强度及支撑板厚度校核1) 型腔壁厚的校核该型腔侧壁厚,因其直接为定模板,可按整体式圆形型腔，由公式7-481 式中 p 型腔内压力.MPa,一般为20-50MPa,取40 MPa r 型腔内半径,为33mm h 型腔深度, 为38mm 型腔材料的许用压力 ，一般中碳刚为160MPa H 型腔外壁高度 为35mm 考虑到导柱的长度和安装尺寸,预定的10mm显然满足上述尺寸,完全可以满足强度和刚度条件2) 型腔底板厚度的校核该型腔为整体式圆形行腔，按强度条件分析，由于最大应力发生在周边，所需底板厚度为（公式原自参考文献17-57）.，符合要求。式中 P 型腔内压力.Mpa，一般为20-50MPa,取40 MPa r 型腔内半径，为33mm 型腔材料的许用压力 为160MPa6 模架的确定和标准件的选用由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件结合标准模架，选用结构形式为A4型、模架尺寸为250mm250mm的标准模架，可符合要求。模具上所有的螺钉采用内六角螺钉；模具外表面不流有突出部分且外表面光洁，加涂防锈油。两模板之间流有分模间隙。1) 定模座板（315mm250mm，厚25mm）定模座板是模即与注射机连接固定的板，材料为45钢。通过4个M8的内六角圆柱螺钉（其规格为GB/T 70.12000 M812）与定模固定板连接；定位圈通过4个M6的内六角圆柱螺钉（其规格为GB/T 70.12000 M635）与其连接；定模板座与浇口套为H8/f8配合。2) 定模板（250mm250mm，厚50mm）用于固定型芯、导套。因定模板要有一定的厚度，并要有足够的强度，故采用Q235A制成，调制230HB270HB。其上的导套孔与导套一端采用H7/k6配合，另一端采用H7/e7配合；定模板与浇口套采用H7/m6配合；定模板与型芯采用H7/m6配合。3) 推件板（250mm250mm，厚25mm）推出机构中的一部分将塑件推出，要有足够的强度，故采用T10A，淬火43HRC58HRC；拉料杆孔与拉料杆之间采用H7/f6配合。型芯与推件板上型芯孔之间采用H7/f6配合。4) 型芯固定板（250mm250mm，厚32mm）该模具的型芯固定在型芯固定板上，采用45钢；拉料杆孔与拉料杆之间采用H7/m6配合；型芯与型芯固定板上型芯孔之间采用H7/m6配合。5) 支承板（250mm250mm，厚40mm）支承板要求具有较高的平行度和硬度，起到了动模固定板的作用，采用45钢较好，调制230HB270HB。6) 垫块（50mm250mm，厚63mm）(1) 主要作用在动模板上与支承板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的整体高度，以适应注射机的模具安装厚度要求。(2) 结构形式采用平行垫块。(3) 垫块材料该模具垫块采用Q235A制造。(4) 垫块高度的校核，符合要求。式中 顶出板限位钉的厚度，该模具没有采用限位钉，故其值为0； 推出板厚度，为16mm； 推杆固定板厚度，为20mm； 推出行程，为22.5mm； 推出行程富余量，一般为3mm6mm，取4mm。7) 动模座板（315mm250mm，厚25mm）材料为45钢。其上注射机的顶杆孔为16mm，其上用4个M12的内六角圆柱螺钉（其规格为GB/T 70.12000 M6120）与垫块、支承板和型芯固定板连接。8) 推出固定板（148mm250mm，厚16mm）材料为45钢。用4个M6的内六角圆柱螺钉（其规格为GB/T 70.12000 M816）与推杆固定板固定。9) 推板（148mm200mm，厚20mm）材料为45钢。其上的推杆孔与推杆采用H7/k6配合7 导向机构的设计导向机构主要用于保证动模和定模两大部分及其他零部件之间的准确对合。导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，设计的基本要求是导向精确，定位准确，并且有足够的强度，刚度和耐磨性，多采用导柱导向机构。由于采用的是标准模架，模架本身带有导向装置，因此只需按模架规格选用。1) 动定模合模导向机构设计时将导柱置于动模上，其导向部分的尺寸由文献2表7-1查得直径为25mm。导柱与推件板之间采用H7/f7配合；导柱与型芯固定板之间采用H7/k6配合；定模板之间采用H7/k6配合；导向时导向孔设计为通孔，便于导柱进入导向孔时排尽孔内的空气；导套与定模座板间采用H7/f7配合；导套与定模之间采用H7/ k6配合。为了防止模具安装时模具安装错误，因此将一边的导柱向内移动4mm。(1) 导柱的设计（见图7-1）导柱应高出型腔端面68mm，其长度为式中 型腔高度； 型芯固定板厚度； 推件板厚度。(2) 导套的设计（见图7-2）因为导套要穿过定模座板和定模板所以采用带头导套，导套壁厚常在310mm，导套孔工作部分的长度一般是孔径的11.5倍，2) 推出板的导向推出板在推出塑件过程，必须采用导向机构以使塑件受力均匀，保证塑件不变形，并起到复位的作用，由于该模具为卧式有四根导柱导向，无需另行设计导向机构。3) 顶板的导向顶板的导向机构采用导柱导套配合导向，由于推出时推出行程比较大，因此将导柱的另一端与动模座板之间采用H7/k6配合，其导向机构的设计如图7-3所示。8 脱模推出机构的设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构也称推出机构。1) 脱模机构的设计原则塑件推出(顶出)机构是注射成型过程中最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出不可忽视。在设计推出脱模机构时应遵循以下原则:(1) 尽量设置在动模的一侧;(2) 保证塑件不因推出而变形损坏;(3) 机构简单，动作可靠;(4) 良好的塑件外观;(5) 合模时的准确复位。2) 塑件的脱模机构由于本塑件的形状所确定，采用推板推出机构。推板推出机构在塑件表面不留推出痕迹，同时受力均匀，推出平稳，且推出力大，结构简单。3) 复位机构推出及复位时，导柱能够起导向作用，可以保证准确复位，无需另设复位杆。为保证推出板不掉下，故应将导柱长度设置较长。4) 脱模力的校核应用简单估算法对该套模具的脱模力进行计算。脱模力由两部分组成，由参考文献2的式（9.6-1）