异型管接头模具设计-管接头注塑模设计

目 录摘要1关键字11 前言21.1 本研究领域的国内外现状和发展方向21.1.1 现状21.1.2 国内的发展情况21.1.3 国外的发展情况21.2 本课题的研究内容、要求、目的、意义31.2.1 本课题的研究内容31.2.2 本课题的研究要求31.2.3 本课题的研究目的42 塑件成型工艺分析42.1 塑件的分析42.2 热塑性材料（POM）的注射成型过程52.2.1 成型前准备52.2.2 成型过程52.2.3 塑件的后处理52.3 热塑性材料的成型条件62.4 热塑性材料的性能分析62.4.1 使用性能62.4.2 成型性能62.4.3 聚甲醛的用途63 拟定模具的结构形式63.1 分型面位置的确定73.1.1 分型面设计原则73.1.2 分型面位置的确定73.2 确定型腔数量及排列方式73.3 模具结构形式的确定84 注射机型号的选择84.1 所需注射量的计算84.2 注射机型号的选定84.3 型腔数目及注射机有关参数的校核95 浇注系统形式和浇口及分流道的设计 135.1 主流道的设计 135.2 浇口结构尺寸的经验计算145.3 排气槽的设计156 模架的确定157 成型零部件的设计和计算157.1 成型零部件的设计157.2 成型零件工作尺寸的计算167.3 型腔壁厚计算198 脱模机构的设计和计算218.1 塑件生产的包紧力的计算218.2 脱模机构的设计229 合模导向机构的设计229.1 顶出系统的导向229.2 成型零件的导向及定位2210 温度调节系统的设计和计算2310.1 冷却系统的设计2310.2 冷却系统的计算2411 模具的拭模与修模2712 模具的三维实体图2713 结论32参考文献33致谢341异型管接头模具设计摘 要：本次设计详细介绍了异型管接头注塑模具设计，通过对模具结构的设计与分析，对聚甲醛这种热塑性材料的用途和功能了解，设计采用一模两腔单分型面和侧浇口。同时，采用了滑块、斜导柱和顶出套脱模机构。开模时，滑块靠斜导柱的作用侧抽芯，然后，顶出机构运动，将制件顶出，再靠塑件的自重掉落下来。顶出装置必须在滑块复位时提前复位，否则顶出套将阻碍型销前进。因此，弹簧必须要有迫使顶出机构复位的力。根据任务的要求，在塑件注塑成型过程中，模具需要有合适的温度，所以在模具上开设了四条冷却水管对塑件和模具的温度进行控制。设计流程包括：塑件材料性能分析、注塑机的选择、分型面设计、浇注系统的设计、成型零件的结构尺寸设计、塑件脱模机构设计、冷却系统的设计和主要成型零部件的制造。关键词：聚甲醛；滑块；型芯；型腔；浇口；冷却Mold Design of Heterotopous Pipe JointAbstract: The detailed design of special-shaped pipe fittings injection mold design, the mold structure design and analysis, on POM such thermoplastic materials the purpose and function of understanding, design using a mold two cavity single parting surface and the side gate. At the same time, using the slider, inclined guide pillar and the top of the sleeve ejection mechanism. A mode, the slider on the inclined guide pillar role of side core pulling, then, ejecting mechanism movement, will part ejection, and then rely on the plastic parts of the gravity fall down. Ejection device must be reset reset slider in advance, or ejector sleeve will hinder type pin forward. Therefore, the spring must have forced ejection mechanism reset force. According to the task requirements, in the plastic injection molding process, mold need the appropriate temperature, so the upper mold opened four cooling water pipe on the plastic parts and mold temperature control. The design flow includes: plastic material performance analysis, the choice of injection molding machine, the parting surface design, the design of gating system, forming part of the structure design, plastic parts demoulding mechanism design, cooling system design and the main molding parts and components manufacturing.Key words: Core, POM, Cativy, Gate, Cooling21 前言 1.1 本研究领域的国内外现状和发展方向1.1.1 现状近些年来，随着模具行业的快速发展，几乎各行各业都与模具行业有着越来越多的联系。并且在今后相当长一段时间内，还会快速发展。所以，在信息时代这个大环境下，模具行业要想更快、更稳的发展，抓住机遇并迎接挑战，积极洞悉这行业的发展趋势，采取相应的策略，提升自己的核心竞争力，有着重要的意义。1.1.2 国内的发展情况80 年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为 13%，1999 年我国模具工业产值为 245亿，至 2000 年我国模具总产值预计为 260-270 亿元，其中塑料模约占 30%左右。国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20、3Cr2Mo 、PMS、SM 、SM 等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在 30%以下，和国外先进工业国家已达到 70%-80%相比，仍有很大差距。原材料方面：尽 管 我 国 POM 的 市 场 需 求 不 断 攀 升 ， 但 由 于 我 国 对 POM 的 研制 开 发 相 对 较 晚 ， 国 内 POM 的 生 产 规 模 、 产 量 以 及 品 种 、 质 量 始 终 不 能 满 足 市 场的 需 求 。 我 国 POM 生 产 与 国 外 先 进 水 平 相 比 ， 仍 存 在 原 料 单 耗 高 、 装 置 规 模 小 、质 量 不 稳 定 、 品 种 牌 号 少 等 问 题 。造 成 我 国 POM 产 能 增 长 不 能 满 足 市 场 需 求 的 原 因 是 ： 国 内 POM 市 场 增 长较 快 ， 而 我 国 POM 生 产 的 基 础 比 较 薄 弱 ； 另 外 POM 是 资 金 和 技 术 密 集 型 的 材 料类 化 工 产 品 ， 我 国 巨 大 的 市 场 引 起 了 国 外 大 公 司 的 关 注 ， 外 国 公 司 一 直 想 以 其 产 品占 据 我 国 市 场 ， 不 愿 转 让 技 术 ， 使 国 产 POM 的 技 术 水 平 提 高 缓 慢 ， 不 能 满 足 用户 需 求 ； 再 有 就 是 长 期 以 来 ， 我 国 经 济 体 制 和 企 业 经 营 机 制 不 符 合 市 场 经 济 规 律 ，企 业 不 能 及 时 获 得 足 够 的 资 金 投 入 ， 制 约 了 POM 生 产 的 发 展 。1.1.3 国 外 的 发 展 情 况在制造技术方面，CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统，如美国 EDS 的 UG、美国 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer、美国 CV 公司的 CADS5、英国 Delta cam 公司的 DOCT5、日本 HZS3公司的 CRADE、以色列公司的 Cimarron、美国 AC-Tech 公司的 C-Mold 及澳大利亚Mold flow 公司的 MPA 塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具 CAD/CAM 技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模 CAD/CAM 系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0 系统及 CAE 软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好条件。1.2 本课题的研究内容、要求、目的及意义1.2.1 本课题的研究内容如何设计出结构简单、合理，生产效率高的模具，节约材料、降低成本，缩短模具设计的生产周期。这次的异型管接头注塑模设计，完整的分析、计算了所需数据，比较全面、系统的掌握注塑模设计生产的具体流程。加入了塑件的侧向抽芯设计过程，达到能自动脱模要求。1.2.2 本课题的研究要求（1）了解聚甲醛的性能，特点和使用环境。（2）注塑模具要结构简单、合理，能自动脱模。（3）此塑件表面不允许有印记，且要光滑。（4）流道设计合理，可保证产品质量并且又节约生产原材料。1.2.3 本课题的研究目的（1）培养自己的动手、创新能力。（2）熟练掌握相关计算机软件的绘图技能。（3）把理论与实践相结合，运用到生产实践中。（4）掌握进行模具设计的方法和过程，为走上工作岗位和撰写论文打下基础。2 塑件成型工艺分析从该塑件的外观可以看出为了要使此塑件的外观不留下痕迹，采用侧浇注制造。利用侧抽芯和顶出套的结构达到自动脱 。经分析在塑件外有管螺纹，并且需要侧1模抽芯，其型芯固定在滑块上并且把滑块装在矩形槽内，这样可以保证工作的可靠性，能够顺利地进行侧抽芯。2.1 塑件的分析41）塑件（如图 1）图 1 塑件图Fig 1 The graph of Plastic parts2)塑料名称聚甲醛（POM）3）生产纲领大批量4）成型工艺分析（1） 精度等级：采用一般精度 6 级（2） 脱模斜度：该塑件壁厚为 9mm，其脱模斜度查参考资料文献中的表 2-4，内表面的脱模斜度为 30130，由于外表面有螺纹故不需设斜度 1。2.2 热塑性材料(POM)的注射成型过程2.2.1 成型前准备：(1) 原料的检验：对 POM 是色泽、细度、和均匀读进行检查，由于 POM 不易吸湿，成型前一般不需5要干燥，但必须保证包装、运输、储存良 。2好(2) 料筒的清洗：在注射成型前如果注射机和料筒中残留的塑料与将要使用的塑料不同或颜色不一致时一定要清洗。对于螺杆式注射机通常采用直接换料清洗，换料清洗时，必须掌握料筒中的塑料和欲换料的特性，然后采用正确的清洗步骤，例如新塑料成型温度高于料筒中的残留塑料的成型温度时应将料筒的温度升高到新塑料的最低成型温度然后加入新料然后连续对空注射直到残存塑料全部清洗完毕，在调整温度进行正常生产。如果新塑料的成型温度低于残存塑料的成型温度时应将料筒的温度升高到残存塑料的最好流动温度后切断电源用新料在降温下进行清洗。如果新料的成型温度高，而料筒中的残存料是热敏性塑料则应选热稳定性塑料作为过度换料，先换出热敏性材料再用新料清洗热稳定性塑料。(3) 脱模剂的选用：注射成型时塑料制品的脱模主要取决于合理的工艺条件和正确的模具设计，但由于制品本身的复杂性或工艺条件控制不稳定成型造成脱模困难所以在实际生产中通常采用脱模剂。一般选用硬脂酸锌2.2.2 成型过程塑料在注射机料筒中经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔内成型，起过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶 。3段2.2.3 塑件的后处理由于塑件不均匀或由于塑料在型腔中的结晶、定向和冷却不均匀造成制品个部分收缩不一样，塑料不可避免的存在一些内应力，而内应力的存在往往导致制品在使用过程中产生变形或开裂，因此设法消除之。采用退火处理：把制品放在一定温度的烘箱中或液体介质中一段时间，然后缓慢冷却退火温度一般控制在高于塑料制品的使用温度 1020或低于塑料变形温度 1030。温度不宜过高否则会产生绕曲变形，温度过低则达不到目的。2.3 热塑性材料(POM)的成型条件1) 注射机：螺杆式2) 螺杆转速(r/min): 283) 喷嘴速温度()：170180喷嘴形式：直通式 4) 模具温度()：901205) 料筒温度(）)：前段：180190中段：170180后段：16017066) 注射压力(M Pa)：801307) 保压压力(M Pa)：50608) 注射时间(S)：2090高压时间(S)：05冷却时间(S)：2060成型周期(S)：501602.4 热塑性材料(POM)的性能分析2.4.1 使用性能聚甲醛综合性能好，比强度、刚度接近的金属，化学稳定性好，但不耐酸。热敏性强易分解，分解温度为 240。但 200时停留 30min 以上也可以发生分解，分解时产生有刺激性、腐蚀性气 。摩擦系数低，弹性高，线侧凹槽可以强迫脱模，塑4体件表面可带皱纹花样，但易产生表面缺陷，如毛斑、折皱、熔接痕、缩孔、凹痕等弊端。2.4.2 成型性能必须严格控制成型条件，嵌块应预热（一般 100150） ，料温取稍高于熔点（一般 170190）即可，不宜轻易提高温度，模温对塑件质量影响较大，提高模温可以改善表面凹痕，有助于熔料流动，塑件内外均匀冷却，防止缺料、缩孔、折皱，模温对结晶温度及收缩也有很大的影响，必须正确控制。一般取 75120，壁厚大于 4mm 的取 7590，宜用高速高压注射，塑件可以在较高温度时脱模，冷却时间短，但为了防止变形，应力不均，脱模后宜将塑件放在 90左右的水中缓冷或用整形夹具冷却。2.4.3 聚甲醛的用途可以代替铜、钢、铝、铸铁等，制造多种结构的零件及电子产品中许多结构零件。3 拟订模具的结构形式3.1 分型面位置的确定3.1.1 分型面设计原则分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。分型面可以是多个，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾 。5斜如何确定分型面，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7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：便于塑件脱模；。(1) 在开模时尽量使塑件留在动模内；(2) 应有利于侧面分型和抽芯;(3) 考虑和保证塑件的外观不遭损坏；(4) 尽力保证塑件尺寸的精度要求；(5) 有利于排气；(6) 尽量使模具加工简单。该塑料在进行塑件设计时已经充分考虑了上述原则，同时从所提供的塑件图可以看出该塑件有外管螺纹而且为三通管。因此，应该分两个方向进行抽芯，需要用到侧抽芯。3.1.2 分型面位置的确定打开模具取出塑件或凝料的面叫分型面，根据塑件的结构形式分型面选在异形管接头的水平中心面，如图 31。图 2 分型面Fig 2 Parting surface3.2 确定型腔数量及排列方式型腔数目确定的原则：1) 根据经济性确定型腔数目；2) 根据注射机的额定锁模力确定型腔数目；3) 根据注射机的最大注射量确定型腔数目4) 根据制品精度确定型腔数目。在本设计中，由于塑件属于小型塑件，而且精度要求不是非常高，生产批量较大，因此本设计采用了一模两腔的结构方式，对称分布。可以大大提高生产效率，降低生产成本。83.3 模具结构形式的确定根据该塑件的外部特征可以看出，此塑件的抽芯方向和脱模方向一致，为了使结构简单采用两型腔一分型面的结构形 。6式4 注塑机型号的选择4.1 所需注射量的计算1）塑件的质量和体积的计算对于该设计，根据零件图建立模型并且对此模型分析计算：塑料体积： V1=21.53 3cm塑件质量： m1=pV1 （1）=1.4121.53=30.362）浇注系统凝料体积计算按塑件体积的 0.6 倍计算，由于设计采用一模两腔，所以浇注系统的凝料体积为：V2=2V10.6 （2）=221.530.6=25.84 3cm3）该模具一次注射所需塑料体积：V=2V1+V2 （3） =221.53+25.84=68.9 3cm质量：m =97.15在注入模具时，由于流动阻力增大，加大了沿螺杆逆流量，再考虑安全系数，实际注射量 M 取为机器最大注射量的 0.85%。M=85%m=85%pV=85%1.4168.9 （4） 82.584.2 注射机型号的选定近几年来，我国引进注射机型号很多，国内注射机生产厂的新机型日益增多，掌9握使用设备的技术参数的注射机设计和生产所必须得技术准 。7备根据以上的计算初步选定型号为 SZ125/630 其技术参数见下表 4-1表 5 SZ125/630 卧式注射机Table5 SZ125/630 horizontal injection理论注射量/ 3cm140螺杆直径/mm 40注射压力/MPa 126注射速度/(g/s) 110塑化能力/(g/s) 16.8锁模力/KN 630拉杆内间距/mm 370320移模行程/mm 270最大模具厚度/mm 300最小模具厚度/mm 150锁模形式 双曲肘定位孔直径/mm 125喷嘴球半径/mm 154.2 型腔数目及注射机有关参数的校核1）型腔数目的校核（1） 由注射机料筒塑化速度校核型腔数目21/3608kmtn（6）10上式右边 282 符合要求式中K注射机最大注射量的利用系数结晶型塑料一般取 0.75M注射机的额定塑化量（g/h 或 /h）该注射机选 10g/s3cmt-成型周期取 70s单个塑件的质量和体积 =30.36g1m1浇注系统所需塑料的质量和体积 =36.43g2 2(2) 按注射机的最大注射量校核该型腔数目nmjk（7）21n（8） 上式右边=2.262 符合要求式中 注射机允许的最大注射量（g 或 ）该注射机为 140gnm3cm（3） 根据锁模力确定型腔的数目21FAPn（9）式中F锁模力（N）P型腔压力为（MPa）每个塑件的投影面积为（ ）1A2m浇注系统的投影面积为（ ）2已知锁模力为 630kN;型腔压力为 25 或 30MPa。通过计算得=2035 1A2m假设浇注系统的投影面积和塑件投影面积相等，即11=0.35 =712.25 2A12m（11）则 3601(72.5)03n（12） =5.8422）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：=av maxV（13）=0.75140=105 3cm式中 模具型腔和浇道的最大容积maxV指定型号与规格的注射机注射量容积 3a 注射系数取 0.75-0.85，无定型取 0.85，结晶型取 0.75 该处取 0.75若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留的时间过长。所以最小注射量 =0.25v=35minV3c所以每次注射的实际注射量容积 vinax（14）而 v=68.9 符合要求3c（2） 锁模力的校核锁模力为注射机锁模装置用于夹紧模具的力。所以注射机的锁模力必须大于由于高压熔体注入模腔而产生的胀模力，此胀模力等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积。10AFKP（15）12式中 F锁模力/kNK安全系数，常取 1.251.4P型腔压力/MPaA塑件及流道系统在分型面上的投影面积/ 2m已知型腔压力为 25 或 30MPa;浇注系统的投影面积为 1 倍塑件投影面积；塑件及流道系统在分型面上的投影面积为A= + =2035+712.25=2747.25 12 2（16）式中 S流道系统在分型面上的投影面积/ 2mn模腔数即 10AFKP（17）所以， 106307.24.5FKPA锁模力符合要求（3） 模具安装尺寸的校核注塑模安装尺寸需要校核的项目有：喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具外形尺寸及模具厚度。1.喷嘴尺寸注塑模主流道寸套始端凹坑的球面直径 D 应大于注射喷嘴头直径 d,以保证同心圆和紧密接触 D=d+(0.5 1)mm对于该模具 d=3.5mm.取 D=4mm 符合要求主流道入口的凹球面半径 应大于注射机喷嘴球半径 SRoSR通常为： =SR+（12）mmoS对于该注射机 SR=15mm 取 =16mm 符合要求o2.定位圈尺寸注塑模安装用定位圈外径应与注射机定位孔内径呈间隙配合，定位圈高度应小于定位孔深 。所以根据所选注射机的参数，定位圈直径 D= mm。定8度 0.2415位孔直径 mm。两者之间有较松动的间隙配合，符合要求0.125133.模具外形尺寸该套模具模架的外形尺寸为 200mm250mm,而注射机拉杆的间距为370mm320mm,因为 370250，所以符合要求。4.模具厚度注塑模的厚度必须在所选注射机的最大模具 300mm 到最小模厚 150mm 之间，该模具的厚度 H=20+80+80+40=220mm,符合要求。5.开模行程的校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注射机的最大开模行程。对于液压机械式锁模机构注射机，其最大开模行程由注射机曲肘机构的最大行程决定，与模具厚度无关。单分型面注塑模，其开模行程按下式校核H +（510） 12（18） 式中 注塑机的最大开模行程（移动模板台面行程）/mm塑件脱出距离/mm,取 25mm1包括流道凝料在内的塑件高度/mm 2所以，H25+35+（510）=65 70mm又由于 SZ125/630 卧式注射机的移模行程为 270mm，70mm270mm 所以开模行程也符合要求。浇注系统是指注塑模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道，它的作用是将塑料熔体顺利地充满型腔的各个部位。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重 。注射成型的基本要求是在合适的温度和压力下使足量的塑料熔体尽快充满10要型腔，影响顺利充模的关键在浇注系统的设计。5 浇注系统形式和浇口及分流道的设计5.1 主流道的设计（1）主流道的尺寸1）主流道小端直径：D=注射机喷嘴外径+（0.51）D=3.5+（0.51） 取 D 为 4mm2）主流道球面半径： =注射机喷嘴球半径+（12）0SR=15+（12） 取 =16mm0 0S3）球面配合高度： h=3mm5mm 取 h=3mm144)主流道长度：尽量小于 60mm 由于标准模架结合该模具的结构取L=20+15=35mm5)主流道大端直径： D=D+2Ltana=7.06mm 取 D 为 7mm6)浇口套总长： =20+10+h+2=35mm 0L（19）(2)主流道寸套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属于易损件，对材料要求较严，因模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道寸套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢单独进行加工和热处理，常采用碳钢如 T8、T10 等。热处理硬为 50HRC55HRC。如图 3图 3 主流道寸套Fig 3 The mainstream word bushing由于该模具主流道较易磨损，定位圈和寸套设计成分体式较宜。其定位圈结构尺寸如图 415图 4 定位圈Fig4 Positioning circle5.2 浇口结构尺寸的经验计算（1）侧浇口深度和宽度的经验计算经验公式 h=nt=3.5 取 2.5mm=3.7mm 取 4mm30nAw式中 h侧浇口的深度（mm）w浇口宽度 （mm）A塑件外表面面积（ ） 取 211802m2mt塑件厚度 （ ） 取 5mmn塑料系数 0.7（2）侧浇口的经验计算由于侧浇口的种类较多，现将常用的经验数据列于下表 7。表 7 侧浇口常用的经验数据Table7 The side gate of the empirical data used16塑件厚度/mm 深度 h 宽度 w 浇口长度/mm0.8 00.5 01.0 0.82.4 0.51.5 0.82.7 1.02.43.2 1.52 2.43.3 综上得侧浇口尺寸：深度 h=2.5mm宽度 w=4mm5.3 排气槽的设计由于此次设计的模具属于小型模具，可以用分型面来排气。6 模架的确定根据相关数据分析，选择 160L（1）模架中的 型号，其中 L=250，此模具要1A求自动脱模和侧抽芯，根据结构的需要对垫块做了一定的修改，各部分的设计和尺寸如下：动模座板：200mm250mm20mm定模板 ：200mm300mm40mm动模板 ：200mm300mm80mm垫块 ：40mm200mm80mm7 成型零部件的设计和计算7.1 成型零部件的设计构成模具型腔的零件统称为成型零件，主要包括凹模、凸模、型芯、镶块、各种成型杆和成型环。成型是直接和高温高压的塑件相接触，它的质量直接关系到制件质量，要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性，以承受塑件的挤压和料流的摩擦力，有足够的精度和适当的表面粗糙度（一般 Ra0.4um 以下） ，保证塑件制品表面的光洁美观和容易脱模。（1）凹模采用整体嵌入式，凹模镶块采用带轴肩台阶的圆柱形，然后嵌入固定板中，用垫板和螺钉将其固定。（2）型芯端面有螺孔，以便用于螺钉连接，方便脱模。具体形式如图 517图 5 型芯Fig5 Core7.2 成型零件工作尺寸的计算1）定模部分型腔的设计聚甲醛的收缩率一般为 1.5%3%，取聚甲醛的收缩率为 2%为计算标 。聚甲13准醛的一般精度等级为 6 级。同时得出塑件制件的尺寸公差。又由于塑件的外径D=48.00mm,所以查表得 =0.56，则凹模的制造公差为A 0.193zm（1） 按照平均收缩率计算凹模径向尺寸公式031)4zMcpLSs（20）式中 凹模的径向尺寸，mm塑料的平均收缩率，%cpS塑件径向公称尺寸，mmsL塑件公差值，mm凹模制造公差，mmz已知 = mm mm mm =0.021s0.56302.564s03.5648LscpS所以 当尺寸小于 50 时， ，当尺寸大于 50 时， ；zz0.131 335.0.02.54ML18（21）= 0.1350.142 34.2.56ML（22） = 0.14380.143 3.2.56ML（23）= 0.1485（2） 深度尺寸计算由聚甲醛的一般精度等级为 6 级，得出塑料制件的尺寸公差。按平均收缩率计算凹模深度尺寸公式3(1)4zMcpSH（24）式中 凹模的深度尺寸，mm塑料的平均收缩率，%cpS塑件高度公称尺寸，mmH塑件公差值， mm凹模深度制造公差，mmZ已知 =11.5mm 1S0.2cpS0.36m0.94Zmmm 23.5H.c.19=8.5mm 3SH0.2cpS0.36m0.94Zm=10.5mm 4 所以0.913(0.2)1.5.64M（25）= 0.90.923(1.).5.64MH（26）= 0.940.833(1.2)8.5.64MH（27）= 0.890.943(1.2).5.64MH（28） = 0.982）型芯直径的设计此型芯的结构计算公式 3(1)4ZMcpSL（29） 式中 凸模的径向尺寸，mmML塑料的平均收缩率，%cpS塑件径向公称尺寸，mms塑件公差值，mm凸模制造公差，mmz203(1)4zMcpSH（30）型芯的深度尺寸，mmM塑料的平均收缩率，%cpS塑件高度公称尺寸，mmH塑件公差值， mm型芯深度制造公差，mmZ已知 = = z41SL0.4830.5223SL1 0.1(.2)M（31）= 0.1239602 .123()54ML（32） = 0.123693）螺纹嵌块的工作尺寸计算（1） 塑件螺纹的工作尺寸.4dm大 =19.7dm中 =19.0dm小=056中 03z中0S(1+)cpzm大 大 中（33）= 0.190.2.456= .1930S(+)cpzmd中 中 中（34）= 0.1910.2.75621= 0.1950S(+)cpzmdd小 小 中（35） = 0.190.2.56= .198上式 塑件外螺纹大径基本尺寸Md大塑件外螺纹中径基本尺寸中塑件外螺纹小径基本尺寸小螺纹嵌块内螺纹大径基本尺寸Sd大螺纹嵌块内螺纹中径基本尺寸中螺纹嵌块内螺纹小径基本尺寸S小（2） 螺纹嵌块内螺纹的螺距尺寸(1)2ZMcpsPt（36）=（1+0.02）40.06/2=4.080.03螺纹尺寸公差， 塑件外螺纹螺距Zst7.3 型腔壁厚计算为了要安装热喷嘴，型腔设计为圆形组合式。1. 侧壁厚度计算按刚度条件计算有120.75().rpES（37）按强度条件计算有12Srp（38） 22式中， E模具材料的弹性模量（MPa） ，碳钢为 2.1 MPa510P型腔压力（MPa）刚度条件，即允许变形量（mm）模具材料的许用应力（MPa）r型腔半径（mm）已知 r=48mm, E= MPa, 52.10P=30MPa, =0.07, =160MPa按刚度条件计算有15250.74830.7)21483S（39）S1.36mm按强度条件计算有126048()3（40） S12.7mm所以取 S 的值必须大于 12.7mm。2. 底板厚度计算按刚度条件有1430.9)sprhE（41） 按强度条件有2312.()sprh（42）式中， E模具材料的弹性模量（MPa） ，碳钢为 2.1 MPa510P型腔压力（MPa）刚度条件，即允许变形量（mm）模具材料的许用应力（MPa）已知 r=48mm, E= MPa, 52.10P=30MPa, =0.07, =160MPa按刚度条件计算有143508.9()2.1.7sh（43）10.92mmsh按强度条件计算有=12.46mm 1230481.()6s（44） 所以取 值必须大于 12.7mm。sh由于型腔上还要打冷却水道，会降低底板的强度，所以应将 s 和 的值扩大。最h后取 s 的值为 20mm 和 的值为 18mm。sh8 脱模机构的设计和计算注射成型后，塑件在模具先冷却定型，由于塑件的收缩，对型芯产生包紧力，塑件要从模腔中脱出，就必须克服因包紧力面产生的摩擦阻力。一般而言，塑料制件钢开始脱模时，所需克服的阻力最大，及所需的脱模力最 。根据本模具的设计，本15大模具的动力机构完全可以克服脱模力。8.1 塑件产生的包紧力的计算壳体型塑件脱模阻力 按薄壁和厚壁两种类型考虑，每种类型塑件再根据端面几24何形状进行计算。分辨薄壁和厚壁的条件是：塑件厚壁与其内孔直径之比小于 1/20，及 t/D1/20 则为薄壁塑件；若塑件壁厚与其内孔直径之比大于 1/20,即 t/D1/20则为厚壁塑件。因为塑件 t 为 5mm,D 为 48mm,所以 t/D1/91/20,可知此塑件是厚壁塑件。又因为塑件端面为环形，可根据下面公式计算：212cos()(rELftgQuK（45） 式中， E塑料的拉伸模量（MPa）塑料成型平均收缩率（%）L塑件包容型芯的长度（mm）u塑料的泊松比脱模斜度f塑料与钢材之间的摩擦因数r型芯大小端的平均直径(mm)B塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（c）由 f 和 决定的无因次数，可由1K计算得1sincof由 和 决定的无因次数，可由2计算得2css因为塑件内外两层都是 PET，因此计算脱模阻力时可以 PET 的参数计算。已知， E= MPa, =2%, L=65mm, u=0.43, =152.10f=0.15, r=39mm, , t=5mm224180.6Bm1.sin1co.3K2395.coss25所以， 5248.102%6cos1(0.51)08.64(.439).3tgQ 43.N8.2 脱模机构的设计在本次设计中，采用的脱模机构是先由滑块和斜导柱在分模时进行侧抽芯，使得塑件的测孔部分被脱出，同时浇道凝料也被强行脱出，再用件顶出套顶动塑件。在自身重力的作用下浇道和凝料就会掉落下来。顶出套采用直筒圆柱形，顶出套用热作模具钢制造，最后经表面氮化处理，配合段面的表面粗糙度为 Ra0.8um。为避免推板运动时发生偏斜，造成运动卡滞或推杆弯曲损坏等问题，设计推出导向装置。模具采用 4 根导柱导向，并设置道套。9 合模导向机构的设计9.1 顶出系统的导向顶出装置在模具内往复运动，除滑动配合外，其余部分都处于浮动状态，在本次设计中，采用的是设支撑柱外加导套，这样可以使支承柱兼起导向的作用。9.2 成型零件的导向及定位模具在进行装配和调模试机时，保证动、定模之间有一定的方向和位置。导向零件要承受一定的侧向力，起导向和定位的作用。当模具牢靠的装在注射机上后，模具在注射成型过程中，如果模具上无精定位装置，动、定模的正确定位由注射机的拉杆精度保证；如果模具有精确定位装置，动、定模的正确定位由模具的精确定位装置保证。此次设计用四个直径相同且对称分布的导柱。由于动模采用顶出套顶出塑件，所以导柱常设在定模。各导柱、导套及导向孔的轴线应保证平行，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。在合模时要使导向零件先接触，避免凸模先进入型腔，导致成型零件损坏。所以导柱长度必须比凸模度面高出 68mm。导柱固定部分按 H7/h7,过渡配合。导柱滑动部分按 H7/f6 间隙配合。导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4um。下图为导柱和顶出套的设计：26图 6 导柱Fig6 Guides图 7 顶出套Fig7 Top sets out10 温度调节系统的设计和计算10.1 冷却系统的设计模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产效率。所以模具上需要添加温度调节系统以达到理想的温度要求。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融的塑料的热量尽快传给模具，以便使塑件可靠冷却定型并可迅速脱模。提高塑件定型质量和生产效率。因为水的比热容大，传热系数大，成本低，且低于室温的水容易取得，所以冷却27水普遍使用。用水冷却即在模具型腔周围或型腔内开设冷却水通道，利用循环水将热量带走。冷却装置的设计要考虑以下几点：（1） 保证塑件收缩均匀，维持模具热平衡。（2） 冷却水孔的数量越多，径孔越大，对塑件冷却也就越均匀。（3） 水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即水孔的排列与型腔形状尽量吻合。（4） 浇口处要加强冷却。一般熔融塑料填充型腔时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低。因此浇口附近应加强冷却，通冷却水，而在温度较低的外侧只需通过经热交换后的温水即可。（5） 降低入水与出水的温度，可通过改变冷却孔道排列的形式。（6） 要结合塑料的特性和塑件的结构，合理考虑冷却水通道的排列形式。如塑件的收缩率，壁厚等。（7） 冷却水通道要避免接近塑件的熔接痕部分，冷却通道的密封性要好，冷却通道的进口与出口接头尽量不要高出模具外表面。此次设计是采用简单流道式，即通过在模具上直接打孔，并通过冷却水而进行冷却，是最常见的一种形式。10.2 冷却系统的计算塑料传给模具的热量与自然对流到空气中的模具温度、辐射到空气中的模具热量及模具传给塑料机的热量的差值即为用冷却水扩散的热量。忽略模具因空气对流、热辐射以及与注射机散发的热量，不考