毕业设计（论文）-圆形笔筒模具设计

华南理工大学广州学院毕业设计论文PAGE28本科毕业设计（论文）说明书一种圆形笔筒模具设计学院华南理工大学广州学院专业班级XXXXXXXX学生姓名XXXXXXXX学生学号XXXXXXXX指导教师XXXXXXXX提交日期2015年华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书PAGEPAGE17华南理工大学广州学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本人完全了解华南理工大学广州学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照有关要求提交学位论文的印刷本和电子版本；华南理工大学广州学院图书馆有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；可以采用复印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的的前提下，可以公布论文的部分或全部内容。学位论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月作者联系电话：电子邮箱：摘要根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，选择塑件制件尺寸。本模具采用一模4件，边浇口进料，注射机采用海天80XB型号，设置冷却系统，CAD和UG绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。按国家职业定义，模具设计是：从事企业模具的数字化设计，包括型腔模与冷冲模，在传统模具设计的基础上，充分应用数字化设计工具，提高模具设计质量，缩短模具设计周期的人员。模具，是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品，同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。大到飞机、汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型。用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。所以模具又有“工业之母”的荣誉称号。模具设计与制造专业的培养目标是：培养德、智、体、美等方面全面发展，具有良好的职业素质，面向制造行业，从事模具设计、模具加工工艺编制、冲压和塑料成型加工、数控机床的操作以及生产管理等工作的高等技术应用性专门人才。体现为制造方面达到模具制造的补师水平，设计方面达到助理设计师的水平

关键词：机械设计；模具设计；CAD绘制二维图；UG绘制3D图，注射机的选PPtractAccordingtotherequirementsoftheplasticproducts,understandtheuseofplasticparts,thispaperanalyzesthetechnologyofplasticparts,suchassizeprecisiontechnicalrequirements,chooseplasticsproductsize.Thismouldadoptstheexactlya,pointgatefeeding,injectionmachineadoptstheHaitian80XBmodel,setting,coolingsystem,CADandUGdraw2dassemblyfigureandpartsgraph,selectingmouldreasonableprocessingmethod.Attachinstruction,tousethewordsofthesystembriefly,conciseschematicdiagramandthecalculationandanalysisofplasticparts,thusmakingreasonablemolddesign.Accordingtothenationalprofessionaldefinition,moulddesignis:engagedintheenterprisemoulddigitaldesign,includingtypecolddiecavityand,inthetraditionalmolddesign,andonthebasisofmakingfulluseofdigitaldesigntools,improvethediedesignquality,shortenthediedesigncycleofpersonnel.Mold,aspecialtypeofstructurethroughcertainwaymakesmaterialmoldingofakindofindustrialproduct,butalsocanhavecertainbulkproductionoutofshapeandsizeoftherequirementsofindustrialproductspartsaproductiontools.Bigtoairplanes,cars,smalltoteacup,nail,almostalloftheindustrialproductsmustrelyonmolds.Withmoldproductionpartshavehighprecision,highconsistencyandhighproductivityisanyotherprocessingmethodcanmatch.Mouldtoagreatextentdeterminethequalityofproductsandtheefficiencyandtheabilityofnewproductdevelopment.Sodieand\"themotherofindustrial\"honorarytitle.Keywords:mechanicaldesign;Moulddesign;CADdrawing2dfigure;UGrendering3Dmap,moldflowanalysis,injectionmachineofchoice目录摘要 2PPtract 3前言 6第1章绪论 71.1模具在加工工业中的地位 71.2模具的发展趋势 81.3设计在学习模具制造中的作用 9第2章塑料材料分析 92．1塑料材料的基本特性 92．2塑件材料成型性能 102．3塑件材料主要用途 10第3章圆形笔筒模具设计 103.1注射模设计的基本步骤 103.2制品分析 113.3笔筒原料（PP）的成型特性与工艺参数 123.4模具设计 143.4.1注射机选择[1] 14注射机的初步确定 15注射机相关参数 163.4.2模具结构及工作过程 183.4.3浇注系统结构设计 213.4.4成型零部件设计与尺寸计算 283.4.5分型面及排气系统设计 303.4.6模架的选择 313.4.7合模导向机构设计 323.4.8.脱模机构设计 333.4.9温度调节系统的设计 353.4.10模具的装配 42总结 44致谢 45参考文献 46前言光阴似梭，大学四年的学习一晃而过，为具体的检验大学的学习成果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即此次设计的课题为《塑料万向单向阀的设计》注塑模具。本次毕业设计课题部件，应用专一，但成型难度大，对模具工作人员是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。本次设计以大口径笔筒为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具的装配等一系列模具生产过程，能起到很好的学习致用效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件，把以前学过的基础课程综合应用到本次设计当中来，在设计中除使用传统方法外，同时引用了CAD、UG、Pro/E等专业制图软件，使用Office办公软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。本次设计非常感谢各位专业老师的精心教诲和各位同学的帮助。由于实际经验和理论技术有限，设计过程中的不足和错误在所难免，希望各位老师批评指正。第1章绪论1.1模具在加工工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具，例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外，模具对制品的成本也有影响，当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的，由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求，模具制造也不断向前发展！1.2模具的发展趋势近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：（1）加深理论研究：在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。（2）高效率、自动化：大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。（3）大型、超小型及高精度：由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。（4）革新模具制造工艺：在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。（5）标准化：开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。1.3设计在学习模具制造中的作用通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。第2章塑料材料分析2．1塑料材料的基本特性PP是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性，使PP具有良好的综合理学性能。丙烯腈使PP有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使PP坚韧，苯乙烯使PP有良好的加工性和染色性能。PP价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。PP无毒，无气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽，、不透明，密度为1.02--1.05。既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对PP几乎没有影响，PP不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。PP表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂，PP有一定的硬度，他的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加工，经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度约为93耐气候性差，在紫外线作用下PP易变硬发脆。PP的性能指标：密度1.02——1.05（），收缩率，熔点，弯曲强度80Mpa，拉伸强度3549Mpa，拉伸弹性模量1.8Gpa，弯曲弹性模量1.4Gpa，压缩强度1839Mpa，缺口冲击强度1120，硬度6286HRR，体积电阻系数，收缩率范围内。PP的热变形温度为93118℃，制品经退火处理后还可提高10℃左右。PP在-40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40100℃的温度范围内使用。2．2塑件材料成型性能PP易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此，成型加工前应进行干燥处理；PP在升温时黏度增高，黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式，成型压力较高，塑件上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响及小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，要求塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在6080。PP比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。。2．3塑件材料主要用途PP在机械工业上用来制造空调涡轮、泵业轮、轴承、把手、管道、管连接件、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等，汽车工业上用PP制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管等，还可用PP夹层板制小轿车车身。PP还可用来制造水表壳，纺织器材及家具等。第3章圆形笔筒模具设计3.1注射模设计的基本步骤注射模设计主要有以下几个基本步骤完成[1]：（1）模具结构型式及注射机的初步确定：这其中包括对塑料制品的可行性分析以及计算所需的物料质量和体积，还有分型面的确定、型腔数量、注射机的选择及其校核等方面。（2）浇注系统：将熔融塑料由注射机喷嘴引向闭合型腔的通道称为浇注系统，它对熔体冲模时流动特性以及注射成型质量具有重要影响。通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成；（3）合模导向机构：通常由导柱和导套（或导向孔）组成，它用于确定动模与定模合模时的相对位置，以确保动模与定模准确对合，保证制品形状和尺寸的精确度。（4）成型零部件：通常由型芯和凹模组成，决定塑件的形状和尺寸，包括对工作尺寸的计算；（5）侧向分型与侧向抽芯机构：当塑料制品带有侧凹或侧孔时，在开模顶出制品之前，必须先进行侧向分型，即从制品中拔出成型侧凹或侧孔的掰合模块或侧向型芯，然后方能顺利脱模。侧向分型或侧向抽芯机构就是为了实现这类功能而设置的一套侧向运动装置；（6）推出（顶出）机构：在开模过程中，将塑件及浇注系统凝料从模具中推出或顶出。通常由推杆、推杆固定板、推板、主流道拉料杆、复位杆以及导向机构组成。（7）排气系统：用以将成型过程中的气体充分排除，以避免造成成型缺陷；（8）温度调节系统：模具成型过程中，模具温度会直接影响到所料熔体的充模、定型、成型周期和塑件质量，其中包括模具的加热，冷却系统的排列及具体形式、尺寸，冷却元件的选用等；3.2制品分析制品的三维图如1所示：图1制品三维图制品外表简单，但是内部的挡水板圈的精度要求很高，必须能和硅胶圈有较好的密封性能，不能有毛糙等之处。管件注塑材料选用PP，成型收缩率:0.1-0.4%，在注塑成型过程中因为壁拐角处的受力不均匀造成了收缩率的不一致，这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率。由于管件的主体起到固定作用，它的内部结构也是很关键的部分，就相应的给注塑带来了一定的难度。(1)分型面应取其投影面最大位置,即是两条中心线所构成的平面(图1主视图剖切面位置),因此模具需要采用四向侧向抽芯。(2)使用一模一腔单分型面结构,由四个活动型芯成型塑件的内表面,其中三个选用液压抽芯，另一侧抽选用斜导柱抽芯,合模时,由动模上的楔紧块将其锁紧,同时斜滑块都限制在各自的导轨上移动。(3)考虑到浇注系统冷料情况以及PP塑料的特性,该塑件采用点浇口较为合理,。(4)由于对于制品的外观要求的不是很高，所以采用推杆推出的传统的顶出机构。(5)由于采用三向侧抽芯机构,型芯之间会发生动作干涉,关键要设计一个液压系统来控制三个油缸的动作顺序，同时应注意开合模侧抽芯动作的先后顺序，同时用弹簧机构避免斜导柱抽芯机构复位是发生干涉等类似的情况发生。(6)塑件结构较为复杂，很多转角，故冷却不均是必然的，综合考虑了侧抽跟模具的具体结构，选择分别对塑件两侧进行冷却，由于塑件形状不规整，动定模板冷却水道略有差异。(7)塑料PP在成型过程中,由于高温下容易分解,析出的气体对模具材料表面产生腐蚀作用。同时加入约30%的CaCO3填充剂,对模具材料的磨损较为严重,模具材料选用18Ni250,而且进行表面氮化或镀硬Cr处理[2]。3.3笔筒原料（PP）的成型特性与工艺参数聚氯乙烯的主要特点是电性能好,耐酸碱力极强,化学稳定性好，有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击能力，可单独用做结构材料[3]。制品原料为聚氯乙烯（PP），其为无定型聚合物，具有非常好的几何稳定性、热稳定性和透明性，电绝缘性能优良。在加工过程中，如果含有水分，会使制品表面缺乏光泽，产生细微的气泡，从而降低制品的力学性能和电性能，模体内成型前最好将物料进行干燥。PP加工性能差，融化速度慢，可用螺杆注射机成型。喷嘴用直通式或自锁式，但应防止飞边。宜采用高料温、高模温、高压注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔、变形[4]。PP的主要性能及加工工艺参数如下[5]：物理性能：密度 1.38～1.50g/cm3比体积 0.69～0.74cm3/g吸水率（24小时长时期） 0.07～0.4%热性能：熔点℃175～200热变性温度：（0.46Mpa）/℃ 67～82收缩率 0.1～0.4%燃烧性 难燃热变形温度45N/cm80～175弯曲强度/Mpa80～110拉伸强度/Mpa40～60拉伸弹性模量/GPa2.5～4.2弯曲弹性模量/Gpa2.1～3.5压缩强度/Mpa5.0～9.0缺口冲击强度/kJ/㎡2.5～5.1冲击韧度（悬臂梁缺口） 58KJ/m2硬度/HRD65～85布氏硬度HB R110～120电气性能：体积电阻率/Ωcm1012～1016介电常数（60Hz） 3.2～4.0介电损耗角正切（60Hz） 0.07～0.02耐电弧性/s 60～80化学性能：日光及气候影响：受日光的作用易产生光降解变色，变色的程度取决于聚合物的降解程度，颜色从白色到粉色、浅黄色、褐色、红棕色、红黑色和黑色不断变化。耐酸性及对盐溶液的稳定性：能耐有机酸、盐等水溶液耐碱性：对碱类化合物稳定耐油性：对汽油、矿物油等稳定耐有机溶剂性：受许多烃类、酮类、高级脂肪族侵蚀而软化或溶体，对醇类稳定。成型条件：注射机类型 螺杆式密度 1.38～1.50g/cm3收缩率 0.1～0.4%预热：温度 70～90℃时间 4～6h料筒的温度：后段 160～170℃中段 165～180℃前段 179～190℃喷嘴温度 179～190℃模具温度 30～60℃注射压力 80～120Mpa注射时间 15～60s保压时间 5～10s冷却时间 15～60s总周期 35～130s螺杆转速 78r/min适用注塑机类型 螺杆注射机3.4模具设计3.4.1注射机选择[1]估算塑件体积使用PRO/E软件画出三维实体图，自动计算出所画图形浇道凝料和塑件的体积。体积核算得知V=217.11cm3，曲面面积=115.35cm3，质量=303.95g.该产品材料为PP，查书本得知其密度为1.38-1.50g/cm3，收缩率为0.1-0.4﹪，为求实际生产的最大理论差值，计算时平均密度取为1.40g/cm3，平均收缩率为0.4﹪。注射机的初步确定（1）根据注射量选择注射机[6]：模具在工作时的实际用料量（V）应为注射机最大注射量（Vmax）的25%~80%。即0.25Vmax≤V≤0.8Vmax（3-1）用料量：V=nV1+V2 （3-2）式中V—模具要求的实际用料体积，cm3 V1—制品体积（单个型腔容积），cm3 V2—料把体积（浇注系统容积），cm3 n—模具型腔数由Pro/E计算得出V1=217.11cm3V2=8.83cm3∴V=217.11+8.83=225.95cm3225.95/0.25=903.3cm3225.95/0.8=282.4cm3所以注射机的注射量应在282.4～903.3cm3之间（2）根据注射压力选择注机：由上节可知PP的注射压力为80～120Mpa，所以注射机的注射压力应大于120Mpa。（3）根据模具工作时的胀模力选择注射机：按下式选择注射机的锁模力： F≥P （3-3）式中 F－注射机的标定锁模力，kN；P－模具工作时的胀模力，kN；胀模力主要来自于模内物料的反压力，通常可用下式计算。 P=0.1·PmA （3-4）式中 P－胀模力，kNPm－模腔压力，MPa（常取20~50Mpa）A－型腔及流道在分型面上的总投影面积，cm2取Pm=50Mpa ∴P=0.1·PmA=0.1×50×115.35=576.75kN假设模具胀模力增加15%，则115%·P=663.26kN所以注射机的锁模力应大于663.26kN。综合以上参数并考虑到本套模具总体厚度较一般的模具厚，初步选择注射机型号为SZG-500/200。注射机相关参数表3-1注射机相关参数[7]项目SZG-500/200注射装置螺杆直径mmФ55螺杆长径比L/D20.2理论注射容积cm³500实际注射质量（PP）g实际注射质量oz注射速率g/s173塑化能力g/s注射压力Mpa110螺杆转速r/min0～180合模装置锁模力KN2000移模行程mm500拉杆有效间距mm570×570最大模厚mm500最小模厚mm280顶出行程mm顶出力KN其它油泵最大压力MPa16料筒加热功率KW10.5油泵电机功率KW15外形尺寸（长×宽×高）mm机器重量（约）t数据来源：中国塑料行业网（）图3-2注射机喷嘴及开模行程距离尺寸◆最大注射压力的校核[5]笔筒的设计材料为PP，所需注射为80-130MPa，而所选注射机压力为200MPa，所以注射压力符合要求。◆最大注塑量的校核注射剂的理论注射量是500cm³，所以M=500×1.4=700g通过SolidWorks建模分析，塑件质量M1为303.95g。凝道的质量M2未知，按照塑件质量的0.6计算，所以注射量为M=303.95×1.6=486.32g＜700g，符合要求。◆锁模力的计算流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A2在模具设计上是未知数，根据多型腔模的统计分析，A2是每个塑件在分型面上的投影A1的0.2—0.5倍，软件计算出笔筒的曲面面积是115.35cm2，所以A1=115.35cm2A=nA1+A2=1.6×115.35=184.56cm2所以F=A×P型=184.56×30=5536.8KN，选定的注塑机的压力为20000KN，满足要求。◆注射压力的校核Pe>=k×Po=1.25×120=150Mpa注射压力校核合格。3.4.2模具结构及工作过程总体结构图2模具总体结构图3模具总体结构图4模具总体结构1定模座板2垫板3拉杆导柱4复位杆5圆柱压缩弹簧Ⅰ6动模板7带头导柱8带头导套9定模板10带头导套11直导套12推料板13定模座板14顶出套15内六角圆柱头螺钉M10×7216圆柱压缩弹簧30×4017圆形拉模扣Φ1618定距拉杆19推板导柱20限位块21内六角圆柱头螺钉M8×2022推板导套23推杆固定板24推板25动模型腔26水嘴27液压抽芯系统28侧型芯压紧块Ⅰ29侧型芯固定块30楔紧块Ⅰ31侧型芯Ⅰ32内六角圆柱头螺M10×4533定模型腔34内六角圆柱头螺钉M8×4535内六角圆柱头螺M10×4536楔紧块Ⅱ37侧型芯Ⅱ38侧型芯压紧块Ⅱ39内六角圆柱头螺钉M8×7540内六角圆柱头螺钉M16×19441内六角圆柱头螺钉M12×2942限位螺钉Φ1643内六角圆柱头螺钉M8×4044支撑柱AΦ25×16045推杆Ⅰ46侧型芯压紧块Ⅲ47楔紧块Ⅲ48侧型芯Ⅲ49内六角圆柱头螺M10×4550拉料杆51浇口套52，53内六角圆柱头螺钉M6×1554定位圈55内六角圆柱头螺钉M8×2056斜导柱固定块57内六角圆柱头螺钉M6×2058滑块59侧型芯Ⅳ60内六角圆柱头螺钉M5×561圆柱压缩弹簧12×6×3562斜导柱63推杆Ⅱ开模过程分析注射、保压、冷却后，解除锁模力，模具开启。开模时，模具的在16圆柱压缩弹簧作用，分型面Ⅰ打开，除定模模部分（9、13）以外所有部分随注射机的动模固定板一起沿开模方向运动，当运动到一定距离，在定距拉杆18到一定距离后带动顶出套14向下运动，向下顶出定模板9，分型面Ⅱ打开，脱出料把，由于尼龙圆形拉模扣机构17的作用，此时与动模板6还未分开，在开模方向继续运动，当拉力大于圆形拉模扣机构的摩擦力时，动模板6分开，分型面Ⅲ打开，边开模斜导柱进行抽芯，当抽芯完毕后，三个液压抽芯开始进行抽芯！抽芯完毕后，在推杆45、63的作用下推出制品！合模过程分析制品顺利脱出后，模具闭合。首先，在圆柱压缩弹簧Ⅰ的作用下，在推板导柱19推板导套22的定位装置的协同下，推杆45、63复位，同时三个液压协同合模，斜导柱随着合模机构，定模板6合并，随后和定模板闭合，分型面II闭合，在定距拉杆（18）的作用下，推动板向上回复达到和定模板座板合并，各机构完全复位后，合模过程完成，即可开始下一个成型周期。3.4.3浇注系统结构设计浇注系统设计说明浇注系统是用来将注塑机喷嘴射出的塑料熔体导入模具型腔的物料通道，它可分为普通流道浇注系统和无流道浇注系统（热流道）两大类，浇注系统设计得好坏对制品性能外观和成形难易程度影响很大。一般采用以下原则[8]：(1)重点考虑型腔布局，有以下三点需注意：①尽可能采用平衡式布置，以便设置平衡式分流道；②型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象；③型腔排布尽可能紧凑，以减少外形尺寸。(2)热量及压力损失要小；浇注系统流程尽量短，截面尺寸尽可能大，弯折尽量少，表面粗糙度要低。(3)均衡进料；尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔深处及角落，分流道尽可能采用平衡式布置。(4)塑料耗量要少；在满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少料把用料量或塑料在流道内的储存时间。(5)排气良好；浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔各个角落，使型腔内气体能顺利排出。(6)防止塑件出现缺陷；避免熔体出现充填不足或出现气孔、缩孔、残余应力、翘曲变形或尺寸偏差过大以及塑料流将嵌件冲压位移或变形等各种成型不良现象。(7)塑件外观质量；根据塑件大小、形状及技术要求，做到去除修整浇口方便，浇口痕迹无损塑件的美观和使用。(8)生产效率；尽可能使塑件不进行或少进行加工，成型周期短，效率高。(9)塑料熔体流动特性；大多数热塑性塑料熔体的假塑性行为，应予以充分利用。本设计采用加热主流道和普通冷流道相结合的流道系统。如图5所示。图5浇注系统的设计浇注系统剪切速率校核依据[9]在低剪切速率(<100/s)区，熔体呈现牛顿流体性质，表观黏度ηa较小，且的变化对ηa的影响较大，注射过程难以进行和控制。而高剪切速率(>100000/s)区，熔体的表观黏度ηa下降很大，并失去与的依赖关系，呈现出不再降低的趋势，同时，熔体的流动陷入一种紊乱流动，出现熔体破裂现象，使得塑件质量显著下降。以上2种情况都是注射成型过程中应当避免的情况。因此，注射成型过程中熔体的剪切速率应控制在100～100000/s，公式(1)、(2)描述的便是该区间熔体流动的流变学规律。主流道一般为圆锥形，其结构参数主要受注塑机喷嘴和模具结构与加工等因素的影响，结构参数较为固定，这一段一般仅需校核一下在100～100000/s即可。

分流道主要是用于沟通主流道与浇口之间的通道，这段流道的一般取偏小值，这主要考虑到以下因素。首先，这段流道离主流道较近，温度稍高。其次，这段流道若取偏大值，只能是提高注射速度或减小流道面积，前者注塑机难于实现，后者压力损失太大，也不可取。第三，浇口处的较大，所以分流道区段的一般取100～1000/s即可。

浇口必须保证熔体能够可靠的填充型腔，并在一定的时间后能够及时地凝结浇口继续保压。这段流道的值一般取偏大值，其考虑的因素是，第一，要可靠填充，其熔体黏度就必须尽可能低，而高的值可以有效降低熔体黏度。第二，要及时地凝结浇口，则浇口面积就必须小，而在流量一定时，截面积的减小必然导致流速增加和剪切速率提高。第三，浇口已经是分流道的末端，温度损失已较大，高的值有利于熔体温度的提高，对型腔内熔体的充满和熔接痕处的联结牢固是有帮助的。因此，浇口处的剪切速率值一般取10000～100000/s。主流道的设计主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与分流道的点浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形，锥度为3，内表面的粗糙度为Ra0.8微米,孔径为0.9毫米。主流道的设计要点如下：为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形，因PP的流动性不是很好，故其锥度取3度，过大会造成流速减慢，易成涡流，内壁粗糙度为R0.8um。主流道大端呈圆角，其半径取r=1～3mm,以减少流速转向过渡的阻力，r=1mm.在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形。为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径为r2=r1+(1～2),其小端直径D=d+(0.5～1),凹坑深度常取3～4mm。在此模具中取r2=16mm。由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质钢材单独加工和热处理，其大端兼作定位环，圆盘凸出定模端面的长度H=10mm。同时需加热，所以在主流道处采用电加热以提高料温。根据所选注射机，则主流道小端尺寸为：d=注射机喷嘴尺寸+（0.5--1）=3.5+0.5=4mm（3-5）主流道球面半径为：SR=喷嘴球面半径+（1--2）=20+2=22mm（3-6）主流道村套形式本设计虽然是小型模具。但是为了便于加工和缩短主流道长度，村套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度取80，约等于定模板的厚度，村套如图所示，材料采用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为53HRC—57HRC。主流道凝料体积Q主=∏d^2L/4=∏/16（4+6.2）^2×80=1633.428mm3=1.64cm3（3-7）4)主流道剪切速率校核由经验公式=3.3q/（∏R^3）=14750.7＜1×10^6（3-8）式中Q=q主+q分+q塑件=1.64+5.1+217.11+2.1=223.85=225.95cm3R=(4+6.2)/4=2.55mm，所以可行。分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。分流道设计要点（1）.在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。（2）.分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。对于此模来说在分流道上不须开设冷料井。（3）.分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动，定模板上，合模后形成分流道截面形状。（4）.分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。分流道的长度分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。分流道的断面分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积，塑件的壁厚，塑件的形状和所用塑料的工艺性能，注射速率和分流道长度等因素来确定。因PP的推荐断面直径为4.5～9.5(查表4-2)，部分塑件常用断面尺寸推荐范围。分流道要减小压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，同时因考虑加工的方便性。分流道应考虑出料的流畅性和制造方便，熔融料的热量损失小，流动阻力小，比表面和小等问题，采用梯形的分流道，为了保证外形无浇口痕，浇口前后两端形成较大的压力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔体冷凝速度，保证熔融的塑料不回流，同时可隔断注射压力对型腔内塑料的后续作用，冷却后快速切除。同时它的效果与S浇注系统有同样的效果，有利于补塑。1）第一分流道L1=60.24mm第二分流道L2=80mm2）凝料体积分流道截面积A1=∏R^2=3.14×()^2=63.585mm2（3-9）A2=a×b=35mm2凝料体积q1=80×63.585=5086.8mm3q2=35×60.24=2110mm3分流道剪切速率的校核由经验公式=3.3q/（∏R^3）=217.16＞100，剪切速率校核合格。（3-10）式中q==7.21cm3R===0.279cmt注射时间，取1sA梯形面积（0.29cm2）c梯形周长（1.3cm）浇口选择浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），它是浇注系统的关键部分。其主要作用是：型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的0.03～0.09，浇口的长度约为0.5mm～2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取值1.59mm，然后在试模是逐步纠正。剪切速率的校核由经验公式=4q/（∏R^3）==82238.4＜1×10^6，剪切速率校核合格当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内磨檫加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。浇口位置的选择：（1）浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小，易保证料流充满整个型腔，同时流动比的允许值随塑料熔体的性质，温度，注塑压力等的不同而变化，所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。（2）浇口设置应有利于排气和补塑。（3）浇口位置的选择要避免塑件变形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔，在塑件顶部常留下明显的熔接痕，而采用点浇口，有利于排气，整件质量较好，但是塑件壁厚相差较大，浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处，有利于补缩，可避免缩孔、凹痕产生。（4）浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度，所以设置浇口时应考虑料流的方向，浇口数量多，产生熔接痕的机会很多。流程不长时应尽量采用一个浇口，以减少熔接痕的数量。对于大多数框形塑件，浇口位置使料流的流程过长，熔接处料温过低，熔接痕处强度低，会形成明显的接缝，如果浇口位置使料流的流程短，熔接处强度高。为了提高熔接痕处强度，可在熔接处增设溢溜槽，是冷料进入溢溜槽。筒形塑件采用环行浇口无熔接痕，而轮辐式浇口会使熔接痕产生。（5）浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。因点浇口在脱开时会伤塑件的表面在这里是可以的，考虑到点浇口有利浇注系统的废料和塑件的脱离，所以选取用点绕口。分流道与浇口的连接。在利用了Pro/E的塑料顾问对其进行模仿CAE的注塑之后选择了更具优势的浇口，由于制品在外表面要求的精度不是很高，所以即使是在脱模的时候流在一定的浇口痕也不会影装配。制品及浇道凝料的留模分析为了使制品和浇道凝料留在设有推出机构的一侧（定模板和动模板上），作了如下设计：1．中间板上的型腔仅为成型制品上表面的曲面，而成型制品侧边、下表面和筋的部分则设置在了定、动模板上的型芯上，由于制品成型冷却后的包紧力，制品会留在型芯上。2．设置在定模板上的浇口也会在一定程度上保证制品及浇道凝料留在定、动模板上。3．拉料杆的设置能够确保浇料凝料留在定模上。3.4.4成型零部件设计与尺寸计算成型零部件设计成型零件主要包括凸模、凹模、型芯、镶嵌件，各种成型杆与成型环。成型零件的形状和尺寸精度表面质量及其稳定性，决定了制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在允许值之内。成型零件的结构、材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。凹模是成型塑料件的外表面的成型零件。凸模和型芯是成型塑料件的内表面的成型零件。本设计采用整体镶入式凸凹模，这种结构的优点有：1.多腔模各型腔凸凹模位置精度容易控制，型腔形状、精度重现性好；2.成型零件工作部分仍为整体式结构，制品精度易保证、表面无拼缝线等整体式型腔的优点得以保留；3.成型零件仅考虑工作部分形状尺寸，受力由结构件承担，可节省优质钢材；4.成型零件可更换，便于模具维修，可做成用一副模架成型大小相近、形状不同的多种制品的成套模具。另外，采用整体镶入式凸凹模设计可以使型芯、型腔的加工变得容易一些，像餐叉这种由圆弧、曲线和直线衔接而构成的制品，可以利用数控加工中心进行仿形加工，否则很难通过简单的机械加工来完成。本设计的整体镶入式凸模的固定方式采用压板式，如图3-8a所示：型芯镶块的一侧带有凸肩，可以方便装配时型芯镶块的右侧面与模板的右侧面重合，而另一侧开槽，用压板固定，可防止在充模时胀模力将镶块从模板右侧顶出，镶块的四个侧面与模板间的装配采用较紧的过渡配合H7/m6。成型零部件尺寸计算所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸。（包括矩形和异形型芯的长和宽），型腔深度和型芯高度和尺寸。因PP的成型收缩率为0.1～0.4%,本设计中按最大值计算取S=0.4%●型腔尺寸的计算[型腔的径向尺寸]（LM）0+δ=[（1+S）Ls-(0.5～0.75)△]0+δ=[1.0025×Ls-0.58△]0+δ其中LM为型腔的基本尺寸公差值为正偏差，Ls塑件的基本尺寸。塑件公差△为负偏差，S为塑料的平均收缩率，δz为模具成型零件的制造公差取1/4～1/6△，模具型腔按六级精度制造，查表得△为0.52，根据型腔的尺寸，代入数据得：（一）、Ls1=74mm.经计算得：LM1=74.30+0.104mm;（二）、Ls2=10mm.经计算得：LM2=10.040+0.104mm;（三、Ls3=25mm.经计算得：LM3=25.10+0.104mm;（四）、Ls4=25mm.经计算得：LM4=25.10+0.104mm;（五、Ls5=30mm.经计算得：LM5=30.120+0.104mm;[型腔的直径尺寸]（一）、Φs1=80mm.经计算得：ΦM1=80.280+0.104mm;(二)、Φs2=60mm.经计算得：ΦM2=60.240+0.104mm;(三)、Φs2=30mm.经计算得：ΦM2=60.240+0.104mm;●型芯的计算[型芯径向尺寸的计算]LM=[（1+S）Ls+x△]-Ó0其中LM为型腔的基本尺寸公差值为正偏差，Ls塑件的基本尺寸。塑件公差△为负偏差，S为塑料的平均收缩率，δz为模具成型零件的制造公差取1/4～1/6△，模具型腔按六级精度制造，查表得△为0.52，根据型腔的尺寸，代入数据得：（一）、Ls1=129mm经计算得：LM1=130.520-0.32mm;1、Ls11=72mm经计算得：LM11=72.290-0.32mm;2、Ls12=58mm经计算得：LM12=58.230-0.32mm;（二）、Ls2=65mm经计算得：LM2=65.260-0.52mm;（三）、Ls3=65mm经计算得：LM3=65.260-0.52mm;（四）、Ls4=34mm经计算得：LM4=34.180-0.52mm;1、Ls41=24mm经计算得：LM41=24.140-0.52mm;2、Ls42=10mm经计算得：LM42=10.040-0.52mm;[型芯直径尺寸的计算]HM=[（1+S）Hs+x△]-Ó0,按六级精度制造（一）Φs1=72mm.经计算得：ΦM1=72.290+0.104mm;（二）Φs2=72mm.经计算得：ΦM2=72.290+0.104mm;（三）Φs3=52mm.经计算得：ΦM3=52.210+0.104mm;（四）1、Φs41=10mm.经计算得：ΦM41=10.040+0.104mm;2、Φs42=25mm.经计算得：ΦM42=25.10+0.104mm;3.4.5分型面及排气系统设计3.4.5.塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。在模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面的选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。选择分型面的原则是[11]：(1)分型面位置应设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔，这是分型面的首要原则；(2)有利于保证塑件尺寸精度。若塑件有孔的同轴度要求，台阶间尺寸精度要求，应使塑件相关的部分全部在动模部分成型，一满足精度要求；(3)有利于保证塑件的外观质量。塑件熔体容易在分型面上产生飞边，从而影响塑件的外观质量，因此在光滑平整表面或圆弧曲面上应尽量避免选择分型面；(4)有利于保证塑件的使用要求。注塑件在成型过程中，有一些难免的工艺缺陷，如脱模斜度，推杆及浇口痕迹等，选择分型面时，应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能；(5)考虑注塑机的技术要求，使模板间距大小适中；(6)考虑锁模力，尽量减少塑件在分型面上的投影面积；(7)尽可能将塑件留在动模一侧，易于设置和制造简便易行的脱模机构；(8)考虑侧向抽拔距，一般机械分型面抽芯机构的侧向抽拔距都很小，因此选择的分型面应使抽拔距尽量短；(9)尽量方便浇注系统的布置；(10)有利于排气，模具零件易于加工。采用分型面与开模方向垂直的方式。排气系统的作用是把模具型腔内的空气、熔料所产生的气体排放到模具之外，保证熔体在充模过程中正常流动。(1)排气不良的危害性：①充填不足。排气不良增加熔体的流动阻力，会使表面轮廓不清，甚至不能充满；②影响表面质量。型腔内的滞留气体会形成气泡、银纹、雾状等表面质量问题；③产生高温，使塑料熔体分解，甚至炭化、烧焦；④形成流动痕和熔痕，使塑件的力学性能降低；⑤降低充模速率，影响成型周期，降低生产效率。(2)常用排气方式：①对于大中型模具，排气槽通常开在凹模的一边，处于熔体流动的末端；②对于小型模具，利用分型面排气，分型面须位于熔体流动末端；③利用推杆和模板的间隙排气；④利用模板和镶块的缝隙排气；⑤利用侧抽芯和型腔板的间隙排气；⑥利用定模活动型芯和定面板的间隙排气；⑦利用模板和型芯的定位孔排气；⑧利用粉末烧结合金块排气，但烧结合金要有足够的承压能力。因该模具为小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排气槽。3.4.6模架的选择为了降低模具制造成本，缩短模具的设计、加工制造周期，本模具的各个板件尽量采用标准件，而且本设计也是在对标准模架改装的基础上进行的。根据单层型腔布局和分流道的设计，综合考虑顶杆布局和模具外形尺寸与注射机的关系，根据塑件选定模架为点普通二板模架组合，见图7：各模板尺寸的确定：1．A板尺寸A板是定模板，本设计中作为型芯镶块的固定板，还要设置型芯压板，考虑到强度问题，A板厚度取120mm。2．B板尺寸B板是中间板，是型心镶块的固定板，厚度取值为150mm。3．C垫块尺寸垫块厚度=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+限位钉帽高度=100+30+25+15=160mm（3-11）3.4.7合模导向机构设计注塑模具的型腔由动模和定模共同构成，为保持塑件形状尺寸的一致性，必须保证动定模能顺利开合且每次开合模后型腔形状和尺寸能准确重现。为此，注射模具上通常设置具有一定精度的、引导动模和定模按设定方向平稳开合并使之相互定位的合模导向定位机构[11]。合模导向机构作为注塑模具的功能部件，主要有以下作用：(1)导向作用：合模时，导柱在型芯进入型腔前，认入导向孔。引导动定模准确闭合，保证合模方向的准确性和模具运行过程的平稳性，避免成型零件的冲击、碰撞。(2)定位作用：合模后，靠导向零件间的配合，限定分属动、定模的成型零件方向和相对位置，使型腔结构尺寸具有良好的重现性。(3)承载作用：承受由于型腔侧壁面积分布不对称及侧面进浇产生的侧压力，和推板、中间模板等浮动零件的重力作用。防止模具零件产生侧向位移。模具导向机构选型：根据模具模架规格，本模具采用带头导柱、直导套，具体设计如下：3.4.8.脱模机构设计脱模机构设计中各问题分述如下：(1)机构形式选择从制品的结构特点与留模情况等方面加以考虑。由于制品对外观的要求不高，制品对型芯的包紧力也不大，故选定采用顶杆脱模机构。(2)推出行程的确定根据制品脱模所需的推出距离决定脱模机构的动作行程。为使制品和主流道能顺利的从模腔中顶出，并顺利脱落，又考虑到为两侧摆杆可能存在的装配误差留有调节余地，顶杆顶出距离设计为L=100mm。(3)确定脱模力的大小及推顶位置。由于影响脱模阻力的因素很多，而且塑料制品结构形状较复杂，所以制品脱模力很难准确计算。在设计中，采用经验估算或类比设计的方法确定脱模阻力的大小及其分布，必要时待试模后，根据实际脱出情况改善，或增加或修改顶杆的数目和位置。在考虑顶杆位置分布时，尽可能做到推出力小而匀，防止对制品质量构成影响和损害。由于采用了直浇口，为了使分流道凝料也能顺利脱模，为了保证能顺利拉断两级主流道，在定模侧两级主流道轴向方向上设置了一个φ10mm的Z字头拉料杆，这样设计的目的是为了使两级主流道在开模时能够顺利拉断。推出机构如图所示：图18推出机构示意图1支撑柱2推杆固定板3推板4推杆5动模板底座脱模力的计算方法在模具中塑件脱模时型芯的受力分析如下图19所示[18]。通过利用力学平衡原理在设计模具结构之前计算出塑件从型芯上脱出所需的初始力如下:E(T)—成型材料在温度T时的弹性模量L—制件的长度￡--塑件壁厚u--产塑料对钢的摩擦系数，约为0.1一O.3;Dc二D(S%+l)（3-17）式中，D:塑料管件的内径;S%成型材料的收缩率。若注射成型圆形截面塑件所需的初始脱模力可由下式计算:式中，F顶初始脱模力，型腔数量(n≥1)。即Fn=1×F1=16284.7N（3-19）3.4.9温度调节系统的设计在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求有尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。低的模具温度可降低塑件的收缩率。模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。提高模具温度可以改善塑件的表面质量。在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据塑料的要求，注射到模具内的塑料温度为1900C左右，而从模具中取出塑件的温度约为600C，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度对温度调节系统的要求：确定加热或是冷却；模温均一，塑件各部分同时冷却；采用低的模温，快速且大量通冷却水；温度调节系统应尽量结构简单，加工容易，成本低谦。因为PP要求的熔融温度为1900C，而且流动性能为中性，同时在注射时模具温度要求为30—60，所以该模具必须加热。模具加热方法包括：热水，热空气，热油及电加热等。由于电加热清洁、结构简单、可调节范围大，所以在该模具应用电加热。设计目的[11]：在注射成型过程中，模具温度直接影响塑料的充模和塑件的定型，也直接影响注射周期和塑件质量。因此通常必须进行模具的有效冷却，使其模具温度保持在一定的范围内。其主要目的如下：(1)缩短成型周期；(2)提高塑件质量；(3)适应特殊需要。设计要点模具冷却系统设计原则：为了提高生产率，保证制品质量，模具冷却系统设计以保证塑件均匀冷却为基本原则。具体设计时注意以下几点：(1)冷却水孔数量尽量多、尺寸尽量大。型腔表面的温度与冷却水孔的大小、疏密关系密切。所以，在结构设计允许的情况下，冷却水孔的开设应该尽量多而且大。冷却水道的直径一般在8-12mm间选取；(2)冷却水孔至型腔表面距离要合适。当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，当塑件壁厚不均匀时，厚壁处冷却水通道要适当靠近型腔；(3)冷却水道应避开塑件可能出现熔接痕的部位，以免由于模具在这个部位形成低温区，产生熔接痕或因熔接不牢而降低塑件强度；(4)入水与出水的温差不可过大。为取得整个制品大致相同的冷却速度，需合理设置冷却水通道的排列形式，减小入出水温差；(5)冷却水孔布置要合理。冷却水通道尽可能按照型腔形状布置，塑件的形状不同，冷却水道位置也不同；(6)冷却水道要便于加工装配。冷却水道结构设计必须注意其加工工艺性，要易于机械加工。尽量采用钻孔等简单加工工艺。对于镶装组合式冷却水道还要注意水路密封，防止冷却水漏入型腔造成型腔锈蚀。模具温度调节良否，对于制品的成型性，成形效率，制品质量皆有很大影响，如光泽与外观(光泽，流痕，结合线)，成形收缩率(变形，凹陷，弯曲)，制品特性(剩余应力，弯曲变形，裂痕等)。本模具在动模、定模和中间板上都设有冷却水路，冷却水孔直径为φ8。对于本设计，由于模具温度范围在30－60℃，熔融料的温度在190℃，所以设冷却水路，但为了提高生产效率，充分发挥全自动模具的优势，在动、定模及中间板上设置了冷却水路，为避免水路穿过模具零件，水路设置在了型芯压板上，中间板上型腔装配时水孔两侧加密封胶以防漏水，如图20所示。图20水道设计图冷却系统的设计计算（1）制品所需冷却时间的计算由下式计算冷却时间（t）[11]t= （3-20）式中S－制品的壁厚，mmθc－塑料注塑温度，°Cθm－模具型腔壁温度，°Cθ－塑件脱模时的平均温度，°Ca1－塑料热扩散系数，mm2/s。式中各参数取值：S=4mm；θc=190°C；θm=45°C；θ=60°C；a1=0.089mm2/s∴代入得t=37.56s制件的冷却时间加上开模取制件等辅助时间就是该塑件的成型周期，冷却时间t通常占成型周期的75%左右，由此可估算出单位时间成型制件数和单位时间放出的总热量。则成型周期大约为 T==50s每秒钟注塑次数大约为 N==0.020 （3-21）若每次注塑塑料制件加上浇道的质量为m，则每秒注入塑料量为 （3-22）式中m－每次注塑塑料质量，kg/次 ∴0.02×0.31633=0.0063266kg/s（2）冷却介质一边所需传热面积的设计计算a.冷却介质用量的计算注塑成型时高温塑料熔体带入模具的热量可计算如下，塑料制品在固化时每秒钟释放的热量为： （3-23）式中 －平均单位时间（每秒钟）内注入模具塑料质量，kg/s q－单位质量塑料熔体在成型过程中放出的热量，kJ/kgN－每秒钟注塑次数m－每次注塑塑料质量，kg/次 （3-24）式中c2－塑料的比热容，kJ/(kg·℃)θc、θ－分别为塑料熔体注入温度和制品脱模时平均温度，℃ν－结晶型塑料的相变潜热，kJ/kg式中各参数取值：c2=1.45kJ/(kg·℃)；θc=190°C；θ=60°C；ν=0kJ/kg；∴q=[1.45×(190-60)＋0]=188.5kJ/kg ∴Q1=0.0063266×188.5=1.19256kJ/s模具冷却水单位时间带走的热量为Q2 （3-25）式中Qc－模具向空气对流传热QR－模具向空气辐射传热QL－模具通过上下底板向注塑机传热在一般情况下塑料熔体带入热量的90%~95%都是通过模具冷却通道由冷却介质（一般为冷却水）带走的，因此： Q2≈Q1=1.19256kJ/s由于模具设计时动模和定模的冷却水道是分别设置并分别设计的，对于壳形制件来说模具的一边为型腔，另一边为凸模，因此应将Q2分解为凹模带走的热量Qo和凸模（型芯）带走热量Qi，对于本模具，由于型腔较浅，可设 Qo=Qi （3-26）根据热平衡，模具凹模和凸模两边每秒钟冷却介质的体积流量（m3）可按下式计算： （3-27） （3-28）式中、－模具冷却介质进出口温度，℃，之差一般取3℃ρ1－冷却介质的密度，kg/m3c1－冷却介质比热容，kJ/(kg·℃)式中各参数取值：Q0=Qi=Q2=0.59628kJ/s；ρ1=1000kg/m3；c1=4.2kJ/(kg·℃)；－=3℃ ∴φo=φi=4.7×10-5m3/sb.模板的热传导阻力与水道壁温θ4m的计算 （3-29）式中λ2－模板导热系数，KW/(m·℃)δ－型腔壁与冷却水管壁之间的平均距离，mθ3m－型腔壁的平均温度，℃θ4m－冷却水管壁的平均温度，℃Acp－型腔壁与冷却水管壁之间的对数平均传热面积，m2 （3-30）式中A3－型腔壁传热面积，m2A4－冷却介质一边的传热面积，m2 （3-31）θ4m=45－1.19256×0.030÷0.09÷0.02257=27.39℃＝（20＋23）/2=21.5℃式中各参数取值：λ2=0.09KW/(m·℃)；δ=0.030m；θ3m=45℃；A3=0.11535m2；α3=18.74kW/(m2·℃)；Q2=1.19256kJ/s；A4=0.0391m2 ∴Acp=0.02257m2c.冷却水孔壁与冷却水界面的传热膜系数计算 （3-32）式中d－管内径，mλ3－水导热系数，W/(m·℃)α3－管壁与冷却水之间的传热膜系数，kW/(m2·℃)u－水流速，m/sρ－水密度，kg/m3μ－水粘度，N·s/m2cp－水的定压比热容，kJ/(kg·℃) 其中=0.9355m/s ∴α3=18.74kW/(m2·℃)（3）冷却水管总长度计算及流动状态、流动阻力的校核a.冷却水孔总长度的计算： ＝1.5368m （3-33）b.流动状态的校核： （3-34）式中d－圆形流道直径或非圆形流道的当量直径，mυ－流速，m/s－水的运动粘度，1×10-61m2/s ∴Re=7484c.流动阻力的校核：冷却水所必需的压力为： （3-35）式中－在温度θ5m时水的运动粘度，1×10-6m2/su－冷却水平均流速，m/sL－该冷却回路长度，mρ－在温度θ5m下水的密度，1.075kg/m3Le－冷却回路因孔径变化或改变方向引起局部阻力的当量长度60m ∴△p=33506N3.4.10模具的装配装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配