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課程設(shè)計(jì)（論文）
題 目 名 稱：
拉線盤(pán)注塑模具設(shè)計(jì)
學(xué) 院（部）：
專 業(yè)：
學(xué) 生 姓 名：
班 級(jí)：
學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師姓名：
職稱
職稱
最終評(píng)定成績(jī)：
摘 要
隨著各種性能優(yōu)越的工程塑料的不斷開(kāi)發(fā)，工業(yè)、民業(yè)的各種塑料制品需要的不斷增長(zhǎng)，注塑工藝越來(lái)越多地用于制造領(lǐng)域成形各種性能要求的制品。而注塑模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量、注塑機(jī)應(yīng)用等直接影響成形制品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本。一副好的注射模具可成型上百萬(wàn)次，由于其壽命的延長(zhǎng)，從另一方面降低了塑件的成型成本，并且好的模具由于更換，檢修少，從而提高了其生產(chǎn)效率。為了滿足日益發(fā)展的工業(yè)的要求和民需生活品的需要，我們應(yīng)不斷的研究開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)出能提高注射模性能的注射模，以滿足各行各業(yè)的需要。
在本設(shè)計(jì)中，通過(guò)運(yùn)用CAD對(duì)拉線盤(pán)進(jìn)行一模二穴的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，其中包括凸、凹模的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、注射機(jī)的選擇與校核、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、模架的選擇等各項(xiàng)工作。在本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在成型零部件即凸、凹模的設(shè)計(jì)和澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其中澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一副模具的設(shè)計(jì)靈魂，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接影響著塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率[1]。因此，對(duì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注射模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)工作。而與此同時(shí)，模具的溫度對(duì)塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率也著直接的影響，模具溫度的控制直接影響著模具的凝固時(shí)間和收縮內(nèi)應(yīng)力，從而影響模具的成型周期長(zhǎng)短和塑件質(zhì)量好壞，及其表面粗糙度等。在本設(shè)計(jì)中著重設(shè)計(jì)了凸、凹模尺寸、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的尺寸及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我們首先學(xué)習(xí)了解了我國(guó)塑料模具的現(xiàn)狀和發(fā)展?fàn)顩r、注射模的基本結(jié)構(gòu)和注射模成型工藝過(guò)程以及模具設(shè)計(jì)的基本原理。
關(guān)鍵詞：CAD；注塑模；工藝
IV
ABSTRACT
With the continuous development of each high performance engineering plastics, plastic products industry, the industry needs to continue to grow, the injection molding process is more and more used in various performance requirements of forming the products manufacturing. The quality of injection mold design, injection molding machine by forming a direct impact on production efficiency, quality and cost of products. Mold can be a good injection molding millions of times, because of their longer life expectancy, on the other hand, reduces the cost of plastic parts molding, and die as a result of a good replacement, less maintenance, thereby improving the production efficiency. In order to meet the needs of the growing industrial requirements and the quality of life, we should continue research and development, designed to improve the performance of injection mold injection mold, in order to meet the needs of all walks of life.
In this design, through the design and development using CAD in a mold with two cavities on the tray, including convex and concave mold design, the design of ejecting mechanism, the choice of injection machine and check, gating system design, cooling system design, the choice of mold and other work. In this design, the design focus on the design of molding parts is convex and concave mold design, gating system and cooling system. The design of gating system and cooling system is the soul of a mold design, gating system design directly affects the plastic parts molding quality and production efficiency of [1]. Therefore, the design of pouring system is the focus of the design of the injection mould. At the same time, the temperature of the mould for the plastic parts quality and production efficiency has a direct impact, the mold temperature control directly affect the mold solidification time and contraction stress, thus affecting the molding cycle of mold and plastic parts quality, and surface roughness. The size of the convex, concave die size, gating system and cooling system and its system structure design in the design. Through this design, we first learn to understand the current situation and development of plastic mold in our country, the basic structure and the injection mold injection mold and molding process and the basic principles of mold design.
Keywords: CAD; injection mold; Technology
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
目 錄 III
第1章 緒 論 1
1.1蓬勃發(fā)展的模具工業(yè) 1
1.2塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀和技術(shù)的主要發(fā)展方向 1
第2章 塑件的工藝分析 3
2.1塑件的工藝性分析 4
2.1.1塑件的原材料分析 4
2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù) 5
2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 5
2.2.1結(jié)構(gòu)分析 5
2.2.2尺寸精度分析 5
2.2.3表面質(zhì)量分析 5
2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 6
第3章 注射機(jī)的選擇及校核 7
3.1 注射機(jī)的選擇 7
3.2 型腔數(shù)目的確定及校核 8
3.3 鎖模力的校核 9
3.4 開(kāi)模行程的校核 9
第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10
4.1 分型面的選擇 10
4.2 主流道的設(shè)計(jì) 11
4.3 澆口設(shè)計(jì) 11
4.3.1 剪切速率的校核 12
4.3.2 主流道剪切速率校核 12
4.3.3 澆口剪切速率的校核 12
第5章 成型零部件設(shè)計(jì) 14
5.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 14
5.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 17
第6章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
第7章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19
7.1 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 19
7.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19
7.2.1 設(shè)計(jì)原則 19
7.2.2 冷卻時(shí)間的確定 19
7.2.3 塑料熔體釋放的熱量 20
7.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱 20
7.2.5 注射模通過(guò)自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量 21
7.2.6 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 22
7.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 22
第8章 抽芯系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24
8.1 斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 24
8.2 楔緊設(shè)計(jì) 27
8.3 彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算 27
第9章 模具工作原理說(shuō)明 29
結(jié) 論 30
參考文獻(xiàn) 31
致 謝 32
主要符號(hào)表
第1章 緒 論
1.1蓬勃發(fā)展的模具工業(yè)
從20世紀(jì)80年代初開(kāi)始，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。在隨后隨著模具技術(shù)的不斷發(fā)展，模具工業(yè)也被廣泛的被投用于汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料以及日用品等工業(yè)部門中。在發(fā)達(dá)國(guó)家人們認(rèn)為，沒(méi)有模具，就沒(méi)有高質(zhì)量的產(chǎn)品。并且模具享有“發(fā)展工業(yè)的一把鑰匙”；“一個(gè)企業(yè)的心臟”；“富裕社會(huì)的一種動(dòng)力”等之美譽(yù)。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來(lái)，每年都以15%的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。模具企業(yè)也如雨后春筍，迅速萌生，蓬勃發(fā)展。
隨著模具工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，我國(guó)的模具技術(shù)水平也有較大的提高已能制造體現(xiàn)現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造水平的大型、負(fù)責(zé)、精密的模具，部分模具達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。雖然我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已經(jīng)到達(dá)了國(guó)際先進(jìn)水平，但是無(wú)論是數(shù)量上還是在質(zhì)量上仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的大型、精密、復(fù)雜模具。為了縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具行業(yè)的差距，我國(guó)的模具正積極的向著開(kāi)發(fā)大型、精密、復(fù)雜模具；加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)等幾方面進(jìn)行大力發(fā)展。
1.2塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀和技術(shù)的主要發(fā)展方向
（1）現(xiàn)狀
近年來(lái)國(guó)外塑料模的發(fā)展速度也迅速增長(zhǎng)，在諸多國(guó)家中（日本、德國(guó)、瑞士等）其塑料模工業(yè)的發(fā)展都高于了沖壓模，塑料模生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)經(jīng)額占據(jù)了整個(gè)模具產(chǎn)業(yè)的1/2。國(guó)外大量生產(chǎn)的塑料模主要采用多腔模、多層模和多層多腔、多工位多腔等類型模具，多層模已發(fā)展到64×64腔，還研制了多層模專用的注射成形機(jī)，各試飲料塑料瓶、杯子幾鞋模多采用多工位多腔模，飲料瓶模多達(dá)32腔。日本和歐美一些國(guó)家用鋁材制作注塑模，由于鋁導(dǎo)熱性比鋼好，是鋼的三倍，注射周期可縮短25~30%，并且模具重量也大為減輕。
塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的,在我國(guó),起步較晚,但發(fā)展很快,特別是最近幾年，無(wú)論在質(zhì)量、技術(shù)和制造能力上都有很大發(fā)展,取得了很大成績(jī)。我國(guó)在塑料模的發(fā)展中用30年的時(shí)間就走過(guò)了國(guó)外90年的發(fā)展歷程，現(xiàn)已具備相當(dāng)規(guī)模。在1987年我過(guò)塑料產(chǎn)量已達(dá)297萬(wàn)噸，位居世界第5位。如今我國(guó)塑料產(chǎn)業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系，塑料模的設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAABS技術(shù)已有相應(yīng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)應(yīng)用。塑料的生產(chǎn)，成型加工，塑料機(jī)械設(shè)備。模具工業(yè)以及科研等，都已發(fā)展都了一定規(guī)模。
（2）發(fā)展趨勢(shì)
隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步和高新技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，這就促使了我們必須大力研發(fā)模具設(shè)計(jì)技術(shù)。世界各國(guó)對(duì)塑料模設(shè)計(jì)技術(shù)也給予了高度的重視和關(guān)注并投入重金進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)。在國(guó)際上塑料模具未來(lái)的發(fā)展主要向著以下幾方面進(jìn)行：
①在模具設(shè)計(jì)制造中全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑，實(shí)踐證明，CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。
②注射模CAD的實(shí)用化
塑料模Mold——Flow或C——Flow軟件和塑料模Mold——Cool或C——Cool軟件已經(jīng)商品化，注射模CAD正向?qū)嵱没较蜻~進(jìn)。我國(guó)政府對(duì)注射模CAD實(shí)用化進(jìn)程也十分重視。專門組織了“八五”國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目“注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研究”。目前，美國(guó)PSP公司的IMES專家系統(tǒng)，能幫助模具設(shè)計(jì)人員用專家的知識(shí)解決注射模的問(wèn)題。
③塑料模專用材料研究和開(kāi)發(fā)
目前，塑料模鋼擁有的類型有：基本型、預(yù)硬化型、時(shí)效硬化型、熱處理硬化型、馬氏體時(shí)效鋼和粉末冶金模具鋼等鋼種。在“八五”期間，國(guó)家也組織了諸多鋼鐵廠單位大力研究和開(kāi)發(fā)塑料模專用系列鋼，這將進(jìn)一步擴(kuò)大和完善塑料模鋼材。
④塑料模加工程控化
機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的密切結(jié)合，日益更多地采用數(shù)控?cái)?shù)顯、計(jì)算機(jī)程序控制的加工方法，實(shí)現(xiàn)高層次、多工位加工，使塑料模在質(zhì)量上、效率上產(chǎn)生一個(gè)新的飛躍。激光成型技術(shù)也在塑料模腔加工中取得了巨大成功。
⑤模具研磨拋光自動(dòng)化、智能化
模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響,我國(guó)目前仍以手工研磨拋光為主,不僅效率低（約占整個(gè)模具周期的1/3),且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,質(zhì)量不穩(wěn)定,制約了我國(guó)模具加工向更高層次發(fā)展。因此,研究拋光自動(dòng)化、智能化是重要的發(fā)展趨勢(shì)。日本已研制了數(shù)控研磨機(jī),可實(shí)現(xiàn)三維曲面模具的自動(dòng)化研磨拋光。
32
第2章 塑件的工藝分析
該塑件是拉線盤(pán)產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用ABS，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
圖1 拉線盤(pán)圖
2.1塑件的工藝性分析
2.1.1塑件的原材料分析
該材料為ABS
ABS是一種沒(méi)有側(cè)鏈，高密度，高結(jié)晶性的線性聚合物，具有優(yōu)異的綜合性能。
ABS是一種表面光滑，有光澤的硬而致密的材料，淡黃或白色，可在-40-100°C溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。它的耐磨性和自潤(rùn)滑性也比絕大多數(shù)工程塑料優(yōu)越，又有良好的耐油，耐過(guò)氧化物性能。很不耐酸，不耐強(qiáng)堿和不耐太陽(yáng)光紫外線的輻射。
ABS的拉伸強(qiáng)度達(dá)70MPa，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，有光澤，這些性能都比尼龍好，ABS為高度結(jié)晶的樹(shù)脂，在熱塑性樹(shù)脂中是最堅(jiān)韌的。具抗熱強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，耐疲勞性強(qiáng)度均高，耐磨性和電性能優(yōu)良。
ABS的分子結(jié)構(gòu)式為毛CHZ-0矢，是一種沒(méi)有側(cè)鏈的高密度、高結(jié)晶性的線型聚合物。由于C-0鍵的鍵長(zhǎng)小于C-C鍵，因此ABS鏈軸方向的填充密度大。與聚乙烯相比，ABS的碳氧鍵短，內(nèi)聚能密度高，密度大。
按其分子鏈中化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，可分為均ABS和共ABS兩種。兩者的重要區(qū)別是：均ABS密度、結(jié)晶度、熔點(diǎn)都高， 但熱穩(wěn)定性差，加工溫度范圍窄（約10℃），對(duì)酸堿穩(wěn)定性略低；而共ABS密度、結(jié)晶度、熔點(diǎn)、強(qiáng)度都較低，但熱穩(wěn)定性好，不易分解，加工溫度范圍寬（約 50℃），對(duì)酸堿穩(wěn)定性較好。是具有優(yōu)異的綜合性能的工程塑料。有良好的物理、機(jī)械和化學(xué)性能，尤其是有優(yōu)異的耐摩擦性能。俗稱賽鋼或奪鋼，為第三大通用 塑料。 適于制作減磨耐磨零件,傳動(dòng)零件,以及化工,儀表等零件。
ABS分子鏈的柔順性大，鏈的結(jié)構(gòu)規(guī)整性高，因而結(jié)晶度高，結(jié)晶能力強(qiáng)。均ABS的結(jié)晶度為75%一85 %，共ABS為70%一75 %，即使快速淬火，結(jié)晶度也能達(dá)到65%以上。完全非晶態(tài)的ABS只有在一100℃時(shí)才能得到。
高密度和高結(jié)晶度是ABS具有優(yōu)良勝能的主要原因，如硬度大和模量高，尺寸穩(wěn)定性好，耐疲勞性突出，不易被化學(xué)介質(zhì)腐蝕等。盡管ABS分子鏈中C-。鍵有一定的極性，但由于高密度和高結(jié)晶度束縛了偶極矩的運(yùn)動(dòng)，從而使其仍具有良好的電絕緣性能和介電性能。
ABS端基中含有半縮醛結(jié)構(gòu)。當(dāng)加熱至100℃左右時(shí)，可從其端基的半縮醛處逐漸解聚，因此其耐熱性較低。當(dāng)加熱到 170℃左右時(shí)，可從分子鏈的任何一處發(fā)生自動(dòng)氧化反應(yīng)而放出甲醛，甲醛在高溫有氧時(shí)會(huì)被氧化成為甲酸，甲酸對(duì)ABS的降解反應(yīng)有自動(dòng)加速催化作用，因此 常在均ABS樹(shù)脂中加人熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、甲醛吸收劑等，以滿足成形加工的需要。由于共ABS分子鏈中含有一定量的C-C鍵，它可以阻止ABS分子鏈的 氧化降解，因而共ABS比均ABS的熱穩(wěn)定性能要好得多。但是無(wú)論是均ABS還是共ABS，在加工和應(yīng)用時(shí)應(yīng)充分重視其熱穩(wěn)定性和熱氧穩(wěn)定差的缺點(diǎn)。
注塑工藝參數(shù)
料筒溫度
喂料區(qū)
30~50℃(50℃)
?
區(qū)1
160~250℃(200℃)
?
區(qū)2
200~300℃(220℃)
?
區(qū)3
220~300℃(240℃)
?
區(qū)4
220~300℃(240℃)
?
區(qū)5
220~300℃(240℃)
?
噴嘴
220~300℃(240℃)
比重 1.43
熔點(diǎn) 175°C
伸強(qiáng)度（屈服） 70MPa
伸長(zhǎng)率（屈服） 15%
（斷裂） 15%
沖擊強(qiáng)度（無(wú)缺口） 108KJ/m2
（帶缺口） 7.6KJ/m2
均ABS的合成一般以甲醛的水溶液在酸的存在下縮合聚合。得到聚合度為100以上的a-ABS，然后將其加熱分解成甲醛氣體，經(jīng)精制和脫水后，通常利用部分預(yù)聚合的方法純化單體，然后通入含少量引發(fā)劑的干燥溶劑中進(jìn)行聚合。因?yàn)樗拇嬖?，使分子量顯著降低。引發(fā)劑可用路易斯酸或堿等。但大多用叔胺進(jìn)行負(fù)離子加成聚合，反應(yīng)如下：ABS的端基為半縮醛（—CH2OH），當(dāng)溫度高于 100℃ 時(shí)，端基易斷裂，一般需經(jīng)端基處理使之穩(wěn)定化。穩(wěn)定化處理后可耐熱到230 ℃。多ABS可在 170～200 ℃的溫度下加工，如注射、擠出、吹塑等。主要用作工程塑料，用于汽車、機(jī)械部件等。
POM是一種堅(jiān)韌有彈性的材料，即使在低溫下仍有很好的抗蠕變特性、幾何穩(wěn)定性和抗沖擊特性。POM既有均聚物材料也有共聚物材料。均聚物材料具有很好的延展強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度，但不易于加工。共聚物材料有很好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性并且易于加工。無(wú)論均聚物材料還是共聚物材料，都是結(jié)晶性材料并且不易吸收水分。POM的高結(jié)晶程度導(dǎo)致它有相當(dāng)高的收縮率，可高達(dá)到2%~3.5%。對(duì)于各種不同的增強(qiáng)型材料有不同的收縮率。
2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù)
1、注塑機(jī)類型：
螺桿式
7、保壓力
50~70MP
2、噴嘴形式
直通式
8、注射時(shí)間
3~5s
3、螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）
30~60
9、保壓時(shí)間
15~30s
4、噴嘴溫度
180~190C
10、模具溫度
50~70
5、成型溫度 C
料筒：
前200~210
中210~230
后180~200
11、冷卻時(shí)間
15~30s
6、注射壓力
70~90 MP
12、成型周期
40~70s
2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
2.2.1結(jié)構(gòu)分析
從零件圖上分析，該零件總體形狀為長(zhǎng)形。在凸臺(tái)上,孔對(duì)稱分布,因此,模具設(shè)計(jì),該零件屬于中等復(fù)雜程度.
2.2.2尺寸精度分析
從塑件的壁厚上來(lái)看,壁厚最大處為3mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺尺寸中等。
2.2.3表面質(zhì)量分析
該零件的表面除要求沒(méi)有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒(méi)有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出,注塑時(shí)在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證.
2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計(jì)算塑件的體積：V=17.78cm（單個(gè)）
計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得ABS的密度為ρ=1.06kg/dm
塑件質(zhì)量：M=Vρ＝19g(通過(guò)3D軟件測(cè)量得到)
采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時(shí)所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機(jī)XS—ZY—125型。
第3章 注射機(jī)的選擇及校核
3.1 注射機(jī)的選擇
設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)詳細(xì)地了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出合乎要求的模具，應(yīng)了解的技術(shù)規(guī)范有：注射機(jī)的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具最大厚度和最小厚度、最大開(kāi)模行程以及機(jī)床模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸。
公稱注塑量；指在對(duì)空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時(shí),注塑成型過(guò)程所需要的時(shí)間稱為裝置所能達(dá)到的最大注射量,反映了注塑機(jī)的加工能力。
注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力,螺桿(或柱塞)對(duì)熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力。
注射速率；為了使熔料及時(shí)充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動(dòng)速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度。常用的注射速率如表所示。
表1注射速率
注射量/CM
125
250
500
1000
2000
4000
6000
10000
注射速率/CM/S
125
200
333
570
890
1330
1600
2000
注射時(shí)間/S
1
1.25
1.5
1.75
2.25
3
3.75
5
塑化能力；單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng),則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會(huì)加長(zhǎng)成型周期.
鎖模力；注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開(kāi).
合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開(kāi)距,動(dòng)模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所使用的模具尺寸范圍.
開(kāi)合模速度；為使模具閉合時(shí)平穩(wěn),以及開(kāi)模,推出制件時(shí)不使塑料制件損壞,要求模板在整個(gè)行程中的速度要合理,即合模時(shí)從快到慢,開(kāi)模時(shí)由慢到快在到停.
空循環(huán)時(shí)間；在沒(méi)有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動(dòng)作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時(shí)間.
選擇螺桿式注塑機(jī)的型號(hào)為：XS-ZY-500，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
表2注射機(jī)參數(shù)
注塑機(jī)型號(hào)
XS-ZY-
額定注射量
500cm3
螺桿（柱塞）直徑
85mm
注射壓力
121Mpa
注射行程
260mm
注射方式
螺桿式
鎖模力
4500KN
最大成型面積
1800cm2
最大開(kāi)合模行程
700mm
模具最大厚度
700mm
模具最小厚度
300mm
噴嘴圓弧半徑
R18mm
噴嘴孔直徑
Φ7.5mm
頂出形式
兩側(cè)設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出
動(dòng)、定模固定板尺寸
900X1000mm
拉桿空間
650X550mm
合模方式
中心液壓、兩側(cè)機(jī)械頂桿
液壓泵
流量
200、18L/min
壓力
614Mpa
電動(dòng)機(jī)功率
40KW
加熱功率
14KW
機(jī)器外形尺寸
7670X1740X2380mm
3.2 型腔數(shù)目的確定及校核
根據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)效率的要求，本模具采用一模2腔型腔結(jié)構(gòu)，即型腔數(shù)目。因型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因此有任何一個(gè)參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機(jī)料筒塑化速率確定型腔數(shù)量；
式中——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
——注射機(jī)最大注塑量，g；
——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量，；
——單個(gè)塑件的質(zhì)量，。
式中、、也可以為注射機(jī)最在注射體積（cm3）、澆注系統(tǒng)凝料體積（cm3）、
單個(gè)塑件的體積（cm3）。
故取滿足我們?cè)O(shè)計(jì)要求。
3.3 鎖模力的校核
注射成型時(shí)，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。注射成型時(shí)，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過(guò)程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模離，即：
（式中符號(hào)同前）
式中為單個(gè)塑件在分型面上的投影面積，mm2;
為澆注系統(tǒng)在分型面上的投影與型腔不重疊部分的面積，mm2；
P為塑料熔體在型腔中的成型壓力，Mpa;
為注塑機(jī)的額定銷模力,N。
3.4 開(kāi)模行程的校核
注射機(jī)開(kāi)模行程是有限的，開(kāi)模行程應(yīng)該滿足分開(kāi)模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型機(jī)的最大開(kāi)模距離必須大于取出塑件所需的開(kāi)幕距離。為了保證開(kāi)模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對(duì)于雙分型面注射模具，需要滿足下式：
（4-3）
式中—模具開(kāi)模行程；
—推出距離（脫模距離）
—塑件高度；（H2）
—定模板與中間板之間的分開(kāi)距離。
則=291mm<500mm
小于注射機(jī)最大開(kāi)合模行程，故滿足要求。
第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流到，分流道、冷料穴，澆口。
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響，故設(shè)計(jì)時(shí)要使型腔布置和澆口開(kāi)始部位力求對(duì)稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，而澆口的位置也要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不影響塑件的外觀。概括說(shuō)來(lái)，需要注意以下問(wèn)題：
1.適應(yīng)塑料的工藝性；
2.流程要短；
3.排氣良好；
4.避免料流直沖型芯或嵌件；
5.澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量小；
6.澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對(duì)稱；
7.修整方便，保證制品外觀質(zhì)量；
8.防止塑件變形。
4.1 分型面的選擇
分型面是模具結(jié)構(gòu)中的基準(zhǔn)面，選擇模具分型面時(shí)通?？紤]如下有關(guān)問(wèn)題：
1根據(jù)塑件的某些技術(shù)要求，確定成型零件在動(dòng)模和定模上的配置；
2塑件的生產(chǎn)批量；
3結(jié)合塑件的流動(dòng)性確定澆注系統(tǒng)的形式和位置；
4型腔的溢流和排氣條件；
5模具加工的工藝性。
圖2 分型面的選擇
4.2 主流道的設(shè)計(jì)
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開(kāi)始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。在臥式注射機(jī)上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設(shè)計(jì)成圓錐形，主流道通常設(shè)計(jì)在主流道襯套（澆口套）中，為了方便注射，主流道始端的球面必須比注射機(jī)的噴嘴圓弧半徑大1～2mm，防止主流道口部積存凝料而影響脫模，通常將主流道小端直徑設(shè)計(jì)的比噴嘴孔直徑大0.5～1mm。其中，澆口套主流道大端直徑D應(yīng)盡量選得小些。如果D過(guò)大模腔內(nèi)部壓力對(duì)澆口套的反作用也將按比例增大，到達(dá)一定程度澆口套容易從模體中彈出。
4.3 澆口設(shè)計(jì)
澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道，澆口是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對(duì)塑件的質(zhì)量有著很大的影響。它的作用主要有以下兩個(gè)：一是作為塑料熔體的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。
常用的澆口形式有直接澆口、側(cè)膠口、側(cè)膠口、輪輻澆口、潛伏澆口等。由于不同的澆口形式對(duì)塑料熔體的充型特性、成型質(zhì)量及塑件的性能會(huì)產(chǎn)生不同的影響。而各種塑料因其性能的差異對(duì)于不同的澆口形式也會(huì)有不同的適應(yīng)性。
在模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，它一般根據(jù)下述幾項(xiàng)原則來(lái)參考：
盡量縮短流動(dòng)距離；
澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁最厚處；
必須盡量減少或避免熔接痕；
應(yīng)有利于型腔中氣體的排除；
考慮分子定向的影響；
避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)；
不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口；
澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。
4.3.1 剪切速率的校核
生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.8×10~5×10S、澆口的剪切速率R=10~10S時(shí)，所成型的塑件質(zhì)量最好。對(duì)一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計(jì)算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式表示：
R=
式中 q——體積流量（CM/S）；R——澆注系統(tǒng)斷面當(dāng)量半徑（CM）。
4.3.2 主流道剪切速率校核
Q=0.8Q/T =338.2÷1.5=225.5 （CM/S）
T注射時(shí)間：T=2.5（S）；
R主流道的平均當(dāng)量截面半徑：R==0.538（CM）
d 主流道小端直徑 ， d=0.63 （CM）； d主流道大端直徑，d=1.2（CM）
R== 3.1×158.9/(3.14×0.2783)=1.47×10 S
5×10＜1.47×10＜5×10 (滿足條件)
4.3.3 澆口剪切速率的校核
R= =3.67×152/(3.14×0.423)=1.45×103 S
其中：澆口面積S=/4×(D22-D12),當(dāng)量面積S=R 所以R=7mm。
單從計(jì)算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模1腔，無(wú)分流道，壓力損失少，進(jìn)料速度快，成型比較容易，，傳遞壓力好，所以澆口的剪切速率是合適的。
從以上的計(jì)算結(jié)果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內(nèi)，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。
第5章 成型零部件設(shè)計(jì)
本成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。查表得PP收縮率為Q=1～2.5%，故平均收縮率為Qcp=（0.3+0.8）%/2=2%，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取z=△/3。
5.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
型腔徑向尺寸 已知在規(guī)定條件下的平均收縮率S，塑件的基本尺寸 Ls是最大的尺寸，其公差△為負(fù)偏差，因此塑件平均尺寸為L(zhǎng)s-△，模具型腔的基本尺寸Lm是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為L(zhǎng)m+δz/2。型腔的平均磨損量為δc/2，如以Lm +Z表示型腔尺寸, PP平均收縮率S=2%.
Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S
X-修正系數(shù)，取0.5-0.75
Δ-塑件公差,取MT7=0.6
δ-模具制造公差取(1/3-1/4) Δ=0.15-0.2
Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S
本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，已經(jīng)給出ABS的成型收縮率為S=0.005，模具的制造公差取 δZ=Δ/3,查表可得Δ=0.12
5.2.1 計(jì)算型腔徑向的尺寸
由公式
（6）
式中——模具型腔徑向基本尺寸；
——塑件外表面的徑向基本尺寸；
——塑件平均收縮率；
——塑件外表面徑向基本尺寸的公差。
——精度系數(shù)，此處選取0.75
∴由公式6可得
式中——哈夫塊圓型腔的最大外徑
——定模板上孔的外徑
——哈夫塊圓型腔的最小外徑
——大型芯上的圓環(huán)外徑
5.2.2 計(jì)算型腔深度的尺寸
由式
（7）
式中 ——模具型腔深度基本尺寸；
——塑件凸起部分高度基本尺寸；
—— 修正系數(shù)，此處取0.5；
——塑件平均收縮率；
△——塑件外表面徑向基本尺寸的公差
∴由公式（7）可得
式中 ——哈夫截面的長(zhǎng)度
——定模上為成型塑件凸起長(zhǎng)4mm的深度
——定模塊上開(kāi)的深度
5.2.3 計(jì)算型芯徑向的尺寸
由公式
（8）
式中 ——模具型芯徑向基本尺寸
——塑件內(nèi)表面的徑向基本尺寸
△——塑件內(nèi)表面徑向基本尺寸的公差
——模具制造公差
——修正系數(shù)，此處取0.6
∴由公式（8）可得
式中 ——大型芯圓柱的直徑
——大型芯凸起部分圓柱的直徑
——大型芯中間的圓環(huán)
——哈夫塊的凸起圓直徑
——小型芯上的被切圓直徑
——小型芯上小圓柱的直徑
5.2.4 計(jì)算型芯的高度尺寸
由式
（9）
式中 ——模具型芯高度基本尺寸
——塑件孔或凹槽深度尺寸
——修正系數(shù)，此處取0.5
∴由式（9）得
——小型芯被切的圓柱高度
——哈夫塊的高度
——大型芯凸起部分的高度
5.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算
(1)凹模型腔側(cè)壁厚度計(jì)算
凹模型腔為組合式型腔，按強(qiáng)度條件計(jì)算公式
S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1進(jìn)行計(jì)算。
式中各參數(shù)分別為：
p=50Mpa(選定值)；
[δ]=0.05mm；
[σ]=160MPa
r=28mm
S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1
=28[(160/160-2×50)1/2]-1
≈16.8mm
一般在加工時(shí)為了加工方便，我們通常會(huì)取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為17。
(2)凹模底板厚度計(jì)算
按強(qiáng)度條件計(jì)算，型腔地板厚為：
p=50 Mpa
r=28mm
[σ]=160MPa
h≥{1.22pr2/[σ]}1/2
≥{1.22×50×282/160}1/2
≥17.3mm
一般在加工時(shí)為了加工方便，我們通常會(huì)取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為18mm。
第6章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)模和定模上下模合模時(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位，本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)除了有定位和導(dǎo)向作用外，還要承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體在充型過(guò)程中可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫Γ蛘哂捎诔尚驮O(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，從保證模具的正常工作。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式可采用帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，導(dǎo)柱導(dǎo)面部分長(zhǎng)度比凸模端面高出8～12㎜，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。導(dǎo)柱材料采用T10，HRC50～55，導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm，導(dǎo)向部分Ra為0.8～0.4μm，本設(shè)計(jì)采用？根導(dǎo)柱，固定端與模板間采用H7/m6
導(dǎo)套常采用T10A，Ⅱ型導(dǎo)套，采用H7/m6配合鑲?cè)肽０?。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：
導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。
設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有：
（1）合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險(xiǎn)斷面上。通常設(shè)在長(zhǎng)邊離中心線的1/3處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對(duì)稱布置，或不等直徑對(duì)稱布置。
（2）導(dǎo)柱工作部分長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面高出6~8 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。
（3）導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時(shí)可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長(zhǎng)度通常取配合直徑的1.5~2倍，其余部分可以擴(kuò)孔，以減小摩擦，降低加工難度。
（4）導(dǎo)柱可以設(shè)置在動(dòng)模或定模，設(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。本書(shū)模具設(shè)置四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)柱配合標(biāo)準(zhǔn)直導(dǎo)套作為導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模上，以保護(hù)型芯不受損壞。導(dǎo)套和導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如下：
導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。
第7章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模具成型過(guò)程中，模具溫度會(huì)直接影響到塑料熔體的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過(guò)高，成型收縮大，脫模后塑件變形大，并且還容易造成溢料和粘膜；模具溫度過(guò)低，則熔體流動(dòng)性差，塑料輪廓不清晰，表面會(huì)產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當(dāng)模具溫度不均勻時(shí)，型芯和型腔溫差過(guò)大，塑料收縮不均勻，導(dǎo)致塑料翹曲變形，會(huì)影響塑件的形狀和尺寸精度。綜上所述，模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。PP推薦的成型溫度為160-220℃，模具溫度為40~80℃ 。
7.1 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求
（1） 根據(jù)塑料的品種確定是對(duì)模具采用加熱方式還是冷卻方式；
（2）希望模溫均一，塑件各部同時(shí)冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量；
（3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；
(4)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉；
(5)從成型溫度和使用要求看，需要對(duì)該模具進(jìn)行冷卻，以提高生產(chǎn)率。
7.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7.2.1 設(shè)計(jì)原則
（1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；
（2）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑件的冷卻效果越好；
（3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。
（4）澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳；
（5）應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過(guò)5℃
（6）冷卻水的開(kāi)設(shè)方向以不影響操作為好，對(duì)于矩形模具，通常沿寬度方向開(kāi)設(shè)水孔。
（7）合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。
7.2.2 冷卻時(shí)間的確定
在對(duì)冷卻系統(tǒng)做計(jì)算之前，需要對(duì)某些數(shù)據(jù)取值，以便對(duì)以后的計(jì)算作出估算；取閉模時(shí)間3S，開(kāi)模時(shí)間3S，頂出時(shí)間2S，冷卻時(shí)間30S，保壓時(shí)間20S，總周期為60S。
其中冷卻時(shí)間依塑料種類、塑件壁厚而異，一般用下式計(jì)算：
t=㏑[·]
=62/(3.142×0.07)㏑[8/3.142×(200-50)/(80-50)]
= 73（S）
式中：S——塑件平均壁厚，S取6mm；
——塑料熱擴(kuò)散系數(shù)(mm/s)，=0.07；
T——成型溫度160-220℃，T取200℃；
T——平均脫模溫度，T取80℃；
T——模具溫度40~80℃，T取50℃。
由計(jì)算結(jié)果得冷卻時(shí)間需要73 S，這么長(zhǎng)的冷卻時(shí)間顯然是不現(xiàn)實(shí)的。本模具型芯中的冷卻管道擴(kuò)大為腔體（如下圖），使冷卻水在型芯的中空腔中流動(dòng)，冷卻效果大為增強(qiáng)。參照經(jīng)驗(yàn)推薦值，冷卻時(shí)間取30S即可。
7.2.3 塑料熔體釋放的熱量
Q =nG C(t－t)
= 60×217.6×10×1.9×（220－60）
= 3969.02KJ/h
式中：n——每小時(shí)注射次數(shù)， n=60 （次）；
G——每次的注射量(KG)， G=217.6×10；
C——塑料的比熱容(KJ/KG·℃)， C=1.9 ；
t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃，t=220；
t——塑件脫模溫度℃，t=60。
7.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱
Q=3.6A(t－t)
=3.6×4069×10×140×（220－50）
=348.63 KJ/h
式中：A——注塑機(jī)的噴嘴頭與模具的接觸面積（m），A=4069×10m（A=4R =4×3.14×18=4069×10m，R=18mm注塑機(jī)噴嘴球半徑，）；
——金屬傳熱系數(shù) =140(W/ m℃)；
t——模具平均溫度℃ t=50 ；
t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃ t=220。
7.2.5 注射模通過(guò)自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量
（1）對(duì)流傳熱
Q=hA( t－t)
=5.35×0.203×（50－20）
=112 KJ/h
式中：h——傳熱系數(shù)（KJ/ m h ℃），h=5.35（h=4.187(0.25+)= 4.187×（0.25+）= 5.35）；
A——兩個(gè)分型面和四個(gè)側(cè)面的面積m2，A=0.203【A=（A）+ (A)n
= 0.097+0.22×0.48=0.203，A=2BL=2×220×220×10=0.097 m； A=4BH =4×220×250×10=0.22m）；B模具寬度m m，B=220； L模具長(zhǎng)度m m，L=220，開(kāi)模率n= =（60-31.5）/60=0.48】；
t——模具平均溫度℃，t=50；
t——室溫℃，t=20。
（2）輻射散發(fā)的熱量
Q=20.8 A[()－()]
=20.8×0.22×0.8×[（）－（）]
=128.7 KJ/h
式中: ——輻射率，一般表面=0.8~0.9；
A=0.22；
（3）工作臺(tái)散發(fā)的熱量
Q=hA( t－t) h
= 502×0.0484×（50—30）
=485.94 KJ/h
式中:傳熱系數(shù)——h=502KJ/(mh℃)；
A ——模具與工作臺(tái)的接觸面積m，A=0.0484；
[A=bl= 220×220×10=0.0484;b模具與工作臺(tái)接觸寬度m m，b=220;模具與工作臺(tái)接觸長(zhǎng)度m m,l=220。]
從計(jì)算的結(jié)果看，工作臺(tái)散發(fā)的熱量比塑料熔體釋放的熱量還多，這顯然是不正確的，說(shuō)明了Q的計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。這是因?yàn)橛嘘P(guān)Q的計(jì)算參考資料很少，計(jì)算中有很多地方不規(guī)范。簡(jiǎn)單的計(jì)算以塑料熔體釋放出的熱量Q為總熱量，這些熱量全部由冷卻介質(zhì)帶走，這些熱量應(yīng)分別由凹模和型芯的冷卻系統(tǒng)帶走，實(shí)驗(yàn)表明，約1/3的熱量被凹模帶走，其余由型芯帶走。模具應(yīng)由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量：
Q=（Q+ Q）－（Q+ Q+ Q）
由于現(xiàn)在無(wú)法得到Q的正確值，所以計(jì)算以簡(jiǎn)單計(jì)算原則，取Q= Q。
7.2.6 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（KJ/h）：
Q= n G Q
=60× 217.6×10×300
=3916.8
（1）每次需要的注射量（KG）——G=217.6×10
（2）確定生產(chǎn)周期（S）——t=60
（3）塑料單位熱流量（KJ/h）——Q=280~350； 取Q=300
（4）每小時(shí)的注射次數(shù)——n=60
從計(jì)算結(jié)果看，Q與Q相差不多但不相等，這是因?yàn)镼涉及的因素較多，所以應(yīng)該應(yīng)該取Q來(lái)計(jì)算。
7.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
（1）凹模的冷卻水體積流量
q=
= 763×103/[103×4.187×103×（25-20）×60]
= 0.61×10 m/min
式中： Q=1/3 Q=1/3×2289=763 KJ/h
——水的密度10KG/m；
C——水的比熱容4.187×10 J/KG℃；
T——水管出口溫度，T取25℃；
T——水管入口溫度，T取20℃。
（2）冷卻水管的平均流速：
V=
=4×0.61×10/（3.14×0.0082）
=12.14 m/min =0.202 m/s
式中：d——冷卻水管直徑，取d=8 mm
查冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量得，管徑為8mm的冷卻水管所對(duì)應(yīng)的最低流速為1.66 m/s時(shí)才能達(dá)到湍流狀態(tài)，故冷卻水在凹模冷卻管道中的流動(dòng)未達(dá)到湍流。
（3）冷卻水管壁與水交界面的傳熱膜系數(shù)
=
=7.6×（1000×0.202）0.8/0.0080.2
=1395 (w/mk)
式中：是與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)，取7.6。
（4）凹模冷卻管的傳熱面積
A=
=763×103/[3600×1395×（50-22.5）]
=5.52×10 m
式中：T——模具與冷卻介質(zhì)平均溫度， T=27.5℃（T= T－（T+T）/2 =50－（20+25）/2 =22.5 ℃）。
（5）冷卻水孔總長(zhǎng)L
L=
=763×103/[3600×3.14×7.6×（1000×0.202×0.008）0.8×（50-22.5）]
=0.22m
（6）模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)的冷卻水孔圈數(shù)
n=L/B =0.22÷（4×0.076） =0.72，所以冷卻水孔數(shù)位1根（如下圖）。
式中：B為開(kāi)一圈冷卻水道時(shí)冷卻水道長(zhǎng)度。
（7）冷卻水流動(dòng)狀態(tài)校核
R=
=0.202×0.008/（1×10）
=1616＜10
式中：R——雷諾數(shù)；
——水的運(yùn)動(dòng)粘度，=1×10（m/s）。
（8）進(jìn)出口溫差校核
T－T=
=763×103/（900×3.14×0.0082×103×4187×0.202）
=4.99℃
預(yù)期溫差為5℃，校核的結(jié)果與預(yù)期的非常吻合，說(shuō)明實(shí)際應(yīng)用正確。
第8章 抽芯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
抽芯距s=s1+5mm
S1為空深度在這里空深度為壁厚所以 s=10mm
抽芯力的計(jì)算:
Fc=ChP(cos(a)-sin(a))(4-9)
=37.68×20×0.9×107(0.15cos(180)-sin(180))
=31.7×103N
Fc-抽芯力 C-側(cè)型芯成行部分的截面的平均周長(zhǎng)(m)= X12=36.78 mm
h-側(cè)型芯成行部分的高=20 mm
p-塑件對(duì)側(cè)型芯的收縮應(yīng)力(包緊力)一般p=(0.8-1.2)x107pa模外冷
塑件p=(2.4-3.9)×107pau=0.15,a-側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角=180
8.1 斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
(1)