毕业论文用于注射台阶端盖的成型模具设计论文说明书.doc

课程设计报告书

题目：用于注射台阶端盖的成型模具设计

学 院 机械与汽车工程学院
专 业 材料成型及控制工程
学生姓名 缪震洲
学生学号 201130180352
指导教师 麻向军
课程编号 131109
课程学分 2
起始日期 2014/6/23

教
师
评
语

教师签名：
日期：
成
绩
评
定

备
注

目录
一、选题背景 4
二、方案论证 4
2.1 设计说明 4
2.2 设计任务 5
2.3 设计流程 5
三、过程论述 5
3.1 塑件分析 5
3.2拟定模具的结构形式和初选注射机 6
3.3 浇注系统设计 10
3.4 成型零件的结构设计及计算 14
3.5 模架的确定和标准件的选用 19
3.6 脱模推出机构的设计 22
3.7 冷却系统的设计 24
3.8 合模导向机构的设计 25
四、结果分析 25
五、课程设计总结 27
参考文献 28

用于注射台阶端盖的成型模具设计

一、选题背景
塑料工业是一门新兴，是随着石油工业发展应运而生的。塑料制品在工业中的应用日益普遍，这是由于他们具有一系列特殊的优点所决定的。塑料密度小，质量轻，大多数塑料与钢材、铝材等金属材料比起来，在同样的体积下，塑料制品要比金属制品轻的多。此外，塑料减摩、耐磨及减震、隔音性能也比较好。
通过模具设计可以加深对模具的认识，使我们对专业知识有了更进一步的了解，清楚注塑模具设计的基本思路，注意到设计中的细节问题。
二、方案论证(设计理念)
2.1设计说明：台阶端盖如图1所示，采用PP作为原料。

图1 台阶端盖

技术要求：
1）．塑料不允许有变形、裂纹；
2）．脱模斜度 30′~1°；
3）．未注圆角 R2~R3；
4）．壁厚处处相等；
5）．未注尺寸公差按所有塑料的高精度级查取。

2.2设计任务：拟定成型工艺，正确选用成型设备，根据塑件技术要求，提出模具结构方案。正确确定成型零件的结构形状、尺寸及技术要求。装配图 1张 (A0或 A1) ，成型零件工作图： 4~5张 (凸模、凹模、型芯等 )，采用CAD软件绘图， 1张手工绘图，设计说明书一份。
2.3设计流程如图1所示。
材料分析以及塑件分析
注塑机型选择
浇注系统设计
推出机构设计
模架选择
成型零部件设计
冷却系统设计
合模导向机构设计

图2设计流程图

三、过程论述
3.1 塑件分析
3.1.1所用材料PP为全同结构，具有高度的结晶性。部分特性如下表1所示。
表1 PP特性表
熔点T/℃
分解温度T/℃
成型收缩率
成型温度/℃
密度ρ/ g·cm-3
176
350
1.0-2.5%
160-220℃
0.91
3.1.2成型特性：
(1)成型收缩率：1.0-2.5% 成型温度：160-220℃；
(2)结晶料，吸湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解；
(3)流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔，凹痕，变形；
(4)冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度。料温低温高压时容易取向，模具温度低于50度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，流痕，90度以上易发生翘曲变形；
(5)塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。
3.1.3注塑工艺：
表2 注塑工艺表
项目
PP
注塑机类型
螺杆式
螺杆转速/（r/min）
30~60
喷嘴形式
直通式
喷嘴温度/℃
170~190
料筒前段温度/℃
180~200
料筒中段温度/℃
200~220
料筒后段温度/℃
160~170
模具温度/℃
40~80
注射压力/MPa
70~120
保压力/MPa
50~60
充模时间/s
0~5
保压时间/s
20~60
冷却时间/s
15~50
成型周期/s
40~120
3.1.4塑料制件分析。
应用proE作出三维图，并求得相关参数。

图3 制件三维图 图4 制件参数

3.2拟定模具的结构形式和初选注射机
3.2.1 分型面位置的确定
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：
(1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。
(2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。
(3) 保证塑件的精度要求。
(4) 满足塑件的外观质量要求。
(5) 便于模具加工制造。
(6) 对成型面积的影响。
(7) 对排气效果的影响。
根据结构要求以及设计原则，制品分型面设计如图5所示。

分型面

图5 制品分型面示意图

3.2.2 型腔数量和排位方式的确定
⑴型腔数量的确定
由于该塑件的精度要求不高，塑件尺寸较小，且为大批量生产，可采取一模多腔的结构形式。同时考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初步确定为一模两腔的结构形式。
⑵型腔排列形式的确定
采用平衡对称分布，如图6所示。

图6 型腔排列示意图
⑶模具结构形式的初步确定
本模具设计为一模两腔，推出机构初选推杆推出方式，因本塑件较大，在每个塑件上作用四根推杆，确保制品在推出过程中不变形不损坏。浇注系统设计时，流道采用平衡式，浇口的位置选在分流道延长线上，直接与型腔相连，这样便于塑料流动。动模部分需要添加型芯固定板、支撑板或推件板。综上分析可确定采用单分型面注射模。
3.2.3 注射量型号的确定
⑴注射量的确定
塑件体积：
塑件质量： ρ=0.91×59.93=54.54g
⑵浇注系统凝料体积的初步估算
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体积的0.2倍-1倍来估算。由于本次设计采用的流道简单且较短，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料的总体积为：

⑶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：

由参考文献[1]式（4-18）。根据以上计算，初步选择公称注射量为250㎝³，又根据模具厚度的考虑，选择注射剂型号为SZ-250/125的卧式螺杆注塑机，其主要技术参数见表3。

表3 注射机技术参数
指标
参数
指标
参数
理论注射容积/
270
最大成型面积/
500
螺杆直径/mm
45
移模行程/mm
360
注射压力/MPa
160
最大模具厚度/mm
550
螺杆转速/（r/min）
10~200
最小模具厚度/mm
150
注射时间/s
2
拉杆空间/mm
415×415
塑化能力/(g/s)
18.9
顶出力/kN
70kN
注射速率/(g/s)
110
推出形式/mm
中心及两侧推出
合模力/kN
1250
锁模形式
双曲肘
喷嘴球半径/mm
15
喷嘴口直径/mm
4
定位孔直径/mm
160
模板尺寸/mm
598×520
⑷注射机相关参数的校核
①注射压力校核。查参考文献[1]表4-1可知，PP所需注射压力为70~120MPa ,这里选用100MPa的注射压力，注射机的公称压=160MPa,注射压力安全系数k=1.25~1.4,这里取1.4,则：
=1.4×100=140MPa<P，所以注射机注射压力合格。
②锁模力校核。
㈠塑件在分型面上的投影面积
114－4×π×4－π×5²=12716.54mm²
㈡浇注系统在分型面上的投影面积，即浇道凝料在分型面上的投影面积数值，可以按照多型腔模具的统计分析来确定。是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2-0.5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适当取小些。这里取=0.2。
㈢塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积，则
×1.2×12716.54=30519.70mm²
㈣模具型腔内的胀型力F，则:
F=AP=30519.70×35=1068.19kN
式中，P是型腔的平均计算压力值。P是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%-40%，大致范围为28Mpa-56Mpa。对于黏度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。PP属于低黏度的塑料且塑件有精度要求，故P取35Mpa。由表2可知该注射机的公称锁模力F=1250kN，锁模力安全系数k=1.1~1.2这里取1.1，则取,所以注射机锁模力kF=1.1×1068.19=1175kN<F，满足要求。对于其他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。
3.3浇注系统设计
3.3.1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. 主流道设计要点
1）为便于将凝料从主流道中拉出，主流道通常设计成锥形，其锥角 α=2°～6°。内壁表面粗糙度 一般为 Ra=0.8。
2）为防止主流道与喷嘴处溢料及便于将主流道凝料拉出，主流道与喷嘴应紧密对接，主流道进口处应制成球面凹坑，其球面半径为 R 2 =R 1 +(1～2)mm,凹入深度 3～5mm。
3) 为了物料的流动阻力，主流道末端与分流道连接处呈圆角过渡，其圆角半径 r=1～3mm。
4) 主流道长度 L 应尽量短，否则将增加主流道凝料，增大压力损失，一般主流道长度由模具结构和模板厚度所确定，一般不大于 60mm，粗取 L=50mm计算。
5) 因主流道与塑料熔体反复接触，进口处与喷嘴反复碰撞，因此，常将主流道设计成可拆卸的 主流道衬套，用较好的钢材制造并进行热处理，一般选用 T8、T10 制造，热处理硬度为 HRC50～55。
2. 主流道尺寸
1）主流道小端直径 d =注射机喷嘴直径＋（0.5～1）
=4＋（0.5～1），取 D =2.8mm。
2）主流道大端直径 D =d+2L主tan(α/2) =6.3mm式中α=4°。
3）主流道球面半径 SR0=注射机喷嘴球头半径＋（1～2）
=10＋（1～2），取 SR0=12mm。
4）球面配合高度 h=3mm。
5) 主流道当量半径
如图7所示。

图7 主流道浇口套的结构形式
由于本模具主流道较长，定位圈和衬套设计成分体式较宜，其定位圈结构尺寸如图 8 所示。

图 8 定位套图
3.2.2主流道衬套的固定
主流道衬套的固定形式如图 9 所示。

图9 浇口套和定位圈
3.3.2分流道设计
分流道是主流道和浇口之间的通道，起分流和转向的作用。分流道在分型面生的布置与型腔排列密切相关，有多种不同的形式，但应遵循两方面原则：一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。本设计采用平衡式流道布置，以使塑料熔体经分流道能均衡的分配到2个型腔和避免局部膜胀力过大影响锁模。。
⑴分流道的布置形式
为了尽量减小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。
⑵分流道长度
分流道的长度应尽可能短，且少弯曲，便于注射成型过程中最经济地使用原料和降低注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑件溶体尽快地分配到各个型腔，因此采用平衡式分流道。分流道长L=45mm。
⑶分流道的当量直径
流过分流道塑料的质量：
ρ=0.91×59.93×2=109.08g
该塑件的壁厚为2毫米，质量小于200g，按经验公式来计算分流道的直径
D=0.2654m（L）=6.04mm
式中 D-分流道直径(mm)
m-塑件的质量（g）
L-单向分流道的长度（mm）
⑷分流道的截面形状
本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。
⑸分流道界面尺寸
设梯形的下底宽度为B=7mm,底面圆角的半径R=1mm,梯形高度取H=2B/3=4.67mm,设上底宽度为b,梯形面积应满足如下关系式。

代值计算得b=5.27mm。通过计算梯形斜度α=10°，基本符合要求，如图10所示。

图 10 分流道截面形状
⑹凝料体积
① 分流道的长度为 L=45mm
② 分流道截面积A=（7+5.27）×4.67÷2=28.65mm²
③ 凝料体积V=LA=45×28.65=1289.25mm³
考虑到圆弧的影响取V=1.3cm³
（7）校核剪切速率
A.确定注射时间：
所以 参考文献[1]表2-3，可取t=2 s。
B.计算单边分流道体积流量

C.参考文献[3]式（2-22）计算分流道剪切速率

因此，
式中 —分流道体积流量（）
—分流道截面的当量半径（cm）
=
式中 A—实际流道的截面面积（cm²）
L—实际流道截面的周边长度（cm）
该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率～之间，所以分流道内熔体的剪切速率合格。
（8）分流道的表面粗糙度和脱模斜度
分流道的表面粗糙度Ra要求不高，一般取Ra 1.25um～2.5um即可，在此取1.6um。另外其脱模斜度一般在5～10°之间，通过上述选定分流道截面尺寸，其脱模斜度为10°，脱模斜度足够。
3.3.3 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（除了直接浇口外）它是浇注系的关键部分。 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。 当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高，黏度降低，提高流动性能，有利于充型，但是浇口尺寸过小会使压力增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。
浇口是浇注系统的关键部分，浇口的形状尺寸对于塑件的质量影响很大，浇口在多数情况下，是整个流道断面尺寸最小的部分，浇口的断面积与分流道断面积之比约为0.03～0.09，根据浇口位置以及塑件的特点，选用点浇口，点浇口形式如图11所示。

图11 点浇口
3.3.4浇口尺寸的设计
浇口截面积通常为分流道截面积的 0.07～0.09 倍，浇口截面积形状多为矩形和圆形两种，浇口长 度约为 0.5～2mm 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，按公式2-1计算。

式中 d——浇口直径（mm）；
n——塑料系数，由塑料性质决定,根据文献[2]表4.2.1，查得为0.6；
k——系数，塑件壁厚的函数， k = 0.291；
A——型腔表面积（mm），根据pro/e建模计算得6858mm2；
t——塑件壁厚（mm）；
为去除浇口方便，取l=1mm,l1=2mm,设计其主要尺寸如表2-1所示。
表2-1 点浇口参数设计

直径d mm
α1
浇口长度l mm
l1 mm
参考
0.8 ～1.3
6°～15°
1.0
0.75～2
取值
1.59
10°
1.0
2.0
3.3.5 冷料穴的设计及计算
在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约10－25mm 的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。
冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是储存熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。由于该塑件表面要求没有印痕，采用脱模板推出塑件，故采用与球头拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。
3.3.6排气槽的设计
该塑件由于采用侧浇口进料熔体经塑件下方的台阶向上充满型腔，每个型芯上有4根推杆，其配合间隙可以作为气体排出方式，不会再顶部憋气现象。同时，底面的气体会沿着分型面、型芯和推杆之间的间隙向外排出。
3.4 成型零件的结构设计
3.4.1凹凸模设计
⑴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。根据对塑件的结构分析，本设计中采用整体嵌入式凹模，如图12所示。

图12 凹模嵌件结构

图13 凸模结构
（2）凸模（型芯）的结构设计
凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。由于塑料端盖中间通孔，所以，该塑件采用嵌入式主型芯和中间成型杆的组合式型芯，如图13所示。
3.4.2 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，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用P20。对于成型塑件内表面的型芯来说，由于脱模时对塑件的磨损严重，因此选用P20钢，进行渗氮处理。
3.4.3 成型零部件尺寸计算
由技术要求：塑件未注尺寸公差按所用塑料的高精度等级查取。由塑料成型模具书中的模塑料件尺寸公差表差得，PP未注高精度等级为MT5参考文献[5]表2-26,即公差等级为IT11。查表转换后，塑件尺寸如图14所示

图14 塑件基本尺寸
(1)凹模（型腔）径向尺寸的计算，塑件外部径向尺寸的转换
相应的塑件制造公差
相应的塑件制造公差
由公式
其中，s—塑件的收缩率，由表1可得PP收缩率为1.0～2.5%，所以其平均收缩率为；
Ls—塑件外径尺寸；
x—修正系数；参考文献[1]表2-10，，
Δ—塑件公差值；
—制造公差，取Δ/6。

(2)凹模（型腔）深度尺寸，塑件高度方向尺寸的转换：
塑件最大高度尺寸=62±0.23mm=，相应的
塑件空腔高度尺寸=52±0.23mm=，相应的
由公式 型腔高度尺寸
其中，Hs—塑件高度尺寸；
χ—修正系数；参考文献[2]表2-10，，
可得：

(3)凸模（型芯）径向尺寸计算，塑件内腔高度尺寸的转换：
塑件最大径向尺寸=110±0.34mm=，相应的
塑件凸起径向尺寸=76±0.26mm=，相应的
由公式 ，将数据代入计算可得；

(4)凸模（型芯）高度尺寸计算，塑件内部径向尺寸的转换：
塑件最大高度尺寸=60±0.23mm=，相应的
塑件空腔高度尺寸=50±0.23mm=，相应的
由公式 ，将数据代入计算可得；

(5)成型孔的高度尺寸径向尺寸的确定。
4×Φ8、Φ10的成型芯是与凹模碰穿，所以高度应取正值，以利于修模。Φ8、Φ10自由度公差按MT5查得：，不需转换，因此得到

3.4.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算
(1)凹模侧壁厚度计算。凹模侧壁厚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中整体式圆形凹模刚度公式计算。

式中，S—型腔侧壁厚度，mm；
P—型腔内单位平均压力，一般是30～50MPa，这里取35MPa计算；
h—型腔深度，mm；
E—型腔材料的弹性模量，碳钢是2.10000MPa；
—型腔许用变形量，参考文献[2]表4-20，本塑件的精度等级为MT5，则有
(2)凹模底部厚度计算。参考文献[2]表4-19中刚度公式计算。

式中，T—型腔腔底的厚度/mm；
(3)动模垫板厚度的计算。动模板厚度T和所选模架的两个垫块之间的跨度有关，根据前面的型腔布置，模架应选400mm×450mm这个范围之内，参考文献[5]表7-4垫板之间的跨度大约为。那么，根据型腔布置和型芯对动模板垫板的压力就可以计算得到动模垫板的厚度，参考文献[2]表4-19得到计算公式，即

式中，
A—2个型芯投影到动模垫板上的面积

动模垫板可按标准厚度取45mm，符合要求。
3.5 模架的确定和标准件的选用
以上内容计算确定之后，便可根据计算结果选定模架。在学校做设计时，模架部分可参照各模板标准尺寸来绘图；在生产现场设计中，尽可能选用标准模具，确定出标准架的形式、规格及标准代号，这样能大大缩减模具制造周期，提高企业经济效益。
模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其是对于大型模具，这一点尤其重要。
由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，可知投影面积：，查模具书表7-5可得A=50，D=30，则
模具宽度W=（50+30）×2+100=260mm，模具长度=（50+30）×2+100=260mm
在根据成型零件尺寸结合标准模架，选用结构形式为点浇口无推料板DBT型、模架尺寸为270mm×270mm的标准模架，可符合要求。
模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应有分模间隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便的分开两块模板。
3.5.1 定模座板
定模座板（320mm×270mm，厚度为35mm）是模具与注射机连接固定的板，材料为45钢。
定位环通过4个M8的内六角圆柱螺钉与其连接。
3.5.2定模板尺寸
定模板（270mm×270mm，厚度为60mm）应有一定的厚度，并且有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成，最好调质28～32HRC。
3.5.3 推件板尺寸
与定模板一样，推件板（270mm×270mm，厚度为25mm）也应有一定的厚度，并且有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成，最好调质28～32HRC。
3.5.4 垫块的尺寸
垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（5～10）=46+20+15+（5-10）=86-91mm，，这里将垫块（2×53mm×270mm，厚度为90mm）的尺寸定为90mm。
3.5.5 垫块的主要作用
在动模座板与支承板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度的要求。
垫块材料为45号钢，也可以用HT200。球墨铸铁等。该模具垫块采用45号钢制造。
3.5.6 支承板
支承板（270mm×270mm，厚度为35mm）应有较高的平行度和硬度，因为该套模具的型芯固定在支承板上。材料较宜采用45钢，调质28～32HRC。
3.5.7 动模座板
动模座板（320mm×270mm，厚度为25mm）材料为45钢，其上有4个M6的沉头螺钉，中间开有圆孔。
3.5.8 推板（160mm×270mm,厚度为20mm）
推板（160mm×270mm,厚度为20mm）材料为45钢，用4个M8的内六角圆柱螺钉与推板固定板联接。
3.5.9 推杆固定板（160mm×270mm，厚度为15mm）
推杆固定板（160mm×270mm，厚度为15mm）材料为45钢。
3.5.10动模垫板（270mm×270mm，厚度为40mm）
动模垫板（270mm×270mm，厚度为40mm）其上有4个M16的沉头螺钉，中间开有圆孔。要求有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成，最好调质28～32HRC。
3.6脱模推出机构的设计
注射成型每一循环中，塑件必须准确无误的从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置成为脱模机构，也常称为推出机构。
3.6.1 脱模推出机构的设计原则
塑件推出（定出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此次塑件的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵守下列原则。
（1）推出机构应尽量设置在动模一侧。
（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。
3.6.2 脱模力的计算
（1）Φ110主型芯脱模力计算。因为，此时塑件称为薄壁塑件。根据参考文献[2]式4-24脱模力为:

（2）Φ76型芯脱模力计算。因为，此时塑件称为薄壁塑件。根据参考文献[2]式4-2脱模力为:

（3）4-Φ8型芯脱模力计算。因为，此时塑件称为厚壁塑件。根据参考文献[2]式4-2脱模力为:

式中，t—塑件的壁厚（mm）；
r—型芯的平均半径
E—塑件的拉伸弹性模量（MPa），参考文献[4]表2-12，取1300
S—塑料成型的平均收缩率（%）；参考文献[4]表2-12，取0.0175
L—被包型芯长度（mm）；
—脱模斜度（°）；
—塑料泊松比，参考文献[5]表2-12，取0.33；
f—塑料与钢材之间的摩擦因数，参考文献[5]表2-24，取0.45
—由决定的无因次数，
—由决定的无因次数，
3.6.3 推出结构的设计。
推件板推出的特点是推出力大而均匀，运动平稳，且不会在塑件表面留下推出痕迹。另外，本设计采用点浇口，充模时容易形成封闭式气囊，因此在型芯上设置4根Φ8推杆，以供排气，使推出更加平稳。此外综合模具结构，最终确定推出方式为推件板的推出方式。
推件板推出时为了减少推件板与型芯的摩擦，在推件板与型芯之间留出0.2mm的间隙，并采用锥面配合，如图15所示。为了防止推件板因偏心或加工误差而与锥面配合不良而产生溢料，推件板与型芯应进行适当预载，保证了推件板与凸模锥面准确定位。最终确定推件板加工尺寸如图16所示。

图15 推件板与型芯锥面配合形式
图16推件板加工尺寸
3.6.4 校核推出
压应力校核：
（1）推出面积。

（2）推件板推出应力。参考文献[3]表2-12，PP许用应力为12MPa。参考文献[1]公式7-1许用应力为：
，校核合格。
3.7冷却系统的设计
本套模具内塑料的温度为200℃左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时的温度应该在40℃以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快的传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。
（1） 冷却介质
冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水比较多，因为水的热容量大、传热系数大，成本低。用水冷却，即在模具型腔的周围内部开设冷却水道。如果忽略模具因空气对流、热辐射以及与注射机接触所散发的热量，不考虑模具金属材料的热阻，可对模具冷却系统进行初步的简略计算。
PP其成型温度及模具温度分别为160~220℃和40～80℃。所以，模具温度初步选定为60℃，用常温水对模具进行冷却。
（2） 冷却系统的计算。
1）塑料制品的体积

2）塑料制品质量。

3）塑件壁厚为2mm，但尺寸较大，根据参考文献[2]表13-2得，，。因此，成型时间t=45s，每小时注射次数N=80次。
4）单位时间内注入模具中的塑料熔体总质量为：
W=Nm=80×0.11kg=8.8kg/h
（3）确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量Q
参考文献[2]表4-35直接可以知道PP的单位热流量Q的值，Q=590KJ/kg。
（4）计算冷却水的体积流量。
设冷却水道入口的水温为，出水口的水温为，取水的密度为，水的比热容c=4.178KJ/(kg·℃)。参考文献[5]式4-109以及式1-30，得到：

（5）确定冷却水路的直径d
当时，参考文献[4]表3-9-1，取冷却水道直径为10mm
1）验算冷却水的雷诺数。当雷诺数Re＞4000时，流动呈现为湍流。参考文献[4]式1-42得到：

式中，d—冷却水道直径（m）；
u—流体流速，参考文献[4]式1-31，,A为管道截面积（㎡）
μ—流体粘度，参考资料[4]附录六，·S
2）验算冷却水在管内的流速u。
（最低流速），合理。
（6）求冷却管壁与水交界面的膜转热系数h
因为平均水温为23.5℃，查文献[2]表2.8-5得f=6.72
KJ/(㎡·h·℃)
（7）计算冷却水通道的导热总面积A

（8）计算模具冷却水管总长度L

（9）模具上应该开设的冷取水管道数目与布置
本设计采用凹凸模各一条水道进行冷却。
3.8合模导向机构的设计
注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。按照作用分为模外定位和模内定位。模外定位是通过定位圈与注射机相配合，使模具的浇口套与注射机喷嘴精确定位；而模内定位机构则是通过导柱导套进行综合定位。
当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。本模具所成型的塑件比较简单，模具定位精度要求不是很高，隐私可以采用模架本身所带的定位机构。如需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。
四、结果分析
模具如装配图17、18、19所示。

图17 模具装配正视图

图18模具装配左视图

图19 模具装配俯视图
五、课程设计总结
短短的两周时间，但是每天都沉浸在模具设计的思想世界里。从模具设计的数据开始算，然后是运用autocad画图，每时每刻都有可能出现你没注意到的问题。以至我每次把图画好了，都以为是最后一次，把图转化为pdf的文件形式，每次都以为是最后一次定型，但看看，又发现了错误，一有错误，改了保存又转化pdf格式，以为是最后一次了吧，这样反反复复，结果发现转化后不要的pdf就有100来张了，也许就是这些错误的图纸铺出一条向正确的道路。
开头我设计的模架很大，A0纸1比1的比例都画不下，这个很麻烦，在我面前有两条路，一是用1比2的比例画，二是设计减小模架尺寸，我选二，当我用了整整5天的时间完成了所有图纸和装配图后，我有点彷徨若失，因为我的有点不一样，不一样我就开始怀疑自己了，但是另一念头却是，一样有什么意思呢，我不一样，我的当然也不一样了。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识。总体上来说，通过此次课程设计，我在研究问题的能力上得到了很大的提高，特别是在实践上对理论进行了验证，并通过理论上的研究来指导实践，明白在创新性思维和创新性实践上在实验中是互为补充，需要在思维上和实践上对实验进行思考与实施。
我们可以在课程设计中不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。通过此次课程设计，我清楚认识到，在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，一直知难而退永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可。
最后，我想用一句话来总结此次课程设计的感受----纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。

参考文献
[1]叶久新，王群.塑料成型工艺及模具设计[M].北京：机械工业出版社.2007
[2]伍先明，王群.塑料模具设计指导[M].北京：国防工业出版社.2006
[3]伍先明，张蓉，杨军，周志冰.塑料模具设计指导（第二版）.北京：国防工业出版社.2010
[4]申开智.塑料成型模具（第二版）.中国轻工业出版
[5]沈成忠，沈洪雷.注塑成型工艺与模具设计.化学工业出版社.2010
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