塑料制品的分析与机构设计.docx

第一章 绪论

随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断地扩大，如：家用电器、仪器仪表、建筑器材、汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅速增加，由于在工业产品中，一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属结构件，加上利用工程塑料特有的性质，可以一次成型非常复杂的形状，并且还能设计成卡装结构，成倍地减少整个产品中的各种紧固件，大大地降低了金属材料消耗量和加工及装配件工时，因此，近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。
塑料模具是用于成型具有一定形状尺寸的塑料制品的成型工具。模具是塑件生产的重要工艺装备之一。不同的塑料成型方法使用着不同模塑工艺和原理及结构特点各不相同的塑料模具。对塑件质量的优劣及生产效率的高低，除其他的因素外，模具的因素也是一个重要的因素。在现代塑件生产中，合理的模塑工艺、高效的模塑设备、先进的塑料模具和制造技术是必不可少的，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求，塑件的使用要求和造型设计起着重要的作用。作为产品生命周期的重要一环，模具的质量的好坏直接影响着产品的质量。塑料模具设计与制造是一项综合性的工作，围绕塑件成型生产涉及到成型物料，成型设备，成型工艺，成型模具及模具制造等各个方面，而这些便构成了塑件成型生产的系统。
注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其他成型方法望尘莫及的。由于注塑成型加工实现了生产自动化、高速化，因此具有极高的经济效益。作为注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效益等方面水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。
本设计从塑料注射成型的成型物料、成型设备、成型模具几个方面讲述气压瓶盖注射成型设计。

第二章 塑料制品的分析

2.1 塑件的作用及结构

此塑件是一个气压瓶盖。其形状比较复杂，尺寸较大，外观质量要求比较高。制品外表面不允许出现划伤、气泡、缩孔等缺陷，且要求较低的表面粗糙度值，所以精度要求取9级（GB/T1800.3—1998），材料用ABS热塑性材料。塑件图:

图一 塑件图

2.2 塑件材料的性能分析

该塑料制品选用ABS塑料成型，ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三种单体的三元共聚物。ABS具有较高的强度、硬度、耐热性及耐化学腐蚀性，流动性好，吸湿性大；具有弹性和较高的冲击强度；它具有优良的介电性能及成型加工性能等综合性的优良性能，且价格便宜，原料易得。材料的各种性能用途如表一所示：

结构特点
线性结构非结晶型
使用温度
小于70℃
性能特点
机械强度较好，有一定耐磨性
成型特点
成型效果好，成型前原料要干燥
适用注射机类型
螺杆柱塞式均可
密度(g/cm)
1.03～1.07
注射压力(MPa)
60～100
螺杆转速(r/min)
30
计算收缩率(%)
0.3～0.8
模具温度(℃)
50～80
预热温度(℃)
80～85
时间/h
2～3
吸水率24h(%)
0.3
拉伸屈服强度(MPa)
1800
抗拉屈服强度(MPa)
50
喷嘴温度(℃)
170～180
表一 ABS的性质及成型条件

第三章 注射机型号的确定

3.1 注射机选用原则

模具是安装在注射机上使用的，在生产塑件时模具与机床是一个不可分割的整体。因此在设计模具时，除了应当了解注射成型的工艺过程外，还应对所选用注射机的有关技术规范和性能参数有全面的了解。
注射机的选用包括两方面的内容：
一是确定注射机的型号，使塑料、塑件、注射模及注塑工艺等所要求的注射机的规格参数在所选的规格参数可调的范围内；
二是调整注塑机的技术参数至所需的参数。

3.2 注射模与注射机的关系

3.2.1注射量的计算
根据零件的三维模型，利用三维软件可直接查询出塑件的体积为
G1=86925.5 mm3，取密度ρ=1.07g/cm3,
M=ρ×V1=1.07×86925.5=93.01g
据经验公式,浇注系统凝料容量G为制件体积的0.15,即12.9 cm3。
一次注射所需塑料总体积G=nG+G=99.9 cm3 [1]
3.2.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算
锁模力是在成型时锁紧模具的最大力。用于实现动、定模紧密闭合，保证塑料制品的尺寸精度，尽量减少分型面处的溢边（或毛边）厚度和确保操作者的人身安全。
流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积A2,在模具设计前是个未知数,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面积A1的0.2-0.5倍,因此可用0.5A1来进行估算,所以
A=A1+A2=A1+0.5A1=1.5A1=1.5×14361.24=21541.86mm2
式中 A=()+392.64=14361.24
F>A×P型
=21541.86mm2×30MPa=646.26kN
式中型腔压力P型 取30MPa.
A ——塑料与浇注系统在分型面上的投影要积
P型——型腔内内平均压强
3.2.3 选择注射机
根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值,可选用SZ-160/1000，(上海第一塑机厂),见表二:

型号
SZ-160/1000
注射压力（MPa）
132
公称注射量(cm3)
179
锁模力（KN）
1000
螺杆（柱塞）直径(mm)
44
模具最小厚度（mm）
170
模板最大行程（mm）
280
喷嘴球半径（mm）
10
模具最大厚度（mm）
360
定位圈尺寸（mm）
φ120
拉杆内间距（mm）
360×260
移模行程（mm）
280
注射速率（g/s）
110
塑化能力（g/s）
10.5
表二 SZ-160/1000注射机的有关参数
3.2.4 注射机有关参数的校核
（1）注射量的校核
据式 G≤0.8G
式中：G——塑件与浇注系统的体积（cm3）
G ——注射机的注射量（cm3）
0.8——最大注射容量的利用系数
已知：V件=99.9cm3＜179×0.8=143.2cm3 所以满足要求
（2） 锁模力的校核
F≥（KN）
式中：
F——注射机的额定锁模力（N）
A——塑料制品与浇注系统在分型面上的总投影面积（m2）
P——熔融塑料在型腔内的平均压力（Mpa取35Mpa
K——安全系数取1.1—1.2这里取1.2
代入数据得
= = 775.51KN＜1000KN
所以满足要求
（3） 型腔数的校核
按最大注射量确定型腔数
n =
其中 k——系数0.8
M——公称注射量179
m——浇道、流道的体积
m’——制品体积
代入数据得n=1.45＞1
所以，型腔数校核合格。
3.2.5 最大注射压力Pmax
最大注射压力是指注射机料筒内柱塞或螺杆施于熔融塑料上的单位面积压力（注射时）。成型塑件所需要的注射压力是由塑料品种、注射喷嘴的结构式、塑件形状的复杂程度以及浇注系统的压力损失等因数决定，注射机的最大注射压力要大于成型塑件所要求的注射压力(60-110MPa)，即Pmax>110MPa
3.2.6 模具与注射机安装部分相关尺寸的校核
A　设计模具的长、宽方向尺寸时要与注射机模板尺寸和拉杆间距相适应，应注意模具能否穿过拉杆间的空间装卡到模板上。
B　模具安装在注射机上必须使模具主浇道中心线与料筒、喷嘴的中心线重合，因此在注射机定模板上有一定位孔，要求模具的定位圈与之相配合。
C　注射机喷嘴头的球面半径R1应与相接触的模具主浇道始端凹下的球面半径R2相配合， R2= R1+（1～2）mm。
D　模具能恰当、稳固的装卡在注射机的动、定模板上。
3.2.7　其他尺寸的校核
（1）开模行程的校核
对于全液压式锁模机构的注射机，其最大开模行程等于动模与定模之间的最大开距（L）减去模具的厚度（H）。当模具厚度增大，则开模行程减小。
对单分型面注射模，开模行程可按下式公式校核：
S=L-HH+H+(5～10) mm
式中 S： 注射机的最大开模行程；
H： 塑料制品的推出距离；
H： 制品高度（包括浇注系统）；
已知S=300 mm H+H+10= 45+60+10 = 115mm < 300mm
所以满足要求。
（2） 模具的闭合高度的校核 Hmin≤H≤Hmax
H——模具闭合高度290mm
Hmin——注射成型机模具最小厚度200mm
Hmax——注射成型机模具最大厚度300mm
所以满足要求

第四章 分型面的确定

4.1 选择分型面的基本原则

注射成型模具的分型面是其闭合时凹模与凸模相配合的接触面。分型面的正确选择，对制品的质量、工艺操作和模具制造均有很大的影响。基本原则是：
A　不应影响制品尺寸精度和外观；
B　尽量简单，避免采用复杂形状，使模具制造容易；
C　不防碍制品脱模和抽芯；
　D　有利于浇注系统的合理设置
E　尽可能与料流的末端重合，有利于排气。
F 分型面选择应便于塑件脱模和简化模具结构，选择分型面应尽可能使塑件开模时留在动模。
G 分型面选择应便于模具零件的加工
总之，选择分型面应综合考虑各种因素的影响，权衡利弊，以取得最佳效果。

4.2 确定分型面的位置

分型面的选择应满足在动模分离后，使制品尽可能在动模内，这样可以利用动模上的脱模机构进行脱模，取件方便。否则，若使制品留在定模上，定模上又要增设脱模机构，使模具结构复杂化。
分析可知，制品上设有侧芯，制品不能直接脱，必须将侧芯先抽出，才能从模具中顶出制品。而抽出侧芯是依靠注射机的开模动力，通过抽芯机构改变运动方向来实现的。因此，应将侧抽芯设于动模部分，避免定模抽芯。
综合分析，分型面选择如下图二：

第五章 浇注系统的设计

5.1概述

用注塑成型方法加工塑料制品时,注塑机喷嘴中熔融的塑料，经过主流道，分流道,最后通过浇口进入模具型腔,然后经过冷却固化，得到所需要的制品。所以注塑模具的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料熔体的流动通道。浇注系统在模具中占有非常重要的地位，它的设计合理与否直接对制品的成型起到决定的作用。这就要求模具设计者除了研究模具结构和加工技术之外，还必须对成型技术有较为深刻的理解，这样才能使模具制造技术与成型工艺有机地结合在一起，生产出既经济又高质量的产品。
当熔融塑料通过浇注系统流入模具的型腔时，其流动过程大致如下：塑料首先进入主流道，而后进入分流道（根据需要可无分流道），最后通过浇口进入型腔。
在注塑过程中，当温度较高的熔融塑料接触到温度较低的模具浇道时，由于塑料快速冷却，在模具热流道的表面形成一冷凝层。因为热塑性材料的热传导率较低，冷凝层对芯部的塑料会起到保温作用。所以此时浇道中心的塑料依然呈熔融状态。
最初冷凝层是非常薄的，随着熔融的塑料继续接触冷凝层，产生冷凝，冷凝层会越来越厚。一段时间后，冷凝层将达到一定的厚度。此时，在不改变成型条件的情况下，来自熔融的热输入加上由于流动摩擦而产生的摩擦热等于高温塑料与低温模具热交换所产生的热损失。
如前所述，由于热塑性材料的热传导率较低，流道中冷凝的表皮对芯部熔融的塑料将起到保温的作用。所以保证了流道芯部的塑料的继续流动。这时如果增加注射速度，冷凝层由于受到流动产生的高摩擦而会变薄。由此可得出这样的结论：高速注射与低速注射对于冷凝层厚度影响的差别较为明显。前者冷凝层厚度较薄，后者相反。对于冷凝层薄的流道来说，单位时间内流入型腔的塑料体积大于冷凝层厚的流道。这就是为什么高压、高速注射容易将型腔填充饱满的主要原因之一。
总的来说，浇注系统的功能，就是将熔融的塑料，经过注射机喷嘴在高温、高压、高速状态下，通过浇注系统进入模具型腔。它对制品的质量和成型周期，有着极为重要的影响。设计浇注系统的基本原则是在满足塑料制品的同时，还应有利于提高成型速度来缩短成型周期。

5.2浇注系统设计的基本要点

1.设计浇注系统时，浇道应尽量减少弯折，表面粗糙度为Ra1.6-Ra0.8μm
2.设计浇注系统时，应考虑到模具使一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称。
3.当塑料制品投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，否则会造成注射使受力不均。
4.设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑料制品上不留痕 迹，以保证塑料制品的外观。
5.一模多件时，应防止将大小相差悬殊的塑料制品放在同一模具内。
6在设计主流道时，避免熔融的塑料直接冲击小直径型芯，以免产生弯曲或折断。
7.在满足塑料成型和排气良好的前提下，要选取最短的流程，这样可缩短填充时间。
8.能顺利地引导熔融的塑料填充各个部位，并在填充过程中不致产生塑料涡流、紊乱现象，使型腔内的气体顺利排除模外。
9.在成批塑料制品生产时，在保证产品质量前提下，要缩短冷却时间及成型周期。因主流道处有收缩现象，若塑料制品在这个部位要求精度较高时，主流道应留有加工余量或修正余量。

5.3主流道的设计

5.3.1 主流道的作用
主流道，它是连接注射机料筒喷嘴和注射模具的桥梁，也是熔融塑料进入模具型腔时最先经过的地方。主流道的大小和塑料进入型腔的速度及充模时间的长短有密切关系。若主流道太大，其主流道塑料体积增大，回收冷料多，冷却时间增长，使包藏的空气增多，如果排气不良，易在塑料制品内造成气泡或组织松散等缺陷，影响塑料制品的质量，同时也易造成进料时形成旋涡及冷却不足，主流道外脱模困难；若主流道太小，则塑料在流动过程中的冷却面积相应增加，热量损失增大，粘度提高，流动性降低，注射压力增大，易造成塑料制品成型困难。
5.3.2主流道的设计要点
1、浇口套的内孔（主流道）呈圆锥形，锥度为2°~6°取3°。
2、浇口套进口的直径d应比注塑机喷嘴直径d1大0.5-1mm，通常取4-8 mm，查书，此设计选4.5 mm。
3、浇口套内孔出料口处应设计成圆角r，一般为1 ~ 3mm。
4、浇口套与注塑机喷嘴接触处球面的圆弧必须吻合。衬套的球形凹坑深度常取3-5 mm，半径R比机床喷嘴的的半径大1-2 mm。
5、浇口套长度应尽量短，可以减少冷料回收量，减少压力损失和热量损失。
6、浇口套锥度内壁表面粗糙度为Ra1.6~Ra0.8μm，保证料流顺利，易脱模。
7、浇口套不能制成拼块结构，以免塑料进入接缝处，造成冷料脱模困难。
8、浇口套的长度应与定模板厚度一致，它的端部不应凸出在分模面上，否则会造成合模困难，不严密，甚至压坏模具。通常主流道长度L可小于或等于60 mm。
9、浇口套部位是热量最集中的地方，为了保证注射工艺顺利进行和塑料质量，要考虑冷却措施。
10、主流道的一端常设计成带凸台的圆盘，其高度为5-10 mm，并与注射机固定模板的定位孔间隙配合。
5.3.3浇口套结构形式

图三 浇口套
浇口套材料为T8A，淬火硬度为HRC53~57。

5.4分流道与浇口的设计

5.4.1分流道的作用
分流道是主流道的连接部分，其基本作用是在压力损失最小的条件下，将来自主流道的熔融塑料，以较块的速度送到浇口处充模。同时在保证充满型腔的前提下，要求分流道中残留的熔融塑料最少以减少冷料的回收。因此，分流道的截面积不能太大，也不能太小。分流道截面积太小，弊病较多，会降低单位时间可输送的熔融塑料量，使充模时间增长，塑料制品出现缺料、烧焦、产生波纹及凹陷等；分流道截面积过大，易在模具型腔内积存气体，造成塑料制品上的缺陷，增加冷料回收量，增长了塑料制品的冷却时间，因此，增长了成型周期，降低了生产效率。
5.4.2分流道的类型
常用分流道的类型有四种：圆形、半圆形、矩形和梯形。
5.4.3浇口的作用
浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注塑模具浇注系统的最后部分，通过浇口直接使熔融的塑料进入型腔内。浇口的作用是使从流道来的熔融塑料以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满塑料后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还没有冷却的热料回流。
浇口的设计与塑料制品的形状、塑料制品断面尺寸、模具结构、注射工艺参数（压力等）及塑料性能等因素有关。浇口的截面要小，长度要短，这样才能增大料流速度，快速冷却封闭，便于使塑料制品分离，塑料制品的浇口痕迹亦不明显。
塑料制品质量的缺陷，如缺料、缩孔、分解、白斑、翘曲等往往都是由于浇口设计不合理而造成的。
5.4.4、浇口的类型
根据模具浇注系统在塑料制品上开设的位置、形状不同，浇口的形式是多样的，但通常用的浇口可分为盘形浇口、扇形浇口、环形浇口、点浇口、侧浇口、直接浇口、潜伏浇口等。
5.4.5浇口设计的基本要点：
浇口应开设在塑料制品断面较厚的部位，能使熔融的塑料从塑料制品厚断面流向薄断面，保证塑料充模完全。
1）浇口位置的选择，应使塑料充模流程最短，减少压力损失，有利于排除模具型腔的气体。
2）浇口不能使熔融塑料直接进入型腔，否则会产生漩流，在塑料制品上留下螺旋型痕迹，特别是点浇口、侧浇口等更容易出现这种现象。
3）浇口位置的选择，应防止在塑料制品表面上产生拼缝线，特别是圆环或筒形塑料制品，应在浇口对面的熔料结合处加开冷料井。
4）装有细长型芯的注塑模所开的浇口位置，应当离型芯较远，以防止熔融料流达到冲击而使型芯变形、错位。
5）大型和扁平塑料制品成型可多采用多点浇口。
6）浇口位置应开在不影响塑料制品外观的部位。
7）浇口尺寸的大小，取决于塑料制品的尺寸、几何形状、结构和塑料的性能。
8）设计多型腔注塑模时，结合流道平衡并考虑浇口的平衡，应做到熔融塑料同时均匀充满型腔。
5.4.6浇口和分流道的选择
用PROE里面的塑料顾问分析浇口的最佳位置如下图示：

图四 浇口位置分析
所以，此设计不设分流道，浇口为环型浇口，浇口尺寸为0.54mm。

5.5 定位环的设计

其直径D为与注射机定位孔配合直径，应按选用注射机的定位孔确定。直径D一般比注射机定位孔直径小0.1～以便于安装。定位环一般采用45或Q235钢。用两个以上的M6-M8的内六角螺钉固定在模板上。定位环是标准件，外径为Φ120，内径Φ36mm。

图五 定位环

5.6冷料穴的设计

冷料穴的作用是防止在注射时冷料注入型腔从而使制品产生缺陷。当注射机未注射塑料之前，喷嘴最前端的熔融塑料的温度较低，形成冷料渣为了积存这部分的冷料渣，在进口的末端的动模板上开设一洞穴，这个就是冷料穴。
为了在开模时，从浇口套内拉出进料口冷凝料与注塑机分离，一般在冷料穴的末端位置设置拉料杆。拉料杆的尾部是固定在顶杆固定板上的，故在塑件顶出时凝料也一起被顶出，取塑件时朝着拉料钩的侧向稍许移动，既可将塑件连同浇注系统凝料一起取下。因此这种拉料杆与模具中的顶杆或顶管等顶出机构同时使用。这种拉料杆除了起到拉住和顶出主流道凝料的作用外，还兼有冷料穴的作用，但主流道凝料拉出后不能自动脱落，需由人工摘掉，因此不宜于全自动机构中。

图六 拉料杆

第六章 成型部件的设计

6.1概述

在塑料成型加工中，型腔是指合模时用来填充塑料成型塑件的空间。而成型零件则是构成模具型腔的零件，通常包括凹模、凸模、型芯、螺纹型芯、螺纹型环等。由于型腔直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接关系到塑件的质量，因此要求有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，以承受塑料的挤压力和料流的摩擦力，以达到足够的精度和表面粗糙度。在进行成型零件的结构设计时，以满足塑件质量要求为前提，还要考虑金属零件的加工性及模具制造成本。

6.2成型零件的结构设计

6.2.1凹模结构的设计
凹模又称阴模，它是成型塑件外表面的零件。根据塑件成型的需要和加工以及装配的工艺要求，凹模的基本结构一般可以分为：整体式和组合式凹模。本设计中采用整体式凹模。
6.2.2型芯结构的设计
型芯是成型塑件内表面的成型表面。根据型芯所成型零件内表面大小的不同，通常又有型芯和成型杆之分。型芯一般是指成型塑件中较大的主要类型的成型零件，又称主型芯，成型杆一般是指成型塑件上较小孔的成型零件，又称小型芯。凸模也可以分为整体式和组合式两类。当塑件内表面形状复杂而不便以机加工，或形状虽不复杂，但为节省优质钢材、减少切削加工量时，采用组合式凸模，将凸模及固定板采用不同材料制造和热处理，然后连在一起。从经济、塑件的形状和便以机加工方面综合考虑，此模具的型芯采用组合式，采用轴肩和底板连接或用螺钉连接，销钉定位，由5个大小不等的型芯组成。为节省优质模具钢材，型芯材料采用国产P20，热处理硬度为32—35HRC。
6.2.3排气系统的设计
1、排气系统的作用
注塑料填充过程中，模具型腔内除了原有的空气外，还有塑料中吸附的水分存在。受热后蒸发为水蒸气，以及塑料受热局部分解，放出某些低分子挥发性气体等。此外，有些塑料在凝固过程中，由于体积收缩也会放出气体，这些气体如果不能顺利地排出，将会影响塑件的成型及脱模后的质量。如在注射时，气体不能顺利排出，则将受到塑料的压缩，所产生的反压力会降低充模速度，出现填充不满或塑件中产生气泡、缓缝以及表面轮廓不清等缺陷。而且气体被极度压缩时，还会产生高温，将塑件灼伤，形成焦痕和碳化。因此，在设计模具型腔结构与浇注系统时，必须设法将这些气体从型腔内顺利排出，以保证塑件的质量。
2、排气结构的确定
在本设计中主要利用分型面间隙自然地排气，不另设排气槽。

6.3成型零件工作尺寸的计算

成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用于成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形零件的长和宽）型腔和型芯的深度尺寸和中心距尺寸等。在设计时必须根据塑件的尺寸和精度要求即塑料收缩率来确定成型零件尺寸和制造误差。
模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。
设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。
一、 凹模（型腔）结构形式
凹模是成型塑料制品外表面的零件，他一般装在定模板上。其形式有整体和组合式两种类型。在此选择整体式凹模，其优点是模具结构简单，在塑料制品上无拼缝痕迹。
二、 凸模的结构形式
凸模是成型塑料制品内表面的零件，一般装在动模板上。
凸模的结构多数是整体的，便于加工制造。
凹模（型腔）和凸模工作部分的尺寸计算
凹模和凸模工作部分尺寸与塑料制品的尺寸和公差、塑料收缩率及模具的磨损和制造公差等因素有关。
6.3.1凹模内形尺寸的计算
塑料制品的外形尺寸取决于凹模的内形尺寸，凹模内形尺寸的计算公式如下：
DM=[ D（1 + Scp）- XΔ ]+δM
式中DM — 型腔的内径尺寸（mm）
D — 制品的最大尺寸
Scp — 塑料的平均收缩率
Δ — 制品公差
X — 系数，取3/4
δM —— 模具制造公差，一般取（1/8~1/4）
代入数据得
φ130 DM=(130+130×0.5％-3/4×0.1) =130.58
φ65 DM=（65+65×0.5％-3/4×0.074）=65.27

6.3.2型芯径向尺寸的计算
dm=（D1+ D1Q+3/4Δ）-δM
式中 dm ——型芯外径尺寸
D1——制品内径最小尺寸
Δ— 制品公差
δM —— 模具制造公差，一般取（1/8~1/4）
代入数据得
φ125 dm=（125+125×0.5％+3/4×0.1）=125.7
φ60 dm=（60+60×0.5％+3/4×0.074）=60.36
φ30 dm=（30+30×0.5％+3/4×0.062）=30.20
φ40 dm=（40+40×0.5％+3/4×0.062）=40.25
φ9 dm=（9+9×0.5％+3/4×0.036）=9.07

6.3.3型腔深度的尺寸计算
模具型腔的深度尺寸是由制品的高度尺寸决定的。
HM=（h1+h1Q-2/3Δ）+δM
式中 HM—型腔深度尺寸
h1—制品高度最大尺寸，取δM=0.2
45 = （45+45×0.5％-2/3×0.062）=45.27
6.3.4型芯高度尺寸的计算
模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸决定的
hm=（H1+H1Q+2/3Δ）-δM
式中hm——型芯高度尺寸（mm）
H1——制品深度最小尺寸（mm）
Δ — 制品公差
δM —— 模具制造公差，一般取（1/8~1/4）
代入数据得
42.5 hm=（42.5+42.5×0.5％+2/3×0.062）=42.75
25 hm=（25+25×0.5％+2/3×0.052）=25.85
30 hm=（30+30×0.5％+2/3×0.052）=30.18
2.5 hm=（2.5+2.5×0.5％+2/3×0.025）=2.53

6.4成型零件的强度计算

塑料注射模具的成型零件必须有足够的强度和刚度，以便承受工作时的作用力，因此，模具零件应按各自工作时的受力情况进行强度和刚度计算。在模具设计中，往往凭经验设计及确定其他尺寸，然后对一些主要零件按其具体受力情况进行必要的强度校核。对于大型塑料注射模具的型腔等主要零件，一定要进行校核。
凹模在成型压力下会产生变形，变形量必须控制在允许范围内。若变形量大，会导致凹模扩大，使塑料制品尺寸增大，易出现飞边，甚至会造成凹模开裂。另外，在塑料制品压制成型后，当成型压力消失时凹模因弹性恢复而收缩，若其收缩量大于塑料制品收缩率，就会使凹模紧紧地包住塑料制品造成开模困难，易破坏塑料制品或造成塑料制品质量不高。
凹模承受的力有下列几种：
1、合模时的压应力。
2、凹模内塑料流动的压力。
3、浇口封闭前一瞬间的保压压力。
4、开模时的拉应力。
6.4.1 凹模壁厚计算
凹模壁厚计算，常用的凹模有矩形、圆形凹模。此设计选用整体式矩形凹模。
凹模的壁厚可按下式计算：
t=
式中 t — 凹模厚度（mm）
p — 凹模压力，一般为25~45MPa，这里取35MPa
H — 凹模深度（mm）
E — 弹性模量，钢为2.1×105MPa
δ — 允许变形量（mm）
c — 为常数，由L/H的比值而定，这里L/H=150/45=3.3取c=0.93
代入数据得
t = =≈20mm

6.4.2动模板厚度计算
垫板厚度h的计算公式如下：
h=K
F=Pa
式中 F—动模垫板受的总压力（N）；
A— 塑料制品及浇注系统在分型面上的总的投影面积（mm2）；
B— 动模垫板宽度（mm）；
L—支承块距离（mm）；
P—凹模压力，取35MPa
[σ弯]—抗弯许用应力（MPa）
K—修正系数，取0.6~0.75
代入数据得：h=0.75×=22.97mm，取32mm。

第七章 导向机构设计

导向机构是保证塑料注塑模具的动模与定模的正确定位和导向的重要零件。导向机构常采用导柱导向，其主要零件有导柱和导套。
导向机构的设计原则如下：
（1） 导柱（导套）应对称分布在模具分型面的四周，其中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具强度和防止模板变形。
（2） 导柱（导套）的直径应根据模具尺寸来选定，并应有足够的强度。
（3） 导柱固定端的直径和导套的外径应尽量相等，有利于配合加工，并保证了同轴度要求。
（4） 导柱和导套应有足够的耐磨性。
（5） 为了便于塑料制品脱模，导柱最好装在定模板上，但也可以装在动模板上，这就根据具体情况而定的。

7.1导柱的形式

导柱的形式有无储油槽导柱、带储油槽导柱、短导柱、直通式导柱、顶柱式导柱等，导柱的材料一般用T8A，淬火硬度为HRC50~55。导柱的长度可根据模具实际情况而定。
模板的外形尺寸>400~500，导柱直径d取30~35，先取
d=32mm；d=42mm；d=42mm；D=48mm。

图七 导柱

7.2导套的形式

导套结构形式如图所示：

图八 导套

第八章 推出机构设计

把塑料制品从凹模或凸模上脱出来的机构即为推出机构或脱模机构，它是注塑模具的重要组成部分。推出机构的形式和推出方式与塑料制品的形状、结构和塑料性能有关。
对推出机构设计的要求：
塑料制品脱模后，不能使塑料制品变形。推力分布均匀，推力面积要大，推杆尽量靠近凸模，但也不要距离太近。
1.塑料制品在推出时，不能造成碎裂。推力应作用在塑料制品承受力大的部位，如塑料制品的肋部、凸缘及壳体壁等。
2.不要损坏塑料制品的外观美。
3.推出机构应准确、动作可靠、制造方便、更换容易。
4.推出机构的零件包括：推杆、推板和推管等。

8.1脱模力的计算

经过注射机的高压注射塑料在模具内冷却定型，此时塑料收缩将型芯包紧，这一包紧力是开模后塑件脱出时所必须克服的，此外还有不通孔带来的大气压力，塑料及型芯的粘附力，摩擦力及机构本身运行时所产生的摩擦阻力。开始脱模时的瞬时阻力最大，脱模力的计算一般总是计算初始脱模力。
由t/D=2.5/130=1/52<1/20(塑件壁厚与其内孔直径之比)，所以应按薄壁塑件来计算脱模力：

式中 ——脱模力（）；
——塑料的拉伸模量，为2000；
——塑料成型的平均收缩率,为0.5%；
——塑件的壁厚,为2.5；
——被包型芯的长度，为45；
——脱模斜度（）,一般为1～2,这里取1；
——塑料与钢材之间的摩擦系数，为0.3；
——塑料的泊松比，对于ABS为0.35；
——由和决定的无因次系数，约等于1。
——塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（），当塑件底部有通孔时，10视为0。
所以可得： =2472.75

8.2推杆直径计算

根据压杆稳定公式计算出推杆的直径：
(m)
式中 ——安全系数，常取1.5
L——推杆的长度(m)
n——推杆的数目
==0.010m=10mm
得 d=10mm ；D=16mm；S=5；L=100mm
8.3推杆直径的强度校核

（MPa）
式中——推杆材料的许用应力（MPa）
——推杆所受的应力（MPa）

所以 能保证推杆的正常工作。

图九 推杆

第九章 抽芯机构设计

9.1 概述

当塑件上具有与开模方向非一致的孔或侧壁有凹凸形状时，必须首先将成型这部分的型芯或型腔脱离塑件，才能将整个塑件从模具中脱出。通常将这种型芯或型腔称为侧型芯或侧型腔，并加工成可动形式。开模时推动侧型芯或侧型腔外移脱离塑件，合模时推动侧型芯或侧型腔复位的机构称为侧向分型和抽芯机构。

9.2 抽芯机构的分类

1、 机动抽芯 开模时，依靠注射机的开模动作，通过抽芯机构来带动活动型芯，把型芯抽出。机动抽芯具有脱模力大、劳动强度小、生产率高和操作方便等优点，在生产中广泛采用。按其传动机构可分为以下几种：斜导柱、斜滑块抽芯、齿轮齿条抽芯等。
2、 手动抽芯 开模时，依靠人力直接或通过传递零件的作用抽除活动型芯。
3、 液压抽芯 活动型芯的抽出，依靠液压筒进行。其优点是根据脱模力的大小和抽出距离的长短可更换抽芯液压筒，因此能得到较大的脱模力和较长的抽芯距，由于使用高压液体为动力，传递平稳。其缺点是增加了操作工序，同时还要有整套的抽芯液压装置，因此使用范围受到限制，一般很少用。

9.3 抽芯距的计算

抽芯距是指侧型芯从成型位置抽到不妨碍塑件取出位置时，侧型芯在抽拨方向所移动的距离。抽芯距一般应大于塑件的侧孔深度2～3mm。
+（2～3 ）()
式中 ——抽芯距（）；
——塑件侧孔深度，为2.5。
所以可得：
=2.5+2.5=5()；
=57.5+2.5=60()

9.4 抽芯机构各尺寸的确定

式中 ——斜导槽的工作长度（）；
——抽芯距，由上知=5()； =60()
——斜导槽的倾斜角,取15；
——与抽芯距对应的开模距（）。
代入上述各数据可得：
=4，=5；
=15.5，=58

9.5抽芯力及抽芯所需开模力的计算

式中 ——抽芯力（）；
——侧型芯成型部分的截面平均周长，为9.42和28.26；
——侧型芯成型部分的高度，为2.5；57.5
——塑件对侧型芯的收缩应力（包紧力），其值与塑件的几何形状及塑料的品种、成型工艺有关，一般情况下模内冷却的塑件=（0.8～1.2）,取1。
——塑料在热状态时对钢的摩擦系数，一般=0.15～