目錄1.前言 -3-2.塑件分析 -5-2.1塑件材料選擇 -5-2.2塑件形狀 -6-2.3制品質量 -6-2.4尺寸精度 -6-2.5表面粗糙度 -7-2.5.1制品表面粗糙度的選擇 -7-2.5.2熱塑性塑料產生的常見性表觀質量缺陷及產生原因 -7-3.注塑成型工藝條件 -10-3.1注塑成型工藝簡介 -10-3.2注塑成型工藝條件 -11-4.擬定模具結構形式 -12-4.1分型面位置的確定 -12-4.2型腔數量的確定 -12-4.3模架的選擇 -13-5.注塑機的選擇及校核 -14-5.1選擇注塑機 -14-5.1.1由公稱注射量選定注射機 -14-5.1.2由鎖模力選定注射機 -14-5.2注塑機的校核 -15-5.2.1最大注塑量的校核 -15-5.2.2鎖模力的校核 -15-5.2.3塑化能力的校核 -15-5.2.4噴嘴尺寸校核 -16-5.2.5定位圈尺寸校核 -16-5.2.6模具外形尺寸校核 -16-5.2.7模具厚度校核 -17-5.2.8模具安裝尺寸校核 -17-5.2.9開模行程校核 -17-6.澆注系統的設計 -18-6.1主流道 -18-6.2澆口 -19-6.3剪切速率的校核 -20-6.3.1主流道剪切速率校核 -20-6.3.2澆口剪切速率的校核 -20-7.成型零件的工作尺寸計算 -21-7.1成型零件工作尺寸的計算 -21-7.1.1凹模的工作尺寸計算 -21-7.1.2型芯的工作尺寸計算 -23-7.2型腔壁厚、支撐板厚度的確定 -24-8.脫模推出機構的設計 -26-8.1在設計脫模推出機構是應遵循下列原則。 -26-8.2脫模力的計算 -26-8.3設計塑件的推出機構 -26-9.側向分型與抽芯機構設計 -28-9.1抽拔距 -28-9.2斜導柱傾角： -28-9.3斜導柱的工作長度 -28-9.4斜導柱抽芯機構的設計 -28-10.排氣系統設計 -31-11.溫度調節系統設計 -32-11.1對溫度調節系統的要求 -32-11.2冷卻系統設計： -32-11.2.1設計原則 -32-11.2.2冷卻時間的確定 -32-11.2.3塑料熔體釋放的熱量 -33-11.2.4高溫噴嘴向模具的接觸傳熱 -33-11.2.5注射模通過自然冷卻傳導走的熱量 -34-11.2.6冷卻系統的計算 -35-11.2.7凹模冷卻系統的計算 -35-12.導向與定位機構 -38-12.1導柱導向定位機構 -38-12.2限位板定位機構 -39-13.模具開合模動作過程 -40-13.1開模過程 -40-13.2合模過程 -40-14.設計小結 -41-致謝 -42-主要參考文獻 -43-1.前言1.1模具工業在國民經濟中的重要地位模具是工業生產的基礎工藝裝備。振興和發展我國的模具工業，日益受到人們的重視和關注。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產制件所表現出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發能力。從以下四個方面，可以看出模具工業在國民經濟中的重要地位與作用。第一，模具工業是高新技術產業的一個組成部分。屬于高新技術領域的集成電路的設計與制造，不能沒有做引線框架的精密級進沖模和精密的集成電路塑封模；計算機的機殼、接插件和許多元器件的制造，也必須有精密塑料模具和精密沖壓模具；數字化電子產品的發展，沒有精密模具也不行。不僅電子產品如此，在航天航空領域也離不開精密模具。例如：形狀誤差小于0.1～0.3μ的空空導彈紅外線接收器的非球面反射鏡，就必須用高精度的塑料模具成形。因此可以說，許多高精度模具本身就是高新技術產業的一部分。有些生產高精度模具的企業，已經被命名為“高新技術企業”。第二，模具工業又是高新技術產業化的重要領域。用信息技術帶動和提升模具工業的制造技術水平，是推動模具工業技術進步的關鍵環節。CAD／CAE／CAM技術在模具工業中的應用，快速原型制造技術的應用，使模具的設計制造技術發生了重大變革。模具的開發和制造水平的提高，還有賴于采用數控精密高效加工設備。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虛擬技術等先進制造技術在模具工業中的應用，也要與電子信息等高新技術嫁接，實現高新技術產業化。第三，模具工業是裝備工業的一個組成部分。在1998年以前，許多人把機械工業當作一般的加工工業。1998年11月召開的中央經濟工作會議，首次明確提出了加大裝備工業的開發力度，推進關鍵設備的國產化。將機械工業作為裝備工業，把它同一般的加工工業區別開來，是對機械工業在國民經濟中的地位與作用的重新定位。模具作為基礎工藝裝備，在裝備工業中自然有其重要地位。因為國民經濟各產業部門需要的裝備，其零部件有很大一部分是用模具做出來的。第四，模具工業地位之重要，還在于國民經濟的五大支柱產業——機械、電子、汽車、石化、建筑，都要求模具工業的發展與之相適應。機械、電子、汽車工業需要大量的模具，特別是轎車大型覆蓋件模具、電子產品的精密塑料模具和沖壓模具，目前在質與量上都遠不能滿足這些支柱產業發展的需要。這幾年，我國每年要進口近10億美元的模具。我國石化工業一年生產500多萬噸聚乙烯、聚丙烯和其他合成樹脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生產和生活的消費。生產建筑業用的地磚、墻磚和衛生潔具，需要大量的陶瓷模具;生產塑料管件和塑鋼門窗，也需要大量的塑料模具成形。從五大支柱產業對模具的需求當中，也可以看到模具工業地位之重要。1.2我國模具工業的發展現狀20世紀80年代以來，國民經濟的高速發展對模具工業提出了越來越高的要求，同時為模具的發展提供了巨大的動力。目前，中國有17000多個模具生產廠點，從業人數約50多萬。許多模具企業十分重視技術發展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業發展的重要動力。此外，許多研究機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發。中國塑料模工業從起步到現在，歷經半個多世紀，有了很大發展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產48in（約122cm）大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產照相機塑料件模具、多型腔小模數齒輪模具及塑封模具。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術、模具的電加工和數控加工技術、快速成型與快速制模技術、新型模具材料[1]等方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。1.3我國模具技術發展的趨勢隨著電子、信息等高新技術的不斷發展，我國模具技術的發展呈現以下趨勢。(1)模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網絡化方向發展(2)模具制造向精密、高效、復合和多功能方向發展(3)快速經濟制模技術得到應用(4)特種加工技術有了進一步的發展(5)模具自動加工系統的研制和發展(6)模具材料及表面處理技術發展迅速(7)模具工業新工藝、新理念和新模式逐步得到了認同另一方面，隨著先進制造技術的不斷發展和模具行業整體水平的提高，在模具行業出現了一些新的設計、生產、管理理念與模式。主要有：適應模具單件生產特點的柔性制造技術；創造最佳管理和效益的精益生產；提高快速應變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網絡制造等新的生產模式；模具標準件的日漸廣泛應用（模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，且還能提高模具的質量和降低模具制造成本）；廣泛采用標準件、通用件的分工協作生產模式；適應可持續發展和環保要求的綠色設計與制造等。2.塑件分析2.1塑件材料選擇滅火器在工作過程中，會有大量高壓氣體從噴嘴中噴出，這就要求噴嘴材料要有比較好的耐高沖擊性能。并且滅火器的噴嘴還會經常經受高溫和低溫，因此對材料的熱變形溫度和脆化溫度有一定要求。綜合考慮使用性能、加工性能、經濟條件和原料情況，選擇材料PP1340。PP1340（嵌段共聚聚丙烯）在國內有大批量的生產，具有良好的成型性、力學性能、表面光澤度和低成本等優點，其性能如下表：表1PP1340性能項目質量指標試驗方法斷裂伸長率，%500ASTMD638拉伸強度，MPa23ASTMD638洛氏硬度，85ASTMD785密度，kg/m3910ASTMD1505熱變形溫度，℃105ASTMD648熔體流動速率，g/10min1.2ASTMD1238維卡軟化點，℃150ASTMD1525懸臂梁沖擊強度，J/m50ASTMD2562.2塑件形狀圖1塑件圖該制件形狀為旋轉體，四面有四個通孔，形狀較為簡單：（如上圖）2.3制品質量根據M=ρV（V=1/4πd2）查表1可得PP1340的密度：ρ=0.910g/cm3V=π/4D2H-π/4d2h=π/4（982-902）×74×【π×90×74-4×（242+242×π/4）】/(π×90×74)+π/4（982-342）×8+π/4（502-102）×8+π/4（502-342）×10≈148942mm3≈149cm3故制品的質量M約為136g2.4尺寸精度由于改制件未標注公差，查（《塑料成型模具》P7表2-1-1、2-1-2）取MT5，B類公差。2.5表面粗糙度制品表面粗糙度的選擇該制品為不透明制品，非配合表面和隱藏的面可取較大的表面粗糙度。同時可利用這種表面粗糙度的差異使塑件在開模時更加有力的包住型芯，而留在型芯上。制件各處具體的表面粗糙度在后文將陸續介紹。熱塑性塑料產生的常見性表觀質量缺陷及產生原因表2熱塑性塑料常見表觀質量缺陷及產生原因制品表觀缺陷產生的原因塑件不完整①注射量不夠，加料量及素化能力不足；②料桶、噴嘴及模具溫度低；③注射壓力太低；④注射速度太慢或太快；⑤流道或澆口太小，澆口數目不夠，位置不當；⑥飛邊溢料太多；⑦塑件壁厚太薄，形狀復雜且面積大；⑦原料流動性太差，或含水分及揮發物多塑件四周飛邊過大①分型面貼和不嚴，有間隙，型腔和型芯部分滑動零件間隙過大；②模具強度和剛性差；③料桶、噴嘴及模具溫度太高；④注射壓力太大、鎖模力不足或鎖模機構不良，注射機定、動模板不平行；⑤原料流動性太大；⑥加料量過多塑件有氣泡①塑料干燥不良，含水分或揮發物；②料溫高，加熱時間長，塑料存在降解、分解；③注射速度太快；④注射壓力太小；⑤模溫太低，易出真空泡；⑥模具排氣不良塑件凹陷①加料量不足；②料溫太高，模溫也高，冷卻時間短；③塑件設計不合理，壁太厚或厚薄不均④注射及保壓時間太短；⑤注射壓力不足；⑥注射速度太快；⑦澆口位置不當，不利于供料；塑件尺寸不穩定①注射機的電氣，液壓系統不穩定；②加料量不穩定；③塑料顆粒不均，收縮率不穩定；④成型條件（溫度、壓力、時間）變化，成型周期不一致；⑤澆口太小，多型腔時各進料口大小不一致，進料不平衡；⑥模具精度不良，活動零件動作不穩定，定位不準確；塑件粘模①注射壓力太高，注射時間太長或太短；②模具溫度太高；③澆口尺寸太大或位置不當；④模腔表面粗糙度過大或有劃痕；⑤脫模斜度太小，不易脫模；⑥推出位置結構不合理熔接痕料溫太低，塑料流動性太差②注射壓力太小，注射速度太低；③澆口系統流程長，截面積小，進料口尺寸及形狀、位置不對，料流阻力大；④塑件形狀復雜，壁太薄；⑤冷料穴設計不合理塑件表面出現波紋①料溫低，模溫、噴嘴溫度也低；②注射壓力太小，注射速度低；③冷料穴設計不合理；④塑料流動性差；⑤模具冷卻系統設計不合理；⑥流道曲折、狹窄，表面粗糙塑件翹曲變形具溫度太高，冷卻時間不夠；塑件形狀設計不合理，薄厚不均，相差太大，強度不足；嵌件分布不合理，預熱不足；④塑料分子取向作用太大；⑤模具推出位置不當，受力不均；⑥保壓補縮不足，冷卻不均，收縮不均；塑件分層脫皮①不同塑料混雜；②同種塑料不同級別相混；③塑化不均勻；原料污染或混入異物3.注塑成型工藝條件3.1注塑成型工藝簡介注塑成型是塑料先在注塑機的加熱料筒中受熱熔融，而后由柱塞或往復式螺桿將熔體推擠到閉合模具的模腔中成型的一種方法。它不僅可在高生產率下制得高精度，高質量的制品，而且可加工的塑料品種多和用途廣，因此注塑是塑料加工中重要成型方法之一。一般分為三個階段的工作。圖2注塑成型壓力—時間曲線（1）物料準備：為了使注塑能順利地進行并保證產品得到質量，在成型前有一系列的準備工作。包括對物料的顆粒情況、外觀色澤，雜質含量等進行檢驗，并測試其流動性，熱穩定性和收縮率等指標。對于吸濕性比較強的塑料，應進行適當的預熱干燥，為了保證順利脫模，部分塑料制品還需要選用脫模劑。（2）注塑過程：塑料在料筒內經過塑化達到流動狀態后，進入模腔內的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，注塑過程可以用圖2表示。圖中T0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當模腔充滿熔體（T=T1）時，熔體壓力迅速上升，達到最大值P0。從時間T1到T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續流入模腔內以彌補因冷卻收縮而產生的空隙。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結束（時間從T2到T3），由于模腔內的壓力比流道內高，會發生熔體倒流，從而使模腔內的壓力迅速下降。倒流一直進行到澆口處熔體凝結時為止。（3）制件后處理：注塑制品經脫模或機械加工后，常需要經過適當的后處理以改善制品的性能和提高尺寸穩定性；制品的后處理主要指退火和調濕處理。3.2注塑成型工藝條件（1）溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。PP1340料溫度的經驗數據如下表所示。表3溫度的經驗數據料筒溫度/℃噴嘴溫度/℃模具溫度/℃熱變形溫度/℃后段中段前段1.82MPa160-180180-200200-220200-28060-80102（2）壓力；注射成型過程中需要控制的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。根據經驗值PP料的注塑壓力為40-70MPa。（3）時間；完成一次注塑成型所需要的時間稱為注塑周期或稱總周期。它由充模、保壓時間、冷卻和加料（包括預塑化）時間以及開模、輔助作業（如涂擦脫模劑、安裝嵌件等）和閉模時間組成。其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產中注射時間一般為3-5秒，保壓時間一般為20-120秒，冷卻時間一般為30-120秒。根據塑件的形狀、壁厚、材料等因素，注塑周期初定為60秒，后處理溫度110℃4.擬定模具結構形式當塑件的結構和所用的材料滿足成型工藝的要求后，就需要考慮塑件的分型面位置，確定采用單型模腔還是多型模腔來進行生產，這樣就初步確定模具的結構形式，為后續的設計計算提供依據。4.1分型面位置的確定模具上用來取出塑件和（或）澆注系統可分離和接觸的表面稱為分型面。分型面的選擇應注意以下幾點：分型面應選在塑件的最大截面處；不影響塑件外觀質量，尤其是對外觀有明確要求的塑件；有利于保證塑件的精度要求；有利于模具加工，特別是型腔的加工；有利于澆注系統、排氣系統、冷卻系統的設置；便于塑件的脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊；盡量減少塑件在合模平面上的投影面積，以減少所需鎖模力；便于嵌件的安裝；長型芯應置于開模方向。綜合考慮以上幾點，設置分型面位置如下圖A。圖3分型面的位置4.2型腔數量的確定考慮到塑件比較大，且四周又有四個比較復雜的通孔，因此型腔形似選擇一模一腔。一模一腔與多型腔相比，具有以下優點：塑件的形狀和尺寸精度始終一致；工藝參數易于控制；模具結構簡單、緊湊，設計制造、維修大為簡化。4.3模架的選擇根據塑件的尺寸大小選擇模架P4,模架形式如下：ab圖4模架5.注塑機的選擇及校核5.1選擇注塑機由公稱注射量選定注射機塑件的體積:V=149cm3塑件的質量：M=136g流道凝料V’=0.6V ；實際注射量為:V實=149×1.6=238.4cm3；實際注射質量為：M實=1.6M=136×1.6=217.6g；根據實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則,即：0.8V公≧V實V公=V實/0.8=238.4÷0.8=298cm；由鎖模力選定注射機F鎖F脹=A分·P型=·P型=1/4×3.14×1122×25×10=246.18（KN）式中F鎖:注射機的鎖模力（N）； A分:塑件和澆注系統在分型面上的投影面積之和；P型:型腔壓力，取P型=25MP；D取的是塑件的最大直徑。結合上面兩項的計算，初步確定注塑機為國產注射機SZ-320/1250，其主要技術參數如下表所示。表4國產注射機SZ-320/1250技術參數表特性內容特性內容結構類型臥拉桿內間距(mm)410×410理論注射容積（cm）416移模行程(mm)360螺桿(柱塞)直徑(mm)48鎖模力(KN)1600注射壓(MP)141螺桿轉速(r/min)10~200注射速率(g/s)160鎖模形式(mm)雙曲肘塑化能力(g/s)22.2模具定位孔直徑(mm)150最小模具厚度(mm)150噴嘴球半徑(mm)18最大模具厚度（mm）550噴嘴口直徑（mm）65.2注塑機的校核最大注塑量的校核為確保塑件質量，注塑模一次成型的塑件質量（包括流道凝料質量）應在公稱注塑量的35%~75%范圍內，最大可達80%，最小不小于10%。為了保證塑件質量，充分發揮設備的能力，選擇范圍通常在50%~80%。V=298cm；V＝416cm；298/416×100%=71.6% 滿足要求。鎖模力的校核在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力：F＞KA·P＞1.2×1/4×3.14×1122×25×10＞295.42KN因此鎖模力滿足要求。式中:F注塑機額定鎖模力：1600KN；K安全系數，取K=1.2；塑化能力的校核由初定的成型周期為60秒計算，實際要求的塑化能力=即：217.6/60=3.63（g/s），遠小于注塑機的塑化能力22.2（g/s），說明注射機能完全滿足塑化要求。噴嘴尺寸校核在實際生產過程中，模具的主流道襯套始端的球面半徑R2取比注射機噴嘴球面半徑R1大1～2mm，主流道小端直徑D取比注射機噴嘴直徑d大0.5～1mm，如圖4所示，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，所以，注射機噴嘴尺寸是標準，模具的制造以它為準則。圖5噴嘴與澆口套尺寸關系由于本次選擇的注塑機噴嘴球半徑為18mm，噴嘴口直徑6mm。選擇澆口套時同時考慮到相關標準選擇R2=20mm，D=8.5mm。定位圈尺寸校核模具安裝在注塑機上必須使模具中心線與料筒、噴嘴的中心線相重合，定位圈與注塑機固定模板上的定位孔呈間隙配合（H8/e8）。定位圈的高度，對小型模具為8mm~10mm，對大型模具為10mm~15mm。此外，對中小型模具一般只在定位模板上設置定位圈，對大型模具可在動、定模板上同時設置定位圈。本次設計的模具只在定模板上設置定位圈，定位孔直徑為150mm，定位圈的高度為8mm。定位圈形式如下圖所示：圖6定位圈模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸應小于注塑機工作臺面的有效尺寸。模具長寬方向的尺寸要與注塑機拉桿間距相適應，模具至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注塑機的工作臺面上。本書中拉桿內間距410×410mm，模具外形尺寸設計為355×450mm，滿足要求。模具厚度校核模具厚度必須滿足下式：HHH150mm436mm550mm式中：H——所設計的模具厚度436mm；H——注塑機所允許的最小模具厚度150mm；H——注塑機所允許的最大模具厚度550mm；模具安裝尺寸校核注塑機的動模板，定模板臺面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽，用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具常用這種方法），模具動，定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機模板臺面上對應的螺孔一致；采用壓板固定時（中，小模具多用這種方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有較大的靈活性。該模具外形尺寸為355×450屬中，小型模具，所以采用壓板固定法。開模行程校核所選注塑機為雙曲肘鎖模機構，最大開模行程不受模具厚度影響。模具有側向抽芯，抽芯距離是s為4mm，所需開模行程H側顯然小于H1+H2。所以開模行程H=H1+H2+(5~10)mmH=100+148+（5~10）mm﹤258mm式中S——注塑機移模行程360mm；H——推出距離100mm；H——流道凝料與塑件高度148mm。6.澆注系統的設計澆注系統的作用是將塑料熔體順利地充滿到型腔各處，以便獲得外形輪廓清晰、內在質量優良的塑件。因此要求充模速度快而有序，壓力損失少，排氣條件好，澆注系統凝料易于與塑件分離或切除，且在塑件上留下澆口痕跡小。在設計澆注系統時，首先選擇澆口的位置，流道及澆口位置的選擇應遵循以下原則。（1）流道應盡量少彎折，表面粗糙度為R0.8 ~1.6 。（2）應考慮到模具是一模一腔還是一模多腔，澆注系統應按型腔布局設計，盡量與模具中心線對稱。（3）單型腔模具投影面積較大時，在設計澆注系統時，應避免在模具的單面開設澆口，不然會照成注射時模具的受力不均。（4）設計澆注系統時，應考慮去除澆口方便，修正澆口時在塑件上不留痕跡。（5）一腔多模時，應防止將大小懸殊的塑件放在同一副模具內。（6）在設計澆口時避免塑料熔體直接沖擊直徑型芯及嵌件，以免產生彎曲、折斷或移位。（7）在滿足成型排氣良好的前提下，要選取最短的流程，這樣可以縮短填充時間。（8）能順利的引導塑件熔體填充各個部位，并在填充過程中不致產生塑料熔體渦流、紊流現，使型腔內的氣體順利排出模外。（9）在成批生產塑件時，在保證產品質量的前提下，要縮短冷卻時間及成型周期。（10）若是主流道型澆口，因主流到處有收縮現象，若塑件在這個部位要求精度較高時，主流道應留有加工余量或修正余量。（11）澆口的位置應保證塑料熔體順利地流入型腔，即對著型腔中寬暢、厚壁部位。（12）盡量避免使塑件產生熔接痕，或使其熔接痕產生在塑件不重要的部位。6.1主流道 主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道（或澆口）的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關。本次設計的主流道襯套如下圖，其主要參數：錐角=6°； 內表面粗糙度Ra=0.63 ；小端直徑D=d+(0.5~1)mm=8.5mm；主流道襯套始端的球面半徑R=R+(1~2)mm=20mm ；取主流道長度l=58mm； 材料為碳素工具鋼T8A。其中：d=6mm是注塑機的噴嘴口直徑，R=18mm是注塑機的噴嘴球半徑。圖7主流道襯套6.2澆口 澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統的關鍵部分，澆口的形狀，數量，尺寸和位置對塑件的質量影響很大，澆口的主要作用有兩個，一是塑料熔體流經的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。澆口的類型有很多，有點澆口，側澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定，本次設計的模具為單型腔模具，比較簡單，采用無分流道和冷料穴的圓環形澆口，澆口形狀為圓環形，如下圖：圖8澆口形狀和位置這種交口的特性:它在單型腔模具中，塑料熔體直接流入型腔，因而壓力損失少，進料速度快，成型比較容易，，傳遞壓力好，保壓補縮作用強，模具結構簡單緊湊，制造方便。圓環形澆口中間的錐形型芯起分流作用，進料均勻，在整個圓周上取得大致相同的流速，空氣也容易順序排除，無熔接縫，尺寸可作為矩形澆口看待。其缺點是去除澆口比較困難。澆口尺寸的確定：環形澆口外徑：D2=D+2×l×tan=8.5+2×58×tan3=14.58mm環形澆口寬度:w=（D2-D1）/2=2.29主流道錐角：=3°；主流道小端直徑：D=8.5mm；主流道長度：l=58mm；環形澆口平均直徑：D均; 環形澆口內徑：D1=10mm；環形澆口外徑：D2；塑件厚度：t=6.3剪切速率的校核 生產實踐表明，當注射模主流道和分流道的剪切速率R=5×10~5×10S、澆口的剪切速率R=10~10S時，所成型的塑件質量最好。對一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計算依據，可用以下經驗公式表示：R= 式中q——體積流量（CM/S）；R——澆注系統斷面當量半徑（CM）。主流道剪切速率校核Q=0.8Q /T =238.4÷1.5=158.9（CM/S） T注射時間：T=1.5（S）；R主流道的平均當量截面半徑：R==0.478（CM）d主流道小端直徑，d=0.85（CM）；d主流道大端直徑，d=1.061（CM）R==3.3×158.9/(3.14×0.4783)=1.53×10S5×10＜1.53×10＜5×10(滿足條件)澆口剪切速率的校核R==3.3×158.9/(3.14×0.533)=1.12×103S其中：澆口面積S=/4×(D22-D12),當量面積S=R所以R=5.3mm。單從計算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模一腔，無分流道，壓力損失少，進料速度快，成型比較容易，，傳遞壓力好，所以澆口的剪切速率是合適的。從以上的計算結果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。7.成型零件的工作尺寸計算模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱為成型零件。成型零件包括凹模、型芯、鑲塊、成形桿和成型環等。成型過程中成型零件受到塑料熔體的高壓作用，料流的沖刷，脫模時與塑件間發生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外還要求成型零件具有合理的結構和良好的加工工藝性，具有足夠的強度、剛度和表面硬度。7.1成型零件工作尺寸的計算在計算型腔和型芯工作尺寸之前，對塑件各重要尺寸應按機械設計中最大實體原則進行轉化，即塑件外形尺寸（名義尺寸）為最大尺寸，其公差△為負值；塑件的內腔尺寸（名義尺寸）為最小值，其公差△為正值；中心距尺寸為公稱尺寸，其公差為正負△/2。凹模的工作尺寸計算凹模的徑向尺寸計算公式：L=[Ls(1+k)-X△]0+δ式中：Ls——塑件外型徑向公稱尺寸；K——塑料的平均收縮率；△——塑件的尺寸公差；δ——模具制造公差，取塑件相應尺寸公差的1/3~1/6。凹模的深度尺寸計算公式：H=[Hs(1+k)-X△]+δ0式中:Hs——塑件高度方向的公稱尺寸。經查得PP的收縮率K=0.6%；塑件未注尺寸公差，所以按MT5B類公差選取，查模塑件尺寸公差表的其單項公差為1.34。塑件尺寸（需要精度計算的尺寸）如下圖：圖9塑件圖（1）型腔徑向尺寸模具最大磨損量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=△/3，X取0.751）34→34+0.76(Ls)-δz=[（1+s）Ls+x△]0-δz=[（1+0.6%）×34+0.75×0.76]0-0.25=34.770-0.252）50→50-1.34(LM1)+δz0=[（1+S）Ls1-X△]+δz0=[（1+0.6%）×50-0.75×0.84]+0.45=49.67+0.4503）98→98-1.34(LM2)+δz0=[(1+S)Ls2-XΔ]+δ0=[（1+0.6%）×98-0.75×1.20]+0.450=97.69+0.4504）102→102-1.34(LM2)+δz0=[(1+S)Ls2-XΔ]+δ0=[（1+0.6%）×102-0.75×1.34]+0.450=101.61+0.450（2）型腔深度尺寸模具最大磨損量取塑件公差尺寸1/6；模具制造公差δz=△/3；取X=0.65,1）10→10+10.760(Hm1)0-δ=[（1+S）Hs+ΔX]0-δz=[(1+0.6%)×10+0.65×0.48]0-0.25=10.370-0.252）18→18-1.34(HM1)+δz0=[(1+0.6%)×18-0.65×0.58]+0.450=17.73+0.4503）39→39-1.34(HM2)+δz0=[(1+0.60%)×39-0.65×0.76]+0.450=38.74+0.4504）82→82-1.34(HM2)+δz0=[(1+0.60%)×82-0.65×1.20]+0.450=81.71+0.4505）4→4-1.34(HM2)+δz0=[(1+0.60%)×4-0.65×0.44]+0.450=3.74+0.450型芯的工作尺寸計算型芯的徑向尺寸計算公式：l=[Ls(1+k)-X)△]0-δ式中：Ls——塑件內部徑向公稱尺寸K——塑料的平均收縮率 △——塑件的尺寸公差 δ——模具制造公差，取塑件相應尺寸公差的1/3~1/6。凹模的深度尺寸計算公式：h=[Hs(1+k)-X△]-δ0式中：Hs——塑件高度方向的公稱尺寸。經查得PP的收縮率約為0.6%塑件未注公差按MT5B類公差選取，查模塑件尺寸公差表的其單項公差為1.20。（1）型芯的徑向尺寸：模具最大磨損量取塑件的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3；取X=0.75。1）10→10+1.20(Ls1)-δz=[（1+s）Ls+x△]0-δz=[（1+0.6%）×10+0.75×0.48]0-0.40=10.420-0.402）34→34+1.20(Ls2)-δz=[(1+s)Ls+X△]0-δz=[(1+0.6%)×34+0.75×0.76]0-0.40=34.770-0.403）90→90+1.20(Ls3)-δz=[(1+s)Ls+X△]0-δz=[(1+0.6%)×90+0.75×1.20]0-0.40=91.440-0.40（2）型芯高度尺寸：模具最大磨損量取塑件公差的1/6，制造公差δ=Δ/3；取X=0.651)8→8+1.200(Hm1)0-δ=[（1+S）Hs+ΔX]0-δz=[(1+0.6%)×8+0.65×0.48]0-0.40=8.360-0.402)82→82+1.200(Hm2)0-δz=[（1+S）Hs2+xΔ]0-δz=[(1+0.6%)×82+0.65×1.20]0-0.40=83.270-0.407.2型腔壁厚、支撐板厚度的確定塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔和側壁厚度過薄可能因強度不夠而產生塑料變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產生翹曲變形，導致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。型腔壁厚、支撐板厚度的確定從理論上講是通過力學的強度及剛度公式進行計算的。由于注塑成型受溫度、壓力、塑料特性及塑件復雜程度的影響，所以理論計算并不能完全真實的反映結果。通常在模具設計中，型腔及支撐板厚度不通過計算確定，而是憑經驗確定。經驗數據表如下：表5壁厚S的經驗數據型腔壓力/MPa型腔側壁厚度S/mm<29(壓塑)0．14L+12<49（壓塑）0．16L+15<49（注塑）0．20L+17表6支撐板h厚度的經驗數據b/mmb=L/mb=1.5L/mmb=2L/mm<102(0.12-0.13)b(0.10-0.11)b0.08b＞102-300(0.13-0.15)b(0.11-0.12)b(0.08-0.09)b模具設計時上表查到得數據只是作為驗證性的數據。選擇標準模架后，需要結合塑件具體尺寸來驗證型腔壁厚和支撐板厚度的合理性。8.脫模推出機構的設計在注塑成型的每一個循環中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具上這種脫出塑件的機構稱為脫模機構（或稱推出、頂出機構）。8.1在設計脫模推出機構是應遵循下列原則。推出機構應盡量設置在動模一側。保證塑件不因推出而變形損壞。機構簡單、動作可靠。推出塑件的位置應盡量設在塑件內部或隱形面和非裝飾面上。合模時能正確復位。8.2脫模力的計算/r/