毕业设计电热水壶塑料下盖注射成型模具设计样本

1前言在咱们寻常生活中注塑制品约占塑料制品20%～30%，然而用于注塑成型塑料模具产量约占世界模具产量50%。与此同步制造业已经成为衡量一种国家经济基本以及科技实力重要根据，而模具技术则代表一种国家制造业水平高低重要原则。它是当代工业，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、攻关器械、电子通讯、兵器、家用电器、五金工具、日用品等工业必不可少工艺装备，同步60%～80%零部件，都要依托模具成形。用模具生产制件所体现出来高精度、高复杂限度、高一致性、高生产率和低消耗，是其她加工制造办法所不能比拟。模具又是“效益放大器”，用模具生产最后产品价值，往往是模具自身价值几十倍、上百倍。人们越来越结识到模具在制造业中重要基本地位。美国工业界以为“模具工业是美国工业基石”，日本把模具誉为“进入富裕社会原动力”，德国则冠之为“加工工业中帝王”，在欧洲其她某些发达国家模具被以为“磁力工业”。由此可见模具技术在各国国民经济中重要地位。可以从下面四个方面看出模具工业在国民经济中重要地位与作用。第一，模具工业是高新技术产业一种构成某些。第二，模具工业又是高新技术产业化重要领域。第三，模具工业是装备工业一种构成某些。第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济五大支柱产业——机械、电子、汽车、石化、建筑，都规定模具工业发展与之相适应。国内塑料制品已经位居世界第二，虽然塑料模具无论是在数量，还是在质量、技术和能力方面都了很大进步，但是与世界先进水平相比仍在很大差距。这是一次让自己全面运用大学四年所学习基本知识、专业技能来充分发挥并呈现本专业各种技能风采！同步也是对模具设计进一步全面深化学习，但愿自己将来能为祖国模具行业贡献一份微薄力量！设计者：黄思铮6月18于太原2塑件设计一种完美塑料制件，要依照制品使用规定和外观规定从力学性能、美术造型和成型工艺、塑料模具设计和制造等多方面进行考虑。塑件物理力学性能，如刚度、强度、韧性、弹性、吸水性、以及相应力敏感性。设计塑件时尽量发挥其长处，避免和补偿其缺陷。塑料成型工艺，如流动性、成型收缩率及收缩率各项差别等。塑件形状应有益于脱模、排气、补缩，同步能使热塑性塑料制品达到高效、均匀冷却。塑件构造应是模具构造尽量简朴，特别是避免侧向分型抽芯机构和简化脱模机构。使得模具机构符合制造工艺规定。2.1塑料材料选取注射塑料制品选材规定重要取决于使用规定，为达到均衡选材还需考虑材料注射工艺性和模具构造工艺性。2.1.1选材根据（1）塑件使用规定使用规定是一种综合性问题。电热水壶下盖使用是在咱们寻常生活中用烧水用电热水壶上，属于寻常使用塑料种类。对刚度、强度、表面粗糙度有一定规定，最重要是要选用环保型同步要在高温下能长期正常工作材料。（2）几种塑料材料性能比较见表2.1。（3）几种塑料材料性能排序见表2.2材料名称密度（g/cm3）强度极限σb（kg/mm2）比强度σb/ρ弹性模量E(kg/mm2)比刚度（E/ρ）价格元/吨PE0.9639.541.21078.71123.76600PP0.9032.335.91274.81416.47450PS1.0648.645.93137.92905.87850ABS1.0548.045.12059.31961.210100POM1.4160.442.82745.71947.315000PA-61.1381.071.72745.72418.3116900PA-661.1478.368.61274.81118.218900PC1.2061.851.52353.41961.10表2.1几种塑料材料性能表2.2几种惯用塑料使用性能排序序号性能说明塑料代号排序1强度刚度高低PAPOMPSUPETEPABSPSPVCPMMAPPPE2耐磨减磨好差PAPARPPPBTPCFEPPOMABSPVCPS3耐化学性好差PEEKPPSPENTONPTFEPPSUPPOABSHDPE4耐热性高低PTFEEPPSUPCPPPEPOMPMMAABSPS5尺寸稳定性精粗PVCPSFPSPMMAABSPCPAPSUPPOPPPE6抗老化性强弱PTFEUEMWPEPEEKPMMAPARPBTPCPOM7阻燃性好差PTFEPVCPIPPOPCPVFPECEPPMMAPEPP8电性能低高PTFEPEPVCPETPMMAPIPBTPPSPATTE9透明性好劣PMMAPSPCPCTFEF3PAPA-101010耐折叠性好差PPPEPVCPPCPSABS2.1.2材料选取聚丙烯（PP）综合性能良好，强度、刚度高，抗冲击、疲劳性能均能满足电热水壶上使用规定，耐折叠性好，吸水性小，最重要是聚丙烯是许多常用材料中相对比较环保日惯用料。聚丙烯性能：无臭、无味、无毒：其熔融温度约为164～170℃，长期使用温度可达100～120℃，无负载时使用温度可高达150℃，是通用塑料中唯一能在水中煮沸并能承受135℃消毒温度品种。其吸湿性很低，在水中浸泡一天，吸水率仅为0.01%～0.03%，成型加工前普通不需要进行干燥。其熔体黏度较小，流动性较好，不需要很高成型压力，易成型出薄壁长流程制品。2.1.3聚丙烯（PP）性质表2.3聚丙烯（PP）性质性质聚丙烯（PP）密度（g/cm³）0.90～0.95拉伸强度（MPa）25～40伸长率（%）900弹性模量（MPa）1.06*10³弯曲强度（MPa）48～75缺口冲击强度（kj/m²）3.5～4.8无缺口冲击强度（kj/m²）78熔点（℃）160～175热变形温度（℃）150分解温度（℃）350耐寒温度（℃）-20持续工作温度（℃）100～120成型收缩率（%）1～2.5吸水率（%）0.01～0.03结晶度（%）63成型温度范畴（℃）205～315注塑压力（MPa）70～110体积电阻率（Ω·cm）>100*10¹⁴2.2塑件构造设计2.2.1塑件尺寸精度塑料制品尺寸精度与塑料制品用途关于，依照各种塑料收缩率不同，可将各种塑料公差级别分为高精度、普通精度和低精度。对于尺寸精度较低塑料制品采用低精度，电热水壶采用普通精度MT4即可，未注公差尺寸为MT6。2.2.2塑件表面质量塑件表面质量涉及表面粗糙度、表面光泽性、色彩均匀性、云纹、冷疤、表面缺陷限度、熔结痕、毛刺、拼接缝以及推杆痕迹等等。如果冷疤、表面缺陷限度、熔结痕、毛刺、拼接缝以及推杆痕迹等不影响塑件使用和美观，则制品表面质量重要取决于表面粗糙度。普通状况下，原材料质量、工人操作水平及模具型腔表面粗糙度等因素均对制品表面粗糙度有影响，其中模腔表面粗糙度影响最大。制品规定表面粗糙度数值越小，模腔表面越光滑，加工模具时研磨抛光规定也就越高，模具制造难度也就越大。因而，制品表面粗糙度应视状况而定，除了考虑使用规定外，还须考虑美观。模塑制品表面粗糙度普通为Ra0.02～1.28，制品外表面Ra=0.8，内表面Ra=1.6。2.2.3塑件构造塑件构造图如图2.1，图2.2，图2.3图2.1主视图图2.2左视图图2.3俯视图电热水壶下盖普通是用在圆形容器上，从使用和美学方面考虑塑件设计，因此把它设计成圆；此外下盖是要和上盖接触并且要闭合因此必要在下盖上设计某些小凸起和小凹槽来使得上下盖能合在一起；塑件普通是在常温和沸水温度下工作，由于所选材料是聚丙烯，同步又是圆形片状，因此上面某些小凸起和小凹槽、尚有最外边圆环都能起到加强作用。塑件形状设计时，沿料流方向，设计成流线形，并对内外表面转角都进行了倒圆角，避免流动死角以便于模塑。3设计方案拟定电热水壶下盖塑料注射成型模具设计重点是由于塑件比较复杂，因此对模具分型面选取及顶出机构进行分析研究，尚有复杂型芯设计。普通来说，模具均有两大某些构成：动模和定模(或者公模和母模)，分型面是指两者在闭和状态时能接触某些，也是将工件或模具零件分割成模详细积块分割面，具备更广泛意义。分型面设计直接影响着产品质量、模具构造和操作难易限度，是模具设计成败核心因素之一。拟定分型面时应遵循如下原则：1.应使模具构造尽量简朴。如避免或减少侧向分型，采用异型分型面减少动、定模修配以减少加工难度等。2.有助于塑件顺利脱模。如开模后尽量使塑件留在动模边以运用注塑机上顶出机构，避免侧向长距离抽芯以减小模具尺寸等。3.保证产品尺寸精度。如尽量把有尺寸精度规定某些设在同一模块上以减小制造和装配误差等。4.不影响产品外观质量。在分型面处不可避免地浮现飞边，因而应避免在外观光滑面上设计分型面。5.保证型腔顺利排气。如分型面尽量与最后充填满型腔表壁重叠，以利于型腔排气。本设计中由于电热水壶下盖外表面比内表面光滑多得多，同步电热水壶下盖内部尚有许多约5mm小凸起，相反其外表面非常光滑且没有任何其她凸起构造。此外由于电热水壶下盖内部凸起较多，因此需要定出杆也会随之增多，结合小凸起及经验通过初步分析顶杆直径约在5～6mm之间，且顶杆数量在9根左右。因而模具分型面拟定在塑件内表面（也就是塑件表面粗糙度相对较低那个面），这样不但保证了塑件外表面粗糙度规定并且也满足了定出干布局位置。对于复杂型芯本应当设计为组合式，但是基于当前电火花加工技术因此把型芯设计成整体，这样特别有助于整套模具装配。4注射机选取4.1注射机选取模具是生产产品工具，只有模具安装在与其相适应注射机上才干进行产品生产，因而，在模具设计时应当提前理解注射机各项参数和技术规范，以便设计出符合规定模具。注塑机类型和规格诸多，分卧式、立式、角式、柱塞式和螺杆式等等。卧式注塑机是使用最广泛注塑成型机，螺杆注塑机塑化效果较好同步注射压力也较大，避免了塑件浮现缺陷或者缺料。卧式螺杆注塑机长处是机床重心较低安装稳定，机体较低，容易操纵和加料，制件推出模具后可自动坠落，实现全自动化操作，节约成本，提高效力。因此选取卧式螺杆注塑机是最佳选取。模具设计时应详细理解，才干设计出合乎规定模具。设计是应当理解注射机技术规范有：最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程、模板安装模具螺钉孔位置和尺寸，注塑机喷嘴孔直径和喷嘴球头半径值。由于同一规格注射机，生产厂家不同，技术规格也有所不同，因此设计时最佳查阅注射机生产厂家提供注射机使用阐明书上标明技术规格。选取注塑机为HTF250J/TJ，其各项技术规范如表4.1表4.1TF250J/TJ技术规范 注射装置INJECTIONABC螺杆直径ScrewDiametermm505560螺杆长径比ScrewL/DRatioL/D222018.3理论容量ShotSize(Theoretical)cm3442535636注射重量InjectionWeight(PS)g402487579注射压力InjectionPressureMpa205169142螺杆转速ScrewSpeedrpm0～180合模装置CLAMPINGUNIT合模力ClampTonnageKN2500移模行程ToggleStrokemm540拉杆内距SpaceBetweenTieBarsmm570x570最大模厚Max.MoldHeightmm570最小模厚Min.MoldHeightmm220顶出行程EjectorStrokemm130顶出力EjectorTonnageKN62顶出杆根数EjectorNumberPiece9其他SOTHERS最大油泵压力Max.PumpPressureMPa17.5油泵马达PumpMotorPowerkw22电热功率HeaterPowerkw16.65外形尺寸MachineDimension(LxWxH)m6.02x1.7x2.1重量MachineWeightt8.1料斗容积HopperCapacitykg50油箱容积OilTankCapacityL6304.2注塑机关于工艺参数校核4.2.1型腔数量拟定型腔数量可以由交货期、注塑机最大注塑质量、塑化能力、锁模力和模板尺寸来拟定，在此采用注塑机最大注塑质量来拟定型腔数量。注塑机最大注塑质量按国际惯例是指注塑机在常温下密度为=1.05g/cm³QUOTEcm3普通聚苯乙烯对空注塑量QUOTEmso(g),在注入模具时由于流动阻力增长，加大螺杆逆流量，再考虑安全系数，实际注塑量m'取注塑机最大注塑能力85%。（4.1）注塑聚苯乙烯是模具型腔数最多为：（4.2）式中q——个塑件质量和它均分到浇注系统质量之和当n不到1时则应当改用较大机器。对于其他非聚苯乙烯塑料，其最大注塑量（4.3）式中——常温下某种塑料密度，g/cm³——常温下聚苯乙烯密度，g/cm³按理式中密度之比应为相似温度下该塑料熔体与聚苯乙烯熔体密度之比，对于非结晶塑料可以为从常温状态到熔融状态，其密度变化倍率与聚苯乙烯变化倍率相差不多，因而用常温下密度之比代入计算，故上式合用于各种非结晶塑料。而结晶型塑料由于从固态到熔融态密度变化较聚苯乙烯变化更大，因而结晶型塑料还要乘以一校正系数。（4.4）同理，然后再按式（4.2）计算和校核型腔数。在当代工业中，竞争日益激烈，谁有低成本、高效生产工具谁就有优势占领市场。缩短产品工期赢得市场和利润。依照计算和聚丙烯成型工艺特性，同步考虑模具成本和效率以及模具和注塑机匹配关系将模具型腔数拟定为一模6腔。4.2.2注射压力校核注塑压力校核是验证注塑机最大注塑压力能不能满足该制品需要。制品成型所需要压力是由注塑机类型、喷嘴型式、塑料流动性、浇注系统和型腔流动阻力等因素决定。例如螺杆式注塑机，其注塑压力传递比柱塞式注塑机要好，因而注塑压力可取小某些，流动性差塑料或细薄长流程塑件注塑压力应获得大某些。4.2.3锁模力校核当高压塑料熔体布满模具型腔时，会在型腔内产生一种很大力，企图使模具沿分型面涨开。在塑件生产过程中作用于塑件和流道系统在分型面上总应力应不大于注塑机额定锁模力F，否则在注塑时会因锁模不紧而产生溢料、跑料甚至伤害操作人员。锁模力必要不大于注塑机额定锁模力。（4.5）式中——模具型腔及流道内塑料熔体平均压力，MPaP0——注射机料筒内螺杆或者柱塞施于塑料熔体得压力，MPa——损耗系数。随塑料品种、注射机形式、喷嘴阻力、模具流道阻力而不同，其值在1/3～2/3范畴内选用。螺杆式注塑机K值较柱塞式大，直通喷嘴比弹簧喷嘴K值大。决定后，按下式校核注塑机额定锁模力（4.6）因此从锁模力方面来看该注塑机符合规定4.2.4开模行程和塑件推出距离校核注射机开模行程是有限制，取出制件所需距离必要不大于注塑机最大开模行程。开模距离可以分为注射机最大开模行程与模厚关于和与模厚无关两种状况。模具设计成单分型面且最大开模行程与模厚无关，因此开模行程按下式校核（4.7）式中——塑件脱模距离，mm——塑件高度，涉及浇注系统在内，mm——注塑机最大开模行程，mm由于540mm>55mm因此从开模行程与塑件推出距离来看该注塑机符合规定。综上选取注塑机HTF250J/TJ适合本模具注塑。5注塑模具设计本设计重点是模具分型面设计与顶出机构设计，由于电热水壶下盖形状比较复杂合理地拟定分型面及顶出机构可以使得模具构造尽量简朴，减少加工难度，同步也可以减少装配难度，最重要是要有助于塑件顺利脱模。5.1浇注系统设计浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统控制着塑件在注塑成型过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件质量关系极大。浇注系统是指从注塑机喷嘴进入模具开始，到型腔入口一段流道。浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井以及拉料杆等某些构成。由于此模具涉及到半模侧抽芯机构，冷料井和拉料杆可以不给以考虑，重要设计主流道，分流道以及浇口。浇注系统设计涉及：依照塑件大小和形状进行流道布置、决定流道断面尺寸、对浇口数量、位置、形式进行优化。5.1.1主流道及主流道衬套设计为了有效地传递保压压力，浇注系统主流道及其附近塑料熔体应当最后固化。在卧式螺杆注塑机用模中，主流道垂直于分型面，为便于流道凝料拔出，设计成具备2°～4°锥角圆锥形，内壁粗糙度，在此取Ra＝0.4um,内壁研磨和抛光时应注意抛光方向，不能形成与脱模方向垂直划痕，以免导致脱模困难甚至成型中断。主流道与喷嘴接触处作半球形凹坑，两者配合严密，避免高压塑料熔体溢出，凹坑球半径R₂比喷嘴球头半径R₁大1～2mm，如果相反则主流道凝料无法脱出，太大则密封效果不好，在此取R₂＝R₁+(1~2)＝20mm。主流道小端直径比注塑机喷嘴孔径大0.5～1mm。大端直径比分流道深度大1.5mm以上,其锥角普通去2°～6°。由于主流道与注塑机高温喷嘴重复接触和碰撞，因此设计成独立主流道衬套,选优质钢材制作并经热解决提高硬度。主流道衬套要承受交变应力，其外圆盘直径不能过大，以避免肩部弯矩过大，配合段直径D亦不适当过大，以避免入模塑料产生过大反作用力，使主流道衬套后退，台阶转角半径R宜大某些，以免淬火开裂或应力集中,取R=3mm。主流道最大也许短并且横截面积大，为了节约成本，提高模具生产效率，主流道采用衬套式构造设计，这样就可以单独选材、单独热解决、单独机加，更以便维修。主流道衬套选取T8钢调质，硬度为30-35HRC。主流道衬套和主流道构造见图5.1，图5.2图5.1主流道衬套图5.2主流道构造5.1.2分流道设计分流道就是连接主流道和浇口塑料通道，在此采用常规分流道（等温分流道）：分流道温度和模具整体温度一致。影响分流道设计因素诸多，制品几何形状、壁厚、尺寸大小及尺寸稳定性，内在质量和外在质量规定，塑料种类，注射机压力，加热温度，注射速度，主流道及分流道拉料及脱落方式，型腔布置及浇口形式选取都能影响分流道设计。在设计分流道时考虑如下几点以及长处：塑料流经分流道时压力损失及温度损失要小。分流道固化时间应稍后于制品固化时间，以利于压力传递及保压。保证塑料迅速而均匀进入各个型腔，以及均匀补料，减少缺陷，保证质量。分流道长度应尽量短，排列紧奏，使外形尺寸变小，，减少浇注系统凝料重量，料头少，减少挥霍。锁模平衡（几何中心与锁模重心重叠）。布置合理（受力零件有足够承受能力，使冷却孔道合理布局，以便装配维修）。要便于加工及刀具选取。(1)分流道截面分析=1\*GB3①圆形截面分流道其长处是表面积与体积之比值为最小，在容积相似分流道中圆形截面分流道塑料与模具接触面积最小，因而其压力损失及温度损失小，有助于塑料流动及压力传递，其缺陷是圆形截面分流道必要在动、定模上分别设计两个半圆形，因而给模具加工带来一定难度。=2\*GB3②抛物面截面（U形截面）其截面形状接近于圆形截面，同步此种截面分流道只在模具一面加工。但缺陷是与圆形截面相比，热损失较大，流道废料较多。=3\*GB3③梯形截面此种截面是抛物线形截面变形，与以上两种截面相比，其热损失较大，但便于分流道加工及刀具选取。a.圆形截面b.U形截面c.梯形截面图5.3几种分流道截面图综合比较后为节约成本选取比表面积大易加工梯形截面分流道，断面取值为上底ω＝8mm，高h＝5mm，下底χ＝6mm，角度为10°。(2)分流道长度分流道布置形式采用平衡式。其长度由于考虑到主流道衬套下端直径以及分流道加工在半模上，长度为109mm笔直分流道，减少压力和热量损失。采用平衡时梯形断面分流道，比面积大易加工。让模具排列紧奏使模具外形尺寸变小，长度最短减少料头材料挥霍，进料均匀减少缺陷保证塑件质量，锁模平衡等使塑件有足够承受能力冷却孔道布局合理以便装配维修，使模具能装到小型注塑机上成为节约，低成本高效生产工具。由于分流道中与模具接触外层塑料迅速冷却，只有中心部位塑料熔体流动状态较为抱负，因而分流道内表面粗糙度规定并不是很高，这里取Ra=1.6，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体外层冷却皮层固定，从而与中心部位熔体产生一定速度差，以保证熔体流动时具备适当剪切速率和剪切热。5.1.3浇口设计浇口直接与塑件相连，把塑料熔体引入型腔。浇口断面形状有圆形、矩形和又宽又薄得狭缝形等。浇口是浇注系统核心部位，浇口形状和尺寸对塑件质量影响很大，浇口在大多数状况下是整个流道中断面尺寸最小某些，对充模流动起着控制性作用，成型后制品与浇注系统从浇口处分离，因而浇口尺寸又影响着加工工作量大小和塑件外观。浇口尺寸涉及浇口断面尺寸和浇口长度尺寸，浇口长度约为0.5～2.5mm,在此浇口长度取1mm。在浇口出处流动阻力很大，剪切速率也很高，对聚丙烯（PP）来说，其近似于牛顿流体，粘度仅仅是温度函数，不随剪切速率变化而变化，减小浇口尺寸会迅速增长充模阻力，因此浇口尺寸应当适中，并且采用矩形浇口。浇口选取在塑件外侧凹槽中心，采用矩形侧浇口具备如下长处：容易机加修整，易保证加工精度，容易调节到最佳工艺条件，适时封口，疤痕小，容易充模，保证均衡进料，熔融塑料布满整个型腔，由于浇口对大型腔为防止喷射，浇口尺寸要恰当大些。矩形浇口深度经验计算公式如下：(5.1)h——浇口深度，mmδ——制品厚度，mmk——材料系数。PS、PE为0.6；POM、PC、PP为0.7；PVC、PMMA、PA为0.8；RPVC为0.9h=2.5×0.7=1.75mm由于浇口尺寸要恰当大些在此h=2mm浇口宽度计算公式(5.2)A——为塑件外表面积，mm²浇口尺寸太小增长充模阻力，因此ω取大些，依照计算在此取ω=2.5mm浇口台阶长=0.5～2.0mm，这里取1mm。5.2注塑模具成型零部件设计型腔是模具上直接成型塑件部位。直接构成模具型腔所有零件都称为成型零件，涉及：凹模、凸模、成型杆、成型环、各种型腔镶件等。型腔设计环节和重要内容：1.依照塑件形状。塑件使用规定、塑件成型性能等拟定型腔整体构造，其内容涉及分型面位置、进浇位置、排气位置、脱模方式等。2.从制造角度决定型腔能否采用组合式。若需组合，拟定各构成零件之间组合方式和零件构造。3.依照塑件尺寸和成型收缩率大小计算成型零件上相应成型尺寸。4.依照成型时塑料熔体压力，对成型零件进行刚度和强度校核，决定其壁厚等尺寸。5.2.1分型面位置和形状设计分型面是决定模具构造形式重要因素，它与模具整体构造和模具制造工艺有密切关系，同步直接影响着塑料熔体流动充模特性及塑件脱模，并且涉及模具构造与制导致本,因而，分型面选取是注塑模具设计一种重要问题。分型面受到塑件在模具中成型位置、浇注系统设计、塑件构造工艺性及精度、嵌件位置、形状以及推出方式、模具制造、排气、操作工艺等各种因素影响，因而在选取分型面时要综合分析比较，遵循如下原则：（1）分型面应当选取在塑件最大轮廓处。（2）拟定有利留模方式，便于塑件脱模，普通分型面选取应尽量使塑件在开模后留在动模一侧，这样有助于推杆顶出机构设立，节约能量。（3）保证塑件精度规定。（4）保证塑件外观质量。（5）便于模具加工制造。（6）同轴度考虑。（7）抽拔力考虑（力设在开模方向上）。（8）有助于排气，使模具构造简化。注塑模有一种分型面和各种分型面模具，在本次设计中采用单分型面（有一种分型面）模具，分型面位置垂直于开模方向，并且分型面为曲面同步也是塑件最大轮廓处。这样塑件留在动模上，以便脱模，保证产品质量，容易操作。5.2.2成型零件构造设计构成模具型腔零件统称为成型零件，例如凹模、凸模、型芯、镶块、各种成型杆、各种成型环。型腔直接与高温高压塑料接触，型腔质量关系到塑件质量，因而型腔必要要有足够强度、刚度、硬度、耐磨性等来承受塑料挤压力和料流摩擦力，有足够精度和恰当表面粗糙度，以保证塑料制品表面光亮美观、容易脱模。凹模采用整体式嵌入式凹模，整体式嵌入式凹模具备便于加工（可以分别加工），单独制造、单独选材、热解决，减少成本，易维修等长处。其嵌入到定模模板通孔内，保证型腔沿主分型面分开两半在合模时对中性。模板普通采用45#钢制作，45#钢调质解决，硬度到达25-30HRC，整体嵌入型腔采用T8制作，淬火解决，硬度到达40-50HRC。嵌入凹模构造如图5.4图5.4嵌入凹模构造5.2.3成型零件成型尺寸计算按平均收缩率计算成型尺寸比较简便易行，是最惯用计算办法，这里采用此办法。聚丙烯（PP）平均收缩率，塑件制造公差，相应模具制造公差。(1)型腔径向尺寸计算（5.3）（5.4）（5.5）式中——型腔（孔）最小尺寸——型腔使用过程中容许最大磨损量（取塑件总误差1/6，普通在0.02～0.05mm之间）——成型零件制造误差（正值）——塑件（轴）最大尺寸Δ——塑件公差（负值）出于修模考虑，对型腔径向尺寸来说易修大，预留一负修模余量,标上制造公差得型腔径向名义尺寸：=+对于注塑模，型腔磨损量很小时，可用下式计算：=+（5.6）=1\*GB3①塑件径向尺寸=6mm，=6-0.18/2=5.91mm；QUOTElMCP1QUOTE119.591-2%模具型腔按级精度制造，其制造偏差=0.058mm，=2\*GB3②塑件径向尺寸=70mm，=70–0.64/2QUOTE0.742=69.68mm；模具制造偏差=0.12mm，③塑件径向尺寸QUOTELP3=14mm，QUOTELPCP3=14–0.28/2=13.86mm；模具制造偏差=0.07mm，④塑件径向尺寸QUOTELP4=3mm，QUOTELPCP4=3–0.16/2QUOTE0.322=2.92mm；模具制造偏差=0.04mm，⑤塑件径向尺寸QUOTELP5=5mm，QUOTELPCP5=5–0.18/2QUOTE0.242=4.91mm；模具制造偏差=0.048mm，⑥塑件径向尺寸QUOTELP5=29mm，QUOTELPCP5=29–0.36/2QUOTE0.242=29.18mm；模具制造偏差=0.084mm，(2)型芯径向尺寸计算（5.7）=（5.8）标上制造公差得型芯径向名义尺寸：=-对于注塑模，型腔磨损量很小时修模余量也很小时可用下式计算：=-（5.9）=1\*GB3①塑件尺寸QUOTELP6=66mm，QUOTELPCP6=66+0.64/2=66.32mm；模具制造偏差=0.12mm，QUOTElM5=2\*GB3②塑件尺寸QUOTELP7=13mm，QUOTELPCP7=13+0.24/2=13.12mm模具制造偏差=0.07mm，③塑件尺寸QUOTELP8=1mm，QUOTELPCP8=1+0.16/2=1.08mm；模具制造偏差=0.04mm，(3)型腔深度尺寸计算+(5.10)若取修模余量为，则型腔容易修浅+件尺寸=13mm，；模具制造偏差=0.07mm，型腔易修浅，。件尺寸，；模具制造偏差=0.048mm，型腔易修浅，。(4)型芯高度尺寸计算-(5.11)型芯容易修长-件尺寸，；模具制造偏差=0.07mm，型腔易修长，。5.2.4侧壁厚度和底板厚度计算1、型腔侧壁厚度计算整体式圆形型腔侧壁厚度计算是以组合式圆形型腔侧壁壁厚度计算为基本，侧壁厚可以依照其刚度或强度来进行计算。按刚度计算：(5.12)按强度计算：(5.13)2、底板厚度计算按刚度计算：(5.14)按强度计算：(5.15)h——型腔侧壁厚度，mmH——型腔地板厚度，mmp——型腔内塑料熔料压力（成型压力），MpaE——钢材弹性模量，碳钢——泊松比，碳钢0.25——许用应力，T8取328Mpa——许用形变量，T8取0.03通过计算最后选用侧壁厚为50mm；底板厚为30mm.5.2.5排气方式和排气槽设计当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体、蒸汽或者原料释放出气体等不能顺利排出，不但将在制品上形成气孔、银丝、灰雾、接缝、表面轮廓不清，型腔不能完全布满等弊端，同步还会因气体压缩而产生高温，引起流动前沿物料温度过高，粘度下降，容易从分型面溢出，产生飞边，重则灼伤制件，使其产生焦痕。并且型腔内气体压缩产生反压力会减少充模速度，影响注塑周期和产品质量。在此不单独设计排气槽，运用分型面或配合间隙排气。像电热水壶这样小型塑件，在不采用特殊高速注射时，运用分型面排气或者运用推杆与孔、推管与孔、脱模板与型芯、活动型芯与孔配合间隙排气。为增长排气效果可以增长分型面粗糙度，并且加工刀痕或磨痕顺着排方向以及将推杆后方距型腔5mm以外配合间隙加大等。本设计运用分型面、推杆与孔、活动型芯与孔以及动模板与型芯固定板间隙排气，这样不需要单独加工排气槽，使模具加工更容易，减少模具成本。5.3合模导向和定位机构设计塑料模闭合时为保证型腔形状和尺寸精确性，应按一定方向和位置合模，因此必要设有导向定位机构。导向机构重要有导向、定位和承受注塑时产生侧压力三个作用。导柱设在动模边或定模边均可，但是普通设在主型芯周边，动定模合模时在导向机构引导下，使动定模按对的方位闭合，避免凸模进入凹模时因方位搞错而损坏模具或定位不准而互相碰伤，因而设在型芯周边导柱应比主型芯高出至少为6～8mm。同步导向机构在模具闭合后使型腔保持对的形状和所有由动定模构成尺寸精度。5.3.1导柱选取和设计导柱沿长度方向分为固定段和导向段，并且这两段名义尺寸相似，只是公差不同导柱叫直导柱。本次设计直导柱采用从原则模具零件（图库）中选用办法。5.3.2直导柱尺寸和构造规定（1）直径和长度导柱直径在12～63mm之间时，按经验直导柱直径32和模板厚度比在0.06～0.1，无论是固定段直径还是导向段直径形位公差与尺寸之间关系应遵循包容原则。直导柱总长为90mm，直径为32mm。（2）形状直导柱端部做成半球形或锥形先导某些，锥形头高度为与其相邻圆柱直径1/3，前端还应有倒角，使其可以顺利进入导向孔。导向孔应当设有排气孔或者排气间隙，以免空气压缩产生高温引起燃烧，在本设计中将垫块上导柱孔加工成通孔，运用垫块和底板装配间隙排气。（3）公差配合安装段与模板间采用过渡配合H7/k6,导向段与导向孔间采用动配合H7/f7。（4）粗糙度固定段表面用Ra=1.6um,导向段表面用Ra=0.8um。（5）材料导柱应具备硬而耐磨表面，坚韧而不易折断芯部，因而采用低碳钢（20号钢）渗碳0.5~0.8mm深，经淬火解决硬度达到HRC56～60。直导柱形状见图5.5。图5.5直导柱5.3.3导套尺寸和构造规定（1）直径和长度导套内径为32mm，外径为42mm；，无论是固定段直径还是导向段直径形位公差与尺寸之间关系应遵循包容原则。导套总长为69mm。（2）形状导套可分为直导套和带轴肩连接导套两类，此外尚有带滚珠导套。为了以便导套压入模版同步便于导柱进入导套，在导套端面内外倒圆角，导套上凸肩普通是压在模板之间，以防被导柱带出模板。（3）公差配合安装时与模板间采用过渡配合H7/k6。（4）粗糙度内表面用Ra=1.6um，外表面用Ra=1.6um。（5）材料导柱应具备硬而耐磨表面，坚韧而不易折断芯部，因而采用低碳钢（20号钢）渗碳0.5~0.8mm深，经淬火解决硬度达到HRC56～60。导套形状见图5.6。图5.6导套5.4脱模机构设计注塑模必要设有精确可靠脱模机构，以便在每一种循环中将塑件从型腔内或型芯上自动地脱出模外，脱出塑件机构称为脱模机构或推出机构。脱模机构种类诸多，有手动脱模、机械推出、液压推出、气压推出等，手动脱模没有工作效力，液压和气压脱模成本高，推杆推出脱模机构比较简朴也是经常采用一种典型脱模机构，在本设计中所采用就是推杆脱模机构。5.4.1脱模机构规定（1）构造优化、运营可靠、机构尽量简朴、制造容易、零件制造以便，维修以便，配换容易等。机构动作要精确可靠、运动灵活、机构自身具备足够刚度和强度，以抵抗脱模阻力。（2）不影响塑件外观，不导致塑件变形破坏，推塑件位置应尽量设在塑件内部或者隐蔽处，以免损坏塑件外观，要保证塑件在脱模过程中不变形、不擦伤。（3）让塑件留在动模，模具构造应保证塑件在开模过程中留在具备脱模装置半模即动模上。5.4.2脱模构造设计分析聚丙烯（PP）收缩率为1%，其收缩时抱紧型芯，开模时塑件留在动模上，在脱模机构设计时就应当将顶出力作用点尽量接近型芯，顶出力作用于塑件刚度强度最大部位，要保证这某些强度和刚度在其内侧两边设计加强筋，这样在这些部位顶出力就规定大些，因而将顶杆设立在这些部位，同步这些部位是塑件内表面顶杆留下顶痕不影响塑件美观。顶杆均匀布局在塑件上，详细见图纸，顶出时各处受力相似轻松将塑件顶出。本塑件将用到四种顶杆形状如图5.7；5.8；5.9；5.10。图5.7顶杆167x6图5.8顶杆167x5图5.9顶杆180x6图5.10方形顶杆一副模具所用顶杆种类及数量如下表：种类167x5167x6180x6180方形数量24121265.4.3脱模力计算塑件在模腔内冷却定型时，由于热收缩其体积和尺寸逐渐缩小，在塑料软化温度此前热收缩并不导致对型芯抱紧力，但制品固化后继续降温则会对型芯产生包紧力，包紧力带来正压力，垂直与型芯表面，脱模温度越低正压力越大，脱模时必要克服该包紧力所产生摩擦力。在开模瞬间所需脱模力为最大。PP为热塑性塑料，脱模斜度型腔35′～1°30′，型芯35′QUOTE35'～1°因此脱模斜度选取1°塑件收缩率使型芯全面积受总压力（5.16）塑料拉伸弹性模量塑料收缩率塑料泊松比制品壁厚塑件型芯长度脱模力（5.17）=0.19摩擦因素经计算以及结合塑件实际状况,以上四种顶杆符合规定,均采用T8A钢制造，硬度达到50～55HRC。在开模过程中注塑机顶杆顶着推板移动，推板带动顶杆向前移动，顶出塑件，合模是由回程杆推动推板把顶杆复位。5.5注塑模温度调节系统设计注塑模具型腔壁温度高低及其均匀性对成型效率和制品质量影响很大，普通注入模具塑料熔体温度为160～300℃，而塑料固化后从模具中取出温度为60～80℃如下，视塑料品种不同而不同。为了调节型腔温度，需在模具内开设冷却水通道（或油通道），通过模温调节机调节冷却水（或油）温度。以冷却水为介质模温调节机，其温度可以调节到90℃以内，更高模温则需采用以油作为冷却介质模温调节机，也可以在模具上插加热棒或加热套来获得100℃以上模温，虽然这样高模温相对高温塑料熔体来说依然是起冷却作用，只但是是脱模温度较高而已。但是有塑料为达到工艺规定或为提高生产效率可以采用低于室温模温，这时可用冷却水进行冷却，必要使用有至冷功能模温调节机，模具型腔表面温度不可调节到该大气环境露点温度如下，否则型腔内壁凝结冷凝水会直接影响制品质量。5.5.1模具温度调节系统设计原则模温高低对制品结晶度、力学性能、表面质量、制品内应力和翘曲变形均有很大影响。为了提高冷却效率，模具冷却系统可按下述（均匀性）原则进行设计：（1）动模、定模和型腔周边均匀地设立冷却水通道，不可只设立在模具动模一边或定模一边，否则脱模后制品一侧温度高一侧温度低，在进一步冷却时会发生翘曲变形。（2）冷却水孔间距越小，直径越大，则对塑件冷却越均匀。（3）孔间距、孔与型腔之距尽量相等。（4）采用并流流向，加强浇口处冷却。（5）减少出入口水温差，控制在3～5℃内。（6）容易机加。5.5.2制品冷却时间计算在注塑成型过程中高温（180℃）塑料熔体转变成塑料制品（约60℃）要放出潜热和显热，重要通过热传导散失，其中5%辐射对流散发到大气中，5%模板传导散发导大气中，别的90%均由冷却介质带走。它们之间热互换速度是决定制品冷却时间决定因素。塑件冷却时间计算公式（5.18）式中S——制品壁厚（mm），这里取S=2mm——塑件脱模时平均温度（℃），这里取=80℃——塑料注塑温度（℃），这里取=180℃——模具型腔壁温度（℃），这里取=70℃——塑料热扩散系数（），查表（3-9-2）可得经计算制品冷却时间t约为13s制品冷却时间加上开模取制品等辅助时间就是该制品成型周期，冷却时间t普通占成型周期75%因此每秒钟注塑次数大概为N=1/tQUOTE×0.75=1/130.75=0.058（5.19）若每次注塑塑料制件加上浇道质量为m，则每秒注入塑料量为QUOTEm'=0.0087㎏/次（5.20）5.5.3冷却介质所需传热面积设计计算（1）冷却介质用量计算塑料制品在固化时每秒释放热量为：（5.21）式中q——单位质量塑料熔体在成型过程中放出热量，kJ/kg聚丙烯取（5.22）式中——冷却水体积流量，——冷却水比热容，——冷却水密度，——冷却水出口温度，——冷却水进口温度，(2)依照体积流量，由表(3-9-1)查找，取冷却水孔径d=10mm。(3)求冷却水在孔内流速(5.23)(4)求冷却水壁和冷却水间传热系数(5.24)式中——管壁与冷却水之间传热膜系数，——水流速，m/s——水孔直径，m——与冷却介质温度关于物理常数,——水流速,m/s(5)冷却水孔总传热面积(5.25)式中——冷却水平均温度，，模具上应开设冷却管道孔数：