塑料杯设计说明书

塑料茶杯注塑模具设计

摘要：近年来，我国工业的高速发展对模具工业，尤其是塑料模具提出了越来越高的要求，2004年，塑料模具在整个模具行业中所占比例已上升到30%左右，据有关专家预测，在未来几年中，中国塑料模具工业还将持续保持年均增长速度达到10%以上的较高速度的发展。国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。

关键词：塑料模具,注射成型,模具设计

前言

塑料模具技术的发展日新月异，在现代工业、餐具、玩具等行业中的应用很广泛，模具是生产各种产品的重要工艺装备。

此次毕业设计的题目是塑料成型模具的设计。塑料模具的分类很多，按照塑料制件的不同可分为：注射模、压缩模、压注模、挤出模、气动成型模等。注塑模具又称注塑成型，是热塑性塑料制品生产的一种重要的方法。除少数塑料制品外，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型方法生产塑料制品。注塑模具不仅用于热塑性塑料的成型，而且成功用于热固性塑料的成型。模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。模具的制造精度越高，制造成本越高，因此应延长模具的使用寿命，尽量缩短模具的制造周期，来降低生产成本。

塑料制品以其密度小、质量轻的优点在工业中的应用日益普遍，大有“以塑代钢”的趋势。塑料模具可以满足塑料的加工工艺要求和使用要求，可以很好的降低塑料制品的生产成本。塑料的质量要靠模具的正确结构和模具成型零件的正确形状，精确尺寸几较低的表面粗糙度来保证。由于今年来材料发展很快，各种新型材料不断被研制出来，对模具的发展也起到了推波助澜的作用，尤其是各种加工性能好，热处理变形小的新型模具钢种，如预制钢、新型淬火回火钢、马氏体时效钢、析出硬化钢和耐腐蚀钢等。而本次设计的模具用于聚乙烯塑料制品的生产制造。聚乙烯属于热塑性塑料，这种塑料中塑脂的分子是线形或支链型结构。它在加热时软化并熔融，成为可流动的粘稠液体（即聚合物熔体），可成型为一定形状，冷却后保持已成型的形状。如果再次加热，又可以软化熔融，可再次成型为一定形状的制品，如此可反复多次。在上述过程中，一般只有物理变化而无化学变化。因此选用该塑料有助于废料和旧弃塑件的二次回收，循环利用。有一定的环保效应，减少了现实中的“白色污染”。

近年来,我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右，而在整个塑料模具市场以注塑模具需求量最大。随着模具制造行业的发展，许多企业开始追求提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,

降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力等目标。新兴的模具CAD 技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来，CAD 技术的应用越来越普遍和深入,大大缩短了模具设计周期,提高了制模质量和复杂模具的制造能力。

模具的CAD 设计、分析,包括根据产品模型进行模具分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。利用先进的特征造型软件如PRO/E、UGII 等很容易地确定分型面,生成上下模腔和模芯,再进行流道、浇口以及冷却水管的布置等。确定了这些设计数据以后,再利用模具分析软件(CAE),如Plastic Advisor、CFLOW进行塑料的成形过程分析。根据Plastic Advisor 软件和它的丰富的材料、工艺数据库,通过输入成形工艺参数,可动态仿真分析塑料在注塑模腔内的注射过程流动情况(含多浇口注射时的塑料汇流纹分析)、分析温度压力变化情况、分析注塑件残余应力等,根据分析情况来检查模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题等。比如是否存在浇注系统不合理,出现流道和浇口位置尺寸不当,无法平衡充满型腔;是否存在注塑工艺不对,出现产品的翘曲变形等。模具通过CAD 设计和分析,就可以将错误消除在设计阶段,提高一次试模成功率。

模具的计算机辅助制造(CAM)技术主要应用在数控铣削加工、线切割加工、电火花加工等方面。CAM技术尤其是在复杂模具的型腔、型芯及电极的铣削加工中起着更加重要的作用。利用模具

CAM 技术在电脑上模仿机床的加工过程,能直观反映加工的结果,能直接评估加工后零件的质量,能检查出加工的错误。在检查加工后零件的质量时,可在电脑上对加工后的实体模型进行任意的剖切,直接测量其尺寸和精度。因此,它能把错误消除在加工工艺编程设计阶段,减少加工后的修补和返工,大大提高模具的制造效率和质量。

茶杯作为日常生活最重要的日用品，是中国日用品市场上最普及、最活跃，也是竞争最为剧烈的产品之一。近年，由于茶杯的外形结构及造型不断的变化，造型更复杂化使其拥有稳定增长且又不断扩大的市场。

作为日用品的重要组成部分之一的茶杯，它的结构设计及质量也是非常重要的。目前，主要采用注射成型的方法得到茶杯外形，用这种方法生产的优点是：成型周期短，能一次成型外形复杂的结构，对各种塑料的适应性强，生产效率高。塑料茶杯使用的原料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS 树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS 树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。

塑料茶杯注射模CAD 主要研究的是注射模具的结构设计及分析(CAD)、模具结构分析与优化设计(CAE)、辅助制造(CAM)。塑料模具CAD 集成技术,就是把塑料模具制造过程所涉及的各项单元技术集成起来,统一数据库和文件传输格式,实现信息集成和数据资源共享,从而大大缩短模具的设计制造周期,提高制模质量。

综上所述,模具CAD 集成技术就是应用于模具制造各个环节的计算机辅助技术和实现各环节信息集成的技术。研究闹钟后盖注射模CAD 是顺应当前模具制造行业发展需要的，具有重大的意义。

1塑料成型制品的分析

1.1制品的设计要求

此次设计的制品是塑料工艺茶杯，形状较为复杂，精度要求中等，塑件表面外观光滑，质量较好。

1.2制品的生产批量

本制品为大批量生产，为缩短生产周期，提高生产率，制品使用一模一腔及全自动化生产，利用模具的顶出机构将模具顶出型腔。为提高生产效率，制品在模具中直接成型。

图2.1产品制件图

1.3塑件的结构特点

杯体体积：V1=πR1*h1=102*π*40=512707.9211mm

V2=πR2*h2=100*π*38=462718.8988mm

V3=πR32*h3=2*π*382=9072.92mm 3

杯柄体积：V4=bdh=40*26.53*2=2122.4mm

V5=bdh=60*26.53*2=3183.6mm

333222233综上所述总体积为：V=V1-V2+V3+2V4+V5=66490.3423mm 3=66.49cm3聚丙烯的密度约在0.9～0.96g/cm之间，本次设计取聚丙烯密度为0.9

g/cm，因而计算可得塑件的重量为：

m=0.9×66.49=59.84g

塑件壁厚均为2mm，结构较复杂，尺寸适中，属薄壁壳体塑料。塑件侧向有手柄，因此模具需要设计侧分型与抽芯机构，根据塑料产品特征，选用浇注系统中的直接浇口。3

2塑料性能

2.1聚丙烯的性质

聚丙烯外观上也是白色蜡状体，密度约在0.9～0.96g/cm3之间，是塑料材料中除了聚-4-甲基-1-戊烯和聚异质同晶体之外最轻的品种。由于聚丙烯的晶相与无定型相的密度差别较小，使聚丙烯比聚乙烯略显透明些。

（1）聚丙烯的力学性能与聚乙烯相比，其强度、刚度和硬度比较高，光泽性也好。其冲击强度很低，特别是低温冲击强度低，对温度的依赖性很大。具有优异的抗弯曲疲劳性，其制品在常温下可弯折10次而不破坏。

（2）聚丙烯是一种非极性的聚合物，具有优异的电绝缘性能。其电性能基本上不受湿度及电场频率改变的影响,可作为高频绝缘材料使用。但低温时变脆,主要用于电信电缆的绝缘和电器外壳。

（3）聚丙烯具有良好的耐热性，可在100℃以上使用，轻载下可达120℃，无载条件下最高连续使用温度可达120℃，短期使用温度为150℃。耐沸水、耐蒸汽性良好，特别适于制备医用高压消毒制品。同时是很好的绝热保温材料。

（4）聚丙烯的化学稳定性优异，对大多数酸、碱、盐、氧化剂都显惰性。例如在100℃的浓磷酸、盐酸、40%硫酸及其它们的盐类溶液中都是稳定的，只有少数强氧化剂如发烟硫酸等才可能使其出现变化。耐应力开裂性，在部分非极性有机溶剂中容易溶解或溶胀。

（5）耐侯性差，易氧化，对紫外线很敏感。耐老化性能好。

（6）极易燃烧，氧指数仅为17.4。对氧气、二氧化碳和水蒸汽都有一定的透过性。透明性较差。6

2.2聚丙烯的加工性能

聚丙烯的成型加工性具有如下特点：

（1）吸湿性小，仅0.01～0.03%，成型加工前不需要对粒料进行干燥。

（2）适用于多种成型方法。

（3）熔体粘度小，易成型出薄壁长流程制品，不需要采用很高的成型压力。

（4）具有结晶性，收缩率绝对值及其变化范围都较大，在1%～3%范围内，且具有较明显的后收缩性。工艺参数对制品结晶度有较大影响，对制品性能和尺寸变化也有较大影响。

（5）熔体具有较明显的非牛顿性，粘度对剪切速率和温度都比较敏感。

（6）熔体弹性大，冷却凝固速度快，制品易产生内应力。

（7）受热时容易氧化降解，应尽量介绍受热时间，并尽量避免受热时与氧接触。

聚丙烯具有良好的注塑成型工艺性，其典型的注塑工艺条件如表2-1所示。表2-1聚丙烯的典型注塑工艺

工艺参数

后部

料筒温度/℃

喷嘴温度/℃中部前部取值范围160～180180～200200～230180～190工艺参数模具温度/℃注塑压力/MPa螺杆转速/(r.min-1) 取值范围20～6070～100≦80[3]

3注射机的选用及校核

3.1注射机的初选

注射机常用的选择方法：

使用现有设备或据每次成型塑件满足最大注射量、锁模力、经济性等要求选择合适的注射机。

本次设计的模具适用于卧式螺杆注射机，初选为HTF58*2型注射机，其主要参数如下：

螺杆直径---------------------------30mm

螺杆长径比------------------------21L/D

理论注射容量---------------------80cm3

注射重量---------------------------80g

注射压力--------------------------184MPa

螺杆转速--------------------------0~255rpm

合模力----------------------------580KN

移模行程-------------------------270mm

最大模厚-------------------------320mm

最小模具厚度--------------------120mm

顶出行程--------------------------70mm

顶出力------------------------------22KN

料斗容积----------------------------25Kg

油箱容积----------------------------140L

机器重量----------------------------2.5t

3.2型腔数量的确定

据注射机的最大注射量初步确定型腔数量n

N≤(k*Mn-M2)/M1

k----------注射机最大注射量的利用系数，一般取k=0.8

M2--------浇注系统所需塑料质量或体积，M2=100*7=700mm 3=0.7cm3Mn---------注射机允许的最大注射量，Mn=80cm3

M1---------单个塑件的质量或体积，M1=66.49cm3

则型腔数n≤（0.8×80-20）/66.49=0.95

取n=1，利于型腔分布，降低生产成本。

此外，随着型腔数的增加，塑件制品的精度有所降低，因此型腔数还受到制品精度的限制。即可以根据制品精度要求和各种以模具注射成型时所达到的精度及型腔数增加时其制品精度降低情况计算型腔数。考虑到本塑件精度要求不是太高，故通过注塑机的最大注射量（公称注射量）来确定型腔数量。

3.3注射机有关工艺参数的校核

3.3.1最大注射量的校核

最大注射量和制品的体积有直接关系，两者必须相适应。不然，会影响到制品产量和质量。若最大注射量小于制品的体积，就会造成产品的形状不完整或内部组织疏松，制品强度下降等缺陷；注射机利用率低，浪费电能，而且可能导致塑料分解。因此，为了保证正常的注射成型，注射剂的最大注射量应稍大于制品的重量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边）。通常注射机的实际注射量最好在注射机最大注射量的85%以内。

nM1+M2≤85%Mn

Mn-----------注塑机允许的最大注射量80cm3

1×66.49+0.7=67.19≤85%×80=68

经检验符合要求。

3.3.2注射压力的校核

聚乙烯塑料的注射压力为70～100MPa,取80MPa，HTF58*2型注射机注射压力为184MPa，则注射机的注射压力满足要求。

3.3.3锁模力的校核

（nA1+A2）p

A1-----------单个塑件在分形面上的投影面积，A1=66.49c㎡

A2-----------浇道凝料为0.7c ㎡

P------------聚乙烯塑料的注射压力为70～100MPa，取P=80MPa

F------------注射机的锁模力F=580KN

则，注射时模具的膨胀力=（1×66.49+0.7）×80=537.5KN

锁模力满足要求。

3.3.4模具的安装紧固

模具的定模部分安装在注射机的固定模板上，动模部分安装在注射机的移动模板上。模具的安装固定有两中方式，可以用压板固定，这时模具座板附近要有螺孔（注射机模板上）就能固定。因而有较大的灵活性。也可用螺钉直接固定。这时模具座板上孔的位置和尺寸应与注射机模板上的安装螺孔完全吻合，螺钉和压板的数目，动定模板上各用2～4个。

3.3.5开模行程与顶出装置的校核

各种注射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开模距离必须小于注射机的最大开模行程，开模距离的校核分为下面几类情况，一种是注射机最大开模行程与模具厚度无关的，一种是注射机最大开模行程与模具厚度有关的。其中第一种主要指液压机械联合作用的合模机构和注射机。如XS-Z-30、XS-Z-60、XS-Z-125、XS-Z-350、XS-ZY-250、XS-ZY-500、XS-ZY-1000和G54-S200等，其最大开模行程与模具厚度无关。它和行程由连杆机构（或移模缸）的最大冲程所决定。

对于斜导柱侧抽芯的注射模，开模行程可按下式校核：

S≥H1+H2+H3+(5～10)㎜

由于该塑件需侧抽芯，完成抽芯的纵向开模距为H1，塑料制品高度为H2，塑件推出距为H3，鉴于塑件可在H1内成功推出，则开模行程可简化为：

S≥H1+(5～10)㎜

有，H1=SCotα,S为抽芯距取S=25.7㎜，α为斜导柱侧倾斜角，取α=10°则H1=66×Cot10°=25.7×5.7=146.5㎜,H1+（5～10）㎜=156.5㎜≤S=270㎜，满足要求。

注射机的顶出装置因注射机型号不同而不同，HTF58*2型注射机采用两侧设有顶杆，机械顶出。在两侧双顶杆顶出的注射机上使用的模具的推板长度应足够长，以便注射机顶杆能顶到模具的推板上。

4注塑模具的相关机构系统的设计

4.1制品型腔数目及分型面的确定

当塑料制件的设计已经完成，并选定所用材料后，就应考虑型腔数量问题，

与多型腔模具相比，单型腔模具有很多优点：（1）塑料制件的形状和尺寸始终一致；（2）工艺参数易于控制，模具的结构简单紧凑，设计自由度大；（3）单型腔模具的推出机构，冷却系统和模具分型面的技术要求，在大多数情况下都能满足而不必综合考虑。但对于长期大批量生产而言，多型腔模具是更为有益的形式，它可以提高生产效率，降低塑件的生产成本。大多数中小型塑件的成型是多型腔的。本模具采用一模一穴，主分型面水平分型，分型面选在塑料杯底部，开模后留在动模一侧，设置有效的推出机构，利用中心顶出机构将制品推出，侧分型面成型塑件内壁，垂直于主分型面，利用斜导柱侧抽芯机构完成抽芯分型。制件在模具中的位置主要由型腔数目及排列方式，分型面的确定位置来决定。

4. 2确定型腔和型芯的结构形式

4.2.1型腔的结构设计

型腔零件是成形塑料件外表面的主要零件，按结构不同可分为：一、整体式型腔结构：整体式型腔是由整块金属加工而成的,其特点是牢固、不易变形、不会使塑件产生拼接线痕迹。但由于整体式型腔加工困难，热处理不方便，所以常用于形状简单的中小型模具上。二、组合式型腔结构：组合式型腔结构是由两个以上的零部件组合而成。按组合方式不同，组合式型腔结构可分为整体嵌入式、局部镶嵌式、侧壁镶嵌式和四壁拼合式。采用组合式凹模，可简化复杂凹模的加工工艺，减少热处理变形，拼合处有间隙，利于排气，便于模具的维修，节省贵重的模具钢。为了保证组合后型腔尺寸的精度和装配图的牢固，镶块的机械加工、工艺性要好，因此，选择较好的镶拼结构是非常重要的。本次设计，塑件一般位于动模部分，故无法使用整体式型腔结构，在此选用动定模组合式型腔结构。

4.2.2型芯的结构设计

成形塑件内表面的零件称型芯。对于简单的容器，如壳、罩、盖之类的塑件，成形其主要部分内表面的零件称凸模，而将成形其它小孔的型芯称为型芯或成型杆。鉴于本次设计凸模用于成形塑件内壁，为一整体，故凸模选为整体式结构；型芯是用于成形塑件上的手柄，需特别制作，故选组合式结构。凸模或型芯材料选优质钢材W18Gr4V，淬硬63～66HRC。凹模选用优质钢材W18Gr4V, 淬硬63～66HRC。

4.3确定型芯和型腔的尺寸

所谓工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部位的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸、型腔的深度和型芯的高度尺寸，中心距尺寸等。工作尺寸计算受塑件尺寸精度的制约。影响塑件尺寸精度的因素甚多，且十分复杂，因此塑件尺寸难以达到高精度。

为计算简便起见，规定凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸（基本尺寸），即公差为正；凡是轴类尺寸均以其最大尺寸作为公称尺寸，即公差为负。

以下为计算公式：

型腔径向尺寸：3⎤+δ⎡L M =⎢(1+S cp )L S −∆⎥Z

4⎦0⎣（4-1）

L M —型腔径向尺寸，mm

LS—塑件径向公称尺寸，mm

Scp—塑料的平均收缩率，%

△—塑件公差值，mm

δz—型腔制造公差，mm

型芯径向尺寸：L M 0−δz 3⎤⎡=⎢(1+S cp )L S +∆⎥4⎦⎣（4-2）L M —型芯径向尺寸，mm

2⎤⎡型腔深度尺寸：H M =⎢(1+S cp )H s −∆⎥+δz

3⎦0⎣（4-3）

H M —型腔深度尺寸，mm

Hs—塑件高度公称尺寸，mm

δz—型腔制造公差，mm

型芯高度尺寸：H M 2⎤⎡=⎢(1+S cp )H s +∆⎥3⎦⎣0−δz （4-4）

H M —型芯高度尺寸，mm

计算结果为：

由于PP 的收缩率为1%～3%，所以平均收缩率Scp=（1%+3%）/2=2%。塑件制品尺寸公差的国家标准为GB/T14486—1993，塑件公差等级采用MT4（Δ=0.64），型腔制造公差一般取δz=Δ/3。

型腔径向尺寸：LM =[(1+0.02)×80-3×0.64/4]0+0.21=[81.12]0+0.21

型芯径向尺寸：LM =[(1+0.02)×76+3×0.64/4]0-0.21=[77.04]0-0.21

型腔深度尺寸：HM =[(1+0.02)×102-2×0.64/3]0

0+0.21=[103.61]00+0.21型芯高度尺寸：HM =[(1+0.02)×98+2×0.64/3]-0.21=[100.39]-0.21

5浇注系统的设计

浇注系统的设计原则

（1）浇注系统与塑件一起在分型面上，应有降压、流量和温度分布的均衡布置；

（2）尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间；

（3）选择浇口位置时应避免产生湍流和涡流及喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩；

（4）避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移；

（5）浇注系统凝料脱出方便可靠，易与塑料件分离、切除整修容易，且外观无损伤；

（6）熔合缝位置需要合理安排，必要时配以冷料井或缢料槽；

（7）尽量减少浇注系统的用料量；

（8）浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口需有IT8级以上精度。浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井组成。

5.1主流道设计

主流道是塑料熔体进入模具型腔时最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，便于熔体顺利地向前流动，开模时主流道凝料又能顺利地拉出来。主流道的尺寸直接影响塑料熔体的流动速度和充模时间。由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞通常不直接开设在定模板上，而是将它单独设计成主流道衬套（又称浇口套）镶入定模板内。

为了有效地传递保压压力，浇注系统主流道及其附近的塑料熔体应该最后固化。在卧式或立式注塑机用模具中，主流道垂直于分型面，而角式注塑机用模具的主流道则开设在分型面上。前者为便于流道凝料的拔出，设计成具有2°～4°锥角的圆锥形，内壁有Ra=0.4以下的粗糙度，在内壁研磨和抛光时应注意抛光方向，不形成垂直与脱模方向的划痕，否则会发生脱出困难而造成成型中断。加工腐蚀性材料还应将流道的内孔镀铬。

5.2浇口的设计

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、矩形和又宽又薄的狭缝型。圆形截面浇口常见有针点浇口、潜伏式浇口、主流道形浇口；矩形截面浇口有侧浇口、轮辐式浇口；狭缝式浇口有扇形浇口、薄膜式浇口等。浇口是浇注系统的关键部分，浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大，浇口在大多数情况下是整个流道中断面尺寸最小的部分，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，因此其尺寸又影响着后加工工作量的大小和塑件外观。

常见的浇口形式有下述十种：边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直接浇口。根据各浇口的特点，本次设计采用直接浇口。

直接浇口的特性：

（1）适用加工各种塑件，但对热敏性及流动性差的塑料有利，对结晶性或易产生内应力和变形的塑料不利。

（2）适应成形深腔的壳形或箱形塑件，不宜成形平薄塑件及易变性塑件。

（3）注射压力有一定损失，去除流道的不便，塑件上有明显流道痕迹，主流道部分热量集中封闭晚，内应力大，主流道部分易产生气孔、缩孔。

（4）有利排气和消除熔接痕；流程一致而短，动能损失小，传递压力好，保压缩补作用强，浇注系统耗料小。

（5）制造方便，模具外形小，为常用浇口。流道长30mm 以上时直径d 宜取9mm,30mm 以下时宜取6mm，塑件重量大的则直径d 宜取大值。

5. 3冷料井的设计

由于注塑机喷嘴与冷模具接触降温，致使喷嘴前端常存有一段低温料，为除尽这段冷料，在主流道对面设有冷料井，使冷料不进入分流道和型腔。角式注塑机用模具的冷料井为主流道的延长部分。卧式注塑机用模具的冷料井在与主流道末端相对的动模上，冷料井的底部或四周常做成曲折的钩型后侧向凹槽，使冷料井在分模时能将主流道凝料从主流道中拉出留在动模上。

6斜导柱侧抽芯机构的设计

6.1抽芯距与抽芯力的计算

6.1.1抽芯距的计算

将侧型芯从成形位置到不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的距离称为抽芯距，用S 表示，为了安全期间，侧向抽芯距离通常比塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧向凸台的高度大2~3mm ，鉴于此次设计抽芯符合一般情况，故抽芯距可按下式计算：

S =S 1+(2~3) mm

S -----------------抽芯距

S 1-----------------为取出塑件，型芯滑块移动的最小距离

则S=S1+(2~3)

=13.3+（2~3）

=16.3mm

6.1.2抽芯力的计算

抽芯力的计算同脱模力计算相同，对于侧向凸起较少的塑件的抽芯力往往是比较小的，仅仅是克服塑件与侧型腔的粘附力和侧型腔滑块移动时的摩擦阻力。对于侧型芯的抽芯力，往往采用如下公式进行估算：

F c =chp (µcos α−sin α)

F c ---------------抽芯力，N;

c------------------侧型芯成型部分的截面周长，m;

h------------------侧型芯成型部分的高度，m;

p-------------------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，p =(0. 8~1. 2) ×107p a ，模外冷却的塑件，p =(2. 4~3. 9) ×107p a ；

µ-----------------塑料在热状态时对钢的摩擦系数，一般µ=0.15~0.2；α-----------------侧型芯的脱模斜度或侧斜角；

则

Fc=2*（22+40*2+60）*10*98*1.0*10*10*（0.18*cos0°-sin0°）=124.2KN -37-3

6.2斜导柱的设计

6.2.1斜导柱的结构设计

斜导柱工作端的端部可以设计成锥台形或半球形，由于半球形车制较困难，所以绝大部分均设计成锥台形，设计成锥台形时必须注意斜角θ应大于斜导柱倾斜角α，一般θ=α+(20~30) ，以免端部也参于侧抽芯，导致滑块停留位置不符合原设计要求，为了减少斜导柱与滑块上斜导孔之间的摩擦，可在斜导柱工作长度部分的外圆轮廓铣出两个对称平面。

斜导柱材料多为T8A 碳素工具钢，由于斜导柱经常与滑块摩擦，热处理要求淬硬50～55HRC，表面粗糙度值Ra ≤0.8µm 。也可以用20钢渗碳处理，渗碳淬硬56～60HRC。

斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合H7/m6。由于斜导柱在工作过程中主要用来驱动侧滑块做往复运动，侧滑块运动的平稳性由导滑槽与滑块之间的配合精度保证；而合模时，滑块的最终准确位置由楔紧块决定，因此为了运动的灵活，滑块上斜导孔与斜导柱之间可以采用较松的H 11/b 11，或在两者之间保留0.5~1mm 的间隙。

6.2.2斜导柱侧倾角的确定

斜导柱轴向与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角α，它是决定斜导柱抽芯机构工作效果的重要参数。α的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距及受力情况等起着决定性的影响，由下图可知：

图5.2

斜导柱抽芯距及倾角

L=S/sinα=16.4/sin10°＝94.44mm(实际L=91.52mm)

H=S*cotα=

式中，

16.4*cot10°=93.01mm (实际H=89.92mm)

L---------------斜导柱的工作长度；

S----------------抽芯距；

α---------------斜导柱的倾斜角；

H---------------与抽芯距S-对应的开模距。

对斜导柱抽芯时受力分析可得开模力：

Fw=Ft/cosα=124.2/cos10°=126.12KN

Fk=Ft*tanα=124.2*tan10°=21.9KN

F w --------------侧抽芯时斜导柱所受的弯曲力；

F t ---------------侧抽芯的脱模力，其大小等于抽芯力F c ；

F k ---------------侧抽芯时所需的开模力。

由式可知：α增大，L 和H 减小，有利于减小模具尺寸，但F w 和F k 增大，影响斜导柱与模具的强度和刚度；反之，α减小，斜导柱和模具受力减小，但要在获得相同抽芯距的情况下，斜导柱的长度就要增长，开模距要变大，因此模具尺寸会增大；鉴于此次设计抽芯距较大，为减小模具尺寸，在该范围内α适当取大些，其次斜导柱对称布置可抵消部分抽芯力，α可取大些，综合以上，α取为10°

6.2.3斜导柱受力的校核

开模力的校核：侧抽芯时所需开模力F k =21.9KN，斜导柱的抽芯力Fc=124.2KN，由于F k ≤F c ，则开模力满足要求。

5.3.3滑块的设计

滑块是斜导柱侧抽芯机构中的一个重要零件，它上面安装有侧向型芯或侧向成型块，注射成型时塑件尺寸的准确性和移动性的可靠型都需要靠它的运动精度保证。滑块的结构形状可以根据具体塑件和模具结构灵活设计，它分为整体式和组合式两种：在滑块上直接制出侧向型芯或侧向型腔的结构称为整体式，这中结构仅适用于形状十分简单的侧向移动零件，尤其是适于对开式瓣合模侧向分形，如线圈骨架塑件的侧型腔滑块。在一般设计中，把侧向型芯或侧向成型块和滑块分开加工，然后再装配在一起，这就是所谓组合式结构，采用此结构可节省优质钢材，且加工容易，因此广泛应用。

综上结合本次设计，滑块采用组合式结构，侧型芯与滑块的连接形式见滑块的零件图。

6.3导滑槽的设计

成形滑块在侧向分形抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳的往

复移动，这一过程是在导滑槽内完成的。根据模具上侧型芯大小、形状和要求不同以及各工厂的具体使用情况，滑块与导滑槽的配合形式也不同，一般采用T 形槽或燕尾槽导滑。鉴于燕尾槽加工较困难，对于导滑精度要求不是特别高，常选用T 形槽导滑。

组成导滑槽的零件对硬度和耐磨性都由一定的要求。一般情况下，整体式导滑槽通常在动模板或定模板上直接加工出，常用材料为T8A，为了便于加工和防止热处理变形，常常淬硬54～58HRC后铣削成形。

在设计滑块和导滑槽时，要注意选用正确的精度配合。导滑槽与滑块导滑部分采用间隙配合，一般采用H8/f8。导滑槽与滑块还要保持一定的配合长度，滑块完成抽芯动作后，其滑块部分仍应全部或有部分的长度留在导滑槽内。滑块的配合长度通常要大于滑块宽度的1.5倍，而保留在稻花槽内的长度不应小于导滑配合长度的2/3，否则，滑块开始复位时容易偏斜，甚至损坏模具。

综合以上，导滑槽选用整体式，材料为T8A，经淬硬54～58HRC后铣削成形，与滑块导滑部分采用间隙配合H8/f8，具体外形及尺寸见装配图。

6.4滑块定位装置的设计

滑块定位装置在开模过程中用来保证滑块停留在刚刚脱离斜导柱的位置，不再发生任何移动，以避免合模时斜导柱不能准确地插进滑块的斜导孔内，造成模具损坏。在设计滑块的定位装置时，应根据模具的结构和滑块所在的不同位置选用不同的形式。

6.5推出机构零件的设计

本设计由顶杆顶出一段距离，然后侧抽芯，塑件便脱离了。

推板导套：材料选用碳素工具钢T8A，淬硬50～55HRC，具体见零件图。推板导柱：材料选用碳素工具钢T8A，淬硬50～55HRC，具体见零件图。

推板：推板长、宽、厚分别为300mm 、180mm 、20mm ，材料选用45钢。结构及尺寸见零件图。

推杆固定板：推杆固定板长、宽、厚分别为300mm 、180mm 、25mm ，材料选用45钢。结构及尺寸见零件图。

固定螺钉：选用M6内六角螺钉4个，材料为45钢。

6.6注射模标准模架的设计

选择模架型号：中小型模架国家标准有四种基本型的结构，基本型分为A 1、A 2、A 3、A 4四个品种，标准中规定，中小型模架的周界尺寸范围≤560mm ×900mm ，结合本设计特点选用A 1标准模架。

动模板的设计：动模板的设计尺寸长、宽、高分为300mm*300mm*150mm，材料选用45钢，不进行热处理或调质至230～270HB，其结构及具体尺寸见装配图。确定模架的厚度并校核：HTF58*2型注射机要求：最大模具厚度320mm ，最小模具厚度120mm 。据设计要求，模具厚度确定为H=180mm 。

又Hmin

则模具厚度满足注射机要求。

6.7模具其余部件的设计

1．设计定模板

定模板的设计以动模板设计为基准，设计尺寸长、宽、高分为300mm*300mm*80mm，材料为45钢，不进行热处理或调质至230～270HB，其结构及具体尺寸见装配图。

2．设计定模底板

定模座板的设计尺寸长、宽、高分为350mm*300mm*25mm，材料为45钢，其结构及具体尺寸见装配图。

3．设计动模底板

动模座板的设计尺寸长、宽、高分为350mm*300mm*25mm，材料为45钢，其结构及具体尺寸见装配图。

4．设计动模垫块

动模垫块的设计尺寸长、宽、高分为300mm*300mm*150mm，材料为45钢，其结构及具体尺寸见装配图

5．设计动模垫板

动模座板的设计尺寸长、宽、高分为300mm*300mm*45mm，材料为45钢，其结构及具体尺寸见装配图。

6．选择动模部分和定模部的紧固螺钉

定模部分的紧固螺钉选用M14*35L的内六角螺钉，共4个；

动模部分的紧固螺钉选用M10*30L的内六角螺钉，共4个，另外M14*230L的内六角螺钉4个。

6.8模具导向机构的设计

6.8.1导柱和导套的设计

导向机构用于确定动定模开、合模位置的准确性，由导柱和导套组成。

1．导柱的设计

选用阶梯形导柱，导向部分直径为16mm ，长度171mm ，材料选用碳素工具钢T8A，淬火处理50~55HRC,表面粗糙度Ra0.8，具体结构设计及尺寸见装配图。

2．导套的设计

选用台肩型导套，导向部分直径为21mm ，长度为99.6mm ，材料选用碳素工具钢T8A，淬火处理50~55HRC,表面粗糙度Ra0.8，具体结构设计及尺寸见装配图。

6.9模具冷却和排气系统的设计

6.9.1注射模冷却系统的设计

冷却系统的设计通常是在定模板和动模板上设计冷却水道，设计时要考虑到聚乙烯塑料的成形温度和注射量，再确定冷却水道的具体尺寸和位置，本次设计将冷却水道开在凹模和凸模板上，尺寸据需求而定，水道直径6mm 。

6.9.2注射模排气系统的设计

由于塑件尺寸适中，为薄壳形塑件，模具型腔空间部太大，排气量不大，故可利用分形面之间、活动型芯与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值为0.03~0.05mm 。