散热器注射模具外壳设计毕业设计论文.doc

摘 要此篇论文介绍了散热器外壳注射模具的设计。对塑料工艺进行了简单阐述，同时对ABS原料进行了详细地工艺分析。根据产品的结构和形状确定产品的分型面、型腔的布置、顶出机构的设计、浇口的形式及位置、型芯及型腔的结构，根据基体尺寸，模架从标准模架库中调用。针对塑件两侧有一长扁形侧凹，特优化设计了斜导柱机构，并对该机构进行了详细阐述。同时，本文对浇注系统、成型零件、脱模机构、斜导柱侧抽芯机构、合模导向机构、冷却系统、排气系统做了完整的设计。 关键词：注射模 浇口 斜导柱机构 型芯 型腔 冷却系统AbstractThis paper describes the design of Radio Base Shell injection mold. Of the plastics industry for a simple set, while ABS materials were detailed process analysis. According to the product structure and shape of the product sub-surface, cavity layout, top of the organization's design, form and location of gate, core and cavity of the structure, according to the matrix size, mold from the standard mold base library call. Plastic parts for the sides of a long flat side of the concave, optimal design of a special bevel pillar of institutions and the institutions described in detail. Meanwhile, the paper casting system, molding parts, stripping agencies, bevel pillar core mechanism, mold-oriented institutions, cooling system, exhaust system design to do a complete calculation.Keywords:Injection mold Gate Bevel Pillar institution Parting line CavityCooling system目 录摘 要IABSTRACTII目 录III引 言1第一章、产品的结构分析21.1 散热器外壳原料的成型特性分析21.1.1 ABS的注射成型工艺21.2 注塑成型工艺31.2.1成型工艺简介31.2.2 初选注射机5第二章、型腔总体布置与分型面的选择72.1 型腔数目的确定72.2 型腔的布局82.3 分型面的选择8第三章、浇注系统的选定103.1 浇注系统的确定原则103.2 浇口位置的选择103.3 浇口的设计113.4 浇口套设计12第四章、顶出机构的设计134.1 确定顶出机构134.1.1 脱模机构的设计原则134.1.1 脱模力的计算134.2 抽芯机构设计144.2.1 抽芯机构的确定144.2.2 斜导柱的计算15第五章、成型零件的结构165.1.1型腔的结构设计165.1.2 型芯的结构设计165.2 成型零件的尺寸计算175.2.1 型腔尺寸的计算175.2.2 型芯尺寸的计算18第六章、温度调节系统设计206.1冷却系统206.1.1 冷却介质206.1.2 冷却系统的设计原则216.1.3冷却系统的设计与计算22第七章、排气系统的设计247.1 注塑模具成型时的排气方式24第八章、注射机的有关尺寸校核268.1 注射量的校核268.2 注射压力的校核268.3 锁模力校核268.4 模具安装尺寸的校核278.5 开模行程的校核288.6 顶出装置的校核28结论30参 考 文 献31致 谢32引 言本毕业设计是一散热器外壳的注射模的设计，属于大批量生产。从塑件本身的结构出发，该塑件的设计并不难。通过这次注塑模具的设计，主要是进一步巩固和加强所学专业知识，为今后从事技术工作作好准备。设计注射模具时，既要考虑塑料熔体流动行为、冷却行为等塑料加工工艺方面的问题，又要考虑模具制造装配等结构方面的问题。注射模设计的主要内容归纳起来大致有以下几个方面：1根据塑料熔体的流变行为和流道、型腔内各处的流动阻力通过分析得出充模顺序，同时考虑塑料熔体在模具型腔内被分流及重新熔合的问题和模腔内原有空气导出的问题，分析熔接痕的位置、决定浇口的数量和方位。2根据塑料熔体的热学性能数据、型腔形状和冷却水道的布置，分析得出保压和冷却过程中塑件温度场得变化情况，解决塑件收缩及补缩问题，尽量减少由于温度和压力不均、结晶和取向不一致而造成得残余内应力和翘曲变形。3塑件脱模和横向分型抽芯的问题可通过经验和理论计算分析来解决。4决定塑件的分型面，决定型腔的镶拼组合。模具的总体结构和零件形状不单要满足充模和冷却等工艺方面的要求，同时成型零件还要具有适当的精度、粗糙度、强度和刚度、易于装配和制造，制造成本低。以上这些问题，并非独立存在，而是互相影响的，应综合加以考虑。第一章、产品的结构分析电子产品上盖制品的形状较复杂，带有很多不同形状的孔，在保证孔间距和孔的形状时给模具的加工带了很大的难度。上盖制品的注塑材料首先选用ABS，上盖制品绝大部分的决定了电子产品的重心的位置的所在。所以我们必须很好多处理上盖壁厚的均匀，譬如在注塑成型过程中因为壁厚的不均匀造成了收缩率的不一致，这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率。塑件成型工艺分析如图1-1所示: 图1-1 散热器外壳制品1.1 散热器外壳原料的成型特性分析丙烯腈-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。1.1.1 ABS的注射成型工艺1、注射成型工艺过程（1）预烘干-装入料斗-预塑化-注射装置准备注射-注射-保压-冷却-脱模-塑件送下工序（2）清理模具、涂脱模剂-合模-注射2、ABS的注射成型工艺参数（1）注射机：螺杆式（2）螺杆转速（r/min）：3060（选30）（3）预热和干燥：温度（°C） 8085时间 (h) 23（4）密度（g/ cm³）:1.021.05（5）材料收缩率（）：0.30.8（6）料筒温度（°C）：后段 150157中段 165180前段 180200（7）喷嘴温度（°C）：170180（8）模具温度（°C）：5080（9）注射压力（MPa）：70100（10）成形时间（S）：注射时间 2090高压时间 05冷却时间 20120总周期 50220（11）适应注射机类型：螺杆、柱塞均可（12）后处理：方法 红外线灯、烘箱温度（°C） 70时间（h） 241.2 注塑成型工艺1.2.1成型工艺简介注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。图1-2注塑成型压力时间曲线(1)物料准备；成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。 (2)注塑过程；塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段，注塑过程可以用如图所示3-1所示。图中T0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（T=T1）时，熔体压力迅速上升，达到最大值P0。从时间T1到T2，塑料仍处于螺杆（或柱塞）的压力下，熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子（分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）容易被凝结，所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从T2到T3），由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素。(3)制件后处理；由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。故有的塑件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的1020度至热变形温度以下1020度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121，加热温度为100121，保温时间与制件厚度有关，通常取29小时。1.2.2 初选注射机注塑机的选用包括两个方面的内容：一是确注塑机的型号，使塑料、塑件、注塑模及注塑工艺等所要求的注塑机的规格参数在所选的注塑机的规格参数可调范围之内，二式调整注塑机的规格参数至所需要的参数。1、注塑机类型的选择：根据塑料的品种、塑件的结构、成形方法、生产批量、享有设备及注塑工艺进行选择。2、注塑机规格的初选：根据经验和注塑模的大小先预选注塑机的型号，之后要进行一下的校核。在本次设计中先预选注塑机的型号为XS-ZY-125。此注塑机的规格参数如表1-1所示。表1-1 XS-ZY-125注塑机的主要技术参数XS-ZY-125结构形式注塑方式螺杆直径（mm）最大注塑量/ g卧式螺杆式42125注塑压力/MPa锁模力/KN最大注塑面积/ cm最大注塑厚度/mm119900320300模具最小厚度/mm模具最大厚度/mm最大开模行程/mm中心顶出孔径/mm20030018050定位圈直径/mm模板尺寸/mm喷嘴球半径/mm喷嘴孔半径/mm100420*4501243、注塑机参数的校核a、最大注塑量的校核：塑件连同浇注系统凝料在内的质量一般不应大于注塑机公称注塑量的80%。可采用下式校核： （1-1）式中 -注塑机可以注塑的最大注塑量 g； C-料筒温度塑料的体积膨胀率的校正系数，对于结晶材料，c；对于非结晶材料，c=； -塑料在常温下的密度，g；G-注塑机的公称注塑量，；b、注塑机的公称注塑压力要大于塑件的成形压力，即： （1-2）式中-注塑机的最大注塑压力，MPa； -塑胶成型件所需要的实际注塑压力，MPa；c、锁模力的校核：由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个很大的推力，这个力应小于注塑机的公称锁模力，否则将出现溢了现象，即：=23976N< （1-3）式中-注塑机的公称锁模力，N；P-注塑时型腔内的注塑压力，与塑料品种和塑胶件有关。对于ABS塑料型腔平均压力为30MPa；-塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和，mm；计算的散热器外壳在分型面上的投影面积为789.2 mm。综上校核此注塑机是满足要求的。第二章、型腔总体布置与分型面的选择注塑模具每一次注塑循环所能成形的塑件个数由模具型腔的数目所决定的。型腔数目及不是方案和分型面的选择决定了塑件在模具中的位置。2.1 型腔数目的确定对于一个塑胶件的模具设计，首先要根据产品生产数量的多少以及产品的要求确定塑胶件的型腔数目。表2-1列出来单型腔和型腔的优点及适用范围。表2-1 单型腔或多型腔的优点及使用范围类型优点缺点适用范围单型腔模具塑件精度高；工艺参数容易控制；模具结构简单；模具制造成本低，周期短。塑件成形的生产率低、成本高塑件较大，精度要求较高或者小批量生产多型腔模具塑件成形的生产率高、成本低塑件精度低；工艺参数难以控制；模具结构复杂；模具制造成本高，周期长大批量、长期生产的小型塑件型腔数的计算有以下4种方法：1 据所采用的注射机的最大注射量2 根据注射机的锁模力来计算3 根据塑件的精度来确定型腔的数目 4 根据经济性来确定型腔的数目(1)按注射机最大注射量确定型腔的数目对于注射容积为1979的收音机外壳，按注射机的最大注射量计算模具可能制作的型腔数。根据式4-1有： （2-1）其中：G-注射机最大注射量，或g -单个塑件的质量，g -浇注系统的质量，或g在该公式中是未知数。据计算，每个制品的质量为10.88g，浇注系统的质量为5.74g，在设计时可由公式（3-1）计算型腔的数目。于是：=8.66 即最多一模八腔，由于散热器外壳精度要求较高塑件校大且为小批量生产故做成一模具两腔。根据工厂实际生产为中、小批量生产的要求，并结合塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、模具制造难易程度、模具成本等实际情况，设计时做成一模一腔。这样更符合实际生产需要。考虑到多模腔的模板面积必须能在注射机上安装,散热器外壳型芯的最大横截面尺寸为123×70mm, 一模两腔时,设计模板尺寸为300×350mm。 详见模架图。2.2 型腔的布局多型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H型排列、直线排列及复合排列等多种形式。由于散热器外壳的设计是一模两腔，且型腔的布置和浇口的开设部位应力求对称，故排列成H型的形式。2.3 分型面的选择模具上用以取出塑件和凝料的可分离的解除表面称为分型面。分型面的选择在模具中占有相当重要的位置，分型面的设计可以对塑件的质量、模具的整体结构、工艺操作的难易程度及模具的制造等都有很大的影响。1.分型面的形式。注塑模可以有一个分型面，也可以有多个分型面，但分型面应尽可能简单，以便于塑件的脱模和模具的制造。2.选择模具的分型面应考虑以下基本原则：分型面选择应便于塑件脱模和简化模具结构，尽可能使塑件开模时留在动模。分型面选择应有利于排气。分型面选择应便于模具零件的加工。分型面选择是否合理对于塑件质量，模具制造与使用性能均有很大影响，它决定了模具的结构形式，是模具设计工作中的重要环节。模具设计时应根据制品的结构形状，尺寸精度，浇注系统形式，推出形式，排气方式及制造工艺等各种因素，全面考虑，合理选择。综合考虑以上各个方面，结合收音机的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易程度等实际情况，设计时采用如图2-1所示的分型面。图2-1分型面第三章、浇注系统的选定浇注系统是指注塑模具中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统的作用是将熔融状态的塑料填充到模具型腔内，并在填充及凝固过程中将注射压力传递到塑件各部位，而得到要求的塑件。浇注系统一般由浇口，浇道，进料口，冷料穴四部分组成。3.1 浇注系统的确定原则1、塑料成型特性。设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。2、塑件大小及形状。根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素。结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式，进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲出嵌件及细弱型心或型芯受力不匀以及应充分估计可能应产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有休整的余地。3、模具成型塑件的型腔数。设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。4、塑件外观。设置浇注系统时应考虑到去除休整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。5、注射机安装模板的大小。在塑件投影面积比较大时，设置浇注系统是应考虑到注射机模板大小是否允许，并应防止模具偏单边开设进料口，造成注射时受力不匀。6、成形效率。在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成形质量的前提下尽量缩短流程，减少断面积以缩短填充及冷却时间，缩短成形周期，同时减少浇注系统损耗的塑料。7、冷料。在注射间隔时间内，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，所以设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。综上，此设计直接采用直接进胶，塑料通过主流道直接进入型腔，流程短，进料快，压力损失少，模具结构简单。缺点是去除浇口困难，浇口痕迹大，在浇口处易产生气泡，缩陷。脱模后需要人工去处残留浇口疤痕。3.2 浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：1、尽量缩短流动距离。2、浇口应开设在塑件壁厚最大处。3、必须尽量减少熔接痕。4、应有利于型腔中气体排出。5、考虑分子定向影响。6、避免产生喷射和蠕动。7、浇口处避免弯曲和受冲击载荷。8、注意对外观质量的影响。考虑到脱模和制造方面的方便，根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则把浇口设在制品的侧表面凹形处。如图3-1所示。图3-1浇口设置位置3.3 浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。塑件对于表面质量没有明显要求，我们将采用非限制性浇口。可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。3.4 浇口套设计为了便于浇注凝料从主流道取出,主流道采用的圆锥孔；浇口套与注塑机喷嘴嘴头的接触球面必须吻合。注塑机的喷嘴是球面,其半径SR是固定的,为了浇口套端面的凹球面与注塑机的端凸球面接触良好,一般取半径在此次设计中SR=11mm,所以；而浇口套的圆锥孔的小端直径d应该大于喷嘴内孔直径,即。由注塑机的参数可以看到=3,所以d=3.5mm,浇口套的端面凹球深度。其尺寸如图3-2所示。图3-2浇口套的尺寸第四章、顶出机构的设计4.1 确定顶出机构由于散热器外壳的结构，需要设计侧抽心机构，脱模是采用顶针加斜导柱脱模机构，材料为SKD61，与固定板配合采用H7/f6，表面粗糙，顶针为普通型，其配合部分与固定部分的尺寸公差做成一致，适于小型模具，其端面参与成型。顶针材料为SKD61，与顶针孔的配合采用H7/f6，表面粗糙度为。顶针板是顶出机构中的附属零部件，由顶针板和方铁组成，用于固定顶出元件，其材料为钢45，回火处理。在顶出塑件时为防止方铁和顶针板扭曲倾斜而折断顶针，尤其是细长顶针，更应防止发生折断现象，故设计了顶针板导柱。导柱材料为GCr15，热处理5055HRC，与导套间采用配合H8/f9，导套为有肩型，材料GCr15，热处理5055HRC.4.1.1 脱模机构的设计原则脱模机构的设计一般应遵循如下的原则：1、尽可能使制品滞留在动模一侧。2、力求良好的制品外观，在选择推出位置时，尽量选择制品的内部或对制品外观影响不大的部位。3、防止制品变形或损坏。4、结构合理可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，推杆应该具有足够的强度和刚度。4.1.1 脱模力的计算将塑件从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力称为脱模力。塑成型后由于体积收缩，对型芯产生包紧力，塑件要从型芯上脱出就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。脱模力是注塑模设计的重要依据，但脱模力的计算与册来那个十分复杂。对于任意形状的壳类制品的脱模力，除了采用专用的计算机程序外，很难用手工计算出来，只能将其简化成圆筒形或者矩形进行近似的计算。 （4-1）式中 最大脱模力或开模力，N;A型芯或凸模被塑件包紧部分的面积；q由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取812MPa；摩擦系数，一般取0.10.3；脱模斜度。塑件包紧型芯部分的面积拔模斜度为2º，取0.15，q取10MPa，根据公式（6-1），计算各部分的拔模力为： =由以上计算得出一模两腔推板推出塑件的最大脱模力为Fmax56.79KN，所选注射机的额定推出力为900KN，所以注射机的额定推出力能够满足模具的推出机构的要求。4.2 抽芯机构设计当塑料制品侧壁带有通孔凹槽，凸台时，塑料制品不能直接从模具内脱出，必须将成型孔，凹槽及凸台的成型零件做成活动的，称为活动型芯。完成活动型抽出和复位的机构叫做抽芯机构。4.2.1 抽芯机构的确定对于侧面（不与分型面平行的面）带有凹穴、凸台等结构的塑料件，在成型后凹穴、凸台等部位的成型零件将阻碍塑料件从模内顶出。这类塑料件一般有两种脱模方式，即侧抽芯机构及斜顶机构。本设计中，塑件侧面有一扁形槽，必须设计一侧抽芯机构.否则塑件难以取出。考虑到塑件壁厚均匀，扁形槽相对较长，故此处设计一斜导柱滑块形式完成侧面扁形槽的抽芯。滑块侧抽芯机构的脱模原理是开模时将模具垂直方向的运动转化为水平方向的运动。侧抽芯是靠开模动作进行侧向抽芯，其运动方向与分型面平行。.本设计中型腔的分布为一模两腔，且在制品的两侧各有一扁形槽，因此在模具中存在滑块机构来侧抽芯。模具本身的结构。滑块机构主要由斜导柱、滑块锁紧块、滑块抽芯、斜导柱和滑块座构成，如图4-1所示。滑块抽芯随滑块座开模时在斜导柱的作用下进行横向运动。滑块座可以导滑槽内横向移动，导滑槽固定在B板上。因此当动模向下运动时，滑块座会随着动模一起向下运动，同时横向移动，最终滑块座作斜向上运动，实现了侧面扁形槽的脱模功能。滑块抽芯头部具有与扁形槽相同的形状，要求有较高的表面精度。目前解决该问题的方法是采用线切割工艺加工，再配以必要的研磨处理，便可得到高质量的滑块抽芯。图4-1斜顶机构4.2.2 斜导柱的计算1.斜导柱行程=倒钩距离+缩水量+安全值（1mm-3mm）； =8.4+0.005+1mm =9.405mm 2.斜度 = 故；3、斜导柱的长度 L= 取L=36.2mm；第五章、成型零件的结构注射模具闭合时，成型零件构成了成型塑料制品的型腔。成型零件主要包括凹模（型腔）、凸模（型芯）、镶拼件，各种成型杆与成型环。成型零件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需克服与塑件的粘着力。在上万次、甚至几十万次的注射周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑料制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许范围以上。此注射模的成型零件有：型腔、型芯。考虑金属零件的加工工艺性及模具制造成本，成型零件均为组合式。5.1.1型腔的结构设计凹模是成型零件外表面的主要零件，按其结构不同，可分为整体式和组合式两类。1、整体式凹模即整体式凹模由整块材料加工而成。2、组合式凹模。 组合式凹模是指凹模由两个以上零件组合而成，按组合方式的不同分为：嵌入式凹模；局部镶嵌式凹模；底部镶拼式凹模；侧壁镶拼式凹模；多件镶拼式凹模；四壁拼合式凹模。根据以上原则和特点，结合塑件的形状，采用整体式凹模，其结构形式如图6-1所示。图5-1 型腔的结构形式5.1.2 型芯的结构设计型芯形状较复杂。如图6-2所示。型芯固定在动模上。模具侧孔成型在整个分型面中站了很大比重。用一个斜导柱便可完成侧抽芯，斜导柱与滑块座安装间隙配合，能够保证抽芯时滑块不会松动，可使抽芯平稳，而无卡紧现象。图5-2 型芯的结构形式模具选材及其热处理要求非常重要，特别是成型零件尤为重要。成型零件的使用要求要有：强度高、耐磨性好、热处理变形小、有时还要求耐腐蚀。选用材料黄牌为模具钢，能够满足上述成型零件的使用要求，而且此材料还满足制品批量生产的热塑性塑料成型模具的要求。此模具的成型零件由六部分组成，即型腔定模板、动模型腔，动模板，行位，顶板固定板和顶针板。5.2 成型零件的尺寸计算注塑模成型零件工作尺寸，是指这些零件上直接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）、型腔和型芯深度尺寸、中心距等。由于塑件在高压和熔融温度下充模成型，并在模具温度下冷却固化，最终在室温下进行尺寸检测和使用。成型零件的每个工作尺寸，都要根据塑件尺寸和精度要求逐一计算。对塑件和模具成型零件，掌握它们的尺寸和公差确定的公式与规则，及其影响因素，是十分必要的。5.2.1 型腔尺寸的计算此成型零件尺寸采用平均值法计算，平均值法是按塑料收缩率、成型零件制造公差和磨损量均为平均值时，制件获得的平均尺寸来计算的。1、型腔径向尺寸 (6-1)式中 型腔内形尺寸()； 塑件中外径基本尺寸()，即实际外形尺寸； 塑件公差()； 塑件平均收缩率(%)； 综合修正系数，取； 模具成型尺寸设计公差，一般；查PE塑料的收缩率是:0.4-0.7%，取平均值=0.5%，按未注尺寸6级公差制造。 =由于仪表盒形状复杂，型腔尺寸也复杂。只写出一尺寸计算，其余部分都按公式（6-1）计算，具体尺寸见零件图。脱模斜度，因精度为一般等级，取。2、型腔深度尺寸查得 (6-2)式中 型腔深度尺寸()； 塑件高度基本尺寸()，即实际高度尺寸； 塑件公差()； 塑件平均收缩率(%)； 综合修正系数，取； 模具成型尺寸设计公差，一般；=5.2.2 型芯尺寸的计算1、型芯径向尺寸的计算查得 6-3)式中 型芯外形尺寸()； 塑件内形基本尺寸()，即实际内形尺寸； 塑件公差()； 塑件平均收缩率(%)； 综合修正系数，取； 模具成型尺寸设计公差，一般； =110.332、型芯高度尺寸查得 （6-4）式中 型芯高度尺寸()； 塑件内形深度基本尺寸()，即实际内形深度尺寸； 塑件公差()； 塑件平均收缩率(%)； 综合修正系数，取； 模具成型尺寸设计公差，一般；第六章、温度调节系统设计塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑料质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形率大，而且还容易造成溢料或粘模。模具温度过低，则熔体流动性差，塑件轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。当模具温度不均匀时，型心和型腔温度差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。所以在模具中需要设置温度调节系统，使在工作过程中达到理想的温度，才能产出塑件的所需的要求。注射模设计温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成形具有良好的产品质量和较高的生产率。所以必须用温度调节系统对模具的温度进行控制。通常温度调节系统包括冷却系统和加热系统两种。对模具是加热还是冷却需要根据塑料的品种，塑件的结构形状，尺寸大小，生产率及塑料成形工艺对模具的要求等来定。6.1冷却系统冷却时间在整个注塑周期中占50%一80%的时间。在保证塑件质量前提下，限制和缩短冷却时间是提高生产效率的关键。让高温熔体尽快降温固化，模温调节系统应有较高的冷却效率。注入模具的塑料熔体所具有热量，由模具传导、对流和辐射散传于大气和注射机仅占5%30%，热量大部分由冷却水携走。缩短冷却时间途径有可有以下几个方面：第一、让冷却水处于湍流状态。模具冷却管道中冷却水应处于高速湍流状态，流速v=0.51.7m/s，甚至更高。雷诺数Re>6000。使冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热系数提高。第二、扩大模具与冷却水的温差。在模温一定时，采用低温的冷却水，但倘若设计不当，会加剧模温分布的不均匀。采用低于室温的冷却水时，有可能使型腔表面凝聚大气中的水分。第三、增大冷却介质的传热面积也就是尽量增大管道孔径和增加孔数。但是受模具结构，如脱模零件、镶块接缝的限制，要防止型腔压力过大时，型腔壁压塌的现象。对于粘度低、流动性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙66等），因为成形工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却，以使塑件在模内加快冷却定型缩短成型周期，提高生产率。6.1.1 冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热容量大，传热系数大，成本低。用水冷却，即在模具型腔周围或内部开设冷却水道。6.1.2 冷却系统的设计原则尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡。冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却的效果越均匀。尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件的壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应处处相等。 浇口处加强冷却，一般在注射成型时，浇口附近的温度最高。应降低进水与出水的温差，如果进水与出水的温差过大，将使模具的温度分布不均匀。合理选择冷却水道的形式，对于收缩大的塑件应沿收缩方向开设冷却水孔。合理确定冷却水管接头位置。冷却水管进出口的温差尽可能的小。冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象，设计时要通盘考虑。冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。3、求冷却管道直径d查表6-1得为使冷却水处于湍流状态，取d=8mm表6-1 冷却水流速与管道直径的关系冷却管道直径d /mm最低流速v（m/s）冷却水体积流量V（）81.66101.32121.10150.87200.66250.53300.444、求冷却水在管道内的流速v得v=1.2m/s5、求冷却管道孔壁与冷却水之间的传热模系数h查表得，当水温为25度时，f=6.84 6）求冷却管道总传热面积A式中模具温度与冷却水温度之间的平均温差,模具温度取60度.6.1.3冷却系统的设计与计算冷却系统设计的有关公式：qV=WQ1/c1(1-2) 式中：qV冷却水的体积流量(m3/min) W单位时间内注入模具中的塑料重量(kg/min)Q1单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量(kJ/kg)冷却水的密度(kg/m3) 0.98×103c1冷却水的比热容kJ/(kg.)4.1871冷却水的出口温度() 252冷却水的入口温度() 20 Q1可表示为：Q1=c2(3-4)+u式中：c2塑料的比热容kJ/(kg.) 1.465 Q3塑料熔体的初始温度() 200 4塑料制品在推出时的温度() 60 u结晶型塑料的熔化质量焓(kJ/kg) Q1=c2(3-4)+u=1.465(200-60)=205.1kJ/kg 将以上各数代入式得： qV=(0.013×205.1)/0.98×103×4.187(25-20)m3/min =0.13×10-3m3/min上述计算的设定条件是：模具的平均工作温度为40，用常温20的水作为模具的冷却介质，其出口温度为25，产量为0.013kg/min。由体积流量查表可知所需的冷却水管的直径非常小，体积流量也很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式即可。但为满足模具在不同温度条件下的使用，可在适当的位置布置直径d为8mm的管道来调节温度。第七章、排气系统的设计当塑料体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热