水杯注塑模设计毕业论文.doc

摘 要塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中注塑成形模具产量中约半数是注塑模具。本文详细介绍了水杯注塑模设计的主要过程，并对模具强度要求做了说明。设计中对注射机的相关重要参数进行验证，包括模具闭合厚度、模具安装尺寸、模具开模行程、注射机的锁模力等。校核合格后，进行成型零件加工工艺过程的制定，既要保证塑件的质量，又要兼顾经济性。通过本次设计，可以对注射模具有一个初步完整的认识，注意到设计中的某些细节问题，如制件的结构、成型零部件的尺寸计算，了解模具结构及工作原理；最后在设计过程中运用Pro/E、Auto CAD软件进行注塑模结构设计与计算并绘制出模具总装图以及部分非标准图形。从而得出完整的理论设计结果,为今后工程设计打下了基础。关键词：注塑模；水杯；Pro/E；AutoCAD目 录摘 要IAbstract.II1 绪论11.1注塑模背景及意义11.2 注塑模相关领域的国内外现状及发展11.2.1 塑料模功能11.2.2 国内外注塑模现状22塑件的工艺分析32.1 塑件的工艺分析32.2 收缩率42.3塑件壁厚52.4 支承面53 注塑机的选用63.1 喷嘴尺寸73.2 定位环尺寸73.3 模具厚度73.4 模具的长度与宽度84 注塑模设计步骤94.1 塑件成型方案的确定94.2 型腔数目的确定94.3 成型零部件的结构设计94.3.1 分型面的确定94.3.2 成型零部件的磨损94.3.3 成型零部件的制造误差94.3.4 塑件的基本尺寸计算104.3.5 成型零件强度计算114.4 浇注系统的设计124.4.1 主流道的设计124.4.2分流道设计134.4.3 浇口设计144.5 模具温度调节系统164.5.1 温度调节对塑件质量的影响164.5.2 温度调节对生产力的影响164.6 导向机构设计174.7 脱模机构设计194.8 侧面分型机构设计204.8.1 概述204.8.2 斜导柱侧分型机构设计214.9 排气系统的设计234.10 注塑机参数的校核244.10.1 开模行程的校核244.10.2 注射量的校核244.10.3 锁模力的校核254.10.4 注射压力的校核255 模具外形276 总结28致谢29参考文献301 绪论1.1注塑模背景及意义塑料制品在日常社会中得到广泛利用，模具技术己成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。国内注塑模在质与量上都有了较快的发展。但是与国外的先进技术相比，我国还有大部分企业仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的关键时期。关于全国塑料加工业区域分布，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏和广东塑料模具产值在全国模具总产值中的比例也占到70。现在，这3个省份的不少企业已意识到塑模业的无限商机，正积极组织模具产品的开发制造。塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数是注塑模具。注塑模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的注塑模具单套重量己超过50吨，最精密的注塑模具精度己达到2微米。制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在CAD/CAM技术得到普及的同时， CAE技术应用越来越广，以 CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，特别是汽车、家电等工业快速发展，使得注塑模的发展迅猛。1.2 注塑模相关领域的国内外现状及发展 1.2.1 塑料模功能模具是利用其特定形状去成型具有一定型状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中，用于塑料制品成形的模具，称为塑料成形模具，简称塑料模。塑料模优化设计，是当代高分子材料加工领域中的重大课题。塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80%。由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，标志一个国家工业化的发展程度。1.2.2 国内外注塑模现状我国塑料模的发展极其迅速。塑料模的设计技术、制造技术、CAD技术、CAPP技术，以有相当规模的开发和应用。我国在塑料模设计技术上，与发达国家和地区的差距，参见表1.1。在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全，质量尚不稳定。表1.1 塑料模设计技术技术名称发达国家中国美国日本德国香港台湾大陆CAD应用CAE应用Flow软件Cool软件75%50%普及普及75%50%普及普及70%50%普及普及50%40%70%70%40%30%50%50%20%10%有应用有应用2 塑件的工艺分析2.1 塑件的工艺分析塑料水杯在我们日常生活中非常重要，是装水的良好用具。水杯的制造主要通过注塑模成型，塑件产品图和详细尺寸见图2-1和图2-2。图2-1 主视图图2-2 3D塑件图2.2 收缩率由资料我们得出了一些常用的塑料的收缩率，对于生产性的塑件，实际证明，这些数据足够应付实际的生产要求。即便对于精密的塑件也会给予其它方面的补偿。因此，对于实际的生产只要按照这些数据就可以满足生产要求了。表1-3是一些常见塑料收缩率：表 1-3 常用塑料的收缩率塑材料名称聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚碳酸脂尼龙ABS聚甲醛缩写PEPPPVCPSPSN6ABSPOM计算收缩率1.5-3.61.0-2.50.6-1.50.6-0.80.5-0.80.8-2.50.3-0.81.2-3.0这次设计所用的材料选择了聚丙烯，即为PP，它的收缩率为15/1000, 它具有强度高，硬度大，耐磨，耐弯曲疲劳，耐湿和耐化学性均佳，容易成型，价格低廉等特点。2.3塑件壁厚塑件壁厚设计的基本依据是塑件的使用要求，比如强度、刚度、绝缘性、重量，尺寸稳定性以及与其他零件的装配关系。壁厚设计也要考虑到塑件成形时的工艺性要求，如对熔体的流动性阻力，顶出时的强度和刚度等。在满足工作要求和工艺要求的同时，塑件壁厚设计的时候还应遵循以下两项原则：1）尽可能减小壁厚减小壁厚不但可以节约材料和能源，还可以缩短成型的周期，因为塑料是导热系数非常小的材料，壁厚只要增加很少，也会使塑件在模腔内冷却时间明显的增长。塑件的壁厚减小也有利于使塑件的质量更好，因为比较塑件生产的时候容易产生表面凹陷以及内部缩孔。2）尽量保持壁厚的均匀塑件壁厚的不均匀会使成型过程中所用的冷却时间不同，从而使收缩率也不同，容易造成塑件的变形。因此设计塑件的时候应尽量减小各个面的壁厚差别。一般情况下应使壁厚差别保持在%以内。对于由于塑件结构所造成的壁厚差别过大情况，可采用以下两种方法来减小壁厚差：1）可将塑件比较厚部分挖空。2）可将塑件分解，即将一个塑件设计为两个塑件。综合以上规律考虑，本制品壁厚选取为2.5mm，且应该尽量保持壁厚均匀。2.4 支承面当塑件只需由一个面作为支承面时，如果用整个面来作为支承面，在制造过程中是很易做到的。但是，这样很容易使地面变形而不能平稳的放置，应在设计时时采用凸边作为支承面。支承面高度不应小于0.5mm，否则底面变形也可能使塑件不能平稳地放置。本制品的环形支承面高度取1mm.3 注塑机的选用注塑机选用主要包括以下两方面的内容：一是注塑机型号的确定，是在塑件、塑料、注塑模及注射工艺等所需要求的注塑机的规格参数在所选注塑机的规格参数范围之内；二是调整注塑机的一些参数到所需要的参数。 根据塑料的品种、塑件的结构、成型方法、生产批量、现有设备及注射工艺等进行选择。本制品采用卧式注塑机低压注射。选用G54-S200/400螺杆式注塑机。以下是它的技术规格为：1.螺杆直径 55mm2.注射容量（理论） 200400 cm33.注射重量（PS） 482g4.注射压力 109MPa5注射速率 2000g/s6塑化能力（PS） 31g/s7注射行程 160mm8螺杆转速 16/28/48r/min9料筒加热功率 10KW10锁模力 2540KN 11拉杆内间距（水平X垂直） 290X368mm12允许最大模具厚度 406mm13允许最小模具厚度 165mm14移模行程 666mm15模板最大开距 260mm16油泵电机功率 18.5KW17油箱容积 456L18机器尺寸（长X宽X高） 4.7X1.44X1.8m19最小模具尺寸（长X宽） 532X634mm23定位圈直径 125mm24喷嘴前端孔径 4mm25喷嘴前端球面半径 R1826螺杆与机箱径向间隙 <=0.03mm27冷却系统效率：连续运转一小时，油温不超过563.1 喷嘴尺寸注塑机喷嘴一般为球面，其球面半径R应该和模具的主流道始端的球面半径相互吻合，以避免高压熔体从隙缝处溢出，一般注塑模具的主流道始端的球面半径应该比喷嘴球半径大12mm，否则主流道内的塑料凝料很难脱出，其相应的尺寸关系如图3-1。 图 3-1喷嘴与浇口套的尺寸关系图其中 ，R=r+（12）mm D=d+（0.51）mm3.2 定位环尺寸注塑机定模固定板上有一个规定尺寸的定位孔，在注塑模定模板上应该设计有定位环。为了使模具的主流道的中心线与注塑机喷嘴的中心线相重合，模具定模固定板上的定位环与定位环的整体式结构的外径尺寸d应与注塑机固定模板上的定位孔呈间隙配合，以便于模具安装。定位环高度一般小型的模具为710mm，大型模具为 10 15mm，定位孔深度应该比定位环的高度大。3.3 模具厚度在模具设计的时候应该使模具的总厚度在注塑机允许的最大以及最小范围内.同时应校核模具的外形尺寸,使得模具能从注塑机拉杆之间装入.模具的闭合厚度Hm应在注塑机允许的最大模具厚度和最小模具厚度之间，即 式中: 3.4 模具的长度与宽度模具外形尺寸要与注塑机拉杆间距相符合，校核其安装的时候看下能否穿过拉杆空间在动、定模固定板上固定。模具在注塑机动模固定板和定模固定板上的安装方式有两种：用螺钉直接固定（很多大型注塑模都用这个方法）和用螺钉、压板固定（中、小型模具多用此法）。采用第一种方法时，动、定模座板上的螺钉孔尺寸和间距应该与注塑机对应的模板上所开设的螺钉孔相适应;若采用第二种方法，灵活性比较大，只需在模具动、定模固定板附近装有螺孔就可以了。4 注塑模设计步骤4.1 塑件成型方案的确定一般，塑料依据性能可以分为热塑性塑料和热固性塑料这两种，这两种塑料的成型方式是不相同的，对于热塑性塑料大多数都是注射成型，本产品聚丙烯，为热塑性塑料，且大多数为注射成型，跟据实际，我们使用了注射成型方法。4.2 型腔数目的确定模具中的型腔数目的确定是根据多个方面的情况确定的。首先应该考虑注塑机的各项规格以及工作性能，接着还要考虑制品的精度要求，模具制造的费用等以机床的注塑能力为基础，每次注射量不超过注塑机注塑量的80。按公式 式中 N型腔数 S注塑机的注塑量（cm3） W浇注系统的体积（cm3） W塑件体积（cm3）代入数据得, 从塑件精度考虑，通常认为，模具每增加一个型腔，产品精度会下降40，多型腔模具的制造会使塑件的精度低。从塑件产量考虑，对试制或小批量塑件宜取单型腔或少型腔，大批量时宜取多型腔。出于对产品的产量和精度考虑，综合确定型腔数目为2.4.3 成型零部件的结构设计4.3.1 分型面的确定这套模具采用的是侧面分型,有两个分型面(侧分型、定模与游动模的分型)。4.3.2 成型零部件的磨损 其主要是熔体在型腔中的流动和脱模时塑件与型腔或者型心的摩擦，主要以后者为主。为了计算简单，一般只需要考虑与塑件脱模方向平行的磨损量，对于垂直方向的一般不考虑，因此可以忽略掉。中小形塑件我们取c=1/6。4.3.3 成型零部件的制造误差 成型零部件的制造主要包括成型零部件的加工误差和安装、配合误差两个方面，设计时一般将成型零部件的制造误差控制在塑件相应公差的1/3左右 ，z=1/3 ,通常取IT6IT9级精度。4.3.4 塑件的基本尺寸计算1）型腔径向尺寸计算在给定条件下制品平均收缩率，制件的名义尺寸及其允许公差，则塑件平均径向尺寸为：型腔名义尺寸为，公差值为，则型腔的平均尺寸为。考虑到收缩率和磨损量值，以型腔磨损量到最大磨损量的一半计，则有：对于中小型塑件，令，并将比其他各项小得多的略去，则有： （4-1） 标注上制造偏差后，得：代入数据得 = 2）型芯径向尺寸计算经过和上面型腔径向尺寸计算的推导,可得: (4-2)标注上制造偏差后，得 代入数据得： = 3）型腔深度计算在型腔深度计算过程中，规定制件高度名义尺寸为最大尺寸，公差以负偏差表示型腔深度名义尺寸为最小尺寸，公差以正偏差表示型腔的底面、型芯的端面都于分型面平行。在脱模过程中磨损很小，磨损量不予考虑，则有：令并略去得 （4-3）标注上制造偏差后，得 代入数据得 =4）型芯高度计算经过和上面型腔高度尺寸计算类似的推导，可得 （4-4）标注上制造偏差后，得代入数据后得：= 4.3.5 成型零件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。垫板的厚度的计算公式如下： （4-5） （4-6） 式中 动模板受的总压力（N） 塑料制品及浇注系统在分型面上的投影面积（mm²） 动模垫板宽度（mm） 支承块距离（mm） 凹模压力，一般取2545Mpa 抗弯许用应力（Mpa） 修正系数，取0.60.75 亦可以根据塑料制品及浇注系统投影面积查表，选取垫板厚度为40mm,考虑到垫板的尺寸较大，选择两个直径60的支承柱。 动模垫板厚度参考尺寸塑料制品浇注系统投影面积A(cm²) 垫 板 厚 度(mm²) <15 >510 1520 >10502030 >501003040 >100200 4050 >200 >504.4 浇注系统的设计流道设计包括主流道、分流道、浇口的设计。4.4.1 主流道的设计1. 主流道的作用 主流道是连接注塑机料筒喷嘴和注塑模具主要路线，也是熔料进入模具型腔时首先经过的地方。主流道的大小关系到熔料进入到型腔的速度和充模时间长短。若主浇道太大，流速会很快，但是主流道塑料体积会增大，回收到的冷料很多，冷却时间长，里面的空气增多，如果排气系统不好，容易在塑料制品内造成气泡以及组织松散等缺陷，影响塑料制品质量，同时也造成进料时形成旋涡和冷却不足，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，流动性降低，注射压力大，很难使塑料制品成型。2.主流道设计基本要点1）浇口套的内孔呈圆锥形，锥度为2º6º。若锥度过大会造成压力减弱，流速减慢，塑料形成涡流，熔体前进时易混进空气，产生气孔；锥度过小，会使阻力增大，热量损耗大，表面粘度上升，造成注射困难。2）浇口套进口的直径应比注塑机喷嘴直径大12mm。若 等于或小于注塑机喷嘴直径，在注射成型时会造成死角，并积存塑料，注塑压力下降，塑料冷凝后脱模困难。3）浇口套内孔出料口处（大端）应设计成圆角，一般为0.53mm.4)浇口套与注塑机喷嘴接触处球面的圆弧度必须吻合。其关系如下： R=r+12 （4-7） 式中 R浇口套球面半径 r注塑机球面半径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 mm，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型面上，否则会造成合模困难，不严密，产生溢料，甚至压坏模具。3.浇口套的结构和尺寸如图4-1。图 4-1 浇口套4.4.2分流道设计1分流道的作用 分流道是主流道的连接部分，它的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，以较快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。因此分流道的面积不能太大也不能太小。分流道截面太小弊病较多，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；分流道截面过大，易在模具型口套锥度内壁表面粗糙度为 mm，保证料流顺利，易脱模。则会造成合模困难，不严密，产生溢料，甚至压坏模具。腔内积存气体，造成塑料制品上的缺陷，增强冷料回收量，延长了塑料制品的冷却时间，因而延长了成型周期，降低了生产效率。对于粘度大和透明度要求高的塑料应采用较大的分流道。在设计分流道时，为减少分流道中的压力损失，必须保证分流道的表面积与体积之比应最小，也就是说在分流道长度一定的情况下，要求分流道的表面积或侧面积与其截面积的比值为最小。2分流道的类型在本设计中采用的是梯形分流道，这种类型的浇道热量损失较小，流动阻力小，且易于加工。 4.4.3 浇口设计1）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，防止型腔内还未冷却的热料回流。浇口设计与塑料制品形状、塑料制品断面尺寸、模具结构、注射工艺参数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，塑料制品浇口痕迹亦不明显。塑料制品质量的缺陷，如缺料、缩孔、拼缝线、质脆、分解、白斑、翘曲等，往往都是由于浇口设计不合理而造成的。2）浇口的类型 在注塑模具中常用的浇口形式有如下几种：直接浇口、点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、重叠式浇口、扇形浇口、平缝式浇口、盘形浇口、圆环形浇口、轮辐式浇口与爪形浇口、护耳浇口。根据模具浇注系统在塑料制品上开设的位置、形状不同，选择不同形式的浇口，结合本质品的特征，选择点浇口。浇口开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口的位置时应注意以下几点：（1）浇口应开设在塑件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。（2）浇口位置的选择，应使塑料充模时间最短，减少压力损失，有利于排除模具型腔中的气体。（3）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形痕迹，特别是点浇口、侧浇口等，更容易出现这种现象。（4）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穴。（5）装有细长型芯的注塑模具所开设的浇口位置，应当离型芯较远，以防止熔融的料流的冲击而使型芯变形，错位和折短。（6）大型和扁平塑料制品成型时为了防止塑料制品翘曲、变形和缺料，可采用多点形浇口。（7）浇口位置应尽量开设在不影响塑料制品外观的部位，如开设在塑料制品边缘和底部等。（8）浇口尺寸的大小，应取决于塑料制品的尺寸、几何形状、结构和塑料的性能。（9）设计多型腔注射模具时，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。对于同一种塑料制品的多型腔注射模具来说，可按浇口与主流道的距离，逐渐加大浇口的截面，减少较远浇口的阻力。采取保持各浇口大小相等、改变其长度或保持浇口宽度和长度一定、改变其深度两种方法，来使浇口平衡。对于不同塑料制品的多型腔注射模具来说，常把最大塑料制品的型腔布置在最靠近主流道的部位。（10）为了在开模时从浇口套内拉出主流道凝料使与注塑机喷嘴分离，一般在冷料穴的尽端设置拉料杆。对于薄壁制件,由于点浇口附近的剪切速率过高,会造成分子的高度定向,增加局部应力甚至开列.为改善这一情况,在不影响使用的情况下,可以将浇口对面壁厚增加并曾圆弧过度,同时圆弧还有储存冷料的作用. 4.5 模具温度调节系统塑料模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺不同，模具温度也要求不同。因此在设计注塑模具时必须考虑用加热或冷却装置来调节模具的温度。对于一般的热塑性塑料注射成型时只需考虑冷却装置。本设计的主要冷却系统是水循环，流过型芯镶块。4.5.1 温度调节对塑件质量的影响温度调节对塑件质量的影响主要有以下几个方面:a尺寸精度利用温度调节系统来保持模具温度的恒定或采取较低的模温，可减少塑件成型收缩率的波动，提高塑件精度。b形状精度模具型芯与型腔各部分温差过大，会使塑件收缩不均匀而导致翘曲变形，影响塑件的美观和使用。特别对于壁厚不一致和形状复杂的塑件，经常会出现因收缩不均匀而变形的情况，必须采用合适的冷却回路，使模具型腔各个部位的温度基本上均匀。c表面粗糙度模温过低会使塑件轮廓不清晰，产生明显的熔合纹，提高模温可改善塑件的表面状态，使塑件的表面粗糙度降低。d塑件的力学性能4.5.2 温度调节对生产力的影响温度调节系统对生产力的影响主要由冷却时间来体现。通常注射到型腔内的塑料熔体的温度为200左右，塑件从型腔中取出的温度在60以下。熔体在成型时释放的热量中约有5%以辐射、对流的形式散发到大气中，其余95%需冷却水带走，否则由于塑料熔体的反复注入将使模温升高。为了保持模温的恒定，在每一循环中，必须由冷却系统把塑料熔体的热量带走。因此模具的冷却时间主要取决于冷却系统的冷却效果。一般的模具冷却时间占整个注射循环周期的2/3，因此缩短成型周期中的冷却时间是提高生产率的关键。根据牛顿冷却定律，冷却系统从模具中带走的热量为Q=k×A××t/3600式中：Q模具与冷却系统所传递的热量（J）。 k冷却管道孔壁与冷却介质间的传热系数J/(m2*h*)。A冷却介质传热面积（m2）。模温与冷却介质之间的温度差（5）。t冷却时间（S）。由式中可知，当所需传递的热量不变时，可通过提高传递系数k，提高模具与冷却介质温度差及增大冷却介质的传热面积A等三种方法来缩短冷却时间，提高生产效率。4.6 导向机构设计导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模的正确定位和导向的重要零件。通常采用导柱导向，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发生变形2）导柱的直径应根据模具尺寸来定，并应保证有足够的抗弯强度。在本设计设计的模具中选取了ø35带导油槽导柱 、ø30和ø20导柱。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，并保证了同轴度的要求。4）导柱和导套应有足够的耐磨性。导柱在模板上的布置以及导柱的形状如图 4-2、4-3、4-4：:图 4-2 导柱在模板中的布置图 4-3 导柱1图 4-4 导柱24.7 脱模机构设计 把塑料制品从模具内脱出来的机构即位推出机构或脱模机构。推出机构的形式和推出方式与制品的形状、结构和塑料的性能有关。顶杆脱模机构设计的基本原则如下：1）顶杆直径不宜过细，应有足够的刚度和强度，应能承受一定的推力。一般顶杆的直径为2.515mm。2）顶杆应设在塑料制品最厚及收缩率大的凸模或镶件附近，但不要离凸模和镶件装配固定孔过近，以免影响固定板的强度。3）顶杆分布要合理，使推出塑料制品时受力均匀，以保证塑料制品不变形。4）顶杆与顶杆孔间隙不能大于所用塑料的溢边值。聚苯乙烯的溢边值为0.05mm。本设计设计的模具中使用的是ø12.5顶杆。考虑到制品的强度，在顶出端增大面积，这样便于脱模。其具体形状尺寸如图4-5所示：图 4-5 顶杆由于水杯杯的形状特殊，需设置定距分型装置，本设计设计的模具的定距分型装置包括限位导柱和拉钩装置。使用顶杆脱模机构时，在再次合模前，必须使顶杆恢复到原来的位置，模具中还需设置回程杆。回程杆如图4-6所示： 图 4-6 回程杆4.8 侧面分型机构设计4.8.1 概述由于水杯带有手柄,不能直接从模具内脱出.为解决这一问题,模具中需设置侧面分型机构.显而易见,模具中一旦出现侧分型机构,无疑会使模具机构复杂.这套模具的侧分型机构采用机械方式驱动,即利用注塑机的开模运动，通过斜导柱使其转为侧面分型。脱模距和脱模力的计算 1.脱模距 是将侧滑块从成形位置移动到不防碍塑件取出的位置，即滑块移动的距离。 脱模距的计算公式如下： （4-8）式中 脱模距（mm） 斜导柱完成脱模距所需的形程（mm）斜导柱的倾斜角，一般取15º20º（取15º）根据制品的形状、尺寸确定为15mm2.脱模力 塑件在模腔内冷却时包紧型芯，产生包紧力。因此脱模力必须克服包紧力和摩檫力，这种力叫做脱模阻力。在开始侧分型时所需的脱模力最大。脱模力的计算公式如下： （4-9）式中脱模力（N）活动型芯被塑件包紧的断面形状的周长（mm）成型部分深度（mm） 单位面积包紧力，一般取812Mp摩檫系数，取0.150.2脱模斜度（º）代入数据得 （N）4.8.2 斜导柱侧分型机构设计斜导柱侧向分型机构是由于开模方向成一定角度的斜导柱和滑块所组成。为了保证侧分型动作平稳可靠，必须有滑块定位及闭锁装置。 1 斜导柱设计 斜导柱直径计算 （4-10）式中 斜导柱所受的弯曲力（N） 抽心孔中心到侧滑块上端的距离（mm） 抗弯强度（Mp） 斜导柱的斜角（º） 斜导柱的直径（mm） 代入数据得 （mm） 取 (mm) 斜导柱的总长度的计算 （mm） (4-11) 式中 斜导柱总长度（mm） 斜导柱固定部分的直径（mm） 脱模距（mm） 斜导柱固定板厚度（mm） 斜导柱倾斜角度（º） 代入数据得 （mm）斜导柱的形状如图4-7所示：图 4-7 斜导柱2.滑块设计 它是完成侧分型的一个重要零件，用斜导柱带动进行侧分型。滑块的斜孔与斜导柱进行配合，在配合的同时要作成单面0.5mm的间隙。这样便于脱模。3锁紧块设计 它的作用是防止在注射成型是侧滑块因受力而产生移动。锁紧块的斜角应比斜导柱的斜角大2º3º,否则斜导柱无法带动滑块.4导滑槽设计 为使侧滑块平稳而准确的侧分型,必须在滑块座上开设导滑槽,滑块于导滑槽必须很好的配合和导滑,在滑块完成动作后,仍停留在导槽内的长度不应小于滑块全长的2/3.选用矩形导滑槽.4.9 排气系统的设计当塑件熔体充填型腔时，必须排出型腔以、浇注系统内的空气及塑件受热而产生的气体。如果气体不能被顺序的排出，塑件由于填充不足而出现气泡，接缝或表面轮廓不清等缺陷；甚至因气体受压而产生高温，使塑件焦化。考虑该塑件尺寸，属于中小型简单型腔模具，故可以利用推出机构与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值为0.03mm。4.10 注塑机参数的校核注塑模需安装在注塑机上才能进行工作，两者应该相互匹配，所以注塑模设计之前要进行注塑机基本参数的校核。只有这样，才能处理好注塑模与注塑机之间的关系，使设计出来的注塑模能在注塑机上安装和使用。4.10.1 开模行程的校核模具开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。注塑机最大开模行程的大小直接影响模具所能成形的塑件高度，太小时塑件无法从动、定模之间取出。因此模具设计时必须进行注塑机开模行程的校核，使其与模具的开模距离相适应。对于带有不同形式的锁模机构的注塑机，其最大开模行程有的与模具厚度有关，有的则与模具厚度无关。选择液压机械式锁模机构的注塑机，其最大开模行程是由肘杆机构或合模液压缸的冲程所决定的，而与模具厚度无关，当模具厚度变化时可由其调模装置。用校核时只需使注塑机最大开模行程大于模具所需的开模距离即可。模具为单分型面注塑模，其最大开模行程按下式校核：式中，S注塑机最大开模行程（666mm）。塑件脱模距离（96.38mm）。包括浇注系统凝料在内的塑件高度（195mm）。代入上式可得:左边=666右边=96.38+195+10=301.38mm.通过上式可知开模的行程在允许范围内，达到设计要求。顶出装置的校核各种型号注塑机开合模系统中采用的顶出装置和最大顶出距离不尽相同，设计的模具必须与其相适应。采用注塑机G54-S200/400，为中心两侧双顶杆液压顶出。模具设计成推杆顶出，符合要求。4.10.2 注射量的校核在设计模具时，为确保塑件质量，应保证注塑模内所需注射量在注塑机实际的最大注射量的范围内。根据生产经验，注塑机的最大注射量是其额定注射量的80，换句话来说，一个注射周期内所需注射的塑料熔体的总量必须在注塑机