【導讀】注塑模具的設計過程。設計過程包括塑件材料、注塑機、分型面等的選擇、塑件結構。模具頂桿脫模機構、注塑模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等的設計。綜合水杯塑件的結構特點，該。模具設計采用了直接澆口、頂針脫模的形式。在粗步設計完注塑模具之后還要對注塑。射機最大開模行程等內(nèi)容，校核的目的是保證讓注射機可以配合模具順利地工作。理解，設計中除了應用傳統(tǒng)的計算方法，我還多次使用AuToCAD、soliworks等軟件，簡化了設計過程，提高了設計精度和效率。

　　

【正文】 均成形收縮率（ %） E—— 塑料的彈性模量（ MPa） L—— 塑件對型芯的包容長度（ mm） α —— 模具型芯的脫模斜度（176。） μ —— 塑料的泊松比 A—— 盲孔制品型芯在脫模方向上的投影面積（ mm2） δ2—— 矩環(huán)形的平均壁厚（ mm） K2—— 無因次系數(shù)， K2=1+fsinα cosα f—— 制品與型芯間的靜摩擦系數(shù) 查閱相關資料得各參數(shù)的值如下表 ： 表 3— 3 參數(shù)表 δ 2/mm E/MPa S/% L/mm α176。 f μ K2 A mm2 1 103 4 1 9240 把各參數(shù)的值代入公式中得 : F≈ 推出零件尺寸的確定 在頂針脫模結構脫模時主要是頂針受力，所以在設計頂針脫模機構時，最關鍵的是頂針直徑的確定。根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式得頂針直徑的公式為： 12 4()LFdKnE? (3— 11) 式中 d—— 推桿的最小直徑（ mm） E—— 鋼材的彈性模量（ Mpa） 24 n—— 推桿數(shù)目 F—— 脫模力（ N） L—— 推桿的長度（ mm） K—— 安全系數(shù) 查閱相關資料得各參數(shù)的值如下表 : K L/mm F/N n E/MPa 114 997 4 105 把各參數(shù)的值代入公式得： d=3mm 以上算得的 是推桿的最小直徑，因為推桿屬于標準件，所以選用標準推桿尺寸如下： 圖 3— 7 推桿圖 為了保證推桿能安全可靠地工作，決定好推桿的尺寸后還應對推桿的強度進行校核。推桿 選用 45 鋼加工制成， 45 鋼的許用應力為 160Mpa。而推桿所受應力的計算公式如下： 24Fnd? ?? (3— 12) 因為 ＜ 160Mpa，所以推桿直徑符合使用要求。 25 第 4 章 冷卻系統(tǒng)的設計 在模具注塑成型過程中，模具的溫度的調(diào)節(jié)是非常重要的，因為它會直接關系到塑件的質量。如果注塑成形時模具的溫度過低可能會導致熔融塑料的流動性下降從而影響塑料的的成形性能，最終引起塑 件輪廓模糊，表面銀絲，表面面暗淡無光，缺陷多，強度低等問題。而如果模具溫過高，則會由于塑料成形收縮率增大，塑件在脫模后變形大而且容易產(chǎn)生粘膜和溢料現(xiàn)象。綜上所述，在設計注塑模具時，必須要設計一個合理的冷卻系統(tǒng)以保證注塑成形時模溫能達到模具對模溫的要求。 冷卻時間的計算 注塑成形時的冷卻時間為型腔被塑料充滿到開模取出制件的這一段時間。我們可以根據(jù)以下的三個準則判斷制件是否已經(jīng)符合開模條件： （ 1） 制品截面內(nèi)的溫度已被冷卻到制品所規(guī)定的出模溫度。 （ 2） 塑件最大壁厚部分的溫度小于該塑件的熱變形溫度 。 （ 3） 對于結晶型材料，最大壁厚的中心層溫度達到固溶點，或者結晶度達到某一百分比。 具體根據(jù)那一條準則計算冷卻時間要視情況而定，這里以第一條準則為準，擇地冷卻時間的計算公式為： t= ln【 （ ） 】 (4— 1) 式中 S—— 是制品的壁厚（ mm）， 這里的 S 指的是所要成形的塑料水杯的最大壁厚 θ m—— 模具溫度（176。） a1—— 塑料的擴散率（ mm2/S） θ 2—— 截面內(nèi)平均溫度（ 176。） θ e—— 塑料的注射溫度（176。）。 26 查閱相關的手冊確定各參數(shù)的值，得參數(shù)表如下： 表 4— 1 參數(shù)表 S/mm θ m/（176。） a1（ mm2/S） θ 2（176。） θ e（176。） 3 220 60 80 把各參數(shù)的值代入公式中得： t≈ 152s 設注塑成形時注射機的注射熔融塑料耗時 3s，人工取出制件要 5s，則制件的成形周期為 T=3s+152s+5s=160s。 冷卻介質體積流量的計算 冷卻介質流量的計算公式如下： 11 1 2()vmQq pc ??? ? (4— 2) 查閱相關資料得各參數(shù)的值如下表 ： m（ kg/min） θ 1（176。 C） ρ（ kg/m3） Q1（ kg/min） θ 2（176。 C） C1【 kj/(kg.176。C)】 27 103 102 20 把各參數(shù)的值代入公式得 qv=在注射模中，冷卻系統(tǒng)主要是通過冷卻水在冷卻管道中的循環(huán)流動將塑料熔體的熱量帶出模具。而冷卻介質冷卻效果的好壞，冷卻介質在冷卻管道中的流動 狀態(tài)是層流還是湍流是關鍵，距資料表明湍流狀態(tài)下的冷卻介質比層流狀態(tài)下的冷卻效果高十幾倍。所以我們在設計冷卻管道的直徑時，應保證冷卻介質是以湍流狀態(tài)在冷卻管道中循環(huán)流動。算出 qv 值后即可根據(jù)穩(wěn)定湍流速度和流量的關系查閱相關手冊確定冷卻管道的直徑。因為這里算得的 qv 值比較小，據(jù) 此獲 得的 冷卻 管道 直徑 太小 不利 于加 工， 所以 這里 把體 積流 量設 為,則得冷卻管道的直徑為 8mm。 冷卻管道傳熱面積的計算 冷卻管道的傳熱面積 A（ m2）的公式如下： 160mQA h ?? ? (4— 3) 27 ( )f pvh d? (4— 4) 0 .40 .6 10 .0 2 7 cfu? ??? ???? (4— 5) m可按下式初略計算： 3600 60Mm T?? 式中 M為塑件與流道凝料的總質量，單位為 kg， T為模具一個成形周期所需要的時間。 查閱相關資料，確定各參數(shù)的值，最后算得 A= 104m3 由 上面計算知道 冷卻介質流量 qv 與 冷卻管道的傳熱面積 A 的計算值 都比較小，所以 可以 選擇空冷 28 第 5 章 其他零部件的設計 排氣機構的設計 因為該模具屬于小型模具，所以 利用頂針與配合孔間的間隙和分型面間隙排氣即可。 模具導向機構的設計 設計注塑模具時，為了保證合模時凸凹模能正確地組合在一起，必須設計一個合適的導向機構。導向機構在動模合模時起正確定位和導向的作用，同時它還能夠承受側向壓力，合模導向機構分為錐面和導柱兩種導向形式，這里用導柱導套主要是保證模具能準確合模。 設計導柱導套應遵循以下準則 （ 1） 導柱盡量均勻地分布在模具的四周。 （ 1） 導柱的長度最好比型芯端面的高度高幾毫米，這樣可以避免合模時型芯撞到凹模而導致型芯損壞。 （ 1） 為了保證導柱順利進入導套， 導柱頭應設為錐形或球形。 （ 1） 導套和導柱通常都要進行淬火等熱工藝處理，以確保導柱和導套都要有足夠的耐磨度和強度 （ 1） 導柱直徑的選擇應以模具尺寸為根據(jù)。 導柱與導套的結構與尺寸如下圖 ： 圖 5— 1 導柱結構圖 29 圖 5— 2 導 套 結構圖 復位桿的設計 復位桿的結構與尺寸如下圖。 圖 5— 3 復位桿的結構 圖 總結 做完了畢業(yè)設計有種如釋重負的感覺，幾個月的努力奮斗也有了結果，看著手上的畢業(yè)設計，心里有很多感慨，大學四年的專業(yè)學習檢查就是今天做成的這份畢業(yè)設計 ，通過這次畢業(yè)設計我對學習有了更深刻的體會。 畢業(yè)設計是每個大學生畢業(yè)時必需要提交的一份學習答卷，通過畢業(yè)設計可以檢測我們四年的學習成果，畢業(yè)設計中我們可以綜合應用我們以前在課堂上學習到的專業(yè)知識，充分發(fā)揮自己的學習和應用能力去解決設計中的難題，這次畢業(yè)設計我的設計題目時《水杯注塑模具設計》，剛開始接到老師給的題目時，因為在大學期間對模具的學習還是比較少，對整個設計流程也不是很熟悉，鑒于自己的學習經(jīng)驗，我去了學校的圖書館借了幾本模具設計相關的書本回來學習，就這樣開始了我的畢業(yè)設計。整個過程從不知道從何做起 到做完畢業(yè)設計，其中很多次我都算錯了，覺得很難做出一份完整的模具設計，但是回過頭來現(xiàn)在我做完設計了，我覺得在這個過程中我學習到的不僅是專業(yè)上的知識，更重要的是學習到如何去解決一個問題，如何去獲取我們所需要的知識，如何耐心去研究一樣東西。當然通過這次畢業(yè)設計，我也意識到知識的缺乏，以前總覺得自己學習的知識很多，但是真正做設計時才發(fā)現(xiàn)自己學習到的很多知識都是表面的，而且很多知識是理論上的知識，在實際設計中不能完全適應。所以在這次設計中我也深刻意識到理論與實際的區(qū)別，作為一名本科生，我們應該多去實踐我們學習到的專 業(yè)知識，在實踐中掌握和檢驗理論知識。無論如何，畢業(yè)設計都已經(jīng)結束，也意味著我們的本科階段學習結束了，我們要做的是好好利用大學四年學習到的各種知識去創(chuàng)造自己的人生價值，不斷去學習更多的知識豐富自己的視野，更重要的是將自己學習到的知識付諸實踐。 我這次做得是生活中十分常用的塑料水杯的注塑模的設計。設計中最難的是確定水杯手把的成形方法，這里如果用普通的凸凹模成形，則開模后塑料的取出是一個問題。為了解決這個問題，我查閱了相關的資料，參考了前輩們的經(jīng)典設計，最后決定決定通過采用雙滑塊機構來形成模腔，模具開模后 滑塊向兩邊 滑開，即可順利取出模具。結構設計完成后還要對繪制模具各部件的二維圖和三維圖，在此過程中，我的繪圖技術得到了很大的磨練。 最后我也要謝謝我的同學與老師，在這次畢業(yè)設計中我遇到很多難題，多謝老師和同學的幫 助才得以解決，在這個過程中我們可以體驗到一起解決一個問題的快樂。 A 參考文獻 [1]朱光力 .塑料模具 CAD/CAM 實訓實例教程（第二版）高等教育出版社 .2021 [2]屈華昌 .塑料成型工藝與模具設計（第二版）高等教育出版社 .2021 [3]華中科技大學 李建軍 模具設計基礎及模具 .2021 [4]鄭阿奇 .AutoCAD 實用教程（第三版） .電子工業(yè)出版社 .2021 [5]楊善義 .張勇軍 .模具制造工藝學 .清華大學出版社 .2021 [6]張增紅 .塑料注射成型 .化學工業(yè)出版社 .2021. [7]閻亞林 .塑料模具圖冊 .高等教育出版社 2021. [8]張榮清 .模具設計與制造（第二版） .化學工業(yè)出版社 ,2021. [9]李海梅 .注塑成型及模具設計實用技術 .化學工業(yè)出版社 ,2021. [10]李學鋒 .注射模具設計與制造 .高等教育出版社 ,2021. [11侯維芝 .模具制造工藝與裝備高等教育出版社 ,2021. [12]申開智 .塑料模具設計與制造 . A