塑料板凳注塑模具設(shè)計(jì)

摘要這是一篇關(guān)于塑料板凳的注塑模具設(shè)計(jì)的說明書，同時(shí)這篇說明書也具有注塑模具設(shè)計(jì)的一般共性問題和方法。一個(gè)注塑模具的設(shè)計(jì)過程通常要包含產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、加工制造這三個(gè)階段。本篇設(shè)計(jì)說明書從大體上來說只包含塑料板凳的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)。板凳是用來承受載荷的，那么它必須具有一定的強(qiáng)度，塑料板凳要滿足這一基本要求必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與力分析。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行的是對塑件的尖角、棱、加強(qiáng)筋、壁厚等的設(shè)計(jì)；而力分析主要運(yùn)用靜力計(jì)算和ANSYS軟件的靜力分析進(jìn)行的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以幫助進(jìn)行優(yōu)化，從而節(jié)省材料，而力分析是在已有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上看是否能夠承受一定的載荷，由此合格的塑料板凳的產(chǎn)品造型可設(shè)計(jì)出。造型設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的的前步，有了三維造型就可以在PROE中的mfg模塊的模具型腔子模塊中進(jìn)行三維造型的布局、創(chuàng)建工件、創(chuàng)建分型面、分割工件、創(chuàng)建成型零件、生成型腔型芯、加裝模架等一系列的步驟，并且最終生成二維圖紙。其中加裝模架可以進(jìn)行手工造型加裝和運(yùn)用EMX4.1標(biāo)準(zhǔn)模架庫進(jìn)行加裝。手工加裝靈活度大，但不方便且耗時(shí);運(yùn)用EMX4.1進(jìn)行加裝很方便，數(shù)十秒內(nèi)便可加裝完畢，但為了能熟練掌握模具結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)，我采用了手工加裝的方法。關(guān)鍵詞：注塑模具塑料板凳分型面ANSYS型腔型芯模架Abstract:Thispaperisabenchontheplasticinjectionmolddesignspecifications,whilethispaperalsohasageneralcommoninjectionmolddesignissuesandapproaches.Aninjectionmolddesignprocessusuallyincludesthreestages：productdesign,molddesign,manufacturing.Thispaperonlycontainsplasticbenchdesignandmolddesign.Benchisusedtobeartheload,thenitmusthavesomestrength,plasticbenchtomeetthebasicrequirementsforthedesignandstructuremustbeanalyzed.Structuraldesignisthesharpcorners,edge,rib,thicknessdesignoftheplasticproduct;mechanicsanalysis,byusingstaticanalysisandstaticanalysissoftwareANSYSconducted.Optimizedstructuredesigncanhelptosavematerial,andmechanicsanalysisisthebasisoftheexistingstructuretoinspectitcanbeartheload,thusqualifiedplasticbenchofproductmodelingcandesign.Productdesignisthefirststepofmolddesign,withthree-dimensionalmodelingonthemfginPROEmoldcavitymodulesub-moduleinthree-dimensionalmodelingofthelayout,createjobs,createsub-surface,cuttingjobs,createmoldedparts,generatingcavitycore,mold,etc.toinstallaseriesofsteps,andeventuallyproducetwodimensionaldrawings.WhichcanbemanuallyinstalledmoldmoldinginstallationanduseofstandardmoldbaselibraryEMX4.1installation.Manualinstallationflexibility,yetitisnotconvenientandtime-consuming;useEMX4.1foreasyinstallation,retrofittingcanbecompletedwithintensofseconds,butinordertomasterthemoldstructureanddesign,Iusedthemanualplusinstallationmethod.Keywords:InjectionmoldPlasticbenchSub-surfaceANSYSMoldcoreMoldcavityMoldstructure目錄概論 51塑料板凳的產(chǎn)品設(shè)計(jì) 81.1注塑模具設(shè)計(jì)的簡要過程 81.1.1塑件分析 81.1.2注塑機(jī)的選用 91.1.3模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 91.1.4模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 91.1.5排氣方式設(shè)計(jì) 91.1.6模具總體尺寸的確定 91.1.7注塑機(jī)參數(shù)的校核 91.1.8模具總裝配圖和零件工作圖 101.1.9全面審核投產(chǎn)制造 101.2注塑件設(shè)計(jì) 101.2.1塑件的設(shè)計(jì)原則 101.2.2塑件的工藝性分析 121.2.3塑件表面質(zhì)量分析 171.3塑料板凳的ansys受力分析 181.3.1材料參數(shù)查詢 181.3.2用ansys進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析的過程 191.3.3塑料板凳的ANSYS具體分析步驟 201.3.4分析結(jié)論 252注塑模具成型零件設(shè)計(jì) 252.1成型零件工作尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 262.1.1尺寸的影響因素及平均收縮率 262.2.2型腔和型芯工作尺寸的計(jì)算 272.2型腔的壁厚設(shè)計(jì) 292.2.1模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算 302.2.2矩形型腔結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 312.3分型面的設(shè)計(jì) 342.3.1分型面的選擇原則 342.3.2分型面的形式 352.3.3型腔總體布置與分型面選擇 362.4三板模分型、復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 372.4.1三板模的開模順序 382.4.2彈簧 382.4.3復(fù)位桿復(fù)位 393注射模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 393.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 403.1.1保證產(chǎn)品外觀質(zhì)量 403.1.2保證制品上的內(nèi)部質(zhì)量 403.1.3流道設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng) 403.2澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 413.3主流道設(shè)計(jì) 413.3.1主流道設(shè)計(jì)原則 423.3.2澆口襯套的設(shè)計(jì) 423.4分流道的設(shè)計(jì) 433.4.1分流道的截面形狀 443.4.2分流道的尺寸 453.5澆口設(shè)計(jì) 453.5.1澆口種類 453.5.2非限制澆口特點(diǎn) 463.5.3限制澆口特點(diǎn) 463.5.4澆口位置的選擇 483.6成型周期 503.6.1注射時(shí)間 503.6.2閉模冷卻時(shí)間 513.6.3取出塑件的時(shí)間 514注塑模具的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 514.1冷卻與效率 524.2所需冷卻時(shí)間的計(jì)算 534.3冷卻水道的設(shè)計(jì) 554.3.1冷卻水道傳熱面積計(jì)算 564.3.2冷卻時(shí)所需冷卻介質(zhì)的體積流量 564.3.3冷卻水道傳熱面積的計(jì)算 574.3.4冷卻水道數(shù)目的計(jì)算 585模架設(shè)計(jì) 595.1脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 595.1.1脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 595.1.2脫模阻力的計(jì)算 605.2推桿的設(shè)計(jì) 615.2.1推桿的形式 615.2.2推桿的位置 625.2.3推桿的固定及配合 625.2.4推桿尺寸的計(jì)算 635.3支承零件的設(shè)計(jì) 645.3.1動(dòng)模座板和定模座板 645.3.2動(dòng)模板、定模板 645.3.3支承板 655.3.4墊快 655.4注塑模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 655.4.1導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 665.4.2導(dǎo)向孔 665.5排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 675.5.1排氣方式 685.5.2排氣槽設(shè)計(jì)要點(diǎn) 686注塑機(jī)參數(shù)選擇 696.1鎖模力的校核 706.2安裝尺寸的校核 716.3注射量的校核 716.4模具厚度 726.5開模行程的校核 73致謝 74參考文獻(xiàn) 74概論注塑模的特點(diǎn):熱塑性塑料原材料的特性所決定的，最主要的有兩點(diǎn)：一是注射時(shí)塑料熔體的充模流動(dòng)特性，二是模腔內(nèi)塑料冷卻固化時(shí)的收縮行為，這兩點(diǎn)決定了注塑模的特殊性和設(shè)計(jì)難度。由于塑料熔體屬于粘彈體，熔體流動(dòng)過程粘度隨剪切應(yīng)力、剪切速率而變化，流動(dòng)過程中大分子沿流動(dòng)方向產(chǎn)生定向；模腔充滿后熔體被部分壓縮；冷卻固化過程中塑料的收縮非常復(fù)雜，模腔內(nèi)各部位、各方向塑料收縮率不同，不同種類、牌號的塑料收縮率有很大差異，同一牌號的樹脂或塑料在加工時(shí)配方不同其充模流動(dòng)特性及收縮率也不同。基于上述特點(diǎn)，設(shè)計(jì)注塑模時(shí)首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使設(shè)計(jì)的模具合理適用，并可在設(shè)計(jì)中有效利用塑料特性，如點(diǎn)澆口模具用于塑料絞鏈制品。注塑模具設(shè)計(jì)的基本要求與注意事項(xiàng)：合理地選擇模具結(jié)構(gòu)：根據(jù)塑件的圖紙及技術(shù)要求，研究和選擇適當(dāng)?shù)某尚头椒ㄅc設(shè)備，結(jié)合工廠的機(jī)械加工能力，提出模具結(jié)構(gòu)方案，充分征求有關(guān)方面的意見，進(jìn)行分析討論，以使設(shè)計(jì)出的模具結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量可靠中，操作方便。必要時(shí)可根據(jù)模具設(shè)計(jì)和加工的需要，提出修改塑件圖紙的要求，但需征得用戶同意后方可實(shí)施。正確地確定模具成型零件的尺寸：成型零件是確定制件形狀、尺寸和表面質(zhì)量的直接因素，關(guān)系甚大，需特別注意。計(jì)算成型零件尺寸時(shí)，一般可采用平均收縮率法。對精度較高并需控制修模余量的制件，可按公差帶法計(jì)算，對于大型精密制件，最好能用類線法，實(shí)測塑件幾何形狀在不同方向上的收縮率進(jìn)行計(jì)算，以彌補(bǔ)理上難以考慮的某些因素的影響。設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)制造方便：設(shè)計(jì)模具時(shí)，盡量做到使設(shè)計(jì)的模具制造容易，等價(jià)便宜。特別那些比較復(fù)雜的成型零件，必須考慮是采用一般的機(jī)械加工方法加工還是采用特殊的加工方法加工。若采用特殊的加工方法，那么加工之后怎樣進(jìn)行組裝，類似問題在設(shè)計(jì)模具時(shí)均應(yīng)考慮和解決，同時(shí)還應(yīng)考慮到試模以后的修模，要留有足夠的修模余量。充分考慮塑件設(shè)計(jì)特色，盡量減少后加工：盡量用模具成型出符合塑件設(shè)計(jì)特點(diǎn)的制件，包括孔、槽、凸、凹等部分，減少澆口、溢邊的尺寸，避免不必要的后加工。但應(yīng)將模具設(shè)計(jì)與制造的可行性與經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，防止片面性。設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)效率高、安全可靠中：這一要求涉及到模具設(shè)計(jì)的許多方面，如澆口系統(tǒng)需充模塊、閉模塊，溫調(diào)系統(tǒng)效果好，脫模機(jī)構(gòu)靈活可靠，自動(dòng)化程度高等。模具零件應(yīng)耐磨耐用：模具零件的耐用度影響整個(gè)模具的使用壽命。因此在設(shè)計(jì)這類零件時(shí)不但應(yīng)對其材料、加工方法、熱處理等提出必要的要求。像推桿一類的銷柱件還容易卡住、彎曲、折斷，因此而造成的故障占模具故障的大部分。為此還應(yīng)考慮如何方便地調(diào)整與更換，但需注意零件壽命與模具相適應(yīng)。由上述可知，一個(gè)注射模具的設(shè)計(jì)包含的內(nèi)容很多，與其設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容也很多，比如模具設(shè)計(jì)前的塑件設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)后的加工制造、試模、修配等任務(wù)，這些都是與模具設(shè)計(jì)系系相關(guān)的。圖1為本塑料板凳模具設(shè)計(jì)的三維造型圖：圖2為模具爆炸視圖：圖1三維模具裝配圖·圖2模具爆炸視圖1塑料板凳的產(chǎn)品設(shè)計(jì)注塑模具設(shè)計(jì)的簡要過程.1塑件分析1明確塑件設(shè)計(jì)要求仔細(xì)閱讀塑件制品零件圖，從制品的塑料品種、塑件形狀、尺寸精度、表面粗糙度等各方面考慮注塑成型工藝的可行行和經(jīng)濟(jì)性，必要時(shí)，要與產(chǎn)品設(shè)計(jì)者探討塑件的材料種類與結(jié)構(gòu)修改的可能性。2、明確塑件的生產(chǎn)批量小批量生產(chǎn)時(shí)，為降低成本，模具盡可能簡單；在大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)在保證塑件質(zhì)量前提下，盡量采用一模多腔或高速自動(dòng)化生產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，因此對模具的推出機(jī)構(gòu)，塑件和流道凝料的自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)提出了嚴(yán)格要求。3、計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)，提高設(shè)備利用率，確定模具型腔數(shù)。1.1.2注塑機(jī)的選用根據(jù)塑件的體積或重量大致確定模具的結(jié)構(gòu)，初步確定注塑機(jī)型號，了解所使用的注塑機(jī)與設(shè)計(jì)模具有關(guān)的技術(shù)參數(shù)，如：注塑機(jī)定位圈的直徑噴嘴前端孔徑及球面半徑、注塑機(jī)最大注塑量、鎖模力、固定模板和移動(dòng)模板面積大小及安裝螺孔位置、注塑機(jī)拉桿的間距、閉合厚度、開模行程、頂出行程等。、模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算1、凹、凸模零件工作尺寸的計(jì)算；2、型腔壁厚、底板厚度的確定；3、模具冷卻系統(tǒng)的確定。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、塑件成型分型面選擇；2、模具型腔數(shù)的確定，型腔的排列和流道布局以及澆口位置設(shè)置；3、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4、頂出機(jī)構(gòu)與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；5、拉料桿的形式選擇；排氣方式設(shè)計(jì)模具總體尺寸的確定模架已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的模架圖冊，選定模架，在以上模具零部件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上初步繪出模具的完整結(jié)構(gòu)圖。注塑機(jī)參數(shù)的校核1、最大注塑量的校核；2、注塑壓力的校核；3、鎖模力的校核；4、模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核，包括閉合高度、開模行程、模座安裝尺寸等幾個(gè)方面的相關(guān)尺寸校核。模具總裝配圖和零件工作圖模具總圖繪制必須符合機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)，其畫法與一般機(jī)械圖畫法原則上沒有區(qū)別，只是為了更清楚地表達(dá)模具中成型制品的形狀、澆口位置的設(shè)置，在模具總圖的俯視圖上，可將定模拿掉，而只畫動(dòng)模部分的俯視圖。模具總裝圖應(yīng)包括必要尺寸，如模具閉合尺寸、外形尺寸、特征尺寸（與注塑機(jī)配合的定位環(huán)尺寸），裝配尺寸、極限尺寸（活動(dòng)零件移動(dòng)起止點(diǎn)）及技術(shù)條件，編寫零件明細(xì)表等。通常主要工作零件加工周期較長，加工精度較高，因此應(yīng)首先認(rèn)真繪制，而其余零部件應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件。全面審核投產(chǎn)制造模具設(shè)計(jì)員一般應(yīng)參加加工、組裝、試模、投產(chǎn)的全過程。1.2注塑件設(shè)計(jì)1.2.1塑件的設(shè)計(jì)原則塑料制件的設(shè)計(jì)不僅要滿足使用要求，而且要符合塑料的成型工藝特點(diǎn)，并且盡可能使模具結(jié)構(gòu)簡單。這樣可使成型工藝穩(wěn)定，保證塑件質(zhì)量，又可使生產(chǎn)成本降低。在進(jìn)行塑件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)時(shí)，必須遵循以下幾個(gè)原則：(1)、在保證塑件的使用性能、物理性能、化學(xué)性能與力學(xué)性能等的前提下，應(yīng)考慮塑料的成型工藝性，如流動(dòng)性、收縮性等。盡量選用價(jià)格低廉和成型性能較好的塑料。(2)、設(shè)計(jì)塑件時(shí)力求其結(jié)構(gòu)簡單、壁厚均勻、成型方便，塑件形狀應(yīng)有利于模具分型、排氣、補(bǔ)縮和冷卻。(3)、設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)考慮其模具總體結(jié)構(gòu)合理，模具形腔易于加工制造，模具抽芯和推出機(jī)構(gòu)簡單。(4)、塑件成型前后的輔助工作應(yīng)盡量少，技術(shù)要求應(yīng)盡量低。同時(shí)，在成型以后最好不要再進(jìn)行機(jī)械加工。此設(shè)計(jì)的塑料板凳使用要求是：能承受一定的載荷比如一個(gè)人的體重80kg且結(jié)構(gòu)上具有一定的穩(wěn)定性；一般在室內(nèi)使用，因此對光照等環(huán)境的腐蝕老化要求不高，那么在選材方面要求也不是太高。此設(shè)計(jì)的首要條件：其一能載人；其二結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化節(jié)省材料。下圖為本設(shè)計(jì)的塑料制品，塑料板凳的三維模型。因現(xiàn)在地板多為木質(zhì)地板，所以在塑料板凳與地板面接觸的部位必須要具有防刮擦措施?；谶@一條件，所以在塑料板凳三維造型的腿底部開一個(gè)深5mm的槽，以裝橡膠墊防刮擦整個(gè)結(jié)構(gòu)如圖1.2示。

圖為塑件板凳的三維造型設(shè)計(jì)頂部倒圓角R10圖為塑件板凳與地面接觸部位設(shè)計(jì)塑件的設(shè)計(jì)由于塑料成型方法和塑料性能不同而有所差異，因此所選塑料的種類與模具設(shè)計(jì)有很大的相關(guān)性，塑件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)在一定意義上決定著模具的成型零件的設(shè)計(jì)，而模具的成型零件設(shè)計(jì)又與冷卻澆注系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)零件布局相關(guān)，且整個(gè)模具又得安裝在模架上。由此可知任何一個(gè)環(huán)節(jié)的模具設(shè)計(jì)都是具有相關(guān)性的，都要綜合考慮前后因果關(guān)系。.2塑件的工藝性分析1.材料的特性分析聚乙烯是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的塑料品種之一。由于它性能優(yōu)良、容易成型、原料來源豐富、價(jià)格便宜，所以發(fā)展很快。取乙烯是典型的熱塑性塑料，為無臭、無味、無毒的可燃性白色粉未。成型用的聚乙烯均為經(jīng)過擠出造粒的蠟狀顆粒，外觀呈乳白色。聚乙烯有一定睥力學(xué)強(qiáng)度，比其它的塑料相比差一點(diǎn)，但他價(jià)格比較便宜。聚乙烯具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，常不常溶于任何一種已知溶劑，能耐稀硫酸、稀硝酸和任何濃度的其他酸及各種堿、鹽溶液，但不耐強(qiáng)氧化酸腐蝕。聚乙烯有高度耐水性，長期與水接觸，性能可保持不變。在熱、光、氧氣作用下，逐漸變脆，力學(xué)強(qiáng)度性能下降（老化）。塑料板凳的原材料高密度聚乙烯（HDPE）,結(jié)晶度較高的（80％-90％），熔點(diǎn)132-135℃，塑件使用溫度在110℃以下，脆化溫度在-70℃以下。適于制作承載不高的零件，如齒輪、軸承等。塑料板凳需要具有一定的承載能力，但載荷也不太大也不是交變載荷，此種材料已能滿足要求。2、材料的結(jié)構(gòu)形狀分析(a)、塑件外形尺寸分析設(shè)計(jì)塑件外形尺寸除受塑料流動(dòng)性的影響之外，還受成型設(shè)備的限制。注射成型的塑件尺寸要受到注射機(jī)注射量、鎖模力和模板尺寸的限制壓縮和壓注成型的塑件尺寸受到壓力機(jī)最大壓力和壓力機(jī)工作臺面最大尺寸的限制。因此，塑件的設(shè)計(jì)要注意和注射機(jī)參數(shù)的匹配。(b)、塑件的尺寸精度影響塑件尺寸精度的因素很多，如模具制造精度及其使用后的磨損，塑料收縮率的波動(dòng)，成型工藝條件的變化，塑件的形狀、飛邊厚度的波動(dòng)，脫模斜度及成型后塑件尺寸變化等。一般，為了降低模具加工難度和模具制造成本，在滿足塑件使用要求的前提下，應(yīng)盡量把塑件尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。和金屬件一樣，塑件也有公關(guān)要求，目前國內(nèi)主要依據(jù)原第四機(jī)械工業(yè)部制定的塑件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)（SJ1372—1978）。按此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，塑件精度分為8級，其中1、2兩級屬于精密技術(shù)級，只有在特殊要求下使用。在選擇精度等級時(shí)，應(yīng)考慮脫模斜度對尺寸公差的影響。根據(jù)塑件精度等級的選用（SJ1372—1978），材料為高密度聚乙烯，建議采用的精度等級為6級，但此塑件為板凳不與其它零件配合并且也沒有特殊用途，所以我選擇7級精度。查塑件尺寸公差表（SJ1372—1978）可知公差數(shù)值為1.5mm。又按基本尺寸的上下偏差可根據(jù)塑件的特點(diǎn)近長入體原則來分配，從板凳的特點(diǎn)可知有高度尺寸、外壁尺寸、內(nèi)壁尺寸等，現(xiàn)把這些尺寸看做中心距尺寸，在其基本尺寸后取上1.5mm的一半再冠以（+）號。3.塑件壁厚分析設(shè)計(jì)(a)、塑件壁厚應(yīng)合理。壁厚過小，一方面難以滿足安裝、運(yùn)輸、使用所要求的強(qiáng)度和剛度，以及難以承受塑件脫模推力。另一方面塑料熔體充型時(shí)流動(dòng)阻力大，會(huì)出現(xiàn)缺料現(xiàn)象。壁太厚，塑件內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生氣泡，外部易產(chǎn)生凹陷，同時(shí)原料浪費(fèi)。對熱固性塑料成型，增加了模壓成型時(shí)間，并易造成固化不完全；對熱塑性塑料成型，則增加了冷卻時(shí)間，降低生產(chǎn)率，PE屬于熱塑性塑料，要設(shè)法調(diào)整參數(shù)提高生產(chǎn)率。塑件壁厚一般為1—4mm，對于本塑料板凳的設(shè)計(jì)，因其要承受一定的壓載荷并且尺寸200*200*150為長寬高之積，在此因本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相對簡單（如少了一些加強(qiáng)筋），所以壁厚選擇較大值3mm。4、塑件壁的設(shè)計(jì)包括壁的脫模斜度、壁的連接過渡和壁的加強(qiáng)等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（a）、塑件的壁厚設(shè)計(jì)與校核3如圖1.3，根據(jù)材料力學(xué)靜應(yīng)力校核公式：危險(xiǎn)截面投影面積式中:F——塑料板凳一般情況下所愛的靜載荷，800N；——危險(xiǎn)截面的面積、上圖所示部分，0.00119567，圖3示；——HDPE材料的許用拉壓應(yīng)力，25.3Mpa。把數(shù)據(jù)代入上述公式得：=0.669MpaMpa從上式計(jì)算中可以看出側(cè)壁的截面載荷，理論上遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的許用應(yīng)力，所以此設(shè)計(jì)壁厚是安全的。（b）壁的脫模斜度由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)緊緊包在凸模或成型型芯上；或者由于粘附作用，塑件緊貼在凹模型腔內(nèi)。為了便于脫模，防止塑件表面在脫模時(shí)劃傷、擦毛等，在設(shè)計(jì)時(shí)塑件表面沿脫模方向應(yīng)具有合理的脫模斜度α，如圖示：拔模示意圖本設(shè)計(jì)塑件的脫模斜度本設(shè)計(jì)的拔模斜度塑件脫模斜度的大小，與塑料的性質(zhì)、收縮率、摩擦因素、塑件壁厚和幾何形狀有關(guān)。脫模斜度設(shè)計(jì)的原則如下：硬質(zhì)塑料比軟質(zhì)塑料脫模斜度要大一些；形狀復(fù)雜或成型孔較多的塑件取較大的脫模斜度；塑件高度較大、也較深，則取較小的脫模斜度；壁厚增加、內(nèi)孔包緊型芯的力大，脫模斜度也應(yīng)取大些。有時(shí)，為了在開模時(shí)讓塑件留在凹模內(nèi)或型芯上，可通過調(diào)整脫模斜度來實(shí)現(xiàn)。本塑料板凳的設(shè)計(jì)屬于一般性的日用品，在其精度、尺寸、公差等方面要示較低，但在外觀形狀方面要求比較高，因此板凳表面要有較高的光潔度。由于對尺寸要求的不是太嚴(yán)格，為了便于脫模，所以將脫模斜度取大點(diǎn)，取度。(c)壁的圓角塑件上，除了使用要求采用尖角之外，其余壁的轉(zhuǎn)角、壁厚過渡處，均應(yīng)盡可能采用圓角過渡，以減少應(yīng)力集中，否則會(huì)在受力、沖擊、振動(dòng)時(shí)發(fā)生破裂，甚至在脫模過程由于成型內(nèi)應(yīng)力就會(huì)出現(xiàn)開裂，特別是塑件的內(nèi)角處，都應(yīng)設(shè)置合理的圓角。這樣不公避免應(yīng)力集中，提高了強(qiáng)度，而且塑件美觀，也有利于塑料充型時(shí)的流動(dòng)。此外，有了圓角，模具在淬火或使用時(shí)不致因應(yīng)力集中而開裂。但是，當(dāng)采用圓角會(huì)使凹模型腔加工復(fù)雜化，使鉗工勞動(dòng)量增大或使用多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床加工，這樣相應(yīng)增加了制造成本。一般情況下R/t至少大于0.25，R為內(nèi)圓角半徑，t為壁厚。(d)、壁的加強(qiáng)為了增強(qiáng)薄壁塑件的強(qiáng)度、剛度，避免其變形，一般情況下采用加強(qiáng)筋。加強(qiáng)筋的主要作用是在不增加壁厚的情況下，增加塑件的強(qiáng)度和剛度，避免塑件變形、翹曲。有利于塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸穩(wěn)定，此外，合理布置加強(qiáng)筋還可以改善充型狀況，減少塑件內(nèi)應(yīng)力，避免氣孔、縮孔、和凹陷等缺陷。加強(qiáng)筋的厚度和塑件壁厚相差不應(yīng)太大，對于本塑料板凳的設(shè)計(jì)壁厚為3mm則取筋板厚度為3mm。若塑件壁厚為t，則加強(qiáng)筋L=（1-3）t，肋寬A=（1/4）t，筋的方向盡可能與料流一致，布局應(yīng)合理，以減小變形和開裂。圖1.6為本設(shè)計(jì)的加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)。加強(qiáng)筋塑件表面質(zhì)量分析塑料制件的表面質(zhì)量包括表面粗糙度和表觀質(zhì)量。（a）塑件表面粗糙度塑料原材料的質(zhì)量、工人操作技術(shù)水平以及形腔的表面粗糙度等因素，均對塑件的表面粗糙度有影響，其中形腔表壁的表面粗糙度影響最大。通常，塑件要求的表面粗糙度值越小，形腔表壁越光滑，加工模具時(shí)研磨拋光工作要求也越高，模具制造的難度也越大。因此，塑件的表面粗糙度要視具體情況而定，除了考慮使用要求外，還要考慮美觀情況，本塑件———Ra0.63um。模具在使用過程中，由于形腔磨損而使表面粗糙度不斷加大，所以應(yīng)隨時(shí)給予拋光復(fù)原。（b）塑件表觀質(zhì)量塑件的表觀質(zhì)量是指塑件成型后的表面缺陷狀態(tài)，如常見的缺料、溢料、飛邊、凹陷、氣孔、熔接痕、銀紋、翹曲與收縮、尺寸不穩(wěn)定等。它們是由于塑件成型工藝條件、塑件成型原材料的選擇、模具總體設(shè)計(jì)等多種因素造成的，但與塑件的設(shè)計(jì)是否合理也是有一定關(guān)系的。1.3塑料板凳的ansys受力分析1.3.1材料參數(shù)查詢板凳主要用來承受垂直方向的載荷的，例如一個(gè)人坐在上面，首先人的重力作用在板凳的頂面部，然后再由板凳的頂面?zhèn)鬟f給板凳的四條腿，板凳的四條腿與地面接觸，結(jié)果把載荷傳遞給地面。當(dāng)然在這個(gè)過程中地面對板凳的四個(gè)腿有支承反力的作用，這樣塑料板凳就牌受壓狀態(tài)。當(dāng)然板凳上的載荷不一定是靜載荷，比如人坐在上面有時(shí)候要不停地動(dòng)，那么板凳就可能受一定要彎矩作用，這樣，板凳就受到垂直向下的力和方向不定的彎矩，這兩個(gè)方面的載荷作用是很復(fù)雜的。為了簡化計(jì)算和分析，本設(shè)計(jì)分析只考慮其承受垂直向下的靜載荷作用力。塑料板凳的三維簡易模型如圖1.7示：，與地板接觸的表面有垂直方向的移動(dòng)約，在anasys中亦就是y軸方向的約束。塑料板凳簡易模型的整個(gè)壁厚均勻，都是3mm。塑料板凳的材料為HDPE，拉伸強(qiáng)度為27mpa。其屬性為：楊氏模量E=9.2e8，泊松比為0.47。單元類型選擇本面體網(wǎng)格10節(jié)點(diǎn)的TET10node92。1.7ANSYS受力分析的幾何模型1.3.2用ansys進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析的過程有限元方法的最廣泛應(yīng)用就是結(jié)構(gòu)分析，在這里的結(jié)構(gòu)不公包含象橋梁、建筑物等建筑工程結(jié)構(gòu)，而且也包括象活塞、機(jī)械零件和工具等機(jī)械零部件一樣的船、航空和機(jī)械結(jié)構(gòu)，由上述概述可知，塑料板凳也是一種結(jié)構(gòu)零件，只不過材料不同而已。因此可以用ANSYS進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析。ANSYS靜力分析過程大致可以分為前處理、建模；加載并求解；后處理、檢查結(jié)果等這三個(gè)大步驟。1.首先建立模型在建立模型之前，先要定義工作文件名，指定分析標(biāo)題，然后進(jìn)入到“PREP7”處理器，即進(jìn)入到主菜單中的“Preprocessor”菜單來建立有限元分析模型，其內(nèi)容主要包括定義單元、單元實(shí)常數(shù)、材料屬性和幾何模型等。上述內(nèi)容是能用性的，在進(jìn)行其它類型的分析時(shí)也是要必須做的工作，完成上述內(nèi)容的設(shè)置后，對幾何模型劃分網(wǎng)格，生成一個(gè)有限元模型。在這一步，用戶能夠定義分析類型、分析選項(xiàng)設(shè)置、施加載荷、指定載荷步選項(xiàng)和開始有限元分析求解。對于結(jié)構(gòu)靜力分析，ANSYS提供的分析類型和分析選項(xiàng)有很多種每一種都對應(yīng)著各自的分析類型。對于載荷的施加，用戶能夠?qū)⑤d荷施加在幾何模型（如關(guān)鍵點(diǎn)、線、面或體）或有限元模型（如節(jié)點(diǎn)、單元）上，若施加到幾何模型上，由ANSYS在求解分析時(shí)，也會(huì)將載荷轉(zhuǎn)換到有限元模型上。所謂幾何模型就是沒有進(jìn)行風(fēng)格化分時(shí)的模型。用于結(jié)構(gòu)靜力分析的載荷有說服力：位移、力和力矩、面載荷如壓力、體載荷如溫度和流通量以及慣性載荷如重力、放置角速度等。在分析過程中，能夠施加載荷，也能夠?qū)d荷進(jìn)行刪除、運(yùn)算和列表等操作。指定載荷步選項(xiàng)主要包括普通選項(xiàng)和非線性選項(xiàng)，具體情況視分析類型而論。3.進(jìn)入后處理，檢查分析結(jié)果靜力分析的結(jié)果將寫入結(jié)構(gòu)分析結(jié)果文件””中，這些數(shù)據(jù)主要包括兩大部分：(a)、基本數(shù)據(jù)：節(jié)點(diǎn)位移(UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ)。(b)、導(dǎo)出數(shù)據(jù)：節(jié)點(diǎn)和單元應(yīng)力、節(jié)點(diǎn)和單元應(yīng)變、單元力、節(jié)點(diǎn)反作力等。在結(jié)構(gòu)分析完之后，用戶能夠進(jìn)入通用后處理（GeneralPostprocessor–POST1）和時(shí)間歷程后處理器（time-history–POST26）中瀏覽分析結(jié)果。其中POST1用于檢查整個(gè)模型的指定子步上的結(jié)果，POST26則用于非線性靜力分析中跟蹤指定的結(jié)果與施加載荷歷程的關(guān)系。但要注意兩點(diǎn)：(a)、在POST1或POST26中瀏覽結(jié)果時(shí)，數(shù)據(jù)庫必須包含求解前使用的模型。、結(jié)果文件“”必須是可以利用的。在后處理中，用戶能夠采用下列方式來瀏覽結(jié)果：結(jié)構(gòu)變形顯示、集中力的處理、用于梁和管線的單元結(jié)果處理、誤差估計(jì)、彩色云圖顯示、圖形顯示、等值線顯示、矢量圖顯示、列表顯示以及按路徑顯示結(jié)果等。本設(shè)計(jì)采用云圖顯示。1.3.3塑料板凳的ANSYS具體分析步驟對于本例分析，模型已經(jīng)由PROE造型完，然后直接由ansys中的import選項(xiàng)直接導(dǎo)入即可。當(dāng)然這必須先在PROE中要用IGES的格式把三維零件進(jìn)行保存副本。進(jìn)行網(wǎng)格化分，創(chuàng)建有限元模型。打開meshtool選擇smartsize，精度選擇四級，如圖1.8示：1.8網(wǎng)化精度1.9參數(shù)設(shè)置單擊“global”上的”set”，出現(xiàn)一個(gè)如圖1.9所示的對話框，在對話框上輸入：“size=20”，單擊”O(jiān)K“，又單擊工具條上的”mesh”,出現(xiàn)一個(gè)拾框，單“pickall”，采用自由網(wǎng)格劃分的結(jié)果如圖1.10示。1.10板凳造型的有限元模型接下來輸入材料屬性。在materialmodels命令中打開“materialmodelavailable”下面的對話框中，打開strructural-linear-elastic-isotropic命令出現(xiàn)圖1.11示，在方框中填入圖示中的數(shù)據(jù)。單擊OK，完成材料屬性的設(shè)置。施加約束。因?yàn)樵诎宓薯斆嫔献饔弥怪毕蛳碌牧Γ虼嗽谂c地板接觸的表面上施加垂直方向的約束，即UY方向的約束，其余的方位不需要施加約束。施加載荷。在有限元模型上面施加面載荷，如圖1.12示。有限元模型已經(jīng)建立，約束、載荷已經(jīng)設(shè)置完成。下面就是求解分析的過程。選擇PCG求解器，查看Stress分析結(jié)果，如圖1.13示。1.11材料特性設(shè)置1.12頂面加載1.13求解云圖結(jié)果由圖示可心清楚地看到應(yīng)力的分布情況，主要是在棱角和截面有突變的地方應(yīng)力大，在過度比較平緩或表面比較光滑的地方應(yīng)力較小。最大應(yīng)力出現(xiàn)在上部的圓孔處，此地方開孔也是為了降低應(yīng)力。整個(gè)區(qū)域的應(yīng)力分布由不同的顏色表示，紅色表面應(yīng)力最大，深藍(lán)色表面應(yīng)力最小。由圖可知整個(gè)區(qū)域的紅色區(qū)域很小，只有中間圓孔的上面棱邊處，此處應(yīng)力最大為33.7mpa。緊接著由圓孔向外擴(kuò)展的一小部分區(qū)載，下圖1.14可示：圖可示紅色區(qū)域向外一點(diǎn)的棕色區(qū)域?yàn)閼?yīng)力第二大區(qū)域，所占面積也比較小此處應(yīng)力值為29.5mpa。由棕色區(qū)域再向外擴(kuò)展是深黃和淡黃區(qū)域，此處的應(yīng)力值也比較高分別為25.3mpa和21.3mpa。還有四面處的棱邊處其應(yīng)力色彩也有顯示黃色的，但區(qū)域很小。其它區(qū)域色彩顯示都沒有紅色和棕色，應(yīng)力值比較低。1.14圓孔應(yīng)力分布圖1.3.4分析結(jié)論整個(gè)材料的拉伸強(qiáng)度為27mpa，但有的資料上顯示為30mpa，由于在整個(gè)簡易模型上進(jìn)行的受力分析顯示，其上應(yīng)力造過30mpa的區(qū)域很少，所以HDPE高密度聚乙烯基本滿足其強(qiáng)度條件，可以采用。2注塑模具成型零件設(shè)計(jì)模具閉合時(shí)用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構(gòu)成模具型腔的零部件稱成型零部件。一般包括凹模、凸模、型芯、型環(huán)和鑲件等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計(jì)是注射模具設(shè)計(jì)的重要部分。成型零部件的設(shè)計(jì)內(nèi)容和過程如下：(a)、首先，確定型腔總體結(jié)構(gòu)，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形狀與性能要求，確定成型時(shí)塑件的位置，從何處分型，一次成型幾個(gè)塑件，進(jìn)澆口和排氣位置、脫模方式等。(b)、確定成型零部件的結(jié)構(gòu)類型。從結(jié)構(gòu)工藝性的角度確定型腔各零部件之間的組合方式和各組成零件的具體結(jié)構(gòu)。(c)、計(jì)算成型零件的工作尺寸。(d)、進(jìn)行關(guān)鍵成型零件強(qiáng)度與剛度校核2.1成型零件工作尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算尺寸的影響因素及平均收縮率一般來說，在原材料、成型設(shè)備及成型工藝條件等其他因素一定的情況下，塑件的尺寸主要是由模具的型腔和型芯尺寸決定的。因此，成型零部件工作尺寸的計(jì)算直接關(guān)系到塑件的尺寸和精度是否符合圖紙要求。塑件在成型過程中產(chǎn)生的最大尺寸誤差應(yīng)等于下列各種誤差:模具成型零部件制造誤差；模具成型零部件在使用過程中的最大磨損量；塑料收縮率波動(dòng)所引起的塑件尺寸誤差；模具成型零部件因配合間隙變化而引起塑件尺寸的誤差；成型零部件安裝誤差引起的塑件尺寸誤差。即：=++++(2-1)式中：=（-）(2-2)式中：——塑件的最大收縮率；——塑件的最小收縮率；——塑件的基本尺寸。式(2-1)中累計(jì)誤差應(yīng)不超過塑件規(guī)定的公差值，即（2-3）將式(2-1)和式(2-2)代入式（2-3），則有（-）++++一般情況下用平均收縮率S來計(jì)算成型零部件尺寸的基本公式為=+S或者S=(-)/=/(1+S)式中：——模具成型零部件在常溫下的實(shí)際尺寸?！芗诔叵碌膶?shí)際尺寸。S——塑料的平均收縮率。平均收縮率S按下式計(jì)算S=（-）100﹪一般情況下，可取模具制造誤差=（1/3-1/4）型腔和型芯工作尺寸的計(jì)算模具型腔和型芯工作尺寸的計(jì)算結(jié)果，主要是依據(jù)塑件的尺寸及其公差、塑料的平均收縮率和模具制造誤差等數(shù)據(jù)通過公式計(jì)算而得出。塑件上的內(nèi)孔，是由模具上的型芯所成型。塑件的外形，是由模具上的凹模所成型。塑件上內(nèi)孔的深度，是由模具上型芯的高度所成型。塑件外形的高度，是由模具上凹模的深度所成型。一般來說，當(dāng)其他條件一定時(shí)，塑件內(nèi)孔的內(nèi)徑和深度，是由模具型芯的外徑和高度所決定；塑件外形的外徑和高度，是由模具型腔的內(nèi)徑和深度所決定。因此，要保證塑件的尺寸與精度，就必須正確計(jì)算或給出模具成型零部件的尺寸及精度。正確判斷塑件每一個(gè)類型及其相應(yīng)成型零件尺寸的類型是關(guān)鍵。為了方便理論計(jì)算和實(shí)際裝配，減少失誤，易于糾錯(cuò)，對塑件和模具的尺寸標(biāo)注形式做如下約定（或稱為入體原則）：（1）、塑件的內(nèi)腔（相當(dāng)于孔類）尺寸為（可以記錄為），對應(yīng)于模具上的成型零件凸模（相當(dāng)于軸類）的尺寸為（可以記錄為：）；（2）、塑件的外形（相當(dāng)于軸類）的尺寸為（可以記錄為：），對應(yīng)于模具上的成型零件凹模（相當(dāng)于孔類）的尺寸為（可以記錄為：）；（3）、塑件的內(nèi)腔深度（相當(dāng)于孔類）的尺寸為（可以記錄為：），對應(yīng)于模具上的成型零件凸模高度（相當(dāng)于軸類）的尺寸為（可以記錄為：）；（4）、塑件的外形高度（相當(dāng)于軸類）的尺寸為（可以記錄為：），對應(yīng)于模具上的成型零件凹模深度（相當(dāng)于孔類）的尺寸為（可以記錄為：）；（5）、塑件上中心距尺寸為，對應(yīng)于模具上的成型零件中心距尺寸為。中心距尺寸屬于定位尺寸。塑件的半剖圖總之，無論是塑件還是模具，其尺寸及公差標(biāo)注按照外形公差為負(fù)值、內(nèi)形公差為正值、中心距為雙向公差的原則標(biāo)注，模具尺寸標(biāo)注見圖紙。幾點(diǎn)說明：下標(biāo)s代表塑件，下標(biāo)m代表模具，以此來區(qū)別后面的尺寸是塑件的還是模具的尺寸。比如尺寸指的是塑件尺寸，而尺寸指的是模具尺寸。準(zhǔn)確、快速、無誤地區(qū)分塑件尺寸和模具尺寸，是塑件模具設(shè)計(jì)的重要問題。2.2型腔的壁厚設(shè)計(jì)壓縮盛成型模其又稱壓縮模，按模具與壓機(jī)的聯(lián)接方式分：（a）.移動(dòng)式壓縮模上下模均不與壓機(jī)固定聯(lián)接；開模時(shí)將模具移出壓機(jī)工作空間，用卸模架進(jìn)行開模和推出塑件，這種模具結(jié)構(gòu)簡單，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，適用于塑件尺寸不大批量不大的場合。（b）.固定式壓縮模上、下模分別與壓機(jī)的滑塊和工作臺固定聯(lián)接，上下模分別與壓機(jī)的滑塊和工作臺固定聯(lián)接，開模及推出塑件均由壓機(jī)完成，勞動(dòng)強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)較移動(dòng)式壓縮模復(fù)雜，適用于批量生產(chǎn)，塑件尺寸較大場合。模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算型腔壁厚的強(qiáng)度計(jì)算的目的是保證型腔在各種受力條件下的應(yīng)力值不得超過模具材料的許用應(yīng)力。型腔圖上圖為模具型腔的尺寸圖型腔壁厚的鋼度計(jì)算是要滿足三個(gè)要求：注射成型過程中不發(fā)生溢料；保證塑件尺寸精度要求；保證塑件順利脫模。當(dāng)高壓熔體注入型腔時(shí)，型腔的某些配合面產(chǎn)生間隙，間隙過大則出現(xiàn)溢料。因此，根據(jù)塑料的粘度特性，在不產(chǎn)生溢料的前提下，將允許的最大間隙值作為型腔壁厚剛度計(jì)算條件。比如，對于低粘度的塑料（PE）等0.025-0.04；某些塑件尺寸要求較高的精度，這就是說，要達(dá)此目的，模具型腔的剛度必須很好。此時(shí)型腔的允許變形量由塑件尺寸L和公差值來確定=/式中：——與塑件精度等級相對來說應(yīng)的塑件尺寸公差值有關(guān)，；——塑件尺寸系數(shù)，當(dāng)L＞200-500時(shí)，K=10；在本設(shè)計(jì)中從整體看來模具型腔口的長度是等長的223.1mm，因?yàn)镻E材料尺寸變形度大，精度不容易控制，所以選擇一般精度6級精度。其尺寸公差為1.6mm，把數(shù)據(jù)代入上式得：許用剛度值，即型腔的最大允許變形但不能超過此值。為保證塑件順利脫模的條件是型腔允許的彈性變形量小于塑件壁厚的收縮值，即：＜式中：——保證塑件順利脫模的型腔允許彈性變形量，0.0615mm;——塑件厚度，3mm；S——塑料的收縮率。把數(shù)據(jù)代入上式，上式不等式成立。矩形型腔結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算矩形型腔是指截面呈矩形結(jié)構(gòu)的成型型腔，可分為組合式和整體式兩類。整體式可以得到良好的表面外觀質(zhì)量，不會(huì)產(chǎn)生飛邊流延等缺陷，所以本設(shè)計(jì)采用整體式型腔。整體式矩形型腔底面由于不存在間隙，不會(huì)出現(xiàn)溢料，因此其壁厚計(jì)算主要是保證塑件精度和順利脫模。整體型腔示意圖(a)、整體式矩形型腔側(cè)壁厚的計(jì)算整體式矩形型腔任一側(cè)壁均可看做是三邊固定、一邊自由的矩形板，因此最大變形發(fā)生在該自由邊的中心，則有式中：c——由/決定的系數(shù)，取0.138；——側(cè)壁的彈性變形量；P——型腔內(nèi)熔體的壓力，15mpa；——承受熔體壓力的側(cè)壁度度，150mm；——型腔側(cè)壁長邊長，mm；——許用變形量的，mm；E——模具材料的彈性模量的，45號鋼2.1Mpa;S——矩形型腔側(cè)最小側(cè)壁厚度，mm；把上述數(shù)據(jù)代入上式得：==0.02mm≤0.0615mm；側(cè)壁最大應(yīng)力可用下式計(jì)算：/≥0.41時(shí)=≤式中：——型腔側(cè)壁的最大彎曲應(yīng)力；——彎截面系數(shù)，；——矩形成形型腔的邊長比，=b/=1。把上述數(shù)據(jù)代入上式：==91.3Mpa＜235Mpa所以符合強(qiáng)度校核條件。(b)、整體式矩形型腔底板厚度的計(jì)算整體式矩形型腔底板的后面沒有支承板，直接支撐在模腳上，中間是懸空的，由于熔體的高壓，底板中心產(chǎn)生最大變形量，按剛度，則有式中：h——型腔底板厚度；——由型腔邊長比/b決定的系數(shù)，b、為塑件型腔的最大邊長，取0.0138。、把數(shù)據(jù)代入式：=mm(c)、矩形型腔動(dòng)模支承板厚度的計(jì)算矩形型腔動(dòng)模支承板（或稱為型芯支承板）在成型壓力作用下發(fā)生變形時(shí)，導(dǎo)致塑件高度方向超差，分形面發(fā)生溢料。對于整體式型腔，只要它的底板厚度已校核了，則動(dòng)模墊板厚度的選擇就不是很嚴(yán)格。分型面的設(shè)計(jì)模具上用于取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面通稱為分型面。2.3.1分型面的選擇原則選擇分型面總的原則是保證塑件質(zhì)量，且便于制品脫模和簡化模具結(jié)構(gòu)，下面說明分型面選擇應(yīng)考慮的基本原則：(a)分型面選擇應(yīng)便于塑件脫模和簡化模具結(jié)構(gòu)，選擇分型面應(yīng)盡可能使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模。這樣便于利用注射機(jī)鎖模機(jī)構(gòu)中的頂出裝置帶動(dòng)塑件脫模機(jī)構(gòu)工作。若塑件留在定模，將增加脫模機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度。由于凸模固定在定模，開模后塑件收縮包緊凸模使塑件留于定模，增加了脫模難度，使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。然而當(dāng)塑件帶有金屬嵌件時(shí)，因嵌件不會(huì)因收縮而包緊型芯，型腔若仍設(shè)于定模，將使模件留于定模，使脫模困難，故應(yīng)將型腔設(shè)在動(dòng)模。在另外的情況，如內(nèi)形帶有較多的孔或復(fù)雜的孔時(shí)，塑件成型收縮將包緊在型芯上，型腔設(shè)于動(dòng)模不如設(shè)于定模脫模方便，后者公需采用簡單的推板脫模機(jī)構(gòu)便可使塑件脫模。對一聲不吭這有側(cè)凹或側(cè)孔的塑件，選擇分型面應(yīng)盡可能將側(cè)型芯置于動(dòng)模部分，以避免在定模內(nèi)抽芯，同時(shí)應(yīng)使側(cè)抽芯的抽拔距離盡量短。(b)分型面應(yīng)盡可能選擇在不影響外觀的部位，并使其產(chǎn)生的溢料邊易于消除或修整由于分型面處不可避免地要在塑件上留下溢料痕跡或拼合縫痕跡，因此分型面最好不要設(shè)在塑件光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。此外分型面還影響塑件飛邊的位置，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)塑件使用要求和塑件性能合理選擇分型面。(c)分型面的選擇應(yīng)保證塑件尺寸精度塑件中有配合精度要求的D和d兩表面有同軸度要求時(shí)，選擇分型面應(yīng)盡可能使D和d同置于動(dòng)模成型；若分型面選擇使D和d分別在動(dòng)模與定模內(nèi)成型，這將由于合模誤差不利于保證其同軸度要求。(d)分型面選擇應(yīng)有利于排氣分型面選擇應(yīng)盡可能使分型面與料流未端重合，這樣才有利于排氣(e)分型面選擇應(yīng)便于模具零件的加工采用一垂直于開模運(yùn)動(dòng)方向的平面作為分型面，凸模零件加工不便而改用傾斜分型面則使凸模便于加工。(f)分型面的選擇應(yīng)考慮注射機(jī)的技術(shù)規(guī)格當(dāng)塑件在分型面上的投影面積接近注射機(jī)最大成型面積時(shí)，將可能產(chǎn)生溢料，若將分型面改變形式，則把投影到分型面的塑件面積減小，則可克服溢料現(xiàn)象。對于塑件高度較大時(shí)，當(dāng)取出塑件所需開模行程超過注射機(jī)的最大開模行程時(shí)，可改用平行于開模方向的瓣合模分型面，但這將使塑件上留下分型面痕跡，影響塑件外觀。由此可見，在應(yīng)用上述原則選擇分型面時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)相悖，當(dāng)對制品外觀要求高，不允許有分型痕跡時(shí)的分型面與塑件較高時(shí)采用的分型面兩者截然不同，總之選擇分型面應(yīng)綜合考慮各種因素的影響，權(quán)衡利弊，以取得最佳效果。分型面的形式按分型面的位置來分，分型面有垂直于注射機(jī)開模運(yùn)動(dòng)方向，平等于開模運(yùn)動(dòng)方向和傾斜于開模方向。按分型面的形狀來分，有平面分型面、曲面分型面和階梯分型面。一副模具可以有一個(gè)或一個(gè)以上的分型面，常見單分型面模具只有一個(gè)與開模運(yùn)動(dòng)方向垂直的分型面。有時(shí)為了取出澆注系統(tǒng)凝料，如采用針點(diǎn)澆口時(shí)，需增設(shè)一個(gè)取出澆注系統(tǒng)凝料的輔助分型面；有時(shí)為了實(shí)現(xiàn)側(cè)向抽芯，也需要另增設(shè)一個(gè)取出澆注系統(tǒng)凝料的輔助分型面。對于有側(cè)凹或側(cè)孔的制品，則可采用平行于開模方向的瓣合模式分型面，開模時(shí)先使動(dòng)模與定模從1分開面分開，然后再使瓣合模從2分型面分開。分型面選擇是否合理對于塑件質(zhì)量、模具制造與使用性能均有很大影響，按決定了模具的結(jié)構(gòu)類型，是模具設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)。模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、澆注系統(tǒng)形式、推出方式、排氣方式及制造工藝等多種因素，全面考慮，合理選擇。型腔總體布置與分型面選擇形腔總體設(shè)計(jì)包括分型面的選擇、型腔數(shù)目的確定及其配置、進(jìn)澆點(diǎn)與排氣位置的選擇、脫模方式等，1、型腔數(shù)目的確定，由于塑件板凳比較大，一個(gè)板凳就得350克塑料，若一個(gè)模具太多的型腔，則對注塑機(jī)的要求就很高，因此本設(shè)計(jì)采用一模兩腔，即經(jīng)濟(jì)又可以提高加工效率。2、多型腔的排列盡可能采用平衡式排列，以便構(gòu)成平衡式澆注系統(tǒng)，確保塑件質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。盡量使型腔排列得緊湊一些，以便減小模具的外形尺寸。型腔的圓形排列所占的模板尺寸大，雖有利于澆注系統(tǒng)的平衡，但加工較麻煩，除圓形制品和一些高精度制品外，在一般情況下常用直線排列和H形排列，從平衡的角度來看應(yīng)盡量H形排列。本設(shè)計(jì)采用H形排列，一個(gè)模具就兩個(gè)型腔，如圖示：模具型腔3、分型面的選擇分型面的選擇可以有好多種方案，但是在這么多方案中應(yīng)該選擇一個(gè)開模容易、取塑件不麻煩、模具制造相對簡單的一個(gè)分型面。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用的是點(diǎn)澆口，所以就得用兩個(gè)分型面：一個(gè)主分型面，取板凳；一個(gè)輔助分型面，取澆注流道中的凝料。下圖為模具澆注系統(tǒng)圖。澆注系統(tǒng)圖由圖可知在型腔上部的分流道處是一個(gè)輔助分型面，為了取出主流道、分流道、澆口處的凝料；而型腔下方，凸模固定板上方的聯(lián)接面是主分型面，此處是為了取出塑料板凳。2.4三板模分型、復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)保證模具的開模順序和開模距離的結(jié)構(gòu)，叫定距分型機(jī)構(gòu)。定距分型機(jī)構(gòu)有很多種，主要可分成內(nèi)置式定距分型機(jī)構(gòu)和外置式定距分型機(jī)構(gòu)兩種。三板模的開模順序（1）、在彈簧、開閉器和拉料桿的綜合影響下，模具首先流道據(jù)推板和定模板分開，流道凝料和制品分離。（2）、其次是流道推板和面板分開，澆口拉料桿從流道凝料中強(qiáng)行脫出，流道凝料在重力和振動(dòng)的作用下自動(dòng)脫落。（3）、注射機(jī)動(dòng)模板繼續(xù)后移，模具從定模板之間打開，最后推桿將制品推離模具。這樣的開模順序，可以讓制品在模具內(nèi)的冷卻時(shí)間與流道推板和動(dòng)模板打開時(shí)間及流道推板和面板打開時(shí)間重疊，從而縮短了模具的注射周期。如果定模板和動(dòng)模板之間不用彈簧開閉器，而是用拉條，則開模順序通常是：流道推板和定模板還是先打開，其次是定模板和動(dòng)模板之間打開，最后動(dòng)模板通過拉條拉動(dòng)定模板，定模板通過拉條拉動(dòng)流道推板，使流道推板和面板打開。彈簧（a）、彈簧的作用和類型在注塑模具中彈簧作用主要有以下幾方面。（1）、推桿固定板自動(dòng)復(fù)位：裝在復(fù)位桿旁邊，制品推出后，將推桿拉回原位，恢復(fù)型腔的形狀，它有先復(fù)位功能。（2）、定位：用于側(cè)向抽芯中的滑塊定位，與擋塊一起使用。（3）、活動(dòng)板、流道推板等活動(dòng)零件的輔助動(dòng)力。彈簧沒有沖擊力，且易疲勞失效，在模具中不允許單獨(dú)使用。模具所用的彈簧一般為圓形彈簧和矩形彈簧兩種，相對于圓彈簧，矩形彈簧彈力較大，壓縮比也較大，且不易疲勞失效。模具中當(dāng)用壓縮彈簧，且截面為扇形，即矩形藍(lán)彈簧。（b）、推桿復(fù)位彈簧復(fù)位彈簧的作用是在注射機(jī)的推桿退回后，模具的定模板和動(dòng)模板合模之前，就將推桿板推回原位。有些制品必須推數(shù)次才能安全失落，或者在全自動(dòng)化注射時(shí)，為安全起見，將程序設(shè)計(jì)為多次頂出，如果注射機(jī)的推桿沒有拉回功能，這兩種情況中都是靠彈簧來復(fù)位。模具中常用的彈簧是輕載的矩形藍(lán)彈簧。如果模具較大，推桿數(shù)量較多時(shí)，必須考慮使用重載彈簧。選用輕荷彈簧時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。（1）、預(yù)壓量和預(yù)壓比當(dāng)推桿退回原位時(shí)，彈簧依然要保持對推桿板有彈力的作用，這個(gè)力來源于彈簧的預(yù)壓量，預(yù)壓量一般要求為彈簧自由長度的10％左右。預(yù)壓量除以自由長度就是預(yù)壓比，直徑較大的彈簧選用較小的預(yù)壓比，直徑較小的彈簧選用較大的預(yù)壓比。在選用模具推桿板回位彈簧時(shí)，一般不采用預(yù)壓比，而直接采用預(yù)壓量，這樣可以保證在彈簧直徑尺寸一致的情況下，施加于推桿板上的預(yù)壓力不受彈簧自由長度的影響。預(yù)壓量一般取10-15

mm。（2）、壓縮量和壓縮比模具中常用壓縮彈簧，推桿板推出制品時(shí)到壓縮，壓縮量等于制品的推出距離。壓縮比是壓縮量和自由長度之比，一般根據(jù)壽命要求，矩形藍(lán)彈簧的壓縮比在30％-40％之間，壓縮比越小，使用壽命越長。復(fù)位桿復(fù)位復(fù)位桿復(fù)位是比較簡單的復(fù)位方式，但增加了加工制造的麻煩，因?yàn)閷?fù)位桿的要求是比較高的，特別是長度方向的精度，若太長無法復(fù)位，太短復(fù)位不完全。若采用彈簧復(fù)位，雖然簡單但彈簧的壓縮、拉伸都會(huì)增加注塑機(jī)的額外動(dòng)力，所以在一定程度上浪費(fèi)了能量。因此本設(shè)計(jì)采用復(fù)位桿復(fù)位。3注射模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)模具澆注系統(tǒng)的作用是讓高溫熔體在高壓下高速進(jìn)入模具形腔，實(shí)現(xiàn)形腔填充。模具的進(jìn)料方式、澆口的形式和數(shù)量，往往決定了模架的規(guī)格型號。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理，將直接影響成型品的外觀、內(nèi)部質(zhì)量、尺寸精度和成型周期，故其重要性不言而喻。模具的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開始到形腔入口為止的一段熔體通道，它可分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類型，本設(shè)計(jì)采用普通型流道。普通流道澆注系統(tǒng)又分為側(cè)澆口澆注系統(tǒng)和點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)，它們都江堰市由主流道、分流道、冷料穴和澆口組成。熱流道澆注系統(tǒng)沒有主流道及分流道，熔體經(jīng)過熱流道板和熱射嘴直接由澆口進(jìn)入形腔。熱流道澆注系統(tǒng)一般用于塑料流動(dòng)性差的且要求注塑模溫度較高的模具。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循如下原則。保證產(chǎn)品外觀質(zhì)量保證制品的外觀質(zhì)量，任何澆口都會(huì)在制品表面留下痕跡，從而影響其表面質(zhì)量。為不影響產(chǎn)品外觀，應(yīng)盡量將澆口設(shè)置于制品的隱蔽部位。若無法做到，則應(yīng)使?jié)部谌菀浊谐?，切除后在制品上留下的痕跡最小。、保證制品上的內(nèi)部質(zhì)量1.澆口的形式和數(shù)量要選擇合理，保證塑料熔體迅速填充型腔，減少壓力與熱量損失，使制品內(nèi)部組織細(xì)密。2.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)防止制品出現(xiàn)充填不足、縮痕、飛邊、熔接痕位置不理想、殘余應(yīng)力、翹曲變形、收縮不勻、蛇紋、抽絲、樹脂降解等缺陷。3.澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)熔融塑料充滿型腔各個(gè)角落，使型腔內(nèi)氣體能順利排出，避免制品內(nèi)形成氣泡。4.澆注系統(tǒng)應(yīng)能收集溫度較低的冷料，防止其進(jìn)入型腔，影響制品質(zhì)量。5.盡可能采用平衡式布置，以便熔融塑料能平衡地充填各型腔，使各腔收縮率均勻一致，提高塑件的尺寸精度，保證其裝配的互換性。流道設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)阻力最小，流道設(shè)計(jì)要盡量短，并盡量減少彎折，流道截面積要盡量合理，宜小不宜大。原因是：1、小了加大簡單，大了減小很難；2、減少了由于流道產(chǎn)生的廢料比例，以縮短成型周期，提高模具的勞動(dòng)生產(chǎn)率；3、熔體可以在最快的時(shí)間內(nèi)填滿型腔，以縮短成型周期，提高模具的勞動(dòng)生產(chǎn)率；4、澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣少，減輕了模具的排氣負(fù)擔(dān)；5、熔體在流道內(nèi)的溫度和壓力損失小，容易保證制品的成型質(zhì)量。（4）、不影響自動(dòng)化生產(chǎn)，若模具要采用自動(dòng)化生產(chǎn)，則澆注系統(tǒng)凝料應(yīng)能自動(dòng)脫落，這一般是大批量生產(chǎn)時(shí)用到。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.選擇澆注系統(tǒng)的類型，根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)、大小、形狀以及制品批量大小，分析其填充過程，確定是采用側(cè)澆口澆注系統(tǒng)，點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)，還是無流道澆注系統(tǒng)。進(jìn)而確定是采用點(diǎn)澆口模架，還是側(cè)澆口模架。2.澆口的設(shè)計(jì)，根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)、大小和外觀要求，確定澆口的形式、位置、數(shù)量和大小。3.主流道的設(shè)計(jì)，確定主流道的尺寸和位置。4.分流道的設(shè)計(jì)，根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)形狀、大小以及塑料品種，確定分流道的形狀、截面尺寸和長短。5.輔助流道的設(shè)計(jì)，根據(jù)后續(xù)工序或制品結(jié)構(gòu)，確定是否要設(shè)置輔助流道，以及輔助流道的形狀和大小的設(shè)計(jì)。6.冷料穴的設(shè)計(jì)，根據(jù)分流道的長短及制品結(jié)構(gòu)形狀，確定冷料穴的位置和尺寸。主流道設(shè)計(jì)主流道是指緊接注塑機(jī)噴嘴到分流道為止的那一段錐形流道，熔融塑料進(jìn)入模具時(shí)首先經(jīng)過它。其直徑的大小與塑料流速及充模時(shí)間的長短有密切關(guān)系。直徑太大時(shí)，則造成回收冷料過多，冷卻時(shí)間增長，而流道空氣過多也易造成氣泡和組織松散，極易產(chǎn)生渦流和冷卻不足，另外，主流道孔徑太大時(shí)，熔體的熱量損失會(huì)增大，流動(dòng)性降低，注射壓力損失增大，造成成型困難；直徑太小時(shí)，小口抑流作用增強(qiáng)，則增加熔體的流動(dòng)阻力，同樣不利于成型。側(cè)澆口澆注系統(tǒng)和點(diǎn)澆口系統(tǒng)中的主流道形狀大致相同，但尺寸有所不同。熱塑性塑料的主流道，一般在澆口套內(nèi)，澆口套做成單獨(dú)鑲件，鑲在定模板上，但一些小型模具也可直接在定模板上開設(shè)主流道，而不使用澆口套。澆口套可分為兩大類：兩板模澆口套和三板模澆口套。主流道設(shè)計(jì)原則1．主流道的長度L越短越好，尤其是點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)主流道，或流動(dòng)性差的塑料，主流道更應(yīng)盡可能短。主流道越短，模具排氣負(fù)擔(dān)越輕，流道料越少，縮短了成型周期，減少了熔體的能量（溫度和壓力）損失。2．為便于脫模，主流道在設(shè)計(jì)上大多采用圓錐形，兩板模主流道錐度2-4度，三板模主流道錐度可取5-10度。粗糙度為1.6-0.8UM錐度須適當(dāng)，太大造成速度減小，產(chǎn)生斡流，易混進(jìn)空氣，產(chǎn)生氣泡；錐度過小，會(huì)使流速增大，造成注射困難，同時(shí)還會(huì)使主流道脫模困難。3．主流道尺寸要滿足裝配要求，為了保證注射成型時(shí)，主流道與注射機(jī)噴嘴之間不溢料而影響脫模，設(shè)計(jì)時(shí)要注意：主流道小端直徑料筒噴嘴直徑大0.5-1MM，一般情況下主流道小端直徑為3.2-4.5MM，。4．主流道應(yīng)設(shè)計(jì)在澆口套內(nèi)，主流道盡量避免直接做在模板內(nèi)，或采用鑲拼結(jié)構(gòu)，以防塑料進(jìn)入接縫造成脫模困難。5．主流道應(yīng)盡量和模具中心重合，避免澆口套位置偏心或采用傾斜式主流道。3.3.2澆口襯套的設(shè)計(jì)因?yàn)樽⑺軝C(jī)噴嘴球半徑為R15mm，所以襯套的球半徑必須大于15mm一般比噴嘴球半徑大1-2mm，若襯套球半徑取的太小，如。錐角=2-6度，表面粗糙度小于1.8um，主流道小端直徑d=噴嘴直徑+（0.5-1）mm，主流道的形狀被設(shè)計(jì)成圓錐形，以方便熔體流動(dòng)和凝料撥出。如果主流道小端直徑d小于噴嘴直徑，則會(huì)導(dǎo)致主流道凝料難以脫出。如果主流道球面半徑sr小于噴嘴球面半徑，則在進(jìn)行注射時(shí)，熔體會(huì)進(jìn)入主流道襯套與噴嘴的縫隙中，嚴(yán)