第五章 模具设计
5.1 模架的选择
模具的大小主要取决于塑件的大小和结构，对于模具而言，在保证足够强度和刚度的条件下，结构越紧凑越好。为节约模具钢材和便于热处理，根据产品的外形尺寸，可以确定镶件（模仁）的外形尺寸，确定镶件的尺寸后，就可以大致确定模架的大小。 5.1.1 模仁尺寸的确定
单个塑件在分型面上的投影面积为7910.26 4， m m各参数取值依表5-1
表5-1[4]
产品投影面积/mm2 6400——14400
A 50-55
B 30-36
C 50-65
H 50-65
D 28-32
E 30-36
模仁宽度 b?2y?3D?2?100?3?30?290mm 模仁长度 l?2x?3D?2?103?3?30?296mm 模仁高度Z Z?=H+E+B=60+35+35=130mm Z??35 式中 x——塑件长度 y——塑件宽度
D——型腔间距 图5-1 Z? Z?——分型面上、下的模仁（工件）厚度
因塑件有侧孔，需增加斜滑块侧向分型抽芯机构，如 图5-2所示，完成抽芯所需的宽度f约为40mm,中间两滑块完成侧抽芯所
需的宽度为70mm.所以模仁的长度
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l?2x?2f?70?2?103?2?40?70?356mm 图5-2
模仁外形尺寸 宽?长?高?290?356?165 5.1.2 模架尺寸的确定 选择A型结构模架 查得 A=50~55,取A=55 模架宽度为：
B?b?2A?356?110?466mm模架长度为：
L?l?2A?290?110?400mm
上述尺寸确定后，就可以确定模
架的板面尺寸为400?500 ，类 图5-3 模架类型 型为Futaba_2P SA-Type 的标准模架。 模架外形尺寸 宽?长?高=400?500?410 5.1.3 注塑机的再次校核与确定 （1）注塑机安装尺寸的校核
拉杆间距校核：模架的板面尺寸400?500，所选注塑机的拉杆间距为460?460，拉杆宽度>模具宽度，拉杆间距合格；
模具高度校核：模具高度 410> 最小模具厚度280，校核合格；
开模行程校核：开模行程H是指从模具中取出塑件所需的最小开合距离，它必须小于注塑机的动模板的最大行程S。
因选择注塑机是双曲肘结构（即开模行程与模具厚度无关）且是单分型面注射模，所以模具开模行程H=57.5（型芯高度）+60（塑件高度）+139.5（浇注系统凝料高度）+（8~10）=265~267<450 (注塑机移模行程S) 合格。 综合以上各项校核可知SZ-500/2000型（卧式）注塑机的各项参数均合格。 结论：通过各项校核，确定选择SZ-500/2000型（卧式）注塑机。
5.2 浇系统的设计
浇注系统控制着塑件在注塑成型过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件质量关系极大。浇注系统是指从注塑机喷嘴进入模具开始，到型腔入口为此的那一
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段流道，对于多型腔模具，浇注系统包括主流道、分流道、浇口、冷料井。 5.2.1 主流道设计
紧接注塑机喷嘴，与注塑机喷嘴在同一直线上，主流道形状一般为圆形和圆锥形，为便于冷料流道凝料的拔出，设计成具有2~4度的圆锥形。
(1)主流道尺寸
为避免高压塑料熔体溢出，凹坑球半径SR2应比喷嘴球半径SR1大1~2mm,主流道小端直径d2比喷嘴孔直径d1大0.5~1mm,如图5-5示：
根据所选注塑机，则主流道小端尺寸为： 图5-4 喷嘴与主流道衬套连接关系 d=注塑机喷嘴尺寸 +（0.5~1）=5.5+（0.5~1）=6.5mm 主流道球面半径 SR=喷嘴球半径+（1~2）=15+（1~2）=16mm
(2)主流道衬套形式 为了便于加工和缩短主流道尺寸，衬套和定位环设计成分体式，长139.5mm,材料采用T10钢，热处理淬火后表面硬度为53HRC~57HRC
(3) 主流道剪切速率?主 图5-5 主流道衬套结构
?主?3.3qV?R3?3.3?248??0.39252?13?4308s （5-1）
?1?15?10s?4308s?5?10s
3?1主流道剪切速率校核符合要求
Vt?1910.77?248cm/s
3式中 qV——体积流量(cm3/s) qV? t——注射时间（s） t?mv?200.5260 （5-2）
?0.77s
v——所选注塑机的注射速率（260g/s） R——主流道平均半径(cm) R?0.325?0.462?0.3925cm
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一次成型所需的塑料总体积V?m??200.51.053?191cm
一次成型所需的总塑料量m?m主?m分?m塑件?7.2?9.7?183.6?200.5g
m主=?V=? = 1.05??h12(d1?d1?d2?d2)(0.65?0.65?0.92?0.92)?7.2g22223.14?13.9512 （5-3）
m分??LA?1.05?(4?5.5)?0.42?9.7gm塑件?4m1?4?45.91?183.6g
分流道长度总L=4L1?4?5.5?22cm （L1为单个流道的长度，5.5cm） 分流道截面积A?5.2.2 分流道设计
（1）分流道断面形状的选择
分流道的断面形状有圆形、六边形、半圆形、梯形、矩形、U形等。断面的比表面积直接关系到熔体的热量损失和流动阻力，在其它条件相同时，比表面积越大则热量损失和流动阻力也越大；反之亦然。 表5-3[3]
断面形状 圆形 优缺点及适用范围 比表面积最小，浇口可开设在流道中心线上，延长了浇口冻结时间，但需要同时在定模和动模上切削加工且必须保证吻合度，制造困难，成本高 正六边形 优点与圆形断面相似，比表面积稍大，但加工稍易，常用于小断面尺寸（约3mm）流道 梯形 0.8?0.7232?0.55?0.42cm2
只需在一侧模板上加工，节省了加工费用，且热量损失和阻力损失均不太大，最为常用 半圆形 矩形 U形 比表面积较大，不常采用 比表面积大，脱模斜度小，不常采用 优缺点和梯形断面基本相同，较为常用 综合工艺和加工成本等多角度考虑，梯形断面流道最为合理，所以这里选择梯形
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流道，如图5-6所示。
[3]
表5-5[3]
表5-4 部分塑料分流道尺寸推荐值 塑料名称 ABS、AS
推荐直径/mm 4.8-9.5
图5-6分流道截面 （2）分流道的布置
分流道的设计原则：在熔体不产生喷射的前提下，流道越短越好，以减小压力损失，提高充型压力。
由前面的镶件设计部分可知，两型腔在长度方 图5-7
向的中心距为173mm,在宽度方向的中心距为130mm。通过计算可知，当流道与长度方向所成角度约为35o时，流道最短，如图5-7所示。 （3）分流道剪切速率?分计算
?分?3.3qV?3.3?60?1603s?1?Rn3??0.353
分流道的合理剪切速率?范围为5?102s?1~5?103s?1，根据前面的设计的尺寸校核可知：剪切速率在范围内，分流道尺寸设计校核合格。 式中 qV——分流道体积流量（cm3/s ）
11（m分?m塑件）/?(183.6?9.7)/1.05344qV???60cm/s
t0.77 Rn——分流道截面的当量半径（cm）
Rn?32A2?L?32?0.4223.14?2.5?0.35cm （5-4）
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