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畢業(yè)設計說明書
題 目：
學 號：
姓 名：
班 級：級（）班
專 業(yè)：
指導教師：
學 院：
答辯日期：20 年 月 日
目 錄
目錄 I
摘 要、關鍵詞 II
Abstract、Key words III
一. 概論 1
二、塑件成型工藝的可行性分析………………………………………………. 3
2.1 塑件分析……………………………………………………………….. 3
2.2塑件的原材料分析………………………………………………………… 3
三、 注射成型機的選擇與成型腔數(shù)的確定…………………………………… 4
3.1注射成型機的選擇………………………………………………………… 5
3.2注塑機的校核……………………………………………………………… 5
3.3成型腔數(shù)的確定…………………………………………………………… 6
四、澆注系統(tǒng)的設計 …………………………………………………………… 7
4.1 澆注系統(tǒng)的作用 ………………………………………………………… 7
4.2 澆注系統(tǒng)的組成 ……………………………………………………………8
4.3 主流道設計 …………………………………………………………………8
4.4分型面的設計 …………………………………………………………… 9
4.5 型腔的分布 ……………………………………………………………… 10
4.6 凹模的結構設計 ………………………………………………………… 10
5.4 凸模的結構設計 …………………………………………………………. 10
5、 成型零件結構設計 ………………………………………………………… 9
5.1成型零件工作尺寸的計算 ………………………………………………. 11
5.2 模具成型零件的工作尺寸計算 ………………………………………… 12
六、排氣系統(tǒng)的設計 …………………………………………………………… 15
6.1排氣不良的危害…………………………………………………………… 15
6.2排氣系統(tǒng)的設計方法……………………………………………………… 15
七、導向與脫模機構的設計…………………………………………………… 15
7.1導向機構的作用和設計原則……………………………………………… 15
7.2導柱、導套的設計………………………………………………………… 16
7.3脫模機構的確定…………………………………………………………… 17
7.4推板導柱導套的結構設計 …………………………………………………20
八、冷卻系統(tǒng)設計……………………………………………………………… 28
8.1冷卻系統(tǒng)的設計原則 ………………………………………………………28
8.2 溫度調(diào)節(jié)對塑件質量的影響……………………………………………… 28
8.3 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求…………………………………………………… 28
8.4 冷卻裝置的設計要點……………………………………………………… 28
九、側向分型與抽芯機構的設計…………………………………………………28
9.1斜導柱側向抽芯機構設計計算…………………………………………… 30
9.2.斜導柱抽芯機構……………………………………………………………34
9.3 斜滑塊抽芯機構…………………………………………………………… 36
十、其它結構零部件的設計 ……………………………………………………37
十一、小結…………………………………………………………………………38
注釋和參考文獻……………………………………………………………………39
謝辭…………………………………………………………………………………40
摘要
塑料作為現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的基礎材料之一，已廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領域，與鋼鐵、木材、水泥成為材料領域的四大支柱，有著以塑代鋼、以塑代木的發(fā)展趨勢。塑料模具是塑料成型加工中重要的裝備之一，在塑料制品制造過程中起著重要的作用，直接影響著塑料制品的質量、性能與生產(chǎn)周期。
本設計介紹了汽車燈座注射成型的基本過程，特別是單分型面注射模具的結構與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設計原則；詳細介紹了塑件成型工藝設計，注射機的選擇，澆注系統(tǒng)的的設計，成型零件的結構設計，脫模推出機構的設計，冷卻系統(tǒng)的設計的過程。并對標準模架的選擇也作了相應的介紹。通過本次設計，使我掌握了注塑模具設計的全過程，同時也提高了運用CAD繪制復雜裝配圖的能力。
關鍵詞：塑料；注塑模具；汽車燈座；模具結構；UG
Abstract
Plastic?as one of the?modern?social and economic development of the?basic material,?has been widely used in various fields?of national economy,?iron and steel,?wood,?cement has become?the four pillar?materials field,?with?plastic steel,?with plastic?wood?development?trend.Plastic mold?is one of the?important equipment of?plastic forming,?plays an important role in the?plastic products manufacturing?process,?which directly affects the quality,?performance and?production cycle?of plastic products.
This design introduced the?basic process of?fire extinguisher?shell?injection molding,especially the structure?and?working principle of single?injection mold parting surface,?put forward the basic design principles?of injection molding product?with?plastic?molding process;design?is?introduced,?the choice of injection machine,?the design of gating system,?the structure design?of molding parts,?demoulding?the design of ejecting mechanism,?the cooling system design?process.?And the choice of?the?standard mould?were introduced also.?Through this design,?I mastered the?whole process of?the injection mold design,?but also improve theability to?use CAD to draw?the assembly drawing of?complex.
Keywords:?plastic;?injection mold;?fire extinguisher?shell;?die structure;?UG
、
第1章 概 論
1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位
簡而言之，模具是用來成型物品的工具，這種工具有各種零件構成，不同的模具由不同的零件構成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現(xiàn)物品外形的加工。
模具就是一個模型,按照這個模型做出產(chǎn)品來,但是模具是怎樣生產(chǎn)出來的呢,可能除了模具專業(yè)人士大多數(shù)回答不出來.模具已經(jīng)在我們生活當中起了不可替代的作用,我們的生活用品大部分離不開模具,如,電腦,電話機,傳真機,鍵盤,杯子等等這些塑膠制品就不用說了,沒有模具是做不出來的.另外像汽車和摩托發(fā)動機的外罩也是用模具做出來的,光一個汽車各種各樣的模具就要用到2萬多個.所以說現(xiàn)代生活模具的作用不可替代.
模具工業(yè)又是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域。用信息技術帶動和提升模具工業(yè)的制造技術水平，是推動模具工業(yè)技術進步的關鍵環(huán)節(jié)。CAD／CAE／CAM技術在模具工業(yè)中的應用，快速原型制造技術的應用，使模具的設計制造技術發(fā)生了重大變革。模具的開發(fā)和制造水平的提高，還有賴于采用數(shù)控精密高效加工設備。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虛擬技術等先進制造技術在模具工業(yè)中的應用，也要與電子信息等高新技術嫁接，實現(xiàn)高新技術產(chǎn)業(yè)化。
模具工業(yè)地位之重要，還在于國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機械、電子、汽車、石化、建筑，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應。機械、電子、汽車工業(yè)需要大量的模具，特別是轎車大型覆蓋件模具、電子產(chǎn)品的精密塑料模具和沖壓模具，目前在質與量上都遠不能滿足這些支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。這幾年，我國每年要進口幾十億美元的模具。我國石化工業(yè)一年生產(chǎn)500多萬噸聚乙烯、聚丙烯和其他合成樹脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生產(chǎn)和生活的消費。生產(chǎn)建筑業(yè)用的地磚、墻磚和衛(wèi)生潔具，需要大量的陶瓷模具;生產(chǎn)塑料管件和塑鋼門窗，也需要大量的塑料模具成形。從五大支柱產(chǎn)業(yè)對模具的需求當中，也可以看到模具工業(yè)地位之重要。
The status of the 1.1 mold industry in the national economy
In short, mold is used to shape objects tools, this tool has a variety of parts, different mould from different parts. It mainly through the processing molding material physical state changes to achieve the object shape.
The mold is a model, make the products according to this model, but the mold is how the production out of it, except maybe the mold professionals most could not answer. Mould has played an irreplaceable role in our lives, our supplies most inseparable from the mold, such as, computer, telephone, fax machine, keyboard, cups and so on these plastic products do not have to say, no mould is do not come out. Also like to cover automobile and motorcycle engine is also die out to do, light a car a variety of mold will be used in more than 2 . So the modern life die role can not be replaced.
Mold industry is an important field of high-tech industrialization. The use of information technology to promote and enhance the level of manufacturing technology in mould industry, mould industry is a key link for promoting technology progress. Application of CAD / CAE / CAM technology in mold industry, application of rapid prototyping technology, the mould design and manufacturing technology has undergone major changes. Mold development and manufacturing level, but also depends on the use of precision CNC machining equipment. Reverse engineering, concurrent engineering, agile manufacturing, virtual technology, advanced manufacturing technology in Die & mold industry application, but also to the high-tech grafting electronic information, realize the industrialization of high technology.
Mold industrial important status, but also in the five pillar industries in national economy -- mechanical, electronic, automobile, petrochemical, construction, require the development of die and mould industry to adapt to. A lot of mold need mechanical, electronic, automotive industry, especially the car large covering mould, electronic products, precision plastic molds and stamping dies, there are much in quality and quantity can not meet the needs of the development of pillar industries. In recent years, our country every year to import mold billions of dollars. China petrochemical industry, an annual production of about 5000000 tons of polyethylene, polypropylene and other synthetic resin, needs of a large part of plastic mold forming, made products, can be used for production and living consumption. Floor tile, wall tiles and sanitary ware production used in the construction industry, need a lot of ceramic mold; the production of plastic pipe and plastic steel door and window, also need a lot of forming plastic mold. From the five pillar industries to the needs of mold, can also see the mold industrial important status.
1.2 各種模具的分類和占有量
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔使材料成型。
（1）沖模：沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占模具總數(shù)的50％以上。按工藝性質的不同，沖?？煞譃槁淞夏?，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復合模，連續(xù)模。
（2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機用鍛模，水壓機用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機用鍛模，輥鍛機用鍛模，楔橫軋機用鍛模等。按工藝用途不同，鍛?？煞譃轭A鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。
（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的35％，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。
（4）壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的6％。
（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結模等。
1.3 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀
中國模具工業(yè)的技術水平近年來也取得了長足的進步。目前，國內(nèi)已能生產(chǎn)精度達2微米的精密多工位級進模，工位數(shù)最多已達160個，壽命1～2億次。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、6.5kg大容量洗衣機的塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)照相機塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面，現(xiàn)已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達到了較高的水平，并可替代進口模具。
電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。
1999年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為330億元，今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長。對于大型、精密、復雜、長壽命模具需求的增長將遠超過每年10%的增幅。
汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占國內(nèi)模具市場的一半左右。1999年，國內(nèi)汽車年產(chǎn)量為183萬輛，。保有量為1500萬輛，預計到2005年汽車年產(chǎn)量將達300萬輛。汽車、摩托車行業(yè)的發(fā)展將會大大推動模具工業(yè)的高速增長，特別是汽車覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。例如，到2005年汽車行業(yè)將需要各種塑料件36萬噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為20多萬噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。?家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機、空調(diào)等，在國內(nèi)的市場很大。目前，我國的彩電的年產(chǎn)量已超過3200萬臺，電冰箱、洗衣機和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過了1000萬臺。家用電器行業(yè)的發(fā)展對模具的需求量也將會很大。
早在1989年，在國務院頌布的《關于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，模具被列為機械工業(yè)技術改造序列的首位。1997年以來，又相繼把模具及其加工技術和設備列入《當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術目錄》和《鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國務院批準，從1997年開始對部分模具企業(yè)實行了增值稅返還70%的優(yōu)惠政策。所有這些國家對模具工業(yè)采取的優(yōu)惠政策也將對其發(fā)展提供有力支持。
盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。
（1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。
（2）加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。
（3）推廣CAD/CAM/CAE技術；模具CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。
（4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術，高速銑削加工技術，以及自動研磨拋光技術將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。
二 產(chǎn)品技術要求和工藝分析
2.1 產(chǎn)品技術要求
2.1.1產(chǎn)品設計圖
2.1.2 產(chǎn)品技術要求
塑料零件的材料為ABS，生產(chǎn)量較大，屬于大批量生產(chǎn)。表面要求無痕，表面粗糙度Ra3.2。
未注倒角R0.5，未注尺寸公差取MT5級精度?？刹楸?常用材料模塑件公差等級和選用（GB/T14486）、表-模塑件尺寸公差表（GB/T14486）。
2.2 塑件的工藝分析
2.2.1塑件結構工藝性
1、制品簡單，壁厚均勻,不易產(chǎn)生縮孔
2、塑件結構合理,可以避免塑件變形
總之,塑件工藝性優(yōu)良
2.2.2塑件成型工藝性要求
(1) 該塑件把手，要求塑件表面精度等級較高，其表面要求光潔美觀，其工作面成型時不允許有澆口、頂桿痕跡，開模時要求不被定模型芯拉裂或者拉變形。所以采用的澆口形式要保證其表面精度。
(2) 該塑件為大批量生產(chǎn)。而且模具的結構簡單，為了提高模具的使用壽命成本，該塑件采用整體的結構。
2.3塑件材質特性
零件是采用 ABS注塑成的。查相關手冊可知：
化學和物理特性:
1.綜合性能較好,沖擊強度較高,化學穩(wěn)定性,電性能良好.
2.與372有機玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理。
3.有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。
4.流動性比HIPS差一點，比PMMA、PC等好，柔韌性好。
5.適于制作一般機械零件,減磨耐磨零件,傳動零件和電訊零件.
成型性能 ：
1.無定形料,流動性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時間預熱干燥80-90度,3小時.
2.宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為>270度).對精度較高的塑件,模溫宜取50-60度,對高光澤.耐熱塑件,模溫宜取60-80度.
2.如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒ā?
3.如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn)3-7天后模具表面會殘存塑料分解物，導致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進行清理，同時模具表面需增加排氣位置。
塑料性能測試項目：
物理機械性能：密度 硬度 表面電阻率 介電性能 拉伸性能 沖擊性能 撕裂性能 壓縮性能 粘合強度 耐磨性能 低溫性能 回彈性能
老化性能：熱老化 臭氧老化 紫外燈老化 鹽霧老化 氙燈老化 碳弧燈老化 鹵素燈老化
耐液體性能：潤滑油 汽油 機油 酸 堿 有機溶劑 耐水
燃燒性能：垂直燃燒 酒精噴燈燃燒 巷道丙烷燃燒 煙密度 燃燒速率 有效燃燒熱值 總煙釋放量
適用性能：耐液壓 脈沖試驗 導電性能 水密性 氣密性
注塑模工藝條件:
塑料ABS也可以說是聚苯乙烯的改性，比HIPS有較高的抗沖擊強度和更好的機械強度，具有良好的加工性能，可以使用注塑機、擠出機等塑料成型設備進行注塑、擠塑、吹塑、壓延、層合、發(fā)泡、熱成型，還可以焊接、涂覆、電鍍和機械加工。ABS的吸水性比較高，加工前需進行干燥處理，干燥溫度為70~85℃，干燥時間為2~6h；ABS制品在加工中容易產(chǎn)生內(nèi)應力，如應力太大，致使產(chǎn)品開裂，應進行退火處理，把制件放于70~80℃的熱風循環(huán)干燥箱內(nèi)2~4h，再冷卻至室溫即可。
典型應用范圍: ABS樹脂的最大應用領域是汽車、電子電器和建材。汽車領域的使用包括汽車儀表板、車身外板、內(nèi)裝飾板、方向盤、隔音板、門鎖、保險杠、通風管等很多部件。在電器方面則廣泛應用于電冰箱、電視機、洗衣機、空調(diào)器、計算機、復印機等電子電器中。建材方面，ABS管材、ABS衛(wèi)生潔具、ABS裝飾板廣泛應用于建材工業(yè)。此外ABS還廣泛的應用于包裝、家具、體育和娛樂用品、機械和儀表工業(yè)中。
三、 注射成型機的選擇與成型腔數(shù)的確定
3.1注射成型機的選擇
3.1.1 估算零件體積和質量。
本次設計中，塑件的質量和體積采用3D測量，在 UG軟件中，使用塑模部件驗證功能，可以測得塑件的質量（ABS的密度為1.05），即可以得出該塑件制品的體積為8.4質量為8.82克。
3.12鎖模力
ABS平均開腔壓力為35MP
計算其所需鎖模力為：
F鎖 =A·P型=19.96×35Mp=698.6KN （3.1）
3.13選擇注射機及注射機的主要參數(shù)
根據(jù)塑化塑化溫度，額定注射量，注射壓力，鎖模力要求，參考《塑料成型工藝設計與模具設計》P105表4.2 常用國產(chǎn)注塑機的規(guī)格和性能。初步選擇采用注射機型號：XS-ZY-80
XS-ZY-150，其有關的參數(shù)為：
額定注射量 231cm3
注射壓力 206MPa
鎖模力 1500KN
最大注射面積 300cm2
最大開合模行程 420mm
最大模具厚度 500mm
最小模具厚度 180mm
噴嘴圓弧半徑 16mm
噴嘴孔直徑 3mm
動定模板尺寸 460×460mm
拉桿間距 460mm×460mm
3.2注塑機的校核
（1） 注射壓力的效核 所選注塑機的注塑壓力需大于成型塑件所需的注射壓力，ABS塑件的注塑壓力一般要求為35～150MPa，所以該注塑機的注塑壓力符合條件。
（2） 鎖模力效核 高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生使模具沿分形面分開的脹模力，此力的大小等于塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影等于型腔壓力的成積。脹模力必須小于注塑機額定鎖模力。
型腔壓力Pc可按下式粗略計算：
Pc=kP（MPa） （3.2）
式中： Pc為型腔壓力，MPa；
P為注射壓力，MPa；
K為壓力損耗系數(shù)，通常在0.25～0.5范圍內(nèi)選取。
所以 ， Pc=KP=0.37×237.65=166.355MPa，型腔壓力決定后，可按下式校核注塑機的額定鎖模力：
T>KPcA （3.3）
式中： T為注塑機的額定鎖模力，KN；
A為塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影面積，mm2；
K為安全系數(shù)，通常取1.1～1.2；
KpcA=1.2×166.355=199.626KN （3.4）
所以T=1500KN >KPcA成立，即該注塑機的鎖模力符合要求。
四、澆注系統(tǒng)的設計
4.1分型面位置的確定
設計塑料注射模具時，選擇分型面是一個主要的環(huán)節(jié)。分型面選擇合適，模具的工藝性強，容易加工，塑料質量也容易保證，否則會給選模帶來很大的麻煩。
為了將塑料和澆注凝料從模具中取出，以及為了將活動型芯或嵌塊裝入模體，必須將模具分成兩個或幾個部分。一般地模體結構大部分為定模和動模兩大主要部分。當模體逼和時，凹模和凸模相合的接觸表面叫做分型面。通常模具的分型面與成型注射機的開模方向垂直。我們把成型的動、定模的分型面叫做分型面。
選擇模具分型面時，通常應考慮如下有關問題：
（1）根據(jù)塑件的某些技術要求，確定成型零件在動模和定模上的配置；
（2）塑件的生產(chǎn)批量；
（3）結合塑件的流動性確定澆注系統(tǒng)的形式和位置；
（4）型腔的溢流和排氣條件；
（5）模具加工的工藝性。
對于分型面的選擇，我們還須注意以下基本原則：
（1） 持塑件外觀整潔；
（2） 分型面應有利于排氣；
（3） 應考慮開模時塑件留在動一側；
（4） 應容易保證塑件的精度要求；
（5） 分型面應力求簡單適用并易于加工；
（6） 考慮側向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；
（7） 分型面應與注射機的參數(shù)相適應；
（8） 考慮脫模斜度的影響；
（9） 嵌件和活動型芯應安裝方便。
綜上所述，選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術要求，模具結構簡單制造容易。當選定一個分型面方案后，可能會存在某些缺點，再針對存在的問題采取其他措施彌補，以選擇接近理想的分型面。
如圖4所示，模具相對的簡單，分型面在塑件尺寸的最大處，而且使塑件留在動模部分，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動模，有利于脫模。分型面在中間面，不易出飛邊。
圖4 分型方案
4.2確定型腔數(shù)量及排列方式
表2 單型腔、多型腔的優(yōu)缺點及適用范圍
類型
優(yōu)點
缺點
適用范圍
單型腔模具
塑件的精度高；工藝參數(shù)易于控制；模具結構簡單；模具制造成本低，周期短。
塑料成形的生產(chǎn)率低，塑件的成本高。
塑件較大，精度要求較高或者小批量及試生產(chǎn)。
多型腔模具
塑料成形的生產(chǎn)率高，塑件的成本低。
塑件的精度低；工藝參數(shù)難以控制；模具結構復雜；模具制造成本高，周期長。
大批量、長期生產(chǎn)的小型塑件。
當塑件分型面確定之后，就需要考慮是采用單型腔還是多型腔模。由表二可以看出多型腔的適用于大批量生產(chǎn)，由于模具結構大，但長期大批量的生產(chǎn)，因此采用一模兩腔。
采用單分型面的側澆口，位置在塑件在模具的中心對稱兩邊。設計流道時，充分考慮了流動的平衡。
型腔的排列
4.3澆注系統(tǒng)的設計
澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)控制著塑件成型過程中充模和補料兩個重要階段，對塑件質量關系極大。澆注系統(tǒng)是指從注塑機噴嘴進入模具開始，到型腔入口為止的那一段流道。普通模具的澆注系統(tǒng)
由主流道、分流道、澆口、冷料井幾部分組成。
4.3.1澆口設計
澆口的形式眾多，通常都有邊緣澆口、扇形澆口、平縫澆口、圓環(huán)澆口、輪輻澆口、點澆口、潛伏式澆口、護耳澆口、直澆口等。
一般情況下，澆口采用長度很短而截面很窄的小澆口。當熔融塑料通過狹小的澆口時，流速增高，并因摩擦使料溫也增高，有利于填充型腔。同時，狹小的澆口適當保壓補縮后首先凝固封閉型腔，使型腔內(nèi)的熔料即可在無壓力狀態(tài)下自由收縮凝固成型，因而塑件內(nèi)殘余應力小，可減小塑件的變形和破裂。狹小的澆口便于澆道凝料與塑件的分離，便于修整塑件，成型周期較短。但是，澆口截面尺寸不能過小。過小的澆口，壓力損失大，冷凝快、補給困難，會造成塑件缺料、縮孔等缺陷，甚至還會產(chǎn)生熔體破裂形成噴射現(xiàn)象，使塑件表面出現(xiàn)凹凸不平。
此設計采用側澆口，它是一種尺寸很小截面為圓形的直接澆口的特殊形式。特點是進料口小，去澆口后殘留痕跡小，可減少熔接不良現(xiàn)象，澆口可自動拉斷，塑件光澤，表面清晰。適用于成型熔體粘度隨剪切速度提高而明顯降低的塑料和粘度較低的塑料，如各種塑料的殼、盒、蓋等塑件。
澆口的確定
4.3.2主流道的設計
注意事項：
1．定位圈須沉入模胚5ｍｍ，以支承模具部分重量．
2．定位圈高出模胚10ｍｍ，以作啤塑時模具裝入注塑機定位之用．
3．定位圈直徑通常作直徑99.8-99.9mm，比注塑機裝置孔直徑100小0.2ｍｍ，方便裝模．
4．唧咀通常做成直徑16mm．
5．唧咀配注塑機射咀Ｒ比射咀端部Ｒ大2-3ｍｍ．
主流道與噴嘴的接觸處多作成半球形的凹坑。二者應嚴密接觸以避免高壓塑料的溢出，凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大1-2mm；主流道小端直徑應比噴嘴孔直徑約大0.5-1mm，常取Ф4-8mm，視制品大小及補料要求決定。大端直徑應比分流道深度大1.5mm以上，其錐角不宜過大，一般取1°～2°。
定位圈和唧咀的固定形式
4.4 凹模的結構設計
凹模用于成型塑件的外表面，又稱為陰模、型腔。按其結構的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式和四壁鑲嵌式5種?？傮w上說，整體是強度、剛度好，但不適于復雜的型腔。鑲嵌式采用組合的模具結構，是復雜型腔加工相對容易，可避免采用同一材料，可利用拼接間隙排氣，但剛度較差易于在塑件表面留下鑲嵌塊的拼接痕跡，模具結構復雜[5]。
由于該模具結構簡單，凹模板加工量小，加工方便，，生產(chǎn)量大，所以凹模板采用整體式。
4.5凸模的結構設計
凸模用于成型塑件的內(nèi)表面，又稱型芯、陽模。凸模按結構分為整體式和鑲拼組合式兩類。由于凸模的加工相對凹模容易，所以大多數(shù)的凸模是整體式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一體。
五 模具成型零件的工作尺寸計算
工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關尺寸，主要包括：凹模、凸模的徑向尺寸（含長、寬尺寸）與高度尺寸，以及中心距尺寸等。為了保證塑件質量，模具設計時必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級確定相應的成型零部件工作尺寸與精度。其中影響模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下幾個方面[7]：
1、成形收縮率：在實際工作中，成形收縮率的波動很大，從而引起塑件尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為
δs=(Smax-Smin)Ls （5.5）
式中： δs為塑件收縮波動而引起的塑件尺寸誤差（mm）；
Smax為塑料的最大收縮率（%）；
Smin為塑料的最小收縮率（%）；
Ls為塑件尺寸（mm）。
一般情況下，由收縮率波動而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以內(nèi)。
2、模具成形零件的制造誤差：實踐證明，如果模具的成形零件的制造誤差在IT7～IT8級之間，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。
3、零件的磨損：模具在使用過程中，由于種種原因會對型腔和型芯造成磨損，對于中小型塑件，模具的成形零件最大磨損應取塑件公差的1/6，而大型零件，應在1/6之下。
4、模具的配合間隙的誤差：模具的成形零件由于配合間隙的變化，會引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差不應該影響成形零件的尺寸精度和位置精度。
綜上所述，在模具型腔與型芯的設計中，應綜合考慮各種影響成形零件尺寸的因素，在設計時進行有效的補償。由于影響因素很不穩(wěn)定，補償值應在試模后進行逐步修訂。
通常凹模、凸模組成的模腔工作尺寸簡化后的計算方法有平均收縮率法和公差帶法兩種。其中平均收縮率法以平均概念進行計算，從收縮率的定義出發(fā)，按塑件收縮率、成形零件制造公差、磨損量都為平均值的計算，公式如以下[7]：
（1）凹模的內(nèi)形尺寸：
L=[L(1+k)-(3/4)Δ] （5.6）
式中： L為型腔內(nèi)形尺寸(mm)；
L為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實際外形尺寸；
k為塑料平均收縮率(%)，此處取0.5%；
Δs為塑件公差，查表知ABS塑件精度等級取5級；塑件基本尺寸在3~6mm公差取0.24mm；18~24mm公差取0.44mm；160~180mm公差取1.6mm；在180~220mm公差取1.76mm；塑件基本尺寸在280~315mm范圍內(nèi)其公差取2.5mm
所以塑件型腔尺寸如下：
L1=[170×(1+0.005)-(3/4)×1.6]=169.63
L2=[20×(1+0.005)-(3/4)×0.44]=19.65
L3=[30×(1+0.005)-(3/4)×0.44]=29.65
L4=[20×(1+0.005)-(3/4)×0.44]=19.65
型腔深度的尺寸計算：
h=[h(1+k)-(3/4)Δ] （5.7）
式中： h凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸；
Δs 、K 含義如（1）式中。
H1=[6×(1+0.005)-(3/4)×0.24]=5.85
H2=[3×(1+0.005)-(3/4)×0.24]=2.84
2）凸模的外形尺寸計算：
L=[L(1+k)+(3/4) Δ] （5.8）
式中： L凸模/型芯外形尺寸(mm)；
L為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中。
所以型芯的尺寸如下：
L1=[170×(1+0.005)-(3/4)×1.6]=169.63
L2=[20×(1+0.005)-(3/4)×0.44]=19.65
L3=[30×(1+0.005)-(3/4)×0.44]=29.65
型芯的深度尺寸計算：
h=[h(1+k)+ (2/3)Δ] （5.10）
式中： h為凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中。三個型芯的高度分別為：
H1=[18×（1+0.005）+（2/3）×0.44]=18.38
H2=[22×（1+0.005）+（2/3）×0.44]=22.40
六、排氣系統(tǒng)的設計
從某種角度而言，注塑模也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔同時，必須置換出型腔內(nèi)空氣和從物料中逸出的揮發(fā)性氣體[7]。排氣系統(tǒng)的設計相當重要。
6.1排氣不良的危害
① 增加熔體充模流動的阻力，是型腔充不滿；
② 在制品上呈現(xiàn)明顯可見的熔接縫，其力學性能降低；
③ 滯留氣體時塑件產(chǎn)生質量缺陷；
④ 型腔內(nèi)氣體受到壓縮后產(chǎn)生瞬時局部高溫，使塑料熔體分解；
⑤ 由于排氣不良，降低了充模速度。
6.2排氣系統(tǒng)的設計方法
① 利用分型面排氣是最好的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關；
② 對于大型模具，可以用鑲拼的成型零件的縫隙排氣；
③ 利用頂桿與孔的配合間隙排氣；
④ 利用球狀合金顆粒燒結塊滲導排氣；
⑤ 在熔合縫位置開設冷料穴
本模具可以利用配合間隙排氣，通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣，這里不再單獨設計排氣槽。
七、導向與脫模機構的設計
7.1導向機構的作用和設計原則
7.11 導向機構的作用
導向機構是保證塑料注射模具的動模與定模合模時正確定位和導向的重要零件，通常采用導柱導向，主要零件包括導柱和導套。其具體作用有：
a、定位作用
b、導向作用
c、承載作用
d、保持運動平穩(wěn)作用
e、錐面定位機構作用
7.12 導向機構的設計原則
a、 導柱（導套）應對稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具強度和防止模板發(fā)生變形；
b、 導柱（導套）的直徑應根據(jù)模具尺寸選定，并應保證有足夠的抗彎強度；
c、 導柱固定端的直徑和導套的外徑應盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求；
d、 導柱和導套應有足夠的耐磨性；
e、 為了便于塑料制品脫模，導柱最好裝在定模板上，但有時也要裝在定模板上，這就要根據(jù)具體情況而定。
7.2導柱、導套的設計
導柱導向是指導柱與導套（導向孔）采用間隙配合使導柱在導套（導向孔）內(nèi)滑動，配合間隙一般采用H7/h6級配合[8]。
7.21導柱的設計
導柱的結構形式有兩種：一種為單節(jié)式導柱，另一種為臺階式導柱。小型模具采用單節(jié)式導柱，大型模具采用臺階式導柱[8]。
在導柱的工作部分上開設油槽，可以改善導向條件，減少摩擦,故導柱采用加油槽的階梯式導柱
其示意圖如下：
圖7.1 導柱
7.22 導套的設計
由于導柱已選定，由塑料模具設計與制造可查得與之相配的導套. 其示意圖如下[8]：
圖7.2 導套
7.23 導向孔的總體布局
導向零件應合理地均勻分布在模具的四周圍或靠近邊緣的部位，其中心距模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后發(fā)生變形。根據(jù)手冊推薦值選定的導柱分布情況如下圖所示：
圖7.3 導向孔總體布局
7.3.頂出機構的設計
頂出機構的功能是在任何正常的情況，頂出機構都能確實可靠的將成型塑件從模板一側頂出，并在合模時其相關的頂出零件確保不與其它模具零件相干擾的恢復到原來的位置。
頂出機構的設計原則：
開模時應留在動模的一側；塑件在成型頂出后，一般都有痕跡，但應盡量使頂出殘留痕跡不影響塑件的外觀，一般頂出機構應設在塑件內(nèi)表面以及不顯眼的位置；頂出裝置力求均勻分布，頂出力作用點應在塑件承受頂出力最大的部位，即不易變形或損傷的部位，盡量避免頂出力作用于最薄的位置，防止塑件在頂出過程中的變形和損傷；頂出機構應平穩(wěn)順暢，靈活可靠。
頂出機構有多種類型，本設計采用頂桿中心頂出。采用段面形狀為圓柱形的頂桿，圓柱型頂桿是最常用的一種，由于這個形狀的頂桿和頂桿孔最容易加工，且容易保證其配合精度，易于保證其互換性，并易于更換，而且它還具有滑動阻力小，不易卡滯等優(yōu)點，因此，我們采用圓柱形頂桿頂出。
。
圖7.4 推桿
推桿長度的計算 ，頂桿總長度為：
h桿=[h凸+б1]+h動墊+[S頂+б2]+h頂固
式中： h桿 為推桿的總長度；
h凸 為凸模的總高度；
h動墊 為動模墊板的厚度；
S頂 為頂出行程；
h頂固 為頂桿固定板的厚度；
б1為富裕量，一般為（0.05～0.1）mm，表示頂桿端面應比腔型的平面高出；
б2為頂出行程富裕量，一般為3～6mm。
根據(jù)以上公式計可得，推桿的總長度為161.13mm。
八、冷卻系統(tǒng)設計
在注射過程中，開始注射時模具是冷的，由于注入型腔內(nèi)的塑料溫度的影響，模具溫度逐漸升高。根據(jù)注射的成型材料不同，模具的溫度也不同。由于成型要求模具有一定的溫度，模溫過高或過低都會影響塑件質量，產(chǎn)生縮孔，變形等缺陷。所以，模具設計時必須考慮冷卻或加熱裝置來調(diào)節(jié)模具的溫度。成型時若料溫不足，為了使模具達到成形要求的模溫，一般應考慮加熱裝置；當料溫使模溫超過成形要求時，則應考慮冷卻裝置。
在模具設計中，設置冷卻裝置的目的，一是防止塑件脫模變形；二是縮短成型周期；三是使結晶性塑料冷凝形成較低的結晶度，以得到柔軟性、擾曲性、伸長率較好的塑件。
冷卻形式一般在型腔、型芯等部位合理地設置通水冷卻水路，并通過調(diào)節(jié)冷卻水流量及流速來控制模溫。
本設計采用循環(huán)式冷卻水路，這樣對型腔和型芯的冷卻效果較好。水孔邊離型腔距離為20mm，因為如果距離太近的話冷卻不易均勻，太遠的話效率就近。水孔直徑設計為8mm。
8.1冷卻系統(tǒng)的設計原則：
1）冷卻回路數(shù)量應盡量多，冷卻通道孔徑要盡量大；
2）冷卻通道的布置應合理；
3）冷卻回路應有利于降低冷卻水進、出口水溫的差值；
4）冷卻回路結構應便于加工和清理；
5）冷卻水道至型腔表面的距離應盡可能相等；
6）冷卻水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不牢，影響塑件的精度
8.2 溫度調(diào)節(jié)對塑件質量的影響
a、 采用較低的模溫可以減小塑料制品的成型收縮率；即收縮率小，變形小，尺寸穩(wěn)定，機械強度高，耐應力開裂性好和表面質量好；
b、 模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減小塑件的變形，其中均勻一致的模溫尤為重要。
8.3 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求
a、 根據(jù)選用的塑料品種，確定溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是采用冷卻方式還是加熱方式；
b、 希望模溫均勻，塑件各部分同時冷卻，以提高生產(chǎn)率和塑件質量；
c、 采用較底的模溫，快速、大流量通水冷卻一般效果比較好；
d、 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)要盡量做到結構簡單，加工容易，成本低廉。
8.4 冷卻裝置的設計要點
a、 冷卻水孔的數(shù)量愈多，對塑件的冷卻也就愈均勻；
b、 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即將孔的排列與型腔形狀相吻合；
c、 塑件局部壁后處，應加強冷卻；
d、 對熱量積聚大，溫度上升高的部位應加強冷卻；
e、 當成型大型塑件或薄壁制品時，料流程較長，而料溫愈流愈低，為在整個塑件上取得大致相同的冷卻速度，可以適當改變冷卻水道的排水密度，在料流末端冷卻水道可以排列得稀一些；
f、 冷卻水道要避免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，降低塑件強度；
g、 冷卻裝置的形式應根據(jù)模腔的幾何形狀而定；
h、 便于加工清理。
8.5 冷卻水道的結構
冷卻水道其分布如下圖[15]：
圖8.5冷卻水道結構圖
九.側向抽芯機構
一般指的模具的行位機構，即凡是能夠獲得側向抽芯或側向分型以及復位動作來拖出產(chǎn)品倒扣，低陷等位置的機構。
下圖列出模具的常用行位結構。
1.從作用位置分為下模行位、上模行位、斜行位（斜頂）
2.從動力來分，為機動側向行位機構和液壓（氣壓）側向行位機構
9.1 斜導柱側向抽芯機構設計計算
是利用成型的開模動作用，使斜撐梢與滑塊產(chǎn)生相對運動趨勢，使滑塊沿開模方向及水平方向的兩種運動形式，使之脫離倒勾。如圖所示：
1、側向分型與抽芯機構的類型
（1）手動抽芯
（2）液壓或氣動抽芯
（3）機動抽芯
2、抽心距：S=H+(3-5)
其中,S為抽芯機構需要行走的總距離，
H為通過測量出來的產(chǎn)品抽芯距離（可以通過3D或2D進行實際測量）
3-5MM為產(chǎn)品抽芯后的安全距離
本設計中，抽芯距離較大，抽芯5-10mm即可。取6MM
3、抽芯力：
將塑料制品從包緊的側型芯上脫出時所需克服的阻力稱為抽芯力。
抽芯力F=PA(f *cosα+sinα)
p---塑料制品收縮對型芯單位面