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XXXX大學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目：手表盒盒底注塑模具設(shè)計(jì)
系 （部）： 機(jī)電信息系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： 1230203
學(xué) 生： XXXX
學(xué) 號(hào)： 123020325
指導(dǎo)教師： XXXX
2011年05月
II
手表盒盒底注塑模具設(shè)計(jì)
摘 要
本文主要介紹了手表盒盒底塑料件的注射模設(shè)計(jì)，其間要參考大量與塑料成型相關(guān)的資料和翻閱各種模具設(shè)計(jì)手冊(cè)，并通過(guò)計(jì)算以確定模具的具體模具制造技術(shù)迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。如模具的CAD/CAM技術(shù)，模具的激光快速成型技術(shù)，模具的精密成形技術(shù)，模具的超精密加工技術(shù)。根據(jù)成型工藝要求，在原有塑料件的基礎(chǔ)上介紹了其注塑成型模具的結(jié)構(gòu)，闡述了模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)及工作過(guò)程。首先要從塑料生產(chǎn)工藝上對(duì)所要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行工藝的分析與計(jì)算，然后在分析計(jì)算的基礎(chǔ)上并參看相關(guān)的資料確定成型工藝方案，再在此基礎(chǔ)上進(jìn)入模具總裝配圖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上對(duì)注塑模具的主要零部件的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算，期結(jié)構(gòu)及尺寸，通過(guò)不斷的計(jì)算與修改，并在指導(dǎo)老師的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)下進(jìn)行不間斷的反復(fù)修改，最終獨(dú)立完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。其材料為ABS。根據(jù)ABS塑料的工藝特性和產(chǎn)品的使用要求，分析了手表盒盒底的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和成型工藝。本設(shè)計(jì)采用CAD技術(shù)進(jìn)行模具裝配圖及零件圖的繪制。對(duì)模具進(jìn)行了成型零部件、澆注系統(tǒng)、側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)、推出脫模機(jī)構(gòu)及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析。最后，完成模具總裝圖設(shè)計(jì)及主要零件圖的繪制，從而確保模具結(jié)構(gòu)的可靠性、合理性和實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：塑料；模具設(shè)計(jì)；CAD
The watch box injection mold design
Abstract
This paper mainly introduces this watch box, plastic in the design of injection mould with plastic forming of to reference the material and paging through various related mould design manual, and through the calculation to determine mold concrete die & mould manufacturing technology rapid development of modern manufacturing technology, has become an important component. Such as mould CAD/CAM technology, mould laser rapid prototyping technique, mould precise forming technology, mould ultra-precision processing technology. According to the molding process requirements, on the basis of the original plastic injection molding, it introduces the structure of mould design, expounds the key points and the working process. First production craft from the plastic to design on the product process analysis and calculation, then on the basis of the analysis and calculation and see related material sure molding process scheme, and on the basis of this total into the mold of assembly structure design. On the basis of main parts of injection mold design and calculation of the size of the structure and size, period, through continuous calculation and modification, and in guiding teacher of meticulous care and patience under guidance of uninterrupted repeated revision, eventually independent completed the graduation design. Its material for ABS. According to the ABS plastic technological characteristic and the use of products demand, analysed the structure characteristics of this watch box and molding process. This design USES the CAD technology for mold assembly drawing and component drawing. The forming of mould parts, gating system, side core-pulling mechanism, launched the demoulding mechanism and cooling system design and analysis. Finally, complete mold assembly figure design and main component drawing, thus ensuring the reliability of the mould structure, reasonable and practical.
Key Words：Plastic;mould;design；CAD
I
目 錄
1 緒論 1
1.1題目的背景意義 1
1.2模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 1
1.3我國(guó)塑料模具行業(yè)普遍存在的問(wèn)題 2
1.4塑料模發(fā)展趨勢(shì) 3
1.5設(shè)計(jì)論文主要內(nèi)容 3
2 模具設(shè)計(jì) 4
2.1設(shè)計(jì)依據(jù) 4
2.2設(shè)計(jì)程序 4
2.2.1對(duì)塑件產(chǎn)品圖和樣板進(jìn)行分析、消化 4
2.2.2注塑機(jī)型號(hào)的選定 5
2.2.3型腔數(shù)量的確定及型腔排列 5
2.2.4分型面的確定 5
2.2.5側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的確定 6
2.2.6澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6
2.2.7排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6
2.2.8冷卻系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6
2.2.9模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 6
2.2.10繪制裝配圖 6
2.2.11繪制模具主要零件圖 7
2.2.12設(shè)計(jì)圖紙的校對(duì) 7
3 注塑材料分析、選擇與塑件的工藝分析 8
3.1主要材料分析 8
3.1.1材料分析 8
3.1.2塑料的成分 8
3.1.3 ABS工藝特征 8
3.2分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 10
4 模具各部件的設(shè)計(jì) 11
4.1確定型腔數(shù)量及排列方式 11
4.2模具結(jié)構(gòu)形式的確定 11
4.2.1單型腔單分型面模具 11
4.2.2多型腔多分型面模具 11
4.3注塑機(jī)型號(hào)的確定 12
4.3.1有關(guān)制品的計(jì)算，如圖 12
4.3.2按注射機(jī)最大注射量確定型腔數(shù)目 13
4.3.3計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積，及其初步設(shè)定方案 13
4.3.4鎖模力的計(jì)算 13
4.3.5注塑機(jī)的確定 14
4.4分型面的選擇設(shè)計(jì)原則 14
4.4.1分型面概述 14
4.4.2分型面的形式 15
4.4.3分型面的選擇設(shè)計(jì)原則 15
4.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17
4.5.1主流道的設(shè)計(jì) 17
4.5.2分流道的設(shè)計(jì) 18
4.5.3澆口的設(shè)計(jì) 19
4.5.4冷料穴的設(shè)計(jì) 20
4.6確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸選模架、成型零部件的設(shè)計(jì) 21
4.6.1型腔、型芯工作尺寸計(jì)算 21
4.6.2側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 22
4.7導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23
4.7.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 23
4.7.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 24
4.7.3推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25
4.7.4推件力的計(jì)算 25
4.7.5推桿的設(shè)計(jì) 26
4.8冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27
4.8.1冷卻系統(tǒng)的作用 27
4.8.2冷卻效率 27
4.8.3確定冷卻水道直徑 28
4.8.4模架的選擇 29
4.8.5模具總體結(jié)構(gòu)與開(kāi)合模動(dòng)作敘述 30
4.9模具排氣槽的設(shè)計(jì) 31
4.10校核 31
4.10.1注塑機(jī)有關(guān)的工藝參數(shù)的校核 31
4.10.2注塑機(jī)開(kāi)模行程的校核 31
4.10.3模具安裝尺寸的校核 31
4.10.4最大模具厚度和最小模具厚度 32
5 塑料模材料的選用及技術(shù)要求 33
5.1塑料模材料的性能要求 33
5.2塑料模零件選材原則 33
5.3塑料膜材料的選用 34
5.4模具的精度要求 34
5.4.1模具零件的公差與配合選擇 34
5.4.2模具形位公差的選用 35
6 塑料模材料的性能要求 37
7 結(jié)論 38
參考文獻(xiàn) 39
致 謝 40
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 41
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 42
主 要 符 號(hào) 表
T——鎖模力(N)
K——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8
M——注射機(jī)的額定塑化量（g/h或cm3/h）
M——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量和體積（g或cm3）
M——單個(gè)制品的質(zhì)量和體積（g或cm3）
F——塑件澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積（㎡）
A——單個(gè)制品在模具分型面上的投影面積（mm2）
A——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm2）
p——塑料熔體在模腔內(nèi)的平均壓力（MPa），通常模腔內(nèi)壓力
S——注射機(jī)最大開(kāi)模行程（mm）
H——推出距離（脫模距離）（mm）
H——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的制品高度（mm）
Q——抽拔力（N）
A——側(cè)型芯被包緊的截面周長(zhǎng)（cm）
h——成型部分深度（cm）
q——單位面積積壓力
μ——摩擦系數(shù)
a——脫模斜度
i
1 緒論
錯(cuò)誤！不能識(shí)別的開(kāi)關(guān)參數(shù)。
1 緒論
1 緒論
1.1題目的背景意義
近幾年，我國(guó)塑料模工業(yè)有了很大發(fā)展，注塑模具制品的種類越來(lái)越多，在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。在電子、汽車、家電、玩具等產(chǎn)品中，60%-100%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)，應(yīng)使我們?cè)谙率龌灸芰ι系玫脚囵B(yǎng)和鍛煉：①塑料件制品的設(shè)計(jì)及成型工藝的選擇；②一般塑料件制品成型模具的設(shè)計(jì)能力；③塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進(jìn)、塑料模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力；④了解模具設(shè)計(jì)的常用商業(yè)軟件以及同實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合。使個(gè)人能力得到全面提高，以適應(yīng)今后的工作。
1.2模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動(dòng)，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)。
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國(guó)際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。早在1989年3月中國(guó)政府頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，將模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。
模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。
模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場(chǎng)的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場(chǎng)為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場(chǎng)，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，這一市場(chǎng)占整個(gè)模具市場(chǎng)一半左右。汽車工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展零部件，經(jīng)濟(jì)型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點(diǎn)，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005年將達(dá)到170種。一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元。為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時(shí)約有80％的模具需要更換。中國(guó)摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)
9
統(tǒng)計(jì)，中國(guó)摩托車共有14種排量80多個(gè)車型，1000多個(gè)型號(hào)。單輛摩托車約有零件2000種，共計(jì)5000多個(gè)，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個(gè)型號(hào)的摩托車生產(chǎn)需1000副模具，總價(jià)值為1000多萬(wàn)元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場(chǎng)。
目前世界模具市場(chǎng)供不應(yīng)求，模具的主要出口國(guó)是美國(guó)，日本，法國(guó)，瑞士等國(guó)家。中國(guó)模具出口數(shù)量極少，但中國(guó)模具鉗工技術(shù)水平高，勞動(dòng)成本低，只要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期。
1.3我國(guó)塑料模具行業(yè)普遍存在的問(wèn)題
a.發(fā)展不平衡，產(chǎn)品總體水平較低。雖然個(gè)別企業(yè)的產(chǎn)品已達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平，但總體來(lái)看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、生產(chǎn)周期、壽命等指標(biāo)與國(guó)外先進(jìn)水平相比尚有較大差距。包括生產(chǎn)方式和企業(yè)管理在內(nèi)的總體水平與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比尚有10年以上的差距。
b.工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差。雖然部分企業(yè)經(jīng)過(guò)近幾年的技術(shù)改造，工藝裝備水平已經(jīng)比較先進(jìn)，有些三資企業(yè)的裝備水平也并不落后于國(guó)外，但大部分企業(yè)的工藝裝備仍比較落后。更主要的是，企業(yè)組織協(xié)調(diào)能力差，難以整合或調(diào)動(dòng)社會(huì)資源為我所用，從而就難以承接比較大的項(xiàng)目。
c.大多數(shù)企業(yè)開(kāi)發(fā)能力弱，創(chuàng)新能力明顯不足。一方面是技術(shù)人員比例低、水平不夠高，另一方面是科研開(kāi)發(fā)投入少；更重要的是觀念落后，對(duì)創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)不夠重視。模具企業(yè)不但要重視模具的開(kāi)發(fā)，同時(shí)也要重視產(chǎn)品的創(chuàng)新。
d.供需矛盾短期難以緩解。近幾年，國(guó)產(chǎn)塑料模具國(guó)內(nèi)市場(chǎng)滿足率一直不足74%，其中大型、精密、長(zhǎng)壽命模具滿足率更低，估計(jì)不足60%。同時(shí)，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具正在加速向中國(guó)轉(zhuǎn)移，國(guó)際采購(gòu)越來(lái)越多，國(guó)際市場(chǎng)前景看好。市場(chǎng)需求旺盛，生產(chǎn)發(fā)展一時(shí)還難以跟上，供不應(yīng)求的局面還將持續(xù)一段時(shí)間。
e.體制和人才問(wèn)題的解決尚需時(shí)日。在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，競(jìng)爭(zhēng)性行業(yè)，特別是像模具這樣依賴于特殊用戶、需單件生產(chǎn)的行業(yè)，國(guó)有和集體所有制原來(lái)的體制和經(jīng)營(yíng)機(jī)制已顯得越來(lái)越不適應(yīng)。人才的數(shù)量和素質(zhì)也跟不上行業(yè)的快速發(fā)展。
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
1.4塑料模發(fā)展趨勢(shì)
由于計(jì)算技術(shù)和數(shù)控加工迅速發(fā)展，使得CAD/CAM逐漸取代了過(guò)去塑料模的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，使傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造方法及組織生產(chǎn)的模式發(fā)生了深刻變化。塑料膜CAD/CAM的發(fā)展不僅可以提高塑料模質(zhì)量，減少塑料模的設(shè)計(jì)與制造工時(shí)，縮短塑料模生產(chǎn)周期，加快塑件生產(chǎn)和產(chǎn)品的更新?lián)Q代，而且更主要的是能滿足當(dāng)前用戶對(duì)塑料模行業(yè)提出的“質(zhì)量高塑料作為現(xiàn)代四大工業(yè)基礎(chǔ)材料之一，越來(lái)越廣泛地在各行各業(yè)應(yīng)用。其中注塑成型在塑料的各種成型工藝中所占的比例也越來(lái)越大。隨著社會(huì)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)不段向前發(fā)展，對(duì)注塑成型的制品質(zhì)量和精度要求都有不同程度的提高。塑料制品的造型和精度直接與模具設(shè)計(jì)和制造有關(guān)系，對(duì)注塑制品的要求就是對(duì)模具的要求。
塑料模以后的發(fā)展主要有以下幾方面：
a. 注射模CAD實(shí)用化；
b. 擠塑模CAD的開(kāi)發(fā)；
c. 壓模CAD的開(kāi)發(fā)；
d. 塑料專用鋼材系列化。
1.5設(shè)計(jì)論文主要內(nèi)容
通過(guò)塑料零件的注塑模具設(shè)計(jì)，了解塑料成型模具的基本設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，掌握材料的選擇，熱處理要求及其制造工藝知識(shí)，掌握塑料件的材料、形狀、結(jié)構(gòu)對(duì)注塑成型的影響，能夠熟練的運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)與繪圖。
設(shè)計(jì)的基本要求
a.對(duì)塑件進(jìn)行實(shí)體測(cè)繪，并完成基本參數(shù)的計(jì)算及注射機(jī)的選用；
b.確定模具類型及結(jié)構(gòu)，完成模具的結(jié)構(gòu)草圖的繪制；
繪圖要求 （用AutoCAD和Pro/E軟件）
a.測(cè)繪塑料零件圖（二維、三維）
b.動(dòng)模、定模、鑲塊等主要零件圖（等效3張0號(hào)圖）
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
2 模具設(shè)計(jì)
合理的模具設(shè)計(jì)，主要體現(xiàn)在所成型的塑料制品的質(zhì)量（外觀質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定性），使用時(shí)的安全可靠和便于維修，在注塑成型時(shí)有較短的成型周期和較長(zhǎng)的使用壽命以及具有合理的模具制造工藝性等方面。
在開(kāi)始模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)多考慮幾種方案，衡量每種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，再?gòu)闹袃?yōu)選一種。對(duì)于重新再做的模具，亦應(yīng)當(dāng)認(rèn)真對(duì)待，因?yàn)闀r(shí)間和認(rèn)識(shí)上的原因，當(dāng)時(shí)認(rèn)為合理的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)使用也會(huì)有可以改進(jìn)的地方。
在設(shè)計(jì)時(shí)本人參考了過(guò)去設(shè)計(jì)人員所設(shè)計(jì)的圖紙，并了解了他在制造和使用方面的情況，吸取其中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。
2.1設(shè)計(jì)依據(jù)
模具設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，就是現(xiàn)有的塑料制品及樣圖。模具設(shè)計(jì)人員必須對(duì)制品圖及樣板進(jìn)行詳細(xì)的分析和消化，同時(shí)在設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須注意核查以下所有項(xiàng)目：
a. 尺寸精度及其相關(guān)尺寸的正確性
b. 脫模結(jié)構(gòu)是否合理
c. 制品厚度機(jī)器均勻性
d. 塑料種類及其縮水率
e. 表面要求
f. 塑料制品成型后是否有后處理
g. 制品的批量
h. 注塑機(jī)得規(guī)格
2.2設(shè)計(jì)程序
2.2.1對(duì)塑件產(chǎn)品圖和樣板進(jìn)行分析、消化
在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)之前，首先對(duì)制品圖或樣板進(jìn)行詳細(xì)的分析和消化，其內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
a. 制品的幾何形狀
b. 制品的尺寸、公差和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)
c. 制品的技術(shù)要求
d. 制品所用塑料名稱、牌號(hào)
e. 制品的表面要求
2.2.2注塑機(jī)型號(hào)的選定
注塑機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑料制品的大小及生產(chǎn)批量。在選擇注塑機(jī)時(shí)，主要考慮其塑化率、注射量、鎖模力、安裝模具的有效面積（注射機(jī)拉桿內(nèi)間距）、容模量、頂出行式及頂出長(zhǎng)度。倘若客戶以提供所用注塑機(jī)的型號(hào)或規(guī)格，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)其參數(shù)進(jìn)行校核，若滿足不了要求，必須做及時(shí)的調(diào)整。
2.2.3型腔數(shù)量的確定及型腔排列
模具型腔數(shù)量的確定主要是根據(jù)制品的投影面積、幾何形狀（有無(wú)側(cè)抽芯）、制品精度、批量以及經(jīng)濟(jì)效益來(lái)確定。
型腔數(shù)量主要依據(jù)以下因素進(jìn)行確定：
a. 制品重量與注射機(jī)的注射量
b. 制品的投影面積與注射機(jī)的鎖模力
c. 模具外形尺寸與注射機(jī)安裝模具的有效面積（或注射機(jī)拉桿內(nèi)間距）
d. 制品精度
e. 制品有無(wú)側(cè)抽芯及處理方法
f. 制品的生產(chǎn)批量
g. 經(jīng)濟(jì)效益（每一模的生產(chǎn)值）
以上這些因素有時(shí)是相互制約的，因此在確定設(shè)計(jì)方案時(shí)，必須進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證滿足其主要條件。
型腔數(shù)量確定以后，便進(jìn)行型腔的排列，即型腔位置的布置。型腔的排列涉及模具尺寸、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的平衡、抽芯（斜頂桿）機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、鑲件及型芯的設(shè)計(jì)以及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以上這些問(wèn)題又與分型面及澆口位置地選擇有關(guān)，所以在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，要進(jìn)行必要的調(diào)整，已達(dá)到比較完美的設(shè)計(jì)。
2.2.4分型面的確定
分型面，在一些產(chǎn)品圖中已經(jīng)作具體規(guī)定，但在很多的模具設(shè)計(jì)中要有模具設(shè)計(jì)人員來(lái)定。一般來(lái)講，在平面上的分型面比較容易處理，有時(shí)碰到立體形式的分型面就應(yīng)當(dāng)特別注意。其分型面的選擇應(yīng)遵照以下原則：
a. 不影響制品的外觀，尤其是對(duì)外觀有明確要求的制品，更應(yīng)注意分型面對(duì)外觀的影響
b. 有利于保證制品的精度
c. 有利于模具加工，特別是型腔加工
d. 有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
e. 有利于制品的脫模，確定在開(kāi)模時(shí)使制品留于動(dòng)模一邊
f. 便于嵌件的安裝。
2.2.5側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的確定
在設(shè)計(jì)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)保證其安全可靠，盡量避免與頂出機(jī)構(gòu)發(fā)生干擾，否則在模具上應(yīng)設(shè)置先復(fù)位機(jī)構(gòu)（詳細(xì)情況請(qǐng)看下面章節(jié)分析）。
2.2.6澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括主流道地選擇，分流道截面積形狀及尺寸的確定，澆口位置的選擇，澆口形狀及澆口截面尺寸的確定。還應(yīng)注意脫澆口裝置的設(shè)計(jì)。
2.2.7排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
排氣系統(tǒng)對(duì)確保制品成型質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，其排氣方式有以下幾種：
a. 利用排氣槽。排氣槽一般設(shè)在型腔最后被充滿的部位。排氣槽的深度因塑料不同而異，基本上是以塑料不產(chǎn)生飛邊時(shí)所允許的最大間隙來(lái)確定
b. 利用型芯、鑲件、頂針等配合間隙或?qū)Ｓ门艢獠廴艢?
c. 有時(shí)為了防止制品在頂出是造成真空變形，必須設(shè)計(jì)進(jìn)氣銷
d. 有時(shí)為了防止制品與模具的真空吸附，而設(shè)計(jì)防真空元件
2.2.8冷卻系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較繁瑣地工作，既要考慮冷卻效果及冷卻的均勻性，又要考慮冷卻系統(tǒng)對(duì)模具整體結(jié)構(gòu)的影響。
制品頂出是注射成型過(guò)程最后一個(gè)環(huán)節(jié)，頂出質(zhì)量的好壞將最后決定制品的質(zhì)量，因此，制品的頂出機(jī)構(gòu)是不可忽視的。制品的頂出形式歸納起來(lái)可以分為機(jī)械頂出、液壓頂出、氣動(dòng)頂出三大類。
2.2.9模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用
模架一般采用標(biāo)準(zhǔn)模架，特殊情況或客戶指定要求時(shí)，可以對(duì)模架的部件形狀、尺寸和材料作出更改。
標(biāo)準(zhǔn)件包括通用標(biāo)準(zhǔn)件和模具專用標(biāo)準(zhǔn)件兩大類。通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等。模具專用標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈、澆口套、頂針、頂管、導(dǎo)套、導(dǎo)柱、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件、二次分性機(jī)構(gòu)及精密定位標(biāo)準(zhǔn)組件等。
2.2.10繪制裝配圖
模架及有關(guān)內(nèi)容確定后，便可以繪制裝配圖紙。在繪制裝配如的過(guò)程中，對(duì)已選定的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、抽芯機(jī)構(gòu)、頂出系統(tǒng)等做出進(jìn)一步的協(xié)調(diào)和完善，從結(jié)構(gòu)上達(dá)到比較完美的設(shè)計(jì)。
完整的模圖應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
a. 模圖上應(yīng)顯示注塑機(jī)拉桿示意圖形狀和位置
b. 模圖上應(yīng)標(biāo)明塑膠產(chǎn)品的塑膠材料及縮水率
c. 模圖上應(yīng)清楚標(biāo)明改動(dòng)標(biāo)記，在副欄內(nèi)標(biāo)明改動(dòng)標(biāo)記、日期和日期
2.2.11繪制模具主要零件圖
在繪制型腔或型芯圖時(shí)，必須注意所給定的成型尺寸、公差及脫模斜度是否相互協(xié)調(diào)，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是否與制品的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相協(xié)調(diào)。同時(shí)還要考慮型腔、型芯在加工時(shí)的工藝性及使用時(shí)的力學(xué)性能及其可靠性。
2.2.12設(shè)計(jì)圖紙的校對(duì)
模具設(shè)計(jì)完后，校對(duì)人員應(yīng)針對(duì)客戶所提供的有關(guān)設(shè)計(jì)依據(jù)及客戶所提要求，對(duì)模具的總體結(jié)構(gòu)、工作原理、操作的可行性等進(jìn)行系統(tǒng)的校對(duì)。
特別應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
a. 模架是否適合注塑機(jī)（包括模架平面大小及厚度）；
b. 根據(jù)模架、鑲件的大小、形狀等實(shí)際情況驗(yàn)算厚度是否合適；
c. 根據(jù)模架、鑲件的大小、形狀等實(shí)際情況驗(yàn)算頂柱的數(shù)量和位置是否合適。
3．注塑材料分析、選擇與塑件的工藝分析
3.1主要材料分析
3.1.1材料分析
塑料是以高分子合成樹(shù)脂為主要成分，在一定條件的溫度和壓力下具有可塑性和流動(dòng)性，可以被塑制成一定形狀，且在一定條件下保持形狀不變的新型材料。
塑料在常溫下為固態(tài)，又稱為玻璃態(tài)；加熱后變軟且有一定的彈性，稱為高彈態(tài)；在加熱到熔化溫度（各種塑料的熔化溫度不同）成為漿糊狀態(tài)，叫做粘流態(tài)；如果在加熱到熔化溫度以上（50°C～60°C）就會(huì)分解汽化。
3.1.2塑料的成分
一般塑料內(nèi)大合成樹(shù)脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%～100%；透明塑料的合成樹(shù)脂為100%，它不允許滲進(jìn)其他顏色和其他成分；而其他塑料大多數(shù)要加入輔助材料，如增塑劑、發(fā)泡劑、填充劑（如滑石粉）、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、著色劑、增強(qiáng)材料（如玻璃纖維）等。加入輔助材料是為了改善塑料的性能、節(jié)約昂貴的塑料。正像在水泥中加入石子和沙子一樣，水泥石粘合劑，而沙子和石子填充作用。
樹(shù)脂成分為天然樹(shù)脂和人工合成樹(shù)脂。天然樹(shù)脂如：橡膠、樹(shù)脂油（桐油、蓖麻油等）和樹(shù)脂油漆（俗稱國(guó)漆）。橡膠、國(guó)漆是在橡膠樹(shù)或漆樹(shù)皮上用刀割幾道斜口，在斜口下端用容器接住刀口內(nèi)留下的膠脂，在經(jīng)過(guò)人工提煉而成的。
人工合成樹(shù)脂主要是從石油中提煉出來(lái)的多化學(xué)元素聚合而成。塑料的主要成分是C,H,N等源自的聚合物，像PA，PC，POM等塑料內(nèi)含有O原子。他們相對(duì)原子質(zhì)量一般低于，也叫做大分子物質(zhì)，是將低分子物質(zhì)經(jīng)聚合反應(yīng)而成。像化學(xué)肥料那樣，送進(jìn)去的是煤炭、水，輸出的是白色的碳酸氫銨一類的化肥。
我們知道物質(zhì)是由分子構(gòu)成，分子又是有許多原子構(gòu)成的，在相同體積的情況下，有的密度大，有的密度小。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、溫度的條件下：水的密度為1.00,鋁的密度為。而在常溫下塑料的密度大多數(shù)為，經(jīng)過(guò)發(fā)泡的塑料（如電器產(chǎn)品的防振包裝墊）密度只有。當(dāng)我們用刀切開(kāi)發(fā)泡塑料，就會(huì)看到里面有許多小氣孔，所以體積很大的發(fā)泡塑料重量且很輕。
3.1.3 ABS工藝特征
ABS(丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物)
ABS物理和化學(xué)特性：
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚物三種化學(xué)單位合成，每種單體都有不同特性；丙烯腈有高強(qiáng)度，熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅(jiān)韌性，抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工，高光潔及高強(qiáng)度。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。三種單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個(gè)是苯乙烯—丙烯腈的連續(xù)相，另一個(gè)是聚丁二烯膠分散相。這就決定了ABS材料的耐高溫性、抗沖擊性及易加工性等多種特性?？s水率為0.5%
所有FDM系列產(chǎn)品都提供ABS作為選項(xiàng)，而接近90%的FDM原型都是由這種材料制造的。使用者報(bào)告說(shuō)ABS的原型可以達(dá)到注塑ABS成型強(qiáng)度的80%，而它的屬性，例如耐熱性與抗化學(xué)性，也是近似或是相當(dāng)于注塑成型的工件，其耐熱度為93.3℃，這讓ABS成為功能性測(cè)試應(yīng)的廣泛使用材料。
典型用途：
汽車（儀表板、工具船門、車輪蓋、反光鏡盒等），電冰箱，大強(qiáng)度工具（頭發(fā)烘干機(jī)、攪拌機(jī)、食品加工機(jī)、割草機(jī)等），電話機(jī)殼體，打字機(jī)鍵盤，娛樂(lè)用車輛（如高爾夫球手推車、及噴氣式雪橇車等）
特點(diǎn)：
a.綜合性能較好,沖擊強(qiáng)度較高,化學(xué)穩(wěn)定性,電性能良好.
b.與372有機(jī)玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理.
c.有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級(jí)別。
d.流動(dòng)性比HIPS差一點(diǎn)，比PMMA、PC等好，柔韌性好。
e.用途：適于制作一般機(jī)械零件,減磨耐磨零件,傳動(dòng)零件和電訊零件.
f.同PVC（聚氯乙烯）一樣在屈折處會(huì)出現(xiàn)白化現(xiàn)象。
成型特性：
a.無(wú)定形料,流動(dòng)性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥80-90度,3小時(shí).
b.宜取高料溫,高模溫,但料溫過(guò)高易分解(分解溫度為>270度).對(duì)精度較高的塑件,模溫宜取50-60度,對(duì)高光澤.耐熱塑件,模溫宜取60-80度.
c.如需解決夾水紋，需提高材料的流動(dòng)性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒ā?
d.如成形耐熱級(jí)或阻燃級(jí)材料，生產(chǎn)3-7天后模具表面會(huì)殘存塑料分解物，導(dǎo)致模具表面發(fā)亮，需對(duì)模具及時(shí)進(jìn)行清理，同時(shí)模具表面需增加排氣位置。
ABS無(wú)毒、無(wú)味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.02~1.05g/cm3。
ABS有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定
性和電氣性能。水、無(wú)機(jī)鹽、堿和酸類對(duì)ABS幾乎無(wú)影響。ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色。ABS的缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70oC左右，熱變形溫度為93oC左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。
3.2分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性
該塑件尺寸中等，整體結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單.多數(shù)都為平面特征。塑件為盒底殼狀，塑件兩端分別有一對(duì)側(cè)抽芯，其中一端分布著12條以中心線為基準(zhǔn)軸對(duì)稱由低到高的脊?fàn)顧M牙，大致間距5~8mm，深度約為5mm左右，在各兩端的第三個(gè)橫牙中分布著一個(gè)內(nèi)孔抽芯，抽芯較小，抽芯距短。塑件的另一端也以軸對(duì)稱各分布著一個(gè)2mm高的突塊，也為側(cè)抽芯，因?yàn)檫@兩個(gè)突塊的距離為27mm，所以抽芯距同樣也短。這樣分析過(guò)后對(duì)這兩對(duì)抽芯的機(jī)構(gòu)方案的選擇則成了此次模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。為除了配合尺寸要求精度較高外，其他尺寸精度要求相對(duì)較低，但表面粗糙度要求較高，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級(jí)： 5級(jí)。
為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用潛伏式澆口。該澆口的分流道位于模具的一側(cè)端面處，澆口橫向開(kāi)設(shè)在模具的分型處，從塑料件側(cè)面進(jìn)料，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。
塑件的工藝參數(shù)：
干燥條件：80-90℃ 2小時(shí)
成型收縮率:0.4-0.7%
模具溫度：25-70℃（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低）
融化溫度：210-280℃（建議溫度：245℃）
成型溫度：200-240℃
注射速度：中高速度
注射壓力：500-1000bar
4 模具各部件的設(shè)計(jì)
4 模具各部件的設(shè)計(jì)
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模具的結(jié)構(gòu)形式是指設(shè)計(jì)過(guò)程中的注射機(jī)的確定，澆注系統(tǒng)的形式和澆口位置的選擇，成型零件的設(shè)計(jì)，脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及各個(gè)零件的設(shè)計(jì)和裝配圖設(shè)計(jì)。
4.1確定型腔數(shù)量及排列方式
當(dāng)塑料制件的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，并選定所用塑料后，就需要考慮是采用單型腔模還是多型腔模。與多型腔模相比，單型腔模具有以下優(yōu)點(diǎn)：
a.塑料制件的形狀與尺寸精度始終一致
b.工藝參與易于控制
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
c.模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，設(shè)計(jì)制造、維修大為簡(jiǎn)化
一般來(lái)說(shuō)，精度要求高的小型制品和中大型制品優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但對(duì)于精度要求不高的小型制品（沒(méi)有配合精度要求），形狀簡(jiǎn)單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。
根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，此塑料產(chǎn)品在模具中的扣置方式有兩種:一種是將塑料制品的回轉(zhuǎn)軸線與模具中主流道襯套的軸線垂直；另一種是將此塑料制品的中心線與模具中主流道襯套的軸線平行。這里擬采用第一種方式，1模2腔的結(jié)構(gòu)。
4.2模具結(jié)構(gòu)形式的確定
4.2.1單型腔單分型面模具
制品外觀質(zhì)量要求不高，尺寸精度要求一般的小型制品，可采用此結(jié)構(gòu)。
4.2.2多型腔多分型面模具
制品外觀質(zhì)量要求高，尺寸精度要求一般的小型制品，可采用此結(jié)構(gòu)。該制品外觀質(zhì)量要求較高，分析該制品樣品采用的澆口位置、分型面位置、推出機(jī)構(gòu)的痕跡，可知澆口為一般潛伏式澆口，并可初步擬定采用多型腔單分型面的模具結(jié)構(gòu)形式。
4.3注塑機(jī)型號(hào)的確定
4.3.1有關(guān)制品的計(jì)算，如圖4.1
圖4.1塑件的三維圖與二維圖
塑件體積的計(jì)算
零件塑件的體積：V=81 cm
塑件質(zhì)量的計(jì)算
查手冊(cè)取密度：ρ=1.05g/cm
塑件的質(zhì)量：M=V×ρ=81×1.05=85.05g
4.3.2按注射機(jī)最大注射量確定型腔數(shù)目
根據(jù) （4.1）
得 （4.2)
注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8;
注射機(jī)最大注射量，cmз或g;
澆注系統(tǒng)凝料量，cmз或g；
單個(gè)塑件體積或質(zhì)量，cmз或g；
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求,該塑件在注射時(shí)采用1模2腔
4.3.3計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積，及其初步設(shè)定方案
根據(jù)三維建模，可直接利用查詢到澆注系統(tǒng)的體積V2=6 cm
4.3.4鎖模力的計(jì)算
T≥K*F*q/1000 (4.3)
T—額定鎖模力
F—塑件澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積㎡
q—熔融塑料在模腔內(nèi)的壓力kg/㎡（約為注射壓力的25%~50%，經(jīng)驗(yàn)值200kg/㎡~400kg/㎡）
K—安全系數(shù)，一般取1.1~1.2
所以 T=1.2*100000kg*9.8=1176KN<1500KN
4.3.5注塑機(jī)的確定
查表文獻(xiàn)選用CJ150NC4型號(hào)注塑機(jī)，其參數(shù)如圖4.2：
圖4.2 CJ150NC4型號(hào)注塑機(jī)參數(shù)
4.4分型面的選擇設(shè)計(jì)原則
分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造藝有密切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動(dòng)特性及塑料的脫模。
4.4.1分型面概述
分型面是前模與后模之間的分界面。前后模從這里分開(kāi)后，前模模面稱之為前模分型面，后模面稱之為后模分型面；當(dāng)兩個(gè)面貼合在一起時(shí)變成一條線，這條線就成為前后模之間的分界線，即也是前后模的分型線。前后模從這里分開(kāi)之后才能取出產(chǎn)品。因此合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。
分型面的類型主要有以下幾種：
a. 產(chǎn)品塑膠都在前模（在PL面以前）。大多數(shù)機(jī)殼，類如計(jì)算機(jī)顯示器外殼，顯示器底座。
b. 分型面在塑膠中間。如薄型平板件、圓筒外形、圓球形件。
c. 分型面在投影最大處、在R與直線相交獲相切處。如產(chǎn)品口部需要圓角 的。
d. 分型面是曲線的。如滑槽，計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)外殼也是曲面。在設(shè)計(jì)此模具時(shí)將兩曲面與中心線對(duì)稱，使銘牌的兩斜面背靠背，這樣做可以使合模時(shí)在分型面上產(chǎn)生的側(cè)向分力互相抵消，前后模之間就不會(huì)產(chǎn)生位移。
e. 使塑件在開(kāi)模后留在動(dòng)模上。
f. 澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排。
4.4.2分型面的形式
該塑件的模具只有一個(gè)分型面，垂直分型。
4.4.3分型面的選擇設(shè)計(jì)原則
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、形狀以及摧出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析。
選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則：
a. 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處
b. 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模
c. 保證塑件的精度
d.滿足塑件的外觀質(zhì)量要求
e. 便于模具制造加工
f. 注意對(duì)在型面積的影響
g. 對(duì)排氣效果
h. 對(duì)側(cè)抽芯的影響
在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不可能全部滿足上述原則，一般應(yīng)抓住主要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)分析，三種可能選擇的分型面如下：
第一種分型面，如圖4.3
圖4.3第一種分型面
上端面的橫截長(zhǎng)度比下端面的橫截長(zhǎng)度還短，分型頂出時(shí)，塑件易卡在型腔中，所以不適做分型面。
第二種分型面，如圖4.4
圖4.4第二種分型面
此面與上端面間是圓弧連接，光滑平整，不易做分型面
第三種分型面，如圖4.5
圖4.5第三種分型面
此端面截面與下端面為90°粗糙度大，適宜脫模頂出
總結(jié)：由此分析看出第三種分型面適合。
4.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：澆口位置應(yīng)盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使用時(shí)澆口的清理；澆口位置距型腔各個(gè)部位的距離應(yīng)盡量一致，并使其流程為最短；澆口的位置應(yīng)保證塑料流入型腔時(shí)，對(duì)著型腔中寬敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔時(shí)直沖型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能盡快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件變形;盡量避免使制件產(chǎn)生熔接痕,或使其熔接痕產(chǎn)生在之間不重要的位置;澆口位置及其塑料流入方向,應(yīng)使塑料在流入型腔時(shí),能沿著型腔平行方向均勻的流入,并有利于型腔內(nèi)氣體的排出。
4.5.1主流道的設(shè)計(jì)
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注塑機(jī)噴嘴與模具處到分流道為止塑料熔體流動(dòng)通道。根據(jù)選用型號(hào)注塑機(jī)的相關(guān)尺寸得：
噴嘴前端孔徑：d0=4.0mm；
噴嘴前端球面半徑：R0=10mm；
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系
R=R0+(1~2)mm
d=d0+(0.5~1)mm
取主流道球面半徑：R=12mm
取主流道小端直徑：d=5mm
為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，起斜度為1~2°，此處選用2°，經(jīng)換算得主流道大端直徑為8.1MM。
主流道如下圖4.6
圖4.6主流道
4.5.2分流道的設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。
分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形。可以用流道的截面積與周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。在該模具上取圓形斷面形狀，直徑為8mm。分流道選用圓形截面：直徑D=8mm,流道表面粗糙度
分流道如下圖4.7
圖4.7分流道
4.5.3澆口的設(shè)計(jì)
澆口亦稱進(jìn)料口,是連接分流道與型腔的熔體的通道.，也是注塑模進(jìn)料系統(tǒng)的最后部分.澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否,直接關(guān)系到塑件能否完好的高質(zhì)量地注射成型.其基本作用為：
a.從流道來(lái)的熔融塑料以最快的速度進(jìn)入充滿型腔。
b.型腔充滿后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔能還未冷卻的塑料回流。
根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動(dòng)距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口需沿斜向進(jìn)入型腔，當(dāng)頂出塑件時(shí)澆口自動(dòng)被切斷，不影響塑件外形美觀。所以選擇潛伏式澆口。如圖4.8
圖4.8潛伏式澆口
4.5.4冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，有影響成型塑件的質(zhì)量，另外還便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能。注射結(jié)束模具分型時(shí)，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。如圖4.9
圖4.9冷料穴
4.6確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸選模架、成型零部件的設(shè)計(jì)
影響塑件尺寸精度的因素較為復(fù)雜，主要存在以下幾方面：
a.零件的制造公差。
b.設(shè)計(jì)時(shí)所估計(jì)的收縮率和實(shí)際收縮率之間的差異和生產(chǎn)制品時(shí)收縮率波動(dòng)。
c.模具使用過(guò)程中的磨損。
4.6.1型腔、型芯工作尺寸計(jì)算
ABS塑料的收縮率是0.3%--0.8%
平均收縮率:=（0.3%--0.8%）/2=0.55%
型腔內(nèi)徑DM= (4.4)
型腔深度HM= (4.5)
型芯外徑dM= (4.6)
型芯深度hM= (4.7)
型腔徑向尺寸（mm ）
- 塑件外形基本尺寸（mm）
-塑件平均收縮率
-塑件公差
-成形零件制造公差，一般取1/4—1/6
-塑件內(nèi)形基本尺寸（mm）
-型芯徑向尺寸（mm）
-型腔深度（mm）
-塑件高度（mm）
-型芯高度（mm）
-塑件孔深基本尺寸（mm）
由以上公式計(jì)算得：
動(dòng)模型腔長(zhǎng)度：L=mm
動(dòng)模型腔寬度：D=mm
動(dòng)模型腔高度：H=mm
定模型芯長(zhǎng)度：l=mm
定模型芯寬度：d=mm
定模型芯高度：h=mm
4.6.2側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算
抽芯距的確定與抽拔力的計(jì)算
抽芯距計(jì)算公式如下：
(4.8)
式中 —抽芯距，mm
—取出塑件最小尺寸，mm
=1+3=4mm
斜頂桿分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
斜頂桿分型抽芯是應(yīng)用最廣的分型抽芯機(jī)構(gòu)，它借助頂出完成側(cè)向抽芯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，動(dòng)作可靠。如圖4.10
圖4.10全局抽芯示意圖
斜頂桿：斜頂桿的斜角為8°，頂出距離為53mm，實(shí)際側(cè)抽芯距4mm，桿長(zhǎng)126mm。
抽拔力計(jì)算公式如下：
Q=C *h**u (4.9)
Q—抽拔力
C—型芯成型部分?jǐn)嗝嬷荛L(zhǎng)，cm
—單位面積的包緊力,一般可取80~120kg/ cm
u—摩擦系數(shù)（ABS：0.67對(duì)自身，0.1~0.3對(duì)鋼）
h—型芯被塑料包緊的長(zhǎng)度
Q= C *h**u=3520kg
4.7導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
塑模閉合時(shí)為了保證型腔形狀和尺寸的準(zhǔn)確性，應(yīng)按一定的方向和位置合模，所以必須設(shè)有導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)，最常見(jiàn)的導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)是在模具型腔四周設(shè)2～4對(duì)互相配合的導(dǎo)向柱和導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模邊或在定模邊均可，但一般設(shè)在主芯型周圍。
a.導(dǎo)向作用
動(dòng)定模合模時(shí)按導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的引導(dǎo)，使動(dòng)定模按正確方位閉合，避免凸模進(jìn)入凹模時(shí)因方位搞錯(cuò)而損壞模具或因定位不準(zhǔn)而相互碰傷，因此設(shè)在型芯周圍的導(dǎo)柱應(yīng)比主型芯高出至少6～8mm。這對(duì)于移動(dòng)式模具采用人工合模時(shí)特別重要。
b.定位作用
在模具閉合后使型腔保持正確的形狀和所有由動(dòng)定模合模構(gòu)成的尺寸的精度，例如定位不準(zhǔn)引起桶形塑件壁厚不均或尺寸精度下降。
c.承受注塑產(chǎn)生的側(cè)壓力
當(dāng)塑件形狀不對(duì)稱或通過(guò)側(cè)澆口注入塑件時(shí)都會(huì)產(chǎn)生單向側(cè)壓力，該力會(huì)使動(dòng)定模在分型面處產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)，當(dāng)側(cè)壓力很大時(shí)，還不能單靠導(dǎo)柱來(lái)承擔(dān)，需要設(shè)錐面或斜面進(jìn)行定位，例如采用圓錐面作分型面能起很好的定位作用。
4.7.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
長(zhǎng)度：導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出8—12 cm，以免出現(xiàn)導(dǎo)柱末導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔的情況。
形狀：導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)形，以使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。
材料：導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理），硬度為50—55HRC。如圖4.11
圖4.11導(dǎo)柱
4.7.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
材料：用與導(dǎo)柱相同的材料制造導(dǎo)套，其硬度應(yīng)略低與導(dǎo)柱硬度，這樣可以減輕磨損，一防止導(dǎo)柱或?qū)桌?
形狀：為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)向孔作成通孔，以利于排出孔內(nèi)的空氣。如圖4.12
圖4.12導(dǎo)套
4.7.3推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
采用推板推動(dòng)頂出桿，再由頂出桿推出塑件。推桿截面為圓形，推桿推出動(dòng)作靈活可靠，推桿損壞后也便于更換。結(jié)合制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模具型腔的結(jié)構(gòu)采用了整體式型腔板，這種結(jié)構(gòu)工作過(guò)程中精度高，并且在此模具中容易加工得到， 在推出機(jī)構(gòu)中采用廠組合式推桿，如圖中，這種結(jié)構(gòu)主要是防止推桿在于作過(guò)程中受到彎曲力或側(cè)向壓力而折斷，因?yàn)楫a(chǎn)品較小，另外折斷后也易于更換。這里采用設(shè)計(jì)推桿，全部固定在頂桿固定板。推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時(shí)需均勻布置，以保證塑件推出時(shí)受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推桿本身的剛度和強(qiáng)度要求，推桿裝入模具后，起端面還應(yīng)與型腔底面平齊或高出型腔0.05—0.1cm.
4.7.4推件力的計(jì)算
對(duì)于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計(jì)算，并確定其脫模力（Ft）
Ft=LhP(ucos-sin) (4.10)
式中 L—制品包裹型芯的周長(zhǎng)cm
h—被包緊部分的深度cm
P—由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，
一般取8Mpa~12Mpa
u—塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，一般取0.1~0.3
—型芯的脫模斜度
所以Ft=5900N
4.7.5推桿的設(shè)計(jì)
推桿的強(qiáng)度計(jì)算 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)之二》由式5-97得
d=（） (4.11)
式中 d—圓形推桿直徑cm
—推桿長(zhǎng)度系數(shù)≈0.7
l—推桿長(zhǎng)度cm
n—推桿數(shù)量
E—推桿材料的彈性模量N/(鋼的彈性模量E=2.1107N/)
Q—總脫模力
d=10mm
推桿壓力校核 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》式5-98
=
取320N/mm2
< 推桿應(yīng)力合格，硬度HRC55～60
推出機(jī)構(gòu)如圖4.13所示：
圖4.13模具頂桿
4.8冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.8.1冷卻系統(tǒng)的作用
由于注塑產(chǎn)品的成型過(guò)程是將顆粒狀的塑料加熱到粘流態(tài)再加壓注入到模具的型腔中的。在加熱過(guò)程中，塑料吸收了大量的熱能，溫度一般在190°C以上。ABS塑料注射溫度在220°到230°C，PC塑料注射溫度在300°C左右。這么高溫度的塑料要讓他迅速冷卻定型成為塑膠產(chǎn)品，必須使模具內(nèi)的熱量迅速被帶走，使模具迅速冷卻，必須設(shè)冷卻系統(tǒng)。
4.8.2冷卻效率
影響冷卻效率的主要因素有水的流量、流量、水溫的高低、冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短。要提高冷卻效率可以采取以下措施：
a.加大冷卻水孔的直徑。由于受模板及凸模面積大小的限制，不可以將孔徑鉆的太大，一般采用直徑為5-10mm。
b.增加水孔數(shù)量。由于模具上能鉆冷卻水孔的空位有限，尤其是后模上面有模芯螺釘孔、頂尖孔等等，不可能鉆很多水孔。只能適當(dāng)增加水孔的數(shù)量。一般直徑5到6mm的水孔冷卻半徑大約為25mm，直徑為7到8mm的水孔冷卻半徑為35mm左右。
c.控制冷卻時(shí)間。將注塑機(jī)各個(gè)工作時(shí)間段調(diào)整到最佳位置，擠出的時(shí)間盡量用來(lái)延長(zhǎng)冷卻時(shí)間。冬天水溫低冷卻時(shí)間可以適當(dāng)縮短，夏天水溫高要適當(dāng)延長(zhǎng)。
d.保持適當(dāng)?shù)哪＞邷囟?。一些成型溫度高的塑料，塑膠位很薄的產(chǎn)品，如果模具溫度太低，產(chǎn)品不能成型。模具溫度應(yīng)在35~45°C之間。大部分塑膠應(yīng)在30~35°C之間。
4.8.3確定冷卻水道直徑
查表得ABS的單位流量為依據(jù)塑件體積可知所需的冷卻水管直徑較小。設(shè)計(jì)冷卻水道直徑為8mm符合要求。
水嘴示如圖4.14所示
圖4.14水嘴
冷卻水如圖4.15所示
圖4.15冷水道
4.8.4模架的選擇
注塑模模架國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》和GB/T12555——1