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本科畢業(yè)設計(論文)
題目：玩具照相機某零件支架注塑模具設計
系 部 機電信息系
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
班 級
學 生
學 號
指導教師
2013年5月
照相機某零件支架注塑模具設計
摘要
模具是工業(yè)生產的基礎工藝裝備，也是發(fā)展和實現(xiàn)少無切削技術不可缺少的工具。它在工業(yè)生產中使用極為廣泛，是當代工業(yè)生產的重要手段和工藝發(fā)展方向，許多現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和技術水平的提高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。因此，模具技術發(fā)展狀況及水平的高低，直接影響到工業(yè)產品的發(fā)展。也是衡量一個國家工藝水平的重要標志之一。
本次畢業(yè)設計的題目是照相機某零件支架注塑模具設計。本文主要論述了塑料注射模的基本原理和設計過程，并著重講述了充電器外殼注射模的設計過程。首先，講述了模具的作用和國內外的發(fā)展狀況及其發(fā)展方向。然后論述了方案的選擇和確定。再次對于所確定的方案給出了詳細的設計過程和計算過程，最后還對所設計的模具進行了經濟性可行性分析。
總的來說，所設計的這套模具經濟合理，可行性強，生產方便，是一套實用性較強的模具。
關鍵詞：注射模；定模；動模；抽芯；斜導柱
The camera bracket a parts injection mold design
Abstract
The molding tool is a foundation craft that industry produce to equip, it also a development with realizes the little having no slice the indispensable tool in the technique of cutting .It is in industry produce the usage is extremely extensive, it an important means that contemporary industry produce to develop the direction with the craft, many modern industrial developments with horizontal exaltation in technique, be decided by the industrial development in molding tool level to a large extent. Therefore, moldings tool technique development condition and horizontal and high and low, affect the development of the industry product directly. Too is to measure the one of the horizontal and important markings in a national craft.
The graduation project title is the camera bracket a parts injection mold design., this text discussed primarily the plastics injects the basic principle of the mold with design the process, combining to emphasize to relate the Chargers shell inject the design process of the mold. First, related the function of the molding tool with domestic and international development condition and its development directions. Then discussed the choice of the project with certain. Returns a project for making sure give a detailed design process with compute process; very much again the molding tool to design to preceded the economic viability assessment.
Total to say, a this set of molding tools for designing economy reasonable, the possibility is strong, producing the convenience, it a stronger molding tool in a set of function.
Keyword: Inject the mold; Settle the mold; Move the mold; Take out core; Inclined slippery piece
目 錄
1 緒論 1
1.1題目背景意義 1
1.2塑料工業(yè)簡介 1
1.3我國塑料模具現(xiàn)狀 2
1.4塑料模具具發(fā)展趨 3
1.5本文主要研究內容 3
2 制品的分析 4
2.1制品的簡介 4
2.1.1對制品的分析主要包括以下幾點 4
2.1.2本設計中塑件各項要求 4
2.2制品的工藝性及結構分析 4
2.2.1結構分析 5
2.2.3材料的性能分析 5
2.3注射成形過程 7
2.3.1 ABS的注射工藝參數(shù) 7
2.3.2 ABS的主要性能指標 7
3 模具制造 8
3.1確定型腔數(shù)量及排列方式 8
3.2模具結構形式的確定 8
3.2.1多型腔單分型面模具 8
3.2.2多型腔多分型面模具 8
3.3注塑機型號的確定 8
3.3.1注射機的選用原則 9
3.3.2有關制品的計算 9
3.3.3 注射機型號的確定 9
3.3.4注射機及各個參數(shù)的校核 10
3.4分型面位置確定 11
3.4.1分型面的選擇原則 11
3.5 澆注系統(tǒng)的設計 12
3.5.1澆注系統(tǒng)設計原則 12
3.5.2主流道的設計 12
3.5.3冷料穴的設計 14
3.5.4澆口的設計 15
3.5.5澆注系統(tǒng)凝料的脫出機構 16
3.6脫模推出機構的確定 16
3.6.1脫模推出機構的設計原則 16
3.6.2制品推出的基本方式 17
3.7抽芯機構的設計 17
3.7.1側向抽芯機構 18
3.8合模導向機構的設計 18
3.8.1導向機構的分類 19
3.8.2本設計中導柱的設計 19
3.9排氣系統(tǒng)的設計 19
3.9.1排溢設計 19
3.9.2引氣設計 19
3.9.3排氣系統(tǒng) 19
3.9.4該套模具的排氣方式 19
3.10溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 19
3.10.1加熱系統(tǒng) 20
3.10.2冷卻系統(tǒng) 20
3.11模架的確定和標準件的選用 20
3.12成形零件的結構設計和計算 21
3.12.1定模（凹模）的設計 22
3.12.2型芯（凸模）的設計 22
4 塑料模具材料的選用及技術要求 24
4.1塑料模具材料的性能要求 24
4.2塑料模具零件選材原則 24
4.3模具的精度要求 24
4.3.1模具零件的公差與配合選擇 24
5模具工作過程 25
5.1成型前的準備 25
5.1.1原料的檢驗和預處理 25
5.1.2料筒的清洗 25
5.1.3嵌件的預熱 25
5.1.4脫模劑的選用 25
5.2注射過程 25
5.3脫模過程 26
5.4制品的后處理 26
5.4.1退火處理 26
5.4.2調濕處理 26
總結 27
參考文獻 28
致 謝 29
畢業(yè)設計（論文）知識產權聲明 30
畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 31
V
1 緒 論
1.1題目背景意義
近幾年，我國塑料模具工業(yè)有了很大發(fā)展，注塑模具制品的種類越來越多，在未來的模具市場中，塑料模具具發(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、玩具等產品中，60%～100%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。通過本課題的設計，應使我們在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉：1）塑料管件制品的設計及成型工藝的選擇；2）一般塑料管件制品成型模具的設計能力；3）塑料制品的質量分析及工藝改進、塑料模具具結構改進設計的能力；4）了解模具設計的常用商業(yè)軟件以及同實際設計的結合。使個人能力得到全面提高，以適應今后的工作。
1.2塑料工業(yè)簡介
模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工藝裝備或工具，它屬于型腔模的范疇。通常情況下，塑件質量的優(yōu)劣及生產效率的高低，其模具的因素占80%。然而模具的質量的好壞又直接與模具的設計與制造有很大關系。隨著國民經濟領域的各個部門對塑件的品種和產量需求越來越大、產品更新?lián)Q代周期越來越短、用戶對塑件的質量要求也越高，因而模具制造與設計的周期和質量要求也相應提高，同時也正是這樣促進了塑料模具具設計于制造技術不斷向前發(fā)展。就目前的形式看，可以說，模具技術，特別是設計與制造大型、精密、長壽命的模具技術，便成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志。
按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般將模具分為塑料模具具，金屬沖壓模具，金屬壓鑄模具，橡膠模具，玻璃模具等。因人們日常生活所用的制品和各種機械零件，在成型中多數(shù)是通過模具來制成品，就中國就有比較遠大的市場，所以模具制造業(yè)已成為一個大行業(yè)。
在高分子材料加工領域中,用于塑料制品成形的模具,稱為塑料成形模具,簡稱塑料模具。塑料模具具的設計是模具制造中的關鍵工作。通過合理設計制造出來的模具不僅能順利地成型高質量的塑件，還能簡化模具的加工過程和實施塑件的高效率生產，從而達到降低生產成本和提高附加價值的目的，塑料模具的優(yōu)化設計,是當代高分子材料加工領域中的重大課題。
塑料制品已在工業(yè)、農業(yè)、國防和日常生活等方面獲得廣泛應用。為了生產這些塑料制品必須設計相應的塑料模具具。在塑料材料、制品設計及加工工藝確定以后，塑料模具具設計對制品質量與產量，就決定性的影響。首先，模腔形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、進澆與排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等，均對制品（或型材）尺寸精度形狀精度以及塑件的物理性能、內應力大小、表觀質量與內在質量等，起著十分重要的影響。其次，在塑件加工過程中，塑料模具結構的合理性，對操作的難易程度，具有重要的影響。再次，塑料模具對塑件成本也有相當大的影響，除簡易模外，一般來說制模費用是十分昂貴的，大型塑料模具更是如此。
現(xiàn)代塑料產品生產中，合理的加工工藝、高效的設備和先進的模具，被譽為塑料產品成型技術的“三大支柱”。尤其是加工工藝要求、塑件使用要求、塑件外觀要求，起著無可替代的作用。高效全自動化設備，也只有裝上能自動化生產的模具，才能發(fā)揮其應有的效能。此外，塑件生產與更新均以模具制造和更新為前提。塑料模具是塑料制品生產的基礎之深刻含意，正日益為人們理解和掌握。當塑料制品及其成形設備被確定后，由此可知，推動模具技術的進步應是不容緩的策略。
1.3我國塑料模具現(xiàn)狀
塑料模具是現(xiàn)代塑料工業(yè)生產中的重要工藝裝備，塑料模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)。用塑料模具生產成型零件的主要優(yōu)點是制造簡、材料利用率高、生產率高、產品的尺寸規(guī)格一致，特別是對大批量生產的機電產品，更能獲得價廉物美的經濟效果。
在模具方面，我國模具總量雖已位居世界第三，但設計制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多，模具商品化和標準化程度比國際水平低許多。在模具價格方面，我國比發(fā)達國家低許多，約為發(fā)達國家的1/3～1/5，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉移的趨勢進一步明朗化。
隨著我國改革開放步伐的進一步加快，我國正逐步成為全球制造業(yè)的基地，特別是加入WTO后，作為制造業(yè)基礎的模具行業(yè)近年來得到了迅速發(fā)展。塑料模具的設計、制造技術、CAD技術、CAPP技術，已有相當規(guī)模的確開發(fā)和應用。在設計技術和制造技術上與發(fā)達國家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全，質量尚不穩(wěn)定。模具標準化程度不高，系列化，商品化尚待規(guī)模化；CAD、CAE、Flow Cool軟件等應用比例不高；獨立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結合尚無規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動密集型企業(yè)。因此，我國要從一個制造業(yè)大國發(fā)展成為一個制造業(yè)強國，必須要振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，努力提高模具工業(yè)的整體技術水平，提高模具設計與制造水平，提高國際競爭能力。
1.4塑料模具發(fā)展趨
塑料作為現(xiàn)代四大工業(yè)基礎材料之一，越來越廣泛地在各行各業(yè)應用。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越大。隨著社會的經濟技術不段向前發(fā)展，對注塑成型的制品質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計和制造有關系，對注塑制品的要求就是對模具的要求。由于計算技術和數(shù)控加工迅速發(fā)展，使得CAD/CAM逐漸取代了過去塑料模具的設計與制造技術，使傳統(tǒng)的設計制造方法及組織生產的模式發(fā)生了深刻變化。塑料模具CAD/CAM的發(fā)展不僅可以提高塑料模具質量，減少塑料模具的設計與制造工時，縮短塑料模具生產周期，加快塑件生產和產品的更新?lián)Q代，而且更主要的是能滿足當前用戶對塑料模具行業(yè)提出的“質量高、交貨快、價格低”的要求。
塑料模具以后的發(fā)展主要有以下幾方面：
1)注射模CAD實用化；
2)擠塑模CAD的開發(fā)；
3)壓模CAD的開發(fā)；
4)塑料專用鋼材系列化。
1.5本文主要研究內容
1)對塑件進行實體測繪，并完成基本參數(shù)的計算及注射機的選用；
2)確定模具類型及結構，完成模具的結構草圖的繪制；
3)運用Pro/E、工具軟件輔助設計完成模具整體結構；
4)對模具工作部分尺寸及公差進行設計計算；
5)對模具典型零件需進行選材及工藝路線分析；
6)對設計方案和設計結果進行經濟分析和環(huán)保分析；
7)繪制模具零件圖及裝配圖；
8)對模具結構進行三維剖析，
9)輸出模具開合結構圖；
10)編寫設計說明書
3
畢業(yè)設計（論文）
2 制品的分析
2.1制品的簡介
圖2.1塑件
制品的分析是對所要成型的產品有個初步的了解，在接受設計任務書以后就要對塑料的品種、批量的大小、尺寸精度與技術條件，產品的功用及工作條件有個整體概念，以便在設計模具時優(yōu)選各種方式來成型塑件。
2.1.1對制品的分析主要包括以下幾點
1)產品尺寸精度及其圖紙尺寸的正確性；
2)脫模斜度是否合理；
3)塑件厚度及其均勻性；
4)塑件種類及其收縮率；
5)塑件表面顏色及表面質量要求。
2.1.2本設計中塑件各項要求
1)塑料名稱：丙烯腈～丁二烯～苯乙烯共聚物（ABS）；
2)色調：白色 不透明；
3)生產綱領：大批大量。
2.2制品的工藝性及結構分析
2.2.1結構分析
該制品為小型零件，在模具設計和制造上要有精密的定位措施和良好的加工工藝，以保證零件各項參數(shù)精度
2.2.2成型工藝分析
1)精度等級：采用一般精度5級
2)脫模斜度：15度。
2.2.3材料的性能分析
ABS是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三種化學單體合成。其中A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。其化學分子結構方式如下：
圖2.2 ABS
每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。
從形態(tài)上看，ABS是非結晶性材料。三中單體的聚合產生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯～丙烯腈的連續(xù)相， 另一個是聚丁二烯橡膠分散相。
ABS不透明，外觀除薄膜外都呈淺象牙色、無毒、無味、兼有韌、硬、剛特性，燃燒緩慢，離火后仍繼續(xù)燃燒，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落。
ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結構。這就可以賦予用戶在產品設計上有很大的靈活性，并且由此產生了市場上數(shù)百種不同品質的ABS材料。
ABS具有優(yōu)良的綜合性能，由于組分、牌號和生產廠家生產方法的不同，使之在性能上存在較大差異。
使用性能：
（1）物理力學性能
ABS具有優(yōu)良的物理力學性能，如不透水，但略透水蒸氣，沖擊強度較高，尺寸穩(wěn)定性好等。ABS有極好的沖擊強度，即使在低溫也不迅速下降。但是它的沖擊性能與樹脂中所含橡膠的多少、粒子大小、接枝率和分散狀誠有關，同時也與使用環(huán)境有關、如溫度越高則沖擊強度越大。當聚合物中丁二烯橡膠含量超過30%時，不論沖擊、拉伸、剪切還是其它力學性能都迅速下降。
（2）熱性能。
ABS制品的負荷變形溫度約為93℃，若能對制品進行退火處理，則還可增加10℃左右。
（3）電性能。
ABS聚合物的電絕緣性受溫度和濕度的影響很小，且在很大頻率變化范圍內保持恒定。
（4）耐環(huán)境性
ABS聚合物幾乎不受水、無機鹽、堿、酸類的影響，但在酮、醛、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，它不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但長期與烴接觸會發(fā)生軟化溶脹。ABS聚合物表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的鋟蝕會引起應力開裂。
（5）耐候性
ABS聚合物的最大不足之處是耐候性較差，這是由于分子中丁二烯所產生的雙鍵在紫外線作用下易受氧化降解的緣故。經受350nm以下波長的紫外線照射，氧化作用更甚。氧化速度與光的強度及波長的對數(shù)成正比。
ABS是一種成型加工性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。
（6）ABS的流變性
ABS聚合物在熔融狀態(tài)下流動特性屬于假塑型液體。雖然ABS的熔體流動性與加工溫度和剪切速率都有關系，但對剪切速率更為敏感。因此在成型過程中可以采用提高剪切速率來降低熔體粘度，改善熔體流動性。
ABS屬一無定形聚合物，無明顯熔點，成型后無結晶，成型收縮率為0.4%～0.5%。在成型過程中，ABS的熱穩(wěn)定性較好，不易出現(xiàn)降解或分解，但溫度過高時，聚合物中橡膠相有破壞的傾向。
（7）ABS的吸水性
ABS具有一定的吸水性，含水量在0.3%～0.8%范圍。成型時如果聚合物中含有水分，制品上就會出現(xiàn)斑痕、云紋、氣泡等缺陷，因此在民型前，需將聚合物進行干燥處理，使其含水量降到0.2%左右。
（8）ABS制品的后處理
一般情況下很少出現(xiàn)應力開裂，所以除了使用要求較為苛刻的制品，通常不作制品的后處理。注射速度對ABS的熔體流動性有一定影響，注射速度快，制品表面光潔度不佳；注射速度慢，制品表面易出現(xiàn)波紋、熔接痕等現(xiàn)象，因而除了充模有困難的情況下，一般以中、低速為宜。在制品要求表面光澤較高時，模具溫度可控制在60～80℃對一般制品可控制在50～60℃。
2.3注射成形過程
對ABS的色澤、細度和均勻度等進行檢驗。塑料在注射機料筒內經過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可以分為充
模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。
2.3.1 ABS的注射工藝參數(shù)
注射機：螺桿式
噴嘴形式：直通式
噴嘴溫度:170～180
料筒溫度（）： 前段 180～200
中段 165～180
后段 150～170
模具溫度（）：50～80
注射壓力（）：60～100
保壓力（）：40～50
高壓時間（ s ）：注射 0～5
保壓時間（ s ）：15～30
冷卻時間（ s ）：15～30
成形周期（ s ）：40～70
2.3.2 ABS的主要性能指標
表2.1 ABS的主要性能指標
密度g/cm3
1.02～1.16
彈性模量MPa
1.8×103
比容cm3/g
0.86～0.98
彎曲強度MPa
80
吸水率%（24h）
0.2～0.4
抗拉屈服強度MPa
50
收縮率%
0.4～0.7
熔點°C
130～160
8
畢業(yè)設計（論文）
3 模具制造
模具制造形式主要是指設計過程中的注射機的確定，澆注系統(tǒng)的形式和澆口位置的選擇，成型零件的設計，脫模推出機構的設計，側向分型與抽芯機構的設計，合模導向機構的設計，溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計及各個零件的設計和裝配圖設計。
3.1確定型腔數(shù)量及排列方式
當塑料制件的設計已經完成，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：
1)塑料制件的形狀與尺寸精度始終一致；
2)工藝參數(shù)易于控制；
3)模具結構簡單、緊湊，設計制造、維修大為簡化。
一般來說，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構，但對于精度要求不高的小型制品，形狀簡單，又是大批量生產時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產效率大為提高。經分析該塑件為中等產量、精度中等，故初步定為一模四腔。
3.2模具結構形式的確定
3.2.1多型腔單分型面模具
制品外觀質量要求較高，尺寸精度要求一般的小型制品，可采用此結構。
3.2.2多型腔多分型面模具
制品外觀質量要求高，尺寸精度要求一般的小型制品，可采用此結構。該制品外觀質量要求較高，分析該制品樣品采用的澆口位置、分型面位置、推出機構的痕跡，可知澆口為一般側澆口。
3.3注塑機型號的確定
注射模是安裝在注射機上使用的工藝裝備，因此設計注射模是應該詳細了解注射機的技術規(guī)范，才能設計出符合要求的模具。
注射機規(guī)格的確定主要是根據(jù)制品的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結構型式及初步估算外形尺寸的前提下，設計人員應對模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出位置、推出行程、開模距離等進行計算。
3.3.1注射機的選用原則
1)計算塑件及澆道凝料的總容量應小于注射機額定容量
2)模具成型時需用的注射壓力應小于所選用注射機的最大注射壓力；
3)模具型腔注射時所產生的壓力必須要小于注射機的鎖模力；
4)模具的閉模高度應在注射機最大，最小閉合高度之間；
5)模具脫模取出塑件所需的距離應小于所選注射機的開模行程；
3.3.2有關制品的計算
根據(jù)零件圖提供的樣品，可以借助計算機輔助軟件建立制品模型，這樣既便于較精確的計算制品的各個參數(shù)，又更為直觀、形象。
1) 制品的體積為：V1=1.92（cm3） (3.1)
質量為： m=1.05g/cm31.92 cm3=2.01g
2) 初步估計澆注系統(tǒng)的體積約為塑件的0.7倍：
V2=1.920.7 =1.35（cm3） 本設計中取 V2=1.4（cm3） (3.2)
3）該模具一次注射共需塑料的體積約為：
V0=4xV1+ V2 =4x1.92+1.4=9.08（cm3） (3.3)
4）該模具一次注射共需塑料的質量約為：
M=1.05g/cm39.08cm3=9.5g (3.4)
3.3.3 注射機型號的確定
近年來我國引進注射機的機型很多，國內注射機生產廠的新機型也日益增多。掌握使用設備的技術參數(shù)是注射模設計和生產所必需的技術準備。
根據(jù)計算初步選定型號為SYS-30的注射機，其主要技術參數(shù)如下表3.1：
表3.1 SYS-30注射機主要技術參數(shù)
額定注射量（cm3）
30
螺桿(柱塞)直徑（mm）
28
注射壓力（MPa）
157
注射行程（mm）
50
注射時間(s)
3
鎖模力（kN）
500
最大成型面積（cm2）
2.2
最大開合模行程（mm）
80
模具最大厚度（mm）
5
模具最小厚度（mm）
2
合模方式
液壓—機械
噴嘴球頭半徑（mm）
SR9
頂桿中芯距（mm）
32
噴嘴孔徑（mm）
3.5
3.3.4注射機及各個參數(shù)的校核
1）注射壓力的校核：
該注射機的注射壓力為157MPa，ABS的注射壓力為60～100MPa，
所以能夠滿足要求。
2）由注射機料筒塑化速率校核型腔數(shù)量n：
(3.5)
上式右邊=4.654（符和要求）
式中K—注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8
M—注射機的額定塑化量（g/h或cm3/h）
T—成形周期
M2—澆注系統(tǒng)所需塑料質量和體積（g或cm3）
M1—單個制品的質量和體積（g或cm3）
3）按注射機的最大注射量校核型腔數(shù)量n：
(3.6)
=4.9307
4.93074（符合要求）
式中 Mn—注射機允許的最大注射量（g或cm3）
4）按注射機的鎖模（合模）力的校核：
注射模從分型脹開的力（鎖模力）應小于注射機的額定鎖模力，既
FP（nxA1+ A2） (3.7)
=40{4x(22x20)+ x3}
=40(880+28.36)式子的右面為36.334KN<500KN
式中F-注射機的額定鎖模力（N）
A1—單個制品在模具分型面上的投影面積（mm2）
A2—澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm2）
P—塑料熔體在模腔內的平均壓力（MPa），通常模腔內的壓力為20～40Mpa；成型一般制品為24～34Mpa；精密制品為39～44Mpa。本設計中取模腔內的平均壓力為40Mpa
N—型腔個數(shù)
5）最小開模行程的校核： (3.8)
SmaxS=H1+H2+5～10
上式右邊 S=5+40+8 =53mm
而注射機的最大開模行程是80mm，所以（符合要求）
式中 Smax—注射機最大開模行程（mm）
H1—推出距離（脫模距離）（mm）
H2—包括澆注系統(tǒng)在內的制品高度（mm）
6）模具厚度H與注射機閉合高度的校核:
式中 —注射機允許最小厚度(70mm)；
—注射機允許最大厚度(200mm)；
模架H=150mm,故70mm〈160mm〈200mm；
所選模架合格。
3.4分型面位置確定
模具上用以取出制品和（或）澆注系統(tǒng)凝料的，可分離的接觸表面稱之為分型面。分型面的選擇不緊關系到塑件的正常成型和脫模具,而且涉及模具結構與制造成本.在制品設計階段，就應考慮成形時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成形。在模具設計階段，應首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結構。分型面設計是否合理，對制品質量、工藝操作難易程度和模具的設計制造都有很大影響。因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵因素。
3.4.1分型面的選擇原則
1）分型面應選擇在制品的最大截面處,無論塑件以何方位布置型腔,都應將此作為首要原則；
2）有利于保證制品的外觀質量,分型面上型腔壁面稍有間隙,熔體就會在塑件上產生飛邊；
3）盡可能使制品留在動模一側,因為在動模一側設置和制造脫模機構簡便易
行；
4）有利于保證制品的尺寸精度；
5）盡可能滿足制品的使用要求；
6）盡量減少制品在合模方向上的投影面積,以減小所需鎖模力；
7）長型芯應置于開模方向,當塑件在相互垂直方向都需設置型芯時,將較短的型芯設置在側抽芯方向,有利于減小抽拔距離；
8）有利于簡化模具結構,應盡量避免側向分型或抽芯；
9）在選擇非平面分型面時，應有利于型腔加工和制品的脫模方便。
對于該設計，在進行制品設計時已經充分考慮了上述原則，以A—A為分型面
現(xiàn)有方案如下：
圖3.1 分型面的確定
3.5澆注系統(tǒng)的設計
澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔為止的一種完整的進料通道，具有傳質、傳壓和傳熱的功能，對制品質量影響很大。他的作用是將塑料熔體順利地充滿到模具行腔深處,以獲得外形輪廓清晰,內在質量優(yōu)良的塑料制件。該模具采用普通流道澆注系
統(tǒng)，其包括：主流道、冷料穴、澆口。
3.5.1澆注系統(tǒng)設計原則
1)澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上,應有壓降,流量和溫度的分布的均衡布置；
2)結合型腔布置考慮，盡可能采用平衡式分流道布置；
3)盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失、縮短充模時間；
4)澆口尺寸、位置和數(shù)量的選擇十分關鍵，應有利于熔體流動、避免產生湍流、渦流、噴射和蛇形流動，有利于排氣和補縮，且應設在塑件較厚的部位，以使熔料從后斷面移入薄斷面，以利于補料；
5)避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產生沖擊，防止變形和位移的產生；
6)澆注系統(tǒng)凝料脫出應方便可靠，凝料應易于和制品分離或者易于切除；
7)熔接痕部位與澆口尺寸、數(shù)量及位置有直接關系，設計澆注系統(tǒng)時要預先考慮到熔接痕的部位、形態(tài)，以及對制品質量的影響；
3.5.2主流道的設計
主流道通常位于模具中芯塑料熔體的入口處，它將注射機噴射出的熔體導入型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。
1)主流道尺寸
a.主流道小端直徑d=注射機噴嘴直徑+0.5～1=3+0.5～1 取d =3.5（mm）
這樣便于噴嘴和主流道能同軸對準,也能使的主流道凝料能順利脫出。
b.主流道球面半徑
主流道入口的凹坑球面半徑R,應該大于注射機噴嘴球頭半徑的2～3mm.反之,兩者不能很好的貼合,會讓塑件熔體反噴,出現(xiàn)溢邊致使脫模困難.
SR=注射機噴嘴球頭半徑+2～3
取SR=12+2=14（mm） (3.9)
c.主流道長度L
一般按模板厚度確定，但為了減小充模時壓力降和減少物料損耗，以短為好，小模具控制在50之內在出現(xiàn)過長流道時，可以將主流道襯套挖出深凹坑，讓噴嘴伸入模具。本設計中結合該模具的結構取L=42（mm）
d.主流道大端直徑
D=d+2Ltgα（半錐角α為1°～ 2°，取α=1.5°）
≈6.5
取D=6.5（mm）
2)主流道襯套的形式及尺寸
主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為53～57HRC。由于該模具主流道較長設計成分體式較宜。
圖3.2 主流道襯套
3)定位圈的結構尺寸
由于澆注套比較長，自身能滿足定位要求，故此定位圈只對注射方向起導正作用。
圖3.3 定位圈
4)主流道襯套的固定
圖3.4主流道襯套的固定
3.5.3冷料穴的設計
在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一段熔體因
輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內約10～25mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于
這一區(qū)域內的塑料的流動性能及成形性能不佳，如果這里相對較低的冷料進入型腔，便會產生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產生的冷料的井穴稱為冷料穴（冷料井）。
冷料穴的作用是儲存因兩次注射間隔而產生的冷料頭及熔體流動的前鋒冷料，以防止冷料進入型腔而影響制件質量。
3.5.4澆口的設計
澆口是連接流道與型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部位，它的作用是增加和控制塑料進入型腔的流速并封閉裝填在型腔內的塑料，以保證充填實，確保制品質量。澆口的形狀、位置和尺寸對制品的質量影響很大。
澆口的主要作用有如下幾點：
a.熔體充模后，首先在澆口處凝結，當注射機螺桿抽回時可防止熔體向流道回流；
b.熔體在流經狹窄的澆口時會產生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模；
c.易于切除澆口尾料；
d.對于多型腔模具，澆口能用來平衡進料。對于多澆口的單型腔模具，澆口還能用以控制熔接痕的位置。
澆口尺寸的確定
澆口的截面積一般為流道截面積的3%～9%，截面的形狀多為矩形（寬度與厚度的比為3:1）或圓形；澆口長度約為0.5～2.0mm左右。在設計的時候一般取小值，在以便在試模時修正。澆口最終的具體尺寸根據(jù)經驗和零件的尺寸和形狀的要求確定。
選擇澆口位置時應遵循如下原則：
a.澆口應設在能使型腔的各部位、各角落同時充滿的位置；
b.澆口應開設在塑件較厚的部位，以使熔料從厚斷面移入薄斷面，以利于補料；
c.澆口應設在有利于排除型腔中氣體的部位；
d.口應設在避免塑件表面產生熔合紋的部位；
e.對于帶有長型芯的模具，澆口應設置在能使進料沿型芯軸向均勻進行，
以免型芯被熔體沖擊而變形；
f.澆口的設置應避免熔體的斷裂；
g.澆口的設置應不影響塑件的外觀；
澆口結構的形式
注射模的澆口結構形式較多，不同類型的澆口其尺寸、特點及應用情況個不相同。按澆口的特征可分為限制澆口和非限制澆口；按澆口形狀可分為點澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)行澆口及薄片式澆口；按澆口的特征性質可分為潛伏式澆口、護耳澆口；按澆口所在的塑件的位置可分為中芯澆口和側澆口等。
對于該模具，是中小型制品的多型腔模具，同時從塑件的形狀等各方面分析知采用的是一般側澆注口。澆口又可稱橄欖形澆口或菱形澆口，是種截面尺寸特小的圓形澆口。澆口一般設在型腔底部，排氣暢通，成型良好，塑件無不良痕跡。有利于實現(xiàn)制動化操作，常用于成型如殼盒形等中、小型塑件的一模多腔模具中，也可用于單型腔模具或表面不允許有較大痕跡的塑件，能制動切斷澆口凝料。
澆口結構尺寸的經驗計算
根據(jù)模具的實際情況，再結合所提供經驗值得，點澆口的直徑為2，長度為1。見表3.2。
表3.2側澆口和點澆口的推薦尺寸
制品壁厚/mm
側澆口尺寸/mm
點澆口的直徑d（mm）
澆口長度
l/mm
深度h
寬度w
0.8
0～0.5
0～1.0
0.8～1.3
1.0
0.8～2.4
0.5～1.5
0.8～2.4
2.4～3.2
1.5～2.2
2.4～3.3
3.2～6.4
2～2.4
3.3～6.4
1.0～3.0
3.5.5澆注系統(tǒng)凝料的脫出機構
1)普通澆注系統(tǒng)的凝料的脫出
通常采用側澆口、直接澆口及盤形環(huán)澆口類型的模具，其澆注系統(tǒng)凝料一般與塑件連在一起。塑件脫出時，先用拉料桿拉住冷料穴，使?jié)沧沧⑾到y(tǒng)留在動
模一側，然后用推桿或拉料桿推出，靠其自重而脫落。
2)點澆口式澆注系統(tǒng)凝料的脫出
點澆口澆注系統(tǒng)凝料，一般用人工、機械手取出，但生產效率低，為適應自動化生產的需要，可采取以下方式脫出凝料：利用推桿拉斷點澆口凝料、利用側凹拉斷點澆口凝料、利用拉料桿拉斷點澆口凝料、利用定模推板拉斷點澆口凝料等。
3.6脫模推出機構的確定
注射成形每一循環(huán)中，塑料制品必須準確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機構，稱為脫模機構，也常稱為推出機構。脫模機構的作用包括脫出、取出兩個動作。既首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內取出。
3.6.1脫模推出機構的設計原則
制品推出（頂出）是注射成形過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質量的好壞將最后決定制品的質量，因此，制品的推出是不可忽視的。在設計推出脫模機構時應
遵循下列原則：
1)結構可靠：機械的運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強度，且推出機構應盡量設置在動模一側；
2)保證制品不因推出而變形損壞；
3)機構簡單動作可靠；
4)保證良好的制品外觀；
5)盡量使塑件留在動模一邊，以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模動
作。
3.6.2制品推出的基本方式
按模具中的推出零件分
1)推桿推出：推桿推出是一種基本的也是一種常用的制品推出方式，常用的推桿形式有圓形、矩形、“D”形。
2)推件板推出：對于輪廓封閉且周長較長的制品，采用推件板推出結構。推件板推出部分的形狀根據(jù)制品形狀而定。
3)推管推出：適用于薄壁圓桶形塑件。
4)推塊式脫模：適用于齒輪類或一些帶有凸緣的制品，可防止塑件變形。
5)利用成型零件推出制品的脫模：使用于螺紋型環(huán)一類的制品，利用模具中某些成型零件推出塑件
6)多元聯(lián)合式脫模：對于某些深腔殼體、薄壁制品以及帶有環(huán)狀凸起、凸肋或金屬嵌件的復雜制品，為防止其出現(xiàn)缺陷，常采用兩種或兩種以上的推出機構聯(lián)合動作以完成脫模過程。
本套模具的設計中，因為塑件中間為平面板，故推出機構采用推桿推出。帶頭導柱與推桿采用推板和推桿固定板連接。通常采用單邊0.5mm的間隙，這樣可以降低加工要求，又能推板推動推桿的情況下，不因由于各板上的孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。因此帶頭導柱與推板孔采用單邊0.5mm的間隙；帶頭導柱與推管，通常采用H8/f7或H8/f8的間隙配合；工作端配合部分的表面粗糙度為Ra0.8，推管的材料常用T10A，熱處理要求硬度HRC54，
3.7抽芯機構的設計
當塑件上具有于開模方向不一致的孔或側壁有凹凸形狀時，除極少數(shù)情況可以強制脫模外，一般都需要將成型側孔或側凹的零件做成可活動的結構，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個塑件從模具中取出，完成側向活動型芯的抽出和復位的這種機構就叫做抽芯機構。
這種模具脫出塑件的運動有兩種情況：
1)是開模時優(yōu)先完成側向分型和抽芯，然后推出塑件；
2)是側向抽芯分型與塑件的推出同步進行。
3.7.1側向抽芯機構
1)手動側抽芯：這種模具結構簡單、生產效率低、勞動強度大、抽拔力有一
定限制，故只在特殊場合下應用，如試制新產品或小批量生產。
2)機動側抽芯：開模時，依靠注射機的開模動力，通過側向抽芯機構改變運動方向，將活動零件抽出。機動側抽芯機構形式主要有：斜導柱側抽芯、斜彎銷側抽芯、斜滑塊側抽芯、齒輪齒條側抽芯以及彈簧側抽芯。
開模行程及斜導柱的長度的計算
a.開模行程的計算
開模行程是指從模具中取出塑件所需要的最小開合距離，它必須小于注射機移動模板的最大行程，由于注射機的鎖模機構不同，開模行程有不同的計算方式：
(1)對單分型面注射模，所需開模行程H為：
S≥H=H1+H2+（5～10）mm (3.10)
式中， H1—塑件推出距離（也可以作凸模高度）（mm）；
H2—包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度（mm）；
S—注射機移動板最大行程（mm）；
H—所需開模行程（mm）。
根據(jù)以上情況和對塑件的分析得：
S≥H=H1+H2+（5～10）mm (3.11)
S=34+28+10 =72mm
S取75
b.斜導柱長度的計算
根據(jù)以上的要求，取斜導柱的傾角為15°，故斜導柱用于抽芯的有效長度為
L1=9/sina L2=7/sina (3.12)
則L1=34.62，取 38 L2=26.92，取30
其中9、7是抽芯行程
3.8合模導向機構的設計
一般導向分為動、定模之間的導向，推板的導向，推件板的導向，其中動、定模之間的導向尤為重要。一般導向裝置由于受加工精度的限制或使用一段時間后，其配合精度降低，會直接影響塑件的精度，因此對精度要求較高的塑件必須另行設計精密導向定位裝置。
為了保證注射模準確合模和開模，在注射模中必須設置導向機構。導向零件的作用：模具在進行裝配和調模試機時，保證動、定模之間一定的方向和位置，導向零件要承受一定的側向力，起導向和定位作用。
3.8.1導向機構的分類
導向機構的形式主要有導柱導向和錐面定位兩種。
3.8.2本設計中導柱的設計
對以上各個條件的綜合考慮，本設計中采用了四根導柱，其布置為等直徑導
柱對稱布置。該模具導柱安裝在動模板上。而導套安裝扎起定模板上。一個合理的導柱應該使整套模具在合模時，保證導向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導致模具損壞.當動定模板采用合并加工時，也可確保同軸度要求。
3.9排氣系統(tǒng)的設計
3.9.1排溢設計
排溢是指排出充模熔料中的前鋒冷料和模具內的氣體等。
3.9.2引氣設計
對于一些大型深腔殼形制品，注射成形后，整個型腔由塑料填滿，型腔內氣體被排出，此時制品的包容面與型芯的被包容面基本上構成真空，當制品脫模時，由于受到大氣壓的作用，造成脫模困難，如采用強行脫模，勢必使制品發(fā)生變形或損壞，因此必須加引氣裝置。
3.9.3排氣系統(tǒng)
排氣系統(tǒng)對確保塑件成型質量起著重要的作用，排氣方式有以下幾種：
1)利用排氣槽；
2)利用型芯、鑲件、推桿等配合間隙；
3)對于大中型、深型腔塑件為了防止塑件在頂出時造成真空而變形，必須設置進氣裝置。
3.9.4該套模具的排氣方式
當塑料熔體充填型腔時，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受熱而產生的氣體。如果氣體不能被順利排出，塑料會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產生高溫，使塑料焦化。特別是對大型塑件、容器類和精密塑件，排氣槽將對它們的品質帶來很大的影響，對于在高速成行中排氣槽的作用更為重要。
3.10溫度調節(jié)系統(tǒng)設計
塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑料質量。模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形率大，而且還容易造成溢料和黏模。模具溫度過低，則熔體流動性差，塑件輪廓不清晰，表面會產生明顯的銀絲或流紋等缺陷。
3.10.1加熱系統(tǒng)
熱澆道模具以及成形熱固性塑料模具具到需設加熱系統(tǒng)。對大多數(shù)熱塑性塑料，當成形溫度80oC以上時，模具應設加熱系統(tǒng)。由于該套模具的模溫要求無需設置加熱裝置。
3.10.2冷卻系統(tǒng)
一般注射到模具內塑料溫度為200oC左右，而制品固化后從模具型腔中取出時其溫度在60oC以下。熱塑性塑料在注射成形后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模，提高塑件的定型質量和生產效率。
ABS的成形溫度、模具溫度、脫模溫度分別為90～108oC、40～60oC、40～50oC。
1)冷卻介質：有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水較多，因為水的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低。用水冷卻，即在模具型腔周圍或內部開設冷卻水道。
2)冷卻裝置的理論計算
如果忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機接觸所散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻，可對模具冷卻系統(tǒng)進行初步的和簡略的計算，該制品平均厚度為2mm，其冷卻時間略為30s，成型總周期在50～60s，既每分鐘注射一次。
3.11模架的確定和標準件的選用
以上內容確定后，根據(jù)所定內容設計模架。作設計時，模架部分要自行設計；在生產現(xiàn)場設計中，盡可能選用標準模架，確定出標準模架的形式，規(guī)格及標準代號。模板周界尺寸使用括號內的尺寸時，原組合零件的規(guī)定尺寸允許增減。
由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再結合標準模架，可選用標準模架CI-2735 。模具上所有的螺釘盡量采用內六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應光潔，加涂防銹油。
圖3.5 模架
3.11.1定模座板（320×350，厚25mm）
定模座板就是模具與注射機連接處的板,并且和主流道襯套與固定孔采用H7/m6的過渡配合,為不使他們件有較大間隙,而產生溢料現(xiàn)象. 其所有的尺寸是按標準選取，其注射機頂桿孔為?70mm；
3.11.2定模板（270350，厚70mm）動模板(270350，厚70mm)
導柱與定模板上的導套孔采用H7/f6的間隙配和,才能保證導柱自由的來回滑動導正;同時更為了順利產生分型。材料選取為Q235。
3.11.3動模型腔（160221，厚35mm）
在本設計中，上下型腔與型芯配合形成塑件腔。材料選取為T10A。
3.11.4模腳（53350，厚80mm）
模腳的作用是防止型腔、型芯、導柱或頂桿等脫出固定板，并承受型腔、型芯或頂桿等的壓力，因此它要具有較高的平行度和硬度。
3.11.5動模座板（320×350，厚25mm）
3.11.6推桿（?5150）
在此管在模具中起到強制脫模作用。材料為T10A。
3.11.7推板(160221,厚20mm)
3.11.8推板固定板(160221,厚15mm)
推板和推板固定板的配合使用，使推管合理的將塑件脫落，材料選取為45鋼。
3.12成形零件的結構設計和計算
塑料在成型加工過程中，用來充填塑料熔體以成型制品的空間被稱為型腔。而構成這個型腔的零件叫做成型零件。注射模的成形零件包括凹模、凸模、小型芯、螺紋型芯、型環(huán)或成形桿等。由于這些成型零件直接與高溫、高壓的塑料熔