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畢 業(yè) 設(shè) 計（說明書）
2013 屆
題 目 電子鐘后蓋注塑模具的設(shè)計
專 業(yè)
學(xué)生姓名
學(xué) 號
指導(dǎo)教師
論文字?jǐn)?shù)
完成日期 2013年2月
電子鐘后蓋注塑模具的設(shè)計
摘要：塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類。因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。
本設(shè)計介紹了電子鐘后蓋注射成型的基本過程，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計原則；詳細(xì)介紹了塑件成型工藝設(shè)計，注射機(jī)的選擇，澆注系統(tǒng)的的設(shè)計，成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計的過程。并對標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇也作了相應(yīng)的介紹。通過本次設(shè)計，使我掌握了注塑模具設(shè)計的全過程，同時也提高了運(yùn)用CAD繪制復(fù)雜裝配圖的能力。
關(guān)鍵詞：塑料；注塑模具；模具結(jié)構(gòu)
Electronic clock back cover injection mold design
Abstract: Plastic industry in the world today is one of the fastest growing industrial categories, and injection mould is one of the types of the fast development. Therefore, the study to understand plastic injection mold production process and improve the quality of products has great significance.
This design introduces the electronic clock back cover the basic process of injection molding, basic design principles of injection molding products was put forward; In detail introduced the plastic forming process design, the choice of injection machine, pouring system design, structural design, molding parts launched demoulding mechanism design, the design of the cooling system of the process. And the selection of standard mould base is introduced accordingly. Through this design, I control the whole process of the injection mould design, but also improve the ability to use CAD drawing complex assembly drawing.
Keywords: Plastic; Injection mould; The mould structure
目錄
第一章 緒論 1
第二章 工藝方案及分析 3
2.1 設(shè)計塑件時必須考慮的幾個方面的問題 3
2.2 尺寸和精度 3
2.3 工件的形狀及尺寸 3
2.4 工件的臂厚 4
2.5工件材料 4
2.5.1 工件材料的選擇 4
2.5.2 工件材料性能分析 4
2.5.3 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施 5
第三章 模具結(jié)構(gòu)形式的擬定 7
3.1 確定型腔數(shù)量及其排列方式 7
3.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 7
第四章 工件的體積估算和注射機(jī)型號的選擇 9
4.1 估算零件體積和投影面積 9
4.2鎖模力 9
4.3選擇注射機(jī)及注射機(jī)的主要參數(shù) 9
4.4注塑機(jī)的校核 10
第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 12
5.1 主流道襯套的設(shè)計 12
5.2 冷料井和拉料桿的設(shè)計 13
5.3 分流道的設(shè)計 14
5.4 澆口的設(shè)計 14
第六章 成型零部件的設(shè)計 16
6.1 分型面的確立 16
6.2 排氣槽的設(shè)計 17
6.3 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17
6.3.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17
6.3.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17
6.3.3 成型零件的尺寸計算 18
第七章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 20
7.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 20
7.2 導(dǎo)柱到套的選擇 20
7.3 導(dǎo)柱導(dǎo)套的排布 20
第八章 塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 22
8.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 22
8.2 復(fù)位的設(shè)計 22
8.3 脫模過程 22
8.4 模架的設(shè)計 22
第九章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 24
9.1 冷卻管道的影響 24
9.2 冷卻時間的計算 24
9.3 冷卻道開設(shè)原則 24
9.4冷卻水道的結(jié)構(gòu) 25
第十章 模具的裝配 26
10.1 組件型腔和型芯與模板的裝配 26
10.2 推桿的裝配要求 26
10.3 模具總裝配程序 26
10.4 該模具的裝配要求 27
10.5 模具的裝配工藝 27
第十一章 結(jié)論 28
參考文獻(xiàn) 29
致 謝 30
Xxxxxxxxxx學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書
第一章 緒論
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，被成為“工業(yè)之母”。而塑料模具又是整個模具行業(yè)中的一枝獨(dú)秀，發(fā)展極為迅速。自從1927年聚氯乙烯塑料問世以來，隨著高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及高分子合成技術(shù)、材料改性技術(shù)的進(jìn)步，愈來愈多的具有優(yōu)異性能的高分子材料不斷涌現(xiàn)，從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展。
在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，69%~90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，特別是汽車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。我國自改革開放以來，塑料工業(yè)發(fā)展很快，表現(xiàn)在不僅塑料增加而且其品種更為增多，其產(chǎn)量已上升到居世界第四位，由此可見，塑料工業(yè)已在我國國民經(jīng)濟(jì)的各個部門中發(fā)揮了愈來愈大的作用。
在模具方面，我國模具總量雖已位居世界第三，但設(shè)計制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國家落后許多，模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度比國際水平低許多。在模具價格方面，我國比發(fā)達(dá)國家低許多，約為發(fā)達(dá)國家的1/3~1/5，工業(yè)發(fā)達(dá)國家將模具向我國轉(zhuǎn)移的趨勢進(jìn)一步明朗化。
我國塑料模的發(fā)展迅速。塑料模的設(shè)計、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAPP技術(shù)，已有相當(dāng)規(guī)模的確開發(fā)和應(yīng)用。在設(shè)計技術(shù)和制造技術(shù)上與發(fā)達(dá)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(zhì)量尚不穩(wěn)定。模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，系列化商品化尚待規(guī)?；籆AD、CAE、Flow Cool軟件等應(yīng)用比例不高；獨(dú)立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結(jié)合尚無規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動密集型企業(yè)。因此努力提高模具設(shè)計與制造水平，提高國際競爭能力，是刻不容緩的。
近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及對塑件質(zhì)量要求的提高，塑料模塑成型技術(shù)正向高精度、高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的方向發(fā)展，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：
1、塑料成型理論研究的進(jìn)展。
2、新的成型方法不斷涌現(xiàn)。
3、塑件更趨向精密化、微型化及超大型化。
4、開發(fā)出新型模具材料。
5、模具表面強(qiáng)化熱處理新技術(shù)應(yīng)用。
6、模具CAD/CAM/CAE技術(shù)發(fā)展迅速。
7、模具大量采用標(biāo)準(zhǔn)化。
在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，模具工業(yè)已經(jīng)從機(jī)床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為一個獨(dú)立的工業(yè)部門，而且其產(chǎn)值已經(jīng)超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。目前國內(nèi)模具行業(yè)的基本情況是，隨著輕工業(yè)及汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展，模具設(shè)計制造日漸受到人們廣泛關(guān)注，已形成一個行業(yè)。但是我國模具行業(yè)缺乏技術(shù)人員，存在品種少、精度低、制造周期長、壽命短、供不應(yīng)求的狀況。一些大型、精密、復(fù)雜的模具還不能自行制造，需要每年花幾百萬.上千萬美元從國外進(jìn)口，制約了工業(yè)的發(fā)展，所以在我國大力發(fā)展模具行業(yè)勢在必行。
模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)。在我國，模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀(jì)80年代后期，中國模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。
國內(nèi)模具界流行著一種說法：“大模找黃巖，精模找樂清”。樂清位于浙江南部，區(qū)域經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)。像中國明星企業(yè)正泰集團(tuán)、德力西集團(tuán)等國家級集團(tuán)公司都在樂清市。該市的柳市鎮(zhèn)是知名的中國電器之都，虹橋是中國電子元器件制造核心基地，全國幾乎所有的家電產(chǎn)品中都有來自該地生產(chǎn)的電子元器件，全行業(yè)年產(chǎn)值70多億元，占樂清工業(yè)總量的17%。據(jù)樂清市模具協(xié)會會長盧甌武介紹，樂清模具工業(yè)起步較早，樂清市模具工業(yè)經(jīng)歷了30年的發(fā)展，目前樂清市已有一支42000多人的機(jī)械模具產(chǎn)業(yè)隊伍，擁有模具加工設(shè)備，線切割機(jī)床兩萬多臺、電火花成型機(jī)1200多臺，居全國之首。近年來引進(jìn)瑞士、日本、美國、德國名優(yōu)機(jī)床500多臺，金加工設(shè)備17000多臺，全行業(yè)模具加工設(shè)備固定資產(chǎn)總值近27億元。去年該市模具產(chǎn)值32億元，是目前我國精密模具生產(chǎn)規(guī)模最大、工藝技術(shù)水平最高的生產(chǎn)基地。
雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應(yīng)求，其主要缺口集中于精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具領(lǐng)域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面，中國與國際平均水平和發(fā)達(dá)國家仍有較大差距，因此，每年需要大量進(jìn)口模具。
中國模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，向進(jìn)出口結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)、多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計制造上的應(yīng)用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。
近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在：大型、精密、復(fù)雜、長壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。
29
第二章 工藝方案及分析
2.1 設(shè)計塑件時必須考慮的幾個方面的問題
1. 塑料的物理機(jī)械性能，如強(qiáng)度，剛性，彈性，吸水性等；
2. 塑料的成型工藝性；
3. 塑料成型所導(dǎo)致沖模流動，排氣，補(bǔ)縮等；
4. 塑件在成型后的收縮情況以及收縮率差異；
5. 模具的總體結(jié)構(gòu)，以及脫模的復(fù)雜程度；
6. 模具零件的形狀和制造工藝；
塑件的設(shè)計主要包括塑件的形狀、尺寸、精度、表面光潔度、壁厚、斜度，以及塑件上的加強(qiáng)筋等的設(shè)計[1]。
2.2 尺寸和精度
由于該塑件是方體形狀，而且是做外面的蓋，所以尺寸和精度要求不是很高，所以經(jīng)分析選擇一般精度等級13級精度。
2.3 工件的形狀及尺寸
塑件的形狀如圖2-1所示。
圖2-1 塑件圖
該塑件形狀很規(guī)則輪廓，分模方向容易認(rèn)出，容易模塑，所以采用單分型面，而且該塑件厚度小，易脫模。
2.4 工件的臂厚
工件的壁厚對塑件的質(zhì)量影響很大，壁厚過小，成型時流動阻力大，大型復(fù)雜制品就難以充滿型腔，壁厚過大，不但造成原料的浪費(fèi)，而且對熱固性材料成型來說增加了壓塑的時間，而且容易造成固化不完全，對熱塑性材料來說就回增加冷卻時間，所以該塑件壁厚為2mm。
2.5工件材料
2.5.1 工件材料的選擇
選用ABS（即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）[2]。
2.5.2 工件材料性能分析
查相關(guān)手冊可知：
ABS ，英文全稱為：acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer，中文：丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物。ABS是在聚苯乙烯樹脂改性的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工程塑料。它是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種單體的三元共聚物，具有綜合的優(yōu)良性能（堅固、堅韌、堅硬），價格便宜，原料易得，因此發(fā)展很快，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的一種工程塑料。ABS是微黃色或白色不透明粒料，無毒、無味。
ABS由于是三種組分組成的，故它有三種組分的綜合性能，而每一組分又在其中起著固有的作用。丙烯腈可使ABS具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐熱性及耐化學(xué)腐蝕性；丁二烯可使ABS具有彈性和較高的沖擊強(qiáng)度；苯乙烯則可使ABS具有優(yōu)良的介電性能。因此，在機(jī)械性能方面，ABS具有質(zhì)硬、堅韌、剛性等特性。
ABS樹脂的缺點(diǎn)是耐熱性不高，耐低溫性不好，而且不耐燃、不透明，耐候性不好，特別是耐紫外線性能不好。由于以上的綜合性能，因此廣泛用來制造電視機(jī)、收音機(jī)的外殼、旋鈕、電話機(jī)殼、話筒、把手、鉸鏈、塑料銘牌等。
ABS的成型特性是:
1. ABS粒料表面極易吸濕，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為此成型前必須進(jìn)行干燥處理。
2. ABS的比熱容比聚烯烴低，在注射機(jī)料筒中能很快加熱，因此塑化效率高，在模具中凝固也比聚烯烴快，故模塑周期短。
3. ABS樹脂的表現(xiàn)黏度強(qiáng)烈地依賴于剪切速率。
4. ABS樹脂為非結(jié)晶形高聚物，所以成型收縮率小。
5. ABS樹脂的熔融溫度較低，熔融溫度范圍寬，流動性好，有利于成型。
2.5.3 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施
1. 主要缺陷：缺料、氣孔、飛邊、出現(xiàn)熔接痕、塑件耐熱性不高、耐氣候性差（在紫外線作用下易變硬變脆）。
2. 消除措施：加大主流道、分流道、澆口、增大注射壓力、提高模具預(yù)熱溫度。
2.5.3 成型特點(diǎn)
ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的陰力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50~60oC，要求塑件光澤和耐熱時，應(yīng)控制在60~80 oC。
2.5.4 主要技術(shù)指標(biāo)
比重：1.02~1.16g/cm3。 比容：0.86~0.98cm3/g
吸水性：0.2~0.4% (24h)。熔點(diǎn)：130~160oC。
熱變形溫度：4.6×105Pa---- 130~160oC。
18.5×105Pa---- 90~108oC。
抗拉屈服強(qiáng)度(105Pa): 500
拉伸強(qiáng)度模量：1.8×104 Mpa
彎曲強(qiáng)度：800×105Pa
2.5.5 ABS的注射工藝參數(shù)
注射機(jī)類型： 螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速： 30~60 r/min
噴嘴形式： 直通式
噴嘴溫度： 190~200oC
料筒溫度： 前 200~210oC 中 210~230oC 后 180~200oC
模溫： 50~80oC
注射壓力： 70~120Mpa
保壓力： 50~70Mpa
注射時間(s)： 3~5
保壓時間(s)： 15~30
冷卻時間(s)： 15~30
成型周期(s)： 40~70
第三章 模具結(jié)構(gòu)形式的擬定
3.1 確定型腔數(shù)量及其排列方式
1、塑件制品的批量和交貨期，以及塑料制件的成本。該制品是大批量生產(chǎn)，若采用多型腔可提高生產(chǎn)效率，但根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗在模具每增加一個型腔，制品尺寸精度要降低4%。
2、所選用注射機(jī)的技術(shù)規(guī)則，因為上面只進(jìn)行了結(jié)構(gòu)及工藝成型的分析，還沒確定注射機(jī)，也可暫時不予考慮。
3、質(zhì)量控制要求。制品屬于精度不高，對質(zhì)量要求比較高且制品較小，因此可設(shè)成一模兩腔，以保證質(zhì)量要求。
4、成型的塑件品種與塑件的形狀尺寸。
型腔的排列如圖3-1所示：
圖3-1 型腔排列方式示意圖
3.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定
多型腔模具設(shè)計的重要問題之一就是澆注系統(tǒng)的布置方式，由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關(guān)，因二型腔的排布在多型腔模具設(shè)計中應(yīng)加以綜合考慮。應(yīng)使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需的足夠的壓力，以保證塑料熔體同時均勻地充滿每個型腔，使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。
多型腔在模板上排列形式通常有平衡式和非平衡式兩種。平衡式其特點(diǎn)是從主流道到各型腔澆口的分流道的長度，截面形狀及均對應(yīng)相同，可實現(xiàn)均衡進(jìn)料和同時充滿型腔的目的。而非平衡式的特點(diǎn)是從主流道到各型腔澆口的分流道的長度不相等，因而不利于均衡進(jìn)料，但可以縮短流道的總長度，為達(dá)到同時充滿型腔的目的，各澆口的截面尺寸要制作得不相同。因此在設(shè)計時要注意以下幾點(diǎn)：
1） 盡可能采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。
2） 型腔布置與澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。
3） 盡量使排列的緊湊，以便減少模具的外形尺寸
通過軟件分析得到體積V塑和質(zhì)量W塑 ，又因為此產(chǎn)品屬大批量生產(chǎn)的塑件，屬于儀表外殼，精度要求比較高、且單件加工生產(chǎn)綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本等各種因素，以及注射機(jī)的型號選擇，確定采用一模二腔排布。由塑件的外形尺寸和機(jī)械加工的因素，確定采用大水口單型腔生產(chǎn)。
圖3-2 模具結(jié)構(gòu)3D圖
第4章 工件的體積估算和注射機(jī)型號的選擇
4.1 估算零件體積和投影面積。
用PROE建模分析知塑件體積為體積：V=41.695cm3，單側(cè)投影面積為：A=8367.9146mm3，由于此模具澆注系統(tǒng)采用測澆口，其澆注系統(tǒng)凝料較小，澆注系統(tǒng)的體積為6cm3 ，由于采用的是一模兩腔
固 V總=2 x V塑 +V澆 2=2 X 41.7+6 =89.3 cm3
因為ABS的平均密度為p=1.09g/cm3，故：
M=PV
M零=41.7X1.09=45.45
4.2 鎖模力
計算其所需鎖模力為
F鎖 =A·P型=8367.91×45Mp=376.56KN （4-1）
4.3 選擇注射機(jī)及注射機(jī)的主要參數(shù)
由此考慮塑件大批量生產(chǎn)，以及以上的從溫度、壓力、時間、模具高度等方面考慮，查表附錄
D（塑料成型工藝與模具設(shè)計）初步選用注射機(jī)XS-ZY-125。
注射機(jī)XS-ZY-125參數(shù)：
額定注射量：125mm
最大成型面積：320cm
柱塞直徑：42mm
注射壓力：120Mpa
模板尺寸：428×450（mm×mm）
柱桿空間：260×290(mm×mm)
鎖模力：900KN
噴嘴圓弧半徑：12mm
噴嘴孔徑：4mm
最大開模行程：300mm
模具最大厚度：300mm
模具最少厚度：200mm
4.4 注塑機(jī)的校核
1. 注射壓力的效核 所選注塑機(jī)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40～120MPa，所以該注塑機(jī)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(jī)額定鎖模力。
型腔壓力Pc可按下式粗略計算：
（4-2）
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=0.37×120=45MPa，型腔壓力決定后，可按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力：
T>KPcA （4-3）
式中： T為注塑機(jī)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=1.2×45×8367.91=451.87KN （4-4）
所以，T=9000KN >KPcA成立，即該注塑機(jī)的鎖模力符合要求。
3. 成型腔數(shù)的確定
以機(jī)床的注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過注射機(jī)最大注射量的80%計算：
=2.068 （4-5）
式中： N----型腔數(shù)
S----注射機(jī)的注射量（g）
W澆----澆注系統(tǒng)的重量（g）
W件----塑件重量（g）
因為，N=2.068>2
所以，此模具型腔為一模2腔結(jié)構(gòu)合理。
第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
5.1 主流道的設(shè)計
主流道通常位于模具的中心，是塑料熔體的入口，為了便于熔融塑料在注射時能順利的流入，開模時又能使冷卻后的主流道凝料從主澆道中順利地拔出，主澆道的形狀設(shè)計成圓錐形，內(nèi)壁必須光滑，表面光潔度一般應(yīng)有▽8。
主流道一般是由澆口套構(gòu)成，澆口套的作用：
1、與注射機(jī)噴嘴孔吻合，將料筒內(nèi)的塑料過渡到模具內(nèi)。
2、使模具在注射機(jī)上很好的定位。
3、作為澆注系統(tǒng)的主澆道。
主澆道的一端通常設(shè)計成帶凸臺的圓盤，其高度為5～10 mm，并與注射機(jī)的固定模板的定位孔成間隙配合。澆口套的球形凹坑深度常取3～5 mm。
1）根據(jù)所選注射機(jī)，則主流道小端尺寸為
d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.5～1）=3.0+0.5=3.5mm
主流道球面半徑為
SR=噴嘴尺寸半徑+（1～2）=12+1=13mm
2）主流道襯套形式
本設(shè)計雖然是小型模具，但為了僅于加工和縮短主流道長度襯套和定位圈還是設(shè)計成分體式，主流道長度取45mm約等于定模板的厚度見（下圖）所示，材料采用T10制造熱處理強(qiáng)度為52∽56HRC
① 主流道圓錐角α可取30∽60，內(nèi)壁粗糙度為Ra=0.63um
② 主流道大端呈圓角，半徑r=1～3MM。以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。
③ 在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道應(yīng)盡量可能短，一般小于60MM。過長則會影響熔體的順利充型。
④ 主流道襯套與定模座板采用H7/m6配合，與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合。
圖5-1 定位圈和襯套的工程圖
5.2 冷料井和拉料桿的設(shè)計
冷料穴的設(shè)計
冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，其作用就是存放料流前峰的“冷料”防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成冷接縫，冷料穴的直徑尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，該模具取10mm;深度約為主流道大端直徑的3/4，約為6mm如（下圖）所示，鑒于制件采用推板、推桿共同推出，并采用Z形拉料桿。
圖5.2冷料穴
5.3 分流道澆口的設(shè)計
主流道與澆口之間的通道稱為分流道。采用直接澆道的模具可以省去分澆道，但在多型腔模具中分流道是必不可少的。常見的分流道的截面形式有圓形、半圓形、梯形、U形、正方形和正六角形。從分流道設(shè)計的要點(diǎn)出發(fā)，即應(yīng)盡可能的使流動阻力減小，各型腔能夠均衡進(jìn)料。
設(shè)計原則
（1）盡可能減小熔體的流動阻力。所以，在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的前提下，分流道的截面積與長度盡量取小值。
（2）分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過渡。
（3）表面粗糙度要求以Ｒa０.８為佳。
（4）分流道較長，所以將分流道的端部沿料流前進(jìn)方向延長，作為分流道冷料井，以儲存前鋒冷料，其長度為分流道直徑的１.５～２倍。
1） 根據(jù)型腔的布置，可知分流道采用平衡式布置，采用圓形均布，既可滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑件熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個型腔又便于制造加工，以保證精度。
2） 分流道的形狀裁面尺寸以及凝料體積
該模具采用圓形分流道，為了便于機(jī)械加工及凝料脫模，如圖5.4
5.4 澆口的設(shè)計
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道。它是整個澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵的部位，也是最薄點(diǎn)。其形狀、大小及位置應(yīng)根據(jù)塑件大小、形狀、壁厚、成型材料及塑件技術(shù)要求等進(jìn)行而確定。澆口分限制性澆口和非限制性澆口，該塑件采用的是限制性澆口，它一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，有利于塑料進(jìn)入，使其充滿型腔。另一方面改善塑料熔體進(jìn)入型腔的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分開的作用。
設(shè)計中，澆口的位置及尺寸的要求是比較嚴(yán)格的，初步試模，必要時還需要修改。因此澆口的位置的開設(shè)，對成型性能及成型質(zhì)量的影響是很大的。一般在選擇澆口位置時，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝及特征，成型質(zhì)量和技術(shù)要求，綜合分析。一般要滿足以下原則：
1. 盡量縮短流動距離；
2. 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件的壁厚；
3. 必須盡量減少或避免產(chǎn)生熔接痕；
4. 應(yīng)有利于型腔中氣體的排除。
5. 考慮分子定向的影響；
6. 避免產(chǎn)生噴射和蠕動；
7. 不在承受彎曲沖擊載荷的部位設(shè)置澆口；
8. 澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件的外觀質(zhì)量。
經(jīng)過仔細(xì)的考慮，該塑件是等壁塑件，又為了不影響塑件的外觀，該塑件采用側(cè)澆口，它能保證塑料迅速而且均勻充滿型腔，而且還有利于氣體的排除。
圖5.4 澆口的設(shè)計
第六章 成型零部件的設(shè)計
6.1 分型面的確立
分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。分型面的形式與塑件的幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件澆口形式有關(guān)。制品成型的分型面不僅影響到制品的脫模困難程度及美觀程度，還影響成型零件的加工工藝性，另外合適的分型面位置還有利于模具加工、排氣、脫模、提高塑件的表面質(zhì)量及方便工藝操作等。
分型面的設(shè)計原則
1、分型面的位置應(yīng)開設(shè)在塑件截面尺寸最大的部位，便于脫模和加工型腔。
2、分型面應(yīng)使模具分割成便于加工的部件，以減少機(jī)械加工的困難。以使得模具零件易于加工。
3、分型面的選擇應(yīng)有利于保證塑件尺寸精度要求。
4、分型面應(yīng)盡可能選擇在不影響塑件外觀的部位，而且在分型面處所產(chǎn)生的飛邊應(yīng)容易修整加工，從而有利于保證塑件的外觀質(zhì)量。
5、應(yīng)滿足塑件的使用要求，即從使用的角度避免脫模斜度、推桿及澆口痕跡等工藝缺陷影響塑件功能。
6、為便于塑件脫模，應(yīng)盡可能使塑件在開模時留在下?；騽幽２糠郑子谠O(shè)置和制造簡便易行的脫模機(jī)構(gòu)。若塑件有側(cè)孔時，應(yīng)盡可能地將側(cè)型芯設(shè)在動模部分，避免定模抽芯
7、考慮鎖模力，分型面的選擇應(yīng)盡可能減少塑件在分型面上的投影面積。
8、考慮側(cè)向抽拔距，一般機(jī)械分型面抽芯機(jī)構(gòu)的側(cè)向抽拔距都較小，因此選擇的分型面應(yīng)使抽拔距離盡量短。
9、盡量方便澆注系統(tǒng)的布置。
10、為了有利于氣體的排出，分型面應(yīng)盡可能與料流的末端重合。
11、考慮注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)格，是模板間距大小合適。
12、選擇分型面時根據(jù)塑件的使用要求和所用塑料，要考慮飛邊在塑件上的部位。
13、選擇分型面時，應(yīng)考慮減小由于脫模斜度造成塑件的大小端尺寸差異。
總而言之，分型面形狀應(yīng)盡可能的簡單，以便于模具的制造和塑件的脫模。綜合考慮以上的設(shè)計原則，結(jié)合該塑件的特性，其分型面的選擇如圖6-1所示：（
圖6-1分型面的選擇
6.2 排氣槽的設(shè)計
當(dāng)塑料熔體注入型腔時，如果型腔內(nèi)原有氣體不能順利排出，就將在制品上形成氣孔或其它制品缺陷，因此，設(shè)計型腔就一般要考慮排氣的問題，但是該模具是采用分型面和嵌件的縫隙排氣，故不特意開設(shè)排氣槽。
6.3 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
成型零件主要包括型腔，性芯，各種形環(huán)的設(shè)計，由于型腔直接關(guān)系到塑件的質(zhì)量，因此要求有足夠的強(qiáng)度，剛度，硬度和耐磨性，還有要受塑料的擠壓和料流的摩擦力，所以要求成型零件要有足夠的精度和表面光潔度，一般光潔度在△8以上，以保證所需的塑料產(chǎn)品的質(zhì)量以及脫模方便[10]。
6.3.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計
凹模用于成型塑件的外表面，又稱為陰模、型腔。按其結(jié)構(gòu)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(qiáng)度、剛度好，但不適于復(fù)雜的型腔。鑲嵌式采用組合的模具結(jié)構(gòu)，是復(fù)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(jié)構(gòu)復(fù)雜[5]。為了加工簡單，該模具結(jié)構(gòu)采用鑲嵌式。如圖
圖6-2 型腔的結(jié)構(gòu)
6.3.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計
型芯是用成型塑料內(nèi)表面的零件。二者并沒有嚴(yán)格的區(qū)分，由于該模具結(jié)構(gòu)一般，又屬于大型模具，內(nèi)表面又要求高，內(nèi)部凸起的圓臺淺，加工方便，所以凹模板采用整體式。
6.3.3 成型零件的尺寸計算
型腔直徑按平均收縮率計算（單位：mm）
因為ABS的收縮率為0.4%-0.7%，所以可知平均收縮率為0.50%。于是根據(jù)上列平均收縮率來計算下列成型零件的尺寸。型腔直徑平均收縮率計算（單位=mm）。
平均收縮率為：
1. 凹模的內(nèi)形尺寸：
（5-6）
式中：L凹 為型腔內(nèi)形尺寸(mm)；
L塑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0~3mm公差取0.20mm；在3~6mm公差取0.24mm；6~10mm公差取0.28mm；14~18mm公差取0.38mm；18~24mm公差取0.44mm；；65~80mm公差取0.86mm；；在80~100mm范圍內(nèi)公差取1.00mm；所以型腔尺寸如下：
L1=[160×(1+0.005)-(3/4)×1.44]=159.72
L2=[8×(1+0.005)-(3/4)×0.28]=7.81
L3=[38×(1+0.005)-(3/4)×0.56]=37.77
型腔深度的尺寸計算：
（5-7）
式中： H凹凹模/型腔高度尺寸(mm)；
H塑為塑件內(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=[4×(1+0.005)-(3/4)×0.24]=3.84
2. 凸模的外形尺寸計算：
（5-8）
式中：L凸凸模/型芯外形尺寸(mm)；
L塑為塑件內(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=[19×（1+0.005）+（3/4）×0.44]=19.425
L2=[2×（1+0.005）+（3/4）×0.20]=2.16
型芯的深度尺寸計算：
（5-9）
式中： H凸為凸模/型芯高度尺寸(mm)；
H塑為塑件內(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。型芯的高度為：
H=[3.4×（1+0.005）+（2/3）×0.24]=3.577
第7章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動定模或上下模合模時，正確定位和導(dǎo)向的零件。
7.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用
1、 定位件用：模具閉合后。
2、 保證動定模和推板或上下模位置正確。
3、 保證型腔的形狀和尺寸精確。
4、 在模具的裝配過程中也起定位作用。
5、 便于裝配和調(diào)整。
6、 導(dǎo)向作用：合模時，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。
7、 承受一定的側(cè)向壓力。
7.2 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇
圖7.1 導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)約形式
其材料采用20鋼經(jīng)滲碳淬火處理，硬度為50~55HRC。導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定部分表面粗糙度Ra為08μm，導(dǎo)向部分表面粗糙度Ra為0.8~0.4μm。具體尺寸如上圖所示。導(dǎo)柱、導(dǎo)套用H7/r6配合鑲?cè)肽０濉?
7.3 導(dǎo)柱導(dǎo)套的排布
為了使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利，在導(dǎo)套的前端倒一圓角，且導(dǎo)柱孔為通孔，這樣容易排氣，材料用T8A，使其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，這樣就可以減少摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?。?dǎo)套的精度與配合，是采用二級精度過渡配合壓入定模模板。導(dǎo)柱布置見圖7-2：
圖7-2 導(dǎo)柱布置
第8章 塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計
8.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計
頂出機(jī)構(gòu)的功能是在任何正常的情況，頂出機(jī)構(gòu)都能確實可靠的將成型塑件從模板一側(cè)頂出，并在合模時其相關(guān)的頂出零件確保不與其它模具零件相干擾的恢復(fù)到原來的位置。
頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則：
開模時應(yīng)留在動模的一側(cè)；塑件在成型頂出后，一般都有痕跡，但應(yīng)盡量使頂出殘留痕跡不影響塑件的外觀，一般頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)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(diǎn)應(yīng)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(jī)構(gòu)應(yīng)平穩(wěn)順暢，靈活可靠。
頂出機(jī)構(gòu)有多種類型，本設(shè)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(diǎn)，因此，我們采用圓柱形頂桿頂出。
圖8-1 推桿
8.2 復(fù)位的設(shè)計
該模具脫模機(jī)構(gòu)在完成塑件脫模后，為進(jìn)行一個循環(huán)，必須回到初始位置，該模具是采用復(fù)位桿復(fù)位的。具體式樣見圖紙上的推桿固定板和裝配圖。
8.3 脫模過程
該模具采用彈簧和推件板脫模，分開之后由推件板推出，進(jìn)而使塑件脫離動模[12]。
8.4 模架的設(shè)計
模架技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，是指在模具設(shè)計中和制造中所應(yīng)遵循的技術(shù)規(guī)范、基準(zhǔn)、和準(zhǔn)則。它具有以下定義：
1. 減少了模具設(shè)計者的重復(fù)性工作；
2. 改變了模具制造行業(yè)“大而全，小而全”的生產(chǎn)局面，轉(zhuǎn)為專業(yè)生產(chǎn)；
3. 模具的標(biāo)準(zhǔn)化是采用CAD/CAM技術(shù)的先決條件；
4. 有利于模具技術(shù)的國際交流和模具出口。
根據(jù)《實用模具設(shè)計與制造手冊》表2-86的注射模模體組合形式而選模架，它適應(yīng)于單分型面的模具的推件板的推出機(jī)構(gòu)[13]。
模寬B1=300mm，模長L=350mm；
模板A=80mm，材料45鋼；
模板B=90mm，材料45鋼；
墊塊C=9mm，材料45鋼；
推件板的厚度為20mm，型芯固定板的厚度為25mm，采用45鋼。
動模座板的高度為25mm,它的材料為45鋼，定模座板的高度為25mm,它的材料也為45鋼。
模架的總高度計算得：H=300
經(jīng)校核模具的強(qiáng)度和剛度都是足夠的，且模架的大小也適中，經(jīng)核算選用該模架是較為合理的。
第九章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
9.1 冷卻管道的影響
1、改善成形性 每一種塑料都有其濕度的成形模溫，在生產(chǎn)過程中若能始終維持相適應(yīng)的模溫則其成形性可得到改善，若模溫過低，會降低塑件熔體流動性，使塑件輪廓不清，甚至充模不滿；模溫過高，會使塑件脫模時和脫模后發(fā)生變形，使其形狀和尺寸精度降低。
2、 成形收縮率 利用模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定，能有效減少塑料成型收縮的波動，提高塑件的合格率。采用允許的的模溫，有利于減少塑料的成形收縮率，從而提高塑件的尺寸精度。并可縮短成形周期，提高生產(chǎn)率。
3、 塑件變形 模具型芯與型腔溫差過大，會使塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形。尤以壁厚不均和形狀復(fù)雜的塑件為甚。需采用合適的冷卻回路，確保模溫均勻，消除塑件翹曲變形。
4、 尺寸穩(wěn)定性 對于結(jié)晶性塑料，使用高模溫有利于結(jié)晶過程的進(jìn)行，避免在存放和使用過程中，尺寸發(fā)生變形；對于柔性塑料（如聚烯烴等）采用低模溫有利用塑件尺寸穩(wěn)定。
5、 力學(xué)性能 適當(dāng)?shù)哪?，可使塑件力學(xué)性能大為改善。例如，過低模溫，會使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，或產(chǎn)生明顯的熔接痕。對于粘性大的剛性塑料，使用高模溫，可使其應(yīng)力開裂大大的降低。
6、 外觀質(zhì)量 適當(dāng)提高模具溫度能有效地改善塑件的外觀質(zhì)量。過低模溫會使塑件輪廓不清，產(chǎn)生明顯的銀絲、云紋等缺陷，表面無光澤或粗糙度增加等。
9.2 冷卻系統(tǒng)
影響冷卻時間的因素有如下：
1. 模具材料；
2. 冷卻介質(zhì)溫度和及流動狀態(tài)；
3. 模塑材料；
4. 塑件壁厚；
5. 冷卻回路的設(shè)計；
6. 模具溫度。
一般注射到模具內(nèi)塑料溫度為200oC左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在60oC左右。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進(jìn)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