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XXXXXX學院
畢業(yè)設計報告
設計題目：
設計作者：
專業(yè)班級/學號：
合作者1： 專業(yè)班級/學號：
合作者2： 專業(yè)班級/學號：
指導教師：
設計時間：
電器外殼注塑模設計
機械設計制造及自動化 楊開強 指導老師：方建華
摘 要: 本次設計的制品為ABS電器外殼注射模設計，利用PROE來完成制品模3D模型，利用CAD/PROE來完成其裝配圖和零件圖。模具結構緊湊、工作可靠、操作方便、運轉平穩(wěn)、冷卻效果好、勞動強度低、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)的塑件精度高、生產(chǎn)成本低。本文從型腔數(shù)量和布局的確定、注射機選擇、流道的設計、模板及其標準件的選用、冷卻系統(tǒng)、成型部件的設計等給出了詳細的設計過程。
關鍵字: 塑料 注射模 PROE CAD
Mechanical design and manufacturing automation: Wang Jun Chao Instructor : Chen Li Feng Xiao Si Wen,
To pick : The current design of products for mobile phone casings ABS injection mould design, the use of products PROE to complete three-state model, the use of CAD to complete its assembly, and parts maps. Adjacent pumping core components used to scan the tendons and getting better drawing of patterns. Advanced cohesive, working, reliable, easy to operate, smooth operation, good cooling effect, low labour intensity, production efficiency, the integrated production of high accuracy, low cost of production. The number and layout from Xingqiang identification, injection machine selection, flow Road design, the choice of standards and templates, cooling systems, shaped components of the design gives detailed design process.
Internet : plastic injection mould PROE CAD
目 錄
前 言 1
1塑件成型工藝性分析 3
1.1 軟件簡介 3
1.2 塑件（某電器外殼）分析 5
1.3 零件結構特征、塑料的性能、技術要求及結構工藝性的分析 5
1.3.1尺寸及精度 6
1.3.2壁厚 7
1.3.4 脫模斜度 7
1.3.5 圓角 8
1.3.6 粗糙度 8
1.3.7 塑料性能的分析 9
2 模具的設計 14
2.1 擬定模具結構形式 14
2.2 確定型腔數(shù)量及排列形式 15
2.3 分型面的確定： 16
2.4 注射機型號的確定 17
2.4.1 注射機的選擇 17
2.4.2注射成型工藝的參數(shù) 17
2.4.3注塑機的校核 19
2.5澆注系統(tǒng)設計 22
2.5.1 澆注系統(tǒng)的設計原則 22
2.5.2 澆注系統(tǒng)的組成 23
2.5.3 澆注系統(tǒng)的作用 23
2.5.4 澆注系統(tǒng)各部件設計 24
2.5.5澆口的設計 28
2.5.6澆注系統(tǒng)的平衡 29
2.5.7 澆注系統(tǒng)凝料體積計算 29
2.5.8 注塑時間的計算 30
2.5.8 排氣系統(tǒng)設計 31
2.6成型零件的結構設計和計算 31
2.6.1成型零件鋼材的選用 32
2.6.2成型零件工作尺寸計算 33
2.6.3 成型零件強度、剛度的校核 37
2.7模架的確定和標準件的選用 39
2.8 合模導向機構的設計 40
2.8.1 合模導向零件機構的作用 40
2.8.2 導向機構的設計 41
2.9脫模推出機構的設計 42
2.9.1 推出機構的組成 42
2.9.2 推出機構的分類 42
2.9.3 推出機構的設計原則 42
2.9.4 脫模力的計算 44
2.9.5合模導向機構的設計 46
2.10注射模溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 48
2.10.1 冷卻系統(tǒng)設計原則 48
2.10.2 冷卻系統(tǒng)的簡單計算 49
3 模具的試模與修模 53
3.1制品的粘著 53
3.2成型缺陷 54
3.3注射填充不足 55
3.4注射工藝不足 55
4 次品分析 57
致謝 59
參考文獻 60
3
前 言
我國塑料模具工業(yè)現(xiàn)狀
我國塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀，有了很大的發(fā)展。模具水平有了較大提高。在大型模具方面，已經(jīng)生產(chǎn)大屏幕彩電塑殼注塑模具等。精密塑料模具方面，已經(jīng)生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。用這些模具生產(chǎn)的一些塑料制品制件達到了國外同類產(chǎn)品的水平，但總體和國外相比仍有較大差距。
在成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注塑模、抽芯脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣輔注射成型技術的使用更加成熟。熱流道模具開始推廣，有些企業(yè)的采用率達20%以上，一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位還采用了具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不道10%，與國外的50%-60%相比，差距較大。
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。
我國塑料模的發(fā)展迅速。塑料模的設計、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)?；?；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)。因此努力提高模具設計與制造水平，提高國際競爭能力，是刻不容緩的。
塑料模發(fā)展趨勢
(1) 出于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度的要求，而適應高生產(chǎn)率而發(fā)展的一模多腔的原因，今后應該重點提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。
(2) 在模具設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。
(3) 推廣應用熱流道技術，氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。
(4) 開發(fā)新的成型工藝和快捷經(jīng)濟模具，以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
(5) 提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。
(6) 應用優(yōu)質材料和先進的表面處理技術來提高模具壽命和質量
此次的畢業(yè)設計（電器外殼模具設計）采用在PROENGINEER Wildfire環(huán)境下完成設計，其中涉及到零件模塊、裝配模塊、工程圖模塊、Pro/Moldesign模塊。
在本次設計過程中，曾遇到了不少的困難，但在指導老師的細心指導下和同學的大力幫助下，都加以解決了。但本人知識水平有限，設計中肯定會有不完善的地方，懇請老師指正。
1塑件成型工藝性分析
1.1 軟件簡介
本設計中主要為模具的設計與計算，為后面完成裝配圖作好資料準備。裝配圖用AutoCAD來完成其三個視圖的顯示。零件為插座保護殼，整體由不規(guī)則曲面構成，殼內有多處定位和固定結構，發(fā)現(xiàn)小型復雜零件，不能用一般的拉伸剪切就能達到要求。而零件圖的繪制在AutoCAD中也較難畫出。
計算機輔助設計（Computer Aided Design，簡寫為CAD），是指利用計算機的計算功能和高效的圖形處理能力，對產(chǎn)品進行輔助設計分析、修改和優(yōu)化。它終合計算機知識和工程設計知識的成果，并隨計算機軟硬件的不斷提高而逐漸完善。AutoCAD的最大特點是讓設計者更為輕松，設計者或繪圖者幾乎可不必離開屏幕就能連續(xù)地完成工作。AutoCAD適合于工程制造、建筑設計、裝潢設計等各行業(yè)技術人員作為設計依據(jù)，完成圖紙上的工作。
AutoCAD是美國Autodesk公司開發(fā)的一種通用CAD軟件。1982年首次推出了AutoCAD R1.0版本，經(jīng)過十余次的版本更新，AutoCAD已從一個簡單的繪圖軟件發(fā)展成為包括三維建模在內的功能十分強大的CAD系統(tǒng)，是世界上最流行的CAD軟件，現(xiàn)已廣泛應用于機械、電子、建筑、化工、汽車、造船、輕工及航空航天等領域
PROE是美國PROE參數(shù)技術公司推出，是國際上最先進也是最成熟使用參數(shù)化特征造型技術的大型CAD/CAM/CAEA集成軟件。這是我們零件模型設計與加工過程中的主要工具。下面是一些簡單的介紹：
PROE包括三維實體造型，裝配模擬，加工仿真NC自動編程，板金設計，電路布線，裝配管路設計等專有模塊，ID反求工程，CE并行工程等先進的設計方法和模式。其主要特點是參數(shù)化的牲造型；統(tǒng)一的能使各模塊集成起來的數(shù)據(jù)庫；設計修改的關聯(lián)性，即一處修改，別的模塊中的相應圖形和數(shù)據(jù)也會自動更新。它的性能優(yōu)良，功能強大，是一套可以應用于工業(yè)設計，機械設計，功能仿真，制造和管理等眾多領域的工程自動化軟件包。PROE自動化自1988年問世以來，10多年來已成為全世界最普及的3DCAD/CAM系統(tǒng)的標準軟件，PROE在今日儼然已成為3DCAD/CAM系統(tǒng)的標準軟件，廣泛應用于電子，機械，模具，工業(yè)設計，汽車，自行車，航天，家電，玩具等各行各業(yè)。PROE是一套由設計至生產(chǎn)的機械自動化軟件，是新一代產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化，基于特征的實體造型系統(tǒng)，并且具有單一的數(shù)據(jù)庫功能。
1.2 塑件（某電器外殼）分析
塑件的相關技術參數(shù)見零件圖紙
塑件所采用的塑料名稱——ABS
塑件的生產(chǎn)批量——中等批量
塑件的體積和重量見表1-1
表1-1 塑件主要參數(shù)
材料密度（density）
體積（volume）
質量（mass）
1.05 g/cm3
80224mm3
12.03 g
1.3 零件結構特征、塑料的性能、技術要求及結構工藝性的分析
塑料制品形狀如圖1-1
圖1-1
1.3.1尺寸及精度
塑件尺寸的大小取決于塑料的流動性。在注射成型過程中，流動性差的塑料及薄壁塑件等的尺寸不能設計的過大。大而薄的塑件在塑料尚未充滿型腔時已經(jīng)固化，或勉強能充滿但料的前鋒已不能很好的熔合而形成冷接縫影響塑件的外觀和結構強度。
塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，即所獲塑件尺寸的準確度。影響塑件的精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨損程度，其次是塑料收縮率的波動以及成型是工藝條件的變化、塑件成型后的時效變化和模具的結構等。因此，塑件的尺寸精度一般不高，應在保證使用要求的前提下盡可能選用低級精度。根據(jù)我國目前塑件的成型水平，塑件的尺寸公差可依據(jù)SJ1372-78塑料制件公差數(shù)值標準確定。該標準將塑件分成8個等級，每種塑料可選其中三個等級，即高精度、一般精度、低級精度。1、2級精度要求較高，一般 不采用。此外，對塑件圖上無公差要求的自由尺寸，建議采用標準中的8級精度。對孔類尺寸數(shù)值冠以（+）；對于軸類尺寸數(shù)值冠以（-）；對于中心距尺寸幾其他位置尺寸可取表中數(shù)值之半冠以（）號。
在本設計中根據(jù)《中國模具設計大典》可查得：
電器外殼選用的精度等級為一般精度選用4級。
1.3.2壁厚
塑料制件規(guī)定它的最小壁厚值，它隨塑件大小不同而異。塑件過厚不但造成原料浪費，而且對熱塑性塑料增加了冷卻時間，降低了生產(chǎn)率，另外也影響了產(chǎn)品的質量，如產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。
熱塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚達到0.25mm，但一般不宜小于0.6～0.9mm，常取2～4mm。在本設計中，壁厚取1-3mm左右。同時同一塑件的壁厚應盡可能一致，否則因冷卻或固化的速度不同產(chǎn)生附加內應力，使塑件產(chǎn)生翹曲、縮孔、裂紋甚至開裂等的缺陷。
1.3.4 脫模斜度
為了便于脫模，防止脫模是拉傷塑件在設計時必須使塑件塑料封頭內外表面沿脫模方向留有足夠的脫模斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料收縮率。一般取30ˊ~1o30ˊ, 取斜度的方向一般內孔以小端為準，符合圖樣要求斜度由擴大方向取得；外形以大端為準，符合圖樣要求，斜度由縮小方向取得，而且脫模斜度不包括在塑料制品公差范圍內，脫模斜度見表：
表1-2 常用塑料的脫模斜度
塑料名稱
脫模斜度
型腔
型芯
聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、氯化聚醚
25′～45′
20′～45′
硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜
35′～40′
30′～40′
聚苯乙烯、有機玻璃、ABS、聚甲醛
35′～1 o30′
30′～40′
熱固性塑料
25′～40′
20′～40′
1.3.5 圓角
在塑料制品設計中，制品的轉角處應盡可能采用圓弧過渡。因為帶有尖角的塑件，往往會在尖角處產(chǎn)生應力集中，在受力或受沖擊振動時會發(fā)生破裂，甚至在脫模過程由于成型內應力而開裂，特別是塑件的內角處，理想的內圓角半徑應為壁厚的1/3以上。這樣避免應力集中，提高塑料制品的強度，改善制品成型時的塑料流動情況及脫模。此外，有了圓角，模具在淬火或使用時不致因應力集中而開裂。但是，采用圓角會使凹模型腔加工復雜化，使鉗工勞動量增大。通常內壁圓角半徑應是壁厚的一半，而外壁圓角半徑可為壁厚的1.5倍，一般圓角半徑不應小于0.5mm。
1.3.6 粗糙度
塑件的外觀要求越高，表面粗糙度應越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤云紋等疵點來保證外，主要取決于模具型腔表面粗糙度。一般模具粗糙度要比塑件的要求低1~2級。塑料制件表面粗糙度一般為0.8~0.2m之間。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷加大，所以應隨時給以拋光復原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明塑件則根據(jù)使用情況決定他們的表面粗糙度。
1.3.7 塑料性能的分析
塑料的選用及相應特征的說明：
選擇的塑料的要求價格合適，具有較好的加工性能、機械性能。，該塑料制品選用的是ABS塑料，ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三種單體的三元共聚物，ABS具有較高的強度、硬度、耐熱性及耐化學腐蝕性；具有彈性和較高的沖擊強度；它具有優(yōu)良的介電性能及成型加工性能等綜合的優(yōu)良性能，且價格便宜，原料易得。ABS的主要技術指針見表2-3
表1-3 ABS各項性能參數(shù)表
密度（g/）
1．05
抗拉屈服強度（mpa）
50
比容（/g）
0．92
拉伸彈性模量（mpa）
吸水率24h（%）
0．3
無缺口
261
收縮率（%）
130-160
缺口
11
熔點（）
130~160
彎曲強度（mpa）
80
0.45mpa
90~108
強度（hb）
9.7
1.80mpa
83~103
體積電阻率（）
1.3.8 塑件的實物測繪
(1) 、樣板準備：五金店鋪購買電器外殼零件。如下圖所示。這就是需要設計的原始零件。
(2) 、拆分電器外殼零件，并分析結構，該塑件中等難度。如下圖所示
（3） 選取電器外殼主要配件，作為本次模具設計的產(chǎn)品。
（4） 分析塑料的澆口位置，分型線，鑲件位置，頂針印記等結構。
（5） 繪制塑件的草圖,一邊畫圖，一邊測量實物的尺寸。
（6） PROE三維建模，在PROE導入畫好的草圖，采用拉伸、抽殼、鏡像、偏置面等命令，來建立我們的塑件三維模型。最終達到符合樣板同樣外形和尺寸的要求。
總結，建模過程是一個漫長的過程，不但要分析實物的結構，還需要對實物進行1:1的測量和繪制，由于設備有限，部分尺寸可能會有一定誤差，但是對整體的模具設計沒有影響。
2 模具的設計
2.1 擬定模具結構形式
選取CI型模架，兩板模。
圖2-1
2.2 確定型腔數(shù)量及排列形式
根據(jù)任務書的設計要求，該模具采用一模二腔。
模具排列形式設計的要點：
1） 盡可能采用平衡式排列，確保制品質量的均一和穩(wěn)定；
2） 型腔布置與澆口開設部位應力求對稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象；
3） 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸
排列形式如圖2-2
圖2-2 型腔布局方式
2.3 分型面的確定：
分型面的選取不僅關系到塑件的正常和脫模，而且涉及模具結構與制造成本。一般來說，分型面的設計原則：
1）分型面位置應設在塑件截面尺寸最大的部位，便于脫模和加工型腔；
2）有利于保證塑件尺寸精度；
3）有利于保證塑件的外觀質量，塑料熔體容易在分型面上產(chǎn)生飛邊，從而影響塑件的外觀質量，因此在光滑平整表面或圓弧曲面上應盡量避免選擇分型面。
4）考慮滿足塑件的使用要求，注塑件在成型過程中，有一些難免的工藝缺陷，如脫模斜度、推桿及澆口痕跡等，選擇分型面時，；應從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。
5）考慮注塑機的技術規(guī)格，使模板間距大小合適；
6）考慮鎖模力，盡量減小塑件在分型面的投影面積；
7）盡可能將塑件留在動模一側，易于設置和制造簡便易行的脫模機構；
8）考慮側向抽拔距
9）盡量方便澆注系統(tǒng)的布置；
10）有利于排氣；
11）便于模具零件加工。
2.4 注射機型號的確定
2.4.1 注射機的選擇
完整的注射成型工藝過程，按其先后順序應包括：成型前的準備、注射過程、塑件的后處理等。
1、成型前的準備 為使注射成型過程能順利進行，并保證塑料制件的質量，在成型前應做一些必要的準備工作，包括：a.原料的檢驗和預處理，在成型前應對原料進行外觀（如色澤、顆粒大小、均勻度）及工藝性能（如流動性、熱穩(wěn)定性、收縮性、水分含量等）的檢驗;b.料筒的清洗；c.嵌件的預熱；d.脫模劑的選用。
2、注射過程 完整的注射過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模幾個步驟。其流動的情況又可分為充型、保壓、倒流和澆口凍結后的冷卻四個階段。
3、塑件的后處理 塑件在成型過程中，由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中的結晶、定向以及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內部不可避免地存在一些內應力而導致在使用過程中變形或開裂。因此常需要進行適當?shù)暮筇幚硪韵嬖诘膬葢?，改善塑件的性能和提高尺寸穩(wěn)定性。其主要方法是退火和調濕處理。
2.4.2注射成型工藝的參數(shù)
注射成型工藝的核心問題，就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把他注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達到所要求的質量。在塑料成型過程中，工藝條件的選在和控制是保證成型順利進行和塑件質量的關鍵因素。主要工藝條件是影響塑化流動和冷卻的溫度、壓力、和相應的各個作用時間。
溫度：注射成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動；而后一種溫度主要是影響塑料的流動和冷卻。
壓力：注射模注射過程中需要控制的壓力包括塑化壓力、注射壓力和型腔壓力三種，它們直接影響塑料的塑化和塑件質量。
1、塑化壓力 塑化壓力又稱為背壓，是指采用螺桿式注射成型時，螺桿頭部熔體在螺桿轉動后退時所受到的阻力。
2、注射壓力 注射機的注射壓力是指在注射成型時，柱塞或螺桿頭部單位面積對塑料熔體所施加的壓力。在注射機上常用表壓指示注射壓力的大小，其大小取決于塑料品種、注射機類型、模具的澆注系統(tǒng)狀況、模具溫度、塑料復雜程度和壁厚以及流程的大小等諸因素，很難具體確定，一般要經(jīng)試模后才能確定。其常用的注射壓力范圍一般在70～150MPa之間。其作用是克服塑料熔體一定的充型速率以及對熔體進行壓實等。
時間：完成一次注射成型過程所需的時間稱為成型(或生產(chǎn))周期，它包括以下各部分：注射時間、保壓時間、冷卻時間 、其他時間(含開模、脫模、噴涂脫模劑、放嵌件等)
即：T=t注+t保壓+t冷卻+t其他，本設計成型周期取30s,
成型周期直接影響到勞動生產(chǎn)率和注射機使用率，因此生產(chǎn)中，在保證質量的前提下，應盡量縮短成型周期中各階段的有關時間。在整個成型周期中，以注射時間和冷卻時間最重要，對塑件的質量均有決定性影響。注射時間中的保壓時間就是對型腔內塑料的壓實時間，在整個注射時間內所占比例較大，一般為20-25s。冷卻時間主要決定于塑件的厚度、塑料的熱性能和結晶性能以及模具溫度等。冷卻時間的長短應以脫模時塑件不引起變形為原則。冷卻時間一般在30-120s之間。冷卻時間過長，不僅延長生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率，對復雜塑件還將造成脫模困難。成型周期中的其他時間則與生產(chǎn)過程是否連續(xù)化和自動化以及兩化的程度等有關。具體的參數(shù)見表2-1，最終確定注射機型號為HTF80XB,具體參數(shù)如表：2-1
表2-1注射機主要參數(shù)
型號
單位
80×A
80×B
80×C
參數(shù)
螺桿直徑
mm
34
36
40
理論注射容量
cm3
111
124
153
注射重量PS
g
101
113
139
注射壓力
Mpa
206
183
149
注射行程
mm
122
螺桿轉速
r/min
0~220
料筒加熱功率
KW
5.7
鎖模力
KN
800
拉桿內間距(水平×垂直)
mm
365×365
允許最大模具厚度
mm
360
允許最小模具厚度
mm
150
移模行程
mm
310
移模開距(最大)
mm
670
液壓頂出行程
mm
100
液壓頂出力
KN
33
液壓頂出桿數(shù)量
PC
5
油泵電動機功率
KW
11
油箱容積
l
200
機器尺寸(長×寬×高)
m
4.3×1.25×1.8
機器重量
t
3.22
最小模具尺寸(長×寬)
mm
240×240
2.4.3注塑機的校核
2.4.3.1注射量校核
注射機的表稱注射量：V機=124cm3
塑件體積：Vs =24cm3 ,而澆注系統(tǒng)流道凝料的體積：V凝=3.7cm3
則實際需要的注射量：V實= Vs + V凝=2x24+3.7=51.7cm3
所以，注射量符合
2.4.3.2 注射壓力校核
因為ABS的注射壓力是70－150MPa，而HTF80XB注塑機的注射壓力滿足要求。
2.4.3.3鎖模力校核
注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關系。
式中 n --型腔數(shù)目
--單個塑件在模具分型面上的投影面積
--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
n=2 =6613 =370
=2x6613+370=13596
注射成型時為了可靠的鎖模，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力。即：
（）P < F
式中： P—塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa）
F—注射機額定鎖模力（N）
其它意義同上
根據(jù)教科書表5-1，型腔內通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP
（）P=13596x30x1.1x0.001=448KN<800KN
鎖模力符合要求
鎖模力足夠
2.4.3.4開模行程與推出機構的校核：
模具開模后為了便于取出制件，要求有足夠的開模距離，所謂開模行程是指模具開合過程中動模固定板的移動距離。
注塑機的開模行程是有限的，設計模具必須校核所選注射機的開模行程，以便與模具的開模距離相適應。對于臥式注射機，其開模行程與模具厚度有關，對于多分型面注射模應有：
式中 --推出距離
--包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度
=（水口料的長度+20~30）
本設計中 =310 = 25mm =100 mm =95+30=125MM
總的開模距離需要H=250mm以上
經(jīng)計算，符合要要求。
2.4.3.5安裝部分相關尺寸的校核：
噴嘴尺寸：
主流道始端的球面半徑SR主流道=13mm＞注射機噴嘴球面半徑SR0=10mm,
主流道小端直徑d=4＞注射機噴嘴直徑d0=3
定位圈與注射機固定板的關系：
注射機所要求的定位圈尺寸為100mm
模具總厚度與注射機模板閉合厚度的關系：
模具總厚度Hm=365mm,注射機允許的最大模具厚度Hmax=450mm,最小厚度Hmin=300mm
即 Hmin＜Hm＜Hmax滿足要求。
2.5澆注系統(tǒng)設計
2.5.1 澆注系統(tǒng)的設計原則
澆注系統(tǒng)設計是否合理不僅對塑件性能、結構、尺寸、內外在質量等影響很大，而且還與塑件所用塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關，因此澆注系統(tǒng)設計是模具設計的重要環(huán)節(jié)。對澆注系統(tǒng)進行總體設計時一般遵循以下原則：
1）重點考慮型腔布局，包括以下三點：
盡可能采用平衡布置，以便設置平衡式分流道
型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象
盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸
2）熱量及壓力損失要小，為此澆注系統(tǒng)流程應盡量短，截面尺寸應盡可能大，彎折盡量少，表面粗糙度要低；
3）均衡進料，盡可能使塑料熔體在同一時間內進入各個型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置；
4）塑料耗量要少，在滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量；
5）消除冷料，澆注系統(tǒng)應能收集溫度較低的“冷料”，防止其進入型腔，影響塑件質量；
6）排氣良好，澆注系統(tǒng)應能順利地引導塑料熔體充滿型腔各個角落，使型腔的氣體能順利排出；
7）防止塑件出現(xiàn)缺陷，避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應力、翹曲變形或尺寸偏差過大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象；
8）塑件外觀質量，根據(jù)塑件大小、形狀及技術要求，做到去除修整澆口方便，澆口痕跡無損塑件的美觀和使用；
9）生產(chǎn)效率，盡可能使塑件不進行或少進行后加工，成型周期短，效率高；
本設計的塑件屬于日常用品，生產(chǎn)批量中等采用普通澆注系統(tǒng)更符合經(jīng)濟要求。
2.5.2 澆注系統(tǒng)的組成
普通流道澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。
2.5.3 澆注系統(tǒng)的作用
將來自注射機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)的輸送到型腔，同時使型腔內的氣體能及時順利排出。
在塑料熔體填充及凝固的過程中，將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個部位，以獲得形狀完整、內外質量優(yōu)良的塑料制件。
2.5.4 澆注系統(tǒng)各部件設計
（1）主流道設計
主流道通常位于模具的入口處，其作用是將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔。其形狀為圓形，便于塑料熔體的流動及流道凝料的拔出。熱塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要與高溫塑料及噴嘴反復接觸，所以主流道常設計成可拆卸的主流道襯套，以便有效的選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理。
主流道設計要點：
1）主流道圓錐角α=2°～6°，對流動性差的塑料可取3°～6°，內壁粗糙度為Ra =0.63；
2）主流道大端成圓角，半徑r=1～3mm,以減小料流轉向過度時的阻力；
3）在模具結構允許，主流道應盡可能短，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過渡配合，與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合；
5）主流道襯套一般選用SKD61、T10制造，熱處理強度為52～56HRC。
本設計的澆注系統(tǒng)的結構形式如圖2-3
圖2-3
（2）冷料穴的設計
主流道一般為于主流道對面的動模板上。其作用就是存放料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而形成冷接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。
冷料穴的形式有：
1）與推桿匹配的冷料穴
2）與拉料桿匹配的冷料穴
3）無拉料桿的冷料穴
本設計的塑件為ABS，該塑料具有良好的韌性，采用“與推桿匹配的冷料穴”中的倒錐形將主流道凝料拉出，當其被推出時，塑件和流道凝料能自動墜落，具體見圖2-4
圖2-4 拉料鉤針
（3）分流道設計
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上， 起分流和轉向的作用。多型腔模具一般需設置分流道，單型腔大型塑件在使用多個側澆口時也要設置分流道。
分流道設計要點
1）分流道要求熔體的流動阻力盡可能的小。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，尤其對于小型 更為重要；
2）分流道轉折處應以圓弧過渡，與澆口的連接處應加工成斜面，并用圓弧過渡，利于塑料熔體的流動及填充；
3）各型腔要保持均衡進料；
4）表面粗糙度要求以Ra0.8為佳；
5）分流道較長時，在分流道的末端應開設冷料井；
分流道的截面形狀設計
分流道的截面形狀選取，從減少流道內的壓力損失考慮，要求流道的截面積大；從熱傳導角度考慮，為減少熱損失，要求流道的比表面積（截面積與外周長之比）最??；在生產(chǎn)實踐中還應考慮分流道的加工難度。
分流道形狀及效率見表2-3
表2-3常用的分流道截面的形狀及其效率
效率
0.25D
0.25D
0.217D
0.153D
0.195D
d=
D/4
0.166D
D/4
0.100D
D/6
0.071D
各種分流道當中，圓形、正方形的效率最高（即比表面積最小），所以本設計采用矩形截面的分流道。
分流道的分布：
由于分流道的長度與分布跟型腔的數(shù)量及其排布有密切關系，并且分流道的直徑要稍大于主流道大端直徑，
分流道的表面粗糙度
由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.60μm左右就可以，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速度和剪切熱。
2.5.5澆口的設計
澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質量的影響很大。
澆口截面積通常為分流道截面積的7%～9%，澆口截面積形狀為矩形和圓形兩種，澆口長度為0.5mm～2.0mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取下限值，然后在試模時逐步修正。
澆口的設計，通常要求考慮下面的原則：
1.盡量縮短流動距離。
2.澆口應開設在塑件壁厚最大處。
3.必須盡量減少熔接痕。
4.應有利于型腔中氣體排出。
5.考慮分子定向影響。
6.避免產(chǎn)生噴射和蠕動。
7.澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。
8.注意對外觀質量的影響。
綜合八點原則，同時結合所測繪塑件的實物所留下的澆口印，本設計采用側澆口。
側澆口又稱邊緣澆口，一般開在分型面上，從塑件的外側進料。側澆口是典型的矩形截面?zhèn)葷部?，能方便地調整充模時的剪切速率和封閉時間，故也稱標準澆口。它截面形狀簡單，加工方便；澆口位置選擇靈活，去除澆口方便，痕跡小。但塑件容易形成熔接紋、縮孔、凹陷等缺陷，注射壓力損失較大，對殼體件排氣不良。
2.5.6澆注系統(tǒng)的平衡
對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。
本設計采用平衡式流道布置，從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸對應相同，各個澆口也相同，顯然澆注系統(tǒng)是平衡的。
2.5.7 澆注系統(tǒng)凝料體積計算
1） 主流道凝料體積（3D測量）
V=370mm3
澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算（按分流道取其中一個方向計算）
2.5.8 注塑時間的計算
1）確定適當?shù)募羟兴俾?
主流道 ～
分流道
側澆口 ～
2）確定體積流率q(澆注系統(tǒng)各段的q值是不相同的)
主流道的體積流率
澆口體積流率
3）注射時間的計算
模具充模時間
式中 ------主流道體積流率
------注射時間
------模具成型時所需塑料熔體的體積
單個型腔充模時間
注射時間
根據(jù)經(jīng)驗公式求得注射時間
根據(jù)注塑機的有關參數(shù)，可知≥注射機最短注射時間2s，所選時間合理。
2.5.8 排氣系統(tǒng)設計
排氣槽的作用是將型腔和型芯中周圍空間內的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外。該注射模屬于小型模具，在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果，無需另外開排氣槽。
2.6成型零件的結構設計和計算
注射模具的成型零件是指構成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型桿等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內表面，成型桿用以形成制品的局部細節(jié)。成形零件作為高壓容器，其內部尺寸、強度、剛度，材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模具質量和壽命的重要因素。如果型腔和底板厚度過小，可能因強度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。
設計時應首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結構、澆口、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計算成型零件的工作尺寸，從機加工工藝角度決定型腔各零件的結構和其他細節(jié)尺寸，以及機加工工藝要求等。此外由于塑件熔體有很高的壓力，因此，應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔壁厚和底板厚度。
2.6.1成型零件鋼材的選用
對于模具鋼的選用，必需要符合以下幾點要求：
1）機械加工性能良好。要選用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的鋼種。
2）拋光性能優(yōu)良。注射模成型零件工作表面，多需要拋光達到鏡面，Ra≤0.05μm。要求鋼材硬度在HRC35～40為宜。過硬表面會使拋光困難。鋼材的顯微組織應均勻致密，極少雜質，無疵斑和針點。
3）耐磨性和抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱溫度交變應力作用。一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度，但韌性差易形成表面裂紋，不以采用。所選鋼種應使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長期保持型腔的尺寸精度，達到所計劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。
4）具有耐腐蝕性。對有些塑料品種，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必須考慮選用有耐腐蝕性能的鋼種。
我國鋼鐵冶金行業(yè)標準YB/T094—1997推薦的塑料718H模具鋼.
熱塑性注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯以板材和模具供應，本設計中，采用718H的預硬模具鋼，這個不做鋼材的分析與選擇，只對718H鋼材進行分析。
型芯和型腔由于采用了該預硬型塑料模具鋼，且插座保護殼為廉價大量產(chǎn)品，表面有一定光潔度要求，所以模仁料無需淬火,需要長壽命，選擇718H，預硬型拋光塑料模具鋼，預硬硬度達到48-52HRC
型腔、型芯3D圖
2.6.2成型零件工作尺寸計算
制品尺寸能否達到圖紙尺寸的要求，與型腔、型芯的工作尺寸的計算有很大關系。成型零件工件尺寸的計算內容包括：型腔和型芯的徑向尺寸（含矩形的長和寬）、高度尺寸及中心距尺寸等。成型零件工作尺寸的計算方法很多，現(xiàn)以塑料的平均收縮率為基準計算。
（1） 型腔內徑尺寸計算
（mm）
式中，—型腔內徑尺寸（mm）
D—制品的最大尺寸（mm）
Q—塑料的平均收縮率（%），ABS的平均收縮率為0.5%
—制品公差
—系數(shù)，可隨制品精度變化，一般取0.5~0.8之間
—模具的制造公差，一般取=~
按正方形計算，電器外殼長度、寬度上的最大尺寸分別為
=83mm
根據(jù)塑件的要求?。?0.35mm ，則
=（83＋83×0.005-×0.44）=83.415mm
（2） 型芯徑向尺寸計算
模具型芯徑向尺寸是由制品的內徑尺寸所決定的，與型腔徑向尺寸的計算原理一樣，同樣為圓形部分計算：
(mm)
式中，—型芯外徑尺寸(mm)
—制品內徑最小尺寸(mm)
其余符號含義同型腔計算公式。
按矩形計算，電器外殼長度、寬度的最小尺寸分別為
=78.7mm
由上可知， =0.35mm =0.25mm，則
=（78.7＋78.7×0.005-×0.44）=79.09mm
（3）型腔深度尺寸計算
模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所決定，設制品名義高度尺寸為最大尺寸，公差負偏差。型腔深度名義尺寸為最小尺寸，其公差為正偏差+。由于型腔底部或型芯端面的磨損很小，可以略去磨損量，在計算中取，加上制造偏差有：
z
)
(
d
+
D
-
+
=
3
2
Q
h
h
H
1
1
M
（mm）
式中—型腔的深度尺寸（mm）
—制品高度最大尺寸（mm）
由零件圖上可知， =9.2mm，可得， =0.30mm，因此
=（9.2+9.2×0.005-2/3×0.14）=9.24mm
（4）型芯高度尺寸計算
模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定，設制品高度名義尺寸為最大尺寸公差為正偏差+，型芯高度設計為最大尺寸，其公差為負偏差-。根據(jù)有關的經(jīng)驗公式：
=（+Q+）（mm）
式中—型芯高度尺寸（mm）
—制品深度最小尺寸（mm）
由零件圖中可得，=7.05mm，查表1-15得，=0.12mm
=（7.05＋7.05×0.005+）=7.08mm
（5）型腔壁厚與底板厚度計算
注射成型模型腔壁厚的確定應滿足模具剛度好、強度大和結構輕巧、操作簡便等要求。在塑料注射充型過程中，塑料模具型腔受到熔體的高壓作用，故應有足夠的強度、剛度。否則可能會因為剛度不足而產(chǎn)生塑料制件變形損壞，也可能會彎曲變形而導致溢料和飛邊，降低塑料制件的尺寸精度，并影響塑料制口的脫模。從剛度計算上一般要考慮下面幾個因素：
（1）使型腔不發(fā)生溢料，ABS不溢料的最大間隙為0.05mm。
（2）保證制品的順利脫模，為此同時要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷卻固化收縮量。
（3）保證制品達到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求較高精度，這就要求模具型腔有很好的剛度。
按整體式的凹模計算側壁厚度：
（mm）
式中，b—凹模側壁理論厚度（mm）
h—凹模型腔的深度（mm）
p—凹模型腔內熔體壓力（Mpa）
—凹模長邊側壁的允許彈性變形量（mm），一般塑件=0.005mm
c=1.08
=0.8
E=2.1×10Mpa
b==25.89mm
取壁厚大于26mm就能能滿足要求。
底板厚度計算，根據(jù)公式
（mm）
由=2.3， =2.8×10，=0.005，則
=25.89mm
取實際底板厚度大于26mm就能滿足要求。
2.6.3 成型零件強度、剛度的校核
本設計屬中小型、鑲拼式塑料模具，所以型腔壁厚按強度條件計算，按剛度條件校核。根據(jù)《模具材料應用手冊》得本設計所使用的模具材料為718H，其相關參數(shù)如表2-6
表2-6 718H主要參數(shù)
材料名稱
/MPa
/MPa
（%）
/J·cm-2
718H
630
315
14
35
對側壁的厚度校核
首先按強度條件對塑件的壁厚進行計算
按剛度條件對塑見的壁厚進行校核
各參數(shù)介紹如下：
——塑件的長度，本次計算按塑件為長方體進行計算，取=50.62㎜
——模腔的壓力，一般取30～50MPa，本次取大值=30MPa
——塑件的高度，取=24.65㎜
——模具材料的許用應力
——材料的彈性模量，取=200×109Pa
——成型零件的許用變形量
2.7模架的確定和標準件的選用
成型零件確定之后，便根據(jù)所定內容設計模架。在學校作設計時，模架部分要自行設計；在生產(chǎn)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。
標準件包括通用標準件及模具專用標準件兩大類。通用標準件如緊固件等。模具專用標準件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機構及精密定位用標準組件等。
在設計模具時，應盡可能地選用標準模架和標準件，因為標準件有很大一部分已經(jīng)商品化，隨時可在市場上買到，這對縮短制造周期，降低制造成本時極其有利的，提高公司在市場中的競爭力。
設計模具時，開始就要選定模架。當然選用模架時要考慮到塑件的成型、流道的分布形式以及頂出機構的形式，有抽芯的還要考慮滑塊的大小等等因素。而且，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。兩模板之間應有分模間隙，即在裝配、調試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。
本設計充分利用PROE的外掛模塊直接調入模架部分，可以很便捷的選用標準模架，盡量達到生產(chǎn)中的水平，提高生產(chǎn)率，使我們的畢業(yè)設計更接近實際生產(chǎn)中的技術水平。
本設計要求采用一模四的型腔設置，根據(jù)成型零件的尺寸，以及側抽芯的尺寸最終確定本設計選用的模架為FCI3335模架，，模架的安裝高度365mm。
模具的具體形式如圖2-6
圖2-6
2.8 合模導向機構的設計
2.8.1 合模導向零件機構的作用
1）定位作用 模具閉合后，保證動定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸正確；導向機構在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調整。
2）導向作用 合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。
3）承受一定的側向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側壓力，以保證模具的正常工作。若側壓力很大，不能單靠導柱來承擔，需增設錐面定位機構。
4）保持機構運動平穩(wěn) 對于大、中型模具的脫模機構，導向機構有使機構運動靈活平穩(wěn)的作用。
5）承載作用 當采用脫模板脫?；螂p分型面模具時，導柱有承受脫模板和型腔板的作用。
2.8.2 導向機構的設計
設計導柱、導套時還應注意：
1）導柱應合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具的強度；
2）導柱的長度應比型芯端面的高度高出6～8mm,以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞；
3） 導柱和導套應有足夠的強度和耐磨度，常采用20#低碳鋼經(jīng)滲碳0.5～0.8㎜，淬火48～55HRC，也可采用SKD61碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理；
4）為了使導柱能順利地進入導套，導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角；
5）導柱設在動模一側可以保護型芯不受損傷，而設在定模一側則便于順利脫模取出塑件，因此，
根據(jù)需要而決定裝配方式；
6）一般導柱滑動部分的配合形式按H8/f8，導柱和導套固定部分配合按H7/k6,導套的外徑的配合按H7/k6；
綜上所述，本設計采用PROE的中自動導入標準模架，選用的導柱、導套也相應采用標準值。
2.9脫模推出機構的設計
塑件在從模具上取下以前，還有一個從模具的成型零件上脫出的過程，使塑件從成型零件上脫出的機構稱為推出機構。推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿或液壓缸來完成的。
2.9.1 推出機構的組成
推出機構主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構的導向與復位部件等組成。推出機構中，凡直接與塑件相接觸、并將塑件推出型腔的零件稱為推出零件。常用的推出零件有推桿、推管、推件板、成型推桿等。
2.9.2 推出機構的分類
推出機構可按其推出動作的動力來源分為手動推出機構、機動推出機構、液壓和氣動推出機構。手動推出機構是模具開模后，由人工操縱的推出機構塑件，一般多用于塑件滯留在定模一側的情況；機動推出機構利用注射機開模動作驅動模具上的推出機構，實現(xiàn)塑件的自動脫模；液壓和氣動推出機構是依靠設置在注射機上的專用液壓和氣動裝置，將塑件推出或從模具中吹出。推出機構還可以根據(jù)推出零件的類別分類，可分為推桿推出機構、推管推出機構、推件板推出機構、成型推桿（塊）推出機構、多無綜合推出機構等。另外，也可根據(jù)模具的結構來分類。
2.9.3 推出機構的設計原則
1） 推出機構應晝調協(xié)在動模一側
由于推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿來驅動的，所以一般情況下，推出機構設在動模一側。正因如此，在分型面設計