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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）
設(shè)計(jì)（論文）題目： 玩具小風(fēng)扇支架注塑模具畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
學(xué) 院 名 稱(chēng)：
專(zhuān) 業(yè)：
班 級(jí)：
姓 名： 學(xué) 號(hào)
指 導(dǎo) 教 師： 職 稱(chēng)
定稿日期： 年 月 日
摘 要
塑料注塑成型可以制作大量具有高精度和復(fù)雜型腔形狀的制件。通過(guò)用3D軟件對(duì)塑件進(jìn)行分析，選擇成型工藝參數(shù) ，設(shè)計(jì)了一模一腔的注射模具。按平均收縮率設(shè)計(jì)計(jì)算模具成型尺寸。分析了玩具小風(fēng)扇支架的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn),介紹了玩具小風(fēng)扇支架注射模結(jié)構(gòu)及模具的工作過(guò)程, 介紹了模具設(shè)計(jì)方案、工作原理, 闡述了成型部件、澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：注射模；凸模；型芯；斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯
III
目 錄
摘 要 II
目 錄 III
第1章 緒 論 1
1.1 概述 1
1.2 21世紀(jì)模具發(fā)展趨勢(shì) 2
1.3 論文的主要研究目標(biāo)及內(nèi)容 4
1.3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo) 4
1.3.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 4
第2章 方案分析與設(shè)計(jì) 5
2.1 塑件分析 7
2.1.1 結(jié)構(gòu)分析如下 7
2.1.2 成型工藝分析 7
2.2 塑料的選材及性能分析 7
2.2.1 使用特點(diǎn) 8
2.2.2 成型特性 8
2.2.3 ABS的主要性能指標(biāo) 8
2.3 ABS塑料的注射過(guò)程及工藝 9
2.3.1 注射成型過(guò)程 9
2.3.2 ABS的注射工藝參數(shù) 9
第3章 玩具小風(fēng)扇支架模具設(shè)計(jì)方案 11
3.1 分型面的確定 11
3.2 型腔數(shù)量以及排列方式的確定 12
3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和澆口的設(shè)計(jì) 14
3.3.1 主流道的設(shè)計(jì) 15
3.3.2 澆口和流道的設(shè)計(jì) 17
第4章 成型零件工作尺寸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 18
4. 1 成型零件校核 18
4.2 型腔零件剛度和強(qiáng)度校核 19
4.3 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 19
第5章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu) 21
5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 21
5.2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 21
5.3 導(dǎo)套設(shè)計(jì) 22
第6章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23
6.1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 23
6.2 塑件的推出機(jī)構(gòu) 23
第7章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
7.1 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 25
7.2 滑塊的組合及設(shè)計(jì)形式 25
7.3 各項(xiàng)尺寸的計(jì)算與校核 25
第8章 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27
第9章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29
9.1 加熱系統(tǒng) 29
9.2 冷卻系統(tǒng) 29
第10章 注塑機(jī)選型 31
10.1 注射量計(jì)算 31
10.2 注射機(jī)型號(hào)的選定 31
10.3 型腔數(shù)量的校核及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 32
第11章 模具材料列表 35
第12章 模具Pro/E三維裝配圖 36
總 結(jié) 37
致 謝 38
參考文獻(xiàn)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第1章 緒 論
1.1 概述
在第十一五規(guī)劃中指出，模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機(jī)械、電子、汽車(chē)、石化、建筑都要求模具工業(yè)發(fā)展與之相適應(yīng)。 模具因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低而獲得廣泛應(yīng)用，與其他加工制造業(yè)所無(wú)法比擬的。從工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)看，模具是現(xiàn)代工業(yè)，特別是汽車(chē)、摩托車(chē)、航空、儀表、儀器、醫(yī)療器械、電子通訊、兵器、家用電器、五金工具、日用品等工業(yè)必不可少的工藝裝備。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，利用模具制造的零件數(shù)量，在飛機(jī)、汽車(chē)、摩托車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占80%以上；在電腦、電視機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)、錄像機(jī)、傳真機(jī)、電話(huà)及手機(jī)等電子產(chǎn)品中占85%以上；在電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、微波爐、吸塵器、電風(fēng)扇、自行車(chē)、手表等輕工業(yè)產(chǎn)品中占90%以上；在了彈、槍支等兵器產(chǎn)品中占95%以上。
我國(guó)模具工業(yè)在政府十分重視及關(guān)懷下，并提出相應(yīng)的優(yōu)惠政策進(jìn)行模具技術(shù)開(kāi)發(fā)，在模具工業(yè)中大量采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，努力提高模具設(shè)計(jì)和制造水平，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。另外，從資料獲悉，目前，美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的模具總產(chǎn)值都已超過(guò)機(jī)床總產(chǎn)值。模具技術(shù)的進(jìn)步極大地促進(jìn)了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)展，模具是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)最終產(chǎn)品的價(jià)值將超過(guò)自身價(jià)格的幾十倍乃至百倍及上千倍。
據(jù)各國(guó)報(bào)導(dǎo)，模具工業(yè)在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家被稱(chēng)之“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)”，如今世界模具工業(yè)的發(fā)展速度超過(guò)了新興的電子工業(yè)，已實(shí)現(xiàn)了模具專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和商業(yè)化，因而深受贊譽(yù)。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”，日本稱(chēng)模具工業(yè)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”，在德國(guó)，被冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱(chēng)號(hào)，而歐盟一些國(guó)家稱(chēng)“模具就是黃金”，新加坡政府則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)”，中國(guó)模具權(quán)威經(jīng)理稱(chēng)為“模具是印鈔機(jī)”?？梢?jiàn)模具工業(yè)在世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的顯著地位。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。
1.2 21世紀(jì)模具發(fā)展趨勢(shì)
加入WTO后的中國(guó)，全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，我國(guó)正成為世界制造業(yè)的重要基地，據(jù)權(quán)威報(bào)告，中國(guó)已成為世界第一制造大國(guó)。目前，在參與世界產(chǎn)品市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)下，各行業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加，換型加快，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、樣式和外觀也不斷提出新要求，使模具需求量增加，對(duì)模具質(zhì)量要求也越來(lái)越高，模具技術(shù)直接影響制造業(yè)的發(fā)展、產(chǎn)品更新?lián)Q代和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，迅速提高模具技術(shù)水平已成為當(dāng)務(wù)之急。例如：日本汽車(chē)、計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、手機(jī)等產(chǎn)品的品種，數(shù)量，質(zhì)量在國(guó)際市場(chǎng)占有優(yōu)勢(shì)地位，其重要原因之一就是日本模具技術(shù)居于世界領(lǐng)先水平。
為了解決高精度、長(zhǎng)壽命、高效的復(fù)雜型腔結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代模具，其發(fā)展趨勢(shì)主要有如下三方面：
1.模具材料及表面處理技術(shù)
模具工業(yè)要上水平，材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當(dāng)，致使模具過(guò)早失效，大約占失效模具的45%以上。 在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrwMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5 Cr4V2，新型冷作模具鋼有65N6、012A1、CG-2、LD、GD、GM等；常用新型熱作模具鋼有美國(guó)H13、瑞典QRO 80M、QRO 90 SUPREME等；常用塑料模具鋼有預(yù)硬鋼（P20、SM1、B30）、時(shí)效硬化型鋼（P21、PMS、SM2、日本NAKS5等）、熱處理硬化型鋼（MnCrWV、日本S-STAR、瑞典一勝百S-136等）、粉末模具鋼（日本DEX40等）。多工位精密沖模硬質(zhì)合金（YG20、YG25等）及鋼結(jié)硬質(zhì)合金（TLW50、GW50等）。 在模具表面處理方面，其主要趨勢(shì)是：滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲（如TD法）發(fā)展；由一般擴(kuò)散向CVD、PVD、PVCD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：T:C、T:N、T:CN、T:AN、CrN、Cr7C3、W2C等，同時(shí)熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對(duì)激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)也日益受到普遍重視【9】。
2.模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)
當(dāng)代模具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM），設(shè)計(jì)過(guò)程程序化和自動(dòng)化，使用程序、模擬成形過(guò)程、采用交互式設(shè)計(jì)方法，發(fā)揮人和計(jì)算機(jī)的各自特長(zhǎng)。數(shù)據(jù)庫(kù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使設(shè)計(jì)人員擁有大量資料和信息。設(shè)計(jì)與制造之間的直接傳輸便于設(shè)計(jì)中的反復(fù)修正改變。 先進(jìn)設(shè)計(jì)和加工方法的日益普及，為高質(zhì)量、短周期地開(kāi)發(fā)模具并且保證模具有足夠長(zhǎng)的使用壽命，提供了技術(shù)保證，為模具工業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。模具設(shè)計(jì)與加工方法的發(fā)展主要有以下三方面：
（1）模具軟件功能集成化
模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測(cè)試及生產(chǎn)管理的全過(guò)程，達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳效益的目的。如英國(guó)Delcem公司的系列化軟件就包括了曲面/實(shí)體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、塑料模設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動(dòng)編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)等。集成化軟件較高的軟件還包括：UG、CATIA和PRO/E等。
（2）快速原型法和快速制模技術(shù)（RPM/RMT）
該技術(shù)被稱(chēng)為自數(shù)控技術(shù)以來(lái)的又一次革命，尤其對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。它是一項(xiàng)集激光、材料、信息及控制等技術(shù)于一體的先進(jìn)制造技術(shù)，其突出特點(diǎn)就是能直接根據(jù)產(chǎn)品的CAD數(shù)據(jù)快捷地制造出具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型甚至產(chǎn)品，而不需要任何工裝夾具，面迭加形成三維實(shí)體。 RPM技術(shù)與RMT技術(shù)的結(jié)合，將是傳統(tǒng)快速制模具技術(shù)進(jìn)一步深入發(fā)展的方向。RPM技術(shù)與陶瓷型精密鑄造相結(jié)合，為模具型腔精鑄成型提供了新途徑。應(yīng)用RPM/RMT技術(shù)從模具的概念設(shè)計(jì)到制造完成，僅為傳統(tǒng)加工方法所需時(shí)間的1/3和成本的1/4左右，因而具有廣闊的發(fā)展前景。如美國(guó)DTM公司的Rapid Tool專(zhuān)利技術(shù)，它能在5～10天內(nèi)制造生產(chǎn)用的注塑模，可注塑零件5萬(wàn)件以上，屬于直接用于批量生產(chǎn)的模具。
（3）高速銑削技術(shù)
高速銑削是目前切削技術(shù)中應(yīng)用最多的一種工藝技術(shù)，是一種以高主軸轉(zhuǎn)速、快速進(jìn)給 、較小的切削深度和間距為加工特征的高效、高精度數(shù)控加工方式。高速銑削具有工件溫度低、切削力小、加工平穩(wěn)、質(zhì)量好、效率高（為普遍銑削加工的5～10倍）及可加工硬質(zhì)材料（＜60HRC）等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而在模具加工中日益受到重視。高速銑削機(jī)床（HSM）一般主要用于大、中型模具加工，如汽車(chē)覆蓋件模具、變速箱體壓鑄模、大型注塑模等曲面加工，其曲面加工精度可達(dá)0.01mm。國(guó)外高速加工機(jī)床主軸最高轉(zhuǎn)速已超過(guò)100000R/min，快速進(jìn)給速度可達(dá)120m/min，加速度可達(dá)1～2g，換刀時(shí)間可提高到1～2s【9】。
3.專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)及標(biāo)準(zhǔn)化
專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要特征之一，國(guó)外工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家模具專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)已達(dá)75%以上。美、日兩國(guó)的模具廠，80%是10人以下的小工廠，90%是20人以下小而專(zhuān)的企業(yè)。一般一個(gè)模具專(zhuān)業(yè)廠只生產(chǎn)1～2種模具。這種專(zhuān)業(yè)化小模具廠易于管理，反應(yīng)靈活，易于提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效率，有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)模具專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的基本前提，能系統(tǒng)提高整個(gè)模具行業(yè)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益，是機(jī)械制造業(yè)的深層次發(fā)展必由之路。國(guó)外企業(yè)都極為重視模具的標(biāo)準(zhǔn)化，我國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不足30%，而且標(biāo)準(zhǔn)品種少、質(zhì)量低、交貨期長(zhǎng)，嚴(yán)重阻礙模具的合理流向和效能發(fā)揮，需大力制訂標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范。 總之，隨著模具技術(shù)的迅速發(fā)展及機(jī)械各類(lèi)產(chǎn)品的多樣化、復(fù)雜化，模具應(yīng)用的廣度和深度將不斷向縱深發(fā)展，模具需求增長(zhǎng)速度將繼續(xù)高于國(guó)民經(jīng)濟(jì)總體發(fā)展的速度，供小于求的被動(dòng)狀態(tài)將大有改變。因此，在模具設(shè)計(jì)與制造中，采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備可持續(xù)發(fā)展模具工業(yè)，更將成為所有企業(yè)得以占據(jù)市場(chǎng)制高點(diǎn)的必由之路。
1.3 論文的主要研究目標(biāo)及內(nèi)容
1.3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)
（1） 完成玩具小風(fēng)扇支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
（2） 完成玩具小風(fēng)扇支架的模具設(shè)計(jì)。
（3） 完成玩具小風(fēng)扇支架模具零件圖和模具裝配圖的繪制。
1.3.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
本論文，主要是對(duì)玩具小風(fēng)扇支架結(jié)構(gòu)和模具設(shè)計(jì)做了研究和探討，所做的工作主要有以下幾個(gè)方面：根據(jù)玩具的結(jié)構(gòu)形式，選出模具的基本模架，然后根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)出外罩的成型零件和模具所有構(gòu)件。
第2章 方案分析與設(shè)計(jì)
注塑成型概述
近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，塑料成型加工機(jī)械和成型模具發(fā)展十分迅速，高效，自動(dòng)化，大型，微型，精密，高壽命的模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占的比例越來(lái)越大。我國(guó)大型、復(fù)雜、精密、高效和長(zhǎng)壽命模具又上了一個(gè)新臺(tái)階，不少種類(lèi)模具已能替代進(jìn)口模具，模具CAD/CAM技術(shù)得到了較快推廣應(yīng)用并取得了良好效果，快速成形制造技術(shù)和設(shè)備有了長(zhǎng)足發(fā)展并已開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用推廣階段，高速銑等新一代制造技術(shù)已被人們重視并開(kāi)始應(yīng)用。從模具使用角度來(lái)說(shuō)，要求高效，自動(dòng)化，操作簡(jiǎn)便；從模具制造角度，要求結(jié)構(gòu)合理，制造容易，低成本?，F(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝，高效的設(shè)備，先進(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素。模具與其他機(jī)械產(chǎn)品比較，一個(gè)重要特點(diǎn)就是技術(shù)含量高、凈產(chǎn)值比重大。隨著化工、輕工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)的模具工業(yè)近年來(lái)一直以每年13％～15％左右的增長(zhǎng)速度高速發(fā)展，而各行業(yè)對(duì)模具的要求也越來(lái)越高。面對(duì)市場(chǎng)的變化，有著高技術(shù)含量的模具正在市場(chǎng)上嶄露頭角。隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來(lái)越多；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求，更是日趨精美，華氣。因此，結(jié)合中國(guó)具體情況，學(xué)習(xí)國(guó)外模具工業(yè)建設(shè)和模具生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，宣傳、推行科學(xué)合理化的模具生產(chǎn)，才能推進(jìn)模具技術(shù)的進(jìn)步。
注塑成型是熱塑性塑料制件最重要的加工方法。用此方法加工成型的塑料制件，其品種與樣式之多是其他成型方法無(wú)可比擬的。起過(guò)程是借助與螺桿的推力，將已塑化的塑料熔體注入閉合的模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻固化定型后開(kāi)模得到塑件。
因此，構(gòu)成注塑成型的三個(gè)必要條件：一是塑件必須以熔融狀態(tài)進(jìn)入模腔；二是塑料溶體必須要有足夠的壓力和流速，以確保及時(shí)的充滿(mǎn)整個(gè)模腔的各個(gè)角落；三是需有符合制件形狀和尺寸并滿(mǎn)足成型工藝的要求的模具。
注塑成型技術(shù)與其他成型技術(shù)相比較有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一是成型物料的熔融塑化和流動(dòng)造型是分別是在塑料筒和模腔兩處進(jìn)行，模具可以始終處于是溶體很快冷凝或交聯(lián)固化的狀態(tài)，從而有利于縮短成型周期；其二是先鎖緊模具然后才將塑料溶體注入，加之具有良好的流動(dòng)性的溶體對(duì)模腔的磨損很小，因而可以用一套模具大批量成型復(fù)雜零件，表面圖形與標(biāo)記清晰和尺寸精度較高的制品；其三是成型過(guò)程的合模、加料、塑化、注塑、啟模和頂出制品等全部成型操作均由注塑機(jī)自動(dòng)完成，從而使注塑工藝容易全自動(dòng)化和實(shí)現(xiàn)程序控制。但我們也要看到注塑成型的不足之處，由于冷卻條件的限制，很難用這種技術(shù)制的無(wú)缺陷、壁厚的變化又較大的熱塑性塑料制品，另外由于注塑機(jī)和注塑模具的造價(jià)很高，成型設(shè)備的啟始投資較大，所以注塑技術(shù)不適合于小批量制品的生產(chǎn)。
注塑成型又稱(chēng)注射模塑或注射成型，是熱塑性塑料制品成型的一種重要方法。除極少數(shù)幾種熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型塑件。注塑成型可以成型各種形狀、滿(mǎn)足眾多要求的塑料制件。注塑成型已經(jīng)成功地運(yùn)用于某些熱固性塑料制件、甚至橡膠制品的工業(yè)生產(chǎn)中。
注塑成型的過(guò)程是，將粒狀或粉狀塑料從注射機(jī)的料斗送入加熱的料筒，經(jīng)加熱塑化成熔融狀態(tài)，由螺桿（或柱塞）施加壓力而通過(guò)料筒底部的噴嘴注入低溫的、閉合的模具型腔中，經(jīng)冷卻硬化而保持模腔所賦予的形樣，開(kāi)模取得所注塑成型塑件，在操作上完成了一個(gè)周期。
注塑成型是塑料模塑成型的一種重要方法，生產(chǎn)中已有廣泛的應(yīng)用。它具有以下幾方面的特點(diǎn)：
（1）成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸準(zhǔn)確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。
（2）對(duì)成型各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng)。目前，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型，某些熱固性塑料也可以采用注塑成型。
（3）生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。
（4）注塑成型所需設(shè)備昂貴，模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本高，所以注塑成型特別適合大批量生產(chǎn)。
2.1 塑件分析
圖2.1 玩具小風(fēng)扇支架
圖2.1 所示是玩具小風(fēng)扇支架參考零件。
2.1.1 結(jié)構(gòu)分析如下
該塑件為殼體，表面光滑，在模具設(shè)計(jì)和制造上要有良好的加工工藝，確保成型零件具有一定的光潔度；
殼體下部的膠位是為了插入上蓋時(shí)能配合緊密，所以必須具備一定的制造精度；側(cè)面孔需要用到側(cè)抽芯成型[2]。
2.1.2 成型工藝分析
采用一般精度等級(jí)4級(jí)，大批量生產(chǎn)。
該塑件壁厚約為1mm左右，考慮到殼體左右部分比較淺，脫模斜度為0.5度；由于下面的側(cè)抽芯要用到滑塊也設(shè)置為0.5度。
2.2 塑料的選材及性能分析
該零件用于起支撐作用， 抗拉強(qiáng)度、硬度、耐磨性要突出，綜合機(jī)械性能要好。具備這些條件的塑料首選：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（英文名稱(chēng):Acrylonitrile Butadiene Styrene ，簡(jiǎn)稱(chēng)：ABS）。
2.2.1 使用特點(diǎn)
（1）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。
（2）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。
（3）有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級(jí)別。
（4）流動(dòng)性比HIPS差一點(diǎn)，比PMMA、PC等好，柔韌性好[3]。
2.2.2 成型特性
（1）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)。
（2）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。
（3）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?
（4）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。
2.2.3 ABS的主要性能指標(biāo)
表2.1 ABS的技術(shù)指標(biāo)
密度/(kg/m3)
1.02～1.16
比體積v/(dm3/kg)
0.86～0.98
吸水率
0.2～0.4
收縮率s
0.4～0.7
熔點(diǎn)℃
130～160
硬度HB
9.7
R121
抗拉屈服強(qiáng)度
50
拉伸彈性模量
體積電阻率/(Ω/cm)
彎曲強(qiáng)度
80
熱變形溫度
t/c
0.46MP
90～108
沖擊韌度
/(kj/m2)
無(wú)缺口
261
0.185MP
83～103
缺口
11
2.3 ABS塑料的注射過(guò)程及工藝
2.3.1 注射成型過(guò)程
（1）成型前準(zhǔn)備，對(duì)ABS進(jìn)行干燥。ABS是吸水的塑料，于室溫下，24小時(shí)可吸收0.2%-0.35%水分，雖然這種水分不至于對(duì)機(jī)械性能構(gòu)成重大影響，但注塑時(shí)若濕度超過(guò)0.2%，塑料表面會(huì)受大的影響，所以對(duì)ABS進(jìn)行成型加工時(shí)，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量應(yīng)小于0.2%。
ABS的干燥方法: 常壓熱風(fēng)干燥80℃-85℃保持2-4小時(shí) ；真空熱風(fēng)干燥 80℃保持 1-2小時(shí)。
（2）注射過(guò)程.塑料在注射機(jī)內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，起過(guò)程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流、和冷卻5個(gè)階段。
2.3.2 ABS的注射工藝參數(shù)
（1）螺桿類(lèi)別：標(biāo)準(zhǔn)螺桿（直通式噴嘴）
（2）回料轉(zhuǎn)速(rpm)：30
（3）注射機(jī)料筒溫度:
前段 180℃～200℃
中段 165℃～180℃
后段 150℃～170℃
（4）噴嘴 ：170℃～180℃。
（5）模具 ：50℃～80℃，玻纖增強(qiáng)制品取75℃。
（6）注射壓力:60℃～100℃。
（7）注射速度、注射壓力:
一般ABS制品采用高速及多級(jí)注射，但是對(duì)于阻燃品級(jí)，要慢速注射，可以避免注射料的分解，耐熱ABS也要快速注射(可減少內(nèi)部應(yīng)力)，注射壓力在75MPa左右，保壓時(shí)可低些。
（8）熔膠溫度: 190℃
（9）成型時(shí)間():
注射時(shí)間:20～90
高壓時(shí)間:0～5
冷卻時(shí)間:20～120
總周期: 50～220
在265℃溫度下，物料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間最多不能超過(guò)5-6分鐘，若溫度為280℃，則物料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間就不能超過(guò)2-3分鐘。
（10）后處理:把塑件放在紅外線(xiàn)或者烘箱下,溫度設(shè)為70度烘干2-4小時(shí)[4]。
第3章 玩具小風(fēng)扇支架模具設(shè)計(jì)方案
3.1 分型面的確定
分型面是模具上用來(lái)取出塑件和澆注系統(tǒng)料可分離的接觸面稱(chēng)為分型面,分型面的選擇對(duì)模具設(shè)計(jì)方式影響最大,分型面設(shè)計(jì)是否合理對(duì)塑件質(zhì)量和模具復(fù)雜程度具有很大的影響?；旧鲜且环N分型面對(duì)應(yīng)著一種模具設(shè)計(jì)方案，所以分型面的選擇決定著模
具總體的設(shè)計(jì)方案。
分型面的選擇原則
（1）保證塑料制品能夠脫模。
（2）使分型面容易加工。
（3）盡量避免側(cè)向抽芯。
（4）使側(cè)向抽芯盡量短。
（5）有利于排氣。
（6）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量。
（7）盡可能使塑件留在動(dòng)模一側(cè)。
（8）盡可能滿(mǎn)足塑件的使用要求。
（9）盡量減少塑件在合模方向的投影面積。
（10）長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開(kāi)模方向。
（11）有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。
綜上所述，由于該塑件曲面不多，型面在一個(gè)平面上,為了順利脫模,分型面采用如下模具結(jié)構(gòu)，只需要側(cè)抽芯，加工成本經(jīng)濟(jì)，塑件成型精度可靠。
圖3.1 分型面形式與位置
3.2 型腔數(shù)量以及排列方式的確定
型腔數(shù)量
為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有四種：根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目、根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目、根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目、根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。
一般來(lái)說(shuō)，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(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塑件（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。該塑件精度要求不高，生產(chǎn)批量適中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，從模具加工成本，制品生產(chǎn)時(shí)的成本考慮，擬定為一模兩腔。一般來(lái)說(shuō)，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，對(duì)于精度要求不太高的小型塑件，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。
另外，型腔的數(shù)目還與下列因素有關(guān)：
（1）塑件尺寸精度 型腔數(shù)越多時(shí)，精度也相對(duì)地降低，1、2級(jí)超精密注塑件，只能一模一腔，當(dāng)尺寸數(shù)目少時(shí)，可以一模二腔。3、4級(jí)的精密級(jí)塑件，最多一模四腔。而對(duì)于精度要求不高的塑件，最多可以達(dá)到二十幾腔。
（2）模具制造成本 多腔模的制造成本高于單腔模，但不是簡(jiǎn)單的倍數(shù)比。從塑件成本中所占的模具費(fèi)比例看，多腔模比單腔模具低。
（3）成形的生產(chǎn)效益 多腔模從表面上看，比單腔模經(jīng)濟(jì)效益高。但是多腔模所使用的注射機(jī)大，每一注射循環(huán)期長(zhǎng)而維持費(fèi)較高，所以要從最經(jīng)濟(jì)的條件上考慮一模的腔數(shù)。
（4）制造難度 多腔模制造難度比單腔模大，當(dāng)其中某一腔先損壞時(shí)，必須停機(jī)維修，否則就會(huì)影響生產(chǎn)。
塑料的成形收縮是受多方面影響的，如塑料品種，塑件尺寸大小，幾何形狀，熔體溫度，模具溫度，注射壓力，充模時(shí)間，保壓時(shí)間等。影響最顯著的是塑件的壁厚和同何形狀的復(fù)雜程度。
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特征，本模具采用一模兩腔。由于塑件為薄壁制件，且為了塑件表面美觀，采用側(cè)澆口進(jìn)行澆注。為保證塑件受力均勻，不影響產(chǎn)品質(zhì)量，采用推桿脫模。
型腔數(shù)的確定，主要跟注射機(jī)的最大注射量、額定鎖模力、塑化速度、制品的精度要求、生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性等因素有關(guān)?？紤]到本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求，考慮塑料件為非長(zhǎng)條形狀,本次設(shè)計(jì)采用一模一腔結(jié)構(gòu)，配套生產(chǎn)。
排列方式的確定
多型腔模具設(shè)計(jì)的重要問(wèn)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)，因而型腔的排布在多型腔模具設(shè)計(jì)中應(yīng)加以綜合考慮。型腔的排布應(yīng)使每一個(gè)型腔都通過(guò)澆注系統(tǒng)從總壓力中心中均等地分得所需的壓力，以保證塑料熔體同時(shí)均勻地充滿(mǎn)每個(gè)型腔，使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能最短，同時(shí)采用平衡的流道和合理的澆口尺寸以及均勻的冷卻等。合理的型腔排布可以避免塑件的尺寸差異、應(yīng)力形成及脫模困難等問(wèn)題。
平衡式型腔布局的特點(diǎn)是從主流道到各型腔澆口的分流道的長(zhǎng)度、截面形狀及尺寸均對(duì)應(yīng)相同，可以實(shí)現(xiàn)均衡進(jìn)料和同時(shí)充滿(mǎn)型腔的目的；非平衡式型腔布局的特點(diǎn)是從主流道到各型腔澆口的分流道的長(zhǎng)度不相等，因而不利于均衡進(jìn)料，但可以縮短流道的總長(zhǎng)度，為達(dá)到同時(shí)充滿(mǎn)型腔的目的，各澆口的截面尺寸制作得不相同。
要指出的是，多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件，不同塑件原則上不應(yīng)該用同一副多模腔模具生產(chǎn)。在同一副模具中同時(shí)安排尺寸相差較大的型腔不是一個(gè)好的設(shè)計(jì)，不過(guò)有時(shí)為了節(jié)約，特別是成型配套式塑件的模具，在生產(chǎn)實(shí)踐中還使用這一方法，但難免會(huì)引起一些缺陷，如有些塑件發(fā)生翹曲、有些則有過(guò)大的不可逆應(yīng)變等。 本設(shè)計(jì)成型同一塑件，且壁厚均勻，故采用平衡式。
如圖3.2所示。
圖3.2 型腔排列方式
3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和澆口的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對(duì)塑件質(zhì)量影響很大。它分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
1.結(jié)合型腔布置考慮，盡可能采用平衡式分流道布置；
2.盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失、縮短充模時(shí)間；
3.澆口尺寸、位置和數(shù)量的選擇十分關(guān)鍵，應(yīng)有利于熔體流動(dòng)、避免產(chǎn)生湍流、渦流、噴射和蛇形流動(dòng)，并有利于排氣和補(bǔ)縮；
4.避免高壓熔體對(duì)模具型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移的產(chǎn)生；
5.澆注系統(tǒng)凝料脫出應(yīng)方便可靠，凝料應(yīng)易于和制品分離或者易于切除和整修；
6.熔接痕部位與澆口尺寸、數(shù)量及位置有直接關(guān)系，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)要預(yù)先考慮到熔接痕的部位、形態(tài)，以及對(duì)制品質(zhì)量的影響；
7.盡量減少因開(kāi)設(shè)澆注系統(tǒng)而造成的塑料凝料用量；
8.澆注系統(tǒng)的模具工作表面應(yīng)達(dá)到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中澆口應(yīng)有IT8以上的精度要求；
9.設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲(chǔ)存冷料的措施；
10.盡可能使主流道中心與模板中心重合，若無(wú)法重合應(yīng)使兩者的偏離距離盡可能小。
該模具采用普通澆注系統(tǒng)，包括主流道、分流道、澆口、冷料穴。
3.3.1 主流道的設(shè)計(jì)
主流道是連接注射機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線(xiàn)上，斷面為圓形，具有一頂?shù)腻F度，以便熔體的流動(dòng)和開(kāi)模時(shí)主流到凝料的順利拔除。
(1）主流道尺寸和澆口的設(shè)計(jì)
（a）主流道的小端直徑 D =注射機(jī)噴嘴直徑+（0.5～1）
=3+（0.5～1），取D=3.5mm 。
（b）主流道的球面半徑 SR =注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1～2）
=15+（1～2），取SR=16mm 。
（c）球面的配合高度 h=3mm
（d）主流道的長(zhǎng)度 取L=22+43.5=65.5mm
主流道大端直徑 （半錐角）
取
澆口套總長(zhǎng)
（2）澆口套的設(shè)計(jì)
主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求比較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)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(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)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50HRC~55HRC,如圖4.1所示。
圖3.2 主流道襯套
（3）定位圈的設(shè)計(jì)與固定
由于該模具主流道比較長(zhǎng)，定位圈和襯套設(shè)計(jì)成分體式，注射機(jī)定位孔尺寸為 ，定位圈尺寸取，兩者之間呈較松的間隙配合。
定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.2所示；定位圈和襯套的固定形式如圖4.3所示。
圖3.3定位圈
圖3.4 主道襯套的固定形式
1-內(nèi)六角螺紋； 2-定位圈；3-定模座板；4-主流道襯套；5-定模板
3.3.2 澆口和流道的設(shè)計(jì)
選擇側(cè)進(jìn)膠,如圖3.5，塑料熔體直接流入型腔，因而壓力損失小，進(jìn)料速度快，成型比較容易。另外傳遞壓力好，保壓補(bǔ)縮作用強(qiáng).
第4章 成型零件工作尺寸的設(shè)計(jì)和計(jì)算
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱(chēng)為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成
型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時(shí)與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。
設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等。
ABS的成型收縮率為0.4%--0.7%所以平均收縮率取 s=0.55%。
塑件尺寸公差按SJ1372--78標(biāo)準(zhǔn)中的5級(jí)精度成型。
4. 1 成型零件校核
（a）采用臺(tái)肩固定的形式，
（b）塑件的尺寸公差源自《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》的塑件公差
數(shù)值表3.1。塑件尺寸，
式中 s——塑料的平均收縮率，ABS為0.005；
——塑件外徑尺寸；
——修正系數(shù)（取0.75）；
——塑件尺寸公差，見(jiàn)上塑料尺寸公差值；
——模具制造誤差，其他誤差忽略，當(dāng)尺寸小于50mm時(shí)，；當(dāng)塑件尺寸大于50mm 時(shí)，。
（a）采用臺(tái)肩固定的形式，下底面用模珂與動(dòng)模壓緊。
（b）塑件的尺寸公差源自《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》的塑件公差數(shù)值表。
塑件尺寸 ，。
式中各符號(hào)同前。
4.2 型腔零件剛度和強(qiáng)度校核
由于塑件成型部分采用模仁，再?gòu)哪０迳祥_(kāi)框把模仁鑲?cè)耄寐萁z吃緊。成型部分離模仁有滿(mǎn)足條件的規(guī)定距離（20～25mm），而模仁離模板四周也有滿(mǎn)足條件的規(guī)定距離，所以成型時(shí)型腔零件完全滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度的要求，在這里就不一一校核。在動(dòng)模板上，由于成型壓力很大部分垂直壓在其上，底部為了節(jié)約材料不打算采用支撐板。
4.3 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用
根據(jù)前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用下列的結(jié)構(gòu)形式。即采用數(shù)量為1的標(biāo)準(zhǔn)模架。
（1）定模座板（250mmx300mm、厚為25mm）
定模座板是模具與注射機(jī)連接固定的板，材料為45鋼。通過(guò)4個(gè)M12的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模固定板連接；定位圈通過(guò)2個(gè)M8的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為H8/f8配合[7]。
（2）定模板（250mmx300mm，厚90mm）
用于固定型芯、導(dǎo)套。固定板應(yīng)有一定的厚度，并有足夠強(qiáng)度，一般用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)到230HB~270HB。其上的導(dǎo)柱和導(dǎo)套一端采用H7/k6配合，另外一段采用H7/f7配合；定模板與澆口套采用H7/m6配合[7]。
（3）動(dòng)模座板（250mmx300mm、厚為25mm）
材料為45鋼，其上的注射機(jī)頂孔為直徑40 mm。
（4）動(dòng)模板（250mmx300mm，厚70mm）
行位滑塊通過(guò)矩形導(dǎo)滑槽在模套中滑動(dòng)，以完成側(cè)向分型和合模復(fù)位，材料為45鋼。其上的導(dǎo)柱和導(dǎo)柱孔為H7/k6配合[7]。
（5）墊塊(48mmx300mm，厚90mm)
（a）主要作用
在動(dòng)模座板與支撐板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。
（b）結(jié)構(gòu)形式
可以是平行墊塊或拐角墊塊，該模具采用平行墊塊。
（c）墊塊材料
墊塊材料為Q235A，也可以用HT200、球墨鑄鐵等。改套模具采用Q235A制造。
（d）墊塊的高度h校核。
式中 ——推板厚度，為15mm;
——推桿固定板厚度，為20mm;
——推出行程，為15mm；
——推出行程余量，一般為4mm～6mm，取5mm.
（6）推板（120mmx300mm，厚度15mm）
材料為45鋼，其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用H7/k6配合。用M6的內(nèi)六角圓柱螺釘與推桿固定板固定。
（7）推桿固定板（110mmx300mm，厚度20mm）
鋼材為45鋼,其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用H7/f9配合[7]。
模架如圖4.1所示：
圖4.1 模架
第5章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)
采用標(biāo)準(zhǔn)模架，模架本身帶有導(dǎo)向裝置，按模架規(guī)格選取即可。
5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)
（1）導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周?chē)蚩拷吘壍牟糠郑渲行闹聊＞哌吘墤?yīng)有足夠的距離，以保證模具的精度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后變形。
（2）該導(dǎo)套采用4根導(dǎo)柱，其布置為等直徑導(dǎo)柱不對(duì)稱(chēng)布置。
（3）導(dǎo)柱安裝在支承板和模套上，導(dǎo)套安裝在定模固定板上。
（4）為了保證分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)只有承屑槽，在導(dǎo)柱孔口倒角。
（5）在合模時(shí)，保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致模具損壞。
（6）動(dòng)定模板采用合并加工時(shí)，可確保同軸度要求。
5.2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
（1）采用帶頭導(dǎo)柱，加油槽，如圖4.9所示。
（2）導(dǎo)柱長(zhǎng)度必須比凸模端面高度高出6mm ～8mm。
（3）為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱端部常做成圓錐形的先導(dǎo)部分。
（4）導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來(lái)確定，應(yīng)保證有足夠的抗彎強(qiáng)度。
（5）導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/k6配合，導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H7/f7或H8/f7間隙配合[7]。
（6）導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為0.2um。
（7）導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬耐磨的表面、不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經(jīng)淬火處理，硬度為50HRC以上或45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火、硬度為50HRC以上。
圖5.1 導(dǎo)柱
5.3 導(dǎo)套設(shè)計(jì)
導(dǎo)套與安裝在另外一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動(dòng)、定模的相對(duì)位置，以保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套形零件。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種：直導(dǎo)套、帶頭導(dǎo)套。
（1）采用帶頭導(dǎo)套，如圖5.2所示。
（2）導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣。
（3）導(dǎo)套孔的的滑動(dòng)部分按H8/f7 H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為0.4um。
導(dǎo)套外徑與模板一端采用H7/k6配合；另外一端采用H7/e7配合鑲?cè)肽０濉?
（4）導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，該模具中采用T8A。
圖5.2 導(dǎo)套
第6章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置稱(chēng)為脫模機(jī)構(gòu)，也常稱(chēng)為推出機(jī)構(gòu)。
6.1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
塑件推出（頂出）是注射成型過(guò)程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定塑件的質(zhì)量，因此，塑件的推出是不可忽視的，應(yīng)遵循以下原則。
（1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)近盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。
（2）保證塑件不因推出而變形損壞。
（3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠。
（4）良好的塑件外觀。
（5）合模時(shí)的準(zhǔn)確復(fù)位。
6.2 塑件的推出機(jī)構(gòu)
該套模具的塑件采用推桿推出，推桿的形式為圓形。
（1）推桿如圖4.11所示，共4根推桿。
圖6.1 帶肩圓筒推桿
（2）推桿應(yīng)設(shè)置在脫模阻力大的地方。
（3）推桿應(yīng)布置均勻。
（4）推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度、剛度較大的地方。
（5）推桿直接與模板上的推桿空采用H8/f8間隙配合。
（6）通常推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型腔地面平齊或高出型腔底面0.03mm～0.11mm。
（7）推桿與推桿固定板，通常采用單邊0.6mm的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因各板上的推桿孔加工誤差引起軸線(xiàn)不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。
（8）推桿的材料常用T8、T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度50HRC以上，工作端配合部分的表面粗糙度為 u=0.8um。
第7章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)在注射成型的塑件上與開(kāi)合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺(tái)時(shí)，塑件就不能直接由推桿等推出機(jī)構(gòu)推出脫模，此時(shí)，模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向
移動(dòng)的活動(dòng)型芯，以便在塑件脫模推出之前，先將側(cè)向成型零件抽出，然后在把塑件從模內(nèi)推出，否則就無(wú)法脫模。
7.1 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
斜導(dǎo)柱設(shè)置在定模，與滑塊的中線(xiàn)對(duì)齊，有足夠的強(qiáng)度。
斜導(dǎo)柱頂端用模珂和定模板固定并磨到和定模板平，在開(kāi)模時(shí)能隨驅(qū)使滑塊沿動(dòng)模板上的導(dǎo)滑槽滑動(dòng)。
斜導(dǎo)柱傾斜角為20度。
7.2 滑塊的組合及設(shè)計(jì)形式
設(shè)計(jì)其組合方式時(shí)應(yīng)考慮分型與抽芯的方向要求,并保證塑件有較好的外觀質(zhì)量,另外還應(yīng)使滑塊的組合部分具有足夠的強(qiáng)度,該套模具采用兩瓣合模塊組合的結(jié)構(gòu)形式。
利用滑塊水平兩側(cè)面的凸耳與模套對(duì)應(yīng)的導(dǎo)滑槽滑動(dòng)配合,達(dá)到側(cè)向分型與復(fù)位的目的。
為防止滑塊離開(kāi)動(dòng)模，采用壓塊壓住滑塊兩邊的凸耳。
7.3 各項(xiàng)尺寸的計(jì)算與校核
斜導(dǎo)柱、滑塊、導(dǎo)柱之間的相對(duì)位置以及脫模推出完成后的相對(duì)位置如圖
4.15所示。
（1）滑塊為兩瓣合形式，左右兩面傾角為70度，便于滑塊滑動(dòng)，滑塊高
度為65mm，全部高出動(dòng)模板。
設(shè)置在動(dòng)模板內(nèi)的彈簧波子止動(dòng)距離為22mm。每個(gè)滑塊分布兩個(gè)彈簧
波子，并布局在滑塊中心線(xiàn)的兩邊。
（2）斜導(dǎo)柱的導(dǎo)向傾斜角為20度，從合模到開(kāi)模斜導(dǎo)柱剛離開(kāi)滑塊時(shí)，斜導(dǎo)柱的移動(dòng)距離是22mm，保證了滑塊止動(dòng)上的配合。
（3）抽芯距離校核
需要抽芯的距離是：
斜導(dǎo)柱剛好抽出來(lái)時(shí)的推動(dòng)距離：
因：，所以抽芯距離滿(mǎn)足要求，塑件能正常取出。
第8章 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模板分型面上設(shè)置1mm深的排氣槽用于排氣，而且在成型殼體內(nèi)腔的型芯上設(shè)置了
推桿，排氣條件足夠。
排溢設(shè)計(jì)
排溢是指排出充模熔料中的前鋒冷料和模具內(nèi)的空氣和熔體中揮發(fā)出來(lái)的氣體。如果排氣系統(tǒng)不合理，將會(huì)產(chǎn)生如下弊?。?
（1）增加熔體充模的阻力，使型腔無(wú)法被充滿(mǎn)，導(dǎo)致制品棱邊不清晰；
（2）在制品上呈現(xiàn)明顯可見(jiàn)的流動(dòng)痕和熔接痕，使制品的力學(xué)性能降低；
（3）滯留氣體使制品產(chǎn)生銀紋、氣孔、剝層等表面質(zhì)量缺陷；
（4）型腔內(nèi)氣體受到壓縮后產(chǎn)生瞬間局部高溫，使熔體分解變色，甚至炭化燒焦；
（5）由于排氣不良，降低了熔體的充模速度。
引氣設(shè)計(jì)
對(duì)于一些大型深腔殼形制品，注射成形后，整個(gè)型腔由塑料填滿(mǎn)，型腔內(nèi)氣體被排出，此時(shí)制品的包容面與型芯的被包容面基本上構(gòu)成真空，當(dāng)制品脫模時(shí)，由于受到大氣壓的作用，造成脫模困難，如采用強(qiáng)行脫模，勢(shì)必使制品發(fā)生變形或損壞，因此必須加引氣裝置。
排氣系統(tǒng)
排排氣系統(tǒng)有以下幾種方式：
（1）最可靠的方法是開(kāi)設(shè)專(zhuān)門(mén)的排氣槽；
（2）利用型芯、鑲件、推桿、推管等配合間隙；
（3）利用球狀合金顆粒燒結(jié)塊滲導(dǎo)排氣；
（4）有時(shí)為了防止制品在頂出時(shí)造成真空而變形，必須設(shè)置進(jìn)氣裝置。
設(shè)計(jì)原則：
排氣槽應(yīng)該開(kāi)在熔體最后充滿(mǎn)的部位。排氣槽方向不要朝著工人操作的方向，以防在成型時(shí)漏料傷人。
本模具的排氣方式
對(duì)于本設(shè)計(jì)，改塑件由于采用側(cè)澆口進(jìn)料，在動(dòng)模模仁上有直徑為16mm的側(cè)抽芯以及在用于成型側(cè)凸的反嵌型芯，而且在動(dòng)模部分每個(gè)塑件還設(shè)置了1根推桿，其配合間隙可作為氣體排出的方式，不會(huì)產(chǎn)生憋氣的現(xiàn)象，因此本設(shè)計(jì)不單獨(dú)開(kāi)設(shè)排氣槽。
第9章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
模具溫度對(duì)模具的影響：
模具在成型的過(guò)程中，模具的溫度會(huì)直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件的質(zhì)量。模具溫度過(guò)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(guò)低，則熔體流動(dòng)性差，塑件輪廓不清晰，表面還會(huì)產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷。當(dāng)模具的溫度不均勻時(shí)，型芯和型腔溫度差過(guò)大，塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹取變形，會(huì)影響塑件的形狀和尺寸精度。
綜上所述，模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。通常溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)兩種。由于本塑件采用的是ABS，其黏度中等、流動(dòng)性較好，對(duì)模具溫度的要求不高，因此只要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)就可以了，加熱系統(tǒng)就不需設(shè)計(jì)。
ABS屬于中等黏度材料，起成型溫度及模具溫度分別為200℃和50~80℃。所以模具溫度初步選定為50℃，用常溫水進(jìn)行冷卻。
9.1 加熱系統(tǒng)
該套模具的模溫要求在70℃以下，又是小型模具，所以無(wú)需設(shè)置加熱裝置。
9.2 冷卻系統(tǒng)
ABS塑料注射到模具內(nèi)的塑料溫度為180℃～190℃ 左右，而塑料固化后
從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60℃ 以下，熱塑性塑料在注射成型后，須對(duì)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模[11]。
ABS的成型溫度和模具溫度分別為180℃～190℃ 、50℃～70℃，用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。
（1）冷卻介質(zhì)
冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水比較多，因?yàn)槔鋮s水熱容量大、傳熱系數(shù)大，成本低。用水冷卻，即使在模具型腔周?chē)蛘邇?nèi)部開(kāi)設(shè)冷卻水道。
（2）冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)略計(jì)算[12]
如果忽略模具因空氣對(duì)流、熱輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻，可對(duì)模具冷卻系統(tǒng)進(jìn)行初步的簡(jiǎn)略計(jì)算。
（a）求塑料固化時(shí)每分鐘釋放的熱量
查表得ABS單位質(zhì)量放出的熱量，故
式中 W—單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（kj/min），模具每分鐘注射1次。
（b）冷卻水的體積流量
(4.7)
式中 ——冷卻水的密度，為;
——冷卻水出口溫度，取25；
——冷卻水進(jìn)口溫度，取20；
C——冷卻水的比熱容，為4.187kj/(kg/)
（c）冷卻管道的直徑
為使冷卻水處于湍流狀態(tài),查資料取d=6mm。
（d）冷卻水在管道內(nèi)的流速
(4.8)
(e)冷卻水管道水孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)
查參考文獻(xiàn)中的表取f =7.22,水溫為25時(shí),因此
(f)冷卻管道的總傳熱面積
(4.9)
(g)模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)的冷卻水孔數(shù)
（孔） (4.10)
式中 l—長(zhǎng)度，為150mm.
第10章 注塑機(jī)選型
注射機(jī)是安裝在注射機(jī)上使用的設(shè)備，因此設(shè)計(jì)注射模應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出符合要求的模具。
注射機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的的大小及型腔的模具和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開(kāi)模距離進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺(tái)和模具相匹配的注射機(jī)，倘若用戶(hù)自己提供型號(hào)和規(guī)格，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)其進(jìn)行校核，若不能滿(mǎn)足要求，則必須自己調(diào)整或與用戶(hù)取得商量調(diào)整。
10.1 注射量計(jì)算
該產(chǎn)品為ABS，查書(shū)《設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)》得知其密度為1.08～1.10g.cm-3,收縮率為0.4%～0.7%，計(jì)算其平均密度為1.09，平均收縮率為0.55%，通過(guò)計(jì)算得塑件體積為： V塑=37.063cm3 (單個(gè)通過(guò)3D軟件測(cè)得)
塑件的質(zhì)量： M塑=39g
澆注系統(tǒng)體積：(估算) V澆=0.955 cm3
澆注系統(tǒng)質(zhì)量：(估算) M澆=1.04g
故得總質(zhì)量為：M總=80g(2件塑料件加澆口)
10.2 注射機(jī)型號(hào)的選定
根據(jù)以上的計(jì)算初步選定型號(hào)為SZ-125/630型臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表10.1。
表10.1 SZ-125/630型注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
螺桿直徑/mm
40
拉桿內(nèi)間距/mm
370x320
推動(dòng)行程/mm
550
最大模具厚度/mm
300
理論容量/
140
最小模具厚度/mm
150
注射速度 /(g/s)
110
頂出桿根數(shù)
1
塑化能力/(g/s)
16.8
定位孔直徑/mm
125
額定注射壓力/MP
126
頂出中心孔直徑/mm
35
螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)
14~200
頂出力/KN
1500
鎖模力/KN
530
噴
嘴
球半徑SR/mm
15
開(kāi)模行程/mm
270
孔直徑/mm
10.3 型腔數(shù)量的校核及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核
（1）型腔數(shù)量的校核
（a）由注射機(jī)料筒塑化速率校核型腔數(shù)量
（4.1）
t取60s, 符合要求。
式中 K——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，非結(jié)晶型塑料一般取0.8；
M——注射機(jī)的額定塑化量，改注射機(jī)為16.86g/s；
T——成型周期，因塑件還比較大，壁厚，取60s；
m1——單個(gè)塑件的質(zhì)量，取55g；
m2——澆注系統(tǒng)的質(zhì)量，取1g；
（b）按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量
符合要求。
式中——注射機(jī)允許的最大注射量，該注射機(jī)為140g。
其他符號(hào)意義與取值同前。
（c）按注射機(jī)的額定鎖模力校核型腔數(shù)量
殼體正反兩面產(chǎn)生的脹模力由內(nèi)模殼抵消；左右兩行位壓力由導(dǎo)柱和前模板的斜面抵消，取這兩處力的一半為正壓力：
分型面合模處的作用面積：
塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力是，一般是注射壓力的30%-65%，
取平均壓力為：
(4.2)
(4.3)
符合要求。
（2）注射機(jī)工藝參數(shù)的校核
（a）注射量的校核
注射量以容積表示最大注射容積為：
最少注射容積：
而
符合要求。
（b）鎖模力的校核
前面計(jì)算過(guò)，符合要求。
（c）最大注射壓力的校核
注射機(jī)的額定注射壓力即為該機(jī)器的最高壓力
應(yīng)該大于注射成型所需調(diào)用的注射壓力的 即
式中；
為70～90；代入數(shù)據(jù)計(jì)算，符合要求。
(3）安裝尺寸的校核
最大與最小模具厚度
模具厚度H應(yīng)滿(mǎn)足
式中
該套模具厚度=25+50+60+60+25=220mm 。
很明顯，選擇該注射機(jī)能滿(mǎn)足模具設(shè)計(jì)的要求。
(4）開(kāi)模行程校核
H H1 + H2 + (5～10)mm
——注射機(jī)動(dòng)模板的開(kāi)模行程，取270mm；
——塑件推出行程取22mm；
——為包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度；
代值計(jì)算發(fā)現(xiàn)開(kāi)模行程能滿(mǎn)足。
第11章 模具材料列表
表11.1 該模具的選材及熱處理表
零件名稱(chēng)
材料牌號(hào)
熱處理
硬度
說(shuō)明
模仁
718H
預(yù)硬化
36HRC-38HRC
保證加工后獲得較高的形狀和尺寸精度,