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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
目 次
1 塑料模具的現(xiàn)狀 1
2 塑件的成形工藝性分析 3
2．1 課題題目介紹 3
2．2 制件結(jié)構(gòu)形狀 3
2．3 塑件材料的選擇及其結(jié)構(gòu)分析 4
2．4 塑件工藝性分析 5
2．5 ABS的主要技術(shù)指標(biāo) 5
2．6 ABS的注射成型工藝 6
3 模具結(jié)構(gòu)形式的擬定 6
3．1 確定型腔數(shù)量及排列方式 6
3．2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 7
4 注塑機(jī)型號(hào)的確定 8
4．1 塑件注塑量的計(jì)算： 8
4．2 注射機(jī)型號(hào)的確定 9
4．3 注射機(jī)及型腔數(shù)量的校核 9
4．4 注射機(jī)及參數(shù)量的校核 10
4．5 模具與注射機(jī)安裝部份的校核 11
4．6 頂出行程校核 11
5 分型面位置的確定 11
5．1 分型面的形式 11
5．2 分型面的設(shè)計(jì)原則 11
5．3 分型面的確定 12
6 澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設(shè)計(jì) 12
6．1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 12
6．2 主流道的設(shè)計(jì) 13
6．3 分流道的設(shè)計(jì) 14
6．4 冷料井的設(shè)計(jì) 16
6．5 澆口的設(shè)計(jì) 17
6．6 澆注系統(tǒng)的平衡 19
6．7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19
7 成型零件的設(shè)計(jì) 20
7．1 成型零件的結(jié)構(gòu)形式成型零件的選材 21
7．2 成型零件的計(jì)算 21
7．3 成型零件鋼材的選用 23
7．4 成型零件強(qiáng)度及支撐板厚度的計(jì)算 25
8 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 26
8．1 定模座板 27
8．2 定模板 27
8．3 動(dòng)模座板 27
8．4 動(dòng)模板 27
8．5 支承板 27
8．6 墊塊 27
8．7 推桿固定板 28
8．8 推板 28
9 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28
9．1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 28
9．2 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 28
9．3 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 29
9．4 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 29
10 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 30
10．1 結(jié)構(gòu)形式的確定 30
10．2 斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯力的計(jì)算 30
10．3 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 31
10．4 滑塊、倒滑槽及定位裝置的設(shè)計(jì) 31
10．5 楔緊塊的設(shè)計(jì) 32
11 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 33
11．1 推桿推出機(jī)構(gòu) 33
11．2 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位 33
12 排氣系統(tǒng)確定 335
畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 37
致 謝 39
參考文獻(xiàn) 40
I
1 塑料模具的現(xiàn)狀
整體來(lái)看，中國(guó)塑料模具無(wú)論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具卻供過(guò)于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過(guò)于求的趨勢(shì)。
雖然近幾年模具出口增幅大于進(jìn)口增幅，但所增加的絕對(duì)量仍是進(jìn)口大于出口，致使模具外貿(mào)逆差逐年增大。這一狀況在2006年已得到改善，逆差略有減少。模具外貿(mào)逆差增大主要有兩方面原因：
一是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，特別是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展帶來(lái)了對(duì)模具旺盛需求，有些高檔模具國(guó)內(nèi)的確生產(chǎn)不了，只好進(jìn)口；但也確實(shí)有一些模具國(guó)內(nèi)可以生產(chǎn)，也在進(jìn)口。這與中國(guó)現(xiàn)行的關(guān)稅政策及項(xiàng)目審批制度有關(guān)。
二是對(duì)模具出口鼓勵(lì)不夠?，F(xiàn)在模具與其它機(jī)電產(chǎn)品一樣，出口退稅率只有13%，而未達(dá)17%。 從市場(chǎng)情況來(lái)看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展那些技術(shù)含量高的大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具，并大力開(kāi)發(fā)國(guó)際市場(chǎng)，發(fā)展出口模具。隨著中國(guó)塑料工業(yè)，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預(yù)見(jiàn)，中國(guó)塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，未來(lái)幾年年增長(zhǎng)率仍將保持20%左右的水平。 近年來(lái)，港資、臺(tái)資、外資企業(yè)在中國(guó)大陸發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量自產(chǎn)自用塑料模具無(wú)確切的統(tǒng)計(jì)資料，因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。與其他機(jī)械加工相比，模具加工有其一定的非凡性，這些非凡性主要是：1.大多數(shù)模具需要在實(shí)芯金屬模塊上加工出外形復(fù)雜的空間曲面，隨著模具不斷向大型化發(fā)展，模塊重量也將越來(lái)越大，現(xiàn)在有的已達(dá)幾十噸；2.大多數(shù)模具外形為長(zhǎng)方體或正方體，很少有窄長(zhǎng)形的，主要加工量集中在凹模和凸模上；3.隨著模具制品要求越來(lái)越精密、復(fù)雜，對(duì)模具加工精度的要求也越來(lái)越高，現(xiàn)在許多模具的加工精度已達(dá)±1~2μm，不久將很快發(fā)展為小于±1μm；4.隨著用戶對(duì)模具生產(chǎn)周期的要求越來(lái)越短，模具加工就要滿足高效、快速，且有一定柔性和長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷不停頓運(yùn)行等要求。根據(jù)上述4條非凡性，就對(duì)模具加工設(shè)備提出了如下一些基本要求：1.機(jī)床要有好的剛性和與模塊重量相適應(yīng)的大承載能力；2.工作臺(tái)面尺寸要與模具外形尺寸相適應(yīng)，宜于長(zhǎng)方形或正方形及圓形，不宜窄長(zhǎng)，而高度方向及其行程卻要求有較大空間；3.要有高的精度及精度保持性；4.要能快速高效地去除余量，且有很高的可靠性，以保持連續(xù)長(zhǎng)久滿負(fù)荷運(yùn)行；5.為適應(yīng)復(fù)雜的空間曲面加工，且有大量的加工量，因此要求機(jī)床能多軸聯(lián)動(dòng)，且配有大信息容量的數(shù)控系統(tǒng)。
上面只提出了一些大多數(shù)模具加工對(duì)設(shè)備的基本要求，此外尚有不少非凡要求。例如加工塑料的機(jī)床就要求有更高的速度，但由于切削力小，為降低成本，機(jī)床可采用輕型結(jié)構(gòu)；試模用的研配壓機(jī)則不要求其高效快速，但要求有反轉(zhuǎn)動(dòng)能以便修模；某些簡(jiǎn)單工序的大量重復(fù)加工可用專機(jī)等等。同時(shí)，復(fù)合加工、柔性加工和在線檢測(cè)也是模具加工的要求。
“十五”期間模具行業(yè)在體制改革，技術(shù)創(chuàng)新，結(jié)構(gòu)調(diào)整、加強(qiáng)管理等方面做了很多工作，但制約模具行業(yè)發(fā)展的一些深層次問(wèn)題還沒(méi)有從根本上解決，結(jié)構(gòu)性矛盾依然突出，與社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求不相適應(yīng)：
1)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，都不夠合理，我國(guó)模具生產(chǎn)廠還有相當(dāng)一部分是自產(chǎn)自酉己的模具車(chē)間(分廠)，專業(yè)模具廠也大都是“大而全”、“小而全"的組織形式，國(guó)外模具企業(yè)大多是“小而?！薄靶《保荒＞咦援a(chǎn)自配比例高達(dá)50％，國(guó)外不超過(guò)30％(主要依靠協(xié)作)；國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的模具屬大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命等類型國(guó)家急需的模具比例只有30％左右，國(guó)外在60％以上。
2)模具產(chǎn)品的水平和生產(chǎn)工藝水平比國(guó)際先進(jìn)水平差距較大，主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命上比國(guó)外有差距。
3)技術(shù)創(chuàng)新能力弱，大大制約了行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力建設(shè)嚴(yán)重滯后，缺乏自主創(chuàng)新的內(nèi)在動(dòng)力和物質(zhì)技術(shù)手段，許多模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)來(lái)源依靠國(guó)外，缺少有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品技術(shù)，產(chǎn)品制作周期長(zhǎng)，技術(shù)成果應(yīng)用的水平低，國(guó)際上知名企業(yè)，先進(jìn)的管理思想、先進(jìn)制度技術(shù)及工藝不能很好的借鑒運(yùn)用。
4)產(chǎn)品技術(shù)水平低，結(jié)構(gòu)不合理。一方面中低檔模具生產(chǎn)能力嚴(yán)重過(guò)剩，企業(yè)相互惡性競(jìng)爭(zhēng)，互相壓價(jià)，影響企業(yè)發(fā)展，另一方面市場(chǎng)急需的高檔模具、高新技術(shù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)水平不高，產(chǎn)品質(zhì)量和售后服務(wù)不能滿足用戶需求，每年需大量進(jìn)口。
5)管理落后，與國(guó)際水平相比模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后，技術(shù)落后易被發(fā)現(xiàn)，管理落后易被忽視，國(guó)內(nèi)很多模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式的管理模式，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理還不多。
6)模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低，國(guó)外先進(jìn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70％以上，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件使用率覆蓋率只有45％左右，由于標(biāo)準(zhǔn)化水平低影響到模具制作周期及模具質(zhì)量和成本等多方面因素。
國(guó)產(chǎn)模具設(shè)備行業(yè)發(fā)展建議：
鑒于國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)尚不重視模具行業(yè)中的設(shè)備市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)設(shè)備在這一市場(chǎng)中的很低的占有率，羅百輝指出，機(jī)床行業(yè)應(yīng)該密切關(guān)注模具行業(yè)的發(fā)展，重視模具行業(yè)中的設(shè)備市場(chǎng)，即使是在目前任務(wù)飽滿的情況下，也應(yīng)從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展出發(fā)，從戰(zhàn)略高度去熟悉，并對(duì)這一市場(chǎng)進(jìn)行充分研究與正確定位。
在金切設(shè)備方面，非凡是在中低檔數(shù)控設(shè)備方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)也一樣是大有可為的。近年來(lái)，光是浙江的模具行業(yè)，每年都從臺(tái)灣或國(guó)內(nèi)臺(tái)資企業(yè)購(gòu)進(jìn)2000多臺(tái)中低檔設(shè)備，我國(guó)一些機(jī)床企業(yè)，是完全有能力進(jìn)入這一市場(chǎng)的。先從中低檔產(chǎn)品開(kāi)始，再逐漸向高端發(fā)展，這可能是一條比較切合實(shí)際的路子。當(dāng)然，隨著模具工業(yè)總體水平的不斷提高，所需設(shè)備的檔次理所當(dāng)然的也在不斷提高。例如浙江有些模具企業(yè)已開(kāi)始淘汰臺(tái)灣設(shè)備而把采購(gòu)目光逐漸轉(zhuǎn)向日本和歐美了。然而日本和歐美設(shè)備的價(jià)格究竟還是昂貴了一些。這也正是國(guó)內(nèi)機(jī)床企業(yè)的一個(gè)良好機(jī)遇。希望國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)能把握好這個(gè)良好機(jī)遇，在我國(guó)模具行業(yè)"十一五"的發(fā)展中，為其插上翅膀，真正起到利其器而助發(fā)展之積極作用。針對(duì)國(guó)產(chǎn)模具加工設(shè)備行業(yè)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)能力不足、市場(chǎng)占有份額偏低，羅百輝建議骨干重點(diǎn)企業(yè)，應(yīng)一方面努力提高現(xiàn)有產(chǎn)品的質(zhì)量和盡快改善服務(wù)，另一方面應(yīng)針對(duì)模具行業(yè)所需去開(kāi)發(fā)一些新產(chǎn)品，并大力進(jìn)行宣傳，以逐漸形成好的品牌和樹(shù)立起良好的形象來(lái)。非凡是生產(chǎn)金切機(jī)床的骨干企業(yè)，更應(yīng)重視這一問(wèn)題，因?yàn)樯a(chǎn)電加工設(shè)備的企業(yè)在這一點(diǎn)上相對(duì)要好得多，有關(guān)企業(yè)已經(jīng)在模具行業(yè)中樹(shù)立起了一些較好的品牌和建立起了良好信譽(yù)和形象。
2 塑件的成形工藝性分析
2．1 課題題目介紹
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目為：保持架注塑模設(shè)計(jì)及加工工藝性分析。保持架是一個(gè)帶有銅質(zhì)螺紋嵌件的固定架，是鉸鏈結(jié)構(gòu)的一部分，起到保持和固定軸的相對(duì)位置和運(yùn)動(dòng)形式的作用。
2．2 制件結(jié)構(gòu)形狀
塑料制件結(jié)構(gòu)形狀如圖所示。制件由銅質(zhì)螺紋嵌件和ABS塑料件組合而成，ABS具有剛性好，沖擊強(qiáng)度高、耐熱、耐低溫、耐化學(xué)藥品性、機(jī)械強(qiáng)度和電器性能優(yōu)良，易于加工，加工尺寸穩(wěn)定性和表面光澤好，容易涂裝，著色，還可以進(jìn)行噴涂金屬、電鍍、焊接和粘接等二次加工性能。
2．3 塑件材料的選擇及其結(jié)構(gòu)分析
1、塑件（保持架）模型圖：如圖2-1所示。
2、塑件材料的選擇：選用ABS。
3、外觀：米白色。
4、生產(chǎn)批量：大批量。
5、塑件的結(jié)構(gòu)與工藝性分析：
6、塑件二維圖：如圖2-2所示。
圖2-1 塑件圖
圖2-2 塑件圖
2．4 塑件工藝性分析
如塑件圖所示，塑件壁厚較大，生產(chǎn)批量為：中批；材料為ABS，無(wú)定形料，流動(dòng)性中等，吸濕大，必須充分干燥，并需采取高料溫、高模溫來(lái)提高提高材料的流動(dòng)性，因塑件壁厚較大故成型工藝性良好，可以注塑成型。
2．5 ABS的主要技術(shù)指標(biāo)
表2-3 ABS技術(shù)指標(biāo)
密度ρ（kg/dm3）
1.02~1.16
吸水率（24h）
0.2~0.4
熔點(diǎn)t（℃）
130~160
抗拉屈服強(qiáng)度σb（MPa）
37
抗彎強(qiáng)度σw（MPa）
50
比體積(dm3/kg)
0.86~0.98
收縮率s（%）
0.4~0.7
熱變形溫度（℃）
90~ 108
體積電阻率（kV）
6.9X1016
擊穿強(qiáng)度（kV）
2．6 ABS的注射成型工藝
2．6．1 注射成型工藝過(guò)程
預(yù)烘干--→裝入料斗--→預(yù)塑化--→注射裝置準(zhǔn)備注射--→注射--→保壓--→冷卻--→開(kāi)模--→取出塑件--→合模、塑件送下工序
2．6．2 ABS的注射成型工藝參數(shù)
（1） 注射機(jī)：螺桿式
（2） 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：30~60
（3） 噴嘴 形式 ： 直通式
溫度（℃）：150~180
（4） 料筒溫度（℃）： 前段 180~190、中段 180~200、后段 140~160
（5） 模具溫度（℃）： 30~60
（6） 注射壓力（MPa）： 70~100
（7） 保壓壓力（MPa）： 40~50
（8） 注射時(shí)間（s）： 0~5
（9） 保壓時(shí)間（s）： 15~60
（10）冷卻時(shí)間（s）： 15~60
（11）成型周期（s）： 40~140
3 模具結(jié)構(gòu)形式的擬定
3．1 確定型腔數(shù)量及排列方式
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)；特別是高精度的塑件，型腔不宜超過(guò)4腔，因?yàn)槊吭黾右粋€(gè)型腔塑件的尺寸精度約降低4%。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以使生產(chǎn)效率大為提高。型腔的數(shù)目可根據(jù)塑件的大小情況而定。
該塑件6級(jí)精度，為一般精度塑件，故采用一模四腔。型腔的排列方式如下圖：
圖2-4 型腔排列方式
3．2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定
1.多型腔單分型面模具：塑件外觀質(zhì)量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此結(jié)構(gòu)。
2.多型腔多分型面模具：塑件外觀質(zhì)量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此結(jié)構(gòu)。
該塑件外觀質(zhì)量要求不高，是尺寸精度要求較低的小型塑件，因此可采用多型腔單分型面的設(shè)計(jì)。
從塑件上容易看出模具的分型面位置、摧出機(jī)構(gòu)的設(shè)置以及澆口的位置。分型面為單分型面分型。
最常用的澆口形式有：
（1）側(cè)澆口。側(cè)澆口也稱邊緣澆口，當(dāng)塑料熔體通過(guò)狹窄的澆口時(shí)，其流速增高，剪切速率增大，同時(shí)；也因摩擦而使料溫增高。側(cè)澆口一般開(kāi)在模具的分型面上，易于加工，在試模過(guò)程中也便于修改，能方便地調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和澆口補(bǔ)縮與封閉的時(shí)間。側(cè)澆口適宜于一模多腔，能使生產(chǎn)率大為提高，減少澆注系統(tǒng)的物料消耗，澆口的修除也比較方便，是一種被廣泛采用的澆口形式。側(cè)澆口的缺點(diǎn)是壓力損失較大，保壓補(bǔ)縮作用比直澆口弱，殼形件排氣不便，易于產(chǎn)生熔接痕、縮孔、氣孔翹曲變形等缺陷。
（2）直接澆口。注射時(shí)，熔融塑料通過(guò)主澆道直接進(jìn)入型腔，故流程短，進(jìn)料充填快，流動(dòng)阻力小，傳遞壓力好，保壓補(bǔ)縮能力強(qiáng)，有利于排氣和消除熔接痕，而且澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。單絲澆口附近熱量相對(duì)集中，型腔封閉遲，靠近澆口附近的塑件參與內(nèi)應(yīng)力大，易產(chǎn)生氣孔（真空泡）和縮孔等缺陷，而且，澆口的去除不太方便，塑件上易于留有明顯的澆口痕跡。
（3）潛伏式澆口。也稱隧道式澆口或剪切式澆口，是有點(diǎn)澆口演化而來(lái)的，一部分位于分型面上，另一部分呈傾斜狀（即隧道形結(jié)構(gòu)） 暗藏與分型面的上方或下方塑件的側(cè)面，澆口呈針點(diǎn)狀。這種澆口在開(kāi)模時(shí)，澆注系統(tǒng)的凝料有推出機(jī)構(gòu)推出，并與塑件從澆口處自動(dòng)切斷，省掉了切除澆口的工序。潛伏式澆口具有點(diǎn)澆口的特點(diǎn)，常設(shè)在塑件的側(cè)面，因而可以使塑件的主要外表面不會(huì)收到損傷。
綜合上述澆口形式的優(yōu)缺點(diǎn)，采用側(cè)澆口?？紤]到塑件的布置形式，采用一級(jí)分流道即可。
4 注塑機(jī)型號(hào)的確定
除了模具的結(jié)構(gòu)、類型和一些基本參數(shù)和尺寸外，模具的型腔數(shù)、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面積、成型時(shí)需要的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開(kāi)模行程等都與注射機(jī)的有關(guān)性能參數(shù)密切相關(guān)，如果兩者不相匹配，則模具無(wú)法使用，為此，必須對(duì)兩者之間有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行較核，并通過(guò)較核來(lái)設(shè)計(jì)模具與選擇注射機(jī)型號(hào)。
4．1 塑件注塑量的計(jì)算：
1、塑件體積： 每個(gè)塑件的體積：V=41718 mm3
2、塑件的質(zhì)量： 每個(gè)塑件的質(zhì)量：M=ρV=46g
3、注塑量的計(jì)算：
流道凝料的質(zhì)量為1.6M；
總注塑量為：M=1.6nM=1.6*4*46=294g
4、鎖模力的計(jì)算：
流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積及鎖模力的計(jì)算：
每個(gè)塑件在分型面上的投影面積為：a
a=44*32+0.5*3.14*16*16=1810mm2
流道凝料在分型面上的投影面積：
b=（0.2~0.5）na=0.4*4*1810=2896 mm2
總投影面積：
A=na+b=4*1810+2896=10136 mm2
鎖模力：
F=AP=25*10136=253.4KN
（P取：25Mpa易成型塑件）
4．2 注射機(jī)型號(hào)的確定
根據(jù)塑件的體積初步選定用:臥室螺桿注塑機(jī)SZ-160/1000型注塑機(jī)注塑機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格如表4-1：
表 4-1 SZ-63/400注射機(jī)的主要工藝參數(shù)
理論注射容積/cm3
179
鎖模力/kN
1000
螺桿直徑/mm
42
拉桿內(nèi)間距/mm
360X260
注射壓力/MPa
132
移模行程/mm
280
注射速度/（g/s）
110
最大模厚/mm
360
塑化能力/（g/s）
10.5
最小模厚/mm
170
螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）
10~150
定位孔直徑/mm
120
噴嘴球半徑/mm
10
噴嘴口直徑/mm
鎖模方式
雙曲肘
4．3 注射機(jī)及型腔數(shù)量的校核
1、主流道的體積約為：
V(cm3) = 8.038
2、分流道與澆口的體積約為：
V(cm3) = 1.47
3、該模具總共需填充塑件的體積約為：
V(cm3) = 4 × 41.718 + 8.038 + 1.47 = 170.38
4．4 注射機(jī)及參數(shù)量的校核
1、注射量的校核
注射機(jī)一個(gè)注射周期內(nèi)所需注射量的塑料熔體的總量必須在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)。
在一個(gè)注射成形周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量或質(zhì)量，應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)兩部份容量或質(zhì)量之和，即
V = nVz + Vj
式中 V（m）——一個(gè)成形周期內(nèi)所需射入的塑料容積或質(zhì)量(cm3或g）；
n ——型腔數(shù)目
Vz（mz）——單個(gè)塑件的容量或質(zhì)量(cm3或g）。
Vj（mj）——澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需塑料的容量或質(zhì)量(cm3或g）。
故應(yīng)使
nVz + Vj ≤ 0.8Vg
式中
Vg（mg）——注射機(jī)額定注射量(cm3或g）。
根據(jù)容積計(jì)算
nVz + Vj = 55.63≤0.8Vg=143.2
可見(jiàn)注射機(jī)的注射量符合要求
2、塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核
注射成型時(shí)，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過(guò)程中出現(xiàn)溢漏現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)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(jī)額定鎖模力，即：
(nA1 + A2)p ﹤ Fn
式中Fn——注射機(jī)的額定鎖模力，kN;
A ——單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積，mm2
Aj ——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積，mm2
P ——塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力。
查得ABS的平均成型壓力為25（MPa）
（4×1810+2896）×25=253.4﹤F=1000KN
符合要求
4．5 模具與注射機(jī)安裝部份的校核
模具厚度 模具厚度H（又稱閉合高度）必須滿足：
Hmin﹤H﹤Hmax
式中 Hmin——注射機(jī)允許的最小厚度，即動(dòng)、定模板之間的最小開(kāi)距；
Hmax——注射機(jī)允許的最大模厚。
注射機(jī)允許厚度
170﹤H=350﹤360 符合要求。
4．6 頂出行程校核
根據(jù)裝配圖設(shè)計(jì)要求，推板移動(dòng)的最大距離距離為L(zhǎng)=70mm,加上主流道長(zhǎng)度108mm，脫模需要178mm，注塑機(jī)的頂出行程為280mm，故符合要求。
5 分型面位置的確定
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。
5．1 分型面的形式
分型面的形狀有以下幾種類型：平直分型面；傾斜分型面；階梯分型面；曲面分型面；瓣合分型面（或垂直分型面）。
5．2 分型面的設(shè)計(jì)原則
分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個(gè)重要因素，分型面的類型、形狀、及位置與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的脫模機(jī)構(gòu)和模具的制造工藝等有關(guān)，不僅直接關(guān)系到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，也關(guān)系到塑件的成型質(zhì)量。
選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則：
1) 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
2) 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模；
3) 保證塑件的精度；
4) 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求；
5) 便于模具制造加工；
6) 注意對(duì)在型面積的影響；
7) 對(duì)排氣效果；
8) 對(duì)側(cè)抽芯的影響。
5．3 分型面的確定
結(jié)合上述原則，此次模具分型面有A、B兩種，考慮到B處分型塑件內(nèi)部有許多孔，可能會(huì)造成孔的在兩側(cè)的軸線不重合使塑件精度太低。故采用A處分型（如圖 所示），把模具型腔開(kāi)在動(dòng)模或定模一側(cè)。
分型面位置
圖 5-1 分型面示意圖
6 澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指凝料熔體從注射機(jī)噴嘴射出后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道。澆注系統(tǒng)分為普通流道的澆注系統(tǒng)和熱流道的澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注射模具設(shè)計(jì)的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，它對(duì)獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影響。
該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。
6．1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
澆注系統(tǒng)的尺寸是否合理不僅對(duì)塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響效大，而且還在與塑件所用塑料的利用率、成型效率等相關(guān)。
對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循如下基本原則：
1) 了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動(dòng)性；
2) 采用尺量短的流程，以減少熱量與壓力損失；
3) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)有利于良好的排氣；
4) 防止型芯變形和嵌件位移；
5) 便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量；
6) 澆注系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合型腔布局同時(shí)考慮；
7) 流動(dòng)距離比和流動(dòng)面積比的校核。
6．2 主流道的設(shè)計(jì)
主流道的形狀和尺寸最先影響著塑料熔體的流動(dòng)速度及填充時(shí)間，必須使熔體的溫度降低和壓力降最小，且不損害其把塑料熔體輸送到最“遠(yuǎn)”位置的能力。
在臥式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為使凝料能從其中順利拔出，需設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角為2°——6°。
6．2．1 主流道的尺寸
（1） 主流道小端直徑
主流道小端直徑 d根據(jù)塑件的重量、充填；要求及所選用的注射機(jī)的規(guī)格而定，通常d=4~8mm。 取d=4mm。
（2） 主流道的球半徑
主流道的球半徑 SR = 10 + 1 ～ 2 取 SR = 11（mm）。
（3） 球面配合高度
球面配合高度為 3 ～ 5 取 5mm。
（4） 主流道長(zhǎng)度
主流道長(zhǎng)度L，可根據(jù)定模座板的厚度來(lái)確定，在能夠?qū)崿F(xiàn)成型的條件下盡量地縮短，以減小成形過(guò)程中的壓力降、溫度降以及物料的消耗量。根據(jù)模具裝配圖確定為76mm.
（5） 主流道錐度
主流道錐角一般應(yīng)在2°— 4°，所以流道錐度為α/2。
（6） 主流道大端直徑
主流道大端直徑 D = d + 2×L×tg（α/２）
= 7.5（mm）
（7） 主流道大端倒圓角，主澆道大端與分澆道連接處應(yīng)有過(guò)渡圓角，以減小塑料熔體流動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)的阻力，其圓角半徑r=1~3 mm，或者取r=D/8(D為主澆道大端直徑)
倒角 D/8 = 0.9375（mm），故取r=1mm。
6．2．2 澆口套的設(shè)計(jì)
主流道部分在成型過(guò)程中，其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交換地反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較高，因而模具的主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的襯套式（俗稱澆口套），以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等，熱處理要求淬火50 ～ 55 HRC（低于注射機(jī)噴嘴的硬度）。主流道襯套應(yīng)設(shè)置在模具對(duì)稱中心位置上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機(jī)噴嘴同一軸心線。
6．3 分流道的設(shè)計(jì)
一般，小型塑件的單型腔模具通常不設(shè)置分流道，而塑件尺寸較大時(shí)采用澆口進(jìn)料的單型腔模具和所有多型腔模具都要設(shè)置分澆道。分澆道的設(shè)置應(yīng)能使塑料熔體的流向得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換，并盡快地充滿型腔；應(yīng)使熔體在流動(dòng)的過(guò)程中的溫度降與壓力降盡可能的低一些，同時(shí)還應(yīng)將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。
該模具為一模四腔的結(jié)構(gòu)，應(yīng)設(shè)置分流道。
6．3．1 分流道的截面面形狀
分流道開(kāi)設(shè)在動(dòng)、定模分型面的兩側(cè)或任意一側(cè)，其截面形狀應(yīng)盡量使其表面積小，使溫度較高的塑料熔體和溫度相對(duì)較底的模具之間提供較小的接觸面積，以減少熱量損失。常用的分流道截面形式有圓形、梯形、U形、半圓形、及矩形等幾種形式，如圖2-4所示。其中圓形截面的比面積小，但需要開(kāi)設(shè)在分型面的兩側(cè)，制造時(shí)一定要注意模板上兩部分形狀對(duì)中吻合；梯形及U型截面分流道加工較容易且熱量損失、壓力損失均不大，為常用的形式；半圓形截面分流道需要球頭銑刀加工，其比面積比梯形和U型截面分流道；矩形截面分流道因其比面積大，且流動(dòng)阻力大，故在設(shè)計(jì)中不常用。大部分注塑模具在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的分流道時(shí)都采用梯形界面結(jié)構(gòu)形式。梯形界面的的分澆道易于加工成形，且塑料熔體的熱量散失及流動(dòng)阻力都比較小。
從上述分析，為了減少流道的熱量損失考慮到流道的效率，該模具分流道截面采用梯形截面，形狀如 。
圖 6-1 分流道截面形式
6．3．2 分流道的截面尺寸
分流道的截面尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的成形體積、塑件壁厚、塑件形狀、所用塑料的工藝性能、注射速率以及分流道的長(zhǎng)度等因素來(lái)確定。
對(duì)于壁厚小于3.2mm,質(zhì)量在200g以下的塑件，大端寬度應(yīng)在3.2~9.5mm之間。實(shí)踐中常這樣考慮，如果能夠使加工成的梯形截面恰好能容納下一個(gè)所需直徑的整圓，且其側(cè)邊與垂直分型面的方向成5°~15°的夾角。
因此，分流道截面形狀如下圖所示：
圖 6-2 分流道截面
6．3．3 分流道的長(zhǎng)度
分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，而且彎折形狀要少，以便在注射成型過(guò)程中最經(jīng)濟(jì)地使用原料和注射機(jī)的能耗，減少其壓力損失和熱量損失。
根據(jù)型腔布置形式，分流道長(zhǎng)度為
L =40（mm）
6．3．4 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(dòng)狀態(tài)較為理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取Ra=0.4～1.6μm，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動(dòng)阻力。避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。
6．3．5 分流道的布置形式
分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響，該模具為一模八腔，采用平衡式布置。
平衡式布置要求從主流道至各個(gè)型腔的分流道，其長(zhǎng)度、形狀、斷面尺寸等都必須對(duì)應(yīng)相等，達(dá)到各個(gè)型腔的熱平衡和塑料平衡。因此各個(gè)型腔的澆口尺寸也可以相同，達(dá)到各個(gè)型腔均衡地進(jìn)料。
該模具分流道為梯形截面，開(kāi)設(shè)在動(dòng)模板。
圖 6-3 分流道形式
6．4 冷料井的設(shè)計(jì)
在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機(jī)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(jī)料筒以內(nèi)約10～25mm的深度有個(gè)溫度逐漸升高的區(qū)域，這時(shí)才達(dá)到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動(dòng)性能及成型性能不佳，如果這里相對(duì)較低的冷料進(jìn)入型腔，便會(huì)產(chǎn)生次品。為減弱這一現(xiàn)象的影響，用一個(gè)井穴將主流道延長(zhǎng)以接收冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來(lái)容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料井（冷料穴）。
6．4．1 主流道冷料井的設(shè)計(jì)
主流道冷料井設(shè)計(jì)成帶有Z字形拉料桿的冷料井，拉料桿裝于推桿固定板上，與推桿脫模機(jī)構(gòu)連用。當(dāng)其被摧出時(shí)，塑件和流道凝料能自動(dòng)墜落，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。
主流道冷料井的設(shè)計(jì)如下圖所示：
圖 6-4 主流道冷料井的設(shè)計(jì)
6．4．2 分流道冷料井的設(shè)計(jì)
當(dāng)分流道較長(zhǎng)時(shí)，可將分流道的端部沿料流前進(jìn)方向延長(zhǎng)作為分流道冷料井，以儲(chǔ)存前鋒冷料，其長(zhǎng)度為分流道直徑的1.5～2倍。
6．5 澆口的設(shè)計(jì)
澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)流道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對(duì)塑件質(zhì)量影響很大。
澆口的主要作用是：
① 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流；
② 易于切除澆口凝料；
③ 對(duì)于多型腔的模具，用以平衡進(jìn)料；
6．5．1 澆口的形式
如前所述，采用側(cè)澆口。該塑件的精度要求一般，采用一模四腔。根據(jù)型腔的布局，可采用側(cè)澆口注射成型，也可采用點(diǎn)澆口注射成型。采用點(diǎn)澆口時(shí)，模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在此采用側(cè)澆口即可。
6．5．2 側(cè)澆口尺寸的確定
（1）計(jì)算側(cè)澆口的深度 根據(jù)側(cè)澆口的計(jì)算公式：
h= n t =0.7×2=1.4 mm (4-4)
式中：t是塑件壁厚，這里t=2mm，n是塑件成型系數(shù)，對(duì)于ABS，其成型系數(shù)n=0.7。
在設(shè)計(jì)時(shí)，澆口深度常常先取小，以便在今后試模時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行修模處理，由于線圈輪尺寸較小，澆口深度在此取1mm。
（2）計(jì)算側(cè)澆口的寬度
側(cè)澆口的寬度B=1.5~5.0mm，由于線圈輪的尺寸較小，在此取B=1.5mm。
（3）計(jì)算側(cè)澆口的長(zhǎng)度
側(cè)澆口的長(zhǎng)度L澆一般選用0.7~2.5mm，這里取L澆=1mm。
6．5．3 側(cè)澆口的剪切速率
（1）計(jì)算澆口的當(dāng)量半徑
由面積相等可得，由此矩形澆口的當(dāng)量半徑。
（2）校核澆口的剪切速率
確定注射時(shí)間：查參考資料[1]表4-8可得，t=1.6s；
計(jì)算澆口的體積流量：
(4-5)
計(jì)算澆口的剪切速率：根據(jù)公式，有
（4-6）
該矩形側(cè)澆口的剪切速率在澆口與分流道的最佳剪切速率5×103~5×104 S-1之間，所以，澆口的剪切速率校核合格。
6．5．4 澆口位置的選擇
澆口位置的選擇對(duì)塑件質(zhì)量的影響極大。選擇澆口位置時(shí)應(yīng)遵循如下原則：
1) 避免塑件上產(chǎn)生缺陷；
2) 澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件截面最厚處；
3) 有利于塑料熔體的流動(dòng)；
4) 的利于型腔的排氣；
5) 考慮塑件受力情況；
6) 增加熔接痕牢度；
7) 流動(dòng)定向方位對(duì)塑件性能的影響；
8) 澆口位置和數(shù)目對(duì)塑件變形的影響；
9) 校核流動(dòng)比；
10) 防止型芯或嵌件擠壓位移或變形。
此外，在選擇澆口位置和形式時(shí)，還應(yīng)考慮到澆口容易切除，痕跡不明顯，不影響塑件外觀質(zhì)量，流動(dòng)凝料少等因素。
6．6 澆注系統(tǒng)的平衡
對(duì)于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計(jì)應(yīng)盡量保證所有的型腔同時(shí)得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從主流道到各個(gè)型腔的分流道設(shè)計(jì)成長(zhǎng)度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為對(duì)稱平衡式）的形式，否則就需要通過(guò)調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達(dá)到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。
型腔的布局與分流道的平衡
分流道的布置形式分為平衡式和非平衡式兩大類。平衡式是從主流道到各個(gè)型腔的分流道，其長(zhǎng)度、截面形狀和尺寸均對(duì)應(yīng)相等，這種設(shè)計(jì)可直接達(dá)到各個(gè)型腔的均衡進(jìn)料的目的，在加工時(shí)，應(yīng)保證各對(duì)應(yīng)部位的尺寸誤差控制在1%以內(nèi)；非平衡式是指由主流道到各個(gè)型腔的分流道的長(zhǎng)度可能不是全都對(duì)應(yīng)相等，為了打到各個(gè)型腔均衡進(jìn)料的目的就需要將澆口開(kāi)成不同的尺寸，采用這類分流道，在多型腔時(shí)可縮短流道的總長(zhǎng)度，但對(duì)于精度和性能要求不高的塑件不宜采用，因成型工藝不能很恰當(dāng)很完善地得到控制。
此次設(shè)計(jì)采用平衡式布置，故不再進(jìn)行澆口的平衡設(shè)計(jì)。
6．7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑膠熔體填充型腔時(shí)，必須是順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體排不干凈，一方面將會(huì)在塑件上產(chǎn)生氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋），同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低充填速度，因此設(shè)計(jì)型腔時(shí)必須考慮排氣問(wèn)題。有時(shí)在注射成型過(guò)程中，為保證型腔充填量的均勻及增加塑料熔體匯合處的熔接強(qiáng)度，還需要在塑料最后充填到的型腔部位開(kāi)設(shè)溢料槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。
排氣系統(tǒng)的作用是將型腔和澆注系統(tǒng)中的氣體順利地排出模具之外，基本方式有兩種，開(kāi)設(shè)排氣槽和利用模具零件的配合間隙自然排氣。再分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽還要考慮與其它結(jié)構(gòu)的布置問(wèn)題，故采用分型面的配合間隙自然地排氣，其間隙值通常在0.01~0.03mm的范圍內(nèi)，以不產(chǎn)生溢料為限。
7 成型零件的設(shè)計(jì)
成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常有凹模、型芯、各種成形桿和成形環(huán)。
模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的計(jì)算，塑料模具型腔在成型過(guò)程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過(guò)小，可能因強(qiáng)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(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚，尤其對(duì)于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定型腔壁厚和底板厚度。
注射模具的成型零件是指構(gòu)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(nèi)表面，成型桿用以形成制品的局部細(xì)節(jié)。成形零件作為高壓容器，其內(nèi)部尺寸、強(qiáng)度、剛度，材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模具質(zhì)量和壽命的重要因素。
設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(jié)構(gòu)、進(jìn)澆點(diǎn)、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計(jì)算成型零件的工作尺寸，從機(jī)加工工藝角度決定型腔各零件的結(jié)構(gòu)和其他細(xì)節(jié)尺寸，以及機(jī)加工工藝要求等。此外由于塑件融體有很高的壓力，因此還應(yīng)該對(duì)關(guān)鍵成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。
在工作狀態(tài)中，成型零件承受高溫高壓塑件熔體的沖擊和摩擦。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸和表面。在開(kāi)模和脫模時(shí)需要克服于塑件的粘著力。在上萬(wàn)次、甚至上幾十萬(wàn)次的注射周期，成型零件的形狀和尺寸精度、表面質(zhì)量及其穩(wěn)定性，決定了塑件制品的相對(duì)質(zhì)量。成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力，作為高壓容器，它的強(qiáng)度和剛度必須在容許范圍內(nèi)。成型零件的結(jié)構(gòu)，材料和熱處理的選擇及加工工藝性，是影響模具工作壽命的主要因素。
7．1 成型零件的結(jié)構(gòu)形式成型零件的選材
對(duì)于模具鋼的選用，必需要符合以下幾點(diǎn)要求：
1、機(jī)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(dá)到鏡面，Ra≤0.05μm。要求鋼材硬度在HRC35～40為宜。過(guò)硬表面會(huì)使拋光困難。鋼材的顯微組織應(yīng)均勻致密，極少雜質(zhì)，無(wú)疵斑和針點(diǎn)。
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(yīng)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(yīng)使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長(zhǎng)期保持型腔的尺寸精度，達(dá)到所計(jì)劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。
4、具有耐腐蝕性。對(duì)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。
根據(jù)上述條件，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)件手冊(cè)推薦使用45鋼，故采用此鋼種。因?yàn)樗芗纫蟛⒉桓摺?
7．2 成型零件的計(jì)算
1．凹模徑向尺寸計(jì)算
凹模徑向尺寸的計(jì)算采用平均尺寸法，公式如下：
LM=[(1+SCP)LS - ]+
式中 ——凹模徑向尺寸（mm）；
——塑件的平均收縮率（HDPE收縮率為1.5%～3.0％，平均收縮率為2.25%）；
——塑件徑向公稱尺寸（mm）；
——塑件公差值(mm)（3/4項(xiàng)系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化，一般在0.5～0.8之間）；
——凹模制造公差（mm）(對(duì)于中小型塑件取δz=1/4Δ)。
相應(yīng)的尺寸有:
表 7-1 凹模徑向尺寸
塑件尺寸LS
型腔尺寸LM
2．凹模深度尺寸計(jì)算
凹模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：
式中 ——凹模深度尺寸（mm）；
——塑件高度公稱尺寸（mm）；
2/3項(xiàng)，有的資料介紹系數(shù)為0.5；其他符號(hào)意義同上。
表 7-2 凹模深度尺寸
塑件高度HS
型腔深度HM
3．型芯徑向尺寸,公式如下
LM=[(1+SCP)LS + ]-
——型芯徑向尺寸（mm）；
——塑件基本尺寸（mm）。
表 7-3型芯徑向尺寸
塑件尺寸LS
型芯尺寸LM
4.型芯高度尺寸，公式如下：
HM=[(1+SCP)HS + ]-
HM——型芯高度尺寸（mm）； HS——塑件孔深度尺寸（mm）；其余符號(hào)同上。
表 7-4型芯高度尺寸
塑件孔深HS
型芯高度HM
7．3 成型零件鋼材的選用
保持架生產(chǎn)批量為中批量生產(chǎn)。應(yīng)選用耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度都較好的鋼材，并且機(jī)械加工性能和拋光性能良好。因此模具型芯采用耐磨性較好的Cr12MoV，淬火后硬度達(dá)到54HRC ～ 58HRC；型腔采用拋光性能較好的CrWMn，淬火后硬度達(dá)到54HRC ～ 58HRC；小凸模與異型凸模采用耐磨性較好的Cr12，淬火后硬度達(dá)到54HRC ～ 58HRC。其他板料用45鋼調(diào)質(zhì)，表面硬度達(dá)230-270HB即可。
7．3．1 磨損后增大的尺寸計(jì)算
根據(jù)尺寸計(jì)算公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算，式中
S—塑料的平均收縮率
Ls—塑件外徑尺寸 x—修正系數(shù)（取0.75） δz—制造公差（取△/5）
表 7-5 型芯磨損后增大的尺寸
制件尺寸Ls或Hs
計(jì)算公式及過(guò)程
型腔尺寸Lm或Hm
7．3．2 磨損后減小的尺寸計(jì)算
根據(jù)尺寸計(jì)算公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算，式中
S—塑料的平均收縮率
Ls—塑件外徑尺寸 x—修正系數(shù)（取0.75） δz—制造公差（取△/5）
表 7-6 型芯磨損后減小的尺寸
制件尺寸Ls或Hs
計(jì)算公式及過(guò)程
型腔尺寸Lm或Hm
7．3．3 磨損后不變的尺寸計(jì)算
根據(jù)尺寸計(jì)算公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算，式中
S—塑料的平均收縮率
Cs—塑件外徑尺寸 δz—制造公差（取△/5）
表 7-6 型芯磨損后不變的尺寸
制件尺寸Ls或Hs
計(jì)算公式及過(guò)程
型腔尺寸Lm或Hm
7．4 成型零件強(qiáng)度及支撐板厚度的計(jì)算
7．4．1 成型零件側(cè)壁厚度
按照組合式圓形型腔凹模進(jìn)行計(jì)算。
式中r—型腔內(nèi)壁半徑（r=34mm）
δp—許用變形量
型腔側(cè)壁采用嵌件，嵌件單邊壁厚21mm。兩腔壁之間受力是大小相等、方向相反的，不會(huì)產(chǎn)生變形，因此兩型腔之間壁厚只要滿足設(shè)計(jì)要求即可。而模板比型腔分布尺寸大得多（(400-254)/2=73>45.27），所以完全滿足強(qiáng)度和剛度要求。
7．4．2 支撐板厚度
支撐板厚度和所選模架兩墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)前面的型腔布置，模架采用400×400標(biāo)準(zhǔn)模架系列的范圍之內(nèi)，墊塊之間的跨度大約有270mm左右，根據(jù)型腔布置及型芯對(duì)支撐板的壓力，就可計(jì)算得到支撐板的厚度，即
式中 δp—支撐板剛度計(jì)算許用變形量，
L—兩墊塊之間的距離（≈140）；
L1—支撐板長(zhǎng)度，取400mm；
l1、l2—5個(gè)型芯投影到支撐板上的面積
單件型芯所受壓力的面積為
5個(gè)型芯投影到支撐板上的面積為
l1×l2= 4 A1 + A2 = 3733.46 mm2
支撐板推薦的墊板厚度為32mm～63mm，取50mm的墊板厚度。
8 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用
為了加快模具制造進(jìn)度，節(jié)約時(shí)間、降低成本應(yīng)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)模架，但考慮到此次模具的型腔布置形式，標(biāo)準(zhǔn)模架并不能很好的滿足要求，故自己設(shè)計(jì)模架，但基本零件仍選用標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)中的零件。
標(biāo)準(zhǔn)件包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專用標(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)件如澆口套、推桿、推管、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機(jī)構(gòu)及精密定位用標(biāo)準(zhǔn)組件等。
模架上要有統(tǒng)一的基準(zhǔn)，所有零件的基準(zhǔn)應(yīng)從這個(gè)基準(zhǔn)推出，并在模具上打出相應(yīng)的基準(zhǔn)標(biāo)記。一般定模座板與定模固定板要用銷釘定位；動(dòng)、定模固定板之間通過(guò)導(dǎo)向零件定位；脫出固定板通過(guò)導(dǎo)向零件與動(dòng)?；蚨９潭ò宥ㄎ?；模具通過(guò)澆注套定位圈與注射機(jī)的中心定位孔定位；動(dòng)模墊板與動(dòng)模固定板不需要銷釘精確定位；墊快不需要與動(dòng)模固定板用銷釘精確定位；頂出墊板不需與頂出固定板用銷釘精確定位。
模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應(yīng)光潔，加涂防銹油。
8．1 定模座板
模板B 430×410×25 GB/T 4169.8-2006
澆口套固定孔與其為H7/k6過(guò)渡配合；
通過(guò)6個(gè)M12×30的內(nèi)六角螺釘與定模板連接；
墊板主要是用在導(dǎo)套后面防止定模座板受到?jīng)_擊變形。
8．2 定模板
模板 A 380×410×50 GB/T 4169.8-2006
其導(dǎo)柱固定孔與導(dǎo)柱為H7/k6過(guò)渡配合。
8．3 動(dòng)模座板
模板 B 430×410×30 GB/T 4169.8-2006
用于固定型芯（凸模）、導(dǎo)套。為了保證凸?；蚱渌慵潭ǚ€(wěn)固，固定板應(yīng)有一定的厚度，并有足夠的強(qiáng)度，一般用45鋼或Q235A制成，硬度為230~270HB。
通過(guò)6個(gè)M16×120的內(nèi)六角螺釘與定模板連接(中間連接著墊塊、支承板、小型芯固定板)；
8．4 動(dòng)模板
模板 A 380×410×60 GB/T 4169.8-2006
8．5 支承板
選一塊模板做墊板。 模板 A 150×230×20 GB/T 4169.8-2006
墊板是蓋在固定板上面或墊在固定板下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、導(dǎo)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。一般采用45鋼，經(jīng)熱處理235HB或50鋼、40Cr、40MnB等調(diào)質(zhì)235HB，或結(jié)構(gòu)鋼Q235～Q275。還起到了支承板的作用，其要承受成型壓力導(dǎo)致的模板彎曲應(yīng)力。
8．6 墊塊
110×410×70 GB/T 4169.6-2006
1、主要作用：在動(dòng)模座板與動(dòng)模墊板之間形成頂出機(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。
2、結(jié)構(gòu)型式：可為平行墊塊、拐角墊塊。（該模具采用平行墊塊）。
3、墊塊一般用45鋼制造。
4、模具組裝時(shí)，應(yīng)注意左右兩墊塊高度一致，否則由于負(fù)荷不均勻會(huì)造成動(dòng)模板或者細(xì)小的推桿等損壞。
8．7 推桿固定板
推桿固定板 230×410×20 GB/T 4169.7-2006
8．8 推板
推板 230×410×25 GB/T 4169.7-2006
9 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
塑料注射模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功能是保證其動(dòng)模部分和其定模部分在模具工作時(shí)，能夠進(jìn)行正確的導(dǎo)向與定位。不僅如此，有的比較精密的模具，為了保證頂出機(jī)構(gòu)平穩(wěn)地工作，不使塑件在頂出的過(guò)程中產(chǎn)生變形等質(zhì)量問(wèn)題，還在頂出機(jī)構(gòu)中設(shè)置了導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)套定位和錐面定位兩種形式，一般都是采用導(dǎo)柱導(dǎo)向與定位。
9．1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用
1.導(dǎo)向作用
2.定位作用
3.增加了相關(guān)模具零件的強(qiáng)度
9．2 導(dǎo)向結(jié)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)蚩拷吘壍牟课?，其中心至模具邊緣?yīng)有足夠的距離，一般是導(dǎo)柱直徑的1.5~2.5倍，以保證模具的強(qiáng)度，防止導(dǎo)柱和導(dǎo)套壓入后變形；
2、該模具采用2根導(dǎo)柱，為防止模具安裝時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)，故采用不等直徑的導(dǎo)柱布置在動(dòng)模板中心線的兩側(cè)。
3、導(dǎo)套安裝在動(dòng)模板對(duì)應(yīng)于導(dǎo)柱的位置；
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)制有承屑板，即可削去一個(gè)面或在導(dǎo)套的孔口倒圓角；
5、各導(dǎo)柱、導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行；
6、在合模時(shí)，應(yīng)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；
7、當(dāng)動(dòng)定模板采用合并加工時(shí)，可確保同軸度要求。
9．3 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
1、該模具采用帶頭導(dǎo)柱，且不加油槽；
2、導(dǎo)柱導(dǎo)向部分呢的長(zhǎng)度必須比凸模端面高度高出8～12mm，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔；
3、為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的端部常做成錐臺(tái)形或半球形；
4、導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來(lái)確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度。根據(jù)下表選擇兩根導(dǎo)柱如下：
帶頭導(dǎo)柱 16×60×30 GB/T 4169.4-2006
帶頭導(dǎo)柱 20×60×30 GB/T 4169.4-2006
表9-1 導(dǎo)柱直徑與模板外形尺寸關(guān)系
模板外形尺寸
≤150
150~200
200~250
250~300
300~400
導(dǎo)柱直徑D/mm
≤16
16~18
18~20
20~25
25~30
模板外形尺寸
400~500
300~600
200~250
600~800
1000
導(dǎo)柱直徑D/mm
30~35
35~40
18~20
60
≥60
5、導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/k6、H7/m6配合。導(dǎo)柱導(dǎo)向部分與相應(yīng)的導(dǎo)向孔按H7/g6或H8/f7、H8/h7的間隙配合形式；
6、導(dǎo)柱固定部分的表面粗糙度為Ra=0.8μm,工作部分的表面粗糙度為Ra=0.4μm；
7、導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯。多采用20鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8、T10A經(jīng)淬火處理，硬度50~55HRC。
9．4 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
1、結(jié)構(gòu)形式：采用帶頭導(dǎo)套（Ⅱ型），導(dǎo)套的固定孔與導(dǎo)柱的固定孔可以同時(shí)鉆，再分別擴(kuò)孔，以保證其配合精度；
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)套孔的滑動(dòng)部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為Ra0.4μm。導(dǎo)套外徑按H7/m6或H7/k6配合鑲?cè)肽０澹?
4、導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?
導(dǎo)套配合導(dǎo)柱選擇：帶頭導(dǎo)套 16×20 GB/T 4169.3-2006
帶頭導(dǎo)套 20×20 GB/T 4169.3-2006
10 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
從線圈輪的結(jié)構(gòu)以及確定的分型面的位置，可以看出線圈的內(nèi)通孔需要設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)成型。
10．1 結(jié)構(gòu)形式的確定
由于線圈輪尺寸較小，抽芯距較?。咨?4mm），本次設(shè)計(jì)選用做常用的斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、安全可靠。
10．2 斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯力的計(jì)算
1. 抽芯距的計(jì)算
將側(cè)型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模位置所移動(dòng)的距離稱為抽芯距離S抽。
S抽=h+（2~3）mm=14+2mm=16mm （10-1）
式中S抽是抽芯距離，h是塑件側(cè)孔深度。
2. 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)抽芯力的計(jì)算
抽芯力是指塑件處于脫模狀態(tài)，需要從與開(kāi)模方向有一交角的方位抽出型芯所克服的阻力。原材料確定時(shí)，抽芯力的大小與模具結(jié)構(gòu)和塑件外形有密切的關(guān)系，由于側(cè)型芯截面為矩形，，按厚壁塑件計(jì)算抽芯力F抽：
(10-2)
式中：F抽是抽芯力，E是塑料的彈性模量（2900MPa），S是塑料成型的平均收縮率（0.6%） ，t是塑件壁厚（mm），L是被包型芯的長(zhǎng)度（14mm），μ是塑件泊松比0.32， 是脫模斜度（0.5°），f是塑料與剛才之間的摩擦因數(shù)（取0.45），r是型芯的平