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齊齊哈爾大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目 松花江P-L型面包車組合儀表罩單型腔
院（系）
專業(yè)班級(jí)
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
成 績(jī)
2006 年 6 月 10 日
齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙
摘要
塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)注塑模具的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)提出了質(zhì)量好、制造精度高、研發(fā)周期短等越來越高的要求，能否適應(yīng)這種需求已成為模具生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。本文介紹了塑件松花江P-L型組合儀表罩的成型工藝，及模具成型結(jié)構(gòu)對(duì)塑件質(zhì)量的影響，總裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、模具成型部分、頂出系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過對(duì)模具結(jié)構(gòu)方案、模具工作過程以及加工注意事項(xiàng)的詳細(xì)分析與論述，力圖讓讀者了解注射模的設(shè)計(jì)程序。通過思考，采用延遲開模側(cè)抽及組合傳動(dòng)器方式，合理解決了動(dòng)、定模上都有側(cè)向抽芯及整體式傳動(dòng)器致使開摸行程過大的問題。
關(guān)鍵詞：CAD/CAE/CAM 注射模 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 延遲開模
Abstract
Some higher demands such as high quality, high precision, short time of R&D and so on were put forward since the rapid development of plasticin dustry, whether they can adapt to these requirements has becoming an important factor for the development of molding producer. The application of CAD/CAE/CAM greatly promote the development of molding industry in our count Introduce plastic molding technique of the Songhua River P-L type shapingcraft in this paper ,and give mould shaping structural influence on moulding a quality, assembly design , mould shaping part , carry system of producing and pour the systematic design of structure. Through to particularly analyzing and discussing the mold’s plans and structures, working process and processing notices, try hard to let reader understand that inject designing program of the mold. Through thinking deeply, of working principle adopt delay make mould side release and make hammer mechanism actuator way up, reasonably solve , move , make mould have side direction smoke core and integral hammer mechanism actuator cause , turn on , touch journey too big problem rationally.
Key Words: CAD/CAE/CAM Core-pulling structure Injection mold Retards the mold
II
目 錄
摘 要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 緒論 1
1.1 選題的依據(jù)和意義 1
1.2 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 2
1.2.2 國(guó)外現(xiàn)狀 4
1.2.3 存在問題和主要差距 5
1.3 本課題的發(fā)展展望 6
第2章 方案分析與論證 8
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 8
2.2 塑件分析 8
2.3 設(shè)備的選擇 9
2.4 設(shè)計(jì)依據(jù) 12
2.5 擬定模具結(jié)構(gòu)方案 13
2.6 方案論證 14
第3章 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
3.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16
3.1.1 澆注系統(tǒng)的總體構(gòu)成 16
3.1.2 主流道設(shè)計(jì) 16
3.1.3 分流道設(shè)計(jì) 18
3.1.4 澆口設(shè)計(jì) 19
3.1.5 冷料穴設(shè)計(jì) 20
3.1.6 分型面的設(shè)計(jì) 21
3.1.7 排氣槽的設(shè)計(jì) 22
3.2 成型部分及零部件設(shè)計(jì) 23
3.2.1 型腔數(shù)的確定 23
3.2.2 一般凹凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
3.2.3 成型零件工作尺寸 24
3.2.4 型腔壁厚計(jì)算 26
3.3 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
3.3.1 脫模機(jī)構(gòu)的構(gòu)成與功能 29
3.3.2 取出機(jī)構(gòu)的方式設(shè)計(jì) 30
3.3.3 脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 30
3.3.4 塑件的脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 34
3.3.5 澆注系統(tǒng)凝料的脫出部件設(shè)計(jì) 38
3.3.6 拉料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 39
3.4 側(cè)向抽芯及合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 40
3.4.1 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 40
3.4.2 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 46
3.5 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 49
3.5.1 冷卻裝置設(shè)計(jì)分析 50
3.5.2 冷卻裝置的理論計(jì)算 50
3.5.3 冷卻回路的布置 53
第4章 模體設(shè)計(jì)與支承連接零件設(shè)計(jì)選擇 56
4.1 模體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 56
4.2 支承與連接零件 58
4.2.1 支承件 58
4.2.2 連接零件 59
4.3 其他零件 60
設(shè)計(jì)小結(jié) 63
致謝 64
參考文獻(xiàn) 65
IV
第1章 緒論
1.1 選題的依據(jù)和意義
畢業(yè)實(shí)習(xí)期間，我利用四周的時(shí)間在河北興林車身制造集團(tuán)有限公司實(shí)習(xí)。通過觀察、詢問及老師的指導(dǎo)對(duì)模具設(shè)計(jì)制造有了近一步的了解。鑒于此，畢業(yè)設(shè)計(jì)以松花江P-L型組合儀表罩為塑件，進(jìn)行注塑模設(shè)計(jì)。
模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備之一，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要的基礎(chǔ)工業(yè)，模具設(shè)計(jì)與制造水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家綜合制造能力的重要標(biāo)志，決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。注塑模在塑料模具中用量最大、涉及面廣，約占整個(gè)塑料成型模具的60%，注塑模CAD/CAE/CAM技術(shù)是提高注塑成型效率和質(zhì)量的最有效的途徑。在當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，時(shí)間就是市場(chǎng)，時(shí)間就是企業(yè)的生命注塑模CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用可顯著提高塑料產(chǎn)品和塑料模具的設(shè)計(jì)、制造效率，提高設(shè)計(jì)制造質(zhì)量，減少試模、修模時(shí)間，從而縮短從塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、模具制造到進(jìn)行產(chǎn)品模塑生產(chǎn)的整個(gè)周期。國(guó)內(nèi)外近幾年公布的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，國(guó)外采用CAD/CAE/CAM技術(shù)所取得的平均經(jīng)濟(jì)效率普遍提高，其中設(shè)計(jì)時(shí)間縮短了50%、制造時(shí)間縮短了30%、成本下降了10%、塑料原料節(jié)省了7%.
眾所周知，注塑模具的總體方案設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性，它所涉及到的知識(shí)也是多領(lǐng)域的。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，一般都是由富有經(jīng)驗(yàn)的模具設(shè)計(jì)師根據(jù)多年積累起來的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)新設(shè)計(jì)出來的塑料產(chǎn)品提出其模具的總體結(jié)構(gòu)的設(shè)想，確定模具型腔參數(shù)、設(shè)計(jì)流道和澆口等，然后由制造工程師進(jìn)行工藝規(guī)劃，最后交付車間進(jìn)行模具加工，加工裝配后進(jìn)行試模，根據(jù)所得到的試件對(duì)模具的設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。
注射模尤其是復(fù)雜的汽車內(nèi)部制件在國(guó)外已普遍采用CAD/CAE/CAM設(shè)計(jì)制造集成系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了注塑模設(shè)計(jì)、制造的一體化、集成化。一個(gè)國(guó)家模具生產(chǎn)能力的強(qiáng)弱，水平的高低，尤其是能否采用CAD/CAE/CAM設(shè)計(jì)制造集成系統(tǒng)先進(jìn)設(shè)計(jì)制造集成系統(tǒng)已直接影響著許多工業(yè)部門的新產(chǎn)品的開發(fā)和舊產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高。采用模具生產(chǎn)制件具有生產(chǎn)效益高、質(zhì)量好、切削少、節(jié)約能源和原材料、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。模具成型已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，已成為多種成型工藝中最有潛力的發(fā)展方向。而注塑模又是模具生產(chǎn)中采用最普遍的方法。
1.2 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
1.2.1 國(guó)外現(xiàn)狀
近二十多年間，國(guó)外注塑模CAD/CAE/CAM技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。20世紀(jì)60年代中期英國(guó)、美國(guó)、加拿大的學(xué)者就開始了有關(guān)塑料熔體在模具型腔內(nèi)流動(dòng)和冷卻的基礎(chǔ)研究。70年代己開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)熔融塑料在圓形、管形和長(zhǎng)方形型腔內(nèi)的流動(dòng)情況進(jìn)行分析。塑料流變學(xué)、幾何造型技術(shù)、數(shù)控加工及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展有利地推動(dòng)了注塑模CAD/CAE研究的深入，由最初的CAD技術(shù)和CAM技術(shù)以圖紙為媒介傳遞信息向CAD/CAM/CAM一體化方向發(fā)展。80年代初，人們成功地采用有限元法分析三維型腔的流動(dòng)過程，使設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，在模具制造前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和修改，以減少試模時(shí)間，提高模具質(zhì)量。由于CAD/CAE技術(shù)對(duì)提高模具和產(chǎn)品質(zhì)量、加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的巨大作用，許多國(guó)家的政府部門和科研機(jī)構(gòu)投入了大量的人力、物力進(jìn)行研究。80年代中期注塑模CAD/CAE/CAM進(jìn)入實(shí)用階段，出現(xiàn)了許多商品化注塑模CAD/CAE/CAM軟件，比較著名的有:
(1)澳大利亞MODLFLOW公司研制的注塑模CAE系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括流動(dòng)和保壓分析軟件MF/Flow、冷卻分析軟件MF/Cool和翹曲分析軟件MF/Warp;
(2)美國(guó)PSP公司的IMES專家系統(tǒng)，能幫助模具設(shè)計(jì)人員用專家的知識(shí)解決注塑模的質(zhì)量問題;
(3)美國(guó)PTC公司的機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件Pro/Engineer;
(4)美國(guó) AC-Tech公司推出的注塑模CAE系統(tǒng)C-MOLD;
(5)IBM公司和達(dá)索公司共同推出的新一代工業(yè)先進(jìn)水平軟件CATIA;
(6)美國(guó)EDS公司集設(shè)計(jì)、工程及制造系統(tǒng)于一體的UG軟件，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、通用機(jī)械及模具等領(lǐng)域:
(7)美國(guó)SDRC公司的I-DEAS;美國(guó)CV公司的CADDS，其產(chǎn)品包括機(jī)械設(shè)計(jì)、分析、加工、土木、建筑、化工管道及機(jī)電一體化設(shè)計(jì)等領(lǐng)域;
(8)美國(guó)GRAFTEK公司的注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括二維流動(dòng)分析軟件SIMUFLOW、三維流動(dòng)分析軟件SIMUFLOW3D、冷卻分析軟件SIMUCOOL及幾何造型和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件OPTIMOLD。其中，二維和三維流動(dòng)分析軟件直接利用了Cornell大學(xué)CIMP的科研成果;
(9)美國(guó)和意大利的P&C的CAD/CAM軟件TMCONCEPT。該系統(tǒng)包括材料選擇(TMC-MS )、成型工藝參數(shù)和模具費(fèi)用優(yōu)化(TMC-MCO).流動(dòng)模(TMC-FA )、型腔設(shè)計(jì)(TMC-CSE)及冷卻分析(TMC-MTA )共五個(gè)程序包:
(10)美國(guó)PRIME-CALMA公司的注塑模設(shè)計(jì)制造軟件包。該系統(tǒng)以兒何造型軟件DDM/PRISM為主，集成了流動(dòng)和冷卻分析軟件、模架選擇軟件Polymold以及多軸曲面數(shù)控軟件DDM-NC;
(II)德國(guó)IKV研究所的CAD-MOULD系統(tǒng)，可用于注塑模流動(dòng)分析、冷卻分析、力學(xué)性能校核。
注射模尤其是復(fù)雜的汽車內(nèi)部制件在國(guó)外已普遍采用CAD/CAE/CAM設(shè)計(jì)制造集成系統(tǒng)。采用CAD/CAE/CAM（UG）設(shè)計(jì)制造模具可在短期內(nèi)完成對(duì)塑件產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)、復(fù)雜型腔三維造型和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、復(fù)雜型腔的數(shù)控加工編程；實(shí)現(xiàn)對(duì)塑件制品在成型過程中流動(dòng)、冷卻、壓實(shí)等過程的定量分析和模擬仿真，以及一體化、網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
1.2.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
我國(guó)在注塑模CAD技術(shù)開發(fā)研究與應(yīng)用方面起步較晚。從20世紀(jì)80年代中期開始，國(guó)內(nèi)部分大中型企業(yè)先后引進(jìn)了一些國(guó)外知名度較高的注塑模CAD系統(tǒng)。同時(shí)，某些高等學(xué)校和科研院所也開始了注塑模CAD系統(tǒng)的研制與開發(fā)工作。我國(guó)注塑模CAD/CAE研究始于70年代末，發(fā)展較為迅速。多年來，我國(guó)對(duì)注塑模設(shè)計(jì)制造技術(shù)及其CAD的開發(fā)應(yīng)用十分重視，在“八五”期間，這方面安排了“大型薄壁深腔注塑模具制造技術(shù)”、“多型腔小模數(shù)齒輪精密模具制造技術(shù)”和“實(shí)用CAD/CAM技術(shù)在精密注塑模制造中的應(yīng)用”等國(guó)家重點(diǎn)企業(yè)技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目，還安排了國(guó)家“八五” 重點(diǎn)科技公關(guān)項(xiàng)目“塑料注塑模CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)研究”。這些項(xiàng)目的成果對(duì)促進(jìn)我國(guó)注塑模CAD技術(shù)的迅速發(fā)展起了重要作用，使我國(guó)注塑模CAD技術(shù)及應(yīng)用水平很快提高。華中理工大學(xué)是國(guó)內(nèi)較早自行開發(fā)研究注塑模CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)的單位。自20世紀(jì)80年代中期開始，就在注塑模流動(dòng)分析模擬和冷卻分析模擬的研制方面進(jìn)行了多年的研究與開發(fā)工作，推出了塑料注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)HSC-1。該系統(tǒng)包括塑件三維形狀輸入、流動(dòng)模擬、冷卻分析、型腔強(qiáng)度與剛度校核及模具圖設(shè)計(jì)與繪制等功能，在一些企業(yè)單位應(yīng)用，取得較好結(jié)果，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)商品化。在“八五”期間，由北京航空航天大學(xué)、華中理工大學(xué)、四川聯(lián)合大學(xué)等單位聯(lián)合進(jìn)行了國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)課題“注塑模CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)”，并于1996年通過鑒定，部分成果己投入實(shí)際應(yīng)用。目前出現(xiàn)的擁有自主版權(quán)的軟件有一一華中理工大學(xué)開發(fā)的塑料注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)HSC2.0,鄭州工業(yè)大學(xué)研制的Z-MOLD分析軟件等。浙江大學(xué)基于工作站的UG-11系統(tǒng)開發(fā)出精密注塑模CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)。
我國(guó)以上成果都已達(dá)到較高水平，但能成熟運(yùn)用CAD/CAE/CAM的用戶屈指可數(shù)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開發(fā)能力，隨著我國(guó)加入WTO，我國(guó)模具工業(yè)尤其是汽車模具的發(fā)展將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
我國(guó)的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注。“模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識(shí)。目前，全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)。我國(guó)對(duì)模具工業(yè)的重視程度也提上日程。1998年3月，國(guó)務(wù)院頒發(fā)的《關(guān)于當(dāng)前工業(yè)技術(shù)改造政策重要的決定》中，模具被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位，生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位。隨后的1999年和2002年，在國(guó)家計(jì)委和科技部發(fā)布的《當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》、《當(dāng)前國(guó)家優(yōu)先鼓勵(lì)發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)指南（目錄）》及《當(dāng)前國(guó)家鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》中，模具都被列入其中。這些都說明了模具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中地位[12]。
1.2.3 存在問題和主要差距
目前，我國(guó)模具總量雖然已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，模具水平也有了很大提高，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，也要比加拿大、英國(guó)、西班牙、葡萄牙、韓國(guó)、新加坡等國(guó)家落后。存在的問題和差距主要表現(xiàn)為以下五方面：
(1)總量供不應(yīng)求，國(guó)內(nèi)的模具自己率只有70%左右。其中，中低檔模具供過于求。中高檔模具自己率僅50%。
(2)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)不合理。國(guó)內(nèi)模具生產(chǎn)廠中自產(chǎn)自己率達(dá)60%，而國(guó)外70%以上為商品模具；屬大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽模具的比例不足30%，而國(guó)外大50%以上。進(jìn)出口之比2004年為3.7∶1，實(shí)進(jìn)口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量最大的國(guó)家。
(3)模具產(chǎn)品水平要比國(guó)際水平低很多，而許多模具的生產(chǎn)周期卻比國(guó)際水平長(zhǎng)。
(4)開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。國(guó)內(nèi)，每個(gè)職工平均每年制造1萬美元左右，而國(guó)外每個(gè)職工每創(chuàng)造15~20（甚至25~30）萬美元。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。
1.3 本課題的發(fā)展展望
我國(guó)的模具CAD/CAE技術(shù)發(fā)展己取得了不少成績(jī)，但與國(guó)際水平仍有相當(dāng)差距。目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展仍處于高速發(fā)展時(shí)期，經(jīng)濟(jì)全球化日趨明顯，為我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展提供了良好的國(guó)際條件和機(jī)遇。一方面，是國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)尤其是汽車模具將繼續(xù)高速發(fā)展；另一方面，國(guó)際上已有將模具制造向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具采購(gòu)也日益增長(zhǎng)。結(jié)合國(guó)外注塑模CAD / CAE / CAM的最新研究成果和我國(guó)注塑模技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出進(jìn)一步研究設(shè)想:
(1)標(biāo)準(zhǔn)化
建立了標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，利用CAD/CAE系統(tǒng)建立非標(biāo)準(zhǔn)零件數(shù)據(jù)庫(kù)。非標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)中存放的零件，雖然與設(shè)計(jì)所需結(jié)構(gòu)不盡相同，但利用系統(tǒng)自身的建模技術(shù)可以方便地進(jìn)行修改，從而加快設(shè)計(jì)過程。
(2)集成化
模具CAD/CAE技術(shù)與CAM技術(shù)密切相連，組成一個(gè)有機(jī)的整體將會(huì)為產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計(jì)提供全部的信息，從而方便、快捷地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程。在一體化摸具CAD/CAE/CAM環(huán)境下，不必等待產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)完成后就開始設(shè)計(jì)、制造模具。只要產(chǎn)品的幾何模型(產(chǎn)品CAD)一經(jīng)確定，就可以對(duì)模具進(jìn)行初步設(shè)計(jì)(模具CAD)。
(3)網(wǎng)絡(luò)化
隨著模具工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，要做到資源信息共享與交換等，網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)的發(fā)展是必然的。隨著局域網(wǎng)Internet/Intran et/Extranet網(wǎng)的進(jìn)一步拓展，還可以實(shí)現(xiàn)異地操作與數(shù)據(jù)交換。
(4)智能化
更多地將人工智能技術(shù)引入注塑模CAD/CAE中，通過虛擬專家來處理模具設(shè)計(jì)、制造中的問題。專家系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)模塊、知識(shí)庫(kù)模塊和控制模塊。專家系統(tǒng)可以自動(dòng)產(chǎn)生設(shè)計(jì)方案，對(duì)方案進(jìn)行最優(yōu)評(píng)價(jià)和選擇，并對(duì)模具設(shè)計(jì)制造提供全方位的過程響應(yīng)和處理，從而提高系統(tǒng)的實(shí)用性和自動(dòng)化程度。
因此，展望未來，國(guó)際、國(guó)內(nèi)的模具市場(chǎng)總體發(fā)展趨勢(shì)前景非常好，預(yù)計(jì)中國(guó)模具工業(yè)將在良好的市場(chǎng)環(huán)境下繼續(xù)得到高速發(fā)展，我國(guó)不但成為模具制造大國(guó)，而且會(huì)成為模具制造強(qiáng)國(guó)。
第2章 方案分析與論證
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)
設(shè)計(jì)題目：松花江P-L型面包車組合儀表罩單型腔注塑模設(shè)計(jì)
2.2 塑件分析
1. 塑件外形分析
該塑件為組合儀表罩，外表多為曲面組成，壁厚為2.5mm。具體示圖如圖2-1所示：
圖2-1 塑件視圖
2. 塑件的尺寸、公差及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)
(1)塑件簡(jiǎn)圖見圖2-1所示。塑件要求為一般精度，4級(jí)，則尺寸公差取1.0mm.
(2)塑件模具設(shè)計(jì)以左側(cè)端面及下端面為基準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3. 塑件所用塑料名稱、性能及工藝參數(shù)
塑件選用材料為 ABS ，ABS的吸濕性和對(duì)水分子的敏感性很大，加工前必須進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱。ABS的溫度與熔融黏度的關(guān)系比較獨(dú)特，有別與其它塑料。在熔化過程中溫度升高時(shí)，其熔融黏度實(shí)際降低很小，當(dāng)一旦達(dá)到塑化溫度（適宜加工的溫度范圍）如果繼續(xù)盲目升溫，必然導(dǎo)致耐熱性不太高的ABS的熱降解反而使熔融黏度增大。具體參數(shù)如下：
密度（g/cm3）：1.03~1.07 (取1.05)
收縮率（%）： 0.4~0.7 （取0.5%）
模具溫度（oC）：75~85 （取80）
料筒溫度（oC）：150~200
噴嘴溫度（oC）：170~180
4. 塑件結(jié)構(gòu)要素
(1)塑件脫模斜度：對(duì)ABS塑料而言，
型芯：35ˊ~1o （取40ˊ）
型腔：40ˊ~1o20ˊ（取1o）
(2)圓角：為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善充模特性，轉(zhuǎn)角處采用圓角過渡。 R（0.2~0.5） （取0.3）
2.3 設(shè)備的選擇
1. 注塑機(jī)選擇的依據(jù)
(1)最大注塑量：
(2-1)
×()=103.5cm3
由于本制件屬薄壁而且形狀相對(duì)比較復(fù)雜所以最大注射量利用系數(shù)取K取0.6
(2)注塑壓力：因?yàn)樗芗螤钕鄬?duì)復(fù)雜，熔體流動(dòng)性好、壁薄、尺寸大，所以據(jù)經(jīng)驗(yàn)注塑壓力選100~140Mpa?即可。（取135 MPa）
(3)鎖模力：
塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積計(jì)算（投影簡(jiǎn)圖如圖2-2）：
圖2-2 投影簡(jiǎn)圖
塑件在分型面上的投影面積近似于圖中陰影面積，由圖可知
=658×354-(A1+A2+…+A7)
=232932-(1628+11659+…+8471)
=100313mm2
=×37×88=1628;
=×89×262=11659;
=80×165=13200;
=259×164=42476;
=×283×90=12735
=283×150=42450;
=43×197=8471;
澆注系統(tǒng)的投影面積計(jì)算（如圖2-3）：
圖2-3 澆注系統(tǒng)投影簡(jiǎn)圖
=45×8=360mm；
= + =100313+360=100673mm2；
=? (2-2)
=? =34.3×0.100673=3453.09kN；
式中 ——型腔壓力（MPa），查表得，34.3 MPa
——塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積。
(4)開模行程校核(S)：
=－ (2-3)
=－ =631＞＝＋＋＋+
＝＋＋＋+ (2-4)
=87+183+22+3+8
=303mm
式中 ——定模（凸模）型芯突出分型面的高度總和(㎜)；
——塑件及澆注系統(tǒng)在開模方向上的總投影高度
(㎜)；
—— 彈簧行程(㎜) ；
——取件的開模行程富裕量(㎜)；
——頂桿頂出富裕量(5~10mm)。 (取8mm)
綜上，選取SZ-4000/800臥式注塑機(jī)符合要求，其主要參數(shù)為：
最大注塑體積/cm3：2500
螺桿直徑/mm：110
注塑壓力/ MPa：150
注塑速率(g/s)：770
鎖模力/KN：8000
最大模具厚度/mm：1100
最小模具厚度/mm：600
定位孔直徑/mm：Φ250
噴嘴球半徑/mm：35
噴嘴口孔徑/mm：7
2.4 設(shè)計(jì)依據(jù)
（1）考慮塑件形狀及尺寸 面包車組合儀表罩的結(jié)構(gòu)與尺寸如圖2-1所示為弧形立體曲面板且背面有多個(gè)側(cè)凸具有一定的復(fù)雜性。
該組合儀表罩塑料制件用于松花江P-L型面包車。由于安裝在汽車駕駛室表露部位，故其表面質(zhì)量要求較高。曲面要求光順美觀。外形尺寸658mm×354mm×87mm其表面曲面遍布背面形狀復(fù)雜，并且有3個(gè)大徑16mm小徑6mm側(cè)抽深5mm的孔和四個(gè)5mm×1mm×1mm的矩形小孔。整個(gè)塑件型面的厚度為2.5mm。
（2）考慮材料性質(zhì) 制件選用ABS塑料成型，ABS是一種具有良好綜合性能的工程塑料，它具有聚苯乙烯的良好成型性、聚丁二烯的韌性、聚丙烯晴的化學(xué)穩(wěn)定性和表面硬度。其拉伸強(qiáng)度可達(dá)35-50MPa。ABS的耐氣候性是它的另一優(yōu)點(diǎn)，一般ABS制品的使用溫度范圍為40o～100oC。ABS塑料具有一定的吸濕性含水量為0.3%～0.8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），成型時(shí)會(huì)在制品上產(chǎn)生斑痕、云紋、氣泡等缺陷，故在注射前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。ABS熔體具有中等黏度特性，流動(dòng)性好，設(shè)定料溫在200o～240oC之間，模具溫度在60oC左右。（調(diào)試時(shí)確定具體溫度值）
2.5 擬定模具結(jié)構(gòu)方案
理想的模具結(jié)構(gòu)應(yīng)充分發(fā)揮成型設(shè)備的厚力（如合理的型腔數(shù)目和自動(dòng)化水平等），在絕對(duì)可靠的條件下使模具本身的工作最大限度地滿足塑件的工藝要求（如塑件的幾何形狀，尺寸精度，表面光潔度等）和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)要求（成本低，效率高。使用壽命長(zhǎng)，節(jié)省勞動(dòng)力等），由于影響因素很多，可先從以下幾方面做起：
(1)塑件成型。按塑件形狀結(jié)構(gòu)合理確定，其成型位置，同成型位置在程度上影響模具的復(fù)雜性。鑒于塑件外形及模具空間的充分利用，要用中間成型。
(2)行腔布置。根據(jù)塑件的形狀大小，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。尺寸精度，批量大小及模具制造的難易，成本高低等確定型腔的數(shù)量與排列方式。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)每增加一個(gè)型腔，塑件尺寸精度降低4%，此處根據(jù)塑件要求及設(shè)計(jì)任務(wù)要用單型腔。
(3)選擇分型面。分型面位置的選取要有利于模具加工、排氣、脫氣、脫模、塑件的表面質(zhì)量及工藝操作等。此方案中，依據(jù)塑件小孔的垂直方向?yàn)樨Q直方向作為最大分型面。
(4)確定澆注系統(tǒng) 包括主流道、分流道、冷料穴、澆口的形狀、大小和位置。主澆道的設(shè)計(jì)符合模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。由此單型腔、分流道以捷徑為原則逼近澆口。冷料井作成Z形以便于脫模。
(5)選擇脫模方式 考慮開模、分型的方法與順序，推桿的組合方式、合模導(dǎo)向與復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)置以及側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)和模具空間的成分利用，采用二次開模機(jī)構(gòu)。
(6)模溫調(diào)節(jié) 冷卻水道的形狀、尺寸與位置，特別是與模腔壁間的距離及位置關(guān)系。都影響塑件產(chǎn)品的質(zhì)量和成型周期。而考慮冷卻效果初步設(shè)想采用圓孔水道。
(7)確定主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸 考慮成型與安裝的需要及制造與裝配的可能，根據(jù)能選材料，通過理論計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定型腔、型芯、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿等重要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸以及安裝固定、定位、導(dǎo)向等方法。
(8)支承與連接 合理的將模具的各個(gè)組成部分通過支承塊、模板、銷釘、螺釘?shù)戎С信c連接零件，按使用與設(shè)計(jì)要求組合成一體，獲得模具的總體結(jié)構(gòu)[6]。
2.6 方案論證
通過對(duì)制件的形狀及模具結(jié)構(gòu)的影響因素考慮并參照有關(guān)模具結(jié)構(gòu)等資料現(xiàn)列出4個(gè)方案供討論論證其可行性及各自優(yōu)缺點(diǎn)并確定設(shè)計(jì)方案。
方案1：按常規(guī)注射模的設(shè)計(jì)思路及方法，塑件正面全部設(shè)計(jì)在定模（凸模）部分，形狀相對(duì)復(fù)雜的背面則設(shè)計(jì)在動(dòng)模（凹模）部分。澆注系統(tǒng)（澆口）設(shè)計(jì)在正面，脫模推出機(jī)構(gòu)等設(shè)計(jì)在動(dòng)模部分。側(cè)孔抽芯設(shè)計(jì)在定模，側(cè)凸抽芯設(shè)計(jì)在動(dòng)模。采用延遲開模機(jī)構(gòu)。
方案2：塑件正面全部設(shè)計(jì)在動(dòng)模（凸模）部分，形狀相對(duì)復(fù)雜的背面則設(shè)計(jì)在定模（凹模）部分。澆注系統(tǒng)（澆口）設(shè)計(jì)在背面，脫模推出機(jī)構(gòu)等設(shè)計(jì)在動(dòng)模部分。側(cè)孔抽芯設(shè)計(jì)在動(dòng)模，側(cè)凸抽芯設(shè)計(jì)在定模。采用延遲開模機(jī)構(gòu)。
方案3：塑件正面全部設(shè)計(jì)在動(dòng)模（凸模）部分，形狀相對(duì)復(fù)雜的背面則設(shè)計(jì)在定模（凹模）部分。澆注系統(tǒng)（澆口）設(shè)計(jì)在背面，脫模推出機(jī)構(gòu)等設(shè)計(jì)在定模部分。側(cè)孔抽芯設(shè)計(jì)在動(dòng)模，側(cè)凸抽芯設(shè)計(jì)在定模。采用延遲開模機(jī)構(gòu)。
方案4：塑件正面全部設(shè)計(jì)在定模（凸模）部分，形狀相對(duì)復(fù)雜的背面則設(shè)計(jì)在動(dòng)模（凹模）部分。澆注系統(tǒng)（澆口）延伸到背面，脫模推出機(jī)構(gòu)等設(shè)計(jì)在動(dòng)模部分。側(cè)孔抽芯設(shè)計(jì)在定模，側(cè)凸抽芯設(shè)計(jì)在動(dòng)模。采用延遲開模機(jī)構(gòu)。
論證：
方案1中塑件正面在定模中，則澆注系統(tǒng)會(huì)影響制件的表面質(zhì)量，而正面的表面質(zhì)量要求相對(duì)較高。形狀復(fù)雜的背面脫模時(shí)留在動(dòng)模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)較為合理。
方案2中塑件正面設(shè)計(jì)在動(dòng)模澆注系統(tǒng)對(duì)其影響較小，表面質(zhì)量容易保證。此時(shí)制件留在定模上脫模機(jī)構(gòu)基本不起作用。
方案3中塑件正面全部設(shè)計(jì)在動(dòng)模其優(yōu)點(diǎn)與方案相同。脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在定?？梢酝瞥鲋萍?。但推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在定模其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)難度大。澆注系統(tǒng)脫模困難。
方案4解決了以上方案的缺點(diǎn)，但需延長(zhǎng)主澆道。主澆道過長(zhǎng)對(duì)注射成型有一定的影響。
綜合以上四種方案各自的優(yōu)缺點(diǎn)選擇方案4。針對(duì)主澆道過長(zhǎng)的問題在選注射機(jī)和確定注射壓力及注射溫度時(shí)加以考慮力求作到有所改善注射出合格產(chǎn)品。
第3章 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1.1 澆注系統(tǒng)的總體構(gòu)成
澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道，其由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其作用是將熔體平穩(wěn)地引入模具型腔，并在填充和固化定型過程中將型腔內(nèi)的氣體順利排出，且將壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸穩(wěn)定的塑件[6]。
該模具要求單型腔屬一模一件，表面質(zhì)量要求限定只能開設(shè)一個(gè)澆口進(jìn)料，故采用單側(cè)分流道側(cè)澆口方式澆注系統(tǒng)。
3.1.2 主流道設(shè)計(jì)
主流道是指從注塑機(jī)噴嘴與模具接觸的部位起到分流道為止的一段料流通道。它起到將熔體從噴嘴引入模具的作用，其尺寸大小直接影響熔體的流動(dòng)速度和填充時(shí)間[6]。
1. 主澆道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)對(duì)于所選的臥式注塑機(jī)：熔融塑料首先經(jīng)過主流道，故它的大小直接影響塑料的流速及填充時(shí)間。主流道的斷面設(shè)計(jì)為圓形，這樣在有限的空間內(nèi)增大了截面積。
(2)為了便于從主流到中拉出澆注系統(tǒng)的凝料及熔體膨脹，主流道設(shè)計(jì)成帶錐度的圓柱，其半錐角=1°~ 3°（取1°），內(nèi)壁必須光滑，表面粗糙度=0.4μm。
(3)主流道大端面呈圓角，其半徑常?。?~3mm(取2mm)，，以減少料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)的阻力。
(4)為確保塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，主流道對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑。如圖3-1所示。具體關(guān)系為[1]：
＝＋＝35mm＋1mm＝36mm
＝＋＝7mm＋1mm＝8mm
式中 ——主流道對(duì)接處半徑(mm)
——注塑機(jī)噴嘴球半徑(mm)
——噴嘴球半徑接觸富裕量(mm)
——主澆道起始直徑(mm)
——注塑機(jī)噴嘴孔直徑(mm)
——噴嘴孔直徑接觸富裕量(mm)
圖3-1 主流道
(5) 為了保證塑件成型良好，L(主澆道長(zhǎng)度)取最小，減少凝料，但該模具的特殊要求使得主澆道長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過此值。可以通過調(diào)節(jié)注射壓力和注射溫度等來改善主澆道過長(zhǎng)的缺陷。
＝＋ (3-1)
＝145+15＝160mm
式中 ——主澆道長(zhǎng)度(mm)
——澆口套凸臺(tái)高度(mm)
——主澆道主要部分長(zhǎng)度(mm)
2. 澆口套設(shè)計(jì)
由于主澆道要于高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞，所以要模具的主流道部分通常設(shè)計(jì)成可以拆卸更換的主流道襯套。為了選用優(yōu)質(zhì)鋼材和單獨(dú)加工及熱處理，采用分體式。定位環(huán)與注射機(jī)定模板上的孔采用間隙配合H11/h11,配合長(zhǎng)度取10mm.該模具澆口套選用T8A硬度HRC53～57[16 ]。
3.1.3 分流道設(shè)計(jì)
分流道是指主流道與澆口之間的這一段，它是熔融塑料由主流道流入型腔的過度段，也是澆注系統(tǒng)中通過斷面積變化和塑料轉(zhuǎn)向的過渡段，能使塑料得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換。
1. 分澆道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
(1)分流道的端面和長(zhǎng)度設(shè)計(jì)，應(yīng)在保證順利充模的前提下盡量取小，尤其是小型塑件更為主要。
(2)分流道的表面不必很光，表面粗糙度一般為Ra1.6μm即可。這樣可以使熔融塑料的冷卻層固定，有利于保溫。
(3)分流道較長(zhǎng)時(shí)，在分流道末端應(yīng)開設(shè)冷料穴，以容納冷料保證塑件的質(zhì)量。
(4)分流道與澆口的連接要以斜面或圓弧過渡，有利于塑件料的流動(dòng)及填充，則會(huì)起反壓力。消耗內(nèi)能[6]。
2. 分澆道截面形狀及尺寸
考慮效率，圓形截面積大，表面積小，效率最高，且分流道的中心與澆口中心線共線，故采用圓形截面。但加工相對(duì)困難。采用梯形或從字型截面時(shí)，塑料熔體在流道中流動(dòng)事時(shí)。表層冷凝凍結(jié)，起絕作用，熔體僅在流道中心流動(dòng)，因此為實(shí)現(xiàn)理想狀態(tài)的流道中心線與澆口中心線共線，采用圓形截面。
由經(jīng)驗(yàn)得，ABS分流道斷面直徑為3.5~10mm，鑒于塑件的實(shí)際尺寸，取8 mm。如圖3-2所示。
圖3-2 分流道
3. 分澆道的布置
分流道的布置取決于型腔的布局，其遵循的原則應(yīng)是排列緊湊，能減小模板的尺寸，減小流程數(shù)，鎖模力力求平衡。分流道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種。由設(shè)計(jì)要求，采用單型腔，根據(jù)塑件形狀采用分流道非平衡式布置。
4. 分澆道與澆口的連接
分流道與就澆口連接處加工成斜面，并用圓弧過渡。，利于塑料熔體的流動(dòng)即U型口連接方式[26]。
3.1.4 澆口設(shè)計(jì)
澆口又稱進(jìn)料或內(nèi)流道。它是分流道與塑件之間的狹窄部分也是澆注系統(tǒng)中最短小的部分。它能使分澆道輸送來的熔融塑料的流速產(chǎn)生加速度形成理想的流態(tài)，順序、迅速地充滿型腔，同時(shí)還起著封閉型腔阻止熔料倒流的作用，并在成型后便于使?jié)部谂c塑件分離。澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀、數(shù)量和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大。一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。
1. 澆口形式設(shè)計(jì)
ABS塑料屬低粘度塑料結(jié)合塑件的形狀和表面質(zhì)量等因素故采用側(cè)向澆口。一般取寬1.5～5mm,厚0.5～2mm，長(zhǎng)0.7～2mm。壁厚2.5mm時(shí)，取1.5mm;澆口長(zhǎng)度:＝1.0mm。如圖3-3所示。
圖3-3 澆口
2. 澆口位置的選取原則
(1)澆口位置的選擇應(yīng)避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)（蛇形流）
(2)澆口應(yīng)開設(shè)在塑件斷面最厚處。
(3)澆口位置的選擇應(yīng)使塑料的流程最短，料流變向最少，以減少動(dòng)能損失，良好填充。
(4)澆口位置的選擇應(yīng)有利于型腔內(nèi)氣體的排出。
(5)澆口位置的選擇應(yīng)減少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度。
(6)澆口位置的選擇應(yīng)防止料流將將型腔、型芯等擠壓變形。
鑒于此加之主澆道的影響，對(duì)本塑件澆口設(shè)于塑件背面接近最高處（見裝配圖）[17]。
3.1.5 冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴是用來儲(chǔ)藏注塑間隔期間產(chǎn)生的冷料頭的，防止冷料進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，并使熔料能順利的充滿型腔。同時(shí)它可以完成冷料的脫出。
1. 冷料穴的結(jié)構(gòu)
冷料穴處于主流道末端，為了便于拉料桿最后推出凝料其末端應(yīng)豎直或略小于上面連接處，如圖3-4所示。
圖3-4 冷料穴
2. 拉料方式
考慮到冷料穴的凝料須和制件同時(shí)脫出故將冷料穴做成Z形，以便拉出凝料并脫出凝料。這樣拉料桿就同時(shí)起到了拉住和頂出主澆道凝料的作用還兼有冷料穴的作用。但主澆道凝料拉出后不能自動(dòng)脫落，需人工摘掉[6]。
3.1.6 分型面的設(shè)計(jì)
分型面是打開模具取出塑件澆注系統(tǒng)凝料的面。
1. 確保塑件尺寸精度
因?yàn)樗芗诜浅１」释S度要求較高，為防止錯(cuò)腔，將塑件全部在動(dòng)模中成型，綜合分析塑件形狀等因素采用較小的脫模斜度即可。
2. 確保塑件表面質(zhì)質(zhì)量
制件的正面表面質(zhì)量要求較高，故將正面型面全部設(shè)計(jì)在動(dòng)模中。
3. 確保側(cè)向抽芯順利抽出
制件上有幾個(gè)側(cè)孔和側(cè)凸需側(cè)抽才能成型，故應(yīng)加以考慮。（具體結(jié)構(gòu)見裝配圖）
4. 考慮模具結(jié)構(gòu)
盡量簡(jiǎn)化脫模部件，為便于塑件脫模，應(yīng)使塑件在開模時(shí)盡可能留于動(dòng)模，即只要上塑件與動(dòng)模結(jié)合力大于塑件與定模結(jié)合力即可。在滿足此要求前提下，盡可能使塑件與定模有一定結(jié)合力，而不將塑件與模具的結(jié)合力全部放于動(dòng)模中。
圖3-5 分形面
考慮到側(cè)抽在動(dòng)定模上均有，就要求動(dòng)模板型腔在開模時(shí)一段時(shí)間內(nèi)不動(dòng)（延遲開模）故在動(dòng)模板上加彈簧來實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)示例圖如圖3-5所示。
該制件上表面完全為參數(shù)曲線所構(gòu)成的復(fù)雜曲面，故分型面采用曲面方式，分型面曲面與制件曲面相符。
3.1.7 排氣槽的設(shè)計(jì)
對(duì)于成型大中型塑件的模具，需要排出的氣體質(zhì)量多，通常應(yīng)開排氣槽。排氣槽應(yīng)設(shè)在分型面凹槽一邊。排氣槽的位置以處于熔體流動(dòng)末端為好。排氣槽寬度＝(3~5)mm,深度小于0.05mm，長(zhǎng)度＝0.7mm。對(duì)于ABS塑料，由經(jīng)驗(yàn).取0.03mm。如圖3-7所示。
圖3-6 排氣槽
本模具屬中型模具，該制件背面注射末端則可以通過模具鑲塊間的間隙排出氣體。
3.2 成型部分及零部件設(shè)計(jì)
3.2.1 型腔數(shù)的確定
該模具要求單腔故型腔數(shù)為1，單腔成型制件的尺寸精度易保證。
3.2.2 一般凹凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1. 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模是成型塑件外形的主要部件，其結(jié)構(gòu)隨塑件的形狀和模具的加工方法而變化。
鑲拼組合方式凹模的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于形狀復(fù)雜的型腔采用整體式結(jié)構(gòu)難于加工，該塑件的背面（凹模型腔）形狀相對(duì)比較復(fù)雜，故采用完全整體式凹模塊＋局部鑲拼嵌入。如圖3-7所示：
圖3-7 凹模
該制件背面形狀復(fù)雜而且壁薄只有1mm，采用這種鑲拼式比較適合。有兩個(gè)鑲塊與冷卻水管干涉，故將鑲快干涉處切除做成凹槽式，因?yàn)楦缮娉叽绾苄」什粫?huì)影響鑲塊的強(qiáng)度。
2. 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模上成型塑件內(nèi)形的成型零件。本制件凸模成型表面即制件表面質(zhì)量要求最高的型面要求較高且形狀較簡(jiǎn)單，故采用完全整體式凸模。
3.2.3 成型零件工作尺寸
1. 凹模徑向尺寸：（平均收縮率法）。圖3-8所示為塑件外形（外徑）與型腔內(nèi)形（內(nèi)徑）的對(duì)應(yīng)關(guān)系簡(jiǎn)圖。該制件型面比較復(fù)雜計(jì)算只作參考。
圖3-8 成型凹槽
＝[(1＋)×]+Δz (3-2)
＝[(1＋0.5%)×658－×1.6
＝660.09(mm)
＝[(1＋) ×354-×1.0]
＝355.02(mm)
校核： ＋＋＋·≥
＋＋＋·
＝660.09＋0＋0＋0.4%×658＝662.722≥658
＋＋＋·
＝355.02＋0＋0＋0.4%×354＝356.436≥35
式中 ——塑料成型收縮率（0.5%）
——塑件徑向公稱尺寸(mm) ，(658mm)
——凹模磨損量(mm)
——凹模制造公差(mm)
——塑件公差值(mm)
——塑件的最大收縮率（%），（取0.7%）
——塑件的最小收縮率（%），（取0.4%）
2. 凹模深度尺寸（平均收縮率法）
＝[(1＋)] ＋δz
＝[(1＋0.5%)×86－×1.6] ＋δz
＝85.363(mm)
校核： －·＋>
－·＋
＝85.363－0.7%×96＋1.6
＝86.361>86
式中 ——凹模深度尺寸(mm)
——塑件高度公稱尺寸(mm)
——凹模深度制造公差(mm)
——凹模磨損量(mm)
——塑件公差值(mm)
——塑件的最大收縮率（%），（取0.7%）
——塑件的最小收縮率（%），（取0.4%）
3.2.4 型腔壁厚計(jì)算
1. 型腔的強(qiáng)度及剛度要求：
塑料模具型腔的側(cè)壁和底壁厚度的計(jì)算是模具設(shè)計(jì)中經(jīng)驗(yàn)遇到的重要問題，尤其對(duì)下型模具更為重要。目前，許多單位都憑經(jīng)驗(yàn)決定，但常因?yàn)楣烙?jì)不準(zhǔn)而造成面具報(bào)廢或浪費(fèi)材料，為此，建立科學(xué)的計(jì)算方法實(shí)屬必要。目前，常用計(jì)算方法有按強(qiáng)度條件和按剛度條件計(jì)算兩大類，但實(shí)際的塑件模具卻要求既并不允許因?yàn)閺?qiáng)度不足而發(fā)生明顯的變形，甚至破壞，也不允許用剛度不足而發(fā)生過大變形。因此，要求讀一強(qiáng)度及剛度加以合理考慮。
在注塑成型過程中，型腔所受的力有蘇聯(lián)熔體餓壓力，合模時(shí)的壓力，開模時(shí)的拉力等，其中最主要的是熔體的壓力，在塑料熔體壓力作用下，型腔將產(chǎn)生有應(yīng)力及變形。如果型腔側(cè)壁和壁厚不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過材料的許用應(yīng)力時(shí)，型腔即發(fā)生強(qiáng)度破壞。與此同時(shí)，剛度不足側(cè)發(fā)生過大的彈性變形，從而產(chǎn)生溢料和影響塑件尺寸及成型精度，也可能導(dǎo)致脫模困難。但理論分析和實(shí)踐表明，模具對(duì)剛度及強(qiáng)度的要求并非同時(shí)兼顧。對(duì)于大尺寸型腔，剛度不足是主要問題，應(yīng)按強(qiáng)度計(jì)算。強(qiáng)度計(jì)算的條件是滿足各種受力狀態(tài)下的許用應(yīng)力。剛度計(jì)算的條件則因模具特殊性，從幾個(gè)方面考慮：
(1)要防止溢料。模具型腔的某些配合面當(dāng)高壓塑料熔體注塑時(shí)，會(huì)產(chǎn)生足以溢料的間隙。對(duì)ABS而言，間隙為0.05mm。
(2)應(yīng)保證塑件精度。塑件均有尺寸要求，這就要求模具塑腔具有良好的剛性，即塑料注入時(shí)不產(chǎn)生過大的彈性變形。最大彈性變形值可取塑件允許公差的1/5。
(3)要利于脫模。當(dāng)變形量大于塑件冷卻收縮時(shí)，塑件的周邊將被型腔緊緊的包住而難以脫模，強(qiáng)制頂住易使塑件劃上或損壞，因此型腔允許彈性變形量應(yīng)小于塑件的收縮值[26]。
2. 型腔壁厚的計(jì)算：
該制件的凹模型腔可近似看作由一個(gè)大矩形，如圖3-9所示：
圖3-9 凹模型腔
(1)底壁計(jì)算：
該模具型腔較為復(fù)雜不宜采用計(jì)算法，故采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法。示意圖如圖3-10：
圖3-10 型腔簡(jiǎn)圖
參照表5-7[5]知 <2 (屬≈2);
故取=0.10=35.4mm;
此時(shí)>1.5, =34.3MPa ,故
=(1.5～1.6)×35.4
取=54mm
(2)側(cè)壁計(jì)算：
該件采用單型腔，其示意圖如圖3-11：
圖3-11 單型腔示意圖
由經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：=0.20+17 [6] (3-3)
(型腔壓力PM<49MPa)
則=0.20+17=148.6mm, 取149mm;
=0.20+17=87.8mm, 取88mm;
其中 為橫向側(cè)壁；
為縱向側(cè)壁；
橫向短處側(cè)壁可取薄一點(diǎn)，取90mm.。
3. 凸模底壁厚的計(jì)算：
一般凸模底壁壁厚取型腔底壁壁厚的略小值就可以，參照上面計(jì)算的結(jié)果結(jié)合實(shí)際情況取=50mm。
3.3 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.3.1 脫模機(jī)構(gòu)的構(gòu)成與功能
脫模機(jī)構(gòu)的作用將型件和澆注凝料等與模具松動(dòng)分離（稱為脫出），然后把從模具脫出的塑件和澆注系統(tǒng)凝料等從模內(nèi)取出，即脫模動(dòng)作分為脫出和取處兩個(gè)步驟。本設(shè)計(jì)中脫出和取出兩個(gè)動(dòng)作之間，有明顯的界限（前者液壓脫出，后者動(dòng)力來源為人工）。
3.3.2 取出機(jī)構(gòu)的方式設(shè)計(jì)
根據(jù)塑件質(zhì)量要求及實(shí)際情況限制，采用非掉落取出。即塑件與澆注系統(tǒng)凝料等從模具中被拿出。取出動(dòng)作依靠人工，在脫出部件使使從模具脫出呈懸掛狀時(shí)，將其取出而離開模具[18]。
3.3.3 脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
在注塑成型的每一個(gè)循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中或凸模上松動(dòng)分離（即脫出），脫出塑件的機(jī)構(gòu)，就叫塑件脫出機(jī)構(gòu)。澆注系統(tǒng)凝料等也要從模內(nèi)脫出，這種機(jī)構(gòu)就叫澆注系統(tǒng)凝料等的脫出機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采用延遲開模方式澆口與塑件連在一起，塑件與澆注系統(tǒng)用兩個(gè)脫出機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)脫出。
1. 脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基本考慮
為了保證塑件在頂出過程中不變形或損壞，必須正確分析對(duì)模腔粘附力的大小及其所在部位，以便選擇合理的頂出方式和頂出裝置，使頂出力將以均勻合理的分布。頂出位置應(yīng)設(shè)置在阻力大的地方，有就是使塑件不易變形的部位。在選擇頂出位置時(shí)，盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位，尤其是用頂桿頂出時(shí)更應(yīng)注意這個(gè)問題。另外，與塑件直接接觸的脫出零件的配合間隙喲啊保證不溢料，以免塑件上留下飛刺痕跡。
2. 脫出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)
在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)，必須考慮在開模過程中保證塑件留在具有頂出裝置的那一部件，即留于動(dòng)模上，這樣可簡(jiǎn)化頂出機(jī)構(gòu)。但因塑件結(jié)構(gòu)的關(guān)系，不便留于動(dòng)模時(shí)，亦可采取一些措施，強(qiáng)制塑件留于動(dòng)模中，或是塑件在開模后由定模上的頂出機(jī)構(gòu)頂出。
脫出機(jī)構(gòu)要求工作可靠，動(dòng)作節(jié)奏點(diǎn)清晰，運(yùn)動(dòng)靈活，制造方便，配換容易，且本身具有足夠的強(qiáng)度和剛度。根據(jù)注塑頂出裝置的形式，模具上要相應(yīng)采用一定的形式。
3. 頂出行程、抽芯距、開模行程計(jì)算
(1)頂出行程：
＝＋＋ (3-4)
＝87+2+22=111mm
式中 ——所需頂出行程(㎜)；
——型芯成型高度(㎜)；
——延遲開模彈簧的行程(㎜)；
——頂出行程富裕量(㎜)，取2～3㎜；
(2)抽芯距：
（圓孔及側(cè)凸）＝＋＝8 (㎜)；
(矩形小孔) ＝＋＝1＋3＝4 (㎜)；
式中 ——抽芯距(㎜)；
——塑件側(cè)孔深度與側(cè)凸高度和(㎜)；
——安全富裕量，一般為2～3㎜。
(3)動(dòng)模板下彈簧行程的確定
由側(cè)抽芯行程可知傳動(dòng)器行程為22mm,則彈簧行程為22mm,動(dòng)模板脫模時(shí)壓住塑件克服主要為動(dòng)模板移動(dòng)時(shí)的的摩擦力。F約位2KN，和模后彈簧彈力應(yīng)大于2KN，預(yù)設(shè)置5根彈簧，每根彈簧彈力為500N足以能壓住制件實(shí)現(xiàn)延遲開模。合模后動(dòng)模板應(yīng)緊靠動(dòng)模固定板，故應(yīng)應(yīng)在動(dòng)模固定板上設(shè)計(jì)彈簧窩。彈簧的最大壓縮量為彈簧原長(zhǎng)L的30%，否則彈簧易失效。為防止彈簧意外彈出設(shè)定位柱及預(yù)壓力（彈簧壓縮2mm）。
① 彈簧彈性系數(shù)K
由公式 (3-5)
500N= ——彈簧壓縮量22mm;
=;為確保穩(wěn)定選取=30N/mm的彈簧
② 確定彈簧總長(zhǎng) （取壓縮量的25%）
=，為安全平穩(wěn)可靠加上預(yù)壓取90的彈簧
則彈簧窩的深度為30mm和35mm彈簧圈的直徑取50mm,中間設(shè)計(jì)Φ20的定位導(dǎo)柱。
③ 彈簧窩及傳動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了便于取件將傳動(dòng)器設(shè)計(jì)成兩段，其接觸處采用厚10mm的銅板定模側(cè)銅板后加銅皮用于在因摩擦或其它原因造成不能準(zhǔn)確成型時(shí)調(diào)節(jié)之用。綜合上面計(jì)算及闡述彈簧窩的結(jié)構(gòu)如圖3-12所示：
圖3-12 彈簧窩
(4)開模行程：對(duì)于本延遲開模模具來說（如圖3-13所示）
＝＋＋＋ (3-6)
圖3-13 延遲開模簡(jiǎn)圖
＝＋＋＋
=87+183+22+3+8
=303mm
式中 ——定模（凸模）型芯突出分型面的高度總和(㎜)；
——塑件及澆注系統(tǒng)在開模方向上的總投影高度(㎜)；
—— 彈簧行程(㎜) ；
——取件的開模行程富裕量(㎜)；
——頂桿頂出富裕量(5~10mm)。 (取8mm)
4. 頂出力、抽拔力、開模力計(jì)算
頂出力的決定與抽拔力的計(jì)算相同，塑件與型腔的粘附力，多由塑件收縮引起，因此頂出塑件時(shí)所需的頂出力必須克服粘附力所引起的摩擦阻力。
塑件在冷凝收縮時(shí)要產(chǎn)生對(duì)型芯的包緊力所產(chǎn)生的抽拔阻力及機(jī)械傳動(dòng)的摩擦力，才能抽出活動(dòng)型芯。對(duì)于不帶通孔的殼體塑件，抽拔時(shí)還要克服大氣壓造成的阻力。在開始抽拔拔瞬間，所需的力稱為其始抽拔力，以后抽拔所需的力稱為相繼抽拔力，前者比后者大，因此計(jì)算抽拔力時(shí)應(yīng)以起始抽拔力為準(zhǔn)。
頂出力：包括塑件從凸模的脫出力，