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湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
第一章 緒論
1.1 概述
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(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、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。隨著我國加入WTO，我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 “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。注射成型作為一種重要的成型加工方法，在家電行業(yè)、汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)等都有廣泛應(yīng)用，且生產(chǎn)的制件具有精度高、復(fù)雜度高、一致性高、生產(chǎn)效率高和消耗低的特點(diǎn)，有很大的市場需求和發(fā)展前景。
塑料是以樹脂為主要成分，添加一定數(shù)量和一定類型的添加劑。然而，塑料制品生產(chǎn)是一個既復(fù)雜又繁重的過程，其生產(chǎn)系統(tǒng)主要由成型、機(jī)械加工、修飾及裝配四個連續(xù)過程組成。其中，成型是將各種形態(tài)的塑料（粉、粒、溶液或分散體）制成所需形狀的制品或毛坯的過程。塑料注塑模是一種用來生產(chǎn)塑料零件的模具。它被安裝在塑料注射機(jī)上，由塑料注射機(jī)將塑料顆粒融化成為熱熔體，經(jīng)過合模、高壓注射、保壓冷卻定型、開模、推出制件等工序，獲取所需的塑料零件。塑料模具影響著塑料制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面粗糙度、分型面、澆口、和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、內(nèi)應(yīng)力大小、外觀質(zhì)量，表面粗糙度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在塑料加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難易程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應(yīng)盡量減少開模、合模和取件過程中的手工勞動。當(dāng)批量不大時，模具費(fèi)用在制件成本中所占的比例將會很大，這時應(yīng)盡可能地采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本。
隨著國民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是既能滿足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給，需大量進(jìn)口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具。模具標(biāo)準(zhǔn)件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點(diǎn)發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)對各類模具的需求不斷增加，所需品種也越來越細(xì)化. 據(jù)預(yù)測，國內(nèi)模具發(fā)展的趨勢：
(1)模具日趨大型化；模具的精度將越來越高；多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展；
(2)熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；
(3)隨著塑料成形工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展；
(4)標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛；
(5)快速經(jīng)濟(jì)模具的發(fā)展前景十分廣闊；
(6)以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。
第二章 塑件成型工藝的可行性分析
2．1 塑件立體圖
圖2.1 塑件立體圖
2．2 塑件的分析
(1)外形分析 該塑件為坦克外殼，壁厚為，塑件的外形尺寸不大，塑件材料為熱塑性材料ABS，流動性好，適合于注射成型。
(2)精度等級 由于任務(wù)書中未給定尺寸公差，未注公差的尺寸取公差為MT5。
(3)脫模斜度 ABS的成型性能良好，其脫模斜度根據(jù)表2-1，可知在 。ABS的流動性為中等，為使注射充型流暢，取其脫模斜度為。
表2-1 常用塑件的脫模斜度
塑 料 名 稱
脫 模 斜 度
凹模
型芯
聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、聚酰胺、氯化聚醚
硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜
聚苯乙烯、有機(jī)玻璃、ABS、聚甲醛
熱固性塑料
2．3 ABS工程塑料的性能分析
ABS樹脂是微黃色固體，有一定的韌性，密度約為。它抗酸、堿、鹽的腐蝕能力比較強(qiáng)，也可在一定程度上耐受有機(jī)溶劑溶解。ABS樹脂可以在的環(huán)境下表現(xiàn)正常，而且有很好的成型性能，加工出的產(chǎn)品表面光潔，易于染色和電鍍。其性能指標(biāo)見表2-2。
表2-2 ABS 的性能指標(biāo)
抗拉屈服強(qiáng)度
密度
拉伸彈性模量
比體積
抗彎強(qiáng)度
吸水率
沖擊韌度
收縮率
硬度
熱變形溫度
體積電阻系數(shù)
熔點(diǎn)
2．4 注射成型工藝過程及工藝參數(shù)
混料—干燥—螺桿塑化—充?！骸鋮s—脫?！芗筇幚?
（1）ABS塑料的干燥
ABS塑料的吸濕性和對水分的敏感性較大，在加工前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱，不但能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面色斑和云紋。ABS原料需要控制水分在0.3%以下。
注射前的干燥條件是：干冬季節(jié)在以下，干燥，夏季雨水天在以下，干燥，干燥達(dá)可避免因微量水汽的存在導(dǎo)致制件表面霧斑。在此，由于坦克外殼屬于批量生產(chǎn)，要求自動化程度高實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)選用烘干料斗并裝備熱風(fēng)料斗干燥器，以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮。
（2）注射成型時各段溫度
ABS塑料非牛頓流性較強(qiáng)，在熔化過程溫度升高時，其黏度降低較大，但一旦達(dá)到成型溫度（適合加工的溫度范圍，如），如果繼續(xù)盲目升溫，必將導(dǎo)致耐熱性不太高的ABS的熱降解反而使熔融黏度增大，注射更困難，塑件的機(jī)械性能也下降。
ABS溫度相關(guān)的工藝參數(shù)如表2-3所示。
表2-3 ABS工藝參數(shù)表
工藝參數(shù)
通用型ABS
工藝參數(shù)
通用型ABS
料筒后段溫度/
噴嘴溫度/
料筒中段溫度/
模具溫度/
料筒前段溫度/
（3）注射壓力
ABS熔融的黏度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射時要采用較高的注射壓力。但并非所有的ABS制件都要施用高壓，考慮到本塑件不大、結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜、厚度適中，可以用較低的注射壓力。注射過程中，澆口封閉瞬間型腔內(nèi)的壓力大小決定了塑件的表面質(zhì)量及銀絲狀缺陷的程度。壓力過小，塑料收縮大，容易造成黏膜。對于螺桿式注射機(jī)一般取為。
（4）注射速度
ABS塑料采用中等注射速度效果較好。當(dāng)注射速度過快時，塑料容易燒焦或分解析出氣化物，從而在制件上出現(xiàn)熔接痕、光澤差及澆口附近塑料發(fā)紅等缺陷。但坦克外殼為薄壁制件，且澆口類型為側(cè)澆口，故又要保證有足夠高的注射速度，否則塑料熔體難以充滿型腔。
（5）模具溫度
ABS比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗型樹脂，料溫更宜取高），料溫對物性影響較大、料溫過高易分解（分解溫度為左右，與在料筒中停留時間長短有關(guān)，比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高的塑料件模溫宜取，要求光澤及耐熱型料宜取。坦克外殼，屬于中小型制件，形狀規(guī)則，故不用考慮專門對模具加熱。
（6）料量控制
注射機(jī)注塑ABS塑料時，其每次注射量僅達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的80%。為了提高塑件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定，表面光澤、色調(diào)的均勻，注射量選為標(biāo)定注射量的50%為宜。
通常要確定確保注塑機(jī)生產(chǎn)條件及參數(shù)有一個很寬的范圍，使大多數(shù)的產(chǎn)品和生產(chǎn)能力要求包含于這范圍內(nèi)，并且在調(diào)整確定這范圍的過程時盡量按常規(guī)的工藝流程，這種生產(chǎn)條件范圍愈大，生產(chǎn)過程愈穩(wěn)定，使注塑產(chǎn)品愈不容易受到生產(chǎn)條件的改變而產(chǎn)生明顯的質(zhì)量降低。
第三章 擬定模具結(jié)構(gòu)形式
3.1 分型面的選擇
分型面，是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜。
合理地選擇分型面對于塑件質(zhì)量、模具制造、與使用性能都有著很大的影響，模具設(shè)計時應(yīng)根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸精度、澆注系統(tǒng)形式、脫模方法、嵌件位置、排氣條件及制造工藝等多種因素，全面考慮，合理選擇，是使塑件能完好的成形的先決條件。分型面的方向盡量采用與注射機(jī)開模垂直的方向，特殊情況下采用與注射機(jī)開模方向平行的方向。
分型面位置的選擇原則：
（1）符合塑件脫模的基本要求，就是能使塑件從模具內(nèi)取出，分型面位置應(yīng)設(shè)在塑件脫模方向最大的投影邊緣部位；
（2）分型線不影響塑件外觀，即分型號面應(yīng)盡量不破壞塑件光滑的外表面；
（3）確保塑件留在動模的一側(cè)，利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀面；
（4）確保塑件質(zhì)量；
（5）應(yīng)盡量避免形成側(cè)孔、側(cè)凹，若需要滑塊成型，力求滑塊結(jié)構(gòu)簡單，盡量避免定模滑塊；
（6）滿足模具的鎖緊要求，將塑件投影面積大的方向放在定、動模的合模方向上，而將投影小的方向作為側(cè)向分型面；另外，分型面是曲面時，應(yīng)加斜面鎖緊；；
（7）合理安排澆注系統(tǒng)，特別澆口位置；
（8）有利于模具加工。
在塑件設(shè)計階段，就應(yīng)該考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設(shè)計階段，應(yīng)首先確定分型面和澆口位置，然后選擇模具的結(jié)構(gòu)。該塑件在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時已經(jīng)充分考慮到了模的分型面，同時從所提供的塑件圖樣可以看出該塑件為圓蓋，分型面設(shè)計在塑件上最大的邊緣處，以方便出模，如圖3-1所示。
圖3-1 分型面的位置
3.2 型腔數(shù)量的確定
當(dāng)塑件分型面位置確定之后，就需要考慮采用單型腔模還是多型腔模。一般說來，大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)，但是此塑件屬于中小型塑件，形狀比較規(guī)則，精度要求一般，且為批量生產(chǎn)，塑件有內(nèi)凹槽，需要內(nèi)抽芯?？紤]到經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率，并結(jié)合模具的結(jié)構(gòu)，為防止模具結(jié)構(gòu)太過復(fù)雜，故初步擬定采用一模兩腔。
3.3 注射機(jī)型號的確定
3.3.1 注射量的計算
通過Pro/E建模分析得塑件的質(zhì)量屬性如圖3-3所示。
圖3-3 塑件質(zhì)量屬性
由圖3-3可知：塑件體積，塑件質(zhì)量（取ABS的密度為），流道凝料的質(zhì)量還是個未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的0.2倍來估算。從上述分析中確定為一模兩腔，所以，注射量為：
式中，可根據(jù)表2-2取為。
3.3.2 塑件和流道凝料在分型面上和投影面積及所需鎖模力
流道凝料在分型面上的投影面積，在模具設(shè)計出來前是個未知值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析，是每個塑件在分型面上的投影面積的倍，因此可來進(jìn)行估算，則：
式中，
模具所需鎖模力
式中，型腔壓力取。
3.3.3 選擇注射機(jī)
根據(jù)以上計算得出在一次注射過程中，注入模具型腔的塑料的總體積為，由注射機(jī)的公稱注射量計算公式：可知，公稱注射量為：
。根據(jù)以上的計算，初步選擇公稱注射量為，鎖模力為 ，初選注射機(jī)型號為XS-ZY-1000，其主要的技術(shù)參數(shù)如表3-1所列。
表3-1 SZ-40/25注射機(jī)技術(shù)參數(shù)
項(xiàng)目
參數(shù)
項(xiàng)目
參數(shù)
理論注射容積/
1000
鎖模力/
4500
螺桿直徑/
85
注射壓力/
121
注射速率/(g/s)
65
塑化能力/()
65
螺桿轉(zhuǎn)速/（）
0~220
拉桿內(nèi)間距/
650x550
移模行程/
700
最大模具厚度/
700
最小模具厚度/
300
模具定位孔直徑/
150
噴嘴球半徑/
18
注射機(jī)頂出/
6.7
3.3.4 型腔數(shù)量及注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核
按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量
3.17>2，故型腔數(shù)校核合格。
式中，為注射機(jī)允許的最大注射量，該注射機(jī)為。其他符號意義同上。
注射機(jī)工藝參數(shù)的校核
(1) 注射量校核
注射量以容積表示，最大注射容積為
式中，——模具型腔和流道的在注射壓力下所能注射的最大容積；
——指定型號與規(guī)格的注射機(jī)注射量容積，該注射機(jī)為；
——注射系數(shù)，取0.75~0.85，無定形塑料可取，結(jié)晶型塑料可取，該處取。
倘若實(shí)際注射量過小，注射機(jī)的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留時間過長。所以，最小注射量容積。故每次注射的實(shí)際注射量容積應(yīng)滿足，而>250,滿足要求。
(2) 鎖模力校核
由上述計算可知，模具所需的鎖模力為<，符合要求。
(3) 最大注射壓力校核
注射機(jī)的額定注射壓力即為該注射機(jī)的最高壓力，應(yīng)該大于注射成型時所需調(diào)用的注射壓力，即
故符合設(shè)計要求。
式中，——安全系數(shù)，常取，該處取為1.4；
——實(shí)際生產(chǎn)中，該塑件成型時所需注射壓力為。
其他安裝尺寸及開模行程的校核待模具設(shè)計完成之后進(jìn)行。
第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
所謂注射模的澆注系統(tǒng)，是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道。其作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。
主流道的設(shè)計
4.1.1 主流道的作用
主流道，是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道，通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。另外，由于主流道與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此，設(shè)計中常設(shè)計成可拆卸更換的澆口套。
4.1.2 主流道的主要設(shè)計要點(diǎn)
（1）為了防止?jié)部谔着c注射機(jī)噴嘴對接處溢料，主流道與噴嘴的對接處應(yīng)設(shè)計成半球形凹坑，凹坑的深度為，其球面半徑SR應(yīng)比注射機(jī)噴嘴頭球面半徑大；主流道小端直徑應(yīng)注射機(jī)噴嘴直徑大，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模；
（2）為了減小對塑料熔體的阻力及順利脫出主流道凝料，澆口套內(nèi)壁表面粗糙度應(yīng)加工到；
（3）主流道的圓錐角設(shè)得過小，會增加主流道凝料的脫出難度；設(shè)得過大，又會產(chǎn)和湍流，卷入空氣，所以，通常取，對流動性差的塑料可取為。圓錐角可由下式表示 :
式中，是主流道大端直徑；d是主流道小端直徑；L是主流道長度；
（4）主流道大端呈圓角，半徑，以減小料轉(zhuǎn)向過渡時的阻力；
（5）在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道長度應(yīng)盡可能短，一般取，過長則會增長壓力損失，使塑料熔體的溫度下降過多，從而影響熔體的順利充型。另外，過長的流道還會浪費(fèi)材料、增加冷卻時間。因此，可以采用延伸式澆口套或采用能縮短主流道的定位圈，讓注射機(jī)噴嘴伸到模具內(nèi)部，從而達(dá)到縮短主流道的作用；
（6）由于澆口套在工作時經(jīng)常與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，所以，澆口套常用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造，也可以選用T8、T10，并進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，保證足夠的硬度，但是其硬度應(yīng)低于注射機(jī)噴嘴的硬度，以防止噴嘴被碰壞；
（7）對小型模具可將主流道澆口套與定位圈設(shè)計成整體式，但在大多數(shù)情況下是將主流道澆口套與定位圈設(shè)計成兩個零件，然后配合固定在模板上。主流道澆口套與定模座析采用H7/m6過渡配合，與定位圈采用H9/f9間隙配合。定位圈用于模具在注射機(jī)上安裝定位時使用。
（8）當(dāng)澆口套的底部與塑料熔體接觸面較小時，僅靠注射機(jī)噴嘴的推力就能使?jié)部谔讐壕o，此時，可以不設(shè)固定裝置。當(dāng)澆口套的底部與塑料熔體的接觸面較大時，塑料熔體對澆口套的反作用力也較大。為了防止?jié)部谔妆粩D出，可以用螺釘固定，或用定位圈壓住澆口套的方式固定。
4.1.3 主流道尺寸的確定
1）主流道尺寸：
①主流道小端直徑 ，取；
②主流道球面半徑,取；
③球面配合高度 ，?。?
④主流道長度 盡量小于，由標(biāo)準(zhǔn)框架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu)，取；
⑤主流道大端直徑
；
⑥澆口套總長 。
2）主流道的凝料體積
3）主流道當(dāng)量半徑
4）主流道澆口套形式
主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。對材料的要求較嚴(yán)格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯酪r套與定位圈設(shè)計成一個整體，但考慮上述原因通常仍然將其分開來設(shè)計，以便于拆卸更換。同時，也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理?；谏鲜鲈颍话愣?，材料選用45鋼，并經(jīng)過局部熱處理，球面硬度達(dá)到，設(shè)計獨(dú)立的定位環(huán)用來安裝模具時起定位作用，主流道襯套的進(jìn)口直徑略大于噴嘴直徑以避免溢料并且防止銜接不準(zhǔn)而發(fā)生的堵截現(xiàn)象，如圖4-1所示。
圖4-1 主流道澆口套的結(jié)構(gòu)形式
4．1 澆口的設(shè)計
4.2.1澆口的作用
澆口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，其作用是使從分流道流過來的塑料熔體以較快的速度進(jìn)入并充滿型腔，型腔充滿后，澆口部分的熔體能迅速地凝固而封閉澆口，防止型腔內(nèi)的熔體倒流。
4.2.2澆口的類型及適用的范圍
注射模的澆口結(jié)構(gòu)形式較多，按照澆口的形狀、大小、位置的不同，可分為直接澆口、中心澆口、點(diǎn)澆口、側(cè)澆口、潛伏式澆口、護(hù)耳形澆口。
直接澆口，只適用于單腔模具；中心澆口，一般用于單型腔注射模，適用于圓筒形、圓環(huán)形或中心帶孔的塑件成型；點(diǎn)澆口，通常用于流動性較好的塑料制品，適用于外觀要求較高的殼類，或盒類塑件的單腔模，多腔模等各種模具；側(cè)澆口，一般開設(shè)在分型面上，從側(cè)面進(jìn)料，廣泛用于一模多腔的模具中，適用于各種形狀的塑件；潛伏式澆口，常用于ABS、HIPS材料，澆口的位置選擇范圍較廣；護(hù)耳形澆口，只用于難于成型的塑料，如硬聚氯乙烯、聚糖酸酯、丙烯酸酯等。綜合考慮各方因素，本模具采用點(diǎn)澆口。
4.2.3點(diǎn)澆口的特點(diǎn)
點(diǎn)澆口的優(yōu)點(diǎn)：
① 點(diǎn)澆口多用于三板模；
② 易于去除澆注系統(tǒng)凝料而不影響塑件的外觀；
③ 可根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)靈活多樣地選擇澆口位置；
④ 點(diǎn)澆口橫截面積通常較小，熔體注入型腔前受到擠壓和剪切而再次加熱，改善流動狀況，便于成型，降低制品表面粗糙度，減少澆口附近的殘余應(yīng)力，避免變形、開裂及流動紋的出現(xiàn)；
⑤ 適用于一模多腔的模具，提高注射效率。
4.2.4澆口的設(shè)計原則
（1）避免引起熔體破裂現(xiàn)象；
（2）有利于塑料熔體補(bǔ)縮；
（3）有利于熔體流動；
（4）有利于型腔內(nèi)氣體的排出；
（5）減少塑件熔接痕增加熔接強(qiáng)度；
（6）防止料流將型芯或嵌件擠壓變形；
（7）注意高分子取向?qū)λ芗阅艿挠绊懀?
（8）保證流動在允許范圍內(nèi)。
4.2.5澆口位置的確定
ABS在熔融時顯現(xiàn)比較明顯的非牛頓性，其熔體表面黏度隨剪切速率的升高而降低。如采用澆口尺寸大的澆口，能夠降低流動阻力，但熔體通過大澆口時比小澆口剪切速率低，導(dǎo)致熔體表面黏度升高，從而使流動速率降低，因此不能通過增大澆口尺寸來提高非牛頓熔體流動速率。另外，注塑機(jī)注射時有一定的注射速率，澆口尺寸過大，澆口前后方的壓力降減小，會導(dǎo)致得不到理想的充模速率。電腦底座塑件壁厚較小流程相對較長，且其側(cè)壁與底面均有破口，不利于熔體在模腔內(nèi)的流動速率。因此采用小澆口全大增大熔體通過澆口哩的剪切速率，而且產(chǎn)生的摩擦熱也會降低熔體黏度，以達(dá)到順利充模的目的。
綜合以上分析和考慮到塑件和實(shí)際模具形狀，采用點(diǎn)澆口進(jìn)料，位置在內(nèi)側(cè)表面，由于塑件比較大，采用單個點(diǎn)澆口進(jìn)料。選在該位置不但模具簡單，而且去除澆口的后加工操作也非常簡單，提高了工作效率，也便于模具的機(jī)械加工，易保證澆口加工精度，試模時澆口尺寸易于修整。
4.3 校核主流道的剪切速率
由上述設(shè)計可知，塑件的體積、主流道的體積以及主流道的當(dāng)量半徑，則可計算校核主流道熔體的剪切速率。
4.3.1計算主流道的體積流量
4.3.2計算主流道的剪切速率
主流道的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率之間，所以，主流道的剪切速率合格。
4.4 冷料穴的設(shè)計
冷料穴也稱冷料井。一般設(shè)在主流道和分流道的末端，其作用主要是存放兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料和料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成各種缺陷。根據(jù)冷料穴所處位置的不同，冷料穴可分為主流道冷料穴和分流道冷料穴。由于本模具采用的是點(diǎn)澆口，故在設(shè)計的時候，主流道布置冷料穴，分流道兩端布置冷料穴，用來貯藏注塑間隔的冷料。如下圖示：
圖 4-2 冷料穴示意圖 第五章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算
塑料在成型加工過程中，用來充填塑料熔體以成型制品的空間被稱為型腔或模膛。而構(gòu)成這個型腔的零件叫做成型零件。通常包括凹模、凸模、小型芯、螺紋型芯或型環(huán)等。由于這些成型零件直接與高溫、高壓的塑料熔體接觸，并且脫模時反復(fù)與塑件摩擦，因此要求它們有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐磨性和較低的表面粗糙值。同時，還要考慮零件的加工性與模具的制造成本。
5．1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
5.1.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
凹模，又稱陰模，它是成型塑件的外輪廓的零件。根據(jù)不同的需要，可分為：整體式凹模、整體嵌入式凹模、組合式凹模以及鑲嵌式凹模。
整體式凹模，是由一整塊金屬材料直接加工而成，其特點(diǎn)是為非穿通式模體，強(qiáng)度好，不易變形。但由于成型后熱變形大，浪費(fèi)貴重材料，故只適用于小型且簡單的塑件成型。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計中采用嵌入式凹模，如圖5-1所示。
圖5-1 嵌入式凹模結(jié)構(gòu)
5.1.2凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
凸模，是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通常可分為整體式和組合式兩種類型。
整體式凸模，將成型的凸模與動模板做成一個整體，不僅結(jié)構(gòu)牢固，還可省去動模墊板。但是，由于不便于加工，故只適合于形狀簡單且凸模高度較小的單型腔模具。
組合式凸模，根據(jù)裝配方式的不同，可分為整體裝配式凸模、圓柱形小型芯裝配凸模、異形型芯凸模、鑲拼型芯凸模。
本設(shè)計中，采用組合型芯，因塑件的包緊力較大，所以設(shè)在動模部分，如圖5-2所示。
圖5-2 組合式凸模結(jié)構(gòu)
5.2 成型零件鋼材的選用
根據(jù)對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的強(qiáng)度、耐磨性，同時考慮到它的機(jī)械加工性和拋光性。因?yàn)?，該塑件為一模兩腔，所以選定型腔的材料為45鋼。對于動模板來說，由于和其配合的定模板都是組合式，選用的材料也為45鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。
5.3 成型零件工作尺寸的計算
在型腔和型芯工作尺寸計算之前，對塑件各重要尺寸應(yīng)按機(jī)械設(shè)計中最大實(shí)體原則進(jìn)行轉(zhuǎn)化，即塑件外形尺寸和高度尺寸（名義尺寸）為最大尺寸，其公差為負(fù)值，制造公差為正值；塑件的內(nèi)腔尺寸及深度尺寸（名義尺寸）為最小尺寸，其公差正值，制造公差為負(fù)值；模具中心距和塑件中心距均為公稱尺寸，其公差為正負(fù)/2。、和分別為塑料的最大收縮率、最小收縮率和平均收縮率。
型腔徑向尺寸計算公式：
（5-1）
型芯徑向尺寸計算公式：
（5-2）
型腔深度尺寸計算公式：
（5-3）
型芯高度尺寸計算公式：
（5-4）
公式（5-1）、（5-2）中，；（5-3）、（5-4）中，。x為修正系數(shù)，按塑件公差值的大小來查取，如表5-1所示。
表5-1 按平均收縮率計算模具尺寸的修正系數(shù)x數(shù)值表
塑件尺寸公差
/mm
凹模和型芯徑向工作尺寸計算的x值
凹模深度和型芯高度工作尺寸計算的x值
大于
至
-
0.1
0.8
0.65
0.1
0.2
0.75
0.63
0.2
0.3
0.70
0.60
0.3
0.4
0.65
0.58
0.4
0.5
0.60
0.56
0.5
0.7
0.58
0.55
0.7
1.0
0.56
0.54
1.0
2.0
0.54
0.53
2.0
-
0.53
0.52
5.3.1凹模徑向尺寸的計算
mm,相應(yīng)的塑件制造公差為mm；
mm，相應(yīng)的塑件制造公差為mm；
mm，相應(yīng)的塑件制造公差為mm；
mm,相應(yīng)的塑件制造公差為mm；
mm,相應(yīng)的塑件制造公差為mm；
根據(jù)公式（5-1），則有：
5.3.2凹模深度尺寸的計算
mm，相應(yīng)的塑件制造公差為mm；
mm，相應(yīng)的塑件制造公差為mm；
mm，相應(yīng)的塑件制造公差為mm；
mm，相應(yīng)的塑件制造公差為mm；
根據(jù)公式（5-3），則有：
5.3.3凸模徑向尺寸的計算
，相應(yīng)的塑件制造公差
，相應(yīng)的塑件制造公差；
，相應(yīng)的塑件制造公差；
根據(jù)公式（5-2），則有：
5.3.4凸模深度尺寸的計算
，相應(yīng)的塑件制造公差；
，相應(yīng)的塑件制造公差；
，相應(yīng)的塑件制造公差；
根據(jù)公式（5-4），則有：
5.4 成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算
5.4.1凹模側(cè)壁厚度的計算
由于本設(shè)計中，采用的是組合式凹模成型，能夠保證足夠的強(qiáng)度與剛度要求，不需要進(jìn)行校核，綜合考慮，取壁厚為100mm，滿足要求。
5.4.2動模板厚度的計算
由于本設(shè)計采用三板式，此處根據(jù)實(shí)際情況，動模板選用厚度為160mm。
第六章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計
在注射成型的每一個循環(huán)中，都必須使塑件從模具凹模中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)（或推出機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)）。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括塑件等的脫出，取也兩個動作，即首先將塑件和澆注凝料等與模具松動分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內(nèi)取出。
6.1 脫模機(jī)構(gòu)的分類
（1）按驅(qū)動方式分類
a.手動脫模：它是在開模后，用人工操作推出機(jī)構(gòu)取出塑件。
b.機(jī)動脫模：它的利用注射機(jī)的開模動作使塑件脫離型腔。開模時塑件先隨動模一起移動，達(dá)到一定的位置，脫模機(jī)構(gòu)被注射機(jī)上固定不動的推桿頂住而不能隨動模繼續(xù)移動，而使塑件脫離模腔，在實(shí)際生產(chǎn)中大多都是利用這種脫模方式脫模的，本設(shè)計也是采用此機(jī)動脫模。
c.液壓脫模：注射機(jī)上設(shè)置有專用的液壓頂出裝置，當(dāng)開模到一定的距離后，通過液壓崗活塞驅(qū)動而實(shí)現(xiàn)脫模動作。
d. 氣動脫模：利用壓縮空氣，通過型腔里微小的頂出氣孔或受氣閥將塑件吹出。
（2）按脫模機(jī)構(gòu)的動作分類
a.一次推出機(jī)構(gòu)：這是最常用的脫模方式，塑件只經(jīng)過推出機(jī)構(gòu)的一次動作，就可以脫模，故又稱簡單脫模機(jī)構(gòu)。
b.二次推出機(jī)構(gòu)：塑件經(jīng)過兩次不同的動作才能脫模。
c.延遲動作推出機(jī)構(gòu)：在某些情況下，當(dāng)塑件被推出后，還需要延遲動作在推出澆注系統(tǒng)凝料，尤其用于潛伏式澆注系統(tǒng)的注射模。
（3）按模具中的推出零件分類
a.推桿式推出：應(yīng)用廣泛，常用圓形截面推桿。
b.推管式脫模：適用于薄壁圓筒形塑件。
c.脫模板式：運(yùn)用于薄壁容器，殼體以及不允許存在推出痕跡的塑件。
d.推塊式脫模：適用于齒輪類或一些帶有凸緣的制品，可防止塑件變形。
e.斜削脫模：適用于有倒鉤類的塑件。
f.液壓以及氣壓推出：適用于中大型內(nèi)表面要求較高的塑件。
6.2 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則
1）塑件滯留于動模 模具開啟后應(yīng)使塑件及澆口凝料滯留于帶有脫模裝置的動模上，以便脫模裝置在注射機(jī)推桿的驅(qū)動下完成脫模動作。
2）保證塑件不變形損壞 這是脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)達(dá)到的基本要求。首先要正確分析塑件對凹模或型芯的附著力的大小以及所在部位，有針對性地選擇合適的脫模方法和脫模位置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。型芯由于塑料收縮時對其包緊力最大，因此推出的作用點(diǎn)應(yīng)盡可能地靠近型芯，推出力應(yīng)該作用于塑件剛度、強(qiáng)度最大的部位，作用面應(yīng)盡可能地大一些。影響脫模力大小的因素很多，當(dāng)材料的收縮率大，塑件壁厚大，模具的型芯開關(guān)復(fù)雜，脫模斜度小以及凹模（型芯）表面粗糙度值高時，脫模阻力就會增大，反之則小。
3）力求良好的塑件外觀 推出塑件的位置應(yīng)該盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)ν庥^影響不大的部位，在采用推桿脫模時尤其要注意這個問題。
6.3 脫模力的計算
6.3.1主型芯脫模力
因?yàn)椋藭r塑件視為薄壁塑件。又因?yàn)樗芗嗝嫘螤顬閳A形，則脫模力的計算公式為：
(6-1)
式中，E——塑料的拉伸彈性模量（MPa）；
S——塑料成型的平均收縮率（%）；
t——塑件和壁厚（mm）；
L——被包型芯長度（mm）；
——塑料的泊松比；
——脫模斜度（）；
——塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)；
A——塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（）；
——由和決定的無因次數(shù)，，其中。
根據(jù)公式（6-1），可知主型芯的脫模力為：
6.3.2小型芯的脫模力
因?yàn)?，此時，塑件視為厚壁塑件。又因?yàn)槠錂M斷面為圓形，故脫模力的計算公式為：
（6-2）
式中，E——塑料的拉伸彈性模量（MPa）；
S——塑料成型的平均收縮率（%）；
t——塑件和壁厚（mm）；
L——被包型芯長度（mm）；
——塑料的泊松比；
——脫模斜度（）；
——塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)；
A——塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（）；
——由和決定的無因次數(shù)，，其中。
根據(jù)公式（6-2），可知小型芯的脫模力為
6.3.3總脫模力
N
6.4 推出方式的確定與校核
根據(jù)塑件的實(shí)際情況，可擬用的推出方式可以有推桿推出、推件板推出等方式。本設(shè)計中采用推桿推出方式將塑件推出。
(1)推出面積 設(shè)10mm的圓推桿設(shè)置34根，則推出面積為：
mm
(2)推出應(yīng)力
MPa
通過上述計算可知，采用推桿的推出方式推出時的應(yīng)力值在安全范圍內(nèi)，不會有頂白或頂破的可能。故可采用推桿推出以實(shí)現(xiàn)塑件的頂出。
6.5 推桿脫模機(jī)構(gòu)
推桿脫模機(jī)構(gòu)，是最簡單、最常用的一種形式，具有制造簡單、更換方便、推出效果好的特點(diǎn)。
6.5.1推桿的橫截面形狀
由于塑件的幾何形狀及凹模、型芯結(jié)構(gòu)不同，所以設(shè)置在凹模、型芯上的推桿橫截面形狀也不盡相同，常見的推桿橫截面形狀有圓形、方形、半圓形等，如圖6-1所示。
圖6-1 常用推桿橫截面形狀
設(shè)計模具時，為了便于推桿和推桿孔的加工，應(yīng)盡可能采用圓形橫截面的推桿。本設(shè)計中采用如圖6-1（h）所示的圓形橫截面形狀的推桿。
6.5.2推桿的結(jié)構(gòu)形式
推桿的結(jié)構(gòu)形式有直通式、組合式和階梯形推桿。本設(shè)計中擬采用直通式推桿，如圖6-2所示。
圖6-2 直通式推桿的結(jié)構(gòu)形式
6.5.3推桿布置的一般原則
1）推桿必須布置在需要排氣的區(qū)域，這些區(qū)域不依靠分型面排氣；
2）推桿應(yīng)布置在制品最低點(diǎn)處，如肋、輪圈和凸臺；
3）推桿可按需要置于或靠近制品拐角處；
4）推桿應(yīng)盡可能的對稱，均勻地分布在制品上；
5）推桿應(yīng)布置在肋與肋，或壁與肋的相交點(diǎn)上，可增大推桿尺寸。
第七章 模架設(shè)計
模架，也稱模體，是注射模的骨架和基體，模具的每一部分都寄生其中，通過它將模具的各個部分有機(jī)地聯(lián)系在一起。我同市場上銷售的標(biāo)準(zhǔn)模架，一般由定模座板（或叫定模底板）、定模固定板（或叫定模板）、動模固定板（或叫型芯固定板）、動模墊板、墊塊（或叫墊腳、模腳）、動模座板（或叫動模底板）、推板（或叫推出底板）、推桿固定板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿等組成。另外，根據(jù)需要還有特殊結(jié)構(gòu)的模架，如點(diǎn)澆口模架、帶脫模板的模架等。
模具的大小，主要取決于塑件的大小，對于模具而言，在保證足夠的強(qiáng)度和剛度的條件下，結(jié)構(gòu)以緊湊為好。
根據(jù)使用要求，模架中的導(dǎo)柱、導(dǎo)套可以采用正裝和反裝兩種形式，本設(shè)計中采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套正裝；墊塊與動模座板之間設(shè)有固定螺釘；模架的推板裝限位釘。
根據(jù)塑件在分型面上投影的面積或模仁周邊尺寸，以塑件布置在推桿推出范圍之內(nèi)及復(fù)位桿與型腔或模仁邊緣保持一定距離為原則來確定模架大小。
經(jīng)驗(yàn)公式：
塑件投影寬度 （7-1）
塑件投影長度 （7-2）
由于型腔平面尺寸為，故有，于是，查表取，則：，。同理，，查表取，，故所選模架為，A2型模架。
經(jīng)過上述尺寸計算，模架尺寸已經(jīng)確定，標(biāo)記為：B5080-120160120GB/T12555-2006。如圖7-1所示。
圖7-1 A2型模架
第八章 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計
在注射模設(shè)計中，當(dāng)塑件上具有與開模方向不一致的孔或側(cè)壁有凹凸形狀時，除少數(shù)情況可以強(qiáng)制脫模外，一般都必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件做成可活動的結(jié)構(gòu)，在塑件脫模前，一般都需要側(cè)向分型和抽芯才能取出塑件，完成側(cè)向活動型芯的抽出和復(fù)位的這種機(jī)構(gòu)就叫做側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。
8.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)
側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，按其動力來源可分為手動、氣動、液動和機(jī)動四種類型。本設(shè)計中所采用的為機(jī)動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。
機(jī)動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，是利用注射機(jī)的開模力，通過對傳動機(jī)構(gòu)改變運(yùn)動方向，將側(cè)向的活動型芯抽出。機(jī)動型芯的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但抽芯不需人工操作，抽芯力較大，具有靈活、方便、生產(chǎn)效率高、容易實(shí)現(xiàn)全自動操作、無需另外添置設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中被廣泛采用。
機(jī)動抽芯按結(jié)構(gòu)，可分為斜導(dǎo)柱、彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊、楔塊、齒輪齒條、彈簧等多種抽芯形式。
8.2 斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)
斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)，是最常用的一種側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、安全可靠等特點(diǎn)。側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的工作過程：開模時，斜導(dǎo)柱作用于滑塊，迫使滑塊和側(cè)型芯一起在動模板中的導(dǎo)滑槽內(nèi)向外移動，完成側(cè)抽芯動作，塑件由推桿推出型腔。限位釘、彈簧使滑塊保持抽芯后最終位置，以保證合模時斜導(dǎo)柱能準(zhǔn)確地進(jìn)入滑塊的斜孔，使滑塊回到成型位置。在合模注射時，為了防止側(cè)型芯受到成型壓力的作用而滑塊產(chǎn)生位移，用滾珠來定位滑塊和側(cè)型芯。
在本次設(shè)計中，斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)利用斜導(dǎo)柱把動、定模分開時的開模力傳遞給側(cè)型芯，使之產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動，先行脫出塑件，然后再由推桿將塑件推出。
8.2.1斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)抽芯距和抽芯力的計算
1）抽拔力的計算
（8-1）
（8-2）
式中，——脫模系數(shù)，ABS取為0.45；
——塑料的線膨脹系數(shù)，為；
——在脫模溫度下，ABS的抗拉彈性模量，取為；
——塑料軟化溫度，取為100；
——脫模時塑件溫度，取為60；
——塑件的壁厚，取2mm；
——在脫模溫度下塑料的泊松比，取為0.32。
其中，；
（而，故屬薄壁）；
mm
式中，——脫模斜度，取為1；
——塑件側(cè)槽深度，該塑件約為5mm。
由于該塑件視為薄壁塑件，故按公式（8-2）計算側(cè)抽芯力，則有：
2)抽芯距的計算
式中，——抽芯距（mm）；
——塑件側(cè)槽深度，該塑件約為53.5mm；
4)斜導(dǎo)柱截面尺寸的確定
斜導(dǎo)柱常用的截面形狀有圓形和矩形兩種，而圓形制造方便，裝配容易，應(yīng)用廣泛，矩形截面制造不便，但強(qiáng)度高，承受的作用力大。
本設(shè)計采用圓形截面，其直徑為：
式中，[]——許用彎曲應(yīng)力（MPa），對于碳鋼MPa；
——斜導(dǎo)柱有效長度（）；
——斜導(dǎo)柱所承受的最大彎曲力（N），為4595.85N。
查相關(guān)的表，選得標(biāo)準(zhǔn)斜導(dǎo)柱尺寸mm，公差（m6），斜導(dǎo)柱臺階孔mm。
5)斜導(dǎo)柱長度及開模行程計算
mm
式中，——斜導(dǎo)柱總長度（mm）；
——抽拔距（mm），為53.5mm；
——斜導(dǎo)柱在固定板中的長度，為48mm；
——斜導(dǎo)柱直徑，為16mm；
——斜導(dǎo)柱傾斜角，為15。
查相關(guān)表，取斜導(dǎo)柱總長為155mm。
由于抽拔方向與開模方向垂直，完成抽芯距所需最小開模行程（mm）為：
mm
6)斜導(dǎo)柱與滑塊斜孔的配合
為保證在開模瞬間有一很小的空程，使塑件在活動型芯未抽出之間從型腔內(nèi)或型芯上獲得松動，并使楔緊塊先脫開滑塊，以免干涉抽芯動作，斜導(dǎo)柱與滑孔的配合應(yīng)有0.25mm-0.5mm的單邊間隙。
7)滑塊的設(shè)計
此設(shè)計側(cè)型芯僅需抽一個槽，是一個不大的凸起，方便加工，故本設(shè)計滑塊采用整體式。
①滑塊的導(dǎo)滑形式：滑塊在導(dǎo)滑槽中活動必須順利平穩(wěn)，不發(fā)生卡滯、跳動等現(xiàn)象，本設(shè)計采用T型導(dǎo)滑槽。
②滑塊的導(dǎo)滑長度應(yīng)大于滑塊寬度的1.5倍，滑塊完成抽芯動作后，應(yīng)繼續(xù)留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，并保證在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度不小于滑塊全長的2/3。
③滑塊的定位裝置：為了保證斜導(dǎo)柱的伸出端可靠地進(jìn)入滑塊的斜孔，滑塊在抽志后的終止位置必須定位。
本設(shè)計采用滾珠定位方式，其結(jié)構(gòu)形式如圖8-3所示。
8)壓緊塊的設(shè)計
①滑塊鎖緊楔形式：為了防止活動型芯和滑塊在成型過程中受力而移動，滑塊應(yīng)采用楔緊塊鎖緊。本設(shè)計中采用整體式楔緊塊，如圖8-3所示。
②楔緊塊的楔角：當(dāng)斜導(dǎo)柱帶動滑塊作抽芯移動時，楔緊塊的楔角必須大于斜導(dǎo)柱的斜角，這樣，當(dāng)模具一開啟，楔緊塊就讓開，否則斜導(dǎo)柱無法帶動滑塊作抽芯動作，一般而言，取。
本設(shè)計中，取斜導(dǎo)柱的斜角為，楔緊塊的楔角為。
第九章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計
塑料模具都要設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，在模具工作時，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以維持動模與定模的正確合模，合模后保持型腔的正確形狀。同時，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以引導(dǎo)動模按順序合模，防止型芯在合模過程中損壞，并能承受一定的側(cè)向力。對于采用三板式的模具，導(dǎo)柱可以承受卸料板和定模型腔板的重載荷作用。對于大型模具的脫模機(jī)構(gòu)，或脫模機(jī)構(gòu)中有細(xì)長推桿時，需要有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來保持機(jī)構(gòu)運(yùn)動的靈活平穩(wěn)。
對于型腔較大較深的注射模具，或塑件精密度較高、壁厚較薄的模具，在模具中不僅要設(shè)計導(dǎo)柱導(dǎo)向，還必須在動模與定模之間增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)來滿足模具精度要求。
導(dǎo)柱導(dǎo)向是指導(dǎo)柱與導(dǎo)套采用間隙配合，使導(dǎo)套在導(dǎo)柱上滑動，配合間隙一般采用H7/h6級配合，主要零件有導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
9.1導(dǎo)柱
導(dǎo)柱，主要有兩種形式，一種是直通式導(dǎo)柱，一般用于簡單模具。小批量生產(chǎn)時，一般不需要導(dǎo)套，導(dǎo)柱直接與模板導(dǎo)向孔配合；而在大多數(shù)情況下，導(dǎo)柱需要與導(dǎo)套配合。另一種是帶頭導(dǎo)柱。小型模具采用帶頭直通式導(dǎo)柱，大型模具采用有肩導(dǎo)柱。所有的導(dǎo)柱必須有足夠的抗彎強(qiáng)度，且表面要耐磨，心部要堅(jiān)韌，因此，導(dǎo)柱的材料大多采用低碳鋼滲碳淬火，或用碳素工具鋼淬火處理，硬度為。另外，導(dǎo)柱的端部常設(shè)計成錐形成半球形，便于導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)套。
本設(shè)計所采用的導(dǎo)柱形式為帶頭導(dǎo)柱，如圖9-1所示。
圖9-1 帶頭導(dǎo)柱
9.2導(dǎo)套
導(dǎo)向孔可帶導(dǎo)套，也可以不帶導(dǎo)套，帶導(dǎo)套的導(dǎo)向孔用于生產(chǎn)批量大或?qū)蚓雀叩哪＞?。無論是帶導(dǎo)套還是不帶導(dǎo)套的導(dǎo)向孔，都不應(yīng)設(shè)計為盲孔（盲孔會增加模具閉合時的阻力，并使模具不能緊密閉合）帶導(dǎo)套的模具應(yīng)采用帶肩導(dǎo)柱。導(dǎo)套可選用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，這樣可改善摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)妆焕?
本設(shè)計所采用的導(dǎo)套形式為帶頭導(dǎo)套，如圖9-2所示。
圖9-2 帶頭導(dǎo)套
9.3導(dǎo)柱、導(dǎo)套的尺寸
1)導(dǎo)柱直徑尺寸按模具模板外形尺寸而定，可參考標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)選取。模板尺寸越大，導(dǎo)柱間中心距越大，所選導(dǎo)柱直徑也越大。導(dǎo)套的基本尺寸與其相配合的導(dǎo)柱的基本尺寸相同；
2)導(dǎo)柱的長度通常應(yīng)高出凸模端面mm，以免在導(dǎo)柱未導(dǎo)正時凸模先進(jìn)入凹模與其碰撞而損壞；
3)用于推出系統(tǒng)導(dǎo)向的導(dǎo)柱直徑與復(fù)位桿的尺寸相當(dāng)。
9.4導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合精度
導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間因?yàn)橐?jīng)常相對滑動，所以一般取H7/f7或H8/f8的間隙配合。導(dǎo)柱、導(dǎo)套與模板之間的定位一般選擇H7/k6或H7/m6的過渡配合。另外，導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合的長度通常取為配合直徑的倍，其余部分?jǐn)U孔，以減小摩擦，降低加工難度。
9.5導(dǎo)柱、導(dǎo)套的固定方法
本設(shè)計中采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套依靠臺階來固定的方式來固定導(dǎo)柱與導(dǎo)套。
9.6導(dǎo)柱、導(dǎo)套的數(shù)量與布置
1)注射模動、定模之間的導(dǎo)柱、導(dǎo)套一般各取根，根據(jù)本設(shè)計所選用的標(biāo)準(zhǔn)模架，各選4根；
2)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式和尺寸，導(dǎo)柱布置在模具分型面的四周，按等直徑對稱布置。
第十章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計
注射成型時，整個型腔由塑料填滿，型腔內(nèi)氣體應(yīng)能順利排出，否則就會產(chǎn)生熔接痕、充型不滿和局部燒焦等缺陷。
本設(shè)計中推出采用機(jī)動推出方式，可以利用推出機(jī)構(gòu)的間隙進(jìn)行排氣，也可以利用分型面進(jìn)行排氣。
塑料熔體的充模過程很短，可以認(rèn)為模內(nèi)氣體的物理性質(zhì)符合絕熱條件。所需的排氣槽的截面面積可用如下公式計算：
（10-1）
式中，——排氣槽截面面積（m）；
——模具內(nèi)氣體的質(zhì)量（kg）；
——模內(nèi)氣體的初始壓力，MPa；
——模內(nèi)被壓縮氣體的最終溫度（）；
——充模時間（s）。
模內(nèi)氣體質(zhì)量，按常壓常溫20的氮?dú)饷芏扔嬎悖?
式中，——模具型腔體積（m），取為。
kg
應(yīng)用氣體狀態(tài)方程，可求得上式中被壓縮氣體的最終溫度（）：
（10-2）
式中，——模具內(nèi)氣體的初始溫度（）。
充填時間，查相關(guān)資料知注射時間為：，則由公式（10-2）可求得：
查參考文獻(xiàn)，可知排氣槽高度為，因此，排氣槽的總寬度為：
當(dāng)模具使用一段時間后，揮發(fā)性氣體的積垢使排氣有效截面積減小，故實(shí)際排氣槽的寬度應(yīng)大于理論計算值。若排氣槽總寬度較大，可采用多個，甚至連續(xù)的排氣槽排氣。可在整個型腔周邊上安排排氣槽排氣。根據(jù)參考文獻(xiàn)，可優(yōu)先取排氣槽的寬度為6mm，故至少應(yīng)設(shè)置6條排氣槽。
第十一章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計
注射模設(shè)計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成形具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。
（1）加熱系統(tǒng)。 由于該套模具的模溫要求在以下，又是中小型模具，所以無需設(shè)置加熱裝置。
（2）冷卻系統(tǒng)和冷卻介質(zhì)。一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在以下。熱塑性塑料在注射成形后，必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。
對于黏度低、流動性好的塑料（如PE、PP、PS等），因?yàn)槌尚喂に囈竽囟疾惶撸杂贸厮畬δ＞哌M(jìn)行冷卻。由于ABS的流動性為中等，且水的熱容量大，成本低，傳熱系數(shù)大，故該套模具采用常溫水冷卻。
（3）冷卻系統(tǒng)的簡略計算。如果忽略模具因空氣對流、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，可對模具冷卻系統(tǒng)進(jìn)行初步的和簡略的計算。
1）塑件在固化時每分鐘所釋放的熱量
式中，——單位時間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量，生產(chǎn)周期按每分鐘注射1.2次計算，；
——ABS單位質(zhì)量所放出的熱量，查參考書取為；
2）冷卻水的體積流量
式中，——冷卻水密度，為；
——冷卻水的比熱容，為；
——冷卻水出口溫度，取為；
——冷卻水入口溫度，取為。
3）冷卻水管道直徑 查表可知，為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取。
4）冷卻水在管道內(nèi)的流速
小于最低流速，達(dá)不到湍流狀態(tài)，所選管道直徑太大，所以只能選擇。再將模具進(jìn)出口溫差稍作調(diào)整，由改成，按上式計算，基本達(dá)到湍流狀態(tài)，滿足冷卻要求。
5）冷卻水管道孔壁與冷卻水之間傳熱臘系數(shù)
6）冷卻管道總傳熱面積
式中，——模具溫度與冷卻水溫度之間的平均溫差，模具溫度取為。
7）模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻管道數(shù)
式中，B-水路長度，為。
由于水道數(shù)目只能為整數(shù)，根據(jù)結(jié)果，明顯取模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水道數(shù)目為： 根。
第十二章 模具材料的選用
隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，人們對塑料制品的質(zhì)量要求越來越高，對模具鋼材的性能提出越來越高的要求。而由于我國模具鋼的質(zhì)量狀況，使得很多模具企業(yè)寧愿花高價買國外的模具鋼材。為了獲得更多利益，我國的模具鋼生產(chǎn)廠家只有適應(yīng)這一要求才能促進(jìn)自己的發(fā)展，促進(jìn)我國模具工業(yè)的發(fā)展并為其發(fā)展提供強(qiáng)勁的動力。
12.1 模具材料選用原則及考慮因素
12.1.1 模具材料的選用原則
用于注塑模具的鋼材，大致應(yīng)滿足以下要求：
機(jī)械加工性能優(yōu)良：易于切削，適于深孔、深溝槽、窄縫等難加工部位的加工和三維復(fù)雜形面的雕刻加工。
拋光性能優(yōu)良：沒有氣孔等內(nèi)部缺陷，顯微組織均勻，具有一定的使用硬度；
適于花紋腐蝕加工，但對一些特殊的塑料，如聚氯乙烯等，要求鋼材具有抗腐蝕性；
耐磨損，有韌性，可以在熱交變負(fù)荷作用下長期工作，耐摩擦；
熱處理性能好，具有良好的淬透性和很小的變形，易于滲碳等表面處理；
焊接性好，具有良好的焊接性，焊接后硬度不發(fā)生變化且不開裂、不變形等；
熱膨脹系數(shù)小，熱傳導(dǎo)效率高，防止變形，提高冷卻效果；
性能價格比合適，市場上容易買到，供貨期短。
12.1.2 模具材料選擇應(yīng)考慮的因素
在選擇注塑模具鋼材時，要綜合考慮塑件的生產(chǎn)批量、尺寸精度、復(fù)雜程度、體積大小和外觀要求等。對于塑件生產(chǎn)批量大，尺寸精度高的場合，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼；對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積比較大的塑件應(yīng)選用易于切削鋼；外觀要求高的塑件可以選用鏡面鋼材。模具鋼選材的考慮因素：
（1）成型產(chǎn)品的要求。批量大時選用材質(zhì)優(yōu)、性能好的材料制造模具；批量小時采用性能較差、壽命較短、加工簡單的模具材料；精度要求高，表面粗糙度要求低時，則選用切削加工性能、拋光性能好的材料加工模具，以保證制品形狀尺寸精度的穩(wěn)定性和較小的粗糙度值；成型帶腐蝕性添加劑的塑料時，應(yīng)選用具有抗腐蝕能力的材料制造模具。
（2）模具的結(jié)構(gòu)要求。模具的不同組件、不同部位的零件，根據(jù)其不同材料，滿足其使用要求。
（3）制造工藝要求。應(yīng)考慮加工時采用的加工方法和加工工藝，選擇相應(yīng)材料，滿足其相應(yīng)工藝性能要求，對于批量大易失效的還應(yīng)考慮其補(bǔ)焊性能。
12.2 注射模具零件材料的選用
12.2.1 模具材料選用原則及考慮因素
由于這些零件直接與塑料接觸，因此要求具有一定的強(qiáng)度、表面耐磨性好、熱處理性能好、淬火變形小；對塑料具有腐蝕性的模具，材料還應(yīng)有抗腐蝕能力。目前如P20、718、NAK55、SKD61、H13、CrWMn，SKD11等材料較為常用，耐腐蝕模具鋼有HPM38、U420、3Cr13、Stavax等。
12.2.2 導(dǎo)向類零件
這類零件包括各種導(dǎo)柱、導(dǎo)套和導(dǎo)向銷等，這類零件起導(dǎo)向作用，開合模時有相對運(yùn)動，成型過程中要承受一定的壓力或偏載負(fù)荷，因此要求表面耐磨性好，心部具有一定的韌性。目前如GCr15、SUJ2、T8A、T10A等材料較為常用，最終，這些零件材料選為GCr15，調(diào)質(zhì)處理，硬度達(dá)56HRC。
12.2.3 澆注系統(tǒng)零件
包括澆口套、拉料桿、分流錐等，這類零件的工作條件與成型零件相似，要求具有良好的耐磨表面、耐腐蝕性和熱硬性，目前如P20、T8A、T10A等材料較為常用，這里也選擇T10A，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，硬度達(dá)56HRC，滿足澆注系統(tǒng)的使用要求。
12.2.4 推出機(jī)構(gòu)和抽芯機(jī)構(gòu)零件
這類零件要求表面耐磨性好，并且有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。目前如SKD61、T8A、T10A等材料應(yīng)用比較廣泛，也可采用與型腔，型芯同樣的材料。
12.2.5 模板類零件
這些零件是模具中的主要承力零件，因此要求具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，目前應(yīng)用最普遍的是S60C鋼，日本牌號，有時也用45﹟鋼，為延長壽命，可調(diào)質(zhì)230HBS-270HBS。
第十三章 模具的工作過程
模具在裝配試模完畢后，模具進(jìn)入正式工作狀態(tài)，其基本工作過程如下：
(1)對塑料ABS進(jìn)行烘干，并裝入料斗；
(2)清理模具動、定模，并噴上脫模劑，進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱；
(3)