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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(jì)
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(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、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。隨著我國(guó)加入WTO，我國(guó)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(shí)。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(chē)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(chǎng)需求和發(fā)展前景。
塑料是以樹(shù)脂為主要成分，添加一定數(shù)量和一定類(lèi)型的添加劑。然而，塑料制品生產(chǎn)是一個(gè)既復(fù)雜又繁重的過(guò)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(gè)連續(xù)過(guò)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(guò)程。塑料注塑模是一種用來(lái)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(guò)合模、高壓注射、保壓冷卻定型、開(kāi)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(duì)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(guò)程中，模具結(jié)構(gòu)對(duì)操作難易程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開(kāi)模、合模和取件過(guò)程中的手工勞動(dòng)。當(dāng)批量不大時(shí)，模具費(fèi)用在制件成本中所占的比例將會(huì)很大，這時(shí)應(yīng)盡可能地采用結(jié)構(gòu)合理而簡(jiǎn)單的模具，以降低成本。
隨著國(guó)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(duì)模具的需求量越來(lái)越大，技術(shù)要求也越來(lái)越高。雖然模具種類(lèi)繁多，但其發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是既能滿(mǎn)足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國(guó)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(zhǎng)壽命模具。模具標(biāo)準(zhǔn)件的種類(lèi)、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對(duì)整個(gè)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(guó)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(duì)各類(lèi)模具的需求不斷增加，所需品種也越來(lái)越細(xì)化. 據(jù)預(yù)測(cè)，國(guó)內(nèi)模具發(fā)展的趨勢(shì)：
(1)模具日趨大型化；模具的精度將越來(lái)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(dòng)性好，適合于注射成型。
(2)精度等級(jí) 由于任務(wù)書(shū)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(dòng)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(chēng)
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(shù)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(shù)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(jiàn)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(guò)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(duì)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(dòng)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(shí)各段溫度
ABS塑料非牛頓流性較強(qiáng)，在熔化過(guò)程溫度升高時(shí)，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(shí)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(guò)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(guò)小，塑料收縮大，容易造成黏膜。對(duì)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(guò)快時(shí)，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(lèi)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(mǎn)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(duì)耐熱、高抗沖擊和中抗型樹(shù)脂，料溫更宜取高），料溫對(duì)物性影響較大、料溫過(guò)高易分解（分解溫度為左右，與在料筒中停留時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，比聚苯乙烯易分解），對(duì)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(zhuān)門(mén)對(duì)模具加熱。
（6）料量控制
注射機(jī)注塑ABS塑料時(shí)，其每次注射量?jī)H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(gè)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(guò)程時(shí)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(guò)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(kāi)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(gè)或兩個(gè)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(duì)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(jì)時(shí)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(kāi)模垂直的方向，特殊情況下采用與注射機(jī)開(kāi)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(hào)面應(yīng)盡量不破壞塑件光滑的外表面；
（3）確保塑件留在動(dòng)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(jiǎn)單，盡量避免定模滑塊；
（6）滿(mǎn)足模具的鎖緊要求，將塑件投影面積大的方向放在定、動(dòng)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(shí)，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(jì)階段，就應(yīng)該考慮成型時(shí)分型面的形狀和位置，否則無(wú)法用模具成型。在模具設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)已經(jīng)充分考慮到了模的分型面，同時(shí)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(jì)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(shuō)來(lái)，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(guò)復(fù)雜，故初步擬定采用一模兩腔。
3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定
3.3.1 注射量的計(jì)算
通過(guò)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(gè)未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的0.2倍來(lái)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(jì)出來(lái)前是個(gè)未知值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的倍，因此可來(lái)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(jì)算得出在一次注射過(guò)程中，注入模具型腔的塑料的總體積為，由注射機(jī)的公稱(chēng)注射量計(jì)算公式：可知，公稱(chēng)注射量為：
。根據(jù)以上的計(jì)算，初步選擇公稱(chēng)注射量為，鎖模力為 ，初選注射機(jī)型號(hào)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(hào)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(hào)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(wú)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(guò)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)。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(mǎn)足，而>250,滿(mǎn)足要求。
(2) 鎖模力校核
由上述計(jì)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(shí)所需調(diào)用的注射壓力，即
故符合設(shè)計(jì)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(shí)所需注射壓力為。
其他安裝尺寸及開(kāi)模行程的校核待模具設(shè)計(jì)完成之后進(jìn)行。
第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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(dòng)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(jì)
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(dòng)和開(kāi)模時(shí)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(dòng)速度和充模時(shí)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(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。
4.1.2 主流道的主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)
（1）為了防止?jié)部谔着c注射機(jī)噴嘴對(duì)接處溢料，主流道與噴嘴的對(duì)接處應(yīng)設(shè)計(jì)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(duì)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(guò)小，會(huì)增加主流道凝料的脫出難度；設(shè)得過(guò)大，又會(huì)產(chǎn)和湍流，卷入空氣，所以，通常取，對(duì)流動(dòng)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(zhǎng)度；
（4）主流道大端呈圓角，半徑，以減小料轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)的阻力；
（5）在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，一般取，過(guò)長(zhǎng)則會(huì)增長(zhǎng)壓力損失，使塑料熔體的溫度下降過(guò)多，從而影響熔體的順利充型。另外，過(guò)長(zhǎng)的流道還會(huì)浪費(fèi)材料、增加冷卻時(shí)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(shí)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(duì)小型模具可將主流道澆口套與定位圈設(shè)計(jì)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(jì)成兩個(gè)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(guò)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(shí)使用。
（8）當(dāng)澆口套的底部與塑料熔體接觸面較小時(shí)，僅靠注射機(jī)噴嘴的推力就能使?jié)部谔讐壕o，此時(shí)，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(shí)，塑料熔體對(duì)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 ，??；
②主流道球面半徑,取；
③球面配合高度 ，??；
④主流道長(zhǎng)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(zhǎng) 。
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(gòu)。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。對(duì)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(jì)成一個(gè)整體，但考慮上述原因通常仍然將其分開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)，以便于拆卸更換。同時(shí)，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(guò)局部熱處理，球面硬度達(dá)到，設(shè)計(jì)獨(dú)立的定位環(huán)用來(lái)安裝模具時(shí)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(jì)
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(guò)來(lái)的塑料熔體以較快的速度進(jìn)入并充滿(mǎn)型腔，型腔充滿(mǎn)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(lèi)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(dòng)性較好的塑料制品，適用于外觀要求較高的殼類(lèi)，或盒類(lèi)塑件的單腔模，多腔模等各種模具；側(cè)澆口，一般開(kāi)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(dòng)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(kāi)裂及流動(dòng)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(jì)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(dòng)；
（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(dòng)在允許范圍內(nèi)。
4.2.5澆口位置的確定
ABS在熔融時(shí)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(dòng)阻力，但熔體通過(guò)大澆口時(shí)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(dòng)速率降低，因此不能通過(guò)增大澆口尺寸來(lái)提高非牛頓熔體流動(dòng)速率。另外，注塑機(jī)注射時(shí)有一定的注射速率，澆口尺寸過(guò)大，澆口前后方的壓力降減小，會(huì)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(duì)較長(zhǎng)，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(dòng)速率。因此采用小澆口全大增大熔體通過(guò)澆口哩的剪切速率，而且產(chǎn)生的摩擦熱也會(huì)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(gè)點(diǎn)澆口進(jìn)料。選在該位置不但模具簡(jiǎn)單，而且去除澆口的后加工操作也非常簡(jiǎn)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(shí)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(jì)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(jì)算校核主流道熔體的剪切速率。
4.3.1計(jì)算主流道的體積流量
4.3.2計(jì)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(jì)
冷料穴也稱(chēng)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(jì)的時(shí)候，主流道布置冷料穴，分流道兩端布置冷料穴，用來(lái)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(jì)及計(jì)算
塑料在成型加工過(guò)程中，用來(lái)充填塑料熔體以成型制品的空間被稱(chēng)為型腔或模膛。而構(gòu)成這個(gè)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(shí)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(shí)，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(jì)
5.1.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模，又稱(chēng)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(jiǎn)單的塑件成型。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)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(jì)
凸模，是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合式兩種類(lèi)型。
整體式凸模，將成型的凸模與動(dòng)模板做成一個(gè)整體，不僅結(jié)構(gòu)牢固，還可省去動(dòng)模墊板。但是，由于不便于加工，故只適合于形狀簡(jiǎn)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(jì)中，采用組合型芯，因塑件的包緊力較大，所以設(shè)在動(dòng)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(duì)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(shí)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(duì)于動(dòng)模板來(lái)說(shuō)，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(jì)算
在型腔和型芯工作尺寸計(jì)算之前，對(duì)塑件各重要尺寸應(yīng)按機(jī)械設(shè)計(jì)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(chēng)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(jì)算公式：
（5-1）
型芯徑向尺寸計(jì)算公式：
（5-2）
型腔深度尺寸計(jì)算公式：
（5-3）
型芯高度尺寸計(jì)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(lái)查取，如表5-1所示。
表5-1 按平均收縮率計(jì)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(jì)算的x值
凹模深度和型芯高度工作尺寸計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(dòng)模墊板厚度的計(jì)算
5.4.1凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算
由于本設(shè)計(jì)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(mǎn)足要求。
5.4.2動(dòng)模板厚度的計(jì)算
由于本設(shè)計(jì)采用三板式，此處根據(jù)實(shí)際情況，動(dòng)模板選用厚度為160mm。
第六章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在注射成型的每一個(gè)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(chēng)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(gè)動(dòng)作，即首先將塑件和澆注凝料等與模具松動(dòng)分離，稱(chēng)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(lèi)
（1）按驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)
a.手動(dòng)脫模：它是在開(kāi)模后，用人工操作推出機(jī)構(gòu)取出塑件。
b.機(jī)動(dòng)脫模：它的利用注射機(jī)的開(kāi)模動(dòng)作使塑件脫離型腔。開(kāi)模時(shí)塑件先隨動(dòng)模一起移動(dòng)，達(dá)到一定的位置，脫模機(jī)構(gòu)被注射機(jī)上固定不動(dòng)的推桿頂住而不能隨動(dòng)模繼續(xù)移動(dòng)，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(jì)也是采用此機(jī)動(dòng)脫模。
c.液壓脫模：注射機(jī)上設(shè)置有專(zhuān)用的液壓頂出裝置，當(dāng)開(kāi)模到一定的距離后，通過(guò)液壓崗活塞驅(qū)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)脫模動(dòng)作。
d. 氣動(dòng)脫模：利用壓縮空氣，通過(guò)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(dòng)作分類(lèi)
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(guò)推出機(jī)構(gòu)的一次動(dòng)作，就可以脫模，故又稱(chēng)簡(jiǎn)單脫模機(jī)構(gòu)。
b.二次推出機(jī)構(gòu)：塑件經(jīng)過(guò)兩次不同的動(dòng)作才能脫模。
c.延遲動(dòng)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(dòng)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(lèi)
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(lèi)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(lèi)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(jì)原則
1）塑件滯留于動(dòng)模 模具開(kāi)啟后應(yīng)使塑件及澆口凝料滯留于帶有脫模裝置的動(dòng)模上，以便脫模裝置在注射機(jī)推桿的驅(qū)動(dòng)下完成脫模動(dòng)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(duì)凹?；蛐托镜母街Φ拇笮∫约八诓课?，有針對(duì)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(shí)對(duì)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(kāi)關(guān)復(fù)雜，脫模斜度小以及凹模（型芯）表面粗糙度值高時(shí)，脫模阻力就會(huì)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(shí)尤其要注意這個(gè)問(wèn)題。
6.3 脫模力的計(jì)算
6.3.1主型芯脫模力
因?yàn)?，此時(shí)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(jì)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(zhǎng)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(kāi)模方向垂直的平面上的投影面積（）；
——由和決定的無(wú)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(shí)，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(jì)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(zhǎng)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(kāi)模方向垂直的平面上的投影面積（）；
——由和決定的無(wú)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(jì)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(guò)上述計(jì)算可知，采用推桿的推出方式推出時(shí)的應(yīng)力值在安全范圍內(nèi)，不會(huì)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(jiǎn)單、最常用的一種形式，具有制造簡(jiǎn)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(jiàn)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(jì)模具時(shí)，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(jì)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(jì)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(tái)；
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(duì)稱(chēng)，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(jì)
模架，也稱(chēng)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(guò)它將模具的各個(gè)部分有機(jī)地聯(lián)系在一起。我同市場(chǎng)上銷(xiāo)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(dòng)模固定板（或叫型芯固定板）、動(dòng)模墊板、墊塊（或叫墊腳、模腳）、動(dòng)模座板（或叫動(dòng)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(duì)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(jì)中采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套正裝；墊塊與動(dòng)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(lái)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(zhǎng)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(guò)上述尺寸計(jì)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(jì)
在注射模設(shè)計(jì)中，當(dāng)塑件上具有與開(kāi)模方向不一致的孔或側(cè)壁有凹凸形狀時(shí)，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(dòng)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(dòng)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(dòng)力來(lái)源可分為手動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)和機(jī)動(dòng)四種類(lèi)型。本設(shè)計(jì)中所采用的為機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。
機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，是利用注射機(jī)的開(kāi)模力，通過(guò)對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改變運(yùn)動(dòng)方向，將側(cè)向的活動(dòng)型芯抽出。機(jī)動(dòng)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(dòng)操作、無(wú)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(dòng)抽芯按結(jié)構(gòu)，可分為斜導(dǎo)柱、彎銷(xiāo)、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(jiǎn)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(guò)程：開(kāi)模時(shí)，斜導(dǎo)柱作用于滑塊，迫使滑塊和側(cè)型芯一起在動(dòng)模板中的導(dǎo)滑槽內(nèi)向外移動(dòng)，完成側(cè)抽芯動(dòng)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(shí)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(shí)，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(lái)定位滑塊和側(cè)型芯。
在本次設(shè)計(jì)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(dòng)、定模分開(kāi)時(shí)的開(kāi)模力傳遞給側(cè)型芯，使之產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)，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(jì)算
1）抽拔力的計(jì)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(shí)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(jì)算側(cè)抽芯力，則有：
2)抽芯距的計(jì)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(jì)采用圓形截面，其直徑為：
式中，[]——許用彎曲應(yīng)力（MPa），對(duì)于碳鋼MPa；
——斜導(dǎo)柱有效長(zhǎng)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(tái)階孔mm。
5)斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度及開(kāi)模行程計(jì)算
mm
式中，——斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度（mm）；
——抽拔距（mm），為53.5mm；
——斜導(dǎo)柱在固定板中的長(zhǎng)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(zhǎng)為155mm。
由于抽拔方向與開(kāi)模方向垂直，完成抽芯距所需最小開(kāi)模行程（mm）為：
mm
6)斜導(dǎo)柱與滑塊斜孔的配合
為保證在開(kāi)模瞬間有一很小的空程，使塑件在活動(dòng)型芯未抽出之間從型腔內(nèi)或型芯上獲得松動(dòng)，并使楔緊塊先脫開(kāi)滑塊，以免干涉抽芯動(dòng)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(jì)
此設(shè)計(jì)側(cè)型芯僅需抽一個(gè)槽，是一個(gè)不大的凸起，方便加工，故本設(shè)計(jì)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(dòng)必須順利平穩(wěn)，不發(fā)生卡滯、跳動(dòng)等現(xiàn)象，本設(shè)計(jì)采用T型導(dǎo)滑槽。
②滑塊的導(dǎo)滑長(zhǎng)度應(yīng)大于滑塊寬度的1.5倍，滑塊完成抽芯動(dòng)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(zhǎng)度不小于滑塊全長(zhǎng)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(jì)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(jì)
①滑塊鎖緊楔形式：為了防止活動(dòng)型芯和滑塊在成型過(guò)程中受力而移動(dòng)，滑塊應(yīng)采用楔緊塊鎖緊。本設(shè)計(jì)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(dòng)滑塊作抽芯移動(dòng)時(shí)，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(kāi)啟，楔緊塊就讓開(kāi)，否則斜導(dǎo)柱無(wú)法帶動(dòng)滑塊作抽芯動(dòng)作，一般而言，取。
本設(shè)計(jì)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(jì)
塑料模具都要設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，在模具工作時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以維持動(dòng)模與定模的正確合模，合模后保持型腔的正確形狀。同時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以引導(dǎo)動(dòng)模按順序合模，防止型芯在合模過(guò)程中損壞，并能承受一定的側(cè)向力。對(duì)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(duì)于大型模具的脫模機(jī)構(gòu)，或脫模機(jī)構(gòu)中有細(xì)長(zhǎng)推桿時(shí)，需要有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來(lái)保持機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的靈活平穩(wěn)。
對(duì)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(jì)導(dǎo)柱導(dǎo)向，還必須在動(dòng)模與定模之間增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)來(lái)滿(mǎn)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(dòng)，配合間隙一般采用H7/h6級(jí)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(jiǎn)單模具。小批量生產(chǎn)時(shí)，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(jì)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(jì)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(wú)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(jì)為盲孔（盲孔會(huì)增加模具閉合時(shí)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(jì)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(zhǎng)度通常應(yīng)高出凸模端面mm，以免在導(dǎo)柱未導(dǎo)正時(shí)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(duì)滑動(dòng)，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(guò)渡配合。另外，導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合的長(zhǎng)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(jì)中采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套依靠臺(tái)階來(lái)固定的方式來(lái)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(dòng)、定模之間的導(dǎo)柱、導(dǎo)套一般各取根，根據(jù)本設(shè)計(jì)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(duì)稱(chēng)布置。
第十章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注射成型時(shí)，整個(gè)型腔由塑料填滿(mǎn)，型腔內(nèi)氣體應(yīng)能順利排出，否則就會(huì)產(chǎn)生熔接痕、充型不滿(mǎn)和局部燒焦等缺陷。
本設(shè)計(jì)中推出采用機(jī)動(dòng)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(guò)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(jì)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?jí)毫?，MPa；
——模內(nèi)被壓縮氣體的最終溫度（）；
——充模時(shí)間（s）。
模內(nèi)氣體質(zhì)量，按常壓常溫20的氮?dú)饷芏扔?jì)算，有
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(shí)間，查相關(guān)資料知注射時(shí)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(shí)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(jì)算值。若排氣槽總寬度較大，可采用多個(gè)，甚至連續(xù)的排氣槽排氣?？稍谡麄€(gè)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(jì)
注射模設(shè)計(jì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過(guò)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(wú)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(shí)其溫度在以下。熱塑性塑料在注射成形后，必須對(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。
對(duì)于黏度低、流動(dòng)性好的塑料（如PE、PP、PS等），因?yàn)槌尚喂に囈竽囟疾惶?，所以用常溫水?duì)模具進(jìn)行冷卻。由于ABS的流動(dòng)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(jiǎn)略計(jì)算。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)行初步的和簡(jiǎn)略的計(jì)算。
1）塑件在固化時(shí)每分鐘所釋放的熱量
式中，——單位時(shí)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(jì)算，；
——ABS單位質(zhì)量所放出的熱量，查參考書(shū)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(jì)算，基本達(dá)到湍流狀態(tài)，滿(mǎn)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(kāi)設(shè)的冷卻管道數(shù)
式中，B-水路長(zhǎng)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(kāi)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(duì)塑料制品的質(zhì)量要求越來(lái)越高，對(duì)模具鋼材的性能提出越來(lái)越高的要求。而由于我國(guó)模具鋼的質(zhì)量狀況，使得很多模具企業(yè)寧愿花高價(jià)買(mǎi)國(guó)外的模具鋼材。為了獲得更多利益，我國(guó)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(guó)模具工業(yè)的發(fā)展并為其發(fā)展提供強(qiáng)勁的動(dòng)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(mǎn)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(méi)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(duì)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(zhǎng)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(kāi)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(jià)格比合適，市場(chǎng)上容易買(mǎi)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(shí)，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(duì)于塑件生產(chǎn)批量大，尺寸精度高的場(chǎng)合，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼；對(duì)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(shí)選用材質(zhì)優(yōu)、性能好的材料制造模具；批量小時(shí)采用性能較差、壽命較短、加工簡(jiǎn)單的模具材料；精度要求高，表面粗糙度要求低時(shí)，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(shí)，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(mǎn)足其使用要求。
（3）制造工藝要求。應(yīng)考慮加工時(shí)采用的加工方法和加工工藝，選擇相應(yīng)材料，滿(mǎn)足其相應(yīng)工藝性能要求，對(duì)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(duì)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(lèi)零件
這類(lèi)零件包括各種導(dǎo)柱、導(dǎo)套和導(dǎo)向銷(xiāo)等，這類(lèi)零件起導(dǎo)向作用，開(kāi)合模時(shí)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，成型過(guò)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(lèi)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(guò)調(diào)質(zhì)處理后，硬度達(dá)56HRC，滿(mǎn)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(lèi)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(lèi)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(hào)，有時(shí)也用45﹟鋼，為延長(zhǎng)壽命，可調(diào)質(zhì)230HBS-270HBS。
第十三章 模具的工作過(guò)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(guò)程如下：
(1)對(duì)塑料ABS進(jìn)行烘干，并裝入料斗；
(2)清理模具動(dòng)、定模，并噴上脫模劑，進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱；
(3)