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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
系 別：
專 業(yè)：
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號(hào)：
設(shè)計(jì)(論文)題目：
粗瞄鏡座注塑模具設(shè)計(jì)
起 迄 日 期:
設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn):
指 導(dǎo) 教 師:
專業(yè)教研室負(fù)責(zé)人:
31
摘 要
本設(shè)計(jì)是粗瞄鏡座零件的注塑模具設(shè)計(jì)，在結(jié)合了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)后把CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用在注塑模具的設(shè)計(jì)上，在CAD系統(tǒng)實(shí)行了模型和注塑模具的設(shè)計(jì)。本文介紹了我國當(dāng)前模具技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r以及CAD/CAM在模具上的應(yīng)用，其中包括AUTOCAD。主要的機(jī)械部分設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括塑料注塑模具的工作原理及應(yīng)用，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。塑料注塑模的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，注塑機(jī)的選用，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，動(dòng)、定模，澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)，頂出機(jī)構(gòu)，冷卻系統(tǒng)等設(shè)計(jì)等方面。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)行可靠。
關(guān)鍵詞：CAD；CAM；注塑模；工藝
Abstract
This design is coarse pointing the lens holder parts injection mold design, combined with the traditional mechanical design after the CAD / CAM technology in injection mold design, implementation of the model in the CAD system and injection mold design. This article describes the current state of development of mold technology and CAD / CAM applications in the mold, including AUTOCAD. The main part of mechanical design, which includes plastic injection mold working principle and application of design criteria. Plastic injection mold design calculations, including the design mold design, injection molding machine selection, gating system design, dynamic, fixed mold, pouring system, the release mechanism, the ejection mechanism, cooling system and other aspects. So design a structure to ensure reliable operation die working.
Keywords: CAD; CAM; injection molding; Process
目 錄
摘 要 II
Abstract III
1 緒 論 1
1.1模具的作用與地位 1
1.2 本次設(shè)計(jì)研究目的及意義 1
1.3 CAD發(fā)展概況 2
1.4 注塑模CAD內(nèi)容 3
2 塑料注射模具的設(shè)計(jì) 5
2.1 塑料件的工藝性分析 5
2.2 粗瞄鏡座材料的選擇 6
2.3.1 丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物（ABS） 6
2.3.2 聚苯乙烯（PS） 7
2.3.3 雙酚A型聚碳酸酯（PC） 8
2.4 繪制模具裝配草圖 10
2.5 對(duì)零件進(jìn)行工程圖繪制 11
2.6 課題任務(wù)要求 12
3 粗瞄鏡座注射模的詳細(xì)設(shè)計(jì) 13
3.1 塑料注射成型機(jī)的選擇 13
3.1.1注射成型機(jī)類型與結(jié)構(gòu) 13
3.1.2 注射成型機(jī)的選擇及計(jì)算 14
3.2 注射模具分型面的選擇 16
3.2.1 分型面的基本形式 16
3.2.2 分型面選擇的基本原則 16
3.2.3 分型面的選擇 17
3.3 注射模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17
3.3.1 注射模具澆注系統(tǒng)的組成 17
3.3.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì) 18
3.3.3 注射模具分流道的設(shè)計(jì) 19
3.3.4 注射模具澆口的設(shè)計(jì) 20
3.3.5 冷料穴和鉤料脫模裝置 22
3.4 注射模具成型零件和模體的設(shè)計(jì) 22
3.4.1 注射模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
3.4.2 注射模具型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
3.4.3 注射模具成型零件的尺寸確定 25
3.5 注射模具的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 27
3.5.1 注射模具的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)概述 27
3.5.2 注射模具的斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
3.6 注射模具的頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29
3.6.1 注射模具的頂出機(jī)構(gòu) 29
3.6.2 推板頂出機(jī)構(gòu) 30
3.7 塑料注射模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31
3.7.1 塑料注射模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要性 31
3.7.2 塑料注射模具的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 31
3.8 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31
總 結(jié) 32
參考文獻(xiàn) 33
致 謝 34
1 緒 論
1.1模具的作用與地位
模具是指工業(yè)生產(chǎn)上通過注塑、壓鑄或鍛壓等方式生產(chǎn)產(chǎn)品所用的各種模型和工具，是工業(yè)生產(chǎn)中極其重要而又不可或缺的特殊基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。其生產(chǎn)過程集精密制造、計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能控制為一體，既是高新技術(shù)載體，又是高新技術(shù)產(chǎn)品。由于使用模具批量生產(chǎn)制件具有的高生產(chǎn)效率、高一致性、低耗能耗材，以及有較高的精度和復(fù)雜程度，因此已越來越被國民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)生產(chǎn)部門所重視，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車、信息、航空、航天、輕工、軍工、交通、建材、醫(yī)療器械、五金工具、生物、能源、日用品等制造領(lǐng)域，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，利用模具制造的零件數(shù)量，在飛機(jī)、汽車、摩托車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占80%以上；在電腦、電視機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)、錄像機(jī)、傳真機(jī)、電話及手機(jī)等電子產(chǎn)品中占85%以上；在電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、微波爐、吸塵器、電風(fēng)扇、自行車等輕工業(yè)產(chǎn)品中占90%以上；在槍支等兵器軍工產(chǎn)品中占95%以上。為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國防現(xiàn)代化和高端技術(shù)服務(wù)做了重要貢獻(xiàn)。模具工業(yè)是重要的基礎(chǔ)工業(yè)。工業(yè)要發(fā)展，模具須先行。沒有高水平的模具就沒有高水平的工業(yè)產(chǎn)品?，F(xiàn)在，模具工業(yè)水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，模具技術(shù)也已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。
1.2 本次設(shè)計(jì)研究目的及意義
(1).調(diào)查研究中外文獻(xiàn)檢索和閱讀能力；
(2).綜合運(yùn)用專業(yè)理論和知識(shí)分析、解決實(shí)際問題的能力；
(3).設(shè)計(jì)、計(jì)算與繪圖的能力，包括使用計(jì)算機(jī)的能力；
(4).掌握模具設(shè)計(jì)方法和步驟，了解模具的加工工藝過程；
(5).邏輯思維與形象思維相結(jié)合的文字及口頭表達(dá)能力；
(6).撰寫設(shè)計(jì)說明書（論文）的能力；
(7).養(yǎng)成嚴(yán)肅、認(rèn)真、細(xì)致地從事技術(shù)工作的優(yōu)良作風(fēng)。
1.3 CAD發(fā)展概況
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD-ComputerAidedDesign)指利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。CAD的應(yīng)用，使得設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大算術(shù)邏輯運(yùn)算功能、大容量信息存儲(chǔ)與快速信息查找的能力，完成信息管理、數(shù)值計(jì)算、分析模擬、優(yōu)化設(shè)計(jì)和繪圖等項(xiàng)任務(wù)，并通過設(shè)計(jì)人員進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)方案。
CAD(ComputerAidedDesign）誕生于20世紀(jì)60年代，是美國麻省理工大學(xué)提出了交互式圖形學(xué)的研究計(jì)劃，由于當(dāng)時(shí)硬件設(shè)施的昂貴，只有美國通用汽車公司和美國波音航空公司使用自行開發(fā)的交互式繪圖系統(tǒng)。70年代，小型計(jì)算機(jī)費(fèi)用下降，美國工業(yè)界才開始廣泛使用交互式繪圖系統(tǒng)。80年代，由于PP機(jī)的應(yīng)用，CAD得以迅速發(fā)展，出現(xiàn)了專門從事CAD系統(tǒng)開發(fā)的公司。CAD最早的應(yīng)用是在汽車制造、航空航天以及電子工業(yè)的大公司中。隨著計(jì)算機(jī)變得更便宜，應(yīng)用范圍也逐漸變廣。通用的CAD件是AutoCAD，但AutoCAD是一種通用的繪圖軟件，對(duì)機(jī)械行業(yè)針對(duì)性差，不過幸運(yùn)的是，AutoCAD是個(gè)開放性軟件，可以對(duì)它進(jìn)行二次開發(fā)，如采用ADS，ARX語言等。由于二次開發(fā)的深入，加強(qiáng)了參數(shù)化設(shè)計(jì)、智能化設(shè)計(jì)等，這樣充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的搜索功能和運(yùn)算功能。
CAD技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對(duì)于徹底改變塑料模具設(shè)計(jì)與制造的傳統(tǒng)方法與落后面貌，提高模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)效率，縮短模具的設(shè)計(jì)制造周期，具有重要作用。世界上第一套塑料模具CAD軟件是澳大利亞MOLDFLOW公司于1976年推出并以公司名字命名的MOLDFLOW。目前MOLDFLOW已經(jīng)發(fā)展得比較完善，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員、模具制作人員、工程師提供指導(dǎo)，通過仿真設(shè)置和結(jié)果闡明來展示壁厚、澆口位置、材料、幾何形狀變化如何影響可制造性。實(shí)現(xiàn)了對(duì)注塑過程的模擬、設(shè)計(jì)原理的應(yīng)用和精確計(jì)算，并逐步優(yōu)化模擬過程，使設(shè)計(jì)工程師在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段可以在計(jì)算機(jī)上“制造”塑料產(chǎn)品。據(jù)美國Protetype&PlasticMold公司統(tǒng)計(jì)，該公司使用CAD系統(tǒng)后一年內(nèi)生產(chǎn)效率提高了一倍，節(jié)省了35%的準(zhǔn)備時(shí)間，制造周期平均縮短了30%，材料節(jié)省了10%，模具成本降低了10%～30%。模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。塑料模具CAD的應(yīng)用帶來了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
1.4 注塑模CAD內(nèi)容
在模具設(shè)計(jì)中，模架及某些零件，如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿、支撐塊、澆口套、定位圈等分別已形成廠標(biāo)、行標(biāo)或國標(biāo)。對(duì)于這些標(biāo)準(zhǔn)的或本單位采用的模架及零件可在通用的二維工程圖CAD系統(tǒng)中建立模架、零件庫，以被設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)用。對(duì)于澆注系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、模架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算等內(nèi)容，已有一些較成熟的計(jì)算方法或經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，可設(shè)置這些計(jì)算公式的模塊，以便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行快速計(jì)算。注塑模CAD的內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：
1.注塑制品的幾何造型
2.模腔面形狀的生成
3.模具結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)
4.標(biāo)準(zhǔn)模架選擇
5.部裝圖及總裝圖的生成
6.模具零件圖的生成
7.常規(guī)計(jì)算和校核。
2 塑料注射模具的設(shè)計(jì)
2.1 塑料件的工藝性分析
本課題是對(duì)粗瞄鏡座的注射模設(shè)計(jì)。首先對(duì)粗瞄鏡座進(jìn)行測(cè)繪，并對(duì)塑件的使用性能和結(jié)構(gòu)要求有一個(gè)基本的了解?？此芗慕Y(jié)構(gòu)是否滿足塑件結(jié)構(gòu)的工藝性能。
粗瞄鏡座是對(duì)具有一定直徑的線，起導(dǎo)向和自鎖的裝置。在使用過程中受到一定的力。經(jīng)分析其工藝性，其厚度足以滿足其機(jī)械強(qiáng)度，并在適當(dāng)位置設(shè)有加強(qiáng)筋，增加了注射模的剛度和強(qiáng)度，且節(jié)省了材料。由于塑件冷卻時(shí)的收縮，為了便于塑件的脫模，在脫模方向上，具有合理的脫模斜度。塑件上的各種形狀的孔，開設(shè)在不減弱粗瞄鏡座的機(jī)械強(qiáng)度的位置，節(jié)省了材料?？傊?，粗瞄鏡座具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。
2.2 粗瞄鏡座材料的選擇
塑料（Plastics)是以有機(jī)高分子化合物為基礎(chǔ)，加入若干其他材料（添加劑）制成的固體材料。
塑料的優(yōu)點(diǎn)：塑料的強(qiáng)度較小，有較高的比強(qiáng)度。塑料還具有較高的電絕緣和熱絕緣性，良好的耐磨性和耐腐蝕性，以及優(yōu)異的成型工藝性。
塑料的缺點(diǎn)：強(qiáng)度，硬度較底，易老化等。
通用塑料如聚丙烯PP，聚乙烯PE，聚氯乙烯PVC具有應(yīng)用范圍廣、加工性能良好，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，但由于其力學(xué)性能較差且成型收縮率較大不易成型尺寸穩(wěn)定的制品故不選用，以下拿三種常用典型材料比較選取。
2.3.1 丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物（ABS）
ABS外觀上是淡黃色非晶態(tài)樹脂，不透明，密度與聚苯乙烯基本相同。ABS具有良好的綜合物理力學(xué)性能，耐熱，耐腐，耐油，耐磨、尺寸穩(wěn)定，加工性能優(yōu)良，它具有三種單體所賦予的優(yōu)點(diǎn)。其中丙烯腈賦予材料良好的剛性、硬度、耐油耐腐、良好的著色性和電鍍性；丁二烯賦予材料良好的韌性、耐寒性；苯乙烯賦予材料剛性、硬度、光澤性和良好的加工流動(dòng)性。改變?nèi)M分的比例，可以調(diào)節(jié)材料性能。
ABS為無定形聚合物，無明顯熔點(diǎn)，熔融流動(dòng)溫度不太高，隨所含三種單體比例不同，在160~190℃范圍即具有充分的流動(dòng)性，且熱穩(wěn)定性較好，在約高于285℃時(shí)才出現(xiàn)分解現(xiàn)象，因此加工溫度范圍較寬。ABS熔體具有明顯的非牛頓性，提高成型壓力可以使熔體粘度明顯減小，粘度隨溫度升高也會(huì)明顯下降。ABS吸濕性稍大于聚苯乙烯，吸水率約在0.2%~0.45%之間，但由于熔體粘度不太高，故對(duì)于要求不高的制品，可以不經(jīng)干燥，但干燥可使制品具有更好的表面光澤并可改善內(nèi)在質(zhì)量。在80~90℃下干燥2~3h,可以滿足各種成型要求。ABS具有較小的成型收縮率，收縮率變化最大范圍約為0.3%~0.8%，在多數(shù)情況下，其變化小于該范圍。注塑是ABS塑料最重要的成型方法，可以采用柱塞式注塑機(jī)，但更長采用螺桿式注塑機(jī)，后者更適于形狀復(fù)雜制品、大型制品成型[5]。
2.3.2 聚苯乙烯（PS）
聚苯乙烯是無色無臭的透明剛硬固體，制品擲地時(shí)有金屬般響鳴。聚苯乙烯透光率不低于80%，霧度約為3%，折射率較大，在1.59~1.60之間，具有特殊光亮性，但儲(chǔ)存時(shí)易泛黃。泛黃原因之一是單體純度不夠，特別是在含有微量元素時(shí)；二是聚合物在空氣中緩慢老化引起發(fā)黃。聚苯乙烯較輕，密度在1.04~1.065之間。
①力學(xué)性能 聚苯乙烯在熱塑性塑料中屬于典型的硬而脆塑料，伸、彎曲等常規(guī)力學(xué)性能皆高于聚烯烴，伸時(shí)無屈服現(xiàn)象。
②熱學(xué)性能 聚苯乙烯分子鏈雖是剛性鏈，但由于是無定形結(jié)構(gòu)，超過玻璃化溫度即開始軟化，軟化點(diǎn)僅95℃左右，許多力學(xué)性能都受到溫度升高的明顯影響。最高連續(xù)使用溫度僅60~80℃。120℃開始成為熔體，180℃后開始具有流動(dòng)性，其熱穩(wěn)定性較好，超過300℃才開始分解，因此聚苯乙烯具有較高的成型加工區(qū)間。
③電性能 聚苯乙烯是非極性聚合物，具有頗為優(yōu)異的介電、電絕緣性能，由于吸濕性很小，電性能也不受環(huán)境濕度改變的影響。
加工工藝性
吸濕性很小，加工前一般不需要專門的干燥工序
成型溫度范圍較寬
收縮率及其變化范圍都很小，一般在0.2%~0.8%有利于成型出尺寸精度較高
和尺寸較穩(wěn)定的制品
聚苯乙烯制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，并且在空氣中會(huì)緩慢老化引起發(fā)黃很顯然不適合選用
2.3.3 雙酚A型聚碳酸酯（PC）
雙酚A型聚碳酸酯是無色或者微黃色透明的剛硬、堅(jiān)韌固體。
①力學(xué)性能
雙酚A型聚碳酸酯是典型的硬而韌聚合物，具有良好的綜合力學(xué)性能。伸、壓縮、彎曲強(qiáng)度均相當(dāng)于聚酰胺6、聚酰胺66，沖擊強(qiáng)度高于所有脂肪族聚酰胺和大多數(shù)工程塑料，抗蠕變性也明顯優(yōu)于聚酰胺、聚甲醛。力學(xué)性能方面缺點(diǎn)是耐疲勞性較差，缺口敏感性較明顯
②熱性能
有良好的耐熱性，玻璃化溫度較高，高于所有的脂肪族聚酰胺，熔融溫度略高于聚酰胺6但低于聚酰胺66，熱變形溫度和最高連續(xù)使用溫度均高于絕大多數(shù)脂肪族聚酰胺，也高于幾乎所有的熱塑性通用塑料。在工程塑料中，他的耐熱性優(yōu)于聚甲醛、脂肪族聚酰胺和PBT,與PET相當(dāng)，但遜于其他工程塑料。聚碳酸酯具有良好的耐熱性，脆化溫度為-100℃
③電性能
雙酚A型聚碳酸酯是弱極性聚合物，極性的存在對(duì)電性能有一定不利影響，在標(biāo)準(zhǔn)條件下電性能雖不如聚烯烴、聚苯乙烯等，但也不失為是電性能較優(yōu)的絕緣材料，特別是因其耐熱性優(yōu)于聚烯烴，可在較寬溫度范圍保持良好的電性能。由于吸濕性較小，環(huán)境溫度對(duì)電性能無明顯影響。
④其他性能
在干燥的氣候條件下物理力學(xué)性能基本不變，但在潮濕環(huán)境及強(qiáng)烈日照條件下，會(huì)產(chǎn)生表面裂紋并發(fā)暗，在火焰中可緩慢燃燒，離火源后可自熄[5]。
PC剪切黏度高，充模阻力大，并且由于其在力學(xué)性能方面的缺點(diǎn)也不選用。
表2.1: 三種材料性能參數(shù)表
ABS
PS
PC
密 度
1.05
1.04~1.06
1.18~1.20
收 縮 率
0.3~0.8
0.2~0.8
0.5~0.7
熔 點(diǎn)
130~160
131~165
220~240
熱變形溫度（45N/cm2）
65~98
65~90
132~138
模具溫度
60~80
40~60
85~120
噴嘴溫度
180~190
160~170
250~300
中段溫度
180~230
170~190
270~320
后段溫度
150~170
140~160
250~270
注射壓力
60~100
60~100
50~110
塑化形式
螺桿式柱塞式
螺桿式柱塞式
螺桿式柱塞式
伸強(qiáng)度
33~49
35~63
60~66
伸彈性模量
1.8
2.8~3.5
2.3
彎曲強(qiáng)度
80
61~98
105~113
彎曲彈性模量
1.4
-
1.54
壓縮強(qiáng)度
18~39
80~112
85
缺口沖擊強(qiáng)度
11~20
0.25~0.40
不斷
硬 度
R62~86
洛氏M65~80
11.7HB
體積電阻率
1016
1017~1019
1015
介電常數(shù)
60Hz2.4~5.0
106 Hz≥2.7
60Hz3.0
擊穿電壓
-
19~27
20~30
外 觀
淺象牙色或白色不透明
無色透明、摔打音清脆
透明微黃
特 點(diǎn)
耐熱、表面硬度高、，尺寸穩(wěn)定、耐化學(xué)及電性能好，易成型加工，可鍍鉻
耐水、耐化學(xué)品、絕緣性好、不耐沖擊不耐溫
透明度高、硬而韌、高抗沖、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)電絕緣性和耐熱性好、耐開裂耐藥品性差
材料最終選定為ABS,其綜合性能優(yōu)異，具有較高的力學(xué)性能，流動(dòng)性好，易于成型；成型收縮率小，理論計(jì)算收縮率為0．5％ ；溢料值為0．04 mm；比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短。制件尺寸穩(wěn)定，表面光亮。
2.4 繪制模具裝配草圖
模具裝配圖的設(shè)計(jì)應(yīng)先從繪制裝配圖入手，根據(jù)塑件的具體情況，經(jīng)過認(rèn)真思考、比較、初步確定出各部分的結(jié)構(gòu)情況，最大限度地滿足塑件的技術(shù)要求和模具的合理工藝性。
(1) 確定分型面和澆口位置及結(jié)構(gòu)形式
確定模具的分型面和澆口的位置是模具設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。選擇分型面應(yīng)根據(jù)塑料的幾何形狀，尺寸精度要求，兼顧其澆口形式、脫模方式、嵌件位置以及排氣條件、易清除飛邊、便于加工等諸因素，通盤考慮。
澆口位置則是在保證塑件表面不受損傷的前提下，確定澆口主流道和分流道冷料穴的位置形狀、大小及排氣方法等，使注射時(shí)物料流暢，易于成型，且易于清除澆注塑料。
(2) 確定成型零件的結(jié)構(gòu)形式及安裝方法
成型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式注射成型的核心部位，它直接影響塑件質(zhì)量、加工的難易程度。選擇合理的成型位置、結(jié)構(gòu)見狀形式，就是能使成型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)在現(xiàn)有設(shè)備狀況下，基本滿足技術(shù)上的需要，易于加工、易于修改維修和更換。
(3) 選擇成型設(shè)備
模具與注射機(jī)必須配套使用，根據(jù)塑件的具體情況，先選擇注射機(jī)并進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。成型設(shè)備有兩個(gè)重要參數(shù)。一是理論注射容量，另一個(gè)是在于注射方向相垂直的最大投影面積。根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)及可選用合適的成型設(shè)備。在選用時(shí)，成型設(shè)備的兩個(gè)參數(shù)應(yīng)略大于這個(gè)模具所用塑料的體積以及他的投影面積，只有這樣才能順利成型。
其次還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
測(cè)算核實(shí)模板所受注射壓力應(yīng)小于注射機(jī)的鎖模力；
模具的閉合高度應(yīng)在注射機(jī)的最大閉合高度和最小高度之間；
模體外形尺寸應(yīng)能從注射機(jī)的桿空間安裝；
應(yīng)了解注射機(jī)的定位孔直徑、噴嘴孔徑及噴嘴球半徑尺寸，使模具與之配套；
模具采用的頂出方式應(yīng)適應(yīng)注射機(jī)的頂出方式和頂出距離，注射機(jī)的模板行程應(yīng)滿足在開模時(shí)能去除塑件時(shí)所需要的距離；
(4) 塑件側(cè)壁凹凸槽結(jié)構(gòu)的處置方法
根據(jù)塑件側(cè)壁凹凸槽選擇合適的側(cè)抽機(jī)構(gòu)。
頂出機(jī)構(gòu)的確定
定模動(dòng)模分型后，側(cè)抽芯也完成了抽芯動(dòng)作。塑件落在動(dòng)模上，且垂直面上已完全清除了平行方向上的障礙，這時(shí)頂出機(jī)構(gòu)在注射機(jī)頂桿的驅(qū)動(dòng)下將成型塑件從動(dòng)模中頂出。
(5) 確定主要結(jié)構(gòu)件的尺寸
通過以上問題的初步確定，即可勾畫出模體的輪廓，這時(shí)應(yīng)確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)柱及頂出系統(tǒng)的復(fù)位以及必要的先復(fù)位等的結(jié)構(gòu)形式和安裝位置，以及各組合部分的連接形式及所必須的支承板、支承塊等。
(6) 確定溫度調(diào)節(jié)方式
為了取得較好的冷卻效果，對(duì)冷卻回路應(yīng)由良好的布局，如冷卻回路的位置、尺寸形狀等，并預(yù)先考慮流出足夠的冷卻水路的安裝空間。
2.5 對(duì)零件進(jìn)行工程圖繪制
裝配草圖繪制完成后，就應(yīng)開始對(duì)各零件進(jìn)行工程圖的繪制。工程圖盡量按1：1的比例畫出，因?yàn)檫@樣比較直觀，容易發(fā)現(xiàn)問題，如果需要放大或縮小，必須嚴(yán)格按比例畫出。按制圖規(guī)劃，正確標(biāo)出尺寸、公差、形位公差其表面粗糙度等。
最后，繪制模具裝配圖，編寫設(shè)計(jì)說明書。主要零件繪制完成，對(duì)裝配草圖的自我檢驗(yàn)和審定。即已存在的問題會(huì)充分暴露出來，經(jīng)過改正修訂后，描清并正式編號(hào)，標(biāo)出模體的外輪廓尺寸以及模具的定位和安裝尺寸。
2.6 課題任務(wù)要求
本課題是粗瞄鏡座注射模的設(shè)計(jì)。要求對(duì)粗瞄鏡座進(jìn)行測(cè)繪，并完成粗瞄鏡座的三維造型繪制。粗瞄鏡座注射模要求一模兩件，并能自動(dòng)脫模，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。完成該注射模具裝配圖設(shè)計(jì)，全部零件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，以及完成該注射模具的制造工藝設(shè)計(jì)。
3 粗瞄鏡座注射模的詳細(xì)設(shè)計(jì)
3.1 塑料注射成型機(jī)的選擇
3.1.1注射成型機(jī)類型與結(jié)構(gòu)
注射機(jī)按其外形可分為系列幾種類型：
（1)注射機(jī)按外形特征可分為立式、臥式、直角式三種[8]。如圖3.1。
圖3.1 注射機(jī)類型
（a)立式注射機(jī)：它的注射裝置與合模機(jī)構(gòu)都在同一豎直線上。優(yōu)點(diǎn):占地少，模具拆裝方便，易于安放嵌件。缺點(diǎn):重心高，加料困難、容積較小。
（b)臥式注射機(jī)：目前使用最廣泛的注射成型機(jī)械。它的注射裝置與合模裝置方向在同一水平線上橫臥安裝。優(yōu)點(diǎn):重心低，操作及維修方便，塑件可自行脫落，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。缺點(diǎn):模具安裝麻煩，嵌件安放不穩(wěn)，機(jī)器占地較大。
（c)角式注射機(jī)：它的注射裝置與合模裝置方向呈垂直排列。優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)介于立式注射機(jī)和臥式注射機(jī)之間。特別適用于成形中心不允許有澆口痕跡的平面塑件。
（2)注射機(jī)按塑料在料筒的塑化方式不同可分為柱塞式注射機(jī)和螺桿式注射機(jī)。
（a)柱塞式注射機(jī)：注射柱塞直徑為20mm～100mm的金屬圓桿，當(dāng)其后退時(shí)物料自料斗定量地落入料筒內(nèi)，柱塞前進(jìn)，原料通過料筒與分流梭的腔內(nèi)，將塑料分成薄片，均勻加熱，并在剪切作用下塑料進(jìn)一步混合和塑化，并完成注射。多為立式注射機(jī)，注射量小于30g～60g，不易成形流動(dòng)性差、熱敏性強(qiáng)的塑料。
(b)螺桿式注射機(jī)：螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，將料斗內(nèi)的塑料卷入，逐漸壓實(shí)、排氣和塑化，將塑料熔體推向料筒的前端，積存在料筒頂部和噴嘴間，螺桿本身受熔體的壓力而緩慢后退。當(dāng)積存的熔體達(dá)到預(yù)定的注射量時(shí)，螺桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，在液壓缸的
推動(dòng)下，將熔體注入模具。臥式注射機(jī)多為螺桿式[9]。
塑料注射機(jī)不論任何形式，均有以下主要裝置組成：
(1) 注射裝置：它的主要作用是使固態(tài)的塑料均勻的塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的壓力和速度將融料注入閉合的模腔中。它的主要部件有：料筒、料筒加熱器、料斗、計(jì)量裝置、螺桿、螺桿的驅(qū)動(dòng)裝置、噴嘴及其驅(qū)動(dòng)裝置。
(2) 合模機(jī)構(gòu)：它的主要作用是保證成型模具有可靠的開合動(dòng)作。因?yàn)樵谧⑸溥^程中進(jìn)入模腔中的融料有較高的壓力，這就要求合模裝置給予模具以足夠的夾緊力、即鎖模力，防止模具在融料的高壓力下推開。它的主要部件有：機(jī)架、定動(dòng)模板、桿、合模油缸及肘節(jié)等。
(3) 頂出裝置：它的作用在開模到一定距離后，驅(qū)動(dòng)模具的頂出裝置，將部件從模具中頂出。
(4) 機(jī)械和液壓傳動(dòng)及電氣控制系統(tǒng)：注射成型是塑料塑化、模具閉合、壓力、溫度調(diào)節(jié)、注射入模、保壓、制品固化定型、開模、頂出塑件等多道工序連續(xù)準(zhǔn)確的生產(chǎn)過程，這些連續(xù)動(dòng)作都是由機(jī)械和液壓傳動(dòng)及電氣控制的。
工作前，模具分別安裝于定模及動(dòng)模板上，由鎖模裝置合模并縮緊。塑料加入料筒，加熱、塑化并將熔融的塑料注入模具中，在模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的冷卻作用下塑件成型冷卻固化，由鎖模機(jī)構(gòu)開鎖，由頂出裝置頂出塑件。
3.1.2 注射成型機(jī)的選擇及計(jì)算
(1) 注射容量
國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)注射機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以注射機(jī)注射聚苯乙烯時(shí)在對(duì)空注射條件下，注射機(jī)螺桿或柱塞做一次最大行程所能達(dá)到的最大容量。由于聚乙烯的密度為1.304g/～1.06g/，即它的單位容量與單位質(zhì)量相近，所以在目前實(shí)際中為便于計(jì)算，有時(shí)還沿用過去的習(xí)慣，通常也用其質(zhì)量可作粗略計(jì)量。
注射容量是選擇注射機(jī)的重要參數(shù)，它在一定程度上反映了注射機(jī)的注射能力，標(biāo)志著注射機(jī)能成型最大體積的塑料制品[10]。
確定了單個(gè)塑件的體積（質(zhì)量）和?？讛?shù)量就可以大體計(jì)算出多模塑件的總體積，再加上澆注系統(tǒng)中主流道、分流道、澆口、冷井的體積，即是一模的塑料的總體積Vm。
Vm0.8Vz (3.1)
式中 Vm——成型零件與澆注系統(tǒng)體積總和，；
Vz——注射機(jī)最大注射容量，；
估算： Vm=
(2) 最大成型面積
最大注射面積是指塑料在模具分型面上所允許成型的最大投影面積，也就是說在模具設(shè)計(jì)時(shí)，布局在模具分型面上的塑件及澆注系統(tǒng)的總投影面積S，只能小于這個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)才能正?？煽康淖⑸?。
S=
式中 S——塑料在模具分型面上許成型的投影面積；
(3) 模具的閉合高度
注射機(jī)動(dòng)壓板的最大的行程和壓板間最大和最小間距是一個(gè)固定的參數(shù)。它決定著所能安裝的模具的閉合高度。對(duì)于所用的注射機(jī)來說，注射模的閉合高度必須符合下列的要求：
（3.2）
式中 ——注射機(jī)允許的最小厚度，mm；
——注射模的實(shí)際閉合高度，mm；
——注射機(jī)允許的最小厚度，mm；
(4) 模體的截面尺寸
可安裝的注射模外形最大尺寸取決于注射機(jī)的壓板尺寸和桿的空間距，因?yàn)榇俗⑸淠５淖铋L的邊不應(yīng)超過壓板尺寸，而模具的最短邊應(yīng)小于桿空間距，才能將注射模裝入注射機(jī)，并應(yīng)留有固定模體的壓緊空間。同時(shí)，注射模動(dòng)、定模上的緊固螺栓孔，也應(yīng)與注射機(jī)壓板上的標(biāo)準(zhǔn)螺孔一致。
(5) 模具的頂出
注射機(jī)的頂出裝置通常有中心頂桿頂出、兩側(cè)頂桿頂出以及液壓頂出幾種形式。應(yīng)在動(dòng)模座板與注射機(jī)頂出位置相對(duì)的位置上，設(shè)置稍大于注射機(jī)頂桿的通孔，以便于注射機(jī)頂桿通過。
(6) 定位環(huán)和澆口套
定位環(huán)是將定模部分裝入注射機(jī)定壓板的定位對(duì)中裝置，應(yīng)與注射機(jī)的定位孔采取動(dòng)配合的連接形式，以保證模具體對(duì)中。
綜合考慮以上條件，注射機(jī)選擇G54-S-200/400型號(hào)。
表3.1 G54-S-200/400型注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
螺桿直徑/mm
55
桿內(nèi)間距/mm
290×368
理論容量/
200～400
最大模具厚度/mm
165
推動(dòng)行程/mm
430
最小模具厚度/mm
430
注射速度 /(g/s）
165
頂出桿根數(shù)
1
塑化能力/(g/s）
35
定位孔直徑/mm
125
額定注射壓力/MP
126
頂出中心孔直徑/mm
40
螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min）
10～390
頂出力/KN
2000
鎖模力/KN
2540
噴
嘴
球半徑SR/mm
18
開模行程/mm
260
孔直徑/mm
3.2 注射模具分型面的選擇
3.2.1 分型面的基本形式
分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面[10] [11]。
3.2.2 分型面選擇的基本原則
選擇分型面的基本原則：
(1)保持塑料外觀整潔；
(2) 分型面應(yīng)有利于排氣；
(3) 應(yīng)考慮開模時(shí)塑料留在動(dòng)模一側(cè)；
(4) 應(yīng)容易保證塑件的精度要求；
(5) 分型面應(yīng)力求簡(jiǎn)單適用并易于加工；
(6) 考慮側(cè)向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；
(7) 分型面應(yīng)與注射機(jī)的參數(shù)相適應(yīng)；
(8)考慮脫模斜度的影響。
3.2.3 分型面的選擇
由于粗瞄鏡座有側(cè)凹，采用斜導(dǎo)柱操作的哈夫式注射模。根據(jù)對(duì)粗瞄鏡座模型的觀察和分型面選擇的基本原則。現(xiàn)選擇A平面為分型面。如圖3.2所示。
圖3.2 分型面
3.3 注射模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.3.1 注射模具澆注系統(tǒng)的組成
注射模具的澆注系統(tǒng)通常由主流道，分流道，澆口，冷料穴和排氣槽或溢流槽等部分組成，在注射模具設(shè)計(jì)中對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行合理布局和形式的選擇是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。在設(shè)計(jì)注射模的澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意以下幾項(xiàng)原則。
(1)根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸因素，并結(jié)合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置；
(2)根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)布局；
(3)應(yīng)根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動(dòng)性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長度，并使其圓滑過渡以利于物流的流動(dòng)；
(4)應(yīng)盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率；
(5)排氣良好。
3.3.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì)
主流道是熔融塑料由注射機(jī)噴嘴先經(jīng)過的部位，它與注射機(jī)噴嘴在同一軸心線上。由于主流道與熔融注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸、碰撞，一般澆口不直接開設(shè)在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或迫合形式固定在定模板上。
(1)主流道的設(shè)計(jì)
(a) 為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α=3o～6o左右的圓錐孔，對(duì)流動(dòng)性較差的塑料也可取得稍大一些，但過于大則容易引起注射速度緩慢，并容易形成渦流；
(b) 澆口套與塑料注射區(qū)直接接觸時(shí)，其出料端端面直徑應(yīng)盡量選得小些。如果過大，即澆口套與型腔的接觸面積增大，模腔內(nèi)部壓力對(duì)澆口套的反坐力也將按此比例增大，到一定程度時(shí)澆口套容易從模體中彈出；
(c) 澆口套的材料應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼T8A，并應(yīng)進(jìn)行淬硬處理，為了防止注射機(jī)噴嘴不被碰撞而損壞，澆口套的硬度應(yīng)低于注射機(jī)噴嘴的硬度，以增加內(nèi)壁的耐磨性，并減小注射中的阻力，圓錐孔大端處應(yīng)有的過渡圓角，以減小物流在轉(zhuǎn)向時(shí)的流出阻力；
(d) 澆口套于注射機(jī)的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機(jī)噴嘴頭是球面，半徑是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴的端凸球面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則應(yīng)大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模；
(e) 定位環(huán)是模體與注射機(jī)的定位裝置，它保證澆口套于注射機(jī)的噴嘴對(duì)中定位，定位環(huán)的外徑應(yīng)與注射機(jī)的定位孔間隙配合。定位環(huán)厚度，小于注射定位孔的深度；
(f) 澆口套端面應(yīng)與定模相配合部分的平面高度一致。
(2)澆口套的設(shè)計(jì)
注射機(jī)G54-S200/400的噴嘴球半徑為18mm, 噴嘴孔徑為4mm.。所以要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴的端凸球面接觸良好，凹球面半徑取19mm，圓錐孔的小端直徑則應(yīng)大于噴嘴口內(nèi)徑，取5mm，如圖3.3。
圖3.3 澆口套
3.3.3 注射模具分流道的設(shè)計(jì)
分流道是將熔融塑料從主流道截面及其方向的變化，平穩(wěn)進(jìn)入單腔中的進(jìn)料澆口或從主流道進(jìn)入多腔模的澆口的通道，它是主流道與澆口的中間連接部分，起分流和轉(zhuǎn)換方向的作用，通常分流道設(shè)置在分型面的成型區(qū)域內(nèi)。
(1)分流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
在注射過程中，熔融的塑料在流經(jīng)分流道時(shí)，應(yīng)是它的壓力損失以及熱量損失最小，而以分流道中產(chǎn)生的凝料最少為原則，分流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)總體歸納如下：
(a) 在滿足注射成型工藝的前提下，分流道的截面積應(yīng)盡量的小，但分流道的截面積過小會(huì)降低注射速度，使填充時(shí)間延長，同時(shí)可能出現(xiàn)缺料、焦燒、皺紋、縮孔等塑件缺陷，而分流道過于大則增大冷凝料的回收量，并延長了物料的冷卻時(shí)間。一般地說，在注射完成后，分流到的冷卻時(shí)間應(yīng)比型腔中塑件的冷卻時(shí)間要短，才不影響注射時(shí)的效率。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用較小的截面積，以便于在試模時(shí)為必要的修正留有余地；
(b) 分流道和型腔得分布原則是排列緊湊，間距合理，應(yīng)采用軸對(duì)稱或中心對(duì)稱，使其平衡，盡量縮小成型區(qū)域的總面積。最好使型腔和分流道在分型面上的總投影面積的幾何中心和鎖緊力的中心相重合；
(c) 分流道的形狀要考慮分流道的截面積與其周邊長度的比最大為好，這樣可以減少熔料的散熱面積和摩擦阻力，減少壓力損失。
(d) 在可能情況下，分流道的長度應(yīng)盡量的短，以減少壓力損失，避免模體過大影響成本，在多型腔模具中各型腔的分流道長度應(yīng)盡量相等，以達(dá)到注射時(shí)壓力傳遞的平衡，保證塑料盡可能同時(shí)均衡的充滿各個(gè)型腔。在有些情況下分流道長度不能相等時(shí)，則應(yīng)在澆口處作必要的補(bǔ)救措施，如果分流道較長時(shí)，應(yīng)在其末端設(shè)置冷料穴，放置冷料和空氣進(jìn)入模腔。
(e) 在分流道上的轉(zhuǎn)向次數(shù)盡量少，在轉(zhuǎn)向處應(yīng)圓滑過渡，不能有尖角，這些都是為了減小壓力損失，有利于物料的流動(dòng)。
(f) 分流道的內(nèi)表面不必要求很光，一般表面粗糙度取1.6μm即可，這樣可以在分流道的摩擦阻力下使料流外層的流動(dòng)小些，使其分流道的冷卻皮層固定，有利于熔融塑料的保溫。
(g) 當(dāng)分流道設(shè)在定模一側(cè)或分流道延伸較長時(shí)，應(yīng)在澆口附近或分流道的交叉處設(shè)置鉤料桿，以便于在開模時(shí)在鉤料桿的作用下首先從定模中出分流道的凝料，并與塑料一起頂出。
(h) 在總體分布中，應(yīng)綜合考慮冷卻系統(tǒng)的方式和布局，并留出冷卻水路的空間。
(2) 分流道的設(shè)計(jì)
粗瞄鏡座注射模要求一模兩腔，在布局上選擇平衡式分流道。平衡式分流道的特點(diǎn)是：從主流道到各個(gè)型腔的分流道，其長度、斷面尺寸及其形狀都完全相同，以保證各個(gè)型腔同時(shí)均勻進(jìn)料，同時(shí)注射完畢。分流道的截面形狀選擇半圓形截面，它的效率比圓形稍差，但加工起來比圓形截面要簡(jiǎn)單。
3.3.4 注射模具澆口的設(shè)計(jì)
澆口是主流道、分流道與型腔的連接部分，即澆注系統(tǒng)的終端。一般這段很短的通道截面積很小，當(dāng)熔融的塑料流在高壓下通過澆口時(shí)，因?yàn)闈部诘慕孛娣e很小，使塑料流速加快，而由于摩擦作用，而使塑料流的溫度升高，黏度降低，提高了塑料的流動(dòng)性，有利于充滿型腔，因此它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位。
(1) 澆口的基本類型
(a) 直接澆口
直接澆口是熔融塑料從直流道直接注入型腔的最普通的澆口，又稱主流道型澆口。
(b) 盤形澆口
這種澆口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。澆口行程較短，是直接澆口的變通形式，它具有直接澆口、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流動(dòng)距離短等特點(diǎn)，特別是它對(duì)主流道經(jīng)過限制后以圓盤狀的澆口形式進(jìn)入模腔，可使進(jìn)料均勻，在整個(gè)圓周上進(jìn)料的流速大致相同，空氣也容易排出，同時(shí)避免了熔接痕的產(chǎn)生，同時(shí)澆口凝料容易消除，表面上看不出痕跡。
(c) 分流式澆口
與盤形澆口有些相似，由于動(dòng)模型芯頭部設(shè)有一圓錐體，起分流作用，它的特點(diǎn)與盤形澆口相似，由于圓錐的分流作用，使流道的拐角變小，從而料流個(gè)更加通暢。
(d) 輪輻式澆口
它是盤形澆口的變異。它是將盤形澆口的整個(gè)圓周進(jìn)料改為輪輻式幾小段圓弧形進(jìn)料，它除了有盤形澆口的特點(diǎn)外，澆口較小，易于清除澆口凝料，特別是在大型塑件中比盤形澆口減少了塑料用量，同時(shí)，它還克服了盤形澆口因形成真空、塑件難以脫模的問題。
(e) 爪形澆口
它是分流澆口和輪輻式澆口的變異形式。它在型芯頭部的圓錐體上或在主流道的內(nèi)壁上均勻的開設(shè)幾處澆口。
(f) 點(diǎn)澆口
點(diǎn)澆口又稱針狀澆口，它也是比較常用的一種澆口形式。通常用于流動(dòng)性較好的塑料制品，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍類的塑件。
(g) 側(cè)澆口
側(cè)澆口一般設(shè)在分型面上，從塑件的側(cè)面進(jìn)料。它廣泛用于一模多腔的模具中，適用于成型各種形狀的塑件。
(h) 環(huán)形澆口
環(huán)形澆口是設(shè)置在于圓形塑件同心的外側(cè)，即在塑件的外周邊設(shè)置的兩個(gè)澆口同時(shí)進(jìn)料。
(i) 潛伏式澆口
潛伏式澆口是點(diǎn)澆口的演變形式，其方式與點(diǎn)澆口大致相同。
(2) 澆口的選擇
本模具為一模多腔，選擇側(cè)澆口。側(cè)澆口為扁平形狀，可以大大的縮短冷卻時(shí)間，縮短成型周期。易于去除澆注系統(tǒng)的凝料而不影響塑件的外觀。澆口設(shè)置在分型面上，澆口截面形狀簡(jiǎn)單，容易加工，且注射效率高。
3.3.5 冷料穴和鉤料脫模裝置
冷料穴設(shè)置在主流道的末端，即主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上。它的作用是用來儲(chǔ)存注射間歇期間，噴嘴前端由散熱造成溫度降低而產(chǎn)生的冷料。在注射時(shí)，如果它們進(jìn)入流道，將堵塞流道并減緩料流速度。進(jìn)入型腔，將在塑件上出現(xiàn)冷疤或冷斑。
推板式鉤料裝置由冷料穴、鉤料桿組成，鉤料桿安裝在型芯固定板上，不與頂出系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。
3.4 注射模具成型零件和模體的設(shè)計(jì)
3.4.1 注射模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)型腔的結(jié)構(gòu)形式
型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：
(a) 整體式
整體式型腔由整塊材料加工而成的型腔。它的優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)度和剛度都相對(duì)較高，且不易變形，塑件上不會(huì)產(chǎn)生拼?？p痕跡。它的缺點(diǎn)是：切削量大，使模具成本較高，同時(shí)給熱處理和表面處理帶來困難，只適用于形狀較為簡(jiǎn)單的中、小型模具，但隨著用業(yè)技術(shù)的發(fā)展，隨著電蝕機(jī)床、仿型機(jī)床、數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用。有些形狀復(fù)雜的大型模具也有采用整體式型腔結(jié)構(gòu)的。
(b) 整體組合式
型腔由整塊材料制成，用臺(tái)肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點(diǎn)是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個(gè)加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔的同心度要求以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進(jìn)行熱處理等。
(c) 局部組合式
型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多用于型腔較深或形狀較為復(fù)雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。
(d) 完全組合式
完全組合式是由多個(gè)螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點(diǎn)是，便于機(jī)加工，便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上[12]。
粗瞄鏡座注射模的型腔部分不是很復(fù)雜，可利用電火花進(jìn)行。這里選擇整體式型腔。
(2) 型腔壁厚和底板厚度的計(jì)算
在塑料注射模的注射過程中，型腔從合模到注射保證過程中受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應(yīng)該有足夠的硬度和剛度，總的說來，型腔所承受的力大體有如下幾種：
(a)合模時(shí)的壓應(yīng)力；
(b) 注射過程中塑料流動(dòng)的注射壓力；
(c) 澆口封閉前一瞬間的保證壓力；
(d) 開模時(shí)的應(yīng)力。
但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力，并在注射過程中總在變化。在這些壓力作用下，當(dāng)型腔的剛度不足時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度，型腔將會(huì)彈性恢復(fù)，當(dāng)型腔的彈性變形恢復(fù)量大于塑件壁厚的收縮量時(shí)，將壓緊塑件，引起塑件頂出困難，甚至使塑件留在型腔中。如果型腔強(qiáng)度不夠時(shí)，會(huì)產(chǎn)生塑性變形，即引起型腔的永久變形，特別嚴(yán)重的會(huì)使型腔破裂，釀成事故。所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)要首先考慮使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證型腔在注射過程中產(chǎn)生超過規(guī)定限度的彈性變形。因此型腔壁厚和底板厚度的計(jì)算和選擇是十分重要的。
此模具是組合式圓形型腔，圓形型腔是指內(nèi)外壁橫斷面都是圓形。組合式圓形型腔的側(cè)壁和底部均受到?jīng)_擊壓力。組合式圓形型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算，下面對(duì)剛度和強(qiáng)度分別計(jì)算。
(1) 型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算
(a)按剛度計(jì)算
其壁厚S按下面公式計(jì)算：
S=R-r=r (3.3)
式中 S——型腔側(cè)壁厚度，mm
R——型腔外半徑，mm
r——型腔內(nèi)半徑，r=25mm
E——型腔材料的彈性模量，MPa，E=2.1×105MPa
——型腔許用變形量，=0.05mm
p——型腔內(nèi)單位平均壓力，p=30MPa
μ——泊松比，μ=0.25
代入公式中得：S=10mm
(b) 按強(qiáng)度計(jì)算
其壁厚S按下面公式計(jì)算
S=r (3.4)
式中 ——型腔材料的許用應(yīng)力，=156.8MPa
其余符號(hào)見公式 (3.3)
代入公式中得：S=15.5mm
(2) 底板厚度的計(jì)算
(a) 按剛度計(jì)算
其壁厚H按下面公式計(jì)算
H=0.9r (3.5)
式中 H——底版厚度，mm：
其余符號(hào)見公式 (3.3)
代入公式中得：H=9.45mm
(b) 按強(qiáng)度計(jì)算
其壁厚H按下面公式計(jì)算
H=1.1r (3.6)
其余符號(hào)見公式 (3.3)和公式（3.4）
代入公式中得：H=12mm
3.4.2 注射模具型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型芯的結(jié)構(gòu)形式大體有：
(1) 整體式；
(2) 整體組合式；
(3) 局部組合式；
(4)完全組合式；
本模具選擇的是整體組合式。 整體組合式就是將主體型芯鑲嵌在模板上固定而成。它加工簡(jiǎn)單，易修復(fù)更換，也有很高的強(qiáng)度和剛度。
3.4.3 注射模具成型零件的尺寸確定
(1) 型腔尺寸計(jì)算
型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應(yīng)選擇塑件公差△的1/2，取負(fù)偏差，再加上-1/4△的磨損量，而型芯深度則再加上-1/6△的磨損量，這樣的型腔的計(jì)算尺寸的表述如下[13]。
(a) 型腔的徑向尺寸的計(jì)算式：
（3.7）
式中 ——型腔的最小基本尺寸；
——塑件的最大基本尺寸；
S——塑件的平均收縮率，S=0.0055；
△——塑件的公差，取8級(jí)精度；
δ——模具制造公差，按1/4△選??；
根據(jù)（3.4.5）式計(jì)算得型腔的各徑向尺寸：
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
(b) 型腔的深度尺寸的計(jì)算公式
（3.8）
式中 ——型腔深度的最小尺寸；
——塑件的最大基本尺寸；
其余符號(hào)與（3.7）相同。
根據(jù)（3.8）式計(jì)算得型腔的各深度尺寸：
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
(4) 型芯尺寸的計(jì)算
型芯的各部尺寸除特殊情況外都是趨于縮小尺寸，因此應(yīng)選擇塑件公差的1/2，取正偏差，再加上+1/4的磨損量，而型芯高度則加上+1/6的磨損量。型芯的計(jì)算尺寸表達(dá)如下。
(a) 型芯的徑向尺寸的計(jì)算式：
（3.9）
式中 ——型芯的最大基本尺寸；
——塑件的最小基本尺寸；
其余符號(hào)與（3.7）相同。
根據(jù)（3.9）式計(jì)算得型芯的各徑向尺寸：
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
(b) 型芯的高度尺寸的計(jì)算式：
（3.10）
式中 ——型芯高度的最大尺寸；
——塑件內(nèi)形深度的最小尺寸；
其余符號(hào)與（3.7）相同。
根據(jù)（3.10）式計(jì)算得型芯的各高度尺寸：
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
(3)中心距尺寸的計(jì)算
中心距尺寸的計(jì)算式：
（3.11）
式中 ——模具的中心距基本尺寸；
——塑件中心距的基本尺寸；
其余符號(hào)與（3.7）相同。
根據(jù)（3.11）式計(jì)算得各中心距尺寸：
mm mm
mm mm
mm mm
mm mm
3.5 注射模具的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)
3.5.1 注射模具的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)概述
側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的分類，按其抽芯動(dòng)力來源，注射模側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)主要分手動(dòng)抽芯、機(jī)動(dòng)抽芯和液壓抽芯三大類。
(1)手動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)；它是在塑件開模前依靠人工將側(cè)型芯抽出或在開模后將塑件和型芯一并從模內(nèi)頂出，然后在模外用手工工具抽出側(cè)型芯，合模前再將側(cè)型芯裝入模體內(nèi)的抽芯方法。這種側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，模具成本低，制模周期短等特點(diǎn)，但注射成型效率低，很難得到較大的抽芯力，只在小批量生產(chǎn)或試制生產(chǎn)時(shí)采用。
(2)機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)；它的抽芯方法是在開模是依靠注射機(jī)的開模力，通過抽芯機(jī)構(gòu)機(jī)械零件的傳動(dòng)使其改變移動(dòng)方向，將活動(dòng)的側(cè)型芯抽出。機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，增加了制模難度和模具成本，但由于注射成型效率較高，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，操作方便，動(dòng)作可靠，抽芯力大，容易實(shí)現(xiàn)注射成型的自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為主要采用的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)根據(jù)抽芯方式及機(jī)械結(jié)構(gòu)的不同，又分為斜導(dǎo)柱式抽芯機(jī)構(gòu)，彎桿式抽芯機(jī)構(gòu)、彎板式抽芯機(jī)構(gòu)、斜滑板式抽芯機(jī)構(gòu)、頂出式抽芯機(jī)構(gòu)及齒輪式抽芯機(jī)構(gòu)等等。
(3)液壓或氣動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)；它是依靠液壓系統(tǒng)或氣動(dòng)裝置為動(dòng)力，抽出活動(dòng)的側(cè)型芯的。液壓或氣動(dòng)的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)，抽芯距和抽芯力較大，其抽芯動(dòng)作不受開模時(shí)間的限制，尤其當(dāng)抽芯距很大，用其他方法很難滿足抽芯要求時(shí)，采用液壓抽芯較為理想，如較長的彎頭、三通等塑料管件的大型注模具的抽芯。但是這種側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)要配合整套的液壓氣動(dòng)裝置，故經(jīng)濟(jì)成本較高，使它的適用范圍受到了限制，一般應(yīng)用較少。
本畢業(yè)設(shè)計(jì)模具選擇機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯中的液壓或氣動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)和斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。左邊液壓或氣動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)因?yàn)樾枰樾镜木嚯x太長，右邊斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
3.5.2 注射模具的斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
斜導(dǎo)柱是斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的重要零件。涉及斜導(dǎo)柱主要包括斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式和安裝形式、斜導(dǎo)柱的工作直徑、抽拔角的選擇、斜導(dǎo)柱的長度的確定以及斜導(dǎo)柱的加工精度、選用材質(zhì)及其熱處理等等。
(1)斜導(dǎo)柱傾斜角α
斜導(dǎo)柱的傾斜角是決定其抽芯工作