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第一章 產(chǎn)品分析
1.1塑件分析
1.1.1結(jié)構(gòu)分析
本次設(shè)計(jì)任務(wù)所提供的資料為塑件實(shí)體，如下圖所示：
【圖1－1】塑件草圖
由零件實(shí)體模型及二維草圖可知，該零件總體形狀為近似梯形，零件大端有兩個伸出塊及六角通孔，上方有兩個小沉孔，在零件的兩測也各有兩個小孔，此外還有諸多突出小塊，加強(qiáng)筋等等，并且所有結(jié)構(gòu)對稱布置。在模具設(shè)計(jì)時，兩側(cè)的小孔可以使用小型心對插成型，沉孔及伸出塊位置也可使用小型心，而端頭的六角通孔必須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，總體看來，該零件屬于較復(fù)雜程度。
1.1.2尺寸精度分析
該零件的重要尺寸精度為6級，其它尺寸精度為7－8級，屬于中等精度，對應(yīng)的模具相關(guān)零件尺寸加工可以保證。
1.1.3塑件厚度檢測
塑件的厚度檢測采用Pro/Engineer設(shè)計(jì)軟件的模型分析功能自動完成，如圖所示：
【圖1－2】厚度檢測
從塑件的壁厚上來看，壁厚的最大處為4mm左右，最小處小于1mm，壁厚差較大，但大多處在2－3mm的范圍之內(nèi)，并綜合其材料性能，只要注意控制成型溫度及冷卻速度，零件的成型并不困難（如果條件允許，也可考慮修改其結(jié)構(gòu)形式使壁厚趨向均勻）。
1.1.4表面質(zhì)量分析
該零件的表面除要求沒有凹陷，無毛刺，內(nèi)部無縮孔，沒有特別得表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜以上分析可知，注射時在工藝參數(shù)控制較好的情況下，零件的成型質(zhì)量很容易得到保證。
1.2塑件的原材料分析
塑件的材料采用聚碳酸脂（PC），其性能參數(shù)如下：
【圖1－3】聚碳酸脂
1.2.1基本資料
英文全名：Polycarbonate
結(jié) 構(gòu)：
PC：耐沖擊性相當(dāng)高，屬于工程塑料。
耐熱性佳、低溫安定性良好。
成型后尺寸穩(wěn)定性高，耐候性佳，且吸水率低。
無毒性。
1.2.2機(jī)械特性
密度：1.2 g/cm3
拉伸強(qiáng)度：630kg/cm2
硬度：70(Rockwell M)
吸水率：0.24%
1.2.3熱物性質(zhì)
線膨脹率 ：3.8*10-5 cm/cm*℃
熱變形溫度 ：135℃
1.2.4成形加工性
射出成型溫度：230～310℃
射出成型壓力：1000～1400Kg/cm2
成形收縮率：0.5%～0.7%
模具溫度：80～120℃
注射時間：20～90
高壓時間：0～5
冷卻時間：20～90
總 周 期：40～190
從以上資料分析可以得知，該塑料具較好的各項(xiàng)性能指標(biāo)，從使用性能上看，該塑料具有剛性好、耐水、耐熱性強(qiáng)，是做為掛鉤座較理想的材料；而由耐熱性的觀點(diǎn)來看，PC屬于工程塑料，不僅在耐熱上具有一定程度的能力，機(jī)械性質(zhì)上也比一般的泛用塑料來的高；從成型性能上看，該塑料吸水性小，熔料的流動性一般，成型較容易，但收縮率偏大，另外，該塑料成型時較易產(chǎn)生凹痕、變形等缺陷，成型溫度過低時，方向性明顯，凝固速度較快，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。因此，在成型時應(yīng)注意控制成型溫度，澆注系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，冷卻速度也不宜過快。
第二章 擬定型腔布局
2.1型腔
一般來說，精度要求高的小型塑件和大中型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，對于精度要求不高的小型塑件，形狀簡單，又大批量生產(chǎn)時，則采用多型腔模具可使生產(chǎn)率提高。
型腔數(shù)量確定以后，便進(jìn)行型腔的排布。型腔的排布 及模具尺寸、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的平衡以及溫度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以上這些問題又與分型面及澆口的位置選擇有關(guān)，所以在設(shè)計(jì)過程中，要進(jìn)行必要的調(diào)整，以達(dá)到比較完善的設(shè)計(jì)。
型腔數(shù)量確定及型腔的排布
所謂型腔（cavity）指模具中成形塑件的空腔，而該空腔是塑件的負(fù)形，除去具體尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不過凸凹相反而己。
注射成形是先閉模以形成空腔，而后進(jìn)料成形，因此必須由兩部分或（兩部分以上）形成這一空腔——型腔。其凹入的部分稱為凹模（cavity），凸出的部分稱為型芯（core）。
2.2型腔數(shù)目的決定
型腔數(shù)目的決定與下列條件有關(guān)。
a.塑件尺寸精度
型腔數(shù)越多時，精度也相對地降低，1、2級超精密注塑件，只能一模一腔，當(dāng)尺寸數(shù)目少時，可以一模二腔。3、4級的精密級塑件，最多一模四腔。
b.模具制造成本
多腔模的制造成本高于單腔模，但不是簡單的倍數(shù)比。從塑件成本中所占的模具費(fèi)比例看，多腔模比單腔模具低。
c.注塑成形的生產(chǎn)效益
多腔模從表面上看，比單腔模經(jīng)濟(jì)效益高。但是多腔模所使用的注射機(jī)大，每一注射循環(huán)期長而維持費(fèi)較高，所以要從最經(jīng)濟(jì)的條件上考慮一模的腔數(shù)。
d.制造難度
多腔模的制造難度比單腔模大，當(dāng)其中某一腔先損壞時，應(yīng)立即停機(jī)維修，影響生產(chǎn)。
本設(shè)計(jì)根據(jù)制品的生產(chǎn)總量，確定一個經(jīng)濟(jì)的型腔數(shù)量，其計(jì)算如下：
A=ty/3600+anc/m
（摘自《注塑模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)與圖列》許鶴峰 陳言秋 編著 化學(xué)工業(yè)出版社）
式中：m：制品的生產(chǎn)總量/個
A：成型每個制品所需費(fèi)用，元/個
n：型腔數(shù)量，個
t：成型周期，秒
y：成型費(fèi)用，元/時
c：單個型腔模具制作費(fèi)，元/個
a：多個型腔模具制作費(fèi)遞減率，%
anc：模具費(fèi)用，元
然后假設(shè)型腔數(shù)量計(jì)算進(jìn)行比較，求出A為最小值時的型腔數(shù)量，即為經(jīng)濟(jì)數(shù)量。
由上式可知，要想A為最小，只要anc為最小，所以n為4。雖然模具的制造費(fèi)用隨型腔數(shù)量的增加而增加，但不與型腔數(shù)量成正比，所以每增加一個型腔其制造費(fèi)用有一個遞減率，遞減率由模具制造企業(yè)根據(jù)情況確定。
綜合起來本模具采用一模四腔，既滿足塑件要求，又能提高生產(chǎn)效率。
2.3型腔排布
在確定了型腔數(shù)目之后，就要進(jìn)行型腔的排列方式設(shè)計(jì)。
本塑件在注射時采用了一模四腔的形式，即模具需要四個型腔。考慮塑件帶側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，現(xiàn)有兩種排列方式選擇：
【圖2－1】 型腔布局
a.如圖2－1所示，四個型腔采用軸對稱布置，這種布置方式由于塑件本身的梯形結(jié)構(gòu)，可有效減少模具大小，降低模具成本，但這樣以來，模具四個方向各要布置一側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，增加了模具設(shè)計(jì)及加工的難度：
b.如圖2－1所示，這種方式采用平面對成布置，雖然不如第一種布局方式緊湊，但由于其一側(cè)各布置兩個型腔，故只有兩個方向需要設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)，大大簡化了模具的設(shè)計(jì)。
綜合以上兩種方案考慮，故擬定第二種型腔布局方式，其尺寸計(jì)算將在后面的設(shè)計(jì)中完成。 第三章 塑件相關(guān)計(jì)算及注塑機(jī)的選擇
3.1塑件相關(guān)計(jì)算
【圖3－1】 投影面積計(jì)算
3.1.1投影面積計(jì)算
塑件的投影面積可以通過PRO/ENGINEER 的分析模塊直接得出,如圖3－1所示：
由分析可得：
注塑件投影面積S=1008.76*4≈4035mm2
3.1.2體積及質(zhì)量計(jì)算
體積及質(zhì)量的計(jì)算也利用PRO/ENGINEER的分析模塊自動計(jì)算獲得（塑件密度由《塑料模設(shè)計(jì)手冊》表1－4查得：ρ=1.2g/cm3），如圖3－2所示：
【圖3－2】 體積及質(zhì)量計(jì)算
結(jié)果如下：
體積 = 4.9079263e+03 毫米^3
曲面面積 = 5.2316449e+03 毫米^2
密度 = 1.2000000e+00 公噸 / 毫米^3
質(zhì)量 = 5.8895115e+03 公噸
故注塑件的體積為： V≈4907.9×4=19631.6mm3
質(zhì)量為： M≈19.63×1.2＝23.56g
（注：此處的塑件體積及質(zhì)量都不包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)）
3.2注塑機(jī)選擇及注射工藝參數(shù)確定
3.2.1注射機(jī)的選擇
考慮塑件的外形尺寸、型腔數(shù)量、注射所需壓力及其它綜合情況，查《塑料模設(shè)計(jì)手冊》附表8，初步選用注射機(jī)為XS-XY-60型，其主要參數(shù)如下：
結(jié)構(gòu)類型：臥式
理論注射量: 60cm3
注射壓力：12200N/cm3
鎖模力: 500kN
最大注射面積:130cm2
最大模具厚度：200mm
最小模具厚度：70mm
噴嘴球半徑:12mm
噴嘴孔直徑：4mm
3.2.2注射工藝參數(shù)確定
查《塑料設(shè)計(jì)手冊》表1－4，聚碳酸脂的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：
成型溫度/℃：
料桶溫度：后段：210-240
中段：230-280
前段：240-285
噴嘴溫度：240-250
模具溫度：90-110
注射壓力/MPa：80-130
第四章 分型面設(shè)計(jì)
4.1分型面設(shè)計(jì)原則
分開模具取出塑件的面稱為分型面，如何確定分型面位置，需要考慮的因素比較多。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件工藝性、精度、推出方法、模具制造、排氣等因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較。注射模有一個分型面或多個分型面，分型面的位置，一般垂直于開模方向，分型面的形狀有平面和曲面等。
分型面的確定主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
a.塑料在型腔中的方位
在安排制件在型腔中的方位時，要盡量避免與開模運(yùn)動相垂直的方向避側(cè)凹或側(cè)孔。
b.一般分型面與注射機(jī)開模方向垂直的平面，但也有將分型面作減傾斜的平面或彎折面，或曲面，這樣的分型面雖加工困難，但型腔制造和制品脫模較易。有合模對中錐面的分型面，自然也是曲面。
c.分型面位置。
d.除了應(yīng)開設(shè)在制件中斷面輪廓最大的地方才能使制件順利地從型腔中脫出外，還應(yīng)考慮以下幾種因素：
A.因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕跡或接合縫的痕跡，故分型面最好不要選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。
B.從制件的頂出考慮分型面要盡可能地使制件留在動模邊，當(dāng)制件的壁厚較大但內(nèi)孔較小時，則對型芯的包緊力很小，常不能確切判斷制件中留在型芯上還是在凹模內(nèi)。這時可將型芯和凹模的主要部分都設(shè)在動模邊，利用頂管脫模，當(dāng)制件的孔內(nèi)有管件（無螺紋連接）的金屬嵌中時，則不會對型芯產(chǎn)生包緊力。
4.2分型面設(shè)計(jì)
根據(jù)本塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為了方便塑件澆注后脫模、排氣、塑件的外觀質(zhì)量等要求，主分型面的位置選擇如下圖所示：
【圖4－1】 分型面
第五章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機(jī)的噴嘴射出后，到進(jìn)入模具型腔以前所流動的一段路徑的總稱，主要應(yīng)包括主流道、分流道、進(jìn)料口、冷料穴等幾部分。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時，應(yīng)考慮塑料成型特性、塑件大小及形狀、型腔數(shù)、注射機(jī)安裝板大小等因素。
5.1總體設(shè)計(jì)
【圖5－1】進(jìn)料口分析
在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，我們首先要選定進(jìn)料口位置，為選擇合適的進(jìn)料口位置，采用MoldFlow Plastic Adviser分析軟件對塑料進(jìn)行分析，以便得到最合適的進(jìn)料口，分析結(jié)果如下圖所示：
由MoldFlow分析結(jié)果不難看出，最佳的進(jìn)料口位置應(yīng)為塑件的中間部位，但考慮塑件結(jié)構(gòu)因素，選定進(jìn)料口為塑件上部圓弧形凹處，采用點(diǎn)澆口形式，又模具設(shè)計(jì)為一模四腔，并且綜合型腔布局，擬定澆注系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如下圖所示（對成布置）：
【圖5－2】澆注系統(tǒng)
5.2主流道設(shè)計(jì)
主流道為直接與注射機(jī)的噴嘴連接的部分，一般為圓錐形，錐度為α＝2°～ 6°，對于粘度較大的熔體也可考慮稍微增大錐角，此處的主流道錐角：
α＝5°
【圖5－3】主流道各部分尺寸
主流道直徑的決定，主要取決于主流道內(nèi)熔體的剪切速率。但在具體設(shè)計(jì)時，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取一合適的值做為主流道小端直徑d，一般應(yīng)大于機(jī)床噴嘴直徑0.5～1mm左右，通常取d=3～6mm，查《型腔模具設(shè)計(jì)與制造》表3－5，當(dāng)材料為PC，注射機(jī)最大注射量為60g時，選取d=5mm，故主流道各部分直徑如下圖所示（其中L需根據(jù)模板厚度確定）：
5.3分流道設(shè)計(jì)
分流道的設(shè)計(jì)原則即應(yīng)使熔體較快地沖滿整個型腔，流動阻力小，熔體溫降小，并且能將熔體均衡地分配到各個型腔。
分流道截面形狀和尺寸：
常見的分流道截面形狀有圓形、半圓形、U形、梯形、矩形等，其中：圓形截面分流道比表面積最小，熱量不容易散失，流動阻力最小，但它需要同時開設(shè)在兩塊模板上，要保證兩半圓完全吻合，制造較困難；梯形截面分流道較容易加工，熱量損失和阻力也不大，是最常用的形式。綜合各方面因素考慮，此處分流道截面為梯形形式。
分流道直徑的計(jì)算，可由以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
（《塑料模設(shè)計(jì)手冊》公式5－57.P188）
式中：D——各級分流道的直徑（mm）；
W——流經(jīng)該分流道的熔體重量（g）；
L——流過W熔體的分流道長度（mm）。
【圖5－4】分流道
經(jīng)估算得第一級和第二級分流道的直徑分別為D1≈5mm,D2≈4mm，故各級分流道的尺寸如下圖所示：
第三級分流道（即與進(jìn)料口相連的那段分流道）設(shè)計(jì)為圓錐形，以便于脫模，其尺寸如圖5－5所示：
5.4進(jìn)料口設(shè)計(jì)
【圖5－5】分流道
進(jìn)料口也稱澆口，進(jìn)料口的形式也有很多種，此處采用的是點(diǎn)進(jìn)料口的形式。
點(diǎn)進(jìn)料口的直徑通常以下式計(jì)算：
(《注塑模具設(shè)計(jì)》公式5－61.P195)
式中：d——點(diǎn)進(jìn)料口直徑（mm）；
n——系數(shù)，依塑料種類而異，其中PC對應(yīng)為n＝0.7
c——依塑件壁厚而異的系數(shù)。
這里我們直接查《塑料模設(shè)計(jì)手冊》表5－46，得
d＝1.0mm
【圖5－6】儲料井
此外，點(diǎn)進(jìn)料口與分流道的連接需要通過一個儲料井，其具體形式如圖所示：
5.5冷料的穴設(shè)計(jì)
冷料穴是為了防止冷料穴進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔,從而影響注塑成型和塑料件質(zhì)量而開設(shè)的容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料井穴,本設(shè)計(jì)中冷料穴開設(shè)在主流道的末端。
5.6澆口套及定位圈的設(shè)計(jì)
定位圈是使?jié)部谔缀妥⑸錂C(jī)噴嘴孔對準(zhǔn)定位所用。定位圈直經(jīng)D為與注射機(jī)定位孔配合直經(jīng)，應(yīng)按選用注射機(jī)的定位孔直經(jīng)確定。直經(jīng)D一般比注射機(jī)孔直經(jīng)小0.1～0.3毫米，以便裝模。定位圈一般采用45號鋼或Q275鋼。定位圈內(nèi)六角螺釘固定在模板時，一般用兩個以上的M6～M8的內(nèi)六角螺釘，本設(shè)計(jì)采用四個M6螺釘固定。澆口套的材料為T10、硬度HRC45；定位圈的材料為45剛，硬度HRC50,其尺寸設(shè)計(jì)如下圖所示：
【圖5－7】澆口套與定位圈
5.7塑件模流分析
在PRO/ENGINEER軟件模具模塊中進(jìn)行分模及澆注系統(tǒng)創(chuàng)建后，即可自動產(chǎn)生鑄模件，也就是注射成型時包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的注射件，為了能夠更好的分析塑件的注射成型性能，我們還是使用MoldFlow分析軟件對其進(jìn)行模流分析。
本設(shè)計(jì)使用的是MoldFlow MPA模塊，即Mold Plastic Adviser，使用MoldFlow MPA可對塑件進(jìn)行簡單的成型工藝分析，包括最佳澆口位置選擇（前面已經(jīng)使用）、流動分析，填充性能分析、成型質(zhì)量預(yù)測、氣泡與熔接痕分析，收縮痕分析等，如果要對塑件進(jìn)行精確分析，還必須使用MoldFlow設(shè)計(jì)軟件的MPI模塊，這里只進(jìn)行簡單分析，故只需使用MPA即可，使用MPA分析前需設(shè)定成型條件，由前面的設(shè)計(jì)選擇成型條件為：
預(yù)熱溫度：115℃；料桶溫度：275℃，注射最大壓力－130MPa；高壓時間：0.5s
5.7.1沖模時間分析
【圖5－8】沖模時間
5.7.2填充質(zhì)量分析
【圖5－9】填充質(zhì)量
5.7.3成型壓力分析
【圖5－10】成型壓力
5.7.4壓力降分析
【圖5－11】壓力降
5.7.5流動前沿溫度分析
【圖5－12】流動前沿溫度
5.7.6成型質(zhì)量分析
【圖5－13】成型質(zhì)量
5.7.7熔接痕分析
【圖5－14】熔接痕
5.7.8氣泡分析
【圖5－15】氣泡
5.7.9分析報告
表5-1 模流分析報告表
Moldability:
Your part can be easily filled but part quality may be unacceptable.
Confidence:
Medium
Injection Time:
0.87 sec
Injection Pressure:
56.07 MPa
Weld Lines:
Yes
Air Traps:
Yes
Shot Volume :
25.55 cu.cm
Filling Clamp Force:
12.13 tonne
Packing Clamp Force Estimate @20%:
( 11.21 )MPa 4.73 tonne
Packing Clamp Force Estimate @80%:
( 44.86 )MPa 18.90 tonne
Packing Clamp Force Estimate @120%:
( 67.29 )MPa 28.36 tonne
Clamp Force Area:
40.82 sq.cm
Cycle Time:
28.50 sec
5.7.10結(jié)論
由以上分析可知，塑件較容易充模，但塑件質(zhì)量可能存在問題，塑件可能產(chǎn)生熔接痕及氣泡等缺陷，但成型條件如壓力，溫度等均符合要求，而澆口位置已靠近最佳澆口，故缺陷產(chǎn)生條件應(yīng)為塑件本身結(jié)構(gòu)所致。
解決辦法：如結(jié)構(gòu)允許，可考慮更改塑件結(jié)構(gòu)，如使塑件壁厚趨向均勻等。
第六章 模架選用及注射參數(shù)校核
6.1模架
通過前面的設(shè)計(jì)及計(jì)算工作，便可以根據(jù)所定內(nèi)容確定模架。模架部分可以自己設(shè)計(jì)，也可以選用標(biāo)準(zhǔn)模架；在生產(chǎn)現(xiàn)場模具設(shè)計(jì)過程中，盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模架，確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式，規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)件有很大一部分已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，隨時可在市場上買到，這對縮短制造周期，降低制造成本時極其有用的。
而標(biāo)準(zhǔn)件則包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專用標(biāo)準(zhǔn)件兩大類。通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等。模具專用標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈、澆口套、推桿、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件等。
此外，在模架尺寸確定之后，對模具有關(guān)零件進(jìn)行必要的強(qiáng)度或剛度校核，看所選模架是否符合要求，尤其對大型模具，這一點(diǎn)尤為重要。
模架選擇：
6.1.1結(jié)構(gòu)形式
這里我們選用的模架為國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)模架，由于本模具采用的是點(diǎn)進(jìn)料口自動脫澆道板設(shè)計(jì)，并且由于動模為嵌入式組合，故必須安裝動模支撐板，查《實(shí)用模具技術(shù)手冊》11.1.2－塑料注射模中小型模架（GB/T 12556.1-90），選取模架的基本形式為：點(diǎn)AY型，其結(jié)構(gòu)如圖6－1所示：
【圖6－1】模架
6.1.2模板及組合精度
根據(jù)型腔尺寸及考慮側(cè)向分型機(jī)構(gòu)，選取模架尺寸為250mm×300mm，各板的厚度尺寸由《使用模具技術(shù)手冊》表11－2，考慮型腔厚度，選擇定模板厚25mm，動模板厚40mm，脫澆道板厚15，動模支撐板厚35mm，座板厚度25mm，墊塊厚度63mm。
動定模板孔位精度及與基準(zhǔn)面的位置精度需達(dá)到互換。動模板、定模板的垂直度、平行度、導(dǎo)柱孔距及至基準(zhǔn)面邊距的尺寸精度和模架組合技術(shù)要求如下：
A.基準(zhǔn)面垂直度誤差⊥300：0.02；
B.模板厚度方向兩平面平行度誤差∥300：0.02；
C.導(dǎo)柱導(dǎo)套孔距偏差；
D.導(dǎo)柱孔至基準(zhǔn)面邊距偏差；
E.組合后定動模固定板上下平面平行度誤差∥300：0.02；
F.組合后分型面貼合間隙
6.2開模行程校核
選取標(biāo)準(zhǔn)模架及確定各模板尺寸后，我們就可以計(jì)算其開模行程并進(jìn)行校核，以確定注射機(jī)的選擇是否合理。
由于本設(shè)計(jì)采用的是點(diǎn)澆口形式，故為多分型面注射模，并且由于選用的注射機(jī)為XS-ZY-125型注射機(jī)，故最大開模行程與模具厚度無關(guān)，如圖所示，開模距離按下式計(jì)算：
【圖6－2】開模行程
其中H1=60mm，H2=32mm，H3=10,故：
s≈110mm<
第七章 成型零部件設(shè)計(jì)
成型零件是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常包括了凸模、凹模、成型桿、成型塊等。設(shè)計(jì)時應(yīng)首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結(jié)構(gòu)、進(jìn)料口、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計(jì)算成型零件的工作尺寸，從機(jī)加工工藝角度決定型腔各零件的結(jié)構(gòu)和其他細(xì)節(jié)尺寸，以及機(jī)加工工藝要求等
在工作中，成型零件承受高溫高壓塑件熔體的沖擊和磨擦。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸和表面。在開模和脫模時需要克服塑件的粘著力。成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力，它的強(qiáng)度和剛度必須在許可范圍內(nèi)。成型零件的結(jié)構(gòu)，材料和熱處理的選擇及加工工藝性，是影響模具工作壽命的主要因素。
7.1成型零件的材料選擇
構(gòu)成型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，本例的模具成型零件包括凸模、凹模和側(cè)抽芯部件。由于型腔直接與高溫高壓的塑料相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨力以承受塑料的擠壓力和料流的磨擦力和足夠的精度和表面光潔度，以保證塑料制品表面光高美觀，容易脫模，一般來說成型零件都應(yīng)進(jìn)行熱處理，使其具有HRC40以上的硬度，如成型產(chǎn)生腐蝕性氣體的塑料如聚氯已烯等。還應(yīng)選擇耐腐蝕的鋼材。
根據(jù)塑件表面質(zhì)量要求，查《塑性成型工藝與模具設(shè)計(jì)》附錄G（常用模具材料與熱處理），本設(shè)計(jì)成型零件選用3Cr2Mo調(diào)質(zhì)處理，硬度≥55HRC,耐磨性號好且處理過程變形小。還有較好的電加工及耐腐蝕性。
7.2成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)的成型零件設(shè)計(jì)方法一般為根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)及精度尺寸，并考慮塑料收縮率，計(jì)算出成型零件的工作尺寸，這種方法有以下幾個缺點(diǎn)：
A.自由曲面的設(shè)計(jì)比較難；
B. 曲面的尺寸不易表達(dá)清楚；
C.計(jì)算量大，設(shè)計(jì)效率低。
為了克服以上缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)中采用了目前在模具設(shè)計(jì)制造行業(yè)具有領(lǐng)先地位的PRO/ENGINEER設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行成型零部件的設(shè)計(jì)。
7.2.1 PRO/E中的模具模塊設(shè)計(jì)
利用PRO/ENGINEER內(nèi)置的模具設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)一般有以下幾步：
a.在設(shè)計(jì)的塑件外層生成一個大小合理的胚料，胚料即以后生成的凹模凸模的大??；
b.輸入塑件材料的收縮率，為后面生成成型零件提供參數(shù)；
c.用cut命令設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的主流道、分流道及澆口（也可在生成模具成型零件后再完成澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)）；
d.用parting surf命令設(shè)計(jì)出分模面（包括主分模面及側(cè)型芯分模面）；
e.采用split命令進(jìn)行自動分模，生成成型零件，同時檢測分模面是否有問題；
f.用molding命令對模腔進(jìn)行填充，生成澆注件。
g.用mold opening定義模具開模動作生成爆炸圖。以下對凹模、凸模的設(shè)計(jì)分述。
1.分模面設(shè)計(jì)
【圖7－1】分模面
由于塑件本身有諸多孔、缺口，以及側(cè)抽芯孔等等,故在分模設(shè)計(jì)時需要把這些孔全部補(bǔ)上，側(cè)抽芯也必須設(shè)計(jì)單獨(dú)的分模面，模具才能夠順利的進(jìn)行開模，通常把在PRO/E中進(jìn)行補(bǔ)面的過程稱為“靠破孔” ，設(shè)計(jì)如下圖所示：
2.模具開模動作模擬及開模檢測
在分模面設(shè)計(jì)完成之后，可由分模面和坯料自動生成模具體積快和型腔，并進(jìn)一步生成模具模仁及澆注件。在此基礎(chǔ)上，就可以對分模設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的檢測，如倒勾檢測、拔模斜度檢測等等，并可簡單的模擬模具開模動作。
此外，由于暫時只對模具進(jìn)行了公母模及側(cè)滑塊的簡單劃分，并沒對其做具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所以此處的開模動作模擬也只是為了進(jìn)行模具的倒勾檢測及拔模檢測。
開模圖及各檢測結(jié)果如下所示：
【圖7－2】開模
除模擬開模動作之外,我們還可以利用PRO/ENGINEER模具分析中的拔模檢測功能,檢查模具的拔模斜度:
【圖7－3】拔模檢測
分別對定模和動模進(jìn)行拔模檢測,其檢測結(jié)果如下:
結(jié)論:綜合以上分析可知，分模設(shè)計(jì)無倒勾存在，可順利開模；而拔模檢測圖顯示，模具的動定模兩側(cè)最小拔模斜度均為零度，不過考慮塑件的結(jié)構(gòu)較小，并無大的拔模面存在，并且拔模距離均只有幾個毫米，綜合考慮，并不會對開模和塑件質(zhì)量產(chǎn)生大的影響。
7.2.2凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式兩大類，而組合式又可分為嵌入式組合、鑲拼式組合及瓣合式等。
1.整體式凹模
由一整塊金屬加工而成，其特點(diǎn)是牢固，不易變形，因此對于形狀簡單，容易制造或形狀雖然比較復(fù)雜，但?？梢圆捎梅滦螜C(jī)等殊須加工方法加工的場合是適宜的。整體結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn)：
a.成型零件的剛性好；
b.模具分解組合容易；
c.零件數(shù)量少；
d.制品表面分型痕跡少；
e.模具外形尺寸可以減少。
整體結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)如下：
a.難以排氣；
b.需要采用精密磨削加工；
c.制品的棱邊，拐角處難以加工成角形；
d.當(dāng)塑料制品形狀復(fù)雜是，其型腔的加工工藝性較差
一般此類成型零件都是在淬硬后在進(jìn)行加工，所以整體結(jié)構(gòu)的模具采用電火花成型加工為主、銑削加工、磨削加工、電火花線切割為輔的加工方法，并且在先進(jìn)的型腔加工機(jī)床還未普遍應(yīng)用之前，整體式型腔一般只用在形狀簡單的小形塑件的成型。
2.組合式凹模
組合式型腔是由兩個以上零件組合而成的。這種型腔改善了加工工藝性，減少了熱處理變形，節(jié)約了模具貴重材料，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，裝配比較麻煩，塑件制品表面可能留有鑲拼痕跡，組合后的型腔牢固性較差。因此，這種型腔主要用于形狀復(fù)雜的塑料制品的成型。
組合式型腔的組合形式很多，常見的有嵌入式、鑲拼式及瓣合式幾種：
嵌入式組合型腔：
a.整體嵌入式組合型腔。對于小型塑件采用多型腔塑料模成型時，各單個型腔一般采用冷擠壓、電加工、電鑄等方法制成，然后整體嵌入模中。型腔鑲件的外形通常是帶臺階的圓柱形，先嵌入型腔固定板后，再用支撐板、螺釘將其固定；如要求嚴(yán)格定位時，可用銷釘或平鍵定位防轉(zhuǎn)。
此型腔形狀及尺寸一致性較好，更換方便，可節(jié)約貴重金屬，但模具體積較大，用特殊加工法。
b.局部鑲嵌式組合型腔。為了加工方便或由于型腔某一部位容易磨損，需要更換者采用局部鑲嵌的辦法，此部位的鑲件單獨(dú)制成，然后嵌入模體。
此外還有鑲拼式、瓣合式等組合型腔形式，在此不做闡述。由以上的比較容易看出，當(dāng)塑件較小，形狀較為復(fù)雜式，并且一模多腔成型時，采用嵌入式組合型腔是較為合理的選擇，故此例選用的凹模形式即為整體鑲嵌式，四個型腔分為四個鑲塊，固定方式采用支撐板固定，故不需要安裝螺釘，其結(jié)構(gòu)如圖所示：
[圖7－4】凹模
【圖7－5】型腔鑲塊
7.2.3凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模設(shè)計(jì)的方法與凹模設(shè)計(jì)方法基本一樣，由塑件的結(jié)構(gòu)形式可知，凸模也采用局部鑲嵌形式，考慮定模部分無支撐板，故鑲塊的固定形式不同于凹模鑲塊，而采用內(nèi)六角圓柱螺釘固定：
【圖7－6】凸模
【圖7－7】型芯鑲塊
7.2.4型腔型芯尺寸計(jì)算：
由于本設(shè)計(jì)采用PRO/ENGINEER設(shè)計(jì)軟件，所以型腔及型芯的各尺寸可在PRO/ENGINEER中設(shè)置塑性材料的收縮率后自動得到，故在此不做手工計(jì)算，型腔尺寸參見附圖-型芯鑲塊。
第八章 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)塑件側(cè)壁上帶有的與開模方向不同的內(nèi)外側(cè)孔或側(cè)凹等阻礙塑件成型后直接脫模時，必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹零件做成活動的，這種零件稱為側(cè)型芯（俗稱活動型芯）。在塑件脫模前必須先抽除側(cè)型芯，然后再從模具中推出塑件，完成側(cè)型芯的抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)即叫做側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中，塑件的一端有兩個側(cè)孔，故必須設(shè)計(jì)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，模具才能順利脫模。
8.1側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇
側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)根據(jù)動力來源的不同，一般可將其分為機(jī)動、液壓或氣動以及手動等三大類型。
機(jī)動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是利用注射機(jī)開模力作為動力，通過有關(guān)傳動零件使力作用于側(cè)向成型零件而將模具側(cè)向分型或把側(cè)向型芯從塑料制品中抽出，合模時又靠它使側(cè)向成型零件復(fù)位。這類機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但分型與抽芯無需手工操作，生產(chǎn)率較高，并且機(jī)動抽芯具有較大的抽芯力，抽芯距大，故生產(chǎn)中廣泛采用，故本設(shè)計(jì)采用機(jī)動側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。
機(jī)動抽芯按傳動方式又可分為斜導(dǎo)柱分型與抽芯機(jī)構(gòu)、斜滑塊分型與抽芯機(jī)構(gòu)、齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)和其它形式抽芯機(jī)構(gòu)，本設(shè)計(jì)選用斜導(dǎo)柱分型與抽芯機(jī)構(gòu)。
8.2抽芯距確定與抽芯力計(jì)算
8.2.1抽芯距
側(cè)向型芯或側(cè)向成型模腔從成型位置導(dǎo)不妨礙塑件的脫模推出位置所移動的距離成為抽芯距，通常用s表示。此外，為安全起見，側(cè)向抽芯距離通常壁塑件上的側(cè)孔、側(cè)凹的深度或側(cè)向凸臺的高度大2～3mm。
【圖8－1】抽芯距
由圖8－1可知，本塑件的側(cè)孔即六角孔的深度為3.5mm，故抽芯距：
s＝3.5＋2～3（mm），取s＝6mm
8.2.2抽芯力
抽芯力的計(jì)算同脫模力的計(jì)算相同，對于側(cè)向凸起較少的塑件的抽芯力通常比較小，僅僅是克服塑件與側(cè)型腔的粘附力和側(cè)型腔滑塊移動時的摩擦阻力。對于側(cè)型芯的抽芯力，往往采用如下的公式進(jìn)行估算：
(《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》5－59)
式中： ——抽芯力(N）
——側(cè)型芯成型部分的截面平均周長(m)；
——側(cè)型芯成型部分的高度(m)；
——塑件對側(cè)型芯的收縮應(yīng)力（抱緊力），其值與塑件的幾何形狀及塑料的品種、成型工藝有關(guān)，一般情況下模內(nèi)冷卻的塑件取(0.8～1.2)×107Pa，模外冷卻的塑件取(2.4～3.9)×107Pa；
——塑料在熱狀態(tài)時對剛的摩擦系數(shù)，一般取0.15～0.2；
——側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角(°)，這里＝0。
故此塑件的側(cè)抽芯力應(yīng)由兩部分組成：六角孔和孔外測壁部分，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算可得：
={[(0.002×6)*0.004-(0.0028×2)*0.0015]*1×107*cos0}*4
= 256(N)
8.3斜導(dǎo)柱分型與抽芯機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)
8.3.1斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
斜導(dǎo)柱時分型抽芯機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵零件。它決定了抽芯力與抽芯距的大小，其設(shè)計(jì)主要包括斜導(dǎo)柱形狀、尺寸及傾角大小。
1.斜導(dǎo)柱截面形狀：
常見的斜導(dǎo)柱進(jìn)面形狀有圓形和矩形，圓形截面加工方便，裝配容易，應(yīng)用較廣；矩形截面在相同截面條件下，具有較大的斷面系數(shù)，能承受較大的彎矩，雖然加工較難，裝配不便，但在實(shí)際生產(chǎn)中仍有使用，此設(shè)計(jì)選擇圓柱形截面。
2.斜導(dǎo)柱斜角的確定：
斜導(dǎo)柱的斜角α是斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的一個主要參數(shù)。它的大小涉及導(dǎo)開模力、斜導(dǎo)柱所受的彎曲力、滑塊實(shí)際抽芯力以及開模行程等的小，其關(guān)系如下：
式中： ——斜導(dǎo)柱所受的彎曲力；
——斜導(dǎo)柱所用于滑塊的正壓力，它等于斜導(dǎo)柱所受的彎曲力；
——抽拔出側(cè)型芯所需要的抽芯力；
——抽出側(cè)型芯所需要的開模力；
——斜導(dǎo)柱的斜角。
由以上式子可知，當(dāng)斜角增大時，要獲得相同的抽芯力，則斜導(dǎo)柱所受的彎曲力要增大，同時所需要的開模力也增大。因此，從希望斜導(dǎo)柱受力較小的角度考慮，斜角越小越好；但當(dāng)抽芯距為一定值時，斜角的減小，必然單質(zhì)斜導(dǎo)柱工作部分長度的增加及開模行程的加大，而開模行程受到注射機(jī)開模行程的限制，而且斜導(dǎo)柱工作長度的加長會降低斜導(dǎo)柱的剛性，所以綜合考慮，在生產(chǎn)中斜角一般采用15°～20°，最大不超過25°，此設(shè)計(jì)選取:
＝18°
3.斜導(dǎo)柱尺寸計(jì)算：
直徑：
斜導(dǎo)柱直徑主要受彎曲力的影響，由《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》P194.斜導(dǎo)柱的直徑計(jì)算，可用查表方法確定斜導(dǎo)柱的直徑，由抽芯力和斜角查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表5－20得最大彎曲力為3kN，再由和（側(cè)型芯滑塊受得脫模力作用線與斜導(dǎo)柱中心線得交點(diǎn)導(dǎo)斜導(dǎo)柱固定板的距離）查表5－21得斜導(dǎo)柱直徑為15mm，但考慮側(cè)滑塊寬度較大，因此將在每個側(cè)滑塊上安裝兩個斜導(dǎo)柱，故取斜導(dǎo)柱直徑為：
d＝10mm
長度：
斜導(dǎo)柱的長度圖見圖8－2，其工作長度與抽芯距有關(guān)：
【圖8－2】斜導(dǎo)柱
斜導(dǎo)柱的總長度與抽芯距、斜導(dǎo)柱的直徑和傾斜角以及導(dǎo)柱固定板厚度等有關(guān)。斜導(dǎo)柱總長為：
式中： ——斜導(dǎo)柱總長度；
——斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑；
——斜導(dǎo)柱固定板厚度，此處即為定模板厚度-10mm；
——斜導(dǎo)柱工作部分直徑；
——抽芯距。
經(jīng)計(jì)算得到斜導(dǎo)柱總長度為：
取
8.3.2側(cè)滑塊設(shè)計(jì)
側(cè)滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)中的一個重要零部件，滑塊的結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式兩種：在滑塊上直接制出側(cè)型芯或側(cè)向型腔的結(jié)構(gòu)稱為整體式，這種結(jié)構(gòu)僅適于形狀十分簡單的側(cè)向移動零件；在一般的設(shè)計(jì)中，把側(cè)向型芯或型塊和滑塊分開加工，然后再裝配再一起，這就式所謂的組合式結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)采用組合式結(jié)構(gòu)，滑塊與側(cè)型芯聯(lián)接方式如下圖所示：
【圖8－3】側(cè)型芯與滑塊的聯(lián)接
側(cè)向型芯是模具的成型零件，材料選擇為45剛，熱處理要求硬度HRC≥55,滑塊用T8制造，要求硬度HRC≥40。
8.3.3導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)
【圖8－4】導(dǎo)滑槽結(jié)構(gòu)
導(dǎo)滑槽采用T型槽的形式，具體結(jié)構(gòu)如圖所示：
導(dǎo)滑槽采用整體式，導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)滑部分采用H8/f8間隙配合，表面粗糙度。
8.3.4楔緊塊設(shè)計(jì)
楔緊塊形式采用如圖8－2中所示的銷釘定位、螺釘緊固的形式，其縮緊角為保證斜面能在合模是壓緊滑塊，而在開模時又能迅速脫離滑塊，以避免楔緊塊影響斜導(dǎo)柱對滑塊的驅(qū)動，一般都應(yīng)壁斜導(dǎo)柱傾斜角大以斜，即?。?
【圖8－5】滑塊定位裝置
8.3.5滑塊定位裝置設(shè)計(jì)
滑塊定位采用彈簧拉桿擋塊式，如下圖所示：
其中壓縮彈簧的重量為滑塊的2倍左右，壓縮長度取抽型距的1.3倍，拉桿長度計(jì)算公式如下：
（《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》公式5－75.P199）
式中： ——拉桿的長度；
——拉桿的直徑；
——抽芯距；
——擋塊的厚度；
——彈簧的自由長度；
——拉桿旋入滑塊中的長度；
——拉桿端部擰入墊圈及六角螺母的長度。
取d=6mm,t=5mm,Ld=15mm,又s＝3.5mm,故拉桿總長度為：
第九章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
9.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對于塑料模具是必不可少的部件，因?yàn)槟＞咴陂]合時有一定的方向和位置，所以必須設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要作用一般包括定位、導(dǎo)向、承受一定側(cè)壓等。
在對導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，必須考慮以下要求：
a.長度 導(dǎo)柱的長度必須比凸模端面要高出6~8毫米。以免導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而凸模先進(jìn)入型腔與其相碰而損壞。
b.形狀 導(dǎo)柱的端部做成錐形或球形的先導(dǎo)部分，使導(dǎo)柱能順利進(jìn)入導(dǎo)柱孔。
c.材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面、堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此，多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理?；蛱妓毓ぞ咪摚═8、T10）經(jīng)淬火處理硬度HRC50~55，導(dǎo)柱滑動部位按需要可設(shè)油槽。
e.配合精度 導(dǎo)柱裝入模板多用七級精度過渡配合。
f.光潔度 配合部分光潔度要求7級，此外，導(dǎo)柱的選擇還應(yīng)跟椐模架來確定。
9.1.1導(dǎo)柱
【圖9－1】導(dǎo)柱
本設(shè)計(jì)所選用的模座為[點(diǎn) AY 2530 A25 B40 SB63] (注點(diǎn)表示點(diǎn)澆口模座，AY表示模座系例 2530 表示模座的寬度及長度尺寸,A25表示上模板高度即母模板厚度 B40 表示下模板及公模板厚度 SB63表示墊腳高度 ) ，查《使用模具技術(shù)手冊》，得導(dǎo)柱直徑為Φ25mm，結(jié)構(gòu)選取帶臺肩導(dǎo)柱形式，導(dǎo)柱安裝在定模座板，考慮其它模板厚度，確定其結(jié)構(gòu)如圖所示：
9.1.2導(dǎo)套
結(jié)構(gòu)：導(dǎo)套的選擇應(yīng)根據(jù)模板的厚度來確定，本設(shè)計(jì)在脫澆道板、中間板和動模板上各設(shè)置一導(dǎo)套，典型的導(dǎo)套可分為直導(dǎo)套合帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，用于簡單模具或?qū)缀竺鏇]有墊板的場合，帶頭導(dǎo)套結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用于精度較高的場合，本設(shè)計(jì)除分流道推板上的導(dǎo)套采用直導(dǎo)套外，其它均采用帶頭導(dǎo)套形式，其具體結(jié)構(gòu)如圖所示：
【圖9－2】導(dǎo)套
其中導(dǎo)套的長度d為各模板厚度d0-2～3mm。
材料：導(dǎo)套與導(dǎo)柱均采用T8制造，且導(dǎo)套硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，以減輕磨損，防止導(dǎo)柱或?qū)桌?，?dǎo)套固定部分合導(dǎo)滑部分的表面粗糙度選取。
固定形式及配合精度：導(dǎo)套的固定采用側(cè)面開環(huán)形槽，緊固螺釘固定，帶頭導(dǎo)套用H7/k6配合，無頭導(dǎo)套采用H7/n6配合鑲?cè)肽０濉?
9.1.3導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配用
由于模具的結(jié)構(gòu)不同，選用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合形式也不同，本設(shè)計(jì)采用H7/f6配合,其結(jié)構(gòu)如下圖所示:
【圖9－3】導(dǎo)柱導(dǎo)套配用形式
9.1.4導(dǎo)柱布置
根據(jù)模具的形狀的大小，在模具的空閑位置開設(shè)導(dǎo)柱孔和導(dǎo)套孔，常見的導(dǎo)柱有2至8不等，其布置原則必須保證定模只能按一個方向合模，本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱設(shè)計(jì)四根。
9.2定位裝置
9.2.1拉桿
由于本設(shè)計(jì)為多分型面開模，在定模一側(cè)設(shè)置了脫澆道板，即分流道推板，故必須設(shè)置拉桿，以便在澆注系統(tǒng)順利脫模后，開始進(jìn)行塑件的開模及頂出，拉桿的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示：
【圖9－4】拉桿
拉桿和長度由各模板厚度及開模行程決定，拉桿長度：
拉桿直徑：
9.2.2拉板
在開模進(jìn)行到一定距離時，要使分流道推板與中間板分型，澆注系統(tǒng)順利脫模，必須在中間板和定模板上設(shè)置推板，具體結(jié)構(gòu)如下：
【圖9－5】拉板
其中拉板槽的長度只要能保證塑料能從動模推出即可，由塑件尺寸確定
L=32mm。
第十章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
10.1脫模裝置
在注射成型 的每一循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中脫出，脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)或頂出機(jī)。
脫模機(jī)構(gòu)由頂桿、頂桿固定板、頂出板、回程桿、拉料桿、回程彈簧組成，其中，勾料桿的作用是使?jié)沧⑾到y(tǒng)自動脫離塑件，并從模具中順利脫落，頂桿用來頂制品，頂出固定板，用來固定頂桿，回程桿，利用回程彈簧起復(fù)位導(dǎo)向作用。
脫模機(jī)構(gòu)可按動力來源分類也可按模具結(jié)構(gòu)分類:
a、按動力來源分類。分為手動脫模、機(jī)動脫模、液壓脫模、氣動脫模，本設(shè)計(jì)采用液壓脫模。即在注射機(jī)上設(shè)有專用的頂出油缸，并開模到一定距離后，活塞的動作實(shí)現(xiàn)脫模。
b、按模具結(jié)構(gòu)分類。分為簡單脫模機(jī)構(gòu)、雙脫模機(jī)構(gòu)、順序脫模機(jī)構(gòu)、二級脫模機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)脫模機(jī)構(gòu)等。
10.1.1推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原則
a、塑件滯留于動模邊，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作，致使模具結(jié)構(gòu)簡單。
b、防止塑件變形或損壞，正確分析塑件對模腔的粘附力的大小及其所在部位，有針對性地選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。
由于塑料收縮時包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯，同時推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位，作用面積也應(yīng)盡課能大一些，以防塑件變形或損壞。
c、力求良好的塑件外觀，在選擇頂出位置時，應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。在采用推桿脫模時尤其要注意這個問題。
d、結(jié)構(gòu)合理可靠，脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)工作可靠，運(yùn)動靈活，制造方便，更換容易且具有足夠的剛度和強(qiáng)度。
由塑件結(jié)構(gòu)考慮，本設(shè)計(jì)采用的頂出機(jī)構(gòu)是頂桿頂出機(jī)構(gòu)。
10.1.2頂桿的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)
頂桿加工簡單，更換方便，脫模效果好，頂桿設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)：
a、頂出位置頂桿的頂出位置應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方，頂桿不宜設(shè)在塑作最薄的處，以免塑件變形或損壞，當(dāng)結(jié)構(gòu)需要頂在薄壁處時，可增加頂出面積，來改善塑件受力狀況。此時，一般采用頂出盤頂出，此設(shè)計(jì)的頂桿放置在產(chǎn)品的中央。
b、頂桿直徑不宜過細(xì)，應(yīng)有足夠的剛度承受頂出力，當(dāng)結(jié)構(gòu)限制頂出面積較小時，為了避免細(xì)長桿變形，可設(shè)計(jì)成階梯形頂桿。
c、配位置頂桿端面應(yīng)和型腔在同一平面或比型腔的平面高出0.05～1mm，否則，會影響塑件使用。
d、數(shù)量不保證塑件質(zhì)量，能夠順利脫模的情況下，頂桿的數(shù)量不宜過多。當(dāng)塑件不許可有頂出痕跡，可用頂出耳的形式脫模后將頂出耳剪掉。
10.1.3脫模機(jī)構(gòu)有關(guān)計(jì)算
塑件在成型時，由于尺寸上的收縮，所以對模具的凸出部分有抱緊力。脫模機(jī)構(gòu)的負(fù)荷就時這種抱緊力在脫模方向上形成的阻力。脫模力的計(jì)算一般包括兩部分：塑件從模具上脫出時的摩擦阻力和使封閉殼體脫模時須克服的真空吸力，即：
其中： Q——總脫模力；
Qc——摩擦阻力；
Qb——真空吸力，一般為0.1×A（MPa）。
初始脫模力的計(jì)算可由《塑料模設(shè)計(jì)手冊》公式5－19，本設(shè)計(jì)塑件可近似看做厚壁矩形件，故計(jì)算公式如下:
(N)
其中： Q——脫模力 （N）；
t——塑件平均壁厚 （cm）；
E——塑件彈性模量 （N/cm2）；
S——塑件平均成型收縮率 （mm/mm）；
L——包容凸模的長度 （cm）；
f——塑料與剛的摩擦系數(shù)；
m——塑件的泊松比；
a、b——矩形的長、寬（cm）。
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到每個型腔的脫模力為：
10.2推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
10.2.1推桿布置
考慮塑件結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)采用推桿推出機(jī)構(gòu)，在每個塑件上布置直徑大小不等的13根推桿，具體結(jié)構(gòu)如圖所示：
【圖10－1】推桿布置
10.2.2推桿結(jié)構(gòu)及固定
從上圖可知，該模具推桿截面尺寸較小，為加強(qiáng)其剛度，除三根Φ3推桿外，其它推桿均做成階梯型，并且為方便固定，都為帶臺肩整體式結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)如圖10－2所示，推桿的長度由推桿固定板、墊腳、支撐板及動模尺寸決定，其中除有一根Φ3推桿推出位置位于塑件曲面上外，其它均在平面上，且大小相同的推桿長度也一致，其長度尺寸確定在PRO/ENGINEER設(shè)計(jì)軟件中自動計(jì)算獲得。
10.2.3推桿強(qiáng)度交核
由《塑料模設(shè)計(jì)手冊》公式5－93，圓形推桿直徑：
其中： d——圓形推桿直徑（cm）；
Φ——推桿長度系數(shù)≈0.7；
l——推桿長度（cm），這里取平均12cm；
n——推桿數(shù)，本設(shè)計(jì)為13；
E——推桿材料的彈性模量（N/cm2），剛的彈性模量為2.1×107；
Q——總脫模力（N）。
帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得：
故推桿設(shè)計(jì)合理。
【圖10－2】推桿
10.3拉料機(jī)構(gòu)
本模具采用的是點(diǎn)澆口自動脫料板結(jié)構(gòu)形式，故應(yīng)在分流道推板上設(shè)置澆道拉料桿，也稱拉料釘，其結(jié)構(gòu)如圖所示：
【圖10－3】拉料桿
查《塑料模設(shè)計(jì)手冊》（第三版）表5－9.P150，取拉料桿直徑為Φ10，得拉料釘尺寸選擇如下：
【圖10－4】拉料釘尺寸
第十一章 冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
11.1冷卻系統(tǒng)
在注射成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型的性能和型工藝要求不同，模具的溫度也要求不同。一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度在60度以下。溫度降低是通入循環(huán)冷卻劑，從而將熱量帶走，模具冷卻劑常用水，此外還有壓縮空氣，冷凍水冷卻，而水冷卻最為普通，使水在其中循環(huán)，帶走熱量，維持所需的模溫，水的熱容量大，導(dǎo)熱系數(shù)大，成本低。
冷卻水道的開設(shè)受模具上鑲塊和頂出桿等零件幾何形狀的限制，必須根據(jù)模具的特點(diǎn)，靈活地設(shè)置冷卻裝置，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
a、實(shí)驗(yàn)表明冷卻水孔的數(shù)量愈多，對制品的冷卻也就愈均勻。
b、水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，水孔邊距型腔的距離常用10~15MM。
c、進(jìn)水管直徑的選擇應(yīng)使水流速度不超過冷卻水道的水流速度.避免產(chǎn)生過大的壓力降.冷卻水道直徑一般不小于9mm,常用9-12mm,但也必根據(jù)模具的具體大小和產(chǎn)品大小狀況而定,本設(shè)計(jì)由于模具較小,產(chǎn)品也較小,據(jù)綜合考慮,水管直徑8mm.
d、進(jìn)出口冷卻水溫差不應(yīng)過大,以免造成模具表面冷卻不均.
11.1.1冷卻回路的布置
縮短成型周期有各種方法,而最有效的是制造冷卻效果良好的模具,如果不能實(shí)現(xiàn)均一的快速的冷卻,則會使制品內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而造成制品變形成形或開裂,所以我們必須根據(jù)制品的形狀及壁厚設(shè)計(jì),制造能實(shí)現(xiàn)均一的且高效的冷卻回路.
一般在冷卻回路的布置上應(yīng)遵循如下原則:
1）模具上有數(shù)組冷卻回路時，冷卻水應(yīng)首先接近主流道的部位；
2）對于聚乙稀等收縮率較大的成型樹脂，必須沿制品收縮大的方向設(shè)置冷卻回路；
3）水道之間的中心距離一般為水道直徑的3~5倍，最小不得小于水道直徑的1.7倍，水道的外周離模具型腔表面的距離一般為10~15MM。
本設(shè)計(jì)由于采用整體嵌入式型腔，且型腔外形為矩形，故水道布置在模板上，其具體結(jié)構(gòu)如圖所示：
【圖11－1】冷卻水道
注：冷卻水孔打空后，應(yīng)用堵頭堵住不需要的通道。
11.1.2冷卻時間計(jì)算：
由《塑料模設(shè)計(jì)手冊》，冷卻時間依塑件種類、塑件壁厚而異，一般用下式計(jì)算：
式中： ——最低冷卻時間（s）；
——塑件平均壁厚（mm）；
——塑件平均熱擴(kuò)撒率（mm2/s）；
——模具平均溫度（℃）；
——熔體平均溫度（℃）；
——塑件脫模時平均溫度（℃）。
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：
=8.26s，
由《塑料模設(shè)計(jì)手冊》表1－4，取＝20s。
11.1.3成型周期計(jì)算
注射成型周期一般用下式計(jì)算：
式中： Ti——沖模時間，由PROE計(jì)算總注塑質(zhì)量（包括澆注系統(tǒng)）為30.9g，查《塑料模設(shè)計(jì)手冊》表5－49，取Ti=0.5s；
Tn——保壓時間，取20s；
Tc——冷卻時間；
Tr——其余時間，包括脫模區(qū)間及開閉模時間，取Tr=40s。
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：
T=80.5s
11.2排氣機(jī)構(gòu)
當(dāng)塑料熔體注入型腔時，如果型腔內(nèi)原有的氣體，蒸汽不能順利地排出，將在制品上形成氣孔、接縫、表面輪廓不能完全充分滿型腔，同時還會因氣體被壓縮而產(chǎn)生焦痕，而且型腔內(nèi)汽體被壓縮產(chǎn)生的反氣壓會降低充模速度，影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量。
排氣機(jī)構(gòu)的設(shè)置，一般有如下幾種方法：
a、利用分型面排氣：
在型腔周圍設(shè)置排氣槽，采用這種方法排氣時，易在模具上的排氣處殘留樹脂分解的物質(zhì)，特別在澆口對側(cè)的部位，必須及時將其清除，否則久而久之腐蝕模具的型腔表面。
b、利用推桿排氣：
在推桿上設(shè)置排氣槽，由于推桿是運(yùn)動零件可達(dá)到自清效果，清理效果較好。
c、利用鑲件排氣：
對于制品的筋、槽部位經(jīng)常采用此法。
d、利用燒結(jié)合金排氣：
采用燒結(jié)合排氣時，由于燒結(jié)合金的熱傳導(dǎo)率低，不能使其過熱，否則易產(chǎn)生分解物而堵塞氣孔。
由以上幾種方法做以比較本設(shè)計(jì)排氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的最佳方案為利用推桿排氣。
第十二章 模具總體結(jié)構(gòu)
到此基本完成了模具所有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其總體結(jié)構(gòu)三維模型如下圖所示：
【圖12－1】模具總體結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)簡圖：
【圖12－2】模具總體結(jié)構(gòu)簡圖－主視圖
1－動模座板 2－墊塊 3－支撐板 4－動模板 5－帶頭導(dǎo)套 6－固定銷 7－帶頭導(dǎo)套 8－直導(dǎo)套
9－導(dǎo)柱 10－中間板 11－脫澆道板 12－定模座板 13－拉料釘 14－型芯鑲塊 15－斜導(dǎo)柱
16－螺釘 17－斜導(dǎo)柱固定板 18－楔緊塊 19－螺釘 20－側(cè)滑塊 21～24－滑塊拉出釘 25－螺釘
26－限位擋塊 27－側(cè)型芯 28－側(cè)型芯固定板 29－型腔鑲塊 30，31－推桿 32－推桿固定板
33－推板 34－限位銷 35－復(fù)位桿 36－彈簧 37－螺釘
【圖12－3】模具總體結(jié)構(gòu)簡圖－右視圖
38－澆口套 39－定位圈 40－螺釘 41－螺釘 42－定位螺釘 43－拉桿 44－彈簧 45－螺釘
46－定距螺釘 47 拉板 48－推桿 49－推桿50－螺釘
開模動作：
開模時,在預(yù)緊彈簧44的作用下，模具首先從分型面I分型，澆注系統(tǒng)由拉料釘從中間板拉出，留在定模一側(cè)；開模進(jìn)行到拉桿43的臺肩與中間板接觸時，分型面II分型，在斜導(dǎo)柱及滑塊拉出釘?shù)淖饔孟拢瓿蓚?cè)抽芯動作，到一定距離后，推板推動推桿，將塑件從動模中推出；繼續(xù)開模，當(dāng)拉板碰到螺釘46時，拉板47通過拉桿43及限位螺釘42使脫澆道板11與定模座板分離，分型面III分型，澆注系統(tǒng)隨脫澆道板從澆