模具設計及制造塑料蓋設計專業機械工程自動化學號0701500108姓名丁徐珂指導教師黃曉華摘要本文介紹了摩托車燈罩的模具設計過程。本設計對塑件在模具中的位置和分型面位置、選擇澆注系統與排溢系統、成型零件的結構、合模導向機構、推出機構、側向分型與抽芯機構、溫度調節系統的設計方案做了充分的論證，并優化選取最合理的設計方案。對于塑件的側孔處理，采取了斜導柱側抽芯脫模，帶有脫模斜度的孔，則利用塑件的脫模斜度替代側抽芯，簡化了模具結構。通過對型芯支承板和型腔板的計算，保證了模具的優良使用性，優化了模具的結構設計，使得模具結構緊湊。關鍵詞注射模；凸模；型芯；斜導柱側抽芯；ABSTRACTTHISTEXTINTRODUCEDTHEMOULDDESIGNPROCESSOFTHEMOTORCYCLELAMPSHADEDETERMININGTHEPLASTICPARTINMOULDANDSELECTIONOFTHEPARTINGLINE,THEFEEDANDRUNNERSYSTEMDESIGN,THECORE/CAVITYCREATIONSTRUCTUREDESIGN,THEGUIDEPINANDGUIDEBUSH,THEPLASTICEJECTORSTRUCTURE,EXTERNALUNDERCUTSANDCOOLINGANDEJECTIONSYSTEMDESIGNING,THEYALLBEANALYZEDINTHISTEXT,ANDCHOOSETHEBESTDESIGNWITHTHEHOLEINTHESIDEOFPRODUCTDEALWITHANGLEPIN,IFTHEHOLEOBLIQUE,MAKETHEUSEOFTILTEDDETRUSIONSTRAIGHT,SOTHESTRUCTUREOFTHEMOULDWILLBESIMPLIFYBYTHECACULATEOFTHECAVITYPLATEANDBACKINGPLATE,MAKETHEMOULDUSEDWORKINGORDER,OPTIMIZEDTHEMOULDSTRUCTURE,MAKETHEMOULDSTRUCTURECOMPACTKEYWORDSINJECTIONMOULDRAISEDMOLD；CORE；LATERPARTINGCOREWITHANGLEPIN目錄摘要IABSTRACTII緒論1第一章塑件分析與模具材料和注射機的選取311塑件結構和技術要求的分析3111塑件結構分析3112塑件零件圖技術要求分析312塑料材料的成型特性與工藝參數3121基本特性3122主要用途4123成型特點413模具材料的選取及熱處理414注射機的選取5第二章確定模具的結構方案721確定塑件在模具中的位置和分型面位置7211型腔數目的確定7212塑件在模具中的位置和分型面的方案確定722選擇澆注系統與排溢系統的方式10221澆注系統的設計和澆口的選擇10222排溢系統的設計1423成型零件的結構設計15231凹模15232凸模和型芯1724合模導向機構設計18241導向機構的作用18242導柱導向機構1925推出機構設計20251推桿推出機構21252推件板推出機構21253推出機構的導向與復位機構設計2226側向分型與抽芯機構設計24261兩小孔的抽芯機構設計25262塑件中側面45的大孔的結構設計2727溫度調節系統28271模具溫度調節的重要性28272冷卻系統的設計原則與冷卻系統的結構29第三章工作尺寸的計算和注射機的校核3131模架各零件的計算和選取31311腔板尺寸的計算31312型芯固定板尺寸的計算34313模架各板尺寸的選取與校核3432注射機的校核37321校核鎖模力37322校核注射壓力37323校核模具的閉合厚度38324校核最大開模行程3833型腔、型心尺寸的計算39331型腔尺寸的計算39332型芯尺寸的計算4134斜導柱和其它零件的尺寸計算43341斜導柱的計算與確定43342其它零件的計算45第四章型腔加工路線設計4841型腔加工路線設計48411型腔加工工藝路線的論證48412加工工藝的確定4842模具的安裝49421動模部分組裝49422定模部分組裝及總裝配50第五章經濟可行性分析51第六章結論52參考文獻53附錄附錄致謝緒論在未來的模具市場中，塑料模具發展速度將高于其它模具，在模具行業中的比例將逐步提高。隨著塑料工業的不斷發展，對塑料模具也提出了越來越高的要求，因此，精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發展將高于總量發展速度。同時，由于近年來進口模具中，精密、大型、復雜、長壽命模具占多數，所以，從減少進口、提高國產化率角度出發，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業中的需求量巨大；建筑業的快速發展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材接頭模具成為模具市場新的經濟增長點；高速公路的迅速發展，對汽車輪胎模具也提出了更高要求。我國塑料模具工業和今后的主要發展方向1、提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產率要求而發展的一模多腔所致。2、在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。CAD/CAM技術已發展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業普遍可以接受的程度，為其進一步普及創造良好的條件；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業中發揮越來越重要的作用。3、推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節省塑料制件的原材料和節約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統的普通注射工藝有更多的工藝參數需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此開發氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，研究開發高壓注射成型工藝與模具也非常重要。4、開發新的成型工藝和快速經濟模具。以適應多品種、少批量的生產方式。5、提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業的發展，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。6、應用優質材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。7、研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或掃描儀實現逆向工程是塑料模具CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現逆向工程的必要前提。摩托車是我國重要的機電出口產品之一，其全球化特征非常明顯。來自國家海關的統計，2003年我國共出口摩托車整車3025萬輛，僅次于日本，位居世界第二，這說明我國摩托車工業正在融入全球經濟大潮之中。目前我國摩托車行業是一個非常有前景的行業，我國摩托車市場還有很大的發展空間。市場前景雖廣闊，但是得需要質量做前提，才能在未來的激烈競爭中獲勝。現在，隨著物價的上漲，摩托車配件的生產成本也提高了很多，而且生產廠家也比以前多了許多，競爭劇烈。為了能夠生存和發展，提高競爭能力，這就有必要降低配件的生產成本。降低配件的生產成本，除了在原料買進壓底價格之外，還可以通過改進生產方式，這其中也包括技術改進。在這里我通過改進模具結構方式來進一步降低摩托車前燈罩的生產成本。第一章塑件分析與模具材料和注射機的選取11塑件結構和技術要求的分析111塑件結構分析由塑件零件圖可見，在塑件的左右兩邊各有一個小孔，正前方有一個大孔，頂部亦有一通孔，而內側則有一個掛勾。在大孔的一面有一個脫模斜度，塑件的內表面粗糙度要求比較低，而外表面則要求有比較高的光澤度，因此要對型腔表面進行拋光。112塑件零件圖技術要求分析由塑件零件圖中的技術要求可見，此零件材料為聚丙烯，批量生產，塑件精度為5級，各配合尺寸精度要求一般，所以制造的模具精度取一般精度即可滿足要求。因為塑件是批量生產，所以型腔板和型芯的硬度、耐磨性能要求比較高。12塑料材料的成型特性與工藝參數由摩托車前燈罩零件圖中的技術要求可知，塑件材料為聚丙烯，其特點如下121基本特性聚丙烯無色、無味、無毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更輕。密度僅為090091/CM3。它不吸水，光澤好，易著色。屈服強度、抗拉、抗壓強度和硬度及彈性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作鉸鏈，有特別高的抗彎曲疲勞強度。如用聚丙烯注射成型一體鉸鏈，經過7107次開閉彎折未產生損壞和斷裂現象。聚丙烯熔點為164170，耐熱性好，能在100以上的溫度下進行消毒滅菌。其低溫使用溫度達15，低于35是時會脆裂。聚丙烯的高頻絕緣性能好。因不吸水，絕緣性能不受濕度的影響。但在氧、熱、光的作用下極易解聚、老化，所以必須加入防老化劑。122主要用途聚丙烯可用作各種機械零件如法蘭、接頭、汽車零件和自行車零件。作水、蒸汽、各種酸堿等的輸送管道，化工容器和其它設備的襯里、表面涂層。123成型特點成型收縮范圍大，易發生縮孔、凹痕、及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設計能充分冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜模溫為80左右，不可低于50，否則會造成成型塑件表面光澤差或產生熔接痕等缺陷。溫度過高會產生翹曲現象。13模具材料的選取及熱處理由塑件技術要求分析可知，型腔板和型芯的硬度、耐磨性能要求比較高。所以在本設計中，型腔板和型芯的材料，本人選取40CR，調質處理。模架各板的材料和熱處理參照模具設計與制造簡明手冊中表2177選取。則模具中各板的材料和熱處理如表131所示表131模具材料明細零件名稱材料牌號熱處理方法硬度定模板45調質HB230270型腔板40CR調質HRC5458型芯40CR調質HRC5458型芯固定板45調質HB230270支承板45淬火HRC4348推板45淬火HRC4348推桿固定板45模腳4514注射機的選取塑件成形所需的注射總量應該小于所選注射機的注射量。注射容量以容積（CM3）表示時，塑件體積（包括澆注系統）應小于注射機的注射容量，其關系按模具設計與制造簡明手冊中式254校核V件08V注式中V件塑件與澆注系統的體積（CM3）；取V件80CM3；V注注射機的注射容量（CM3）；08最大注射容量利用系數。則有12580100CM3V注根據V注100CM3和模具設計與制造簡明手冊表240初步選取的注射機型號為XSZY500。其主要參數如下螺桿直徑（MM）65；注射容量（CM3）500；注射壓力（MPA）104；鎖模力（KN）3500；最大注射面積（CM2）1000；模具厚度（MM）最大450，最小300；模板行程（MM）700；噴嘴球半徑（MM）18；孔直徑（MM）75；定位孔直徑（MM）；0615頂出中心孔徑（MM）150；兩側孔徑245；孔距530。第二章確定模具的結構方案21確定塑件在模具中的位置和分型面位置211型腔數目的確定在設計實踐中，型腔數目的確定，一般考慮的要點有1、料制件的批量和交貨周期；2、量控制要求；3、成型的塑料品種與塑件的形狀及尺寸；4、塑料制件的成本；5、所選用的注射機的技術規范。根據上述要點所確定的型腔數目，既要保證最佳的生產經濟性，技術上又要充分保證產品的質量，也就是應保證塑料制件最佳的技術經濟性。因此根據本塑件的形狀及尺寸，確定型腔的數目為一模一腔。212塑件在模具中的位置和分型面的方案確定將模具適當地分成兩個或幾個可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為模具的分型面。分型面是決定模具結構形式的重要因素，它與模具的整體結構和模具的制造工藝有密切關系，并且直接影響著塑料熔體的流動充填特性及塑件的脫模，因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵。如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，從幾種方案中優選出較為合理的方案。在選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則1、分型面應選在塑件外形最大輪廓處；2、確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模；3、保證塑件的精度要求；4、滿足塑件的外觀質量要求；5、便于模具加工制造；6、考慮對成型面積的影響；7、要考慮排氣效果；8、考慮對側向抽芯的影響。對于燈罩塑件，預定的幾個分型面方案如下方案（一）其分型面的設計如圖211所示，這種設計方式共有兩個分型面，首先在A處分型面進行定距分型，然后在B處分型。首先在A處分型是因為考慮到塑件有兩個10的小孔不能隨型芯直接脫出，所以要對兩個小孔設計側向抽芯構。這種方案的優點如下1兩個分型面分型不會在塑件表面產生飛邊、痕跡。2模具便于制造；方案（二）其分型面的設計如圖212所示，這種設計方式共有三個分型面；除了在A、B處有分型面外,它還利用了塑件的對稱性，在中間多設了一個分型面。在A分型面分型的同時，中間的分型面亦進行分型，型腔板向左右兩邊移動，在移動了一段距離停止分型后B分型面才開始分型。這種方案的優點是通過多設了中間這個分型面后，省去了對兩小孔的側向抽芯機構，但缺點是會在塑件的表面產生分型痕跡，影響塑件的外觀質量。圖211分型面A圖212分型面B方案（三）其分型面的設計如圖213所示，這種設計方式和方案（一）一樣，也是有兩個分型面，只是塑件的安置方式不同，在方案（三）里的塑件將會留在定模內，塑件頂出機構不好設計，不方便取出塑件，同時產生的凝料也比方案（一）方案（二）多，而且也要考慮對兩小孔的側抽芯問題。圖213分型面（C）根據分型面選取一般應遵循的原則和其它因素，比較了三個方案的優缺點后，在本設計里決定采用方案（一）的分型面方式。22選擇澆注系統與排溢系統的方式221澆注系統的設計和澆口的選擇澆注系統設計是否合理不僅對塑件性能、結構、尺寸、內外在質量等影響很大，而且還與塑件所用的利用率、成型生產效率等相關，因此澆注系統設計是模具設計的重要環節。對澆注系統進行總體設計時，一般應遵循如下基本規則1了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動特性；2采用盡量短的流程，以減少熱量與壓力損失；3澆注系統設計應有利于良好的排氣；4防止型芯變形和嵌件位移；5便于修整澆口以保證塑件外觀質量；6澆注系統應結合型腔布局同時考慮；7流動距離比和流動面積比的校核。因為本塑件不是大型或薄壁塑料制件，所以無需進行流動距離比和流動面積比的校核。（1）、主流道設計主流道是澆注系統中從注射機噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流動距離。主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔體要冷熱交替地反復接觸，屬于易損件，對材料的要求較高，因而模具的主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套式（也稱澆口套），以便有效地選用優質鋼材單獨進行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等，熱處理要求淬火5357HRC。主流道襯套應設置在模具的對稱中心位置上，并盡可能保證與相聯接的注射機噴嘴為同一軸心線。主流道襯套形式如圖221所示，圖221A為主流道與定位圈設計成整體式，一般用于小型模具；圖221B和圖221C所示為將主流道襯套和定位圈設計成兩個零件，然后配合固定在模板上。在本設計中，為了安裝與拆卸方便，所以采用圖221B的形式。ABC圖221主流道襯套（2）、澆注口位置的選擇模具設計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模之后有時還需修改澆口尺寸。無論采用什么形式的澆口，其開設的位置對塑件的成型性能及成型質量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高塑件質量的重要環節，同時澆口位置的不同還影響模具結構。一般在選擇澆口位置時，需要根據塑件的結構工藝特征、成型質量和技術要求，并綜合分析塑料熔體在模內的流動特性、成型條件因素。以下幾項原則可以參考1、盡量縮短流動距離；2、澆口應開設在塑件最大壁厚處；3、必須盡量減少或避免熔接痕；4、應有利于型腔中氣體的排除5、考慮分子定向的影響；6、避免產生噴射和蠕動（蛇形流）；7、不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設置澆口；8、澆口位置的選擇應注意塑件外觀質量。預先擬訂澆注口位置的設計方案有兩種，如圖222所示，分別為在I處和II處。根據上面的幾項原則來分析如果開在I處，那就產生澆注口不平衡，而且會影響塑件外觀質量，而在II處開澆注口是非常平衡的，也盡量縮短了塑料的流動距離，不影響塑件的外觀質量，澆口凝料也易于去除，還能夠同時填充滿型腔，故選擇在II處開澆注口。圖222澆口位置（3）、澆口的選擇澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道。除直接澆口外，它是澆注系統中截面積最小的部分，但卻是澆注系統的關鍵部分。澆口的位置、形狀及尺寸對塑件的性能和質量的影響很大。根據所采取澆口的位置，擬訂采用澆口的形式如下1、環形澆口環形澆口主要用來成型圓筒形塑件，它開設在塑件的外側，采用這類澆口，塑料熔體在充模時進料均勻，各處料流速度大致相同，模腔內氣體易排出，避免了使用側澆口時容易在塑件上產生的熔接痕，但澆口去除較難，澆口痕跡明顯；2、輪輻澆口輪輻澆口是在內側開設的環形澆口的基礎上加以改進，由四周進料改為幾段小圓弧進料，澆口尺寸與側澆口類似。這樣澆口凝料易于去除且用料也有減少，這類澆口在生產中比環形澆口應用廣泛，但塑件易產生多條熔接痕從而影響了塑件的強度。3、潛伏澆口潛伏澆口又稱剪切澆口，由點澆口演變而來。這類澆口的分流道位于分型面上，而澆口本身設在模具內的隱蔽處，塑料熔體通過型腔側面斜向注入型腔，因而塑件外表面不受損傷，不致于因澆口痕跡而影響塑件的表面質量及美觀效果。三種澆口的優缺點經比較易見，環形澆口凝料去除比較難，增加了工人的勞動強度，所以不采用環形澆口。潛伏澆口的優點比較多，但因為本塑件是摩托車燈罩的內部零件，對塑件的外表面質量及美觀效果要求不是很高，只須能保證其一般的尺寸精度就可，而輪輻澆口已經滿足其設計要求。為了加工的方便性，所以決定采用輪輻澆口。（4）、分流道設計根據澆口位置而采取的輪輻澆口，因為由圖222可以看出，塑件有四個澆注口，而且塑件中芯離澆注口還有一段距離，所以就必須要設計有分流道。在多型腔或單型腔多澆口時應設置分流道。分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統中熔融狀態的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩流態的過渡段，因此要求所設計的分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態，使塑料熔體盡快地流經分流道充滿型腔，并且流動過程中壓力損失及熱量損失盡可能小。為便于機械加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型面上。常用的分流道截面形狀一般可分為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等。分流道截面形狀及尺寸應根據塑料制件的結構（大小和壁厚）、所用塑料的工藝特性、成型工藝條件及分流道的長度等因素來確定。由理論分析可知，圓形截面的流道總是比任何其他形狀截面的流道更可取，因為在相同截面積的情況下，其比表面積最小（流道表面積與體積之比值稱為比表面積），即它在熱的塑料熔體和溫度相對較低的模具之間提供的接觸面積最小，因此從流動性、傳熱性等方面考慮，圓形截面是分流道比較理想的形狀。圓形截面分流道因其要以分型面為界分成兩半進行加工才利于凝料脫出，但這種加工的工藝性不佳，且模具閉合后難以精確保證兩半圓對準，故生產實際中不常使用。而U形截面分流道容易加工，且塑料的熱量散失及流動阻力均不大，經過多方面的考慮，在本設計里采用U形截面的分流道。（5）、冷料穴的設計在完成一次注射循環的間隔，考察注射機噴嘴和主流道入口小端間的溫度狀況時，發現噴嘴端部溫度低于所要求的塑料熔體溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內約1025的深度有個溫度逐漸升高的區域，深于此區域時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區域的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進入型腔，便會產生次品。為克服這一現象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產生的冷料的井穴稱為冷料穴。冷料穴一般開設在主流道對面的動模板上，其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為115倍主流道大端直徑，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。冷料穴的各種形式如圖所示。圖223AC是底部帶推桿的冷料穴形式，圖223A是端部部為Z字形拉料桿形式冷料穴，是最常用的一種形式，開模時主流道凝料被拉料桿拉出，推出后常常需用人工取出而不能自動脫落；圖223B是靠帶倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式；圖223C是環形槽代替了倒錐形用來拉主流道凝料的形式，B圖合C圖適用于彈性較好的軟質塑料，能實現自動化脫模。圖223D和圖223E是適用于推件板脫模的拉料桿形式冷料穴。在比較了這幾種冷料穴的特點后，和經過對塑件的結構分析，可能將采用推桿將塑件推出，所以在這里預先選用圖223B形式的冷料穴，若塑件推出機構不宜為推桿推出而宜推件板推出的話，那將再重選冷料穴形式。ABCDE圖223澆口形式222排溢系統的設計當塑料熔體填充型腔時，必須順序排出型腔及澆注系統內的空氣及塑料受熱或凝固產生的低分子揮發氣體。如果型腔內因各種原因而產生的氣體，不被排除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產生高溫會導致塑件局部炭化或燒焦（褐色斑紋），同時積存的氣體還會產生反向壓力而降低充模速度，因此設計型腔時必須考慮排氣問題。有時在注射成型過程中，為保證型腔充填的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開設溢流槽以容納余料，也可以容納一定量的氣體。注射模具成型時的排氣通常以如下四種方式進行1、利用配合間隙排氣；2、在分型面上開設排氣槽排氣；3、利用排氣塞排氣；4、強制性排氣。在本設計中，利用配合間隙就足以滿足排氣的需要，所以就無須再設計其它方式排氣。23成型零件的結構設計模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲件、成型桿和成型環等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖殺刷，脫模時與塑件間還發生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。設計成型零件時，應根據塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據成型零件的加工、熱處理裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。231凹模凹模是成型零件外表面的主要零件，按其結構不同，可分為整體式和組合式兩類。1、整體式凹模整體式凹模由整快材料加工而成。2、組合式凹模組合式凹模是指凹模由兩個以上零件組合而成。按組合方式的不同分為以下幾種形式、嵌入式凹模、局部鑲嵌式凹模、底部鑲拼式凹模、側壁鑲拼式凹模、多件鑲拼式凹模、四壁拼合式凹模根據以上這些原則和特點，本人對型腔的設計提出了三種設計方案，其設計結構如下方案（一）如圖231所示型腔根據塑件的結構特點，把型腔設計成左右兩半拼合式。這樣的話，就方便了型腔的加工，降低了加工成本，但由于是兩對半式拼合，所以在拼合處塑件會產生痕跡，影響塑件的外觀質量，同時使得模具安裝困難。圖231半拼式凹模方案（二）如圖232所示這種方案的特點是結構加工效率高，裝拆方便，節省了模具加工需要的模具工具鋼材料，適合于多型腔或大型模具。圖232鑲拼式凹模方案（三）如圖233所示采用的是整體式型腔結構。它的特點是結構牢固，使用中不容易發生變形，不會使塑件產生拼接線痕跡。但由于加工困難熱處理不方便，整體式凹模常用在形狀簡單的、中小模具上。因為塑件表面輪廓簡單，而且塑件體積不大，加工后的模具整體尺寸也不大，為了使得加工簡單和節省模具制造成本，所以采用整體式凹模。232凸模和型芯凸模和型芯均是成型塑件內表面的零件。凸模一般是指成型塑件中比較大的、主要內形的零件，又稱主型芯；型芯一般是指成型塑件上比較小的孔槽的零件。圖233整體式凹模主型芯的結構主型芯按結構可分為整體式和組合式兩種。整體式結構牢固，但不便加工，消耗的模具鋼多，主要用于工藝實驗或小型模具上的形狀簡單的型芯。組合式型芯的優缺點和組合式凹模的基本相同。在此對型芯的機構提出兩種方案方案（一）采用整體式型芯，因為采用了整體式型芯，型芯的加工制造就容易多了，節省了制造成本。對于型芯內的結構布置也容易了許多，如水道、推出機構等的設計，但因為塑件兩邊有凸出的臺肩，所以其加工的工藝性就略差。方案（二）經過對塑件的分析，如圖234所示，因為塑件兩邊有凸出的臺肩，對其采取鑲塊處理，這樣型芯的加工制造較容易，但鑲塊的加工和安裝使得工序增加，從而延長加工周期，增加加工成本。在經過多方面的考慮之后，本人決定采取方案（一）的型芯結構方式。圖234燈罩塑件24合模導向機構設計導向機構是保證動定模或上下模合模時，正確定位和導向的兩件。合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式，通常采用導柱導向定位。241導向機構的作用1、定位作用模具閉合后，保證動定模或上下模位置正確，保證形腔的形狀和尺寸精確；導向機構在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調整。2、導向作用合模時，首先時導向零件接觸，引導動定模或上下模準確閉合，避免型芯先進入形腔造成成型零件損壞。3、承受一定的側向壓力塑料熔體在充型過程中可能產生單向側壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側向壓力，以保證模具的正常工作。若側壓力很大時，不能單靠導柱來承擔。需要增設錐面定位機構。4、保持運動的平穩作用。242導柱導向機構導柱導向機構的主要零件是導柱和導套。（1）、導柱導柱的結構形式導柱的典型結構如圖241所示。圖241A為帶頭導柱，結構簡單，加工方便，用于簡單模具。小批量生產一般不需要導套，而是導柱直接與模板中的導向孔配合。生產批量大時，也可在模板中設置導套，只需更換導套即可；圖241B和圖241C是有肩導柱的兩種形式，其結構較為復雜，用于精度要求高、生產批量大的模具，導柱與導套相配合，導套固定孔直徑與導柱固定孔直徑相等，兩孔同時加工，確保同軸度的要求。其中圖241C所示導柱用于固定板太薄的場合，在固定板下面再加墊板固定，這種結構不太常用。導柱的導滑部分根據需要可加工出油槽，以便潤滑和集塵，提高使用壽命。ABC圖241導柱在分析了以上三種導柱的特點后，因為本塑件的生產批量比較大，而且塑件的精度要求也比較高，所以決定采用帶頭導柱與導套配合的導向機構，故導柱采用圖241B的形式。（2）、導套導套的典型結構如圖所示。圖242A為直導套（型導套），結構簡單，加工方便，用于簡單模具或導套后面沒有墊板的場合；圖242B和圖242C為帶頭導套（型導套），結構較復雜，用于精度較高的場合，導套的固定孔便于與固定孔同時加工，其中圖242C用于兩塊板固定的場合。在本模具設計中，塑件對模具的精度要求比較高，所以選用圖242B（型導套）。ABC圖242導套25推出機構設計塑件在從模具上取下以前，還有一個從模具的成型零件上脫落的過程，使塑料件從成型零件上脫落的機構為推出機構。推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿或者液壓缸來完成的。推出機構可按其推出動作的動力來源分為手動推出機構、機動推出機構、液壓和氣壓推出機構。手動推出機構是模具開模后，由人工操縱的推出機構推出塑件，一般多用于塑件滯留在定模一側的情況；機動推出機構利用注射機的開模動作驅動模具上的推出機構，實現塑件的自動脫模；液壓和氣動推出機構是依靠設置在注射機上的專用液壓和氣動裝置，將塑件推出或者從模具中吹出。推動機構還可以根據推出零件的類別分類，可分為推桿推出機構、推管推出機構、凹模或成型推桿（塊）推出機構、多元綜合推出機構等。另外還可以根據模具的結構特征來分類，如簡單推出機構、動定模雙向推出機構、順序推出機構、二級推出機構、澆注系統凝料的脫模機構；帶螺紋塑件的脫模機構等等。推出機構的設計原則1推出機構應盡量設置在動模一側。2保證塑件不因推出而變形損壞。3機構簡單動作可靠。4良好的塑件外觀。5合模時的正確復位。251推桿推出機構由于設置推桿位置的自由度較大，因而推桿推出機構是最常見的推出機構，常被用來推出各種塑件。推桿的截面形狀根據塑件的推出情況而定，可設計成圓形、矩形等等。其中圓形最為常用，因為使用圓形推桿的地方，較容易達到推桿合模板或型芯上推桿孔的配合精度，另外圓形推桿還具有減少運動阻力、防止卡死現象等優點，損壞后還便于更換。合理地布置推桿的位置時推出機構設計中的重要工作之一，推桿的位置分布得合理，塑件就不致于變形或被頂壞。推桿位置分布應注意1應設在脫模阻力大的地方；2推桿應均勻布置；3推桿應設在塑件強度剛度較大處；4推桿的直徑；5推桿的形狀及固定形式。252推件板推出機構推件板推出機構是由一塊于凸模按一定配合精度相配合的模板，在塑件的整個周邊端面上進行推出，因此，作用面積大。推出力大而均勻，運動平穩，并且塑件上無推出痕跡。但如果型芯合推件板的配合不好，則在塑件上會出現毛刺，而且塑件有可能會滯留在推件板上。結合以上這幾項設計原則和各種推出機構的特點，和經過對塑件的分析，本人在此提出了兩種塑件推出方案，這兩種方案的特點分別如下方案（一）采用推桿推出，如圖251所示，利用塑件的兩個凸臺安置推桿，還有頂部可安置一根。圖251推桿推出形式方案（二）采用推板推出，如圖252所示，用推板將塑件推出。經過對塑件的分析，因為塑件壁厚只有15，如果采用推板推出的話，將會使得塑件變形，所以本人采用方案（一）推桿推出塑件。圖252推板推出形式253推出機構的導向與復位機構設計為了保證推出機構在工作過程中靈活、平穩，每次合模后，推出元件能回到原來的位置，通常需要設計推出機構的導向與復位裝置。（1）、導向零件推出機構的導向零件，通常由推板導柱與推板導套組成，簡單的小模具也可由推板導柱直接與推板上的導向孔組成。導向零件使各推出元件得以保持一定的配合間隙，從而保證推出和復位動作順利進行。有的導向零件在導向的同時還起支承作用。常用的導向形式如圖253AC所示。圖253A中推板導柱固定在支承板上，圖253B為推板導柱兩端固定形式，圖253A、B均為推板導柱與推板導套相配合的形式，而且推板導柱除了起導向作用外，還支承著動模支承板，從而改善了支承板的受力狀況，大大提高了支承板的剛性，圖253C為推板導柱固定在支承板上的結構，且推板導柱直接與模板上的導線孔相配合，推板導柱也不起支承作用，這種相似用于生產較小批量塑件的小型模具。當模具較大時最好采用圖253A、B的結構。推板導柱的數量根據模具的大小而定，至少要設置兩根，大型模具需要四根。ABC圖253導向形式在分析了幾種形式的推板導向機構后，本人決定采用圖253A形式的推板導向機構，不過其具體結構有一點改變，其設計如圖254所示圖254改進后推板導向形式（2）、復位桿復位為了使推出元件合模后能回到原來的位置，推桿固定板上同時裝有復位桿，如圖所示。常用的復位桿均采用圓形截面,一般每副模具設置四復位桿，其位置近來能夠設在固定板的四周，以便推出機構合模時復位平穩，復位桿端面與所在動模分型面平齊。（3）、彈簧復位彈簧復位時利用彈簧的彈力使推出機構復位。彈簧復位與復位桿復位的主要區別是用彈簧復位時，推出機構的復位先于合模動作完成，所以，通常為了便于活動鑲件的安放而采用彈簧先復位機構。在本模具設計中，沒有活動鑲件，所以使用復位桿復位已經滿足設計要求，而且復位桿復位將會使得模具加工方便，所以在設計中選用復位桿復位。26側向分型與抽芯機構設計在第一節第二部分的分型面設計的方案（一）里，需要對兩小孔設計側向抽芯機構，抽芯機構與側向分型按其動力來源可分為手動、機動、氣動或液壓三大類。1、手動側向分型抽芯機構手動側向分型與抽芯機構是利用人力將模具側向分型或把側向型芯從成型塑件中抽出。這一類機構操作不方便、工人勞動強度大、生產率低，但模具的結構簡單、加工制造成本低，因此常用于產品的試制、小批量生產或無法采用其他側向分型與抽芯機構的場合。手動側向分型與抽芯機構的形式很多，可根據不同塑料制件設計不同形式的手動側向分型與抽芯機構。手動側向分型與抽芯可分為兩類，一類是模內手動分型抽芯，另一類是模外手動抽芯，而模外手動抽芯機構實質上是帶有活動鑲件的模具結構。2、氣動或液壓側向分型與抽芯機構液壓或氣動側向分型與抽芯機構是以液壓力或壓縮空氣作為動力進行側向分型與抽芯，同樣亦靠液壓力或壓縮空氣使側向成型零件復位。液壓或氣動側向分型與抽芯機構多用于抽拔力大、抽芯距比較長的場合，例如大型管子塑件的抽芯等。這類分型與抽芯機構是靠液壓缸或汽缸的活塞來回運動進行的，抽芯的動作比較平穩，特別是有些注射機本身就帶有抽芯液壓缸，所以采用液壓側向分型與抽芯更為方便，但缺點是液壓或氣動裝置成本較高。3、機動側向分型抽芯機構機動側向分型與抽芯機構是利用注射機開模力作為動力，通過有關傳動零件（如斜導柱）使力作用于側向成型零件而將模具側向分型或把側向型芯從塑料制件中抽出，合模時又靠它使側向成型零件復位。這類機構雖然結構比較復雜，但分型與抽芯無需手工操作，生產率高，在生產中應用最為廣泛。根據傳動零件的不同，這類機構可分為斜導柱、彎銷、斜導槽、斜滑塊和齒輪齒條等許多不同類型的側向分型與抽芯機構。261兩小孔的抽芯機構設計在此本人擬定了幾個抽芯方案1、開模后手工抽芯；2、用彈簧實現抽芯和斜面壓回復位；3、液壓抽芯；4、斜導柱機構抽芯。因為需要抽芯的孔直徑是10，抽芯距離只有7。而且塑件是大批量生產的，所以最好能夠實現自動化生產。因此，在這個設計中，如果采用手動的抽芯方式就會使生產率大大降低，并且會加大工人的勞動強度，浪費了人力資源；由于成本高且塑件的抽芯距不大故不采用氣動或液壓的抽芯方式；所以用機動抽芯機構是最合理的選擇。因此初步確定采用彈簧側抽芯或者斜導柱抽芯方式。用彈簧進行側抽芯也是可以的，但因為型腔受的壓力比較大，若采用彈簧側抽芯的話，可能會因為彈簧產生的壓力不夠而產生溢料。因此不推薦使用這種抽芯形式。而用斜導柱進行側抽芯的話，就沒有這種問題存在，因為斜導柱產生的側壓力很大，所以在此本人采用斜導柱側抽芯的抽芯形式。其結構設計如圖261所示圖261斜導柱側抽心機構對于內側的掛鉤，就需要對其進行內抽芯結構設計處理。對于內抽芯，其設計結構形式有彈簧內抽芯、斜滑塊內抽芯、開模后手工抽芯。由圖262可見掛鉤的尺寸比較小，長只有25。需要抽芯部分也只有3深。因為是大批量生產的，所以不采用開模后手工抽芯。而采用彈簧內抽芯，因為型芯比較小，不好設計，況且如果彈簧的強度不夠的話會產生溢料、變形，不能保證尺寸精度，所以在此不采用彈簧內抽芯。采用斜滑塊內抽芯，其既可以滿足了設計要求，也可以作為推桿把塑件頂出。在此本人擬訂了兩個方案，其分別如圖263、圖264所示。經過考慮和比較，兩個方案各有各的優點，在此，本人采取圖263的方案。圖262燈罩局部視圖圖263斜滑塊內抽芯形式圖264鑲拼式內抽心形式262塑件中側面45的大孔的結構設計方案（一）采用側抽芯的方式，對這個45的孔進行側抽芯，因為是一模一腔結構的模具，所以可以采用側抽芯的方式。但是如果采用側抽芯的話，就會增加模具的復雜程度和難度，使得模具的加工成本提高。方案（二）利用塑件的脫模斜度取消側抽芯的機構，這樣的話就會降低模具結構的復雜程度和難度。在考慮了各方面因素后，本人決定采用第二種方案。27溫度調節系統注射模的溫度對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產效率及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響。注射模具設置溫度調節系統的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成型具有良好的產品質量和較高的生產率。271模具溫度調節的重要性1、溫度及其調節系統對塑件質量的影響無論何種塑料進行注射成型，均有一個比較適宜的模具溫度范圍，在此溫度范圍內塑料熔體的流動性好，容易充滿型腔，塑件脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩定，力學性能以及表面質量也比較高。為了使模溫能控制在一個合理的范圍內，必須設計模具溫度的調節系統。模具溫度的調節是指對模具進行冷卻或加熱，必要時兩者兼有，從而達到控制模溫的目的。對模具進行冷卻還是加熱，與塑料品種、塑件的形狀與尺寸、生產效率及成型工藝對模具溫度的要求有關。對于粘度低、流動性好的塑料（例如聚乙烯、聚丙烯，聚苯乙烯，聚酰胺等），因為成型工藝要求要求模溫都不太高，所以常用常溫水對模具進行冷卻，有時為了進一步縮短在模內的冷卻時間，也可用冷水控制模溫。對于粘度高、流動性差的的塑料（例如聚碳酸脂，聚砜、聚甲醛，聚苯醚和氟塑料等），為了提高充型性能，成型工藝要求有較高的模溫，因此經常需要對模具加熱。對于粘流溫度或熔點較低的塑料，一般需用常溫或冷水對模具進行冷卻；而對于高粘流溫度或高熔點的塑料，可用溫水控制模溫。對于熱固性塑料，模溫要求在150200，必須對模具加熱。流程長、壁厚較大的塑件，或者粘流溫度或熔點雖不高，但成型面積很大時，為了保證塑料熔體在充模過程中不至溫降太大而影響成型，可對模具采取適當的加溫措施。對于大型模具，為了保證生產之前用較短的時間達到工藝所要求的模溫，可設置加熱裝置對模具進行預熱。對于小型薄壁塑件，且成型工藝要求模溫不太高時。可以不設置冷卻裝置依靠自然冷卻。設置溫度調節裝置后，有時會給注射帶來一些問題，例如，采用冷水調節模具時，大氣中水分易凝聚在模型表壁，影響塑件表面質量。而采用加熱措施后，模內一些間隙配合的零件可能由于膨脹而使間隙減小或消失，從而造成卡死或無法工作，設計時應予以注意。2、模具溫度與生產效率的關系模具溫度與生產效率的關系主要是由冷卻時間來體現的，塑件在模內停留冷卻的時間與其傳遞給模具的熱量有如下關系QH1A1T2式中Q塑料傳給模具的熱量（J）；H1塑料對模型材料的傳熱系數（W/（M2K）A1模腔的表面積；模腔內塑料與模腔表壁的溫度差（0C）；T2塑件在模內停留冷卻的時間（S）。如果塑料的品種、模具設計和成型工藝已定，那么H1、A1及Q也就基本確定。則有T21上式說明，塑料在模具內停留冷卻的時間T2與溫差成反比關系，若要縮短塑件在模內的停留冷卻時間以提高生產率，就必須在工藝條件允許的情況下盡量增大塑料與模腔的溫差。但是，如果模具沒有溫度調節系統，模內的熱量就會伴隨著注射次數的增加而逐漸積累，使模溫升高，導致減小，從而生產效率隨著塑件在模具內停留時間和成型周期的延長而下降，因此，模具內設置溫度調節系統是非常必要的。272冷卻系統的設計原則與冷卻系統的結構1、冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大；2、冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等；3、澆口處加強冷卻；4、冷卻水道出、入口溫差盡量小；5、冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置；6、合理確定冷卻水接頭位置。此外，冷卻水道的設計還必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產生熔接痕，降低塑件強度；冷卻水道要易于加工清理，一般水道孔徑為10左右（不小于8）；冷卻水道的設計要防止冷卻水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等等。根據這些原則，和針對本塑件的特點和要求，本人設計了如圖271的型腔冷卻水道和圖272的型芯冷卻水道。型芯的進水由孔A進孔B處。圖271冷卻水路圖圖272凸模水路第三章工作尺寸的計算和注射機的校核31模架各零件的計算和選取311腔板尺寸的計算在確定型腔壁厚和底板厚度時，應分別從強度和剛度兩方面來計算，相互校核后取其大值。在型腔的機構方式里已經采取整體式型腔，所以型腔板的壁厚和底板厚按整體式圓形型腔來計算。根據塑料成型工藝與模具設計，型腔的側壁厚和底板厚計算如下1、側壁厚度的計算整體式圓形型腔的側壁可以看作是封閉的厚壁圓筒，側壁在塑料熔體壓力作用下變形，由于側壁變形受到底板的約束，在一定高度H2范圍內，其內半徑增大量較小，愈接近底板約束愈大，側壁增大量愈小，可以近似地認為底板處側壁內半徑為零。當側壁高到一定界限以上時，壁就不再受底板約束的影響,其半徑增大量與組合式型腔相同，故高于H2的整體式圓形型腔可按組合式圓形型腔作剛度和強度計算。整體式圓形型腔內半徑增大受底板約束的高度H2，由式（551）有H243RRR型腔外半徑（）；R型腔內半徑（）；H2受約束高度（）。根據塑料成型工藝與模具設計中表519列舉的圓形型圖311側壁示意圖壁厚的經驗數據，和塑件的直徑為150，故取型腔壁厚為RR65MM，則有H2801143RR436510H28011MM，因為塑件高為95MM，故型腔高HH2，因此不能用整體式圓形型腔來計算塑件的壁厚，需要按組合式型腔來計算壁厚。按組合式型腔剛度條件計算，型腔側壁厚度計算，由式（551）有S剛RRR（）1/1RPE式中S型腔側壁厚度（MM）；R型腔外半徑（MM）；R型腔內半徑（MM），取R75；U泊松比，碳鋼取025；E鋼的彈性模量，取206105MPA；P型腔內塑料熔體壓力（MPA）；取P30MPA。型腔允許變形量（MM），由表512有ABS取005；則有S剛RRR（）58141/1RPE按強度條件，型腔側壁厚度計算由式（548）有S強RRR12P根據塑料注射模具設計，40CR只經過調質處理后，可取100MPA,則有S強RR75436MM13021故有S強S剛，所以按S剛計算取數已經符合要求。故取型腔的最小壁厚不應小于5814MM。2、型腔的底板厚度型腔的底板厚度按照整體式來計算，按剛度條件，根據式（555）底板厚度為H剛1793MM175043EPR140627533按強度條件，根據式（556）底板厚度為H強R752008MM750P314075因為H強H剛，所以按強度條件計算的結果來確定底板的厚度，取底板厚度為H底25MM。因為型心還要與型腔咬合，故選取型腔底板厚為30MM。3、型腔板的最小尺寸計算型腔板高度H凹H塑H底3095125MM型腔板長L150602270MM型腔板寬L150602270MM因此因此，初步確定型腔板的尺寸為270270125。312型芯固定板尺寸的計算根據塑料成型工藝與模具設計中型芯板厚度的選取，則有HH塑31式中H型芯板的厚度（）；H塑塑件的高度（）；H塑95。則有HH塑953167MM31圓整后初步選取型芯固定板厚度為H32MM。313模架各板尺寸的選取與校核根據型腔板的外形尺寸和型心固定板的厚度，參照中國模具設計大典數據庫表13311注射模中小型模架組合尺寸，選取355L中派生型A2型號標準模架尺寸。其圖和尺寸數據如圖312所示。1、模架各板尺寸的選取參照模具設計大典數據庫中表3311注射模中、型模架組合尺寸，和型腔型芯板厚的尺寸；本人設計模架各板的尺寸如下圖312標準模架樣式表3311模架尺寸定模板45041532推桿固定板45022520型