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1 引言
1.1 塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀及主要發(fā)展方向
1.1.1 我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高[1]。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設計軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達到了標準漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等[2]。注塑模型腔制造精度可達0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10萬次～30萬次，淬火鋼模達50萬次～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。
（1）成型工藝方面，各種模具機構的創(chuàng)新設計也取得較大成果
多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方面取得較大進展氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在30英寸～36英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術[3]。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具[4]。但總體上熱流道的采用率達不到10%，與國外的50%～80%相比，差距較大。
（2）在制造技術方面，CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階
以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等[5]。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并且能支持CAE技術對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點，為進一步普及模具CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好條件[6]。
據(jù)有關方面預測，模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度[7]。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(shù)，所以，從減少進口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材管接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡模的發(fā)展速度也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)機頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點[8]。
1.1.2 我國塑料模具工業(yè)和技術今后的主要發(fā)展方向
我國模具行業(yè)近年來發(fā)展很快,據(jù)不完全統(tǒng)計,目前模具生產(chǎn)廠點共有2 萬多家,從業(yè)人員約50 萬人,全年模具產(chǎn)值約360 億元,總量供不應求,出口約2億美元,進口約10 億美元。 當前,我國模具行業(yè)的發(fā)展具有如下特征:大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于行業(yè)總體發(fā)展水平;塑料模和壓鑄模成比例增長；專業(yè)模具廠家數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加較快；“三資”企業(yè)及私營企業(yè)發(fā)展迅速;股份制改造步伐加快等。 從地區(qū)分布來看,以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū),南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最集中的省份是廣東和浙江,其模具產(chǎn)值約占全國總產(chǎn)值的60 %以上。我國模具總量雖然已位居世界第三,但設計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等發(fā)達國家,模具商品化和標準化程度也低于國際水平[3]。
全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向中國及亞太地區(qū)轉移,中國正成為世界制造業(yè)的重要基地。 制造業(yè)模式的變化,必將產(chǎn)生對新技術的需求,也必將導致CAD 技術的發(fā)展。 同時,由于網(wǎng)絡技術的大面積應用,正如10 年前由于成本的大幅度下降,使得微機進入千家萬戶改變我們的生活一樣,網(wǎng)絡應用的普及將在更大程度上改變制造業(yè)的模式。隨著中國加入WTO ,逐漸成為世界制造業(yè)的重要基地,將要求我國的產(chǎn)品要有創(chuàng)新性,并且要有更高的質(zhì)量、更低的成本并在更快的時間內(nèi)提供給市場。作為產(chǎn)品制造的重要工藝裝備、國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)之一的模具工業(yè)將直接面對競爭的第一線,模具工業(yè)除其需要“高技藝”的從業(yè)人員外,還需要更多的“高技術”來保證。
1.2 畢業(yè)設計任務要求
本課題是帶定模頂出機構的注射模的設計。要求對塑件進行測繪，并完成其CAD三維造型設計。帶定模頂出機構注射模要求一模兩件。完成該注射模具裝配圖設計，全部零件圖紙設計，模具成型零件CAD三維造型設計，以及完成該注射模具的制造工藝設計。
1.3 塑料注射模具的設計步驟
1.3.1 塑料件的工藝性分析
本課題是對工作燈后蓋的注射模設計。首先對工作燈后蓋進行測繪，并對塑件的使用性能和結構要求有一個基本的了解?？此芗慕Y構是否滿足塑件結構的工藝性能。
1.3.2 工作燈后蓋材料的選擇
塑料材料的相對密度在0.83g/cm3～2.2 g/cm3范圍內(nèi)，在眾多的材料中只有比木材的相當密度稍高。且在各種的材料中，塑料材料具有最高的比強度，甚至比特種合金鋁還要高。塑料還具有很好的絕緣性、防震、隔熱、隔音性能。耐腐蝕性僅次于玻璃及陶瓷材料。且塑料材料具有優(yōu)異的加工性能[4]。
工作燈后蓋選擇的材料為ABS。ABS為呈微黃色或白色不透明料粒，具有較好的表面硬度，耐熱性及耐化學腐蝕性。原料易得，價格便宜，是目前產(chǎn)量最大，應用最廣的工程塑料之一。
1.3.3 繪制模具裝配草圖
模具裝配圖的設計應先從繪制裝配圖如手，根據(jù)塑件的具體情況，經(jīng)過認真考慮、比較、初步確定出各部分的結構情況，最大限度地滿足塑件的技術要求和模具的合理工藝性。
a) 確定分型面和澆口位置及結構形式
確定模具的分型面和澆口的位置是模具設計中的重要環(huán)節(jié)。選擇分型面應根據(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，使注射時物料流暢，易于成型。且易于清除澆注塑料。
b) 確定成型零件的結構形式及安裝方法
成型結構簡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、結構現(xiàn)狀形式，就是能使成型結構簡在現(xiàn)有設備狀況下，基本滿足技術上的需要，易于加工、易于修改維修和更換。
c) 選擇成型設備
模具與注射機必須配套使用，根據(jù)塑件的具體情況，選擇注射機并進行模具設計。成型設備有兩個重要參數(shù)。一是理論注射容量，另一個是在于注射方向相垂直的最大投影面積。根據(jù)這兩個參數(shù)及可選用合適的成型設備。在選用時，成型設備的兩個參數(shù)應略大于這個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[5]。
其次還應注意以下幾點：
測算核實模板所受注射壓力應小于注射機的鎖模力；
模具的閉合高度應在注射機的最大閉合高度和最小高度之間；
模體外形尺寸能從注射機的拉桿空間安裝；
應了解注射機的定位孔直徑、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適應注射機的頂出方式和頂出距離，注射機的模板行程應滿足在開模時能去除塑件時所需要的距離；
d) 塑件側壁凹凸槽結構的處置方法
根據(jù)塑件側壁凹凸槽選擇合適的側抽機構。
e) 頂出機構的確定
定模動模分型后，側抽芯也完成了抽芯動作。塑件落在動模上，且垂直面上已完全清除了平行方向上的障礙，折實頂出機構在注射機頂桿的驅(qū)動下將成型塑件從動模中頂出。
f) 確定溫度調(diào)節(jié)方式
為了取得較好的冷卻效果，對冷卻回路應由良好的布局，如冷卻回路的位置、尺寸形狀等，并預先考慮流出足夠的冷卻水路的安裝空間。
g) 確定主要結構件的尺寸
通過以上問題的初步確定，即可勾畫出模體的輪廓，這時應確定導向機構的導柱及頂出系統(tǒng)的復位以及必要的先復位等的結構形式和安裝位置，以及各組合部分的連接形式及所必須的支承板、支承塊等[5]。
1.3.4 對零件進行造型設計并繪制工程圖
裝配草圖繪制完成后，就應開始對各零件做詳細的造型設計。工程圖盡量按1:1的比例畫出，因為這樣比較直觀，容易發(fā)現(xiàn)問題，如果需要放大或縮小，必須嚴格按比例畫出。按制圖規(guī)劃，正確標出尺寸、公差、行位公差其表面粗糙度等。
最后，對模具進行裝配并繪制裝配圖，編寫設計說明書。主要零件繪制完成，對裝配草圖的自我檢驗和審定。即已存在的問題會充分暴露出來，經(jīng)過改正修訂后，描清并正式編號，標出模體的外輪廓尺寸以及模具的定位和安裝尺寸。
2 方案分析與設計
如圖所示。多用工作燈后蓋注塑模，由于塑件的特殊形狀，開模后塑件會包覆在定模的一側的型心12上，為了使塑件脫模，特意設有推件板3，開摸時沿I-I面分型，由設在動模側的拉板15帶動推件板3運動，將塑件從型芯上脫出。
3 翻蓋式瓶蓋注射模的詳細設計
3.1 塑料注射成型機的選擇
3.1.1 注射機分類
a) 注射機按外形特征可分為立式、臥式、直角式三種[6]。
1) 立式注射機
注射裝置與鎖模機構的軸線呈一直線垂直排列。
優(yōu)點:占地少，模具拆裝方便，易于安放嵌件。
缺點:重心高，加料困難;推出的塑件要由手工取出，不易實現(xiàn)自動化，容積較小。
2) 臥式注射機
注射裝置與鎖模裝置的軸線呈一直線水平排列，使用廣泛。
優(yōu)點:重心低，穩(wěn)定；加料、操作及維修方便；塑件可自行脫落，易實現(xiàn)自動化。
缺點:模具安裝麻煩，嵌件安放不穩(wěn)，機器占地較大。
3) 角式注射機
注射裝置與鎖模裝置的軸線相互垂直排列。
優(yōu)點、缺點介于立式注射機和臥式注射機之間。
特別適用于成形中心不允許有澆口痕跡的平面塑件。
b) 注射機按塑料在料筒的塑化方式不同可分為柱塞式注射機和螺桿式注射機。
1) 柱塞式注射機
注射柱塞直徑為20mm-100mm的金屬圓桿，當其后退時物料自料斗定量地落入料筒內(nèi)，柱塞前進，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一步混合和塑化，并完成注射。多為立式注射機，注射量小于30g-60g，不易成形流動性差、熱敏性強的塑料[7]。
2) 螺桿式注射機
螺桿在料筒內(nèi)旋轉時，將料斗內(nèi)的塑料卷人，逐漸壓實、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之間，螺桿本身受熔體的壓力而緩慢后退。當積存的熔體達到預定的注射量時，螺桿停止轉動，在液壓缸的推動下，將熔體注入模具。臥式注射機多為螺桿式。
c) 注射機規(guī)格及主要參數(shù)
目前，在注射機的標準中，有用注射量為主參數(shù)的，也有用合模力為主參數(shù)的，但大多以注射量合模力來表示注射機的主要特征。
國內(nèi)標準主要有輕工部標準、機械部標準和國家標準 。注射機型號中的字母S表示塑料機械，Z表示注射機，X表示成形，Y表示螺桿式(無Y表示柱塞式)等。
3.1.2 注射機的選用
注射機的選用包括兩方面的內(nèi)容: 一是確定注射機的型號，使塑料、塑件、注射模及注射工藝等所要求的注射機的規(guī)格參數(shù)在所選注射機的規(guī)格參數(shù)可調(diào)的范圍內(nèi)；一是調(diào)整注射機的技術參數(shù)至所需要的參數(shù)[8]。
a) 注射機類型的選擇
根據(jù)塑料的品種、塑件的結構、成形方法、生產(chǎn)批量、現(xiàn)有設備及注射工藝等進行選擇。
b) 注射機規(guī)格的初選
根據(jù)以往的經(jīng)驗和注射模的大小，先預選注射機的型號，之后要進行以下的校核。
c) 注射機參數(shù)的校核
1) 最大注射量的校核
塑件連同凝料在內(nèi)的質(zhì)量一般不應大于注射機公稱注射量的80%，注射機多以公稱容量來表示。
2) 注射壓力的校核
注射機的公稱注射壓力要大于成形的壓力。
3) 鎖模力的校核
由于高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個沿注射機軸向的很大的推力，這個力應小于注射機的公稱鎖模力，否則將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。
4) 安裝部分的尺寸校核
應校核的尺寸包括噴嘴、定位圈、最大模厚、最小模厚及模板上的螺孔。
注射機的噴嘴頭部的球面半徑R1應與模具主流道始端的球面半徑R2吻合，以免高壓熔體從狹縫處溢出。R2一般應比R1大1mm～2mm，否則主流道內(nèi)的塑料凝料無法脫出。為了使模具的主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線相重合，模具定模板上的定位圈或主流道襯套與定位圈的整體式結構的外尺寸d應與注射機固定模板上的定位孔呈較松動的間隙配合。
注射模具的動模板、定模板應分別與注射機動模板、定模板上的螺孔相適應。模具在注射機上的安裝方法有螺栓固定和壓板固定。
注射機的開模行程是有限制的，塑件從模具中取出時所需的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，否則塑件無法從模具中取出。開模距離一般可分為兩種情況:一是當注射機采用液壓機械聯(lián)合作用的鎖模機構時，最大開模行程由連桿機構的最大行程決定，并不受模具厚度的影響即注射機最大開模行程與模具厚度無關；二是當注射機采用液壓機械聯(lián)合作用的鎖模機構時，最大開模行程由連桿機構的最大行程決定，并受模具厚度的影響即注射機最大開模行程與模具厚度有關。
3.1.3 注射成型機的計算
a) 注射容量
國產(chǎn)標準注射機的標準規(guī)定，以注射機注射聚乙烯時在對空注射條件下，注射機螺桿或柱塞做一次最大行程所能達到的最大容量。由于聚乙烯的密度為1.304 g/cm3-1.06 g/cm3，即它的單位容量與單位質(zhì)量向近，所以在目前實際中為便于計算，有時還沿用過去的習慣，通常也用其質(zhì)量可作粗略計量[9]。
注射容量是選擇注射機的重要參數(shù)，它在一定程度上反映了注射機的注射能力，標志著注射機能成型最大體積的塑料制品。
確定了單個塑件的體積（質(zhì)量）和?？讛?shù)量就可以大體上計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，即是一模塑料的總體積Vm。
Vm≤0.8Vz
式中 Vm—成型零件與澆注系統(tǒng)體積總和，cm3 ；
Vm—注射機最大注射容量，cm3 ；
估算：Vm=3.14×0.82×1.8×2=7.2 cm3
b) 最大成型面積
最大注射面積是指塑料在模具在分型面上所允許成型的最大投影面積，也就是說在模具設計時，布局在模具分型面上的塑件及澆注系統(tǒng)的投影面積S，只能小于這個數(shù)據(jù)時才能正?？煽康淖⑸鋄10]。
S=2×（2×3.14×1.8+2×3.14×1.6）=42.8 cm3
式中S—塑料在模具分型面上允許成型的投影面積；
c) 模具的閉合高度
注射機動壓板的最大的行程和壓板間最大和最小間距是一個固定的參數(shù)。它決定著所能安裝的模具的閉合高度。對于所用的注射機來說，注射模的閉合高度必須符合下列的要求：
H小≤H≤H大
式中 H小—注射機允許的最小厚度，mm；
H小—注射機的實際閉合高度，mm；
H小—注射機允許的最大厚度，mm；
H=20+16+16+32+16+50+20=170 mm；
d) 定位環(huán)和澆口套
定位環(huán)是將定模部分裝入注射機定壓板的定位對中位置，應與注射機的定位孔采取動配合的連接形式，以保證模具體對中。
e) 模具的截面尺寸
可安裝的注射模具外形最大尺寸取決于注射機的壓板尺寸和拉桿的間距，因為此注射模的最長的邊不應超過壓板尺寸，而模具的最短邊應小于拉桿間距，才能將注射模裝入注射機，并應留有固定模體的壓緊空間。同時，注射模動、定模上的緊固螺栓孔，也應與注射機壓板上的標準螺孔一致。
f) 模具的頂出
注射機的頂出裝置通常有中心頂桿頂出、兩側頂桿頂出以及液壓頂出幾種形式。應在動模座板與注射機頂出位置相對的位置上，設置稍大于注射機頂桿的通孔，以便于注射機頂桿通過。
綜合考慮上述條件，注射機選擇SYS-30型號。
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。
3.2.2 分型面選擇的基本原則
選擇分型面的基本原則：a)保持塑料外觀整潔；b)分型面應有利于排氣；c)應考慮開模是塑料留在動模一側；d)應容易保證塑件的精度要求；e)分型面應力求簡單適用并易于加工；f)考慮側向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；g)分型面應與注射機的參數(shù)相適應；h)考慮脫模斜度的影響[11]。
3.2.3 分型面的選擇
根據(jù)對翻蓋式瓶蓋模型的觀察和分型面選擇的基本原則?，F(xiàn)選擇A—A為分型面。如圖3.1。
圖3.1 分型面
3.3 注射模具澆注系統(tǒng)的設計
3.3.1 注射模具澆注系統(tǒng)的組成
澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料從注射機噴嘴進入模具型腔所經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料。在設計注射模具的澆注系統(tǒng)是應注意以下幾項原則[12]。
1） 根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設計合理的澆注系統(tǒng)布局。
2） 根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸多因素，并結合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。
3） 應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。
4） 應根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動性能，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。
5） 排氣良好。
3.3.2 注射模具主流道的設計
主流道是熔融塑料由注射機噴嘴先經(jīng)過的部位，它與注射機噴嘴在同一軸心線上。由于主流道與熔融注射機噴嘴反復接觸、碰撞，一般澆口不直接開設在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或迫合形式在定模板上[13]。
a) 主流道的設計
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道。主流道是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。
b) 主流道尺寸
在臥式或立式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面。由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸，所以只有在小批量生產(chǎn)時，主流道才在注射模上直接加工，大部分注射模中，主流道通常設計成可拆卸、可更換的主流道澆口套。為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道設計成圓錐形，其錐角為2o～6o。小端直徑d比注射機噴嘴直徑大0.5mm～1 mm。由于小端的前面是球面，其深度為3mm～5 mm，注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm-2mm。流道的表面粗糙度值Ra為0.08。
c) 主流道澆口套
圖3.2 主流道澆口套及其固定形式
主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等材料制造，熱處理淬火硬度53HRC—57HRC。主流道澆口套及其固定形式如圖3.2所示。
澆口套的材料應選用優(yōu)質(zhì)鋼T8A，并應進行淬火處理，為了防止注射機噴嘴不被碰撞而損壞，澆口套的硬度應低于注射機噴嘴的硬度，以增加內(nèi)壁的耐磨性，并減小注射中的阻力，圓錐孔大端處應有的過度圓角，以減小物流在轉向時的流出阻力。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o左右的圓錐孔，對流動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。澆口套于注射機的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機噴嘴是球面，半徑是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應以清角連接，不應有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o度左右的圓錐孔，對流動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。
澆口套與塑料注射區(qū)直接接觸時，其出料端端面直徑應盡量選得小些。如果過大，即澆口套與型腔的接觸面積增大，模腔內(nèi)部壓力對澆口套的反坐力也將按此比例增大，到一定程度時澆口套容易從模體中彈出。澆口套于注射機的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機噴嘴是球面，半徑是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應以清角連接，不應有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模[14]。
定位環(huán)是模體與注射機的定位裝置，它保證澆口套與注射機的噴嘴對中定位，定位環(huán)的外徑應與注射機的定位孔間隙配合。定位環(huán)厚度，小于注射定位孔的深度。
澆口套端面應與定模相配合部分的平面高度一致。
注射機SYS-30的噴嘴球半徑為12 mm，噴嘴孔徑為3 mm。所以要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機噴嘴的端凸球面接觸良好，凹球面半徑取13 mm，圓錐孔的小端直徑則應大于噴嘴口內(nèi)徑，取4 mm，如圖3.3。
圖3.3 澆口套
3.3.3 注射模具分流道的設計
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)進入單腔中的進料澆口或主流道進入多腔的澆口的通道，它是主流道與澆口的中間連接部分，起分流和轉換方向的作用，通常分流道設置在分型面的成型區(qū)域內(nèi)。
在注射過程中，熔融的塑料在流經(jīng)分流道時，應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，分流道的設計要點總體歸納如下：
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。
在可能情況下，分流道的長度應盡量的短，以減少壓力損失，避免模體過大影響成本，在多型腔模具中和型腔的分流道長度盡量相等，以達到注射大時壓力傳遞的平衡，保證塑料盡可能同時均勻的充滿各個型腔。在有些情況下分流道長度不能相等時，則應在澆口處作必要的補救措施，如果分流道較長時，應在其末端設置冷料穴，放置冷料和空氣進入模腔[15]。
本模具的流道布置形式采用平衡式，如圖4.4所示：
圖4.4 流道布置形式
在滿足注射成型工藝的前提下，分流道的截面積應盡量的小，但分流道的截面積過小會降低注射速度，使填充時間延長，同時可能出現(xiàn)缺料、焦燒、皺紋、縮孔等塑件缺陷，而分流道過大則增大冷卻時間應比型腔中塑件的冷卻時間要短，才不影響注射時的效率。因此在設計時應采用較小的截面積，以便于在試模是為不要的修正留有余地。
分流道和型腔的分布是排列緊湊，距離合理，應采用軸對稱或中心對稱，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。
在分流道上的轉向次數(shù)盡量少，在轉向處應圓滑過渡，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。
當分流道設在定模一側或分流道延伸較長時，應在澆口附近或分流道的交叉處設置鉤料桿，以便于在開模時在鉤料桿的作用下首先從定模中拉出分流道的凝料，并與塑料一起頂出。
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小些，使其分流道的冷卻皮層固定，有利于熔融塑料的保溫。
在總體分布中，應綜合考慮冷卻系統(tǒng)的方式和布局，并留出冷卻水路的空間。
工作燈后蓋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是：從主流道到各個型腔的分流道，其長度、截面尺寸及其形狀完全相同，以保證各個型腔同時均勻進料，同時注射完畢。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單。
3.3.4 注射模具澆口的設計
a) 澆口的概念
澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設計與位置的選擇恰當與否，直接關系到塑件能否被完好、高質(zhì)量地注射成形。
b) 澆口的作用
澆口可分成限制性澆口和非限制性澆口兩類。非限制性澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位，它主要是對中大型筒類、殼類塑件型腔起引料和進料后的施壓作用。限制性澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位，其作用如下：
澆口通過截面積的突然變化，使分流道送來的塑料熔體提高注射壓力，使塑料熔體通過撓口的流速有一突變性增加，提高塑料熔體的剪切速率，降低黏度，使其成為理想的流動狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。對于多型腔模具，調(diào)節(jié)澆口的尺寸，還可以使非平衡布置的型腔達到同時進料的目的。澆口還起著較早固化、防止型腔中熔體倒流的作用。澆口通常是澆注系統(tǒng)最小截面部分，這有利于在塑件的后加丁中塑件與澆口凝料的分離[16]。
c) 注射模澆口的類型
單分型面注射模的澆口可以采用直接澆口、中心澆口、側澆口、環(huán)形澆口、輪輻式澆口和爪形澆口。
1) 直接澆口
直接澆口叉稱為主流道型澆口，它屬于非限制性澆口。這種形式的澆口只適于單型腔模具，直接澆口的形式見圖3.4。
特點是：流動阻力小，流動路程短及補縮時間長等；有利于消除深型腔處氣體不易排出的缺點；塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小，模具結構緊湊，注射機受力均勻；塑件翹曲變形、澆口截面大，去除澆口困難，去除后會留有較大的澆口痕跡，影響塑件的美觀。
2) 中心澆口
圖3.4 直接澆口 圖3.5 中心澆口
當筒類或殼類塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔時，內(nèi)澆口開設在該孔處，同時在中心處設置分流錐，該澆口稱為中心澆口，是直接澆口的一種特殊形式，如圖3.4所示。它具有直接澆口的一系列優(yōu)點，而克服了直接澆口易產(chǎn)生的縮孔、變形等缺陷。
3) 側澆口
側澆口一般開設在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側或外側充填模具型腔，其截面形狀多為(扁槽)，是限制性澆口。側澆口廣泛使用在多型腔單分型面注射模上，側澆口的形式如圖3.6所示。
特點是由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時去除澆口容易，不留明顯痕跡。
圖3.6 側澆口
側澆口的兩種變異形式為扇形澆口和平縫澆口。
扇形澆口是一種沿澆口方向?qū)挾戎饾u增加、厚度逐漸減少的呈扇形的側澆口， 平縫澆口又稱薄片澆口，澆口寬度很大，厚度很小。主要用來成形面積較小、尺寸較大的扁平塑件，可減小平板塑件的翹曲變形，但澆口的去除比扇形澆口更困難，澆口在塑件上痕跡也更明顯。
4) 環(huán)形澆口
對型腔填充采用圓環(huán)形進料形式的澆口稱環(huán)形澆口，見圖3.7。環(huán)形澆口的特點是進料均勻。圓周上各處流速大致相等，熔體流動狀態(tài)好．型腔中的空氣容易排出，熔接痕可基本避免，但澆注系統(tǒng)耗料較多，澆口去除較難。
圖3.7環(huán)形澆口 圖3.8輪輻式澆口
5) 輪輻式澆口
輪輻式澆口是在環(huán)形澆口基礎上改進而成，由原來的圓周進料改為數(shù)小段圓弧進料，輪輻式澆口的形式見圖3.8。這種形式的澆口耗料比環(huán)形澆口少得多．且去除澆口容易。這類澆口在生產(chǎn)中比環(huán)形澆口應用廣泛。多用于底部有大孔的圓筒形或殼形塑件。輪輻澆口的缺點是增加了熔接痕，會影響塑件的強度。
6) 爪形澆口
爪形澆口加工較困難，通常用電火花成形。型芯可用做分流錐，其頭部與主流道有自動定心的作用，從而避免了塑件彎曲變形或同軸度差等成形缺陷。爪形澆口的缺點與輪輻式澆口類似，主要適用于成形內(nèi)孔較小且同軸度要求較高的細長管狀塑件。
澆口位置的選擇原則：盡量縮短流動距離；避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷；澆口應開設在塑件厚壁處；考慮分子定向的影響；減少熔接痕，提高熔接強度。
d）澆注系統(tǒng)平衡設計
1) 澆注系統(tǒng)的平衡概念
為了提高生產(chǎn)效率，降低成本，小型(包括部分中型)塑件往往采取一模多腔的結構豫應盡量采用型腔平衡式布置的形式。若根據(jù)某種需要澆注系統(tǒng)被設計成型腔非平衡式布置形式，則需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸，使?jié)部诘牧髁考俺尚喂に嚄l件達到一致，這就是澆注系的平衡，亦稱澆口的平衡[17]。
2) 澆注系統(tǒng)的平衡計算方法
澆注平衡計算的思路是通過計算多型腔模具各個澆口的BGV(Balanced Gate Value)值來判斷或計算。澆口平衡時，BGV值應符合下列要求：相同塑件的多型腔模具，各澆口計算出的BGV值必須相等；不同塑件的多型腔模具，各澆口計算出的BGV值必須與其塑件型腔的充填量成正比。
e) 澆口的選擇
本模具為一模兩腔，選擇側澆口。側澆口為扁平形狀，可以大大的縮短冷卻時間，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。澆口設置在塑件表面，澆口截面形狀簡單，容易加工，且注射效率高。
3.3.5 冷料穴和鉤料脫模裝置
冷料穴設置在主流道的末端，即主流道正對面的動模板上。它的作用是用來儲存注射間歇期間，噴嘴前端由散熱造成溫度降低而產(chǎn)生的冷料。在注射時，如果它們進入流道，將堵塞流道并減緩料流速度。進入型腔，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。
3.4 注射模具成型零件和模體的設計
3.4.1 注射模具型腔的結構設計
型腔大體有以下幾種結構形式：整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。
整體式型腔由整塊材料加工而成的型腔。它的優(yōu)點是：強度和剛度都相對較高，且不易變形，塑件上不會產(chǎn)生拼?？p痕跡。它的缺點是：切削量大，使模具成本較高，同時給熱處理和表面處理帶來困難，只適用于形狀較為簡單的中、小型模具，但隨著工業(yè)技術的發(fā)展，隨著電蝕機床、仿型機床、數(shù)控機床的廣泛應用。有些形狀復雜的大型模具也有采用整體式型腔結構的。
型腔由整塊材料制成，用臺肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進行處理等。
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。局部組合式型腔多于型腔較深或形狀較為復雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。
完全組合式是由多個螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點是，便于機加工，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。
工作燈后蓋注射模的型腔部分不是很復雜，可利用點火花進行。這里選擇整體式型腔。
在塑料注射模具的注射過程中，型腔從合模到注射保證過程中受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應該有足夠的硬度和剛度，總的來說，型腔所承受的力大體有合模時的壓應力、注射過程中塑料流動的注射壓力、澆口封閉前一瞬間的壓力保證和開模時的壓應力，但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力，并在注射過程中總是在變化。在這些壓力作用下，當型腔的剛度不足時，往往會產(chǎn)生彈性變形，導致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度，型腔將會彈性恢復，當型腔的彈性變形恢復量大于塑件壁厚的收縮量時，將壓緊塑件，引起塑件頂出困難，甚至將塑件留在型腔中。如果型腔強度不夠時，會產(chǎn)生塑性變形，即引起型腔的永久變形，特別嚴重的會使型腔破裂，釀成事故。所以在模具設計時要首先考慮使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強度和剛度，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的計算和選擇是十分重要的。
a）型腔側壁厚度的計算
按強度計算
其壁厚S按下列公式計算
式中 [σ]— 型腔材料的許用應力，[σ]=156.8MPa
p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa
r—型腔內(nèi)半徑，r=8mm
代入公式得：S=3.2mm
b）底板厚度的計算
按強度計算
其壁厚H按下面公式計算
[σ]— 型腔材料的許用應力，[σ]=156.8MPa
p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa
r—型腔內(nèi)半徑，r=8mm
代入公式得：H=4.4mm
3.4.2 注射模具型芯的結構設計
型芯的結構形式大體有：整體式、整體復合式、局部組合式、完全組合式。
3.4.3 注射模具成型零件的尺寸確定
a）型腔尺寸計算
型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應選擇塑件公差△的1/2，取負偏差，再加上-1/4△的磨損量，而型芯深度則再加上-1/6的磨損量，這樣的型芯的計算尺寸的表述如下。
1) 型腔的徑向尺寸的計算式：
式中 D0—型芯的最小基本尺寸；
—塑件的最大基本尺寸；
S—塑件的平均收縮率，S=0.02；
△—塑件的公差，取八級精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選?。?
根據(jù)公式計算得型腔的各徑向尺寸：
2) 型腔的深度根據(jù)尺寸的計算公式
式中 —型腔深度的最小尺寸；
—塑件的最大基本小尺寸；
S—塑件的平均收縮率；
△—塑件的公差，取八級精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選??；
根據(jù)公式計算得型腔的各深度尺寸：
b）型芯尺寸的計算
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.型芯的計算尺寸表達如下。
1) 型芯的徑向尺寸的計算式：
式中—型芯的最大基本尺寸；
—塑件的最小基本尺寸；
S—塑件的平均收縮率；
△—塑件的公差，取八級精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選??；
根據(jù)公式計算得型芯的各徑向尺寸：
2) 型芯的高度尺寸的計算：
式中 —型芯高度的最大尺寸；
—塑件內(nèi)形深度的最小尺寸；
S—塑件的平均收縮率；
△—塑件的公差，取八級精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選??；
根據(jù)公式計算得型芯的各高度尺寸：
c) 螺紋型芯的尺寸計算
1) 中徑尺寸的計算
式中—螺紋型芯中徑尺寸；
—塑件內(nèi)螺紋中徑基本尺寸；
S—塑件平均收縮率；
△—塑件中徑公差；
δ—螺紋型芯中徑制造公差，δ=0.02；
根據(jù)公式計算得螺紋型芯的中徑尺寸：
2) 外徑尺寸的計算
式中—螺紋型芯外徑尺寸；
—塑件內(nèi)螺紋外徑基本尺寸；
S—塑件平均收縮率；
△—塑件中徑公差；
δ—螺紋型芯中徑制造公差，δ=0.03；
根據(jù)公式計算得螺紋型芯的外徑尺寸：
3) 內(nèi)徑尺寸的計算
式中—螺紋型芯內(nèi)徑尺寸；
—塑件內(nèi)螺紋內(nèi)徑基本尺寸；
S—塑件平均收縮率；
△—塑件中徑公差；
δ—螺紋型芯中徑制造公差，δ=0.03；
根據(jù)公式計算得螺紋型芯的內(nèi)徑尺寸：
3.5 注射模具的頂出機構的設計
3.5.1 注射模具的頂出機構
頂出機構的分類：按驅(qū)動方式分類可分為：手動頂出、機動頂出、啟動頂出。
按模具結構分類可分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。
a) 推出機構的結構組成
在注射成形的每個周期中，將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具巾脫出的機構稱為推出機構，也叫頂出機構或脫模機構。
結構組成：由推出、復位和導向零件組成。
b) 結構分類
手動推出、機動推出、液壓或氣動推出。
c) 結構設計要求
塑件留在動模,塑件在推出過程中不變形、不損壞,不損壞塑件的外觀質(zhì)量,合模時應使推出機構正確復位,動作可靠。
d) 結構設計
1) 推桿推出機構
推桿推出機構是整個推出機構中最簡單、最常見的一種形式。由于設置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度．推桿推出時運動阻力小，推出動作靈活可靠，損壞后也便于更換，因此在生產(chǎn)中廣泛應用。 但是因為推桿的推出面積一般比較小，易引起較大局部應力而頂穿塑件或使塑件變形，所以很少用于脫模斜度小和脫模阻力大的管類或箱類塑件。
2) 推管推出機構
推管推出機構是用來推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結構形式，其脫模運動方式和推桿相同。由于推管是一種空心推桿，故整個周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會留下明顯的推出痕跡。
3) 推件板的推出機構
凡是薄壁容器、殼形塑件以及表面不允許有推出痕跡的塑料制品，可采用推件板推出．推件板推出機構義稱頂板頂出機構，它由一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿組成。
特點：推件板推出的特點是頂出力均勻，運動平穩(wěn)，且推出力大。但是對于截面為非圓形的塑件，其配合部分加工比較困難。
4) 活動嵌件及凹模推出機構
有一些塑件由于結構形狀和所用材料的關系，不能采用推桿、推管、推件板等簡單推出機構脫模時，可用成形嵌件或型腔帶出塑件。
e) 頂出機構的設計原則：
塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機構應設在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。
注射設備的頂出裝置都設計在動模一側，因此，在一般情況下開模時，盡量設計使塑件留在動模一側，以便于頂出塑件。這在分型面的選擇時就應充分考慮。
在實踐中如果出現(xiàn)塑件并沒有留在動模側的情況時，可設法增加動默一側的阻力，一是將型芯的脫模斜度變小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影響塑件使用的前提下，在型芯側面人為的開設橫凹槽、凹窩等脫模障礙，以增大動模的阻力。在特殊情況下必須使塑件留在定模時可采用定模頂出機構。
塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機構應設在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。
頂出零件應有足夠的機械強度和耐磨性能，使其在相當長的運作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。
頂出裝置力求均勻分布，頂出力作用點應在塑件承受頂出力最大的部件，即不易變形或損傷的部位，盡量避免頂出力作用于最薄的部位，防止塑件在頂出過程中的變形和損傷。
頂出零件應有足夠的機械強度和耐磨性能，使其在相當長的運作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。
3.5.2 定模頂出機構
由于塑件的特殊形狀，開模后塑件會包覆在定模的一側的型心12上，為了使塑件脫模，特意設有推件板3，開摸時沿I-I面分型，由設在動模側的拉板15帶動推件板3運動，將塑件從型芯上脫出，所以采用定模頂出機構。
制造推出（頂出）是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞，將最后決定制品的質(zhì)量。本模具的推出機構比較特別，他的脫模機構是定模一側，此結構設計簡單，模具的生產(chǎn)周期短。他不需要注射機上有推出裝置，脫模后產(chǎn)品上無頂桿的痕跡，產(chǎn)品外行美觀.經(jīng)濟性能好。
3.6 塑料注射模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計
3.6.1 塑料注射模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要性
塑料注射成型是將熔融狀態(tài)的塑料向模腔高壓注射，其后這些容料在模腔中冷卻到塑料變形溫度以下固化成型。在塑料固化成型過程中，由熔融狀態(tài)冷卻到固化狀態(tài)是由容料變形溫度和模具的溫度差來實現(xiàn)的，而且一般來說，模具溫度應在塑料熱變形溫度以下才能達到迅速固化成型的目的。但是模具的溫度既不能過高也不能過低。模具溫度過高會造成溢料，脫模困難，并使模具固化時間延長，延長注射成型周期，降低生產(chǎn)效率；模溫過低則會影響注射熔料的流動性，使塑料應力增大，并可能出現(xiàn)熔接痕及缺料等制品缺陷，影響塑件質(zhì)量。模具溫度不均勻會使塑件變形，以及收縮率偏差等諸多問題影響塑件的質(zhì)量。為此，控制模具溫度是塑件注射成型中的重要環(huán)節(jié)[18]。
3.6.2 塑料注射模具的冷卻系統(tǒng)的設計
由于工作燈后蓋為薄壁零件，且零件體積較小，所以熱傳遞的熱量也不是很大。所以冷卻水道設置在塑件兩邊，一邊一個冷卻水道，便可以滿足冷卻要求。
3.7 模具結構設計
模具結構設計在方案和詳細設計計算的基礎上采用三唯CAD系統(tǒng)進行具體設計。目前的CAD軟件很多，如工程圖設計普遍采用的二唯AutoCAD，功能強大的三唯設計加工軟件UG、Pro/Engineer等。設計采用自上而下、上下結合的設計方法。首先根據(jù)模具結構方案進行各主要零件的三唯造型和設計，然后進行裝配體裝配設計，在裝配設計過程中發(fā)現(xiàn)的干涉碰撞等結構問題再進行修改，最后完善零件的設計。
4 注射模加工工藝設計
塑料模具的零件類型很多，加工條件不同其加工方法各不相同。目前模具的主要加工手段有：經(jīng)濟低精度的通用加工、電火化成型與線切割加工、精密數(shù)控加工、高速切削加工等。
由于工作燈后蓋注射模精度要求一般，模具結構尤其是型腔結構復雜程度一般，因此模具的加工立足于經(jīng)濟、可行，故采用了普通加工與電火花成型結合的工藝方法。根據(jù)零件類型下面簡單分析一下主要類型零件的加工工藝。
4.1 坯料確定
坯料是指模具零件采用材料的原始狀態(tài)。一般情況下，采用標準棒料或板材，也可采用鍛造坯料。在專業(yè)模具企業(yè)中，對性能要求不高的材料多采用標準規(guī)格材料，而對性能要求較高發(fā)材料要經(jīng)鍛造，然后經(jīng)熱出路調(diào)質(zhì)后具有適當硬度和便于加工拋光的專用模具用鋼切割成坯料，這種形式加工余量小，節(jié)省了人工和材料用量。坯料通過鍛造可使金屬材料的金相組織密實，對其強度和剛度也有提高。只是應嚴格控制加工余量，加工余量過大，會引起材料和加工工時的浪費。
4.2 模板的平面加工
a) 模板平面的粗加工
平面切削加工是指車床、刨床、銑床等對坯料的6個方面進行粗加工，再去掉坯料的加工余量后，在留出足夠的半精加工余量，同時對模板上較大的孔也應該進行粗加工。
粗加工完成了以后，應進行一次退火處理或調(diào)質(zhì)處理，以去除模板的內(nèi)部應力，使其組織穩(wěn)定，以防止在模具制造、模具成型或淬火過程中的變形或淬裂。
b) 模板平面的半精加工
在經(jīng)過退火而消除內(nèi)應力之后，模板會產(chǎn)生不同程度的變形。半精就是去除其變形量，并給精加工留出適當?shù)募庸び嗔俊?
c) 模板平面的精加工
通過以上的加工程序，模板已形成了基本輪廓。采用平面磨床磨削模板厚度的兩平面，并達到要求的厚度尺寸和表面粗糙度。這兩個分模面即是z軸方向上的加工基準面。取任意相鄰的兩個側面進行高精度的直角加工，并與模板平面相互垂直。這兩個面即是x，y方向上的加工基準面，分別作文字標記，如x，y。當平面的精度要求，特別是平面度公差要求很高時，可以采用研磨的方法，即采用鑄鐵平板作為研具，由很細的金剛砂做磨料，施以較小的壓力均勻平衡的去除配合面的余量，達到多面積的良好接觸[19]。
4.3 塑料注射模具型腔常用加工方法及設備
4.3.1 型腔的普通切削加工方法及設備
a) 車床
車床是以加工回轉體零件為主的機械加工機床。車床的種類很多，包括臥式車床(普通車床)、立式車床、轉塔車床，自動車床等。車床工作時被加工工件裝在卡盤上，主軸使工件做旋轉運動，刀具在進給箱的帶動下做直線運動，完成切削加工。在模具零件加工中，可以使用車床加工圓形型腔、型芯、導柱、導套等回轉體零件。
b) 銑床
銑床可以加工平面，曲面等各種表面，常見的銑床有立式銑床、臥式銑床、萬能銑床、工具銑床等，銑床可以加工出平面、溝槽、曲面等形狀。
c) 刨床
刨床主要用于平而加工，常見的刨床有牛頭刨床、龍門刨床、插床等。牛頭刨床工作時，被加工工件用平口u鉗安裝于工作臺上，工作臺可以做左右移動。刨刀固定在滑枕上的刀架中，刨刀做前后移動，通過刨刀與工件的相對運動，完成平面加工。龍門刨床用于加工尺寸較大的工件。插床又稱立式牛頭刨床，主要用來加工工件的內(nèi)表面，如鍵槽、多邊形孔。
d) 磨床
磨床是用砂輪或其他磨料對金屬工件進行加工的機床。常見磨床有平面磨床、外圓磨床、自圓磨床等。磨削也是一種切削，砂輪表面上的每個磨粒，可以近似地看成一個微小的刀齒，對金屬表面進行切削。磨削加工精度高、表面粗糙度值小，一般常用于半精加工和精加工。不同的磨削機床可以加工平面、外圓表面、內(nèi)圓表面以及各種曲面。
e) 鉆床
鉆床是以加工孔為主的機械加工機床，常見的鉆床有臺式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床、深孔鉆床等。鉆床工作是將被加工工件固定在工作臺上，鉆頭旋轉并做直線運動完成孔的加工。利用鉆床可以自I F模具上的各種孔，深孔鉆床還用來加工冷卻水道等較深的孔。
f) 數(shù)控加工機床
數(shù)控加工機床簡稱為數(shù)控機床(NC機床)，數(shù)控就是指把控制機床或其他設備的操作指令(或程序)，以數(shù)字形式給定的一種控制方式。利用這種控制方式，按照給定程序自動地進行加工的機床稱為數(shù)控機床。目前數(shù)控機床已經(jīng)得到廣泛應用，數(shù)控機床的種類有數(shù)控車床，數(shù)控銑床，數(shù)控磨床，加工中心等，其機械部分與普通車床的差別不大。數(shù)控車床不僅能夠完成普通的車削加工，而且利用數(shù)控系統(tǒng)和進給伺服系統(tǒng)復雜曲線組成的回轉表面。
設計成型時應根據(jù)塑件的特性和塑性的結構使用要求，確定型腔的總結結構，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(jù)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。
數(shù)控銑床的機械部分與普通銑床基本相同，工作臺可以做橫向、縱向和垂直方向的運動，因此普通銑床所能加工的工藝內(nèi)容，數(shù)控銑床都能完成，此外其數(shù)控系統(tǒng)通過伺服系統(tǒng)同時控制兩個或三個軸同時運動，加工出復雜的三維型面。數(shù)控銑床還可以作為數(shù)控鉆床或數(shù)控鏜床，加工具有一定尺寸精度要求和一定位置精度要求的孔。
在數(shù)控銑床的基礎上增加刀具庫和自動換刀系統(tǒng)就構成了加工中心。加工中心的刀具庫可以存放十幾把甚至更多的刀具，由程序控制換刀機構自動調(diào)用與更換，這樣就可以一次完成多種工藝加工。
4.3.2 型腔的特種加工
特種加工是直接利用電能、化學能、光能等進行加工的方法。特種加工與普通機械加工有本質(zhì)的不同，它不要求工具材料比工件材料更硬，也不需要在加工過程中施加明顯的機械力它可以解決普通機械加工無法完成的加工工作，適合于加工各種不同材料而且結構復雜的模具零件，是模具制造