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分 類 號(hào)
密 級(jí)
寧寧波大紅鷹學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
摩托車尾燈罩注塑模設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
誠(chéng) 信 承 諾
我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫(xiě)的畢業(yè)論文《摩托車燈罩的模具設(shè)計(jì)》均系本人獨(dú)立完成，沒(méi)有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。
承諾人（簽名）：
年 月 日
摘 要
塑料注塑成型可以制作大量具有高精度和復(fù)雜型腔形狀的制件。通過(guò)用3D軟件對(duì)塑件進(jìn)行分析，選擇成型工藝參數(shù) ，設(shè)計(jì)了一模二腔的注射模具。按平均收縮率設(shè)計(jì)計(jì)算模具成型尺寸。分析了摩托車燈罩的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn),介紹了摩托車燈罩注射模結(jié)構(gòu)及模具的工作過(guò)程, 介紹了模具設(shè)計(jì)方案、工作原理, 闡述了成型部件、澆注系統(tǒng)凝料雙層結(jié)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。同時(shí)介紹了成型零件的加工制造的過(guò)程。
關(guān)鍵詞：注射模；凸模；型芯；斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯
V
Abstract
Plastic injection molding can produce a large quantity of high precision and complex cavity shape of the parts. By using 3D software for plastic parts for analysis, selection of forming process parameters, design of the mold two cavities injection mold. According to the average shrinkage calculation molding size. Analysis of the motorcycle lamp structure technological features, introduced the motorcycle lamp injection mold structure and working process of mold, introduced the mold design scheme, working principle, elaborated the molded parts, injection materials structure, ejecting mechanism design features. At the same time introduces the forming part of the manufacturing process.
Key Words: injection mould; Raised mold；Core； Later parting Core with Angle Pin
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
第1章 緒 論 1
1.1 我國(guó)塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn) 1
1.2 我國(guó)塑料模具工業(yè)和今后的主要發(fā)展方向 2
1.3 論文的主要研究目標(biāo)及內(nèi)容 3
1.3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo) 3
1.3.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 4
1.3.3 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題 4
第2章 塑件分析與模具材料和注射機(jī)的選取 5
2.1塑件結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求的分析 5
2.1.1塑件結(jié)構(gòu)分析 5
2.1.2塑件零件圖技術(shù)要求分析 6
2.2 塑料材料的成型特性與工藝參數(shù) 6
2.2.1基本特性 6
2.2.2主要用途 6
2.2.3 成型特點(diǎn) 6
2.3 模具材料的選取及熱處理 6
2.4 注射機(jī)的選取 7
第 3 章 確定模具的結(jié)構(gòu)方案 9
3.1 確定塑件在模具中的位置和分型面位置 9
3.1.1 塑件在模具中的位置和分型面的方案確定 9
3.2 選擇澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)的方式 11
3.2.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和澆口的選擇 11
3.2.2 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16
3.3 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
3.3.1 凹模 16
3.3.2凸模和型芯 18
3.4 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
3.4.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 19
3.4.2導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 19
3.5 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
3.5.1推桿推出機(jī)構(gòu) 21
3.5.2推件板推出機(jī)構(gòu) 22
3.5.3推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
3.6 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
3.6.1兩小孔的抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
3.7溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 26
3.7.1模具溫度調(diào)節(jié)的重要性 26
3.7.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 27
第 4 章 工作尺寸的計(jì)算和注射機(jī)的校核 28
4.1模架各零件的計(jì)算和選取 28
4.1.1腔板尺寸的計(jì)算 28
4.1.2型芯固定板尺寸的計(jì)算 30
4.1.3模架各板尺寸的選取與校核 31
4.2 注射機(jī)的校核 33
4.2.1校核鎖模力： 33
4.2.2校核注射壓力 34
4.2.3校核模具的閉合厚度 34
4.2.4校核最大開(kāi)模行程 34
4.3 型腔、型心尺寸的計(jì)算 35
4.3.1型腔尺寸的計(jì)算 35
4.3.2型芯尺寸的計(jì)算 37
4.4 斜導(dǎo)柱和其它零件的尺寸計(jì)算 37
4.4.1斜導(dǎo)柱的計(jì)算與確定 37
4.4.2其它零件的計(jì)算 39
第5章 模具安裝設(shè)計(jì) 42
5.1 模具的安裝 42
5.1.1動(dòng)模部分組裝 42
5.1.2定模部分組裝及總裝配 42
5.2 模具的裝配圖 43
總結(jié)與展望 44
參考文獻(xiàn) 45
致 謝 46
寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第1章 緒 論
1.1 我國(guó)塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)
我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。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、6.5Kg 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)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(jī)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(jī)電有限公司和煙臺(tái)北極星Ⅰ.K模具有限公司制造多腔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(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型收縮造成齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)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。注塑模型腔制造精度可達(dá)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(dá)10～30萬(wàn)次，淬火鋼模達(dá)50～1000萬(wàn)次，交貨期較以前縮短，但和國(guó)外相比仍有較大差距。
成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)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29～34英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開(kāi)始推廣，有的廠采用率達(dá)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(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%，與國(guó)外的50%～80%相比，差距較大。
在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國(guó)EDS的UGⅡ、美國(guó)Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國(guó)CV公司的CADS5、英國(guó)Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國(guó)AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國(guó)模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對(duì)成型過(guò)程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。
近年來(lái)，我國(guó)自主開(kāi)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(kāi)發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的注塑模 HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國(guó)內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來(lái)越廣泛得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度的商品化程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%～80%相比，仍有差距。
據(jù)有關(guān)方面預(yù)測(cè)，模具市場(chǎng)的總體趨勢(shì)是平穩(wěn)向上的，在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具發(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(duì)塑料模具提出越來(lái)越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時(shí)，由于近年來(lái)進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國(guó)產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場(chǎng)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塑料管材接頭模具成為模具市場(chǎng)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，高速公路的迅速發(fā)展，對(duì)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(luò)模的發(fā)展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(jī)頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場(chǎng)的增長(zhǎng)點(diǎn)。
1.2 我國(guó)塑料模具工業(yè)和今后的主要發(fā)展方向
(1)提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。
(2)在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來(lái)模具 CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見(jiàn)端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程分工協(xié)作要求的問(wèn)題；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(shè)計(jì)與成型過(guò)程的3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
(3)推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開(kāi)發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開(kāi)發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。
(4)開(kāi)發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
(5)提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國(guó)外差距甚大，在一定程度上制約著我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種。
(6)應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。
(7)研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。
1.3 論文的主要研究目標(biāo)及內(nèi)容
1.3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)
（1） 完成摩托車燈罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
（2） 完成摩托車燈罩的模具設(shè)計(jì)。
（3） 完成摩托車燈罩零件圖和模具裝配圖的繪制。
1.3.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
本論文，主要是對(duì)摩托車燈罩結(jié)構(gòu)和模具設(shè)計(jì)做了研究和探討，所做的工作主要有以下幾個(gè)方面：
（1） 介紹了摩托車燈罩在當(dāng)前社會(huì)上發(fā)展的結(jié)構(gòu)形式狀況，以這些情況為主要思路，設(shè)計(jì)出摩托車燈罩的結(jié)構(gòu)形式。
（2） 根據(jù)摩托車燈罩的結(jié)構(gòu)形式，選出模具的基本模架，然后根據(jù)摩托車燈罩的工藝要求設(shè)計(jì)出摩托車燈罩的成型零件和模具所有構(gòu)件。
（3） 對(duì)模具進(jìn)行試模、調(diào)整。以得到符合實(shí)際生產(chǎn)要求的模具。
1.3.3 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題
在設(shè)計(jì)模具的過(guò)程中，要解決的最主要問(wèn)題是，各個(gè)構(gòu)件之間相互配合的問(wèn)題。各個(gè)構(gòu)件之間選用合適的配合的方式，使各個(gè)構(gòu)件之間不發(fā)生碰撞，靈活自如，整個(gè)模具平穩(wěn)運(yùn)作。
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寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第2章 塑件分析與模具材料和注射機(jī)的選取
2.1塑件結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求的分析
2.1.1塑件結(jié)構(gòu)分析
由塑件零件圖可見(jiàn)，在塑件的左右兩邊各有一個(gè)小孔，正前方有一個(gè)大孔，頂部亦有一通孔，而內(nèi)側(cè)則有一個(gè)掛勾。在大孔的一面有一個(gè)脫模斜度，塑件的內(nèi)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(duì)型腔表面進(jìn)行拋光。
2.1.2塑件零件圖技術(shù)要求分析
由塑件零件圖中的技術(shù)要求可見(jiàn)，此零件材料為聚苯乙烯PS204，批量生產(chǎn)，塑件精度為5級(jí)，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?yàn)樗芗桥可a(chǎn)，所以型腔板和型芯的硬度、耐磨性能要求比較高。
2.2 塑料材料的成型特性與工藝參數(shù)
由摩托車前燈罩零件圖中的技術(shù)要求可知，塑件材料為聚苯乙烯PS204，其特點(diǎn)如下：
2.2.1基本特性
聚苯乙烯PS204無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更輕。密度僅為0.90～0.91ｇ/cm3。它不吸水，光澤好，易著色。屈服強(qiáng)度、抗拉、抗壓強(qiáng)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(qiáng)度。如用聚丙烯注射成型一體鉸鏈，經(jīng)過(guò)7×107次開(kāi)閉彎折未產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象。聚丙烯熔點(diǎn)為164～170℃，耐熱性好，能在100℃以上的溫度下進(jìn)行消毒滅菌。其低溫使用溫度達(dá)-15℃，低于-35℃是時(shí)會(huì)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。
2.2.2主要用途
聚苯乙烯PS204可用作各種機(jī)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(shè)備的襯里、表面涂層。
2.2.3 成型特點(diǎn)
成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔、凹痕、及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計(jì)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(huì)造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷。溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。
2.3 模具材料的選取及熱處理
由塑件技術(shù)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(shè)計(jì)中，型腔板和型芯的材料，本人選取40Cr，調(diào)質(zhì)處理。模架各板的材料和熱處理參照《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》中表2-177選取。則模具中各板的材料和熱處理如表2.3.1所示：
表2.3.1 模具材料明細(xì)
零件名稱
材料牌號(hào)
熱處理方法
硬度
定模板
45
調(diào)質(zhì)
HB230～270
型腔板
40Cr
調(diào)質(zhì)
HRC54～58
型芯
40Cr
調(diào)質(zhì)
HRC54～58
型芯固定板
45
調(diào)質(zhì)
HB230～270
支承板
45
淬火
HRC43～48
推板
45
淬火
HRC43～48
推桿固定板
45
模腳
45
2.4 注射機(jī)的選取
塑件成形所需的注射總量應(yīng)該小于所選注射機(jī)的注射量。注射容量以容積（cm3）表示時(shí)，塑件體積（包括澆注系統(tǒng)）應(yīng)小于注射機(jī)的注射容量，其關(guān)系按《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》中式2-54校核：
V件≤0.8V注
式中 V件——塑件與澆注系統(tǒng)的體積（cm3）；取V件=80cm3；
V注——注射機(jī)的注射容量（cm3）；
0.8——最大注射容量利用系數(shù)。
則有：
1.25×80=100 cm3≤V注
根據(jù)V注≥100 cm3和《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2-40初步選取的注射機(jī)型號(hào)為XS－ZY－500。其主要參數(shù)如下：
螺桿直徑（mm）：φ65；
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）：φ7.5；
定位孔直徑（mm）：φ；
頂出：中心孔徑（mm）：φ150；兩側(cè)孔徑：φ24.5；孔距：φ530。
第 3 章 確定模具的結(jié)構(gòu)方案
3.1 確定塑件在模具中的位置和分型面位置
3.1.1 塑件在模具中的位置和分型面的方案確定
如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。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)、塑件的結(jié)構(gòu)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(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。在選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：
分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模；
保證塑件的精度要求；
滿足塑件的外觀質(zhì)量要求；
便于模具加工制造；
考慮對(duì)成型面積的影響；
要考慮排氣效果；
考慮對(duì)側(cè)向抽芯的影響。
對(duì)于燈罩塑件，預(yù)定的幾個(gè)分型面方案如下：
根據(jù)分型面選取一般應(yīng)遵循的原則和其它因素，方案一：A-A分型面的選擇，使型芯在動(dòng)模一側(cè)，考慮到塑件本身的結(jié)構(gòu)側(cè)孔在下方，側(cè)抽芯裝置也在動(dòng)模一側(cè)，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動(dòng)模一側(cè)。這樣的結(jié)構(gòu)有利于塑件的脫模，因?yàn)橥瞥鰴C(jī)構(gòu)通常設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。也有利于塑件中側(cè)孔的成型，也為側(cè)抽機(jī)構(gòu)在動(dòng)模具一側(cè)使模具結(jié)構(gòu)得到了一定的簡(jiǎn)化。把塑件上4個(gè)側(cè)耳臺(tái)階的成型放在了型腔上，使側(cè)耳臺(tái)階的相對(duì)位置精度得到了保證。成型時(shí)產(chǎn)生的飛邊在塑件的徑向邊緣處，由于塑件屬于工業(yè)用，產(chǎn)生的飛邊不會(huì)影響塑件的使用。由于屬于小型塑件，型腔較小，空氣量很少，可借助分型面的縫隙排氣。
方案二：B-B分型面的選擇，使型芯在定模，考慮到塑件本身的結(jié)構(gòu)側(cè)孔此時(shí)在上方，側(cè)抽芯裝置便在定模一側(cè)，塑件冷卻收縮后包緊型芯，此時(shí)塑件便留在了定模。這是我們不希望看到的，因?yàn)榇朔N情況的出現(xiàn)增加了塑件的脫模難度，使我們不得不考慮輔助脫模機(jī)構(gòu)。側(cè)抽芯裝置在定模一側(cè)使模具的結(jié)構(gòu)在一定程度上變的更加復(fù)雜。
方案三：C-C分型面的選擇和A-A的類似，只是把4個(gè)側(cè)耳臺(tái)階的一部分放在了動(dòng)模一次來(lái)成型，此種情況側(cè)耳臺(tái)階的45°倒角和側(cè)耳臺(tái)階不在同側(cè)，不利于側(cè)耳臺(tái)階的成型。
方案四：D-D分型面的選擇和B-B、C-C的類似。
綜上所述：通過(guò)對(duì)上面四種方案的比較，A-A分型面的選擇符合分型面選擇的各項(xiàng)基本要求，模具結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，有利于模具的制造，減少了模具的制造成本，提高了經(jīng)濟(jì)性。最終選定方案一所表示的A-A面作為塑件的分型面。
3.1.2型腔數(shù)目的確定
在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，型腔數(shù)目的確定，一般考慮的要點(diǎn)有：
料制件的批量和交貨周期；
量控制要求；
成型的塑料品種與塑件的形狀及尺寸；
塑料制件的成本；
所選用的注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范。
影響型腔數(shù)目因素較多且錯(cuò)綜復(fù)雜，應(yīng)統(tǒng)籌兼顧，避免片面性的錯(cuò)誤。
通過(guò)第1章對(duì)塑件工藝性的分析，塑件存在2個(gè)互成一定角度的側(cè)孔，需要從2個(gè)方向抽芯，使模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。但是由于塑件總體尺寸比較小，精度要求不高，都屬于一般精度要求，生產(chǎn)批量為中小批量。經(jīng)過(guò)對(duì)影響模具型腔數(shù)目因素的綜合考慮，確定型腔數(shù)目為一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式。
根據(jù)上述要點(diǎn)所確定的型腔數(shù)目，既要保證最佳的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性，技術(shù)上又要充分保證產(chǎn)品的質(zhì)量，也就是應(yīng)保證塑料制件最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。因此根據(jù)本塑件的形狀及尺寸，確定型腔的數(shù)目為一模二腔。
3.2 選擇澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)的方式
3.2.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和澆口的選擇
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理不僅對(duì)塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且還與塑件所用的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān)，因此澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循如下基本規(guī)則：
了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動(dòng)特性；
采用盡量短的流程，以減少熱量與壓力損失；
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)有利于良好的排氣；
防止型芯變形和嵌件位移；
便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量；
澆注系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合型腔布局同時(shí)考慮；
流動(dòng)距離比和流動(dòng)面積比的校核。
因?yàn)楸舅芗皇谴笮突虮”谒芰现萍詿o(wú)需進(jìn)行流動(dòng)距離比和流動(dòng)面積比的校核。
（1）、主流道設(shè)計(jì)
主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開(kāi)始，到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)距離。主流道部分在成型過(guò)程中，其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔體要冷熱交替地反復(fù)接觸，屬于易損件，對(duì)材料的要求較高，因而模具的主流道部分常設(shè)計(jì)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(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)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53～57HRC。主流道襯套應(yīng)設(shè)置在模具的對(duì)稱中心位置上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機(jī)噴嘴為同一軸心線。主流道襯套形式如圖3．2．1所示，圖3．2．1 a為主流道與定位圈設(shè)計(jì)成整體式，一般用于小型模具；圖3．2．1 b和圖3．2．1 c所示為將主流道襯套和定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合固定在模板上。在本設(shè)計(jì)中，為了安裝與拆卸方便，所以采用圖3．2．1 b的形式。
(a) (b) (c)
圖 3.2.1 主流道襯套
（2）、 澆注口位置的選擇
模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模之后有時(shí)還需修改澆口尺寸。無(wú)論采用什么形式的澆口，其開(kāi)設(shè)的位置對(duì)塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開(kāi)設(shè)位置是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)。一般在選擇澆口位置時(shí)，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝特征、成型質(zhì)量和技術(shù)要求，并綜合分析塑料熔體在模內(nèi)的流動(dòng)特性、成型條件因素。以下幾項(xiàng)原則可以參考：
1、盡量縮短流動(dòng)距離；
2、澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件最大壁厚處；
3、必須盡量減少或避免熔接痕；
4、應(yīng)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(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)（蛇形流）；
7、不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口；
8、澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。
預(yù)先擬訂澆注口位置的設(shè)計(jì)方案有兩種，如圖 3.2.2 所示，分別為在I處和II處。根據(jù)上面的幾項(xiàng)原則來(lái)分析：如果開(kāi)在I處，那就產(chǎn)生澆注口不平衡，而且會(huì)影響塑件外觀質(zhì)量，而在II處開(kāi)澆注口是非常平衡的，也盡量縮短了塑料的流動(dòng)距離，不影響塑件的外觀質(zhì)量，澆口凝料也易于去除，還能夠同時(shí)填充滿型腔，故選擇在II處開(kāi)澆注口。
圖 3.2.2 澆口位置
（3）、澆口的選擇
澆口亦稱進(jìn)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(tǒng)中截面積最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件的性能和質(zhì)量的影響很大。
根據(jù)所采取澆口的位置，擬訂采用澆口的形式如下：
1、環(huán)形澆口 環(huán)形澆口主要用來(lái)成型圓筒形塑件，它開(kāi)設(shè)在塑件的外側(cè)，采用這類澆口，塑料熔體在充模時(shí)進(jìn)料均勻，各處料流速度大致相同，模腔內(nèi)氣體易排出，避免了使用側(cè)澆口時(shí)容易在塑件上產(chǎn)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(nèi)側(cè)開(kāi)設(shè)的環(huán)形澆口的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，由四周進(jìn)料改為幾段小圓弧進(jìn)料，澆口尺寸與側(cè)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(chǎn)中比環(huán)形澆口應(yīng)用廣泛，但塑件易產(chǎn)生多條熔接痕從而影響了塑件的強(qiáng)度。
3、潛伏澆口 潛伏澆口又稱剪切澆口，由點(diǎn)澆口演變而來(lái)。這類澆口的分流道位于分型面上，而澆口本身設(shè)在模具內(nèi)的隱蔽處，塑料熔體通過(guò)型腔側(cè)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(zhì)量及美觀效果。
三種澆口的優(yōu)缺點(diǎn)經(jīng)比較易見(jiàn)，環(huán)形澆口凝料去除比較難，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，所以不采用環(huán)形澆口。潛伏澆口的優(yōu)點(diǎn)比較多，但因?yàn)楸舅芗悄ν熊嚐粽值膬?nèi)部零件，對(duì)塑件的外表面質(zhì)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(jīng)滿足其設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)
根據(jù)澆口位置而采取的輪輻澆口，因?yàn)橛蓤D2.2.2可以看出，塑件有四個(gè)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(shè)計(jì)有分流道。
在多型腔或單型腔多澆口時(shí)應(yīng)設(shè)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(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過(guò)截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段，因此要求所設(shè)計(jì)的分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動(dòng)過(guò)程中壓力損失及熱量損失盡可能小。
為便于機(jī)械加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)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(yīng)根據(jù)塑料制件的結(jié)構(gòu)（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(zhǎng)度等因素來(lái)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?yàn)樵谙嗤孛娣e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(duì)較低的模具之間提供的接觸面積最小，因此從流動(dòng)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(jìn)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(duì)準(zhǔn)，故生產(chǎn)實(shí)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(dòng)阻力均不大，經(jīng)過(guò)多方面的考慮，在本設(shè)計(jì)里采用U形截面的分流道。
（5）、冷料穴的設(shè)計(jì)
在完成一次注射循環(huán)的間隔，考察注射機(jī)噴嘴和主流道入口小端間的溫度狀況時(shí)，發(fā)現(xiàn)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(jī)料筒以內(nèi)約10～25㎜的深度有個(gè)溫度逐漸升高的區(qū)域，深于此區(qū)域時(shí)才達(dá)到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域的塑料的流動(dòng)性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對(duì)較低的冷料進(jìn)入型腔，便會(huì)產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個(gè)井穴將主流道延長(zhǎng)以接收冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來(lái)容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。
冷料穴一般開(kāi)設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為1～1.5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3.2.3 a～c是底部帶推桿的冷料穴形式，圖3.2.3 a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(kāi)模時(shí)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(dòng)脫落；圖3.2.3 b是靠帶倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式；圖3.2.3 c是環(huán)形槽代替了倒錐形用來(lái)拉主流道凝料的形式，b圖合c圖適用于彈性較好的軟質(zhì)塑料，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化脫模。圖3.2.3 d和圖3.2.3 e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(diǎn)后，和經(jīng)過(guò)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析，可能將采用推桿將塑件推出，所以在這里預(yù)先選用圖3.2.3 b形式的冷料穴，若塑件推出機(jī)構(gòu)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。
(a) (b) (c)
(d) (e)
圖3.2.3 澆口形式
3.2.2 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑料熔體填充型腔時(shí)，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體，不被排除干凈，一方面將會(huì)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(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致塑件局部炭化或燒焦（褐色斑紋），同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計(jì)型腔時(shí)必須考慮排氣問(wèn)題。有時(shí)在注射成型過(guò)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(qiáng)度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開(kāi)設(shè)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(shí)的排氣通常以如下四種方式進(jìn)行：
1、利用配合間隙排氣；
2、在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽排氣；
3、利用排氣塞排氣；
4、強(qiáng)制性排氣。
在本設(shè)計(jì)中，利用配合間隙就足以滿足排氣的需要，所以就無(wú)須再設(shè)計(jì)其它方式排氣。
3.3 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(huán)等。成型零件工作時(shí)，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(shí)與塑件間還發(fā)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(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。
設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，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(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
3.3.1 凹模
凹模是成型零件外表面的主要零件，按其結(jié)構(gòu)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(gè)以上零件組合而成。按組合方式的不同分為以下幾種形式：
①、嵌入式凹模
②、局部鑲嵌式凹模
③、底部鑲拼式凹模
④、側(cè)壁鑲拼式凹模
⑤、多件鑲拼式凹模
⑥、四壁拼合式凹模
根據(jù)以上這些原則和特點(diǎn)，本人對(duì)型腔的設(shè)計(jì)提出了三種設(shè)計(jì)方案，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下：
方案（一）：
如圖3.3.1所示：型腔根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，把型腔設(shè)計(jì)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(duì)半式拼合，所以在拼合處塑件會(huì)產(chǎn)生痕跡，影響塑件的外觀質(zhì)量，同時(shí)使得模具安裝困難。
圖 3.3.1 半拼式凹模
方案（二）：
如圖3.3.2所示：這種方案的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)加工效率高，裝拆方便，節(jié)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3.3.2 鑲拼式凹模
方案（三）：
如圖3.3.3所示：采用的是整體式型腔結(jié)構(gòu)。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)牢固，使用中不容易發(fā)生變形，不會(huì)使塑件產(chǎn)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(jiǎn)單的、中小模具上。
因?yàn)樗芗砻孑喞?jiǎn)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(jiǎn)單和節(jié)省模具制造成本，所以采用整體式凹模。
3.3.2凸模和型芯
凸模和型芯均是成型塑件內(nèi)表面的零件。凸模一般是指成型塑件中比較大的、主要內(nèi)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3.3.3 整體式凹模
主型芯的結(jié)構(gòu) 主型芯按結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式兩種。整體式結(jié)構(gòu)牢固，但不便加工，消耗的模具鋼多，主要用于工藝實(shí)驗(yàn)或小型模具上的形狀簡(jiǎn)單的型芯。組合式型芯的優(yōu)缺點(diǎn)和組合式凹模的基本相同。
在此對(duì)型芯的機(jī)構(gòu)提出兩種方案：
方案（一）：
采用整體式型芯，因?yàn)椴捎昧苏w式型芯，型芯的加工制造就容易多了，節(jié)省了制造成本。對(duì)于型芯內(nèi)的結(jié)構(gòu)布置也容易了許多，如水道、推出機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)，但因?yàn)樗芗蛇呌型钩龅呐_(tái)肩，所以其加工的工藝性就略差。
方案（二）：
經(jīng)過(guò)對(duì)塑件的分析，如圖3.3.4所示，因?yàn)樗芗蛇呌型钩龅呐_(tái)肩，對(duì)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(zhǎng)加工周期，增加加工成本。
在經(jīng)過(guò)多方面的考慮之后，本人決定采取方案（一）的型芯結(jié)構(gòu)方式。
3.4 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)定?；蛏舷履：夏r(shí)，正確定位和導(dǎo)向的兩件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。
3.4.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用
1、定位作用 模具閉合后，保證動(dòng)定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證形腔的形狀和尺寸精確；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過(guò)程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。
2、導(dǎo)向作用 合模時(shí)，首先時(shí)導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定模或上下模準(zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入形腔造成成型零件損壞。
3、承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過(guò)程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)壓力很大時(shí)，不能單靠導(dǎo)柱來(lái)承擔(dān)。需要增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)。
4、保持運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)作用。
3.4.2導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
（1）、導(dǎo)柱
導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式 導(dǎo)柱的典型結(jié)構(gòu)如圖3.4.1所示。圖3.4.1 a為帶頭導(dǎo)柱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，用于簡(jiǎn)單模具。小批量生產(chǎn)一般不需要導(dǎo)套，而是導(dǎo)柱直接與模板中的導(dǎo)向孔配合。生產(chǎn)批量大時(shí)，也可在模板中設(shè)置導(dǎo)套，只需更換導(dǎo)套即可；圖3.4.1 b和圖3.4.1c是有肩導(dǎo)柱的兩種形式，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，用于精度要求高、生產(chǎn)批量大的模具，導(dǎo)柱與導(dǎo)套相配合，導(dǎo)套固定孔直徑與導(dǎo)柱固定孔直徑相等，兩孔同時(shí)加工，確保同軸度的要求。其中圖3.4.1 c所示導(dǎo)柱用于固定板太薄的場(chǎng)合，在固定板下面再加墊板固定，這種結(jié)構(gòu)不太常用。導(dǎo)柱的導(dǎo)滑部分根據(jù)需要可加工出油槽，以便潤(rùn)滑和集塵，提高使用壽命。
(a) (b) (c)
圖 3.4.1 導(dǎo)柱
在分析了以上三種導(dǎo)柱的特點(diǎn)后，因?yàn)楸舅芗纳a(chǎn)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(dǎo)柱與導(dǎo)套配合的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，故導(dǎo)柱采用圖3.4.1 b的形式。
（2）、導(dǎo)套
導(dǎo)套的典型結(jié)構(gòu)如圖所示。圖3.4.2 a為直導(dǎo)套（Ⅰ型導(dǎo)套），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，用于簡(jiǎn)單模具或?qū)缀竺鏇](méi)有墊板的場(chǎng)合；圖3.4.2 b和圖3.4.2 c為帶頭導(dǎo)套（Ⅱ型導(dǎo)套），結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用于精度較高的場(chǎng)合，導(dǎo)套的固定孔便于與固定孔同時(shí)加工，其中圖3.4.2 c用于兩塊板固定的場(chǎng)合。
在本模具設(shè)計(jì)中，塑件對(duì)模具的精度要求比較高，所以選用圖3.4.2 b（Ⅱ型導(dǎo)套）。
(a) (b) (c)
圖 3.4.2 導(dǎo)套
3.5 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
塑件在從模具上取下以前，還有一個(gè)從模具的成型零件上脫落的過(guò)程，使塑料件從成型零件上脫落的機(jī)構(gòu)為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過(guò)裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿或者液壓缸來(lái)完成的。
推出機(jī)構(gòu)可按其推出動(dòng)作的動(dòng)力來(lái)源分為手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)、機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)、液壓和氣壓推出機(jī)構(gòu)。手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)是模具開(kāi)模后，由人工操縱的推出機(jī)構(gòu)推出塑件，一般多用于塑件滯留在定模一側(cè)的情況；機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)利用注射機(jī)的開(kāi)模動(dòng)作驅(qū)動(dòng)模具上的推出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件的自動(dòng)脫模；液壓和氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)是依靠設(shè)置在注射機(jī)上的專用液壓和氣動(dòng)裝置，將塑件推出或者從模具中吹出。推動(dòng)機(jī)構(gòu)還可以根據(jù)推出零件的類別分類，可分為推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、凹模或成型推桿（塊）推出機(jī)構(gòu)、多元綜合推出機(jī)構(gòu)等。另外還可以根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特征來(lái)分類，如：簡(jiǎn)單推出機(jī)構(gòu)、動(dòng)定模雙向推出機(jī)構(gòu)、順序推出機(jī)構(gòu)、二級(jí)推出機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)凝料的脫模機(jī)構(gòu)；帶螺紋塑件的脫模機(jī)構(gòu)等等。
推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則：
推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。
保證塑件不因推出而變形損壞。
機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠。
良好的塑件外觀。
合模時(shí)的正確復(fù)位。
3.5.1推桿推出機(jī)構(gòu)
由于設(shè)置推桿位置的自由度較大，因而推桿推出機(jī)構(gòu)是最常見(jiàn)的推出機(jī)構(gòu)，常被用來(lái)推出各種塑件。推桿的截面形狀根據(jù)塑件的推出情況而定，可設(shè)計(jì)成圓形、矩形等等。其中圓形最為常用，因?yàn)槭褂脠A形推桿的地方，較容易達(dá)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(yùn)動(dòng)阻力、防止卡死現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，損壞后還便于更換。
合理地布置推桿的位置時(shí)推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yīng)注意：
1.應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方；
2.推桿應(yīng)均勻布置；
3.推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度剛度較大處；
4.推桿的直徑；
5.推桿的形狀及固定形式。
3.5.2推件板推出機(jī)構(gòu)
推件板推出機(jī)構(gòu)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(gè)周邊端面上進(jìn)行推出，因此，作用面積大。推出力大而均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，并且塑件上無(wú)推出痕跡。但如果型芯合推件板的配合不好，則在塑件上會(huì)出現(xiàn)毛刺，而且塑件有可能會(huì)滯留在推件板上。
結(jié)合以上這幾項(xiàng)設(shè)計(jì)原則和各種推出機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，和經(jīng)過(guò)對(duì)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(diǎn)分別如下：
方案（一）：
采用推桿推出，如圖3.5.1所示，利用塑件的兩個(gè)凸臺(tái)安置推桿，還有頂部可安置一根。
圖3.5.1 推桿推出形式
方案（二）：
采用推板推出，如圖3.5.2所示，用推板將塑件推出。
經(jīng)過(guò)對(duì)塑件的分析，因?yàn)樗芗诤裰挥?㎜，如果采用推板推出的話，將會(huì)使得塑件變形，所以本人采用方案（一）推桿推出塑件。
圖3.5.2 推板推出形式
3.5.3推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了保證推出機(jī)構(gòu)在工作過(guò)程中靈活、平穩(wěn)，每次合模后，推出元件能回到原來(lái)的位置，通常需要設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位裝置。
（1）、導(dǎo)向零件
推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向零件，通常由推板導(dǎo)柱與推板導(dǎo)套組成，簡(jiǎn)單的小模具也可由推板導(dǎo)柱直接與推板上的導(dǎo)向孔組成。導(dǎo)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(fù)位動(dòng)作順利進(jìn)行。有的導(dǎo)向零件在導(dǎo)向的同時(shí)還起支承作用。常用的導(dǎo)向形式如圖3.5.3 a～c所示。圖 3.5.3 a中推板導(dǎo)柱固定在支承板上，圖3.5.3 b為推板導(dǎo)柱兩端固定形式，圖3.5.3 a、b均為推板導(dǎo)柱與推板導(dǎo)套相配合的形式，而且推板導(dǎo)柱除了起導(dǎo)向作用外，還支承著動(dòng)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3.5.3 c為推板導(dǎo)柱固定在支承板上的結(jié)構(gòu)，且推板導(dǎo)柱直接與模板上的導(dǎo)線孔相配合，推板導(dǎo)柱也不起支承作用，這種相似用于生產(chǎn)較小批量塑件的小型模具。當(dāng)模具較大時(shí)最好采用圖3.5.3 a、b的結(jié)構(gòu)。推板導(dǎo)柱的數(shù)量根據(jù)模具的大小而定，至少要設(shè)置兩根，大型模具需要四根。
(a) (b) (c)
圖3.5.3 導(dǎo)向形式
在分析了幾種形式的推板導(dǎo)向機(jī)構(gòu)后，本人決定采用圖 3.5.3 a形式的推板導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，不過(guò)其具體結(jié)構(gòu)有一點(diǎn)改變，其設(shè)計(jì)如圖3.5.4所示：
圖3.5.4 改進(jìn)后推板導(dǎo)向形式
（2）、復(fù)位桿復(fù)位
為了使推出元件合模后能回到原來(lái)的位置，推桿固定板上同時(shí)裝有復(fù)位桿，如圖所示。常用的復(fù)位桿均采用圓形截面,一般每副模具設(shè)置四復(fù)位桿，其位置近來(lái)能夠設(shè)在固定板的四周，以便推出機(jī)構(gòu)合模時(shí)復(fù)位平穩(wěn)，復(fù)位桿端面與所在動(dòng)模分型面平齊。
（3）、彈簧復(fù)位
彈簧復(fù)位時(shí)利用彈簧的彈力使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位。
彈簧復(fù)位與復(fù)位桿復(fù)位的主要區(qū)別是：用彈簧復(fù)位時(shí)，推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位先于合模動(dòng)作完成，所以，通常為了便于活動(dòng)鑲件的安放而采用彈簧先復(fù)位機(jī)構(gòu)。
在本模具設(shè)計(jì)中，沒(méi)有活動(dòng)鑲件，所以使用復(fù)位桿復(fù)位已經(jīng)滿足設(shè)計(jì)要求，而且復(fù)位桿復(fù)位將會(huì)使得模具加工方便，所以在設(shè)計(jì)中選用復(fù)位桿復(fù)位。
3.6 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
在第一節(jié)第二部分的分型面設(shè)計(jì)的方案（一）里，需要對(duì)兩小孔設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，抽芯機(jī)構(gòu)與側(cè)向分型按其動(dòng)力來(lái)源可分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、氣動(dòng)或液壓三大類。
1、手動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)
手動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是利用人力將模具側(cè)向分型或把側(cè)向型芯從成型塑件中抽出。這一類機(jī)構(gòu)操作不方便、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低，但模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工制造成本低，因此常用于產(chǎn)品的試制、小批量生產(chǎn)或無(wú)法采用其他側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的場(chǎng)合。
手動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的形式很多，可根據(jù)不同塑料制件設(shè)計(jì)不同形式的手動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。手動(dòng)側(cè)向分型與抽芯可分為兩類，一類是模內(nèi)手動(dòng)分型抽芯，另一類是模外手動(dòng)抽芯，而模外手動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是帶有活動(dòng)鑲件的模具結(jié)構(gòu)。
2、氣動(dòng)或液壓側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)
液壓或氣動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是以液壓力或壓縮空氣作為動(dòng)力進(jìn)行側(cè)向分型與抽芯，同樣亦靠液壓力或壓縮空氣使側(cè)向成型零件復(fù)位。
液壓或氣動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)多用于抽拔力大、抽芯距比較長(zhǎng)的場(chǎng)合，例如大型管子塑件的抽芯等。這類分型與抽芯機(jī)構(gòu)是靠液壓缸或汽缸的活塞來(lái)回運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的，抽芯的動(dòng)作比較平穩(wěn)，特別是有些注射機(jī)本身就帶有抽芯液壓缸，所以采用液壓側(cè)向分型與抽芯更為方便，但缺點(diǎn)是液壓或氣動(dòng)裝置成本較高。
3、機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(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)開(kāi)模力作為動(dòng)力，通過(guò)有關(guān)傳動(dòng)零件（如斜導(dǎo)柱）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)向型芯從塑料制件中抽出，合模時(shí)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(wú)需手工操作，生產(chǎn)率高，在生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)傳動(dòng)零件的不同，這類機(jī)構(gòu)可分為斜導(dǎo)柱、彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊和齒輪齒條等許多不同類型的側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。
3.6.1兩小孔的抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
在此本人擬定了幾個(gè)抽芯方案：
開(kāi)模后手工抽芯；
用彈簧實(shí)現(xiàn)抽芯和斜面壓回復(fù)位；
液壓抽芯；
斜導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)抽芯。
因?yàn)樾枰樾镜目字睆绞铅?0㎜，抽芯距離只有7㎜。而且塑件是大批量生產(chǎn)的，所以最好能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。因此，在這個(gè)設(shè)計(jì)中，如果采用手動(dòng)的抽芯方式就會(huì)使生產(chǎn)率大大降低，并且會(huì)加大工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，浪費(fèi)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(dòng)或液壓的抽芯方式；所以用機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)是最合理的選擇。
因此初步確定采用彈簧側(cè)抽芯或者斜導(dǎo)柱抽芯方式。
用彈簧進(jìn)行側(cè)抽芯也是可以的，但因?yàn)樾颓皇艿膲毫Ρ容^大，若采用彈簧側(cè)抽
芯的話，可能會(huì)因?yàn)閺椈僧a(chǎn)生的壓力不夠而產(chǎn)生溢料。因此不推薦使用這種抽芯形
式。而用斜導(dǎo)柱進(jìn)行側(cè)抽芯的話，就沒(méi)有這種問(wèn)題存在，因?yàn)樾睂?dǎo)柱產(chǎn)生的側(cè)壓力很大，所以在此本人采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的抽芯形式。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.6.1所示：
圖 3.6.1 斜導(dǎo)柱側(cè)抽心機(jī)構(gòu)
對(duì)于內(nèi)側(cè)的掛鉤，就需要對(duì)其進(jìn)行內(nèi)抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處理。對(duì)于內(nèi)抽芯，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式有彈簧內(nèi)抽芯、斜滑塊內(nèi)抽芯、開(kāi)模后手工抽芯。
由圖3.6.2可見(jiàn)掛鉤的尺寸比較小，長(zhǎng)只有25㎜。需要抽芯部分也只有3㎜深。因?yàn)槭谴笈可a(chǎn)的，所以不采用開(kāi)模后手工抽芯。而采用彈簧內(nèi)抽芯，因?yàn)樾托颈容^小，不好設(shè)計(jì)，況且如果彈簧的強(qiáng)度不夠的話會(huì)產(chǎn)生溢料、變形，不能保證尺寸精度，所以在此不采用彈簧內(nèi)抽芯。采用斜滑塊內(nèi)抽芯，其既可以滿足了設(shè)計(jì)要求，也可以作為推桿把塑件頂出。在此本人擬訂了兩個(gè)方案，其分別如圖3.6.3、圖3.6.4所示。
經(jīng)過(guò)考慮和比較，兩個(gè)方案各有各的優(yōu)點(diǎn)，在此，本人采取圖3.6.3的方案。
3.7溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
注射模的溫度對(duì)塑料熔體的充模流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)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(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過(guò)控制模具溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。
3.7.1模具溫度調(diào)節(jié)的重要性
1、溫度及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)塑件質(zhì)量的影響
無(wú)論何種塑料進(jìn)行注射成型，均有一個(gè)比較適宜的模具溫度范圍，在此溫度范圍內(nèi)塑料熔體的流動(dòng)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(wěn)定，力學(xué)性能以及表面質(zhì)量也比較高。為了使模溫能控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，必須設(shè)計(jì)模具溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
模具溫度的調(diào)節(jié)是指對(duì)模具進(jìn)行冷卻或加熱，必要時(shí)兩者兼有，從而達(dá)到控制模溫的目的。對(duì)模具進(jìn)行冷卻還是加熱，與塑料品種、塑件的形狀與尺寸、生產(chǎn)效率及成型工藝對(duì)模具溫度的要求有關(guān)。
對(duì)于粘度低、流動(dòng)性好的塑料（例如聚乙烯、聚丙烯，聚苯乙烯，聚酰胺等），因?yàn)槌尚凸に囈笠竽囟疾惶?，所以常用常溫水?duì)模具進(jìn)行冷卻，有時(shí)為了進(jìn)一步縮短在模內(nèi)的冷卻時(shí)間，也可用冷水控制模溫。對(duì)于粘度高、流動(dòng)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(jīng)常需要對(duì)模具加熱。對(duì)于粘流溫度或熔點(diǎn)較低的塑料，一般需用常溫或冷水對(duì)模具進(jìn)行冷卻；而對(duì)于高粘流溫度或高熔點(diǎn)的塑料，可用溫水控制模溫。對(duì)于熱固性塑料，模溫要求在150～200℃，必須對(duì)模具加熱。流程長(zhǎng)、壁厚較大的塑件，或者粘流溫度或熔點(diǎn)雖不高，但成型面積很大時(shí)，為了保證塑料熔體在充模過(guò)程中不至溫降太大而影響成型，可對(duì)模具采取適當(dāng)?shù)募訙卮胧?duì)于大型模具，為了保證生產(chǎn)之前用較短的時(shí)間達(dá)到工藝所要求的模溫，可設(shè)置加熱裝置對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱。對(duì)于小型薄壁塑件，且成型工藝要求模溫不太高時(shí)。可以不設(shè)置冷卻裝置依靠自然冷卻。
設(shè)置溫度調(diào)節(jié)裝置后，有時(shí)會(huì)給注射帶來(lái)一些問(wèn)題，例如，采用冷水調(diào)節(jié)模具時(shí)，大氣中水分易凝聚在模型表壁，影響塑件表面質(zhì)量。而采用加熱措施后，模內(nèi)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(wú)法工作，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以注意。
2、模具溫度與生產(chǎn)效率的關(guān)系
模具溫度與生產(chǎn)效率的關(guān)系主要是由冷卻時(shí)間來(lái)體現(xiàn)的，塑件在模內(nèi)停留冷卻的時(shí)間與其傳遞給模具的熱量有如下關(guān)系：
Q=h1A1Δθt2
式中 Q——塑料傳給模具的熱量（J）；
h1——塑料對(duì)模型材料的傳熱系數(shù)（W/（m2.K））;
A1——模腔的表面積；
Δθ——模腔內(nèi)塑料與模腔表壁的溫度差（0C）；
t2——塑件在模內(nèi)停留冷卻的時(shí)間（s）。
如果塑料的品種、模具設(shè)計(jì)和成型工藝已定，那么h1、A1及Q也就基本確定。則有：上式說(shuō)明，塑料在模具內(nèi)停留冷卻的時(shí)間t2