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本科畢業(yè)設計(論文)
題目：電話機底座注塑模具設計
系 別： 機電信息系
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
班 級：
學 生：
學 號：
指導教師：
2013年05月
本科畢業(yè)設計(論文)
題目：電話機底座注塑模具設計
系 別： 機電信息系
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
班 級：
學 生：
學 號：
指導教師：
2013年05月
電話機底座注塑模具設計
摘要
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，也是發(fā)展和實現(xiàn)少無切削技術不可缺少的工具。它在工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛，是當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向，許多現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和技術水平的提高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。因此，模具技術發(fā)展狀況及水平的高低，直接影響到工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展。也是衡量一個國家工藝水平的重要標志之一。
本文主要論述了塑料注射模的基本原理和設計過程，并著重講述了充電器外殼注射模的設計過程。首先，講述了模具的作用和國內(nèi)外的發(fā)展狀況及其發(fā)展方向。然后論述了方案的選擇和確定。再次對于所確定的方案給出了詳細的設計過程和計算過程，最后還對所設計的模具進行了經(jīng)濟性可行性分析。此次設計中，最關鍵的是確定型芯和型腔的結構，此外還分析了模具受力，脫模機構的設計、冷卻系統(tǒng)的設計等。
總的來說，所設計的這套模具經(jīng)濟合理，可行性強，生產(chǎn)方便，是一套實用性較強的模具。
關鍵詞：注射模；定模；動模；抽芯；斜導柱
II
Telephone base injection mold design
Abstract
The molding tool is a foundation craft that industry produce to equip, it also a development with realizes the little having no slice the indispensable tool in the technique of cutting .It is in industry produce the usage is extremely extensive, it an important means that contemporary industry produce to develop the direction with the craft, many modern industrial developments with horizontal exaltation in technique, be decided by the industrial development in molding tool level to a large extent. Therefore, moldings tool technique development condition and horizontal and high and low, affect the development of the industry product directly. Too is to measure the one of the horizontal and important markings in a national craft.
The graduation project title is the camera bracket a parts injection mold design., this text discussed primarily the plastics injects the basic principle of the mold with design the process, combining to emphasize to relate the Chargers shell inject the design process of the mold. First, related the function of the molding tool with domestic and international development condition and its development directions. Then discussed the choice of the project with certain. Returns a project for making sure give a detailed design process with compute process; very much again the molding tool to design to preceded the economic viability assessment.
Total to say, a this set of molding tools for designing economy reasonable, the possibility is strong, producing the convenience, it a stronger molding tool in a set of function.
Keyword: Inject the mold; Settle the mold; Move the mold; Take out core; Inclined slippery piece
目 錄
1 緒論 1
1.1 題目背景意義 1
1.2 塑料工業(yè)簡介 1
1.3 我國塑料模具現(xiàn)狀 2
1.4 塑料模具發(fā)展趨勢 3
2 制品的特性分析 4
2.1 制品（電話機底座）的簡介 4
2.1.1 對制品的分析主要包括以下幾點 4
2.1.2 本設計中塑件各項要求 5
2.2 制品的工藝性及結構分析 5
2.2.1 結構分析 5
2.2.2 成型工藝分析 5
2.2.3 材料的性能分析 5
2.3 注射成形過程 7
2.3.1 ABS的注射工藝參數(shù) 7
2.3.2 ABS的主要性能指標 8
2.3.3 ABS工藝條件 8
3 注射成型機的選擇 9
3.1 估算塑件體積 9
3.2 估算塑件質(zhì)量 9
3.3 注塑機的注射容量 10
3.4 鎖模力 10
3.5 選擇注塑機及注塑機的主要參數(shù) 10
3.5.1 注射機的選擇 10
3.5.2 SZ-200/120型注塑機的主要參數(shù) 10
3.6 注塑機的校核 11
4 澆注系統(tǒng)的設計 13
4.1 澆注系統(tǒng)設計原則 13
4.2 主流道的設計 13
4.2.1 主流道尺寸 13
4.2.2 主流道襯套的形式及尺寸 14
4.2.3 定位圈的結構尺寸 15
4.2.4 主流道襯套的固定 15
4.3 冷料穴的設計 15
4.4 澆口的設計 16
4.4.1 澆口的主要作用 16
4.4.2 澆口尺寸的確定 16
4.4.3 澆口位置的選擇 16
4.4.4 澆口結構的形式 17
4.5 澆注系統(tǒng)凝料的脫出機構 17
4.5.1 普通澆注系統(tǒng)的凝料的脫出 17
4.5.2 點澆口式澆注系統(tǒng)凝料的脫出 17
4.6 脫模推出機構的確定 18
4.6.1 脫模推出機構的設計原則 18
4.6.2 制品推出的基本方式 18
5 成型零部件的設計 20
5.1 分型面的設計 20
5.2 成型零件應具備的特性 21
5.3 成型零件的結構設計 21
5.3.1 凹模（型腔）結構設計 21
5.3.2 型芯的結構設計 22
5.4 成型零件工作尺寸計算 22
5.4.1 影響塑件尺寸和精度的因素 22
5.4.2 成型零件工作尺寸的計算 23
5.4.3 模具型腔側壁和底板厚度的計算 25
6 導向機構的設計 27
6.1 導向機構的作用 27
6.2 導柱導向機構 27
6.2.1 導向機構的總體設計 27
6.2.2 導柱的設計 28
6.2.3 導套的設計 28
7 側抽芯機構的設計 29
7.1 側向分型與抽芯機構的分類 29
7.2 斜導柱側向分型與抽芯機構設計要點 30
7.2.1 正確選擇主型芯位置 30
7.2.2 斜導柱的設計計算 30
7.2.3 滑塊和導滑槽的設計 30
8 冷卻系統(tǒng) 32
8.1 模具冷卻系統(tǒng)的設計原則 32
8.2 模具冷卻系統(tǒng)的結構 32
9 總結 33
畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲明 36
畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 37
37
畢業(yè)設計（論文）
1 緒論
1.1題目背景意義
近幾年，我國塑料模具工業(yè)有了很大發(fā)展，注塑模具制品的種類越來越多，在未來的模具市場中，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。在電子、汽車、家電、玩具等產(chǎn)品中，60%～100%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。通過本課題的設計，應使我們在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉：1）塑料管件制品的設計及成型工藝的選擇；2）一般塑料管件制品成型模具的設計能力；3）塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進、塑料模具結構改進設計的能力；4）了解模具設計的常用商業(yè)軟件以及同實際設計的結合。使個人能力得到全面提高，以適應今后的工作。
1.2塑料工業(yè)簡介
模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工藝裝備或工具，它屬于型腔模的范疇。通常情況下，塑件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，其模具的因素占80%。然而模具的質(zhì)量的好壞又直接與模具的設計與制造有很大關系。隨著國民經(jīng)濟領域的各個部門對塑件的品種和產(chǎn)量需求越來越大、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來越短、用戶對塑件的質(zhì)量要求也越高，因而模具制造與設計的周期和質(zhì)量要求也相應提高，同時也正是這樣促進了塑料模具具設計于制造技術不斷向前發(fā)展。就目前的形式看，可以說，模具技術，特別是設計與制造大型、精密、長壽命的模具技術，便成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志。
按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般將模具分為塑料模具具，金屬沖壓模具，金屬壓鑄模具，橡膠模具，玻璃模具等。因人們?nèi)粘Ｉ钏玫闹破泛透鞣N機械零件，在成型中多數(shù)是通過模具來制成品，就中國就有比較遠大的市場，所以模具制造業(yè)已成為一個大行業(yè)。
在高分子材料加工領域中,用于塑料制品成形的模具,稱為塑料成形模具,簡稱塑料模具。塑料模具具的設計是模具制造中的關鍵工作。通過合理設計制造出來的模具不僅能順利地成型高質(zhì)量的塑件，還能簡化模具的加工過程和實施塑件的高效率生產(chǎn)，從而達到降低生產(chǎn)成本和提高附加價值的目的，塑料模具的優(yōu)化設計,是當代高分子材料加工領域中的重大課題。
塑料制品已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和日常生活等方面獲得廣泛應用。為了生產(chǎn)這些塑料制品必須設計相應的塑料模具。在塑料材料、制品設計及加工工藝確定以后，塑料模具設計對制品質(zhì)量與產(chǎn)量，就決定性的影響。首先，模腔形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、進澆與排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等，均對制品（或型材）尺寸精度形狀精度以及塑件的物理性能、內(nèi)應力大小、表觀質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量等，起著十分重要的影響。其次，在塑件加工過程中，塑料模具結構的合理性，對操作的難易程度，具有重要的影響。再次，塑料模具對塑件成本也有相當大的影響，除簡易模外，一般來說制模費用是十分昂貴的，大型塑料模具更是如此。
現(xiàn)代塑料產(chǎn)品生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設備和先進的模具，被譽為塑料產(chǎn)品成型技術的“三大支柱”。尤其是加工工藝要求、塑件使用要求、塑件外觀要求，起著無可替代的作用。高效全自動化設備，也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具，才能發(fā)揮其應有的效能。此外，塑件生產(chǎn)與更新均以模具制造和更新為前提。塑料模具是塑料制品生產(chǎn)的基礎之深刻含意，正日益為人們理解和掌握。當塑料制品及其成形設備被確定后，由此可知，推動模具技術的進步應是不容緩的策略。
1.3我國塑料模具現(xiàn)狀
塑料模具是現(xiàn)代塑料工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，塑料模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)。用塑料模具生產(chǎn)成型零件的主要優(yōu)點是制造簡、材料利用率高、生產(chǎn)率高、產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致，特別是對大批量生產(chǎn)的機電產(chǎn)品，更能獲得價廉物美的經(jīng)濟效果。
在模具方面，我國模具總量雖已位居世界第三，但設計制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多，模具商品化和標準化程度比國際水平低許多。在模具價格方面，我國比發(fā)達國家低許多，約為發(fā)達國家的1/3～1/5，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉移的趨勢進一步明朗化。
隨著我國改革開放步伐的進一步加快，我國正逐步成為全球制造業(yè)的基地，特別是加入WTO后，作為制造業(yè)基礎的模具行業(yè)近年來得到了迅速發(fā)展。塑料模具的設計、制造技術、CAD技術、CAPP技術，已有相當規(guī)模的確開發(fā)和應用。在設計技術和制造技術上與發(fā)達國家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全，質(zhì)量尚不穩(wěn)定。模具標準化程度不高，系列化，商品化尚待規(guī)?；?；CAD、CAE、Flow Cool軟件等應用比例不高；獨立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結合尚無規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動密集型企業(yè)。因此，我國要從一個制造業(yè)大國發(fā)展成為一個制造業(yè)強國，必須要振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，努力提高模具工業(yè)的整體技術水平，提高模具設計與制造水平，提高國際競爭能力。
1.4塑料模具發(fā)展趨勢
a. 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平及比例
b. 在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。
c. 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(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。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。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。
d. 新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具。
e. 提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程度、提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種。
f. 應用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。
g. 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三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。
本次畢業(yè)設計中主要應用了先進的CAD軟件和Pro/E軟件。其中Pro/E主要用于模具成型零件的3D設計，并向2D設計人員提供制品的其它有關參數(shù)，如投影面積，體積等，以優(yōu)化模具設計，使模具結構更加合理。我這次的畢業(yè)設計的主要內(nèi)容是模具結構，在論文中，對于由CAD軟件和Pro/E軟件完成的內(nèi)容將直接說明，不作具體說明。
畢業(yè)設計（論文）
2 制品的特性分析
2.1 制品（電話機底座）的簡介
圖2.1 電話機底座
制品的分析是對所要成型的產(chǎn)品有個初步的了解，在接受設計任務書以后就要對塑料的品種、批量的大小、尺寸精度與技術條件，產(chǎn)品的功用及工作條件有個整體概念，以便在設計模具時優(yōu)選各種方式來成型塑件。
2.1.1對制品的分析主要包括以下幾點
a. 產(chǎn)品尺寸精度及其圖紙尺寸的正確性；
b. 脫模斜度是否合理；
c. 塑件厚度及其均勻性；
d. 塑件種類及其收縮率；
e. 塑件表面顏色及表面質(zhì)量要求。
2.1.2本設計中塑件各項要求
a. 塑料名稱：丙烯腈～丁二烯～苯乙烯共聚物（ABS）；
b. 色調(diào)：白色 不透明；
c. 生產(chǎn)綱領：大批大量。
2.2制品的工藝性及結構分析
2.2.1結構分析
該制品為小型零件，在模具設計和制造上要有精密的定位措施和良好的加工工藝，以保證零件各項參數(shù)精度
2.2.2成型工藝分析
a. 精度等級：采用一般精度5級
b. 脫模斜度：15度。
2.2.3材料的性能分析
ABS是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三種化學單體合成。其中A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。其化學分子結構方式如圖2.2：
圖2.2 ABS化學分子結構
每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。
從形態(tài)上看，ABS是非結晶性材料。三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯～丙烯腈的連續(xù)相， 另一個是聚丁二烯橡膠分散相。
ABS不透明，外觀除薄膜外都呈淺象牙色、無毒、無味、兼有韌、硬、剛特性，燃燒緩慢，離火后仍繼續(xù)燃燒，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落。
ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結構。這就可以賦予用戶在產(chǎn)品設計上有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上數(shù)百種不同品質(zhì)的ABS材料。
ABS具有優(yōu)良的綜合性能，由于組分、牌號和生產(chǎn)廠家生產(chǎn)方法的不同，使之在性能上存在較大差異。
使用性能：
a. 物理力學性能
ABS具有優(yōu)良的物理力學性能，如不透水，但略透水蒸氣，沖擊強度較高，尺寸穩(wěn)定性好等。ABS有極好的沖擊強度，即使在低溫也不迅速下降。但是它的沖擊性能與樹脂中所含橡膠的多少、粒子大小、接枝率和分散狀誠有關，同時也與使用環(huán)境有關、如溫度越高則沖擊強度越大。當聚合物中丁二烯橡膠含量超過30%時，不論沖擊、拉伸、剪切還是其它力學性能都迅速下降（見表5～5和5～6）。
b. 熱性能。
ABS制品的負荷變形溫度約為93℃，若能對制品進行退火處理，則還可增加10℃左右。
c. 電性能。
ABS聚合物的電絕緣性受溫度和濕度的影響很小，且在很大頻率變化范圍內(nèi)保持恒定。
d. 耐環(huán)境性
ABS聚合物幾乎不受水、無機鹽、堿、酸類的影響，但在酮、醛、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，它不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但長期與烴接觸會發(fā)生軟化溶脹。ABS聚合物表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的鋟蝕會引起應力開裂。
e. 耐候性
ABS聚合物的最大不足之處是耐候性較差，這是由于分子中丁二烯所產(chǎn)生的雙鍵在紫外線作用下易受氧化降解的緣故。經(jīng)受350nm以下波長的紫外線照射，氧化作用更甚。氧化速度與光的強度及波長的對數(shù)成正比。
ABS是一種成型加工性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。
f. ABS的流變性
ABS聚合物在熔融狀態(tài)下流動特性屬于假塑型液體。雖然ABS的熔體流動性與加工溫度和剪切速率都有關系，但對剪切速率更為敏感。因此在成型過程中可以采用提高剪切速率來降低熔體粘度，改善熔體流動性。
ABS屬一無定形聚合物，無明顯熔點，成型后無結晶，成型收縮率為0.4%～0.5%。在成型過程中，ABS的熱穩(wěn)定性較好，不易出現(xiàn)降解或分解，但溫度過高時，聚合物中橡膠相有破壞的傾向。
g. ABS的吸水性
ABS具有一定的吸水性，含水量在0.3%～0.8%范圍。成型時如果聚合物中含有水分，制品上就會出現(xiàn)斑痕、云紋、氣泡等缺陷，因此在成型前，需將聚合物進行干燥處理，使其含水量降到0.2%左右。
h. ABS制品的后處理
一般情況下很少出現(xiàn)應力開裂，所以除了使用要求較為苛刻的制品，通常不作制品的后處理。注射速度對ABS的熔體流動性有一定影響，注射速度快，制品表面光潔度不佳；注射速度慢，制品表面易出現(xiàn)波紋、熔接痕等現(xiàn)象，因而除了充模有困難的情況下，一般以中、低速為宜。在制品要求表面光澤較高時，模具溫度可控制在60～80℃對一般制品可控制在50～60℃。
2.3注射成形過程
對ABS的色澤、細度和均勻度等進行檢驗。塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可以分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。
2.3.1 ABS的注射工藝參數(shù)
注射機：螺桿式
噴嘴形式：直通式
噴嘴溫度:170～180
料筒溫度（℃）：
前段 180～200
中段 165～180
后段 150～170
模具溫度（℃）：50～80
注射壓力（MPa）：60～100
保壓力（MPa）：40～50
高壓時間（ s ）： 0～5
保壓時間（ s ）：15～30
冷卻時間（ s ）：15～30
成形周期（ s ）：40～70
2.3.2 ABS的主要性能指標
表2.1 ABS的主要性能指標
密度g/cm3
比溶
吸水率
收縮率
熱變形
溫度℃
1. 02-1. 05
0. 8-0. 98
0. 2%-0. 4%
130-160
0. 3%-0. 8%
83-103.
抗拉強度MPa
拉伸彈性
模量MPa
彎曲強度
沖擊強度HB
體積cm3
50
1. 8X107
80
11HB
9. 7
6.9X10
2.3.3ABS工藝條件
ABS吸濕性強，成型前需充分干燥，要求含水量不小于0.3%，對于表面光澤要求叫高的制品，需要長時間預熱干燥；
流動性一般，溢料間隙約0.4mm（流動性比PS和AS差，但比PC、RPVC好）；
成型難度較聚苯乙烯大，宜采用較高的料溫和模溫（對耐熱，高抗沖擊型和中抗擊型品種，應在允許范圍內(nèi)，將其料溫去取最大值），料溫對制品物性影響較大，若料溫過高，很容易使熔體分解（分解溫度約250°C）。若制品精度要求過高，模溫宜取50°C～60°C，若制品表面要求具有光澤或對于耐熱型品種，模溫宜取600°C～80°C；
注射壓力應比成型聚苯乙烯時高，采用柱塞式注射機時，料溫可取180°C～330°C、注射壓力可取100Mpa～140Mpa，采用螺桿式注射機時，料溫可取160°C～220°C，注射壓力可取70Mpa～100Mpa。
3 注射成型機的選擇
3.1估算塑件體積
a. 用Pro/E軟件計算塑件體積為：
計算零件的體積為：=117cm3
b. 估算澆注系統(tǒng)的體積：
=3.14445+23.141.1540
=2593.012(mm)
=2.593(cm)
c. 估算總體積:
V =V1+ V2
=117+2.593
=119.593( cm3)
3.2估算塑件質(zhì)量
此塑件材料為苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS），經(jīng)查表的其密度1.02~1.05g/ cm。則，其質(zhì)量為：
=1.05119.593=125.5065(g)
3.3注塑機的注射容量
確定了單個塑件的體積和模腔數(shù)量就可以大體計算出多模塑件的總體積，再加上主系統(tǒng)中主流道、澆口、冷料井的體積，即是一模一腔的塑料總體積，m在選擇注射機的注射容量G時可用下式計算。
m0.8G （3.1）
式中 G——注射機最大注射容量，g；
m——成型塑件與澆注系統(tǒng)體積總和，g；
0.8——最大注射容量的利用系數(shù)。
計算得， G 156.8831g
3.4鎖模力
型腔總的投影面積為：由proe測得A=327.005+248.429=575.434mm2；
計算其所需鎖模力F為：F=0.5×P×A=111.5KN
式中：P——型腔單位面積的注射壓力(MPa)，查手冊得P=40MPa。
3.5選擇注塑機及注塑機的主要參數(shù)
3.5.1注射機的選擇
綜合以上的分析，聯(lián)系實際情況，現(xiàn)初選SZ-200/120型注射機。
3.5.2 SZ-200/120型注塑機的主要參數(shù)
理論注射量： 200g
螺桿直徑： 42mm
注射壓力： 150MPa
注射速率： 120g.s-1
鎖模力： 120KN
模板最大行程： 305mm
模具最大厚度： 400mm
模具最小厚度： 230mm
拉桿空間（長×寬）： 355×385mm
定位孔直徑： 125mm
噴嘴球半徑： 15mm
注射方式： 螺桿式
螺桿轉速： 0~220r/min
3.6注塑機的校核
a. 最大注射量校核 最大注射量是指注射機一次注射塑料的最大容量，設計時應保證成型塑件所需的注射量小于所選注射機的最大注射量。
XS-ZY-200型注射出成型機理論注射量200gx156.88g，因此滿足要求。
b. 鎖模力校核 當高壓的塑料熔體充滿模具型腔時，會產(chǎn)生一個沿注射機抽向的很大的推力，此推力的大小等于塑件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和（即注射面積）乘以型腔內(nèi)的塑料壓力。此力可使模具沿分型面漲開。為了保持動、定模閉合緊密，保密塑件的尺寸精度并盡量減小溢邊厚度，同時也為了保障操作人員的人身安全，需要機床提供足夠大的鎖模力。因此，欲使模具從分型面漲開的力必須小于注射機規(guī)定的鎖模力。即
（3.2）
式中 T——注射機的額定鎖模力，KN；
A——塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積，cm2；
P——熔融塑料在模腔內(nèi)的壓力，kg/cm2；
K——損耗系數(shù)，通常取1/3～2/3。
P·K·A=0.5cp405.75=111.5KN
T=900KN>111.5KN即該注塑機的鎖模力符合要求。
c. 模具厚度校核 模具厚度必須滿足下式：
（3.3）
式中 H——模具閉合厚度，mm；
Hmin——注塑機所允許的最小模具厚度，230mm；
Hmax——注塑機所允許的最大模具厚度，400mm；
根據(jù)結構草圖可知，初選的模具厚度為320mm,滿足要求。
d. 開模行程校核 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機的最大開模行程。對于雙分形面的注塑模具，其開模行程按下式校核
SH1+H2+L+（5～10）(mm) =223.5mm （3.4）
式中 S——注塑機的最大行程，mm；
H1——脫模距離，此模具中為78mm；
H2——塑件加澆注系統(tǒng)總高，此模具中為90mm；
L——型腔板移動的距離，此模具中為50mm；
所以上式成立（400>223.5），即該注塑機的開模行程符合要求。
由以上對各參數(shù)的效核可知該SZ-200/120型注塑機符合要求。
4 澆注系統(tǒng)的設計
澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔為止的一種完整的進料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對制品質(zhì)量影響很大。他的作用是將塑料熔體順利地充滿到模具行腔深處,以獲得外形輪廓清晰,內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，其包括：主流道、冷料穴、澆口。
4.1澆注系統(tǒng)設計原則
a. 澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上,應有壓降,流量和溫度的分布的均衡布置；
b. 結合型腔布置考慮，盡可能采用平衡式分流道布置；
c. 盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失、縮短充模時間；
d. 澆口尺寸、位置和數(shù)量的選擇十分關鍵，應有利于熔體流動、避免產(chǎn)生湍流、渦流、噴射和蛇形流動，有利于排氣和補縮，且應設在塑件較厚的部位，以使熔料從后斷面移入薄斷面，以利于補料；
e. 避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移的產(chǎn)生；
f. 澆注系統(tǒng)凝料脫出應方便可靠，凝料應易于和制品分離或者易于切除；
g. 熔接痕部位與澆口尺寸、數(shù)量及位置有直接關系，設計澆注系統(tǒng)時要預先考慮到熔接痕的部位、形態(tài)，以及對制品質(zhì)量的影響；
4.2主流道的設計
主流道通常位于模具中芯塑料熔體的入口處，它將注射機噴射出的熔體導入型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。
4.2.1主流道尺寸
a. 主流道小端直徑d=注射機噴嘴直徑+0.5～1
=3+0.5～1 取d =3.5（mm）
這樣便于噴嘴和主流道能同軸對準,也能使的主流道凝料能順利脫出。
b. 主流道球面半徑
主流道入口的凹坑球面半徑R,應該大于注射機噴嘴球頭半徑的2～3mm.反之,兩者不能很好的貼合,會讓塑件熔體反噴,出現(xiàn)溢邊致使脫模困難.
SR=注射機噴嘴球頭半徑+2～3
取SR=12+2=14（mm）
c. 主流道長度L
一般按模板厚度確定，但為了減小充模時壓力降和減少物料損耗，以短為好，小模具控制在50之內(nèi)在出現(xiàn)過長流道時，可以將主流道襯套挖出深凹坑，讓噴嘴伸入模具。本設計中結合該模具的結構取L=42（mm）
d. 主流道大端直徑
D=d+2Ltgα（半錐角α為1°～ 2°，取α=1.5°）
≈6.5
取D=6.5（mm）
4.2.2主流道襯套的形式及尺寸
主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為53～57HRC。由于該模具主流道較長設計成分體式較宜。
圖4.1 主流道襯套
‘
4.2.3定位圈的結構尺寸
由于澆注套比較長，自身能滿足定位要求，故此定位圈只對注射方向起導正作用。
圖4.2 定位圈
4.2.4主流道襯套的固定
圖4.3主流道襯套的固定
4.3冷料穴的設計
在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約10～25mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成形性能不佳，如果這里相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)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(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴（冷料井）。
冷料穴的作用是儲存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭及熔體流動的前鋒冷料，以防止冷料進入型腔而影響制件質(zhì)量。
4.4澆口的設計
澆口是連接流道與型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部位，它的作用是增加和控制塑料進入型腔的流速并封閉裝填在型腔內(nèi)的塑料，以保證充填實，確保制品質(zhì)量。澆口的形狀、位置和尺寸對制品的質(zhì)量影響很大。
4.4.1澆口的主要作用
a. 熔體充模后，首先在澆口處凝結，當注射機螺桿抽回時可防止熔體向流道回流；
b. 熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時會產(chǎn)生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模；
c. 易于切除澆口尾料；
d. 對于多型腔模具，澆口能用來平衡進料。對于多澆口的單型腔模具，澆口還能用以控制熔接痕的位置。
4.4.2澆口尺寸的確定
澆口的截面積一般為流道截面積的3%～9%，截面的形狀多為矩形（寬度與厚度的比為3：1）或圓形；澆口長度約為0.5～2.0mm左右。在設計的時候一般取小值，在以便在試模時修正。澆口最終的具體尺寸根據(jù)經(jīng)驗和零件的尺寸和形狀的要求確定。
4.4.3澆口位置的選擇
澆口位置與數(shù)量對制品質(zhì)量影響很大，選擇澆口位置時應遵循如下原則
a. 澆口應設在能使型腔的各部位、各角落同時充滿的位置；
b. 澆口應開設在塑件較厚的部位，以使熔料從厚斷面移入薄斷面，以利于補料；
c. 澆口應設在有利于排除型腔中氣體的部位；
d. 口應設在避免塑件表面產(chǎn)生熔合紋的部位；
e. 對于帶有長型芯的模具，澆口應設置在能使進料沿型芯軸向均勻進行，
以免型芯被熔體沖擊而變形；
f. 澆口的設置應避免熔體的斷裂；
g. 澆口的設置應不影響塑件的外觀；
4.4.4澆口結構的形式
注射模的澆口結構形式較多，不同類型的澆口其尺寸、特點及應用情況個不相同。按澆口的特征可分為限制澆口和非限制澆口；按澆口形狀可分為點澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)行澆口及薄片式澆口；按澆口的特征性質(zhì)可分為潛伏式澆口、護耳澆口；按澆口所在的塑件的位置可分為中芯澆口和側澆口等。
對于該模具，是中小型制品的多型腔模具，同時從塑件的形狀等各方面分析知采用的是一般側澆注口。澆口又可稱橄欖形澆口或菱形澆口，是種截面尺寸特小的圓形澆口。澆口一般設在型腔底部，排氣暢通，成型良好，塑件無不良痕跡。有利于實現(xiàn)制動化操作，常用于成型如殼盒形等中、小型塑件的一模多腔模具中，也可用于單型腔模具或表面不允許有較大痕跡的塑件，能制動切斷澆口凝料。
4.5澆注系統(tǒng)凝料的脫出機構
4.5.1普通澆注系統(tǒng)的凝料的脫出
通常采用側澆口、直接澆口及盤形環(huán)澆口類型的模具，其澆注系統(tǒng)凝料一般與塑件連在一起。塑件脫出時，先用拉料桿拉住冷料穴，使?jié)沧⑾到y(tǒng)留在動模一側，然后用推桿或拉料桿推出，靠其自重而脫落。
4.5.2點澆口式澆注系統(tǒng)凝料的脫出
點澆口澆注系統(tǒng)凝料，一般用人工、機械手取出，但生產(chǎn)效率低，為適應自動化生產(chǎn)的需要，可采取以下方式脫出凝料：利用推桿拉斷點澆口凝料、利用側凹拉斷點澆口凝料、利用拉料桿拉斷點澆口凝料、利用定模推板拉斷點澆口凝料等。
4.6脫模推出機構的確定
注射成形每一循環(huán)中，塑料制品必須準確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機構，稱為脫模機構，也常稱為推出機構。脫模機構的作用包括脫出、取出兩個動作。既首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內(nèi)取出。
4.6.1脫模推出機構的設計原則
制品推出（頂出）是注射成形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，因此，制品的推出是不可忽視的。在設計推出脫模機構時應遵循下列原則：
a. 結構可靠：機械的運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強度，且推出機構應盡量設置在動模一側；
b. 保證制品不因推出而變形損壞；
c. 機構簡單動作可靠；
d. 保證良好的制品外觀；
e. 盡量使塑件留在動模一邊，以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模。
4.6.2制品推出的基本方式
按模具中的推出零件分:
a. 推桿推出：推桿推出是一種基本的也是一種常用的制品推出方式，常用的推桿形式有圓形、矩形、“D”形。
b. 推件板推出：對于輪廓封閉且周長較長的制品，采用推件板推出結構。推件板推出部分的形狀根據(jù)制品形狀而定。
c. 推管推出：適用于薄壁圓桶形塑件。
d. 推塊式脫模：適用于齒輪類或一些帶有凸緣的制品，可防止塑件變形。
e. 利用成型零件推出制品的脫模：使用于螺紋型環(huán)一類的制品，利用模具中某些成型零件推出塑件
f. 多元聯(lián)合式脫模：對于某些深腔殼體、薄壁制品以及帶有環(huán)狀凸起、凸肋或金屬嵌件的復雜制品，為防止其出現(xiàn)缺陷，常采用兩種或兩種以上的推出機構聯(lián)合動作以完成脫模過程。
本套模具的設計中，因為塑件中間為平面板，故推出機構采用推桿推出。帶頭導柱與推桿采用推板和推桿固定板連接。通常采用單邊0.5mm的間隙，這樣可以降低加工要求，又能推板推動推桿的情況下，不因由于各板上的孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。因此帶頭導柱與推板孔采用單邊0.5mm的間隙；帶頭導柱與推管，通常采用H8/f7或H8/f8的間隙配合；工作端配合部分的表面粗糙度為Ra0.8，推管的材料常用T10A，熱處理要求硬度HRC54。
5 成型零部件的設計
注射模具閉合時，成型零件構成了成型塑料制品的型腔，成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、鑲拼件，各種成型桿與成型環(huán)。成型零件承受高溫高壓塑料熔體的沖擊和摩擦。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸、和表面。在開模和脫模時需克服與塑件的粘著力。在上萬次、甚至幾十萬次的注射周期，成型零件的形狀和尺寸精度、表面質(zhì)量及其穩(wěn)定性，決定了塑料制品的相對質(zhì)量。成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力，作為高壓容器，它的強度和剛度必須在容許值之內(nèi)。成型零件的結構，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。
5.1分型面的設計
模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸表面成為分型面。分型面大都是平面，也有傾斜面、曲面或臺階面。
分型面的選擇原則：
a. 分型面應選擇在塑件外形的最大輪廓處，只有這樣才能使塑件從模具中順利地脫模，這是最根本的一條原則。
b. 分型面的選擇應考慮有利于塑件的脫模，一般模具的脫模機構通常設置在動模一側，模具開模后塑件應停留在動模一邊，以便塑件順利脫模。
c. 分型面的選擇要保證塑件的進度要求，塑件光畫的表面不應設計分型面，以避免影響外觀質(zhì)量；塑件中要求同軸度的部分要放在分型面的同一側，以保證塑件同軸度的要求。
分型面的選擇還應考慮模具的側向抽拔距，由于模具側向分型是由機械分型機構來完成的，所以抽拔距都比較小，選擇分型面時應將抽芯和分型距離長的方向置于開模的方向，將小抽拔距作為側向分型或抽芯。
e. 分型面作為主要的排氣渠道，應將分型面設計在熔融塑料的流動末端，以便于模具型腔內(nèi)氣體的排出。
f. 選擇分型面時應使模具零件易于加工，減小機加工的難度，要使模具加工工藝最簡單。
鑒于以上要求，本模具的分型面設在底部，此處為塑件截面尺寸最大的部位，是該塑件分型面的一個好的選擇。分型面選擇如圖5.1所示
圖5.1 分型面示意圖
5.2成型零件應具備的特性
由于成型零件的質(zhì)量直接影響到塑件的質(zhì)量，且與高溫高壓的塑料熔體接觸，所以必須具備一下性能：
a. 具有足夠的強度和剛度，以承受塑料熔體的高溫和高壓。
b. 具有足夠的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨損。
c. 具有良好的拋光性能和耐腐蝕性能。
d. 零件的加工性能好，可淬性良好，熱處理變形小。
e. 成型部位須有足夠的位置精度和尺寸精度。
5.3成型零件的結構設計
5.3.1凹模（型腔）結構設計
凹模也稱為型腔，是成型塑件表面形狀的模具零部件。按結構不同可分為五種：
a. 整體式凹模 它是由整塊材料加工制成。整體式凹模的強度高，成型的塑表面光滑無痕跡，但模具加工困難，熱處理變形大，材料浪費嚴重，適用于中小型簡單模具。
b. 整體嵌入式凹模 經(jīng)常應用于多型腔模具，凹模常加工成帶臺階的鑲塊，從凹模固定板下部嵌入，或者凹模與凸模固定板采用過盈配合，用螺釘連接在固定板上，凹模如果是回轉體，還需要銷釘或平鍵定位止轉。
c. 鑲嵌式凹模 有的模具采用局部鑲嵌式凹模，對于大型模具或形狀復雜的模具，為了便于機械加工或熱處理，而采用大面積鑲嵌式凹模。
d. 四壁拼合式凹模 弱國矩形凹模巨大且復雜，可將底部和四壁分別加工，經(jīng)研磨后嵌入模套，側壁之間采用扣鎖連接，以保證連接的準確性。
e. 拼塊式凹模 對于有側凹的圓形塑件要采用側向分型機構，以便塑件順利從凹模取出，凹?？捎袃蓧K或多塊拼合而成。
本模具為外形簡單的中小型塑件，采用整體式凹模。
5.3.2型芯的結構設計
型芯是成型塑件內(nèi)表面的模具零件，根據(jù)成型情況不同，型芯可分為一下結構形式：
a. 整體型芯 整體型芯是在型芯固定板或型腔上直接加工出型芯，這種型芯結構牢固，成型的塑件質(zhì)量好，但模具的加工難度大，適用于內(nèi)形簡單、深度不大的型芯設計。
b. 鑲嵌式型芯 在多型腔模具中常常將型芯加工成帶臺階的型芯，鑲嵌到型芯固定板上，如型芯為回轉體且有不對稱凹槽或凸起，需要加銷釘定位止轉。當型芯細小時，可采用過盈配合，鉚接或樹脂粘結的方法將型芯與固定板連接起來。
c. 組合式型芯 對于形狀較為復雜的型芯通常用兩個或多個型芯共同組合而成，這種方法可以講復雜型芯簡單化，使加工難度降低，也有利于型芯的拋光。
5.4 成型零件工作尺寸計算
注塑模成型零件工作尺寸，是指成型零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高壓和熔融溫度下充模成型，并在模具溫度下冷卻固化，最終在室溫下進行尺寸檢測和使用。因此，塑料制品的形狀和尺寸精度的獲得，必須考慮物料的成型收縮率等眾多因素的影響。成型零件的工作尺寸主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異形的長度和寬度尺寸）、型腔的深度和型芯的高度尺寸、型腔（型芯）與型腔（型芯）的位置尺寸等。在模具設計中，應根據(jù)塑件的尺寸、精度來確定模具成型零件的工作尺寸和精度。
5.4.1 影響塑件尺寸和精度的因素
a. 成型收縮率 塑料成型后的收縮率與塑料的材料、塑件的結構、模具的結構以及成型的工藝條件等因素有關，因此，在實際工作中，成型收縮率的波動很大，從而引起塑料尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為：
=（S-S）L （5.1）
式中 ——塑料收縮波動而引起的塑件尺寸誤差，mm；
S——塑料的最大收縮率，%；
S——塑料的最小收縮率，%；
L ——塑件尺寸，mm。
一般情況，由成型收縮率波動而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以內(nèi)。
b. 模具成型零件的制造誤差 模具成型零件的制造精度是影響塑件尺寸精度的重要因素之一，模具成型零件的制造誤差越小，塑件的尺寸精度越高，但是模具零件的加工困難，制造成本和加工周期也會加大加長。實踐證明，如果模具成型零件的制造誤差在IT7～IT8級之間，成型零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。
c. 模具成型零件的磨損 模具在使用過程中，由于塑料熔體流動的沖刷、脫模時與塑件的摩擦、成型過程中可能產(chǎn)生的腐蝕性氣體的銹蝕以及由于上述原因造成的模具成型零件表面粗糙度提高而要求重新拋光等，均可造成模具成型零件尺寸的變化，凹?；蛐颓怀叽缱兇螅鼓；蛐托境叽缱冃 ＿@種由于磨損造成的模具成型零件尺寸的變化值與塑件的產(chǎn)量、塑料原料及模具都有關系，當塑件產(chǎn)量較大時，模具表面耐磨性要好（如采用高硬度材料，模具表面鍍硬金屬層，表面滲氮處理等）。對于中小塑件，模具的成型零件最大磨損可取塑件公差的1/6，而大型塑件，模具的成型零件最大磨損應取塑件公差的1/6一下。
d. 模具安裝配合的誤差 模具的成型零件由于配合間隙的變化，會引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差應不影響模具成形零件的尺寸精度和位置精度。
5.4.2成型零件工作尺寸的計算
型腔、型芯組成的模腔工作尺寸計算方法有平均收縮法和公差帶法兩種。本文按照平均收縮法進行計算。
a. 型腔尺寸的計算
部分型腔尺寸計算：
長度LM = (L(1+ SCP) -△)0+z (5.2)
= (220(1+ 1.15%) -1.6)0+1.6/3
=221.330+0.53mm
塑件尺寸較小，系數(shù)x=0.75，以下同。
寬度Lw1 = (L(1+ SCP) -△) 0+z
= (240(1+ 1.15%) -.8) 0+1.8/3
=241.410+0.6mm
高度HM = (H(1+ SCP) -△) 0+z (5.3)
= (83(1+ 1.15%) -0.88)
=83mm
b. 型芯尺寸的計算
型芯尺寸徑向Lw2 = (L(1+ SCP)-△)
= (26(1+ 1.15%)-0.48) - 0.48/3
=25.9mm
Lw3 =（L(1+S)-
=（30-
=29.9
Lw4 =（L(1+S)-
=（23.6-
=23.5
高度HM= (H(1+ SCP) -△) (5.4)
= (98.5(1+1.15%)-0.88)
=98.5mm
5.4.3模具型腔側壁和底板厚度的計算
塑料模在注塑成型過程中，由于注射成型壓力很高、型腔內(nèi)部承受熔融塑料的巨大壓力，這就要求型腔要有一定的強度和剛度，如果模具型腔的強度和剛度不足，則會造成模具的變形和斷裂。型腔側壁所受的壓力應以型腔內(nèi)所受最大壓力為準，對于大型模具的型腔，由于型腔尺寸較大，常常由于剛度不足而彎曲變形，應按剛度計算；對于小型模具的型腔，型腔常常在彎曲變形之前，其內(nèi)應力已超過許用應力，應按強度計算。
a. 型腔側壁厚度的計算
整體式圓形型腔的壁厚是在組合式圓形型腔壁厚計算的基礎進行計算的。由于它在側壁變形時受到腔底的約束，在一定范圍之內(nèi)，半徑的變形量較小，越接近腔底愈小。在側壁和腔底的交界處，其變形量趨于零。而端部受其約束較小，其受力情況與組合式圓形型腔相似，所以在通常情況下，整體式圓形型腔按強度條件計算壁厚，計算公式如下。
（5.5）
式中 ——型腔的側壁厚度，mm；
——型腔內(nèi)單位平均壓力，mm；
——型腔高度，mm；
——型腔材料的彈性模量，MPa；
——型腔許用變形量，mm。
型腔材料取淬硬到HRC53～58的鋼材，其
塑件材料為PA的型腔許用變形量0.06～0.08
此處取
則
b. 型腔腔底厚度的計算
(1) 按剛度條件計算 計算公式如下：