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XXXX大學
畢業(yè)設計（論文）任務書
機電工程學院 院 機械工程 系（教研室）
系（教研室）主任:
（簽名）
年 月 日
學生姓名: 唐 勇
學號: 03181141
專業(yè): 機械設計制造及其自動化
1 設計（論文）題目及專題： 牙簽盒蓋的注射模設計
2 學生設計（論文）時間： 自 3 月 20 日開始至 5 月 30 日止
3 設計（論文）所用資源和參考資料：
⑴陳樺 王建文 葛正浩 《塑料模設計手冊》.軟件版V1.0 北京：機械工業(yè)出版社 2004.7
⑵王永平 《注塑模具設計經(jīng)驗點評》.第一版 北京：機械工業(yè)出版社 2004.7
⑶郭繼強 《塑料制品及其成型模具設計》.第一版 北京：清華大學出版社 2005.2
⑷葉久新 王群 《塑料制品成型及模具設計》.第一版 長沙：湖南科學技術出版社 2004
⑸王文廣 田寶善 田雁晨 《塑料注射模具設計技巧與實例》 北京：化學工業(yè)出版社 2003.12
4 設計（論文）完成的主要內(nèi)容：
這次設計的任務是設計制造牙簽盒蓋的一副模具，并繪出模具裝配圖、模具零件圖以及編寫設計說明書。
5 提交設計（論文）形式（設計說明與圖紙或論文等）及要求：
6 發(fā)題時間： 2007 年 3 月 15 日
指導教師： （簽名）
學 生： （簽名）
湖南科技大學
畢業(yè)設計（論文）進度表
畢業(yè)設計（論文）題目： 起止時間：
學生： （簽名） 指導教師： （簽名） 系（教研室）主任： （簽名）
時 間
工 作 內(nèi) 容
備 注
第 周至第 周
（ 月 日至 月 日）
第 周至第 周
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（ 月 日至 月 日）
第 周至第 周
（ 月 日至 月 日）
注：此表一式兩份：一份存學院，一份發(fā)給學生。
湖南科技大學
畢業(yè)設計（論文）指導人評語
[主要對學生畢業(yè)設計（論文）的工作態(tài)度，研究內(nèi)容與方法，工作量，文獻應用，創(chuàng)新性，實用性，科學性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進行綜合評價]
指導人： （簽名）
年 月 日
指導人評定成績：
湖南科技大學
畢業(yè)設計（論文）評閱人評語
[主要對學生畢業(yè)設計（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究內(nèi)容與方法，實用性與科學性，結論和存在的不足等進行綜合評價]
評閱人： （簽名）
年 月 日
評閱人評定成績：
湖南科技大學
畢業(yè)設計（論文）答辯委員會記錄
日期： 2007-6-5
學生： 唐 勇 學號： 03181141 班級： 機本0301
題目： 牙簽盒蓋的注射模設計
提交畢業(yè)設計（論文）答辯委員會下列材料：
1 設計（論文）說明書 共 頁
2 設計（論文）圖 紙 共 頁
3 指導人、評閱人評語 共 頁
畢業(yè)設計（論文）答辯委員會評語：
[主要對學生畢業(yè)設計（論文）的研究思路，設計（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對設計（論文）的介紹，回答問題情況等進行綜合評價]
畢業(yè)設計（論文）答辯委員會主任： （簽名）
委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
答辯成績：
總評成績：
湖南科技大學
畢 業(yè) 論 文
論 文 題 目 牙簽合蓋注射模設計
學科、專業(yè) 機 械 設 計 制 造 及 其 自 動 化
姓 名 唐 勇
指導老師及姓名 張 文 玉 副 教 授
XXXX大學2006屆畢業(yè)設計（論文）開題報告
題 目
某塑料牙簽筒罩模具設計
作者姓名
唐勇
學號
03181141
所學專業(yè)
機械設計制造及自動化
1、 研究的意義，同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題（列出主要參考文獻）
模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。隨著工業(yè)技術的迅速發(fā)展，在國民經(jīng)濟的各個領域都越來越多地依靠模具來進行加工。利用模具成形加工零件的方法，實質(zhì)上是一種少無切削、多工序重合的生產(chǎn)方法。采用模具成形加工零件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產(chǎn)率，保證零件質(zhì)量，節(jié)約原材料，降低生產(chǎn)成本，從而獲得很高的經(jīng)濟利益。
近年來，隨著塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展，模具設計與制造更趨向高效率、自動化、大型、高精度、高壽命。
例如電視機外殼、洗衣機內(nèi)缸、電冰箱、空調(diào)機零件、浴盆、桶、周轉(zhuǎn)箱等模具。世界上一些工業(yè)發(fā)達國家，其模具工業(yè)總產(chǎn)值早已超過了機床工業(yè)，其發(fā)展速度也超過了機床、汽車、電子等工業(yè)。在這些國家，模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)之一。美國工業(yè)界稱“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”，日本模具協(xié)會稱“模具是促進社會富裕的動力”。模具的價值不僅是其本身的價值，還在于它的應用為社會創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
2、 研究目標、內(nèi)容和擬解決的關鍵問題（根據(jù)任務要求進一步具體化）
⑴了解塑料模具設計與制造過程，按照步驟正確設計模具；
⑵模具的材質(zhì)的選擇影響產(chǎn)品的成型和加工。
⑶冷卻水路三原則：①快速冷卻 ②均勻模溫 ③加工方便
3、 特色與創(chuàng)新之處
⑴應用模具CAD進行設計，對模具機構進行三維剖析，并有pro/e設計的三維模具結構圖；
⑵提供多種方案對模具的材料和設計進行經(jīng)濟分析和環(huán)境分析選擇最合理的方案以取得最大的效益。
4、 擬采取的研究方法、步驟、技術路線
一．接受任務書（模具設計的依據(jù)）
二．收集、分析、消化關于牙簽筒罩的資料。
⑴消化塑料制品，了解制品的用途，分析塑料制品的工藝性，尺寸精度等技術要求；
⑵消化工藝資料，分析工藝任務書所提出的成型方法、設備型號、材料規(guī)格、模具結構類型等要求是否恰當，能否落實。
⑶確定成型方法（采取直壓法、鑄壓法還是注射法。）
⑷選擇成型設備
根據(jù)成型設備的種類來進行設計模具，因此必須熟知各種成型設備的性能、規(guī)格、特點。
例如對于注射機來說，在規(guī)格方面應當了解以下內(nèi)容：注射容量、鎖模壓力、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出裝置及尺寸、噴嘴孔直徑及噴嘴球面半徑、澆口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具體見相關參數(shù)。
⑸具體結構方案（確定模具類型及結構）
三．了解影響塑料注射模具結構及模具個別系統(tǒng)的因素（很復雜）
四．繪制塑料模具圖
在畫總裝配圖之前，應繪制工序圖，并要符合制件圖和工藝資料的要求；
五．整理資料歸檔（這對以后修理模具，設計新的模具是很有用處的）
5、 擬使用的主要儀器設備、試劑和藥品
1、測繪工具----游標卡尺、直尺等
2、計算機-----主要用pro/e, AutoCAD等機械設計繪圖軟件
3、繪圖工具----三角板、圖板、圓規(guī)等
6、參考文獻
⑴陳樺 王建文 葛正浩 《塑料模設計手冊》.軟件版V1.0 北京：機械工業(yè)出版社 2004.7
⑵王永平 《注塑模具設計經(jīng)驗點評》.第一版 北京：機械工業(yè)出版社 2004.7
⑶郭繼強 《塑料制品及其成型模具設計》.第一版 北京：清華大學出版社 2005.2
⑷葉久新 王群 《塑料制品成型及模具設計》.第一版 長沙：湖南科學技術出版社 2004
⑸王文廣 田寶善 田雁晨 《塑料注射模具設計技巧與實例》 北京：化學工業(yè)出版社 2003.12
⑹李德群 《塑料成型工藝及模具設計》.第一版 北京：機械工業(yè)出版社 2001
⑺《塑料模具設計手冊》編寫組 《塑料模具設計手冊》. 第一版 北京：機械工業(yè)出版社 1993
⑻李學鋒 《塑料模具設計與制造》.第一版 北京：機械工業(yè)出版社 2001
⑼詹友剛 《Pro/ENGNEER中文野火版教程——通用模塊》清華大學出版社 2003
⑽詹友剛 《Pro/ENGNEER中文野火版2.0基礎教程》 清華大學出版社 2005
注：
1、開題報告是本科生畢業(yè)設計（論文）的一個重要組成部分。學生應根據(jù)畢業(yè)設計（論文）任務書的要求和文獻調(diào)研結果，在開始撰寫論文之前寫出開題報告。
2、參考文獻按下列格式（A為期刊，B為專著）
A：[序號]、作者（外文姓前名后，名縮寫，不加縮寫點，3人以上作者只寫前3人，后用“等”代替。）、題名、期刊名（外文可縮寫，不加縮寫點）年份、卷號（期號）：起止頁碼。
B：[序號]、作者、書名、版次、（初版不寫）、出版地、出版單位、出版時間、頁碼。
3、表中各項可加附頁。
3
牙簽蓋的注射模設計
機械設計制造及其自動化 作者：唐勇 指導老師：張文玉
摘要 塑料模具是當今塑料工業(yè)生產(chǎn)中利用特定形狀，通過一定的方式來成型塑料制品的一種工藝裝備。模具設計與制造技術，特別是設計與制造大型、精密、長壽命模具的技術，已成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志。
本次設計的是牙簽蓋的注塑模具。屬于日常生活用品，所用材料是當前應用較為廣泛的熱塑性塑料ABS。它的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，該產(chǎn)品有如下特點：（1）內(nèi)部結構比較簡單，但需要側抽芯；（2）表面比較光滑，表面粗糙度小，對模具型腔與型芯的精度要求較高。本次設計使用了當前比較流行的制圖軟件AutoCAD及模具設計軟件Pro/E。
此次設計的過程中查閱了大量的模具設計資料，通過牙簽蓋模具的設計與應用，同原有的設計方法相比，模具的應用提升了產(chǎn)品的質(zhì)量，模具整體設計的思路和要求符合現(xiàn)代設計潮流和未來的發(fā)展方向。
關鍵詞 塑料；模具；塑料蓋；AutoCAD；Pro/E。
Design ofInjection Mold for the Cover of
the Toothpick Box
Machine Design & Manufacturing and Automates
Abstract The plastical mold is a kind of craft equipment in the plastic industrial production which uses the specific shape and through certain way to shape plastic products. The mold technology, specially, the one of designing and manufacturing the large-scale, precise and long-life mold has become an important symbol of the level of a national mechanical design and manufacture.
This design is a plastic mold. This product is a kind of daily-life thing and its material is thermoplastic ABS. ABS is a kind of material which is current used quite widespread. This production has the following characteristics: (1) the internal structure are complex;but the workpiece need a core to pump a side. (2) the surface of the product is smooth, so the surface roughness is small; This design has used current quite popular charting software AutoCADand mold design software Pro/E.
I have consulted massive materials of the plastic mold design and manufacture in this design process .Through the design and application of the cover ,the processing technology ，compared with previous technology ,which increase the quality of the product. The overall design mentality and request conform to the modern design tidal and development direction of the future.
Key words Plastics; mold; The plastical cover AutoCAD；Pro/E.
1
畢業(yè)實習報告
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
班 級 02級機設2班模具（1）班
實習記錄 彭碧盛 學號 102031062
指導老師 馬克新 成績 _________
完成日期 2006年 3月10日
實習時間：2006年3月
實習地點：湖南省湘潭市江南機械廠
指導老師：馬克新
小組成員：彭碧盛 李小德 張華珠 寧勤方
向曉平 黃江勇 周建武 陳 智
實習記錄：彭碧盛
實習內(nèi)容：模具生產(chǎn)制造與農(nóng)用機械生產(chǎn)制造
第一部分：公司簡介
企業(yè)精神：敬業(yè)愛崗 追求創(chuàng)新
企業(yè)理念：決策求實 工作扎實 效果真實
經(jīng)營戰(zhàn)略：核心業(yè)務為主導
產(chǎn)品開發(fā)抓重點
搶點上項目
共同圖發(fā)展
江南機器（集團）有限公司是中國兵器工業(yè)集團公司所屬的大型骨干企業(yè)，地處湖南省湘潭市楠竹山鎮(zhèn)，占地620萬平方米，廠區(qū)環(huán)境優(yōu)美，交通便利。
公司現(xiàn)有資產(chǎn)近8.5億元，其中固定資產(chǎn)5億元，員工8000人，其中各類專業(yè)技術人員2052人。現(xiàn)有設備近6000臺，從精密鑄造到機械加工，從冷鍛到熱擠壓，從工模具制造到設備制造與維修，形成了完整的工藝體系。公司于1996年1月通過ISO9000質(zhì)量體系認證，為國家一級計量和理化企業(yè)。
公司設十一部一室，六個分廠，十二個全資子公司，四個控股子公司。目前，公司已發(fā)展成以奧托轎車、縫制設備、各類專用機床制造、壓力容器、航模、農(nóng)機為主，灶具、模具、工裝、熱處理、表面處理為輔門類從多的國家級綜合大型企業(yè)，并正在開發(fā)具有廣泛市場前景的其它產(chǎn)品。
公司規(guī)劃利用長沙、珠洲、湘潭三市融城的契機，國家發(fā)展中西部的有利時機和公司的交通、區(qū)位優(yōu)勢，實現(xiàn)跳躍式的發(fā)展。本著“誠實守信、互利互惠、共求發(fā)展”的原則，竭誠歡迎中外各界朋友來公司參觀、合資、合作，共同發(fā)展，共享利益。
第二部分：模具制造車間
(江南機械廠力德數(shù)控加工廠)
主要參觀了如何生產(chǎn)加工導彈各部件。如導彈民尾片：其生產(chǎn)成型的模具主要采用塑壓模成型，原材料采用特殊性的材料塑料，上下模膛考慮到用于軍事上，加工精度要求很高，達到IT6級以上，加工設備一般采用電脈沖加工，當然亦可以采用其它高精度加工方法，該廠考慮現(xiàn)實情況、為了節(jié)約加工成本，采用前者進行加工。對于模膛外部，可以適當降低加工精度。但應注意其強度硬度等力學性能應滿足使用要求，一般采用鑄造生產(chǎn)成型。在澆注該模型時，還須加熱以熱熔塑料原材料，所以在制造模腔時還必須考慮放置電熱絲，一般采用下下雙層電熱絲進行平衡加熱，以利于原材料成型均勻。為了便于搬運，操作方便，模膛外部還須留出吊掛溝槽，該模型如下圖（一）所示：
（圖一）
圖（二）為該模型所生產(chǎn)出的導彈尾片零件圖
圖（二）
實習小結：
畢業(yè)實習圓滿結束了?，F(xiàn)在我們對江南機械廠有了初步的了解，我們在那學習到了我們所需要的東西，包括我們自己專業(yè)所需要學習和涉及的東西，當然也學習到了一些關于一個企業(yè)興衰榮辱的一些東西，我想這對我們以后工作是有很大幫助的。當然也可以讓我們有更多對社會的體驗。
我們要感謝江南機械廠工作人員對我們的熱情接待和耐心講解，感謝他們給我們一個良好的實習基地。
最后，我要感謝我們的導師馬老師，是他給我們穿針引線，讓我們有機會學習到我們在學校無法學的知識。最后也希望我們畢業(yè)后能夠?qū)W以致用。
2006年3月17日
8
目 錄
前言 1
摘要 2
1概述 3
1.1 塑料模具簡介 3
1.2 我國塑料模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.3 我國塑料模具工業(yè)和技術今后的主要發(fā)展方向 4
1.3.1 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平及比例 4
1.3.2 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 5
1.3.3 開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具,以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式 5
1.3.4 提高塑料模標準化水平和標準件的使用率 5
2 注塑模的可行性分析 6
2.1 制品分析 6
2.2 材料選擇 6
2.3 質(zhì)量計算與分析 7
2.4 確定成型方法 9
2.5 擬定制品成型工藝參數(shù) 9
3 擬定模具結構方案 10
3.1 選擇制品的分型面 14
3.2 型腔數(shù)目的確定 10
3.3 型腔的布置 12
3.4 注射機的選取 12
3.5 澆注系統(tǒng)的設計 14
3.5.1 主流道的設計 14
3.5.2 冷料穴的設計 15
3.5.3 分流道的設計 16
3.5.4 澆口的設計 17
3.6 排氣和引氣系統(tǒng)的設計 20
3.7 脫模機構的設計 20
3.8 分型與抽芯機構 24
3.8.1 側向抽芯機構的分類及特點 24
3.8.2 抽拔力和抽芯距的計算 24
3.8.3 斜導柱側抽芯機構 25
3.8.4 干涉現(xiàn)象及先復位機構 25
3.8.5 斜導柱抽芯機構設計要點 26
3.8.6 彎銷側抽芯機構 28
3.8.7 斜導槽側抽芯機構 29
3.8.8 斜滑塊側抽芯機構 29
3.9 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 30
3.9.1冷卻系統(tǒng)設計 30
４ 模體（模架）設計 36
4.1 模體概述 36
4.2 模架的確定 36
4.2.1 模架基本尺寸的確定 36
4.2.2 各模板尺寸的確定 37
4.3 排氣槽的設計 38
4.4 脫模推出機構的設計 38
4.5 螺紋的布置及脫出 39
4.5.1 螺紋形狀 39
4.5.2 螺紋的脫出 39
4.6 成型零件工作尺寸計算 39
4.6.1 型腔徑向尺寸 40
4.6.2 型腔深度尺寸 40
4.6.3 型芯徑向尺寸 40
4.6.4 型芯高度尺寸 41
4.6.5 螺紋型芯尺寸 41
心得體會 42
參考文獻 43
致謝詞 44
目 錄
前言 1
摘要 2
1概述 3
1.1 塑料模具簡介 3
1.2 我國塑料模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.3 我國塑料模具工業(yè)和技術今后的主要發(fā)展方向 4
1.3.1 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平及比例 4
1.3.2 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 5
1.3.3 開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具,以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式 5
1.3.4 提高塑料模標準化水平和標準件的使用率 5
2 注塑模的可行性分析 6
2.1 制品分析 6
2.2 材料選擇 6
2.3 質(zhì)量計算與分析 7
2.4 確定成型方法 9
2.5 擬定制品成型工藝參數(shù) 9
3 擬定模具結構方案 10
3.1 選擇制品的分型面 10
3.2 型腔數(shù)目的確定 10
3.3 型腔的布置 12
3.4 注射機的選取 12
3.5 澆注系統(tǒng)的設計 14
3.5.1 主流道的設計 14
3.5.2 冷料穴的設計 15
3.5.3 分流道的設計 16
3.5.4 澆口的設計 17
3.6 排氣和引氣系統(tǒng)的設計 20
3.7 脫模機構的設計 20
3.8 分型與抽芯機構 24
3.8.1 側向抽芯機構的分類及特點 24
3.8.2 抽拔力和抽芯距的計算 24
3.8.3 斜導柱側抽芯機構 25
3.8.4 干涉現(xiàn)象及先復位機構 25
3.8.5 斜導柱抽芯機構設計要點 26
3.8.6 彎銷側抽芯機構 28
3.8.7 斜導槽側抽芯機構 29
3.8.8 斜滑塊側抽芯機構 29
3.9 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 30
3.9.1冷卻系統(tǒng)設計 30
４ 模體（模架）設計 36
4.1 模體概述 36
4.2 模架的確定 36
4.2.1 模架基本尺寸的確定 36
4.2.2 各模板尺寸的確定 37
4.3 排氣槽的設計 38
4.4 脫模推出機構的設計 38
4.5 螺紋的布置及脫出 39
4.5.1 螺紋形狀 39
4.5.2 螺紋的脫出 39
4.6 成型零件工作尺寸計算 39
4.6.1 型腔徑向尺寸 40
4.6.2 型腔深度尺寸 40
4.6.3 型芯徑向尺寸 40
4.6.4 型芯高度尺寸 41
4.6.5 螺紋型芯尺寸 41
心得體會 42
參考文獻 43
致謝詞 44
前 言
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，被稱為“工業(yè)之母”而塑料模具又是整個模具行業(yè)中的一枝獨秀，發(fā)展極為迅速。目前我國塑料模具市場中，國外模具約占30%，其中大型、精密、復雜、長壽命模具約占45%左右。被國外稱為"金鑰匙"、"進入富有社會的原動力"的模具，由于經(jīng)濟發(fā)展較快時期產(chǎn)品暢銷，自然要求模具能跟上，而經(jīng)濟發(fā)展滯緩時期，產(chǎn)品不暢銷，企業(yè)必然想方設法開發(fā)新產(chǎn)品，這同樣會給模具帶來強勁的需求，因此模具工業(yè)被稱為"不衰亡工業(yè)"，模具市場發(fā)展走勢總體將是平穩(wěn)向上
同時塑料制品的應用日漸廣泛，為塑料模具提供了一個廣闊的市場，同時對模具也提出了更高的要求。大型化、高精密度、多功能復合型的模具將會受到歡迎。在各種塑料模具中，注塑模具的需求量最大。專家預測，在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高，且發(fā)展速度將高于其他模具。
本設計就是塑料模具中的注射模具，全書分為四章。第一章主要講述我國塑料模具的現(xiàn)狀和發(fā)展形式以及塑料模具設計的一般步驟；第二章對塑料制品進行可行性分析；第三章對模具進行結構及方案進行設計并計算出各零件；第四章是在前面基礎上對模具相應的設計選定具體模架并設計出各個系統(tǒng)。
畢業(yè)設計在張文玉老師的指導下完成，我從模糊的狀態(tài)到順利完成設計，張老師給了我許多的幫助，同時也離不開同學們對我的建議和幫助，在此表示我衷心的感謝。本次設計讓我對塑料模具有了更多的認識，特別對一些標注和國家標準有了更深層次的認識和理解，并且通過此次設計，使我的AutoCAD、Pro/e等軟件能更好的掌握，這對我以學習和工作都是有極大的幫助，很高興在大學即將畢業(yè)的時候能有一個這樣好的學習機會。
本設計由于本人水平限制，設計中難免存在不完善的地方，請老師指正。
牙簽蓋的注射模設計
機械設計制造及其自動化 作者：唐勇 指導老師：張文玉
摘要 塑料模具是當今塑料工業(yè)生產(chǎn)中利用特定形狀，通過一定的方式來成型塑料制品的一種工藝裝備。模具設計與制造技術，特別是設計與制造大型、精密、長壽命模具的技術，已成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志。
本次設計的是牙簽蓋的注塑模具。屬于日常生活用品，所用材料是當前應用較為廣泛的熱塑性塑料ABS。它的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，該產(chǎn)品有如下特點：（1）內(nèi)部結構比較簡單，但需要側抽芯；（2）表面比較光滑，表面粗糙度小，對模具型腔與型芯的精度要求較高。本次設計使用了當前比較流行的制圖軟件AutoCAD及模具設計軟件Pro/E。
此次設計的過程中查閱了大量的模具設計資料，通過牙簽蓋模具的設計與應用，同原有的設計方法相比，模具的應用提升了產(chǎn)品的質(zhì)量，模具整體設計的思路和要求符合現(xiàn)代設計潮流和未來的發(fā)展方向。
關鍵詞 塑料；模具；塑料蓋；AutoCAD；Pro/E。
Design ofInjection Mold for the Cover of
the Toothpick Box
Machine Design & Manufacturing and Automates
Abstract The plastical mold is a kind of craft equipment in the plastic industrial production which uses the specific shape and through certain way to shape plastic products. The mold technology, specially, the one of designing and manufacturing the large-scale, precise and long-life mold has become an important symbol of the level of a national mechanical design and manufacture.
This design is a plastic mold. This product is a kind of daily-life thing and its material is thermoplastic ABS. ABS is a kind of material which is current used quite widespread. This production has the following characteristics: (1) the internal structure are complex;but the workpiece need a core to pump a side. (2) the surface of the product is smooth, so the surface roughness is small; This design has used current quite popular charting software AutoCADand mold design software Pro/E.
I have consulted massive materials of the plastic mold design and manufacture in this design process .Through the design and application of the cover ,the processing technology ，compared with previous technology ,which increase the quality of the product. The overall design mentality and request conform to the modern design tidal and development direction of the future.
Key words Plastics; mold; The plastical cover AutoCAD；Pro/E.
1概述
1.1 塑料模具簡介
模具行業(yè)是制造業(yè)重要的組成部分，也是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)受到政府和企業(yè)界的高度重視，具有廣闊的前景。塑料模具是當今工業(yè)生產(chǎn)中利用特定的形狀，通過一定的方式來成型塑料制品的工藝裝備或工具，它屬于型腔模的范疇。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，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，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.塑料模優(yōu)化設計,是當代高分子材料加工領域中的重大課題。通常情況下，塑料制品質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，其模具的因素約占80%。然而模具的質(zhì)量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)品更新愈來愈短、用戶對塑件的要求愈來愈高，因而對模具設計與制造的周期和質(zhì)量提出了更高的要求，這就促使塑料模具設計一與制造技術不斷向前發(fā)展，從而推動了塑料工業(yè)以及機械加工工業(yè)的高速發(fā)展。
模具的設計是模具制造過程中的關鍵部分，通過合理的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。
1.2 我國塑料模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2000年我國模具總產(chǎn)值預計為260-270億元，其中塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。
我國塑料模具工業(yè)起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大的發(fā)展，模具水平有了較大的提高。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大容量洗衣機全套塑料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模具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)厚度為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較襖的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達0.02-0.05mm，表面粗糙度Ra0.2,模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10-30萬次，淬火鋼模大50-100萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有差距，具體數(shù)據(jù)見表。成型工藝方面,多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。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29～34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,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備及技術。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。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。
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、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國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,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。近年來,國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼,如:P20、3Cr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等,對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響,但總體使用量仍較少。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用,并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度和商品化程度一般在30%以下,和國外先進工業(yè)國家已達到70%-80%相比,仍有很大差距。?
表：國內(nèi)外塑料模具技術比較表?
項目?國外?國內(nèi)?
注塑模型腔精度?0.005～0.01mm?0.02～0.05mm?
型腔表面粗糙度?Ra0.01～0.05μm?Ra0.20μm?
非淬火鋼模具壽命?10～60萬次?10～30萬次?
淬火鋼模具壽命?160～300萬次?50～100萬次?
熱流道模具使用率?80%以上?總體不足10%?
標準化程度?70～80%?小于30%?
中型塑料模生產(chǎn)周期?一個月左右?2～4個月?
在模具行業(yè)中的占有量?30～40%?25～30%?
1.3 我國塑料模具工業(yè)和技術今后的主要發(fā)展方向
1.3.1 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平及比例
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(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多控所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(fā)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(yè)普遍可以接受的程度,為其進一步普及創(chuàng)造了良好的條件;基于網(wǎng)絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結構初見端倪,其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題;CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高;塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
1.3.2 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,所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準,積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件,是發(fā)展熱流道模具的關鍵。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,而且其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(fā)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,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。
1.3.3 開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具,以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式?
1.3.4 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(yè)的發(fā)展,為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本,模具標準件的應用要大力推廣。為此,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。?
2 注塑模的可行性分析
2.1 制品分析
下圖所示塑件為一牙簽筒筒蓋
圖2-1 零件三維立體圖
該制品有以下特點：
（1）所處工作環(huán)境好，室溫，不處于酸、堿、鹽等惡劣條件中，但需要較好的抗沖擊強度；
（2）屬于日常生活用品，產(chǎn)量較大，要求所用材料 的價格較為低廉，且對人無毒害；
（3）該電子表前蓋外表光滑且美觀。
2.2 材料選擇
根據(jù)以上制品的特點及經(jīng)濟方面的考慮，選用使用比較廣泛的ABS塑料作為該制品的材料
ABS塑料：
化學名稱：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
英文名稱：Acrylonitrile Butadiene Styrene
比重：1.02克/立方厘米 成型收縮率：0.4-0.7%
成型溫度：200-240℃
干燥條件：80-90℃ 2小時
熔點：130-160℃
熱變形溫度：90-108℃ (0.46MPa) 83-103℃ (0.185MPa)
抗拉屈服強度：50MPa
拉伸彈性模量： 1.8×MPa
抗彎強度：80MPa
沖擊強度：261 （無缺口） 11（缺口）
硬度：9.7HB
體積電阻系數(shù)：
擊穿強度：15.7-19.7
特點：1.綜合性能好，沖擊強度高，化學穩(wěn)定性和電
性能良好；
2.有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別；
3.流動性比HIPS差一點，比PMMA、PC等好，柔韌性好。
成型特性：
1.定形料，流動性中等，吸濕大，必須干燥，表面要求光澤的塑件須長時間預熱干燥80-90度，3小時；
2.宜取高料溫，高模溫，但料溫過高易分解（分解溫度為>270度）對精度較高的塑件，模溫宜取50-60度，對高光澤.耐熱塑件，模溫宜取60-80度；
3.要解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變水位等方法；
4.如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn)3-7天后模具表面會殘存塑料分解物，導致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進行清理，同時模具表面需增加排氣位置。
2.3 質(zhì)量計算與分析
為了更精確的計算出塑件的質(zhì)量和體積，我們可運用時下比較常用的三維制圖軟件Pro/e對制品進行質(zhì)量分析
根據(jù)Pro/e的質(zhì)量分析結果：
體積 = 6.892 e+03 毫米^3
曲面面積 = 1.004e+04 毫米^2
密度 = 1.100000e-06 公斤 / 毫米^3
質(zhì)量 = 7.0303e-03 公斤
根據(jù)_LINGJIAN坐標邊框確定重心:
X Y Z 1.4890159e-02 -5.2605403e-01 -1.5884630e+00 毫米
相對于_LINGJIAN坐標系邊框之慣性. (公斤 * 毫米^2)
慣性張量
Ixx Ixy Ixz 8.2298823e-01 -5.5079362e-03 -9.1377459e-04
Iyx Iyy Iyz -5.5079362e-03 1.4154181e+00 1.1430403e-03
Izx Izy Izz -9.1377459e-04 1.1430403e-03 2.1848038e+00
重心的慣性(相對_LINGJIAN 坐標系邊框) (公斤 * 毫米^2)
慣性張量
Ixx Ixy Ixz 8.1173829e-01 -5.5394086e-03 -1.0088081e-03
Iyx Iyy Iyz -5.5394086e-03 1.4052791e+00 4.5004759e-03
Izx Izy Izz -1.0088081e-03 4.5004759e-03 2.1836910e+00
主慣性力矩 (公斤 * 毫米^2)
I1 I2 I3 8.1168591e-01 1.4053047e+00 2.1837179e+00
從_LINGJIAN 定位至主軸的旋轉(zhuǎn)矩陣:
0.99996 -0.00932 -0.00076
0.00933 0.99994 0.00579
0.00070 -0.00579 0.99998
從_LINGJIAN 定位至主軸的旋轉(zhuǎn)角(度):
相對 x y z 的夾角 -0.332 0.000 0.534
相對主軸的回旋半徑：
R1 R2 R3 1.4213266e+01 1.8701874e+01 2.3312999e+01 毫米
得出：
塑件壁厚1.5毫米
2.4 確定成型方法
ABS屬于熱塑性塑料，對熱塑性塑料指定采用注射成型。
塑料注射成型工藝的最大特點是復制，能夠復制出所需的任意數(shù)量的直接使用或稍作處理即可使用的制品，是一種適宜大批量生產(chǎn)的工藝。
2.5 擬定制品成型工藝參數(shù)
注射機類型：螺桿式
預熱與干燥： 溫度80～85℃
時間2～3h
料筒溫度：后段 150～170℃
中段 165～180℃
前段 180～200℃
噴嘴溫度：170～180℃
模具溫度：50～80℃
注射壓力：60～100MPa
成型時間：注射時間 20～90s
高壓時間 0～5s
冷卻時間 20～120s
總周期 50～220s
螺桿轉(zhuǎn)速：30
后處理：方法 紅外線燈、烘箱
溫度 70℃ 時間 2～4h
3 擬定模具結構方案
理想的模具結構應能發(fā)揮成型設備的能力，最大限度的滿足塑件的工藝技術要求（如幾何形狀、尺寸精度、表面粗糙度等）和生產(chǎn)經(jīng)濟要求（成本低、效率高、使用壽命長、節(jié)省勞動力等）。
3.1 選擇制品的分型面
分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面，分型面可以是垂直與合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜。以分型面
為界，模具被分為兩大部分，即動模和定模部分，而其他的面則被稱作分離面或分模面，注射模只有一個分型面。分型面的選擇是一個比較復雜的問題，因為分型面的選擇與塑件幾何尺寸精度、脫模方法、后處理工序、模具類型、排氣條件、嵌件位置、澆口形式等有關。
分型面選擇的一般原則：
（1）便于塑件脫模；
（2）分型面的選擇應利于側面分型和抽芯；
（3）分型面的選擇應保證塑料制品的質(zhì)量；
（4）分型面的選擇應有利于避免溢料的產(chǎn)生；
（5）分型面的選擇應有利于成型時排氣；
（6）分型面的選擇應盡量便于模具加工。
根據(jù)以上的原則及結合本制品的結構特點，分型面選擇在如下圖所示：
分型面A-A
圖3－1 分型面選擇示意圖
3.2 型腔數(shù)目的確定
型腔的布置，根據(jù)塑件的幾何結構特點、尺寸精度要求、批量的大小、模具制造的難易度、模具成本等確定型腔數(shù)量及排列方式。確定型腔數(shù)目一般有以下四中方法：
1）根據(jù)經(jīng)濟性確定型腔數(shù)目
根據(jù)總成型加工費用最小的原則，并忽略準備時間和試生產(chǎn)原料費用，僅考慮模具的加工費用和塑件成型加工費用
模具費用為
注塑成型費用
總成型加工費用
為使總的成型加工費用最小，即令，則有，
所以
2)根據(jù)注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目
當成型大型平板制件時,常用這種方法.設注射機的額定鎖模力為F(N),型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力為(MPa),單個制品在分型面上的投影面積為,澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為,則:
即:
3)根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目
設注射機的最大注射量為,單個制品的質(zhì)量為,澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為,則型腔的數(shù)目為:
若將質(zhì)量用(除以密度)體積表示,上述公式也可用。
4）根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目
根據(jù)經(jīng)驗，在模具型腔中每增加一個型腔，制品的精度要降低4％ 。設模具中的型腔數(shù)目為,制品的基本尺寸為，塑件的尺寸公差為，單型腔模具注塑生產(chǎn)時可能產(chǎn)生的尺寸誤差為％ （聚甲醛為0.2％，尼龍66為0.3％，聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS等非結晶型塑料為0.05
％），則有塑件尺寸精度的表達式為：
簡化后可得型腔數(shù)目為：
鑒于所設計的制件的精度要求，又是大批量的生產(chǎn)，可以采用一模多腔的形式?？紤]到模具制造費用低一點，設備運轉(zhuǎn)費用小一點，初定為一模四腔的模具形式。
3.3 型腔的布置
確定了型腔數(shù)目以后，接下來要考慮型腔的排列形式，多型腔在模板上排列形式通常有圓形、H形、直線形及復合形等，在設計時應注意以下幾點：
1） 盡可能采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。
2） 型腔布置與澆口開設部位應力求對稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料的現(xiàn)象。
3） 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸。
本設計型腔的排列方式為H形，如下圖：
圖3-2 型腔的布置
3.4 注射機的選取
1）注射量的計算
通過上面的Pro/E建模分析，塑件質(zhì)量為7.0303g，塑件體積為6.892，流道凝料體積
為未知數(shù)，可按塑件體積的0.6倍計算，而在上面分析中確定為一模四腔，所以注射機注射量為：
g
V==40.9035
2）塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力計算
圖3－3 塑件在分型面上的投影面積
由圖四可看出塑件在分型面上的投影面積主要由四部分組成，由塑件從下到上分別設它們?yōu)?、、、，各面積運算如下：
所以投影面積
=370+12.5+256+214.17-418+30
=712.0838
流道凝料在分型面上的投影面積，在模具設計前是個未知數(shù)，根據(jù)多型腔的統(tǒng)計分析，大致每個
塑件在分型面上的投影面積的0.2—0.5倍，因此可以用0.35n來估算，所以：
F=AP=3845.25335=134583.9=134.58KN
式中P為材料ABS的型腔壓力
4） 選擇注射機
注射量V=40.9035 鎖模力F=134.58KN
根據(jù)以上計算值，可選用SZ—40/32立式注射機，此注射機性能如表3—1所列：
表3-1 注射機主要技術性能
理論注射容積cm
40
螺桿（柱塞）直徑mm
24
注射壓 mPa
150
鎖模力 KN
320
拉桿內(nèi)向距 mm
205
移模行程 mm
160
最大模具厚度 mm
160
最小移模厚度 mm
130
噴嘴球半徑 mm
R10
噴嘴口直徑 mm
3.5 澆注系統(tǒng)的設計
普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。
3.5.1 主流道的設計
主流道是連接注射機噴嘴和分流道的一段通道，通常和注射機噴嘴在同一軸線上，熔料在主流道中并不改變方向，其形狀、大小直接影響塑料的流動速度和填充時間。
設計要點：
1）為便于凝料從主流道中拉出，主流道設計成錐角，其圓錐角α=2°～4°，對流動性差的塑料可取3°～6°，過大會造成流速減慢，易成渦流，內(nèi)壁粗糙度為Ra=0.63，盡量不采用分段組合形式。
2）主流道大端呈圓角，半徑=1～3,以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。
3）在保證塑件成型良好和模具結構允許的前提下，主流道應盡可能短，一般小于60，否則將會使主流道凝料增多，塑料耗量大，且增加壓力損失，使塑料降溫過多而影響注射成型。
4）為了使熔料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使主流道和注射機的噴嘴緊密對接，主流道對接處設計成半球凹坑，其半徑：，其小端直徑：，凹坑深度取。為注射機噴嘴半徑，為噴嘴口直徑
本設計的主流道設計如有圖：
噴嘴口的直徑為3mm，
這樣：
凹坑的深度取
圖3-4 主流道
3.5.2 冷料穴的設計
冷料穴一般在主流道對面的動模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而形成冷接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道的直徑。冷料穴主要有三種形式：
（1）與推桿匹配的冷料穴：這種冷料穴的底部有一根推桿，而推桿安裝在推板上，與其它推桿或推管連用。
（2）與拉料桿匹配的冷料穴：這類冷料穴的底部有一根拉料桿，拉料桿安裝于型心固定板上，不隨推出機構一起運動。
（3）無拉料桿的冷料穴：是在主流道對面的動模板上開一錐行凹坑，再在凹坑的錐行壁上鉆一深度不大的小孔。脫模時靠小孔作用將主流道凝料拉出，當塑件被推出時，冷料穴頭部先沿著小孔軸線移動，然后被全部拔出。
本設計采用與拉桿匹配的冷料穴，如下圖所示：
圖3-5 冷料穴
圖為形頭冷料穴，很容易將主流道拉離定模。
3.5.3 分流道的設計
分流到是主流道與澆口之間的部分，是指塑料熔體從
主流道進入多腔模的各個型腔或單腔模多處進料的通道，起
分流和轉(zhuǎn)向的作用，分流道的要求是塑料熔體在流動中熱量和
壓力損失最小，同時使流道中的塑料量最小。
（1）分流道的斷面形狀和尺寸
根據(jù)理論分析可知，在等斷面面積的條件下，正方形的周邊最長，圓形的最短。因此從傳熱面積考慮，熱固性塑料的注射模的分流道最好是采用正方形；但從散熱面積考慮，熱塑性塑料注射模分流道的斷面形狀則采用圓形；從壓力損失考慮，由于在同斷面面積時圓形的周邊比正方形的短，因此，料流阻力小，壓力損失小。但從加工方便出發(fā)，常用形、梯形和正六邊形斷面。
分流道的斷面形狀及尺寸大小，應根據(jù)塑件的成型體積、塑件的壁厚、塑件的形狀、所用塑料的工藝特性、注射速率、分流道的長度等因素來確定。斷面過小，會使流道壓力損失太大并降低單位時間內(nèi)輸送的塑料量，使填充時間延長，塑件常出現(xiàn)密度低、缺料、波紋等缺陷；斷面過大，不僅積存空氣增多，塑件易產(chǎn)生氣泡，而且增大塑料的消耗量，延長冷卻時間。因此，在設計分流道時，要求所設計的分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保證合理的填充時間。
圓形分流道（圖6.1）的直徑一般在范圍內(nèi)變動。對流動性很好的的聚丙烯、尼龍等，當分流道很短時，其直徑可小到；對流動性很差的聚碳酸酯、聚砜等，直徑可達。實驗證明，對多數(shù)塑料來說，分流道直徑在以下時，對流動性影響較大，但直徑在以上時，再增大其直徑，對流動性的影響也不大。
對于正六邊形斷面的分流道（圖6.2），（為外接圓直徑）。
正六邊形分流道（圖6.3）脫模阻力小，橢圓形分流道（圖6.4）脫模阻力大，當橫截面積相同時，正六邊形分流道表面積大，而橢圓形分流道可在模具分型面上占有較小的面積。
對半圓形分流道其深度為（圖6.5）。
梯形斷面的分流道（圖6.6）的斷面尺寸高度為，梯形斜角常取，低部圓角半徑，分流道的寬度常在范圍內(nèi)變動。
對于形斷面分流道），深度（為圓的半徑），斜角。
由于正方形流道凝料脫模困難，六角型流道效率低（比表面大），而圓形截面流道在加工時兩半難對準，所以生產(chǎn)中常采用梯形或形截面的分流道。形分流道其實是梯形分流道的一種變異形式。鑒于上述原因，本設計采用梯形分流道。因為各種塑料的流動性有差異，所以可以根據(jù)塑料的品種來粗略地估計分流道的直徑。對于壁厚小于，質(zhì)量在以下的塑件，可用以下經(jīng)驗公式確定分流道的直徑：
式中，— 流經(jīng)分流道的塑料量（）；對于塑料可取
— 分流道長度（）；
— 分流道直徑（）
對于黏度較大的塑料，可按上述算得的值再乘以的系數(shù)。
根據(jù)型腔的布局，可知：
第一級分流道
第二級分流道
所以，
根據(jù)推薦的范圍可選擇
分流道的形狀如圖7所示：
圖 3-6 分流道
3.5.4 澆口的設計
澆口是指流道末端與型腔之間的一段細短通道，亦稱內(nèi)澆口，它是澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小且最短的部分，除主流道型澆口以外，它的作用是使塑料熔體加快流速注入型腔內(nèi)，順序填滿型腔，并且由于塑料熔體大多為非牛頓液體，通過較小澆口時進一步受到剪切作用，表觀粘度的下降，伴隨著能量的轉(zhuǎn)換，，動能變成了熱量，澆口處溫度升高，這又進一步促使表觀粘度的下降，同時在注射周期中進行補料和防止倒流，成型后也便于塑件與整個澆注系統(tǒng)的分離。因此，澆口的形狀、尺寸、分布對塑件的質(zhì)量影響很大。澆口的尺寸經(jīng)常需要通過試模，按成型情況酌情修正。
澆口的形式和特點
澆口的形式很多，常見的形式有：
⑴點澆口
點澆口又稱針點式澆口、橄欖形澆口或菱形澆口，是一種尺寸很小的澆口形式。點澆口因為直徑很?。ㄒ话銥椋锪贤ㄟ^時，有很高的剪切速率，這對降低塑料熔體的表觀粘度是有利的，同時，還有摩擦生熱提高料溫的優(yōu)點，澆口容易在開模時實現(xiàn)自動切斷，故被廣泛采用。
⑵潛伏式澆口
它有稱剪切澆口或隧道式澆口，是由點澆口演變而來的，它除了具備點澆口的特點外，其進料口部分一般選在塑件側面較隱蔽處，因而塑件外表不受損傷。同時這種澆口可用二板模，不像點澆口要用三板模，從而簡化了模具的結構。這種澆口及點澆道成一定角度與型腔連接，形成能切斷澆口的刀口。由于頂出時必須有較強的沖擊力，因此這種澆口不宜用于強韌的塑料，對于脆性材料由于開模時塑料會斷而不采用這種形式的澆口。
⑶直接澆口
直接澆口又稱主流道型或端澆口，塑料通過主流道直接進入型腔，它僅適用于單型腔注射模。
這種澆口因塑料通過主流道直接進入型腔，故塑料料流程短，流動阻力小，進料快，動能損失小，傳遞壓力好，保壓補縮作用強，有利于排氣及消除熔接痕，流道料小，而且模局結構簡單而緊湊，制造方便。但去除澆口比較困難，塑件上有明顯的澆口痕跡，因澆口附近熱量比較集中，故在該處冷凝較遲，產(chǎn)生的內(nèi)應力較大，且易在該處產(chǎn)生氣泡、縮孔等缺陷。
直接澆口適用于成型深腔的殼形塑件不宜成型平薄塑件和容易變形的塑件，成型薄壁塑件時，澆口根部直徑最多等于塑件壁厚的2倍。它適合于各種熱塑性塑料的注射成型尤其對熱敏性塑料及流動性差的塑料有利，而對結晶型塑料或易產(chǎn)生內(nèi)應力和變形的塑件不利。
⑷中心澆口
中心澆口是直接澆口的變異形式，塑料是直接從型腔中心環(huán)形或數(shù)股進料，因此具有與直接澆口相同的優(yōu)點，去除澆口較直接澆口方便，有時中心的型芯還可起到分流錐的作用。中心澆口適用于深腔的殼形、箱形或筒形且中心有通孔的塑件，它的變形形式有很多，在這就不一一介紹。
⑸側澆口
側澆口又稱邊緣澆口，一般開在分型面上，從塑件側面進料。它能方便地調(diào)整充模的剪切速率和澆口封閉時間，因而國外稱之為標準澆口，它是一種廣泛使用的澆口形式，側澆口是典型的矩形澆口。
側澆口可根據(jù)塑件的形狀特點靈活地選擇澆口的位置，以改善填充條件。它不像其它澆注系統(tǒng)那樣受到一定的限制，如框形或環(huán)形塑件，可以從外側進料，而當其內(nèi)孔有足夠位置時也可從內(nèi)側進料，這樣可使模具結構緊湊，流程縮短，對于薄壁長塑件，采用頭進料則成型比較困難，而且模具尺寸加大，若改用側向進料就比較合理。
側澆口適用于一模多腔，能大大提高生產(chǎn)效率，減少澆注系統(tǒng)的消耗量，而且去除澆口方便，但側澆口容易形成熔接痕、縮孔、氣孔等缺陷，注射壓力損失大，對殼形件排氣不便，保壓補縮作用比直接澆口小。
另外，側澆口還有良種變異形式，即扇形澆口及平縫式澆口，它們只是在澆口的進料方向、寬度上有所變化。
⑹護耳式澆口
護耳式澆口又稱為分界式澆口或調(diào)整片式澆口。點澆口類澆口雖然有很多優(yōu)點，但易產(chǎn)生噴射而造成塑件許多缺陷，或因澆口附近有較大的內(nèi)應力而引起翹曲，在澆口附近形成脆弱點，采用護耳式克服上述缺點。
澆口位置開設正確與否，對塑件質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口位置是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，在確定澆口位置時，應針對塑件的幾何形狀特征及技術要求，來分析塑料的流動狀態(tài)、填充及排氣條件等因素。一般來說，選擇澆口位置時應遵循下述原則，當然這些原則在應用時會產(chǎn)生某些不同程度的矛盾，因此應以保證得到優(yōu)秀的塑件為主，排除次要矛盾，根據(jù)具體情況而定，同時，還需要兼顧前面已敘述的澆注系統(tǒng)設計的原則。
①澆口的尺寸及位置選擇應盡量避免產(chǎn)生噴射和蠕動（蛇形動）
澆口的斷面尺寸如果較小，同時正對著一個寬度及厚度都較大的型腔，則高速的料流流過澆口時，由于受到很高的剪切應力作用，將會產(chǎn)生噴射和蠕動等熔體斷裂現(xiàn)象。有時噴射現(xiàn)象還會使塑件形成波紋狀流痕；或在高剪切的速率下，噴出的料流細絲使塑件高度定向或斷裂狀物料先后不能很好地熔合而使塑件出現(xiàn)明顯的熔接痕。而高度定向則會造成塑件由于收縮不一致產(chǎn)生塑件的嚴重翹曲變形及塑件的力學各向異性，此外，噴射還會使型腔中的氣體難以排出，形成氣泡和焦點。為了克服上述缺陷，可以加大澆口的截面尺寸，或采用沖擊型澆口，即澆口開設方位正對著型腔壁或粗大的型芯。由于高速熔體直接沖擊在型腔或型芯上，從而改變流向，降低流速，使料流均勻地填充型腔，使熔體斷裂現(xiàn)象消失。
②澆口應開設在塑件斷面最厚處
當塑件壁厚上相差較大時，在避免噴射的前提下，為保證最終壓力有效地傳遞到塑件較厚的部位以減少縮孔，一般塑件上的澆口位置應設在塑件的最厚處，這樣又利于塑料填充及補料，如果塑件上沒有加強筋，則可利用加強筋，以改善流動條件。
③澆口位置的選擇應使塑料流程最短，料流變向最少
在保證塑料填充練好的前提下，應使塑料的流程最短，料流變向最少，以減少流動能量的損失。
④澆口位置的選擇應減少或避免塑件到熔接痕，增加熔接牢度
在塑件流程不太長的時候，如無特殊需要，最好不要開設一個以上的澆口，否則將會增加熔接痕的數(shù)量，但對面積較大又淺的殼體塑件應兼顧內(nèi)應力和翹曲變形問題，可采用多點進料。同理，環(huán)形澆口五熔接痕，而輪輻式澆口則有。為了增加熔接的牢度，可在熔接痕處外開一冷料槽，使前鋒溢出。
所設計的制品要求不是很高，根據(jù)以上澆口的特點及澆口位置選擇的基本原則，選用側澆口，模具采用兩板式，從而簡化了模具的結構。如下圖：
圖 3－7 側澆口
3.6 排氣和引氣系統(tǒng)的設計
⑴排氣系統(tǒng)
模具型腔在塑料的填充過程中，除了型腔內(nèi)原有的空氣外，還有因塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，尤其三在高速注射成型時，考慮排氣是很必要的。一般在塑料填充的同時，必須將氣體排出模外。否則，被壓縮的氣體所產(chǎn)生的高溫，會引起塑件局部碳化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強度下降，甚至阻礙塑料填充等。為了使這些氣體能從型腔中及時排出，可以采用排氣槽等方法。
排氣槽的開設位置，通常是通過試模后才能正確地確定：
①排氣槽應開設在型腔最后被充滿的地方，而塑料在型腔內(nèi)填充的情況與澆口開設有關，因此在確定澆口位置時，同時要考慮到排氣槽的開設是否方便。
②在大多數(shù)情況下可利用模具分型面或模具零件間的配合間隙排氣，這時可不設排氣槽。
③排氣槽最好開在分型面上，因為分型面上排氣槽產(chǎn)生的毛邊很容易隨塑件脫出。
④排氣槽最好開在靠近嵌件或壁厚最薄處，因為此處最容易形成熔接痕，熔接痕處應排盡氣體和排出部分冷料。
由于所設計的模具是兩板式的，塑件比較小，注射時間比較短，采用的是側澆口，在填充過程中，熔體是從中間向四周進行流動，而設計的組合式型腔的間隙比較多，這樣在排氣方面比較方便，再加上分型面的配合間隙，故所設計的模具不需開設排氣槽就可排氣而不會造成憋氣現(xiàn)象。
⑵引氣系統(tǒng)
對于一些大型、深腔、殼形塑件，注射成型后，整個型腔有塑料填滿，型腔內(nèi)氣體被排出，當塑件脫模時，塑件的包容面與型芯的被包容面基本上構成真空，由于受到大氣壓力的作用，造成脫模困難，如采取強行脫模，勢必使塑件產(chǎn)生變形或損壞，影響塑件的質(zhì)量，因而必須加設引氣裝置。
本設計屬于中小型模具，型腔比較淺，脫模力不是很大，所以不需要加設引氣裝置。
3.7 脫模機構的設計
在塑料成型模具中，完成將塑件從模具型腔或型芯上完整地取出裝置稱為頂出機構，或脫模機構。
脫模機構一般由頂出、復位、和頂出導向等三大零部件組成。
⑴頂出部件
頂出部件是指頂出機構中推出塑件的部件，主要有頂桿、脫模板（推件板）等。
本設計中的零件比較小，脫模力不是很大，可采取頂桿推出，而不需要脫模板。
⑵復位部件
復位部件是使完成頂出任務的頂出零件回復到注射時所需要的位置。模具中主要是依靠復位桿進行復位。
⑶導向部件
導向部件的作用是使頂出過程平穩(wěn)，頂出零件不至于彎曲和卡死。導向部件由導柱和導套組成。
脫模機構的分類：
脫模機構可以按動力來源分類，也可以按模具機構分類。
按動力來源分類
動力來源是指將塑件頂出的動力。常見的有：
1）手動脫模
手動頂出是指當模具分型后，人工操縱頂出機構，定出塑件。其優(yōu)點是模具結構簡單，成型周期短，且頂出時動作平穩(wěn)，塑件不易變形，但是頂出力受操縱者體力限制，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，因此多用于注射機無頂出裝置的定模一方，或小塑件的小批量生產(chǎn)。
2)機動脫模
機動脫模時靠注射機的開模動作頂出塑件，有兩種形式：一種形式通常利用固定于注射機架上的頂桿，開模時，注射機移動模板帶動模具動模部分后退，定出桿穿過移動模板上的孔而頂住模具頂出桿板，使其不再隨動模后退，移動模板繼續(xù)后退，模具頂出機構將塑件頂出，機械桿的長度可根據(jù)模具的頂出距離、厚薄通過螺桿（套）進行調(diào)節(jié)。此形式的特點是：頂出在開模過程中進行，模具內(nèi)頂板的復位在合模時進行，另一種形式是在注射機上不裝頂桿，將模具一片中頂出機構用定距拉桿或鏈條與另一片相連，當分模到一定距離時，拉桿或鏈條拖動頂出機構頂出塑件，常用于定模頂出制品或需降低模具閉合高度的情況。
3）液壓脫模
注射機上設有專用的頂出油缸，當開模到一定距離后，活塞動作，推動頂出機構頂出制品。
4）氣動脫模
利用壓縮空氣，通過模具上設置的氣道和微小的頂出氣孔，直接吹出塑件。制品不留頂出痕跡。
按模具機構分類：
由于塑件的材料、形狀和技術要求不同，定出機構可分為一次頂出機構、定模頂出機構、二次頂出機構、澆注系統(tǒng)定出機構和帶螺紋制品頂出機構等。
按模具中推出零件分類
1）推桿式脫模：應用廣泛，常用圓形截面推桿。
2）推管式脫模：適用于薄壁圓筒形零件。
3）脫模板式：適用于薄壁容器、殼體以及存在推出痕跡的塑件。
4）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。
5）利用成型零件推出制品的脫模：適用于 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。
6）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。
脫模機構的設計原則：
⑴盡量設法使塑件留于動模
模具結構設計應盡量設法使塑件在開模過程中留在動模上，以便利用注射機上的頂桿或液壓活塞頂出制品。
⑵確保塑件不變形不損壞完整脫出
要保證塑件在頂出過程中不變形，必須正確分析塑件型腔附著力大小和所在部位，以便選擇合適的頂出方式和頂出位置，使推力均勻合理分布，塑件平穩(wěn)脫出而不變形。
由于塑件收縮時包緊型芯，因此頂出力作用點應盡可能靠近型芯，同時頂出力應施于塑件剛度、強度最大的部位，如筋部、凸緣、殼體側壁拐角等處，作用面積也應盡可能達一些。
⑶盡量不損害塑件外觀
塑件頂出方式的選擇應不影響塑件的外觀，若采用頂桿定有頂出痕跡的零件頂出塑件時頂桿應設計在塑件加工面或內(nèi)側面，必要時還可以在頂桿頂部壓出裝飾文字或圖案。
⑷機構可靠
頂出機構動作要求靈活、可靠、制造方便、配換方便。
脫模力的計算：
脫模力是指將塑件從型芯上脫出時所克服的阻力，主要由塑件收縮時型芯的包緊力引起的塑件對的塑件對型芯的摩擦力造成，它是設計脫模機構的重要依據(jù)之一。未脫模時正壓力就是對型芯的包緊力，此時的摩擦阻力即為。然而，由于型芯有錐度，故在脫模力的作用下，塑件對型芯的正壓力降低了，即變成了，所以這時的摩擦阻力為：
式中，摩擦阻力；
摩擦系數(shù)，一般；
因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的正壓力（即包緊力）；
脫模力；
脫模斜率，一般為。
由于一般很小，所以 的值可以忽略不計，從而可以推出：
當項不忽略時，即為
式中，p——塑件對型芯產(chǎn)生的單位正壓力（包緊力），一般p=8—12MPa；薄件取小值，厚件取大值；
A——塑件包緊型芯的側面積（）。
對于不通孔的殼形塑件脫模時，還需要克服大氣壓力造成的阻力，其值為：
故總的脫模力為：
對了該塑件可以采用：
摩擦系數(shù)，一般；
p——塑件對型芯產(chǎn)生的單位正壓力（包緊力），一般p=8—12MPa
A——塑件包緊型芯的側面積（）
A初略計算如下：
圖 3-8 塑件內(nèi)部圖
型芯面積主要由三部分組成，設由下到上分別為：。
=
所以:
N
3.8 分型與抽芯機構
當塑件上具有與開模方向不一致的孔或者側壁有凹凸形狀時，除極少數(shù)情況可以強制脫模外，一般都必須將成型側孔側凹的零件做成可活動的機構，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個塑件從模具脫出，完成側向活動型芯的抽出和復位的這種機構叫側抽芯機構，這種模具脫出塑件的運動有兩種情況，一是開模時優(yōu)先完成側向分型和抽芯，然后推出塑件：二是側向抽芯也塑件的推出同步進行。
3.8.1 側向抽芯機構的分類及特點
⑴ 機動側抽芯：開模時，依靠注射機的開模動力，通過側向抽芯機構改變運動方向，將零件抽出。機動側抽芯操作方便、生產(chǎn)效率高、便于實現(xiàn)自動化，但模具結構復雜。
⑵ 手動側抽芯：這種模具結構簡單、生產(chǎn)效率低、勞動強度大、抽拔力有一定限制，故只在特殊場合下用。
⑶ 液壓和氣動側抽芯：在模具上配置專門的油缸或者汽缸，通過活塞的往復運動來進行側向抽芯。這類機構的特點是抽拔力大、抽芯距離長、動作靈活且不受開模過程限制，常在大型注射模中使用。
3.8.2 抽