計(jì)算器上蓋注塑模具設(shè)計(jì)【一模兩腔】【說(shuō)明書(shū)+CAD+SOLIDWORKS】
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遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 50 頁(yè)
計(jì)算器上蓋注塑模具設(shè)計(jì)
摘要
塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)門類之一，因而注塑模具得到飛速發(fā)展，因此，研究注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大的意義。本設(shè)計(jì)題目是計(jì)算器上蓋模具設(shè)計(jì)，介紹了注塑成型的基本原理，特別是單分型面注塑模具的結(jié)構(gòu)與工作原理；詳細(xì)介紹了注射模具澆注系統(tǒng)、成型零件和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。澆注系統(tǒng)主要對(duì)澆口道、主流道和分流道進(jìn)行了設(shè)計(jì)；成型零件主要對(duì)凹模結(jié)構(gòu)和工作尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算，并對(duì)兩處側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行了重點(diǎn)分析和設(shè)計(jì)，這里采用了成型斜頂桿和橡膠完成，并對(duì)脫模力進(jìn)行了計(jì)算，然后對(duì)模具強(qiáng)度要求、鎖模力、最大注射量等做了校核；最后使用SolidWorks軟件對(duì)模具的零件進(jìn)行實(shí)體造型，同時(shí)完成了注射插裝式控制回路的PLC設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵字：成型零件；澆注系統(tǒng)；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；注塑模具
Injection Mould Design of Calculator Cover
Abstract
The plastics industry is one of the fastest growing industrial branches in the world, so that the injection molds have rapid development, therefore, of molds reserchment about plastics production process and improve product quality have great significance. This topic is the calculator on the cover of the mould design, describes the basic principles of injection molding, especially single-parting molds structure and works; details the injection mold casting system, forming parts and ejection system design process. Casting system is mainly on gate road, mainstream road and branching channels design; prototyping part mainly on die structure and working size design and calculation, and two lateral pulling mechanism focused analysis and design, here is some oblique top rail and rubber, and stripping force computed, and on tooling strength requirements, clamping force, maximum volume and so do check; last use SolidWorks software on mould parts solid modeling, and completed the injection cartridge PLC control circuit design.
Keywords：forming parts; ejection system; guiding-mechanism; injection molding
目 錄
摘要 I
Abstract II
1緒論 1
1.1塑料模具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用 1
1.2塑料模具生產(chǎn)向信息化發(fā)展 2
1.3注射成型 2
1.4本次設(shè)計(jì)的目的 4
2塑件的工藝性分析 5
2.1制品的結(jié)構(gòu)分析 5
2.2塑料成型特點(diǎn) 5
2.3塑件成型的工藝參數(shù) 6
2.4初選注塑機(jī) 7
3成型零件的設(shè)計(jì) 8
3.1成型零件應(yīng)具備的性能 8
3.2成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
3.2.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
3.2.2抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9
3.2.3成型斜頂桿的設(shè)計(jì) 10
3.3塑料制品在模具中的位置 11
3.3.1一模兩腔及其排列方式 12
3.3.2分型面的選擇 12
3.4成型零件的工作尺寸計(jì)算 13
3.4.1型腔的尺寸計(jì)算 13
3.4.2型芯/凸模的成型尺寸 14
3.4.3型芯中心到成型面距離 16
3.5成型壁厚和底板厚度計(jì)算 16
3.5.1型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 17
3.5.2型腔底板厚度的計(jì)算 17
4澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19
4.1澆口的設(shè)計(jì) 19
4.2主流道的設(shè)計(jì) 20
4.3分流道的設(shè)計(jì) 20
4.4排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21
5脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22
5.1脫模機(jī)構(gòu)的構(gòu)成與功能 22
5.1.1脫出機(jī)構(gòu)與取出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22
5.2脫模力的計(jì)算 23
6導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 26
6.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 26
6.2導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 26
6.3導(dǎo)柱在模板上的布置 27
7冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29
7.1冷卻水道的設(shè)計(jì)原則 29
7.2定模上冷卻水道的設(shè)計(jì) 29
7.3動(dòng)模上冷卻水道的設(shè)計(jì) 30
8注塑模與注塑機(jī)的關(guān)系 31
8.1最大注塑量的校核 31
8.2鎖模力的校核 31
8.3最大注射壓力的校核 32
8.4注塑機(jī)安裝模具部分的尺寸校核 32
8.4.1定位環(huán)的尺寸 32
8.4.2模具厚度 33
8.4.3模具的外形尺寸 33
8.5最大開(kāi)模行程的校核 33
9模具的經(jīng)濟(jì)性分析 34
10典型零件的實(shí)體造型 36
10.1使用SolidWorks對(duì)零件進(jìn)行實(shí)體造型 36
11注射/預(yù)塑插裝式控制回路的PLC設(shè)計(jì) 42
結(jié)束語(yǔ) 47
致謝 48
參考文獻(xiàn) 49
1緒論
1.1塑料模具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用
塑料制品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。絕大多數(shù)塑料制品都是用一定形式的模具生產(chǎn)的。出于塑料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、絕緣性好、易著色、制件可加工成任意形狀而且具有生產(chǎn)率高、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，所以應(yīng)用日趨廣泛，年增長(zhǎng)居四大工業(yè)材料之首。已經(jīng)深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。
塑料工業(yè)是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的新興工業(yè)，同時(shí)又是一個(gè)飛速發(fā)展的工業(yè)領(lǐng)域。從20世紀(jì)30年代前后開(kāi)始研制至今，塑料作為一種新的工程材料不斷被開(kāi)發(fā)應(yīng)用，到目前塑料工業(yè)已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品系列化、生產(chǎn)工藝自動(dòng)化，不斷開(kāi)拓出功能塑料的新領(lǐng)域。隨著機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)、航空工業(yè)、儀器儀表工業(yè)和日用品工業(yè)的發(fā)展，塑件的需求量越來(lái)越大，質(zhì)量要求也越來(lái)越高，這就要求成型塑料模具的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)與制造水平也必須越來(lái)越高。因此，塑料模具設(shè)計(jì)水平的高低、制造能力的強(qiáng)弱及模具質(zhì)量的優(yōu)劣，都直接影響著許多新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著各種產(chǎn)品的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)以及整體工業(yè)水平的提高［1］。
塑料模具在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性，表現(xiàn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機(jī)械、電子、汽車、石油化工和建筑，都要求塑料模具的發(fā)展與之相適應(yīng)，以滿足五大支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。以汽車、摩托車行業(yè)模具市場(chǎng)為例，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，汽車、摩托車行業(yè)是模具的最大市場(chǎng)，其占整個(gè)模具市場(chǎng)的一半左右。汽車工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之—，汽車模具作為發(fā)展重點(diǎn)，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到明確。到20仍年，我國(guó)汽車年總需求量約300萬(wàn)輛，汽車基本車型將達(dá)到170種，更新車型和改裝車型430種，而且汽車換型時(shí)間不斷縮短，轎車一般3~4年，輕型車4~5年，其它車型6~8年。汽車換型時(shí)約有80％的模具需要更換，一個(gè)型號(hào)的汽車，所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元。據(jù)介紹．到2005年，我國(guó)生產(chǎn)的各類汽車模具只能滿足規(guī)劃需要量的50％左右。1997年我國(guó)摩托車產(chǎn)量超過(guò)1000萬(wàn)輛，居世界第一。這其中共有14種排量，80多個(gè)車型，1000多個(gè)型號(hào)，到2000年生產(chǎn)能力達(dá)到2萬(wàn)輛，每輛摩托車備模具近1000副，價(jià)值1000多萬(wàn)元。所有這些，體現(xiàn)了塑料模具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性［2］。
1.2塑料模具生產(chǎn)向信息化發(fā)展
塑料制品在人們的日常生活及現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中得到日益廣泛的應(yīng)用。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)塑料制品的需求愈來(lái)愈大，若要生產(chǎn)出較好的塑料制品，必須有先進(jìn)實(shí)用的塑料模具，因此如何設(shè)計(jì)塑料模具就為有關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員所關(guān)注。
模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化迅速發(fā)展。在信息社會(huì)中，作為一個(gè)高水平的現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是CAD/CAM的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前許多企業(yè)已經(jīng)采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技術(shù)及其它先進(jìn)制造技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，這些都是信息化的表現(xiàn)。向信息化方向發(fā)展這一趨向已成為行業(yè)共識(shí)。
隨著塑料產(chǎn)品在家電、電子、機(jī)械等產(chǎn)品和日常用品中的越來(lái)越廣泛應(yīng)用，對(duì)塑料模具的設(shè)計(jì)和制造的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)與制造方式早已滿足不了生產(chǎn)發(fā)展的需要。CAD／CAM技術(shù)的發(fā)展正適應(yīng)了這種客觀實(shí)際的要求。 CAD/CAM技術(shù)可以顯著提高塑料產(chǎn)品和塑料模具的設(shè)計(jì)制造效率，提高設(shè)計(jì)制造質(zhì)量，減少試模修模時(shí)間，從而縮短從塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、模具制造到進(jìn)行產(chǎn)品模塑生產(chǎn)的整個(gè)周期［3］。
1.3注射成型
塑料模具的分類方法很多，不同的塑料成型方法使用著原理和結(jié)構(gòu)各不相同的塑料模具。按成型方法，可將塑料模具分為注射成型模具、壓制成型模具、傳遞成型模具、擠出成型模具，中空吹塑成型模具，真空、壓縮空氣成型模具，鑄塑模，泡沫塑料成型模具等。本文著重介紹注射成型模具。
注射成型的主要裝置就是注塑成型機(jī)和注射成型模具。
⑴ 注塑成型機(jī)
注塑成型機(jī)可分為合模裝置與注射裝置。 合模裝置主要作用是實(shí)現(xiàn)模具開(kāi)閉以及頂出制品。合模裝置可分為如圖所示的連桿式和直接利用油壓實(shí)行合模的直壓式。
注射裝置是使樹(shù)脂材料受熱融化后射入模具內(nèi)的裝置。如圖所示從料頭把樹(shù)脂擠入料筒中，通過(guò)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)將熔體輸送至機(jī)筒的前端。在那個(gè)過(guò)程中，在加熱器的作用下加熱使機(jī)筒內(nèi)的樹(shù)脂材料受熱，在加熱裝置是作用下使樹(shù)脂成為熔融狀態(tài)，將相當(dāng)于成型品及主流道，分流道的熔融樹(shù)脂滯留于機(jī)筒的前端，螺桿的不斷向前將材料射入模腔。當(dāng)熔融樹(shù)脂在模具內(nèi)流動(dòng)時(shí)，須控制螺桿的移動(dòng)速度（射出速度），并在樹(shù)脂充滿模腔后用壓力（保壓力）進(jìn)行控制。當(dāng)螺桿位置，注射壓力達(dá)到一定值時(shí)可以將速度控制切換成壓力控制。［4］
⑵ 注射成型模具
注射成型模具又可稱注射模、注塑模。注塑成型（Injection Molding）是指，受熱融化的材料由高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化后，得到成形品的方法。該方法適用于形狀復(fù)雜部件的批量生產(chǎn)，是重要的加工方法之一。注射成型過(guò)程大致可分為以下6個(gè)階段
① 合模
② 注射
③ 保壓
④ 冷卻
⑤ 開(kāi)模
⑥ 制品取出 上述工藝反復(fù)進(jìn)行，就可連續(xù)生產(chǎn)出制品。
注射成型不但能成型形狀復(fù)雜、精度高的塑件，而且生產(chǎn)效率高，自動(dòng)化程度高，主要用于熱塑性塑料的成型，是熱塑性塑料成型的一種主要方法，也可用于熱固性塑料的成型。注射模在塑料模中占有很大的比例。
1.4本次設(shè)計(jì)的目的
本次的設(shè)計(jì)是我大學(xué)生涯的最后一次綜合性的課程設(shè)計(jì)；其目的就是通過(guò)一定工程實(shí)踐工作，將所學(xué)理論知識(shí)與工程實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)我們的綜合應(yīng)用能力、獨(dú)立思考能力和解決工程問(wèn)題能力。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)我查閱資料、方案設(shè)計(jì)、參數(shù)確定、理論分析、設(shè)計(jì)計(jì)算分析及解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)計(jì)算機(jī)繪圖軟件熟練使用能力及專業(yè)外語(yǔ)翻譯能力。這次我的設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)，它是一項(xiàng)很復(fù)雜的工作，它要求我們?cè)谡莆绽碚撝R(shí)的基礎(chǔ)上要有更好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。設(shè)計(jì)一副好的模具，其中牽涉到許多的內(nèi)容工藝，一套模具有多種工藝方案，在進(jìn)行的比較中需要考慮的內(nèi)容，很有針對(duì)性，對(duì)我來(lái)說(shuō)是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)，同時(shí)也為我今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2塑件的工藝性分析
2.1制品的結(jié)構(gòu)分析
圖2.1為計(jì)算器上蓋的塑件結(jié)構(gòu)圖。可以看出其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，且屬于小型制品。該塑件的主要技術(shù)難度為制作尺寸為內(nèi)孔與塑件上部的凹槽，因?yàn)榇藘商幎夹枰M(jìn)行側(cè)抽才能制造出來(lái)。根據(jù)器材的要求，零件的表面精度無(wú)須太高。制品的精度等級(jí)一般等級(jí)為4級(jí)。
圖2.1 計(jì)算器上蓋塑件圖
2.2塑料成型特點(diǎn)
ABS的中文化學(xué)名為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，是一種高結(jié)晶聚合物，具有較好的綜合性能, 較高的沖擊強(qiáng)度, 良好的化學(xué)穩(wěn)定性和電性能等特點(diǎn)，雖然流動(dòng)性比HIPS差一點(diǎn)，但比PCC、PMMA、PC等材料好，并且柔韌性好，可在－40C～100C之間長(zhǎng)期使用。但在注塑生產(chǎn)中也要考慮到它不利的特性，即它屬于聚合性塑料，熔點(diǎn)明顯，一旦達(dá)到熔點(diǎn)，溶體粘度迅速下降。當(dāng)溫度超過(guò)一定限度或溶體受熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)引起材料的分解。ABS的計(jì)算收縮率為0.4~0.7%，一般取其平均值為0.5%。常溫下它的密度為1.05g/cm。
2.3塑件成型的工藝參數(shù)
表2.1塑料成型的工藝參數(shù)
塑料名稱
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(共聚)
縮寫
ABS
注射機(jī)類型
螺桿式
密度(g/cm3)
1.05
計(jì)算收縮率(%)
0.4~0.7
預(yù)熱
溫度/℃
時(shí)間/h
80~85
2~3
料筒溫度/℃
后段
中段
前段
150~170
165~180
180~200
噴嘴溫度/℃
170~180
模具溫度/℃
50~80
注射壓力/MPa
60~100
成型時(shí)間/s
注射時(shí)間
高壓時(shí)間
冷卻時(shí)間
總周期
20~90
0~5
20~120
50~220
螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)
30
適用注射機(jī)類型
螺桿式
2.4初選注塑機(jī)
根據(jù)塑料的品種、塑件的質(zhì)量、模腔的數(shù)目等注射工藝，可以初步選型號(hào)為SZ-200/1000的臥式注塑機(jī)。其主要的技術(shù)參數(shù)如表2.2所示：
表2.2 注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
理論注射容積/
210
螺桿直徑（mm）
42
注射速率（g/s）
110
注射壓力（MPa）
150
塑化能力（g/s）
14
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）
10 ～250
鎖模力（kN）
1000
拉桿內(nèi)間距（mm）
315315
移模行程/mm
300
模具厚度（mm）
max
350
min
150
模板行程（mm）
300
模具定位孔直徑（mm）
125
噴嘴球半徑（mm）
15
本次選擇的注塑機(jī)為初步選擇，待在后續(xù)設(shè)計(jì)中在對(duì)本次注塑機(jī)進(jìn)行校核，若參數(shù)對(duì)于本模具不適合在另行選擇。
3成型零件的設(shè)計(jì)
3.1成型零件應(yīng)具備的性能
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，所以必須具備以下性能：
1.具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受塑料熔體的高溫和高壓。
2.具有足夠的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨損。
3.具有良好的拋光性能和耐腐蝕性能。
4.零件的加工性能好，可淬性良好，熱處理變形小。
5.成型部位須有足夠的位置精度和尺寸精度。
3.2成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.2.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模也稱陰模，它是成型塑件表面形狀的主要零件。根據(jù)塑件成型的需要和加工與裝配工藝要求，凹模有整體式和組合式兩類。
整體式凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成型的制品質(zhì)量較好。但對(duì)形狀復(fù)雜的凹模，其加工工藝性較差。因此。在先進(jìn)的型腔加工機(jī)床尚未普遍應(yīng)用之前，整體式凹模適用于小型且形狀簡(jiǎn)單的塑料制品的成型。
組合式凹模指凹模由兩個(gè)及以上零件組合而成。這種凹模改善了加工性，減少了處理變形，節(jié)約了模具鋼，但裝配調(diào)整較麻煩，有時(shí)塑件表面可能存在拼塊的拼接線痕跡。因此，組合式凹模主要用于形狀復(fù)雜的塑件的成型。
本設(shè)計(jì)采用的是組合式凹模，結(jié)構(gòu)如圖3.1所示
圖3.1 凹模的結(jié)構(gòu)
3.2.2抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
（1）抽芯機(jī)構(gòu)用于成型制品上的孔或其他凸起或凹陷結(jié)構(gòu)，故其設(shè)計(jì)的合理性直接影響著的塑件的外形是否合格，從而影響它和其它零件的配合。抽芯機(jī)構(gòu)有很多比如：彈簧抽芯機(jī)構(gòu)、斜銷抽芯機(jī)構(gòu)、彎銷抽芯機(jī)構(gòu)、斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)、還有液壓抽芯機(jī)構(gòu)等等，本次設(shè)計(jì)采用斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)。它工作原理是將型芯固定在一滑塊之上，楔形塊固定在動(dòng)模板上，當(dāng)脫模時(shí)推板上移，帶動(dòng)楔形塊上移，在橡膠的彈力作用下推動(dòng)滑塊，從而達(dá)到抽芯的目的。側(cè)抽的具體結(jié)構(gòu)如圖3.2所示：
1—塑件 2—型芯 3—楔形塊
圖3.2 抽芯機(jī)構(gòu)
（2）楔形塊的斜度計(jì)算
推板行程與型芯長(zhǎng)度的幾何關(guān)系如圖3.3所示
圖3.3
圖中為型芯長(zhǎng)度為2.4mm，為推板行程為30mm。
(3.1)
取角為。
3.2.3成型斜頂桿的設(shè)計(jì)
（1）當(dāng)塑件側(cè)壁內(nèi)表面出現(xiàn)凹、凸形狀或塑件頂端內(nèi)表面出現(xiàn)L型倒鉤等情況時(shí)，采用成型斜頂桿是非常有效的。
本次設(shè)計(jì)的成型斜頂桿如圖3.4所示
1—塑件 2—成型斜頂桿
圖3.4 成型斜頂桿
（2）成型斜頂桿的斜度計(jì)算
推板行程與凹槽寬度的幾何關(guān)系如圖3.5所示
圖3.5
圖中為型芯長(zhǎng)度為1.8mm，為推板行程為30mm。
(3.2)
取角為。
3.3塑料制品在模具中的位置
塑料制品在模具中的位置直接影響到模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。注塑模具每一次注塑循環(huán)所能成型的塑件數(shù)量是由模具的型腔數(shù)量決定的。型腔的數(shù)目及排列方式、分型面的位置確定等決定了塑料制品在模具中的成型位置。
3.3.1一模兩腔及其排列方式
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及質(zhì)量要求,該模具設(shè)計(jì)為1模2腔。另外根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每增加一個(gè)型腔，塑件尺寸精度要降低4%，本設(shè)計(jì)要求大批大量生產(chǎn)，綜合考慮，采用1模2腔更為合理。
模具型腔的排列方式通常有圓形、H形、直線及復(fù)合排列四種。為使塑件排列緊湊，節(jié)省鋼材，與材料。本設(shè)計(jì)采用直線型排列方式。如圖3.4所示。
圖3.4 型腔的排列
3.3.2分型面的選擇
分型面是模具中用來(lái)取出塑件和凝料的可分離的接觸表面。分型面的選擇在注塑模具設(shè)計(jì)中占有重要的地位，直接影響了塑件的質(zhì)量、模具的整體結(jié)構(gòu)、工藝操作的難易程度及模具的制造成本。
注射模的分型面指分開(kāi)注射模取出塑件的界面，是其定模和動(dòng)模的接觸面或瓣合式注射模的瓣合面。
分型面的形狀有平面式分型面、階梯式分型面、曲面式分型面、斜面式分型面及綜合式分型面。
考慮到本塑件零件特征，為了不影響塑件尺寸和形狀，利于模具型腔內(nèi)氣體的排出，設(shè)計(jì)的分型面如圖3.5所示
圖3.5 分型面的確定
3.4成型零件的工作尺寸計(jì)算
成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來(lái)成型塑件部位的尺寸。它主要有型腔和型芯的徑向尺寸、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(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸、精度來(lái)確定模具成型零件的工作尺寸及精度。
影響塑件尺寸的因素：
1.成型收縮率的選擇和成型收縮率波動(dòng)引起的尺寸誤差；
2.成型零件的制造誤差；
3.成型零件脫模斜度引起的誤差；
4.成型零件的組裝誤差；
5.成型零件磨損及化學(xué)腐蝕引起的誤差；
6.成型零件的相對(duì)移動(dòng)引起的誤差，如合模時(shí)的誤差、側(cè)抽芯的移動(dòng)誤差等；
3.4.1型腔的尺寸計(jì)算
（1）型腔的內(nèi)形（長(zhǎng)和寬）尺寸
(3.3)
(3.4)
式中 ——型腔的長(zhǎng)度和寬度（mm）；
——塑件外徑基本尺寸（mm），即塑件的實(shí)際外形尺寸；
——塑件公差；
——塑件平均收縮率（%）；
——模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差，對(duì)于小型塑件一般取=/6。
（2）型腔的深度尺寸
(3.5)
式中——型腔深度尺寸（mm）；
——塑件高度基本尺寸（mm），即塑件的實(shí)際高度尺寸。
3.4.2型芯/凸模的成型尺寸
（1）型芯徑向尺寸
(3.6)
式中 ——型腔的內(nèi)形尺寸（mm）；
——塑件外徑基本尺寸（mm），即塑件的實(shí)際外形尺寸；
——塑件公差；
——塑件平均收縮率（%）；
——模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差，對(duì)于小型塑件一般取=/3。
（2）型芯/凸模的高度
(3.7)
(3.8)
式中 ,——型芯/凸模的高度尺寸（mm）；
——塑件高度基本尺寸（mm），即塑件的實(shí)際高度尺寸。
——塑件公差；
——塑件平均收縮率（%）；
——模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差，對(duì)于小型塑件一般取=/6。
（3）凸模的長(zhǎng)度和寬度
(3.9)
(3.10)
式中 ——凸模的長(zhǎng)度和寬度（mm）；
——塑件內(nèi)腔基本尺寸（mm），即塑件的實(shí)際內(nèi)腔尺寸；
3.4.3型芯中心到成型面距離
(3.11)
式中 ——型芯中心到成型面距離（mm）；
——塑件基本尺寸（mm），即塑件的實(shí)際尺寸；
3.5成型壁厚和底板厚度計(jì)算
在塑料注射模的注射過(guò)程中，型腔從合模到注射保壓過(guò)程中將受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度和剛度。型腔側(cè)壁所受的壓力應(yīng)以型腔內(nèi)所受最大壓力為準(zhǔn)，對(duì)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(yīng)按剛度計(jì)算；對(duì)于小型模具的型腔，型腔常常在彎曲變形之前，其內(nèi)應(yīng)力已超過(guò)許用應(yīng)力，應(yīng)按強(qiáng)度計(jì)算。
本設(shè)計(jì)的模具屬于小型模具，所以按剛度計(jì)算。
3.5.1型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算
=
= 3.262
(3.12)
式中 -圓形型腔的側(cè)壁厚度（mm）
h-型腔高度 （mm）
c-系數(shù)，
E-彈性模量，一般取2.1×105 MPa
p-型腔壓力（MPa）,ABS的型腔壓力為30MPa
-模具材料的許用變形量（mm）
=St (S-塑件收縮率（%）；t-制品壁厚（mm）)
本設(shè)計(jì)中為10mm，滿足強(qiáng)度要求。
3.5.2型腔底板厚度的計(jì)算
=
=22.192
(3.13)
式中 -型腔厚度（mm）
c-系數(shù)，
E-彈性模量，一般取2.1×105 MPa
p-型腔壓力（MPa）,ABS的型腔壓力為30MPa
本設(shè)計(jì)中取24mm，完全滿足強(qiáng)度要求。
4澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔入口為止的塑料流動(dòng)通道。其作用是將塑料溶體順利地充滿型腔的各個(gè)部分，并在填充及保壓過(guò)程中，將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部分，以獲得外形清晰、內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件。
4.1澆口的設(shè)計(jì)
澆口又稱進(jìn)料口或內(nèi)流道。它是主流道、分流道與型腔之間的連接部分，即澆注系統(tǒng)的終端。一般這段很短的通道截面積很小，當(dāng)熔融的塑料流在高壓下通過(guò)澆口時(shí)，因?yàn)闈部诘慕孛娣e很小，使塑料流速加快，而由于摩擦作用，又使塑料流的溫度升高，黏度降低，提高了塑件的流動(dòng)性，有利于充滿型腔，因此它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位。
本設(shè)計(jì)選擇的澆口形式為潛伏澆口，潛伏澆口在一個(gè)制品上可以開(kāi)設(shè)一個(gè)，也可以開(kāi)設(shè)多個(gè)，本設(shè)計(jì)為一模兩腔，故開(kāi)設(shè)了兩個(gè)澆口。潛伏澆口的特點(diǎn)是：熔融塑料流通過(guò)澆口時(shí)流速增高，加上摩擦力的作用，塑料流的溫度升高，這樣，能夠獲得外形清晰，表面光澤的塑件。另外潛伏澆口開(kāi)模后點(diǎn)澆口可自動(dòng)拉斷，有利于自動(dòng)化操作。去除澆口以后，塑件上留下的痕跡不明顯，不會(huì)影響塑件表面的美觀，其不足之處是：注射壓力損失較大，對(duì)塑件成型不利，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于澆口附近流速過(guò)高，造成分子高度定向，增加局部應(yīng)力，易發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象。
本設(shè)計(jì)的潛伏澆口位置及尺寸選擇如圖4.1所示：
圖4.1 潛伏澆口的位置
4.2主流道的設(shè)計(jì)
主流道通常位于模具的中心，是塑料熔體的入口，其形狀為圓錐形，便于熔融塑料的順利流入，開(kāi)模時(shí)又能使主流道的凝料順利拔出。主流道的小端直徑D=d＋(0.5～1)mm,球面凹坑半徑R= R＋（0.5～1)，凹坑深度常取3～5mm，錐角=4°～8°，主流道的長(zhǎng)度L應(yīng)盡可能地短，以降低壓力損失。主流道內(nèi)壁的表面粗糙度應(yīng)在Ra=0.8m以下。
由于主流道與高溫塑料和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)加工和熱處理，通常選T8A鋼并進(jìn)行淬硬處理。澆口套出料端面直徑應(yīng)盡量小，以減小模腔內(nèi)部壓力對(duì)其的反作用力。
主流道尺寸和澆口套的形式如圖4.3所示：
1—注塑機(jī)噴嘴 2—澆口套
圖4.2 主流道的設(shè)計(jì)尺寸
4.3分流道的設(shè)計(jì)
分流道是將熔融塑料從主流道中通過(guò)流道截面及其方向的變化，平穩(wěn)進(jìn)入單腔中的進(jìn)料澆口或從主流道進(jìn)入多腔模的各個(gè)型腔的澆口的通道，它是主流道與澆口的中間連接部分，起分流和轉(zhuǎn)換方向的作用。通常分流道設(shè)置在分型面的成型區(qū)域內(nèi)。
1. 分流道的截面設(shè)計(jì) 根據(jù)理論分析可以知道，在同等截面面積的情況下，正方形的周長(zhǎng)最長(zhǎng)，圓形最短。因此從增大穿熱面積考慮，分流道的截面最好選擇正方形；從減少散熱面積考慮，分流道的截面宜采用圓形；從壓力損失來(lái)考慮，由于同等端面積時(shí)圓形的周邊最短，故應(yīng)選擇圓形的。所以設(shè)計(jì)原則應(yīng)該是具體問(wèn)題具體分析，應(yīng)該根據(jù)塑件的成型尺寸、塑件壁厚、塑件的形狀、塑件的工藝特性、注射速率、分流道的長(zhǎng)度等因素來(lái)定。所以根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求可以選擇圓形，如圖4.4所示，且選在定模板一側(cè)。
圖4.3 分流道的截面尺寸
2. 分流道的分布設(shè)計(jì) 分流道的布局取決于型腔的布局，型腔與分流道的布置原則是排列緊湊，縮小模具尺寸，分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，鎖模力應(yīng)力求平衡。所以根據(jù)要求分流道的布置形式應(yīng)選擇為平衡式圓周分布。如圖4.5所示
1—主流道 2—分流道
圖4.4 分流道的分布
4.4排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
塑料模具的注射過(guò)程是熔融塑料將型腔中的空氣置換出來(lái)的過(guò)程，當(dāng)塑料將型腔填充時(shí)，必須順利地排放出型腔及澆注系統(tǒng)中的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的熱空氣，如果氣體不能被順利排出，塑件會(huì)由于填充不足而產(chǎn)生接縫或表面輪廓不完整等缺陷。
本設(shè)計(jì)采用分型面排氣，即利用活動(dòng)型環(huán)與定模板之間的配合間隙（一般間隙值為0.03～0.05）來(lái)將型腔中的氣體順利從分型面排出。
5脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在注射成型的每一個(gè)循環(huán)中，塑件必須從模具的型腔及型芯中被脫出，這一完成塑件脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)或頂出機(jī)構(gòu)。
脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則:
盡可能使塑件留于動(dòng)模一側(cè)，以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作，致使模具簡(jiǎn)單；應(yīng)保證脫模時(shí)不損壞塑件，必須把脫模機(jī)構(gòu)的脫模力作用在塑件能承受力較大的部位，如筋部、凸圓、殼體壁等處；應(yīng)確保塑件在脫模時(shí)，盡可能使脫模力的分布均勻合理，使塑件不致因脫模力的作用而變形；脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠；脫模時(shí)必須克服制品和塑料模之間的摩擦力，因此要求脫模機(jī)構(gòu)中各有關(guān)脫模的零件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，剛度和硬度。
5.1脫模機(jī)構(gòu)的構(gòu)成與功能
脫模機(jī)構(gòu)的作用是先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動(dòng)分離(稱為脫出)，然后把從模具脫出的塑件和澆注系統(tǒng)凝料等從模內(nèi)取出，即脫模動(dòng)作分為脫出和取出兩個(gè)步驟。脫模的動(dòng)力來(lái)源可分為人工、機(jī)械、液壓、氣壓等。脫出與取出動(dòng)作之間，有時(shí)有明顯的界限，有時(shí)則無(wú)。
5.1.1脫出機(jī)構(gòu)與取出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
根據(jù)塑件本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇推桿脫出機(jī)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。另外將推桿固定在推板之上，脫件時(shí)推板向上移動(dòng)，帶動(dòng)推桿，從而將塑件推出。
圖5.1推桿的結(jié)構(gòu)
對(duì)于模具塑件成型之后取出機(jī)構(gòu)的方式有兩種：
（1）掉落取出：就是使塑件或澆注系統(tǒng)凝料等自動(dòng)掉落取出的辦法。取出的動(dòng)作有時(shí)靠塑件或澆注系統(tǒng)等的自重，在脫出部件使其從模具脫出后自動(dòng)掉落，而離開(kāi)模具。取出動(dòng)作有時(shí)依靠機(jī)械裝置，在脫出部件使其從模具脫出呈懸掛狀時(shí)，而將其刮落或撣落。有時(shí)依靠氣吹裝置，在脫出部件使其從模具脫出而呈懸掛狀態(tài)時(shí)，將其吹落[2]。
（2）非掉落取出：就是塑件和澆注系統(tǒng)凝料等從模具種被拿出。取出動(dòng)作有時(shí)依靠人工，在脫出部件使其從模具脫出呈懸掛狀時(shí)，將其取出而離開(kāi)模具。有時(shí)則依靠機(jī)械手，在脫出部件使其從模具脫出呈懸掛狀時(shí)，將其自動(dòng)取出。
本次所設(shè)計(jì)的模具的取出方式為非掉落取出，在取出塑件時(shí)可根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)條件，而選擇機(jī)械手取出或依靠人工。
5.2脫模力的計(jì)算
由于注射成型后，塑件在塑模內(nèi)的冷卻會(huì)對(duì)凸模產(chǎn)生包緊力，因此，在頂出脫模時(shí)必須克服塑件和凸模之間因包緊力而產(chǎn)生的磨擦阻力。
實(shí)踐證明，塑件開(kāi)始脫模的瞬間摩擦阻力最大，這時(shí)所需要的頂出脫模力也最大。因此最大的脫模力可按圖5.2所示進(jìn)行估算。即
圖5.2 塑件脫模時(shí)的受力分析
根據(jù)公式
(5.1)
其中F為抽芯力即脫模力,C為型芯被塑料包緊部分的斷面周長(zhǎng) L為型芯被塑料包緊部分的長(zhǎng)度，F(xiàn)0為單位面積的包緊力，一般取7.85MPa~11.77MPa ;本次設(shè)計(jì)取F0=10MPa即：
故
另外本模具中還應(yīng)用了成型斜頂桿側(cè)抽機(jī)構(gòu)，圖5.3
圖5.3 塑件脫模時(shí)的受力分析
所以在計(jì)算脫模力時(shí)也應(yīng)該對(duì)側(cè)抽機(jī)構(gòu)在脫模時(shí)的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，即：
故
式中 F——抽芯力（脫模力）,(KN)；
C——型芯被塑料包緊部分?jǐn)嗝嫫骄荛L(zhǎng)（mm）；
——塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，一般為0.2左右；
L——型芯被塑料包緊的長(zhǎng)度（mm）；
F0——單位面積的包緊力，一般可取7.85MPa~11.777MPa；
——脫模斜度，由于一般都及較?。?°左右），故cos≈1；
R——為制件包緊型芯處的半徑；
6導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和截面定位兩種類型。導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)模和定模的開(kāi)合模導(dǎo)向以及脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則：
導(dǎo)柱（導(dǎo)套）應(yīng)對(duì)稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離；導(dǎo)柱（導(dǎo)套）的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來(lái)選定，并應(yīng)保證有足夠的抗彎強(qiáng)度；導(dǎo)柱固定端的直徑和導(dǎo)套的外徑應(yīng)盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求；導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性；為了便于塑料制品脫模，導(dǎo)柱最好裝在定模板上，但有時(shí)也裝在動(dòng)模板上，這要根據(jù)具體情況而定。
6.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用
每套塑料模具都要設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，在模具工作時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以維持動(dòng)模和定模正確合模，合模后保持型腔的正確形狀。同時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以引導(dǎo)動(dòng)模按順序合模，防止型芯在合模過(guò)程中損壞；并能承受一定的側(cè)向力。
6.2導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
導(dǎo)柱導(dǎo)向是指導(dǎo)柱與導(dǎo)套采用間隙配合，使導(dǎo)套在導(dǎo)柱上滑動(dòng)，配合間隙一般采用H7/f6級(jí)配合，主要零件有導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
1.導(dǎo)柱
本設(shè)計(jì)中采用的是無(wú)儲(chǔ)油槽的導(dǎo)柱，其主要用于小型塑料模具中。具體結(jié)構(gòu)如圖6-1所示：
圖6.1導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)
2.導(dǎo)套
根據(jù)導(dǎo)柱的尺寸，選擇的導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖6.2所示：圖中在導(dǎo)套的后端導(dǎo)一圓角，目的是為了使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套。
圖6.2 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)
6.3導(dǎo)柱在模板上的布置
本設(shè)計(jì)中采用4個(gè)導(dǎo)柱，且采用完全對(duì)稱分布形式。具體分布情況如圖6.3所示：
圖6.3 導(dǎo)柱在模板上的布置
7冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
7.1冷卻水道的設(shè)計(jì)原則
1.冷卻水孔數(shù)量盡可能多，尺寸盡可能的大，這樣可使溫度分布均勻，其型腔表面溫度變化不大。
2.冷卻水孔至型腔表面距離盡量相等，當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同的距離。一般水孔邊離型腔的距離大于10mm，常為12～15mm.
3.澆口處要加強(qiáng)冷卻。
4.降低入水與出水的溫差，如果入水溫度和出水溫度差別太大時(shí)，使模具的溫度分布不均，如果制品冷卻速度不一樣，就容易造成制品變形。
5.水道的設(shè)置應(yīng)便于加工和清理，冷卻水道要易于機(jī)械加工，便于清理。一般孔徑設(shè)計(jì)為8～12mm。
7.2定模上冷卻水道的設(shè)計(jì)
由于模具的型腔開(kāi)在定模板上，故要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)定模板進(jìn)行冷卻水路的設(shè)計(jì)，具體的開(kāi)設(shè)位置如圖7.1所示：
圖7.1 定模板上冷卻水路的設(shè)計(jì)
7.3動(dòng)模上冷卻水道的設(shè)計(jì)
該模具所制塑件是埋在動(dòng)模固定板里的，并且為一模兩件，因此采用分四條冷卻水路對(duì)動(dòng)模板型環(huán)及型芯進(jìn)行冷卻，由于模具在設(shè)計(jì)時(shí)以考慮到日后冷卻的問(wèn)題故在寬度方面有足夠的空間在不穿過(guò)活動(dòng)部件的前提下，設(shè)置四條直通水道，其具體走向如7.2圖所示，水道與型腔的位置關(guān)系如7.3圖所示
圖7.2 動(dòng)模上冷卻水路的設(shè)計(jì)
圖7.3水道與型腔位置關(guān)系示意圖
8注塑模與注塑機(jī)的關(guān)系
注塑模需要安裝在注射機(jī)上才能進(jìn)行工作，兩者應(yīng)相互匹配，前面已經(jīng)初選了注射機(jī)，下面進(jìn)行其基本參數(shù)的校核。
8.1最大注塑量的校核
在設(shè)計(jì)模具時(shí)，為保證塑件的質(zhì)量，應(yīng)保證注射模內(nèi)所需注射量在注射機(jī)實(shí)際的最大注射量的范圍內(nèi)。
公式如下：
80%≥ V實(shí)/V公×100% (8.1)
式中 V實(shí)——塑件所需注塑量（g）。
V公——注塑機(jī)注塑量（g）。
計(jì)算得V公 =15.35cm3 ，V實(shí) =110cm3，那么經(jīng)代入公式計(jì)算可知15.35/110×100% = 13.9527.5%，小于80%，故符合要求。
8.2鎖模力的校核
注射成形時(shí)，高壓塑料熔體充滿型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生使模具沿分型面分開(kāi)的脹模力。為了防止模具分型面被脹模力頂開(kāi)，必須對(duì)模具施加足夠的鎖模力，否則在分型面處將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。因此模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使注射機(jī)的額定鎖模力大于脹模力。即
(8.2)
式中 ——注塑機(jī)的額定鎖模力（N）；
——塑件成型所需要的實(shí)際注射壓力（MPa）；
——注塑壓力到達(dá)型腔的壓力損失系數(shù)，一般取0.34~0.67；
——塑件及澆注系統(tǒng)等在分型面上的投影面積。
由前面的數(shù)據(jù)可知：=1000kN，=0.67，=100MPa，通過(guò)粗算=7590
所以 1000kN0.67×100×7590=508.53 kN 符合要求。
8.3最大注射壓力的校核
注射機(jī)的最大注射壓力必須大于成形塑件所需要的注射壓力。即
(8.3)
式中 ——注塑機(jī)的最大注射壓力（MPa）；
——塑件成型所需要的實(shí)際注射壓力（MPa）。
對(duì)于SZ-200/1000型號(hào)的注塑機(jī)，=150，=100，則滿足要求。
8.4注塑機(jī)安裝模具部分的尺寸校核
8.4.1定位環(huán)的尺寸
定位環(huán)是模體與注射機(jī)的定位裝置，它保證澆口套與注射機(jī)的噴嘴對(duì)中定位，定位環(huán)的外徑應(yīng)與注射機(jī)的定位孔間隙配合，其配合一般為，定位環(huán)厚度為8～10mm，即小于注射機(jī)定位孔的深度。如圖8.1所示：
、
圖8.1 定位環(huán)的尺寸
8.4.2模具厚度
模具的閉合厚度應(yīng)在注射機(jī)允許的最大模具厚度和最小模具厚度之間，即
(8-4)
初選注塑機(jī)模具的最大、最小厚度分別為：=150 mm，=350，模具閉合時(shí)的厚度為300，所以滿足要求。
8.4.3模具的外形尺寸
初選注射機(jī)的拉桿內(nèi)間距為315×315mm，本設(shè)計(jì)的模具長(zhǎng)度和寬度為300×220mm,所以滿足要求。
8.5最大開(kāi)模行程的校核
模具開(kāi)模取出塑件所需要的開(kāi)模距離必須小于注射機(jī)的最大開(kāi)模行程。注射機(jī)最大開(kāi)模行程的大小直接影響模具所能成形的塑料高度，太小時(shí)塑件無(wú)法從動(dòng)模、定模之間取出。因此模具設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行注射機(jī)開(kāi)模行程的校核，使其與模具的開(kāi)模距離相適應(yīng)。
對(duì)于單分型面模具所需要開(kāi)模行程按下式校核：
≥S=H1+H2 +（5～10）mm (8.5)
式中 —注射機(jī)的最大開(kāi)模行程（mm）；
S—模具所需開(kāi)模距離（mm）；
H1—型芯凸出動(dòng)模固定板的距離（mm）；
H2—塑件制品高度（mm）。
本設(shè)計(jì)中H為6mm,H為6mm,所以S為22mm,而為300mm。所以滿足要求。
9模具的經(jīng)濟(jì)性分析
隨著科學(xué)的發(fā)展，從科學(xué)總體中產(chǎn)生出許多科學(xué)分支，逐漸形成了他們特有的研究對(duì)象和內(nèi)容?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)是各門學(xué)科相互交叉，形成許多為社會(huì)所需要的邊緣學(xué)科。技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)就是由技術(shù)科學(xué)和經(jīng)濟(jì)科學(xué)相互交叉而形成和發(fā)展起來(lái)的一門新興的學(xué)科。
那么所謂經(jīng)濟(jì)性，就是以最小的耗費(fèi)取得最大的經(jīng)濟(jì)效果，也就是生產(chǎn)中的“最小最大”原則。在注塑模具生產(chǎn)中，保證質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量，完成產(chǎn)品數(shù)量、品種計(jì)劃、勞動(dòng)安全，環(huán)境保護(hù)的前提下，產(chǎn)品成本越低，說(shuō)明企業(yè)經(jīng)濟(jì)效果越大。
為了進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，首先研究產(chǎn)品成本所包含的內(nèi)容。模具的制造成本有：制造成本（費(fèi)用）、材料費(fèi)（原材料費(fèi)和外購(gòu)件費(fèi)）、加工費(fèi)（工人工資、設(shè)備折舊費(fèi)和車間經(jīng)費(fèi)）、模具費(fèi)。產(chǎn)品成本受產(chǎn)量的影響較大，在一定條件下，企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)量的增減，將會(huì)引成本中某些費(fèi)用的變化，其結(jié)果使得成本發(fā)生波動(dòng)。為此可將產(chǎn)品成本分為固定費(fèi)用和變動(dòng)兩部分。固定費(fèi)用是指在一定時(shí)期和一定產(chǎn)量范圍內(nèi)，它的總額不隨產(chǎn)量變動(dòng)而變動(dòng)，它是維持生產(chǎn)能力而基本不變的費(fèi)用。例如模具、設(shè)備折舊費(fèi)，加工費(fèi)中的固定工資部分和各種經(jīng)費(fèi)等。但是單位固定費(fèi)用，也就是分?jǐn)傇诿總€(gè)產(chǎn)品上固定費(fèi)用卻是可變的，即單位固定費(fèi)用與產(chǎn)量成反比變化。變動(dòng)費(fèi)用是指它的總額隨產(chǎn)量的增減而成比例增減，注塑件生產(chǎn)成本是由固定費(fèi)和可變費(fèi)這兩部分組成的，所以只要設(shè)法降低固定費(fèi)用和可變費(fèi)用，都能使生產(chǎn)成本降低，利潤(rùn)增加?？梢?jiàn)企業(yè)要提高經(jīng)濟(jì)效益，就要在降低成本上下功夫。降低產(chǎn)品成本，包括增產(chǎn)、節(jié)約兩個(gè)方面。增產(chǎn)可降低產(chǎn)品成本中的固定費(fèi)用，相對(duì)而地減少消耗，節(jié)約便能直接降低消耗，它們都是降低成本的重要途徑。
降低成本的主要措施有：一、小批量生產(chǎn)中的成本問(wèn)題：可以通過(guò)降低成本中的固定費(fèi)用來(lái)取得較好的經(jīng)濟(jì)效果，其中降低模具費(fèi)是降低成本的有效措施。除工件質(zhì)量要求嚴(yán)格，必須采用較高的正規(guī)模具外，一般情況下是采用工序口分散、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造快速，而價(jià)格低廉的簡(jiǎn)易模具，用焊接、機(jī)械加工用鈑金等方法制成。對(duì)外形尺寸小的工件，采用通用模、簡(jiǎn)單模，甚至鋼絲鉗、剪刀等工具生產(chǎn)；外形尺寸大的可采用剪床、電動(dòng)工具、火焰切割等方法。二、工藝合理化：工藝合理化是降低成本的有力手段，一
般在制定新產(chǎn)品工藝時(shí)進(jìn)行。當(dāng)產(chǎn)量發(fā)生變化，模具壽命短或因事故發(fā)生損壞時(shí)，由于更改產(chǎn)品設(shè)計(jì)而改變模具時(shí)，以及變形設(shè)備等生產(chǎn)條件變化時(shí)，要重新討論（研究）產(chǎn)品工藝。由于工藝合理化能降低模具費(fèi)、節(jié)約加工工時(shí)。降低材料費(fèi)等，所以必然降低零件總成本。
總之，工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)在整個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域里面，扮演的角色越來(lái)越重要。但是，研究技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系，需要一定的方法，所以對(duì)于我們當(dāng)代的理工科大學(xué)生，就應(yīng)該在應(yīng)用數(shù)學(xué)、系統(tǒng)工程和電子計(jì)算機(jī)等學(xué)科方向有所發(fā)展，這些都是技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)的形成和發(fā)展所必須的學(xué)科。
10典型零件的實(shí)體造型
在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中,模具工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)工業(yè),許多新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn),在很大程度上依賴于模具制造技術(shù),特別是在汽車、輕工、電子和航天等行業(yè)中尤顯重要。模具制造能力的強(qiáng)弱和模具制造水平的高低,已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一,直接影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)中許多部門的發(fā)展。模具CAD/CAM是在模具CAD和模具CAM分別發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,它是計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具生產(chǎn)中綜合應(yīng)用的一個(gè)新的飛躍。CAD/CAM技術(shù)的迅猛發(fā)展,軟件、硬件水平的進(jìn)一步完善,為模具工業(yè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持,為企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)水平的發(fā)展帶來(lái)了質(zhì)的飛躍,已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)信息化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的最優(yōu)選擇。
本專題就是對(duì)此次設(shè)計(jì)的動(dòng)模板進(jìn)行實(shí)體造型，所使用的軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司所開(kāi)發(fā)的Pro/Engineer軟件。
10.1使用SolidWorks對(duì)零件進(jìn)行實(shí)體造型
使用SolidWorks進(jìn)行實(shí)體造型的步驟大體只有三步，即：
1． 選擇基準(zhǔn)平面。
2． 選定基準(zhǔn)平面后，選擇草繪選項(xiàng)，進(jìn)入草繪界面后將所要生成實(shí)體的按尺寸進(jìn)行繪制。
3． 完成草繪之后點(diǎn)擊草繪工具欄下放的對(duì)號(hào)退出草繪界面，點(diǎn)擊拉伸選項(xiàng)，在界面，確定所要拉伸的方向、高度后選擇左下角去除材料指令點(diǎn)擊完成。
通過(guò)以上三步便可以將平面圖形拉伸成為實(shí)體模型。
下面便概括的介紹下生成本次設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的模具的典型零件——型腔墊板（圖10.1）的實(shí)體生成過(guò)程。
圖10.1 型腔墊板實(shí)體圖
第一步：生成工件毛坯
本步所選擇的基準(zhǔn)平面為TOP平面，選擇完基準(zhǔn)平面之后單擊“草繪”進(jìn)入草繪界面，繪制一長(zhǎng)300，寬204的矩形，如圖10.2所示，退出草繪界面，單擊“拉伸”選項(xiàng)，拉伸方向選擇上方向，拉伸高度為30，單擊“完成”。所生成的毛坯實(shí)體如圖10.3所示：
圖10.2
圖10.3
第二步：生成模板凹槽
本步所選的基準(zhǔn)平面為毛坯的上表面，進(jìn)入草繪界面后，繪制出如圖10.4所示的形狀的密封曲線，退出草繪界面單擊“拉伸切除”選項(xiàng)，拉伸方向向下，深度度為30點(diǎn)擊完成第二次拉伸深度為5，然后生成如圖10.5所示實(shí)體。
圖10.4
圖10.5
第三步：生成動(dòng)模板上的所有通孔
本步所選基準(zhǔn)平面為毛坯的下表面，進(jìn)入草繪界面后繪制出所有通孔的大小及其位置如圖10.6所示，退出草繪界面單擊“拉伸切除”選項(xiàng)，拉伸方向?yàn)樯戏较?，拉伸高度?0，第二次拉伸深度為5，單擊完成后生成圖10.7所示實(shí)體。
圖10.6
圖10.7
第四步：加工冷卻水道
本步以毛坯的前表面為基準(zhǔn)平面，如草繪界面后按實(shí)際位置繪制四個(gè)直徑為Φ10的圓（如圖10-8），退出草繪界面后單擊“拉伸切除”選項(xiàng)，拉伸方向?yàn)橄蚝罄?，深度為完全貫穿，點(diǎn)擊完成生成圖10-9所示實(shí)體。
圖10.8
圖10.9
以上便是生成動(dòng)模板實(shí)體中較為重要的步驟，生成其它特征時(shí)與以上步驟基本雷同。
11注射/預(yù)塑插裝式控制回路的PLC設(shè)計(jì)
如圖11.1所示，為HTF1000X型注塑機(jī)的注塑/預(yù)塑插裝式控制回路。三位四通電磁換向閥V1和疊加單向閥V2控制整移油缸的前進(jìn)/后退；插裝閥V3、V4、V5、V6三位四通電磁換向閥V7、二位四通電磁換向閥V8、V9控制注射/倒退；插裝閥V13和二位四通電磁換向閥V14控制預(yù)塑；比例壓力閥V11和二位四通電磁換向閥V12控制背壓；V10為單向閥；B1、B2分別為系統(tǒng)壓力表和背壓壓力表；P—壓力油；T—回油；Y—泄油。
當(dāng)電磁鐵D1、D2無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，由于V1采用“O”型機(jī)能，油口P、T、A、B封閉，故此時(shí)射臺(tái)保持原位。
圖11.1注射/預(yù)塑插裝式控制回路圖
當(dāng)D1得電信號(hào)時(shí)，壓力油經(jīng)V1、V2入整移油缸桿腔，另腔油經(jīng)V2至回油T，推動(dòng)活塞實(shí)現(xiàn)射臺(tái)前進(jìn)動(dòng)作。
當(dāng)D2得電信號(hào)時(shí)，壓力油經(jīng)V1、V2入整移油缸的無(wú)桿腔，另腔油經(jīng)V2至回油T，推動(dòng)活塞實(shí)現(xiàn)射臺(tái)后退前進(jìn)動(dòng)作。
當(dāng)電磁鐵D3、D4、D5無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，V7、V8處中位，先導(dǎo)控制油經(jīng)V10后分別流向V7和V8，再入插裝閥V3、V4、V5的控制腔，使V3、V4、V5關(guān)閉，螺桿保持原位。
當(dāng)D3、D5得電信號(hào)時(shí)，先導(dǎo)控制油經(jīng)V10后分別流向V7、V8，最終進(jìn)入V4、V6的控制腔，使V4、V6關(guān)閉；同時(shí)，先導(dǎo)回油和V3、V5的控制腔連通，使其打開(kāi)，壓力油P經(jīng)V5流入注射油腔的桿腔，另腔油經(jīng)V3至回油T，推動(dòng)活塞實(shí)現(xiàn)注射動(dòng)作。
當(dāng)電磁鐵D9無(wú)電信號(hào)輸入時(shí)，壓力油P經(jīng)V14進(jìn)入V13的控制腔，式其關(guān)閉，故此時(shí)油馬達(dá)不能旋轉(zhuǎn)，無(wú)預(yù)塑動(dòng)作。
當(dāng)D3、D9得電信號(hào)時(shí)，先導(dǎo)回油和V14的控制腔連通，使其打開(kāi)，壓力油P經(jīng)V13流入預(yù)塑馬達(dá)的壓力油腔，回油腔排出的油直接至回油T，使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)
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