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誠 信 聲 明
本人聲明：
1、本人所呈交的畢業(yè)設計（論文）是在老師指導下進行的研究工作及取得的研究成果；
2、據(jù)查證，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，畢業(yè)設計（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機構的學位而使用過的材料；
3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設計（論文）中的所有內(nèi)容均真實、可信。
作者簽名： 日期： 年 月 日
第1章 緒 論 1
1.1 引言 1
1.2 課題研發(fā)背景及意義 3
1.3 玩具四驅車底座注塑模設計基本設計思路 4
第2章 工藝分析 6
2.1產(chǎn)品三維造型 6
2.2塑件使用材料的分析 7
2.3塑件結構工藝性分析 8
第3章 模具設計 9
3.1概述 9
3.2確定型腔數(shù)目 9
3.3 注射機型號確定 9
3.4注射機及型腔數(shù)目的校核 10
3.5澆口設計 12
3.6冷料井的設計 14
3.7分型面的設計 14
3.8側向抽芯機構的設計 15
第四章 和模導向機構設計 16
4.1機構的作用 16
4.1.1 導向機構的作用 16
4.1.2定位機構的作用 16
4.2導向機構的總體設計 16
4.3導柱的設計 16
4.4導套的設計 17
4.5導柱與導套的配合形式 17
4.6脫模阻力的計算 17
第五章模架的確定和標準件的選用 16
5.1模架的選用 17
5.2凹模部分的結構設計 17
5.2.1形式………………………………………………………………………… 20
5.2.2尺寸的計算…………………………………………………………………..20
5.3凸模部分的結構設計………………………………………………………………..22
結束語 26
參 考 文 獻 27
致 謝 29
附錄…………………………………………………………………………………………..30
31
第1章 緒 論
1.1 引言
模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產(chǎn)業(yè)，是技術成果轉化的基礎，同時本身又是高新技術產(chǎn)業(yè)的重要領域，所以模具生產(chǎn)技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”;德國則認為是所有工業(yè)中的“關鍵工業(yè)” ;日本模具協(xié)會也認為“模具是促進社會繁榮富裕的動力” ，同時也是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進入富裕社會的原動力” 。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達到13000億日元，遠遠超過日本機床總產(chǎn)值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至己超過了新興的電子工業(yè)。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。
改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。早在1989年3月中國政府頒布的《關于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。近年來，我國模具工業(yè)每年都以15％的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近2萬家，從業(yè)人員約50萬人，“九五”期間的年增長率為13%. 2000年總產(chǎn)值為270億元，占世界總量的5%。但從總體上看，自產(chǎn)自用占主導地位，商品化模具僅為1/3左右，國內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應求，特別是精密、大型、復雜、長壽命模具，仍主要依賴進口。目前，就整個模具市場來看，進口模具約占市場總量的20%左右，其中，中高檔模具進口比例達40%以上。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點放在精密、大型、復雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成績，模具進口逐漸下降，模具技術和水平也有長足的進步。近年來，模具行業(yè)結構調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型精密、復雜、長壽命等中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量增加較快，其能力提高顯著；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速，尤其是“三資”企業(yè)目前已成為行業(yè)的主力軍；股份制改造步伐加快，等等。從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，這2個省的模具產(chǎn)值已占全國總量的六成以上。江蘇、上海、山東、安徽等地目前發(fā)展態(tài)勢也很好。
隨著世界五金、電子、儀表、電器和機械塑料工業(yè)高速發(fā)展,我國塑料工業(yè)異軍突起，而塑料工業(yè)的高速發(fā)展又對塑料模具工業(yè)的發(fā)展起到了推動作用同時也對它提出了越來越高的要求。塑料模具就是利用特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝基礎裝備。用塑料模具生產(chǎn)的主要優(yōu)點是制造簡便、材料利用高、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。塑料模具的現(xiàn)代設計與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關系。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料模具工業(yè)也隨之迅速發(fā)展。目前我國塑料模具約占模具工業(yè)總產(chǎn)值30％～35％。國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大，因為注塑成型可以對形狀復雜的塑料產(chǎn)品實現(xiàn)一次成型，是一種高效率、大批量的生產(chǎn)方式。僅汽車行業(yè)就需要各種塑料制品36萬噸其中80％以上的產(chǎn)品通過注塑生產(chǎn)。電子電器如電冰箱、洗衣機和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過1000萬臺；彩電的年產(chǎn)量已超過3000萬臺。到 2010年，在建筑與建材行業(yè)方面，塑料門窗的普及率為30％，塑料管的普及率將達到5O％，這些都會大大增加對塑料模具的需求量。
注塑模具的優(yōu)劣直接影響注塑成型的質(zhì)量。注塑模具行業(yè)，欲要加工出高精度、高質(zhì)量、復雜型面的注塑模具必須借助先進的計算機輔助設計和制造軟件、編制合理的加工工藝規(guī)程、選擇合適的加工設備和刀具、設定最佳切削用量，這是保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度的有效途徑。為了能夠為注塑加工商生產(chǎn)出可節(jié)約投資成本和時間成本，以及提高注塑生產(chǎn)效率的模具，模具制造商們不斷使用新材料和新技術，而這些新材料和新技術則在一定程度上代表了注塑模具制造的新趨勢。有一種新材料能夠降低注射模具制造商的投資成本和時間成本。這種新合金名為鈷鉻MP1，專為在快速成型 (RP)設備上采用金屬激光直接燒結 (DMLS)工藝而開發(fā)。該種鈷鉻合金被證明具有高強度、耐高溫性能和抗腐蝕性能。該合金的洛式硬度在30～40之間，能夠生產(chǎn)小型復雜的模具產(chǎn)品，而這些產(chǎn)品目前通常需要采用電火花加工或者機加工方法來制造。 使用潛入式澆口嵌件消除可見的澆口痕跡這種潛入式澆口嵌件來自干德國的 i-mold公司，其注射點被設計在制品的末端 ，而流道從前端開放從而使?jié)部诒砻娑ㄎ辉谥破飞喜伙@眼的地方。例如，在制品外沿肋筋底部的側澆口，人們是不能看到明顯的澆口痕跡的。少用拋光，多用涂層。美國Bales模具服務公司是一家為注射模具提供拋光和電鍍服務的公司。出于為客戶降低成本的考慮，該公司現(xiàn)在已很少 采用特級EDM拋光技術，取而代之的是采用電鍍技術在模具表面形成涂層。眾所周知，填料會縮短注塑模具的壽命。隨著注射成型中填料的用量越來越大，填料對模具造成的腐蝕和磨損的問題日益突顯。而為模具增加鍍層，如Nicklon(一種鎳一PTFE鍍層)和 Nibore(鎳硼氮化物)則能起到很好的保護作用。同時與價格昂貴的塑料潤滑添加劑相比，這些鍍層又非常便宜。 在現(xiàn)代模具生產(chǎn)中，對塑件的美觀度及功能要求的越來越高，塑件內(nèi)部結構設計也越來越復雜，模具的外形設計也日趨復雜，自由曲面所占比例不斷增加 ，相應的模具結構也設計得越來越復雜。這些都對模具加工技術提出了更高要求，不僅應保證高的制造精度和表面質(zhì)量，而且要追求加工表面的美觀。隨著對高速加工技術研究的不斷深入，尤其在加工機床 、數(shù)控系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、CAD／CAM軟件等相關技術推動下，高速加工技術已越來越多地應用于模具型腔的加工與制造中。數(shù)控高速切削加工作為模具制造中最為重要的一項先進制造技術，是集高效、優(yōu)質(zhì)、低耗于一身的先進制造技術。高速加工技術對模具加工工藝產(chǎn)生了巨大影響 ，改變了傳統(tǒng)模具加工采用的 “退火一銑削加工一熱處理一磨削”或“電火花加 工一手工打磨 、拋光”等復雜冗 長的工藝流程，甚至可用高速切削加工替代原來的全部工序。同時還可以利用三坐標測量儀，結合三位軟件，快速造型縮短模具設計周期。
1.2 課題研發(fā)背景及意義
隨著世界五金、電子、儀表、電器和機械塑料工業(yè)高速發(fā)展,我國塑料工業(yè)異軍突起，而塑料工業(yè)的高速發(fā)展又對塑料模具工業(yè)的發(fā)展起到了推動作用同時也對它提出了越來越高的要求。塑料模具就是利用特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝基礎裝備。用塑料模具生產(chǎn)的主要優(yōu)點是制造簡便、材料利用高、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。塑料模具的現(xiàn)代設計與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關系。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料模具工業(yè)也隨之迅速發(fā)展。目前我國塑料模具約占模具工業(yè)總產(chǎn)值30％～35％。國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大，因為注塑成型可以對形狀復雜的塑料產(chǎn)品實現(xiàn)一次成型，是一種高效率、大批量的生產(chǎn)方式。僅汽車行業(yè)就需要各種塑料制品36萬噸其中80％以上的產(chǎn)品通過注塑生產(chǎn)。電子電器如電冰箱、洗衣機和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過1000萬臺；彩電的年產(chǎn)量已超過3000萬臺。到 2010年，在建筑與建材行業(yè)方面，塑料門窗的普及率為30％，塑料管的普及率將達到5O％，這些都會大大增加對塑料模具的需求量。 注塑模具的優(yōu)劣直接影響注塑成型的質(zhì)量。注塑模具行業(yè)，欲要加工出高精度、高質(zhì)量、復雜型面的注塑模具必須借助先進的計算機輔助設計和制造軟件、編制合理的加工工藝規(guī)程、選擇合適的加工設備和刀具、設定最佳切削用量，這是保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度的有效途徑。為了能夠為注塑加工商生產(chǎn)出可節(jié)約投資成本和時間成本，以及提高注塑生產(chǎn)效率的模具，模具制造商們不斷使用新材料和新技術，而這些新材料和新技術則在一定程度上代表了注塑模具制造的新趨勢。因而，玩具四驅車底座成型技術的研究與開發(fā)具有相當重要的理論意義和實用價值。以此作為一個突破口，帶動和促進相關塑件產(chǎn)品外觀零件注塑成形技術的發(fā)展和技術創(chuàng)新，將會產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟價值。
1.3 玩具四驅車底座注塑模設計基本設計思路
該制件的的結構復雜，材料為ABS，制件的最大尺寸如下圖所示。在選擇分型面的時候要特別注意。零件側編的孔采用側向抽芯成型。模具采用側向抽芯時結構會比較復雜，各個機構制件不可以發(fā)生干涉。
初步確定模具步驟為：塑件的工藝分析、確定型腔數(shù)目、注射機的選擇、澆注系統(tǒng)的設計、確定主要零件結構、選擇模架、成型零件的設計、側向抽芯機構的設計、導向機構的設計、冷卻系統(tǒng)的設計、模具排氣槽的設計、校核。通過UG對零件進行三維造型，并使用UG中的模具設計模塊進行型芯型腔的分模，便于模具整體的設計和零件圖的繪制。
圖1.1零件三維造型圖
第2章 工藝分析
2.1產(chǎn)品三維造型
圖2.1零件三維圖 圖2.2零件三維圖
2.2塑件使用材料的分析
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS樹脂微黃色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動性。因此ABS樹脂具有突出的力學性能和良好的綜合性能。同時具有吸濕性強，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，塑件盡可能偏大的脫模斜度。ABS為無定形聚合物，無明顯熔點，熔融流動溫度不太高，隨所含三種單體比例不同，在160~190℃范圍即具有充分的流動性，且熱穩(wěn)定性較好，在約高于285℃時才出現(xiàn)分解現(xiàn)象，因此加工溫度范圍較寬。ABS熔體具有明顯的非牛頓性，提高成型壓力可以使熔體粘度明顯減小，粘度隨溫度升高也會明顯下降。ABS吸濕性稍大于聚苯乙烯，吸水率約在0.2%~0.45%之間，但由于熔體粘度不太高，故對于要求不高的制品，可以不經(jīng)干燥，但干燥可使制品具有更好的表面光澤并可改善內(nèi)在質(zhì)量。在80~90℃下干燥2~3h,可以滿足各種成型要求。ABS具有較小的成型收縮率，收縮率變化最大范圍約為0.3%~0.8%，在多數(shù)情況下，其變化小于該范圍。注塑是ABS塑料最重要的成型方法，可以采用柱塞式注塑機，但更長采用螺桿式注塑機，后者更適于形狀復雜制品、大型制品成型。
使用性能：
①綜合性能良好，沖擊韌度、力學強度較高，且要低溫下也不迅速下降。
②耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化學性和電氣性能良好。
③水、無機鹽、堿、酸對ABS幾乎無影響。
④尺寸穩(wěn)定，易于成型和機械加工，與372有機玻璃的熔接性良好，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色，且可作雙色成型塑件，且表面可鍍鉻。
成型性能：
①無定型塑料，其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異，應按品種確定成型方法及成型條件。
②吸濕性強，含水量應小于0.3％，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥。
③流動性中等，溢邊料0.04mm左右（流動性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。
④比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高）。料溫對物性影響較大、料溫過高易分解（分解溫度為250 °C左右比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高的塑件，模溫宜取 50——60 °C，要求光澤及耐熱型料宜取 60——80 °C。注射壓力應比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑機時料溫為 180——230 °C，注射壓力為 100——140 MPa，螺桿式注塑機則取 160——220 °C，70——100 MPa為宜。
⑤易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應注意盡量減小澆注系統(tǒng)對斜流的阻力，模具設計時要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口位置、形式。摧出力過大或機械加工時塑件表面呈“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失）。
⑥ABS在升溫時粘度增高，塑料上的脫模斜度宜稍大，宜取1 °以上。
⑦在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。
ABS主要技術指標：
ABS樹脂保持了苯乙烯的優(yōu)良電性能和易加工成型性，又增加了彈性、強度（、耐熱和耐腐蝕性，且表面硬度高、耐化學性好，同時通過改變上述三種組分的比例，可改變ABS的各種性能，故ABS工程塑 料具有廣泛用途，主要用于機械、電氣、紡織、汽車和造船等工業(yè)。 允許使用溫度范圍 -40℃到80℃。
表2.1 ABS熱物理性能
密度(g/ cm3)
1.02—1．05
比熱容(J·kg-1K-1)
1255—1674
導熱系數(shù)
(W·m-1·K-1×10-2)
13.8—31.2
線膨脹系數(shù)
(10-5K-1)
5.8—8.6
滯流溫度(°C)
130
表2.2 ABS力學性能
屈服強度（MPa）
50
抗拉強度(MPa)
38
斷裂伸長率(﹪)
35
拉伸彈性模量(GPa)
1.8
抗彎強度(MPa)
80
彎曲彈性模量(GPa)
1.4
抗壓強度(MPa)
53
抗剪強度(MPa)
24
沖擊韌度
(簡支梁式)
無缺口
261
布氏硬度
9.7R121
缺 口
11
表2.3 ABS電氣性能
表面電阻率（Ω）
1.2×1013
體積電阻率（Ω·m）
6.9×1014
擊穿電壓（KV/mm）
\
介電常數(shù)（106Hz）
3.04
介電損耗角正切（106Hz）
0.007
耐電弧性(s)
50—85
四、ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施：
主要缺陷：缺料、氣孔、飛邊、出現(xiàn)熔接痕、塑件耐熱性不高（連續(xù)工作溫度為70°C左右熱變形溫度約為93°C）、耐氣候性差（在紫外線作用下易變硬變脆）。
消除措施：加大主流道、分流道、澆口、加大噴嘴、增大注射壓力、提高模具預熱溫度。
2.3塑件結構工藝性分析
圖2.3零件側邊
該塑件的尺寸并不大，但是結構非常復雜。側邊的孔需要采用側向抽芯成型。同時
零件作為玩具四驅車上的主要結構件需要具有一定的抗沖擊性并且要保證一定的精度，并且考慮設計出來的零件其加工制造的可行性。
材料最終選定為ABS,其綜合性能優(yōu)異，具有較高的力學性能，流動性好，易于成型；成型收縮率小，理論計算收縮率為0．5％ ；溢料值為0．04 mm；比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短。制件尺寸穩(wěn)定，表面光亮
圖2.4零件工程圖
第3章 模具設計
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3.1概述
在對玩具四驅車底座零件工藝性分析的基礎上，通過經(jīng)驗設計與數(shù)值模擬相結合的方法，最終確定了零件成形的最佳工藝方案。再根據(jù)該工藝方案，確定成形最終零件形狀，因此，成形模具的設計是本課題的一個比較關鍵的問題
3.2確定型腔數(shù)量
一般來說，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結構；對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。型腔的數(shù)目可根據(jù)模型的大小情況而定。型腔數(shù)量與注射機的塑化率、最大注射量及鎖模力等參數(shù)有關，此外，還受塑件的精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因數(shù)影響?？紤]到四驅車底座結構復雜，需要側向抽芯機構和大量的推桿，采用一模一腔結構。
3.3注塑機型號的確定
除了模具的結構、類型和一些基本參數(shù)和尺寸外，模具的型腔數(shù)、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面積、成型時需要的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開模行程等都與注射機的有關性能參數(shù)密節(jié)相關，如果兩者不相匹配，則模具無法使用，為此，必須對兩者之間有關數(shù)據(jù)進行較核，并通過較核來設計模具與選擇注射機型號。
①有關塑件的計算
體積 = 13.9420934 （cm3）
曲面面積 = 8.7216837 （cm2）
密度 = 1.05 (g/ cm3）
質(zhì)量 = 4.1391980 (g)
②注射機型號的確定
根據(jù)塑件的體積初步選定用XS-Z-60（臥式）型注塑機。
SZ-60/40（臥式）型注塑機的主要技術規(guī)格如下表：
表 3.1 注塑機的主要參數(shù)
理論注射容積(cm3）
60
螺桿直徑(mm)
30
注射壓力(MPa)
180
注射速率(g/s)
70
塑化能力(g/s)
35
螺桿轉速(r/min)
0—200
鎖模力(kN)
400
拉桿有較距離(mm)
220×300
移模行程(mm)
250
模具最大厚度(mm)
250
模具最小厚度(mm)
150
鎖模形式
雙曲肘
模具定位孔直徑(mm)
￠80
噴嘴球半徑(mm)
SR10
噴嘴口孔徑(mm)
￠3
模板尺寸(mm)
200×315
圖2.4所選注射機噴嘴及模板參數(shù)
3.4注射機及型腔數(shù)量的校核
①、注射量的校核
注射機一個注射周期內(nèi)所需注射量的塑料熔體的總量必須在注射機額定注射量的80%以內(nèi)。
在一個注射成形周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量或質(zhì)量，應為制件和澆注系統(tǒng)兩部份容量或質(zhì)量之和，即
V = nVz + Vj
或 M = nmz + mj
式中 V（m）——一個成形周期內(nèi)所需射入的塑料容積或質(zhì)量(cm3或g）；
n ——型腔數(shù)目
Vz（mz）——單個塑件的容量或質(zhì)量(cm3或g）。
Vj（mj）——澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需塑料的容量或質(zhì)量(cm3或g）。
故應使
nVz + Vj ≤ 0.8Vg
或 nmz + mj ≤ 0.8mg
式中
Vg（mg）——注射機額定注射量(cm3或g）。
根據(jù)容積計算
nVz + Vj = 26.5672 ≤0.8Vg
可見注射機的注射量符合要求
②、塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核
注射成型時，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。如果這一數(shù)值超過了注射機允許使用的最大成型面積，則成型過程中將會出現(xiàn)溢漏現(xiàn)象。因此，設計注射模時必須滿足下面關系：
nA1 + A2 ﹤ A
式中 A——注射機允許使用的最大成型面積(mm2）
其他符號意義同前。
注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢漏現(xiàn)象，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力，即：
(nA1 + A2)p ﹤ F
式中符號意義同前。
所以需要
2×40×95+9×80=83200﹤A
查得ABS的平均成型壓力為30（cm2/MPa）
（2×4×9.5+0.9×8）×30=83.2×30=2.5﹤F
符合要求
③、最大注射壓力校核
注射機的額定注射壓力即為它的最高壓力pmax,應該大于注射機成型時所調(diào)用的注射壓力，即：
pmax﹥Kp0
很明顯，上式成立，符合要求。
④、模具與注射機安裝部份的校核
噴嘴尺寸 注射機頭為球面，其球面半徑與相應接觸的模具主流道始端凹下的球面半徑相適應。
模具厚度 模具厚度H（又稱閉合高度）必須滿足：
Hmin﹤H﹤Hmax
式中 Hmin——注射機允許的最小厚度，即動、定模板之間的最小開距；
Hmax——注射機允許的最大模厚。
注射機允許厚度
150﹤H﹤250
符合要求。
⑤、開模行程校核
開模行程s（合模行程）指模具開合過程中動模固定板的移動距離。注射機的最大開模行程與模具厚度無關，對于單分型面注射模：
Smax ≥ s = H1 + H2 + 5—10mm
式中 H1——摧出距離（脫模距離）（mm）；
H2——包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（mm）。
開模距離取 H1 = 20
包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度取 H2 = 40
余量取 8
則有：
Smax ≥ s = 20+20+28 =68
符合要求。
3.5澆口的設計
澆口是連接分流道與型腔之間的一段細流道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件質(zhì)量影響很大。
澆口的主要作用是：
① 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結，防止其倒流；
② 易于切除澆口凝料；
③ 對于多型腔的模具，用以平衡進料；
澆口的面積通常為分流道面積的 0.03 ～ 0.09。澆口的截面有矩形和圓形兩種。澆口長度約為 0.5 ～ 2 mm左右。澆口的尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗公式確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。
① 澆口的形式及特點
綜合點澆口呼側澆口兩種澆口形式的優(yōu)缺點，采用點澆口。這種澆口形式主要有以下優(yōu)點：一是塑件表面無澆口痕跡，并且外表面無明顯的熔接痕，所以外觀質(zhì)量較好。二是澆口的位置和數(shù)量可視塑件的質(zhì)量而增加、減少或改變澆口的位置、模具修改也比較方便。三是在塑件頂出的同時，澆口剪斷并脫落，可節(jié)省去毛刺工序，并有得于機床自動化。
② 澆口尺寸的確定
澆口結構尺寸可由經(jīng)驗公式，并由《塑料模具技術手冊》之《輕工模具手冊之一》中圖3-31 查得，澆口深度 h = 0.5 ～ 2.0
h = n t = 0.8 取 h = 1 （mm）
式中 h——澆口深度（mm）;
n——塑料系數(shù)，由塑料性質(zhì)決定；
t——塑件壁厚（mm）.
③ 澆口位置的選擇
澆口位置的選擇對塑件質(zhì)量的影響極大。選擇澆口位置時應遵循如下原則：
① 避免塑件上產(chǎn)生缺陷；
② 澆口應開設在塑件截面最厚處；
③ 有利于塑料熔體的流動；
④ 的利于型腔的排氣；
⑤ 考慮塑件受力情況；
⑥ 增加熔接痕牢度；
⑦ 流動定向方位對塑件性能的影響；
⑧ 澆口位置和數(shù)目對塑件變形的影響；
⑨ 校核流動比；
⑩ 防止型芯或嵌件擠壓位移或變形。
此外，在選擇澆口位置和形式時，還應考慮到澆口容易切除，痕跡不明顯，不影響塑件外觀質(zhì)量，流動凝料少等因素。
圖3.1澆口套
3.6冷料井的設計
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型性能不佳，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井（冷料穴）。
圖3.2冷料井
3.7分型面的設計
分型面是決定模具結構形式的重要因素，它與模具的整體結構和模具的制造藝有密切關系，并且直接影響著塑料熔體的流動特性及塑料的脫模。
分型面的形式
為了拉斷和拉出冷料，取出塑件，設計兩個分型面。
分型面的設計原則
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的結構工藝性及精度、形狀以及摧出方法、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應綜合分析。
選擇分型面時一般應遵循以下幾項基本原則：
① 分型面應選在塑件外形最大輪廓處
② 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模
③ 保證塑件的精度
④ 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求
⑤ 便于模具制造加工
⑥ 注意對在型面積的影響
⑦ 對排氣效果
⑧ 對側抽芯的影響
在實際設計中，不可能全部滿足上述原則，一般應抓住主要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。
分型面的確定
根據(jù)以上原則，可確定該模具的分型面如下圖：
圖3.3模具分型面
3.8側向抽芯機構的設計
側型芯具體尺寸的確定
1、 側抽芯的基本尺寸 根據(jù)模具的整體結構尺寸和抽芯機構抽芯距及抽芯力的計算，可確定抽芯機構型芯部分側型芯的具體尺寸如下圖：
2、 側抽芯的導滑形式 采用圓形導滑孔，側抽芯與導滑孔之間是間隙配合，配合精度可選H8/f7或H8/f8，導滑孔硬度應達到HRC52～56。
3、為了開之前，側抽芯機構能夠順利地實現(xiàn)抽芯動作，需在型芯固定板上裝4個對稱布置的彈簧頂銷。
（1）頂銷為圓頭銷：材料35鋼、熱處理43～48HRC
（2）彈簧的規(guī)格及尺寸：
圓柱螺旋壓縮彈簧：材料65Mn、型號為1.612247Ⅲ類
此彈簧受變負荷作用，次數(shù)在106次以上，最大工作負荷為103.55N。
3、 該模具在開模時同由于彈簧頂銷差距的作用，使得開模過程是先實現(xiàn)側抽芯動作后再開模，因此不會造成塑件縱向開模時損壞的情況。
第四章 合模導向機構的設計
注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。錐面導向機構用于動、定模之間的精密對中定位。
4.1 機構的作用
4.1.1導向機構的作用
① 定位作用；
② 導向作用；
③ 承載作用；
④ 保持運動平穩(wěn)作用。
4.1.2定位機構的作用
對于薄壁、精密塑件注射模，大型、深型腔注射模和生產(chǎn)批量大的注射模，僅用導柱導向機構是不完善的，還必須在動、定模之間增設錐面定位機構，有保持精密定位和同軸度的要求。
當采用標準模架時，因模架本身帶有導向裝置，一般情況下，設計人員只要按模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導向定位裝置，則須由設計人員根據(jù)模具結構進行具體設計。
此模具為小型模具，對精度要求也不是很高，所以不需要用定位機構，可直接由導向機構定位。
4.2導向結構的總體設計
（1）導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止導柱和導套壓入后變形；
（2）該模具采用4根導柱，其布置為等直徑導柱不對稱布置；
（3）該模具導柱安裝在動模固定板上，導套安裝在定模固定板上；
（4）為了保證分型面很好的接觸，導柱和導套在分型面處應制有承屑板，即可削去一個面或在導套的孔口倒角；
（5）各導柱、導套及導向孔的軸線應保證平行；
（6）在合模時，應保證導向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導致模具損壞；
（7）當動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。
4.3導柱的設計
（1）該模具采用帶頭導柱，且不加油槽；
（2）導柱的長度必須比凸模端面高度高出6～8mm；
（3）為使導柱能順利地進入導向孔，導柱的端部常做成圓錐形或球形的先導部分；
（4）導柱的直徑應根據(jù)模具尺寸來確定，應保證具有足夠的抗彎強度（該導柱直徑由標準模架知為?20；
（5）導柱的安裝形式，導柱固定部分與模板按H7/m6配合。導柱滑動部分按H7/f7或H8/f7的間隙配合；
（6）導柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4μm；
（7）導柱應具有堅硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經(jīng)淬火處理，硬度為55HRC以上或45#鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火，硬度55HRC以上。
4.4導套的設計
（1）結構形式：采用帶頭導套（Ⅰ型），導套的固定孔與導柱的固定孔可以同時鉆，再分別擴孔，以保證其配合精度；
（2）導套的端面應倒圓角，導柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣；
（3）導套孔的滑動部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為Ra0.4μm。導套外徑按H7/m6或H7/k6配合鑲入模板；
4.5導柱與導套的配合形式
導柱與導套的配用形式要根據(jù)模具的結構及生產(chǎn)要求而定，該模具采用的配合形式如下圖所示：
圖4.1導柱導套
4.6脫模阻力計算
塑件壁厚與其內(nèi)孔直徑之比小于1/20，為薄壁殼體形塑件，且塑件斷面為矩環(huán)形，故所需脫模力的計算公式如下：
式中 E——塑料的拉伸模量（MPa）（可由表查得ABS的拉伸模量為 1.91 ～ 1.98）；
——塑料成型平均收縮率(%)(可由表查得ABS成型平均收縮率為0.4 ～ 0.7)；
t——塑件的平均壁厚（mm）；
L——塑件包容型芯的長度（mm）；
——塑料的泊松比（可由表查得ABS的泊松比為0.38）；
￠——脫模斜度（該模具脫模斜度選定為 2°）；
f——塑料與鋼材之間的磨擦系數(shù)（可查得ABS與鋼材的磨擦系數(shù)為0.20 ～ 0.25）；
r——型芯大小端平均半徑（mm）；
B——塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積(cm2)，當塑件底部上有孔時，10B項應視為零；
K1——由f和￠決定的無因次數(shù)，可由下式計算：
≈1
也可根據(jù)塑料與鋼材的磨擦系數(shù)和脫模斜度由表查得 K1=1.0070。
代入計算，得
= 3.64 kN
第五章 模架的確定和標準件的選用
5.1模架的選用
在學校作設計時，模架部分要自行設計；在生產(chǎn)現(xiàn)場設計中，盡可能選用標準模架，確定出標準模架的形式，規(guī)格及標準代號。
模架尺寸確定之后，對模具有關零件要進行必要的強度或剛度計算，以校核所選模架是否適當，尤其時對大型模具，這一點尤為重要。
標準件包括通用標準件及模具專用標準件兩大類。通用標準件如緊固件等。模具專用標準件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機構及精密定位用標準組件等。
由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再結合標準模架，可選用標準A4模架
圖5.1標準模架
模架上要有統(tǒng)一的基準，所有零件的基準應從這個基準推出，并在模具上打出相應的基準標記。一般定模座板與定模固定板要用銷釘定位；動、定模固定板之間通過導向零件定位；脫出固定板通過導向零件與動模或定模固定板定位；模具通過澆注套定位圈與注射機的中心定位孔定位；動模墊板與動模固定板不需要銷釘精確定位；墊快不需要與動模固定板用銷釘精確定位；頂出墊板不需與頂出固定板用銷釘精確定位。
模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應光潔，加涂防銹油。
兩模板之間應有分模隙，即在裝配、調(diào)試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。
成型零件的結構設計主要是指構成模具型腔的零件，通常有凹模、型芯、各種成形桿和成形環(huán)。
模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的計算，塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側壁和底板厚度過小，可能因強度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔壁厚和底板厚度。
注射模具的成型零件是指構成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型桿等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內(nèi)表面，成型桿用以形成制品的局部細節(jié)。成形零件作為高壓容器，其內(nèi)部尺寸、強度、剛度，材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模具質(zhì)量和壽命的重要因素。
設計時應首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結構、進澆點、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計算成型零件的工作尺寸，從機加工工藝角度決定型腔各零件的結構和其他細節(jié)尺寸，以及機加工工藝要求等。此外由于塑件融體有很高的壓力，因此還應該對關鍵成型零件進行強度和剛度的校核。
在工作狀態(tài)中，成型零件承受高溫高壓塑件熔體的沖擊和摩擦。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸和表面。在開模和脫模時需要克服于塑件的粘著力。在上萬次、甚至上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，決定了塑件制品的相對質(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范圍內(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。
5.2凹模部分的結構設計
5.2.1形式
凹?？捎烧麎K材料制成，制成整體式凹模。凹模位于定模板上，因為模具為一模兩腔的結構，所以需要采用兩個型腔。
5.2.2尺寸的計算
為計算簡便起見，凡是孔類尺寸均以其最小尺寸作為公稱尺寸，即公差為正；凡是軸類尺寸均以最大尺寸作為公稱尺寸，即公差為負。
（1）凹模徑向尺寸計算
凹模徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下：
式中 ——凹模徑向尺寸（mm）；
——塑件的平均收縮率（ABS收縮率為0.3%～0.8％，平均收縮率為0.55%）；
——塑件徑向公稱尺寸（mm）；
——塑件公差值(mm)（3/4項系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化，一般在0.5～0.8之間，取0.6）；
——凹模制造公差（mm）(當尺寸小于50mm時，δz=1/4Δ；當塑件尺寸大于50mm時，δz=1/5Δ)；
——塑料的最小收縮率（％）。
凹模長度尺寸計算為：
凹模寬度尺寸計算為：
（2）凹模深度尺寸計算
凹模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：
式中 ——凹模深度尺寸（mm）；
——塑件高度公稱尺寸（mm）；
2/3項，有的資料介紹系數(shù)為0.5；
其他符號意義同上。
（3）中心距尺寸計算,公式如下
——模具中心距尺寸（mm）；
——塑件心中距尺寸（mm）。
所以
另外，定模板上還設置了抽芯機構以及分流道的垂直部分，可知定模板及凹模部分結構如下圖所示：
5.3凸模部分的結構設計
（1）凸模徑向尺寸計算
凸模徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下：
——型芯徑向尺寸（mm）；
——型芯的制造公差（mm）；
其他符號意義同上。
凸模長度尺寸計算為：
凸模寬度尺寸計算為：
（2）凹模深度尺寸計算
凸模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：
——凸模深度尺寸（mm）；
——塑件孔深度尺寸（mm）；
其他符號意義同上。
（3）中心距尺寸計算,公式如下
——模具中心距尺寸（mm）；
——塑件心中距尺寸（mm）。
所以
ABS塑料推薦注射壓力為70~90MPa，考慮到本制件壁厚較小，充模阻力較大取注射壓力為80 MPa]
該制品無需側抽芯，且為簡化模具結構選擇單分型面，流道凝料連同制件一起由拉料桿從定模脫下再連同制品由推桿推出，比之雙分型面此種脫模過程較為簡單易于操作。
5.4 排氣方式
此制件屬中小型，且注射速度中等，可以利用分型面和側向抽芯的間隙排氣，不開設專門排氣槽。
5.5 型腔成型尺寸計算
常用型腔成型尺寸的計算方法主要有兩種：平均收縮率法和公差帶法。當塑件的尺寸精度要求較高或塑件尺寸比較大時，這種誤差有可能會顯著增加，這時一些模具設計單位就采用公差帶法來進行尺寸計算，平均收縮率法計算簡單無需驗算而公差帶法計算復雜需要經(jīng)過多次初算驗算，且考慮因素較多?？紤]到鼠標模具較簡單制造成本低，設計時間短故按平均收縮率法計算成型尺寸比較簡單易行。
采用δZ ,δC取固定值的平均收縮率法：
Lm---------型腔的徑向工作尺寸Lm=[Ls+ Ls×Scp-（3/4）△]
Ls---------塑件的徑向圖樣尺寸
Scp--------收縮率的平均值，查表得ABS收縮率范圍是0.03~0.08
△---------塑件尺寸公差
表3.4: 公式表
δZ ,δC取固定值的平均收縮率法
型腔內(nèi)徑尺寸
型芯外徑尺寸
型腔深度尺寸
型芯高度尺寸
中心距尺寸
查手冊得ABS塑料收縮率波動為0.3~0.8%。
圖5-2模架及各部件尺寸
結 束 語
玩具四驅車底座是一個很常見的玩具配件，本次課程課程設計做這個課題，具有很好的實用價值。零件的尺寸不大，但是結構非常復雜，在模具設計的過程中要考慮很多問題。
我最終設計的方案采用了雙分型面同時兩邊還有側向抽芯。這樣就使得模具的結構比較復雜。在做這個設計的過程當中，老師的幾點提示給了我很大的啟發(fā)。如在兩塊板上面各自裝兩個導套，采用擋塊使滑塊復位，這種方式簡單，而且不會和模具的其他結構發(fā)生干涉。在模具設計的過程中我借助了UG軟件，對零件進行三維造型，并且倒出工程圖。這樣使我的模具設計過程更加簡便，同時思路和一些結構的分配也更加的清晰。 UG軟件里有一個專門的塑料模具設計模塊。但是它存在一個問題就是里面的好多模架及零件都不是國家標準。但是借助它可以用來選擇分型面，生成型芯型腔。
本次畢業(yè)設計，我最終設計的模具結構的特點有
1． 澆口形式采用點澆口；
2． 雙分型面2次脫模；
3． 使用定距導柱和限距釘及導柱加導釘?shù)慕Y構形式來完成二次分模；
4． 使用了側向抽芯機構；
5． 螺紋孔盡量設計成通孔。
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致 謝
本課題是在張利君老師的精心指導和熱情關懷下完成的，在此謹向導師表示最衷心的感謝和最誠摯的敬意。在設計過程中我遇到了諸多困難。如零件的三維造型，模具結構的考慮…。張老師耐心的指導了我，這些問題最終被一一解決。再有要感謝一起學習生活的同學們，與他們的一次次交流使我得以不斷進步和提高。
我能夠專心學習，順利完成學業(yè)，與我的父母的培養(yǎng)、鼓勵和支持是分不開的，在此向他們表示最誠摯的感謝！
感謝文中所引用文獻的所有作者們！再次感謝所有關心、支持和幫助過我的老師、同學和朋友們！
附 錄
A0 裝配圖
A1 定模板
A1 動模板
A1 凸模板
A1 凹模板
A1