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塑料架注射模具設計
目錄
中英文摘要………………………………………………………1
緒論…………………………………………………………………2
第一章 塑料成型的基本過程……………………………………………5
第二章 塑料制件的設計…………………………………………………6
第一節(jié) 塑料制品分析……………………………………………6
第二節(jié) 注射機的選擇與校核……………………………………7
一，注射機的選擇……………………………………………..7
二，注射機的校核……………………………………………. 8
第三節(jié) 澆注系統(tǒng)的設計……………………………………… . .9
一，澆口套的設計………………………………………… ….9
二，流道設計………………………………………………9
三，流道布置………………………………………………… .9
四，澆口設計……………………………………………….....10
五，排氣系統(tǒng)………………………………………………….10
第四節(jié) 模架的選取與合模導向系統(tǒng)的設計.. ………………….10
一，模架的選擇…………………………………………….....10
二，確定模板尺寸………………………………………….....11
三，合模導向機構的設計………………………………….....12
第五節(jié) 成型零件的設計……………………………………… ..13
一，分型面的選擇…………………………………………….13
二，成型零件的結構設計………………………………… ....14
第六節(jié) 冷卻系統(tǒng)的計算………………………………………. .17
第三章 CAD/CAM……………………………………………………….18
第一節(jié) 模腔的設計………………………………………………18
第二節(jié) 型腔的加工………………………………………… ..….20
第四章 總結………………………………………………………………21
參考文獻…………………………………………………………………..22
附：英文翻譯
中英文摘要
摘要：
本文分為兩大部分，第一部分是機械結構設計，內容包括塑料注塑模具的工作原理及應用，設計準則以及產品的簡介。塑料注塑模的設計計算，包括模具結構設計，注射機的選用，澆注系統(tǒng)設計等方面。第二部分是介紹CAD/CAM在模具上的應用，包括CAXA制造工程師，CAXA實體設計，AutoCAD。
關鍵詞：
CAD/CAM，塑料，注塑模，注塑機
Abstract:
In this paper,it is diveded into two parts.The first part is about the design of the structure of the mold.It is including the working theory and application of a plastic injection mold,the design princible,and the introducing of production.The design calculation of the plastic mold is including the design of the mold,the selecting of plastic injection mold machine,and the pour system design etc.The second part is about the application of the CAD/CAM in plastic injection mold.It include the software of CAXA AutoCAD and so no.
Key Words:
CAD/CAM, Plastic, Plastic injection mold, plastic injection mold machine.
緒論
一， 料成型模具及其在塑料成型加工工業(yè)中的地位。
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 工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛地使用著各種模具，例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具，金屬壓力加工使用的鍛壓模具，冷壓模具及成型陶瓷，玻璃等制品使用的各種模具。
成型塑料制品的模具叫做塑料模具。
對塑料模具的全面要求是：能生產出在尺寸精度，外觀，物理性能等各方面的均能滿足使用要求的優(yōu)質制品。以模具使用的角度，要求高效率，自動化，操作簡便，以模具的制造的角度，要求結構合理，制造容易，成本低廉。
塑料模具影響制品的質量，首先，模具型腔的型狀尺寸，表面光潔度，分型面，進澆和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能，機械性能，電性能，內應力大小，各向同性能，外觀質量，表面光潔度，氣泡，凹痕，燒焦，銀紋等都有十分重要的影響。其次，在塑料加工過程中，模具結構對操作難易程度影響很大。在大批量生產塑料制品時應盡量減少開模，合模和取制件過程中的手工勞動，為此常盡用自動開合模和自動頂出結構。在全自動生產時還能自動從模具上脫落。另外，模具對塑料制品的成本也有相當?shù)挠绊?。除簡易模具外，一般來說制模費是十分昂貴的，一副優(yōu)良的注射模具可生產制品百萬件以上，壓制模具約能生產二十五萬件以上。當批量不大時，模具費用在制件成本中所占的比例將會很大，這時應盡可能地采用結構合理而且簡單的模具，以降低成本。
現(xiàn)代塑料制品生產中，合理的加工工藝，高效的設備，先進的模具是必不可少的三項重要因素，尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求，塑料制件使用要求和造型設計起著重要的作用。高效的全自動的設備也只有裝上能自動化生產的模具才有可能發(fā)揮其作用。產品是生產和更新都是以模具制造和更新為前提的。由于工業(yè)塑件和日用塑料制品的品種和產量需求量很大，對塑件模具也提出了越來越高的要求，因此促使塑料模具生產不斷向前發(fā)展。
二， 料成型模具發(fā)展趨勢
近年來，塑料成型加工機械和成型模具增長十分迅速，高效率，自動化，大型，微型，精密，高壽命的模具在整個模具生產中的比例越來越大。從模具設計和制造技術角度來看，模具發(fā)展趨勢可歸納為以下幾方面：
（1）加深理論研究。 在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已由經驗設計階段逐漸向理論計算設計方面發(fā)展，尤其是擠出機頭設計，這使擠出制品的產量和質量都得到很大的提高。
（2）高效率，自動化。 大量采用各種高效率，自動化的模具結構，如高效冷卻系統(tǒng)以縮短成型周期；各種恩能夠可靠的自動脫出產品和流道凝料的脫模結構；熱流道澆注系統(tǒng)注射模具等。高速自動化的塑料成型機械配合以先進的模具，對提高生產效率，降低成本起了很大的作用。
（3）大型，超小型及高精度。 由于模具應用的擴大，塑料制件已經應用到建筑，機械，電子，儀器，儀表等各個工業(yè)領域，于是出現(xiàn)了各種大型，精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強度，高硬度，高耐磨性能且易加工，熱處理變形小，導熱性優(yōu)異的制模材料。
（4）革新模具制造工藝。 為了更新產品花色和適用小批量產品的生產的要求，除大力發(fā)展高強度，高耐磨性的材料外，同時又重視簡易制模工藝的研究；如采用底熔點有色金屬合金澆鑄或噴涂制模；以鋁粉或鐵粉填充的環(huán)氧樹脂以及聚氨脂彈性體制模，這大大縮短了模具制造周期，降低了成本。
在模具制造工藝上，為了縮短模具生產周期，減少鉗工等手工操作的工作量，在模具加工工藝上做了許多改進，特別是異形型腔的加工，采用了各種防形機床，光控機床，數(shù)控機床等。這不僅大大提高了機械加工的比重，而且提高了加工精度。
采用精密鑄造，冷擠壓，電加工等新工藝新技術使模具型腔加工發(fā)生了根本性的變革。
（5）標準化。 開展模具標準化工作，使模板導柱等通用零件標準化，商品化，以適應大規(guī)模地成批地生產塑料成型模具。
此外，對一些特殊制品，研究了各種特殊結構的模具，底發(fā)泡制品擠出機頭，多層薄模復合機頭，雙色注射模具等。
三， 料成型模具的分類。
不同的塑料成型方法使用著原理和結構特點各不相同的塑料成型模具。按照成型加工方法的不同，可將塑料成型模具分為以下幾類：
a) 壓制成型模具。
壓制成型模具簡稱壓模。將塑料原料直接加在敞開的模具型腔內，再將模具閉合，塑料在熱和壓力作用下成為流動狀態(tài)并充滿型腔，然后由于化學或物理變化使塑料硬化定型，這種成型方法叫壓制成型。這種成型方法所用的模具叫壓制成型模具。壓制成型模具多用于成型熱固性材料。也有用于成型熱塑性材料的。另外還有不加熱的冷壓成型壓制模具，用于成型聚四氟乙烯胚件。
b) 壓鑄成型模具
壓鑄成型模具又稱傳遞成型模具。將塑料原料加如預熱的加料室，然后向壓柱施加壓力，塑料在高溫高壓不熔融并通過模具的澆注系統(tǒng)，進入型腔，逐漸硬化成型，這種塑料成型方法叫壓鑄成型，這種成型方法所用的模具。壓鑄模具多用于熱固性材料的成型。
c) 注射成型模具
塑料先加在注射機的加熱料間內，塑料受熱熔融，在注射機的螺桿或活塞推動下，經噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模腔，塑料在模具型腔內硬化定型，這就是注射成型的簡單過程。注射成型所用的模具叫注射模具，注射模具主要用于熱塑性塑料制品的成型，但近年來也越來越多的用于熱固性塑料成型，注射成型在塑料制件成型占很大的比重，世界塑料成型模具產量中約半數(shù)以上是注射模具。
d) 擠出成型模具。
擠出成型模具又稱機頭。使處于粘流狀態(tài)的塑料在高溫高壓下通過具有特定斷面形狀的口模，然后在較底溫度下定型，以生產具有所需斷面形狀的連續(xù)型材的成型方法叫擠出成型。用于塑料擠出成型的模具叫擠出成型模具。
e) 中空制品吹塑成型模具。
將擠出或注射出來的尚處于塑化狀態(tài)的管狀坯料，冷熱放到模具成型腔內，立即在管狀坯料的中心通以壓縮空氣，管坯膨脹面緊貼于模具型壁上，冷硬后即可得到一中空制品。此種制品成型方法所用的模具叫中空制品吹塑模具。
f) 真空或壓縮空氣成型模具。
真空或壓縮空氣成型模具為一單獨的陰?；蜿柲?。將預先制成的塑料片周邊緊壓在模具周邊上，使加熱軟化，然后再在緊靠模具的一面抽真空，或在其后面充以壓縮空氣，使塑料片僅貼到模具上，冷卻定型即可得到制品，這樣的成型方法，模具受力較小，要求不高，甚至可用非金屬材料制作。
除了上面所例舉到的幾種塑料模具外，尚有泡末塑料成型模具，玻璃纖維增強塑料成型模具等等。
第一章 塑料成型的基本過程
注塑成型是把塑料原料（一般經過造粒，染色，添加劑等處理之后的顆粒）放入料間當中，經過加熱熔化使之成為高粘度的流體——溶體用柱塞或螺桿作為加壓工具，使得溶體通過噴嘴以較高的壓力（約20~85mpa），溶入模具的型腔中，經過冷卻，凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。
注塑成型的全過程分為：
（1），塑化過程：現(xiàn)代式的注射機基本上采用螺桿式的塑化設備，塑料原粒（稱為物料）自從送料頭以定容方式送入料筒，通過料筒外的電加熱裝置和料筒內的螺桿旋轉所產生的摩擦熱，使物理融化達到一定溫度后即可注射。注射動作是由螺桿的推進來完成的。
（2），充模過程：溶體自注射機的噴嘴噴出來后，進入模具的型腔內，將型腔內的空氣排出，并充滿型腔，然后升到一定的壓力，使溶體的密度增加，充實型腔是每一角落。
充模過程是注射成型的最主要過程，由于塑料溶體的流動是非牛頓流動，而且粘度很大，所以在壓力損耗，粘度變化，多般匯流等現(xiàn)象，左右塑件的質量，因此充模過程的關鍵問題——澆注系統(tǒng)的設計就成為注射模具設計過程中的重點，現(xiàn)代的設計方法已經運用了計算機輔助設計以解決澆注系統(tǒng)設計中疑難問題。
（3），冷卻凝固過程：熱塑性塑料的注射成型過程是熱交換過程即：
塑化——注射充?！袒尚?
加熱——理論上絕熱——散熱
熱交換效果的好壞決定了塑件的質量，包括外表質量和內在質量，因此，模具設計時，散熱交換也要充分考慮，在現(xiàn)代的設計方法中也采用了計算機輔助設計來解決問題。
（4），脫模過程：塑件在型腔內固化后，必須采用機械的方式把它從型腔內取出，這個動作由脫模機構來完成就，不合理的脫模機構對塑件的質量影響很大，但塑件的幾何形狀是千變萬化的，必須采用最有效和最好的脫模方式，因此，脫模機構的設計也是注射模具設計中的一個主要環(huán)節(jié)，由于標準化的推廣，許多標準化的脫模機構零部件也有商品供應。
由（1）到（4）形成了一個循環(huán)，就完成了一次成型一個乃至數(shù)十個塑件。
第二章 塑料制件的設計
第一節(jié) 塑料制品分析
本塑料制件是塑料架，形狀,尺寸如圖2-1所示
圖2-1
塑料制件的設計主要根據使用要求進行，由于塑料有其特殊的物理性能，在設計塑件時必須考慮以下幾方面的因素：
（1） 塑料的物理性能，如強度，剛性，韌性，彈性，吸水性以及對應力的敏感性。
（2） 塑料的成型工藝性，如流動性。
（3） 塑料形狀應有利于充模流動，排氣，補縮，同時能適應高效冷卻硬化（熱塑性塑料制品）或快速受熱固化（熱固性塑料制品）
（4） 塑件在成型后收縮情況及各向收縮率差異。
（5） 模具的總體結構，特別是抽心與脫出塑件的復雜程度。
（6） 模具零件的形狀機器制造工藝。
綜合考慮以上的因素，本塑件采用改性PS做為材料。
改性PS（高抗沖型聚苯乙烯）是在聚苯乙烯的基礎上增添聚丁二?。?，其耐沖擊性較通用型提高5~10倍，失去透明性，呈乳白色。
成型收縮率為：0.2%~0.6%
吸濕性為：0.05%~0.06%
密度為：1.04~1.10 g/mm3
其有成型特性有：
（1） 非結晶形塑料，吸濕性小，不易分解，性脆易裂，熱膨脹系數(shù)小，易產生內應力。
（2） 流動性好，溢邊值約為0.03mm
（3） 宜用高料溫，高模溫，底注射壓力，延長注射時間有利于降低內應力，防止縮孔和變形。
（4） 可采用各種形式的澆口，澆口與塑件連接處應圓滑過度。脫模斜度應取2°以上，頂出要均勻。
（5） 塑件壁厚應均勻，不宜有嵌件，缺口，尖角，各面應圓滑連接。
第二節(jié) 注射機的選擇與校核
一，根據《模具設計與制造簡明手冊》表2-40選擇注射機XS-ZY-125
螺桿（柱塞）直徑：?42mm
注射容量：125mm3
注射壓力：119Mpa
鎖模力：900KN
最大注射面積：320cm2
模具最大厚度：300mm
模具最小厚度：200mm
模板行程：300mm
噴嘴的球半徑：12mm
噴嘴的孔直徑：?4mm
定位孔直徑：?100+0.0504
二，注射機的校核
1， 注射量的校核
根據《模具設計與簡明手冊》得V件 ≤0.8V注
式中：V件——塑件與澆注系統(tǒng)的體積
V注——注射機注射容量（cm2）
0.8——最大注射量的利用系數(shù)
經估算得V件≈69cm3
所以V件=69cm3<100cm3 合格
2，鎖模力的校核：由式 F?≥Pm(nAz+Aj)
因：Pm=0.5×119=59.5N
估算：Az=4134mm3
Aj=132.56mm3
F=900KN
所以：F=900×103>59.5(2×4134+132.56)=500×103 合格
3， 射機安裝模具部分的尺寸校核
a) 噴嘴尺寸：噴嘴尺寸與澆口套適應，澆口套是根據噴嘴尺寸來設計的。
b) 定位環(huán)尺寸：定位環(huán)高度10mm，直徑為?100（與定位孔配合）
c) 模具厚度：
Hmin=200mm
S=22+85+10=107
合格
第三節(jié) 澆注系統(tǒng)的設計
澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道,其由主流道,分流道,澆口及冷料穴組成。
一， 澆口套的設計：
圖2-2
二， 流道設計：
流道的形式和尺寸往往受到塑料成型特性，塑件大小和形狀，模具成型數(shù)目和用戶要求等因素的影響，因此沒有固定的形式，但是流道的設計應該考慮如下問題：
（1） 流道的截面形狀
（2） 流道的布置
本模具的流道截面圖如圖2-3：
圖2-3 分流道截面
三， 流道布置：
在多腔成型時，型腔布置決定流道的設計。從流動平衡的角度出發(fā)，應該使各型腔到澆道的流動距離相等，同時也有利于澆口平衡布置，如圖2-4：
圖2-4
四， 澆口的設計：
本塑件的體積不是很大，考慮到結構和其他因素，選擇了側澆口。圖形如圖2-5：
圖2-5
五， 排氣系統(tǒng)：
在該型心，型腔結構中，型心，型腔板與動模板的間隙，已經構成很好的排氣系統(tǒng)，為此，不須再開設排氣槽，減少了加工量，降低了成本。
第四節(jié) 模架的選取與合模導向系統(tǒng)的設計
一 模架的選取
1, 注射模結構：
根據澆注系統(tǒng)結構可分為兩板模和三板模。
（1），兩板式模具（標準模具）
兩板式模具以分型面為界分為兩個部分，一部分固定于注射機的固定板上不動，另一部分固定于注射機的動板上并隨動板運動。兩板式模具在用直澆口時的一模一腔成型，接著多數(shù)情況下是一次成型幾件，是多腔成型模具。塑件在模具的型腔的型心之間成型，成型件的表面光潔度由模具型腔和型心粗糙度決定。在成型完成后，模具隨注射機動板的回程運動打開，動模隨動板運動。注射機頂出機構一般都在動模一側，在開模時為了使塑件留在動模一側，便于動模運動到一定程度時頂出塑件，模具的頂出機構也就一般設在動模一側。另外，對大多數(shù)塑件來說，外表光潔度要求比內表面高得多，所以如果將成型內表面的型心置于動模一側就既能使塑件容易留在動模上，又能避免頂出時影響塑件的外表。當動模運動到一定程度時，模具打開的空間足以能夠取出塑件時，注射機頂出動作的作用就使塑件和動模分離而取出。
（2），三板式模具
三般式模具由三個主要部分，在模具打開時形成兩個分型面。塑件由相鄰部分的分界中成型，而澆注系統(tǒng)則由另外的兩相鄰部分之間取出。這種模具的一大特點是能使用點澆口成型，澆注系統(tǒng)和塑件能自動分離，多用于多腔成型或大型塑件。與兩板式模具相比，這種模具在動模板和定模板之間多了一浮動部分。澆注系統(tǒng)常在定模板和中間板之間，而塑件則在浮動部分和動模固定板之間。型腔一般開在浮動部分，而澆口也是開在浮動部分，有時流道和澆口用享并方式開在浮動部分，三部分的打開和合模順序由定距分型機構完成。
根據本塑件的實際形狀要求及其成型要求，現(xiàn)選用標準二板式模架來成型。
模架是模具的骨架，用模架將模具各部分聯(lián)在一起，而對于注射模等通用型模具，其模架一般為標準模架，可以在市場上購買。
二 確定模板尺寸：
據型腔大小和布置方式；根據所選模架的類型，將導柱，導套布置在適合的位置上；考慮側抽心機構，斜推桿對模架有無加大的需要。根據以上要素，選B×L=250×250的模架。模架的標記為：A2-250250-35-Z2
選用如下模體組合形式：定模由兩塊模板組成，其中無可移動模板，動模也由兩塊模板組成（不包括頂板）；推桿推出塑件。
其配置參數(shù)及選擇如下：
緊固螺釘：8-M12
復位桿：4-?16
帶頭導柱：4-?25
定模座板厚：20mm
動模座板厚：20mm
定模板：50mm
動模板：40mm
第五節(jié) 合模導向機構的設計
合模導向機構對于塑料模具是不可少的部件，因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置，必須導向。導柱安裝在動?；蛘叨Ｒ贿吘伞?
導向機構主要有定位，導向，承受一定側壓力三個作用。
1， 導柱結構及要求：
導柱結構如圖2-6所示：
圖2-6
對導柱材料和結構等的要求如下：導柱的長度必須比凸模端面的高度要高出6~8mm，凸模進入型腔前使導柱導正，避免型腔相碰而損壞。
形狀：導柱的端部做成錐形或半球形的先導部分，使導柱能順利進入導套。
材料：導柱應具有硬而耐磨的表面,堅韌而不易折斷的內芯，因此采用碳素工具鋼（T8）經淬火處理，硬度為HRC50~55。
2, 導套結構及要求
導套結構如圖2-7：
圖2-7
對導套結構的要求
形狀：為了使導柱進入導套比較順利，在導套的前面倒一圓角R，內孔有一定錐度，為裝配方便，外圓頭部也有錐度。
材料：可用淬火鋼等耐磨材料制造，使其硬度低于導柱硬度，這樣可以改善摩擦以防止導柱于導套拉毛，采用T8為材料。
3, 斜導柱的設計
斜導柱也稱為斜梢，采用20鉻鋼，熱處理后硬度為58~62HRC，其作用是驅動型芯滑塊完成開閉動作。斜導柱一般采用T8A鋼，淬硬到50~55HRC，由上面選的直徑為20mm的導柱格規(guī)如下
尺寸
極限偏差
D
H
與斜梢配合的孔極限偏差（H70
20
+0.015
+0.002
25
15
+0.021
0
圖為：
斜導柱安裝角度α與開模所需的力，斜導柱所受的彎曲力實際能得的抽拔力和開模行程等有關。α大則抽拔力大，但斜梢所受彎曲力亦大。當抽芯距為一定時，α小則使斜梢工作長度和開模行程增大，降低斜銷剛性。因此α的確定應兼顧抽芯距與斜銷的剛性，α一般取15~20°，不大于25°，這里按經驗取22°，鎖緊楔的斜度應比斜鎖安裝角度α大于2~3°，保證開模時斜導柱的所芯滯后于鎖緊模與滑塊的脫模。
斜導柱的長度與抽芯距密切聯(lián)系，抽芯距應保證滑塊，從成形位置抽拔到不妨礙塑件的取出。把滑塊侈動到脫離塑件位置再移動2~3mm，以便塑件的取出。由于零件最大外形尺寸為42mm,則無料溝一側的抽芯距在料溝邊隙。裝配及保證模架的受力平衡，兩滑塊的抽芯距應相同，即為23.8mm。
在開合模時，斜導柱實際受力在穿過
Ⅰ點的一條軸線方向的直線上，滑塊開模方向和其垂直方向與該直線構成直邊三角形，如下圖，其中銳角為22°
則當滑塊在開模方向移動的距離為l時，滑塊沿斜導柱方向移動了L’=17.8/sin22°。而斜導柱的總長L=L’+L”=23.8/sin22°+60/sin22°
為保證在開始時開模的瞬間滑塊有一很小的空程，使在側型芯末抽出之前塑件被強制脫出型腔或型芯，并可使楔緊塊束仁與滑塊先行脫開，免于干擾，合模時，最后瞬間，滑塊由楔緊塊復位并鎖緊滑塊，滑塊孔應大于斜銷直徑0.25~0.5mm的間隙。
3，導柱的布置
根據模具形狀和大小，在模具的空余位置設導柱和導套孔。導柱四更，其布置原則是必須保證定模只能按一個方向合模，不要在裝配時或合模時因為方位搞錯使模具損壞，布置形式如圖2-8.
圖2-8
第六節(jié) 成型零件的設計
一， 分型面的選擇
分型面的選擇，主要考慮如下問題：
1， 分型面不僅應選擇在對制品外觀沒有影響的位置，而且還須考慮如何能比較方便地清除分型面上產生的溢料飛邊。同時，還應避免分型面上產生飛邊。
2， 分型面的選擇應有利于制品脫模，否則，模具結構便會變得比較復雜。通常，分型面的選擇應盡可能使制品在開模后滯留在動模一側。
3， 分型面不應影響制品的形狀和尺寸精度。
4， 分型面應盡量與最后填充溶體的型腔表面重合，以利于排氣。
（1） 選擇分型面時，應盡量減少脫模斜度給制品大小端尺寸帶來的差異。
（2） 分型面應便于模具加工。
（3） 選擇分型面時，應盡量減少制品在分型面上的投影面積，以防止面積過大，造成鎖模困難，產生嚴重的溢料。
（4） 有側孔或側凹的制品，選擇分型面時應首先考慮將抽心或分型距離長的一邊放在動，定模的方向，而將短的一邊作為側向分型抽心機構時，除液壓抽心能獲得較大的側向抽拔距離外，一般分型抽心機構側向抽拔距離都較小。
（5） 成型零件的結構設計.
（6） 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。按其結構不同可分為五種：
（1） 整體式凹模
（2） 整體嵌入式凹模
（3） 鑲嵌式凹模
（4） 四壁拼合式凹模
（5） 拼塊式凹模
由于該變骨架體積較小，形狀較復雜，應考慮采用組合式模具結構。同時，使鑲塊材料性能高于模板及周邊材料的性能，避免整體式凹模采用一種材料，這從經濟的角度考慮不經濟；由于采用嵌鑲拼結構，氣體可在鑲接間隙處排出，減少鑲塊的熱處理變形，而對于模塊中易損部分采用部分鑲拼式，可以方便模具的維修，避免使部分損壞而使一套模具報廢。母模仁也叫凹模鑲件，是成型塑件外形的主要部件，其結構隨塑件的形狀和模具的加工方法而變化，材料采用DC-11，硬度為58~62HRC。
從圖中可以看出該凹模型腔較為簡單，其型腔形狀根據塑件外形而加工，由于塑件材料的收縮率為0.008，則型腔的各尺寸為塑件相對應尺寸的1.008倍。
由于注射壓力的作用，凹模有向外脹出的變形產生，當變形量大于塑件在壁厚方向的成形收縮量時，會造成脫模困難。嚴重時還為能開模。另外，也由于成形過程中各種工藝因素的影響，型腔內的實際受力情況往往非常復雜，不可能為一種簡單的模式，因此，凹模的強度問題應重視，模具的強度問題主要著重于壁厚，設計時“寧可有佘而不可不足。則應使安全系數(shù)增高。
由于塑件形體較小，按經驗可取凹模厚度為20mm，寬為40mm，根據前面所講的，型腔長寬尺寸不大于凹模長、寬的60%，深度不超過母模仁厚度的10%，則該母模的強度是足夠的。
由上述的凹模結構形狀，可采用完全整體式凸模加局部鑲拼嵌入的方式把凹模固定在母模板上，因此，可以在凹模底部空隙的地方把設左右對稱的偶數(shù)個M6、深10mm的螺釘并將凹模部分鉗入公模將其固定在母模板上，考慮強度問題，螺孔中線距凹模側邊7mm模板厚可取標準模架尺寸60mm。
5， 型芯的結構設計
型芯是成型塑件內表面的模具零件，根據成型情況不同，型芯可分為以下結構形式：
（1） 整體型芯
（2） 鑲嵌式型芯
（3） 組合式型芯
本注射模采用了鑲嵌式型芯——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，柳接或樹脂粘結的方法將型芯與固定板連接起來。
6， 模具型腔側壁和底板厚度的計算
塑料模在注射成型過程中，由于注射成型壓力很高，型腔內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，其內應力已超過許用應力，應按強度計算。
該模具型腔為矩形，在此采用組合矩形凹模側壁和底板厚度計算公式進行計算：
1） 合式矩形型腔側壁厚度計算：
a) 按剛度計算：
S1=
式中：
S1——矩形型腔長邊側壁厚度 （mm）
P——型腔壓力 （Mpa）
L1——型腔長邊長度 （mm）
a——型腔側壁受壓全高度 （mm）
A——型腔側壁全高度 （mm）
——允許變形量 （mm）
E——模具材料的彈性模量 （Mpa）
所以：
S1=0.31×56×=9.072mm
b) 按強度計算：
式中：
——模具材料許用應力 （Mpa） =160Mpa
所以：
mm
2） 組合式矩形型腔底板厚度計算：
a) 按剛度計算：
式中：
h——型腔底板厚度 （mm）
p——型腔壓力 （Mpa）
L——兩支架間的跨度 （mm）
B——底板全寬度 （mm）
——允許變形量 （mm），由塑件高度公差決定
E——模具材料的彈性模量 （Mpa）
——模具材料的許用應力 （Mpa）
所以：
b） 按強度計算：
所以：
7, 滑塊的結構設計
滑塊亦用DC-11材料來制作，前面已將零件的一些部分公母模仁及型芯來成型，而零件的剩佘部分可左右兩側的滑塊來成型，由分型面D將該滑塊分為左右兩個相等的側滑塊，其型腔尺寸按零件相應尺寸的1.008倍加工。
為加強成型零件的銜接和使滑塊的寬度值圓整將滑塊設計為臺階形使其寬度值為30mm，厚度值為37mm保證有足夠強度，在滑塊的底部加兩面三刀個臺階也為加強與成體的裝配度的牢固性，防止滑塊的向定、動模方向幌動，而在開合模方向則由螺釘把滑塊固定在本體上。
本體相當于滑塊的延續(xù)，但本體采用材料為MAK-80鋼，硬度為36~42HRC，為了在能滿足預期的要求的情況下減少價值較貴材料的使用，以使經濟效益的提高。
滑塊的開合須由斜導柱來驅動，斜導柱在本體上安裝是最好的方式。按經驗，可選直經為20mm的斜導柱，考慮強度要求，導柱邊沿到本體邊界保證4mm以上，在這，可使斜導柱邊沿到本體頂部為5mm但最終要確保斜導柱中線在母模仁底面上到模具中線之間距離值為整數(shù)，以便于加工、裝配，而到本體底部則考慮到本體厚度值取整問題，則取本體上端厚度值為45mm，下方厚度則考慮到與束仁安裝問題（后面會講述）取55mm，而寬度則和滑塊一致。
第七節(jié) 脫模機構的設計
脫模機構的作用,是將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離(稱為脫出),然后把從模具脫出的塑件和澆注系統(tǒng)凝料等從模內取出,即脫模動作分為脫出和取出兩個步驟.脫模的動力來源可分為人工,機械,液壓,氣壓等.脫出與取出兩個動作之間,有明顯的界限,有時沒有 明顯的界限.
一` 取出機構的設計
取出機構有兩種方式:掉落取出和非掉落取出
l 掉落取出是指使塑件或澆注系統(tǒng)凝料等掉落取出方法;
l 非掉落取出是指塑件或澆注系統(tǒng)凝料等從模具中被拿出.
由于該型號的骨架體積較小,塑件材料粘合力不高,因此取出動作可依靠塑件或澆注系統(tǒng)凝料等的自重,在脫模部件使其從模具脫出后自動掉落而離開模具.
l 脫出機構的設計
塑件的脫出機構也叫頂出機構或抽芯機構,是指在注射成型的每個循環(huán)中,使塑件必須由模具型腔中或凸模/型芯上松動分類(即脫出),由于塑件不大,且澆注系統(tǒng)較簡單,則塑件與澆注系統(tǒng)凝料可共用一個脫出機構.
脫出機構設計的基本考慮:
為了保證塑件在頂出過程中不變形或不損壞,必須正確分析塑件對模腔粘附力的大小及其所在部位,以使選擇合適的頂出方式和頂出裝置,使頂出力得以均勻合理的分布.頂出位置在頂出阻力大的地方,也就是使塑件不易變形的部位.
由于塑件收縮時包緊型芯,因此頂出力作用點應盡量靠近型芯,同時頂出力應施于塑件剛性和強度最大的部位,作用面積也盡可能大一些.
在選擇頂出位置是應盡量設在塑件內部或對塑件外觀影響不大的部位,尤其是用頂桿頂出時應注意這個問題.另外與塑件直接接觸的脫出零件的配合間隙要保證不溢料,以免在塑件上留下飛刺痕跡.
第八節(jié) 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計
模具的溫度直接影響到塑件的成型質量和生產效率.所以模具上需要添加溫度調節(jié)系統(tǒng)以達到理想的溫度要求.溫度調節(jié)系統(tǒng)根據不同的情況分為兩種:一種是冷卻系統(tǒng);另一種是加熱系統(tǒng).
加熱系統(tǒng):
由于塑件材料為電木,電木的熔融粘度高,流動性差的塑料,所以在工作中,需要對模具進行加熱.如果模具溫度過低,則會影響塑料的流動性,產生較大的流動剪切力,使塑件的內應力較大,甚至還會出現(xiàn)冷流痕,銀絲,注不滿等缺陷.尤其是當冷模剛剛開始注模時,這種情況更為明顯.但是.模溫也不能過高,否則要延長冷卻時間,且塑件脫模后易發(fā)生變形,當模溫在80℃以下時,模具上無需設置加熱裝置,可利用熔融塑料的余熱使模具升溫,達到要求的工藝溫度.由于電木的熔點高于80℃.因此,該模具需要加熱裝置.電熱棒是一種常用的加熱裝置,因其加熱時電熱絲與外界空氣隔絕,不易氧化,使用壽命長,燒壞后便于更換和使用中比較安全等優(yōu)點.這里選用加熱措施以達到讀對模具加熱動能.
加熱棒的插孔位置,應考慮塑件的頂出位置,同時要盡量對稱,等距,靠邊及對頂桿的布置做適當?shù)恼{整.因此,加熱棒的插孔位置應設在模板的空隙地方,如圖所示
冷卻系統(tǒng):
在注射過程中，模具的溫度直接影響制品的質量和注射周期。對于一些開模溫度較底的塑料由于模具不斷被注入熔融塑料，模溫升高，單靠模具自身散熱已不能滿足其保持較底的溫度，因此，必須加入冷卻系統(tǒng)，模具的熱量是由輻射傳熱，對流散熱，向模板的傳熱和與注射噴嘴接觸的傳熱等很多因素綜合作用的結果，現(xiàn)僅考慮冷卻介質在管內強制對流的散熱，而忽略其他傳熱因素。假設由熔融塑料放出的熱量全部傳給模具，其熱量為：
式中：Q——單位時間內除去的總熱量（J/min）
n——每小時的注射次數(shù)；
m——每次注入模具的塑料質量（包括澆注系統(tǒng)）（Kg）
——塑料成型時放出的熱溶量（由《塑料模具設計》表3-19可查得）
所以：
冷卻時所需的冷卻水量：
式中：M1——通過模具的冷卻水質量 （Kg）
T1——熔融塑料進入模腔的溫度 （℃） T1=120℃
T2——制品脫模溫度 （℃） T2=60℃
T3——出水溫度 （℃） T3=40℃
T4——進水溫度 （℃） T4=20℃
C——塑料的比熱容 （J/Kg.℃） C=1759 J/Kg.℃
——導熱系數(shù) （J/m.℃） =829
所以：
根據冷卻水處于滿流狀態(tài)下的流速與水管直徑的關系。確定模具冷卻水管直徑d
式中：
——管道內冷卻水的流速 =1m/s
——水的密度 （Kg/m3） =103Kg/m3
所以：
第三章 CAD/CAM
第一節(jié) 模型的設計
此次設計使用了設計軟件“CAXA 制造工程師XP”，結合了“CAXA實體設計”一起使用。試圖的修改和更正在“AutoCAD2002”上完成。
要實現(xiàn)在CAXA上分模生成模腔，首先應根據零件尺寸構造出零件的3D圖，如圖
圖3-1
第二節(jié) 型腔的加工
本次任務是在CAXA上實現(xiàn)型腔（凹模）的粗精加工，生成數(shù)控走刀軌跡和NC代碼。待加工的型腔如圖:
首先是粗洗模腔，選擇“軌跡生成”——“等高粗加工”
輸入相關參數(shù)，參數(shù)的確定是根據所用機床的性質，零件的形狀，尺寸和材料等。輸入之后確定，系統(tǒng)就自動生成了刀具的軌跡。下一步就要進行精加工了，選擇“軌跡生成”——“等高精加工”
輸入相關參數(shù)確定，系統(tǒng)自動生成等高精加工的刀具軌跡。然后還要實行鉆孔，同樣選擇“軌跡生成”——“鉆孔”，輸入相關參數(shù)，跳出來后捕捉需要鉆孔的圓心，系統(tǒng)就會自動完成軌跡的生成了。完后還可以實行仿鎮(zhèn)加工，加工完后可以看到所完成加工的零件的具體形狀，這樣可以檢查是否達到理想的效果，若沒有，則需再做進一步修改參數(shù)等。若達到了要求，則可以在“后置處理”選擇“生成G代碼”則系統(tǒng)可以自動生成NC代碼，以文本格式保存即可。
第四章 總結
畢業(yè)設計是大學教學的最后也是最重要的環(huán)節(jié)，是對我們學習的總結和考查，通過這次畢業(yè)設計，溫新和鞏固了已學的知識，提高了我們的綜合應用能力，使我們樹立起理論聯(lián)系實際的作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度與正確的設計方法。
為了盡快的熟悉注射模的設計，做好畢業(yè)設計，只能盡量多的翻閱質料，在此過程中，培養(yǎng)了我的自學能力和不怕困難的作風。在繪圖和設計的過程中使用到了AutoCAD,CAXA等設計軟件，使我進一步熟悉了這些軟件的具體應用。在設計過程中，使我對模具有了更進一步的認識，整個設計過程，也是對各種數(shù)據的計算與校核，這在某種意義上使自己對各方面的協(xié)調能力有了較大的提高，這個設計的難點就是在CAM方面，CAM是比較靈活和要求高的工序。對于我們這些還沒有實踐經驗的學生做起來就非常困難了。
在本次設計過程中，得益于趙躍文老師的精心培訓和指導，他在百忙中，仍不忘對我們提出的問題一一解答，在此表示衷心的感謝！
參考文獻
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機械工業(yè)出版社
2.《模具標準應用手冊》
機械工業(yè)出版社
3.《實用塑料注射模設計與制造》
機械工業(yè)出版社
4.《模具設計與制造簡明手冊》
上海科技出版社
5.《注射成型模具設計108例》
中國輕工業(yè)出版社
6.《機械零件設計手冊》
冶金工業(yè)出版社
7.《機械設計手冊》
化學工業(yè)出版社
8.《模具技術》
上海交通大學出版社
9.《CAXA制造工程師ＸＰ用戶手冊》
北京北航海爾軟件有限公司
10.CAXA三維電子圖板使用案例教程
機械工業(yè)出版社
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