電器散熱板塑模設計【注塑模具設計】
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DOI 10 1007 s00170 004 2287 0 ORIGINAL ARTICLE Int J Adv Manuf Technol 2006 27 1089 1096 K S Lee J C Lin Design of the runner and gating system parameters for a multi cavity injection mould using FEM and neural network Received 15 March 2004 Accepted 7 June 2004 Published online 2 March 2005 Springer Verlag London Limited 2005 Abstract The design of the runner and gating systems is of great importance to achieving a successful injection moulding process The subjects of this study are the finite element and abductive neural network methods applied to the analysis of a multi cavity injection mould In order to select the optimal runner system parameters to minimize the warp of an injection mould FEM Taguchi s method and an abductive network are used These methods are applied to train the abductive neural network Once the runner and gate system parameters are de veloped this network can be used to accurately predict the warp of the multi injection mould A simulated annealing SA opti mization algorithm with a performance index is then applied to the neural network in order to search the gate and runner system parameters This method obtains a satisfactory result as com pared with the corresponding finite element verification Keywords Abductive neural network Multi cavity Simulated annealing 1 Introduction Injection moulding is one of the most important industrial pro cesses in industry owing to a high manufacturing rate shorter product cycle low percentage of scrap excellent product sur face and easy moulding of complicated shapes In the production process molten polymer is injected under high velocity into the mould cavity The constant demand for higher quality leads to interest in the analysis of the product s physical properties K S Lee a117 Department of Mechanical Engineering Chien Kuo Institute of Technology Changhua Taiwan 500 R O C E mail kingsun ckit edu tw Tel 886 4 7111111 Fax 886 4 7111137 J C Lin Department of Mechanical Design Engineering National Huwei University of Science Normalizer RD4 4 00617 1 335391 Input parameter run ner diameter Normalizer GD5 4 00617 2 86155 Input parameter gating diameter Normalizer IV3 2 4037 0 120185 Input parameter injec tion volume Triple 8 0 678393 0 3333 Normalizer CN2 0 04411 Normalizer RD4 1 0659 Normalizer CN2 2 0 0804199 Normalizer RD4 2 0 0616056 Normalizer CN2 Normalizer RD4 0 0609406 Normalizer CN2 Normalizer RD4 Normalizer GD5 0 75 Normalizer CN2 3 Double 9 0 678393 0 274663 Normalizer CN2 0 0441131 Normalizer RD4 1 0659 Normalizer CN2 2 0 0804199 Normalizer RD4 2 0 0616 Normalizer CN2 Normalizer RD4 0 75 Normalizer CN2 3 Double 10 0 06793 0 608463 Normalizer IV3 0 0441131 Normalizer RD4 0 00987721 Normalizer IV3 2 0 0804199 Normalizer RD4 2 0 095574 Normalizer IV3 Normalizer RD4 Triple 7 0 804449 8 76191 Triple 8 8 9015 Double 9 0 74973 Double 10 211 981 Triple 8 2 215 076 Double 9 2 0 0274245 Double 10 2 426 355 Triple 8 Double 9 3 10301 Triple 8 Double 10 2 65269 Double 9 Double 10 0 115732 Triple 8 Double 9 Double 10 7 3526 Triple 8 3 6 733 Double 9 3 0 321305 Double 10 3 Warp output U 6 0 0 577826 0 312686 Triple 7 通過有限元分析和神經網絡法對多型腔摸的流道和澆口系通參數的設計
摘要：流道和澆口系統(tǒng)的設計對獲得注射成型過程的成功是非常重要的。我們這里研究的課題是應用有限元分析和神經網絡法對多型腔注射模的分析。為了將注射塑件的翹曲程度降到最低，可以通過有限元分析法、田口法和反譯網絡的運用選擇最理想的流道系統(tǒng)參數。這些方法運用在神經網絡推理。一旦流道和澆口系統(tǒng)參數得到完善，通常網格能準確的預測多型腔模件的變成程度。利用模擬退火的優(yōu)化算法得到性能指標，然后加載到神經網絡，從而探索澆口，流道系統(tǒng)的參數。這種方法，與與之相對應的有限元驗證相比較取得了比較滿意的結果。
關鍵詞：神經網絡 多型腔 模擬退火法
1 簡介
注射模塑在工業(yè)中是最重要的工業(yè)生產過程之一，擁有高的生產效率，生產周期短，生產廢料比例少，良好的產品表面和易成型復雜形狀等優(yōu)點。在生產過程中，塑料熔融物被高速注射入型腔內。不斷對產品質量要求的提高導致了人們對產品性能的分析產生的興趣。
流道和澆口系統(tǒng)的主要功能是傳遞熔體進入模具并填滿型腔的所有部分。不好的澆口設計會導致缺陷，如氣孔，收縮，冷卻流痕線和比較差的表面質量。流道和澆口系統(tǒng)的合理設計能很好的控制填充模式（比如熔接痕的位置），二次注射，能降低缺陷塑件的發(fā)生率從而增加生產率。因此，通過改善流道和澆口系統(tǒng)的設計優(yōu)化模具填充模式是非常重要的。
在過去，多型腔注射模的流道和澆口系統(tǒng)是典型針對錯誤的試驗，直到多型腔得到合理的填充，沒有填充不足和其他缺陷。在設計階段為了降低成本和時間。注射塑件的收縮包括殘余應力的模擬是很重要的。在這項研究中，模擬程序和神經網絡的綜合對在流道系統(tǒng)的設計中的收縮率的預測已經發(fā)展成為注射模計算機輔助工程的一部分。
1.1 文獻回顧
最近，對流道和澆口系統(tǒng)的研究包含了越來越多的論文優(yōu)化算法，這些結合起來被生成程序輔助設計師在模具和零件設計中的工作。李[1]提出了一個可行的方法自動優(yōu)化設計結合轉輪流動/優(yōu)化理論與熱模擬程序。蘇丁[2]使用網絡和公式翻譯程式語言來模擬擁有四個澆口的流道和澆口系統(tǒng)。分流道的角度，要求澆口和模具型腔布置設定為40 ~ 90度。胡[3]的數值模擬技術被應用于優(yōu)化澆道和澆注系統(tǒng)。研究了最優(yōu)設計注射澆口位置的林[4]確定了最優(yōu)位置和質量函數包括溫差，保壓和摩擦熱的關系。Jong和王[5]描述了最優(yōu)的設計基于流動模擬流道系統(tǒng)。Abductive分析的神經網絡方法被用于仿真研究,得到了在c語言寫的程序。它1090已經表明，預測精度在Abductive網絡比在傳統(tǒng)網絡更高[6]。Abductive
神經學分析基于abductive造型技術，在注射分析結果與流道和澆口系統(tǒng)設計之間能夠表達復雜的和不確定的關系。它顯示了在成熟的網絡的基礎上能夠合理準確的預測翹曲與流道和澆口系統(tǒng)參數。
1.1.1 研究設計和模擬步驟
本研究的目的是利用CAD / CAE軟件系統(tǒng)地模擬注射成型的設計過程，為注射過程推導出一個最優(yōu)的流道和澆口和參數。仿真開始用計算機輔助設計軟件（如Pro/e）創(chuàng)建一個塑件模型。接著，用有限元軟件包(如Moldflow / MPI版本
[7]系統(tǒng)3.1)用來分析多型腔注射模條件下的注射加工。為了找到關系方程，本研究采用了有限元計算和abductive網絡建立澆道和澆注系統(tǒng)參數之間的關系。它提供了一個基于理論發(fā)展及應用技術的模擬。在有限元分析后，abductive網絡的設想被用于建立翹曲和模具澆口和流道系統(tǒng)參數的關系。通過利用abductive造型技術，輸出變量與輸入變量之間的復雜和不確定關系可以調試成為一個有用的數學模型，為后來的推導，該模型將會被當做一個黑盒來再現注射成型過程，同時，可以調節(jié)參數來改變該模型的整體性能。
一旦abductive網絡模型建立，則澆口和流道系統(tǒng)參數的輸出變量和輸入變量關系就變得清晰了。優(yōu)化探索最佳參數過程，一種具有性能指標的算法被建立。在這個階段，采用了一種叫做模擬退火的方法。模擬退火算法是類似于材料熱處理工藝最小化的績效指標體系。
2 問題表述
2.1 注射模流過程
主要的模流方程分為三個部分如下：
（A） 在填充階段，塑料熔體在高壓下對模具型腔填充。因此，控制方程包括：
1，連續(xù)性方程，在填充過程中塑性變形或形狀改變都伴隨著材料的流動，但是質量不變。
2，動量方程，牛頓第二定律推導通過塑性流動可以產生動量（加速）或平衡力。
3，能量方程，如果它是一個不可壓流體，則遵守能量守恒和體積不變原則。
（B） 保壓壓力的分析。保壓過程是指在模腔填充完后保持一定的壓力，使能繼續(xù)注射彌補冷卻后收縮。
（C） 冷卻與偏差分析。分析冷卻過程來探討塑性流動分布和熱傳遞。
均勻的模具溫度和填充次序隨著流道系統(tǒng)和澆口設計的優(yōu)化將會受到產品收縮的影響。如果流動不是平衡的，或溫度分布式分布式流動將會傾向產生翹曲。
2.2 仿真參數和田口法
有限元模型制定后，abductive網絡結構需要運用Moldflow / MPI（模塑仿真分析）系統(tǒng)的結果來決定。在這一階段，驗證數據集應用于協助網絡配置。這將保證網絡的合理分布，避免因為錯誤的拓撲結構數據集造成分布密集和不足。為了提供一個適當的數據分布相關的網絡模型，運用田口法。田口的方法結合了工程和統(tǒng)計從而改善成本和質量。它是一個著名的優(yōu)化過程和產品設計開發(fā)方法。
不像傳統(tǒng)的質量控制，它的目標是為什么了消除變異，基于田口方法的概念，通過系統(tǒng)的減少階乘因子的模擬數量的一種提高質量的好方法。在這項研究中，權衡考慮相互作用的參數提供了一種過程和產品都發(fā)生在一個合理水平的“優(yōu)化”。
本次研究的目的是確定最優(yōu)的澆口和流道系統(tǒng)設置從而降低塑件到最低翹曲程度。若干參數進行仿真，列如：模具型腔、注射塑件的體積、澆口和流道的直徑。澆口的直徑等于流道直徑如圖一顯示被選為正交試驗（表1，表2）.對于每種試驗進行27次，質量特性產生了。
2.3 Abductive網絡綜合和評價
神經網絡作為一類模型,在過去的十年里，由于他們有能力創(chuàng)造復雜的過程,以及他們的快速執(zhí)行和重新生成的能力。在工藝過程中已引起了廣泛的關注,
在一個abductive網絡,一個復雜系統(tǒng)可以分解為較小的、簡單的子系統(tǒng)分成好幾層節(jié)點使用多項式函數。提出了由該多項式網絡Ivakhnenko[9]是一組數據處理
方法（GMDH）技術。節(jié)點解算有限數量的輸入量通過高次多項式函數和生成一個輸出量作為下一層節(jié)點的輸入量。一般多項式函數在一個多項式功能節(jié)點能被表達如下：
（1）
這里是輸入量，是輸出量。是多項式功能節(jié)點的系數。在本文中，幾個具體類型的節(jié)點多項式函數應用在各種流道和澆口系統(tǒng)中預防翹曲。這些多項式函數節(jié)點稱為歸一化，整合，單倍，雙倍和三倍節(jié)點數。
圖一 流道系統(tǒng)參數
（Sprue Dia 直澆口直徑；Gate Dia澆口直徑; Runner Dia 流道直徑）
表1 三個層次的因素進行了正交設計
選定 一級 二級 三級
因素
A模具型腔（N）
B塑件體積（V）
C流道直徑（Rd）
D澆口直徑（Gd）
表2 模流仿真澆口流道系統(tǒng)的設計數據
次 型腔 塑件 流道 澆口
數 數 體積 直徑 直徑
表示如下：
（2）
這些節(jié)點的三次多項式方程的極大值，兩倍和三倍節(jié)點。允許輸入變量之間的相互作用。這里是前一層的輸入參數，O是節(jié)點的輸出值，
是單數，雙數，和三倍白點節(jié)點的系數。單數節(jié)點是只有一個輸入參數和一個輸出參數的方程（）。三倍節(jié)點是含有三個3個輸入參數和一個輸出參數的方程。（）。白節(jié)點是含有很多輸入參數和一個輸出參數的方程（）。建立一個完整abductive網絡,第一個要求是建立訓練數據庫。提供的輸入和輸出參數信息必須充分。預測平方誤差（PSE）標準在確定最優(yōu)結構之前[10]。PSE標準的原則是選擇最小復合體，這樣可能形成精確的網格。PES包含兩種關系，它們是：
PSE = FSE + (3)
這里PES是適合訓練數據庫網格的憑據平方誤差，KP是復雜體網格補償。表現為下列方程：
這里CPM是復雜體補償系數。K是網格系數，N是訓練數據，σ2P
是指模型誤差變量的估計值。
圖二 多型腔塑件的有限元網格
圖三 有限元建模變形結果
3 解決問題
3.1 有限元分析
有限元模擬能分析各種澆口和流道系統(tǒng)，包括不同體積，型腔，流道流道直徑，還有澆口和流道最大翹曲的直徑和長度。表3顯示在模擬材料(ABS)的物理性質。圖2是顯示的是一個擁有四腔的注射模有限元網格。主要的模流模擬被分成四部分，包括首次填充過程、保壓過程，冷卻和變形過程。圖3顯示的是有限元分析偏差的最后結果。同時，輸入參數（型腔、體積、流道和澆口系統(tǒng)參數）與輸出參數（變形）的關系在注射完成時已經確定了。表4說明了模流分析得到的流道和澆口系統(tǒng)參數和產品最大翹曲程度。
根據最優(yōu)流道和澆口系統(tǒng)模型的建立，三層網絡包括流道和澆口系統(tǒng)參數、注射變形結果都自動生成。Abductive網絡在各種澆口流道參數、注射標準體積和多型腔能仿真產品的翹曲。所有的多項式方程應用于該網絡都列在附錄。
表5比較了根據模擬測試情況通過abductive模型仿真的結果。這些測試情況沒有包括建立模型的設置。這組數據是用來檢測以上abductive模型測試的合理性。我們可以從表5看到,最大誤差約為4%。結果表明abductive模型仿真是適用的。
表3 材料的性能、熱性能:電導率0.149500 / m /?C、比熱2213.000000 J /Kg/?C、密度949.100037kg/m3、壓射111.900002?C、無流動溫度145.300003?C
溫度 剪切 粘度 溫度 壓力 具體的體
速率 MPa 積
3.2 模擬退火(SA)算法
為了選擇性優(yōu)化澆口流道參數，Metropolis [11]提出了一種新的固體冷卻能量守恒狀態(tài)模擬標準。Metropolis使用的基本標準是一種叫“模擬退火”的優(yōu)化算法。該算法是由Kirkpatrick [8]在1983年創(chuàng)立的。
在本文中，利用模擬退火算法尋找最佳的澆口和流道系統(tǒng)參數。圖4顯示了模擬退火流程的研究。該算法在給定一個初始溫度Ts,最終溫度Te和一組初始工藝參數向量Ox。目標函數根據澆口和流道系統(tǒng)性能指標定義一個函數[obj]。目標函數可以重新通過所有不同的設定補償參數。如果新的目標函數變小，則工藝參數的攝動被認定為新工藝參數和溫度下降了一個小的比例。表示為：
這里i表示溫度降低的指標，指溫度降低率(< 1)。
然而，如果目標函數變大，則工藝參數的允收概率將表示為：
這里指玻爾茲曼常數，Δobj指不同的目標函數差值。這個過程被重復,直到溫度T接近零,它表明能量水平降到最低的狀態(tài)。目標函數[obj]制定如下：
（7）
這里W指權函數。
多型腔注射模澆口與流道應與仿真數據相匹配。換句話說,基礎條件的優(yōu)化應落在一定的范圍，如下：
1. 最佳流道直徑Rd應該比最小流道直徑大，比最大流道直徑小。
2. 最佳澆口直徑Gd應該比最小澆口直徑大，比最大澆口直徑小。
3. 最優(yōu)的模具型腔數N應該比最少模具數多，比最多型腔數少。
4. 最優(yōu)的注射件的體積V應該比最小體積大，對最大體積小。
不等式表示如下：
最小流道直徑Rd<設計流道直徑<最大流道直徑； （8）
最小澆口直徑Gd<設計澆口直徑<最大澆口直徑； （9）
最小模具型腔數N<設計模具型腔數<最大模具型腔數； （10）
最小注射件體積V<設計注射件體積<最大注射件體積。 （11）
為了找到澆口和流道系統(tǒng)參數的最佳值，在最大化條件下在研究過程中保持在可接受程度。
表4 在不同流道系統(tǒng)的模流仿真結果
次數 型腔數 注射塑件 流道直徑 澆口直徑 最大翹曲
(N) 體積（V） (Rd) （Gd） (mm)
4 討論結果
仿真是用來說明多型腔注射模參數的優(yōu)化過程。當權函數Wn=1時，Rd,Gd和V同樣加權值=1。型腔數（N）和體積（V）參數用
模擬退火算法加以討論，如下：初始溫度Ts = 100?C、最終溫度Te = 0.0001?C,衰減率CT =0.95以及玻爾茲曼常數后ks = 0.00667。主要的目標是從abductive網絡模型和澆口流道系統(tǒng)參數中得到最低翹曲。在圖5,當模腔是N = 2,注塑制品的體積是18x18x18x1.0t毫米，澆口直徑Gd=1.82是不變，最佳的流道直徑在流道直徑尺寸=2.4mm有最小變形。能找到這個翹曲值為0.711（最?。?。在圖6中，在流道直徑Rd=2.4mm不變時，最佳的澆口直徑在澆口直徑為1.82mm有最小變形。能找到這個翹曲值為0.711（最?。?
表6比較模流誤差值與預測神經元模型最優(yōu)化模擬值，最大誤差約為8.6%。在前面的討論中，已經很明確顯示了通過這種方法，工藝參數為澆口流道系統(tǒng)參數優(yōu)化能系統(tǒng)的得到。
表5神經網絡預測與有限元模擬之間的誤差(它不包括在任何原始27集數據)
（ Item 項目 set1,set2 第一、二組 Maximum error 最大誤差
Simulation method 模擬方法 Mould cavity(N)模腔體積 Volume of injection part 注射件體積 Runner dimension 流道直徑 Gate dimension 澆口直徑 Warp 變形值 Absolute value 絕對值 FEM (mould flow) 有限元（模流） Neural network 神經網絡）
圖4 模擬退火研究流程圖
（set initial condition 設定初始條件 random(new conditon) 隨機(新情況下) If x is Feasible 如果x是可行的）
5 結論
本文闡術了在多型腔模具中通過abductive網絡的方法來建模和優(yōu)化流道和澆口系統(tǒng)參數。本文的結論如下：
（1） 通過比較有限元方法和abductive網絡預測的誤差值，我們取得了最好的流道系統(tǒng)與偏差參數模型?；赼bductive網絡的最佳模型，可以獲得最佳流道系統(tǒng)參數和翹曲的復雜關系。
（2） 在有限元仿真模流誤差和預測工藝優(yōu)化模型之間進行了比較。這個比較結果表明該模型不僅適合有限元仿真計算，而也是用適合有限元模流和abductive網絡的預測。注射成型的澆口和流道系統(tǒng)參數最優(yōu)化的速度和效率可以有效的提高注射模設計過程的精度。
（3） 現代的注射成型-特別是在3C產業(yè)-需要更少的時間來制作準確的產品,如手機和數碼相機,攝像機鏡頭和手機殼。然而,在注塑模具受到注塑參數,只能通過單或雙腔產生等因素的制約。對多型腔模具，要將每個型腔調整同樣水平的注射參數非常的難。失敗的產品合成率是沒有競爭力的。Adductive網絡技術和模擬退火法為多型腔模具尋找最佳條件。這樣做的目的是為了獲得高水平的生產力,達到一種精度水平和滿足要求。
參考文獻
圖5 流道直徑與最小翹曲之間的關系
（minimum warp 最低翹曲 Runner Diameter(mm) 流道直徑）
圖6 澆口直徑和最小翹曲之間的關系（Minimum War最小翹曲 Gate Diameter 澆口直徑 ）
表6 優(yōu)化選擇的理論和有限元方法相比最大翹曲值
本科生畢業(yè)設計（論文）
第一章 前 言
注射成型在整個塑料制品生產行業(yè)占有非常重要的地位，目前，除少數幾種塑料外，幾乎所有的塑料品種都可以采用注射成形。據統(tǒng)計，注射制品約占所有塑料制品總產量的30％，全世界每年生產的注射模數量約占所有塑料成型模具數量的50％。早期的注射成型方法主要用于生產熱塑性塑料制品，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑料制品的應用范圍不斷擴大，目前的注射成形方法已經推廣應用到熱固性塑料制品和一些塑料復合材料制品的生產中。例如，日本的酚醛（熱固性塑料）制品生產過去基本上依靠壓縮和壓注方法生產，但目前已經有70％被注射成型所取代。注射成型方法不僅廣泛應用于通用塑料制品生產，而且就工程塑料而言，它也是一種最為重要的成型方法。據統(tǒng)計，在當前的工程塑料制品中，80％以上都要采用注射成型的生產方法。
我國塑料模具的發(fā)展隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，在我國，起步較晚，但發(fā)展很快，特別是近幾年，無論在質量、技術和制造能力上都有很大的發(fā)展，取得了很大成績。
現在CAD/CAM/CAE技術在塑料模的設計制造上應用已越來越普遍，特別是CAD/CAM技術的應用較為普遍，取得了很大成績。目前，使用計算機進行產品零件造型分析、模具主要結構及零件的設計、數控機床加工的編程已成為精密、大型塑料模具設計生產的主要手段。應用電子信息工程技術進一步提高了塑料模的設計制造水平。這不僅縮短了生產前的準備時間，而且還為擴大模具出口創(chuàng)造了良好的條件，也相應縮短了模具的設計和制造周期。此外，氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，熱流道技術的應用更加廣泛，精密、復雜、大型模具的制造水平有了很大提高，模具壽命及效率不斷提高，同時還采用了先進的模具加工技術和設備。
研究的目的與意義
1、檢驗理論知識掌握情況，將理論與實踐結合。
2、掌握進行模具設計的方法、過程，為將來走向工作崗位進行科技開發(fā)工作和撰寫科研論文打下基礎。
3、培養(yǎng)獨立思考能力、動手能力、創(chuàng)新能力、運用機械行業(yè)相關軟件AUTOCAD的能力。
第二章 塑件結構分析與材料的選擇
2.1 塑件設計要求及其成型工藝分析,如圖2.1和2.2所示
圖2.1 塑件三維圖 圖2.2 塑件二維圖
2.1.1 產品基本要求
塑件三維圖如圖2.1
最大幾何尺寸：
電氣性能：電絕緣性好。
精度要求：一般（4級）
外觀要求：外表乳白色平整，無重大缺陷。
塑料 ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)
塑料件質量 58.87g
塑料件體積56067
色條 不透明（乳白色）
生產綱領：大批量生產
2.2 產品材料分析
2.2.1結構分析
塑件結構比較簡單，表面質量要求一般。塑件的后端面上有四個側孔，因而需要考慮側向分型抽芯機構的設置。左側筋板上有一圓孔，因而也需要考慮側向分型抽芯機構的設置。塑件外觀質量要求不高,主要用于內部結構的散熱板作用， 因而可以用直接澆口，澆口直接開設在塑件的上表面上。脫模斜度小,可考慮在此設置推桿頂出裝置。
2.2.2什么是ABS
根據塑件的工藝性分析可知，本設計選用選用ABS 塑料較為恰當,在 ABS 的三種單體中，每種單體都有不同的特征：丙稀腈有高強度、熱穩(wěn)定性以及化學穩(wěn)定性；丁二稀具有抗沖擊性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。ABS 的特性主要取決于三種單體的比率及兩項中的分子結構。這樣就可以形成多種性能的材料，所以ABS有非常廣泛的用途。
2.2.3 ABS 的主要主要性能特點
ABS 具有較強的綜合性能，具有較好的韌性、剛性、抗沖擊性、抗拉強度、很好的耐熱、耐寒性能；又具有較好的化學穩(wěn)定性；很易加工、染色。但是，在大氣中老化性較差。
2.2.4 ABS 的成型工藝性能
2.2.4.1 使用前的準備工作
ABS 的吸濕性和對水分的敏感性較大，在加工前要進行充分的干燥和預熱。不單能消除水氣造成的制品表面煙花狀氣泡帶，而且還有助于塑料的塑化，減少制品表面色斑和云紋。ABS 原料要控制水分在0.3％以下。干冬季節(jié)，干燥溫度為75～80，厚料層厚度為20～30mm，干燥時間為2～3h.夏季雨水天要在80～90下干燥4～8小時。表面要求光澤的塑料須長時間預熱干燥達8～16小時。此外，還要根據原料產地、儲存、運輸狀況，對干燥條件適當調整。ABS 具有較好的染色性，一般采用浮染法。原料要加入紫外線吸收劑和抗氧劑，以提高耐老化能力。
2.2.4.2 注射壓力的確定原則
注射壓力的大小主要取決于制品的結構和壁厚，一般控制在60～120。壁薄流道較長，流動阻力較大時，注射壓力可高至130～150。壁厚，澆口截面較大，流動阻力小時，注射壓力可略底些。提高注射壓力可以提高ABS 制品的光澤度。注射過程中，保壓壓力的大小，對制品的表觀質量和銀絲狀缺陷都有較大的影響。壓力過小，塑料收縮大，與型腔表面脫離接觸的機會大，在溫度較高時，制品表面易霧化。壓力過大，塑料型腔表面摩擦作用強烈，容易造成黏模。所以一定要調整配好保壓壓力和保壓時間。保壓壓力為注射壓力的30%～60%。背壓控制得越低越好，背壓最高時可采用1.5。螺桿前進速度采用慢速，一般不超過0.55～0.65m/s。
2.2.4.3 注射速度的確定
ABS 采用中等注射速度效果較好。當注射速度過快時，塑料容易分解，甚至燒焦，從而在制品上出現熔接縫，光潔度差，及澆口附近的物料發(fā)紅等缺陷。
2.2.4.4 ABS主要性能
ABS，易燃，屈服強度50，拉伸強度38，伸長率35%，摩擦系數0.45，熱變形溫度 (45)(180)，計算收縮率0.4%-0.7%。具體如表2.1所示：
表2.1 ABS的主要主要性能指標
性能
單位
數值
密度
1.02～1.16
比體積
0.86～0.96
吸水率（24h）
0.4～0.7
收縮率（%）
0.5%
熔點
130～160
抗拉屈服強度
50
拉伸彈性模量
1.8×103
抗彎強度
80
沖擊韌度
261(無缺口)/11(缺口)
硬度
9.7
體積電阻系數
6.9×1016
性能
單位
數值
密度
1.02～1.16
比體積
0.86～0.96
2.2.4.5 注射成型工藝過程及工藝參數
1. 預烘→裝入料→預塑→注射裝置準備注→注射→保壓→冷卻→脫?！芗拖鹿ば?。
2.塑料ABS成型工藝參數
（1）注射機：螺桿式
（2）螺桿轉速（r/min）：30
（3）預熱和干燥：溫度（） 8085 時間（ h ） 23
（4）料筒溫度：（） 后段 150170
中段 165180
前段 180220
（5）噴嘴溫度（）：170180；噴嘴形式 自鎖式
（6）模具溫度（）：5080
（7）注塑壓力（）：60100
（8）成型時間（s）50220
成型時間（s）/注塑時間 2090
成型時間（s）/保壓時間 05
成型時間（s）/冷卻時間 20120
（9）后處理
方法：用紅外線燈、烘箱烘烤
溫度：70
時間：24小時
2.2.4.6 模具溫度
ABS比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗擊沖擊和中抗型樹脂，料溫更宜取高），料溫對物性影響較大、料溫過高易分解（分解溫度為左右，與在料筒中國停留時間長短有關，比聚苯乙烯易分析），對要求精度較高塑料模溫宜取,要求光澤及耐熱型料宜取。 ，形狀比較規(guī)則，故不用考慮專門對模具加熱。
第三章 擬定模具的結構形式和初選注射機
3.1 概述
在對塑件進行材料選定、零件工藝性分析、成型工藝過程分析和工藝參數大致選定的基礎上，根據塑件批量大小和精度要求就可確定型腔數量和排列方式，根據模具所需注射量就可以確定注射機的型號及安裝尺寸的確定。
3.1.1 分型面擬定于型腔數量及排列方式選擇
通過對塑件結構形式的分析，分型面應選在截面積最大且利于楷模取出塑件的平面上，其位置如圖3.1所示：
圖3.1 分型面的位置及形式
3.1.2 型腔數量和排位方式的確定
3.1.2.1 型腔數量的確定
該塑件的精度要求不高，塑件尺寸也不大，為大批量生產，但是塑件兩個方向需要側抽芯而且長寬比比較大，故可采用一模一腔的結構形式。同時，考慮到塑件尺寸、模具結構尺寸的關系，以及制造費用和各種成本費用等因數，初步定為一模一腔結構形式。
3.1.2.2 型腔排列形式的確定
由于該模具選擇的是一模一腔其型腔見圖3.2及其說明，流道采用直流道直接進料，如圖3.2所示：
圖3.2 型腔的布置形式
3.1.2.3 模具結構形式的初步確定
由以上分析可知，本模具設計為一模一腔，根據塑件結構形狀，推出機構初選推桿推出的推出形式。澆注系統(tǒng)設計時，流道采用直流道直接進料，澆口采用直澆口。
第四章 注塑機型號選擇與確定
4.1 公稱注射量的計算
4.1.1塑件質量、體積計算
通過Pro/E建模分析，如圖4.1所示，塑件體積=56.07，塑件質量=58.9g（取ABS的密度為1.05g/），流道凝料的質量還是個未知數，可按塑件質量的0.2倍來計算。從上述分析中確定為一模四腔，所以注射量為：
根據以上計算得出在一次注射過程中注入模具型腔的塑料的總體積為，由參考文獻式4-1 ，可知
根據以上的計算，初步選擇公稱注射量為200
圖4.1 Pro/E 質量屬性分析圖
4.2 注射機型號的選定
一般注射機都有高速、低速兩種特性（或稱高壓時間，低壓時間）并可調節(jié)選用。1000以下的中、小型注射機，其注射時間常為4s，大型注射機注射時間在12s以內，注射速度一般為5～7m/min，常用低速注射．選用低速注射的注射機時，模具設計應注意防止產生冷接縫，型腔充填不足。選用高速注射的或用大注射量、大鎖模力的注射機注射大面積、小重量的塑件時，模具設計應防止融料內充入空氣、排氣不良、融接不良、塑件內應力增大、塑料易分解、嵌件型芯受沖擊力大及易發(fā)生飛邊等弊病。
根據以上的初步計算選定型號為 SZ-200/1000的臥式注射機。其主要技術參數見表4.1所示：
表4.1 注塑機的主要技術參數
注塑機各項目
單位
參數
螺桿直徑
42
螺桿轉速
10～250
理論容量
210
塑化能力
14
注射速率
110
額定注射壓力
150
鎖模力
1000
拉桿內間距
315*315
最大模具厚度
350
最小模具厚度
150
開模行程
300
定位孔直徑
125
噴嘴球半徑SR
15
噴嘴孔半徑SR
4
4.3 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算
流道凝料在分型面上的投影面積,在模具設計前是個未知值，根據多型腔模的統(tǒng)計分析，是每個塑件在分型面上的投影面積的0.2倍0.5倍，因此可用來進行估算，所以：
==
式中 ==
===3111.675
模具所需鎖模力
試中 型腔壓力取35MPa（見參考書表2-2）
4.4 型腔數量及注射機有關參數的校核
4.4.1 型腔數量的校核
（1）由注射機料筒塑化速率校核型腔數量
==9.3
上式右邊=9.31（符合要求）
式中 ——注射機最大注射量的利用系數，一般取0.8
——注射機的額定塑化量（ 或），?。?
——成型周期,取50s；
——單個塑件的質量和體積（或cm3）
——澆注系統(tǒng)所需塑料質量和體積（g 或cm3）
（2）按注射機的最大注射量校核型腔數量
=
2.52>1,故型腔數量校核合格。
式中 為注射機允許的最大注射量（g或），該注射劑為200，其他符合意義同上
（3） 按注射機的額定鎖模力校核型腔數量
=
2.86>1, 故該注射劑符合設計要求
式中 ——注射機的額定鎖模力（N）
——單個塑件在模具分型面上的投影面積（）
——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（）
——塑料熔體對型腔的成型壓力（）,該處取35
4.4.2 注射機工藝參數的校核
在注射生產中，注射機在每一個成型周期內唑模內注入熔融質量稱為塑件的注塑量M，塑件的注塑量M必須小于或等于注射機的實際注塑量。
4.4.2.1 最大注塑量的校核
注射量以容積表示，最大注射量容積為
==0.8200=160
式中 ——模具型腔和流道的在注射壓力下所能注射的最大容積（）；
——指定型號與規(guī)格的注射機注射量容積；
——注射系數，取0.750.85，無定性塑料可取0.85，結晶型塑料可取0.75，該處取0.80.
倘若實際注射量過小，注射機的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留時間就會過長。所以最小注射量容積=0.25=0.25160=40。故每次注射的實際注射量容積應滿足<<,而=1.2156.678=
因此符合要求。
4.4.2.2 注塑壓力的校核
注塑時，螺桿作用于塑料熔體的壓力，在熔體流經機筒，噴嘴，模具的澆注系?以后，在型腔中余于的模腔壓力，在型腔中產生兩個使模具沿切型面脹開的脹模力，該力的大小為
==
式中：——熔融塑料在型腔內的壓力為2040，取35；
——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，；
——塑件在分型面上的投影面積，；
——塑件澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積，；
流道進料（包括澆口）在模具分型面上的投影面積，在模具設計前是個未知數，根據多型腔模具的統(tǒng)計分析，每個塑件在分型面上的投影面積的倍，因此；可采用0.35倍的塑件在分型面上的投影面積來計算，通過計算可得。
420.08kN<1000kN，故上選的注射機的鎖模力為1000kN，滿足要求。
其他安裝尺寸及開模行程的校核待模具設計完成之后進行。
第五章 澆注系統(tǒng)的設計
澆注系統(tǒng)是塑料熔體從注射機噴嘴射出后達到型腔之前在模具內流經的通道。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料（熱流道）澆注系統(tǒng)。具有傳質、傳壓和傳熱的功能，正確大合集澆注系統(tǒng)對 獲得性質的塑件極為重要。注射成型的基本要求是在合適的溫度和壓力下使足夠的塑料通體盡快充滿型腔，影響順利充模的關鍵之一就是澆注系統(tǒng)的設計。
該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，其包括：主流道、分流道、冷料井、澆口。為確保塑件外觀質量, 進料澆口只能開設在塑件的內表面。如果只是為降低塑料熔體的壓力和減少熱量損失,流道應盡量短,應使塑件內表面朝向定模一側, 開模后依靠塑件向型芯收縮的包緊力而滯留于定模一側,但為了頂出塑件, 還需在定模上設計頂出裝置,使模具結構變得復雜。為使開模時塑件滯留于動模一側, 需借助開模力驅動頂出裝置。采用潛伏式澆口,在推桿上開設一輔助流道,雖然壓力損失較大,但由于進料澆口開設在塑件內表面, 因此不影響塑件的外觀質量。
5.1 主流道設計
5.1.1 主流道設計尺寸
主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴射出的熔體導入分流道和型腔中。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。其頂部設計成半球形凹坑，以便與噴嘴銜接，為避免高溫塑料熔體溢出，凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大1mm2mm,如果凹坑半徑小于噴嘴球頭半徑則主流道凝料無法一次脫出。由于主流道與注射機的高溫噴嘴反復接觸和碰撞，所以設計成獨立的主流道襯套，材料選用45鋼，并經局部熱處理球面硬度38HRC45HRC，設計獨立的定位環(huán)用來安裝模具時起定位作用，其尺寸關系如圖5.1所示。
圖5.1 噴嘴與澆口套尺寸關系
5.1.2 主流道設計要點
(1) 澆口套的內孔（主流道）呈圓錐形，錐度。若錐度過大會造成壓力減弱，流速減慢，塑料形成渦流，熔體前進時易混進空氣，產生氣孔；錐度過小，會使阻力增大，熱量損耗大，表面黏度上升，造成注射困難。
(2) 澆口套進口的直徑 應比注射機噴嘴孔直徑大。若等于或小于注射機噴嘴直徑，在注射成型時會造成死角，并積存塑料，注射壓力下降，塑料冷凝后，脫模困難。
(3) 澆口套內孔出料口處（大端）應設計成圓角，一般為。
(4) 澆口套與注射機噴在接觸處球面的圓弧度必須吻合。設球面澆口套球面半徑為 ，注射機球面半徑為，其關系式如下：
＝
澆口套球面半徑比注射機噴嘴球面半徑大，接觸時圓弧度吻合的好。
(5) 澆口套長度（主流道長度）應盡量短，可以減少冷料回收量，減少壓力損失和熱量損失。
(6) 澆口套錐度內壁表面粗糙度為 Ra1.6～Ra0.8,保證料流順利，易脫模。
(7) 澆口套不能制成拼塊結構，以免塑料進入接縫處，造成冷料脫模困難。
(8) 澆口套的長度應與定模板厚度一致，它的端部不應凸出在分型面上，否則會造成合模困難，不嚴密，產生溢料，甚至壓壞模具。
(9) 澆口套部位是熱量最集中的地方，為了保證注射工藝順利進行和塑件質量，要考慮冷卻措施。
5.1.3 主流道尺寸的計算
①主流道小端直徑 =注射機噴嘴直徑+（0.5～1）=4+（0.5～1），取=5。 ②主流道球面半徑 =注射機噴嘴半徑+(1～2)mm=15+(1～2),=16。
③球面配合高度 =3～5，取=5。
④主流道長度 由標準模架結合該模具的結構，取=50。
⑤主流道大端直徑 =8(半錐角為1，這里取=)
⑥澆口套總長 =50+5=55。
5.1.4 澆口套（主流道襯套）的形式及其固定
主流道小段入口處于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或可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便于有效的選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用45鋼或合金鋼等，熱處理硬度為52～56HRC。本設計若采用分體式結構，主流道比較長，凝料體積比較大，因此將襯套和定位圈配合裝配。具體如圖5.2所示。
1-定位圈 2-內六角螺釘 3-定模座板 4-澆口套 5-定模板
圖5.2 澆口套（主流道襯套）的形式及其固定形式
5.1.5 主流道剪切速率的校核
經過查表知，主流道適當的剪切速率為5103，現進行校檢。由經驗公式=850.48，滿足要求。
式中，——主流道剪切速率，可在=（5)左右的范圍內取值；
——主流道平均半徑（cm）；
——模具的體積流量（cm），而；
——通過主流道熔體體積（）；
——注射時間（s）可由參考書表2-3查出，這里取1.8s
5.2 分流道的設計
該模具一模一腔并且采用直澆口直接進料故不需要分流道。
第六章 澆注系統(tǒng)的平衡
對于該模具，從主流道到兩個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸對應相同，各個澆口也相同，澆注系統(tǒng)顯然是平衡的。
6.1澆注系統(tǒng)凝料體積計算
（1）主流道與主流道冷料穴凝料體積
=
=
=1088
（2）澆口凝料體積
0。
（3）澆注系統(tǒng)凝料體積
=3968mm=3.97
該值小于前面對澆注系統(tǒng)凝料的估算（56.6711.3）
6.2 注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算
（1）流過澆口的體積
（2）流過主流道的體積
6.3 普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的計算與校核
6.3.1 確定適當的剪切速率
根據經驗（ABS塑料的流動性），澆注系統(tǒng)各段的取以下值，所成習慣塑件質量較好。
①主流道、分流道
②點澆口最大剪切速率（見參考書） =5s
6.3.2 確定體積流率
①主流道體積流率
因塑件并不大，且為一模兩腔，所需注射塑料熔體的體積也因此不是很大，而主流道由于和注射機噴嘴孔直徑相關聯，其直徑并不小，因此主流道體積流率并不大，取，代入得
=
式中 ——主流道平均半徑（），為=0.3。
②澆口體積流率。
點澆口用適當的剪切速率=5代入得
==4.9
式中 ——點澆口半徑（）。
6.3.3注射時間（充模時間）的計算
①模具充模時間
==s
式中 ——主流道體積流率；
——模具成型時所需塑料熔體的體積；
——注射時間（s）。
②單個型腔是充模時間
===14.86s
③ 注射時間
根據經驗公式求得注射時間
=/3+/3=1.1/3+=5.32s
根據參考書表2-3可知，注射機公稱注射量以內的最短注射時間，所選時間合理。
6.3.4 校核剪切速率
①澆口剪切速率
= 合理
②主流道剪切速率
= 合理
式中 ——實際主流道體積流量 =42.39cm/s
分析：從上面計算結果得知，澆口處剪切速率基本達到極限值，在試模時若存在成型問題，可調整注射速率（延長注射時間）來達到要求。
第七章 模具成型零、部件結構設計和計算
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿等。成型零件工作時，直接與塑件接觸，塑料熔體的高壓料流的沖刷，脫模時雨塑件發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能和良好的拋光性能。
7.1 成型零件的要求及選材
成型零件與高溫高壓塑料熔體直接接觸，要求其具有一定的耐磨性、耐熱性和抗腐蝕性能,且需要一定的強度和硬度,因此中碳合金鋼是最佳的材料選擇。所以，該模具的型腔和型芯均為40CrMnMo , 經調質處理后具有良好的綜合機械性能,易于切削,易于拋光且熱處理變形小。
7.2 成型零件的結構設計
由于塑件外觀質量要求高,故而型腔采用了整體嵌入式結構, 制造時經過預銑后采用電火花加工盲孔形成內成型表面, 再經反復拋光,使其表面粗糙度達到=以下, 達到鏡面效果。型芯則采用鑲塊鑲嵌于動模板中, 再利用鑲件成型塑件內表面的凸起和凹槽結構, 降低了模具制造難度及模具制造成本。
7.3 成型零件尺寸的計算
7.3.1 影響工件尺寸因素
（1）塑件的公差：塑件的公差按規(guī)定取單項極限制，制品的外輪廓尺寸公差取負值“”制品的內腔尺寸取正值“”。而制品孔中心距尺寸公差按對稱分布原則計算，取“”。
（2）模具制造公差：模具制造公差可取塑件公差的，即公差的。而且按成型加工過程中的增減趨向取“” “”符號。
（3）模具在分型面上的合膜間隙：由于注射壓力及模具分形面皮面的影響，會導致動模定模注射時存在著一定的間隙。一般當模具分型面的平面度較高表面粗糙度較低時塑件產生的飛遍也小。飛遍厚度一般應小于0.02～0.1。
7.3.2 各零件的計算
一般情況影響零件及塑件公差的主要因素是模具的制造公差,塑件的收縮率S和模具磨損量這三項。塑件的尺寸公差取MT4，則：
制造公差=；
磨損量取=；
塑件ABS的收縮率=0.55%。
（1）型腔工作尺寸的計算
凹模的徑向尺寸計算公式如下：
a 型腔長度尺寸
式中 ——塑件的平均收縮率，（以下相同）
——塑件外形公稱尺寸（取154）
——修正系數，可隨制品的精度和尺寸變化，一般在0.5～0.8之間，在此取0.5（以下相同）
——塑件的尺寸公差（取1.02）
——模具制造公差，見表參考書2-11取0.100。
a 型腔寬度尺寸
式中 ——塑件外形公稱尺寸（取74）
——塑件的尺寸公差（取0.64）
——模具制造公差，見表參考書2-11取0.074。
a 型腔高度尺寸
式中 ——塑件外形公稱尺寸（取4）
——塑件的尺寸公差（取0.18）
——模具制造公差，見表參考書2-11取0.03。
其他尺寸計算依此類推，計算結果如參考書2表7-1所示
表7-1 模具尺寸計算
模具尺寸名稱
塑件尺寸
塑件精度等級
塑件尺寸公差
模具等級
模具尺寸公差
模具尺寸計算結果
模具尺寸規(guī)范化
型腔長度
154
4
1.02
10
0.100
型腔寬度
74
4
0.64
10
0.074
型腔高度
4
4
0.18
10
0.03
型芯長度
150
4
1.02
10
0.100
型芯寬度
74
4
0.64
10
0.074
型芯高度
4
4
0.18
10
0.03
小型芯1
4
0.20
10
0.036
小型芯2
4
0.18
10
0.030
小型芯3
4
0.16
10
0.025
7.4型腔剛度的校核
7.4.1 型腔側壁的厚度mm
式中 ——模具材料的彈性模量（），碳鋼為；
——與型腔深度對型腔側壁長邊邊長之比有關的系數，查表得0.13
——型腔壓力，一般取25～30，取35
——型腔深度（mm）
——剛度條件，即允許變形量（mm），可查表得0.025
滿足剛度條件。
7.5 成型零件的創(chuàng)建
在分型面和澆口位置確定以后，采用Pro/E進行分模（分型面）設計，然后創(chuàng)建模具提價塊和分割側型心等。分模以后的型腔和型芯，通過有關軟件可自動生成數控程序，從而可實現無圖化生產，這樣大大提高了工作效率和模具的制造精度。
（1）設置收縮率。單擊收縮率，取ABS的平均收縮率為0.55%，如圖7.1所示
圖7.1 設置收縮率
對塑件生產批量不是太大的模具，設置收縮率就可以了，而對于大批量生產塑件的模具還應該考慮型腔、型心的磨損以及今后多次修模應留的余量，本設計應按上述計算結果（見參考書表6-5）對應尺寸進行修改。
(2) 建立中心坐標系。 為塑件建立模具中心坐標系，用于確定塑件與模仁及模架的位置關系如圖7.2所示
(3) 創(chuàng)建毛坯。調入所創(chuàng)建的塑件模型，創(chuàng)建毛坯，如圖7.3所示
(4) 創(chuàng)建主分型面。先通過單擊分型面命令，再通過拉伸命令創(chuàng)建拉伸主平面，如圖7.4所示
(5) 創(chuàng)建滑塊體積快。單擊【創(chuàng)建體積快】按鈕，通過拉伸命令分別創(chuàng)建二個滑塊，具體如圖7.5所示
（6） 分割模具體積塊。單擊【分割模具體積塊】 按鈕 ，進行模具體積塊的分割。首先通過主分型面將毛坯分割成動定模仁，然后通過兩個側分型面從動模仁中分割出兩個側型芯，如圖7.6所示
圖7.2 建立中心坐標系圖 7.3 創(chuàng)建毛坯
圖7.4 分型面示意圖
圖7.5 抽芯（1）示意圖 圖7.5 抽芯（2）示意圖
圖7.6 動、定模仁及側型心分模示意圖
第八章 模架的確定和標準件的選用
注塑模模架國家標準GB/T12555—2006，由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現在全國模具發(fā)達的地區(qū)在參考龍記模架標準的前提下形成了自己的企業(yè)標準，但不管是國家標準還是企業(yè)標準都沒有進入Pro/E的模架庫。該設計仍采用Pro/E所提供的Futaba_3P GC模架組件（工字形標準簡化細水口模架）。以下為該模架的調用過程（根據現在選定的直澆口模架）。以下為該模架的調用過程（根據現在選用的直澆口模架，規(guī)格大小為）；
8.1模架調用
（1） 單擊選擇下拉菜單→→命令，彈出項目對話框
（2） 添加元件，?→→，選取自己繪制的工件，進行添加。
（3） 元件分類→→，選擇動定模。
（4） 編輯裝配位置 →→
（5） 定義標準模架 →→，彈出模架定義。選取的futaba_s型模架，如圖8.1所示
圖8.1 標準模架的定義
（6） 定義模板厚度
?定義定模座板厚度及模板零件圖，如圖8.2所示
圖8.2 定模座板厚度及模板零件圖
?定義動模座板厚度及模板零件圖，具體如圖8.3所示
圖8.3 動模座板厚度及模板零件圖
?定義墊塊厚度及墊塊零件圖，具體如圖8.4所示
圖8.4 墊塊厚度及墊塊零件圖
④定義推半固定板厚度及其零件圖，具體如8.5所示
圖8.5所示 墊板厚度及墊板零件圖
⑤ 定義主流道襯套，具體如圖8.6所示
圖8.6 主流道襯套
⑥定義推桿及推桿的布置形式，具體如圖9.7所示
圖8.7 推桿及推桿的布置形式
⑦定義動模螺釘及螺釘示意圖，具體如圖9.8所示
圖8.8 動模螺釘及螺釘示意圖
⑧定義動模螺釘及螺釘示意圖，具體如圖8.9所示
圖8.9 動模螺釘及螺釘示意圖
⑨定義動模螺釘及螺釘示意圖，具體如圖8.10所示
圖8.10 動模螺釘及螺釘示意圖
8.2模架如圖8.11所示
圖8.11 模架示意圖
由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據成型零件尺寸結合標準模架，選用結構形式為、模架尺寸為的標準模架，可符合要求。
模具上所有的螺釘盡量采用內六角螺釘；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。動定模分型面（公母模板）之間應有分模間隙（單邊為0.5），以便模仁能完全貼合。動模（公模）板的四個角上設有開模隙，即在裝配、調試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。各板的尺寸如下：
1）定模座板（——上固定板），厚25
定模座板通常就是模具與注射機接觸處的板，材料為45鋼（S55C）。
定位圈通過4個M6的內六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為H7/k6配合；與導柱采用H7/k6配合。
2）定模板（A板——母模板），厚90mm
用于固定定模模仁、導套、斜導柱、楔緊塊。用45鋼制成，最好調質230HB270HB。
其上的導套孔與導套采用H7/k6配合；定模板與楔緊塊采用H7/k6配合；定模板與定模仁為H7/m6配合。
3）動模板（B板——公模板），厚120mm
動模板既有固定動模仁、導套、滑塊的作用，又承受型腔、型芯或推桿等的壓力 ，因此它要具有較高的平行度和硬度。所以用材料45鋼較好，調質 230HB270HB。
其上的導套孔與導套采用H7/k7配合；其推桿孔與推桿單邊間隙為0.5；其動模仁上的塑件推桿孔與塑件推桿采用H7/e7配合。
4） 墊塊（C塊），高度為120mm
（1）主要作用，在動模板與支撐板之間形成推出機構得動作空間，或是調節(jié)模具的總高度，以適應注射機的模具安裝厚度要求。
（2）結構形式，可以是平行墊塊或拐角墊塊，該模具采用平行墊塊。
（3）墊塊材料墊塊材料為Q235A，也可用HT200、球墨鑄鐵等。該模具墊塊采用Q235A制造。
（4）墊塊的高度校核
=，符合要求。
式中 ——頂出板限位釘的厚度，該模具設限位釘高度5；
——推板厚度，為20；
——推桿固定板厚度，為15；
s——推出行程，為74
——推出行程富余量，一般為，取5。
5）動模座板（—下固定板），厚度為25
材料為45鋼（S55C）,其上的注射機頂桿孔為。其上的推板導柱孔與推板導柱采用H7/m6配合。
6）推板（——下頂出板），厚15mm。
材料為45鋼（S55C)，其上的推板導套孔與推板導套采用H8/f9配合，用四個M8內六角圓柱螺釘與推桿固定板固定。
7）推桿固定板（——回針板），厚15
材料為45鋼（S55C)，其上的推板導套孔與推板導套采用H7/k6配合，復位桿孔與復位桿、推件桿孔與推桿均采用單邊間隙為0.5配合。
第九章 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。導柱導向機構用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。錐面定位機構用于動、定模之間的精密對中定位。該模具采用標準模架，模架本身帶有導向裝置（導柱導向機構）作模具的粗定位，本模具的型腔在動定模兩方都有，為了使合模更準確世俗間分型線處沒有錯模痕跡，需采用精密導向定位裝置，因此選用錐面定位塊作精定位。
9.1 精定位塊的選型和布置
根據參考文獻1表7-41，選用4套錐面精定位塊，型號為ZDK50如圖9.1所示。在充分考慮到導柱，復位桿，側抽芯滑塊和滑塊壓板等零件在分型面布置后，錐面定位塊在分型面如圖9.2所示。
圖9.1 錐面精定位塊 圖9.2 定位塊在分型面上的布置
9.2 推板導柱與導套設計
該套模具采用推板導柱固定在動模板上的形式，前端伸入動模板15mm（件裝配圖）。對于本套模具，導柱主要對推出系統(tǒng)起導向作用。該模具設置了4套推板導柱與導套，它們之間采用H8/e7配合，其形狀與尺寸配合如圖9.3所示。
圖9.3 推板導柱、導套
第十章 脫模推出機構的設計
注射成型每一循環(huán)中，澆注系統(tǒng)凝料、塑件必須準確無誤地從模具的流道、凹模中或型芯上脫出，完成脫出凝料和塑件的裝置稱為脫模機構，也常稱為推出機構。本套模具的推出機構形式較為簡單。澆注系統(tǒng)凝料采用凝料推板推出，塑件采用推出。開模分型時，在注射機的帶動下，并且有壓縮彈簧的作用下，動模推桿和推管將塑件推出，具體推桿和推管尺寸如圖10.1，10.2所示。
圖10.1 推桿
圖10.2 推管
10.1 塑件的推出機構
（1）該模具全部采用帶肩推桿，根據推桿布置原則、型芯大小和可供布置推桿的空間，初步設置有的推桿以及的推管，其中推桿14根，推管1根，共有15根。
（2）推桿直徑與模板上的推桿孔采用H7/f8間隙配合。
（3）通常推桿裝入模具后，其端面應與型芯上表面平齊，或高出型芯上表面
。
（4）推桿與推桿固定板，通常采用徑向單邊0.5的間隙，推桿臺肩與沉孔軸向間隙。這樣能在多推桿的情況下，不因各板上推桿孔間距的加工誤差而引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現象。
（5）推桿的材料常用、,熱處理要求硬度,工作端配合部分的表面粗糙度為。
10.2 脫模力的計算
脫模力主要是動模一側的主型芯上脫出所需時間的外力，它包括塑件對型芯包緊力、粘附力和脫模機構本身的運動阻力。
脫模力是注射模脫模機構設計的重要依據。但脫模力的計算與測量十分復雜。其計算方法有簡單估算法和分析計算法。下面應用建大估算法對該套模具的脫模力進行計算。
式中 ——塑件對型芯抱緊的脫模阻力（N）
——使封閉殼體脫模需克服的真空吸力（N),=0.1，這里0.1的單位為0.1MPa，為型芯的橫截面積（mm）
當分型面打開時，，脫模阻力主要由位于定模仁上的塑件部分對其產生的脫模阻力及位于動模仁上的塑件部分對其纏身的脫模阻力兩者所組成。分析或計算動、定模脫模阻力的目的是確定主分型面打開后塑件是留在動模還是定模。
計算脫模力：由于該塑件為矩形塑件，故利用公式==20.75>10時，此時塑件稱為薄壁塑件。
當塑件橫截面形狀為矩形時，它的脫模力計算公式為
式中 ——塑料的拉伸模量，ABS為1.8×103（）；
——塑料成型平均收縮率，為0.55%；
——塑件的平均厚度，約為3.5；
——塑件包容型芯的長度
——塑料的泊松比，ABS取0.3；
?——脫模斜度，為；
——塑料與鋼材之間的摩擦因數，為0.4；
——塑件與開模方向垂直的平面上的投影面積（cm2）；
——由λ（λ=R/t）和φ決定的無因次數，可由下式計算
分別為16.92
10.3 主型芯的脫模力
==20.75>10 被視為薄壁。為薄壁壁矩形盒類塑件。
=
=1927.18N
定模型芯的脫模力與動模主型芯一樣，即分型面開模時的脫模力為2×1927.18=3854.36N。
小型芯（）
=
=94.92N
小型芯（）
=
=79N
當分型面打開時，其=3854.36+10×94.92+89×2=4127.28N
10.4 脫模力的校核
當進行塑件的推出時，由于注射機的頂出力（40KN）大于動模部分的脫模力（4127.28N）,因此塑件可順利脫出。
10.5推桿接觸應力的校核
推桿接觸面總面積：
=420.76
接觸應力：
<
式中 ——ABS塑料在脫模溫度下的作用接觸應力，見參考書表2-12取 11.7<<16.5
10.6型腔剛度的校核
10.6.1 型腔側壁的厚度（按整體式矩形型腔計算）
式中 ——模具材料的彈性模量（），碳鋼為；
——與型腔深度對型腔側壁長邊邊長之比有關的系數，查表得0.13;
——型腔壓力，一般取2530，取36;
——型腔深度（）;
——剛度條件，即允許變形量（），可查表得0.025;
s> 側壁的厚度s取25。
10.6.2型腔底板的厚度
式中 ——模具材料的彈性模量（），碳鋼為；
——由板短邊與長邊邊長之比決定的系數，可查表得0.0226;
——型腔壓力，一般取，取;
——底板短邊的長度，（）;
——剛度條件，即允許變形量（），可查表得0.025;
滿足剛度條件。
10.7整體型腔邊沿的距離校核
10.7.1 按強度校核
由公式
=1.106.2 （符合要求）
式中 ——凹模內半徑（），約為4；
——型腔壓力，一般為36；
——彎曲許用應力（），具體值為 785（）。
10.7.2 按剛度校核
由公式
=0.985
（符合要求）
式中 ——凹模內半徑（），約為4；
——泊松比，常取0.25～0.3；
——允許變形量（），按塑料性質選取，一般不超過塑料的溢邊值為0.025～0.04；
——型腔壓力，一般為25～45；
——彈性模量，鋼取。
第十一章 側向分型與抽芯機構的設計
側向分型抽芯與抽芯機構，用來成型蘇肩上的外側凸起、凹模和孔以及殼體塑件的內側局部凸起、凹槽和不通孔。具有側抽機構的注射模具，其活動零件多、動作復雜，在設計中特別要注意其機構的可靠、靈活和高效。側抽機構類型很多，根據動力來源的不同，一般可分為機動、液壓或氣動以及手動三大類型。根據塑件結構進行合理選用。
11.1 側向分型與抽芯機構類型的確定
模具采用機動側抽機構，其驅動方式為斜導柱。
導柱抽芯機構是最常用的一種側抽芯機構，它具有結構簡單、制造方便、安全可靠等特點。其斜滑塊通常由楔緊塊鎖緊，根據楔緊塊的結構形式及安裝方式不同可獲得不同的楔緊力。并可獲得較大的抽芯距。
在本次設計中，斜導柱側向分型與抽芯機構利用斜導柱把動、定模分開時的開模力傳遞給側型芯，使之產生側向運動，先行脫出塑件，然后再由推桿將塑件推出。為了開模時，斜滑塊順利地留在動模部分，需在定模固定板上裝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，次數在106次以上，最大工作負荷為103.55N。
11.2 抽芯力計算
11.2.1只計算抽芯力大的一側
F=
=
=387.8N
式中 ==23.5（而/=23.5/2.5=9.4<20,故屬厚壁）；
==942.5=235mm；
——脫模系數，ABS取0.45；
——塑料的線膨脹系數；
——在脫模溫度下，ABS的抗拉彈性模量，取2.2×；
——塑料軟化溫度，取100；
——脫模時塑件溫度，取60；
——塑料的泊松比，ABS 在0.35～0.55之中，取0.3 ；
——脫模斜度，為1；
側抽力為=2×=387.8×2=775.6N。
11.3 抽芯距計算
=H+K=12+3=15
式中 ——抽芯距
——塑件側孔深度或凸臺高度（），該塑件側孔深度約為3,加上凸臺的長度9mm，按12mm計算。
——安全距離（2～3）,此處取3。
11.4 斜導柱彎曲力計算
該模具側型芯的抽拔方向與開模方向垂直，滑塊的受力如圖8-1所示
=N
式中 ——斜導柱所受的彎曲力（N）；
——抽拔阻力；
——剛才之間的摩擦因數，一般取=0.15；
——摩擦角，===8.53。
11.5斜導柱橫截面積尺寸確定
斜導柱常用截面形狀有圓形和矩形兩種。圓形制造方便，裝配容易，應用廣泛。本設計采用圓形截面，其直徑為：
==15.6
式中 ——許用彎曲應力（MPa），對于碳鋼=137.2MPa；
——斜導柱有效長度（L4=）；
——斜導柱所承受的最大彎曲力（N）,為1939N；
考慮到滑塊尺寸94×124×84，還有彎曲力等因素，再根據表7-10選得標準斜導柱尺寸=16，公差（n6），斜導柱臺階孔D1=21。
11.6 斜導柱長度及開模行程計算
斜導柱長度的示意圖如圖11.1所示
圖11.1 斜導柱長度及開模行程
=
≈130
式中 ——斜導柱總長度（）；
——抽芯距，為15；
——斜導柱在固定板中的長度（）；
——斜導柱直徑（），為16；
——斜導柱傾斜角，為15°；
根據表7-10，取斜導柱長度為130；
由于抽拔方向與開模方向垂直，完成抽芯距所需最小開模行程（）為：
=12cot15°=44.78
11.7斜導柱與滑塊斜孔的配合
為保證在開模瞬間有一很小空程，是塑件在活動型芯為抽出之前從型腔內或型芯上獲得松動，并使楔緊塊先脫開滑塊，以免干涉抽芯動作，斜導柱與滑塊孔的配合應有0.25～0.5的單邊間隙。
此設計側抽芯僅并不復雜，方便加工，故本設計滑塊采用整體式。
①滑塊的導滑形式：滑塊在導滑槽中活動必須順利平穩(wěn)，不發(fā)生卡滯、跳動等現象，本設計采用導滑槽，其結構如圖11.2所示
圖11.2滑塊的導滑形式
② 滑塊的導滑長度L應大于滑塊B的1.5倍，滑塊完成抽芯動作后，應繼續(xù)留在導滑槽內，并保證在導滑槽內的長度不小于滑塊全場2/3。
本設計中，長度L為94，寬度為124，導滑槽長70（見裝配圖）。而抽芯距離僅15，滑塊抽芯復位過程全部在導滑槽中，所以運行平穩(wěn)。
③ 滑塊的定位裝置：為了保證斜導柱的伸出端可靠地進入滑塊的斜孔，滑塊在抽芯后的終止位置必須定位。該模具采用彈簧、螺釘和擋板的傳統(tǒng)定位方式，其結構形式如圖11.3所示
圖11.3 滑塊的定位裝置
11.7.1 壓緊楔的設計
①滑塊鎖緊形式：為了防止活動型芯和滑塊在成型過程中受力而移動，滑塊應采用楔緊塊鎖緊。該模具采用整體式楔緊塊，如圖11.4所示。
圖11.4 滑塊的鎖緊形式
②楔緊塊的楔角：當斜導柱帶動滑塊座抽芯移動時，楔緊塊的楔角ā 必須大于斜導柱的斜角，這樣當模具一開啟，楔緊塊就讓開，否則斜導柱無法帶動滑塊做愁心一動，一般.該設計中為15°，可取為18°。
11.7.2側抽芯抽芯力計算
F=
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