高分子材料与工程专业毕业(模具设计)复习过程.doc

高分子材料与工程专业毕业论文(模具设计)精品文档162腔餐叉注塑模设计摘 要本设计根据餐叉小型薄壁的结构特点，设计了一套162腔餐叉的叠层注塑模具。设计中利用SolidWorks三维设计软件，先对餐叉进行3D建模，建立整套模具的3D模型，然后出装配图和零件图。本文介绍了模具的结构特点及工作原理，计算并校核了模具的相关参数。本模具一次成型32件制品，提高了生产效率。为了实现自动化生产，本套模具采用可拉断分离的两级主流道和潜伏式浇口。针对本模具的特点，采用了加热主流道，这样不仅减小了为脱出主流道凝料而设定的开模距离，还减少了主流道凝料的浪费。设计中对模具的开合模采用了摆杆同步分型机构。该双层注射模具结构设计合理、动作可靠，成型效率约提高一倍，可实现自动化生产。关键词 叠层模具/潜伏式浇口/注塑模DESIGN OF 162 CAVITY INJECTION MOLDFOR DINNER FORKABSTRACTAccording to the structure characteristics of dinner fork in this design, a set of 162 stack injection mould is designed for the dinner fork. The 3D design software-SolidWorks was used in this design. First, 3D model for the dinner fork was done, also the whole mold was established, then the software was utilized again to draw an installation drawing and some part drawings of the mold.The structure characteristics and work process of this set of the mold was introduced in this paper, and some parameters related to the mold are calculated and checked. We can moud 32 sets of dinner forks with the stack mould, thus the production efficient is increased. In order to realize roduction automatically, this set of mold use the submarine gate and two levels main flow channel that can pull separation. Hot sprue bush was used in view of the characteristics of the mold, not only reduces the distance set for the detrusion of the main flow channel, but also saves resins which waste in it.The open and close actions are controled by the pendular lever synchro opening system in the design.The mold had proved to be reasonable in structure, reliable in operation, about double the efficiency ,and can realize production automatically.KEY WORDS Stacked mold, Submaring gate, Injection mold收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 目录摘 要IABSTRACTII1 概 述12 制品分析22.1 制品结构及成型分析22.2 制品原料特性23 模具设计43.1 注射机选择43.1.1 注射机的初步确定43.1.2 注射机相关参数63.2 模具结构及工作过程83.2.1 总体结构83.2.2 开模过程103.2.3 合模过程103.3 模具功能结构设计103.3.1 浇注系统设计103.3.2 分型面及排气系统设计153.3.3 成型零部件设计与尺寸计算173.3.4 模架的选择193.3.5 导向机构设计203.3.6 脱模机构设计213.3.7 摆杆同步分型机构和限距机构设计233.3.8 冷却系统的设计与计算233.5注射机相关参数的校核293.5.1注射量的校核293.5.2注射压力的校核303.5.3锁模力的校核303.5.4模具外型尺寸与注射机拉杆间距的校核303.5.5模具定位圈与注射机定位孔尺寸的校核303.5.6模具时厚度与允许模厚的校核313.5.7最大开模行程的校核31设计总结32致 谢33参考文献341 概 述当塑料制品的外形为薄片时，设计塑料注射模具就会遇到以下两方面的问题：一是模具的型腔较浅，使模具总厚度常常不能满足注射机最小模具厚度的要求，所以就必须增加模具支脚或垫板的厚度，这样又使模具增加了重量和费用。二是模具设计中受注射机最大成型面积的限制，型腔数不能太多，使得注射机的最大注射量又得不到充分发挥。解决以上问题的一个较好的方法就是设计叠层注射模具1。叠层式塑料注射模具作为高效、快捷、节能的新技术在我国已逐渐开始推广应用。在所有的注塑产品中，大型扁平制件、中浅腔薄壁件、片状薄壁件、栅类、框类等投影面积与重量之比较大的塑件占有很大的比例，用普通的模具生产时，它们所需的锁模力很大，但所需的开模行程和注射量却很小，一般用不到配用注射机额定生产能力的2060，生产效率低2-4，没有充分发挥注射机的生产能力，而叠层式注塑模具能够在几乎不增加锁模力的基础上，在一台注射机一个操作人员的条件下，能使产量根据层数成倍增加，可以极大地提高生产效率和设备利用率，并能节约生产成本和人力资源。叠层式模具是当今注塑模具工业发展的一项前沿技术。叠层式模具通常是将两副常规的单层注塑模组合在一起，能充分利用注射机的生产能力，大批量生产扁平制件以降低生产成本。与常规模具相比，叠层式模具锁模力只提高了510，但产量可以增加9095，这就极大地提高了设备利用率和生产效率，并降低了生产成本。此外，由于模具制造要求基本上与常规模具相同，且将多副型腔组合在一副模具中，所以模具制造周期也大大缩短，故叠层式模具技术日趋受到世人的关注5。推广叠层式模具的研制与使用，能够提高我国模具技术水平和国家工业制造业水平，缩短我国与工业发达国家的模具技术差距，缓解我国对一些高技术的模具进口的依赖性。而且叠层式模具的经济性更能适应市场的需要，更能创造出巨大的经济效益，也符合我们的制造业发展的方针政策，将来有广阔的市场前景。根据设计任务要求，餐叉作为本设计（模具）拟生产的制品。具体设计内容包括：根据制品要求，正确选定注射机型号，确定合理的模具设计总体方案，正确完成模具机构的设计计算，绘出模具总装配图及主要零部件工程图。2 制品分析2.1 制品结构及成型分析图2-1 餐叉制品本设计的制品为桶装方便面盒内配带的餐叉，制品形状如图2-1所示。制品壁厚0.8mm，长120mm，最大宽度约22mm，属于典型的小型薄壁制品，若采用叠层模生产，可充分发挥设备能力，在不增加设备投入的情况下，可以成倍地提高生产效率。2.2 制品原料特性 制品原料为聚苯乙烯（PS），PS为非结晶聚合物，具有非常好的几何稳定性、热稳定性和透明性，电绝缘性好，通常不需要干燥，能够抵抗水、稀释的无机酸，能被强氧化物腐蚀，常用于产品透明包装盒等制品的生产6。PS流动性性好，可用螺杆或柱塞式注射机成型。喷嘴用直通式或自锁式，但应防止飞边。宜采用高料温、高模温、低压注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔、变形7。PS的主要性能及加工工艺参数如下8：物理性能：密度0.981.10 g/cm3比体积0.911.02 cm3/g吸水率（24小时长时期）0.10.3%热性能： 马丁耐热70热变性温度：无退火7077退火7784 线膨胀系数3.421计算收缩率0.30.6%比热容1400J/(kgk)热导率 0.084w/(mk)燃烧性 慢屈服强度 1448MPa抗拉强度 1448MPa断裂伸长率 5.0%拉伸弹性模量 1.43.1MPa抗弯强度 3570MPa抗压强度 3570MPa冲击韧度（悬臂梁缺口） 1.123.6KJ/m2布氏硬度HB 2080电气性能：体积电阻率 1014*m介电常数（50105Hz） 2.43.8介电损耗角正切（106Hz） 0.00040.002耐电弧性 201000S化学性能：日光及气候影响：受日光的作用会变黄，变色的程度取决于聚合物中存在的杂质含量。耐酸性及对盐溶液的稳定性：能耐有机酸、盐等水溶液耐碱性：对碱类化合物稳定耐油性：影响表面及颜色耐有机溶剂性：受许多烃类、酮类、高级脂肪族侵蚀而软化或溶体，对醇类稳定成型条件： 注射机类型 柱塞式或螺杆式密度 1.041.06 g/cm3计算收缩率 0.60.8预热：温度 6075时间5h料筒的温度：后段 140160 中段 140160 前段 170190喷嘴温度 220模具温度 4065注射压力 60110Mpa成型时间（s）：30.72s注射时间 1545（17）保压时间 03（3）冷却时间 1560（23）总周期 40120（40）螺杆转速 48 r/min适用注塑机类型 螺杆、柱塞式均可后处理 ： 方法 红外线灯、烘箱温度 70时间 24h3 模具设计3.1 注射机选择3.1.1 注射机的初步确定（1）根据注射量选择注射机9：模具在工作时的实际用料量（V）应为注射机最大注射量（Vmax）的25%80%。即0.25 Vmax V 0.8Vmax（3-1）用料量： V=nV1+V2（3-2） 式中 V模具要求的实际用料体积，cm3 V1制品体积（单个型腔容积），cm3 V2料把体积（浇注系统容积），cm3 n模具型腔数由SolidWorks测得：V1=1.6 cm3，V2=35.5 cm3考虑到制品生产批量，本套模具采用162双层型腔，故型腔数目（n）为32。 V=321.6+35.5= 86.7cm3 =346.8 cm3 ；=108.375 cm3所以注射机的注射量应在108.375346.8 cm3之间。（2）根据注射压力选择注机：由2.2节知PS的注射压力为60110Mpa，所以注射机的注射压力应大于110Mpa。（3）根据模具工作时的胀模力选择注射机：按下式选择注射机的锁模力：F P（3-3）式中 F注射机的标定锁模力，kN； P模具工作时的胀模力，kN；胀模力主要来自于模内物料的反压力，通常可用下式计算。 P= 0.1PmA（3-4）式中 P胀模力，kN Pm模腔压力，MPa（常取2050Mpa）A型腔及流道在分型面上的总投影面积，cm2AnA1+A2（3-5）式中：A1单个型腔在分型面上的投影面积，cm2 A2浇注系统在分型面上的总投影面积，cm2 n单层模具型腔数由SolidWorks测得：A1=13.070 cm2 ；A2=47.004 cm2A=1613.0747.004=256.124 cm2取Pm=40MpaP=0.1PmA=0.140256.124=1024.496 kN假设叠层模具胀模力增加15%，则15%P=1178.170 kN所以注射机的锁模力应大于1178.170 kN。综合以上参数并考虑到本套模具总体厚度较一般的模具厚，初步选择注射机型号为YJT2000-48。3.1.2 注射机相关参数表3-1 注射机相关参数10项目YJT2000 注 射装置 螺杆直径 mm4850螺杆长径比L/D20.219.4理论注射容积cm370410实际注射质量（PS）g341380实际注射质量oz1213.4注射速率g/s142152塑化能力g/s2324注射压力Mpa156143螺杆转速rPm180合 模装置 锁模力KN2000移模行程mm440拉杆有效间距mm460460最大模厚mm500最小模厚mm180顶出行程mm138顶出力KN45其 它 油泵最大压力MPa16料筒加热功率KW10.5油泵电机功率KW15外形尺寸（长宽高）mm5.11.572机器重量（约）t 5.5 数据来源：中国塑料行业网（http:/www.su-）图3-1 注射机模板尺寸图3-2 注射机喷嘴及开模行程距离尺寸3.2 模具结构及工作过程3.2.1 总体结构图3-3 模具总体结构a图3-3 模具总体结构b图3-3 模具总体结构c1-定模座板；2-定模推板；3-内六角圆柱头螺钉；4-定模垫块；5-定模推杆固定板；6-定模板（组）；7-六角头铰制孔用螺栓；8-动模板（组）；9-型腔板（组）；10-动模垫块；11-内六角圆柱头螺钉；12-动模推杆固定板；13-推杆；14-动模推板；15-动模座板；16-复位杆；17-限位钉；18-带头导柱；19-直导套；20-直导套；21-Z字头拉料杆；22-推杆；23-水嘴；24-加热筒；25-浇口套；26-内六角圆柱头螺钉；27-定位圈；28-内六角圆柱头螺钉；29-紧固挡块；30-调节挡块；31-开口销；32-销轴；33-滚轮；34-滚轮轴；35-长摆杆；36-垫圈；37-短摆杆；38-垫圈；39-拉板套；40-内六角圆柱头螺钉；41-限距拉板。 模具总体结构如图3-3 (a、b、c)所示，本套模具采用 162 式结构11,12。本套双层型腔注射模，采用可拉断分离的两级主流道和潜伏式浇口，为减少主流道凝料的长度，一级主流道采用加热式的，两层分流道及型芯分别设置在动模板和定模板上，来自注射机喷嘴的熔料，在经第一级主流道和上层分流道注入上层型腔的同时，通过第二级主流道及下层分流道注入下层型腔完成充模；采用摆杆同步分型机构可保证制品成型后分别从定模侧和动模侧用顶杆同时顶出。3.2.2 开模过程注射、保压、冷却后，解除锁模力，模具开启。开模时，模具的动模部分（8、10-16、19、20）随注射机的动模固定板一起沿开模方向运动，由于摆杆同步分型机构的作用，分型面I和II同时打开，由于制品对型芯的包紧力和潜伏式浇口的作用（动、定模各侧还设有拉料杆），制品都留在了各自的型芯侧，当动模部分运动到限距拉板限定的距离时，拉板套（39）与限距拉板（41）接触，并带动由限距拉板固定的定模推出装置（2、5），与此同时，动模侧的推出装置（11-14）碰到注射机的顶杆而停止运动，这样动、定模侧的推出装置都分别与各侧的型芯板发生相对运动，从而使制品脱离型芯，整个开模过程结束。3.2.3 合模过程制品顺利脱出后，模具闭合。 首先，分型面II闭合，与此同时在动模侧复位杆（16）的作用下，动模侧的推出装置复位，摆杆同步分型机构的滚轮（33）也在此时与调节挡块（30）分离。继续合模，分型面I闭合，此时在定模侧复位杆的作用下，定模侧的推出装置复位，各机构完全复位后，合模过程完成，即可开始下一个成型周期。3.3 模具功能结构设计3.3.1 浇注系统设计浇注系统是用来将注塑机喷嘴射出的塑料熔体导入模具型腔的物料通道，它可分为普通流道浇注系统和无流道浇注系统（热流道）两大类，浇注系统设计得好坏对制品性能外观和成形难易程度影响很大。一般采用以下原则：14(1)重点考虑型腔布局，有以下三点需注意： 尽可能采用平衡式布置，以便设置平衡式分流道； 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象； 型腔排布尽可能紧凑，以减少外形尺寸。(2)热量及压力损失要小；浇注系统流程尽量短，截面尺寸尽可能大，弯折尽量少，表面粗糙度要低。(3)均衡进料；尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔深处及角落，分流道尽可能采用平衡式布置。(4)塑料耗量要少；在满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少料把用料量或塑料在流道内的储存时间。(5)排气良好；浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔各个角落，使型腔内气体能顺利排出。(6)防止塑件出现缺陷；避免熔体出现充填不足或出现气孔、缩孔、残余应力、翘曲变形或尺寸偏差过大以及塑料流将嵌件冲压位移或变形等各种成型不良现象。(7)塑件外观质量；根据塑件大小、形状及技术要求，做到去除修整浇口方便，浇口痕迹无损塑件的美观和使用。(8)生产效率；尽可能使塑件不进行或少进行加工，成型周期短，效率高。(9)塑料熔体流动特性；大多数热塑性塑料熔体的假塑性行为，应予以充分利用。本设计采用加热主流道和普通冷流道相结合的流道系统。如图3-4a所示。图3-4 a浇注系统的设计3.3.1.1 主流道的设计本套模具设计的主流道结构如图3-4a所示：采用可拉断分离的两级主流道，来自注射机喷嘴的熔料通过加热式的主流道衬套，经过第一级主流道和上层分流道注入上层型腔的同时，通过第二级主流道及下层分流道注入下层型腔完成充模2。两级主流道相接处结构尺寸如图3-4b所示。图3-4 b浇注系统的设计两级主流道相接处细径的尺寸为1.6mm，这样设计的目的，一是考虑到PS为假塑性非牛顿型流体，其黏度随剪切速率增加明显下降，注射时PS熔体流经该处时，会因受到剪切而使黏度下降，这样有利于第二层型腔的充模；二是考虑到设置1.6的细径有利于在开模时两级主流道之间的拉断。在细径的轴向位置上，动模侧设置了一个 8mm的的Z字头拉料杆，Z字杆头所包裹凝料的最细处尺寸为2.319mm，大于 1.6mm；而在定模侧分流道轴向方向上均匀布置了8个5mm的Z字头拉料杆，其杆头所包裹凝料的最细处尺寸都为1.684mm，也大于1.6mm，所以综合以上原因可以保证定、动模侧的浇道凝料在细径拉断时仍然留在各侧。主流道衬套采用上海寄亚机电模具科技有限公司生产的拓莫科热流道系统15中的12系列热流道单喷嘴（SGP型浇口），加热装置也采用该公司生产的加热筒。如图3-4c、d所示。图3-4c 热流道单喷嘴热流道单喷嘴订购参数：25mm、L=125mm。图3-4 d 热喷嘴加热筒结构及订购参数（以上两个图片来自Http:/www.jiya-）3.3.1.2 分流道设计(1)分流道设计要点： 分流道要求熔体流动阻力尽可能小； 分流道转折处应以圆弧过渡，分流道与浇口的连接处加工成斜面以利于熔体的流动； 各型腔应保持均匀进料。 (2)分流道截面为半圆形 d=8mm(3)分流道的布置 本设计中分流道采用非平衡式，如图3-5所示。图3-5 分流道的设计3.3.1.3 浇口设计浇口是连接分流道和型腔之间的一段细短的通道，是树脂进入型腔的入口，它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件的质量影响很大。普通浇注系统双层模设计的关键是解决各层塑件和流道凝料的脱模问题。采用侧浇口或主流道型浇口可使各层流道凝料和塑件在同一分型面脱出，但塑件需后加工去除流道凝料，发挥不了叠层模高效的优势，不适于自动化生产。采用点浇口进浇，虽可在开模时实现塑件与流道凝料的分离，但需专设分型面及脱料机构脱出流道凝料，增大对开模行程的要求，使模具结构复杂化。为此，将潜伏式浇口用于叠层模，以实现在开模时制品与浇道凝料的自动切断，从而提高自动化程度是非常有必要的。鉴于此，本设计进行了如图3-6所示的潜伏式浇口的设计11。图3-6 潜伏式浇口的设计如图所示，浇口末端尺寸为0.54，小于制品壁厚0.8mm，这主要是为了便于在开模时浇口能够自动切断，另外，PS属于假塑性非牛顿型流体，其熔体黏度随剪切速率的增加而明显下降，这样设计也是为了降低熔体黏度，便于充模。3.3.1.4 制品及浇道凝料的留模分析为了使制品和浇道凝料留在设有推出机构的一侧（定模板和动模板上），作了如下设计：1中间板上的型腔仅为成型制品上表面的曲面，而成型制品侧边、下表面和筋的部分则设置在了定、动模板上的型芯上，由于制品成型冷却后的包紧力，制品会留在型芯上。2设置在定、动模板上的潜伏式浇口也会在一定程度上保证制品及浇道凝料留在定、动模板上。3拉料杆的设置能够确保浇料凝料留在定、动模上，如3.3.1.1节所述。3.3.2 分型面及排气系统设计3.3.2.1 分型面的设计在模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面的选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。选择分型面的原则是13：(1)分型面位置应设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔，这是分型面的首要原则；(2)有利于保证塑件尺寸精度。若塑件有孔的同轴度要求，台阶间尺寸精度要求，应使塑件相关的部分全部在动模部分成型，一满足精度要求；(3)有利于保证塑件的外观质量。塑件熔体容易在分型面上产生飞边，从而影响塑件的外观质量，因此在光滑平整表面或圆弧曲面上应尽量避免选择分型面；(4)有利于保证塑件的使用要求。注塑件在成型过程中，有一些难免的工艺缺陷，如脱模斜度，推杆及浇口痕迹等，选择分型面时，应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能；(5)考虑注塑机的技术要求，使模板间距大小适中；(6)考虑锁模力，尽量减少塑件在分型面上的投影面积；(7)尽可能将塑件留在动模一侧，易于设置和制造简便易行的脱模机构；(8)考虑侧向抽拔距，一般机械分型面抽芯机构的侧向抽拔距都很小，因此选择的分型面应使抽拔距尽量短；(9)尽量方便浇注系统的布置；(10)有利于排气，模具零件易于加工。综合考虑以上各种因素，本套模具设计利用SolidWorks的延展曲面功能设计的分型面如图3-7a、b所示。图3-7 a图3-7 b3.3.2.2 排气系统的设计排气系统的作用是把模具型腔内的空气、熔料所产生的气体排放到模具之外，保证熔体在充模过程中正常流动。(1)排气不良的危害性：充填不足。排气不良增加熔体的流动阻力，会使表面轮廓不清，甚至不能充满；影响表面质量。型腔内的滞留气体会形成气泡、银纹、雾状等表面质量问题；产生高温，使塑料熔体分解，甚至炭化、烧焦；形成流动痕和熔痕，使塑件的力学性能降低；降低充模速率，影响成型周期，降低生产效率。(2)常用排气方式：对于大中型模具，排气槽通常开在凹模的一边，处于熔体流动的末端；对于小型模具，利用分型面排气，分型面须位于熔体流动末端；利用推杆和模板的间隙排气；利用模板和镶块的缝隙排气；利用侧抽芯和型腔板的间隙排气；利用定模活动型芯和定面板的间隙排气；利用模板和型芯的定位孔排气；利用粉末烧结合金块排气，但烧结合金要有足够的承压能力。本套模具采用的排气方式有两种：可以利用分型面、推杆和模板的间隙排气。3.3.3 成型零部件设计与尺寸计算16183.3.3.1 成型零部件设计成型零件主要包括凸模、凹模、型芯、镶嵌件，各种成型杆与成型环。成型零件的形状和尺寸精度表面质量及其稳定性，决定了制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在允许值之内。成型零件的结构、材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。凹模是成型塑料件的外表面的成型零件。凸模和型芯是成型塑料件的内表面的成型零件。本设计采用整体镶入式凸凹模，这种结构的优点有：1.多腔模各型腔凸凹模位置精度容易控制，型腔形状、精度重现性好；2.成型零件工作部分仍为整体式结构，制品精度易保证、表面无拼缝线等整体式型腔的优点得以保留；3.成型零件仅考虑工作部分形状尺寸，受力由结构件承担，可节省优质钢材；4.成型零件可更换，便于模具维修，可做成用一副模架成型大小相近、形状不同的多种制品的成套模具。另外，采用整体镶入式凸凹模设计可以使型芯、型腔的加工变得容易一些，像餐叉这种由圆弧、曲线和直线衔接而构成的制品，可以利用数控加工中心进行仿形加工，否则很难通过简单的机械加工来完成。本设计的整体镶入式凸模的固定方式采用压板式，如图3-8a所示：型芯镶块的一侧带有凸肩，可以方便装配时型芯镶块的右侧面与模板的右侧面重合，而另一侧开槽，用压板固定，可防止在充模时胀模力将镶块从模板右侧顶出，镶块的四个侧面与模板间的装配采用较紧的过渡配合H7/m6。图3-8 a整体镶入式凸模的固定方式1-（动or定）模板；2-型芯镶块；3-型芯压板；4-内六角圆柱头螺钉。型腔镶块的装配如图3-8b所示：型腔镶块的上下两侧带有凸肩，没有设计压板来固定镶块，这是因为在充模时，动、定模将型腔板夹在中间，型腔镶块不可能出现合模力将其顶出的问题，镶块的四个侧面与型腔板的装配仍采用较紧的过渡配合H7/m6。这一部分在出图时将工程图做成了部装，这样做的目的是：1简化主装配图；2在利用SolidWorks做复杂装配图时，系统变得极其缓慢。图3-8 b整体镶入式凹模的固定方式1-型腔板；2-型腔镶块。3.3.3.2 成型零部件尺寸计算由于型芯和型腔是采用仿形加工，而且餐叉制品对精度也没有要求，因此成型零件尺寸不再进行计算。3.3.3.3 成型零部件强度的校核 餐叉制品属于薄壳制品，单个餐叉制品的质量只有1.6克，即在充模时流入单个型芯镶块的熔料仅1.6克。而且型芯、型腔采用的是整体镶入式，与模板上的安装孔之间采用的是H7/m6的配合，可以将整个模板组件视为整体式。因此，根据经验，型芯、型腔在强度上满足要求，不再进行计算校核。3.3.4 模架的选择为了降低模具制造成本，缩短模具的设计、加工制造周期，本模具的各个板件尽量采用标准件，而且本设计也是在对标准模架改装的基础上进行的。根据单层型腔布局和分流道的设计，综合考虑顶杆布局和模具外形尺寸与注射机的关系，选择标准模架系列中的4050系列（标准模架中并没有叠层模架，选择此系列仅作为设计时的参考），其中各板的厚度取值如图3-9所示。图3-9模架各模板尺寸的确定：1A板尺寸A板是定模板，本设计中作为型芯镶块的固定板，还要设置型芯压板，考虑到强度问题，A板厚度取40mm。2Z板尺寸Z板是中间板，是型腔镶块的固定板，厚度取值为40mm。3C垫块尺寸垫块厚度=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+限位钉帽高度=25+30+25+10=90mm 本设计中的各个板件除定模推板(WLH=40050030)外，都是根据4050系列标准模架选用的。3.3.5 导向机构设计注塑模具的型腔由动模和定模共同构成，为保持塑件形状尺寸的一致性，必须保证动定模能顺利开合且每次开合模后型腔形状和尺寸能准确重现。为此，注射模具上通常设置具有一定精度的、引导动模和定模按设定方向平稳开合并使之相互定位的合模导向定位机构13。合模导向机构作为注塑模具的功能部件，主要有以下作用：(1) 导向作用：合模时，导柱在型芯进入型腔前，认入导向孔。引导动定模准确闭合，保证合模方向的准确性和模具运行过程的平稳性，避免成型零件的冲击、碰撞。(2) 定位作用：合模后，靠导向零件间的配合，限定分属动、定模的成型零件方向和相对位置，使型腔结构尺寸具有良好的重现性。(3) 承载作用：承受由于型腔侧壁面积分布不对称及侧面进浇产生的侧压力，和推板、中间模板等浮动零件的重力作用。防止模具零件产生侧向位移。模具导向机构选型：根据模具模架规格，本模具采用带头导柱、直导套，具体设计如下：导柱为标准件的35mm带头导柱，与所选模板厚度尺寸结合选长度为160mm，导套选为与导柱配合的35mm直导套，一个导柱配用三个直导套（浮动板、动模板、动模垫块各用一个），长度选用分别为：40mm、40mm、90mm。导套内孔与导柱之间为动配合H7/f6，外表面与模板孔为较紧的过渡配合H7/n6，在导柱上开设油槽，以减小导柱与导套之间的摩擦。3.3.6 脱模机构设计为使保证制品能顺利脱出，并尽可能减少脱模过程对制品质量构成的影响和损害，模具上的脱模机构应满足以下要求13：(1) 脱模机构应设在留模边 ；(2) 脱模时制品受力应尽可能的小而匀；(3) 避免推出痕迹对制品的影响；(4) 脱模机构应灵活可靠动作平稳；(5) 结构零件应有足够的刚度和强度。脱模机构设计中各问题分述如下：(1) 机构形式选择从制品的结构特点与留模情况等方面加以考虑。由于制品对外观的要求不高，制品对型芯的包紧力也不大，故选定采用顶杆脱模机构。(2) 推出行程的确定根据制品脱模所需的推出距离决定脱模机构的动作行程。为使制品和主流道能顺利的从模腔中顶出，并顺利脱落，又考虑到为两侧摆杆可能存在的装配误差留有调节余地，顶杆顶出距离设计为25 mm。(3) 确定脱模力的大小及推顶位置。由于影响脱模阻力的因素很多，而且塑料制品结构形状较复杂，所以制品脱模力很难准确计算。在设计中，采用经验估算或类比设计的方法确定脱模阻力的大小及其分布，必要时待试模后，根据实际脱出情况改善，或增加或修改顶杆的数目和位置。在考虑顶杆位置分布时，尽可能做到推出力小而匀，防止对制品质量构成影响和损害。为了制件能顺利从模具型腔脱出，考虑到餐叉结构的特点，在每个餐叉的镜像中心线上设置了两个相距为75mm的推杆。推杆端面参与成型属于成型部件，它们都与型芯板之间采用H7/f6的配合，以保证不漏料。由于采用了潜伏式浇口，为了使分流道凝料也能顺利脱模，在每侧分流道上也设计了均匀分布的8个顶杆（定模侧为Z字头拉料杆，也有推料的作用）。为了保证能顺利拉断两级主流道，在动模侧两级主流道轴向方向上设置了一个8mm的Z字头拉料杆，而在定模侧，沿分流道轴向方向上均匀布置了8个5mm的Z字头拉料杆。这样设计的目的是为了使两级主流道在开模时能够顺利拉断。制品顶杆和流道顶杆的分布如 图3-10所示。图3-10 顶杆布局3.3.7 摆杆同步分型机构和限距机构设计3.3.7.1 摆杆同步分型机构本套模具设有两个分型面，为了使这两个分型面同时打开，设计了摆杆同步分型机构2，如图3-3所示（29-38）。开模时，开模力使短摆杆37和长摆杆35分别绕着固定于动模垫块和浮动板上的六角头铰制孔用螺栓7转动，与此同时长板杆上用销轴固定的滚轮和滚轮轴则在绕着长摆孔内的销轴转动的同时，在调节挡块30上滚动，从而带动浮动型腔板及与之相连的浮动型芯，实现同步等距分型。本机构设计的创新点：本机构是在传统摆杆同步分型机构的基础上设计的，传统摆杆同步分型机构存在着对加工精度要求较高的缺点，在实际的模具运作中很有可能使摆杆别劲而折断，本设计将传统摆杆同步分型机构中的一个短摆杆改装成可调的挡块调节结构，可以在一定程度上对加工精度的要求降低。3.3.7.2 限距机构开模时，为使定模侧的制品和凝料也能顺利脱模，设计了限距机构19。本设计采用限距拉板作为限距机构，如图3-3所示（39-41）。模具打开时，型腔板和型芯板分开一定距离时，用内六角圆柱头螺钉（40）固定在动模板上的拉板套（39）与限距拉板（41）上的孔槽接触，带动限距拉板，而限距拉板则带动整个定模推出装置沿开模方向运动，从而使定模推出装置顶出定模侧的制品及浇道凝料。3.3.8 冷却系统的设计与计算3.3.8.1冷却系统的设计（1）设计目的13：在注射成型过程中，模具温度直接影响塑料的充模和塑件的定型，也直接影响注射周期和塑件质量。因此通常必须进行模具的有效冷却，使其模具温度保持在一定的范围内。其主要目的如下：(1)缩短成型周期；(2)提高塑件质量；(3)适应特殊需要。（2）设计要点：模具冷却系统设计原则：为了提高生产率，保证制品质量，模具冷却系统设计以保证塑件均匀冷却为基本原则。具体设计时注意以下几点：(1)冷却水孔数量尽量多、尺寸尽量大。型腔表面的温度与冷却水孔的大小、疏密关系密切。所以，在结构设计允许的情况下，冷却水孔的开设应该尽量多而且大。冷却水道的直径一般在8-12mm间选取；(2)冷却水孔至型腔表面距离要合适。当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，当塑件壁厚不均匀时，厚壁处冷却水通道要适当靠近型腔；(3)冷却水道应避开塑件可能出现熔接痕的部位，以免由于模具在这个部位形成低温区，产生熔接痕或因熔接不牢而降低塑件强度；(4)入水与出水的温差不可过大。为取得整个制品大致相同的冷却速度，需合理设置冷却水通道的排列形式，减小入出水温差；(5)冷却水孔布置要合理。冷却水通道尽可能按照型腔形状布置，塑件的形状不同，冷却水道位置也不同； (6)冷却水道要便于加工装配。冷却水道结构设计必须注意其加工工艺性，要易于机械加工。尽量采用钻孔等简单加工工艺。对于镶装组合式冷却水道还要注意水路密封，防止冷却水漏入型腔造成型腔锈蚀。模具温度调节良否，对于制品的成型性，成形效率，制品质量皆有很大影响，如光泽与外观(光泽，流痕，结合线)，成形收缩率(变形，凹陷，弯曲)，制品特性(剩余应力，弯曲变形，裂痕等)