汽车后尾灯灯体模具设计全套计算说明书.doc

第一章 绪论
1.1 引言
1.研究意义
模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。
 现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全记录，2023年国内模具进口总值达成600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2023年模具产值预计为600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2023年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2023年我国汽车产销量均突破400万辆，预计2023年产销量各突破500万辆，轿车产量将达成260万辆。此外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多【1】。
目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中公司自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。
鉴于模具作为涉及机床工具、汽车制造、食品包装等在内的机械行业中机械基础件产业，以及电工电器、电子及信息行业的支持产业，在发展先进生产力当中，处在非常关键并服务全行业的地位，其发展对产业配套能力的提高和促进产业聚集优势的形成将起到重要作用。改革开放以来，中国模具工业公司的所有制成分也发生了巨大变化。除了国有专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，涉及集体公司、合资公司、独资公司和私营公司，都得到了快速发展，集体和私营的模具公司在广东和浙江等省发展得最为迅速。目前，国内已能生产精度达2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达160个，寿命1～2亿次。在大型塑料模具方面，现在已能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5Kｇ大容量洗衣机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，国内已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。在汽车模具方面，现已能制造新轿车的部分覆盖件模具。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达成了较高的水平，并可替代进口模具【2】。

2.国内外发展现状
在中国，人们已经越来越结识到模具在制造中的重要基础地位，结识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大限度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。 许多模具公司十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为公司发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达30余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过50余家。其中，获得国家重点资助建设的有华中理工大学模具技术国家重点实验室，上海交通大学CAD国家工程研究中心、北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和郑州工业大学橡塑模具国家工程研究中心等。通过数年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了奉献【3】。
我国模具工业虽然有了长足的发展,取得了巨大进步,但是我们也要清醒地看到,我国模具工业总体水平比工业发达国家要落后15~2023, 重要表现在模具精度、寿命、复杂限度、设计、加工、工艺装备等方面与发达国家有较大的差距，这与我国制造业发展的规定相比差距还很大。目前我国模具生产厂点多数是自产自用的工模具车间(分厂),商品化模具仅占1/3左右。从模具市场来看,国内模具生产仍供不应求,约20%左右靠进口,特别是精密、大型、复杂和长寿命的高档模具进口比例高达40%。模具工业在我国依旧还是幼稚工业,模具进出口逆差每年超过10亿美元。随着我国加入WTO,模具出口前景越来越好,我国模具工业还需发展得更快些,才干适应形势的发展。

3模具技术面临的问题
虽然中国模具工业在过去十数年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。特别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。
可见,我国模具行业中高端人才匮乏，模具制造技术相对落后，模具工业的发展任重而道远，模具行业大有可为【4】。
4此课题设计任务及规定
汽车灯具的塑件外形形状各异，生产用的注塑模具结构简朴，有一模一件产品也有一模多件产品，比较适合于我们做毕业设计。我选择的产品为我公司的一种后尾灯灯体，将其模具设计作为我的毕业设计课题。该设计课题要用到非常多我们学过的注塑模具设计知识。我将严格按照设计环节将此灯体的注塑模具设计出来，绘出装配图、零件图及所需要的图纸等并写出详尽的设计说明书。

第二章 塑件结构及材料分析

2.1设计任务
塑件尺寸图如下：

图2-1

名称：汽车后尾灯灯体
规定材料：ABS
色调：黑
未注公差：一位小数按±0.3mm,无小数按±0.5mm
机床：自行选定
生产批量：中档产量

根据零件二维图建模成的三维图如下：

图2-2 塑件三维图

2.2 结构分析及材料工艺性分析
2.2.1 结构分析
塑件为汽车后尾灯灯体，规定材料用ABS制造。此零件两端为支撑座，是为了与汽车起连接和作用的，支架凹陷部分需要做成滑块。
灯体两边各有一排小突台，是与灯镜相连接的，可以先尝试直接分模，如不行也需做成滑块结构。其余部分可以直接分模脱出，灯体底部有六个并排的螺栓连接杆，可以直接用顶针顶出。底部有5个小通孔是为了穿入电线连接电源用。因此塑件总体的精度规定不高，但连接配合件精度规定较高。塑件内表面做成光滑面，外表面做成电火花花纹。
从塑料零件图上可看出，该塑件上下两端的支架需做成滑块抽芯，否则塑件挡住，塑件取不出来。垂直于脱模方向的尺寸较小，初步选用滑块侧抽芯。
2.2.2 工艺性分析
精度等级：采用7级低精度（根据手册P45表2-20推荐值选取）[5]。
粗糙度：该塑件外表做电火花皮纹。
脱模斜度：塑件拔模角度为1~3°（脱模斜度不涉及在塑件的公差范围内，塑件外形以型腔大端为准，塑件内形以型芯小端为准。）（手册P28表2-1）。
根据塑件尺寸及精度规定，查手册P44表2-19对塑件进行具体的精度标注，具体尺寸参见塑件零件图。

2.2.2.1 ABS性能分析[6]
ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。
（1）力学性能：
　　ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中档载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。
（2）热学性能：
　　ABS的热变形温度为93~118℃，制品经退火解决后还可提高10℃左右。ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40~100℃的温度范围内使用。
（3）电学性能：
　　ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。
（4）环境性能：
　　ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。

2、成型性能：
ABS同PS同样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。
ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短，制件尺寸稳定，表面光泽。
ABS的热稳定性好，不易出现热降解现象。ABS的吸水性较高，吸水率:   0.2%～0.7%,加工前应进行干燥解决。一般制品的干燥条件为80℃-85℃，2～4小时；对特殊规定的制品（如电镀），则需70℃-80℃，10-18小时(水分控制在0.2%以下)。
 ABS制品在加工中易产生内应力，如应力太大或制品相应力开裂绝对严禁，应进行退火解决，具体方法是制品置于70℃-80℃的热风循环干燥箱内2-4小时，再冷却到室温即可。
ABS可用注塑、挤出、压延、吸塑及吹塑等方法成型，并以注塑法最广，挤出法次之。
3、注塑模工艺条件:
　①干燥解决：温度70~85℃左右干燥2~4小时以上。
　 ②熔化温度：180~250℃，注意最佳不要超过240℃。
③模具温度：一般情况50~55℃，为了提高塑料件的表面质量，避免或减少熔接痕和缩痕，通常将模具温度提高到70~75℃，同时适当的增长保压时间。
④注射压力：注射压力的选择跟诸多因素有关，其大小重要取决于宿建德形体结构及其壁厚。可在实际生产中自行调试直到达成规定，一般，提高注塑压力，可以增长塑件的表面光泽度
⑤注射速度：采用中档注塑速度，往往可以获得较好的质量效果。速度太大时，物料易分解，同时产生熔接痕和不光泽的缺陷。塑件较薄的时候宜使用较高的注射速度。
⑥塑料件的后解决；ABS塑件的成型收缩率较小。但是，易产生内应力。因此，应当对成型塑料件进行热解决。

4、ABS重要技术指标：
密度 (Kg.dm-3)
比体积 dm-3. kg-1 0.86~0.98
吸水性 %
收缩率 %
熔 点 ℃
热变形温度 ℃
0.46MPa
0.1850MPa
抗拉屈强度 MPa 50
拉伸弹性模量 MPa
抗弯强度 MPa 80
冲击韧度 K g.dm-2
无缺口 261
有缺口 11
布氏硬度 9.7
体积电阻系数 Ωcm

2.2.2.2 ABS的注射成型工艺参数【5】
（1）注射机：螺杆式
（2）螺杆转速（r/min）：30——60（
（3）预热和干燥：温度（°C） 70——85
时间 (h) 2——4
（4）密度（g/ cm³）: 1.02——1.16
（5）材料收缩率（℅）：0.4——0.7
（6）料筒温度（°C）：后段 180——200
中段 190——210
前段 200——210
（7）喷嘴温度（°C）：180——200
（8）模具温度（°C）：40——80
（9）注射压力（MPa）：70——100
（10）成形时间（S）：注射时间 3——5
冷却时间 12——75
总周期 15——80
（11）适应注射机类型：螺杆、柱塞均可

2.2.2.3 ABS塑件的常见重要及消除措施：
重要缺陷：缺料、气孔、飞边、变色及银丝、出现熔接痕等。
消除措施：加大主流道、分流道、浇口和注射时间、加大喷嘴、增大注射压力、提高模具预热温度等方法。（此处不做过多赘述）

第三章 模具基本形式拟定和相关参数校核
3.1 模具结构形式的拟定
3.1.1 拟定型腔数量及排列方式
一般来说，精度规定高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构；对于精度规定不高的小型塑件，形状简朴，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。型腔的数目可根据模型的大小情况而定[7]。
该塑件除部分连接件精度略高，整体对精度规定不高，，再依据塑件的尺寸大小和形状结构，初步采用一模二腔的模具结构。
3.1.2 模具结构形式的拟定
方案一. 多型腔单分型面模具：塑件外观质量规定不高，尺寸精度规定一般的小型塑件，可采用此结构。
方案二. 多型腔多分型面模具：塑件外观质量规定高，尺寸精度规定一般的小型塑件，可采用此结构。
该塑件外观质量规定不高，是尺寸精度规定较低的小型塑件，因此可采用多型腔单分型面的设计。
最常用的浇口形式有：第一是侧浇口。这种浇口形式注射工艺工人比较熟悉，在制造上加工比较方便，但不利因素是浇道流程长，热量损耗大，因此容易产生明显的拼料痕迹。假如要得到改善，则需加大浇道尺寸，但随之浇道部份的回料增多。另一方面塑料的进料口部分需去毛刺，这样既增长了去毛刺的工时，又损坏了周边的美观。第二是点浇口。塑料注射时，在点浇口以高速注入型腔，一部份动能转变为热能，因此塑料在会合时的热量损耗比侧浇口少，所以会合处熔合较好，熔接痕不太明显。其缺陷是塑件的正面将留下点烧口的痕迹，影响塑件的美观，并且为了取出点浇口的浇道剩料，型腔必须移动。由于型腔重量较大，所以不方便移动。第三种是综合上述两种浇口形式的优缺陷，采用剪切浇口。由于塑件侧壁距离横浇道较远，因直接在侧壁进料是很难实现的，因此又增设了工艺输助浇口，从而使浇注系统进一步完善。这种浇口形式重要有以下优点：一是塑件表面无浇口痕迹，并且外表面无明显的熔接痕，所以外观质量较好。二是浇口的位置和数量可视塑件的质量而增长、减少或改变浇口的位置、模具修改也比较方便。三是在塑件顶出的同时，浇口剪断并脱落，可节省去毛刺工序，并有得于机床自动化。从塑料流程尽量一致的原则出发，采用了两个剪切浇口处都设有顶杆，用以切断剪切浇口，其工艺辅助浇口可手工去除[8]。
综上所述，从塑件上容易看出模具的分型面位置、摧出机构的设立以及浇口的位置。分型面为单分型面垂直分型，选用侧浇口，初步设计为上下左右对称，每个模腔两个浇口。
3.2 初选注塑机的型号的规格
决定注塑机型号和规格的重要参数是塑件的体积（注塑量）和锁模力。此外除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，假如两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号[9]。
3.2.1有关塑件的计算
由Pro/E软件分析可得：
体积 = 58.824 （cm³）
密度 = 1.02 (g/ cm³）
质量 = 60 (g)
3.2.2注射机型号的拟定
参见市面上常见的卧式注塑机，并根据塑件的体积初步选定用HTF160J∕TJ B型（卧式）注塑机[10]。
此型号注塑机的重要技术规格如下表：
表 3-1 注塑机的重要参数
理论注射容积(cm³）
320
螺杆直径(mm)
45
注射压力(MPa)
140
注射速率(g/s)
70
最大注塑面积(cm2）
350
螺杆转速(r/min)
0—175
锁模力(kN)
1600
拉杆间距(mm)
455×455
移模行程(mm)
420
模具最大厚度(mm)
500
模具最小厚度(mm)
145
锁模形式
双曲肘
3.2.3注射机及型腔数量的校核
1、主流道的体积约为：

2、该模具总共需填充塑件的体积约为：

3.2.4注射机及参数量的校核
1.注射量的校核
注射机一个注射周期内所需注射量的塑料熔体的总量必须在注射机额定注射量的80%以内[11]。
在一个注射成形周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量或质量，应为制件和浇注系统两部份容量或质量之和，即

或
式中 V（m）——一个成形周期内所需射入的塑料容积或质量(cm³或g）；
n ——型腔数目
Vz（mz）——单个塑件的容量或质量(cm³或g）。
Vj（mj）——浇注系统凝料和飞边所需塑料的容量或质量(cm³或g）。
故应使

或
式中
Vg（mg）——注射机额定注射量(cm³或g）。
根据容积计算

可见注射机的注射量符合规定

2.型腔数量的拟定和校核
型腔数量与注射机的塑化率、最大注射量及锁模力等参数有关，此外，还受塑件的精度和生产的经济性等因数影响。
可根据注射机的最大注射量拟定型腔数n

式中 K——注射机的最大注射量的得用系数，一般取0.8；
mN——注射机允许的最大注射量；
m 2——浇注系统所需塑料的质量或体积（g或cm³）；
m 1——单个塑件的质量或体积（g或cm³）。
所以需要

考虑到零件结构复杂以及生产需求经济性的规定，以及模腔的对称性，决定选择一模二腔

3.塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核[12]
注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的重要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。假如这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积，则成型过程中将会出现溢漏现象。因此，设计注射模时必须满足下面关系：

式中 A——注射机允许使用的最大成型面积(mm2）
——单个塑件在模具分型面上的投影面积
——流道在模具分型面上的投影面积
注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即：

式中符号意义同前。
所以需要
2×7941.48+1776.8=17659.76﹤A
查得ABS的平均成型压力为80（cm2/MPa）
176.5976 cm2×80=14127.8N﹤F(1600KN)
符合规定

4.最大注射压力校核
注射机的额定注射压力即为它的最高压力pmax,应当大于注射机成型时所调用的注射压力，即：

很明显，上式成立，符合规定。

5. 模具与注射机安装部份的校核
喷嘴尺寸 注射机头为球面，其球面半径与相应接触的模具主流道始端凹下的球面半径相适应[13]。
模具厚度 模具厚度H（又称闭合高度）必须满足：

式中 ——注射机允许的最小厚度，即动、定模板之间的最小开距；
——注射机允许的最大模厚。
注射机允许厚度
145﹤H=281﹤500
符合规定。

6.开模行程校核[5]
开模行程s（合模行程）指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注射机的最大开模行程与模具厚度无关，对于单分型面注射模：

式中 H1——摧出距离（脱模距离）（mm）；
H2——涉及浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）。
开模距离取 H1 = 50
涉及浇注系统凝料在内的塑件高度取 H2 = 62.5mm
余量取 8
则有：
Smax ≥ s = 62.5+50+8 =121.5
符合规定。

第四章 模具结构设计和相关尺寸计算
4.1 分型面位置的拟定
4.1.1 分型面的选择
分开模具能取出塑件的面，称作分型面，其它的面称作分离面或称分模面，注射模只有一个分型面。分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱出和模具的制造工艺等有关。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析，应根据分型面选择的原则和塑件的外形合理的选择分型面[6]。
4.1.2 分型面的方向位置
分型面的方向尽量采用与注塑机开模是垂直方向，形状有平面，斜面，曲面。选择分型面的位置时，一般应遵循以下几项基本原则[14]：
分型面应选在塑件外形最大轮廓处，一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处。
拟定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模，一般使塑件留在动模一边，利于脱模。
保证塑件的精度，如将同心度规定高的同心部分放于分型面的同一侧，以保征同心度。
轴芯机构要考虑轴芯距离。
满足塑件的外观质量规定。
便于模具制造加工。
注意对在型面积的影响。
对排气效果的影响，分型面作为重要排气面时，分型面设于料流的末端。一般在分型面凹模一侧开设一条深 0.025 ~ 0.1mm 宽1.5~6 mm的排气槽。亦可以运用顶杆，型腔，型芯镶块排气。
对侧抽芯的影响等。
在实际设计中，不也许所有满足上述原则，一般应抓住重要矛盾，在此前提下拟定合理的分型面。
4.1.3分型面的拟定
根据以上原则，可先拟定分型线即凸模凹模的接触线。如下图所示：

图4—1(凸台放大部分）

在分型线的基础上拟定该模具的分型面即为穿过度型线且垂直于脱模方向的平面，第一次分型面使灯盖的外表面和凹模脱出，内表面和凸模脱出。位置如下图

图 4-2 第一分型面
侧抽芯分型面：

图 4-3侧抽芯分型面
4.2 浇注系统的形式和浇口的设计
4.2.1 浇注系统的形式设计
浇注系统是指凝料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道的浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良性能和抱负外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影响[15]。
考虑到制件的精度等级不高，以及一模二腔的成型模式，结合经济性考虑，采用主流道加分流道的浇注系统
浇注系统的尺寸是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响效大，并且还在与塑件所用塑料的运用率、成型效率等相关。
对浇注系统进行整体设计时，一般应遵循如下基本原则：
（1）了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性。
（2）采用尺量短的流程，以减少热量与压力损失。
（3）浇注系统的设计应有助于良好的排气。
（4）防止型芯变形和嵌件位移。
（5）便于修整浇口以保证塑件外观质量。
（6）浇注系统应结合型腔布局同时考虑。
（7）流动距离比和流动面积比的校核。
4.2.2主流道的设计
主流道的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度及填充时间，必须使熔体的温度减少和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最“远”位置的能力。
在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为一般为2°——4°[6]。
1、主流道的尺寸
（1） 主流道小端直径
主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 + 2 ～ 3
= 1.5 + 2 ～ 3 取 d = 3.5（mm）。
（4） 主流道长度
主流道长度L，根据准模架及该模具结构，取L = 85（mm）。
（5） 主流道锥度
主流道锥角一般应在2°——6°，取α = 2°，所以流道锥度为α/2=1°。
（6） 主流道大端直径
主流道大端直径 D = d+2Ltg（α/２）（α=2°）
≈6（mm）
（7） 主流道大端倒圆角
倒角 D/8 ≈ 0.75（mm）

图 4-4 主流道形式
2、主流道衬套的形式
主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热互换地反复接触，属易损件，对材料规定较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热解决。一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热解决规定淬火53 ～ 57 HRC。主流道衬套应设立在模具对称中心位置上，并尽也许保证与相联接的注射机喷嘴同一轴心线。

图 4-5 主流道的位置
主流道衬套的形式有两种：一是主流道衬套与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定在模板上。
该模具尺寸较小，主流道衬套可以选用整体式。
设计出主流道衬套的尺寸如图5-4所示：
主流道衬套的固定形式如图5-5所示：
4.2.3 分流道的设计
分流道是主流道与浇口之间的进料通道。
（1）分流道的截面形状 常见的分流道截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形和矩形等。圆形和方形分流道的效率最高。但是方形截面流道不利于冷凝料的推出，且不利于加工。所以在此选用圆形分流道，圆形需开设在分型面两侧，且相应两部分必须互相吻合。
（2）分流道的截面尺寸 一般圆形分流道的截面直径为2——12mm，对流动性好的塑料，可以取较小，对于多数塑料直径一般取5——6mm。此处选用6mm。
（3）冷料穴的设计 冷料穴的设立是根据浇注系统的需要来设立的，它它既可以设立在主流道的末端，还可以设立在分流道的转向处，并迎着上游料流的方向。此处既有分流道也有主流道，所以一共设立三个冷料穴，主流道一个和两个分流道各一个。冷料穴的直径和分流道的直径大小同样，长度为直径的1.5——2倍。
此处选为1.5，冷料穴深度为1.5X6=9mm。

4.2.4 浇口的设计
浇口的设计与塑料的品种、塑件形状、塑件壁厚、模具的结构以及注射成型的工艺参数都有关。对浇口的总体设计规定是：要使融料以较快的速度进入并充满型腔，同时在型腔充满后冷却封闭。一般规定浇口截面小，长度短，这样可以提高料流的剪切速率，有助于充满型腔；同时有助于快速冷却封闭；且便于塑件与浇口冷流料的分离，保证塑件的外观质量。设计浇口应当注意以下问题。
（1）应避免引起熔体破裂
（2）浇口应当设立在宿建德最大壁厚处
（3）应当有助于排气
（4）有助于减少熔接痕和提高熔接痕强度
（5）防止型芯变形
（6）考虑塑件的收缩变形及分子取向
（7）应考虑塑件的外观
此处综合考虑最终选择浇口的类型为侧浇口，形状为扇形，位置位于塑件侧面与分型面相接处。
4.3 合模导向机构的设计
注射模的导向机构重要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面导向机构用于动、定模之间的精密对中定位。
4.3.1 机构的功用
导向机构的功用
定位作用；
导向作用；
承载作用；
保持运动平稳作用。
定位机构的功用
对于薄壁、精密塑件注射模，大型、深型腔注射模和生产批量大的注射模，仅用导柱导向机构是不完善的，还必须在动、定模之间增设锥面定位机构，有保持精密定位和同轴度的规定[5]。
当采用标准模架时，因模架自身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。
此模具为小型模具，对精度规定也不是很高，所以不需要用定位机构，可直接由导向机构定位。
4.3.2 导向结构的总体设计[19]
1、导向零件应合理地均匀分布在模具的周边或靠近边沿的部位，其中心至模具边沿应有足够的距离，以保证模具的强度，防止导柱和导套压入后变形；
2、该模具采用4根导柱，其布置为等直径导柱不对称布置；
3、该模具导柱安装在动模板上，导套安装在定模板上；
4、为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑板，即可削去一个面或在导套的孔口倒角；
5、各导柱、导套及导向孔的轴线应保证平行；
6、在合模时，应保证导向零件一方面接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏；
7、当动定模板采用合并加工时，可保证同轴度规定。
4.3.3 导柱的设计
1、该模具采用带头导柱，且不加油槽；
2、导柱的长度必须比凸模端面高度高出6～8mm；
根据模具结构，导柱长度取90mm。
3、为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分；
4、导柱的直径应根据模具尺寸来拟定，应保证具有足够的抗弯强度（该导柱直径由标准模架知为ø30；
5、导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/m6配合。导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7的间隙配合；
6、导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4μm；
7、导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火解决或碳素工具钢T8A、T10A经淬火解决，硬度为55HRC以上或45#钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度55HRC以上。
导柱尺寸如下：

图4-6

4.3.4导套的设计
1、结构形式：采用带头导套（Ⅰ型），导套的固定孔与导柱的固定孔可以同时钻，再分别扩孔，以保证其配合精度；
2、导套的端面应倒圆角，导柱孔最佳做成通孔，利于排出孔内剩余空气；
3、导套孔的滑动部分按H8/f7或H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为Ra0.4μm。导套外径按H7/m6或H7/k6配合镶入模板[6]；
4、导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱的硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。
导套三维示意图如下：

图4-7

4.3.5导柱与导套的配合形式
导柱与导套的配用形式要根据模具的结构及生产规定而定，该模具采用的配合形式如下图所示：

图 5-8 导柱与导套的配用

4.4 脱模推出机构的设计
结合零件的结构，本模具采用顶针作为脱模推出机构
注射成型机的动模安装一侧设有脱模推出机构，有的使用液压推动，也有用机械推动。总之，在塑件成型后，动模随注塑机活动动模座后退到一定距离，就开始由注塑机的脱模机构推动模具的推板和推杆固定板，由推板或推杆等使塑件从动模上推出。
4.4.1 脱模机构的选用原则
（1）使塑件脱模时不发生变形
（2）推力点的分布依脱模阻力的大小合理安排
（3）推杆的受力不可太大，以免导致塑件的被推局部产生隙裂
（4）推杆的强度和刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形
（5）推杆位置痕迹须不影响塑件外观
(6)脱模机构的运动应保证灵活，可靠，不发生误动作
顶杆位置分布如图：

图4-9
一个模腔周边设立12个顶针，与动模最高平面相平，一端固定到推板固定板，与板上的孔配合，顶部平面与推板接触。
此外凸模上的丝筒也起到了推出的作用，示意图如下：

丝筒针

图4—10

一个塑件有6个螺柱，所以一个模腔需要用到6套丝筒针，丝筒针一端与凸模高度齐平，另一端的分别的阶梯分别于推板和定模扳相接触，示意图如下：

图4-11

4.4.2 脱模阻力计算
塑件壁厚与其内孔直径之比小于1/20，为薄壁壳体形塑件，且塑件断面为矩形，故所需脱模力的计算公式如下[5]：

式中 E——塑料的拉伸模量（N/cm2）（可由表查得ABS的拉伸模量为 180000）；
——塑件的平均壁厚（cm）；
L——塑件包容型芯的长度（cm）；
——塑料的泊松比（可由表查得ABS的泊松比为0.38）；
f——塑料与钢材之间的磨擦系数（可查得ABS与钢材的磨擦系数为0.35）；
——模具型芯的脱模角度（°）；
A——塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积(cm2)，当塑件底部上有孔时，A项应视为零；
S——塑件收缩率（%）
4.5 侧向分型抽芯机构的设计
当塑件上具有与开模方向不一致的侧孔,侧凹或凸台时,在脱模之前必须先抽掉侧向成型零件(或侧型芯),否则就无法脱模.这种带动侧向成型零件移动的机构称为侧向分型与抽芯机构.
(一)分型与抽芯方式:
1,手动侧向分型方式
2,机动侧向分型方式
3,液压或气动传动侧向抽芯
经分析及根据实际情况，设计为机动式分型与抽芯机构。
机动式分型与抽芯机构分为弹簧,斜导柱(斜销,弯销) ,斜导槽,楔块,斜滑块,斜槽,齿轮齿条等八种[20].
选用斜导柱侧向分型抽芯机构。斜导柱倾角常用15～20°，最大不得超过25°，取=20°。斜导柱材料常用T8、T10碳素工具钢,或20钢渗碳解决,由于经常与滑块摩擦，热解决规定硬度HRC55，表面粗糙度Ra0.8。与其固定的模板按H7/m6过渡配合，与滑块孔采用较松的H11/b11间隙配合，或者在两者之间保存0.5～1mm的间隙。
（1） 抽芯距的拟定
抽芯距S是指将活动型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模位置所移动的距离。抽芯机构的最大行程处必须要完全能使塑件脱出，并且能留有一定余量。
由下图可以看出，抽芯距离必须大于侧型芯的最大尺寸处到塑件外端的最大尺寸处。假如小于次距离塑件将卡在模腔无法取出。为了安全起见抽芯距通常比深度的最大尺寸大2~3mm。
所以抽芯距S=9.6+（2~3），取12mm

图4-11
斜导柱工作长度L = s/sin = 12/sin20°≈ 35.08mm
与s相应的开模距H = sctg = 12ctg20°≈33mm
查教材P195～P196表5-20和表5-21，拟定斜导柱直径d = ￠12mm ，保险起见，取d