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塑料梳子三维造型塑料梳子三维造型 与模具设计与模具设计 系系 别别：专专 业业 班班：姓姓 名名：学学 号号：指导教师指导教师：2023 年 5 月 塑料梳子三维造型塑料梳子三维造型 与模具设计与模具设计 Plastic comb three-dimensional modeling and mold design 摘摘 要要 塑料成型技术及设备的出现始于二十世纪三十年代，在仅有七十年左右的时间己发展成为一种非常重要、最具代表性的塑料加工方法，注塑制品也被越来越多的行业采用。注射成型过程及设备以现有的形式存在己有四十数年的历史，可以证实塑料注射成型机电液技术水平的提高已经成为提高注射成型机质量，满足各行业对于注塑制品高质量规定的关键。本文塑件的成型工艺及材料选择对塑件质量的影响，最终选择 TPEE 为梳子的成型材料，以及运用 UG4.0 软件绘制梳子三位模型、模具分型面设计、浇注系统设计、抽取模件和开模模拟等。介绍模具设计的设计流程及模具的加工，注塑模具设计的流程是先创建出成型模件，再根据成型模件的特点来设计起结构零件。成型零件涉及型芯、型腔等与塑料接触构成模腔的零件。由于塑料梳子的形状相对简朴，用平面的分型面即可。凸、凹模的加工方面是先用 Mastercam 制订模具的凸、凹模加工工艺，设立合理的加工路线，生成程序导出。关键词：材料选择 UG4.0 分型面设计 浇注系统设计 Abstract Plastic molding technology and equipment starting in the early thirties，it has become a very important and the most representative method of plastic processing in only seven years,injection molding products have also been adopted by more and more industry.Injection molding process and equipment has been available in the form of a 40-year history.It can confirm that the improving of the plastic injection molding machine hydraulic technology has becoming the key of improving the quality of injection molding,and also the key of meet the quality requirements of injection molding products for various industries.This article describes the plastic parts of the molding process and material selection on the quality of plastic parts,choose TPEE as the plastic comb molding material and the use of UG4.0 software rendering three-dimensional model of the bottom cover,mold parting surface design,gating system design,extraction module parts and mold simulation.Describes the design process of mold design and mold processing,the first of plastic injection mold design process is to create the shape module,and then molding module according to the characteristics of the design from the structural components.Molded parts including core,cavity and other contacts with the plastic parts form the cavity.The structure forming part referred to the other mold parts except the shape module,such as templates,mandril,reset rod,guide posts guide sleeve and choose in the other international standards.Because the shape of the comb is relatively simple,with the parting plane can be.The first of convex,concave die processing is developed using Mastercam convex mold and die processing technology,set a reasonable processing line,and finally generated export procedures.Key words：material Selection UG4.0 type face design gating system design 目 录 摘摘 要要.错误错误!未定义书签。未定义书签。Abstract.错误错误!未定义书签。未定义书签。目 录.错误错误!未定义书签。未定义书签。绪 论.错误错误!未定义书签。未定义书签。1 梳子的设计及选材梳子的设计及选材.错误错误!未定义书签。未定义书签。1.1 梳子的 CAD 视图和三视图绘制.错误错误!未定义书签。未定义书签。1.2 塑料梳子制件三维设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。1.3 材料选择及其性能参数.错误错误!未定义书签。未定义书签。1.4 塑件的工艺性分析.错误错误!未定义书签。未定义书签。2 模具设计模具设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。2.1 分型面的位置选择及设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。2.2 型腔数的拟定和布置.错误错误!未定义书签。未定义书签。2.3 模具浇注系统设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。2.5 成型零部件设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。2.6 复位机构与导向机构设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。2.7 塑模温控系统设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。3 模架的拟定和标准件的选用模架的拟定和标准件的选用.错误错误!未定义书签。未定义书签。3.1 定模固定板（定模座板）.错误错误!未定义书签。未定义书签。3.2 定模板.错误错误!未定义书签。未定义书签。3.3 动模固定板.错误错误!未定义书签。未定义书签。3.4 动模板.错误错误!未定义书签。未定义书签。3.5 动模垫板（又称支承板）.错误错误!未定义书签。未定义书签。3.6 垫块.错误错误!未定义书签。未定义书签。3.7 推杆固定板.错误错误!未定义书签。未定义书签。3.8 推板.错误错误!未定义书签。未定义书签。4 合模导向机构的设计合模导向机构的设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。4.1 机构的功用.错误错误!未定义书签。未定义书签。4.2 导向结构的总体设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。4.3 导柱的设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。4.4 导套的设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。4.5 导柱与导套的配合形式.错误错误!未定义书签。未定义书签。5 脱模推出机构的设计脱模推出机构的设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。5.1 脱模机构的分类及选用.错误错误!未定义书签。未定义书签。5.2 脱模机构的设计原则.错误错误!未定义书签。未定义书签。5.3 推杆设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。结结 论论.错误错误!未定义书签。未定义书签。致致 谢谢.错误错误!未定义书签。未定义书签。参考文献参考文献.错误错误!未定义书签。未定义书签。绪 论 塑料具有一系列优异的物理、化学性能（密度小、质量轻、比强度高、绝缘性好、化学稳定性高和对酸、碱有良好的耐腐蚀能力），和易成型加工的工艺性能而在轻工、农业、国防、航天航空、机械制造、建筑材料、交通运送等部门及人们的平常密切相关的诸多方面都得到了非常广泛的应用。并跻身于金属、纤维、硅酸盐三大传统材料之列，成为现代工业四大基础材料之一，应用于人类活动与生产活动的各个领域。模具是运用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。对模具的全面规定是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用规定的制品。以模具使用的角度，规定高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，规定结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。一方面，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的性能、内应力大小、外观质量、表面光洁度、等都有十分重要的影响。另一方面，在加工过程中，模具结构对操作难易限度影响很大。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，特别是模具对实现材料加工工艺规定、塑料制件的使用规定和造型设计起着重要的作用。塑料模具就是运用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的重要优点是制造简便、材料运用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势重要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具公司向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。1 1 梳子的设计及选材梳子的设计及选材 1.1 梳子的 CAD 视图和三视图绘制 图 1-1 梳子 CAD 示图 图 1-2 梳子成型塑件三维示图 图 1-3 梳子成型塑件三维示图 图 1-4 梳子成型塑件三维示图 1.2 塑料梳子制件三维设计 本课题是运用 PRO/ENGINEER 4.0 软件对梳子进行实体建模，PRO/E 的图形设计是基于三维的，它与传统的二维绘图有着本质的区别。生成的模型直观，立体感强，可以在任何角度进行观测。此外系统还能计算出实体的表面积、体积、重量、惯性距、重心等。使设计者很容易、很清楚地知道零件的特性。并且可由立体图生成三视图，大大提高工作的效率和准确性。绘制梳子 3D 图通过拉伸、倒圆角、切除等功能进行组合所绘制出的。现简朴介绍我的梳子造型是如何做出的。一方面我用 UG4.0 软件草绘出梳子的图形：图 1-2-1 然后对上述图形进行拉伸，倒圆角：图 1-2-2 最后对零件进行拉伸切除：图 1-2-3 1.3 材料选择及其性能参数 材料的比较和选择 塑料的品种很多，分类方式也各不相同，通常把塑料按照合成树脂的分子结构和受热时的行为分类和按塑料的应用范围分类。前者分为热塑性塑料，热固性塑料。后都分为通用塑料工程塑料特种塑料。梳子类似塑料工件是生活中十分常用的塑料产品，通常对精度规定和力学性能规定较低，当然对成本规定也要低，加工性能良好。所以一般该类产品用的塑料都为通用塑料，同时也要是热塑性塑料。最常用的通用塑料又是热塑性塑料有：聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）。都具有应用范围广、加工性能良好，价格低廉的优点。由于梳子规定有良好的柔韧性，所以我们选择聚苯乙烯（PS）做梳子料塑料，聚苯乙烯（PS）是最早工业化的塑料品种之一，应用广泛，无毒、无味，落地时可发出清脆的金属声。其塑件硬而脆，力学性能与聚合方法、相对分子质量大小、定向度和杂质含量有关。相对分子质量越大，机械强度就越高。聚苯乙烯（PS）具有优良的绝缘性能、一定的化学稳定性和耐蚀性。聚苯乙烯（PS）一般可用于制造纺织工业中的纱管、纱锭、线轴；电子工业中的仪表零件、设备外壳；化学工业中的储槽、管道、弯头；车辆上的灯罩、透明窗，以及家具、日用品（梳子）和文具等。表 1-1 是聚苯乙烯（PS）性能参数表。表 1-1 聚苯乙烯（PS）性能参数表 密 度 1.041.06 拉伸弹性模量 2.83.5 收 缩 率 0.20.8 弯曲强度 6198 熔 点 131165 弯曲弹性模量-热 变 形 温 度（45N/cm）6590 外 观 无色透明、摔打音清脆 模具温度 4060 压缩强度 80112 喷嘴温度 160170 缺口冲击强度 0.250.40 中段温度 170190 硬 度 洛氏 M6580 后段温度 140160 体积电阻率 10171019 注射压力 60100 介电常数 106 Hz2.7 拉伸强度 3563 击穿电压 1927 特 点 耐水、耐化学品、绝缘性好、不耐冲击不耐温 聚苯乙烯（PS）的成型加工特性如下：聚苯乙烯（PS）的吸水率很低，只有 0.02%0.06%，所以在加工前，可以不干燥。又其比热较聚乙烯（PE）低，所以塑化效率高，在模具中固化快，成型周期短。PS 收缩率低，只有 0.4%0.7%，对模制品影响不大。PS 在加工中，流动性和成型性优良，最大问题是在制品中存在一定的内应力，容易出现裂纹，在成型中一定注意这个问题，因此成型塑件的壁厚应均匀，脱模斜度不宜过小，塑件中不宜有嵌件。清除内应力除调节工艺参数、模具结构等之外，还可以将制品进行后解决以消除内应力，如将其置于 60-80热水浴中或烘箱中，“退火”解决 1-3 小时。1.4 塑件的工艺性分析 （1）塑件的形状较为简朴。（2）塑件整体结构较为小，塑件壁厚应均匀，平均壁厚为 1.0mm，超过 PS塑料的最小成型壁厚 0.75mm，可注塑成型。（3）由查表得常用脱模斜度一般取 30 分到 1 度 30 分，结合本塑件的形状，设定脱模斜度为 1 度。（4）为避免塑件应力集中，有助于塑件熔体的流动，塑件内外表面连接处采用圆角过渡，内圆角 r=0.5=0.5mm，外圆角 R=1.0-2.0,取 2.0mm。2 2 模具设计模具设计 2.1 分型面的位置选择及设计 分型面是动、定模的分界面，即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面。根据塑件情况，一套模具中可以只有一个分型面，也可以同时设定两个或多个分型面。常见的取出塑件的主分型面与开模方向垂直。由于该制品无需侧向抽芯，为简化模具结构，所以选择单分型面，流道凝料连同制件一起由拉料杆从定模中脱下，连同制品由推杆推出，这样既简化了模具的结构也简化了脱模过程。分型面位置选择一方面要保证便于制品能顺利从型腔中脱出和加工型腔，根据这个原则，分型面应选在塑料制品最大的轮廓线所在的平面上，并且此平面要与开模方向垂直。此制件按此原则有三个分型面可供选择，其中与塑件底面垂直的两个分型面分型会将塑件分在上下两个模腔内，这样该分型面位于外观面，在脱模后在分型面的位置会留有一圈飞边，即使这些飞边脱模后立即割除，也会在塑件上留下痕迹，影响塑件外观，故不可选用，所以只有选取塑件底面为分型面，并且该分型面有：将分型面设在该位置可以将制品一次脱出该分型面两侧制件表面粗糙度不同，精度规定较低的内壁面在冷却后产生的收缩对模具型芯有一定的包紧力，开模时有助于制件保存在动模一侧方便脱出该分型面将精度规定不同的外观面与内壁隔开，有助于减少模具型腔和型芯的加工难度，可以将动模和定模以不同的精度一次加工成型有助于保证塑件的外观质量，等优点。故选择梳子侧面中线为分型面。2.2 型腔数的拟定和布置 为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，设计模具时应拟定型腔数目。根据注射机的最大注塑量和成型经济成本来拟定型数目。本课题中，选用小型注射机，梳子塑件轻而小，选取型腔数目为 4 个。模具型腔数目拟定后，应考虑型腔的布局。由于梳子塑件轻而小，只需尽量保证各型腔从总压力中均等分得所需的型腔压力，同时均匀充满，并均衡补料，以保证各塑件的性能、尺寸尽也许一致。主流道到各型腔流程短，以减少废料率。型腔和浇注系统投影面积的中心应尽量接近注射机锁模力的中心，一般与模板中心重合。选择型腔四点对称矩形分布。2.3 模具浇注系统设计 浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔各处，以便获得外形轮廓清楚内在质量优良的塑件。因此规定充模速度快而有序，压力损失小，热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与塑件分离或切除，且在塑件上留下浇口痕迹小。在设计浇注系统时，一方面选择浇口的位置，浇口位置的选择恰当与否，将直接关系塑件的成型质量及注射过程是否能顺利进行。流道及浇口位置的选择应遵循以下原则：（1）设计浇注系统时，流道应尽量少弯折，表面粗糙度为 Ra0.8m-1.6m；（2）应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称；（3）单型腔塑件投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，不然会导致注射时模具受力不均；（4）设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留下痕迹；（5）一模多腔时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具内；（6）在设计浇口时，避免塑料熔体直接冲击小直径型芯及嵌件，以免产生弯曲、折断或移位；（7）在满足成型排气良好的前提下，要选取最短的流程，这样可缩短填充时间；（8）能顺利地引导塑料熔体填充到各个部位，并在填充过程中不致于产生塑料熔体涡流、紊流现象，使型腔内的气体顺利排出模外；（9）在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时间及成型周期；（10）若是主流道型浇口，因主流道处有收缩现象，若塑件在这个部位规定精度较高时，主流道应留有加工余量或修正余量；（11）浇口的位置应保证塑料熔体顺利流入型腔，即对着型腔中宽畅、厚壁部位；（12）尽量避免使塑件产生熔接痕，或使其熔接痕产生在塑件不重要的部位。2.3.1 主流道设计 主流道是连接注射机喷嘴与分流道或型腔的塑料熔体通道，是熔体注入模具最先通过的一段流道。其形状、大小会直接影响熔体的流动速度和注射时间。主流道与喷嘴接触冷热交替,属易损件，故对材料规定较高，一般采用 T8A、T10 等碳素工具钢。热解决淬火 HRC5357。为了塑料熔体顺利流入主流道凝料顺利拔出。其通常设计成圆锥形，锥角=26。表面粗糙度 Ra0.8m，主流道衬套内壁应沿轴向抛光，不能沿圆周进行抛光，避免产生侧向凹凸面 凝料便难以拔出。主流道尺寸大小直接影响塑料熔体的流动速度和充模时间，主流道与喷嘴接触处一般做成凹球形，必须严密贴合。凹球半径 r1喷嘴凸球半径 r（12）mm，深度 h=35mm，小端直径 d1喷嘴直径 d（0.51）mm，大端直径 ，长度 L 应尽也许短 一般 L60 mm。一般设计成可拆卸更2212 Ltgdd换的浇口套。根据本课题名片盒塑件模具，选取凹球半径 r1=14mm；深度 h=3 mm；小端直径 d1=4mm；大端直径 d2=7.82 mm；长度 L=50mm。2.3.2 分流道设计 模具采用一模四腔对称矩形布置，为使塑料熔体以等速度充满四型腔，分流道在模具上采用对称等距离分布，在注射时采用对称分布可以使型腔和浇注系统投影面积重心更接近锁模力的中心，避免局部胀模力过大影响锁模效果。分流道长度也尽也许短小，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失、热量损失和原料。分流道截面形状和尺寸也对塑料熔体的流动和模具的制造难易及脱模有影响，圆柱形流道相对其他的分流道形状有比表面积最小，效率最高，热量和压力损失最少，且浇口可以可设在流道中心线上等优点。故选择此分流道形状。（1）分流道的截面尺寸 分流道的截面尺寸应根据塑件的成形体积、塑件壁厚、塑件形状、所用塑料的工艺性能、注射速率以及分流道的长度等因素来拟定。对于壁厚小于 3mm,质量在 200g 以下的塑件，可用下述公式拟定分流道的直径：D=0.2654W L 其中 D流道直径（mm）；W塑件的质量（g）；L分流道的长度（mm）。此式计算的分流道直径限于 3.2 9.5 mm。根据前面的计算数据，主分流道 次分流道 D1=0.265 44.768 13541 D2=0.265 22.384 10041 6.03.2 4.03.2 根据塑料模具设计指导中表 2-3 知 PS 的分流道断面直径的推荐范围为：3.510.0，所以选取主分流道直径 D1 为 6；次分流道直径 D2 为 4mm.（2）分流道截面形状图 主分流道图（1）次分流道图（2）图 2-2 分流道图（3）分流道与点浇口连接简图如下。图 2-3 分流道与点浇口连接简图 2.3.3 浇口的设计 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道（除直接浇口外），是塑料熔体进入型腔的入口。它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。通常浇口分为限制性和非限制性两大类。非限制性浇口都用于大型塑件注射。名片盒之类的小型塑件均用限制性浇口。（1）限制性浇口的重要作用是：使分流道输送来的塑料熔体产生突变的流速增长，提高剪切速率，减少塑熔体的表面黏度，使充模不因浇口缩小面发生困难。在通过限制性浇口时，受到较大摩擦阻力作用，一部分能量变为摩擦热，使塑料熔体的温度提高，从而减少表面黏度，增长流动性。型腔充满后，熔体在浇口处一方面凝结，防止其倒流；易于切除浇口凝料；对于多型腔的模具，用以平衡进料；限制性浇口的截面积通常为分流道的 3%9%。浇口的截面有矩形和圆形两种。浇口长度约为 0.5 2 mm 左右。浇口的尺寸一般根据经验公式拟定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。（2）浇口的形式选择 限制性浇口的有点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、中心浇口等。根据本课题研究的梳子塑件，综合以上各形式的浇口，选择点浇口。点浇口开模时浇口可自动拉断，有助于自动化操作；浇口残留痕迹小，不影响塑件外观；易取得浇注系统的平衡；浇口附近补料导致的应力小等优点，正适合像梳子类似的小而轻的薄壁型日用品塑件。（3）浇口尺寸的拟定 浇口结构尺寸可由经验公式，并由 塑料模具设计指导 中 P19 页表 2-5 和塑料成形模具设计手册P191-192 页查得，点浇口的截面形状为圆形，点浇口的长度 l 一般在 0.752mm，直径 d 一般在 0.51.8mm 范围选取。点浇口直径也可用下面经验公式来计算：d=(0.14 0.20)42A 式中 d点浇口的直径（mm）；塑料件在浇口处的壁厚（mm）；A型腔表面积（mm）.选取长度 l=2mm，直径 d=0.5mm。注：其尺寸实际应用效果如何，应在试模中检查与改善。（4）浇口位置的选择 浇口位置的选择对塑件质量的影响极大。选择浇口位置时应遵循如下原则：避免塑件上产生缺陷；浇口应开设在塑件截面最厚处；有助于塑料熔体的流动；的利于型腔的排气；考虑塑件受力情况；增长熔接痕牢度；流动定向方位对塑件性能的影响；浇口位置和数目对塑件变形的影响；校核流动比；防止型芯或嵌件挤压位移或变形。此外，在选择浇口位置和形式时，还应考虑到浇口容易切除，痕迹不明显，不影响塑件外观质量，流动凝料少等因素。我将浇口选择在梳子塑件尾部。2.3.4 冷料井设计 冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处在分流道末端，其作用是接受料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。基于本次设计的模具，可采用底部带有拉料杆的冷料井，这类冷料井的底部由一个拉料杆构成。拉料杆装于型芯固定板上，因此它不能随脱模机构运动。选用底部带有推杆形式拉料杆配合冷料井。取用最常见的带 Z 形（钩形）头拉料钩的拉杆。图 2-3 冷料井 2.3.5 排气槽设计 塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型腔及流道原有的空气，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产气愤泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。因该模具为小型模具，且分型面适宜，可运用分型面排气，所以无需设计排气槽。2.4 模具结构分析 2.4.1 标准模架的选择 上壳选用的模架尺寸：表 2-4-1 上壳模架尺寸（单位:mm）模板宽度 250 模板长度 300 动模板厚度 80 座板宽度 250 座板厚度 35 定模板厚度 60 垫块宽度 48 垫块厚度 80 推板厚度 20 推板宽度 150 推杆固定板厚度 15 导柱直径 25 导套直径 35 复位杆直径 15 沉头螺钉 10-M14 2.4.2 开模行程的校核 开模行程 SH1+H2+510 其中：H1脱模距离（顶出距离）；H2制作高度涉及浇注系统在内。XS-ZY-125 注射机的模板行程 300mm，合格。2.4.3 模具闭合高度校核 根据注射机的参数，Hmax 450mm Hmin 200mm 而根据所选标准模架组合尺寸所得，对于电视遥控器上壳而言：H=35+80+80+60+15=270mm minHH maxH因此，满足规定。2.4.4 模板尺寸的校核 所选注射机的模板尺寸为 400*400，而本次两个注射模采用的是300mm*250mm。2.4.5 喷嘴尺寸校核 本模具主流道始端的球面半径为 R16，略大于 XS-ZY-125 注射机的喷嘴球半径 R12。故符合标准。2.5 成型零部件设计 成型零件是与塑料接触的决定制品几何开关的模具零件。它涉及凹模、凸模、型芯、成型镶块及壁厚等，是塑料模具的重要组成部分。2.5.1 型腔分型面设计 合理选择分型面，有助于制品的质量提高，工艺操作和模具的制造。因此，在模具设计过程中是一个不容忽视的问题，选择分型面一般根据以下的原则：（1）分型面应当选择在制品最大截面处，这是首要原则。（2）尽也许使制品留在动模的一侧。（3）尽也许满足制品的使用规定。（4）尽也许减小制品在合模方向上的投影面积，以减小所需的锁模力。（5）不应影响制品尺寸的精度和外观。（6）尽量简朴,避免采用复杂形状,使模具制造容易。（7）不妨碍制品脱模和抽芯。（8）有助于浇注系统的合理设立。（9）尽也许与料流的末端重合,有助于排气。2.5.2 模具材料选择（1）性能规定 耐热性能 随着高速成形机械的出现，塑料件生产速度加快，会使模具部提成形表面温度在极短时间内超过 400。为了保证模具在使用时的精度，模具钢应有较高的耐热性能。在工作温度下具有足够高的强度 塑料注射成形压力很大，而闭模压力一般为注射压力的 1.52 倍，有的高达 4 倍。因此模具钢应有较高的强度。耐磨性 由于塑件的需要塑料中往往会添加一些物质，这样就使得塑料的流动性减少，导致模具的磨损，故规定模具有良好的耐磨性。镜面加工性能 型腔表面光滑，成形面规定抛光成镜面，表面粗糙度低于 Ra0.4m，以保证塑料件的外观并便于脱模。良好的切削性能 随着模具的精度提高，规定模具钢在切削加工时具有良好的切削性能，在切削过程中加工硬化小。尺寸精度 模具镶块加工精度高，配合精度高，型腔尺寸精度一般为 3-5级。拼镶型腔的接合面规定密合，以免制品挤入逢内。（2）模具钢的选择 由于设计的此模具的注射次数在 20 万次，模具精度为一般精度，选用的塑料为聚苯乙烯（PS）,根据模具材料应用手册中的表 1-4 以及加工时的性能规定综合选择模具的凸凹模材料为 SM45，其含 C 量为 0.420.48、含 Si量为 0.170.37、含 Mn 量为 0.500.80、含 P 量和含 S 量均0.030，经调质解决可获得较好的综合力学性能、价格低廉、机械加工性能好、市场性好，但热解决工艺性差，变形、开裂倾向性大，用于日用杂品、玩具等塑料制品的模具。2.6 复位机构与导向机构设计 在顶杆的脱模机构中，顶出塑件后再次合模时（或闭模前），必须规定顶杆等元件回复或预先回复到本来的位置。通常采用弹簧推动板复位，但当推顶装置发生卡滞现象时，仅靠弹簧难以保证，须复位杆与弹簧并用。设计中具有活动型芯的脱模机构时，必须考虑到合模时互相干扰的情况，应在塑模闭合前使顶杆提前复位，以免活动型芯撞击顶杆，应设立先复位装置。复位杆由标准可查得。本设计中的模具使用弹簧先复位装置，在顶杆固定板上装有弹簧，借弹簧力合复位杆作用，在合模时，使顶出杆先复位，这种方法的特点是结构简朴，容易制造，但弹簧容易失效，故要经常更换弹簧。导向机构的重要作用是为保证在模具闭合后，动、定模板相对位置准确；在模具装配过程中也起到了定位的作用，合模时，引导动、定模板准确闭合，可以承受一定的铡向压力，以保证模具的正常工作。2.7 塑模温控系统设计 在注射过程中,模具的温度直接影响着制品质量和注射周期,各种塑料的性能不同,成型工艺规定的不同相应的模具对温度规定也不同,PS 在注射成型时所需的模具对温度为 4060 度之间。对任何塑料制品，模温波动较大都是不利的。过高的模温会使制品在脱模后发生变形，延长冷却时间，使生产率下降。过低的模温会使减少塑料的流动性，难于充满型腔，增长制品的内应力和明显的溶接痕等缺陷。由于模温不断地被注入熔融塑料加热，模温升高，单靠模具自身散热不能使其保持较低的温度，因此必须加冷却机构。冷却装置系统的设计要点：（1）实验表白冷却水孔的数量愈多，对制品的冷却也愈均匀。（2）水孔与型腔表面各处最佳有相同的距离，即孔的排列与型腔形状相吻合，水孔边距型腔的距离常用 1215mm。（3）对热量聚积大温度上升高的部位应加强冷却。（4）进水管直径的选择应使水流速度不超过冷却水道的水流速度，避免产生过大的压力降。冷却水道直径选用 6mm。（5）凸凹模与成型型芯应分别冷却，并保证其冷却平衡。（6）冷却水道不应穿过没有镶块或其接缝部位，水道连接必须密封以免漏水。（7）复式冷却循环并联而不应串联。（8）进、出口冷却水温差不应过大，以免导致模具表面冷却不均。由于塑件材料为 PS，其注射成型模具并无加热规定。故只用冷却水道在动、定模板之中各取一个达成冷却效果即可。3 3 模架的拟定和标准件的选用模架的拟定和标准件的选用 标准件涉及通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。由前面型腔的布局以及互相的位置尺寸，再结合标准模架，可选用标准模架 315 L，其中 L 取 400mm，可符合规定。模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇注套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与动模固定板不需要销钉精拟定位；垫快不需要与动模固定板用销钉精拟定位；顶出垫板不需与顶出固定板用销钉精拟定位。模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应有分模隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。3.1 定模固定板（定模座板）尺寸为 400mm400mm、厚 25mm，主流道衬套固定孔与其为 H7/m6 过渡配合；通过 6 个 M12 的内六角螺钉与定模固定板连接；定模垫板通常就是模具与注射机连接处的定模板。3.2 定模板 尺寸为 315mm400mm、厚 50mm，上面的型腔为整体式；其导柱固定孔与导柱为 H7/m6 过渡配合。3.3 动模固定板 尺寸为 400mm400mm、厚 25mm，用于固定型芯（凸模）、导套。为了保证凸模或其它零件固定稳固，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，用 45钢或 Q235A 制成，调质 230270HBS；导套孔与导套为 H7/m6 或 H7/k6 配和；型芯孔与其为 H7/m6 过渡配合。3.4 动模板 尺寸为 315mm400mm、厚 32mm，采用 45 钢，经热解决 235HBS，其上的推板导柱孔与导柱采用 H7/m6 配合。3.5 动模垫板（又称支承板）尺寸为 315mm 400mm、厚 32mm，垫板是盖在固定板上面或垫在固定板下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、导柱或顶杆等脱出固定板，并承受型腔、型芯或顶杆等的压力，因此它要具有较高的平行度和硬度。采用 45 钢，经热解决 235HB 或 50 钢、40Cr、40MnB 等调质 235HBS，或结构钢 Q235Q275。还起到了支承板的作用，其要承受成型压力导致的模板弯曲应力。3.6 垫块 尺寸为 40mm 40mm，厚 80mm（1）重要作用：在动模座板与动模垫板之间形成顶出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度规定。（2）结构型式：可为平行垫块、拐角垫块。（该模具采用平行垫块）。（3）垫块用中碳钢制造，也可用 Q235A 制造，或用 HT200，球墨铸铁等。（4）垫块的高度计算：h垫块=h推出距离+h推板+h推杆固定板+=20+20+25+15=80（mm）式中 顶出行程的余量，一般为 510mm，以免顶出板顶到动模垫板。（5）模具组装时，应注意左右两垫块高度一致，否则由于负荷不均匀会导致动模板损坏。3.7 推杆固定板 尺寸为 199mm 400mm、厚 20mm，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，用 45 钢制成，调质 230270HBS。3.8 推板 尺寸为 199mm 400mm、厚 25mm，要承受顶杆的压力，因此它要具有较高的平行度和硬度。采用 45 钢制成，经热解决达成 235HBS。4 4 合模导向机构的设计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。4.1 机构的功用 4.1.1 4.1.1 导向机构的功用导向机构的功用 导向作用、承载作用、保持运动平稳作用。4.1.2 4.1.2 定位机构的功用定位机构的功用 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。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。4.2 导向结构的总体设计（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对称布置；（3）该模具导柱安装在动模固定板上，导套安装在定模固定板上；（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 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 68mm；（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，