常州模具设计、模流分析、产品设计培训.docx

目 次
0前言 1
0．1 塑料及塑料工业国内外研究概况及发展趋势 1
0.1.1塑料模具CAD/CAM技术的现状 1
0.1.2塑料模具CAD/CAM的发展趋势 2
0．2塑料模具中新技术的应用 3
1、设计的内容、目的和意义 4
1.1 本课题设计内容 4
1.2 本课题设计的要求 4
1.3 本课题设计目的和意义 4
2、塑料成形条件和成形特性 5
2.1塑料成形条件 5
2.2成形特性 5
2.3无定形料 6
2.4吸湿性 6
2.5模具设计时要注意的要素 6
3、塑件的结构分析及模流优化设计方案 7
3.1 塑件的结构分析 7
3.2精度和表面粗糙度 8
3.2.1塑件的尺寸精度 8
3.2.2塑件表面粗糙度的确定 8
3.3模流分析优化设计 8
3.3.1 网格划分及修改结果 9
3.3.2最佳浇口位置的选择 9
4、模具总体结构方案的拟定 15
4.1模具类型的选择 15
4.2 分型面设计 15
4.3型腔数量的确定 15
4.4模具结构的总体方案的比较 15
4.5比较结果 16
5﹑设备的型号及选择 17
5.1 注射成型工艺 17
5.2 注射机概述 17
5.3注射机的选用 17
5.3.1注射机类型的选择 17
5.3.2注射机型号的确定 17
5.4注射机有关参数的校核 19
5.4.1按注射机的最大注射量校核型腔数量 19
5.4.2注射压力的校核 19
5.4.3锁模力的校核 20
5.4.4注射机安装模具部分相关尺寸的校核 20
6、浇注系统的设计 22
6.1 浇注系统的作用 22
6.2确定浇注系统的设计原则 22
6.3流道的设计 22
6.3.1 塑件大小及形状 22
6.3.2 模具成型体的型腔数 23
6.3.3制件的外观 23
6.3.4成型效率 23
6.4主流道的设计要点 23
6.5主流道的设计 24
1、主流道形状尺寸的确定 24
2、主流道衬套的形式 24
3、主流道剪切速率的校核 25
6.6 浇口设计 25
1、浇口的基本作用如下： 25
2、影响浇口设计的因素： 25
3、浇口形式选用 25
4、浇口截面尺寸的大小 25
5、浇口剪切速率的校核 26
6.7 排气系统的设计 26
7 成型零部件的结构设计与计算 27
7.1成型零件的结构设计 27
7.1.1凹模 27
7.1.2凸模和型芯 27
7.2 成型零件的工作尺寸计算 27
7.2.1型腔的径向尺寸计算 28
7.2.2型腔的深度尺寸计算 29
7.2.3主型芯的径向尺寸计算 29
7.2.4主型芯的深度尺寸计算 30
7.2.5小型芯的径向尺寸的计算 31
7.3合模导向定位结构 32
7.3.1导柱的布置 32
7.3.2导套设计 33
8、凹模型腔的强度效核 34
9、模架的确定 35
9.1标准模架的选用 35
9.2模架的尺寸确定 35
10﹑滑块机构及其设计要点 36
10.1.1抽拔距S 36
10.1.2抽拔力 36
10.1.3有效开模行程 36
10.2斜导柱的设计 37
10.2.1斜导柱的组合形式 37
10.2.2斜导柱的材料及配合 37
10.2.3斜导柱的安装角度 37
10.2.4斜导柱直径计算 37
10.2.5斜导柱的长度 37
10.3滑块及导滑槽的设计 38
10.3.1滑块的设计 38
10.3.2导滑槽的设计 39
10.4压紧楔块设计 40
11、脱模机构的设计 41
11.1脱模机构的设计要点 41
11.1.1脱模机构的原理 41
11.1.2 保证塑件不损坏变形 41
11.1.3 顶出机构简单可靠 41
11.1.4保证良好的外观 41
11.2脱模力的计算 41
11.3 顶杆的布置 42
11.4 顶杆与顶杆孔的配合及固定 42
11.4.1 顶杆与顶杆孔的配合 42
11.4.2 顶杆的固定 43
12、温度调节系统（冷却系统） 44
（1）塑料传给模具的热量 44
(2)由冷却水带走的热量 44
(3)热传导面积（冷却水道表壁的面积） 44
（4）冷却水管总长度 45
（5）冷却水管的根数 45
13﹑塑料模具钢的选用及热处理 46
13.1塑料模具用钢的必要条件 46
13.2模具设计考虑的因素 46
13.3 模具钢的选定 47
结 论 48
致 谢 49
参考文献 50

0前言
塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法 ,世界上注塑模的产量约占塑料成型模具总产量的 50 %以上 ,尤其是家电盒型注塑产品需求量不断增加，注塑成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品 ,适合高效率、大批量的生产方式 ,以发展成为热塑性塑料和部分热固性塑料最主要的成型加工方法，注塑模具的设计与制造主要依赖于设计者的经验和技师的制造技艺 ,一般需要经过反复调试和修模才能正式投入生产 ,这种传统的生产方式不仅使产品的生产周期延长 ,生产成本增加 ,而且难以保证产品的质量，要解决这些问题 ,必须以科学分析的方法 ,研究各个成型过程的关键技术，塑料注塑成型是一个复杂的加工与物理过程 ,为实现注塑产品的更新换代 ,提高企业的竞争能力 ,必须进行注塑模具设计与制造及成型过程分析的 CAD/ CAM/ CAE集成技术的研究国外注塑模 CAD/ CAM/ CAE 技术研究的成果有关统计数据表明:采用注塑模 CAD/ CAE/CAM 技术能使设计时间缩短 50 %,制造时间缩短 30 %,成本下降 10 %,塑料节省 7 % 注塑模计算机模拟技术正朝着与 CAD/ CAE无缝整体集成化方向发展 ,注塑 CAD 所构造的几何模型为实现注塑模 CAE技术提供了基本的几何拓扑信息和特征信息 ,注塑模 CAE的目标是通过对塑料材料性能的研究和注射成型工艺过程的模拟和分析 ,为塑料制品的设计、材料选择、模具设计、注射成型工艺的制定及注射成型工艺过程的控制提供科学依据。现时国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、I-DEAS、UG、SolidWorks等；结构分析软件有MSC、Analysis等；注射过程数值分析软件有MoldFlow等；数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等。
0．1 塑料及塑料工业国内外研究概况及发展趋势
0.1.1塑料模具CAD/CAM技术的现状
模具CAD/CAM是在模具CAD和模具CAM分别发展的基础上发展起来的，它是计算机技术在模具生产中综合应用的一个新的飞跃。
传统的模具设计制造方法已很难适应对塑料制件及时更新换代和不断提高的质量要求，为了适应变化，20世纪60年代以来，国外一些大公司和研究院所，投入大量财力和物力，开展CAD/CAE/CAM技术的研究，取得较大成果，已开发出许多商品化软件，并逐渐应用于设计生产。先进国家的CAD/CAM技术在20世纪80年代中期已进入实用阶段，市场上已有商品化的系列软件出售。目前业界一些著名的CAD/CAM软件如UG、Pro/E、Cimatron等都带有独立的注塑模设计模块。这里需要特别指出的是目前注塑模设计正从二维平台向三位平台转变，这是涉及的需要，也是制造的需要。利用计算机进行塑料模具设计（CAD），并初步实现了注射、挤出、中空吹塑等塑料成型工艺过程的计算机模拟分析（CAE），这方面软件技术研究的进展，已经在工程应用中取得了显著效果。利用CAD/CAE技术显著提高了模具设计的效率，减少了模具设计过程中的失误，提高了模具和塑料制件的质量，缩短了生产周期，降低了模具和塑料制件的成本。
我国模具 CAD /CAM 技术的开发始于 20 世纪 70 年代末，发展也很迅速。中国注塑模CAD的研究与应用虽然相对国外来说起步较晚，但自20世纪80年代开展注塑模CAD的研究与应用以来，经过20多年的努力，已经得到了很大的发展，取得了一些较大成果，如华中科技大学的注塑模CAD/CAE/CAM集成系统HCS、合肥工业大学的注塑模CAD系统IPMCAD等，并用于实际生产中。由于中国模具CAD/CAM技术应用较晚，模具标准化程度不高，经验设计较多，与先进工业国家相比注塑模CAD/CAM技术还比较落后。到目前为止，先后通过国家有关部门鉴定的有精冲模、普通冲裁模、塑料注射模等 CAD /CAM 系统。但是直到现在这些系统仍处于试用阶段，尚未在生产中推广使用。据统计，我国 20世纪 80年代进口模具中，均在不同程度上应用 CAD、CAM、CAD /CAM 等技术。但在模具 CAD /CAM 技术方面，我们与国外相比还有很大差距，主要表现在以下几个方面：CAD /CAM 没有商品化；CAM 的发展跟不上 CAD 发展；引进过多过宽；国内 CAD /CAM 技术研究开发未能很好地有组织、有计划、有重点地进行，造成低水平的重复劳动，影响了软件开发的进度和水平的提高。所以我们社会各界应共同努力，加强这方面的研究和应用。
0.1.2塑料模具CAD/CAM的发展趋势
CAD /CAM 技术发展趋势主要体现在以下几个方面：
1.集成化
自从20世纪 80年代以来，计算机集成制造（ComputerIntegrated Manufacture，简称 CIM）技术已成为制造工业应用计算机技术的主要发展方向。利用 CIM 技术建立的计算机集成制造系统（CIMS）将制造工厂的产品设计、加工制造和经营管理等各项活动集成起来，其目的是在计算机辅助下，利用最小的制造和管理资源，最优地实现企业的发展目标，获得最大的总体效益。CIM 的核心技术是集成，包括物理集成、信息集成和功能集成等方面的内容，其中信息集成是实现 CIM 的基础和关键。
2.微型化
CAD/CAM 正转向采用超级微型计算机。32位超级微型计算机在单机功能上将达到小型机和中型机的水平，多 CPU 并行处理时的功能将达到大型机的水平。以超级微型计算机为基础的 CAD /CAM 系统不断增多，功能也在不断扩大，性能已日趋成熟，并已开始广泛应用。
3.网络化
微型计算机 CAD /CAM 系统发展的一条主要途径是网络化。由于微型机价格低廉，功能较强，可将多台微机工作站连成分布式 CAD /CAM 系统。
4.智能化
人工智能技术是通向设计自动化的重要途径。近年来，人工智能的应用主要集中在引入知识工程，发展专家系统。专家系统的发展可扩大 CAD /CAM 的功能，有利于创造更高级的CAD /CAM 系统。
5.最优化
产品设计和工艺过程的最优化始终是人们追求的目标，采用传统的设计制造的模具可靠性较差。利用有限元和边界元等方法分析塑性成形过程及模拟材料的流动，从而可以检验设计的模具是否可以制造出合乎质量要求的产品。用计算机模拟技术检验设计结果，排除不可行方案，有助于获得较佳的设计，提高模具的可靠性。
6.新型化
用于 CAD /CAM 的新型外部设备将不断问世。作为计算机外部存储器的磁盘将被存储密度为其几百倍甚至于几千倍的光盘所代替。
7.综合可视化
利用虚拟现实技木，多媒体技术及计算机仿真技术实现产品设计与制造过程的仿真，采用多种介质来存储。
0．2塑料模具中新技术的应用
以计算机为手段、专用注塑模设计分析软件为工具设计模具。软件可直接调用数据库中模架型式尺寸、金属材料数据、塑料材料及加工参数，通过几何造型及图形变换可得到模板及模腔与型芯形状尺寸，迅速完成注塑模设计。利用软件分析功能读设计的模具进行充模、保压、冷却分析模拟，脱模后塑件内温度分布、应力分布、收缩、翘曲变形预测及充模时缺陷预测，依据分析模拟结果对设计的模具进行修改并反复模拟，待模具确定后，由绘图机输出模具装配图及零件图，由打印机输出设计参数及模拟结果。
模具CAD技术是模具传统设计方式的革命，大大得提高了设计效率，尤其是系列化或类似塑料模的设计效率提高更为显著。但是注塑模CAD过程尚未完全明了，分布过程中仍需人工输入大量参数，并由设计者判断结果的正确性与可靠性，这一点取决与设计者对塑料原材料及加工特性的认识水平与实践经验。

1、设计的内容、目的和意义
1.1 本课题设计内容
本次设计题目为粒粒出果盒上盖注射模拟及注射模设计，。该塑料件为一壳体薄壁件，形状为壳体，该壳体件几何形状较复杂。该塑件的结构难度适中，表面光滑。所用原料为LDPE。根据塑件的结构特点进行模具方案论证，并进行模具总体装配图的设计，主要成型零件的设计与计算，并完成装配图和零件图的绘制。
1.2 本课题设计的要求
(1)产品为大批量生产，模具寿命为50万次，生产实现自动化。
(2)模具结构合理，装配图及零件图表达正确，标注完整。
(3)能够应用工程软件进行三维造型。
(4)翻译一篇不少于15000个英文字符的英文资料，语句通顺，翻译准确。
1.3 本课题设计目的和意义
进一步加深注塑模具设计知识的认识，掌握塑料模具设计的方法和步骤，具备塑料模具设计的基本技能和运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。了解塑料注射模具行业在国内外发展状况。在学习了课本知识的基础上达到理论与实际相结合的升华，提高自己的独立动手能力。

2、塑料成形条件和成形特性
2.1塑料成形条件
表2-1塑料成形条件[6]
序号
项目
条件
1
塑料名称
丙烯晴-丁二烯-苯乙烯
2
缩写
ABS
3
注塑成形机类型
螺杆式
4
密度（g/cm3）
0.73537~0.94781
5
计算收缩率（%）
1.004-1.007
6
预热
温度（0C）
180~280
时间（h）
2~3
8
料桶温度
（0C）
后段
150~170
中段
165~180
前段
180~1200
11
喷嘴温度（0C）
200~250
12
模具温度（0C）
40 ~60
13
注射压力(MPa)
60~100
14
15
16
17
成型时间
(s)
注射时间
20~90
高压时间
0~5
冷却时间
20~120
总时间
50~220
18
螺杆转速（r/min）
30
19
适用注射机类型
螺杆、柱塞式均可
20
后处理
方法
红外线灯、烘箱
温度（0C）
70
时间（h）
2~4
2.2成形特性
　 ABS 是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯3 元单体共聚物，每种单体都有不同性能：丙烯腈具有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度、高强度的特性，因而ABS 是具有“坚韧”、“质硬”、“刚性”的材料。从形态上看，ABS 是非结晶型材料。三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS 的特性主要取决于三种单体的组成比例及两相中的分子结构，因此市场上产生了不同品质的ABS 材料。如ABS 与#372 有机玻璃熔接性良好，可作双色成型塑件。不同品质的材料提供不同的特性，如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲性能等【4】米的密

2.3无定形料
其品种牌号很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。
2.4吸湿性
吸湿性强,含水量应小于0.3%，必须充分干燥,要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。
2.5模具设计时要注意的要素
(1)浇注系统对料流阻力小。
(2)进料口处处外观不良。
(3)容易产生熔接痕。
(4)应该注意选择进料口位置、形式。
(5)顶出力过大时或机械加工时，塑件外表面易呈现“白色”痕迹（但在热
水中加热可以消失），脱模斜度宜取2°以上。

3、塑件的结构分析及模流优化设计方案
3.1 塑件的结构分析
本设计的制件为电器盒底板，结构比较复杂，形状部分对称，制件壁厚为2～3mm，表面粗糙度基本一致。对表面粗糙度要求不高。观察本制件结构,本制件需要有侧抽机构，但其形状并不特别复杂，且抽拔距较大需要油缸抽芯。制件结构如图：

图3-1a电器盒底板上面

图 3-1b电器盒底板下面
3.2精度和表面粗糙度
3.2.1塑件的尺寸精度
影响塑件尺寸精度因素十分复杂，主要有模具的制造精度、制模时由于工艺条件的变化引起成型收缩率的波动，同时由于磨损等因素会造成模具尺寸的不断变化，活动配合间隙的变化以及模制件脱模斜度都会影响塑料制件的精度。塑件精度的确定应该合理，在满足使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。塑件精度过高必然会增加模具的制造成本，因此是不恰当的。关于塑件的尺寸精度和公差的国家标准GB/T14486-1993中ABS公差等级的选用如下表3-1:
表3-1塑件公差等级[16]
材料代号
材料名称
公差等级
标注公差尺寸
未注公差尺寸
高精度
一般精度
ABS
丙烯烃—丁二烯—苯乙烯
MT2
MT3
MT5

综合考虑上述因素、塑件基本尺寸以及模具的制造成本和加工，本设计塑件的尺寸精度为一般精度MT3。
3.2.2塑件表面粗糙度的确定
塑件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、波纹等疵点外，主要有模具表面的粗糙度决定，一般塑件的表面粗糙度值比模具表面的粗糙度值低一级。
3.3模流分析优化设计[11]
我国的塑料行业发展迅速度，在国民经济中占十分重要的地位。塑料成型CAE软件可以以数值模拟方法，协助技术人员预测产品成型质量，从而改进产品的工艺和模具设计方案，有效地缩短生产周期，降低生产成本。下面是我运用moldflow软件对我的电器盒底板进行模流优化设计，找出最佳的优化方案。
3.3.1 网格划分及修改结果

图3-1 网格划分及修改结果
有网格状态统计表格可以看出联通域为1，自由边为0，为定向单元为0，交叉单元为0，网格匹配率大于85%，网格划分及修改符合要求。【6】

3.3.2最佳浇口位置的选择
模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：
l 尽量缩短流动距离。
l 浇口应开设在塑件壁厚最大处。
l 必须尽量减少熔接痕。
l 应有利于型腔中气体排出。
通过CAE分析可以很好的选择浇口的位置，如图所示

图3-2 最佳浇口位置
选择浇口方案，方案一由于此制件投影面积较大，因此我决定用直接浇口，浇口均匀分布在正面中心，并Fill分析；选择材料：牌号Triax DP 3155 –制造商INEOS ABS
方案一
分析结果如图所示：
注射时间： 熔接痕：

图3.2.1注射时间 图3.2.2熔接痕
流动前沿温度： 压力：

图3.2.3流动前沿温度 图3.2.4压力
气穴：

图3.2.5气穴
方案二我采用一出两点浇口，均匀分布在背面
结果如图所示：
注射时间： 熔接痕：

图3.2.6注射时间 图3.2.7熔接痕
流动前沿温度： 压力：

图3.2.8流动前沿温度 图3.2.9压力

气穴：
：
图3.2.10气穴
方案三我采用一出二扇形浇口分布在侧面
结果如图所示：
注射时间： 熔接痕：

图3.2.11 注射时间 图3.2.12 熔接痕

流动前沿温度： 压力：

图3.2.13流动前沿温度 图3.2.14压力
气穴：

图3.2.15 气穴
表3-2对比分析：

方案一
方案二
方案三
T(s)
0.9073
1.154
1.371
P（Mpa）
12.02
14.68
32.16
熔接痕
很多
很多
很多
波前温度
110~230.0
110~230.0
111~230.7
气穴
很多
很多
很多
综合方案
由于此制件较复杂，结构较多，所以在分析的时候存在很多的气穴和熔接接痕，但是结合制件的的表面要求，所以我决定采用第三个方案。

结论：此工件要求表面光滑，表面质量要求比较高，所以排除第一种方案，尽管方案三在充填时间方面与前两种有一定得差距，但是利于模具的设计和制造，第二种方案在背面对于模具的制造存在一定的困难，所以也排除，于是我决定采用第三种方案。
4、模具总体结构方案的拟定
4.1模具类型的选择【16】
塑料成型方法一般分为熔体成型和固相成型两大类。
塑料的成型多是熔体成型，即把塑料加热到熔点以上，使之处于熔融态进行成型加工的一种方法。属于这种方法的主要有注射成型，压缩成型，压注成型，挤出成型等。
本塑件所用的材料为ABS，属于热塑性材料，其主要的成型方法有注射成型，挤出成型，吹塑成型等。但是挤出成型适合生产管材、板材、棒材、片材、电线和电缆覆层等，吹塑成型适合生产中空的薄壁件，所以这两种都不适合于本件的生产，且注射成型的生产周期短、生产效率高、模具使用寿命长、能大批量地生产形状复杂、尺寸精度高的制件。综合考虑本塑件该选用注射成型的方法。
4.2 分型面设计
选择分型面时应考虑以下原则：
1、分型面应便于塑料制品的脱模；
2、分型面的选择应有利于侧面分型与抽芯；
3、分型面的选择应有利于防止溢料；
4、分型面的选择应保证制品的质量；
5、分型面的选择应有利于排气；
6、分型面的选择应有利于尽量使成；
7、分型面的选择应考虑注射机的技术参数。
不论塑料制品的结构如何，采用何种设计方法都必须首先确定分型面，因为选取不同分型面就使得模具结构有所不同。因此，模具结构很大程度上取决于分型面的选择，分型面选择的合理与否将直接影响塑料制品膜塑成型工艺，同时也影响制品质量，注射机参数，成型零件的加工工艺性等。
根据塑件结构形式，本设计分型面如图4-2所示:

图4-2分型面
4.3型腔数量的确定
由于此制件要求表面的质量完好，所以我决定要用侧面浇口，为了提高生产效率，用一模两腔的结构。
4.4模具结构的总体方案的比较
由于本制件所设计出的模具结构较为复杂,制件投影面积较大，表面质量要求比较高，而且考虑到制件本身的特点，加上模流分析所得到的优化设计方案，我决定本套模具采侧浇口形式。又由于制件需侧抽芯，为了提高生产效率，我决定模具的模腔设计采用一模两腔。
此外,在设计侧抽芯时,方案中拟定两种抽芯方式：液压式侧抽芯﹑斜导柱滑块式侧抽芯机构。由于在设计的制件抽拔距一边不大，一边又比较大，而且精度要求不是很高,，所以本设计采用斜导柱滑块式侧抽芯机构，和液压式侧抽芯。
4.5比较结果
由各项比较的比较结果,本设计采用侧浇口，斜推杆推出，侧抽采用斜导柱滑块侧抽。

5﹑设备的型号及选择
5.1 注射成型工艺【9】
注射成型工艺是塑料成型的一种最常用的方法。它将粒状或粉状的塑料原料加入到注射机的料筒中，经过加热到流动状态，在注射机的柱塞或螺杆的推动下，以一定的流速，通过喷嘴和闭合模具的浇注系统而充满型腔，经过一定的时间的冷却定型，打开模具，从模内取出成型的塑件。
5.2 注射机概述【13】
注射机按其外形分为立式、卧式、直角式。按塑料在料筒的塑化方式可分为柱塞式注射机和螺杆式注射机。
5.3注射机的选用
5.3.1注射机类型的选择
根据塑料的品种、塑件的结构、成型方法、生产批量，选择卧式螺杆注射机。
5.3.2注射机型号的确定
注塑机的型号是根据塑件的外形尺寸、质量大小及型腔的数量和排列方式来确定的。在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，应对模具所需塑料注射量、注射压力、塑件在分型面上的投影面积、成型时需用的锁模力、模具厚度、拉杆距离、安装固定尺寸及开模行程等进行计算，这些参数都与注塑机的有关性能参数密切相关，如果两者不匹配，则模具无法安装使用。因此，必须对两者之间有关参数进行校核，并通过校核来设计模具与选择注射机型号。
1、按照预选型腔数来选择注射机：
（1） 模具所需塑料熔体注射量
式5-1
式中------一副模具所需塑料的质量或体积（g/cm3）;
-------初步选定的型腔的数量；
------单个塑件的质量或体积（g/cm3) ;
------浇注系统的质量或体积（g/cm3) ;
首先是个未知值，但是流动性好的普通精度塑件，浇注系统凝料为塑件质量或体积的15%～20%。若是流动性不太好或是精密塑件，据统计每个塑件所需浇注系统的质量或体积是制件的0.2倍到1倍，当塑料熔体黏度高，塑件越小，壁越薄，型腔越多又作平衡式布置时，浇注系统的质量或体积甚至还要大。设计中按：
m=1.6n=1.6*2*30g=96g
（2）塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算
式5-2
式5-3
式中 ——塑件及流道凝料在分型面上的投影面积（）
——单个塑件在分型面上的投影面积（）
——流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积（）
——模具所需的锁模力（N）
—— 塑料熔体对型腔的平均压力(Mpa)
流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积在模具设计前是未知的。根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上投影面积的0.2倍～0.5倍，因此可用0.35n来估算。成型时塑件熔体对型腔的平均压力，其大小一般是注射压力的30％～65％，型腔压力见表5－1
表5-1型腔压力
塑件特点

举例
中等黏度塑件及有
精度要求的塑件
35
ABS、POM等有精度要求的零件，如壳类
等
用PRO/E分析得A1=8581.06mm2，所以，

（3）选择注射机型号
根据上面计算得到的和值来选择注射机，注射机的最大注射量（额定注射量G）和额定锁模力应满足
式5-4
式中——注射系数，无定型材料取0.85，结晶型材料取0.75。
由于ABS属于非结晶型材料，故取，即
；

根据以上计算结果，选择注塑机型号为HTF150A。主要工艺参数如下表5-2：
表5-2 HTF150A注射机主要工艺参数[9]
序号
参数项目

1
螺杆直径（mm）
40
2
螺杆长径比
22.5
3
理论容量（cm3）
250
4
注射重量（g）
230
5
注射速率（g/s）
122
6
塑化能力（g/s）
15
7
注射压力（Mpa）
201
8
螺杆转速（rpm）
180
9
合模力（KN）
1500
10
移模行程（mm）
350
11
拉杆内距（mm）
410×410
12
最大模厚（mm）
380
13
最小模厚（mm）
180
14
顶出行程（mm）
80
15
顶出力（KN）
33
16
喷嘴球面半径（mm）
SR15
17
喷嘴直径（mm）
3
5.4注射机有关参数的校核
确定型腔核选择注射机之后，这种注射机是否合适，还要对该机型的其他技术参数进行校核。
5.4.1按注射机的最大注射量校核型腔数量
　　　在选取注射机型号后，再根据注射机的性能参数（注射机的塑化速率、最大注射量及锁模力）、塑件精度等级（在模具中每增加一个型腔，塑件精度要下降4%）等来校核型腔的数量。
　　　以下按注射机的最大注射量来校核型腔数量：
式5-5
　　　式中　K――注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；
　　　　　　G――注射机允许的最大注射量（g或cm3）。

　　　∴符合要求。
5.4.2注射压力的校核
　　　该项工作是校核所选注射机的额定压力能满足塑件成型时所需要的注射力，塑件成型时所需要的压力一般由塑料流动性、塑件结构和壁厚以及浇注系统类型等因素所决定，在生产实践中其值一般为70Mpa～150Mpa。设计中要求
式5-6
式中 k’ ——注塑压力安全系数，一般取k’＝1.25～1.4
取k’＝1.3,
（Mpa）
∴符合要求。
5.4.3锁模力的校核
　　　锁模力是指锁模机构对模具所施加的最大加紧力。当高压的塑料熔体充满型腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。因此注射机的锁模力必须大于该模的胀型力，即
式5-7
式中 —— 型腔的平均压力，见表5－1；
—— 锁模力的安全系数，一般取＝1.1～1.2。

　　　　　　　　∴符合要求。
5.4.4注射机安装模具部分相关尺寸的校核
不同型号的注射机安装部位的形状和尺寸各不相同，设计模具时应对其相关尺寸加以校核，以保证模具能顺利安装。需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大与最小厚度及安装螺钉孔等。
　(1)喷嘴尺寸
　　注射机喷嘴头一般为球面，其球面半径R与相接触的模具主流道始端凹球面
半径R凹＝R+(1～2)mm。(详见主流道设计)
　(2)定位圈尺寸
　　模具安装在注射机上必须使模具中心线和料筒、喷嘴的中心线相重合，定位圈与注射机固定模板上的定位孔呈间隙配合（H8/e8）。定位圈的高度，对小型模具为8mm～10mm，对大型模具为10mm～15mm。此外，对中小型模具一般只在定模座板上设置定位圈，对大型模具可在定、动模座板上同时设置定位圈。本设计属中小型模具，只在定模座板上设置定位圈。（详见定位圈与浇口套设计）
(3)模具厚度
模具厚度Hm也称模具闭合高度，必须满足:
Hmin<Hm<Hmax
式中 Hmin－注射机允许的最小闭合高度即动定模之间的最小开合距离（mm）；
Hm——模具闭合高度（mm）；
Hmax—注射机允许的最大闭合高度（mm）。
即 180<Hm<380
参见以下的设计结果,
定模底板的厚度：25mm
定模的厚度：40mm
动模的厚度：68mm
支撑板的高度：32mm
垫块的高度：100mm
动模底板的厚度：25mm
Hm=25+25+40+100+68+32=290mm
经计算符合要求。
（4）模具长、宽尺寸与注射机拉杆距离的关系
模具安装有两种方式，即从注射机上方直接吊入机内进行安装，或者先吊到侧面再由侧面推入机内进行安装，为安装方便，应使模具尺寸与注射机拉杆间距离（拉杆中心距――拉杆直径）小于10mm。
（5）模具与注射机的安装关系
模具的安装固定形式有压板式和螺钉式两种。压杆式安装灵活而被广泛采用，而螺钉式需模座上的孔和模板上的孔完全吻合，安装比较麻烦，但对于大型模具的安装，这种安装安全可靠。本设计中采用前种安装方式足以。
（6）开模行程校核
开模行程是指从模具中取出制件所需的最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。
即 ：Smax≥H1+H2+(5～10) 式5-8
式中 Smax－注射机的最大开模行程(mm)；
H1－塑件脱模所需顶出距离(mm)；
H2－塑件高度(mm)。
H1+H2+(5～10)=40+28+(5～10)=73～78mm
经查手册Smax＝350mm
所以符合要求
由上述可知注塑机符合要求。

6、浇注系统的设计
浇注系统是指塑料熔体自注射机的喷嘴射出后到达入模具的型腔以前在模具内所流径的一段路程的总称,浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良的性能和理想外观的塑料之间以及最佳的成型效率有直接影响，是模具设计工作者十分重视的技术问题。 普通浇注系统主要是由主流道、分流道、浇口、冷料穴和排气槽或溢流槽等部分组成[12].
6.1 浇注系统的作用
（1）将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳的充满型腔各处，同时是型腔里的气体能及时顺利的排出。
（2）在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效的传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内在质量上优良的塑料制件。
6.2确定浇注系统的设计原则
在设计浇注系统时，首先选择浇口的位置，浇口位置选择恰当与否，将直接关系到塑件的成型质量及注射过程是否能顺利进行。浇道及浇口位置的选择应遵循以下原则：
（1）设计浇注系统时，流道应尽量减少弯折，表面粗糙度为。
（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，不然会造成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中。
（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，以免发生弯曲、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。这样可缩短冷却时间。
（8）能顺利地引导塑料熔体填充各