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河南機電高等專科學校材料工程系畢業(yè)設計說明書/論文
（畢業(yè)設計/論文題目）
摘要
本課題所研究的模具是典型的三板式模具，即雙分型面注塑模。雙分型面注塑模有兩個分型面，Ⅰ－Ⅰ為第一個分型面，分型后澆注系統(tǒng)凝料由此取出；Ⅱ－Ⅱ為第二個分型面，分型后塑件由此脫出。本模具所采用的材料是流動性和成型性優(yōu)良、成品率高、但易出現裂紋，成型塑件脫模斜度不宜過小的聚苯乙烯。導向輪制品呈細長圓管形，且其外圓分布有六個直徑較大且壁較薄的凸緣，在注射過程中，為便于制品成型，盡量縮短塑料在注射過程中的流程，本模具采用痕跡不影響塑件外觀和使用性能的四個點澆口。本模具型芯細長，在注射過程中型芯易變形，為避免在注射過程中細長型芯發(fā)生變形，在制品允許存在工藝孔的條件下，設置了八個支撐桿，用以提高型芯的剛性。為保證在開模過程中使制品留在動模一側，在定模一側設置了三個頂桿。為便于將澆注系統(tǒng)凝料取出，特設置了兩個分型面。
關鍵詞：雙分型面 點澆口 動模 定模
（畢業(yè)設計/論文英文題目）
Abstract
This topic studies the mold is the typical three board style mold, namely the double-parting line molds. The double-parting line molds has two profiles, I - I for the first parting line, after dividing pours the system to congeal the material from this to take out; II - II for the second parting line, after dividing models from this to leave. This mold uses the material is the fluidity and the formability fine, the rate of finished products high, but is easy to appear the crack, takes shape models the drawing of patterns ascent not suitable small polystyrene. A guidance turn of product assumes the tall and slender circle tubular-shaped, also its outer annulus distribution has six diameters to be big also the wall thin flange, in the injection process, for is advantageous for the product to take shape, reduces the plastic in injection process flow as far as possible, this mold uses the trace not to affect models an outward appearance and the operational performance four pin-point gate. This mold core tall and slender, is easy in the injection process medium core to distort, for avoids the slender configuration core having the distortion in the injection process, under the goods in process permission existence craft hole condition, has established eight support pillar, with by enhancement core rigidity. In order to guarantee in opens in the mold process to cause the product to remain moves a mold side, was deciding a mold side to establish three ejector pin. In order to be advantageous for pours the system to congeal the material to take out, has established two parting line
Keywords ：double-parting line pin-point gate
movable mold stationary mold
緒論
塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，簡稱高聚物，一般相對分子質量都大于1萬，有的甚至達到百萬級。在一定溫度和壓力條件下具有可塑性，可以利用模具成型為一定的幾何形狀和尺寸的塑料制件。塑料的其余成分包括有增塑劑、穩(wěn)定劑、增強劑、固化劑、填料及其它配合劑。
塑料制件在工業(yè)中的應用日趨普遍，這是由于它們具有一系列的優(yōu)點所決定的。塑料密度小、質量輕，大多數塑料的密度僅相當于鋼材密度的0.11和鋁材密度的0.5左右，即在同樣的體積下，塑料制件要比金屬制件輕的多，這就是“以塑代鋼”的優(yōu)點；塑料比強度高，鋼的拉伸比強度約為16MPa,而玻璃纖維增強的塑料拉伸比強度可高達170～400MPa；塑料的絕緣性能好，介電損耗低，是電子工業(yè)不可缺少的原材料；塑料的化學穩(wěn)定性高，對酸、堿和許多化學藥品都有良好的耐腐蝕能力。此外，塑料減震、減摩和耐磨、隔音性能也比較好。因此，塑料已從代替部分金屬、木材、皮革及無機材料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學材料，并躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，在國民經濟中，塑料制件已成為各行各業(yè)不可或缺的重要材料之一。
模具是工業(yè)生產中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經濟各部門發(fā)展的重要基礎之一，塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類型。
模具設計水平的高低、加工設備的好壞、制造力量的強弱、模具質量的優(yōu)劣、直接影響著許多新產品的開發(fā)和老產品的更新換代，影響著產品質量和經濟效益的提高。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)史美國工業(yè)的基石”，日本則稱“模具是促進社會繁榮富裕的動力”。事實上，在儀器儀表、家用電器、交通、通訊和輕工業(yè)等各行各業(yè)的產品零件中，有70%以上是采用模具加工而成的。
今年來，我國各行各業(yè)對模具工業(yè)的發(fā)展十分重視。1989年，國務院頒布了“當前產業(yè)政策要點的決定”，在重點支持技術改造的產業(yè)產品中，把模具制造列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位，它確定了模具工業(yè)在國民經濟中的重要地位，也提高了振興模具工業(yè)的主要任務。國務院2000年7月27日頒布的《當前國家鼓勵發(fā)展的產業(yè)、產品和技術目錄》中，信息產業(yè)、機械產業(yè)、汽車工業(yè)、輕紡工業(yè)四大領域，均把模具放在重要位置。
塑料模具按照塑料制件的成型方法不同可分為以下幾類：1、注塑模又稱塑料模；2、壓塑模；3、壓注模；4、擠出模；5、氣動成型模等模具。
本課題研究的是塑料模具中的注塑模具之導向輪。導向輪廣泛應用于機械工業(yè)、運輸制造業(yè)等，是行車系統(tǒng)的主要零件。它的最主要的作用是：導向。導向輪采用的材料是PS，PS作為工程塑料之一，“以塑代鋼、性能卓越”，用途極其廣泛。它具有重量輕、強度高、自潤滑、耐磨、防腐，絕緣等多種獨特性能。其磨擦系數比鋼低8.8倍，比銅低8.3倍，而比重僅為銅的七分之一。PS可直接取代原銅不銹鋼、鋁合金等金屬制品。
導向輪制品呈細長圓管形，且其外圓分布有六個直徑較大且壁較薄的凸緣。本課題在設計時存在的主要問題是：導向輪型芯細長，在注射過程中型芯易變形，塑件易出現澆不足、縮孔、氣泡等缺陷；型腔尺寸太大，難以加工；開模后制品易留在動、定模兩側；澆注系統(tǒng)凝料無法取出；塑件無法取下。
為解決以上問題，特提出以下解決辦法：在注射過程中，為便于制品成型，盡量縮短塑料在注射過程中的流程，因此設置了四個點澆口；為避免在注射過程中細長型芯發(fā)生變形，在制品允許存在工藝孔的條件下，設置了八個支撐桿，用以提高型芯的剛性；為解決型腔難以加工的問題，設計時采用組合式；為保證在開模過程中使制品留在動模一側，在定模一側設置了三個頂桿；為方便將澆注系統(tǒng)凝料取出特設置了兩個分型面；在實際應用中采用專用的型芯夾具將型芯抽出，從而獲得塑料制件。
第1章 模塑工藝規(guī)程的編制
該塑件是導向輪，其零件圖如圖所示，本塑件采用的材料是聚苯乙烯，生產類型為大批量生產。
1.1 塑件的工藝性分析
1.1.1 塑件的原材料分析
1.1.1.1 基本特性：聚苯乙烯（PS）無色透明，無毒無味，落地時發(fā)出清脆的金屬聲，密度為。聚苯乙烯的力學性能與聚合方法、相對分子質量大小、定向度和雜質量有關。相對分子質量越大，機械強度越高，聚苯乙烯具有優(yōu)良的電性能和一定的化學穩(wěn)定性，能耐堿、硫磷、磷酸、10%～30%的鹽酸、稀醋酸及其他有機酸，但不耐硝酸和氧化劑的作用。對水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗蝕能力，能溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、酮類和脂類等。聚苯乙烯的著色性能優(yōu)良，能染成各種鮮艷的色彩，但耐熱性能低，熱變形溫度一般在70～98，只能在不高的溫度下使用，質地硬而脆，有較高的熱膨脹系數。
1.1.1.2 成型特點：流動性和成型性優(yōu)良，成品率高，但易出現裂紋，成型塑件的脫模斜度不宜過小，但頂出要均勻，由于熱膨脹系數高，塑件中不宜有嵌件，否則會因兩者的熱膨脹系數相差太大而導致開裂，塑件壁厚應均勻，宜用高料溫、高模溫、低注射壓力成型并延長注射時間，以防止縮孔及變形，降低內應力，但料溫過高，容易出現銀絲，因流動性好，模具設計中大多數采用點澆口形式。
1.1.2 塑件的結構和尺度精度分析及表面質量分析
1.1.2.1 結構分析：要想獲得合格的塑料制件，除合理選用塑件的原材料外，還必須考慮塑件的結構工藝性，塑件的結構工藝性與模具設計有直接關系，只有塑件設計滿足成型工藝要求，才能設計出合理的模具結構，以防止成型時產生氣泡、縮孔、凹陷及開裂等缺陷，達到提高生產率和降低成本的目的。
從零件圖上分析，該零件總體形狀為細長圓管形，在其外圓上分布有六個直徑較大且壁較薄的凸緣，并且在凸緣上有一深15mm的凹槽。為了便于將凝料從澆注系統(tǒng)中取出，必須設置兩個分型面，由此可見該零件屬于中等復雜程度的零件。
1.1.2.2 尺寸精度分析： 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產品圖中尺寸的符合程度，即所獲塑件尺寸的準確度。塑件的尺寸精度與模具的制造精度、模具的磨損程度、塑件收縮率的波動及成型時工藝條件的變化、塑件成型后的時效變化和模具的結構形式等有關。因此，塑件的尺寸精度往往不高，應在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級。
查《中國模具設計大典》 可知，PS未注公差尺寸按MT5計算，故本塑件尺寸公差均按MT5級標注。
按照制品的外形尺寸采用單向負偏差，制品的內形尺寸采用單向正偏差的原則，查《中國模具設計大典》，可得塑件尺寸如下：
、、、、、、、、、
、、、、、。
由以上分析可知，該零件的尺寸精度中等，對應的模具相關零件的尺寸加工可以保證。從塑件的壁厚上來看，壁厚較均勻，有利于零件的成型。
1.1.3 塑件的表面質量分析。
該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺，沒有特別的表面質量要求，故比較容易實現。
綜上分析可以得出，注塑時在工藝參數控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
1.2 計算塑件的體積和質量
計算塑件的質量是為了選用注塑機及確定模具型腔數
計算塑件的體積：
計算塑件的質量：根據設計手冊可查得聚苯乙烯的密度為：
故塑件的質量為：
考慮塑件的外形體積較大，故初步考慮采用一模一件模具結構?？紤]塑件外形尺寸，注塑時所需壓力等情況，初步選用注塑機為XS—Z—125型。查《實用模具技術手冊》XS—Z—125型注塑機的主要技術參數如下：
注射方式：螺桿式
螺桿直徑： 42mm
最大注射量：125g（）
注射壓力：119MPa
鎖模力：900KN
最大注射面積：320
模具最大厚度：300mm
模具最小厚度：200mm
最大開模行程：300mm
噴嘴球半徑：12mm
噴嘴孔半徑：
定位圈直徑：
兩側孔徑：
頂出孔距：230mm
模板尺寸：mm/mm
機器外型尺寸：
1.3 塑件注塑工藝參數的確定
選擇合適的注塑工藝參數，能以最低的能源和原材料消耗，獲得最高的生產率和經濟效益。查找相關文獻，對聚苯乙烯的成型工藝參數可作如下選擇：（試模時，可根據實際情況作適當調整），具體參數見表1-1。
注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。
表1-1
料筒溫度
后段溫度
160
中段溫度
230
前段溫度
220
噴嘴溫度
230℃
注射壓力
100 MPa
注塑時間
45S
保壓
88 MPa
保壓時間
20S
冷卻時間
30S
第2章 注塑模的結構設計
注塑模具的結構是由注射機的類型和塑件的結構所決定的。塑件結構由于其使用要求的不同而千變萬化，導致注塑模具的結構形式多種多樣。但把各種類型的注塑模具加以分析歸納，每套注塑模具也有若干職能部分組成，且它們在不同的注塑模具中起著相同的作用。
注塑模具結構設計主要包括：分型面選擇、模具腔數目的確定、型腔的排列方式、冷卻水道布局，澆口位置設置、模具工作零部件的結構設計、頂出結構設計等內容。
2.1 分型面選擇
模具閉合時動模和定模相配合的接觸平面叫做分型面，也可以叫做合模面。在模具制造不良或鎖模力不足的情況下，模內熔融塑料會通過此分型面濺出，在塑件上形成較厚的飛邊，經修整后還會留下明顯的殘痕。
模具設計開始的第一步，就是選擇分型面的位置。分型面的選擇受塑件形狀、壁厚、成型方法、后處理工序、塑件外觀、塑件尺寸精度、塑件脫模方法、模具類型、型腔數目、模具排氣、嵌件、澆口位置與形式以及成型機的結構等影響。
分型面有多種形式，常見形式有：水平分型面、階梯分型面、斜分型面、錐分型面和異型分型面。
依照：塑件脫出方便（塑件外表面脫模斜度1°30′、塑件內表面脫模斜度50′）、模具結構簡單、型腔排氣順利、確保塑件質量、無損塑件外觀、設備利用合理等來選擇型面。
模具設計中，分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結構。應根據分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。
該塑件為導向輪，表面質量無特殊要求。為減少模具加工難度和便于成型后取出澆注系統(tǒng)凝料，需設置兩個水平水型面。開模時，首先從Ⅰ－Ⅰ分型，保證兩端點澆口被拉斷，而在中間的兩個點澆口牽制下將主流道和分流道從澆口套和定模座板中帶出。隨后，沿Ⅱ－Ⅱ分型，將制件取出。
2.2 型腔數目的確定
一模多腔時需要確定最經濟的型腔數目n，影響n的因素有技術參數和經濟指標兩個方面，查《中國模具設計大典》得：型腔數目的計算公式：
n=
式中：n —— 型腔數目
G —— 注射機公稱注射量（）
V —— 單個制品的體積 （）
根據注射機的公稱注射量及單個塑件的質量，n圓整后取1
即：本模具采用一模一件制
2.3 排氣系統(tǒng)的設計
注塑模的排氣是模具設計中不可忽視的一個問題，特別是快速注塑模成型工藝的發(fā)展對注塑模的排氣的要求更加嚴格。
排氣槽是指使模具型腔內的氣體排出模具外面在模具上開設的氣流通槽或孔。
塑料熔體在注入型腔的同時，必須置換出型腔內的空氣和從熔體逸出的揮發(fā)性氣體。因為本模具體積較大，僅僅依靠模具從分型面處自然排氣、頂桿間隙排氣、推桿間隙排氣等還不夠，所以，必須設計排氣槽。
排氣槽位置和大小的選定，主要依靠試驗，通常將排氣槽先開設在比較明顯的部位，經過試模后再修改或增加。結合實際，本模具的排氣槽設在料流的終端，經計算、查表后得：排氣槽厚度為0.02mm，高度為0.03mm，長度為1.2mm。
2.4 澆注系統(tǒng)的設計
澆注系統(tǒng)設計是注射模具中最重要的問題之一。澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道，具有傳質、傳壓和傳熱的功能，對制品質量影響很大，它的設計合理與否，直接影響著模具的整體結構及其工藝操作的難易。
澆注系統(tǒng)是指熔融塑料從注粗機噴嘴進入模具型腔所流經的通道。它的作用是使塑料熔體平穩(wěn)且有順序地填充到型腔中，并在填充和凝固過程中把壓力傳遞到各個部位，以獲得組織緊密、外形清晰的塑料制件。
澆注系統(tǒng)一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。
2.4.1 主流道系統(tǒng)設計
2.4.1.1 主流道設計
主流道是由注塑機與模具接觸的部位起到分流道為止的一段流道，是熔融塑料進入模具時最先經過的部位。
查《實用模具技術手冊》得：XS—Z—125型注塑機噴嘴的有關尺寸：
噴嘴前端孔徑：mm
噴嘴前端球面半徑：mm
根據模具主流道與噴嘴的關系：
R=+(12)mm
D=+(0.51)mm
取主流道球面直徑R=13mm；
取主流道的小端直徑d=4.5mm；
為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計成圓錐形，其斜度為，經換算得主流道直徑D=6mm。為了使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設計半徑r=0.8mm的圓弧過渡。
主流道的幾何形狀和尺寸如圖所示，其截面積為圓型。
2.4.1.2 主流道襯套設計
由于注塑成型時主流道要與高溫塑料熔體和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞，所以一般都不將主流道直接開在定模上，而是將它單獨開設在一個嵌套中，然后將此套再嵌入定模內，該嵌套稱為主流道襯套。采用主流道襯套以后，不僅對主流道的加工和熱處理以及襯套本身的選材等工作帶來很大方便，而且在主流道損壞后也便于修磨和更換。
常用的主流道襯套有A、B兩種類型，結合本模具，本次設計采用A型，其結構形式及尺寸見下圖：
2.4.2 分流道設計
分流道是主流道與澆口之間的一段流道，它是熔融塑料由主流道流入型腔的過渡段，能使塑料的流向得到平穩(wěn)的轉移。對多腔模，分流道還起著向各型腔分配塑料的作用。
分流道的形狀及尺寸，應根據塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程度、注塑速率、分流道長度等因素來確定。本塑件的形狀復雜程度一般，熔料填充型腔不太困難，根據型腔的排列方式可知分流道的長度較短，為便于加工起見，選用截面形狀為梯形的分流道。查《實用模具技術手冊》得相關尺寸：h=4mm，=6mm
2.4.3 澆口設計
澆口——它是分流道與型腔之間的狹窄部份，也是最短小的部分，它的作用有以下三點：
（1）使分流道輸送過來的熔融塑料在進入型腔時，產生加速度，從而能迅速充滿型腔；
（2）成型后澆口處塑料首先冷凝，以封閉型腔，防止塑料
產生倒流，避免型腔壓力下降過快，以致在塑件上出現縮孔和凹陷；
（3）成型后便于澆注系統(tǒng)凝料與塑件分離。為便于制品成型，盡量縮短塑料在注射過程中的流程，選用四點澆口較為理想，因為這種澆口的長度很短，不超過其直徑，所以脫模后，縮件上的澆口殘痕不明顯，不需要再修正澆口痕跡。但采用這種澆口時，常常在模具上增加一部分型面，以便使?jié)部谀厦撃！?
設計時考慮選擇從外壁處進料，料由近至遠處流，而且在模具結構上采取鑲拼組合成型腔、型芯，有利于填充、排氣，故采用四點澆口。查設計手冊初選分流道尺寸為：
d=1.5mm, l=1.0mm, =1mm, =1.8mm, ,，
試模時修正
2.4.4 澆口位置的設置
選擇塑件的澆口開設部位，應注意以下幾點：
（1）避免熔體破裂現象在塑件上產生缺陷；
（2）考慮分子取向方位對塑件性能的影響；
（3）有利于流動、排氣和補料；
（4）應盡量減少熔接痕和增加熔接牢度；
（5）防止料流將型芯或嵌件擠歪變形。
本制品呈細長圓管型，在其外圓分布有六個直徑較大且壁較薄的凸緣，為便于制品成型，盡量縮短塑料在注射過程中的流程；在其18mm的外圓上設置了4個點澆口。
2.4.5 冷料穴的設計
冷料穴的作用是儲存兩次注塑的間隔中產生的冷料頭，以防止料頭進入型腔造成塑料熔接不牢，影響塑件質量，甚至發(fā)生冷料頭堵塞住澆口，造成成型不滿。冷料穴一般設在主流道末端，當分流道較長時，在它的末端也應開設冷料穴。
本模具采用冷料井與Z型拉桿匹配。
2.5 脫模機構設計
用于開模時將塑件從模具中脫出的裝置成為脫模機構。脫模機構是注射模的重要功能結構之一，也稱為頂出機構。
2.5.1 脫模力的計算
將制品從包緊的型芯上脫出時所需要克服的阻力稱為脫模力，它主要包括：由制品的收縮引起的制品與型芯的摩擦阻力和大氣壓力。
脫模力的作用點應盡量靠近型芯，并且脫模力應施于塑件剛性和強度最大的部位。
脫模力的計算是設計脫模機構和尺寸的依據，它與塑料種類、塑件包容在型芯上的面積以及塑件的熱收縮值等有關。查設計手冊得脫模力的計算公式：
式中：F —— 脫模力（N）
E —— 塑料彈性模量（Pa）
A —— 塑件包容在型芯徑向的面積（）
f —— 塑料與鋼之間的摩擦因數
d —— 型芯直徑（mm）
t —— 塑件壁厚（mm）
—— 塑件材料的泊松比
—— 塑件的徑向的熱收縮率，由式=（）d確定
—— 塑料熱膨脹系數（）
——注入型腔的熔融塑料的溫度（）
—— 塑料出模溫度（）
則：
2.5.2 脫模機構的相關設計
脫模機構在設計時要遵循以下原則：
（1）頂出機構的運動要準確、可靠、靈活、無卡死現象；機構本身要有足夠的剛度和強度，足以克服脫模阻力。
（2）保證在頂出過程中塑料不發(fā)生變形；
（3）頂出力的分布應盡量靠近型芯，且頂出面積應盡可能大，以防塑件被頂壞；
（4）頂出力應作用在不易使塑件產生變形的部位；
（5）若頂出部位需設計在塑料使用或裝配的基準面上時，為不影響塑件尺寸和使用，一般使頂桿與塑件接觸部位出凹進塑件0.1mm。
本模具的脫模是在頂桿、推桿、推桿板、推板、復位桿等零件共同作用下完成的。
推桿、頂桿、推板、復位桿、推桿板等尺寸詳見模具標準件的選用。
2.6 成型零部件的結構設計
注射模具閉合后，其內部零部件將組合成一個能容納塑料的閉合型腔，即所說的型腔，它將接受由注射機注射出來的塑料熔體，并使它們在其內部固化成型為塑料制品。顯然，型腔的幾何形狀和尺寸決定了制品的幾何形狀和尺寸，所以構成型腔的所有零部件統(tǒng)稱為成型零部件。這類零件包括凹模、凸模等。
成型零部件在注射成型過程中直接與塑料熔體接觸，需要承受溫度、壓力及塑料熔體的沖擊和摩擦作用，長期工作之后，容易發(fā)生磨損、變形和斷裂。設計注塑模時應針對塑料制品的結構特點、生產批量、使用要求以及模具的使用壽命等，合理確定成型零部件的結構，滿足精度、粗糙度、強度及剛度的要求。
2.6.1 凹模結構設計
凹模的成型塑件外表面的成型零件。凹模的基本結構可分為整體式、整體嵌入式和組合式。結合本模具，采用組合式凹模，因為采用組合式凹模能簡化復雜凹模的加工工藝，減少熱處理變形，拼合處有間隙利于排氣、便于模具維修，節(jié)省的貴重的模具鋼。其結構及尺寸見零件圖。
2.6.2 凸模結構設計
凸模主要是與凹模相結合構成模具的型腔，主要用來成型塑件整體的內部形狀。常見凸模結構形式有：組合式、圓柱型芯結構、異型型芯結構、鑲拼型芯結構等，本模具型芯結構簡單，采用最常見的圓柱形型芯結構就可滿足要求。其結構及尺寸詳見零件圖。
第3章 模具設計的有關計算及材料的選擇
本模具設計成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算。
查《模具設計與制造簡明手冊》得聚苯乙烯的收縮率為S=0.2%～0.8%，故平均收縮率為=（0.2%+0.8%）/2=0.5%，考慮到工廠模具制造的現有條件，模具制造的現有條件，模具制造公差取=。
3.1 型腔和型芯工作尺寸計算
成型零件的工作尺寸是成型零件上直接用來成型塑料制品的那部分尺寸。成型零件分為兩大類：光滑成型零件和螺紋成型零件。
成型零件的工作尺寸，要保證所成型塑料制品的尺寸。在計算時要考慮塑料制品的尺寸公差，所成型塑料的收縮率、溢料飛邊厚度、塑料制品脫模、塑料制造的加工條件及可達到的水平等因素。
3.1.1 型芯的計算
查《注塑模結構設計》得如下公式：
徑向尺寸：
式中：—— 型芯徑向基本尺寸；
—— 塑件徑向基本尺寸；
—— 塑件平均收縮率；
—— 塑件制造公差；
—— 模具制造公差取
則：
軸向尺寸：
式中：—— 型芯軸向基本尺寸；
—— 塑件軸向基本尺寸；
——塑件平均收縮率；
—— 塑件制造公差；
—— 模具制造公差取
則：
3.1.2 型腔的計算
徑向尺寸：
式中：—— 型腔徑向基本尺寸；
—— 塑件徑向基本尺寸；
—— 塑件平均收縮率；
—— 塑件制造公差；
—— 模具制造公差取
則：
軸向尺寸：
式中：—— 型腔軸向基本尺寸；
—— 塑件軸向基本尺寸；
—— 塑件平均收縮率；
—— 塑件制造公差；
—— 模具制造公差取
則：
3.2 型腔厚度計算
型腔厚度尺寸參照《模具設計與制造簡明手冊》表2-158計算公式
側壁厚度：
底板厚度：
式中：p —— 型腔壓力（MPa）
a —— 凹模受力部分高度（mm）
l、b —— 凹模內腔長邊和短邊（mm）
E —— 彈性模量（MPa）
A —— 凹模高度 （mm）
B —— 支承板寬度（mm）
—— 允許變形量（mm）
側壁厚度的計算：
當l=21mm時，
當l=9mm時，
圓整后取大值，取
則：型腔高度為：42+2×5=55mm
底板厚度的計算：
圓整后取大值，取=10mm
則：型腔寬度為：
3.3 成型零件材料的選擇
塑料模具形狀復雜，加工難度大，一般說來價格比較昂貴，為保證模具使用的高壽命，防止意外損壞，合理選擇模具材料十分重要的。
成型零件材料選用要求如下：
（1）機械加工性能良好。要選用易于切削，且在加工后能得到高精度零件的鋼種；
（2）拋光性能良好。注塑模成型零件工作表面，多需拋光達到鏡面，，要求選用鋼材硬度30～40HRC為宜；
（3）耐腐蝕性和抗疲勞性能好。所選鋼種應使注塑模能減少拋光修模次數，
能長期保持型腔的尺寸精度，達到所計劃批量生產的使用壽命期限；
（4）具有耐磨性能。
根據以上選材原則及該模具用于制品生產批量大、強度耐磨性要求高、成型零件強度高、耐磨性好、熱處理變形小，有時還要求耐腐蝕的等選用。
鋼是一個比碳素工具鋼具有更好綜合力學性能和工藝性能的低合金模具鋼，使合金工具鋼中唯一不含元素的經濟型鋼種。該鋼淬透性能好，淬火、低溫回火后有高的硬度和耐磨性，淬火硬度可達46～52HRC，淬火時可以用油冷。
第4章 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計算
注塑模溫度調節(jié)是采用加熱或冷卻方式來實現的，確保模具溫度在成型要求的范圍之內。模具加熱方法有蒸汽、熱油、冷水加熱及電加熱等。最常用的是電阻加熱法；冷卻方法則采用溫水冷卻、冷卻水強力冷卻或空氣冷卻等方法，而大部分采用常溫水冷卻法。
模具溫度調節(jié)系統(tǒng)的功用：（1）改善成型條件；（2）穩(wěn)定制品的形位尺寸精度；（3）改善制品機械、物理性能；（4）提高制品表面質量。
注塑模的溫度調節(jié)系統(tǒng)必須有加熱和冷卻功能，必要時還要二者兼有。
本模具塑件在注射成型時不要求有太高的模溫，因而在設計模具時，在模具上可不設加熱系統(tǒng)。
塑料注塑模具冷卻系統(tǒng)的設計計算，不僅影響成型塑件的質量，還直接影響生產效率。
本模具是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設計計算：
設定模具平均工作溫度為70，用20的常溫水作冷卻液，模具出口水溫為30，產量為w=4.5kg/h,模具寬度為260mm。求冷卻管道直徑及所需冷卻管道孔數。
4.1 求塑料制品在固化時每小時釋放的熱量Q
查《中國模具設計大典》得聚苯乙烯單位重量釋放的熱量故：
4.2 求冷卻水的體積流量
由得：
式中：ρ——冷卻水在一定溫度下的密度（）
ν——冷卻水在圓管的流速（m/s）
——冷卻水的比熱容
——冷卻水的進口溫度；
——冷卻水的出口溫度。
則：
4.3 求冷卻水道直徑
查《中國模具設計大典》表9.8—1，為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，
取d=8mm
4.4 求冷卻水在管道內的流速V
由公式得：
4.5 求冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數h
查《中國模具設計大典》表9.8—5得：f=6.48，
在由公式得：
4.6 求冷卻管道總傳熱面積A
4.7 求模具上應開設的冷卻管道的孔數n
圓整后取整數n=7（個）
4.8 冷卻水孔總長度計算
式中：G——單位時間內注入模具中的塑料質量（kg/h）
——塑料成型時在模具內釋放的熱焓量（J/kg）
——模具溫度（）
——冷卻水的平均溫度（）
V——冷卻水最低流速（m/s）
——冷卻水的密度（）
d ——冷卻水直徑
則：
由以上計算可知，本模具需采用冷卻系統(tǒng)。采用通過在模具上直接打孔，并通以冷卻水進行冷卻的簡單流道式冷卻系統(tǒng)。冷卻水道間距l(xiāng)=15mm，冷卻水道與型腔間的距離l=20mm。
第5章 模具標準件的選用
查《模具標準應用手冊》得如下標準件尺寸：
推桿 GB4169.1—84 T8A GB1298—86
墊塊： GB4169.6—84 Q235A GB700—88
推板： GB4169.7—84 45鋼 GB699—88
定模座板：GB4169.8—84 45鋼 GB699—88
動模座板：GB4169.8—84 45鋼 GB699—88
中間板： GB4169.8—84 Q235 GB700—88
支承板： GB4169.8—84 45鋼 GB700—88
查《機械設計通用手冊》及《模具設計與制造簡明手冊》得：
圓錐銷：銷 GB117—86—A6×25 35鋼 HRC28～38
螺釘：GB65—85—M16×80
螺釘：GB65—85—M8×30
彈簧：圓柱螺旋壓縮彈簧，d=3.0mm D=14.0mm t=4.77mm
圓柱銷：銷GB119—86—B12×35 35鋼 HRC28～38
六角頭螺栓：GB/T1228—M20×100
六角頭螺栓：GB5785—86—M12×50
小方頭螺栓：GB35—88—M8×40
六角頭頭部帶孔螺栓：GB29.1—88—M12×60
第6章 模具閉合高度的確定
在支承與固定零件的設計中，根據經驗及查《模具設計與制造簡明手冊》確定相關尺寸：定模座板，動模座板，定模固定板，定模板，動模板，動模固定板，根據推出行程和推出機構的結構尺寸確定墊塊高度。
因而模具的閉合高度：
=25+25+20+25+25+25+80
=220mm
第7章 注塑機有關參數的校核
本模具的外形尺寸為260mm×315mm×230mm。XS—Z—125型注塑機模板最大安裝尺寸為420mm×450mm，故能滿足模具的安裝要求。
由上述計算模具閉合高度H=220mm，XS—Z—125型注塑機所允許模具的最小厚度，最大厚度，即模具滿足的安裝條件。
經查資料，XS—Z—125型注塑機的最大開模行程S=300mm，滿足式頂出塑件要求。對于雙分面注塑模：
=25+25+10+42
=102mm
式中：—— 制品所用的脫模距離（mm）
—— 制品高度（mm）
a —— 取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長度（mm）
此外，由于模具無側分型抽芯距，不會增加開模距離，注塑機開模行程足夠。
經驗證，XS—Z—125型注塑機能滿足使用要求，故可以采用。
第8章 繪制模具總裝圖和非標零件工作圖
本模具的總裝圖，非標零件工作圖見零件圖。
本模具的工作原理：模具安裝在注塑機上，定模部分固定在注塑機的定模板上，動模部分固定在注塑機的動模板上。合模后，注塑機通過噴嘴將熔料經流道進入型腔，經保壓，冷卻后塑件成型。開模時，首先從Ⅰ－Ⅰ分型面分型，兩端的點澆口被拉斷，而在中間兩個點澆口的牽制下將主流道從澆口套和定模座板中帶出。隨后在頂出過程中，由推板、推桿推動定模板沿Ⅱ－Ⅱ分型。與此同時，彈簧推動頂桿使制品與型芯留在動模板。當推板接觸推桿板后繼續(xù)頂出時，由推桿將制品及型芯同時頂出，然后在專用的型芯夾具上將型芯從制品中取出。
結論
本課題所研究的模具是典型的三板式模具，即雙分型面注塑模。雙分型面注塑模有兩個分型面，Ⅰ－Ⅰ為第一個分型面，分型后澆注系統(tǒng)凝料由此取出；Ⅱ－Ⅱ為第二個分型面，分型后塑件由此脫出。
本模具所采用的材料是流動性和成型性優(yōu)良、成品率高、但易出現裂紋，成型塑件脫模斜度不宜過小的聚苯乙烯；PS作為工程塑料之一，“以塑代鋼、性能卓越”，用途極其廣泛。它具有重量輕、強度高、自潤滑、耐磨、防腐，絕緣等多種獨特性能。其磨擦系數比鋼低8.8倍，比銅低8.3倍，而比重僅為銅的七分之一。
通過這次設計我了解聚苯乙烯的物理性能、流動性成型過程中的物理、化學變化及塑料的組成、分類及性能。了解塑料成型的基本原理和工藝特點，較正確分析了成型工藝對模具的要求?；菊莆樟烁鞣N成型設備對各類模具的要求。掌握了各類成型模具的結構特點及設計計算方法。具有初步分析、解決成型現場技術問題的能力，包括具有初步分析成型缺陷產生的原因和提出克服辦法的能力。
設計時，在充分考慮塑件設計特色，盡量減少后加工，設計的模具應當生產效率高，安全可靠，模具零件應耐磨耐用，模具結構要適應塑料的成型特性等方面，我合理地選擇了模具結構，設計的模具制造方便，正確地確定了模具成型零件的尺寸。
塑料制件的形狀主要是靠成型模具獲的，而它的質量是靠模具的正確結構和模具成型零件的正確形狀、精確尺寸及較低的表面粗糙度來保證的。由于塑件成型工藝的飛速發(fā)展，模具的結構也日益趨于多功能化和復雜化，這對模具的設計工作提出了更高的要求。雖然，塑料制件的質量與許多因素有關，但合格的塑料制件首先取決于模具的設計與制造的質量，其次取決于合理的成型工藝。
導向輪制品呈細長圓管形，且其外圓分布有六個直徑較大且壁較薄的凸緣。本課題在設計時存在的主要問題是：導向輪型芯細長，在注射過程中型芯易變形，塑件易出現澆不足、縮孔、氣泡等缺陷；型腔尺寸太大，難以加工；開模后制品易留在動、定模兩側；澆注系統(tǒng)凝料無法取出；塑件無法取下。
為解決以上問題，特提出以下解決辦法：在注射過程中，為便于制品成型，斤兩縮短塑料在注射過程中的流程，因此設置了四個點澆口；為避免在注射過程
盡量縮短塑料在注射過程中的流程，因此設置了四個點澆口；為避免在注射過程中細長型芯發(fā)生變形，在制品允許存在工藝孔的條件下，設置了八個支撐桿，用以提高型芯的剛性；為解決型腔難以加工的問題，設計時采用組合式；為保證在開模過程中使制品留在動模一側，在定模一側設置了三個頂桿；為方便將澆注系統(tǒng)凝料取出特設置了兩個分型面；在實際應用中采用專用的型芯夾具將型芯抽出，從而獲得塑料制件。
機械加工工序卡片
產品型號
零(部)件圖號
產品名稱
導向輪
零(部)件名稱
型芯
共( 1 )頁
第( 1 )頁
車間
工序號
工序名稱
材料牌號
機加工車間
01
9Mn2V
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每個毛坯可制件數
每臺件數
棒料
φ12x380
1
1
設備名稱
設備型號
設備編號
同時加工件數
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
工位器具編號
工位器具名稱
工序工時
準終
單件
工步號
工步內容
工藝裝備
主軸轉速
r·minˉ1
切削速度
m·minˉ1
進給量
mm·rˉ1
切削深度
mm
進給次數
工步工時
機動
輔助
10
粗車
三爪卡盤
600
20
調質
30
精車
三爪卡盤
1200
40
磨 磨外圓到尺寸
50
磨 去加長
60
車 拋光各面
三爪卡盤
70
氮化處理
80
質檢
設 計(日期)
審 核(日期)
標準化(日期)
會 簽(日期)
標記
處數
更改文件號
簽字
日期
標記
處數
更改文件號
簽字
日期
06.05.11
模具典型零件機械加工工序卡
致謝
在本設計完成之際，首先要向我的導師楊占堯老師致以誠摯的謝意。在設計過程中，楊老師給了我許許多多的幫助和關懷。他學識淵博、治學嚴謹，待人平易近人，在他的悉心指導中，我不僅學到了扎實的專業(yè)知識，也在怎樣處人處事等方面收益很多；同時他對工作的積極熱情、認真負責、有條不紊、實事求是的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，使我受益非淺。在此我謹向楊老師表示衷心的感謝和深深的敬意。
同時，我要感謝我們系給我們授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學到了專業(yè)知識，并從他們身上學到了如何求知治學、如何為人處事。我也要感謝我的母校河南機電高等?？疲撬峁┝肆己玫膶W習環(huán)境和生活環(huán)境，讓我的大學生活豐富多姿，為我的人生留下精彩的一筆。
另外，衷心感謝我的同窗同學們和朋友們，在我做設計的過程中，與他們的探討交流使我受益頗多；同時，他們也給了我無私的幫助和支持，我在此深表謝意。
最后，向我的導師楊占堯老師再次表示深深的謝意，他給予我們的愛、理解、關心和支持是我不斷前進的動力。謝謝您，楊老師！
參考文獻
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