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西 南 交 通 大 學
本科畢業(yè)設計（論文）
三通管注塑模具設計
年 級: 2003級
學 號: 20030323
姓 名: 劉 強
專 業(yè): 機械電子
指導老師: 張敬
2007 年 6 月
西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第Ⅰ頁
院 系 機械工程系 專 業(yè) 機械電子
年 級 2003級 姓 名 劉 強
題 目 三通管注塑模具設計
指導教師
評 語
指導教師 (簽章)
評 閱 人
評 語
評 閱 人 (簽章)
成 績
答辯委員會主任 (簽章)
年 月 日
西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第III頁
畢業(yè)設計（論文）任務書
班 級 機電1班 學生姓名 劉 強 學 號 20030323
發(fā)題日期： 2007 年 4 月9 日 完成日期： 6 月20 日
題 目 三通管注塑模設計
1、本論文的目的、意義意義模具設計工件是需要非常專業(yè)的知識和多年的經驗才能勝任的。隨著我國機械行業(yè)的飛速發(fā)展，模具設計工程師越來越短缺。已經嚴重制約了模具行業(yè)的健康發(fā)展。在廣東、浙江、上海、江蘇等地找到五年以上設計經驗的模具工程非常困難，而剛剛畢業(yè)的模具專業(yè)的學生又遠遠不能滿足企業(yè)的需要。通過本次畢業(yè)設計實踐， 采用CAD/CAM(MasterCAM、UG、Per/E)技術可以使設計者從繁沉計算和繪圖工件中得到解脫。采用人機結合，各盡所長，充分發(fā)揮其人的創(chuàng)造思維能力，控制設計過程，使模具設計趨于合理化。而計算機則發(fā)揮其計算分折和儲存信息的能力。兩者結合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，有利于獲得最優(yōu)的設計成果，縮短開發(fā)周期。采用CAE技術，可以實現在計算機上“試模”，即對整個注射過程進行仿真分折’;抱括“填充、保壓、冷卻、纖維取向，結構應力和收縮，以及整個塑料封裝成型和熱固性塑料流動分折”預測未來產品可能纖維出現的缺陷，對存在的問題在設計階段予以解決，直至提出最優(yōu)的設計參數，使一次試模成為可能;實現并行工程，從而可以加快產品的開發(fā)進程，降低試模成本，提高生產效率。
2、學生應完成的任務 1、塑件制品分折;2、注塑機的確定 ;3、 模具設計的有關計算; 4、模具結構設計 ;5、注塑機的參數校核;
6、模具凹凸模零件加工藝 ;7 、后置處理;8、后附翻譯和實習報告
3、論文各部分內容及時間分配：（共 11.5 周）
第一部分 注塑模具的資料收集 (1 周)
第二部分 塑件制品分折、注塑機的確定 ( 1周)
第三部分 模具設計的有關計算 (3 周)
第四部分 模具結構設計 ( 4周)
第五部分 模具凹凸模零件加工藝及后置處理 （ 1.5周)
評閱及答辯 ( 1周)
備 注 參考文獻：參考文獻：洪慎章《塑料成型及模具設計》機械工業(yè)出版社，2006年;唐海翔《UG NX2注塑模具設計》清華大學出版社，2005年 《模具結構設計》模具設計與制造技術教育叢書編委會編 機械工業(yè) 20005年 《注塑模設計與制造實戰(zhàn)》 宋滿倉 黃銀國 機械工業(yè)出版社 2005年
指導教師： 張敬 2007 年 4 月 9 日
審 批 人： 年 月 日
摘 要
在目前激烈的市場競爭中，產品投入市場的遲早往往是成敗的關鍵。模具是高質量、高效率的產品生產工具，模具開發(fā)周期占整個產品開發(fā)周期的主要部分。因此，如何在保證質量、控制成本的前提下縮短模具開發(fā)周期是值得認真考慮的問題。
?? 模具開發(fā)周期包括模具設計、制造、裝配與試模等階段。所階段出現的問題都會對整個開發(fā)周期都有直接的影響，但有些因素的作用是根本的、全局性的。人的因素及設計質量就是這樣的因素。
縮短設計周期并提高設計質量是縮短整個模具開發(fā)周期的關鍵之一。模塊化設計就是利用產品零部件在結構及功能上的相似性，而實現產品的標準化與組合化。大量實踐表明，模塊化設計能有效減少產品設計時間并提高設計質量。因此本文探索在模具設計中運用模塊化設計方法。?
? 某些模具零件（如凸凹模）的形狀和尺寸由產品決定因而無法在模塊設計時預見到，所以只能按常見形狀設計模塊（如圓形或矩形的沖頭）,適用面窄；某些模具零件（如沖壓模的工件定位零件）雖然互相配合執(zhí)行某一功能，但它們的空間布置難尋規(guī)律與共性，因此即使按功能劃分也不能產生模塊。
本文介紹了注射模具的特點及發(fā)展趨勢，敘述了三通管注射模具設計與計算的詳細過程，介紹了該塑件成型工藝、注射模具的結構特點與工作過程, 闡述了在有斜滑塊抽芯的注射模設計中應注意的事項
?
關鍵詞：三通管 注射模；斜滑塊；側抽芯
Abstract
Launching a new product in time is the key to success in the current fierce market competition. Mold as the tool which is used to ensure the high-quality and high-efficiency production, its development circle takes up the main part of the entire development circle of the product.
Thus, it is necessary to consider how to shorten the entire development circle of model on the premise that the quality can be ensured and the cost can be cut.
The development of model includes designing, producing, assembling and examining steps etc. the problems which appear in every step can influence the whole developing process directly. There are many factors influence the development process, some of them influence it radically, entirely, such as the designer and the quality of design.
Shortening the period and enhancing the quality of design are the keys to shorten to entire development circle of model. Modular design refers to utilize the similarity in construction and function between the components to achieve the standardization and assibilation of products. Practices show that modular design is an effective way to reduce the time and enhance the quality of products .This paper mainly explores the method of applying the modular design in model design.
Shape and size of some model spares, such as convex and cave mold are decided by certain product, as the result, they can not be foresaw in the
model piece design, people only can design the model according to the common shapes such as the blunt head of circular or rectangle. Meanwhile, although some model spares such as blunt press the fixed position spare can work in coordination to carry out certain function, it is hard to find the regulation and similarity in their spaces arrangement, so it also cannot produce a model piece even according to their function.
The characteristics and developments of injection mould will be introduced in this paper. The designing and calculating of injection mould of microphone will be stated in detail. The forming process of the product and the structure characteristics as well as working process of the injection mould will be introduced .The attention should be paid in the design of the injection mould for the part with lifters also will be stated.
Key words: microphone, injection mould; lifter; core pulling
目 錄
一． 塑件工藝性分析-------------------------------------7
二． 計算塑件的體和質量-------------------------------12
三． 初選塑件的體積和質量----------------------------13
四． 分型面的選擇，型腔的數目和排列方式-------15
五． 成型零部件結構設計-------------------------------16
六． 澆注系統(tǒng)的設計-------------------------------------18
七． 設備的校核-------------------------------------------23
八． 導向機構的設計-------------------------------------24
九． 脫模機構的設計-------------------------------------26
十． 側抽芯機構的設計----------------------------------27
十一． 模架的設計-------------------------------------------30
十二． 設計心得----------------------------------------------32
十三、 參考文獻----------------------------------------------33
一．塑料的工藝性分析
１．塑件的原材料分析
該塑件的原材料為聚氯乙烯(PVC),則其相關資料如下：
主要用途：聚氯乙烯是世界上產量最大的塑料品種之一，其價格便宜,應用廣泛．由于聚氯乙烯的化學穩(wěn)定性高，所以可用于制作防腐管道，管件，輸油管，離心泵和鼓風機等．聚氯乙烯硬板廣泛用于化學工業(yè)上制作各種貯槽的襯里，建筑物的瓦楞板，門窗結構，墻壁裝飾物等建筑用材．由于電氣絕緣性能優(yōu)良，聚氯乙烯在電氣，電子工業(yè)中，用于制造插座，插頭，開關和電纜．在日常生活中，聚氯乙烯用與制造涼鞋，雨衣，玩具和人造革等．
基本特性：聚氯乙烯樹脂為白色或淺黃色粉末，是線型結構，非結晶型的高聚物，其可溶性和可熔性較差，加熱后塑性也很差，故純聚氯乙烯不能直接用作塑料，一般都應加入添加劑．在聚氯乙烯樹脂中加入少量的增塑劑，可制成硬質聚氯乙烯，而軟質聚氯乙烯樹脂中則含有較多的增塑劑，起塑性，流動性比硬質聚氯乙烯好．純聚氯乙烯．加入了增塑劑和填料等的聚氯乙烯塑件的密度范圍一般為～．硬聚氯乙烯有叫好的抗拉，抗彎，抗壓和抗沖擊性能，可單獨用做結構材料．軟聚氯乙烯的柔軟性，斷裂伸長率，耐寒性會增加，但脆性，硬度，拉伸強度回降低，聚氯乙烯有較好的電氣絕緣性能，可以用作低頻絕緣材料，其化學性穩(wěn)定性也較好．
成型特點：聚氯乙烯成型性能較差，又是熱敏性塑料，在成型溫度下容易分解放出氯化氫．因此，在成型時，必須加入穩(wěn)定劑和潤滑劑并嚴格控制溫度及溶體的滯留時間．應采用帶預塑化裝置的螺桿式注射成型．模具澆注系統(tǒng)也應粗短，進料口截面宜大，模具應有冷卻裝置．
２．塑件的結構尺寸精度及表面質量的分析
塑件形狀的成型準則是：①各部分都能夠順利的，簡單的從模具中取出，應盡量避免側壁凹槽或與塑件脫模方向垂直的孔，這樣可以避免采用瓣合分型或側抽芯等復雜的模具結構使分型面上留下飛邊。②對于較淺的內外側凹槽或凸臺并帶有圓角的塑件，可以利用塑件在脫模溫度下具有足夠彈性的特性和凸凹深度尺寸不大的特點，以強行脫模而不必采用組合型芯的方法。③塑件的形狀還要有利于提高塑件的強度和剛度，為此薄殼狀塑件可設計成球面或拱形曲面，可以有效的增加剛度和減少變形。④緊固用的凸耳或臺階應有足夠的強度和剛度，以承受緊固時的作用力，為此，應避免臺階突然變化和尺寸過小而應逐步過渡。⑤塑件的形狀還應考慮成型時分型面位置，脫模后不易變形等。
綜上所述，塑件的形狀必須便于成型，以簡化模具結構，降低成本，提高生產率和保證塑件的質量。
１） 塑件幾何形狀及結構分析：從塑件圖可以看出，該塑件為三通管，且整體形狀為凸字形，各尺寸及形狀皆如圖所示．因此在設計模具是必須考慮其至少有一個或兩個以上的徹抽芯機構．
２） 塑件尺寸精度分析：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．影響塑件精度（公差）的因素主要有：①模具制造誤差及磨損，尤其是成型零件的制造和裝配誤差以及使用中的磨損；②塑件收縮率的波動；③成型工藝條件的變化；④塑件的形狀，飛邊厚度波動；⑤脫模斜度和成型后塑件尺寸變化等．一般塑件的尺寸精度是根據使用要求確定的，但還必須充分考慮塑料的性能及成型工藝特點，過高的精度要求是不恰當的．
該塑件尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按查取公差，起主要尺寸公差標注如下：（單位均為） （GB/T14486-1993）
塑件外形尺寸： Φ28 0 -0.50 54 0 -0.74. 27 0 -0.50
內形尺寸：Φ16 +0.38 0 20 +0.44 0 15 +0.38 0 27 +0.5 0 22 +0.44 0 4 +0.24 0
3） 塑件壁厚設計的基本原則：均勻壁厚或盡可能一致，否則會因固化或冷卻速度不同而引起收縮不均勻，從而在塑件內部產生內應力導致塑件產生翹曲，縮孔甚至開裂等缺陷。若塑件結構必須有厚度不均勻時，則應使其變化平緩，避免突變，否則易變形。塑件壁厚大小主要取決于塑件品種，塑件大小及成型工藝條件，熱固性塑料的小塑件壁厚取1.0-2mm，大型件取3-8mm.熱固性塑料易于成型薄壁塑件，壁厚可達0.25mm，但一般不宜小于0.9mm，常選2-4mm。
4） 塑件表面質量分析：塑件表面質量包括有無斑點，條紋，凹痕，起泡，變色等缺陷，還有表面光澤性和表面粗糙度。表面缺陷必須避免；表面光澤性和表面粗糙度應根據塑件使用要求而定，尤其是透明塑件，對光澤性和表面粗糙度有嚴格要求。
塑件的表面粗糙度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤，波紋等疵點外，主要由模具成型零件的表面粗糙度決定。一般模具的表面粗糙度比塑件的表面粗糙度高一級。對于透明的塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明的塑件，則根據使用情況可以不同。
該塑件要求外形美觀，色澤鮮艷，外表沒有斑點及溶接痕，粗糙度可取Ra0.8um，（表3-3 不同加工方法和不同材料所能達到的表面粗糙度 GB/T 14234-1993）而塑件內部沒有較高的表面粗糙度要求。
5） 脫模斜度的選擇：為了便于塑件脫模，以防脫模時擦傷塑件表面，與脫模方向平行的塑件表面一般應具有合理的脫模斜度。脫模寫睹的大小主要取決于塑料的收縮率，塑件的形狀和壁厚以及塑件的部位等因素。收縮率大的塑料取較大的脫模斜度，一般情況下，脫模斜度30’— 30’，但應根據具體情況而定。
脫模斜度的確定要點：①當塑件有特殊要求或精度要求時，應選用較小的斜度，外表面斜度可小致5’。 ②高度不大的塑件，還可以不要脫模斜度；尺寸較高，較大的塑件，應選用較小的脫模斜度。③收縮率大的塑料應取較大的脫模斜度。④塑件形狀復雜的，不易脫模的，應取較大的脫模斜度。⑤塑件上的凸起或加強筋單邊應有—的斜度。⑥側壁帶皮革花紋應有—的斜度。⑦當塑件壁厚較大時，因成型時塑件的收縮量大，故也應選用較大的脫模斜度，如果要求脫模后塑件保持在型芯的一邊，那么要求塑件的內表面脫模斜度宜比外表面的小，反之，如果要求脫模后塑件保持在凹模一邊，則外表面的脫模斜度應小于內表面的脫模斜度，但是當內外表面的脫模斜度不一致時無法保證壁厚的均勻。⑧脫模斜度的取向原則：內孔以小端為基準，斜度由擴大方向取得；外形以大端為基準，斜度由縮小方向取得，一般脫模斜度值不包括在塑件尺寸的公差范圍內，但塑件精度要求高時，脫模斜度應包括在公差范圍內。
綜上所述，該制品的脫模斜度適當，適合脫模。
6） 塑件生產批量分析
單件生產 單件生產是指產品品種多，而每一種產品的結構，尺寸不同，且產量很少，各個工作地點的加工對象經常改變，且很少重復的生產類型。
大量生產 大量生產是指產品數量很大，大多數工作地點長期的按一定節(jié)拍進行某個零件的某一道工序的加工。
成批生產 成批生產是指一年中分批輪流的制造幾種不同的產品，每種產品均有一定的數量，工作地點的加工對象周期性的重復。
按照成批生產中每批投入生產的數量（即批量）大小和產品的特征，成批生產又可分為小批生產，中批生產和大批生產三種。小批生產與單件生產相似，大批生產與大量生產相似，常合稱為單件小批生產，大批大量生產，而成批生產僅指中批生產。
該塑件制品根據課題要求屬單件小批生產，故設計的模具要求對注塑效率的要求不高，模具采用一模一腔結構，且制品為圓筒類零件，可采用中間進料的側澆口。
7） 成型工藝參數 （教材 附錄C）
塑料名稱 硬聚氯乙烯
注射機類型 螺桿式
預熱和干燥 溫度t/°C 70-90
時間τ/h 4-6
后段 160-170
料筒溫度 中段 165-180
t/°C 前段 170-190
噴嘴溫度t/°C
模具溫度t/°C 30-60
注射壓力p/MPa 80-130
注射時間 15-60
成型時間 保壓時間 0-5
τ/s 冷卻時間 15-60
總周期 40-130
螺桿轉速n/(r* min ˉ1) 28
二．計算塑件的體積
根據塑件材料分析，得知材料密度=1.15—2.0g/cm，故取平均密度=1.575 g/cm。
S筒=3.14（14-10）=301.44㎜
S實=3.14X11=379.94㎜
S環(huán)=3.14X11-3.14X8=178.98㎜
S空=3.14X10=314㎜
S側=S筒
V=54S筒+ 2S實+ 2S環(huán)- 2S空+ 13S側
=16277.76+759.88+357.96-628+3918.72
=20.68632㎝
m=V=20.68632X1.57532.58g
三．初選設備，記錄參數
1． 初選設備 該塑件制品初步選定注射機類型為螺桿式注射機。
2． 注射機的最大注射量
1）初步確定模具型腔數量 根據課題任務書要求，該塑件為單件小批量生產，故選定模具型腔為一模一腔。
2）確定成型塑件所需的注射量Mr
澆注系統(tǒng)凝料的重量（體積）在模具沒有最后確定之前是一個未知數：若是流動性好的普通精度塑件，澆注系統(tǒng)凝料為塑件質量或體積的15%-20%（注塑廠統(tǒng)計資料），若是流動性不太好或是精密塑件，根據每個塑件所需澆注系統(tǒng)的質量或體積是塑件的0.2倍，當塑件溶體黏度高，塑件愈小，壁越薄，型腔越多又做平衡式布置時，澆注系統(tǒng)的質量或體積甚至還要大，在學校設計時以塑件總重量（體積）的60%估算。 （《塑料模具設計指導》 伍先明 王群 著）
成型塑料所需的注射量Mr=成型塑件的質量+澆注系統(tǒng)的質量。
即： Mr==52.18g
3）確定注射機最大注射量Mmax
注射機的最大注射量是指注射機螺桿或柱塞以最大注射行程注射時，一次所能達到的塑料注射量，不同類型的注射機最大注射量有不同的標定方法，螺桿式注射機是以一次所能注射出的塑料溶體體積（以cm）表示。這種方法的優(yōu)點是不論何種塑料，最大注射量的數值都是相同的，因此，對任一種塑料，一次所能注射的熔體克數為
Mmax=V
式中 V -- 注射機最大注射量 cm
-- 所注射的塑料熔體密度 g/ cm
即： Mmax= V=125×1.575=196.875
3． 注射機的初步選定 根據注射機的最大注射量以及最大注射壓力初步選定注射成型機為XS-ZY-125
記錄注射機有關參數： （教材 附錄D）
型號 XS-ZY-125
注射量/ cm 125 螺桿直徑/mm 42
注射壓力/MPa 119 注射行程/mm 115
注射時間/s 1.6 注射方式 螺桿式
螺桿轉速(r/min) 29 43 56 69 86 101
鎖模力/KN 900 最大成形面積/cm 320
拉桿空間/mm 260×290 模板尺寸/mm 428×450
油泵 流量/(L*min ) 100 12 模板厚度/mm 最大 300
壓力/MPa 6.5 最小 200
模板最大行程/mm 300
機器外形尺寸/m 3.34×0.75×1.55
電動機功率/KW 10 螺桿驅動功率/KW -4
加熱功率/KW 5 機器重量/kg 3500
模具定位孔尺寸/mm Φ100 +0.054 0
噴嘴球徑/mm SR12 噴嘴孔徑/mm Φ4
中心孔徑/mm --
頂出 兩側 孔徑/mm Φ22
孔距/mm 230
四．分型面的選擇，型腔的數目和排列方式
1． 分型面的選擇 分型面的選擇很重要，它對塑件的質量，操作難易，模具結構及制造影響很大。在選擇分型面的時候應遵循以下基本原則：
①分型面應選在塑件外形最大輪廓處；
②確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模；
③保證塑件的精度要求；
④滿足塑件的外觀質量要求；
⑤考慮成型面積和鎖模力；
⑥便于模具加工；
⑦對側抽芯的影響；
⑧考慮排氣效果。
因此，在設計中，分型面的選擇很重要，它對塑件的質量操作難易，模具結構及制造影響很大。分型面要求設計在塑件的最大截面積處，而且不宜設在曲面或圓弧面上，由于該塑件為三通管，在設計時，也應該充分考慮該塑件的塑性。
對于該塑件來說，分型面的選擇有以下三種方案：
方案一 方案二 方案三
根據塑件的設計要求考慮，因為該塑件是一外形為凸字形的三通，型腔的對稱分布，為了避免飛邊，為了利于簡化模具結構，以及當塑件在相互垂直方向都需要設置型芯時，應將較短型芯置于側抽芯方向，以利于減小抽拔距。且第三種方案有三個側抽芯，模具復雜。
2． 確定型腔的數目 本塑件在注射時采用一模一件，但因該塑件結構形狀，需在動定模分別開有對稱的型腔，故模具需要動定兩個型腔。
五．成型零件結構設計
1．凹模結構形式選擇 凹模也可稱為型腔或凹模型腔，它們是用來成型制品外形輪廓的模具零件，其結構與制品的形狀，尺寸，使用要求，生產批量以及模具的加工方法等有關。常用的結構形式有整體式，嵌入式，鑲拼組合式和瓣合式四種類型。
1）定模型腔 （《塑料成型工藝與模具設計》P173 曹宏深 趙仲治 主編）
整體式凹模是用整塊模具材料直接加工而成的。其特點是結構簡單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的制品表面不會帶有鑲拼接縫的溢料痕跡。使用整體式凹模有助于減少注射模中成型零部件的數量，并縮小整個模具的外形結構尺寸。但是，在制品的幾何形狀比較復雜的情況下，用整塊模具加工一個形狀復雜的整體凹模型腔比較困難，往往不要使用仿行加工或電火花加工，而且在熱處理時，型腔的某些部位還很容易發(fā)生變形或開裂，因此，從加工制造方面考慮，整體式凹模主要適用于制品形狀不太復雜的中小型注射模。
需要指出，為了滿足注射成型時的排氣要求，采用整體式凹模時，應注意在其內部開設一些不會妨礙制品成型質量的排氣槽，以保證注射模具有可靠的排氣功能。
挈如實嵌入式凹模的特點是其型腔部分仍用整體模具材料加工制造而成，但它們必須嵌入到固定板或某些特制的模套中才能使用。嵌入式凹模的優(yōu)點，如凹模嵌入固定板或模套后，其結構強度和剛度將會提高，因此使用起來比較靠，不易變形。同時制品也不會出現拼縫溢料的痕跡，此外，當成型工藝需要凹模部分具有較大的承壓合模面時，利用嵌入式凹?？梢怨?jié)省優(yōu)質模具材料，即優(yōu)質模具材料只用來制造型腔部分，而對型腔以外的承壓合模面，則由材料較差的模套來提供，。
綜上所述，嵌入式凹模適用于小型，多腔注射?；蛐枰?jié)約優(yōu)質模具材料的場合。
綜合考慮多方面因素，本套模具定模部分型腔為嵌入式凹模型腔。具體如圖A-A剖所示：
2）動模型腔 因塑件的形狀特殊，動定模的型腔是完全對稱分布。所以，動模型腔也為嵌入式凹模型腔。具體如圖B-B剖所示：
2．型芯設計
凸模和型芯都是用來成型塑制品內形的零件，兩者沒有嚴格區(qū)別。一般來講，可以認為凸模是成型制品整體內形的模具零部件，而型芯則多指成型制品上某些局部特殊內形或局部孔，槽等所用的模具零部件，所以有時也可以把型芯叫做成型桿。凸模和型芯的結構應該根據制品的形狀，使用要求，生產批量以及模具的加工方法等因素來確定，凸模和型芯的結構形式也可分為整體式，嵌入式，鑲拼組合式及活動式等不同類型。
嵌入式型芯主要用于圓形，方形等形狀比較簡單的型芯。最早采用的嵌入形式是型芯帶有凸肩，型芯嵌入固定板的同時，凸肩部分沉入固定板的沉孔部分，在墊上墊板與固定板連接，另一種嵌入方法是固定板上加工出盲沉孔，型芯嵌入盲孔后用螺釘直接與固定板連接。
綜上所述，考慮多方面因素，本套模具的型芯采用嵌入式型芯。具體結構如下圖所示：
定模型芯 動模型芯 側型芯
3．成型零件的工作尺寸計算
成型零件中與塑料接觸并決定制品幾何形狀的各處尺寸，稱為工作尺寸。一般來講，任何塑料制品的幾何尺寸均可分為外形尺寸，內形尺寸和中心距尺寸等三大類型，而與它們對應的成型零部件的工作尺寸分別稱為型腔尺寸，型芯尺寸和模具中心距尺寸。其中型腔尺寸和型芯尺寸又均可分為高度尺寸和徑向尺寸。
型腔，型芯和中心距的標注形式及其偏差分布所做的規(guī)定可以歸納成以下三條：
① 制品上的外形尺寸采用單向負偏差，基本尺寸為最大值，與制品外形尺寸相應的型腔內尺寸采用單向正偏差，基本尺寸為最小值。
② 制品上的內形尺寸采用單向正偏差，基本尺寸為最小值，與制品內形尺寸相應的型腔外尺寸采用單向負偏差，基本尺寸為最大值。
③ 制品和模具上的中心距尺寸均采用雙向等值正，負偏差，它們的基本尺寸均為平均值。
（《塑料成型工藝與模具設計》P182 曹宏深 趙仲治 主編）
本套模具的工作尺寸計算如下:
解：
①件的平均收縮率Scp==%=1.05%
②凹模的有關尺寸計算
徑向尺寸
L=[L塑（1+K）-（3/4）△]
=[20(1+1.05%)-(3/4)0.5]
=27.92
深度尺寸
H=[ L塑（1+K）-(2/3) △]
=[54(1+1.05%)-(2/3)0.74]
=54.32
H′=[ L塑（1+K）-(2/3) △]
=[27(1+1.05%)-(2/3)0.5]
= 27.07
③凸模有關尺寸計算
徑向尺寸
=[（1+K）+(3/4) △]
=[20(2+1.05%)+(3/4)0.44]
=20.54
=[（1+K）+(3/4) △]
=[16(1+1.05%)+(3/4)0.38]
=16.453
深度尺寸
=[h（1+K）+(2/3) △]
=[16(1+1.05%)+(2/3)0.38]
=16.453
=[h（1+K）+(2/3) △]
=[22(1+1.05%)+(2/3)0.44]
=22.52
側型芯深度尺寸
=[h（1+K）+(2/3) △]
=[15(1+1.05%)+(2/3)0.38]
=15.41
=[h（1+K）+(2/3) △]
=[12(1+1.05%)+(2/3)0.32]
=12.34
4．成型零件的底版與側壁厚度尺寸的確定
塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側壁和底板厚度過小，可能因強度不夠而產生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產生撓曲變形，導致溢料和出現飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經驗來確定型腔側壁和底板厚度。
模具型腔壁厚的計算，應以最大壓力為準。而最大壓力是在注射時，熔體充滿型腔的瞬間產生的。隨著塑料的冷卻和澆口的凍結，型腔內的壓力逐漸降低，在開模時接近常壓。理論和實踐表明，大尺寸的模具型腔，剛度不足是主要矛盾，型腔壁厚應以滿足剛度條件為準；而對于小尺寸的模具型腔，在發(fā)生大的彈性變形前，其內應力往往超過了模具材料的許用應力，因此強度不夠是主要矛盾，設計型腔壁厚應以強度條件為準。剛度計算的條件則由于模具特殊性，可以從以下幾個方面加以考慮：
① 要防止溢料。模具型腔的某些配合面當高壓塑料熔體注入時，會產生足以溢料的間隙。為了使型腔不致因模具彈性變形而發(fā)生溢料，此時應根據不同塑料的最大不溢料間隙來確定其剛度條件。
② 應保證塑件精度。塑件均有尺寸要求，尤其是精度要求高的小型塑件，這就要求模具型腔具有很好的剛性，即塑料注入時不產生過大的彈性變形。最大彈性變形值可取塑件允許公差的1/5，常見中小型塑件公差為0.13-0.25㎜，可按塑件大小和精度等級選取。
上述要求在設計模具時其剛度條件應以這些項中最苛刻者（允許最小的變形值）為設計標準，但也不宜無根據的過分提高標準，以免浪費材料，增加制造難度。
（《塑料成型工藝與模具設計》 屈華昌 著）
型腔壁厚的計算 根據經驗數據法 教材 表4-8 型腔底壁厚度的經驗數據。
=(0.12—0.13)b=0.12*28=3.36mm
單型腔側壁厚度的經驗計算公式為：=0.20t+17（型腔壓力＜490MPa）。多型腔模具的型腔與型腔之間的壁厚的經驗計算公式為≥/2。
=0.2*28+17=22.6mm
五．澆注系統(tǒng)的設計
所謂澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動的通道，其作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有序的充填到型腔中，以獲得組織致密，外形輪廓清晰的塑件。澆注系統(tǒng)由主流道，分流道，澆口等組成，澆注系統(tǒng)設計的優(yōu)劣，直接影響到塑件的外觀，物理性能，尺寸精度，成型周期等。
澆注系統(tǒng)設計的基本原則：
① 適應塑件的工藝性 為此，應深入了解塑料的工藝性，分析澆注系統(tǒng)對塑料熔體流動的影響，以及在充模，保壓補縮和倒流各階段中，型腔內塑料的溫度，壓力變化情況，以便設計出適合塑料工藝特性的理想的澆注系統(tǒng)，保證塑件的質量。
② 排氣良好 排氣的順利與否直接影響成型過程和塑件質量，不能順利排氣會使注射成型過程充填不滿或產生明顯的熔接痕等缺陷。因此，澆注系統(tǒng)應能順利地引導熔體充滿型腔，并在填充過程中不產生紊流或渦流，是型腔內的氣體能順利地排出。
③ 流程要短 在保證成型質量和滿足良好排氣的前提下，盡量縮短熔體的流程和減少拐彎，以減少熔體壓力和熱量損失，保證必需的充填型腔的壓力和速度，縮多填充及冷卻時間縮多，縮短成型周期，從而提高效率，減少塑料用量；提高熔接痕強度，或使溶接痕不明顯。對于大型塑件可采用多澆口進料，從而縮短流程。
④ 避免料流直沖型芯或嵌件 高速熔體進入型腔時，要盡量避免料流直沖小型芯或嵌件，以防型芯和嵌加變形和位移。
⑤ 修整方便，保證塑件外觀質量 設計澆注系統(tǒng)時要結合塑件大小，結構形狀，壁厚及技術要求，綜合考慮澆注系統(tǒng)的結構形式，澆口數量和位置。做到去除，修整澆口方便，無損塑件的美觀和使用。例如電視機，錄音機等外殼，澆口絕不能開設在對外觀有嚴重影響的外表面上，而應設在隱蔽處。
⑥ 防止塑件變形 由于冷卻收縮的不均勻性或需要采用多澆口進料時，澆口收縮等原因可能引起塑件變形，設計時應采取必要措施以減少或消除塑件變形。
⑦ 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應盡量小，容積也應盡量少，這樣既能減少塑料耗量，又能減小所需鎖模力。
⑧ 澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對稱，澆注系統(tǒng)與型腔的布置應盡量減小模具的尺寸。
（《塑料成型工藝與模具設計》P182 曹宏深 趙仲治 主編）
1．主流道的設計 按按主流道的軸線與分型面的關系，澆注系統(tǒng)有直澆注系統(tǒng)和橫澆注系統(tǒng)。在臥式和立式注射機中，主流道軸線垂直于分型面，屬于直澆注系統(tǒng)；在直角式注射機中，主流道軸線平行于分型面，屬于橫澆注系統(tǒng)。
澆口套又稱為主流道襯套。主流道上端與注射機噴嘴緊密接觸，因此其尺寸應該按注射機噴嘴尺寸選擇。澆口套的長度按模具模板厚度尺寸選取。
主流道一般位于模具中心線上，它與注射機噴嘴的軸線重合，以利于澆注系統(tǒng)的對稱布置。主流道一般設計得比較粗大，以利于熔體順利地向 分流道流動，但不能太大，否則會造成塑料消耗增多。反之主流道也不宜過小，否則熔體流動阻力增大，壓力損失大，對沖模不利。因此，主流道尺寸必須恰當。通常對于黏度大的塑料或尺寸較大的塑件，主流道截面尺寸應設計得大一些；對于黏度小的塑件或尺寸較小的塑件，主流道截面尺寸設計得小一些。
主流道橫截面形狀通常采用圓形截面。為了便于留道凝料的餓脫出，主流道設計成圓錐形，其錐度=2°- 4°，內壁粗糙度Ra小于0.4μm，小端直徑一般取3-6㎜比注射機噴嘴直徑大0.5-1㎜（取4㎜），Ra≥r+(0,5-1) ㎜，主流道的長度有定模座厚度確定（取16㎜），一般總長度不超過60㎜。如右圖所示，根據注射機相關參數SR=12，確定圓弧為13㎜，L=8，N=12，直徑d=20。
2．分流道的設計 主流道與澆口的料流通道，是塑料熔體由主流道流入模腔的過渡段，負責將熔體的流向進行平穩(wěn)的轉換，在多腔模中還起著將熔體向各個模腔分配的作用。
1）分流道的截面形狀及尺寸 分流道截面形狀和尺寸應根據塑件的結構和分流道的長度等因素來確定。由流道的效率（流道的截面積與周長的比值）分析可知，圓形和矩形流道的效率最高，即具有壓力損失少的最大截面積和傳熱損失少的流道的最小面積，因此圓形截面的矩形截面是分流道比較理想的形狀。
綜合考慮，雖然圓形和矩形流道的效率最高，但由于圓形截面分流道因其以分型面為界分成兩半進行加工才利于凝料脫出，加工工藝性不佳，且模具閉合后難以精確保證兩半圓對準，故生產實際中不常使用；矩形截面的分流道不易于凝料的推出，生產中也比較少用。
實際生產中常采用梯形截面分流道。梯形截面分流道容易加工，且塑料熔體的熱量散失及流動阻力均不大。根據經驗，一般取梯形流道的深度為梯形截面大底邊寬度的2/3-3/4，側面斜度取5°- 10°。對于壁厚小于3㎜，質量200ɡ以下的塑件，可采用下面的經驗公式確定其截面大底邊寬度尺寸：
D=0.2654
式中： D——梯形的大底邊寬度，mm
m——塑件的質量，g
L——分流道的長度，mm
對于U形截面的分流道，H=1.25R，R=0.5D。
2）分流道的長度 分流道要盡可能短，且少彎折，以利于最經濟地使用原料和減少注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。若分流道設計得比較長時，其末端應留有冷料穴，以防前鋒冷料堵塞澆口或進入模腔。
3）流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度一般取1.6um左右，不需要很低，這樣的表