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景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
中文題目： 導(dǎo)紙輪注塑模具設(shè)計(jì)
英文題目： STAMP DESIGN OF INJECTION
MOLD FOR PAPRER WHEEL
院 系： 機(jī)電學(xué)院
專 業(yè)：
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學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
完成時(shí)間：
景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
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(gè)分型面，Ⅰ－Ⅰ為第一個(gè)分型面，分型后澆注系統(tǒng)凝料由此取出；Ⅱ－Ⅱ?yàn)榈诙€(gè)分型面，分型后塑件由此脫出。本模具所采用的材料是流動(dòng)性和成型性優(yōu)良、成品率高、但易出現(xiàn)裂紋，成型塑件脫模斜度不宜過(guò)小的聚苯乙烯。導(dǎo)紙輪制品呈細(xì)長(zhǎng)圓管形，且其外圓分布有六個(gè)直徑較大且壁較薄的凸緣，在注射過(guò)程中，為便于制品成型，盡量縮短塑料在注射過(guò)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(gè)點(diǎn)澆口。本模具型芯細(xì)長(zhǎng)，在注射過(guò)程中型芯易變形，為避免在注射過(guò)程中細(xì)長(zhǎng)型芯發(fā)生變形，在制品允許存在工藝孔的條件下，設(shè)置了八個(gè)支撐桿，用以提高型芯的剛性。為保證在開(kāi)模過(guò)程中使制品留在動(dòng)模一側(cè)，在定模一側(cè)設(shè)置了三個(gè)頂桿。為便于將澆注系統(tǒng)凝料取出，特設(shè)置了兩個(gè)分型面。
關(guān)鍵詞 ： 分型面 動(dòng)模 定模
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 form ability 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 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: pin-point gate movable mold stationary mold
1 引言 1
1.1模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 1
1.2我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀 2
1.3塑料模具的功能 3
1.4我國(guó)塑料模現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 4
2 模塑工藝規(guī)程的編制 6
2.1 塑件的工藝性分析 6
2.1.1 塑件的原材料分析 6
2.1.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺度精度分析及表面質(zhì)量分析 7
2.1.3 塑件的表面質(zhì)量分析。 7
2.2 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 8
2.3 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 9
3 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
3.1 分型面選擇 10
3.2 型腔數(shù)目的確定 11
3.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11
3.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11
3.4.1主流道系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12
3.4.2 分流道設(shè)計(jì) 13
3.4.3 澆口設(shè)計(jì) 14
3.4.4 澆口位置的設(shè)置 14
3.4.5 冷料穴的設(shè)計(jì) 15
3.5 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
3.5.1 脫模力的計(jì)算 15
3.5.2 脫模機(jī)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì) 16
3.6 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
3.6.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
3.6.2 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
4 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算及材料的選擇 18
4.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 18
4.1.1 型芯的計(jì)算 18
4.1.2 型腔的計(jì)算 19
4.2 型腔厚度計(jì)算 20
4.3 成型零件材料的選擇 21
5 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 23
5.1 求塑料制品在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q 23
5.2 求冷卻水的體積流量 23
5.3 求冷卻水道直徑 24
5.4求冷卻水在管道內(nèi)的流速V 24
5.5 求冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)h 24
5.6 求冷卻管道總傳熱面積A 24
5.7 求模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)的冷卻管道的孔數(shù)n 24
5.8 冷卻水孔總長(zhǎng)度計(jì)算 25
6 模具標(biāo)準(zhǔn)件的選用 25
7 模具閉合高度的確定 27
8 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 27
9結(jié)論 28
致謝 29
參考文獻(xiàn) 30
III
1 引言
1.1模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動(dòng)，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國(guó)際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。早在1989年3月中國(guó)政府頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，將模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。
模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。
模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場(chǎng)的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場(chǎng)為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場(chǎng)，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，這一市場(chǎng)占整個(gè)模具市場(chǎng)一半左右。汽車工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展零部件，經(jīng)濟(jì)型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點(diǎn)，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005年將達(dá)到170種。一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元。為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時(shí)約有80％的模具需要更換。中國(guó)摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)摩托車共有14種排量80多個(gè)車型，1000多個(gè)型號(hào)。單輛摩托車約有零件2000種，共計(jì)5000多個(gè)，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個(gè)型號(hào)的摩托車生產(chǎn)需1000副模具，總價(jià)值為1000多萬(wàn)元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場(chǎng)。
目前世界模具市場(chǎng)供不應(yīng)求，模具的主要出口國(guó)是美國(guó)，日本，法國(guó)，瑞士等國(guó)家。中國(guó)模具出口數(shù)量極少，但中國(guó)模具鉗工技術(shù)水平高，勞動(dòng)成本低，只要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會(huì)有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義。
1.2我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀
自20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。20世紀(jì)90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在1990年僅60億元人民幣，1994年增長(zhǎng)到130億元人民幣，1999年已達(dá)到245億元人民幣，2000年增至260~270億元人民幣。今后預(yù)計(jì)每年仍會(huì)以10℅~15℅的速度快速增長(zhǎng)。
目前，我國(guó)17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)五十多萬(wàn)。除了國(guó)有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營(yíng)的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)多達(dá)數(shù)千家，成為我國(guó)國(guó)內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，紛紛加入了對(duì)模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。
在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占50℅（中國(guó)臺(tái)灣：40℅），塑料模具約占33℅（中國(guó)臺(tái)灣：48℅），壓鑄模具約占6℅（中國(guó)臺(tái)灣：5℅），其他各類模具約占11（中國(guó)臺(tái)灣：7℅）。
中國(guó)臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)，分為萌芽期（1961——1981），成長(zhǎng)期（1981——1991），成熟期（1991——2001）三個(gè)階段。
萌芽期，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)的不斷改進(jìn)。由于紡織，電子，電氣，電機(jī)和機(jī)械業(yè)等產(chǎn)品外銷表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產(chǎn)業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。
1981年——1991年是臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長(zhǎng)的時(shí)期。有鑒于模具產(chǎn)業(yè)對(duì)工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自1982年起，臺(tái)灣地區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”，大力推動(dòng)模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的外銷策略，全力發(fā)展整體經(jīng)濟(jì)。隨著民生工業(yè)，機(jī)械五金業(yè)，汽機(jī)車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺(tái)灣模具工業(yè)兩大主流。從1985年起，模具產(chǎn)業(yè)已在推行計(jì)算機(jī)輔助模具設(shè)計(jì)和制造等CAD/CAM技術(shù)，所以臺(tái)灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術(shù)的時(shí)間相當(dāng)早。
成熟期，在國(guó)際化，自由化和國(guó)際分工的潮流下，1994年，1998年，由臺(tái)灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術(shù)研究與發(fā)展五年計(jì)劃”與“工業(yè)用模具技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展計(jì)劃”，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產(chǎn)業(yè)升級(jí)，朝向開(kāi)發(fā)高附加值與進(jìn)口依賴高的模具。1997年11月間臺(tái)灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實(shí)力，獲得世界模具協(xié)會(huì)（ISTMA）認(rèn)同獲準(zhǔn)入會(huì)，正式成為世界模具協(xié)會(huì)會(huì)員，。整體而言，臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機(jī)械性能，加工技術(shù)，檢測(cè)能力的提升，以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，臺(tái)灣模具廠商供應(yīng)對(duì)象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機(jī)車運(yùn)輸工具業(yè)，提升到計(jì)算機(jī)與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機(jī)車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。
1.3塑料模具的功能
模具是利用其特定形狀去成型具有一定型狀和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般將模具分為塑料模具，金屬?zèng)_壓模具，金屬壓鑄模具，橡膠模具，玻璃模具等。因人們?nèi)粘Ｉ钏玫闹破泛透鞣N機(jī)械零件，在成型中多數(shù)是通過(guò)模具來(lái)制成品，所以模具制造業(yè)已成為一個(gè)大行業(yè)。在高分子材料加工領(lǐng)域中,用于塑料制品成形的模具,稱為塑料成形模具,簡(jiǎn)稱塑料模.塑料模優(yōu)化設(shè)計(jì),是當(dāng)代高分子材料加工領(lǐng)域中的重大課題。
塑料制品已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和日常生活等方面獲得廣泛應(yīng)用。為了生產(chǎn)這些塑料制品必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的塑料模具。在塑料材料、制品設(shè)計(jì)及加工工藝確定以后，塑料模具設(shè)計(jì)對(duì)制品質(zhì)量與產(chǎn)量，就決定性的影響。首先，模腔形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、進(jìn)澆與排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等，均對(duì)制品（或型材）尺寸精度形狀精度以及塑件的物理性能、內(nèi)應(yīng)力大小、表觀質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量等，起著十分重要的影響。其次，在塑件加工過(guò)程中，塑料模結(jié)構(gòu)的合理性，對(duì)操作的難易程度，具有重要的影響。再次，塑料模對(duì)塑件成本也有相當(dāng)大的影響，除簡(jiǎn)易模外，一般來(lái)說(shuō)制模費(fèi)用是十分昂貴的，大型塑料模更是如此。
現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備和先進(jìn)的模具，被譽(yù)為塑料制品成型技術(shù)的“三大支柱”。尤其是加工工藝要求、塑件使用要求、塑件外觀要求，起著無(wú)可替代的作用。高效全自動(dòng)化設(shè)備，也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具，才能發(fā)揮其應(yīng)有的效能。此外，塑件生產(chǎn)與更新均以模具制造和更新為前提。
塑料摸是塑料制品生產(chǎn)的基礎(chǔ)之深刻含意，正日益為人們理解和掌握。當(dāng)塑料制品及其成形設(shè)備被確定后，塑件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，模具因素約占80%。由此可知，推動(dòng)模具技術(shù)的進(jìn)步應(yīng)是不容緩的策略。尤其大型塑料模的設(shè)計(jì)與制造水平，標(biāo)志一個(gè)國(guó)家工業(yè)化的發(fā)展程度。
1.4我國(guó)塑料?，F(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。
盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。
（1）注重開(kāi)發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國(guó)轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來(lái)越高，模具也將日趨大型化和精密化。
（2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。
（3）推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)；模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計(jì)制造水平。
（4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動(dòng)研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。
2 模塑工藝規(guī)程的編制
該塑件是導(dǎo)紙輪，如圖2.1所示，其零件圖如圖所示，本塑件采用的材料是聚苯乙烯，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
圖 2.1 導(dǎo)紙輪
2.1 塑件的工藝性分析
2.1.1 塑件的原材料分析
1） 基本特性：聚苯乙烯（PS）無(wú)色透明，無(wú)毒無(wú)味，落地時(shí)發(fā)出清脆的金屬聲，密度為。聚苯乙烯的力學(xué)性能與聚合方法、相對(duì)分子質(zhì)量大小、定向度和雜質(zhì)量有關(guān)。相對(duì)分子質(zhì)量越大，機(jī)械強(qiáng)度越高，聚苯乙烯具有優(yōu)良的電性能和一定的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐堿、硫磷、磷酸、10%～30%的鹽酸、稀醋酸及其他有機(jī)酸，但不耐硝酸和氧化劑的作用。對(duì)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(zhì)地硬而脆，有較高的熱膨脹系數(shù)。
2） 成型特點(diǎn)：流動(dòng)性和成型性優(yōu)良，成品率高，但易出現(xiàn)裂紋，成型塑件的脫模斜度不宜過(guò)小，但頂出要均勻，由于熱膨脹系數(shù)高，塑件中不宜有嵌件，否則會(huì)因兩者的熱膨脹系數(shù)相差太大而導(dǎo)致開(kāi)裂，塑件壁厚應(yīng)均勻，宜用高料溫、高模溫、低注射壓力成型并延長(zhǎng)注射時(shí)間，以防止縮孔及變形，降低內(nèi)應(yīng)力，但料溫過(guò)高，容易出現(xiàn)銀絲，因流動(dòng)性好，模具設(shè)計(jì)中大多數(shù)采用點(diǎn)澆口形式。
2.1.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺度精度分析及表面質(zhì)量分析
1） 結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)工藝性，塑件的結(jié)構(gòu)工藝性與模具設(shè)計(jì)有直接關(guān)系，只有塑件設(shè)計(jì)滿足成型工藝要求，才能設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)，以防止成型時(shí)產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷及開(kāi)裂等缺陷，達(dá)到提高生產(chǎn)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(xì)長(zhǎng)圓管形，在其外圓上分布有六個(gè)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(shè)置兩個(gè)分型面，由此可見(jiàn)該零件屬于中等復(fù)雜程度的零件。
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(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，即所獲塑件尺寸的準(zhǔn)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(dòng)及成型時(shí)工藝條件的變化、塑件成型后的時(shí)效變化和模具的結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)。因此，塑件的尺寸精度往往不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級(jí)。
查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》 可知，PS未注公差尺寸按MT5計(jì)算，故本塑件尺寸公差均按MT5級(jí)標(biāo)注。
按照制品的外形尺寸采用單向負(fù)偏差，制品的內(nèi)形尺寸采用單向正偏差的原則，查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)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(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。從塑件的壁厚上來(lái)看，壁厚較均勻，有利于零件的成型。
2.1.3 塑件的表面質(zhì)量分析。
該零件的表面除要求沒(méi)有缺陷、毛刺，沒(méi)有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以得出，注塑時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
2.2 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)
計(jì)算塑件的體積：
計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得聚苯乙烯的密度為：
故塑件的質(zhì)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(jié)構(gòu)?？紤]塑件外形尺寸，注塑時(shí)所需壓力等情況，初步選用注塑機(jī)為XS—Z—125型。查《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》XS—Z—125型注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)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(kāi)模行程：300mm
噴嘴球半徑：12mm
噴嘴孔半徑：
定位圈直徑：
兩側(cè)孔徑：
頂出孔距：230mm
模板尺寸：mm/mm
機(jī)器外型尺寸：
2.3 塑件注塑工藝參數(shù)的確定
選擇合適的注塑工藝參數(shù)，能以最低的能源和原材料消耗，獲得最高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。查找相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)聚苯乙烯的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：（試模時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整），具體參數(shù)見(jiàn)表1-1。
注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。
表1-1 工藝參數(shù)
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(shí)間
45S
保壓
88 MPa
保壓時(shí)間
20S
冷卻時(shí)間
30S
3 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注塑模具的結(jié)構(gòu)是由注射機(jī)的類型和塑件的結(jié)構(gòu)所決定的。塑件結(jié)構(gòu)由于其使用要求的不同而千變?nèi)f化，導(dǎo)致注塑模具的結(jié)構(gòu)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?cè)诓煌淖⑺苣＞咧衅鹬嗤淖饔谩?
注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面選擇、模具腔數(shù)目的確定、型腔的排列方式、冷卻水道布局，澆口位置設(shè)置、模具工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、頂出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
3.1 分型面選擇
模具閉合時(shí)動(dòng)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(nèi)熔融塑料會(huì)通過(guò)此分型面濺出，在塑件上形成較厚的飛邊，經(jīng)修整后還會(huì)留下明顯的殘痕。
模具設(shè)計(jì)開(kāi)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(shù)目、模具排氣、嵌件、澆口位置與形式以及成型機(jī)的結(jié)構(gòu)等影響。
分型面有多種形式，常見(jiàn)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(nèi)表面脫模斜度50′）、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、型腔排氣順利、確保塑件質(zhì)量、無(wú)損塑件外觀、設(shè)備利用合理等來(lái)選擇型面。
模具設(shè)計(jì)中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來(lái)選擇分型面。
該塑件為導(dǎo)紙輪，表面質(zhì)量無(wú)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(shè)置兩個(gè)水平水型面。開(kāi)模時(shí)，首先從Ⅰ－Ⅰ分型，保證兩端點(diǎn)澆口被拉斷，而在中間的兩個(gè)點(diǎn)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。
3.2 型腔數(shù)目的確定
一模多腔時(shí)需要確定最經(jīng)濟(jì)的型腔數(shù)目n，影響n的因素有技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)兩個(gè)方面，查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》得：型腔數(shù)目的計(jì)算公式：
n= （3.1）
式中：n —— 型腔數(shù)目
G —— 注射機(jī)公稱注射量（）
V —— 單個(gè)制品的體積 （）
（3.2）
根據(jù)注射機(jī)的公稱注射量及單個(gè)塑件的質(zhì)量，n圓整后取1
即：本模具采用一模一件制
3.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注塑模的排氣是模具設(shè)計(jì)中不可忽視的一個(gè)問(wèn)題，特別是快速注塑模成型工藝的發(fā)展對(duì)注塑模的排氣的要求更加嚴(yán)格。
排氣槽是指使模具型腔內(nèi)的氣體排出模具外面在模具上設(shè)的氣流通槽或孔。
塑料熔體在注入型腔的同時(shí)，必須置換出型腔內(nèi)的空氣和從熔體逸出的揮發(fā)性氣體。因?yàn)楸灸＞唧w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(shè)計(jì)排氣槽。
排氣槽位置和大小的選定，主要依靠試驗(yàn)，通常將排氣槽先開(kāi)設(shè)在比較明顯的部位，經(jīng)過(guò)試模后再修改或增加。結(jié)合實(shí)際，本模具的排氣槽設(shè)在料流的終端，經(jīng)計(jì)算、查表后得：排氣槽厚度為0.02mm，高度為0.03mm，長(zhǎng)度為1.2mm。
3.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是注射模具中最重要的問(wèn)題之一。澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對(duì)制品質(zhì)量影響很大，它的設(shè)計(jì)合理與否，直接影響著模具的整體結(jié)構(gòu)及其工藝操作的難易。
澆注系統(tǒng)是指熔融塑料從注粗機(jī)噴嘴進(jìn)入模具型腔所流經(jīng)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(guò)程中把壓力傳遞到各個(gè)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。
3.4.1主流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1） 主流道設(shè)計(jì)
主流道是由注塑機(jī)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(jìn)入模具時(shí)最先經(jīng)過(guò)的部位。
查《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》得：XS—Z—125型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸：
噴嘴前端孔徑：mm
噴嘴前端球面半徑：mm
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：
R=+(12)mm （3.3）
D=+(0.51)mm （3.4）
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(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度為，經(jīng)換算得主流道直徑D=6mm。為了使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑r=0.8mm的圓弧過(guò)渡。主流道的幾何形狀和尺寸如圖3.1所示，其截面積為圓型。
圖3.1 流道口
2） 主流道襯套設(shè)計(jì)
由于注塑成型時(shí)主流道要與高溫塑料熔體和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以一般都不將主流道直接開(kāi)在定模上，而是將它單獨(dú)開(kāi)設(shè)在一個(gè)嵌套中，然后將此套再嵌入定模內(nèi)，該嵌套稱為主流道襯套。采用主流道襯套以后，不僅對(duì)主流道的加工和熱處理以及襯套本身的選材等工作帶來(lái)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(jié)合本模具，本次設(shè)計(jì)采用A型，其結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖3.2所示：
圖3.2 主流道襯套
3.4.2 分流道設(shè)計(jì)
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(guò)渡段，能使塑料的流向得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)移。對(duì)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(yīng)根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注塑速率、分流道長(zhǎng)度等因素來(lái)確定。本塑件的形狀復(fù)雜程度一般，熔料填充型腔不太困難，根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的長(zhǎng)度較短，為便于加工起見(jiàn)，選用截面形狀為梯形的分流道。查《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》得相關(guān)尺寸：h=4mm，=6mm
3.4.3 澆口設(shè)計(jì)
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(diǎn)：
（1）使分流道輸送過(guò)來(lái)的熔融塑料在進(jìn)入型腔時(shí)，產(chǎn)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(chǎn)生倒流，避免型腔壓力下降過(guò)快，以致在塑件上出現(xiàn)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(guò)程中的流程，選用四點(diǎn)澆口較為理想，因?yàn)檫@種澆口的長(zhǎng)度很短，不超過(guò)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(shí)，常常在模具上增加一部分型面，以便使?jié)部谀厦撃！?
設(shè)計(jì)時(shí)考慮選擇從外壁處進(jìn)料，料由近至遠(yuǎn)處流，而且在模具結(jié)構(gòu)上采取鑲拼組合成型腔、型芯，有利于填充、排氣，故采用四點(diǎn)澆口。查設(shè)計(jì)手冊(cè)初選分流道尺寸為：
d=1.5mm, l=1.0mm, =1mm, =1.8mm, ,，
試模時(shí)修正
3.4.4 澆口位置的設(shè)置
選擇塑件的澆口開(kāi)設(shè)部位，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）避免熔體破裂現(xiàn)象在塑件上產(chǎn)生缺陷；
（2）考慮分子取向方位對(duì)塑件性能的影響；
（3）有利于流動(dòng)、排氣和補(bǔ)料；
（4）應(yīng)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(xì)長(zhǎng)圓管型，在其外圓分布有六個(gè)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(guò)程中的流程；在其18mm的外圓上設(shè)置了4個(gè)點(diǎn)澆口。
3.4.5 冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴的作用是儲(chǔ)存兩次注塑的間隔中產(chǎn)生的冷料頭，以防止料頭進(jìn)入型腔造成塑料熔接不牢，影響塑件質(zhì)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(shè)在主流道末端，當(dāng)分流道較長(zhǎng)時(shí)，在它的末端也應(yīng)開(kāi)設(shè)冷料穴。
本模具采用冷料井與Z型拉桿匹配。
3.5 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
用于開(kāi)模時(shí)將塑件從模具中脫出的裝置成為脫模機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)是注射模的重要功能結(jié)構(gòu)之一，也稱為頂出機(jī)構(gòu)。
3.5.1 脫模力的計(jì)算
將制品從包緊的型芯上脫出時(shí)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(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯，并且脫模力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位。
脫模力的計(jì)算是設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)和尺寸的依據(jù)，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(guān)。查設(shè)計(jì)手冊(cè)得脫模力的計(jì)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(shù)
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(shù)（）
——注入型腔的熔融塑料的溫度（）
—— 塑料出模溫度（）
則：
3.5.2 脫模機(jī)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)
脫模機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)要遵循以下原則：
（1）頂出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要準(zhǔn)確、可靠、靈活、無(wú)卡死現(xiàn)象；機(jī)構(gòu)本身要有足夠的剛度和強(qiáng)度，足以克服脫模阻力。
（2）保證在頂出過(guò)程中塑料不發(fā)生變形；
（3）頂出力的分布應(yīng)盡量靠近型芯，且頂出面積應(yīng)盡可能大，以防塑件被頂壞；
（4）頂出力應(yīng)作用在不易使塑件產(chǎn)生變形的部位；
（5）若頂出部位需設(shè)計(jì)在塑料使用或裝配的基準(zhǔn)面上時(shí)，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(jìn)塑件0.1mm。
本模具的脫模是在頂桿、推桿、推桿板、推板、復(fù)位桿等零件共同作用下完成的。
推桿、頂桿、推板、復(fù)位桿、推桿板等尺寸詳見(jiàn)模具標(biāo)準(zhǔn)件的選用。
3.6 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注射模具閉合后，其內(nèi)部零部件將組合成一個(gè)能容納塑料的閉合型腔，即所說(shuō)的型腔，它將接受由注射機(jī)注射出來(lái)的塑料熔體，并使它們?cè)谄鋬?nèi)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(gòu)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(guò)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(zhǎng)期工作之后，容易發(fā)生磨損、變形和斷裂。設(shè)計(jì)注塑模時(shí)應(yīng)針對(duì)塑料制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)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(jié)構(gòu)，滿足精度、粗糙度、強(qiáng)度及剛度的要求。
3.6.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模的成型塑件外表面的成型零件。凹模的基本結(jié)構(gòu)可分為整體式、整體嵌入式和組合式。結(jié)合本模具，采用組合式凹模，因?yàn)椴捎媒M合式凹模能簡(jiǎn)化復(fù)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(jié)構(gòu)及尺寸見(jiàn)零件圖。
3.6.2 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模主要是與凹模相結(jié)合構(gòu)成模具的型腔，主要用來(lái)成型塑件整體的內(nèi)部形狀。常見(jiàn)凸模結(jié)構(gòu)形式有：組合式、圓柱型芯結(jié)構(gòu)、異型型芯結(jié)構(gòu)、鑲拼型芯結(jié)構(gòu)等，本模具型芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用最常見(jiàn)的圓柱形型芯結(jié)構(gòu)就可滿足要求。其結(jié)構(gòu)及尺寸詳見(jiàn)零件圖。
4 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算及材料的選擇
本模具設(shè)計(jì)成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)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(lái)進(jìn)行計(jì)算。
查《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》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(xiàn)有條件，模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取=。
4.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
成型零件的工作尺寸是成型零件上直接用來(lái)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(jì)算時(shí)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(dá)到的水平等因素。
4.1.1 型芯的計(jì)算
查《注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》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：
4.1.2 型腔的計(jì)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：
4.2 型腔厚度計(jì)算
型腔厚度尺寸參照《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2-158計(jì)算公式
側(cè)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(nèi)腔長(zhǎng)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(cè)壁厚度的計(jì)算：
當(dāng)l=21mm時(shí)，
當(dāng)l=9mm時(shí)，
圓整后取大值，取
則：型腔高度為：42+2×5=55mm
底板厚度的計(jì)算：
圓整后取大值，取=10mm
則：型腔寬度為：
4.3 成型零件材料的選擇
塑料模具形狀復(fù)雜，加工難度大，一般說(shuō)來(lái)價(jià)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(jī)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(dá)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(yīng)使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，
能長(zhǎng)期保持型腔的尺寸精度，達(dá)到所計(jì)劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限；
（4）具有耐磨性能。
根據(jù)以上選材原則及該模具用于制品生產(chǎn)批量大、強(qiáng)度耐磨性要求高、成型零件強(qiáng)度高、耐磨性好、熱處理變形小，有時(shí)還要求耐腐蝕的等選用。
鋼是一個(gè)比碳素工具鋼具有更好綜合力學(xué)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(jīng)濟(jì)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(dá)46～52HRC，淬火時(shí)可以用油冷。
5 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
注塑模溫度調(diào)節(jié)是采用加熱或冷卻方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，確保模具溫度在成型要求的范圍之內(nèi)。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(qiáng)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(diào)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(jī)械、物理性能；（4）提高制品表面質(zhì)量。
注塑模的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須有加熱和冷卻功能，必要時(shí)還要二者兼有。
本模具塑件在注射成型時(shí)不要求有太高的模溫，因而在設(shè)計(jì)模具時(shí)，在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。
塑料注塑模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，不僅影響成型塑件的質(zhì)量，還直接影響生產(chǎn)效率。
本模具是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)計(jì)算：
設(shè)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(chǎn)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(shù)。
5.1 求塑料制品在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q
查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》得聚苯乙烯單位重量釋放的熱量故：
5.2 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(jìn)口溫度；
——冷卻水的出口溫度。
則：
5.3 求冷卻水道直徑
查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》表9.8—1，為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，
取d=8mm
5.4求冷卻水在管道內(nèi)的流速V
由公式得：
5.5 求冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)h
查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》表9.8—5得：f=6.48，
在由公式得：
5.6 求冷卻管道總傳熱面積A
5.7 求模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)的冷卻管道的孔數(shù)n
圓整后取整數(shù)n=7（個(gè)）
5.8 冷卻水孔總長(zhǎng)度計(jì)算
式中：G——單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（kg/h）
——塑料成型時(shí)在模具內(nèi)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(jì)算可知，本模具需采用冷卻系統(tǒng)。采用通過(guò)在模具上直接打孔，并通以冷卻水進(jìn)行冷卻的簡(jiǎn)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。
6 模具標(biāo)準(zhǔn)件的選用
查《模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)》得如下標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)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(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)》及《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》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
7 模具閉合高度的確定
在支承與固定零件的設(shè)計(jì)中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及查《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》確定相關(guān)尺寸：定模座板，動(dòng)模座板，定模固定板，定模板，動(dòng)模板，動(dòng)模固定板，根據(jù)推出行程和推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)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
8 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
本模具的外形尺寸為260mm×315mm×230mm。XS—Z—125型注塑機(jī)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(jì)算模具閉合高度H=220mm，XS—Z—125型注塑機(jī)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(jīng)查資料，XS—Z—125型注塑機(jī)的最大開(kāi)模行程S=300mm，滿足式頂出塑件要求。對(duì)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(zhǎng)度（mm）
此外，由于模具無(wú)側(cè)分型抽芯距，不會(huì)增加開(kāi)模距離，注塑機(jī)開(kāi)模行程足夠。
經(jīng)驗(yàn)證，XS—Z—125型注塑機(jī)能滿足使用要求，故可以采用。
9結(jié)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(gè)分型面，Ⅰ－Ⅰ為第一個(gè)分型面，分型后澆注系統(tǒng)凝料由此取出；Ⅱ－Ⅱ?yàn)榈诙€(gè)分型面，分型后塑件由此脫出。
本模具所采用的材料是流動(dòng)性和成型性優(yōu)良、成品率高、但易出現(xiàn)裂紋，成型塑件脫模斜度不宜過(guò)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(qiáng)度高、自潤(rùn)滑、耐磨、防腐，絕緣等多種獨(dú)特性能。其磨擦系數(shù)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(guò)這次設(shè)計(jì)我了解聚苯乙烯的物理性能、流動(dòng)性成型過(guò)程中的物理、化學(xué)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(diǎn)，較正確分析了成型工藝對(duì)模具的要求。基本掌握了各種成型設(shè)備對(duì)各類模具的要求。掌握了各類成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法。具有初步分析、解決成型現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)問(wèn)題的能力，包括具有初步分析成型缺陷產(chǎn)生的原因和提出克服辦法的能力。
設(shè)計(jì)時(shí)，在充分考慮塑件設(shè)計(jì)特色，盡量減少后加工，設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)效率高，安全可靠，模具零件應(yīng)耐磨耐用，模具結(jié)構(gòu)要適應(yīng)塑料的成型特性等方面，我合理地選擇了模具結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)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(zhì)量是靠模具的正確結(jié)構(gòu)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(lái)保證的。由于塑件成型工藝的飛速發(fā)展，模具的結(jié)構(gòu)也日益趨于多功能化和復(fù)雜化，這對(duì)模具的設(shè)計(jì)工作提出了更高的要求。雖然，塑料制件的質(zhì)量與許多因素有關(guān)，但合格的塑料制件首先取決于模具的設(shè)計(jì)與制造的質(zhì)量，其次取決于合理的成型工藝。
導(dǎo)紙輪制品呈細(xì)長(zhǎng)圓管形，且其外圓分布有六個(gè)直徑較大且壁較薄的凸緣。本課題在設(shè)計(jì)時(shí)存在的主要問(wèn)題是：導(dǎo)紙輪型芯細(xì)長(zhǎng)，在注射過(guò)程中型芯易變形，塑件易出現(xiàn)澆不足、縮孔、氣泡等缺陷；型腔尺寸太大，難以加工；開(kāi)模后制品易留在動(dòng)、定模兩側(cè)；澆注系統(tǒng)凝料無(wú)法取出；塑件無(wú)法取下。
為解決以上問(wèn)題，特提出以下解決辦法：在注射過(guò)程中，為便于制品成型，斤兩縮短塑料在注射過(guò)程中的流程，因此設(shè)置了四個(gè)點(diǎn)澆口；為避免在注射過(guò)程
盡量縮短塑料在注射過(guò)程中的流程，因此設(shè)置了四個(gè)點(diǎn)澆口；為避免在注射過(guò)程中細(xì)長(zhǎng)型芯發(fā)生變形，在制品允許存在工藝孔的條件下，設(shè)置了八個(gè)支撐桿，用以提高型芯的剛性；為解決型腔難以加工的問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)采用組合式；為保證在開(kāi)模過(guò)程中使制品留在動(dòng)模一側(cè)，在定模一側(cè)設(shè)置了三個(gè)頂桿；為方便將澆注系統(tǒng)凝料取出特設(shè)置了兩個(gè)分型面；在實(shí)際應(yīng)用中采用專用的型芯夾具將型芯抽出，從而獲得塑料制件。