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一、塑料的工藝性設計
(1)、注塑模工藝
干燥處理：如果儲存適當則不需要干燥處理。
熔化溫度：220~275℃，注意不要超過275℃。
模具溫度：40~80℃，建議使用50℃。結晶程度主要由模具溫度決定。
注射壓力：可大到1800bar。
注射速度：通常，使用高速注塑可以使內部壓力減小到最小。如果制品表面出現了缺陷，那么應使用較高溫度下的低速注塑。
流道和澆口：對于冷流道，典型的流道直徑范圍是4~7mm。建議使用通體為圓形的注入口和流道。所有類型的澆口都可以使用。典型的澆口直徑范圍是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的澆口。對于邊緣澆口，最小的澆口深度應為壁厚的一半；最小的澆口寬度應至少為壁厚的兩倍。PP完全可以使用熱流道系統。
成型時間：注射時間 20s~60s
高壓時間 0s~3s
冷卻時間 20s~90s
總周期 50s~160s
(2)、化學和特性
PP是一種半結晶性材料。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。由于均聚物型的PP溫度高于0℃以上時非常脆，因此許多商業的PP材料是加入1~4%乙烯的無規則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100℃）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有更強的抗沖擊強度。PP的強度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150℃。由于結晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在應力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進行改性。PP的流動率MFR范圍在1~40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強度比均聚物型的要高。由于結晶，PP的收縮率相當高，一般為1.8~2.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。PP也不象PE那樣在高溫下仍具有抗氧化性。
(3)、塑件的尺寸與公差
1、塑件的尺寸
塑件尺寸的大小受制于以下因素：
a) 取決于用戶的使用要求。
b) 受制于塑件的流動性。
c) 受制于塑料熔體在流動充填過程中所受到的結構阻力。
2、塑件尺寸公差標準
a) 影響塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收縮率及其波動。
b) 塑件結構的復雜程度。
c) 模具因素（含模具制造、模具磨損及壽命、模具的裝配、模具的合模及模具設計的不合理所可能帶來的形位誤差等）。
d) 成型工藝因素（模塑成型的溫度T、壓力p、時間t及取向、結晶、成型后處理等）。
e) 成型設備的控制精度等。
其中，塑件尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動及模具制造誤差。
題中沒有公差值，則我們按未注公差的尺寸許偏差計算，查表取MT5。
3、塑件的表面質量
塑件的表面質量包括塑件缺陷、表面光澤性與表面粗糙度，其與模塑成型工藝、塑料的品種、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨損程度等相關。
模具型腔的表面粗糙度通常應比塑件對應部位的表面粗糙度在數值上要低1-2級。
二、注射成型機的選擇
估算V塑=58.5g
制品的正面投影面積S=103.81cm2
V公=82cm3
注射機為上海橡塑機廠的XS-ZY-500臥試注塑機。查表注射壓力為104MPa，合模力為350×104N，注射方式為螺桿式，噴嘴球半徑R為18mm，噴嘴口直徑為7.5mm（一般工廠的塑膠部都擁有從小到大各種型號的注射機。中等型號的占大部分，小型和大型的只占一小部分。所以我們不必過多的考慮注射機型號。具體到這套模具）。
三、型腔布局與分型面設計
(1)、型腔數目的確定
型腔數目的確定，應根據塑件的幾何形狀及尺寸、質量、批量大小、交貨長短、注射能力、模具等要求來綜合考慮。
根據注射機的額定鎖模力F的要求來確定型腔數目n ，即
n
式中 F——注射機額定鎖模力（N）
P——型腔內塑料熔體的平均壓力（MPa）
A1、A2——分別為澆注系統和單個塑件在模具分型面上的投影面積（mm2）
大多數小型件常用多型腔注射模，面高精度塑件的型腔數原則上不超過4個，生產中如果交貨允許，我們根據上述公式估算，采用一模二腔。
(2)、型腔的布局
考慮到模具成型零件和抽芯結構以及出模方式的設計，模具的型腔排列方式如下圖所示：
圖（1）
(3)、分型面的設計
分型面位置選擇的總體原則，是能保證塑件的質量、便于塑件脫模及簡化模具的結構，分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較具體可以從以下方面進行選擇。
a) 分型面應選在塑件外形最大輪廓處。
b) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。
c) 保證塑件的精度要求。
d) 滿足塑件的外觀質量要求。
e) 便于模具加工制造。
f) 對成型面積的影響。
g) 對排氣效果的影響。
h) 對側向抽芯的影響。
圖（2）
四、澆注系
[1]
(1)、主流道設計
主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，可看作是噴嘴的通道在模具中的延續，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。形狀結構如圖(3)所示，其設計要點：
圖（3）
a) 主流道設計成圓錐形，其錐角可取2°~6°，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63μm，且加工時應沿道軸向拋光。
b) 主流道如端凹坑球面半徑R2比注射機的、噴嘴球半徑R1大1~2 mm；球面凹坑深度3~5mm；主流道始端入口直徑d比注射機的噴嘴孔直徑大0.5~1mm；一般d=2.5~5mm。
c) 主流道末端呈圓無須過渡，圓角半徑r=1~3mm。
d) 主流道長度L以小于60mm為佳，最長不宜超過95mm。
e) 主流道常開設在可拆卸的主流道襯套上；其常用T8A，熱處理淬火后硬度53~57HRC。
(2)、主流道襯套的固定
因為采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是標準件，外徑為Φ150mm，內徑Φ31.5mm。
具體固定形式如圖(4)所示：
圖（4）
(3)、分流道的設計
a) 分流道是脫澆板下水平的流道。為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形梯形U形半圓形及矩形等，工程設計中常采用梯形截面加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力均不大，一般采用下面的經驗公式可確定其截面尺寸：
（式1）
（式2）
式中 B―梯形大底邊的寬度（mm）
m―塑件的重量（g）
L―分流道的長度（mm）
H―梯形的高度（mm）
質量大約58.5g，分流道的長度預計設計成190mm長，且有2個型腔，
所以
取B為15mm
=10 取H為10mm
根據實踐經驗，PP塑料分流道截面直徑為4.8~9.5。
所以我們可以選擇截面直徑為9.5mm，H=6.3mm。
梯形小底邊寬度取8mm，其側邊與垂直于分型面的方向約成7°。另外由于使用了水口板（即我們所說的定模板和中間板之間再加的一塊板），分流道必須做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脫模。
如下圖（5）所示：
圖（5）
b) 分流道長度
分流道要盡可能短，且少彎折，便于注射成型過程中最地使用原料和注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。將分流道設計成直的，總長190mm。
c) 分流道表面粗糙度
由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態較為理想，因面分流道的內表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。
d) 分流道表面粗糙度
分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關，有多種不同的布置形式，但應遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。
本模具的流道布置形式采用平衡式, 如圖(1)所示。
(4)、澆口的設計
澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統中截面最小的部分，但卻是澆注系統的關鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質量的影響很大。
a) 澆口的選用
它是流道系統和型腔之間的通道,這里我們采用點澆口：
² 澆口在成形自動切數斷，故有利于自動成形。
² 澆口的痕跡不明顯，通常不必后加工。
² 澆口之壓力損失大，必須高之射出壓力。
² 澆口部份易被固化之殘錙樹脂堵隹。
它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中，也可用于單型腔模具或表面不允許有較大痕跡的塑件。
b) 澆口位置的選用
模具設計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設位置對塑件成型性能及質量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質量的重要環節，同時澆口位置的不同還影響模具結構。總之要使塑件具有良好的性能與外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，如圖（6）所示。
通常要考慮以下幾項原則：
² 盡量縮短流動距離。
² 澆口應開設在塑件壁厚最大處。
² 必須盡量減少熔接痕。
² 應有利于型腔中氣體排出。
² 考慮分子定向影響。
² 避免產生噴射和蠕動。
² 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。
² 注意對外觀質量的影響。
圖（6）
c) 澆注系統的平衡
對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調節澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統的平衡。顯然，我們設計的模具是平衡式的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同。
d) 排氣的設計
排氣槽的作用主要有兩點。一是在注射熔融物料時，排除模腔內的空氣；二是排除物料在加熱過程中產生的各種氣體。越是薄壁制品，越是遠離澆口的部位，排氣槽的
[2]
開設就顯得尤為重要。另外對于小型件或精密零件也要重視排氣槽的開設，因為它除了能避免制品表面灼傷和注射量不足外，還可以消除制品的各種缺陷，減少模具污染等。那么，模腔的排氣怎樣才算充分呢？一般來說，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上卻未留下焦斑，就可以認為模腔內的排氣是充分的。適當地開設排氣槽；可以大大降低注射壓力、注射時間。保壓時間以及鎖模壓力，使塑件成型由困難變為容易，從而提高生產效率，降低生產，降低機器的能量消耗。其設計往往主要靠實踐經驗，通過試模與修模再加以完善，此模我們利用模具零部件的配合間隙及分型面自然排氣。
五、成型零件的設計
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。
設計成型零件時，應根據塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。
(1)、成型零件的結構設計
1、凹模結構設計
凹模是成型產品外形的主要部件。
其結構特點：隨產品的結構和模具的加工方法而變化。
鑲拼的組合方式的優點：
對于形狀復雜的型腔，若采用整體式結構，比較難加工。所以采用組合式的凹模結構。同時可以使凹模邊緣的的性能低于凹模的材料，避免了整體式凹模采用一樣的材料不，由于凹模的鑲拼結構可以通過間隙利于排氣，減少母模熱變形。對于母模中易磨損的部位采用鑲拼式，可以方便模具的維修，避免整體的凹模報廢。
組合式凹模簡化了復雜凹模的機加工工藝，有利于模具成型零件的熱處理和模具的修復，有利于采用鑲拼間隙來排氣，可節省貴重模具材料。
圖（7）
2、型芯結構設計
整體嵌入式型芯，適用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。最常用的嵌入裝配方法是臺肩墊板式，其他裝配方法還有通孔螺釘聯接式，沉孔螺釘聯接式。
圖（8）
(2)、成型零件工作尺寸計算
所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構成型腔腔體的部位的尺寸，其直接對應塑件的形狀與尺寸。鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復雜，塑件本身精度也難以達到高精度，為了計算簡便，規定：
Ø 塑件的公差
塑件的公差規定按單向極限制，制品外輪廓尺寸公差取負值“ ”，制品叫做腔尺寸公差取正值“ ”，若制品上原有公差的標注方法與上不符，則應按以上規定進行轉換。而制品孔中心距尺寸公差按對稱分布原則計算，即取 。
Ø 模具制造公差
實踐證明，模具制造公差可取塑件公差的 ~ ，即δz= ，而且按成型加工過程中的增減趨向取“+”、“-”符號，型腔尺寸不斷增大，則取“+δz”,型芯尺寸不斷減小則取“-δz”，中心距尺寸取“ ”�，F取 。
Ø 模具的磨損量
實踐證明，對于一般的中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的 ，對于大型塑件則取 以下。另外對于型腔底面（或型芯端面），因為脫模方向垂直，故磨損量δc=0。
Ø 塑件的收縮率
塑件成型后的收縮率與多種因素有關，通常按平均收縮率計算。
= %=2%
Ø 模具在分型面上的合模間隙
由于注射壓力及模具分型面平面度的影響，會導致動模、定模注射時存在著一定的間隙。一般當模具分型的平面度較高、表面粗糙度較低時，塑件產生的飛邊也小。飛邊厚度一般應小于是0.02~0.1mm。
1、外型尺寸（mm）
圖（9）
根據公式 ： LM=
D1M=
=
=116.445
D2M=
=
=56.45
根據公式 ： HM=
H1M=
=
=57.65
H2M=
=
=2.93
2、內腔尺寸（mm）
根據公式 ： M=
1m=
=
=
2m=
=
=
根據公式 ： M=
1M=
=
=51.43
2M=
=
=4.24
六、合模導向機構的設計
導柱導向機構設計要點：
Ø 小型模具一般只設置兩根導柱，當其元合模方位要求，采用等徑且對稱布置的方法，若有合模方位要求時，則應采取等徑不對稱布置，或不等徑對稱布置的形式。大中型模具常設置三個或四個導柱，采取等徑不對稱布置，或不等徑對稱布置的形式。
Ø 直導套常應用于簡單模具或模板較薄的模具；Ⅰ型帶頭導套主要應用于復雜模具或大、中型模具的動定模導向中；Ⅱ型帶頭導套主要應用于推出機構的導向中。
Ø 導向零件應合理分布在模具的周圍或靠近邊緣部位；導柱中心到模板邊緣的距離δ一般取導柱固定端的直徑的1~1.5倍；其設置位置可參見標準模架系列。
Ø 導柱常固定在方便脫模取件的模具部分；但針對某些特殊的要求，如塑件在動模側依靠推件板脫模，為了對推件板起到導向與支
[3]
承作用，而在動模側設置導柱。Ø 為了確保合模的分型面良好貼合，導柱與導套在分型面處應設置承屑槽；一般都是削去一個面，或在導套的孔口倒角，
Ø 導柱工作部分的長度應比型芯端面的高度高出6~8mm，以確保其導向作用。
Ø 應確保各導柱、導套及導向孔的軸線平行，以及同軸度要求，否則將影響合模的準確性，甚至損壞導向零件。
Ø 導柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度時可采用H8/f8或H9/f9）；導柱固定部分的配合精度采用H7/k6（或H7/m6）。導套與安裝之間一般用H7/m6的過渡配合，再用側向螺釘防止其被拔出。
Ø 對于生產批量小、精度要求不高的模具，導柱可直接與模板上加工的導向孔配合。通常導向孔應做志通孔；如果型腔板特厚，導向孔做成盲孔時，則應在盲孔側壁增設通氣孔，或在導柱柱身、導向孔開口端磨出排氣槽；導向孔導滑面的長度與表面粗糙度可根據同等規格的導套尺寸來取，長度超出部分應擴徑以縮短滑配面。
（1）、導柱的結構
帶頭導柱如圖（10）所示：
圖（10）
（2）、導套的結構
帶頭導套如圖（11）所示：
圖（11）
七、脫模機構的設計
（1）、脫模機構設計的總體原則
a) 要求在開模過程中塑件留在動模一側，以便推出機構盡量設在動模一側，從而簡化模具結構。
b) 正確分析塑件對模具包緊力與粘附力的大小及分布，有針對性地選擇合理的推出裝置和推出位置，使脫模力的大小及分布與脫模阻力一致；推出力作用點應靠近塑件對凸模包緊力最大的位置，同時也應是塑件剛度與強度最大的位置；力的作用面盡可能大一些，以防止塑件在被推出過程中變形或損壞。
c) 推出位置應盡可能設在塑件內部或對塑件外觀影響不大的部位，以力求良好的塑件外觀。
d) 推出機構應結構簡單，動作可靠（即：推出到位、能正確復位且不與其他零件相干涉，有足夠的強度與剛度），遠動靈活，制造及維修方便。
(2)、推桿設計
1、推桿的形狀
如圖(12)所示
圖（12）
2、推桿的位置與布局
a) 應設在脫模阻力大的部位，均勻布置。
b) 應保證塑件被推出時受力均勻，推出平衡，不變形；當塑件各處脫模阻力相同時，則均勻布置；若某個部位脫模阻力特大，則該處應增加推數目。
c) 推桿應盡可能設在塑件厚壁、凸緣、加強等塑件強度、剛度較大處；當結構特殊，需要推在薄壁處時，可采用盤狀推桿以增大接觸面積。
d) 推桿的設置不應影響凸模強度與壽命。當推在端面則距型芯側壁δ1 0.13mm；當推桿設置在型芯內部推在塑件內部時，推桿孔距型芯側壁δ2 3mm。
e) 在模內排氣困難的部位應設置推桿，以利于用配合間隙排氣。
f) 若塑件上不允許有推桿痕跡時，可在塑件外側設置溢料槽，從而靠推桿推在溢料槽內的凝料上而帶塑件。
(3)、推件板設計的要點
a) 推件板與型芯應呈3°~10°的推面配合，以減少遠動摩擦，并起輔助定位以防止推件板偏心而溢料；推件板與型芯側壁之間應有0.20~0.25mm的間隙，以防止兩者間的擦傷而或卡死，推件板與型芯間的配合間隙以不產生塑料溢料為準，塑料的最大溢料間隙可查表，推件板與型芯相配合的表面粗糙度可以取Ra0.8~0.4μm。
b) 推件板可用經調質處理的45鋼制造，對要求比較高的模具，也可以采用T8或T10等，并淬硬到53~55HRC，有時也可以在推件板上鑲淬火襯套以延長壽命。
c) 當用推件板脫出元通孔的大型深腔殼體類塑件時，應在型芯上增設一個進氣裝置，以避免塑件脫模時在型芯與塑件間形成真空。
d) 推件板復位后，在推板與動模座板間應留有為保護模具的2~3mm空隙。
(4)、開模行程與推出機構的校核
對雙分型面注射模，開模行程為：
S機 H=H1+H2+a+(5~10)mm
式中，H1——為塑件推出距離
H2——包括澆注系統在內的塑件高度
S機——注射機移動板最大的行程
H——所需開模行程
a——中間板與定模分開距離
其開模行程H應小于動模移動板與定模固定板之間的最大距離S0減去模具厚度H1，即，H S0-H1
對于雙分型面注射模
H S0-
(5)、澆注系統凝料脫模機構
流道凝料的脫模方式，這里采用三板式脫模，點澆口時料的澆注系統能夠利用開模動作實現塑件與流道凝料的自動分離，同時利用塑件對凸模的包緊力將塑件與流道凝料拉斷。
工藝卡片
[4]
后 記
當老師出題的那天，就開始在想，這模具怎么辦，心里沒有一點兒底，一片空白，經過大量的查閱資料，與動手畫圖后，才找到點信心。
幾次給老師的查閱，和聊天中，了解了設計的流程，怎么樣去完成任務書，和在設計中要注意的問題與解決方案，比如，成型零件的結構設計中，凹模采用組合式可以簡化復雜的機加工藝，有利于模具成型零件的熱處理和模具的修復；圖紙的明細表中應有零件的、規格、數量、備注等一些內容；開模次序的確定,并采用相應機構來確保這種開模次序的實現。
回過頭來看我的設計，唉，真的是如此的簡單，如果要在工作崗位上，相信這些就不值得一提了，人生只有在慢慢的進步過程中才會長大，假如你不做這個設計，從而現在收獲還是從零開始，或許哪天自己真真踏上這設計的旅程，肯定來不急后悔。在這我忠心感謝老師現場的與遠程協助。
參考文獻
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