式子中，V实—实际塑件（包括浇注系统凝料）的总体积（cm3）。
图2.1分析体
由UG分析体测量，可得塑件的体积约为V=5.634cm3，根据塑料模设计手册查得ABS塑料的密度ρ=1.03g/cm3，质量m=5.634×1.03=5.80g
该塑件的精度要求不高，塑件尺寸较小，且应为大手批量生产，可采用一模多腔的结构形式，同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初步定为一模两腔的结构形式。
且型腔的排列采用平衡式排列。
由于浇注系统的关设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2~1陪来估算，由于本次采用的流产简单并且较短，因此浇注系统的按塑件体积的0.6倍来估算，故一次注入模具开腔塑料的总体积（即浇注系统的凝料和4个塑件体积之和）为：
V总=1.6NV=1.6x2x5.634=18.023cm^3;
由资料可知注射机的额定注射量V为：
V1=V总/0.8=22.52cm^3;
根据椐以上初步选择额定注射量为30cm^3，注射机型号为XS-Z-30卧式注射机。
XS-Z-30型卧式注射机有关技术参数如下：
XS-ZY-125注射机参数：
额定注射量：
125cm3
最大成型面积：
320cm2
柱塞直径：
2
42mm2
锁模力:
900KN
公称注射压力：
119Mpa
动定模板尺寸：
370×370（mm×mm）
柱杆空间：
260×290（mm×mm）
定位圈尺寸：
直径100mm
喷嘴圆弧半径：
12mm
喷嘴孔径：
4mm
最大开模行程：
300mm
模具最大厚度：
300mm
模具最小厚度：
200mm
定位圈尺寸
Φ100
三、注射模结构设计
1.模具型腔排列方式的确定
为了制模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。
型腔数目的确定一般可以根据经济性、注射机的额定锁模力、注射机的最大注射量、制品的精度等。
一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。
该塑件精度要求不高，生产批量适中，从模具加工成本，制品生产时的成本考虑，故拟定为一模两腔。
两塑件的型腔做成矩形式，对称分别在定模板上，如下图示：
图3.1型腔排布图
2.模具分型面的选择
塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。
在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。
分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。
因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。
该制件为圆盖型,表面质量无特殊要求。
此外,该制件高度为13mm,且周边的截面形状为比较简单和规范的直壁。
根据分型选择的一般原则,选择如下图所示的A-A水平分型面方式。
即可降低模具的复杂程度,减少模具加难度,又便于成型后脱模。
图3.2分型面
3、注射模浇注系统设计
所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。
浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传物质、传压和传热的功能，岁塑件质量影响很大。
它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。
该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴、浇口。
<1>主流道的设计
（1）:
主流道尺寸
1）：
主流道的长度一般由模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于80mm，设计中初取65mm.
2）：
注流道的小端直径d=注射机喷嘴尺寸+（0.5~1）mm=5mm.
3）：
主流道的大端直径D=d+2L主tan（a/2）=8.4mm（a取值在2º~6º，这里取3º）。
4）：
主流道的球面半径SR=注射机喷嘴球头半径+（1~2）mm=12+2=14mm.
5）:
球面的配合高度h=3mm.
（2）：
主流道的凝料体积
V主=L主（R2主+r2主+R主r主）3.14/3=65（4.22+2.52+4.2x2.5）x3.14/3=2339.66mm3.
（3）:
主流道当量半径R=（2.5+4.2）/2=3.35mm
（4）主流道的浇口套选用及形式
主流道衬套为标准件可选购。
主流道小端入口处与注射机反复接触，易磨损。
对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流衬套与定位圈设计成一个整体，介考虑上述因素通常公然将其分开来设计，以便天拆卸更换。
同时也便于选用优质刚材进行单独加工和热处理。
本设计中浇口套采用工具刚T10A，热处理淬火表面硬度为53HRC~57HRC，流道表面的粗糙度Ra<=0.8um。
浇口套如下图示：
图3.3主流道
<2>分流道的设计
（1）：
分流道的布置形式
为了尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免温度降低，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。
并且分流道的截面形状采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料的热量散失、流动阻力均不大[梯形的上底宽度为B=6mm，便于选择刀具—），底面的半径R=1mm形高度取H=2B/3=4mm下底宽度为b梯形面积应满足关系式：
（B+b）H/2=3.14D2/4,代值计算得b=3.813mm,考虑到梯形底部圆弧对面积的减小及脱模斜度等因素，取b=4.5mm,通常计算梯形斜度a=10.6º,基本符合要求，分流道截面形状及分流道的布置形式如下图：
图3.4分流道
<3>浇口设计
该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求高，采用一模四腔注射，为便是于调整充模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。
其界面形状简单，易于加工，便于试模后修正且开设在分型面上，从开腔的边缘进料。
1）：
侧浇口尺寸的确定
（1）：
计算侧浇口的深度。
根据表2-5，可得侧浇口的深度h算公式为h=nt=0.7x1=0.7mm式中，t是塑件壁厚，这里t取1mm;n是塑料成型系数，查资料可得n=0.7。
（2）：
计算侧浇口的宽度。
根据表2-5，可得侧浇口的宽度B和计算公式为：
B=nA1/2/30代入数据可得B=2.6mm.
（3）:
计算侧浇口的长度。
根据表2-5，可取侧浇口的长度L浇=0.75mm.
<4>冷料穴的设计
冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是储存前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。
一模两腔设计只有主流道冷料穴。
由于该塑件表面要求没有印痕，采用脱模板推出塑件，故采用与球状形拉料杆匹配的冷料穴。
开模时，利用凝料对球状的包紧力凝料从主流道中脱出。
4.选择推出机构
注射成型的每一周期中，必须将塑件从模具型腔中脱出，这种把塑件从型腔中脱出的机构称为脱模机构，也可称为顶出机构或推出机构。
脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作.推出机构的设计原则：
1）推出机构应尽量设置在动模一侧。
2）使制品在推出过程中不变形不损坏。
3）机构简单，推出动作可靠。
4）使脱模后的制品有良好的外观。
5）合模时的准确复位。
采用推杆一次推出制件，推杆用直通式的，合模时采用复位杆复位。
图3.4推杆和复位杆
5.合模导向机构
为了保证模具的闭合精度，模具的定模部分与动模部分之间采用导柱和导套定位，初定采用正装式带头导柱，导套采用带头的形式。
导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。
为了确保动模和定模只能按一个方向合模，导柱的布置方式采用不等直径导柱的对称布置方式。
图3.5导柱和导套
6.排气机构
热塑性塑料模具排除的气体量比较少，利用模具分型面和型芯的间隙排气。
7.温控系统的计算
该塑件在注射成型时，需要设置要温控系统，查《塑料模具设计资料》表2－36，模具温度应在50~80°C之间，因而主要是塑件的冷却。
塑件表面积较小，而且型芯是活动的，所以重点是冷却型腔。
故定在型腔的外两侧均设置冷却水管冷却，型芯的尺寸较大，为方便加工设计，初定用单管串联的方式冷却。
8、标准模架的选择
<1>初选标准模架
根据凹模镶快的外形尺寸、型腔的排列方式，初选模架为：
A2-200250-36-Z1 GB/T12556-90，B×L为250×315（mm×mm）。
图3.8模架
模架规格设计选定如下：
1考虑塑件的高度为13mm，型腔设计在定模板A上，于是A值由此确定取为50mm，动模板厚度取40mm，动模支承板厚度为40mm，垫块厚度取80mm;
②由之前确定，用推杆顶推件板推出制件；
③推板固定板厚16mm，推板厚20mm。
<2>确定闭模高度
由以上的设计各模板厚度的选定，模具厚度M＝（25＋50＋40＋40＋80＋25）mm=260mm。
9、注射机有关参数的校核和最终选择
<1>注射量的校核
由冷料穴以及浇流道的大概体积为4cm3，则可大致确定一个成型周期内塑料的总体积为
V=nVz+
=（2x5.63+4）cm3=15.26cm3左右。
而注射量应满足：
V=nVz+
≤0.8
由此可得，V=39.48
＜0.8*
=100
，满足要求。
<2>锁模力的校核
锁模力应满足：
F≥
所以F=1000KN＞FZ959KN，满足要求。
<3>模具闭合高度的校核
安装模具的厚度应满足：
Hmin＋10mm＜H＜Hmax－5mm
设计模具厚度H总=252mm
XS-ZY-125型，最大装模高度Hmax=300mm，最小装模高度Hmin=200mm
H总=252mm，满足模具厚度安装要求。
<4>模具开模行程校核
模具开模行程应满足：
Sm其中：
Sz为最大开模行程，查注射机XS-ZY-125型
Sz=300mm，
Sm为模具的开模行程；
因为Sm=H1+H2+（5～10）mm=11+34.5+10=55.5mm
所以Sm<5>模具安装部分的校核
该模具的外形尺寸为315mm×315mm，XS-Z-125型注射机模板最大安装尺寸为320mm×350mm，故能满足模具安装要求。
<6>注射机压力的校核
注射机压力应满足：
P机≥P塑
P机——注射机的最大注射压力，Mpa或N/cm3
P塑——成型塑件所需的注射压力，Mpa或N/cm3
该注射产品说需要的注射压力为80～110MPa，属于中型塑件，取100Mpa，XS-ZY-125注射机的最大注射压力P机=119Mpa，可见XS-ZY-125注射机满足PP注射压力的要求。
综合验证，XS-ZY-125型注射机完全能满足此模具的注射要求。
四、有关模具工作部分设计及计算
1.型腔与型芯的设计：
该制件采用一模两腔的结构形式，考虑加工的难易程度、材料的价值和利用率等因素，凹模拟采镶嵌式结构，根据分流道与浇口的设计要求，分流道和浇口均设在凹模上。
凹模采用镶拼式的结构形式，台阶固定。
型芯也采用镶拼式的结构形式，台阶固定，使型芯在开模过程中不至于粘在定模上面。
型芯镶块和凹模镶块如下图所示：
图4.1凹模镶块结构简图
图4.2型芯镶块结构简图
2、抽芯结构的设计计算
由于该塑件没有侧孔，所以抽芯结构的设计计算在这里可以忽略。
3、成型零部件的尺寸计算：
查有关资料得ABS的收缩率为S=0.55%，故Sca=根据塑件尺寸公差要求，模具的公差取δz=Δ/5。
自由公差按MT3，查得Φ700+0.46、Φ680+0.46、Φ680-0.46、Φ660-0.46、Φ360+0.32、Φ340-0.32、130+0.18、120-0.18、60+0.16、60-0.16、20+0.1220-0.12、
（1）：
凹模径向尺寸的计算塑件外部径向尺寸的转换
Φ70+0.46=Φ70.460-0.46mm，相应的塑件制造公差为：
0.46mm；
Φ68+0.46=Φ68.460-0.46mm,相应的塑件制造公差为：
0.46mm。
Φ36+0.32=Φ32.320-0.32mm,相应的塑件制造公差为：
0.32mm。
由公式LM=[（1+Sca）Ls-xΔ]
可算得
（φ70）=（70.46+70.46*0.0055-0.75*0.46）0+0.092=70.500+0.092
（φ68）=（68.46+68.46*0.0055-0.75*0.46）0+0.092=68.490+0.092
（φ36）=（36.32+36.32*0.0055-0.75*0.32）0+0.064=36.280+0.064
（2）凹模深度尺寸的计算
由Hm=（H+H*Scp-2Δ/3）
得：
HM1
=[（1+0.0055）ⅹh1-2/3Δ]
=[（1+0.0055）ⅹ13.18-2/3ⅹ0.18]0+0.036
=13.130+0.036
HM2
=[（1+0.0055）ⅹh2-2/3Δ]
=[（1+0.0055）ⅹ6.16-2/3ⅹ0.16]0+0.032
=6.080+0.036
HM3
=[（1+0.0055）ⅹh3-2/3Δ]
=[（1+0.0055）ⅹ2.12-2/3ⅹ0.12]0+0.024
=2.050+0.024
（φ38）dm=（d+d*Scp+3Δ/4）
=（37.60+37.60*0.025+3*0.8/4）
=39.14
mm
（1）：
型芯径向尺寸的计算塑件外部径向尺寸的转换
Φ68-0.46=Φ67.540+0.46mm，相应的塑件制造公差为：
0.46mm；
Φ66-0.46=Φ65.540+0.46mm,相应的塑件制造公差为：
0.46mm。
Φ34-0.32=Φ33.680+0.32mm,相应的塑件制造公差为：
0.32mm。
由公式LM=[（1+Sca）Ls+xΔ]
可算得
（φ68）=（（1+0.0055）*67.54+0.75*0.46）0-0.092=68.250-0.092
（φ66）=（（1+0.0055）*65.54+0.75*0.46）0-0.092=66.240-0.092
（φ34）=（（1+0.0055）*33.68+0.75*0.32）0-0.064=34.210-0.064
（2）型芯高度尺寸的计算
Hm=（H+H*Scp+2Δ/3）
=（3.26+3.26*0.025-2*0.52/3）
=2.99
mm
HM4
=[（1+0.0055）ⅹh4+2/3Δ]
=[（1+0.0055）ⅹ11.82+2/3ⅹ0.18]0-0.036
=12.010-0.036
HM5
=[（1+0.0055）ⅹh2+2/3Δ]
=[（1+0.0055）ⅹ5.84+2/3ⅹ0.16]0-0.032
=5.970-0.032
HM6
=[（1+0.0055）ⅹh3+2/3Δ]
=[（1+0.0055）ⅹ1.82+2/3ⅹ0.12]0-0.024
=1.910-0.024
由以上计算，相比之前初选的模架各零件的尺寸均满足塑件的生产要求。
（3）其他零件的设计计算：
<1>导柱长度计算
L=固定段长度+导向段长度+引导段长度＝80mm。
导柱和导套与固定板采取H7/K6过渡配合，导柱导向段与导向孔采取H7/f7间隙配合。
<2>推杆长度计算
推杆工作长度按公式L=S+推杆行程+3mm＝55mm
推杆总长度L=H1+H2+H3+推杆行程＝150mm。
<3>复位杆长度计算
复位杆长度为L=140mm
五、冷却系统设计及计算：
1．冷却介质体积流量的计算
模具冷却时所需冷却介质的体积流量可按下式计算；
=
式中
——冷却介质的体积流量（
/min）；
——冷却介质的密度（kg/
）；
——冷却介质的比热容（J/kg·℃）；
——冷却介质出口温度（℃）；
——冷却介质进口温度（℃）；
——单位时间内注入模具中的塑料熔体的质量（kg/min）；
——单位时间内塑件在凝固时所放出的热量（J/h）。
其计算公式如下：
=
=1.926
=411kJ/kg
式中G——塑件与浇注系统的重量（kg）；
——塑料的比热容（J/kg·℃）；
——熔体注入模具的温度（℃）；
——塑件脱模温度（℃）；
u-----结晶型塑料的熔化质量焓（kJ/kg）；
——结晶型塑料的熔化比潜热（J/kg）。
取ABS的密度为1.05g/
;比热容为1.047J/kg·℃
取单位热流量为27ⅹ
J/kg;
水的比热容为4.187ⅹ1000J/kg·℃，密度为1.0g/
;
取
=170°C,
=50°C；
则
=
=1047ⅹ（170-50）+180=120820J/kg=120.8kJ/kg
设每小时注射45次，则
W=45ⅹ39.48ⅹ1.05ⅹ10-3kg=1.9kg
取冷却水出口温度
=45oC
冷却水进口温度
=20oC
则
=
=
=0.03ⅹ10-3m3/min
取冷却水管的直径为d=8mm
2．冷却水在管道中的流速
V=
=4*0.03*10-3/（3.14*8.42*60*106）m/s=0.090m/s
3．求管道孔壁与冷却介质间传热系数k
查表9-2得f=7.4
所以
K=4187*7.4*（0.996*103*0.100）0.8/（8.4*10-3）0.2=0.320x
4．求冷却管道传热面积A
A=
=
=2.14
5．求模具应开设的冷却管道孔数n
n=
=2.14/（3.14*8.4*10-3*250*10-3）≈4
六、模具总安装图：
图6.1CAD装配图
1螺杆2螺杆3推杆4拉料杆5型芯6塑件7镶块8螺杆9螺杆10浇口套11定模板12定模13导套14动模15导柱16动模板17复位杆18垫块19推块－上20推块－下21底板
七、设计小结
每一次做课程设计都是一个新的开始，也是对课本知识的一次综合运用。
由于亚运期间当志愿者占用了不少时间，但经过后期的每天由早到晚的努力，模具课程设计终于圆满完成。
本次设计不仅加深了自己对专业所学知识的理解和认识，而且也拓宽了自己的知识面。
此外，在绘图过程中，使用了AUTOCAD、UG等二维和三维绘图软件，这些都不同程度地使我们学到了更多的知识，进一步提高绘图
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