（2）锁模力校核
①塑件在分型面上的投影面积
A塑=50×50+π×302—2π×52=5170mm3
②浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即浇道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇数值，可以按照多型腔模具的统计分析来确定。
A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.2~0.5倍。
由于本设计的流道简单，分流道相对简单，因此流道凝料投影面积可以适当取小些。
这里取A浇=0.2A塑。
③塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积，则
A总=n（A浇+A塑）=4×1.2A塑=24816mm2
④模具型腔内的胀型力F胀，则
F胀=A总×p模=24816×25=620.34kN
式中，p模是型腔的凭平均计算压力值。
p模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%~40%，大致范围为25MPa~40MPa。
对于黏度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。
PP属中等黏度的塑料且塑件有精度要求，故p模取25MPa。
由表2.1可知该注射机的公称锁模力1500kN锁模力安全系数为k2=1.1~1.2，这里取k2=1.2，则取
k2F胀=1.2F胀=1.2×620.34N
所以注射机锁模力满足要求。
对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。
第3章浇注系统的设计
3.1主流道的设计
主流道通常位于建模中心塑料熔体的入口处，它将注射剂喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。
主流道的形状为椭圆形。
以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。
主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。
另外，由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。
1）主流道的设计
（1）主流道的长度。
一般有模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于60mm，本次设计中初取50mm进行计算。
（2）主流道小端直径。
d=注射机喷嘴尺寸+（0.5~1）mm=5.5mm。
（3）主流道大端直径。
D=d+L主tanα=9mm，式中α≈4°。
（4）主流道球面半径。
SR=注射机喷嘴球头半径+（1~2）mm=18+2=20mm。
2）主流道的凝料体积
V主=L主（R主2+r主2+R主r主）π/3=50×（52+2.752+5×2.75）π/3=2326.5mm2
3）主流道当量半径
Rn==3.875mm
4）主流道浇口套的形式
主流道衬套为标准可选购。
主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，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道衬套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常任然将其分开来设计，以便于拆卸更换。
同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。
本设计中浇口套采用碳素工具钢T10A,热处理淬火表面硬度为50HRC~55HRC。
如图3.1所示。
定位圈的结构由总装图来确定。
3.2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熔体温度降低，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，如图3.2所示。
2）分流道的长度
根据四个型腔的结构设计，分流道长度适中，如图3.2所示
图3.1主流道浇口套的结构形式
图3.2分流道布置形式
3）分流道的当量直径
流过一级分流道塑料的质量
m=ρV塑=39.46×0.91×2=71.8g<200g
但该塑件壁厚在3mm~4mm之间，按参考文献[2]图2-3的经验曲线查得Dˊ=5.2，再根据单向分流道长度60mm由参考文献
[2]图2-5查得修正系数fL=1.05，则分流到执行经修正后为
D=DˊfL=5.2×1.05≈5.5mm
4）分流道的截面形状
本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失，流动阻力均不大。
5）分流道界面尺寸
设梯形的上底宽度为B=6mm（为了便于选择道具），底面圆角的半径R=1mm，梯形高度取H=2B/3=4mm，设下底宽度为b，梯形面积应满足如下关系式。
H=D2
代值计算得b=3.813mm，考虑到梯形地步圆弧对面积的减小及脱模斜度等因素，取b=4.5mm。
通过计算梯形斜度α=10.6°，基本符合要求，如图3.3所示。
6）凝料体积
图3.3分流道截面形状
（1）分流道的长度为
L分=（55+7.5+42.5）×2=210
（2）分流道截面积
A分=×4=21mm2
（3）凝料体积
V分=L分A分=210×21=4410mm3=4.41cm3
考虑到圆弧的影响取V分=4.2cm3
7）校核剪切速率
（1）确定注射时间：
参考文献[2]表2-3，可取t=1.6s。
（2）计算单边分流道体积流量
q分===33.67cm3/s
（3）参考文献[2]式（2-22）可得剪切速率
γ分===1.701×103s-1
该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道德最佳剪切速率在5×102s-1~5×103s-1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。
8）分流道的表面粗糙度和脱模斜度
分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.25μm~2.5μm即可。
此处取Ra1.6μm。
另外其脱模斜度一般在5°~10°，通过上述计算脱模斜度为10.6°，脱模斜度足够。
3.3浇口的设计
该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模四腔注射，为便于调增冲模时间的剪切速率和封闭时间美因茨采用侧浇口。
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，从型腔边缘进料。
1）侧浇口尺寸的确定
（1）计算侧浇口的深度。
根据参考文献[2]表2-6，可得侧浇口的深度h计算公式为
h=nt=0.7×3=2.1mm
式中：
t为塑件壁厚，这里t=3mm；n为塑料成型系数，对于PP,其成型系数取n=0.7。
为了便于今后试模时间发现问题进行修模处理，并根据参考文献[1]表4-9中推荐的PP侧浇口的厚度为1.5mm~3mm，故此处浇口深度h取0.7mm。
（2）计算侧浇口的宽度。
根据参考文献[2]表2-6，可得侧浇口的宽度B的计算公式为
B===2.7≈3mm
其中内表面积A=50×50+3.14×302+（50+50+2×3.14×30）=13978mm2
式中：
n为塑料成型系数，对于PP取0.7；A为凹模的内表面积（约等于塑件的外表面积）。
（3）计算侧浇口的长度。
根据参考文献[2]表2-6，可取侧浇口的长度L浇=0.75mm。
2）侧浇口剪切速率的校核
（1）确定注射时间：
查参考文献[2]表2-3，可取t=2.5s；
（2）计算浇口的体积流量
q浇===15.78cm2/s
（3）计算交口的剪切速率：
对于矩形浇口可得γ=≤4×104s-1；
γ分==≈3.44×103s-1＜4×104s-1
式中：
Rn为矩形交口的当量半径，即Rn===0.07cm
该矩形侧浇口的剪切速率比较大，首先把浇口面积适当做小一点，通过试模根据塑件成型情况来调整。
3.4校核主流道的剪切速率
上面分别求出了塑件的体积，主流道的体积，分流道的体积（浇口的体积大小可以忽略不计）以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。
1）计算主流道德体积流量
q分===65.44cm3/s
2）计算主流道德剪切速率
γ分===2.246×103s-1
主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5×102s-1~5×103s-1之间，所以，主流道的剪切速率合格。
3.5冷料穴的设计及计算
冷料穴位于主流道正对面的模板上，其作用是储存熔体前锋的冷料，防止冷料模具型腔而影响制品的表面质量。
本设计既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。
由于该塑件表面要求没有印痕，初定采用脱模板推出塑件，故采用与Z字形拉料杆匹配的冷料穴。
开模时，利用凝料对Z字头的拉力使凝料从主流道衬套中脱出。
第4章成型零件的结构设计及计算
4.1成型零件的结构设计
（1）凹模的结构设计凹模是成型制品的外表面的成型零件。
按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。
根据对苏建德结构分析，本设计采用整体嵌入式凹模。
图4.2凸模结构
（2）凸模的结构设计（型芯）凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。
该塑件采用整体式型芯，如图4.2所示，因塑件的包紧力，所以设在动模部分。
4.2成型零件钢材的选用
根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性，同时考虑他的机械加工性能和抛光性能。
又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用P20。
对于成型零件内表面的型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用P20钢。
进行渗氮处理。
4.3成型零件工作尺寸的计算
采用参考文献[1]式（2-26）~式（2-30）相应公式中的平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件图中给定的公差计算。
（1）凹模径向尺寸的计算
塑件外部径向尺寸的转换：
相应的塑件制造公差Δ1=0.64mm
相应的塑件制造公差Δ2=0.50mm
式中：
Scp为塑件的平均收缩率，查参考文献[2]表6-1可得PP的收缩率为1%~3%，所以其平均收缩率，χ1、χ2为系数，查参考文献[2]表2-10可知χ1=0.7，χ2=0.65；Δ1、Δ2分别是塑件上相应尺寸的公差（下同）；是塑件上相应尺寸制造公差，对于中小型塑件取
（下同）。
（2）凹模深度尺寸的计算
塑件高度方向尺寸的换算：
塑件高度的最大尺寸Hs1=30±0.42=30.42
。
式中：
χ1为系数，由参考文献[2]表2-10可知χ1=0.65
（3）型芯径向尺寸计算
塑件内部径向尺寸的转换：
相应的塑件制造公差Δs1=0.64mm
相应的塑件制造公差Δs2=0.50mm
式中χ1、χ为系数，查参考文献[2]表2-10取χ1=0.7、χ=0.6
（4）型芯高度尺寸计算
塑件内腔高度尺寸转换：
相应的塑件制造公差Δ1=0.58mm
式中χ14为系数，查参考文献[2]表2-10取χ1=0.55
（5）型芯径向尺寸φ10的计算
相应的塑件制造公差Δ3=0.28mm
（6）成型孔的高度
2×φ10的成型芯是与凹模碰穿，所以高度应取正公差，以利于修模。
（7）成型孔间距计算
塑料凹模嵌件及型芯的成型尺寸的标注见零件图所示。
4.4成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算
（1）凹模侧壁厚度的计算
主要考虑其强度，因此在此只做强度计算，凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，其厚度根据本节参考文献[1]表4-19中强度公式计算。
式中：
p为型腔压力（MPa）在第2章已求得为25MPa；h=W，W为影响变形的最大尺寸，而h=20mm；σp为模具强度计算许用应力，取预硬化刚300MPa。
凹模嵌件初定单边厚选15mm。
壁厚满足要求。
根据型腔的布置，初步计算模板平面尺寸选用300mm×300mm,它比型腔的尺寸大得多，所以完全满足强度和刚度要求。
（2）动模垫板厚度的计算
根据本节参考文献[1]表4-19中强度公式计算
式中：
为模具强度计算许用应力，取预硬化刚300MPa。
p为型腔压力（MPa）在第2章已知为25MPa；b为型腔宽度。
动模垫板可按照标准厚度取45mm，显然符合要求。
第5章脱模推出机构的计算
本塑件结构简单，可采用推件板推出、推杆推出、或推件板加推杆的综合推出方式。
根据脱模力计算来决定。
5.1脱模力的计算
（1）主型脱模力型芯是矩形与两半圆组成，可视为矩形来算。
因为
，
所以此处视为薄壁圆筒塑件，根据本节参考文献[1]式4-26脱模力为
其中，
（2）2-φ10小型芯脱模力
因为
，
所以是厚壁圆筒的受力状态，根据本节参考文献[1]式4-26脱模力为
=1023.8N
其中，
式中E塑料的拉伸弹性模量（MPa）取1.1×103MPa；
S塑料成型的平均收缩率（%）为2%；
t塑件的壁厚（mm）为3mm；
L被包型芯长度（mm）为17mm；
μ塑料的泊松比为0.33；
脱模斜度（°）为1°；
f塑料与钢材之间的摩擦因数取0.4；
r型芯的平均半径（mm）为3mm；
A塑件在与开模方向垂直的平面的投影面积（mm2）；
由λ和
决定的无因次数
；
由f和
决定的无因次数
；
（3）总脱模力
F=F1+F2=5080+1023.8=6103.8N
5.2推出方式的确定
1）采用推出杆推出
（1）推出面积设8mm的圆杆设置2根，那么推出面积为
（2）推杆推出应力根据表2-12取许用应力[σ]=12MPa
通过上述计算，应力偏大，推出时有顶白或顶破的可能（在生产实践中，这类简单非透明塑件，一般还是采用推杆推出），为安全起见，在此不采用推杆推出。
2）采用推件板推出
（1）推件板推出时的面积
（2）推件板推出应力
通过计算，应力满足要求，但考虑到变形，采用推板推出的同时采用一根推杆进行脱模，以保证塑件质量。
推件板推出时为了减少推件板与型芯的摩擦，设计时在推件板与型芯之间留出0.2mm的间隙并采用锥面配合。
本设计采用侧浇口，充模时容易形成封闭气囊，型芯上设置1根直径8mm的推杆，同时利于供排气，另外推出更加平稳。
第6章模架的确定
根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸为220mm×160mm，型腔所占平面尺寸为190mm×130mm，利用经验公式（7-1）进行计算，即W3=W+10=190+10=200mm，查参考文献[2]表7-4得W=350mm，因此需采用350mm×350mm的模架。
但又考虑是采用推件板和推杆综合方式，且推杆布置在靠近凸模的中心，这样推杆边缘与推杆固定板边缘距离较大，因此为降低模具成本可适当减少模具架尺寸，同时又考虑到导柱、导套、水路的布置等因素，根据参考文献[2]表7-1可确定选用带推件板的直浇口B型模架，查参考文献[2]表7-4得W×L=300mm×300mm及各板的厚度尺寸。
6.1各模板尺寸的确定
（1）A板尺寸A板是定模板型腔板，塑件高度为20mm，考虑到模板上还要开设冷却水道，还需留出足够的距离，故A板厚度取50mm。
（2）B板尺寸B板是型芯固定板，按模架标准板厚度取40mm。
（3）C板尺寸
垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（5~10）mm=（20+25+20+5~10）mm=70mm~75mm,初步选定C为80mm
经上述尺寸计算，模架尺寸已经确定，标记：
C3030-50×40×80GB/T12555--2006。
其他尺寸按标准标注，
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