空心球柄注射模设计

摘 要塑 料 模 具 是 指 利 用 其 本 身 特 定 密 闭 腔 体 去 成 型 具 有 一 定 形 状 和 尺 寸 的 立 体 形 状 塑料 制 品 的 工 具 。 随 着 塑 料 工 业 的 发 展 和 进 步 ， 人 们 对 注 射 制 件 的 要 求 越 来 越 高 。 如 何缩 短 成 型 周 期 、 降 低 生 产 成 本 、 提 高 制 件 精 度 、 使 用 范 围 和 标 准 化 程 度 ， 一 直 是 塑 料行 业 孜 孜 以 求 的 目 标 。 近 20 年 来 注 射 成 型 工 艺 及 模 具 新 技 术 发 展 很 快 ， 新 工 艺 和 新结 构 层 出 不 穷 。本 设 计 首 先 参 照 已 有 的 空 心 球 柄 ， 加 入 自 己 的 独 特 元 素 ， 结 合 人 机 工 程 、 制 造 工艺 学 和 实 用 性 ， 设 计 出 本 模 具 的 塑 件 空 心 球 柄 ， 更 具 典 型 性 ， 有 侧 孔 ， 镶 字 等 特征 。 本 文 对 该 模 具 设 计 过 程 进 行 了 详 细 的 阐 述 ， 包 括 分 型 面 设 计 ， 成 型 零 部 件 设 计 ，热 流 道 系 统 设 计 ， 标 准 模 架 的 选 取 ， 推 出 机 构 的 设 计 ， 侧 抽 芯 机 构 的 设 计 ， 冷 却 系 统和 排 气 系 统 的 设 计 ， 以 及 注 塑 机 的 选 择 与 校 核 。与 本 文 配 套 的 还 有 模 具 的 二 维 总 装 配 图 ， 一 些 重 要 零 部 件 的 二 维 工 程 图 ， 以 及 由Inventor 绘 制 的 全 部 模 具 零 部 件 的 三 维 模 型 及 模 具 三 维 装 配 图 ， 以 便 动 态 模 拟 模 具的 实 际 装 配 过 程 和 实 际 的 工 作 的 过 程 ， 进 行 装 配 过 程 仿 真 和 工 作 过 程 仿 真 ， 为 模 具 的改 进 提 供 有 力 依 据 。关 键 词 ： 塑 料 模 型 腔 精 度 分 型 面 温 度AbstarctPlastic mold is the three-dimensional shape of plastic tools which has a certain shape and size by using its own specific confined to molding cavity. With the development and progress of the plastics industry, the demand of the injection workpiece is gradually increasing. It has been pursed by the plastics industry that how to make the molding cycles short, reduce production costs and increase accuracy, range and level of standardization. New technologies and structures have been emerging with the quick development of the injection molding and the new mode technologies in the past 20 years.The design of plastic parts of the mold called hollow handle is more typical and with the features of side holes, words inserted and so on, with the first light of the existing hollow handle, and then adding own unique elements, combining with the man-machine engineering, manufacturing technology and practical. This design process in this paper is detailed, including the design of parting surface , molding parts , hot runner system ,the selection of standard mold , the design of launching institutions, core mechanism , cooling systems and scheduling Gas system and the choosing and checking of the injection molding machine. This article is also supported by the two-dimensional of assembly drawing mold and some important parts of the engineering drawing and the three-dimensional model of assembly diagram and mold parts drawn by the Inventor of all mold, in order to make the process in dynamic simulation of the actual assembly and the actual work convenient and true and provide a strong basis for improving the mold.Key words: plastic model sub-cavity precision surface temperature 目 录摘 要 .IAbstract.II绪 论 .11 空 心 球 柄 制 件 分 析 .41.1 空 心 球 柄 外 表 造 型 .41.2 塑 件 材 料 的 选 择 .51.3 塑 件 结 构 的 工 艺 性 .62 注 射 机 选 用 与 校 核 .72.1 注 射 机 初 步 选 择 .72.1.1 注 射 机 的 典 型 结 构 与 分 类 .72.1.2 注 射 成 型 工 艺 .72.1.3 注 射 机 与 模 具 的 关 系 .82.2 注 射 机 的 选 取 与 校 核 .83 模 具 设 计 .103.1 成 型 零 部 件 设 计 .103.1.1 分 型 面 设 计 .103.1.2 型 腔 总 体 布 局 .113.1.3 成 型 零 部 件 结 构 设 计 .113.1.4 成 型 零 部 件 相 关 计 算 .123.2 浇 注 系 统 设 计 .163.3 结 构 零 部 件 设 计 .163.3.1 标 准 模 架 的 选 取 .163.3.2 结 构 零 部 件 的 材 质 和 配 合 设 计 .163.4 推 出 机 构 设 计 .173.5 冷 却 和 排 气 系 统 设 计 .173.5.1 冷 却 系 统 设 计 .183.5.2 排 气 系 统 设 计 .194 模 具 装 配 图 .20结 论 .22致 谢 .23参 考 文 献 .24绪 论模 具 是 利 用 其 本 身 的 特 定 形 状 去 成 型 具 有 一 定 形 状 和 尺 寸 的 制 品 的 工 具 。 因 为 它基 本 上 是 机 器 自 动 生 产 ， 所 以 大 幅 度 地 提 高 了 生 产 效 率 ； 又 由 于 有 固 定 的 型 腔 或 凸 凹模 ， 生 产 的 塑 件 的 统 一 性 好 ， 精 度 高 。模 具 是 一 门 非 常 重 要 的 科 学 ， 它 涉 及 机 械 设 计 制 造 、 塑 性 加 工 、 铸 造 、 金 属 材 料及 其 热 处 理 、 高 分 子 材 料 、 金 属 物 理 、 凝 固 理 论 、 粉 末 冶 金 、 塑 料 、 橡 胶 、 玻 璃 等 诸多 学 科 、 领 域 和 行 业 。注 塑 成 型 是 现 代 塑 料 工 业 中 的 一 种 重 要 的 加 工 方 法 ， 世 界 上 注 塑 模 的 产 量 约 占 塑料 成 型 模 具 总 产 量 的 50 %以 上 。 注 塑 成 型 能 一 次 成 型 形 状 复 杂 、 尺 寸 精 确 的 制 品 ， 适合 高 效 率 、 大 批 量 的 生 产 方 式 ， 已 发 展 成 为 热 塑 性 塑 料 和 部 分 热 固 性 塑 料 最 主 要 的 成型 加 工 方 法 ， 因 为 现 在 许 多 材 料 都 可 以 用 塑 料 代 替 ， 而 且 塑 料 的 成 本 很 低 ， 制 造 容 易 ，可 以 加 工 成 很 多 复 杂 的 形 状 ， 所 以 应 用 非 常 广 泛 。塑 料 模 具 是 指 利 用 其 本 身 特 定 密 闭 腔 体 去 成 型 具 有 一 定 形 状 和 尺 寸 的 立 体 形 状 塑料 制 品 的 工 具 。 随 着 塑 料 工 业 的 发 展 和 进 步 ， 人 们 对 注 射 制 件 的 要 求 越 来 越 高 。 如 何缩 短 成 型 周 期 、 降 低 生 产 成 本 、 提 高 制 件 精 度 、 使 用 范 围 和 标 准 化 程 度 ， 一 直 是 塑 料行 业 孜 孜 以 求 的 目 标 。 近 20 年 来 注 射 成 型 工 艺 及 模 具 新 技 术 发 展 很 快 ， 新 工 艺 和 新结 构 层 出 不 穷 。国 外 模 具 工 业 起 步 早 ， 各 种 先 进 模 具 制 造 理 念 和 技 术 都 是 在 国 外 萌 芽 ， 形 成 ， 成熟 和 运 用 。 目 前 先 进 模 具 技 术 主 要 包 括 热 固 性 塑 料 注 射 模 、 无 流 道 成 型 、 新 型 冷 却 系统 、 气 体 辅 助 成 型 、 注 射 模 计 算 机 辅 助 设 计 (CAD)、 辅 助 工 程 （ CAE） 与 辅 助 制 造（ CAM)、 精 密 注 射 成 型 、 低 发 泡 注 射 成 型 、 共 注 射 成 型 、 排 气 注 射 成 型 和 反 应 注 射成 型 。自 20 世 纪 70 年 代 以 来 ， 注 射 模 CAD/CAE/CAM 技 术 已 成 为 当 今 世 界 热 门 的 研究 课 题 。 其 主 要 标 志 为 分 散 、 零 星 的 研 究 迅 速 发 展 为 集 中 、 系 统 的 研 制 和 开 发 ， 一 些研 究 成 果 很 快 地 转 化 为 促 进 模 具 行 业 进 步 的 生 产 力 。 1978 年 澳 大 利 亚 的 Moldflow 公 司率 先 推 出 商 业 化 的 三 维 流 动 模 拟 软 件 ， 在 生 产 中 发 挥 了 作 用 。 在 以 后 的 短 短 十 余 年 间 ，国 际 软 件 市 场 便 涌 现 出 许 多 注 射 模 CAD/CAE/CAM 商 业 软 件 ， 它 包 括 了 流 动 、 保 压 、冷 却 、 翘 曲 分 析 等 程 序 4。 该 公 司 的 软 件 基 于 美 国 Cornell 大 学 的 科 研 成 果 ， 因 此 具 有较 高 的 水 平 和 可 信 赖 性 。 德 国 Aachen 大 学 IKV 研 究 所 的 CADMOULD 软 件 ， 包 括 模具 结 构 设 计 、 模 具 强 度 与 刚 度 分 析 、 流 动 模 拟 及 冷 却 分 析 等 程 序 。 国 外 的 一 些 计 算 机公 司 将 注 射 模 的 CAE 软 件 与 CAD/CAM 系 统 结 合 起 来 ， 陆 续 在 国 际 市 场 上 推 出 了 注射 模 CAD/CAE/CAM 软 件 包 （ 或 者 称 为 注 射 模 CAD/CAE/CAM 工 具 包 ） ， 受 到 了用 户 的 欢 迎 。 比 较 著 名 的 有 美 国 CV 公 司 的 CAD/CAM 软 件 CADD5、 美 国 麦 道 飞 机 公司 的 CAI)/CAM 软 件 UG11、 美 国 SDRC 公 司 的 CAD/CAM 软 件 I-DEAS、 法 国CISIGRAPH 公 司 的 CAD/CAM 软 件 STRIM100、 美 国 DELTA-CAM 公 司 的CAD/CAM 软 件 DUCTS 等 。 这 些 CAD/CAM 与 注 射 模 CAE 软 件 一 道 构 成 了 注 射 模 的软 件 包 。 以 上 的 系 统 均 能 在 32 位 工 程 工 作 站 上 运 行 。 从 国 外 的 情 况 看 ， 由 于 模 具 厂的 规 模 一 般 都 较 小 ， 微 机 的 使 用 率 高 于 工 作 站 的 使 用 率 。目 前 ， 注 射 模 具 CAD/CAE/CAM 的 工 作 内 容 主 要 如 下 。(1) 塑 料 制 件 的 几 何 造 型 ， 采 用 几 何 造 型 系 统 ， 如 线 框 架 造 型 、 表 面 造 型 和 实 体造 型 ， 在 计 算 机 中 生 成 塑 料 制 件 的 几 何 模 型 ， 这 是 CAD/CAE/CAM 工 作 的 第 一 步 。 由于 塑 料 制 件 大 多 是 薄 壁 件 且 又 具 有 复 杂 的 表 面 ， 因 此 常 用 表 面 造 型 方 法 来 产 生 制 件 的几 何 模 型 。(2) 型 腔 表 面 形 状 的 生 成 ， 由 于 塑 料 制 件 的 成 型 收 缩 ， 模 具 的 磨 损 及 加 工 精 度 的影 响 ， 注 射 制 件 的 内 、 外 表 面 并 不 就 是 模 具 的 型 芯 、 型 腔 表 面 ， 需 要 经 过 比 较 复 杂 的转 换 才 能 获 得 型 腔 和 型 芯 表 面 。 目 前 大 多 数 注 射 模 设 计 软 件 并 未 能 解 决 这 种 转 换 ， 因此 ， 制 件 的 形 状 和 型 腔 的 形 状 要 分 别 地 输 人 ， 比 较 繁 琐 。 如 何 由 制 件 形 状 方 便 、 准 确地 生 成 型 腔 和 型 芯 表 面 形 状 仍 是 当 前 的 研 究 课 题 。(3) 模 具 方 案 布 置 ， 采 用 计 算 机 软 件 来 引 导 模 具 设 计 者 布 置 型 腔 的 数 目 和 位 置 ，构 思 浇 注 系 统 、 冷 却 系 统 及 推 出 机 构 ， 为 选 择 标 准 模 架 和 设 计 动 模 、 定 模 部 装 图 做 准备 。(4) 标 准 模 架 的 选 择 ， 一 般 而 言 ， 用 作 标 准 模 架 选 择 的 设 计 软 件 应 具 有 两 个 功 能 ，一 是 能 引 导 模 具 设 计 者 输 人 本 厂 的 标 准 模 架 ， 以 建 立 自 己 的 标 准 模 架 库 ； 二 是 能 方 便地 从 已 建 好 的 专 用 标 准 模 架 库 中 选 出 在 本 次 设 计 中 所 需 的 模 架 类 型 及 全 部 模 具 标 准 件的 图 形 及 数 据 。(5) 部 装 图 及 总 装 图 的 生 成 ， 根 据 所 选 的 标 准 模 架 及 已 完 成 的 型 腔 布 置 ， 设 计 软件 以 交 互 方 式 引 导 模 具 设 计 者 生 成 模 具 部 装 图 和 总 装 图 。 模 具 设 计 者 在 完 成 总 装 图 时能 利 用 光 标 在 屏 幕 上 拖 动 模 具 零 件 ， 以 塔 积 木 的 方 式 装 配 模 具 总 图 ， 十 分 方 便 灵 活 。(6) 数 控 加 工 ， 如 各 种 自 动 编 程 系 统 CAD/CAE/CAM 软 件 ， 包 括 注 射 模 中 经 常需 要 用 的 数 控 线 切 割 指 令 生 成 ， 曲 面 的 三 轴 、 五 轴 数 控 铣 削 刀 具 轨 迹 生 成 及 相 应 的 后置 处 理 程 序 等 。(7) 数 控 加 工 仿 真 ， 为 了 检 验 数 控 加 工 软 件 的 准 确 性 ， 在 计 算 机 屏 幕 上 模 拟 刀 具在 三 维 曲 面 上 的 实 时 加 工 并 显 示 有 关 曲 面 的 形 状 数 据 。现 在 ， 模 具 生 产 技 术 水 平 的 高 低 ， 已 成 为 衡 量 一 个 国 家 产 品 制 造 水 平 高 低 的 重 要标 志 之 一 ， 因 为 模 具 在 很 大 程 度 上 决 定 着 产 品 的 质 量 、 效 益 和 新 产 品 的 开 发 能 力 。 塑料 模 具 的 发 展 是 随 着 塑 料 工 业 的 发 展 而 发 展 的 。 近 年 来 ， 人 们 对 各 种 设 备 和 用 品 轻 量化 及 美 观 和 手 感 的 要 求 越 来 越 高 ， 这 就 为 塑 料 制 品 提 供 了 更 为 广 阔 的 市 场 。 塑 料 制 品要 发 展 ， 必 然 要 求 塑 料 模 具 随 之 发 展 。 尽 管 我 国 IT 模 具 工 业 建 设 实 现 了 跨 越 式 发 展 ，已 具 有 相 当 大 、 相 当 高 的 能 力 和 水 平 ， 但 与 模 具 工 业 发 达 国 家 相 比 ， 差 距 仍 然 很 大 ，模 具 技 术 人 员 的 生 产 经 验 和 生 产 知 识 、 技 术 ， 以 及 模 具 生 产 过 程 中 的 核 心 技 术CAD/CAE/CAM 的 水 平 和 内 含 还 不 及 模 具 发 达 国 家 。 需 致 力 于 提 高 模 具 精 度 、 质 量 、使 用 性 能 和 标 准 化 程 度 、 缩 短 模 具 生 产 周 期 、 降 低 生 产 费 用 、 提 高 生 产 率 的 研 究 。 加快 引 进 消 化 吸 收 国 外 模 具 新 技 术 的 能 力 ， 同 时 加 强 自 身 创 新 的 能 力 。作 为 新 时 期 的 大 学 生 ， 我 们 有 义 务 承 担 起 强 国 的 重 任 ， 这 需 要 有 更 多 从 事 模 具 行业 的 人 才 来 实 现 。 本 课 题 主 要 运 用 了 注 射 模 CAD/CAE/CAM 技 术 和 热 流 道 技 术 。从目前的制造技术来看，手机塑料外壳的成型方法主要是注射成型，最近流行的金属壳体需要精密冲压加工。手机注射模成为当今注射模制造行业最为复杂的模具之一，是手机结构件制造的难点，引起了相关尖端工程技术人员的高度重视。众多工厂的手机模具设计制造证明，面盖模具、镜片模具又是手机塑件制造中的关键模具。通 过 本 课 题 的 研 究 ， 能 加 深 我 对 模 具 的 认 识 、 理 解 、 掌 握 模 具 的 一 般 设 计 过 程 ，加 强 对 模 具 零 件 设 计 原 则 的 理 解 和 一 些 常 识 性 细 节 的 把 握 ， 学 习 如 何 更 好 地 利 用 网 络和 图 书 馆 获 取 所 需 知 识 ， 熟 悉 专 业 论 文 的 书 写 格 式 ， 同 时 学 习 模 具 的 三 维 造 型 与 仿 真 ，熟 悉 巩 固 二 维 工 程 图 的 绘 制 ， 系 统 全 面 地 复 习 所 学 过 的 机 械 相 关 知 识 ， 全 面 地 提 高 自己 。1 空 心 球 柄 制 件 分 析1.1 空 心 球 柄 外 表 造 型为保证论文的原创性，空心球柄塑件为本人根据导师要求自行设计。设计主要包括尺寸、形状、功能等方面，同时添加了自身元素。通过学习相关知识，最后确定空心球柄的造型如下。(1) 空 心 球 柄 的 3D 模 型图 1-1 空 心 球 柄 正 面图 1-2 空 心 球 柄 侧 面1.2 塑 件 材 料 的 选 择塑 料 的 品 种 很 多 ， 从 不 同 的 角 度 按 照 不 同 的 原 则 ， 其 分 类 也 各 不 相 同 ， 常 用 塑 料分 类 方 法 有 以 下 两 种 。(1) 按 照 合 成 树 脂 的 分 子 结 构 和 受 热 时 的 行 为 分 类 ， 可 以 把 塑 料 分 为 热 塑 性 塑料 和 热 固 性 塑 料 ， 热 塑 性 塑 料 可 以 反 复 使 用 ， 在 成 型 加 工 过 程 过 程 中 ， 一 般 只 有 物 理变 化 ， 变 化 过 程 是 可 逆 的 ， 而 热 固 性 塑 料 则 不 可 逆 。(2) 塑 料 按 照 其 应 用 范 围 可 以 分 为 通 用 塑 料 ， 特 种 塑 料 和 工 程 塑 料 3 大 类 。 通 用塑 料 用 途 很 广 ， 其 中 PE， PC 都 属 这 类 塑 料 ， 工 程 塑 料 有 突 出 的 力 学 性 能 和 耐 热 性 ， 如ABS， 特 种 塑 料 指 特 殊 功 能 的 塑 料 ， 一 般 都 是 经 过 特 殊 处 理 得 到 的 。对 于 空 心 球 柄 ， 由 于 其 结 构 比 较 复 杂 ， 要 求 有 一 定 的 耐 磨 性 ， 抗 腐 蚀 性 ， 特 别 是耐 热 和 绝 缘 要 好 ， 所 以 我 选 择 高 密 度 聚 乙 烯 （ PE） ， 这 种 塑 料 是 世 界 塑 料 工 业 中 产 量最 大 的 品 种 ， 密 度 为 0.91 0.96g/cm ,有 一 定 的 机 械 强 度 ， 其 分 子 支 链 较 少 ， 相 对 分3 子 质 量 较 大 ， 结 晶 度 和 密 度 均 较 高 ， 所 以 比 较 坚 硬 ， 耐 磨 ， 耐 腐 蚀 ， 耐 热 及 绝 缘 性 好 ，常 用 于 做 管 材 ， 绳 索 ， 板 料 等 。 PE 成 型 时 流 动 性 好 ， 质 软 易 脱 模 ， 塑 件 有 浅 的 侧 凹 时可 强 行 脱 模 ， 但 是 受 压 敏 感 ， 加 热 时 间 长 了 易 分 解 ， 所 以 要 严 格 控 制 模 具 温 度 。1.3 塑 件 结 构 的 工 艺 性(1) 精 度 。 空 心 球 柄 所 用 塑 料 为 PE， 制 件 要 求 表 面 光 滑 ， 所 以 表 面 精 度 要 求 较高 ， 其 他 部 分 要 求 能 满 足 强 度 要 求 即 可 。(2) 形 状 。 空 心 球 柄 结 构 较 为 复 杂 ， 而 且 很 高 ， 所 以 在 设 计 模 具 时 ， 型 心 采 用组 合 式 型 心 ， 方 便 脱 磨 与 修 模 ， 顶 出 时 采 用 推 管 推 出 ， 简 化 设 计 工 作 和 生 产 时 间 ， 提高 了 生 产 效 率 ， 降 低 了 模 具 制 造 成 本 。2 注 射 机 选 用 与 较 核模 具 都 必 须 安 装 在 与 其 适 应 的 注 射 机 上 才 能 进 行 生 产 ， 因 此 设 计 模 具 时 ， 必 须 熟悉 所 选 注 射 机 的 技 术 规 范 ， 并 对 相 关 的 参 数 进 行 较 核 ， 判 断 模 具 能 否 在 所 选 注 射 机 上使 用 。注射机通常由注射装置，锁模装置，液压传动装置和电器控制装置组成，注射机的技术参数是注射机设计，制造，选择与使用的基本依据，也是模具设计，制造的基础，描述注射机性能的基本参数有：公称注射量，注射压力，注射速度，锁模力，锁模装置基本尺寸等。2.1 注射机的初步选择2.1.1 注射机的典型结构与分类(1) 机械系统合模系统。合模系统的作用是固定模具，使动模板作开闭模运动，能锁紧模具。当模具闭合后，在合模油缸压力作用下，产生额定合模力，锁紧模具，防止模具注入高压熔体时模具的型腔张开。注射系统。注射系统的作用的加入塑料，使之塑化和熔融，并在高压和高速下将熔体注入模腔。注射系统主要由塑化装置，螺杆驱动装置，计量装置，注射动作装置，注射座整体移动装置，行程限位装置及加料装置组成。(2) 加热冷却系统。(3) 液压系统。由过滤器、泵、各种阀类、和各种压力、温度指示仪表和开关元件等组成。(4) 润滑系统。(5) 电控系统。主要由各种继电器元件、各种电子元件、各种检测元件及自动化仪表组成。(6) 安全保护与监测系统。注射机主要分为 3 类，分别为卧式注射机，立式注射机，角式注射机，本模具用的注射机为卧式注射机，其卧式注射机也是最广泛应用的一种。2.1.2 注射成型工艺(1) 模具精度，主要取决于模具型腔尺寸精度高，型腔定位准确或分型面精度是否满足要求。一般精密注塑模具的尺寸公差，应控制在制品尺寸公差的 1/3 以下。(2) 可加工性与刚性，在模具结构设计中，型腔数不宜过多，而底板、支承板、型腔壁都要厚一些，以避免零件在高温、高压作用下发生剧烈弹性形变。(3) 制品脱模性，模具要尽量采取少的型腔数、少而短的流道以及比普通模具有更高的光洁度，这样有利于脱模。(4) 精密模具的材料，选择机械强度高的合金钢。制作型腔、浇道的材料要经过严格的热处理，选用硬度高(成型零件要达到 HRC52 左右) 、耐磨性好、抗腐蚀性强的材料。2.1.3 注射机与模具的关系模具都必须安装在与其相适应的注射机上才能进行生产，因此在设计模具时，必须熟悉所选注射机的技术规范，并对相关参数进行较核，判断模具能否在所选注射机上使用。2.2 注射机的选取与较核(1) 注射量本塑件单件重ms=16.3700.95g=15.5g本塑件单件体积Vs=16.370cm3浇注系统重量的计算可根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积Vj3.143 1064mm311.982cm 32 粗略计算浇注系统重量mj Vj =11.9820.95g11.38g总体积 V 总 =11.982+616.370=110.2cm3总重量 M 总 =11.38+156101gPE 的密度为 0.95g/cm3最大注射量为:V 机 V 总 /0.80137.75 cm 3(2) 锁模力p 锁 pF式中 p塑料成型时型腔压力，ABS 的型腔压力 p=30MPa；F浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（mm 2） 。浇注系统及各型腔在分型面上的投影面积F=15（3.1420 6+122055）=21.2 kN2 所以锁摸力必须大于 21.2 kNPE 成型时的注射压力为 50100MPa。初步选定压力机为 SZ-100/60(3) SZ-100/60 有关技术参数为：最大开模行程 S：300mm模具最大厚度：300mm模具最小厚度：170mm喷嘴圆弧半径：10mm拉杆空间：320320mm(4) 注射机较核如下：注射机最大开模行程：S2h1+h2+（510）=262+100+10=234mm所以满足要求模具厚度：HminHmHmax170mm261mm300mm故满足要求。由于以上条件均符合，所以最终确定压力机为 SZ-100/60 型。3 模具设计3.1 成型零部件设计模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括凹模、凸模 、型芯 、型环和镶件等。成型零部件直接与塑料接触 ，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具设计的重要部分。3.1.1 分型面的设计为了塑件的脱模和安放嵌件的需要，模具型腔由两部分或更多部分组成，这些可分离部分的接触表面即称为分型面。一副塑料模具根据需要可能有一个或两个以上分型面。分型面可能是垂直于合模方向或倾斜于合模方向，也可能是平行于合模方向。所谓合模方向通常是指上模与下模、动模与定模闭合的方向。分型面的形状有平面分型面、斜面分型面、阶梯面分型面、曲面分型面、瓣合分型面和双分型面，如图 3-1 所示。分型面应尽量选择平面的，但是为了适应塑件成型的需要与便于塑件脱模，也可以采用后三种分型面。后三种分型面虽然加工较麻烦，但型腔加工却比较容易。分型面的选择原则：有利于脱模；有利于保证塑件质量；有利于简化模具结构；有利于模具成型零件的加工；应选在塑件外形最大轮廓处；有利于排气。下面是空心球柄的分型面选择图，分型面选择图示位置主要是为了利于脱模，保证外表面的质量，能简化模具结构。考虑到塑件体积不大，利用分型面以及其他间隙可保证排气的实现。图 3-1 空心球柄分型面选择3.1.2 型腔总体布局多型腔在模具上通常采用圆形排列、H 形排列、直线形排列以及复合排列等，在设计时应注意如下几点：尽可能采用平衡式排列，型腔布置和浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象，尽量使型腔排列得紧凑一些，以便减小模具的外形尺寸,型腔的圆形排列所占的模板尺寸大，虽有利于浇注系统的平衡，但加工较麻烦，除圆形制品和一些高精度制品外，在一般情况下常用直线排列和 H 形排列，从平衡的角度来看应尽量选择 H 形排列。因此采用一模六腔，且塑件形状不规则，不易加工，于是采用 H 形布局。具体形腔布局如图：图 3-2 空心球柄型腔布局3.1.3 成型零部件的设计成型零件是与塑料直接接触、构成型腔的零件，包括凹模、凸模。型腔是指合模时用来填充塑料、成型塑件的空间。凹模是成型塑件外表面的零件。(1) 凹模结构设计凹模的结构随着塑件形状、成型需求、模具加工装配等工艺要求而变化，有以下几种形式。整体式凹模，凹模由整块材料构成。整体式凹模的结构特点是牢固、不易变形、塑件质量好。它的适用范围是形状简单或形状复杂但凹模可用电火花和数控加工的中小型塑件。整体嵌入式凹模，凹模由整块金属材料加工成并镶入模套中。其结构特点是型腔尺寸小，凹模镶件外形多为旋转体，更换方便。它的适用范围是塑件尺寸较小的多型腔模具。局部镶嵌式凹模，将凹模中易磨损的部位或做成镶件嵌入模体中。其结构特点：易磨损镶件部分易加工易更换。大面积镶拼凹模，凹模由许多拼块镶制组合而成。组合目的是满足大型塑件凸凹形状的需求，便于机加、维修、抛光、研磨、热处理以及节约贵重模具钢材，其适用范围是广泛应用于大型塑件上。底部相拼结构，凹模做成通孔形式再镶上底部。其结构特点是强度刚度差，底部易造成飞边（注意结构设计，防止飞边产生） 。它的适用范围是形状复杂或较大的型腔。由于塑件形状不规则，必然导致凸模板和凹模板加工的困难。如果采用完全整体式，其中加工难度最大的就是空心球柄部分，为降低加工成本和难度，这两部分采用局部嵌件。(2) 凸模的结构设计型芯（凸模）又叫阳模，成型塑件的内表面。型芯是成型塑件中较大的主要内型的成型零件。成型杆是成型塑件上较小孔的成型零件。凸模的分类：整体式凸模，整个型芯和模板为一个整体。其适用范围：形状简单的型芯。组合式凸模，型芯采用拼块组合。其适用范围：塑件内型较复杂的情况。它的优缺点是节约贵重金属，减少加工量，但拼接处必须牢靠严密。小型芯（成型杆） ，成型杆的形状有圆形、矩形、锥形等等，成型杆的形式和装配固定方法直接影响着塑件的内型及精度。考虑到一模六腔，塑件比较复杂，而为方便改模，我把模具设计成组合式型心，表面上延长加工时间，但是模具寿命得到了保证。3.1.4 成型零部件的计算(1) 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。影响工作尺寸的因素有以下几个方面：塑件收缩率的影响由于塑件热胀冷缩的原因，成型冷却后的塑件尺寸小于模具型腔的尺寸。凸、凹模工作尺寸的制造公差它直接影响塑件的尺寸公差，通常凸、凹模的制造公差取塑件公差的1/31/6，表面粗糙度 Ra 取值为 0.80.4 m。凸凹模使用过程中的磨损量及其他因素生产过程中的磨损以及修复会使得凸模尺寸减小，凹模尺寸增大。(2) 凹模的工作尺寸计算凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属于包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸增大。所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计尺寸时，包容尺寸尽量取下限，尺寸偏差取上偏差。凹模的径向尺寸计算： s(1)3/4aLk（3-1）式中， s塑件的外形尺寸；k塑料的平均收缩率；塑件的尺寸公差；模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的 1/31/6。凹模的深度尺寸公式： s(1)2/3aHk（3-2）式中， s塑件高度方向的公称尺寸。(3) 凸模的工作尺寸计算凸模是成型塑件内形的，其工作尺寸属被包容尺寸，在使用过程中凸模的磨损会使被包容尺寸逐渐地减小。所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。凸模的径向尺寸计算： s(1)3/4tlk（3-3）式中， sl塑件内形径向公称尺寸凸模的高度尺寸计算尺寸： s(1)2/3thk（3-4）式中， s塑件深度方向的公称尺寸。(4) 模具中的位置尺寸计算计算公式为： (1)/2sCk（3-5）式中， 模具的位置尺寸；s塑件位置尺寸。(5) 根据以上公式和所给零件尺寸要求，可以计算出各个尺寸。制造公差取相应尺寸公差的 1/4。查表可知，PE 塑料的收缩率是 0.3%0.8%。平均收缩率： k=（0.3%0.8%）/2=0.55%属于凹模径向尺寸的有：R20, 117, 190属于凹模深度方向的尺寸有：20属于凸模径向的尺寸有：R20，R6，R17，6, 属于凸模高度方向的尺寸有：17 属于中心距的尺寸有：48.5，75计算过程如下：凹模径向尺寸（根据公式 3-1）R2020（1+0.0055）0.750.00604. =20.1104. 117 117（1+0.0055）0.750.00427. =117.6427. 190 190（1+0.0055）0.750.0040. =191.050. 凹模深度方向尺寸（根据公式 3-2）2020（1+0.0055）2/30.003 02. =20.1002. 凸模径向尺寸（根据公式 3-3）R2020（1+0.0055）+0.750.0060 4.-=20.110 4.-R1717（1+0.0055）+0.750.006.=17.09.R1010（1+0