电话听筒下盖板注塑成型与模具设计方案.docx

毕业设计（论文）

题 目：
Setwell型电话听筒下盖板
注射成型工艺与模具设计
目 录
目 录 i
摘要: iii
Abstract: iv
1选题背景 1
1.1塑料精密模具的发展状况及地位 1
1.2选择Setwell电话听筒下盖板的背景 2
1.3.选择Setwell电话听筒下盖板选材及性能分析 2
1.3.1物理性能 2
1.3.2机械性能 3
1.3.3热电性能 3
1.3.4 电性能 3
1.3.5化学性能 3
1.4 设计内容 3
2塑件成型工艺性分析 4
2.1 塑件材料 4
2.2 表面质量 4
2.3 尺寸和精度 5
2.4 结构特点 5
2.4.1圆角 5
2.4.2壁厚T 6
2.4.3 加强筋 6
2.5 塑件注射工艺性 6
2.5.1 温度T 6
2.5.2压力P 7
2.5.3 时间t 7
3塑件的造型和模拟分析 8
3.1塑件的造型 8
3.2 运用MOLDFLOW模拟分析 9
3.2.1 Moldflow网格处理 9
3.2.2 最佳浇口位置的分析 9
3.2.3 充填缺陷分析 10
4塑件模具设计 12
4.1 分型面选择 12
4.2型腔数确定 13
4.3 浇注系统设计 14
4.3.1 浇口的设计 14
4.3.2 主流道的设计 15
4.3.3 分流道的设计 15
4.3.4 冷料穴和拉料杆的设计 16
4.4 成型零件结构设计 17
4.4.1 模仁尺寸的确定 17
4.4.2主要成型零件的尺寸计算 17
4.5脱模机构的设计 20
4.5.1 脱模机构的设计原则 20
4.5.2 脱模阻力的计算 20
4.5.3 推杆脱模机构 21
4.5.4 推管脱模机构 22
4.6导向、定位机构设计 22
4.6.1 导向机构的作用 22
4.6.2 导向机构结构及设计 23
4.7 模具冷却系统设计 24
4.7.1 设计原则 24
4.7.2 冷却时间的确定 24
4.7.3 其他冷却参数的计算 25
4.8 模架选用 26
5注射机的选用及其参数校核 27
5.1 塑件基本参数 27
5.2.最大注塑量 28
5.3 锁模力校核 28
5.4 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 29
5.4.1 喷嘴尺寸的校核 29
5.4.2 定位圈尺寸校核 29
5.4.3 模具闭合高度校核 29
5.5 开模行程的校核 29
6模具装配图及零件图绘制 29
7总结 32
致谢 33
参考文献 34

Setwell型电话听筒下盖板注射成型工艺与模具设计
摘要:

注塑模具是目前所有塑料模具中使用最广泛的模具之一，能够成型复杂、高精度的塑料制品。本文介绍了注射模具的特点及发展趋势，并对setwell电话机听筒下盖板这种典型的盖板塑件进行模具设计并分析加工工艺。
本模具考虑塑件的精度要求，选择一模两腔结构。以制品的外形曲面为分型面。主流道采用带Z形头拉料杆的冷料穴，脱模时方便将主流道凝料和塑件带出。分流道采用平衡对称式分布, 确保熔融塑料几乎能同时到达每个型腔的进料口。为了使动、定模能够准确地动作, 导向定位机构采用导柱与导套的配合。
采用Pro／Engineer、MoldFlow来实现setwell电话听筒的三维设计及模具成型零件设计，分析制件的成型质量和完成分型面的设计。在设计过程中制定了合理的工艺方案，满足了中批量生产要求。

关键词： 注塑模具；注射成型；电话机下盖板；Pro/E；MoldFlow;

Process and design of injection mold on setwell phone receiver downer cover
Abstract:
Injection mold is one of the most widely used tools capable of forming complex high-precision plastic products. This paper introduces the characteristics of injection molds and development trends. Take Setwell phone receiver as an example, the cover mold design and analysis process were introduced.
Considering plastic parts of the mold, we have selected a two-cavity mold. Using Surface as plastic-injection-mold Dividing Face. Mainstream Road with a Z-shaped Remolding convenient to the mainstream condensate and plastic parts is expected to bring out. Balanced symmetric distribution of Shunt is required, to ensure that the molten plastic at the same time reach the cavity of each feed. In order to accurately action-oriented institutions move and set mode make use of positioning guide columns and with the introduction sets.
We used Pro / E to construct the three-dimensional shaped of Setwell phone receiver downer cover and then by using Moldflow software for design and analysis of mold parts. Finally, plastic-injection-mold Dividing Face was determining. We develop a reasonable program to meet the requirements of mass production.
Key words: Injection mold; Injection forming; phone receiver downer cover; Pro / E; MoldFlow;
1选题背景
1.1塑料精密模具的发展状况及地位
精密注射成型具有注射压力大，注射速度快和对温度控制精确、严格等特点，一般从塑料材料、设备、模具及精密注射成型工艺四个方面进行控制以达到精密制品的精度要求。
精密注射成型用塑料原料要求成型收缩率小，且收缩率波动较小，塑料分子量分布范围必须较窄；我国目前生产的塑料分子量分布都比较宽，因此，精密注射成型的塑料原料一般都靠进口。为了满足精密注射成型的高速高压要求，设备必须采用精密注射机，目前国内的精密注射机主要有张家港神舟机械有限公司、广州博创机械有限公司、广东东华塑料机械有限公司、常州武进精密注塑机厂等生产的精密塑料注射机；国外的厂商主要有德国的克劳斯玛菲、德玛格、阿博格以及日本的日精、日钢、东芝机械和住友重机等。
在工艺方面，精密注射成型的工艺参数必须准确控制并保持稳定，以保证成型出的塑件具有高精度。我国现已研究开发了多种用于精密塑料制品成型的新技术，较成熟的有：①注射压缩成型(ICM)技术；②高速注射成型技术；③无保压的注射成型技术；④智能控制技术，如统计过程控制(SPC)技术、PID技术、模糊逻辑控制(FCC)方法、中枢网络控制(NNC)方法和基于逆向加工模型的中枢网络尺寸控制等。国外更注重在精密模具方面要求：模具制造精度高比普通注射模高2-3级；模具成型零件应具有高硬度、高刚度和高寿命；完善的模具温度调节系统等。因此，模具设计应注意以下几点：①模具的结构形式以组合式为主，以便于保证加工精度；②提高模具的合模定位精度；③增强模具的总体刚度；④模具温度的调节应有效控制并保持模温均匀。目前国外模具的精度可达0.005-0.01mm。而国内精密塑料注射模的制造技术较国外还有一定的差距，特别是在制造周期和模具使用寿命上差距较大。
1.2选择Setwell电话听筒下盖板的背景
③模具结构设计往“免试模”方向发展；④精密注射成型设备向超高速、全电动、智能化等方向发展。
1.3.选择Setwell电话听筒下盖板选材及性能分析

图1.1 制件的二维外形图
1.3.1物理性能
ABS树脂无毒、无嗅、坚韧、质硬、呈刚性，有较好的耐低温性和耐蠕变性。ABS树脂不透脱水，常温下吸水率＜1 ％，表面可抛光。ABS的密度为1.02-1.16g/cm3
1.3.2机械性能
冲击强度:ABS树脂有极好的冲击强度，而且在低温下强度下降不多。冲击强度的大小主要与橡胶含量和橡胶形态等因素有关。
拉伸强度ABS树脂的拉伸强度一般为35-50MPa
压缩强度:ABS的压缩强度比拉伸强度大。标准ABS树脂在14.1MPa压缩负荷下，50℃经24小时，尺寸变化不超过0.2-1.7 ％。
弯曲强度ABS树脂的弯曲强度可达28-70MPa。
耐磨性ABS树脂扽爱模型能很好，虽不能作自润滑材料，但由于有良好的尺寸稳定性，故可做中等负荷的轴承。
抗蠕变性ABS树脂的抗蠕变性视品种不同而异，超高冲ABS制品可承受7MPa负荷，而尺寸不变化。
1.3.3热电性能
一般ABS的热变形温度为93℃，耐热级可达115℃，脆化温度可达-7℃，通常在-40℃时仍有相当强度。ABS制品的使用温度为-40-100℃.ABS的热稳定性差，250℃时既能分解产生有毒的挥发性物质。一般ABS易燃，无自熄性。
1.3.4 电性能
ABS有良好的电绝缘性，且很少受温度、湿度影响，能在很大频率范围的保持恒定。
1.3.5化学性能
ABS树脂对水、无机盐、碱及酸类几乎完全呈惰性，能溶于酮、醛、酯和氯化烃，而不溶于大部分醇类和烃类溶剂，但与烃类长期接触后软化和溶胀。ABS表面受冰醋酸、植物油等化学品的侵蚀能引起应力开裂。
1.4 设计内容
毕业设计课题要求完成电话听筒下盖板注射成型工艺与模具设计，要求完成以下任务：
（1）查阅相关文献资料，了解电话听筒塑件的使用要求、材料成形性能、成型工艺、模具及设备情况分析；
（2）电话听筒塑件下盖板的3D造型设计及充填模拟分析；
（3）电话听筒下盖板塑件模具设计，含模具装配图，模具部分零件图；
（4）编写电话听筒下盖板注射模模具设计说明书。
2.塑件成型工艺性分析
2.1 塑件材料
(1) 材质：丙烯睛－丁二烯－苯乙烯三元共聚物（ABS,白色）
(2) 工艺参数：
成型收缩率：0.4 %-0.7 % ；
成型温度：前段：160-180℃ ;中段：180-210℃; 后段：210-230℃
喷嘴：230℃；
模温：40-80℃（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）；
注射压力：100-150MPa
熔化温度：210-280℃；建议温度：245℃；
注射速度：中高速度
干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为80-90℃下最少干燥2小时；
(3) 成型性能：在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，尺寸稳定性好，制品表面光泽度高，具有良好的涂装性和染色性，而且绝少出现塑后收缩。
2.2 表面质量
表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与气孔，翘曲等。塑件的表面质量主要由模具成型零件表面质量来决定。本课题的制件是生活日常用品，有外观要求，表面质量要求较高，因此对模具的表面质量也要求较高。产品的外观部分主要在定模上成型，内侧部位表面质量没有要求，主要在动模上成型。则模具的定模部分表面质量的要求高于动模部分。
2.3 尺寸和精度
（1）塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸和产品图尺寸的符合程度，即所获得塑件尺寸的准确度。模塑件的尺寸精度一般比金属件的低，设计时根据GB/T14486—1993《工程塑料模塑塑料件尺寸公差标准》确定。
（2）一般情况下，配合尺寸和重要尺寸选择较高的精度，无要求的尺寸按未注公差尺寸确定。
（3）塑件尺寸公差的标注
塑件上的孔的公差采用单向正偏差，即下偏差为0，上偏差取正△；
塑件上的轴的公差采用单向负偏差，即上偏差为0，下偏差取负△；
中心距及其他位置尺寸公差采用双向等值偏差，即上偏差取正△/2，下偏差取负△/2。根据参考文献[1]
（4）本课题的制件公差等级MT4进行设计。
2.4 结构特点
2.4.1圆角
制件有圆弧曲面，塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和模具的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循R/T函数关系，当R/T=0.6以后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角取R10，较大值取到R15。加强肋的圆角半径值关系如表2-1所示。
表2-1 筋的圆角半径值关系表

2.4.2壁厚T
各种塑件,不论是结构件还是板壁,根据使用要求具有一定的厚度,以保证其力学强度.一般地说,在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚,不仅可以节约原材料,降低生产成本,而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短,提高生产率;其次可避免因过厚产生的凹陷,缩孔,夹心等质量上的缺陷.以下是ABS的壁厚推荐值:
最小壁厚mm 小型件壁厚mm 中型件壁厚mm 大型件壁厚mm
0.75 1.25 1.6 3.2-5.4
该塑件属于大型件,塑件边缘的壁很厚,达到3mm,加强筋取中型件壁厚2mm,这样使得整个塑件的壁厚是不均匀的,但若减小边缘壁厚,则对塑件的推出不利,而且有可能使电路板不能安装，边缘壁厚可用来放置推杆。
2.4.3 加强筋
塑件上适当设置的加强筋可以防止塑件的翘曲变形；沿着物料流动方向的加强筋还能降低充模阻力，提高融体流动性，避免气泡，缩孔和凹陷等现象的产生。在该塑件中的加强筋起到引导物料流动的作用同时又对电话机里的电路板进行定位，脱模斜度取2度，顶部倒圆角，低部倒角R，宽度取1/3T。通常加强筋的设计原则为高度低（过高时容易在弯曲和冲击负荷作用下受损），宽度小，而数量多为好（塑件形状所允许的情况下）。
本制件中有多处加强筋，有直板也有圆环形的加强筋。
2.5 塑件注射工艺性
2.5.1 温度T
注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。料筒温度决定着塑料熔体的温度，并直接影响到充模过程及塑件质量。料筒合适温度范围应在Tf(Tm)-Td之间。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”和塑料的热分解。模具温度一般通过冷却系统来控制，它的高低取决于塑料的流动性、塑件的尺寸与结构、性能要求及其他工艺条件。为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。选择温度时，在满足注射要求的前提下，应采用尽可能低的模具温度，以加快冷却速度，缩短冷却时间，提高生产效率。
2.5.2压力P
注射成型过程中的压力包括注射压力，保压压力和背压。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。查参考文献[1]表4-1可得注射压力在180-250MPa之间。保压压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像ABS流动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为3.4-27.5MPa。
2.5.3 时间t
完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为3-5秒，保压时间一般为20-120秒，冷却时间一般为30-120秒（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。确定成型周期的经验数值如表2-2所示。
表2-2 成型周期与壁厚关系
制件壁厚 /mm
成型周期 / s
制件壁厚 / mm
成型周期 / s
0.5
10
2.5
35
1.0
15
3.0
45
1.5
22
3.5
65
2.0
28
4.0
85
经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如表2-3所示。

表2-3 制品成型工艺参数初步确定
特性 内容 特性 内容
注塑机类型 螺杆式 螺杆转速（r/min） 48
喷嘴形式 直通式 模具温度 50
喷嘴温度(℃) 230 后段温度(℃) 210-230
中段温度(℃) 180-210 前段温度(℃) 160-180
注射压力MPa 90 保压力MPa 80
注射时间s 1.5 保压时间 s 5
冷却时间s 20 其他时间s 13
成型周期s 40 成型收缩(%) 0.4
干燥温度(℃) 60-80 干燥时间(℃) 1-3
3 塑件的造型和模拟分析
3.1塑件的造型
Pro/E造型的重点是保证重要尺寸的精度和制件的功能性能够齐全，并对制件的外形做一定的修改。塑件外形由样条曲线组成，测绘相对困难。大多通过建立自由曲线和自由曲面来进行电话机听筒下盖板的实体造型。塑件的三维造型图如图3.1。

图3.1 塑件的三维造型
3.2 运用MOLDFLOW模拟分析
3.2.1 Moldflow网格处理
把产品三维模型在Pro/E中的prt格式转换为stl格式；将stl格式的文件导入到moldflow软件里，对三维实体进行网格划分，并修补网格。结果如图3.2所示。

图3.2 模型的网格划分处理后效果图
3.2.2 最佳浇口位置的分析
步骤：选择分析序列\Gate Location---选择材料\Texchno Polymer公司的Techno ABS 110---成型条件设置为默认---立即分析。
最佳浇口位置分析结果以图象的形式给出最佳浇口位置所在的区域，如图3.3所示蓝色的区域为浇口的最佳位置。

图3.3 最佳浇口位置分析
3.2.3 充填缺陷分析
目的是查看制件的填充行为是否合理，填充是否平衡，能否完成对制件的完全填充，避免出现短射以及流动不平衡等成型问题，确定浇口位置设定是否合理，为后序分析做准备。使用系统缺省的成型条件，选定分析序列为Fill，立即分析。如图3.4所示，制件在1.606s的时间内完成熔体的充填。通过动态显示可以清晰地看到熔体在型腔内的流动，且无充不满现象。根据参考文献[12] 。

图3.4 熔料充填时间分析图
如图3.5所示，图中红色线条代表熔接痕。熔接痕数目较少，主要分布在塑件的内表面，对塑件外观无影响。

图3.5 制件熔接痕位置分析图
如图3.6所示，气穴位置图多数分布在产品的底部边缘，此位置在模具设计中处在分型面位置，因此气体很容易排出，不会影响到产品的外观质量。

图3.6 制件气穴位置分析图
4.塑件模具设计
4.1 分型面选择
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，根据参考文献[1]选择分型面时，为保证制件能顺利地从型腔中脱出，一般应考虑以下几个原则：
(1) 分型面必须开设在制件断面轮廓最大的地方。
(2) 有利于保证塑件的尺寸精度和外观质量。
(3) 从制件的推出装置考虑，分型时要尽可能地使制件留在动模。
(4) 考虑满足塑件的使用要求，有利于塑件的脱模。
(5) 一般将抽芯或分型距离较长的一边放在动定模开模的方向上。
综合考虑上述因素，运用Pro/E软件对制件进行分模，根据参考文献[7]
制件的分型形式选择如图4.1所示
动模
定模
制件

图4.1分模效果图
4.2型腔数确定
注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：根据参考文献[5]。
(1) 塑件的尺寸精度；
(2) 模具制造成本；
(3) 注塑成型的生产效益；
(4) 模具制造难度。
考虑到该塑件是一般日用品,查手册得塑件的经济精度推荐MT4级,这个产品是壳件的组合,所以初定为一模两腔，结构紧凑较为合理.排列形式如图4.2所示。

图4.2 型腔布局图
4.3 浇注系统设计
4.3.1 浇口的设计
1）.最佳浇口位置的分析
浇口直接与塑件相连，把塑料熔体引入型腔，是浇注系统的关键部位。浇口位置的设计直接关系到熔体在模具型腔内的流动，从而影响聚合物分子的取向和产品成型后的翘曲，因此选择合理的浇口位置在模制产品的设计中是十分重要的。在模具设计中，浇口位置的确定需根据以下原则：①应开设在塑件的厚壁处②尽量缩短流动距离③减少熔接痕，提高熔接强度④要考虑分子的取向影响⑤考虑排气问题⑥考虑制品的外观质量问题等。在模具设计中，浇口位置设计较困难。
Moldflow软件中MPI/Gate Location－浇口位置分析模块可以自动分析出最佳浇口位置。如果模型需要设置多个浇口时，可以对模型进行多次浇口位置分析。当模型已经存在一个或多个浇口时，可以进行浇口位置分析，系统会自动分析出附加浇口的最佳位置。在3.2.2已对其进行分析。
2）.浇口形式选择
ABS料的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观,确定使用潜伏式浇口。其形式如图4.3所示。

图4.3 潜伏式浇口形式

4.3.2 主流道的设计
主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关。
由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，其结构如图4.4所示，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。
图4.4 主流道浇口套
4.3.3 分流道的设计
分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表4-1所示。
表4-1流道断面尺寸推荐值
塑料名称
分流道断面直mm
塑料名称
分流道断面直径mm
ABS，AS
聚乙烯
尼龙类
聚甲醛
丙烯酸
抗冲击丙烯酸
醋酸纤维素
聚丙烯
异质同晶体
4.8-9.5
1.6-9.5
1.6-9.5
3.5-10
8-10
8-12.5
5-10
5-10
8-10
聚苯乙烯
软聚氯乙烯
硬聚氯乙烯
聚氨酯
热塑性聚酯
聚苯醚
聚砜
离子聚合物
聚苯硫醚
3.5-10
3.5-10
6.5-16
6.5-8.0
3.5-8.0
6.5-10
6.5-10
2.4-10
6.5-13
分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状，其直径为7mm。
4.3.4 冷料穴和拉料杆的设计
主流道的冷料穴开设在主流道对面的动模板上，冷料穴直径与主流道大端直径相同或略大，深度约为直径的1-1.5倍，其体积要大于冷料的体积。这里设计时选用底部带有推杆形式拉料杆的冷料穴。拉料杆用相应的Z形头拉料钩拉料杆。
综合上述浇注系统的各个部分的设计原则，设计的浇注系统采用如图4.5所示。

图4.5 浇注系统
4.4 成型零件结构设计
4.4.1 模仁尺寸的确定
因为采用的是整体式型腔和整体式型芯模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁所承受的力最终是传递到型腔、型芯上，从节约材料和见效模具尺寸出发，模仁的值取的越小越好，但实际中因为要考虑冷却因素，又因为经过模仁的冷却系统比经过模仁外部的冷却系统效率高，所以为了给冷却系统留有足够的空间，该设计取模仁的大小为180×250 mm。
成型零件是塑料注射模具的核心部位。它由型腔、型芯、成型镶块、型环、成型杆以及可以活动的成型块等零件组成。它们是根据塑件的不同结构而形成的相互对应的结构形式。同一塑件的注射模具的成型方法可以有多种结构形式，但必须以成型性能好为前提进行选用，并充分考虑在现有设备条件下工艺性强、制造简单、易于保证精度、模具制造成本较低的一种结构。
4.4.2主要成型零件的尺寸计算
模具的成型尺寸是指型腔上直接用来成型塑件部位的尺寸，主要有型芯和型腔的径向尺寸，型芯和型腔的深度和高度尺寸，中心距尺寸等。在设计模具时必须根据制品的尺寸和精度要求来确定成型零件的相应的尺寸和精度等级，给出正确的公差值。查参考文献[6]表3-9可知：ABS的塑件未注公差等级为MT4
（1）活动型芯的尺寸计算
活动型芯的零件图如图4.6所示。成型收缩率去S=0.5 %。

图4.6 活动型芯零件简图
与制件成型相关的径向尺寸有
d01=6mm，d02=125mm；
由 （4-1）
△—塑件的公差；
z—零件的制造公差，取塑件公差的1/3
带入相关数值得mm,mm
位置尺寸有h01=15mm，h02=7mm;
由 （4-2）
△—塑件的公差；
z—零件的制造公差，取塑件公差的1/3
带入数值得mm，mm
（2）小型芯一和小型芯二的尺寸计算
小型芯一和小型芯二相关尺寸中与制件成型部分相关的尺寸有
mm；mm；
由上述公式（4-1）得；
mm；mm
（3）小型芯三的尺寸计算
小型芯三的零件图如图4.7所示，

图4.7 小型芯三零件简图
与制件成型相关的尺寸只有径向尺寸
mm；
由上述公式（4-1）得
mm
（4）其他成型零件的尺寸计算
查参考文献[2]得到公式：
型腔径向尺寸计算公式：
(4-3)
型腔深度尺寸计算公式：
（4-4）
模具中位置尺寸计算公式：
(4-5)

综合上述五个公式计算得其他成型零件的尺寸列于表4-2。
表4-2 其他成型零件尺寸列表
尺寸种类
成型尺寸
计算结果
型腔径向尺寸
8
216
85
8.65+0.06
216.85+0.23
85.63+0.37
型腔深度尺寸
40
39.85+0.19
型芯径向尺寸
40
40.35-0.05
型芯高度尺寸
50
50.68－0.05
位置尺寸
60
25
75
60.25±0.02
25.15±0.02
75.45±0.02

4.5脱模机构的设计
4.5.1 脱模机构的设计原则
1）结构可靠，机械运动准确、灵活，并有足够的刚度和强度。
2）保证塑件不变形、不损坏。
3）保证塑件外观良好。
4）尽量使塑件留在动模一边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。
根据参考文献[4]。
4.5.2 脱模阻力的计算
1) 薄壁塑件的脱模阻力
薄壁塑件是指塑件的壁厚与其内孔直径之比小于1/20，即的塑件。

塑件横断面为圆形时， (4-6)

塑件横断面为矩形时， (4-7)

2） 厚壁塑件的脱模阻力
厚壁制件是指塑件的壁厚与其内孔直径之比大于1/20，即的塑件。

塑件横断面为圆形时， （4-8）

塑件横断面为矩形时， （4-9）

上诉四个公式中，各个符号含义如下：
E—塑料的拉伸模量，MPa;
ε—塑料的成型平均收缩率，%；
μ—塑料的泊松比；
L—塑件的包容型芯长度，mm；
t—塑件的平均壁厚，mm
Ф—模具型芯的脱模斜度，（○）；
f—塑件与模具材料的摩擦因数；
r—型芯平均半径，mm；
a—矩形型芯短边长度，mm；
b—矩形型芯长边长度，mm；
B—盲孔制件型芯的脱模方向的投影面积，cm2；
k1—无量纲数

k2—随f和Ф的变化而变化。
4.5.3 推杆脱模机构
推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式，具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出。如图4.8所示。
推杆的截面形状可分为圆形，矩形或椭圆形和其它形状，根据塑件的推出部位而定，最常用的截面形状为圆形；推杆又分为普通推杆和成型推杆两种，前者只是起到将塑件推出的作用，后者不仅起到推出还参与局部成型，所以，推杆的使用是非常灵活的。
推杆的固定形式：推杆的固定形式有多种，但最常用的是推杆在固定板中的形式，此外还有螺钉紧固等形式。
图4.8 推杆的安装图
推杆与模体的配合：推杆和模体的配合性质一般为H8/f7或H7/f7，配合间隙值以熔料不溢料为标准。配合长度一般为直径的1.5-2倍，至少大于15mm，推杆与推杆固定板的孔之间留有足够的间隙，推杆相对于固定板是浮动的
4.5.4 推管脱模机构
推管又称空心推管。它特别适用于圆环形、圆筒形等中心带孔的塑件脱模。推管脱模推顶塑件平稳可靠；推管整个周边推顶塑件，使塑件受力均匀，无变形，无推出痕迹；主型芯和型腔可同时设计在动模一侧，有利于提高塑件的同轴度等优点。如图4.9所示。
图4.9 推管的安装图
1）推管的固定形式：主型芯固定于动模座板，此种结构型芯较长，型芯可作为脱模机构运动的导向柱，运动平稳可靠，多用于推出距离不大的情况，推管内径与型芯配合，外径与模板配合，一般均采用间隙配合。小直径推管取H8/f8，大直径推管取H8/f7。推管与型芯配合长度为推出行程加3-5mm，故可将推管尾部内径扩大或将型芯尾部减小，以利于减小摩擦阻力。推管与模板的配合长度为推管外径的0.8-2倍。此外还有。主型芯固定于动模型芯固定板和推管开槽结构。
2）推管脱模机构设计要点：从推管的强度和加工角度考虑，推管壁厚应大于1.5mm，细小的推管可以做成阶梯形，推管内径和外径在顶出时，不应与型芯或模体摩擦，为此推管内径应大于塑件内径，推管外径应小于塑件外径，推管材料、热处理与表面粗糙度要求与推杆相同，多采用前段局部淬火，其长度大于配合长度和推出行程之和。根据参考文献[4]
4.6 导向、定位机构设计
4.6.1 导向机构的作用
（1）定位作用：合模时保证动定模正确的位置，以便合模后保持模具型腔的正确形状；
（2）导向作用：合模时引导动模按序正确闭合，防止损坏凹、凸模。
（3）承载作用：导柱在工作中承受一定的侧向压力。
4.6.2 导向机构结构及设计
模具设计通常购买标准模架，其中包括了导向机构，导向机构包括导套和导柱，由于该课题的制件精度要求不高，且没什么特殊要求，选用典型的直导柱即可。根据模架的尺寸结构选用φ30的导柱，然后选用相对应的导套。导柱和导套配合的方式，安装段与模板间采用过渡配合H7/k6，导向段与导向孔间采用动配合H7/f7，固定段表面粗糙度为Ra1.6μm导向段表面用Ra0.8μm，导柱需要有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯部，因此采用低碳钢（20号钢）渗碳（0.5-0.8mm深），经淬火处理56-60HRC。如图4.10所示：
根据参考文献[3]表13.2-5选取标准带头导柱为：
导柱 ø30×110－T8A GB/T4169.4-1984

图4.10标准带头导柱
导套内孔与导柱之间为动配合H7/f7，外表面与模板孔为较紧的过渡配合H7/k6，粗糙度内外表面均用Ra0.8μm，材料选用T8A淬火处理，表面硬度为50-55HRC，低于导柱5度。如图4.11所示：
根据参考文献[3]表13.2-4选取标准带头导套为：
导套 ø40×50－T8A GB/T4169.3-1984

图4.11标准带头导套
4.7 模具冷却系统设计
4.7.1 设计原则
1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；
2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；
3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距B大约为2.5-3.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.8-1.5B。最小不要小于10。
4）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；
5）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过5℃
6）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽