肥皂盒塑料注塑模具設計-注射模說明書,肥皂盒,塑料,注塑,模具設計,注射,說明書,仿單
肥皂盒塑料模具設計
摘 要
本次設計的是以PP為材料的肥皂盒上蓋，在分析塑件結構特點基礎上，詳細闡述了模具結構設計，介紹了模具工作過程，并以圖示的方式模擬了模具的脫模過程.本設計取材于生活來源于生活，達到了學以致用的效果，并使我認識認識到理論與實踐相結合的重要性。認識到自己知識的不足之處，并不斷加強學習。它涉及PP塑料肥皂盒模具中的各個零部件的加工工藝過程及整套模具的裝配和使用，其中，涉及到注射機各種參數(shù)的選取、零部件的加工方法、注射模的結構及相關的計算問題及特種加工工藝。在該模具設計中，利用計算機繪圖軟件繪制了零件圖和裝配圖，以及制定了機械加工工藝過程卡。為以后的工作打下堅實的基礎。
關鍵詞：肥皂盒上蓋；注射模；推出機構；澆注系統(tǒng)
目 錄
摘 要 1
目 錄 2
引言 4
1 塑件的成型工藝分析 4
1.1 塑件分析 4
1.2 塑件的結構分析 5
1.3 塑件的工藝性能分析 5
1.4 注射模的成型原理及工藝分析 6
1.5 塑件的表面質量分析 7
1.6 塑件的結構工藝性分析 8
1.7 塑件的成批量生產 8
2 分型面及澆注系統(tǒng)的設計 10
2.1 分型面的選擇 10
2.2 澆注系統(tǒng)的設計 11
2.3 冷料穴的設計 16
2.4 排溢系統(tǒng)的設計 16
3模具設計方案的論證 16
3.1型腔的布置 16
3.2成型零件的確定 17
3.2 導向定位機構的設計 18
3.4 推出機構的設計 19
3.5 抽芯機構的確定 20
3.6 冷卻系統(tǒng)的設計 20
4 主要零件的設計計算 21
4.1該塑件的成型尺寸 21
4.2 模具型腔壁厚的確定 21
4.3 抽芯機構的設計計算 24
4.4 推出機構的設計 24
4.5 標準模架的選用 24
5 成型設備的校核 24
5.1 注射機的注射壓力的校核 24
5.2 注射量的校核 25
5.3 鎖模力的校核 25
5.4 推出機構的校核 26
5.5 開模行程的校核 26
6 繪制模具總裝圖 27
結束語 27
致 謝 28
參考文獻 29
29
肥皂盒塑料模具設計
引言
近年來我國塑料模具業(yè)發(fā)展相當快，目前，塑料模具在整個模具行業(yè)中約占30%左右。當前，國內塑料模具市場以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展重點為工程塑料模具。我國國民經濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，僅汽車行業(yè)將需要各種塑料制品36萬噸；電冰箱、洗衣機和空調的年產量均超過1000萬臺；彩電的年產量己超過3000萬臺。
專家預言，未來模具將向大型化、高精密度、多功能復合型等方向發(fā)展，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高，并且隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。同時，由于近年來中國每年用10億美元左右進口模具，其中精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù)。從減少進口的角度出發(fā)，中國也應加快高檔塑料模具的開發(fā)。
本論文設計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準，結合教材上的知識也對注射模具的組成結構（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構、排氣系統(tǒng)、模溫調節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設計積累了一定的經驗。它系統(tǒng)的分析了塑料碗模具中的各個零部件的加工工藝過程及整套模具的裝配和使用，其中，涉及到注射機各種參數(shù)的選取、零部件的加工方法、注射模的結構及相關的計算問題及特種加工工藝。本文通過塑件成型工藝分析，分型面及澆注系統(tǒng)的確定，塑料模具設計的方案論證，主要零部件的設計計算，塑料模具結構設計，查閱有關標準和規(guī)范以及編寫設計計算說明書，掌握一般塑料模具的設計內容、步驟和方法，并在設計構思和設計技能等方面得到相應的鍛煉。
1 塑件的成型工藝分析
1.1 塑件分析
本次設計的塑件是肥皂盒上盒蓋，肥皂盒在我們的生活中非常的普遍，它是家居日常使用到的盛物類殼體產品，屬于小型塑件。市場上有各種各樣的肥皂盒，形狀各異，有些是動物造型，來吸引顧客的目光以引發(fā)人們的購買欲，主要的生產材料是聚丙烯（PP）它結構簡單，成型工藝性不難，是居家生活必不可少的生活用品，本設計來源于生活，取材于生活，達到了學以致用的效果。
圖1 肥皂盒上盒
1.2 塑件的結構分析
該塑件結構簡單，所用的材料為PP，屬于一般的精度要求，其它尺寸均未標注公差，所以按MT5計算其公差值。表為塑件的主要公差尺寸要求。
表1 塑件的公差尺寸
部位
尺寸
尺寸公差
外
形
尺
寸
Ф80
80 0--1.06
118
1180-1.14
8
80-0.48
2
20-0.2
38
380-0.76
內形
尺寸
114
114+1.140
76
76+1.060
1
1+0.200
1.3 塑件的工藝性能分析
聚丙烯 （PP）是由丙聚合而成，以聚丙烯樹脂為基材，通過共聚，接技， 氯化和共混，增強，填充等方法，又可以的得到多種改變性聚丙烯，以擴大聚丙烯的用途。聚丙烯樹脂的縮寫的代號為PP。目前，國內生產的聚丙烯樹脂品種較多，生產批量比較大的有扁絲級聚丙烯，雙向拉伸聚丙烯專用樹脂(BOPP專用料)，注塑級聚丙烯和經聚乙烯改性而成的無規(guī)共聚聚丙烯（PP-R）.
1.3.1 性能特性
聚丙烯樹脂在通用塑料中密度最低，僅為0.09-0.091g/cm3，無毒，無味，為乳白色的高結晶度（結晶度為95%）聚合物，有良好的力學性能，剛性，耐磨性好，硬度比較高，耐熱性較好，耐寒性較差，不吸水，化學穩(wěn)定性好，但不耐日光，易老化，易燃，燃燒時有石油味散出，電絕緣性好，耐電壓，薄膜制品透明度好，對空氣和水蒸氣滲透性差，成型薄膜，絲及其他一些制品較好，但制品染色，印刷，粘合性能差。
1.3.2成型特性
（1） 結晶料，吸溫性好，可能發(fā)生熔體破裂，長期與熱金屬接觸易發(fā)生分解。
（2） 流動性極好（溢邊值為0.03MM）左右）但成型收縮范圍和收縮值大，易發(fā)生縮孔，凹痕，變形方向性強。
（3） 冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應緩慢散熱，并注意控制成型溫度，料溫低，方向性明顯，低溫高壓時，尤其明顯，模具溫度低于50 ＯC,塑料無光澤，而易產生熔接不良，流痕，90攝氏度以上，易發(fā)生翹曲變形。
（4） 塑件壁厚須均勻，避免缺口，尖角，應防應力集中
1.3.3 主要用途
聚丙烯可用作各種零件，如：法蘭，接頭，泵葉輪，汽車各部分零件和自行車零件，作水蒸氣，各和酸堿等輸送管道化工容器和其他設備的襯里，表面涂層，制造蓋和本體合一的箱殼，各種絕緣零件，并用于醫(yī)藥工業(yè)中。
1.4 注射模的成型原理及工藝分析
注射機分為柱塞式和螺桿式兩種，柱塞式注射機的成型原理是將顆粒狀或粉末狀的塑料從注射機的料斗送進加熱的料筒中，經過加熱融化呈流動狀態(tài)后在柱塞的推動下，熔融塑料被壓縮的并向前移動，進而通過料筒前端的噴嘴以很快的速度溫度較低的閉合膜腔內，充滿型腔的融料在受壓的情況下，經冷卻固化后即可保持模具型腔所賦予的情況，然后開模分型獲得型塑件，這樣在操作上完成了一個成型周期，以后就會不斷地上述周期的生產過程。
螺桿式注射機的成型原理是將顆粒狀的或粉末狀的塑料加到料斗中，在外部安裝加熱圈的料筒內，顆粒狀的或粉末狀的塑料在螺桿的推動作用下，邊塑化邊向前移動，預塑著塑料在轉動的螺桿作用下，通過螺旋槽被輸送主料筒前斷的噴嘴附近，螺桿的轉動使塑件進一步塑化，料溫在剪切摩擦熱的作用下進一步提高，得以均勻塑化。
完整的注射工藝過程，按其先后順序應包括成型前的準備，注射過程，塑件的后處理等成型前的準備。
成型前的準備。
包括原料的外觀（如色澤顆粒大小及均勻性等）的檢驗和工藝性，（熔融指數(shù)，流動性，熱能性及收縮率）的測定，原料的染色及對粉料的造料，易吸濕的塑料容易產生斑紋，氣泡和降解等缺陷。應進行充分的預熱和干燥，生產中需要改變產品和更換原料，調換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時的料筒清洗，帶有嵌件的塑件制作的塑件預熱及對脫模困難的塑件的規(guī)模制劑的選用等
注射過程一般包括加料，塑化，注射，冷卻和脫模的幾個步驟。
加熱。由于注射成型是一個間歇的過程，因而需要定量（定容）加料，以保證操作穩(wěn)定，塑件塑化均勻，最終獲得良好的塑件。
塑化。加入的塑料在料筒中加熱，由固體塑料轉化成粘流態(tài)，并且具有良好的可塑性的過程稱為塑化，決定的塑料在質量的主要因素是物料的受熱情況和所受到的剪刀作用。
注射。不論何種形式的注射劑，注射的過程可分為充模，保壓，倒流，澆口凍結合的冷卻和脫模幾個階段。
塑件的后處理。
注射成型后的塑件經脫模和機械加工之后，常需要進行適當?shù)暮筇幚?，以消除存在的內應力，改善塑件的性能和提高穩(wěn)定性，其主要方法是退火和調濕處理。
退火處理的目的是減少由于塑件在料筒內塑化不均勻或在行腔內冷卻速度不同導致塑件產生的內應力，在這生產壁厚或帶有金屬嵌件的塑件時更為重要，退火溫度應控制在塑件使用的溫度以上10~~20。C
調濕處理目的是使制件的顏色性能以及尺寸得到穩(wěn)定
1.5 塑件的表面質量分析
該變面無特殊要求，外表面要求光潔，表面粗糙度Ra可以取0.8μm沒有特殊要求的塑件其表面粗糙度Ra可以取3.2.
1.6 塑件的結構工藝性分析
(1) 從圖紙上看，該塑件的外形基本上為回轉體，外形為四方殼，圓角過渡里無尖角存在，壁厚均勻，且符合最小的壁厚要求。
(2) 塑件的型腔較大，沒有尺寸相等的孔。
(3)內部有加強肋，有圓角過渡，避免了應力集中，提高了強度，而且還使塑件美觀，有利于塑件沖模時的流動。
(4) 該塑件結構簡單，無特殊的結構要求和精度要求，在注射成型時只要工藝參數(shù)控制得當，該塑件是比較容易成型的。
1.7 塑件的成批量生產
塑件的生產類型對注射模具結構，注射模具材料使用均有重要的影響，在大批量生產的時候，由于塑料模價格在整個生產中占有的比例較大，提高生產率和注射模使用壽命問題比較突出，所以考慮使用自動化程度較高，結構復雜，精度壽命高的模具，如果是小批量生產，則應盡量采用結構簡單，制造容易的注射模以降低成本，該塑件結構簡單，應用廣泛，大批量生產。
1.7.1 初選注射機
根據三維造型所示，肥皂盒上蓋的體積V=V1+V2=(402╳3.14+80╳48)╳3O-(382╳3.14-76╳44)╳28+(392╳3.14-78╳46)╳29=27.7cm2
PP的密度為ρ=0.905g/cm2 所以塑件的質量M=Ρv=27.7╳0.905=25.07g
根據塑件的本身幾何形狀及生產批量確定型腔數(shù)
由于該塑件兩側結構簡單，有圓角過渡，加上塑件尺寸有特殊要求，外表面有高光潔要求，不易采用太多型腔數(shù)目，所以考慮采用一模多腔，
n≤==2 (1-1)
F-注射機你的額定鎖模力（N）
P-型腔內塑料熔體的平均壓力（MPA）
A2,A1-分別為澆注系統(tǒng)的單個塑件在模具分型面上的投影面積（MM2）
所以用一模兩腔型腔平衡布置在型腔兩側以方便側抽實現(xiàn)，澆口排列和模具平衡。
1.7.2 塑件的注射成型工藝參數(shù)
根據該塑件的結構特點和PP的成型特性，查有關資料初步確定塑件的注射成型工藝參數(shù)見表所示。
表2 塑件的注射成型尺寸
工藝參數(shù)
內容
工藝參數(shù)
內容
預熱與干燥
溫度 80-100。C
成型時間/s
注射時間/s
3-5
時間 1-2s
保壓時間/s
20-60
料筒溫度/。C
前段/。C
180-200
冷卻時間/s
15-50
中段/。C
200-220
總周期/s
40-120
后段/。C
160-170
螺桿轉速（r/min）
30-60
噴嘴溫度/。C
170-190
后處理
方法
模具溫度/。C
40-48
溫度/。C
注射壓力/Mpa
70-120
時間/h
1.7.3 確定模具溫度與冷卻方式
PP為熱塑性塑料，流動性中等，壁厚一般，耐熱性好，因此，在保證順利脫模的前下，應盡可能的降低模溫，以縮短冷卻時間，從而提高生產率，所以模具應考慮水冷卻成型，模具溫度應控制在60-80。C。
1.7.4 確定成型設備
由于采用注射成型加工，使用一模兩腔分布，因此，可以計算出一次成型過程所用的塑料兩為：W=2ω+ω廢料=2Χ25.07+25.07Χ20%=15.042g
根據以上注射量的分析以及考慮到死塑料品種，塑件結構，生產批量及注射工藝參數(shù)，注射模具尺寸大小等因素，參考設計手冊，初選SZY-125型螺桿式注射劑（經后面章節(jié)中注射機的校核，SZY-125型螺桿式注射機能滿足鎖模力，安裝尺寸與開模行程等各項要求，最終選定SZY-125型螺桿式注射機記錄下的SZY-125型螺桿型注射機的主要參數(shù)）。
表3 SZY-125型注射機的主要技術參數(shù)
序號
主要的技術參數(shù)
參考數(shù)值
1
最大注射量/ cm2
125
2
注射壓力/Mpa
120
3
鎖模力/KN
90
4
動定模最大安裝尺寸/（mm×mm）
428×458
5
最大模具厚度/mm
300
6
最小模具厚度/mm
200
7
最大開模行程/mm
300
8
螺桿（柱塞）直徑/mm
42
9
注射行程/mm
115
10
噴嘴前端球面半徑/mm
12
11
噴嘴孔直徑/mm
4
12
定位圈直徑/mm
125
續(xù)表3
2 分型面及澆注系統(tǒng)的設計
2.1 分型面的選擇
不論塑件的結構如何以及采用何種方法，都必須首先確定分型面，因為模具結構很大程度上取決于分型面的選擇，為保證塑件能順利分型，分型面的選擇必須遵循以下幾種原則：
(1) 分型面的選擇應在塑件外形的最大輪廓處。
(2) 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模。
(3) 保證塑件的精度要求。
(4) 滿足塑件的外觀質量要求。
(5) 便于模具的加工制造。
(6) 對于成型面積的影響。
(7) 有利于提高排氣效果。
(8) 對側向型芯的影響。
根據以上原則做出了以下三種方案：
圖2 分型面的設計
方案A的塑件開模后留在定模一側，塑件不易取出，頂出機構設計復雜，，方案B的側向抽芯滑塊可放在動模，實現(xiàn)側抽機構簡單，但會產生影響塑件外觀的飛邊，且飛邊不易去除，方案C不但保證了塑件取出方便，且毛刺飛邊的清除也比較容易，因此，選方案C.
2.2 澆注系統(tǒng)的設計
澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從噴射出后到達型腔之前的壓模具內流徑的通道。澆注系統(tǒng)由主流道，分流道，澆口，冷料穴，四部分組成。
澆注系統(tǒng)的作用：
（1） 將來自注射機噴嘴的塑料熔體從噴射出后到達型腔，同時使型腔內的氣體能夠順利的排出。
（2） 在塑料熔體填充及凝固的過程中，將注射壓力有效的傳遞到型腔的各個部位，以獲得形狀完整，內外在質量優(yōu)良的塑料制件。
澆注系統(tǒng)的設計原則：
(1)了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動性能。
(2)采用盡量少的流量，以減少熱量與壓力的損失。
（3）澆注系統(tǒng)的設計有利于良好的排氣。
（4）防止型芯的變形與嵌件的位移。
（5）便于修整澆口以保證塑件的質量外觀。
（6）澆注系統(tǒng)應結合型腔布局同時考慮。
（7）流動距離與流動面積比的校核。
根據這些原則，又考慮到塑件的外觀質量要求，外表面不允許有成形斑點與熔接痕，以及一模兩腔的布置，PP的成型工藝特性等因素，澆口采用方便加工修整，凝料去除容易且不會在塑件外壁留下痕跡的側澆口，模具采用單分型面的結構兩板模，模具制造成本比較容易控制在合理的范圍內，澆注系統(tǒng)的設計如圖所示，
圖3 澆注系統(tǒng)的設計
查資料得到SZY-125型注射機與噴嘴有關尺寸，噴嘴球面半徑SR.=12mm，噴嘴孔直徑d。=4mm定位圈直徑為Ф125mm，為保證模具主流道與噴嘴的緊密接觸， 避免溢料，主流道與噴嘴的關系為SR=SR。+1-2，因此，其主流道球面半徑SR=14mm（取標準值）主流道的小端比較d=4.5mm。
2.2.1 主流道與定位圈的設計
為了便于將凝料從主流道中拔出，應將主流道設計成圓錐形，其斜度為2。-4。計算其大端直徑為Ф10mm；為了避免模內的高壓塑料產生過大的反壓力，配合段直徑應不宜過大，取D=20mm；同時為了使融料順利的進入分流道，在主流道出料設計R2的圓弧過渡，為補償在注射機噴嘴沖力作用下的澆口套的變形，將澆口套的長度設計得比模板厚度短0.02mm；澆口套外圓盤軸間轉角半徑R宜大些，取R=3mm，以免淬火應力集中。
定位圈是安裝模具時做定位用的，查資料得SZY-125型螺桿式注射機的定位圈直徑為Ф125mm，澆口套與定位圈的詳細設計見介紹的零件圖。
圖4 定位圈的設計
表4 定位圈的規(guī)格
公稱
尺寸
D
P
公稱
尺寸
D
P
尺寸
公差
尺寸
公差
90
90
-0.2
-0.4
70
*125
125
-0.2
-0.4
90
100
100
-0.2
-0.4
75
（127）
（127）
-0.2
-0.4
90
（101.6）
（101.6）
-0.2
-0.4
75
150
150
-0.2
-0.4
120
110
110
-0.2
-0.4
75
（152.4）
（152.4）
-0.2
-0.4
120
120
120
-0.2
-0.4
90
*175
175
-0.2
-0.4
120
圖5 澆口套的設計
表5 澆口套的規(guī)格
公稱尺寸
d
尺寸
公差
尺寸
公差
配合孔的公差D(H7)
16
16
+0.019
+0.007
16
+0.019
+0.007
+0.019
0
20
20
+0.0023
+0.008
20
+0.023
+0.008
+0.023
0
25
25
25
30
30
+0.027
+0.009
30
+0.027
+0.009
+0.027
0
35
35
35
40
40
40
2.2.2 分流道的設計
根據有關資料，可以得到分流道的排列原則：
（1）盡可能的使熔融塑料從主流道到各澆口的距離相等。
（2）使型腔的中心盡可能與注射機的中心重合。
根據肥皂盒上蓋結構采用U形斷面分流道，在一塊模板上，切削加工容易實現(xiàn)且比表面積大，熱量損失和阻力損失不大，查有關資料及有關經驗表格得：PP的分流道推薦直徑尺寸為Ф5-10mm，取Ф8mm。由此，可得該模具的分流道設計，如圖所示
圖6 分流道的設計
2.2.3 澆口的設計
澆口的作用：澆口的位置形狀是否適宜，直接影響到產品的外觀和尺寸精度，物理性能與成型效率。
澆口過小，易造成填充量不足，收縮，凹陷，熔接痕等外觀上的缺陷，且成型收縮增大。
澆口過大，澆口易產生殘余應力，導致產品的變形破裂，且澆口的去除困難等。
澆口的選擇原則：
(1) 盡量縮短流動距離，
（2）必須盡量減少避免熔接痕。
（3）澆口應開設在塑件壁厚處。
（4）應有利于型腔氣體的排除。
（5）考慮分子定向的影響。
（6）避免產生噴射和蠕動。
（7）應在承受彎曲或沖擊載荷的部位設置澆口。
（8）澆口位置的選擇應注意外觀質量。
根據塑件的外觀質量要求，以及塑件型腔的分布，我們選擇如圖所示的側澆口，從塑件的底部中不進料，去除凝料時，不會在塑件外壁留下澆口的痕跡，不影響塑件等的外觀。
圖7 澆口的設計
2.3 冷料穴的設計
采用帶Z字型的拉料的冷料穴如圖所示，將其設置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼起開模分型時側向移動使可取出凝料的作用。
圖8 冷料穴的設計
2.4 排溢系統(tǒng)的設計
排氣系統(tǒng)的作用；
如果型腔內的各種氣體因各種原因不能被排除干凈，一方面將會在塑件上形成新的氣泡，接縫，表面輪廓填充缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積還會產生反向壓力而降低沖模速度，因此，設計型腔必須考慮排氣等問題，所以我們要開設排氣槽，使排氣順利通暢。
3模具設計方案的論證
3.1型腔的布置
對于一模多腔的模具型腔布置在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短模具結構緊湊，均衡，取件方便，根據計算得出該型腔均勻平衡的分布在型腔的兩側。
圖9 型腔的排列方式
3.2成型零件的確定
成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質量直接影響到塑件的質量。該肥皂盒上蓋的材料是PP，主要成型特性為流動性號，吸濕性強，但成型的范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔，凹痕，變形，方向性強，冷卻速度快，料溫低，方向性明顯，對表面的粗糙度及精度要求較高，材料PP的成型工藝特性決定了成型零件的強度。剛度和硬度，和耐磨性。應選用優(yōu)質模具鋼制作，還應進行熱處理使其設備40-50HR的硬度。表面需鍍鉻，表面粗糙度為Ra0.2-0.1mm，配合面需達到0.8mm。
3.2.1 凹模（型腔）的設計
凹模是世界外表面的主要零件，按其結構的不同，應可以分為整體式和組合式。
整體式凹模的特點是牢固，使用中不易發(fā)生變形，不會使塑件產生拼接線痕跡， 由于加工困難，熱處理不方便，凹模常用于形狀簡單的中小型模具上。
組合式的特點：簡化了復雜凹模的加工工藝，減少了熱處理變形，接合處間隙，有利于排氣，便于模具的保護，節(jié)省了貴重的模具鋼。
肥皂盒上盒蓋形狀結構簡單，裝拆方便，外表面的質量要求高，采用整體嵌入式凹模，放在動模一側，主要是節(jié)省優(yōu)質模具鋼，材料方便熱處理，方便日后更換維修等，方面考慮，凹模鑲塊的尺寸大小，設計出了考慮尺寸的壁厚的剛度和強度校核，還要留夠冷卻水道的位置。
3.2.2 凸模（型芯）的設計
凸模和型芯是塑件內表面的零件，凸模一般是指成型塑件中較大的，主要內形零件，又稱主型芯，型芯一般是指成型塑件上較小孔槽的零件。
型芯按結構可以分為整體式組合式兩種，整體式結構牢固，但不便加工，消耗的模具鋼主要用于工藝試驗模具上形狀簡單的型芯。
組合式便于脫模，適用于表面質量要求較高的塑件，簡化了模具的加工工藝，減少了熱處理變形，接合處間隙，有利于排氣，節(jié)省貴重模具鋼，減少了加工工作量，成型塑件內壁的大型芯可裝載動模板上，方便型芯的制作安裝，塑件的分邊去除以及內部冷卻水道的排布，設計如圖所示
圖10 型腔型芯的設計
3.3 導向定位機構的設計
導向機構的作用：
（1）定位作用。
（2）導向作用
（3）承受一定的側向壓力。
由于塑件基本對稱且無單向側壓力，所以采用直導柱導向便可滿足合模及閉模后的定位，導柱要比主型芯高出6-8mm，
圖11 導柱與導套的設計
3.4 推出機構的設計
使塑件從成型零件上脫出的機構稱為推出機構。
推出機構的組成：推桿，拉料桿，推桿固定板,推板，推板導柱，推板導套及復位桿等組成，推出機構中，凡直接與塑件相接觸，并將塑件推出型腔或型芯的零件稱為推出零件，常用的推出零件有推桿，推管，推件板等。
推出機構的位置的設定
（1）.推桿應設定在脫模阻力大的地方。
（2）.推桿應分布均勻。
（3）.推桿應設在塑件強度剛度較大處。
根據肥皂盒上蓋的形狀特點，其推出機構應選擇推件板推出機構或推桿推出機構，其中，推件板推出機構可靠，推出力均勻，不影響塑件的外觀質量，但制造困難，成本高，推桿推出機構簡單推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時會在塑件內部型腔上面留下痕跡，但不影響塑件的外觀，所以選推桿推出機構。
圖12 推出機構的設計
3.5 抽芯機構的確定
塑件結構簡單，無孔，應采用廣泛應用的斜導柱，側向抽芯機構，結構簡單，制造方便，動作可靠。
塑件另一側的內凸所需抽拔力不大，抽芯距短，制造安裝方便的圓柱形斜推桿內側抽芯。
3.6 冷卻系統(tǒng)的設計
圖13 冷卻系統(tǒng)的設計
采用冷卻水冷卻凹模冷卻水道應采用環(huán)繞型型腔布置的兩層式，冷卻回路開設時，應注意避免安裝在定模上面的小型芯，及側向抽芯滑塊，大型芯冷卻采用側向抽芯滑塊，大型芯冷卻采用隔板式管道冷卻，在型芯上開設兩個孔，孔內插上縱向間隔板與在動模支撐板上的橫向管路形成循環(huán)冷卻，回路冷卻通路的設計。
在設計方案的論證的過程中，在腦子里逐步勾勒出大致模具機構，實現(xiàn)情況，可以徒手繪制出模具裝配圖，（也可用參數(shù)化設計三維軟件）實現(xiàn)繪制出模具各機構的工作原理，考慮好模具各結構的表達方法，如需要幾個視圖表達，每個視圖是否采用部視等，待后續(xù)主要零部件的尺寸計算和成型設備的校核完成后，即可根據該草圖四路，清晰繪制出正式模具總裝圖。
4 主要零件的設計計算
該塑件結構簡單，所用的材料為PP，屬于一般的精度要求，其它尺寸均未標注公差，所以按MT5計算其公差值。表為塑件的主要公差尺寸要求。
表7 塑件尺寸及公差
部位
尺寸
尺寸公差
外
形
尺
寸
Ф80
80 0--1.06
118
1180-1.14
8
80-0.48
2
20-0.2
38
380-0.76
內形
尺寸
114
114+1.140
76
76+1.060
1
1+0.200
4.1該塑件的成型尺寸
表8 成型零件尺寸的計算
尺寸類別
塑件尺寸
計算公式
型芯或型腔的工作尺寸
徑向尺寸
型腔的徑向尺寸
80 0--1.06
Lm=[（1+Scp）Ls-3/4Δ] +&z0
95.205+0.350
1180-1.14
140.745+0.38
20-0.2
2.25+0.070
型芯的徑向尺寸
114+1.140
Lm=[（1+Scp）Ls+3/4Δ] 0-&z
91.9950-0.35
76+1.060
137.6550-0.3
軸向尺寸
型腔的軸向尺寸
80-0.48
Hm=[(1+Scp)Ls-2/3Δ] +&z0
9.278+0.160
型芯的軸向尺寸
1+0.200
Hm=[(1+Scp)Ls+2/3Δ] +&z0
1.3340-0.07
該塑件的成型零件尺寸按平均值法計算，查有關手冊得，PP的收縮率為1.0~3.0，故平均收縮率為Scp=（1.0+3.0）%/2=2.0%=0.02,根據塑件尺寸公差，要求模具制造公差取&z=Δ/3，成型零件尺寸見表所示。
4.2 模具型腔壁厚的確定
塑料模具型腔在成型的過程中，受到熔體的高壓作用，應有足夠的強度和剛度，本模具的凹模采用的是整體嵌入式，因此可以采用整體式矩形型腔的壁厚計算公式來確定型腔的側壁厚度和型腔底板厚度，
圖14 整體式型腔
l-型腔的長度，取值為118，mm b，型腔的寬度，mm
h-型腔的深度，取值為38，mm T-型腔的底板厚度，mm
S-型腔的壁厚厚度，mm L-模板的長度，mm
B- 模板的寬度，mm
4.2.1 型腔側壁厚度的確定
（1）按剛度強度計算
S鋼≥ ==1.41mm （4-1）
式中
C-由h/L決定的系數(shù)查表c=0.93
P-型腔內最大熔體壓力，可取注射成型壓力的25%~50%，p取45Mpa
h-型腔深度h=38mm
E=模具鋼的強度數(shù)量一般中碳鋼E=2.1×105pa，預硬化塑料模具鋼E=2.2×102Mpa
[&]-模具鋼度計算許用變形量，《機械制圖設計手冊》得[&]=25i=25×(0.45
l1/5+0.001l)=25×(0.45×1181/5+0.001×118)=27.7mm
（2）按強度條件計算
S強≥==27.01mm (4-2)
式中
p=型腔內最大的熔體壓力，取p=45Mpa
h-型腔的深度，取值為38，mm
W-抗彎截面系數(shù)，由h/l決定，查配套教材《塑料成型工藝與模具設計》表4-6得W=0.108
α-型腔的邊長比，α=b/l=80/118=0.68
[&]-模具剛度計算的許用應力，一般中碳鋼[&]=160Mpa預硬化塑料模具[&]=300Mpa
4.2.2 型腔底板厚度T的計算
（1）按剛度條件計算
T剛≥==7.26mm (4-3)
式中
c‘-由型腔邊長比l/b決定的系數(shù)，查表得c’=0.024
p-型腔內最大的熔體壓力，可取注射成型壓力的25%-45%，p取45Mpa
b-型腔寬度，b=80mm
E-模具剛度的強性模量，一般中碳鋼E=2.1×105Mpa，預硬化塑料模具鋼E=2.2×105 Mpa
[&]-模具鋼度計算許用變形量，《機械制圖設計手冊》得[&]=25i=25×(0.45
l1/5+0.001l)=25×(0.45×1181/5+0.001×118)=27.7mm
（2）按強度計算
T強≥=17.84mm （4-4）
式中
a’-由型腔長度與型腔寬度之比決定的系數(shù)，查配套教材《塑料成型工藝與模具設計》表得a’=0.4974
p- 型腔內最大的熔體壓力，可取注射成型壓力的25%-45%，p取45Mpa
b- 型腔寬度，b=80mm
[&]- 模具剛度計算的許用應力，一般中碳鋼[&]=160Mpa預硬化塑料模具鋼[&]=300Mpa
根據以上剛度，強度的計算，得出型腔壁厚S≥27.01mm，型腔底板厚度T≥17.84mm
4.3 抽芯機構的設計計算：
4.3.1 抽芯距S的計算
S=h+(2~3)=2+3=5mm （4-5）
式中
h-側型芯成型部分高度，h為2mm。
4.3.2 抽芯力的計算
Fc=chp（μcosα-sinα）=251.2×10×2×（0.2cos0○-sin0○）=1004.8 （4-6）
式中
c-型芯成型部分截面平均周長，c=Лd=251.2mm
h-側型芯成型部分高度，h為2mm
p-塑件對型芯單位面積上的包緊力，一般模內冷卻的塑件p為8~12Mpa，取10Mpa，
μ-側型芯的脫模斜度與傾斜角，該塑件α為0○
4.4 推出機構的設計
采用推桿推出機構，由于該塑件的脫模力不是太大，推桿的布置空間足夠，所以無須用繁瑣的計算方法，確定推桿尺寸的大小，可以根據經驗取d=mm國標推桿（GB/T4169.1-2006），注意保證推出距離略大于型芯的突出長度2-3mm即推出距離大于40mm
4.5 標準模架的選用
綜合考慮本塑件采用一模兩腔，平衡布置，側澆口一次分型結構，型腔的壁厚要求，塑件的尺寸大小，冷卻水道的布置等等，多項因素，估算型腔模板的概略尺寸。
5 成型設備的校核
5.1 注射機的注射壓力的校核
=120MPA =30MPA
(0.75～0.9) =90-108MPA>故也是合格的 （5-1）
式中
-注塑機額定最大注射壓力，
－模具成型時需要的注射壓力
5.2 注射量的校核
根據公式
（5-2）
式中：
-注塑機最大注謝量（ cm3）
c- 料筒溫度下塑料的體積膨脹率的校正系數(shù)，對于結晶形塑料，c=0.85:對于非結晶形塑料，c=0.93;
-所用塑料在常溫下的密度
代入數(shù)據得：
=0.93×0.95×125=110.43759
根據 (5-3)
式中：
n -模具的型腔數(shù) , - 塑件的質量 g ，-澆注系統(tǒng)分流道凝料的質量g ，
-主流道凝料質量g ， -塑件飛邊質量g
代入數(shù)據得：
=2×（25.07+13.97）+10+5=350.5
根據校核式 =110.4375×80%>93.08
故：合格
5.3 鎖模力的校核
鎖模力是指注射機的合模機構對模具所施加的最大夾緊力，注射機鎖模力的校核關系是
F≥KPA （5-4）
式中
F-注射機鎖模力，查《塑料模具設計手冊》附錄表得SZY-125型螺桿式注射機的鎖模力為900KN
K-壓力損耗系數(shù)，一般取1.1~1.2
P-型腔內熔體的壓力，本塑件p=45MPA
A-塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，本模具A=0.5~1╳10-2
計算得 kpA=1.2╳45╳1╳10-210-6╳10-3=510KN
故注射機的鎖模力足夠滿足鎖模要求。
安裝尺寸的校核
本模具采用的是點澆口DB型模具，模具外形尺寸為300mm*230mm，模具的閉合高度H=30+30+25+50+70=205mm，查資料得SZY-125型注射機動定模板的最大安裝尺寸為124*458mm。允許模具的最小厚度Hmin=200mm，最大厚度滿足300mm，即模具的外形尺寸不超過注射機的動定模板的最大安裝尺寸，Hmin≤H≤Hmin。
5.4 推出機構的校核
各種型號注射機推出機構的設置情況及推出距離等各不相同，設計模具時必須了解注射模具推出機構的直徑，推出形式是中心推桿還是兩側雙桿推出，最大的推出距離及雙推中心桿距等以確保模具推出機構與注射機的推出機構相適應。
SZY-125型螺桿式注射機的推出機構為中心及上下兩側設有推桿（機械推出）由于該模具推出力不大，在SZY-125型螺桿式注射機上采用中心Ф52mm的頂出孔，塑件的實際推出距離為55mm，大于（40+10）mm滿足推出機構的要求
5.5 開模行程的校核
注射機的開模行程是有限的，制出制品所需的開模距離必須小于注射機的最大開模行程與模厚無關，校核關系為
S大于H1+H2+(5~10) (5-5)
式中 S-注射機的最大開模行程，查《塑料模具設計手冊》附錄表得SZY-125型螺桿式注射機的最大開模行程為S=300mm
H1-塑件脫模時所需的推出距離，該塑件推出距離為
H2-塑件的寬度（不包括澆注系統(tǒng)），該塑件的高度為38mm
計算得H1+H2+(5~10)=55+40+10=105
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