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塑料梳子三维造型
与模具设计

系 别：
专 业 班：
姓 名：
学 号：
指导教师：

2011年 5 月

塑料梳子三维造型
与模具设计
Plastic comb three-dimensional
modeling and mold design

摘 要

塑料成型技术及设备的出现始于二十世纪三十年代，在仅有七十年左右的时间己发展成为一种非常重要、最具代表性的塑料加工方法，注塑制品也被越来越多的行业采用。注射成型过程及设备以现有的形式存在己有四十多年的历史，可以证实塑料注射成型机电液技术水平的提高已经成为提高注射成型机质量，满足各行业对于注塑制品高质量要求的关键。
本文塑件的成型工艺及材料选择对塑件质量的影响，最终选择TPEE为梳子的成型材料，以及运用UG4.0软件绘制梳子三位模型、模具分型面设计、浇注系统设计、抽取模件和开模模拟等。
介绍模具设计的设计流程及模具的加工，注塑模具设计的流程是先创建出成型模件，再根据成型模件的特点来设计起结构零件。成型零件包括型芯、型腔等与塑料接触构成模腔的零件。由于塑料梳子的形状相对简单，用平面的分型面即可。凸、凹模的加工方面是先用Mastercam制订模具的凸、凹模加工工艺，设置合理的加工路线，生成程序导出。

关键词：材料选择 UG4.0 分型面设计 浇注系统设计

Abstract

Plastic molding technology and equipment starting in the early thirties，it has become a very important and the most representative method of plastic processing in only seven years, injection molding products have also been adopted by more and more industry. Injection molding process and equipment has been available in the form of a 40-year history. It can confirm that the improving of the plastic injection molding machine hydraulic technology has becoming the key of improving the quality of injection molding, and also the key of meet the quality requirements of injection molding products for various industries .
This article describes the plastic parts of the molding process and material selection on the quality of plastic parts, choose TPEE as the plastic comb molding material and the use of UG4.0 software rendering three-dimensional model of the bottom cover, mold parting surface design, gating system design, extraction module parts and mold simulation.
Describes the design process of mold design and mold processing, the first of plastic injection mold design process is to create the shape module, and then molding module according to the characteristics of the design from the structural components. Molded parts including core, cavity and other contacts with the plastic parts form the cavity. The structure forming part referred to the other mold parts except the shape module, such as templates, mandril, reset rod, guide posts guide sleeve and choose in the other international standards. Because the shape of the comb is relatively simple, with the parting plane can be. The first of convex, concave die processing is developed using Mastercam convex mold and die processing technology, set a reasonable processing line, and finally generated export procedures.

Key words：material Selection UG4.0 type face design gating system design

目 录

摘 要 I
Abstract II
目 录 1
绪 论 2
1 梳子的设计及选材 3
1.1 梳子的CAD视图和三视图绘制 3
1.2 塑料梳子制件三维设计 5
1.3 材料选择及其性能参数 6
1.4 塑件的工艺性分析 8
2 模具设计 8
2.1 分型面的位置选择及设计 9
2.2 型腔数的确定和布置 9
2.3 模具浇注系统设计 10
2.5 成型零部件设计 17
2.6 复位机构与导向机构设计 18
2.7 塑模温控系统设计 19
3 模架的确定和标准件的选用 20
3.1 定模固定板（定模座板） 20
3.2 定模板 20
3.3 动模固定板 20
3.4 动模板 20
3.5 动模垫板（又称支承板） 21
3.6 垫块 21
3.7 推杆固定板 21
3.8 推板 21
4 合模导向机构的设计 22
4.1 机构的功用 22
4.2 导向结构的总体设计 22
4.3 导柱的设计 22
4.4 导套的设计 23
4.5 导柱与导套的配合形式 23
5 脱模推出机构的设计 24
5.1 脱模机构的分类及选用 24
5.2 脱模机构的设计原则 24
5.3 推杆设计 24
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27

绪 论

塑料具有一系列优异的物理、化学性能（密度小、质量轻、比强度高、绝缘性好、化学稳定性高和对酸、碱有良好的耐腐蚀能力），和易成型加工的工艺性能而在轻工、农业、国防、航天航空、机械制造、建筑材料、交通运输等部门及人们的日常密切相关的诸多方面都得到了非常广泛的应用。并跻身于金属、纤维、硅酸盐三大传统材料之列，成为现代工业四大基础材料之一，应用于人类活动与生产活动的各个领域。
模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。
模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的性能、内应力大小、外观质量、表面光洁度、等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难易程度影响很大。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。
塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。
在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。

1 梳子的设计及选材

1.1 梳子的CAD视图和三视图绘制

图1-1 梳子CAD示图

图1-2 梳子成型塑件三维示图

图1-3 梳子成型塑件三维示图

图1-4 梳子成型塑件三维示图

1.2 塑料梳子制件三维设计
本课题是利用PRO/ENGINEER 4.0软件对梳子进行实体建模，PRO/E的图形设计是基于三维的，它与传统的二维绘图有着本质的区别。生成的模型直观，立体感强，可以在任何角度进行观察。另外系统还能计算出实体的表面积、体积、重量、惯性距、重心等。使设计者很容易、很清楚地知道零件的特性。而且可由立体图生成三视图，大大提高工作的效率和准确性。
绘制梳子3D图通过拉伸、倒圆角、切除等功能进行组合所绘制出的。现简单介绍我的梳子造型是如何做出的。

首先我用UG4.0软件草绘出梳子的图形：

图1-2-1

然后对上述图形进行拉伸，倒圆角：

图1-2-2
最后对零件进行拉伸切除：

图1-2-3

1.3 材料选择及其性能参数
材料的比较和选择
塑料的品种很多，分类方式也各不相同，通常把塑料按照合成树脂的分子结构和受热时的行为分类和按塑料的应用范围分类。前者分为①热塑性塑料，②热固性塑料。后都分为①通用塑料②工程塑料③特种塑料。
梳子类似塑料工件是生活中十分常用的塑料产品，通常对精度要求和力学性能要求较低，当然对成本要求也要低，加工性能良好。所以一般该类产品用的塑料都为通用塑料，同时也要是热塑性塑料。
最常用的通用塑料又是热塑性塑料有：聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）。都具有应用范围广、加工性能良好，价格低廉的优点。

由于梳子要求有良好的柔韧性，所以我们选择聚苯乙烯（PS）做梳子料塑料，聚苯乙烯（PS）是最早工业化的塑料品种之一，应用广泛，无毒、无味，落地时可发出清脆的金属声。其塑件硬而脆，力学性能与聚合方法、相对分子质量大小、定向度和杂质含量有关。相对分子质量越大，机械强度就越高。聚苯乙烯（PS）具有优良的绝缘性能、一定的化学稳定性和耐蚀性。聚苯乙烯（PS）一般可用于制造纺织工业中的纱管、纱锭、线轴；电子工业中的仪表零件、设备外壳；化学工业中的储槽、管道、弯头；车辆上的灯罩、透明窗，以及家具、日用品（梳子）和文具等。表1-1是聚苯乙烯（PS）性能参数表。

表1-1 聚苯乙烯（PS）性能参数表
密 度
1.04~1.06
拉伸弹性模量
2.8~3.5
收 缩 率
0.2~0.8
弯曲强度
61~98
熔 点
131~165
弯曲弹性模量
-
热变形温度（45N/cm²）
65~90
外 观
无色透明、摔打音清脆
模具温度
40~60
压缩强度
80~112
喷嘴温度
160~170
缺口冲击强度
0.25~0.40
中段温度
170~190
硬 度
洛氏M65~80
后段温度
140~160
体积电阻率
1017~1019
注射压力
60~100
介电常数
106 Hz≥2.7
拉伸强度
35~63
击穿电压
19~27
特 点
耐水、耐化学品、绝缘性好、不耐冲击不耐温

聚苯乙烯（PS）的成型加工特征如下：
聚苯乙烯（PS） 的吸水率很低，只有0.02%—0.06%，所以在加工前，可以不干燥。又其比热较聚乙烯（PE）低，所以塑化效率高，在模具中固化快，成型周期短。PS收缩率低，只有0.4%—0.7%，对模制品影响不大。PS在加工中，流动性和成型性优良，最大问题是在制品中存在一定的内应力，容易出现裂纹，在成型中一定注意这个问题，因此成型塑件的壁厚应均匀，脱模斜度不宜过小，塑件中不宜有嵌件。清除内应力除调节工艺参数、模具结构等之外，还可以将制品进行后处理以消除内应力，如将其置于60-80℃热水浴中或烘箱中，“退火”处理1-3小时。

1.4 塑件的工艺性分析

（1） 塑件的形状较为简单。
（2） 塑件整体结构较为小，塑件壁厚应均匀，平均壁厚为1.0mm，超过PS塑料的最小成型壁厚0.75mm，可注塑成型。
（3） 由查表得常用脱模斜度一般取30分到1度30分，结合本塑件的形状，设定脱模斜度为1度。
（4） 为避免塑件应力集中，有利于塑件熔体的流动，塑件内外表面连接处采用圆角过渡，内圆角r=0.5d=0.5mm，外圆角R=1.0-2.0d,取2.0mm。

2 模具设计

2.1 分型面的位置选择及设计
分型面是动、定模的分界面，即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面。根据塑件情况，一套模具中可以只有一个分型面，也可以同时设定两个或多个分型面。常见的取出塑件的主分型面与开模方向垂直。
由于该制品无需侧向抽芯，为简化模具结构，所以选择单分型面，流道凝料连同制件一起由拉料杆从定模中脱下，连同制品由推杆推出，这样既简化了模具的结构也简化了脱模过程。
分型面位置选择首先要保证便于制品能顺利从型腔中脱出和加工型腔，根据这个原则，分型面应选在塑料制品最大的轮廓线所在的平面上，并且此平面要与开模方向垂直。此制件按此原则有三个分型面可供选择，其中与塑件底面垂直的两个分型面分型会将塑件分在上下两个模腔内，这样该分型面位于外观面，在脱模后在分型面的位置会留有一圈飞边，即使这些飞边脱模后立即割除，也会在塑件上留下痕迹，影响塑件外观，故不可选用，所以只有选取塑件底面为分型面，并且该分型面有：①将分型面设在该位置可以将制品一次脱出②该分型面两侧制件表面粗糙度不同，精度要求较低的内壁面在冷却后产生的收缩对模具型芯有一定的包紧力，开模时有利于制件保留在动模一侧方便脱出③该分型面将精度要求不同的外观面与内壁隔开，有利于降低模具型腔和型芯的加工难度，可以将动模和定模以不同的精度一次加工成型④有利于保证塑件的外观质量，等优点。故选择梳子侧面中线为分型面。
2.2 型腔数的确定和布置
为了使模具与注射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，设计模具时应确定型腔数目。
根据注射机的最大注塑量和成型经济成本来确定型数目。本课题中，选用小型注射机，梳子塑件轻而小，选取型腔数目为4个。
模具型腔数目确定后，应考虑型腔的布局。由于梳子塑件轻而小，只需尽量保证各型腔从总压力中均等分得所需的型腔压力，同时均匀充满，并均衡补料，以保证各塑件的性能、尺寸尽可能一致。主流道到各型腔流程短，以降低废料率。型腔和浇注系统投影面积的中心应尽量接近注射机锁模力的中心，一般与模板中心重合。选择型腔四点对称矩形分布。
2.3 模具浇注系统设计
浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔各处，以便获得外形轮廓清晰内在质量优良的塑件。因此要求充模速度快而有序，压力损失小，热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与塑件分离或切除，且在塑件上留下浇口痕迹小。
在设计浇注系统时，首先选择浇口的位置，浇口位置的选择恰当与否，将直接关系塑件的成型质量及注射过程是否能顺利进行。流道及浇口位置的选择应遵循以下原则：
（1） 设计浇注系统时，流道应尽量少弯折，表面粗糙度为Ra0.8μm-1.6μm；
（2） 应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称；
（3）单型腔塑件投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，不然会造成注射时模具受力不均；
（4）设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留下痕迹；
（5）一模多腔时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具内；
（6）在设计浇口时，避免塑料熔体直接冲击小直径型芯及嵌件，以免产生弯曲、折断或移位；
（7）在满足成型排气良好的前提下，要选取最短的流程，这样可缩短填充时间；
（8）能顺利地引导塑料熔体填充到各个部位，并在填充过程中不致于产生塑料熔体涡流、紊流现象，使型腔内的气体顺利排出模外；
（9）在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时间及成型周期；
（10） 若是主流道型浇口，因主流道处有收缩现象，若塑件在这个部位要求精度较高时，主流道应留有加工余量或修正余量；
（11） 浇口的位置应保证塑料熔体顺利流入型腔，即对着型腔中宽畅、厚壁部位；
（12） 尽量避免使塑件产生熔接痕，或使其熔接痕产生在塑件不重要的部位。
2.3.1 主流道设计
主流道是连接注射机喷嘴与分流道或型腔的塑料熔体通道，是熔体注入模具最先经过的一段流道。其形状、大小会直接影响熔体的流动速度和注射时间。
主流道与喷嘴接触冷热交替,属易损件，故对材料要求较高，一般采用T8A、T10等碳素工具钢。热处理淬火HRC53～57。为了塑料熔体顺利流入主流道凝料顺利拔出。其通常设计成圆锥形，锥角α= 2°～6°。表面粗糙度 Ra≤0.8μm，主流道衬套内壁应沿轴向抛光，不能沿圆周进行抛光，避免产生侧向凹凸面 凝料便难以拔出。主流道尺寸大小直接影响塑料熔体的流动速度和充模时间，主流道与喷嘴接触处一般做成凹球形，必须严密贴合。凹球半径r1＝喷嘴凸球半径r＋（1～2）mm，深度h=3～5mm，小端直径d1＝喷嘴直径d＋（0.5～1）mm，大端直径
，长度L应尽可能短 一般L≤60 mm。一般设计成可拆卸更换的浇口套。

根据本课题名片盒塑件模具，选取凹球半径r1=14mm；深度h=3 mm ；小端直径d1=4mm；大端直径d2=7.82 mm；长度L=50mm。

2.3.2 分流道设计
模具采用一模四腔对称矩形布置，为使塑料熔体以等速度充满四型腔，分流道在模具上采用对称等距离分布，在注射时采用对称分布可以使型腔和浇注系统投影面积重心更接近锁模力的中心，避免局部胀模力过大影响锁模效果。分流道长度也尽可能短小，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失、热量损失和原料。
分流道截面形状和尺寸也对塑料熔体的流动和模具的制造难易及脱模有影响，圆柱形流道相对其他的分流道形状有比表面积最小，效率最高，热量和压力损失最少，且浇口可以可设在流道中心线上等优点。故选择此分流道形状。
（1） 分流道的截面尺寸
分流道的截面尺寸应根据塑件的成形体积、塑件壁厚、塑件形状、所用塑料的工艺性能、注射速率以及分流道的长度等因素来确定。
对于壁厚小于3mm,质量在200g以下的塑件，可用下述公式确定分流道的直径：
D = 0.2654W L
其中 D——流道直径（mm）；
W——塑件的质量（g）；
L——分流道的长度（mm）。
此式计算的分流道直径限于3.2 ～ 9.5 mm。
根据前面的计算数据，
主分流道 次分流道
D1=0.265×44.768×135 D2 = 0.265 ×22.384 ×100
≈ 6.0＞3.2 ≈ 4.0＞3.2
根据《塑料模具设计指导》中表 2-3知PS的分流道断面直径的推荐范围为：3.5～10.0㎜，所以选取主分流道直径D1为6㎜；次分流道直径D2为4mm.
（2） 分流道截面形状图

主分流道图（1） 次分流道图（2）
图2-2 分流道图
（3） 分流道与点浇口连接简图如下。

图2-3 分流道与点浇口连接简图
2.3.3 浇口的设计
浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道（除直接浇口外），是塑料熔体进入型腔的入口。它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。通常浇口分为限制性和非限制性两大类。非限制性浇口都用于大型塑件注射。名片盒之类的小型塑件均用限制性浇口。
（1） 限制性浇口的主要作用是：
①使分流道输送来的塑料熔体产生突变的流速增加，提高剪切速率，降低塑熔体的表面黏度，使充模不因浇口缩小面发生困难。
②在通过限制性浇口时，受到较大摩擦阻力作用，一部分能量变为摩擦热，使塑料熔体的温度提高，从而降低表面黏度，增加流动性。
③型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；
④易于切除浇口凝料；
⑤对于多型腔的模具，用以平衡进料；
限制性浇口的截面积通常为分流道的 3% ～ 9%。浇口的截面有矩形和圆形两种。浇口长度约为 0.5 ～ 2 mm左右。浇口的尺寸一般根据经验公式确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。
（2） 浇口的形式选择
限制性浇口的有点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、中心浇口等。根据本课题研究的梳子塑件，综合以上各形式的浇口，选择点浇口。点浇口开模时浇口可自动拉断，有利于自动化操作；浇口残留痕迹小，不影响塑件外观；易取得浇注系统的平衡；浇口附近补料造成的应力小等优点，正适合像梳子类似的小而轻的薄壁型日用品塑件。
（3） 浇口尺寸的确定
浇口结构尺寸可由经验公式，并由《塑料模具设计指导》中P19页表 2-5 和《塑料成形模具设计手册》P191-192页查得，点浇口的截面形状为圆形，点浇口的长度l一般在0.75～2mm，直径d一般在0.5～1.8mm范围选取。点浇口直径也可用下面经验公式来计算：
d = (0.14 ～0.20)
式中 d——点浇口的直径（mm）；
δ——塑料件在浇口处的壁厚（mm）；
A——型腔表面积（mm）.
选取长度 l = 2mm，直径d = 0.5mm。
注：其尺寸实际应用效果如何，应在试模中检验与改进。
（4） 浇口位置的选择
浇口位置的选择对塑件质量的影响极大。选择浇口位置时应遵循如下原则：
①避免塑件上产生缺陷；
②浇口应开设在塑件截面最厚处；
③有利于塑料熔体的流动；
④的利于型腔的排气；
⑤考虑塑件受力情况；
⑥增加熔接痕牢度；
⑦流动定向方位对塑件性能的影响；
⑧浇口位置和数目对塑件变形的影响；
⑨校核流动比；
⑩防止型芯或嵌件挤压位移或变形。
此外，在选择浇口位置和形式时，还应考虑到浇口容易切除，痕迹不明显，不影响塑件外观质量，流动凝料少等因素。我将浇口选择在梳子塑件尾部。
2.3.4冷料井设计
冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。基于本次设计的模具，可采用底部带有拉料杆的冷料井，这类冷料井的底部由一个拉料杆构成。拉料杆装于型芯固定板上，因此它不能随脱模机构运动。选用底部带有推杆形式拉料杆配合冷料井。取用最常见的带Z形（钩形）头拉料钩的拉杆。

图2-3 冷料井
2.3.5 排气槽设计
塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型腔及流道原有的空气，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。
因该模具为小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排气槽。
2.4 模具结构分析
2.4.1 标准模架的选择
上壳选用的模架尺寸：
表2-4-1 上壳模架尺寸（单位: mm）
模板宽度
250
模板长度
300
动模板厚度
80
座板宽度
250
座板厚度
35
定模板厚度
60
垫块宽度
48
垫块厚度
80
—

推板厚度
20
推板宽度
150
推杆固定板厚度
15
导柱直径
25
导套直径
35
复位杆直径
15
沉头螺钉
10-M14
－
－
－
－

2.4.2 开模行程的校核
开模行程S≥H1+H2+5～10
其中：H1――脱模距离（顶出距离）；
H2――制作高度包括浇注系统在内。
XS-ZY-125注射机的模板行程300mm，合格。
2.4.3 模具闭合高度校核
根据注射机的参数，Hmax ≤450mm Hmin ≥200mm
而根据所选标准模架组合尺寸所得，对于电视遥控器上壳而言：
H=35+80+80+60+15=270mm <H<因此，满足要求。
2.4.4 模板尺寸的校核
所选注射机的模板尺寸为400*400，而本次两个注射模采用的是300mm*250mm。
2.4.5 喷嘴尺寸校核
本模具主流道始端的球面半径为R16，略大于XS-ZY-125注射机的喷嘴球半径R12。故符合标准。
2.5 成型零部件设计
成型零件是与塑料接触的决定制品几何开关的模具零件。它包括凹模、凸模、型芯、成型镶块及壁厚等，是塑料模具的主要组成部分。
2.5.1 型腔分型面设计
合理选择分型面，有利于制品的质量提高，工艺操作和模具的制造。因此，在模具设计过程中是一个不容忽视的问题，选择分型面一般根据以下的原则：
（1） 分型面应该选择在制品最大截面处，这是首要原则。
（2） 尽可能使制品留在动模的一侧。
（3） 尽可能满足制品的使用要求。
（4） 尽可能减小制品在合模方向上的投影面积，以减小所需的锁模力。
（5） 不应影响制品尺寸的精度和外观。
（6） 尽量简单,避免采用复杂形状,使模具制造容易。
（7） 不妨碍制品脱模和抽芯。
（8） 有利于浇注系统的合理设置。
（9） 尽可能与料流的末端重合,有利于排气。
2.5.2 模具材料选择
（1） 性能要求
①耐热性能 随着高速成形机械的出现，塑料件生产速度加快，会使模具部分成形表面温度在极短时间内超过400℃。为了保证模具在使用时的精度，模具钢应有较高的耐热性能。
②在工作温度下具有足够高的强度 塑料注射成形压力很大，而闭模压力一般为注射压力的1.5～2倍，有的高达4倍。因此模具钢应有较高的强度。
③耐磨性 由于塑件的需要塑料中往往会添加一些物质，这样就使得塑料的流动性降低，导致模具的磨损，故要求模具有良好的耐磨性。
④镜面加工性能 型腔表面光滑，成形面要求抛光成镜面，表面粗糙度低于Ra0.4μm，以保证塑料件的外观并便于脱模。
⑤良好的切削性能 随着模具的精度提高，要求模具钢在切削加工时具有良好的切削性能，在切削过程中加工硬化小。
⑥尺寸精度 模具镶块加工精度高，配合精度高，型腔尺寸精度一般为3-5级。拼镶型腔的接合面要求密合，以免制品挤入逢内。
（2） 模具钢的选择
因为设计的此模具的注射次数在20万次，模具精度为一般精度，选用的塑料为聚苯乙烯（PS）,根据《模具材料应用手册》中的表1-4以及加工时的性能要求综合选择模具的凸凹模材料为SM45，其含C量为0.42％～0.48％、含Si量为0.17％～0.37％、含Mn量为0.50％～0.80％、含P量和含S量均≤0.030％，经调质处理可获得较好的综合力学性能、价格低廉、机械加工性能好、市场性好，但热处理工艺性差，变形、开裂倾向性大，用于日用杂品、玩具等塑料制品的模具。
2.6 复位机构与导向机构设计
在顶杆的脱模机构中，顶出塑件后再次合模时（或闭模前），必须要求顶杆等元件回复或预先回复到原来的位置。通常采用弹簧推动板复位，但当推顶装置发生卡滞现象时，仅靠弹簧难以保证，须复位杆与弹簧并用。设计中具有活动型芯的脱模机构时，必须考虑到合模时互相干扰的情况，应在塑模闭合前使顶杆提前复位，以免活动型芯撞击顶杆，应设置先复位装置。复位杆由标准可查得。
本设计中的模具使用弹簧先复位装置，在顶杆固定板上装有弹簧，借弹簧力合复位杆作用，在合模时，使顶出杆先复位，这种方法的特点是结构简单，容易制造，但弹簧容易失效，故要经常更换弹簧。
导向机构的主要作用是为保证在模具闭合后，动、定模板相对位置准确；在模具装配过程中也起到了定位的作用，合模时，引导动、定模板准确闭合，能够承受一定的铡向压力，以保证模具的正常工作。
2.7 塑模温控系统设计
在注射过程中,模具的温度直接影响着制品质量和注射周期,各种塑料的性能不同,成型工艺要求的不同相应的模具对温度要求也不同, PS在注射成型时所需的模具对温度为40—60度之间。对任何塑料制品，模温波动较大都是不利的。过高的模温会使制品在脱模后发生变形，延长冷却时间，使生产率下降。过低的模温会使降低塑料的流动性，难于充满型腔，增加制品的内应力和明显的溶接痕等缺陷。由于模温不断地被注入熔融塑料加热，模温升高，单靠模具自身散热不能使其保持较低的温度，因此必须加冷却机构。
冷却装置系统的设计要点：
（1） 实验表明冷却水孔的数量愈多，对制品的冷却也愈均匀。
（2） 水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即孔的排列与型腔形状相吻合，水孔边距型腔的距离常用12—15mm。
（3） 对热量聚积大温度上升高的部位应加强冷却。
（4） 进水管直径的选择应使水流速度不超过冷却水道的水流速度，避免产生过大的压力降。冷却水道直径选用6mm。
（5） 凸凹模与成型型芯应分别冷却，并保证其冷却平衡。
（6） 冷却水道不应穿过没有镶块或其接缝部位，水道连接必须密封以免漏水。
（7） 复式冷却循环并联而不应串联。
（8） 进、出口冷却水温差不应过大，以免造成模具表面冷却不均。
由于塑件材料为PS，其注射成型模具并无加热要求。故只用冷却水道在动、定模板之中各取一个达到冷却效果即可。

3 模架的确定和标准件的选用

标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、
冷却及加热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。
由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可选用标准模架 315×L，其中L取400mm，可符合要求。模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇注套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与动模固定板不需要销钉精确定位；垫快不需要与动模固定板用销钉精确定位；顶出垫板不需与顶出固定板用销钉精确定位。模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应有分模隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。
3.1 定模固定板（定模座板）
尺寸为400mm400mm、厚25mm，主流道衬套固定孔与其为H7/m6过渡配合；通过6个M12的内六角螺钉与定模固定板连接；定模垫板通常就是模具与注射机连接处的定模板。
3.2 定模板
尺寸为315mm400mm、厚50mm，上面的型腔为整体式；其导柱固定孔与导柱为H7/m6过渡配合。
3.3 动模固定板
尺寸为400mm400mm、厚25mm，用于固定型芯（凸模）、导套。为了保证凸模或其它零件固定稳固，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，用45钢或Q235A制成，调质230～270HBS；导套孔与导套为H7/m6或H7/k6配和；型芯孔与其为H7/m6过渡配合。
3.4 动模板
尺寸为315mm400mm、厚32mm，采用45钢，经热处理235HBS，其上的推板导柱孔与导柱采用H7/m6配合。
3.5 动模垫板（又称支承板）
尺寸为315mm 400mm、厚32mm，垫板是盖在固定板上面或垫在固定板下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、导柱或顶杆等脱出固定板，并承受型腔、型芯或顶杆等的压力，因此它要具有较高的平行度和硬度。采用45钢，经热处理235HB或50钢、40Cr、40MnB等调质235HBS，或结构钢Q235～Q275。还起到了支承板的作用，其要承受成型压力导致的模板弯曲应力。

3.6 垫块
尺寸为40mm 40mm，厚80mm
（1） 主要作用：在动模座板与动模垫板之间形成顶出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。
（2） 结构型式：可为平行垫块、拐角垫块。（该模具采用平行垫块）。
（3） 垫块用中碳钢制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨铸铁等。
（4） 垫块的高度计算：
h垫块=h推出距离+h推板+h推杆固定板+Δ
=20+20+25+15
=80（mm）
式中 Δ—顶出行程的余量，一般为5～10mm，以免顶出板顶到动模垫板。
（5） 模具组装时，应注意左右两垫块高度一致，否则由于负荷不均匀会造成动模板损坏。
3.7 推杆固定板
尺寸为199mm 400mm、厚20mm，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，用45钢制成，调质230～270HBS。
3.8 推板
尺寸为199mm400mm、厚25mm，要承受顶杆的压力，因此它要具有较高的平行度和硬度。采用45钢制成，经热处理达到235HBS。

4 合模导向机构的设计

注射模的导向机构