=2
?D24·P型
3.14?1102=2××30×106
4=569.91 （KN）
式中 F锁注射机的锁模力（N）； A分塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和； P型型腔压力，取P型=30MPa ； D取的是塑件的平均直径，D=
120?101=110.5，D?110mm ； 2结合上面两项的计算，初步确定注塑机为表3-5所示，查国产注射机主要技术参数表取SZ-160/1000,主要技术参数如下。
表3-5 国产注射机SZ-160/1000技术参数表
特性 结构类型
理论注射容积（cm） 螺杆(柱塞)直径(mm) 注射压(MPa) 注射速率(g/s) 塑化能力(g/s)
3内容
卧 179 44 132 110 10.5
特性
拉杆内间距(mm) 移模行程(mm) 最大模具厚度(mm) 最小模具厚度(mm) 锁模形式(mm) 模具定位孔直径(mm)
内容 360×260 280 360 170 液压 120
螺杆转速(r/min) 锁模力(KN)
10~150 1000
喷嘴球半径(mm) 喷嘴口直径
10 ----
3.4 注射机的校核 3.4.1 最大注塑量的校核
为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的35%~75%范围内，最大可达80%，最小不小于10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50%~80%。
V实 =73.95 cm 3.4.2 锁模力的校核
在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模力：
F＞K A分·P型 （3—3）
3； V公＝179 cm
3；
73.95?100%=41.3%满足要求。 179 17
3.14?1102＞1.2×2××30×106
4＞ 683.892 KN 满足要求。
式中 F注塑机额定锁模力：1000KN； K安全系数，通常取1.1~1.2，取K=1.2；
3.4.3 塑化能力的校核
由3.2.3初定的成型周期为30秒计算，实际要求的塑化能力为
每次实际注射量
成型周期即：
73.95=2.465（g/s），小于注塑机的塑化能力10.5（g/s），说明注射机能完全满足塑化要求。 303.4.4 喷嘴尺寸校核
在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径R2取比注射机喷嘴球面半径R1大1~2 mm，主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大0.5~1 mm，如图3.2所示，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，所以，注射机喷嘴
尺寸是标准，模具的制造以它为准则。
3.4.5 定位圈尺寸校核 图3-2 喷嘴与浇口套尺寸关系
注塑机固定模板台面的中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注塑模端面凸台径向尺寸须与定位孔成间隙配合，便于模具安装，并使主流道的中心线与喷嘴的中心线相重合。模具端面凸台高度应小于定位孔深度。
3.4.6 模具外形尺寸校核
注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面
的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆 间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装在注塑机的工作台面上。
3.4.7 模具厚度校核
模具厚度必须满足下式：
Hmin? Hm ?Hmax （3—4）
170?301?360 满足要求。
式中 Hm——所设计的模具厚度 301 mm； Hmin——注塑机所允许的最小模具厚度170 mm；
Hmax——注塑机所允许的最大模具厚度360 mm；
18
3.4.8 模具安装尺寸校核
注塑机的动模板，定模板台面上有许多不同间距的螺钉孔或“T”形槽，用于安装固定模具。模具固定安装方法有两种：螺钉固定，压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具常用这种方法），模具动，定模板上的螺孔及其间距，必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中，小模具多用这种方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。
该模具外形尺寸为300×400属中，小型模具，所以采用压板固定法（一般认为当尺寸在500×500内为中，小模具）。
3.4.9 开模行程校核
所选注塑机为全液压式锁模机构，最大开模行程受模具厚度影响。此时最大开模行程S开等于注塑机移动、固定模板台面之间的最大距离减去模具厚度。
5）
式中 S开——注塑机移模行程280 mm；
H2——流道凝料与塑件高度67 mm。
S开≧H1+H2+（5~10）mm （3—280 ≧15+67+10 280≧92 满足要求。
H1——推出距离15 mm；
4 模具设计
4.1 塑料配方说明
塑料配方设计是塑料制品成型加工中在加工设备和工艺参数确定之后所必须进行的重要环节,设计水平的高低直接关系到塑料制品的最终使用性能的优劣,也是应用现代技术对塑料进行改性的过程,其技术含量极高.一个成功配方的产生是多年实践经验与应用高新技术的结局.塑料是以高分子聚合物为主要成分,加入一定量添加剂而组成的一种混合物,添加剂是由一系列为改变塑料的某些性能而添加的混合物,通常为填充剂,增塑剂,稳定剂,润滑剂,着色剂等.根据PS的特性及使用性能要求,配方中应含有以下添加剂.
填充剂——玻璃微珠；PS成型后易产生内应力,添加玻璃微珠使塑料的流动性好,残余内应力分布均匀,使光的漫反射率为80%~88%。
增韧剂——SBS,ABS,EPR；PS的冲击性能很差,是一种十分脆的材料,增韧改性是必须的。 光稳定剂——氧化锌；塑料制品在日光或强荧光下，，由于吸收紫外光的能量，引发氧化反应，导致聚合物降解，使制品的外观或内在性能变坏，这一过程称为光氧化或光老化。
19
润滑剂——硬脂酸及其盐类；对塑料的表面去润滑作用,防止塑料在成型加工时黏模,同时提高塑料制品表面光洁度。
着色剂——粉红色；在塑料制品中，需要着色的大约占80%左右，着色的目的有1：增加制品美感，以吸引消费者的购买欲望2：提高产品的耐候性，主要是通过着色剂防紫外线功能而实现的。
抗菌剂——磷酸锆系银离子抗菌剂；考虑到该产品人们可能会作为玩具把玩,因此需要做此设计.很多塑料制品的表面会滋生致病细菌，与人接触后可能导致如感冒，咽炎，流行性脑膜炎，肺结核等疾病的传播。塑料抗菌改性是在树脂中加入抗菌剂，其逸出塑料表面后，可将沾在塑料表面的细菌杀死或抑制细菌的繁殖，保持自身的清洁状态。
4.2 分型面的确定 根据分型面的选择原则： （1）便于塑件脱模；
（2）在开模时尽量使塑件留在动模； 4-1 分型面的位置 （3）外观不遭到损坏；
（4）有利于排气和模具的加工方便。
结合该产品的结构,分型面确定在塑件的最大投影面积上.如图4-1所示。
4.3型腔数目的确定
分型面注塑模的型腔数目,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：
（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4级,这个产品是两个壳件的组合,所以初定为一模两腔最合理.排列形式如图4-2所示。
4.4浇口确定
PS料的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观,简化模局结构,确定使用侧浇口。
4.5模具材料的选择
现有的模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料.如何
20
合理的选择模具钢,是关系到模具质量的前提条件,如果选材不当 图4-2 型腔的排布形式
则所有的精密加工所投入的工时,设备费用将浪费。
在选择模具钢时,首先必须考虑材料的使用性能和工艺性能,从使用性能考虑:硬度是主要指标之一,模具在高应力作用下欲保持尺寸不变,必须有足够的硬度,当承受冲击载荷时还要考虑折断,崩刃问题,所以韧性也是一重要指标,耐磨性是决定模具寿命的重要因素,从PS特性看,这三项指标是必须要满足的,此外还有红硬性,抗压屈服强度和抗弯强度和热疲劳能力的指标。
从工艺性能考虑:要热加工工艺好,加工温度范围宽,冷加工性能如切削,铣削,抛光等加工性能好,此外还要考虑淬透性和淬硬性,热处理变形和氧化脱碳等性能.另外从经济考虑,要求材料来源广,价格低。
查手册选择模仁的材料是4Cr13.属马氏体类型不锈钢,该钢机械加工性能较好,经热处理(淬火及回火)后,具有优良的耐腐蚀性能,抛光性能,较高的强度和耐磨性,适于制造承受高负荷,高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等.有关参数如下:
物理性能。临界温度（℃）AC1：820 ； AC3： 1100； 线膨胀系数：10.5(在20~100℃) 热导率：27.6W.(M.K)-1 (在20℃左右) 弹性模量（MPa）210000~223500 (20℃左右)
4.6浇注系统设计
注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。
4.6.1主流道
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，如图所示：
主要参数： 锥角?=3°；内表面粗糙度Ra=0.63?m；小端直径D=d+(0.5~1)mm； 半径R2=R1+(1~2)mm；材料T8A；
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，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。
4.6.2分流道
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
21