教学设计模
第1篇：函数建模的教学设计
关注理性思维，培养数学素养
人教版必修一 3.2.2 函数模型的应用实例（教学设计）
一、教学设计
1．教学内容解析
“加强数学应用，形成和发展学生的数学应用意识”是高中数学课程标准的基本理念之一．为了践行该教学理念，新课标人教A版数学必修1在安排学生系统学习了指数函数、对数函数、幂函数这些基本初等函数之后，特别将《函数的应用》作为独立的一章，目的在于巩固函数概念、体现函数价值、强调数学应用．
《函数模型及其应用》是这一章的核心内容，是数学与生活相互衔接的枢纽．而“函数模型的应用实例”是上一节内容“几类不同增长的函数模型”的自然延续，让学生对数学知识的理解由抽象晦涩的式子走向直观鲜活的应用．
本部分内容课标要求两个课时完成，而本节课选取的是第二课时．本课采用生成性的教育理念，首先由学生自主回顾学过的常见函数模型，让学生体会函数在生活中的广泛应用，体会不同函数类型增长的速度差异，再通过一个贴近生活的简单问题，要求学生在实际情境中从数学的视角发现问题、提出问题、分析问题、构建模型，借助函数计算器和几何画板求解模型，验证结果并改进模型，最终解决实际问题．让学生在利用函数模型解决实际问题的同时，知道如何从形和数两个角度对不同模型的优劣进行评价．这样的设置既能体现函数的作用，也让学生经历了把数学知识应用于生活实际的建模过程，既强化了学生应用数学的意识，也提高了学生应用数学的能力，增强了学生的数学素养．同时，该节课的内容为学生将来学习必修3的《线性相关关系》和选修部分的《回归分析》做了很好的铺垫．
根据以上分析，本节课的教学重点确定为： 教学重点：体会函数在生活中的广泛应用，体会不同函数类型增长的速度差异，体验“从实际到数学，建立数学模型，回到实际检验，最终利用所得的函数模型解决实际问题”的全过程．
2．学生学情分析
高一学生通过数学必修１前两章的学习，已经理解了函数的概念，掌握了一次函数、二次函数、指数函数、对数函数、幂函数等基本初等函数的图象和性质，能利用函数知识解决简单的数学应用问题．通过第三章前几节课的学习，学生了解了不同类型函数的增长差异，同时他们还初步掌握了函数计算器和几何画板的操作方法，能根据给定数据进行指定函数模型的拟合，为本节课的学习奠定了基础．
但学生的思维尚处于由直观感知到抽象分析的过渡阶段，数形结合和应用数学的意识不强，也缺乏利用数学模型对实际问题进行分析和评价的经验．因此，在教学中要培养学生抽象概括、数据处理、语言转换等数学能力，引导学生建立适当的模型并对模型的优劣进行评价与分析．
根据以上分析，本节课的教学难点确定为： 教学难点：如何根据面临的实际问题选择恰当的函数模型，如何从形和数两个角度对不同模型的优劣进行评价．
3．教学目标设置
根据课程标准的要求并结合本节课的内容和高一学生已具备的知识、能力和心理特点，确定本节课的教学目标为：
（1）能根据题意提取数据并进行简单分析，能选择适当的函数模型解决实际问题；（2）通过将实际问题转化为数学问题的过程，掌握数学建模的基本步骤；
（3）经历建立函数模型解决实际问题的过程，体会数学知识在解决实际问题中的价值和作用，提高综合运用数学知识和方法解决实际问题的能力；
（4）逐步提升数学建模、数学抽象、数据分析、数学运算、逻辑推理和直观想象的素养，培养学生的科学态度和反思意识，提高学习数学的兴趣．
4．教学策略分析
构建主义理论认为，学生是信息加工的主体，是意义的主动构建者，新课程标准理念下的课程应突出学生知识的意义构建，数学教学应该是思维的教学．从这一角度出发，我采取以下教学策略：
（1）在课堂上采用了问题导学，自主探究，合作交流，对比研讨，动态演示，图形展示等手段，尽可能展示多样化的课堂结构，潜移默化的培养学生应用数学的能力．
（2）从学生已有的生活背景和生活经验出发，创设学生熟悉的生活情景，将“数学生活化”，即将数学抽象的内容附着在现实的背景中，并将数学教育渗透在学习过程中，从而使学生在思考的过程中感悟到数学应用的价值．
（3）课前教会学生使用函数计算器进行简单的数据分析和计算，同时教会学生在几何画板上绘图，从感官上分析和检验模型．本课要解决的生活实际问题，体现了数学的应用价值．如果不借助于函数计算器和几何画板，难以发现数据背后所隐藏的规律，也难以完成本题的计算．如果由教师自定解析式并求解的方式处理，将无法得到让学生信服和满意的函数模型，也限制了学生的思维发展．而计算器和几何画板可以很好的解决上述问题，给学生的自主探索提供可能，能大大激发学生的学习兴趣和求知的欲望．
教学流程
展示模型
数往知来
感知模型
意在言外
探究模型
永无止境
反思建模，明辨笃行
二、课堂实录
2 学以致用
知行合一
1.展示模型 数往知来
师：同学们，通过函数的学习，我们知道函数是刻画客观世界变化规律的重要数学模 型．课前我给大家布置了一个任务，让你们搜集生活中的函数模型，你们搜集得怎么样了？请大家说说看
生：学生自由上台展示或直接说出自己所发现的生活中的函数模型．
【设计意图】数学是从现实世界中抽象出来的，生活中处处有数学．一个简单的问题让学生在接触实际和了解实际的同时，真正成为课堂的主人，激发了学生的兴趣，较好的活跃了气氛．当然更重要的是通过学生的模型展示，帮助学生自主的复习和回顾一次函数、二次函数、分段函数模型以及指数型、对数型、幂函数型等生活中的常见函数模型，了解函数模型的广泛应用，同时也一并复习了函数的三种表示方法．为本节课后续模型的探究埋下伏笔．
2.感知模型 意在言外
师：同学们我们来看这样一个视频：一个池塘，第一天荷花开放的数量很少，第二天开放的数量是第一天的两倍，以后的每一天，荷花都会以前一天两倍的数量开放，慢慢的开，一直到第30天，荷花开满了整个池塘．那么请问：池塘里的荷花，在第几天开到了一半？
生：第29天！师：太厉害了，你们真是太棒了，第29天，这就是著名的荷花定律，也叫作30天定律．那，这是什么型呢？
生：指数型
师：指数型，非常好！其实呀，一个人的思维方式，决定了我们的人生有三种不同的增长方式，我们来看看：
第一种：默默积累，耐心等待的指数增长．就像是池塘里的荷花，刚开始的时候拼命的开，努力的开，但渐渐的你会感到枯燥，甚至厌烦，你可能会在第9天、第19天亦或是第29天放弃，而这个时候往往离成功可能只有一步之遥．所以啊，唯有坚持不懈的努力，我们才能突破临界点，实现质的飞跃！
第二种：一分耕耘、一分收获的线性增长．只要肯付出，就会有回报，可能这种回报并没有我们预期的那么多，但却是可以源源不绝．
第三种：开局漂亮，后劲不足的对数增长．一开始啊，由于起点高，进步的速度飞快，做什么事情都是遥遥领先，但渐渐的由于受到各种外力的困扰，或者说心态的影响，导致我们进步的速度逐渐的减慢．
同学们，请问你们想要什么样的人生增长方式？ 生：指数增长！
师：很好，我为你们点赞，咱们一起加油！把这样的四个等式送给大家！积跬步以至千里，积懈怠以致深渊．只比你努力一点的人，其实这个时候已经甩得你太远了，加油吧，同
学们！
师：同学们，你们想想看，迄今为止我们学过的函数模型有哪些呢？ 生：一次函数、二次函数、分段函数、指数型、对数型、幂函数型......师：很好！迄今为止我们学过的函数模型有以下这么多种（白板展示）． 【设计意图】通过教师展示荷花定律，生动形象的抽象出指数型函数模型对学生的人生意义，凝练出“会用数学的眼光观察现实世界、会用数学的思维思考现实世界、会用数学的语言表达现实世界”的学科核心素养，培养学生积极向上、奋发进取的精神，帮助学生形成必备品格和关键能力．同时引导学生梳理所学过的函数模型，帮助学生自主构建知识体系．
3.探究模型 永无止境
环节1：启发性提问，完善思维.师：同学们，假如你们的人生呈指数型的增长，有一天你成为了华为公司生产部的总监，当年元月份有一种新款手机开始投产了，并且前4个月的产量分别为1万件，1.2万件，1.3万件，1.37万件．作为生产总监，你认为第5个月应该生产多少产品？同时也请你预测最近两年内产量的变化趋势．
师：同学们，这个问题怎样用函数模型来解决？请大家相互讨论，给出一个大致的方案.（学生相互讨论，找点，画散点图并预测函数类型.讨论结束后，请学生回答．）生：我认为这个问题可以用数学来解决． 师：怎么样用数学来解决？
生：我们可以建立一个函数模型.首先建立一个平面直角坐标系，将这四个点在这个平面直角坐标系中找到，然后再用平滑的曲线连起来．
师：怎样的四个点呢？
生：（1, 1）、（2, 1.2）、（3, 1.3）、（4, 1.37），用平滑的曲线把它们连起来，然后我们就可以根据它图象的变化趋势，应该可以预估第5个月的产量．
师：如何预估？
生：建立一个函数模型．
师：很好，按照你的方式我已经在几何画板中找到了这四个点，并连成了光滑的曲线，那你说说看应该建一个什么样的模型？
生：二次函数、幂函数型、对数型、指数型好像都有点像（学生有些不太确定）． 师：那同学们，你们觉得是什么型呢？
生：二次函数、幂函数型、对数型、指数型......（学生各种答案都有）
【设计意图】如果直接抛出一个实际问题让学生来解决，学生会感到没有头绪，不知道该从哪里入手．教师在探究前先搭建台阶，通过启发性的提问，引导学生从实际问题中抽象出数学问题，帮助学生找到解决问题的突破点，理清思路，完善思维，也即是要建立一个函数模型来进行预估．培养学生数形结合的能力，对数据的分析处理能力以及用函数解决实际问题的思想意识．
环节2：生成性提问，建构新知.师：到底是哪一种型呢？请同学们根据自己的设想，分组讨论，找出你们心中的最优模型．
（学生按照自己的设想分组，每组选定一种函数模型.两人为一小组用待定系数法设出心目中的解析式，通过函数计算器求出解析式，在组内进行首轮PK，挑选出精确度最高的模型．）
【设计意图】（1）学生有了解决方案之后，在模型的选择上产生了争议． 教师通过这种自然生成的提问，激发了学生的兴趣与思维的积极性，给学生尝试的机会，让学生主动探究、思考、归纳解决实际问题的基本步骤，在实践中建构新知．（2）让学生经历利用函数
拟合解决实际问题的全过程，提高提取数据，分析数据的能力．
环节3：创新性合作，解决问题.每组派出两名代表上台共同展示本组的最优模型，采取一人说模型一人展模型的创新性合作方法，与其它组的模型进行二轮PK，教师点评，二轮PK后获胜的模型就是本节课的最优模型，最后师生共同得出本节课的最优模型，用它们来解释实际问题．
【设计意图】让学生真正成为课堂的主人，共同参与模型的评判，通过选择不同的函数模型来解决这个具体的问题并从形和数两个角度对不同模型的优劣进行评价，提高学生分析数据的能力，让学生感受到应用问题的现实意义，激发学生的探索精神和学习热情．
4.反思建模 明辨笃行
师生共同回顾本节课的学习过程，归纳数学建模的过程与方法．
师：通过今天的学习，大家想想看，运用函数模型解决实际问题的一般步骤是什么？（师生通过一问一答的方式共同归纳出运用函数模型解决实际问题的一般步骤）
【设计意图】通过本课的实例引导学生总结出建立函数模型解决实际问题的思维流程，总结一般方法，体会数学来源于生活，应用于生活，加深对数学应用问题的理解，培养学生的反思意识和科学态度．
5.学以致用 知行合一
课后作业：
请你利用本节课所学的知识和方法，建立适当的模型解决你生活中的某一问题，并写一篇小论文．
【设计意图】通过开放式的作业，打开学生的视野，引领学生自己去发现、提出新的问题并研究，在研究中让学生再次经历学数学、用数学的过程，巩固所学，提高数学的实践能力．
（课后作业在课堂上没来得及布置，由教师课下布置学生完成）
三、课后反思
在现实生活中，有很多现象涉及到两个变量之间的关系，又因为现实问题的复杂性，变量的变化规律往往受多种因素的影响，因此，实际问题多数需要建立拟合函数模型来近似处理．所以，本节课的内容对于刚进入高中阶段学习的高一同学来说，是认识数学的应用价值的绝佳载体．
为了让学生更好的认识数学问题来源于实践，同时提升学生应用数学的能力，本节课让学生自主回顾学过的常见函数模型，体会函数在生活中的广泛应用，生动形象的抽象出指数型函数模型对学生的人生意义，帮助学生形成必备的品格和关键能力．再通过一个贴近生活的简单问题，要求学生在实际情境中从数学的视角发现问题、提出问题，分析问题、构建模型，借助函数计算器和几何画板求解模型，验证结果并改进模型，最终解决实际问题．激发了学生学习的兴趣和主动性．我认为本节课做得较好的有以下几点：
（1）源于生活的新颖设计
通过设置源于生活的模型展示、模型感知和模型探究环节，引起学生有意的注意，激发学习的热情，从而产生学习动机，使学生感悟到数学与生活的联系以及基本数学知识学习的必要性．在学生已有知识范畴内创设问题情境，立意新颖，让学生自然而然的去探求和解决实际问题，潜移默化的帮助学生梳理旧知、构建新知，使学生的认知能力和知识的掌握相伴而行．
（2）先进灵活的教学手段
由于数据计算复杂，不好处理，因此本节课充分利用技术的优势，运用函数计算器和几何画板完成函数的拟合，让学生对函数模型作深入的探究和分析，最大限度的发挥学生的主观能动性．在小组讨论环节中，学生通过函数计算器算出各种函数模型的解析式，先在组内PK，找到组内的最优模型，在展示环节中，两人一组上台展示，一人说一人在几何画板上操作．既有数据的计算又有图形的展示，让模型的选择更有说服力．
（3）自然生成的探究活动
问题有了解决方案之后，学生在模型的选择上产生了争议． 这让每个学生都想选择一个自己认为相符的函数模型算算看，但是解析式的选择和计算还是要花一些时间的，于是有相同想法的学生必然会自动合为一组，相互合作，共同完成问题的探究．这种自然生成的探究活动更能激发学生的学习热情，发挥学生的主观能动性和团结协作的意识，使学生的思维穿梭于问题之间，让学生从数学的角度观察问题、思考问题，从数据计算中，从形象直观中生成解决问题的智慧，既符合学生思维水平又不失思考价值．
（4）愉快自然的课堂情境
整个课堂教学过程中，教师教态得体，亲和力强，在问题的预设和引导中突出学生的主体地位，给予学生足够的空间自由发挥；而学生积极配合，广泛参与，主动探究，整个教学如行云流水，朴实，自然，和谐，从而较好的完成了教学目标．
当然，教学就是一门有遗憾的学问，虽然设计有了意料中的收获，但仍有多处遗憾：（1）在问题的探究和学生的展示中都是模型的PK，PASS掉的模型就直接舍弃掉了，其实还可以在原模型的基础上不断的进行改进，使其精确度更高、更贴近现实，由于时间的关系，这一点在本课中并没有涉及到．
（2）由于计算工具有限，只有函数计算器，对于太多数据的函数模型的拟合，计算起来会有一些困难，为了顺利的推进整堂课，问题中的数据可能设置得相对简单了一点．
第2篇：塑胶模设计
河南理工大学毕业设计说明书
摘要
这是一篇关于塑料板凳的注塑模具设计的说明书，同时这篇说明书也具有注塑模具设计的一般共性问题和方法。一个注塑模具的设计过程通常要包含产品造型设计、模具设计、加工制造这三个阶段。本篇设计说明书从大体上来说只包含塑料板凳的产品造型设计和模具设计。板凳是用来承受载荷的，那么它必须具有一定的强度，塑料板凳要满足这一基本要求必须进行结构设计与力分析。结构设计进行的是对塑件的尖角、棱、加强筋、壁厚等的设计；而力分析主要运用静力计算和ANSYS软件的静力分析进行的。结构设计可以帮助进行优化，从而节省材料，而力分析是在已有结构的基础上看是否能够承受一定的载荷，由此合格的塑料板凳的产品造型可设计出。造型设计是模具设计的的前步，有了三维造型就可以在PROE中的mfg模块的模具型腔子模块中进行三维造型的布局、创建工件、创建分型面、分割工件、创建成型零件、生成型腔型芯、加装模架等一系列的步骤，并且最终生成二维图纸。其中加装模架可以进行手工造型加装和运用EMX4.1标准模架库进行加装。手工加装灵活度大，但不方便且耗时;运用EMX4.1进行加装很方便，数十秒内便可加装完毕，但为了能熟练掌握模具结构及其设计，我采用了手工加装的方法。
关键词： 注塑模具
塑料板凳
分型面
ANSYS
型腔
型芯 模架
Abstract: This paper is a bench on the plastic injection mold design specifications, while this paper also has a general common injection mold design iues and approaches.An injection mold design proce usually includes three stages： product design, mold design, manufacturing.This paper only contains plastic bench design and mold design.Bench is used to bear the load, then it must have some strength, plastic bench
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to meet the basic requirements for the design and structure must be analyzed.Structural design is the sharp corners, edge, rib, thickne design of the plastic product;mechanics analysis, by using static analysis and static analysis software ANSYS conducted.Optimized structure design can help to save material, and mechanics analysis is the basis of the existing structure to inspect it can bear the load, thus qualified plastic bench of product modeling can design.Product design is the first step of mold design, with three-dimensional modeling on the mfg in PROE mold cavity module sub-module in three-dimensional modeling of the layout, create jobs, create sub-surface, cutting jobs, create molded parts, generating cavity core, mold, etc.to install a series of steps, and eventually produce two dimensional drawings.Which can be manually installed mold molding installation and use of standard mold base library EMX4.1 installation.Manual installation flexibility, yet it is not convenient and time-consuming;use EMX4.1 for easy installation, retrofitting can be completed within tens of seconds, but in order to master the mold structure and design, I used the manual plus installation method.Key words: Injection mold
Plastic bench
Sub-surface
ANSYS
Mold core
Mold cavity
Mold structure
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目录
概
论 7 1 塑料板凳的产品设计------10 1.1 注塑模具设计的简要过程-------------------------10 1.1.1 塑件分析------10 1.1.2 注塑机的选用 10 1.1.3 模具设计的有关计算----------------------10 1.1.4 模具结构设计 10 1.1.5 排气方式设计 11 1.1.6 模具总体尺寸的确定----------------------11 1.1.7 注塑机参数的校核-------------------------11 1.1.8 模具总装配图和零件工作图-------------11 1.1.9 全面审核投产制造-------------------------11 1.2 注塑件设计----------12 1.2.1 塑件的设计原则----------------------------12 1.2.2 塑件的工艺性分析-------------------------13 1.2.3 塑件表面质量分析-------------------------18 1.3 塑料板凳的ansys受力分析---------------------19 1.3.1 材料参数查询 19 1.3.2 用ansys进行结构静力分析的过程----20 1.3.3 塑料板凳的ANSYS具体分析步骤----22 1.3.4 分析结论------26 2 注塑模具成型零件设计---26 2.1 成型零件工作尺寸的设计计算-----------------27 2.1.1 尺寸的影响因素及平均收缩率----------27
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2.2.2 型腔和型芯工作尺寸的计算-------------28 2.2 型腔的壁厚设计----30 2.2.1 模具型腔侧壁和底板厚度的计算------31 2.2.2 矩形型腔结构尺寸计算-------------------32 2.3 分型面的设计-------35 2.3.1 分型面的选择原则-------------------------35 2.3.2 分型面的形式 36 2.3.3 型腔总体布置与分型面选择-------------37 2.4 三板模分型、复位机构设计--------------------38 2.4.1 三板模的开模顺序-------------------------39 2.4.2 弹簧------------39 2.4.3 复位杆复位---40 3 注射模具浇注系统设计---40 3.1 浇注系统的设计原则-----------------------------41 3.1.1 保证产品外观质量-------------------------41 3.1.2 保证制品上的内部质量-------------------41 3.1.3 流道设计的注意事项----------------------41 3.2 浇注系统设计-------42 3.3 主流道设计----------42 3.3.1 主流道设计原则----------------------------43 3.3.2 浇口衬套的设计----------------------------43 3.4 分流道的设计-------44 3.4.1 分流道的截面形状-------------------------45 3.4.2 分流道的尺寸 46 3.5 浇口设计-------------46 3.5.1 浇口种类------46
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3.5.2 非限制浇口特点----------------------------47 3.5.3 限制浇口特点 47 3.5.4 浇口位置的选择----------------------------49 3.6 成型周期-------------51 3.6.1 注射时间------51 3.6.2 闭模冷却时间 52 3.6.3 取出塑件的时间----------------------------52 4 注塑模具的冷却系统设计 52 4.1 冷却与效率----------53 4.2 所需冷却时间的计算-----------------------------54 4.3 冷却水道的设计----56 4.3.1 冷却水道传热面积计算-------------------57 4.3.2 冷却时所需冷却介质的体积流量------57 4.3.3 冷却水道传热面积的计算----------------58 4.3.4 冷却水道数目的计算----------------------59 5 模架设计---------------------60 5.1 脱模机构的设计----60 5.1.1 脱模机构的设计原则----------------------61 5.1.2 脱模阻力的计算----------------------------61 5.2 推杆的设计----------62 5.2.1 推杆的形式---62 5.2.2 推杆的位置---63 5.2.3 推杆的固定及配合-------------------------64 5.2.4 推杆尺寸的计算----------------------------64 5.3 支承零件的设计----65 5.3.1 动模座板和定模座板----------------------65
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5.3.2 动模板、定模板----------------------------65 5.3.3 支承板---------66 5.3.4 垫快------------66 5.4 注塑模的导向机构设计--------------------------66 5.4.1 导柱导向机构 67 5.4.2 导向孔---------68 5.5 排气结构设计-------68 5.5.1 排气方式------69 5.5.2 排气槽设计要点----------------------------69 6 注塑机参数选择------------71 6.1 锁模力的校核-------71 6.2 安装尺寸的校核----72 6.3 注射量的校核-------73 6.4 模具厚度-------------74 6.5 开模行程的校核----74 致
谢-----------------------------76 参考文献-------------------------76
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概
论
注塑模的特点:热塑性塑料原材料的特性所决定的，最主要的有两点：一是注射时塑料熔体的充模流动特性，二是模腔内塑料冷却固化时的收缩行为，这两点决定了注塑模的特殊性和设计难度。由于塑料熔体属于粘弹体，熔体流动过程粘度随剪切应力、剪切速率而变化，流动过程中大分子沿流动方向产生定向；模腔充满后熔体被部分压缩；冷却固化过程中塑料的收缩非常复杂，模腔内各部位、各方向塑料收缩率不同，不同种类、牌号的塑料收缩率有很大差异，同一牌号的树脂或塑料在加工时配方不同其充模流动特性及收缩率也不同。基于上述特点，设计注塑模时首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使设计的模具合理适用，并可在设计中有效利用塑料特性，如点浇口模具用于塑料绞链制品。
注塑模具设计的基本要求与注意事项：合理地选择模具结构：根据塑件的图纸及技术要求，研究和选择适当的成型方法与设备，结合工厂的机械加工能力，提出模具结构方案，充分征求有关方面的意见，进行分析讨论，以使设计出的模具结构合理，质量可靠中，操作方便。必要时可根据模具设计和加工的需要，提出修改塑件图纸的要求，但需征得用户同意后方可实施。
正确地确定模具成型零件的尺寸：成型零件是确定制件形状、尺寸和表面质量的直接因素，关系甚大，需特别注意。计算成型零件尺寸时，一般可采用平均收缩率法。对精度较高并需控制修模余量的制件，可按公差带法计算，对于大型精密制件，最好能用类线法，实测塑件几何形状在不同方向上的收缩率进行计算，以弥补理上难以考虑的某些因素的影响。
设计的模具应当制造方便：设计模具时，尽量做到使设计的模具制造容易，等价便宜。特别那些比较复杂的成型零件，必须考虑是采用一般的机械加工方法加工还是采用特殊的加工方法加工。若采用特殊的加工方法，那么加工之后
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怎样进行组装，类似问题在设计模具时均应考虑和解决，同时还应考虑到试模以后的修模，要留有足够的修模余量。
充分考虑塑件设计特色，尽量减少后加工：尽量用模具成型出符合塑件设计特点的制件，包括孔、槽、凸、凹等部分，减少浇口、溢边的尺寸，避免不必要的后加工。但应将模具设计与制造的可行性与经济性综合考虑，防止片面性。
设计的模具应当效率高、安全可靠中：这一要求涉及到模具设计的许多方面，如浇口系统需充模块、闭模块，温调系统效果好，脱模机构灵活可靠，自动化程度高等。
模具零件应耐磨耐用：模具零件的耐用度影响整个模具的使用寿命。因此在设计这类零件时不但应对其材料、加工方法、热处理等提出必要的要求。像推杆一类的销柱件还容易卡住、弯曲、折断，因此而造成的故障占模具故障的大部分。为此还应考虑如何方便地调整与更换，但需注意零件寿命与模具相适应。
由上述可知，一个注射模具的设计包含的内容很多，与其设计相关的内容也很多，比如模具设计前的塑件设计、模具设计后的加工制造、试模、修配等任务，这些都是与模具设计系系相关的。
图1为本塑料板凳模具设计的三维造型图： 图2为模具爆炸视图：
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图1 三维模具装配图
·
图2 模具爆炸视图
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1 塑料板凳的产品设计
1.1 注塑模具设计的简要过程 1.1.1 塑件分析 1 明确塑件设计要求
仔细阅读塑件制品零件图，从制品的塑料品种、塑件形状、尺寸精度、表面粗糙度等各方面考虑注塑成型工艺的可行行和经济性，必要时，要与产品设计者探讨塑件的材料种类与结构修改的可能性。
2、明确塑件的生产批量
小批量生产时，为降低成本，模具尽可能简单；在大批量生产时，应在保证塑件质量前提下，尽量采用一模多腔或高速自动化生产，以缩短生产周期，提高生产效率，因此对模具的推出机构，塑件和流道凝料的自动脱模机构提出了严格要求。
3、计算塑件的体积和质量
计算塑件的体积和质量是为了选用注塑机，提高设备利用率，确定模具型腔数。
1.1.2 注塑机的选用
根据塑件的体积或重量大致确定模具的结构，初步确定注塑机型号，了解所使用的注塑机与设计模具有关的技术参数，如：注塑机定位圈的直径
喷嘴前端孔径及球面半径、注塑机最大注塑量、锁模力、固定模板和移动模板面积大小及安装螺孔位置、注塑机拉杆的间距、闭合厚度、开模行程、顶出行程等。、1.1.3 模具设计的有关计算
1、凹、凸模零件工作尺寸的计算；
2、型腔壁厚、底板厚度的确定；
3、模具冷却系统的确定。 1.1.4 模具结构设计
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1、塑件成型分型面选择；
2、模具型腔数的确定，型腔的排列和流道布局以及浇口位置设置；
3、模具工作零件的结构设计；
4、顶出机构与抽芯机构的设计；
5、拉料杆的形式选择； 1.1.5 排气方式设计 1.1.6 模具总体尺寸的确定
模架已逐渐标准化，根据生产厂家提供的模架图册，选定模架，在以上模具零部件设计基础上初步绘出模具的完整结构图。1.1.7 注塑机参数的校核
1、最大注塑量的校核；
2、注塑压力的校核；
3、锁模力的校核；
4、模具与注塑机安装部分相关尺寸校核，包括闭合高度、开模行程、模座安装尺寸等几个方面的相关尺寸校核。 1.1.8 模具总装配图和零件工作图
模具总图绘制必须符合机械制图国家标准，其画法与一般机械图画法原则上没有区别，只是为了更清楚地表达模具中成型制品的形状、浇口位置的设置，在模具总图的俯视图上，可将定模拿掉，而只画动模部分的俯视图。
模具总装图应包括必要尺寸，如模具闭合尺寸、外形尺寸、特征尺寸（与注塑机配合的定位环尺寸），装配尺寸、极限尺寸（活动零件移动起止点）及技术条件，编写零件明细表等。
通常主要工作零件加工周期较长，加工精度较高，因此应首先认真绘制，而其余零部件应尽量采用标准件。1.1.9 全面审核投产制造
模具设计员一般应参加加工、组装、试模、投产的全过程。
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1.2 注塑件设计
1.2.1 塑件的设计原则
塑料制件的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料的成型工艺特点，并且尽可能使模具结构简单。这样可使成型工艺稳定，保证塑件质量，又可使生产成本降低。在进行塑件结构工艺性设计时，必须遵循以下几个原则：
(1)、在保证塑件的使用性能、物理性能、化学性能与力学性能等的前提下，应考虑塑料的成型工艺性，如流动性、收缩性等。尽量选用价格低廉和成型性能较好的塑料。
(2)、设计塑件时力求其结构简单、壁厚均匀、成型方便，塑件形状应有利于模具分型、排气、补缩和冷却。
(3)、设计塑件时应考虑其模具总体结构合理，模具形腔易于加工制造，模具抽芯和推出机构简单。
(4)、塑件成型前后的辅助工作应尽量少，技术要求应尽量低。同时，在成型以后最好不要再进行机械加工。
此设计的塑料板凳使用要求是：能承受一定的载荷比如一个人的体重80kg且结构上具有一定的稳定性；一般在室内使用，因此对光照等环境的腐蚀老化要求不高，那么在选材方面要求也不是太高。此设计的首要条件：其一能载人；其二结构得以优化节省材料。下图1.1为本设计的塑料制品，塑料板凳的三维模型。
因现在地板多为木质地板，所以在塑料板凳与地板面接触的部位必须要具有防刮擦措施。基于这一条件，所以在塑料板凳三维造型的腿底部开一个深5mm的槽，以装橡胶垫防刮擦整个结构如图1.2示。
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图1.1为塑件板凳的三维造型设计
顶部倒圆角R10
图1.2为塑件板凳与地面接触部位设计
塑件的设计由于塑料成型方法和塑料性能不同而有所差异，因此所选塑料的种类与模具设计有很大的相关性，塑件设计的结构在一定意义上决定着模具的成型零件的设计，而模具的成型零件设计又与冷却浇注系统等结构零件布局相关，且整个模具又得安装在模架上。由此可知任何一个环节的模具设计都是具有相关性的，都要综合考虑前后因果关系。1.2.2 塑件的工艺性分析
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1.材料的特性分析
聚乙烯是目前产量最大、应用最广的塑料品种之一。由于它性能优良、容易成型、原料来源丰富、价格便宜，所以发展很快。取乙烯是典型的热塑性塑料，为无臭、无味、无毒的可燃性白色粉未。成型用的聚乙烯均为经过挤出造粒的蜡状颗粒，外观呈乳白色。聚乙烯有一定睥力学强度，比其它的塑料相比差一点，但他价格比较便宜。聚乙烯具有较高的化学稳定性，常不常溶于任何一种已知溶剂，能耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸及各种碱、盐溶液，但不耐强氧化酸腐蚀。聚乙烯有高度耐水性，长期与水接触，性能可保持不变。在热、光、氧气作用下，逐渐变脆，力学强度性能下降（老化）。塑料板凳的原材料高密度聚乙烯（HDPE）
高密度聚乙烯是聚乙烯在中压或者低压状态下生成的，其密度0.94-0.97g/ cm3,结晶度较高的（80％-90％），熔点132-135℃，塑件使用温度在110℃以下，脆化温度在-70℃以下。适于制作承载不高的零件，如齿轮、轴承等。塑料板凳需要具有一定的承载能力，但载荷也不太大也不是交变载荷，此种材料已能满足要求。
2、材料的结构形状分析 (a)、塑件外形尺寸分析设计
塑件外形尺寸除受塑料流动性的影响之外，还受成型设备的限制。注射成型的塑件尺寸要受到注射机注射量、锁模力和模板尺寸的限制压缩和压注成型的塑件尺寸受到压力机最大压力和压力机工作台面最大尺寸的限制。因此，塑件的设计要注意和注射机参数的匹配。
(b)、塑件的尺寸精度
影响塑件尺寸精度的因素很多，如模具制造精度及其使用后的磨损，塑料收缩率的波动，成型工艺条件的变化，塑件的形状、飞边厚度的波动，脱模斜度及成型后塑件尺寸变化等。一般，为了降低模具加工难度和模具制造成本，在满足塑件使用要求的前提下，应尽量把塑件尺寸精度设计得低一些。和金属
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件一样，塑件也有公关要求，目前国内主要依据原第四机械工业部制定的塑件尺寸公差标准（SJ 1372—1978）。按此标准规定，塑件精度分为8级，其中
1、2两级属于精密技术级，只有在特殊要求下使用。在选择精度等级时，应考虑脱模斜度对尺寸公差的影响。根据塑件精度等级的选用（SJ 1372—1978），材料为高密度聚乙烯，建议采用的精度等级为6级，但此塑件为板凳不与其它零件配合并且也没有特殊用途，所以我选择7级精度。查塑件尺寸公差表（SJ 1372—1978）可知公差数值为1.5mm。又按基本尺寸的上下偏差可根据塑件的特点近长入体原则来分配，从板凳的特点可知有高度尺寸、外壁尺寸、内壁尺寸等，现把这些尺寸看做中心距尺寸，在其基本尺寸后取上1.5mm的一半再冠以（+）号。
3.塑件壁厚分析设计
(a)、塑件壁厚应合理。壁厚过小，一方面难以满足安装、运输、使用所要求的强度和刚度，以及难以承受塑件脱模推力。另一方面塑料熔体充型时流动阻力大，会出现缺料现象。壁太厚，塑件内部会产生气泡，外部易产生凹陷，同时原料浪费。对热固性塑料成型，增加了模压成型时间，并易造成固化不完全；对热塑性塑料成型，则增加了冷却时间，降低生产率，PE属于热塑性塑料，要设法调整参数提高生产率。
塑件壁厚一般为1—4mm，对于本塑料板凳的设计，因其要承受一定的压载荷并且尺寸200*200*150为长宽高之积，在此因本设计结构相对简单（如少了一些加强筋），所以壁厚选择较大值3mm。
4、塑件壁的设计包括壁的脱模斜度、壁的连接过渡和壁的加强等结构设计。（a）、塑件的壁厚设计与校核
2mm3 如图1.3，此剖面面积1195.67
根据材料力学静应力校核公式：
FA
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1.3 危险截面投影面积
式中:
F——塑料板凳一般情况下所爱的静载荷，800 N；
A——危险截面的面积、上图所示部分，0.00119567 3示；
m2，图——HDPE 材料的许用拉压应力，25.3Mpa。
800N0.00119567m2=0.669 Mpa 25.3 Mpa 把数据代入上述公式得：
从上式计算中可以看出侧壁的截面载荷，理论上远远小于材料的许用应力，所以此设计壁厚是安全的。
（b）壁的脱模斜度
由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧包在凸模或成型型芯上；或者由于粘附作用，塑件紧贴在凹模型腔内。为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时划伤、擦毛等，在设计时塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度α，如1.4图示：
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1.4 拔模示意图
本设计塑件的脱模斜度2.5度，如图1.5
1.5 本设计的拔模斜度
塑件脱模斜度的大小，与塑料的性质、收缩率、摩擦因素、塑件壁厚和几何形状有关。脱模斜度设计的原则如下：硬质塑料比软质塑料脱模斜度要大一些；形状复杂或成型孔较多的塑件取较大的脱模斜度；塑件高度较大、也较深，则取较小的脱模斜度；壁厚增加、内孔包紧型芯的力大，脱模斜度也应取大些。有时，为了在开模时让塑件留在凹模内或型芯上，可通过调整脱模斜度来实现。
本塑料板凳的设计属于一般性的日用品，在其精度、尺寸、公差等方面要示较低，但在外观形状方面要求比较高，因此板凳表面要有较高的光洁度。由于对尺寸要求的不是太严格，为了便于脱模，所以将脱模斜度取大点，取2.5度。
(c)壁的圆角
塑件上，除了使用要求采用尖角之外，其余壁的转角、壁厚过渡处，均应尽可能采用圆角过渡，以减少应力集中，否则会在受力、冲击、振动时发生破
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裂，甚至在脱模过程由于成型内应力就会出现开裂，特别是塑件的内角处，都应设置合理的圆角。这样不公避免应力集中，提高了强度，而且塑件美观，也有利于塑料充型时的流动。此外，有了圆角，模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂。但是，当采用圆角会使凹模型腔加工复杂化，使钳工劳动量增大或使用多轴联动机床加工，这样相应增加了制造成本。一般情况下R/t至少大于0.25，R为内圆角半径，t为壁厚。
(d)、壁的加强
为了增强薄壁塑件的强度、刚度，避免其变形，一般情况下采用加强筋。加强筋的主要作用是在不增加壁厚的情况下，增加塑件的强度和刚度，避免塑件变形、翘曲。有利于塑件的结构、尺寸稳定，此外，合理布置加强筋还可以改善充型状况，减少塑件内应力，避免气孔、缩孔、和凹陷等缺陷。加强筋的厚度和塑件壁厚相差不应太大，对于本塑料板凳的设计壁厚为3 mm则取筋板厚度为3mm。若塑件壁厚为t，则加强筋L=（1-3）t，肋宽A=（1/4）t，筋的方向尽可能与料流一致，布局应合理，以减小变形和开裂。图1.6为本设计的加强筋设计。
1.6 加强筋
1.2.3 塑件表面质量分析
塑料制件的表面质量包括表面粗糙度和表观质量。
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（a）塑件表面粗糙度
塑料原材料的质量、工人操作技术水平以及形腔的表面粗糙度等因素，均对塑件的表面粗糙度有影响，其中形腔表壁的表面粗糙度影响最大。通常，塑件要求的表面粗糙度值越小，形腔表壁越光滑，加工模具时研磨抛光工作要求也越高，模具制造的难度也越大。因此，塑件的表面粗糙度要视具体情况而定，除了考虑使用要求外，还要考虑美观情况，本塑件—塑料板凳主是日用品，所以外观是要考虑的第一要素。目前，注射件的表面粗糙度通常为Ra0.025um—Ra1.25um，形腔表壁的表面粗糙度数值应为塑件的1/2，即Ra0.01um—Ra0.63um。模具在使用过程中，由于形腔磨损而使表面粗糙度不断加大，所以应随时给予抛光复原。
（b）塑件表观质量
塑件的表观质量是指塑件成型后的表面缺陷状态，如常见的缺料、溢料、飞边、凹陷、气孔、熔接痕、银纹、翘曲与收缩、尺寸不稳定等。它们是由于塑件成型工艺条件、塑件成型原材料的选择、模具总体设计等多种因素造成的，但与塑件的设计是否合理也是有一定关系的。
1.3 塑料板凳的ansys受力分析 1.3.1 材料参数查询
板凳主要用来承受垂直方向的载荷的，例如一个人坐在上面，首先人的重力作用在板凳的顶面部，然后再由板凳的顶面传递给板凳的四条腿，板凳的四条腿与地面接触，结果把载荷传递给地面。当然在这个过程中地面对板凳的四个腿有支承反力的作用，这样塑料板凳就牌受压状态。当然板凳上的载荷不一定是静载荷，比如人坐在上面有时候要不停地动，那么板凳就可能受一定要弯矩作用，这样，板凳就受到垂直向下的力和方向不定的弯矩，这两个方面的载荷作用是很复杂的。为了简化计算和分析，本设计分析只考虑其承受垂直向下的静载荷作用力。
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塑料板凳的三维简易模型如图1.7示：
塑料板凳的应用条件：塑料板凳的受力是比较复杂的，为了分析简化，现假设塑料板凳的上表面受有800N的集中力，上表面的面积为0.0335718m2，与地板接触的表面有垂直方向的移动约，在anasys中亦就是y轴方向的约束。塑料板凳简易模型的整个壁厚均匀，都是3mm。塑料板凳的材料为HDPE，拉伸强度为27mpa。其属性为：杨氏模量E= 9.2e8，泊松比为0.47。单元类型选择本面体网格10节点的 TET 10node 92。
1.7 ANSYS受力分析的几何模型
1.3.2 用ansys进行结构静力分析的过程
有限元方法的最广泛应用就是结构分析，在这里的结构不公包含象桥梁、建筑物等建筑工程结构，而且也包括象活塞、机械零件和工具等机械零部件一样的船、航空和机械结构，由上述概述可知，塑料板凳也是一种结构零件，只不过材料不同而已。因此可以用ANSYS进行结构静力分析。
ANSYS静力分析过程大致可以分为前处理、建模；加载并求解；后处理、检查结果等这三个大步骤。
1.首先建立模型
在建立模型之前，先要定义工作文件名，指定分析标题，然后进入到
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“PREP7”处理器，即进入到主菜单中的“Preproceor”菜单来建立有限元分析模型，其内容主要包括定义单元、单元实常数、材料属性和几何模型等。上述内容是能用性的，在进行其它类型的分析时也是要必须做的工作，完成上述内容的设置后，对几何模型划分网格，生成一个有限元模型。
2.施加载荷并求解
在这一步，用户能够定义分析类型、分析选项设置、施加载荷、指定载荷步选项和开始有限元分析求解。
对于结构静力分析，ANSYS提供的分析类型和分析选项有很多种每一种都对应着各自的分析类型。
对于载荷的施加，用户能够将载荷施加在几何模型（如关键点、线、面或体）或有限元模型（如节点、单元）上，若施加到几何模型上，由ANSYS在求解分析时，也会将载荷转换到有限元模型上。所谓几何模型就是没有进行风格化分时的模型。用于结构静力分析的载荷有说服力：位移、力和力矩、面载荷如压力、体载荷如温度和流通量以及惯性载荷如重力、放置角速度等。在分析过程中，能够施加载荷，也能够对载荷进行删除、运算和列表等操作。指定载荷步选项主要包括普通选项和非线性选项，具体情况视分析类型而论。
3.进入后处理，检查分析结果
静力分析的结果将写入结构分析结果文件”Jobname.RST”中，这些数据主要包括两大部分：
(a)、基本数据：节点位移(UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ)。(b)、导出数据：节点和单元应力、节点和单元应变、单元力、节点反作力等。
在结构分析完之后，用户能够进入通用后处理（General Postproceor – POST1）和时间历程后处理器（time-history – POST26）中浏览分析结果。其中POST1用于检查整个模型的指定子步上的结果，POST26则用于非线性静力分析中跟踪指定的结果与施加载荷历程的关系。但要注意两点：
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(a)、在POST1或POST26中浏览结果时，数据库必须包含求解前使用的模型。、结果文件“jobname.RST”必须是可以利用的。
在后处理中，用户能够采用下列方式来浏览结果：结构变形显示、集中力的处理、用于梁和管线的单元结果处理、误差估计、彩色云图显示、图形显示、等值线显示、矢量图显示、列表显示以及按路径显示结果等。本设计采用云图显示。
1.3.3 塑料板凳的ANSYS具体分析步骤
对于本例分析，模型已经由PROE造型完，然后直接由ansys中的import选项直接导入即可。当然这必须先在PROE中要用IGES的格式把三维零件进行保存副本。
进行网格化分，创建有限元模型。打开meshtool选择smart size，精度选择四级，如图1.8示：
1.8 网化精度
1.9 参数设置
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单击“global”上的”set”，出现一个如图1.9所示的对话框，在对话框上输入：“size=20”，单击”OK“，又单击工具条上的”mesh”,出现一个拾框，单“pick all”，采用自由网格划分的结果如图1.10示。
1.10 板凳造型的有限元模型
接下来输入材料属性。在material models 命令中打开“material model available”下面的对话框中，打开strructural-linear-elastic-isotropic 命令出现图1.11示，在方框中填入图示中的数据。单击OK，完成材料属性的设置。
施加约束。因为在板凳顶面上作用着垂直向下的力，因此在与地板接触的表面上施加垂直方向的约束，即UY方向的约束，其余的方位不需要施加约束。
施加载荷。在有限元模型上面施加面载荷，如图1.12示。
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有限元模型已经建立，约束、载荷已经设置完成。下面就是求解分析的过程。选择PCG求解器，查看Stre分析结果，如图1.13示。
1.11 材料特性设置
1.12 顶面加载
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1.13 求解云图结果
由图示可心清楚地看到应力的分布情况，主要是在棱角和截面有突变的地方应力大，在过度比较平缓或表面比较光滑的地方应力较小。最大应力出现在上部的圆孔处，此地方开孔也是为了降低应力。整个区域的应力分布由不同的颜色表示，红色表面应力最大，深蓝色表面应力最小。由图可知整个区域的红色区域很小，只有中间圆孔的上面棱边处，此处应力最大为33.7mpa。紧接着由圆孔向外扩展的一小部分区载，下图1.14可示：
图1.13可示红色区域向外一点的棕色区域为应力第二大区域，所占面积也比较小此处应力值为29.5mpa。由棕色区域再向外扩展是深黄和淡黄区域，此处的应力值也比较高分别为25.3mpa 和21.3mpa。还有四面处的棱边处其应力色彩也有显示黄色的，但区域很小。其它区域色彩显示都没有红色和棕色，应力值比较低。
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1.14 圆孔应力分布图
1.3.4 分析结论
整个材料的拉伸强度为27mpa，但有的资料上显示为30mpa，由于在整个简易模型上进行的受力分析显示，其上应力造过30mpa的区域很少，所以HDPE高密度聚乙烯基本满足其强度条件，可以采用。
2 注塑模具成型零件设计
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。
成型零部件的设计内容和过程如下：
(a)、首先，确定型腔总体结构，根据塑件的结构形状与性能要求，确定成型时塑件的位置，从何处分型，一次成型几个塑件，进浇口和排气位置、脱模方式等。
(b)、确定成型零部件的结构类型。从结构工艺性的角度确定型腔各零部件之间的组合方式和各组成零件的具体结构。
(c)、计算成型零件的工作尺寸。
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(d)、进行关键成型零件强度与刚度校核 2.1 成型零件工作尺寸的设计计算
2.1.1 尺寸的影响因素及平均收缩率
一般来说，在原材料、成型设备及成型工艺条件等其他因素一定的情况下，塑件的尺寸主要是由模具的型腔和型芯尺寸决定的。因此，成型零部件工作尺寸的计算直接关系到塑件的尺寸和精度是否符合图纸要求。
塑件在成型过程中产生的最大尺寸误差模具成型零部件制造误差z；
应等于下列各种误差: 模具成型零部件在使用过程中的最大磨损量c； 塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差s；
模具成型零部件因配合间隙变化而引起塑件尺寸的误差成型零部件安装误差引起的塑件尺寸误差a。即：
j；
式中：
=z+c+s+j+a
(2-1)
s=（Smax-Smin）Ls
(2-2)式中：
Smax——塑件的最大收缩率；
Smin——塑件的最小收缩率；
Ls——塑件的基本尺寸。
式(2-1)中累计误差
应不超过塑件规定的公差值，即
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（2-3）
将式(2-1)和
式(2-2)代入式（2-3），则有
（Smax-Smin）Ls+z+c+
ja+
一般情况下用平均收缩率S来计算成型零部件尺寸的基本公式为
Lm=Ls+LsS 或者
S=(Lm-Ls)/Ls
Ls=Lm/(1+S)式中：
Lm——模具成型零部件在常温下的实际尺寸。
Ls——塑件在常温下的实际尺寸。
S——塑料的平均收缩率。平均收缩率S按下式计算
1S=2（Smax-Smin）100﹪
一般情况下，可取模具制造误差
z=（1/3-1/4）
2.2.2 型腔和型芯工作尺寸的计算
模具型腔和型芯工作尺寸的计算结果，主要是依据塑件的尺寸及其公差、塑料的平均收缩率和模具制造误差等数据通过公式计算而得出。
塑件上的内孔，是由模具上的型芯所成型。塑件的外形，是由模具上的凹模所成型。塑件上内孔的深度，是由模具上型芯的高度所成型。塑件外形的高度，是由模具上凹模的深度所成型。一般来说，当其他条件一定时，塑件内孔的内径和深度，是由模具型芯的外径和高度所决定；塑件外形的外径和高度，28
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是由模具型腔的内径和深度所决定。因此，要保证塑件的尺寸与精度，就必须正确计算或给出模具成型零部件的尺寸及精度。正确判断塑件每一个类型及其相应成型零件尺寸的类型是关键。
为了方便理论计算和实际装配，减少失误，易于纠错，对塑件和模具的尺寸标注形式做如下约定（或称为入体原则）：
+ + LL（1）、塑件的内腔（相当于孔类）尺寸为 0（可以记录为 s 0），对应于模具上的成型零件凸模（相当于轴类）的尺寸为0lmZl0Z（可以记录为：）；
ls0（2）、塑件的外形（相当于轴类）的尺寸为（可以记录为：），对
l0应于模具上的成型零件凹模（相当于孔类）的尺寸为ZLm0）；
Lz0（可以记录为：
+ H（3）、塑件的内腔深度（相当于孔类）的尺寸为 0（可以记录为：H+ s 0），对应于模具上的成型零件凸模高度（相当于轴类）的尺寸为
0hZ
（可以记录为：0hmZ）；
（4）、塑件的外形高度（相当于轴类）的尺寸为
h00（可以记录为：s），hZH对应于模具上的成型零件凹模深度（相当于孔类）的尺寸为0（可以记录
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ZHm0）为：；
（5）、塑件 上中心距尺寸为，对应于模具上的成型零件中心距尺寸为。中心距尺寸属于定位尺寸。
2.1 塑件的半剖图
总之，无论是塑件还是模具，其尺寸及公差标注按照外形公差为负值、内形公差为正值、中心距为双向公差的原则标注，模具尺寸标注见图纸。
几点说明：
下标s代表塑件，下标m代表模具，以此来区别后面的尺寸是塑件的还是模具的尺寸。比如尺寸指的是塑件尺寸，而尺寸指的是模具尺寸。准确、快速、无误地区分塑件尺寸和模具尺寸，是塑件模具设计的重要问题。2.2 型腔的壁厚设计
压缩盛成型模
其又称压缩模，按模具与压机的联接方式分：（a）.移动式压缩模上下模均不与压机固定联接；开模时将模具移出压机工作空间，用卸模架进行开模和推出塑件，这种模具结构简单，但劳动强度大，生产效率低，适用于塑件尺寸不大批量不大的场合。（b）.固定式压缩模
上、下模分别与压机的滑块和工作台固定联接，上下模分别与压机的滑块和工作台固定联接，开模
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及推出塑件均由压机完成，劳动强度低，生产效率高，但模具结构较移动式压缩模复杂，适用于批量生产，塑件尺寸较大场合。2.2.1 模具型腔侧壁和底板厚度的计算
型腔壁厚的强度计算的目的是保证型腔在各种受力条件下的应力值不得超过模具材料的许用应力。
2.2 型腔图
上图2.2为模具型腔的尺寸图
型腔壁厚的钢度计算是要满足三个要求：注射成型过程中不发生溢料；保证塑件尺寸精度要求；保证塑件顺利脱模。
当高压熔体注入型腔时，型腔的某些配合面产生间隙，间隙过大则出现溢料。因此，根据塑料的粘度特性，在不产生溢料的前提下，将允许的最大间隙值作为型腔壁厚刚度计算条件。比如，对于低粘度的塑料（PE）等0.025-0.04；某些塑件尺寸要求较高的精度，这就是说，要达此目的，模具型腔的刚度必须很好。此时型腔的允许变形量定
由塑件尺寸L和公差值来确
=/K1
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式中：
——与塑件精度等级相对来说应的塑件尺寸公差值有关，；
K——塑件尺寸系数，当L＞200-500时，K=10
； 在本设计中从整体看来模具型腔口的长度是等长的223.1mm，因为PE材料尺寸变形度大，精度不容易控制，所以选择一般精度6级精度。其尺寸公差为1.6mm，把数据代入上式得：
=1.6/1011.6=0.0615 许用刚度值，即型腔的最大允许变形但不能超过此值。为保证塑件顺利脱模的条件是型腔允许的弹性变形量小于塑件壁厚的收缩值，即：
＜S
式中：
——保证塑件顺利脱模的型腔允许弹性变形量，0.0615mm;
——塑件厚度，3mm ；
S——塑料的收缩率。把数据代入上式，上式不等式成立。2.2.2 矩形型腔结构尺寸计算
矩形型腔是指截面呈矩形结构的成型型腔，可分为组合式和整体式两类。整体式可以得到良好的表面外观质量，不会产生飞边流延等缺陷，所以本设计采用整体式型腔。
整体式矩形型腔底面由于不存在间隙，不会出现溢料，因此其壁厚计算主要是保证塑件精度和顺利脱模。
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2.3 整体型腔示意图
(a)、整体式矩形型腔侧壁厚的计算
整体式矩形型腔任一侧壁均可看做是三边固定、一边自由的矩形板，因此最大变形发生在该自由边的中心，则有
4cpH13ES
式中：
c——由H1/l = 0.67决定的系数，取 0.138 ；
——侧壁的弹性变形量；
P——型腔内熔体的压力，15 mpa ；
H1——承受熔体压力的侧壁度度，150 mm；
l
——型腔侧壁长边长，223.1 mm；
——许用变形量的，0.0615 mm ；
510
E——模具材料的弹性模量的，45 号钢 2.1Mpa;
S——矩形型腔侧最小侧壁厚度，62.9 mm； 把上述数据代入上式 得：
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0.13815150453 = 2.11062.9=0.02 mm ≤ 0.0615 mm ；
侧壁最大应力可用下式计算：
H1/l ≥ 0.41 时
max式中：
pl21Wa22S=≤
max——型腔侧壁的最大弯曲应力；
W——弯截面系数，0.172 ；
a
——矩形成形型腔的边长比，a = b/l =1
。把上述数据代入上式：
15223.1210.1721max = 269.22
=91.3 Mpa ＜
235 Mpa
所以符合强度校核条件。
(b)、整体式矩形型腔底板厚度的计算
整体式矩形型腔底板的后面没有支承板，直接支撑在模脚上，中间是悬空的，由于熔体的高压，底板中心产生最大变形量，按刚度，则有
K0pb43Eh
式中：
h——型腔底板厚度；
K0——由型腔边长比l/b 决定的系数，b、l为塑件型腔的最大边长223.1mm，K0取0.0138。、把数据代入式：
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4K0pb0.013815223.14h5E2.1100.0615mm
=
3h34.2m m(c)、矩形型腔动模支承板厚度的计算
矩形型腔动模支承板（或称为型芯支承板）在成型压力作用下发生变形时，导致塑件高度方向超差，分形面发生溢料。
对于整体式型腔，只要它的底板厚度已校核了，则动模垫板厚度的选择就不是很严格。
2.3 分型面的设计
模具上用于取出塑件 和浇注系统凝料的可分离的接触表面通称为分型面。2.3.1 分型面的选择原则
选择分型面总的原则是保证塑件质量，且便于制品脱模和简化模具结构，下面说明分型面选择应考虑的基本原则：
(a)分型面选择应便于塑件脱模和简化模具结构，选择分型面应尽可能使塑件开模时留在动模。这样便于利用注射机锁模机构中的顶出装置带动塑件脱模机构工作。若塑件留在定模，将增加脱模机构的复杂程度。
由于凸模固定在定模，开模后塑件收缩包紧凸模使塑件留于定模，增加了脱模难度，使模具结构复杂。然而当塑件带有金属嵌件时，因嵌件不会因收缩而包紧型芯，型腔若仍设于定模，将使模件留于定模，使脱模困难，故应将型腔设在动模。
在另外的情况，如内形带有较多的孔或复杂的孔时，塑件成型收缩将包紧在型芯上，型腔设于动模不如设于定模脱模方便，后者公需采用简单的推板脱模机构便可使塑件脱模。对一声不吭这有侧凹或侧孔的塑件，选择分型面应尽可能将侧型芯置于动模部分，以避免在定模内抽芯，同时应使侧抽芯的抽拔距离尽量短。
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(b)分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除或修整
由于分型面处不可避免地要在塑件上留下溢料痕迹或拼合缝痕迹，因此分型面最好不要设在塑件光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。此外分型面还影响塑件飞边的位置，设计时应根据塑件使用要求和塑件性能合理选择分型面。
(c)分型面的选择应保证塑件尺寸精度
塑件中有配合精度要求的D 和d 两表面有同轴度要求时，选择分型面应尽可能使D 和d同置于动模成型；若分型面选择使D 和d分别在动模与定模内成型，这将由于合模误差不利于保证其同轴度要求。
(d)分型面选择应有利于排气
分型面选择应尽可能使分型面与料流未端重合，这样才有利于排气(e)分型面选择应便于模具零件的加工
采用一垂直于开模运动方向的平面作为分型面，凸模零件加工不便而改用倾斜分型面则使凸模便于加工。
(f)分型面的选择应考虑注射机的技术规格
当塑件在分型面上的投影面积接近注射机最大成型面积时，将可能产生溢料，若将分型面改变形式，则把投影到分型面的塑件面积减小，则可克服溢料现象。对于塑件高度较大时，当取出塑件所需开模行程超过注射机的最大开模行程时，可改用平行于开模方向的瓣合模分型面，但这将使塑件上留下分型面痕迹，影响塑件外观。
由此可见，在应用上述原则选择分型面时，有时会出现相悖，当对制品外观要求高，不允许有分型痕迹时的分型面与塑件较高时采用的分型面两者截然不同，总之选择分型面应综合考虑各种因素的影响，权衡利弊，以取得最佳效果。
2.3.2 分型面的形式
按分型面的位置来分，分型面有垂直于注射机开模运动方向，平等于开模
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运动方向和倾斜于开模方向。按分型面的形状来分，有平面分型面、曲面分型面和阶梯分型面。
一副模具可以有一个或一个以上的分型面，常见单分型面模具只有一个与开模运动方向垂直的分型面。有时为了取出浇注系统凝料，如采用针点浇口时，需增设一个取出浇注系统凝料的辅助分型面；有时为了实现侧向抽芯，也需要另增设一个取出浇注系统凝料的辅助分型面。对于有侧凹或侧孔的制品，则可采用平行于开模方向的瓣合模式分型面，开模时先使动模与定模从1分开面分开，然后再使瓣合模从2分型面分开。
分型面选择是否合理对于塑件质量、模具制造与使用性能均有很大影响，按决定了模具的结构类型，是模具设计工作中的重要环节。模具设计时应在根据制品的结构形状、尺寸精度、浇注系统形式、推出方式、排气方式及制造工艺等多种因素，全面考虑，合理选择。2.3.3 型腔总体布置与分型面选择
形腔总体设计包括分型面的选择、型腔数目的确定及其配置、进浇点与排气位置的选择、脱模方式等，1、型腔数目的确定，由于塑件板凳比较大，一个板凳就得350克塑料，若一个模具太多的型腔，则对注塑机的要求就很高，因此本设计采用一模两腔，即经济又可以提高加工效率。
2、多型腔的排列
尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保塑件质量的均一和稳定。型腔布置和浇口开设部位力求对称，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H形排列。本设计采用H形排列，一个模具就两个型腔，如图2.4示：
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2.4 模具型腔
3、分型面的选择
分型面的选择可以有好多种方案，但是在这么多方案中应该选择一个开模容易、取塑件不麻烦、模具制造相对简单的一个分型面。因为本设计采用的是点浇口，所以就得用两个分型面：一个主分型面，取板凳；一个辅助分型面，取浇注流道中的凝料。下图为模具浇注系统图2.5。
2.5 浇注系统图
由图可知在型腔上部的分流道处是一个辅助分型面，为了取出主流道、分流道、浇口处的凝料；而型腔下方，凸模固定板上方的联接面是主分型面，此处是为了取出塑料板凳。2.4 三板模分型、复位机构设计
保证模具的开模顺序和开模距离的结构，叫定距分型机构。定距分型机构有很多种，主要可分成内置式定距分型机构和外置式定距分型机构两种。
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2.4.1 三板模的开模顺序
（1）、在弹簧、开闭器和拉料杆的综合影响下，模具首先流道据推板和定模板分开，流道凝料和制品分离。
（2）、其次是流道推板和面板分开，浇口拉料杆从流道凝料中强行脱出，流道凝料在重力和振动的作用下自动脱落。
（3）、注射机动模板继续后移，模具从定模板之间打开，最后推杆将制品推离模具。
这样的开模顺序，可以让制品在模具内的冷却时间与流道推板和动模板打开时间及流道推板和面板打开时间重叠，从而缩短了模具的注射周期。
如果定模板和动模板之间不用弹簧开闭器，而是用拉条，则开模顺序通常是：流道推板和定模板还是先打开，其次是定模板和动模板之间打开，最后动模板通过拉条拉动定模板，定模板通过拉条拉动流道推板，使流道推板和面板打开。2.4.2 弹簧
（a）、弹簧的作用和类型
在注塑模具中弹簧作用主要有以下几方面。
（1）、推杆固定板自动复位：装在复位杆旁边，制品推出后，将推杆拉回原位，恢复型腔的形状，它有先复位功能。
（2）、定位：用于侧向抽芯中的滑块定位，与挡块一起使用。（3）、活动板、流道推板等活动零件的辅助动力。
弹簧没有冲击力，且易疲劳失效，在模具中不允许单独使用。模具所用的弹簧一般为圆形弹簧和矩形弹簧两种，相对于圆弹簧，矩形弹簧弹力较大，压缩比也较大，且不易疲劳失效。模具中当用压缩弹簧，且截面为扇形，即矩形蓝弹簧。
（b）、推杆复位弹簧
复位弹簧的作用是在注射机的推杆退回后，模具的定模板和动模板合模之
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前，就将推杆板推回原位。有些制品必须推数次才能安全失落，或者在全自动化注射时，为安全起见，将程序设计为多次顶出，如果注射机的推杆没有拉回功能，这两种情况中都是靠弹簧来复位。
模具中常用的弹簧是轻载的矩形蓝弹簧。如果模具较大，推杆数量较多时，必须考虑使用重载弹簧。选用轻荷弹簧时应注意以下几个方面。
（1）、预压量和预压比
当推杆退回原位时，弹簧依然要保持对推杆板有弹力的作用，这个力来源于弹簧的预压量，预压量一般要求为弹簧自由长度的10％左右。
预压量除以自由长度就是预压比，直径较大的弹簧选用较小的预压比，直径较小的弹簧选用较大的预压比。
在选用模具推杆板回位弹簧时，一般不采用预压比，而直接采用预压量，这样可以保证在弹簧直径尺寸一致的情况下，施加于推杆板上的预压力不受弹簧自由长度的影响。预压量一般取10-15 mm。
（2）、压缩量和压缩比
模具中常用压缩弹簧，推杆板推出制品时到压缩，压缩量等于制品的推出距离。压缩比是压缩量和自由长度之比，一般根据寿命要求，矩形蓝弹簧的压缩比在30％-40％之间，压缩比越小，使用寿命越长。2.4.3 复位杆复位
复位杆复位是比较简单的复位方式，但增加了加工制造的麻烦，因为对复位杆的要求是比较高的，特别是长度方向的精度，若太长无法复位，太短复位不完全。若采用弹簧复位，虽然简单但弹簧的压缩、拉伸都会增加注塑机的额外动力，所以在一定程度上浪费了能量。因此本设计采用复位杆复位。
3 注射模具浇注系统设计
模具浇注系统的作用是让高温熔体在高压下高速进入模具形腔，实现形腔填充。模具的进料方式、浇口的形式和数量，往往决定了模架的规格型号。浇
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注系统的设计是否合理，将直接影响成型品的外观、内部质量、尺寸精度和成型周期，故其重要性不言而喻。
模具的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到形腔入口为止的一段熔体通道，它可分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统两大类型，本设计采用普通型流道。普通流道浇注系统又分为侧浇口浇注系统和点浇口浇注系统，它们都江堰市由主流道、分流道、冷料穴和浇口组成。热流道浇注系统没有主流道及分流道，熔体经过热流道板和热射嘴直接由浇口进入形腔。热流道浇注系统一般用于塑料流动性差的且要求注塑模温度较高的模具。3.1 浇注系统的设计原则
浇注系统设计时应遵循如下原则。3.1.1 保证产品外观质量
保证制品的外观质量，任何浇口都会在制品表面留下痕迹，从而影响其表面质量。为不影响产品外观，应尽量将浇口设置于制品的隐蔽部位。若无法做到，则应使浇口容易切除，切除后在制品上留下的痕迹最小。、3.1.2 保证制品上的内部质量
1.浇口的形式和数量要选择合理，保证塑料熔体迅速填充型腔，减少压力与热量损失，使制品内部组织细密。
2.浇注系统设计时应防止制品出现充填不足、缩痕、飞边、熔接痕位置不理想、残余应力、翘曲变形、收缩不匀、蛇纹、抽丝、树脂降解等缺陷。
3.浇注系统应能顺利地引导熔融塑料充满型腔各个角落，使型腔内气体能顺利排出，避免制品内形成气泡。
4.浇注系统应能收集温度较低的冷料，防止其进入型腔，影响制品质量。 5.尽可能采用平衡式布置，以便熔融塑料能平衡地充填各型腔，使各腔收缩率均匀一致，提高塑件的尺寸精度，保证其装配的互换性。3.1.3 流道设计的注意事项
阻力最小，流道设计要尽量短，并尽量减少弯折，流道截面积要尽量合理，41
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宜小不宜大。原因是：
1、小了加大简单，大了减小很难；
2、减少了由于流道产生的废料比例，以缩短成型周期，提高模具的劳动生产率；
3、熔体可以在最快的时间内填满型腔，以缩短成型周期，提高模具的劳动生产率；
4、浇注系统内的空气少，减轻了模具的排气负担；
5、熔体在流道内的温度和压力损失小，容易保证制品的成型质量。（4）、不影响自动化生产，若模具要采用自动化生产，则浇注系统凝料应能自动脱落，这一般是大批量生产时用到。3.2 浇注系统设计
1.选择浇注系统的类型，根据制品的结构、大小、形状以及制品批量大小，分析其填充过程，确定是采用侧浇口浇注系统，点浇口浇注系统，还是无流道浇注系统。进而确定是采用点浇口模架，还是侧浇口模架。
2.浇口的设计，根据制品的结构、大小和外观要求，确定浇口的形式、位置、数量和大小。
3.主流道的设计，确定主流道的尺寸和位置。
4.分流道的设计，根据制品的结构形状、大小以及塑料品种，确定分流道的形状、截面尺寸和长短。
5.辅助流道的设计，根据后续工序或制品结构，确定是否要设置辅助流道，以及辅助流道的形状和大小的设计。
6.冷料穴的设计，根据分流道的长短及制品结构形状，确定冷料穴的位置和尺寸。
3.3 主流道设计
主流道是指紧接注塑机喷嘴到分流道为止的那一段锥形流道，熔融塑料进入模具时首先经过它。其直径的大小与塑料流速及充模时间的长短有密切关系。
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直径太大时，则造成回收冷料过多，冷却时间增长，而流道空气过多也易造成气泡和组织松散，极易产生涡流和冷却不足，另外，主流道孔径太大时，熔体的热量损失会增大，流动性降低，注射压力损失增大，造成成型困难；直径太小时，小口抑流作用增强，则增加熔体的流动阻力，同样不利于成型。
侧浇口浇注系统和点浇口系统中的主流道形状大致相同，但尺寸有所不同。热塑性塑料的主流道，一般在浇口套内，浇口套做成单独镶件，镶在定模板上，但一些小型模具也可直接在定模板上开设主流道，而不使用浇口套。浇口套可分为两大类：两板模浇口套和三板模浇口套。3.3.1 主流道设计原则
1．主流道的长度L越短越好，尤其是点浇口浇注系统主流道，或流动性差的塑料，主流道更应尽可能短。主流道越短，模具排气负担越轻，流道料越少，缩短了成型周期，减少了熔体的能量（温度和压力）损失。
2．为便于脱模，主流道在设计上大多采用圆锥形，两板模主流道锥度2-4度，三板模主流道锥度可取5-10度。粗糙度为1.6-0.8UM锥度须适当，太大造成速度减小，产生斡流，易混进空气，产生气泡；锥度过小，会使流速增大，造成注射困难，同时还会使主流道脱模困难。
3．主流道尺寸要满足装配要求，为了保证注射成型时，主流道与注射机喷嘴之间不溢料而影响脱模，设计时要注意：主流道小端直径料筒喷嘴直径大0.5-1MM，一般情况下主流道小端直径为3.2-4.5MM。
4．主流道应设计在浇口套内，主流道尽量避免直接做在模板内，或采用镶拼结构，以防塑料进入接缝造成脱模困难。
5．主流道应尽量和模具中心重合，避免浇口套位置偏心或采用倾斜式主流道。
3.3.2 浇口衬套的设计
因为注塑机喷嘴球半径为R15mm，所以衬套的球半径必须大于15mm一般比喷嘴球半径大1-2mm，若衬套球半径取的太小，如小于15mm则流道中的冷
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凝料无法取出，所以本设计衬套球半径取16.5mm。锥角=2-6度，表面粗糙度Ra小于1.8um，主流道小端直径d=喷嘴直径+（0.5-1）mm，主流道的形状被设计成圆锥形，以方便熔体流动和凝料拨出。如果主流道小端直径d小于喷嘴直径，则会导致主流道凝料难以脱出。如果主流道球面半径sr小于喷嘴球面半径，则在进行注射时，熔体会进入主流道衬套与喷嘴的缝隙中，严重影响主流道凝料从衬套中拨出。主流道和浇口衬套的设计如图3.1示。
图3.1 浇口衬套
3.4 分流道的设计
分流道是主流道和浇口之间的塑料熔体流动通道，在多型腔或单型腔多浇口时设置。分流道的作用是改变塑料熔体的流向和截面积，使塑料熔体以平稳的流态均衡分配到各个型腔，并充满型腔。为便于机械加工及凝料脱模，分流道大多设置在分开面上。分流道如图3.2示
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3.2 分流道布局图
3.4.1 分流道的截面形状
常用的分流道截面形状有圆形、六角形、梯形、U形、半圆形及矩形等几种形式，分流道截面的形状应考虑压力损失、热量损失较少和易于加工的要求。
比表面积是表征截面形状性能的一个主要参数，为流道表面积与其容积之比，或截面周长与截面面积之比。从减小压力损失和热量损失的角度看，比表面积越小越好。
由于塑料熔体在流道中流动时，表层冷凝冻结，起绝热作用，熔体仅在流道中心流动，因此，分流道的理想状态应是其中心与浇口中心一致。圆形截面流道可以做到这一点，而梯形截面流道很难实现。
当分型面为平面时，可采用圆形或六角形流道，最常采用圆形截面，有时也采用U形截面；当分型面不是平面时，为了加工方便，采用U形截面。
现对各种截面形状的分流道分析如下。
1.圆形。圆形的比表面积最小，效率最高，热量和压力损失最少，且浇口可以开在流道中心线上。缺点是需要同时在动模和定模上切削加工，而且要相互对中，故制造费用相对较高。随着制造技术的发展，费用逐渐降低，故应用越来越广泛。
2.正六边形。正六边形是圆形的变异，比表面积略大于圆形分流道，常用于小截面尺寸的流道。
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3.梯形。其分流道只需在一个模板上加工，加工容易，且比表面积不太大，所以应用广泛。常用梯形截面具有5-10度的斜度。上底为B，高为H，若下底为x 则其最佳比例为H/B=0.84-0.92，x/B=0.7-0.83。
4.U形。U形为梯形截面流道变异，优缺点与梯形流道相同，常采用。5.半圆形。其比表面积大，效率低，不常采用。6.矩形。其比表面积较大，且脱模困难很少采用。对于本设计为便于设计而采用圆形截面形状的分流道。3.4.2 分流道的尺寸
分流道的截面尺寸应根据塑件的成型体积、壁厚、形状，所用塑料的工艺性能、注射速率及分流道长度等因素来决定。
现在的加工技术足以满足圆形分流道的制造，所以采用圆形分流道。然而壁厚3mm以的塑件就称为大壁厚塑件，则大壁厚塑件所用圆形分流道截面直径一般在6-10mm之间，分流道的长度应该尽可能的短，且减少折弯，以减少压力损失和热量损失，但是在多浇口进料时应保证进料的均衡性。较长的分流道还需在未端设置冷料穴。
为了增加分流道与模具接触的外层塑料的流道阻力，以使外层塑料较好地形成绝热层，分流道内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6um。分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，以利于塑料熔体的流动和填充。3.5 浇口设计
3.5.1 浇口种类
浇口是连接分流道和型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），是塑料熔体进入型腔的入口。除直接浇口外，它是浇注系统中截面尺寸最小的部分，但却是最关键的部分，浇口的位置、形状和尺寸，对塑件的性能和质量影响很大。
浇口截面有矩形和圆形两种。
浇口的位置、形状、尺寸、数量，直接影响到产品的尺寸精度、外观、内在和外在性能和成型效率。浇口具体尺寸一般很难用理论公式来计算，通常根
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据经验确定，先取其下限值，再在试模时逐步修正。
根据浇口的特点，浇口可分为限制性和非限制性两大类。3.5.2 非限制浇口特点
非限制性浇口又称直接浇口、直浇口和主流道形浇口。非限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最大的部分，为主流道的延伸。塑料熔体直接由主流道进入型腔，因而流动阻力小、料流速度快、补缩时间长，成型比较容易，对各种塑料均能适用。但注射压力直接作用在塑件上，且浇口附近热量集中、冷凝较慢，容易在进料处产生较大的残余应力而导致塑件翘曲变形，去除浇口困难，往往需要机加工或通过锯割，浇口痕迹明显，影响塑件外观。这种浇口多用于注射大型、厚壁、深型腔的筒形塑件，尤其是热敏性塑料或粘度特别高的塑料。只适用于单型腔模具。
3.5.3 限制浇口特点
限制性浇口是指流道与型腔之间尺寸突然缩小的阻尼式浇口，其截面积很小（为分流道的百分之3-9），港口长度很短约为0.5-2mm，它对浇口的厚度及快速冷凝可以进行限制，所以称为限制性浇口。
限制性浇口有如下五个特点。
（1）、通过截面积的突然变化，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，降低塑料熔体的表面黏度，使充模不因浇口缩小而发生困难。一些对剪切速度较为敏感、可以明显降低表观黏度的塑料，如PE、PC，采用小浇口往往比较成功；但一些塑料黏度随剪切速率变化不大，用小浇口则会迅速降低体积流率。
（2）、塑料熔体通过限制性浇口时，受到较大的摩擦阻力作用，一部分能量转变为摩擦热，使塑料熔体的温度升高，从而降低表观黏度，增加流动性。热敏性塑料则可能因为小浇口引起温度急剧上升而造成塑料分解，因此，宜采用较大的浇口。
（3）、型腔充满保压结束后，熔体在浇口处能够迅速冷凝，防止型腔内尚
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未凝固的塑料倒流出来，补料时间容易控制，可以减少由于长时间补料造成的内应力，可以缩短成型周期。
（4）、对于一模多腔或者单型腔采用多浇口的模具，由于小浇口处的阻力比流道阻力大的多，当流道内建立起足够的压力后，各型腔才会以接近相同的时间进料，容易平衡各型腔的进料速度，实现各浇口的平衡进料，特别当分流道为非平衡布置时。对于一个型腔多个浇口的模具，还可以用来控制熔接缝的位置。
（5）、浇口小便于流道凝料与塑件的分离，脱模时可自动切断或者用手工快速切断；痕迹较小，减少了修整时间，不影响塑件外观。
限制性浇口的形式有很多种，如点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、中心浇口等。
(a)、潜伏式浇口是在塑件内侧。本模具如采用则主流道太长，一般主流道长度为60mm以内，且塑料板凳的外观要求也不是太高，且进料不易平衡。
(b)、中心浇口一般用于一模一腔的模具和直浇道差不多，浇口 的布置位置就在主流道大端的周围。
(c)、侧浇口，此浇口的布局可采用只有一个分型面的模具，但是主流道太长，熔体在流道流动的时间长，热量损失的较多。所以不易采用。
(d)、点浇口又称菱形浇口或橄榄形浇口，是一种截面尺寸很小的圆形浇口或矩形浇口。点浇口的优点在于：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。不过点浇口也有其缺点：如压力损失大；模具必须采用三板式结构，并要采用顺序分模机构，结构复杂，但在无流道模具中仍可采用二板式结构。对于投影面积大或者容易变形的塑件，应采用多点浇口，以减少翘曲变形。
由于点浇口很小，点浇口能有效增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，导致熔体黏度下降、流动性增加，利于填充。适用于成型表观黏度随剪切速率增大而明显降低和黏度较低的塑料熔体、薄壁塑件。
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点浇口进料的前方有一段圆锥形的流道，用于过渡。点浇口矩形尺寸如下图3.3示：
3.3 矩形点浇口截面图
点浇口长度一般为0.5-2mm，点浇口宽度一般为0.5-1.5mm，此截面的深度一般为1-2mm。
点浇口的形式还有一种是圆形，圆形通常用的比较广泛，因为圆形点浇口容易加工，便于制造其横截面如下图3.4：
3.4 圆形点浇口图
本设计采用的是圆形点浇口，圆形点浇口 的横截面直径d为0.5-1.5mm，本设计取d=1.5mm，深度h不超过2mm。
3.5.4 浇口位置的选择
浇口的开设位置对塑件的成型性能、成型质量及模具结构影响均很大。在机制本08-4班——赵峰 河南理工大学毕业设计说明书
选择浇口位置时应遵循一定的原则：
1.避免引起熔体破裂现象。江口的尺寸较小时，如果正对着一个宽度和厚度都比较大的充填空间，则调整的塑料熔体通过浇口时，由于受到很高的剪切力的作用，会产生喷射和蠕动等熔体破裂现象，这些喷出的高度取向的细丝或断裂物会很快冷却，与后进入的塑料熔体不能很好地熔合，而使塑件出现明显的熔接痕，这就造成了塑件的内部缺陷和表面瑕疵；有时塑料熔体从型腔的一端直接喷射到另一端，会造成折叠，在塑件上产生波纹状痕迹，另外，喷射还会使型腔内空气难以顺序排出，造成塑件内有气泡，甚至在角落处出现焦痕。所以在选择浇口时横截面尺寸不应该太小；或者采用冲击型浇口：即浇口处正对着较大的型芯，这样熔体在冲击型芯的情况下，改变了流向且降低了流速。
2.尽量缩短流动距离。浇口位置的选择应保证塑料熔体迅速均匀地充填型腔，尽量缩短熔体流动的距离。
3.浇口位置应有利于充模流动、补料、和排气。当塑件壁厚相差较大时，在避免喷射的情况下，应将浇口开设在截面最厚处。若浇口开设在塑件的薄壁处，塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，而且还容易冷却，缩短了熔体的流动距离，难以保证充满整个型腔。从补缩的角度看，壁厚处往往是塑件最迟固化的地方，若浇口开设在薄壁处，则壁厚处往往因熔体收缩得不到补缩而形成表面凹陷或缩孔。因此为了保证塑料熔体顺利充填型腔，注射压力得到有效传递，壁厚处熔体收缩得到充分的补缩，浇口应开设在塑件壁最厚处。
有上述几种点浇口设计的原则可对本设计的浇口进行设计。本设计取d=1.5 mm和h=2mm。下图3.5为点浇口的局部视图，下图3.6为浇口的布局形式，为了增加进料的均衡性，所以采用了四个点浇口同时进料。
机制本08-4班——赵峰
第3篇：12.一模不一样教学设计
湘教版四年级上册《一模不一样》教学设计
《一模不一样》教学设计
育贤小学 冯燕
【学情分析】
学生对构成比较陌生，本节课初步接触到平面构成的有关知识，关于重复和特异构成的现象学生在实际生活中已有初步的感知，如衣服花边的装饰的重复与万绿丛中一点红的特异，学生校服的统一着装与领队服装的区别等。虽有感知但缺乏理论的认识和分析，本节课通过大量、丰富的图片欣赏结合教师讲解分析，让学生不仅全面、深刻的理解重复个特异构成的意义与美感，进而体会美术与生活的密切联系。【教学目标】
（一）知识与技能
掌握特异构成的特点及变化规律，尝试运用不同媒材与工具，运用不同的方法体验、创作一个特异形的作品。
（二）过程与方法
学生在欣赏作品、思考交流、创作表现的活动中，体验白板交互环境下自主探究和合作学习的过程，理解特异构成的定义和设计特性构成的具体方法。
（三）情感、态度与价值观
感受设计与绘画造型活动的区别，体验特异的发现与创作活动的乐趣。【教学重难点】
重点：掌握特异构成的特点及变化规律，运用不同媒材与工具设计创作一个特异形的作品。
难点：通过学习重复构成，完成特异构成的相关练习。【教学过程】
湘教版四年级上册《一模不一样》教学设计
一、游戏导入，激发兴趣
1、出示两张图片
师：同学们，老师出示的这两张图片一样吗？
生：不一样。
师：哪里不一样呢？（指名回答）
生：左边的香蕉是完好的，右边的香蕉是剥开的……
师：同学们真是火眼金睛，竟然找了这么多出不同。看看老师找的，是不是跟你一样呢？
【通过小游戏，激发学生学习兴趣，提高课堂注意力和好奇心】
2、出示图片
师：同学们这两张图片一样吗？
生：一样。
师：能不能用一个四字词语来描述？
生：一模一样 是板书：一模 一样
接着出示图片，问：现在你发现了什么？
生：我发现了它们的形状都是一样的……
师：观察的真仔细，对，都是以一个图形的反复排列，构成视觉上的冲击。我们把这个其中的一个图形称为基本图形，把这些有规律的反复排列形成的图形称为重复构成。下面我来来看看具体的概念。由全班齐读。
师：在这个概念当中有没有不理解的词语？ 生：什么是“骨式”？
师：骨式就如同人的骨架一样支撑着人的全部。继续观看图片发现不同。引入新课《一模不一样》。
湘教版四年级上册《一模不一样》教学设计
二、互动新授，特异感知
1、欣赏图片，说说不一样表现在哪里？ 生：中间斑马的方向不一样。
生：第二行第二个喜羊羊变成了灰太狼
师：对，我们把在规律的基本型上变异个别基本型的这样的构成称之为是特异构成。
2、出示特异构成概念，全班齐读。
三、分析探究，总结归纳
1、前面我们学习了重复构成，那么特异构成和重复构成有什么不同？
生回答，师小结：重复现象带给人们和谐、整齐之美，特异现象醒目突出之感。
2、寻找要素：
课件出示范作，请学生观察分析，尝试总结特异构成由哪些要素构成？基本形和骨式。
3、课件出示特异构成图片，师生归纳特异构成的表现形式： 方向不同 也可以叫方向特异 大小不同 也可以叫大小特异 形状不同 也可以叫形状特异 颜色不同 也可以叫颜色特异 ……
师小结：表现形式多种多样，我们要去改变其中的一处，就可以得到一幅特异构成。
4、归纳设计步骤： （1）、设计骨式图（2）、设计基本型
湘教版四年级上册《一模不一样》教学设计
（3）、完成特异练习。
【通过观察分析，师生讨论等方式让学生自己探讨归纳出特异构成设计步骤方法。】
四、自主表现，大胆设计
尝试运用不同媒材与工具，运用不同的方法体验、创作一个特异形的作品。
1、跟随老师完成骨式图。
2、学生动手设计。教师巡视指导，并为学困生提供相应的帮助。
【通过跟老师折骨架，既培养了学生的动手能力，又提高了学生的学习积极性。通过作业练习，进一步加强学生对特异构成的理解以及让其掌握设计方法。】
五、展示交流，拓展延伸
1、部分优秀作品进行展示，学生自评，生生互评。
2、播放特异现象在生活各个领域当中的运用。
【通过让学生自己评价，教师总结，再次巩固本节课的知识点。对知识进行有效迁移。】
【板书设计】
第12课 一模不一样
重复构成： 特异构成：
方向不同
大小不同
形状不同
颜色不同
第4篇：三维建模设计
设
课 程 设 计 报 告
设计题目 机动战士ZAKUⅡFS建模与渲染
课程名称
0
一、报告要求：
1、必须严格按该模板格式撰写设计报告，总页数不得少于10页。
2、另附A4彩色效果图1－2幅于该报告后钉在一起，按封面左侧的装订线装订。
二、设计原理：
应用计算机辅助工业设计的基本理论、方法和工具进行产品的技术、结构、造型和色彩的创新设计。
三、设计目的：
1、掌握在三维场景中及三视图中进行各种建模操作，培养一定的空间想象力；
2、学习并掌握用计算机及相应软件进行产品造型设计的基本方法。
3、培养创新及灵活应用各种建模工具的能力。
4、了解工业产品建模设计的基本方法和一般流程。
5、在学习实验中培养自己的探索精神以及学习兴趣，开辟课余爱好，丰富生活。
四、设计内容：
利用在《计算机三维艺术设计》课程中学到的建模与渲染方法，参考实物的模型与图片，对ZAKUⅡFS进行三维建模设计及渲染。
五、设计器材（设备、元器件）：
笔记本电脑，Rhinoceros 5，Flamingo nXt，ZAKUⅡFS模型及图片
六、设计步骤（必须有模型线框图）： 1.收集对象模型照片，三视图。
2.头部构建
画出前后两条线和几条断面线，用双轨扫略构建出主体，然后画两个长方体，用布尔差集减去，画个弧线拉伸成曲面切割出口部弧线，在中间加圆柱体作为眼部摄像头底座，同样画长方体用弯曲曲面切割做嘴部排气管。
在管道处画弧线，做一个小圆柱体，导出圆角，用延曲线阵列出几个突出，然后把弧线做成圆管。头上的角用曲线画出后挤出成体，导圆角，头上4门机炮用圆柱体做差集减去。用球体做独眼。
3.身体构建
加入辅助背景。画长方体，用各种斜面切割出大体形状，然后画个拋面圆锥体，打开控制点调节，切割出胸部弧线，然后画长方体，用变形工具拉出上面弧形，用圆柱体差集做出上面的圆弧，再用这个长方体差集做出胸部的两个凹陷部分。
腰部装甲部分里面用曲面切割长方体得到主干。左右装甲部分先画横截面，拉伸成体，然后用变形工具使其弯曲，再切割出斜面来。前后装甲部分用一个空心圆柱体切割出前后部分，然后弯曲要弯的部分，最后用斜面切割出要的形状。4.手部构建
首先是肩部装甲的构建，建立一个球体做主题，因为装甲要有厚度，这里没用曲面切割，而是画个扁平的长方体，建立控制器，打开控制点弯曲出要的形状。然后旋转，再对球体进行分割和布尔联集。最后用面切割。
做出肩部和大臂的长方体，导不等距边缘斜角。小臂处的弧面体先用椭球体做主题，然后用曲面切割，联集上圆柱体，绿色部分用圆角矩形挤出实体，用圆管差集。手指部分先画曲线，然后做成圆管，缩放带复制出4个手指，大拇指同样方法做。5.脚步构建
先做复杂的小腿装甲部分，先画出侧面的曲线和底部轮廓线，然后用侧面线以中心为轴，按轮廓线旋转得主体，补成实体。前面加两个抛物面构成的实体做前面的突出部分。然后画种曲面切割出大概的形状。大腿用椭球体做，用控制器缩放拉伸出四边形的感觉。
然后是脚的制作，画椭圆，调节，挤出实体，切割，脚背部分打开控制器，缩成形。用各种曲面弯曲旋转后切割长方体做出突出来的部分。
脚底部分差集出圆洞，用平顶圆锥做出推进器的喷射器。复制缩放加到小腿装甲上。6.枪的构建
用长方体做主体，画出轮廓线挤出成面切割。用圆柱体做枪管，缩放和差集得两层，阵列圆管差集得到纹路，再联集成一个实体。下面的握把用的是两头半径不同的平头圆管，前面尖的部分是抛物面。用同样阵列差集的办法做出弹夹。能导圆角的地方导圆角。7.完善细节，渲染
做出背包，腰部和腿部的管子，头部摄像头外圆柱设为玻璃材质。
贴图，黄色部分为铜材质，黑色部分材质自己设定。然后用调节角度和拖动等办法摆出造型。
七、设计数据及结果分析：（简述该产品的基本参数、功能、性能设置）
型号：MS-06FS 类型：指挥官用MS 制造方：吉恩尼克公司 所属方：吉恩公国 尺寸：头顶高17.5m 重量：本体重量58.1t；全备重量73.3t 动力：米诺夫斯基式核熔炉，出力976kW 装甲：超高张力钢合金
推进方式：火箭引擎×2，每个出力20500 kg；辅助喷口×2，每个出力1000kg 机体性能：最大加速度0.59G；180°转身所用时间为1.5s；陆上最大速度为88km/h 探测能力：独眼式主取景器，最大有效探测距离3200m，头部加上天线，加强无线通信能力
驾驶舱：驾驶员一名，位于驱干的标准驾驶舱 首次服役：U.C.0078年1月
武器： 头部四门火神炮，ZMP-50D/120mm 机枪，弹鼓供弹，每个弹鼓容量100发，弹鼓可外挂于后裙甲上
八、设计结论：
本次制作的三维模型ZAKUⅡFS为动画机动战士高达中出现的虚构人形机动兵器ZAKUⅡ的指挥官用机。设计参考用的模型为玩具公司万代生产的1/144比例大小模型。由于此款兵器在原作中出现的次数过少，只生产过此比例的模型，并没有出现更大的版本。此次建模假想的比例是1/60的模型，因为是更大的模型，所以在原有的1/144模型的基础上加上了更多的细节。原模型由于太小并没有做出背包上的和小腿部分的推进器。这次参照其他的1/60ZAKU模型做出了推进器。同时渲染时调出了塑料模型无法做出的金属外壳反光效果。
九、总结及心得体会：
这次模型制作走了很多弯路，在做很多弯曲实体的时候曾经用画断面线和双轨扫略的办法来做，但是由于底面和顶部不是水平的，并不能补面构建出实体来，没有实体就无法用布尔运算来切割。而且还有个问题是扫略出来的曲面有时候并不光滑。后面基本都先做出实体，再用实体弯曲和做控制器调节形状。但是如果用过多的弯曲和变形实体的网格线会变得非常密集。电脑的会变得很卡。还遇到了别的问题是犀牛软件有点BUG，在进行布尔运算差集时有时候会变成合集。导圆角的时候也不一定能成功，遇到太复杂的实体导出来的曲面有时候会多出来，只能用平面再去切割。导几条线段时有时分开导和一起导也会有不同的效果。渲染的时候使用的是最新版的火烈鸟，无法破解，只能截出很小的图片。
十、对本设计过程及方法、手段的改进建议：
在设计物件前因先观查实体的复杂程度来决定是用双轨扫略的办法还是用实体弯曲调节的办法，用双轨扫略建立有时曲面会不光滑，而用实体弯曲造成太多网格会过多消耗硬件资源，要能做出衡量选择。在出现BUG时可以换反面的办法。要运行差集时可以试试联集。渲染换成火烈鸟2.0，加入背景应该会有不同的效果。
报告评分：
教师签字：
十一、附彩色效果图
姓名：蓝恺
学号：2011079080023
第5篇：一模设计实验
设计实验 朝38．小阳在学习了电学知识后认为：在串联电路中，定值电阻阻值不变，它两端的电压
就不变。请你利用图21所示器材设计一个实验证明他的观点是错误的。
要求：（1）连接电路；
（2）简要说明实验步骤和实现现象。
39．将一把木制刻度尺（量程0:100cm）的一端用绳套固定在铁架台的横杆上，在米尺的中点挂一个质量适当的物体，现提供一只符合实验要求的弹簧测力计、绳套一个。证明“杠杆平衡时，在阻力和阻力臂一定时，动力与动力臂的乘积不变。”
（1）写出主要实验步骤；
（2）画出实验表格。
海36．小华学习了“电阻是导体对电流的阻碍作用”后，认为在串联电路中，电流经过阻值较大的电阻前、后电流的减小量，大于经过阻值较小的电阻前、后电流的减小量。实验桌上有符合实验条件且输出电压稳定的电源、已调好的电流表、开关各一个，阻值不同的定值电阻两个，导线若干。请你利用上述器材设计实验证明小华的观点是错误的。要求画出实验电路图，并写出简要的实验步骤和实验现象。
37．实验桌上有符合实验要求的橡皮筋一根、已调好的弹簧
测力计一个、刻度尺一把、细线若干。现将一块贴有白纸的木板竖直固定在一支架上，将一根两端带有调平衡螺母的杠杆安装在垂直于木板平面的转轴O上，并可绕转轴O在平行于木板的竖直
平面内自由转动，杠杆上有间距相等的刻度线，如图20所示。图20
请你在如图20所示装置的基础上，选用上述实验器材设计一个
实验证明：“在杠杆平衡时，如果动力臂和阻力臂保持不变，则动力F1跟阻力F2成正比”。
请你写出实验步骤（可画示意图辅助说明），画出实验数据记录表格。
东37．当前我国的标准化考试中，计算机只能识读2B铅笔笔迹，笔迹过浓或过淡都会造成计算机识读的失败或错误。铅笔芯是由石墨和粘土按一定比例混合制成的，不同类型的铅笔的笔芯软硬程度不同，其中6H的铅笔芯最硬，6B的铅笔芯最软，HB的铅笔芯软硬居中。
实验室可以提供多种类型的铅笔芯（用符号“”表示）、电流表、一节干电池、导线和开关，请利用这些实验器材，设汁一个“铅笔芯的电阻与其软硬度是否有关？”的实验（忽略温度对电阻的影响）。画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表。
平
36.小芳在家中照平面镜时，发现她在镜中的像 “近大远小”，于是她认为：物体在平面镜中所成像的大小与物体到平面镜的距离有关。请你利用身边的物品或实验器材设计一个实验，说明小芳的观点是不正确的。
（1）写出你选用的物品或实验器材；（2）简述实验过程及实验现象。
37．实验台上有组装好的实验装置，如图19所示，其中弹簧测力计的量程为0～5N。另外还有质量均为100g的钩码六个，秒表一块（图中未画出）。要求利用上述实验装置和钩码、秒表设计一个实验证明：用动滑轮提升重物时，如果拉力不变，则拉力的功率与速度成正比。
（1）写出主要实验步骤。
（2）设计实验表格
图19 房38．电动自行车已成为一种大众化的交通工具，在使用时人们经常遇到的问题是：
（1）一次充满电后行驶里程不能达到说明书给出的里程数．（4分）
（2）为探明原因，某校科技小组的同学猜想，一次充满电的最大行驶里程和自行车的负重有关．
（3）科技小组的同学设计实验，他们选用了某同学家里的一辆有里程表的电动自行车和另一测量的工具．
（4）同学们利用这辆电动自行车进行多次测试，他们骑车在不同负重、不同的平直路面上行驶，得到了一次充满电的最大行驶里程和负重的关系，如下表：
（5）同学们对表中的实验数据进行认真地分析、比较，得出结论：电动自行车一次充满电的最大行驶里程和自行车的负重关系是．
（6）科技小组的同学再次对实验探究过程进行分析比较，发现测试过程中有明显错误，请你帮助他们指出．
（7）通过这次实验探究活动，科技小组的同学还发现，从电动自行车的结构和使用来看，它涉及很多有关物理的知识．例如：脚踏板凹凸不平为了增大摩擦，轴处装有滚珠为了减小摩擦，请你再写出一条:． 昌34．小明利用如图 19 所示的装置分别匀速拉动两个同种材料
制成的正方体 A 和 B（各面粗糙程度均相同，且都带有拉环），他发现“匀速拉动体积大的物体 A时，所用的拉力大”，于是他认为“接触面积大的物体所受的摩擦力大”。请利用给定的实验器材，设计一个实验证明小明的观点是错误的。
35．实验台上有如下实验器材：一个带支架的杠杆（两端带有可调动的螺母）、一个量程为 0～5N 的弹簧测力计、一个符合实验要求的刻度尺、七个质量均为 100g 的钩码和两段细绳。请利用上述实验器材设计一个实验，证明：如果动力跟动力臂的乘积等于阻力跟阻力臂的乘积，则杠杆平衡。写出主要实验步骤，画出记录实验数据的表格。
顺36．图26是两只白炽灯泡的铭牌。小明认为：标有“220-60”字样的灯泡一定比标有
“220-40”字样的灯泡更亮一些。请你根据所学知识，设计一个简单的实验，证明小明的认识是错误的。
要求：（1）简述实验步骤；（2）实验现象及结论。（3分）
