卷筒注塑模具毕业设计

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1、卷筒注塑模具毕业设计xxxx技术学院题目名称： 卷筒注塑模具设计 学生姓名： 闫星博 学 号： 系 部： 专业年级： 10模具设计与制造 指导教师： 郭宇光 填写时间： 目 录关键词：型腔；型芯；注射模；卷筒；5ABSTRACT5一、塑件工艺性分析61、塑件原材料62、基本特性63、成型特性74、塑件的结构和尺寸精度、表面质量分析：85、HDPE的综合性能8二、成型设备的选择91、计算塑件的体积92、注射机的选择9三、塑料模的结构设计113.1、分型面位置的确定113、2型腔数目的确定及排布123.3浇注系统的结构143.3、浇口的设计173.4、型芯、型腔结构的确定183.5推件方式的选择1

2、9 3.6排气系统22四、塑料模设计尺寸计算234.1成型零件尺寸设计23 4.2模具型腔侧壁和底板厚度的计算25五、模架的选择265.1、导柱导向机构的作用265.2、导柱导套的设计原则265.3、导柱导套的选择27六、 脱出机构设计286.1、推出机构的组成286.2、脱模机构的设计原则286.3、推件板的设计原则286.4、脱模力的计算296.5、推件板推出机构计算29七、注射机与模具型腔型芯强度校核317.1 注射机的校核31八 、模具主要零件加工工艺规程328.1、模具凸模零件图及工艺规程328.2、模具凹模零件图及工艺规程33九 、模具的装配、试模与维修349.1、模具的装配34

3、9.2、装配图.359.3、试模369.4、模具的维修37设计总结38主要参考文献39致 谢40 前 言 随着现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛，质量要求也越来越高。在选择插座这个题目时，主要是因为它在日常生活中比较常见。因为每个家庭都有很多家用电器，当然插座也是这些家用电器的必备产品。选择它的目的在于它时常出现在我们的生活中，另外我们遇到的问题也不是什么大的问题，如果我们掌握了它的结构，以及它的性能，还有它的原理，那么每当我们发现它的毛病时，就可以自己动手去操作，把它的问题找出来，一方面可以解决问题，另一方面也可以发现它的那些地方会经常出现问题，在我

4、们选择插座时会留意一下。 在塑料制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代成形设备等都是成形优质塑料的重要条件。目前，我国制造业的水平仍然很低，1995年人均制造业增加值仅203.5美元/人，根据机械科学研究院采用“投入生产系统动力学宏观经济模型”的预测，到2020年将达到1384美元/人，也仅仅相当于1950年美国的水平（1530美元/人），略高于日本1965年的水平，因此，我国的制造技术与国际先进水平相比还存在着阶段性差距。 近年来我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、长寿命模具上，并取得了可喜成绩。虽然我国模具工业已取得较大的发展，但仍然不

5、能满足国内经济高速发展的需要。“十五”期间，我国模具市场在汽车、家用电器、电子及通信产品、建材、玩具、仪器仪表等行业将会有更大的需求。但是我们的小型模具，比如像插座这样的家用产品，因为它的产量较大，并且人们的生活中也不可缺。它在我们的生活中所占的比重很大，这是不容我们忽视的。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国的模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期及降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。而且应该是目前已有一定基础，有条件、有可能发展起来的产品。摘 要

6、摘 要：本设计是以“卷筒”为主题。其设计思路由参考多个生产事例而得出，设计内容是从零件的工艺分析开始的，根据工艺要求来确定设计的大体思路。设计顺序开始是从零件的材料选择，接下是成型参数的确定，模具种类与模具设计的关系，塑件的尺寸精度与结构、注射机的选择、模具设计有关尺寸的计算（包括模具行腔型芯的计算及其公差的确定）、注塑机参数的校核、模具结构设计、模具冷却、加热系统计算、注射模标准件的选用及总装技术要求等内容。关键词：型腔；型芯；注射模；卷筒；ABSTRACT This design is the design theme for plastic Plastic film box ideas

7、by reference case that many production, design content from parts of the analysis of the technology of start, according to the requirement of process to determine the scope of the design idea design order from parts of the material choice to start, take is molding of parameters, mold and die design,

8、 the relation between species, the size of the plastic parts and precision injection machine structure the choice of the size of the mould design calculation (including the mould cavity while curing cores of calculation and tolerances of certain) injection molding machine parameters of checking the

9、mould structure design mold cooling heating system calculation injection mould parts selection and assembly technology requirements, etc一、塑件工艺性分析1.1塑件原材料 塑件名称：卷筒 材料中文名：高密度聚乙烯 英文名：High density polyethylene（HDPE）1.2基本特性高密度聚乙烯无毒、无味、呈乳白色。密度为0.940.965g/cm3,是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。有一定的机械强度,具有较好的柔软性、耐冲击性及透明性，但和其

10、他塑料相比机械强度低，表面硬度差。聚乙烯的绝缘性能优异，常温下聚乙烯不溶于任何一种已知的溶剂，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱、盐溶液。聚乙稀有高度的耐水性，长期与水接触其性能可保持不变。其透水气性能较差，而透氧气和二氧化碳以及许多有机物质蒸气的性能好。在热、光、氧气的作用下会产生老化和变脆。一般使用温度约在80 C左右。能耐寒，在-60oC时仍有较好的力学性能，-70 c时仍有一定的柔软性.该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F低温度下均如此。各种等级HDPE的独有特性是四种基本变量的适当结合：密度、分

11、子量、分子量分布和添加剂。不同的催化剂被用于生产定制特殊性能聚合物。这些变量相结合生产出不同用途的HDPE品级；在性能上达到最佳的平衡。注塑品级一般熔体指数510，具有韧性较低流动性品级和具有可加工性的较高流动性品级。化学和物理特性:PE-HD的高结晶度导致了它的高密度，抗张力强度，高温扭曲温度，粘性以及化学稳定性。PE-HD比PE-LD有更强的抗渗透性。PE-HD的抗冲击强度较低。PH-HD的特性主要由密度和分子量分布所控制。适用于注塑模的PE-HD分子量分布很窄。对于密度为0.910.925g/cm3，我们称之为第一类型PE-HD；对于密度为0.9260.94g/cm3，称之为第二类型PE

12、-HD；对于密度为0.940.965g/cm3，称之为第三类型PE-HD。该材料的流动特性很好，MFR为0.1到28之间。分子量越高，PH-LD的流动特性越差，但是有更好的抗冲击强度。PE-LD是半结晶材料，成型后收缩率较高，在1.5%到4%之间。PE-HD很容易发生环境应力开裂现象。可以通过使用很低流动特性的材料以减小内部应力，从而减轻开裂现象。PE-HD当温度高于60C时很容易在烃类溶剂中溶解，但其抗溶解性比PE-LD还要好一些。1.3成型特性1、结晶形塑料,吸湿性小,成型前可不预热，熔体粘度小，成型时不易分解，流动性极好。2、溢边值为0.02mm左右,流动性对压力变化敏感，加热时间长则易

13、发生分解。冷却速度快,必须充分冷却,设计模具时要设冷料穴和冷却系统。3、收缩率大，方向性明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温,宜用高压注射，料温要均匀，填充速度应快，保压要充分。不宜采用直接浇口注射，否则会增加内应力，使收缩不均匀和方向性明显。应注意选择浇口位置。4、质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。1.4塑件的结构和尺寸精度、表面质量分析：结构分析。从零件图上分析，该零件总体形状为圆柱体，上面有外缘，底面有弧度为18、长度为16的凸台，属于简单的零件。尺寸精度分析。该零件重要尺寸有：32、50、2等，其余为次要尺寸，尺寸精度无要求。该零件的尺寸精度中等，对

14、应的模具零件的尺寸精度中等偏上。从塑件的壁厚上来看，壁厚均为2mm。塑件较均匀，浇口设置在底部，便于熔融塑料充满型腔、塑件成形质量不受影响。表面质量分析。该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，没有特别的表面质量要求。但安装、使用中其表面与人的手指接触较多，因此表面应形成自然圆角。2） 计算塑件的体积与质量，是为了选用注射机及确定型腔数。1.5HDPE的综合性能 查阅相关资料，高密度聚乙烯的综合性能可作如下选择，在试模时可根据实际情况作适当的调整。压缩比 1.842.30 弯曲弹性模量 1.11.4GPa热变形温度 1.85MPa时为 4354 收缩率1.53.000.46MPa 时 为 6088

15、压缩强度 225MPa抗拉屈服强度 2239MPa疲劳强度11Mpa（107周）拉伸弹性模量 0.840.95GPa脆化温度 -70弯曲强度 2540MPa 二、成型设备的选择 2.1计算塑件的体积 2.1.1 Pro/E建模分析结果 通过计算或Pro/E建模分析得，塑件体积=10.721 2.1.2 塑件质量 卷筒采用的材料为HDPE，该材料密度为0.940.965 , 取密度为0.94.塑件质量m=v=0.9410.72110.078初步选定采用一模四腔的结构所以：塑件总质量=410.078=40.312g1) 凝料为未知数,可按塑件质量的0.6倍来计算,上面分析的一模八腔 凝料质量 =0

16、.610.078=24.187g3）总质量m=+=64.499g2.2注射机的选择1、根据塑件尺寸、注射方式、流道熔料的总质量等，查阅塑料成型工艺与模具设计表4.2初步定注射机为国产XS-ZY-125型号,注射机规格和性能如下表:项目参数项目参数额定注射量/125螺杆（柱塞）直径/mm42注射压力/120注射行程/mm115注射方式/螺杆式锁模力/900最大成型面积/320最大开模行程/mm300最大模具厚度/mm300最小模具厚度/mm200喷嘴圆弧半径/mm12喷嘴孔直径/mm42.2.1 锁模力的校核 当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生使模具分型面涨开的力，这个力的大小等于塑件和浇注

17、系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔的压力，它应小于注射机的额定锁模力，才能保证注射时不发生溢料现象，即式中 为熔融塑料在分型面上的涨开力， N ；P为塑料注射时所选用的型腔压力， ；n为型腔的数量A为塑件在分型面上的投影面积 ；为流道在分型面上的投影面积 注射机的额定锁模力 N 。 塑件投影面积为907.46 型腔内的压力约为注射机注射压力的80 ，通常取2040 。由于本次塑件浇口为侧浇口,压力损失大，故P取30 流道凝料包括主流道和分流道，在分型面上的投影面积A2,模具设计前为未知值, 根据多腔统计分析,A2是每个塑件在分型面上投影面积的0.2-0.5倍,因此可用0.3A1来进行计算,所

18、以.=30（4907.46+43280.3） =94097.014N94.097kN=94.097=250kN该注射机能满足锁模力的要求。2.3塑件模塑成型工艺参数的确定 正确的注射成型工艺可以保证塑料熔体良好塑化、顺利充模、冷却与定行，从而生产出合格的塑料制品。温度、注射量、压力和时间是影响注射成型工艺的重要参数。 由于该产品采用的是HDPE材料，根据材料的性能和指标查阅塑料成型工艺与模具设计表3.1，HDPE的成型工艺参数可作如下选择，在试模时可根据实际情况作适当的调整。项目参数项目参数注射机类型 螺杆式模温 3060 喷嘴形式直通式注射压力 70100Mpa 喷嘴温度 150180oC保

19、压压力 4050Mpa螺杆转速3060r/min注射时间 05s料筒温度前 180190oC 保压时间 1560s 中 180200冷却时间 1560s 后 140160oC成型周期 4060s三、塑料模的结构设计3.1分型面位置的确定 分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，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，因此在选择分型面时应综合分析比较。因此在选择分型面时应考虑到以下几点：a、分型面的选择应便于塑件脱模并简化模具结构，因此，应尽可能使塑件在动定模

20、分离后留在动模一侧。b、分型面的选择应考虑塑件的技术要求。c、分型面应尽量选择在不影响塑件外观的位置，并使其产生的飞边易于清理和修整。d、分型面的选择应有利于排气，因此应尽量使分型面与充模时型腔料流末端重合，有利于排气。e、分型面的选择应便于模具零件加工。f、分型面的选择应考虑注射机的技术参数，注射成型时所需的锁模力是与塑件在合模方向的投影面积成正比，所以选择分型面时，应尽量选择塑件在垂直合模方向上投影面积小的表面，以减少锁模力。由上所述，综合点浇口考虑，使用双分型面，第一分型面在定模板与浇道板之间，第二分型面在型腔板与推板之间，分型图如下图所示： 分型面图1 分型面图23.2型腔数目的确定及

21、排布 3.2.1型腔数目的确定为了使模具与注射机的生产能力的匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件体精度，模具设计时应确定型腔数目，一种方法是首先确定注射机的型号，再根据注射机的技术参数和塑件的技术经济要求，计算出要求选取型腔的数目；另一种方法是先根据生产效率的要求和制件的精度要求确定型腔数目，然后再选择注射机或对现有的注射机进行校核。一般可以按下面几点对型腔的数目进行确定：a）、根据注射机的最大注射量确定型腔数目； b）、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目； c）、根据制件的精度要求确定型腔数目。d）、根据生产经济性确定型腔数目；我们这里采用注射机的最大注射量来确定型腔的数目，查阅塑料成型工

22、艺与模具设计公式5.1知，其计算过程如下： n式中 注射机的最大注射量的利用系数，一般取0.8； p注射机的最大注射量，； 1浇注系统凝料量，； m单个塑件的质量，； 式中p、1、m也可为注射机的最大注射体积、浇注系统凝料体积、单个塑件的体积。 对于高精度制品，由于型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀，故通常推荐型腔数目不超过4个，又因为此产品属大批量生产的小型塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度一般，综合考虑生产率和产品质量以及以上的计算等各种因素，初步确定采用一模四腔。3.2.2 型腔的排布多型腔在模板上排列形式通常有圆形、H形、直线形及复合形等，在设计时应该注意以下几点：尽可能采用平衡式排列

23、，确保制品质量的均一和稳定。型腔布置与浇口开设部位应力求对称，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，以便减小模具的外形尺寸综上所述，采用一模四腔对称性排布，由于塑件的外形尺寸和机械加工的因素，确定采用点浇口，采用推板推出机构,排布图如下图所示： 型 腔 排 布 图3.3 浇注系统的结构浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计应注意以下几点：1)应考虑成型材料的工艺特性，如流动性，对压力、温度的敏感性，塑料熔体的收缩性、分子取向等性能。2)浇口位置、数量的设计要有利于与熔体的流动性，避免产生湍流、涡流、喷射等现象，由利于排气。3)应尽量缩短熔体道

24、型腔的流程，以减少压力损失。4)尽量减少浇注系统冷凝料的产生，减少原材料的损耗。5)浇口的设置要便于冷凝料的去除，不影响塑件的外观。综上所述，根据塑件的形状采用推板推出。由于本塑件是圆筒状制品所以尽可能采取中心进料，所以选择点浇口，双分型面，分流道采用半圆形截面，分流道直径可选1.59.5mm。本设计取值4mm。分流道开设在定模板上，在浇道板上采用浇口套. 3.3.1主流道设计在卧式注射机使用的模具中，主流道垂直于分型面，其设计要点如下： a. 主流道的锥角常取26，流动性差的塑料可取36，流道壁表面粗糙度取Ra0.8um，且加工时应沿流道轴向抛光。b.主流道始端球面凹坑半径比注射机喷嘴球半径

25、大12mm；球面凹坑深度35mm；主流道始端入口直径d比注射机喷嘴直径大0.51mm；一般d=2.55mm。 c.主流道末端呈圆角过渡，圆角半径13mm。d.主流道长度以小于60mm为佳，最长不宜超过95mm。1)主流道尺寸根据设计手册查得XS-ZY-125型注射机喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前端孔径：d0=4mm 喷嘴前端球面半径：R012mm主流道的小端直径：Dd+(0.51)mm=4+15mm主流道始端球面凹坑半径： R=12+(12)mm=13mm主流道的半锥角通常为12过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用2。2） 主

26、流道衬套 将主流道设计成可拆卸的主流道衬套（浇口套），常用T8A或T10A碳素工具钢制作，热处理淬火硬度5357HRC。结构图如下：3.3.2分流道设计1)形状及截面尺寸分流道在设计时应尽量减小在流道内的压力损失和热量损失，同时还要考虑减小流道的容积。现在常用的分流道截面形式有圆形、梯形、U形、半圆形等几种。圆形截面的 比面积最小，但需开设在分型面的两侧，在制造时一定要注意模板上两部分形状对中吻合；梯形及U形截面分流道加工较容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用的形式；半圆形截面分流道需用球头铣刀加工，其表面积比梯形和U形截面分流道略大，在设计中也有采用。本次设计可采用圆形截面分流道。分流道

27、截面尺寸视塑料品种、塑件尺寸、成型工艺条件以及流道的长度等因素来确定。通常圆形截面分流道的直径在210mm内选取。对于流动性好的尼龙、聚乙烯、聚丙烯等塑料的小型塑件，在分流道长度很小时直径可小到2mm；对于流动性较差的聚碳酸酯、聚砜等可达到10mm；对于大多说塑料，分流道截面直径常取56mm。2）分流道表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度要求不能太低，一般Ra取1.6um左右，这可增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮固定，形成绝热层。3）分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的

28、布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡,本模具的流道布置形式采用平衡式4）分流道的长度 根据型腔在分型面上的排布情况，分流道可分为一次分流道、二次分流道甚至三次分流道。分流道的长度要尽可能短，切弯折少，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材料和降低能耗。根据塑件的外形尺寸和质量等影响因素，初步取值如下：第一级分流道L1=42mm, 第二级分流道L2=30mm。 h=3mm d1=0.5mmH1=4mm l=30mm L=23mm a= a1= L1=30mm主流道呈圆角半径，以减小料流转向时渡时的阻力。3.3.3 浇口的设计 浇

29、口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，浇口的设计与位置的选择恰当与否直接关系到塑件能否完好、高质量的注射成型。同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：1) 尽量缩短流动距离。2) 浇口应开设在塑件壁厚最大处。3) 必须尽量减少熔接痕。4) 应有利于型腔中气体排出。5) 考虑分子定向影响。6) 避免产生喷射和蠕动。7) 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。8) 注意对外观质量的影响。浇口按结构形式和特点，常用的浇口可分为：直接

30、浇口、中心浇口、侧浇口几种形式。分析以上几种浇口形式，同时结合塑件具体结构特征，本模具采用点浇口形式较为合适。下图是一种适用于一模多件的点浇口形式：3.3.4型芯、型腔结构的确定1）型腔 型腔亦称凹模，是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式和组合式两种结构形式。 型芯 成型塑件内表面的零件成为型芯和凹模。 主要有主型芯、小型芯、螺纹型芯和螺纹型环等。按结构不同可分为整体式和组合式两种结构形式。 整体式结构：其优点在于结构牢固，但不便于加工，消耗的模具钢多，主要用于工艺试验或中小型模具上形状简单的型芯。 组合式结构：为了便于加工，形状复杂型芯往往采用镶拼组合式结构。这种结构是将型芯单

31、独加工后，再镶入模板中。凸模采用台阶和模板相连，再用垫板、螺钉紧固，连接牢固，是最常用的的方法。 综上分析，由于卷筒结构简单，塑件较小，因此采用整体式凸模结构。3.4推件方式的选择3.4.1推出机构的组成 推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件组成。即推件板、推件板紧固螺钉、推杆固定板、推杆垫板、顶板导柱、顶板导套以及推板紧固螺钉。3.4.2推出机构的设计原则 1、推出机构应尽量设在动模一侧。2、保证塑件不因推出而变形损坏。3、机构简单动作可靠，有合适的推出距离。4、合模时的正确复位。5、脱模机构应能保证塑件在开模过程中留在设置由顶出机构的动模内。综合考虑，采用推件

32、板推出机构，因为它的特点是：顶出力均匀，力量大，运动平稳。推件板顶出机构主要用于薄壁容器、壳体以及不允许在塑件表面留有顶出痕迹的情况。3.4.3推件板的设计原则 1、为防止推件板在顶出过程中脱落，推件板与推板之间采用固定连接。2、推件板在顶出过程中必须处于被导向状态，通常靠导柱导向，导柱长度应大于推件板的顶出距离。3、用推件板推出机构中，为了减少推件板与型芯的摩擦，在推件板与型芯间留0.200.25mm的间隙，或者在二者之间采用锥面配合，这样可以防止推件板偏心溢料，锥面的单边斜度约取100，且配合间隙值应小于塑料溢边值。4、推件板顶出机构中不必另设复位机构，因为在合模过程中推件板能在合模力的作

33、用下复位。5、对于软质塑料制件，若其内侧凸凹形状很浅，则可利用材料的弹性用推件板进行强制脱模，此设计就采用强制脱模。3.5冷却系统的设计3.5.1冷却系统设计原则 1.冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大、型腔表面的温度与冷却水道的数量、截面尺寸及冷却水的温度有关。2冷却水道至型腔表面距离应尽量相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水道到型腔表面最好距离相等，但是当塑件不均匀时，厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小一些。根据经验，一般冷却管道中心线与型腔的距离应为冷却管道直径的12倍，冷却管道的中心距约为管道直径的35倍。一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm，常用1215mm.3

34、浇口处加强冷却 塑料熔体充填型腔时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度就越低，因此浇口附近应加强冷却，通常将冷却水道的入口处设置在浇口附近，使浇口附近的模具在较低温度下冷却，而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换后的温水作用下冷却。4冷却水道出、入口温差应尽量小，应不超过50C ，如果冷却水道较长，则冷却水出、入口的温差就比较大，易使模温不均匀，所以在设计时应引起注意。查阅塑料模具技术手册P219知,冷却水道的长度的计算公式： L=A/ndL冷却水道开设方向上模具的长度或宽度（m） A冷却水道总传热面积 （m2） d 冷却水道直径（m） n模具上开设冷却管道的孔数 5 冷却水道应沿着塑料收缩的

35、方向设置 聚乙烯的收缩率大，水道应尽量沿着收缩方向设置。冷却水道的设计必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度；冷却水道要易于加工清理，一般水道孔径为10mm左右，不小于8mm。3.5.2冷却系统的结构设计 此塑件是采用点浇口进料的中等深度的壳形塑件，在型腔表面采用等距离直通槽冷却的形式。根据牛顿冷却定律，冷却介质从模具带走的热量为 式中 Q 模具与冷却系统所传递的热量 （J）；k 冷却管道孔壁与冷却介质间的传热系数 J/； A 冷却介质的传热面积（）； 模具温度与冷却介质温度之差（0C）； t 冷却时间（s）；由上式可知，当需传递热量Q不变时，可通过1提高传热系数K ，而

36、通过提高冷却介质的流速便可达到提高传热系数的目的；2提高模具与冷却介质间的温差；3增大冷却介质的传热面积A，而通过开设水管的尺寸尽可能大，数量尽可能多就可以增大传热面积。都能够缩短冷却时间，提高生产效率。同时，降低熔体温度，减少传递热量，也是缩短冷却时间的途径之一。3.5.3冷却水孔直径d的计算 假设塑料在模内释放的热量全部由冷却水所带走，查阅塑料模具设计手册知，模具冷却时间所需冷却水的体积流量可按下式计算：V=WQ1/60C1()式中 V 冷却水的体积流量； W 单位时间内注入模具的塑料熔体质量（kg/h）; Q1 单位质量的塑料熔体在凝固时所释放的热量查得; C1 冷却水的比热容（KJ/k

37、g .0C） 查表得：C1=4.187103; 冷却水的密度（kg/）; 冷却水的出口温度（0C）； 冷却水的进口温度（0C）。经计算得V=所以根据冷却水的体积流量可以查表得：冷却水管的直径为d=12mm3.5.4求冷却水在水孔里的流速v 查阅塑料模具设计手册得，冷却水在水管中的平均流速为： 式中 V冷却水的体积流量 d冷却管道的直径所以，符合冷却水的最低流速的要求.3.6排气系统 当塑料熔体填充型腔时,必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净,一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方

38、面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦（褐色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。有时在注射成型过程中，为保证型腔充填量的均匀合适及增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需在塑料最后充填到的型腔部位开设溢流槽以容纳余料，也可容纳一定量的气体。 通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.030.05mm。四、塑料模设计尺寸计算 4.1成型零件尺寸设计 4.1.1 型腔的内径计算 型腔内径尺寸 塑件外径基本尺寸 塑件公差 塑件的平均收缩率，取2.25% x综合修正系数，取x=

39、0.50.75 模具制造公差，取因为制件图样上未注公差尺寸的允许偏差，所以采用7级公差精度，查表得，模具制造公差取的制品公差，所以：4.1.2 型腔的深度尺寸计算 型腔深度尺寸 塑件高度基本尺寸塑件公差塑料平均收缩率，取2.25%x综合修正系数，取x=0.50.75模具成型尺寸设计公差查表得 所以：4.1.3 型芯的外径计算 型芯外径 式中：型芯外径尺寸塑件内径基本尺寸塑件的公差塑料平均收缩率2.25%x 综合修正系数，取x=0.50.75模具成型尺寸设计公差，取查表得： 所以：4.1.4 型芯的高度计算 式中：凸模高度尺寸塑件内形深度基本尺寸 塑件公差塑料平均收缩率2.25%x 综合修正系数

40、，取x=0.50.75模具成型尺寸设计公差，查表得： 所以： 4.2模具型腔侧壁和底板厚度的计算模具型腔壁厚的计算，应以熔体充满型腔的瞬间产生的最大压力为准。理论分析和生产实践表明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是主要矛盾，型腔壁厚应以满足刚度条件为准；而对于小尺寸的模具型腔，在发生大的弹性变形前，其内应力往往超过了模具材料的许用应力，因此强度不够是主要矛盾，设计型腔壁厚应以强度条件为准。经分析，卷筒的型腔属于小尺寸模具型腔，对小尺寸型腔，强度不足是主要问题，应按强度条件计算，公式见塑料成型工艺与模具设计（P163)，得型腔侧壁最小厚度：r 凹模型腔内孔或凸型芯外圆的半径 材料许用应力 型腔内单位

41、面积熔体压力成型零件材料选T12，淬火，低温回火，硬度大于55HRC，其为700Mpa 凹模型腔底部高度：五、模架的选择 由前面对型腔的最小壁厚和底部厚度可以估算得型腔的最小外形尺寸： 最小宽度为：32+22.9315=37.863 最小厚度为：50+5.261=55.261但是考虑到加工方便，采用组合式凹模，所以还要考虑导柱导套的安放位置，且查得标准值，再由于塑件采取推件板推出，因此选择模架为基本类型中的的派生模架，为了方便分型时定位，增加了限位杆。又因为塑件是两次分型，所以模架采取三板结构。设置推件板推出机构，它适合于薄壁壳体型塑件，脱模力大以及塑件表面不允许留有顶出痕迹的注射成型模。选择

42、模架规格为： GB/T12556-90具体尺寸如下如下：定模坐板厚度：25mm支承板厚度：30mm型腔板厚度：63mm推件板：20mm推板厚度：16mm型心固定板：32mm动模座板：25mm 模具闭合厚度：H=110mm导柱：d=20mm导套：限位杆：d=20mm5.1导柱导向机构的作用 1定位件用：模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。2导向作用：合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。3承受一定的侧向压力。5.2导柱导套的设计原则 1、导柱应合理均布在模具分型面的

43、四周，导柱中心至模具外緣应由足够的距离，以保证模具的强度，为了确定动模和定模只能按照一个方向合模，导柱的布置方式常采用等直径导柱的不对称布置，或不等直径导柱的对称布置方式。 2、导柱一般设在由型芯的一边，可以保护型芯不受损坏，导柱设在定模一边，便于塑件脱模。 3、导柱长度应比凸模端面高出68mm，以保证在导柱伸入到导套后型芯才进入型腔，从而避免型芯与型腔相碰而损坏，对于脱模机构为推件板推出的模具，导柱长度应大于推件板的推出距离，以保证推件板在顶出过程中始终处于被导向状态。 4、为使导柱能顺利进入导套，导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端应也有倒角。 5、导柱导套应有足够的耐磨度，它多采用20

44、低碳钢经渗碳淬火处理，其硬度为4855HRC，也可采用T8或T10碳素工具钢，经淬火处理。导柱导套配合部分的表面粗糙度为Ra0.8。5.3导柱导套的选择 一般在注射模中，动、定模之间的导柱既可设置在动模一侧，也可设置在定模一侧，视具体情况而定，通常设置在型芯凸出分型面最长的那一侧。因为限位杆已经设置在定模上，所以导柱应该设置在动模上，而且这样还可以保护型心不受损伤。所选的导柱、导套按国家标准如下： 导柱、导套定端与模板间用H7/m6或H7/k6的过渡配合,导向部分通常采用H7/f7或H8/f7的间隙配合。根据模具结构的要求，与导柱同动作的弹簧应布置4个，并尽可能对称布置于A分型面的四周，以保持

45、分型时弹力均匀，中间板不被卡死。 导柱分布图 六、 脱出机构设计6.1推出机构的组成 推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件组成。即推件板、推件板紧固螺钉、推杆固定板、推杆垫板、顶板导柱、顶板导套以及推板紧固螺钉。6.2脱模机构的设计原则 1、推出机构应尽量设在动模一侧。2、保证塑件不因推出而变形损坏。3、机构简单动作可靠，有合适的推出距离。4、合模时的正确复位。5、脱模机构应能保证塑件在开模过程中留在设置由顶出机构的动模内。综合考虑，采用推件板推出机构，因为它的特点是：顶出力均匀，力量大，运动平稳。推件板顶出机构主要用于薄壁容器、壳体以及不允许在塑件表面留有顶出痕

46、迹的情况。6.3推件板的设计原则 1、为防止推件板在顶出过程中脱落，推件板与推板之间采用固定连接。2、推件板在顶出过程中必须处于被导向状态，通常靠导柱导向，导柱长度应大于推件板的顶出距离。3、用推件板推出机构中，为了减少推件板与型芯的摩擦，在推件板与型芯间留0.200.25mm的间隙，或者在二者之间采用锥面配合，这样可以防止推件板偏心溢料，锥面的单边斜度约取100，且配合间隙值应小于塑料溢边值。4、推件板顶出机构中不必另设复位机构，因为在合模过程中推件板能在合模力的作用下复位。5、对于软质塑料制件，若其内侧凸凹形状很浅，则可利用材料的弹性用推件板进行强制脱模，此设计就采用强制脱模。6.4脱模力

47、的计算 因为塑件壁厚与其内孔直径之比0.033小于0.05，所以本塑件属于薄壁壳体塑件，其脱模力计算公式为： E塑料的弹性模量（E=840950MPa）塑料成型平均收缩率（S=2.25%）塑件的平均壁厚（）L塑件包容型芯的长度（L=49mm）塑件的泊松比，（=0.3） 脱模斜度（塑件侧面与脱模方向之夹角，取0.50）f塑料与型芯之间的静摩擦系数（f=0.2） A塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（），当塑件底部上有通孔时，A应视为零K2由f和决定，是无因次系数经过计算得Q=11912.59N因此，脱模力的大小随塑件包容型芯的面积增加而增大，随脱模斜度的增加而减小。由于影响脱模力大小的因素很

48、多，如推出机构本身运动时的摩擦阻力、塑料与钢材间的粘附力、大气压力及成型工艺条件的波动等，因此要考虑到所有因素的影响较困难，所以也只能是个近似值。6.5推件板推出机构计算 6.5.1顶件行程 所需顶出行程 型芯成型高度e 顶出行程富裕量 6.5.2 开模行程 H1塑件推出距离（也可作为凸模高度）mmH2包括浇注系统在内的塑件高度mmS 注射机移动板最大行程mmH 所需开模行程mm七、注射机与模具型腔型芯强度校核7.1 注射机的校核7.1.1 最大注射量校核 符合要求7.1.2 注射压力的校核符合要求7.1.3 注射速率的校核 可以用螺杆转速来校核 7.1.4 锁模力的校核 取k=1.11.2

49、符合要求7.1.5 模具闭合厚度校核 符合要求7.1.6 开模行程的校核 符合要求7.1.7 型腔型芯的强度校核型腔实际侧壁厚：型腔底部实际厚度：符合要求八 、模具主要零件加工工艺规程8.1 模具凸模工艺规程 型芯零件图如下所示： 型芯的加工工艺路线：（1） 以基准角定位，粗加工200*158的外轮廓。可用数控铣床加工。（2） 粗加工5058的凸台（3） 依次精加工195*32；32*550的外形轮廓（4）一次精加工至外轮廓尺寸8.2 模具凹模工艺规程型腔零件图如下所示： 凹模加工工艺路线如下：(1) 以基准角定位，加工200*158的型芯外轮廓，可用数控铣床来完成。（2） 粗加工170*15

50、4的凸台（3） 依次精加工168*155；158*143的内外形轮廓（4）一次精加工至外轮廓尺寸。（5）钳工装配型芯。九 、模具的装配、试模与维修9.1 模具的装配1、装配顺序：因为塑件的结构形状不能使型芯、型腔在合模后找正相对位置，所以要通过导柱、导套来确定。为准确安装，必须先安装导拄导套，以找 型芯、型腔相对位置。2、模具装配的主要内容： （1）型芯装配：将型芯压入固定板，在压入过程中，要注意校正型芯的垂直度和防止型芯切坏孔壁心及使固定板变形。压入后要在平面磨床上用等高垫铁支撑磨平底面。（2）型腔的装配加工：拼块的拼合面在热处理后要进行磨削加工，保证拼合后紧密无缝隙。拼块两端留余量，装配后

51、同模板一起在平面磨床上磨平。拼块型腔在装配压入过程中，为防止拼块在压入方向上相互错位，可在压入端垫一块平垫板。通过平垫板将各拼块一起压入模板中。 （3）导柱、导套的装配：为保证型芯与型腔的正确位置，以及其导向作用，动定模的导柱、导套孔的孔距精度应控制在0.01mm以内。必须用坐标镗床对动定模型板镗孔。将导柱、导套压入动、定模板后，要求保持导柱的垂直度，并使用启模和合模时导柱、导套间滑动自如。 （4）顶杆装配加工： 一般顶杆在模具中只起顶出塑件的作用，所以顶杆的到导向部分既要确保顶杆动作灵活，又要防止顶杆活动间隙过而渗料。导向部分的配合一般采用。顶杆与顶杆固定板的装配间隙为0.5mm，所以顶杆固

52、定孔可采用引钻法加工。（5）浇口套的装配加工：浇口套与定模板的装配，采用过盈配合，浇口套和模板孔的定位台肩应紧密贴实。装配后浇口套要高出模板平面0.02mm。（为了达到以上要求，浇口套的压入外表面不允许设置导入斜度。）压入端要磨成小圆角，以免压入时坏模板孔壁。同时压入的轴向尺寸应留有去圆角的修磨余量H。3、装配时以分型面作为该模具的装配基准，装配顺序为：装配前按图检验主要工作零件及其他零件的尺寸；加工导柱、导套孔，用螺钉将浇道板、型腔板叠合在一起，使分模面紧密接触并夹紧，镗导柱、导套孔，在孔内压入定位销后，加工侧面的垂直基准。再加工定模和推板，压入导柱、导套。装配型芯；通过型芯引钻型芯固定板的

53、推孔；再通过型芯固定板引钻推杆固定板上加工限位镙钉孔；组装动模固定板和支撑板。9.2装配图1.定模板 2.推板 3.推杆固定板 4.支承板 5.型芯固定板 6.推件板 7.中间板 8.动模板 9.导柱 10.导套 11.浇口套 12.冷却水道 13.弹簧 14.限位拉杆 15.型芯 16.推杆 17.螺钉 18.螺钉 9.3试模1、 试模前，必须对冷却水路进行检查，并按规定保养设备，作好开机的准备。2、 原料应合格。3、 在开始试模时，原则上是选择低压、低温和较长时间的条件下成型，然后按压力、时间、温度先后变动。但不应同时变动二个或三个工艺条件。4、 注射成型时根据实际情况选择高速或低速工艺。

54、5、 在试模过程中应详细记录，并将结果填入试模记录卡，注明是否合格。6、 试模后，将模具清理干净，涂上防锈油，然后入库或返修。9.4 模具的维修模具在使用过程中，会产生正常和不正常的损坏。如型芯或导柱碰弯，型腔局部损坏等等。在这些情况下，并不需要将整个模具报废，只需局部修复即可。模具应经常检查维修，防患于未然。此外，应注意使用设备具有良好的工作状态。 设计总结 首先感谢学校及学院各位领导的悉心关怀和耐心指导，特别要感郭老师给我的指导，在设计和说明书的写作过程中，我始终得到郭宇光老师的悉心教导和认真指点，使得我的理论知识和动手操作能力都有了很大的提高与进步，对模具设计与制造的整个工艺流程也有了一

55、个基本的掌握。在他身上，时刻体现着作为科研工作者所特有的严谨求实的教学风范，勇于探索的工作态度和求同思变、不断创新的治学理念。他不知疲倦的敬业精神和精益求精的治学要求，端正了我的学习态度，使我受益匪浅。另外，还要感谢和我同组的其他同学，他们在寻找资料，解答疑惑，实验操作、论文修改等方面，都给了我很大的帮助和借鉴。最后，感谢所有给予我关心和支持的老师和同学使我能如期完成这次毕业设计。谢谢各位老师和同学！感谢学校对我这三年的培养和教导，感谢新乡职业技术学院的各位领导、各位老师三年如一日的谆谆教导！谨祝老师们身体健康，工作顺利!主要参考文献 冲压与塑压成型设备 高等教育出版社 阎亚林主编塑料成型工艺

56、与模具设计 高等教育出版社 屈华昌主编 模具制造工艺与装备 高等教育出版社 侯维芝、杨金凤主编 中国模具设计大典 江西科学技术出版社 李德群、唐志玉主编 塑料模具设计与制造 化学工业出版社 申开智主编 致 谢 本篇论文虽然凝聚着自己的汗水，但却不是个人智慧的产品，没有导师的指引和赠予，没有父母和朋友的帮助和支持，我在大学的学术成长肯定会大打折扣。当我打完毕业论文的最后一个字符，涌上心头的不是长途跋涉后抵达终点的欣喜，而是源自心底的诚挚谢意。我首先要感谢我的导师熊毅老师，对我的构思以及论文的内容不厌其烦的进行多次指导和悉心指点，使我在完成论文的同时也深受启发和教育。通过这次设计加深了对模具如何用顶针推出，如何冷却，型芯、型腔加工容易程度的理解，使我对模具设计理念有了更深的认识，熟练使用各种绘图软件对模具进行设计，同时也使我的实践与理论结合更加符合实际，对运用工具书查资料等等能力都得到了加强。也使我对塑料注射模有了个全新的认识。以前，我对着一副模具图纸或一套模具形体。我总以为它的构成是模具设计者随意设计成的，是一件很简单的事情，不需要耗费什么精力的。可是，经过这次塑料注射模设计，我才意识到以前一直在犯这样一个错误。一套模具的设计从开始到结束都是根据现在市场需要所决定的。就此次方便饭盒上盖塑料注