毕业设计（论文）合页盖注塑模具设计

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1、摘要注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料，加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。设计过程中主要包括了零件结构特点分析、零件材料的选择、浇注系统设计、冷却系统的设计及模架结构设计。此次设计首先选择了塑件的材料，选取了合适的注塑机，接着确定了型腔数目和分型面，设计了模架的大小、浇注系统、导向机构、顶出机构、脱模系统、温度调节系统，最后进行了模具加工运动仿真。较好的达到了设计要求。关键词： 注塑模具 加工工艺 模具

2、设计AbstractInjection molding is using plastic but extrusion molding availability, first will loose of granular or powder molding materials, heating molten plasticizing, make it become the sticky flow state in the plunger melt, and then the high pressure or screw rod, driven by a lot of velocity injec

3、tion into the lower temperature closed mold, after a period of time after the pressure-keeping cooling, open mold can cavity in decent shape from certain shapes and sizes of plastic objects.The design process including analysis of structural features of parts, components materials selection, gating

4、system design, cooling system design and mold design.In this design, first choose a plastic material chosen for the injection molding machine, and then determine the number and sub-surface cavity, the size of mold design, gating system, guides, stripping systems, the design process of going against

5、system and temperature Conditioning systems，the mould processing movement simulation. The better to achieve the design requirements.Key words: injection mold;processing;mold design目录III摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 塑料注射模具简介11.2 国内外注塑模具发展现状11.2.1 我国塑料模具发展现状11.2.2 与国外先进水平的差距11.3 模具制造技术未来发展目标21.4 本设计的研究目的和意义

6、21.5 注塑模具设计总体思路3第2章 模具的整体设计42.1 塑料制品设计42.2 PA6性能分析42.2.1 尼龙6产品性能42.2.2 PA6化学和物理特性42.2.3 注塑工艺条件42.2.4 制品的几何参数52.3 注射机的选择62.3.1 注射机的选用原则62.3.2 制件的参数62.3.3 选择注塑机62.4 成型零件的设计72.4.1 分型面的确定72.4.2 成型零件的结构设计82.4.3 凹、凸模工作尺寸的计算92.4.4 型腔侧壁及底板厚度计算92.5 浇注系统的设计102.5.1 浇注系统设计原则102.5.2 主流道的设计112.5.3 浇口的设计122.6 注塑模模

7、架的设计132.6.1 概述132.6.2 模架的设计132.7 合模导向机构的设计142.7.1 导向机构的总体设计152.7.2 导柱设计152.7.3 导套设计152.8 注塑模脱模系统设计162.8.1 概述162.8.2 设计原则162.8.3 脱模机构的选择162.8.4 脱模力的计算172.8.5 推杆的设计172.8.6 限位钉182.8.7 紧固螺钉182.8.8 弹簧192.9 注塑模温度控制系统设计及排气系统设计192.9.1 概述192.9.2 注塑模温度控制的重要性192.9.3 模具温度对制品精度的影响192.9.4 模具温度对注塑周期的影响202.9.5 对温度调

8、节系统的要求202.9.6 冷却系统设计202.9.7 排气系统222.10 建模仿真222.10.1 建模软件的选择222.10.2 运动仿真过程23第3章 模具尺寸校核253.1注塑机的校核253.1.1 注射压力的校核253.1.2 按注射机的锁模（合模）力的校核253.2 模架尺寸的校核253.3 顶杆尺寸的校核25参考文献27致谢28附录29附录1附录2附录3IV第1章 绪论1.1 塑料注射模具简介随着塑料制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业、等各个行业广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低

9、已经成为一个国家制造业水平的重要标志之一。注射成型也称为注塑成型，其成型原理是将塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔化呈流动状态后，在柱塞和螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模腔之中，充满型腔的熔料在受压的情况下，经冷却固化后即可保持模具腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件。这样在操作上完成了一个周期的生产过程。通常，一个成型周期从几秒钟到几分钟不等，时间的长短取决于塑件的大小、形状和厚度、模具的结构、注射机的类型及塑料的品种和成型工艺条件等因素。注射成型是当今市场上最常用、最具前景的塑料成型方法之一。1.2 国内外注塑模具

10、发展现状1.2.1 我国塑料模具发展现状目前，我国的模具企业有3万多家，2009年模具销售额约980亿元人民币，其中塑料模具约占45%。中小传统模具过剩，复杂的大型高精度模具还依赖进口。据悉，模具产品将继续向着更加大型、更加精密、更加复杂及更加经济快速的方向发展，技术含量将不断提高，模具制造周期不断缩短；模具生产将继续朝着信息化、数字化、精细化、高速化和自动化的方向发展，模具企业将继续向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化和经营国际化方向发展。因此，模具企业也必将进一步提升各方面的综合实力和核心竞争力。除了CAD、CAM和CAE之外，CAPP、PDM、PLM、MES、ERP及电子商

11、务和网络等技术也将逐渐在模具企业中得到较为广泛的应用，这必将促进企业和行业的技术进步。1.2.2 与国外先进水平的差距近年来，塑料模具工业迅速发展，体现在模具产品向着大型、精密和复杂的方向发展，综合技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，但与国外塑料模具的先进水平相比，依然存在一定差距，主要在以下几方面：1模具材料和标准件我国列入国家标准中的塑料模具钢仅为3Cr2Mo和3Cr2MnNiMo。国外常用的塑料模具钢已形成较完整的系列，如美国塑料模具钢有7个钢号，形成完整的P系列；日本日立金属公司有15个钢号；日本大同特殊钢13个钢号。我国塑料模用钢的随意性较大。在国内购买进口模具钢材，价格上扬30

12、%40%，严重影响了国内模具的竞争力。模具的标准化程度已成为制约国内模具制造周期的瓶颈之一，也影响了国内模具的竞争力。2模具的精度日本的汽车模具精度可达0.02mm，塑料模分模面的精度控制在0.01mm。而国内汽车模具的品牌企业，汽车模具精度控制在0.030.05mm；塑料模分模面配模精度在0.03mm左右。3模具企业员工的素质德国、日本模具企业的员工至少有10年的工作经验，模具企业技术人员比例很高，多数企业在25%以上，有些在50%以上。有些企业往往是大多数职工可在技术与生产岗位上互换，具有很高的素质。而国内模具技术工人缺乏高新加工技术的培训和高端数控机床的操作技能培训。模具企业技术人员比例

13、偏低，多数企业在15%20%之间，且只注重模具开发，不重视产品开发，因此综合开发能力较低1。1.3 模具制造技术未来发展目标目前，我国的塑料消费量已居世界首位，但人均消费量仅为工业发达国家的1/7，工业中等发达国家的1/4，预计要达到工业中等发达国家的水平还需20年。这无疑为我国塑料工艺和塑料模具产业提供了非常大的发展空间。塑料模具的发展必须依托国家重点建设工程，面向6大产业及其重点行业。特别是围绕汽车产业和信息产业，大力发展IT行业的精密注塑模；汽车业的覆盖件模具和大型注塑模。大规模开展技术改造，提高基础配套件和基础工艺水平；通过加快企业兼并重组和产品更新换代，促进产业结构优化升级，全面提高

14、产业竞争力，引导专业化零部件生产企业向“专、精、特”方向发展，形成优势互补、协调发展的产业格局。我们要依托十大领域的重点工程，振兴塑料模具制造业；配合九大产业的重点项目，提升大型、精密注塑模和高档模具标准件的制造动力；实现模具钢的国产化和优质化、改善模具材料的供应体系、提高模具新材料、新型塑料成形工艺和新型高强、高韧和耐高温塑料制品的研发能力；提高企业的信息化管理和模具集成化制造的总体水平；为使我国的塑料模具行业赶上国际先进水平打下良好的基础。1.4 本设计的研究目的和意义模具制造是整个产业链中最基础的一环，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存

15、空间。用塑料模具生产的优点是制造简便，材料利用率高，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。1.5 注塑模具设计总体思路设计前的准备确定成形工艺选择成形设备拟定总体结构草图设计计算、绘制总图及零件图1.准备设计所需的技术资料2.了解塑件的结构特点1.了解塑料的成形性能，计算塑件的重量和体积2.选择成形设备、了解设备的性能、规格、特点1.确定模具结构形式2.确定模具的主要结构3.绘制模具结构草图1.成形零件的设计及尺寸计算2.结构件的设计及尺寸确定3.结构件的强度、模具安装尺寸的校核4.绘制总图及零件图图1-1模具设计思路图本课题要达到的预期效果：

16、1.外观及尺寸均符合要求，未出现溢边、缩坑等缺陷；2.结构合理；3.镶拼简单，加工简便；4.顶出动作平稳、可靠。第2章 模具的整体设计2.1 塑料制品设计图示2-1为以尼龙6为材料的合页盖。属薄壁塑件，生产批量很大。要求其化学稳定性好，熔点高。图2-1 合页盖2.2 PA6性能分析2.2.1 尼龙6产品性能品名：尼龙6（PA6）；分子式：-NH-（CH2）5COn；性状：半透明或不透明乳白色结晶形聚合物；特性：热塑性、轻质、韧性好、耐化学品和耐久性好；密度：1.13gcm3；熔点：215；热分解温度：300；平衡吸水率：35；物态：固体颗粒；臭味：无；毒性：无；循环利用：可以具有良好的耐磨性、

17、自润滑性和耐溶剂性；密度：(gcm3) 1.14-1.15；熔 点：215-225；拉伸强度：600Mpa；伸长率：30%；弯曲强度：90.0Mpa； 缺口冲击强度：(KJm2)5；泊松比：0.34；弹性模量：2620Mpa。2.2.2 PA6化学和物理特性PA6它的熔点较低，而且工艺温度范围很宽。它的抗冲击性和抗溶解性好，吸湿性也强。因为塑件的许多品质特性都要收到吸湿性的影响，因此使用PA6设计产品时要充分考虑这一点。为了提高PA6的机械特性，经常加入各种各样的改性剂。玻璃纤维就是最常见的添加剂，有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶，如EPDM和SBR等。对于没有添加剂的产品，PA6的收缩1%

18、到1.5%之间。加入玻璃纤维添加剂可以使收缩率降低到0.3%（但和流程相垂直的方向还要稍高一些）。成型组装的收缩率主要受材料的结晶度和吸湿性影响2。2.2.3 注塑工艺条件干燥处理： 由于PA6很容易吸收水分，因此加工前的干燥特别要注意，如果材料是用防水材料包装供应的，则容器应保持密闭。如果湿度大于0.2%，建议在80以上的热空气中干燥16小时。如果材料已经在空气中暴露超过8小时，建议进行温度为105，8小时以上的真空烘干。 融化温度：230-280，对于增强品种为250-280。 模具温度：80-90。模具温度很显著地影响洁净度，而洁净度又影响着塑件的机械特性。对于结构部件来说结晶度很重要，

19、因此建议模具温度为80-90。对于薄壁的、流程较长的塑件也建议施用较高的模具温度。增大模具温度可以提高塑件的强度和刚度，但却降低了韧性。如果壁厚大于3mm，建议使用20-40的低温模具。对于玻璃纤维增强材料模具温度应大于80。 注射压力：一般在750-1250bar之间（取决于材料和产品设计） 注射速度：高速（对增强材料要稍微降低） 流道和浇口：对于PA6的凝固时间很短，因此浇口的位置非常重要。浇口孔径不要小于0.5T（这里T为塑件的厚度）。如果使用热流道，浇口尺寸应比使用常规流道小一些，因为热流道能够帮助阻止材料过早凝固。如果用潜入式浇口，浇口的最小直径应当是0.75mm。2.2.4 制品的

20、几何参数1.塑件的壁厚制品的壁厚对其质量有很大的影响，壁厚过小难以满足使用强度和刚度的要求，对于大型复杂难以充满型腔制品的内部易产生气泡，外部易产生凹陷等缺陷，同时还会增加生产成本。本设计的制品平均壁厚为1.5mm，属于中型塑件壁厚。2.塑件的圆角塑件制品设计圆角，能使其成型时的流动性能好，成型顺利进行。因为当制品带有尖角时，往往会在尖角处产生应力集中，在受力或受冲击振动时发生破裂。本设计的制品均采用圆角半径为0.2mm3.脱模斜度制品冷却后会紧紧包在凸模上，为了便于脱模，防止制品表面在脱模时划伤，擦毛等在制品设计时应考虑其表面具有合理的脱模度。本设计采用的脱模度为40。4.制品的表面质量制品

21、的表面质量包括表面粗糙度和外观质量等，制品的外观要求越高，表面粗糙度值应越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等缺陷来保证外，主要取决于模具型腔表面的粗糙度。一般模具表面的 粗糙度要比制品的要求低12 级。精度要求采用MT5。2.3 注射机的选择2.3.1 注射机的选用原则1.计算塑件及浇道凝料的总容量（体积或重量）应小于注射机额定容量（体积或容量）的0.8 倍；2.模具成型时需用的注射压力应小于所选用注射机的最大注射压力；3.模具型腔注射时所产生的压力必须要小于注射机的锁模力；4.模具的闭模高度应在注射机最大，最小闭合高度之间；5.模具脱模取出朔件所需的距离应小于所选注射机的开模行

22、程；6.模具的外形尺寸及安装尺寸必须与所选注射机模板适应，既模具最大外形尺寸安装时应不受拉杆间距的影响，模具安装用的定位环尺寸应与机床定位孔直径相配合；模具的模板各安装孔应与注射机固定模板的安装孔相对应、机床喷嘴孔径和球面半径应与模具进料孔相对应，注射机的开模行程应满足脱件条件。2.3.2 制件的参数由于本塑件的结构复杂，需要考虑四个卡柱的计算，为了避免计算误差过大，此次设计采用Solidworks自带计算功能，本课题的塑件体积为V = 1714.87立方毫米；密度=1.13g/cm3；质量m= 1.94g；表面积 a= 2983.68。2.3.3 选择注塑机注塑成型机按结构形式可分为立式、卧

23、式、和直角式三类。立式注塑机是注射柱塞（或螺杆）垂直装设，锁模装置推动模板也沿垂直方向移动，主要优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上（下模）安放嵌件，嵌件不易倾斜或坠落。其缺点是制品自模具中顶出后不能靠重力下落，需靠人工取出，这就有碍于全自动操作，但附加机械手去产品后，也可实现全自动操作。卧式注塑机是注射柱塞或螺杆与合模运动方向均沿水平装设，其优点是机体较低容易操纵和加料，制件顶出后可自动坠落，故易实现全自动操作。直角式注塑机是注塑机柱塞或螺杆与合模运动方向相互垂直，这种注塑机的主要优点是结构简单，便于自制，适用于单件生产中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时常利用开模

24、时丝杆的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转，以便脱下塑件。考虑到生产成本和易于实现自动化，塑件还是靠自身重力下落比较合适，且重心较低安装稳妥。通过分析，根据每一周期的注射量和锁模力的计算值，选用SZ25/20 卧式注塑机。SZ系列螺杆卧式塑料注射成型机，可用于各种热塑性塑料（尼龙、ABS、372，聚丙烯、聚苯乙烯等）的成型加工，广泛用于汽车、仪表、电子、电讯、玩具、日用制品等零件注塑成型。本系列机具有选材优良，结构先进、造型美观，操作简单，调节方便，便于维修，配合可靠的电气控制，先进耐用的液压元件，机器运转稳定、可靠的特点。其规格如下：表 31 注射机主要技术参数 名称 参数理论注射容量（cm2）

25、25螺杆直径（mm） 25注射压力（MPa） 200注射速率（g/s） 35塑化能力（g/s） 13螺杆转速（r/min） 0220喷嘴球半径（mm） 10锁模方式 双曲轴锁模力（kN） 200拉杆内间距(mm) 242187模板行程(mm) 210最大模厚(mm) 220最小模厚(mm) 110模具定位孔直径(mm) 55模具定位孔深度(mm) 10根据零件尺寸和理论注塑量，以及零件需求量，决定进行一模四腔的注塑模式。2.4 成型零件的设计直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑料外形的成型零件称为凹模，构成塑件内部形状的成型零件称为凸模（或型芯）。由于凹、凸模件直接与高温，

26、高压的塑料接触，并且在脱模时反复与塑料摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度。2.4.1 分型面的确定分型面的选择应注意以下几点：1.不影响塑件外观，尤其是对外观有明确要求的制品；2.有利于保证塑件的精度要求；3.有利于模具加工，特别是型腔的加工；4.有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设计;5.便于制件的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边.6.分型面应有利于侧向抽心；7.分型面应取塑件尺寸最大处；8.拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件的中间部位。综上条件，本塑件分型面选在塑件尺寸最大的面上3。2.4.2 成型零件的结

27、构设计整体嵌入式凹模：将稍大于塑件外形（大一个足够强度的闭厚）的较好材料（高碳钢或合金工具钢）制作成凹模，再将此凹模嵌入模板中固定。其优点是“好钢用在刀刃上”。既保证了凹模的使用寿命，又不浪费价格昂贵的材料。并且凹模损坏后，维修、更换方便。其缺点：分割的拼镶件趋多制造成本越高。各拼镶件的加工精度必须匹配，即必须提高各镶件的平均加工精度。嵌入式凸模：主要用于圆形、方形等形状比较简单的型芯。最常使用的嵌入形式是型芯带有凸肩，型芯嵌入固定板的同时，凸肩部分沉入固定板的沉孔部分，再垫上垫板，并用螺钉将垫板和固定板连接5。1.塑件收缩率的影响由于塑件热胀冷缩的原因，成型冷却后的塑件尺寸小于模具型腔的尺寸

28、。2.凸、凹模工作尺寸的制造公差它直接影响塑件的尺寸公差。通常凹、凸模的尺寸公差取塑件公差的1/31/6 ，表面粗糙度取Ra 值为0.8m0.4m。下图为本次注塑模具所用的凸模、凹模：图2-2 凸模图2-3 凹模3.凸、凹模使用过程中的磨损量生产过程中的磨损以及修复会使凸模尺寸变小，凹模的尺寸变大。4.模具在分型面的合模间隙由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型面的平面度较高，表面粗糙度较低时，塑件产生的飞边也较小。飞边的厚度一般为0.020.1mm。因此，成型大型塑件时，收缩率对塑件的尺寸影响较大；而成型小型塑件时，制造公差与磨损量对塑件

29、的尺寸的影响较大。常用塑件的收缩率通常在白分之几到千分之几之间。具体塑料的收缩率可查找相关手册或某种塑料说明书。2.4.3 凹、凸模工作尺寸的计算通常，凹、凸模的工作尺寸根据塑料的收缩率，凹、凸模零件的制造公差以及磨损量三个因素确定。传统的成型零件设计方法一般为根据塑件结构及精度尺寸，并考虑塑料收缩率，计算出成型零件的工作尺寸，这种方法有以下几个缺点：1.自由曲面的设计比较难；2.曲面的尺寸不易表达清楚；3.计算量大，设计效率低。为了克服以上缺点，本次设计中采用了目前在模具设计制造行业具有领先地位的SolidWorks/imold设计软件进行成型零部件的设计。设定收缩率即可。2.4.4 型腔侧

30、壁及底板厚度计算在注塑成型过程中，型腔承受塑料熔体的高压作用。因此，凹模与凹凸模的地方必须具有足够的强度和刚度。如果凹模和底板的厚度过小。刚强度、刚度会不足。强度不足会导致型腔产生塑性变形，甚至破裂；刚度不足，将产生过大的弹性变形，并产生溢料间隙。1.型腔侧壁厚度计算 （2-1）式中：S矩形型腔长边侧壁厚度（mm）；P型腔所受压力，为25 或30 MPa；r模具材料的许用应力（Mpa）；L型腔长边长度（mm）；a型腔侧壁全高度（mm）；a型腔侧壁受压高度（mm）。L=50mm a=9mm a=15mm r=355Mpa计算得S=11mm。2.底板厚度计算 （2-2）b/p=0.5 L=80mm

31、 其余条件同上 则S=12mm。2.5 浇注系统的设计主流道（也叫进料口），它是连接注射机料筒喷嘴和注射模具的桥梁，也是熔融的塑料进入模具型腔时最先经过的地方。主流道的大小和塑料进入型腔的速度及充模时间长短有着密切关系。若主流道太大，其主流道塑料体积增大，回收冷料多，冷却时间增长，使包藏的空气增多，如果排气不良，易在塑料制品内造成气泡或组织松散等缺陷，影响塑料制品质量，同时也易造成进料时形成旋涡及冷却不足，主流道外脱模困难；若主流道太小，则塑料在流动过程中的冷却面积相应增加，热量损失增大，粘度提高，流动性降低，注射压力增大，易造成塑料制品成形困难。主流道部分在成型过程中，其小端入口与注射机喷嘴

32、及一定温度、压力的塑料熔要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料的要求较高因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢T8A、T10A 等，热处理要求淬火5357HRC。在一般情况下，主流道不直接开设在定模板上，而是制造成单独的浇口套，镶定在模板上。小型注射模具，批量生产不大，或者主流道方向与锁模方向垂直的模具，一般不用浇口套，而直接开设在定模板上。浇口套是注射机喷嘴在注射模具上的座垫，在注射时它承受很大的注射机喷嘴端部的压力同时由于浇口套末端通过流道浇口与型腔相连接，所以也承受模具型腔压力的反作用力。为了防止浇口

33、套因喷嘴端部压力而被压入模具内，浇口套的结构上要增加台肩，并用螺钉紧固在模板上，这样亦可防止模腔压力的反作用力而把浇口套顶出。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，其包括：主流道、冷料穴、浇口。2.5.1 浇注系统设计原则浇注系统与塑件一起在分型面上,应有压降,流量和温度的分布的均衡布置；结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置；尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失、缩短充模时间；浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，有利于排气和补缩，且应设在塑件较厚的部位，以使熔料从后断面移入薄断面，以利于补料；避免高压熔

34、体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生；浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和整修；熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态，以及对制品质量的影响；尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量；浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8 以上的精度要求；设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施；尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合应使两者的偏离距离尽可能小4。2.5.2 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆

35、锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。1.主流道尺寸（1）主流道小端直径 d=注射机喷嘴直径+0.51=2+0.51 （2-3）取d =2.7（mm）这样便于喷嘴和主流道能同轴对准,也能使的主流道凝料能顺利脱出。（2）主流道球面半径主流道入口的凹坑球面半径R,应该大于注射机喷嘴球头半径的23mm。反之，两者不能很好的贴合，会让塑件熔体反喷，出现溢边致使脱模困难。SR=注射机喷嘴球头半径+23=10+2=12（mm） （2-4）（3）主流道长度L一般按模板厚度确定，但为了减小充模时压力降和减少物料损耗，以短为好，小模具控制在50 之内在出现过长流道时，可以将主流道衬套挖出深凹坑，让

36、喷嘴伸入模具。本设计中结合该模具的结构，取L=33（mm）。（4）主流道大端直径 D=d+2Ltan4.8取D=4.8（mm） （2-5）半锥角 为1 2，取=2。（5）主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如T8A、T10A 等，热处理硬度为5357HRC。形状：圆锥形；锥角：2；内壁的粗糙度为Ra0.63m；主流道大端呈圆角，r=1 mm。喷嘴球的半径r=10 mm，则凹坑的球面半径R=12 mm；凹坑深度：2mm；喷嘴孔径d

37、=3mm；小端直径D=2.7mm；大端直径4.8 mm；主流道长度取49 mm。2.分流道尺寸根据经验公式确定分流到的直径： （2-6）式中：W流经分流到的塑料量（g）；L分流到长度（mm）；D分流道直径（mm）。W=4x1.13(g)，L=95（mm）算出分流道直径D=2.3067mm，取2.4mm。2.5.3 浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间一段细短通道，它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。浇口截面面积通常为分流道截面积的0.07 倍0.09 倍，浇口截面形状多为矩形和圆形两种，浇口长度为0.5mm2.0mm。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后

38、在试模时逐步修正。1.浇口的选择原则浇口的位置选择，应遵循如下原则：（1）避免制件上产生喷射等缺陷，避免喷射有两种方法：加大浇口截面尺寸，降低熔体流速；采用冲击型浇口，改善塑料熔体流动状况；（2）浇口应开设在塑件截面最厚处；（3）有利于塑件熔体流动；（4）有利于型腔排气；（5）考虑塑件使用时的载荷状况；（6）减少或避免塑件的熔接痕；（7）考虑分子取向对塑件性能的影响；（8）考虑浇口位置和数目对塑件成型尺寸的影响；（9）防止将型芯或嵌件挤歪变形。2.浇口类型及位置的确定注射模的浇口结构形式较多，不同类型的浇口其尺寸、特点及应用情况不同。常见的有直接浇口、点浇口、侧浇口、扇形浇口及潜伏式浇口等。在

39、本设计中，塑件表面要求不留下痕迹，不影响外观，结合塑件为薄板状结构，为减少变形，故采用潜伏式浇口。潜伏式浇口是点浇口演变来的且吸收了点浇口的优点，尺寸小，冷凝快，残留痕迹小。也克服了由点浇口带给模具的复杂性。其进料部分一般选在制件较隐蔽处，使不致影响制品的美观。在顶出时流道和制件被自动切断。故顶出时必须有较强的冲击力。对于过于强韧的塑料，潜伏式浇口是不适宜的。加工比较困难，容易磨损5。潜伏式浇口有以下特点：（1）浇口选在制品侧面隐蔽处，不影响制品美观。（2）流道设置在分型面上，浇口潜入分型面下面的模块中，使熔体斜向进入型腔。（3）潜伏式浇口开模后可自动切断浇口。根据浇口经验数据，角度a=30o

40、45o ，浇口直径L1=0.71.3mm，长度L2=23mm。以及制品的形状，采用潜伏式浇口直径L1=1mm，长度L2=23mm，角度a=30o2.6 注塑模模架的设计2.6.1 概述结构零件是指模架和用于安装、定位、导向以及成型时完成各种动作的零件，如定位圈、浇口套、推杆板、复位弹簧、撑柱、挡销、拉料杆、推杆板先复位机构、三板模定距分型机构和紧固螺钉等。2.6.2 模架的设计1.模架分类二板模模架、三板模模架简化、三板模模架、非标准模架2.模架的选用选用何种模架应由制品的特点和模具型腔的数量来决定，制品千差万别，型腔数量也各不相同，但无论怎样变化，模架通常就只有三种。设计时应考虑各种因素，选

41、择合理的结构形式，满足模具成型的目的。3.模架的确定确定模具的大致宽度，方法是在内模镶件宽度基础上加100mm，如果和小于等于250mm，则为小型模具；如果在250-350mm之间，则为中型模具；如果大于350mm，则为大型模具。对于小型模具，定模板、动模板的长、宽尺寸在内模镶件长、宽度基础上加80mm(单边加40mm)，然后取模具宽度的标准值；对于中型模具，定模板、动模板的长、宽尺寸在内模镶件长、宽度基础上加100mm(单边加50mm)，然后取模具宽度的标准值；对于大型模具，定模板、动模板的长、宽尺寸在内模镶件长、宽度基础上加120mm(单边加60mm)，然后取模具宽度的标准值：150mm,

42、180mm,200mm,230mm,250mm,270mm,290mm,300mm,330mm,350mm,400mm,450mm,500mm。500mm以后为特大模具，宽度为50的倍数。长度标准值为150mm,180mm,200mm,230mm,270mm,300mm,以后都是50的倍数。定模板厚度，有面板时，一般等于框深a加20-30mm左右；无面板时，一般等于框深a加30-40mm左右。动模板厚度，一般等于开框深度加30-60mm左右。动模板厚度尽量大些，以增加模具的强度和刚度6。（1）定模座板（180mm200mm、厚20mm）定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为45 钢。通过4

43、 个M8 的内六角圆柱螺钉与定模板连接；定位圈通过4 个M8 的内六角圆柱螺钉与其连接；定模座板与浇口套为H7/m6 配合。（2）定模板（180mm150mm、厚度30mm）用于固定型腔、导套。固定板应有一定的厚度，并足够的强度，一般选择45 钢，调质230HB270HB。其上的导套孔与导套一端采用H7/k6 配合，另一端才用H7/f7 配合；定模板与浇口套采用H7/m6配合。（3）动模板（180mm150mm、厚度30mm）用于固定型芯、导柱，其上还有滑块，一般选择45 钢，调质43HRC48HRC。（4）垫块（28mm180mm、厚度63mm）主要作用在动模座板与支承板之间形成推出机构的动

44、作空间，或调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。结构形式可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。垫块材料垫块材料为Q235A，也可用HT200、球墨铸铁等。因为铸铁材料有减震的作用，而且价格便宜，满足要求，该模具垫块采用Q235A 制造。（5）推板（180mm90mm、厚15mm）材料为45 钢；通过4 个M6 的内六角圆柱螺钉将其与推板固定板固定（6）推板固定板（180mm90mm、厚13mm）材料为45 钢；通过4 个M6 的内六角圆柱螺钉将其与推板固定。2.7 合模导向机构的设计导向零件的作用：模具在进行装配和调模试机时，保证动、定模之间一定的方向和位置，导向零件要承受

45、一定的侧向力，起导向和定位作用。当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计7。2.7.1 导向机构的总体设计1.导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。2.由于该模具有两个分模面，所以采用4根导柱，该模具导柱安装在定模座板上。3.为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑槽，即可削去一个面或在导套的孔口倒角，该模具采用前者。5.在合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致

46、模具损坏。6.动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。2.7.2 导柱设计导柱是与安装在另一半模上的导套相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆柱形零件。导柱的基本结构形式有两种：带头导柱（GB/T4169.4-1984）、带肩导柱（GB/T4169.5-1984）。1.该模具采用带头导柱。2.导柱的长度必须比凸模端面高度高出68mm。3.为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分。4.导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（该导柱直径由标准模架可知为 16mm）。5.导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7 / k6配合，导柱滑

47、动部分按H7 / f 7或H8/ f 7的间隙配合。6.导柱工作部分的表面粗糙度为Rma = 0.4 。7.导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A 经淬火处理，硬度为50HRC 以上或45 钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度为50HRC 以上8。2.7.3 导套设计导套是与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的结构形式有两种：直导套（ GB/T4169.2-1984）、带头导套（GB/T4169.3-1984）。1.结构形式：采用带头导套。2.导套的端面应倒圆角，导

48、柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气。3.导套孔的滑动部分按H7/ p6或H8 / f 7的间隙配合，表面粗糙度为0.4m。导套外径与模板一端采用H7 / s6配合，另一端采用H7 / e7配合镶入模板。导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造，该模具中采用T8A9。2.8 注塑模脱模系统设计在注射成型的每一循环中，塑件必须由模具型腔中脱出，脱出塑件的机构称为脱模机构或顶出机。2.8.1 概述在注塑模中，将冷却固化后的塑料制品及浇注系统凝料从模具中安全无损坏地推出的机构称为脱模系统，也叫推出系统或顶出系统。2.8.2 设计原则1.模具打开时，制品必须留在有脱模机构的半模上，由于注射机

49、的顶棍安装在定模一侧，所以注塑模的脱模系统一般在动模。这种模具结构简单，动作稳定可靠。2.防止塑件在推出时变形或损坏 正确分析制品对型芯的包紧力和对模腔的粘附力的大小及其所在部位，有针对性的分析选择合适的推出方式，使脱模力施于制品对模具包紧力最大，以及能够承受脱模力的部位。3.力求良好的塑件外观 在选择顶出位置时，应尽量设在塑件的内部或对塑件外观影响不大的部位。4.结构合理，工作稳定可靠 脱模机构应推出可靠，运动灵活，制造方便，更换容易且具有足够的强度和刚度。5.位置合理，推出安全 模具的推杆要设置于制品包紧力最大的地方，且不能和冷却系统、侧向抽芯机构、支撑柱、螺钉等发生干涉。中间保持钢厚35

50、mm。6.推出行程合理，制品可自由下落 脱模系统必须将制品完全推出，完全推出是指制品在重力作用下可自由落下。推出行程取决于制品的形状。对于锥度很小或没有锥度的制品，推出行程等于后模型芯的最大高度加510mm的安全距离，对于锥度很大的制品，推出行程可以小些，一般取后模型芯高度的1/22/3之间即可。本设计采用顺序脱模，根据塑件外形需要，模具在分型时须先使定模分型，然后再使动定模分型10。2.8.3 脱模机构的选择本模具选择了推杆脱模机构，推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式，具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出。推杆的截面形状；可分为圆形，方形或椭圆形

51、等其它形状，根据塑件的推出部位而定，最常用的截面形状为圆形；推杆又分为普通推杆和成型推杆两种，前者只是起到将塑件推出的作用，后者不仅如此还能参与局部成型，所以，推杆的使用是非常灵活的。推杆设计原则如下：1.推杆应设在推出阻力的最大处。2.推杆直径不宜过细。3.推杆应设在塑件的内表面上，推杆的端面一般比型腔的平面高出0.050.1mm，以免在塑件留下凸台。4.推杆与模具的配合间隙可以起排气作用，间隙值应小于塑料的溢出间隙值。5.在保证塑件的质量和顺利推出的情况下，推杆数量不宜过多，推杆应布置均匀，使塑件受力平衡，推杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯11。2.8.4 脱模力的计算 （2-7）式中E塑料

52、的拉伸模量，MPa；Q塑料成型平均收缩率，% （Q=1.012%）；S塑料的平均壁厚，mm；L塑料包容型芯的长度，mm（L=4）；f制品与型芯之间的静摩擦系数（f=0.2）；脱模斜度（=1o)；A盲孔制品型芯在脱模方向上的投影；泊松比 (=0.34) ；（k=1)。计算得F=1524N。2.8.5 推杆的设计1.本设计采用的是圆形推杆推出。因为下列理由，推杆外径尽量取较大值；（1）防止因承受注射压力而弯曲；（2）防止因推出阻力而弯曲、磨损，甚至断裂；（3）防止制品推出时变形，顶白。2.在不影响制品推出和位置足够时，应尽量采用相同型号及相同大小的推杆，以方便推杆采购和模具上推杆孔的加工。3.推出

53、零件和模具型芯的配合为间隙配合，配合公差为H7/f7，配合长度1015mm。4.推杆的固定形式推杆的固定形式有多种，但最常用的是推杆在固定板中的形式，此外还有螺钉紧固等形式。5.推出机构的导向 当推杆较细或推杆数量较多时，为了防止因塑件反阻力不均匀而导致推杆固定板扭曲或倾斜折断推杆或发生运动卡滞现象，需要在推出机构中设置导向零件，一般称为推板导柱。6.推出机构的复位脱模机构完成塑件的顶出后，为进行下一个循环必须回复到初始位置，目前常用的复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位。本设计采用弹簧复位机构，弹簧复位机构是一种最简单的复位方式。复位弹簧的作用是在注射机的顶棍退回后，模具的定模板、动模板合模之

54、前，就将推杆板推回原位。推出时弹簧被压缩，而合模时弹簧的回力就将推出机构复位。7.推杆与镶件的配合推杆和镶件的配合公差一般为H8/f7或H7/f7，配合间隙值以熔料不溢料为标准。推杆与型芯的有效配合长度L应取推杆直径的三倍左右，但最小不能小于10mm，最大不宜大于20mm，非配合长度上单边间隙0.5mm。推杆与推杆固定板的孔之间留有足够的间隙，推杆相对于固定板是浮动的12。8.推杆的计算d=0.003m （2-8）式中：安全系数，常取1.5，L推杆长度，F脱模力，N推杆数量，E塑料的弹性模量，MPa。2.8.6 限位钉在推杆固定板和模具底板之间按模架大小或高度加设小圆形支撑柱，作用是减少推杆底

55、板和模具底板的接触面积，防止因掉入垃圾或模板变形，导致推杆复位不良。这些小圆形支撑柱称限位钉俗称垃圾钉。限位钉通过过盈配合固定于模具底板上。限位钉大端直径一般取10mm、15mm和20mm。限位钉的数量设计则取决于模具大小，一般地说，模长350mm以下时取4个，模长在350550mm之间时取68个，模长在550mm以上时宜取1012个。限位钉数量为4个时，其位置就在复位杆下面，当数量大于4个时，限位钉除复位杆下4个外，其余尽量平均布置于推杆底板的下面13。2.8.7 紧固螺钉模具中的零件按其在工作过程中是否要分开，可分成相对活动零件和相对固定零件两大类。相对活动零件必须加导向槽或导向件，使其按

56、既定的轨迹运动；相对固定的零件通常都用螺钉来连接。模具中常用紧固螺钉主要分为内六角圆柱头螺钉、无头螺钉、杯头螺钉及六角头螺栓，而以内六角圆柱头螺钉和无头螺钉用得最多。螺钉只能用以紧固，不能用来定位。内六角圆柱头螺钉（内六角螺钉）内六角螺钉规格：公制中优先采用M4、M6、M10、M12。内六角螺钉主要用于动、定模内模料，型芯，小镶件及其他一些结构组件的连接。除定位圈、浇口套所用的螺钉外，其他如镶件、型芯、固定板等所用螺钉以适用为主，并尽量满足优先规格，用于动、定模内模料紧固的螺钉，选用时应依照下述要求14。1. 螺钉位置的确定 螺钉尽量布置在内模四个角上，但动模有时为方便通冷却水，螺钉要布置在镶

57、件中间，但又不可以放在型腔底下，螺钉距离应与3R夹具吻合，以方便加工时装夹。螺钉中心离内模边最小距离： W1d1.5d （2-9）螺钉孔与冷却水孔之间的最小钢厚3mm。2.螺钉长度及螺孔深度的确定 螺钉头至孔面12mm，螺孔的深度H一般为螺孔直径的22.5倍，标准螺钉螺纹部分的长度L1一般都是螺钉直径的3倍，所以在画模具图时，不可把螺钉的螺纹部分画得过长或过短，在画螺丝时必须按正确的装配关系画，而不能随便算数。螺钉长度L不包括螺钉的头部长度。螺牙旋入螺孔的长度：h=（1.52.5）d（d为螺孔的直径） （2-10）2.8.8 弹簧弹簧的作用主要是缓冲，减振，储存能量。在注塑模具中弹簧作用主要有

58、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，恢复型腔的状态。它有先复位的功能。2.定位：用于侧向抽芯中的滑块定位，与当块一起使用。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15。2.9 注塑模温度控制系统设计及排气系统设计2.9.1 概述模具中将熔体的热量源源不断地传递出去，或者将模具加热到模具正常的注射温度的那部分结构就叫做温度控制系统。模具温度是指和制品接触的模具型腔表面温度，它直接影响熔体的流动、制品的冷却和制品的质量。模具的温度控制系统包括对模具冷却和加热两个功能。对于大多数塑料来说，模具都需要冷却

59、。另外，对于采用热流道的模具，模具中也必须设置加热装置16。2.9.2 注塑模温度控制的重要性在注塑成型过程中，模具的温度直接影响熔体的填充、成型，制品的质量和模具的成型周期。2.9.3 模具温度对制品精度的影响模具温度过高，成型收缩不均，脱模后制品变形大，容易造成溢料和粘模。模具温度过低，则熔体流动性差，制品轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。当模具温度不均匀时，成型制品在模具型腔内固化后的温度也不均匀，从而导致制品收缩不均匀，产生内应力，最终造成制品出模后变形、开裂、制品翘曲变形。因此制品的各部分冷却必须均衡。模具温度的波动对制品的收缩率、尺寸稳定性、变形、应力开裂、表面质量等都

60、有很大的影响。温度对塑件质量的影响有相互矛盾的地方，设计时要根据材料特性和使用要求偏重于主要要求。2.9.4 模具温度对注塑周期的影响在整个成型周期中，冷却时间约占80。模具温度控制得好，熔体可以及时固化、开模及取出成型制品，缩短了成型周期，提高了劳动生产率；模具温度控制得不好，熔体固化得慢，不仅无法使模温下降，严重时模具甚至不得不停下来休息，结果加长了模具注射周期，降低了模具的劳动生产率17。2.9.5 对温度调节系统的要求1.根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；2.希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；3.采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；4.温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。2.9.6 冷却系统设计在塑料注射成型中，注入模腔中熔体的温度一般在200300之间，熔体在模腔中成型、冷却、固化成制品，当制品从模具中取出时，温度一般在60左右，熔体释放出的热量都传递给了模具。为保证正常生产，模具必须将这部分热量及时传递出去，使模具的温度始终控制