毕业设计(论文)奶粉匙塑料模具设计

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1、第1章 绪论塑料工业作为现代四大工业基础之一，越来越广泛地在各行各业应用。其中注塑成型在塑料的各种成型工艺中所占的比例也越来越大。随着社会的经济技术不断向前发展，对注塑成型的制品质量和精度要求都有不同程度的提高。塑料制品的造型和精度直接与模具设计和制造有关系，对注塑制品的要求就是对模具的要求。有人说，模具是现代工业之母。新的已经到来，世界各国对模具生产技术非常重视，出现许多新工艺、新技术。从而促进注塑工艺的不断提高和发展。11 塑料及塑料工业的发展塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物，在一定温度和压力下具有可塑性，可利用模具成型为一定几何形状和尺寸的塑料制件。塑料制件在工业中的应用日趋普遍

2、，成为各个部门不可缺少的一种化学材料。塑料工业是一门新兴的工业，是随着石油工业发展应运而生的，塑料作为一种新的工程材料，由于其不断被开发与应用，加之成型工艺不断成熟与完善，极大地促进了塑料成型模具的开发与制造。在现代生产中，模具是大批量生产各种产品和日用生活品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、

3、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响

4、。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。12 塑料模具设计的发展塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一。自从聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改进技术的进步、愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促进塑料工业的发展。模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工艺装备或工具，它属于型腔模的范畴。通常情况下，塑件质量的优劣及生产效率的高低，其模具的因素占80%。然而模具的质量的好坏又直接与模具的设计与制造有很大关系。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求越来越大、产

5、品更新换代周期越来越短、用户对塑件的质量要求也越高，因而模具制造与设计的周期和质量要求也相应提高，同时也正是这样促进了塑料模具设计于制造技术不断向前发展。就目前的形式看，可以说，模具技术，特别是设计与制造大型、精密、长寿命的模具技术，便成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，就中国就有比较远大的市场，所以模具制造业已成为一个大行业。 在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模。

6、塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。通过合理设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的，塑料模的优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内

7、在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后，由此可知，推动

8、模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常标志一个国家工业化的发展程度。塑料模是现代塑料工业生产中的重要工艺装备，塑料模工业是国民经济的基础工业。用塑料模生产成型零件的主要优点是制造简、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。在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/31/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。随着我国改革开放步伐的进一步加快

9、，我国正逐步成为全球制造业的基地，特别是加入WTO后，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此，我国要从一个制造业大国发展成为一个制造业强国，必须要振兴和发展我国的模具工业，努力提高模具工业的整体技术水平，提高模具设计与制造

10、水平，提高国际竞争能力。塑料作为现代四大工业基础材料之一，越来越广泛地在各行各业应用。其中注塑成型在塑料的各种成型工艺中所占的比例也越来越大。随着社会的经济技术不段向前发展，对注塑成型的制品质量和精度要求都有不同程度的提高。塑料制品的造型和精度直接与模具设计和制造有关系，对注塑制品的要求就是对模具的要求。由于计算技术和数控加工迅速发展，使得CAD/CAM逐渐取代了过去塑料模的设计与制造技术，使传统的设计制造方法及组织生产的模式发生了深刻变化。塑料模CAD/CAM的发展不仅可以提高塑料模质量，减少塑料模的设计与制造工时，缩短塑料模生产周期，加快塑件生产和产品的更新换代，而且更主要的是能满足当前用

11、户对塑料模行业提出的“质量高、交货快、价格低”的要求。在现代工业生产中，6090%的工业产品需要使用模具加工技术，模具工业已经成为工业发展的基础。在新产品层出不穷的今天，许多产品的开发和生产都依赖于模具生产。根据国际生产技术协会的预测，21世纪机械制造工业零件粗加工的75，精加工的50都需要通过模具来完成，其中汽车、电器、通信、石化、建筑等行业最为突出。近年来,塑料成型模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、精密、长寿命模具在模具总产量中所占比例越来越大。近年来发展起来的计算机辅助设计制造CAD/CAM技术采用计算机程序，进行模具设计、控制数字机床的刀具和工件运动轨迹和加工程序，来

12、完成模具的设计加工过程。我国国民经济持续高速发展，自主创新、构建和谐社会的成果不断显现，装备制造业得到高度重视，机械工业发展态势良好，这些都有力地促进了我国模具工业的发展。除了国内良好的市场环境外，对中国模具行业来说，国际磨具市场也加呈现出高速前行的态势。近几年我国国内的模具制造企业以每年1015的速度保持着高增长，在约400亿元的模具工业产值中，企业自产自用模具的企业约占2/3，5060的企业较好地应用模具CAD/CAE/CAM/技术。模具CAD/CAE/CAM技术一直是研究开发、教育培训和推广应用的热点。我国塑料模较过去已经有了长足的进步，但总体水平与国外比尚有较大差距。表1-1 国内外塑

13、料模具技术比较表项目国外国内注塑模型腔精度 0.0050.01mm0.020.05mm 型腔表面粗糙度Ra0.010.05mRa0.20m非淬火钢模具寿命 1060万次 1030万次 淬火钢模具寿命 160300万次 50100万次 热流道模具使用率 80%以上 总体不足10% 标准化程度 7080% 小于30% 中型塑料模生产周期 一个月左右 24个月 在模具行业中的占有量 3040% 2530% 随着塑料工业的发展，塑料注射模已经成为制造塑料制造品的主要是手段之一，且发展成为最有前景的模具之一。模具在国民经济中有重要的地位，其中注射模具占有很大的比例。随着我国经济建设的迅猛发展，注射产品的

14、应用越来越广泛。特别是在电子电器和汽车工业，注射产品的数量与日俱增。对其质量的要求也越来越高。而注射模具的设计在其生产使用过程中是至关重要的。特别是当今先进的计算机硬件和CAD/CAM软件的环境下，模具的结构设计对加工、装配、工期、成本及注射制品质量及生产效率等会产生很大的影响。13 塑料模具的分类塑料成型模具是保证塑件形状、尺寸、精度和表面质量的主要工具，是模塑工艺三大要素之一。根据塑料类型、塑件结构、生产批量、成型方法与加工设备的不同，采用各种不同形式的模具。塑料成型模具的种类繁多，分类方法不尽相同，现介绍下述几种常用的塑料模具：14按塑料制件的成型方法分类：（1）压缩模 压缩模具又称为压

15、塑模或压模，是在液压机上采用压缩工艺来成型塑件的模具。这种模具主要用于热固性塑件的成型，也有用于热塑性塑件的成型。（2）压注模 它又称为传递模、挤塑模，是在液压机上采用压注工艺来成型塑件的模具。这种模具用于热固性塑件的成型。压注模比压缩模具多了加料腔、柱塞和浇注系统等（3）注射模 注射模又称为注塑模，是在注射机上采用注射工艺来成型塑件的模具。它主要用于热塑性塑件的成型，也可用于热固性塑件的成型。（4）挤出模 挤出模常称挤出机头，能连续不断的生产断面形状相同的热塑性塑料的型材，如塑料管材、棒材、片材等。1.4.1 按型腔数目分类（1）单型腔模具 这是在一副塑料模具中只有一个型腔，一个模具周期生产

16、一个塑件的模具。这种模具与多型腔模具相比，结构简单，造价较低，但生产率低，往往不能充分发挥设备潜力。单型腔模具主要用于大型塑件和形状复杂或嵌件多的塑件的生产，或生产批量不大的场合。（2）多型腔模具 这是在一副塑料模具中有两个以上型腔，一个模塑周期能够同时生产两个以上塑件的模具。这种模具生产率高，但结构复杂，造价较高。第二章 奶粉匙的工艺分析2.1分析塑件使用材料的种类及工艺特征2.1.1塑件材料的选用该塑件材料选用PP 聚丙烯2.1.2 PP 聚丙烯典型应用范围汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日

17、用消费品（草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等）。 2.13 PP 聚丙烯化学和物理特性 PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入14%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MF

18、R范围在140。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。 聚丙烯（PP）是常见塑料中较轻的一种，其电性能优异，可作为耐湿热高频绝缘材料应用。PP属结晶性聚合物，熔体冷凝时因比容积变化大、分子取向程度高而呈现

19、较大收缩率(1.0-1.5)。PP在熔融状态下，用升温来降低其粘度的作用不大。因此在成型加工过程中，应以提高注塑压力和剪切速率为主，以提高制品的成型质量。2.1.4 PP成型各阶段所需压力及熔体流动过程PP成型主要包括充模阶段、增密阶段、保压阶段和冷却阶段，每个阶段所需压力各有不同，熔体流动情况也有所不同。1.1 充模阶段PP在注塑机机筒内经预塑受热熔融。注塑开始，螺杆头部产生注塑压力到熔体充满模腔这一阶段是在动压作用下的高压高速充模过程。此时高温熔体在模腔内的流动情况很大程度上决定着制品表面质量和物理性能，而熔体流动情况是受注塑压力和熔体自身影响的。当注塑压力过低时，熔体进入模腔缓慢，紧贴在

20、模腔内壁表面的那一层熔体会因温度急速下降而使粘度增高凝固，并很快向中心波及，使熔体的流动通道在很短时间内变得十分狭窄，大大削弱了进入模腔的熔体流量，结果使制品表面出现波纹、缺料、气泡。当注塑压力过高时，熔体充模过快，在浇口附近以湍流形式进入模腔，且发生自由喷射，模腔内气体来不及排出，于是制品表面呈现云雾斑等缺陷，制品脱模残余应力大，易产生飞边使脱模困难。虽然高的注塑压力在注塑过程中能提高注射速率而获得大的剪切作用。从而降低熔体粘度，但从物理意义上说，过高的压力会使熔体粘度增大，这是因为随着压力的增大，分子链之间的距离被压缩，分子链间的错动更加困难，熔体流动困难，粘度也就增大了。因此，在充模阶段

21、应注意把握高速注塑，即高剪切速率的作用，而不应一味地提高注塑压力。对一些高档的壁厚变化大、有较厚突缘和筋的制品，应采用多级注塑来控制剪切速率。在实际生产中，一般先调成低速低压，使熔体平稳进入模具；再用两级不同的高速高压使熔体接近充满模腔，并防止发生涡流；最后用一级低速中压，避免溢边产生，以便顺利完成充模过程。1.2 增密阶段充模结束后，PP熔体的快速流动停止，模腔压力开始增加，与此同时注塑压力也迅速增加。当注塑压力达到最大值时，模腔压力并没有达到最大值，模腔压力的极值要滞后于最大注塑压力一段时间，此间熔体的流动过程为增密过程。在这段很短的时间内，熔体要充满模腔的各部分缝隙，本身要受到压缩，熔体

22、流速很小，温度变化也不明显，这时注塑压力也被熔体传递到模腔表面，产生模腔压力(传递的难易程度取决于熔体的流动性)。可以说注塑压力的最大值在注塑增密过程中决定了模腔压力所能达到的最大值。随着注塑压力迅速提高，模腔压力也达到最大值，模腔内产生很大的动能冲击，使注塑机合模机构及模具系统发生变形，并微胀开模具。在正常变形条件下，模具微动胀开有放气作用，因此要以偏高的压力注塑，这样既能压紧熔体，又能使从不同方向先后充满模腔的粘流态熔体熔成一个整体。但注塑压力也不能过大，否则会造成制品粘模，出模后制品有溢边、尺寸胀大，影响成型质量。1.3 保压阶段保压阶段PP熔体在模腔内的压力和比容积不断变化(PP的比容

23、积变化为16)，并一直维持到浇口封闭为止。影响保压过程的主要因素是压力。保压压力能使模腔内熔体在完全凝固前始终获得充分的压力和补料，从而出现熔体的流动，特点是流速慢，原因是熔体因降温而收缩。因为PP熔体从注塑温度降低到模具温度时，熔体中大分子会松弛、结晶，体积收缩较大，所以必须以足够大的保压压力来克服浇口阻力以进行补料。保压压力的增大还会令制品的密度增加，出模后的制品表面自由变化程度减小，获得接近模面的表面租糙度，减少成型收缩，增进熔体各部分之间的熔合，提高制品的力学性能。一般保压压力可取最高注塑压力值的60-70，为改善制品成型质量，也可采用分段保压进行压力控制。保压时间是保压过程中的另一重

24、要工艺参数。在保压初期，制品件重随保压时间而增加，达到一定时间不再增加。延长保压时间有助于减少制品的收缩率，但过长的保压时间会使制品的径向收缩率与轴向收缩率程度不同，令制品各个方向上的内应力差异增大，造成制品翘曲、粘模。在保压压力及熔体温度一定时，保压时间的选择应取决于浇口凝固时间。1.4 冷却阶段保压结束后，保压压力解除，流道内的压力随之急剧下降，大大低于模腔内的压力。这时浇口虽然封闭，但尚未完全凝固，在模腔压力的反作用下，模腔内熔体将向浇注系统回流，模腔内压力迅速下降，直至模腔与流道之间的通道被逐渐凝固的熔体阻断(阻断时模腔内的压力和温度称为封口压力和封口温度)，回流方停止。这时，模腔中熔

25、体的物料量虽不再发生变化，但却产生了两个相反效应，一个是熔体的冷却收缩，一个是释压膨胀，两个效应是相互矛盾的。如果收缩占优势，制品很快与模腔表面脱离，在残余热量作用下，制品表面出现雾霾、麻点、无光泽等缺陷；如果膨胀占优势，会造成制品粘模、开模拉伤等缺陷。生产实践证明，当封口温度一定时，封口压力越高，制品密度越大，释压膨胀越明显；当封口压力一定时，封口温度越高，制品密度越小，冷却收缩效应越明显。为了避免这两种效应的产生，应延长保压时间，目的在于控制封口压力，降低封口温度，以获得高质量的制品。随着冷却时间的延长，制品凝固层加厚，模腔内熔体在没有外界压力作用下不再流动，只进行热传导，直到制品有足够的

26、刚度从模具中脱出。2 结语(1)充模阶段应注意调整注塑压力和注射速率，使其配合得当，以控制剪切速率，使熔体在模腔推进过程中每点线速度接近一致。(2)增密阶段是注塑压力向模腔内传递并产生模腔压力的阶段，注塑压力决定模腔压力的大小，用相对偏高的压力注塑，熔体才能被压紧成一整体。(3)保压阶段要以控制保压压力来达到向模腔补料的目的。保压压力一般可取最高注塑压力值的60-70。(4)冷却阶段模腔内熔体会发生倒流，模腔压力下降，控制封口压力，降低封口温度，有利于提高制品成型质量2.2分析塑件的结构工艺性 该塑件尺寸中等，整体结构较简单.多数都为曲面特征。除了配合尺寸要求精度较高外，其他尺寸精度要求相对较

27、低，但表面粗糙度要求较高，再结合其材料性能，故选一般精度等级： 5级。2.3工艺性分析 为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用侧浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面处，浇口横向开设在模具的型腔处，从塑料件侧面进料，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。2.3.1注塑模工艺条件 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度：220275，注意不要超过275。 模具温度：4080，建议使用50。结晶程度主要由模具温度决定。 注射压力：可大到1800bar。 注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下

28、的低速注塑。 流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是47mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是11.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。第三章 初步确定型腔数目3.1初步确定型腔数目根据产品结构特点，此塑料产品在模具中的扣置方式有两种:一种是将塑料制品的回转轴线与模具中主流道衬套的轴线垂直；另一种是将此塑料制品的中心线与模具中主流道衬套的轴线平行。这里拟采用第一种方式，1模4件的结构。第四章 注射机的选择4.1 塑件体积的计算

29、塑件：零件塑件的体积 V=6.37cm浇注系统的体积：V2=5.8cm塑件与浇注系统的总体积为V=6.37+4.26=10.63cm4.2 计算塑件的质量计算查手册取密度=0.904g/cm塑件体积：V=6.37cm塑件质量：根据有关手册查得：=0.904g/cm所以，塑件的重量为：M=V=6.37cm0.904=5.76g4.3按注射机的最大注射量确定型腔数目根据 （4-1）得 (4-2) 注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8; 注射机最大注射量，cm或g; 浇注系统凝料量，cm或g； 单个塑件体积或质量，cm或g；根据塑件的结构及尺寸精度要求,该塑件在注射时采用1模4腔 4.4 计算浇

30、注系统的体积，其初步设定方案如下 图4.1 浇注系统示意图根据三维模型，利用三维软件直接可查询到浇注系统的体积V2=4.26cm4.4 注射机的选择注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法.常用的说法有:（1）按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；（2）按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据.(1)公称注塑量

31、；指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力.(2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力.(3)注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度.常用的注射速率如表3-4所示。表3-4 注射量与注射时间的关系注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 13

32、30 1600 2000注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5(4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.(5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开.(6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.(7)开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模

33、板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.(8)空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间. 查表文献4、2得选用CJ80NC3型号注射机，其参数如下：第五章 浇注系统的设计浇注系统的设计原则：浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短；浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能尽快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形;尽量避免使制件产生熔接痕,或使其熔接痕产

34、生在之间不重要的位置;浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出。 5.1主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止 塑料熔体 流动通道 根据选用的CJ80NC3型号注射机的相关尺寸得 喷嘴前端孔径：d0=4.0mm； 喷嘴前端球面半径：R0=10mm； 根据模具主流道与喷嘴的关系 取主流道球面半径：R=11mm； 取主流道小端直径：d=4.5mm为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起斜度为，此处选用2，经换算得主流道大端直径为9.94MM。 图5.1 主流道示意图5.2 分流道的设计分流道是主

35、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塑料名称分流道断面直径mm塑料名称分流道断面直径 mmABS，AS 聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.510 810 812.5 510 510 810聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6

36、.510 6.510 2.410 6.513分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为7mm。分流道选用圆形截面：直径D=7mm流道表面粗糙度 图5.2 分流道示意图5.3分型面的选择设计原则分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。分型面的形式该塑件的模具只有一个分型面

37、，垂直分型。分型面的设计原则由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、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。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：1分型面应选在塑件外形最大轮廓处2确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模3保证塑件的精度4满足塑件的外观质量要求5便于模具制造加工6注意对在型面积的影响7对排气效果8对侧抽芯的影响在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。其分型面如图5.3.1 图5 .3 .1 分型面示意图5.4浇口的设计根据浇口的位置选择要求，尽量

38、缩短流动距离，避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷，浇口应开设在塑件壁厚处等要求。采用扇形浇口可以保持产品外观精度。本设计采用边缘浇口，边缘浇口（又名为标准浇口、侧浇口） 该浇口相对于分流道来说断面尺寸较小，属于小浇口的一种。边缘浇口一般开在分型面上，具有矩形或近矩形的断面形状，其优点是浇口便于机械加工，易保证加工精度，而且试模时浇口的尺寸容易修整，适用于各种塑料品种，其最大特点是可以分别调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。该模具采用侧浇口，其有以下特性:1.形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证；2.试模时如发现不当，容易及时修改；3.能相对独立地控制填充速度及封闭时间；4.对于壳

39、体形塑件，流动充填效果较佳。浇口设计如图5.3 图5.3 浇口示意图5.5冷料穴的设计冷料穴是浇注系统的结构组成之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体充填的速度，有影响成型塑件的质量，另外还便于在该处设置主流道拉料杆的功能。注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流道凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。其设计如下图图5.5 冷料穴示意图第六章 确定主要零件结构尺寸选模架、成型零部件的设计6.1型腔、型芯工作尺寸计算构成模具型腔的零件统称为成型零件，在本注塑模中主要包括凹模、凸模、侧型芯。由于型

40、腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到制件质量，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性，以及承受塑料的挤压力和料流的摩擦力，又足够的精度和表面粗糙度（一般在Ra0.4m以下），以保证塑料制品的表面光亮美观、容易脱模。一般来说，成型零件都应该进行热处理，或预硬化处理，使其具有HRC30以上的硬度。该模具型腔属于中小型型腔。为了便于加工，保证型腔沿主分型面分开的两半在合模时的对中性，将凸凹模分别做成整体嵌入式，两嵌块的外轮廓断面尺寸相同，分别嵌入相互对中的动定模模板的通孔内为保证两通孔的对中性良好，可以将动定莫配合后一道加工，或在高精度机床上分别加工。凸凹模镶块的外形采用带轴肩台阶的

41、圆柱形，然后分别从上下嵌入凸凹模的固定板中，用垫板和螺钉将其固定。下面对型腔进行力学设计：在塑料注塑成型过程中，注塑模的型腔内熔体压力很高，其工作状态可视为型腔压力高达100Mpa的耐高压容器。在成型零件中，凹模和动模垫板是构成型腔的主要受力构件，经常需要对它们进行设计计算。由理论分析和生产实际证实，在塑料熔体的高压作用下，小尺寸模具主要是强度问题，首先要防止模具的塑性变形和断裂破坏。因此，用强度条件计算公式进行凹模壁厚和垫板厚度的设计计算。PP塑料的收缩率是1%-2.5%平均收缩率: =（0.3%-0.8%）/2=0.55% 型腔内径： =40.03mm型腔深度： =25.13mm型芯外径：

42、 =39.02mm型芯深度： =24.12mm 型腔径向尺寸（mm ）;- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收缩率；-塑件公差-成形零件制造公差，一般取1/41/6；-塑件内形基本尺寸（ mm）;-型芯径向尺寸（mm）;-型腔深度（mm）；-塑件高度（mm）-型芯高度（mm）；-塑件孔深基本尺寸（mm）；型腔：钢材选用P20，使用数控精雕及电火花加工成型型芯：钢材选用P20，使用数控精雕及电火花加工成型6.2模架的选择注塑模模架国家标准有两个，即GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和GB/T125551990塑料注射模大型模架。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分

43、地区形成了自己的标准，该设计采用龙记标准模架，型号为：CI30350A80B90。 图6.1 模架模型图第七章 导向机构的设计 导向机构的作用：1）定位作用；2）导向作用；3）承受一定的侧向压力7.1导柱的设计 7.1.1导柱长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812 cm，以免出现导末导正方向而型芯先进入型腔的情况。7.1.2导柱形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。7.1.3导柱材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢（经表面渗碳淬火处理），硬度为5055HRC。7.2导套的结构设计7.2.1导套材料 用与导柱相同的材料制造导套，其

44、硬度应略低与导柱硬度，这样可以减轻磨损，一防止导柱或导套拉毛。 7.2.2导套形状 为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔作成通孔，以利于排出孔内的空气。7.3推出机构的设计根据塑件的形状特点， 模具型腔在定模部分，型心在动模部分。其推出机构可采用推杆推出机构、推件板推出机构。由于分型面有台阶，为了便于加工，降低模具成本，我们采用推杆推出机构，推杆推出机构结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但塑件底部装配后使用时 不影响外观，设立五个推杆平衡布置，既达到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。注：推杆推出塑件，推杆的前端应比型腔或型心平面高出0.1-0.2mm 采用

45、推杆推出，推杆截面为圆形，推杆推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换。结合制品的结构特点，模具型腔的结构采用了整体式型腔板，这种结构工作过程中精度高，并且在此模具中容易加工得到， 在推出机构中采用厂组合式推杆，如图中，这种结构主要是防止推杆在于作过程中受到弯曲力或侧向压力而折断，因为产品较小，另外折断后也易于更换。这里采用设计推杆，全部固定在顶杆固定板。推杆的位置选择在脱模阻力最大的地方，塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形。根据推杆本身的刚度和强度要求，推杆装入模具后，起端面还应与型腔底面平齐或搞出型腔0.050.1cm.7.3.1推件力的计算

46、对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算，并确定其脱模力（Q）： (8-1) 式中 -型芯或凸模被包紧部分的断面周长（cm）; -被包紧部分的深度（cm）; -由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取7.811.8MPa； -磨擦系数，一般取0.11.2； -脱模斜度； L=122.5MMH=24.12MM Q=122.5MM*24.12MM*10MPA(0.1*COS0.5-SIN0.5)*4=1181.9 (N) 7.3.2 推杆的设计 推杆的强度计算 查塑料模设计手册之二由式5-97得d=（） (8-2) d圆形推杆直径cm推杆长度系数0.7l推杆长度cmn推杆数量 E推杆材料的弹性模

47、量N/(钢的弹性模量E=2.1107N/) Q总脱模力 取 D=12MM。推杆压力校核 查塑料模设计手册式5-98= (8-3) 取320N/mm 推杆应力合格，硬度HRC5065第八章 冷却系统的设计冷却水回路布置的基本原则： a) 冷却水道应尽量多，b) 截面尺寸应尽量大； c) 冷却水道离模具型腔表面的距离应适当； d) 适当布置水道的出入口； e) 冷却水道应畅通无阻； f) 冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位； 由以上原则我们可以确定冷却水道的布置情况，以及冷却水道的截面积浇注系统中的分流道布置如图所示，采用非平衡式布置，从主流道末端到每个浇口的距离不相等，但是分流道的截面形

48、状和尺寸大小完全相同，这样的设计可以使进人每型腔的流程最短，减少了热量散失，缩小了模具的体积，对于该小型什的注射成型来说，并不影响制品的使用性能。分流道的横截面形状为梯形，浇口的类型采用侧浇口。冷却系统的设计对于成型小型件的1模多腔模具来说是十分重要的。如果冷却不好或冷却不均匀，必然导致收缩不均匀，特别是非平衡式分流道的结构。放为了使冷却效果好，在模具的定模型腔板和动模利腔板内开没了如图所示的水道，横向穿过这两块模板，这样使塑件各处的冷却均匀，模具的模温均匀本塑件在注射成型机时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计算计。设定模具平均工作温度为，用常温的水作为

49、模具冷却介质，其出口温度为。 8.1 确定冷却水道直径 查表3-26得PP的单位流量依据塑件体积设计冷却水道直径为8mm符合要求。冷却水示意图：第九章 模具排气槽的设计当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能被顺利排出，塑料会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑料焦化。特别是对大型塑件、容器类和精密塑件，排气槽将对它们的品质带来很大的影响，对于在高速成行中排气槽的作用更为重要。我们的塑件并不是很大，而且不属于深型腔类零件，因此本方案设计在分型面之间、推杆预模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行排

50、气，间隙值取0.04。第十章 校核10.1注射机有关工艺参数的校核 1）锁模力与注射压力的校核 (10-4) -注射时型腔压力 查参考文献得 113MPa -塑件在分型面上的投影面积（） -浇注系统在分型面上的投影面积（） -注射机额定锁模力，按CJ80NC2型注射机额定锁模力为800 10.2模具厚度H与注射机闭和高度 注射机开模行程应大于模具开模时，取出塑件（包括浇注系统）所需的开模距离 即满足下式 (10-5) 式中 -注射机最大开模行程，mm； -推出距离（脱模聚居），mm； -包括浇注系统在内的塑件高度，mm； Sk=45mm+118.78mm=163.78mm SkS=570mm

51、条件成立致谢通过这两个月以来的毕业设计工作，充分运用四年所学到的理论知识和掌握的技能进行一次综合考察，可以检验我们对所学知识的运用能力和思考、解决工程问题的水平。是对自我的一次重要考验。在四年里的理论学习和工厂实践, 使我熟练地掌握了机械制图、机械设计、塑料成型设备等专业基础课程。 对机械的制造原理、加工方法和工艺有了一个系统、完整的了解, 达到了学习的目的，培养了良好的设计思路和思维方法、严谨的科学态度和独立的工作能力、综合运用所学理论知识和基本技能解决工程实际问题的能力、充分发挥自己的主观能动性和创造性，培养自己分析问题、解决问题的能力。为日后从事本专业的工作奠定了稳固扎实的基础。同时也我

52、深深体会到自身存在的许多不足之处，这也是今后在社会上学习的一种动力，我将会不断地学习，不断的充实自己.至此，感谢学校，感谢老师们在这四年里对我的谆谆教导，让我充实的度过了这四年的大学生活，你们的教诲将是我最宝贵的财富。最后，感谢我的指导老师对我的毕业设计的悉心指导和耐心帮教。通过这次设计能够更进一步地了解到设计塑料模具的顺序和步骤，使自己的思维能力有了一定的提高。参考文献1.屈华昌主编 塑料成型工艺与模具设计 高等教育出版社2.黄圣杰主编 实用PRO/E2001模具设计 中国铁道出版社3. 贾润礼主编实用塑料模设计手册 机械工业出版社4.单岩 王蓓主编MOLDFLOW分析基础 青华大学出版社5

53、.王孝培主编 塑料成型工艺及模具简明手册 机械工业出版社6.德 K.Stoeckhert/G.Menning 编 任冬云等译模具制造手册 化学工业出版社7.美 T.A 奥斯瓦德 L.特恩格 P.J.格尔曼编 吴其晔译注射成型手册 化学工业出版社8. 黄毅宏主编 模具制造工艺 上海科学技术出版社9.陈孝康等编 实用模具技术手册中国轻工业出版社10.缪德建主编 CAD/CAM应用技术 东南大学出版社11.潘雪增主编 现代模具设计制造理论与技术青华大学出版社12.Mold Engineering,2nd Edition/byHerber Ress.carl Hanser Verlag.13.黄毅宏主编 模具制造工艺 机械工业出版社14缪德建主编 CAD/CAM应用技术 东南大学出版社29