毕业设计（论文）钟表外壳注射成型模具的设计

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1、青岛大学本科生毕业论文（设计）本科毕业论文 (设计) 题 目： 钟表外壳注射成型模具的设计学 院： _ 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 指导教师： _ 2009年 5 月 30 日35 摘要模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济部门发展的重要基础之一，塑料注射模具是用于成型塑料制件的模具。本论文首先采用Pro/E软件进行闹钟外壳的三维造型，其次通过对塑件的形状、尺寸及其精度的要求来进行成型工艺的可行性分析，塑件成型工艺性主要包括塑件的壁厚、斜度和圆角以及是否有抽芯机构，通过塑件成型工艺性的分析来正确确定模具分型面位置、分型面的形式 、型腔的数目、流道形式、浇口的形式、塑件在型

2、腔中的位置，确定型腔和型芯的结构。再正确选择注射机并对其参数进行正确校核，然后对模具的浇注系统、合模导向机构、推出机构、成型零部件、冷却系统、模具材料进行设计，并对其一系列参数进行相应的校核。三维设计完成之后，采用AutoCAD软件绘制模具零件图的工程图。关键词：注射成型 浇注系统 推出机构Abstract Mould is the important craft material of industry produce, and the mould industry is one of the most important foundations of the development in

3、the national economy. The plastic injection mould is the moulding tool that used for mouldling the plastic piece.First this paper adopts the Pro/E software to design the 3D shape of the clock outer shell. Secondly according to the requirement of the shape, size and the accuraty of the plastic piece

4、to carry on the viability assessment on moulding technology. The plastic moulding technology mainly includs the wall, the thick, the gradient and circle cape of the plastic piece and whether having the insisitute of core-pulling or not. According to the analysis on the plastic moulding technology to

5、 choose the right design of the parting line, the shape of the parting line, the number of the cavity, the form of the runner, the form of the gate, the position of the plastic piece in the cavity and the structure of a cavity and core. Then choose the injector and combine its parameter precisely. A

6、nd then design the feed system, the ejector guide pillar, the pushing insistute, the forming parts, the cooling systemand the material of the mould. Moreover, check the series of parameters. After the designing of 3D design, draw the engineering diagram of the parts of moulding tool spare parts diag

7、ram using AutoCAD software.Keywords: Injection moulding runner system ejecting mechanism目 录前言1第一章 钟表外壳的设计31.1 钟表外壳的选材31.2塑料成型工艺特性41.2.1 注射成型工艺41.2.2 注射成型的工艺参数51.2.3 聚丙烯的成型条件51.3钟表外壳的结构设计6第二章 注射成型模具的设计72.1注射成型模具的组成和类型72.2 注射成型模具的结构设计82.2.1 钟表外壳模具的结构设计8第三章 成型零部件的设计103.1型腔的设计103.2 型腔分型面的设计103.2.1分型面的形式

8、113.2.2 分型面的选择原则113.3 成型腔侧壁厚度及底板厚度的设计12第四章 浇注系统的设计154.1主流道的设计154.2 分流道的设计164.3 浇口的设计174.4 浇口位置的选择17第五章 注射机的选择和校核195.1注射机的选择195.2 注射机参数的校核195.2.1 最大注射量的校核195.2.2 注射压力的校核205.2.3 锁模力的校核205.2.4 开模行程和顶出装置的校核215.2.5 脱模斜度的计算21第六章 合模导向机构的设计236.1导柱导向机构236.1.1 导柱的设计246.1.2 导套的设计24第七章 塑料脱模机构的设计267.1 球头形拉料杆的设计2

9、67.2 推杆的设计277.3 复位零件的设计28第八章 温度调节系统的设计308.1 冷却系统的设计原则308.2 冷却水道的确定31第九章 塑料模具材料的选择349.1 塑料模具用钢的基本要求349.2 塑料模具用钢的选择35结语37参考文献38致谢39前言模具是工业生产中的重要工艺设备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。塑料模具是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱、模具质量的优劣，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。近年来，我国各行各业对模具工业的发展十分重视。1989年，

10、国务院颁布了“当前产业政策要点的决定”，在重点支持技术改造的产业、产品中。把模具制造列为机械工业技术改造序列的第一位，它确定了模具工业在国民经济中的在重要地位，也提出了振兴模具工业的主要任务。总之要尽快提高我国模具工业的整体技术水平并迎头赶上发达国家的模具技术水平。我国塑料模具工业今后发展方向：提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。在塑料模具设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降

11、低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。气体辅助注射成型比传统的普通注射

12、工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。 开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。应用优质材料和先进的表面处

13、理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。本论文的设计题目是钟表外壳注射成型模具设计, 在设计中主要用到的学习软件是Pro/E和AutoCAD，我的设计过程可以简单概括如下：首先是塑件钟表外壳的设计，根据其体积选择注射机，再对注射机一系列参数如注射量、注射压力、锁模力、最大开模行程等进行校核。其次就是模具的设计，包括模架、成型零部件、导向机构、浇注系统、合模机构、推出机构、温度调节系统的设计及其相关参数的校核及模具

14、零件材料的选择。第一章 钟表外壳的设计1.1钟表外壳的选材我所设计的塑料制件为钟表外壳的上盖，如图1-1所示。图1-1 钟表外壳我所设计的钟表外壳的上盖与下盖是通过细长螺钉固定，在脱模时螺钉孔采用推杆强制脱模，这就要求钟表外壳材料要有足够的弹性，才能在脱模时不破裂，因此我选用的塑件材料为聚丙烯（PP），聚丙烯的基本特点和成型特点如下所述：（1）基本特点 聚丙烯无色、无味、无毒。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更轻。密度仅为0.900.91g/cm3。它不吸水，光泽好，易着色。屈服强度、抗拉、抗压强度和硬度及弹性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作铰链，有特别高的抗弯曲疲劳强度。如果用聚丙烯注射成型

15、成一种铰链（盖合本体合一的各种容器），经过7107次开闭弯折未产生损坏和断裂现象。聚丙烯熔点为164170，耐热性好，能在100以上的温度下进行消毒灭菌。其低温使用温度达-15，低于-35时会脆裂。聚丙烯的高频绝缘性好。因不吸水，绝缘性能不受到湿度的影响。但在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防老化剂。（2）成型特点 成型收缩范围大，易发生缩孔、凹痕及变形；聚丙烯热容量大，注射成型模具必须设计能充分冷却的冷却回路；聚丙烯成型的适宜模温为80左右，不可低于50，否则会造成成型塑件表面光泽差或产生熔接痕等缺陷，过高会产生翘曲现象。1.2塑料成型工艺特性1.2.1 注射成型工艺完整的注射

16、成型工艺过程，按其先后顺序包括:成型前的准备、注射过程、塑件的后处理等。1）成型前的准备 为使注射过程能顺利进行并保证塑料制件的质量，在成型前应进行一些必要的准备工作。原料的染色及对粉料的造粒；预热和干燥生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时的料筒清洗；带有嵌件塑料制件的嵌件预热及对脱模困难的塑料制件的脱模剂选用等。由于注射原料的种类、形态、塑件的结构、有无嵌件以及使用要求的不同，各种塑件成型前的准备工作也不完全一样。2）注射过程 注射过程一般包括加料、塑化、注射、冷却和脱模几个步骤。（1）加料 由于注射成型是一个间歇过程，因而需定量（定容）加料，以保证操作稳定，塑料塑

17、化均匀，最终获得良好塑件。加料过多、受热的时间过长等容易引起物料的热降解，同时注射机功率消耗增多；加料过少，料筒内缺少传压介质，型腔中塑料熔体压力减低，难于补塑（即补压），容易引起塑件出现收缩、凹陷、空洞等缺陷。（2）塑化 加入的塑料在料筒中进行加热，由固体颗粒转换成粘流态并且具有良好的可塑性的过程称为塑化。决定塑料塑化质量的主要因素是物料的受热情况和所受到的剪切作用。对塑料的塑化要求是：塑料熔体在进入型腔之前要充分塑化，既要达到规定的成型温度，又要使塑化料各处的温度尽量保持一致，还要使热分解物的含量达到最小值；并能提供上述质量的足够的熔融塑料以保证生产连续并顺利地进行，这些要求与塑料的特性、

18、工艺条件的控制及注射机塑化装置的结构等密切相关。（3）注射 不论何种形式的注射机，注射的过程可分为冲模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模等几个阶段。充模：塑化好的熔体被柱塞或螺杆推挤至料筒前端，经过喷嘴及模具浇注系统进入并填满型腔，这一阶段称为充模。保压：在模具中熔体冷却收缩时，继续保持施压状态的柱塞或螺杆迫使浇口附近的融料不断补充入模具中，使型腔中的塑料能成型出形状完整而致密的塑件，这一阶段称为保压。倒流：保压结束后，柱塞或螺杆后退，型腔中压力解除，这时型腔中的融料压力将比浇口前方高，如果浇口尚未冻结，就会发生型腔中熔料通过浇口流向浇注系统的倒流系统现象，使塑件产生收缩、变形及质地疏松等缺

19、陷。如果保压结束之前浇口已经冻结，那就不存在倒流现象。浇口冻结后的冷却：当浇注系统的塑料已经冻结后，继续保压已不再需要，因此可退回柱塞或螺杆，卸除料筒内塑料的压力，并加入新料，同时通入冷却水、油或空气等冷却介质，对模具进行进一步的冷却，这一阶段称为浇口冻结后的冷却。实际上冷却过程从塑料注入型腔起就开始了，它包括从冲模完成、保压到脱模前这一段时间。脱模：塑件冷却到一定的温度即可开模，在推出机构作用下将塑料制件推出模外。3）塑件的后处理 注射成型的零件经脱模或机械加工之后，常需要进行适当的后处理以消除存在的内应力，改善塑件的性能和提高尺寸稳定性。其主要方法是退火和调湿处理。1.2.2 注射成型工艺

20、的参数影响注射成型工艺的重要参数是塑化流动性和冷却温度、压力以及相应的各个作用时间。（1）温度 料筒温度 料筒温度的分布，一般是从料斗一侧（后端）起至喷嘴（前端）止步升高的，以使塑料温度平稳地上升以达到均匀塑化的目的。喷嘴温度 喷嘴温度一般略低于料筒最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴发生流涎现象。喷嘴温度也不能过低，否则会造成熔料的早凝而将喷嘴堵死，或者由于早凝料注入模腔而影响塑件质量。模具温度 模具温度对塑料熔体的充型能力及塑件的内在性能和外观质量影响很大。模具温度的高低决定与塑料结晶性的有无、塑件的尺寸和结构、性能要求以及其他工艺条件。（2）压力 注射过程中的压力直接影响塑料的塑化和塑件质量

21、。（3）时间 完成一次注射成型过程所需的时间称为成型周期。1.2.3 聚丙烯的成型条件2（1）温度料筒温度 后段： 160180 中段： 180200喷嘴温度 220250模具温度 8090（2）注射压力 70100 （3）时间 s 注射时间： 2060 s 高压时间： 03 s 冷却时间： 2090 s总周期： 50160 s1.3 钟表外壳的结构设计要想获得合格的塑料制件，除合理选用塑件的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性。塑件的结构工艺性与模具设计有直接关系，只有塑件设计满足成型工艺要求，才能设计出合理的模具结构，以防止成型时产生气泡、缩孔、凹陷及开裂等缺陷，达到提高生产率和降低成本的

22、目的。在进行塑件结构设计时，必须遵循以下原则：在设计塑件时，应考虑原料的工艺性，如流动性、收缩率等。在保证使用性能、物理与力学性能、电性能、耐化学腐蚀性能和耐热性能等的前提下，力求结构简单，壁厚均匀，使用方便。在设计塑件时应同时考虑其成型模具的总体结构，使模具型腔易于制造，抽芯和推出机构简单。当设计的塑件外观要求较高时，应先通过造型，而逐步绘制图样。本设计在设计塑件钟表外壳时考虑以下几方面：根据钟表外壳材料聚丙烯的工艺性，选收缩率为1.6，聚丙烯流动性好。尺寸精度 根据原料聚丙烯选一般精度6级（SJ1372-1978）。设置圆角 由于塑料容易产生内应力，本设计在钟表外壳转角处采用圆角以减少应力

23、集中。第二章 注射成型模具的设计2.1 注射成型模具的组成与类型注射模的结构是根据所选用的注射机种类、塑料的结构特点及一次注射成型塑件的数量所决定的。注射模的结构形式很多，但每副注射模都是由动模和定模两大部分组成的，动模安装在注射机的移动模板上，定模安装在注射机的固定模板上。注射时动模和定模闭合构成型腔和浇注系统，开模时动模和定模分离以便取出塑料。根据模具中各零部件所起的作用，一般注射模又可分为:型腔,它通常由凸模或型芯（成型塑件的内形）、凹模（成型塑件的外形）以及螺纹型芯、螺纹型环、镶件等组成。浇注系统,它是将熔融塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道。通常，浇注系统由主流道、浇口和冷料穴4个部分组

24、成，起到输送管道的作用。导向机构,它通常由导柱和导套（或导向孔）组成。此外，对多腔或较大型注射模，其退出机构也设有导向零件，以避免推版运动时发生偏移，造成推杆的弯曲和折断或顶坏塑料。推出机构,在开模过程中将塑件及浇注系统凝料推出或拉出的装置。分型抽芯机构,当塑件上有侧孔或侧凹时，开模推出塑件以前，必须先进行侧向分型，将侧型芯从塑件中抽出，方能顺利脱模，这个动作过程是由分型抽芯机构实现的。冷却和加热装置,为满足注射成型工艺对模具温度的要求，模具上需设有冷却或加热装置。冷却时，一般在模具型腔或型芯周围开设冷却通道；而加热时，则在模具内部或周围安装加热元件。排气系统,再注射过程中，为将型腔内的空气以

25、及塑料在受热和冷凝过程中产生的气体排出去而开设的气流通道。排气系统通常是在分型面处开设排气槽，有的也可利用活动零件的配合间隙排气。支承与紧固零件,其主要起装配、定位和联接的作用。包括定模座板、型芯或动模固定板、垫片、支承板、定位环、销钉和螺钉等。应该说明，不是所有注射模都具备上述八个部分，根据塑件的形状不同，模具的结构组成各异。注射成型模具的分类很多，大致可以按如下方式分为4：（1）按其成型塑料的材料分为热塑性塑料注射模具和热固性塑料注射模具；（2）按其使用注射机的类型分为卧式注射机用的注射模具、立式注射机用的注射模具及角式注射机用的注射模具；（3）按注射模具总体结构特征分为单分形面注射模具、

26、双分型面注射模具、斜导柱（弯销、斜导槽、斜滑块、齿轮齿条）侧向分型与抽芯注射模具、带有活动嵌件的注射模具、定模带有推出装置的注射模具和自动卸螺纹注射模具。2.2 注射成型模具的结构设计2.2.1 钟表外壳模具的结构设计注射模具的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，但不论是简单还是复杂的注射模具，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。 本设计中，钟表外壳的模具结构是定模部分安装在注射机的固定模板上；动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型的过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时，动模部分与定模部分由导柱导向而闭合，塑料溶体从注射机喷嘴经模具浇注系

27、统进入型腔。本设计钟表模具合模结构图如图2-1所示：图2-1 合模钟表外壳开模结构图如图2-2所示：图2-2 开模注射成型冷却后开模，塑件留在动模上与定模分离，然后模具推出机构将塑件推出模外。第三章 成型零部件的设计3.1 型腔的设计所谓型腔是指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形。除去具体尺寸比塑料大（由于塑件在成形时有收缩）以外，其它都和塑件完全相同，只不过凸凹相反。注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须有两部分（或两部分以上）形成这一空腔型腔。其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。我所设计的钟表外壳的型腔由型芯和凹模两部分组成，钟表外壳型芯如图3-1所示，钟表外壳凹

28、模如图3-2所示。3.2 型腔分型面的设计将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为模具分型面。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工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注射模具设计中至关重要的。 图3-1 型芯 图3-2 凹模3.2.1 分型面的设计分型面的形状分为平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面、瓣合分型面。钟表外壳为平面，根据其形状，本设计的分型面选为与注射机开模方向垂直的分型面，结构图如图3

29、-3所示。图3-3 分型面3.2.2 分型面的选择原则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、如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件形状、厚度、尺寸精度、嵌件位置及其形状、塑件在模具中的成型位置、脱模方法、浇口的形式及位置、模具的类型、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，应反复比较与分析，选取一个较为合理的方案。选择模具分型面时，一般遵循以下几条基本原则5：（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 ，通常分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在动模一侧。（3）保证塑件的精度要求。与

30、分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具型腔内。（4）满足塑件的外观质量要求。选择分型面时避免对塑件的外观质量产生不利的影响，同时需考虑分型面处产生的飞边是否容易修整清除，在可能的情况下应尽可能避免在分型面处产生飞边。 （5）便于模具加工制造。为了便于模具加工制造，应尽量选择平直分型面或易于加工的分型面。根据以上的设计原则，结合钟表的结构，我设计分型面时根据的原则是便于塑件顺利脱模确定留模方式，其次是保证塑件精度要求，最后是便于模具加工。本设计分型面的位置如图3-3所示。3.3 成型腔侧壁厚度及底板厚度的计算塑料模具型腔在成

31、型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度。本设计通过强度计算来确定型腔壁厚。型腔壁厚的强度计算条件是型腔在各种受力形式下的应力值不得超过模具材料的许用应力。（1）按最大截面处计算壁厚本设计的型腔是整体式，可看作矩形型腔，矩形腔侧壁受力如图3-4所示。图3-4 型腔侧壁受力图型腔内边长L为93 mm，根据手册5知当L300 mm，按允许变形量L/6000 mm来计算壁厚。壁厚计算公式由手册查得5： （3-1）式中： 允许变形量，mm； 型腔深度，mm；C由定的常数，由L=93 mm，=21 mm得：=93/21=3.33，所以查表知C0.30； E弹性模量，塑料模具钢的E2.210；p型

32、腔压力，取p120 。由于矩形腔任一侧壁均可简化为三边固定一边自由的矩形板，当塑料注入时，其最大变形发生在自由边的中点处。将数据代入（31）式得： mm本设计中的侧壁厚度为60 mm，大于计算壁厚12.7 mm。满足要求。（2）底板厚度的计算支撑在模脚上中部悬空的整体式矩形型腔的底，可看作是周边固定受均布载荷的矩形板，当其受压力p120 的熔体压力作用时，板的中点将产生最大变形，其值为6： mm （3-2）式中: 常数，由底板内壁边长之比而定；b短边长，b=84 mm，由，查表知道0.0164。由手册知当b300 mm时，按允许变形量L/6000 mm计算。根据底板强度公式6: （3-3）将数

33、据代入（33）式得： mm本设计取底板厚度h取30 mm。第四章 浇注系统的设计浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴喷射出后到达型腔之前在模具型腔内流经的通道。浇注系统设计是否合理不仅对塑件的性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，而且还与塑件所用塑料的利用率、成型生产率等相关。浇注系统可分为普通浇注系统和无流道凝料浇注系统两类。无流道凝料浇注系统是注射模具发展的一个重要方向，普通浇注系统的组成为：（1） 主流道 指从注射机喷嘴与模具的接触部位起到分流道为止的一段流道。主流道和注射机喷嘴是在一条直线上，是熔融塑料进入模具时最先经过的通道。（2） 分流道 指介于主流道和浇口之间的一段通道，它是熔融塑

34、料有主流道流入型腔的过渡通道，能使塑料的流向得到平稳的转换。（3） 浇口 又称进料口，它是分流道与型腔之间的狭窄部分，也是浇注系统中最短小的部分。这一狭窄短小的浇口能使分流道输送来的熔融塑料产生加速，形成理想的流动状态而充满型腔，同时还起着封闭型腔防止塑料倒流的作用，并在成型后便于是浇注系统凝料与塑件分离。（4） 冷料穴 指直接对着主流道的孔或槽。其作用是储藏注射间隔期间产生的冷料头，以防止冷料进入型腔而影响塑件质量，甚至堵塞浇口而影响注射成型。当分流道较长时，其末端也应开设冷料穴。需要指出，不是所有浇注系统都具有上述组成部分。对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循以下原则5：了解塑料的熔体性能

35、和塑料熔体的流动特性。采用尽量短的流程，以减少热量与压力损失。浇注系统设计应有利于良好的排气。防止型芯变形和嵌件位移。便于修整浇口以保证塑件外观质量。浇注系统应结合型腔布局同时考虑。4.1 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相接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道，属于从热的塑料熔体到相对较冷的模具的一段过渡的流动长度。在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拨出，需设计成圆锥形。锥角为26，表面粗糙度Ra0.8 m。主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔体要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料的要求

36、较高，因而模具的主流道部分常设计成为可拆卸更换的主流道衬套式（俗称浇口套）以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理要求淬火HRC 5560。主流道衬套应设在模具的对称中心位置上，并尽可能保证与相连接的注射机喷嘴为同一轴心线。主流道的结构如图4-1所示：图4-1 主流道衬套4.2 分流道的设计在多型腔多浇口时应设置分流道。分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段，因此要求所设计的分流道能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体

37、尽快地流经分流放道充满型腔，并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。（1）分流道形式的选择 在本设计中选用的是圆形分流道，因为由理论分析可知圆形截面的流道总是比任何其他截面的流道更可取，因为在相同截面的情况下，其比表面积最小（流道表面积与体积之比值称为比表面积），即它在热的塑料熔体和温度相对较低的模具之间提供的接触面积最小，因此从流动性、热传性等方面考虑，圆形截面是分流道比较理想的形状。（2）分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的的塑料熔体的流道状态较为理想，因而分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很高，一般取1.6m左右即

38、可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。（3）分流道在分型面上的布置方式 虽有多种不同的布置方式，但应遵循两方面总的原则，即一方面排列紧凑，缩小模具板面尺寸，一方面流程尽量短，锁模力力求平衡。4.3 浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。除直接浇口外，它是浇注系统中截面积最小的部分，但却是浇注系统的关键部分。浇口的位置、形状及尺寸对塑件的性能和质量的影响很大。在大多数情况下，浇口是整个浇注系统中截面最小的部分（除直接交口外）。当熔融塑料通过狭小的浇口时，流速增高，并因摩擦使料温也增高

39、，有利于填充型腔。同时，狭小的浇口适当保压补缩后首先凝固封闭型腔，使型腔内的熔料即可在无压力状态下自由收缩凝固成型，因而塑件内残余应力小，可减小塑件的变形和破裂。此外狭小的浇口便于浇道凝料与塑件的分离，便于休整塑件，成型周期较短。但是，浇口截面尺寸不能过小，过小的浇口压力损失大；冷凝快补缩困难会造成塑件缺料缩孔等缺陷，甚至还会产生熔体破裂形成喷射现象，使塑件表面出现凹凸不平。同样，浇口截面尺寸也不能过大，过大的浇口注射速率底，温度下降快，塑件可能产生明显的熔接痕和表面云层现象。浇口的类型及特点：注射模的浇口结构形式较多，不同类型的浇口其尺寸稍有不同，特点和适用情况也有所不同。按浇口的特征可分为

40、非限制浇口（又称直接浇口或主流道型浇口，采用这种浇口时熔融树脂直接进入型腔）和限制型浇口（指在型腔与分流道之间设置长度为0.5-2mm截面突然缩小的阻尼孔形式的浇口）；按浇口形状可分为点浇口扇形浇口环形浇口盘型浇口轮辐式浇口薄片式浇口；按浇口的特殊性可分为潜伏式浇口（又称隧道式浇口）护耳浇口（又称调整片式或分接式浇口）；按浇口所在塑件的位置可分为中心浇口和侧浇口等。具体选用时应根据塑料的成型特点，塑件的几何形状与尺寸生产批量注射机规格等因素综合考虑。本设计中选用侧浇口，因为侧浇口一般开在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为半圆形的注入口，这类浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑

41、件的形状特征灵活地选择进料位置，适用于中小型塑件的多型腔模具，且具有各种塑料的成型适应性均较强。4.4 浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模之后有时还需修改尺寸。一般在选择浇口位置时应遵循以下原则6：（1）尽量缩短流动距离。浇口位置的安排应保证塑料熔体迅速和均匀地充填模具型腔，尽量缩短熔体的流动距离。（2）浇口应开设在塑件壁最厚处。 （3）必须尽量减少或避免熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，一般采用直接浇口、点浇口、环形浇口等可避免熔接痕的产生。为了增加熔体汇合处的熔接牢度，可以在熔接处外侧设冷料穴，使前锋冷料引入其内，以提高熔强度。（4 应有利于型腔

42、中气体的排出。要避免从容易造成气体滞留的方向开设浇口。（5）考虑分子定向的影响。充填模具型腔期间，热塑性塑料会在熔体流动方向上呈现一定的分子取向，这将影响塑件的性能。（6）避免产生喷射和蠕动。（7）不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口。一般塑件浇口附近强度最弱。产生残余应力或残余变形的附近只能承受一般的拉伸力，而无法承受弯曲和冲击力。本设计的浇口位置是考虑减少注射速度，避免产生喷射和蛇行流动，因此本设计浇口位置如图4-2所示.。图4-2 浇口位置第五章 注射机的选择和校核5.1 注射机的选择注射机按其外形分类可分为卧式注射机、立式注射机和角式注射机，其中卧式注射机应用最多。一台通用型注射机主要

43、包括注射装置、合模装置、液压传动系统和电器控制系统。本设计注射机的选择是根据容量查表选注射机类型为XS-ZY-500柱塞式注射机，螺杆直径65 mm；最大理论注射量是665 cm3，注射压力104 MPa，锁模力3500 kN，最大注射面积1000 cm2，最大模具厚度450 mm，最小模具厚度300 mm，模板最大距离950 mm，模板行程300 mm，喷嘴圆弧半径18 mm，喷嘴直径6 mm，喷嘴移动距离280 mm，模温80，螺杆转速48r/min。5.2 注射机参数的校核5.2.1 最大注射量的校核模具型腔能否充满与注射机允许最大注射量密切相关，设计模具时，应保证注射模内允许熔体总量在

44、注射机实际的最大注射量范围内。根据手册查得5：（5-1）式中：注射机允许的最大注射量，cm；塑件的体积，cm；浇注系统所需塑料体积，cm；n型腔数量，n=4个。塑件体积：88602164201570175102726060620862.896 mm20.86 cm浇注系统所需塑料体积：546628657082444109507 mm109507 mm109.51 cm420.80+109.53190.31 cm注射机的最大注射量为665 cm，190.31 cm665 cm故满足要求。5.2.2 注射压力的校核注射压力是指注射机实际允许使用的最大注射压力，应该大于塑件成型时所需要注射的压力。聚

45、丙烯的注射压力70100 ，注射机的注射压力104 ，能满足制品成型的需要。5.2.3 锁模力的校核塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和称以型腔内熔料的压力之积，称为锁模力。所选注射机的锁模力应大于模具在分型面上所需要的锁模力，否则，模具在分型面上容易被高压熔融塑料所涨开。型腔内塑料压力，按公式计算8： （5-2）式中： q型腔内塑料压力，；p料筒内注射机柱塞或螺杆施与塑料上的压力，；K损耗系数，随塑料品种、注塑机形式、喷嘴阻力、模具流道阻力而不同，其值在1/32/3范围内选取。 q决定以后，按下式校核注射机额定锁模力。 （5-3）式中： F注射机的额定锁模力，N； A制件加上浇注系统在分型

46、面上的总投影面积，cm。制件的总投影面积：A1=（9342643070513）422584.5 mm225.84 cm流道的总投影面积：A25462870824442172 mm21.72 cm总投影面积：A225.84 cm21.72 cm247.56 cm又p104 MPa， 型腔内塑料压力qpK2/3104 69.3 MPa锁模力F100qA10069.3247.561712.450 kN 查表知注射机的锁模力F3500 kN则F F故满足锁模力的要求。5.2.4 开模行程和顶出装置的校核开模行程S（合模行程）指模具开合过程中动模固定板的移动距离。它的大小直接影响模具所能成型的塑件高度。

47、小则不能成型高度较大的塑件，开模行程按下式校核6：S HH(510）mm （5-4）式中： H顶出距离，mm； H制件高度，包括浇注系统在内，mm；S注射机最大开模行程。本设计中取H40 mm，H70 mm，SHH5 mm = 40 mm+70 mm+5 mm115 mm，又注射机的最大开模行程S300 mm，则SS，故开模行程符合设计要求。5.2.5 脱模斜度的计算脱模斜度主要是为了便于塑件脱模。脱模斜度大小与塑件的形状，脱模方向的长度，塑件表面质量有密切关系。（1）型芯允许的最大脱模斜度按公式计算: （5-5）式中： d孔的最大尺寸；dmin孔的最小尺寸；h型芯高度。代入数据得： （2）凹

48、模允许的最大脱模斜度为: 第六章 合模导向机构的设计6.1 导柱导向机构导向零件是保证动模与定模或上模和下模合模时正确定位和导向的重要零件。主要零件包括导柱和导套，有的不用导套而在模板上堂孔代替导套，该孔俗称导向孔。导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种。导向机构其作用主要是：（1）定位作用 模具闭合后，保证动模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确性，从而保证塑件的精度。导向机构在模具装配中也起了定位作用，便于装配和调整，能有效避免装配时方向搞错而损坏模具。（2）导向作用 当动摸和定模或上模和下模合模时，首先是导向零件导入，引起动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入凹模可能造成型芯或

49、凹模的损坏。在推出机构中，导向零件保证推杆定向运动（由其是细长杆），避免推杆0在推出过程中折断、变形或磨损擦伤。（3）承受一定的侧压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。当侧压力很大时，不能单靠导向机构来承担，而需要增设椎面定位机构。导向零件的设计原则：（1）构类型的选用 合模导向通常采用导柱导向。当模塑大型、精度要求高、需要深型腔成型的塑件，尤其是薄壁容器和非轴对称的塑件时，塑模过程会产生较大的侧压力，如果单纯用导柱承受，会发生导柱导套卡住和损坏，因而所用模具应增设锥面定位机构。（2）量、大小及其布置 根据模

50、具形状及尺寸，一副塑料模导柱数量一般需要2-4个。尺寸较大的模具一般采用4个导柱；小型模具通常用2个导柱。导柱直径应根据模具尺寸选用，必须保证有足够的强度和刚度。（3）的设置必须注意模具的强度 导柱和导向孔的位置应避开型腔底版在工作时应力最大的部件。导柱和导向孔中心至模板边缘应有足够距离，以保证模具强度和导向刚度，防止模板发生变形。（4）必须考虑加工的工艺性 导柱固定端的直径与导套固定端的外径应相等，便于孔的加工，有利于保证同轴度和尺寸精度。（5）件的结构应便于导向 如导柱的先导部分应做成球状或锥度；导套的前端应有倒角，以便导柱能顺利进入导套；导柱的导向部分应比型芯稍高，以避免型芯进入型腔时与

51、型腔相碰而损坏；为了保证分型面很好地接触，导柱和导套在分型面处应具有成屑槽；各导柱、导套的轴线相互平行度及模板的垂直度均应达到一定要求。 （6）导向零件应有足够的耐磨性 导柱和导套的导向表面应硬而耐磨，而中心具有足够的韧性，因此，多采用20低碳钢经渗碳淬火处理，其硬度为48-55HRC；也可采用T8或T10碳素工具钢，经淬火处理。其中导套的硬度低于导柱的硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。此外，导柱和导套的导向部分表面粗糙度要细。6.1.1 导柱的设计导柱的结构形式随模具的结构、大小及塑件生产批量要求的不同而异，常用的结构有以下几种：带头导柱 带头导柱一般用于简单模具的小批量生产。带

52、肩导柱 有两种类型。带肩导柱一般用于大型或精度要求高、生产批量大的模具。推板导柱 与推板导套配合，用于推出机构导向的零件，推板导柱有时可作为支承柱和导柱兼用。本设计的模具较简单，因此，导柱采用结构简单且加工方便的带头导柱，其结构图如图6-1所示。因为导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此选择导柱材料为T8A淬火处理，硬度为HRC50-55，导柱滑动部位采用润滑脂润滑。配合精度方面，导柱与固定板之间采用H7/k6的过盈配合；导柱导向部分通常采用H7/f7的间隙配合。图6-1 导柱6.1.2 导套的设计导套的主要结构形式有直导套和带头导套。直导套 不带轴向定位台阶的导套。其结构简单，

53、制造方便，用于小型简单模具。带头导套 带有轴向定位台阶的导套。其结构复杂，主要用于精度较高的大型模具。本设计导套结构如图6-2所示：图6-2 导套其与导柱配合为（H7/f7）和（H7/k6）。第七章 塑件脱模机构的设计本设计脱模机构如图7-1所示： 图7-1 脱模机构 在设计模具脱模机构时，应该使脱模机构达到如下要求：顶出塑件不变形不损坏。良好的塑件外观。有利于将塑料件和流道凝料带向动摸一侧。顶出机构的结构可靠。7.1 球头形拉料杆的设计图7-2 拉料杆塑料进入冷料井后，紧包在拉料杆的球形头上，开模时即可将主流道凝料从主流道中拉出。球头拉料杆的根部固定在动模边的型芯固定板上，并不随顶出装置移动

54、，故当推杆动作推制件时，就将主流道凝料从球形头拉料杆上硬托下来。本设计拉料杆结构如图7-2所示7。7.2 推杆的设计脱模力是指将塑件从型芯上脱出时所需克服的阻力。它是设计推出机构的主要依据之一。塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，其尺寸逐渐缩小而将型芯包紧，在塑件脱模时必须克服这一包紧力。对于不带通孔的壳体类塑件，脱模时还要克服大气压力。此外，还需克服机构本身运动的摩擦力及塑料与钢材之间的粘附力。（1）脱模力Q的计算本设计的塑件可看作薄壁矩形件，所以脱模力按公式7计算。 （7-1） 式中: E塑件材料的弹性模量，查表知E1500 ； S塑料的平均收缩率, S1.85；L包容凸模的长度mm，l

55、21 mm；f塑料与钢的摩擦系数，查表f0.32；m塑料的泊松比，m0.4；t塑料件的平均壁厚mm，t20 mm；将数据代入（71）式得：（2）推杆直径d的计算本设计采用的是圆形推杆，其直径可根据公式7： （7-2） 式中： d推杆直径，mm；推杆的长度系数，0.7； L推杆长度mm，L198 mm；n推杆数量，根据塑件形状取n5个；E推杆材料的弹性模量，E2.1105 。将数据代入式（7-2）得： mm取d6 mm。（3）推杆的应力校核根据公式（7-3） （7-3）一般中碳钢 320 将数据代入式（7-3）式得： 即,故推杆的强度符合设计要求。（4）推杆的设计本设计推杆结构图如图7-3所示（

56、部分尺寸根据模具手册取得）：图7-3 推杆 7.3 复位零件的设计复位零件主要分为弹簧和复位杆两种主要形式。考虑到弹簧易老化，使用寿命短的缺点，本设计采用的是复位杆复位，其截面为圆形截面，在推杆固定板的四周设置拉料杆四根，以便推出机构合模时平稳，复位杆端面与所在动模分型面平齐。推出机构推出后，复位杆便高出分型面（其高度即为推出距离的大小）。复位杆复位作用是利用合模动作来完成的，合模时，复位杆先于动模分型面与定模接触，在动模向定模逐渐合拢的过程中，推出机构便被复位杆顶住，从而与动模产生相对移动，直至分型面合拢时，推出机构便回复到原来位置，这种结构合模和复位同时完成，复位杆的结构如图7-4所示。

57、图7-4 复位杆第八章 温度调节系统的设计塑料成型工艺过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模塑件的定型塑料周期和塑件质量。模温过低，熔体流动性差，塑料成型性能差，塑件轮廓不清晰，表面产生明显的银丝云纹，甚至充不满型腔或形成熔接痕，塑件表面不光泽，缺陷多，机械强度降低。模温过高，成型收缩率大，脱模和脱模后塑件变形大，并且易造成溢料和粘模。模具温度不均匀，型芯和型腔温度差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，影响塑件的形状及尺寸精度。因此，保证塑件质量，模温必须适当稳定、均匀。可见，模温对整个塑模成型过程都有极大的影响。注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状和尺寸精度都

58、有重要影响。注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。无论何种塑料进行注射成型，均有一个比较适宜的模具温度范围，在此温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑件脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量也比较高。为了使模温能控制在以个合理的范围内，必须设计模具温度的调节系统。8.1 冷却系统的设计原则模具的冷却就是将熔融状态的塑料传给模具的热量，尽可能迅速地全部带走，以便塑件冷却定型，并获得最佳的塑件质量。模具的冷却方法有：水冷却、空气冷却和油冷却等，但常用的是水冷却方法。冷却形式一般在型腔、型芯等部位合理的设置

59、冷却通道，并通过调节冷却水流量及流速来控制模温，冷却水一般为温室冷水，必要时也有采用强迫通水或低温水来加强冷却效率。冷却系统的设计原则为5：冷却水孔应尽量多、截面尺寸应尽量大。冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 当塑件壁厚均匀时，冷却水道至型腔表面距离相等。一般水道孔边至型腔表面的距离大于10 mm，常用1215 mm。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，因此浇口处应加强冷却，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温水作用下冷却。冷却水道出、入口温差应尽量小 如果冷却水道较长，则冷却