沐浴液瓶盖注塑模具设计说明书毕业论文

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1、浙江工业大学博士学位论文XXXX大学毕业设计说明书课题名称： 沐浴液瓶盖注塑模具设计 学生姓名 学 号 所在学院 专 业 班 级 指导教师 起讫时间： 年月日 年月 日目 录目 录0摘 要1ABSTRACT21 前言31.1 课题背景31.2 课题分析52 塑件分析62.1 产品分析及其技术条件62.2 塑件材料的确定72.3 塑件材料的性能分析73 成型布局及注塑机选择83.1 进胶方式选择83.2 型腔的布局及成型尺寸83.3 估算塑件体积质量93.4 注塑机的选择和校核103.4.1注射胶量的计算103.4.2锁模力的计算103.4.3 注塑机选择确定114 注塑模具设计124.1 模架

2、的选用124.1.1模架基本类型124.1.2模架的选择124.1.3导向与定位机构设计134.2 浇注系统的设计144.2.1主流道设计144.2.2分流道的设计154.2.3浇口的设计164.2.4冷料穴的设计164.3 分型面的设计174.4 成型零部件的设计174.4.1成型零部件结构184.4.2成型零部件工作尺寸的计算194.4.3模具强度与刚度校核204.5 脱模及推出机构204.5.1脱模力204.5.2推出机构214.6 冷却系统的设计与计算224.6.1冷却水道设计的要点234.6.2冷却水道在定模和动模中的位置234.7 排气结构设计244.8 模具与注射机安装模具部分相

3、关尺寸校核255 结语26致谢27附图28参考文献29摘 要根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，考虑塑件制件尺寸。本模具采用一模两腔，潜浇口进料，注射机采用TOSHIBA EC40-Y型号，设置冷却系统，CAD和Proe绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。关键词：机械设计；模具设计；CAD绘制二维图；Proe绘制3D图。AbstractTo understand the use of plastic parts in accordance with the

4、 requirements of the plastic products, analysis of the technical requirements of the plastic parts of the process, dimensional accuracy, select the workpiece size of the plastic parts. The mold using a two sub gate feed injection machine adopts TOSHIBA the EC40-Y models, and set a cooling system, CA

5、D and Proe drawing two-dimensional assembly diagram and parts diagram, reasonable mold processing methods. Attach a manual, use brief text, a concise diagram and calculated analysis of plastic parts, in order to make a reasonable mold design.Keywords: mechanical design; mold design; CAD drawing two-

6、dimensional map; Proe draw 3D maHDPE, injection machine selection.1 前言1.1 课题背景模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、电机、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工业等行业中，60%80%的零件都依靠模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越高，结构也越来越复杂。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产效率和低耗率，是其它加工制造方法所不能比拟的。随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断地扩大，越来越普遍地采用塑料

7、成型。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。作为注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反映能力和速度。注射模的种类很多，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，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型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。一般注射模由成型零部件、

8、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成。由于模具的使用特点，决定了模具设计也区别与其它行业。模具设计要考虑的要点如下:a塑件的物理力学性能，如强度、刚度、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性，不同塑料品种其性能各有所长，在设计塑件时应充分发挥其性能上的优点，避免或补偿其缺点。b塑料的成型工艺性，如流动性、成型收缩率的各向差异等。塑件形状应有利于成型时充模、排气、补缩，同时能使热塑性塑料制品达到高效、均匀冷却或使热固性塑料制品均匀地固化。c塑件结构能使模具总体结构尽可能简化，特别是避免侧向分型抽芯机构和简化脱模结构。使模具零件符合制造工艺的

9、要求。对于特殊用途的制品，还要考虑其光学性能、热学性能、电性能、耐腐蚀性能等。目前，我国的模具制造技术已从过去只能制造简单模具发展到可以制造大型、精密、复杂、长寿命的模具。在塑料模具方面，能设计制造汽车保险杠及整体仪表盘大型注射模。一些塑料模主要生产企业利用计算机辅助分析(CAE)技术对塑料注塑过程进行流动分析、冷却分析、应力分析等，合理选择浇口位置、尺寸、注塑工艺参数及冷却系统的布置等，使模具设计方案进一步优化，也缩短了模具设计和制造周期采用模具先进加工技术及设备，使模具制造能力大为提高。采用CAE技术，可以完全代替试模，CAE技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在

10、计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。某些国外电加工机床具有内容丰富、实用可靠的工艺数据和专家系统，使模具的深槽窄缝加工、微细加工、镜面加工等效率和质量大大提高。新的模糊控制系统具有加工反力的监测和控制，提高了大面积加工的深度控制精度。电火花混粉加工技术的应用有效地提高了模具表面质量。模具

11、逆向工程技术、快速经济模具制造技术、三维扫描测量技术及数控模具雕刻机的发展与应用，对模具制造能力的提高也起到了很大作用。我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展；另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。 随着计算机技术的发展应用，模具设计与制造技术正朝着数字化方向发展。特别是模具成型零件方面的软件等，这些技术采用计算机辅助设计，进而将数据交换到加工制造设备，实现计算机辅助制造，或将设计与制造连成一体实现设计制造一体化。1.2 课题分析本课题内容是对沐浴

12、液瓶盖进行测绘、基于生产实践之上的对产品进行模具设计，模具设计主要内容有型腔布局、浇口形式与位置、模胚选择、分型面的确定、冷却系统设置、推出机构设置、注塑机台选择及注塑工艺分析等。根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，本模具采用一模两腔布局，潜入式浇口进料，注射机采用TOSHIBA EC40-Y型号，设置冷却系统，CAD和Proe绘制二维总装图和零件图，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算分析，从而作出合理的模具设计。选择合理的加工方法。模具方案确定后进行工艺分析。根据此方案可以达到设计的预期效果，并且大大提高了注塑模的质量。2 塑件分析2.1 产品分

13、析及其技术条件在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。课题目标产品是一个生活中常见的沐浴液瓶盖，其零件外形如图所示。具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。 产品3D视图塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公差等级确定精度等级。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用MT5级精

14、度，未注采用MT8级精度。塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为Ra 0.021.25之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra 0.010.63。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高，为Ra0.8，内部为Ra1.2。2.2 塑件材料的确定 塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多

15、优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能。此产品壁厚均匀，HDPE性能优良，成本低廉，符合需求生产量大的要求，容易成型，对于本课题零件相当适用，所以在这选择其为产品的材料。2.3 塑件材料的性能分析高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，简称为“HDPE”），是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学

16、品的特性。某些种类的化学品会产生化学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤化烃 （四氯化碳）。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。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。HDPE为无毒，无味，无臭的白色颗粒，熔点为130，相对密度为0941-0960，它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好，介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。材料适用于挤出包装薄膜，绳索，编织网，渔网，水管，注塑较低档日用品及外壳，非承载荷构件，胶箱，周转箱，

17、挤出吹塑容器，中空制品，瓶子。3 成型布局及注塑机选择3.1 进胶方式选择注射模的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。常向的浇口形式有直接浇口，潜浇口，点式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。浇口的位置选择原则：浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口位置时，应考虑以下几点：1. 熔体在型腔内流动时，其动能损失最小。要做到这一点必须使1)流程(包括分支流程)

18、为最短；2)每一股分流都能大致同时到达其最远端；3)应先从壁厚较厚的部位进料；4)考虑各股分流的转向越小越好。2. 有效地排出型腔内的气体由于本设计中塑件外表面质量要求较高，所以选用潜浇口。潜浇口在产品端面处，使用时浇口处非直观面。3.2 型腔的布局及成型尺寸因为本设计中采用潜浇口，且塑件的尺寸小，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模两腔，进行加工生产。型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体均匀地充满每个型腔,使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽

19、可能短，同时采用平衡流道。成型型腔尺寸依据塑件布局计算确定，需考虑成形封闭结合面大小，太大造成模具尺寸过大，成本浪费，太小易导致成型时溢料飞边，甚至型腔变形。因模具是一模两腔，考虑排布可得型腔长为155mm，宽为85mm。塑件的高度为20mm，塑件的大部分部胶位都留在型腔部分，型芯、型腔的厚度是塑件所伸入高度加20-40mm，因此得出成型型腔总体厚度为55mm。型腔布局如图。型腔布局3.3 估算塑件体积质量本次设计中，塑件的质量和体积采用3D测量，在Proe软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的体积为7.4，HDPE的密度为0.94，即可以得出该塑件制品的质量约为7g。3.4 注塑机的选

20、择和校核注塑模与注塑机的需要以下3个方面的校核：A工艺参数的校核，包括： 1.最大住宿量 2.最大注塑压力 3.最大锁模力 4最大成型面积 5.塑化能力B.安装尺寸的校核，包括： 1.最大模具厚度与最小模具厚度 2.模具外形尺寸的校核 3.模板安装模具的螺钉、钉孔（或T型槽）的位置和尺寸 4.注塑机喷嘴孔直径和喷嘴球头半径值C.开模行程的校核3.4.1注射胶量的计算模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内。校核公式为：式中：-型腔数量 -单个塑件的重量（g） -浇注系统所需塑料的重量（g）本设计中：n=2 7 g =5 g m（2x7+5）/0.8

21、 即m23.75g因而预选注塑机额定注塑量最少为23.75g以上3.4.2锁模力的计算选用注射机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力，不然模具分型面要分开而产生溢料。塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。 成型投影面积=式中 n -型腔数目 -单个塑件在模具分型面上的投影面积 -浇注系统在模具分型面上的投影面积 n=2 =1472 =80本设计中 =2x1472+80=3024锁模力和成型面积的关系根据依照以下计算公式确定：式中 锁模力，kN； 型腔压力，MPa ；A 成型投影面积，mm2；一般熔料经喷嘴时其注射压力达6080MPa，经浇注系统入型腔时型腔压力通常为20-40MP

22、a，这里取30MPa。计算：A/1000=303024/1000=90.72 kN (取整100 kN)得出预选注塑机额定注塑压力为100 kN以上。3.4.3注塑机选择确定综合考虑以上因素，选定注射机为TOSHIBA EC40-Y。其相关性能符合成型方案要求，以下相关参数： 型号单位EC40-Y参数螺杆直径mm22理论注射容量cm338注射重量g35注射压力Mpa253锁模力KN400拉杆内间距(水平垂直)mm320320允许最大模具厚度mm320允许最小模具厚度mm150移模行程mm570液压顶出行程mm60液压顶出力KN20油泵电动机功率KW4.7机器尺寸(长宽高)m3.41.11.6机

23、器重量t2.6 表 注塑机参数(部分)4 moldflow分析 4.1Autodesk Moldflow的设计分析解决方案是全球塑料注射成型行业中使用最广泛、技术最先进的软件产品。Moldflow2015是一个提供深入塑件和模具分析的软件包，它提供强大的分析功能、可视化功能和项目管理工具。4.2模型导入讲所画的图另存为STL格式，并用Moldflow导入。将平板模型导入到工程项目中。将网格类型设置为“双层面”，度量单位选择为“毫米”。4.3网格划分4.3.1在“任务视窗”中右击“创建网格”，弹出“网格”对话框，采用系统默认的网格属性即可。4.3.2单击“立即划分网格”按钮，生成网格。通过“网格

24、日志”，可以查看网格的大小、密度等网格属性，以及网格划分完成情况，从网格划分开始到结束的所有信息，计算机系统的硬件信息，划分网格完成时间，过程使用时间，以及网格划分完毕的所有信息，便于更全面的分析求解结果信息。网格划分完毕，要对网格进行统计，查看网格质量是否符合要求。从网格统计的信息可以看出，连通区域为1，纵横比也符合要求，单元匹配率为86.6%，网格质量要求还是很高的，基本符合要求。4.4浇注系统的分析4.4.1浇口的分析 选择在最大横截面积处4.4.2浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通潜浇口浇注

25、系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。浇注系统组成：普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分。1主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4第三分浇道5浇口 6型腔 7冷料穴浇注系统的设计要求如下：1、 物料通过浇注系统时，压力损失要小；2、 热量损失要小3、 便于模具的加工、脱模及清除凝料4、 在塑件上产生的工艺缺陷要少5、 物料的使用量要少由于设计的是一模两腔的模具，所以选择浇口的位置为最大长度处，即为椭圆的长轴位置。所选用TOSHIBA EC40-Y型注射剂喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前段孔径d0=3mm 喷嘴圆弧半径R0=12mm为了使凝料能够顺利拔出，主流道的小段直径d应稍大于喷

26、嘴直径。d=d0+（0.51）=3.5mm主流道设计成圆锥形，其锥角通常为24，过大的锥角会才产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使冲模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用2，主流道球面半径比喷嘴球面半径大12mm。这里取主流道球面半径R16mm，经测量主流道长度L取70mm。分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。其作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔，分流道的长度应该尽可能短，折弯少，尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失，节约塑料的原材料和降低能耗。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅

27、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值不要太低，一般取Ra为1.6 m，本设计选择圆形截面的分流道，d=4mm，4.4.3流动分析在Moldflow2015中，填充和保压分析是用来模拟塑料熔体从注射点进入型腔开始，直到充满整个型腔的流动过程。其目的是为了获得最佳保压阶段设置，从而尽可能地降低由保压引起的塑件收缩、翘曲等质量缺陷。浇注系统如图所示 本次的设计为一模两腔，根据分析的填充时间及总体温度如图所示。注射压力分布如图 注射的锁模力填充结束时的压力图气穴分析： 具体数据如图所示填充完成之后的变形如图所示4.5冷却系统的设计4.5.1影响冷却系统设计的因素：1、模具的结

28、构形式，如普通塑料的注射模具、细长型芯塑料注射模具、复杂型芯塑料注射模具及多镶块的塑料注射模具等，对冷却系统设计都有直接的影响。2、模具的大小及成型投影面积的大小。3、塑件熔接痕的位置。4.、浇口及流道的布置及其结构。4.5.2冷却系统的、设计的基本原则1、动定模的冷却2、孔径与位置3、流动速率与传热4、水道的配置与形式4.5.3冷却系统的创建.选择菜单“几何”中的“冷却回路”，命令，在“指定回路直径”文本框中输入“4”，在“水管与零件的距离”文本框中输入“15”，在“水管与零件的排列方式”选项中选择X方向，单击“下一步”按钮，进入“冷却回路向导-管道”，在“管道数量”文本框中输入“4”，在“

29、管道中心之间距”中输入“30”，在“零件之外距离”文本框中输入“30”，单击“完成”按钮。冷却系统创建完毕，结果如图显示。水道的冷却分析如图所示5注塑模具设计5.1 模架的选用5.1.1模架基本类型注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下： 单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射模。5.1.2模架的选择根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可选择CI型的模架，其基本结构如图所示：模架结

30、构图CI型模具定模采用两块模板，动模采用一块模板，又叫两板模，大水口模架，适合潜浇口的注射成形模具。由分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸，以此分析计算：模架的长L=型腔长度（155）+复位杆的直径+螺钉的直径+模板壁厚230mm模架的宽W=型腔宽度（85）+导向杆的直径+模板壁厚150mm根据成型型腔的尺寸，在计算完模架的长宽以后，还需要考虑其它螺丝导柱等零件对模架尺寸的影响，在设计中避免干涉。参考成型型腔厚度，考虑模板强度要求，定模板厚度取50mm，动模板厚度取60mm。考虑顶出行

31、程要求，支撑板取60mm以满足。综上所述所选择的模架的型号为：CI-1523-A50-B60-C60。5.1.3导向与定位机构设计导向机构的作用：保证模具在进行开合模时，保证公母模之间一定的方向和位置。导向零件承受一定的侧向力，起了导向和定位的作用,导向机构零件包括导柱和导套等。 1. 导向结构的总体设计（1） 导向零件应合理的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发生变形。（2） 根据模具的形状和大小，一副模具一般需要2-4个导柱。如果，模具的凸模与凹模合模有方位要求时，则用两个直径不同的导柱，或用两个直径相同，但错开位置

32、的导柱。（3） 由于塑件通常留于公模，所以为了便于脱模导柱通常安装在母模。（4） 导柱和导套在分型面处应有承屑槽（5） 导柱导套及导向孔的轴线应保证平行（6） 合模时，应保证导向零件首先接触，避免公模先进入模腔，损坏成型零件。2. 导柱的设计（1） 有单节与台阶式之分（2） 导柱的长度必须高出公模端面6-8mm（3） 导柱头部应有圆锥或球形的引导部分（4） 固定方式有铆接固定和螺钉固定（5） 其表面应热处理，以保证耐磨。 3. 导套和导向孔（1） 无导套的导向孔，直接开在模板上，模板较厚时，导向孔必须做成盲孔，侧壁增加排气孔。（2） 导套有套筒式、台阶式、凸台式。（3） 为了导柱顺利进入导套孔

33、，在导套前端应倒有圆角r。一般情况下,导柱与导套共同使用,用于保证动模与定模两大部分内零件的准确对合和塑料部品的形状,尺寸精度,并避免模内零件互相碰撞与干涉,起到合模导向的作用.5.2 浇注系统的设计浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通潜浇口浇注系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。浇注系统组成：普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分。1主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4第三分浇道5浇口 6型腔 7冷料穴主流道：也称作主浇道、注道或竖浇道，是指自射出机射嘴与模具主流道衬套接触的部

34、分起算，至分流道为止的流道。此部分是熔融塑料进入模具后最先流经的部分。分流道：也称作分浇道或次浇道，随模具设计可再区分为第一分流道以及第二分流道。分流道是主流道及浇口间的过渡区域，能使熔融塑料的流向获得平缓转换；对于多模穴模具同时具有均匀分配塑料到各模穴的功能. 浇口：也称为进料口。是分流道和模穴间的狭小通口，也是最为短小肉薄的部分。作用在于利用紧缩流动面而使塑料达到加速的效果，高剪切率可使塑料流动性良好 (由于塑料的切变致稀特性);粘滞加热的升温效果也有提升料温降低粘度的作用。在成型完毕后浇口最先固化封口，有防止塑料回流以及避免模穴压力下降过快使成型品产生收缩凹陷的功能。成型后则方便剪除以分

35、离流道系统及塑件。冷料井：也称作冷料穴。目的在于储存补集充填初始阶段较冷的塑料波前，防止冷料直接进入模穴影响充填品质或堵塞浇口，冷料井通常设置在主流道末端，当分流道长度较长时，在末端也应开设冷料井。模穴布置的考虑尽量采用平衡式布置。模穴布置与浇口开设力求对称，以防止模具受力不均产生偏载而发生撑模溢料的问题。尽量避免塑料熔胶正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，以防止型芯位移或变形。热量散失及压力降的考虑，热量损耗及压力降越小越好流程要短。流道截面积要够大。尽量避免流道弯折及突然改变流向(以圆弧角改变方向)。流道加工时表面粗糙度要低。多点进浇可以降低压力降及所需射压，但会有缝合线问题。流动平衡的考虑

36、，一模多穴充填时，流道要平衡，尽量使塑料同时填满每一个模穴，以保证各模穴成型品的品质一致性。分流道尽量采用自然平衡式的布置方式无法自然平衡时采用人工平衡法平衡流道。 废料的考虑在可顺利充填同时不影响流动及压力损耗的前提下，减小流道体积(长度或截面积大小)以减少流道废料产生及回收费用。冷料的考虑在流道系统上设计适当的冷料井、溢料槽以补集充填初始阶段较冷的塑料波前，防止冷料直接进入模穴影响充填品质。排气的考虑应顺利导引塑料填满模穴，并使模穴内空气得以顺利逃逸，以避免包封烧焦的问题。成形品品质的考虑避免发生短射、毛边、包封、缝合线、流痕、喷流、残余应力、翘曲变形、模仁偏移等问题。 流道系统流程较长或

37、是多点进浇时，由于流动不平衡、保压不足或是不均匀收缩所导致的成品翘曲变形问题应加以防止。 产品外观性质良好，去除修整浇口方便，浇口痕无损于塑件外观以及应用。生产效率的考虑。尽可能减少所需的后加工，使成形周期缩短，提高生产效率。顶出点的考虑需考虑适当的顶出位置以避免成形品脱模变形。使用塑料的考虑粘度较高或L/t比较短的塑料避免使用过长或过小尺寸的流道。5.2.1主流道设计所选用TOSHIBA EC40-Y型注射剂喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前段孔径d0=3mm 喷嘴圆弧半径R0=12mm为了使凝料能够顺利拔出，主流道的小段直径d应稍大于喷嘴直径。d=d0+（0.51）=3.5mm主流道设计成圆锥形，其

38、锥角通常为24，过大的锥角会才产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使冲模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用2，主流道球面半径比喷嘴球面半径大12mm。这里取主流道球面半径R16mm，经测量主流道长度L取70mm。5.2.2分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。其作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔，分流道的长度应该尽可能短，折弯少，尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失，节约塑料的原材料和降低能耗。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

39、此分流道表面粗糙度值不要太低，一般取Ra为1.6 m，本设计选择圆形截面的分流道，d=4mm，采用流道布局如图所示：流道布局5.2.3浇口的设计 潜浇口普遍用于中小型塑件的多型腔模具，一般开设在分型面上，一般塑料熔体从外侧充填模具型腔，其截面形状多为D形。如下：潜浇口5.2.4冷料穴的设计主流道的末端需要设置冷料穴以往上制品中出现固化的冷料。因为最先流入的塑料因接触温度低的模具而使料温下降，如果让这部分温度下降的塑料流入型腔会影响制品的质量，为防止这一问题必须在没塑料流动方向在主流道末端设置冷料穴以便将这部分冷料存留起来。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道直径相同或略大一

40、些，这里取为4mm，最终要保证冷料体积小于冷料穴体积。冷料穴的倒扣形式有多种，这里采用Z倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它与推杆配用，开模时倒锥形的冷料穴通过内部的冷料先将主流道凝料拉出定模，最后在推杆的作用下将冷料和和主流道凝料随制品一起被顶出动模。如图：冷料穴及拉料针5.3 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，它们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分型面，它是决定模具结构的重要因素，每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有几种选择。合理地选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考

41、虑：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2）使塑件在开模后留在动模上；3）分型面的痕迹不影响塑件的外观；4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排；5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；6）使塑件易于脱模。综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，采用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧，如图所示。分型面的选择5.4 成型零部件的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。一般包括型腔、型芯、型环和镶块等。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的重要部分。

42、成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。5.4.1成型零部件结构成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。塑料制品在成型过程中影响其尺寸精度的主要因素有以下几个方面：1 型腔、型芯等成型零件在制造时的尺寸精度。2 型芯和型腔采用整体嵌入式结构，起制造和组装误差会影响到创造产品的尺寸精度。3 塑料收缩率波动值：对于工艺条件，一般讲，注塑压力提高，收缩率减小；温度升高，收缩率增

43、加；保压时间延长，收缩率也减小；脱模速度加快，收缩率增大。制品结构对收缩率的影响有：有嵌件比没有嵌件、薄壁比厚壁、形状复杂比形状简单的，其收缩率都有一定程度的减小，而径向尺寸的收缩率比厚度方向尺寸要大。当然塑料本身由于牌号不一，批号、厂家不同，即使同一类塑料，其收缩率也往往波动不一，引起制品精度的降低。4 型腔成型零件长期在工作过程中的磨损：塑料在型腔中流动或制品脱模时与型腔壁摩擦都会造成成型零件的磨损，一般估计与制品脱模方向平行的壁面磨损较大，与制品脱模方向垂直的壁面则磨损较小。当然塑料本身的性质关系也很重大。如以硬质无机物（玻璃纤维、玻璃粉、石英粉等）作填充料者磨损较为严重。5模具型芯材料

44、结合实际情况此模具型芯材料选用718S。此钢材的特性为，钢材编号：IMPAX718S；比较标准及特征：P20改良型；出厂硬度：预硬至HRC290-330；典型化学成分组成：C 0.38%,Si 0.3%,Cr 2.0%,Ni 1.0%,Mn 1.4%,Mo0.2%；钢材特性：预加硬纯洁均匀，含镍约1.0%，预加硬，毋须淬火；钢材一般用途：高抛光及高要求内模件，适合PA,POM,PS,PE,ABS塑料。本设计中采用嵌入式型腔及型芯，如图所示。其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。不过

45、模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。型芯的尺寸计算过程：HDPE的收缩率为1.5%3.6% 平均收缩率为2% 塑件制造公差等级MT4,对应模具制造公差等级为IT10则模具制造偏差=0.081 成型零件工作尺寸计算a)利用平均值法计算凹模的径向尺寸凹模径向尺寸计算公式8：Dm（1Scp）dXm0其中：Dm凹模径向名义尺寸径向尺寸（） Scp塑料平均成形收缩率，聚丙烯其值为2% d制品的名义尺寸（最大尺寸）（），为 X修正系数，由本书P1塑件尺寸公差表可知，MT4制品尺寸公差为0.56，按平均值法计算模具尺寸中修正系数X的数值表8，得凹模径向工作尺寸计算的X值取0.58。制品公差（负

46、偏差）为0.56m模具制造公差，通常为/3/9，取/4，则为0.56/40.14则：Dm1（12%）460.580.56 +0.140 46.60+0.140（）Dm2（12%）320.580.56 +0.140 32.32+0.140（）b)利用平均值法计算凹模的深度凹模的深度尺寸计算公式8：Hm(1Scp)hX m0其中：Hm凹模深度名义尺寸（） Scp塑料平均成形收缩率，高密度聚乙烯其值为2% h制品高度名义尺寸，为24 X修正系数，由本书P1塑件尺寸公差表可知MT4制品尺寸公差为0.56，按平均值法计算模具尺寸中修正系数X的数值表8，得，凹模深度工作尺寸计算的X值为0.55，和m同上。

47、则 凹模的深度尺寸： Hm（12%）240.550.56 +0.140 24.120.140（）c)型芯高度尺寸设计型芯高度尺寸计算公式：Hm（1Scp）HX 0m其中：Hm型芯高度名义尺寸（最大尺寸） H制品孔深度（最小尺寸），为10 Scp塑料平均成形收缩率，高密度聚乙烯其值为2% X修正系数，由本书塑件尺寸公差表可知，MT4制品尺寸公差为0.56，按平均值法计算模具尺寸中修正系数X的数值表得型芯高度工作尺寸计算X值为0.55，和m同上。则 型芯高度尺寸： Hm（12%）140.550.5600.14 13.9700.14（） d）材料：一般工程用铸造碳钢， GB11352-89牌号：ZG

48、310-570 抗拉强度：b570MPa 屈服强度：s310MPa伸长率：15% 表面淬火处理HRC：4050由于注塑成型受温度、压力、塑料特性及塑件形状复杂程度等因素的影响，所以以上计算并不能完全真实的反映结果。通常模具设计中，型腔壁厚及支承板厚度不通过计算确定，而是凭经验确定。所以，确定壁厚及底板厚度，具体厚度见模具装配图。型腔3D图型芯3D图5.4.2成型零部件工作尺寸的计算成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸，以及中心距尺寸等。在模具设计时要根据塑件的尺寸及精度等级确定成型零部

49、件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收缩率，模具成型零部件的制造误差，模具成型零部件的磨损及模具安装配合方面的误差。这些影响因素也是作为确定成型零部件工作尺寸的依据。由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯型腔的尺寸有一定的误差（因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大多凭经验决定），这里就只考虑塑料的收缩率计算模具盛开零部件的工作尺寸。塑件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引起尺寸减小或体积缩小，收缩性是每种塑料都具有的固有特性之一，选定HDPE材料的平均收缩率为2.0%，刚计算模具成型零部件工作尺寸的公式为：A=B+0.0

50、2B式中 A 模具成型零部件在常温下的尺寸 B 塑件在常温下实际尺寸5.4.3模具强度与刚度校核普通意义上的模具强度包括模具的强度、刚度。模具的各种成型零部件和结构零部件均有强度、刚度的要求，足够的强度才可以保证模具能正常工作。由于模具形式较多，计算也不尽相同且较复杂，实际生产中，采用经验设计和强度校核相结合的方法，通过强度校核来调整设计，保证模具能正常工作。模具强度计算较为复杂，一般采用简化的计算方法,计算时采取保守的做法，原则是：选取最不利的受力结构形式，选用较大的安全系数，然后再优化模具结构，充分提高模具强度。为保证模具能正常工作，不仅要校核模具的整体性强度，也要校核模具局部结构的强度。

51、整体性强度主要针对型腔侧壁厚度，型腔底板厚度，合模面所能承受的压力等几个方面，实际选用尺寸应大于计算尺寸并取整。校核时应从强度与弯曲两个方面分别计算，选取较大的尺寸。5.5 脱模及推出机构5.5.1脱模力脱模力的产生范围：（脱模）塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，产生包紧力。 不带通孔壳体类塑件，脱模时要克服大气压力 。 机构本身运动的磨擦阻力。塑件与模具之间的粘附力。 初始脱模力，开始脱模进的瞬间防要克服的阻力。相继脱模力，后面防需的脱模力，比初始脱模力小，防止计算脱模力时，一般计算初始脱模力。脱模力的影响因素：a 脱模力与塑件壁厚，型芯长度，垂直于脱模方向塑件的投影面积有关，各项值越大

52、，则脱模力越大。 b 塑件收缩率，弹性模量E越大，脱模力越大。 c 塑件与芯子磨擦力俞大，则脱模阻力俞大。 d 排除大气压力和塑件对型芯的粘附等因素，则型芯斜角大到，塑件则自动脱落。5.5.2推出机构塑件从模具上取下以前有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。脱模机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。根据推出零件的类别还可分为推杆推出机构、推管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和斜滑杆侧抽芯机构等。脱模机构的选用原则：（1

53、）使塑件脱模时不发生变形（略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成永久变形）；（2）推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排；（3）推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂；（4）推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；（5）推杆位置痕迹须不影响塑件外观；考虑到塑件的特征等要求不高，决定选用简单推出机构中最简单、使用最广泛的推杆推出机构。推杆将塑件从动模的型芯推出脱模，由于设置推杆的自由度较大，而且设计推杆截面为圆形，这样制造、修配方便，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度，推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便更换，因此选择推杆机构推出是最合理的。

54、该塑件采用了6mm及4mm 推杆，其分布情况如图所示，这些推杆的作用，使制品受推出力从而脱模。采用台肩形式的圆形截面推杆，设计时推杆的直径根据不同的设置部位选用不同的直径。推杆端平面不应有轴向窜动。推杆与推杆孔配合一般为，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞边，HDPE塑料的溢料间隙为。 推杆布局 推出机构5.6 冷却系统的设计与计算注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响，对于任一个塑料制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充模，增加制品的内

55、应力和明显的熔接痕等缺陷。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为左右，熔体固化成为塑件后，从左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于）的塑料，仅需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。5.6.1冷却水道设计的要点 a冷却水孔的数量越多，对塑件冷却也就越均匀。b冷却水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即将孔的排列与型腔的形状一致。c塑件局部壁厚处，应加设冷却装置。当设计冷却孔直径为D时，它的孔距最好为5D，孔与型腔的距离为3D。d当大型塑件或薄壁零件成型时，料

56、流较长，而料温越流越低，可以适当地改变冷却水道的排列密度。e冷却水道要避免接近塑料的熔接痕部分，以免熔接不牢，降低强度。f冷却水道不应穿过接缝部分，以防漏水。g冷却水道内不应有存水或产生回流的部分。h浇口部分由于经常接触注塑机喷嘴，是模具上最热的部分，应加强冷却，有时应考虑进料嘴单独冷却。i进出水水嘴接头，应设在不影响操作的方向，尽可能设在模具的同一侧，通常在注塑机操作的对面。j如果型芯太长，冷却水道无法开设，则可以选用热导系数较大的材料，在型芯下部采用喷水法进行冷却。5.6.2冷却水道在定模和动模中的位置冷却水道的位置取决于制品的形状和定、动模板的厚度，原则上冷却水道应设置在塑料向模具热传导

57、困难的地方，根据冷却系统的设计原则，冷却水道应围绕模具所成型的制品，且尽量排列均匀一致。不少小型模具的型腔时直接在模板上加工而成的（也可以采用拼镶结构，但是由于模具尺寸较小，所以型腔与型芯的镶件尺寸更小），对于这类模具，可以直接在模板上设置冷却水道。在模板上直接设置冷却水道，同样应遵循冷却系统的设计原则，使冷却水道尽量靠近型腔表面和尽量围绕型腔，使制品在成型过程中冷却均匀。本设计中型芯型腔各一组冷却水回路, 此方式冷却快速, 塑件冷却均匀, 确保尺寸变形一致。5.7 排气结构设计排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体

58、正常快速充模，同时气体压缩所产生的热使塑料烧焦，在充模速度大、温度高、物料黏度低、注射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑料制件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。特别是快速注射成型工艺的发展，对注射模的排气系统要求就更为严格。在塑料熔体充模过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气、塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体，塑料中某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体。常用的排气方式有利用配合间隙排气，在分型面上开设排气槽排气，利用推杆运动间隙排气等。由于本次设计中模具尺寸不大，本设计中采用间隙排气的方式，而不另设排气槽，利用间隙排气，以不产生

59、溢料为宜。5.8 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核1.模具长宽尺寸模具长宽尺度必须小于注塑机拉杆间距,本设计选用机台拉杆间距为320320,模具长宽为200x230，经核算机台选用合适。2.模具厚度（闭合高度）模具闭合高度必须满足以下公式式中 -注射机允许的最大模厚 -注射机允许的最小模厚本设计中模具厚度为210mm 150H320， 符合要求3.开模行程（S）模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注塑机的开模行程是有限的，设计模具必须校核所选注射机的开模行程，以便与模具的开模距离相适应。对于卧式注射机，其开模行程与模具厚度有

60、关，对于单分型面注射模应有：SmaxS= H1 + H2 + H3 + C式中 H1-模具厚度 H2-顶出行程H3 -包括浇注系统凝料在内的塑件高度C 安全距离本设计中=570 =210 mm =27mm H3 =77mm C取100mm总的开模距离需要S=414mm以上. 经计算，符合要求。6 结语本次模具设计课题，通过对塑件的工艺分析，确定模具的总体设计，并进行各个子系统的设计。所设计的模具能满足其工作状态的质量要求，使用时安全可靠，易于维修，在注塑成型时有较短的成型周期，成型后有较长的使用寿命，具有合理的模具制造工艺性。通过以上工作，我对一套模具从设计到加工的全过程有了清醒而直观的认识，了解了注塑模的工作原理，对模具中型腔等主要零件的设计及精度的确定具备了一定的经验知识，能够对模具设计中常出现的问题提出了合理的解决方法，能够正确地选取注塑机、确定模架的结构及尺寸、确定型腔数、选择分型面、设计浇注系统、抽芯机构等。由于知识及实践经验的缺乏，在设计过程