注塑模具设计——饭盒体 毕业论文设计

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1、烟台大学毕业论文（设计）第一章 绪论1.1 模具的重要性及特点模具作为工业产品生产过程中的重要工艺装备之一，能够通过一定的方式经由特定的成形零件使原材料形成固定的形状。现代产品的生产中，模具由于其节省原材料、加工效率高、互换性好等一系列的特点，得到了十分广泛的应用，并发展成为现代工业生产中的工艺发展方向和重要手段。模具是工业之母。一个国家的模具技术是衡量其产品制造水平的重要标志之一。尤其是大型、制造精密和复杂的模具的技术在国家制造业中的地位尤其突出。模具技术促进了工业产品的发展以及质量的提高，并为社会创造了极大的经济效益。所以说，模具是效益放大器。模具工业是我国国民经济发展中的重要基础产业之一

2、。许多国民经济支柱产业，例如机械、汽车、石油化工、电子和建筑等，都对模具的发展提出了更高的要求。如果没有质量好设计优的模具，就不会有质量高的产品。家电、电器、通信、电机、汽车等产品对模具的依赖性尤为突出。它们中的60%以上的零部件都需要依靠模具来成型。我国的石化工业每年生产600多万吨聚丙烯、聚乙烯和其它合成树脂，其中的极大部分需要使用塑料注射模具来成型，从而变成各种各样的塑料制品，来满足人类生产生活的需要。因此，模具技术及模具工业不仅在国民经济和社会发展中起着举足轻重的作用，而且还与人类生产生活息息相关。1.2 模具的现状及其发展方向1.2.1 国内和国外塑料模具的现状近年来，我国通过引进国

3、外先进的技术和加工制造设备，使塑料模具的制造水平取得了极大的进步。例如，模数较小的塑料齿轮模具等精密的塑料模具，由于齿轮在成型压缩过程中会产生齿形误差，目前我国国产的塑料齿轮模具在模具的设计中采用了最新的软件，纠正了齿形误差，达到标准渐开线的造型要求，因而已经达到国际同类产品的先进水平。另外一些大型、复杂、精密的注塑模具，例如，纯平彩电塑壳注塑模、高效多色注射塑料模、显示管隔离器注塑模等模具的设计和制造水平，也已经达到或接近了国际先进水平。但是由于技术基础薄弱，对引进的技术还不能完全的掌握和吸收，所以我国的塑料模具总体水平还与国际先进技术水平存在一定的差距。尽管在过去的十几年中，我国的塑料模具

4、工业取得了令人瞩目的发展，但是在许多方面与发达国家相比，依然具有较大的差距。例如，目前精密加工设备在我国模具加工设备中的比重过低，CAD/CAE/CAM按术的普及率较低，很多先进模具技术的应用范围狭小等。尤其是在大型、复杂、精密和长寿命的模具技术上这些问题更为突出。塑料成型模具有三大类，即挤出成型模具、注射成型模具和中空成型模具。注塑成型模具是我国制造水平最高的塑料成型方法。我国的注塑模具行业的现状和国际的先进水平相比，主要存在以下五个问题：1.发展不平衡，产品的总体水平较低。尽管有个别的企业的部分产品已经达到了或者接近了国际先进水平，但从大局看来，我国模具制造企业生产的模具还存在着型腔表面粗

5、糙度过高、加工精度不够、模具寿命过短等问题。2.大部分企业的开发能力比较弱。一方面原因是技术人员的比例较低，技术水平高度不够；另一方面的原因是由于企业对科研开发的投入少，创新观念落后，企业管理层对开发的重视度不够。3.人才需求等问题的解决还尚待时日。随着行业的发展和市场需求的扩张，对人才的数量以及素质水平提出了更高的要求。4.工艺装备比较落后。尽管一小部分的企业，经过十几年来的技术改造，工艺装备的水平有了很大的进步与改善，但随着国外技术水平的发展，国内的技术水平相对来说仍旧有相当的差距。5.供需矛盾暂时还无法解决。2003年的国产塑料模具在国内市场上的满足率仅有75。其中的精密、大型、长寿命模

6、具的满足率还要更低，不足60。模具的市场需求相对旺盛，而模具的生产发展水平暂时还难以与之相适应，供不应求、供不适求的局面仍将持续相当一段时间。1.2.2 国内外注塑模具的发展趋向由于塑料模具行业的快速发展以及以上各个方面的差距的存在，在追赶国际先进技术的道路上，我国的塑料成型模具行业还有很长的路要走。总的来说，无论国内还是国外，模具技术的未来发展趋势可归纳为以下几点：1.全面推广应用CAD/CAE/CAM技术。2.不断提高模具标准化程度。3.优质材料及先进表面处理技术的应用。4.模具制造技术的高效、快速、精密化。5.逆向工程技术。6.模具研磨抛光的自动化、智能化。1.3 UG NX6.0软件简

7、介在制造技术水平快速发展、工业生产需求日益强烈的今天，产品更新换代的快速需求已经很难以满足于传统的CAD/CAE/CAM建模模式和模拟加工模式。随着先进制造技术的发展,许多新的创造理念和制造模式也应运而生。先进的制造技术正向集成化、智能化、网络化等多个方向发展。而这些发展就需要功能更为强大的集成化软件的支持。Unigraphics软件，简称UG，是一个功能十分强大的集CAD、CAE、CAM于一体的系统软件。它为工程设计工作者们提供了非常强大的能对产品进行设计、工程分析、绘制工程图以及数控编程加工等操作的应用工具。UG NX6.0中的模具模块在模具制造业中发挥着独特的优势。在模具模块中集成了一个

8、大型的通用模架库和一个模具配件标准件库。通过模具模块可以轻松的对零件进行自动的分模。只要在模架标准库中选择符合的规格的相应标准件，一套完整的、符合实际生产需求的、自带分析系统的模具就能很轻松的设计出来。1.4 本课题的内容和具体要求1.4.1 本课题的内容基于UG的注塑模具的设计。要求运用UG软件中的“注塑模向导”，自己选择一个塑料制件，为其设计一套注塑模具。1.4.2 塑料制件的选择由于我们的日常生活中离不开衣食住行，而就食而言，塑料饭盒是我们日常生活中很常见也是必备的一种家用塑料制品，是家居生活和外出远足不可或缺的食品塑料容器。且饭盒结构简单，形状规则，是模具初学者的不错选择。第二章 塑件

9、的有关分析和注塑机的选择2.1 塑件的原材料塑料饭盒是我们日常生活中常见的塑料制品，主要用于盛装食品。由于饭盒具有使用要求无毒无异味的特殊性，综合分析各种塑料的性能，选择聚丙烯（PP）作为饭盒的原材料首选材料。聚丙烯（PP）是目前世界上年产量最大的一种塑料。聚丙烯密度低，无色，无味，无毒，透明度较聚乙烯（PE）高，透气性低。聚丙烯与聚乙烯相比，很多性能都非常优越。例如，聚丙烯比聚乙烯密度小，聚丙烯在屈服强度、弹性、硬度及抗拉、抗压强度等方面比聚乙烯更具优势，聚丙烯的透明度、耐热性也更好。其拉伸强度甚至高于聚苯乙烯和ABS。聚丙烯的吸水率低，绝缘性能好，能耐弱酸、弱碱。聚丙烯在 100C 以上的

10、温度下可以进行消毒灭菌，熔点为 164170C，其最高使用温度达 150C，最低使用温度达-15C。聚丙烯是国际安全级材料，加热也不会释放有毒物质，是各种容器、热水瓶壳、饮料包装、玩具等诸多重要塑料制品的优选原材料。2.2 塑件结构、尺寸精度及表面质量分析2.2.1 塑件的结构分析图2-1 饭盒三维效果图（俯视）图2-2 饭盒三维效果图（仰视）如图2-3所示：饭盒的整体高度为73mm。查模具设计与制造P220表7.4热塑性塑件最小壁厚及其推荐壁厚，得聚丙烯（PP）一般塑件壁厚取值范围为2.452.75mm，故取饭合体壁厚为2.5mm。因饭盒体的内径设计为140mm，则外径为145mm。饭盒体的

11、底面上有一个截面半径为1.2mm的半圆环形凸台，其圆环内圆半径为126mm。饭盒口有一个厚度为 2.5mm、宽 4.5mm、外圆半径77mm 的方形截面的圆环型凸边。另外饭盒口对称分布着一对长度为32mm的凸台，两凸台外缘距离为164mm。考虑到实际使用及生产需要，饭盒底部内外均有半径5mm的倒角。两凸台竖直棱边及与饭合体相连棱边、饭盒口内径边缘均作半径为1.5mm的圆倒角。2.2.2 塑件的尺寸精度分析由于此塑件的原材料为聚丙烯（PP）, 查模具设计与制造P219表7.3塑料精度等级的选用得聚丙烯（PP），塑件中高精度要求的标注公差尺寸的公差等级为MT2，一般精度要求的标注公差尺寸的公差等级

12、为MT3，未标注公差尺寸的公差等级为MT5。分析饭合体用途及实际使用用途知饭合体仅对饭盒口有一般精度尺寸要求，其余尺寸均无特殊要求。因此，此塑件仅有=140mm和=154mm两处尺寸有MT3的精度要求。查模具设计与制造P218表7.2塑件公差数值表（GB/T 14486-1993）得塑件精度要求为MT3时，上述两个尺寸的公差分别为0.64（A系列）和0.90（B系列）。则两尺寸的精度要求分别为=140mm和=154mm。其余尺寸属于自由尺寸，均无特殊要求，按塑料MT5级公差等级取公差值。图2-3 饭盒二维尺寸图2.2.3 塑件的表面质量分析饭盒表面精度要求不高，采用点浇口流道的双分型面型腔注射

13、模即可以保证其表面精度。2.3 塑件注塑成型工艺参数查塑料制品及其成型模具设计P11表0.1常用热塑性塑料成型条件（1）知，聚丙烯的注塑成型工艺参数如表2-1所示：表2-1 聚丙烯（PP）的注射成型工艺参数工艺参数规格预热及干燥温度：80100时间：12h料筒温度/后段中段前段160180180200200220喷嘴温度/模具温度/8090注射压力/MPa70100成型时间/s注射时间高压时间冷却时间总周期206003209050160螺杆转速/（r/min）48后处理2.4 零件体积与质量的计算 2.4.1 计算塑件的体积和重量塑件体积计算：使用UG6.0对饭盒的建模分析，测量体后可得塑件体

14、积，取。（1）塑件的质量计算： （2-1）式中：塑件的质量； 聚丙烯的密度； 塑件的体积。查有关手册得聚丙烯(PP)的密度为0.9g/cm3。计算得所需塑料质量，取。2.4.2 计算浇道的体积和重量浇道体积应该是计算凝料的体积。凝料为圆锥台，由于凝料体积较小，所以可以进行估算。浇道体积估算公式为： （2-2）式中：浇道的体积； 主流道大端半径； 浇注系统凝料的长度，即主流道长度。通过浇口套和唧嘴的的选择知，4mm，57.5mm，由此计算。由公式2-1，浇道质量。2.5 计算与注塑机有关的参数根据以上所计算的结果，可选择注射机型号、规格、确定型腔数。2.5.1 确定型腔数量由于饭盒体积较小，形状

15、规则，结构简单，精度要求不高，生产方便，适宜长期大批量生产，可采用多型腔结构，也可采用一模一腔结构。本设计中采用一模一腔结构。2.5.2 确定注射机最大注射量选择与模具和制品相适应的注塑机，首先注射机的注射量必须要能满足塑件的成型要求。注射机的最大注射量可以利用如下公式求得： （2-3）式中：注射机最大注射质量（g） 每件塑料制品的质量（g） 每模型腔数；浇口凝料总质量（g）；由生产实践得知，注射机每次的注射量不能超过其最大注塑量的80%，故K取0.8，已知n=1，则估算注射机最大注射质量144g。2.5.3 确定注射压力（1）计算最大成形面积型腔总的投影面积为：（2）注射压力的确定注射机的注

16、射压力必须大于制品成形所需要的压力，即不但够用还应有剩余才保险。 （2-4）式中：注射机最大注射压力（MPa）制品成形所需成型压力查塑料制品及其成形模具设计P10表0.1常用热塑性塑料成型条件表（1），可得聚丙烯（PP）的成型压力为70100MPa，故。2.5.4计算注塑机的锁模力锁模力的计算原则是：注射机锁模力必须大于或稍大于塑料充满型腔时注射压力模内产生的张力，即： （2-5） （2-6）式中：注射机的最大锁模力压力损耗系数（1/32/3）模具型腔中熔体的平均压力制品和所有流道、浇口在分型面投影面积之和查模内平均压力表得聚丙烯（PP）模内平均压力，则计算其所需锁模力为：2.6选择注射机及注

17、射机的主要参数2.6.1选择注射机已知聚丙烯（PP）的注射压力为70100MPa，宜采用螺杆式注射机。根据计算结果，查模具设计与制造P229表7.9常见注塑机规格与功能，初选XS-ZY-250型。2.6.2 XS-ZY-250型注塑机的主要参数所选注射机的主要参数如下：型号：XS-ZY-250额定注射量：250注射压力：130 MPa注射行程：160 mm注射时间：2.0 s螺杆转速：25、31、39、58、32、89 r/min螺杆直径：65最大成形面积：550、500 最大开合模行程：500 mm 模具最小厚度：200 mm模具最大厚度：350 mm 动定模固定板尺寸：598520（mmm

18、m）拉杆空间：448370（mmmm）锁模力：1800 KN喷嘴球头半径：SR18mm 喷嘴孔径：3,5,6,8 mm定位圈尺寸：125mm顶杆中心距：280mm合模方式：增压式顶出形式：两侧顶出第三章 注塑模相关设计与校核3.1 分型面的选择3.1.1 分型面的选择原则注射塑料在模具型腔中凝固形成塑件后，需要将塑件取出。取出塑件时，必须将模具型腔打开，即将模具分成动模和定模两部分。分型面即为定模和动模相接触的面。分型面不仅对塑件的表面质量，尺寸精度和形位精度有着直接的影响，同时还与塑件的脱模，型腔型芯结构和排气系统的设计，以及进料浇口和模具制造有着密切的联系。因此在选择和确定分型面时，应全面

19、分析、比较和考虑，选定较为有利的方案。分型面确定的要点如下：（1） 为保证塑件的顺利脱模，分型面应选在制品的最大外形尺寸处。同时还应选在能使制品留在动模之处，有利于脱模；（2） 不能影响制品外观尤其是对表面质量有要求的制品；（3） 便于浇口进料，利于成型，易于排气；（4） 利于型腔加工，从而使制品的精度易于得到保证；（5） 有助于避免侧抽芯；利于型腔或型芯结构的装卸，并保证其强度；（6） 利于镶件的安装以及活动镶件和弹性活动螺纹型芯的安装。3.1.2 分型面的确定饭盒为深型腔壳体类塑件，外形表面要求光洁，质量要求较高。在选择分型面时，根据分型面的选择原则，应考虑以下几个方面： （1）分型面精度

20、对整个模具的精度具有很大的影响。分型面的精度应力求保证平面度和动、定模配合面的平行度在公差允许的范围内。假如选择的分型面是斜面或曲面的话，分型面加工的难度将会明显增大，并且精度无法得到保证，所以容易造成溢料飞边现象。因此，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处，且最好在一个平面上，分型面应是平面且与脱模方向垂直，从而使加工精度得到保证。（2）尽管塑料模具配合非常精密，但注塑成型的塑件，在分型面的位置仍会留有一圈毛边，即“飞边”。塑件上的毛边在塑件脱模后即使割除，也仍会在留下痕迹，影响塑件外观质量，所以分型面应避免设在塑件光滑表面上；（3）塑料注射模具，应尽量的避免采用侧向抽芯机构。因为侧向抽芯模具

21、结构复杂，能够对塑件的尺寸、配合的精度产生明显的影响。且带有侧抽芯机构的注塑模具由于结构复杂，制造成本会显著增加，制造周期也会相应加长。所以，不在万不得己的情况下不能使用侧向抽芯结构。本零件不需要侧向抽芯结构； （4）分型面应有利于排气。对于中、小型塑件来说，由于型腔较小，型腔内的空气量不是很多，因此分型面的缝隙足够起到排气的作用。所以，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭。综上所述，影响注射模分型面的选择的因素很多，分型面的选择中最重要的要求是要保证顺利脱模，其次要保证塑件的精度和技术要求，另外还有尽量使模具结构简单、制造容易。对于本塑件，选择饭盒口凸边下缘面为分型面时

22、可以保证饭盒口不在分型面上，从而不会在重要表面产生毛刺。但是考虑到使用推件板推出机构，故只能将分型面设置在饭盒口上表面上。分型面如图3-1所示：图3-1 分型面3.2 浇注系统的设计 浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。浇注系统具有将塑料熔体均匀地送到型腔，并将注射压力有效地传送到型腔的各个部位，最终获得形状完整、质量优良的塑件的作用。浇注系统的设计是注塑模具设计中很重要的环节，其设计的优劣直接影响到塑件的质量和成形效率。浇注系统设计要点：(1)浇注系统力要做到和型腔之间的距离尽量的短、一致，并保证塑料熔体能够首先进入塑件壁厚较厚的部位，浇注系统不宜直冲型芯（尤其是细小型芯）镶

23、嵌件；应避免产生熔接痕，利于排气；(2)浇注系统的位置尽量设置在分型面上，这样能减小加工难度，也易于使塑料熔体快速、均匀、平稳地充满型腔；主流道入口应在模具中心位置；(3)有利于制品的外观，并易于清除。当产生矛盾无法处理时，可协商修改制品结构；(4)对大型塑件和功能性塑件，要先用模拟软件分析塑料熔体的填充过程，以保证塑件内部填充均匀无填充缺陷，从而使内在质量符合要求、使尺寸精度合理；(5)大批量制品，浇注系统应自动脱落并自动与制品分离，以利实现自动化生产；3.2.1 主流道的设计浇注系统中注射机喷嘴与型腔（单型腔模）或与分流道连接的这一段进料通道称为主流道。主流道是塑料熔体进入模具后最先到达的

24、部位，必须和注射机的喷嘴位于同一轴心线上。在卧式或立式注射机用模具中，主流道垂直于分型面。主流道需设计成锥角为26的圆锥形，表面粗糙度Ra0.8m，以便于浇注系统凝料从其中顺利拔出。（1）主流道尺寸的计算为了使塑料熔体在不溢出的前提下完全进入主流道，应该将注射机喷嘴与主流道的对接处设计成半球形的凹坑，其半径，其小端直径，已知，可取3、5、6、8，取则 取（2）主流道衬套形式设计时，通常将主流道部分设置在可拆卸的主流道衬套（俗称浇口套）内，以满足主流道与高温塑料熔体和喷嘴之间的反复接触与碰撞。浇口套一般选用碳素工具钢，如T8A、T10A等，内壁粗糙度Ra取0.4，热处理要求5357HRC,衬套与

25、定模板的配合可采用H7/m6。模具上应设有定位圈，以方便模具安装时与注射机的对中。衬套与定位圈的配合可采用H9/f9。主流道浇口套形式如图3-2所示，定位销起防转作用。图3-2 主流道浇口套形式图3-3 主流道形状（3）定位圈的设计为便于模具安装时与注射机对中，模具上应设有定位圈。小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。在大多数情况下，主流道衬套和定位圈分开设计，然后配合固定在模板上。衬套与定位圈的配合可采用H9/f9。定位圈形式如图3-4所示。图3-4 定位圈3.2.2 浇口的设计使型腔和分流道相连接的进料通道就是浇口。浇口是浇注系统中长度最短、截面尺寸最小的部分。浇口的作用表现为：由于

26、塑料熔体为非牛顿液体，通过浇口时剪切速率增高，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高、粘度降低，从而提高了塑料的流动性，有利于充型。另外，在注射过程中，塑料熔体充型后在浇口处快速凝固，凝固体堵住了浇口，有效地防止了熔体倒流。塑料熔体成形后也便于塑件与整个浇注系统的分离。但是，浇口的尺寸过小会使压力损失增大，冷凝加快，补缩困难。常用的浇口形式有：点浇口、潜伏式浇口、测浇口、直接交口、扇形浇口、环形浇口等。 根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，联系产品实际使用要求，本产品选用点浇口较为合适。3.3排气系统的设计塑料熔体在填充模具的过程中，需要排出的气体主要有两种。一种是浇注系统和模腔内原有的空气，

27、另一种是塑料熔体发生化学反应分解释放出来的少量气体以及低分子挥发物。这些气体在塑料成型的过程中必须及时排出。否则，空气会因为体积迅速压缩而产生高温。过高的温度可能导致塑件局部碳化烧焦，或着使塑件内部产生气泡，也可能导致塑件因熔接不良而产生的塑件强度下降的情况，严重的会导致充模不满。由于该模具设计中，塑件饭盒为中小型塑件，且浇注口开设在饭盒底部，分型面设置在饭盒口部平面，分型面位于塑料熔体流动的末端。所以，本设计可以利用分型面排气。3.4 模具冷却系统的设计注塑模具的冷却系统的设计，不仅会影响成型塑件的质量，也会直接影响着塑件的生产效率。一般情况下，注射到模腔内的塑料的温度都会在200o左右，而

28、塑件固化后再从模腔中推出时，塑件的温度应保持在60o以下。聚丙烯（PP）为热塑性塑料，这类塑料在注射成型后，必须要对模具进行有效地冷却，从而使熔融的塑料熔体的热量尽快地传给模具体，以保证塑件能够可靠冷却定型并实现快速脱模。通常，对于聚丙烯等成型工艺要求的模温没有较高要求、流动性也较好的塑料，使用常温水对塑件进行冷却已经足够。对模具的热量向冷却水道传递产生影响的因素有很多，比如说，模具材料、冷却水道的结构形式、孔径、表面形状，位置和水的流速等很多因素都会对其产生影响。所以，如果要精确计算，会比较困难。因此，在实际生产中，通常都是根据模具的结构来确定冷却系统水路，再通过调节冷却水的温度和流速来满足

29、相应的冷却需求。本模具设计中，饭盒体的深度较深，在设计冷却系统时，要着重考虑塑件侧壁的冷却。因此，本模具中可以采用螺旋式冷却水道系统。则如图3-5示，在饭盒的侧壁面周围，型腔和型芯都采用螺旋冷却水道；在饭盒的底面周围，型腔和型芯都采用圆形中心式冷却水道。为实现这一功能，可在型芯内部设置带螺旋槽的圆柱形镶块，在型腔和定模板之间加载带螺旋槽的镶块。 图3-5 深型腔塑件的螺旋式冷却系统的设计但是由于这种冷却方案需要在型芯中建立镶块，再在镶块周面和上表面建立螺旋槽，螺旋槽的加工比较复杂。所以还可以采用第二种方案，即在水道中建立水道分割片，使水流从水道的一侧进入，通过分割片的阻隔，到达水道顶部后流回水

30、路口。这种方案也能实现冷却深型腔塑件的目的，而且结构简单易于加工，也不需要添加镶块。如图3-6图3-7所示。图3-6 深型腔塑件型腔冷却系统的设计图3-7 型腔周围带分割片的水道的分布形式图3-8 深型腔塑件型芯带水道分割片的冷却系统的设计图3-9 普通水道与加了分割片的水道3.5 成型零件的设计 成形零件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括：凹模（型腔）、凸模（型芯）及镶件等。3.5.1 凹模的结构设计凹模用于成型塑件的外表面，又称为阴模、型腔。按其结构的不同可分为整体式、和组合式两种。整体式凹模结构简单，成形出的塑件质量较好，模具强度好，不易变形。但加工工艺性差，所

31、以只适应于形状简单的塑件成形。组合式凹模是指凹模由两个以上零件组合而成。组合式凹模的加工工艺性好，但装配调整时会有一定困难，有时塑件表面会留有拼接的痕迹。组合式凹模主要用于形状复杂的塑件成形。整体嵌入式、局部镶接式和四壁拼合式都是组合式凹模的常见类型。如图3-10所示，此设计中，由于采用一模一腔的型腔布局结构，且形状简单，故采用整体镶嵌式凹模结构。图3-10 整体镶嵌式凹模结构3.5.2 凸模的结构设计凸模（型芯）是成形塑件内表面的凸状零件。凸模也有整体式和组合式两种。将模板与型芯制成一体的凸模结构为整体式凸模。整体式凸模虽然结构牢固，但工艺性较差，同时模具材料耗费多，所以，这种类型的型芯主要

32、用于形状简单的单型腔模具中。组合式型芯可分为整体嵌入式和镶接式。整体嵌入式型芯的凸模是将凸模单独加工后镶入模板中组成，这样可以节约贵重模具材料，便于加工，尺寸精度容易保证。当凸模结构复杂或加工困难时，可将凸模分成容易加工的几个部分，然后镶拼起来装配入模板中。如图3-11所示，此设计中，采用整体镶嵌式凸模结构。图3-11 整体镶嵌式凸模结构3.5.3 成型零件工作尺寸的计算 成形零件的工作尺寸是指凹模和型芯直接构成塑件的尺寸。为了保证塑件质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级来确定相应的成型零部件的工作尺寸与精度。1.影响成形零件尺寸的因素有很多，主要包括以下几个方面：（1）.成形收缩率塑

33、件成形后的收缩率与多种因素有关。在实际工作中，成形收缩率的波动很大，从而引起塑件尺寸的误差很大。在计算工作尺寸时，通常按平均收缩率计算： （3-1）式中： 塑件的平均收缩率；塑件的最大收缩率；塑件的最小收缩率。查塑料制品及其成型模具设计P10表1.0常用热塑性塑料成型条件（1）得聚丙烯（PP）的收缩率为1.02.5，则：一般情况下，由收缩率波动而引起的塑件尺寸误差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以内。（2）模具成形零件的制造工差模具成形零件的制造工差对塑件的尺寸公差有着最直接的影响。成形零件的精度越高，塑件的精度也就越高。模具设计时，成形零件的制造公差可选为塑件公差的1/31/14，或选IT7级

34、左右精度，表面粗糙度为。（3）模具成形零件的磨损模具使用过程中由于塑料熔体以及塑件对模具表面的作用，成形过程中可能产生的腐蚀气体对模具的锈蚀，以及模具在维护时的重新打磨抛光等，均有可能使成形零件发生磨损。在计算成形零件工作尺寸时，磨损量的确定要考虑到塑件的产量、塑件品种、模具材料等因素。一般情况下，大型塑件的最大磨损量取塑件公差的1/6以下，中小型塑件的最大磨损量可取塑件公差的1/6。此外，模具的安装、配合的误差，塑件的脱模斜度等都会影响塑件的尺寸精度。2.成形零件工作尺寸的计算根据塑件成形收缩率、成形塑件的制造公差和模具成形零件的磨损量来确定成形零件的工作尺寸。常用的方法是平均收缩率法。（1

35、）型腔和型芯的径向尺寸 型腔： （3-2） 型芯： （3-3）式中：型腔、型芯径向工作尺寸，mm 塑件的平均收缩率 塑件的径向尺寸，mm 塑件的尺寸公差，mm 修正系数。当塑件尺寸较大、精度级别较低时，；当塑件尺寸较小、精度级别较高时，。（2）型腔的深度和型芯的高度尺寸型腔： （3-4） 型芯： （3-5）式中：型腔、型芯高度工作尺寸，mm 塑件的高度尺寸，mm 塑件的尺寸公差，mm 修正系数。当塑件尺寸较大、精度级别较低时，；当塑件尺寸较小、精度级别较高时，。塑件有两处精度要求，即=140mm和=154mm。则，。则型腔和型芯的径向尺寸由公式3-2和公式3-3知：mmmm由于其余均为自由尺寸

36、，则由公式4-2和4-3知：mmmm型腔的深度和型芯的高度尺寸由公式3-4和公式3-5计算得：由于塑件的高度尺寸均为自由尺寸，则mmmmmm3.5.4 成型零件工作尺寸的校核成形零件的尺寸是按照平均收缩率法计算的。这种计算方法计算出的模具工作尺寸会有一定误差，这是因为在上述公式中的及系数是凭经验取的。为保证塑件的实际尺寸在规定的公差范围内，尤其是对于尺寸较大且收缩率波动范围较大的塑件，需要对塑件的成形尺寸进行校核。其校核的条件是塑件成形尺寸公差应小于塑件尺寸公差。型腔径向尺寸校核： （3-6）由于，则：，校核合格。型芯径向尺寸的校核： （3-7） 则，校核合格。3.6 型腔侧壁和底板厚度的计算

37、为避免因强度不够产生变形甚至开裂损坏；同时避免因刚度不足产生挠曲变形，不能脱模或产生大量飞边溢料，制品精度降低等情况的发生，型腔的侧壁和底板的厚度均应当进行强度和刚度的计算加以确定。计算型腔壁厚时，应采用熔体充满型腔的瞬间产生的最大压力进行计算。尺寸大的模具型腔，主要进行刚度计算；尺寸小的型腔则主要进行强度计算。组合式圆形型腔的侧壁厚度计算公式为：（1）按刚度条件计算：侧壁厚度： （3-8）底板厚度： （3-9）式中：型腔侧壁厚度（mm）；型腔底板厚度（mm）；成形压力（MPa）；模具材料的弹性模量，一般使用碳钢，取；刚度条件，即允许变形量（mm）；型腔内圆半径；型腔外圆半径；泊松比，碳钢取0

38、.25。（2）按强度条件计算： 侧壁厚度： 底板厚度：型腔侧壁厚度（mm）；型腔底板厚度（mm）；成形压力（MPa）；模具材料的许用应力（MPa）。取=160MPa。已知聚丙烯（PP）的成型压力,，查实用注塑模设计手册P115表4-9常用塑料值选取范围知，聚丙烯（PP）的值取值范围为0.0250.04mm。经计算整理并查塑料制品及其成型模具设计P106表2.22圆形型腔壁厚知，当时，组合式型腔的型腔壁厚，模套壁厚。3.7 机构设计注射模中应包含有结构零部件，合模导向机构，推出机构，侧向抽芯机构等，以保证模具能正确合模和塑件顺利脱模。模架是由结构零部件与合模导向机构组成的。3.7.1结构零、部件

39、的设计1.注射模模架模架是注射模的骨架和基体，通过它将模具的各个部分有机的联系为一体。标准模架基本组成：定模固定板、定模板（A板）、动模板（B板）、动模支撑板、垫块、动模固定板、推杆固定板、推板、导柱、导套及复位杆。我国塑料注塑模模架国家标准有在2006年发布的塑料注塑模模架技术条件（GB/T 12556-2006）和塑料注塑模模架（GB/T 12555-2006）两种标准。前者适应于模板尺寸小于560mm900mm的模架；后者适用于模板尺寸为630mm630mm 1250 mm2000mm的模架。所以此模具设计中选用第一个模架标准。中、小型模架按结构特征可分为基本型和派生型，基本型有四种：和

40、；派生型有九种，即。如图3-12和表3-1所示，普通注射模架的基本结构以及各部分的名称分别为：图3-12 注射模架基本结构表3-1 模架结构名称序号名称序号名称1定模固定板10垫块2浇口套11拉料杆3定位圈12动模固定板4定模板13推板5型腔14推杆固定板6导套15推板导套7导柱16推板导柱8复位杆17动模板9顶杆18型芯模架如图3-13所示：本模具设计中模架的型号选用LKM_SG模架的型。采用三开式结构。其中A板和B板之间的S板为推件板。选用350350 的模板，设置TCP_h=30mm, AP_=110mm, S_h=15mm, BP_h=40mm, U=0mm, CP_h=110mm,B

41、CP_h=30mm,EGA_h=15mm,EGB_h=20mm。图3-13 模架2.支承零、部件的设计用来安装固定或支承成形零件及其他结构零件的零、部件，即为模具的支承零、部件。(1)固定板 模具与注射机固定连接的模板称为固定板，分为定模固定板和动模固定板。一般采用碳素结构钢45钢、55钢或合金结构钢制成。本设计采用45钢。(2)动模板和定模板 一般是指A板和B板，一般采用碳素结构钢45、55钢制成。本设计采用45钢。(3)支承板 支承板是支承在固定板上面或垫在固定板下面的板。支承板具有防止固定的零部件脱出固定板、承受被固定零部件传递的压力等作用。(4)支承柱 大型模具或垫块间跨距较大的情况，

42、通常采用加设圆柱形支柱的方式，以减少支承板的厚度，同时保证动模支承板的刚度和强度，(5)垫块 垫块的作用主要是为推出机构留出必要的动作空间。(6)限位钉 限位钉可使推板与动模座板之间形成空隙。限位钉起限制推出机构位置的作用，方便模架的清理。3.合模导向机构合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位导向两种形式，通常采用导柱导向定位机构。合模导向机构主要具有保证动、定模位置正确，引导型芯进入型腔，工作时承受一定的侧向力，使模具装配时顺利定位等作用。该模具设计中采用导柱导向机构。导柱导套导向机构设计时应注意：导柱头部应有导向部分使导柱能顺利进入导向孔；导柱的长度必须高出凸模断面1012mm，以免凸模先进

43、入型腔与其碰撞而损坏模具；导柱应具有适应的抗弯强度，导柱的导套耐磨性要足够，本设计中导柱导套均采用20钢，经渗碳0.50.8热处理，其硬度不低于5055HRC。导柱、导套与固定板之间，一般采用H7/k6配合，导向部分常采用H7/f7配合。3.7.2推出机构把塑件从成形零件上脱出的机构成为推出机构。推出机构工作时，必须克服塑件与型芯之间的摩擦力。1.脱模力的计算注射成形后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力。塑件要从型芯上脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。对于不带通孔的壳体类塑件，脱模时还必须克服大气压力。一般来说，塑件需要克服的阻力最大的时候是在开始脱模的时候，所以，

44、在刚开始要脱模时脱模力为最大脱模力。脱模力F可用下式计算： （3-10）式中：塑料与钢的摩擦系数； 塑料对型芯的单位面积上的包紧力，一般情况下，模外冷却的塑件；模内冷却的塑件； 塑件包容型芯的面积； 脱模斜度。本设计中采用模内冷却，则；取；查实用注塑模设计手册P21表2-11塑件的脱模斜度知聚丙烯型芯的脱模斜度为2550，故脱模斜度取=0.5；查实用注塑模设计手册，P17表2-5常用塑料的成形收缩率、拉伸模量、泊松比、与钢的摩擦系数，知聚丙烯型芯与钢的摩擦系数为0.490.51，取。则由公式3-10计算得：。2.推出机构设计原则 （1）推出机构应设置在动模的那一侧。安装在注射机内的合模机构上的

45、顶杆实现推出机构的动作，因此，推出机构一般要在动模那一侧设置。正因为如此，在分型面设计时，应尽量注意，开模后使塑件留在动模一侧。（2）保证塑件能够不因推出而变形损坏。设计时，应该通过分析塑件对模具的粘附力和包紧力的大小，再合理的选择推出位置以及推出方式，从而保证塑件在推出的过程中不损坏、不变形。推力点应该作用在制品刚性较好的部位，例如凸缘、筋部、壳体形制品壁缘处，要尽量避免推力点作用于制品的薄平面上，以防止注塑件的破裂和穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出。（3）机构简单，动作可靠。设计要尽量做到选择的推出机构本身具有足够的刚度、强度和硬度，从而能够承受推出过程中各种力的作用。推出机构要

46、做到能够使推出的动作灵活可靠，制造方便。推出机构必须确保塑件顺利脱模。（4）良好的塑件外观。为避免塑件的推出痕迹对外观质量的影响，推出塑件的位置要应尽量设在塑件的内部，在不能设置在塑件内部时要设置在塑件的非装饰面或隐蔽面。（5）合模时能正确复位。在设计推出机构时，还应考虑如何在保证不与其它模具零件相干涉的情况下，合模时机构能正确复位。3.常用的推出机构常用的推出机构包括推杆推出机构、推件板推出机构、推管推出机构、活动镶块及凹模推出机构等。4.本模具推出机构的设计由于饭盒是深型腔、圆筒形、壳体状制件，所以，为避免推力点作用于制品的薄平面上，饭盒底部出现破裂或穿孔，如图3-14图3-16所示，本模

47、具设计采用的推出机构为推件板推出机构。图3-14 型芯、动模板、推件板装配效果图图3-15 动模板、型芯与推件板的装配形式图3-16型芯与推件板的装配效果图 采用推板推出机构不需要再设置顶针。但是推板的存在导致饭盒口内缘的圆角无法通过注塑成型，所以要注塑成型后再进行加工。3.8 注射机有关工艺参数的校核3.8.1 注射量的校核如第三章第一节计算结果所示，即塑件与浇注系统的总体积为远小于注射机的额定注射量。3.8.2 模具闭合高度的校核由装配图可知，模具闭合高度： =30+110+15+40+0+110+30=335mm,注射机的最小装模高度，最大装模高度，能够满足的安装条件。3.8.3 模具安

48、装部分的校核该模具的外形尺寸为：350mm350mm，注射机拉杆空间为448mm370mm，符合安装要求；模具定位圈的直径为，与注射机定位孔直径相同，符合安装要求；浇口套的球面半径为喷嘴球头半径，符合要求；浇口套小端孔径为喷嘴口至直径，符合要求。3.8.4 模具开模行程的校核模具的开模行程=73mm+67.5mm+（510）mm=150mm。XS-ZY-250注塑机的最大开模行程S=300mm。所以，校核合格。3.8.5 顶出部分的校核XS-ZY-250注射机最大的顶出距离S为130mm，模具所需要的最小顶出距离为70mm，所以，校核合格。根据以上校核，XS-ZY-125注射机完全能够满足该模

49、具的使用要求。第四章 设计小结毕业设计是大学生大学四年学习成果的综合和延伸，是对我们学习能力的鉴定，同时也让我们系统的掌握了一般设计方法，为以后的工作奠定良好的基础。本毕业设计基于UG注塑模向导软件设计了饭盒体的塑件和模具。通过毕业设计，我受益匪浅，学习到了很多以往没有学习到的内容。首先，通过对饭盒体的设计，我对塑料制品的设计有了初步的了解，接触到了金属以外的另一种原材料制品的设计过程，认识了塑料制品设计的一些相关原则。其次，通过对饭盒体注塑模具的设计，我初步了解并掌握了注塑模具设计的基本步骤和注塑模具各大系统的设计原理，以及各种相关参数的选用、计算与校核。另外，通过使用UG NX6.0三维建

50、模和二维出图，不仅使我对该软件的使用更加熟练，更为重要的是，我还学会了注塑模向导的使用。除此以外，毕业设计是一个整体而系统的设计过程，不仅能够使我对书本的知识进行了一次较深的巩固与复习，也使我对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解。同时，使我对模具的设计有了全面的认识，培养了我建立正确的设计思路和分析解决问题的能力，同时提升了我的知识实际运用能力和创新能力。然而，鉴于本毕业设计是初学，所以我在选择设计塑件的时候时刻意避免了带有侧抽芯结构的塑件。另外，在设计过程中也省略了一些相关机构的设计、计算和校核，例如模架强度的校核、模具的导向机构中导柱的设计等。设计过程中，我也考虑到将饭盒体的侧壁做成锥

51、度较小的锥面，饭盒口径比饭盒底径要大一点（如图8-1所示），这样饭盒在使用起来会更方便，同时洗刷的时候也可以避免饭盒底的死角无法洗到的情况发生。另外，饭盒体结构简单，在实际生产中应设计为一模多腔的形式，以提高生产效率，增大生产效益。图4-1 锥形侧面饭盒三维效果图（俯视）图4-2 锥形侧面饭盒二维图 在设计冷却水道时，我选用了带分割片的冷却水道，这样虽然也能起到冷却深型腔塑件的侧壁的作用，但是却有无法有效地冷却饭盒底面。设计完成后我再次进行了冷却系统的改进，即在型芯中添加圆柱形镶块。但由于时间有限，整体的模具设计来不及改正。在本小节中，我只做了镶块的设计。在镶块的周面和底面加工螺旋槽，为防止其

52、转动，在底面台肩上铣去两侧。由于这样型芯和镶块之间不能有效防止冷却水的外流，所以在型芯和镶块接触的肩面可以添加一个O形防水圈。镶块的形式如图4-3、图4-4所示。图4-3 型芯冷却镶块二维图图4-4 型芯冷却镶块效果图致 谢本毕业设计是在毕业设计指导老师郭忠老师的悉心指导下完成的。在此首先衷心感谢郭老师的悉心指导和帮助。郭老师以渊博的学识、高度的责任感，使我不仅在学术上受益匪浅，而且言传身教，以其高尚的人格教导了我设计要严谨性、工作要一丝不苟的设计态度。在此课程设计完成之际，谨向郭老师表示最衷心的感谢！同时，在做毕业设计的过程中，夏秋芳、康学超、郭先叶、王晓明、段传鉴等同学也给予了我很大的帮助

53、与指导，在此向他们表示真挚的谢意！参考文献1 张荣清，模具设计与制造（第二版），北京：高等教育出版社，20122 邹继强，塑料制品及其成型模具设计，北京：清华大学出版社，20053 贾润礼、程志远，实用注塑模设计手册，北京：中国轻工业出版社，20004 何华妹、杜智敏、吴柳机，UG NX 4 注塑模具设计实例精解，北京：清华大学出版社5 展迪优，UG NX 6.0钣金设计教程（第二版），北京：机械工业出版社，20106 模具实用技术丛书编委会，塑料模具设计与应用实例（第二版），北京：机械工业出版社，20097 韩思明、周铭杰，UG NX6中文版模具设计经典实例解析，北京，清华大学出版社，200935