电视机遥控器前盖塑料成型工艺及模具设计毕业论文

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1、 题 目：电视机遥控器前盖塑料成型工艺及模具设计 电视机遥控器前盖塑料成型工艺及模具设计本文主要介绍了电视机遥控器前盖塑料成型工艺及模具设计，根据ABS塑料成型的工艺特性和产品的使用要求，对产品进行详细的工艺分析，在设计工作前进行大量的资料搜集汇总，然后开始着手于模具设计。其中包括利用Pro/e软件绘制零件的三维图并由此进行3D开模、工件的工艺分析、注塑机的选用和校核、模具设计和确定了型腔的排布的难点，浇注系统的设计和模具总体结构。尤其详细介绍了型芯、型腔、推件装置等零部件的设计和制造。同时，并通过Mold flow模拟分析软件对变形、填充、浇口、排气、冷却、压力和注射成型时间等参数进行分析和

2、优化，预测产品在成型过程中可能出现的问题。关键词：电视机遥控器前盖；塑料模；模具设计；模拟分析；I 目录前 言1第一章 塑料模具设计简介21.1 模具工业的概况21.2 我国模具工业技术概况及其主要发展方向3第二章 塑件分析42.1 产品的零件图42.2 塑料成型工艺性能分析42.3 塑件的工艺性分析52.3.1 塑件的表面质量分析52.3.2 塑件的结构工艺性能分析5第三章 模具设计73.1 模具加工精度的确定73.2 型腔数目的决定73.3 注射机型号的确定83.3.1 锁模力计算83.3.2 注射容量计算83.3.3 注射机型号的确定93.3.4 注射机及型腔数量的校核93.3.5 注射

3、机及参数量的校核103.4 分型面位置的确定123.5 模架的选用133.6 成型零件的设计143.6.1 成型零件的选材153.6.2 凹模部分的结构设计153.6.3 凸模部分的结构设计173.7 斜顶的设计183.7.1 斜顶的结构形式183.7.2 斜顶的固定形式193.8 浇注系统的形式和浇口的设计193.8.1 浇注系统的选用原则193.8.2 主流道的设计193.8.3 分流道的设计213.8.4 浇口的设计223.8.5 浇注系统的平衡243.8.6 冷料穴及拉料杆243.9 冷却系统的设计253.9.1 冷却水道及连通方式263.9.2 型腔的冷却263.10 推出机构的设计

4、273.10.1 推出机构的选用原则273.10.2 确定推出机构的形式273.11 复位机构的设计273.12 合模导向机构的设计283.12.1 导柱283.12.2 导套283.13 支承零部件283.14 支承柱和垫块283.15 模座29第四章 模具用钢304.1 塑料模具用钢的必要条件304.2 选择钢材的条件304.3 模具常用材料30第五章 模具的装配与调试325.1 装配基准的确定325.2 塑料模的装配顺序32第六章 电视机遥控器塑件的模拟分析336.1 CAE技术在注射模具中的应用336.2 基于 Moldflow 的注塑工艺模拟336.2.1 建模336.2.2 充模时

5、间346.2.3 压力分布346.2.4 熔料温度分布346.2.5 熔接痕分布356.2.6 最大剪切应力分布356.2.7 锁模力366.3 结束语36第七章 3D总装图的绘制387.1 Proe开模流程387.2 电视机遥控器上盖塑件的模具总装图的绘制38第八章 结论40参考文献42致谢43IV南京工程学院毕业设计说明书（论文）前 言由于塑料具有很多优良的性能和特点，近年来它在各个领域得到了越来越广泛的应用。作为塑料制造业的支柱产业塑料模具的设计和制造业得到了空前的发展，特别是作为塑料必备成型工具的塑料注射模，由于它成型效率高，易成型形状复杂的的制品，并可实现自动化生产，得到迅速的发展，

6、在我国其发展速度之快，需求量之大是前所未有的，塑料模具在整个模具行业中约占30左右。 由于塑料工业的快速发展及各方面差异的存在，国内塑料模具的发展速度必将大于模具工业的整体发展速度。在大型模具方面，已能够生产大型外轮廓的塑壳模具；在精密塑料模具方面，能生产多型腔小模数齿轮模具，还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具等。在制造技术方面，采用计算机造型、编程并由数控机床加工已是主要手段。在精度方面，塑件的尺寸精度可达IT6-7级，分型面接触间隙为0.02mm，模板的弹性变形为0.05mm，型面的表面粗糙度为Ra0.02-0.025m。塑料模技术水平业得到了迅速发展和提高，新的设计结构层

7、出不穷，传统的设计理念不断更新, 并逐步缩小和发达国家的之间的差距，但总体水平与国外比尚有较大差距。本设计主要是对电视机遥控器上盖注射模各方面设计，依据模具的基本组成部分，采取基础和设计技巧相结合，理论与实践相结合，图例与剖析相结合，模具设计与加工工艺相结合的方式，对遥控器上外壳进行了详的解剖与理解。通过本人对所学知识的掌握和经查找各方资料全力完成好的，它对本套塑料注射模进行了详细的分析，包括塑件材料和结构工艺性分析、塑件成型工艺方案的拟订，以及相关的设计计算等等。并且结合了模具的加工工艺，力求设计更加贴合于现实的加工，从而使模具设计和加工更加紧密的结合在一起。本文将对本次塑料模模具设计作一个

8、系统、详细的介绍。限于本人水平有限，时间比较仓促，书写中难免有错误和欠妥之处，敬请各位老师批评指正。第一章 塑料模具设计简介1.1 模具工业的概况在讨论注塑模设计之前，先要对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。首先要对模具有一个整体的认识。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之一。作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济发展起着不容质疑的作用。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，

9、在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业” ；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力” 。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。塑料工业是一门新兴工业。自塑料问世后的几十年以来，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成为各个工业部

10、门不可缺少的材料。目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别是在办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经向塑料化方向发展。目前，世界的塑料产量已超过有色金属产量的总和。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、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。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，

11、塑料模具工业也随之迅速发展。1.2 我国模具工业技术概况及其主要发展方向在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，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着产品质量、效益和新产品的开发能力。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。 我国模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比有很大的差距，但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速。目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多。 纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈

12、旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。 在科技发展中，人是第一因素，因此我们要特别注重对知识的更新与学习，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。在教学中

13、积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。我国模具工业是一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来。在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。 42第二章 塑件分析2.1 产品的零件图塑料件为电视机遥控器上盖的产品（如图2.1），所用材料为ABS。 图2.1电视机遥控器上盖塑料零件2.

14、2 塑料成型工艺性能分析塑料成型工艺特性是塑料在成型加工过程中所表现出来的特有性质，下面，对注塑材料ABS工艺特性进行分析：（1）收缩性 塑料从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积会发生收缩变化，这种性质称为收缩性。收缩性的的大小以单位长度塑件收缩量的百分数来表示，称为收缩率。一般对于大型模具的收缩率计算，我们采用实际收缩率进行计算：SS=a-b/b100% （SS:实际收缩率；a:模具或塑件在成型温度时的尺寸；b：塑件在室温时的尺寸；c：模具在室温时的尺寸） 对我所设计的零件属于小型的模具，所以采用SJ=c-b/b%（Sj：为计算收缩率） 由于本次毕业设条件的原因，没有办法自己去测

15、量出：c b 值。于是我们通过查找资料塑料成型工艺与模具设计附录B 常用塑料的收缩率，可得：ABS塑料成型收缩率为：0.003-0.008，由于塑件的结构，模具的结构，成型工艺条件等都会影响塑料的收缩率变化。我们取一个相对平均值：0.004。（2）流动性 塑料在一定的温度、压力作用充填模具开腔的能力，称为塑料的流动性。塑料的流动性差，就不容易充满开腔，易产生缺料或熔接痕等缺陷。但流动性太好，又会在成型时主生严重的飞边。ABS材料属于热塑性塑料，分子成线型，具有良好的流动性。其次：料温，压力，模具结构都会影响塑料的流动及充模能力。（3）吸湿性 吸湿性是指塑料对水分的亲疏程度。按吸湿或粘附水分能力

16、的大小分类，ABS塑料属于吸湿性塑料，吸水率为:0.05%-0.5%。在注塑成型过程中比较容易发生水降解，成型后塑件上出现气泡，银丝与斑纹等缺陷。因此，在成型前必须进行干燥处理。一般干燥温度取80-90，干燥时间为两小时。（4）热敏感性 塑料的化学性质对热量的敏感程度称为热敏性。热敏性塑料在成型过程中很容易在不太高的温度下发生热分解、热降解，从而影响到塑件的性能，色泽和表面质量等，另处，塑料熔体发生热分解或热降解时，会释放出一些挥发性气体，这些气体一般具有腐蚀性，或有毒，不管是对人，还是模具都会造成一定的影响。ABS塑料成型温度为210-250，经查中国人力资源专家网提供的材料编经验值得，到达

17、260变色，于料温达到280时，塑料出现分解。于是注塑成型是，一般取210-250。综上所述：ABS收缩比较大，成型收缩后，对型芯具有比较大的包裹力，为方便塑件顺利脱模，应将脱模斜度设计为较大值：型腔40140型芯30ABS溶融时具有良好的流动性；较低的热敏性；属于吸湿性塑料。于是在成型是需要控制好，成型温度，压力，注射前的干燥处理等。2.3 塑件的工艺性分析2.3.1 塑件的表面质量分析该塑件要求外行美观，外表面要求非常光滑，没有斑点及熔接痕现象，内表面相对光滑点，内、外表面粗糙度分别可取Ra0.4m、Ra0.2m。塑件制品内、外表面成型后方不可见边缘有缺陷，边缘面要求平整。2.3.2 塑件

18、的结构工艺性能分析（1）塑件的形状较为复杂，中间有个很小深度的沉积面，在最外面使用了小圆弧过渡，四条棱也分别使用了圆弧过渡，侧面进行了抽抽芯，另外在上表面打了很多有规率一样的圆孔以及一些椭圆孔，其内部结构因考虑到实用性以及机构特点因而较为复杂。（2）由工件可知，该塑件有许多中不同的壁厚，如2mm、1.5mm、0.8mm 等，。壁厚不均匀，这就造成塑料熔体的充模速率和冷却收缩不均匀，并由此产生许多质量问题。如凹陷、真空包、翘曲、甚至开裂。为防止此类现象出现，这就要求防止出现突变与截面厚薄悬殊的设计，故我在壁厚不同处采取过渡设计，例如：采用圆弧过渡等措施。但由于工件整体结构较小，且超过了ABS塑料

19、的最小成型壁厚，则可注塑成型（3）从塑件可知，该塑件内外表面的转折处加强筋的根部等处都设计了圆角。其采用圆角不仅降低了应力集中系数，提高了抗冲击、抗疲劳能力，而且改善了塑料熔体的流动充性能，减少了流动阻力。降低了局部的残余应力，防止开裂和翘曲，也使塑料件外形流畅美观。而且成型模具型腔也有了对应的圆角，提高了成型零件的强度。第三章 模具设计3.1 模具加工精度的确定本次设计的遥控器是日常用品，其外壳要能承受磨损。对于制件的外观要求合表面精度等级要求比较高。现初定制品精度等级为4级。经分析，现确认模具的制造加工精度为IT7级，而型芯和型腔的加工精度均为IT6，型腔采用机械粗加工后电火花精加工，其它

20、采用机械加工。3.2 型腔数目的决定注射模的型腔数目，可以是一模一腔，每一次注射生产一个塑件，也可以是多腔，每一次注射生产多个塑件。每一副模具中，型腔数目的多少与下列条件有关系。（1）塑件尺寸精度型腔数目越多时，精度也相对地降低。这不仅由于型腔加工精度的参差，也由于熔体在模具内的流动不均所致。按照SJ137278 标准中规定的1、2 级超精密级塑件，只能一模一腔，当尺寸数目少（形状简单）可以是一模二腔。3、4 级的精密级的精密塑料件，最多是一模四腔。（2）模具制造成本多腔模的制造成本高于单腔模，但非简单的倍数比。四腔模并非单腔模的四倍。因此，从塑件成本中所占模费比例来看，多腔模比单腔模要低。（

21、3）注塑成型的生产效益多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高，但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维修费用高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。（4）制造难度多腔模的制造难度比单腔模大。当其中一腔先损坏（或磨损超差）时，应立即停机维修，影响生产。综合以上几个方面综合考虑，我的设计采用一模两腔结构形式。就精度而言，我的塑件属于四级精度，它可以使用一模四腔；但从模具制造成本以及模具成型的生产效益来看，他比单型腔模具降低了生产成本提高了生产效率；而且塑件的注射量比较小；但从制造难度来讲，这套模具的型腔十分复杂已经很难加工，必须采用较多的镶块才能实现，如果型腔过多，就会影响各个镶块之间的装

22、配关系，造成塑件成型困难，尺寸精度以及表面粗糙度难以保证。而一模两腔恰好解决了这一问题，不仅使得模具有了较好的精度，而且便于加工，便于注塑，适应了现代化大规模高效率生产高精密零件的要求。3.3 注射机型号的确定除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号。3.3.1 锁模力计算锁模力是指注射机构在工作中对模具所能施加的最大夹紧力。锁模

23、力与注射容量全面地反映了设备的主要特征和加工能力。在实际注射成型中，由于制品形状不同，所采用树脂品种不同，注射工艺条件及模具结构不同，所需要的合模力大小也各不相同。因此，在选用注射机时,要对其合模力进行计算。通常，可采用下列公式进行：FPm(NAs+Aj) (4.1-1)式中: F-注射机最大合模力(MN);N-型腔个数;Pm-成型时模腔平均压力（MPa）;As-塑件在开模方向的最大投影面积().Aj-浇注系统在开模方向的最大投影面积()从前面可知: N=2采用PRO/E 测得浇注统以及塑件在开模方向上的投影面积为0.025所以： FnPcA=2400.025=2 MN=2000KN3.3.2

24、 注射容量计算注射机的理论注量，指在对空注射时能完成一次注射熔料的体积量( 3).模具安装后，对模腔注射容量的计算,可以制件产品为主,计算其体积量，然后确认总体积注射量，从而可得:Vgn(Vs+Vj)(cm3)式中： Vg-注射机额定注射量(cm3)；Vs-单个塑件的容积量(cm3)；Vj-浇注系统和飞边所需要的容积量(cm3)；N-型腔数。其中： Vs=24cm3Vj=3cm3所以： Vn(Vs+Vj)=2(24+3)=54cm33.3.3 注射机型号的确定根据塑件的体积初步选定用XS-ZY-500（卧式）型注塑机。XS-ZY-500（卧式）型注塑机的主要技术规格如下表：表 3-1 注塑机的

25、主要参数理论注射容积(cm）500螺杆直径(mm)65注射压力(MPa)145注射速率(g/s)70塑化能力(g/s)35螺杆转速(r/min)3060锁模力(kN)3500拉杆有较距离(mm)540440移模行程(mm)250模具最大厚度(mm)450模具最小厚度(mm)300锁模形式双曲肘模具定位孔直径(mm)80喷嘴球半径(mm)SR18喷嘴口孔径(mm)5模板尺寸(mm)2003153.3.4 注射机及型腔数量的校核1、主流道的体积约为： V(cm) =3.140.6322.5 =3.9882、分流道与浇口的体积约为： V(cm)=131.1304=14.69523、该模具总共需填充塑

26、件的体积约为： V(cm) = 224+3.988+14.6952=66.68323.3.5 注射机及参数量的校核（1）注射量的校核注射机一个注射周期内所需注射量的塑料熔体的总量必须在注射机额定注射量的80%以内。在一个注射成形周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量或质量，应为制件和浇注系统两部份容量或质量之和，即V=nVz+Vj或 M = nmz + mj式中 V（m）一个成形周期内所需射入的塑料容积或质量(cm或g）；n 型腔数目 Vz（mz）单个塑件的容量或质量(cm或g）。 Vj（mj）浇注系统凝料和飞边所需塑料的容量或质量(cm或g）。故应使nVz + Vj 0.8Vg 或 nmz

27、+ mj 0.8mg式中 Vg（mg）注射机额定注射量(cm或g）。根据容积计算nVz + Vj = 66.6832 0.8Vg可见注射机的注射量符合要求（2）型腔数量的确定和校核型腔数量与注射机的塑化率、最大注射量及锁模力等参数有关，此外，还受塑件的精度和生产的经济性等因数影响。可根据注射机的最大注射量确定型腔数n式中 K注射机的最大注射量的得用系数，一般取0.8； mN注射机允许的最大注射量； m 2浇注系统所需塑料的质量或体积（g或cm）； m 1单个塑件的质量或体积（g或cm）。所以需要 n=2 符合要求（3）塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积

28、是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积，则成型过程中将会出现溢漏现象。因此，设计注射模时必须满足下面关系：nA1 + A2 A式中 A注射机允许使用的最大成型面积(mm2）其他符号意义同前。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即：(nA1 + A2)p F式中符号意义同前。所以需要24095+980=83200A查得ABS的平均成型压力为30（cm2/MPa）（2

29、49.5+0.98）30=83.230=2.5F符合要求（4）最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为它的最高压力pmax,应该大于注射机成型时所调用的注射压力，即：pmaxKp0很明显，上式成立，符合要求。（5）模具与注射机安装部份的校核喷嘴尺寸 注射机头为球面，其球面半径与相应接触的模具主流道始端凹下的球面半径相适应。模具厚度 模具厚度H（又称闭合高度）必须满足：HminHHmax式中 Hmin注射机允许的最小厚度，即动、定模板之间的最小开距； Hmax注射机允许的最大模厚。注射机允许厚度150H250符合要求。（6）开模行程校核开模行程s（合模行程）指模具开合过程中动模固定板的移动距离。

30、注射机的最大开模行程与模具厚度无关，对于单分型面注射模：Smax s = H1 + H2 + 510mm式中 H1摧出距离（脱模距离）（mm）； H2包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）。开模距离取 H1 = 20包括浇注系统凝料在内的塑件高度取 H2 = 40余量取 8 则有：Smax s = 20+20+28 =68符合要求。3.4 分型面位置的确定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。合理地选择分型面是使塑件能完好的成形的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：（1） 使塑件在开模后留在动模上

31、；（2） 分型面的痕迹不影响塑件的外观；（3） 浇注系统，特别是浇口能合理的安排；（4） 使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；（5） 使塑件易于脱模。由于本塑件的结构形状较为特殊，根据选择分模面时，应遵守以上的原则。再综合我的塑件形状的考虑，以及模具整体设计、制造、加工的要求，我选择采用平面分型面，如图3.1所示图3.1分型面是proe示范图这是PRO/E 分模时作的单面分模面，由于上表面要求较高，必须要求塑件留在动模一侧。这样的分型面设计有以下的特点：第一、 这样的设计保证了分模时塑件留在动模一侧；第二、 分型面的痕迹会在塑件的下边缘一圈，保证不会影响 外观质量；第三、 这样的设计使得推杆比较好

32、布置，比较容易推出塑件；第四、 使得脱模变的容易；第五、 这样的设计也迫使设计必须使用潜伏式浇口等不影响外观质量的特殊浇口；3.5 模架的选用模架是模具的主体，是安放模具型芯和型腔的基础，模架结构的选定对注塑成型的步骤起了决定性的作用。在模具设计中，尽可能选用标准模架，以便在标准模架的基础上实现模具制图的标准化、模具结构的标准化、以及工艺规范的标准化。选用标准模架，简单方便，既使模具成本下降，又简化了模具设计的生产周期，同时保证了模具的精度和动作的可靠性，维修也十分方便。图3.2 模架根据模具型腔和型芯的外形尺寸来选择标准模架（如图2.2），由于设计的型腔和型芯的外形尺寸是22518030，所

33、以所选的标准模架为300400260的模架。3.6 成型零件的设计成型零件的结构设计主要是指构成模具型腔的零件，通常有凹模、型芯、各种成形杆和成形环。模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的计算，塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、

34、成型杆等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的内表面，成型杆用以形成制品的局部细节。成形零件作为高压容器，其内部尺寸、强度、刚度，材料和热处理以及加工工艺性，是影响模具质量和寿命的重要因素。设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进浇点、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸，从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸，以及机加工工艺要求等。此外由于塑件融体有很高的压力，因此还应该对关键成型零件进行强度和刚度的校核。在工作状态中，成型零件承受高温高压塑件熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模

35、时需要克服于塑件的粘着力。在上万次、甚至上几十万次的注射周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑件制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许范围内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。3.6.1 成型零件的选材对于模具钢的选用，必需要符合以下几点要求：(1)机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的钢种。(2)抛光性能优良。注射模成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面，Ra0.05m。要求钢材硬度在HRC3540为宜。过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀

36、致密，极少杂质，无疵斑和针点。(3)耐磨性和抗疲劳性能好。注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度交变应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不以采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所计划批量生产的使用寿命期限。(4)具有耐腐蚀性。对有些塑料品种，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。根据塑件表面质量比较高决定模具表面质量更高这一事实，再依照上述标准，故笔者在设计成型零件(凹模)中选用了镜面钢PMS。PMS（10Ni3CuAlVS）的供货硬度为HRC30，易于切削加工。而后在真空环境下经过500

37、550，以510h时效处理。钢材弥散析出复合合金化学物，使钢材硬化，具有HRC4045，耐磨性好且处理过程变形小。由于材质纯净，可作镜面抛光，还有较好的电加工及抗锈蚀性能。3.6.2 凹模部分的结构设计（1）凹模的结构形式凹模可由整块材料制成，制成整体式凹模。凹模位于定模板上，因为模具为一模两腔的结构，所以需要采用两个型腔。（2）凹模尺寸的计算为计算简便起见，凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸，即公差为正；凡是轴类尺寸均以最大尺寸作为公称尺寸，即公差为负。a.凹模径向尺寸计算凹模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：式中 凹模径向尺寸（mm）；塑件的平均收缩率（ABS收缩率为0.3%0.

38、8，平均收缩率为0.55%）；塑件径向公称尺寸（mm）；塑件公差值(mm)（3/4项系数随塑件精度和尺寸变化，一般在0.50.8之间，取0.6）；凹模制造公差（mm）(当尺寸小于50mm时，z=1/4；当塑件尺寸大于50mm时，z=1/5)；塑料的最小收缩率（）。凹模长度尺寸计算为：凹模宽度尺寸计算为：b.凹模深度尺寸计算凹模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：式中 凹模深度尺寸（mm）；塑件高度公称尺寸（mm）；2/3项，有的资料介绍系数为0.5；其他符号意义同上。c.中心距尺寸计算,公式如下模具中心距尺寸（mm）；塑件心中距尺寸（mm）。所以3.6.3 凸模部分的结构设计(1)凸模尺寸的计算

39、a.凸模径向尺寸计算凸模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：型芯径向尺寸（mm）；型芯的制造公差（mm）；其他符号意义同上。凸模长度尺寸计算为：凸模宽度尺寸计算为：b.凹模深度尺寸计算凸模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：凸模深度尺寸（mm）；塑件孔深度尺寸（mm）；其他符号意义同上。c.中心距尺寸计算,公式如下模具中心距尺寸（mm）；塑件心中距尺寸（mm）。所以此外，凸台高度、起伏凸边高度、起伏凸边位置、非配合圆弧等，一切距离位置尺寸都属于双向公差的计算。（注：ABS的收缩率为0.30.8）。3.7 斜顶的设计本次充电器把手塑料模采用一模二腔的结构，根据塑件的结构，需要内部做斜顶，用斜顶

40、顶出式的机构，这种顶出式的侧抽芯机构是斜顶杆抽芯机构的应用，它多用在有局部凸凹的塑件的抽芯中应用。它的导滑部分往往是在模板上或型芯上直接开出的矩形或圆形的斜孔，制作起来比斜滑块抽芯简单，是在内部局部抽芯时经常采用的一种形式。本套模具的斜顶的导滑部分设计在型芯上，材料选用45，其热处理后硬度为5458HRC。因斜顶在型芯中滑动才能达到预期的作用，为了加强其表面的耐磨性，因此斜顶的表面必须氮化，以增强其耐磨性。3.7.1 斜顶的结构形式斜顶的结构形式如图3.3所示：斜顶的头部即为成型滑块，型芯上开有导滑的矩形的斜孔，在推出板的作用下，斜顶沿斜孔运动，一边抽芯，一边推出塑件。其中斜顶的倾角a=8，长

41、为160mm,设计时还应考虑其抽芯距的大小是否满足设计的要求。即SS1+(1-3)式中S 斜顶的抽芯距()； S1侧凹的深度()；图3.3斜顶的结构3.7.2 斜顶的固定形式斜顶用T型槽安置在滑座上，并在合模时带动斜顶复位。斜顶底部的顶杆和滑座必须淬火（5052 HRC）处理,以免磨损。推杆的公称直径为D10m，其长为L233mm。滑座材料为T8A，经淬火热处理后硬度为5357HRC。3.8 浇注系统的形式和浇口的设计浇注系统是指凝料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道的浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对

42、获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影响。该模具采用普通流道浇注系统，普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。3.8.1 浇注系统的选用原则浇注系统的尺寸是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响效大，而且还在与塑件所用塑料的利用率、成型效率等相关。1.对浇注系统进行整体设计时，一般应遵循如下基本原则：2.了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性。3.采用尺量短的流程，以减少热量与压力损失。4.浇注系统的设计应有利于良好的排气。5.防止型芯变形和嵌件位移。6.便于修整浇口以保证塑件外观质量。7.浇注系统应结合型腔布局同时考虑。8.流动距离比和流动

43、面积比的校核。3.8.2 主流道的设计（1）主流道尺寸根据所选的注射机喷嘴的尺寸，为了使熔融的塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑。为了补偿主流道与注射机的喷嘴对中误差并解决溢料的脱模问题，主流道进口端直径比喷嘴直径大0.5mm1mm。 所选注射机的喷嘴直径为7.5mm，半球半径为18mm。因此，主流道尺寸确定如下：进口端直径d=8mm，半球半径R=19mm，其锥角20，内壁表面粗糙度在0.631.25um之间，取内表面粗糙度Ra0.63um。（2）浇口套的设计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

44、流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。常用浇口套分为A型和B型两种。图2.10为后者，B型用于配装定位圈。浇口套的规格有12，16，20等几种。由于注射机的喷嘴半径为18mm，所以浇口套的R为19mm。图3.4浇口套的示意图（3）浇口套的固定因为采用的B型浇口套，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件，外径为100mm，内径35mm。具体固定形式如图3.5所示：图3.5 浇口套固定形式示意图3.8.3 分流道的设计由于模具设计成一模二腔，有两浇口，属于多型腔多浇口的模具，因此应设置分流道。分流道是浇注系统中熔融状态的

45、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。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。（1）主分流道的形状及断面尺寸为了便于加工及凝料脱模，将分流道设置在分型面上。设计的分流道截面形状为U形，塑料熔体在流道中流动时，表层冷凝冷结，起绝热作用熔体仅在流道中心流动。为了便于注射成型过程中经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失，将分流道设计成直的,主流道如图3.6所示：图3.6主流道示意图由于PC塑料的分流道直径范围在6.4mm10mm之间，所以取分流道的直径为8mm，总长为6

46、0mm。表2 常用塑料分流道直径推荐值材料名称分流道直径（mm）材料名称分流道直径（mm）ABS,AS4.59.8PC6.410POM3.010PE1.610PP1.610HIPS3.210CA1.611PS1.610PA1.610PSF6.410PPO6.410SPVC3.110PPS6.413HPVC6.416（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，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低。取分流道内表面粗糙度Ra1.6um，这样表面不是很光滑，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之间产生一定的速度差，以

47、保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。3.8.4 浇口的设计浇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最小的部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。（1）浇口的选用浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。本套模具采用的是

48、侧浇口,侧浇口开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模。这种浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。所设计的浇口形式及尺寸如图3.7所示。在实际加工中，是先用圆形铣刀铣出直径为8mm的分流道，再将材料进行热处理，然后做一个电极去放电，用电火花打出这个浇口来的。图3.7浇口形式的示意图（2）浇口位置的选择确定模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，其开设的位置对塑件成型性能及质量影响很大，同时浇口位置的不同

49、还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外观，一定要考虑浇口位置的正确选择，通常要考虑以下几点原则：a尽量缩短流动距离；b浇口应开设在塑件壁厚最大处；c必须尽量减少熔接痕；d应有利于型腔中气体排出；e考虑分子定向影响；f避免产生喷射和蠕动；g浇口处避免弯曲和受冲击载荷；h注意对外观质量的影响。本模具结构浇口位置如图3.8所示。图3.8最佳浇口位置的模流分析图根据Mold Flow的分析结果，最佳浇口位置位于塑件的上壁中间位置。一般情况下，实际生产中的浇口位置设置在软件提示的最优区域内，但是聚合物熔体在薄壁模腔中的流动非常困难，当璧非常薄的时候，这种情况更加明显，这就需要更高的注射压力，但是

50、压力太大，注塑机或许达不到要求，并且压力越大，成本越高。而软件显示的位置的孔相对较多，而且考虑到此工件采用的是一模俩腔的侧浇口，因而我们初定浇口位置位于塑件侧壁外侧中间位置。3.8.5 浇注系统的平衡模具设计成一模二腔的形式，在设计时应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。可以看出，所设计的模具是平衡式的浇注系统，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。3.8.6 冷料穴及拉料

51、杆在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。主流道冷料穴设计成带有摧杆的冷料穴，底部由一根摧杆组成，摧杆装于摧杆固定板上，与摧杆脱模机构连用。冷料穴的孔设计成倒锥形，便于将主流道凝料拉出。当其被摧出时，塑

52、件和流料凝道能自动坠落，易于实现自动化操作。主流道冷料穴的设计如图3.9所示：图3.9主流道冷料井的设计3.9 冷却系统的设计在注射过程中,模具的温度直接影响着制品质量和注射周期,各种塑料的性能不同,成型工艺要求的不同相应的模具对温度要求也不同, ABS在注射成型时所需的模具对温度为4060度之间。对任何塑料制品，模温波动较大都是不利的。过高的模温会使制品在脱模后发生变形，延长冷却时间，使生产率下降。过低的模温会使降低塑料的流动性，难于充满型腔，增加制品的内应力和明显的溶接痕等缺陷。由于模温不断地被注入熔融塑料加热，模温升高，单靠模具自身散热不能使其保持较低的温度，因此必须加冷却机构。冷却装置

53、系统的设计要点：（1）实验表明冷却水孔的数量愈多，对制品的冷却也愈均匀。（2）水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即孔的排列与型腔形状相吻合，水孔边距型腔的距离常用1215mm。（3）对热量聚积大温度上升高的部位应加强冷却。（4）进水管直径的选择应使水流速度不超过冷却水道的水流速度，避免产生过大的压力降。冷却水道直径选用6mm。（5）凸凹模与成型型芯应分别冷却，并保证其冷却平衡。（6）冷却水道不应穿过没有镶块或其接缝部位，水道连接必须密封以免漏水。（7）复式冷却循环并联而不应串联。（8）进、出口冷却水温差不应过大，以免造成模具表面冷却不均。由于塑件材料为ABS，其注射成型模具并无加热要求。故只

54、用冷却水道在动、定模板之中各取一个达到冷却效果即可。3.9.1 冷却水道及连通方式（1）冷却介质由于水的热容量大、传热系数大、成本低、使用方便、冷却效果好等特点，冷却介质普遍采用水作冷却介质。因此，本套模具也采用水作为冷却介质。（2）冷却水道的形式本套模具采用直流循环式冷却的冷却水道形式，如图2.16所示,它是直接在模具的模板上钻孔，通入冷却介质。其特点是水道结构简单，加工方便，但模具冷却不均匀。冷却水道的连通方式。定模采用回路式，而动模则采用贯穿式的设计。定模如图3.10所示图3.10冷却水道形式3.9.2 型腔的冷却水道的合理性（包括流动、冷却、翘曲等）需用MoldFlow来模拟分析，图3

55、.11是冷却水道的布置形式。下面图是从流动分析、冷却分析、翘曲分析三方面分析的结果，从这个图中可以看出水道的布置还是比较合理的。图3.11 冷却水道的布置形式3.10 推出机构的设计推出脱模机构是注射模的重要结构组成之一，其作用是将冷却固化后的成型制品从模具中取出，在模具开模后，制品通过自身的重力作用或其他方法而从型腔或型芯上脱落。3.10.1 推出机构的选用原则在设计推出脱模机构时，必须根据制品的形状，复杂程度和注射机推出结构形式，采用适合的推出脱模机构，其选用原则如下：(1)开模时应尽量使塑件留在动模一边；(2)制品脱模后不致变形，推力分布均匀，推力面尽可能大，并靠近型芯；(3)制品在推出

56、时不能造成碎裂，推力应设在制品能够承受较大力的地方；(4)尽量不损坏制品的外观；(5)推出机构应动作可靠，运动灵活，制造方便。3.10.2 确定推出机构的形式本套模具根据塑件的结构，采用推杆推出的脱模机构，材料选用T8A，推杆头部需进行淬火处理，硬度在5256HRC，表面粗糙度在Ra1.6um以下。推杆其断面形状为圆形，此形状容易加工，且很容易保证其配合精度，易于保证其互换性，并易于更换，而且它还具有滑动阻力小等特点。由于本套模具采用斜顶抽芯，其固定方式比较特殊，因受塑件结构的限制，所以推杆的固定必须同斜顶的固定结合起来加以考虑。在这套模具中，斜顶采用顶杆滑座来固定，而顶杆滑座固定在推杆固定板

57、上，由于尺寸较大，如果推杆直接固定在推杆固定板上，将与滑座产生干涉。因此，在设计推杆固定方式时，将斜顶杆固定在滑座上，再通过推杆固定板固定在推板上。推杆和推杆孔的配合采用间隙配合H8/f8，推杆头部和推杆孔的配合精度并不高，理论上讲推杆和推杆孔的单边间隙不大于所用塑料的溢边值即可，这个配合间隙即能满足相对移动的定位要求，并起到浇注时的排气作用。3.11 复位机构的设计本套模具采用强制复位机构，用弹簧复位。复位杆的制造简单，易于安装和调节，复位动作稳定可靠。模具采用4根直径为30mm的复位杆，以保证复位过程中推板的平衡移动。复位杆与动模的的配合精度为H7/f8，材料为T8A，淬火硬度5256HR

58、C。在合模时，为了避免与定模板发生干扰而合模不严，安装时，复位杆应低于动模分型面0.25mm的距离。3.12 合模导向机构的设计合模导向机构在注射模中，用来保证动模和定模或模内其他零部件之间准确对合。在模具中起定位、导向和承受一定的侧压力的作用，导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。本套模具采用的是导柱导向机构，它是利用导柱与导柱孔之间的配合来保证模具的对合精度。3.12.1 导柱（1）导柱的结构及尺寸导柱多为标准件，但标准的规格类型较多。有带储油槽、无储油槽及固定形式加大或不加大等多种形式，本套模具采用带储油槽的直通式导柱。直径为40mm，导柱的长度L应保证，开模后导柱的长度比端面长出6

59、8mm。（2）导柱的配合与安装导柱与导柱孔之间一般采用间隙配合H8/f8。导柱与安装孔之间采用过渡配合H7/m6。（3）导柱的数量与布置对标准模架，其导柱数量及布置一般都是确定的。本套模具采用的是标准模架。导柱数量为4个，对称布置，导向精度很高。3.12.2 导套使用导套的目的是导柱孔磨损之后便于更换。有A、B两种常用的导套结构，本套模具使用的是带台阶的那种，导套与固定孔间采用的是过渡配合H7/m6。3.13 支承零部件注射模中的各种固定板、支承板、支承块以及模座等都称为支承零部件，将它们与合模导向机构和推料脱模机构等组装，便可组成注射模架。模架的作用是用来安装和固定注射模中的各种功能机构，设

60、计时各种支承零件必须具有足够的强度和刚度。3.14 支承柱和垫块支承柱和垫块对动模板上模具的各零件起着支承作用。支承柱和垫块靠在支承板和模座之间，形成推出脱模机构的运动空间。变更支承柱和垫块的厚度，可改变模具的封闭高度，以保证闭合高度和开模行程与注射机规格的匹配。支承柱和垫块应具有一定的强度和刚度，以免发生变形，引起注射成型时发生溢料或制品偏差。垫块、模座与支承柱间采用六角螺钉固定。支承柱和垫块的材料采用T8A/Q235，经淬火热处理，其硬度在4348HRC。3.15 模座与注射机相联的模具底板称为模座。模座是整个注射模中支承所有零部件的底板，在注射成型过程中传递合模力并承受成型力，应具有足够的强度和刚度，即应具有足够的厚度，不能低于13mm。本套模具的模座厚度为35mm，达到了使用要求。模座材料也采用45钢，经淬火热处理，其硬度在4348HRC。第四章 模具用钢塑料模的工作条件与冷冲模有所不同，塑料模一般都在一定温度（150C200C）条件下进行工作，除承受一定压力外，还承受一定的温度，此外有些塑料在成型过程中还会分解出腐蚀性气体，使模具表面受腐蚀。因此，塑料模成型零件的主要失效形式是磨损、变形和表面腐蚀等。为了使塑料模正常工作，并保证有一定的