土豆削皮机毕业论文

目 录

第一章 绪论???????????????????????????1 第二章 注射成型工艺分析?????????????????????3 第一节 概述???????????????????????3 第二节 产品零件的分析??????????????????4 第三章 注塑机的选择???????????????????????8 第四章 型腔布置?????????????????????????10 第五章 浇注系统设计???????????????????????14 第一节 浇注系统的组成及设计原则?????????????14 第二节 流道及浇口设计??????????????????16 第六章 模架的确定及标准件的选用?????????????????21 第七章 分型面与排气系统的设计??????????????????22 第八章 成型零件的设计??????????????????????25 第九章 合模导向机构设计?????????????????????34 第十章 推出机构的设计??????????????????????37 第一节 推杆的基本概况??????????????????37 第二节 脱模力及推杆的尺寸计算及校核???????????38 第十一章 温度调节系统的设计???????????????????41 第十二章 零件的加工???????????????????????43 设计体会 ????????????????????????????47 参考文献 ????????????????????????????48

- 0 -

第一章 绪论

塑料是树脂为主要成分的高分子有机化合物，简称高聚物。一般相对分子质量都大于1万，有的甚至可达百万级。在一定温度和压力下具有可塑性，可以利用模具成型为一定几何形状和尺寸的塑料制件。塑料的其余成分包括增塑剂、稳定剂、增强剂、固化剂、填料及其它配合剂。

在高分子材料加工过程中，用于塑料制品成型的模具，称为塑料成型模具,简称塑料模。塑料模的优化设计，是当今高分子材料加工领域中的重大课题。

在塑料材料、制品设计及加工工艺确定发后，塑料模设计对制品质量及产量，就具有决定性的影响。首先，模具形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及塑料定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度或形状精度以及塑件的物理力学性能、内应力大小、表面质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，塑料模对塑料成本也有相当大的影响，除简易模具外，一般说来制模费用是十分昂贵的，大型模具更是如此。

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。当塑料制品及其成型设备被确定以后，塑料质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80%。由此可知，推动模具技术的进步应是刻不容缓的策略。尤其大型塑料模

- 1 -

的设计技术与制造水平，常可标志一个国家的工业化发展程度。

我国塑料模的发展极其迅速。目前，塑料制品已经渗透到国民经济发展的每一个领域。我国现在塑料制品年产量已超过2000万吨以上，其中注射成型产品占约30%左右。据不完全统计，2001年全国塑料加工设备的总生产量约33000台，其中注射成型设备约27600台。近年来，我国各行各业对模具工业的发展十分重视。1989年，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。

目前，我国的塑料模设计技术、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的开发和应用。塑料制件应用的日益广泛和大型塑料制件的不断开发，对塑料成型模具设计和制造提出的要求越来越高。传统的模具设计与制造方法不能适应工业产品不断开发和及时更新换代与提高质量的要求，为了适应这些变化，先进国家的CAD/CAM/CAPP技术在80年代中期已进入实用阶段，市场上已有商品化的系统软件出售。

现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效率的设备和先进和模具，被誉为塑料成型技术的“三大支柱”。尤其是塑料模对实现塑件加工工艺要求、塑件使用要求和塑件外观造型要求，起着无可替代的作用。一副好的注射模可成型上百万次，一副好的压缩模大约能成型25万次，这与模具的设计、模具材料及塑料的制造有着很大的关系。高效全自动化设备，也只有装上能全自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑料生产及产品更新均以模具制造和更新为前提。当今世界注射成型设备向超精密化、高效方向发展，日本FANUC公司的超高速注射成型技术，已将螺杆推动速度提高到2000mm/min。注射成型制品也向着超薄壁

- 2 -

化、轻量化方向发展，已有国外公司能够注射成型出小至0.1mm壁厚的制品，例如，0.75～0.3mm的高保真喇叭振动板。随着塑料成型技术的不断发展，模具新材料、模具加工新技术和模具新工艺方面的开发已成为当前模具工业生产和科研的主要任务之一。十多年来，国内外塑料成型行业在改进和提高模具设计与制造方面投入了大量的资金和研究力量，取得了许多成果。

第二章 注射成型工艺分析

第一节 概述

注射成型工艺的特点是允许在一个单独的加工过程中用一套集成的功能元件（例如，轴承、导柱、压板、枢轴和弹簧）加工出非常复杂的成型制品，这一生产过程的自动化程度非常高。用注射成型法加工的制品包括小到在高精密仪器上使用的只有几毫克重的制品，大到50Kg以上的大型制品。机械制造商提供了系列的注射成型机供制品生产者使用，同样，各种成型配件的选择范围也很宽，然而，对于每一种新制品而言，其注射模具必须被特制。

注射机由注射系统和合模系统组成，注射机至少具有一个加热的机筒，机筒内有一个塑化螺杆，螺杆可以转动并可以轴向运动。合模系统调节位于动模板和定模板之间的模具。它提供开合模的动作，在机器的注射过程中，保持模具闭合，以免注射过程是模具内熔体产生的内压力顶开模具。

已成颗粒状的混合物料经过料斗进入机筒，旋转着的螺杆将颗粒状的料向前输送，由于机筒加热和螺槽内的捏合作用，粒料熔化并进入到螺杆端部的熔体腔。与此同时，螺杆本身后退，直到下一个注射成型周期所需要物料量（注射量）被塑化好为止。在注射过程中，螺杆沿轴线向合模系统方向移动，将塑化好的塑料

- 3 -

快速地注入模具的模腔，同时合模系统使模具一直保持紧闭状态（第一步注射）。由于模具的温度低于模塑物料的软化温度，因此，物料接着会在模具内固化。在冷却阶段，螺杆仍处于压力下（保压），继续将模塑物料注入模具，以补偿在冷却过程中模塑物料体积的减少（第二步冷却）。在保压一段时间后，通往模腔流道内的物料已经凝固到不能再流动的程度。

下一步，当模具内制品进一步冷却时，螺杆开始再次转动，塑化成型下一个制品所需要的塑料。作用在螺杆上的轴向力被缩小到只保持塑化所需要的“背压”的水平。当冷却时间到达时，模具打开，模塑制品被移出或被“顶出”（第三步顶出）。当模具再次闭合以后，下一个注射成型周期开始。在注射充模过程中，模腔中的压力通常有100Mpa或更高。这个压力作用在模具壁上，形成一个使模具分离的力，这一分离力必须用机器的合模力来抵消。

第二节 产品的分析

一、塑料的选择

成型塑料选择日常生活中常见的塑料---ABS，即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。ABS为热热塑性塑料，加热时变软以至流动，冷却时变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。这种塑料的基本情况如下：

1、基本特性

ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS具有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它具有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件具有较好的光泽。密度为1.02～1.16g/cm3。ABS具有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对ABS

- 4 -

几乎无影响,在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但于烃长期接触会软化溶胀。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70oC左右，热变形温度约为93oC左右。耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。根据ABS中三种组成部分之间的比例不同可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热型等。

2、主要用途

ABS在机械工业中用来制造齿轮、泵页轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等。汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等，还有用ABS夹层板制小轿车车身。ABS还可以用来制作水表外壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。

3、成型特点

ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理，含水量应应小于0.3%，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥；流动性中等，溢边料0.04左右；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在50～60oC，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60～80oC。模具设计时应注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”痕迹。脱模斜度宜取2o以上。

二、关于ABS塑料的数据(物理、热性能)

- 5 -

密度：1.02～1.16g/cm3 质量体积：0.86～0.98cm3/g 吸水率（24h长时间）：0.2～0.4% 熔点（或黏流温度）：130～160oC

熔融指数（MFI）：200oC、载荷50N、喷嘴直径2.09时，维卡针入度：71～122oC 马丁耐热：63oC

热变形温度（0.45MPa）：90～108oC 热变形温度（1.8MPa）：83～103oC 线膨胀系数：7.0×10-5/oC 计算收缩率：0.4～0.7% 比热容：1470J/(Kg·K) 热导率：0.263W/(m·K) 燃烧性：慢

三、ABS的成型条件

注射机成型类型：螺杆式 密度：1.02～1.16g/cm3

计算收缩率：0.3～0.8% 预热温度：80～85oC 预热时间：2～3h

料筒温度（后期）：150～170oC 料筒温度（中期）：170～180oC 料筒温度（后期）：180～200oC

- 6 -

0.41～0.82g/10min 喷嘴温度：170～180oC 模具温度：50～80oC 注射压力：60～100Mpa

成型时间（注射时间）：20～90s 成型时间（高压时间）：0～5s 成型时间（冷却时间）：20～120s 成型时间（总周期）：50～220s 螺杆转速：30r/min

通用注射机类型：螺杆式、柱塞式均可 后处理方法：红外线灯、烘箱 后处理温度：70oC 后处理时间：2～4/h

四、削皮器的塑料模成型分析

1、该削皮器外形的零件图如下：

- 7 -

此塑料件为削皮器外观图，外表要求光洁美观，为不规则塑件。该零件的重量为37g，壁厚为6mm，投影面积约为6700mm2。其主要用途是为削除土豆等果、蔬的外表皮，在零件精度上关键部位要求有比较高的配合精度，且其外表面要求光滑美观，所以确定外表面的尺寸精度为IT7级。内腔用于放置刀片，其尺寸精度无特别要求。定为ABS成型。由零件实物及经验可知，该零件采用注射法成型比较合适。2、塑件成型工艺分析

首先要了解塑件的用途，使用情况及工作要求。对于塑件图上的提出的塑件行状，尺寸精度，光洁度等进行工艺分析，即从成型工艺，塑料制件的设计原则，模具结构的合理性等方面进行综合分析，对模具不够合理的部分提出改进意见。

工艺分析：塑件外表不能有缺陷，如：浇口痕迹，熔接缝，凹陷等。由于零件有两个孔，用于安装条形刀片和圆形刀片，削皮器的表面设计成对直接适宜手持结构精度，这样在对果蔬进行切削时，可以在直接削除光滑表皮的同时又对局部斑点进行处理。由上述零件图可以看出，这种结构的削皮器属于板类零件，无

- 8 -

侧空，无需侧抽芯，只需上下合模注塑成型即可。

塑件成型零件制造的初步构想：削皮器外形为规则形状，可用用电火花加工制造凸凹模，抽芯机构可以锻造后再打磨即可。

第三章 注射机的选择

注射模是安装在注射机上进行注射成型生产的，在进行模具设计之前，我们应该先对注射机的技术规范和使用性能进行了解。

设计注射模时，我们首先要确定模具的结构、类型和一些基本尺寸，模具型腔数目、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需用的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等。这些数据都与注射机的有关性能参数密切相关，如果两者不匹配，则模具无法使用。

注射机有关工艺参数的校核： 1、最大注射量的校核

柱塞式注射机和螺杆式注射机的标定在习惯上是不相同的。对于柱塞式的注射机，其最大注射能力在国际上规定以一定聚苯乙烯塑料的最大克数为标准。故注射聚苯乙烯塑料时，制件的重量加上浇注系统（主流道，分流道和浇口）的重量，应不超过注射机的规定克数，其实最好是在额定注射量的80%以内。对于螺杆式注射机，其最大注射能力通常以螺杆在料筒最大推进容积M（cm3）表示 ，因此最大注射量就是该体积的塑料熔体在料筒内的温度及压力下的重量。

最大注射量为： Gmax =M?Dg

式中: M--注射机规定的注射容积cm3

Dg--在料筒温度及压力下熔融塑料的比重，g/cm3

- 9 -

也可用下式进行计算: Gmax=M?D?C

式中: C--料筒温度下塑料体积膨胀率的校正系数 对于结晶性C=0.85 对于非结晶性塑料C=0.93 2、注射压力的校核

注射压力校核是校验注射机的最大注射压力能不能满足该制件成型的需要，制品成型所需的压力是由注射机类型，喷嘴形式，塑料流动，浇注系统和型腔的流动阻力等因素决定的，每副模具都只能安装在与其相适应的注射机上进行生产，因此模具设计与所用的注射机关系密切。在设计模具时应详细了解注射机的技术规范。从模具设计角度出发，首先应了解注射机的最大注射量，最大注射压力，最大锁模力，最大成型面积，模具最大厚度和最小厚度，最大开模行程，以及最大注射量的校核。

对成型ABS制品的削皮器，拟采用的注射机的规格如下： 规格：SZY-300型国产注射机（卧式） 额定注射量：320cm3 螺杆直径：φ60mm 注射压力：77.5Mpa 注射行程：150mm 注射方式：螺杆式 螺杆转速：30r/min 锁模力：1500kN 最大开合模行程：340mm

- 10 -

模具最大厚度：355mm 模具最小厚度：285mm 喷嘴球头半径：SR12mm 喷嘴孔直径：4mm

顶出形式：中心及上下两侧设有顶杆，机械顶出 动、定模固定板尺寸：620mm×520mm 拉杆空间：400mm×300mm 模具定位孔直径：φ120H7 螺杆驱动功率：7.8kW 料筒加热功率：6.5kW 液压泵电动机功率：17kW

外形尺寸（长×宽×高）：5300mm×940mm×1815mm

第四章 型腔布置

注射模具每一次注射循环所能成型的塑件数量是由模具的型腔数目决定的。型腔数目及排列方式、分型面的位置确定了塑件在模具中的成型位置。

在给定了零件实物的情况下，零件的设计已经完成，所选用的材料也已经确定，就要考虑采用单型腔模具还是多型腔模具。虽然与多型腔模具相比，单型腔模具具有形状和尺寸一致、工艺参数易于控制、模具结构简单紧凑、设计自由度大、制造成本低周期短等优点，但是，对于长期大批量生产而言，多型腔模具是更为有益的方式。它可以提高生产效率，降低生产成本。现代注射成型生产中，大多数小型塑件的成型是多型腔的。所以，在这里采用多型腔设计。

一、型腔数目的确定

在设计实践中，有先确定注射机的型号，再根据所选用的注射机的技术规范

- 11 -

及塑件的技术经济要求，计算能够选取的型腔的数目；也有要看经验先确定型腔数目，然后根据生产条件，如注射机的有关技术规范等进行校核计算，看所选定的型腔数目是否满足要求。一般来说，一模多腔时需要确定最经济的型腔数目nw。影响nw的因素有技术参数和经济指标两个方面。技术参数包括锁模力、最小和最大注射量、塑化能力、模板尺寸、制品尺寸精度和流变参数等。经济指标主要是指nw的多少对制品成本的影响。影响型腔数目的最重要因素有以下四个：

1、注射机的锁模力

设注射机的锁模力为F（N），型腔内熔体的平均压力为pc（MPa），每个制品在分型面上的投影面积为A（mm2）流道和浇口在分型面上的投影面积为B（mm2），则最大的型腔数目为：

n1?F/pc?B A流道和浇口在分型面上的投影面积为B，在模具设计前是未知值，根据对多型腔的统计分析，大约B为(0.2～0.5)A，通常可取B=0.35A。型腔内熔体的平均压力主要取决于注射压力，一般在25～40Mpa的范围内。低黏度物料时取小值，高黏度物料时取大值。实际所需锁模力应小于注射机的名义锁模力，为保险起见用0.8F计算，因此，实用公式为：

n1?0.8F/pc0.6F?

1.35AApc?4.4个

2、注射机的注射量

设注射机公称注射量为G（cm3），单个制品的体积为V（cm3），流道和浇口的总体积为C（cm3），则最大的型腔数目为：

- 12 -

n2?G?C V生产中每次注射量应为公称注射量G的（0.75～0.45）倍，现取0.6G进行计算。同样流道和浇口的总体积是未知量。据统计，每个制品所需浇注系统体积是制品体积的(0.2～1)倍。当物料黏度高、制品体积小、型腔数目多，又要作平衡

布置时，浇系统的体积甚至还要大。现取C=0.6V进行估算，因此其实用公式为：

n2?0.6G 1.6V=

0.375G V?3.3个

其中：零件的体积V=m/ρ=37/1.035=35.75(cm3)

零件的质量m=37g 零件的密度ρ=1.035g/cm3 3、制品精度

根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度就要降低4%。对于高精度制品，通常取n3=4，此处，该零件外壳并非高精度产品，所以在此制品精度不作为主要的参考依据。

4、经济性考虑

模具的型腔数目必须取n1、n2、n3中的最小者。n4可供参考，当型腔数目接近n4时，表明可以取得很好的经济效应。此外，还应注意诸如模板尺寸、脱模结构、浇注系统、冷却系统等的限制。

通过以上四点分析可得知，在所选定的注射机下，取型腔数目为3，即一模三

- 13 -

腔，可以得到比较好的效果，于是确定型腔的数目为3。

二、型腔的排列

一模多腔时，应遵循下面的原则来安排型腔数目：

1、应尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，来保证制品质量的均一和稳定。

2、型腔布置和浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象。

3、尽可能使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。

4、型腔的圆形排列所占的模板尺寸大，虽有利于浇注系统的平衡，但加工困难。除圆形制品和一些高精度制品外，在一般情况下，常用直线形排列和H形排列。

在此，按照上述原则将该零件的型腔设计成平衡式圆形排列，并且阵列均匀布置。

第五章 浇注系统设计

第一节 浇注系统的组成及设计原则

浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴射出之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浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具中最重要的问题之一。浇注系统具有传质、传压和传热的功能，对制品的质量影响很大。它的设计合理与否，直接影响着模具的整体结构及其工艺操作的难易。本设计中采用普通流道的浇注系统。

一、普通流道的组成及作用

普通流道的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。

- 14 -

普通流道的浇注系统从总体来看，有如下作用：

1、将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出。

2、在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。

二、普通流道浇注系统设计

浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，而且还与塑件所用的塑料的利用率、成型生产效率等相关，因此，浇注系统设计是模具设计的重要环节。对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循如下基本原则：

1、了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性。 2、采用尽量短的流程，以减少热量与压力损失

浇注系统作为充填型腔的流动通道，要求流经其内的塑料熔体热量损失及压力损失减小到最低程度，以保持较理想的流动状态及有效地传递最终压力。为此，在保证塑件的成型质量，满足型腔良好的排气效果的前提下，应尽量缩短流程，同时还应控制好流道的表面粗糙度，并送减少流道的弯折等，这样就能够缩短填充时间，克服塑料熔体因热量损失和压力损失过大所引起的成型缺陷，从而缩短成型周期，提高成型质量，并可减少浇注系统的凝料量。

3、浇注系统设计应有利于良好的排气

浇注系统能够顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个角落，使型腔及浇注系统中的气体有序地排出，以保证填充过程中不产生紊流或涡流，也不会因气体积存而引起凹陷、气泡、烧焦等成型缺陷。因此，设计浇注系统时，应注意与模具的排气方式相适应，使塑件获得良好的成型质量。

4、防止型芯变形和嵌件位移

- 15 -

浇注系统的设计应尽量避免塑料熔体直冲细小型芯和嵌件，以防止熔体冲击力使细小型芯变形或使嵌件位移。

5、便于修整浇口以保证塑件外观质量。 6、浇注系统应结合型腔布置综合考虑

浇注系统的分布形式与型腔的排布密切相关，应在设计时尽可能保证在同一时间内塑料熔体充满各型腔，并且使型腔及浇注系统在分型面上的投影面积总重心与注射机锁模机构的锁模力作用中心相重合，这对于缩模的可靠性及缩模机构受力的均匀性都是不利的。

7、尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量。

8、浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8以上的精度要求。

9、设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。

第二节 流道及浇口设计

一、流道设计

1、主流道设计

主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料顺利拔出。

主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以在注射中主流道部分常设计成可拆卸更换的浇口套，设计数据如下图所示：

- 16 -

为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径D应大于注射机的喷嘴直径d，通常为：

D=d+（0.5～1）mm =4+1

=5mm(注射机的喷嘴直径d=4mm)

主流道入口的凹坑半径R2也应大于注射机球头半径R1，通常为： R2= R1+（1～2）mm =12+1 =13mm

主流道的半锥角α通常为1o～3o。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小的锥角会使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。所以，取中间值α=2o。

主流道内壁的表面粗糙度取Ra0.8μm以下，抛光时沿轴向进行。主流道的长度L定为L=100mm（根据模板厚度决定，模板将在以下章节给出）。因为模板厚度为85mm，主流道的长度稍长，所以在模板上挖出深凹坑，让喷嘴伸入到模具内。

- 17 -

浇浇口套的材料选为T8A工具钢制作，经淬火洛氏硬度为50～55HRC。 1、冷料穴与拉料杆设计

冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或者处于分流道末端。其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的1～1.5倍。它的作用是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品质量。冷料穴分两种，一种专门用于收集、贮存冷料，另一种除贮存冷料外还兼有拉出流道凝料的作用。

这里冷料穴设计成兼有拉料作用的冷料穴，在圆管形的冷料穴试底部装有一根Z形头的拉料杆，称为钩拉料杆，这种兼有拉料作用的冷料穴是最常用的一种。其结构尺寸如下：

1、分流道设计

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应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔，并且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。

为了便于机械加工及凝料脱模，将分流道设置在分型面上。常用的分流道截面

- 18 -

形状一般有圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等。圆形和正方形流道的效率最高，但是，正方形截面的流道不易于凝料的推出，圆形截面的流道不易加工，故在实际生产过程中经常采用梯形截面的分流道。这是因为梯形分流道容易加工，且塑料熔体的热量散失及流动阻力均不大，这里采用梯形截面的分流道。

其侧面斜角α取5o，对于ABS制品的削皮器，由其重量（37g）和壁厚（6mm）由经验曲线查得分流道的直径尺寸为D=6mm(《中国模具设计大典》第2卷P328)，其它尺寸见下图：

二、浇口设计

浇口也称进料口，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。

浇口的主要作用如下：

1、熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。

2、熔体在流经狭窄的浇口时会产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模。 3、易于切除浇口尾料。

4、对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料。

浇口可分为限制性浇口和非限制性浇口两种。非限制性浇口起着引料、进料作

- 19 -

用；限制性浇口一方面通过截面积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，迅速而均衡地充满型腔，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料分离的作用。

这里采用侧浇口（又称边缘浇口）。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面多为矩形狭缝（也有用半圆形的注入口），调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这类浇口加工容易，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，因此它是广泛使用的一种浇口形式，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、气孔等缺陷，且注射压力大，对深型腔塑件不便。

侧浇口的设计结果如下图(示意图)：

- 20 -

在上述尺寸中，以浇口深度h最为重要。它控制着浇口内熔体的补缩程度。浇口宽度W的大小对熔体的体积流量有直接影响。浇口长度L在结构强度允许的情况下以短为好。

第六章 模架的确定及标准件的选用

以上内容确定之后，便根据所定内容设计模架。在学校设计时，模架部分可能要自己进行设计；在生产现场设计中则应尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。

标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件等。

在设计模具时，应尽可能地选用标准模架和标准件，因为标准件有很大一部分已经标准化，随时可在市场上买到，这对缩短制造周期，降低制造成本时极其有用的。

- 21 -

模架尺寸确定之后，对模具有关零件进行必要的强度或刚度校核，看所选模架是否可以，尤其对大型模具，这一点尤为重要。

设计模具时，开始就要选定模架。当然选用模架时要考虑到塑件的成型、流道的分布形式以及顶出机构的形式等因素。

综合各种因素来考虑，本套模具选用标准模架，其规格如下： C1-5060-A50-B50-C120 解释如下：C1—基本型

500600—模板周界尺寸500mm×600mm A50—A板厚度 B50—B板厚度 C120—C板厚度 标准为：行业标准

第七章 分型面与排气系统的设计

一、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，这些可分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统的凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为模具的分型面。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设计中的一个关键。在模具设计阶段，应首先确定分型面位置，然后才能选择分型面的结构。

1、分型面的形式

注射模具有的只有一个分型面，有的有两个多个分型面。但不管有几个分型面，

- 22 -

其形状应尽可能简单，以便于制品成型和模具制造。分型面的形状可以是平面、阶梯面或曲面。在一般情况下，只采用一个与开模方向相垂直的分型面，在特殊情况下才采用较多的分型面。

2、分型面的选择

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在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工、嵌件位置、形状及推出方法、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比较，从几种方案中优选取出较为合理的方案。选择分型面时一般应考虑以下几项基本原则：

1） 分型面应选在塑件外形尺寸的最大轮廓处

这里通过该方向上塑件的截面积最大，否则塑件无法从型腔中脱出。 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，这样有助于动模内设置推出机构动作，否则在定模内设置推出机构往往会增加模具整体的复杂性。

3）保证塑件的精度要求

与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。如果塑件上精度要求较高的成型表面被分割，就有可能由于合模精度的影响引起形状和尺寸上不允许的偏差，塑件达不到所需要的精度要求而成为废品。

4）满足塑件的外观质量要求

选择分型面时应避免对塑件的外观质量产生不利的影响，同时考虑分型面处所产生的飞边是否容易修整清除，当然，在可能的情况下，应避免分型面外产生飞边。

- 23 -

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。 6）对成型面积的影响

注射机一般都规定其相应模具所允许使用的最大成型面积及额定锁模力，注射成型过程中，当塑件（包括浇注系统）在合模分型面上的投影面积超过允许的最大成型面积时，将会出现涨模溢料现象，这时注射成型所需的合模力也会超过额定锁模力，因此，为了可靠地锁模以避免涨模溢料现象的发生，选择分型面时应尽量减少塑件（型腔）在合模分型面的投影面积。

7）对排气效果

分型面应尽量与型腔充填时塑料熔体料流末端所在的型腔内壁表面重合。 8）对侧向抽芯的影响

当塑件需要侧向抽芯时，为保证侧向型芯的放置及抽芯机构的动作顺利，在选定分型面时，应以浅的侧向凹孔或短的侧向凸台作为抽芯方向，将较深的凹孔或较高的凸台放置在合模方向，并尽量把侧向抽芯机构放置在动模一侧。

实际设计中，尽可能全部满足上述原则。但根据以上原则，选择分型面，其结

构简图如下：

由削皮器外形的特点可以看出：

- 24 -

优先选水平面分型面分型，零件结构简单、最大横截面位于制件中间、分型面唯一，可以顺利地脱模，故可以适用。

二、排气系统的设计

当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的各种低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净，一方面将会在塑件上形成气泡，另一方面气体受压力，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或（褐色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。有时在注射成型过程中，为保证型腔充填量的均匀合适及增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需在塑料最后充填到的部位开设溢流槽以容纳余料，也可容纳一定的气体。

注射模成型时的排气方式通常以如下四种方式进行： 1）利用配合间隙排气

2）在分型面上开设排气槽排气 3）利用排气塞排气 4）强制性排气

通常在中小型模具中，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.03～0.05mm。

因为本制品的排气量不大，这里采用模具分型面之间的间隙进行自然排气。排气间隙可认为取0.05mm。

第八章 成型零件的设计

型腔是模具中直接用以成型制品的部分。成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凸模、凹模、成型杆等。设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用

- 25 -

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

在工作中，成型零件承受高温高压塑件熔体的冲击和磨擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需要克服于塑件的粘着力。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，它的强度和刚度必须在许可范围内。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。

一、成型零件的结构设计

构成型腔的零件统称为成型零件，它主要包括凹模，凸模、型芯、镶块各种成型杆，各种成型环由于型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、耐磨力以承受塑料的挤压力和料流的摩擦力和足够的精度和表面粗糙度，以保证塑料制品表面光高美观，容易脱模，一般来说成型零件都应进行热处理，使其具有HRC40以上的硬度，如成型产生腐蚀性气体的塑料如聚氯已烯等。还应选择耐腐蚀的钢材。

1、凹模

凹模是用来成型塑件的外表面的主要零件。按其结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种形式。

1）整体式凹模

整体式凹模由整块材料加工而成。它的优点是强度和刚度高，不会使制品产生拼接缝痕迹。缺点是加工困难，需用电火花机床和立式铣床加工，热处理也不方便，仅适合于形状简单的中小型制品。

2）整体嵌入式凹模

- 26 -

整体嵌入式凹模适用于小型制品的多型腔模具。通常将多个整体凹模嵌入到凹模固定板中。整体凹模的外形多采用带台阶的圆柱体，从下部嵌入到凹模固定板中。整体嵌入式凹模装在凹模固定板中，需要用销钉式螺钉定位带台阶的嵌入式凹模能有效地防止脱出固定板，但需要垫板压固，凹模和固定板之间采用过渡配合甚至过盈配合，以便使凹模固定牢靠。

3）组合式凹模

组合式凹模一般用于形状复杂的凹模。它的强度和刚度较差。在高压熔体作用下易造成垫板变形。

4）镶嵌式凹模

设计中采用整体式凹模，主要原因是型腔是不规则形状，但是又类似扇形，若采用其它方式，固定时有一定的困难。型腔的结构形状也决定了它的加工方法必须用电火花加工，所以设计中采用整体式凹模。

2、凸模

凸模和型芯均是成型塑件内表面的零件。凸模一般是指成型塑件中较大的、主要内形的零件，又称主型芯；型芯一般是指成型零件上较小孔槽的零件。

主型芯按结构分可分为整体式和组合式两种。由于削皮器的主型芯结构很简单，故采用整体型芯的形式，但其中小型芯较细，易磨损，不适宜做成整体式，应作成镶拼式，故动模板应做成两部分合为一体的形式。其具体的形式参见图纸。

3、成型零件的钢材选用

用作注射成型零件的钢材，应具备以下性能： 1）机械加工性能良好。 2）抛光性能优良。

3）耐磨性和抗疲劳性能好。

- 27 -

4）具有耐腐蚀性能。

具备以上特点的注射模常用钢种有以下几种： 1）碳素钢 2）合金钢

小型芯和镶件常以棒料的形式供应，采用淬火变形小、淬透性好的高碳合金钢，经热处理后在磨床上直接研磨至镜面。常用9CrWMn、Cr12MoV和3Cr2W8V等钢种。

3）塑料模具钢

它包括了预硬钢、耐腐蚀钢、镜面钢等几种。

在此凸模选用预硬钢P20，即3Cr2Mo来作为成型零件。这种钢材是将模板预硬化后以硬度36~38HRC供应，其抗拉强度为133Mpa。模具制造中不必热处理。能保证加工后获得较高的形状和尺寸精度，也易于抛光，适用于中小型注射模具的成型零件。

凹模采用镜面钢PMS(10Ni3CuAlVS)，它的供货硬度为30HRC，易于切削加工。而后在真空环境下经500~550oC，以5~10h时效处理，钢材弥散析出复合合金化合物，使钢材具有40~45HRC的硬度，耐磨性好且变形小。

4、成型零件工件尺寸的计算

成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形零件的长和宽），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等。任何塑料制件都有一定的几何形状和尺寸精度的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，则精度要求高。在模具设计中，应根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度要求。影响塑件尺寸精度的因素相当复杂，这些影响因素应作为确定成型零件工作尺寸的依据。主要因素有以下方面：

- 28 -

1)塑件收缩率的影响

塑件成型后的收缩率与塑料的品种，塑件的形状、尺寸、壁厚、模具的结构，成型的工艺条件等因素有关。

2)成型零件的制造误差

实践表明，成型零件的制造公差约占塑件总公差的1/3~1/4，因此在确定成型零件工作尺寸公差时可取塑件公差的1/3~1/4，或取IT7~IT8级作为模具制造公差。

ABS成型的土豆削皮器制品取一般精度IT3级,取IT9级作为模具的制造公差。 3)模具成型零件的磨损 4)模具安装配合的误差

在一般情况下，收缩率的波动、模具制造公差和成型零件的磨损是影响塑件尺寸精度的主要原因。而且并不是塑件的任何尺寸都与以上因素有关。

以下计算中，塑料的收缩率均为平均收缩率。并规定：塑件外形最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值，与之相对应的模具型腔的最小尺寸为基本尺寸，偏差为正值；塑件内形最小尺寸为基本尺寸，偏差为正值，与之相对应的模具型芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值；中心距偏差为双向对称分布。

1)型腔径向尺寸

zLM?[(1?s)Ls?x?]?0

=[(1?0.45?0.146)?40?0.6?0.44]0 100?0.146 =39.9160

?0.06240=?0.084

其中：LM--型腔的径向尺寸

Ls--塑件的外形尺寸（40?0.44）

- 29 -

s--塑件的平均收缩率（0.45% Smax=0.5%；Smin=0.4%） x--系数 δz取Δ/3

2)型腔深度尺寸

??zHM?[(1?s)HS?x?]0

=[(1?0.45?0.073 )?6?0.6?0.24]0100?0.073=5.8830 0.044=6??0.117

式中：HM--型腔深度尺寸；

HS--塑件深度尺寸（60； ?0.24）

3)型芯的径向尺寸

在型芯高度尺寸计算中，由于型芯的端面磨损很小，所以可不考虑磨损量，由此可以推出：

lM?[(1?s)ls?x?]0??z

=[(1?0.45)?12?0.6?0.24]0?0.127 100 =12.1980?0.127

0.198 =12??0.071

式中：lM--型芯径向尺寸；

?0.38lS--塑件径向尺寸（120）；

4）型芯的的高度尺寸

hm?[(1?s)hs?x?]0??z

- 30 -

=[(1?0.45)?56?0.6?0.22]0?0.127 100=56.3840?0.127

0.384=56??0.257

式中： hm--型芯的高度尺寸；

hs--塑件的高度尺寸（560； ?0.22）3、模具型腔侧壁和底板厚度的计算

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，导致溢料和出现飞边，降低塑件尺寸精度并影响脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。

模具型腔厚度的计算，应以最大压力为准。而最大压力是在注射时，熔体充满整个型腔的瞬间产生的，随着塑料的冷却和浇口的冻结，型腔内的压力逐渐降低，在开模时接近常压。理论分析和生产实践表明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是主要矛盾，型腔壁厚应以满足刚度条件为准；而对于小尺寸的模具型腔，在发生大的弹性变形前，其内应力往往超过了模具的许用应力，因此强度不足是主要矛盾，设计型腔壁厚时应以强度条件为准。

整体式圆形凹模侧壁厚度可由经验公式得出。 1) 强度条件计算式如下：

①整体式圆形型腔侧壁厚度的计算公式如下： 若h/l?0.41

pl21/2 则：S=()

2[?]- 31 -

=0.71?l（

p[?]）1/2

若h/l?0.41

3ph21/2

则：S=（）

[?]=1.73h（

p[?]）1/2

式中：h为型腔深度，l为型腔的长边长度 塑件的型腔深度为6mm，平均边长度为200mm h/l=6/200=0.03<0.41

3ph21/2

则：Smin=（）

[?]=1.73h（

p[?]）1/2

=1.73?6?(50/160)1/2 =5.8mm

② 整体式矩形型腔底板厚度

pb21/2

Tmin=()

2[?] =0.71b(

p[?])1/2

=0.71?40?(50/160)1/2 =15.88mm

- 32 -

式中b为短边的长度。 2）刚度的校核

①整体式矩形型腔侧壁厚度

Cph41/3

S=()

?E[?] =h (

Cph1/3

) ?E[?]3(l4/h4)其中：C= 442(l/h)?96 b/l=1 ? =1 b/l=0.6 ?=0.7

所以C=3?（2004/64）/[2?（2004/64）+96] =1.50

模具钢的弹性模量E=2.1?105MP； 模具强度计算的许用应力为δ=160Mpa； 模具钢材的泊松比K=0.25；

型腔压力为30MPa，代入计算时深度尺寸为6mm [δ]=25i，w=80 i=0.45?801/5+80?0.001 =1.161μm [δ]=25?1.161 =29.025μm =0.029mm

- 33 -

则：S?h(Cph1/3) ?1E?p =6?(1.5?30?61/3 )50.6?2.1?10?0.029 =1.17mm

所以整体式矩形型腔的壁厚至少为5.8mm ②整体式矩形型腔底板厚度的核算

C'pb41/5

) T=(E[?]

=b(

C'pb1/3

)E[?]l4/b4式中C??=0.02

32(l4/b4?1)T=40?(

0.02?50?401/3

)52.1?10?0.029=18.13mm

所以，底板厚度至少18.13mm。

第九章 合模导向机构设计

一、导向零件的作用

导向零件是保证动模与定模或上模与下模合模时正确定位和导向的重要零件。导向零件主要有导柱导向和锥面定位。导柱导向的主要零件是导柱和导套。导向零件主要有以下作用：导向作用、定位作用并且能够承受一定期侧向压力。

- 34 -

二、导向零件的设计原则

1、导向机构类型的选用g 本设计导向机构采用导柱导向。 2、导柱数量

塑料注射成型模具导柱数量一般需要2~4个。尺寸较大的成型模具一般需要4个导柱，本设计中模具属于中小型模具，采用4根导柱导向。

3、模具型腔及尺寸

导柱直径应根据模具尺寸选用，必须保证有足够的强度、刚度和足够大的抗弯强度。

4、导柱在模具上的布置方式 5、导柱零件的设置位置

导柱和导向孔的位置应避开型腔板在工作时应力最大的部位。导柱和导向孔中心至模板边缘应具有足够的距离，以保证模具强度和导向刚度。

6、导向装置必须有良好的工艺性

如果固定导柱的孔径与固定导套的孔径相等，便于加工，则有利于保证同轴度和尺寸精度。

7、导向装置必须具有良好的导向性能

为了使导向装置具有良好的导向性能，除了必须按上述原则设置导向装置之外，还应注意导向零件的结构设计脏及制造要求。

三、导柱的结构、特点及选用

常用的导柱有带头导柱、带肩导柱、推板导柱、斜导柱及合模销等。 本设计中采用带肩导柱，材料选为20钢。20钢经渗碳淬火处理，硬度达到HRC56~60。选用的导柱的零件图如下：

- 35 -

四、导套和导向孔的结构、特点及用途

导套的主要结构形式有直导套和带头导套。为了使导柱进入导套顺利，在导套的前一端倒一圆角。

这里选用带头导套。其材料为T8A淬硬至56~60HRC。导套与导柱的配合为：固定部分采用H7/m6的过渡配合，滑动部分采用H7/f6的间隙配合。导柱和导套孔的表面粗糙度取为Ra1.6μm以下。

零件图如下：

- 36 -

第十章 推出机构的设计

塑件在从模具上取下以前，还有一个从模具的成型零件上脱出的过程，使塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构。推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆或液压缸来完成的。

第一节 推杆的基本概况

用推杆推顶塑料制件是最简单，也是应用最广的脱模机构。由于推杆位置设置有较大的自由度，因而用于推顶箱体等异型制品，以及塑料件局部需要教大脱模力的场合，常用推杆为圆形截面，也有矩形和半圆形等。圆柱推杆和其箱配的孔，容易加工到较高的精度。且圆柱推杆已有国家标准。更换方便，但是推杆作

- 37 -

用面积小塑件表面有凹痕，使用不当，会引起推顶发白和裂纹等缺陷，推杆和孔长期配合过度磨损会造成溢料。

推杆主要有以下几种形式：

单节式推杆，除头部带凸肩供安装外，一般直径为6~32mm，长度为100~630mm。 台肩式推杆，推杆切削加工成台阶，改善了稳定性，最细的工作段长度应等于配合长度与脱模行程之和再附加5~6mm。

嵌入式台阶推杆，推杆工作段细长，插入在焊接连接，插入部分长为6~15mm或4~5d。

异形推杆，推杆的工作端面是非圆形的，但安装支撑部分还是圆形的。 锥形推杆，也称阀式推杆，推杆的工作部分是倒锥形的。它与型芯或模板的锥孔相配合，无间隙地贴合，推杆无摩擦卡滞，并有引锥作用，可降低脱模力。

推杆用T8或T10A，也有65Mn和中炭钢制造；整体淬火，或工作段局部淬火HRC50~55，淬火长度应是配合长度加1.5倍脱模行程，以防止与孔咬合。

为防止塑料熔体的渗漏，顶杆工作段有配合要求，常用H7/f7,对于低黏度熔体和直径较大的顶杆采用H7/g6，工作段长度不少于12mm，或为1.5~2d，对于非圆顶杆则需要大于或等于20mm。

顶杆的工作端面离塑件的表面的齐平是难以达到的，允许顶杆进入塑件表面不超过0.1mm。一般不允许顶杆端面低于塑料件成型表面。

推杆机构的设计应遵守以下原则：

1、考虑脱模力的平衡，尽量避免附加倾侧力矩，在筋，凸台处多设推杆。 2、不要让浇口对准推杆端面，因为过高的压力会损伤推杆。 3、推杆应设在排气困难的地方。 4、推杆应设置在塑件强度较大处。

- 38 -

5、只要不损伤塑件的表面外观，应尽可能地多高推杆。

削皮器的塑料模设计中，共采用3根推杆。材料选用T8A，热处理后要求硬度达到HRC50以上。工作端配合部分的表面粗糙度Ra≤0.8μm。

其技术条件为：将推杆装入模具中后，其端面应与型腔底面平齐，或高出型腔底面0.05~0.1mm。推杆固定端与推杆固定板通常采用单边0.5mm的间隙。

第二节 脱模力及推杆的尺寸计算及校核

一、脱模力的计算

脱模力是指从动模一侧的主型芯上脱出制品所需施加的外力。脱模力是注射模脱模机构设计的重要依据。

脱模力Qe由两部分组成，即：Qe?Qc?Qb 式中：Qc--制品对型芯包紧的脱模阻力（N）；

Qb--使封闭壳体脱模需克服的真空吸引力（N），Qb?0.1Ab ，这里0.1的单位为Mpa；

Ab--型芯的横截面面积（mm2）。

在脱模力的计算中，将??rcpt?10的制品视为薄壁制品。反之，视为厚壁制品。

土豆削皮器塑件的??rcpt?60?10，所以为薄壁制品，除此之外，该零件还可视为6薄壁矩形制品。上面公式中，t为制品壁厚（mm），rcp为型芯的平均半径（mm）。

薄壁矩形制品对型芯等的脱模阻力计算式如下：

Qc?8tE?hKf1??

式中：E--塑料的拉伸弹性模量（MPa）；

- 39 -

?--塑料的平均成型收缩率； ?--塑料的泊松比；

h--型芯脱模方向高度；

Kf--脱模斜度修正系数，其计算式为：Kf?与钢材表面之间的静摩擦系数，?为型芯的脱模斜度；

由上式得：Kf?0.45?1?0.45（此处?近似取0） 1fcos??sin?，f为制品

1?fsin?cos?脱模阻力Qc及需克服的真空吸力计算如下： Qc?8tE?hKf1??8?2?6?103?0.45?10?2?45?0.45=

1?0.3 =12497N Qb?0.1Ab?0.1?3600?360N

所以，脱模力的计算如下：

Qe?Qc?Qb?12497?360?12857N

二、推出零件的校核

推出零件在推出制品时要承受脱模阻力，因此其尺寸应进行校核。 1、推杆直径的确定

推杆推出制品或推顶推件板时应有足够的稳定性，其受力状态可简化为一端固定、一端铰支的压杆稳定性模型。根据压杆稳定公式推导，推杆直径的计算式为：

l2Qe1/41302?128571/4d?K()=1.5?()?6mm

nE3?2.1?105- 40 -

取国家标准d?6mm

式中：k--安全系数，k=1.5~2； l--推杆的长度； Qe--脱模力；

E--推杆材料的弹性模量； n--推杆根数； 2、推杆直径的校核

推杆直径确定后，还应进行强度校核。 ?c?4Qe??s n?d2 式中：?c--推杆所受的压应力；

?s--推杆材料的屈服点（320MPa）； 所以，?c?4?12857?45.5MPa?320MPa??s 210?3.14?6所以，d=6mm符合要求。

第十二章 温度调节系统的设计

注塑模具不仅是塑料熔体的成型设备，而且还是热交换器，模具温度调节系统直接关系塑料件的质量和生产效率。ABS成型的手机充电器外壳因为其模具温度一般小于80oC，故不设置加热系统。除此之外，ABS是要求的模温较低，对于大多数此类模具，仅需设置冷却系统即可。这里就只采用冷却系统。

一、冷却系统的设计准则

1、要优先考虑冷却水管的位置，而后综合处理脱模机构零件布置和镶块结构。

- 41 -

并要首先保证型芯的冷却。通常对凸模和凹模采用两条回路。

2、要保证实现管道冷却水湍流状态的流速和流量，还要保证足够的水压。出水温度和进水温度差别越大，说明模具温度越不均匀。

3、管道直径经揣流计算，一般取d=8~25mm。管道过细，加工和清洗困难。进水和出水的接头尽量在模具的一侧，并置于不妨碍注塑操作的方向。

4、冷却水管的布置以均匀为前提。水孔壁与型腔壁通常的间距h=1.5~3d，孔壁之间的间距b=2.5~4d。均匀布置后，按需要作局部调整。过大间距会使模温不均匀；过小孔壁承受型腔高压后,由于弯曲应力和剪切应力及综合变形作用，在孔的中央部位会产生型腔壁的压塌现象。

二、冷却系统的设计计算

该设计可做如下处理：注射ABS制品的土豆削皮器，产量为20.4Kg/h，用20oC的水作为冷却介质，其出口温度为27oC，水呈湍流状态，模具的平均温度为60oC模具的宽度为315mm。下面的计算将求出冷却管道的直径及所需要的冷却管道的孔数：

①求塑料制品在固化时每小时释放的热量Q。查表9.8-4（《中国模具设计大典》第2卷）得ABS单位重量放出的热量Q1=3.5×102kJ/Kg。故

Q=WQ1=20.4×3.5×102=7140kJ/h

②求冷却水的体积流量 由式（9.8-15）得

qV?WQ17140/60?

?x1(?1??2)1?103?4.187?(27?20)=5.68×103cm3/min

③f求冷却管道的直径d。查表9.8-1，为了使冷却水处于湍流状态，取

- 42 -

d=9mm。

④求冷却水在管道内的流速v。由（式9.8-20）得

4qV4?5.6?10?3v?? 22?d3.14?(9/1000)?60 =1.47m/s

⑤求冷却管道孔壁与冷却水之间的传热模系数h。查表9.8-5，取f=7.22(水温为30oC时)，再由式(9.8-18)有

(?v)0.83.6?7.22?(0.996?103?1.47)0.8h?3.6f? 0.20.2d(9/1000) =0.230×10-2kJ/(m2·h·oC) ⑥求冷却管道总传热面积A。由式（9.8-17）有

A?60WQ160?7140/60? h??0.230?104?[60?(27?20)/2] =0.085mm2

⑦求模具上应开设的冷却管道的孔数n。由式（9.8-21）有

n?A0.039

?dL3.14?0.009?0.384=7.8孔 取8孔。

型腔部分的冷却按照上述计算原则取两边各1孔，其尺寸位置参见装配图。 由于型腔是圆形阵列分布，所以水道设计成环形分布，与表面积接触更多，更利于冷却，横向纵向的水道都设计有，详见装配图水道设计。

- 43 -

第十三章 零件的加工

现代模具制造工艺中，由于凹、凸模及与其相关的成型零件用的金属材料多为优质合金结构钢，多须在高硬度（58~62HRC）或在62HRC以上的状态下，进行二维、三维型面的高效、精密成型加工。因此，常采用电火花成型、电火花线切割成形加工，电解成型加工等物理的、化学的特种成型工艺技术，是现代模具制造业中常用专业工艺。

一、凹模的加工

由于凹模为不规则的零件，型腔部分须采用电火花加工。电火花加工是一种特种加工，它不同于以往的机械加工，是利用脉冲放电的电腐蚀现象来进行尺寸加工的，它与机械加工相比，有如下特点：

1、是不接触加工

加工时，工具电极与工件不接触，二者之间不存在宏观作用力，而且工具材料也不必比工件硬。并能在淬火后加工。 2、加工过程中没有宏观切削力

火花放电时，局部、瞬时爆炸力的平均值很小，不足以引起工件的变形和位移。

3）可以“以柔克刚”

由于电火花加工直接利用电能和热能来除去金属材料，与工件材料的强度和硬度等关系不大，因此可以用软的工具电极加工硬的工件，实现“以柔克刚”。

采用窄脉冲精加工时应选用正极性加工（即工件接脉冲电源正极），而且用较长的脉冲进行粗、中加工时应选用负极性加工。 下面是凹模（整体式）的零件图：

- 44 -

凹模的加工工艺过程如下：

1）下料：用扎制的棒料在锯床上切断。 2）锻造：将棒料锻成较大的方形毛坯。

3）退火：锻造后的毛坯必须进行退火处理，以消除锻造后的的残余内应力，并改善其加工性能。

4）刨削：粗刨六个平面，并留有一定的加工余量，留磨余量0.3~0.5mm。 5）磨削：磨削六个平面，达到零件要求的尺寸精度，平行度，平面度以及粗糙度要求。

6）划线：划出各孔的中心位置，并在中心钻中心孔。 7）钻孔：加工四个导柱孔，四个销孔，四个螺纹孔

- 45 -

8）铣：铣床加工型腔外围。

9）热处理：淬火，回火，检查硬度达到58~62HRC。

10）仿行加工：对型腔进行仿形加工，并留电火花加工余量1mm。 11）电火花加工：电火花加工型腔。 12）精磨：精磨四个导柱孔。

13）抛光：抛光分型面以及型腔内表面。

模具工业在世界各国的制造工业中起着极为重要的作用，而塑料模具在模具工业中也占据了相当重要的地位。采用注射模具来成型塑料制件，是塑料成型工艺中最重要的方式。本文介绍了一副土豆削皮机的注射模具设计的全过程，其中包括了型芯、型腔、定位、连接、顶出、等零件的设计与计算，主要零件的加工工艺过程的编制。

- 46 -

设计体会

大学四年的时光即将过去。大学的四年是美好的，也将是一段美好的记忆。 四年来，我们学了数不清的课程，但是不管是多少，都是为了掌握知识，学会技能，学会去做人。毕业设计是对我们大学四年所学知识的一个最大的总结；是检验我们所学知识的一个重要手段；是我们自己对所学知识的一个综合运用，更是一次升华的过程。

我所选择的专业方向是模具设计，在这次毕业设计中，我所做的毕业设计的题目是关于塑料模具设计的。在平时的课程学习时，我并没有深入地去做这样一个题目，毕业设计对我来说是一次非常大的锻炼机会。这也为以后走向工作岗位奠定了坚实的基础。

在设计过程中，由于设计的题目较课程设计难度大一些，所以也遇到了很大阻力。比方说制件尺寸未知，制件形状未知，制件的性能未知，制件的精度要求未知。在设计时，我曾经一度处于无助的状态，自己感觉没有办法处理。后来查阅了很多的资料设计的过程才继续进行下去。这里我学会了很多处理问题的方法，因为设计本身就是一个不断改进、不断优化的过程。并且，在这几个月中我从中学会了查阅资料及文献的方法，知道了要尽量使用标准件以符合标准。

不仅如此，因为本次设计要求绝大部分的图纸要用计算机绘制，所以在这个过程中我也进一步学习了CAD制图，同时对Pro/E也有了一定深度的了解。

设计过程中，得到了王浩钢老师的悉心指导，在此表示深深地感谢！同时，也得到了同学们的帮助，在此表示感谢！

学生：王富广

- 47 -

参考文献

[1]李德群，唐志玉主编.中国模具设计大典：第2卷.南昌：江西科学技术出版社，2003.1

[2]许发樾主编.实用模具设计与制造手册.北京：机械工业出版社，2000.10 [3]屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计. 北京：机械工业出版社，1996.4 [4]付宏生，刘京华编著.注塑制品与注塑模具设计.北京：化学工业出版社，2003.6

[5]赵万生主编.特种加工技术.北京：高等教育出版社.2001.7

[6]沈其文主编.材料成型工艺基础（第二版）.武汉：华中科技大学出版社，2001.9

[7]模具实用技术丛书编委会.塑料模具设计制造与应用实例[M].机械工业出版社,2002.

[8]杨占尧.塑料注塑模结构与设计[M].机电高等专科出版社,2005.

[9]《塑料模设计手册》编写组. 塑料模设计手册. 机械工业出版社，1994. [10]于华主编.注射模具设计技术与实例.北京:机械工业出版社,2002. [11]黄虹主编.塑料成型加工与模具.北京:化学工业出版社,2003. [12]李德群.塑料成型工艺及模具设计.北京：机械工业出版社.1993. [13]许鹤峰，陈言秋.注塑模具设计要点与图例.北京：化学工业出版社.1999. [14]史铁梁.塑料成型工艺与模具设计.北京：高等教育出版社.2004. [15]曹宏深，赵仲治.塑料成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社.1993.

- 48 -

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/90lw.html