ProE注塑模设计带3D

目录

1.工艺分析 .................................................................................................................... 3

1.1 塑件的成型工艺分析 .................................................................................... 3 1.2 PE-HD型过程及工艺参数......................................................................... 4 1.3 模具温度 ........................................................................................................ 5 1.4 注射成型过程中的压力 ................................................................................ 6 1.5 充模速率 ........................................................................................................ 7 2.拟定模具的结构形式 ................................................................................................ 7

2.1 分型面位置的确定 ...................................................................................... 7 2.2 型腔数量和排列方式的确定 ...................................................................... 8 2.3 注射机型号的确定 ...................................................................................... 8 3. 浇注系统的设计 .................................................................................................. 11

3.1 浇注系统的组成由主流道、分流道、浇口、冷料穴 ............................ 11 3.2 浇注系统的作用 ........................................................................................ 11 3.3 主流道的设计 ............................................................................................ 12 3.4 分流道的设计 ............................................................................................ 14 3.5浇口设计 ....................................................................................................... 15 3.6 冷料穴的设计 .............................................................................................. 16 4.成型零件的结构设计及计算 .................................................................................. 17

4.1 成型零件的结构设计 ................................................................................ 17 4.2 成型零件刚才的选用 ................................................................................ 23 4.3 成型零件工作尺寸的计算 ........................................................................ 23

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4.4 型腔侧壁和底板厚度计算 ........................................................................ 23 4.5 型腔壁厚和和底板厚度的计算P118 ........................................................ 24 4.6本设计科采用型芯的厚度、宽度、长度相等 ........................................... 24 5. 模架的确定 ............................................................................................................ 24 6 .排气槽的设计 .......................................................................................................... 25

6.1 排气系统的作用 ........................................................................................ 25 7. 脱模推出机构的设计 ............................................................................................ 26

7.1 脱模机构的设计原则 ................................................................................ 26 7.2 脱模力的计算 ............................................................................................ 26 8. 冷却系统的设计 .................................................................................................... 27

8.1 温度调节系统 ............................................................................................ 27 8.2 冷却介质 .................................................................................................... 27 9.Pro/E模具设计 ........................................................................................................ 28

9.1、模具分模 .................................................................................................... 28 9.2浇注系统设计 ............................................................................................... 29 9.3冷却系统设计 ............................................................................................... 29 9.4数控加工 ....................................................................................................... 30 9.5模架装配 ....................................................................................................... 36 参考文献...................................................................................................................... 40

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1.工艺分析

1.1 塑件的成型工艺分析 1.1.1 塑件的分析

该塑件是一垫片，如图所示。塑件的壁厚均匀，塑件整体厚度均为1mm。塑件为垫片式，结构相对简单，而且塑件质量相对较小，小批量生产。

塑料垫片

1.1.2 精度等级

影响塑件精度的因素很多，塑料的收缩、注塑成型条件（时间、压力、温度）等，塑件形状、模具结构（浇口、分型面的选择），飞边、斜度、模具的磨损等都直接影响制品的精度。按SJ1372—1978标准，塑料件尺寸精度分为IT8 级,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用一般精度IT5 级,每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，该按实际公差进行计算。 1.1.3 脱模斜度

塑件高度不大、厚度薄，可以不设计斜度。

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1.1.4

耐腐蚀性、电绝缘性优良，可以氯化，可用玻璃纤维增强，低密度聚乙烯柔软性、伸长率、冲击强度和透明性较好，且适于制作耐腐零件和绝缘零件。 1.1.5性能

(1) 结晶性料，吸湿性小。

(2) 流动性好，溢边值为0.02mm左右，流动性对压力变化敏感。 (3) 冷却速度慢，因此必须充分冷却。

(4) 收缩率范围大，收缩值大，取向性明显，易变性、翘曲、结晶度及模具冷却条件对收缩影响大，应控制模温，保持冷却均匀、稳定。 (5) 质软易脱模，塑件有浅的侧凹槽时可强行脱模。 1.1.3 PE-HD能指标表 PE-HD的性能指标

密度g/cm3 熔点?c 收缩比 拉伸强度Mpa 拉伸弹性模量Mpa 泊松比 与钢磨擦因数 弹性模量Gpa

0.94~0.97 132~135 2.0 17~41 840~950 0.38 0.23 0.8~0.9

1.2 PE-HD型过程及工艺参数 1.2.1 注射成型过程

(1) 成型前的准备:对PE-HD的色泽、粒度和均匀等进行检验，由于PE-HD吸收性较大，成型前应进行充分的干燥。

(2) 注射过程:塑件在注射剂料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇

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注系统进入模具性强成型，其过程可分为冲模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。

(3) 塑件的后处理:处理的介质为空气和水，处理温度为60~75℃处理时间为16~20s。

注射成型流程图 1.2.2 注射工艺参数

(1) 注射机：螺杆式，螺杆转数为30~60r/min。 (2) 料筒温度：后段 140~160?c 中段 180~220?c 后段 180~190?c (3) 喷嘴温度：30~70?c (4) 模具温度：70~95?c (5) 注射压力：70~100Mpa

(6) 成型时间：68s( 注射时间取2.5s,冷却时间57.5s,辅助时间8s)。 1.3 模具温度 模具温度选择原则

(1) 对于高粘度塑料，由于塑料熔体流动性差、充模能力弱，为了获得致密的组织，模具温度必须较高。

(2) 对于粘度较小、流动性好的塑料，模具温度可以较低，这样可以缩短冷却时

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间、提高生产率。

(3) 塑件壁厚较大或塑件较复杂时，充模和冷却时间较长，宜采用较高的模具温度，以减少塑件出现凹陷、减小塑件的内应力。

(4) 在满足注射要求的前提下，应采用尽可能低的模具温度，缩短冷却时间，提高生产率。

1.4 注射成型过程中的压力

压力可分为塑化压力和注射压力。塑化压力又称螺杆背压（针对螺杆式注射机），为注射机螺杆头部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力。注射压力是指注射时螺杆（柱塞）头部对塑料熔体所施加的压力。 1.4.1 塑化压力

塑化压力的作用：主要体现塑料的塑化效果及塑化能力。

增加塑化压力将提高熔体密实程度，增大熔体内压力，增加剪切作用从而提高熔体温度，并使温度分布均匀。但增大塑化压力若不提高螺杆转速，熔体在螺杆槽中将会产生较大的逆流和漏流，降低塑化能力。

通常情况下，塑化压力应在保证塑件质量的前提下越低越好，一般不超过2MPa。 1.4.2 注射压力

注射机上常用压力表表示注射压力的大小，一般热塑性塑料在40～130Mpa之间，热固性塑料在100～170Mpa。可以通过注射机的控制系统来调节。

注射压力的作用是克服塑料熔体从料筒流向型腔的流动阻力；给予熔体一定的充模速率充满型腔；对模具内熔料进行压实。

注射压力影响注射压力的因素可分为模具浇注系统及塑件的结构：成型薄壁和长流程的塑件，采用较高注射压力有利于充满型腔；注射机类型：其他条件相同时，柱塞式注射机比螺杆式所需的注射压力大些。塑料品种：塑料的摩擦系数和熔融粘度越大，流动阻力越大，所需注射压力应越高。 1.4.3 注射压力对塑件质量的影响

注射压力过高，塑料流动性提高，但塑件易产生溢料、溢边使脱模困难，易产生较大的内应力，易变形。

注射压力过低，物料不易充满型腔，成型不足，塑件易产生凹痕、波纹、熔接痕

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迹等缺陷。

1.4.4 注射压力选择范围 注射压力选择范围 塑件要求 注射压力/MPa 适用塑料品种 聚乙烯、聚苯乙烯等 熔体粘度较低，形状精度一般，形70～100 状简单，厚度较大 中等粘度，精度有要求，形状较复100～140 杂 粘度高，精度高，薄壁长流程且形140～180 状复杂 精密、微型 1.5 充模速率

180～250 聚丙烯、ABS、聚碳酸酯等 聚砜、聚苯醚等 工程塑料 注射压力直接影响充模速率，一般高压注射充模速率大，低压注射充模速率小。影响充模速率的因素很多，最主要的是塑件的壁厚，一般壁厚越大，注射压力越低，充模速率越小。

2.拟定模具的结构形式

2.1 分型面位置的确定

根据塑件情况，一套模具中可以只有一个分型面，也可以同时设定两个或多个分型面。常见的取出塑件的主分型面与开模方向垂直，也有采用与开模方向一致的侧向主分型面。

分型面的位置关系到成型零部件的结构形状、塑件的正常成型与脱模以及模具制造成本，因此，在选择分型面时，尽量遵守以下原则：

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（1）分型面位置应设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔，这是分型面选择的首要原则。 （2）有利于保证塑件尺寸精度。 （3）有利于保证塑件的外观质量。 (4) 考虑满足塑件的使用要求。

（5）尽量减小塑件在分型面上的投影面积，以减小所需合模力。 （6）有利于塑件脱模。 （7）长型芯应置于开模方向。 综上所述，该塑件采用下底面为分型面

2.2 型腔数量和排列方式的确定

为了使模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。常用的有如下四种方法： (1) 根据经济性确定型腔数目。

(2) 根据注塑机的额定锁模力确定型腔数目。 (3) 根据塑件精度确定型腔数目。

(4) 根据注塑机的最大注塑量确定型腔数目。

根据制件的特点和生产批量，我们选取的是一模一腔的结构。 2.3 注射机型号的确定 2.3.1 注射量的计算

通过对制件结构的分析计算得：

塑件体积：V塑?2809.81mm3塑件的质量：M塑?2809.81?10?3?0.95?2.66g 注射模一次成型的塑料质量（塑件和流道凝料质量之和）应在最大注射量的35％～75％范围内，最大可达80％，最小应不小于10％。为了充分发挥设备的能力，选择范围通常在50％～80％。

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一般只需对最大注射量进行校核，但当注射热敏性塑料时，还需校核最小注射量，因为一次注射量太小，塑料在料筒中停留时间过长，会导致塑料高温分解，降低塑件质量和性能。最小注射量应大于公称注射量的20％。 2.3.2 浇注系统凝料体积的初步估算

浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2~1倍来计算。由于本次采用流道简单，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来计算，故一次注入模具型腔熔体体积的总体积为：

V总?V塑(1?0.2)?3371.772mm3

2.3.3 选择注塑机 根

V塑?3371.772mm3,于是

有V总/0.8?4214.715mm3。根据以上的计算，初步选定公称注射量为4.2cm3，注射机型号为SYS-30卧式注射机，其主要技术参数见下表。

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2.3.4 注射机的相关参数的校核 (1) 注射压力的校核

有查表可得，PE-HD的注射压力为70~100Mpa，这里取P0=90MPa,注射机的公称注射压力P总=150Mpa,注射压力安全系数K1=1.25~1.4,这里取K1=1.3，所以有K1*P=1.3*50<150,则注射机的注射压力合格。 (2) 锁模力校核

①塑件在分型面上的投影面积A塑，则

A塑?2809.81mm2

②浇注系统在分型面上的投影面积A浇?0.2A塑。

③塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积A总?A浇?A塑?3371.772mm2。

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④模具型腔内的胀型力F胀?A总*P模?50.6KN。

由查表可得该注射剂的公称锁模力F锁?150KN,锁模力安全系数为k2=1.1~1.2，这里取k2=1.2,则

k2F胀?1.2F胀?60.7KN?F锁

所以，注射剂锁模力合格。

对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。

3. 浇注系统的设计

3.1 浇注系统的组成由主流道、分流道、浇口、冷料穴

浇注系统的组成

3.2 浇注系统的作用

使塑料熔体平稳有序地填充到型腔中，把注射压力充分传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、外形清晰的塑件。 3.2.1 浇注系统设计影响因素

浇注系统设计合理与否影响塑件的内在性能质量、尺寸精度、外观质量、成型效率、塑料利用率等。对浇注系统进行设计时，一般应遵循以下基本原则： (1) 适应塑料的成型工艺性能

了解塑料的成型工艺性能，如熔体的流动特性，温度、剪切速度对粘度的影响，使浇注系统适应于所用塑料的成型特性要求，以保证塑件质量。

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(2) 结合型腔布局考虑

① 尽可能保证在同一时间内塑料熔体充满各型腔，尽量采用平衡式布局，以便设置平衡式分流道。

② 型腔布置和浇口开设部位力求沿模具轴线对称，避免在模具的单面开设浇口，以防止模具承受偏载而产生溢料现象。

③ 使型腔及浇注系统在分型面上投影的中心与注射机锁模机构的锁模力作用中心相重合，以使锁模可靠、锁模机构受力均匀。 ④ 型腔排列尽可能紧凑，以减小模具外形尺寸。 (3) 热量及压力损失要小

尽量缩短浇注系统的流程，特别是对于较大的模具型腔，增加断面尺寸，尽量减少弯折，控制表面粗糙度。 (4) 有利于型腔中气体的排出

浇注系统应能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排出，保证充填过程中不产生紊流，避免因气体积存而引起凹陷、气泡、烧焦等塑件成型缺陷。 (5) 防止型芯变形和嵌件位移

应尽量避免塑料熔体直接冲击细小型芯和嵌件，以防止熔体冲击力使细小型芯变形、使嵌件位移。 (6) 保证塑件外观质量

应使浇注系统凝料与塑件容易分离，浇口痕迹易于清除修整、无损塑件的美观和使用，浇口应开设在隐蔽的地方。 (7) 降低成本，提高生产效率

在满足各型腔充满的前提下，尽可能减小浇注系统的容积，以减少塑料的消耗；尽可能使塑件不进行或少进行后加工，以缩短成型周期，提高生产效率。 3.3 主流道的设计

主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始，到分流道为止的一段塑料熔体的流动通道。

主流道位于模具中心线上，和注射机喷嘴中心线重合。在卧式或立式注射机用模

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具中，主流道垂直于分型面。

21 r134drd1

主流道的安装及尺寸 1-浇口套；2-定模座板； 3-定位圈；4-注射机喷嘴

由于制件壁较薄，为了提高成型效果，采用直接浇口从外凸球面顶部进料，这种浇口由主流道直接进料，熔体压力损失小，成型容易，但也存在一些缺点，由于浇口处固化慢，容易造成成型周期延长，容易产生较大的残余应力，超压填充，交口处易产生裂纹，浇口凝料切出后制件上疤痕较大。 3.3.1 主流道的材料

主流道的衬套材料采用T8A，热处理硬度为53~57HRC。 3.3.2 主流道的表面精度

流道壁表面粗糙度取Ra=0.63μm，且加工使应沿流道轴向抛光。 3.3.3 主流道尺寸 (1) 主流道的长度

小型模具L应尽量小于60mm,本次设计中取20mm进行设计。 (2) 主流道小端直径

d1=注射机喷嘴尺寸+(0.5~1)mm=2.0~2.5mm.取2mm (3) 主流道大端直径

d2?d1?2L*tanα≈4mm取锥角为2? (4) 主流道球面半径

SR=注射剂喷嘴球头半径+(1~2)mm=4.5mm

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h=3~5mm，取3mm

（6）主流道出口圆角半径为r=4.5/8=0.56mm?1mm 3.3.4 主流道当量半径

Rn??d1?d2?/4?1.5mm

3.3.5 主流道的凝料体积

V主?3.14?3?LR2?r2?rR?166.5mm3

??3.3.6 主流道交口套的形式

模具浇口套与注射机喷嘴

3.4 分流道的设计

(1) 为了便于机械加工及凝料脱模，本设计的分流道设置在分型面上定模一侧，截面形状采用加工工艺比较好的圆形截面。

（2）采用塑件中心为分流道的中心，取分流道单侧长度为22mm。

（3）采用圆形截面为分流道的截面，查表得分流道的截面直径1.6~9.5mm， 由于PE-HD的注塑时流动性比较好，故先取3mm

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3.5浇口设计

1、浇口是连接流道与型腔之间一段细端通道，它是浇注系统的关键部位，浇口的形状，位置尺寸对塑件的质量影响很大。

浇口截面积通常为分流道截面积的0.03～0.09倍，浇口截面形状多为矩形和圆形两种，由于该塑件比较薄，材料的流动性好，故可采用点浇口进行设计。点浇口长度为1～1.5mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后再试模时逐步修正。

2、根据公式

d?0.206n4t2A

式中 n——与塑料品种有关的系数 t——制品厚度（mm）

A——制品的表面面积（mm2）

查表得该塑料的n为0.6，制品厚度为1mm，A为6117mm2

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代入上式得：1.06mm，取1mm. 3、点浇口的圆柱部分的长度为0.5mm 4、下部的锥度取120°。 3.6 冷料穴的设计

主流道冷料穴开设在主流道对面的动模板上，冷料穴直径与主流道大端直径相同或略大些，深度约为直径的1～1.5倍，其体积要大于冷料的体积。

如果分流道较长，也需要设置冷料穴，可将分流道末端沿料流方向延长作为冷料穴，以容纳前锋冷料，其长度为分流道直径的1.5～2倍[7]。 3.6.1常见的冷料穴结构有三类 (1) 底部带有推杆形式拉料杆的冷料穴

冷料穴底部由一根推杆形式的拉料杆组成，拉料杆固定在推杆固定板上，其中最常见的是带Z形（钩形）头的拉料杆，见图。开模时可将凝料从主流道中拉出，脱模时，由于Z型钩的方向性，塑件和凝料不能自动脱落，需人工沿拉料钩的侧向稍许移动取出。

同类型的还有倒锥形冷料穴图和圆环槽冷料穴图，开模时靠倒锥或圆环槽将主流道凝料拉出，脱模时利用推杆强制推出。这两种形式适用于弹性较好的塑料，由于取凝料时无需做侧向移动，容易实现自动脱模。

1260°5°128～12128～1225°10～155～8d3

333°～5°d+2底部带有推杆形式拉料杆的冷料穴

(2) 带球形头拉料杆的冷料穴

这种形式拉料杆用于塑件以推件板脱模的模具中。拉料杆固定于动模部分的型芯固定板上，因此不随脱模机构运动。塑料进入冷料穴后，紧包在拉料杆球形头的

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侧凹内，开模时可将主流道凝料拉出，脱模时由于脱模机构与型芯固定板的相对运动，推件板在推出塑件的同时将主流道凝料从拉料杆上强制推下。

菌形头图和锥形头图，加工较球形头容易。锥形头拉料杆没有储存冷料的作用，它仅靠塑料收缩的包紧力拉出主流道凝料，故可靠性不佳，可采用较小的锥度、增加锥面粗糙度或在锥面上开环形槽来增大锥面的摩擦力。尖锥的分流作用较好，常用在单型腔成型带中心孔的塑件中，如塑料齿轮注射模具。

1234567

带球形头拉料杆的冷料穴

3.6.2该塑件比较薄，不易强制取出，故采用Z形头拉料杆的冷料穴。

4.成型零件的结构设计及计算

4.1 成型零件的结构设计 设计模具时：

（1）应根据材料的性能、塑件的使用要求确定型腔总体结构、浇口位置、分型

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面、排气部位、脱模方式。

（2）根据塑件尺寸，计算成型零部件的工作尺寸，确定零件结构、组合方式及机加工工艺要求等。

（3）对关键成型零部件进行强度与刚度校核。

成型零部件的结构设计包括凹模结构设计、凸模结构设计以及螺纹型芯和螺纹型环的结构设计等。 4.1.1 凹模结构设计

凹模用于成型塑件的外表面，又称阴模、型腔。按其结构的不同可分为:整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌式和四壁镶嵌式[8]。

总体来说，整体式强度、刚度好，但不适用于复杂的型腔。镶嵌式采用组合的模具结构，使复杂的型腔加工相对容易，可避免采用同一材料，可利用拼接间隙排气，但易在塑件表面留下镶嵌块的拼接痕迹。 （1）整体式

由整块金属材料直接加工而成，如图5.1所示，用于形状简单的中小模具。特点是强度高、刚性好。

整体式凹模

（2）整体嵌入式

将整体式凹模作为一种凹模块直接嵌入到固定板中，或嵌入模框中，模框再嵌入到固定板中。适用于塑件尺寸不大的多腔模。

特点是加工方便，易损件便于更换。凹模从凹模固定板下部嵌入，用支承板、螺钉将其固定；凹模从凹模固定板上面嵌入。

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H7/f6 H8/f7 (a)

整体嵌入式凹模的两种结构

(b)

（3）局部镶嵌式

当凹模局部形状复杂，或某一部分容易损坏需要经常更换，常采用局部镶嵌式结构。嵌入圆销成型塑件表面直纹；镶件成型塑件的沟槽；镶件构成塑件圆环形筋槽；镶件成型塑件底部复杂构形。

(a)

(b)

(d)

(c)

局部镶嵌式凹模

（4）大面积镶嵌式

对于底部或侧壁形状复杂的凹模，为了便于加工，保证精度，将凹模做成通孔式的，再镶上底，或将凹模壁做成镶嵌块。

适用于深腔或底部、侧壁难于加工的组合型模具型腔；但各个结合面的研磨、抛

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光增加了工时。是侧壁和底部大面积镶拼的凹模结构；为底部大面积镶嵌的结构，采用圆柱面配合。

大面积镶嵌式凹模

（5）四壁拼合式

对于大型和形状复杂的凹模，可将四壁和底板分别加工，经研磨后压入模套，侧壁之间采用扣锁连接，以保证连接的准确性。这种结构牢固、受力大，工程中常采用。图(a)、(b)中，侧壁相互之间采用扣锁以保证连接的准确性，连接处外侧做成0.3～0.4mm的间隙，使内侧接缝紧密。在四个角处，嵌入的半径R应大于固定板(或模框)的转角半径r。

(a)

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(b)

四壁拼合的组合式凹模

凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同将其分为整体式、组合

式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，由于塑件外表面形状简单，尺寸较小，故采用整体式凹模。 4.1.2 凸模结构设计

凸模用于成型塑件的内表面，又称型芯、阳模或成型杆。“凸模”和“成型杆”二者并无严格的界线，通常成型杆特指能成型塑件上孔和局部凹槽的小型芯。 凸模按结构也分为整体式和组合式两类。小型模具凸模常采用整体式，与模板做成一体，大、中型模具采用组合式。成型杆通常单独制造，再嵌入到模板中去。 下面介绍凸模的整体式、组合式结构及小型芯(成型杆)组合式结构。 （1）整体式

整体式凸模，用一整块材料加工而成，结构简单、牢固，塑件成型质量好，但钢材消耗大，适用于小型模具，如图所示。

整体式凸模

（2）组合式

当塑件内表面复杂而不便于机械加工，或形状虽不复杂，但为节省优质钢材，采用组合式凸模结构。组合式凸模按尺寸及复杂程度又有小直径组合式、大直径组合式、复杂型芯组合式之分。按组合型芯的形式又有整体嵌入式、局部镶拼嵌入式、完全镶拼嵌入式。

组合式适用于大中型模具，便于设置凸模的冷却回路。图 (a)采用整体嵌入结构，(b)为螺钉连接、销钉定位的结构，(c)为型芯嵌入模板的结构，采用止口定位。

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组合式凹模

（3）成型杆(小型芯)组合式

成型杆(小型芯)通常单独制造，再嵌入模板中。

图(a)中成型杆靠过盈配合直接压入模板的孔中，是最简单的一种固定形式，但牢固性差，配合不紧时有可能拔出。图(b)采用过渡配合或小间隙配合，另一端铆死。图(c)成型杆靠轴肩与垫板连接,是常用的形式，牢固可靠。图(d)成型杆靠轴肩和圆柱垫块与垫板连接或用螺钉压紧，适用于细长型芯，便于加工和固定。图(e)为螺钉压紧结构

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

单个成型杆的固定方法

凸模是成型制品的内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件结构的分析，由于制件采用对合摆块型芯，故采用组合式凸模。

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4.2 成型零件刚才的选用

根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成零件要求有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑他的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用P20(美国牌号)。对于成型塑件外圆筒的大型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此刚才选用高合金工具钢40CrMoSiV1，热处理硬度为45~55HRC。 4.3 成型零件工作尺寸的计算

. 模腔工作尺寸的计算，凸模、凹模组成的模腔工作尺寸计算方法有平均收缩率法和公差带法两种。平均收缩率法以平均概念进行计算，从收缩率的定义出发，按塑件收缩率、成型零件制造公差、磨损量都为平均值时计算。 4.4 型腔侧壁和底板厚度计算

塑料模具型腔的侧壁和底壁厚度的计算有两类[10]：

基于强度计算和基于刚度计算,工程中的模具既不允许因强度不足而产生明显的变形甚至破坏，也不允许因刚度不足而产生过大变形。大尺寸型腔刚度不足是主要问题，应按刚度条件计算；对于小尺寸型腔，强度不足是主要问题，应按强度条件计算。

该塑件的成型尺寸均按平均值法计算。查有关手册得PE-HD的收缩率为Q=2%~5%，故平均收缩率S=（0.02+0.05）/2=0.035。由于该塑件没有标注公差，它是要求比较低的尺寸，所以计算看下表 类型 塑件上的尺计算公式 寸 型芯尺寸 6 45 60 76 23

制造公差? 收缩率S 计算结果 6.21?0.0125 46.575?0.0125 62.1?0.0125 L??LS?LS?S???/2 ?：IT7级精78.66?0.0125

1 度 L??LS?LS?S??? 1.035?0.0125 8.24?0.025 20.7?0.0125 62.1?0.0125 41.4?0.0125 ?8 型腔尺寸 R20 R60 R40

S=3.5% L??LS?LS?S???/2 4.5 型腔壁厚和和底板厚度的计算P118

1、型腔壁厚和底板厚度的计算一般常用计算法或由经验数据确定，以下一经验数据确定矩形型腔的壁厚和型底壁厚度。 2、该型腔设计采用整体式。

3、查表得壁厚的经验数据为S=35~42mm,由于该塑件十分薄，可取壁厚35mm。 4、查表得型腔底壁厚的经验数据为B=（0.13~0.15）b=7.8~9mm，由于该塑件十分薄，可取8mm。

4.6本设计科采用型芯的厚度、宽度、长度相等

5. 模架的确定

标准模架组合构成了模具的基本骨架。标准模架包括支承零部件、导向机构和脱模机构。在模架的基础上再加工、添加成型零部件和其他功能结构件可以构成任何形式的注射模具。

根据动模板和定模板的大小选择模架如下图

24

其他尺寸查表可得

6 .排气槽的设计

6.1 排气系统的作用

塑料熔体向注射模型腔充满的过程中，如果气体不能及时排除，将会引起： （1）物料注射压力过大。 （2）熔体充填型腔困难。

（3）部分气体在压力作用下渗进塑料中去，使塑件产生气泡及组织疏松等缺陷，熔合不良而引起强度下降。

（4）气体受到压缩，温度上升，引起周围熔体烧灼，使塑件局部碳化和烧焦。这种现象主要出现在两股料流结合处、死角以及与浇口相对的凸缘处。烧灼的结果，使塑件表面产生焦斑，成为废品。

由于该塑件的体积较小可以直接通过分型面进行排气。

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7. 脱模推出机构的设计

脱模机构（或称为顶出机构）是将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，并从模内取出。

按推出脱模动作特点可分为：

一次推出脱模（简单脱模）、二次推出脱模、动、定模双向推出脱模、带螺纹塑件脱模。

按推出动作的动力源分类：

手动脱模、机动脱模、液压脱模和气压脱模等。 7.1 脱模机构的设计原则 脱模机构的设计原则：

（1）机构运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度、强度来克服脱模阻力。 （2）保证塑件不变形或不损坏。机构推出重心与脱模阻力中心相重合，推出力分布均匀，作用面积尽可能大且作用点靠近型芯，可防止塑件脱模后变形；推出力作用在塑件刚性和强度最大的部位（如凸缘、加强筋等），可防止塑件在推出时造成损坏。

（3）保证塑件良好的外观。顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。同时，与塑件直接接触的脱模零件的配合间隙要保证不溢料，以避免在塑件上留下飞边痕迹。

（4）尽量使塑件留在动模一侧。以便借助注射机的开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，简化模具结构。 7.2 脱模力的计算

将塑件从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力称为脱模阻力，它主要包括由塑件的收缩引起的塑件与型芯的摩擦阻力和大气压力[14]。

脱模阻力的计算是设计脱模机构的依据。由于计算形状复杂塑件的脱模阻力是相当困难的，因此，将塑件所需的脱模阻力简化为“厚壁塑件”与“薄壁塑件”两种类

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型，每种类型又按圆形、矩形塑件的两种不同几何形状分别进行计算。 1、型芯上两个小孔的尺寸为?8的计算

t/d=1/8=0.125>0.05属于厚壁制品，该断面为圆环型断面，计算公式为

F??2?rESL?f?tan???0.1A??2 ?1???K1?K2查表代入数据计算结果为1.77KN

2、型芯上大孔?40的脱模力计算结果大约为18.9KN

8. 冷却系统的设计

冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单的计算。设计时忽略模具因空气对流、辐射以及与注射机接触所散发的热量，按单位时间塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量。 8.1 温度调节系统

冷却装置——在模具内开设冷却水道。外部用橡皮软管连接。

加热装置——在模具内或模具四周设置电热元件、热水（油）或蒸汽等具有加热结构的板件。 8.2 冷却介质

PE-HD属于中等粘度材料，其成型温度及模具温度如下表，用水对模具进行冷却。

表10.1 PE-HD 成型、脱模及模具温度

材料

成型温度 150~250℃

模具温度 70~95℃

脱模温度 70~110℃

PE-HD

27

1、冷却通道离凹模型腔壁不宜太远也不宜太近，以免影响冷却效果和模具的强度。距离一般为冷却通道直径的1.5~2倍。冷却水管直径可按照下表经验值选取。 塑件壁厚（mm） 水孔直径（mm） t?2 2?t?4 4?t?6 塑件的厚度为1mm，所以可取d=4mm

d?4~10 d?10~12 d?12~14 2、本设计采用的冷却装置的形式为下图所示

9.Pro/E模具设计

9.1、模具分模

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9.2浇注系统设计

9.3冷却系统设计

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9.4数控加工 1）型腔加工

30

N5 G71

N10 ( / MFG0002) N15 G0 G17 G99 N20 G90 G94 N25 G0 G49

31

N30 T1 M06 N35 S300 M03

N40 G0 G43 Z11.035 M08 H1 N45 X-1.675 Y-30.003 N50 Z4.2 N55 G1 Z0. F500. N60 X1.675

N65 X1.675 Y-30.003 Z0.

N70 G3 X13.18 Y-27.005 I-1.675 J30.003 N75 G1 X-13.18

N80 G2 X-18.073 Y-24.007 I13.18 J27.005 N85 G1 X-18.073 Y-24.007 Z0. N90 X18.073

N95 X18.073 Y-24.007 Z0.

N100 G3 X21.485 Y-21.009 I-18.073 J24.007 N105 G1 X-21.485 N110 X-22.398 Y-20.033

N115 G3 X-23.143 Y-19.7 I-.745 J-.667 N120 G1 X-31.05

N125 G2 X-39.03 Y-18.011 I0. J19.7 N130 G1 X-39.03 Y-18.011 Z0. N135 X39.03

N140 X39.03 Y-18.011 Z0.

N145 G3 X43.805 Y-15.013 I-7.98 J18.011 N150 G1 X-43.805

N155 G2 X-46.662 Y-12.015 I12.755 J15.013 N160 G1 X-46.662 Y-12.015 Z0. N165 X46.661

N170 X46.661 Y-12.015 Z0.

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N175 G3 X48.565 Y-9.017 I-15.611 J12.015 N180 G1 X-48.565

N185 G2 X-49.808 Y-6.019 I17.515 J9.017 N190 G1 X-49.808 Y-6.019 Z0. N195 X49.808

N200 X49.808 Y-6.019 Z0.

N205 G3 X50.517 Y-3.021 I-18.758 J6.019 N210 G1 X-50.517

N215 G2 X-50.75 Y-.023 I19.467 J3.021 N220 G1 X-50.75 Y-.023 Z0. N225 X50.75

N230 X50.75 Y-.023 Z0.

N235 G3 X50.524 Y2.975 I-19.7 J.023 N240 G1 X-50.524

N245 G2 X-49.823 Y5.972 I19.474 J-2.975 N250 G1 X-49.823 Y5.972 Z0. N255 X49.823

N260 X49.823 Y5.972 Z0.

N265 G3 X48.589 Y8.97 I-18.773 J-5.972 N270 G1 X-48.589

N275 G2 X-46.698 Y11.968 I17.539 J-8.97 N280 G1 X-46.698 Y11.968 Z0. N285 X46.697

N290 X46.697 Y11.968 Z0.

N295 G3 X43.86 Y14.966 I-15.647 J-11.968 N300 G1 X-43.86

N305 G2 X-39.135 Y17.964 I12.81 J-14.966 N310 G1 X-39.135 Y17.964 Z0. N315 X39.135

33

N320 X39.135 Y17.964 Z0.

N325 G3 X31.05 Y19.7 I-8.085 J-17.964 N330 G1 X23.143

N335 G2 X22.398 Y20.033 I0. J1. N340 G1 X21.531 Y20.962 N345 X-21.531

N350 G2 X-18.136 Y23.96 I21.531 J-20.962 N355 G1 X-18.136 Y23.96 Z0. N360 X18.136

N365 X18.136 Y23.96 Z0.

N370 G3 X13.276 Y26.958 I-18.136 J-23.96 N375 G1 X-13.276

N380 G2 X-2.37 Y29.956 I13.276 J-26.958 N385 G1 X-2.37 Y29.956 Z0. N390 X2.37

N395 X2.37 Y29.956 Z0.

N400 G3 X-22.398 Y20.033 I-2.37 J-29.956 N405 G2 X-23.143 Y19.7 I-.745 J.667 N410 G1 X-31.05 N415 X-31.05 Y19.7 Z0.

N420 G3 X-31.05 Y-19.7 I0. J-19.7 N425 G1 X-23.143

N430 G2 X-22.398 Y-20.033 I0.J-1. N435 G1 X-22.398 Y-20.033 Z0.

N440 G3 X22.398 Y-20.033 I22.398 J20.033 N445 G2 X23.143 Y-19.7 I.745 J-.667 N450 G1 X31.05 N455 X31.05 Y-19.7 Z0. N460 G3 X31.05 Y19.7 I0. J19.7

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N465 G1 X23.143

N470 G2 X22.398 Y20.033 I0. J1. N475 G1 X22.398 Y20.033 Z0.

N480 G3 X2.37 Y29.956 I-22.398 J-20.033 N485 G1 Z11.035 N490 M30 % 2）型芯加工

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9.5模架装配

36

37

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39

参考文献

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