洗发水瓶盖的注塑模设计

湖 南 涉 外 经 济 学 院

本科毕业论文（设计）

题作学专学

目 洗发水瓶盖的注塑模设计 者 院 业 号

机械工程学院 材料成型及控制工程

二〇一五年 四 月 二十五 日

指导教师

湖南涉外经济学院本科毕业论文（设计）诚信声明

本人声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立开展工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或创作过的作品成果。对本文工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

本科毕业论文（设计）作者签名： 二○一五年 四月 二十五 日

I

摘 要

本设计是采用逆向工程设计的思路，根据所给出的洗发水瓶盖塑件，测量出它的尺寸形状，利用UG软件绘制出塑件的外形结构（此塑件是注射成型），测量出精确尺寸并计算体积。分析塑件的结构及工艺特性，选择材料PP（Polypropylene)聚丙烯作为成型材料，在选择好材料的基础上分析其使用性能、成型性能和主要的性能指标。考虑到塑件的成型及其工艺参数，分析注射成型过程及注射工艺参数。通过分析塑件的结构中，选择的分型表面。以确定塑件数目和布置，以确定注射机的型号。计算浇注系统设计（包括浇注系统的浇口，流道，浇口设计和冷料）。然后再校核主流道的切速率。分析零件的形状及结构，计算出成型零件的尺寸，根据所计算出的尺寸，得出模架的外形，设计出排气槽，脱模结构，冷却系统，导向与定位结构，完成整套注塑模具设计。

关键词：逆向工程，洗发水瓶盖，PP，脱模结构，冷却系统

II

ABSTRACT

This design is the use of reverse engineering, design ideas, according to plastic shampoo bottle given, measure its size and shape, using UG software to draw out the shape of the plastic parts of the structure (the plastic injection molding), measured The exact dimensions and calculate the volume. Analysis of the structure and process characteristics of plastic parts, the choice of materials PP (Polypropylene) polypropylene as a molding material, analyze its performance, formability, and key performance indicators in the selection on the basis of good material. Gating system design calculations. (including pouring system sprue; runner; gate design and cold slug) cut rates. checking sprue. By analyzing the structure of the plastic parts, select sub-surface, to determine the number and arrangement of the cavity to determine the injection machine models. Gating system design calculations (including pouring system sprue, runner, gate design and cold slug), check the sprue cutting rates. Shape and structural analysis of parts, calculate the size of the molded part, based on the calculated size, shape drawn mold, to design exhaust ducts, stripping structure, cooling system, guiding and positioning structure, a complete set of injection molds design..

Keywords:reverse engineering, shampoo bottle, PP, stripping structure, cooling system

III

目 录

诚信声明 ...................................................................................................................................................... I 摘 要 ........................................................................................................................................................ II ABSTRACT ........................................................................................................................................... III 第一章 绪论 ........................................................................................................................................... 1

1.1 模具制造的地位 ........................................................................................................................ 1 1.2 塑料模在工业中的重要性 ...................................................................................................... 1

第二章 塑件成型工艺分析 ........................................................................................................... 3

2.1 塑件的分析 ................................................................................................................................. 3

2.1.1外形尺寸 ........................................................................................................... 3 2.1.2精度等级 ........................................................................................................... 3 2.1.3脱模斜度 ........................................................................................................... 3 2.2 PP的性能分析 .......................................................................................................................... 3 2.3 PP的注射成型过程及工艺参数 .......................................................................................... 4

2.3.1注射成型过程 ..................................................................................................... 4 2.3.2注射工艺参数 ..................................................................................................... 5

第三章 拟定模具的结构形式 ...................................................................................................... 6

3.1 分型面位置的确定 ................................................................................................................... 6 3.2 型腔数量和排列方式的确定 ................................................................................................. 6

3.2.1型腔数量的确定 ............................................................................................... 6 3.2.2型腔排列形式的确定 ....................................................................................... 6 3.2.3模具结构排列形式的确定 ............................................................................... 7 3.3 注射机型号的确定 ................................................................................................................... 7

3.3.1注射量的计算 ................................................................................................... 7 3.3.2浇注系统凝料体积的初步计算 ....................................................................... 7 3.3.3选择注射机 ....................................................................................................... 7 3.3.4注射机的相关参数的校核 ............................................................................... 8

第四章 浇注系统的设计 ................................................................................................................. 9

4.1 主流道的设计 ............................................................................................................................ 9

IV

4.1.1主流道尺寸 ....................................................................................................... 9 4.1.2主流道的凝料体积 ........................................................................................... 9 4.1.3主流道当量半径 ............................................................................................... 9 4.1.4主流道浇口套的形式 ....................................................................................... 9 4.2 分流道设计 ............................................................................................................................... 10

4.2.1分流道的布置形式 ......................................................................................... 10 4.2.2分流道长度 ..................................................................................................... 10 4.2.3分流道的当量直径 ......................................................................................... 10 4.2.4分流道截面形状 ............................................................................................. 10 4.2.5分流道截面尺寸 ............................................................................................. 11 4.2.6凝料体积 ......................................................................................................... 11 4.2.7校核剪切速度率 ............................................................................................. 11 4.2.8分流道的表面粗糙度和脱模斜度 ................................................................. 11 4.3 浇口的设计 ............................................................................................................................... 12

4.3.1点浇口尺寸的确定 ......................................................................................... 12 4.3.2点浇口剪切速率的校核 ................................................................................. 12 4.4 校核主流道的剪切速率 ........................................................................................................ 13 4.5 冷料穴的设计计算 ................................................................................................................. 13

第五章 成型零件的结构设计及计算 .................................................................................... 14

5.1 成型零件的结构设计 ............................................................................................................. 14

5.1.1凹模的结构设计 ............................................................................................. 14 5.1.2凸模的结构设计 ............................................................................................. 14 5.2 成型零件钢材的选用 ............................................................................................................. 15 5.3 成型零件工作尺寸的计算 .................................................................................................... 15

5.3.1凹模径向尺寸的计算 ..................................................................................... 15 5.3.2凹模深度尺寸的计算 ..................................................................................... 16 5.3.3型芯径向尺寸计算 ......................................................................................... 16 5.3.4型芯高度尺寸的计算 ..................................................................................... 17 5.3.5成型孔间间距的计算 ..................................................................................... 17 5.4 成型零件尺寸及动模垫板厚道的计算 ............................................................................. 18

5.4.1凹模侧壁厚度的计算 ..................................................................................... 18 5.4.2动模垫板厚度的计算 ..................................................................................... 18

第六章 模架确定 ............................................................................................................................... 20

6.1 各模板尺寸的确定 ................................................................................................................. 20

V

6.1.1 A板尺寸 ......................................................................................................... 20 6.1.2 B板尺寸 ......................................................................................................... 20 6.1.3 C板（垫块）尺寸 ......................................................................................... 20 6.2 模架各尺寸的校核 ................................................................................................................. 21

第七章 排气槽的设计 .................................................................................................................... 22

7.1 排气槽的作用 .......................................................................................................................... 22 7.2 排气的方式 ............................................................................................................................... 22 7.3 设计方法 ................................................................................................................................... 22

第八章 脱模推出机构的设计 .................................................................................................... 23

8.1 脱模力的计算 .......................................................................................................................... 23 8.2 校核推出机构作用在塑件上单位压应力 ........................................................................ 24

第九章 冷却系统设计 ................................................................................................................. 25

9.1 冷却介质 ................................................................................................................................... 25 9.2 冷却系统的简单计算 ............................................................................................................. 25

第十章 导向与定位结构的设计 ............................................................................................ 27

10.1 导向机构的设计.................................................................................................................... 27 10.2 导向机构的作用.................................................................................................................... 27 10.3 定位结构的设计.................................................................................................................... 27 10.4 定位结构的作用.................................................................................................................... 27

结 论 ......................................................................................................................................................... 28 参考文献 ................................................................................................................................................. 29 致 谢 ......................................................................................................................................................... 30 附录A：专业英语原文 ................................................................................................................... 31

Injection Molding .............................................................................................................................. 31 The Nature of Thermodynamics .................................................................................................... 33

附录B：专业英语翻译成中文 ................................................................................................... 35

注塑成型............................................................................................................................................. 35 热力学性质 ........................................................................................................................................ 36

VI

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第一章 绪论

1.1模具制造的地位

注塑模是替代部分金属的一种科技，主要的材料是塑胶。国家民众的经济水平的迅速、稳定增长，促使一个国的模具业迅速发展强大，因此，模具设计和开发的技术人才成为了21世纪非常抢手的人才。自从模具的开始基本上离不开塑料的时代了，国家的科技发展有了很大提高，模具它利用了规定的尺寸和形状成型所需要产品的形状和尺寸的工具。在非常广的行业中应用中广具其色的模具。其中主要用于电子产品，生活用品，机械产品，汽车零配件，航空零件等等。因为用模具可以制造出产品精度高，复杂形状，生产高效率，消耗资源低，其他制造方法是不能与之对比的。提高模具技术水平的生产技术，是衡量一个国家先进技术制造的标准。也可以衡量一个国家新产品开发和产品创新的能力，同时也决定了产品的质量和效率。

早期间我国就已经把模具列在了机械技术的第一位了，所以我们重视着模具的开发和这类人才的培养，并且帮助我国与其相关的企业的发展。国家的这些做充分的表明了对模具行业的大力支持和重视。这个时代的生产中，好的工艺加工，设备的先进，新的模具是必不可少的几项重要因素，其中模具对塑料件的使用性能，材料的加工要求和制造设计有着非常重要的作用。效率高的设备只能安装在模具的自动化生产的要求，才能有效地发挥其作用。模具制造和产品更心的生产和更新必须具备的条件。由于产品的开发品种和生产量越来越大，对模具的性能也越来越高。要求模具的性能高是促进模具要不断的发展。

1.2塑料模在工业中的重要性

塑料、金属、陶瓷、粉末冶金、橡胶、玻璃和复合材料等产品都不可以离开模具系统，因为模具行业发展，影响着各行各业的生产和发展水平。

它在模具行业是最重要的，也是用来衡量国家制造业的重要水平标准，是来作为一个国家的创新和现代工也水平的标志，它的质量直接影响到了模具的设计和制造。在设计模具的型腔中，塑料模和其他的模具的设计手段一样，需要获得塑料件的基本资料。优劣的模具主要在于设计与制作，塑料件在生产过程中，它的质量和效率主要取决于模具。随着民众的生活水平的提高，对塑料产品的类型和需求也就随着提高，塑料件的使用寿命变短了，民众也随之重视了质量，也就间接的对模具的质量要求越来越高，使之发展更新迅速，提了高模具行业高速发展。

1

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1.3 本文研究的主要内容

随着市场的竞争日趋激烈，用户对模具的需要量大幅度的增加。为了要提高用户的水平和产品的市场竞争力。从而要缩短产品的开发周期和降低产品生产所需要的成本，所以采用了计算机辅助设计技术应用到模具产品开发中成为必然。本设计采用的是UG和Auto CAD软件实现了对洗发水瓶盖注塑模设计分析及工艺参数优化，主要研究内容如下：

本设计采用了UG软件完成了洗发水瓶盖的注塑模具设计。同时模具的成型零件、浇注系统、冷却系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构等都是采用UG和Auto CAD软件进行的设计。表明了，注塑模设计是在UG和Auto CAD环境下同时进行，可充分利用Auto CAD的模架和标准件库功能，单独零件设计修改后，装配模型中相应零件自动更新功能；装配环境下直接修改零件设计功能等，可极大地提高模具设计精度，缩短模具开发设计周期。

注塑模的主要设计内容有以下几点：

1)塑件的几何造型：利用UG和Auto CAD软件绘制洗发水瓶盖的三维图和二维图，用三维图分析出外形结构，进行选材。

2)模腔面形状的生成：型腔生成塑件的外表面，而内型芯生成表面，经过同时的约束生成了塑件的表面。经过成型在计算机生成，用它生成出型腔的表面形状。

3)注塑模结构设计：采用计算机软件来确定最佳型腔数目，引导设计人员布置型腔、构思浇注系统、冷却系统和脱模机构，为选择标准模架和设计动、定模部件图做好准备。

4)选择标准模架：用燕秀工具箱在AutoCAD选择一套标准模架库。标准模架选择的设计软件的处在含有两个功能：一是引导设计者输人本企业的标准模架，以建立专用的标准模架库；二是能方便地从已建好的专用标准模架库中，选出在这次设计中所需的模架类型及全部模具标准件的图形和数据。

5)模装图和总装图的生成：根据所选定的标准模架及已完成的型腔布置，用AutoCAD完成模具装图和总装图的绘制。

6)模具零件图的生成：完成模具总装图、部装图后。用AutoCAD完成模具零件的设计、绘图和尺寸标注等工作。

7)常规计算和校核：根据三维软件和二维软件绘制出来的图。来全面的计算和校核模具的各项性能。并且保证注塑模结构中有关参数的正确性。

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第二章 塑件成型工艺分析

2.1 塑件的分析

本次模具设计的对象是一个洗发水瓶盖的塑件实物，根据对塑料件结构的分析，此次设计选择PP作为成型料。 2.1.1外形尺寸

该塑件壁厚为0.1mm～1mm，塑件外形程椭圆形，带有铰链，内部带有螺纹和筋板，尺寸不大，表面光滑无缺陷，塑料熔体的流程一般，所以采用注射成型，零件外形如图2.1所示。

图2.1 洗发水盖的塑件图

2.1.2精度等级

每个尺寸的公差不一样，有一般精度，有高精度，按照实际公差进行计算。本设计的精度要求选用MT5。 2.1.3脱模斜度

PP成型时收缩率大，成型性能好，容易产生变形。参考文献[1]表2-10选择塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为5°。

2.2 PP的性能分析

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PP是一种热塑性树脂的丙烯聚合二制得到的，有等规，间规和物规物三种配置方法[8]。工业产品为主要成分是全同立构聚丙烯也包括少量的乙烯和丙烯的通常是半透明的内无色的固体，无毒无无息。由于常规的和高结晶结构，所以故熔点高达C，热熔点，蒸汽灭菌的产品是其优势，对0.90g g/cm3的密度，是最轻的通用塑料。耐腐蚀，强度，拉伸强度30MPa，刚度和透明度比聚乙烯。缺点不耐低温，耐冲击，容易老化。但可以添加抗氧化剂进行了修改和被克服。

密度小，强度刚度、硬度有优良耐热，均比低压聚乙烯，可以用在100°左右。有良好的电性能，高频率的绝缘不受湿度影响。但低的温度时候容易变脆，不耐磨，易老化。适合生产普通机械配件。普通的有机溶剂的酸，碱，它是不不起作用的，可以用于日常用品。查参考文献[2]表13-2,得出其性能指标见表2-1。

表2.1 PP的性能指标

密度ρ/（kg·dm-3） 比体积?/(dm-3·kg-1) 吸水率24h/% 收缩率s% 热变形温度t/°C 熔点t/?C 0.90～0.91 1.10～1.11 0.01～0.83 1.0～3.0 102～115 170～176 抗拉屈服强度?b/MPa 拉伸弹性模量E1/MPa 抗弯强度??/MPa 冲击韧度（缺口）?k/(KJ·M-2) 硬度(HB) 体积电阻系数ρ?/(Ω·cm) 37 67.5 3.5～4.8 8.65 >1016 2.3 PP的注射成型过程及工艺参数

2.3.1注射成型过程

通过注射成型工艺过程，该序列可分为：制备成型，注射成型工艺，和其他后处理塑料件[1]。

(1) 制备成形前的检查和处理：包括原料：反应原料在成型的外观（如颜色，颗粒大小，均匀性）和工艺性能（例如，流动性，热稳定性，收缩，水分含量，测试等） 的检验。易潮的塑料，成型前必须干燥处理，避免银条纹，气泡等缺陷。一般来说，干燥的温度不宜过高，干燥时间不宜过长。当温度超过玻璃化转变温度的时间太长，使塑料结块，塑料的热稳定性较差，会引起变色和降解。

料筒清洗：在开始使用塑料或注塑机，或生产，或当你需要改变产品的颜色。都要在成型前对料筒进行清洗和拆换。

带有嵌件塑料制件的嵌件预热及对脱模困难的塑料制件的脱模剂选用。近年来，生产中流行使用雾化脱模剂。

(2) 注射过程，包括进料，塑化，注射成型，冷却和释放步骤 。但实质上只有在料筒中的塑化与在注射过程中的流动两个过程。这就是所谓的塑料熔体塑化，指在筒加热与整个过程良好的可塑性的粘流态塑料。所谓流动是指塑料熔体在注射进入模具型腔后的流动。流动可分为充型，填料，倒流。和浇口冻结在四阶段冷却。

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(3)塑件的后处理：塑料在成型过程中，由于塑化不均匀或由于塑料在型腔中的结晶、定向以及冷却不均匀而造成塑件各部分收缩不一致，或因其他原因使塑件内部不可避免地存在一些内应力而导致在使用过程中变形或开裂[6]。因此，要想办法把他消除掉。一般我们采用的消除方式有；退火、调湿处理。退火处理主要在烘箱或液体中的一些介质中进行。

2.3.2注射工艺参数

查参考文献[2]表13-2得出工艺参数如下：

(1)模具温度： ???C~???C (2)喷嘴温度： ????C~????C

(3)料筒温度：前段温度：????C~????C 中段温度： ????C~????C 后段温度： ????C~????C (4)注射压力： 70?100MPa (5)注射机类型：螺杆式 (6)保压压力： 50?60MPa (7)喷嘴形式：直通式 (8)注射时间： 0?6s (9)高压时间： 20?60s (10)冷却时间：20?90s (11)成形周期：50?160s

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第三章 拟定模具的结构形式

3.1 分型面位置的确定

通过对塑件结构形式的分析。分型面应是在盖的最大截面积和去除塑料的低平面上，其位置如图3.1所示。

图3.1 分型面的选择

3.2 型腔数量和排列方式的确定

3.2.1型腔数量的确定

由于该塑件的精度要求不高，且为大批量生产，可用一模多腔的结构形式。此外，考虑到塑件的尺寸和形状，模具结构之间的关系的大小和形状，考虑到制造成本和其他成本的基本因素，结构初步选定的一模四腔。 3.2.2型腔排列形式的确定

型腔多的模具尽量采取平衡式的排列布置，其中要求紧凑，并且要与所设计的浇口对称。本设计选择的是一模四腔结构形式的。采用H形的的排列。如图3.2所示。

图3.2 型腔数量的排列布置

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3.2.3模具结构排列形式的确定

根据对洗发水瓶盖的分析结果可以得知。本模具设计采用的是一模具有四腔型的形式来对模具进行设计，本次设计用的是对排直线形式的排列。分析塑料件的基本结构和形状，第一次选择了由推杆和推板两种模式来进行推出。在设计这套模具的浇筑系统的时候，用对称平衡流道，采用点浇口浇口，然后在一个模具什么开设。因此，定模部分需要单独开设落料板来进行把凝料推出，动模部分需要添加型芯固定板和支撑板。上述综合分析可以确定用细水口模具表面的双板选型。

3.3 注射机型号的确定

3.3.1注射量的计算

通过三维软件UG8.5建模设计分析计算得：

塑件体积：V塑?10.8cm3

塑件质量：m塑??V塑?10.8?0.91?9.828g 式中，ρ根据参表1-1取0.91g/cm3。 3.3.2浇注系统凝料体积的初步计算

在浇注系统设计不确定确切的数字，但可以按照塑件体积的0.3倍至1倍，根据经验估计。本设计采用一个简单的流动通道，所以浇注系统凝料按照0.3倍估计量的塑料部件，塑料熔体的一次注射塑模腔的量（是浇注系统的凝料和4个塑料件体积和）为：

V总?1.3nV塑?1. 3?4?9.828?51.11cm3

3.3.3选择注射机

根据以上计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的总体积为:

V总?51.11cm3，由参考文献[1]式（4-18）得：V公?V总/0.8?51.11/0.8?64cm3；根据以上的计算，初步选择公称注射量为64cm3，注射机型号为XS?ZY?250卧式注射机，其主要技术参见表3-1；由参考文献[2]表13-1所查得。

表3.1 注射机主要技术参数

理论注射量/cm3 螺杆柱塞直径/mm 注射压力/MPa 注射速率/g.s-1 塑化能力/kg\?\螺杆转速/r.min-1 锁模力/KN 喷嘴孔直径/mm 125 45 150 160 16.8 0～450 900 4 7

拉杆内向距/mm 移模行程/mm 最大模具厚度/mm 最小模具厚度/mm 锁模形式 模具定位孔直径/mm 喷嘴球半径/mm 448?370 500 400 200 液压—机械 100 14 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计）

3.3.4注射机的相关参数的校核

(1)注射机压力校核:

～120MPa，取P查参考文献[1]表4-1可知，PP所需注射压力为100MPa0?110MPa,

注射机的公称注射压力P注射压力完全系数k1?1.25?1.4，这里取k1?1.3，?150MPa，公则：

，所以，注射机注射压力合格。 k1PO?1.3?110?143MPa?P公(2)锁模力校核

○1塑件在分型面上的投影面积A塑，由UG测出面积则：

A塑?4652mm2

○2浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即浇道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇数值，可以按照多型腔模具的统计分析来确定[1]。A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.2倍~0.5倍[1]。由于流道的设计比较简单，相对长的流道，所以流道凝料的投影面积可适当取大点。所以根据以上的分析取A浇?0.2A塑。

3塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积，则 ○

A总?n(A塑?A浇)?n(A塑?0.4A塑)?4?1.4A塑?26051mm2 ○4模具型腔内的胀型力F胀，则

F胀?A总p模?26051?25?651.28KN

式中P模是型腔的平均计算压力值，P模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的

20% ~ 40%，大致范围为25MPa ~ 40MPa [1]。对于粘度较大的精度较高的塑件制品

应取较大值[1]。PP属中等粘度的塑料且塑件有精度要求，故P。 模取25MPa查参考文献[1]表3-1可得该注射机的公称锁模力F锁?900KN，锁模力安全系数为

k2?1.1 ~ 1.2，这里取k2?1.1 [1]

。则

k2F胀?1.1 F胀?1.1?651.28?716.48KN?F锁，所以注射机锁模力满足要求。 对于其它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。

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第四章 浇注系统的设计

4.1 主流道的设计

总体设计和主要通道与模具中心塑料熔体的入口,将熔体进口分流或腔注射机喷嘴喷射。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料可以顺利拔出。浇道大小直接影响的熔体流动速率和填充时间。此外，主干道和高温熔化和注塑机喷嘴反复接触，这样的设计往往是设计的浇道套可以拆卸和更换。 4.1.1主流道尺寸

（1）主流道的长度：小型模具L主应尽量小于60mm，此次设计的初始值选取为50mm的程度来进行设计。

（2）主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸4+（0.5~1）mm=4.5mm

（3）主流道大端直径：D?d?L主tan??8mm，由于流动性为中性，取??4?。 （4）主流道球面半径SR0=注塑机喷嘴球半径+（1 ~ 2）= 14 + 2 = 16mm （5）球面的配合高度：h=3mm。 4.1.2主流道的凝料体积

22V主?L主R主?r主?R主r主π3.14?50??2.252?42?2.25?4??1573.3mm3?1.57cm3 334.1.3主流道当量半径

Rn?4?2.25?3.125mm 24.1.4主流道浇口套的形式

浇口衬套可以选择标准零件。由于注射机的喷嘴入口和经常接触的主要通道的小端，易磨损。因此，对材料的要求更严格的选择，可设计的小型注塑模具浇口衬套和定位环为一体的模式，但考虑上述因素通常是分开做设计，安装简单，拆卸和更换。同时也方便选择优质钢材进行加工和热处理。用碳素工具钢（T8A或T10A）设计浇口衬套，热处理和淬火表面硬度50HRC ~ 55HRC。如图4.1所示。

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图4.1 主流道浇口套的结构形式

4.2 分流道设计

4.2.1分流道的布置形式

在设计中还应考虑减少流道内的压力损失，降低熔体温度，避免设计应考虑减少体积和压力平衡流道浇口。选用分流均衡方式。 4.2.2分流道长度

根据模具含有四个空腔的设计结构，浇道长度可以适度选择。如图4.2所示。

图4.2 流道布置形式图

4.2.3分流道的当量直径

因为该塑件的质量

m塑??V塑?10.8?0.91?2?19.66g?200g，根据参考文献[1] 式（4-16）； 一级分流道D?0.2654m4L?0.2654?19.66?460?3.5mm 二级分流道D??0.9D?0.93.5?3.2mm 4.2.4分流道截面形状

本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。如图4.3所示。

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图4.3 分流道截面形状

4.2.5分流道截面尺寸

设梯形的下底宽为χ，底面圆角的半径为R=1mm。并根据参考文献[1]表4-6设置梯形的高H=3mm。则该梯形的截面积为:

x?x?2?3tan8?h??x?3tan8???5 一级：A分?2再根据该面积与当量直径为：一级3.5mm，二级3.2mm的圆面积相等，可得

2πD分3.14?3.52?一级：?x?3tan8???3?即可得x?3mm，则梯形的上底约为4，如44图4.3所示。 4.2.6凝料体积

（1）分流道的长度L分?（60?8?90）?2?316mm （2）分流道截面积A分??3?4?/2?3?10.5mm2

（3）凝料体积V分?L分A分?316?10.5?3318mm3?4cm3 4.2.7校核剪切速度率

（1）确定时间；参考文献[1]查表4-8，取t=1.6s （2）计算单边分流道体积流量：

q分?v分?V塑4?10.8??9.5cm3/s t1.6（3）由参考文献[1]式（4-20）可得剪切速率

该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率5?102?5?103/s之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。 4.2.8分流道的表面粗糙度和脱模斜度

分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般去Ra1.25?2.5从此去Ra1.6。另外，其脱模斜度一般在5??10?之间，这里取脱模斜度为5°。

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4.3 浇口的设计

浇口的作用是使浇口浇注速度流加速，并控制进料时间，对控制流的状态。常用的有圆形和矩形横截面形状。流口不仅为流动的熔融塑料零件和模具的填充特性有关，同时与塑件成型的质量是密切相关的。从产品的表面进料，点浇口的截面形状为直径D1矩形。浇口是在物品的表面上留下浇口痕迹的，因为要求的零件表面质量高，但还有一模具四腔，根据浇口形式与塑料品种适应对方，所以用点浇口。 4.3.1点浇口尺寸的确定

（1）计算点浇口的深度 ：参考文献[1]根据表4-10，可得点浇口的直径d计算公式为d?nk4A所以：

0.7?0.2061?48595?1.21?1.4mm

n是塑料成型系数取0.7，k是系数k?0.206t，t=1，A是凹模的内部面面积（约等于塑件的外表面面积）。

（2）计算点浇口的长度； 参考文献[1]根据表4-10，可得点浇口的长度L浇一般

～4?这里取α=3°。 选用0.752，这里取L浇?1，??2?（3）计算点浇口的宽度 根据表4-10，可得点浇口的宽度B的计算公式为

B?nA0.78595??4.4cm?5cm 30304.3.2点浇口剪切速率的校核

（1）确定注射时间； 参考文献[1]查表4-8，可取t=1.6s；

（2）计算浇口的体积流量：

q浇?V塑10.8??6.75cm3/s t1.6（3) 计算浇口的流体剪切速率； 参考文献[1]由式（4-20）可得。则

?浇?γ3.3q浇3.3?6.753.3?6.75???4.1?104s?1 333πRnBh3?12π?()2π?()ππ12

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点浇口剪切速率处于分流道的最佳剪切速率5?103?5?104s?1之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。

4.4 校核主流道的剪切速率

上面的计算，求出了塑料件，分流体积（浇口也被主流喉半径被忽略），主流道体积以主流道为半径，可以校核熔体浇口的剪切速率。 计算主流道的体积流量:

V主?V分?nV塑1.57?4?4?10.8??30.48cm3/s （1）q主?t3.23.3q主3.3?30.48?103?主?（2）γ??10.49?102s?1 33πR主π?3.125主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5?102~5?103s?1之间

[1]

。所以，主流道内熔体的剪切速率合格。

4.5 冷料穴的设计计算

为了模腔中的塑料部件成形，塑件从模具中，可以容易地除去，但在塑料零件除去之前，模具必须完成一个塑料件在模具中完成充型动作，所述动作机构称为脱模机构。

推出机构的组成：第一部分是在塑料部件直接作用将推出塑件；第二部分是配件用于固定部分的零件，有固定板、推板；第三部分是推出零件推出动的部分时，部分复位导件启动回复模具合模。

推出机构应使塑件脱模时不发生变形或伤到塑件的外观；推力的分布依脱模阻力的大小合理安排；推出机构的结构力求简单，动作可靠，合模时要正确复位。推板：推板的结构设计一般于塑料是相对高的，难于脱的塑料注塑模具。与凸模推板的某一部分的接触有一定的斜度，通常是3°~ 5°，从而减少推板和凸模壁摩擦。推管设计：根据塑件的特点，将推管须和其他组件可以组合使用，能够合理推出塑料件，利用推管推出行动一致，可靠，不留痕迹的塑料。

塑料件的外形，因为有一个孔的型腔，所以采用推杆推出，采用型芯与推杆相拼。推板推进行二次推推出凝固料，塑件脱模方式指在塑件在开模方向凸出或凹体零件，这些零件必须使用时释放一种特殊的方式。根据模具成形特点的考虑，采用了二次脱模机构，因为它可以用来推出留着浇口套中的凝固体。

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第五章 成型零件的结构设计及计算

5.1 成型零件的结构设计

5.1.1凹模的结构设计

成形制品的成型零件外表面是凹模具制的。可以是从模具不同的成型结构可分为，整体楔式，整体式，镶拼式，组合式和四种。根据对塑件的结构分析，本设计采用整体楔入式定模和型芯如图5.1，5.2所示。

图5.1 整体楔入式定模

图5.2 型芯结构图

5.1.2凸模的结构设计

凸模是塑料零件成型零件的内表面通常可以分为整体式和组合式。塑件的结构的分析，本设计采用组合式和镶拼式，与两个芯：一个是成型零件的内表面的大型芯和和一个圆柱中型型芯如图5.3和5.4所示。

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图5.3 动模嵌件结构

图5.4 大型芯与小型心结构

5.2 成型零件钢材的选用

根据塑件的整体分析。成形的塑料零件具有足够的刚度，强度，耐磨性和耐疲劳性。考虑到其加工性能和抛光性能。由于是大规模生产的塑料件，因此构成型腔模具楔入式凹模钢材选择P20。成型塑件的外筒型芯来说，因为当剥离的塑料部件磨损严重，因此高合金工具钢Cr12钢的选择。由于小型芯小，塑件紧抱型芯，其中热量集中了，所以小型芯中通水冷却。

5.3 成型零件工作尺寸的计算

采用参考文献[1]表4-15中的平均法计算成型零件尺寸。塑件尺寸公差按照塑件零件图中给定。

5.3.1凹模径向尺寸的计算

0.34?0?0.20?0?0.34?0，，ls1?76?mm?76.34mml?68mm?68.2mml?40mm?40.34?0.30?0.64s2?0.10?0.30s3?0.22?0.56mm 0.35?0?0.34?0ls4?35??0.20mm?35.35?0.55mm，ls5?68?0.30mm?68.34?0.64mm

塑件的制造公差分别为：0.64 mm，0.30 mm，0.56 mm，0.55 mm，0.30 mm，0.64 mm。

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?δz1?0.11?0.11LM1?[(1?Scp)ls1??1?1]0?[(1?0.015) ?76.34?0.7?0.64]0?77.040mm ?δz2?0.11?0.54LM2?[(1?Scp)ls2??2?2]0?[(1?0.015) ?68.2?0.7?0.3]0?69.010mm ?δz3?0.093?0.093LM3?[(1?Scp)ls3??3?3]0?[(1?0.015) ?40.34?0.7?0.56]0?40.530mm ?δz4?0.092?0.092LM4?[(1?Scp)ls4??4?4]0?[(1?0.015) ???????0.7?0.55]0?35.470mm ?δz5?0.11?0.11LM5?[(1?Scp)ls5??5?5]0?[(1?0.015) ?68.34?0.7?0.64]0?68.880mm

～2%，所以其平均式中Scp为塑件的平均收缩率，查表1-3可得PP的收缩率为1%收缩率Scp?0.01?0.02?0.015；χ为系数，查参考文献[1]表4-15系数?1和?2取0.7，2?3、?4、?5、?6取0.75。分别是塑件上相应的尺寸的公差；是塑件上相应尺寸制造公

差，对于中小型塑件取δz?5.3.2凹模深度尺寸的计算

塑件高度方向尺寸的转换：塑件高度的最大尺寸Hs1?23?0.16mm?23.160?0.32mm，相应的?s1?0.32mm。Hs2?26?0.16mm?26.160?0.32mm，相应的?s2?0.32mm。

1?。 6Hs3?9?0.14mm?9.140?0.28mm，相应的?s1?0.28mm。

?δz1?0.053?0.053HM1?[(1?Scp)ls1??1?1]0?[(1?0.015) ?23.16?0.67?0.32]0?23.290mm ?δz2?0.053?0.053HM2?[(1?Scp)ls2??2?2]0?[(1?0.015) ?26.16?0.67?0.32]0?26.340mm ?δz3?0.047?0.047HM3?[(1?Scp)ls3??3?3]0?[(1?0.015) ?9.14?0.67?0.28]0?9.090mm

式中，?s1是系数，查参考文献[1]表4-15可知一般在0.5~0.7之间，此取??0.67，

1取δz????。

65.3.3型芯径向尺寸计算

（1）动模型芯径向尺寸的计算 塑件内部径向尺寸的转换

0.10?0.300.34?0.56ls1?45?mm，?s3?0.30mm，， ls2?25?mm，?0.20mm?44.90?0.22mm?24.7800.34?0.56?s2?0.56mm, ls3?26?mm，?s3?0.56mm ， ?0.22mm?26.78000LM1?[(1?Scp)ls1??1?1]0?[(1?0.0045) ??????0.7?0.42]?45.40??z2?0.077?0.077mm 00LM2?[(1?Scp)ls2??2?2]0??z2?[(1?0.0045) ?24.9?0.7?0.35]?0.059?25.27?0.0590mm

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00LM3?[(1?Scp)ls3??3?3]0?[(1?0.0045) ?25.9?0.7?0.30]?26.23??z3?0..50?0.050mm

式中χ是系数，查参考文献[1]表4-15取χ=0.7，取δz?（2）动模型腔内孔尺寸

1?。 6ls4??24?0.22mm，?s4?0.44mm

??z4?0.073?0.73LM4?[(1?Scp)ls4??4?4]0?[(1?0.015)?24.22?0.7?0.44]0?24.280mm

χ是系数，查参考文献[1]表4-15取χ=0.7，取δz?（3）动模型芯尺寸的计算 塑件内孔径向尺寸的转换

1?。 6ls5??22?0.22mm，?s5?0.44mm

00LM5?[(1?Scp)ls5??5?5]0??z5?[(1?0.015) ?21.78?0.65?0.44]?0.073?22.39?0.073mm

式中χ是系数，查参考文献[1]表4-15取??0.65，取δz?5.3.4型芯高度尺寸的计算

（1）成型内腔大型芯高度计算

0.2 Hs1?15?0.1mm?14.9?01?。 600HM1?[(1?Scp)ls1??1?1]0??z1?[(1?0.0045) ?14.9?0.6?0.2]?0.034?15.07?0.034mm式中χ

是系数，查参考文献[1]表4-15取??0.6，取δz?（2）成型塑件中心圆筒的型芯高度计算

0.2 Hs2?10?0.1mm?9.9?01?。 600HM2?[(1?Scp)ls2??2?2]0??z2?[(1?0.015) ?9.9?0.6?0.2]?0.034?10.17?0.034mm

式中χ是系数，查参考文献[1]表4-15取??0.6，取δz?5.3.5成型孔间间距的计算

1?。 6Cs?42?0.18 ??0.36

1CM??1?sC??zmm??1.015?42??0.03?42.63?0.03mm ???S??217

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5.4 成型零件尺寸及动模垫板厚道的计算

5.4.1凹模侧壁厚度的计算

凹模侧壁厚度与型腔内腔压强及压膜的深度有关，根据型腔的布置。根据参考文献[1] 表4-19中刚度公式计算。

143ph413?35?263S?(）?（)3mm?18.87 52Eδp2?2.1?10?0.017式中，p是型腔压力（MPa）；E是材料弹性模量（MPa）；h?W,W是影响变形的最大尺寸，而h?26mm；P是模具刚度计算许用变形量。根据注射塑料品种查参考文献[1]表4-20。

?p?25i2?25?0.698?17.45?m?0.017mm

其中i2?0.35?26?0.001?26?0.698?m

凹模侧壁用嵌件插入，使用紧凑，在厚度的模具嵌件插入单边厚度选取15mm，模板和型腔一起承受型腔压力。由于型腔采用对排形直线对称结构布置，与型腔之间的壁

15S1 ? 50mm，由于型腔不深，这个区间可以满足。据初步布局选择350mm?400mm，安排了一个大的尺寸比腔，所以刚度强度完全满足要求。 5.4.2动模垫板厚度的计算

动模板垫厚度和选定的模具的两个垫块之间的跨度相关，根据型腔前面的布置，模具应选择350mm?400mm此范围。查参考文献[2]表7-4垫块之间的跨度大约为：

L?W?2W2?350?263?224mm

那么，根据型腔布置及型芯对动模垫板的压力就可以计算得到动模垫板的厚度。即

1pA35?15386T?0.54L()?0.54?224?()3mm?64.23mm 5EL1δp2.1?10?400?0.029式中，E是材料弹性模量MPa；L是两个垫块之间的距离，224mm；L是动模垫板的长度，取400；A是4个型芯投影到动模垫板上的面积。?p是动模垫板刚度计算许用变形量：

1??p?25i2?25??0.35?2245?0.001?224??31.43?0.031mm

??单件压力上的力面积为 两个型芯面积A1?0.785?70?3846.5mm2

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计算相对于模具的尺寸小，

A?4A?4?3846.5?15386mm2

它也可以是小的，则可以增加在两个支柱支撑，它可近似动模板厚度：

4)1(413Tn?()3T=（）?31.43?12.47mm?31.43mm

n?1所以动模垫板厚度取45mm。

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第六章 模架确定

根据该中心的距离和模腔嵌件装置的尺寸可以算出凹模嵌入件平面所占的尺寸得出来为202mm?198mm，该平面由腔的尺寸所占用为202mm?198mm。根据计算，

W3?W??10?212。查参考文献[2]表7-4得W?350mm，因此采用350mm?400mm的模架。但考虑到是推板和推杆的综合推出方式，并通过设置在凸模中心。考虑到导柱，导套，水路的排列和其他因素。根据参考文献[2]可确定选用带推件板的点浇口DA型模架，查参考文献[2]表7-4的L?W?400mm?350mm及各板的厚度尺寸。

6.1 各模板尺寸的确定

6.1.1 A板尺寸

A板是定模型腔板，塑件的高度26mm，但也考虑开放冷却水，留出足够的距离，以A板为50mm厚度的板。 6.1.2 B板尺寸

B板是型芯固定板，按标注取此板厚度40mm。 6.1.3 C板（垫块）尺寸

垫块?推出行程?推板厚度?推杆固定板厚度?（5~10mm）?45?35?20?5~10?105~110mm，

初步选C为110mm。

综上所述，模架尺寸已经确定，标记为：C3540?50?40?110GB/T 12555?2006。其它尺寸按标注标注，如图6.1所示。

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图6.1 DA型模架的结构尺寸

6.2 模架各尺寸的校核

根据所选注射机来校核模具设计的尺寸 1、模具平面尺寸

400mm?350mm?448mm?370mm (拉杆距离)，

校核合格。 2、模具高度尺寸

280mm，200mm?355mm?400mm (模具的最大厚度和最小厚度)，

校核合格。 3、模具的开模行程

S?H1?H2??5~10?mm?35?70?（5~10）mm?110~115mm?500mm（开模行程），校核合格。

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第七章 排气槽的设计

塑件采用了点浇口进料，熔体经塑件上方的表面向下和塑件盖上的筋板充满型腔。塑料表面有个4mm的锥形孔的小型芯。其配合间隙可作为气体排出方式，不会在顶部和底端产生憋气现象。与此同时，随着推杆，分型面，型芯和推件板之间的间隙向外排，所述型芯和所述推板的间隙的底面排出气体。

7.1 排气槽的作用

排气槽的主要作用有。在注射熔融物的时候，用来排除模具内的气，在热的过程中产生的气体可以从排气槽排出。塑料越薄，离浇口的位置就越远。所以排气槽的设置是非常重要的。对塑料件的精度要求高的产品，要重视其的排气槽的设置。是为了避免塑料件的表面注射量的不足。还可以消除其本身各种缺陷，也减少了模具上的污染。一般来说排气槽要设置得当。

7.2 排气的方式

排气槽的方式很多，不同的产品设计的排气槽不同，从而他们的排气方式就不一样。在排气的时候，设计的尺寸要防止物料进入排气槽内。还有防止堵住排气槽。因此一般在模腔内表面向模腔外测量，长度为10mm以内的排气槽部分，槽高要放大大约0.3mm左右。但是排气槽数量要控制，如果排气槽设计过多，对模具有一定的影响。所以设计排气槽要适当就好。在模具上设计排气槽的地方有很多，在不同的地方设置模具就会有不一样的结构，因为塑料件的好坏是根据排气槽的设定而确定的。一般可以在生产时降低塑料件的毛刺，更加影响不了塑料件的美观和其精度。

7.3 设计方法

对于比较复杂的模具，排气槽的设计，最好先判断试模之后再去设计。如果采用整体结构形式来设计，其中有很大的缺陷。比如排气的状态不良。排气的设计有：型腔的槽、嵌件接缝、局部呈现螺旋现状的、动定模分型面上。本设计采用的是分型面上的排气和定出机构排气方式。

开设排气槽要适当，可降低注射时候的压力和时间。为锁模带有良好的压力。从而塑料件的成型性能提高，生产效率也随之提高。还可以将成本和能量的消耗降到极点。

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第八章 脱模推出机构的设计

本塑件采用脱模板、推杆推出综合推出方式。为了脱模板推出脱模板与型芯的摩擦减少，所以在脱模时留出脱模板与型芯之间的间隙为0.2mm，采用锥面配合。根据脱模力计算来决定。

8.1 脱模力的计算

1、l?76mm，b?40mm主型芯脱模力

l?b76?40??36.94?10，所以为薄壁椭圆形塑件。根据参考文献[1]式?t3.14?14-24凸模力为：

因为??F1?2?tESLcos??f?tan???0.1A

?1???K22?3.14?1?1.95?103?0.015?（23?3)?cos30'??0.5?tan30'???0.1?(3.147640) 1?0.321?0.5sin30'tan30'?????3608.6N2、成型塑件内部圆筒型芯的脱模力计算：

r11??22?10，所以，此视为薄壁圆筒塑件，由于此孔是通孔，所以，t0.5脱模不存在真空压力。查参考文献[1]式4-26可得脱模力为：

因为??2?tESLcos??f?tan??F2??0.1A

1??K??22?3.14?1?1.95?103?0.015?（23?3）?cos30'??0.5?tan30'???0.1?3.14112? ?1?0.32??1?0.5sin30'tan30'??3034N3、总脱模力：

F?F1?F2?3608.6?3034?6642.6N

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8.2 校核推出机构作用在塑件上单位压应力

结构采用推杆推出：

（1）推出面积 设10mm圆形推杆4根，那么推杆的面积为

?A杆?d2?4?3.14?102?314mm2

4（2）推杆的推出应力 根据参考文献[2]表2-12取许用应力[?]?30MPa

σ?F6642.6??21.15MPa?[?] A杆314通过校核，合格。所以采用推杆推出。

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第九章 冷却系统设计

根据参考文献[1]可知冷却系统计算比较麻烦。在这个简单的计算，忽略了空气对流，辐射和散热设计。该塑料熔化物通过冷却发热等于带走的热量固化。

9.1 冷却介质

PP属流动性中等的材料，其成型温度及模具温度分别为220?C和40?C?80?C，热变形温度为164?C?172?C。所以模具温度初步选定为50，用常温水对模具进行冷却。

9.2 冷却系统的简单计算

1、单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量

（1）塑料制品的体积

V?V主?V分?nV塑??5.86?16?410.8??65.06

（2）塑料制品的质量

m?Vρ ?65.060.91?59.3g?0.0593kg

（3）塑件壁厚为1。查参考文献[1]表4-34得t冷?4.5s。t注?2s，脱模时间t脱?8s，则注射周期：t?t注?t冷?t脱?4.5?2?8?14.5s。可知每小时注射次数：

N??3600/14.5??248次

（4）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：

W?Nm?248?0.0593?14.7kg/h

2、确定单位质量的塑料在凝固时所放出的热量Qs

查参考文献[1]表4-35可得PP的单位热量QS的值的范围在590kJ/kg之间。故可取QS?590 kJ/kg。

3、计算冷却水的体积流量qv

设冷却水道入口的水温为，出水口的水温为Q1?25，取水的密度,水的比热容。则式可得： c?4.187 kJ/（kg?）25

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qv ?WQs14.7?590 ??0.00691

60?c??1??2?60?1000?4.178??25?22?4、确定冷却水路的直径d

当qv?0.00691时。查参考文献[1]表4-30可知。取模具冷却水孔的直径为

d?12mm。

5、冷却水在管内的流速

v?4qv4?0.00691??1.02m/s 2260??d60?3.14?0.0126、求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h

因为平均水温为22.5。查参考文献[1]表4-31得f?6.64：

4.178f(?v)0.84.178?6.64?(1000?1.02)0.8h???1.7

d0.20.0120.27、计算冷却水通道的导热总面积A

A?WQS14.7?590??0.019 4h??1.7?10??50?22.5?8、计算模具所需冷却水管的总长度L

L?A0.019??0.504m?504mm ?d3.14?0.0129、冷却水路的根数

设每条水路的长度为l?500mm，则冷却水路的根数为

L504x???1.008根

l500综上所述，可以看出，一条冷却水为模具冷却显然是不适合的，因此，根据具体情况进行修改。这种设计使用了两条冷却水道用于型芯和凹模模嵌件，用于冷却，塑料件部分是开放的冷却水冷却的部位。

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第十章 导向与定位结构的设计

注塑导向机构用于固定模具开口之间移动和闭合导向模导板运动和剥离机构。可以根据外模模具的定位中的作用和位置被划分。定位是由定位圈和注射机，使模具浇口套可以精确定位在注射机的喷嘴，以配合所述外模； 而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位。锥面定位则用于动、定模之间的精密定位。锥体被用于动态定位，固定模之模具被相对简单的模制的塑料部件时，不需要模具的定位精度，所以在模具本身可以由定位机构来进行。

10.1 导向机构的设计

根据导向机构的基本形式，导柱、导套导向和锥面定。选择合理导向机构要，根据模具的形状和大小。一副模具的导向机构，一般选择2或者4个。根据使用的程度，导向机构要足够的耐磨性能，一般外硬内韧。一般导柱的材料选择20渗碳淬火或者T8A，硬度为HRC56~60。导套20渗碳淬火或者T8A，硬度为HRC50~55即可。还要注意模具的强度，导柱孔的空间要足够的。是为了避免在脱模的时候与之有摩擦。要注意在设计的时候要保证导柱和导套的同轴度。导柱在固定的生活要与导套的固定端的直径相等。导柱的导入部分要做成锥状或者球状，导套部分要倒圆角。为了便于导向。主要保证动模，定模分模和合模时能够准确的对合。为了确保模具的边缘应具有足够的距离和强，以便能够防止在推导柱和导套变形。

10.2导向机构的作用

一般设在型芯周围的导柱，要比型芯要高出6至8mm。导向一般是在合模的时候用来精确定位的作用。也承受在注射时候产生的测压力。根据模具的开模合模来看，导向机构就是用来做导向用的。如果模具没有设置定位系统是，导向机构及可以用来做定位机构。

10.3定位结构的设计

定位系统一般有很多，本设计采用了限位杆，复位杆和锥面定位柱来进行定位。是根据这套模具二而规定的，放置在分型面上。

10.4定位结构的作用

主要是保证凸凹模在合模是的机确定位。分担导柱在注射的时候产生的侧面压力。

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结 论

经过这次对洗发水瓶盖的设计，自身的专业知识上升了一个台阶，掌握到了很多的专业知识。综合大学这四年所学的专业知识，独立完成了关于洗发水瓶盖的一套塑料注塑模具。

综合模具设计，说明书编写和计算。要独自完成一套模具，需要广泛的运用到大学所学的专业知识和与模具相关的知识。查阅相关资料，分析所给洗发水瓶盖塑料件的外形，再根据所给的毕业设计题目完成一系列的过程：（测绘、绘图、计算、画装配图等等过程）。设计中含有逆向过程，是先有零件然后才有模具。测绘是按照塑料件的基本外形来测量，然后用UG绘出零件的三维图。用UG软件分析其的体积和成型状态，根据任务书所提供的产品大量生产。分析洗发水瓶盖的外形，进行选择材料，本次设计采用的材料是聚丙烯（PP）。因为塑料件的外表面光滑，最主要的是该塑料件用聚丙烯可以强制脱模。根据UG软件分析出来的体积进行选择注塑机。和成型塑料件的个数，在用三维软件UG分模。分析出注塑的指标。用分析出来的指标进行校核锁模力。开始计算设计模具所需要的设计。计算型腔，型芯的基本尺寸。选择模架的大小，然后在校核大小选用合格否。

完成计算之后，根据计算出来的数据进行装配图的绘画。在绘画装配图之中会发现计算中还处在部分错误。还要根据在次反复的修改。

本次设计了解到了模具设计的流程。明白了在设计中常会发生的错误。毕业设计是检测应届毕业生在校学习掌握知识的程度，综合所学来完成整套设计。了解设计模具的过程，掌握软件操作应用的熟练程度。同时这套设计对我的专业知识水平有了很大提升，为以后从事模具这个行业有了很大的帮助。这套设计采用的是逆向工程和顺着时代的潮流和注塑模的发展趋势而设计的。自己也探索了很多关于模具设计这方面的知识，一些不懂的问题请教了毕业设计的指导老师。解决了不懂的问题，明白设计中常存在的问题。从中发现到塑料模具设计的重要性，更加深入了解到这个行业的性质。也考验在的学这几年对制图软件掌握的程度。自己也更深入的了解的制图软件的功能，也探索出在学习中没有学习到的学习方法。

同时，向老师请教，和同学一起的摸索来完成了这套设计，在其中寻找到了模具这个行业的苦与乐。

跟随在时代的脚步，我们对模具的需求量越来越大，发展迅速。模具设计师的水平要求越来越精。随着生活水平的提高，电子产品，生活需品，的已经运用到我们模具。我们小到每家每户，大到军事企业都已经离不开我们塑料模具。其中有很大部分的金属产品都已经被塑料个替代了，因为这样的话可以降低成本和大批量生产。

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参考文献

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致 谢

毕业设计洗发水盖已经完成了，同时设计的这段时间，我查阅了很多资料，修改过多次设计说明书，有过想放弃的想法，心浮气躁，让我不能继续往下设计。但是最终还是在磕磕碰碰设计中完成了设计说明书。

在这里我要谢谢我们的导师曹申老师帮助我答疑我不会的问题，指导设计的正式方法。给我们找有关设计相关的软件和资料，并且一对一的商讨设计存在的问题。解决了我在设计中碰到的问题。在选题到设计再到中期设计若是木有得到老师的及时帮助，我不可能完成这个设计。还有感谢我的同学给我的帮助，让我在设计中找到了不要任意放弃的精神，是你们的鼓励让我完成了这次设计。同时要感谢辅导员老师在大学四对我们的教导，在这四年中学习到了为人处事的道理，并且见识到知识是多么的重要，进一步来说是专业知识非常重要，所以还要感谢所有的授课老师对我们在课堂上的分析。最后感谢陪我一起走过的同学兄弟，朋友们，因为有你们我在大学四年才有丰富的人生，有你们在奋斗的路上我才会感觉不到孤独。谢谢你们。

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附录A：专业英语原文

Injection Molding

Many different processes are used to transform plastic granules, powders, and liquids into product. The plastic material is in moldable form, and is adaptable to various forming methods. In most cases thermosetting materials require other methods of forming. This is recognized by the fact that thermoplastics are usually heated to a soft state and then reshaped before cooling. Thermoses, on the other hand have not yet been polymerized before processing, and the chemical reaction takes place during the process, usually through heat, a catalyst, or pressure. It is important to remember this concept while studying the plastics manufacturing processes and polymers used.

Injection molding is by far the most widely used process of forming thermoplastic materials. It is also one of the oldest. Currently injection molding accounts for 30% of all plastics resin consumption. Since raw material can be converted by a single procedure, injection molding is suitable for mass production of plastics articles and automated one-step production of complex geometries. In most cases, finishing is not necessary. Typical products include toys, automotive parts, household articles, and consumer electronics goods. Since injection molding has a number of interdependent variables, it is a process of considerable complexity. The success of the injection molding operation is dependent not only in the proper setup of the machine hydraulics, barrel temperature variations, and changes in material viscosity. Increasing shot-to-shot repeatability of machine variables helps produce parts with tighter tolerance, lowers the level of rejects, and increases product quality (i.e., appearance and serviceability).

The principal objective of any molding operation is the manufacture of products: to a specific quality level, in the shortest time, and using repeatable and fully automatic cycle. Molders strive to reduce or eliminate rejected parts in molding production. For injection molding of high precision optical parts, or parts with a high added value such as appliance cases, the payoff of reduced rejects is high.

A typical injection molding cycle or sequence consists of five phases; 1. Injection or mold filling 2. Packing or compression 3. Holding 4. Cooling 5. Part ejection

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Plastic granules are fed into the hopper and through an in the injection cylinder where they are carried forward by the rotating screw. The rotation of the screw forces the granules under high pressure against the heated walls of the cylinder causing them to melt. As the pressure building up, the rotating screw is forced backward until enough plastic has accumulated to make the shot. The injection ram (or screw) forces molten plastic from the barrel, through the nozzle, sprue and runner system, and finally into the mold cavities. During injection, the mold cavity is filled volumetrically. When the plastic contacts the cold mold surfaces, it solidifies (freezes) rapidly to produce the skin layer. Since the core remains in the molten state, plastic follows through the core to complete mold filling. Typically, the cavity is filled to 95%~98% during injection. Then the molding process is switched over to the packing phase.

Even as the cavity is filled, the molten plastic begins to cool. Since the cooling plastic contracts or shrinks, it gives rise to defects such as sink marks, voids, and dimensional instabilities. To compensate for shrinkage, addition plastic is forced into the cavity. Once the cavity is packed, pressure applied to the melt prevents molten plastic inside the cavity from back flowing out through the gate. The pressure must be applied until the gate solidifies. The process can be divided into two steps (packing and holding) or may be encompassed in one step(holding or second stage). During packing, melt forced into the cavity by the packing pressure compensates for shrinkage. With holding, the pressure merely prevents back flow of the polymer malt.

After the holding stage is completed, the cooling phase starts. During, the part is held in the mold for specified period. The duration of the cooling phase depends primarily on the material properties and the part thickness. Typically, the part temperature must cool below the material’s ejection temperature. While cooling the part, the machine plasticates melt for the next cycle.

The polymer is subjected to shearing action as well as the condition of the energy from the heater bands. Once the short is made, plastication ceases. This should occur immediately before the end of the cooling phase. Then the mold opens and the part is ejected.

When polymers are fabricated into useful articles they are referred to as plastics, rubbers, and fibers. Some polymers, for example, cotton and wool, occur naturally, but the great majority of commercial products are synthetic in origin. A list of the names of the better known materials would include Bakelite, Dacron, Nylon, Celanese, Orlon, and Styron. Previous to 1930 the use of synthetic polymers was not widespread. However, they should not be classified as new materials for many of them were known in the latter half of the nineteenth century. The failure to develop them during this period was due, in part, to a lack of understanding of their properties, in particular, the problem of the structure of polymers

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was the subject of much fruitless controversy.

Two events of the twentieth century catapulted polymers into a position of worldwide importance. The first of these was the successful commercial production of the plastic now known as Bakelite. Its industrial usefulness was demonstrated in1912 and in the next succeeding years. Today Bakelite is high on the list of important synthetic products. Before 1912 materials made from cellulose were available, but their manufacture never provided the incentive for new work in the polymer field such as occurred after the advent of Bakelite. The second event was concerned with fundamental studies of the nature polymers by Staudinger in Europe and by Carohers, who worked with the Du Pont company in Delaware. A greater part of the studies were made during the 1920’s. Staudinger’s work was primarily fundamental. Carother’s achievements led to the development of our present huge plastics industry by causing an awakening of interest in polymer chemistry, an interest which is still strongly apparent today.

The Nature of Thermodynamics

Thermodynamics is one of the most important areas of engineering science used to explain how most things work, why some things do not the way that they were intended, and why others things just cannot possibly work at all. It is a key part of the science engineers use to design automotive engines, heat pumps, rocket motors, power stations, gas turbines, air conditioners, super-conducting transmission lines, solar heating systems, etc.

Thermodynamics centers about the notions of energy, the idea that energy is conserved is the first low of thermodynamics. It is starting point for the science of thermodynamics is entropy; entropy provides a means for determining if a process is possible.

This idea is the basis for the second low of thermodynamics. It also provides the basis for an engineering analysis in which one calculates the maximum amount of useful that can be obtained from a given energy source, or the minimum amount of power input required to do a certain task.

A clear understanding of the ideas of entropy is essential for one who needs to use thermodynamics in engineering analysis. Scientists are interested in using thermodynamics to predict and relate the properties of matter; engineers are interested in using this data, together with the basic ideas of energy conservation and entropy production, to analyze the behavior of complex technological systems.

There is an example of the sort of system of interest to engineers, a large central power stations. In this particular plant the energy source is petroleum in one of several forms, or

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sometimes natural gas, and the plant is to convert as much of this energy as possible to electric energy and to send this energy down the transmission line.

Simply expressed, the plant does this by boiling water and using the steam to turn a turbine which turns an electric generator.

The simplest such power plants are able to convert only about 25 percent of the fuel energy to electric energy. But this particular plant converts approximately 40 percent;it has been ingeniously designed through careful application of the basic principles of thermodynamics to the hundreds of components in the system.

The design engineers who made these calculations used data on the properties of steam developed by physical chemists who in turn used experimental measurements in concert with thermodynamics theory to develop the property data.

Plants presently being studied could convert as much as 55 percent of the fuel energy to electric energy, if they indeed perform as predicted by thermodynamics analysis.

The rule that the spontaneous flow of heat is always from hotter to cooler objects is a new physical idea. There is noting in the energy conservation principle or in any other law of nature that specifies for us the direction of heat flow. If energy were to flow spontaneously from a block of ice to a surrounding volume of water, this could occur in complete accord with energy conservation. But such a process never happens. This idea is the substance of the second law of thermodynamics.

Clear, a refrigerator, which is a physical system used in kitchen refrigerators, freezers, and air-conditioning units must obey not only the first law (energy conservation) but the second law as well.

To see why the second law is not violated by a refrigerator, we must be careful in our statement of law. The second law of thermodynamics says, in effect, that heat never flows spontaneously from a cooler to a hotter object.

Or, alternatively, heat can flow from a cooler to a hotter object only as a result of work done by an external agency. We now see the distinction between an everyday spontaneous process, such as the flow of heat from the inside to the outside of a refrigerator.

In the water-ice system, the exchange of energy takes place spontaneously and the flow of heat always proceeds from the water to the ice. The water gives up energy and becomes cooler while the ice receives energy and melts.

In a refrigerator, on the other hand, the exchange of energy is not spontaneous. Work provided by an external agency is necessary to reverse the natural flow of heat and cool the interior at the expense of further heating the warmer surroundings.

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附录B：专业英语翻译成中文

注塑成型

许多不同的工艺用于转化塑料颗粒，粉末，和液体成产物。所述塑料材料是可以在模具内成型，并且是适用于各种成型方法。在大多数情况下，热固性材料需要形成的方法。这是由以下事实热塑性塑料通常加热到柔软的状态，然后在冷却之前重构识别。暖水瓶，另一方面尚未聚合的处理之前，并且在化学反应发生过程中，通常是通过热，催化剂或压力。重要的是要记住在研究中使用的塑料的制造工艺和聚合物这一概念是重要的。

注塑是迄今为止成形的热塑性材料的最广泛使用的方法。它也是最古老的一个。目前注塑占所有塑料树脂消费量的30％。因为原料可以由单个程序进行转换，注射成型，适用于大批量生产的塑料制品的和自动化的一步法生产的复杂的几何形状。在大多数情况下，整理是没有必要的。典型的产品包括玩具，汽车零件，家居用品和消费类电子产品。

由于注射成型具有多个相互依赖的变量，它是一个相当复杂的过程。注射成型操作的成功不仅依赖于机器液压，机筒温度变化，并且在材料的粘度变化的适当的设置。机变量的增加拍摄到拍摄重复性有助于产生零件更严格的公差，降低废品率的水平，提高产品质量（即外观和可维护性）。

任何模制操作的主要目的是产品的制造：以特定的质量水平，在最短的时间，并且使用可重复和全自动循环。模塑努力以减少或消除被拒绝零件成型生产。用于高精度的光学部件，或者部件具有高附加价值，如器具的情况下注射成型，减少废弃物的回报是高的。一个典型的注塑周期或顺序分为五个阶段：

1.注射或充模 2.包装或压缩 3.控股 4.冷却 5.部分弹射

塑料颗粒被送入料斗，并通过注射压缸在那里它们被结转由旋转螺钉。螺杆的转动迫使下对气缸的受热壁高压使它们熔化颗粒。随着压力的建立，旋转螺杆向后用力，直到有足够的塑料已累计进行拍摄。在注射金属模（或螺钉）迫使熔融的塑料从筒，通过喷嘴，浇道和流道系统，并最终进入模腔。在注入期间，模腔容积填充。当塑料接触冷模具表面，其固化（冻结）迅速以产生皮肤层。由于芯保持在熔融状态下，塑料如下通过芯来完成模具填充。典型地，该空腔被注入期间填充到95％?98％。然后在模塑过程切换到保压阶段。

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即使在型腔充满时，熔融塑料开始冷却。由于冷却塑料收缩或收缩，它会引起诸如凹痕，空隙，和尺寸稳定性的缺陷。为了补偿收缩，除了塑料被压入空腔中。一旦该空腔填充，压力施加到熔体防止熔融塑料从后面流出通过栅极腔内。压力必须施加直到栅极固化。该过程可以分为两个步骤（包装和保持），或者可以在一个步骤中（保持或第二级）所涵盖。期间填料，熔融被迫进入空腔由填充压力补偿收缩。随着控股，压力只是防止倒流聚合物麦芽。

保持阶段结束后，在冷却阶段开始。期间，该部件在模具中对指定期间保持。冷却阶段的持续时间主要取决于材料特性和部件的厚度。典型地，该部分的温度必须冷却到低于材料的喷射温度。同时冷却部件，机器plasticates熔化为下一个循环。

聚合物经受剪切作用以及能量从加热器频带的状况。一旦制成短，塑化停止。这应该冷却阶段结束前立即发生。然后将模具打开，一部分被排出。

当聚合物被加工成有用的制品它们被称为塑料，橡胶，和纤维。有些聚合物，例如，棉花和羊毛，天然存在的，但大多数的商业产品是合成来源的。较知名的材料名称列表将包括电木，涤纶，尼龙，腈纶和斯泰伦。在1930年使用合成聚合物的并不普遍。然而，他们不应该被归类为其中许多人在后者的十九世纪下半叶被称为新材料。在此期间，以发展它们是由于，部分地缺乏它们的特性的了解，特别是，聚合物的结构的问题是多徒劳争论的主题。

二十世纪的两个事件一跃成为聚合物全球重要的位置。其中第一项是成功的商业化生产，现在被称为酚醛塑料的塑料。其工业用途证明在1912，并在未来几年成功。今天电木高的重要合成产品就行了。之前1912年由纤维素制成材料是可用的，但它们的制造从来没有提供的激励新工作在聚合物领域，如电木问世后发生。第二个活动是关注欧洲和Carohers，谁与杜邦公司在美国特拉华州工作由施陶丁格的性质聚合物基础研究。该研究的大部分在1920年发了言。施陶丁格的工作主要是根本性的。 Carother的成就导致了我们目前巨大的塑料行业的发展所造成的高分子化学，有兴趣今天仍然有着强烈的兴趣明显的觉醒。

热力学性质

热力学是工程科学的用来解释大部分的东西是如何工作的最重要的领域，为什么有些事情没有的方式，他们的目的之一，为什么别人的东西只是不可能在所有的工作。它是科学工程师的一个关键部分用于设计汽车发动机，热泵，火箭发动机，发电站，燃气涡轮机，空调机，超导输电线，太阳能加热系统等。

关于能量的概念热力学中心的想法，能量守恒是热力学第一低。它是起点热力学科学熵;熵规定：确定一个进程是可能的手段。

这种想法是基础热力学第二低。它也提供了基础的工程分析，其中一个计算有用，

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可以从一个给定的能量源，或电源输入的做某一任务所需的最小量来获得的最大金额。

熵的观点清楚的理解是一个谁需要使用热力学在工程分析是必不可少的。科学家们兴趣使用热力学预测和相关物质的性质;工程师有兴趣使用这些数据，以节能减排和熵产生的基本思路在一起，来分析复杂的技术系统的行为。

有感兴趣的工程师，一个大型的中央发电站系统的种类的一个例子。在这个特定植物的能量源是石油中的几种形式，或有时天然气之一，该植物是对尽可能多的能量的转换尽可能为电能，并发送该能量向下传输线。简单地表示，植物通过沸水和利用蒸汽将一个涡轮，其转动的发电机来实现的。最简单的，例如发电厂能够将燃料的能量只有约25％转化为电能。但是这种特殊的植物转化大约40％;它已通过仔细应用热力学到数百组件在系统中的基本原则巧妙设计的。设计工程师谁做这些计算中使用的蒸汽通过物理化学家谁反过来用于实验测量的音乐会热力学理论，发展物业开发数据的属性数据。

植物目前正在研究可以转换的燃料能量的多达55％为电能，如果他们确实履行作为预测热力学分析。该热的自发流动总是从较热到冷却器对象的规则是一个新的物理概念。有注意到在节能原则上或性质的任何其他法律指定为我们的热流的方向。如果能量是从冰块自发流向的水环境容量，这可能发生在完全符合节能减排。但这样一个过程从未发生过。这种想法是热力学第二定律的实质。清除，一台冰箱，这是在厨房的冰箱，冰柜，空调使用单位必须服从不仅第一定律（能量守恒），但第二定律和物理系统。要知道为什么第二定律不是由一台冰箱侵犯，我们必须小心我们的法律声明。热力学第二定律指出，在实际上，使热量从未流动自发地从冷却器到较热的对象。或者，热量可从冷却器流向一个热对象仅作为由外部机构进行工作的结果。我们现在看到的区别是日常自发过程之间，如热的流动从内侧到冰箱的外侧。在水 - 冰系统，能量的交换发生自发的流动热量总是从水中转移到冰。水给人的能量，成为冷而冰接收能量和融化。

在冰箱中，在另一方面，能量的交换是不是自发的。由外部机构提供的工作是必要的，以扭转热量的自然流动和冷却内部在进一步加热温暖的环境为代价。

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