塑料盖模具设计论文

襄阳汽车职业技术学院

高等职业教育2011届毕业设计

题目：塑料盖注射模具设计

姓 名：

系 （部）：机电工程系

专 业：模具设计与制造

班 级： 模具1101班

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摘 要：本次毕业设计的题目是：塑料盖的塑件注射模。本次设计主要是通

过对塑件的形状、尺寸及其精度的要求来进行注射成型工艺的可行性分析。塑件的成型工艺性主要包括塑件的壁厚，斜度和圆角以及是否有抽芯机构。通过以上的分析来确定模具分型面、型腔数目、浇口形式、位置大小；其中最重要的是确定型芯和型腔的结构，例如是采用整体式还是镶拼式，以及它们的定位和固紧方式。此外还分析了模具受力，脱模机构的设计，合模导向机构的设计，冷却系统的设计等。最后绘制完整的模具装配总图和主要的模具零件图并撰写模具说明书。

关键词：塑料模具 、 分型面、浇口、型腔，型芯，，脱摸力

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目 录

一、塑件的工艺分析 ............................................................................ 4

1.1 塑料制品的材料 ..................................................................................................... 4

1.1.1 一般性能 ..................................................................................................... 4 1.1.2 力学性能 ..................................................................................................... 4 1.1.3 热学性能 ..................................................................................................... 4 1.1.4 电学性能 ..................................................................................................... 4 1.1.5 环境性能 ..................................................................................................... 4 1.1.6 ABS 一般参数 ............................................................................................. 5 1.2 塑件结构分析 .......................................................................................................... 5

1.2.1 壁厚 ............................................................................................................. 6 1.2.2 脱模斜度 ..................................................................................................... 6 1.2.3 圆角 ............................................................................................................. 6 1.2.4 塑件尺寸精度分析 ..................................................................................... 6 1.2.5 塑件表面质量分析 ..................................................................................... 6 1.3 注塑机的选择 ......................................................................................................... 7

1.3.1 注塑机简介 ................................................................................................. 7 1.3.2 注塑机基本参数 ......................................................................................... 7 1.3.3 选择注塑机 ................................................................................................. 8 1.3.4 注塑模工艺条件: ....................................................................................... 8

二、型腔分布与分型面设计 ............................................................... 10

2.1 型腔数目的确定 ................................................................................................... 10 2.2 型腔的布局 ........................................................................................................... 10 2.3 分型面的设计 ....................................................................................................... 11

三、浇注系统的设计 ........................................................................... 12

3.1 主流道的设计 ....................................................................................................... 12 3.2 分流道的设计 ....................................................................................................... 12

3.2.1 分流道的表面粗糙度 ............................................................................... 14 3.2.2 分流道长度 ............................................................................................... 14 3.2.3 分流道的布置形式 ................................................................................... 14 3.3 浇口的设计 ........................................................................................................... 14

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3.3.1 浇口的选用 ............................................................................................... 14 3.3.2 浇口的位置选用 ....................................................................................... 15 3.4 浇注系统的平衡 ................................................................................................... 15

3.4.1 分流道平衡 ............................................................................................... 16 3.5 冷料穴的设计 ....................................................................................................... 16 3.6 拉料杆的设计 ....................................................................................................... 16 3.7 排气设计 ............................................................................................................... 17

3.7.1 排气设计原则： ....................................................................................... 17

四、成型零件的设计 ........................................................................... 18

4.1 成型零件的结构设计 ........................................................................................... 18

4.1.1 凹模（型腔）结构设计 ........................................................................... 18 4.1.2 凸模（型芯）结构设计 ........................................................................... 18 4.2 成型零件工作尺寸计算 ....................................................................................... 19

4.2.1 型腔、型芯径向尺寸计算[9][10] ................................................................ 20 4.2.2 型腔、型芯的深度尺寸的计算 ............................................................. 21

五、合模导向机构的设计 ................................................................... 23

5.1 导柱的设计 ........................................................................................................... 23 5.2 导套的设计 ........................................................................................................... 23

六、脱模机构的设计及有关参数校核 ............................................... 24

6.1 脱模机构设计的总体原则 ................................................................................... 24 6.2 推杆设计 ............................................................................................................... 24

6.2.1 推杆的形状 ............................................................................................... 24 6.2.2 推杆的位置与布局 ................................................................................... 25 6.3 推件板设计的要点 ............................................................................................... 25 6.4 模架的确定 ........................................................................................................... 25 6.5 校核计算 ............................................................................................................... 26

参考文献 ....................................................................................................................................... 26 致谢 ............................................................................................................................................... 26

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一、塑件的工艺分析

1.1 塑料制品的材料

1.1.1 一般性能

ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成 各种颜色，并具有90%的高光泽度。ABS的相对密度为1.05，ABS同其它材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18.2，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，烧焦但不滴落，并发出特殊的肉桂味。

ABS是一种综合性能十分良好的树脂，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%-0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%-0.4%，而且绝少出现塑后收缩。其临界表面张力为34-38mN/cm。

ABS熔体的流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似。ABS的流动特性属非牛顿流体，其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。

ABS的主要成型特点：

(1)可用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等成型加工方法。

(2)收缩率小,可制得精密塑料。 (3)吸湿性较大,成型前应干燥处理。

(4)流动性中等,溢边值0.04mm,溶体粘度强烈依赖于剪切速率,因此模具设计大都采用点浇口形式。

(5)熔融温度较低,熔融温度范围固定,宜采用高料温、高模温和高注射压力,有利于成型。

(6)浇注系统流动阻力小,注意浇口形式和位置应合理,防止产生熔接痕或减小熔接痕数量。脱模斜度不宜过小。

1.1.2 力学性能

ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用。即使ABS制品被破坏，也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。ABS的耐磨性能优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的蠕变性比PSF及PC大，但比PA和POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。

1.1.3 热学性能

ABS属于无定形聚合物，无明显熔点；熔体粘度较高，流动性差；热稳定不太好，耐候性较差，紫外线可使变色；热变形温度为70—107℃，制品经退火处理后还可提高10℃左右。对温度，剪切速率都比较敏感；ABS在－40℃时仍能表现出一定的韧性，可在 -40℃到80℃的温度范围内长期使用。

1.1.4 电学性能

ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。

1.1.5 环境性能

ABS不受水、无机盐、碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差，在紫外线的作用下易产生降解，置于户外半年后，冲击强度下降一半。

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1.1.6 ABS 一般参数

比重: 1.05克/立方厘米 成型收缩率: 0.4-0.7% 吸水率: 0.2%-0.45% 成型温度：200℃-240℃ 干燥条件: 80-90℃ 20小时 热变形温度为: 70℃—107℃ 使用温度范围: -40℃~80℃ 硬度: R65-R115

ABS注射成型的主要工艺参数见下表：

ABS注射成型的主要工艺参数

树脂名称 ABS 注射机类型 螺杆式 螺杆转速，(r/min) 30～60 形式 直通式 喷嘴温度（℃） 180～190

前 200～210

料筒温度（℃）中 210～230

后 180～200

模具温度（℃） 50～70 注射压力（MPa） 70～90 保压压力（MPa） 50～70 注射时间（s） 3～5 保压时间（s） 15～30 冷却时间（s） 15 ～30 总周期 （s） 40～70 密度（g/㎝

3） 1.01～1.08

1.2 塑件结构分析

塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性.在塑料生产过程中, 方面成型会对塑件的结构,形状,尺寸精度等诸方面提出要求,以便降低模具结构的复杂程度和制造难度,保证生产出价廉物美的产品;另一方面,模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析,弄清塑件生产的难点,为模具设计和制造提供依据。

本次设计任务是塑料制品——塑料盖，壁厚平均为3mm,其形状及其基本尺寸如图1-2所示。塑件有着，未注公差均按MT4计算； 色泽鲜艳、表面光洁无疤痕、无飞边。外观质量要求一般，表面粗糙度要求很低，根据塑件的尺寸要求，塑件有较好成型性能；从塑件结构看，设置一个分型面；塑件本身结构简单，利于分模；因而要求成型情况良好。

塑料：ABS 生产纲领：大批量

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图1-2产品图

1.2.1 壁厚

各种塑件,不论是结构件还是板壁,根据使用要求具有一定的厚度,以保证其力学强度.一般地说,在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚,不仅可以节约原材料,降低生产成本,而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短,提高生产率;其次可避免因过厚产生的凹陷,缩孔,夹心等质量上的缺陷.以下是ABS的最小壁厚3 mm ,整体壁厚3mm。

1.2.2 脱模斜度

由于塑件成型时冷却过程中产生收缩,使其紧箍在凸模或型芯上,为了便于脱模,防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损,与脱模方向平行的塑件内,外表面都应具有合理的斜度.以下是ABS的脱模斜度推荐值:制件外表面 35′-1.35°,制件内表面30′-1°塑件内外表面在造型时均没有弧度,脱模斜度就是在分形面处,这不仅对脱模有好处，而且可以更好的锁紧。

1.2.3 圆角

塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循R/T函数关系，当R/T=0.6以后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角取R5以内，较小值取到R2。

1.2.4 塑件尺寸精度分析

本设计采用的尺寸是未注公差均按MT4计算的精度设计，在保证基本尺寸情况下，以减少加工成本为第一准则。

1.2.5 塑件表面质量分析

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(1)必须避免在塑件的分型面处出现毛边； (2)注意通孔处不出现锐边；

1.3 注塑机的选择

1.3.1 注塑机简介

注塑机又名注射成型机或注射机。它是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。分为立式、卧式、全电式。注塑机能加热塑料，对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。

注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法。常用的说法有: （1）按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机； （2）按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。

此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。

1.3.2 注塑机基本参数

注塑机的主要参数有公称注射量、注射压力、注射速度、塑化能力、锁模力、合模装置的基本尺寸、开合模速度、空循环时间等。这些参数是设计、制造、购买和使用注塑机的主要依据：

（1）公称注塑量：所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。

（2）注射压力：为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。

（3）注射速率：为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射度。 常用的如所示表3-4注射速率：

表3-4注射速率

注射量 /cm3 注射速率/cm3/s 注射时间/s 5 1 5 120 1.25 5 120 203 1.250 330 1.75 501000 570 2.25 2000 894000 1330 3 6000 1600 3.75 10000 2000 5 （4）塑化能力：单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期。

（5）锁模力：注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。

（6）合模装置的基本尺寸：包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围。

（7）开合模速度：为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停。

（8）空循环时间：在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次

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循环所需的时间。

1.3.3 选择注塑机

（1）由注射量选定注射机.由PRO/E建模分析得（材料密度取ρ=1.05g/cm3）: 总体积V=43.64cm3； 总质量M=45.82g；

流道凝料V??0.5V(流道凝料的体积(质量)是个未知数,根据手册0.5V(0.5M)来估算,塑件越大则比例可以取的越小)；

实际注射量为:V实=43.64×1.5=65.46cm3；

实际注射质量为M实=1.5M=45.82×1.5=68.73g； 根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即：

0.8 V公≧ V实 V公= V实 /0.8=65.46÷0.8=81.83cm3

（2）一次成型的塑料重量（塑件与流道凝料之和）应在注塑机理论注射量的10%-80%之间；既能保证制品质量，又可充分发挥设备的能力，则选50%-80%为最佳。

（3）塑件的形状较复杂，壁厚不均，也无特别高的精度要求，但是塑件的材料为ABS，粘度为中等，一般选用的压力为50-100Mpa，因塑件的结构较简单，取P=60Mpa

塑件的投影面积计算 A=6X3.6X4=86.4cm2 型腔的压力计算P腔=2/3×P=40Mpa

锁模力的计算F=AP腔 =86.4×40=33×104N 根据计算，初选柱塞式注射机 ：XS-ZY-125

XS—ZY—125型注射机的技术规范 注射量/cm3 螺杆直径/mm 注射压力/MPa 注射行程/mm 注射时间/s 锁模力/kN 最大成型面积/cm2 0 115 1.6 900 320 125 42 12模板最大行程/mm 模具厚度/mm 最大 最小 拉杆空间/mm 模板尺寸/mm 喷嘴球径/mm 喷嘴孔径/mm 300 300 200 260×290 428×458 SR12 φ4 1.3.4 注塑模工艺条件:

干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条

件为80～90℃下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。 熔化温度：210℃-280℃，建议温度：245℃。 模具温度：25℃-70℃，（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁

度较低。）

注射压力：500～1000bar。 注射速度：中高速度。

1.3.4.1时间：

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完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间，在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为3-5秒，保压时间一般为20-120秒，冷却时间一般为30-120秒。确定成型周期的经验数值如下表所示：

成型周期与壁厚关系表

制件壁厚 /mm 0.5 1.0 1.5 2.0 成型周期 / s 10 15 22 28 制件壁厚 / mm 2.5 3.0 3.5 4.0 成型周期 / s 35 45 65 85

经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如下表所示:

制品成型工艺参数初步确定表

特性 注塑机类型 喷嘴形式 喷嘴温度(℃) 中段温度(℃) 注射压力MPa 注射时间s 冷却时间s 成型周期s 干燥温度(℃) 内容 螺杆式 直通式 230 170-230 90 3 20 45 80-90 特性 螺杆转速（r/min） 模具温度 后段温度(℃) 前段温度(℃) 保压力MPa 保压时间 s 其他时间s 成型收缩(%) 干燥时间(℃) 内容 48 50 150-210 190-250 80 10 12 0.5 2-3h

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二、型腔分布与分型面设计

2.1 型腔数目的确定

注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：

（1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本；

（3）注塑成型的生产效益； （4）模具制造难度；

（5）塑件的几何形状及质量； （6）塑件的批量大小； （7）交货的长短。

根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n，即

F?pA2n≦

pA1式中 F─注射机额定锁模力（N） P─型腔内塑料熔体的平均压力（MPa）

、A2─分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm2） A1 大多数小型件常用多行腔注射模，面高精度塑件的型腔数原则上不超过4个，生产中

如果交货允许，可以根据上述公式估算，因此本设计采用了一模四腔的结构方式，可以大大提高生产效率，降低生产成本。

2.2 型腔的布局

考虑到模具成型零件和出模方式的设计，模具的型腔排列方式如下图所示

型腔布局

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2.3 分型面的设计

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、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、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，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：

1、分型面应选在塑件外形最大截面处。

2、便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。 3、有利于保证塑件的精度要求。 4、满足塑件的外观质量要求。 5、便于模具加工制造。 6、对成型面积的影响。 7、对排气效果的影响。 8、对侧向抽芯的影响。 9、应有利于简化模具结构。

10、分型面的选择，应有利于型腔加工和脱模方便

结合产品结构,分型面确定在塑件的最大投影面积上.如图2-2所示。

图2—2分型面的位置

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三、浇注系统的设计

注系统的设计对注射成型效率和制件质量有直接影响，是获得优质塑料制品的关键。它的设计合理与否，影响着模具的整体结构及其工艺操作的难易程度。

浇注系统一般均由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成[9]。

3.1 主流道的设计

主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑料 的流动通道。因主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力塑料熔体要冷热交替反复接触，属于易损件，对材料要求较高，所以模具的主流道部分设成可拆卸更换的主流道衬套式，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。主流道衬套设置在模具的对称中心位置上。

（1）主流道设计如右图所示 ，其主要参数为： d=碰嘴直径+1mm；

R=碰嘴球面半径+2～3mm；

dα=2°～4°； r=D/8；

αH=（1/3～2/5） R。 其设计要点为：

a、主流道设计成圆锥形，其锥角可取2°～3°，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63μm，且加工时应沿道轴向抛光。 b、主流道如端凹坑球面半径R2比注射机的喷嘴球半径R1大1～2mm；球面凹坑深度3～5mm；主流道始端入口直径d比注射机的喷嘴孔直径大0.5～1mm；一般d=2.5～5mm。 c、主流道末端呈圆无须过渡，圆角半径r=1～3mm。 d、主流道长度L以小于60mm为佳，最长不宜超过95mm。 e、主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；其材料常用T8A，热处理淬火后硬度53～57HRC。

（2)主流道衬套形式

对于小型模具，主流道衬套采用直杆螺栓式，材料T8A,热处理方式：淬火 表面硬度为50~55HRC

3.2 分流道的设计

分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，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。因此分流道设计应尽可能短、应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中以减少压力损失，热量损失和流道凝料，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。

常用分流道断面尺寸推荐如下表所示:

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表3-2流道断面尺寸推荐值

分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。 为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工，工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：

抗冲击丙烯酸 醋酸纤维素 聚丙烯 异质同晶体 8-12.5 5-10 5-10 8-10 聚苯醚 聚砜 离子聚合物 聚苯硫醚 6.5-10 6.5-10 2.4-10 6.5-13 聚乙烯 尼龙类 聚甲醛 丙烯酸 1.6-9.5 1.6-9.5 3.5-10 8-10 软聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 热塑性聚酯 3.5-10 6.5-16 6.5-8.0 3.5-8.0 塑料名称 ABS，AS 分流道断面直径mm 4.8-9.5 塑料名称 聚苯乙烯 分流道断面直径mm 3.5-10 D?0.2654W4L （式1）

2B (式2) 3式中 D―梯形大底边的宽度（mm） W―塑件的重量（g） L―分流道的长度（mm） H—梯形的高度（mm）

在应用式（式1）时应注意它的适用范围，即塑件厚度在3.2mm以下，重量小于200g，且计算结果在3.2－9.5mm范围内才合理。

本设计的塑料仪表外壳体积为38.72 cm3，质量40.64g，分流道的长度预计设计成70mm长，且有4个型腔。

H=

D?0.2654W4L=4.8939mm 取D=5mm 分流道的截面图如下图所示3-2：

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图3-2

3.2.1 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，一般取1.60μm左右就可以，这样表面稍不光滑，有助于增大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，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速度和剪切热。

3.2.2 分流道长度

分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最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。

3.2.3 分流道的布置形式

分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式，如（下图3-2-3）：

图3-2-3流道布置

3.3 浇口的设计

浇口亦称进料口，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、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。

3.3.1 浇口的选用

它是流道系统和型腔之间的通道，在本设计中，我采用的是点浇口： ? 浇口在成形自动切断，故有利于自动成形。 ? 浇口的痕迹不明显，通常不必后加工。 ? 浇口的压力损失大，必须高之射出压力。 ? 浇口部份被固化之残锱树脂堵焦。

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如图3-4所示，一般取B=1.5mm-5.0mm，厚h=0.5mm-2mm,（也可取塑件的1/3-2/3），

长L=0.7mm-2mm。浇口的形式和尺寸如下：

图3-3-1浇口

3.3.2 浇口的位置选用

模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：

1.尽量缩短流动距离。

2.浇口应开设在塑件壁厚最大处。 3.必须尽量减少熔接痕。 4.应有利于型腔中气体排出。 5.考虑分子定向影响。 6.避免产生喷射和蠕动。

7.浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 8.注意对外观质量的影响。

综合这八点原则，同时结合所测绘塑件的实物所留下的浇口印，可以确定浇口的位置如（图3-3-2）所示：

图3-3-2浇口位置图

3.4 浇注系统的平衡

对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔

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同时得到均匀的充填和成型。一般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（型腔布局为平衡式）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。显然，我们设计的模具是平衡式的，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。

3.4.1 分流道平衡

对于本设计的四个型腔模具，为了达到各型腔同时充满的目的，可通过调整分流道的长度及截面面积，改变熔融塑料在各分流道中的流量，达到浇注平衡的目的。在多型腔非平衡分流道布置时，由于主流道到各型腔的分流道长度不同或各型腔所需填充流量不同，也可采用调整各浇口截面尺寸的方法，使熔融塑料同时充满各型腔。

3.5 冷料穴的设计

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小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10－25mm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，如果这里温度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。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），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，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。本模具中的冷料穴的具体位置和形状如（图3-5）中所示。

图3-5 冷料穴

3.6 拉料杆的设计

为了保证模具在分型面上分模时能把主流道上的凝料拉出，我在本设计中采用了主流道拉料杆，数量为一个，其结构如图3-6所示：

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图3-6拉料杆

3.7 排气设计

在塑料熔体填充注射模腔过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸汽，塑料局部分解产生的低分子挥发气体，塑料助剂挥发（或化学反应）所产生的气体以及热固性塑料交联硬化释放的气体等；这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出模腔，将在制件上形成气孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时，还会因为气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕，色泽不佳等缺陷。

排气槽的作用主要有两点。一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。适当的开设排气槽可以大大降低注射压力、注射时间。保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。

模具的排气可以利用排气槽排气，分型面排气，利用型芯，推杆，镶件等的间隙排气。ABS料推荐的排气槽深度为0.02mm。此模我们利用模具零件部件的配合间隙及分型面自然排气。

3.7.1 排气设计原则：

通常，选择排气槽的开设位置时，应遵循以下原则：

（1）排气口不能正对操作者，以防熔料喷出而发生工伤事故； （2）最好开设在分型面上，如果产生飞边易随塑件脱出； （3）最好设在凹模上，以便于模具加工和清模方便；

（4）开设在塑料熔体最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的终端； （5）开设在靠近嵌件和制件壁最薄处，因为这样的部位最容易形成熔接痕；

（6）若型腔最后充满部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或活动的型心时， 可在型腔相应部位镶嵌烧结的多孔金属块，以供排气；

（7）高速注射薄壁型制件时，排气槽设在浇口附近，可使气体连续排出；

若制件具有高深的型腔，那么在脱模时需要对模具设置引气系统，那是因为制件表面与型心表面之间在脱模过程中形成真空，难于脱模，制件容易变形或损坏。热固性塑料制件在型腔内的收缩小，特别是不采用镶拼结构的深型腔，在开模时空气无法进入型腔与制件之间，使制件附粘在型腔的情况比热塑性制件更甚，因此，必须引入引气系统。

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四、成型零件的设计

模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑件接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。

设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。

4.1 成型零件的结构设计

4.1.1 凹模（型腔）结构设计

凹模是成型产品外形的主要部件。

其结构特点：随产品的结构和模具的加工方法而变化。

对于形状复杂的型腔，若采用整体式结构，比较难加工。所以采用组合式的凹模结构。同时可以使凹模边缘的材料的性能低于凹模的材料，避免了整体式凹模采用一样的材料不经济，由于凹模的镶拼结构可以通过间隙利于排气，减少母模热变形。对于母模中易于磨损的部位采用镶拼式，可以方便模具的维修，避免整体的凹模报废。

组合式凹模简化了复杂凹模的机加工工艺，有利于模具成型零件的热处理和模具的修复，有利于采用镶拼间隙来排气，可节省贵重模具材料。在此采用整体嵌入式型腔，如下图所示：

4.1.2 凸模（型芯）结构设计

整体嵌入式型芯，适用于小型塑件的多腔模具及大中型模具。最常用的嵌入装配方法是台肩垫板式，其他装配方法还有通孔螺钉联接式，沉孔螺钉联接式。如下图所示：

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4.2 成型零件工作尺寸计算

所谓成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接构成型腔腔体的部位的尺寸，其直接对应塑件的形状与尺寸。鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂，塑件本身精度也难以达到高精度，为了计算简便，规定在此处采用简便计算。

? 塑件的公差

塑件的公差规定按单向极限制，制品轴类尺寸公差取负值?±\?\，制品内孔类尺寸公差取正值“+?”，若制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上规定进行转换。

?而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，即取?。

2? 模具制造公差

1111实践证明，模具制造公差可取塑件公差的～，即?z?(～）?，而且按成型加

4433工过程中的增减趋向取“+”、“-”符号，型腔尺寸不断增大，则取“+?z”型芯尺寸不断减少则取“-?z”中心距尺寸取“?? 模具的磨损量

实践证明，对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的取

1，对于大型塑件则6?z?”，现取。 23?以下。另外对于型腔底面（或型芯端面），因为脱模方向垂直，故磨损量?c?0。 6? 注射塑料ABS的成型收缩率：

Scp=

Smax?Smin 2由表18.1.3-2知Smax=0.7%，Smin=0.3%

0.7%?0.3% =0.5%

2? 模具在分型面上的合模间隙

由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型的平面度较高、表面粗糙度较低时，塑件产生的飞边也小。飞边厚度一般应小于0.02∽0.1mm。

Scp=

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6.2.2 推杆的位置与布局

? 应设在脱模阻力大的部位，均匀布置。

? 在模内排气困难的部位应设置推杆，以利于用配合间隙排气。

? 若塑件上不允许有推杆痕迹时，可在塑件外侧设置溢料槽，从而靠推杆推在溢料

槽内的凝料上而带动塑件。

? 应保证塑件推出时受力均匀，推出平衡，不变形；当塑件各处脱模阻力相同时，

则均匀布置；若某个部位脱模阻力特大，则该处应当增加推数目。

? 推杆应尽可能设在塑件厚壁、凸缘、加强等塑件强度、刚度较大处；当结构特殊，

需要推在薄壁处时，可采用盘状推杆以增大接触面积。 ? 推杆的位置不应影响凸模强度与寿命。当推在端面则距型芯侧壁?1≥0.13mm;当推杆设置在型芯内部推在塑件内部时，推杆孔距型芯侧壁?2?3mm。

6.3 推件板设计的要点

? 推件板复位后，在推板与动模座板间应留有为保护模具的2∽3mm空隙。

? 当用推件板脱出元通孔的大型深腔壳体类塑件时，应在型芯上增设一个进气装置，以避免塑件脱模时在型芯与塑件间形成真空。

? 推件板可用经调质处理的45钢制造，对要求比较高的模具，也可以采用T8或T10等材料，并淬硬到53∽55HRC，有时也可以在推件板上镶淬火衬套以延长寿命。

? 推件板与型芯应呈3°∽10°的推面配合，以减少运动摩擦，并起辅助定位以防止推件板偏心而溢料；推件板与型芯侧壁之间应有0.20∽0.25mm的间隙，以防止两者间的擦伤而或卡死，推件板与型芯间的配合间隙以不产生塑料溢料为准，塑料的最大溢料间隙可查表，推件板与型芯相配合的表面粗糙度可以取Ra0.8∽0.4μm。

6.4 模架的确定

由以上可知定模模仁的尺寸为 1.定模座板：

尺寸为315×250mm,厚度为25mm 2.定模板：

尺寸为250×250mm,厚度为50mm 3．垫块：

垫块高度>推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度=45+20+15=80mm 垫块高度为80mm，壁厚为45mm 4.推杆固定板：

尺寸为250×150mm,厚度为15mm 5.推板:

尺寸为250×150mm,厚度为20mm 6.支撑板:

尺寸为250×250mm,厚度为40mm 7.动模板:

尺寸为250×250mm,厚度为20mm 8.动模座板:

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尺寸为315mm×250mm ，厚度为25mm

根据以上设计，选定模架为A1型，周界尺寸180*250，具体参数见塑料模具工业设计手册。

6.5 校核计算

（1）、开模行程的校核:

S≥40mm+(5∽10)mm=45mm∽50mm

注射机开模行程=460mm≥(45∽50)mm 故开模行程校核合格. （2）、装模高度的校核:

HM=25+50+80+40+20+25=240mm

注射机装模高度200∽300mm,故装模高度校核合格.

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参考文献：

[1]齐晓杰.塑料成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，2005.10。

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[12]李建军,李德群.模具设计基础及模具CAD[M].机械工业出版社，2005. [13]邓明,现代模具制造技术[M] .化学工业出版社，2005

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致 谢

经过一个月的时间，我完成了毕业设计。在这短短的一个月内，我学到了很多东西，可说是受益非浅。虽说是短短的一个月，但我认为通过实践所得比从书本上学到的东西要有价值的多。通过毕业设计使我真正做到了理论联系实际。在唐宽芝老师耐心、认真的教导下，使我独立地完成了这次毕业设计。在此设计中我还学会了如何查阅设计手册，如何对塑件的工艺分析，如何模具设计。在老师的带领下，还看到了型腔、型芯等各种模具零部件。这样在我脑海里有了一个深刻的印象，不至于对模具模棱两可。同时也清楚的看到了实践与理论的差别。更重要的是经过这次设计，使我更加牢固、扎实的掌握了专业理论知识，对我以后的学习工作上有了更大的帮助，并奠定了扎实的基础。由于本人水平有限，时间仓促，本次设计难免有错误和欠妥之处，恳请老师们批评指正。最后我诚挚的感谢老师们对我的教导。

虽然我们拥有优质的教导，但对知识的把握程度还地靠我们自己的领略加深。至此，请允许我在这里，以我最诚挚的口吻，来对你们说，感谢学校，感谢老师们在这几年里对我的谆谆教导，让我充实的度过了大学生活，你们的教诲是我最宝贵的经验，你们的期望是我向目标前进最大的动力，你们的掌声是我对未来的憧憬最好的鼓励。最后，特别感谢我的指导老师对我的毕业设计的悉心指导和耐心帮教。

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