注塑说明书

茂 名 学 院

毕业设计说明书

题 目带柄塑料杯注射模具设计及MPI流动模拟分析 英文并列题目 ×××××××××××××

学院（系） 机电工程学院 专业 材料成型及控制工程 班级 材控04-1 学生

指导教师（职称） 罗宇玲（副教授） 完成时间 年 月 日至 年 月 日

目录

摘要 ...................................................................................................错误！未定义书签。 Abstract ..............................................................................................错误！未定义书签。 第一章 引言(绪论) ............................................................................错误！未定义书签。 第二章 塑料成型工艺性分析 ..............................................................错误！未定义书签。

2.1 塑件的分析....................................................................................................... III 2.2 PC塑料............................................................................................................. III 2.3 PC塑料成型工艺特性........................................................................................IV 2.3.1塑料的成型收缩 .............................................................................................IV 2.3.2分型面 ............................................................................................................ V 2.4塑料套工艺方案分析 .........................................................................................VI 2.5模具结构形式的选定 5

2.5.1模具总体结构的确定 5 2.5.2凹凸模结构的确定 6 2.6注射机型号的选定 6

2.7注塑机有关参数的校核 7

2.7．1 尺寸及精度 9 第三章 浇注系统的设计 10

3.1.1浇注系统设计的基本要点 ...............................................................................XI 3.1.2 浇注系统的设计原则： ............................................................................XII 3.1.3主流道的设计要点 ..........................................................................................XII 3.2主流道尺寸的计算 ........................................................................................... XIII 3.2.1主流道小端尺寸为 ...................................................................................... XIII 3.3分流道的设计 ................................................................................................. XIII 3.4浇口的设计 ...................................................................................................... XV 第四章 成型零件的设计 ................................................................................................. 19 4.1成型零件的计算 ................................................................................................. 19 4.2成型零件钢材的选用 .......................................................................................... 20 4.3 成型零件强度及支撑板厚度计算 ........................................................................ 21 第五章 标准模架的选取 ................................................................................................. 22

5.1 确定模架组合形式 ............................................................................................. 22 5.2 排气槽的设计 .................................................................................................... 22 5.3 温度调节系统的设计 ......................................................................................... 23 结论 ............................................................................................................................... 24 课程设计致谢词.............................................................................................................. 25 参考文献 ........................................................................................................................ 26

摘要

摘要：模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。此带柄塑料杯模具的设计主要包括了分型面的选择，确定采用何种开模方式，以及滑块形式及其有关计算，浇注系统，包括了主流道、冷料穴、分流道及浇口截面的选择和相应尺寸的计算。

关键词：分型面，主流道，分流道，浇口，模架，滑块。

III

Abstract

Abstract: The mold industry is in a manufacturing industry foundationindustry, is foundation which the technical achievement transforms,simultaneously itself also is the high-tech industry important domain.The design of Plastic Cup mold has mainly included Parting surface choice, determined uses which open method of the mold, and and the slide form and its relevant computing ，the pour system, including the host flow channel, Cold metal cave, has divided the flow channel and the section choice of gate and the corresponding size computation.

Keywords: parting surface, sprue, cold runner,gate, mold frame，sliding

block.

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第一章 引言（绪论）

模具是制造业的重要基础工艺装备。用模具生产制件所达到的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低耗能、低好材，使模具工业在制造业中的地位越来越重要。国外将模具比喻为“金钥匙”、“金属加工帝王”、“进入富裕社会的原动力”等等。国内也将模具工业称为“永不衰亡的工业”、“无与伦比的效益放大”等等。现在，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。没有高水平的模具就没有高水平的产品已成为共识。

对于模具生产大国的中国来说，模具人才的需求量很大，掌握模具设计及制造知识和技能的大学生具有广泛的的就业前景。近年来，利用CAD软件对产品造型、模具设计即开发/设计阶段(包括产品设计、模具设计和模具制造)和生产阶段(包括购买材料、试模和成型)，方便快捷。CAD技术的应用越来越普遍和深入，大大缩短了模具设计周期，提高了制模质量和复杂模具的制造能力。计算机辅助工程（CAE）技术已成为塑料产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途径。同传统的模具设计相比，CAE技术无论在提高生产率、保证产品质量，还是在降低成本、减轻劳动强度等方面，都具有很大优越性。利用Moldflow技术可以在模具加工钱，在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用CAE技术。这是发展的必然趋势。

通过毕业设计，应使学生在下述基本能力上得到培养和锻炼：

1. 塑料制品的设计及成型工艺的选择； 2. 一般塑料制品成型模具的设计能力；

3. 塑料制品的质量分析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力； 了解模具设计的常用商业软件，如AutoCAD、Pro/E和Moldflow等热门软件的使用，以便同学们综合运用所学的知识来解决工程实际问题。

论文研究目的和内容： 1．对产品的3D造型； 2．对制品进行工艺分析； 3．产品注射模的设计；

4．运用MPI软件对带柄塑料杯模具进行模流模拟分析，找出在成型过程中

制品可能出现的问题情况，以指导模具设计； 5．绘制模具总装图和非标准零件图；

第二章 塑料成型工艺性分析

2.1 塑件的分析

此塑件是一个日常用的塑料套，其结构比较简单，精度要求并不是很高，只是外观要求比较高的，模具的制造精度要求并不高。

2.2 PC塑料

聚碳酸酯（Polycarbonate）是无色或微黄色透明颗粒，无味、无臭、无毒。密度为1.2g/cm，吸水率小于0.16％，透光率为1.5890，可制成透明，半透明、不透明的各种制品。

PC的力学性能十分优良，具有刚而韧的有点。其冲击性能是热塑性塑料中最好的一种，比聚酰胺、甲醛高3倍之多。PC的拉伸强度和弯曲强度都好，并受温度的影响小。尺寸稳定性好。

PC的耐应力开裂心差，缺口敏感性高；耐磨性一般，较易产生内应力，引起应力开裂。

PC的耐高低温性好，可在-130～130℃温度范围内使用；热变形温度可达-130～140℃，并承受载荷的作用小。

PC对热、氧、大气和紫外线均有良好的稳定性。但长期在室外使用或受强烈光照下，其表面会变暗，失去光泽、泛黄，甚至产生龟裂。为了提高它的耐老化性能，可加入抗氧剂和紫外线吸收剂等稳定化学剂。

聚碳酸酯具有一定吸水性，但不影响尺寸和形状的稳定。它在正常使用情况下的吸水性是0.15％，室温水中吸水性是0.35％，沸水中吸水性为0.58％，它能耐60℃温度热水，但在更高的水温下就会导致开裂并失去韧性。水蒸煮100次以后，其物理力学性能显著下降。

聚碳酸酯的耐候性能较好，对热、空气、臭氧有良好的稳定性。制品在户外暴露一年，力学性能几乎不变。但聚碳酸酯在波长为290nm附近紫外线作用下会发生光氧化反应而逐渐老化。光老化先从表面变黄开始，逐渐使分子主链断裂，分子量降低，力学强度下降，最终发证龟裂。通常需要加如紫外线吸收剂以提高放老化性能。

聚碳酸酯是优良的绝缘材料，在电子电器行业的应用十分广泛。它常用来制作绝缘插件、线圈框架、管座、绝缘套管、电话机壳体及零件。用聚碳酸酯还可制作精度很高的零件，如电子计算机、视频录像机、电话交换机、信号继电器等通讯器材，具有很高的食用价值。利用聚碳酸酯的优异冲击韧性和良好的物理性能，常被用来制作齿轮、齿条、涡轮、蜗杆等受力不大的紧固件。由于聚碳酸酯的透光率接近有机玻璃。在聚碳酸酯中加入紫外线吸收剂，使制品有良好的耐候性，因此在光学照明器材方面可用来制作大型灯罩、防护玻璃等。由于聚碳酸酯的冲击强度，拉伸强度，负荷变形温度比有机玻璃高很多，所以可广泛的用于飞机

3 III

上的透明材料。

2.3 PC塑料成型工艺特性

塑科在常温下是玻璃态，若加热则变为高弹态，进而变为粘流态，从而具有优良的可

塑性，可以用许多高生产率的成型方法来制造产品，这样就可节约原料，节省工时，简化

工艺过程，且对工人技术要求低，易于组织大批量守产。

干燥处理：PC材料有吸湿性，注塑成型前的干燥很重要。建议干燥条件为100～200℃，3～4h。注塑加工前的湿度必须小于0.02％。

熔化温度：260～340℃. 模具温度：70～120℃

注射压力：尽可能地使用较高的注射压力。

注射速度：对于较小的浇口用较低速注射，对其他类型的浇口使用高速注射。

2.3.1塑料的成型收缩

塑料从热的模具中取出并冷却到室温后，其尺寸发生变化的特性称为收缩率。由于收缩率不仅是树脂本身的热胀冷缩，而且还与各中成型因素有关，因此成型后塑件的收缩被称为成型收缩。

1） 成型收缩是决定成型尺寸精度的重要因素，准备选用收缩率是保证塑件尺寸的关键。热塑性塑料的成型收缩可以分为三种：一是由于塑料固有的收缩引起的成型收缩，二是由塑件形状引起的成型收缩，三是由于成型条件引起的成型收缩。可以说，塑料的成型收缩与塑料品种、塑件特性、浇口形式、大小及分布和成型条件等因素有关。

成型收缩主要表现在以下几个方面：

1．塑件的线尺寸收缩 由于热胀冷缩、塑件脱模时的弹性恢复、塑性变形等原因，导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小。为此，型腔设计时必须考虑予以补偿。

2．收缩方向性 塑料在成型时由于各个方向的收缩不向，致使塑件的性能呈各向异性。例如沿料流方向收缩大，强度高，而与料流垂直方向则收缩小，强度低。此外，成型时由于塑件各部位密度及填料分布不均匀，使各部位的收缩也不均匀。这种由于收缩的方向性而产生的收缩不—致，容易使塑件发生翘曲、变形、裂纹，尤其在挤塑及注射成型时方向性更为明显。

3．后收缩 塑料成型时，内于受成型压力、剪切应力、各向异性、密度不匀、填科分布不匀、模温不匀、硬化不匀及塑件变形等因素的影响，引起一系列应力的作用，这些应力在粘流态时不能全部消失，故塑件在应力状态下成型时存

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在残余应力。当脱模后，由于应力趋向平衡及储存条什：的影响，残余应力发生变化而使塑件发生再收缩，这种收缩称为后收缩，通常挤塑及注射成型的后收缩比压塑成型的大，热塑性塑料的后收缩比热固性塑料的大。

4后处理收缩 有时技性能及工艺要求，塑件成型后需要进行热处理，而处理后也会导致塑件尺寸发生变化。故在模具设计时，刘高精度塑件应考虑后收缩及后处理收缩的误差，并予以补偿。

模具设计时可据此按经验来确定塑件的成型收缩率。

2） 一般情况下，选取收缩率表中的中间值；壁厚的塑件可偏取上限，壁薄的塑件可偏取下限、

3） 同一塑件选取同一收缩率值，以避免塑件各部分收缩率取值不同而造成出尺寸链不闭合的矛盾；对由于流动方向不同造成的收缩差异可以通过调整浇口形式、大小及分布来祢补，对壁厚不均造成的收缩差异可以通过选取适当偏大（大于中间值）的收缩率值来调整；

4） 塑件的材料、形状基本上以确定了其成型条件，不要试图通过调整成型条件来对收缩率做出较大的调整；

对于尺寸精度要求高的塑件，如齿轮，可以采用实验的方法，即根据经验选取一收缩率来设计制作一套型腔，在正常的生产条件下成型，对得到的产品进行实测，根据产品的偏差值来调整收缩率的取值。这种方法比较其它方法更为可靠、实用，只是结构设计时要注意型腔更换的方便和简捷。

收缩率用尺寸相对收缩的百分数来表示。由于金属与塑料的线胀系数不问，收缩率分为实际收缩幸和计算收缩率。实际收缩率表示模具或塑件在成型温度时的尺寸与塑件在定温时的尺寸之间的差别，而计算收缩率则表示室温时模具尺寸与塑件尺寸的差别。这两种收缩率的计算可按下列公式求得：

Q实=(a-b)/b×100% Q计=(c-b)/b×100%

式中Q实—实际收缩率； Q计—计算收缩率；

a— 模具或塑件在成型温度时的尺寸（mm） 塑件在室温时的尺寸（mm）； b—模具在室温时的尺寸（mm）。

实际收缩率表示塑料实际所发生的收缩与计算收缩率相差很小，所以模具设计时采用计算收缩率。

2.3.2分型面

模具上用以取出塑件和（或）浇注系统凝料的可分离的接触表面叫做分型面

V

（Parting Line,PL）。一般地讲，分型面是模具的定模型腔板与动模型腔板的结合面，具有取出塑件和排气的作用。但是，也存在因注射压力而使之涨开的可能性。分型面的选取是模具设计的最基本和最重要的一环。 确定分型面时，应遵循以下原则：

1）、选取塑件最大水平投影截面做分型面；

2）、选取在模具开启时，不会影响形成侧向凹凸面的位置、 3）、选取在模具开启时，塑件可以附在动模一侧的位置、 4）、选取分型线不明显、易于加工的位置； 5）、选取平面的或能贯通加工的分型面形状。

选择分型面还要考虑到塑件的形状、尺寸和壁厚；塑料性能及填充条件；浇注系统的布局；成型效率及成型操作；排气等。

一般在分型面凹模一侧开设一条深 0.025 ~ 0.1mm 宽1.5~6 mm的排气槽。亦可以利用顶杆，型腔，型芯镶块排气 。

2.4塑料套工艺方案分析

根据工件的形状、工艺性，本模具制作采用一模四腔，生产率较高。

2.5模具结构形式的选定

根据产品的工艺性、任务书的有关要求，考虑到是大批量生产，本模具拟采用三板模，一模两腔，推杆推出，浇口采用普通流道，为了便于更换，降低成本，型芯采用镶件式，型腔采用half块滑块形式，型芯需一块固定板，因此基本上可确定模具结构形式为多分型面的注射模。

2.5.1模具总体结构的确定

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2.5.2凹凸模结构的确定（考虑工艺的可行性）

根据方案的确定，凹模采用两个二分半滑块拼合而成，根据制件的精度要求，采用二分半滑块形式做型腔，基本符合要求。二凸模型芯结构比较简单。

2.6注射机型号的选定

1、通过Pro/E的建模分析

塑件体积V＝12.86 cm3，塑件的质量M1＝Vp＝12.86×1.2＝15.43g，流道凝料的质量M还是个未知数，可按塑件质量的0.6倍来计算。从上述分析中确定一模两腔，所以注射量为：

M＝1.6×2M1=1.6×15.43+15.43=40.12g

2、塑件和流道在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算

设在塑件在分型面的投影面积为A1＝?4Xd

2＝0.785X67.432＝

3569.24mm2设流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积为A2，而A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2～0.5倍，因此可取0.35n A1来进行估算。

总投影面积A＝n A1＋0.35n A1=1.35n A1=9636.95mm2

锁模力Fm＝A?型＝9636.95X 40＝385.48KN

一个注射成型周期内所需注射的塑料熔体的容量或质量必需在注射机额定注射量的80％以内,由此初步选取XS-ZY-125注射机。

VII

XS-ZY-125注射机规格方面如下内容： 螺杆直径/mm 理论注射容量/ cm 注射压力/MPa 锁模压力/kN 移模行程/mm 最小模具厚度/mm 喷嘴 孔直径/mm 定位孔直径/mm Φ4 ?0.054Φ1000 Φ42 3125 119 900 300 200 12 球面半径/mm

2.7 注塑机有关参数的校核

1、由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n。

n?kMt/3600?m2m10.8?14?3600?20/3600?0.6?2?15.4315.43＝

＝13.32>2

型腔数校核合格

式中k——注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； M——注射机额定塑化量 t ——成型周期，取30s

2．注射压力的校核。

Pe?k?p??1.3?90?104MPa 而Pe＝119Mpa 注射压力校核合格 式中k?——取1.3 p?——取90MPa 3．锁模力的校核

F?KAP＝1.2?385.48＝462.576KN 而最大锁模力为900KN，故锁型模力校核合格。

2.7．1 尺寸及精度

塑件尺寸的大小取决于塑料的流动性。在挤塑和注射成型流动性差的塑料(如玻璃纤维增强塑料)或薄壁塑件时，塑件的尺寸就不能设计过大，否则，塑件就会成型不完善或产生熔接痕而影响塑件质量。此外，压塑成型塑件的尺寸要受到压机最大压力和台面最大尺寸的限制，注射成型塑件的尺寸要受到注射机的注射量、锁模力和模板尺寸的限制。

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塑料收缩率的波动、模具成型零件的制造误差及其磨损、成型工艺条件的变化、塑料的种类及其性能、模具的结构形状、塑件的形状、塑件成形后的时效变化、飞边厚度的变化以及脱模斜度等因素，都会影响塑件的尺寸精度。因此，塑件的尺寸精度往往不高。

根据我国目前的塑件成型水平，原第四机械工业部制订的塑件尺寸公差标带(SJl372—1978)可作为我们选定公差的主要资料，见表1一4。该标准将塑件分成8个精度等级，每种塑料可选其个三个等级，即高精度、一般精度和低精度，见表1—5。1、2级精度要求较高，目前一般不采用。表中只列出公差值，而具体的上下偏差可根据塑件的配合性质进行分配。对于受模具活动部分影响较大的尺寸，其公差取表中值再加上附加值。1、2级精度的附加值为0．05mm，3—5级精度的附加值为0．1m赃，6—8级精度的附加值为0．2mm。

此外，对于塑件图上无公差要求的自由尺寸，建议采用标准中的8级精度。对于孔类尺寸可取表中数值冠以(+)号；对于轴类尺寸可取表个数值冠以(一)号；对于中心距尺寸可取表少数值之半冠以(+-)号。

表2－3 塑件公差等级数值表（SJI372-1978）

塑件公称尺寸 /mm -3 3～6 6～10 10～14 14～18 18～24 24～30 30～40 40～50 50～65 65～80 80～100 100～120 120～140 140～160 160～180 180～200 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.16 0.18 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.16 0.19 0.22 0.25 0.28 0.31 0.34 0.37 0.08 0.08 0.10 0.12 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.26 0.30 0.34 0.38 0.42 0.46 0.50 1 2 3 精度等级 4 5 6 7 8 公差数值/mm 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.32 0.38 0.44 0.50 0.56 0.62 0.68 0.74 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.32 0.36 0.40 0.46 0.52 0.60 0.68 0.76 0.84 0.92 0.24 0.28 0.32 0.36 0.40 0.44 0.48 0.52 0.56 0.64 0.76 0.88 1.00 1.12 1.24 1.36 1.50 0.32 0.36 0.40 0.44 0.48 0.56 0.64 0.72 0.80 0.92 1.04 1.20 1.36 1.52 1.68 1.84 2.00 0.48 0.56 0.61 0.72 0.80 0.88 0.96 1.04 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.70 3.00 IX

200～255 225～250 250～280 280～315 315～355 355～400 400～450 450～500

0.41 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.80 0.56 0.62 0.68 0.74 0.82 0.90 1.00 1.10 0.82 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.60 1.00 1.10 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 1.64 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.20 2.20 2.40 2.60 2.80 3.20 3.60 4.00 4.40 3.30 3.60 4.00 4.40 4.80 5.20 5.60 6.40 表2－4工件公差等级选用的建议 类别 塑料名称 聚苯乙烯 ABS 聚甲基苯烯酸家脂 聚碳酸脂 1 聚砜 聚苯醚 酚醛塑料 氨基塑料 30%玻璃纤维增强塑料 尼龙6、66、610、9、10 2 氯化聚醚 硬聚氯乙烯 聚甲醛 3 聚丙烯 高密度聚乙烯 软聚氯乙烯 4 低密度聚乙烯 7 8 9 5 6 7 4 5 6 3 4 5 精度等级 高精度 一般精度 底精度 由于本产品是日常用品，精度并不要求很高，采用较低精度，故用5级的精度

第三章 浇注系统的设计

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浇注系统是指模具中从注射机喷嘴接触处到型腔为止的塑料熔体的流动通道。浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔各处，以便获得外形轮廓清晰、内在质量优良的塑件。因此要求充模速度快而有序，压力损失小，热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与塑件分离或切除，且在塑件上留下浇口痕迹小。

3.1浇注系统的设计

3.1.1浇注系统设计的基本要点

浇注系统可分为普通浇注系统和无流道凝料浇注系统两类。设计前首先要对塑料所采用的塑料品种、制品的几何形状、尺寸、使用的机床设备，注射时可能产生的缺陷及填充条件等作前面分析。模具的分型面选择与浇注系统也有密切关系。设计浇注系统基本要点如下。

1. 适应塑料的工艺性

设计者应深入了解塑料的工艺性，分析浇注系统在充模、保压补缩和倒流各阶段中，型腔内塑料的温度、压力变化情况，以便设计出适合塑料工艺特性的理想的浇注系统，保证塑件的质量。

2. 流程要短

在保证成型质量和满足良好排气的前提下，尽量缩短熔体的流程，以减少熔体压力和热量损失，保证必须的填充型腔的压力和速度，缩短填充及冷却时间，缩短成型周期，从而提高效率，减少塑料用量，提高熔接痕强度或使熔接痕不明显。

3. 排气良好

模具中气体不能顺利排出，会使注射成型过程充型不满或产生明显的熔接痕等缺陷。因此，浇注系统应能顺利地引导熔体充满型腔，使型腔内的气体能顺利地排出。

4. 避免料流直充型芯或嵌件

高速熔融塑料进入型腔时，要尽量避免料流直冲小型芯或嵌件，以防型芯产生弯曲或折断和嵌件变形和位移。

5. 浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小

这样容积也能少，既能减少塑料耗量，又能减小所需锁模力。 6. 浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称

在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，否则会造成注射时受力不均匀的现象。

7. 修整方便，保证制品外观质量

设计浇注系统时要结合塑件大小、结构形状、壁厚及技术要求，综合考虑浇注系统的结构形式、浇口数量和位置，做到去除、修整浇口方便，无损塑件的

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美观和使用。浇口绝不能开设在对外观有严重影响的外表面上，而应设在隐蔽处。

8. 防止塑件变形

由于冷却收缩的不均匀性，或需要采用多浇口进料时浇口收缩等原因可能引起塑件变形，如果是由于主流道出有收缩现象，主流道应留有加工余量或者修正余量。

3.1.2 浇注系统的设计原则：

（1） 考虑塑料的流动性，保征流体流动顺利，快，不紊乱。 （2） 避免熔体正面冲出小直径型芯或脆弱的金属镶件。 （3） 一模多腔时，防止大小相差悬殊的制件放一模内。 （4）进料口的位置和形状要结合塑件的形状和技术要求确定。

（5） 流道的进程要短，以减少成型周期及减少废料。

3.1.3主流道的设计要点

主流道指喷嘴口起折分流道入口处止的一段，与喷嘴在一轴线上，料流方向不改变。根据经验，主流道的设计一般注意以下几点

（1） 便于流道凝料从主流道衬套中拔出，主流道设计成圆锥形 。锥角 =2°~ 4°粗糙度Ra≤0.63 与喷嘴对接处设计成半球形凹坑，球半径略大于喷嘴头半经。

（2） 主流道要求耐高温和摩擦，要求设计成可拆卸的衬套，以便选 用优质材料单独加工和热处理。

（3） 衬套大端高出定模端面 5~10mm ，并与注射机定模板的定位孔成间隙配合，起定位隙作用。

（4）主流道衬套与塑料接触面较大时，由于腔体内反压力的作用使衬套易从模具中退出，可设计定住 。

（5） 直角式注射机中，主流道设计在分型面上，不需沿轴线上拔出凝料可设计成粗的圆柱形。

由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套

为了使塑料凝料能从主流道中顺利拔出，需将主流道设计成圆锥形，具有2°～6°的锥角，内壁有Ra0.8μm以下的表面粗糙度，小端直径常为4～8mm，注意小端直径应大于喷嘴直径约1mm，否则主流道中的凝料无法拔出。

在直角式注射机上使用的模具中，因主流道开设在分型面上，故不需要沿道轴线方向拔出主流道内的凝料，主流道可以设计成等粗的圆柱形。

冷料穴的作用是贮存因两次注射间隔而产生的冷料头以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴一般设在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端有时也开设冷料穴。

主流道是指连接注射机喷嘴与分流道的塑料熔体通道，是熔体注入模具最先经过的一段

XII

流道。其形状、大小会直接影响熔体的流动速度和注射时间。主流道小端尺寸d应与所选注射机喷嘴尺寸相适应，喷嘴尺寸可查所选注射机的技术参数。

3.2主流道尺寸的计算

3.2.1主流道小端尺寸为

1）主流道尺寸

根据所选注射机，则主流道小端尺寸为

d=注射机喷嘴尺寸+(0.5~1)=4+1=5mm 主流道球面半径为

SR=喷嘴球面半径+（1~2）=12+2=14mm 根据模具结构取主流道长度为85mm

3.2.2主流道衬套的形式

主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严格，因此模具主流道部分常设计成可拆更换的主流道衬套形式（俗称浇口套），以有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理，一般采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为53HRC～57HRC。主流道衬套和定位圈设计成整体式用于小型模具，中大型模具设计成分体式。本设计中衬套材料采用T10A钢，热处理粹火表面硬度为53HRC～57HRC。 3.2.3主流道凝料积极

q主??4dnL＝1.67cm3

?23.2.4主流道剪切速率的校核

?Rn式中qv＝q主＋q分＋q塑件，因此可以选用此尺寸。

由经验公式

??3.3qv3??5?10s3?1

3.3分流道的设计

分流道是主流道与型腔进料口(浇口)之间的一段流到.它是熔体由主流道流入型腔的过度段通道。也是使浇注系统的截面变化和熔体流动转向的过渡通道。 1.在保证正常的注射成型工艺条件下，分流道与型腔排列要紧凑，以减小模具尺寸和缩短流程，使熔体到达浇口时，温度和压力降低最少。

2.较长的分流道应该在末端开设冷料穴，其作用是：容纳注射开始时产生的冷料和空气进入模具型腔内。

3.在多型腔注射模具中，设计分流道的应能保证各型腔均衡地进料，为此，同一

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模具成型同一塑件时，各分流道截面积和长度应相等；当同一模具成型不同塑件时，各分流道的截面积和长度应与塑件相适应，以保证各型腔成型条件相同。 4.分流道表面粗糙度Ra一般为1.6μm。实践经验证明，流道内料流的外层流速较低，容易冷却而形成固定表皮层，有利于流道保温（相当于外层塑料起绝热层作用）

5.分流道可开设在动模或定模，也可以在动模和定模同时开设。这主要是根据塑料特性、加工性和模具结构而定。当分流道开设在定模一侧，并浇口外延伸很长时，要加设分流道拉杆，便于开模时冷料易脱模。

6.在考虑型腔与分流道布置时，最好使塑料和流道在分型面上总投影面积的几何中心和锁模力的中心相重合。这对于锁模的可靠性和锁模机构受力的均匀性都有利，而且还可以防止发生益料现象。

3.3.1分流道布置形式

分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔。由于该模具使用一模两腔，采用侧浇口进料的方式进料，按MPI，两点进料的最佳位置在于制件线圈的中间部位，可考虑到加工要求及成本，故最终将进料点放在分型面处，以便于开模和加工。

分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度通常取Ra=1.25~2.5?m,这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层，有利于保温。但表壁不得凹凸不平，以免对分型和脱模不利。

3.3.2分流道的形状及尺寸

（1）、形状及尺寸。由于是小批量生产，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。截面形状采用加工工艺性比较好的圆形截面。圆形截面对塑料熔体及流动阻力均不大。一般采用下面的经验公式来确定截面尺寸。 D?0.2654m4L＝0.2645 ?

15.43?428＝2.37mm

根据参考[1]PC允许的最小分流道直径是4.8mm取 D＝5m

3.3.3分流道凝料体积

分流道长度 L＝28＋28＝56mm 分流道截面积 A＝

?4d2＝19.63mm2

凝料体积 q分＝56×19.63 ＝1.1cm3

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3.3.4分流到剪切速率校核

采用经验公式 ??3.3qv/?Re3＝8.91?102s?1 其中q＝v/t =0.6?1251?=16.8 cm3 /s

V=(0.5~0.8)Vg, Vg为注射机公称注射量 cm3

3.3.5分流道的表明粗糙度

分流道的表面粗糙度 Ra并不要求很低，一般取0.8～1.6?m即可，在此1.6?m

3.4浇口的设计

浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注射模具浇注系统的最后部分，熔融塑料经过浇口进入型腔。浇口的基本作用是使从分流道来的熔体产生加速，以快速 充满型腔。一般浇口尺寸比型腔部分小得多，因此，型腔充满塑料后，浇口能迅速冷却封闭，能防止熔料倒流，而且也便于浇口凝料与塑件的分离。另外，当熔体通过狭小浇口时，其剪切速率增高，同时由于摩擦作用，熔体温度升高，熔体黏度降低，流动性提高，有利于充填型腔，获得外形清晰的塑件。 浇口设计包括浇口截面形状及浇口截面尺寸的确定，浇口位置的选择。 影响浇口截面形状及尺寸的因素，就塑件而言，包括塑件的形状、大小、壁厚、尺寸精度、外观质量及力学性能等。塑件所用塑料特性对浇口设计的影响因素是塑件成型温度、流动性、收缩率及有无填充物等。此外，在进行浇口设计时，还应考虑浇口的加工、脱模及清除浇口的难易程度。

根据要求，塑件要求用普通浇口进料，矩形浇口广泛应用于中小型制品的多型腔注射模，其优点是截面形状简单、易于加工，便于试模后修正，缺点试在制品的外表面留有浇口痕迹。

浇口的开设的位置对制品的质量影响甚大，在确定浇口的`位置时，应注意如下几点：

1、浇口应设在能使型腔各个角落同时充满的位置。

2、浇口应设置在制品壁厚较厚的部位，使熔体从厚断面流入薄断面，以利于补料。

3、浇口的位置应选择在有利于排除型腔中气体的部位。

4、浇口的位置应选择在能避免制品表面产生熔合纹的部位。当无法避免熔合纹的产生时，浇口位置的选择应考虑到熔合纹产生的部位是否合适。

5、浇口的设置应避免引起熔体断裂的现象。 6、浇口应设置在不影响制品外观的部位。

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7、不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口，一般，制品浇口附近的强度最差。

浇口的主要作用有以下几点：

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想流道回流。

2）熔体在流经狭窄的浇口时产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模。 3）易于切除浇口尾料，二次加工方便。

4）对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料，对于多浇口单型腔模具，浇口既能用来平衡进料，又能用以控制熔合纹在制品中的位置。 1．浇口尺寸的确定

矩形侧浇口的大小由其厚度、宽度和长度决定。有经验公式得 b=

nA30=

0.73144130=2mm

h=b/3=1.5mm

由于采用普通的流道，故考虑到PC的流动性比较差，故采用矩形浇口，b×h＝2×2mm

第四章 成型零件的设计

由于成型零件的质量直接影响道塑件的质量，且与高温高压的塑料熔体接触，所以要必需具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温高压。具有足够的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨损。具有良好的抛光性能和耐腐蚀性能，零件的加工性能好，可淬性良好，热处理变形小，成型部位须有足够的位置精度和尺寸精度。

成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装、配合误差两个方面，设计时一般应将成型零件的制造公差控制在塑件相应公差的1/3左右。

本塑件生产是小批量生产考虑到模具的成本，采用整体式凹模设计，整体式凹模的结构简单，强度高，不易变形，成形的塑件表面光滑无痕迹，适合中小型简单模具。

4.1成型零件的计算

1．凹模 型腔径向尺寸

根据查手册得知PC的收缩率在0.5～0.7％之间。故取收缩率0.6％ 由于采用中间分瓣式型腔，故计算一半的型腔

?0.47?0.47Lm?[Ls?LsScp???]0z＝[54?54?0.6%?0.75?1.4]0＝52.820mm

??根据查表[1],知道，制件8级精度公差为1.4，塑件的平均收缩率为0.6％

Ls为塑件外形的基本尺寸，公差为△，修正系数X＝0.75，制造公差?z取塑件公公差的1/3.

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手柄部分的尺寸： Lm1?[Ls?LsScp???]02．型芯径向尺寸

型芯小端尺寸lm?[ls?lsScp???]??53.360mm ?0.47杯底型芯尺寸51.20mm ?0.43．型腔深度与型芯高度尺寸 型腔深度尺寸

0z??z＝[1?1?0.6%?0.75?0.48]

?0.160?0.16＝0.660mm

＝[52+52×0.6%+0.75×1.4]0＝?0.470?0.4lm?[ls?lsScp???]??0z＝[50+50×0.6%+0.75×1.2]＝

Hm?[Hs?HsScp???]0型芯高度尺寸

0??z＝[74+74×0.6%-0.75×1.6]0＝73.240mm ?0.80?0.8

hm?[hs?hsScp?1/2?]??z=[72+72×0.6%+0.5×1.6]0＝73.230mm ?0.8?0.80杯底型芯高度

hm?[hs?hsScp?1/2?]??z＝[1+1×0.6%+0.5×0.48]0＝1.250mm ?0.16?0.164．中心距尺寸

制件间中心距Cm?[Cs?CScp]??z2=[113.2+113.02×0.5％]±

2.02=113.77±1mm

4.2成型零件钢材的选用

4.2.1注塑模具成型零件材料选用特点

①机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工后能得到高精度零件的钢种。为此，以中碳钢和中碳合金钢最常用，这对大型模具尤其重要。对需电火花加工的零件，还要求该钢种的烧伤硬化层较薄。

②耐磨性和抗疲劳性能好。注塑模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热交变的温度应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差，易形成表面裂纹，不宜采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模的次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到批量生产的使用寿命期限。

③抛光性能优良。注塑模成型零件工作表面，多需要抛光到镜面，Ra?0.05?m，需要钢材硬度35～40HRC为宜，过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，较少杂质，无针点。

④具有耐腐蚀性能。对有些塑料品种，如聚氯乙烯和阻燃型塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。

对于成型零件材料的选用，要求机械加工性良好，耐磨和抗疲劳性能要好。抛光性能优良，要具有耐腐蚀性能等要求。

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由于本设计塑件是大批量生产，模具采用整板式，精度是8级精度，对塑件的精度要求并不是很高。尺寸要求并不是很大，模具型腔采用T10A 材料，淬火处理，型芯也是用T10A材料淬火。而型芯因为是强制脱模，磨损比较厉害，采用硬度较高的模具钢Cr12MoV淬火后表面硬度为58HRC～62HRC。

4.3 成型零件强度及支撑板厚度计算

1．支撑板厚度h的计算

支撑板厚度和所选模架两垫块之间的跨度有关，根据前面型腔布置，模架应选230X400这个大类范围之内，垫块之间的跨度大约为224mm，根据型腔布置及型芯对支撑板压力，就可以计算到支撑板的厚度，即

pl1l2El1?p130?15078.2851 T?0.54L(3)3＝0.54×224（2.1?10?400?0.027）＝48.78mm

式中?——支撑板刚度计算许用变形量，?11p?25i1=25×1.09=0.027mm

i1?0.35?W5?0.001?W?0.35?1455?0.001?145=1.09?m

L——两垫块之间的距离（约145） W——影响模具变形的最大尺寸， L1——支撑板的长度取400mm

l1l2——两个型芯投影到支撑板上的面积

单个型芯所受压力的面积为： A1??4d1?0.785?9822＝7539.14mm2

两个型心的面积为l1?l2＝2A1＝15078.28mm2

由于此支撑板厚度计算尺寸为48.78mm，对于模具可以利用两根推板导柱来对支撑板进行支撑，支撑板厚度可以取得稍薄一些，去标准厚度45mm

第五章 标准模架选取

5.1 确定模架组合形式

根据模具设计要求，采用侧浇口进料，顶针推出，采用单分型面，根据要求，采用AI4050标准模架 尺寸为450×500×441

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各模板尺寸的确定 1．A板尺寸

A板是主要是斜导柱固定和定模仁的固定，滑块的一部分导槽，塑件高度为73mm，在模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔有一定的距离，因此取70mm 2．B板尺寸

B板是凸模（型芯）固定板和作为滑块导板，取70mm 3．C垫块尺寸

垫块＝推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（5～10）＝73+45+（5～10）＝123～133mm，根据计算，垫块厚度取120mm

根据要求模架机的厚度为385mm符合注射机最小合模高度。

5.2 排气槽的设计

由于两个塑件尺寸并不是很大。注射时间大概3S，采用侧浇口向，气体会集中在型腔的低部，不过气体会沿着分型面间隙排出气体，如果不能排出，，试模看塑件质量情况来定，一般开设排气槽深度小于0.1mm。

5.3 温度调节系统的设计

冷却系统四设计计算方法很多，但对于注射模具而言，由于断续工作的而且受人为因素影响较多，所以无须很精确计算，在此只进行简单的计算，在单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量等于冷却水带走的热量，模具温度设为50度 1．冷却水的体积流量 qv?WQ1?c1(?1??2)＝

0.68?4.0?1021000?4.187?1＝0.006496 m3/min

式中W——单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量（kg/min），按每分钟注射1.5次，即

?1.05(g/ cm3 386.293 cm3)?1.5次/min=680.41g/min=0.68kg/min Q1——单位质量的塑件在凝固时所放出的热量，PC为4.0?102kj/kg

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3?——冷却水的密度（1000kg/m）

c1——冷却水的比热容（4.187kj/(kg.℃)）；

?1——冷却水出口温度（31℃）

?2——冷却水入口温度（30℃）

2．冷却管道直径

为了使冷却水处于湍流状态，查表资料[3]表10－1取d＝10mm

3．冷却水在管道内的流速

由式 v?4qv?d2＝

4?6.496?102?33.14?(8/1000)?602.15m/s

大于最低流速1.32m/s，达到湍流状态，所选管道直径合理，

4． 冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数

查参考文献[3]的表10-5取f＝7.22（水温为30℃）因此 h?3.6f(?v)d0.80.2?3.6?7.22(1000?2.15)(10/1000)0.80.2＝38052.9kj/(m2.h. ℃)

5．冷却管道的总传热面积 A?60WQ1h???60?0.68?4.0?1038052.9?[40?(2231?30＝45144mm2

)1．模具上应开设的冷却水孔数 n?A?dL?451143.148?10?250?4

计算得四孔数，但是由于塑件壁比较厚，又是用顶杆顶出，故冷却是非常重要的若是采用串联水道，势必冷却时间过慢，冷却不足，因此两排采用并联水路，不串联，在注射过程中，根据具体情况确定采用并联水道还是串联水道。

XX

设计总结

经过两周的课程设计，我基本上熟悉了模具设计的流程，并逐步树立了正确的设计理念。

刚开始做设计的时候感觉有点困难，不知该从何下手去做，有点茫然，通过学习和查阅几种参考资料，渐渐明白了整个设计过程。 通过设计我将所学的理论很好的运用到中实践来了，对于模具制造工艺、塑件成型工艺及模具设计等方面必要的基础知识和专业知识有了进一步的了解，这次设计我的收获很大。

经过这次课程设计我有很多体会，平时一定要认真学习，多参加各种实践活动。我们有时间要多去图书馆看看书，学习一些先进的设计方法，增加知识面，见多识广了，我们设计水平才会不断的提高。

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课程设计致词

作为一个专科生的课程设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

在这里首先要感谢我的导师陈银青老师。她平日里工作繁多，但在我做设计的每个阶段，从查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，到后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为简单但烦琐，但老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩陈老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

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