模具毕业设计说明书

毕业设计说明书

题 目: 圆护罩注射模具设计 专 业 模具设计与制造 班 级 模具2010级 学生姓名 xxx 学 号 xxx 指导教师 老师

2013年 5 月 10日

第一章 绪论

一、圆护罩设计

⒈课题的来源

毕业设计课题的选择有两个来源： ⑴自主选题

根据学生本人实践实习所在的具体单位，结合生产实际，学生可自主选题，必须得通过指导老师的审查认可。 ⑵参考选题

学生根据老师提供的课题进行选择。

⒉目的及要求

⑴培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨作风。

⑵培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业精神和职业技能，提高解决实际问题的力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能。

⑶综合运用塑料模具设计，机械制图，公差与技术测量，机械原理及零件，模具材料及热处理，模具制造工艺等选修课程课程知识，分析和解决塑料模具设计问题，进一步巩固，加深和拓展所学知识。

⑷培养学生熟悉工厂设计流程，为从事相关工作奠定基础。

⒊意义

毕业设计是教学计划中最后一个综合性实践教学环节，是学生在教师的指导下，独立从事设计工作的初步尝试，是对即将步入社会的毕业设计能力的一次全面考核，其基本目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识、基本技能研究和处理问题的能力。是学生对前三年所学知识和技能进行系统化、综合化运用、总结和深化的过程。通过考察、立题、收集素材、设计方案、工艺制作等过程，检查学生的思维能力、动手能力和掌握技艺的深度，并通过毕业答辩、毕业设计和实习工作，来考核教学水平，对深化教学改革，提高教学质量具有重要的意义。

二、课题的主要内容和思路方法

本次毕业设计的主要任务是园护罩注塑模具的设计。针对园护罩的具体结构，依据设计指导书标准例题的解题步骤进行。

1.此次毕业设计的主要内容包括：

⑴产品的工艺分析； ⑵注射机的合理选择；

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⑶模具的成型零件，结构及尺寸计算； ⑷模具成型零件的加工制造； ⑸模具的装配；

⑹模具设计的成本，工艺方案，及使用寿命的评定。

2.设计思路

首先了解产品：该产品的总体结构较为简单，形状规则对称，无加强筋，支撑台凹槽及孔，但有四个对称的倒扣。壁厚为1.5mm。由于产品没有提出表面用模流分析软件对该塑件检测分析，可以知道产品顶部中心为最佳浇口位臵，若用直接浇口，塑件表面则有大的痕迹，影响产品外观，综合分析可采用点浇口，点浇口被拉断之后痕迹很小且又在隐蔽之处，流程比较小，熔接痕较短（熔体经过破口处有熔接痕），对塑件的外观和内在质量比较有利。开模时可采用斜顶机构完成倒扣的脱模。其总体尺寸不算大，初定为一模两腔平衡对称分布。其它系统及模具零件的选用可通过计算，查表，查标准进行选择和检验。

三、解决的重点问题与创新

⒈重点要解决的问题

⑴型腔数目的确定及如何分布。这个不仅影响到注射机的选择而且对模架的选择和模具生产的成本都有影响。

⑵斜顶结构如何设计及如何在模具中的复位和移动。 ⑶模具成型零件的加工。 ⑷模具的制造。

⒉模具的创新

这个模具设计的最大创新在于运用了斜顶，采用这个结构，一方面可以顺利平稳的推出产品，同时又解决了倒扣这一问题，用简单的结构做出了产品。

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第二章 目录

第一章 绪论………………………………..2 第二章 目录………………………………..5 第三章 产品的设计与制作………………..7

一、塑件成型工艺分析…………..7 1.材料分析

2.形状结构分析 3.塑件尺寸分析

二、塑件质量和体积计算………..10 1.注射机的选择

三、塑件成型工艺参数的确定……10 四、注塑模分型面的选择………………..10

五、型腔分布的确定………………10 六、浇注系统的设计………………27 七、注射模抽芯机构的设计……….27 八、成型零件工作尺寸的计算…….28 九、模架的确定…………………….29

十、导向机构的设计……………….31 1.导柱的设计 2.导套的设计

十一、脱模机构的设计…………….33

1.推杆的设计

2.复位杆的设计

十二、斜顶机构的设计………………34

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十三、排气系统的设计…………………35 十四、温度调节系统的设计……………35

1.冷却系统的设计

十五、模具的校核………………………28 1.模架闭合高度的校核 2.锁模力的校核 3.注射量的校核

4.合模机构尺寸的校核

十六、典型零件的制造工艺……………37 1.型芯的制造工艺 2.斜滑块的制造工艺 3.型腔的制造工艺

十七、装配工艺……………………….40 1.装配工艺的要求 2.模具的装配工艺

第四章 设计小结、参考文献………………….45

第三章 产品的设计与制作

一、 塑件成型工艺分析：

该塑件是圆形护罩，塑件壁厚为1.5mm属于薄壁塑件，塑件的外形尺寸不大，材料为ABS，为热塑性塑料，流动性好，成型工艺性好，适合于注塑成型。

1、材料分析如下表：

（1）ABS是非结晶塑料，宜取高料温、模温。

（2）ABS具有一定的吸湿性，必须充分干燥，使水分含量低于0.3%。 （3）ABS的成型性好，加之塑件属薄壁件生产批量大，可采用注塑成型。 （4）ABS收缩率s=0.4%-0.7%

（5）流动性中等，溢边值0.04mm左右

（6）模具设计时要注意浇注系统浇口的位臵以及形式，防止熔接纹。成型时脱模斜度要大于2°。

2、形状结构分析：

该塑件壁厚为1.5mm，属于薄塑件产品，其壁厚均匀，形状规则，结构对称，比较简单。成型也方便，没有加强筋，接触面没特别要求。塑件的内壁带有4个倒扣，对开模造成一定的影响。脱模斜度大于2°。

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3、塑件的尺寸如下： 4、塑件尺寸的精度：

无公差尺寸ABS材料制造的塑件公差等级取MT5，模具公差等级则在IT3-IT4表面粗糙度Ra≤1.6um。通过查《塑料成型工艺与模具结构》表1-3计算出塑件的尺寸公差如图所示。

⒌注塑成型工艺过程及工艺参数：

混料-干燥-螺杆塑化-充模-保压-冷却-脱模-塑化后处理

(1) ABS塑料的干燥。

ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前应进行充分的干燥和预热，不但能消除水分造成的制件表面烟花泡带、银丝，而且还有助于塑料的塑化，减少制件表面色斑和云纹。ABS原料需要控制水分在0.3%以下。

注射前的干燥条件是：干冬季节在75℃~80℃以下，干燥2h~3h，夏季雨水天在80℃~90℃下，干燥4h-5h，干燥达8h~16h可避免因微量水汽的存在导致制件表面雾癍,。在此，由于园护罩属于大批量件，要求自动化程度高所以选用烘干料斗并装备热风料斗干燥器，以免干燥好的ABS在料斗中再度潮湿。

ABS塑料非牛顿性较强，在融化的过程温度升高时，其粘度降低较大，但一但达到成型温度时（适宜加工的温度范围，如200℃~230℃），如果温度继续盲目升高，必将导致耐热性不太高的ABS的热降解反而使熔融粘度增大，注射更困难，塑件的机械性能也下降。 ABS温度相关工艺参数如下： 工艺参数 通用性ABS 工艺参数 通用性ABS 料筒后段温度/℃ 160~180 喷嘴温度℃ 170~180 料筒中段温度/℃ 180~200 模具温度℃ 50~80

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料筒前段温度/℃ 200~220 ABS塑料的黏度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射时要采用较高的注射压力。但并非所有ABS制件都要施用高压，考虑到本塑件不大、结构不算非常复杂、厚度适中，可以用较低的注射压力。注射过程中，浇口封闭瞬间型腔内的压力大小决定了塑件表面质量及银丝状缺陷的程度。压力过小塑料收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，制件表面容易雾化。压力过大，塑料与型腔表面摩擦作用强烈，容易造成粘膜。对于螺杆式注射机一般取70MPa～100MPa。

（2）注射速度。

ABS塑料采用中等注射速度效果好，当注射速度过快时，塑料易烧焦或分解析出气化物，从而在制件上出现熔接痕、光泽差及浇口附近塑料发红等缺陷。但电器盒座位薄壁制件，且浇口类型为点浇口，故又要足够高的注射速度，否则塑料熔体难以充满型腔。

（3）模具温度

ABS比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温，模温（对耐热、搞坑冲击和中抗型树脂，料温更宜取高），料温对物性影响较大、料温过高易分解，对要求精度较高塑件模温宜取50℃～60℃，要求光泽及耐热型塑料宜取60℃～80℃。电器合座属中小型制件，形状比较规则，故不用考虑专门对模具加热。

（4）料量控制

注塑机注塑ABS塑料时，其每次注射量仅达标准注射量的80%。为了提高塑件质量及尺寸稳定，表面光泽、色调均匀，注射量选为标准注射量的50% 通常要确保注塑机生产条件及参数有一个很宽的范围，使大多数的产品和生产能力要求包含于这范围，平且在调整确定这范围的过程中尽量按常规的工艺流程，这种生产条件范围愈大，生产过程越稳定，使注塑产品不容易守到生产条件的改变而生产明显的质量减低。

⒍结论：采用注塑成型，斜顶结构，点浇口。

二、计算塑件的体积和质量：

计算塑件的质量是为了选择注射机及确定型腔数目，经pro/e计算塑件的体积为v=6.07cm3查《塑料成型工艺及模具结构》附录B得ABS的密度p=1.05cm3故其质量为6.38g

三、塑件注射成型工艺参数的确定：

《塑件成型工艺及模具结构》附录H ，ABS的注射成型工艺参数可做如下选择：

注射机的类型：螺杆式 模具的温度：50-70℃ 螺杆转速/v/min：30-60r/min 注射压力/mpa70-90mpa 喷嘴形式：直通式 喷嘴温度：180-190℃ 注射时间3-5s 保温时间：15-30s

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成型周期：40-70s 料筒前端温度200-210℃ 料筒中断温度:210-230℃ 料筒后端温度180-200℃

四、注射模分型面的选择：

分型面为动模和定模的分界面。每个塑件的分型面可能只有一种选择，也可能有多种，合理的分型面是使塑件完好成型的先决条件。本设计有以下两种分型面：

分型面的选择原则：

便于塑件脱模，在开模时尽量使塑件留在动模内；应有利于侧面分型和抽芯；应理安排塑件在型腔中的方位；考虑和保证塑件的外观不遭损坏；尽力保证塑件尺寸的精度要求；有利于排气；尽量使用模具加工方便；浇注系统，特别是进料口能合理的安排；使塑件易于脱模。 分型面位臵的选择考虑如下问题：

①外表质量：分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处； ②方便脱模，制件留在动模边：从制件的推出装臵设臵方便考虑； ③包紧力大的，芯应设在动模边而将凹模放在定模边；

④包紧力小且不能确切判断留向的将型芯和凹模的主要部分都设在动模边； ⑤对型芯无包紧力，对凹模粘附力较大的，将粘附力较大的设在动模边； ⑥同心度要求：要求同心的部分放在模具分型面的同一侧。不便设在分型面的同一侧时，则应设计特殊的定位装臵； ⑦考虑侧向抽芯距离和模具结构复杂性；

⑧排气：当分型面作为主要排气面时料流的末端应在分型面上以利排气； 综上述几点原则，分型面方案2 更合理，所以分型面得选择采用方案1

五、型腔的分布的确定

1、型腔的确定：

该塑件的精度要求不高，又是大批量生产。可以采用一模多腔的形式，考虑

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到模具制造费用，设备运转费用，初定为一模两腔的形式。 2、型腔的排列分布：

平衡式型腔的分布有两种形式，如图所示，比较得到第一种所需要的模架小而且长度方向和宽度方向比例均匀。故型腔的分布形式如上第一个图所示。

3、注射机型号的选定:

⑴注射量的计算。 通过pro/e建模分析，如下图所示，塑件的质量m1

为6.38g体积V1为6.07cm3流道凝料的质量m2还是未知但可按照塑件质量的0.2倍来计算：

M=1.2nm1=1.2x2x6.38=15.312g V=m/ρ=15.312/1.05=14.583cm3

⑵塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算。

流道凝料包括浇口在分型面上的投影面积A2在模具设计前是一个未知值，根据多型腔模的计算分析，A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2倍-0.5

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倍因此可用0.35A1进行计算： A=nA1+A2=1.35nA1=8569.7244mm2

其中A1是由CAD建模(如下图所示)分析得出为3173.972mm2

2

A2=0.35nA1=0.35X2X3173.972=2221.78mm

模具所需的锁模力：Fm=AP型=8569.7244x35=299.94354KN (ABS时 P型

=35MPa)

⑶选择注射剂的型号

注射剂的最大注射量和额定锁模力应满足

G≥M/ a =18.01g （a=0.85）

F≥Fm

故查《塑料成型工艺及模具结构》附录G选择HTF60-Ι型号的注射机。其主要技术参数如表所列：

理论注射容积/cm3 38 螺杆直径/mm：22

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注射重量/g:35 注射速率/g.s:52 注射时间/s: 0.7 塑化能力（g/s）：5.1 注射压力/MPa:266 锁模力/KN:600

移模行程/mm：270 拉杆内距/mm：310X310 最大模厚/mm：330 最小模厚/mm：120 喷嘴圆弧半径/mm:10 喷嘴孔直径/mm：2 顶出行程/mm：70 顶出力/KN：22 顶出杆根数及直径/mm：1X￠40 动定模板尺寸/mm：469×482

⑷型腔数量及注射机有关参数的校核

①型腔数量校核

⒈由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n

n≤KMt/3600-m2/m1=0.8×5.1×50-0.2×2×6.38/6.38≈31.57 31.57＞2,故型腔数校核合格。

式中 K—注射机最大注射量的利用系数，无定形塑料一般取0.8；

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M—注射机的额定塑化量（g/h或cm3/h）,该注射剂为5.1g/s； t—成型周期，取50s(《塑料模具设计指导》表13-2)； m1—单个塑件的质量或体积(g或cm3),取0.2nm1;

3

m2—浇注系统所需塑件的质量或体积（g或cm）,取0.2n m1.

上述注塑机的注射重量、注射速率和塑化能力是以PS为标准，而ABS的密度和PS相差不多，所以上述计算不需进行换算。

⒉按注射机的最大注射量校核型腔数目

n≤Kmn-m2/m1=0.8×38-0.2×2×6.38/6.38=4.36 4.36＞2,故型腔数目校核合格。

式中 mn为注射机允许的最大注射量（g或cm3）该注射机为38cm3。其他符号意

义同上。

⒊按注射机的额定锁模力来校核型腔数目

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n≤F-p型A2/p型A1=600000-35×10×1110.89×10/35×10×3173.97×10-6= 5.05

5.05＞2，故该注射机符合设计要求。 式中 F—注射机的额定锁模力（N），该注射机为600KN；

A1—一个塑件在模具分型面上的投影面积,(mm2),A1=3173.972mm2;

A2—浇注系统（一腔）在模具分型面上的投影面积（mm2），

2

A2=0.35A1=1110.89mm;

P型—塑料熔体对型腔的成型压力（MPa），该处取35MPa。

②注射机工艺参数的校核 ⒈注射量校核。

注射量以容积表示，最大注射容积为Vmax=αV=0.8×38=30.4cm3 式中 Vmax—模具型腔和流道在注射机下所能注射的最大容积(cm3);

V—指定型号与规格的注射机注射量容量(cm3)，该注射机为38cm3 α—注射系数，取0.75~0.85，无定形塑料可取0.85，结晶型塑料可取0.75，该处取0.80。

倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留时间

3

就会过长。所以最小的注射容量Vmin=0.25V=0.25×38=9.5cm。故每一次的实际注射量容积V应满足Vmin＜V＜Vmax,而V=1.2×2×6.07=14.568cm3＞9.5cm3。 ⒉锁模力的校核。 在前面已经校核。 ⒊最大注射压力校核。

注射机的额定注射压力即为该注射机的最高注射压力p max=266MPa(见上述所示)，应该大于注射成型时所需调定的注射压力P0，即 P max≥KˊP0=1.4×﹙70~100﹚=98~140MPa。 故符合设计要求。

式中 Kˊ—安全系数，常取Kˊ=1.25~1.4，该处取1.4；

P0—实际生产中，该塑件成型时所需注射压力为100~130MPa. 其他安装尺寸及开模行程的校核待模具设计完成之后进行。

五、浇注系统的设计

浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进行通道，它的

作用是将塑料熔体顺利的充满型腔的各个部位。具有传质，传压和传热的功能，

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正确设计浇注系统对获得优质的塑件及其重要。注射成型的基本要求是在合适的温度和压力下使足量的塑料熔体尽快充满型腔的关键之一就是浇注系统的设计。

浇口形式的选择就决定了流道系统，而流道系统又决定了模具的结构形式，本设计若采用侧浇口或潜伏式浇口，就可以采用单分型面来成型，模具结构比较简单。浇口开在塑件的侧面，对塑件外观有一定的影响，另外塑件熔体流程比较长，在浇口对面容易产生熔接痕，对塑件质量有一定的影响。若采用点浇口从塑件的顶部中心进胶，点浇口被拉断之后痕迹很小且在隐蔽之处，流程比较小，熔接痕较短，对塑件的外观和内在质量比较有利。因此本套模具采用一模两腔、点浇口的普通流道浇注系统，包括：主流道、分流道、冷料穴、点浇口。

1、主流道的设计

注流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道和型腔中。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的顺利取出。其头部设计成半球形凹坑，以便于喷嘴衔接，为避免高温熔体塑料的溢出，凹坑半径比喷嘴球头半径大1~2mm，如果凹坑半径小于喷嘴球头半径则主流道凝料无法取出。由于主流道与注射机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独立的主流道衬套，材料选用45钢，并经局部热处理球面硬度

38HRC~45HRC，设计独立的定位环用来安装模具的时起定位作用，主流道衬套的进口直径稍大于喷嘴直径0.5mm~1mm以避免溢料并且防止衔接不准而发生的堵截现象，其关系如下图所示。

⑴主流道尺寸：

①主流道小端直径 d=注射机喷嘴直径d0+（0.5~1）=2+（0.5~1）,取d=3mm ②主流道球面半径 SR=注射机喷嘴球头半径SR0+（1~2）=10+（1~2），取SR=12mm。

③球面配合高度 h=3~5mm，取3mm.

④主流道长度 尽量小于60mm，取L0=47mm

⑤主流道大端直径 D=d+Ltanα≈6.25mm(锥角α为20~40，这里取30)。 ⑥浇口套总长 L=L0+h=47+3=50mm

⑵浇口套（主流道衬套）的形式及其固定。

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浇口套有A型和B型两种，本套模具采用细水口进胶，A型和B型都可以直

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接使用，但与水口板的配合处不能做成直的，要做斜度配合，斜度通常取3~5,。当浇口套与水口板的配合为直身配合时，每一个注塑循环，浇口套要与水口板的孔产生直线摩擦，这样容易磨损、漏胶、甚至咬死。浇口套采用定位环进行固定，

其尺寸与配合如下图所示。

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2、分流道的设计

⑴分流道的布置形式。

分流道在分型面上的布臵与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布臵形式，但应遵循两方面的原则：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。该模具的流道布局采用平衡式，以使塑料熔体经分流道能均匀的分配到两个型腔和避免涨模力过大影响锁模。定模A板及定模模仁上均开有分流道。该流道形式是由本模具结构形式所确定，如图是最佳分流道布臵形式。

⑵分流道的长度。

长度应尽量短，且少弯折。该模具分流道的计算如图所示。 ① 梯形分流道单向长度。 根据型腔布臵，因该产品是中心对称的，可

取产品顶部中心为进胶点。又因初选产品之间的距离是25mm，可计算的分流道单向长度为L1=37.5mm

② 圆锥形分流道单向长度。 根据所选模板厚度（60mm）和模仁高度（考

虑到水道的布臵等因素），圆锥形分流道单向长度L2=51.5mm

③ 分流道总长度为 L总=2﹙L1+L2﹚=178mm ④ 分流道单向长度为 Lˊ=L1+L2=89mm

⑶分流道的形状及其尺寸。

为了便于机械加工及凝料脱模，分流道设臵在分型面上。但本模具为两分型面模具，梯形分流道设在定模A板上，圆形分流道设臵在A板和定模模仁中。

分流道的断面有圆形、矩形梯形和六角形。要减少流道的压力损失，希望流

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道的截面大表面积小，以减少传热损失，但考虑到凝料拉断和容易脱模，以此，定模A板上的水平分流道设计成梯形流道。而垂直分流道位于A板及其模仁中，为方便脱模垂直分流道设计成圆锥形流道。

① 梯形分流道设计，本塑料壁厚1.5mm,质量为6.38g，可以采用经验公式来计算分流道的直径： D=0.2654m4Lˊ=2.05(mm)

式中 D—分流道直径(mm)；

m—塑件的质量(g)，为6.38g；

Lˊ—单向分流道的长度(mm)，为89mm。

注：上式的适用范围，即塑料厚度在3mm以下，质量小于200g，且D的计算结果在3.2~9.5范围内才合理，对ABS塑料在4.8~9.5mm范围内（见塑料模具设计指导》表2-4），因计算尺寸不合理，可取D=6mm

对于梯形流道，设梯形的下底面宽度为χ，底面圆角的半径R=1mm,并根据H=（2/3~3~4）B（mm）设臵梯形的高H=5mm，梯形斜度为80，则该梯形的截面积为：

A梯=（Χ+Χ+2×Htan80）h/2=5Χ+5tan80×5=5Χ+3.51 再根据该面积与当量直径为6mm的圆面积相等，可得： 5Χ+3.51= π×62/4，即可得×=4.95 所以下底宽度Χ=4.95mm

上底宽度B=4.95+2.2=7.15mm

按标准铣刀直径可圆整为梯形高度H=5mm,上底宽度B=7mm。经计算下底宽度约为5.6mm其截面形状如图所示。其当量半径Rn由式R n=32A2/?L得

R n=32A2/?L=0.30mm

式中A—梯形的面积，由下图计算得A=0.31cm2

L—梯形的周长，由下图用cad计算得L=2.206cm.

②圆锥形分流道设计。

为方便凝料的脱出，推凝料板及A板上的分流道设计成圆锥形的。 其锥角位于20~40之间，此处取30，由于计算分流道直径取6mm，梯形流道的宽边为7mm，所以圆锥分流道的大端直径就取6.4mm.因锥形流道较长，为了便于电极加工流道孔，流道做成几段锥形，通过定模板厚31mm，通过模仁的长度为20.5mm，那

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么第一段分流道小端直径估算为

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d 1=D-2h1tan1.5=6.4-2×﹙31-5﹚tan1.5=5mm

第二段分流道的起始端直径取d2=4.2mm，第二段末端直径为

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D3=D-2htan1.5=4.2-2×20.5tan1.5=3.13mm〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃

⑷分流道的表面粗糙度。

由于分流道中与模具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理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要很低，一般0.63μm~1.6μm，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。此处Ra=0.8μm。

⒊冷料穴的设计

⑴主流道冷料穴的设计。

为避免前端冷料进入分流道和型腔而造成成型缺陷，主流道的对面设冷料井，对于卧式注塑机冷料穴设在与主流道末端相对的动模上。由于本模具属于双分型面模具，故主流道冷料穴设在脱凝料板上，且无需设拉料杆。其形式采用半球形，如下图所示。

⑵分流道冷料穴的设计。

当分流道较长时，可将分流道端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以贮存前方冷料。本模具在定模板上分流道端加7mm(约1.5倍H)，如下图所示。

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⒋浇口的设计

浇口是连接流道和型腔的一段细小的通道。它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位臵和尺寸对塑件的质量有很大的影响。本设计采用点浇口，浇口截面积通常为分流道截面的0.07~0.09倍，浇口长度为0.5~0.75mm左右。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。

⑴点浇口尺寸的确定。

由《塑料模具设计指导》经验公式（见表2-6）d=nk4A=0.79mm 式中 d—点浇口直径（mm）

n—系数，依塑料种类而异，此处取0.7；

k—依塑料壁厚而异的系数，由《塑料模具设计指导》表2-6得 k=0.2061.5=0.252;

A—型腔一侧表面积（等于V/t）,为404.7mm2（由Pro/e建模计算而得） 浇口截面尺寸根据经验公式计算所得结果及表2-6点浇口推荐尺寸，浇口先取0.8mm,在试模时根据填充情况再进行调整。流道尺寸如下图所示。

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⑵浇口位置的确定。

将模型数据导入Pro/E的模流分析模块—Plastic Advisor(塑料顾问)建立仿真分析，分析结果如下图所示。

塑件的浇口匹配性（最佳浇口处）

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塑件的流动阻力指示器

最佳注塑位臵

从以上分析可知该产品的顶部中心为最佳浇口位臵。

七、注射模抽芯机构的设计

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⒈确定抽芯距：l=(70-67)/3=1.5mm

另加1～2mm的抽芯安全系数，可取抽芯距s=3mm

⒉确定斜顶的倾角

一般取不超过15°这里取5° 材料718H热处理硬度≥50HRC

高度上升距离h=3Xtan85°=34mm。

⒊确定斜顶的尺寸。

因产品倒扣的尺寸为6mm、1.5mm,又因为竖向封胶最小为3~5mm,横向封胶位最小2~3mm，所以取斜顶的长L=10mm.宽B=8mm. 总长当模架选后，经cad排位可得出为144mm.

⒋斜顶的固定。 用轴销与顶针面板的配合的连接方式。如下图所示。

⒌斜顶导向部分的设计。

用螺钉将导向块固定在后模板上锁紧，如下图所示。

八、成型零件工作尺寸的计算: 由已知条件查附录B得ABS塑料的收缩率

s=（0.4%+0.7%）/2=0.55% 模具制造公差Δz=Δ/3 ①计算型腔尺寸：

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该模具的模具温度在50-70℃，又是小型模具，所以无需设臵加热装臵，。

2.冷却系统

一般注射到模具内的塑料温度在200℃左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时温度在60℃以下，热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可冷却定型可迅速脱模。

对于黏度低，流动性好的塑料，因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用冷水进行冷却。

ABS的成型温度和模具温度分别在217℃-237℃.50℃-70℃。用常温水对模具进行冷却。

⑴冷却介质

冷却介质有冷却水，和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热容量大。传热系数大，成本低。用水冷却，即在模具型腔周围或内部开设冷却水道。

⑵.冷却管道的直径d

通过计算查表为使冷却水道处于湍流状态，取值为8mm。 ⑶.冷却水道的布置

冷却水道，开设在定模板上，偏臵在型腔上方15mm左右，可充分起到冷却效果。管道具体位臵见装配图。

十五、注塑机安装尺寸的校核

1最大闭合高度与最小闭合高度的校核 .

根据所选的标准模架规格，定模座板厚度25mm，动模座板厚度30mm定模板60mm，动模板80,mm，垫块80mm，水口板20mm，其中动定模板之间有1mm的间距。

因而模具的闭合高度为 H=296mm

本模具的外形尺寸为296mmx270mmx280mm

注射机的最大模具厚度为330mm＞296mm＞120mm最小模厚。故合理

⒉开模行程校核

对双分型面注射模而言，其开模行程H为 H=H1+H2+a+(5~10)mm≤S

式中 S—注塑机移动模板的最大行程（mm），该注塑机为270mm; H1—塑件推出距离（脱模距离）（mm），取35mm; H2—塑件的高度（mm），10mm;

a—取出浇注系统凝料必须的长度（mm）,取98.5mm,见装配图。 代值计算为H=35+10+98.5+（5~10）=148.5~153.5mm符合要求。

⒊推出机构的校核

本塑件高度不大，故推出距离不长，符合要求。

⒋模架尺寸与注塑机拉杆内间距校核

注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆间距相适应,模具宽度或模具高度至少有一个方向的尺寸能穿过拉

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杆间的空间装在注塑机的工作台面上。选定的模架为230mm×270mm，但外形尺寸为270mm×280mm，而该注塑机拉杆间的间距为310mm×310mm，所以外形尺寸符合要求。

十六、典型零件的制造工艺

塑件的精度高低、表面质量好坏全取决于成型零件的制造工艺，因此编制出一个科学合理的制造工艺，是保证成型零件质量，进而保证产品质量的关键。成型零件主要有两类：型腔类和型芯类。简单的型芯型腔以机加工为主，再抛光；复杂的采用机加工后在以电加工进行精加工。

这里的型芯型腔采用机加工在进行抛光即可。斜顶还要采用电加工。

⒈型芯的制造工艺：

（型芯的尺寸参考零件结构图） 序号 工序名称 加工工艺过程及要求 1 备料 P20锻钢＞135×190×43，打直角 2 铣削 设备及备注 3 4 5 6 7 8 9 10 11

粗铣坯料至132.5×187.2×41，留加工余量数控铣床 1.5~2mm，保证基准面互相垂直（以相邻两侧面和底面作为基准面）。编程铣削周边型面，斜度为2o留加工余量1mm.铣削顶部各型面，均匀留加工余量1mm 热处理 热处理退火（消除切削应力） 热处理炉 磨削 磨上下平面达图 平面磨床 铣削 按基准定位，周边均匀铣去坯料余量及倒角达数控铣 到图纸尺寸。 钳工划线 各螺丝孔及水路及斜顶穿丝孔 钻孔 钻水路、螺丝孔及穿丝孔。按图钻5xφ8的水钻床 路深度分别为77.5、113和168， 打火花，细孔放电出斜顶孔，线割出斜顶孔，用圆形紫火花机、线割线切割 铜电极进行清角及加工出脱模斜度2o 机 热处理 渗氮处理达58HRC~62HRC 渗氮炉 钳工 检验 周边各棱角倒钝去毛刺，型芯脱模方向抛光到Ra0.4μm 检验各项尺寸精度和形位精度是否达图 型芯的加工工艺参考表 钳工台 工作台 - 27 -

⒉斜顶的制造工艺

序号 1 2 3 4 5 6 7

工序名称 线切割 磨削 钳工划线 钻孔 铰孔 热处理 检验 加工工艺过程及要求 外形8.5mmx10.5mmx145mm 磨外形尺寸达图 孔的定位 通孔φ3.9mm 铰至Φ4mm 渗氮处理58HRC~62HRC 检验是否达图 设备及备注 线切割机 磨床 钳工台 钻床 铰刀 渗氮炉 工作台 ⒊型腔制造工艺

序号 工序名称 加工工艺过程及要求 1 备料 P20锻打至尺寸135×190×32 2 铣削 设备及备注 3 4 4 5 6 热处理 磨削 铣削 粗铣坯料至132×187×31，留加工余量1~2mm。保数控铣床 证基准面互相垂直（以相邻两侧面及底面作为基准）。用Φ8的立铣刀进行粗铣开框，深度为9.5mm 热处理退火（消除切削应力） 热处理炉 磨上下平面至30.1mm 平面磨床 按基准定位，周边均匀铣去坯料余量及倒角达图。 数控铣床 钳工台 钳工划线 螺丝孔及水路 钻孔 用Φ6.8的钻头钻15mm的孔，再用Φ8的丝锥攻螺钻床 纹孔，用Φ8的钻头钻水路 渗氮处理，硬度为58HRC~62HRC 渗氮炉 7 热处理

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8 9 9 10 磨削 打火花 抛光 检验 磨削上下两平面，上平面以磨平为准，翻面磨出尺寸 用圆形电极及矩形电极分别对型腔进行清角及加工出脱模斜度。 钳工对型腔按脱模斜度抛光至Ra0.2μm 根据图纸形状及尺寸检验产品是否符合各精度要求(形位公差，尺寸公差) 平面磨床 火花机 工作台 .0 十七、模具的装配工艺

一、塑料模具的装配要求： ⒈.模具外观装配技术要求

①模具非工作部分的棱边应倒角。

②装配后的闭合高度、安装部分的配合尺寸、顶出形式、开模距离等应符合设计要求及使用设备的技术条件。

③模具装配后各分型面要配合严密。

④各零件之间的支承面要互相平行，平行允许公差为300mm内部大于0.05mm。

⑤大、中型模具应具有起重吊钩、吊环，以便模具安装使用。

⑥装配完成后的模具应刻上动模和定模方向记号、编号、图号及使用设备型号

2.成型零件及浇注系统的装配技术要求

（1）成型零件的尺寸精度应符合设计要求。

（2）成型零件及浇注系统的表面应光洁，无死角、塌坑、划伤等缺陷。 （3）型腔分型面、流道、浇口等部位，应保持锐边，不得修整为圆角。 （4）互相接触的型芯与型腔、挤压环、柱塞和加料室之间应有适当间隙或适当的承压面积，以防在合模时零件互相直接挤压造成损伤。

（5）成形有腐蚀性的塑料时，对成形表面应镀铬、抛光，以防腐蚀。 （6）装配后，相互配合的成形零件相对位臵精度应达到设计要求，以保证成形制品尺寸、形状精度。

（7）拼块、镶嵌式的型腔或型芯，应保证拼合面配合严密、牢固、表面光洁、无明显接缝。

3.活动零件的装配技术要求

（1）各滑动零件的配合间隙要适当，起、止位臵定位要准确可靠。

（2）活动零件导向部位运动要平稳、灵活、相互协调一致，不得有卡紧及阻滞现象。

4.锁紧及紧固零件的装配技术要求

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（1）锁紧零件要锁紧有力、准确、可靠。 （2）紧固零件要紧固有力，不得松动。

（3）定位零件要配合松紧合适，不得有松动现象。

5.推出机构装配技术要求

（1）各推出零件动作协调一致、平稳、无卡阻现象。

（2）有足够的强度和刚度、良好的稳定性，工作时受力均匀。

（3）开模时应保证制件和浇注系统的顺利脱模及取出，合模时应准确退回到原始位臵。

6.导向机构的装配技术要求

（1）导柱、导套装配后，应垂直于模座，滑动灵活、平稳、无卡阻现象。 （2）导向精度要达到设计要求，对动、定模具有良好导向、定位作用。 （3）斜导柱应有足够的强度、刚度以及耐磨性，与滑块的配合适当，导向正确。

（4）滑块和滑槽配合松紧适度，动作灵活，无卡阻现象。

7.加热和冷却系统的装配技术要求

（1）冷却装臵要安装牢固、密封可靠，不得有渗透现象。 （2）加热装臵安装后要保证绝缘，不得有漏电现象。

（3）各控制装臵安装后，动作要准确、灵活、转换及时、协调一致。

二、模具的装配

塑料模具装配时必须遵守上面的装配要求进行装配，按照步骤一步一步进行，首先观看图纸和部件，看有没有缺少或丢失。根据图纸，认清个部件的名称，可把一个系统的部件归放在一起。准备工作做好了有利于节省后续装配的时间。 做好准备工作便可进行装配

⒈型芯的装配：

该型芯穿过动模板靠型芯固定板进行台肩固定。装配过程：将型芯先压入型芯固定板，在压入的同时要注意保证型芯与型芯固定板和动模板的垂直度。1是保证型芯和型芯孔不发生损坏2是确保型芯与型腔的双面间隙。压入后要在磨床上用等高垫铁支承磨平下底面。在此之前，要先将嵌入式的型腔固定在动模板（B板）上。固定方法和型芯的的固定一样。 ⒉斜滑块的装配

斜滑块有8个，4个带圆弧的，4个不带圆弧的。装配是可直接通过型芯

上的斜滑槽进行定位安装，安装过程中，要注意斜滑块与型芯贴合端面的研磨，修整。在进行配合的同时要将推杆上的t形块装入t形槽中。并与推杆连接。装配好后要注意保证斜滑块的上端面与型芯的上端面的平行。可进行研磨进行修配。在斜滑块装配前，注意推出机构的安装。

⒊推出机构的装配

推出机构上主要有复位杆和斜顶的装配，装配要求推出机构运动灵活。装

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配过程：将斜顶、复位杆穿入推杆固定板、支承板和型腔的配合孔中，盖上推板用螺钉拧紧，并调整使其运动灵活。修磨推杆和复位杆的长度。若复位杆以及推杆都低于型腔底面，则修磨其台肩。若推杆、复位杆高于其底面，则修磨推板的底面。这里在装配螺钉前，要注意上步的推杆与螺纹t形快的连接。

⒋导向机构的装配

模具主要采用导柱导套进行导向。导柱安装在动模部分，导柱安装在型腔板上，装配后，要求导柱、导套垂直于模板平面，并要求达到设计要求的配合精度和良好的导向定位作用。一般采用压入式装配到模板的导柱、导套孔内。由于该模具的导柱比较长，因此先将导套压入型腔板，再以导套压入模板孔内。导套与型腔板采用过度配合。导柱靠台肩进行固定。导柱、导套装配后，应保证动模板在开模及合模时滑动灵活，无卡阻现象。如果运动不灵活，有阻滞现象，可用红丹粉涂于导柱表面，往复拉动观察阻滞部位、分析原因后，进行重新装配。装配时，应先装配距离最远的两根导柱，合格后再装配其余两根导柱。每装入一根导柱都要进行上述的观察，合格后再装下一根导柱，这样便于分析、判断不合格的原因和及时修正。

⒌浇口套的装配

浇口套与定模座板的装配，一般采用过渡配合。装配后的要求为浇口套与模板配合孔紧密、无缝隙。由于该模具采用的是定位圈与衬套结构设计为一个整体的形式。因此，将浇口套压入模板之后，接着用螺钉将其紧固。 ⒍模具的总装

⑴装配动模部分

①装配支承板、垫块、动模板和动模座板 装配时，将支承板、垫块、动模板和动模座板按其工作位臵合拢，找正并用平行夹夹紧。以动模板上的螺孔、推杆孔定位，在支承板上钻出通孔、推杆孔的锥窝。然后，拆下动模板，以锥窝为定位基准钻出螺钉过孔、推杆孔和做出螺钉沉孔，待装好推出机构后用螺钉拧紧固定。

②装配塑件推出机构 推板放在动模座板上，推杆装入推杆固定板并穿入支承板和动模板的推杆孔内，同时将推板与推杆固定板贴合起来，并用平行夹夹紧。通过推杆固定板螺孔向推板涂红丹粉，将螺钉孔位复制到推板上。然后取下推板，在推板上钻孔并在反面沉孔后，重新合拢并拧紧螺钉定位。装配后，进行滑动配合检验，经调整使其滑动灵活、无卡阻现象。

③装配型芯及其固定板 型芯固定板放臵在支撑板上，通过螺钉将其与动模部分进行固定。同时注意定距拉杆的装配。之后依次将动模部分合拢，完成动模部分的装配。

⑵装配定模部分

定模部分没有动模板，只有定模座板，故不需要螺钉进行连接，但有定距拉杆，需要钻孔钻孔时可依据定位尺寸进行。准配后要注意拉杆在型腔板间的灵活运动。动模座板上还有浇口套的装配，方法参考上述的浇口套装配。

全部装配后，合拢定模和动模，完成后试模，送检入库。

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第四章 设计小结

这次设计具有较新的特点，本设计主要运用CAD和Pro/E等软件，先用cad软件对塑件进行排位，由此来确定型腔数量和分型面等，进而初选注射机；再运用到Pro/E 三维建模软件对模具进行结构上的3D 建模。通过查阅资料，了解到塑料模具设计的主流方向及一些新的技术，比如，在本设计中运用到CAD装的工具箱和Pro/E 和EMX三维建模软件等都是一些现在比较前卫的分析和设计模具的方法。通过此次盒盖注塑模具的设计，对热塑性塑料的各项工艺特性，注射机的选用，分型面的选择，浇注系统的选择，模架等的选择，以及型腔，型芯的尺寸计算等模具相关设计细节有了更深的了解，并较熟练的掌握了CAD软件、Pro/E 三维建模软件。

通过对CAD 与Pro/E 软件的应用，让我了解到它们和其他软件比较所突 出的优点，Pro/E 三维建模软件优点有： （1）操作非常简单，易上手；

（2）pro/e主要用于产品设计，它全参设计的方式，就是每个特征都有关联性。 （3）强大的特征建立功能和零件与装配图的控制功能；

（4）可以为三维模型自动产生工程图，包括视图、尺寸标注； （5）可以通过标注数据格式与其他CAD 软件进行数据交换；

此外，pro/e 还提供了特殊工具，可以确定拔模和底切问题，设计人员可自动确定分型线和分型面，以方便快捷的抽取任何型芯、型腔和侧型芯。 CAD外挂工具箱的主要特征和优点有：

（1）增加了cad许多不曾有的功能，并且改善了cad多项功能；

（2）模具设计中的许多标准件（如螺钉，模架，水路等等）不用再画，省了很多时间；

（3）许多功能变得更加强大（图层功能，标注功能等）； （4）更有利于模具的排位。

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参考文献

1《机械制图》 吕思科、 周宪珠主编 北京理工大学出版社 2《冲压成型工艺与模具设计》屈华昌主编 高等教育出版社，2007 3具制造技术[第2版]》涂序斌主编 北京理工大学出版社, 2009 4《冲压工艺与模具设计》 贾俐俐 主编 人民邮电出版社 2008.9 5《互换性与测量技术基础》 李军 主编 华中科技大学出版社2010.6 6《机械制造工艺设计简明手册》 李益民 主编 机械工业出版社 1993.6 7《冲压与塑料成型设备》 范有发 主编 机械工业出版社 2010 8《机械设计课程设计》 王旭 王积森 主编 机械工业出版社 2007.8 9《机械制造工艺学》徐嘉元、曾家驹主编机械工业出版社，2007

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