时间继电器注塑模具设计说明书

本科毕业设计（论文）说明书

时间继电器塑胶模具设计

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华南理工大学广州学院 学位论文原创性声明

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学位论文作者签名： 日期：2015年5月10日

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学位论文作者签名： 日期：2015年5月10日 指导教师签名： 日期：2015年5月10日 作者联系电话： 电子邮箱：

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摘 要

本次毕业设计的主要任务是对时间继电器外壳模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产时间继电器外壳的塑件产品，以实现自动化提高产量。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计。本次设计的主要难点有：由于塑件的时间继电器外壳外壁上有方孔，需要抽芯，因而模具结构较复杂，零件采用流动性比较好的PP材料。

关键词： 注塑模 ；时间继电器外壳 ；PP

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Abstract

This graduation design is the main task of the injector of detergent mould design, also is to design a pair of injection mold to produce detergent spray nozzle plastic product, in order to realize the automation to increase production. The subject from the product structure craft, specific die structure, the mould gating system, molding part of the structure, the ejector system, cooling system, selection of injection molding machine and related parameters of checking, there are detailed design. The main difficulties of this design are: as a result of the wall outside the detergent plastic nozzle with screw thread, considering automatically take off thread mechanism, and the die structure is complex, parts with good liquidity PP materials.

Keyword：Injection molding, screw cap,PP

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目 录

摘要 ..................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................ II 目 录 .............................................................................................................................. III 第一章 绪论 .................................................................................. 错误！未定义书签。 1.1 模具介绍与发展..................................................................................................1 1.2 设计意义..............................................................................................................3 第二章 产品技术要求和工艺分析 ................................................................................ 4

2.1 产品图 ................................................................................................................. 4 2.2 塑件的工艺分析 ................................................................................................. 4

2.2.1塑件结构工艺性 ....................................................................................... 4 2.2.2塑件成型工艺性要求 ............................................................................... 5 2.3塑件材质特性 ...................................................................................................... 5 2.4成型工艺性 .......................................................................................................... 5 第三章 注射成型机的选择与成型腔数的确定 ............................................................ 7

3.1注射成型机的选择 .............................................................................................. 7

3.1.1 计算塑件的质量 ...................................................................................... 7 3.1.2 计算每次注射进入模具塑料总体积（总质量） .................................. 7 3.2注塑机的校核 ...................................................................................................... 8 3.3成型腔数的确定 .................................................................................................. 9 3.4开模行程的效核 .................................................................................................. 9 第四章 浇注系统的设计 .............................................................................................. 10

4.1分型面位置的确定 ............................................................................................ 10 4.2确定型腔数量及排列方式 ................................................................................ 11 4.3浇注系统的设计 ................................................................................................ 12

4.3.1浇口设计 ................................................................................................. 12 4.3.2主流道的设计 ......................................................................................... 13 4.4 凹模的结构设计 ............................................................................................. 13 4.5凸模的结构设计 ................................................................................................ 14 第五章 模具成型零件的工作尺寸计算 ...................................................................... 15 第六章 排气系统的设计 .............................................................................................. 17

III

第七章 导向与脱模机构的设计 .................................................................................. 18

7.1导柱的设计 ........................................................................................................ 18 7.2 导套的设计 ....................................................................................................... 18 7.3 导向孔的总体布局 ........................................................................................... 18 7.4 脱模推出机构的确定 ....................................................................................... 18 第八章 冷却系统设计 .................................................................................................. 20

8.1冷却系统的设计原则 ........................................................................................ 20 8.2冷却水体积流量 ................................................................................................ 20 8.3 冷却水道的结构 ............................................................................................... 21 第九章 侧向分型与抽芯机构的设计 .......................................................................... 22

9.1侧向分型与抽芯机构的工作原理 .................................................................... 22 9.2抽芯距和抽芯力的计算 .................................................................................... 22 9.3斜导柱侧向分型与抽芯机构 ............................................................................ 23 9.4 滑块的设计 ....................................................................................................... 24 第十章 其它结构零部件的设计 .................................................................................. 26 结论 .................................................................................................................................. 27 参考文献 .......................................................................................................................... 29

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第一章 绪论

第一章 绪论

1.1 模具介绍与发展

（1）模具在工业中的地位与作用

随着人类生产力的提升，我们所创造出的物品也是越来越丰富。各种工业产品的成型部件和零件也是种类繁多，这些零部件的批量生产与模具是息息相关的。从生活的用品到国家的各种工程零件中都有模具制品的使用，如我们的小家电产品、电了产品外壳零部件、国家的武器零件、航空航天的设备零件、汽车零部件等等。所以说，模具产业是国家工业的一个重要支柱。中国的模具生产还不算得上是先进的，对比一些发达国家来说，他们更加重视模具产业。美国在独立战争后，他们就很注重发展自己的工业技术，在20世纪80年代，他们就拥有上万家的模具企业和数以十万的技术人才。德国在模具的制造上面是世界上数一数二的，他们对于技术一支不苟的态度也是很值得我们学习的。而现在，我们应该好好的向我们的邻国日本学习，他们从上世纪的20年代到上世纪的80年代的三十年里，他们的模具产值翻了近4万倍，他们通过模具技术为自己国家创造了大量财富，同时也奠定了自己工业强国的地位。在当今的日本，模具制造技术也是世界一流的。可以说模具产业在国家工业，特别是制造业上是起着举足轻重的地位的。他们在生产和管理技术上精益求精的态度是我们每一位愿意从事技术和管理行业的人员都应该学的。

（2）现代模具制造技术的发展

计算机技术的飞速发展也带动了模具制造技术的发展。模具的设计与制造从当初的手功绘图、实物调试发展成现在的计算机三维绘图、电脑模拟调试。三维绘图软件的出现给模具的设计与开发提供了无限的便利，如Pro/e、Soliwords、UG等软件便可以模拟出模具的制造、装配、检测和生产的一系列过程，为设计者提供无限的便利。现代的模具制造技术可以有效地提高模具的精度，使模的设计更方便合理。

（3）我国模具的发展状况

从塑料模具的发展来看，塑料模具占模具总是的40%左右。塑料材料于其它材料

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结 论

相比有许多的优势，所以，如今塑料材料技术的发展是十分迅速的。在电子，汽车、通讯和特殊制造业中，塑料材料的应用非常广泛而还在不断扩大。在改革开放以后，我国的注塑模制造技术有了巨大的发展，不过与众多的发达国家相比，我们依然落后不少。我国如今已经具备了生产大型模具的能力，在我国已有企业能生产50T以上的大型模具的企业；同时在精度上，我国也已经能生产出微米级单位的模具了。能生产出一些超大体积的塑件和生产高精度要求的零件。在多型腔模具的制造上，我们国家所生产出的最多腔的模具为一模7800腔、而在高速模具方面，已经研发出了6m/min的高速异型挤出注塑模。现代的模具研发和制造也是越来越多的使用到了计算机辅助技术，当今，CAD/CAM得到了广泛的应用。计算机的辅助绘图也为广大技术人员和企业所使用。之使得模具的生产和制造更加的自动化和更加精确。各种新结构、新品种、新工艺与新材料的制造的模具也在不断的涌现出来。特别是在汽车、家电等工业快速发展的前提下，使得注塑模的发展是相当的迅猛。

总体来说，我国的注塑模具正在快速的发展当中，但是与发达国家的技术仍然存在着较大的差距。我们很多的塑料模具生产企业是处于低水平的，不能有高的生产效益。在此经济转型的时机，我们应该响应国家政策，合并或者淘汰大部分技术低的生产企业，通过技术的改进和研发，将中国打造成为高技术制造业强国。

（4）我国模具制造的发展方向

随着国家的经济转型和技术的发展，塑料模具的生产也在发生着改娈。现代模具的生产具有制造周期短、制造精度高、模具寿命长与模具生产的自动等特点。而我国塑料模具的制造发展趋势大概为以下几点：

1向着大型，精密和复杂的方向发展；如今汽车产业在我国是快速的发展，汽车○

的零件制造慢慢的实现了全面的国产化，所以，模具也会与其相伴发展。

2这模具行业制定生产标准，实现模具零部件的可互换、可替用。节约模具的维○

修成本。

3CAD/CAE/CAM技术的推广普是各国模具制造发展的方向。○它能让模具的生产更

加精密、使模具的设计更为便捷，同时可以使模具的生产更加自动化。

4注重人才的培养，○人才是行业发展的前堤，把人才培养出来并让其把知识充分

的运用到生产上，为国家模具产业提供腾飞的动力。

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第八章 冷却系统系统设计

1.2设计意义

毕业设计是大学课程学习的最后一堂“实践课”，毕业设计可以对大学四年中所学课程知识进行一个综合整理的过程，现实、规范的设计内容，对于说明书严格的格式要求，让我们学生通过此次的设计来巩固我们的专业知识。学以致用，书本上的知识要运用到实处才能发挥学习的作用，我们学习在大学之后便要进入到社会，我们需要运用专业的知识去为社会、为国家创造财富，我们需要用专业的知识为自己的将来创造财富。毕业设计就是一次在校内的实践机会，我们通过对注塑模具的设计来评估自己对于课程知识的运用能力。在完成毕业设计的过程中，我们需要阅读大量的书籍、上网查阅资料和求助于老师。在这个过程中，我们会发现问题，然后解决问题。这就是一个综合运用学习的过程。就相当于以后我们会在工作当中一样，我们需要独立去完成自己的工作，我们要在工作中学习，要在工作中主动地向他人请教。所以，毕业设计是我们迈向社会的一个重要过渡。

如今的中国正处在“经济转型”的重要阶段。中央政府明确提出了中国经济转型的方向，我们要从劳动密集型、高耗能和高染污的低端加工制造业向高科技集成的低能耗、低染污产业转变。这是国家赋于我们这一代人的崇高任务，也是一种巨大的挑战。众所周知，西方发达国家的工业技术要比我们家领先达到二十年甚至三十年。相对日本、德国和美国等科技大国来说，我们要落后得更多。要赶上它们，我们必须培养出实用的、创新能力强的人才。当代大学生作为社会未来的人才，国家花了大量的精力来培养我们，所以，我们必须锻炼自己的实用能力和创新能力。

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结 论

第二章 产品技术要求和工艺分析

2.1 产品图

图2.1 产品3D图

2.1产品技术要求

塑料零件的材料为PP塑料（聚苯丙烯），生产量较大，属于中大批量生产。表面要求无痕，表面粗糙度Ra3.2。

以上未有标注的倒角取R0.5; 尺寸公差用MT5级精度（可查表-常用材料模塑件公差等级和选用（GB/T14486）、表-模塑件尺寸公差表（GB/T14486））。

2.2 塑件的工艺分析

2.2.1塑件结构工艺性

时间继电器外壳见产品设计图，材料为PP，属于方形壳体件，侧壁有方孔，需要设计抽芯机构。要求表面光滑，无飞边。时间继电器外壳的结构类似于普通的注射模，使用方法也大致相同。

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第八章 冷却系统系统设计

2.2.2塑件成型工艺性要求

(1) 由于该塑件的外型较小，要求塑件表面精度等级较高，其表面要平整光滑，它的外表面由于外观的要求在成型时不能有浇口、顶杆痕迹，开模时要求不被定模型芯拉裂或者拉变形。所以采用的浇口形式要保证其表面精度。

(2) 时间继电器外壳为大批量生产的零件，为了便于中工，节约生产成本，该塑件采用镶件的结构，以便于简化结构，降低模具的制造成本。

2.3塑件材质特性

参考了各种材料的特性后，经过比较得了，本次塑件的制造材料选择为PP（聚丙烯）。

时间继电器外壳的制品是常用产品，为了获得利润，必须批量生产，通过查《塑料成型模具与设备》表2-3得；

聚丙烯（PP）是一种无味、无毒的有机复合材料，这具有密度小，韧性好的优点。在于各种塑料材料的对比中，它还具有硬度高，耐磨性好的特点。而且它的耐热性要优于低压聚乙烯。该材料可以在100℃左右的环境下使用。PP有良好的电性能，而且受湿度影响较小，但它有低温脆性、不能在低温环境下使用。另外，该材料易老化，适合用于制作一般的电气零件；它同时还有良好耐腐蚀性 ，常见的酸和碱的有机溶剂对PP几乎不起作用。

2.4成型工艺性

能过资料的查阅和学习，再能过相关材料的对比，我对于注塑材料有了一定的了解。对于材料的选择，可以查阅资料书《注塑模具设计使用教程》和其它相关塑料模具设计资料。

PP属于热塑性的结晶型塑料，具有下的几个特性：

密度小，强度、刚性、耐热性均优于HDPE；硬度比HDPE高，可在100摄氏度左右使用。具有良好的抗腐蚀性、良好的高频绝缘性；同时它的吸湿性不强，所以受到的环境温度影响很小。适用于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件等。

聚丙烯是热塑性塑料，它可以抵抗有机和无机盐的腐蚀，在正常环境的腐蚀中可以正常使用。（除浓硝酸、发烟硫酸、氯磺酸等强氧化性酸外），耐腐蚀性相比于聚乙烯要更加好。材料受到外力作时也依然会拥有良好的抗腐蚀能力。但是，能被某些强有机溶剂破坏。

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结 论

它比重小，强度高于聚乙烯，常温下耐冲击性能良好，0℃以下则变差。它的耐温高性较好，在外力作用小的条件下，可长期使用于110～120℃的温度里而不损坏，因此，广用于聚乙烯和聚氟乙烯不适用的较高温度的环境。材料在加工成型时可以用一般的热性材料的加工方法，加工简便；可以用于制造外壳、管道和实验室设备等，也可作这热喷或流化涂层。

聚丙烯（PP）的性能特点可以归类为以下的内容：

（1）物理特征：聚丙烯（PP）是一种颜色为乳白色的，无毒无味的聚合物，它也是现在常用的塑料材料中最轻的一种，聚丙烯的密度为0.90~.091g/cm3。该材料拥有的成型性的特点，同时水对于它的影响小，不会被水腐蚀，相比于金属材料来说有很大的优势。在成型过程中，聚丙烯的收缩率会比较大，所以通常不用于制胜劈厚的零件，因为会在冷却后，容易形成凹陷。同时聚丙烯材料做的制品表面光滑，光泽度较好，易于着色。

（2）力学性能：聚丙烯是拥有高结晶度的有机多分了聚合物，它的分子结构排列整齐，所以具有良好的力学性能。聚丙烯材料的强度和硬度受温度的影响较大，当温度升高进，它的强度和抗冲击性都会提高；同时，由于它所具有的冷脆性，所以在低温环境下，它的力学性能会变差。聚丙烯具有非常好的弯韧性，其制品可以在常温下弯曲106次而不损坏。

（3）热性能：聚丙烯材料具有良好的热学性能，材料的熔点在164~170℃，所以材料耐热性好，聚丙烯的制品可以在100℃以上温度下进行正常工作，所以适用于一些常规电器用品的零件；材料的制件在不受外力作用的情况下，在150℃的工作环境下也不容易变形；聚丙烯不能在低温的环境下使用，它的脆化温度为-35℃，材料零件在低于-35℃时容易发生破裂，所以在耐寒性上，聚丙烯的性能不如聚乙烯。

（4）化学稳定性：聚丙烯拥有稳定的化学性能，大部分的酸和碱都不与它发生反应，而且它的稳定性可以随着结晶度的增加而增强。但是浓硫酸和浓硝酸可以腐蚀聚丙烯；同时脂肪烃，氯化烃和芳香烃等有机溶液可以使其软化，在以上几种溶液的环境下，不能使用聚丙烯作制件。总体来说，聚丙烯的抗腐蚀性还是很强的，所以，它也可以用用来制造化工中的管道和医疗管道。

（5）耐候性：聚丙烯对紫外线很敏感，加入氧化锌、硫代丙酸二月桂酯、碳黑或类似的乳白填料等可以改善其耐老化性能。

（6）电性能：聚丙烯的缘性能优良，由于它的吸水性不强，所以绝缘性能受湿度的影响不大。聚丙烯本身拥有良好的绝缘性，并且它的介电常数会随着温度的升高而增长，可用于制作为电器原件的绝缘外壳和电器原件的配件。它的抗电压性好，但是它的静电度高，与铜接触后容易老化。

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第八章 冷却系统系统设计

第三章 注射成型机的选择与成型腔数的确定

3.1注射成型机的选择

通过计算机建模分析后可以测量出塑件的体积为：V=7.2cm3 浇注系统的体积为10cm3 ，由于采用的是一模两腔 ： 固 V总=2 x V塑 +V浇 =2X7.2+10 =24.4cm3 计算塑件的体积和分型面上的投影面积 单侧投影面积为：A= 1357.0548mm2

图3.1 塑件体积

3.1.1 计算塑件的质量

为了确定模具的型腔数目，我们通过计算得出塑件的质量。通过查阅《塑料成型模具与设备》附录，得知PP的密度为0.9g/cm，所以通过公式计算出塑件的质量为：

M?V??7.2x0.9=6.48g

3.1.2 计算每次注射进入模具塑料总体积

时间继电器外壳是大批量生产的零件，通过以上的计算和选择，以及以上的从温度、压力、时间、模具高度等方面考虑，我们选用XS-ZY-125注射机。查表附录

注射机XS-ZY-125参数：

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结 论

额定注射量：125mm 最大成型面积：320cm 柱塞直径：42mm 注射压力：120Mpa

模板尺寸：428×450（mm×mm） 柱杆空间：260×290(mm×mm) 锁模力：900KN 喷嘴圆弧半径：12mm 喷嘴孔径：4mm 最大开模行程：300mm 模具最大厚度：350mm 模具最少厚度：200mm

所以我选择使用震德公司生产的捷霸第三代伺服驱动注塑机。

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3.2注塑机的校核

（1）材料的利用率为500/840=0.60，所以最大注塑量效核符合格，注塑机利用率符合0.30～0.80的要求。

（2） 选择注塑机时，它的的注塑压力必须要大于成型制件所需要的最大注射压力，PP塑件的注塑压力一般要求为40～110MPa，所以该注塑机的注塑压力符合条件，注射压力符合要求。

（3） 锁模力效核 在成型过程中，当熔融的塑料熔体充满型腔时，会产生使模具分开的张力，这个力会使模具沿分形面分开，这个张力的大小等于塑件和流道系统在分形面上的投影等于型腔压力的成积。所以注塑机的锁模力必须大于这个胀模力。

型腔压力Pc可按下式粗略计算：

Pc=kP（MPa） （3.2） 式中： Pc为型腔压力，MPa； P为注射压力，MPa；

K为压力损耗系数，通常在0.25～0.5范围内选取。

所以 ， Pc=KP KP=0.37×120=45MPa，计算后得出型腔压力，然后再按下式校核注塑机的额定锁模力：

T>KPcA （3.3） 式中： T为注塑机的额定锁模力，KN；

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第八章 冷却系统系统设计

A为塑件和流道系统在分形面上的投影面积，mm2； K为安全系数，通常取1.1～1.2；

KpcA=1.2×45×1357.0548=73.28KN （3.4） 所以T=900KN >KPcA成立，即该注塑机的锁模力符合要求。

3.3成型腔数的确定

按照所选的注射机的最大注射量为参数，每次注射量不超过注射机最大注射量的80%计算，所以：

Ν= ?0.8SW浇 （3.5）

W件0.8X125?9

6.48 =14.04

式中： N----型腔数 S----注射机的注射量（g） W浇----浇注系统的重量（g） W件----塑件重量（g） 因为，N=14.04>2

所以，此模具型腔为初步设计一模两腔结构合理。

3.4开模行程的效核

开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于单分形面的注塑模具，其开模行程按下式效核[15]：

S≥H1+H2+（5～10）(mm) （9.6） 式中： S为注塑机的最大行程（此模具中为300）mm； H1为塑件的脱模距离（此模具中为50），mm； H2为包括流道在内的塑件高度（此模具中为80），mm；

所以上式成立（130>300），即该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该注塑机符合要求。

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结 论

第四章 浇注系统的设计

4.1分型面位置的确定

对于分型面的选定，我们需要考虑到很多的因素。分型面的选择对于模具的设计有着巨大的影响。分型面对塑件有着巨大的影响，首先分型面会影响制件在模具中冷却成形方位；我们要根据分型而去设计冷却系统在模具的位置和分布问题；它对塑件的精度、塑件的脱模方法、模具的制造工艺、成形出模具的排气、注塑的操作工艺等多种因素产生影响。因此在选择分型面时应综合分析比较，对多种方案进行比较，选出其中最合适，最优秀的方案。在选择分型面时一般应遵循以下几项原则： a)保证塑料制品能够脱模 b)使型腔深度最浅

c)使塑件外形美观，容易清理 d)尽量避免侧向抽芯 e)使分型面容易加工 g)使侧向抽芯尽量短 h)有利于排气

根据以上的要求，我们在选择分型面时要注意很好方面的因素。首先是要保证塑件可以顺利的脱模，再者是要保证塑件的制造精度可以达到最优，在保证塑件技术要求要求的同时，使模具的结构简单，并且易于制造。综合以上的因素在选择了一个合适的方案后，再解决其中的部分不足，针对存在的问题采取其他措施弥补，以达到模具设计的最终要求。

本零件的分型面在零件的最大轮廓面上，如图

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第八章 冷却系统系统设计

图4.1 分型方案

4.2确定型腔数量及排列方式

表2 单型腔、多型腔的优缺点及适用范围

类型 优点 塑件的精度高；工单型腔模具 缺点 塑料成形的生产率低，适用范围 塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。 艺参数易于控制；模具塑件的成本高。 结构简单；模具制造成本低，周期短。 塑料成形的生产率塑件的精度低；工艺参大批量、长期多型高，塑件的成本低。 腔模具 数难以控制；模具结构复生产的小型塑件。 杂；模具制造成本高，周期长。

在设计出模具的分型面后，我们要从模具的生产成本和效益出发，去选择采用单型腔还是多型腔。通过上表可以看得出，采用一模二腔的的生产模式会比较合适，同

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结 论

时我们会采用圆形平衡分布。设计流道时，充分考虑了流动的平衡。

图4.2 型腔分布

4.3浇注系统的设计

4.3.1浇口设计

在注塑模具的学习过程中，我们知道注塑模具有许多的浇口的形式。通常的浇口有点浇口、直接浇口、中心浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、圆环浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、潜伏式浇口、护耳浇口等。

由聚丙烯的成型工艺性可以可道：聚丙烯材料成形时的收缩率比较大，所以，材料在成型时容易产生缩孔和变形等问题；材料的流动性极好，易于成形；PP材料在熔融好它的热量很大，所以成形模具中必须要设计足够的冷却水道数量，控制好成形的温度。料温低时方向性明显，尤其是在低温、高压时更明显。聚丙烯材料成形时适宜模温为80℃左右，温度过高时，塑件会产生翘曲和变形。成型时模温不可低于50℃，当塑件在成型过程中温度不足的话，就会造成成型的塑件表面光泽下降、同时会产生熔接痕等缺陷。根据分析、PP的成型工艺性、产品对外观的要求、产品的形状结构特点和模具的优化，根据2.2模具确定为一模2腔，模具采用侧浇口进胶方式。

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第八章 冷却系统系统设计

图4.3 浇口的确定

4.3.2主流道的设计

注意事项：

1．定位圈须沉入模胚5mm，以支承模具部分重量．

2．定位圈高出模胚10mm，以作啤塑时模具装入注塑机定位之用．

3．定位圈直径通常作直径99.8mm，比注塑机装置孔直径100小0.2mm，方便装模．

4．唧咀通常做成直径16mm．

5．唧咀配注塑机射咀Ｒ比射咀端部Ｒ大2~3mm．

主流道与喷嘴的接触处多作成半球形的凹坑。主流道与喷嘴应该紧密接触，防止高压的熔融塑料在注射的过程中溢出。凹坑球半径比喷嘴球头半径大1-2mm；主流道小端直径应比喷嘴孔直径约大0.5-1mm，常取Ф4-8mm，视制品大小及补料要求决定。大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥角不宜过大，一般取1°～2°。

4.4 凹模的结构设计

凹模用于成型塑件的外表面，又称为阴模、型腔。按其结构的不同可分为（1）整体式，（2）整体嵌入式，（3）局部镶嵌式和（4）四壁镶嵌式。我们应该按照模

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结 论

具的需要选择不同的构造方式。

由于该模具结构一般，凹模板加工量不大，所以凹模板采用整体式。

图4.4 型腔结构

4.5凸模的结构设计

由于该模具结构复杂，型芯较长，为了节约成本，利于排气，凸模板采用组合式，如图。

图4.5 组合式型芯

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第八章 冷却系统系统设计

第五章 模具成型零件的工作尺寸计算

本塑件中的成型零件工作尺寸均采用平均法计算。 经查表得：PP塑料的收缩率为:Smin?1%,Smax?2.5%

平均收缩率为:Scp??1%?2.5%?/2?1.75%，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取δz=Δ/3。

（1）凹模的內形尺寸：

L凹=[L塑(1+k)-(3/4)Δ]??式中： L凹为型腔內形尺寸(mm)；

L

塑3 （5.6）

为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸；

K为塑料平均收缩率(%)，此处取1.75%；

Δs为塑件公差，查表知PP塑件精度等级取5级；塑件基本尺寸在10~14mm范围内取0.32mm;18~24mm范围内取0.32mm;30~40mm范围内取0.56mm;在50~65mm公差取0.74mm；塑件基本尺寸在65~80范围内其公差取0.86mm。

所以型腔尺寸如下：

L1=[19×(1+0.0175)-(3/4)×0.44]

?0.443?0.15=19.010

3 L2=[21×(1+0.0175)-(3/4)×0.44]型腔深度的尺寸计算：

?0.44?0.15=21.040

h凹=[h

塑(1+k)-(2/3)Δ]

??3 （5.7）

式中： H凹模/型芯高度尺寸(mm)；

h塑为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；

Δs 、K 含义如（1）式中。

?0.24 H1=[3.5×(1+0.0175)-(2/3)×0.24]

?0.74 H2=[50.5×(1+0.0175)-(2/3)×0.74]

3?0.08=3.40

3=50.890?0.25 2）凸模的外形尺寸计算：

3式中： L凸模/型芯外形尺寸(mm)；

塑 L凸=[L

(1+k)+(3/4) Δ]?? （5.8）

L

塑为塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的实际內形尺寸；

15

结 论

Δs 、k含义如（1）式中。

所以型芯的尺寸如下：

L1=[8×（1+0.0175）+（3/4）×0.28]?0.280=8.35?0.093

L2=[18×（1+0.0175）+（3/4）×0.38]?0.38 型芯的深度尺寸计算：

3=18.38?0.130

3式中： h凸为凸模/型芯高度尺寸(mm)；

塑 H凸=[h

(1+k)+ (2/3)Δ]?? （5.9）

h塑为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；

Δs 、k含义如（1）式中。型芯的高度分别为：

0 H1=[52×（1+0.0175）+（2/3）×0.74]?0.743=53.4?0.25

0

H2=[80×（1+0.0175）+（2/3）×0.86]?0.86=81.97?0.29

3

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第八章 冷却系统系统设计

第六章 排气系统的设计

在塑件的熔体填充完进行保压的时候，模具必须能使型腔内的气体排出型腔。如果气体不能充分排出的话，会影响到塑件的质量，更严重的可能会使产品真接报废。所以在设计模具的时候，我们必须考虑好模具的排气问题。

从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔同时，必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体。排气系统的设计相当重要。

为了简化模具的设计，降低模具制造的成本，该模具可以利用配合间隙排气。通常情况下，一些中型模具的简单型腔可以利用推杆或者活动型芯以及支点的固定型芯端部与模板的配合间隙来进行排气。由于本模具的型腔形状较为简单，塑件的体积不是太大，所以不用独以设计排气系统。

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[7]

结 论

第七章 导向与脱模机构的设计

导柱导向是指导柱与导套（导向孔）采用间隙配合使导柱在导套（导向孔）内滑动，配合间隙一般采用H7/h6级配合[8]。

7.1导柱的设计

导柱的结构形式有两种：一种为单节式导柱，另一种为台阶式导柱。小型模具采用单节式导柱，大型模具采用台阶式导柱[8]。

模具的导柱在导向的过程中，可能会承受到一部分的横向压力。导柱与导套之间如果有过大的摩擦力会阻碍开模和合模的过程，减短模具的使用寿命。所以做好导柱的润滑对于模具的设计也是十分重要的。我们可以在导柱与导套的配合部分开设油槽，减少摩擦，故导柱采用加油槽的阶梯式导柱。

7.2 导套的设计

在导柱选定后，众塑料模具设计与制造中可以查阅出与之匹配的导套。

7.3 导向孔的总体布局

模具的导向零件应该分别布置在模具的四周，使模具不会产生一处导向零件受力过大的问题而使模具的零件受到损坏。导向零件的中心应该距离模具的边缘要有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。同时也要与型腔型芯有足够的距，保证不公对成型零件造成影响。

7.4 脱模推出机构的确定

时间继电器塑胶模具采用一次顶出脱模机构，脱模机构包括常见的推杆、推管、推板、推块或活动镶块等脱模机构。即塑件在顶出机构的作用下，通过一次动作即可顶出。基于以上原则，该模具的脱模零部件设在动模上，选择推杆顶出形式[9]。

该塑件是为电气的外壳塑件，根据塑件的结构特点，在开模后塑件会因为收缩而包裹在模具的型芯上，为了将塑件推出，所以需要较大的脱模力。在选推杆时要在保

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第八章 冷却系统系统设计

证强度的前提下应该尽可能的大的接触面积，所以选择使用方顶杆，在零件的中心位置推出产品

图7.1 推出机构

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结 论

第八章 冷却系统设计

塑料在成型过程中，模具的温度对模具中塑件的成型会有很大的影响。在成型过程中的模具温度过高时，塑件的成型收缩比正常值要在，导致脱模后的塑件产生变形，而且可能会造成溢料和粘模；如果成型时模具温度较低，则熔融的塑料的流动性会娈差，导致塑件填充不完整，使产品的外形轮廓不清晰，成型的表面质量变差，还可能会导致表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。当模温不均匀时，如果型芯和型腔有较大的温度差，则会使制件收缩不均匀，使塑件产翘曲变形的缺陷，严重影响塑件的外形和尺寸精度。通常温度调节系统包括冷却系统和加热系统两种。

8.1冷却系统的设计原则：

1）冷却回路应该尽可能的多，为了保证冷却效率，可以使用较大的冷却水道的孔径；

2）冷却通道的布置应合理；

3）冷却回路应有利于降低冷却水进、出口水温的差值； 4）冷却回路结构应便于加工和清理；

5）冷却水要尽量均匀的分布，与塑件的距应该尽量相等；

6）冷却水道不应该接近模具的一些焊接位置，避免造成模具的焊接不牢固而影响塑件精度。

8.2冷却水体积流量

1．冷却水体积流量

查表3-4-1，成型时PP的模具平均工作温度为60℃，用常温20℃的水作为模具工作时的冷却介质。若出口温度25℃，每次注射质量为0.0323kg，注射周期为60s。

刘彦国主编的《塑料成型工艺与模具设计》中表3-4-2，取PP注射成型固化时

nm?h单位质量放出热量取?h=3.5×105J/kg。代入公式：（3600/60）?0.0323?3.5?105

V?60?Cp?t1?t2??60?1000?4187?(25?20)?5.4?10?3m3/min

2．冷却管道直径的确定

根据冷却水体积流量V查表3-4-3可初步确定冷却管道直径为8mm，冷却水速度v=1.66m/s。

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第八章 冷却系统系统设计

设计冷却水道时，水道的直径可以根据制件的平均壁厚来确定。平均壁厚为1.5mm时，水孔直径可取4～10mm可，二者结论一致。

3．冷却回路的总长度

冷却回路总长度可用下式计算：

A6.8?10-4L???0.027?d3.14?0.008m

从以上可以看出，该塑件的生产所需要的冷却水的流量是很少的，所以在设计的过程中，也可以不考虑水道的设计，但是为了方便批量生产，降低塑件的冷却时间，以便缩短生产周期，提高生产率，增大生产利润，所以在模板上设计几条冷却水道，利于在生产中灵活调整和控制。

8.3 冷却水道的结构

由于该塑件体积比较大，由于成型部分在滑块上，所以水道采用直水道直径为6mm，在滑块上开设4条冷却水道其分布如下图[15]：

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结 论

图8.1 冷却水道结构

第九章 侧向分型与抽芯机构的设计

9.1侧向分型与抽芯机构的工作原理

在一定时间内使侧凸、凹成型件能准确地进行脱模，并保证成型件的壁厚和变形符合要求。在设计模具出，我们常常会使用斜导柱侧向分型的抽芯机构。它的工作原理是利用斜导柱在纵向上的移动来产生横向上的作用力，把垂直的开模运动传递到侧型芯，通过侧型芯的横向运动完成分型或抽芯动作，工作原理如图9.1所示：

图9.1 斜导柱侧抽芯注射模

9.2抽芯距和抽芯力的计算

对于有侧凸凹的塑件，常用斜导柱及斜滑块侧向分型与抽芯机构，在进行设计时，需作以下计算：

1．抽芯距S

抽芯距指将侧向型芯从成型位置抽到不妨碍塑件取出的位置所需的空间距离，即型芯移动的最小距离。一般抽芯距等于型孔深度再加2～3mm，即：

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结 论

S?S2?(2~3)（mm） （9-1） 式中，S－抽芯距 S2－型孔深度

S=S2+(2~3) =3+3 =6 2．抽芯力

塑件在模腔内冷却收缩时逐渐对型芯包紧，因此，抽芯力必须克服收缩依附在型芯的力和由于依附力而产生的摩擦阻力，所以在开始脱模的瞬间所需抽芯力为最大。影响脱模力的因素要考虑周全较为困难，在生产实际中常常只考虑主要因素，可按下式进行计算：

Fc?Ap(?cos??sin?) （9-2）

式中 Fc－—抽芯力，N；

A－—活动型芯被塑件包紧包络面积，mm2；

p－—塑件对侧型芯的收缩应力，一般塑件模内冷却取（0.8~1.2）×107Mpa；模外冷却取（2.4~3.9）×107Mpa；

?－摩擦系数取0.1～0.2；

?－侧型芯的脱模斜度或倾斜角。

9.3斜导柱侧向分型与抽芯机构

模具的侧向抽芯机构由斜导柱、滑块、楔紧块及滑块定位装置组成。如图9.2所示：

1．斜导柱

斜导柱主要用作驱动侧滑块的开闭运动。 （1）斜导柱的结构与配合要求

图9.2斜导柱的结构

斜导柱头部可做成半球或锥台形，斜导柱的表面粗糙度Ra小于0.63～1.25

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结 论

μm。斜导柱与其固定板采用过渡配合H7/m6联接。斜导柱与滑块斜孔之间可采用较松间隙配合(如H11/b11)，或在二者之间保留0.5～1mm以上的间隙，甚至当分型抽芯有延时要求时，可以放大到1mm以上。

（2）斜导柱的倾斜角?

斜导柱的长度就要增长，开模距就要变大，因此模具尺寸会增大。综合考虑，经实际推导，?值一般不得大于250，通常采用150～230。

（3）斜导柱直径的确定

斜导柱直径也可用查表法确定。按斜导柱的倾斜角?、脱模力Ft查出最大弯曲力Fw，再查的斜导柱直径。

（4）斜导柱长度的计算

图9.5斜导柱的长度

斜导柱长度根据图所示，按下式进行计算。 斜导柱的总长为： 52

斜导柱安装固定部分的尺寸为：

La?L2?l?dh?1tan?cos?2 （9-7）

式中 La——斜导柱安装固定部分的尺寸； d1——斜导柱固定部分的直径。 （5）斜导柱材料及热处理

我设计的模具的斜导柱使用45号钢，热处理硬度≥55HRC。

9.4 滑块的设计

在侧向抽芯机构中，滑块是一个重要的组成零件，对于塑件的成型精度、尺

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结 论

寸和侧向抽芯时的抽芯距都有着重要的影响。

在设计中，通常滑块长度（运动方向）应为宽度的1.5倍，滑块在侧向分型抽芯机构和复位过程中，要沿一定的方向平稳往复运动。在侧抽芯的时候，要保证滑块的运动是平衡的，也要保证完全复位，在运动过程中不会出现窜动和卡紧现象，所以我们在模具使用的过程中，要在滑块的导槽里加入润滑油。

图9.6 滑块

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结 论

第十章 其它结构零部件的设计

如今我国已经为模架的生产和制造设定了技术规范和基准。所以在模具的生产上，各个企都应该按照国家标准去生产模架。在使用国家标准的前提下，我们有以下几个重要的意义：

1. 减少了模具设计者的重复性工作；

2. 改变了模具制造行业“大而全，小而全”的生产局面，转为专业生产； 3. 模具的标准化是采用CAD/CAM技术的先决条件； 4. 有利于模具技术的国际交流和模具出口。

根据《实用模具设计与制造手册》表2-86的注射模模体组合形式而选模架，它适应于单分型面的模具的推件板的推出机构[13]。

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结 论

结 论

历时将近4个月的毕业设计就将要告一段落了，在这个过程中，遇到了很多的问题，也学到了很多解决问题的方法。

在刚刚拿到自己设计的题目时，我还不完全清楚时间继电器是什么东西，所以对于这次的毕业设计也是很迷惘的。开始还觉得毕业设计的时间很充足的，所以在刚开始的一个月里，我没有紧迫感。如今，找份工作是很难的，而找一份好的工作就更难了。我把更多的时间放在找工作上，所以一开始并没有太过重视毕业设计这件学业大事。但是我们的指导老师对于我们的监督也是很足的，常常会在群上发一些指导资料和及时提醒我们要加快进度。所以，慢慢的也开始投入到毕业设计中了。

在大四的第一学期期末，我们的有一个课程设计也是设计注塑模具的，所以，我认为此次的毕业设计不会太难。我首先是上网选购毕业设计用的时间继电器。刚刚开始的时候我想买一个有点难度的时间继电器来做的，但是由于要实习的原因，有时候会感到自己没有太多的时间去查找资料和去研究，所以，我还是买了一个外型比较简单的时间继电器来做。

由于在外地实习，所以很多时候都不能去学校的图书馆查阅资料，所以我把我们几时专业书和在图书馆借的手册也带到了实习的地方。毕业设计不单是一个考验学习专业知识能力的课题，更是一个考验学习耐心的事。因为时间继电器是一个不常用的东西，所以在外边也很难买得到。但这是一个互联网的时代，所以我在网上买到了这个东西。但是卖家发货的时候也出现了问题，所以买实物的时候也是一波三折。时间继电器到货后，很快我就打零件图图好了。由于工作的原因，此后我又停了一段时间。毕业季是个令人苦恼的季节，上一代人读到大学就前途无量了，而到我读到大学的时候，大学生却也不值钱了。在此家里也发生了很多事情，让我感到很苦恼。不过生活还要继续，所以调整好心情好，我又继续投入到毕业设计中了。

外文翻译是个很让我头疼的环节。我的英语学得不是很好，所以很多单词我也是一个一个的去查找的，最后在专业书的帮忙下，还是艰难的完成外文翻译。而在画图和说明书的编写过程中，也遇到很多困难。画图的时候，会发现自己有很多的知识都遗忘了，所以，要不断的去向同学请教，去网上找教程。这也是对自己学习耐性的一种锻炼。最后在自己的不断努力了下。终于在4月份完成了自己的毕业设计。

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结 论

本次毕业设计我使用了CAD、UG和Pre/E这两个画图软件。计算机绘图不但可以提高画图的速度，同时精度也更高、而且便于修改和数据的采取。当我们离开校园，走向企业时，这些计算机图软件可能会成为我们常用的软件，所以，通过此次毕业设计也可以提高我们我实践运用能力。

少年富则国家富，少年强则国家强。我们即将走上社会，我们十六年的学生生涯即将画上句号。我作为一名工科生，也了解了我国如今工业技术的不发达。每一位中国人都希望自己的祖国可以富强起来，而科技是国家的第一生产力，所以希望我们都能运用好自己所学习的知识去为社会、为国家献出一份力。在实现自己梦想的同时，为祖国的发展添砖加瓦。

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结 论

参考文献

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[4] 程金霞，张 南. 基于Pro_E斜三通管件注塑模设计 邯郸职业技术学院.2007 [5] 王伯平. 互换性与测量技术基础. 机械工业出版社. 2004 [6] 陈经斗等. 画法几何及机械制图. 天津大学. 1997 [7] 文九巴. 机械工程材料. 机械工业出版社. 2003

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