1、摘摘 要要 隨著現代工業發展的需要，塑料制品在工業、農業和日常生活等各個領域 的應用越來越廣泛，質量要求也越來越高。在塑料制品的生產中，高質量的模 具設計、先進的模具制造設備、合理的加工工藝、優質的模具材料和現代化的 成型設備等都是成形優質塑件的重要條件。在我們日常的生活中可以見到各種 各樣的塑料制品，它豐富了我們的生活也方便了人們，我們甚至說已經離開不 了塑料制品了。塑料的普及帶動了塑料模具的發展，隨著工業的繼續發展，塑 料制品一定會在工業、農業、日常生活中發揮出越來越重要的作用！ 本課題的設計任務是一個塑料基座，對其進行模具開發，包括對這個任務 制作的一系列詳細過程，涉及塑件的工藝分析、塑

2、件的體積和重量、塑件工藝 參數的確定、注塑模具的設計、成形零件結構設計等，并運用 CAD 制作模具的 裝配圖及各個零件圖。 關鍵詞關鍵詞：注塑模具設計、結構設計、工藝分析、工藝參數 目目 錄錄 摘摘 要要.I 目目 錄錄.II 第一章第一章 緒論緒論.1 1.1 我國模具工業的現狀.1 1.2 塑料模具的發展前景.1 1.3 問題提出及方案選擇.1 1.4 注射模設計要求與程序.2 1.4.1 基本要求與注意事項.3 1.4.2 設計程序.3 第二章第二章 注塑件的設計注塑件的設計.5 2.1 功能設計.5 2.2 材料選擇.5 2.3 結構設計.6 2.4 注塑成型的準備.6 2.4.1 注

3、塑成型工藝簡介.6 2.4.2 注塑機的選擇.8 2.4.3 注塑機的校核.10 第三章第三章 成型零件結構設計成型零件結構設計.11 3.1 凹凸模的結構形式及設計.11 3.2 凹模工作尺寸的計算.12 3.2.1 型腔和型芯工作尺寸計算.12 3.2.2 型腔側壁厚度和底板厚度的的計算.13 第四章第四章 澆注系統的設計澆注系統的設計.15 4.1 主流道的設計.15 4.2 分流道的設計.15 4.3 澆口的設計.16 第五章第五章 導向機構設計導向機構設計.17 第六章第六章 推出機構設計推出機構設計.19 6.1 脫模力的計算.19 6.2 推板推桿脫模機構設計.20 第七章第七章

4、 抽芯機構設計抽芯機構設計.23 7.1 確定抽芯機構形式.23 7.2 斜導柱抽芯的結構尺寸.23 第八章第八章 溫度調節系統設計溫度調節系統設計.25 8.1 模具的加熱.25 8.2 模具的冷卻.25 第九章第九章 注射機的相關校核注射機的相關校核.27 結論結論.28 致致 謝謝.29 參考文獻參考文獻.30 第一章第一章 緒論緒論 1.1 我國模具工我國模具工業業的的現現狀狀 目前，我國 17000 多個模具生產廠點，從業人數五十多萬。除了國有的專 業模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業，合資企業，獨資企 業和私營企業等，都得到了快速發展。其中，集體和私營的模具企業在廣東

5、和 浙江等省發展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區，從事模具制造的集體 企業和私營企業多達數千家，成為我國國內知名的“模具之鄉”和最具發展活 力的地區之一。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的鄉鎮企業，為了提高其 產品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康 佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模 具企業則多集中于沿海工業發達地區，現已有幾千家。 1.2 塑料模具的塑料模具的發發展前景展前景 塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，樹脂可分為天然樹脂和合 成樹脂兩大類，塑料大多采用合成樹脂。在一定溫度和壓力下，塑料具有可塑 性，可以利用模

6、具將其定型為一定幾何形狀和尺寸精度的塑料制件。塑料制件 之所以能夠在工業生產中得到廣泛應用，是由于它們本身具有的一系列特殊優 點所決定。塑料密度小、質量輕。塑料的比強度高。塑料的絕緣性能好，介電 損耗低。塑料的化學穩定性高。塑料減磨耐磨性能好。塑料的減振和隔音性能 好。透光性能和絕熱性能以及防水、防透氣和防輻射等特殊性能。因此，塑料 已成為各行各業不可缺少的一種重要的材料。 塑料是新興的工業，是隨著石油工業的發展應運而生的，目前塑料制件幾 乎進入一切工業部門及人民日常生活的各個領域。塑料工業又是一個飛速發展 的工業領域。塑料作為一種新的工程材料，不斷被開發和利用，加之成型工藝 的不斷成熟、完善

7、和發展，極大地促進了塑性成型方法的研究和塑料成型模具 的開發和制造。隨著工業塑料制件和日用塑料制件的品種和需求日益加大，塑 料會在我們的生活和生產中發揮越來越重要的作用！ 本文即介紹了基座的注射模具設計詳細過程。當然，很多人或許對基座并 不是太了解，但是作為我的課題，我會認認真真的完成，來檢驗我的模具的相 關知識到底學的怎么樣，是不是還停留在紙上談兵的階段。也同時檢驗我的動 手動腦能力，并提高自己對周邊事物的觀察力度和創新意識以及與老師同學的 互通學習的能力。 1.3 問題問題提出及方案提出及方案選擇選擇 圖 1-1 基座結構 塑料成型模具的種類繁多，按模塑方法分類有壓縮模、壓注模、注射模、

8、擠出機頭。在實際生產中，則要根據具體零件的特點和成型要求具體分析，選 擇適當的方案，以達到最佳效果。在此次設計中，我負責的是塑料基座的外型 及其模具的設計。在設計過程中，我要解決的問題是根據基座的用途及美觀性， 在滿足基座使用功能的前提下，設計出美觀、實用的基座，以及完成基座整套 注塑模具的設計及主要成型零件的加工工藝。 工藝分析：零件如圖 1-1 基座所示，最大壁厚為 5.5mm,最小壁厚為 0.875mm 壁厚差為 4.625mm。壁厚差較大，塑件不夠均勻。澆口應設置在最厚 處，便于熔融塑料能充滿型腔，使塑件成型。下面對零件的表面質量進行分析， 該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺，內部不得有

9、雜質外，沒有特別的表面質 量要求， 。但是在安裝、使用中其表面與人的手指接觸較多，因此表面自然形成 圓角。 在這里要設計的是一塑料基座，綜合成型特點等采用注射模具設計較為適 宜。 注射模又稱為注塑模。系在液壓機上采用注射工藝來成型塑件的模具，它 主要用于熱塑性塑件的成型，也可以用于熱固性塑件的成型。 根據對注塑模種類的比較，這里我所設計的塑料基座，結構屬于中等復雜 程度的零件，從零件圖上進行分析，該零件總體形狀為長方形，側面有 5 個 8mm*5.5mm 的的方孔，所以在模具設計時必須考慮設置側向分型抽芯機構；上 面有 5 個凸臺，凸臺中間各有兩個直徑為 5.5 的通孔。從零件的尺寸精度來看，

10、 該零件的重要尺寸有：5.5mm、8mm*5.5mm、11mm 等，精度為 3 級，其余為 次要尺寸，尺寸精度為 5 級。該零件的尺寸精度中等偏上，對應的模具零件的 尺寸精度要求較高。具體的設計方法和步驟在下面的內容當中我將逐一介紹。 1.4 注射模注射模設計設計要求與程序要求與程序 1.4.1 基本要求與注意事基本要求與注意事項項 合理地選擇模具結構 正確地確定模具成型零件的尺寸 設計的模具應當制造方便 充分考慮塑件設計特色，盡量減少后加工 設計的模具應當效率高、安全可靠 模具零件應耐磨耐用 模具結構要適應塑料的成型特性 1.4.2 設計設計程序程序 1.調研、消化原始資料。 2. 選擇成型

11、設備 3. 擬定模具結構方案 4方案的討論與論證 5繪制模具裝配草圖 6繪制模具裝配圖 7編寫設計說明書 第二章第二章 注塑件的設計注塑件的設計 2.1 功能功能設計設計 功能設計是要求塑件應具有滿足使用目的功能,并達到一定的技術指標.該塑件是 一基座,承受外力沖擊載荷,振動,摩擦等相對較大，塑件的工作溫度是室溫,這使得在 材料選擇時對熱變形溫度,脆化溫度,分解溫度的要求降低;該零件生產批量應該是大 批大量生產,這樣,就必須考慮生產成本和模具壽命,在材料的選擇時要綜合各種因素。 2.2 材料材料選擇選擇 通常,選擇塑件的材料依據是它所處在的工作環境及使用性能的要求,以及原材料 廠家提供的材料性

12、能數據.對于常溫工作狀態下的結構件來說,要考慮的主要是材料的 力學性能,如屈服應力,彈性模量,彎曲強度,表面硬度等。要考慮到材料的注塑特性， 在各特點都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標準，以下是三種 材料的性能和成型特性比較，如表 2-1 所示。 表2-1 材料的性能和成型特性比較 塑料 品種 性 能 特 點成 型 特 點模具設計 注意事項 使用溫度主要用途 聚 苯乙烯 （ 非結晶 型） 透明性 好，電性能 好，抗拉強 度高，耐磨 性好，質脆， 抗沖擊強度 差，化學穩 定性教好 成型性能 好，成型前可 不干燥，但注 射時應防止溢 料，制品易產 生內應力，易 開裂 因流動 性好，

13、適宜 用點澆口， 但因熱膨脹 大，塑件中 不宜有嵌件 3080 裝飾 制品，儀 表殼，絕 緣零件， 容器，泡 沫塑料， 日用品等 聚 丙烯 質輕堅韌， 良好的耐熱 性能，機械 性能很高， 室溫和低溫 下抗沖擊性 能較差，耐 寒性和染色 性較差。化 學穩定性良 好在常溫下 不溶于一般 溶劑 耐應力開 裂性異常優越， 流動性差，易 產生流痕，縮 孔，易分解， 成型前要干燥， 注射時速度不 能太高 合理設 計澆注系統， 便于充型， 脫模斜度盡 可能大，嚴 格控制料溫 與模溫，以 防分解 收縮率 取0.35 12 0 齒輪、 軸承、管 道、及電 線外皮等 構件 聚 碳酸酯 （非結 晶型） 介電性 能好

14、，吸水 性小，力學 性能好，抗 沖擊，抗蠕 變性能突出， 但耐磨性差， 不耐堿，酮， 酯 耐寒性好， 熔融溫度高， 黏性大，成型 前需干燥，易 產生殘余應力， 甚至裂紋，質 硬，易損模具， 使用性能好 盡可能 使用直接澆 口，減小流 動阻力，塑 料要干燥， 不宜采用金 屬嵌件，脫 模斜度2 130 脆化溫度 為 100 在機 械上做齒 輪，凸輪， 蝸輪，滑 輪等，電 機電子產 品零件， 光學零件 等 經過上述的分析比較，在這里的基座塑料選擇中，材料選擇聚丙烯，屬于 熱塑性塑料。從使用性能上看，該塑料具有剛度好、耐水、耐熱性強、其介電 性能與溫度和頻率無關，是理想的絕緣材料；從成型性能上看，該塑

15、件吸水性 好，熔料的流動性較好，容易成形，但收縮率較大。另外，該塑件成形時易產 生縮孔、凹痕、變形等缺陷，成行溫度低時，方向性明顯，凝固速度較快，易 產生內應力。因此，在成形時應注意控制成形溫度，澆注系統應較緩慢散熱， 冷卻速度不宜過快。 2.3 結結構構設計設計 塑料制件的結構工藝性是指塑件結構對成型工藝方法的適應性。在塑料生 產過程中,一方面成型會對塑件的結構、形狀、尺寸精度等諸方面提出要求,以便 降低模具結構的復雜程度和制造難度,保證生產出價廉物美的產品；另一方面,模 具設計者通過對給定塑件的結構工藝性進行分析,弄清塑件生產的難點,為模具設 計和制造提供依據，在前面的分析當中已經涉及到。

16、 2.4 注塑成型的準注塑成型的準備備 2.4.1 注塑成型工注塑成型工藝簡藝簡介介 注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成 型物料從注塑機的料斗送入高溫的機筒內加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態熔 體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射 進入溫度較低的閉合模具中，經過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以 從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。 （1）物料準備。成型前應對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質等進行 檢驗，并測試其熱穩定性，流動性和收縮率等指標。對于吸濕性強的塑料，應 根據注射成型工藝允許的含水量進行

17、適當的預熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌 件的熱膨脹系數，對模具進行適當的預熱，以避免收縮應力和裂紋，有的塑料 制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。 （2）注塑過程。塑料在料筒內經過加熱達到流動狀態后，進入模腔內的流 動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段。 （3）制件后處理。由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非 常復雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，脫模后除引起時 效變形外，還會使制件的力學性能，光學性能及表觀質量變壞，嚴重時會開裂。 故有的塑件需要進行后處理，常用的后處理方法有退火和調濕兩種。 退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應力；調濕處理是一種調整制件 含水量的

18、后處理工序，主要用于吸濕性很強、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料 制件。 2.4.2 注塑成型工藝條件 1）溫度。注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫 度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度；模具溫度一般通過冷卻系統來 控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應避免制件脫模后發生較大的 翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。PP 料與溫度的經驗數據如表 2-1 所示。表 2-1 溫度的經驗數據 料筒溫度 /噴嘴溫度/模具溫度 / 熱變形溫度 / 后段中段前 段 1.82MPA0.45MPA 1502101702301902 50 24025 0 5756596 2）壓

19、力。注射成型過程中的壓力包括注射壓力和塑化壓力。注射壓力用以 克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進行壓實等。塑化 壓力又稱背壓，是指采用螺桿式注射機時，螺桿頭部熔料在螺桿轉動后退時所 受到的壓力。一般操作中，在保證塑件質量的前提下，塑化壓力應越低越好， 一般為 6Mpa。 3）時間。完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時 間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉 模等） ，在保證塑件質量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產率， 其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產中注射時間一般為 35 秒， 保壓時間一般為 2

20、0120 秒，冷卻時間一般為 30120 秒（這三個時間都是根 據塑件的質量來決定的，質量越大則相應的時間越長） 。 初步確定成型工藝參數，初定制品成型工藝參數如表 2-2 所示。 表 2-2 制品成型工藝參數初步確定 特性 內容 特性 內容 注塑機類型 螺桿式 螺桿轉速（r/min） 48 噴嘴形式 直通式 模具溫度 50 噴嘴溫度() 后段溫度() 150210 230 中段溫度() 前段溫度() 190250 170230 注射壓力 MPa 保壓力 MPa 80 90 注射時間 s 保壓時間 s 5 1.5 冷卻時間 s 其他時間 s 3 20 成型周期 s 成型收縮(%) 0.6 30

21、 干燥溫度() 干燥時間() 13 6080 后處理溫度 70，保溫時間 2 小時 2.4.2 注塑機的注塑機的選擇選擇 注塑機的主要參數有公稱注射量，注射壓力，注射速度，塑化能力，鎖模 力，合模裝置的基本尺寸，開合模速度，空循環時間等。這些參數是設計，制 造，購買和使用注塑機的主要依據。 (1)公稱注塑量。指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行 程時,注射裝置所能達到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力。 (2)注射壓力。為了克服熔料流經噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱 塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力。 (3)注射速率。為了使熔料及時充滿型腔,

22、除了必須有足夠的注射壓力外,熔料 還必須有一定的流動速率,描述這一參數的為注射速率或注射時間或注射速度。 常用的注射速率如表 2-3 所示。 表 2-3 注射量與注射時間的關系 注射量/CM 3 6000 10000125250500100020004000 注射速率/CM/S 1600 2000 1252003335708901330 注射時間/S 3.75 5 11.251.51.752.253 (4)塑化能力；單位時間內所能塑化的物料量.塑化能力應與注塑機的整個成 型周期配合協調,若塑化能力高而機器的空循環時間長 ，則不能發揮塑化裝置的 能力,反之則會加長成型周期。 (5)鎖模力；注塑機

23、的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用 下模具不應被熔融的塑料所頂開。 (6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的 行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數規定了機器加工制件所使用的模具尺 寸范圍。 (7)開合模速度；為使模具閉合時平穩,以及開模,推出制件時不使塑料制件損 壞,要求模板在整個行程中的速度要合理,即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到 停。 (8)空循環時間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下,完成 一次循環所需的時間。 選擇注塑機： （1）由公稱注射量選定注射機 由注射量選定注射機。 （材料密度取 0.9kgcm） 總體

24、積=10.22cm ； 總質量 M=V=10.63g； （2）初選注射機 結合上面的計算，初步確定注塑機，采用一模兩件的模具結構。查國產注 射機主要技術參數表取 XS-Z-60,主要技術參數如下表 2-4 所示。 表 2-4 國產注射機 XS-Z-60 技術參數表 特性內容特性內容 結構類型立式拉桿內間距 (mm) 190300 理論注射量 （cm ） 3 60 移模行程(mm) 180 螺桿(柱塞)直 徑(mm) 38 最大模具厚度 (mm) 200 注射壓力(MP ) a 122 最小模具厚度 (mm) 70 電動機功率 (kw) 11 鎖模形式(mm)液壓-機 械 加熱功率(kw) 2.

25、7 最大成形面積 130 (cm) 螺桿轉速 (r/min) 噴嘴球半徑 (mm) 12 鎖模力(KN) 500 噴嘴口直徑 4 （3）分型面的選擇。在模具設計中，分型面的選擇很重要，它決定了模具 的結構。應根據分型面的選擇原則和塑件的成形要求來選擇分型面，本設計選 用如下 2-5 的分型面較合理。 分型面 2-5 分型面的選擇 2.4.3 注塑機的校核注塑機的校核 1最大注塑量的校核 為確保塑件質量，注塑模一次成型的塑件質量（包括流道凝料質量）應在 公稱注塑量的范圍內。 即（0.8-0.85）VV 公 實 式中 V 注射機的公稱注射量，cm ; V 每模的塑料體積量， 塑件的體積 v=10.

26、22 cm ，流道凝料 V=0.2V (流道凝料的體積(質量)是個 3 未知數,根據手冊取 0.3V(0.3M)來估算,塑件越大則比例可以取的越小)； V =10.22+0.3*10.22=13.28 cm ； V 60 cm 實 3 公 3 ； 考慮一模兩腔的要求 V 應為 13.28cm *2=26.57 cm ；滿足要求。 3 2 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模 力： FAP 70 分 型 1304970 445.9 （KN）式中 F 注塑機額定鎖模力 500KN ， A 塑件和澆注系統在分型面上的投影面積之和 P 型腔壓力，取 P =49

27、MPa 滿足要求。 第三章第三章 成型零件結構設計成型零件結構設計 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構成塑件的尺寸。凹、凸模工作 尺寸的精度直接影響塑件的精度。成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一 種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算；另一 種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進行計算；前一種方法簡便，但不 適合精密塑件的模具設計，后一種復雜，但能較好的保證尺寸精度。本設計采 用平均值法。 對于小型塑件來說，成型模具的制造誤差是主要影響因素，而對于大塑件， 成型收縮率則是主要影響因素。經分析取塑件精度 3 到 5 級，查手冊知對應的 模具精度應為 IT8(GB

28、1800-79)。 3.1 凹凸模的凹凸模的結結構形式及構形式及設計設計 凹模是成型塑料制品外表面的零件，它一般裝在定模板上。其形式有整體 式和組合式兩種類型。這里我的模具采用一模兩件的結構形式，考慮到加工的 那易程度和材料的價值利用等因素，也就是型腔采用的是整體式設計，擬采用 鑲嵌式結構，由模具總裝圖中的下成形塊、上成形塊和斜滑塊組成塑件成形型 腔。其結構形式如下圖 3-1 所示： 圖 3-1 凸凹模 凸模是成型塑料制品內表面的零件。它一般裝在動模版上。這里的凸模和 動模版就連接在了一起。為了便于加工制造，凸模的結構多數是整體的。在加 工中和凹模的要求一樣，本次設計的凸模主要由型芯和側型芯組

29、成。其結構形 式如下圖 3-2 所示： 圖 3-2 凸模 3.2 凹模工作尺寸的凹模工作尺寸的計計算算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中 凹模的磨損會使包容尺寸逐漸變大。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余 地，以及裝配的需要，在設計模具時，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取 上偏差。 3.2.1 型腔和型芯工作尺寸型腔和型芯工作尺寸計計算算 聚丙烯的收縮率為 s=0.40.8，平均收縮率為 s=0.6，模具制造公差 z=4 類 型 模具零件名稱塑件尺寸計算公式計算結果 530 -0.46LM=(LS+LSSCP-3/4) +0 52.970+0.115 220

30、 -0.28LM=(LS+LSSCP-3/4)0 + 21.920+0.07 下成形塊 12-00.22HM=(HS+ HSSCP-2/3) 0+11.930+0.055 R4.50-0.18 LM=(LS+LSSCP-3/4) 0+ 4.390+0.045 R30-0.16 LM=(LS+LSSCP-3/4)0 + 2.90+0.04 型 腔 上成形塊 5.50-0.18HM=(HS+ HSSCP-2/3)0 +5.41+00.045 5.50-0.18 LM=(LS+LSSCP+3/4)0 -5.59-00.02 主型芯 7.50+0.2M（ssScp）0-7.680-0.05 80+0.

31、1LM=(LS+LSSCP+3/4) 0-8.120-0.025 5.50+0.08LM=(LS+LSSCP+3/4) 0-5.590-0.02 型 芯側型芯 11+00.22M（ssScp）0-11.210-0.055 中 心 距 孔距 11+/-0.06CM=(CS+CS Scp)+/- z1/211.07+/-0.015 式中 塑料制品公差； Scp塑料平均收縮率，查表得 Scp =0.6% 3.2.2 型腔型腔側側壁厚度和底板厚度的的壁厚度和底板厚度的的計計算算 下凹模成形塊型腔側壁厚度計算。下凹模成形塊型腔為組合式矩形型腔， 根據組合式矩形側壁厚度計算公式 h= e EH phl 許

32、 32 3 4 根據塑料種類、塑件的結構復雜程度、模具溫度等因素選擇型腔內熔體的 平均壓力 p=35MPa、型腔深度 h=12mm、型腔長度 l=53mm、模具鋼彈性模量 E=2.1105 Mpa、H=35mm（初定） 、模具鋼 e 許=0.035mm，代入公式計算得 h= 7.02mm e EH phl 許 32 3 4 考慮到下成形塊還需安放側型芯機構，故取下凹模鑲塊的外形尺寸為 80mm50mm。 下凹模成形塊底板厚度計算。根據組合式型腔底板厚度計算公式 t= B pbL 4 3 2 型腔內熔體壓力 p=35Mpa、底板受壓寬度 b=22mm、型腔長度 L=53mm、底板總寬 B=50m

33、m，底板材料選定為 45 鋼， =160 Mpa.代入公式 計算得 t= 14.24mm B pbL 4 3 2 考慮到模具的整體結構協調，取 t=28mm。 上凹模型腔側壁厚度的確定。上凹模成形塊型腔為矩形整體式型腔，其 尺寸要根據下凹模成形塊的外形尺寸來確定。 第四章第四章 澆注系統的設計澆注系統的設計 注塑模的澆注系統是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔 體的流動通道。澆注系統的設計是注射模具設計中最重要的問題之一，它對于 獲得優良性能和理想外觀的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影響，所以澆 注系統是模具設計中的主要內容之一。 澆注系統一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部

34、分組成。 澆注系統設計是否合理不僅對塑件性能、結構、尺寸、內外在質量等影響 很大，而且還與塑件所用塑料的利用率、成型生產效率等相關，因此，澆注系 統的設計應能使沖模過程快而有序，壓力損失小，熱量散失少，排氣條件好， 且凝料易于與制品分離或切除。 4.1 主流道的主流道的設計設計 主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同 一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善 料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關，查表得 XS-Z-60 型注射機噴嘴的有關尺寸為噴嘴前端孔徑 d0=4mm；噴嘴前端球面半徑 R0=12mm。 根據模具主流道

35、與噴嘴的關系 R= R0+（12）mm 及 d= d0+（0.51） mm，取主流道球面半徑 R=13mm，小端直徑 d=4.5mm。 為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計成圓錐形，其斜度為 13，經換算得主流道大端直徑 D=8.5mm。為了使熔料順利進入分流道，可 在主流道出料端設計半徑 r=5mm 的圓弧過渡。如圖 4-1 所示： 圖 4-1 主流道設計相關尺寸 4.2 分流道的分流道的設計設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向 作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應 盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。 分流道

36、的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U 形和六角形。要減少流道內的 壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用 流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。分流道的形狀及尺寸，應根據 塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程度、注射速率、分流道長度因素來確定。塑 件的形狀不算太復雜，熔體填充型腔比較容易。根據型腔的排列方式可知分流 道的長度較短，為了便于加工，選用截面形狀為半圓形分流道，查表取 R=4mm。參考常用分流道參考尺寸形狀尺寸如上圖 4-2 所示： 圖 4-2 分流道形狀 4.3 澆澆口的口的設計設計 澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統的關鍵部分， 澆口的形

37、狀，數量，尺寸和位置對塑件的質量影響很大，澆口的主要作用有兩 個，一是塑料熔體流經的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。澆口的 類型有很多，有點澆口，側澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應用和 尺寸按塑件的形狀和尺寸而定，并結合其所用塑料的成型工藝特性。根據塑件 基座的成形要求及型腔的排列方式，選用側澆口較為理想，設計時考慮選擇從 壁厚為 5.5mm 處進料，料由厚處往薄處流，與分型面同面，有利于填充、排氣。 側澆口截面采用矩形，初選尺寸為 1mm0.8mm0.6mm（bLh） ，試模時 修正。 澆口的位置對塑件的成型性能及成型質量影響較大。其位置的確定，需要 根據塑件的結構工藝及特征

38、、成型質量和技術要求，并綜合分析塑料熔體在模 內的流動特性、成型條件等因素。 第五章第五章 導向機構設計導向機構設計 導向機構是保證動定模或上下模合模時，正確定位和導向的零件。導向具 有如下功能。定位作用：模具閉合后，保證動定模或上下模位正確，保證型腔 的形狀和尺寸精確。導向機構在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和 調整；導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定模或上下模準確閉 合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞；承受一定的側向壓力：塑料熔體 在充型過程中可能產生單向側壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱 承受了一定的側向壓力，以保證模具的正常工作。 帶頭導柱使模具在開模

39、和閉合時，起導向作用，使定模和動模相對處于正 確位置，同時承受由于在塑料注射時塑料注射機運動誤差所引起的側壓力，以 保證塑件精度。擬選 20mm25mm6mm（DD1h）結構如下圖 5-1 所示： 圖 5-1 帶頭導柱的結構形式 合理布置導柱的位置：導柱中心至模具外緣至少應有一個導柱直徑的厚度； 導柱不應設在矩形模具四角的危險斷面上。通常設在長邊離中心線的 1/3 處最為 安全。導柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。 第六章第六章 推出機構設計推出機構設計 在注射成型的每一次循環中，都必須使塑件由模具型腔中或型芯上托出， 模具中這種脫出塑件的機構稱為推出機構，或稱脫模機構。 在

40、設計脫模機構時一般要綜合考慮以下選用原則：1.盡可能讓塑件留在動模， 使脫模機構易于實現；2.不損壞塑件，不因脫模而使塑件質量不合格；3.塑件被 頂出位置應盡量在塑件內側，以免損傷塑件外觀；4.脫模零件配合間隙合適，無 溢料現象；5.脫模零件應有足夠的強度和剛度；6.脫模零件要工作可靠，運動靈 活，制造容易，配換方便。另外，為實現注塑生產的自動化，必要時不但塑件 要實現自動墜落，還要使澆注系統凝料能脫出并自動墜落。 本設計使用簡單的推桿推板脫模機構，因為該塑件的分型面簡單，結構也 不復雜，采用推簡單的脫模機構可以簡化模具結構，給制造和維護帶來方便。 在對脫模機構做說明之前，需要對脫模力做個簡單

41、的計算。 6.1 脫模力的脫模力的計計算算 脫模力是指將塑件從型芯上脫出時所需克服的阻力。它是設計推出機構的 主要依據之一。通常包括型芯包緊力、真空吸力、粘附力和脫模機構本身的運 動阻力。對大多數的塑件來說，對脫模力的精確計算和測量較為復雜，因此， 只能通過簡單的估算法對基座的脫模力進行分析計算。 圖 6-1 脫模力的分布分析 當塑件收縮包緊型芯時，其受力情況如圖 6-1。由于型芯一般具有脫模斜 度，故在脫模力的作用下，塑件對型芯的正壓力降低了，這時摩擦力 F脫 sinFa 為 6-1 (sin )Ff FFa 正摩脫 式中 摩擦阻力（N） ； F摩 摩擦系數，一般取=0.15-1.0； ff

42、 因塑件收縮產生對型芯的正壓力（N） ； F正 脫模力（N） ； F脫 脫模斜度，一般取- a1o2o 根據受力圖可列出力的平衡方程： 0 X F 即 6-2 cossin0FaFFa 正摩脫 將式（6-1）代入式（6-2）可得 ： cos (tan ) 1sincos Fa fa F faa 正 脫 而 6-3 FPA 正 式中 P因塑件收縮對型芯產生的單位正壓力，一般取 12-20MPa A塑件包緊型芯的側面積 由上式可以看出：脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積增加而增大，隨脫 模斜度的增加而減小。由于影響脫模力大小的因素很多，如推出機構本身運動 時的摩擦阻力、塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力

43、及成形工藝條件的波動等， 因此要考慮到所有因素的影響較困難，而且也只能是個近似值，所以上述只能 是粗略的分析和估算。 6.2 推板推桿脫模機構推板推桿脫模機構設計設計 高殼、薄壁類塑料制品（如罩子、殼體等）和小型多孔塑料制品常用推板 推桿脫模機構。 可以直接設計成如下圖 6-2 形式： 圖 6-2 塑件的推出設計 推桿與塑件的接觸部分一般需有一定的硬度和表面粗糙度要求，若采用整 體全部淬硬，會因淬火變形而影響推板上孔的位置精度，因此對批量較大、精 度要求較高的塑件成型，還要將推板設計成局部鑲嵌的組合形式。對于圓筒形 塑件，其推板一般采用同心圓周分布的數根推桿推動。本模具中就采用了 12 根 推

44、桿，推板的厚度可根據剛度計算來確定，則推板厚度可按下式計算。 式中 推板的厚度（mm） 脫模力（N） 推桿軸線到推板中心距離（mm） K與 R/r 相關的系數，查表可取 K=0.0877。 E推板鋼材彈性模量（MPa） 推板中心所允許的最大變量（mm）一般取塑件在被推出方向上 尺寸公差的 1/101/5 經計算得 11.0637mm 在這里取得 =12mm。 第七章第七章 抽芯機構設計抽芯機構設計 當塑件有側凸、側凹或側孔時，模具中成型側凸、側凹、側孔的零部件必 須制成可移動的，開模時，必須使這一部分構件先行離開，塑件脫模才能順利 進行。為此模具中要設置斜導柱側向分型與抽芯機構。這里的基座塑件

45、的側壁 有 5 個方孔，它們均垂直于脫模方向阻礙成形后塑件從模具脫出。因此成形模 必須設置抽芯機構。 7.1 確定抽芯機構形式確定抽芯機構形式 根據塑件的制造要求，故設計的側抽芯機構應首先考慮可靠耐磨，靈活方 便。根據模具的結構形式、抽芯部位的結構特點（抽芯距、抽芯成型面積等） ， 綜合分析比較后，采用斜導柱抽芯和斜滑塊抽芯都可以，但在次模具結構中， 為使模具結構簡單，便于加工制造，采用斜導柱抽芯較合適。 斜導柱抽芯機構是由與開模方向成一定角度的斜導柱和滑塊所組成。為了 保證抽芯動作平穩可靠，必須有滑塊定位及閉鎖裝置等。 在一般情況下斜導柱固定在定模上，但有時根據塑料制品的結構形狀、分 型面及

46、澆注系統等各方面的要求，斜導柱也有固定在動模上的。在本模具設計 中，根據上述分析就采用將斜導柱固定在定模上的方案。斜導柱固定在動模上 的抽芯機構如下 7-1 所示： 圖 7-1 斜導柱固定在動模上 7.2 斜斜導導柱抽芯的柱抽芯的結結構尺寸構尺寸 確定抽芯距。抽芯距一般應大于成形孔的深度，塑件孔深為 22mm，且 是通孔，所以采用兩邊對稱抽芯，則孔深為 11mm。 S=h+（23）=14mm 確定斜導柱傾角。斜導柱的傾角是斜抽芯機構的主要技術數據之一，它 與抽拔力以及抽芯距有直接關系，一般取 =1520，這里選取 =20。 確定斜導柱的尺寸。斜導柱的直徑取決于抽芯力及其傾斜角度。抽芯力 6KN

47、。查表得側向抽芯時的彎曲力 =7kN,查表得斜sincos ChPFc k F 導柱的直徑 d=16mm，導柱臺肩直徑 D=22mm。 斜導柱的長度根據抽芯距、固定端模板的厚度、斜銷直徑及斜角大小確定。 計算得 L75mm。 滑塊與導槽設計。側向抽芯機構主要用于成形塑件的側孔，由于側孔較 多，考慮到型芯強度和裝配問題，采用左右兩邊 5 個方孔組合式結構。側型芯 與滑塊的連接采用鑲嵌方式。 為使模具結構緊湊，降低模具裝配的復雜程度，采用整體式滑塊和整體導 向槽的形式。為提高滑塊的導向精度，裝配時可對導向槽或滑塊采用配磨、研 磨的裝配方法。滑塊的定位裝置采用彈簧、鋼珠與臺階的組合方式。 圖 7-2

48、 斜導柱工作長度與抽芯距的關系 圖 7-3 滑塊的設計 第八章第八章 溫度調節系統設計溫度調節系統設計 注射模的溫度對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產效率及塑件的形狀 和尺寸精度都有很重要的影響。注射模中設置溫度調節系統的目的，就是要通 過控制模具溫度，使注射成型具有良好的產品質量和較高的生產率。溫度調節 對塑件質量的影響： 1）采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率； 2）模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的變形 3）對塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質量外就是模具溫度，提 高模溫能大大改善塑件的表面狀態； 溫度對塑件質量的影響有相互矛盾的地方，設計時要根據材料特性和使

49、用 要求偏重于主要要求。 8.1 模具的加模具的加熱熱 根據熱能來源，模具加熱的方法有：蒸汽加熱法、電阻加熱法、工頻感應 加熱法等。 最常用的加熱法在模具外部用電阻加熱，即用電熱板，電熱框和電熱棒加 熱。本塑件在注射成形的時候不要求有太高的模溫，因而在模具上可以不設加 熱系統。 8.2 模具的冷卻模具的冷卻 對于熱塑性塑料模具，當遇到成型流動性差的塑料，如成型高結晶度的塑 料制品或采用熱流時均需要對模具進行加熱，對熱固性塑料注射模具也需要加 熱。在本模具設計中選用的塑料聚丙烯就是熱塑性的塑料。注射成型時，模具 溫度直接影響塑料的填充和塑料制品的質量，也影響到注射周期。因此在使用 模具時必須對模

50、具進行有效的冷卻，使模具保持在一定范圍內。對于冷卻系統 可作如下設計計算。 設定模具平均工作溫度為 40，用常溫 20的水作為模具冷卻介質，其出 口溫度為 30，聚丙烯注射成形周期為 40120s，選定成形周期為 90s，確定 注射次數為 18 次h，塑件質量為 10.63kg，塑件體積為 V V 料 =111.051.1=12.7cm，加上澆注系統每次注入模具塑料質量約為 45g，冷卻 水的密度為 1gcm，比熱容為 4.210Jkg. ，聚丙烯塑料的密度 為 1.05g gcm，比體積 為 1.1cmg，單位熱流量為 59104 Jkg，計算塑 料注射模冷卻時所需要的冷卻水量 V V= =

51、 =0.19m/min 21 60ttc hnm min/ 20302 . 41060 1059045 . 0 18 3 3 4 m 因為模具每分鐘所需要的冷卻水體積流量較小，所以可不設冷卻系統，依 靠空冷的方式冷卻模具就可以達到冷卻效果。 第九章第九章 注射機的相關校核注射機的相關校核 模具閉合高度的確定。確定定模固定板的高度 H1=25mm；定模板高度 H2=25mm；下成形塊高度 H3=40mm；支承板高度 H4=20mm；動模固定板的高度 H6=25mm；根據推出行程和推出機構的結構尺寸確定墊板高度 H5=60mm。因而模 具的閉合高度 H=H1+H2+H3+H4+H5+H6=(25+25+40+20+60+2