1、. . . . 畢業設計題 目：柵欄型紙簍的塑料模具設計27 / 34理工大學榮成學院專科生畢業設計（論文）評語學 院：榮成學院 專業：模具09-2任務起止時間： 2012 年5月 7 日 至 2012 年 6月 22 日畢業設計（論文）題目：柵欄型紙簍的塑料模具設計指導教師對畢業設計（論文）的評語：指導教師簽名： 指導教師職稱：評閱教師對畢業設計（論文）的評語：評閱教師簽名： 評閱教師職稱：答辯委員會對畢業設計的評語：答辯委員會評定，該生畢業設計（論文）成績為：答辯委員會主席簽名： 職稱：年 月 日理工大學榮成學院專科生畢業設計（論文）任務書學生：封 平 學號：0930140223學 院：榮

2、成學院 專業：模具09-2任務起止時間： 2012 年5月 7 日 至 2012 年 6月 22 日畢業設計（論文）題目：柵欄型紙簍的塑料模具設計畢業設計工作容：通過對塑件的工藝以與材料的成型特點和性能進行分析，最終設計出一副符合要求的注塑模。1. 了解畢業設計容，查閱資料（5月7日5月13日）2. 畫三維圖并計算各成型零件的結構尺寸（5月14日6月3日）3. 撰寫論文，準備畢業答辯（6月4日6月22日）資料：1. 俊松，于保敏，林紅旗，等塑料模具設計2. 宋玉恒塑料注射模機構與結構設計3. 甘永立幾何量公差與檢測4. 魯昌國，何冰強，宏麗，等機械制造技術指導教師意見：簽名：年 月 日系主任意

3、見：簽名：年 月 日柵欄型紙簍的塑料模具設計摘要柵欄型紙簍是在普通紙簍的基礎上演變而來的。隨著生活水平的不斷提高，人們對于生活用品的要求不再只局限于產品的質量，現如今產品的外觀也是決定消費者是否購買此產品的關鍵因素，因此，本課題在不改變其使用性能的基礎上，對外形進行了改動，使其更加美觀，從而增加該產品在市場中的競爭力。本課題主要是針對柵欄型紙簍進行的模具設計，該塑件的材料為PP。通過對該產品的數量以與塑料的工藝性能進行分析，從而確定了塑件采用注射成形法生產。該課題從產品結構的工藝性和模具的結構出發，對模具的澆注系統、模具成型部分的結構、頂出系統、冷卻系統、注塑機的選擇與有關參數的校核等，都有詳

4、細的說明。并簡要介紹了模具的裝配與模具的工作原理。關鍵詞模具；注塑成型；柵欄型紙簍；PP不要刪除行尾的分節符，此行不會被打印目錄摘要I第1章 緒論11.1 引言11.1.1 模具工業在國民經濟中的地位11.1.2 模具的發展趨勢21.2 本論文主要研究容3第2章 零件的結構與工藝性分析42.1 塑件材料的性能分析52.2 塑件結構工藝分析52.2.1 塑件的結構工藝性52.2.2 注射機的選取72.3 本章小結7第3章 模具各部零件的方案選擇與設定83.1 分型面的確定83.2 澆注系統與排溢系統的設計93.2.1 主流道和定位圈的設計93.2.2 排溢系統設計103.2.3 型腔數目的確定1

5、13.3 模具成型零件的設計與計算113.3.1 模具材料的選擇113.3.2 型腔結構的確定123.3.3 凹、凸模尺寸的計算123.3.4 模具型腔側壁和底板厚度的計算153.3.5 推出機構的設計153.3.6 模架的選擇163.3.7 導向機構設計原則163.3.8 模具加熱系統的設計183.3.9 冷卻系統的設計183.3.10模具相關參數校核183.4 本章小結20第4章 模具的裝配214.1 模具零件的配合關系214.2 模具的裝配順序224.3 模具的工作原理234.4 本章小結23結論24致25參考文獻26千萬不要刪除行尾的分節符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然

6、后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行第1章 緒論1.1 引言模具是制造業中的一種基本的工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態或液態）的流動，使之形成所需要的形體，是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸制品的工具。用模具制造零件以其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業中。在各種材料加工工業中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。1.1.1 模具工業在國民經濟中的地位模具工業是國民經濟的基礎工業，是國際上公認的關鍵工業。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品

7、制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量，效益和新產品的開發能力。模具工業既是高新技術產業的一個組成部分，又是高新技術產業化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業領域中6090的產品的零件、組件以與部件的生產加工。模具制造的重要性主要體現在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業的模具市場為例。汽車，摩托車行業是模具最大的市場，在工業發達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業是我國國民經濟五大支柱產業之一，汽車工業重點是發展零部件，經濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發展重點，已在汽車工業產業政

8、策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005年將達到170種。一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元。為了適應市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有80的模具需要更換。中國摩托車產量位居世界第一，據統計，中國摩托車共有14種排量80多個車型，1000多個型號。單輛摩托車約有零件2000種，共計5000多個，其中一半以上需要模具生產。一個型號的摩托車生產需1000副模具，總價值為1000多萬元。其他行業，如電子與通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。目前，世界上的模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數量極少，但中國模具鉗工技術水平較高，而且

9、勞動成本低，只要配備一些先進的數控制模設備，提高模具的加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，模具的出口將會有很大的發展。所以，研究和發展模具技術，在當今社會具有必然的意義，不斷改進模具的加工手段也同樣重要，尤其是對于促進國民經濟的發展有著特別重要的意義。1.1.2 模具的發展趨勢近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產量中所占的比重越來越大。從模具設計和制造角度來看，模具的發展趨勢可分為以下幾個方面：1加深理論研究在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已經有經驗設計階段逐漸向理論技術設計各方面發展，使得產品的產量和質量都得到很大的提高。2

10、革新模具制造工藝在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進的機床，這不僅大大提高了機械加工的比重，而且提高了加工精度。3開發新的成型工藝和快速、經濟的模具提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平與比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以與因高生產率要求而發展的一模多腔所致。4在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術CAD/CAM技術已發展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業普遍可以接受的程度，為其能進一步普與創造良好的條

11、件；基于網絡的CAD/CAM/CAE一體化系統結構初見端倪，其將解決傳統混合型CAD/CAM系統無法滿足實際生產過程分工協作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件與模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業中發揮越來越重要的作用1。5推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節省塑料制件的原材料和節約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽

12、車和家電行業中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統的普通注射工藝有更多的工藝參數需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續研究開發高壓注射成型工藝與模具也非常重要。6提高塑料模標準化水平和標準件的使用率我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業的發展，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規模生產，提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一

13、步增加標準件的規格品種。7研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現逆向工程的必要前提。1.2 本論文主要研究容本課題主要是針對柵欄型紙簍進行的模具設計， 該塑件的材料為PP，是塑料產品加工中最普遍的材料之一。通過對塑件的工藝以與材料的成型特點和性能進行分析，最終設計出一副注塑模。該課題主要從產品的結構工藝性，具體模具的結構出發，對模具的澆注系統、模具成型部分的結構、頂出系統、冷卻系統、注塑機的選擇與有關參數的校核、都有詳細的設計。并簡要的介紹了模具的裝配與模具的工作原理。第2

14、章 零件的結構與工藝性分析本產品為紙簍，屬于日常生活用品，故其對于機械強度要求不高，又由于是家庭使用，所以對耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩定性和電器性能等均無要求。只需要考慮它的外光等性能，如光澤度、著色度、透明度以與材料的價格和成型難易度進行考量。綜合以上因素，PP更適合些。這個塑料制品是日常生活所需，對外觀要求較為嚴格。主要尺寸如圖2-1所示。其材料選用聚丙烯（PP）。(a) 主視圖( b ) 俯視圖圖2-1 柵欄型紙簍的尺寸2.1 塑件材料的性能分析1基本特性聚丙烯無色、無味、無毒，外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明、更輕，密度僅為0.90 0.91g/cm3。它不吸水、光澤好、易著色。聚丙

15、烯的屈服強度、抗拉強度、抗壓強度和硬度與彈性都比聚乙烯好。定向拉伸后的聚丙烯可制作鉸鏈，其具有特別高的抗彎曲疲勞強度。聚丙烯的熔點為164170，其耐熱性好，能在100以上的溫度下進行消毒滅菌。聚丙烯耐低溫，使用溫度可達-15，在低于-35時會脆裂。聚丙烯的高頻絕緣性能好，而且由于其不吸水，其絕緣性能不受溫度的影響。聚丙烯在氧、熱、光的作用下極易解聚、老化。密度小，強度、剛性、硬度、耐熱行均優于HDPE，可在100左右使用。具有優良的耐腐蝕性，良好的高頻絕緣性，不受濕度影響，但低溫變脆，不耐磨，易老化。適于制作一般機械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件2。2成型特點聚丙烯成型收縮圍大，易發生縮孔、凹痕

16、與變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設計能充分進行冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜模溫為80左右，不可低于50，否則會造成成型塑件表面光澤差或產生熔接痕等缺陷，且溫度過高會產生翹曲現象。2.2 塑件結構工藝分析塑件的工藝性就是塑件對成型加工的適應性。塑件工藝性的好壞不但關系到塑件能否順利成型，也關系到塑件的質量以與塑料模具結構是否經濟合理。塑件工藝性的好壞主要取決于塑件設計，在設計塑件時不僅要滿足使用要求，而且要符合成型工藝特點，并盡可能簡化模具結構。這樣，不僅能保證成型工藝順利實施，提高產品質量，又能提高生產效率，降低成本。2.2.1 塑件的結構工藝性1塑件的尺寸精度分析該塑件需標注公差

17、的尺寸有mm，mm，mm，mm，屬于一般精度要求，其他尺寸均為未標注公差的為自由尺寸，可按MT5查取有關尺寸公差3。2塑件的表面質量分析該塑件要求外觀光潔、色彩艷麗，由于外形結構較復雜，所以應盡量避免有成形斑點和熔接痕的產生，塑件表面粗糙度要求一般，無特殊要求。3塑件的結構工藝性分析（1）從圖紙上看，該塑件的外形為四方殼，壁厚均勻，且符合最小壁厚要求。（2）由于該塑件無側孔和凸，所以不用考慮側向分型抽芯裝置。（3）為使塑件順利脫模，可在塑件部處增設1°2°拔模斜度。綜上所述，該塑件可采用注射成型加工。4塑件的生產批量該塑件的生產類型是大批量生產，因此在模具設計中要提高塑件的

18、生產率、模具的壽命、自動脫模裝置等，以便降低生產成本。5塑件厚度塑件厚度制品應有一定的厚度，這不僅是因為制品在使用中有足夠的強度和剛度，而且也為了塑料在成型時有良好的流動性。有時制品在使用中需要的強度雖然很小，但是為了使制品便于從模具中頂出以與部件的裝配，仍需要有適當的厚度。一般說來，塑件的厚度越厚就越能滿足產品的強度和剛度的性能要求，但是從塑件的成型過程看來，塑件的壁厚越厚，冷卻的時間就越長，整個塑件的成型周期就要延長，提高了生產的成本，降低了生產的效率，同時，塑件的壁厚越厚，收縮率就增大，這樣使的得產品的尺寸不穩定性增加，降低了產品的質量。因此產品的厚度必須得適中，根據材料的的特性，一般熱

19、塑性塑件的壁厚取1mm，該塑件在使用時對強度和剛度要求稍高，故壁厚取2mm。6脫模斜度拔模斜度是為了便于脫模，防止塑件表面在脫模時劃傷，擦毛，在設計塑件表面沿脫模方向應具有合理的脫模斜度。塑件脫模斜度大小跟塑件性質、收縮率、摩擦因素、塑件的壁厚和幾何形狀有關。為了使制品易于從模具脫出，設計時必須保證制品的外壁厚具有足夠斜度，以保證塑件脫模。由于脫模斜度沒有比較精確的計算公式。一般情況下脫模斜度取0.5º，最小取1520。本設計選擇拔模斜度為1°。7塑件圓角塑料制品除了在使用上要求采用尖角之外，其余所有轉角處均應盡可能采用圓角過度，因為帶尖角的塑件，往往會在尖角處產生應力集中

20、。在受力或受沖擊振動時會發生破裂，甚至在脫模過程中由于成型應力而開裂，特別是塑件的角處4。塑件上轉角處采用圓弧過度，有利于物料充模，同時也有利于融料在模具型腔的流動和塑件的脫模。不僅避免了應力集中，而且還使塑件變的美觀，有利于塑料充型的流動。從塑件的產品圖可以看出，塑件的形狀大體為方筒形，壁厚為2mm，外壁轉折處采用了過度圓角，、外壁的表面粗糙度要求稍高一些，底部要求較低，較高的表面粗糙度可以通過提高模具的制造精度和嚴格控制材料的注射成型工藝參數來實現，其他表面粗糙度要求適中的部分均符合成型工藝要求。2.2.2 注射機的選取注射機的選取是至關重要的，因為注射機的眾多參數需要和模具的相互匹配，否

21、則無常使用，這也是我們選擇注射機的重要依據。需要計算的參數很多，有注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式等。下面通過對一些參數的計算來選取注射機的型號。1塑件體積和質量的計算該塑件材料為PP，查產品說明書得知其密度為0.90 0.91g/cm3，計算其平均密度為0.905g/cm3。由于該塑件為不規則體，所以利用SolidWorks軟件計算其體積，得出塑件體積V塑=248.3cm3，塑件的質量M塑=0.91×248.3=225g。2注射機的選用（1）由于塑件較大，故確定型腔數目為一模一腔。（2）根據塑件結構要求，該塑件采用主流道直接澆口系統，粗略計算澆注系統

22、的體積V澆=4cm3，質量M澆=0.905×4=3.6g。（3）計算一次注射所需的總體積V=V塑+V澆=248.3+4=252.3 cm3，計算一次注射所需的總質量M=M塑+M澆=225+3.6=228.6g。（4）根據計算出的一次注射所需總體積和總質量，初步選擇注射機的型號為SZY1000。查閱模具設計課程書，得到注射機參數如表2-15所示。表2-1 注射機參數型號SZY1000模板最大行程/mm700注射方式螺桿式噴嘴圓弧半徑/mm18鎖模力/kN4500最小模具厚度/mm300注射壓力/MPa121最大模具厚度/mm700噴嘴孔直徑/mm7.5理論注射容積/cm31000合模方

23、式兩次動作液壓式拉桿空間mm×mm650×550注射行程/mm260動、定模固定尺寸/mm×mm900×10002.3 本章小結本章確定了塑料制品的材料為PP，注射機的型號為SZY1000，并確定了制品壁厚應為2 mm，為了便于脫模采用1°的拔模斜度，為了減少轉折與尖角處的應力集中，所以在轉折與尖角處均采用圓弧過渡。第3章 模具各部零件的方案選擇與設定3.1 分型面的確定塑料制品在成型模具中的位置，是由模具的分型面決定的。在注射模具的設計中，必須根據塑件的結構、形狀，首先確定成型時塑件在模具中的位置，也即是確定分型面；再根據成形特點、塑件的生產

24、批量，來確定一模成型件數(即一模幾腔)、澆口形式、排氣系統與脫模方式等。分型面是模具上用于取出塑件和澆注系統冷凝料的可分離的接觸表面。分型面決定著塑料制品在成型模具中的位置。按形狀分類分型面可分為：平面分型面，曲面分型面，階梯分型面，斜面分型面。按其位置與注射機開模運動方向的關系可分為：分型面垂直于注射機開模運動方向，平行于開模運動方向，與開模運動方向傾斜。分型面的選擇設計，主要是根據塑件的結構、精度要求、澆注系統形式、排氣方式、脫模形式與模具的制造工藝等各種因素，進行全面考慮，做出合理選擇。分型面選擇設計的基本原則是，選擇在塑件斷面輪廓最大的位置，以便順利脫模。同時還要考慮以下因素：1分型面

25、的選擇應便于脫模并簡化模具結構。因此盡可能使塑件在動模分離后留在動模一側。如塑件有側孔或側凹，選擇分型面應盡可能將側型心置于動模，以避免定模抽心，并使抽拔距離盡量短。2分型面的選擇應考慮技術要求。當塑件的表面有同軸度、平行度等要求時，應盡可能將其置于同于半模，否則，將會由于合模誤差影響塑件精度。3分型面應盡量選擇不在影響塑件外觀的位置，并使其產生的飛邊易于清理和修整。由于分型面處不可避免地要在塑件上留有飛邊和拼合縫的痕跡，因此分型面最好不要設在塑件光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉角處，以免影響塑件外觀。4分型面的選擇應有利于排氣。為此應盡量使分型面與充模時型腔料流末端重合，以利于排氣。5分型面的選

26、擇應便于模具零件加工。6分型面的選擇應考慮注射機的技術參數，注射成型時所需的鎖模力與塑件在合模方向的投影面積成正比，所以選擇分型面時，應盡量選擇塑件在垂直合模方向上投影面積較小的表面，以減少鎖模力。綜合以上因素紙簍的分型面選擇階梯型，取該處作為分型面，可使模具結構簡單，也可以脫模順利。此制品的分型面選擇如圖3-1所示，粗實線所在的面為分型面。圖3-1 分型面示意圖3.2 澆注系統與排溢系統的設計澆注系統的設計是注射模具設計的一個重要環節，它對獲得優良性能和理想性能的塑料制件以與最佳的成型效率有直接影響，是模具設計者重視的技術問題。對澆注系統進行總體設計時，一般應遵循如下基本原則：1采用盡量短的

27、流程，以減少熱量與壓力損失；2澆注系統設計應有利于良好的排氣；3便于修整澆口以保證塑件外觀質量；4澆注系統應結合型腔布局同時考慮。從給出的塑料制件看，既要保證塑件的外觀要求，又要考慮澆注系統設計的幾項原則。綜上所述，選擇主流道直接澆口形式。3.2.1 主流道和定位圈的設計主流道是塑料熔體進入模具型腔是最先經過的部位，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動，開模時主流道凝料又能順利拉出來，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間，由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞，通常不直接開在定模上，而是將它單獨設計成主流道套鑲入定模板。澆

28、口套通常用高碳工具鋼制造并熱處理淬硬。為了方便于拉出流道中的凝料，將主流道設計成錐形，錐角取4°。主流道與注射機的高溫噴嘴反復接觸碰撞，故應設計成獨立可拆卸更換的澆口套，采用優質鋼材制作，并經熱處理提高硬度，定位圈與澆口套分開設計，如圖3-2所示。圖3-2 定位圈與澆口套結構簡圖查資料1得到SZY1000型注射機與噴嘴的有關尺寸：噴嘴前端的球面半徑為R0=18mm，噴嘴前端的孔徑d0=7.5mm，定位圈的直徑為mm。為保證模具主流道與噴嘴的緊密接觸，避免溢料，主流道與噴嘴的關系應為：R=R0+(12)，d=d0+0.5。因此，這里取主流道球面半徑R=20mm（取標準值），主流道的前端

29、孔徑d=8mm。為了便于將凝料從主流道中拔出，應將主流道設計成圓錐形，其斜度為25度的傾角，此模具選擇4度的傾斜角，澆口套外圓盤軸肩轉角半徑R宜大一些，取R=3 mm，以免淬火開裂和應力集中。定位圈是安裝模具時做定位用的，查資料得SZY1000型式注射機的定位圈直徑為mm，一般定位圈高出定模座板表面510 mm。由于澆口套與定位圈均屬于注射模具的通用件，所以設計者應盡量采用推薦尺寸的澆口套和定位圈。3.2.2 排溢系統設計當塑料熔體填充型腔時，必須順序排出型腔與澆注系統的空氣與塑料受熱或凝固產生的低分子揮發氣體。如果型腔因各種原因產生的氣體不能被排除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面

30、輪廓不清與充模不滿等缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產生高溫會導致塑件局部碳化或燒焦，同時積存氣體還會產生反向壓力而降低充模速度。因此設計時必須考慮排氣問題。注射模成型時排氣通常以如下四種方式進行：1利用配合間隙排氣；2在分型面上開設排氣槽排氣；3利用排氣塞排氣；4強制排氣。因該模具為小型模具，且分型面適宜，可利用分型面排氣，所以無需設計排氣槽。3.2.3 型腔數目的確定注塑模的型腔數目，可以是一模一腔，也可以是一模多腔。一般確定型腔數目有以下幾種方法：1按注射機的最大注射量確定型腔個數；2按注射機額定鎖模力確定型腔個數；3按制品的精度要求確定型腔個數；4按經濟性確定型腔個數。型腔數目的確定

31、時主要考慮以下幾個有關因素：1塑件的尺寸精度；2模具制造成本；3注塑成型的生產效益；該塑件屬于大批量生產，精度要求一般，塑件尺寸較大。每增加一個型腔，由于型腔的制造誤差和成型工藝誤差的影響，塑件的尺寸精度要降低約48，因此多型腔模具一般不能生產高精度的塑件。故考慮以上因素選擇一模一腔較合理。 3.3 模具成型零件的設計與計算成型零件決定塑件的幾何行狀和尺寸。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑料間還發生摩擦。因此，成型零件要求有正確幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高強度、剛度與較好的耐磨性能。模具中決定塑件幾何

32、形狀和尺寸的零件即成型零件設計，包括凹模、型芯、鑲塊、凸模和成型桿等。設計成型零件時，應根據塑料的特性和塑件的結構與使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵零件進行強度和剛度校核。3.3.1 模具材料的選擇根據模具的生產條件和模具的工作條件需要，結合模具材料的基本性能和相關的因素，來選擇適合模具需要的，經濟上合理、技術上先進的模具材料。對于一種模具，如果單純從材料的基本性能考慮，可能幾種模具材料都符合要求，然而必需綜合考慮模具的使用壽命、模具制造工藝過程的難易程度

33、、模具制造費用以與分攤到制造的每一個工件上的模具費用等多種因素，進行綜合分析評價，才能得出符合要求的結論。根據以上原則各成型零件材料的選擇6情況如表3-1所示。3.3.2 型腔結構的確定型芯、型腔可采用整體式或整體嵌入式結構。整體式型腔是直接在一整塊材料上加工而成的凹模即為整體式凹模，其特點是牢固，不易變形，有較高的強度和剛度，成型的塑件表面不會有模具接縫痕跡。當塑件結構簡單時，制作整體式凹模比較容易，塑件形狀復雜時，整體式凹模的加工工藝性較差，需要采用電火花、電鑄等特殊加工手段，制作周期較長且費用較高，零件尺寸較大時加工和熱處理都較困難，消耗貴重模具鋼多。整體式結構適用于形狀簡單的中小型塑件

34、。整體嵌入式型腔是將凹模做為整體式，再嵌入模具的模板，它在單腔和多腔模具中均可應用。這種凹模結構的好處是：1加工單個型腔的凹模方便，同時零件的熱處理變形比在一塊材料上制作多個型腔的小。2節省貴重鋼材。根據工作性質，凹模和固定板可分別采用不同的材料制作。 3易于維修更換。采取鑲嵌式安裝形式便于更換失效了的凹模，而不影響生產進度。4各型腔凹模單獨加工利于縮短制模周期。根據該塑件的外形分析，由于塑件的大部分拐角都有圓弧過度，所以為便于模具的加工和減少熔接痕，并考慮凹模側壁的強度，凹模設計成整體式，在不影響使用性能又節省貴重材料的考量下，將凸模設計成鑲嵌式。凹、凸模結構分別見凹模圖和凸模圖。3.3.3

35、 凹、凸模尺寸的計算1塑件的收縮率1收縮率的波動引起塑件尺寸誤差隨塑件的尺寸增大而增大。在計算成型零件時，所用的收縮率均用平均收縮率來表示。（3-1）式中，塑件的平均收縮率；Smax 塑料的最大收縮率；Smin 塑料的最小收縮率。該塑件為PP，查產品說明書得知其收縮率為1.02.5，代入上式中得其平均收縮率為1.75。2模具成型零件的制造誤差參考塑料成型工藝與模具設計7所列出的經驗值，成型零件的制造公差約占塑件總公差的。模具成型零件制造公差用z表示。計算公式如下：凹模徑向尺寸計算公式：（3-2）凹模深度尺寸計算公式：（3-3）凸模徑向尺寸計算公式：（3-4）凸模高度尺寸計算公式：（3-5）式中

36、，表示塑料的平均收縮率； LS表示塑件的基本尺寸； 表示塑件尺寸的公差；Z取/3/6。（1） 套入公式（3-2）中，即mm（2） 套入公式（3-3）中，即mm（3） 套入公式（3-4）中，即mm（4） 套入公式（3-5）中，即mm（5） 套入公式（3-4）中，即mm（6） 套入公式（3-5）中，即mm（7） 套入公式（3-5）中，即mm3.3.4 模具型腔側壁和底板厚度的計算塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側壁和底版厚度過小，可能因硬度不夠而產生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足產生翹曲變形導致溢料和出現飛邊，降低塑件尺寸精度和順利脫模。因此，應通過

37、強度和剛度計算或按經驗值來確定型腔壁厚。在本模具設計中采用了整體矩形型腔。整體式矩形型腔，這種結構與組合式型腔相比剛度較大，故可不與考慮。由于底板與側壁為一體，所以在型腔底面不會出現溢料間隙，因此在計算型腔壁厚時變形量的控制主要是為保證塑件尺寸精度和順利脫模。查教材1表5-17矩形型腔底板壁厚推薦尺寸，取30 mm。所以本模具型腔底板的壁厚值為30 mm。3.3.5 推出機構的設計從模具中推出塑件與澆注系統凝料的機構為推出機構，在設計推出脫模機構時應遵循下列原則8。1推出機構應盡量設置在動模一側由于推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿來驅動的，所以一般情況下，推出機構設在動模一側。所

38、以在分型面設計時應盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側。2保證塑件不因推出而變形損壞為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設計時應仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式與推出位置。推力點應作用在制品剛性好的部位，如筋部、凸緣、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件與筒形制件多采用推板推出.從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。3機構簡單動作可靠推出機構應使推出動作可靠、靈活，制造方便，機構本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。4良好的塑件外觀推出塑件的位置應盡量設在塑件部，或隱蔽

39、面和非裝飾面，對于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質量。5合模時的正確復位設計推出機構時，還必須考慮合模時機構的正確復位，并保證不與其他模具零件相干涉。由于推桿推出機構推桿脫模機構是最簡單、最常用的一種形式，具有制造簡單、更換方便、推出效果好等特點。推桿直接與塑件接觸，開模后將塑件推出。推桿的截面形狀；可分為圓形，方形或橢圓形等其它形狀，根據塑件的推出部位而定，最常用的截面形狀為圓形；推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種，前者只是起到將塑件推出的作用，后者不僅如此還能參與局部成型，所以，推桿的使用是非常靈活的。綜合可知選擇推桿推出機構。3.3.6 模架的選擇模

40、架也稱模體，模具的每一部分都寄生其中，也是型腔未加工的組合體。模架的主要零件，除凹模和型芯取決于塑件外，模架的其余部分都與其相似。這就使得模架的標準化成為可能。模具標準化的意義：1模具標準化的實施，能有助于穩定提高和保證模具設計質量和制造中心須達到的質量規，使工業產品零件的不合格率減少到最低程度。2模具標準化可以提高專業化協作生產水平，縮短模具生產周期，提高模具制造質量和使用性能。實現模具標準化后，模具標準件和標準模架可由專業生產廠家大批量生產和供應。3模具標準化可使模具工作者擺脫大量重復的一般性設計，將主要精力用來改進模具設計，解決模具關鍵技術問題，進行創造性的勞動。4模具標準化，是采用現代

41、化模具生產技術和裝備，實現模具CAD/CAM技術的基礎。5模具標準化有利于模具技術的國際交流和組織模具出口外銷。因此，模具標準化對于提高模具設計和制造水平，提高模具質量，縮短制模周期，降低成本，節約材料和采用高新技術，都有十分重要的意義。根據模具的周界尺寸、底板的厚度與注射機的各項參數，從設計手冊5中選擇標準模架500系列中的A2系列，其相關參數如表3-1所示。3.3.7 導向機構設計原則注射模導向與定位，主要用來保證動模和定模兩大部分或模其他零件之間的準確配合和可靠地分開，以避免模各零件發生碰撞和干涉，并確保塑件的形狀和尺寸精度。注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構

42、用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。錐面定位機構用于動、定模之間的精密對中定位。該塑件簡單不需設置專門的定位機構，只需設置導向機構。導向機構由導柱和導套組成，是利用導柱和導套之間的間隙配合來保證模具的配合精度9。1導柱的結構設計導柱的結構和尺寸已標準化，常見的結構形式有帶頭導柱和有肩導柱。有時為了減少導柱和導柱孔之間的摩擦，在導柱的工作部分設置儲油槽來儲存潤滑劑。由模架的尺寸，查有關數據5可知導柱直徑為，臺階圓，臺階高度40mm，儲油槽寬度2mm，導柱前端錐形長度為5mm，錐度為45°。導柱采用20鋼，滲碳并淬硬到5055HRC，配合段粗糙度值為，非配合段粗糙度值為，其

43、長度按模具尺寸決定。具體結構如導柱零件圖所示。表3-1 模具主要零部件的相關參數零件名稱尺寸規格/mm材料標準備注凹模500×500×16040Cr5055HRC型芯40Cr5055HRC動模板500×500×10045GB/T5782-2000定模座板500×630×40Q235GB/T700-1998動模座板500×630×40Q235GB/T700-1998支承板500×500×6345GB/T5782-2000墊塊80×500×200Q235GB/T700-1998推

44、板336×500×4045GB/T5782-2000推桿固定板336×500×25Q235GB/T700-1998澆口套T8GB/T5782-20005055HRC定位圈T8AGB/T4169.1-1984235HBS導柱20GB/T4169.4-19845055HRC導套20GB/T4169.4-19845055HRC推板導柱20GB/T4169.4-19845055HRC推板導套20GB/T4169.4-19845055HRC推桿T8AGB/T4169.1-19845055HRC復位桿40Cr5055HRC2導套的結構設計導套的結構和尺寸也已標準化，

45、常見的有帶頭導套和直導套，這里選擇有肩導套。導套采用20鋼，滲碳并淬硬到5055HRC，外表面粗糙度值為，表面粗糙度值為，長度由設計的模具尺寸決定10。具體結構如導套零件圖所示。導套孔與導柱的配合是H7/f7，外圓與模板的配合是H7/m6，臺階與模板沒配合，臺階起到固定作用，與模板的間隙是1mm。3.3.8 模具加熱系統的設計因在PP要求的熔融溫度為164170。而且流動性能為中性，同時在注射時模具溫度要求為80左右，所以該模具必須加熱。模具加熱方法包括：熱水，熱空氣，熱油與電加熱等。由于電加熱清潔、結構簡單、可調節圍大，所以在該模具應用電加熱。3.3.9 冷卻系統的設計冷卻系統對溫度的控制直

46、接影響塑件的尺寸精度、形狀精度、力學性能與表面質量。通常注射到型腔的塑料熔體的溫度為200左右，塑件從型腔中取出的溫度在60以下。熔體在成型時釋放的熱量約有5%以輻射、對流的形式散發到大氣中，其余95%需由冷卻介質帶走。根據模具冷卻系統設計原則：冷卻水孔數量盡量多，尺寸盡量大的原則可知，冷卻水孔數量大于或等于3根都是可行的。根據書上11的經驗值取6根，在本次設計中采用6根就可以滿足要求。 該塑件外表面質量要求較高，生產批量大，故在定模設置冷卻系統即可。定模冷卻系統設計為串聯冷卻方式，利用銅管鑲入模具冷卻孔串聯冷卻（如圖3-3水線分布圖12所示）。同時塑件壁厚較薄，利用其本身也有一定的冷卻作用。

47、圖3-3 水線分布圖3.3.10模具相關參數校核設計模具時，應保證成型塑件所需的總注射量小于所選注射機的最大注射量，即（3-6）225+3.6=228.6<式中，單個塑件的質量或體積，單位為g或cm； 澆注系統所需注射量的質量或體積，單位為g或cm； 注射機額定注射量，單位為g或cm；模具型腔數 ；注射機最大注射量的利用系數，一般取0.8。1最大注射壓力與模腔壓力的計算最大注射壓力是指注射過程中位于柱塞或螺桿前端的熔融塑料的壓力，用表示 。由于注射機類型、噴嘴形式、塑料流動特性、澆注系統結構和型腔的流動阻力等影響因素，熔料進入模腔時的壓力遠小于最大注射壓力。 有效注射壓力（3-7）式中，

48、壓力損失系數。一般取值圍為 （）。所選注射機的最大注射壓力（3-8）式中，熔融型料在型腔的壓力，在此取30 MPa。由以上計算可知注射機的注射壓力為121 MPa滿足注射要求。2鎖模力的計算鎖模力是指注射過程中注射機能夠提供的防止模具打開的最大鎖緊力，用F表示，注射模從分型面漲開的力應小于注射機的額定鎖模力即（3-9）式中，注射機的額定鎖模力（kN）；、塑件和澆注系統在分型面上垂直投影面積（mm）；塑料熔體在模腔中的平均壓力，在此取30MPa； 模具型腔數。由以上計算可知所選的注射機滿足設計要求。3安裝尺寸的校核本模具的外形尺寸為500 mm×500mm，模具閉合高度H=603mm。

49、查文獻1得SZY1000型注射機動、定模模板最大安裝尺寸為900mm×1000mm，允許模具的最小厚度Hmin=300mm，最大厚度Hmax=700mm，即模具的外形尺寸不超過注射機動、定模模板最大安裝尺寸，模具閉合高度滿足HminHHmax的安裝條件，故該模具滿足SZY1000型螺桿式注射機的安裝要求。4開模行程的校核注射機的開模行程是有限的，取出制品所需的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，本模具為單分型面注射模具，SZY1000型螺桿式注射機的最大開模行程與模厚無關，校核關系為：S>H1+ H2+(510)mm （3-10）式中，S注射機的最大開模行程，查參考設計手冊1

50、得SZY1000柱塞式注射機的開模行程S=700 mm；H1塑件脫模所需的推出距離，單位為mm；H包括澆注系統在的塑件高度，單位為mm。將數值代入公式，即 S>H1+ H2+(510)mmS>128+188+10=326mm以上分析證明，SZY1000型螺桿式注射機能滿足要求，故可以采用。5注射機與模具安裝部分相關尺寸校核由于選取注射機型號是根據注射量，最大注射壓力和鎖模力三個參數來選取的。它們均滿足要求。下面分別對其他參數進行校核。將各個數據帶入相關的校核公式后，得知噴嘴尺寸和定位圈尺寸均滿足要求；模具厚度在注射機允許的最大模具厚度與最小模具厚度之間；模具長邊尺寸小于拉桿之間的長

51、間距；塑件從模具中取出時所需的開模距離小于注射機的最大開模距離。定位孔直徑為90 mm，定位孔深度為16 mm，尺寸如圖3-4所示。圖3-4 定位圈尺寸圖3.4 本章小結本章主要容包括：確定了分型面的位置；確定了成型零件的尺寸和結構；確定了主流道形式的澆注系統；確定采用推桿推出機構；確定采用電加熱系統；確定采用串聯冷卻的冷卻系統；確定了模架的型號為500系列中的A2系列，并對模具主要參數進行了校核。第4章 模具的裝配裝配模具是模具制造過程中的最后階段，裝配精度直接影響到模具的質量、壽命和各部分的功能。模具裝配過程是按照模具技術要求和相互間的關系，將合格的零件連接固定為組件、部件直至裝配為合格的

52、模具。在模具裝配過程中，對模具的裝配精度應控制在合理的圍，模具的裝配精度包括相關零件的位置精度，相關零件的運動精度，配合精度與接觸精度等，只有當各精度要求得到保證，才能使模具的整體要求得到保證。塑料模的裝配基準分為兩種情況，一是以塑料模中的主要零件定位，動模的型腔，型芯為裝配基準。這種情況，定模、動模的導柱和導套孔先不加工，先將型腔和型芯鑲塊加工好，然后裝入定模和動模，在型腔和型芯之間以墊片法或工藝定位器法保證壁厚，動模和定模合模后用平行夾板夾緊，鏜投影導柱和導套孔，最后安裝動模和定模上的其它零件，另一種則是已有導柱、導套和塑料模架的。澆口套與定模部分裝配后，必須與分模面有一定的間隙，其間隙為

53、0.050.15毫米，因為該處受噴嘴壓力的影響，在注射時會發生變形，有時在試模中經常發現在分模面上澆口套周圍出現塑料飛邊，就是由于沒有間隙的原因。為了有效的防止飛邊，可以接近塑件的有相對位移的面上銼一個三角形的槽，由于空氣的壓力的緣故可以更好的防止飛邊。4.1 模具零件的配合關系1導柱和導套的配合如圖4-1所示。圖4-1 導柱與導套裝配導柱和導套之間為間隙配合。2澆口套和模板的配合如圖4-2所示。圖4-2 澆口套與模板裝配澆口套和模板之間為過盈配合。3推桿與模板間的配合如圖4-3所示。圖4-3 推桿與模板裝配推桿和模板之間為間隙配合。4復位桿與模板間的配合如圖4-4所示。圖4-4 復位桿與模板

54、裝配 復位桿和模板之間為間隙配合。4.2 模具的裝配順序模具的裝配順序13如下：1確定裝配基準。2裝配前要對零件進行測量，合格零件必須去磁并將零件擦拭干凈。3調整各零件組合后的累積尺寸誤差，如各模板的平行度要校驗修磨，以保證模板組裝密合，分型面吻合面積不得小于80%，間隙不得小于溢料最小值，防止產生飛邊。4在裝配過程中盡量保持原加工尺寸的基準面，以便總裝合模調整時檢查。5組裝導向系統并保證開模合模動作靈活，無松動和卡滯現象。6組裝冷卻和加熱系統，保證管路暢通，不漏水，不漏電，動作靈活緊固，連接螺釘，裝配定位銷。裝配液壓系統時允許使用密封填料或密封膠，但應防止進入系統中。7試模。試模合格后打上模具標記，包括模具編號、合模標記