1、前 言第二章 注塑設備選擇第2.1節 估算塑件體積 該產品大批量生產故設計的模具要有較高的注塑效率，澆注系統要能自動脫模，可采用側澆口自動脫模結構。由于塑件中等大小，所以模具采用一模二腔結構，澆口形式采用側澆口。2.1.1計算塑件體積由第一章可知塑件材料PMMA的密度為1.161.20 g.cm，收縮率為1.6%2.0%，計算出其平均密度為1.18 g.cm，平均收縮率為1.8%。經測繪初步估算得塑件體積 V=9.18+1.428+7.722+0.33+0.32+2.62=21.6 cm；塑件質量 M= V=21.6 cm×1.18 g.cm=25.488g；2.1.2 澆注系統凝料

2、體積的初步估算可按塑件體積的0.6倍估算，由于該模具采用一模二腔。1.所以澆注系統凝料體積為 V=2V×0.6=2×21.6×0.6=25.92 cm；2.該模具一次注塑所需塑料的體積為 V=2V+ V=2×21.6+25.92=69.12 cm;第2.2節 注塑機型號的選定 根據塑料制品的體積與質量，以及成型工藝參數初步選定注塑機的型號為 SZ200/1000型臥式螺桿注塑機2.2.1 注塑機的主要技術參數 如表2.1所示 表2.1理論注射容積210 cm開模行程300mm注射壓力150MPa最大模具厚度350mm注射速率110g/s最小模具厚度150

3、mm塑化能力14g/s鎖模形式雙曲肘螺桿轉速10250r/min模具定位孔直徑125mm螺桿直徑42mm噴嘴球頭直徑15mm鎖模力1000kN噴嘴口直徑4mm拉桿內間距315×315頂出行程90mm注： 該注塑機由寧波市金星塑料機械有限公司生產 型腔數量的校核1.由注塑機料筒塑化速率校核型腔數目 n；上式右邊122，符合要求。式中 K注塑機最大注塑量的利用系數，取0.8； M注塑機的額定塑化量(g/h或cm/h),該注塑機為14g/s； t成型周期，因塑件較小，壁厚不大，取45s； m單個塑件質量 25.48g； m澆注系統所需塑料質量 30.58g；2.按注射機的最大注射量校核型腔

4、數目 n；上式右邊5.42符合要求；式中 m注射機允許的最大注射量(g或cm) 210 cm；3.按注射機的額定鎖模力校核型腔數目 注射機在充模過程中產生的脹模力主要作用在兩個位置： 在兩瓣合模上的作用面積約為A24×135=3240mm； 瓣合模與支撐板的接觸處的作用面積A17×135=2295mm； n 上式右邊3.12符合要求；式中 F注射機的額定鎖模力(N)，該注射機為4×10N； A2個塑件在模具分型面上的投影面積(mm), A=2A=6480mm； A澆注系統在模具分型面上的投影面積(mm), A=0.35A=2268mm； P塑料熔體對型腔的成型壓(

5、MPa),一般是注射壓力的30%65%，該處取型腔的平均壓力為45MPa；第三章 擬定模具結構形式第3.1節 分型面位置的確定在塑件設計階段，就應考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設計階段，應首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結構。分型面設計是否合理，對塑件質量、工藝操作難易程度和模具設計制造都有很大的影響。因此分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵因素。3.1.1 分型面的選擇原則 1.有利于保證塑件的外觀質量； 2.分型面應選擇在塑件的最大截面處； 3.盡可能使塑件在動模一側； 4.有利于保證塑件的尺寸精度； 5.有利于簡化模具結構； 6.有利于排氣； 該塑件在模具

6、設計時已經充分考慮了上述原則，同時根據提供的塑件實體并無側邊凹凸和槽，所以分型時只需軸向抽芯分型。3.1.2分型面的選擇及模具結構 充分考慮以上條件及有利于工藝操作，將分型面選擇在塑件下表面如圖3-1所示 圖3-1 1.組合上型芯， 2.定模型腔板， 3.動模型腔板， 4.下型芯。第3.2節 確定型腔數目及排列方式 當塑件分型面確定之后，就需要考慮是采用單型腔模還是多型腔模。一般來說，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優先采用一模一腔的結構，但對精度要求不高的小型塑件（沒有配合要求），形狀簡單，有是大批量生產時，若采用多型腔模具，就有獨特的優越性，使生產效率大為提高。故有此初步擬定采用一模兩腔，

7、如圖3-2所示。 圖3-2 型腔分布第四章 澆注系統形式和澆口設計澆注系統是引導塑料熔體從注塑機噴嘴到模具型腔的進料通道，具有傳質、傳壓和傳熱的功能，對塑件質量影響很大。它分為普通流道澆注系統和熱流道澆注系統。第4.1節 主流道設計主流道位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注塑機噴嘴射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出 主流道尺寸1.主流道小端直徑 D=4（注射機噴嘴直徑）+（0.51） 取D=5mm；2.主流道球面半徑 SR=15(注射機噴嘴球頭半徑)+（12）mm 取SR=16；3.球面配合高度 h=3mm5mm 取h=3mm；4.

8、主流道長度 盡量小于60mm 由標準模架結合該模具結構 取 L=32+22=54mm；5.主流道大端直徑 D= D+2tan7.26（取錐角=3°） D=7mm；6.澆口套總長 L=56mm；4.1.2主澆道襯套形式主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸屬易損件，對材料要求嚴格，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式，以便有效地選用優質鋼單獨進行加工和熱處理，如圖所示，材料采用T8鋼，熱處理淬火后表面硬度為50HRC55HRC，如圖4-1所示。為了便于加工和縮短主流道的長度，襯套和定位圈設計成分體式。 圖4-1 襯套定位圈的結構尺寸如圖4-2所示 圖4-2 定位圈第4.2

9、節 分流道設計4.2.1 分流道的布置形式分流道在分型面上的布置與型腔排列相關，但應遵循兩方面的原則：一、 排列緊湊，縮小模具板面尺寸；二、 流程盡量要短，鎖模力力求平衡。該模具的流道位置布置采用平衡對稱式，這樣彎折少，長度短，無其他最佳方案選擇4.2.2 分流道的長度梯形分流道的單向長度 L=32mm； 總長度 L=2L=64mm。4.2.3 分流道的形狀及尺寸為了便于加工及凝料的脫模，分流道大多設置在分型面上，工程設計中常采用梯形截面，加工工藝性能好，且塑料熔體的熱量散失、流動阻力均不大，因此該模具的分流道也采用梯形，可根據以下經驗公式確定其截面的尺寸即：B=0.2654 , H=;B=0

10、.26543.28 取B=5, H=4.5；式中 B梯形最大底邊的寬度； m塑件的質量（g） 25.488； L單向分流道的長度 35mm； H梯形的高度。注：上式的使用范圍，即塑件厚度在3mm以下，質量小于200g，且B的計算結果在3.29.5mm范圍內才合理。第4.3節 主流道冷料井設計冷料井位于主流道正對面的動模板上，其作用是捕集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而影響塑件質量。開模時應將主流道中的凝料拉出，所以冷料井的直徑應稍大于主流道大端的直徑，該模具采用底部裝有拉料桿的Z字形槽冷料井。拉料桿直徑d=7（主流道大端直徑）+1=8mm， 冷料井深度取11mm。第4.4節 澆口設計

11、澆口是連接流道與型腔之間的一般細短通道，它是澆注系統的關鍵部位。澆口的形式、位置和尺寸對塑件的質量影響很大。澆口截面積通常為分流道截面積的0.070.09倍，澆口的截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長度為0.5mm2.0mm。澆口的具體尺寸一般根據經驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。 澆口的類型及位置的確定該模具是中小型塑件的多型腔模具，同時從所提供的塑件中可以看出，在中部33的圓周上設置側澆口比較合適。側澆口開在垂直的分型面上，從型腔（塑件）外側面進料，側澆口是典型的矩形截面澆口，能方便的調整沖模時的剪切速率和澆口的封閉時間，因而又稱為標準澆口。這種澆口加工容易，修整方便，而且可以根

12、據塑件的形狀特征靈活的選擇進料位置，因此它是廣泛應用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具中。 澆口結構尺寸的經驗計算1.側澆口深度和寬度經驗計算經驗公式為 h=nt=0.8×2=1.6mm， w= =2.23mm；綜合實際因素?。篽=1mm， w=2mm；式中h側澆口深度；w澆口寬度；A塑件外表面積；t塑件厚度（平均厚度約為2mm）；n塑件系數，由表 查得n=0.8。 表 塑料材料系數n 塑料系數PE、PSPOM、PC、PPPA、PMMA、PVACPVC n 0.6 0.70.8 0.9 注：源自參考文獻1表6.6-52.側澆口的經驗計算 由于側澆口的種類較多，現將常用的

13、經驗數據列于表 表 側澆口的推薦尺寸塑件壁厚/mm側澆口尺寸/mm澆口長度L/mm深度h寬度w<0.800.501.01.00.82.40.51.50.82.42.43.21.52.22.43.33.26.42.22.43.36.4 注：源自參考文獻3表6.6-6綜上得側澆口尺寸：深度h=1.6mm 寬度w=2mm 長度l=1.5mm其尺寸實際應用效果如何，應在試模中檢驗與改進。4.4.3 澆注系統的平衡對于該模具，從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸對應相同，各個澆口也相同，因此整個叫住系統理應是平衡的。4.4.4 澆注系統凝料體積計算1.主流道與主流道凝料井凝料計算V

14、=；2.分流道凝料體積V=；3.澆口凝料體積V很小，可取為零。4.澆注系統凝料體積V= V + V + V=1070.236+1417.5+0=2487.736；由于該值小于前面對澆注系統凝料的估算，所以前面的有關澆注系統的各項計算與校核符合要求，不需要從新計算。4.4.5澆注系統各截面流過熔體的體積計算1.流過澆口的體積 V=V =21.6；2.流過分流道的體積 V =V + V=23.01；3.流過主流道的體積 V =2V+ V=48.50；普通澆注系統截面尺寸的計算與校核1.確定適當的剪切速率根據經驗澆注系統各段的取以下值，所成型塑件質量較好。1） 主流道=2） 分流道=3） 側澆口 =

15、2確定體積流率（澆注系統中各段的q值是不相同的）1） 主流道體積流率q因塑件小，即使是一模兩腔的模具結構，所需注射塑料熔體的體積也不是很大的，而主流道的尺寸并不小（和注射機噴嘴孔直徑相關聯）因此主流道體積流率并不大，取=代人得 q=21.56/s；2） 澆口體積流率q側（矩形）澆口用適當的剪切速率=代人得 q=8.5/s；3.注射時間（充模時間）的計算1）模具充模時間 t=2.24s；式中q主流道體積流率；t注射時間，s；V模具成型時所需塑料熔體的體積，；2）單個型腔充模時間 t=2.54s；3）注射時間根據經驗公式求得注射時間 t= t/3+2 t/32.44s根據表 可知t注射機最短注射時

16、間，所選時間合理。4.校核各處剪切速率1）澆口剪切速率= 合理；2）分流道剪切速率=，基本合理。式中 q=9.43/s，R=0.65。3）主流道剪切速率=，合理。式中 R=R=0.65cm。第五章 成型零件的結構設計和計算塑料模具型腔在成型過程中受塑料熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側壁和底板厚度過小，可能因強度不夠而產生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產生撓曲變形，導致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應通過強度和剛度的計算來確定型腔壁厚，尤其對重要的精度要求高的模具型腔，更不能單純憑經驗來確定型腔壁厚和底板厚度。第5.1節 型芯和型腔的工作尺寸計算5.1.

17、1 型腔的工作尺寸計算133×(1+1.8%)+0.75×1.28=136.3541.型腔的徑向工作尺寸計算公式如下： L=L（1+k）+（3/4）式中 L塑件外形公稱尺寸 長135mm，寬25mm； k 塑件的平均收縮率 取1.8%； 塑件的尺寸公差 取MT3級； 模具制造公差 取塑件相應尺寸公差1/31/6;長度方向 L=133×(1+1.8%)+0.75×1.28=136.9寬度方向 L=9(1+1.8%)-0.75×0.16=9.042型腔的深度工作尺寸計算公式如下： H=H1+k）-（2/3） 代入得 H=17(1+1.8%)-（2/

18、3）=17.17 型芯的工作尺寸計算1.型芯的徑向工作尺寸計算公式如下： l=l（1+k）+（3/4）長度方向 l=112(1+1.8%)+0.75×0.58 =114.45寬度方向 l=6(1+1.8%)+0.75×0.16 =6.2282.型芯的高度工作尺寸計算公式如下： h=h（1+k）+（2/3） h=14(1+1.8%)+(2/3)×0.18 =14.373.下模芯的徑向工作尺寸計算公式如下： l=l（1+k）+（3/4） 長度方向 l=131(1+1.8%)+0.75×0.61 =133.815寬度方向 l=5(1+1.8%)+0.75

19、15;0.14 =5.194.下模芯的高度工作尺寸計算公式如下： h=h（1+k）+（2/3） h=13(1+1.8%)+(2/3)×0.18 =13.35 型芯位置尺寸計算公式如下： C= C(1+k)±/2 C=15(1+1.8)±0.2/2=15.27±0.15.1.4 型腔側壁及底板厚度的計算1.型腔側壁厚度計算如圖5-11）剛度計算公式S=0.31L式中 S矩形型腔場邊的側壁厚度； P型腔所受壓力 60Mpa； L型腔長邊長度 136mm； a型腔側壁受壓高度 15mm； a型腔側壁全高度 17mm；允許變形量 0.040.05mm；E模具材料

20、的彈性模量 200GPa ；模具材料的許用應力 465MPa ； S= 33.6mm 圖5-12）按強度計算公式 S= =0.71L； S=32.5mm；2. 型腔底板厚度的計算1）按剛度計算 h= h=2）按強度計算 h= h=13.5mm15mm，符合要求。第六章 合模導向機構設計 當采用標準模架時，因模架本身帶有導向裝置，一般情況下設計人員只要按模架規格選用即可，若需要采用精密導向定位裝置，則需由設計人員根據模具結構進行具體設計。第6.1節 導向機構的總體設計6.1.1 設計要點1.導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的的距離，以保證模具的強度，

21、防止壓入導柱和導套后變形。2.該模具采用4根導柱，其布置為等直徑導柱對稱分布。3.該模具導柱安裝在支撐板上，導套安裝在定模固定板上和推板上。4.為了保證分型面很好的接觸，導柱和導套在分型面處應有承屑槽，即可削去一個面或在導套的孔口倒角，該模具采用后者。5.在合模時，應保證導向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導致模具損壞。6.動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。 導柱設計 1.該模具采用帶頭導柱，不加油槽，如圖6-1所示。 2.導柱長度必須比凸模端面高度高出6mm8mm。 3.為使導柱能順利地進入導向孔，導柱的端部常做成圓錐形或球形的先導部分。 4.導柱的直徑應根據模具的尺寸來確定，應保

22、證具有足夠的抗彎強度（該導柱直徑由標準模架可知為25mm）。 5.導柱的安裝形式，導柱固定部分與模板按H7/k6配合，導柱滑動部分按H7/f7或H8/f7的間隙配合。 6.導柱的工作部分的表面粗糙度R=0.4m。 7.導柱應具有堅硬而耐磨的表面、堅韌而不易折斷的內芯。多采用低碳鋼經滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經淬火處理，硬度為50HRC以上或45經調質、表面淬火、低溫回火，硬度為50HRC以上。 圖 6-1 帶頭導柱 導套設計 導套與安裝在另一半模上的導柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，保證模具運動導向精度的遠套型零件。導套常用的結構類型有兩種：直導套（GB/T4169.2-1

23、984）、帶頭導套（GB/T4169.3-1984）。1.結構形式采用帶頭導套和直導套兩種如圖6-2所示；2.導套的端面應倒角，導柱孔做成通孔，利于排出孔內的剩余空氣。3.導套孔的滑動部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為0.4m。導套外徑與模板一端采用H7/k6配合；另一端采用H7/e7配合鑲入模板。4.導套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造，該模具中采用T8A。 a b 圖 6-2 a .帶頭導套 b.直導套 第七章 脫模推出機構設計第7.1節 脫模推出機構設計注射成型的每一個環節中，塑件必須準確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構，也稱

24、為推出機構。7.1.1 脫模機構設計原則 脫模機構設計時必須遵循以下原則1.因為塑料冷卻收縮時抱緊凸模，所以頂出力的作用點應盡量靠近凸模；2.頂出力應作用在塑件剛性和強度最大的部位，如加強條、凸緣、壁厚等處，作用面積盡可能大些，以防止塑件變形和損壞； 3.為保證良好的塑件外觀，頂出位置應盡量設在塑件內部或對塑件外觀影響不大的部位； 4.若頂出部位需設在塑件使用或裝配的基面上時，為不影響塑件尺寸和使用，一般頂桿與塑件接觸處凹進塑件0.050.1mm，否則塑件會引起凸起，影響基面的平整。7.1.2 脫模機構設計該模具采用推板推出機構，其結構如圖7-1所示 圖 7-1 1.定模型腔板 2.推板 3.

25、推桿 4.動模型腔板 5.型芯1.采用簡單脫模機構，在動模一側施加一次頂出力，就可以實現塑件脫模的機構稱為簡單脫模機構。通常包括頂桿(或推桿)脫模機構等。2.頂桿多用T8A或T10A材料，頭部淬火硬度達50HRC以上，表面粗糙度取Ra值小于0.8m，和頂桿孔呈H8/f8配合。頂桿是模具標準件。第八章 注射機工藝參數校核第8.1節 最大注射壓力校核注射機的額定注射壓力即為該注射機的最高壓力，即 P=150MPa，應該大于注射成型時所需調用的注射壓力P即 PkP式中 k安全系數，常取k=1.251.4，這里取1.25實際生產中該模具成型時所需壓力P為70120MPa，代入計算符合要求。第8.2節 最大注射量校核注塑機的最大注塑量應大于制品的質量或體積(包括流道及澆口凝料和飛邊),通常注塑機的實際注塑量最好是注塑機的最大注量的80%。所以，選用的注塑機最大注塑量應滿足V=V=0.8×210=178.5cm式