插板底壳注塑模具设计说明书

机电工程学院

毕业设计说明书

学生姓名： 周倩倩

学 号： [1**********]9

专业班级： 材控F0902班

指导教师： 蒋国兴

2013 年 5 月 20 日

设计题目: 插座底壳注塑模具设计

目 次

1.绪论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3

2.塑件的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3

2.1塑料材料的分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

2.3塑件的结构分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

3.模具的总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5

3.1模架的选取„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

3.2注射机的选取和校核„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

3.2.1注射机的选取„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6

3.2.2注射机的校核„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6

3.3分型面的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

3.4浇注系统的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9

3.4.1主浇道的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9

3.4.2浇口套和定位环„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10

3.4.3分浇道的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 11

3.4.4冷料穴与拉料杆的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12

3.4.5浇口的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12

3.5成型零部件的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

3.5.1凹模和型芯的结构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

3.5.2凹模和型芯的尺寸计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

3.5.3型腔壁厚和底板厚度的设计和校核„„„„„„„„„„„„„„16

3.6推出机构的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16

3.6.1推出机构结构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16

3.6.2推出机构的导向和复位设计„„„„„„„„„„„„„„„„„17

3.7导向结构的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19

3.8排气系统的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20

3.9温度调节系统的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20

4.模具总装图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21

结 语„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23

参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 24

致 谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25

1. 绪论

模具工业是制造业中广泛应用的一种成型方法。应用模具制造出来的产品有

许多优点，像：高效、节能、优质、减少成本等，所以模具设备的应用可见于生

活中的许多领域，汽车生产、机械电子、家电、轻工业等随处可见各种冲压模具、

注塑模具的实际生产应用，其中百分之六十到百分之八十的零件都是通过模具来

加工和生产出来的。模具的作用非常巨大，一个国家模具行业的水平，也从侧面

反映了它的整体工业制造水平，所以对模具的设计和制造技术的投入和关注越来

越大，国家也提出了很多的相关政策。但是，虽然我国现在的模具生产年总值居

世界第三位，模具技术水平整体还不是很高，远差于工业先进的国家。主要的差

距是：工艺装备水平低且配套性不好、人才不足、专业化、基础薄弱、标准化、

商业化程度低等。

所以未来我国模具行业的发展和创新，应是基于以上几个差距来展开的，大

致的有以下几个点：①加强大型，精密，复杂模具的开发和应用②重视模具零件

标准化的应用。③推广各种和模具的设计有关的各种软件的应用。④对模具的制

造加深研究力度，在缩短模具的制造时间，增加模具的寿命，减少模具制造成本

等各方面多些重视。

2. 塑件的设计

2.1材料分析

根据模具设计任务书的要求，该塑件的材料是选用的Pc。

pc的性能参数如下表2.1所示

表2.1

Pc的成形特性

该材料的成型特点如下图示图

2.2

图2.1

2.2结构设计

本设计的题目是插板底壳注塑模具设计，塑件插板底壳在生活中非常常见。

通过对比和优化设计，塑件的结构如2.1图示

图2.3

初步定其尺寸约在100mmx50mm左右，属于中等塑件，查表可知pc的塑件壁

厚推荐值在2.00~2.30mm之间，根据具体的实际应用，取壁厚为2.00mm。

脱模斜度在常用塑料的脱模斜度表中查的，pc型腔为35’~40’，型芯为30’~50’。 根据塑件的设计原则，最终塑件的结构尺寸是基本尺寸为126mm×52mm×10mm，

厚度为2mm的长形薄壳塑件，有四个螺钉固定凸台，基本尺寸为较大直径为ø10

小径为ø6高为9mm的圆锥台，螺钉孔直径为5mm.4mm。在壳的边上有厚度1mm，

高度2mm的侧槽，便于和上盖定位。

塑件的工艺性设计

对于该塑件未注公差尺寸，则其公差等级为MT5，查塑料模塑件尺寸公差

表(GB/T1448693)得出塑件的A类公差为1.28mm，B类公差值为1.48mm。

)，确定塑件的表面粗糙度值为1.60um。 查表面粗糙度值表(GB/T142341993

3. 模具的总体设计

3.1模架的选取

该塑件的结构较简单，通过各种模架的比较，选用A1形的模架既能满足要求。模架的结构如图

3.1

图3.1

根据要求一模四腔的设计和塑件的基本尺寸，选定模架的尺寸为450mmx450mm。

3.2注塑机的选取和校核

3.21注塑机的选取

单个塑件的体积计算约为20cm3,4个约为80cm3，加上凝料的体积，初步选用注射机的型号为XZZY250其参数如下图3.2示

图3.2

3.2.2注塑机的校核

（1） 最大注塑量的校核

在注塑时，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的35%至75%范围内，最大可达80%，最小不小于10%。，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50%至80%。

V实 =136 cm；

V公＝250 cm；

136÷250×100%=54.4%

满足要求

（2） 锁模力的校核

校核注塑机的额定锁模力的公式：

33

(nA1A2)pF

A1为单个塑件在分型面上的投影面积

A2为浇注系统在分型面的投影面积

P为塑料熔体对型腔的成型压力

n为型腔数目

F为注塑机额定锁模力

则对于该模具的设计，A1=6552mm2，A2=2440mm2 ，n=4，p=40mp，计算后的 F1145.9kN ，满足要求。

（3） 模具闭合高度的校核

模具高度必须满足下式：

Hmin Hm Hmax

式中Hm——所设计的模具厚度

Hmin——注塑机所允许的最小模具厚度

Hmax——注塑机所允许的最大模具厚度

Hm263mm

Hmin200mm

Hmax350mm

满足要求。

（4） 模具安装尺寸校核

模具有两种不一样的固定方法：第一是用螺钉来完成对模具的固定，另一种是用压板来完成对模具的固定。采用螺钉直接固定时（大型模具常用这种方法），模具动，定模板上的螺孔及其间距，必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中，小模具多用这种方法），模具的固定板的旁边要有螺纹孔，不是固定的，可按需要设计位置。

该模具外形尺寸为450mm×450mm属中，小型模具，所以采用压板固定法（一般认为当尺寸在500mm×500mm内为中，小模具）。

（5） 开模行程校核

Xs-zY-250注射机是一种液压和机械联合锁模的注射机，对于这种注射机的校

核，又因此模具设计的为单分型面，校核公式是

SmaxsH1H2(5~10)mm

Smax为注射机的最大开模具行程

H1为塑件的脱模距离

H2为塑件的工艺高度

H1=8.0mm，H2=69mm，Smax=500mm

Smax500mmH1H2(5~10)mm82~87mm

满足要求

3.3分型面的选择

分型面的结构形式有很多，在设计中，为了便于脱模取件，尽可能的采用平面结构。选择的分型面要有便于脱模、满足塑件表面质量要求、保证塑件的尺寸精度的要求、满足塑件使用（安装）要求、利于防止飞边溢料。利于排气。利于避免熔接痕、使模具零件便于加工的优点。

该塑件的结构中有一个定位的侧槽，把分型面选在侧槽处，既能满足分型的要求。如下图示箭头处

图3.3分型面的位置

3.4浇注系统的设计

3.4．1主流道的设计

主流道的截面为圆形的，整体形状是圆锥形的。锥度不能过大，否则或产生湍流或涡流．卷入空气，也不能过小，过小凝料脱模困难。锥度一般在2度和

4

度之间，因pc的流动性不好，取用2度。根据所选的注射机参数，半径R=注射机喷嘴半球半径R1+（1-2mm），其小端直径D=注射机喷嘴直径d +（0.5-1mm）。所以，其R=20mm，D=6mm。 3.4.2浇口套与定位环

为了方便主流道的拆卸和更换，将主流道设计在一种独立加工出来的衬套上。浇口套有两种形式。选用了其中的一种能够防止在反作用力下推出定模的设计形式，结构图3.4如下。

图3.4

根据选用的浇口套的形状，查询相关的配合方法，选用了一种定位圈和浇口套配合的结构形式，如下图3.5。定位圈的一些尺寸如图

3.6

图3.5

图3.6

3.4.3分流道的设计

一般的，对于小型的塑件单型腔，不需要设计分流道，对于塑件尺寸较大，设置有多型腔的模具都要设置分浇道。分浇道的设置应能使塑件熔体的流向得到平稳的转换，并尽快充满型腔，应使熔体流动中，温度降和压力降尽可能的低，还要使塑料熔体能够均匀平衡的分配到各个型腔中。

因模具要求是一模四腔，在分浇道的布局和设置中，选择合适的设计会影响塑件的成型过程。分浇道的设置形式有平衡式和非平衡式。对于本塑件，采用了平衡式的布局方法。具体的布局如下图3.7示

图3.7

分浇道的截面形状，有圆形的、抛物线的、梯形的、半圆和矩形截面的，综合分析后，采用圆形的截面，有减少热量损失和压力损失的优点，虽然加工精度和配合方面要求较高，但是脱模相对较容易。查表知，pc聚碳酸酯的分浇道推荐直径为4.7~9.5 mm，取其分浇道的直径为5mm。 3.4.4冷料穴和拉料杆设计 （1）冷料穴的设计

为了防止冷料在下次注塑循环中，被注入模具型腔，设计有冷料穴。冷料穴有

一级冷料穴和二级冷料穴等。在开模时，主浇道的凝料也要被拉出浇口套，所以冷料穴直径应大于主浇道的大端直径。

图3.8

（2）拉料杆的设计

拉料杆的作用是主流道凝料拉出浇口，顺利完成塑件的脱模。拉料杆的结构简单，有多种形式，对于这个模具设计，选用z字头的拉料杆的较合适，拉料杆和冷料穴的结构形式如图。根据模具的设计尺寸，将拉料杆的公称直径定为8，材料选用T8A，硬度为50~55HRC。 3.4.5 浇口的设计

浇口是连接分浇道和型腔的重要结构，也是整个浇注系统的关键环节。其结构形式和尺寸、设置位置等都对塑件的质量有很大影响。浇口的种类很多，根据分浇道的设置，设计为侧浇口，生产效率高，减少了浇注系统的物料消耗，浇口的修除方便。

侧浇口的截面是矩形的，形状和结构形式如下图示

图3.9 （1）浇口尺寸的确定

I.浇口厚度t的确定

聚碳酸酯材料中小型塑件的厚度选择范围为0.6~1.2mm，选取t=1.0mm II.浇口宽度b的确定 侧浇口尺寸计算的经验公式为

b

(0.6~0.9)A

30

其中A为塑料件的外侧表面积 塑件的外侧表面积约为

A(12652101261052)24103.14106552126052021256

17920

带入以上公式中得b2.6~4.0mm，所以取b=3mm 长度L的范围为0.7~2mm，取为L=1mm 综上可得到： t=1mm，b=3mm，L=1mm (2)浇口位置的确定

浇口的位置对塑件的内部和表面的产品质量有非常大的影响，所以在设计时，合理的布置浇口位置很重要。在确定浇口位置时，要结合塑件的结构、尺寸、材料、使用要求等进行分析。设置浇口的时候要注意的东西有： （1）避免熔体喷射引起的塑件破裂 （2）对熔体的流动和补缩有促进作用 （3）方便排气 （4）减少熔接痕

（5）防止料流对小型芯或者嵌件造成破坏

根据以上原则，因塑件长度尺寸较大，每个型腔设置两个浇口，位置和尺寸如下图3.10示

图3.10

(3)浇口位置流动比平衡的校核

在设计注塑模具浇注系统时，应保持流动比在允许的范围内。其计算公式为

S 

i1in

Li

ti

S为流动比；

Li为熔体流程的各段长度； Ti为熔体流程的各段厚度。（mm）

根据塑件的尺寸和位置尺寸，代入公式即s=

(

6521101210

525240)2

6512

(10.836.211032.8)2

121.66

对于聚碳酸酯材料的塑件，允许的流动比范围为120~180,校核结果满足，所以浇口的设计是合理的。

3.5成型零部件的设计

由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须有以一些性能: 1）强度和刚度满足设计要求；

2）硬度和耐磨性达到一定的程度，硬度常常在40HRC以上； 3）材料的抛光性能好，表面应该光滑美观； 4） 熔焊性能要好,以便修理。

5）切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好； 6）成型部位应须有足够的尺寸精度。

孔类零件为 H8~H10，轴类零件为 h7~h10。

3.5.1凹模和型芯的结构设计

凹模是成形塑件外形及其表面的零件，根据塑件的成型工艺要求与凹模本身的加工和装配要求，有多种形式：整体式、组合式。为了便于加工，根据塑件的结构和尺寸，凹模的设计结构为整体嵌入式凹模上面镶嵌小镶块的结构形式。 凸模，也就是主型芯，主要是成形塑件内表面的零件，设计成整体式的单独加工出来的型芯，然后镶嵌在模具板之中。 3.5.2凹模和型芯的尺寸计算 I.型腔型芯径向尺寸的计算

△—塑件公差（mm） 塑件尺寸公差根据GB/T144861993模塑件尺寸公差表取

MT5，1.28mm，z—模具制造公差，取(~)

（1）型腔

c

Ls)(Ls)scp% 2222



中小型的塑件，取c,z，将上式展开后略去微小的()Scp%，则型腔

32

计算公式为Lm

z

(

的径向尺寸公式为

3

LmLsLsScp%

43z

Lm(LsLsScp)0

4

其中Ls为塑料件的尺寸，c为磨损量，Scp为平均收缩率，Lm为型腔的径向尺寸

Scp(0.5%0.7%)0.6%

PC的收缩率为0.5%~0.7%，

3

Lm(1261260.0061.28)03

4

0.4270.427

(126.7560.96)0125.7960

1.28

（2）型芯

3由以上可类推出，型芯的计算公式为lm(lslsScp%)0z

4

3

lm(1221220.0061.28)01.28

43(122.7320.96)0.692)00.427(1230.427lm为型芯的径向尺寸 Ls为塑件的径向尺寸 II.型腔型芯高度尺寸的计算 （1）型腔的高度尺寸 型腔的高度尺寸计算公式为

2

Hm(HsHsScp%)03

3



23

Hm(HsHsScp%)0

3

20.427

(990.0061.28)0

3

0.427

(8.201)0其中Hm为型腔的深度尺寸； Hs为塑料件的尺寸 其余的同上

（2）型芯的高度尺寸



2hm(hshsScp%)0

33

(81.0060.853)00.4278.9010.427

3.5.3型腔壁厚和底板厚度的设计校核

根据塑件的基本尺寸，设计的型腔侧壁的厚度为22mm，底板也就是型芯固定

板的厚度为60mm。

在注塑成型的过程中，型腔主要受熔体的压力，在力的作用下易产生变形，所以对型腔的壁厚要求较高，如果达不到合适的标准要求，就会使型腔破坏。如果型腔和底板的刚度不够，产生弹性变形，会影响塑件的成型尺寸。所以，在模具设计中，型腔和底板的厚度应达到强度要求和刚度的要求。 整体式侧壁组合型腔的最小壁厚h的公式为

4paL1 h 32EA h为型腔壁厚，p为熔体压力一般取25~45Mpa，L1为型腔侧壁长边尺寸，a为熔体压力部分高度，E为弹性模量，钢材取2.1105Mpa ,A为型腔板厚度，

为允许变形量（mm）pc材料为0.025~0.04mm。

经计算后的h的最小值为17.786mm，则设计型腔的侧壁满足要求。 同理，底板厚度的校核公式为

H5pbL1

32EB

L1为型腔长度，b为底板上承压部分的宽度，B为底板宽度。 计算的H的最小厚度为28.99mm，设计的底板厚度满足刚度要求。

3.6推出机构的设计

推出机构是开模后将塑件推出的机构。本模具采用了简单的推杆推出机构来推出塑件。

3.6.1推杆推出机构的设计

推杆的推出的特点是安装方便、脱模效果好、维修容易、加工简单、使用寿命长，经常在实际应用中看到这种推出形式，可由于它与塑件的接触面积较少，设计不当会引起应力集中而是塑件产生变形，所以在脱模斜度小和脱模阻力大的管状或箱类塑件应用这种结构时，要使推杆的数量增多些，也可以把接触面积扩大。

根据塑件的尺寸和结构，将推杆的布局设计如图3.11下

图3.11 推杆的结构和尺寸如下图

3.12

图3.12

3.6.2推出机构的导向和复位结构

推出机构的导向由推板导柱和推板导套来完成，有能使推板平稳推出的优点，在模具设计中，它的数目应该大于等于2，大型模具应设置的多两个。本设计的模具属于中小型，设计两个就可以满足要求。推板导柱和推板导套的结构和配合形式如下图3.13。

推出机构的复位有弹簧复位、复位杆复位。推杆兼复位杆复位等形式。这个模具的设计选用了复位杆复位的形式，相对较简单。

图3.13

3.7导向机构的设计

塑料注塑模具的导向机构的作用主要是导向、定位和增加模具零件强度的作用。有导柱导套定位和锥面定位两种形式，一般都采用导柱导向与定位的形式。本模具的设计也是用导柱导向，根据模架的尺寸，选用32的带头导柱其结构和导套的结构尺寸如图3.14下

图3.14导柱和导套

3.8排气系统的设计

因本模具为推杆推出的设计，推杆和型芯的配合是间隙配合，所以可以利用配合间隙进行排气，经过查推杆排气的单面间隙表，pc材料的推杆配合间隙C为0.02~0.025mm，可取C=0.025mm，来满足在注塑过程中的排气。

3.9模具温度调节的设计

该塑件的材料选用的是PC，而这种的材料的黏度高，流动性差，模具的工作温度一般在80度到100度之间，形状复杂的塑胶件要用前面高出20度左右的模温来工作，注射温度要在270度在320度之间，高了会使塑料分解，低了流动性不好，可能塑料冲不透。所以在工作的时候要对模具加热。

4. 模具总装图

模具的主要零件如下表4.1

表4.1

装配总装图如下图4.1

图4.1

详细的结构尺寸可见于模具的零件图纸。

结语

毕业设计进入了尾声，自己的大学生涯也即将结束。做毕业设计的这些天有很多感慨，也有很多感动，但是时间的脚步不停留，前进的方向不变，摸黑也要一如既往的前行，因为停下来就意味着落后。

通过这毕业设计，真正知道了每一个做模具设计的工作人员的不易，细节和专业知识都非常重要，而且要有细心和耐心，并且合理的安排设计流程也是非常重要的，如果没有安排好先后次序，可能会增加很多的繁重的修改工作量，如果能够把整个流程把握好，合理分配次序，并细心的设计每个最小的结构，工作效率会大大的提高。对于我自己，理解了整个设计的大概步骤，复习和巩固了以前学过的关于塑料模具的许多理论，同时也锻炼了自己实际应用理论来做设计的能力。通过软件绘图，熟悉了proe软件和cad制图的方法。

总结整个设计过程，中间还是有很多的不足和瑕疵，也让我看到了自己的一些理论知识的欠缺，同时也给自己提了一个醒：要想劈柴，必须有斧，也就是“工欲善其事，必先利其器”，也坚定了不断地学习的决心。

参 考 文 献

[1] 杨予勇主编.塑料成型工艺与模具设计.北京.国防工业出版社.2009. [2]吴生绪. 《塑料成形模具设计手册》.北京.机械工业出版社，2008 [3]屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计. 北京：高等教育出版社，2005 [4] 塑料模设计手册编写组. 塑料模设计手册. 北京：机械工业出版社，1989 [5] 曹宏深，赵仲治. 塑料成型工艺与模具设计. 北京：机械工业出版社，1993 [6]杨占尧等. 注塑模具典型结构图例. 北京：化学工业出版社，2005

[7]许洪斌，樊泽兴等. 塑料注射成型工艺及模具. 北京：化学工业出版社，2006 [8] 张增红，熊小平，等著.塑料注射成型．化学工业出版社 2005.4 [9] 孙友余. 模具设计手册[M].北京：机械工业出版社，1994.6.

[10] 冯开平 左宗义主编 画法几何与机械制图 广州：华南理工大学出版社,2003.6.

[11] 王旭．塑料模结构图册．机械工业出版社 1994.1 [12] 张国强．注射模设计与生产应用．化学工业出版社 2005.2

[13] K. R. Redlitz, “Design and implementation of a plastic injection molding machine controller,” Master’s thesis, Rensselaer Polytechnic Institute,Troy, NY, Sept. 1987.

[14] D.-M. Liu, B.-W. Lin, J. Mater. Sci. 30 (1995) 758–762. [15] C.-T. Fu, A.-K. Li, J. Mater. Sci. 31 (1996) 4697–4704. [16] 李秦蕊．塑料模具设计．西北工业大学出版，1995.2

致 谢

本设计是在蒋国兴老师的安排和悉心指导下进行的，感谢老师对我的设计提出了很宝贵的建议，也定时的给我们的辅导。同时还要感谢小组的其他同学和宿舍的舍友，他们在设计过程中都给了我很多很多的帮助，使我的毕业设计更加顺利的进行，在此表示非常衷心的感谢。感谢在这四年来教育我的老师们，是在老师的教育和帮助下，我不仅学到了很多的专业知识，也教会了我们怎么做事，怎么做人，老师们给我们起了很好的榜样作用，在此真诚的感谢老师们的辛苦和汗水！

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1.绪论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3

2.塑件的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3

2.1塑料材料的分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

2.3塑件的结构分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

3.模具的总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5

3.1模架的选取„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

3.2注射机的选取和校核„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

3.2.1注射机的选取„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6

3.2.2注射机的校核„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6

3.3分型面的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

3.4浇注系统的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9

3.4.1主浇道的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9

3.4.2浇口套和定位环„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10

3.4.3分浇道的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 11

3.4.4冷料穴与拉料杆的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12

3.4.5浇口的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12

3.5成型零部件的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

3.5.1凹模和型芯的结构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

3.5.2凹模和型芯的尺寸计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

3.5.3型腔壁厚和底板厚度的设计和校核„„„„„„„„„„„„„„16

3.6推出机构的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16

3.6.1推出机构结构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16

3.6.2推出机构的导向和复位设计„„„„„„„„„„„„„„„„„17

3.7导向结构的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19

3.8排气系统的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20

3.9温度调节系统的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20

4.模具总装图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21

结 语„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23

参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 24

致 谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25

1. 绪论

模具工业是制造业中广泛应用的一种成型方法。应用模具制造出来的产品有

许多优点，像：高效、节能、优质、减少成本等，所以模具设备的应用可见于生

活中的许多领域，汽车生产、机械电子、家电、轻工业等随处可见各种冲压模具、

注塑模具的实际生产应用，其中百分之六十到百分之八十的零件都是通过模具来

加工和生产出来的。模具的作用非常巨大，一个国家模具行业的水平，也从侧面

反映了它的整体工业制造水平，所以对模具的设计和制造技术的投入和关注越来

越大，国家也提出了很多的相关政策。但是，虽然我国现在的模具生产年总值居

世界第三位，模具技术水平整体还不是很高，远差于工业先进的国家。主要的差

距是：工艺装备水平低且配套性不好、人才不足、专业化、基础薄弱、标准化、

商业化程度低等。

所以未来我国模具行业的发展和创新，应是基于以上几个差距来展开的，大

致的有以下几个点：①加强大型，精密，复杂模具的开发和应用②重视模具零件

标准化的应用。③推广各种和模具的设计有关的各种软件的应用。④对模具的制

造加深研究力度，在缩短模具的制造时间，增加模具的寿命，减少模具制造成本

等各方面多些重视。

2. 塑件的设计

2.1材料分析

根据模具设计任务书的要求，该塑件的材料是选用的Pc。

pc的性能参数如下表2.1所示

表2.1

Pc的成形特性

该材料的成型特点如下图示图

2.2

图2.1

2.2结构设计

本设计的题目是插板底壳注塑模具设计，塑件插板底壳在生活中非常常见。

通过对比和优化设计，塑件的结构如2.1图示

图2.3

初步定其尺寸约在100mmx50mm左右，属于中等塑件，查表可知pc的塑件壁

厚推荐值在2.00~2.30mm之间，根据具体的实际应用，取壁厚为2.00mm。

脱模斜度在常用塑料的脱模斜度表中查的，pc型腔为35’~40’，型芯为30’~50’。 根据塑件的设计原则，最终塑件的结构尺寸是基本尺寸为126mm×52mm×10mm，

厚度为2mm的长形薄壳塑件，有四个螺钉固定凸台，基本尺寸为较大直径为ø10

小径为ø6高为9mm的圆锥台，螺钉孔直径为5mm.4mm。在壳的边上有厚度1mm，

高度2mm的侧槽，便于和上盖定位。

塑件的工艺性设计

对于该塑件未注公差尺寸，则其公差等级为MT5，查塑料模塑件尺寸公差

表(GB/T1448693)得出塑件的A类公差为1.28mm，B类公差值为1.48mm。

)，确定塑件的表面粗糙度值为1.60um。 查表面粗糙度值表(GB/T142341993

3. 模具的总体设计

3.1模架的选取

该塑件的结构较简单，通过各种模架的比较，选用A1形的模架既能满足要求。模架的结构如图

3.1

图3.1

根据要求一模四腔的设计和塑件的基本尺寸，选定模架的尺寸为450mmx450mm。

3.2注塑机的选取和校核

3.21注塑机的选取

单个塑件的体积计算约为20cm3,4个约为80cm3，加上凝料的体积，初步选用注射机的型号为XZZY250其参数如下图3.2示

图3.2

3.2.2注塑机的校核

（1） 最大注塑量的校核

在注塑时，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的35%至75%范围内，最大可达80%，最小不小于10%。，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50%至80%。

V实 =136 cm；

V公＝250 cm；

136÷250×100%=54.4%

满足要求

（2） 锁模力的校核

校核注塑机的额定锁模力的公式：

33

(nA1A2)pF

A1为单个塑件在分型面上的投影面积

A2为浇注系统在分型面的投影面积

P为塑料熔体对型腔的成型压力

n为型腔数目

F为注塑机额定锁模力

则对于该模具的设计，A1=6552mm2，A2=2440mm2 ，n=4，p=40mp，计算后的 F1145.9kN ，满足要求。

（3） 模具闭合高度的校核

模具高度必须满足下式：

Hmin Hm Hmax

式中Hm——所设计的模具厚度

Hmin——注塑机所允许的最小模具厚度

Hmax——注塑机所允许的最大模具厚度

Hm263mm

Hmin200mm

Hmax350mm

满足要求。

（4） 模具安装尺寸校核

模具有两种不一样的固定方法：第一是用螺钉来完成对模具的固定，另一种是用压板来完成对模具的固定。采用螺钉直接固定时（大型模具常用这种方法），模具动，定模板上的螺孔及其间距，必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中，小模具多用这种方法），模具的固定板的旁边要有螺纹孔，不是固定的，可按需要设计位置。

该模具外形尺寸为450mm×450mm属中，小型模具，所以采用压板固定法（一般认为当尺寸在500mm×500mm内为中，小模具）。

（5） 开模行程校核

Xs-zY-250注射机是一种液压和机械联合锁模的注射机，对于这种注射机的校

核，又因此模具设计的为单分型面，校核公式是

SmaxsH1H2(5~10)mm

Smax为注射机的最大开模具行程

H1为塑件的脱模距离

H2为塑件的工艺高度

H1=8.0mm，H2=69mm，Smax=500mm

Smax500mmH1H2(5~10)mm82~87mm

满足要求

3.3分型面的选择

分型面的结构形式有很多，在设计中，为了便于脱模取件，尽可能的采用平面结构。选择的分型面要有便于脱模、满足塑件表面质量要求、保证塑件的尺寸精度的要求、满足塑件使用（安装）要求、利于防止飞边溢料。利于排气。利于避免熔接痕、使模具零件便于加工的优点。

该塑件的结构中有一个定位的侧槽，把分型面选在侧槽处，既能满足分型的要求。如下图示箭头处

图3.3分型面的位置

3.4浇注系统的设计

3.4．1主流道的设计

主流道的截面为圆形的，整体形状是圆锥形的。锥度不能过大，否则或产生湍流或涡流．卷入空气，也不能过小，过小凝料脱模困难。锥度一般在2度和

4

度之间，因pc的流动性不好，取用2度。根据所选的注射机参数，半径R=注射机喷嘴半球半径R1+（1-2mm），其小端直径D=注射机喷嘴直径d +（0.5-1mm）。所以，其R=20mm，D=6mm。 3.4.2浇口套与定位环

为了方便主流道的拆卸和更换，将主流道设计在一种独立加工出来的衬套上。浇口套有两种形式。选用了其中的一种能够防止在反作用力下推出定模的设计形式，结构图3.4如下。

图3.4

根据选用的浇口套的形状，查询相关的配合方法，选用了一种定位圈和浇口套配合的结构形式，如下图3.5。定位圈的一些尺寸如图

3.6

图3.5

图3.6

3.4.3分流道的设计

一般的，对于小型的塑件单型腔，不需要设计分流道，对于塑件尺寸较大，设置有多型腔的模具都要设置分浇道。分浇道的设置应能使塑件熔体的流向得到平稳的转换，并尽快充满型腔，应使熔体流动中，温度降和压力降尽可能的低，还要使塑料熔体能够均匀平衡的分配到各个型腔中。

因模具要求是一模四腔，在分浇道的布局和设置中，选择合适的设计会影响塑件的成型过程。分浇道的设置形式有平衡式和非平衡式。对于本塑件，采用了平衡式的布局方法。具体的布局如下图3.7示

图3.7

分浇道的截面形状，有圆形的、抛物线的、梯形的、半圆和矩形截面的，综合分析后，采用圆形的截面，有减少热量损失和压力损失的优点，虽然加工精度和配合方面要求较高，但是脱模相对较容易。查表知，pc聚碳酸酯的分浇道推荐直径为4.7~9.5 mm，取其分浇道的直径为5mm。 3.4.4冷料穴和拉料杆设计 （1）冷料穴的设计

为了防止冷料在下次注塑循环中，被注入模具型腔，设计有冷料穴。冷料穴有

一级冷料穴和二级冷料穴等。在开模时，主浇道的凝料也要被拉出浇口套，所以冷料穴直径应大于主浇道的大端直径。

图3.8

（2）拉料杆的设计

拉料杆的作用是主流道凝料拉出浇口，顺利完成塑件的脱模。拉料杆的结构简单，有多种形式，对于这个模具设计，选用z字头的拉料杆的较合适，拉料杆和冷料穴的结构形式如图。根据模具的设计尺寸，将拉料杆的公称直径定为8，材料选用T8A，硬度为50~55HRC。 3.4.5 浇口的设计

浇口是连接分浇道和型腔的重要结构，也是整个浇注系统的关键环节。其结构形式和尺寸、设置位置等都对塑件的质量有很大影响。浇口的种类很多，根据分浇道的设置，设计为侧浇口，生产效率高，减少了浇注系统的物料消耗，浇口的修除方便。

侧浇口的截面是矩形的，形状和结构形式如下图示

图3.9 （1）浇口尺寸的确定

I.浇口厚度t的确定

聚碳酸酯材料中小型塑件的厚度选择范围为0.6~1.2mm，选取t=1.0mm II.浇口宽度b的确定 侧浇口尺寸计算的经验公式为

b

(0.6~0.9)A

30

其中A为塑料件的外侧表面积 塑件的外侧表面积约为

A(12652101261052)24103.14106552126052021256

17920

带入以上公式中得b2.6~4.0mm，所以取b=3mm 长度L的范围为0.7~2mm，取为L=1mm 综上可得到： t=1mm，b=3mm，L=1mm (2)浇口位置的确定

浇口的位置对塑件的内部和表面的产品质量有非常大的影响，所以在设计时，合理的布置浇口位置很重要。在确定浇口位置时，要结合塑件的结构、尺寸、材料、使用要求等进行分析。设置浇口的时候要注意的东西有： （1）避免熔体喷射引起的塑件破裂 （2）对熔体的流动和补缩有促进作用 （3）方便排气 （4）减少熔接痕

（5）防止料流对小型芯或者嵌件造成破坏

根据以上原则，因塑件长度尺寸较大，每个型腔设置两个浇口，位置和尺寸如下图3.10示

图3.10

(3)浇口位置流动比平衡的校核

在设计注塑模具浇注系统时，应保持流动比在允许的范围内。其计算公式为

S 

i1in

Li

ti

S为流动比；

Li为熔体流程的各段长度； Ti为熔体流程的各段厚度。（mm）

根据塑件的尺寸和位置尺寸，代入公式即s=

(

6521101210

525240)2

6512

(10.836.211032.8)2

121.66

对于聚碳酸酯材料的塑件，允许的流动比范围为120~180,校核结果满足，所以浇口的设计是合理的。

3.5成型零部件的设计

由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须有以一些性能: 1）强度和刚度满足设计要求；

2）硬度和耐磨性达到一定的程度，硬度常常在40HRC以上； 3）材料的抛光性能好，表面应该光滑美观； 4） 熔焊性能要好,以便修理。

5）切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好； 6）成型部位应须有足够的尺寸精度。

孔类零件为 H8~H10，轴类零件为 h7~h10。

3.5.1凹模和型芯的结构设计

凹模是成形塑件外形及其表面的零件，根据塑件的成型工艺要求与凹模本身的加工和装配要求，有多种形式：整体式、组合式。为了便于加工，根据塑件的结构和尺寸，凹模的设计结构为整体嵌入式凹模上面镶嵌小镶块的结构形式。 凸模，也就是主型芯，主要是成形塑件内表面的零件，设计成整体式的单独加工出来的型芯，然后镶嵌在模具板之中。 3.5.2凹模和型芯的尺寸计算 I.型腔型芯径向尺寸的计算

△—塑件公差（mm） 塑件尺寸公差根据GB/T144861993模塑件尺寸公差表取

MT5，1.28mm，z—模具制造公差，取(~)

（1）型腔

c

Ls)(Ls)scp% 2222



中小型的塑件，取c,z，将上式展开后略去微小的()Scp%，则型腔

32

计算公式为Lm

z

(

的径向尺寸公式为

3

LmLsLsScp%

43z

Lm(LsLsScp)0

4

其中Ls为塑料件的尺寸，c为磨损量，Scp为平均收缩率，Lm为型腔的径向尺寸

Scp(0.5%0.7%)0.6%

PC的收缩率为0.5%~0.7%，

3

Lm(1261260.0061.28)03

4

0.4270.427

(126.7560.96)0125.7960

1.28

（2）型芯

3由以上可类推出，型芯的计算公式为lm(lslsScp%)0z

4

3

lm(1221220.0061.28)01.28

43(122.7320.96)0.692)00.427(1230.427lm为型芯的径向尺寸 Ls为塑件的径向尺寸 II.型腔型芯高度尺寸的计算 （1）型腔的高度尺寸 型腔的高度尺寸计算公式为

2

Hm(HsHsScp%)03

3



23

Hm(HsHsScp%)0

3

20.427

(990.0061.28)0

3

0.427

(8.201)0其中Hm为型腔的深度尺寸； Hs为塑料件的尺寸 其余的同上

（2）型芯的高度尺寸



2hm(hshsScp%)0

33

(81.0060.853)00.4278.9010.427

3.5.3型腔壁厚和底板厚度的设计校核

根据塑件的基本尺寸，设计的型腔侧壁的厚度为22mm，底板也就是型芯固定

板的厚度为60mm。

在注塑成型的过程中，型腔主要受熔体的压力，在力的作用下易产生变形，所以对型腔的壁厚要求较高，如果达不到合适的标准要求，就会使型腔破坏。如果型腔和底板的刚度不够，产生弹性变形，会影响塑件的成型尺寸。所以，在模具设计中，型腔和底板的厚度应达到强度要求和刚度的要求。 整体式侧壁组合型腔的最小壁厚h的公式为

4paL1 h 32EA h为型腔壁厚，p为熔体压力一般取25~45Mpa，L1为型腔侧壁长边尺寸，a为熔体压力部分高度，E为弹性模量，钢材取2.1105Mpa ,A为型腔板厚度，

为允许变形量（mm）pc材料为0.025~0.04mm。

经计算后的h的最小值为17.786mm，则设计型腔的侧壁满足要求。 同理，底板厚度的校核公式为

H5pbL1

32EB

L1为型腔长度，b为底板上承压部分的宽度，B为底板宽度。 计算的H的最小厚度为28.99mm，设计的底板厚度满足刚度要求。

3.6推出机构的设计

推出机构是开模后将塑件推出的机构。本模具采用了简单的推杆推出机构来推出塑件。

3.6.1推杆推出机构的设计

推杆的推出的特点是安装方便、脱模效果好、维修容易、加工简单、使用寿命长，经常在实际应用中看到这种推出形式，可由于它与塑件的接触面积较少，设计不当会引起应力集中而是塑件产生变形，所以在脱模斜度小和脱模阻力大的管状或箱类塑件应用这种结构时，要使推杆的数量增多些，也可以把接触面积扩大。

根据塑件的尺寸和结构，将推杆的布局设计如图3.11下

图3.11 推杆的结构和尺寸如下图

3.12

图3.12

3.6.2推出机构的导向和复位结构

推出机构的导向由推板导柱和推板导套来完成，有能使推板平稳推出的优点，在模具设计中，它的数目应该大于等于2，大型模具应设置的多两个。本设计的模具属于中小型，设计两个就可以满足要求。推板导柱和推板导套的结构和配合形式如下图3.13。

推出机构的复位有弹簧复位、复位杆复位。推杆兼复位杆复位等形式。这个模具的设计选用了复位杆复位的形式，相对较简单。

图3.13

3.7导向机构的设计

塑料注塑模具的导向机构的作用主要是导向、定位和增加模具零件强度的作用。有导柱导套定位和锥面定位两种形式，一般都采用导柱导向与定位的形式。本模具的设计也是用导柱导向，根据模架的尺寸，选用32的带头导柱其结构和导套的结构尺寸如图3.14下

图3.14导柱和导套

3.8排气系统的设计

因本模具为推杆推出的设计，推杆和型芯的配合是间隙配合，所以可以利用配合间隙进行排气，经过查推杆排气的单面间隙表，pc材料的推杆配合间隙C为0.02~0.025mm，可取C=0.025mm，来满足在注塑过程中的排气。

3.9模具温度调节的设计

该塑件的材料选用的是PC，而这种的材料的黏度高，流动性差，模具的工作温度一般在80度到100度之间，形状复杂的塑胶件要用前面高出20度左右的模温来工作，注射温度要在270度在320度之间，高了会使塑料分解，低了流动性不好，可能塑料冲不透。所以在工作的时候要对模具加热。

4. 模具总装图

模具的主要零件如下表4.1

表4.1

装配总装图如下图4.1

图4.1

详细的结构尺寸可见于模具的零件图纸。

结语

毕业设计进入了尾声，自己的大学生涯也即将结束。做毕业设计的这些天有很多感慨，也有很多感动，但是时间的脚步不停留，前进的方向不变，摸黑也要一如既往的前行，因为停下来就意味着落后。

通过这毕业设计，真正知道了每一个做模具设计的工作人员的不易，细节和专业知识都非常重要，而且要有细心和耐心，并且合理的安排设计流程也是非常重要的，如果没有安排好先后次序，可能会增加很多的繁重的修改工作量，如果能够把整个流程把握好，合理分配次序，并细心的设计每个最小的结构，工作效率会大大的提高。对于我自己，理解了整个设计的大概步骤，复习和巩固了以前学过的关于塑料模具的许多理论，同时也锻炼了自己实际应用理论来做设计的能力。通过软件绘图，熟悉了proe软件和cad制图的方法。

总结整个设计过程，中间还是有很多的不足和瑕疵，也让我看到了自己的一些理论知识的欠缺，同时也给自己提了一个醒：要想劈柴，必须有斧，也就是“工欲善其事，必先利其器”，也坚定了不断地学习的决心。

参 考 文 献

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[7]许洪斌，樊泽兴等. 塑料注射成型工艺及模具. 北京：化学工业出版社，2006 [8] 张增红，熊小平，等著.塑料注射成型．化学工业出版社 2005.4 [9] 孙友余. 模具设计手册[M].北京：机械工业出版社，1994.6.

[10] 冯开平 左宗义主编 画法几何与机械制图 广州：华南理工大学出版社,2003.6.

[11] 王旭．塑料模结构图册．机械工业出版社 1994.1 [12] 张国强．注射模设计与生产应用．化学工业出版社 2005.2

[13] K. R. Redlitz, “Design and implementation of a plastic injection molding machine controller,” Master’s thesis, Rensselaer Polytechnic Institute,Troy, NY, Sept. 1987.

[14] D.-M. Liu, B.-W. Lin, J. Mater. Sci. 30 (1995) 758–762. [15] C.-T. Fu, A.-K. Li, J. Mater. Sci. 31 (1996) 4697–4704. [16] 李秦蕊．塑料模具设计．西北工业大学出版，1995.2

致 谢

本设计是在蒋国兴老师的安排和悉心指导下进行的，感谢老师对我的设计提出了很宝贵的建议，也定时的给我们的辅导。同时还要感谢小组的其他同学和宿舍的舍友，他们在设计过程中都给了我很多很多的帮助，使我的毕业设计更加顺利的进行，在此表示非常衷心的感谢。感谢在这四年来教育我的老师们，是在老师的教育和帮助下，我不仅学到了很多的专业知识，也教会了我们怎么做事，怎么做人，老师们给我们起了很好的榜样作用，在此真诚的感谢老师们的辛苦和汗水！