塑料模具设计毕业论文

广东水利电力职业技术学院

课 程 设 计 论 文

论文题目

作者姓名

二OO 年 月 日

2010—2011年度毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目： 塑料模具的设计

设计人姓名：_________________ 班级：_____________________ 指导老师姓名： 孙立君

1、设计（论文）内容

(1)分析零件的成形工艺性。

(2)制品的基本参数的计算及注射机选用。

(3)模具类型及结构的确定。

(4)模具和成型设备关系的校核。

(5)模具零件的必要计算。

(6)绘制模具装配图。

(7)绘制模具的部分零件的二维图

(8)编写设计说明书。

2、设计（论文）的目的和要求

（1）综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行塑料模具

设计的实际训练，从而培养学生独立工作的能力，提高学生的实际分析能力和创新意识。

（2）加深学生对塑料模具设计基本理论的理解，培养学生设计和实践

能力的重要环节和必要手段，培养学生设计塑料模具的能力。其目的是使学生全面了解与掌握注射模具的组成、结构、动作原理及其设计方法与步骤等。

（3）培养学生将所学的模具知识、零件设计、制图、工艺、公差与技术测量等知识有机地结合在一起，提高学生对模具零件设计、制图、等知识与技能的综合掌握与应用能力，培养其严谨的实验态度和分析解决问题的能力。

（4）掌握零件设计与加工的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料

和手册，熟悉标准和规范等。

3、设计（论文）主要技术指标

(1) 模具的结构设计

(2) 用CAD软件绘制装配图和部分零件的2D图；

(3) 毕业论文撰写规范、论述清楚、文字精炼、计算准确，还应附有必要的插图。

4、进度安排（共6周）

塑料积木塑件图

目 录

引 言 .................................................... 1

1结构工艺分析 ............................................ 5

1.1原始设计依据 ....................................... 5

1.2塑件的结构及工艺性分析 ............................. 5

1.3塑件材料及成型特性分析 ............................. 6

1.3.1 ABS主要的性能特点........................................... 7

1.3.2 ABS 的成型工艺性能......................................... 7

1.3.4成形特性：................................................... 7

1.3.5成形工艺：................................................... 8

2 注射模的组成 .......................................... 9

2.1注射模组成 ......................................... 9

3注塑模整体结构设计 ..................................... 10

3.1型腔数量的确定 .................................... 14

3.2分型面的设计 ...................................... 15

3.3气槽的设计 ........................................ 16

3.4浇注系统的设计 .................................... 16

3.4.1主流道设计.................................................. 11

3.4.2浇口套的结构形式............................................ 12

3.5分流道的设计 ...................................... 19

3.6浇口的设计 ........................................ 18

3.6.1浇口的作用.................................................. 19

3.6.2浇口设计的基本要点.......................................... 20

3.6.3浇口类型.................................................... 20

3.7冷料穴的设计 ...................................... 20

3.7.1冷料穴...................................................... 20

3.7.2拉料杆设计.................................................. 15

3.8合模导向机构的设计 ................................ 22

3.8.1导向机构.................................................... 22

3.8.2对导柱结构的要求............................................ 22

3.8.3导向孔...................................................... 16

3.8.4导柱与导套的配合............................................ 23

3.8.5导柱布置.................................................... 18

3.9 塑件脱模的机构设计 ................................................................. 24

3.10 冷却系统设计 ........................................................................... 25

3.10.1 模具温度调节的重要性..............................................................................25

3.10.2 冷却参数的计算..........................................................................................25

3.11、成型零件的结构设计 ............................................................. 28

3.11.1、凹模的结构设计........................................................................................28

4 相关理论计算及校核 ..................................... 29

4.1注射机型号的选择 ..................................... 错误！未定义书签。

4.1.1 估算塑件体积............................................................... 错误！未定义书签。

4.1.2 选择注射机....................................................................................................29

4.2 注塑机基本参数 ......................................................................... 29

4.3选择注塑机 .................................................................................. 29

4.3.1体积计算.................................................... 22

4.3.2选择成型设备................................................ 22

4.3.3注射机参数规格.............................................. 22

4.4注射机的校核 .............................................................................. 29

4.4.1最大注射量的校核............................................ 22

4.4.2注射压力的校核.............................................. 22

4.4.3锁模力的校核................................................ 16

4.4.4喷嘴尺寸的校核.............................................. 23

4.4.5定位圈尺寸校核.............................................. 18

4.4.6开模行程和顶出装置的校核.................................... 22

4.5零件工作尺寸的计算 .................................................................. 29

5.模具结构的初步确定 ..................................... 36

5.1 模架的选择 ................................................................................. 36

5.2 注射模具的选材 ......................................................................... 36

5.2.1 塑料模具成型零件（型腔、型芯）的选材............................................ 36

5.2.2 模板零件的选材........................................................................................ 36

5.2.3 浇注系统零件的选材................................................................................ 37

5.2.4 导向零件的选材........................................................................................ 37

5.2.5模架的选择................................................................................................. 38

5.2.6推出机构零件的选材及推出方式............................................................. 38

5.2.7该套模具所用材料的性能比较................................................................. 38

6 模具结构总装图与零件工作图的绘制 ...................... 39

7 模具的试模与修模 ...................................... 39

7.1 注射机选定 ................................................................................. 39

7.2 试模用注塑料 ............................................................................. 40

7.3 试模工艺 ..................................................................................... 40

7.4 试模 ............................................................................................. 40

7.5 修模 ............................................................................................. 40

七 总结 .................................................. 41

参考文献 ................................................. 42

引言

塑料模的功能

模具是利用其特定形状去成型具有一定型状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金必压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中，用于塑料制品成形的模具，称为塑料成形模具，简称塑料模具。塑料模具优化设计，是当代高分子材料加工领域中的重大课题。 塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模具腔形状、流产尺寸、表面粗糙、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模具结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模具外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。

现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的交通。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。

塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80%。由此可知，推动模具技术的进步应是刻不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常常标志一个国家工业化的发展程度。

我国塑料模现状

在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/3~1/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。

我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量沿不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化沿待规模化；CAD、CAE\FlowCool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合沿无规划；企业大而全居多，多

属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。

塑料模发展趋势

1注射模CAD实用化

2挤塑模CAD的开发

3压模CAD的

4塑料专用钢材系列化

5塑料模CAD/CAD/CAM集成化

6塑料模标准化。

1结构工艺分析

1.1原始设计依据

本塑件的外观要求表面光洁，要求无裂痕、斑纹、脱皮、分层、变形等缺陷。该塑件选用材料为ABS。塑件的二维图如图所示：

图1-1

1.2塑件的结构及工艺性分析

根据塑件图，使用Pro/e软件绘制其三维造型图，通过三维图可以较为直观地认识塑件的结构。塑件的壁厚均匀，依外形特点恰避免了侧抽芯，内壁有八条加强筋以增强塑件的强度和刚度。塑件三维图如下所示：

图1－2 图1-3

1.3塑件材料及成型特性分析

根据塑件的工艺性分析可知，本设计选用ABS材料较为恰当。ABS是Acrylomtrile Bidadiene Styrene 的缩写形式，全称为丙稀腈－丁二稀－本乙稀三元共聚物，属于无定性聚合物，密度为1.05g/cm3。

1.3.1 ABS主要的性能特点

ABS具有较强的综合性能，ABS塑料为无定型料，一般不透明。ABS无毒、无味，成形塑件的表面有较好的光泽。ABS具有一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电性能；具有良好的机械强度，特别是抗冲击强度高。但是，在大气中老化性较差。

1.3.2 ABS 的成型工艺性能

（1）使用前的准备

ABS的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前要前行充分的干燥和预热。不单能削除水气造成的制品表面烟花状气泡带，而且还有助于塑料的塑化，减少制品表面的色斑和云纹。ABS原料水分要控制在0.3%以下。干冬季节，干燥温度为75~800c,料厚层厚度为20~30mm，干燥时间为2~3h，夏季雨水天要在80~900c下干燥4~8个小时。表面要求光泽的塑料须长时间预热干燥达8~16小时。此外，还要根据原料产地、储存、和运输状况，对于干燥条件适当调整。ABS具有较好的染色性，一般采用浮染法。原料要加入紫外线吸收剂和抗氧化剂，以提高耐老化度。

（2）ABS的成型温度控制

ABS是无定性材料，分解温度为2700c，耐热性不是太好。因含有橡胶成分，过高的成型温度并会使流动性增加，相反会引起橡胶分解，流动性降低。同时，长时间的高温作用会造成降解，交联和炭化。所以成型时应严格控制温度在允许范围内。对柱塞式料筒温度应控制在160~2300c，螺杆式料筒温度应控制在160~2200c，喷嘴温度在170~1800c范围内。

ABS成型易取高料温、高模温，但料温过高易分解。对精度较高的塑件，模温宜取50~600c，对高光洁度，耐热塑件，模温宜取60~800c。较高的模具温度，制品外表面能够达到较光洁，可以避免合模线和陷坑等不良现象，减少制品变形，但收缩率较大。一般的模具温度应尽可能低些。 （3）注射压力的确定原则

注射压力的大小主要取决于制品的结构和壁厚，一般控制在60~120Mpa。壁薄流道较长，流动阻力较大时，注射压力可高至130~150Mpa。壁厚，浇口截面较大，流动阻力小时，注射压力可略底些。提高注射压力可以提高ABS制品的光泽度。

注射过程中，保压压力的大小，对制品的表观质量和银丝状缺陷都有较大的影响。压力过小，塑料收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，在温度较高时，制品表面易雾化。压力过大，塑料型腔表面摩擦作用强烈，容易造成黏模。所以一定要调整配好保压压力和保压时间。保压压力为注射压力的30%~60%。保压控制得越低越好，保压最高时可1.5Mpa。螺杆前进速度采用慢速，一般不0.55~0.65m/s。

（4）注射速度的确定

ABS采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，塑料容易分解，甚至烧焦，从而在制品上出现熔接缝，光洁度差，及浇口附近的物料发红等缺陷。但在生产调制品或复杂制品时，还是要保证有足够的注塑料。

1.3.4成形特性：

1.无定形塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。

2.吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。

3.流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯、AS差，但比聚碳酸脂，聚氯乙烯好）。

4.比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大，料温过高易分解（分解温度为

250c左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取500c~600c，要求光泽及耐热型料宜取600c~800c。注射压力应比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射机时料温为1800c~2300c，注射压力为100~140Mpa,螺杆式注射机则取1600c~2300c，注射压力为100~140Mpa，螺杆式注射机则取1600c~2300c，70~100Mpa为宜。

5.模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹（但热水中预热可消失）。脱模斜度宜为20以上。

1.3.5成形工艺：

1.注射成型工艺过程 （1）预烘干――装入料斗——预塑化——注射装置准备注射——注射——保压——冷却——脱模——塑件送下工序

（2）清理嵌件、预热；清理模具、涂脱模剂——放入嵌件——合模——注射 2.成形机类型：螺杆式 密度：1.02~1.05g/cm3 计算收缩率：0.3~0.8% 预热温度：80~850c 预热时间：2~3h

料筒 后段：150~1700c

中段：165~1800c 温度 前段：180~2000c 喷嘴温度：170~1800c 模具温度：50~800c 注射压力：60~100Mpa 成形 注射时间：20~29s 高压时间：0~5s 冷却时间：20~120s 总周期：50~220s 螺杆转速：30r/min

适用注射机类型：螺杆式、柱塞式均可 后处理方法：红外线灯、烘箱 温度：700c 时间：2~4h

说明：该成形条件为加工通用级ABS料时所用，苯乙烯-与丙烯脂共物（即AS）成形民上相似。

2 注射模的组成

2.1注射模组成

凡是注射模，均可分为动模和定模两大部分。注射充模时动模和定模闭合，构成型腔和浇注系统；开模时定模和动模分离，取出制件。定模安装在注射机的固定板上，动模则安装在注射机的移动模板上。根据模具上各个零件的不同功能，可由一个系统或机构组成。 （1）成型零件

指构成型腔，直接与熔体相接触并成型塑料制件的零件，通常有凸模、型芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。在动模和动模闭合后，成型零件确定了塑件的内部和外部轮廓尺寸。 （2）浇注系统

将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。 （3）导向与定位机构

为确保动模与定模闭合时，能准确导向和定位对中，通常分别在动模和定模上设置导柱和导套。型腔注射模还须在主分型面上设置锥面定位，有时为保证脱模机构的准确运动和复位，也设置导向零件。 （4）脱模机构

是指模具开模过程的后期，将塑件从模具中脱出的机构。

3注塑模整体结构设计

型腔指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而已。 注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或两部分以上形成这一空腔——型腔，其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。

3.1型腔数量的确定

其数目的决定与下列条件有关： 1塑件尺寸精度

开腔数越多时，精度也相对地降低，1、2级超精密注塑件，只能一模一腔，当尺寸数目少时，可 一模二腔。3、4级的精密注塑件，最多一模四腔。 2模具制造成本

多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比，从塑件成本中所占的模具费比例看，多腔模比单腔模具低。

3注塑成形的生产效益

多腔模从表面上看，比单腔模经济更为效益高。但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环长而维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。 4制造难度

多腔模的制造难度比单腔模大，当其中某一腔先损坏时，应立即停机维修，影响生产。

塑料的成形收缩是受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸大小，几何形状，熔体温度，模具温度，注射压力，充模时间，保压时间等。影响最显著的是塑件的壁厚和同何形状的复杂程度。

本设计根据塑件结构的特点，塑件形状较简单，质量较小，生产批量大较。所以应使用多型腔注射模具。考虑到塑件无孔，侧不必侧抽芯，所以模具采用一模八腔、平衡布置。这样模具适中，生产效率高。如图所示：

图3－1

3.2分型面的设计

分开模具取出塑件的面称为分型面；注射模有一个分型面或多个分型面，分型面的位置，一般垂直于开模方向。分型面的形状有平面和曲面等。但也有将分型面作倾斜的平面或弯折面，或曲面，这样的分型面虽加工难，但型腔制造和制品脱模较易。有合模对中锥面的分型面，分型面自然也是曲面。 选择分型面时，应考虑的基本原则：

1） 分型面应选在塑件外形最大轮廓处

当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。

2） 确定有利的脱模方式，便于塑件顺利脱模

从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，

当制件的壁相当厚但内

孔较小时，则对型芯的包紧力很少常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。

3） 保证制件的精度和外观要求 与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求高的外形或内孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具腔内。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或圆弧的转角处。

4） 分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。 5） 不妨碍制品脱模和抽芯。 在安排制作在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的避侧凹或侧孔。

6） 有利于浇注系统的合理处置。

7） 尽可能与料流的末端重合，以利于排气。 本次设计产品的分型面如下图3－1：

图3－2

3.3浇注系统的设计

3.3.1主流道设计

（1）浇口套的内孔（主流道）呈圆锥形，锥度20~60.若锥度过大会造成压力减弱，流速减慢，塑料涡流，熔体前进时易混进空气，产生气孔；锥度过小，会使阻力增大，热量损耗大，表面黏度上升，造成注射困难。

（2）浇口套进口的直径d应比注射机喷嘴孔直径d1大0.5~1mm

。若等于

或小于注射机喷嘴直径，在注射成型时会造成死角，并积存塑料，注射压力下降，塑料冷凝后，脱模困难。

（3）浇口套内孔出料口处（大端）应设计成圆角r，一般为0.5~3mm。 （4）浇口套与注射机喷嘴在接触处的圆弧度必须吻合，设球面浇口套球面半径为SR，注射机球面半径为r,其关系式如下：

SR=r +0.5~1mm

浇口套球面半径比注射机喷嘴球面半径大，接触时圆弧度吻合的好。

（5）浇口套长度（主流道长度）应尽量短，可以减少冷料回收量，减少压力损失和热量损失。

（6）浇口套锥度内壁表面粗糙度为Ra1.6~Ra0.8um,保证料流顺利，易脱模。 （7）浇口套不能制成拼块结构，以避免塑料进入接缝处，造成冷料脱模困难。

（8）浇口套的长度应与定模板厚度一致，它的端部不应凸出在分型面上，否则会造成合模困难，不严密，产生溢料，甚至压坏模具。

（9）浇口套部位是热量最集中的地方，为了保证注射工艺顺利进行和塑件质量，要考虑冷却措施。

3.3.2浇口套的结构形式

浇口套的结构形式有两种，一种是整体式，既定位圈与浇口套为一体，并压配于定模板内，一般用于小型模具；另一种为将浇口套和定位圈设计成两个零件，然后配合在模板上，主要用于中、大型模具。本设计的模具为一副小型模具，故采用后一种结构形式，如下图：

图3－3浇口套

3.3排气槽的设计

当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体，使蒸汽不能顺利地排出，将在制品上形成气孔、接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时还会因气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生痕迹，而且型腔内气体被压缩产生的反压力会降低充模速度，影响注塑周期和产品质量，（特别在高速注射时）。因此设计型腔时必须考虑排气问题。

本模具采用分型面排气可满足要求，这样设计可以减少加工成本，减少一些不必要的工时，提高了工作效率。

常用分流道断面尺寸推荐如表4-1所示。

塑料名称

分流道断面直径

mm

ABS，AS 聚乙烯 尼龙类 聚甲醛 丙烯酸 抗冲击丙烯酸 醋酸纤维素 聚丙烯 异质同晶体

4.8~9.5 1.6~9.5 1.6~9.5 3.5~10 8~10 8~12.5 5~10 5~10 8~10

聚苯乙烯 软聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 热塑性聚酯 聚苯醚 聚砜 离子聚合物 聚苯硫醚 塑料名称

分流道断面直径

mm 3.5~10 3.5~10 6.5~16 6.5~8.0 3.5~8.0 6.5~10 6.5~10 2.4~10 6.5~13

表4-1流道断面尺寸推荐值

1） 长度：分流道长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置。从输送熔体使减少压力和热量损失的要求出发，应力求缩短。 2) 断面尺寸：分流道断面面积应能保证型腔充满并补充因型腔内塑料收缩所需的熔体后，方可冷却凝固。因此，分流道断面直径或厚度应大于塑件壁厚。按此要求，查有关资料得ABS塑料分流道断面推荐直径4.8～9.5mm ,由于本设计塑件较小，故本设计分流道取4mm。

3) 分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力

损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以制成半圆形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为4mm。

3.5分流道的设计

分流道式指主流道末端与浇口之间有一段塑料熔体的流动通道。其基本作用是在压力损失最小的条件下，将来自主流道的熔融塑料，以较快的速度送到浇口处充模。同时，在保证熔体均匀地分配到各型腔的前提下，要求分流道中残留的熔融塑料最少，以减少冷料的回收。

该模具采用半圆型分流道，使得加工容易，热量损失与压力损失均不大，从而有利于成形。

3.6浇口的设计

3.6.1浇口的作用

浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注射模具浇注系统的最后部分，通过浇口直接使熔融的塑料进入型腔内。浇口的作用是使从流道来的熔融塑料以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满塑料后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还末冷却的热料回流。

浇口设计与塑料制品形状、塑料制品断面尺寸、模具结构、注射工艺参数（压力等）及塑料性能等因素有关。浇口的截面要小，长度要短，这样才能增大料流

速度，快速冷却封闭，便于使塑料制品分离，塑料制品的浇口痕迹亦不明显，塑料制品质量的缺陷，如缺料、缩孔、拼缝线、质脆、分解、白斑、翘曲等，往往都是由于浇口设计不合理而造成的。

3.6.2浇口设计的基本要点

1）尽量缩短流动距离：浇口位置的安排应保证塑料熔体迅速和均匀地充填模具型腔，尽量缩短熔体的流动距离，减少压力损失，有利于排除模具型腔中的气体，这对大型塑件更为重要。

2）浇口应设在塑件制品断面较厚的部位：当塑件的壁厚相差较大时，若将浇口开设在塑件的薄壁处，这时塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，而且还易冷却，以致影响了熔体的流动距离，难以保证其充满整个型腔。另外从补缩的角度考虑，塑件截面最厚的部位经常是塑料熔体最晚固化的地方，若浇口开设在薄壁处，则厚壁处极易因液态体积得不到收缩而形成表面凹陷或真空泡。因此为保证塑料熔体的充分流动性，也为了有利于压力有效地传递和比较容易进行因液态体积收缩时所需的补料，一般浇口的位置应开设在塑件壁最厚处。

3）必须尽量减少或避免熔接痕：由于成型零件或浇口位置的原因，有时塑充填型腔时造成两股或多股熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤其严重。一般采用直接浇口、点浇口、环形浇口等可以避免熔接痕的产生，有时为了增加熔体汇合处的熔接牢度，可以在熔接处外侧设一冷料穴，使前锋冷料引如其内，以提高熔接强度。在选择浇口位置时，还应考虑熔接的方位对塑件质量及强度的不同影响。

3.6.3浇口类型

浇口的形式多种多样，但常用的浇口有如下11种：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口等。

本设计采用潜伏式浇口，因为潜伏式浇口又称隧道式浇口，是点浇口演变来的且吸收了点浇口优点也克服了由点浇口带给模具的复杂性。应用于多型腔模具以及塑件外表面不允许有任何痕迹时采用。

3.7冷料穴的设计

3.7.1冷料穴

当注射机示注射塑料之前，喷嘴最前端的融塑料的温度较低，形成冷料渣，为了集存这部分冷料渣，在进料口的末端的动模板上开设一个洞穴或者在流道的末端开设洞穴，这个洞穴就是冷料穴。在注射时必须防止冷料渣进入流道或模具型腔内，否则将会堵塞流道和减缓料流速度，进入模具型腔就会造成塑料制品上

的冷把或冷斑。

冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或者处于分流道 的末端，其作用是

收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品质量，冷料穴分两种，

一种专门用于收集、贮存冷料，另外一种除贮存冷料外还兼有拉出流道 凝料的

作用。

根据需要，不但在主流道的末端，而且可在各分流道转向的位置，甚至在型

腔的末端开设冷料穴。冷料穴应设置在熔体流动方向的转折位置，并迎着上游的

熔体流向，冷料穴的长度通常为流道直径d的1.5~2倍，如图。有的冷料穴兼有

拉料的作用，在圆管形的冷料穴底部装有一根Z形头的拉料杆，称为钩形位料杆，

这是最常用的冷料穴形式。同类形的还有倒锥形和圆环糟形的冷料穴。本设计采

用常用的圆冷料穴。

图3－4冷料穴

并不是所有注射模都需要开设冷料穴，有时由于塑料性能或工艺控制好，很少产生冷

料或塑件要求不高时，可不必设置冷料精神分裂症 。如果初始设计阶段对是否需要开设冷

料穴沿无把握，可流适当空间，以便增设。

3.7.2拉料杆设计

拉料杆的作用是勾着浇注系统冷料，使其随同塑件一起留在动模一侧，其分

为主流道拉料杆和分流道拉料杆，本设计只设计了主流道拉料杆图如下：

图3－5拉料杆

3.8合模导向机构的设计

3.8.1导向机构

导向机构对于塑料模具是必不可少的部件，因为模具在闭合时有一定的方向

和位置，所以必须设有导向机构。

导向机构的主要作用：定位、导向、承受一定侧压等作用。

a定位作用

为避免模具装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确

的开关，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。

b导向作用

动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯

先进入型腔以保证不损坏成型零件。

C承受一定侧压力

塑料注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机精度的限制使导柱在

工作中承受一定的侧压力，此时，导柱能承担一部分侧压力。

3.8.2对导柱结构的要求

a长度：导柱的长度必须比凸模端面要高出6－8毫米。以免导柱末导正方向而

凸模先进入型腔与其相碰而损坏。

b形状：导柱的端部做成锥形或球形的先导部分，使导柱能顺利进入导柱孔。

C材料：导柱应具有硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯、因此，多采用低

碳钢经渗碳淬火处理，或碳素工具钢（T8、T10）经淬火处理硬度HRC50~55,导

柱滑动部位按需要可设油糟。

D配合精度：导柱装入模板多用二级精度第二种过渡配合。

E光洁度：配合部分光洁度要求6级，此外，导柱的选择还应根据模架来确定。

由于模架大（400X400）所以设计成四导柱，据此导柱设计简图如下所示：

图3－6导柱

3.8.3导向孔

导向孔可以直接开设在模板上，且设计为通孔，这种形式的孔加工简单，适

用于生产批量小，精度要求较高的模具。

对导向孔的结构主要有四点要求，分述如下:

（1） 形状为了使导柱进入导套比较顺利，在导套的前端倒圆角，导柱孔最

好打通，否则导柱进入未打通的导柱孔时，孔内空气无法逸出而产生

压力，给导柱的进入造成阻力。

（2） 材料可用淬火铜或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱硬度，这

样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。

（3） 导套的精度与配合一般A型用二级精度过度配合，B型用二级精度间

隙配合。

（4） 光洁度配合：部分光洁度要求7级。

导套的选择应根据模板的厚度来确定，材料为T8A硬度达到HRC50~55或采

用20钢渗碳0.5~0.8厚，淬硬到HRC56~60.本设计导套装在动模板。

3.8.4导柱与导套的配合

由于模具的结构不同，选用的导柱的结构也不同。本设计采用导柱与定模板的配

合的结构简图如图所示：

图3－7导柱与定模板配合简图

3.8.5导柱布置

根据模具的形状大小，在模具的空闲位置开设导柱孔和导套孔，常见的导柱

有2至4根不等，其布置原则必须保证定模只能按一个方向合模，此设计常用四

根相同的导柱布置在动模固定板的四角。

3.9 塑件脱模的机构设计

在注射成型 的每一循环中，塑件必须由模具型腔中脱出，脱出塑件的机构

称为脱模机构或顶出机构。

脱模机构可按动力来源分类也可按模具结构分类：

a、按动力来源分类。分为手动脱模、机支脱模、液压脱模、气动脱模，本

设计采用液压脱模。即在注射机上设有专用的顶出油缸，并开模到一定距离后，

活塞的动作实现脱模。

b、按模具结构分类。分为简单脱模机构、双脱模机构、顺序脱模机构、二

级脱模机构、浇注系统脱模机构等。本设计采用的顶出机构是顶杆顶出机构。

顶杆的机构特点：顶杆加工简单，更换方便，脱模效果好，顶杆设计的注意事项：

a、顶出位置顶杆的顶出位置应设在脱模阻力大的地方，顶杆不宜设在塑作

最薄的处，以免塑件变形或损坏，当结构需要顶在薄壁处时，可增在顶出面积，

来改善塑件受力状况。此时，一般采用顶出杆顶出，此设计的顶杆放置在产品的

中央。

b、径顶杆直径不宜过细，应有足够的刚度承受顶出力，当结构限制顶出面

积较小是，为了避免细长杆变形，可设计成阶梯形顶杆。

c、配位置顶杆端面应和型腔在同一平面或比型腔的平面高出 0.05~1mm，

否则，会影响塑件使用。

d、数量不保证塑件质量，能够顺利脱模的情况下，顶杆的数量不宜过多。

当塑件不许可有顶出痕迹，可用顶出耳的形式脱模后将顶出耳剪掉。

a) 脱模机构的确定

由于制品分型面的确定，遥控器上盖板脱模是没受到限制，因此在塑件下表

面设置推杆，为了防止受礼不均匀，采取对称式排列。为保证顶出机构的运动平

稳，顶杆受力均匀和复位，在顶出机构设置了导向、复位机构。

3.10 冷却系统设计

注射模的温度对塑料熔体的冲模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状和

尺寸精度都有重要的影响。注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制

模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。

3.10.1 模具温度调节的重要性

模具温度及其调节系统对塑件质量的影响

无论何种塑料进行注射成型，均有一个比较适宜的模具温度范围，在此温度

范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑料脱模后收缩和翘曲变形小，

形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量也比较高，为了使模温能控制在一个合

理的范围内，必须设计模具温度的调节系统。

模具温度的调节是指对模具进行冷却或加热，必要时两者兼有，从而达到控

制模温的目的。为了提高充型性能，成型工艺要求有较高的模温，因此经常需要

对模具加热。对于粘流温度或熔点较低的塑料，一般需用常温或冷水对模具冷却；

而对于高粘流温度或高熔点的塑料，可用温水控制模温。对于热固性塑料，模温

要求在150～200℃，必须对模具即热。流程长、壁厚较大的塑件，或者粘流温度

或熔点虽不高，但成型面积很大时，为了保证塑料熔体在冲模过程中不致温降太

大而影响充型，可对模具采取适当的加热措施。对于大型模具，为了保证生产之

前用较短时间达到工艺所要求的模温，可设置加热装置对模具进行预热。对于小

型薄壁塑件，且成型工艺要求模温不太高时，可以不设置冷却装置而依靠自然冷

却。

设置温度调节装置后，有时会给注射生产带来一些问题，例如，采用冷水调

节 模具时，大气中水分容易凝聚在模型表壁，影响塑件表面质量。而采用加热

措施后，模内一些间隙配合的零件肯可能由于膨胀而使间隙减小或消失，从而造

成卡死或无法工作，设计时应予以注意。因塑料厚度较小，因此冷却水道布置在

定模板上。

3.10.2 冷却参数的计算

（1）求冷却水的体积流量

冷却水流量：（水温20℃）

qv——冷却水的体积流量m³/min

i——冷却介质出口之温度 差，普通模具应小于5℃，精密模具应小于2℃。本

模具属于普通模具，取5℃。

结论 计算的流量小于水管直径为10㎜时的流量，可行。

在单位时间里熔体所放出的热量应等于冷却水所带走的热量。因此

WQ10.893763.5102

=3=0.2492102 qv=C1(12)104.187(2520)60

式中

W——单位时间内注入模具内的塑料重量Kg/min，

每次进胶的质量为66.69，注射时间为3—5S，取4S。 W=14.896g=0.89376Kg

Q1——单位重量塑料制品在凝固是所放出的热量Kg/KJ, Q1可从《中国模具

设计大典》表9.8-4中查得ABS的单位热流量为（3.1103--4.0103）在

3.5103Kg/KJ

ρ——冷却水的密度（Kg/ m³）

C1——冷却水的比热容[Kg/(Kg*ºC)]，

查表可知，水的比热容为C1=4.187*10³ Kg/(Kg*ºC)

1——冷却介质的出口温度(ºC) 1 =25

2——冷却介质的入口温度(ºC) 2=20

（2） 确定冷却水孔直径

根据体积流量，因为流量qv=2.492103

径为d＝8mm。

冷气管道中的流速为

4qv40.02492102

v2 ==0.82675 82d3.14()601000

式中qv—冷却睡的体积流量

D—冷却管道直径 d=8

V—冷却水在圆管中的流速

确定孔壁与冷却水之间的传热膜系数h 对于长径比l>5的细长冷却管道，其孔壁与冷却水之间的传热膜系数h

(v)0.86.45(0.9961030.82675)0.8

的计算式为 h= 36f0.2=36=13.1155104 80.2d()1000

c式中f—与冷却水温度有关的物理系数，见式f0.0270.6(1)0.4 

ρ——冷却水的密度（Kg/ m³）

V—冷却水的圆管中的流速

D—冷气管道的直径

（3） 求冷却水孔总传热面积

当求出冷却水的面积流量qv后，便可根据冷却水处于传流状态下的流速V与管道直径d的关系，确定冷却水管道的直径d。冷却管道总传热面积A可用下式计算： A=60WQ1=h=0.0636

13.115510450(2520)600.893763.5102

W——单位时间内注入模具内的塑料重量Kg/min，

每次进胶的质量为59.584，注射时间为3—5S，取4S。 W=14.896g=0.89376Kg Q1——单位重量塑料制品在凝固是所放出的热量Kg/KJ, Q1可从《中国模具设计大典》表9.8-4中查得ABS的单位热流量为（3.1103--4.0103）在

3.5103Kg/KJ

h— 冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数。

—模具温度与冷却水温度之间的平均温差（C）

（4）. 求模具上应开设水孔孔数 n

模具开设的冷却管道的孔数为

nA=dL0.063611.32 81903.14()()10001000

式中 L—冷却管道开设方向上模具长度或宽度

A—冷却管道总传热面积

D—冷却管道的直径

本设计取 n＝12.

3.11、成型零件的结构设计

构成型腔的零件统称为成型零件，它主要包括模，凸模、型芯、镶块各种成型杆，各种成型环由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到制件质量，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨力以承受塑料的挤压力和料流的磨擦力和足够的精度和表面光洁度，以保证塑料制品表面光高美观，容易脱模，一般来说成型零年都应进行热处理，使其具有HRC40 以上的硬度，如成型产生腐蚀性气体的塑料如聚氯已烯等。还应选择耐腐蚀的钢材。

3.11.1、凹模的结构设计

凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其结构不同可分为速体式，整体嵌入式，局部镶嵌式，大面积镶嵌组合式等。

〔1〕.整体式凹模

它系由一整块金属加工而成，其特点是牢固，不易变形，因此对于形状简单，容易制造或形状虽然比较复杂，但保可以采用仿形机等殊须加工方法加工的场合是适宜的。整体结构有如下优点：

a.成型零件的刚性好。

b.模具分解组合容易。

c.零件数量少。

d.制品表面分型痕迹少。

e.模具外形尺寸可以减少精密成型模具若采用拼镶结构。

〔2〕.整体嵌入式凹模

在多型腔的模具中，型腔数量多而制件尺寸不大时，采用冷挤压比切削加工效率高，并可保证各型腔的尺寸、形状的一致性，凹模镶块的外形常用轴肩的圆柱形，然后分另从下面嵌入凹模固定板中，用垫板螺钉将其固定，它适用于经常拆卸的地方，修补较方便，产品结构较复杂。采用此结构时，首先应考虑制品的形状，尺寸及功能，然后考虑其刚性，同时也必须考虑加工方法和装配措施。其缺点：

a、零件数量增加

b、分割的拼镶件趋多制造成本越高。

c、各拼镶件的加工精度必须匹配，即必须提高各镶件的平均加工精度。 d、维修作业较困难。

冷却回路不易设置，成型周期难于缩短。而本产品的结构较简单，不须做成嵌入式凸模从设计的经济性和结构的合理性等因素的综合考虑，其凸模的结构为整体式凹模。型芯的结构设计为嵌入式。

4 相关理论计算及校核

4.1 选择注射机

设计模具时，应详细地了解注射机的技术规范，才能设计出合乎要求的模具，应了解的技术规范有：注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程以及机床模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。由于塑件已经在UG里建好了三维模型，并且由UG自带的软件功能可直接分析出塑件的体积，质量等物理参数，所以选择由塑件体积来选择注射机的方法。

4.2. 注塑机基本参数

注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据.

(1)公称注塑量；指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力.

(2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力.

(3)注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度.

常用的注射速率如表3-4所示。

表3-4 注射量与注射时间的关系

注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000

注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000

注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 3

(4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.

(5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开.

(6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.

(7)开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.

(8)空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.

4.3. 选择注塑机

4.3.1．体积计算

以下是制件的体积计算，制件的质量来选择注射机的型号，并列出所选注射机各种技术参数：

据经验统计每个制件所需浇注系统的体积是制件的0.2-1倍。

有UG测量分析出的塑件的有`关参数（见上表格）可知：

制件体积 V1 = 4.495 cm3

浇注系统体积 V2 = 21.268cm3

总体积 V = （ 8V1 + V2 ） = 57.228cm3

ABS密度 ρ = 1.04g/cm3

总质量 M = Vρ =59.58g

4.3.2. 选择成型设备

0.8VbN(V1V2)v0.8在此处键入公式。

Vb——注射机的理论注射量 N----型腔数目 可得Vb》71.535cm3

由F锁≥PA分，A分为塑件与浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和，P取30Mpa； 则F锁≥PA分＝30×105.486＝3164.58 Mpa。

并根据初选的模架尺寸大小，可选用注射机型号为型XS-ZY-500的注射机。

4.3.3. 型号为XS-ZY-500型的注射机的主要技术参数规格

表 4-1

4.4注射机的校核

4.4.1. 最大注射量的校核

选用螺杆式注射机，其最大注射能力通常以螺杆在料筒内最大推进容积M(cm3)表示，因此最大注射量就是该体积的塑料熔体在料筒内的温度及压力下的重量。最大注射量为：Mmax=M×D×C

M——注射机规定注射容积cm3

D——注射塑料在常温下的比重，ABS在常温下的比重是1.04g/ cm3 C——料筒温度下塑料体积膨胀率的矫正系数 对结晶性塑料C=0.85 对非结晶性塑料C=0.93 ABS为非结晶性塑料C=0.93

∴Gmax=M×D×C=250×1.04×0.93=241.8g

一次注射和浇注系统重量为M=57.228×1.04/0.8=74.396g ∵Gmax=241.8g >74.396g ∴校核合格。

4.4.2. 注射压力的校核

塑料的注射压力为80～100MPa，注射机的预选型号为XS-ZY-500型液压－机械注射机的注射压力为145MPa，故大于ABS塑料的注射压力的最大极限压力，故所选注射机满足要求。

4.4.3. 锁模力的校核

当高压的塑料熔体充满模具型腔，会产生一个很大的力，使模具沿分型面涨开，其值等于制件和浇口流道在分型面上的投影面积之和乘以型腔内塑料压力，作用在这个面积上的总力，应小于注射机的额定锁模力P,否则在注射时会因锁模力不紧产生严重的溢边跑料现象。

型腔内塑料压力可按式 q=pk 计算

式中：q—— 型腔内塑料压力，kN /cm2

p—— 料筒内注射机柱塞或螺杆施于塑料上的压力，kN / cm2

k—— 损耗系数，一般在1/3～2/3范围内，螺杆式注射机k较注塞式k大 直通喷嘴比弹簧喷嘴的K大，故此取K=7/12。

采用通用塑料生产中小型制品的时候，模腔内塑料压力常数取20～40kN/cm2，此处取P= 30kg/cm2。。

∴q=pk=30×7/12=17.5 kN /cm2

q决定后，按下式校核注射机额定锁模力P=qF P——注射机额定锁模力，取3500KN

F——制件加上浇注系统在分型面上的总投影面积

F=NF1+F2

F=NF1+F2=105.486cm2

q×F=17.5×105.486=1846kN ∴P=3500 kN >1846kN

故注射机的锁模力校核合格。

4.4.4. 喷嘴尺寸校核

在实际生产过程中，主流道与喷嘴接触处多做成半球形的凹坑，二者应紧密配合，以避免高压的塑料从缝隙处溢出，所以模具的主流道衬套始端的球面半径R2

取比注射机喷嘴球面半径R1大 1~2 mm，因为主流道衬套始端的球面半径为19mm比注射机喷嘴球面半径R18大1mm，所以符合要求。为了使凝料从流道中拔出，设计成圆锥形，有2°～6°锥角，内壁有Ra0.8以上的光洁度，主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大0.5~1 mm，主流道的D为3.5mm，注射机喷嘴直径d为3，所以符合要求。如图3.2所示，以防止主流道口部积存凝料而

影响脱模，所以，注射机喷嘴尺寸是标准，模具的制造以它为准则。

4.4.5. 定位圈尺寸校核

注塑机固定模板台面的中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注塑模端面凸台径向尺寸须与定位孔成间隙配合，便于模具安装，并使主流道的中心线与喷嘴的中心线相重合。模具端面凸台高度应小于定位孔深度。定位孔与定位圈之间成较松动的动配合，定位圈高度取15mm。

4.4.6. 开模行程和顶出装置的校核 模具开模行程应满足：Sm＜Sz

其中：Sz为最大开模行程，查注射机XS-ZY-500型Sz=500mm, Sm模具的开模行程；

Sm＝塑件的高度+浇注系统的高度+顶件的顶出高度+（5~10）mm =30+50+20+7=107mm

可见Sm＜Sz，XS-ZY-500满足其开模行程

∴所选注射机合格。

4.5零件的工作尺寸计算

（1）型腔径向尺寸

3Z

LM=LsLsS





40（4-1）

式中，S------塑件平均收缩率这里取0.55% ，下同；L s ------ 塑件外径尺寸 Δ -----塑件正差值

δZ ------ 制造公差，取Δ /6 （2）型腔深度尺寸

H

2

ZM=HsHsS3 0式中,Hs ------ 塑件深度尺寸 Δ -----塑件正差值

δZ ------ 制造公差，取Δ /6 （1），型芯径向尺寸的计算



30

LM=

LsLsS4 Z式中L s ------ 塑件外径尺寸 Δ -----塑件负差值

δZ ------ 制造公差，取Δ /6 （2）型芯深度尺寸

H=



HsHsS2M3 Z式中,Hs ------ 塑件深度尺寸 Δ -----塑件负差值

δZ ------ 制造公差，取Δ /6

4-2）

4-3）

4-4）

（（（

5模具结构的初步确定

5.1模架的选择

由制件尺寸及型腔数，可确定注射模架的基本尺寸为数如下：

400x500（㎜）。各零件参

5 .2注射模具选材

5.2.1 塑料模具成型零件（型腔、型芯）的选材

表6-1

5.2.2 模板零件的选材

表5-2

5.2.3 浇注系统零件的选材

主流道衬套 T8A、T10A 淬火 53～57HRC 5.2.4 导向零件的选材

表5-3

5.2.5 推出机构零件的选材及推出方式

表5-4

该塑件由于是规则形状，底面水平，采用推件板的推出机构通过一次推出方式比较恰当。 5.2.6其它零件 1 定位圈 45 钢

2 各 销 35 钢 热处理后硬度28～38HRC 3 各螺钉 45 钢 淬火 硬度43～48HRC 5.2.7该套模具所用材料的性能比较

表5-5

6模具结构总装图与零件工作图的绘制

根据对塑件的结构分析，初定模具方案，选用如图1－4所示的浇注系统，由于对剪切速率的依赖性很强，浇口选择点浇口，模具凹模选用整体式凹模，凸模选用整体式凸模，用定位销定位，螺钉固定。

7 模具的试模与修模

试模是根据塑料制品所设计制造的模具在相应塑料注射机上进行试模的过程，它是模具制造过程的重要环节，用以检验模具的可生产型、注射的制品是否符合质量要求以及合格品率，并依据试模结构对模具提出修改意见，同时也为模具投入正常生产运行摸索最佳工艺参数。

7.1 注射机选定

原则上试模必须在模具设计时选定的同型号规格的注射机上进行，以保证试模与模具最终应用的一致性。在实际生产中，如不能满足上述要求，允许先用注

射量稍大的注射机，但顶出方式和注射机类型必须一致，注射螺杆与注射机控制水平应尽可能接近。对于壁厚特别厚、特别薄、透明的注塑件，以及表观质量、重量、力学性能要求高的注塑件，应特别注意，试模用注射机与最终使用的注射机差别应尽可能小。

7.2 试模用注塑料

试模用料应力求于制品一致，但对于新开发产品，其原料配方往往尚未确定，此时可用同一类型原料中选取类似产品用途，想同原料特点（如保压、玻纤增强等）的原料，但须特别关注原料的熔点、熔体指数、力学性能、收缩率应与制品要求相适应。

7.3 试模工艺

首先烘干原料，然后参照上述的注射工艺条件，之后预热模具。对于小模具不须加热，注射几次模温即可升高，对于大型制品注塑模，为节省原料，提高试模效率，需设法将模具加热，有条件者可采用全自动模温控制器，也可采用活动电热板夹在模具上临时加温，模具温度一般应小于50℃。

7.4 试模

在多数情况下，试模是一个需多次、反复进行的过程，试模过程中可能出现任何问题，对出现的问题应作详细地记录和仔细分析，查找问题原因，提出调整措施，逐渐调整修改直到制品合格。查找原因的次序为：注射工艺条件、注射机、原料，最后是模具，即出现问题后首先从工艺、设备、原料方面找原因，先逐步调整工艺条件、调整设备、处理或更换原料，最后无法解决时才从模具考虑，准备修模。

7.5 修模

注塑模的修整是一件正常的事情，模具修改主要为结构和尺寸修改，如顶出和脱模方向的修改、滑块修改、轴孔位置与尺寸修改、型腔修改、壁厚修改、排气修改、浇道与浇口修改、加强筋修改、粗糙度修改等。模具修改后再进行试模，如果还不行，则再修改，直到试模合格。

七 总结

通过本次塑料模的设计，使我对注射模有了更多的了解，在老师和我的共同努力下，终于结束了。通过这次实习，使我在原来的理论基础上增加了不少实战性的知识。

在设计中，我们利用计算机辅助设计CAD/PROE来进行塑料模的设计，计算机辅助设计，是在设计时，把原始数据图形数据化的参数输入计算机对其进行分析和处理并通过显示器给出分析结果和图形，同时还可在显示器上对分析结果和图形进行补充修改和完整，使设计达到最佳水平，比动手画图更省时和省力，而且清晰明了，可见CAD/PROE技术在塑料模设计中已从研究阶段走上了实用阶段。 这次设计得到老师的帮助和辅导，在这里我向老师表示衷心的感谢。使我们明白了CAD/PROE在模具设计时的总体流程，以后我一定更加努力学习，为将来打下坚固的基础。

参考文献

1、《塑料模设计手册》 《塑料模设计手册》编写组 机械工业出版社 第二版

2、《中国模具设计大典》 中国模具设计大典编委会 江西科学技术出版社出版

3. 《实用塑料注射模设计与制造》 陈万林 机械工业出版社 第一版

4. 《注射模典型结构100例》 蒋继宏 中国轻工业出版社 第一版

5. 《塑料制品与模具设计提案》 刘际泽 中国轻工业出版社 第一版

6. 《塑料模具设计》 刘昌祺 机械工业出版社 第一版

7. 《塑料·橡胶成型模具设计手册》 奚永生 中国轻工业出版社 第一版

8. 《实用模具设计与制造手册》 许发樾 机械工业出版社 第一版

10. 《注塑模具设计实用教程》 张维合 北京 化学工业出版社 第一版

11. 《塑料模具设计与制造》 齐卫东 北京 高等教育出版社 第一版

广东水利电力职业技术学院

课 程 设 计 论 文

论文题目

作者姓名

二OO 年 月 日

2010—2011年度毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目： 塑料模具的设计

设计人姓名：_________________ 班级：_____________________ 指导老师姓名： 孙立君

1、设计（论文）内容

(1)分析零件的成形工艺性。

(2)制品的基本参数的计算及注射机选用。

(3)模具类型及结构的确定。

(4)模具和成型设备关系的校核。

(5)模具零件的必要计算。

(6)绘制模具装配图。

(7)绘制模具的部分零件的二维图

(8)编写设计说明书。

2、设计（论文）的目的和要求

（1）综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行塑料模具

设计的实际训练，从而培养学生独立工作的能力，提高学生的实际分析能力和创新意识。

（2）加深学生对塑料模具设计基本理论的理解，培养学生设计和实践

能力的重要环节和必要手段，培养学生设计塑料模具的能力。其目的是使学生全面了解与掌握注射模具的组成、结构、动作原理及其设计方法与步骤等。

（3）培养学生将所学的模具知识、零件设计、制图、工艺、公差与技术测量等知识有机地结合在一起，提高学生对模具零件设计、制图、等知识与技能的综合掌握与应用能力，培养其严谨的实验态度和分析解决问题的能力。

（4）掌握零件设计与加工的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料

和手册，熟悉标准和规范等。

3、设计（论文）主要技术指标

(1) 模具的结构设计

(2) 用CAD软件绘制装配图和部分零件的2D图；

(3) 毕业论文撰写规范、论述清楚、文字精炼、计算准确，还应附有必要的插图。

4、进度安排（共6周）

塑料积木塑件图

目 录

引 言 .................................................... 1

1结构工艺分析 ............................................ 5

1.1原始设计依据 ....................................... 5

1.2塑件的结构及工艺性分析 ............................. 5

1.3塑件材料及成型特性分析 ............................. 6

1.3.1 ABS主要的性能特点........................................... 7

1.3.2 ABS 的成型工艺性能......................................... 7

1.3.4成形特性：................................................... 7

1.3.5成形工艺：................................................... 8

2 注射模的组成 .......................................... 9

2.1注射模组成 ......................................... 9

3注塑模整体结构设计 ..................................... 10

3.1型腔数量的确定 .................................... 14

3.2分型面的设计 ...................................... 15

3.3气槽的设计 ........................................ 16

3.4浇注系统的设计 .................................... 16

3.4.1主流道设计.................................................. 11

3.4.2浇口套的结构形式............................................ 12

3.5分流道的设计 ...................................... 19

3.6浇口的设计 ........................................ 18

3.6.1浇口的作用.................................................. 19

3.6.2浇口设计的基本要点.......................................... 20

3.6.3浇口类型.................................................... 20

3.7冷料穴的设计 ...................................... 20

3.7.1冷料穴...................................................... 20

3.7.2拉料杆设计.................................................. 15

3.8合模导向机构的设计 ................................ 22

3.8.1导向机构.................................................... 22

3.8.2对导柱结构的要求............................................ 22

3.8.3导向孔...................................................... 16

3.8.4导柱与导套的配合............................................ 23

3.8.5导柱布置.................................................... 18

3.9 塑件脱模的机构设计 ................................................................. 24

3.10 冷却系统设计 ........................................................................... 25

3.10.1 模具温度调节的重要性..............................................................................25

3.10.2 冷却参数的计算..........................................................................................25

3.11、成型零件的结构设计 ............................................................. 28

3.11.1、凹模的结构设计........................................................................................28

4 相关理论计算及校核 ..................................... 29

4.1注射机型号的选择 ..................................... 错误！未定义书签。

4.1.1 估算塑件体积............................................................... 错误！未定义书签。

4.1.2 选择注射机....................................................................................................29

4.2 注塑机基本参数 ......................................................................... 29

4.3选择注塑机 .................................................................................. 29

4.3.1体积计算.................................................... 22

4.3.2选择成型设备................................................ 22

4.3.3注射机参数规格.............................................. 22

4.4注射机的校核 .............................................................................. 29

4.4.1最大注射量的校核............................................ 22

4.4.2注射压力的校核.............................................. 22

4.4.3锁模力的校核................................................ 16

4.4.4喷嘴尺寸的校核.............................................. 23

4.4.5定位圈尺寸校核.............................................. 18

4.4.6开模行程和顶出装置的校核.................................... 22

4.5零件工作尺寸的计算 .................................................................. 29

5.模具结构的初步确定 ..................................... 36

5.1 模架的选择 ................................................................................. 36

5.2 注射模具的选材 ......................................................................... 36

5.2.1 塑料模具成型零件（型腔、型芯）的选材............................................ 36

5.2.2 模板零件的选材........................................................................................ 36

5.2.3 浇注系统零件的选材................................................................................ 37

5.2.4 导向零件的选材........................................................................................ 37

5.2.5模架的选择................................................................................................. 38

5.2.6推出机构零件的选材及推出方式............................................................. 38

5.2.7该套模具所用材料的性能比较................................................................. 38

6 模具结构总装图与零件工作图的绘制 ...................... 39

7 模具的试模与修模 ...................................... 39

7.1 注射机选定 ................................................................................. 39

7.2 试模用注塑料 ............................................................................. 40

7.3 试模工艺 ..................................................................................... 40

7.4 试模 ............................................................................................. 40

7.5 修模 ............................................................................................. 40

七 总结 .................................................. 41

参考文献 ................................................. 42

引言

塑料模的功能

模具是利用其特定形状去成型具有一定型状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金必压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中，用于塑料制品成形的模具，称为塑料成形模具，简称塑料模具。塑料模具优化设计，是当代高分子材料加工领域中的重大课题。 塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模具腔形状、流产尺寸、表面粗糙、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模具结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模具外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。

现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的交通。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。

塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80%。由此可知，推动模具技术的进步应是刻不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常常标志一个国家工业化的发展程度。

我国塑料模现状

在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/3~1/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。

我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量沿不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化沿待规模化；CAD、CAE\FlowCool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合沿无规划；企业大而全居多，多

属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。

塑料模发展趋势

1注射模CAD实用化

2挤塑模CAD的开发

3压模CAD的

4塑料专用钢材系列化

5塑料模CAD/CAD/CAM集成化

6塑料模标准化。

1结构工艺分析

1.1原始设计依据

本塑件的外观要求表面光洁，要求无裂痕、斑纹、脱皮、分层、变形等缺陷。该塑件选用材料为ABS。塑件的二维图如图所示：

图1-1

1.2塑件的结构及工艺性分析

根据塑件图，使用Pro/e软件绘制其三维造型图，通过三维图可以较为直观地认识塑件的结构。塑件的壁厚均匀，依外形特点恰避免了侧抽芯，内壁有八条加强筋以增强塑件的强度和刚度。塑件三维图如下所示：

图1－2 图1-3

1.3塑件材料及成型特性分析

根据塑件的工艺性分析可知，本设计选用ABS材料较为恰当。ABS是Acrylomtrile Bidadiene Styrene 的缩写形式，全称为丙稀腈－丁二稀－本乙稀三元共聚物，属于无定性聚合物，密度为1.05g/cm3。

1.3.1 ABS主要的性能特点

ABS具有较强的综合性能，ABS塑料为无定型料，一般不透明。ABS无毒、无味，成形塑件的表面有较好的光泽。ABS具有一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电性能；具有良好的机械强度，特别是抗冲击强度高。但是，在大气中老化性较差。

1.3.2 ABS 的成型工艺性能

（1）使用前的准备

ABS的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前要前行充分的干燥和预热。不单能削除水气造成的制品表面烟花状气泡带，而且还有助于塑料的塑化，减少制品表面的色斑和云纹。ABS原料水分要控制在0.3%以下。干冬季节，干燥温度为75~800c,料厚层厚度为20~30mm，干燥时间为2~3h，夏季雨水天要在80~900c下干燥4~8个小时。表面要求光泽的塑料须长时间预热干燥达8~16小时。此外，还要根据原料产地、储存、和运输状况，对于干燥条件适当调整。ABS具有较好的染色性，一般采用浮染法。原料要加入紫外线吸收剂和抗氧化剂，以提高耐老化度。

（2）ABS的成型温度控制

ABS是无定性材料，分解温度为2700c，耐热性不是太好。因含有橡胶成分，过高的成型温度并会使流动性增加，相反会引起橡胶分解，流动性降低。同时，长时间的高温作用会造成降解，交联和炭化。所以成型时应严格控制温度在允许范围内。对柱塞式料筒温度应控制在160~2300c，螺杆式料筒温度应控制在160~2200c，喷嘴温度在170~1800c范围内。

ABS成型易取高料温、高模温，但料温过高易分解。对精度较高的塑件，模温宜取50~600c，对高光洁度，耐热塑件，模温宜取60~800c。较高的模具温度，制品外表面能够达到较光洁，可以避免合模线和陷坑等不良现象，减少制品变形，但收缩率较大。一般的模具温度应尽可能低些。 （3）注射压力的确定原则

注射压力的大小主要取决于制品的结构和壁厚，一般控制在60~120Mpa。壁薄流道较长，流动阻力较大时，注射压力可高至130~150Mpa。壁厚，浇口截面较大，流动阻力小时，注射压力可略底些。提高注射压力可以提高ABS制品的光泽度。

注射过程中，保压压力的大小，对制品的表观质量和银丝状缺陷都有较大的影响。压力过小，塑料收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，在温度较高时，制品表面易雾化。压力过大，塑料型腔表面摩擦作用强烈，容易造成黏模。所以一定要调整配好保压压力和保压时间。保压压力为注射压力的30%~60%。保压控制得越低越好，保压最高时可1.5Mpa。螺杆前进速度采用慢速，一般不0.55~0.65m/s。

（4）注射速度的确定

ABS采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，塑料容易分解，甚至烧焦，从而在制品上出现熔接缝，光洁度差，及浇口附近的物料发红等缺陷。但在生产调制品或复杂制品时，还是要保证有足够的注塑料。

1.3.4成形特性：

1.无定形塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。

2.吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。

3.流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯、AS差，但比聚碳酸脂，聚氯乙烯好）。

4.比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大，料温过高易分解（分解温度为

250c左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取500c~600c，要求光泽及耐热型料宜取600c~800c。注射压力应比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射机时料温为1800c~2300c，注射压力为100~140Mpa,螺杆式注射机则取1600c~2300c，注射压力为100~140Mpa，螺杆式注射机则取1600c~2300c，70~100Mpa为宜。

5.模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹（但热水中预热可消失）。脱模斜度宜为20以上。

1.3.5成形工艺：

1.注射成型工艺过程 （1）预烘干――装入料斗——预塑化——注射装置准备注射——注射——保压——冷却——脱模——塑件送下工序

（2）清理嵌件、预热；清理模具、涂脱模剂——放入嵌件——合模——注射 2.成形机类型：螺杆式 密度：1.02~1.05g/cm3 计算收缩率：0.3~0.8% 预热温度：80~850c 预热时间：2~3h

料筒 后段：150~1700c

中段：165~1800c 温度 前段：180~2000c 喷嘴温度：170~1800c 模具温度：50~800c 注射压力：60~100Mpa 成形 注射时间：20~29s 高压时间：0~5s 冷却时间：20~120s 总周期：50~220s 螺杆转速：30r/min

适用注射机类型：螺杆式、柱塞式均可 后处理方法：红外线灯、烘箱 温度：700c 时间：2~4h

说明：该成形条件为加工通用级ABS料时所用，苯乙烯-与丙烯脂共物（即AS）成形民上相似。

2 注射模的组成

2.1注射模组成

凡是注射模，均可分为动模和定模两大部分。注射充模时动模和定模闭合，构成型腔和浇注系统；开模时定模和动模分离，取出制件。定模安装在注射机的固定板上，动模则安装在注射机的移动模板上。根据模具上各个零件的不同功能，可由一个系统或机构组成。 （1）成型零件

指构成型腔，直接与熔体相接触并成型塑料制件的零件，通常有凸模、型芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。在动模和动模闭合后，成型零件确定了塑件的内部和外部轮廓尺寸。 （2）浇注系统

将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。 （3）导向与定位机构

为确保动模与定模闭合时，能准确导向和定位对中，通常分别在动模和定模上设置导柱和导套。型腔注射模还须在主分型面上设置锥面定位，有时为保证脱模机构的准确运动和复位，也设置导向零件。 （4）脱模机构

是指模具开模过程的后期，将塑件从模具中脱出的机构。

3注塑模整体结构设计

型腔指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而已。 注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或两部分以上形成这一空腔——型腔，其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。

3.1型腔数量的确定

其数目的决定与下列条件有关： 1塑件尺寸精度

开腔数越多时，精度也相对地降低，1、2级超精密注塑件，只能一模一腔，当尺寸数目少时，可 一模二腔。3、4级的精密注塑件，最多一模四腔。 2模具制造成本

多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比，从塑件成本中所占的模具费比例看，多腔模比单腔模具低。

3注塑成形的生产效益

多腔模从表面上看，比单腔模经济更为效益高。但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环长而维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。 4制造难度

多腔模的制造难度比单腔模大，当其中某一腔先损坏时，应立即停机维修，影响生产。

塑料的成形收缩是受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸大小，几何形状，熔体温度，模具温度，注射压力，充模时间，保压时间等。影响最显著的是塑件的壁厚和同何形状的复杂程度。

本设计根据塑件结构的特点，塑件形状较简单，质量较小，生产批量大较。所以应使用多型腔注射模具。考虑到塑件无孔，侧不必侧抽芯，所以模具采用一模八腔、平衡布置。这样模具适中，生产效率高。如图所示：

图3－1

3.2分型面的设计

分开模具取出塑件的面称为分型面；注射模有一个分型面或多个分型面，分型面的位置，一般垂直于开模方向。分型面的形状有平面和曲面等。但也有将分型面作倾斜的平面或弯折面，或曲面，这样的分型面虽加工难，但型腔制造和制品脱模较易。有合模对中锥面的分型面，分型面自然也是曲面。 选择分型面时，应考虑的基本原则：

1） 分型面应选在塑件外形最大轮廓处

当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。

2） 确定有利的脱模方式，便于塑件顺利脱模

从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，

当制件的壁相当厚但内

孔较小时，则对型芯的包紧力很少常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。

3） 保证制件的精度和外观要求 与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求高的外形或内孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具腔内。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或圆弧的转角处。

4） 分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。 5） 不妨碍制品脱模和抽芯。 在安排制作在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的避侧凹或侧孔。

6） 有利于浇注系统的合理处置。

7） 尽可能与料流的末端重合，以利于排气。 本次设计产品的分型面如下图3－1：

图3－2

3.3浇注系统的设计

3.3.1主流道设计

（1）浇口套的内孔（主流道）呈圆锥形，锥度20~60.若锥度过大会造成压力减弱，流速减慢，塑料涡流，熔体前进时易混进空气，产生气孔；锥度过小，会使阻力增大，热量损耗大，表面黏度上升，造成注射困难。

（2）浇口套进口的直径d应比注射机喷嘴孔直径d1大0.5~1mm

。若等于

或小于注射机喷嘴直径，在注射成型时会造成死角，并积存塑料，注射压力下降，塑料冷凝后，脱模困难。

（3）浇口套内孔出料口处（大端）应设计成圆角r，一般为0.5~3mm。 （4）浇口套与注射机喷嘴在接触处的圆弧度必须吻合，设球面浇口套球面半径为SR，注射机球面半径为r,其关系式如下：

SR=r +0.5~1mm

浇口套球面半径比注射机喷嘴球面半径大，接触时圆弧度吻合的好。

（5）浇口套长度（主流道长度）应尽量短，可以减少冷料回收量，减少压力损失和热量损失。

（6）浇口套锥度内壁表面粗糙度为Ra1.6~Ra0.8um,保证料流顺利，易脱模。 （7）浇口套不能制成拼块结构，以避免塑料进入接缝处，造成冷料脱模困难。

（8）浇口套的长度应与定模板厚度一致，它的端部不应凸出在分型面上，否则会造成合模困难，不严密，产生溢料，甚至压坏模具。

（9）浇口套部位是热量最集中的地方，为了保证注射工艺顺利进行和塑件质量，要考虑冷却措施。

3.3.2浇口套的结构形式

浇口套的结构形式有两种，一种是整体式，既定位圈与浇口套为一体，并压配于定模板内，一般用于小型模具；另一种为将浇口套和定位圈设计成两个零件，然后配合在模板上，主要用于中、大型模具。本设计的模具为一副小型模具，故采用后一种结构形式，如下图：

图3－3浇口套

3.3排气槽的设计

当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体，使蒸汽不能顺利地排出，将在制品上形成气孔、接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时还会因气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生痕迹，而且型腔内气体被压缩产生的反压力会降低充模速度，影响注塑周期和产品质量，（特别在高速注射时）。因此设计型腔时必须考虑排气问题。

本模具采用分型面排气可满足要求，这样设计可以减少加工成本，减少一些不必要的工时，提高了工作效率。

常用分流道断面尺寸推荐如表4-1所示。

塑料名称

分流道断面直径

mm

ABS，AS 聚乙烯 尼龙类 聚甲醛 丙烯酸 抗冲击丙烯酸 醋酸纤维素 聚丙烯 异质同晶体

4.8~9.5 1.6~9.5 1.6~9.5 3.5~10 8~10 8~12.5 5~10 5~10 8~10

聚苯乙烯 软聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 热塑性聚酯 聚苯醚 聚砜 离子聚合物 聚苯硫醚 塑料名称

分流道断面直径

mm 3.5~10 3.5~10 6.5~16 6.5~8.0 3.5~8.0 6.5~10 6.5~10 2.4~10 6.5~13

表4-1流道断面尺寸推荐值

1） 长度：分流道长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置。从输送熔体使减少压力和热量损失的要求出发，应力求缩短。 2) 断面尺寸：分流道断面面积应能保证型腔充满并补充因型腔内塑料收缩所需的熔体后，方可冷却凝固。因此，分流道断面直径或厚度应大于塑件壁厚。按此要求，查有关资料得ABS塑料分流道断面推荐直径4.8～9.5mm ,由于本设计塑件较小，故本设计分流道取4mm。

3) 分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力

损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以制成半圆形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为4mm。

3.5分流道的设计

分流道式指主流道末端与浇口之间有一段塑料熔体的流动通道。其基本作用是在压力损失最小的条件下，将来自主流道的熔融塑料，以较快的速度送到浇口处充模。同时，在保证熔体均匀地分配到各型腔的前提下，要求分流道中残留的熔融塑料最少，以减少冷料的回收。

该模具采用半圆型分流道，使得加工容易，热量损失与压力损失均不大，从而有利于成形。

3.6浇口的设计

3.6.1浇口的作用

浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注射模具浇注系统的最后部分，通过浇口直接使熔融的塑料进入型腔内。浇口的作用是使从流道来的熔融塑料以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满塑料后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还末冷却的热料回流。

浇口设计与塑料制品形状、塑料制品断面尺寸、模具结构、注射工艺参数（压力等）及塑料性能等因素有关。浇口的截面要小，长度要短，这样才能增大料流

速度，快速冷却封闭，便于使塑料制品分离，塑料制品的浇口痕迹亦不明显，塑料制品质量的缺陷，如缺料、缩孔、拼缝线、质脆、分解、白斑、翘曲等，往往都是由于浇口设计不合理而造成的。

3.6.2浇口设计的基本要点

1）尽量缩短流动距离：浇口位置的安排应保证塑料熔体迅速和均匀地充填模具型腔，尽量缩短熔体的流动距离，减少压力损失，有利于排除模具型腔中的气体，这对大型塑件更为重要。

2）浇口应设在塑件制品断面较厚的部位：当塑件的壁厚相差较大时，若将浇口开设在塑件的薄壁处，这时塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，而且还易冷却，以致影响了熔体的流动距离，难以保证其充满整个型腔。另外从补缩的角度考虑，塑件截面最厚的部位经常是塑料熔体最晚固化的地方，若浇口开设在薄壁处，则厚壁处极易因液态体积得不到收缩而形成表面凹陷或真空泡。因此为保证塑料熔体的充分流动性，也为了有利于压力有效地传递和比较容易进行因液态体积收缩时所需的补料，一般浇口的位置应开设在塑件壁最厚处。

3）必须尽量减少或避免熔接痕：由于成型零件或浇口位置的原因，有时塑充填型腔时造成两股或多股熔体的汇合，汇合之处，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的强度，并有损于外观质量，这在成型玻璃纤维增强塑料的制件时尤其严重。一般采用直接浇口、点浇口、环形浇口等可以避免熔接痕的产生，有时为了增加熔体汇合处的熔接牢度，可以在熔接处外侧设一冷料穴，使前锋冷料引如其内，以提高熔接强度。在选择浇口位置时，还应考虑熔接的方位对塑件质量及强度的不同影响。

3.6.3浇口类型

浇口的形式多种多样，但常用的浇口有如下11种：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口等。

本设计采用潜伏式浇口，因为潜伏式浇口又称隧道式浇口，是点浇口演变来的且吸收了点浇口优点也克服了由点浇口带给模具的复杂性。应用于多型腔模具以及塑件外表面不允许有任何痕迹时采用。

3.7冷料穴的设计

3.7.1冷料穴

当注射机示注射塑料之前，喷嘴最前端的融塑料的温度较低，形成冷料渣，为了集存这部分冷料渣，在进料口的末端的动模板上开设一个洞穴或者在流道的末端开设洞穴，这个洞穴就是冷料穴。在注射时必须防止冷料渣进入流道或模具型腔内，否则将会堵塞流道和减缓料流速度，进入模具型腔就会造成塑料制品上

的冷把或冷斑。

冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或者处于分流道 的末端，其作用是

收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品质量，冷料穴分两种，

一种专门用于收集、贮存冷料，另外一种除贮存冷料外还兼有拉出流道 凝料的

作用。

根据需要，不但在主流道的末端，而且可在各分流道转向的位置，甚至在型

腔的末端开设冷料穴。冷料穴应设置在熔体流动方向的转折位置，并迎着上游的

熔体流向，冷料穴的长度通常为流道直径d的1.5~2倍，如图。有的冷料穴兼有

拉料的作用，在圆管形的冷料穴底部装有一根Z形头的拉料杆，称为钩形位料杆，

这是最常用的冷料穴形式。同类形的还有倒锥形和圆环糟形的冷料穴。本设计采

用常用的圆冷料穴。

图3－4冷料穴

并不是所有注射模都需要开设冷料穴，有时由于塑料性能或工艺控制好，很少产生冷

料或塑件要求不高时，可不必设置冷料精神分裂症 。如果初始设计阶段对是否需要开设冷

料穴沿无把握，可流适当空间，以便增设。

3.7.2拉料杆设计

拉料杆的作用是勾着浇注系统冷料，使其随同塑件一起留在动模一侧，其分

为主流道拉料杆和分流道拉料杆，本设计只设计了主流道拉料杆图如下：

图3－5拉料杆

3.8合模导向机构的设计

3.8.1导向机构

导向机构对于塑料模具是必不可少的部件，因为模具在闭合时有一定的方向

和位置，所以必须设有导向机构。

导向机构的主要作用：定位、导向、承受一定侧压等作用。

a定位作用

为避免模具装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确

的开关，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。

b导向作用

动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯

先进入型腔以保证不损坏成型零件。

C承受一定侧压力

塑料注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机精度的限制使导柱在

工作中承受一定的侧压力，此时，导柱能承担一部分侧压力。

3.8.2对导柱结构的要求

a长度：导柱的长度必须比凸模端面要高出6－8毫米。以免导柱末导正方向而

凸模先进入型腔与其相碰而损坏。

b形状：导柱的端部做成锥形或球形的先导部分，使导柱能顺利进入导柱孔。

C材料：导柱应具有硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯、因此，多采用低

碳钢经渗碳淬火处理，或碳素工具钢（T8、T10）经淬火处理硬度HRC50~55,导

柱滑动部位按需要可设油糟。

D配合精度：导柱装入模板多用二级精度第二种过渡配合。

E光洁度：配合部分光洁度要求6级，此外，导柱的选择还应根据模架来确定。

由于模架大（400X400）所以设计成四导柱，据此导柱设计简图如下所示：

图3－6导柱

3.8.3导向孔

导向孔可以直接开设在模板上，且设计为通孔，这种形式的孔加工简单，适

用于生产批量小，精度要求较高的模具。

对导向孔的结构主要有四点要求，分述如下:

（1） 形状为了使导柱进入导套比较顺利，在导套的前端倒圆角，导柱孔最

好打通，否则导柱进入未打通的导柱孔时，孔内空气无法逸出而产生

压力，给导柱的进入造成阻力。

（2） 材料可用淬火铜或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱硬度，这

样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。

（3） 导套的精度与配合一般A型用二级精度过度配合，B型用二级精度间

隙配合。

（4） 光洁度配合：部分光洁度要求7级。

导套的选择应根据模板的厚度来确定，材料为T8A硬度达到HRC50~55或采

用20钢渗碳0.5~0.8厚，淬硬到HRC56~60.本设计导套装在动模板。

3.8.4导柱与导套的配合

由于模具的结构不同，选用的导柱的结构也不同。本设计采用导柱与定模板的配

合的结构简图如图所示：

图3－7导柱与定模板配合简图

3.8.5导柱布置

根据模具的形状大小，在模具的空闲位置开设导柱孔和导套孔，常见的导柱

有2至4根不等，其布置原则必须保证定模只能按一个方向合模，此设计常用四

根相同的导柱布置在动模固定板的四角。

3.9 塑件脱模的机构设计

在注射成型 的每一循环中，塑件必须由模具型腔中脱出，脱出塑件的机构

称为脱模机构或顶出机构。

脱模机构可按动力来源分类也可按模具结构分类：

a、按动力来源分类。分为手动脱模、机支脱模、液压脱模、气动脱模，本

设计采用液压脱模。即在注射机上设有专用的顶出油缸，并开模到一定距离后，

活塞的动作实现脱模。

b、按模具结构分类。分为简单脱模机构、双脱模机构、顺序脱模机构、二

级脱模机构、浇注系统脱模机构等。本设计采用的顶出机构是顶杆顶出机构。

顶杆的机构特点：顶杆加工简单，更换方便，脱模效果好，顶杆设计的注意事项：

a、顶出位置顶杆的顶出位置应设在脱模阻力大的地方，顶杆不宜设在塑作

最薄的处，以免塑件变形或损坏，当结构需要顶在薄壁处时，可增在顶出面积，

来改善塑件受力状况。此时，一般采用顶出杆顶出，此设计的顶杆放置在产品的

中央。

b、径顶杆直径不宜过细，应有足够的刚度承受顶出力，当结构限制顶出面

积较小是，为了避免细长杆变形，可设计成阶梯形顶杆。

c、配位置顶杆端面应和型腔在同一平面或比型腔的平面高出 0.05~1mm，

否则，会影响塑件使用。

d、数量不保证塑件质量，能够顺利脱模的情况下，顶杆的数量不宜过多。

当塑件不许可有顶出痕迹，可用顶出耳的形式脱模后将顶出耳剪掉。

a) 脱模机构的确定

由于制品分型面的确定，遥控器上盖板脱模是没受到限制，因此在塑件下表

面设置推杆，为了防止受礼不均匀，采取对称式排列。为保证顶出机构的运动平

稳，顶杆受力均匀和复位，在顶出机构设置了导向、复位机构。

3.10 冷却系统设计

注射模的温度对塑料熔体的冲模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状和

尺寸精度都有重要的影响。注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制

模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。

3.10.1 模具温度调节的重要性

模具温度及其调节系统对塑件质量的影响

无论何种塑料进行注射成型，均有一个比较适宜的模具温度范围，在此温度

范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑料脱模后收缩和翘曲变形小，

形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量也比较高，为了使模温能控制在一个合

理的范围内，必须设计模具温度的调节系统。

模具温度的调节是指对模具进行冷却或加热，必要时两者兼有，从而达到控

制模温的目的。为了提高充型性能，成型工艺要求有较高的模温，因此经常需要

对模具加热。对于粘流温度或熔点较低的塑料，一般需用常温或冷水对模具冷却；

而对于高粘流温度或高熔点的塑料，可用温水控制模温。对于热固性塑料，模温

要求在150～200℃，必须对模具即热。流程长、壁厚较大的塑件，或者粘流温度

或熔点虽不高，但成型面积很大时，为了保证塑料熔体在冲模过程中不致温降太

大而影响充型，可对模具采取适当的加热措施。对于大型模具，为了保证生产之

前用较短时间达到工艺所要求的模温，可设置加热装置对模具进行预热。对于小

型薄壁塑件，且成型工艺要求模温不太高时，可以不设置冷却装置而依靠自然冷

却。

设置温度调节装置后，有时会给注射生产带来一些问题，例如，采用冷水调

节 模具时，大气中水分容易凝聚在模型表壁，影响塑件表面质量。而采用加热

措施后，模内一些间隙配合的零件肯可能由于膨胀而使间隙减小或消失，从而造

成卡死或无法工作，设计时应予以注意。因塑料厚度较小，因此冷却水道布置在

定模板上。

3.10.2 冷却参数的计算

（1）求冷却水的体积流量

冷却水流量：（水温20℃）

qv——冷却水的体积流量m³/min

i——冷却介质出口之温度 差，普通模具应小于5℃，精密模具应小于2℃。本

模具属于普通模具，取5℃。

结论 计算的流量小于水管直径为10㎜时的流量，可行。

在单位时间里熔体所放出的热量应等于冷却水所带走的热量。因此

WQ10.893763.5102

=3=0.2492102 qv=C1(12)104.187(2520)60

式中

W——单位时间内注入模具内的塑料重量Kg/min，

每次进胶的质量为66.69，注射时间为3—5S，取4S。 W=14.896g=0.89376Kg

Q1——单位重量塑料制品在凝固是所放出的热量Kg/KJ, Q1可从《中国模具

设计大典》表9.8-4中查得ABS的单位热流量为（3.1103--4.0103）在

3.5103Kg/KJ

ρ——冷却水的密度（Kg/ m³）

C1——冷却水的比热容[Kg/(Kg*ºC)]，

查表可知，水的比热容为C1=4.187*10³ Kg/(Kg*ºC)

1——冷却介质的出口温度(ºC) 1 =25

2——冷却介质的入口温度(ºC) 2=20

（2） 确定冷却水孔直径

根据体积流量，因为流量qv=2.492103

径为d＝8mm。

冷气管道中的流速为

4qv40.02492102

v2 ==0.82675 82d3.14()601000

式中qv—冷却睡的体积流量

D—冷却管道直径 d=8

V—冷却水在圆管中的流速

确定孔壁与冷却水之间的传热膜系数h 对于长径比l>5的细长冷却管道，其孔壁与冷却水之间的传热膜系数h

(v)0.86.45(0.9961030.82675)0.8

的计算式为 h= 36f0.2=36=13.1155104 80.2d()1000

c式中f—与冷却水温度有关的物理系数，见式f0.0270.6(1)0.4 

ρ——冷却水的密度（Kg/ m³）

V—冷却水的圆管中的流速

D—冷气管道的直径

（3） 求冷却水孔总传热面积

当求出冷却水的面积流量qv后，便可根据冷却水处于传流状态下的流速V与管道直径d的关系，确定冷却水管道的直径d。冷却管道总传热面积A可用下式计算： A=60WQ1=h=0.0636

13.115510450(2520)600.893763.5102

W——单位时间内注入模具内的塑料重量Kg/min，

每次进胶的质量为59.584，注射时间为3—5S，取4S。 W=14.896g=0.89376Kg Q1——单位重量塑料制品在凝固是所放出的热量Kg/KJ, Q1可从《中国模具设计大典》表9.8-4中查得ABS的单位热流量为（3.1103--4.0103）在

3.5103Kg/KJ

h— 冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数。

—模具温度与冷却水温度之间的平均温差（C）

（4）. 求模具上应开设水孔孔数 n

模具开设的冷却管道的孔数为

nA=dL0.063611.32 81903.14()()10001000

式中 L—冷却管道开设方向上模具长度或宽度

A—冷却管道总传热面积

D—冷却管道的直径

本设计取 n＝12.

3.11、成型零件的结构设计

构成型腔的零件统称为成型零件，它主要包括模，凸模、型芯、镶块各种成型杆，各种成型环由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到制件质量，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨力以承受塑料的挤压力和料流的磨擦力和足够的精度和表面光洁度，以保证塑料制品表面光高美观，容易脱模，一般来说成型零年都应进行热处理，使其具有HRC40 以上的硬度，如成型产生腐蚀性气体的塑料如聚氯已烯等。还应选择耐腐蚀的钢材。

3.11.1、凹模的结构设计

凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其结构不同可分为速体式，整体嵌入式，局部镶嵌式，大面积镶嵌组合式等。

〔1〕.整体式凹模

它系由一整块金属加工而成，其特点是牢固，不易变形，因此对于形状简单，容易制造或形状虽然比较复杂，但保可以采用仿形机等殊须加工方法加工的场合是适宜的。整体结构有如下优点：

a.成型零件的刚性好。

b.模具分解组合容易。

c.零件数量少。

d.制品表面分型痕迹少。

e.模具外形尺寸可以减少精密成型模具若采用拼镶结构。

〔2〕.整体嵌入式凹模

在多型腔的模具中，型腔数量多而制件尺寸不大时，采用冷挤压比切削加工效率高，并可保证各型腔的尺寸、形状的一致性，凹模镶块的外形常用轴肩的圆柱形，然后分另从下面嵌入凹模固定板中，用垫板螺钉将其固定，它适用于经常拆卸的地方，修补较方便，产品结构较复杂。采用此结构时，首先应考虑制品的形状，尺寸及功能，然后考虑其刚性，同时也必须考虑加工方法和装配措施。其缺点：

a、零件数量增加

b、分割的拼镶件趋多制造成本越高。

c、各拼镶件的加工精度必须匹配，即必须提高各镶件的平均加工精度。 d、维修作业较困难。

冷却回路不易设置，成型周期难于缩短。而本产品的结构较简单，不须做成嵌入式凸模从设计的经济性和结构的合理性等因素的综合考虑，其凸模的结构为整体式凹模。型芯的结构设计为嵌入式。

4 相关理论计算及校核

4.1 选择注射机

设计模具时，应详细地了解注射机的技术规范，才能设计出合乎要求的模具，应了解的技术规范有：注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程以及机床模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。由于塑件已经在UG里建好了三维模型，并且由UG自带的软件功能可直接分析出塑件的体积，质量等物理参数，所以选择由塑件体积来选择注射机的方法。

4.2. 注塑机基本参数

注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据.

(1)公称注塑量；指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力.

(2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力.

(3)注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度.

常用的注射速率如表3-4所示。

表3-4 注射量与注射时间的关系

注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000

注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000

注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 3

(4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.

(5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开.

(6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.

(7)开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.

(8)空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.

4.3. 选择注塑机

4.3.1．体积计算

以下是制件的体积计算，制件的质量来选择注射机的型号，并列出所选注射机各种技术参数：

据经验统计每个制件所需浇注系统的体积是制件的0.2-1倍。

有UG测量分析出的塑件的有`关参数（见上表格）可知：

制件体积 V1 = 4.495 cm3

浇注系统体积 V2 = 21.268cm3

总体积 V = （ 8V1 + V2 ） = 57.228cm3

ABS密度 ρ = 1.04g/cm3

总质量 M = Vρ =59.58g

4.3.2. 选择成型设备

0.8VbN(V1V2)v0.8在此处键入公式。

Vb——注射机的理论注射量 N----型腔数目 可得Vb》71.535cm3

由F锁≥PA分，A分为塑件与浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和，P取30Mpa； 则F锁≥PA分＝30×105.486＝3164.58 Mpa。

并根据初选的模架尺寸大小，可选用注射机型号为型XS-ZY-500的注射机。

4.3.3. 型号为XS-ZY-500型的注射机的主要技术参数规格

表 4-1

4.4注射机的校核

4.4.1. 最大注射量的校核

选用螺杆式注射机，其最大注射能力通常以螺杆在料筒内最大推进容积M(cm3)表示，因此最大注射量就是该体积的塑料熔体在料筒内的温度及压力下的重量。最大注射量为：Mmax=M×D×C

M——注射机规定注射容积cm3

D——注射塑料在常温下的比重，ABS在常温下的比重是1.04g/ cm3 C——料筒温度下塑料体积膨胀率的矫正系数 对结晶性塑料C=0.85 对非结晶性塑料C=0.93 ABS为非结晶性塑料C=0.93

∴Gmax=M×D×C=250×1.04×0.93=241.8g

一次注射和浇注系统重量为M=57.228×1.04/0.8=74.396g ∵Gmax=241.8g >74.396g ∴校核合格。

4.4.2. 注射压力的校核

塑料的注射压力为80～100MPa，注射机的预选型号为XS-ZY-500型液压－机械注射机的注射压力为145MPa，故大于ABS塑料的注射压力的最大极限压力，故所选注射机满足要求。

4.4.3. 锁模力的校核

当高压的塑料熔体充满模具型腔，会产生一个很大的力，使模具沿分型面涨开，其值等于制件和浇口流道在分型面上的投影面积之和乘以型腔内塑料压力，作用在这个面积上的总力，应小于注射机的额定锁模力P,否则在注射时会因锁模力不紧产生严重的溢边跑料现象。

型腔内塑料压力可按式 q=pk 计算

式中：q—— 型腔内塑料压力，kN /cm2

p—— 料筒内注射机柱塞或螺杆施于塑料上的压力，kN / cm2

k—— 损耗系数，一般在1/3～2/3范围内，螺杆式注射机k较注塞式k大 直通喷嘴比弹簧喷嘴的K大，故此取K=7/12。

采用通用塑料生产中小型制品的时候，模腔内塑料压力常数取20～40kN/cm2，此处取P= 30kg/cm2。。

∴q=pk=30×7/12=17.5 kN /cm2

q决定后，按下式校核注射机额定锁模力P=qF P——注射机额定锁模力，取3500KN

F——制件加上浇注系统在分型面上的总投影面积

F=NF1+F2

F=NF1+F2=105.486cm2

q×F=17.5×105.486=1846kN ∴P=3500 kN >1846kN

故注射机的锁模力校核合格。

4.4.4. 喷嘴尺寸校核

在实际生产过程中，主流道与喷嘴接触处多做成半球形的凹坑，二者应紧密配合，以避免高压的塑料从缝隙处溢出，所以模具的主流道衬套始端的球面半径R2

取比注射机喷嘴球面半径R1大 1~2 mm，因为主流道衬套始端的球面半径为19mm比注射机喷嘴球面半径R18大1mm，所以符合要求。为了使凝料从流道中拔出，设计成圆锥形，有2°～6°锥角，内壁有Ra0.8以上的光洁度，主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大0.5~1 mm，主流道的D为3.5mm，注射机喷嘴直径d为3，所以符合要求。如图3.2所示，以防止主流道口部积存凝料而

影响脱模，所以，注射机喷嘴尺寸是标准，模具的制造以它为准则。

4.4.5. 定位圈尺寸校核

注塑机固定模板台面的中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注塑模端面凸台径向尺寸须与定位孔成间隙配合，便于模具安装，并使主流道的中心线与喷嘴的中心线相重合。模具端面凸台高度应小于定位孔深度。定位孔与定位圈之间成较松动的动配合，定位圈高度取15mm。

4.4.6. 开模行程和顶出装置的校核 模具开模行程应满足：Sm＜Sz

其中：Sz为最大开模行程，查注射机XS-ZY-500型Sz=500mm, Sm模具的开模行程；

Sm＝塑件的高度+浇注系统的高度+顶件的顶出高度+（5~10）mm =30+50+20+7=107mm

可见Sm＜Sz，XS-ZY-500满足其开模行程

∴所选注射机合格。

4.5零件的工作尺寸计算

（1）型腔径向尺寸

3Z

LM=LsLsS





40（4-1）

式中，S------塑件平均收缩率这里取0.55% ，下同；L s ------ 塑件外径尺寸 Δ -----塑件正差值

δZ ------ 制造公差，取Δ /6 （2）型腔深度尺寸

H

2

ZM=HsHsS3 0式中,Hs ------ 塑件深度尺寸 Δ -----塑件正差值

δZ ------ 制造公差，取Δ /6 （1），型芯径向尺寸的计算



30

LM=

LsLsS4 Z式中L s ------ 塑件外径尺寸 Δ -----塑件负差值

δZ ------ 制造公差，取Δ /6 （2）型芯深度尺寸

H=



HsHsS2M3 Z式中,Hs ------ 塑件深度尺寸 Δ -----塑件负差值

δZ ------ 制造公差，取Δ /6

4-2）

4-3）

4-4）

（（（

5模具结构的初步确定

5.1模架的选择

由制件尺寸及型腔数，可确定注射模架的基本尺寸为数如下：

400x500（㎜）。各零件参

5 .2注射模具选材

5.2.1 塑料模具成型零件（型腔、型芯）的选材

表6-1

5.2.2 模板零件的选材

表5-2

5.2.3 浇注系统零件的选材

主流道衬套 T8A、T10A 淬火 53～57HRC 5.2.4 导向零件的选材

表5-3

5.2.5 推出机构零件的选材及推出方式

表5-4

该塑件由于是规则形状，底面水平，采用推件板的推出机构通过一次推出方式比较恰当。 5.2.6其它零件 1 定位圈 45 钢

2 各 销 35 钢 热处理后硬度28～38HRC 3 各螺钉 45 钢 淬火 硬度43～48HRC 5.2.7该套模具所用材料的性能比较

表5-5

6模具结构总装图与零件工作图的绘制

根据对塑件的结构分析，初定模具方案，选用如图1－4所示的浇注系统，由于对剪切速率的依赖性很强，浇口选择点浇口，模具凹模选用整体式凹模，凸模选用整体式凸模，用定位销定位，螺钉固定。

7 模具的试模与修模

试模是根据塑料制品所设计制造的模具在相应塑料注射机上进行试模的过程，它是模具制造过程的重要环节，用以检验模具的可生产型、注射的制品是否符合质量要求以及合格品率，并依据试模结构对模具提出修改意见，同时也为模具投入正常生产运行摸索最佳工艺参数。

7.1 注射机选定

原则上试模必须在模具设计时选定的同型号规格的注射机上进行，以保证试模与模具最终应用的一致性。在实际生产中，如不能满足上述要求，允许先用注

射量稍大的注射机，但顶出方式和注射机类型必须一致，注射螺杆与注射机控制水平应尽可能接近。对于壁厚特别厚、特别薄、透明的注塑件，以及表观质量、重量、力学性能要求高的注塑件，应特别注意，试模用注射机与最终使用的注射机差别应尽可能小。

7.2 试模用注塑料

试模用料应力求于制品一致，但对于新开发产品，其原料配方往往尚未确定，此时可用同一类型原料中选取类似产品用途，想同原料特点（如保压、玻纤增强等）的原料，但须特别关注原料的熔点、熔体指数、力学性能、收缩率应与制品要求相适应。

7.3 试模工艺

首先烘干原料，然后参照上述的注射工艺条件，之后预热模具。对于小模具不须加热，注射几次模温即可升高，对于大型制品注塑模，为节省原料，提高试模效率，需设法将模具加热，有条件者可采用全自动模温控制器，也可采用活动电热板夹在模具上临时加温，模具温度一般应小于50℃。

7.4 试模

在多数情况下，试模是一个需多次、反复进行的过程，试模过程中可能出现任何问题，对出现的问题应作详细地记录和仔细分析，查找问题原因，提出调整措施，逐渐调整修改直到制品合格。查找原因的次序为：注射工艺条件、注射机、原料，最后是模具，即出现问题后首先从工艺、设备、原料方面找原因，先逐步调整工艺条件、调整设备、处理或更换原料，最后无法解决时才从模具考虑，准备修模。

7.5 修模

注塑模的修整是一件正常的事情，模具修改主要为结构和尺寸修改，如顶出和脱模方向的修改、滑块修改、轴孔位置与尺寸修改、型腔修改、壁厚修改、排气修改、浇道与浇口修改、加强筋修改、粗糙度修改等。模具修改后再进行试模，如果还不行，则再修改，直到试模合格。

七 总结

通过本次塑料模的设计，使我对注射模有了更多的了解，在老师和我的共同努力下，终于结束了。通过这次实习，使我在原来的理论基础上增加了不少实战性的知识。

在设计中，我们利用计算机辅助设计CAD/PROE来进行塑料模的设计，计算机辅助设计，是在设计时，把原始数据图形数据化的参数输入计算机对其进行分析和处理并通过显示器给出分析结果和图形，同时还可在显示器上对分析结果和图形进行补充修改和完整，使设计达到最佳水平，比动手画图更省时和省力，而且清晰明了，可见CAD/PROE技术在塑料模设计中已从研究阶段走上了实用阶段。 这次设计得到老师的帮助和辅导，在这里我向老师表示衷心的感谢。使我们明白了CAD/PROE在模具设计时的总体流程，以后我一定更加努力学习，为将来打下坚固的基础。

参考文献

1、《塑料模设计手册》 《塑料模设计手册》编写组 机械工业出版社 第二版

2、《中国模具设计大典》 中国模具设计大典编委会 江西科学技术出版社出版

3. 《实用塑料注射模设计与制造》 陈万林 机械工业出版社 第一版

4. 《注射模典型结构100例》 蒋继宏 中国轻工业出版社 第一版

5. 《塑料制品与模具设计提案》 刘际泽 中国轻工业出版社 第一版

6. 《塑料模具设计》 刘昌祺 机械工业出版社 第一版

7. 《塑料·橡胶成型模具设计手册》 奚永生 中国轻工业出版社 第一版

8. 《实用模具设计与制造手册》 许发樾 机械工业出版社 第一版

10. 《注塑模具设计实用教程》 张维合 北京 化学工业出版社 第一版

11. 《塑料模具设计与制造》 齐卫东 北京 高等教育出版社 第一版