第一篇：肥皂盒注塑模畢業設計

肥皂盒注塑模畢業設計

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1.1 模具市場發展趨勢

模具，是工業生產的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊等產品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具質量的高低決定著產品質量的高低，因此，模具被稱之為“百業之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。

模具生產的工藝水平及科技含量的高低，已成為衡量一個國家科技與產品制造水平的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量、效益、新產品的開發能力，決定著一個國家制造業的國際競爭力。

我國模具工業的技術水平近年來也取得了長足的進步。大型、精密、復雜、高效和長壽命模具上了一個新臺階。大型復雜沖模以汽車覆蓋件模具為代表，已能生產部分新型轎車的覆蓋件模具。體現高水平制造技術的多工位級進模的覆蓋面，已從電機、電器鐵芯片模具，擴展到接插件、電子槍零件、空調器散熱片等家電零件模具。在大型塑料模具方面，已能生產48英寸電視的塑殼模具、6.5K g大容量洗衣機全套塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，已能生產照相機塑料模具、多型腔小模數齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復雜壓鑄模方面，國內已能生產自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達到了較高的水平，并可替代進口模具。

根據國內和國際模具市場的發展狀況，有關專家預測，未來我國的模具經過行業結構調整后，將呈現十大發展趨勢：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來越高；三是多功能復合模具將進一步發展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；五是氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將有較大發展；六是模具標準化和模具標準件的應用將日漸廣泛；七是快速經濟模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產品結構調整所導致的模具市場未來走勢的變化

1.2 沖壓模具的現狀和技術發展

一、現狀

改革開放以來，隨著國民經濟的高速發展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業一直以15%左右的增長速度快速發展，模具工業企業的所有制成分也發生了巨大變化，除了國有專業模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發展。浙江寧波和黃巖地區的“模具之鄉”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉鎮企業，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；

中外合資和外商獨資的模具企業現已有幾千家。

隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一。

近年許多模具企業加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業發展的重要動力。一些國內模具企業已普及了二維CAD，并陸續開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。

以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。

例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發的冷沖模和精沖研究中心開發的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國內模具行業擁有不少的用戶。

雖然中國模具工業在過去十多年中取得了令人矚目的發展，但許多方面與工業發達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。

二、未來沖壓模具制造技術發展趨勢

模具技術的發展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發展如下幾項：

1、全面推廣CAD/CAM/CAE技術

模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發展方向。隨著微機軟件的發展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網絡的發展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區、跨企業、跨院所地在整個行業中推廣成為可能，實

現技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。

2、高速銑削加工

國外近年來發展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優點。高速銑削加工技術的發展，對汽車、家電行業中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發展。

3、模具掃描及數字化系統

高速掃描機和模具掃描系統提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統，可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上，實現快速數據采集、自動生成各種不同數控系統的加工程序、不同格式的CAD數據，用于模具制造業的“逆向工程”。模具掃描系統已在汽車、摩托車、家電等行業得到成功應用，相信在“十五”期間將發揮更大的作用。

4、電火花銑削加工

電火花銑削加工技術也稱為電火花創成加工技術，這是一種替代傳統的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發展。

5、提高模具標準化程度

我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發達國家一般為80%左右。

6、優質材料及先進表面處理技術

選用優質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發揮模具鋼材料性能的關鍵環節。模具熱處理的發展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。

7、模具研磨拋光將自動化、智能化

模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發展趨勢。

8、模具自動加工系統的發展

這是我國長遠發展的目標。模具自動加工系統應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數控庫；有完整的數控柔性同步系統；有質量監測控制系統。

1.3沖壓模具簡介

一、概念

沖壓模具--在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。沖壓--是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。

沖壓模具是沖壓生產必不可少的工藝裝備，是技術密集型產品。沖壓件的質量、生產效率以及生產成本等，與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志之一，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。

二、分類

沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個主要特征分類：

1、根據工藝性質分類

(1)沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。

(2)彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。

(3)拉深模 是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。

(4)成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。

2、根據工序組合程度分類

(1)單工序模 壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具

(2)復合模 只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上

同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。

(3)級進模（也稱連續模）在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。

3、根據產品的加工方法分類 根據產品加工方法的不同，可將模具分成沖剪模具、彎曲模具、抽制模具、成形模具和壓縮模具等五大類。

(1)沖剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪斷沖模、下料沖模、沖孔沖模、修邊沖模、整緣沖模、拉孔沖模和沖切模具。

(2)彎曲模具：是將平整的毛胚彎成一個角度的形狀，視零件的形狀、精度及生產量的多寡，有多種不同形式的模具，如普通彎曲沖模、凸輪彎曲沖模、卷邊沖模、圓弧彎曲沖模、折彎沖縫沖模與扭曲沖模等。

(3)抽制模具：抽制模具是將平面毛胚制成有底無縫容器。

(4)成形模具：指用各種局部變形的方法來改變毛胚的形狀，其形式有凸張成形沖模、卷緣成形沖模、頸縮成形沖模、孔凸緣成形沖模、圓緣成形沖模。

(5)壓縮模具：是利用強大的壓力，使金屬毛胚流動變形，成為所需的形狀，其種類有擠制沖模、壓花沖模、壓印沖模、端壓沖模。

4、沖模也依工作性質,模具構造,模具材料三方面來分類。

三、特點

1.最重要的是有效率，生產率是驚人的。2.對人工的依賴較低，從而導致了成本的降低

3.安全隱患得到了控制，要知道一個成產型企業，安全是第一位的。如果控 制不好，是成本控制的第一阻礙。

4.根據設計的經驗和技術的進步，可以生產更加精密的產品。

四、典型結構

通常模具是由二類零件組成:

第一類是工藝零件，這類零件直接參與工藝過程的完成并和坯料有直接接觸，包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等。

第二類是結構零件，這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和坯料有直接接觸，只對模具完成工藝過程起保證作用，或對模具功能起完善作用，包括有導向零件、緊固零件、標準件及其它零件等。應該指出，不是

所有的沖模都必須具備上述六種零件，尤其是單工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。

第二篇：注塑模畢業設計論文

音樂盒注塑模畢業設計論文 學 生：徐紅星 指導老師：鐘 波(湖南農業大學工學院 長沙 410128)

摘 要：本次畢業設計課題來源于生活 應用廣泛 但成型難度大 模具結構較為復雜

對模具工作人員是一個很好的考驗 它能加強對塑料模具成型原理的理解

同時鍛煉對塑料成型模具的設計和制造能力

本次設計以注射音樂盒模具為主線 綜合了成型工藝分析 模具結構設計

最后到模具零件的加工方法

模具總的裝配等一系列模具生產的所有過程 能很好的學習致用的效果

在設計該模具的同時總結了以往模具設計的一般方法、步驟 模具設計中常用的公式、數據、模具結構及零部件 把以前學過的基礎課程融匯到綜合應用本次設計當中來 在設計中除使用傳統方法外 同時引用了CAD、Pro/E等技術 使用Office軟件

力求達到減小勞動強度 提高工作效率的目的

關鍵詞：收縮率、注塑、分流道、澆口、脫模、裝配、開模前 言

自二00七年初參加湖南農業大學工學院全日制自學本科模具設計與制造專業的學習至今已有兩年時間 在這兩年里

所有任課老師盡心盡力

不厭其煩的諄諄教誨使我受益匪淺 為我的學業進步付出了艱辛的汗水 大學生活和學習即將結束

畢業設計作為大學生活的最后一環 設計水平既代表著我的大學學習質量 又表現出我在模具設計與制造專業的潛力 它是大學知識的綜合運用 是大學生活的真實檢驗

在認真聽取和學習模具設計與制造專業的相關課程后

我已經能夠初步熟練掌握機械制圖、機械原理、機械設計等專業基礎方面知識 對于機械加工、制造工藝等有了比較全面、系統的了解 達到了當初參加自修模具設計與制造專業的預定目標

在進行畢業設計的過程當中 遇到了一些困難

但在老師的悉心指導和自己的不懈努力下 我堅持完成了畢業設計的任務 由于學生的水平有限 經驗不足

設計中存在不妥之處 再所難免

懇請各位老師給予斧正 學琟定會盡力完善設計 爭取盡善盡美塑件的工藝分析

2.1 【塑件成型工藝分析】

音樂盒的形狀較復雜 帶有很多不同形狀的孔

在保菁孔間距和孔的形狀是給模具的加巡帶了往大的難度 音樂盒的注塑材料首先選用ABS 音樂盒絕大部分的決定了音樂盒的重心的位置的所在 所以我們必須很好多處理后蓋壁厚的均勻

譬如在注塑成型過程中因為壁厚的不均勻造成了收縮率的不一致 這樣就只能通過有效的控制模具溫度來調節收縮率

由于音樂盒的主體作用是起固定作用（它的內部結構就相應的給注塑帶來了一定的難度 主要是它螺釘孔的壁厚相對壁厚有一定的差距 勢必會在注塑的時候到來很大的牛頓減力 造成塑件填充不滿的缺陷 可以考慮采用雙澆口

但應用了Pro/E的塑料顧問對其進行模仿CAE的注塑之后 發現會給音樂盒的表面帶來更多的熔接痕和氣孔 也可以利用模具的可靠的精度來定位 但是這樣的話成本太高 而且易造成模具損壞

因為考慮到凹凸模形狀的復雜 用整體形式是不利于損壞后的維修 適當的使用嵌件就可以解決這些問題 但不能利用過多的嵌件 不然的話就會造成型腔的強度與剛度不夠

2.2 【音樂盒原料（ABS）的成型特性與工藝參數】

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS樹脂微黃色或白色不透明 是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 丙烯腈使聚合物耐油 耐熱

耐化學腐蝕

丁二烯使聚合物具有優越的柔性

韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動性 因此ABS樹脂具有突出的力學性能和良好的綜合性能 同時具有吸濕性強 但原料要干燥

它的塑件尺寸穩定性好 塑件盡可能偏大的脫模斜度

2.2.1 ABS塑料主要的性能指標：

密度(Kg.dm-3)1.13--1.14

收縮率 % 0.3~0.8

熔 點 ℃ 130~160

熱變形溫度 45N/cm 65~98

彎曲強度 Mpa 80

拉伸強度 MPa 35~49

拉伸彈性模量 GPa 1.8

彎曲彈性模量 Gpa 1.4

壓縮強度 Mpa 18~39

缺口沖擊強度 kJ/㎡ 11~20

硬 度 HR R 62~86

體積電阻系數 Ωcm 1013

擊穿電壓 Kv.mm-1 15 介電常數 60Hz 3.7 2.2.2 ABS的注射成型工藝參數:

注塑機類型：螺桿式

噴嘴形式： 通用式

料筒一區 150--170

料筒二區 180--190

料筒三區 200--210

噴嘴溫度 180--190

模具溫度 50--70

注 塑 壓 60--100

保 壓 40--60

注塑時間 2--5

保壓時間 5--10

冷卻時間 5--15

周 期 15--30

后 處 理 紅外線烘箱

溫 度（70）

時 間（0.3--1）3 注塑設備的選擇 3.1 【估算塑件體積】

估算塑件體積和質量：

該產品材料為ABS 查書本得知其密度為1.13-1.14g/cm3 計算其平均密度為1.135 g/cm3平均收縮率為0.55﹪

使用PRO/E軟件畫出三維實體圖

軟件能自動計算出所畫圖形澆道凝料和塑件的體積

另預置澆道凝料為2 cm3因此估算塑件體積為9 cm3

3.2 【選擇注射機】

根據塑料制品的體積或質量 查書可選定注塑機型號為SZ-40/25.注塑機的參數如下：

注塑機最大注塑量：40cm3

注塑壓力：200/Mpa

注塑速率：50(g/s)

塑化能力：20(Kg/h)

鎖模力：2500KN

注塑機拉行間距：250×250mm

頂出行程：55mm

最小模厚：130mm

最大模厚：220mm

模板行程：230mm

注塑機定位孔直徑：55 mm

噴嘴球半徑：SR10 3.3 【模架的選定】

根據塑件選定模架為：S2030-B-I-35-35-70 見圖3.1：

圖3.1 塑件的模架

3.4 【最大注射壓力的校核】

音樂盒的原料為ABS 所需注射為60-100MPa 而所選注射機壓力為200 MPa 所以注射壓力符合要求

3.4.1 最大注塑量的校核

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塑量的80% 所以選用的注塑機最大注塑量應滿足：

0.8 V機 ≥ V塑＋V澆

式中 V機----注塑機的最大注塑量 40cm3

V塑----塑件的體積 該產品V塑＝18cm3

V澆----澆注系統體積 該產品V澆＝2cm3

故 V機≥（18+4）cm3 3.4.2 鎖模力校核

F鎖﹥pA

式中 p----熔融型料在型腔內的壓力 該產品

A----塑件和澆注系統在分型面上的投影面之和 經計算A=4641 mm3

F鎖----注塑機的額定鎖模力

故 F鎖＞pA=200Mpa×4641 mm3

選定的注塑機的壓力為2500KN 滿足要求

3.4.3 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核

A 模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相合適

模具長×模具寬<拉桿面積

B模具閉合高度校核

Hmin----注塑機允許最小模厚=130mm

Hmax----注塑機允許最大模厚=220mm

H------模具閉合高度=180mm

故滿足Hmax＞H＞Hmin

（1）開模行程校核

注塑機的最大行程與模具厚度有關（如全液壓合模機構的注塑機）故注塑機的開模行程應滿足下式：

S機----注塑機最大開模行程 230mm;

H1---頂出距離 16mm；

H2----包括澆注系統在內的塑件高度 52mm;

S機－(H模－Hmin)＞H1＋H2＋(5～10)

因為本模具的澆注系統和塑件的特殊關系 澆注系統和塑件的高度就已經包括了頂出距離

故：

230－(180－130)＞62＋(5～10)

滿足條件 塑料件的工藝尺寸的計算

所謂工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸 主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異形型芯的長和寬）型腔深度和型芯高度和尺寸 由于音樂盒的后蓋須與前蓋配合

所以只有音樂盒后蓋的邊緣的榫才起著配合決定性的作用 還有音樂盒后蓋與電池蓋的配合 故需要計算相對于榫和鉸鏈的凹 凸模的尺寸 凹

凸模型腔尺寸則直接按產品尺寸確定 因 ABS的成型收縮率為0.4～0.7% 所以平均收縮率取S=0.5% 4.1 [型腔的徑向尺寸]

（LM）0+δ=[（1+S）Ls-(0.5～0.75)△] 0+δ=[1.008×Ls-0.75△] 0+δ

其中LM為型腔的基本尺寸公差值為正偏差 Ls塑件的基本尺寸 塑件公差△為負偏差 S為塑料的平均收縮率

δz為模具成型零件的制造公差取1/4～1/6△ 模具型腔按六級精度制造 根據型腔的尺寸 代入數據得：

（一）、Ls=81mm.經計算得：LM=79.440+0.32mm;

(二)、Ls=1mm.經計算得：LM=0.79550+0.07mm;

(三)、Ls=5.5mm.經計算得：LM=5.3250+0.085mm;

(四)、Ls=1.8mm.經計算得：LM=1.5990+0.07mm;

(五)、Ls=10mm.經計算得：LM=9.780+0.1mm;

(六)、Ls=7mm.經計算得：LM=6.750+0.1mm;

(七)、Ls=2mm.經計算得：LM=1.8060+0.07mm;

(八)、Ls=3mm.經計算得：LM=2.8140+0.07mm;

(九)、Ls=4mm.經計算得：LM=3.7770+0.085mm;

(十)、Ls=6mm.經計算得：LM=5.7930+0.085mm;

(十一)、Ls=8mm.經計算得：LM=7.7640+0.0.1mm;

(十二)、Ls=16mm.經計算得：LM=15.7230+0.14mm;

(十三)、Ls=12mm.經計算得：LM=11.7960+0.01mm 4.2 [型芯的計算] 4.2.1 芯徑向尺寸的計算：

LM=[（1+S）Ls+3/4△]-ó0

其各字母的含義與前相同 型芯按六級精度制造 根據型芯的基本尺寸 代入數據得：

（1）Ls=81mm 經計算得：LM=82.4050-0.32mm;

（2）Ls=1mm 經計算得：LM=1.2150-0.07mm;

（3）Ls=5.5mm 經計算得：LM=5.7450-0.085mm;

（4）Ls=1.8mm 經計算得：LM=2.0190-0.07mm;

（5）Ls=10mm 經計算得：LM=10.480-0.1mm

（6）Ls=7mm 經計算得：LM=7.4080-0.1mm;

（7）Ls=2mm 經計算得：LM=2.2260-0.07mm;

（8）Ls=3mm 經計算得：LM=3.2340-0.07mm;

（9）Ls=4mm 經計算得：LM=4.2770-0.085mm;

（10）Ls=6mm 經計算得：LM=6.3030-0.1mm;

（11）Ls=8mm 經計算得：LM=8.3640-0.1mm;

（12）Ls=16mm 經計算得：LM=16.5330-0.14mm;

（13）Ls=12mm 經計算得：LM=12.3960-0.1mm;4.2.2 型芯高度尺寸的計算：

HM=[（1+S）Hs+3/4△]-ó0 按六級精度制造

Hs=15mm 經計算得： HM=15.4870-0.13mm;4.3 [模具型腔壁厚的計算]

如果是利用計算公式的話比較煩瑣 且不能保證在生產中的精確性 我們可以根據書中的經驗值來取的 成型零件材料選擇

為實現高性能的目的；選用模具材料應具有高耐磨性 高耐蝕睡

良好的穩定性和良好的導熱性 必須具有一定的強度 表面需要耐磨 淬火變型要小 但不需要耐腐蝕性 因為ABS沒有腐蝕性 可以采用Cr12 經過調質

淬火加低溫回火 正火 HRC≥55 可以去型腔壁厚為：0.20L+17=33 澆注系統的設計

普通澆注系統由主流道、分流道、澆口和冷料井組成 在設計澆注系統之前必須確定塑件成型位置 可以才用一模兩腔

澆注系統的設計是注塑模具設計的一個重要的環節 它對注塑成型周期和塑件質量（如外觀 物理性能

尺寸精度）都有直接的影響 設計時必須按如下原則：

（1）型腔布置和澆口開設部位力求對稱 防止模具承受偏載而造成溢料現象

（2）型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸

（3）系統流道應盡可能短

斷面尺寸適當（太小則壓力及熱量損失大 太大則塑料耗費大）：盡量減少彎折 表面粗糙度要低

以使熱量及壓力損失盡可能小

（4）對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內進入各丟型腔璄深處及角落 及分流道盡可能平衡布置

（5）滿足型腔充滿的前提下 澆注系統容積盡量小 以減少塑料的耗量

（6）澆口位置要適當 盡量避免沖擊嵌件和細小型芯

防止型芯變形澆口的殘痕不應影響塑件的外觀

5.1 【主流道設計】

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

開模懶主流道凝料又能頺利拉出來

主流道的尺寸直接坱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內 主流道套通常又高碳工具鋼制造并熱處理淬硬 塑件外表面不許有澆口痕 又考慮取料順利

對塑件與澆注系統聯接處能自動減斷 采用帶直流道與分流道的潛伏式點澆口 為了方便于拉出流道中的凝料 將主流道設計成錐形 錐度為3 內表面的粗糙度為Ra0.8微米 孔徑為0.5毫米

主流道的設計要點如下：

（1）為便于從主流道中拉出澆注系統的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹 主流道設計成圓錐形 因ABS的流動性為中性 故其錐度取3度 過大會造成流速減慢 易成渦流

內壁粗糙度為R0.8um

（2）主流道大端呈圓角 其半徑取r=1～3mm 以減少流速轉向過渡的阻力 r=1.5mm.（3）在保證塑件成形良好的情況下 主流道的長度應盡量短 否則會使主流道的凝料增多 且增加壓力損失

使塑料熔體降溫過多影響注射成形

（1）為使熔融塑料完全進入主流道而不溢出 應使主流道與注射機的噴嘴緊密對接 主流道對接處設計成半球形凹坑 其半徑為r2=r1+(1～2)其小端直徑D=d+(0.5～1)凹坑深度常取3～4mm 在此模具中取r2=11～12mm

（2）由于主流道要與高溫高壓的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞 所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道襯套 以便選用優質鋼材單獨加工和熱處理 其大端兼作定位環

圓盤凸出定模端面的長度H=5～10mm 同時因該鬧鐘后蓋采用ABS 需加熱

所以在主流道處采用電加熱以提高料溫

5.2 【冷料井設計】

冷料井位于主流道正對面的動模板上 或處于分流道末端

其作用是接受料流前鋒的“冷料” 防止“冷料”進入型腔而影響塑件質量 開模時又能將主流道的凝料拉出 冷料井的直徑宜大于大端直徑 長度約為主流道大端直徑 基于本次設計的模具

可采用底部帶有拉料桿的冷料井 這類冷料井的底部由一個拉料桿構成 拉料桿裝于型芯固定板上 因此它不能隨脫模機構運動 利用球頭形的拉料桿配合冷料井

5.3 【分流道設計】

分流道是主流道與澆口之間的通道 一般開在分型面上 起分流和轉向的作用

分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等

圓形和正方形截面流道的比面積最小（流道表面積于體積之比值稱為比表面積）塑料熔體的溫度下降小 阻力小

流道的效率最高 但加工困難

而且正方形截面不易脫模

所以在實際生產中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形

5.3.1 分流道設計要點：

（1）在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體能順利的充滿型腔的前提下 分流道截面積與長度盡量取小值 分流道轉折處應以圓弧過度

（2）分流道較長時

在分流道的末端應開設冷料井

對于此模來說在分流道上不須開設冷料井

（3）分流道的位置可單獨開設在定模板上或動模板上 也可以同時開設在動 定模板上

合模后形成分流道截面形狀

（4）分流道與澆口連接處應加工成斜面 并用圓弧過度

5.3.2 分流道的長度

分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置 從在輸送熔料時減少壓力損失

熱量損失和減少澆道凝料的要求出發 應力求縮短

5.3.3 分流道的斷面

分流道的斷面尺寸應根據塑件的成形的體積 塑件的壁厚

塑件的形狀和所用塑料的工藝性能 注射速率和分流道長度等因素來確定

因ABS的推薦斷面直徑為4.5～9.5(查表4-2)部分塑件常用斷面尺寸推薦范圍 分流道要減小壓力損失 希望流道的截面積大 表面積小

以減小傳熱損失

同時因考慮加工的方便性

分流道應考慮出料的流暢性和制造方便 熔融料的熱量損失小 流動阻力小

比表面和小等問題

由于采用的是潛伏式二級分流道對熱損失及流動提出了較高的要求 采用圓形的份流道 為了保證外形無澆口痕

澆口前后兩端形成較大的壓力差 增加流速

得到外形清晰的制件 提高熔體冷凝速度 保證熔融的塑料不回流

同時可隔斷注射壓力對型腔內塑料的后續作用 冷卻后快速切除

同時它的效果與S澆注系統有同樣的效果 有利于補塑

5.3.4 分流道的布局

在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡兩種 根據本模具的要求我們選取平衡式 也就是指分流道到各型腔澆口的長度 斷面形狀

尺寸都相同的布置形式

它要求各對應部位的尺寸相等

這種布置可實現均衡送料和同時充滿型腔的目的 是成型的塑件力學性能基本一致 而且在此模具中不會造成份流道過長的缺點

5.4 【澆口選擇】

澆口又稱進料口

是連接分流道與型腔之間的一段細短流道（除直接澆口外）它是澆注系統的關鍵部分 其主要作用是：

（1）型腔充滿后 熔體在澆口處首先凝結 防止其倒流

（2）易于在澆口切除澆注系統的凝料 澆口截面積約為分流道截面積的0.03～0.09 澆口的長度約為0.5mm～2mm 澆口具體尺寸一般根據經驗確定 取其下限值

然后在試模是逐步糾正

當塑料熔體通過澆勣時 剪切速率增高

同時熔體的內磨檫加劇 使料流的溫度升高 粘度降低

提高了流動性能 有利于充型

但澆口尺寸過小會使壓力損失增大 凝料加快 補縭困難

甚至形成噴射現象 影響塑件質量 澆口位置的選擇：

（1）澆厴位置應使填充型腔的流程最短 這樣的結構使壓力損失最小 易保證料流充滿整個型腔

同時流動比的允許值隨塑料熔體的性質 溫度

注塑壓力等的不同而變化

所以我們在考慮塑件的質量都要注意到這些適當值?

（2）澆口設置應有利于抒氣和補塑

（3）澆口位置的選擇要避免塑件變形 采側澆口在進料時頂部形成閉氣腔 在塑件頂部常留下明顯犄熔接痕 而采用點澆口 攉利于排氣

整件質量較好?但是塑件壁厚相差較大 澆口開在薄壁處不合理；而設在厚壁處 有利于補縮

可避免縮孔、凹痕產甙

（4）澆?位置的設置?減少或避免生成熔接畕 熐接痕是充型時前端讃冷的料流嘨型腔中的對接部位 它瘄存在?降低塑件的強度

所以設置?口時應考慮料流的方向 澆口數量多

產生熔接痕瘄機會很多

流程不長時應盡量采用一個澆口 以減少熔接痕的數量 對于大多數框形塑件

澆口位置使料流的流程過長 熔接處料溫過低

熔接痕處強度佊?會形成明顯的接縫＄如果澆口位置使料流的流程短 熔接處強度高

為了提高熔接痕處強度 可在熔接處增設溢溜槽 是冷料進入溢溜槽

筒形塑件采用環行澆口無熔接痕 而輪輻式澆口會使熔接痕產生

（5）澆口位置應避免側面沖擊細長型心或鑲件

因點口在脫開時會傷塑件的內表面在這里是可以的 考慮到點澆口有利澆注系統的廢料和塑件的脫離 所以選取用點繞口 分流道與澆口的連接

在利用了Pro/E的塑料顧問對其進行模仿CAE的注塑之后選擇了更具優勢的澆口 由于音樂盒的側內壁與音樂盒芯存在一定的空隙

所以即使是在脫模的時候流在一定的澆口痕也不會影響裝配 澆口套見圖5.1：

圖5.1澆口套 分型面的選擇與排氣系統的設計 6.1 【分型面的選擇】

塑料在模具型腔凝固形成塑件 為了將塑件取出來 必須將模具型腔打開

也就是必須將模具分成兩部分 即定模和動模兩大部分 定模和動模相接觸的面稱分型面 通常有以下原則：

（1）分型面的選擇有利于脫模：分型面應取在塑件尺寸的最大處 而且應使塑件流在動模部分

由于推出機構通常設置在動模的一側 將型芯設置在動模部分 塑件冷卻收縮后包緊型芯 使塑件留在動模 這樣有利脫模

如果塑件的壁厚較大 內孔較小或者有嵌件時 為了使塑件留在動模

一般應將凹模也設在動模一側 拔模斜度小或塑件較高時 為了便于脫模

可將分型面選在塑件中間的部位 但此塑件外形有分型的痕跡

（2）分型面的選擇應有利于保證塑件的外觀質量和精度要求

（3）分型面的選擇應有利于成型零件的加工制造

（4）分型面應有利于側向抽芯 但是此模具無須側向抽芯 此點可以不必考慮

6.2 【排氣糟的設計】

塑料熔體在填充模具的型腔過程中同時要排出型強及流道原有的空氣 除此以外

塑料熔體會產生微量的分解氣體 這些氣體必須及時排出 否則

被壓縮的空氣產生高溫 會引起塑件局部碳化燒焦 或塑件產生氣泡

或使塑件熔接不良引起強度下降 甚至充模不滿

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 合模導向機構的設計

導向合模機構對于塑料模具是必不可少的部分 因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置 所以必須設有導向機構

導柱安裝在動模一邊或定模一邊均可 通常導柱設在主型腔周圍

導向機構的主要作用有：定位、導向和承受一定側壓力

定位作用：

為避免裝配時方位搞錯而損壞模具 并且在模具閉合后使型腔保持正確形狀 不至因為位置的偏移而引起塑件壁厚不均

塑件在注入型腔過程中會產生單向側壓力 或由于注射機的精度限制

使導柱工作中承受一不定的導向作用

動定模合模時 首先導向機構接觸 引導動定模正確閉合

避免凸?；蛐托鞠冗M入型腔 產生干涉而壞零件

由于注塑壓力的各向性就會對導柱進行徑向的剪力 導致導柱容易折斷 對型芯和型腔改進后 其的配合可以進行定位

導柱、導套零件如下：

圖7.1 導柱

圖7.2 導套 8 脫模機構的設計

在對音樂盒塑件進行脫模是必須遵循以下原則：

1、因為塑料收縮是抱緊凸模 所以頂出力的作用點應盡量靠近凸模 因為塑件的壁厚的關系我們可以利用推板

2、頂出力應作用在塑件剛性和強度最大的部位 如加強筋 壁厚等處

作用面積盡可能大一些 以防止塑件變形和損壞

3、為了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 將頂桿設計在塑件的內部型腔

4、若頂出部位需設在塑件使用或裝配的基準面上時 對不影響塑件尺寸和使用

一般頂桿與塑件接觸處凹進塑件0.1mm；否則塑件會出現凸起 影響基面的平整

由于音樂盒為薄壁圓筒形塑件 用頂管、推板脫模機構和

為了縮短頂桿與型芯配合長度以減少磨擦 可以將頂管配合孔的后半段直徑減少

一般減少3--5mm.這是最常用的一種脫模機構 這些頂桿一般只起頂出作用 有時根據塑件的需要

頂桿還可以參加塑件的成型

這時可以將頂桿做成與塑件某一部分相同形狀或作為型芯 頂桿多用T8AV、T10A材料 頭部淬火硬度達50HRC以上

表面粗糙度取Ra值小于0.8微米 和頂桿孔呈H8/f8配合

溫度調節系統的設計

在注射成型過程中

模具溫度直接影響到塑件的質量如收縮率、翹曲變形、耐應力開裂性和表面質量等 并且對生產效率起到決定性的作用 在注射過程中

冷卻時間占注射成型周期的約80% 然而

由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同 模具溫度的要求有盡相同 因此

對模具冷卻系統的設計及優化分析在一定程度上決定了塑件的質量和成本 模具溫度直接影響到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件質量 而模具溫度的高低取決于塑料結晶性

塑件尺寸與結構、性能要求以及其它工藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等

影響注射模冷卻的因素很多 如塑件的形狀和分型面的設計

冷卻介質的種類、溫度、流速、冷卻管道的幾何參數及空間布置 模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度 塑件和模具間的熱循環交互作用等

（1）低的模具溫度可降低塑件的收縮率

（2）模具溫度均勻、冷卻時間短、注射速度快 可降低塑件的翹曲變形

（3）對結晶性聚合物

提高模具溫度可使塑件尺寸穩定 避免后結晶現象

但是將導致成型周期延長和塑件發脆的缺陷

（4）隨著結晶型聚合物的結晶度的提高 塑件的耐應力開裂性降低 因此降低模具溫度是有利的 但對于高粘度的無定型聚合物

由于其耐應力開裂性與塑料的內應力直接相關 因此提高模具溫度和充模 減少補料時間是有利的

（5）提高模具溫度可以改善塑件的表面質量

在注射成形過程中

模具的溫度直接影響塑件的成型質量和生產效率 根據塑料的要求

注射到模具內的塑料溫度為2000C左右 而從模具中取出塑件的溫度約為600C 溫度降低是由于模具通入冷卻水 將溫度帶走了

普通的模具通入常溫的水進行冷卻

通過調節水的流量就可以調節模具的溫度

因音樂盒蓋使用的塑料是ABS 要求模溫高

若模具溫度過低則會影響塑料的流動性 增加剪切阻力

使塑件的內應力較大

甚至還出現冷流痕、銀絲、注不滿等缺陷 因此在注射開始時 為防止填充不足

充入溫水或者模具加熱

總之

要做到優質、高效率生產 模具必須進行溫度調節

對溫度調節系統的要求：

（1）確定加熱或是冷卻；

（2）模溫均一 塑件各部分同時冷卻；

（3）采用低的模溫 快速且大量通冷卻水；

溫度調節系統應盡量結構簡單 加工容易 成本低謙

8.1 [模具冷卻系統的設計]

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

這樣做同時可實現盡量降低入水與出水的溫度差的原則 根據書上的經驗值取4根 冷卻水口口徑為6mm.另外

具冷卻系統的過程中 還應同時遵循：、澆

口

處

加

強

冷

卻、冷

卻

水

孔

到

型

腔離

相

等

；、冷

卻

水

孔

數

量

應多

孔

徑

應

盡

可

能的大；

4、冷卻水孔道不應穿過鑲快或其接縫部位 以防漏水

5、進水口水管接頭的位置應盡可能設在模具的同一側 通常應設在注塑機的背面

6、冷卻水孔應避免設在塑件的熔接痕處

而且在冷卻系統內 各相連接處應保持密封 防止冷卻水外泄

8.2 [模具加熱系統的設計]

因在ABS要求的熔融溫度為200 而且流動性能為中性

同時在注射時模具溫度要求為50--70 所以該模具必須加熱 模具加熱方法包括：熱水 熱空氣

熱油及電加熱等

表

面 盡

可

距的；

的 能

由于電加熱清潔、結構簡單、可調節范圍大 所以在該模具應用電加熱 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范圍內 模具的裝配精度包括相關零件的位置精度 相關的運動精度

配合精度及接觸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 一是以塑料模中和主要零件臺定模 動模的型腔 型芯為裝配基準 這種情況

定模各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內

將型腔和型芯之間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 另一種是已有導柱導套塑料模架的

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0.05--0.15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

9.1 [模具的裝配順序]

（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

門動作靈活緊固所連接螺釘 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、合模標記及組裝基面

① 模具預熱

模具預熱的方法 采用外部加熱法

將鑄鋁加熱板安裝在模具外部 從外部向內進行加熱 這種方法加熱快 但損耗量大

②筒和噴嘴的加熱

根據工藝手冊中推薦的工藝參數將料筒和噴嘴加熱 與模具同時進行

③工藝參數的選擇和調整

根據工藝手冊中推薦的工藝參數初選溫度 壓力 時間參數

調整工藝參數時按壓力 時間

溫度這樣的先后順序變動

④注塑

在料筒中的塑料和模具達到預熱溫度時 就可以進行試注塑

觀察注塑塑件的質量缺陷 分析導致缺陷的原因

調整工藝參數和其他技術參數 直至達到最佳狀態

（8）模具的維護

優化設計的鑲件和嵌件在這里就起到了很大的作用 只須更換個別已損壞的零件 不會導致用過程中

會出現正常的磨損或不正常的磨損

不正常的損壞絕大多數是由于操作不當所致模具的徹底報廢

最后檢查各種配件、附件待零件 保證模具裝備齊全

另外在裝配過程中應嚴防零件在裝配過程中磕、碰、劃傷和銹蝕 裝配滾動軸承允許采用機油進行熱裝 油的溫度不得超過1000C

9.2 [開模過程分析]

注塑機推動推桿墊板兼頂管墊板使動定模分開 在導柱導向的情況下 動定模順利分型 同時拉料桿拉斷澆口

使塑件在推板和頂管的作用下順利脫出 閉合時

同樣在導柱和導套的導向作用下通過頂柱使頂桿先于型腔復位 以免頂桿碰到型腔 損壞模具 結論

通過對音樂盒后蓋塑料成型模具的設計

對常用塑料在成型過程中對模具的工藝要求有了更深一層的理解 掌握了塑料成型模具的結構特點及設計計算方法 對獨立設計模具具有了一次新的鍛煉

在模具制造的加工工藝 來編寫加工工藝卡片

在設計過程充分利用了各種可以利用的方式

同時在反復的思考中不斷深化對各種理論知識的理解 在設計的后一階段充分利用CAD軟就是一例 新的工具的利用 大在提高了工作效率

以計算機為手段

專用模具分析設計軟件為工具設計模具 軟件可直接調用數據庫中模架尺寸 金屬材料數據庫及加工參數

通過幾何造型及圖形變換可得到模板及模腔與型芯形狀尺寸迅速完成模具設計

模具CAD技術是模具傳統設計方式的革命 大大提高了設計效率

尤其是系列化或類似注射模具設計效率更為提高

總之

通過畢業設計的又一次鍛煉完全清楚：充分利用CAD技術進行設計 在模具符合使要求的前提下盡量降低成本 同時在實際中不斷的積累經驗 以設計出價廉物美的模具

這次設計能順利完成 還得感謝老師的精心指導 但錯誤之處在所難免 望批評指正 非常感激！

參考資料

[1]高等教育出版社朱光力主編 《模具設計與制造實訓》

[2]中國輕工業出版社賈潤禮編 《實用注塑模具設計手冊》

[3]中國輕工業出版社 孫鳳琴編

《模具制造工藝與設備》

[4]機械工業出版社

《塑料模具技術手冊》編委會

[5]《塑料模具技術手冊》 機械工業出版社

[6] 上?？茖W技術出版社馮炳蕘

蔣文森等編《模具設計與制造簡明手冊》

[7]《機械工業出版社》屈昌華主編 《塑料成型工藝與模具設計》

致 謝

通過本次畢業設計真的是讓我獲易良多

不僅大學三年所學的所有相關的專業知識得到了進一步的了解和鞏固 而且還使我掌握了一些實際上機操作的知識 同時也提高了我對模具設計的綜合能力

培養了我獨立運用所學的知識來解決實際問體的能力和信心 在這次畢業設計中我遇到了很多困難

但在各位老師的耐心和實習單位領導與工人師傅的大力幫助下我終于成功完成了這次設計 因此在此我要衷心的感謝鐘波教授對我的指導

同時也要感謝在設計中幫我解決困難的李楷模老師以及所有給我幫助的老師 謝謝你們；

最后我想要謝謝三年來教育我的老師們 是你們培養和造就了我湖南農業大學高等教育自學考試本科生畢業論文（設計）

誠 信 聲 明

本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業論文（設計）是本人在指導老師的指導下 進行研究工作所取得的成果 成果不存在知識產權爭議 除文中已經注明引用的內容外

本論文不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品成果

對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意 本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔

畢業論文（設計）作者簽名：

年 月 日

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用人要看他的忠誠度和可靠程度、歸依企業的程度，希望能夠跟企業結合一起的意向有多少，如果這三樣東西都是對的，我們企業會給他非常大的機會去發展。

第三篇：【畢業設計】塑料肥皂盒的注射模具設計-精品

摘 要

本注射模具設計為一塑料肥皂盒的注射模具設計，塑件結構比較簡單，塑件質量要求是不允許有裂紋、變形缺陷。

本設計從分型面設計開始，進行了澆注系統、冷卻系統、成型零件、模架的設計，并進行了必要的校核。同時并簡單的編制了模具的加工工藝。根據題目設計的主要任務是肥皂盒注塑模具的設計。也就是設計一副注塑模具來生產肥皂盒塑件產品，以實現自動化提高產量。針對肥皂盒的具體結構，該模具是側澆口的單分型面注射模具。通過模具設計表明該模具能達到盒蓋的質量和加工工藝要求。

關鍵詞：Pro ENGINEER、注射模、澆注系統、冷卻系統、模架。

Abstract

This is a plastic injection mold design and injection mold design comb, plastic parts relatively simple plastic parts quality requirements is not permitted crack, deformation defects.The design started from the sub-surface design, were pouring system, cooling system, molded parts, mold design, and carry out the necessary checking.at the same time And a simple preparation of the mold of the process.According to the design of the subject's main task is to set fruit injection mold design.Design is an injection mold to produce scop lid pieces of plastic products in order to achieve automation to increase output.For the specific structure of the fruit plate, the die is the point of the one type injection mold surface.Through the die design that the lid of the mold to achieve the quality and processing requirements.Keywords: Pro ENGINEER, injection mold, injection system, cooling system, mold.緒

論

模具制造是國家經濟建設中的一項重要產業，振興和發展我國的模具工業，日益受到人們的重視和關注?！澳＞呤枪I生產的基礎工藝裝備”也已經成為廣大業內人士的共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具工業是制造業中的一項基礎產業，是技術成果轉化的基礎，同時本身又是高新技術產業的重要領域。

一 課題背景

改革開放以來，我國模具工業發展迅猛。1996至2001年間，我國模具工業的產值年平均增長14%左右。目前，全國共有模具生產廠點1.7萬個，從業人員50多萬人。2001年全國模具工業總產值達300億元人民幣，我國模具年產值已位居世界第四。

我國模具工業的技術水平近年來也取得了長足的進步。大型、精密、復雜、高效和長壽命模具上了一個新臺階。大型復雜沖模以汽車覆蓋件模具為代表，已能生產部分新型轎車的覆蓋件模具。體現高水平制造技術的多工位級進模的覆蓋面，已從電機、電器鐵芯片模具，擴展到接插件、電子槍零件、空調器散熱片等家電零件模具。在大型塑料模具方面，已能生產48英寸電視的塑殼模具、6.5Kg大容量洗衣機全套塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達到了較高的水平，并可替代進口模具。但是，我國模具工業無論是在數量還是質量上，與工業發達國家存在著很大的差距，滿足不了工業發展的需要，目前國內市場的滿足率僅在70%左右。

我國大部分模具是企業自產自用，真正作為商品流通的模具僅占1/3。所產模具基本上以中低檔為主，一些大型、精密、復雜和長壽命的高檔模具，在技術上無法與發達國家相比，生產能力也遠遠不能滿足國民經濟發展的需要。近五年 來，我國平均每年進口模具8.14億美元，2001年進口模具11.12億美元(出口模具僅1.88億美元)，這還不包括隨進口設備和生產線作為附件帶來的模具。根據海關統計，近幾年進出口相抵，我國已成為世界上最大的模具進口國。二 課題設計的目的和意義

目的：肥皂盒在我們的生活中非常的普遍，幾乎每家都要用到。市場上也有各種各樣的肥皂盒，形狀各異，有些是把肥皂盒做成水果造型，有些是動植物造型，來吸引顧客的目光，以引發人們的購買欲。

意義：此次設計的肥皂盒的結構較簡單，主要是在肥皂盒的底部打孔，這樣可以讓積累在里面的水自然流出，省去人工進行操作了。

第一章 塑料成型工藝基礎

1.1肥皂盒的造型設計

其圖形如圖1—1與1—2所示：

圖1—1肥皂盒工程圖

圖1—2肥皂盒三維圖

1.2肥皂盒塑料PS的結構與工藝特性（1）聚苯乙烯的流動性

聚苯乙烯是有苯乙烯的單體聚合而成的高聚物，屬于無定型塑料，具有良好的透明性、耐熱、耐光以及良好的電絕緣性能，加工流動性好。

聚苯乙烯的流動性好，容易成型，由于聚苯乙烯熔體粘度對剪切速率和溫度都比較敏感，所以在注射中，無論是增大注射壓力或升高機筒溫度都會使熔體粘度下降，均可達到改善聚苯乙烯熔體流動性的目的，其中提高機筒溫度效果更明顯。制品壁厚對流動性也有一定的影響，PS熔體的最大流動長度與壁厚之比為200：1所以壁厚一般在1.0～4.0之間選取。（2）聚苯乙烯的成型流動收縮性

PS為非結晶型聚合物，成型收縮率較低，通常為0.5%～0.8%，提高注射壓 力對降低成型收縮率是有利的，但注射速度不宜過高，否則模腔內的空氣難以及時排出，還會使制件表面不光滑，透明度低，沖擊強度降下降，同時較大的剪切力還會導致制品的內應力增加，因此對聚苯乙烯來說在不發生波紋、熔接痕等缺陷的前提下應盡可能采用較低的注射速度。（3）聚苯乙烯的工藝特性

聚苯乙烯的著色性能優良，能染成各種鮮艷的色彩。聚苯乙烯能耐堿、硫酸、磷酸、10%～30%的鹽酸、稀醋酸及其他有機酸，但不能耐硝酸及氧化劑的作用，對誰、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的耐蝕能力。它是無色無味無毒的第三大塑料品種。它的吸水性較好，所以加工前不需要干燥處理。1.3 注射成型原理及工藝特性

注塑模亦稱注射模，其成型原理是將塑料從注塑機的料斗送進加熱的料筒中，經過加熱熔化呈流動狀態后，在柱塞和螺桿的推動下，熔融塑料被壓縮并向前移動，進而通過料筒前的噴嘴以很快的速度注入溫度較低的閉合模腔之中，充滿型腔的熔料在受壓的情況下，經冷卻固化后即可保持模具腔所賦予的形狀，然后開模分型獲得成型塑件。這樣在操作上完成了一個周期的生產過程。通常，一個成型周期從幾秒鐘到幾分鐘不等，時間的長短取決于塑件的大小、形狀和厚度、模具的結構、注射機的類型及塑料的品種和成型工藝條件等因素。

注射成型是熱塑性材料成型的一種重要方法，它具有成型周期短、能一次成型形狀復雜的、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。注射成型的生產率高、易實現生產自動化。注射成型的缺點是所用的注射設備價格高，注射模具的結構復雜，生產成本高，生產周期長，不適合于單件小批量的生產，除了熱塑性塑料外，一些流動好的熱固性塑料也可用注射方法成型，其原因是這種方法生產率高，產品質量穩定。

第二章 塑件工藝性分析

2.1 分析塑件的結構工藝性

（1）外形尺寸 該塑件壁厚為2mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長，塑件材料為熱塑性塑料，流動性較好，適合于注射成型。

（2）精度等級 該塑件尺寸中等，整體結構較簡單，精度要求相對較低，再結合其材料性能，故選一般精度等級：五級。

（3）脫模斜度

PS的成型性能良好，成型收縮率較小，選擇塑件上型芯和凹模的統一脫模斜度為1度。2.2 工藝性分析

為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用潛伏式澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面上，而澆口卻斜向開設在模具的隱蔽處。塑料熔體通過型腔的側面或推桿的端部注入型腔，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質量與美觀效果。2.3 注射機的選擇

按照圖 1 塑件所示尺寸近似計 塑件體積： V ≈26cm3 塑件質量： M =26×1.035 g=26.91g

選用注射機為國產的注射機XS-ZY-125臥式注塑機。查表注額定注射量為125 cmз，注射壓力為120MPa，鎖模力為90×104N，注射方式為螺桿式，噴嘴球半徑R為18mm，噴嘴口直徑為4mm。頂出形式是兩側設有頂桿，機械頂出（一般工廠的塑膠部都擁有從小到大各種型號的注射機。中等型號的占大部分，小型和大型的只占一小部分。所以我們不必過多的考慮注射機型號。具體到這套模具）。

第三章 塑料制件在模具中的位置

3.1 型腔數目的確定

與單型腔模具相比較，單型腔模具具有塑料制件的形狀和尺寸一致性好、成型的工藝條件容易控制、模具結構簡單緊湊、模具制造成本低、制造周期短等特點。但是，在大批量生產的情況下，多型腔應收更為合適的形式，它可以提高生產效率，降低塑件的整體成本。

型腔數目的確定，應根據塑件的幾何形狀及尺寸、質量、批量大小、交貨長短、注射能力、模具成本等要求來綜合考慮。

根據注射機的額定鎖模力F的要求來確定型腔數目n，即

n?F?pA2 pA1式中 F——注射機額定鎖模力（N）

P——型腔內塑料熔體的平均壓力（MPa）

A1、A2——分別為澆注系統和單個塑件在模具分型面上的投影面積（mm2）大多數小型件常用多型腔注射模，而高精度塑件的型腔數原則上不超過4個，生產中如果交貨允許，我們根據上述公式估算，采用一模二腔。3.2 型腔的分布

在實際的多型腔模具設計與制造中，對于精度要求較高、物理與力學性能要求均衡穩定的塑料制件，應盡量采用平衡式布置的形式。圖形如3—1所示：

圖3-1多型腔模具

3.3分型面的選擇

由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統設計、塑件結構工藝性及尺寸精度、嵌件的位置塑件的推出、排氣等多種因素的影響、因此在選擇分型面時應遵循以下的原則：

（1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處。（2）分型面的選擇應有利于塑件是順利脫模（3）分型面的選擇應保證塑件的精度要求（4）分型面的選擇應滿足塑件的外觀質量要求（5）分型面的選擇應便于模具的加工制造（6）分型面的選擇應有利于排氣

除了上述這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小以避免接近或超過所選用注射機的最大注射面積而可能產生溢流現象。圖形如3—2所示：

圖3—2分型面示意

第四章 澆注系統的設計

4.1 普通澆注系統的組成及設計原則（1）要能保證塑件的質量

a)盡量減少停滯現象:停滯現象容易使工件的某些部分過度保壓，某些部分保壓不足，從而使內應力增加許多。

b)盡量避免出現熔接痕：熔接痕的存在主要會影響外觀，使得產品的表面較差；而出現熔接痕的地方強度也會較差。

c)盡量避免過度保壓和保壓不足：當澆注系統設計不良或操作條件不當，會使熔料在型腔中保壓時間過長或是承受壓力過大就是過度保壓。過度保壓會使產品密度較大，增加內應力，甚至出現飛邊。

d)盡量減少流向雜亂：流向雜亂會使工件強度較差，表面的紋路也較不美觀。（2）盡量減小及縮短澆注系統的斷面及長度

（3）盡可能做到同步填充，一模多腔情形下，要讓進入每一個型腔的熔料能夠同時到達，而且使每個型腔入口的壓力相等。（4）有利于型腔中氣體的排出（5）防止型芯的變形和嵌件的位移（6）盡量采用較短的流程充滿型腔 4.2主流道的設計

主流道是指澆注系統中從注射機噴嘴與模具接觸處部分到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和沖模時間有較大的影響，因此必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。

設計要點:截面形狀、錐度、孔徑、長度、球面R、圓角r圖形如下4—1：

主圖4—1流道形狀及其與注射機噴嘴的關系 1——頂模板 2——澆口套 3——注射機噴嘴

為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設計成圓錐形，其錐角a為2～6，小端直徑d比注射機噴嘴直徑大0.5～1mm，一般d=2.5～5mm。由于小端的前面是球面，其深度為3～5mm，注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1～2mm。流道的表面粗糙度Ra<0.8um。

根據選用的 XS-ZY-125 型號注射機的相關尺寸得

噴嘴前端孔徑： d0=4mm 噴嘴前端球面半徑：R0=12mm 根據模具主流道與噴嘴的關系

R=R0+(1~2)mm=13mm d=d0+(0.5～1)mm=5mm 錐角為20～60，取其值為30，經換算得主流道大端直徑為Φ7.6mm。澆口套的選擇應根據注射機里的定位孔來選擇，它與定位孔是過度配合，查表可知定位孔直徑為100mm，所以澆口套的尺寸為100mm。4.3分流道的設計

流道的截面形狀會影響到塑料在澆道中的流動以及流道內部的熔融塑料的體積。此次選用圓形截面。形狀圖如圖4—2所示：

圖4—2 1圓形截面

優點：流道形狀效率較高，可達0.25D。

缺點：增加制作費用及成本，稍不注意會造成流道交錯而影響流動效率。2.分流道的設計要點

a制品的體積和壁厚，分流道的截面厚度要大于制品的壁厚。

b成型樹脂的流動性，對于含有玻璃纖維等流動性較差的樹脂, 流道截面要大一些。

c流道方向改變的拐角處, 應適當設置冷料穴。3.分流道的尺寸設計

a流道的直徑過大：不僅浪費材料, 而且冷卻時間增長, 成型周期也隨之增長, 造成成本上的浪費。

b流道的直徑過小：材料的流動阻力大, 易造成充填不足, 或者必須增加射出壓力才能充填。因此流道直徑應適合產品的重量或投影面積

c流道長度宜短, 因為長的流道不但會造成壓力損失,不利于生產性,同時也浪費材料；但過短, 產品的殘余應力增大, 并且容易產生毛邊。流道長度可以按如下經驗公式計算:

W?4L D?3.7D——分流道直徑mm W——產品質量g L——流道長度mm 所以分流道的直徑選取為8mm，長度一般取在8～30mm之間，不宜小于8mm，因此分流道長度取15mm。4.流道排列的原則

a盡可能使熔融塑料從主流道到各澆口的距離相等。b使型腔壓力中心盡可能與注射機的中心重合。

流道的布置要平衡，可以說自然平衡，如果自然沒法平衡的話需要人工平衡。4.4 澆口的設計

澆口：連接分流道和型腔的橋梁,是澆注系統中最薄弱最關鍵的環節。澆口作用：

1、熔料經狹小的澆口增速、增溫，利于填充型腔。

2、注射保壓補縮后澆口處首先凝固封閉型腔，減小塑件的變形和破裂。

3、狹小澆口便于澆道凝料與塑件分離，修整方便

澆口過?。阂自斐沙涮畈蛔?短射)、收縮凹陷、熔接痕等外觀上的缺陷,且成型收縮會增大。

澆口過大：澆口周圍產生過剩的殘余應力,導致產品變形或破裂,且澆口的去除加工困難等。

綜合塑料使用的澆口類型與選用原則這次設計選用側澆口。澆口開在型芯一側，開模時澆口自動切斷。4.5冷料穴和拉料桿的設計

冷料穴的作用是容納澆注系統流道中的料流的前鋒冷料，以免這些冷料進入型腔，它還有便于在該處設置主流道拉料桿的功能，注射結束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從從定模澆口套中被拉出，最后退出機構開始工作，將塑件和澆注系統凝料一起推出模外。

拉料桿的常用形式上Z字形結構，其典型的結構形式如圖4—3所示：

圖4—3 拉料桿的材料為T8，進行熱處理時頭部硬度為HRC50~55，配合部分粗糙度為Ra0.8um.13 4.4排氣系統的設計

排氣不良容易引起塑件燒焦，短射、填充不足、脫模不良、陰影、氣泡、色差、縮水、流紋、表面凹陷、不熔合等。

排氣槽的作用主要有兩點。一是在注射熔融物料時，排除模腔內的空氣；二是排除物料在加熱過程中產生的各種氣體。越是薄壁制品，越是遠離澆口的部位，排氣槽的開設就顯得尤為重要。另外對于小型件或精密零件也要重視排氣槽的開設，因為它除了能避免制品表面灼傷和注射量不足外，還可以消除制品的各種缺陷，減少模具污染等。那么，模腔的排氣怎樣才算充分呢？一般來說，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上卻未留下焦斑，就可以認為模腔內的排氣是充分的。

適當地開設排氣槽；可以大大降低注射壓力、注射時間。保壓時間以及鎖模壓力，使塑件成型由困難變為容易，從而提高生產效率，降低生產成本，降低機器的能量消耗。其設計往往主要靠實踐經驗，通過試模與修模再加以完善，此模我們利用模具零部件的配合間隙及分型面自然排氣。

第五章 成型零部件的結構設計

模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，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，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。

設計成型零件時，應根據塑料的特性和塑件的結構及使用要求，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，對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。5.1 凹模的結構設計

凹模也就是所謂的型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按結構不同可分為整體式和組合式。

整體式凹模：其特點是牢固，不易變形，不會使塑件產生拼接線痕跡。但由于整體式型腔加工困難熱處理不方便，所以其常用于形狀簡單的中、小型模具上。

根據此次設計的要求與加工特點來看選用整體式凹模，其結構圖如5—1所示：

圖5—1 凹模的材料選40Cr，凹模熱處理硬度達到HRC40～50,表面需鍍硌和拋光處理，型腔表面的粗糙度為Ra0.2～0.1um，配合面需要達到0.8um。5.2 型芯結構的設計

型芯的結構形式也分整體式和組合式，由于肥皂盒的結構較簡單所以選用整體式結構，加工方便，簡化了結構。小型芯常單獨制造，再嵌入模板中，最簡單的是用過盈配合直接從模板上面壓入，但是要在型芯下部鉚接，主要是為了防止配合不緊密時被拔出的可能。

其基本結構如圖5—2所示:

圖5—2 型芯材料選40Cr，熱處理達到表面硬度為HRC45～50，型芯表面的粗糙度為0.1～0.25mm，配合面為0.8mm，型芯表面熱處理時需好進行鍍鉻、與拋光處理。5.3 成型零部件的工作尺寸的計算

所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構成型腔腔體的部位的尺寸，其直接對應塑件的形狀與尺寸。鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復雜，塑件本身精度也難以達到高精度，為了計算簡便。

塑件的公差規定按單向極限制，制品外輪廓尺寸公差取負值“??”，制品叫做腔尺寸公差取正值“??”，若制品上原有公差的標注方法與上不符，則應按以上規定進行轉換。而制品孔中心距尺寸公差按對稱分布原則計算，即取?5.4 型腔和型芯相關尺寸的計算

塑件成型后的收縮率與多種因素有關，通常按平均收縮率計算。

?。2 16 S?Smax?Smin2*100%參考 文獻PS的收縮率是0.6%～0.8%，它的平均收縮率是S=0.7%（1）型腔徑向尺寸的計算

因為塑件尺寸較小，精度級別高，δc可取△/6、取0.75。

3?z?根據公式 LM=?LS(1?S)???

4??0???δz可取△/3,此時，X基本尺寸/mm 公差值/mm 計算

3?z?124.74 1.48 LM =?L1S(1?S)???4?0 ?3?? =?124.74(1?0.7%)??1.48?4??0?0.38=124.50

?1.483??

3??84.6 1.2 LM =?L2S(1?S)???4?0???z

?0.43?? =?84.6(1?0.7%)??1.2?4??0?0.4=84.290

（2）型芯徑向尺寸的計算

3??ll(1?S)???=根據公式 M?S4????z

0基本尺寸/mm 公差值/mm 計算

3??lm=?d1S(1?S)???119.26 1.48 4???z ?0=?119.26(1?0.7%)?3?1.48?

??4???0.16=121.2050?0.16

3??79.4 1.2 lm=?d1S(1?S)???4???z?

00=?79.4(1?0.7%)?3?1.2???4???0.4 =80.860?0.4

3??lm=?d1S(1?S)??? 14.71 0.58 4???z?

00=?14.71(1?0.7%)?3?0.58? ?

4????0.19

=15.250?0.19

（3）型腔深度的尺寸計算

在計算型腔深度和型芯高度尺寸時，由于型腔的底面或型芯的端面磨損很小，所以可以不考慮磨損量。

2?z?HS(1?S)???根據公式 HM=?3??0?以下x為2/3

??0基本尺寸/mm 公差值/mm 計算

2?z?27.35 0.7 H1M=?H1S(1?S)???3??0?

??2??=?27.35(1?0.7%)??0.7?3??0?0.23=27.070

?0.23

18（4）型芯高度的尺寸計算

2??根據公式 ： hM=?hS(1?S)???

3???z?0基本尺寸/mm 公差值/mm 計算

2??24.65 0.7 hM=?hS(1?S)???3???z?

0=?24.65(1?0.7%)?2?0.7?

??3???0.23=25.290?0.23

（5）中心距的尺寸計算

塑件上的中心距基本尺寸Cs和模具上的中心距的基本尺寸Cm均為平均尺寸

Cm=(1+S)Cs 標注制造公差后得：Cm=(1+S)Cs?0?z 2基本尺寸/mm 公差值/mm 計算 0.58 Cm=(1+S)Cs??z2

=15(1+0.7%)?0.097 =15.105?0.097 5.5 矩形型腔側壁和底板厚度的確定

由于型腔壁厚計算比較麻煩，所以根據參考文獻可以得出，矩形型腔內壁短邊長為84mm，所以凹模壁厚范圍為13～14mm，模套壁厚S2是40～45mm，根據自己的設計來看，此次選用凹模厚度是13mm，模套壁厚是40mm。足以滿足設計。

第六章 結構零部件的設計

6.1 注射模架的選擇

模架是設計、制造塑料注射模的基礎部件，如圖6—1所示：

圖6—1模架模型

標準中規定，中小模架的周界尺寸范圍是<560mm×900mm，此次選用的模架周界尺寸為560mm×900mm。6.2導柱的設計

長度 導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出 8—12 cm，以免出現導柱末導正方向而型芯先進入型腔的情況。

形狀 導柱前端應做成錐臺形，以使導柱能順利地進入導向孔。

材料 導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內芯，因此多采用20 鋼（經表面滲碳淬火處理），硬度為50—55HRC。如圖6-2所示；

圖6—2導柱結構

第七章 推出機構的設計

7.1 推出力的計算

對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力（Ft）

Ft=AP（ucosα-sinα）

式中 Ft——塑件脫模力 A——塑件包絡型芯的面積

P——塑件對型芯單位面積上的包緊力

u——塑件對鋼的摩擦系數，為0.1～0.3 α——脫模斜度，由此估算出脫模力為8000N 7.2 推桿的設計

①推桿的強度計算 查《塑料模設計手冊之二》由式5-97得

d——圓形推桿直徑cm φ——推桿長度系數≈0.7 l——推桿長度cm n——推桿數量

E——推桿材料的彈性模量N/cm2(鋼的彈性模量E=2.1×10 7N/ cm2)Q——總脫模力

取d=5mm ②推桿壓力校核 查《塑料模設計手冊》式5-98

推桿應力合格，硬度50～65HRC 7.3推出機構工作原理圖

如下圖7—1

圖7—1 1——推板 2——推桿固定板 3——墊塊 4——推桿 5——型芯 6——型腔 第八章 加熱、冷卻系統的設計及校核

本塑件在注射成型機時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設加熱系統。是否需要冷卻系統可作如下設計算計。

設定模具平均工作溫度為60℃，用常溫20℃ 的水作為模具冷卻介質，其出口溫度為30℃。8.1 冷卻回路的尺寸確定

1求塑件在硬化時每小時釋放的熱量Q1 查表得PS 的單位流量為 27×104 J/Kg 得Q1=WQ2=0.26×27×104 =7.02×104

需要設計冷卻回路 冷卻回路的孔直徑的確定

確定冷卻水孔的直徑時應注意，無論多大的模具，水孔的直徑不能大于14mm，否則冷卻水難以成為湍流狀態，以致降低熱交換效率。一般水孔的直徑可根據塑件的平均壁厚來確定。平均壁厚為2mm時，水孔直徑可取8～10mm，平均壁厚為2～4mm時，水孔直徑可取10～12mm，平均壁厚為4～6mm時，水孔直徑可取10～14mm。

此次設計，壁厚為2mm，所以選擇冷卻水孔的直徑為8mm，足以滿足設計 的需求。

8.3模具厚度的校核 根據所選注射機的種類： A模具的最大厚度=300mm B模具的最小厚度=200mm 模具設計時，應使模具的總高度位于注射機可安裝的最大模后與最小模后之間，模具厚度為=30+30+25+50+70=205mm，介于最大與最小之間，所以模具厚度滿足要求，注射機也滿足需求。

第九章 結論

本次塑料模具設計，全面考慮了塑料成型性能，模具結構特點，注射工藝參數，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理論分析和數據計算生產操作上論證該設計是合理可行的。并且，通過這次設計，我了解了注射模設計概況，熟悉了注射設備，基本掌握了注射成型的一般原理。

在設計和三維建模過程中也遇到了一些問題，通過對問題的探索與分析，最后得到圓滿解決，更另深刻的知道了模具設計各個階段的重要性和嚴謹性，達到了畢業設計的目的。

伴隨經濟建設，特別是汽車、機械、電子、日用制造等行業的飛速發展，對模具設計與制造的人才的需求與日俱增，模具設計制造，特別是注射模具的設計與制造將更為受到重視，并將會廣泛應用到各個領域中，飛速發展。

相信這次設計中獲得的經驗及處理問題的能力將會對今后的學習和工作有所啟示和幫助。

致 謝

經過半年的忙碌，本次畢業設計已經接近尾聲，在此次畢業設計過程中我也學到了許多了關于模具制造方面的知識，尤其對注射模具有了較全面的了解，對模具整個設計過程有了更深層次的認識。獨立設計能力有了很大的提高。在設計過程中我查閱了許多設計相關的資料尤其是國家標準，使我掌握了查閱國家標準的方法，這將對我以后從事設計工作帶來很大的幫助。設計中我還使用過AutoCAD和Pro/E等電腦軟件，使用這些軟件的能力也有很大的提高?？傊?，通過這次畢業設計，讓我在大學里所學的專業知識得以運用，使我的設計能力有了進一步的提高。

我的畢業設計從選題、研究方向的確定和方案的制定都是在徐老師精心指導和大力支持下完成的。他以其嚴謹求實的治學態度、高度的敬業精神、兢兢業業、孜孜以求的工作作風和大膽創新的進取精神對我產生重要影響。

另外，衷心感謝我的同窗同學們，你們不僅讓我感覺到了友情的力量，也讓我感覺到了生活的愉悅，通過相互討論學到的思維方式使我受益終生。

同時，我還要特別感謝專業老師對我的鼓勵和指導，他們為我完成這篇論文提供了巨大的幫助。在此我也衷心的感謝他們。

最后，衷心感謝在百忙之中抽出時間審閱本論文的專家、教授。由于本人知識水平有限，文中不免有不妥之處，敬請各位專家、教授不吝批評和指正。

參考文獻

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第四篇：【畢業設計】塑料肥皂盒的注射模具設計 四

【畢業設計】塑料肥皂盒的注射模具設計 四

摘要 本注射模具設計為一塑料肥皂盒的注射模具設計塑件結構比較簡單塑件

質量要求是不允許有裂紋、變形缺陷。

本設計從分型面設計開始進行了澆注系統、冷卻系統、成型零件、模架的

設計并進行了必要的校核。同時并簡單的編制了模具的加工工藝。根據題目設

計的主要任務是肥皂盒注塑模具的設計。也就是設計一副注塑模具來生產肥皂盒

塑件產品以實現自動化提高產量。針對肥皂盒的具體結構該模具是側澆口的

單分型面注射模具。通過模具設計表明該模具能達到盒蓋的質量和加工工藝要

求。

關鍵詞Pro ENGINEER、注射模、澆注系統、冷卻系統、模架。Abstract This is a plastic injection mold design and injection mold design comb，plastic parts relatively simple plastic parts quality requirements is not

permitted crack, deformation defects.The design started from the sub-surface design, were pouring system，cooling system, molded parts, mold design, and carry out the necessary

checking.at the same time And a simple preparation of the mold of the

process.According to the design of the subject's main task is to set fruit

injection mold design.Design is an injection mold to produce scop lid

pieces of plastic products in order to achieve automation to increase

output.For the specific structure of the fruit plate, the die is the point

of the one type injection mold surface.Through the die design that the

lid of the mold to achieve the quality and processing requirements.Keywords: Pro ENGINEER, injection mold, injection system, cooling

system, mold.www.tmdps.cn 2 緒

論 模具制造是國家經濟建設中的一項重要產業振興和發展我國的模具工業

日益受到人們的重視和關注?！澳＞呤枪I生產的基礎工藝裝備”也已經成為廣

大業內人士的共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產

品中60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗是其它加工制造方法所不能比擬的。

模具又是“效益放大器”用模具生產的最終產品的價值往往是模具自身價值 的幾十倍、上百倍。模具工業是制造業中的一項基礎產業是技術成果轉化的基

礎同時本身又是高新技術產業的重要領域。

一 課題背景

改革開放以來我國模具工業發展迅猛。1996至2001年間我國模具工業 的產值年平均增長14%左右。目前全國共有模具生產廠點1.7萬個從業人員

50多萬人。2001年全國模具工業總產值達300億元人民幣我國模具年產值已 位居世界第四。

我國模具工業的技術水平近年來也取得了

長足的進步。大型、精密、復雜、高效和長壽命模具上了一個新臺階。大型復雜沖模以汽車覆蓋件模具為代表已

能生產部分新型轎車的覆蓋件模具。體現高水平制造技術的多工位級進模的覆蓋

面已從電機、電器鐵芯片模具擴展到接插件、電子槍零件、空調器散熱片等

家電零件模具。在大型塑料模具方面已能生產48英寸電視的塑殼模具、6.5K

g大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。其他類型 的模具例如子午線輪胎活絡模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等也都達

到了較高的水平并可替代進口模具。但是我國模具工業無論是在數量還是質

量上與工業發達國家存在著很大的差距滿足不了工業發展的需要目前國內

市場的滿足率僅在70%左右。

我國大部分模具是企業自產自用真正作為商品流通的模具僅占1/3。所產

模具基本上以中低檔為主一些大型、精密、復雜和長壽命的高檔模具在技術

上無法與發達國家相比生產能力也遠遠不能滿足國民經濟發展的需要。近五年www.tmdps.cn 3 來我國平均每年進口模具8.14億美元2001年進口模具11.12億美元(出口 模具僅1.88億美元)這還不包括隨進口設備和生產線作為附件帶來的模具。根

據海關統計近幾年進出口相抵我國已成為世界上最大的模具進口國。

二 課題設計的目的和意義

目的肥皂盒在我們的生活中非常的普遍幾乎每家都要用到。市場上也有

各種各樣的肥皂盒形狀各異有些是把肥皂盒做成水果造型有些是動植物造

型來吸引顧客的目光以引發人們的購買欲。

意義此次設計的肥皂盒的結構較簡單主要是在肥皂盒的底部打孔這樣可以

讓積累在里面的水自然流出省去人工進行操作了。

www.tmdps.cn 4 第一章

塑料成型工藝基礎 1.1肥皂盒的造型設計

其圖形如圖1—1與1—2所示

圖1—1肥皂盒工程圖

圖1—2肥皂盒三維圖

1.2肥皂盒塑料PS的結構與工藝特性

1聚苯乙烯的流動性

聚苯乙烯是有苯乙烯的單體聚合而成的高聚物屬于無定型塑料具有良

好的透明性、耐熱、耐光以及良好的電絕緣性能加工流動性好。

聚苯乙烯的流動性好容易成型由于聚苯乙烯熔體粘度對剪切速率和溫

度都比較敏感所以在注射中無論是增大注射壓力或升高機筒溫度都會使熔體

粘度下降均可達到改善聚苯乙烯熔體流動性的目的其中提高機筒溫度效果更

明顯。制品壁厚對流動性也有一定的影響PS熔體的最大流動長

度與壁厚之比

為2001所以壁厚一般在1.04.0之間選取。

2聚苯乙烯的成型流動收縮性

PS為非結晶型聚合物成型收縮率較低通常為0.5%0.8%提高注射壓www.tmdps.cn 5 力對降低成型收縮率是有利的但注射速度不宜過高否則模腔內的空氣難以及

時排出還會使制件表面不光滑透明度低沖擊強度降下降同時較大的剪切

力還會導致制品的內應力增加因此對聚苯乙烯來說在不發生波紋、熔接痕等缺

陷的前提下應盡可能采用較低的注射速度。

3聚苯乙烯的工藝特性

聚苯乙烯的著色性能優良能染成各種鮮艷的色彩。聚苯乙烯能耐堿、硫

酸、磷酸、10%30%的鹽酸、稀醋酸及其他有機酸但不能耐硝酸及氧化劑的作

用對誰、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的耐蝕能力。它是無色無味無毒 的第三大塑料品種。它的吸水性較好所以加工前不需要干燥處理。

1.3 注射成型原理及工藝特性

注塑模亦稱注射模其成型原理是將塑料從注塑機的料斗送進加熱的料筒

中經過加熱熔化呈流動狀態后在柱塞和螺桿的推動下熔融塑料被壓縮并向

前移動進而通過料筒前的噴嘴以很快的速度注入溫度較低的閉合模腔之中充

滿型腔的熔料在受壓的情況下經冷卻固化后即可保持模具腔所賦予的形狀然

后開模分型獲得成型塑件。這樣在操作上完成了一個周期的生產過程。通常一

個成型周期從幾秒鐘到幾分鐘不等時間的長短取決于塑件的大小、形狀和厚度、模具的結構、注射機的類型及塑料的品種和成型工藝條件等因素。

注射成型是熱塑性材料成型的一種重要方法它具有成型周期短、能一次成型形

狀復雜的、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。注射成型的生產率高、易實現生產自動化。注射成型的缺點是所用的注射設備價格高注射模具的結構

復雜生產成本高生產周期長不適合于單件小批量的生產除了熱塑性塑料

外一些流動好的熱固性塑料也可用注射方法成型其原因是這種方法生產率高

產品質量穩定。

www.tmdps.cn 6 第二章 塑件工藝性分析 2.1 分析塑件的結構工藝性

1外形尺寸

該塑件壁厚為2mm塑件外形尺寸不大塑料熔體流程不太長

塑件材料為熱塑性塑料流動性較好適合于注射成型。

2精度等級

該塑件尺寸中等整體結構較簡單精度要求相對較低再結

合其材料性能故選一般精度等級五級。

3脫模斜度

PS的成型性能良好成型收縮率較小選擇塑件上型芯和凹模 的統一脫模斜度為1度。

2.2

工藝性分析

為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用潛伏式澆口。該澆口的分

流道位于模具的分型面上而澆口卻斜向開設在模具的隱蔽處。塑料熔體通過型

腔的側面或推桿的端部注入型腔因而塑件外表面不受損傷不致因澆口痕跡而

影響塑件的表面質量與美觀效果。

2.3 注射機的選擇

按照圖 1 塑件所示尺寸近似計

塑件體積 V ≈26cm3 塑件質量 M =26×1.035 g=26.91g

選用注射機為國產的注射機XS-ZY-125臥式注塑機。查表注額定注射量為

cmз注射壓力為120MPa鎖模力為90×104N注射方式為螺桿式噴嘴

球半徑R為18mm噴嘴口直徑為4mm。頂出形式是兩側設有頂桿機械頂出一

般工廠的塑膠部都擁有從小到大各種型號的注射機。中等型號的占大部分小型

和大型的只占一小部分。所以我們不必過多的考慮注射機型號。具體到這套模

具。

www.tmdps.cn 7 第三章 塑料制件在模具中的位置 3.1 型腔數目的確定

與單型腔模具相比較單型腔模具具有塑料制件的形狀和尺寸一致性好、成

型的工藝條件容易控制、模具結構簡單緊湊、模具制造成本低、制造周期短等特

點。但是在大批量生產的情況下多型腔應收更為合適的形式它可以提高生

產效率降低塑件的整體成本。

型腔數目的確定應根據塑件的幾何形狀及尺寸、質量、批量大小、交貨長

短、注射能力、模具成本等要求來綜合考慮。

根據注射機的額定鎖模力F的要求來確定型腔數目n 即

n1 2pA pAF



式中

F——注射機額定鎖模力N

P——型腔內塑料熔體的平均壓力MPa

A1、A2——分別為澆注系統和單個塑件在模具分型面上的投影面積mm2

大多數小型件常用多型腔注射模而高精度塑件的型腔數原則上不超過4個生

產中如果交貨允許我們根據上述公式估算采用一模二腔。

3.2 型腔的分布

在實際的多型腔模具設計與制造中對于精度要求較高、物理與力學性能要 求均衡穩定的塑料制件應盡量采用平衡式布置的形式。圖形如3—1所示

圖3-1多型腔模具 www.tmdps.cn 8 3.3分型面的選擇

由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統設計、塑件結構工藝性

及尺寸精度、嵌件的位置塑件的推出、排氣等多種因素的影響、因此在選擇分型

面時應遵循以下的原則

1分型面應選在塑件外形最大輪廓處。

2分型面的選擇應有利于塑件是順利脫模

3分型面的選擇應保證塑件的精度要求

4分型面的選擇應滿足塑件的外觀質量要求

5分型面的選擇應便于模

具的加工制造

6分型面的選擇應有利于排氣

除了上述這些基本原則以外分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投

影面積的大小以避免接近或超過所選用注射機的最大注射面積而可能產生溢流

現象。圖形如3—2所示

圖3—2分型面示意

www.tmdps.cn 9 第四章 澆注系統的設計 4.1 普通澆注系統的組成及設計原則

1要能保證塑件的質量

a)盡量減少停滯現象:停滯現象容易使工件的某些部分過度保壓某些部分保壓

不足從而使內應力增加許多。

b)盡量避免出現熔接痕熔接痕的存在主要會影響外觀使得產品的表面較差

而出現熔接痕的地方強度也會較差。

c)盡量避免過度保壓和保壓不足當澆注系統設計不良或操作條件不當會使

熔料在型腔中保壓時間過長或是承受壓力過大就是過度保壓。過度保壓會使產品

密度較大增加內應力甚至出現飛邊。

d)盡量減少流向雜亂流向雜亂會使工件強度較差表面的紋路也較不美觀。

2盡量減小及縮短澆注系統的斷面及長度

3盡可能做到同步填充一模多腔情形下要讓進入每一個型腔的熔料能夠

同時到達而且使每個型腔入口的壓力相等。

4有利于型腔中氣體的排出

5防止型芯的變形和嵌件的位移

6盡量采用較短的流程充滿型腔

4.2主流道的設計

主流道是指澆注系統中從注射機噴嘴與模具接觸處部分到分流道為止的塑

料熔體的流動通道是熔體最先流經的部分它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動

速度和沖模時間有較大的影響因此必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。www.tmdps.cn 10 設計要點:截面形狀、錐度、孔徑、長度、球面R、圓角r圖形如下4—1

主圖4—1流道形狀及其與注射機噴嘴的關系

1——頂模板

2——澆口套

3——注射機噴嘴

為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出主流道設計成圓錐形其錐角a

為26小端直徑d比注射機噴嘴直徑大0.51mm一般d=2.55mm。由于小

端的前面是球面其深度為35mm注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并

貼合因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大12mm。流道的表面粗糙度

Ra<0.8um。

根據選用的

XS-ZY-125 型號注射機的相關尺寸得

噴嘴前端孔徑

d0=4mm

噴嘴前端球面半徑R0=12mm 根據模具主流道與噴嘴的關系

R=R0+(1~2)mm=13mm

d=d0+(0.51)mm=5mm 錐角為2060取其值為30經換算得主流道大端直徑為Φ7.6mm。www.tmdps.cn 11 澆口套的選擇應根據注射機里的定位孔來選擇它與定位孔是過度配合查

表可

知定位孔直徑為100mm所以澆口套的尺寸為100mm。

4.3分流道的設計

流道的截面形狀會影響到塑料在澆道中的流動以及流道內部的熔融塑料的

體積。此次選用圓形截面。形狀圖如圖4—2所示

圖4—2

1圓形截面

優點流道形狀效率較高可達0.25D。

缺點增加制作費用及成本稍不注意會造成流道交錯而影響流動效率。

2.分流道的設計要點

a制品的體積和壁厚分流道的截面厚度要大于制品的壁厚。

b成型樹脂的流動性對于含有玻璃纖維等流動性較差的樹脂, 流道截面要大一

些。

c流道方向改變的拐角處, 應適當設置冷料穴。

3.分流道的尺寸設計 www.tmdps.cn 12 a流道的直徑過大不僅浪費材料, 而且冷卻時間增長, 成型周期也隨之增長，造成成本上的浪費。

b流道的直徑過小材料的流動阻力大，易造成充填不足, 或者必須增加射出壓

力才能充填。因此流道直徑應適合產品的重量或投影面積

c流道長度宜短, 因為長的流道不但會造成壓力損失,不利于生產性,同時也浪

費材料但過短, 產品的殘余應力增大, 并且容易產生毛邊。

流道

長度可以按如下經驗公式計算: 7.34LW D 



D——分流道直徑mm

W——產品質量g

L——流道長度mm

所以分流道的直徑選取為8mm長度一般取在830mm之間不宜小于8mm

因此分流道長度取15mm。

4.流道排列的原則

a盡可能使熔融塑料從主流道到各澆口的距離相等。

b使型腔壓力中心盡可能與注射機的中心重合。

流道的布置要平衡可以說自然平衡如果自然沒法平衡的話需要人工平衡。

4.4 澆口的設計

澆口連接分流道和型腔的橋梁,是澆注系統中最薄弱最關鍵的環節。

澆口作用

1、熔料經狹小的澆口增速、增溫利于填充型腔。

2、注射保壓補縮后澆口處首先凝固封閉型腔減小塑件的變形和破裂。www.tmdps.cn 13

3、狹小澆口便于澆道凝料與塑件分離修整方便

澆口過小易造成充填不足(短射)、收縮凹陷、熔接痕等外觀上的缺陷,且成

型收縮會增大。

澆口過大澆口周圍產生過剩的殘余應力,導致產品變形或破裂,且澆口的去 除加工困難等。

綜合塑料使用的澆口類型與選用原則這次設計選用側澆口。澆口開在型芯一

側開模時澆口自動切斷。

4.5冷料穴和拉料桿的設計

冷料穴的作用是容納澆注系統流道中的料流的前鋒冷料以免這些冷料進入

型腔它還有便于在該處設置主流道拉料桿的功能注射結束模具分型時在拉

料桿的作用下主流道凝料從從定模澆口套中被拉出最后退出機構開始工作

將塑件和澆注系

統凝料一起推出模外。

拉料桿的常用形式上Z字形結構其典型的結構形式如圖4—3所示

圖4—3

拉料桿的材料為T8進行熱處理時頭部硬度為HRC50~55配合部分粗糙度

為Ra0.8um.www.tmdps.cn 14 4.4排氣系統的設計

排氣不良容易引起塑件燒焦短射、填充不足、脫模不良、陰影、氣泡、色

差、縮水、流紋、表面凹陷、不熔合等。

排氣槽的作用主要有兩點。一是在注射熔融物料時排除模腔內的空氣二

是排除物料在加熱過程中產生的各種氣體。越是薄壁制品越是遠離澆口的部位

排氣槽的開設就顯得尤為重要。另外對于小型件或精密零件也要重視排氣槽的開

設因為它除了能避免制品表面灼傷和注射量不足外還可以消除制品的各種缺

陷減少模具污染等。那么模腔的排氣怎樣才算充分呢一般來說若以最高 的注射速率注射熔料在制品上卻未留下焦斑就可以認為模腔內的排氣是充分的。

適當地開設排氣槽可以大大降低注射壓力、注射時間。保壓時間以及鎖模

壓力使塑件成型由困難變為容易從而提高生產效率降低生產成本降低機

器的能量消耗。其設計往往主要靠實踐經驗通過試模與修模再加以完善此模

我們利用模具零部件的配合間隙及分型面自然排氣。

www.tmdps.cn 15 第五章 成型零部件的結構設計 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件包括凹模、型芯、鑲

塊、成型桿和成型環等。成型零件工作時直接與塑料接觸塑料熔體的高壓、料流的沖刷脫模時與塑件間還發生摩擦。因此成型零件要求有正確的幾何形

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

較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。

設計成型零件時應根據塑料的特性和塑件的結構及使用要求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對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。

5.1 凹模的結構設計

凹模也就是所謂的型腔是成型塑件外表面的主要零件按結構不同可分為

整體式和組合式。

整體式凹模其特點是牢固不易變形不會使塑件產生拼接線痕跡。但由

于整體式型腔加工困難熱處理不方便所以其常用于形狀簡單的中、小型模具上。

根據此次設計的要求與加工特點來看選用整體式凹模其結構圖如5 —1所

示

圖5 —1

凹模的材料選40Cr凹模熱處理

硬度達到HRC4050,表面需鍍硌和拋光處

理型腔表面的粗糙度為Ra0.20.1um配合面需要達到0.8um。www.tmdps.cn 16 5.2 型芯結構的設計

型芯的結構形式也分整體式和組合式由于肥皂盒的結構較簡單所以選用整

體式結構加工方便簡化了結構。小型芯常單獨制造再嵌入模板中最簡單 的是用過盈配合直接從模板上面壓入但是要在型芯下部鉚接主要是為了防止

配合不緊密時被拔出的可能。

其基本結構如圖5—2所示: 圖5—2

型芯材料選40Cr熱處理達到表面硬度為HRC4550型芯表面的粗糙度為

0.10.25mm配合面為0.8mm型芯表面熱處理時需好進行鍍鉻、與拋光處理。

5.3 成型零部件的工作尺寸的計算

所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構成型腔腔體的部位的尺寸

其直接對應塑件的形狀與尺寸。鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復雜塑件本

身精度也難以達到高精度為了計算簡便。

塑件的公差規定按單向極限制制品外輪廓尺寸公差取負值“

?！豹恢破?/p>

叫做腔尺寸公差取正值“

”若制品上原有公差的標注方法與上不符則應

按以上規定進行轉換。而制品孔中心距尺寸公差按對稱分布原則計算即取2 

。

5.4 型腔和型芯相關尺寸的計算

塑件成型后的收縮率與多種因素有關通常按平均收縮率計算。

www.tmdps.cn 17 2

minmaxSS S 

*100%參考 文獻PS的收縮率是0.6%0.8%它的平均收縮率

是S=0.7%

1型腔徑向尺寸的計算

因為塑件尺寸較小精度級別高δc可取△/6、δz可取△/3,此時X

取0.75。

根據公式

LM=zS LS









 

04 3)1（基本尺寸/mm

124.74

L 







公差值/mm 1.48

計算

LM =zS 



0 1S4 3)1（=3 48.1 048.1 4 3

%)7.01(74.124













=124.538.0 0 

84.6

1.2

LM =zS L













0 2S4 3)1（=4.0 02.1 4 3

%)7.01(6.84



 







=84.294.0 0 

2型芯徑向尺寸的計算

根據公式

lM=04 3)1(zS lS













基本尺寸/mm 119.26

公差值/mm

1.48

lm=0 計算 www.tmdps.cn 18

3)1(zS

dS













=0 16.048.1 4 3

%)7.01(26.119













=0 16.0205.121

79.4

1.2 3)1(zS

dS





lm=0 







=0 4.02.1 4 3

%)7.01(4.79

 









=0 4.086.80

14.71

lm=0 14

0.58

3)1(zS

dS













第五篇：注塑模畢業論文

上海工程技術大學畢業設計（論文）

鼠標外殼上蓋注塑模設計

摘要

注塑模具是一種生產塑膠制品的工具,也是賦予塑膠制品完整結構和精確尺寸的工具。模具生產的最終產品的價值往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍，因此模具工業是國民經濟的基礎工業，模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志[1]。在我國，塑料工業隨著國民經濟整體穩定健康發展實現了跨越式發展，連續十年經濟技術指標大幅遞增，總產值居輕工行業第三位，出口居第五位，已成為國民經濟持續發展重要的支柱產業之一[2]。而注塑模的設計就是模具生產的關鍵環節之一，設計的好壞在最終影響了模具的生產效果。隨著CAD/CAM技術的發展，模具設計也變得更加智能化、自動化。

關鍵字：注塑模，模具發展，CAD/CAM，ug，Moldflow

上海工程技術大學畢業設計（論文）

鼠標外殼上蓋注塑模設計

Injection Mold Design of Mouse shell upper cover

ABSTRACT

Injection mold is a tool for the production of plastic products, plastic products also give the exact dimensions of the complete structure and tools.Mold production value of the final product is often several times the value of the mold itself, a hundred times, so the mold industry is the basic industry, mold production technology level of the national economy, has become a measure of the level of a country's manufacturing important symbol.In China, the plastics industry as a whole, stable and healthy development of the national economy to achieve leapfrog development, for decades of economic indicators showing significant increase, ranking third in the total output value of light industry exports ranks fifth in the sustainable development of the national economy has become one of the important pillar industries.One injection mold design and mold production is a key aspect of the design is good or bad effect on the ultimate impact of the production of the mold.With the development of CAD / CAM technology, mold design has become more intelligent, automated.Key words: Injection molding, development, CAD/CAM, Moldflow

上海工程技術大學畢業設計（論文）

鼠標外殼上蓋注塑模設計

鼠標外殼上蓋注塑模設計

唐家俊 051110109

0.引言

塑料模具是成型塑料制品的工藝裝備或工具。模具是由塑料、橡膠、金屬、粉末、玻璃、等模具材料經加工設備加工而成的基礎工藝裝備，屬于生產過程中的中間產品，用于最終產品的生產。模具加工是材料成型的重要方式之一，與機械加工相比，具有工序少、材料利用率高、能耗低、易生產、效益高等優點，因而在汽車、能源、機械、電子、信息、航空航天工業和日常生活用品的生產中被廣泛應用。根據成型方法的不同，則可分為注射模、沖壓模、壓鑄模、鍛壓模[3]。根據加工精度不同，最終可將模具統分為普通精度模具和精密模具兩大類。

由于塑料產品在人們生產生活中的廣泛運用，塑料模具也成為模具產品中最常見的一種，使用的成型方法眾多，包括注塑成型、壓塑成型、吹塑成型等多種方法[4]。其中，公司使用的產品成型方式是注塑成型。注塑成型是指將模具裝夾在注塑機上后，將熔融塑料注進成型模腔內，當塑料在腔內冷卻定型后，將上下模分開，通過頂出體系將成品從模腔頂出離開模具的生產過程。成品頂出后，模具再閉合進行下一次注塑，整個注塑進程循環進行。注塑成型方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，是塑料產品成型采用的最普遍的方法。

上海工程技術大學畢業設計（論文）

鼠標外殼上蓋注塑模設計 研究背景

1.1 國內外模具發展現狀

在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產品中60%—80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生產部件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和代消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益擴大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前，全世界模具年產值約為600億美元，日、美等工業發達國家的模具工業產值已超過機床工業。我國的模具工業的發展，也日益受到人們的關注和重視。近幾年，我國模具工業一直以每年15%左右的增長速度發展[5]。

國內模具行業的市場規模情況我國模具行業盡管起步較早，但初期一直作為下游生產企業的附屬企業，模具商品流通率較低，限制了模具企業的發展。直至1987年[6],模具才作為產品被列入機電產品目錄。經過20多年的發展,中國的模具工業已有了長足的進步。

目前，我國模具行業的最大市場是汽車行業、電子信息行業、家電和辦公設備、機械和建材行業。隨著我國國民經濟的迅速發展，人民收入水平的提高，對汽車、電子消費產品、家電等的需求不斷增加，使得這些行業近年來進入一個高速發展的階段，成為我國模具行業迅速發展的一個重要原因。近年來我國模具行業產值增長迅速，增長率遠高于世界模具行業整體速度。

1.2 國內模具行業發展存在的問題

近年來，隨著國際交往的日益增多和外資在中國模具行業的投入日漸

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增加，中國模具已經與世界模具密不可分，中國模具在世界模具中的地位和影響越來越重要[7]。我國模具行業結構調整取得不小成績，無論是企業組織結構、產品結構、技術結構和進出口結構，都在向著合理化的方向發展。為更新和提高裝備水平，模具企業每年都需進口幾十億元的設備。在創新開發方面的投入仍顯不足，模具行業內綜合開發能力的提升已嚴重滯后于生產能力的提高，主要問題體現在十個方面[8]：

（1）各層次的模具技術人才資源不足，尤其是高級模具鉗工、CNC 數控機床操作工、高級模具設計人員等，需求缺口較大

（2）模具標準化程度不高，模具及其零部件的商品率偏低。（3）模具制造的專業化程度和集中度有待進一步提高。（4）模具修理機制不健全，因修模拖期影響生產的事時有發生。（5）模具壽命偏低，使模具費占產品成本比率過高且長期居高不下。（6）模具及其零部件市場價偏低，模具修理費用更低，而且沒有市場指導價，完全靠購銷雙方“議價”，地區與廠際之間價差懸殊。（7）模具新技術、新工藝、新設備、新材料推廣應用緩慢，特別是國內自行開發的模具新材料大多至今未能推廣應用。（8）設備老化嚴重，超期服役的情況普遍。

（9）各類模具的標準及技術指導性文件不齊全，特別是與國際市場接軌的各類模具國家標準缺口大。

（10）模具鋼的精煉和模具鍛坯的鍛造技術推廣應用問題，至今未能解決。

1.3未來模具行業的發展趨勢

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（1）模具市場全球化，模具生產周期進一步縮短（2）模具CAD/CAM向集成化、智能化和網絡化發展（3）模具技術向高速加工、硬銑削和復合加工方向發展（4）模具產品將向大型、精密、標準化方向發展

（5）模具種類向熱流道、氣輔模具及適應高壓注塑成型工藝方向發展

（6）快速經濟模具前景十分廣闊

（7）優質模具材料及先進表面處理技術受到重視（8）汽車、IT電子產業發展影響模具市場景氣（9）模具產業結構還需進一步調整 模具材料的選擇

隨著塑料制品在工業及日常生活中的應用越來越廣泛，塑料模具工業對模具鋼的需求也越來越大。在塑料成型加工中,模具 的質量對產品質量的保證作用是不言而喻的。塑料模具已向精密化、大型化和多腔化的方向發展,對塑料模具鋼的性能的要求越來越高,塑模鋼的性能應根據塑料種類、生產批量、尺寸精度和表面質量的要求而定。塑料模具的零部件分為兩大類:一類為結構件,包括澆注系統、導向件、頂模板、頂出機構、支承件等;另一類為成型件: 包括型腔、型芯、嵌鑲件等。其中第一類零件可按機械零件的要求進行強度和結構設計,材料一般選用中低碳素結構鋼、合金鋼和碳工鋼。而成型件由于結構復雜, 要求工件的尺寸精度高,表面粗糙度值低,接縫密合性好,對模具材料的力學性能、耐磨性及加工工藝都提出了專業要求。表1是根據塑料品種選用模具鋼的歸納表[9]。

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表1 按塑料品種選用模具鋼 模具的精度和壽命

模具精度包括加工上獲得的零件精度和生產時保證產品精度的質量意識，但通常所講的模具精度，主要是指模具工作零件的精度。模具精度的內容包括四個方面:尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面精度。由于模具在工作時分上模、下模兩部分，故在四種精度中以上、下模間相互位置精度最為重要。模具精度是為制品精度服務的,高精度的制品必須由更高精度的模具來保證,模具精度一般須高于制件精度2級或者2級以上。

模具壽命指在保證制件品質的前提下，所能成形出的制件數。它包括

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反復刃磨和更換易損件，直至模具的主要部分更換所成形的合格制件總數。模具壽命與模具類形和結構有關，它是一定時期內模具材料性能、模具設計與制造水平.模具熱處理水平以及使用及維護水平的綜合反映。模具壽命的高低在一定程度上反映一個地區、一個國家的冶金工業、機械制造工業水平。而影響模具壽命的因素也有很多，包括模具結構的影響、模具工作條件的影響、模具材料性能的影響以及模具制造過程的影響等[10]。模具結構設計

常規型注射模是指成型熱塑料最常用的注射模，它是最基本的一種注射模，其他型注射模都是在此基礎上進行改進或補充而發展起來的。常規型注射模裝于通用型注射機上來使用。

注射模的結構是由塑件的復雜程度和注射機的形式等因素決定的。凡是注射模均可分為動模和定模兩大部分。注射時動模和定模閉合構成型腔和澆注系統，開模時動模和定模分離，取出塑件。定模安裝在注射機固定模板上，而動模則安裝在注射機的移動模板上。通常的注射模有以下幾種結構形式：單分型面注射模（或稱二板式注射模）;雙分型面注射模（或稱：三板式注射模，點澆口注射模）；帶有活動鑲塊的注射模；帶側向分型面抽芯的注射模；自動卸螺紋的注射模；定模設頂出裝置的注射模[11]。

模具的結構雖然由于塑料品種和性能、塑料制品的形狀和結構以及注射機的類型等不同而可能千變萬化，但是基本結構是一致的。模具主要由澆注系統、調溫系統、成型零件和結構零件組成。其中澆注系統和成型零件是與塑料直接接觸部分，并隨塑料和制品而變化，是塑模中最復雜，變

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化最大，要求加工光潔度和精度最高的部分。澆注系統是指塑料從射嘴進入型腔前的流道部分，包括主流道、冷料穴、分流道和澆口等。成型零件是指構成制品形狀的各種零件，包括動模、定模和型腔、型芯、成型桿以及排氣口等。因此模具的結構設計也就包括：分型面的確定型腔數的確定、凹模結構設計、型芯結構設計、嵌件的安裝結構設計、澆注，排氣，溫度調節系統的設計以及脫模機構的設計等。CAD/CAE/CAM 技術在模具設計制造中的應用

注塑模具設計是典型的設計分析一體化過程

[12]

。計算機輔助設計（Computer Aided Design,CAD）計算機輔助求解（Computer Aided Engineering,CAE）以及計算機輔助制造（Computer-aided manufacturing，CAM）的技術已經越來越廣泛地應用到模具的開發，設計和生產中。

CAD/CAE/CAM 技術以計算機及周邊設備和系統軟件為基礎，它包括二維繪圖設計、三維幾何造型設計、有限元分析（FEA）及優化設計、數控加工編程（NCP）、仿真模擬及產品數據管理（PDM）等內容。是一種設計人員借助于計算審進行設計的方法。其特點是將人的創造能力和計算審的高速運算能力、巨大存儲能力和邏輯判斷能力有審地結合起來。CAD/CAE/CAM技術隨著Internet/Intranet網絡和并行高性能計算及事務處理的普及，使協同、虛擬設計及實時仿真技術在 CAD/CAE/CAM中得到了廣泛應用。設計以及仿真軟件的使用

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隨著計算機輔助設計系統的發展越來越快，各種輔助軟件也應運而生[13-14]。其中就包括了本次設計中將要使用的Unigraphics8.0以及Autodesk Moldflow仿真軟件。6.1 UG的注塑模具設計

Unigraphics既是我們所熟知的UG，這是一個交互式CAD/CAM(計算機輔助設計與計算機輔助制造)系統，它功能強大，可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發展和個人用戶的迅速增長，在PC上的應用取得了迅猛的增長，已經成為模具行業三維設計的一個主流應用。NX 允許制造商以數字化的方式仿真、確認和優化產品及其開發過程。通過在開發周期中較早地運用數字化仿真性能，制造商可以改善產品質量，同時減少或消除對于物理樣機的昂貴耗時的設計、構建，以及對變更周期的依賴。

在利用ug進行注塑模具設計時MoldWizard是UG軟件中設計注塑模具的專業模塊[15]。MoldWizard為設計模具的型芯，型腔、滑塊．推桿和嵌件提供了更進一步的建模工具，使模具設計變得更快捷、容易，它的最終結果是創建出與產品參數相關的三維模具，并能用于加工。MoldWizard用全參數的方法自動處理那些在模具設計中耗時而且難做的部分，而產品參數的改變將反饋到模具設計，MoldWizard會自動更新所有相關的模具部件。

MoldWizard的模架庫及其標準件庫包含有參數化的模架裝配結構和模具標準件，模具標準件中還包括滑塊(Slides)、內抽芯(Lifters)．并可通過Standard Parts功能用參數控制所選用的標準件在模具中的位置。用戶還可根據自己的需要定義和擴展MoldWizard的庫，并不需要具備編程

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鼠標外殼上蓋注塑模設計 的基礎知識。利用UG進行模具設計，主要利用3D數字模型進行立體分型，較之傳統2D模具設計直觀，不易出錯。UG的MOLDWIZARD模塊針對注射模具設計特點，開發一系列功能指令，使設計更輕松。不僅如此，他還能解決傳統2D模具設計之中不能解決的問題。6.2 Moldflow的仿真模擬分析

Autodesk Moldflow仿真軟件具有注塑成型仿真工具，能夠幫助使用者驗證和優化塑料零件、注塑模具和注塑成型流程，能夠為設計人員、模具制作人員、工程師提供指導，通過仿真設置和結果闡明來展示壁厚、澆口位置、材料、幾何形狀變化如何影響可制造性。從薄壁零件到厚壁、堅固的零件，Autodesk Moldflow的幾何圖形支持可以幫助設計者在最終設計決策前試驗假定方案。

塑料注射成型技術在工業生產中得到了越來越廣泛的應用。在注塑成型過程中應用CAE技術，可使設計人員避免設計中的盲目性，在模具制造之前，預測所設計模具采用的塑料在注射機注射成型的結果，從中發現問題并做出修改。實踐證明，塑料注射成型數值模擬技術對加快塑料制品的新產品開發、提高塑料制品質量、降低成本起著關鍵作用。

注塑件的質量在很大程度上取決于模具設計，而澆口數量和位置及尺寸是重要的模具結構參數；注射模的澆口位置及尺寸的設定直接影響塑料熔體在模具型腔內的流動，從而關系到聚合物分子的取向和產品成型后是否翹曲變形。因此選擇合理的澆口位置及尺寸在模具設計中是十分重要的；注塑制品質量可通過澆口位置的優化而得到顯著提高[16]。

利用Moldflow分析軟件，進行流動模擬分析．可得到最佳的澆口數量

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與位置。從而為模具設計人員進行模具設計和注塑人員進行注塑工藝調整提供依據。

在模具設計中，澆口位置一般根據以下原則確定：①盡量縮短流動距離；②避免熔體破裂現象引起塑件的缺陷；③澆口應開設在塑件的壁厚處；④考慮分子取向的影響；⑤減少熔接痕，提高熔接強度；⑥考慮到排氣以及塑料外觀的質量問題等。運用CAE軟件如MoldFlow可以模擬塑料熔體在型腔中的填充、保壓、冷卻過程，其結果對優化模具結構和注塑工藝參數有重要的指導意義，可提高一次試模的成功率。MoldFlow軟件中的MPL／Gate L0cation模塊分析最佳澆口位置區域，可為注塑模具的設計找到一個初步的最佳澆口[17]。最佳澆口確定后可進一步進行填充（Fiu)分析。MPL／FiU模塊是MoldFlow中用于分析塑件的充型行為，填充分析的最終目的是為了獲得最佳澆注系統。通過對不同澆注系統的分析比較，選擇最佳的澆注系統布局。利用MPL／Gate kation和MPL／Fiu分析模塊對注塑件進行模擬分析，可快速而又較為準確地得到最佳的澆口位置，從而大大減少試模次數，節省模具制造成本。

在模具設計階段利用MoldFlow軟件的分析功能，合理設計模具系統和澆口位置，避免一些潛在的問題，減少試模、修模次數，提高了一次試模成功率，并提高了制品的質量，縮短了模具設計制造周期和產品開發周期[18]。

7.總結

通過這次文獻綜述的撰寫，我查閱了許多文獻，更加深入了解了模具

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行業的背景及其發展，也對注塑模具的設計有了深入的認識，了解到了鼠標外殼上蓋的設計所需要的軟件以及模具設計所包含的環節，包括：成型部分及零部件設計，澆注系統設計，排溢引氣系統設計，溫度調節系統設計，模體設計等部分組成。要完成注塑件，每個環節都必不可少。通過搜集文獻資料過程，可進一步熟悉科學文獻的查找方法和資料的積累方法，注意文獻的日期內容出處；在查找的過程中同時也擴大了知識面，為畢業設計積累不僅可以積累專業方面的知識，還可以拓展專業方面內容，將專業方面的東西和實際聯系，理論知識在現實中的應用[19]。查找文獻資料、寫文獻綜述是進行畢業設計的第一步，因此學習文獻綜述的撰寫也是為今后的畢業設計打基礎的過程，了解問題更加全面，解決問題更加完整，讓問題簡單化，用優化的方法解決問題。通過綜述的寫作過程，提高了歸納、分析、綜合能力，也提高了獨立工作能力。

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