第一篇：【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。“模具是工業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.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。總之，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

[1]屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設計》.北京:高等教育出版社,2001

[2]《塑料模設計手冊》編寫組主編.《塑料模設計手冊》(第二版).北京:機械工業出版社,2002 [3]許發樾主編.《實用模具設計與制造手冊》.北京：機械工業出版社，2002 [4]吳兆祥主編.《模具材料及表面處理》.北京:機械出版社,2000 [5]馮炳堯，韓泰榮，將文森主編《模具設計與制造簡明手冊》.上海;科學技術出版社,2001

第二篇：【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。“模具是工業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“

”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



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第三篇：肥皂盒注射模具設計

江西城市職業學院

應用科技學院

題 目： 肥皂盒注射模具設計 專 業： 機械制造與自動化 學生姓名： 祝順君 指導教師： 劉水壽

日 期： 2013年10月27日

摘 要

大學二年的在校學習已經結束，畢業設計是大學課程最后一個環節，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。在完成大學二年的課程學習和課程、頂崗實習，我熟練地掌握了機械制圖（Auto CAD）、機械設計、機械制造等專業基礎課和塑料成型與模具設計、模具材料與熱處理以及Pro/e、CAXA制造工程師計算機軟件等專業課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。

本課題是針對我們日常生活中常用的肥皂盒的注射模具模具設計，通過對塑件進行工藝分析及比較，最終設計出注射模。該課題從產品結構工藝性、具體模具結構出發，對模具的澆注系統、模具成型部分、頂出系統、冷卻系統、注塑機的選擇及有關參數的校核等做詳細介紹，并且簡單的編制了模具的制造加工工藝性。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。根據題目設計的主要任務是肥皂盒注塑模的設計。設計出一套注射模來生產肥皂盒塑件產品，以實現自動化提高生產。針對肥皂盒的具體結構，該模具是潛伏式澆口的（單）分型面注射模具。通過模具設計表明模具能達到肥皂盒的質量和加工工藝要求。

在設計過程中，我通過在圖書館借閱相關手冊和書籍，充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業設計。在設計中難免會遇到一定的困難，但通過指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師給予指正。

關鍵詞：注射模具 肥皂盒 設計

目 錄

..............................................................................................................................6 第一章

塑件成型工藝分析

1.1肥皂盒的結構設計................................................................................................................................6 1.2肥皂盒材料的選擇及成型工藝分析....................................................................................................6 1.2.1根據塑件的結構及使用要求，我選擇聚苯乙烯（PS）.........................................................6

..................................................................................................................................7 第二章

塑件工藝性分析

2.1分析塑件的結構工藝性........................................................................................................................7 2.2工藝性分析............................................................................................................................................7 2.3 注射機的選擇.......................................................................................................................................8 第三章

塑件在模具中的位置與澆注系統的設計..........................................................................................8 3.1 型腔數目的確定...................................................................................................................................8 3.2 型腔的分布...........................................................................................................................................9 3.3 分型面的選擇.....................................................................................................................................10 3.4 澆注系統的設計.................................................................................................................................10 3.4.1 澆注系統的組成及設計原則..................................................................................................11 3.4.2 主流道的設計..........................................................................................................................11 3.4.3 分流道的設計..........................................................................................................................12 3.4.4 澆口的設計..............................................................................................................................13 3.4.5 冷料穴和拉料桿的設計..........................................................................................................14 3.4.6 排氣系統的設計......................................................................................................................15

....................................................................................................................15 第四章

成型零部件的結構設計

4.1凹模的結構設計..................................................................................................................................16 4.2 型芯結構的設計.................................................................................................................................16 4.2.1主型芯的設計...........................................................................................................................16 4.2.2小型芯的設計...........................................................................................................................16 4.3成型零部件工作尺寸的計算..............................................................................................................17 4.3.1計算成型零部件工作尺寸要考慮的因素...............................................................................17 4.3.2成型零部件相關尺寸的計算...................................................................................................17

............................................................................................................................18 第五章

結構零部件的設計

5.1模架的選擇..........................................................................................................................................18 5.2支撐零部件的設計..............................................................................................................................19 5.2.1支撐板的設計...........................................................................................................................19 5.3合模導向機構的設計..........................................................................................................................19 5.3.1導向機構設計要點...................................................................................................................20 5.3.2導柱的設計...............................................................................................................................21 5.3.3導套的設計...............................................................................................................................21

................................................................................................................................22 第六章

推出機構的設計

6.1推出機構的設計原則..........................................................................................................................22 6.2推出機構的選擇..................................................................................................................................23 6.3推出力的計算......................................................................................................................................23 6.4推出機構的導向與復位......................................................................................................................24 6.4.1推出機構的導向.......................................................................................................................24

....................................................................................................................24 第七章

加熱、冷卻系統的設計

7.1冷卻回路尺寸的確定..........................................................................................................................24 7.2冷卻回路孔直徑的確定......................................................................................................................25 7.3冷卻回路的布置..................................................................................................................................25 7.4模具加熱系統的設計..........................................................................................................................25................................................................................................................................25 第八章

主要尺寸的校核

8.1注塑機相關參數的校核......................................................................................................................25 8.1.1注塑壓力的校核.......................................................................................................................25 8.1.2鎖模力的校核...........................................................................................................................26 8.1.3開模行程和塑件推出距離的校核...........................................................................................26 8.1.4模具與注塑機安裝部位相關尺寸的校核...............................................................................26 8.2模具厚度的校核..................................................................................................................................26 8.3注射模具工作原理裝配圖..................................................................................................................26................................................................................................................................................28 第九章

結束語

................................................................................................................................................28 參

考

文

獻

第一章 塑件成型工藝分析

1.1肥皂盒的結構設計

根據塑件的結構分析，本設計塑件的三維尺寸為100×70×25（㎜），壁厚為1㎜，外部圓角為R20㎜，底部與側壁圓角為R5㎜。其圖形如1—1所示：

1—1

肥皂盒在我們生活中極為普遍，幾乎每家都要用到。其結構也各種各樣。本次設計以使用方便為原則，設計出一套生產結構簡單，使用方便，使用壽命長的肥皂盒注射模具。

1.2肥皂盒材料的選擇及成型工藝分析

1.2.1根據塑件的結構及使用要求，我選擇聚苯乙烯（PS）。(1)、PS的概述

PS是一種無色、透明、質堅、性脆，似玻璃狀的非晶型塑料。其密度為1.04～1.07g/cm3,吸水率為0.02%～0.05%，PS制品能在潮濕環境下保持其強度和尺寸穩定性。在設計PS制品時應避免尖角、缺口。同時，壁厚差距不宜過大，應盡量均勻、一致，以減小應力開裂現象，耐熱性差。

PS的特點：

優點：PS價格低廉，透明性、剛性、著色性及模塑性好，吸濕性低。缺點：沖擊強度差，耐化學試劑和耐融試劑性不好。質硬而脆不耐沸水易燃燒。

（2）、PS的成型加工性能

①

流動性：熔融狀態下的表觀黏度隨溫度和剪切應力的增高而降低，因此在成型加工時，要降低熔融黏度以提高流動性。同時，避免樹脂在高溫下的熱、氧降解。

② 吸濕性：PS的吸濕性小，約為0.02%～0.05%。成型前可不干燥，為提高表面光澤，可先在70℃的溫度下預熱1～2h。

③ 收縮率及其變化范圍小，在0.4%～0.7%之間，有利于成型出尺寸精度較高，尺寸穩定性較好的制品。一般型腔脫模斜度為35′～1°30′，型芯脫模斜度為30′～1°。

④ 宜采用高料溫（108～215℃），高模溫（<70℃）及低注射壓力、延長注射時間，有利于減小內應力，防止縮孔和變形。

第二章 塑件工藝性分析

2.1分析塑件的結構工藝性

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，我選擇一般精度等級：五級。

塑件工藝參數：

成型時間：注射時間：0s~3s 模具溫度：20~60℃

保壓時間：15s~40s 噴嘴溫度：180~190℃

冷卻時間：15s~30s 保壓壓力：30~40Mp 總周期： 40s~90s 注射壓力：60~100Mpa選用70 Mpa 結論：由分析可確定為注射成型的模具。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

注射機的選擇應考慮的因素很多，除了模具的結構、類型和一些基本參數和尺寸外，還有模具的型腔數、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面積、成型時需要的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開模行程等都與注射機的有關性能參數密節相關，如果兩者不相匹配，則模具無法使用，為此，必須對兩者之間有關數據進行較核，并通過較核來設計模具與選擇注射機型號。

按圖1—1塑件所示尺寸近似計 塑件質量：M≈26g 塑件體積：M≈24.7㎝3

根據塑件的結構及尺寸，我初選的注射機為國產注射機XS-ZY-125臥式注射機。該注射機參數為：

額定注射量：125㎝3 螺桿直徑：42㎜ 注射壓力：120Mp 鎖模力:900KN 注射時間：1.6s 最大成型面積：320㎝2 模具最大厚度：300㎜ 模具最小厚度：200㎜ 注射方式：螺桿式 最大開合模行程：300㎜ 拉桿空間：260×290㎜ 定位圈尺寸：?100㎜ 中心距：230㎜ 動、定模固定板：428×458㎜ 噴嘴球半徑：18㎜ 噴嘴口直徑：4㎜ 頂出形式：兩側設有頂桿

第三章 塑件在模具中的位置與澆注系統的設計

3.1 型腔數目的確定

與多型腔模具比較，單型腔模具具有塑件形狀和尺寸一致性好、成型工藝條件易控制、模具結構簡單緊湊、模具制造成本低、制造周期時間短等特點。但是，在大批量生產的情況下，多型腔應為更適合的形式，它可以提高生產效率，降低塑件的整體成本。

根據注射機的額定鎖模力來確定型腔的數目, n≤(Fp-pA1)/pA 式中

Fp…………注射機的額定鎖模力，N;900KN P…………塑料熔體在型腔中的成型壓力，MPa;70 A1…………澆注系統在分型面上的投影與型腔不重疊部分的面積，㎜2；164 A…………單個塑件在分型面上的投影，㎜2。5706 n≤(900000-70×164)/70×5706 n≤2.21 根據以上計算，我確定選用一模兩腔制。3.2 型腔的分布

對于多型腔模具由于型腔的排布與澆注系統密切相關，所以在模具設計時應綜合加以考慮。型腔的排布應使每個型腔都能通過澆注系統從總壓力中均等地分得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體能同時均勻地填充每個型腔，從而使各個型腔內的塑件質量均一穩定。多型腔模具的型腔在模具分型面上的排布形式有兩種，即平衡式排布和非平衡式排布。本設計為一模兩腔制。所以，型腔的分布如下圖3—1：

3—1 3.3 分型面的選擇

分型面是決定模具結構形式的一個重要因素，它與模具的整體結構、澆注系統的設計塑件的脫模和模具的制造工藝等有關，因此分型面的選擇是注射模具設計的一個關鍵步驟。

分型面位置選擇的總體原則，是能保證塑件的質量、便于塑件脫模及簡化模具的結構，分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較具體可以從以下方面進行選擇。

分型面的選擇原則：

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 分型面的選擇應便于排氣

除了以上這些基本因素外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上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。

3—2

3.4 澆注系統的設計

澆注系統可分為普通澆注系統和熱流道澆注系統兩大類。澆注系統控制著塑件成型過程中充模和補料兩個重要階段，對塑件質量關系極大。澆注系統是指從注塑機噴嘴進入模具開始，到型腔入口為止的那一段流道。

3.4.1 澆注系統的組成及設計原則

澆注系統由：主流道、分流道、澆口、冷料穴組成。澆注系統的設計原則 ① 了解塑料的成型性能 ② 盡量避免或減少產生熔接痕 ③ 有利于型腔氣體的排出 ④ 防止型芯變形和嵌件位移 ⑤ 盡量采用較短的流程充滿型腔 ⑥ 流動距離比和流動面積比的校核 3.4.2 主流道的設計

主流道是指澆注系統中從注射噴嘴與模具接觸處道分流道為止的塑料熔體的流動通道。他的形狀與尺寸對塑料熔體流動速度和沖模時間有較大影響，因此必須使熔體的溫度降低和壓力損失最小。

主流道的設計要點：主流道通常垂直于分型面設計在模具的澆口套中，呈圓錐形，錐角一般為2°～6°，以便于凝料從澆口套中拔出。小端直徑比注射機噴嘴直徑大0.5～1㎜。由于其小端前面是球面，其深度為3～5㎜。主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1～2㎜。流道面粗糙度為Ra≤0.8μm。

3—3 澆口套的制造： 澆口套一般采用碳素工具鋼（T8A、T10A）制造，熱處理淬火硬度35～57HRC。澆口套與模板之間的配合采用H7/m6過渡配合，澆口套與定位圈采用H9/f9配合。定位圈外徑比注射機模板上的定位孔直徑小0.2㎜以下。

主流道凝料體積

V主=（л/4）d2L=(3.14/4)×[(7.1+4)/2]×2×30=259.05㎜3≈0.26㎝3

3.4.3 分流道的設計

分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。其作用是改變熔體流向，使其以平穩的流態均衡地分配到各個型腔。設計時應注意盡量減少流動過程中的熱量與壓力的損失。

① 分流道的形狀與尺寸 分流道開設在動定模分型面的兩側或任意一側，其截面形狀應盡量使其比表面積（流道表面積與其體積之比）小。常用分流道截面形狀有圓形、梯形、U形、半圓形及矩形。

分流道截面尺寸視塑料品種、塑件尺寸、成型工藝條件及流道長度等因素來確定。

② 分流道的長度 根據型腔在分型面上的排布情況，分流道可分為一次分流道、二次分流道等。分流道的長度要盡可能短，且少彎折，以減少熱量與壓力的損失，節約塑料材料和降低耗能。

③ 分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻只有內部的熔體流動狀態比較理想，因此分流道表面粗糙度要求不能太低，一般Ra取1.6μm。

④ 分流道在分型面上的布置形式 分流道在分型面上的布置形式與型腔在分型面上的布置形式密切相關。其應遵循兩個原則：一是排列盡量緊湊，以縮小模板尺寸；二是流程盡量短，對稱分布使脹模力的中心與注射機鎖模力的中心一致。

3—4

3.4.4 澆口的設計

澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道，其設計與位置的選擇是否恰當，直徑關系到塑件能否完好、高質量的注射成型。

本設計中，我選擇矩形側澆口澆口。該澆口在國外被稱為標準澆口，位于模具的分型面上。塑料熔體從內側或外側注入型腔，其截面多為矩形。改變澆口的寬度和厚度可以調節熔體的剪切速率及澆口的凍結時間。該接口因加工和修整方便而被廣泛應用，普遍應用于中小型塑件的多型腔模具中，且對各種塑料的成型適應性較強。

由于該澆口截面小，減少了澆注系統塑料的消耗量，同時去除澆口容易，且不留明顯痕跡。但這種澆口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射壓力損失大，對深型腔塑件排氣不利。

1）澆口位置的選擇

澆口的形式很多，但無論采用哪種形式，其開設的位置對塑件的成型性能及成型質量影響都很大。因此，合理開設澆口位置是提高塑件成型質量的一個重要環節。選擇澆口位置時，需要根據塑件的結構與工藝特征、成型質量要求，并分析塑件原材料的工藝特性與塑料熔體在模具內的流動狀態、成型的工藝條件進行綜合考慮。

澆口位置的設計原則： ① 盡量縮短熔體的流動距離 ② 避免熔體破裂現象引起的塑件缺陷 ③ 澆口應設在塑件的壁厚處 ④ 考慮分子定向影響 ⑤ 減少熔接痕提高熔接強度

此外，澆口位置的選擇還應注意到實際塑件型腔的排氣問題、塑件外觀的質量問題等。

2）澆口尺寸的計算

參考《塑料成型工藝與模具設計》5.2.4澆口的設計（P119）可知，對于中小型塑件側向進料的側澆口。一般寬度b=1.5～5.0㎜，厚度t=0.5～2.0㎜.所以，我取b為3.0㎜，t為1.0㎜。

3.4.5 冷料穴和拉料桿的設計

冷料穴的作用：容納澆注系統流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體沖模速度，又影響成型塑件的質量。冷料穴除以上作用外，還有便于在該處設置主流道拉桿的作用。

拉料桿的設計：

拉料桿的作用：注射結束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道中的凝料從定模澆口套中被拉出。最后推出機構開始工作，將塑件和澆注系統中的凝料一起推出模外。

主流道拉料桿有兩種基本形式，一種是推桿形式的拉料桿，其固定在推桿固定板上。另一種是僅適用于推件板脫模的拉料桿。因此，我選擇推桿是球字形的拉料桿。

3—6

3.4.6 排氣系統的設計

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。

第四章 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。4.1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。

根據此次設計的要求和加工特點來看，我選擇整體式凹模，其優點為：結構牢固，不易變形，不會產生塑件拼接線痕跡。缺點：加工困難，熱處理不方便。所以其常用于形狀簡單的中小模具上。4.2 型芯結構的設計

成型塑件內表面的零件稱為型芯或凸模，其類型有主型芯、小型芯、螺紋型芯、和螺紋型環等。本設計塑件有小孔，所以需設計主型芯和小型芯。

4.2.1主型芯的設計

主型芯按結構形式可分為整體式和組合式兩種。整體式主型芯結構牢固，但不便加工，消耗的模具鋼多，主要用于工藝試驗或小型模具上形狀簡單的型芯；組合式型芯往往用于形狀復雜的型芯。鑒于本設計塑件結構簡單，我采用整體式主型芯。

4.2.2小型芯的設計

小型芯是用來成型塑件上的小孔或槽。小型芯單獨制造后，再嵌入模板中。本設計中，肥皂盒底部有十個長形漏水孔，由于塑件的精度要求較低。因此，不再進行小型芯的設計。而是直接設在主型芯上。4.3成型零部件工作尺寸的計算

4.3.1計算成型零部件工作尺寸要考慮的因素（1）塑件的平均收縮率

S＝(Smin＋Smax)／2 ＝(0.4%＋0.7%)／2 ＝0.55%（2）模具成型零件的制造誤差

模具成型零件的制造精度是影響塑件尺寸精度的重要因素之一。一般模具成型零件的制造精度取塑件公差值的1／3。（3）成型零件的磨損

實踐證明，對于一般的中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的1／6。（4）模具安裝配合誤差

4.3.2成型零部件相關尺寸的計算

（1）型腔徑向尺寸的計算

根據公式：Lm=[LS（1+S）－3Δ/4] δz0 Lm1=[LS1（1+S）－3Δ/4] δz0 =[100×(1+0.55%)-3×0.015/4] 0.3750 =100.5390.3750 Lm2=[LS2（1+S）－3Δ/4] δz0 =[104×(1+0.55%)-3×0.015/4] 0.3750 =104.5610.3750 Lm3=[LS3（1+S）－3Δ/4] δz0 =[70×(1+0.55%)-3×0.015/4] 0.3250 =70.3740.3250 Lm4=[LS4（1+S）－3Δ/4] δz0 =[74×(1+0.55%)-3×0.015/4] 0.3250 =74.3960.3250 Lm5=[LS5（1+S）－3Δ/4] δz0 =[20×(1+0.55%)-3×0.015/4] 0.3250 =20.0990.3250

（2）型芯徑向尺寸的計算

根據公式lm=[lS（1+S）+3Δ/4] 0-δz得 lm1=[lS1（1+S）+3Δ/4] 0-δz =[98×(1+0.55%)+3×0.015/4] 0-0.375 =98.5500-0.375

lm2=[lS2（1+S）+3Δ/4] 0-δz =[68×(1+0.55%)+3×0.015/4] 0-0.325

0

=68.385-0.325 lm3=[lS3（1+S）+3Δ/4] 0-δz =[5×(1+0.55%)+3×0.015/4] 0-0.325

0

=5.038-0.325

（3）型腔深度尺寸的計算

δ

（Hm）+0δz=[ HS(1+S)－xΔ] 0z

=[25×(1+0.55%)－0.009×2/3] 00.375

=25.13100.375

（4）型芯高度尺寸的計算

(hm)0_δz=[ hS(1+S)＋xΔ] _δ0z

0 _

=[25×(1+0.55%)＋0.009×2/3]0.325

0 _

=25.1430.325（5）中心距尺寸的計算 Cm=(1＋S)Cs =（1＋0.55%）×68 =68.374 第五章 結構零部件的設計

5.1模架的選擇

模架設計、制造塑料注射模的基礎部件。我國已于1998年完成《塑料注射模中小型模架》、《塑料注射模大型模架》等國家標準，因此，為了簡化設計步驟，縮短設計周期，便于模具的維修和結構零部件的更換，我選用標準模架。

標準模架的選擇要點 在模具設計時，應根據塑件圖樣及技術要求，分析、計算、確定塑件形狀類型、尺寸范圍、壁厚、孔形及孔位，尺寸精度及表面性能要求以及材料性能等，以制定塑件成型工藝，確定進料口位置、塑件重量以及型腔數，并選定注射機的型號和規格等等。選用標準模架的要點如下：

① 模架厚度H和注射機的閉合距離L 對于不同型號及規格的注射機，不同結構形式的鎖模機構具有不同的閉合距離。模具厚度與閉合距離的關系為：

Lmax≤H≤Lmin 式中 H…………模架厚度;Lmax…………注射機最大閉合距離;Lmin…………注射機最小閉合距離.所以，由所選注射機得模架厚度的范圍為200～300㎜。

② 開模行程與定、動模分開的間距與推出塑件所需行程之間的尺寸關系 設計時須計算確定，在取出塑件時的注射機開模行程應大于取出塑件所需的動、定模分開的距離，而模具推出塑件距離須小于頂出液壓缸的額定頂出行程。

③ 選用的模架在注射機上的安裝 安裝時需注意：模架外形尺寸不應受注射機拉桿間距的影響；定位孔徑與定位環尺寸需配合良好；注射機推出桿孔的位置和頂出行程是否合適；噴嘴孔徑和球面半徑是否與模具的澆口套孔徑和凹球面尺寸相配合；模架安裝孔的位置和孔徑與注射機的移動模板上的相應螺孔相配。

④ 選用模架應符合塑件及其成型工藝的技術要求 為保證塑件質量和模架的使用性能及可靠性，需對模架組合零件的力學性能，特別是它們的強度和剛度進行準確地計算和校核，以確定動、定模及支撐板的長、寬、高尺寸，從而正確地選定模架的規格。5.2支撐零部件的設計

用于防止成型零部件及各部分機構在成型壓力作用下發生變形超差現象的零部件稱為支撐零部件。支撐零部件主要有支撐板、墊板、支撐塊、支撐板支撐柱等。

5.2.1支撐板的設計

支撐板又稱動模墊板是墊在動模型腔下面的一塊平板，其作用是承受成型時塑料熔體對動模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部產生過大的變形和防止型芯脫出型芯固定板。

支撐板的設計要點：支撐板應具有較高的平行度和必要的硬度和強度，應結合動模成型部分受力狀況進行厚度計算。

因我選用標準模架，所以支撐零部件也選用標準件，不需再設計。5.3合模導向機構的設計

合模導向機構是保證動、定 模合模時，正確定位和導向的零件。合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。本設計采用導柱導向。導向機構有以下作用：

① 定位作用 模具閉合后，保證動、定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精度。

② 導向作用 合模時，首先是導向零件接觸，引導動、定模準確閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件的損壞。

③承受一定的側向壓力 塑料熔體在充形過程中可能產生單向側向壓力，此時導柱將承受一定的側向壓力，以保證模具的正常工作。

5.3.1導向機構設計要點

① 小型模具一般只設置兩根導柱，當其元合模方位要求，采用等徑且對稱布置的方法，若有合模方位要求時，則應采取等徑不對稱布置，或不等徑對稱布置的形式。大中型模具常設置三個或四個導柱，采取等徑不對稱布置，或不等徑對稱布置的形式。

② 直導套常應用于簡單模具或模板較薄的模具；Ⅰ型帶頭導套主要應用于復雜模具或大、中型模具的動定模導向中；Ⅱ型帶頭導套主要應用于推出機構的導向中。

③ 導向零件應合理分布在模具的周圍或靠近邊緣部位；導柱中心到模板邊緣的距離δ一般取導柱固定端的直徑的1～1.5倍；其設置位置可參見標準模架系列。

④ 導柱常固定在方便脫模取件的模具部分；但針對某些特殊的要求，如塑件在動模側依靠推件板脫模，為了對推件板起到導向與支承作用，而在動模側設置導柱。

⑤ 為了確保合模的分型面良好貼合，導柱與導套在分型面處應設置承屑槽；一般都是削去一個面，或在導套的孔口倒角，⑥ 導柱工作部分的長度應比型芯端面的高度高出6～8mm，以確保其導向作用。

⑦ 應確保各導柱、導套及導向孔的軸線平行，以及同軸度要求，否則將影響合模的準確性，甚至損壞導向零件。

⑧ 導柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度時可采用H8/f8或H9/f9）；導柱固定部分的配合精度采用H7/k6（或H7/m6）。導套與安裝之間一般用H7/m6的過渡配合，再用側向螺釘防止其被拔出。

⑨ 對于生產批量小、精度要求不高的模具，導柱可直接與模板上加工的導向孔配合。通常導向孔應做志通孔；如果型腔板特厚，導向孔做成盲孔時，則應在盲孔側壁增設通氣孔，或在導柱柱身、導向孔開口端磨出排氣槽；導向孔導滑面的長度與表面粗糙度可根據同等規格的導套尺寸來取，長度超出部分應擴徑以縮短滑配面。

5.3.2導柱的設計 導柱的結構形式如圖

導柱結構的技術要求：

① 長度 導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出8～12㎜，以免出現導柱未導正方向而型芯先進入型腔的情況。

② 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。③ 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）或者T10、T8（經淬火處理），硬度為50～55HRC。導柱固定部分的表面粗糙度為Ra=0.8μm。導向部分的表面粗糙度為Ra=0.8～0.4μm。

④ 數量及分布 導柱應合理的分布在模具分型面的四周，導柱中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度（導柱中心到模具邊緣的距離通常為導柱直徑的1.5倍）。導柱的布置采用等直徑不對稱分布。

⑤ 配合精度 導柱固定端與模板之間采用H7/m6的過渡配合導柱的導向部分采用H8/f7的間隙配合。

5.3.3導套的設計

因本設計模具結構較簡單，我選用直導套。該導套結構簡單，加工方便。導套的結構和技術要求

① 形狀 導套前端要進行倒圓角，且做成通孔。若做成盲孔，應開排氣孔或排氣槽。

② 材料 可用與導柱相同的材料，其硬度略低于導柱的硬度，以減輕磨損，防止導柱或導套拉毛。

③ 固定形式及配合精度 與模板采用H7/r6配合，用止動螺釘緊固。

第六章 推出機構的設計

塑件的推出是注射成型過程中的最后一個環節，推出質量的好壞將最后決定制品的質量，因此，制品的推出是不可忽視的。推出機構一般由推出、復位和導向三大部件組成。6.1推出機構的設計原則

① 設計推出機構時應盡量使塑件留于動模一側 由于推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿來驅動的，所以一般情況下，推出機構設在動模一側。正因如此，在分型面設計時應盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側。

② 塑件在推出過程中不發生變形和損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設計時應仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置。推力點應作用在制品剛性好的部位，如筋部、凸緣、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。

③ 不損壞塑件的外觀質量 推出塑件的位置應盡量設在塑件內部，或隱蔽面和非裝飾面，對于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質量。

④ 合模時應使推出機構正確復位 設計推出機構時，還必須考慮合模時機構的正確復位，并保證不與其他模具零件相干涉。推出機構的種類按動力來源可分為手動推出，機動推出，液壓氣動推出機構。

⑤ 推出機構應動作可靠 推出機構應使推出動作可靠、靈活，制造方便，機構本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。6.2推出機構的選擇

推出機構按模具的結構特征可分為一次推出機構、定模推出機構、二次推出機構、澆注系統推出機構、帶螺紋的推出機構等，經過分析本設計塑件結構特征，我選用一次推出機構。為了成型出外觀完美的制件，我選擇推件板推出機構。

推件板推出機構是由一塊與凸模按一定配合精度相配合的模板和推桿組成。隨著推出機構開始工作，推桿推動推件板，推件板從制件的端面將其從型芯上推出。因此，推出力的作用面積大而均勻，推出平穩，塑件上沒有推出痕跡。

推件板的設計要點

① 推件板與型芯應呈3°~10°的推面配合，以減少遠動摩擦，并起輔助定位以防止推件板偏心而溢料；推件板與型芯側壁之間應有0.20~0.25mm的間隙，以防止兩者間的擦傷而或卡死，推件板與型芯間的配合間隙以不產生塑料溢料為準，塑料的最大溢料間隙可查表，推件板與型芯相配合的表面粗糙度可以取Ra0.8~0.4μm。

② 推件板可用經調質處理的45鋼制造，對要求比較高的模具，也可以采用T8或T10等材料，并淬硬到53~55HRC，有時也可以在推件板上鑲淬火襯套以延長壽命。

③ 當用推件板脫出元通孔的大型深腔殼體類塑件時，應在型芯上增設一個進氣裝置，以避免塑件脫模時在型芯與塑件間形成真空。

④ 推件板復位后，在推板與動模座板間應留有為保護模具的2~3mm空隙。6.3推出力的計算

查資料得推出力的計算公式： Ft=Ap(μcosα-sinα)式中： A…………塑件包絡型芯的面積，通過AutoCAD面域計算，本設計塑件包絡型芯的面積為13330㎜2。

P…………塑件對型芯單位面積上的包緊力。一般情況下，模外冷卻的塑件，p取2.4×107～3.9×107Pa；模內冷卻的塑件，取0.8×107～1.2×107Pa。本設計中我取1.0×107Pa。

μ………… 塑件對鋼的摩擦系數，一般取0.1～0.3，本設計中我取0.2。

α………… 脫模斜度。本設計型芯脫模斜度為1°。因此，本設計推出力通過上述公式計算約為2.4×1010Pa 6.4推出機構的導向與復位

推出機構在注射模工作時，每開合模一次，就往復運動一次，除了推桿和復位桿與模板的滑動配合外其余部分均處于浮動狀態。推桿固定板與推桿的重量不應作用在推桿上而應該由導向零件來支撐。另外，考慮到推出機構往復運動的靈活和平穩，必須設計推出機構的導向裝置。推出機構在開模推出塑件后，為下一次的注射成型，還必須使推出機構復位。

6.4.1推出機構的導向

推出機構的導向裝置通常由推板導柱和推板導套組成。對于簡單的小型模具，也可由推板導柱直接與推桿固定板上的孔組成。

第七章 加熱、冷卻系統的設計

7.1冷卻回路尺寸的確定

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，模具溫度的要求不盡相同，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。7.2冷卻回路孔直徑的確定

因本設計塑件為薄壁、質量輕的制品，所以我設計冷卻孔徑為10㎜雙孔冷卻水道。

7.3冷卻回路的布置

設置冷卻效果良好的冷卻水回路的模具是縮短成型周期、提高生產效率最有效的方法，也是成型出高質量塑件的重要因素。設置冷卻回路，應注意以下幾點：

① 冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大，以使型腔表面的溫度趨于均勻，防止塑件不均勻收縮和產生殘余應力。

② 冷卻水道離模具型腔表面的距離一般為10～15㎜。

③ 冷卻水道出入口的布置應注意兩個問題，即澆口處加強冷卻和冷卻水道的出入口溫差應盡量小。

④ 冷卻水道應沿著塑料收縮方向設置。

⑤ 冷卻水道的布置應避開塑件易產生熔接痕的部位。而且各連接處應保持密封，防止冷卻水外泄。7.4模具加熱系統的設計

因PS要求的熔融溫度約為200℃。而且流動性能為中性，同時在注射時模具溫度要求在50℃——70℃之間，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。由于電加熱清潔、結構簡單、可調節范圍大，所以我選擇該模具的加熱方式為應用電加熱。

第八章 主要尺寸的校核

8.1注塑機相關參數的校核 8.1.1注塑壓力的校核

經查《塑料成型工藝與模具設計》表3-1,塑料聚苯乙烯(PS)成型所需的注射壓力為70～120Mpa，而初選的XS-ZY-125的注塑機的額定注射壓力為120Mpa，因此注射機的最大注射壓力能夠滿足該塑件的成型需求。8.1.2鎖模力的校核

注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現溢漏現象，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力，即：

(nA1 + A2)p ﹤ F 因此有（2×5706+176）×1.0×107Pa﹤900KN 所以 115.88 KN﹤900KN,設計合理。8.1.3開模行程和塑件推出距離的校核

開模行程s（合模行程）指模具開合過程中動模固定板的移動距離。注射機的最大開模行程與模具厚度無關，對于單分型面注射模：

Smax ≥ s = H1 + H2 + 5～10mm 式中 H1——摧出距離（脫模距離）（mm）；49 H2——包括澆注系統凝料在內的塑件高度（mm）。85 開模距離H1 = 20 包括澆注系統凝料在內的塑件高度取 H2 = 40 余量取 10 則有：

Smax ≥ s = 49+85+10 =144 我所選注塑機最大開合模行程為300 mm。因此，符合要求。8.1.4模具與注塑機安裝部位相關尺寸的校核 我所選模架為標準模架。因此，符合要求。8.2模具厚度的校核

我所選模架厚度為260.5mm。很明顯，符合要求。8.3注射模具工作原理裝配圖 見下頁。

結束語

畢業設計就這樣在自己忙碌的工作中結束了，通過這次設計，使我認清了自己的實力，自己懂得的理論知識還很少，在實際設計中要把很多知識串聯起來，同時也遇到了不少難題，有時候我真的不知道該如何往下做，也都是通過查資料、請教老師、工廠的師傅，才得以解決。通過這次設計，我對模具的認識有了一個質的飛躍。使我對塑料模具設計的各種成型方法，成型零件的設計，成型零件的加工工藝（如線切割、電火花加工、CNC 電腦數控加工），主要工藝參數的計算，模具的總體結構設計及零部件的設計等都有了進一步的理解和掌握。模具在當今社會生活中運用得非常廣泛，掌握模具的設計方法對我們以后的工作和發展有著十分重要的意義。

從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學習事物所必經的一般過程，我對模具的認識過程亦是如此。經過三個多月的努力，我相信這次畢業設計一定能為三年的大學生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業奠定堅實的基礎。

至此，感謝學校領導、感謝各位老師對我的諄諄教導，讓我充實度過了在這的大學生活。

參 考 文 獻

[1] 溫志遠 主編·塑料成型工藝及設備（第一版）。北京：北京理工大學出版社。2007 [2] 屈華昌 主編·塑料成型工藝與模具設計（第二版）。北京：高等教育出版社。2007 [3]編寫組·《塑料模設計手冊》塑料模設計手冊。機械工業出版社。1994 [4] 賈潤禮，程志遠·《實用注塑模設計手冊》。中國輕工業出版社。2000

第四篇：肥皂盒塑料模具設計說明書

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班級：姓名：學號：

模具143

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項目一

肥皂盒蓋注射模具設計與制造

（兩板模）

任務1-1：接受任務書 成型塑件任務書

成型塑件任務書由設計者提出內容如下：（1）經過審簽正規的塑件產品圖紙，并注明塑件的牌號、透明度等。（2）塑件說明書或技術要求。（3）生產批量。（4）塑件樣品。

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圖1 產品圖

圖2產品實物圖

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模具設計任務書 訂貨單位地址 常州市新北區18號 常州華威模具公司 常州市新北區18號 肥皂盒蓋 PC 1.0～2.5% 白色 21.84 g 94.06㎝2 250㎝3 1800KN Φ40 350 200 Φ125 R18 Φ4 圖3 模具設計任務書

構模具交期 2015年11月1日 常州華威模具公司 100,000RMB 單分型面 2 √ 側澆口 1.8×0.6 訂貨單位其它使用單位 模具價格 模具結構形式 每模穴數 分模面 推桿 訂貨單位名稱 交貨地點 名稱 提供條件 制品使用材料名稱 成型收縮率 色調 透明性 色別 制品單件重量 制品投影面積 注塑機制造商 注射量 鎖模力 模頂出方式推板（型芯外）推管 壓縮空氣 并用 注塑機 具 主流道 其它 方式 形式 噴嘴方式 型式 導杠間距 橫向 縱向 要頂出孔孔徑 模具厚度 最大 最小 結澆口 側向分型抽芯 種類、位置 形狀、尺寸 種類 脫模方式 定位孔孔徑 噴嘴孔徑 噴嘴圓弧 加熱冷卻方式 有無特種加工 是否電鍍 主要材料 3

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1.塑件的工藝性

（1）塑料

品種：聚丙烯（PP）顏色：白色

基本特性：聚丙烯無色、無味、無毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明。密度僅為0.9～0.91g/㎝3。它不吸水，光澤好，易著色。定向拉伸后聚丙烯可制作鉸鏈，有特別高的抗彎曲、疲勞強度。聚丙烯的熔點為164～170℃，耐熱性好，能在100℃以上的溫度下進行消毒滅菌，其最高使用溫度可達到1050℃。最低使用溫度-15℃，低于-35℃時會脆裂。因不吸水，聚丙烯的絕緣溫度性能不受濕度影響。但在氧、人、光的作用下極易降解、老化，所以必須加入防老化劑。

成型特點：成型收縮范圍大，易發生縮孔、凹痕及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設計能充分進行冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜模溫為80℃左右，不低于50℃，否則會造成成型塑件表面光澤差或產生熔接痕等缺陷。但溫度過高會產生翹曲變形。

（2）塑件尺寸精度

尺寸精度：此塑件所有未住尺寸按標準GB/T14486-1993Z中的MT5級精度。

表面質量：表面不得有氣孔、條紋、凹痕、變色等缺陷。表面粗糙度去Ra1.6

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結構工藝性：此塑件為矩形塑件，總體尺寸125×78×25，屬于小型塑件。壁厚為均勻1.5㎜，大于最小厚度要求0.8㎜。側壁拔模斜度為零，有8㎜>5㎜,必須增加30′的拔模斜度，才可以順利脫模。該塑件不存在倒扣等結構。

塑件定頂面內圓角R11，外圓角R12，可以提高模具強度、改善流體的流動情況和便于脫模。

圖4 壁厚分析 圖5 拔模分析

通過以上分析可知，此塑件可以采用注射成型生產。因為產量是100000件，屬于大批量生產，采用注射成型具有較高的經濟效益。

2.注射機的選擇

（1）計算塑件的體積、質量

測得塑件的體積V=24301.8990㎜3≈24㎝3，聚丙烯（PP）的密度0.9～0.91g/㎝3,則質量M≈21.84g。

（2）確定模具型腔數量

塑件的生產批量為100000件，屬于大批量生產，盒蓋塑件（PP材料）精度為MT5級，屬于低精度，因此應該采用一模多腔，為使模具緊湊，確定型腔數目為一模兩腔。

（3）選擇注射機

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根據公式Vmax≥（n·Vs+V）/K 式中Vmax―――注射機的最大注射量（㎝3）

n―――型腔數量

Vs―――塑件體積（㎝3）

Vj―――澆注系統寧凝料體積（㎝3）

K―――注射機最大注射量利用系數，一般取K=0.8 已知n=2，Vs=24㎝3，估計Vj=6㎝3 則Vmax≥（2×24+6）/0.8 ≈67.5㎝3

查注射機規格表，初步選擇注射機XS-ZY-125 明確注射機的規格參數：

最大注射量125㎝3 注射壓力120MPa 最大開模行程300㎜ 模板尺寸428㎜×458㎜ 鎖模力900KN 模具厚度 最大300㎜、最小200㎜ 拉桿空間260㎜×290㎜

噴嘴尺寸 圓弧半徑R12㎜、孔直徑Φ4㎜ 定位孔直徑Φ100㎜

頂出形式 兩側頂出，孔徑Φ22㎜，孔距230㎜。

（4）制定注射成形工藝參數

查表，聚丙烯（PP）的注射成形工藝參數如下：

溫度（℃）

噴嘴溫度170～190 料筒溫度 段190～200，中段200～220，后段160～170 模具溫度40～80 壓力（MPa）

注射壓力70～120 保壓壓力50～60

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時間（S）

注射時間0～5 保壓時間20～60 冷卻時間15～50 成形周期40～120 3.模具結構設計

（1）分型面的選擇

首先確定模具的開模方向為模具的軸線方向，根據分型面應該選擇在塑件最大輪廓處、滿足塑件外觀要求等原則，所以此塑件的分型面應該選在肥皂盒蓋的地面處，如圖6所示

圖6 分型面

（2）型腔布局

采用一模兩腔結構，型腔間隔約30㎜。

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圖7（3）確定模具總體結構類型

由于塑件結構比較簡單，表面不得有氣孔、熔接痕、飛邊等注塑缺陷。為了使注塑方便，優先選用兩板模結構。

（4）成新零件設計

A.結構設計

型腔與型芯的結構形式有兩種基本形式，即為整體式與組合式。考慮大批量生產，優先使用模具鋼，為了節省貴重鋼材，型腔與型芯應該優先選用組合式結構。此外，組合式結構還可以減少熱處理變形、利于排氣、便于模具的維修。

型芯結構簡單，選擇不通式，結構形式見圖8。型腔結構簡單，選擇不通式，結構形式見圖9。

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圖8 型芯

圖9 型腔

B.工作尺寸計算

按公式LM=LS(1+S)計算。

查表可知聚丙烯（PP）的收縮率Smin=1.0％,Smax=2.5％，則其平均收縮率

S=(Smax+Smin)/2 =(2.5％+1.0％)/2 =1.75％

CAD中放大縮水1.0175 C.平面尺寸的確定

查表，型腔到模仁邊的距離a最小為25～30㎜，取a=30。型腔之間的距離b≥a/2，一般取12～20㎜，由于型腔之間布置有流道，b可取25～30㎜，一般取30㎜。

模仁尺寸B0×L0，B0=2a+w=2×30+125=185，L0=2a+b+2×l=2×30+30+2×78=246，取整為B0=190，L0=250（5）選擇模架

①確定模架組合形式

采用側澆口，所以選擇大水口模架。采用推板推出機構，動模無支承

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板，則應選擇DI型。

②計算模架模板周界

查表，由B0=190,取Bk=65，Lk=50 則長度L=L0+2Lk=250+2×50=350，寬度B=B0+2Bk=190+2×65=320 ③選取標準的模架模板

取標準模架尺寸B×L=300×350 ④高度尺寸的確定

A板 定模板，用來嵌入型腔鑲快，采用不通式，則A板的厚度=型腔深度+型腔背后厚度+A板開框背后厚度=25+35+25=90。標準化取A板厚度HA=90。

B板 動模板，用來嵌入型腔鑲快，采用不通式，則B板的厚度=型芯嵌入深度+B板開框背后厚度=35+45=80。標準化取B板厚度HB=80。C板 墊塊，形成推出機構的移動空間，B×L=330×350標準模架對應的C板厚度HC=90㎜。

⑤選定模架

LKM DI-3035-A90B80C90如圖10所示。

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圖10 標準模架

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⑥檢驗模架與注射機的關系

模具外形尺寸350×350，注射機拉桿空間290×260，350＞290，不合適。因此，應選用大一點型號的注射機，選擇XS-ZY-250，其規格參數如下：

最大注射量 250㎝3； 注射壓力130MPa； 最大開模行程500㎜； 模板尺寸520㎜×598㎜； 鎖模力1800KN；

模具厚度最大350㎜、最小200㎜； 拉桿空間448㎜×370㎜；

噴嘴尺寸圓弧半徑R18㎜、孔直徑φ4㎜； 定位孔直徑φ125㎜；

頂出形式中心頂出；兩側頂出，孔徑Φ40㎜，孔距280㎜。注射機拉桿空間448×370,350＜448，適合。

最大模具厚度350＞模具厚度341＞最小模具厚度200，合理。開模行程=23.5+25+10=58.5＜最大開合模行程500，合理。

（6）澆注系統

型腔布局為一模兩腔，塑件結構簡單，因此，采用簡單而常用的澆口形式側澆口。澆注系統組成為主流道、分流道、澆口。

主流道

圓錐形，錐角a=3°，表面粗糙度Ra0.63μm。主流道進口端直徑D1=4.5，長度L有裝配決定，完整尺寸見附錄澆口套零件圖。設計成澆口套形式，節約優質鋼材，便于拆卸和更換。如圖11所示。

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圖11 主流道

分流道

選擇常用的半圓形截面分流道，尺寸R3。

澆口

采用側澆口，查表《矩形側澆口基本尺寸》，已知材料為聚丙烯（PP），塑件壁厚1.5㎜，塑件簡單，則澆口厚度h=（0.6～0.8）㎜，取h=0.6㎜。寬度b=（3～10）h，取b=3h=3×0.6=1.8㎜。長度L=（0.7～2）㎜，取L=1㎜。

圖12 澆口

完整的澆注系統結構見圖13

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圖13 澆注系統

（7）推出機構

采用推板推出機構，其優點是作用面積大，推出力大，脫模力均勻，運動平穩，塑件上無推出痕跡。

注意事項：

1、導柱長度要足夠，以保證推出模具時推板留在模具上。

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2、推板與型芯的間隙為0.2㎜，不會擦傷型芯，錐面配合，起到輔助定位作用，也可以防止推板因偏心而溢料。

3、由于塑件高度較小型腔深度不是很大，且非軟質塑料，不易形成真空，因此不必設置引氣裝置。

（8）溫度調節系統

注射模的溫度對塑料熔體的沖模流動、固化定形、生產效率以及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響，因此應設置冷卻系統。由于塑件小型（21.84g）、薄壁（1.5㎜）塑件，且成型工藝對模溫要求不高，也可采用自然冷卻。

此模具設計中采用人工冷卻，冷卻系統設計如圖14所示。

圖14 型腔冷卻水路

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圖15型芯冷卻水路

（9）排氣系統

由于此模具屬于中小型模具，且模具結構較為簡單，可利用模具分型面和模具零件間的配合間隙自然地排氣，間隙通常為0.02～0.03㎜，不必設排氣槽。

4.注射機的校核

（1）最大注射量

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已知Vs+Vj=24×2+1.5=25.5，Vmax=250，K取0.8，則KVmax≥Vj+Vs,適合。

（2）注射壓力

已知P注=70～120,P公=130MPa則P公≥P注，適合。

（3）鎖模力

已知Pq=10～20MPa，A分=18062㎜2 F鎖=1800KN 則PqA分=20×18062=361240N=361KN 顯然F鎖﹥PqA分，適合。

（4）安裝部分尺寸

噴嘴圓弧半徑R18＜澆口套圓弧半徑R20 噴嘴孔直徑Φ4＜主流道小端直徑Φ4.5 定位孔直徑Φ125=定位圈外徑125 拉桿空間370×448，模具外形350×350，350＜370 最小模厚200＜模具厚度341＜最大模厚350（5）開模行程

開模行程=23.5+25+10=58.5 最大開合模行程500 則最大開模行程＞開模行程，適合。

（6）頂出形式

兩側頂出，孔徑Φ40㎜，孔距280㎜。

5.裝配圖零件圖

(1)裝配圖

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圖16裝配圖

(2)零件圖

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圖17 頂板

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圖18 母模板

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圖19 型芯

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圖20 推板

圖21 公模板

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圖22 底板

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圖23唧嘴

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圖24 復位桿

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圖25 拉料桿

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圖26 定位環

第五篇：塑料注射模具設計教案

《塑料模具設計與制造技術》電子教案

本電子教案是浙江省教育廳職成教教研室組編的《塑料模具設計與制造技術》教材的配套教學資源，該書由北京高等教育出版社2010年8月出版，第1版。

【課題編號】 — 項目一 【課題名稱】

塑料注射模具設計 【教學目標與要求】

一、知識目標

1.了解保鮮盒制件的材料選擇，聚丙烯的工藝和成形特性，保鮮盒制件的結構。

2.能使用常用繪圖軟件繪制一般塑料注射模具的裝配圖和零件圖

3.了解一般模具用鋼的特性，根據產品的特點合理選擇經濟實用的鋼材。

4.了解加工模具零件所用的各種設備，熟悉各種機床的特點和加工范圍。

二、能力目標

1.能夠分析塑料制件的材料和工藝，設計最合理的模具結構。2.能應用繪圖軟件繪制塑料制件的裝配圖和零件圖。【難點分析】

1.繪圖軟件的使用及繪制裝配圖。2.正確選擇模具用鋼。【分析學生】

1.學生對計算機繪圖水平掌握不牢固，尤其是裝配圖的學習更有差距，所以設計模具裝配圖的難度可能較大。

2.學生對鋼材性質理解不深，不會選擇最合理的模具用鋼。對制件結構設計缺少經驗，會有許多困難。【教學思路設計】

依靠多媒體課件，將裝配圖和立體圖結合起來讀圖，才能看懂裝配圖1—6的結構。充分發揮課件在教學中作用，如有可能應結合模具現場教學，提高教學效果。【教學安排】

12學時 【教學過程】

一、塑料制件分析

1.保鮮盒盒體塑料制件的材料選擇

1）通用材料——量大，用途廣，價格低。有六大品種“聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料。各種塑料的應用見表1—1 2）無毒、無氣味、不易分解 保鮮盒主要放食品用，有時要在微波爐內加熱，選聚丙烯合適。2.聚丙烯的工藝特性及成形特性

1）工藝特性——收縮率1～3%、流動性極好，冷卻快。2）成形特性——注意控制成形溫度和模具溫度。3.保鮮盒塑料制件結構分析

1）表面質量——表面粗糙度達0.8 um。2）壁厚——2 mm，如圖1—2。

3）拔模角——1.5°或0.5～1°，拔模角是使成品容易脫開模具必須有的角度。

二、繪制模具裝配圖

注意將圖1—6中的2D與3D圖結合起來讀圖，使學生盡快讀懂圖。

1.保鮮盒盒體模具結構分析與設計

1）型腔數目——一模一腔，見圖1—7所示。

2）分型面——見圖1——

8、9所示。便于成形和脫模。3）型腔和型芯結構與固定——為整體式。

4）模具澆注系統——含主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分。采用點澆口的澆注系統，如圖1—10所示。

5）脫模——推件板推出制件。如圖1—11。

6）冷卻系統結構——水道位置見圖1—12所示。冷卻系統是為了降低模具溫度，控制模具溫度在最佳塑料制件成形的溫度范圍。

2.繪制模具裝配圖 用計算機繪圖軟件繪制裝配圖。常用軟件有AutoCAD、Pro/E、UG、Cimatron等。具體步驟：

測量制件尺寸——實體造型——分模——繪三維結構圖和二維裝配圖——零件圖。

模具設計流程圖見圖1—16所示。

三、選擇模具用鋼

1.保鮮盒盒體模具材料的選擇

1）模具結構零件——結構用鋼指動模座、定模座、支承、型芯、墊塊等。一般選用碳素結構鋼，如A3、45、55、40Cr。以45鋼應用較多，加工性能好。可選購標準模架以降低成本，如圖1—20所示。

2）模具成型零件——依塑料品種和制件批量不同而不同。實習用選擇45鋼。成型零件指與制件相成型有關的零件。常用P20、PMS、PCR鋼。

2.模具材料備料單

見表1—2。共有8種，11件。3.備料流程

下料——鍛造——刨、銑（粗加工）——磨（精加工）——交貨（成品）見圖1—19。

四、選擇加工設備 1.線切割數控機床

見圖1—22所示。利用連續移動的細金屬絲（鉬、黃銅絲）作電極，對工件進行脈沖火花放電蝕除金屬，用于加工各種形狀復雜和精 密細小工件，如圖1—30所示。需要配備電火花穿孔機打孔穿線，如圖1—41。

2.數控車床

見圖1—23所示，代替普通車床完成車削工作的高效率、高精度自動化機床。切削前需要按零件形狀編制程序后操作自動加工。

3.電脈沖機床

見圖2—24所示，應用工件與電極工具之間保持適當放電間隙產生脈沖放電，使工件表面局部溶化，被工作液沖離工作區，工件表面形成凹坑，達到成形加工。電脈沖機床用于加工不通孔的型腔，且形狀復雜不易加工的工件。一般選擇紫銅作為電極。

4.數控銑床

如圖1—25所示，數控銑床或加工中心用以代替普通銑床加工型腔、圓孔、平面等工件，具有加工工件精確、效率高，實現自動加工成型的效果。尤其是加工中心，可以自動選擇換刀，自動改變主軸轉速、進給量和運動軌跡，完成幾個平面多工序的加工，是加工模具的最好機床。加工之前需要編制程序。

5.臺鉆

見圖1—26所示，常用于加工小于13 mm的小孔，是模具鉗工加工的常用設備。

五、小結

1.本教材以保險盒制件作為實例來學習模具制造的全過程。2.制造模具需要先對制件分析，了解制件材料、工藝性、結構，然后才能繪制裝配圖。

3.應使用現代繪圖軟件繪制制件模具的裝配圖和零件圖，常用軟件有Pro/E、UG，此外還有AutoCAD、Cimatron，應重視繪圖軟件的學習與應用，應當做到熟練、迅速、準確。

4.選擇模具用鋼應經濟、實用，滿足生產要求。常用45鋼，其加工性能好，能滿足大多數模具要求。

盡量使用標準模架，可節約時間和成本。

5.模具加工的機床很多，以數控機床為常用，主要由線切割機床、電火花機床、數控車床、數控銑床和加工中心。模具加工精度要求較高，技術含量高，對操作者要求較高，但模具的價值也很高。