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本科生毕业设计（论文）说明书本科生毕业设计（论文）说明书 学学院院机械工程学院机械工程学院 专专业业模具设计与制造模具设计与制造 年年级级0808 机电高级机电高级 2 2 班班 姓姓名名黄黄荣荣 指导教师指导教师伍伍超超 2012014 4 年年 6 6 月月 1 1 日日 （高等教育自学考试） 本科生毕业设计（论文）任务书本科生毕业设计（论文）任务书 题目：塑料端盖的模具设计 职职称称教授教授 一、原始依据 本课题是自己所选的，来自日常生活中到处可见塑料制品。塑料制品占 模具中的 80%以上，所以对塑料模具的设计自目前对我们是非常重要的一门设 计， 学好本内容才可以对它进行基本的设计， 也为今后设计复杂的塑料模具奠 定良好的基础。 本人所设计的是一般的塑料端盖注塑模设计，在设计中附有大量的模具 结构图和模具局部图， 还有通过 Pro/E 软件画出它的三维立体图。 文字大约有 10000 字，已详细地说明设计的全过程。但本人是初次设计，有很多的错误和 不足，敬请谅解。 二、设计（研究）内容和要求 本课题主要是塑料成型件的设计，也就是塑料模的工艺方案分析及确定 工艺计算，模具结构设计计算等内容。生产为了提高生产效率，因此在设计时 要求力求结构简单，但是一定要保证其精度要求。 本设计的要求如下： 1绘制出完整的装配图一张； 2绘制出主要零件工件图至少四张； 3编写设计说明书一份； 4 培养和训练设计能力 （包括实际动手能力、 查阅文献与撰写论文能力） ； 5严格按照设计要求去做，力求数据准确，结构合理，并在保证要求的 前提下，力求结构简单。 指导教师（签字） 年月日 审题小组组长（签字） 年月日 天津大学本科生毕业设计（论文）开题报告 课题名称塑料端盖的模具设计 学院名称机械工程学院专业名称模具设计与制造 学生姓名杨秀超指导教师常林枫 一、课题的来源、目的和意义、国内外现状及水平 1课题来源： 塑料模具设计指导塑料端盖 2目的和意义： 随着社会的发展，人类生活水平的提高。人们对塑料产品的要求日益增 高，不但应有要求的效果，还应有美观大方的外表。设计和制造者都应以人为 本，创造人类的视听梦想。 塑料产品的材料主要来自塑料，即大部份的塑件都是以注塑模的制造。 ， 因此，注塑模在塑料产品业中显得相当重要。 由于塑料产品应用前景可观，更新换代较快，也就要求注塑模也应跟上时 代发展的步伐。 3国内外现状及水平 国内的塑料制品行业在近年有了明显的提高， 从而也带动了注塑模的迅速 发展，但是与国际水平却相差很远，主要缺陷明显的表现在精度不高，技术含 量底、复杂程度底等缺点。严重的阻碍着国内塑料制品业的发展。设计出好的 产品却无法做出是我模具业最大的不足。因此，注重科技含量，借签了国外的 先进理论技术则尤为重要。 二、课题研究的主要内容、准备采取的措施二、课题研究的主要内容、准备采取的措施 1课题研究的主要内容： 本课题主要是塑料成型的工艺设计及制造， 也就是注塑模的工 艺设计方案分析及确定工艺计算，模具结构设计计算等内容。生产 主要是为了提高生产效率，因此在设计是要力求结构简单，但是一 定要保证其精度要求。 2准备采取的措施： 先对塑件进行结构分析，确定型腔的布局，从各方面考虑其结构布局， 我也多次到成型部门进行现场模具制造学习， 积累了生产实际经验， 了解本课 题一些相关技术要求及注意事项。 选题是否合适： 是否 课题能否实现： 能不能 指导教师（签字） 年月日 选题是否合适： 是否 课题能否实现： 能不能 审题小组组长（签字） 年月日 摘要 塑料制品已在工业，农业，国防和日常生活中的方面得到广泛应用。特 别是在电子业中则为突出。 电子产品的外客大部分是塑料制品， 产品性能的提 高要求高素质的塑料模具和塑料性能。成型工艺和制品的设计。 塑料制品的成型方法很多。其主要用于是注射，挤出，压制，压铸和气 压成型等和气压成型等。而注射模，挤出约占成型总数的 60%以上。注射成型 分为加料，熔融塑料，注射制件冷却和制件脱模等五个步骤。当然如利用电气 控制，可实现半自动化或自动化作业。 塑料注射模主要用于热塑料制品的成型，已成功的用于成型热固塑性塑 料制品，它是塑料制品生产中十分重要的工艺装置。注射模的基本组成是：定 模机构、动模机构、浇注系统、导向装置、顶出机构、芯机构、冷却和加热装 置、排气系统。 因注射模成型的广泛适用，正是我这个设计的根本出发点。 关键词：塑料制品；塑料注射模；注射；挤出；压制；压铸； 气压成型 1 目目录录 第一章前言 1 1.1模具工业在国民经济中的地位 1 1.2各种模具的分类和占有量 2 1.3我国模具工业的现状 3 第二章塑料的工艺分析4 2.1塑件成型工艺性分析 4 2.2原料（ABS）的成型特性和工艺参数 4 2.2.1ABS 塑料主要的性能指标 4 2.2.2ABS 的注射成型工艺参数5 第三章注塑设备的选择6 3.1注射成型工艺条件 6 3.1.1模具所需塑料熔体注射量 6 3.1.2分型面上的投影面积及所需锁模力 6 3.2选择注射机 6 3.3模架的选定 6 3.4注射机的校核 7 3.4.1最大注射量的校核 7 3.4.2锁模力校核 7 3.4.3模具与注射机安装部分相关尺寸校核 8 第四章型腔布局与分型面设计9 4.1型腔布局 9 4.2分型面的设计 9 第五章浇注系统的设计 11 5.1主流道的设计11 5.2主流道衬套的固定11 5.3分流道的设计12 5.4浇口的设计13 5.4.1浇口的选用13 5.4.2浇口位置的选用13 5.4.3浇注系统的平衡13 5.4.4排气的设计14 2 第六章成型零件的设计 15 6.1成型零件的结构设计15 6.1.1凹模结构设计15 6.1.2型芯结构设计16 6.2成型零件工作尺寸计算16 6.2.1外形尺寸17 6.2.2内腔尺寸17 第七章合模导向机构的设计 19 7.1导柱结构19 7.2导套结构20 第八章脱模机构的设计 21 8.1脱模机构的总体原则21 8.2推杆设计21 8.2.1推杆的形状21 8.2.2推杆的位置和布局21 8.3推件板设计的要点22 第九章温度调节系统的设计 23 9.1模具冷却系统的设计23 9.2模具加热系统的设计24 第十章模具的装配 25 10.1模具的装配顺序 25 10.2开模过程分析 26 参考文献 27 外文资料 中文译文 致谢 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 1 第一章第一章前言前言 光阴似梭，大学二年的学习一晃而过，为具体的检验这二年来的学习效果， 综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是 理论联系实际，即此次设计的课题为塑料端盖的注塑模具。 本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复 杂，对模具工作人员是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解， 同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。 本次设计以注射塑料端盖模具为主线， 综合了成型工艺分析， 模具结构设计， 最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能很 好的学习致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步 骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程 融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外， 同时引用了 CAD、Pro/E 等技术，使用 Office 软件，力求达到减小劳动强度，提 高工作效率的目的。 本次设计中得到了常林枫老师的指点， 同时也非常感谢机械学院各位老师的 精心教诲。 由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位 老师批评指正。 1.11.1模具在加工工业中的地位模具在加工工业中的地位 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。 在各种材 料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模 具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。 对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满 足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便； 从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。 模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型 面、 进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件 的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光 洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中， 模具结构对操作难以程度影响很大。 在大批量生产塑料制品时， 应尽量减少开模、 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 2 合模的过程和取制件过程中的手工劳动， 为此， 常采用自动开合模自动顶出机构， 在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。 另外模具对制品的成本也有 影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应 尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。 现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要 因素， 尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起 着重要的作用。 高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥 其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和 产量需求很大， 对模具也提出了越来越高的要求。 因此促进模具的不断向前发展。 1.21.2模具的发展趋势模具的发展趋势 近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命 的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模 具的发展趋势可分为以下几个方面： （1） 加深理论研究 在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设 计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展， 使得产品的产量和质量都得到很大的提 高。 （2） 高效率、自动化 大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先 进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。 （3） 大型、超小型及高精度 由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为 了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变 形小、导热性优异的制模材料。 （4） 革新模具制造工艺 在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具 加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床， 这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。 （5） 标准化 开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降 低了成本。 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 3 1.31.3设计在学习模具制造中的作用设计在学习模具制造中的作用 通过对模具专业的学习， 掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要 求， 各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要 求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，塑料材料的选择和热处理，了 解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。 毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用， 综合检验大学期间所学的 知识。 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 4 第二章第二章塑料的工艺分析塑料的工艺分析 2.12.1塑件元件图及技术要求塑件元件图及技术要求 图 1-1塑料端盖 技术要求： 1.壁厚均匀； 2.塑件不可以有裂纹和变形缺陷； 3.脱模斜度 3 1；4.未注圆角 R1R2。 2.22.2原料（原料（ABSABS）的成型特性和工艺参数）的成型特性和工艺参数 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 ABS 树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合 物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此 ABS 树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要 干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。 2.2.12.2.1ABSABS 塑料主要的性能指标塑料主要的性能指标 密度(g/cm 3) 1.031.05 收缩率%0.30.8 熔点130160 热变形温度45N/cm6598 弯曲强度Mpa80 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 5 拉伸强度MPa3549 拉伸弹性模量GPa1.8 弯曲弹性模量Gpa1.4 压缩强度Mpa1839 缺口冲击强度kJ/1120 硬度HRR6286 体积电阻系数cm1013 击穿电压Kv.mm-115 介电常数60Hz3.7 2.2.22.2.2ABSABS 的注射成型工艺参数的注射成型工艺参数 注塑机类型螺杆式 喷嘴形式通用式 计算收缩率0.30.8 预热温度8085 时间h23 料筒后段150170 料筒中段165180 料筒前段180200 喷嘴温度170180 模具温度5080 注塑压MPa60100 保压MPa4060 注塑时间S2090 高压时间S05 冷却时间S20120 周期S50220 螺杆转速r/min30 后处理红外线烘灯鼓风烘箱 温度70 时间S24 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 6 第三章第三章注塑设备的选择注塑设备的选择 3.13.1注射成型工艺条件注射成型工艺条件 3.1.13.1.1模具所需塑料熔体注射量模具所需塑料熔体注射量 该产品材料为 ABS，查书本得知其密度为 1.03-1.05g/m，收缩率为 0.3%-0.8%，计算其平均密度为 1.04 g/m，平均收缩率为 0.55。 一幅模具所需塑料的体积： V= n V1+ V2=1.6nV1=166 cm 式中 V1单个塑件的体积； V2浇注系统的体积（在学校设计时 V2=0.6 nV1） ； n初步设定的型腔数量（取 4） 。 质量 M=V=43.2g。 3.1.23.1.2分型面上的投影面积及所需锁模力分型面上的投影面积及所需锁模力 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积： A= n A1+ A2=1.35nA1=306.3cm 2 式中 A1单个塑件在分型面上的投影面积； A2流道凝料在分型面上的投影面积。 所需锁模力： Fm=(n A1+ A2) P型=1072.05KN 式中 P型塑料熔体对型腔的平均压力（取 35MPa） 。 3.23.2选择注射机选择注射机 根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号为 SZ-500/200。 3.33.3模架的选定模架的选定 根据塑件选定模架为：S2030BI353570。见图 3.1： 图 3-1塑件模架 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 7 3.43.4注射机的校核注射机的校核 3.4.13.4.1最大注射量的校核最大注射量的校核 注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞 边） ，通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的 80%。所以选用的 注塑机最大注塑量应满足： 0.8 V机 V塑V浇 式中 V机注塑机的最大注塑量，416cm 3 V塑塑件的体积，该产品 V塑83cm 3 V浇浇注系统体积，该产品 V浇50cm 3 故V机166cm 3 选定的注塑机的注射容积为 179cm 3，满足要求。 3.4.23.4.2锁模力校核锁模力校核 锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。 当高压的塑料熔 体充满型腔时，会沿锁模力方向产生一个很大的帐型力。因此，注射机的锁模力 必须大于该模的帐型力，即 F k0AP塑 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 8 式中 P塑型腔的平均压力； k0锁模力安全系数，一般取 k01.11.2，本设计取 1.2； F注塑机的额定锁模力。 故 F k0AP塑1286.46KN， 选定的注塑机的压力为 2000KN，满足要求。 3.4.33.4.3模具与注射机安装部分相关尺寸校核模具与注射机安装部分相关尺寸校核 A 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适 模具长模具宽拉杆面积 B 模具闭合高度校核 Hmin注塑机允许最小模厚=130mm Hmax注塑机允许最大模厚=220mm H模具闭合高度=180mm 故满足 HmaxHHmin。 （1）开模行程校核 注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机） ，故注塑 机的开模行程应满足下式： S机注塑机最大开模行程，230mm; H1顶出距离，16mm； H2包括浇注系统在内的塑件高度，52mm; S机(H模Hmin)H1H2(510) 因为本模具的浇注系统和塑件的特殊关系， 浇注系统和塑件的高度就已经包 括了顶出距离。 故： 230(180130)62(510) 满足条件。 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 9 第四章第四章型腔布局与分型面设计型腔布局与分型面设计 4.14.1型腔的布局型腔的布局 考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计， 模具的型腔排列方式 如图 4-1 所示： 图 3-1型腔图 4.24.2分型面的设计分型面的设计 分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化 模具的结构，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构 工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多 种因素的影响， 因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选 择。 1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处。 2.便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。 3.保证塑件的精度要求。 4.满足塑件的外观质量要求。 5.便于模具加工制造。 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 10 6.对成型面积的影响。 7.对排气效果的影响。 8.对侧向抽芯的影响。 图 4-2塑件分型面 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 11 第五章第五章浇注系统的设计浇注系统的设计 5.15.1主流道的设计主流道的设计 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，可看作是喷嘴的通道在模具中的延续， 另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。形状结构如图 5-1 所示，其设 计要点： 图 5-1主流道结构 1.主流道设计成圆锥形， 其锥角可取 26， 流道壁表面粗糙度取 Ra=0.63 m，且加工时应沿道轴向抛光。 2.主流道前端凹坑球面半径 R2 比注射机的喷嘴球半径 R1 大 12 mm；球面 凹坑深度 35mm；主流道始端入口直径 d 比注射机的喷嘴孔直径大 0.51mm。 3.主流道末端呈圆无须过渡，圆角半径 r=13mm。 4.主流道长度 L 以小于 60mm 为佳，最长不宜超过 95mm。 5.主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；其材料常用 T10A 钢，热处理淬 火后硬度 5357HRC。 5.25.2主流道衬套的设计主流道衬套的设计 因为采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是 标准件，外径为150mm，内径28mm。 具体固定形式如图 5-2 所示： 图 5-2衬套结构 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 12 5.35.3分流道的设计分流道的设计 1.分流道是脱浇板下水平的流道。为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设 置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形 U 形半圆形及矩形等，工程设计 中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般 采用下面的经验公式可确定其截面尺寸： 4 2654. 0LmB BH 3 2 式中 ：B梯形大底边的宽度（mm） m塑件的重量（g） L分流道的长度（mm） H梯形的高度（mm） 质量大约 43.2g，分流道的长度预计设计成 50mm 长，且有 4 个型腔，所以 mm21. 65022 .432654. 0 4 B取 B 为 8mm 21. 6 3 2 H=5.333mm取 H 为 6mm 根据实践经验，我们可以选择截面直径为 8mm，H=6mm。 梯形小底边宽度取 6mm。另外由于使用了水口板（即我们所说的定模板和中 间板之间再加的一块板） ，分流道必须做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 13 脱模。如下图 5-3 所示 图 5-3分流道截面图 2.分流道长度要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原 料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。将分流道设计成直的，总长 100mm。 3.由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却， 只有中心部位的塑料熔体 的流动状态较为理想， 因面分流道的内表面粗糙度 Ra 并不要求很低， 一般取 1.6 m 左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而 与中心部位的熔体之间产生一定的速度差， 以保证熔体流动时具有适宜的剪切速 率和剪切热。 本模具的流道布置形式采用平衡式, 如图 5-2 所示。 5.45.4浇口的选择浇口的选择 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系 统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对 塑件性能和质量的影响很大。 5.4.15.4.1浇口的选用浇口的选用 它是流道系统和型腔之间的通道,这里我们采用潜伏式浇口： 1.浇口在成形自动切数断，故有利于自动成形。 2.浇口的痕迹不明显，通常不必后加工。 3.浇口之压力损失大，必须高之射出压力。 4.浇口部份易被固化之残锱树脂堵住。 它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中，也可用于单型腔模具或 表面不允许有较大痕迹的塑件。 5.4.25.4.2浇口位置的选用浇口位置的选用 模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改 浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 14 此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节， 同时浇口位置的不同还影响 模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选 择。 通常要考虑以下几项原则： 1.尽量缩短流动距离。 2.浇口应开设在塑件壁厚最大处正文。 3.必须尽量减少熔接痕。 4.应有利于型腔中气体排出。 5.考虑分子定向影响。 6.避免产生喷射和蠕动。 7.浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 8.注意对外观质量的影响。 5.4.35.4.3浇注系统的平衡浇注系统的平衡 对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式， 设计应尽量保证所 有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况 下， 应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、 形状及截面尺寸相同 （型 腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型 工艺条件达到一致， 这就是浇注系统的平衡。 显然， 我们设计的模具是平衡式的， 即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。 5.4.45.4.4排气的设计排气的设计 排气槽的作用主要有两点。一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二 是排除物料在加热过程中产生的各种气体。 越是薄壁制品， 越是远离浇口的部位， 排气槽的开设就显得尤为重要。 另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开 设， 因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺 陷，减少模具污染等。那么，模腔的排气怎样才算充分呢？一般来说，若以最高 的注射速率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分 的。 适当地开设排气槽，可以大大降低注射压力、注射时间、保压时间以及锁模 压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机 器的能量消耗。其设计往往主要靠实践经验，通过试模与修模再加以完善，此模 我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 15 第六章第六章成型零件的设计成型零件的设计 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶 块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、 料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形 状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有 较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。 设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的 总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型 零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作 尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。 6.16.1成型零件的结构设计成型零件的结构设计 6.1.16.1.1凹模结构设计凹模结构设计 凹模是成型产品外形的主要部件， 其结构特点是随产品的结构和模具的加工 方法而变化。 组合镶拼方式的优点：对于形状复杂的型腔，若采用整体式结构，比较难加 工。 所以采用组合式的凹模结构。同时可以使凹模边缘的材料的性能低于凹模的 材料， 避免了整体式凹模采用一样的材料不经济，由于凹模的镶拼结构可以通过 间隙利于排气，减少母模热变形。对于母模中易磨损的部位采用镶拼式，可以方 便模具的维修，避免整体的凹模报废。 组合式凹模简化了复杂凹模的机加工工艺， 有利于模具成型零件的热处理和 模具的修复，有利于采用镶拼间隙来排气，可节省贵重模具材料。本设计凹模结 构如图 6-1 所示。 图 6-1凹模结构图 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 16 6.1.26.1.2型芯结构设计型芯结构设计 整体嵌入式型芯，适用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。最常用的嵌 入装配方法是台肩垫板式， 其他装配方法还有通孔螺钉联接式， 沉孔螺钉联接式。 本设计型芯结构如图 6-2 所示。 图 6-2型芯结构图 6.26.2成型零件工作尺寸计算成型零件工作尺寸计算 所谓成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接构成型腔腔体的部位的尺寸， 其直接对应塑件的形状与尺寸。鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂，塑件本 身精度也难以达到高精度，为了计算简便，规定如下： 1.塑件的公差：塑件的公差规定按单向极限制，制品外轮廓尺寸公差取负值 “” ，制品叫做腔尺寸公差取正值“” ，若制品上原有公差的标注方法与 上不符，则应按以上规定进行转换。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计 算，即取 2 。 2.模具制造公差：实践证明，模具制造公差可取塑件公差的 3 1 6 1 ，即 z=) 6 1 3 1 (，而且按成型加工过程中的增减趋向取“+” 、 “-”符号，型腔尺寸不 断增大，则取“+z”,型芯尺寸不断减小则取“-z” ，中心距尺寸取“ 2 z ” 。 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 17 现取 3 。 3.模具的磨损量：实践证明，对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件 公差的 6 1 ，对于大型塑件则取 6 以下。另外对于型腔底面（或型芯端面） ，因为 脱模方向垂直，故磨损量c=0。 4.塑件的收缩率：塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率 计算。 2 minmaxSS S = 2 0 . 10 . 3 %=2% 5. 模具在分型面上的合模间隙： 由于注射压力及模具分型面平面度的影响， 会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型的平面度较高、表 面粗糙度较低时，塑件产生的飞边也小。飞边厚度一般应小于是 0.020.1mm。 6.2.16.2.1外形尺寸外形尺寸 根据公式： LM= z SLS 0 4 3 )1( S L=85mm, LM=86.40 104. 0 0 S L=31.5mm, LM=31.83 104. 0 0 S L=18mm, LM=18.60 104. 0 0 S L=2mm, LM=2.34 104. 0 0 根据公式：HM= z S 0 S 3 2 )1 (H S H=27mm, HM=27.28 088. 0 0 S H=3mm, HM=3.32 088. 0 0 S H=5mm, HM=5.360 088. 0 0 6.2.26.2.2内腔尺寸内腔尺寸 根据公式： LM= 0 4 3 )1 ( z SlS S L=5mm, LM=5.19 0 03. 0 S L=18.5mm, LM=18.96 0 03. 0 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 18 S L=12mm, LM=12.33 0 03. 0 S L=3mm, LM=3.15 0 03. 0 根据公式：hM= 0 3 2 )1 ( z ShS S h=27mm,hM=27.28 0 08. 0 S h=3mm,hM=3.29 0 08. 0 S h=40mm,hM=41.03 0 08. 0 S h=32mm,hM=32.87 0 08. 0 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 19 第七章第七章合模导向机构的设计合模导向机构的设计 导柱导向机构设计要点： 1.小型模具一般只设置两根导柱，当其元合模方位要求，采用等径且对称布 置的方法，若有合模方位要求时，则应采取等径不对称布置，或不等径对称布置 的形式。大中型模具常设置三个或四个导柱，采取等径不对称布置，或不等径对 称布置的形式。 2.直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具； 型带头导套主要应用于复 杂模具或大、中型模具的动定模导向中；型带头导套主要应用于推出机构的导 向中。 3.导向零件应合理分布在模具的周围或靠近边缘部位； 导柱中心到模板边缘 的距离一般取导柱固定端的直径的 11.5 倍；其设置位置可参见标准模架系 列。 4.导柱常固定在方便脱模取件的模具部分；但针对某些特殊的要求，如塑件 在动模侧依靠推件板脱模，为了对推件板起到导向与支承作用，而在动模侧设置 导柱.。 5.为了确保合模的分型面良好贴合，导柱与导套在分型面处应设置承屑槽； 一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角。 6.导柱工作部分的长度应比型芯端面的高度高出 68mm，以确保其导向作 用。 7.应确保各导柱、导套及导向孔的轴线平行，以及同轴度要求，否则将影响 合模的准确性，甚至损坏导向零件。 8.导柱工作部分的配合精度采用 H7/f7（低精度时可采用 H8/f8 或 H9/f9） ； 导柱固定部分的配合精度采用 H7/k6（或 H7/m6） 。导套与安装之间一般用 H7/m6 的过渡配合，再用侧向螺钉防止其被拔出。 9.对于生产批量小、精度要求不高的模具，导柱可直接与模板上加工的导向 孔配合。通常导向孔应做志通孔；如果型腔板特厚，导向孔做成盲孔时，则应在 盲孔侧壁增设通气孔，或在导柱柱身、导向孔开口端磨出排气槽；导向孔导滑面 的长度与表面粗糙度可根据同等规格的导套尺寸来取， 长度超出部分应扩径以缩 短滑配面。 7.17.1导柱结构导柱结构 带头导柱如图 7-1 所示 图 7-1导柱图 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 20 7.27.2导套结构导套结构 带头导套如图 7-2 所示 图 7-2导套图 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 21 第八章第八章脱模机构的设计脱模机构的设计 8.18.1脱模机构设计的总原则脱模机构设计的总原则 1.要求在开模过程中塑件留在动模一侧，以便推出机构尽量设在动模一侧， 从而简化模具结构。 2.正确分析塑件对模具包紧力与粘附力的大小及分布， 有针对性地选择合理 的推出装置和推出位置，使脱模力的大小及分布与脱模阻力一致；推出力作用点 应靠近塑件对凸模包紧力最大的位置，同时也应是塑件刚度与强度最大的位置； 力的作用面尽可能大一些，以防止塑件在被推出过程中变形或损坏。 3.推出位置应尽可能设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位， 以力求良 好的塑件外观。 4.推出机构应结构简单，动作可靠（即：推出到位、能正确复位且不与其他 零件相干涉，有足够的强度与刚度） ，远动灵活，制造及维修方便。 8.28.2推杆设计推杆设计 8.2.18.2.1推杆的形状推杆的形状 如图 8-1 所示 图 8-1推杆图 8.2.28.2.2推杆的位置和布局推杆的位置和布局 1.应设在脱模阻力大的部位，均匀布置。 2.应保证塑件被推出时受力均匀，推出平衡，不变形；当塑件各处脱模阻力 相同时，则均匀布置；若某个部位脱模阻力特大，则该处应增加推数目。 3.推杆应尽可能设在塑件厚壁、凸缘、加强等塑件强度、刚度较大处；当结 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 22 构特殊，需要推在薄壁处时，可采用盘状推杆以增大接触面积。 4.推杆的设置不应影响凸模强度与寿命。当推在端面则距型芯侧壁 10.13mm； 当推杆设置在型芯内部推在塑件内部时， 推杆孔距型芯侧壁23mm。 5.在模内排气困难的部位应设置推杆，以利于用配合间隙排气。 6.若塑件上不允许有推杆痕迹时，可在塑件外侧设置溢料槽，从而靠推杆推 在溢料槽内的凝料上而带塑件。 8.38.3推件板设计的要点推件板设计的要点 1.推件板与型芯应呈 310的推面配合，以减少远动摩擦，并起辅助定 位以防止推件板偏心而溢料；推件板与型芯侧壁之间应有 0.200.25mm 的间隙， 以防止两者间的擦伤而或卡死， 推件板与型芯间的配合间隙以不产生塑料溢料为 准，塑料的最大溢料间隙可查表，推件板与型芯相配合的表面粗糙度可以取 Ra0.80.4m。 2.推件板可用经调质处理的 45 钢制造，对要求比较高的模具，也可以采用 T8 或 T10 等材料，并淬硬到 5355HRC，有时也可以在推件板上镶淬火衬套以延 长寿命。 3.当用推件板脱出元通孔的大型深腔壳体类塑件时， 应在型芯上增设一个进 气装置，以避免塑件脱模时在型芯与塑件间形成真空。 4.推件板复位后，在推板与动模座板间应留有为保护模具的 23mm 空隙。 第九章第九章温度调节系统的设计温度调节系统的设计 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 23 在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、 耐应力开裂性和表面质量等， 并且对生产效率起到决定性的作用， 在注射过程中， 冷却时间占注射成型周期的约 80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求 不同，模具温度的要求有尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一 定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定 型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与 结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期 等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种 类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件 要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。 1.低的模具温度可降低塑件的收缩率。 2.模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。 3.对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象， 但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。 4.随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降 低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑 料的内应力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。 5.提高模具温度可以改善塑件的表面质量。 在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据 塑料的要求，注射到模具内的塑料温度为 200 0C 左右，而从模具中取出塑件的温 度约为 60 0C，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，普通的模具通入 常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度。 因塑料端盖使用的塑料是 ABS，要求模温高，若模具温度过低则会影响塑料 的流动性，增加剪切阻力，使塑件的内应力较大，甚至还出现冷流痕、银丝、注 不满等缺陷。因此在注射开始时，为防止填充不足，充入温水或者模具加热。 总之，要做到优质、高效率生产，模具必须进行温度调节。 对温度调节系统的要求： 1.确定加热或是冷却； 2. 模温均一，塑件各部分同时冷却； 3. 采用低的模温，快速且大量通冷却水； 温度调节系统应尽量结构简单，加工容易，成本低谦。 9.19.1模具冷却系统的设计模具冷却系统的设计 根据模具冷却系统设计原则： 冷却水孔数量尽量多， 尺寸尽量大的原则可知， 冷却水孔数量大于或等于 3 根都是可行的。 这样做同时可实现尽量降低入水与出 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 24 水的温度差的原则。根据书上的经验值取 4 根，冷却水口口径为 6mm。 另外，具冷却系统的过程中，还应同时遵循： 1.浇口处加强冷却。 2.冷却水孔到型腔表面的距离相等。 3.冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大。 4.冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水。 5.进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧， 通常应设在注塑机的 背面。 6.冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。 而且在冷却系统内，各相连接处应保持密封，防止冷却水外泄。 9.29.2模具加热系统的设计模具加热系统的设计 因在 ABS 要求的熔融温度为 200。而且流动性能为中性，同时在注射时模具 温度要求为 5070，所以该模具必须加热。模具加热方法包括：热水，热空 气，热油及电加热等。由于电加热清洁、结构简单、可调节范围大，所以在该模 具应用电加热。 第十章第十章模具的装配模具的装配 装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、 天津大学 2006 届高自考本科生毕业设计（论文） 25 寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合 格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。 在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配 精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度 要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。 塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模 的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加工，先 将型腔和型芯镶块加工好，然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间垫片法或 工艺定位器法保证壁厚，动模和定模合模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱和导套 孔，最后安装动模和定模上的其它零件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。 浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙为 0.05 0.15 毫米，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时在试模 中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有间隙的原因。为 了有效的防止飞边，可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽，由于 空气的压力的缘故可以更好的防止飞边。