塑料饭盒盒盖模具设计设计

1、重庆三峡学院毕业设计（论文）题 目 塑料饭盒盒盖模具设计院 系 机械工程学院专业 机械设计制造及其自动化（数控）年级 2011 级学生姓名 周建鑫学生学号 201107024250指导教师 张卫 职称 助教完成毕业设计（论文）时间 2015 年 5 月摘要本课题即将饭盒盖上壳作为设计模型， 利用注射模具的相关知识为依据， 阐 述塑料注射模具的设计与制造过程。 本设计对饭盒盖上壳进行的注塑模设计， 利 用软件对塑件进行实体造型， 对塑件结构进行工艺分析。 明确了设计思路， 确定 了注射成型的工艺过程还有对各个具体部分细节进行了仔细的计算。 本着简约而 不简单的设计原则， 采用斜滑块的瓣合模的结构

2、成型。 如此设计出的结构即可确 保模具工作运用可靠， 同时也保证了与其他部件的配合。 本课题通过对饭盒盖上 壳的注射模具设计，巩固和加深了对所学知识的掌握，取得了比较满意的效果， 达到了预期的设计意图！关键词： 塑料模具，注射成型，模具设计，饭盒盖IntroductionThe topic of socket shell as a design model, the injection mold-related knowledge as a basis to explain the process of plastic injection mold design. The design of

3、the game controller for the injection mold design, plastic parts using UG software was solid modeling, the structure of the plastic parts of the process analysis. Clear design ideas, determine the injection molding process and the various specific parts of a detailed calculation and verification. In

4、 the simple but not simple design principles, the use of inclined slider valve structure of the mold shape. The structure of such a design die is used to ensure reliability, ensure coordination with other components. Finally, simulation Moldflow injection process. The topic of the game controller by

5、 injection mold design, to consolidate and deepen the knowledge, and achieved satisfactory results, to achieve the desired design intentKeywords: Plastic mold， Injection molding ，Mold design，game controller第一章 前言 2. .第一节 模具在制造加工工业中的地位与发展趋势 2.第二节国内模具技术的现状 3.第三节 毕业设计的目的 3.第二章 饭盒盖上壳上壳塑料产品设计 4.第一节 市场调研

6、4.第二节饭盒盖上壳产品设计概述 4.第三节塑料制品设计的基本原则 6.第四节产品材料的选择 7.第三章 饭盒盖上壳的模具设计 8.第一节塑料的工艺性设计 8.第二节注射成型机的选择 1.0第三节型腔布局与分型面设计 1.4第四节浇注系统设计 1.6第五节 成型零件的设计 1.9第六节冷却系统的设计 2.4第七节模架的选择 2.6第八节脱模机构的设计 2.8第九节 排气结构设计 2.9第四章 模具制造技术 3.0.第一节加工要求 3.0.第二节 装配要求 3.1.第三节 综合要求 3.2.结论3.2.参考文献 3.3.致谢3.4.附录 3.5.第一章 前言第一节 模具在制造加工工业中的地位与发

7、展趋势模具是利用物体个体形状去成型从而具有一定实体效益制品的工具。 各种加 工业都运用此技术，例如砂型或压铸模具、锻压模具、冷压模具等各种模具。对 模具的总体要求就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 要求的物品。模具是制造业的重要工艺装备，工业产品的批量生产和加工都离不开模具， 用模具生产物体能够达到高精度，高复杂程度，高一致性，高生产率和低耗能、 低耗材，这使得模具工业的市场地位越来越重要。 模具的品种很多， 其中包括冲 压、塑料、橡胶、铸造、锻压等，用于大部分制造产品的生产，所以模具在生活 中的作用很明显，这也使得他已成为衡量一个国家产品制造是否发达的重要标志 之一。

8、随着市场产品换代速度加快， 新产品不断涌现。 技术变化加快， 模具的使用 范围已越来越广，对模具的要求也越来越高了。近年来，模具增长十分迅速，高 效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的特性也就越显突出。从模具设计与 制造方面来看，模具的发展趋势可重点分为几个方面：（1）加深理论研究在模具设计中， 对工艺要求和理解越来越深入， 模具设计已经由实验设计阶 段逐渐向实际生产与用处等各方面发展， 使得产品的用途和质量都得到很大的提 高。（2）高效率、自动化大量采用机械加工模具结构。 高速自动化的成型机械配以先进的模具， 对提 高产品质量还有生产率、降低成本起了很大的作用。（3）大型、超小型及高精度由

9、于产品用途的扩大， 衍生出各种大型、 精密和高寿命的成型模具， 为了达 到这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨且易加工、热处理变形小、导 热性优异的制模材料。（4）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。第二节 国内模具技术的现状20 世纪 80年代开始，发达工业国家的模具发展越发壮大，逐渐独立成为工 业部门，其产值已超过机床工业的产值。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业加大了用于技术进步的投入成本， 将技术进步作为企业发 展的新方向。此外，许多科研机构和大专院校也组织模具技术的研究与开发运用。中国塑模工业历经半个多世纪，

10、 在模具水平有了较大提高。 在大型模具方面 已能生产 48（约 122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具， 6.5KG 大容量洗衣机全套 塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，在模具 CAD/CAE/CAM 技 术，模具的电加工和数控加工技术， 快速成型与快速制模技术， 新型模具材料等 方面取得了显著进步。 但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要， 与发 达国家的模具工业相比， 在模具技术上仍有不小的差距。 但为了缩小与国际先进 水平的距离，我国也确立了今后发展方向，大体可体现在以下几个方面：（1）注重开发大型，精密，复杂模具；在轿车和家电等工业有快速发展， 成型零件的大型化和精密化要

11、求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期， 降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。 因此，模具标准件的应用必将日 渐广泛。（3）推广 CAD/CAM/CAE 技术；模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发 展的一个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的 发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；基于快速成形的快速制 模技术，高速铣削加工技术， 以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广 泛的应用。第三节 毕业设计的目的毕业设计的目的是通过设计

12、将所学即用， 培养学生专业知识和基本技能进行 分析与解决实际问题的能力， 培养学生的创新精神。 通过这次毕业设计， 让学生 综合运用大学了所学的知识， 掌握大多数材料在模具加工中的应用， 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，突出掌握多数机械加工的知识， 金属材料的选择还有加工工艺的方法， 了 解模具结构的特点， 根据不同情况选用模具加工新工艺。 毕业设计更是对学生大 学期间所学的知识的综合检验。第二章 饭盒盖上壳上壳塑料产品设计第一节 市场调研电器的飞速发展， 各种各样的饭盒盖上壳层出不穷。 然而全球的需求量是在 不断加大，饭盒盖上壳的

13、销量也在以大约 8%的速度在增加。这一切都预示着饭 盒盖上壳会发展越来越来快， 应用的领域越来越宽广。 从全球第一款饭盒盖的出 现，到后来各种各样的手机壳，电视壳等，它们在不同的年代各领风骚，今天让 我们从技术、品牌与产品、 应用市场及目标消费者三个方面， 回顾喷墨饭盒盖上 壳的光辉历史，同时对其未来的发展趋势作简单分析。所以怎么样提高产品亮点和实用性以及良好的性价比来吸引更多的消费者 是至关重要的。本设计的产品饭盒盖上壳架综合考虑了使用环境，功能，外观， 性能强大等要求，以达到经济实惠的效果，满足市场需求。第二节 饭盒盖上壳产品设计概述产品设计是创造与实际的结合， 通过线条、 符号等把产品示

14、人。 它将现实生 活目的或需要转换为物理形式或工具的过程， 把一种规划设想、问题解决的方法， 通过具体的媒介， 以美好的形式表达出来。 产品设计反映着一个时代的制造业文 化。 产品设计的重要性对于产品设计阶段要全面确定整个产品策略、外观、结 构、功能，从而确定整个生产系统的布局， 因而，产品设计的意义重大， 具有 “牵 一发而动全局 ”的重要意义。如果一个产品的设计缺乏加工实际匹配，那么生产 时就将耗费大量费用来调整和更换，加大了成本运用，相反，好的产品设计，不 仅表现在功能上的优越性， 而且便于制造， 生产成本低， 从而使产品的综合竞争 力得以增强。大多数企业注重细节， 设计别具一格， 以便

15、设计出造价低而又具有 独特功能的产品。 许多发达国家的公司都把设计看作市场引领风向， 认为好的设 计是赢得顾客的关键。 本设计主要针对家庭用品， 所以这在功能外观性能方面有 着一定的要求，外型设计不要求夸张，主要是结构要合理实用，强度要高一点， 手感舒适。初始设计图如下：图 2.1 产品外观 1图 2.2 产品外观 2第三节塑料制品设计的基本原则2.3.1 壁厚设计的原则(1) 壁厚的大小取决於产品需要承受的外力、是否作为其他配件的支撑与 配合以及选用的塑胶材料而定。一般的热塑性塑料壁厚设计应以 4mm 为限。从 经济角度来看， 过厚的产品不但增加材料成本， 延长生产周期冷却时间。 从产品 设

16、计角度来看， 过厚的产品增加引致产生空穴、 气孔的可能性， 大大削弱产品的 刚性及强度。(2) 最理想的壁厚分布无疑是切面在任何一个地方都是均一的厚度，但为 满足功能需求与互相配合以致壁厚有所改变总是无可避免的。 在此情形， 由厚胶 料的地方过渡到薄胶料的地方应尽可能顺滑。 壁厚是产品设计最先被考虑， 一般 用于注塑成型的会在 1.5 mm (0.06 in) 至 4.5 mm (0.18 in)。 壁厚比这范围小的用 于塑料流程短和细小部件。典型的壁厚约在 2.5mm (0.1 in)左右。壁厚在 3.8mm (0.15 in) 至 6.4mm (0.25 in)范围是可使用结构性发泡。本设

17、计采用的壁厚平均为 3mm，壁厚变化不超过 1mm。2.3.2 圆角的设计建议的最小圆角半径是胶料厚度的 25%，最适当的半径胶料厚比例在 60%。 轻微的增加半径就能明显的减低应力。2.3.3 加强筋设计的原则加强筋有效地增加产品的刚性和强度而不需要增加产品切面面积， 对一些经 常受到压力、 扭力、弯曲的塑胶产品尤其适用。 此外，加强筋更可充当内部流道， 有助模腔充填，对帮助塑料流入部件的支节部份很大的作用。加强筋的两边必须加上拔模角以减低脱模顶出时的摩擦力， 底部相接产品的 位置必须加上圆角以消除应力过分集中的现象， 加强筋的形状一般是细而长， 加 强筋一般的设计图说明设计加强筋的基本原则

18、。2.3.4 拔模角的设计原则塑胶产品在设计上通常会在边缘的内侧和外侧各设有一个倾斜角即拔模角。 如果产品有垂直外壁并且与开模方向相同的话， 则模具在塑料成型需要很大的开 模力才能打开， 因此，拔模角的考虑在产品设计的过程是不可或缺的。 因为注塑 件冷却收缩多附于凸模上， 为了使产品壁厚平均及防止产品在开模附于较热的凹 模上，拔模角对应於凹模及凸模是应该相等的。 不过，在特殊情况下若然要求产 品开模附在凹模的话， 可将相接凹模部份的拔模角尽量减少， 或刻意在凹模加上 适量的倒扣位。第四节产品材料的选择迄今为止， 工业树脂种类繁多， 实现工业化生产的也不下千余种。 塑料材料 的选用就是在众多的树

19、脂品种中选择一个合适的品种。针对此次设计材料的选 用，主要考虑以下几个方面：塑料材料的适应性（1）各种材料的工艺比较； （2）适宜加工处理的条件； （3）选用塑料的适 宜条件塑料制品的使用性能（1）塑料制品的使用条件，包括塑料制品的受力情况，热涨性能，尺寸精 度要求，渗透性要求，外观要求等。（2）塑料制品的使用环境，包括环境温度，环境湿度，接触介质， 塑料的加工性能（1）塑料的可加工性；（2）塑料的成本控制；（3）塑料加工的废料处理 塑料制品的成本（1）原料价格；（2）塑料制品的使用寿命； （3）塑料制品的食用安全 综合以上情况对材料进行筛选分析，决定选用 PC 作为饭盒盖上壳的材料第三章 饭

20、盒盖上壳的模具设计第一节塑料的工艺性设计3.1.1 塑料制品成型工艺分析1、制品材料 PC 的性能：（1）聚碳酸酯是一种无味、无臭、无毒、透明的无定形热塑型材料，是分 子链中含有碳酸酯的一类高分子化合物的总称，简称PC。一般结构式可表示，由于 R 基团的不同，它可分为脂肪族类和芳香族类两种。但因制品性能、加工 性能及经济因素等的制约，目前仅有双酚 A 型的芳香族聚碳酸酯投入工业化规 模生产和应用。双酚 A 型聚碳酸酯是目前产量最大、用途最广的一种聚碳酸酯， 也是发展最快的工程塑料之一。双酚 A 型聚碳酸酯（ Bisphenol A type Polycarbonate，简称 PC）的结构式 因

21、其具有优良的冲击强度、耐蠕变性、耐热耐寒性、耐老化性、电绝缘性及透光 性等，广泛应用于电气电子零部件、机械纺织工业零部件、建筑结构件、航空透 明材料及零部件、泡沫结构材料等 。（2）材料的性能参数：PC作为一种熔融粘度较高并且成型加工却比较困难的良好实用性的工程塑 料。其制品质量对含湿量比较敏感。 物料在加工之前必须严格干燥， 使其含混量 在 0.02 以下。 PC 可以注射成型，料筒温度在 250320之间，注射压力在 49.03 78.45MPa模具温度在 85120。另外 PC 制件如带有嵌件，嵌件必 须加热到 200以上，否则嵌件周围易产生冷却不均现象而有内应力。注射完毕 后应对制件进

22、行退火处理。 PC 也可以挤出成型，其产品一般是板、片、膜、棒、 管材等。挤出用的分子量可高一些，挤出温度在 230350，后处理温度要严 格掌握。除上述两种成型外， PC 还可进行吹塑成型。近几年市场上使用的盛装 纯净水的塑料桶大多是以 PC 材料制造的。 吹塑的模具温度为 100120，吹塑 空气压力可视瓶壁的厚薄而定。（2）成形条件表 3.1 PC 的成型工艺参数干燥温度（）7080干燥时间约（ hr）1.5模具温度（）4580残 料 量（ mm）28熔胶温度（）190235背 压（ MPa）918注射压力（ MPa）90140锁模力约（ ton/in2）22.5注塑速度中等回 料 转

23、速 （rpm）70100螺杆类别标准螺杆（直 通 式 喷 嘴）停机处理关料闸啤清即可碎料翻用（ %）20303.1.3 塑件的尺寸与公差(1) 塑件的尺寸塑件尺寸的大小受制于以下因素： 取决于用户的使用要求。 受制于塑件的流 动性。受制于塑料熔体在流动充填过程中所受到的结构阻力。(2)塑件尺寸公差标准影响塑件尺寸精度的因素主要有： 塑料材料的收缩率及其波动。 塑件结构的 复杂程度。模具因素(含模具制造、模具磨损及寿命、模具的装配、模具的合模 及模具设计的不合理所可能带来的形位误差等) 。成型设备的控制精度等。 其中， 塑件尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动及模具制造误差。(3) 塑件的表面质量

24、表面质量影响的因素有很多， 比如微观几何等方面， 而不是单纯的表面粗糙 度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与 缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素， 塑件要求对型腔抛光，所以对粗糙度的要求比较高，查表得 PC 抛光后顺纹路方 向的表面粗糙度为 0.02 m，垂直纹路方向的表面粗糙度为 0.26 m。模具型腔的表 面粗糙度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要高 12 级。此塑件表面 粗糙度 R=1.6.第二节注射成型机的选择3.2.1 注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量 ,注射压力 ,注射速度 ,塑化能力 ,锁模力,

25、合模 装置的基本尺寸 ,开合模速度 ,空循环时间等 .(1)公称注塑量；指在对空注射的情况下 ,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行 程时 ,注射装置所能达到的最大注射量 ,反映了注塑机的加工能力 .(2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴 ,浇道和型腔时的流动阻力 ,螺杆(或柱塞 ) 对熔料必须施加足够的压力 ,我们将这种压力称为注射压力 .(3) 注射速率；为了使熔料及时充满型腔 ,除了必须有足够的注射压力外 ,熔料 还必须有一定的流动速率 ,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度 .常用的注射速率如表 3.3 所示。表 3.3 注射量与注射时间的关系注射量/CM 31252505001000

26、20004000600010000注射速率 /CM/S125200333570890133016002000注射时间 /S11.251.51.752.2533.755(4) 塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量 .塑化能力应与注塑机的整个成 型周期配合协调 ,若塑化能力高而机器的空循环时间长 ,则不能发挥塑化装置的能 力 ,反之则会加长成型周期 .(5) 锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力 ,在此力的作用 下模具不应被熔融的塑料所顶开 .(6) 合模装置的基本尺寸； 包括模板尺寸 ,拉杆空间 ,模板间最大开距 ,动模板的 行程 ,模具最大厚度与最小厚度等 .这些参数规定了机器加

27、工制件所使用的模具尺 寸范围.(7) 开合模速度；为使模具闭合时平稳 ,以及开模 ,推出制件时不使塑料制件损 坏 ,要求模板在整个行程中的速度要合理 ,即合模时从快到慢 ,开模时由慢到快在 到停.(8) 空循环时间；在没有塑化 ,注射保压 ,冷却,取出制件等动作的情况下 ,完成 一次循环所需的时间 .利用 UG 软件进行三维实体建模， 并可直接通过软件进行分析， 查询到塑件 的体积为： V 单=37.8cm3，计算塑件的质量，根据中国模具设计大典查得： =12.g/cm3，根据塑件形状 及尺寸，采用一模两腔，即一模出两个塑件的模具结构 ,估算浇注系统凝料体积为：V 凝= V 单 =9cm3。

28、塑件和浇注系统的质量 :W总=（V 总+V凝）=1.2（37.8*2+9）=101.5g（3.1） 从实际注射量应在额定注射量的 20%-80%之间考虑， 初选卧式注射机型号：XS-ZY-250表 3.4 XS-ZY-250 注射机参数螺杆直径 mm50模具厚度最大 mm350理论注射容积 cm3250最小 mm250注射压力 MPa130喷嘴 球半径 mm18锁模力 KN1800孔直径 mm4模板行程 mm350定位孔直径 mm1253.2.2 模具与注射机有关参数的校核（1）注射量的校核为确保塑件质量， 一次成型的塑件质量应在公称注塑量的 35%75%范围内， 最大可达 80%，最小不小于

29、 10%。为了保证塑件质量， 选择范围通常在 50%80% 根据以下公式：V=nV z+Vj0.8Vg（3.2）式中 V：一个成型周期内所需注射的塑料容积 （cm3） n： 型腔数目Vz：单个塑件的容量 （cm3）Vj：浇注系统和飞边所需的塑料容量 （cm3）其中： n=2；V j=37.8cm333 V=237.8+9=101.5m30.8Vg=0.8250200cm3 由此可知选用的注射机在注射量可以满足一模两件的工作需要；（2）锁模力的校核由 FPm（nA z+A j）（3.3）式中 F：锁模力（ N）； n：型腔数目；Pm：塑料熔体在型腔内的平均压力（ MPa）；Az：制品在分型面上的

30、垂直投影面积（ mm2）；Aj：浇注系统在分型面上的垂直投影面积（ mm2）。其中取 Pm =80MPa2经计算得 A 总nAz+Aj191.7930 cm2Pm（nAz+Aj）=80 191.7930=1534.34KN1800KNF（3）开模行程的校核模具开模行程应满足： SmS z（3.4）其中： Sz为最大开模行程，查注射机 XS-ZY-250 型Sz=350mm，Sm为模具的开模行程；Sm=塑件的高度 +浇注系统的高度 +顶件的顶出高度 +（5-10）mm=54+107+20+（5-10）=189mm可见 SmSz ， XS-ZY-250 满足其开模行程（4）注射机的安装部分的尺寸校

31、核该模具的外形尺寸为 400mm 350mm ， SZ-100/800型注射机模板最大安装 尺寸为 500mm 500mm，故能满足模具安装要求。（5）模具闭合高度的校核安装模具的厚度应满足： Hmin H Hmax（3.5）式中 Hmin注射机所允许的最小模具厚度（ mm）H 模模具闭合厚度（ mm）Hmax注射机所允许的最大模具厚度（ mm）设计模具厚度 H 总=30+80+80+100+30=320mm。由于 XS-ZY-250 型注射机所允许模具的最小厚度为 Hmin=250mm，最大厚度 为 Hmax=350mm。所以，模具闭合高度能满足安装要求。6） 喷嘴尺寸校核在实际生产过程中，

32、模具的主流道衬套始端的球面半径 R2 取比注射机喷嘴 球面半径 R1大12 mm，主流道小端直径 D取比注射机喷嘴直径 d大 0.51 mm，图 3.1 喷嘴与浇口套尺寸如图图 3.1 所示，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，所以，注射机喷嘴尺 寸是标准，模具的制造以它为准则。（7）定位圈尺寸校核 注塑机固定模板台面的中心有一规定尺寸的孔， 称之为定位孔。 注塑模端面 凸台径向尺寸要和定位孔成间隙配合， 为了配合安装， 模具端面凸台高度应小于 定位孔深度。（8）模具外形尺寸校核 注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。 模具长宽方向的尺寸要 与注塑机拉杆间距相适应， 模具至少有一个方向

33、的尺寸能穿过拉杆间的空间装在 注塑机的工作台面上。（9）模具安装尺寸校核 注塑机的动模板，定模板台面上有许多不同间距的螺钉孔或 “T形”槽，用于 安装固定模具。 模具动， 定模板上的螺孔及其间距， 必须与注塑机模板台面上对 应的螺孔一致； 采用压板固定时， 只要在模具的固定板附近有螺孔就行， 有较大 的灵活性。（10）确定定选用的注塑机经过对 SX-ZY-250 型注塑机各项参数的校核，故选用 SX-ZY-250 即可满足 使用。第三节型腔布局与分型面设计3.3.1 型腔数目的确定与布局型腔数目的确定，必须根据塑件的几何形状及尺寸、质量、注射能力、模具 成本等要求来综合考虑。根据注射机的额定锁

34、模力 F 的要求来确定型腔数目 n ，即F pA2由 n 2pA1（3.6）式中 F注射机额定锁模力（ N）P型腔内塑料熔体的平均压力（ MPa） A1、A2分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积 （mm2）查阅资料， 还有通过市场调研， 大多数小型件常用多型腔注射模， 面高精度 塑件的型腔数原则上不超过 4 个，塑件的经济精度推荐 4 级,这个产品是两个壳 件的组合 ,所以初定为一模两件最合理 .排列形式如图 3.2 所示。图 3.2 型腔的布局3.3.2 分型面的设计分型面的位置选择有所原则，既要保证塑件的质量、便于塑件脱模的结构， 而且对于分型面受到塑件在模具中的成型位置、 塑

35、件的结构工艺性及精度、 嵌件位置形状以及推出方法， 强势面对模具的制造、 排气、操作工艺等多种因素的影 响，在选择分型面时应综合分析比较具体的方面：（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。（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。 由于这个产品存在圆弧面，所以此产品的分型面需要设在圆弧面中位线处， 如下图所示，图 3.3 分型面位置 2D 图第四节 浇注系统设计3.4.1 主流道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

36、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 3.4 所示，图 3.4 浇口套主流道其设计要点：（1）主流道设计成圆锥形，其锥角可取 2 6，流道壁表面粗糙度取 Ra=0.4m，且加工时应沿道轴向抛光。（2）主流道如端凹坑球面半径 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；一般 d=2.55mm。（3）主流道末端呈圆弧过渡，圆角半径 r=13mm。（4）主流道长度 L=50mm 。（5）主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上； 其材料常用 T10A ，热处理淬 火后硬度 HRC5

37、055。3.4.2 主流道衬套的固定此次设计采用的有托浇口套， 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 90mm。具体固定形式如图 3.5 所示：图 3.5 浇口套固定形式3.4.3 分流道的设计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，由主 流道衬套长度 70mm,流道斜度 20,可求得主流道下端半径为 R=5。（1）分流道长度 分流道设计要求要满足短且直， 从而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。（2）分流道表面粗糙度 为了分

38、流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，分流道的内表面粗糙度 Ra 并不要求很低， 一般取 0.8m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。（3）分流道表面粗糙度 分流道的型腔排列有多种， 但应遵循两方面原则： 即一方面排列紧凑、 缩小模具板面尺寸； 另一方面流程尽量短、 锁模力力求平衡。 本模具的流道布置形式 采用平3.4.4 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔的通道， 它是除直接浇口外浇注系统中截面最小的 部分，同时也是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

39、和 质量的影响很大。模具设计对于浇口的位置和尺寸要求很严格， 因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。 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。对于中小型塑件的注射模具主要采用一模多腔的形式， 设计应尽量保证所有 的型腔同时得到均一的充填和成型。 为了达到浇注系统的平

40、衡一般在塑件形状及 模具结构允许的情况下， 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。 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。该零件为饭盒盖上壳上壳， 要求工作面光滑， 无痕迹， 可选用的浇口形式有 重叠式浇口和侧浇口。侧浇口制造最为简单，去除浇口留下的痕迹在制品底面， 不影响制品的外观。故选择截面形状为矩形的侧浇口。第五节 成型零件的设计模具中的成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件 工作时

41、，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。3.5.1 成型零件的结构设计成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。 凹、凸模工作尺 寸的精度直接影响塑件的精度。 该塑件需要与其他饭盒盖上壳部件配合， 所以对 尺寸的要求比较高。成型零件工作尺寸计算方法一般有两种：一种是平均值法， 即通过平均收缩率、 平均制造公差和平均磨损量进行计算； 另一种是按极限收缩 率、极限制造公差和磨损量进行计算； 前一种方法简便， 但不

42、适合精密塑件的模 具设计，后一种复杂，但能较好的保证尺寸精度。本设计采用平均值法。（1）凹模结构设计凹模的结构特点随产品的结构和模具的加工方法而变化。 本设计采用整体式 凹模结构，采用 H7/m6 配合嵌入到凹模固定板中进行使用，除具有整体式凹模 的特点外， 还可以节约贵重模具材料和便于热处理， 主要用于生产批量较大的模 具，可一模一腔或者一模多件。 由于本设计中的凹模为方形， 所以要注意改善模 具零件的制造装配工艺， 故固定板或者套板四周设计成装配工艺圆角， 该工艺圆 角可用钻削的方法获得。图 3.9 型腔三维图（2）型芯结构设计凸模和型芯都是用来成型塑件内表面的零部件。 一般来讲， 可以认

43、为凸模是 成型塑件内表面的模具零部件， 而型芯则多是指成型塑件上某些局部特殊内型或 局部孔槽等所用的模具零部件， 有时也可以称型芯为成型杆。 本设计采用整体式 凸模结构，采用 H7/m6 配合嵌入到凸模固定板中进行使用。由于本设计中的凸 模为方形， 所以要注意改善模具零件的制造装配工艺， 故固定板或者套板四周设 计成装配工艺圆角，该工艺圆角可用钻削的方法获得。图 3.10 型芯三维图3.5.2 成型零件工作尺寸计算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直接对应塑件的形状与尺寸。为了计算简便，规定： 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 的轴类尺

44、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 凹图模工作尺寸的精度直接影响塑件的精度。 该塑件有需要配合的地方， 所以对 尺寸的要求比较高。根据与塑料熔体或塑件之间产生的摩擦磨损之后尺寸的变化趋势， 可将工作 尺寸分为 3 类：（1）孔类尺寸（ A 类）该类尺寸属于包容尺寸，与塑料熔体或塑件之间产 生摩擦磨损后具有变大趋势，如型腔深度，径向尺寸等。（2）轴类尺寸（ B 类）该类尺寸属于被包容尺寸，与塑料熔体或塑件之间 产生摩擦磨损后具有变小趋势，如型芯高度，型芯径向尺寸等。（3）中心孔距尺寸（ C 类

45、）该类尺寸不受摩擦磨损影响，因此可视为一种 不变的尺寸，如孔间距，型芯间距和孔中心的距离。由于此塑件外形多为不规则造型，很多尺寸部分很难用传统的计算方法计 算，况且，从产品使用途径来考虑， 尺寸的少许变化并不会对塑件的使用及外观 性能产生很大影响，故只对整体及重要尺寸做计算。由设计手册表 2-36差得 PC的平均收缩率 Q=0.5%，故平均收缩率为 S=0.005. 根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取 z= /3。成型零件尺寸计算如下：（1）型腔径向尺寸计算AM1 （1 S）As x z（5.2）Am 1=（1+S cp）L s 1 3 z（4.7）4=（1+0.005） 81 3 0.4

46、0 0.174=81.4 0.17 mm式中 A m 1 加工时定模的径向尺寸；A S 1 弧段塑件的径向尺寸；塑件的公差值； 塑件尺寸公差根据 GB/T14486 1993 模塑件尺寸公 差表取 MT2B 级，由尺寸段决定值的大小；z 制造公差， z= ； S cp 塑件的平均收缩率， Scp =0.005。3AM 2 （1 S）As x z5.3)Am2 =(1+S cp)L s243 z3=(1+0.005) 141 3 0.52 0.174=141.8 0.17 mm式中 A m2 加工时定模的径向尺寸；A s 2 弧段塑件的定模径向尺寸。(2) 型腔深度尺寸计算H M1 (1 S)H

47、s 23 z(5.4)Hm =(1+ S cp)Hs 2 z32 =(1+0.005) 7 2 0.28 0.173=7.1式中 H s 塑件的高度尺寸，4.8)0.17mmHs =7mm。(3) 型芯径向尺寸计算3BM1 (1 S)Bs 3 z45.5)3BM 1=(1+ S cp) L S 1+3 Z 4Z 3=(1+0.005) 78+3 0.40 0.17 4=78.4 0.17 mm(4) 型芯深度尺寸hM1 (1 S)hs 32 z 35.6)h M =（1+ S cp ） H S+ 3 Z3 （4-15）=（1+0.005） 4+2 0.28 0.173=4.1 0.17 mm式

48、中 H S 凹模深度减去塑件壁厚型芯的理论高度。（5）C 类尺寸计算（5.7）CM1 （1 S）Csz /23、中心距尺寸的计算1 模具上中心距尺寸与制品上中心距的公差标注均采用双向等值公差 1 和2Z 表示。此外，在中心距尺寸的计算中不考虑磨损量。2根据凸模径向尺寸的计算公式：CMCs CSSz /2（3.11）计算结果如表 3.10。表 3.10 中心距尺寸表基本尺寸塑件公差值材料收缩率计算的基本基本尺寸取计算的模具模具公差取（mm）（%）尺寸（ mm）值（ mm ）公差 ?/2值Z900.0260.590.56290.560.00860.009第六节 冷却系统的设计3.6.1、温度调节对

49、塑件质量的影响（1）采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率；（2）模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减少塑件的变形（3）提高模温能大大改善塑件的表面状态；3.6.2、对温度调节系统的要求（1）根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；（2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；（3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；（4）温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉； 从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。3.6.3、设计原则（1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；（2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对

50、塑件的冷却效果越好；（3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等， 经验表明，冷却水管中心距 B 大约为 3-5D，冷却水管壁距型腔壁的距离为 1-2D 最小不要小于 10。（4）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；（5）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过 5（6）对于矩形模具，冷却水的开设方向通常沿宽度方向开设水孔。（7）合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其 他机构发生干涉。冷却系统的设计包括以下两方面：1、冷却水管直径由于塑件壁厚均匀，整体尺寸不是很大，所以采用直径为 8mm 的水道。2、冷却回路的形式 型芯和型腔都采用直通回路形式

51、。图 3.12 型腔冷却回路布置第七节 模架的选择注塑模模架国家标准有两个， 即 GB/T12556 1990塑料注射模中小型模 架及其技术条件和 GB/T125551990塑料注射模大型模架 。前者适用于 模板尺寸为 BL560mm900mm；后者的模板尺寸 BL 为( 630mm 630mm) (1250mm 2000mm)。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成 了自己的标准， 该设计采用龙记标准模架。 根据制品尺寸所需长度， 选用标准模 架： GAI 型400450 GB/T12556.1-1990模仁尺寸的确定： 因为采用的是整体式凹模和整体式凸模， 模仁所承受的力 最终是

52、传递到凸、 凹模上， 从节约材料和见效模具尺寸出发， 模仁的值取的越小 越好，但实际中因为要考虑冷却因素， 又因为经过模仁的冷却系统比经过模仁外 部的冷却系统效率高， 所以为了给冷却系统留有足够的空间， 该设计取模仁的大 小为 270210 mm。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的 运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。国家标准规定的结构形式分为带头导柱和有肩导柱， 大型而长的导柱应开设 油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别 对于大型、精密的模具， 导柱的直径需要进行强度校核。 导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有

53、防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易设计导柱和导套需要注意的事项有：（1）合理布置导柱的位置，导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的 1/3 处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置， 或不等直径对称布置。（2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出 68 mm，以确保其导向与引导作 用。（3）导柱工作部分的配合精度采用 H7/f7 ，低精度时可采取更低的配合要求； 导柱固定部分配合精度采用 H7/k6 ；导套外径的配合精度采取 H7/k6。配合长度 通常取配合直径的 1.52 倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。（4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可

54、以保护型芯不受损坏， 设在定模一边有利于塑件脱模。导柱导向机构设计要点： 通常设置四个导柱， 采取等径不对称布置， 或不等 径对称布置的形式。 这里采用的是等直径不对称布置， 导套在定模， 导柱在动模。3.9.1 导柱的结构带头导柱如图所示：图 3.15 带头导柱3.9.2 导套的结构带头导套如图所示：图 3.16 带头导套第八节 脱模机构的设计注射成型每一循环中， 塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出， 完 成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。3.10.1 脱模机构设计的总体原则（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

55、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，以求良好的塑件外观。并且结构要 求简单3.10.2 推杆设计推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式，具有制造简单、更换方便、推 出效果好等特点。推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出。推杆的截面形状； 根据塑件的推出部位而定， 最常用的截面形状为圆形； 推 杆又分为普通推杆和成型推杆两种， 前者只是起到将塑件推出的作用， 后者不仅 如此还能参与局部成型，所以，推杆的使用是非常灵活的。（1）推杆的形状如图所示图 3.17 推杆结构（2）推杆的位置与布局 为了保证塑件被推出时受力均匀，推出平衡，不变形；采用均匀布置；若某 个部位脱模阻力特大，则该处应增加推数目。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；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 10.13m；m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 23m。m在模内排气困难的部位应设置推杆，