毕业设计塑料模具设计

1、1绪 论1. 模具工业的概况在讨论注塑模设计之前，先耍对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具 工业的发展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对木课题的意义有所了解。 首先要对模具有一个整休的认识。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业 产品的基础工艺装备之一。作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业 的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济发展起 着不容质疑的作用。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时木身乂 是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁 力工业”；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则

2、认为是所 有工业中的“关键工业” ;口本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的 动力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。 在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%,塑料模具约占33%,压铸模具约占6%, 其它各类模具约占11%。塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。塑料工业是一门新兴工业。自 塑料问世后的几十年以來，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发 展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、 陶瓷、木材和玻璃等，成为各个工业部门不可缺少的材料。目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别是 在办公设备

3、、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业 产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的 壳休等零件，都已经向塑料化方向发展。目前，世界的塑料产量已超过右色金属 产量的总和。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺 基础装备。用塑料模具生产的主耍优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产 品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济 效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着 塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随z迅速发展。2. 我国塑料模具工业技术现状及地区分布在中国，人们

4、已经越来越认识到模具在制造中的重耍基础地位，已成为衡量 一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和 新产品的开发能力。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大 发展，模具水平有了较大提高。述能生产厚度仅为0. 08mm的-模两腔的航空杯 模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。注塑模型腔制造精度可达0. 020. 05mm, 表面粗糙度ra0.2um,模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030 万次，淬火钢模达50100万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大斧 距。成型工艺方而，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯 脱模机构的创

5、新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成 熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934 英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了 c-mold气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气 辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用 内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热 流道模具。但总体上热流道的采用率不到10%,与国外的5080%相比，差距较人。在制造技术方面，cad/cam/cae技术的应用水平上了一个新台阶，以生产 家用电器的企业为代表

6、，陆续引进了相当数量的cad/cam系统，如美国eds的 ug ii、美国parametric technology公司的pro/engineer 美国cv公司的cads5> 英国deltacam公司的d0ct5、日本hzs公司的crade、以色列公司的cimatron. 美国ac-tech公司的c-mold及澳大利亚moldflow公罚的mpa塑模分析软件等等。 这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业屮，实现了 cad/cam的集成，并能支持cae技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机 模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具cad/cam技术的发 展。

7、近年来，我国自主开发的塑料模cad/cam系统有了很大发展，主要有北航 华止软件工程研究所开发的caxa系统、华中科技大学开发的注塑模hsc5.0系统 及cae软件等，这些软件具有适应国内模具的具休情况、能在微机上应用且价格 较低等特点，为进-步普及模具cad/cam技术创造了良好条件。近年來，国内己较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如:p20、3cr2mo> pms、 smi、sm ii等，对模具的质量和使用寿命有着育接的重大的影响，但总体使用 量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越來越广泛地得到应用，并且出 现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化

8、程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。 技术比较见表1表1：国内外塑料模具技术比较表项目国外国内注槊模型腔精度0. 0050.01mm0.02 0.05mm型腔表而粗糙度rao.ol 0. ()5 umra0.20 um非淬火钢模具寿命10-607；次1030力次淬火钢模具寿命160-300万次50-100万次热流道模具使用率80%以上总体不足10%标准化程度7080%小于30%中舉舉料模生产周期一个月左右24个月我国模具工业起步晚，底了薄，与工业发达国家和比有很大的并距，但在国家产业政策和与z配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发 展

9、迅速。据统计，我国现有模具生产厂近2万家，从业人员约50万人，“九五” 期间的年增长率为13%. 2000年总产值为270亿元，占世界总量的5%o 2008年 总产值为450亿元，近十年来增长率为15%以上。但从总体上看，口产口用占主 导地位，商品化模具仅为1/3左右，国内模貝生产仍供不应求，特别是精密、大 型、复朵、长寿命模貝，仍主要依赖进口。目前，就整个模具市场来看，进口模 貝约占市场总量的20%左右，其中，中高档模具进口比例达40%以上。因此， 近年來我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、长寿命模具上，并取得了可 喜的成绩，模貝进口逐渐下降，模具技术和水平也有长足的进步。近年來，模貝

10、行业结构调整和体制改革步伐加快，主耍表现为：大型精密、复杂、长寿命等中 高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大； 专业模具厂数量增加较快，其能力提高显著；股份制改造步伐加快，等等。从地 区分布來说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部 地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模貝生产最为集中的省份是广东和 浙江，这2个省的模貝产值已占全国总量的六成以上。江苏、上海、山东、安徽 等地目前发展态势也很好。我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，但设计制 造水平在总体上要比工业发达国家落后许多，其茅距主要表现在卜列六方面：(1) 国内口配率不足80%

11、,中低档模具供过于求，中高档模貝口配率不足60%。(2) 企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。(3) 模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低很多，而模具生产周 期却要比国际先进水平长很多。(4) 开发能力弱，经济效益欠佳。我国模貝企业技术人员比例较低，水平也较低, 不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。(5) 模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。(6) 与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国 模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益 和新产品开发能

12、力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。因此, 模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产詁，现代模具是多学科知识集聚的高 新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应 用可缩短模具设计制造周期，同吋也显著提高模具的制造精度和使用性能，人人 地提高模貝质量。在科技发展屮，人是第一因索，因此我们要特别注重对知识的更新与学习， 实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制 造水平。在教学中积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化坏 境，实现模具企业的敏捷制造

13、、动态联盟与系统集成。我国模具工业是一个完全 信息化的、充满着朝气和希望而乂实实在在的新时代即将到來。3. 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向在信息社会和经济全球化不断发展的进程屮，模具行业发展趋势主耍是模具 产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高， 模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向 着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。模具技术的发展趋势主要是：cad、cam、cae的广泛应用及其软件的不断 先进和cad / cam / cae技术的进一步集成化、一体化、智能化；pdm （产品数据 管理

14、）、capp （计算机辅助工艺设计管理）、kbe （基于知识工程）、erp （企业资源管 理）、mts （模具制造管理信息系统）及internet平台等信息网络技术的不断发展和 应用；高速、高精加工技术的发展与应用；超精加工、复合加工、先进表 面加工和处理技术的发展与应用； 快速成型与快速制模（rp / rt）技术的发展 与应用；热流道技术、精密测量及高速扫描技术、逆向工程及并行工程的发 展与应用；模具标准化及模具标准件的发展及进一步推广应用；优质模具 材料的研制及正确选用；模具自动加工系统的研制与应用；虚拟技术和纳 米技术等的逐步应用。4 注塑模具cad发展概况及趋势计算机辅助设计（comp

15、uter aided design, cad）是当代计算机应用的 一个重要领域。随着计算机皱件和软件技术水平的迅速提高，cad技术及其应用 一宜处于日新月异的发展浪潮中。作为cad技术应用的一个十分重耍的方面，塑 料模具计算机辅助设计、模拟分析与制造，即模具cad、cae和cam也一直是国内外普遍关注的热点。三十多年來，国外注射模cad技术发展相当迅速。70年代己开始应用计算 机对熔融塑料在圆盘形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初, 人们成功地采用有限元法分析三维型腔内塑料熔体的流动过程，使设计人员可以 依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以 减

16、少试模时间，提高模具质量。近十年来，注射模cad技术在不断进行理论和实 验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些高水平的商品软件逐步推出， 并在推广和实际使用中不断改进、提高和完善。第一章塑件材料选择性能一、零件47£5050图1-1零件图二、abs材料分析abs材料是内烯月青一j二烯一苯乙烯共聚物。这三种组分各口的特性， 使abs具有良好综合力学性能。丙烯晴使abs有良好的耐化学腐蚀及表面硬 度，丁二烯使abs坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性。abs属于热塑性塑料，外观为粒状或粉状，呈微黄色，不透明但成型的塑 件具冇较好的光泽。abs无毒，无味。密度1. 021. 05g

17、/cm3成型温度范围（180 °c-240°c），成型时有较好的流动性。abs材料具有较高的抗冲击强度，且 在低温下也不迅速下降（抗寒性）；有良好的的机械强度和一定的耐磨性，耐 汕性，化学稳定性和电气性能。人bs有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型 加工，且易着色。abs儿乎不受酸、碱、盐、及水和无机化盐的影响，溶于 酮、醛、酯、氯代疑中，不溶于大部份醇类及桂类溶剂，但与桂长期接触会 软化溶胀。abs塑料表面不可接触受冰醋酸，植物油等化学药品，否则会引 起应力开裂。此外，abs的缺点是耐热性不高，低介电强度，低拉伸率，热 变形温度为93°c,脆化温度为-27

18、6;c,使用的温度范围为-40°c100°c,而且 abs的耐气候性也并，紫外线作用下容易氧化降解，从而会导致制件变硬发 脆。三、塑料成型工艺性能分析塑料成型工艺特性是塑料在成型加工过程中所表现出來的特有性质，下面， 对注塑材料abs工艺特性进行分析：1、q攵缩，性塑料从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或休积 会发生收缩变化，这种性质称为收缩性。收缩性的的大小以单位长度塑件收缩量 的百分数来表示，称为收缩率。一般对于大型模具的收缩率计算，我们采用实际 收缩率进行计算：ss=a-b/bx100% （ss：实际收缩率；q：模具或塑件在成型温度 时的尺寸；b：塑件在室温时

19、的尺寸；c：模具在室温时的尺寸）对我所设计的 零件属于小型的模具，所以采用sc-b/bx% （sj：为计算收缩率）由于本次毕 业设条件的原因，没有办法口己去测量出：c b值。于是我们通过查找资料塑 料成型工艺与模具设计附录b常用塑料的收缩率，可得：abs塑料成型收缩 率为：0. 003-0. 008,由于塑件的结构，模具的结构，成型工艺条件等都会影响塑料的收缩率变化。我们取一个相对平均值：0. 005o2、流动性 塑料在一定的温度、压力作用充填模具开腔的能力，称为塑 料的流动性。塑料的流动性差，就不容易充满开腔，易产生缺料或熔接痕等缺陷。 但流动性太好，乂会在成型时主生严重的飞边。abs材料属

20、于热塑性塑料，分子 成线型，具有良好的流动性。其次：料温，压力，模具结构都会影响塑料的流动 及充模能力。3、吸湿t生 吸湿性是指塑料对水分的亲疏程度。按吸湿或粘附水分能力 的大小分类，abs塑料属于吸湿性塑料，吸水率为：0.05%-0.5%。在注塑成型过 程中比较容易发生水降解，成型后塑件上出现气泡，银丝与斑纹等缺陷。因此， 在成型前必须进行干燥处理。一般干燥温度取80-90°c,干燥时间为两小时。4、热敏感生 塑料的化学性质对热量的敏感程度称为热敏性。热敏性塑 料在成型过程中很容易在不太高的温度下发牛热分解、热降解，从而影响到塑件 的性能，色泽和表面质量等，另处，塑料熔体发生热分解

21、或热降解时，会释放出 一些挥发性气体，这些气体一般具有腐蚀性，或有毒，不管是对人，还是模具都 会造成一定的影响。aes塑料成型温度为210°c-250°c,经查中国人力资源专家 网提供的材料编经验值得，到达260°c变色，于料温达到280°c时，塑料出现分 解。于是注塑成型是，一般取210°c-250°co综上所述：abs收缩比较大，成型收缩后，对型芯具有比较大的包裹力，为 方便塑件顺利脱模，应将脱模斜度设计为较大值：型腔401。4(/型芯 30z1 ° abs溶融时具有良好的流动性；较低的热敏性；属于吸湿性塑料。于 是在成

22、型是需要控制好，成型温度，压力，注射前的干燥处理等。附表11 abs材料性能、工艺参数表密度1. ()5拉伸强度33 49收缩率0. 0030. 008拉伸弹性模量1.8熔点130160弯曲强度80热变形65 98°c弯曲弹性模量1.4温度(45¥/cm')压缩强度18 39模具温度25 70°c缺口冲击强度11 20喷嘴温度180 190°c硬度r62 86屮段温度210 230°c夕卜观微黄色或白色不透明后段温度200 220°c吸水率0. 050. 5干燥温度80 90°c耐热、表面硬度髙，尺注射压力70loo

23、mpa特点寸稳定、耐化学、易成塑化形式螺杆式柱塞式型加工,可渡銘干燥吋间211保压压力30-80mpa背压压力3-20mpa比重1. 05注塑时间3-5s保压时间10-30s第二章塑料件的结构工艺、塑料件的尺寸精度分析按塑件的尺寸mt精度要求,未标注公羌为自由，按abs材料模塑件公差 等级(gb/t 14486-1993)选取一般精度要求mt3。其主要尺寸公差如下(单 位均为mm)成型零件的外形尺寸：200爲、214.6几2、100缶、50缶、5%、%、4九、l5粘2、47.18缶、48.6%、51.%、40缶、5九、1、/?7.5骞6、尺、刃0酩6、7?5骞4、尺13.5骂.8、95

24、6;、15°成型零件的外形尺寸:203芽2、8025、48.68鳥"、51.5芽&、/?12器8、/?614、n r +0.16k / _o 、成型零件的卡位孔尺寸：4.2鳥二、塑料件的使用性能分析塑件外表面光亮耐磨，平整，卡位孔处需要有良好的力学性能。卡位孔配 合精度不高，需要适当的强度和弹性，不容易产生的变形，整体无变形即可。三、塑料件的表面质量分析该塑件要求外形美观，内、外表面表面光滑，没有斑点及熔接痕现象，内、 外表面粗糙度均可取rao. 4 u mo塑件制品内、外表面成型后方不可见边缘有缺 陷，边缘面要求平整。四、塑料件的结构分析1、塑件形状比较复杂，前、

25、后面都用圆弧过度，后面有两个卡位孔，两侧 均有加强筋。内部有三块隔板。2、塑件整体结构较大，平均壁厚为1. 5mm,壁厚检测分析如图2-1所示, 超过abs塑料的最小成型壁厚。可注塑成型。厚度i厚席»已保存分折图2-1厚度检查分析综上所述，从精度上看，abs注塑成型可满足尺寸要求，表面粗糙度要求（abs 13可达到0.0251.6/um）o从结构上看，可考虑整体边缘为最大分型面，两侧卡 位孔结构考虑侧向分型。从塑件的表面质量要求看，浇口选择在塑件的底部，提高 它们的力学性能。由于塑件整休结构较大，但生产批量大等。我们可以考虑使用一 模多腔的注塑成型，提高生产效率。第三章成型设备的选择

26、和成型工艺的制定、成型参数的确定查中国模具设计大典、羯料成型工艺与模具设计得abs須料的有关 注塑成型参数：密 度：1.01 1. 05g/mm3收 缩率：0. 0050. 008预热温度:80°c90°c,预热时间23h料筒温度：前段200°c210°c,中段210°c230°c,后段200°c220°c喷嘴温度:180°c190°c模具温度:50°c70°c注射压力:60loompa注射时间:注射时间35s,保压时间1030s,冷却时间1530s.成型周期：4070s二、

27、塑件的体积和重量的计算1、利用pro/e进行体积的计算根据产品图纸，将四组调料盒按 1 ：1的尺寸比例在proe里完成三维构 图。利用proe分析指令对四组调料盒 进行体积的计算如图3-1所示。体积二4. 7173376e+04m其中 e=l 03=10000四组调料盒体积v=10004. 72mm'质量展性分析定义特征类型o快速c已存的g特征结果41.4.mass prop l7173376 e+04 亳米与1. 1718194e+05 毫米八 2 0000000 e+00公吨/毫米八3 7173376 e+04 公吨根据.box坐标边框确定重心：x y z 0.0000000e+0

28、0 -3.8581175e+c相对于_b0x坐标系边框之惯性.（公吨*巨惯性张星 ixx ixy ixz1.6426210e+08 0.0000000h 0 ®图3-1质量分析2、四组调料盒重量的计算根据分析abs材料p二105g/cm3w二 p v=1.05x10004. 72x10-3=10.5496g三、模具所需塑料熔体注射量根据生产批量为大批量生产，由于注蜩件的尺寸比较大，初步选择采用一 模二腔，按塑料模具设计指导2. 1.2.4有如下模具所需塑料熔休注射量的 计算公式：m 二 n m.+ m2式中，m 副模具所需塑料的质量或体积（g或cn?）n 初步选定的型腔数量mi 单个

29、塑件的质量或体积（g或cn?）m2浇注系统的质量或体积（g或cm3）m2 ：注系统的质量或体积，它与注塑件的质量和塑料的流动性能有一定的关系,是一个不定值，但据注塑厂的统计资料，m2取15%-20%。在这里我们选用m2=0. 6nmi则有:m=l. 6nm1=1.6x2x 10. 5496=33.75872 cm四、锁模力的计算fm= （na1+a2）p 型式中，fm模具所需要的锁模力（n）n 初步选定的型腔数量a】一一单个塑件在分型面上的投影面积（mn?）az流道凝料在分型面上的投影面积（mn?）p型塑料熔体对型腔的平均压力（mpa）其中,a2按分型面上投影面积ai的0. 2-0. 5倍。取

30、中间值0.3,利用pro/e进行注塑件投影面积分析（一模两腔一起分析），a投影面积为:40951.0mm2如图32所示。图32投影面积分析根据资料塑料模具设计指导p7常用塑料注射成型时型腔平均压力表22中，abs屈于中等黏度塑件及有精度要求的塑件，p型取35fm (na1+a2)p 型二(2x20475. 5+0. 3x2x20475. 5) x35二(40951+12285. 3) x35= 1863270. 5 mpa五、设备选择根据塑化塑化温度，额定注射量，注射压力，锁模力要求，参考塑料成 型工艺设计与模具设计p105表4. 2常用国产注塑机的规格和性能。初步选 择采用注射机型号：g54

31、-s200/400g54-s200/400，其冇关的参数为:额定注射量200400cm3注射压力109mpa锁模力2540kn最大注射面积645cm“最人开合模行程260mm最人模具厚度406mm最小模具厚度165mm喷嘴圆弧半径18mm喷嘴孔直径4mm动定模板尺寸532 x 634mm拉杆间距290mmx 368mm六、塑料成型工艺卡根据abs材料的注射成型工艺分析、四组调料盒的结构分析及相关资料塑 料注塑模结构与设计编写如下表3-1成型工艺卡片。表31塑料成型工艺卡塑料成型工艺卡片资料 编号车间共1页第1页零件名称四组调料盒材料牌号abs设备 型号g54-s200/400装配图号材料定额每

32、模 件数2零件图号sztlh001单件重量10549. 6g工装号八'/r 7/ / /卅i/z/ar y/ / / w/c /材料 干燥设备温度/°c80 90吋间/h2料筒 温度 (°c)后段/°c180200屮段/°c210230前段/°c200210喷嘴/°c180-190模具温度/°c50 80时间注射/s29保压/s15 30冷却/s15-3()压力注射压 力/mpa70100背压力/mpa60100后处理温度100时间 定额辅助/min时间8-1()单件/min检验编制校对审核组长车间主任主管工程师第四

33、章注射模设计一、可行性分析1、可注塑性分析(1) 、最小壁厚要求根据图纸，四组调料盒壁厚为1. 5mmo塑料模具设计与制造实训教程p18 (表1-3)常用塑料壁厚选用范围中,abs材料壁厚范围为1.25-1.6mm。四组 调料盒的壁厚屮型塑件，需进行最小壁厚校核。塑料模具设计参考资料汇编 p160壁厚(s)与流程(l)关系式：abs流动性为中等。s二(l4-100+0. 8) x0. 7二(150一 100+0. 8) x0. 7二1. 61mm >1. 5mm四组调料盒平均尺寸大于abs材料的实际最小注塑尺寸,可注塑成型。(2) 、表而质量要求由丁塑件表而质量要求较高，表而不允许出现明

34、显的接痕，和气泡伤疤。 为避免此类缺陷的出现，在结构设计，分型而设计，浇注系统设计，排气系统 设计前进行使用plasttc adv1ser7. 0进行注塑件可能产生的接痕和气泡分析如图4-1所示。图41接痕和气泡图中，红色为缩痕区，蓝绿色小点为气泡。由图可知，缩痕多出现在相交 结构上，一般rti塑件的结构确定接痕的分析为红色，说明接痕缺陷不明显，塑 件的结构达到表面表质量的要求。蓝绿色点不多，多集中在边缘上，可考虑将 分型面设计在此处，合理利用合模间隙，可达到良好的排气效果，可避免气泡 引起的缺陷。2、可制造性分析(1) 、模具精度校核根据塑件精度要求塑件外表面ra=o. 8 ix m按经验公

35、式可得型腔的表面要 求ra=o. 27 m m由精铳研磨达到精度要求。(2) 、结构分析塑件整体结构均匀，卡位孔结构小，内有r3倒角，型芯机构设计成整体式,如图4-2(a)所示，需要用到线切割和数控铳加工，是模具加工费较贵，口小的角榊容易磨损，一但磨损过量，则整个型腔需要更换，浪费大量的费用， 从模具的加工性、经济角度出发考虑，所以型芯机构设计成拼块组合式，如图 4-2 (b)所示，有利于加工，便于更换，即可节省模具的成本费。型芯设计成 组合镶嵌式可以用铳工单独加工完成。(a)整体式(b)拼块组合式图4-2型芯的形式塑件在两侧分別有一个卡位孔，卡位孔的直径：4. 2mni、长：8mm,卡位孔结

36、构不利于与主分型面一起分型，所以必须运用侧向抽芯分型才可以分型。综上所述：四组调料盒塑件，满足最小注射壁厚，注射没有明显的缩痕现 彖，注射型成气泡少，且可利用合理的合模间隙排气。模具可加工简单，结构 合理。3、型腔数目的确定根据模具的生产批量为大批量生产，一模多腔能提高生产效率，降低每一 件产品的模具费用。根据一模两腔塑件的体积v=40951.0mm2'塑件体积比较大, 按初步选择的注射机g54-s200/400额定的注射量为200400 mm3,可成型一模 具多腔。但随着模具型腔数目的增加，塑件的精度降低，模具结构复杂，制造 成本提高，注塑质量差。综合考虑，四组调料盒的模具设计采用一

37、模二腔结构。二、确定模具的类型1、塑料釆用注射成形法生产。为保证塑料表面质量，使用点浇口成形，由 于塑件较大，所以一个塑件采用四个点浇口，因此模具应为双分型面注射模(三 板式注射模)。2、模具釆用一模二腔，模具规模较大，为了降低加工难度，模具采用组合 镶嵌式。3、从塑件卡位孔结构的角度考虑，制件卡位孔结构较小，所需的抽芯力不 大，所以可以利用斜滑块侧向分型。三、确定模具的主要结构1、模具型腔布局、浇口的选择(1) 模具型腔布局的选择合理的型腔布局有，能简化模具结构，提高生质量。下图4-3中a、b、c为四组调料盒模具设计中的四种模具型腔的布置方式。z-)r、二. 丿（a）矩形横向对排!:厂厂/丿

38、_l（c）矩形纵向对排卡位孔在内侧（b）矩形纵向对排卡位孔在外侧图43模具开腔布局（一）、图a为矩形横向对排，卡位孔外侧两个反向，内侧两个相对。此排 列方式结构简单，压力中心为矩形排列的屮心，利于压紧。浇口选择底部，但 由于内侧两个卡位孔相对结构，不便于安装，不便于抽芯机构设计及抽芯。（二）、图b为矩形纵向对排卡位孔在外侧。此排列方式结构简单，压力中 心为矩形排列的屮心，利丁压紧。浇口选择底部，卡位孔的侧抽芯分别在外侧 两边，不能捉高侧抽芯的力学性能且结构紧凑。在设计侧抽芯机构时需要设计 四个，不便于安装，模具成本费较高。（三）、图c矩形纵向对排卡位孔在内侧。此排列方式结构简单，压力中心 为矩

39、形排列的屮心，利于压紧。浇口选择底部，卡位孔的侧抽芯分别在内侧两 边，能提高侧抽芯的力学性能月结构紧凑。在设计侧抽芯机构时只需要设计二 个即可，便于安装，模具成本费比上种方法低。根据经验，型腔的排列尺寸，即要保证成型时的压边值，乂要考虑侧抽芯 是否产生干涉，如有干涉则无法合模具。经综合考虑，型腔的横间矩最小处取 20nmio综合分析考虑使用图c矩形纵向对排卡位孔在内侧，卡位孔纵向对排内侧 结构。（2）模具点浇口的选择模具型腔体积较人，塑件壁厚均匀，经塑料专家分析，注塑件浇口最佳位 置主要为两塑件和对的一小部分，如图4-4所示。图4-4浇口选择的分析图中，蓝色表示浇口最佳选择区域，红色表示最不好

40、的选择区域。根据分析报告，为达到好的浇口位置的选择效果，浇口选在绿色区域并在塑件的底部。2、分型面的设计分型面的选择原则：应选在外形最大轮廓处、有利于塑件的顺利脱模、模 具结构简单既便于加工制造、应有利于排气、确保塑件的外观质量要求、保证 塑件的精度要求，还应考虑到型腔在分型而上投影面积的大小，以避免接近或 超过所选用注塑机的最大注塑面积而可能产生溢流现彖。根据塑件结构分析， 结合缩痕和气泡分析。分型面取塑件底而为主分型而，结构简单，利于气体的 排出，外侧抽芯结构由侧抽芯侧向分型。下图4-5 a、b两种方式。comm图an图b图4-5分型面的设计、图a整体式：结构复杂不利于加工且不可完成侧向分

41、型。只能史模具 复杂。、图b组合拼块式：结构简单利于加工及顺利完成侧向分型，从塑件的 整个外表冇较高的光洁度要求，浇口不能设计边沿或上表而上，于是此分型而 的方式必需采用点浇口，设计在塑件的底部。卡位孔通过斜滑块侧向抽芯完成,侧抽芯具冇较好的力学性能，在合模时，可将模具锁紧。 综合分析，采用图b分型设计。3、浇注系统的设计(1) 主流道设计主流道是注射机喷嘴与分流道的塑料熔体的流动通 道，其形状尺寸对熔体的流动和充模时间有较大的影响。 主流道一般设计在浇口套中，为更容易的拔出，主流道的 锥角为2°4°结构如右图4-6所示右图4-6主流道(2) 分流道的设计分流道的作用是改变

42、熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。其主耍形式有：圆形、梯形、u形、半圆形、矩形、六角形4-7所示。图47分流道其中，梯形和半圆形加工较为容易，且热量损失与压力损失均不大，所以 在此设计中，选用半圆形流道。根据经验，梯形的主流道热量损失与压力损失，所以分流道设置为梯形。(3) 分流道的布局模具结构为一模二腔，型腔排列采用矩形纵向对排卡位孔在内侧的方式, 各型腔压力平均同时充满，分流道的排列方式如下图48所示，图分流道布局图4-8中，l由型腔的布局确定，ll=50、l2=15图中的二次分流比一次分流要小15%20%。(4) 浇口的设计考虑浇口的灵活性，加工方便，及零件的表面质量要求，

43、所以选用点浇口 进料，减少了浇注系统塑料的损耗量，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹。如下图4-9所示浇口尺寸:d二 1、l二、a二8。其中，主流道衬套和定位环由主流道尺寸，衬套尺寸选择标准件。如下图4t0 a、b 所示：a主流道衬套口回冈4定模刚定位环b定位环图410标准件4、排气系统模具型腔体积较犬，塑件壁厚均匀，经塑料专家分析，注塑件主耍在下表 面相交处，及卡位孔部位产生少量气泡，如图4-11所示。在分型面的设计中, 己经将主分型面设计于易产生气泡的位置，其主要将合模具间隙控制在0. 03mm, 则能将气体通畅排岀。卡位孔结构部位的气体排出，主要设计侧型芯的配合间 隔为 0. 03mmo图

44、4-11排气系统分析5. 导向机构的设计3、导向机构的功用任何一副模具在定动模之间都设置有导向机构。其作用有如下: 定位作用：合模时维持动定模z间的一定方位，合模后保持模腔的止确形状。 导向作用 合模时引导动默按序闭合，防止损坏型芯，并承受一定的侧向力。 承载作用 采用推件板脱模或三板式模具结构，导柱有承受推件板和定模型 腔板的重载荷作用。 保持运动平稳作用，对于大中型模具的脱模结构，有保持机构运动灵活平稳的作用。2、导向机构的设计 导柱 国家标准规定了两种结构形 式，带头导柱和有肩导柱。有的导柱开设油 槽,内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦， 小型模具和生产批量小的模具主要釆用带头 导柱，大型

45、模具和生产批量大的模具多采用 有肩导柱。中小型模具导柱直径约为模板两 直角边z和的1/201/350大型模具导柱直 径约为模板两直角边之和的1/301/40。具 体直径可查塑料模架标准。国家规定导柱头部为接锥形，截锥形长度为导柱直 径的1/3,半锥角为10 °-15 °,也有头部采用半球形的导柱，导柱具体尺寸 可查有关国家标准。 导套 直导套多用于较薄的模板，比较厚的模板须采用带头导套，导套 壁厚通常在3-10mm ,视内孔大小而定，大者取大值，带头导套轴向固定容易, 直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，导套具体尺寸可查有关国家标准。 如图所示：图c直导套；图d带头导套

46、。s二5 l二40 *24壁厚为2 （塑料模具设计手册p87-913、设计导套和导柱须注意的事项合理布置导柱位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度; 导柱不应设在矩形模模具四角的危险断面上，通常设在长边离中心线的1/3处 最安全。导柱布置方式常采用等宜径不对称布置，或不等宜径对称布置。 导柱工作部分长度应比型芯端面高出6-8伽，以确保其导向与引导用。 导柱工作部分的配合精度采用ii7/f7 （低精度时采用ii8/f8,甚至i19/f9） 导柱固定部分配合精度采取i17a6；导套外径的配合精度采取ii7/6o配合长通 常取配合直径15-2倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，并降低加工难

47、度。 导柱与导套应有足够的耐磨性，多采用低碳钢经渗碳淬火处理，其硬度为 iirc48-55，也可采用t8或t10碳素工具钢，经淬火处理。导柱工作部分的粗糙 度为raro. 4,固定部分为rao. 8；导套内外圆柱面表面粗糙度取rao. 8为妥。 导柱可以设置在动模一边或定模一边，设在动模一边可以保护型芯不受损 坏，设在定模一边便于塑件脱模，一般情况卜导柱多设在有型芯的一边，有时 动定模两边均设有导柱，分别起着不同的作用。导柱头部应制成截锥形或球 头型；导套的前端也应导角，一般导角半径为1-2mm。6、限位拉杆的设计本模具设计是双分型面，所以必须要设计一个限位装置來控制中间板与定 模座板的距离，

48、经查阅资料木设计选择限位拉杆作为限位装置，如图4-12所 示限位拉杆是在模具中起限位作用。图4-12限位拉杆l= s+kl拉出浇口凝料距 s浇口的深度k一安全系数（一般取310mm）l=s+k= 165+5=170l1是在开模时利用水口板把主流道中的凝料拉出来，限位水口板距离。定模座板图413限位拉杆安装图限位杆安装于图4-13所示。7、确定模具的主要结构模具结构为双分型面注射模，如图4-14所示。模具分型面aa的打开距离， 应大t 165mm,分型面的打开距离，应大t 58mm,方便制件和浇注系统的 脱落。911811abbaa4 5 6 7 89 w 414木模具

49、双分型面注射模结构图1定位环2浇口衬套3定模座板4水口板板5限位拉杆导套6定模板导柱7尼龙拉模扣8动模板9复位弹赞螺钉10复位杆11垫铁12动模座板13垃圾钉14 一推板15推杆固定板16支承柱17顶杆18导柱19 一导套8、模架的选择1、根据模具的主耍结构，选择派生型的三板模架p4型如上图4-14所示。2、模具安装尺寸校核模具整体尺寸长宽高：长550、宽500、高50011uh,注射机的模具尺寸要求 为：长634mm、宽532inin高496mm模具的整体尺寸不符合注射机对模具的 尺寸要求。故，从模具的综合因素考虑，最终注塑机确定为：xs-zy-500o长 550mm、宽450inin高49

50、6inin模具的整体尺寸符合注射机对模具的尺寸要求,模具的闭合高度小玉注塑机的最大模具厚度要求450nimo模具的整体尺寸符合注射机对模具的尺寸要求，可方便的安装到注射机上。xs-zy-500,其有关的参数为：额定注射量500cm3注射压力145mpa锁模力3500kn最大成型面积2looocnr最大开合模行程500mm最大模具厚度450mm最小模具厚度300mm喷嘴圆弧半径18mm喷嘴孔直径4mm动定模板尺寸700mmx850nun拉杆间距540mmx440mm9、开模行程的校核与推出矩离合理的开模行程，能保证制件的顺利脱落，同时可以缩短成形周期，提高 生产效率。塑料成型工艺与模具设计p10

51、3开行程校核的公式如下：sr+h2+ （510） mm式中s注射机最大开模行程，mmh推岀距离（脱模矩离），mmh2包括浇注系统在内的塑件高度，mm根据注射机型号冇s=500 mm.出推出距离，一般取塑件高度加上一个安全距离（310） mm 则 hi =58+10=68mm 出=68+165+10=243 于是冇：stih+hz+lo综合考虑，螺杆式注射机xs-zy-500,满足模具最大行程要求。ii塑件的推 出行程为68mmo10、推出方式的确定由分型面的设计来看，塑件能在顶出零件的作用下，通过一次顶出动作,就能将塑件全部脱出。其推出机构如下图4-15所示:图415 次推出机构11、侧抽芯机

52、构的设计木模由于需耍抽芯的距离较短，只有 8mm,所以采用侧向抽芯机构。滑块设在动模, 在斜滑块与型芯镶件z间装入2个黄色弹簧, 开模时斜滑块与动模部分一起后移，远离斜 楔块，然后在弹簧的作用卜把斜滑块向后推,小型芯、弹簧 限位销 '最后在限位销的作用卜限制抽芯距完成侧向图4-16侧抽芯机构抽芯，在合模过程中由于限位销限制了斜滑块的活动距离，斜楔将斜滑块、侧 型芯一起压入复位到成型位置，因为侧型芯固定在斜滑块上，完成侧抽芯动作, 如左图4-16所示。、抽芯距s抽侧向抽芯或侧向瓣合模从成型位置到不妨碍制品顶出脱摸位置所移动的距 离称为抽芯距，用s抽表示，为了安全起见，抽拔距通常应比侧孔或

53、侧凹的深 度大3-5mmo但在侧向小型芯或瓣合模块脱出侧孔或侧凹以后，其儿何位置有 限于制品脱摸的情况下，抽芯距不能简单依靠这种方法确定。所以，根据上所述本套模具的抽芯距可取s抽二8 mm （須料模设计手册 p154）（2）、滑块与导滑槽的设计1）滑块设计滑块是抽芯机构中的重要零部件。它上面安装有侧向型芯 或成型镶块，注射成型和抽芯的可靠性都需要它的运动精度保证。滑块的结构 形状可以根据具体制品和模具结构灵活设计，既可与型芯做成一个整体，也可 采用组合装配结构，整体式结构多用于型芯较小和形状简单的场合，而组合式 结构则是把型芯与滑块分开加工，然后装配在一起，采用组合式结构可以节省 优质刚材（型

54、芯用钢一般比滑块用钢要求高），并使加工变得比较容易。2）滑槽设计 侧向抽芯过程中，滑块必须在滑槽内运动，并要求运动平稳 且具有一定精度。设计滑槽时应注意下面问题： 滑块完成抽拔动作后，其滑 动部分仍应有全部或部分长度留在滑槽内。滑块的滑动配合氏度通常要大于滑 块宽度的1.5倍，而保留在滑槽内的长度不应小于这个数值的2/3,否则，滑 块开始复位时容易偏斜，甚至损坏模具。如果模具尺寸较小，为了保证滑椚长 度，可以把滑槽局部加长，使其伸出模外； 滑槽地滑块的导滑部位采用间隙 配合，配合特性选用h8/&7或h8/h8,其它各处均应留有间隙，滑块的滑动部 分和滑槽导滑的表面粗糙度均应小于0. 63-1. 25unio3）滑块与滑椚的材料 滑块可用45钢或碳素工具钢制造，导滑部分要求 硕度240hrc,滑槽可用耐磨材料制造，也可用45钢或碳素工具钢制造，要求 硕度为52-56hrc04）滑块的导滑形式 为了确保侧型芯可靠的抽出和复位，保证滑块在移动 过程中平稳上下不窜动和不卡死现象，滑块与导滑槽必须很好配合和导滑。滑 块与导滑槽的配合一般采用h7/f,其配合结构形式主要根拯模具大小，模具结 构和塑件的产量选择，常见的形式如下图4-18所示：图4-18斜滑块的形式图（a）为整体式滑块与整体式导滑槽，结构紧凑，但制造困难，精度难控制主要用于小型模具的抽芯机构；图（