塑料瓶盖的注塑模方案设计书

1、目：塑料瓶盖的注塑模设计专业 名称：机械设计及其自动化学生姓名：指导教师姓名：指导教师职称：院 系（点）：日期：2012年 3月 28日毕业设计任务书、题 目、专业名称：四、学生姓名：五、指导老师： 六、设计开始时间： 七、设计完成时间： 八、院（站）签名：2012年 月 日摘要本文主要介绍了塑料瓶盖零件的成型工艺及模具设计。通过对塑件工艺的正确分 析，设计了一副一模二腔的塑料模具。详细地叙述了模具成型零件结构的设计包括分析 和阐述了塑料盖塑件的壁厚选择及工艺特点； 针对塑件的工艺特点进行模具的设计包括 模具型腔数目的确定，注塑机的选择，模具分型面、冷却系统、浇注系统、推出机构与 浇注系统以及

2、其它结构的设计过程，并对试模与产品缺陷作了介绍。同时详细地说明了 模具的设计原则，尺寸公差的设计要求。此外，本文还详细介绍了整个模具的工作原理 和工作过程。关键词：塑料盖，塑料模具，成型工艺，模具设计。AbstractShap ing craft and mold desig n of the plastic part of the bottle lid after this text has bee n mainly introduced. Through to mould pieces of correct analysis of craft , design one first moul

3、d 2 of plastic moulds. Narrate mould shap ing part desig n of structure in clud ing an alyz ing and expla ining plastics build wall thick choose and craft characteristic to mould piece in detail; Carry on desig n of mould in clude mould of determ in ati on of figure to craft characteristic to mould

4、piece, choice of pers on who mould plastics, mould the pers on who divide into , cooli ng system , pour system , in troduce orga ni zati on and pour system and other desig n process of structure, and has done the in troduct ion in trying the mould and products defect . Having explained the design pr

5、inciple of the mould in detail at the same time, the designing requireme nt of the dime nsional tolera nee. In additi on, this text has also in troduced operati on prin ciple of the whole mould and work ing course in detail .Keywords: The plastics are covered,Plastic mould,Shap ing craft,Mold desig

6、n.1塑料制件的设计21.1塑件材料的性能2塑料材料的使用性能2塑件材料的加工特性 2塑件材料的力学、电气性能 2塑件材料的化学性能 3塑件材料的成形条件 3塑件材料的物理性能、热性能41.2塑件的体积与重量 41.3塑件工艺分析及结构设计 5塑件成形方法5塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 5注塑成形塑件工艺机构设计52总体设计方案的确定72.1分型面的选择72.2排气方式的确定72.3型腔数目和排列方式的确定 82.4注塑机的选择83成型零件设计93.1成型零件结构设计 9凹模的结构设计9型芯结构设计 93.2成型零件的工作尺寸计算9凹模的径向尺寸计算 9凸模的有关尺寸计算113.3型腔壁

7、厚度和底板厚度的计算 12凹模型腔侧壁厚度计算 12凹模型腔底板厚度计算134浇注系统得到设计及计算 144.1浇注系统的设计原则144.2流道设计14421主流道结构的设计 14422分流道设计14423分流道的分布设计 154.3浇口设计15浇口的断面设计15浇口的形成 154.4流动比校核155导向与定位机构的设计 175.1导向机构的设计17导向机构的作用与形成 175.1.2 导柱设计(GB/T4169.5-1984) 175.1.3 导套设计(GB/T4169.2-1984)175.2定位机构设计186脱模机构设计196.1脱模机构的结构196.2脱模力计算196.3推出机构形式的

8、确定206.4推出零件尺寸的确定 21确定推杆的直径 217温度调节系统设计 227.1求塑件在固化时每小时释放的热量Q227.2冷却系统的设计228标准模架的选用239注射机参数校核249.1最大注塑量校核249.2锁定力校核249.3模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 24模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸的拉杆间距相适应 24模具闭合高度校核259.4开模行程校核2510模具装配与试模2610.1 试模26粘着模腔 26粘着模芯 26粘着主流道 26成型缺陷2610.2模具的装配28结论29.参考文献30致谢31.引言目前，塑料工业已形成设计、生产、检测、标准以及教学等一套完整的工业体

9、系。 就其制品而言，如木材般轻盈、钢铁般坚强、石头般坚硬、青铜般耐磨、玻璃般透明、 鲜花般艳丽，绝热与弹性类似橡胶，这些早已人人皆知，被广泛应用在各个领域之中。 换言之，从航天火箭到人们的日常生活用品，无所不有。由此可见，塑料工业在国民经 济中占有越来越重要的地位，因此，国内外专家极为关注。塑料工业的发展具有得天独厚的条件，其原料来源及其丰富，经模具可随意加工出 形状各异、机械性能和化学性能不同的各类制品。模具工业的发展与否，将直接影响着各行各业的发展。在塑料成型加工，模具是至 关重要的。多年来，模具的材料、结构设计、制造、耐用性等，一直是科研攻关的对象。如果对模具进行设计和研究，因变量较多，

10、往往比较复杂而又费时间，所需的费用 也非常昂贵。因此，通常在很大程度上依靠经验和实际应用的效果来完成模具的设计和 制造工作。塑料模具的设计与制造技术的发展与塑料工业的发展息息相关。由于塑料的制造是一项综合性技术，围绕塑件成型生产将用到有关成型生产的完整系统。它大致可包括产 品设计、塑料的选择、塑件的成型、模具设计与制造四个主要环节，在上述四个环节中, 模具设计与制造是实现最终目标一塑件使用的重要手段之一。随着科学技术的进步与国民经济发展对塑件的广泛需求，塑料模具成型技术正向高精度，高效率与长寿的方向迈进。由于它是一项综合性技术，所以它的发展必然涉及许 多领域的共同配合。塑料在充模过程中的各种流

11、变行为的研究不断深入：有关挤出成型的流变理论和数学模型已经基本上建立，并且已在生产实际中得到广泛的应用；有关注塑成型的流变理 论尚在进行能够探讨；注塑成型的塑料熔体在一维和二维简单模腔中充模流动理论和数 学模型已经有所解决。对于一些新型塑料和一些具有特殊要求的塑件，旧的成型方法已不在使用。因此， 今年来出现了许多新型的塑料成型方法，如无流道凝料的注塑成型。热固性塑料注塑成 型、低发泡注射成型、排气注射成型等。塑件的精密化、微型化和超大型化、超大型注射机是用于成型超大型塑件。模具塑件生产的重要工艺装备之一，模具以及特定的形状通过一定方式使原料成 型。不同的塑料成型方法使用着不同模塑工艺和原理及结

12、构特点不相同的塑料模具。塑 件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素占80%。一副质量好的注塑模可以成型上百 万次，压缩模大约可以生产 25万件，这些都同塑件设计和制造以很大的关系。在现代 塑件生产中，合理的模塑工艺、高效的模塑设备、先进的塑料模具和制造技术是必不可 少的重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、塑件的使用要求和造型设计 起着重要的作用。高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才可能发挥其效 能，产品的生产和更新都是以模具制造和更新为前提。随着国民经济领域的各个部门对 塑件的品种和产量要求量愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈短、用户对塑件的质量要 求愈来愈高，因而对模具

13、设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，促使塑料模具社 会制造技术不断向前发展，从而也推动了塑料工业生产高速发展，可以说，模具设计与 制造水平标志着一个国家工业发展的程度。采用先进的成型技术，一些先进的注射成型技术可有效地缩短成型周期，提高生产 效率并降低生产成本。如气体辅助注射成型技术，超薄壁成型技术，热流通成型技术， 多模腔成型技术等。随着科学技术的进步与国民经济发展对塑件的广泛需求，塑料模具成型技术正在向高精度、高效率与长寿的方向迈进。在市场经济的大潮中，企业之间的竞争主要是交货期，质量,成本和服务，即所谓的 TQCS（时间，质量，成本和服务）之间的竞争。并行工程思想改变了传统的生产管理

14、模 式，经过精心组织，能够有效地缩短交货期，降低生产成本，改善产品质量。因此，一 经提出即成为众多企业革新的主要内容，也已成为许多企业赢得竞争的法宝。相信在今 后模具开发的实施中，它会不断成熟和完善。1塑料制件的设计塑料的品种繁多，按其加工性能不同可分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料是指合成树脂都是线型和支链型高聚物，在特定温度范围能反复加热和冷却硬化的塑料。热固性塑料的合成树脂加热前是线型结构，加热初期具有可熔性和可塑性，可加热 到一定温度后，分子呈现网状结构并硬化定性，不再可熔和可塑。塑料的设计原则是在保证使用性能、物理性能、力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能 的前提下，尽量选用价格低廉和

15、成型性能较好的塑料。同时还应力求结构简单、壁厚均 匀、成型方便。在设计塑件时，还应该考虑其模具的总体结构，使其模具易于加工制造， 模具的抽芯结构和推出结构简单。塑件形状有利于模具分型、排气、补缩和冷却。此外, 在塑件成型后尽量不再进行机械加工。本塑件是一种塑料盖，其材料采用的是聚丙烯(PP),生产类型为大批量生产。1.1塑件材料的性能塑料材料的使用性能聚丙烯树脂无色透明、有一定光泽的刚性粒料。比水轻，电绝缘性能和化学腐蚀性 能与聚乙烯相同，但机械强度、硬度较高。使用温度较高，在1200 r下可长时间使用。具有优异的抗疲劳弯曲性能，常温下可经 300万次的弯折。聚丙烯树脂的最大缺点是耐老化性能差

16、，所以聚丙烯塑料通常要添加抗氧剂和紫外 线吸收剂。另外，在低温下，耐冲击的性能也较差。塑件材料的加工特性(1) 结晶性塑料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期余热金属接触已发生分解；(2) 流动性极好，溢边值0.03mm左右；(3) 冷却速度快，浇注系统及冷却系统的散热应适度；(4) 成型收缩范围大，收缩率大，已发生缩孔、凹痕、变形，取向性强；(5) 注意控制成型温度，料温低时取向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于50r以下塑件无光泽，已产生熔接痕、流痕；90C以上时易发生翘曲、变形；(6) 塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防止应力集中。塑件材料的力学、电气性能屈服强度Mpa7抗拉强度

17、Mpa37断裂伸长率%> 200抗弯强度Mpa67弯曲弹性模量Gpa1.45抗压强度Mpa56冲击韧度无缺口782KJ/m2有缺口3.5 4.8布氏硬度hbs8.65电阻率Q m> 1014击穿电阻Kv/mm30介电常数（106Hz）2.02 2.6耐电弧性s125 185塑件材料的化学性能日光及气候影响不含稳定剂时表面迅速变色、发脆、若添加康氧化 剂时会改善其抗大气老化性能耐酸性60C以下中等浓度的酸类无影响。强酸及高浓度氧 化剂能引起破坏，对水和无机盐溶液稳定耐碱性对碱类稳定耐油性对多数油类稳定，能吸收少量的矿物油、植物油耐有机溶剂室温下不溶于有机溶剂。超过 80C能溶于苯、甲

18、苯 等芳香烃及氯化烃中，于溶剂长期接触不产生脆性塑件材料的成形条件注塑成型机类型螺杆式密度g/cm30.9 0 0.91计算收缩率%1.0 2.5预热温度C80 100时间h12料筒温度C后段160180中段180 200前段200220模具温度C90 100注塑压MPa80 130成形时间s注塑时间20 90高压时间05冷却时间20 90总周期40 190螺杆转速r/mi n28后处理方法红外线灯或鼓风烘箱温度C140 145时间h4塑件材料的物理性能、热性能密度g/cm30.9 0 0.91质量体积cm3/g1.10 1.11吸水率24h0.01 0.03熔点C170176熔融指数g/10

19、min230 C维卡针入度C140150热变形温度C102115线膨胀系数10-5C9.8比热容J/(kg K)1930热导率W/(m K)0.1261.2塑件的体积与重量计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数1）计算塑件的体积：Vi 二二R；h1 =二 502 彳 2 = 5284.16mm3V2 = -曲2 =二 562 彳 仁 2463.0mm32V3 =-只和3 =二 73.4226 = 109960.1mm32V4 = ：R2h4 =二 67225 = 88096.63mm37总=y a=109960.1 -88096.63 5284.16-24630-24.680cm32）计算

20、塑件的重量：根据设计手册可查得聚丙烯（PP）的密度为? =0.9 kg /dm', 由于本模具采用一模两件，故塑件的重量为：W=2TV=2 0.9 24.68 =44.42g1.3塑件工艺分析及结构设计若要将聚合物加工成具有一定功能用途的塑料制件，除了要选用合适的塑料材料外 还必须考虑塑料制件的加工工艺性。影响成形件误差的主要原因是塑料收缩率的波动、 模具使用的磨损、成形制品脱模后的收缩、模具制造及装配的误差。为了便于脱模，并防止脱模后刮伤制品表面，要求有一定的脱模斜度，脱模斜度的 大小取决于塑料的收缩率、制品的形状及厚度。制品上所有的角均采用圆角过渡，既安 全又改善了熔体在型腔的流动

21、性，有利于充型，避免出现熔合线。塑件成形方法热塑性塑料的成形方法主要有挤塑成形、注塑成形、压塑成形、浇注成形等。本塑 件采用注塑成形方法。塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1）结构分析：从零件图上分析，该零件总体形状为圆形。因此，模具设计时相对比较简单，该零 件属于一般复杂程度。2）尺寸精度分析：该零件的所有尺寸都未注公差尺寸，由常用材料塑件公差登记和选用，可选得聚丙 烯PP的未注公差尺寸等级为MT5级，由以上分析可见，该零件的尺寸精度要求不高， 对应的模具相关的零件的尺寸加工可以保证。3）表面质量分析：该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质 量要求，故比较容

22、易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以 得到保证。注塑成形塑件工艺机构设计在注塑成形塑件设计过程中不仅应该尽量避免凸凹台而且还要避免侧向抽芯机构，因为侧向抽芯模具结构复杂，制造成本增加。1）脱模斜度塑件在模具注塑成形过程中，塑料从熔融状态转变为固态状态将会产生一定量的尺 寸收缩，从而使塑件紧紧的包围在模具型芯或型腔中的凸起部分，为此必须考虑塑件内 外壁有足够的脱模斜度。查塑料模具设计及制造表得热塑性塑料PP的脱模斜度为：型腔：25'45 '型芯：20'45 '综合考虑本塑件的工艺特性，塑件内表面和外表面的脱模斜度都选为3

23、0'。2）塑件壁厚塑件的壁厚是最重要的结构要素，是塑件设计时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚 要求尽量分布均匀否则会导致塑件各部分固化收缩不均匀，易在塑件上产生气孔、裂纹、以及内应力及变形等缺陷。塑件的壁厚与流程有关，因为各种塑料在其常规工艺参数下，流程大小还与塑件壁 厚成正比。壁厚则其流程长，查模具设计大典表8.5-8，由壁厚与流程关系式计算相应的塑件最小壁厚Smin = （丄0.5） 0.6 = （57 73_48 0.5） 0.6 =1.4 mm100 100式中 Smin最小壁厚（mm）L流程（mm）热塑性塑料PP的壁厚一般为0.67.6 mm,而从塑件的壁厚来看，最大处是 3m

24、m， 最小处是1mm,塑件的壁厚在材料允许的范围之内且较均匀，有利于零件的成型加工。2总体设计方案的确定2.1分型面的选择塑料注塑模分型面的选择是一个很复杂的问题，受到许多因素的制约。有些因素还 是相互矛盾的，长是顾此失彼。所以在选择分型面时应抓住主要矛盾，放弃次要因素。 选择分型面时，通常应考虑以下几项基本原则：1. 保证制品能够脱模1）在开模时塑件应尽可能留于下模或动模内。2）应有利于侧面分型和抽芯。3）应合理安排塑件在型腔中的方位。2. 使型腔深度最浅3. 使分型面的加工容易4. 使侧向型芯尽量短5. 使塑件外形美观，容易清理6. 有利于排气7. 尽可能减少飞边8. 保证制品的尺寸精度要

25、求9. 避免侧向抽芯10. 使制品留在动模图2-1分型面的选择根据零件和形状结构，制品的形状位置按零件的深度方向要与注塑机的开模具方向 平行，并且低部朝向定模，注塑口在低部，使的制品上表面较光滑，而且注塑点也比较 隐蔽。该塑件为盖类零件，表面质量无特殊要求，塑件外观和尺寸精度要求都不高。选 择如图2-1所示的分型面，脱模过程中塑件冷却包紧于型芯，留于动模。2.2排气方式的确定从某种意义讲，注射模也是一种置换装置，即塑料熔体进入模腔，同时置换出模腔 内的空气。塑料熔体会产生微量分解的气体。这些气体必须及时排出。在注塑过程中， 需要排出的气体主要有两种：一是浇注系统和模腔内的气体，二是熔体分解放出

26、的气体 和模具受热放出的气体，常见的排气方式有：（1）排气槽排气；（2）分型面排气；（3） 推杆间隙排气；（4）粉末烧结合金块排气；（5）强制排气。在该设计中，由于制品的结 构不是很复杂，可采分型面、推杆间隙、侧向抽芯间隙等排气。凹模是用于成形制品外表面的成形零件，它的主要形式有整体式和组合式，在此设 计中采用的是整体式结构。凸模是用来成形制品内表面的成形零件，因为该制品的内表 面不是很复杂，所以采用组合式。即通过过盈配合装配在动模板上，然后在将凸模与动 模板的组合体固定在动模垫板上。2.3型腔数目和排列方式的确定 该制品最大高度为24mm,最大长度为73.4mm最大宽度74.3mm,重量约为

27、44.42g, 制品结构相对简单，对制品的尺寸、外形结构等方面考虑，采用一模二腔，这样可以使 模具结构相对简单，制品尺寸精度得以提高，而且可以使制品一次注塑成型。提高一次 注射成型的效率。本塑件在注射时采用一模二件，即模具要二个型腔。综合考虑浇注系统，模具结构 的复杂程度等因素，将型腔置于模具中心，左右对称，使得注塑压力分布均匀。2.4注塑机的选择计算一次注塑所需的模料体积。该模具为一模二腔，浇注系统体积粗略估计为6cm3, 则一次注塑所需的塑料为：V 二 2V总 6= 24.5 2 6=53.36cm3理论注塑量为：V0 =53.36/0.8 = 66.7cm3XS-ZY-125型塑料注塑成

28、型机，其主要技术参数如下理论注塑容量/cm3螺杆直径/ mm注射压力/MPa注射行程/mm注射方式螺杆转速/(r/mi n)锁模力/KN移模行程/mm拉杆内间距/mm最大模具厚度/mm最小模具厚度/mm模具定位孔直径/mm喷嘴球半径/mm喷嘴孔直径/mm根据理论注塑量初步选择192421500160螺杆式10 140900300260 360300200100SR123成型零件设计3.1成型零件结构设计凹模的结构设计凹模结构有整体式凹模，整体嵌入式凹模，局部镶拼式凹模，四壁拼合式凹模架， 螺纹环形。本模具采用一模二件的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的价值利用等 因素，凹模拟采用整体凹模式结

29、构，其结构形式见附图。整体式凹模是直接在选购的模架板尚开挖型腔。其优点是加工成本低。型芯结构设计型芯主要是于凹模相结合，构成模具的型腔，其型芯的结构形式见附图。3.2成型零件的工作尺寸计算该成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨 损量来进行计算。在计算成型零件型腔和型芯的尺寸时，塑件和成型零件的尺寸均按单向极限制，如 果塑件的公差时双向分布的，则应按这个要求加以换算。而孔中心矩尺寸则按公差带对 称分布的原则进行计算。查表可知聚丙烯材料的成型收缩率为S = 1.0%2.5%，故平均收缩率Scp =（1.0+2.5）%/2= 1.75%，查表取模具制造公差订八/3。

30、凹模的径向尺寸计算凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨 损会使包容尺寸逐渐的增大。所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需 要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。凹模的径向尺寸计算公式：L 二 L 塑 1 k _ 备 J"（式 3- 1）式中L塑一一塑件外形公差尺寸k塑料的平均收缩率模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的1/31/6:塑件的尺寸公差（负偏差）1.75% -0.86尺寸73.4爲L 73.4 1-74.6845 -0.645 0。26= 74.00.26尺寸69.00_0.86L269.01 1.75% -

31、0.86=70.2075-0.645 L026-69.60.260尺寸580.741.75% -0.74二 59.015 -0.55 I0 25 =58.460025尺寸52寫4L4 = 52 11.75% -0.7434-52.91 -0.55 00 25=52.360°25凹模的深度尺寸计算公式：（式 3 2）h = H 塑 1 k _ 23式中H塑塑件高度方向的公称尺寸尺寸20工.20卫.20 比=21 1.75% - 23 0.20 尸 -2.035 -0.13 00.07"9000.07尺寸 200q.44r七H2=20 11.75% - 23 0.44 3二 2

32、0.35 -0.29 00.15-120.100.15尺寸30七20H3 = 3l 1.75% 一 23 0.20=3.0525 - 0.1307= 2.92o°'07322凸模的有关尺寸计算凸模是成型塑件外形，其工作尺寸属于被包容尺寸，在使用过程中凸模的磨损会使 被包容尺寸逐渐的减小。所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要， 在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。具体计算公式如下：凸模的径向尺寸计算公式：（式 3-3）I “塑 1 k 34 ."：式中I塑塑件内形径向公称尺寸尺寸67。106h = 67（1 +1.75% ）+（%

33、 1.06 咯= 68.7°q35尺寸 52。0.7412 = 52 11.75%34 0.74 0.74=52.910.555 J.24= 52.56.24尺寸580086l58 11.75% 广34 0.860.86= 59.0150645 吒29=59.66°.29凸模的高度尺寸计算公式：（式 3 4）式中h塑塑件深度方向的公称尺寸尺寸26o050h 261 1.75%23 0.50 0.50=26.825莒7尺寸200.20h2 = 2l 1.75%23 0.20.20=2.1850.073.3型腔壁厚度和底板厚度的计算在塑料模具过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力。

34、在塑料熔体的压力作用下，型 腔将产生内应力和变形。如果型腔壁厚和底板厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型 腔材料的许用应力时，型腔即发生强度破坏。与此同时，刚度不足则发生过大的弹性变 形，从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度，也可能导致脱模困难等。因此，有必要 建立型腔强度和刚度的科学的计算方法。型腔刚度和强度计算塑依据根据归纳以下几个方面：（1）成型过程不发生溢料。当型腔内受塑料熔体高压作用下，模具成型零件产生 弹性变形而在某些分型面和配合面可能产生足以溢料的间隙。这是，应根据塑料的粘度 不同，在不产生溢流的情况下，将允许的最大间隙 1作为塑料模型腔的刚度条件。（2）保证塑件的精度要求。型腔

35、侧壁及其底版应有较好的刚度，以保证在型腔受到熔体高压作用时不产生过大的、使塑件超差的弹性变形。此时，型腔的允许变形量I 受塑件尺寸和公差值的限制。一般取塑件允差值的1/5左右，或0.025mm以下。（3）保证塑件顺利脱模。型腔的刚度不足，模塑成型时变形大，不利用塑件脱模。 当变形量大于塑件的 收缩值时，塑件将被型腔包紧而难以脱模。此时，型腔的允许变 形量受塑件收缩值限制，即iJ=st，式中S为塑件材料的成型收缩率（%），t为塑 件的壁厚（mm），在一般情况下，其变形量不得大于塑料的收缩量。（4）型腔力学计算的特征和性质，随型腔尺寸及结构特征而异。对大尺寸型腔， 一般以刚度计算为主；对小尺寸型腔

36、，因在发生大的弹性变形前，其内应力往往已超过 材料许用应力，当以强度计算为主。其力学计算的尺寸分界值取决于型腔的形状、型腔 内熔体的最大压力、模具材料的许用应力及型腔允许的变形量等。当以强度计算和刚度 计算，算出的型腔尺寸，取大者为型腔壁厚尺寸。刚度条件通常是保证不溢料，但当塑 件精度要求较高的应按塑件精度要求确定刚度条件。凹模型腔侧壁厚度计算凹模型腔为圆形整体式型腔，根据圆形整体式型腔的计算公式-1（式 3- 5）式中p 型腔内塑料熔体的压力（MPa）腔内半径（mm）L_- I模具材料的许用应力一般常用模具钢厂-200MPa200 -1200 - 240=29.97mm暂取h = 35mm

37、凹模型腔底板厚度计算整体式圆形凹模腔底板厚度的刚度计算公式: 因为r乞136mm所以底板厚度计算公式为：（式 3-6）0.175E； i430.1752073.4 22.1 105 200 106=53.27mm暂取H=55mm此模具为一模两腔所以型腔距为:53.2_ 2=26 .7 mm暂取r二30mm道、4.14.2D = d (0.5 1)mm(式 4- 1)4浇注系统得到设计及计算注塑浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔为止虽塑料流动通道，其由主流分流道、浇口及冷料穴组成。浇注系统的设计原则1 .型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。2型腔和浇口的排列要尽

38、可能减少模具外形尺寸。3. 系统流道应尽可能短，断面尺寸适当，尽量减小弯折，表面粗糙度要低。4. 分流道尽可能采用平衡式。5. 满足型腔充满前提下，浇注系统容积尽量小。而使出油阀处于常开的故障。流道设计主流道结构的设计主流道是塑料熔体进入型腔时最先经过的部分， 它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导 入分流道或型腔，通常位于模具中心塑料熔体的入口处，主流道的形状为圆锥形，以便 于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间由于主流道与高温塑料熔体 及注射机喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分常设计成可拆卸更换的浇口套，浇 口套结构形式见附图。为了使凝料顺利拔

39、出，主流道的小端直径 D应稍大于注射机喷嘴直径d，通常为主流道入口的凹坑球面半径 R2也应大于注射机喷嘴球头半径，通常为R2 = R (1 2)mm(式 4-2)由上章可知d =：-:4mm, R =12mm代入上面两式得:D = 4(0.5 1) = 4 5mmR2 =12(1 2) =1314mm取 D =5mmR2 =14mm主流道的半锥角通常为1 2。过大的锥角a会产生湍流或涡流卷入空气，过小 的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。本浇注系统中，选择主流 道的半锥角为1.5 °。分流道设计此塑件的材料为聚丙烯，它的流动性很好，对于选断面形状为U形的分流道，U形

40、 断面的分流道深度H =2rr圆的半径斜角=50100分流道的分布设计此模具设计中采用平衡式分布结构。分流道截面的大小与塑料品种有关，其计算公式为：F =W L mm（式 4 3）18式中F分流道的截面大小W流经分流道的塑料重量（g）L分流道长度（mm）根据聚丙烯的分流道截面尺寸1870mm2,浇口的长度I一般取0.52.5mm,查表矩形浇口尺寸h取0.50.6mm.4.3浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着控制料 流速度、补料时间及防止倒流等作用。常用的浇口类型有直浇口、侧浇口、点浇口等几种形式。本模具浇注系统采用侧浇口形式，采用侧浇口的浇注系统。这种成

41、型方法是将分流 道设计在分型面上，在型腔的侧面设计浇口。这种模具结构简单，将塑件型腔做在同一个 板上，只需要一次分型即可实现。由于塑件在成型时，定模型腔和定模型芯的包紧力远 大于塑件在动模的包紧力，因此必须考虑在定模设置推出机构。这里可以用同于动模的 推出机构。在分模时，推板受到弹簧的作用，带动定模推杆推动塑件，使塑件和型腔以 及定模型芯有相互运动；合模时，在定模的复位杆作用下推杆复位。浇口的断面设计本设计中综合各种断面的优缺点选择断面形状为矩形浇口。浇口的形成本设计方案中采用普通侧浇口。4.4流动比校核K二U且 R 2®旦（式 4 4）V tit1 t2t3 t4t5=5425 .

42、222873.472111=150.11 空 Kp =280式中K流动比Li流动路径各段长度，mmti 流动路径各段的型腔厚度，mm n流动路径的总段数Kp允许的流动比，PP为280。5导向与定位机构的设计5.1导向机构的设计导向机构的作用与形成导向机构是注射模中重要的部件，其作用有三。导向作用。导向是导向机构最主要的功能。注塑生产中，动模与定模频繁开闭， 在每次闭模时必须保证凹凸模相对位置准确，着就是靠导向机构的导向作用实现的。定位作用。导向机构的定位作用是保证动、定模安装时位置准确，尤其是对称结 构的模具，维修拆装时常因调向而导致塑件尺寸错误，或在初次闭模时损坏型腔。导向 机构的定位作用就

43、是为了防止上述情况发生。承受侧压力。注射过程中因型腔侧面积不对称或因进料方向的影响，可能使动模 或定模产生侧向压力。导向机构可以承担一部分侧向压力，从而减小动模或定模的变形。导向机构的基本形式是导柱导向机构和锥面导向机构两种。为了使闭模时型芯进入型腔之前导柱就起导向作用，导柱长度应比型芯高度大 68mm。5.1.2 导柱设计(GB/T4169.5-1984)1）导柱直径表5-1导柱直径d与模板外形尺寸关系（mm ）模板外形尺寸<150>150 200>200 250>250 300>300 400导柱直径d<1616 1818 2020 2525 30根据动

44、模板尺寸：315 400，选定导柱直径d=25mm。2）导柱配合精度导柱工作部分的配合精度采用间隙配合 H7/f7，表面粗燥度为Ra0.4m ;导柱固定 部分配合精度采用过渡配合 H7/k6,表面粗糙度Ra0.8。3）材料导柱必须具有足够的抗弯强度，且表面要耐磨，芯部要坚韧，因此导柱的材料选用 碳素工具钢（T8A ）淬火处理，硬度5055HRC。4） 导柱的长度通常高出凸模端面68mm,以免在导柱还未导正时，凸模就先进入 型腔与其碰撞而破坏。为了便于导柱顺利进入导套，导柱的端面应该设计成锥形。5.1.3 导套设计（GB/T4169.2-1984）导套是与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动

45、定模的相对位置，保证模具 运动导向精度的圆套形零件。导套有直导套和带头导套两种形式，本设计中采用带头导套。导套的材料选为：T8A，淬硬HRC5055。导套内外圆柱面表面粗燥度都取为Ra0.8m。导套孔的滑动 部分按H7/f6间隙配合，导套外径按H7/k6过渡配合。为了保证顺利导向，导柱端部和导套入口端都应有倒角或倒圆。导柱的位置应尽可能靠近型腔，以提高凹凸模的配合精度，同时又要注意导柱与型 腔和模具外缘有一定的距离，以保证模具的强度。5.2定位机构设计为了便于模具在注射机上安装以及模具浇口套与注射剂的喷嘴孔精确定位，应在模具上（通常在定模上）安装定位圈，用于与注射机定位孔匹配。定位圈除了完成浇

46、口与 喷嘴孔的精确定位外，还可以防止浇口套从模具内滑出。定位圈有标准定位圈和特殊定位圈两种，本设计中采用特殊定位圈，定位圈的材料 选用45中碳钢，经正火处理，硬度为 250280HBS。6脱模机构设计脱模机构又称顶出机构，其作用是在开模时将留在动模或定模内的塑件顶出。6.1脱模机构的结构 顶杆与顶板。顶杆的功用是脱模时将塑件顶离凸模或凹模，其端面直接与塑料 接触。基本形式是一端带有轴肩的圆形杆件。顶板用于将塑件顶离凸模，常借助固定于 顶出板的推杆顶出和复位。顶杆固定板与顶出板。导柱与导套。前面已具体介绍过它们具体的功用和注意点。拉料杆与回程杆。拉料杆的功用是在开模时拉住浇注系统凝料，塑件脱模时

47、与 顶杆一起将浇注系统凝料连塑件一起顶出模具。回程杆的功用是在塑件脱模后模具重新 合模时使脱模机构复位。挡销。脱模机构设计原则：1）保证塑件不因顶出而变形损坏及影响外观，这是对脱模机构最基本的要求。在设计时必须正确分析塑件对模具黏附力的大小和作用位置，以便选择合适的脱模方式和恰当的推出位置，使塑件平稳的脱出。同时推出位置应尽量选择在塑件的隐蔽处，使塑件外表面尽量不留推出痕迹。2）为使推出机构简单、可靠，开模时应使塑件留于动模，以利于注塑机移动部分 的顶杆推出塑件。3）推出机构运动要准确、灵活、可靠，无卡死与干涉现象。机构本身应该有足够 的刚度、强度和耐磨性。6.2脱模力计算将制品从包紧的型芯上

48、脱出时所需克服的阻力称为脱模力，此外，理论分析和实验 证明，脱模力的大小还与制品的厚薄及几何形状有关。脱模力计算公式为：（式 6一 1）式中 Qc制品对型芯包紧的脱模阻力（N）Qb 使封闭壳体脱模所需克服的真空吸力（N），Qb = 0.1Ab这里0.1单位MPaAb 为型芯的横截面积mm2 2Ab *R匚67 212丿-3523.87mm2本课题中，按薄壁圆形类制品收缩模力的实用计算公式计算1.25kfcO(ECTf -Tj AcQc22(dk +2t ) +dK22血 +2t ) _dK式中 dK 二d = 2r(式 6 2)k 脱模斜度系数fc 脱模系数:塑料的线性膨胀系数（1/C）Tf

49、软化温度由中国模具大典表确定有关PP材料制品的脱模力计算参数：E =1.3 103MPa ,:=7.8 10 J C-1 , fc =0.45, Tf=108C, Tj=60C，由 一： 50 的脱模斜度修正系数 k 的 线图，在-0处得K=0.95,查表确定PP材料制品的脱模力计算参数1.3 103MPa代入公式得:Qc1.25 0.95 0.45 78 10” 1.3 103 108 -60357.9667 2 26722 267 2 - 6720.339778.381292502720.33-284.77NQb =0.1Ab =0.1 3523.865 =352.69 NQe = Qc

50、Qb=352.39 284.77= 637.16N因为此模具为一模两件，所以 Qe =2Qe' -1274.32N6.3推出机构形式的确定常用得推出机构形式有：推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、推块推 出机构、联合推出机构及其他特殊推出机构。本制品为薄壁的容器塑件，其上表面不允 许有推杆痕迹，故采用推杆推出机构。它的作用是合模时，使推杆回到注射成形前需要的位置。闭模时，复位杆的上顶面与分型面齐平。这种结构给加工及维修带来很大的方 便。6.4推出零件尺寸的确定确定推杆的直径推杆的直径计算公式为:（式 6-3）式中 d 推杆最小直径（mm）K 安全系数，通常取 K=1.52 l推

51、杆长度（mm ）Qe 脱模力（N ）n推杆数目111352 汉 5.5 汉1274.32 盲4汽2.1=<105jE 推件板材料弹性模量 MPa，钢材一般取2.1 105 MPa根据模架结构形状尺寸，初步确定推杆长度为1=135mm, n =4,代入公式得:=3.5mmT8A 的二s =240 二c，故 d =5mm 符合要求。 进行强度校核：4Qen 二 d 24 1274.3224 二 10= 16.23 MPaT8A 的二s =240 二c，故 d =5mm 符合要求。7温度调节系统设计由于各种塑料的性能和加工工艺的不同，模具温度的要求也不同。对热固性塑料需 在模内受热交联固化，模

52、温要求较高；而热塑性塑料，熔融物料需在模内冷却凝固定形、 模温要求较低。模具温度的高低及其波动对塑件质量有影响，同时也影响着塑件的产量。模温过低,熔体流动性差，增加流动剪切力，使塑件内应力增大，强度降低，塑件轮廓不清晰，表 面不光洁，熔接痕劳度下降，甚至充不满模具型腔。模温过高，成型收缩率大，塑料易 脱模变形，易引起溢料和粘膜现象发生，同时延长了模塑成型周期，生产效率下降。所 以正确地设计冷却系统进行温度调节，才能做到优质、高产。7.1求塑件在固化时每小时释放的热量Q设定模具平均工作温度为40C，用常温20C的水作为模具冷却介质，其出口温度 为30C，产量为（粗算每2min1套）1.48kg/

53、h。查中国模具设计大典表得聚丙烯的单位热5流量为 Qi=5.9X 10 J/kgQ 二WQi =1.48 5.9 105 =8.732J/kg7.2冷却系统的设计冷却系统的设计是一项比较繁琐的工作既要考虑冷却效果及冷却的均匀性，又考虑冷却系统对模具整体结构的影响。冷却系统的设计包括以下内容。冷却系统的排列方式及冷却系统的具体形式。冷却系统的具体位置及尺寸的确定。重点部位如动模型芯或镶件的冷却。侧滑块及侧型芯的冷却。冷却元件的设计及冷却标准元件的选用。密圭寸结构的设计。冷却水的体积流量计算由中国模具设计大典式得qv 二WQ1：'C| （刊-匕）8.73 5.9 105 /60103 4.

54、187 103(30-20)= 2.1 10，m3/min8标准模架的选用模具设计时，通常先根据塑料的质量与流道废料的总量，选用合适的注塑机型号， 构思模具总体结构，再选用相应的标准模架。目前国内的“GB系列标准模具，分为中小型模架和大型模架二种”按进料口（浇口）的形式模架分为大水口模架和小水口模架两大类，香港地区将浇口称为水口，大水 口模架指采用除点浇口外的其他浇口形式的（二板式模具）所选的模架，小水模架指进 料口采用点浇口模具（三板式模具）所选用的模架。大水口模架总共有四种形式：A型、 B型、C型、D型。小水口模架就是指采用点浇口的模具所选用的模架，总共有 8种型 式：DA型、DB型、DC型、DD型、EA型、EB型、EC型、ED型，其中以D字母开 头的4种型式适用于自动断浇口模具的模架。根据塑料模具设计附录 B所提供的模架图选模架型号为：2530-AI-80-40-80。浇口套也可选标准件，因为注塑机喷嘴