乐扣水杯搅拌注塑模设计

1、摘要塑料工业近20年来发展十分迅速，早在10年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和，塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料成形模具产量中约半数以上是注塑模具。注塑模具是生产品对模具的要求越来越高，传统的塑胶模具设计方法已无法适应产品更新换代和提产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑胶模具设计工业的迅速发展以及塑胶制品在航空、航太、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用高质量的要求。电脑辅助工程（CAE）技术已成为塑胶产品开发、模具设计及产品加工中这

2、些薄弱环节的最有效的途经。关键词：注塑模具；设计；电脑辅助工程ABSTRACTPlastic industry nearly 20 years developing very rapidly, and as early as ten years ago plastic the annual output of the factory is calculated according to have more than steel and non-ferrous metal annual output of the total, and plastic products in car, machi

3、nery and electronic products, instruments, aerospace and other countries pillar industry and People's Daily life and related fields of a wide range of applications. Plastic products forming method although many, but the main method is injection forming, plastic forming mold production in the wor

4、ld about half above is injection mold. Injection mold is raw product to request molding tool more and more high, the traditional plastic mold design methods can not adapt to the products renewal and carry the importance of the product all kinds of industrial production technology and equipment, plas

5、tic mold design with rapid development of industry and plastic products in aviation, aerospace, electronics, machinery, ships and cars and industry departments the popularization and application of the high quality requirements. Computer aided engineering (CAE) technology has become a plastic produc

6、t development, mould design and product processing in the weak link of the most effective approach Key words:injection mold; design;Computer aided engineering目录1绪论11.1 模具行业发展的现状11.2 塑料制品和注射成形在模具业的重要地位12 成型工艺42.1塑料材料分析42.2塑件的工艺分析42.3塑件的结构设计52.4塑件尺寸及精度62.5塑件表面粗糙度62.6注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定62.6.1注射成型工艺过程分析

7、62.6.2浇口种类的确定7浇口位置的选择83 结构设计93.1分型面的设计93.2型腔的布局93.3浇注系统的设计103.3.1浇注系统组成103.3.2确定浇注系统的原则103.3.3主流道的设计113.3.4分流道的设计133.3.5浇口的设计143.3.6冷料穴的设计153.4注射模成型零部件的设计163.4.1凹模结构设计16凸模结构设计173.5排气结构设计193.6模架的选用203.7脱模机构的设计213.7.1脱模机构的选用223.7.2脱模机构类型的选择223.7.3推件板具体设计223.8注射模温度调节系统233.8.1温度调节对塑件质量的影响243.8.2冷却系统的设计2

8、44 模具材料的选用274.1成型零件材料选用274.2注射模用钢种275 模具的计算与校核295.1注射机的选择295.2 最大注射量的校核305.3塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核305.4 安装部分的校核315.4.1 喷嘴尺寸315.4.2 最大、最小模具厚度315.4.3 开模行程316 模具总装图336.1模具总装配图336.2模具三维图34成型零件工艺卡片34毕设小结35致谢36参考文献371绪论1.1 模具行业发展的现状模具是制造业的重要基础装备，是工业化国家实现产品批量生产和新产品研发所不可缺少的工具。用模具生产制品所表现出来的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程

9、度是其他任何制造方法所不及的。换句话说，没有高水平的模具就不会有高水平的工业产品。模具业是否强盛也反映出一个国家工业的强弱。目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右。二十一世纪世界制造加工业的竞争更加激烈，对注塑产品与模具的设计制造提出了新的挑战，产品需求的多样性要求塑件设计的多品种、复杂化，市场的快速变化要求发展产品及模具的快速设计制造技术，全球性的经济竞争要求尽可能地降低产品成本、提高产品质量，创新、精密、复杂、高附加值已成为注塑产品的发展方向，必须寻求高效、可靠、敏捷、柔性的注塑产品与模具设计制造系统。当前，国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。有关数据表

10、明,目前仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台；到2010年,在建材行业,塑料门窗的普及率为30,塑料管的普及率将达到50。这些都会导致对模具的需求量大幅度增长。近来我国模具工业发展迅速，目前已呈现出市场广阔、产销两旺的局面。深圳周边及珠江三角洲地区是中国塑料模具工业最为发达、科技含量最高的区域，预计有可能在10年内发展成为世界模具生产中心。其次，浙江东部的余姚、宁海、黄岩温州等地区的塑料模具工业发展也非常快。 相当多的发达国家塑料模具企业移师中国，是国内塑料模具工业迅速发展的重要原因之一。中国技术人才水平的提高和平

11、均劳动力成本低都是吸引外资的优势，这些是塑料模具市场迅速成长的重要因素所在，所以中国塑模市场的前景一片辉煌。1.2 塑料制品和注射成形在模具业的重要地位塑料制品具有原料来源丰富,价格低廉,性能优良等特点。它在电脑、手机、汽车、电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，应用极其广泛。注射成形是成形热塑件的主要方法，因此应用范围很广。注射成形是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化，使之成为高黏度的流体，用柱塞或螺杆作为加压工具，使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。塑料注射成形工艺的最大特点是复制，能够复制出所需任

12、意数量的可直接使用或稍作处理即可使用的制品，是一种适宜大批量生产的工艺。虽然在设备上投入较大，但是可以生产制品的数量非常大，实属一种经济快捷的生产方式，因此得到广泛的应用和快速的发展。1.3毕业设计选题的背景、目的和意义本次设计的水杯搅拌格，在日常生活中它有很多的应用。由于它的生产批量大，精度要求高，且材料为塑料PE，适合在塑料模具行业进行生产。本设计中使用注射模具来生产该产品，其原理是将粒状塑料连续输入到成型机的料筒中加热熔融，然后由注射杆推进，由喷嘴和模具的浇注系统导入模具中，然后保压冷却，使之固化成型。为了合理而快速的设计出模具，采用参数化设计，保证模具的各种数据上有紧密的量的联系。整个

13、设计过程包括工艺条件的分析、最佳方案的确定、模具结构设计、模具二维和三维图的绘制。使用PROE进行三维建模并进行参数化分析，通过CAD绘制各种零件图和装配图，最后整理设计说明书，完成整个设计。通过本次毕业设计，拟达到以下成果：（1）通过本次设计的过程，了解塑料与成型加工有关的各种性质、塑料制件的结构分析及其工艺性，为学习认识其性质和塑料的成型工艺性与模具的设计打下基础。（2）了解注射成型工艺及模具设计的过程，熟悉模具的结构及特点，熟悉模具设计的基本方法和步骤，熟悉有关注射模具的相关设备，并能正确选用。（3）熟练应用计算机绘图软件Auto CAD、Pro/E以及专业模流分析软件Moldfolw等

14、进行设计工作，掌握相关资料、手册、标准的收集与整理，并熟悉资料及数据的查询方法。（4）通过设计过程，进一步巩固所学专业基础知识，并能够理论结合实践，提高专业技术能力和水平，为以后踏上工作岗位积累经验和方法。毕业设计是大学阶段最后一个教学环节，通过毕业设计既可以巩固我们在本阶段学习的理论知识，培养我们运用所学知识分析和解决工程实际问题的综合能力，又可以使我们初步掌握科学研究的基本方法和撰写符合规范要求的专业技术文件的能力。2 成型工艺2.1塑料材料分析聚乙烯（PE）聚乙烯为典型的热塑性塑料，是无臭、无味、无毒的可燃性白色粉末。成型加工的PE树脂均是经挤出造粒的蜡状颗粒料，外观呈乳白色。其分子量在

15、1万loa万范围内。分子量超过10。万的则为超高分子量聚乙烯f UHMWPE3。分子量越高，其物理力学性能越好，越接近工程材料的要求水平。但分子量越高，其加工的难度也随之增大。聚乙烯熔点为100130其耐低温性能优良。在60下仍可保持良好的力学性能，但使用温度在80110。聚乙烯化学稳定性较好，室温下可耐稀硝酸、稀硫酸和任何浓度的盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨水、胺类、过氧化氢、氢氧化钠、氢氧化钾等溶液。但不耐强氧化的腐蚀，如发烟硫酸·浓硝酸、铬酸与硫酸的混合液。在室温下上述溶剂会对聚乙烯产生缓慢的侵蚀作用，而在90100下，浓硫酸和浓硝酸会快速地侵蚀聚乙烯，使其破坏或分解。聚乙

16、烯在大气、阳光和氧的作用下，会发生老化，变色、龟裂、变脆或粉化，丧失其力学性能。在成型加工温度下，也会因氧化作用，使其熔体戮度下降，发生变色、出现条纹，故而在成型加工和使用过程或选材时应予以注意。正因为聚乙烯拥有如上特质，容易加工成型，因此聚乙烯的再生回收具有非常深远的价值。聚乙烯树脂的密度为0.910.96g/cm³，有一定的机械强度度，但表面硬度差。特征为白色或淡白色，无毒、无味、柔软、半透明，一般呈颗粒状，手触似蜡，因此又称高分子石蜡。聚乙烯成型时流动性较好，质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。但聚乙烯成型流动性对压力变化敏感，加热时间长易产生分解；聚乙烯收缩率大，方向性明

17、显，易变形、翘曲，产生缩孔，应控制模具温度。2.2塑件的工艺分析在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。水杯搅拌格注塑件如图2-2所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构较为复杂，生产量大，要求较高的模具成本，成型较困难，精度要求一般。图2-2水杯搅拌格三维图塑件的体积和质量塑件的体积采用PROE测量，在PROE软件中，使用分析功能，得出塑件的体积V=1.5×10cm³由已知材料PE密度可得塑件质量m=14g2.3塑件的结构设计（1）塑件的壁厚塑件的壁厚是最重要的结构

18、要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。塑件壁厚一般在14，最常用的数值为23。本产品周边

19、和底部壁厚均为2左右。（2）塑件的圆角为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于0.51的圆角。一般外圆弧半径大于壁厚的0.5倍，内圆角半径应是壁厚的0.5倍。该塑料件表面圆角半径和内部转弯处圆角都符合要求。2.4塑件尺寸及精度塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设

20、计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。该塑件的材料为PE，流动性较好，适用于不同尺寸的制品。塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公差等级确定精度等级。根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照文献2表3-2塑件的尺寸与公差（SJ1372-1978）的塑料制件公差数值标准来确定。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用MT3级精度，未注采用MT5级精度。2.5塑件表面粗糙度塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺

21、上尽可能避免冷疤等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为Ra 0.021.25之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra 0.010.63。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多，为Ra0.2，内部为Ra0.4。2.6注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定2.6.1注射成型工艺过程分析根据塑件的结构、材料及质量，确定其成型工艺过程为：第一步：为使注射过程顺利和保证产品质量，应对所用的设备和塑料作好以下准备工作。（1）成型前对原材料的预处理根据注射成型对物料的要求，检验物料的含

22、水量，外观色泽，颗粒情况并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标，对原材料进行适当的预热干燥。（2）料筒的清洗在初用某种塑料或某一注射机之前，或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对注射机（主要是料筒）进行清洗或拆换。柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难，因为柱塞式料筒内的存料量较大而不易对其转动，清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。对螺杆式通常是直接换料清洗，也可采用对空注射法清洗。 （3）脱模剂的选用脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。一般注射制件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计。在和产上为了顺利脱模，常用

23、的脱模剂有：硬脂酸锌，液体石蜡（白油），硅油，对PE材料，可选用硬脂酸锌，因为此脱模剂除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。第二步: 注射成型过程完整的注射过程表面上共包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模几个步骤，但实际上是塑化成型与冷却两个过程。第三步：制件的后处理注射制件经脱模或机械加工后，常需要进行适当的后处理，目的是为了消除存在的内应力，以改善和提高制件的性能及尺寸稳定性。制件的后处理主要有退火和调湿处理。该塑料制件材料为PE，就采用退火处理13小时。2.6.2浇口种类的确定在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：(a) 塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件

24、质量。(b) 模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一出二腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。(c) 塑件大小及形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。(d) 塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。(e) 冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。由于塑件壁厚较薄，

25、支承面很小且不能留推杆残痕，采用推板推出机构，推件板结构，选用点浇口模具。浇口位置的选择根据MOLDFLOW分析浇口位置如图2-6-3所示图2-6-3 MOLDFLOW分析MOLDFLOW软件分析在塑件内侧是最佳浇口位置，但是塑件表面要求光洁度较高。而且由于塑件壁厚较薄，支承面很小且不能留推杆残痕，采用推件板推出机构，配合点浇口模具。2.6.4型腔数目的确定 由于本次设计塑件采用点浇口模具，并且从经济型的角度出发，为节省生产成本和提高生产效率，采用一模两腔，进行加工生产。3 结构设计3.1分型面的设计模具上用以取出塑料制品和浇注系统凝料的可分离的解除表面，称为分型面，也可称为分模面。选择分型面

26、的基本原则是：分型面应选择在塑件断面轮廓最大位置处，以便于顺利脱模，同时还应考虑以下几个因素： 1.分型面选择应便于塑料制件脱模和简化模具结构，为此，选择分型面应尽可能使塑料制件开模时留在动模。2.分型面应选择在不影响塑件外观质量的部位，使其产生的飞边易于清理和休整。3.分型面选择应有利于排气，为此应尽可能使其分型面与流料末端重合。4.分型面选择应有利于零件的加工。5.分型面的选择应考虑注塑机的技术参数。注塑成型时所需要的锁模力是与塑件在合模方向的投影面积成正比，所以选择分型面时，应尽量选择塑件在垂直合模方向上投影面积较小的表面，以减少锁模力。在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主

27、要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。分型面如图3-1所示图3-1 分型面3.2型腔的布局 型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使型腔通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体均匀地充满型腔,使型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道。由于本设计中塑件是上下两部分配合装配使用，需要相同的注射工艺参数，以达到高的成功率。考虑到本次模具设计采用点浇口，且考虑到塑件尺寸较小故采用一模两腔布局，以求达到良好的浇注质量如图3-2所示图3-2模具型腔分布3.3浇注系统的设计浇注系统是指凝料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的

28、通道。浇注系统分为普通浇注系统和热流道浇注系统两类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影响。3.3.1浇注系统组成该模具采用普通浇注系统，普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。3.3.2确定浇注系统的原则浇注系统的尺寸是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响效大，而且还与塑件所用塑料的利用率、成型效率等相关。对浇注系统进行整体设计时，一般应遵循如下基本原则： 了解塑料的成型性能。 尽量避免或减少产生熔接痕。 有利于型腔中气体的排出。 防止型芯的变形和嵌件的位移。 尽量采用较短的流程充满

29、型腔。 流动距离比和流动面积比的校核。3.3.3主流道的设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到飞流到为止的塑料熔体的流动通道。其直径直接影响到塑料熔体的流动速度和填充时间，直径过大，浇道容积增大，凝料多，增加了冷却时间，且易产生涡流或紊流，制件出现气孔。直径过小，则热量与压力损失大，成型困难。主流道的设计原则是：在保证塑料制件成型良好的前提下，尽量缩短主流道的长度，以使凝料少，压力和热量损失小。一般长度不大于60mm，主流道大端呈圆角过渡，以减小料流转向阻力。（1） 主流道的尺寸根据选用的XS-ZY-125型号注射机的相关尺寸得该型号的注塑机喷嘴口孔径：d0=4mm； 喷

30、嘴前端球面直径：R0=12mm；根据模具主流道与喷嘴的关系，浇口套上的主流道尺寸为：取主流道球面直径：R=10mm；取主流道小端直径：d=4.5mm主流道如图3-3-3（1）所示图3-3-3（1） 主流道（2）主流道衬套的形式选用如下图所示类型的衬套，这种类型可防止衬套在塑料熔体反作用下退出定模。将主流道衬套和定位球设计成两个零件，然后配合固定在模板上，衬套与定模板的配合采用H7/K6。如图3-3-3（2）所示图3-3-3（2） 浇口套形式（3）固定方式如图3-3-3（3）所示：图3-3-3（3）浇口套固定方式3.3.4分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道。分流道的长度取决于模具型腔的总

31、体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高。分流道截面尺寸视塑料品种、塑件尺寸、成型工艺条件以及流道的长度等因素来确定。通常流动性较差塑料，如PE塑料，圆形截面分流道直径可大至10mm，对于大多数塑料可取46mm左右。常用塑料推荐的分流道直径可参考表 3-3-4。第一分流道半圆形断面形状和第二分流道圆形截面形状，直径都为8mm。流道表面粗糙度。表3-3-4 常用

32、塑料推荐的分流道直径塑料名称分流道直径/mm塑料名称分流道直径/mm塑料名称分流道直径/mmPE310PMMA810PBT38PP4.810硬PVC6.416PBT(含玻纤)310PS3.210PA (含玻纤)412PC4.810HIPS3.210PA310PC(含玻纤)513ABS3.210PPS6.410PU6.48分流道设计如图3-3-4所示图3-3-4 分流道3.3.5浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的最后部分，其作用是使塑料以较快速度进入并充满型腔，它能很快冷却封闭，防止型腔内还没冷却的熔体倒流。由于充电器上端盖有一个宽槽，表面成型质量要求较高，不能有浇

33、口痕迹，且选用的是双分型面注塑模具，故选用点浇口比较合理，点浇口是典型的小截面浇口，有如下优点： 对浇口的位置限制较小，可以比较自由的选择进料部位。 有利于薄壁，长流程和表面带精细花纹图案的塑料件成型。 降低塑件内的残余应力，特别是浇口附近。 容易从塑件上自行截开，易实现脱模时塑件的自动坠落，并且看不出浇口痕迹。 多型腔模具中，容易实现各型腔均衡进料。浇口位置选择应遵循以下几个原则： 浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小，易保证料流充满整个型腔，同时流动比的允许值随塑料熔体的性质，温度，注塑压力等的不同而变化，所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。 浇口设置应有利于

34、排气和补塑。 浇口位置的选择要避免塑件变形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔，在塑件顶部常留下明显的熔接痕，而采用点浇口，有利于排气，整件质量较好，但是塑件壁厚相差较大，浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处，有利于补缩，可避免缩孔凹痕产生。 浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度，所以设置浇口时应考虑料流的方向，浇口数量多，产生熔接痕的机会很多。流程不长时应尽量采用一个浇口，以减少熔接痕的数量。对于大多数框形塑件，浇口位置使料流的流程过长，熔接处料温过低，熔接痕处强度低，会形成明显的接缝，如果浇口位置使料流的流程短，熔接处强度

35、高。为了提高熔接痕处强度，可在熔接处增设溢溜槽，是冷料进入溢溜槽。筒形塑件采用环行浇口无熔接痕，而轮辐式浇口会使熔接痕产生。 浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。结合上述几个原则综合考虑，选择中心点浇口进料。如图3-3-5所示图3-3-5 浇口3.3.6冷料穴的设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是去除料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。在充电器上端盖注塑模具设计中，采用底部带有拉料杆的冷料穴，这类冷料穴的底部由一个拉料杆构成。拉料杆装定位圈下面，压紧。利用球头形的拉料杆配合冷料穴。塑料进入冷料穴后，紧包在拉料杆的球

36、形头上，拉料杆被压在定位圈下面，开模时将主流道凝料拉出定模，强行将其从拉料杆上刮下脱模。其形式如图所示图3-3-6 冷料穴3.4注射模成型零部件的设计模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括凹模、凸模、型环和镶块等。成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质

37、量。凹模结构设计凹模也称为型腔，是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。本设计中采用镶拼组合式凹模，本次设计塑件型腔结构结构复杂，如果采用整体式，加工比较复杂。由于镶拼组合式凹模可以通过间隙排气，减少母模热变形，方便模具的维修，避免整体母模报废。具体设计见图3-4-1(a),3-4-1(b)图3-4-1(a) 型腔固定板图3-4-1（b） 镶件凸模结构设计凸模也称为型芯，是用来成型制品内轮廓的模具零件。型芯和型腔一样，加工复杂，采用镶拼组合式。具体设计见图3-4-2(a),

38、3-4-2(b),3-4-2(c)图3-4-2（a） 型芯固定板图3-4-2（b） 型芯图3-4-2（c） 镶件3.4.2成型零部件工作尺寸的计算成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸，以及中心距尺寸等。在模具设计时要根据塑件的尺寸及精度等级确定成型零部件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收缩率，模具成型零部件的制造误差，模具成型零部件的磨损及模具安装配合方面的误差。这些影响因素也是作为确定成型零部件工作尺寸的依据。由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯

39、型腔的尺寸有一定的误差（因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大多凭经验决定），这里就只考虑塑料的收缩率计算模具成型零部件的工作尺寸。塑件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引起尺寸减小或体积缩小，收缩性是每种塑料都具有的固有特性之一，选定PE材料的平均收缩率为2%，计算模具成型零部件工作尺寸的公式为：式中 A 模具成型零部件在常温下的尺寸 B 塑件在常温下实际尺寸成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/31/4，或取IT78级作为模具制造公差。在此取IT9级，型芯工作尺寸公差取IT9级。模具型腔的小尺寸为基本尺寸，偏差为正值；模具型芯的最大尺寸为基本尺寸

40、，偏差为负值，中心距偏差为双向对称分布。各成型零部件工作尺寸的具体数值见图纸。3.5排气结构设计排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热使塑料烧焦，在充模速度大、温度高、物料黏度低、注射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑料制件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。特别是快速注射成型工艺的发展，对注射模的排气系统要求就更为严格。在塑料熔体充模过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气、塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体，塑料中某些

41、添加剂挥发或化学反应所生成的气体。常用的排气方式有利用配合间隙排气，在分型面上开设排气槽排气，利用推杆运动间隙排气等。在本次塑料模具设计中模具尺寸较小，模具设计中型芯和型腔均有镶件，故不需要再设排气槽。在利用间隙排气过程中为不产生溢料需考虑到个零件的加工精度，故要求较为复杂，成本要求较高。3.6模架的选用注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下：单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的注射模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射模。模具的基本结构有两种：单分型面注塑模和双分型面注塑模。（2） 单分型面注塑模

42、 是注塑模中最简单、应用最普及的一种模具，它以分型面为界将整个模具分为动模和定模两部分。一部分型腔在动模，一部分型腔在定模。主流道在定模，分流道开设在分型面上。开模后，制品和流道留在动模，制品和浇注系统凝料从同一分型面内取出，动模部分设有推出系统，开模后将制品推离模具。（3） 双分型面注塑模 它从不同的分型面分别取出流道内的凝料和塑件，又称三板式注塑模具。与单分型面注塑模相比，三板式注塑模具增加了一个可移动的中间板（又名流道板）。中间板适用于采用点浇口进料的单型腔和多型腔模具。在开模时由于定距拉杆的限制，中间板作定距离的分开，以便取出这两块板之间流道内的凝料，而利用推板或推杆将型芯上的塑件脱出

43、。双分型面注塑模与单分型面注塑模的最大区别就是，双分型面注塑模在生产过程中浇注系统凝料和制品会自动切断分离，便于实现自动化生产，而单分型面的浇注系统凝料通常要人工切除，大大降低了生产效率。水杯搅拌格为大批量生产，从提高生产效率角度出发，选择双分型面注塑模。虽然结构复杂，但是制品质量更好，经济效益更高。模架的选择根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可选择DB型的模架，其基本结构如下图：图3-6 模架DB型模具定模采用三块模板，动定模各采用一块模板，又叫三板模，大水口模架，适合点浇口，潜伏式浇口的注射成形模具。由分

44、型面分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸，经过计算可以知道该模具一模两腔的模具，而型腔之间的距离在20-40mm之间把型腔排列成长为220mm，宽为125mm。模架的长L=220+复位杆的直径+螺钉的直径+导套的直径+型腔壁厚350mm模架的宽B=125+复位杆的直径+导套的直径+型腔壁厚290mm根据模仁的尺寸，在计算完模架的长宽以后，还需要考虑其他螺丝导柱等零件对模架尺寸的影响，在设计中避免干涉。所以就取BL=290x350的模架，塑件的Z向高度为30mm，塑件的胶位平均分配在定模

45、和动模部分，该模具型腔结构复杂，型芯、型腔的固定是固定总高度的加30-50mm，B板的厚度取30mm，满足强度要求，A板为50mm，C板为80mm（C的选择应考虑推出机构的推出距离是否满足推出的高度）在本设计中，因为采用FUTABA的DB2935标准模架， 综上所述所选择的模架的型号为：FUTABA-2935-DB-A50-B30-C80。3.7脱模机构的设计塑件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推杆固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。3.7.1脱模机构的选用三板模优于二板模的突出点就是，能自动脱出浇注

46、系统凝料，提高了自动化程度。水杯搅拌格注塑模具采用流道板将凝料推出的方法来实现凝料的自动脱落。其工作原理是:模具开模时，首先利用拉料杆将凝料拉断，使凝料与塑件分离，然后在利用定居分型机构的反向运动，推动流道板运动，推出凝料，然后在重力的作用下脱落。这样就不需像二板模那样，要手动取出凝料。3.7.2脱模机构类型的选择推出机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。根据推出零件的类别还可分为推杆推出机构、推管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和多元件综合推出机构等。本设计根据塑件的造型采用推件板推出机构。3.7.3推件板具体设计（1）推杆布置

47、该模具采用了直径20mm大小的推杆，其分布情况如图3-7-3(a)所示图3-7-3(a) 推杆分布（4） 推件板为减小推件板与型芯的摩擦，在推件板与型芯间留0.25mm间隙，或者在二者之间采用锥面配合，这样可防止推件板偏心溢料，锥面的单边斜度约取10°，且配合间隙值应小于塑料溢边值。推件板顶出机构中不必另设复位机构，因为在合模过程中推件板能在合模力作用下复位，推件板设计如下图所示图3-7-3(b) 推杆分布3.8注射模温度调节系统在注射模中，模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为22

48、0左右，熔体固化成为塑件后，从60左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于80）的塑料，如本设计中的PE，仅需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。模具的冷却主要采用循环水冷却方式，模具的加热有通入热水、蒸汽，热油和电阻丝加热等。3.8.1温度调节对塑件质量的影响注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响，对于任一个塑料制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充模，增加制品的

49、内应力和明显的熔接痕等缺陷。3.8.2冷却系统的设计在塑料注射成型过程中，注入模腔中熔体的温度一般在200300之间，当制品从模具中取出时，温度一般在60左右，熔体释放出来的热量都传给了模具，为了保证模具正常工作，就必须对模具进行冷却，主要是用冷却水管进行冷却。在设计冷却系统时，应注意一下几点：1） 在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道尽可能的设置在靠近型腔（型芯）表面。2） 在保证模具材料有足够的机械强度前提下，冷却水道应安排的尽量紧密。3） 冷却水道的直径应优先采用大于8mm,并且各个水道的直径应尽量相同，避免由于因为水道直径不同而造成的冷却液流速不均。4） 对于中、大型模具，

50、由于冷却水道很长，会造成较大的温度梯度变化，导致在冷却水道末端温度上升很高，从而影响冷却效果。从均匀冷却考虑，对冷却液在出入口的温差，一般希望控制在5度以下，而精密成型模具和多型腔模具的出、入口温差则控制在2度3度以下，冷却水道长度在1.21.5m以下。因此，对于中、大型模具，可将冷却水道分成几个独立的回路来增大冷却液的流量，减少压力损失，提高传热效率。5） 冷却液在模具中的流速，以尽可能高一些为好，但其流动状态以湍流为佳，6） 制品较厚的部位应特别加强冷却7） 充分考虑模具材料的热传导率。通常从机械强度出发，选择钢材为模具材料。如果只考虑模具的冷却效果时，则导热系数越高，从熔融塑料上吸收热量

51、愈加迅速，冷却的愈快。冷却系统的布置方式：分为六类：外连接直通式、内循环式、平面盘旋式、立体循环式、立管喷淋式、用热管导热式 设计冷却系统的目的在于维持模具适当而有效率的冷却。冷却孔道应使用标准尺寸，以方便加工与组装。设计冷却系统时，模具设计者必须根据塑件的壁厚与体积决定下列设计参数：冷却孔道的位置与尺寸、孔道的长度、孔道的种类、孔道的配置与连接、以及冷却剂的流动速率与热传性质。冷却管路的位置与尺寸： 塑件壁厚应该尽可能维持均匀。冷却孔道最好设置是在凸模块与凹模块内，设在模块以外的冷却孔道比较不易精确地冷却模具。通常，钢模的冷却孔道与模具表面、模穴或模心的距离应维持为冷却孔道直径的12倍，冷却

52、孔道之间的间距应维持35倍直径。冷却孔道直径通常为612 mm在此取8mm。其设计如图3-8-2(a)所示图3-8-2(a) 冷却水路分布 考虑到型芯部分镶件深度较大，深入型腔部分需要冷却，采用隔水板冷却,如图3-8-2(b)图3-8-2(b) 隔水板冷却4 模具材料的选用正确选用模具各部分零件的材料，是注射模具设计过程中的一项重要工作，它直接影响模具的使用寿命，加工成本以及制品的成型质量。选择模具材料时，需要根据模具工作条件，从使用性能和加工性能两方面对材料提高要求。4.1成型零件材料选用成型零件材料选用的要求如下：（1）机械加工性能良好（2）抛光性能良好，注射成型零件工作表面，多需抛光达到

53、镜面，求钢材硬度3540HRC为宜，过硬表面会使抛光困难。（3）耐磨性和抗疲劳性能好（4）具有耐腐蚀性能4.2注射模用钢种热塑性注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯以板材和模具供应，本设计中，采用45的预硬模具钢。型芯和型腔采用P20，调质HBS350380。表4-2为模板的尺寸、材料及热处理情况。表4-2模板的尺寸、材料及热处理名称尺寸材料规格热处理流道板（××）290×350×2545钢GB/T12556.1-1990调质处理，硬度（230-270）HBS定模板（××）290×350×3545钢GB/T12556

54、.1-1990调质处理，硬度（280-300）HBS推板（××）180×350×2045钢GB/T12556.1-1990动模板（××）290×350×6545钢GB/T12556.1-1990调质处理，硬度（280-300）HBS推杆固定板（××）180×350×1545钢GB/T4169.8-1984推件板（××）290×350×2045钢GB/T4169.8-1984调质处理，硬度 （280-300）HBS垫块（×

55、15;）53×350×8045钢GB/T4169.8-1984调质处理，硬度（230-270）HBS定模座板（××）350×350×3545钢GB/T12556.1-1990动模座板（××）350×350×2545钢GB/T12556.1-19905 模具的计算与校核5.1注射机的选择最大注射量是指注射机螺杆以最大注射行程注塑时，一次所能达到的塑料注射量。设计模具时，应保证成型塑件时包括流道系统在内的总的注射量小于所选注射机的最大注射量，即：mkmp式中： k注射机最大注射量的利用系数，一般为0.8； m塑件和浇注系统凝料体积，cm³； mp注射机允许的最大注射量。在Moldflow软件分析中得知：塑件体积=1.5×103cm³塑件质量m=14g由于是一模两腔设计，在加上流道水口废料约5g，总注塑量达到约33g根据以上的初步计算，综合考虑各种因素，选定型号为XS-ZY-125的卧式注射机。其主要技术参数见表5-1表5-1注塑机的主要参数理论注射容积(cm³）146螺杆直径(mm)42注