目 录
目 录............................................................. 1 摘 要............................................................. 4 Abstract.......................................................... 5 前 言............................................................. 6 第一章 概 述..................................................... 7 1.1 塑料工业简介................................................ 7 1.2 我国塑料模现状.............................................. 8 第二章制品的分析................................................. 10 2.1 制品(口杯盖)的简介......................................... 10
2.1.1 对制品的分析主要包括以下几点......................... 10 2.2 制品的工艺性及结构分析..................................... 10
2.2.1 结构分析............................................. 10 2.2.2 成型工艺分析......................................... 10 2.2.3 材料的性能分析....................................... 10 2.3 注射成形过程............................................... 10
2.3.1 E的注射工艺参数 .................................... 11 2.3.2 PP的使用性能 ........................................ 12 2.3.3 PP的主要性能指标 .................................... 12
第三章 拟订模具的结构形式........................................ 14 3.1确定型腔数量及排列方式 ..................................... 14 3.2 模具结构形式的确定......................................... 14
3.2.1 多型腔单分型面模具................................... 14 3.2.2 多型腔多分型面模具................................... 14 3.3 注塑机型号的确定........................................... 15
3.3.1 注射机的选用原则..................................... 15 3.3.2 有关制品的计算....................................... 15 3.3.3 注射机型号的确定..................................... 16 3.3.4 注射机及各个参数的校核............................... 16 3.4 分型面位置确定............................................. 17
3.4.1 分型面的选择原则..................................... 17 3.5 浇注系统的设计............................................. 18
3.5.1浇注系统设计原则 ..................................... 18 3.5.2 主流道的设计......................................... 19
3.5.3冷料穴的设计 ......................................... 20 3.5.4 分流道的设计......................................... 22 3.5.5浇口的设计 ........................................... 23 3.5.6 浇注系统凝料的脱出机构............................... 25 3.5.7 浇注系统的平衡....................................... 26 3.6 脱模推出机构的确定......................................... 27
3.6.1脱模推出机构的设计原则 ............................... 27 3.6.2 制品推出的基本方式................................... 27 3.7 合模导向机构的设计......................................... 28
3.7.1导向机构的分类 ....................................... 29 3.7.2导柱导向机构设计要点 ................................. 29 3.7.3本设计中导柱的设计 ................................... 29 3.8 排气系统的设计............................................. 30
3.8.1排溢设计 ............................................. 30 3.8.2引气设计 ............................................. 30 3.8.3排气系统 ............................................. 30 3.8.4 开设排气槽应注意以下几点：.......................... 30 3.8.5该套模具的排气方式有 ................................. 31 3.9 温度调节系统设计........................................... 31
3.9.1 加热系统............................................. 31 3.9.2冷却系统 ............................................. 32 3.10 模架的确定和标准件的选用.................................. 32
3.10.1 定模座板............................................ 33 3.10.2 定模板.............................................. 33 3.10.3 支承板.............................................. 33 3.10.4垫块 ................................................ 33 3.10.5动模座板 ............................................ 34 3.10.6推件板 .............................................. 34 3.10.7推板 ................................................ 34 3.11 成形零件的结构设计和计算.................................. 34
3.11.1 定模（凹模）的设计.................................. 34 3.11.2 型心（凸模）的设计.................................. 36
第四章 塑料模材料的选用及技术要求................................ 39 4.1 塑料模材料的性能要求....................................... 39
4.2 塑料模零件选材原则......................................... 39
4.3 塑料模材料的选用....................................... 39 4.4 模具的精度要求............................................. 41
4.4.1 模具零件的公差与配合选择............................. 41 4.4.2 模具形位公差的选用................................... 42
第五章模具工作过程............................................... 44 5.1 成型前的准备............................................... 44
5.1.1 原料的检验和预处理................................... 44 5.1.2 料筒的清洗.......................................... 44 5.1.3 嵌件的预热.......................................... 44 5.1.4 脱模剂的选用........................................ 44 5.2 注射过程................................................... 44 5.3 脱模过程................................................... 45 5.4制品的后处理 ............................................... 45
5.4.1 退火处理............................................. 45 5.4.2调湿处理 ............................................. 45
总 结............................................................ 47 致 谢............................................................ 48 参考文献......................................................... 49
摘 要
模具工业是国民经济的基础工业，而塑料模具又是整个模具行业的霸主。我国的塑料成型模具设计，制作技术比较晚，整体水平还比较低，但近几年发展比较迅速。目前单单型腔的模具达80%以上，仍占主导地位。该设计通过对多种相似塑件的模具结构参考，设计的是聚乙烯塑件（某型口杯盖），采用的是一模两腔注射。该产品采用点浇口注射，和整体式型腔设置。型腔是由两瓣合模构成，利用斜导柱侧向分型，塑件的螺纹采用强制脱模。。
关键词：杯盖；注射模；瓣合模；侧向分型；设计；
Abstract
The mold industry is the national economical foundation,and the plastic mold also is the overlord in the entire mold industry. It is quite late which the development of manufacture technology, the overall level is low in our country.But the plastic mold is developing quite rapidly in plastic take- shape mold design area recent year.Now, the single cavity mold is above 80%,and still occupied an important position.By researching many kinds of similarly models, I designed a polyethylene model, which can inject two cavities in one time.The products are pinpoint gated on the side,and adopt integral cavity arrangement.The cavity is formed by two petal mold modules, and side core-pulling is through angle pin. the thread is through forced ejection.
Key words: cup lid; injection mold; petal mold module；side core-pulling；design
前 言
模具是现代工业的重要装备。随着工业生产的飞速发展，新产品的不断涌现，对模具的设计与制造速度、加工质量，提出了更高的要求。
要求的周期越来越短、精度越来越高，以加速新产品投产及产品的更新换代，提高经济效益及竞争力。近几年来，许多企业认识到这一点，都在朝这个方向努力发展。把在实际工作中积累的经验收集、整理与总结。逐渐形成一种规范化，标准化的设计。
本设计就是利用课本中的理论，和毕业实习基地（江南机械厂）的所见，及前辈的宝贵经验设计出来的一套日常用塑件（某型茶杯的杯盖）的模具。通过对塑件的分析，确定用一模两腔注射成型该塑件。同时为了锻炼一下自己的能力，故意在塑件表面增加一些结构（增加多层台阶），来增加设计的难度，加固模具设计方面的知识，为以后在企业有个生存的空间打点基础。
本设计严格按照模具设计的步骤，及模具设计中的要求来设计的：塑件工艺性的分析、型腔数量的确定、分型面的确定、浇注系统的设计、成型零件的设计等，这一整套的程序下来，感觉自己这方面的知识丰富了不少。同时在设计中也要求对机械的相关知识有相当的了解：机械制图、公差与配合、机械制造、材料成型、数控技术等。
总之，在这次毕业设计过程中，我感觉充实了不少。 希望以后在工作岗位也有这样的好机会锻炼自己。
第一章 概 述
1.1 塑料工业简介
塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一。自从聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改进技术的进步、愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促进塑料工业的发展。
模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工艺装备或工具，它属于型腔模的范畴。通常情况下，塑件质量的优劣及生产效率的高低，其模具的因素占80%。然而模具的质量的好坏又直接与模具的设计与制造有很大关系。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求越来越大、产品更新换代周期越来越短、用户对塑件的质量要求也越高，因而模具制造与设计的周期和质量要求也相应提高，同时也正是这样促进了塑料模具设计于制造技术不断向前发展。就目前的形式看，可以说，模具技术，特别是设计与制造大型、精密、长寿命的模具技术，便成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。
按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，就中国就有比较远大的市场，所以模具制造业已成为一个大行业。
在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模。
塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。通过合理设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的，塑料模的优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。
塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。
其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。
现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。
塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后，由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常标志一个国家工业化的发展程度。
1.2 我国塑料模现状
塑料模是现代塑料工业生产中的重要工艺装备，塑料模工业是国民经济的基础工业。用塑料模生产成型零件的主要优点是制造简、材料利用率高、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。
在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/3~1/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。
随着我国改革开放步伐的进一步加快，我国正逐步成为全球制造业的基地，特别是加入WTO后，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化]商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此，我国要从一个制造业大国发展成为一个制造业强国，必须要振兴和发展我国的模具工业，努力提高模具工业的整体技术水平，提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力。
塑料模以后的发展主要有以下几方面：
1、注射模CAD实用化； 2、挤塑模CAD的开发； 3、压模CAD的开发； 4、塑料专用钢材系列化。
第二章制品的分析
2.1 制品(口杯盖)的简介
制品的分析是对所要成型的产品有个初步的了解，在接受设计任务书以后就要对塑料的品种、批量的大小、尺寸精度与技术条件，产品的功用及工作条件有个整体概念，以便在设计模具时优选各种方式来成型塑件。
2.1.1 对制品的分析主要包括以下几点
1、产品尺寸精度及其图纸尺寸的正确性； 2、脱模斜度是否合理； 3、塑件厚度及其均匀性； 4、塑件种类及其收缩率； 5、塑件表面颜色及表面质量要求。
2.1.2 本设计中塑件各项要求 1、塑料名称：聚乙烯(PE)；
2、色调： 不透明； 3、生产纲领：大批大量。
2.2 制品的工艺性及结构分析
2.2.1 结构分析
该制品为一口杯盖,表面有一阶梯,小阶梯的外圆面有突起,这就增大了成型的难度,两外圆面分别在两个型腔成型,必须保证同轴度, 所以在模具设计和制造上要有精密的定位措施和良好的加工工艺，以保证传动精度。内部有不规则螺纹，也给脱模带来困难。见图2—1。
2.2.2 成型工艺分析
1、精度等级：采用一般精度6级
2、脱模斜度：因本设计中采用的是瓣合模，所以不需要考虑脱模斜度，也就是说脱模斜度为零度。
2.2.3 材料的性能分析
聚乙烯（PE）是由乙烯聚合而成的，聚乙烯的原料来源充足，而且聚乙烯具有优良的电绝缘性能，耐化学腐蚀性能，耐低温性能和良好的加工流动性，因此PE及其制品生产非常迅速.
2.3 注射成形过程
对PE的色泽、细度和均匀度等进行检验。塑料在注射机料筒内经过加
热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。
2.3.1 E的注射工艺参数
图2.1塑件零件图
塑料名称 聚丙烯 缩写 PP 注射成形机类型 螺杆式 密度(g/cm^3) 0.9～0.91 计算收缩率 1.0～2.5 预热/温度 80～100 预热/时间 1～2
料筒温度(℃)/后段 160～180 料筒温度(℃)/中段 180～200 料筒温度(℃)/前段 200～220 喷嘴温度(℃) _ 模具温度(℃) 80～90 注射压力(MPa) 70～100 成形时间(s)/注射时间 20～60 成形时间(s)/高压时间 0～3 成形时间(s)/冷却时间 20～90 成形时间(s)/总周期 50～160 螺杆转速(r/min) 48 适用注射机类型 螺杆、柱塞均可 后处理/方法 _ 后处理/温度(℃) _ 后处理/时间(h) _
2.3.2 PP的使用性能
耐腐蚀性,电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,可以氯化,辐照改性.可用玻璃纤维增强其熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有突出的电气性能和良好的耐辐射性.高压聚乙烯柔软性,伸长率,冲击强度和透明性较好,超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨,用冷压烧结成型.
2.3.3 PP的主要性能指标
表2-1 PP的主要性能指标
密度(g/ cm³) 导热系数 (W·m·K×10)
-2-1-10.90-0.91 比热容(J·kgK) 线膨胀系数 (10K) -5-1-1-11930 11.8 9.8
表1-2 力学性能
屈服强度（MPa） 断裂伸长率(﹪) 抗弯强度(MPa) 37 >200 67 抗拉强度(MPa) 拉伸弹性模量(GPa) 弯曲弹性模量(GPa) - 1.1-1.6 1.45 表1-3 电气性能
表面电阻率（Ω）
- 体积电阻率（Ω·m） >10^14
第三章 拟订模具的结构形式
模具的结构形式，是指设计过程中的注射机的确定，浇注系统的形式和浇口位置的选择，成型零件的设计，脱模推出机构的设计，侧向分型与抽芯机构的设计，合模导向机构的设计，温度调节系统的设计及各个零件的设计和装配图设计。
3.1确定型腔数量及排列方式
当塑料制件的设计已经完成，并选定所用塑料后，就需要考虑是采用单型腔模还是多型
腔模。与多型腔模相比，单型腔模具有以下优点： 1、塑料制件的形状与尺寸精度始终一致； 2、工艺参数易于控制；
3、模具结构简单、紧凑，设计制造、维修大为简化。
一般来说，精度要求高的小型制品和中大型制品优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型制品（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。
由以上分析初步定为一模两腔, 见图3.1。
3.2 模具结构形式的确定
3.2.1 多型腔单分型面模具
制品外观质量要求不高，尺寸精 度要求一般的小型制品，可采用此
结构。
3.2.2 多型腔多分型面模具
制品外观质量要求高，尺寸
精度要求一般的小型制品，可采 图 3.1 型腔分布示意图
用此结构。该制品外观质量要求
较高，分析该制品样品采用的浇口位置、分型面位置、推出机构的痕迹，可知浇口为一般侧浇口，并可初步拟定采用两型腔双分型面的模具结构形式，其中双分型面为：水平、垂直分型面。
3.3 注塑机型号的确定
注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。
注射机规格的确定主要是根据制品的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构型式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注塑机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。
3.3.1 注射机的选用原则
1、计算塑件及浇道凝料的总容量（体积或重量）应小于注射机额定容量（体积或容量）的0.8倍；
2、模具成型时需用的注射压力应小于所选用注射机的最大注射压力； 3、模具型腔注射时所产生的压力必须要小于注射机的锁模力； 4、模具的闭模高度应在注射机最大，最小闭合高度之间； 5、模具脱模取出朔件所需的距离应小于所选注射机的开模行程； 6、模具的外形尺寸及安装尺寸必须与所选注射机模板适应，既模具最大外形尺寸安装时应不受拉杆间距的影响，模具安装用的定位环尺寸应与机床定位孔直径相配合；模具的模板各安装孔应与注射机固定模板的安装孔相对应、机床喷嘴孔径和球面半径应与模具进料孔相对应，注射机的开模行程应满足脱件条件。
3.3.2 有关制品的计算
根据零件图提供的样品，便可以根据样品测绘得出制品体积，同时也可以借助计算机辅助软件(如：Pro/E软件等)建立制品模型（对于没有提供样品的设计，也可以由所提供的制品图样建立模型），这样既便于较精确的计算制品的各个参数，又更为直观、形象。因条件所限,本设计是由测绘所的体积：
1）制品的体积为：V1=10.782（cm³）
质量为： m=0.95g/cm³10.782cm³=10.24g 2）初步估计浇注系统的体积约为塑件的0.7倍： V2=10.7820.7 =7.547（cm³） 本设计中取 V2=8（cm³）
3）该模具一次注射共需塑料的体积约为： V0=2V1+ V2 =29.56（cm³）
3.3.3 注射机型号的确定
根据以上的计算初步选定型号为XS—ZY—125的注射机。
近年来我国引进注射机的机型很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。掌握使用设备的技术参数是注射模设计和生产所必需的技术准备。在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的“注射机使用说明书”上标明的技术参数。
根据以上的计算初步选定型号为XS—ZS—22的注射机，其主要技术参数如表3-1所示。
表3-1 XS—ZS—22注射机主要技术参数
额定注射量（cm³） 注射压力（MPa） 注射时间(s) 最大成型面积（cm²） 模具最大厚度（mm） 合模方式 顶杆中心距（mm） 液压—机械 230 180 1.6 90 锁模力（kN） 最大开合模行程（mm） 模具最小厚度（mm） 喷嘴球头半径（mm） 喷嘴孔径（mm） 2 SR12 60 250 160 750 30 螺杆(柱塞)直径（mm） 注射行程（mm） 115 25 3.3.4 注射机及各个参数的校核
1、注射压力的校核：
该注射机的注射压力为150MPa，PE的注射压力为80～130MPa， 所以能够满足要求。
2、根据所用注射机的注射量确定型腔数量
各腔塑料制品的总重浇注系统凝料0.8注射机额定注射量 上式右边=10028.08 （符和要求）
3、按注射机的锁模（合模）力的校核：
注射模从分型胀开的力（锁模力）应小于注射机的额定锁模力，既
FP（n A1+ A2）（符合要求） 式中F——注射机的额定锁模力（N）
A1——单个制品在模具分型面上的投影面积（mm²） A2——浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm²） p——塑料熔体在模腔内的平均压力（MPa），通常模腔内的压
力为20~40Mpa；成型一
般制品为24~34Mpa；精密制品为39~44Mpa。
本设计中取模腔内的平均压力为40Mpa n——型腔个数
5、开模行程的校核：
SmaxS=H1+H2+5～10
而注射机的最大开模行程是160mm，所以（符合要求） 式中 Smax——注射机最大开模行程（mm） H1——推出距离（脱模距离）（mm）
H2——包括浇注系统在内的制品高度（mm）
3.4 分型面位置确定
模具上用以取出制品和（或）浇注系统凝料的，可分离的接触表面称之为分型面。分型面的选择不紧关系到塑件的正常成型和脱模具,而且涉及模具结构与制造成本.在制品设计阶段，就应考虑成形时分型面的形状和位置，否则无法用模具成形。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对制品质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。
3.4.1 分型面的选择原则
1、分型面应选择在制品的最大截面处,无论塑件以何方位布置型腔,都应将此作为首要原则；
2、有利于保证制品的外观质量,分型面上型腔壁面稍有间隙,熔体就会在塑件上产生飞边；
3、尽可能使制品留在动模一侧,因为在动模一侧设置和制造脱模机构简便易行；
4、有利于保证制品的尺寸精度； 5、尽可能满足制品的使用要求；
6、尽量减少制品在合模方向上的投影面积,以减小所需锁模力； 7、长型芯应置于开模方向,当塑件在相互垂直方向都需设置型心时,将较短的型心设置在4侧抽芯方向,有利于减小抽拔距离；
8、有利于排气；
9、有利于简化模具结构,应尽量避免侧向分型或抽芯；
10、在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便。 对于该设计，在进行制品设计时已经充分考虑了上述原则，从所提供样品采用的分型面可知：第一分型面与开模方向垂直；进行模具设计时，在充分考虑上述原则的基础上，可得出：第二分型面与制品推出方向平行。
图 3-2 分型面位置图
3.5 浇注系统的设计
浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔为止的一种完整的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对制品质量影响很大。他的作用是将塑料熔体顺利地充满到模具行腔深处,以获得外形轮廓清晰,内在质量优良的塑料制件.
它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。
该模具采用普通流道浇注系统，其包括：主流道、分流道、冷料穴、
浇口。
3.5.1浇注系统设计原则
1、浇注系统与塑件一起在分型面上,应有压降,流量和温度的分布的均衡布置；
2、结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置； 3、尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失、缩短充模时间； 4、浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，有利于排气和补缩，且应设在塑件较厚的部位，以使熔料从后断面移入薄断面，以利于补料；
5、避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生； 6、浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和整修；
7、熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态，以及对制品质量的影响；
8、尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量；
9、浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8以上的精度要求；
10、设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施；
11、尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合应使两者的偏离距离尽可能小。
3.5.2 主流道的设计
主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷射出的熔体导入分流道或型腔中。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。 1、主流道尺寸
1）主流道小端直径d=注射机喷嘴直径+0.5～1 =2+0.5～1 取d =3（mm）
这样便于喷嘴和主流道能同轴对准,也能使的主流道凝料能顺利脱出
2）主流道球面半径
主流道入口的凹坑球面半径R,应该大于注射机喷嘴球头半径的2～3mm.反之,两者不能很好的贴合,会让塑件熔体反喷,出现溢边致使脱模困难.
SR=注射机喷嘴球头半径+2～3 取SR=12+2=14（mm）
3）主流道长度L
一般按模板厚度确定，但为了减小充模时压力降和减少物料损耗，以短为好，小模具控制在50之内在出现过长流道时，可以将主流道衬套挖出深凹坑，让喷嘴伸入模具。本设计中结合该模具的结构
取L=20（mm）
2、主流道衬套的形式及尺寸
主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为53～57HRC。
图3.3 浇口套
由于该模具主流道较长，设计成分体式较宜。
3.5.3冷料穴的设计
在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约10～25mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成形性能不佳，如果这里相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴（冷料井）。
冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料头及熔体流动的前锋冷料，以防止冷料进入型腔而影响制件质量。
1、主流道冷料穴
主流道冷料穴常设在主流道的末端，开模时应将主流道中的冷凝料拉出,所以冷料穴直径宜稍大于主流道大端直径.由于该模具具有垂直分型面即侧向分型，冷料穴分别开在左右瓣合模上，开模时，将主流道中的凝料拉出来；侧向分型时，冷料穴中的凝料会制动脱落。
12345
图 3.4 主流道冷料穴
其中2为主流道的冷料穴，这样设计的好处是不紧能容纳熔料的冷峰，同时还可以配合拉料杆巧妙的拉出凝料，见图3.4。
2、分流道冷料穴
当分流道较长时，可将分流道的端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以储存前锋冷料，其长度为分流道直径的1.5～2倍。
该模具的分流道冷料穴与流道的截面形状相同，直径逐渐缩小的半圆形，见图3.5。
123
1 、定模座板 2、分流道冷料穴 3、定模板
图 3.5 分流道冷料穴
3.5.4 分流道的设计
在多型腔或单型腔多浇口时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的动通道，其作用是通过流道截面及方向变化，使熔料能平稳地转换流向注入型腔。分流道最理想的设计就是把流动树脂在流道中的压降降到最小。在多种常见截面当中，圆形截面的压降是最小的。
1、分流道的形状及尺寸
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、矩形、六角形等。为了减少流道内的压力损失和传热损失，希望流道的截面积大、表面积小。因此可以用流道截面积与其周长的比值来表示流道的效率。各种截面的效率见表3—2。
表3—2 各种截面的效率表
截面形状 效率
0.25D
0.25D
0.217D
0.153D
0.195D
0.100D
圆形
方形
六边形
半圆形
梯形
矩形
本设计在保证塑件质量的前提下，从经济和加工的角度分析，最终采用了半圆形截面，
表3-3 部分常用塑料常用分流道断面尺寸推荐范围 塑料名称 ABS、AS 聚乙烯 尼龙类 聚甲醛 聚丙烯 丙烯酸塑料
分流道长度 长度应尽量短，且少弯折，该模具分流道的长度为：140，见图3—3。
2、分流道的表面粗糙度
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此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.63～1.6μm，这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。此处取Ra=0.8μm。 3、分流道的布置形式
分流道在分型面上的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道的布置形式分为平衡式与非平衡式两种。不管有多少种布置形式，总的来说应遵循两方面原则：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衡式
分流道断面尺寸mm 4.8～9.5 1.6～9.5 1.6～9.5 3.5～10 5～10 8～10
聚苯乙烯 软聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 聚苯醚 聚砜 塑料名称
分流道断面尺寸mm 3.5～10 3.5～10 6.5～16 6.5～8.0 6.5～10 6.5～10
3.5.5浇口的设计
浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部位，它的作用是增加和控制塑料进入型腔的流速并封闭装填在型腔内的塑料，以保证充填实，确保制品质量。浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。
1、浇口的主要作用有如下几点：
1）熔体充模后，首先在浇口处凝结，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流；
2）熔体在流经狭窄的浇口时会产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模； 3）易于切除浇口尾料；
4）对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料。对于多浇口的单型腔模具，浇口还能用以
控制熔接痕的位置。
2、浇口尺寸的确定
浇口的截面积一般为分流道截面积的3%～9%，截面的形状多为矩形（宽度与厚度的比为3：1）或圆形；浇口长度约为0.5～2.0mm左右。在设计的时候一般取小值，在以便在试模时修正。浇口最终的具体尺寸根据经验和零件的尺寸和形状的要求确定。
3、浇口位置的选择
浇口位置与数量对制品质量影响很大，选择浇口位置时应遵循如下原则：
1）浇口应设在能使型腔的各部位、各角落同时充满的位置；
2）浇口应开设在塑件较厚的部位，以使熔料从厚断面移入薄断面，以利于补料；
3）浇口应设在有利于排除型腔中气体的部位； 4）口应设在避免塑件表面产生熔合纹的部位；
5）对于带有长型心的模具，浇口应设置在能使进料沿型心轴向均匀进行，以免型心被熔体冲击而变形； 6）浇口的设置应避免熔体的断裂； 7）浇口的设置应不影响塑件的外观；
8）浇口不要设置在塑件使用中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位。 4、浇口结构的形式
注射模的浇口结构形式较多，不同类型的浇口其尺寸、特点及应用情况个不相同。按浇口的特征可分为限制浇口（既封闭式浇口，在分流道与型腔之间有突然缩小的阻尼式浇口）和非限制浇口（既开放式浇口，又称直接浇口或主流道式浇口）；按浇口形状可分为点浇口、扇形浇口、盘形浇口、环行浇口及薄片式浇口；按浇口的特征性质可分为潜伏式浇口、护耳浇口；按浇口所在的塑件的位置可分为中心浇口和侧浇口等。
对于该模具，是中小型制品的多型腔模具，同时从塑件的形状等各方面分析知采用的是点浇口。点浇口又称橄榄形浇口或菱形浇口，是种截面尺寸特小的圆形浇口。点浇口一般设在型腔底部，排气畅通，成型良好，塑件无
不良痕迹。有利于实现制动化操作，常用于成型如壳盒形等中、小型塑件的一模多腔模具中，也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件，能制动切断浇口凝料，见图
5、浇口结构尺寸的经验计算
根据模具的实际情况，再结合所提供经验值得，点浇口的直径为1，长度为1。见表3—4。
表3—4 侧浇口和点浇口的推荐尺寸
制品壁厚/mm <0.8 0.8~2.4 2.4~3.2 3.2~6.4
深度h
w
0~0.5 0.5~1.5 1.5~2.2 .2~2.4
0~1.0 0.8~2.4 2.4~3.3 3.3~6.4
侧浇口尺寸/mm
宽度
0.8~1.3 1.0~3.0
（mm）
1.0
点浇口的直径d
浇口长度 l/mm
3.5.6 浇注系统凝料的脱出机构
1、普通浇注系统的凝料的脱出
通常采用侧浇口、直接浇口及盘形环浇口类型的模具，其浇注系统凝料一般与塑件连在一起。塑件脱出时，先用拉料杆拉住冷料穴，使浇注浇注系统留在动模一侧，然后用推杆或拉料杆推出，靠其自重而脱落。
2、点浇口式浇注系统凝料的脱出
点浇口浇注系统凝料，一般用人工、机械手取出，但生产效率低，为适应自动化生产的需要，可采取以下方式脱出凝料：利用推杆拉断点浇口凝料、利用侧凹拉断点浇口凝料、利用拉料杆拉断点浇口凝料、利用定模推板拉断点浇口凝料等。
综合对比各个方式，本设计中的点浇口的拉断利用的是侧凹：是在接近分流道的末端钻一斜孔，开模时保证先从此分型面分开，点浇口被拉断，流道凝料被中心拉料杆拉向型腔板一侧。拉断点浇口凝料的侧凹，见图3.6。
1234
1、浇口套 2、定模座板 3、拉断点浇口的侧凹 4、定模板
图 3.6 侧凹拉断点浇口的系统
3.5.7 浇注系统的平衡
对于中小型制品的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计时应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成形。一般在制品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流量及成形工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。
1、分流道平衡
对于多型腔模具，为了达到各型腔同时充满的目的，可通过调整分流道的长度及截面面积，改变熔料在各分流道中的流量，达到浇注平衡的目的。计算公式如下：
L1d1Q1 L2d2Q2式中 Q1，Q2——熔料分别在流道1和流道2中的流量，cm3/s；
d1,d2——分流道1和分流道2的直径， cm; L1，L2——分流道1和分流道2的长度，cm。
2、浇口平衡
在多型腔非平衡分流道布置时，由于主流道到各型腔的分流道长度或各型腔所需填充流量不同，也可采用调整各浇口截面尺寸的方法，使熔料同时充满各型腔。
浇口平衡简称为BGV（balanced gate value）,只要做到各型腔BGV值相同，基本上能达到平衡填充。对于多型腔相同制品的模具，其浇口平衡计算
公式如下：
BGV=
SgLrLg
式中 Sg——浇口的截面积，mm2;
Lg——浇口的长度，mm;
Lr——分流道的长度，mm。
该模具，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，显然是平衡式的。
3.6 脱模推出机构的确定
注射成形每一循环中，塑料制品必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，模具中这种脱出塑件的机构，称为脱模机构，也常称为推出机构。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作。既首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把其脱出物从模具内取出。
3.6.1脱模推出机构的设计原则
制品推出（顶出）是注射成形过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵循下列原则：
1、结构可靠：机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度，且推出机构应尽量设置在动模一侧；
2、保证制品不因推出而变形损坏； 3、机构简单动作可靠； 4、保证良好的制品外观；
5、尽量使塑件留在动模一边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。
3.6.2 制品推出的基本方式
按模具中的推出零件分
1、推杆推出：推杆推出是一种基本的也是一种常用的制品推出方式，常用的推杆形式有圆形、矩形、“D”形。
2、推件板推出：对于轮廓封闭且周长较长的制品，采用推件板推出结构。推件板推出部分的形状根据制品形状而定。
3、推管推出：适用于薄壁圆桶形塑件。
4、推块式脱模：适用于齿轮类或一些带有凸缘的制品，可防止塑件变形。
5、利用成型零件推出制品的脱模：使用于螺纹型环一类的制品，利用模具中某些成型零件推出塑件
6、多元联合式脱模：对于某些深腔壳体、薄壁制品以及带有环状凸起、凸肋或金属嵌件的复杂制品，为防止其出现缺陷，常采用两种或两种以上的推出机构联合动作以完成脱模过程。
本套模具的设计中，的推出机构形式不算太复杂，全部采用推件板推出。每个塑件采用4根推杆推推板推出，推杆与推板采用螺栓连接。推杆与推杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象。此推杆与模板上的推杆孔采用H8/f7或H8/f8的间隙配合；推杆与推杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙；工作端配合部分的表面粗糙度为Ra0.8，推杆的材料常用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度HRC50，
3.7 合模导向机构的设计
一般导向分为动、定模之间的导向，推板的导向，推件板的导向，其中动、定模之间的导向尤为重要。一般导向装置由于受加工精度的限制或使用一段时间后，其配合精度降低，会直接影响塑件的精度，因此对精度要求较高的塑件必须另行设计精密导向定位装置。
为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向零件的作用：模具在进行装配和调模试机时，保证动、定模之间一定的方向和位置，导向零件要承受一定的侧向力，起导向和定位作用。如图3.7。
图 3.7 合模导向机构示意图
当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。
3.7.1导向机构的分类
导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种。
3.7.2导柱导向机构设计要点
导柱导向机构适用于精度要求高，生产批量大的模具。当对于小批生产的简单模具，可不采用导套，直接与模体间隙配合。同时在设计导柱和导套时和应注意以下几点：
1、导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。
2、导柱的长度比型心端面的高度高出6~8mm，以免型心进入凹模时与凹模相碰而损坏；
3、导柱和导套应有足够的耐磨度和强度，长采用20号低碳钢经渗碳0.5~0.8mm，淬火48~55HRC，也可采用T8A碳素工具钢，经淬火处理，导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4μm。
4、为了使导柱能顺利地进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角。
5、导柱设在动模一侧，可以保护型心不受损坏，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装配形式。
6、一般导柱的滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分的配合按H7/k6，导套外径的配合按H7/k6。
7、除了动模、定模之间设导柱、导套外，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。
8、导柱的直径应根据模具的大小而决定，也可参考标准模架的数据。
3.7.3本设计中导柱的设计
对以上各个条件的综合考虑，本设计中采用了四根导柱，其布置为等直径导柱对称布置。该模具导柱安装在定模固定板上，采用的是瓣合模所以不能将导柱装在动模上，那样将不能开模。因塑件的尺寸不大所以就没有设置导套，这无论是从加工的角度，还是从经济的角度都是比较合理的。一个合
理的导柱应该使整套模具在合模时，保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏.当动定模板采用合并加工时，也可确保同轴度要求。因为导柱要固定在定模座板上，导柱与定模座板采用H7/m6的过盈配合。又起导向作用，所以导柱与其他的板之间采用的是H7/f6的间隙配合。
图3.8 导柱
3.8 排气系统的设计
3.8.1排溢设计
排溢是指排出充模熔料中的前锋冷料和模具内的气体等。
3.8.2引气设计
对于一些大型深腔壳形制品，注射成形后，整个型腔由塑料填满，型腔内气体被排出，此时制品的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空，当制品脱模时，由于受到大气压的作用，造成脱模困难，如采用强行脱模，势必使制品发生变形或损坏，因此必须加引气装置。
3.8.3排气系统
排气系统对确保塑件成型质量起着重要的作用，排气方式有以下几种： 1、利用排气槽；
2、利用型芯、镶件、推杆等配合间隙；
3、对于大中型、深型腔塑件为了防止塑件在顶出时造成真空而变形，必须设置进气装置。
3.8.4 开设排气槽应注意以下几点：
1、根据进料口的位置，排气槽应开设在型腔最后充满的地方；
2、尽量把排气槽开设在模具的分型面上；
3、对于流速较小的塑件，可利用模具的分型面及零件配合的间隙进行排气；
4、排气槽的尺寸要视塑料种类而定，通常为0.01~0.03，一般情况下，ABS、HIPS、PC、PMMA、SAN为0.015；而高流动性的塑料如PP、PE、PA，若没有加填充剂则为0.01；
5、当型腔最后充填部位不在分型面上，其附近又无可供派气的推杆或可活动的型芯时，可在型腔相应 部位镶嵌经烧结的金属块（多孔合金块）以供排气。
3.8.5该套模具的排气方式有
利用制品推杆的配合间隙，分型面以及瓣合模，
3.9 温度调节系统设计
塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑料质量。
模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形率大，而且还容易造成溢料和黏模。
模具温度过低，则熔体流动性差，塑件轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。
当模具温度不均匀时，型心和型腔温度差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。所以在模具中需要设置温度调节系统，使在工作过程中达到理想的温度，才能产出塑件的所需的要求。注射模设计温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成形具有良好的产品质量和较高的生产率。所以必须用温度调节系统对模具的温度进行控制。
通常温度调节系统包括冷却系统和加热系统两种。对模具是加热还是冷却需要根据塑料的品种，塑件的结构形状，尺寸大小，生产率及塑料成形工艺对模具的要求等来定。
3.9.1 加热系统
热浇道模具以及成形热固性塑料模具到需设加热系统。对大多数热塑性塑料，当成形温度80ºC以上时，模具应设加热系统。由于该套模具的模温要求无需设置加热装置。
3.9.2冷却系统
一般注射到模具内塑料温度为200ºC左右，而制品固化后从模具型腔中取出时其温度在60ºC以下。热塑性塑料在注射成形后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模，提高塑件的定型质量和生产效率。
对于粘度低、流动性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙66等），因为成形工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却，以使塑件在模内加快冷却定型缩短成型周期，提高生产率。
PE的成形温度、模具温度脱模温度分别为150～250ºC、50～70ºC、70～110ºC。
1、冷却介质：有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热容量大，传热系数大，成本低。用水冷却，即在模具型腔周围或内部开设冷却水道。
2、冷却系统的设计原则
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，则对塑件的冷却的效果越均匀。
③尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件的壁厚均匀时，冷却
水孔与型腔表面的距离应处处相等。
④ 浇口处加强冷却，一般在注射成型时，浇口附近的温度最高。 ⑤应降低进水与出水的温差，如果进水与出水的温差过大，将使模具的温度分布不均匀。
⑥合理选择冷却水道的形式，对于收缩大的塑件应沿收缩方向开设冷却水孔。
⑦合理确定冷却水管接头位置。
⑧冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象，设计时要通盘考虑。
⑨冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。
3.10 模架的确定和标准件的选用
以上内容确定之后，便根据所定内容设计模架。在学校作设计时，模架部分要自行设计；在生产现场设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。模板周界尺寸使用括号内的尺寸时，原组合零
件的规定尺寸允许增减。
模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其时对大型模具，这一点尤为重要。
由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可选用标准模架180×L，其中L取250mm，可符合要求。模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。
3.10.1 定模座板
定模座板就是模具与注射机连接处的板,开模时定模板和定模座板直接分开,构成第一分型面.
因导柱是固定在定模部分,定模座板与注射机直接接触,导柱的台阶被压在定模座板里,所以这里只采用H7/m6的过渡配合就能达到要求.主流道衬套与固定孔也采用H7/m6的过渡配合,为不使他们件有较大间隙,而产生溢料现象.
3.10.2 定模板
按常规这应该是定模固定板,但是鉴与塑件的特殊性,把型腔和定模板直接做成整体式,故叫做定模板,用以成型塑件的外部部分形状.
导柱与定模板上的导柱孔采用H7/f6的间隙配和,才能保证导柱自由的来回滑动导正;同时为了顺利产生第二次分型,设置了限位螺钉以控制定模的开模行程,上面还开设了分流道和浇口.
3.10.3 支承板
支承板的作用是防止型腔、型芯、导柱或顶杆等脱出固定板，并承受型腔、型芯或顶杆等的压力，因此它要具有较高的平行度和硬度。一般采用45钢，经热处理235HB或50钢、40Cr、40MnB等调质235HB，或结构钢Q235～Q275。还起到了支承的作用，其要承受成形压力导致的模板弯曲应力。
3.10.4垫块
垫块：是用来连接支承板与动模座板的零件。
主要作用：在动模座板与支承板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。
结构型式：可以是平行垫块、也可以是拐角垫块（该模具采用平行垫块）。
垫块一般用中碳钢制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨铸铁等。
3.10.5动模座板
其所有的尺寸是按标准选取，其注射机顶杆孔为ø40mm；
3.10.6推件板
在此模具中不是平常说的完全意义的推板，而是直接和推杆固定的一块薄板,既推件板.
3.10.7推板
用以配合注射机来推出塑件.
3.11 成形零件的结构设计和计算
塑料在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔。而构成这个型腔的零件叫做成型零件。注射模的成形零件包括凹模、凸模、小型芯、螺纹型心、型环或成形杆等。由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触，并且脱模时反复与塑件摩檫，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性和较低的表面粗糙度。同时要考虑零件的加工性和模具的制造成本。
凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的内表面，成形杆用以形成制品的局部细节。模具的成形零件主要是凹模型腔和底板厚度的计算，塑料模具型腔在成形过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低制品尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。
3.11.1 定模（凹模）的设计
1、 凹模的结构
凹模又称阴模，它是成型塑件外轮廓的零件，按其结构可分为整体式和组合式两大类： 1） 整体式凹模
凹模由整体材料制成，成型的塑件精度要求高，没有拼合缝，外形美观，适合成型外形简单的中小型塑件。如各类化装品器皿和带有装饰性的各种塑件。
2） 组合式凹模
指凹模由两个或两个以上零件组合而成。按其组合结构，可分为整体嵌入式、局部镶嵌式、底部镶拼式、侧壁镶拼式和四壁拼合式等形式。在设计中采用何种形式，要视塑件的尺寸大小和复杂程度来合理选用。如各类化装品器皿和带有装饰性的小型日用品可采用整体嵌入式；日常用瓢、盆和桶之类的塑件可采用局部镶嵌式；电视机、显示器前后罩等复杂塑件均采用四壁拼合式等形式。无论采用何种形式，其总的原则就是要简化凹模的加工工艺，减少热处理变形，便于模具的维修和节约贵重的模具钢材。
图 3.9 凹模零件图
由于该制品是在比较普通的口杯盖上多出两个对称的凸起，用以装挂环，使口杯便于携带。如果光凭经验，看完塑件的第一反映就是这个设计不怎么难。可是仔细分析一下它的结构便知道需要两个分型面才能完成零件的注塑。且还有内螺纹，增加了脱模的难度。综合各种因素得，采用瓣合模。故需要动、定模部分同时设置型芯。因塑件尺寸不大，出于经济的考虑把凹模做成整体式。见图3.9。
该塑件用与日常生活中，没有需要配合或装配的表面，因此选一般的精度等级6级便可，这样可以降低加工难度，也可以节约成本。
2、凹模径向尺寸的计算
0.76050060查表得，塑件的径向尺寸公差是7200.640.64依据公式有，
3DD（1S）M140Z
0.763（10.017）0.750.760 72
0.25372.6540
Z3DD（1S）M240
（10.017）0.750.640 500.643
0.21350.370
Z3DD（1S）M340
.0.643（10.017）0.750.640 60
0.21360.540
3、凹模深度尺寸的计算 塑件的高度HH11200.36，
H20.3280依据公式有，
1M2H（1S）30
0.36.3212（10.017）0.3630
H1M11.9640.120
2H（1S）30
0.3232（810.017）0.3230
0.117.920
3.11.2 型心（凸模）的设计
凸模和型芯都是成型塑件内表面的零件。凸模一般是指成型塑件中较大的、主要内腔的零件，因此又称主型芯；型芯一般是指成型塑件中较小的孔、槽的零件。 1、主型芯的结构
主型芯按结构可分为整体式和组合式两种，整体式主要用于小型模具的简单型芯。一般模具的型芯到采用单独加工，然后镶入模板中。采用一定结构或方式对型芯进行周向或轴向定位。为了方便加工，形状复杂的型芯大多采用镶拼式组合结构。
2、小型芯结构
小型芯成型塑件上的小孔或槽。小型芯单独制造，然后嵌入模板中。对于异型芯，为了方便加工，常将型芯设计成两段，连接和固定段制成圆形，并用凸肩和模板进行连接。
3、螺纹型芯和螺纹型环的结构设计
螺纹型芯和螺纹型环是分别用来成型塑件上内螺纹和外螺纹的活动镶块。另外，螺纹型芯和螺纹型环还可以用来固定带螺纹孔和螺杆的嵌件。 ①螺纹型芯的结构
螺纹型芯按用途可分为直接成型塑件上螺纹孔和固定螺母嵌件两种。两种型芯在结构上没有原则上的区别，用来成型塑件螺纹孔的螺纹型芯在设计时必须考虑塑件收缩率，表面粗糙度要小，螺纹的开始端、末端要按塑料螺纹的机构要求进行设计。而固定螺母嵌件的螺纹型芯不必考虑塑料收缩率，按普通螺纹制造即可。 ②螺纹型环的结构
螺纹型环常见的结构有整体式和组合式两种。整体式螺纹环螺纹精度高，但装拆费时间；组合式螺纹环由两半螺纹拼和而成，两半瓣中间用导向销定位。成型后塑件外螺纹上留下难修整的拼和缝，仅用于螺纹精度要求不高的场合。
图 3.10 圆柱型芯 4 、型心（凸模）的计算 1）查表得塑件内腔径向尺寸是
0.7607205000.64720.64
3dd（1s）M14Z0
0
368（10.017）0403
69.156
3dd（1s）M24Z0
0
350（10.017）0.6440.643
51.3300.2130
3dd（1s）M34Z
0
360（10.017）0.6440.643
61.500.213
0.32h10060.3602） 查表得塑件内腔深度尺寸是 依公式，则
hM1
2h（1S）3Z0
0
hM1210（10.017）0.3630.363
10.4100.12
0
2h（1S）3Z
0
2（610.017）0.3230.323
6.3200.12
max式中 S—是整个塑件的平均收缩率，S1% ，
Smin2.5%；
Z—模具的制造公差当尺寸小于50mm时，δ=1/4Δ；当制品尺寸大
于50mm时，δ=1/5Δ；
Δ—制品的尺寸公差；
第四章 塑料模材料的选用及技术要求
4.1 塑料模材料的性能要求
塑料模包括热固性塑料压缩模和热塑性塑料注射模等。这类模具由于制品形状复杂，表面粗糙度要求较高，主要失效形式是磨损而造成的制品拉毛、工作部位堆塌和裂纹等，因此，塑料模对本身选用的钢，应具有相关的要求：
1）应具有良好的抛光性能：塑料模的成型表面都要求镜面表面质量，故所选的材料，应具有良好的抛光性能，以保证制品有良好的外观质量及顺利脱模；
2）应具有良好的耐磨性：模具的型面应有足够的硬度（表面硬度一般不低于55HRC）以便于在压制含有云母粉、石英粉、玻璃纤维等无机填料的塑料制品时，模具有足够的抗力，不致于被磨损；
3）应有足够的抗腐蚀性能：塑料模具是在高温下，熔融塑料侵蚀的冷热交替条件下工作的，故材料应具有足够的抗腐蚀性能，以抵抗塑料中存在的有害物质及受热分解时析出的气体的侵蚀而损坏
4）应有足够的硬化层深度及心部强度：塑料模工作时，易受机械及高速熔料冲击，为防止模具表面堆塌、变形必须具备有表面较高的硬度和心部强度
5）应具有良好的机加工性能：多数塑料模往往是先淬硬后加工，以保证模具型腔尺寸精度，所以模具要在45HRC左右的硬度下有良好的加工性能
6）应具有良好的冷压性能：某些形状复杂、批量小的塑料模，往往采用冷挤压加工，因此，模具材料应具有在退火状态下硬度低、塑性好、冷作硬倾向小的性能
4.2 塑料模零件选材原则
1）要选择综合力学性能好的钢材以满足模具的工作要求； 2）要根据模具的加工方法选择模具钢材；
3）要根据模具的精度及产品的批量及性能要求选择模具钢材； 4）要根据制品批量大小，以最低成本选材原则选择模具用钢。
4.3 塑料模材料的选用
1） 成型工作零件的选用
表4—1 塑料模成型工作零件材料的选用 零件名称 凹模型芯（凸模）、螺纹型芯、螺纹型环、成型镶嵌件、成型推杆 工作条件 形状简单，产量不大的小型芯型腔 形状复杂，要求热处理变形小的型腔、型芯或镶嵌件和整强塑料的成型模 续表4—1
需高耐磨、高强度和高韧性的大型性芯、型腔 形状复杂，要求 凹模型芯（凸模）螺纹型芯纹型环成型镶嵌件成型推杆 耐腐蚀的高精度型腔、型芯 形状复杂，精度要求较高，产量大的热塑性塑料注射模型腔、型芯、镶块 需冷压加工的型腔、型芯 2）本设计的材料选用
表4—2 本设计中的材料选用 零件名称 动、定模座板 推板 推杆固定板 垫块 支撑板 导柱 选用材料 45 45 Q235A Q235A Q235A T10A 零件名称 瓣合模 推件板 圆柱型芯 浇口套 拉料杆 推板 选用材料 40Cr T10A Cr12MoV T10A T10A T8A 20、20Cr 5Cr2MnWMoVS 5CrNiMnMoVSCa 3Cr2W8V、38CrMoA1A 5CrMnMo、40CrMnMo CrWMn、9Mn2V、Cr12、Cr4W2MoV、20CrMnMo、 20CrM nTi 选用材料 45、T8A、T10A 3）该套模具所用材料的性能比较
表4—3 材料性能比较
钢号 切削加工性 淬透性 Q235A 45 T8A T10A 40Cr
优 优 优 良 良 差 差 差 优 差 差 差 优 差 中 中 良 优 差 差 差 差 良 淬火不变形性 耐磨性 耐热性 4.4 模具的精度要求
模具是一种高精密成型工具。高精密性是模具企业的立业之本。因此，模具设计与制造者，必须具有强烈的质量和精密性意识及精度概念，依据制件的形状、尺寸及位置配合精度要求，进行设计与制造。以保证所设计与制造的模具生产精度与质量合格、互换性很强、确保一定的生产规模的优质制品来。
4.4.1 模具零件的公差与配合选择
1 、基准制的选用
在进行模具设计时，一般情况下，应优先采用基孔制。因为模具零件的孔，通常都是用定值刀（如钻头、绞刀、拉刀等）加工，用极限量规检验，所以采用基孔制可以减少孔公差带的数量，减少定值刀、量具的规格和数量，方便加工，经济合理。但在特殊情况下，也可以采用基轴制。
2 、公差等级的选用
公差等级的选用，在模具设计中是一向项重要的工作。这是因为，公差等级的高低，直接影响到模具的使用性能和经济性。公差等级选用过低，将不能满足使用要求。反之，如果公差等级定的过高，则将会增加加工难度，使成本成倍增加，不利于经济效益的提高。所以在模具设计时必须综合地考虑，即在模具保证使用性能的前提下，尽可能选择较低的公差等级。 1） 模具与制品精度关系
模具是用来加工制品零件的，一般模具的制造精度应比制品零件的精度高
2～4级。 2） 标准公差数值
模具设计中所用的标准公差数值，可直接查相关的表，不须进行计算，供设计时选用。 3） 配合种类的选择
模具零件的配合分三大类，即间隙配合、过渡配合和过盈配合。在模具设计时，应首先根据零件的使用要求和结构特点确定选用哪一类，其有以下选用方法：
①间隙配合：对于工作有相对运动或无相对运动却要求装拆的孔、轴应选用间隙配合，一般工作条件的滑动轴承可以选f（以基孔制），如H8/f7；相对速度较高，支撑数目较多，选d、e组成较大间隙配合，如H8/e7；具有轴向相对运动或低速相对转动，且有对准中心要求的配合，可选用间隙较小的基本偏差g，如H7/g6；要求拆装方便而无相对运动，可选由h组成的低公差等级的配合，如H9/h9；对于较高要求又有相对运动的配合，可选择由h组成的高公差等级的配合，如模具导柱等，如H7/h6 、H7/h5配合形式。 ②过渡配合：对于既要求对准中心，又要拆装方便的孔、轴选用过渡配合，对于对中要求高，拆装次数小，承受负荷力大，冲击和振动大的应该选用较紧的配合，而使用后不需要刃木磨和更新，要求易拆装所选用过渡配合形式，为了避免过盈或间隙过大应选用较高的公差等级，故选用H7/m6。 ③过盈配合：对于主要靠过盈保证相对静止或传递负荷的孔、轴，应选用过盈配合，对过盈配合的选择应考虑负荷特性、负荷大小材料的许用应力、装配条件及温度等，承受较轻工作负荷或作定位用，可选r、s组成的配合，如模具中的导套、导柱与上、下模板的配合，如H7/r6、H7/p6。
4.4.2 模具形位公差的选用
在模具设计中，正确选择形位公差，能保证模具零件的使用要求，并便于加工、提高模具的整体质量和精度 1、 形位公差项目的选择
零件的形位公差项目是按几何要素的形状特征制定的，因此要素的几何形状特征是选择单一公差项目的依据。同样，位置公差项目是按几何要素的方位关系制订的，所以关联要素的公差项目应以它的基准面的几何方位关系为基本依据。因此，在设计中，首先要确定标注形位公差的几何要素，该要
素上需要标注的项目，以及某些项目相对应的基准要素，然后根据要素的几何特征、结构特点、使用要求零件的功能以及在模具中的位置和装配关系来决定形位公差项目，同时还要考虑到检测的方便性。 2、 形位公差等级的确定
形位公差项目确定之后，设计者应选用公差等级。其选择的原则是：在满足零件功能要求的前提下，尽量选择较低的等级。
确定公差等级的方法有类比法和计算法，其中在模具设计中，常用的是类比法，即根据现有的经验和资料，参照经过生产验证的同类产品中类似的功能要求，通过对比分析确定公差值。 公差等级的选择要点：
1）确定形位公差时，应考虑到与尺寸公差的协调关系；
2）确定形位公差时，应考虑到与表面粗糙度的关系：即表面粗糙度的值可与形位公差的1/4～1/5；
3）确定有配合要求时形位公差应考虑到与尺寸公差的关系； 4）确定形位公差时，应考虑零件结构及加工难易程度，检测条件：在满足零件功能的条件下，尽量选择较低等级形位公差值，以便于加工，降低制造成本，同时，在确定形位公差值时，还应考虑检测条件，如有零件有同轴度的要求，考虑到检验的方便，可通过径向圆跳动来控制同轴度误差；
5）确定形位公差时，要考虑到零件本身的几何特征及功能：在同一配合中，孔的形位公差值可比轴的形位公差低1～2级，如导柱圆柱度公差应比导套高一级，对直径比较大的圆柱面，宽度较大的表面，其公差等级应相应低一些。
第五章模具工作过程
模具装配试模完毕之后，模具进入正式工作状态，其基本工作过程如下：成型前的准备、注射过程、开模及制品的后处理：
5.1 成型前的准备
5.1.1 原料的检验和预处理
在成型前应对原料进行外观及工艺性能的检验，对要求色彩的塑料，应在原料中加着色剂。对于易吸潮的塑料，在成型前必须进行干燥处理，以避免产品表面出现斑纹、气泡和银丝等缺陷。其干燥方法是，小批量生产时可采用热风循环干燥箱后红外线干燥箱；大批量生产时，可用负压沸腾干燥或真空干燥，其效果好、时间短。一般来说，干燥的温度不宜过高，干燥时间不宜过长。当温度超过玻璃化的温度过长时，会使塑料结块，对于热稳性差的塑料，还会导致变色、降解。
5.1.2 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，当需要盖换产品或颜色时，都要在成型前对料筒进行清洗和拆除。
5.1.3 嵌件的预热
当嵌件为金属时，由于金属与塑料的膨胀与收缩率相差很大，所以必须对嵌件进行预热，以避免嵌件周围塑料层强度下降而出现裂纹缺陷。预热的温度以不损坏金属表面的镀层为限，一般为110～130度。
5.1.4 脱模剂的选用
为了便于脱模，生产中常使用脱模剂。常用的脱模剂有三种：硬酯酸锌、液态石蜡和硅油。硬酯酸锌除尼龙塑料外，其余塑料均可使用；液态石蜡作为尼龙类塑料脱模剂效果最好；硅油的使用效果好，但价格昂贵，而且使用时要去其它溶剂配合使用，才能显示硅油的的脱模效果。
5.2 注射过程
完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模等几个步骤。但实质上只有在料筒中的塑化与在注射过程中的流动两个过程。所谓塑化即塑料熔融，是指塑料在料筒中经过加热达到黏流状态并具有良好可塑性的全过程。所谓流动是指塑料熔体在注射进入模具型腔后的流动。该流动情况又可分为：充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却。
在注射过程随着温度的变化，塑料从料斗进入高温料筒，受热后温度迅
速上升，并开始塑化，料筒的继续加热使塑料完全熔融塑化，最后在高温状态下高速注入模具，注射完毕后，受模具的散热作用冷却而定型。
5.3 脱模过程
开模时，开合模系统带动动模部分后移，动、定模从第一分型面分型。这时在拉料杆（20）Z形槽的作用下，拉动浇注凝料运动，因在靠近分流道的末端设置了侧凹，阻止拉料杆拉动凝料，这样在力的作用下就使得浇口被拉断。当继续运动到一个距离时，限位螺钉（21）就起了作用，阻止凹模板的运动，所以这时候瓣合模（14）就在斜到导柱（8）的侧向力的作用下沿着定模板（22）上的导滑槽向两边分型，开始从第二分型面分型。当侧向分型时，塑件在包紧力的作用下跟随圆柱型芯（17）继续运动。当塑件完全从型腔中脱出时，停止分型动作。而后，推动推板（2）带动推杆（25）一路把推力传给推件板（16），于是强行推动塑件从圆柱型芯上脱下。从而完成制品和模具的分离，最后取出制品。
5.4制品的后处理
塑件在成型过程中，由于塑化不均匀或由于塑料在型腔中的结晶、定向以及冷却不均匀而造成塑件各部分收缩不一致，或因其他原因使塑件内部不可避免地存在一些内应力而导致在使用过程中变形或开裂。因此，应该设法消除掉：退火和调湿处理。
5.4.1 退火处理
是把从模具中取出的塑件放在一定温度的烘箱中或液体介质中一段时间，然后缓慢冷却。退火的温度一般控制在高于10～20度或低于塑料热变形温度10～20度。温度不宜过高，否则塑件会翘曲变形；但温度也不宜过低，否则达不到退火的目的。
5.4.2调湿处理
该法主要用于尼龙类塑料制品。因为尼龙件脱模以后，在高温下接触空气容易氧化变色。另外，这类塑件在空气中使用或存放过程中容易吸水而膨胀，需要经过很长时间尺寸才能稳定下来。所以将脱模后的塑件放在热水中处理，不仅隔绝空气防止氧化，消除内应力，而且还可以加速达到吸湿平衡，稳定尺寸，故称调湿处理。经调湿后的塑件，其冲击韧性和抗拉强度均有所提高。
当然，不是所有的塑件一定要经后处理，像聚甲醛和氯化聚醚塑件，虽
然存在内应力，但由于高分子本身柔性较大且玻璃化温度浇低，其内应力可以自己消除。此外当塑件要求不严格时，也可以不后处理。
总 结
经过几个月毕业设计的磨练，使我对模具的感觉由模糊到有个轮廓的转变。这里说只是了解了模具的设计和加工，你可能还以为在谦虚呢。其实经过了这次之后，我才明白那些模具设计师为什么要在现场做那么多年才能出头。因为完全靠自己的所学独立设计出一套没有大毛病的模具真的不容易，至少我有这样的体会。能让一套自己设计的模具正常工作，真的要注意很多问题。不说其它，单是结构设计就需要翻阅一堆资料。
记得刚接触机械行业时，老师教制图的中的那些细节的时候，我就觉得那完全没有那么必要吗，结果就真的只学了个皮毛，从这次设计可以看的到，图被老师改过的基本都是那些细节部分。而模具行业的精度又是比较硬的指标，通俗点说就是模具基本要靠精度吃饭。所以做起设计来就觉得有点吃力。不过还好，现在总算勉强把一套完整的模具设计出来了。
通过这次做毕业设计，真的觉得四年的积累才真的有了升华。特别抱着一堆图纸从人群中穿过引来别人的关注的时，那种成就感真的无法言表，虽然这段时间累了点，值！
学生
2009-11-20
致 谢
首先感谢我的李润娟老师，他的博学多才令人折服。我在做毕业设计过程中，遇到了不少困难，尤其是机构和制图方面的一些小细节，在导师一便一便不厌其烦的指导下改了又改，最终做出了令自己比较满意的设计。可以说没有导师的耐心指导，曾经一度真的进展不下去了，因为有的时候真不知道要怎么才能解决让人崩溃的以自己的能力根本就没有发现的棘手问题。现在想来，在老师的搀扶下走过的这半年做设计的过程，自己还真的长进不少，李老师，谢谢啦！
当然在做设计的过程中，和李老师同个办公室的老师也功不可没。因为每个老师都有自己的强项，他们在和自己的弟子讲些要点的时候，我们都可以去听，去提问题。提醒我从多面去检查设计中可能存在的问题。
本组一邦同甘共苦的兄弟姐妹们，我毕业设计能按时按质的完成离不开你们的帮助。在一起讨论时让我收益颇多，都真城拿出自己解决问题的经验，让我少走了弯路，让我的设计渐渐成熟。
还有一些根本不认识但给我们做设计提供了许多方便的人，如机房管理员，为了不耽误我们做设计，周末也照上班等，细数、细想真让人感动。
难得有机会在这里诚谢各位。 祝各位：永远快乐！生活完美！ 我会永远记得您！
赵明
2009-10-20
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