塑料模具毕业设计

前言

模具课程设计是完成塑料模具的设计和CAD、UG、PRO-E软件等相关专业课程学习之后，一个重要的综合环节，在设计之前，要具备机械制图、公差与技术测量、机械原理及零件、金属工艺学、模具材料及热处理、模具制造工艺、塑料成型工艺及模具设计等方面的基础知识和专业知识，同时要了解塑件的成型工艺和生产过程，熟悉各种塑料模具的典型机构。

课程设计主要目的是：

（1）综合运用塑料模具设计、机械制图、公差与测量技术等方面的知识，分析和解决塑料模具设计过程中遇到的问题，近一步加深对所学的知识理解和解决相关不懂的问题。

（2）通过设计实践，逐步树立正确的设计思路，增强创新意识，基本掌握塑料模具设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。

（3）通过计算绘图和运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行模具设计的技能训练，真正的懂模具和会做模具。为此后的模具设计及其机械设计打下良好的基础。

设计要求：

1.绘制该零件的模具总装图。 2.绘制塑件的测绘零件图。 3.编写毕业设计说明书。

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摘 要

当今社会的进步和发展，使原有的商品已经不能满足人们对物质的需求，然而有些商品的制造必须依靠模具才能够生产加工出来。因此，模具的发展与人们的生活关系越来越紧密。我们利用模具加工各种的工件，以便来满足人们的需要，模具的发展给我们带来了新的生活，新的时代。因此这次我们的毕业设计要求设计一副模具以便检验自己所学模具有关方面的知识是否牢固。由于产品的材料和工艺特性不同，生产用的设备也各异，模具种类繁多，但用的最为广泛的大约有以下几种：冷冲压模、塑料成型模、锻造模、精密铸造模、粉末冶金模、橡胶成型模、玻璃成型模等。其中以冷冲压模、塑料模的技术要求和复杂程度较高。

随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。

在本次毕业设计中利用计算机辅助设计（CAD）、UG绘制模具主要工作零件图和模具的总装配图，运用了CAXA工艺图表

、MoldFolw等软件进行分析。

是一次对所学知识的全面总结和运用，是巩固和加深各种理论知识灵活运用的实践过程。

在这次设计中根据所给题目的要求，首先对塑件进行了分析，分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足塑件精度的要求，再从塑件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，选择加工方案。

根据对塑件的综合分析，在这次设计中我们主要介绍的是塑件工艺分析、塑件工艺性分析、注塑模具的设计、模具装配图等。希望能够灵活运用所学的专业知识和技能，圆满完成此次的毕业设计。

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目录

一、塑

件工艺分

析…………………………………………………………………………1

二、塑件工艺性分

析……………………………………………………………………2

三、注射设备的选择及注塑工艺分

析……………………………………………3

四、注塑模具的设计……………………………………………………………………4

五、塑件的制图和模具建立…………………………………………………………5

六、影响成型零件尺寸的因素…………………………………………………………

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七、参考文献…………………………………………………………………………………7

八、设计总结………………………………………………………………………8

设计题目

塑件名称:灯罩后壳 材 料: ABS

塑件图

塑件的尺寸

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长 中心高 筋板距 筋板长 70 16 24 12 宽 中心小边高 筋板厚 小槽长 31 5 8 小槽宽 小孔距 小槽距 内宽 2 32 4 29 短长 54

一、 塑件工艺分析

(1)塑料品种：ABS,热塑性塑料。 (2)结构特点：线性结构非结晶性。

(3)使用温度：小于70摄氏度ABS的热变形温度为93到118摄氏度，制品经退火处理后还可以提高10摄氏度左右。ABS在-40摄氏度时仍能表现出一定的韧性，可在-40～100摄氏度的温度范围内使用。

(4)化学稳定性：较好，ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代劲中，受冰乙酸、植物油等侵入会产生应力开裂。ABS的忍耐性差，在紫外线的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。 (5)性能特点: 机械强度较好，有一定耐磨性但耐热性差，吸水性较大。ABS在一定温度范围内具有良好的抗冲击强度和表面硬度，有较好的尺寸稳定性、一定的耐化学药品性和良好的电气绝缘性ABS的流动性非牛顿流体，其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。

成型特点: 成型性能很好，成型前原料要干燥。一般制品的干燥条件温度范围为80～85摄氏度，时间24h;对特殊要求的制品（如电镀）的干燥条件温度范围为70～80摄氏度，时间10～18h。ABS制品在加工中容易产生内应力，内应力的大小可通过侵入冰乙酸检查；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理。具体条件为放于70～80摄氏度的热风循环干燥箱内2～4h，再冷却至室温即可。

总结

1、具有良好的刚性、硬度和加工流动性，而且具有高韧性特点，可以注塑、挤出或热成型。

2、抗冲性、隔音性、耐划痕性、耐热性好。

3、容易加工，加工尺寸稳定性好和表面光泽好，容易涂装、着色、还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能。

4、易产生内应力，应进行退火处理。塑件壁不宜太厚，避免有尖角、缺口和金属嵌件造成应力集中，脱模斜度取1摄氏度。

5、融洽温度高且熔体粘度大，对于大于200g的塑件应用螺杆式注射机成型，喷嘴易用敞开式延伸喷嘴，并加热，严格控制模具的温度。一般在70~120摄氏度为好，模具应用耐模刚并淬火。

6、水敏性强，加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显著下降。

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二、塑件工艺性分析——尺寸 （表面粗糙度） 塑件名： 灯罩外壳 材料：ABS 尺寸 项目 图纸尺寸 精度等级 重要性 是否合理 序号 1 Φ4 MT3 重要 2 4 MT3 重要 3 32 MT3 重要 4 8 MT3 重要 5 24 MT3 重要 6 12 MT5 7 16 MT5 重要 8 31 MT5 9 2 MT3 重要 (1)塑件工艺性分析——形状。

塑件名：灯罩外壳 材料：ABS 1 形状项目 外侧凸凹 内侧凸凹 壁厚均匀性 壁厚值 2 3 4 5 外脱模斜度 6 内脱模斜度 数量或数值 是否合理 改进意见 7 8 加强筋 9 最小孔距 2mm 合理 10 最小通孔 11 外最小圆角 12 内最小圆角 形状项目 支撑面 数量或数值 是否合理 -6

1 不合理 R2 不合理 R1 不合理 - 好好学习，天天向上

改进意见 (2)塑件的结构分析

从零件图上分析，该零件整体尺寸70×31×16,外部形状为近似一个椭圆形，中间为一个高16mm凹槽，塑件侧面有2个为Ø2通孔和4个小槽长为8mm，壁厚为2mm,最大壁厚为2mm,最小筋板厚度为,其它局部都是比较均匀的厚度。有侧抽芯机构，故该零件属于中等复杂程度。未标注公差尺寸取MT5。

(3)表面质量分析

该塑件外形美观、色泽鲜艳，外表面没有缺陷、飞边及斑点，表面粗糙度,除此没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。

三、注射设备的选择及注塑工艺分析

——（1）工艺参数校核 塑件名： 灯罩外壳 塑件材料： ABS 附表1

项目 塑件数目 体积计算 计算数据 体积 重量 投影面积 锁模力 单件塑件 1 Pro-e 2390mm3 多件塑件 浇到凝料 汇总 40Mp=400kg/cm2

（2)注射机额定锁模力（F锁）计算

项目 分型面投影面(A) 模腔内平均压力（q ) 计算式 计算式数值列表 * 计算结果 F锁qA 注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。

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从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范。在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的有关“注射机使用说明书”上标明的技术规范，。因为即使同一规格的注射机，生产厂家不同，其技术规格也略

（3）注射机的选用

选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。

以实际注射量初选某一公称注射量的注射机型号；为了保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即：

(4)选择注射剂（所选注射剂的主要的参数）

注射机型号规格：SYS-10 XS-Z-60立式螺杆式注射机）

主要参数 主要参数 最大注射量 额定注射压力 额定锁模力 10g 最小模厚 150Mp 定位圈直径 150KN 喷嘴球半径 拉杆间距 推杆数量 最大模厚 180mm 推杆直径 100mm 100mm R12

注射机型号规格：XS-Z-30 （卧式螺杆式注射机） 附表2 最大注射量 额定注射压力 额定锁模力 横拉杆间距 最大模厚 主要参数 Mp N mm mm 30cm3 119 25*104 180 喷嘴孔半最小模厚 定位圈直径 喷嘴球半径 推杆数量 主要参数 径 mm mm mm mm -8

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60 R12 4

由Pro-e分析/体测量，可得塑料盒的体积为2390mm3，考虑到设计为一模一腔，加上浇注系统的冷凝料，查阅塑料模设计手册的国产注射机技术规范及特性，我们最终选择选择XS—Z—30.其最大理论注射容量为30cm3，注射压力为119MPa，锁模力为250KN，最大注射面积为130cm2.模具高度在(70~200)mm，最大开模行程180mm。喷嘴圆弧半径为12mm，喷嘴孔直径为4mm。(见附表1、附表2)

（5）灯罩后壳注射成型工艺卡片

塑件名称：灯罩外壳 塑料材料：ABS 预热和干燥 时间τ/h 2～3 料筒一区 料筒温度℃ 料筒二区 料筒三区 喷嘴温度/℃ 模具温度/℃ 注射压力 150～170 180～190 200～210 成型时间（s） 保压时间 冷却时间 总周期 螺杆转速n/(r·min-1) 方法 后处理 温度℃ 时间（h） 5～10 5～15 50～220 30 红外线灯、烤箱 70～90 2～4 温度t/℃90～110 注射时间 2～5 180～190 60～80 60～100 MPa 表3 型腔内熔体的平均压力

制品特点 容易成型的制品 平均压力p/ MPa 举例 PE、PP、PS等壁厚均匀的日用品、容器等。 在较高的温度下、成型薄壁容器类制品 ABS、PMMA等精度要求较高的工程结构件、如：壳体、齿轮一般制品 中等粘度的塑料和精度要求的制品 -9

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等。 高粘度塑料、高精度、难于充模的制品 用于机器零件上高精度的齿轮或凸轮等。 （6)注射压力的校核

该项工作是校核所选注射机的公称压力P能否满足塑件所成型时需要的注射压力P0，其值一般为(70～150)MPa，通常要求P> P0。我们这里选80MPa。

(7)锁模力的校核

锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力，当高压的塑料熔

体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，即：

F锁  F胀 = A 分 × P型

F锁—注射机的额定锁模力（N）；

P分—模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa）；

型腔内熔体压力的大小及其分布与很多因素有关，如塑料流动性、注射机类型、喷嘴形式、模具流道阻力、注射压力、熔体温度、模具温度、注射速度、塑料制品壁厚与形状、流程长度和保压力时间等。可用型腔内熔体平均压力来校核，见表3可知：熔体经过注射机的喷嘴核模具的浇注系统后，其压力损失很大，型腔的平均成型压力通常只有注射压力的～一般为注射压力的～倍，通常取（20～40）MPa。故我们这里选P型=。

A分—塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和（mm2）

由Pro-e分析/面测量，可得投影面积为，浇注系统的投影面积不超过10cm2

∴ F锁  F胀 = A 分 × P型

= 200×80×=×105（N）

而锁模力为500KN，大于421KN，符合要求。

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四、注塑模具的设计

接下来，首先面临的问题就是对灯罩后盖结构认识，看基本的视图，了解基本的信息，通过自己现有的知识，初步进行塑料模具的结构分析，获取现有任务的基本信息得知塑料是ABS,一模一腔。这样可以看出其实这套模具还是比较简单的。我们的设计思路如下： 分型面的确定及型腔的确定

(1)首先要了解什么是分型面：分型面其实就是动模和定模结合与分离面，简单的说就是便于成型与动模和定模分离，那么什么样的分型面才是最合适的呢？通过书本和老师的讲解，最合适的分型面就是塑件的最大截面处，为什么这样说呢？可根据以下的几项基本原则可以知道：

A.便于塑件的脱模（尽可能在开模时让塑件留在动模内，这样便于取出塑件）。

B.考虑塑件的外观。

C.保证塑件的尺寸精度的要求。

D.有利于防止溢料和飞边在塑件的部位。 E.有利于排气。

F.考虑塑件的斜度对塑件的尺寸的影响。 G.尽量使成型零件便于加工。

综合以上的考虑，最后塑件的分型面选择在对称中心的面上，这样的分型面也满足了加工要求。也能好的加工。 （2）型腔的确定

为了使模具与注射机的生产能力的匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件体精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有四种：a）、根据经济性能确定型腔数目； b）、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目； c）、根据注射机的最大注射量确定型腔数目； d）、根据制品精度确定型腔数目。我们这里选用a），其计算过程如下：

我们设型腔数目为n，制品总件数为N，每一个型腔所需的模具费用为C1，与型腔无关的模具费用为C０，每小时注射制品成型的加工费用为y（元／h），成型周期为t（min），则：

模具费用为XMnC1C0（元）， 注塑成型费用为XsN(yt)（元）， 60总成型加工费用为XXMXS，即

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XN(yt)nC1C0 60ndx＝０，则有 ： dn为使总的成型加工费用最少，即令

N(yt1)(2)C10 60n所以n＝

Nyt。 60C1 对于高精度制品，由于型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀，故通常推荐型腔数目不超过４个，塑料件的精度为5级左右，以及模具制造成本、制造难度和生产效率的综合考虑，型腔数目初定为1腔，排布形式根据浇口位置进行的布局。

(3）由于本塑件注射时采用一模一件，该模具需要四个型腔和两个小孔，综合考虑浇注系统，料流长度等因素，模具的型腔排列方式应该满足侧浇口的位置，便于模具脱模和侧抽型。这种排列最大的优点是熔料进入型腔后到另一端的流料流程较短，相对于ABS塑料流动性不是很好，可以再较短时间内完成型腔。

若采用平衡式的排列方式，因为模具结构简单，此模具需要侧抽芯机构，这样排列会造成模具总体尺寸增大，加大模具的复杂程度和加工的难易程度!

基本模架的确定

首先是初步确定了了塑件的基本尺寸，然后根据塑件的基本尺寸查阅相应的模架手册和计算。具体如下：

该塑件为薄壳类塑件，一模一腔，采用侧浇口，因此可以选用A1--A4单分型面模架，为降低成本，我们将型芯设置成镶嵌式，镶件型芯底部需要支撑板，查注射模具设计与制造，查表可知：A2模架可以满足要求。

（1）A2模架有以下结构特征：定模和动模均采用两块模板，有支撑板，设置时推杆推出制品的机构组成模架。还用于立式和卧式注射机，用于直浇道，采用斜导柱侧向抽芯，单型腔成型，其分型面可在合模上，也可设置斜滑块垂直分型脱模式机构的注射模。

（2）确定型腔压力侧壁厚度和支承板厚度：型腔压力的大小与注射压力与流道结构、塑件结构等因素有关。为了生产出合格的产品，型腔内熔体的平均压力， 查表得，ABS塑料注射成型，型腔平均压力为。该塑件型腔布置采用一模一腔排列、型腔立分型面上次投影尺寸为70x31mm,即长度L=70mm,根据表中确立模板侧壁厚度经验公式有：

S=+17=+17)mm=52mm

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式中.S-模板的侧壁厚度 mm

L-型腔在分型面上的投影长度 mm

查表.由于b=31mm<102mmm,所以支承板厚度为

h=

故可以作为模具规格选定的参数依据。

型腔模板的长度L=70+52=122mm

型腔模板的宽度N=31+31=62mm

综上所述：模板周界尺寸B×L为130mm×80mm,查手册可知GB/T12325-1990作为标准模架。最终选取230×270×272（计算出的数据取接近标准模架并修整）。

A2型模架

(3)模仁的确定

表4模仁单边长度值

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50＜L＜L(mm) L1(mm) L＜50 20～25 100 25～30 100＜L＜L＞200 200 30～40 40～65 模仁长度为：L+2L1

表5模仁单边宽度值

50＜W＜W(mm) W 1(mm) W＜50 20～25 100 25～30 100＜W＜200 30～40 W＞200 40～65 模仁宽度为：W+2W1

表6 模仁高度值

50＜H＜H(mm) H1(mm) H2(mm) H＜50 ～2)H H＞100 100 2H (2～H （最小值不小于25mm）

表7 模穴

H、W < -14

A 25-30 MW 50 MWS 75 ML 75 MLS 120 - 好好学习，天天向上

大于350 30-35 80 100 100 140 40-45 100 120 120 150 50 120 150 150 150

1 模仁外形尺寸 L 塑件的总长 W 塑件的总宽 H 塑件的总高 L1 模仁单边长度值 W1 模仁单边宽度值 H1 定模仁高度值 H2 动模仁高度值

故由表表4、表5、表6、可知：模仁长度为： L2L1702(25~30)

(120~130)mm

模仁宽度为：

WW1312(20~25)

(71~81)mm 定模仁高度为：

H1(1.3~2)H(1.3~2)16 (20.8~32)mm 动模仁高度为：

H21.5H1.51.6

24mm（故这里动模仁高度为：25mm)

MLS. 有滑块机构模板长度方向距模仁距离。

（MLS=120、A=28)

MWS.有滑块机构模板宽度方向距模仁距离。（MWS=75) 同时我们查模具手册可知：

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DC.一般侧浇口流道间模穴距离 (由于我们采用的整体式的模仁） 故DC=30

公模仁与公模板厚度尺寸确定

A.公模板厚度、D.模板加强厚度 B.模仁在公模板内深度

A=70 D=40 B>30

母模仁与母模板厚度尺寸确定

C.产品最深处距离模仁底部保证15mm E.模仁加强厚度 F.模板加强厚度

E=25 F=25

凹模的结构设计

通过学习我们知道了凹模的基本结构一般都分以下几种方式。 A.整体式凹模

凹模的结构简单牢固，强度高，成型塑件质量好。可是对于形状相对复杂的凹模，那么它的加工工艺性较差，而且凹模受损维修也很困难，因此在先进的型腔加工机床尚未应用和普通之前，整体式凹模仅仅适用于小型且形状简单的塑件的成型。

B.整体嵌入式凹模

适用于小型塑件，并且是多型腔塑料模具成型。在结构上凹模的形状、尺寸一致性好，这样就更换方便，并且凹模的外形通常是采用带有台阶的圆柱形，从模板的下面嵌入，如果是旋转体，则要考虑用防转销来定位。 C.局部镶嵌式凹模

为了加工和容易更换凹模中易受损的部位，那通常的办法就是把磨损部位做成镶件，然后嵌入模体。 D.拼块式组合凹模

组合的目的不仅为了机械加工、抛光、研磨和热处理的需要，更重要的是这种结构能够满足大型塑件的成型凸凹形的需要，其优点简单化了复杂凹模的加工的工艺减少了热处理的变形，也有利于排气，便于模具的维修同时也节约成本。

综上所述：通过以上的方案相比较，再结合我们塑件的尺寸、用途、塑件的表面质量以及加工的可靠性与实用性等。我们采用这两种凹模的结构设计方案。 图b

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型芯的结构设计

型芯分类主要有两种：整体式和组合式。

整体式：就是表示型芯与模板以为整体，并结构牢固，成型的塑件质量较好，但是消耗贵重模具钢多，浪费资源，而且不便于加工，所以其主要于形状简单的型芯。

组合式：对复杂形状的型芯，如果采用整体式，加工困难，而采用拼块组合，可简化加工工艺，但是在设计和制造这类型芯时，必须注意提高拼块的加工和热处理加工工艺性拼接必须牢靠严密。

综上分析可知：我们知道在大端采用的是推管推出的形式，要考虑推管得固定形式以及配合方式，同时能够准确的推出塑件。最终把入子变长并且固定在动模座板上，这样可以完成了成型，也完成了塑件的推出。所以我们确定用组合式以及台阶式的型芯来进行固定。这样加工方便，节约成本。达到加工工艺的效果。

推件方式的确定

我们知道的推件方式有：推管推出、推杆推出、推板推出。 选用推件方式遵循的原则： A.结构可靠

B.保证塑件不变形不损坏 C.保证塑件的外观良好 D.尽量使塑件留在动模一边 （1)推杆推出机构

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其实就是脱模机构中最常见的一种形式，由于推杆加工简单，更换方便，滑动阻力小，脱模效果好，并且设置的位置自由度偏大，因而广泛使用，缺点是推杆与塑件接触面积小，容易引起应力集中，从而可能损坏塑件或者使塑件变形。因而不易用于斜度小和脱模阻力大的管型和箱型件的推出。 (2)推管推出机构

主要用于中心带孔的圆筒形或局部圆筒的塑件，优点就是推出动作均衡、可靠，且在塑件上不留任何推出痕迹。但是面对一些较软的塑料或者薄壁深桶形的塑件一般要和推杆推出同时运用，才能达到理想的效果。 （3)推板推出机构

主要用于一些深腔薄壁的容器，罩子、壳体塑件以及不允许有推杆痕迹的塑件。特点是脱模力受力均衡，运动平稳，无明显推出痕迹，而且不必要设置复位杆机构。

综上分析可知：结合塑件的布局和结构特点，最后我们选择的推杆推出和推板推出相结合的方式。这样操作简单，节约成本、很容易实现。

脱模机构的设计

（1)何为脱模机构

在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中这种出塑件的机构称为脱模机构。 （2）脱模机构的分类及选用

脱模机构的分类分多，我们采用的是混合分类中的一种：推杆一次脱模机构，因为此机构是最简单、最为常用的一种，具有制造简单、更换方便、推出效果好等优点，在生产实践中比较实用和直观。所谓一次脱模就是指在脱模过程中，推杆就需要一次动作，就能完成塑件脱模的机构。它通常包括推杆脱模机构、推管脱模机构、脱模板脱模机构、推块脱模机构、多元联合脱模机构和气动脱模机构等。 （3）脱模机构的设计原则

设计脱模机构时，应遵循以下原则：

（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。

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（2）保证塑件不变形、不损坏。 （3）保证塑件外观良好。

（4）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。

(4)推杆的结构形式及形状

因制品的几何形状及型腔结构等的不同，所用推杆的截面形状也不尽相同，常用推杆的截面形状为圆形。推杆又可分为普通推杆与成型推杆两种，我们这里选用普通推杆。其结构形式见下图。 (5)推杆的固定方式

推杆 推杆固定

浇注系统的设计

A.遵循的基本原则

1.充分考虑塑料熔体的流动性和结构工艺性。 2.热量和压力损失要小 3.确保均衡进料 4.排气性好

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5.塑料耗量要少

6.便于修正和不影响塑件的外观质量 B.主要部件的设计

a.主流道：

（1）截面形状通常采用表面积最小的圆形截面，小端直径应和选用的注射机的规格而定，为了和注射机喷嘴相吻合，其主流道因设计成球面凹坑。球半径以注射机而定，主流道需设计成锥角为26的圆锥形。在这里我们取值为4表面粗糙度Ra≤,抛光时沿轴向进行，以便于浇注系统凝料从其中顺利拔出。

(2)为使塑料熔体完全进入主流道而不溢出，主流道与注射机喷嘴的对接处设计成半球形凹坑，同时为便于凝料的取出。 其半径R=r+(1~2)mm,小端直径D=d+~1)mm,通常取D（3~6）mm。在这里那我们取D=4（注射模具设计与制造109页），取主流道的球面半径R=13mm,,孔径D=,mm.经换算主流道大端直径D=，主流道的长度由定模板厚度确定，不超过60mm.综合考虑：为了防止在模板结合而处溢料造成主流凝料困难，所以采用浇口套。

图（1）主流道

b.分流道:

多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）的模具应设置分流道。分流道即为连接主流道和浇口的进料通道，起到分流和转向作用。分流道设计时要求塑料熔体在流动热量和压力损失小，流道凝料少，各型腔能均衡进料。为便于分流道的加工和凝料脱模，分流道大都设置在分型面上。

(1)考虑分流道的截面形状：在这个过程中考虑塑料的注塑成型的需要以及加工的难易程度，通常我们考虑的是压力的损失和热量的散失，采用圆形截面

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的分流道最好，但是从加工的角度考虑，采用梯形、U形或者半圆形分流道的截面。

综上分析可知：我们这次选择的分流道截面的形状是半圆形（注射模具设计与制造113页表）可知，ABS的塑料分流道直径，取D=6mm.

(2) 分流道的布置：主要有平衡式和非平衡式两种。通常情况下都是以平衡布置为最佳。所需要的条件是各分流道的长度，截面形状和尺寸应该尽量相同。优点是可以达到各型腔能够均衡的进料，同时充满各型腔，还有一个问题就是在加工平衡式布置的分流道时，应该注意各对应部位尺寸的一致性，否则达不到均衡进料的目的。所以一般来说，其截面尺寸和长度误差以在1%以内为宜。非平衡式布置的优点在于型腔数较多时可以缩短流道的总长度。 通过以上的分析，我们小组最终确定选择平衡式流道布置。 （3） 分流道的设计及要点：

1.分流道的截面尺寸要看塑件的大小和壁厚，塑料的品种，及塑料的注射速率和分流道的长度等因素来确定。确定分流道的直径。

2.分流道的表面不必很光滑，这样可以形成流道内料流的外层流速低，容易形成固定表皮层，从而有利于流道的保温。

3.考虑型腔与分流道的布置时，最好使塑料和流道在分型面上总投影面积的几何中心和锁模力的中心相重合，可以防止发生溢料的现象。

4.当分流道较长时应该在末端设置料穴，以防止冷料头堵塞浇口或进入型腔而影响塑件的质量。

C.冷料穴与拉料杆的设计

我们要确定的是冷料穴的作用，在注射成型时，喷嘴前面的温度将奥迪，为防止其进入型腔，通常在末端设置用以集存这部分冷料的冷料穴，一般冷料穴有两种：一种就是只有冷料穴，另一种就是兼有拉和推得冷料穴，就是Z字型拉料杆。冷料穴是用来存储注射间隔期间喷嘴产生的冷凝料头和最先注入模具浇注系统的温度较低的部分熔体，防止这些冷料进入型腔而影响制品的质量，并使熔体顺利充满型腔。

通过结合课本（图、）和上述分析可知，我们决定选择带有推料杆的冷料穴。同时节约成本。并且还好加工。（拉料杆与型腔板的配合是间隙配合）。

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D.浇口的设计

浇口的作用就是，让塑料的流速增高，并且通过摩擦力使料温也增高，有利于充满型腔，浇口的尺寸直接影响塑件的表面质量，塑件的成败，一般来说，浇口的尺寸很难用理论来计算，我们通常的做法就是根据经验，取其下限，浇口断面积为分流道断面积的3%~9%，浇口长度为1~.在设计时往往先取较小的浇口尺寸以便试模过程来修正。

（1）浇口的位置确定、应该遵循以下几个原则： a.避免引起熔体破裂的现象。 b.有利于熔体的流动和补缩。 c.有利于型腔内的气体排出。 d.减少熔接痕增多熔接强度。

e.防止料流将型芯或者嵌件挤压变形。 f.保证流动比在允许值范围内。

浇口的位置确定很重要，如果位置不确定则会造成塑件的强度降低，熔接痕影响了塑件的强度。通过以上信息和查表可知，我们清楚的知道所需要的浇口是侧浇口。由于这种浇口可设置在模具分型面上，易于加工，而且在试模过程中便于修改，能够方便的调整充模时的剪切速率和浇口封闭的时间。这样的侧浇口也可以开设在塑件的内侧，这样可使模具的结构紧凑，缩短流程，改善成形条件。采用侧浇口时，通常流道凝料随塑件留在动模，开模时在机构的作用下推出模外。有塑件的形状和分析我们最终将浇口的位置设置在塑件圆弧处的中央，同时侧浇口适用于各种塑件。

综上分析可知：侧浇口的厚度为～2mm、宽度为～5mm、浇口的长度为～、。所以，初选尺寸为1mm×3mm×，试模时进行修正。

(注：b代表侧浇口的宽度，h代表侧浇口的高度l代表侧浇口的长度）

排气系统的设计

为了排除型腔和浇注系统内的所有空气，则要考虑排气的装置，但是排气的方式有开设排气槽排气和利用模具分型面或模具零件的配合间隙出自然排气

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等。通过对塑件的工艺分析，我们发现塑件不是很大靠模具分型面和模具零件之间配合关系的间隙来排气已经足够了，所以这样的设计和加工则方便多了，其实通常我们都是利用模具的分型面和配合间隙来排气。通常排气的间隙值根据塑料的流动性而定，通常为在这里我们取值为。以不产生溢料为限。故我们的排气方式采用：具分型面或模具零件的配合间隙出自然排气。

冷却系统的设计

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、成型周期和塑件质量。所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。

一般注射模内的塑料熔体温度为200℃左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60℃以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。对于熔融

黏度低、流动性比较好的塑料，如聚丙烯、有机玻璃等等，当塑件是小型薄壁时，如我们的塑件，则模具可简单进行冷却或者可利用自然冷却不设冷却系统；当塑

件是大型的制品时，则需要对模具进行人工冷却。

（1）冷却时间的确定

在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时止的这一段时间。这一时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定的强度和刚度为准，这段冷却时间一般约占整个注射生产周期的80%。因为我们所需要的塑件比较薄，固用此公式：

s24TsTmt2ln[•] •TeTm

式中，a — 塑料热扩散系数 （m2/s）； S — 制品壁厚 （mm）； 现我们根据已知条件知道PP的TS=260℃，TM=60℃，TE=100℃，而塑件的厚度为2mm：

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22426060ln[•] ∴ t2410060•2.410 =

（2）冷却系统设计原则

a. 冷却水孔应尽量多、孔径应尽量大。

b.冷却水道至型腔表面的距离应尽量相等，一般冷却水孔至型腔表面的距离

应大于10mm，常用12-15mm。 c.浇口处加强冷却。

d.降低入水与出水的温差。

e.注意干涉和密封等问题，避免将冷却管道开设在塑件熔合纹部位。 f.冷却水道的大小要易于加工和清理，一般孔径8-10mm。 （2）常见冷却系统的结构： a.直流式和直流循环式 b.循环式 c.喷流式 d.间接式

（3）冷却系统的结构形式

根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。其基本形式有六种，我们这里选用的是简单流道式。

简单流道式即通过在模具上直接打孔，并通过以冷却水而进行冷却，是生产中最常用的一种形式。

（4）冷却系统的计算

由塑料成型工艺及模具设计查阅可得，ABS的单位质量成型时放出的热量为300KJ~400KJ/Kg。放出热量为60*1000*350KJ=

其中，1/3的热量被凹模带走，2/3由型芯带去。

综上所述：我们通过结合课本（图）和上述分析可知：我们选择流道式冷却系统。此冷却系统结构简单、成本较低、冷却效果好。这种形式即可用于小型芯的冷却也可用于大型芯的冷却。

侧向分型和抽芯机构的设计

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A.侧向分型与抽芯的分类及工作原理 1侧向分型与抽芯的类型 2.机动抽芯

3.液压或气动抽芯 4.手动抽芯 (1)侧向成型元件 1.运动元件 2.传动元件 3.锁紧元件

(2)侧向分型与抽芯原理

以斜导槽带动滑块在导滑槽里运动，使不垂直于分型面的型芯实现侧向运动，最后使塑件能顺利取出。

(3)侧向分型与抽芯的相关计算。

——抽芯力的计算

FcpA(ucosasina)

1025.12(ucos15sin15)251.22.9 728.5N

1.抽芯距的确定

SS1(2~3)mm

(23)mm 5mm B.斜导柱的设计

1.斜导柱的结构及技术要求（斜导柱的材料选用20钢渗碳处理，热处理要求≥55HRC,表面粗糙度Ra≤。 2.斜导柱倾斜角a. 3.斜导柱直径。

4.斜导柱的长度计算。 C.侧向抽芯机构的选择

1.通过对塑件的结构分析可知：此制品的侧向抽芯距较小，而适宜于抽芯距的斜导柱抽芯机构设计方法，制造使用方便，故此塑件采用斜导柱侧面抽芯机构。

D.电流线圈架模具侧向抽芯机构类型的选择。 1.抽芯力的计算

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FcpA(ucosasina)

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由于该塑件侧壁的小孔壁厚仅为2mm，可以得知其抽芯力很小，斜导柱的强度足够，无须计算。 2.抽芯距的确定

侧向抽芯距一般比塑件上侧凹，侧孔的深度或侧面凸台高度大或者深大2-3mm，即S=s+(2-3)mm=5mm.抽芯距一般大于成型孔的深度S1，小孔侧的壁厚即为塑件的厚度2mm。加上2~3mm的抽芯距的安全系数，可取抽芯距的值为5mm。 3.确定斜导柱倾斜角

斜导柱倾斜角是斜导柱抽芯机构的主要技术参数之一，它与抽拔力以及抽芯距有直接的关系，倾斜角a不得大于25。一般取a1222，本塑料件取

a16。在这样情况下，锁紧块a1a(23)，所以a18。

 E.电流线圈架模具侧面分型与抽芯机构的设计 1.确定斜导柱的尺寸

斜导柱的直径取决于抽拔力以及倾斜角的角度，可直接根据设计资料的有关公式进行计算，该塑件抽芯力过小，采用经验化值，取斜导柱的直径d=14mm，斜导柱的长度根据抽芯距，固定端模板的厚度斜销直径及斜角大小确定。即 LzL1L2L3L4L5

将各个变量值代入上式Lz中，经计算，可取斜导柱的长度为90mm.

F.滑块与导槽的设计

a.滑块与侧型芯的连接方式设计

侧面抽芯机构主要是用于成型零件的侧向孔和侧面凸台，由于侧面孔和侧向凸台的尺寸较小，考虑型芯强度的大小的装配问题，采用组合式结构，型芯与滑块镶嵌连接方式。 b.滑块的导滑方式

为使模具结构紧凑，降低模具装配的复杂程度，拟采用整体式或滑块和整体导向槽的形式，为提高滑块的导向精度，装配时可对导滑槽和滑块进行研磨，所研磨的装配方式。

c.滑块的导滑长度和定位装配设计

由于侧芯距较为矩形式，故导滑块只要符合导滑在开模时的定位要求即可。就能够起到定位的效果。

六、影响成型零件尺寸的因素以及尺寸计算

（1）成型收缩

塑料成型后的收缩率波动范围较大，且与多种因素有关。在计算工作尺寸时，通常按平均收缩率计算

S=(Smax+Smin)/2*100%

式中 S------塑件的平均收缩率

Smax---------塑件的最大收缩率

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Smin -------- 塑件的最小收缩率 （2）模具成型零件的制造公差

它直接影响塑件的尺寸公差，成型零件的精度高，则塑件的精度也高。模具设计时，成型零件的制造公差ɗZ，可选为塑件公差△的1/ 3~1/4，或选IT7~IT8，表面粗糙度为~。

（3）模具使用过程中由于塑件熔体、塑件对模具的作用，成型过程中可能产生的腐蚀气体的锈蚀以及模具维护时重新打磨抛光等，均有可能使成型零件发生磨损。在计算成型零件工作尺寸时，磨损量ɗc应根据塑件的产量、塑件品种、模具材料等因素来确定。一般说来，对中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差△的1/6，对于大型塑件则取塑件公差△的1/6以下。

此外，模具安装、配合的误差，塑件的脱模斜度等都会影响塑件的尺寸精度。

型腔和底板的计算依据

在塑件注射过程中，型腔所承受的力是十分复杂的。在塑件熔体的压力作用下，型腔将产生内应力及变形。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制品尺寸及成型精度，也可能导致脱模困难等，可见模具对强度和刚度都有要求。

实践证明，模具对强度及刚度的要求也并非遥同时兼顾。对尺寸型腔，刚度不足时主要矛盾，应按刚度的条件计算；对小尺寸型腔，刚度不够则是主要矛盾，应按强度条件计算。

（1）强度计算

强度计算的条件是满足各种受力状态下的许用应力。 （2）刚度计算

刚度计算的条件则由于模具的特殊性，可以从以下几个方面加以考虑。 1）要防止溢料

模具型腔的某些配合面当高压塑料熔体注入时，会产生足以溢料的间隙。为了使型腔不致因模具弹性变形而发生溢料，此时应根据不同塑料的最大不溢料间隙来确定其刚度条件。如PA、PE、PP、POM等低粘度塑料，其允许的最大间隙为~；对PS、PMMA、ABS等中等粘度塑料为；对PSU、PC、HPVC、PPO等高粘度塑料为~。 2）应保证塑料制品精度

塑料制品均有尺寸要求，尤其是精度要求高的小型塑料制品，这就要求模具型腔具有很好的刚性，即塑料注入时不产生过大的弹性变形。最大弹性变形值可取塑料制品允许公差的1/5，常见中小型塑料制品公差为~（非自由尺寸），因此允许弹性变形量为~，可按塑料制品大小和精度等级选取。 3）要有利于脱模

当变形量大于塑料制品冷却的收缩率时，塑料制品的周边被型腔紧紧包住而难以脱模，强制顶出则易使塑料制品划伤或损坏，因此型腔允许弹性变形量应小于塑料制品的收缩值。但是，一般来说塑料的收缩率较大，故多数情况下，当

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满足上述两项要求时已能满足本项要求。 成型尺寸的计算

现设制品的名义尺寸LS是最大尺寸，其公差按规定为负值“-Δ”； 凹模的名义尺寸LM是最小尺寸，其公差按规定为正值“+δZ”现由公式可得：

zz(LM)0[(1SPC)LS34△)]0

式中，“Δ”前的系数（此处为）可随制品的精度和尺寸变化，一般在～之间，ABS的收缩率S为.制品偏差大则取小值，偏差小则取大值。模具的制造公差取

PCδZ=Δ\\3,Δ值由塑料模设计手册《公差数值表》可查基本尺寸为70mm时，其Δ值为，基本尺寸为31mm时，其Δ值为,基本尺寸为16mm时Δ为.（这里塑料件的精度取5级）

固可由以上公式算出其尺寸：

（1）型腔尺寸计算:

zz(LM)0[(1SPC)LS34△)]0

.68[(10.006)700.750.68]000.2369.80

zz(LM)0[(1SPC)LS34△)]0

0.68[(10.006)600.750.68]0

.2359.900

z(HM)[(1SCP)HS23△]00

.2\\3[(10.006)160.670.2]00

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.6715.9900

（2）型芯尺寸计算：

0(lm)0z[(1SPC)lm34△]-z

[(10.006)20.750.2]00.2\\302.160.07

0(lm)0z[(1SPC)lm34△]-z

[(10.006)40.750.2]00.2\\304.170.07

（3）型孔之间的中心距：

(CM)12Z[(1SPC)CS]12z

[(10.006)32]

32.190.17

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(CM)12Z[(1SPC)CS]12z

[(10.006)24]

24.14.190.17

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(CM)12Z[(1SPC)CS]12z

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(CM)12Z[(1SPC)CS]12z

[(10.006)4]

4.020.17

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七.参考文献：

《注射模设计与制造》 高等教育出版社 《注塑模设计实训教程》 机械工业出版社 《模具CAD/CAM》 国防工业出版社 《机械制造技术》 科学出版社 《机械制图与计算机绘图》化工出版社

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刘彦国 主编 张苗根、李军 主编李军 主编王晓霞 主编刑邦圣 主编

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八.设计总结

历经四个礼拜的塑料模具课程设计即将告一段落，在这短短的两周时间中，我们将前期所学的知识全部加以整合，深刻的体会到听懂和掌握有本质的区别，也切切实实的体会到了UG、CAD、PRO-E软件在我们的模具设计过程中担任的不可或缺的角色。

这次的塑料模具课程设计我们最开始是用二维软件CAD设计初稿，这个耗费了很久的时间，根据所给的零件尺寸查各种手册去得到模具的尺寸，包括模架以及一些标准件的选择；然后就是行腔的布局，包括螺钉销钉的布置、型芯型腔的放置，还有分型面的控制、抽芯机构的位置布置等。当把一些大的结构布置好了之后就是细节上的修改，比如推管的选择布置、拉料杆顶杆的位置布置、调整抽芯机构等。中途图纸修改了很多次，在老师的不断指导下全组员同心协力将图纸修改到最佳状态。这些前期的准备工作为塑料模具设计奠定了很好的基础。

这次课程设计最大的感触就是时间紧，任务多。我们小组在组长的分工下，所有任务有条不紊的进行着。比如有的同学UG建模用的比较得心应手的，就充当着指导者的角色，当小组成员有问题的时候，他们就可以帮着解决，大大的提高了效率，同时，我们组还在课余时间自发的组织加班画图，也使我们组的进度一直保持的比较好，所有同学都做得比较认真，在这个过程中，当然也遇到了不少的问题。两个礼拜的时间如弹指一挥间，每天都是在设计画图，不停出错、修改、讨论、改进，但是这样的日子过得很充实。看着自己一步一步的将一个个只有二维图形的零件通过自己设计一步一步的做出来，心里洋溢着满

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满的自豪感。从大一刚刚进校对模具一无所知到现在自己完整说的设计出一幅模具来，这三年的学习让我们渐渐的将一个抽象的概念熟悉成我们生活中的一部分，我们都努力了很多，也学到很多。

没有完美的个人，却有完美的团队！两周的设计深刻的体会到了团结就是力量。我们组自发的课后小组一起学习，一起画图度周末，组员之间相互讨论，相互帮助，尽管有时我们会为了一个步骤争的面红耳赤，但我们收获了多种方法，发现了捷径。一个人的力量是微小的，一个人的努力也是不够的，这是一个团队合作的作业，每个人在小组内都扮演着不同的角色，正是因为我们大家共同努力互帮互助，才让我们能够很顺利的完成专周的学习任务。我们相信我们的努力终会有收获，我们相信天道酬勤，只要我们努力了为之付出了，一定能从中收获到成功的喜悦！

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