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1、塑料端盖注塑模的设计讲解塑料端盖注塑模的设计【摘要】模具工业被称为工业之母，作为模具中重要分支的注塑模具，已成为当今生 产中重要的工艺装备。塑料模具设计与制造技术，特别是设计与制造大型、精密、 长寿命模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。塑料端盖作 为日常生活生产中最常用的塑件， 本次设计是塑料端盖的注塑模设计， 所用塑料 为聚苯乙烯。关键词：塑料 注塑模具塑料端盖Abstract: Die & Mold In dustry is known as the mother of in dustry as animportant branch of mold injection m

2、old, has become an importantproduct ion process equipme nt. Plastic mold desig n and manu facturi ng tech no logies, especially the desig n and manu facture of large-scale,precisi on, Ion g-life mold tech no logy, has become the measure of acoun trys importa nt in dicator of the level of mach inery

3、manu facturi ng.Plastic cover of the most common ly used as a daily product ion of plastic parts, this desig n is the plastic cover of the inject ion mold desig n, the plastic is polystyre ne.Key words: Plastic Injectio n mold Plastic cover1.塑件（塑料端盖）成型工艺分析 41 . 1塑件 41.2塑件名称 41.3生产纲领 41.4塑件的成型工艺分析 42

4、拟定模具结构 42.1分型面的确定 42.2确定型腔的数量及排列方式 43注射机型号的确定 53.1所需注射量的计算 53.1.1塑件质量、体积的计算 53.1.2浇注系统凝料体积的初步估算 53.1.3该塑件一次注射所需塑料 HIPS 53.1.4塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力计算 53.2选择注射机 63.3注射机有关参数的校核 63.3.1由注射机料筒塑化速率校核模具型腔数量 n 63.3.2注射压力的校核 63.3.3锁模力校核 64浇注系统设计 64.1主流道的设计 74.1.1主流道尺寸 74.1.2主流道衬套形式 74.1.3主流道衬套的固定 84.1.4主流道凝

5、料体积 84.2分流道的设计 84.2.1分流道的布置形式 84.2.2分流道长度 84.2.3分流道形状、截面尺寸 94.2.4分流道凝料体积 94.2.5分流道剪切速率校核 94.2.6分流道表面粗糙度 94.3浇口的设计 94.3.1侧浇口尺寸的计算 104.3.2浇口剪切速率校核 104.4冷料穴设计 104.4.1主流道冷料穴 104.4.2分流道冷料穴 105成型零件的设计 105.1成型零件的结构设计 105.1.1凹模（型腔） 105.1.2型芯 115.2成型零件钢材的选用 115.3成型零件工作尺寸计算 115.3.1型腔径向尺寸计算 125.3.2型芯的径向尺寸 125.

6、3.3型腔的深度尺寸计算 125.3.4型芯高度尺寸计算 125.3.5中心距尺寸计算 126模架的确定 126.1A板尺寸 136.2B板尺寸 136.3垫块厚度 137排气系统的设计 148合模导向机构的设计 149脱模推岀机构的设计 1410温度调节系统的设计 1410.1冷却水的体积流量 1410.2冷却管道直径 141O.3冷却水在管道内的流速 1410.4冷却管道与冷却水之间的传热系数 1510.5冷却管道的总传热面积 1510.6模具上应开冷却水孔数 15结束语 16谢 辞 17文献 181.塑件（塑料端盖）成型工艺分析1.1塑件如图一1所示LDo o m nj050图一11.2

7、塑件名称高冲击强度聚苯乙烯（HIPS）1.3生产纲领大批量生产1.4塑件的成型工艺分析该塑件约为3mm壁厚均匀，不允许有裂纹和变形缺陷，其脱模斜度30 1 ,未注圆角R1R22拟定模具结构2.1分型面的确定根据塑件的结构形式分型面选在塑料端盖的底面2.2确定型腔的数量及排列方式（1）该塑件粗糙度要求不高，又是大批量生产，可采用一模多腔的形式，初步 确定为一模四腔的模具形式。 型腔排列方式的确定该塑件有一个通孔和四个均布的小孔， 制件体积小，考虑到制件的精度及表 面质量，应将小孔的成型放在凹模中与凹模板直接加工。 对通孔应选择小型芯镶 在大型芯中以保证孔的位置精度。由于塑件属于薄壁件，且顶部有孔

8、， 故使用推 件板同时推件。型腔排列方式采用平衡式布置，可实现各 型腔的均匀进料和达到同时充满型腔的目的。 其排列形式如图一2所示2.3模具结构形式的确定从上面分析可知，本模具采用一模四腔， 双列直排，推件板与推管同时推件，流道采用 平衡式，浇口采用潜伏式或侧浇口，定模不需 要设置分型面，动模部分需要一块型芯固定板 和支撑板，因此基本上可以确定具结构形式为 A型带推件板的单分型面注射模。3注射机型号的确定图一23.1所需注射量的计算3.1.1塑件质量、体积的计算根据塑件图样建立塑件模型并对此模型分析得：塑件体积 y = 2.71cm3塑件质量 g = “ =1.05 2.7仁 2.85g（查表

9、常用热塑性塑料的主要技术指标知 =1.05 g/cm3）3.1.2浇注系统凝料体积的初步估算可按塑件体积的0.6倍计算，由于该模具采用一模四腔，所以浇注系统凝料 的体积为：V2 =4乂 0.6 =4 2.71 0.6 = 6.50cm33.1.3该塑件一次注射所需塑料 HIPS体积 V4V1 V2 =4 2.71 6.50 二 17.34cm3质量 m。=讥。=1.05 17.34 =18.21g3.1.4塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力计算流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积 A1，在模具设计之前是个未知量，根据多型腔模具的统计分析， A2是每个塑件在分型面上投影面积 A1

10、的0.20.5倍，因此可用0.35nA来进行估算，所以A = n A +0.35 nA =1.35 nA = 23844.37mm2式中 A1 d = 0.785 75 = 4415.63mmFm = Ap型二 2384437 30 = 715331N = 715.33KN式中型腔压力p型取30Mpa(因是薄壁塑件,压力损失大，取大些)3.2选择注射机根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，可选用 SA250/1500型卧式注射机，见表注射机主要技术参数理论注射容量/ cm3255锁模力/KN1500螺杆直径/ mm45拉杆内间距/mm415x415注射压力/Mpa178移模行程/ mm43

11、0注射速率/(g/s)165最小模厚/ mm150塑化能力/(g/s)35定位孔直径/mm125螺杆转速/(r/mi n)10390喷嘴直径/ mm4喷嘴球半径/mm15锁模方式/ mm双曲肘3.3注射机有关参数的校核3.3.1由注射机料筒塑化速率校核模具型腔数量 nKMt 3600-口 0.8 35 3600 30 3600-0.6 4 2.85n 2 287.5 4m 285型腔数量校核合格。式中，K注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8 ；M 注射机的额定塑化量(14g/s)；t 成型周期，取30s3.3.2注射压力的校核Pe -kpo =1.3 130=169Mpa，注射压力校核合

12、格。式中 k注射压力安全系数，一般取 k=1.251.4 ；p。一塑料所需的注射压力，取130Mpa3.3.3锁模力校核F - KAp型=1.3 130=169Mpa，而 FF500KN锁模力校核合格式中，K锁模力安全系数，一般取1.11.2，在此取1.2其他安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定后才可以进行。4浇注系统设计该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴、浇口4.1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， 它将注射机喷嘴喷出的熔体导 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。4.1.1主流道尺寸d=4.5mm(

13、2)主流道球面半径SR= 注射机喷嘴球头半径 +( 12)=15+(12)，取(1)主流道小端直径d= 注射机喷嘴直径 +( 0.51)=4+(0.51)，取D=d tan=7.89(半锥角为 1。2。，取为2。，取 D = 7.5cm 浇口套总长 L0 = 25 40 4仁70mm4.1.2主流道衬套形式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， 以便有效地 选用优质钢材单独进行加工和热处理，此处采用碳素工具钢 T10A热处理硬度 为5055HRC如图所一3所示IX- 4C , 赴图一3图一4由于该模具主流道

14、较长，疋位 圈和衬套设计成分体式较宜，其定 位圈尺寸如图一5所示4.1.3主流道衬套的固定主流道衬套的固定形式如图 4所示图一54.1.4主流道凝料体积q主 h(D2 Dd d23.14 70(7.52 7.5 3.5 3.52) =10.41cm3 12 12(1)主流道剪切速率校核由经验公式得律33 =1053.41 =1053s：5 10七，二 Rn式中 qv =q主 q分 q塑件=10.41 1.67 4 2.71 = 22.93cm34.2分流道的设计4.2.1分流道的布置形式分流道应满足良好的压力传递和保 持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经 分流道均衡的分配到各个型腔，因此采用

15、平衡式分流道，如图一6所示4.2.2分流道长度第一级分流道长度LT第二级分流道长度423分流道形状、截面尺寸为了便于机械加工及凝料脱模，本设计得分流道设置在分型面上动模一侧， 截面尺寸采用加工工艺性比较好的梯形截面。梯形截面对塑料熔体及流动阻力均 不大，一般采用下面经验公式确定截面尺寸，即B =0.265 m4 L =0.2654 2.85 4 4 15 : 1.6mm取 B=4mmH =-B32飞 4=267mm，取 H=3mm分流道L1的截面尺寸如图所示从理论上讲L2分流道比L!小10%但为了刀具统2 2q 分=154 10.5 = 1671mm = 1.671cm4.2.5分流道剪切速率

16、校核采用经验公式二33嘤=1.04 103s，在5 102 5 103之间，剪切速率校核合格。Rnv 2v1 2 2.71 c 3式中 q - 5.42cmt 1 1其中t 注射时间，取1s；A 梯形面积(0.105 cm3)C 梯形周长(1.3cm)4.2.6分流道表面粗糙度分流道表面粗糙度 Ra并不要求很低，一般取 0.8um1.6um即可，在此取1.6um。4.3浇口的设计根据外部特征，外观表面质量要求比较高，应看不到明显浇口痕迹，因此采用侧浇口。在开模时浇口自行剪断，几乎看不到浇口的痕迹。431侧浇口尺寸的计算经验公式h = nt = 2.4mm式中,h 侧浇口深度（mr）w浇口宽度（

17、mr）A塑件外表面面积（约为10382 mm2）； t 塑件厚度（平均厚度约为3mr）n塑料系数，查的n=0.84.3.2浇口剪切速率校核4.4冷料穴设计4.4.1主流道冷料穴如图一8所示，采用球头型拉杆，该拉料杆固定在动模 固定板上，开模时利用凝料对球头的包紧力使主流道凝料 从主流道衬套中脱出。4.4.2分流道冷料穴在分流道端部加长5mm做分流道冷料穴。5成型零件的设计模具中确定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件。5.1成型零件的结构设计5.1.1凹模（型腔）在成型此塑料端盖的模具设计中，凹模采用整体式，以便塑件尺寸精度高， 外形美观，且这种形式适用于此类中小型塑件成型。由于塑件端盖顶部存

18、在 4-4均布，因此此孔的成型应在凹模中设计凸模，其凹模形状如图一 9所示.图一95.1.2型芯凸模设计为局部嵌入式，且成型中心通孔小型芯需单独设计，如图一10所示ini图一105.2成型零件钢材的选用塑料端盖属于大批量生产，成型零件所选用的钢材耐磨性应良好， 凹模设计 为整体式，应选用硬度较高的 Cr12MoV淬火硬度为5862HRC以保证较高的使 用寿命。凹模成型时有料流冲刷，但没有脱模时塑件摩擦，因此采用45钢调质即可。5.3成型零件工作尺寸计算塑件尺寸公差按6级精度选取531型腔径向尺寸计算Lmh =1 s Ls1 - x ： J 二 77.985。03 式中，s塑件平均收缩率S= 0

19、.03 .6 =0.045 ；2Ls1塑件外径尺寸（取71）；x 修正系数（取0.75）；厶一塑件公差值（查公差表取 0.52）；辽一制造公差（取 /5 ）;Lmh 二1 s LS2 - x 0 z = 73.805。0.03Lmh =1 s LS3 - x z = 16.33。0.035.3.2型芯的径向尺寸Imh =殳1 + si 十 x 抵=68.315纭aIm3 =1 + s 耳 + x 也0 = 10.84纭a-z5.3.3型腔的深度尺寸计算Hmh 一1 s HS1 - x 】0 z = 20.51。0.03Hmh1 s HS2 - x 1。z = 25.735。0.035.3.4型

20、芯高度尺寸计算hg =如 + shs! + x 也=21.2900.03hmh =灯 + s hs2 + x 仏 26.5150.03hm3 = + shs3 + x 心打=31.74爲3-z5.3.5中心距尺寸计算Cm 一二 =：1sCs -二=52.25 -0.0152 26模架的确定式中取LS2为71;式中取Ls3为16;式中取ls2为65;式中取lS3为10;式中取Hs,为20;式中取HS2为25;式中取hs11为20;式中取hS2为25;式中取hS3为30;式中取Cs为50。因考虑到导柱、导套根据型腔布局可看出，型腔嵌件尺寸分布为170 190 ,及连接时的布置和采用推件板推出等各方

21、面问题，确定选用模架序号为 6号（250订=250315 ），模架结构为A4形式，如图一11所示图一11各模板尺寸确定6.1A板尺寸A板定模型腔板，塑胶高度为25,在模板上还要开设冷却水道，冷却水道离 型腔应有一定的距离，因此 A板的厚度取40mm6.2B板尺寸B板是凸模（型芯）固定板，取 B板厚度为32。6.3垫块厚度垫块厚度=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（ 510）=30+20+16+510=7176 根据计算取 C 为 80。上述尺寸确定后就可以确定模架序号为 5,板面为250 315，模架结构形式 为A4的标准模架。从选定模架可知，模架外形尺寸：宽 长高二250 315 267

22、模具平面尺寸250 315 =415 415 （拉杆内间距），合格;模具高度267220 （最小模厚）合格；其他各参数在前面均校核合格，所以本模具所选注射机完全 满足使用要求。7排气系统的设计该模具属于小型模具，排气量很小，因此本设计中不单独开设排气槽。8合模导向机构的设计设计中选用标准模架，因模架本身具有导向装置，只需按模架规格选用即可, 故不需设计，可利用推杆、定模板的配合间隙进行排气。9脱模推出机构的设计推件板推出过程中，为了减小推件板与型芯的摩 擦，采用图示结构，推件板与型心间留 0.20.25mm间隙。本设计中取0.2mm并采用锥面配合，以防止推件 板因偏心而溢料。如图一12 o推件

23、板与凸模配合形式图一1210温度调节系统的设计冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单计算，在单位时间内塑料凝固时所 放出热量应等于冷却水所带走的热量，模具温度设为 40C o10.1冷却水的体积流量式中，W-单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量（ kg/min ），按每分钟注射两次，即 22.93cm3 1.05 g/cm3 2 次 /mi n =48.153g/mi n =0.0482kg/min2Q1 单位固时所放出的热量，HIPS为27 10 kJ/kg ；一冷却水密度1000kg/m3 ；C 冷却水的比热容（4.187kJ/（kg. c）;弓一冷却水出口温度 26.5 c ;1 冷却

24、水入口温度25 c ;10.2冷却管道直径为使冷却水处于湍流状态，查资料取 d=8mm1O.3冷却水在管道内的流速10.4冷却管道与冷却水之间的传热系数查得f=7.22 （水温为30 c时），因此0 8 工 3 0.8(Pv). 100.68) 2 oh =3.6f 旷=3.6 7.22 亍=2574.76KJ/m2 h Cd02 (8/1000$10.5冷却管道的总传热面积10.6模具上应开冷却水孔数A 6473 ,n 1兀 dL 3.14X8X250从计算结果看，因塑件小，单位时间注射量小，所需冷却水道比较少，但一 条冷却水道对于模具是不可取的（冷却不均匀），故冷却水道数取2。结束语通过为

25、期几个月的塑料模具毕业设计，从选题，查阅技术文献和资料，用AutoCAD画装配图，零件工作图，到最后编写设计计算说明书，我接受到了实实 在在的设计实践，进一步加强了独自完成项目设计的能力， 更加熟练地掌握了查 阅资料的方法。同时，我能够系统而扎实地巩固大学三年来所学的专业知识， 独立研究课题方向，充分利用几年来所学的各种专业知识来进行问题的分析， 并通过查阅各种相关文献和交流来解决问题和创新设计。 这次设计是我走上工作岗位 的第一次的与专业相关活动，是一次热身赛， 它必将对我今后更快，更好的适应 社会工作产生积极而显著的作用。在过去的大学时光里，我学习了大量的基础课程，也学习了许多机械类的专

26、业课程，同时还进行了两次塑料两次冲压课程设计。 这些课程设计的学习为我这 次的毕业设计课程做了很好的准备。在校两次课程设计则是和这次模具毕业设计 最接近，最有相似之处的，它们为我这次的设计的顺利进行起到了很好的铺垫作 用。正是有了这三年的学习与老师的不断教导， 我才能够很好地完成本次的毕业 设计。在毕业设计过程中，通过老师的讲解和指导，以及通过与同学的沟通交流， 我对冲裁模的设计过程有了进一步的了解。 同时对于装配图绘制过程中涉及到尺 寸标注、公差与配合、材料、热处理要求以及其他各项技术要求，我都进行了细 致的查阅，尽管如此，对于先前所学的知识，因为没有及时的巩固提高，所以造 成了不必要的设计

27、麻烦，我在走上工作岗位以后更应该引起自身足够的重视。时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时，回想过去，首先感谢母校，让我 们在这短短的三年学习中不仅学到了许多知识，更学到了许多做人的道理。离校日期已日趋临近，毕业论文的的完成也随之进入了尾声。在做毕业设 计时我虽然遇到了许多困难，但我最后还是很好的完成了，这主要得以于各位专 业老师平时对我们认真的指导，对此我非常感谢我们的各位专业课老师， 感谢他 们认真授课的态度和孜孜不倦的精神， 使的我这次毕业设计能够顺利的完成， 在 我们做毕业设计之前各位专业老师就对我们的课程设计进行了很好的训练和指 导，为我们这次毕业设计打下了铺垫。也感谢所有的代课老师，感谢他们一丝不 苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人， 虽历时三载，却给以终生受益无穷之道。最后感谢父母，是他们的辛劳、汗水让我顺利的完成了三年学业，在在未来 的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！1:赵岷机械制图与 AutoCAD.西安：西北大学出版社.2007.22007.:曲华昌.塑料成型工艺与模具设计.北京：高等教育出版社,3:王群.塑料模具设计指导.北京：国防工业出版社.2008.