塑料端盖注塑模的设计讲解.docx
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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&MoldIndustryisknownasthemotherofindustryasan
importantbranchofmoldinjectionmold,hasbecomeanimportant
productionprocessequipment.Plasticmolddesignandmanufacturingtechnologies,especiallythedesignandmanufactureoflarge-scale,
precision,Iong-lifemoldtechnology,hasbecomethemeasureofa
country'simportantindicatorofthelevelofmachinerymanufacturing.
Plasticcoverofthemostcommonlyusedasadailyproductionofplasticparts,thisdesignistheplasticcoveroftheinjectionmolddesign,theplasticispolystyrene.
Keywords:
PlasticInjectionmoldPlasticcover
1.塑件（塑料端盖）成型工艺分析4
1.1塑件4
1.2塑件名称4
1.3生产纲领4
1.4塑件的成型工艺分析4
2拟定模具结构4
2.1分型面的确定4
2.2确定型腔的数量及排列方式4
3注射机型号的确定5
3.1所需注射量的计算5
3.1.1塑件质量、体积的计算5
3.1.2浇注系统凝料体积的初步估算5
3.1.3该塑件一次注射所需塑料HIPS5
3.1.4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5
3.2选择注射机6
3.3注射机有关参数的校核6
3.3.1由注射机料筒塑化速率校核模具型腔数量n6
3.3.2注射压力的校核6
3.3.3锁模力校核6
4浇注系统设计6
4.1主流道的设计7
4.1.1主流道尺寸7
4.1.2主流道衬套形式7
4.1.3主流道衬套的固定8
4.1.4主流道凝料体积8
4.2分流道的设计8
4.2.1分流道的布置形式8
4.2.2分流道长度8
4.2.3分流道形状、截面尺寸9
4.2.4分流道凝料体积9
4.2.5分流道剪切速率校核9
4.2.6分流道表面粗糙度9
4.3浇口的设计9
4.3.1侧浇口尺寸的计算10
4.3.2浇口剪切速率校核10
4.4冷料穴设计10
4.4.1主流道冷料穴10
4.4.2分流道冷料穴10
5成型零件的设计10
5.1成型零件的结构设计10
5.1.1凹模（型腔）10
5.1.2型芯11
5.2成型零件钢材的选用11
5.3成型零件工作尺寸计算11
5.3.1型腔径向尺寸计算12
5.3.2型芯的径向尺寸12
5.3.3型腔的深度尺寸计算12
5.3.4型芯高度尺寸计算12
5.3.5中心距尺寸计算12
6模架的确定12
6.1A板尺寸13
6.2B板尺寸13
6.3垫块厚度13
7排气系统的设计14
8合模导向机构的设计14
9脱模推岀机构的设计14
10温度调节系统的设计14
10.1冷却水的体积流量14
10.2冷却管道直径14
1O.3冷却水在管道内的流速14
10.4冷却管道与冷却水之间的传热系数15
10.5冷却管道的总传热面积15
10.6模具上应开冷却水孔数15
结束语16
谢辞17
文献18
1.塑件（塑料端盖）成型工艺分析
1.1塑件
如图一1所示
LD
oomnj
050
图一1
1.2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R1~R2
2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。
⑵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，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
图一2
3.1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=“=1.052.7仁2.85g
（查表常用热塑性塑料的主要技术指标知=1.05g/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=42.710.6=6.50cm3
3.1.3该塑件一次注射所需塑料HIPS
体积V^4V1V2=42.716.50二17.34cm3
质量m。
=讥。
=1.0517.34=18.21g
3.1.4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的
0.2~0.5倍，因此可用0.35nA来进行估算，所以
A=nA+0.35nA=1.35nA=23844.37mm2
式中A1d=0.78575=4415.63mm
Fm=Ap型二238443730=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/cm3
255
锁模力/KN
1500
螺杆直径/mm
45
拉杆内间距/mm
415x415
注射压力/Mpa
178
移模行程/mm
430
注射速率/（g/s）
165
最小模厚/mm
150
塑化能力/（g/s）
35
定位孔直径/mm
125
螺杆转速/（r/min）
10~390
喷嘴直径/mm
4
喷嘴球半径/mm
15
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n
KMt3600-口0.8353600303600-0.642.85
n2287.54
m2・85
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30s
3.3.2注射压力的校核
Pe-k'po=1.3130=169Mpa，注射压力校核合格。
式中k'—注射压力安全系数，一般取k'=1.25~1.4；
p。
一塑料所需的注射压力，取130Mpa
3.3.3锁模力校核
F-KAp型=1.3130=169Mpa，而FF500KN
锁模力校核合格
式中，K—锁模力安全系数，一般取1.1~1.2，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
（2）主流道球面半径
SR=注射机喷嘴球头半径+（1~2）=15+（1~2），取
（1）主流道小端直径
d=注射机喷嘴直径+（0.5~1）=4+（0.5~1），取
D=dtan」=7.89（半锥角［为1。
~2。
，取〉为2。
，取D=7.5cm⑹浇口套总长L0=25404仁70mm
4.1.2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50~55HRC如图所一3所示
IX
-4C
赴
■
图一3
图一4
由于该模具主流道较长，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
图一5
4.1.4主流道凝料体积
q主h（D2Ddd2^3.1470（7.527.53.53.52）=10.41cm31212
（1）主流道剪切速率校核
由经验公式得
律33^=1053.41=1053s」：
510七，
二Rn
式中qv=q主q分q塑件=10.411.6742.71=22.93cm3
4.2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=0.265m4L=0.26542.854415:
1.6mm
取B=4mm
H=-B
3
2
飞4=2・67mm，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
22
q分=15410.5=1671mm=1.671cm
4.2.5分流道剪切速率校核
采用经验公式
二33嘤=1.04103s，在5102~5103之间，剪切速率校核合格。
Rn
v2v122.71c3
式中q-5.42cm
t11
其中t—注射时间，取1s；
A—梯形面积（0.105cm3）
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0.8um~1.6um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（mr）
A—塑件外表面面积（约为10382mm2）；t—塑件厚度（平均厚度约为3mr）
n—塑料系数，查的n=0.8
4.3.2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.
图一9
5.1.2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
图一10
5.2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58~62HRC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=〔1sLs1-x：
J二77.985。
°03式中，s—塑件平均收缩率S=0.03'°.°6=0.045；
2
Ls1—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〔1sLS2-x0z=73.805。
0.03
Lmh=〔1sLS3-x]z=16.33。
0.03
5.3.2型芯的径向尺寸
Imh=殳1+si®十x△抵=68.315纭a
Im3=〔1+s耳+x也0=10.84纭a
-z
5.3.3型腔的深度尺寸计算
Hmh一1sHS1-x】0z=20.51。
0.03
Hmh」1sHS2-x1。
z=25.735。
0.03
5.3.4型芯高度尺寸计算
hg=如+shs!
+x也=21.2900.03
hmh=灯+shs2+x仏26.515°0.03
hm3=£+shs3+x心打=31.74爲3
-z
5.3.5中心距尺寸计算
Cm一二=：
1sCs-二=52.25-0.015
22
6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170190,
及连接时的布置和采用推件板推出等各方面问题，确定选用模架序号为6号
（250订=250^315），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40mm
6.2B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+（5~10）
=30+20+16+5~10=71~76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250315，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：
宽长高二250315267
模具平面尺寸250315=415415（拉杆内间距），合格;模具高度267>220（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0.2~0.25mm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。
如图一12o
推件板与凸模配合形式
图一12
10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40°Co
10.1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22.93cm31.05g/cm32次/min=48.153g/min=0.0482kg/min
2
Q1—单位固时所放出的热量，HIPS为2710kJ/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26.5c;
1—冷却水入口温度25c;
10.2冷却管道直径
为使冷却水处于湍流状态，查资料取d=8mm
1O.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
08工30.8
（Pv）.10^0.68）2o
h=3.6f旷=3.67.22亍=2574.76KJ/m2h°C
d02（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
A6473,
n1
兀dL3.14X8X250
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.
[2]
2007.
:
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.
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