杯座模具设计论文.pdf

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1、I/32 班级 07015002 学号 0701500232 XX 沈斐 目 录 1 绪论1 1.1 塑料模具的现状和发展 1 1.2 塑料注射模具的设计步骤 2 1.3 课题任务要求 3 2 塑件分析及设计方案确定4 2.1 塑件分析 4 2.2 塑料的选材及性能分析 5 2.3 设计方案的确定 7 3 杯座注射模的详细设计9 3.1 塑料注射成型机的选择 9 3.2 注射模具分型面的选择 12 3.3 注射模具浇注系统的设计 13 3.4 注射模具成型零件和模体的设计16 3.5 标准模架的选择 23 3.6 导向与定位机构设计 24 3.7 脱模推出机构的设计 26 3.8 温度调节系统

2、的设计 27 4 模具装配29 4.1 模具的装配 29 4.2 模具的安装及加工要点 30 结束语错误!未定义书签。致谢错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。1/32 1 绪论 利用塑料注射成型机成型塑料制品的模具就是塑料注射模具，其结构由制品的形状及注射机形式决定的。塑料注射模具是塑料制品中应用最广的，由注射模具生产的制品已占塑料产品的 80%以上。注射模具在结构上也是塑料模具中最复杂的。掌握注射模具的基本结构，其它模具也就触类旁通了。1.1 塑料模具的现状和发展 塑料工业是世界上增长最快的工业之一。自 1927 年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展，各种性能的塑料，特别

3、是聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料发展迅速，其速度超过了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯与聚苯乙烯等四种通用塑料，使塑件在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用，以塑料代替金属的实例，比比皆是。塑料有着一系列金属所不及的优点，诸如：重量轻、耐腐蚀、电气绝缘性好、易于造型、生产效率高与成本低廉等。但也存在许多自身的缺陷，诸如：抗老化性、耐热性、抗静电性、耐燃性及比机械强度低于金属。但随着高分子合成技术、材料改性技术及成型工艺的进步，愈来愈多的具有优异性能的塑料高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展2。我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达

4、 60%左右，而国外模具超过 70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在 50%以上。2004 年，模具进出口之比为3.7：1，进出口相抵后的净进口额达13.2 亿美元，为世界模具净进口量最大的国家3。模具是塑件生产的重要工艺装备之一。模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。不同的塑料成型方法使用着不同的模塑工艺和原理及结构特点个不相同的塑料模具。塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素占80%。一副质量好的注射模可以成型上百万次，压缩模大约可以生产 25 万件，这

5、些都同模具设计和制造有很大的关系。在现代塑件生产中，合理的模塑工艺、高效的模塑设备、先进的塑料模具和制造技术是必不可少的因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、塑件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具的设计制造和更新为前提。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈2/32 短、用户对塑件质量的要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，促使塑料模具设计和制造技术不断向前发展，从而也推动了塑料工业生产高速发展。随着塑料制品在机械、电子、交通、国防

6、、建筑、农业等各行业广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模具在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经成为一个国家制造业水平的重要标志之一4。1.2 塑料注射模具的设计步骤 注射模具的设计，在传统上一般按如下步骤进行：（1）确定型腔的数目。确定方法有多种，如锁模力、根据最大注射量、根据制品精度要求、根据经济性等，在设计时应根据实际情况采用哪一种方法。（2）选定分型面。虽然在制品设计阶段分型面已经考虑或者选定，在模具设计阶段仍应再次校核。从模具结构及成形工艺的角度判断分型面的选择是否合理。（3）型腔的配置。这是模具结构总体方案的规划和确定。因为

7、一旦型腔布置完毕，浇注系统的走向和类型便已确定。冷却系统和脱模机构在配置时也必须给予充分的注意。要避免各种系统的干涉。布置结束后，模板的外形尺寸基本上就可以确定下来。在此基础上可以选定合适的模架。（4）确定浇注系统。浇注系统设计的合理性对制品的质量和生产效率有着决定性的影响。（5）确定脱模方式。在确定脱模方式时首先要确定制品和流道凝料滞留哪一侧，必要时要设计强迫制品滞留的结构（如拉料杆），然后再决定是采用的是推杆结构还是推件板结构。（6）冷却系统和脱模机构的结构设计。冷却系统与脱模机构的同步设计有助于两者的很好协调。（7）确定凹模和型芯的结构和固定方式。当采用镶块式凹模或型芯时，应合理地划分镶

8、块并同时考虑到这些镶块及镶块固定板的强度、刚度、可加工性、紧固性及可更换性。（8）确定排气方式。由于在一般的注射模中注射成形的气体可以通过分型面和推件杆处的空隙排出，因此，注射模具的排气问题往往被忽略。（9）绘制模具的结构草图。在以上工作的基础上绘制注射模具的结构草图。在3/32 总体结构设计时切忌将模具结构设计得过于复杂，应优先考虑采用简单的模具结构形式。结构草图完成后，应与工艺、产品设计及模具制造及使用人员共同研究讨论直至相互认可。（10）绘制模具的装配图。装配图应尽量按照国家标准绘制。装配图中要清楚的表明各零件的装配关系，以便于工人装配。装配图上应尽量包括主要尺寸，并填写名细表和标题栏，

9、还应有技术要求。（11）绘制模具零件图。由模具装配图上拆绘零件图的顺序是先内后外，先复杂后简单，先成形后结构零件。（12）编写设计说明书。设计说明书中除了编写设计任务书、注射成形工艺卡外，还应有以下内容：模具与注射机有关参数的校核；型腔数目的计算依据；浇注系统、冷却系统的设计计算；成形零件的尺寸与公差计算；凹模壁厚和垫板厚度的、刚度与强度校核，型芯偏移和变形计算；开模力与脱模力计算、推杆数目与直径的计算；调温系统的热平衡和传热面积计算，包括冷却通道的直径、长度和数量；弹簧的强度与刚度计算。1.3 课题任务要求 本课题是杯座注射模设计与应用。主要利用 PROE 三维设计软件实现模具的设计与制造。

10、完成该注射模具装配图设计，全部零件图纸设计，模具成型零件 PROE 三维造型设计，以及完成该注射模具的制造工艺设计。4/32 2 塑件分析及设计方案确定 2.1 塑件分析 图 2.1 所示为杯座三维图 图 2.1 杯座三维图 2.1.1 结构分析如下 从零件图上分析，该零件外形为圆柱形，塑件成型壁厚较薄(0.80mm)，成型时易发生翘曲、变形；造成圆柱直径不协调。该零件属于中等复杂程度5。2.1.2 表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。5/

11、32 2.2 塑料的选材及性能分析67 本塑件属于一种外观产品，对外观要求较严格，如图 2.2 所示。其材料采用的是聚丙烯（PP），其材质为：PP。图 2.2 杯座实体零件图 2.2.1 塑件材料的使用性能 聚丙烯密度小，强度、刚性、硬度、耐热行均优于 HDPE,可在 100左右使用。具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆，不耐磨，易老化。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。2.2.2 塑件材料的加工特性（1）结晶性塑料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期余热金属接触已发生分解；（2）流动性极好，溢边值 0.03mm 左右；6/32（3）冷却速度快，浇注系统及冷却

12、系统的散热应适度；（4）成型收缩 X 围大，收缩率大，已发生缩孔、凹痕、变形，取向性强；（5）注意控制成型温度，料温低时取向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于 50以下塑件无光泽，已产生熔接痕、流痕；90以上时易发生翘曲、变形；（6）塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防止应力集中。2.2.3 表 2-1 塑件材料的物理性能、热性能18.3 9a表 密度 g/cm3 0.900.91 质量体积 cm3/g 1.101.11 吸水率 24h 0.010.03 熔点 170176 熔融指数 g/10min 230 维卡针入度 140150 热变形温度 102115 线膨胀系数 10-5 9.

13、8 比热容 J/(kgK)1930 热导率 W/(mK)0.126 2.2.4 表 2-2 塑件材料的成形条件18.3 9b表 注塑成型机类型 螺杆式 密度 g/cm3 0.900.91 计算收缩率%1.02.5 预热 温度 80100 时间 h 12 料筒温度 后段 160180 中段 180200 前段 200220 7/32 模具温度 8090 注塑压力 MPa 70140 成形时间 s 注塑时间 2060 高压时间 03 冷却时间 2090 总周期 50160 螺杆转速 r/min 48 后处理 方法 温度 70-100 时间 h 1-2 2.3 设计方案的确定（1）确定分型面 分型面

14、是分开模具，取出制品的面。注射模具有一个分型面和多个分型面的模具。结合相关零件的特点，选择零件的最大端即零件的低面为分型面，这样，在开模时容易取出零件。具体的形式如图所示：8/32 （2）确定行腔数及其排列 考虑成型因素，采用 1 模 2 腔（3）确定浇注系统 产品外观及模具制造原因，该模具采用直接点浇口形式，从主型芯上进胶，这是因产品外观结构的原因，进胶点被在杯座底部，无外观影响。（4）确定脱模方式 利用弹簧力的作用进行开模，当模具开模到一定的距离时，由于定距销的作用，动模继续分离的同时，利用定模顶出使洗发水瓶盖的小盖顶出，这样使得塑件都跟着动模运动，当分离到一定的距离后，此时采用推杆就能把

15、留在动模上的塑件推脱，推杆固定在模具的推杆固定板上，由注塑机顶出装置推动，实现零件的脱落，并依靠弹9/32 簧力的作用使复位杆复位。（5）确定型腔、型芯结构和固定方式 由于制件的内部结构较复杂，故该模具的动模（型腔）采用的是镶拼式结构，而定模（型芯）采用的是定位螺钉固定和压板固定的结构，这样便于磨损后可以更换。（6）确定冷却及排气方式 由于 PP 塑料成型时的模具温度为 8090 度，故模具不需要专门设置加热装置，只要设置冷却冷却系统即可，但注塑前要对模具进行预热，使模具温度达到 80 度左右再注塑。因聚丙烯（PP）料对温度较敏感，该产品成型在定模部分又较少，所以模具定模部分将不考虑设冷却系统

16、；动模冷却系统设计为串联冷却方式，利用铜管镶入模具冷却孔内串联冷却。排气主要是通过分型面间隙排出，而不必再开设专门的排气槽。三 洗发水瓶盖注射模的详细设计 3.1 塑料注射成型机的选择 注射机是塑料注射成型所用的设备，一副注射模只能安装在与其相适应的注射机上使用，因此设计注射模应该详细了解注射机的技术规 X，以保证模具安装在注射机上能正常工作，符合零件加工工艺的要求。注射机规格的确定主要是根据塑件的的大小及型腔的模具和排列方式，在确定模具结构形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、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离进行计

17、算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机。3.1.1 注射量的计算 注塑机的最大注射量是指柱塞或螺杆在作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注出量。目前我国已统一规定用加工聚苯乙烯塑料时注射机一次所能注出的公称容积来表示。为了保证正常的注射成型，选择注射机时，注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好在最大注塑量的80。对于规则的图形可以通过相关的体积公式来实现，而对于一些复杂或不规则的实体图形我们可以通过相关软件（如 UG、PRO/E）来实现体积计算。对于该制品来说属于不规则实体，因此，不能通过体积公式来计算体积，必须要借助相关

18、软件来实现体10/32 积计算。这里，借助了 PRO/E 来实现体积计算。体积大小为：V=6407.8973 3=6.41cm3，对于一模多件的注射模具则要乘上制品的个数，这里初步决定是一模四件，则总体积为 4V=25.61cm3对于一次注射体积还要加上浇注系统中凝料的体积。计算塑件的重量：根据设计手册可查得聚丙烯（PP）的密度为=0.9/cm3，故塑件的质量：0.96.415.769GVg （3-1-1）根据：0.8M机M塑件M浇 （3-1-2）式中：M机注塑机的最大注塑量，g；M塑件塑件的体积，g，该零件M塑件67.363cm M浇浇注系统体积，g，该零件 M浇21.143cm。故 M机8

19、.0浇塑件MM110.63cm。3.1.2 注射机型号的选定 根据以上的计算，以及塑件结构及外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有设备等情况，选用注射机为 XS-ZY-125 型，表 3-1 基本参数参考文献8表 6-93 项目 XS-ZY-125 拉杆内间距/mm 260290 结构形式 卧式 移模行程/mm 300 理论注射容量/cm3 125 最大模具厚度/mm 300 螺杆直径/mm 42 最小模具厚度/mm 200 注射压力/aMP 120 锁模形式 液压 注射速率/（g/s）100 模具定位孔直径/mm 80 塑化能力/（g/s）9 喷嘴球半径/mm SR12 螺杆转速/（r/min）

20、29101 喷嘴口半径/mm 4 11/32 锁模力/KN 900 生产厂家 XX 第一塑料机械厂 3.1.3 注射机有关工艺参数的校核（1）注射量的校核 0.8M机M塑件M浇 式中：M机注塑机的最大注塑量，g；M塑件塑件的体积，g，该零件M塑件67.363cm M浇浇注系统体积，g，该零件 M浇21.143cm 故 M机8.0浇塑件MM110.63cm。此处选定的注塑机注塑量为 1223cm,所以满足要求。（2）锁模力的校核 锁模力是指注射机的锁模装置对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料溶体充满模具型腔时，沿锁模方向会产生一个很大的作用力，此力总是力图使模具沿分型面胀开。为此，注射机的额定

21、锁模力必须大于型腔内塑料熔体压力与塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和（即注射面积）的乘积。一般，闭模时要从模外加大于型腔内压力一倍以上的锁模力。F锁机P模A （3-1-3）式中：P模熔融型料在型腔内的压力（60MP1000MP）；A塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算为 105082mm；F锁机注塑机的额定锁模力，KN。故 F锁机P模A6010508630.48KN 此处选定的注塑机为900KN，满足要求。（3）模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸的拉杆间距相适应：模具长宽拉杆面积 （3-1-4）即 450500260360 12/32 故满足要

22、求。模具闭合高度校核 本模具的闭合高度为 349Hmm，XS-ZY-125 型注射机所允许模具的最小闭合厚度为min300Hmm，最大厚度为max400Hmm，即模具满足 maxminHHH 的安装条件。（4）开模行程校核 注射机的开模行程应满足分开模具取出塑件的需要。所选注塑机为XS-ZY-125型，其最大行程与模具厚度无关，故注塑机的开模行程应满足下式 21HHS（510）mm （3-1-5）式中 S注塑机最大开模行程，mm。H1推出距离，mm；H2包括浇注系统在内的塑件高度，mm；因为 S300mm H1H2（510）852510120mm 故开模行程满足要求。3.2 注射模具分型面的选

23、择 3.2.1 分型面的基本形式9 分型面的形式由塑料的具体情况而定，但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、综合式分型面。3.2.2 分型面的设计 分型面是分开模具，取出制品的面。注射模具有一个分型面和多个分型面的模具。分型面的位置有垂直于开模方向、平行于开模方向以及倾斜于开模方向几种。分型面的形状有平面、曲面等。分型面设计的是否恰当，直接关系到模具制造、制件质量的。一般分型面与注射机开模方向相垂直的平面。根据制品形状的不同，还有台阶分型面和曲面分型面，因此，也可以说分型面是沿制品最大轮廓表面向外展开的面。另外，设计分型面时还应尽量避免与开模运动方向上制品存在侧凹或

24、侧孔，以减少侧向分型机构，使模具结构简单。根据以上的设计原则，结合相关零件的特点，选择零件的最大端即零件的低面为分型面，这样，在开模时容易取出 13/32 3.3 注射模具浇注系统的设计 3.3.1 注射模具浇注系统的组成 无论用于何种类型注塑机的模具，其浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷穴料四部分组成。在注射模具设计中对浇注系统进行合理布局和形式的选择是一个重要的环节。在设计注射模的浇注系统时应注意以下几项原则。1）根据塑件的形状和大小以及壁厚等诸因素，并结合选择分型面的形式选择浇注系统的形式及位置。2）根据所确定的塑件型腔数设计合理的浇注系统布局。3）应根据所选用塑件的成型性能，特别是

25、它的流动性能，选择浇注系统的截面积和长度，并使其圆滑过渡以利于物流的流动。4）应尽量的缩短物料的流程和便于清除料把，以节省原料，提升注射效率。5）排气良好。3.3.2 主流道设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注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。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。由于主流道要于高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以在注射模具中主流道部分常设计成可拆卸更换的浇口套：为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径d应稍大于注射机喷嘴直径0d,参考文献19.2-7，通常为 d=0d+15.0

26、（3-3-1）主流道入口的凹坑球面半径SR也应大于注射机喷嘴球头半径 S1R，通常为 SR=1SR+21 （3-3-2）主流道的锥角通常为0042。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。主流道内壁的表面粗糙度应在mRa8.0以下，抛光时沿轴向进行。主流道的长度L，一般按模板厚度确定。为了减少熔体充模时的压力损失和物料损耗，应尽可能缩短主流道的长度，L一般控制在mm60以内。主流道的出口端应有较大的圆角，其半14/32 径r约为d81。浇口套常用8T或10T钢材制作，经淬火洛氏硬度为HRC5550。对于该产品模具的浇口套的设计计算过程如下

27、：由式（3-3-1）得 d=3+1=4mm；由式（3-3-2）得 SR=10+2=12mm；主流道的出口端的圆角半径为 r=0.125D=0.1254=0.5mm；主流道锥角选用的度数为 40；3.3.3 冷料穴设计 冷料穴位于主流道的末端，或者处于分流道的末端。其作用是收集熔体前锋的冷料。防止冷料进入模具型腔而影响制品质量。冷料穴分两种，一种专门用于收集、贮存冷料，另一种除贮存冷料外还兼有拉出流道凝料的功用。冷料穴应设置在熔体流动方向的转折位置，并迎着上游的熔体流向，冷料穴的长度通常为流道直径d的25.1倍。3.3.4 分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的进料通道。在多型腔模具中分流到比不

28、可少。在分流道设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。常用的流道截面形状有圆形、梯形、U形和六角形等。在流道设计中要减小在流道内的压力损失，则希望流道的截面积大；要减小传热损失，又希望流道的表面积小，因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。该比值愈大则流道的效率愈高。圆形和正方形流道的效率最高。但是，正方形截面的流道不易于凝料的推出，在实际应用中常采用梯形截面的流道。一般取梯形流道的深度为梯形截面上端宽度的4332，脱模斜度取00105。一般当分型面为平面时，通常采用圆形截面的流道。当分型面不为平面时，考虑到加工的困难，常采用梯形

29、截面或半圆形截面的流道。该制件的分流道截面是圆形。对于壁厚小于mm3、重量在g200以下的塑料制品，还可采用如参考文献19.2-9中的经验公式来计算分流道的直径：265.0D44LG （3-3-3）式中 D分流道直径（mm）；15/32 G制品重量（g）；L分流道的长度（mm）该制品的分流道直径根据制品重量和壁厚由参考文献19.2-13中的查得D=5mm 265.0D44LG=265.04769.54L=5 则 L221.2mm 实践证明，当注射模主流道和分流道的剪切速率为（51025103），浇口的剪切速率为（103105）单位为（S-1）时，塑料成形比较好。对于热塑性塑料制品，可推荐以上的

30、数据作为计算流道尺寸的依据。在计算中可使用如下经验公式：3/nRq （3-3-4）式中 q 熔体的体积流量（cm3/s）；Rn 表征流道截面尺寸的当量半径（cm）。式（3-2-4）既可用来计算主流道和分流道尺寸，也可计算浇口尺寸。计算体积流量 q 根据所选用的注射机技术规 X 及所成形制品的体积，按如下公式计算体积流量：q=V/(3-3-5)式中 V制品的体积（cm3），通常取选用注射机公称注射量的（0.50.8）Qn；注射时间（s）可由参考文献19.2-1中查得；此处的时间为 0.6 s。则体积流量可有式（3-3-5）得：q=V/=25.63/1.8=14.2 cm3/s 对于半圆形的分流道

31、截面要求出它的当量半径 Rn，当量半径是将非圆形截面等效圆形截面来处理，其两者的关系如下：322cFRn （3-3-6）则该模具分流道截面的当量半径由式（3-3-6）得：2223322(5)2.5(5 10)4nFRmmc 确定恰当的剪切速率 对于主流道、分流道和浇口的剪切速率可有式（3-3-4）求得：主流道：332/14.2/3.14 53.8 10nqR 分流道：333/14.2/3.142.52.8 10nqR 16/32 浇口道：334/14.2/3.140.88.8 10nqR 3.3.4 注射模具浇口的设计 浇口是连接流道与型腔之间的一般细短通道。它是浇注系统的关键部位。浇口的形状

32、、位置和尺寸对制品的质量影响很大。浇口的作用有如下几点：1）熔体充模后，首先在浇口处凝固，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回产生摩擦热，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。通常浇口可分为大浇口和小浇口两类。前者称为非限制性浇口。系指直接浇口；后者称为限制性浇口，常用的有侧浇口、点浇口等。本模具采用一模四腔，采用点浇口。点浇口是截面形状小如针点的浇口，应用 X围十分广泛，它具有如下优点：1）可显著提高熔体的剪切速率，使熔体黏度大为降低，有利于充模。2）熔体经过点浇口时因高速摩擦生热，熔体温度升高，黏度再次下降，使

33、熔体的流动性较好。3）有利于浇口与制品的自动分离，便于实现制品生产过程的自动化。4）浇口痕迹小，容易修整。5）在多型腔模中，容易实现各型腔的平衡进料。6）对于投影面积大的制品或者易于变形的制品，采用多个点浇口能够提高制品的成形质量。7）能较自由地选择浇口位置。该制品的进浇口放在小盖下面，无外观的影响。3.4 注射模具成型零件和模体的设计 3.4.1 注射模具型腔的结构设计 1）型腔的结构形式 型腔大体有以下几种结构形式：a）整体式 整体式型腔由整块材料加工而成的型腔。它的优点是：强度和刚度都相对较高，且不易变形，塑件上不会产生拼模缝痕迹。它的缺点是：切削量大，使模具成本较高，17/32 同时给

34、热处理和表面处理带来困难，只适用于形状较为简单的中、小型模具，但随着用业技术的发展，随着电蚀机床、仿型机床、数控机床的广泛应用。有些形状复杂的大型模具也有采用整体式型腔结构的。b）整体组合式 型腔由整块材料制成，用台肩或螺栓固定在模板上。它的主要优点是便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后，在分别装入模板，这样容易保证各型腔的同心度要求以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件进行热处理等。c）局部组合式 型腔由整块材料制成，但局部镶有成型嵌件的局部组合式型腔。局部组合式型腔多用于型腔较深或形状较为复杂，整体加工比较困难或局部需要淬硬的模具。d）完全组合式 完全组合式是由多个螺栓拼块组合而成

35、的型腔。它的特点是，便于机加工便于抛光研磨和局部热处理。节约优质钢材。这种形式多用于不容易加工的型腔或成型大面积塑件的大型型腔上10。洗发水瓶盖注射模对成型外表面要求较严，产品生产量大，为提高模具强度、刚度，型腔便于加工和更换等原则，所以型腔采用整体镶件式。型腔的成型尺寸计算可根据参考文献中1表 3-4-19的计算公式可以算得。当制品为轴时，计算公式如下：xkdD）（平最大1 （3-4-1）成形塑件高度的的凹模尺寸计算公式如下，当塑件的偏差为“”时 H+为：)4(公称hH （3-4-2）成形尺寸计算中所用的材料为 PP，查参考文献8表 3-2-19得 PP 的收缩率为 S1.02.0，故平均收

36、缩率 Scp（1.02.0）/21.5，即 K平=0.015；由参考文献83-2-12中的备注查得修正系数为 x=1/23/4，取 x=0.5；由参考文献83-2-12中的备注查得模具的制造公差=（1/61/4）（），取=0.2；型腔的工作尺寸按公式（3-4-1）和（3-4-2）得：0.2 0.250.0546046(10.015)0.5 0.2546.565D；10.30.075418.501(18.50.3)17.754H；3.4.2 注射模具型芯的结构设计11 18/32 型芯是用来形成制品的内表面。它分为以下三种形式：（1）组合式主型芯（2）圆柱形型芯（3）异形型芯结构（4）镶拼型芯结

37、构 结合制品内部结构，对以上的形式进行比较，组合式型芯的优点是节省优质模具钢材、便于机加工和热处理。可以用轴肩连接，也可采用螺钉固定。圆柱形型芯制造方便，采用反嵌法。异形非圆形的型芯在固定时大都采用反嵌法，对于复杂的型芯，为了便于加工，可采用镶拼型芯使机加工和热处理工艺大为简化，但要注意镶拼结构的合理性。最终选定第一种方式，组合式型芯。它的固定形式是用轴肩连接。3.4.3 成型零件工作尺寸计算 该成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。在计算成型零件型腔和型芯的尺寸时，塑件和成型零件的尺寸均按单向极限制，如果塑件的公差时双向分布的，则应按这个要求加

38、以换算。而孔中心矩尺寸则按公差带对称分布的原则进行计算。由参考文献1表 9.4-4可知聚丙烯材料的成型收缩率为 S1.02.0，故平均收缩率Scp（1.0+2.0）/21.5，查表9.4-5取模具制造公差3/m。1）型芯的径向尺寸计算 参考文献1表 9.4-8,型芯的径向尺寸计算公式：01mxDSdcpm （3-4-3）式中 md型芯径向名义尺寸（最大尺寸）；D制品的名义尺寸（最小尺寸），其它同上。尺寸0.28030：001.28/300.4311 1.5%300.56 1.2831mmcpdSDx 尺寸0.7409.6：19/32 000.74/300.2511 1.5%9.60.56 0.

39、7410mmcpdSDx 尺寸0.44026：000.44/300.1511 1.5%260.60 0.4427mmcpdSDx 尺寸0.3209：000.32/300.1111 1.5%90.65 0.3210mmcpdSDx 尺寸0.24024：000.24/300.0811 1.5%240.70 0.2425mmcpdSDx 尺寸0.24033.8：000.24/300.0811 1.5%33.80.70 0.2434mmcpdSDx 尺寸0.20027.6：000.20/300.0711 1.5%27.60.75 0.2028mmcpdSDx 2）型芯的高度尺寸计算 型芯的高度尺寸计算

40、公式：01mxHShcpm （3-4-4）20/32 式中：mh型芯高度名义尺寸（最大尺寸）；H制品孔深名义尺寸（最小尺寸），其它同上。尺寸0.64028：000.64/300.2111 1.5%280.55 0.6429mmcpHShx 尺寸0.44035：000.44/300.1511 1.5%350.56 0.4436mmcpHShx 尺寸0.24025：000.24/300.0811 1.5%250.60 0.2426mmcpHShx 尺寸0.64034：000.64/300.2111 1.5%340.55 0.6435mmcpHShx 尺寸0.44063：000.44/300.151

41、1 1.5%630.56 0.4464mmcpHShx 尺寸0.24017.7：000.24/300.0811 1.5%17.70.60 0.2418mmcpHShx 21/32 尺寸0.64038：000.64/300.2111 1.5%380.55 0.6439mmcpHShx 3.4.4 成型零件的力学计算12 在塑料模过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力。在塑料熔体的压力作用下，型腔将产生内应力及应变。如果型壁厚和底版厚度不够，当行型腔中产生的内应力超过型 5 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尺寸及成型精度，也可能导致脱

42、模困难等。因此，有必要建立型腔强度和刚度的科学的计算方法，尤其对重要的、塑件精度要求高的和大型塑件的型腔，不能单凭经验确定凹模侧壁和底版厚度，而应通过强度和刚度的计算来确定。型腔刚度和强度计算的依据归纳为如下几个方面：（1）成型过程不发生溢料。当型腔内受塑料熔体高压作用下，模具成型零件产生弹性变形而在某些分型面和配合面可能产生足以溢料的间隙。这是，应根据塑料的粘度不同，在不产生溢流的情况下，将允许的最大间隙 作为塑料模型腔的刚度条件。（2）保证塑件的精度要求。型腔侧壁及其底版应有较好的刚度，以保证在型腔受到熔体高压作用时不产生过大的、使塑件超差的弹性变形。此时，型腔的允许变形量 受塑件尺寸和公

43、差值的限制。一般取塑件允差值的 1/5 左右，或 0.025mm以下。（3）保证塑件顺利脱模。型腔的刚度不足，模塑成型时变形大，不利用塑件脱模。当变形量大于塑件的 收缩值时，塑件将被型腔包紧而难以脱模。此时，型腔的允许变形量 受塑件收缩值限制，即=St，式中 S 为塑件材料的成型收缩率（%），t 为塑件的壁厚（mm），在一般情况下，其变形量不得大于塑料的收缩量。（4）型腔力学计算的特征和性质，随型腔尺寸及结构特征而异。对大尺寸型腔，一般以刚度计算为主；对小尺寸型腔，因在发生大的弹性变形前，其内应力往往已超过材料许用应力，当以强度计算为主。其力学计算的尺寸分界值取决于型腔的形状、型腔内熔体的最大

44、压力、模具材料的许用应力及型腔允许的变形量等。当以强度计算和刚度计算，算出的型腔尺寸，取大者为型腔壁厚尺寸。刚度条件通常是保证不溢料，但当塑件精度要求较高的应按塑件精度要求确定刚度条件。22/32 1）凹模底板厚度计算 根据底板厚度的刚度公式可得底板厚度 34EpbCH （3-4-5）式中/C常数，有底板内壁边长比 L/b 值选定，查参考文献12表 3-10，L/b142/712.0，参考文献12表 3-10得C0.0277 代入公式计算：mmH6.15035.0101.271400164.0354 暂取mmH20。2）型芯偏移量的计算 在高压熔体的作用下，沿型芯长度上产生的压力分布，会造成型

45、芯的变形和偏移。成形过程中，可认为刚性固定的型芯实际偏移量由两部分叠加而成，即刚性固定下的型芯最大变形量bf与型芯装配部位的偏移量sf之和，即sbtfff。参考文献1式 9.4-65，由弹性弯曲的微分方程，可得圆拄型芯的挠曲变形量：)(15324044ddEpdhfb （3-4-6）式中 p型腔压力，取三角形压力分布的最大值（MPa）E型芯材料的弹性模量（MPa）H型芯的高度（mm）D型芯的平均外径（mm）d0冷却水孔直径（mm）在型芯顶部，由煎切力引起的最大变形量可由下式计算：)(34.1020221ddEpdhCfs （3-4-7）型芯的平均半径为309.62692433.827.6242

46、38dmm 型芯壁厚比的定义为：02dddW （3-4-8）23/32 则该型芯的壁厚比由式（3-4-8）得：2 235.223 14.2W 则 4.144.4)(201dddC（2W10）（3-4-9）将数据代入（3-4-9）得：12 234.4(23 14.2)0.6614.4C 将数据代入式（3-4-6）得：444454403232 18.8823 620.03615()152.1 10(2314.2)bpdhfmmE dd 将数据代入式（3-4-7）得：22122522010.410.4 18.8823 620.590.0163()32.1 10(2314.2)spdhfCmmE dd

47、 由式0.0360.0160.052tbsfffmm 由参考文献1图 9.4-38查得总变形量mmft06.0，由于 0.0520.06，所以设计的型芯能满足要求。3.5 标准模架的选择 按进料口（浇口）的形式模架分为大水口模架和小水口模架两大类，XX 地区将浇口称为水口，大水口模架指采用除点浇口外的其他浇口形式的（二板式模具）所选用的模架，小水口模架指进料口采用点浇口模具（三板式模具）所选用的模架。大水口模架总共有四种形式：A 型、B 型、C 型、D 型。小水口模架就是指采用点浇口的模具所选用的模架，总共有 8 种型式：DA 型、DB型、DC 型、DD 型、EA 型、EB 型、EC 型、ED

48、 型，其中以 D 字母开头的 4 种型式适用于自动断浇口模具的模架。模具结构采用一模四腔三板式结构，采用顶出机构直接采用顶杆顶出。模架为 450500,导柱反装的结构。浇口套也可选标准件，因为注塑机喷嘴口直径为4，由参考文献8表 6-100选择进料口直径为5 的浇口套。模架如图 3-3 所示 24/32 3.6 导向与定位机构设计 注射模的导向机构用于动定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。定位机构分模外定位和模内定位。模内定位是通过定位圈使模具易于在注射机上安装以及模具的浇口套能与注射机喷嘴精确定位。而模内定位则通过锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。3.6.1 导向机构的设计1

49、3 导柱导向机构是利用导柱和导套之间的配合来保证模具的对合精度。导向结构的设计内容包括：导柱和导套的机构设计；导柱和导套的配合；导柱和导套的数量和布置等。导向机构的作用：1）导向 上模和下模合模时，首先是导向零件相接触，引导上下模准确合模，避免凸模和型芯进入型腔，以保证不损坏成型零件。2）定位 避免模具接触时错位而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确的形状，不至于由于位置的偏移而引起零件壁厚不均匀；25/32 3）承受一定的侧向压力，塑料注入型腔过程中会产生单向侧面压力，或由于成型设备精度的限制，使导柱在工作中承受一定的侧压力。4）承载作用 导柱有承受推件板和型腔板重量的作用。5）保持机构

50、运动平稳 3.6.2 导柱设计 导柱是与安装在另一半上的导套相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精确的圆柱形零件。导柱有两种形式，一种是带有轴向定位台阶，固定段与导向段具有同一个公称尺寸、不同公差带的导柱，称为带头导柱（GB/T4169.4-1984），另一种是带有轴向定位台阶，固定段公称尺寸大于导向段的导柱，称为带肩导柱（GB/T4169.5-1984）。有的导柱还开有油槽，内存有润滑济，以减少导柱导向的摩擦。带头导柱用于生产批量不大的模具，可以不用导套。带肩导柱用于采用导套的大批量生产并高精度导向的模具。装在模具另一边的导套安装孔，可以和导柱安装孔以同一个尺寸一次加工而成，