圆形塑件盖塑料模具设计

圆形塑件盖塑料模具设计

第一 部分第二 部分第三 部分第四 部分第五 部分第六 部分第七 部分第八 部分 第九 部分 第十 部分 第十一部分 第十二部分 第十三部分

目 录

前 言 设计任务书 塑件成形工艺分析 分型面的选择 注射机的初选 模具的结构分析与设计 成型零件的设计 浇注系统的设计 成型设备的选择及校核 成型工艺参数的确定 模具特点和工作原理 设计小结 参考资料

第 1页共 46页1）2） 4） 6） 8）

9） (12)

(23) (30)(32) (34) (37) 38） （ （ （ （ （ （ （

前 言

一个学期的课程即将结束，为检验这一个学期以来对于塑料模设计的学习效果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即我们将努力认真的完成此次课程设计，我们的课程设计题目为：手轮注塑模具设计。

本次课程设计课题来源于生产实际，应用广泛，但成型难度相对较难，模具结构相对复杂，对我们初学模具设计的学生是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。

本次设计以手轮注塑模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构分析，最后是模具的设计计算等一系列模具设计的所有过程。能很好的达到学以致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外，同时使用了AutoCAD 、SolidWorks 等软件。

本次课程设计得到了廖秋慧老师和张效迅老师的关心指导。正因为老师的悉心指导和帮助，我们才得以解决一个又一个难题，最后完成课程设计，在此谨代表小组全体同学向老师表示感谢。

由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师和同学批评指正。

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一、 设计任务书

1.1课程设计目的

本课程设计的目的是使我们在学完《塑料模具设计》课程之后，巩固和加深对塑料模有关理论的认识，提高设计计算、制图和查阅参考资料的能力。使得我们能正确运用专业知识，初步掌握制定注塑工艺规程及进行注塑模具设计的原则和方法。

在课程设计中应本着技术上先进、经济上合理的原则，制定注塑工艺规程和设计有关的注塑模具。

①塑料制品名称：盖（如右图）

②成型方法与设备：在适当的塑料注射机上注射成型； ③塑料原料：ABS ； ④收缩率：.0.3%~0.8%；

⑤塑件图：如图所示为制品的图样。

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二、塑件成形工艺分析

ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物化学和物理特性 ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性： 丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性； 苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS 是非结晶性材料。 三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。 ABS 的特性主要取决于三种单体的比率以及两相 中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场 上百种不同品质的ABS 材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等 到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。 ABS 材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高 的抗冲击强度。 注塑模工艺条件 干燥处理：ABS 材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件 为80~90C下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。 熔化温度：210~280C；建议温度：245C 。 模具温度：25…70C。

（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。 注射压力：500~1000bar。 注射速度：中高速度。典型用途 汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），

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电冰箱， 大强度工具（头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等），电话机壳体， 打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。

二、塑件的尺寸精度分析

该塑件无尺寸精度特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，按MT5查取公差。其主要尺寸公差要求如表2.3.1—1所示：

2.2 塑件表面质量分析

该塑件表面没有提出特殊要求，一般情况下外表面要求光洁，表面粗糙度可以取到R a =0.8μm 。没有特殊要求时，塑件内部表面粗糙度可取R a =3.2μm 。 2.3 塑件表面质量分析

该塑件表面没有提出特殊要求，一般情况下外表面要求光洁，表面粗糙度可以取到R a =0.8μm 。没有特殊要求时，塑件内部表面粗糙度可取R a =3.2μm 。 2.4塑件结构工艺性分析

（1）壁厚分析：设计合理，壁厚相对均匀，且符合最小壁厚的一昂球。

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（2）圆角过渡：要从分型面位置、型芯、型腔结构来分析过渡圆角的设

置。根据本塑件的壁厚，均采用圆角半径R1mm 。

（3）脱模斜度：为便于塑件从模腔中取出，塑件的内外壁需要足够的脱

模斜度。外形尺寸以大端为基准，斜度往小处取；内形尺寸以小端为基准，斜度往大处取。根据ABS 的性能和《模具设计与制造简明手册（第三版）》P433—表2-2-5：型芯脱模斜度为：0.7°，型腔脱模斜度为0.5° 2.5 生产实际考虑

该塑件的生产类型应该是大批量生产，因此在设计模具时，要提要塑件的生产效率，倾向于采用多型腔、高寿命、自动脱模的模具，以降低生产成本。

三、分型面的选择

3.1分型面的选择原则

如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较。

为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： （1）分型面应选择在制品的最大截面处，无论塑件以何形式布置，都应将此作为首要原则；

（2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。 （3）有利于保证塑件的精度要求。

（4）尽可能满足塑件的外观质量要求。分型面上型腔壁面稍有间隙，就会产生飞边。

（5）便于模具加工制造，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。

（6）对成型面积的影响，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。

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（7）对排气效果的影响，尽可能有利于排气。 （8）对侧向抽芯的影响（本塑件没有抽芯）。

其中最重要的是第（2）和第（5）、第（8）点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。 3.2方案分析

该塑件为家用的旋钮塑料, 要求表面光滑平整；无毛刺无毛边；不允许缩水、凹坑；无划伤；无污物。在选择分型面时，根据分型面的选择原则, 考虑不影响塑件的外观以及成型后能够顺利取出制件，有以下几种方案：

分型面选择的首要原则是必须选择塑件断面轮廓最大的地方作为分型面，这是确保塑件能够脱出模具而必须遵循的基本原则。 （1）分型面的方案一：

该塑件采用垂直分型，用活动镶块垂直分型后，留在包紧在下模的型芯上，在有动模端的推杆将塑件从型芯上脱出，虽然这样使模具型腔由内型变成了外型，可以降低模具型腔的加工难度，但是会在塑件的垂直分型面上产生熔接痕，不能达到塑件的外观要求，并且模具的结构复杂，所以此分型面方案不是好。

▍

(2) 分型面的方案二：

该塑件采用水平分型，定模部分成型塑件的内部结构，将型芯装在定模上，型腔做在动模，当开模后塑件包紧在型芯，随型芯留在动模，

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然后由定模上的推件板将塑件脱出型芯，这样就可以达到塑件的外观的使用要求，但是由于推件板推塑件出容易产生飞边，就要求推件板的加工难度加大，并且推件板出容易磨损，就要求推件板的材料耐磨，从而增加了模具的成本。此方案不是很好也不采用。

A

3）分型面的方案三：

该塑件采用水平分型，型腔在定模，型芯在动模，分型后塑件包紧在型芯上，随型芯一起留在动模，然后有动模的推管和推杆的共同作用将塑件从动模中脱出，这种分型方式，首先，塑件的外形由定模的型腔成型，这样不紧能够保正塑件的外观质量，成型后由而且型腔采用镶块式更加节省材料，便于加工；其次，分型后由动模的推管和推杆作用于塑件内部将塑件从动模的脱出，这样就不会影响塑件的外观质量，而且模具的结构简单，加工方便。无论从成型性能上看，还是从经济性看此方案都较为合理，所以此方案相对前两个方案来说更加好一些。

结论：综合上述的三种方案，从塑件的外观要求，模具的成型性能，以及模具的加工经济性考虑出发，还是方案三的分型方案是三者当中最好的一种方案，所以采用方案三的分型面。

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四、注射机的初选

4.3.1计算塑件的体积

根据制件的三维模型，利用三维软件直接求得塑件的体积为：V 1=4426.29mm 3。 4.3.2计算所需的体积

浇注系统凝料按1：1取，故：V 2= V1=4426.29mm 3

塑件和浇注系统凝料总体积为（按一模四腔算）：V= 4（V 1 +V2 ）=35410.32 mm3 =35.41032 cm3 4.3.3选用注射机

根据总体积V= 8852.58 mm3，初步选取XS-Z-60型螺杆式注射成型机。

XS-Z-60型螺杆式注射成型机主要参数如下表所示

4.4注射机的终选 4.4.1注射量的校核公式是

（0.8 ~ 0.85）W 公 W 注

式中 W 公——注射机的公称注射量，cm 3

W 注——每模的塑料体积量，cm 3

如前所述，塑件及浇注系统的总体积为35.41032 cm3，远小于注射剂

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的理论注射量51 cm3，故满足要求。

五、模具的结构分析与设计

5.1确定模架 5.1.1 确定型腔布局

模具采用一模四腔，布局如下图所示，需要确定图中尺寸。 （1）确定S 1和S 2

查《塑料模具设计指导与范例》P120表6-27可得：S 1=7 S 2=18 （2）确定L 和

b

b=L=134 5.1.2 确定模板尺寸

根据上面的b 和L ，考虑注塑机的大小、导柱、导套和螺钉等布置，根据GB/T 12555-2006《塑料注射模模架》，模架型号为：D 型，200mm ×180mm 。 5.1.3 确定模架尺寸

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。两模板之间应有分模间隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。 1. 定模座板（200mm ×200mm 、厚25mm ）

定模座板是模具与注射机连接固定的板，定模座板上固定导柱和定位圈，材料为45钢。定位圈通过4个M6的内六角圆柱螺钉与其连接。定模座板上的导柱与导柱孔采用H7/k6配合，定模座板与拉料杆采用H7/k6配合。

2. 定模板（150mm ×200mm 、厚40mm ）

用于固定定模模仁（型腔镶块）和导套。应该有一定的厚度，并有足够的强度。一般用45钢。其上的导套孔与导套一端采用H7/k6配合，定模与定模模仁（型腔镶块）采用H7/m6配合。 3. 动模板（150mm ×200mm 、厚40mm ）

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用于固定动模模仁（型芯镶块）和导套。一般用45钢。动模板应具有较高的平行度和硬度。动模模仁（型芯镶块）通过6个沉头螺钉M10固定在动模板上面。其上的导套孔与导套一端采用H7/k6配合，动模与动模模仁（型芯镶块）采用H7/m6配合。 4. 垫块（28mm ×200mm 、厚50mm ）

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。

结构形式：可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。 垫块材料：垫块材料为45 垫块的高度h 校核：

h=h1+h2+h3+s+δ=4+13+15+10+8=50mm

式中 h1——顶出板限位钉的厚度，该模具限位钉厚度，为

4mm ；

h2——推板厚度，为13mm ；

h3——推杆固定板厚度，为15mm ； s ——推出行程，为10mm ； δ——推出行程富余量，取8mm 。

5．动模座板（200mm ×200mm 、厚25mm ）

动模座板上的注射机顶杆孔为Φ150mm ，动模座板上还有四个挡钉孔，动模座板的推板导套孔与推板导柱采用H7/n6配合。挡钉与挡钉孔采用H7/n6配合，材料为45钢。 6．推板（90mm ×200mm 、厚13mm ）

推板上的推板导套孔与推板导套采用H7/k6配合。用4个M10的内六角圆柱螺钉与推半固定板固定。材料为45钢。 7．推杆固定板（90mm ×200mm 、厚15mm ）

材料为45钢。其上的推板导套孔与推板导套采用H7/f9配合。

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六、 成型零件的设计

6.1.1 成型零件的结构分析 1. 型腔的设计

（1）定模模仁（型腔镶块）

型腔采用整体嵌入式结构。整体式型腔有较高的强度和刚度，在使用中不易发生变形。

本模具是一模四腔，四个型腔均做在一个模仁内，而不是分别做四个嵌入定模板。

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4个螺钉紧固

（2）定模模仁（型腔镶块）的固定

由于定模模仁（型腔镶块）比较大，而且厚度较厚，故采用螺钉连接，这样做能够达到很好的紧固作用。

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2. 型芯的设计 （1）型芯

本塑件考虑到排气效果，因此，型芯采用镶拼组合式。共有两个型芯组成。

型芯均为圆形，但较小，因此采用台阶固定，销钉防转。

一个小型芯成型 动模部分的型腔

定模部分的型腔

2）动模模仁（型芯镶块）

由于分型面取在塑件最大投影面积处，因此，动模部分也有型腔。 由于动模板厚度较厚，因此动模模仁（型芯镶块）既采用螺钉紧固。

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紧固螺钉 模芯

6.2 排气系统的设计

在注射成型过程中，模具内除了型腔和浇注系统原有的空气外，还有塑料受热或凝固时产生的低分子挥发气体。这些气体若不能顺利排出，则可能因填充时气体被压缩而引起塑件局部炭化烧焦，或使塑件形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成性缺陷。另外气体的 存在还会产生反压力而降低充模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。

由于该模具的总体尺寸一般，属于中小型模具，可以利用推杆、活动型芯以及型芯端部与模板的配合间隙、分型面进行排气。其配合间隙为0.03~0.05mm

6.3.1 成型零件的尺寸计算 塑件的尺寸如图所示

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+0.5

平均收缩率

S cp =

0. 3%+0. 8%

2

=0. 5%尺寸偏差取IT7级

（1）型腔尺寸计算：

• 径向尺寸计算公式：L m =（L s +L s S cp -• 高度尺寸计算公式：H m =（H s +H s S cp -• φ35-0. 56：L m =【35+35⨯0. 5%-• φ7-0. 28:L M

34

3423） 0

+δs +δs

） 0

⨯0. 56】0

+0. 18

+0. 3

=34. 8

+0. 30

⎡⎤3

=⎢7+7⨯0. 5%-⨯0. 28⎥

4⎣⎦

=6. 8

+0. 18

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• φ13-0. 32:L M

⎡⎤3=⎢13+13⨯0. 5%-⨯0. 32⎥

4⎣⎦

+0. 21

=12. 9

+0. 15

+0. 21

• 3. 5-0. 24:H

M

⎡⎤2

=⎢3. 5+3. 5⨯0. 5%-⨯0. 24⎥

3⎣⎦

=3. 4

+0. 15

（2）型芯尺寸计算：

• 径向尺寸计算公式：l m =（l s +l s S cp +• 高度尺寸计算公式：h m =（h s +h s S cp +

⎡

3

3423

）-δs

）-δs

• φ28+0. 5：l m =⎢28+28⨯0. 5%+⨯0. 5⎥=28. 5154⎣⎦-0. 25

⎡

3

⎤

⎤

-0. 25

• φ32+0. 56：l m =⎢32+32⨯0. 5%+⨯0. 56⎥=32. 58-0. 3 4⎣⎦-0. 3• φ16+0. 54：l m =⎢16+16⨯0. 5%+⨯0. 54⎥=16. 4854⎣⎦-0. 18

⎡

2

⎤

⎡

3

⎤

-0. 18

• 3. 5+0. 24：l m =⎢3. 5+3. 5⨯0. 5%+⨯0. 24⎥=3. 67753⎣⎦-0. 15• 5. 5+0. 24：l m =⎢5. 5+5. 5⨯0. 5%+⨯0. 24⎥=5. 68753⎣⎦-0. 15

⎡

2

⎤

-0. 15

-0. 15

（3）计算结果如表所示：

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6.4 脱模机构的设计 6.4.1 顶杆设计

注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上托出，完成拖出塑件的装置称为脱模机构，也常称为推出机构。

脱模推出机构的设计原则

塑件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件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）推出机构应尽量设置在动模一侧。 （2）保证塑件不因推出而变形损坏。 （3）机构简单、动作可靠。 （4）良好的塑件外观。 （5）合模时的准确复位。

本模具采用顶杆顶出，顶出杆顶出出是一种基本的、也是一种常用的塑件顶出方式。常用的顶杆形式有圆形、矩形、阶梯形。我们采用圆形顶杆。

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圆形顶杆

6.4.2脱模力的计算 因为壁厚与直径之比

件。

该制件为圆环形截面，脱模力计算公式为

F =2πrESL (f -tan ϕ)

(1+μ+

K 1) K 2+0.1A t d =435. 5=0. 1127 >0.05，故，该塑件为厚壁制

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式中 r——型芯平均半径 r=16.43mm

K 2——无量纲系数，其值随f 和φ而异，查表得，K 2=1.0013

K1——无量纲系数，其值随λ和φ而异，查表得，K 1=1.6

S——塑料平均成型收缩率 S=0.5%

E——塑料的弹性模量，MPa ，查表得E=2900MPa

L——塑件对型芯的包容长度，mm ，L=9mm

f——塑件与型芯之间的摩擦因数，f=0.21

φ——模具型芯的脱模斜度，φ=0.7°

μ——塑料的泊松比，μ=无

A——盲孔塑件型芯在垂直于脱模方向上的投影面积，A=0mm由上可得，脱模力

F =2π⨯16. 43⨯2900⨯0. 5%⨯9⨯(0. 21-tan 0. 7)2

1+9⨯1. 0013=263. 0301024N

6.4.3 塑件的顶出方案

顶杆布置在包紧力较大的地方。布置在：角、加强筋、四周等。推杆不能太靠边，距离边界1~2mm 。尽量不要放在镶拼处。根据经验放置12根。

顶杆（一个产品4根. 共16根）

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6.4.4 凝料的推出

本模具是两板模，因此浇注系统凝料的推出需要用顶针推出。

定模模板 分流道 定模板

型芯顶料杆

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6.5 合模定位和导向机构设计

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。

6.5.1. 导向机构的总体设计

（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）该模具采用4根导柱，其布置为等直径导柱对称布置。

（3）该模具导柱安装在定模座板上，导套有三个，分别安装在流道推板、定模板和动模板。

（4）为了保证分型面很好接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑槽，即可削去一个面或在导套的孔口倒角，该模具采用后者。

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（5）在合模时，应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。

（6）动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。

6.5.2 导柱设计

（1）该模具采用带头导柱，不加油槽，如图所示。

（2）导柱的长度必须比凸模断面高度高出6mm~8mm。

（3）为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先到部分。

（4）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（该导柱直径由标准模架可知为Φ12mm ）。

（5）导柱的形式，导柱固定部分与模板按H7/f7配合，导柱滑动部分按H7/f7配合。

（6）导柱工作不分的表面粗糙度为R a =0.4μm 。

（7）导柱应具有坚硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A 、T10A 经淬火处理，硬度为50HRC 以上或45钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度为50HRC 以上。本模具采用T8A 。

6.5.3 导套设计

导套与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的结构形式有两种：直导套（GB/T4169.2-1984）、带头导套（GB/T4169.3-1984）。

（1）结构形式。采用带头导套和直导套，如图所示。

（2）导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排除孔内剩余空气。

（3）导套的滑动部分按H7/f7配合，表面粗糙度为0.4μm 。带头导套外径与动定模板一端采用H7/k6配合；与流道推板一端采用H7/n6配合镶入模板。

（4）导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造，该模具中采用T8A 。

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导柱导套的装配布置如下：

导柱 直导套 带头导套 带头导套

定模座板 定模板 动模板 垫块

6.5.5 推板导柱与导套设计

该套模具采用推板导柱固定在动模座板上的形式。推板导柱除了起导向作用外，还支撑着支承板，从而改善了支承板的受力状况，大大提高了支承板的刚性。该模具设置了4套推板导柱与导套，它们之间采用H8/f7配合，其形状与尺寸配合如图所示。

支承板 推板导柱 推板导

6.6 温度调节系统设计（冷却系统）

该塑件为大批量生产，应该尽量缩短成型周期，提高生产率。LDPE 是结晶型塑料，成型时需要充分冷却，冷却要均匀。因此，该模具的凸模和凹模均开设冷却水道，采用冷却水进行循环冷却。

为了使得模具冷却更快，而且制件不同部位冷却速度必须相等，则必须采用较为复杂的冷却系统。该冷却系统分两部分，第一部分是型腔部分的冷却，因为定模模仁（型腔镶块）是整体嵌入式，因此该部分冷却系统是在定模板上开设两条分别与分型面平行的冷却水道，水道开设在型腔上方。第二部分是型芯的冷却，因为型芯是圆形，而且是镶拼组合式，因此该部分是环绕型芯的冷却水道。

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冷却水道直径按经验取8mm ，水嘴采用外置型水嘴。

考虑到防止漏水，需要在型芯上加上密封圈，如图。

冷却水道布置如下图:

水嘴 型芯冷却 密封圈

6.7 排气系统的设计

在注射成型过程中，模具内除了型腔和浇注系统原有的空气外，还有塑料受热或凝固时产生的低分子挥发气体。这些气体若不能顺利排出，则可能因填充时气体被压缩而引起塑件局部炭化烧焦，或使塑件形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成性缺陷。另外气体的 存在还会产生反压力而降低充模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。

由于该模具的总体尺寸一般，属于中小型模具，可以利用推杆、活动型芯以及型芯端部与模板的配合间隙、分型面进行排气。其配合间隙为0.03~0.05mm

七、浇注系统的设计

7.1 浇注系统设计原则

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（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。

7.2 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。

7.2.1 主流道尺寸

（1）主流道小端直径d

主流道小端直径d = 注射机喷嘴直径+0.5 ～ 1

= 4 + 0.5～1

取d = 5（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

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（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

SR = 12 + 2～3

取d = 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=43（mm ）

（4）主流道大端直径

D = d + 2 Ltgα（半锥角α： 为1°～ 2°，取α=2°）≈ 12

7.2.2 主流道衬套形式及其固定

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。本模具是三板模，因此需要尽量减少主流道长度。

方案一：用浇口套标准件，这样只需购买，但是主流道长度过大，在凝料脱模时会产生困难。。固定形式：用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件，其形式如下：

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方案二：在定模座板上开设阶梯孔，将浇口套放入减小主流道长度。浇口套自行设计。在定模座板上在安装定位圈定位。其形式如下：

浇口套 定位圈

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定位圈及浇口套装配图：

（用螺钉固定在定模座板上）

定模座板

螺钉固定在定模座板内

浇口套

定模板

7.3 分流道的设计

本模具的流道布置形式采用平衡式，如右图：

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分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关。该塑件的体积不大而且形状不复杂，且壁厚均匀，可以考虑采用点进料的方式，有利于塑件的成型和外观质量的保证。从便于加工的方面考虑，采用截面形状为0形的分流道. 查有关的手册, 选择R=5mm。

此外该模具是一模4件，型腔的数量较少, 模具的结构简单而不紧凑，所以采用平衡式，各个型腔的分流道的断面形状及大小、分流道长度都取作一致。这样，熔体就能以相同的成型压力和温度同事充满各个型腔，使一模内成型出的各个塑件的尺寸及性能容易保持一致。

7.4 浇口的设计

浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。

模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择。通常要考虑以下几项原则：

a. 尽量缩短流动距离。

b. 浇口应开设在塑件壁厚最大处。 c. 必须尽量减少熔接痕。 d. 应有利于型腔中气体排出。 e. 考虑分子定向影响。 f. 避免产生喷射和蠕动。

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g. 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 h. 注意对外观质量的影响。

7.4.1 浇口形式的选择

由于该塑件外观质量要求高，浇口的位置和大小还是要不能太影响塑件的外观，同时，也应该尽量使模具结构简单。根据对塑件结构的分析及已确定的分型面的位置，可选的浇口形式有几种方案，如下：

（1）方案一：

侧浇口一般开设在分型面上，有塑件侧面进料，侧浇口断面易取矩形形状（必要时用圆形），它能方便地调节剪切速率，充模流量速率，流动状态和浇口封闭时间，并可以灵活地选择塑件进浇位置，广泛使用于多腔模中，但此模具的外形有齿，这样会破坏制件的外观质量，并且在侧面产生痕迹，影响塑件的使用性能以及外观性能。（适用于表面质量要求不高的产品）

（2）方案二

点浇口是一种断面尺寸很小的浇口, 当物料通过时产生很高的剪切速率, 这对于表观粘度随剪切速率变化而明显变化的塑料熔体和粘度较低的塑料熔体是适合用的. 点浇口在开模时容易自行切断, 并且在塑件上留下的残痕极小, 不容易觉察, 故无需修剪浇口的工序. 点浇口的另一个优点是, 它很容易向模腔多点进料, 浇口位置选择灵活, 对于单腔模和多腔模均适用. 因此点浇口能实现模具自动化生产, 生产效率高. 采取双分型面模具(亦称三板式模具),

可以自动脱胶无需要设计机械手或者人工将浇注系统的凝料从主流道中取出，并且塑件的表面经过很小的修整就可以达到塑件的表面质量要求。 （加工成本比较大）

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综上所述，对塑件成型性能、浇口和模具结构的分析比较, 由于塑件的尺寸及表面精度要求不高，从模具的制造及结构考虑，确定成型该塑件的模具采用点浇口的形式。（采用方案一）

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八、成型设备的选择及校核

8.1注射机的初选 8.1.1计算塑件的体积

根据制件的三维模型，利用三维软件直接求得塑件的体积为：V 1=4426.29mm 3。 8.1.2计算所需的体积

浇注系统凝料按1：1取，故：V 2= V1=4426.29mm 3

塑件和浇注系统凝料总体积为（按一模四腔算）：V= 4（V 1 +V2 ）=35410.32 mm3 =35.41032 cm3 8.1.3选用注射机

根据总体积V= 8852.58 mm3，初步选取XS-Z-60型螺杆式注射成型机。

XS-Z-60型螺杆式注射成型机主要参数如下表所示

8.2.1注射量的校核公式是

（0.8 ~ 0.85）W 公≥W 注

式中 W 公——注射机的公称注射量，cm 3

W 注——每模的塑料体积量，cm 3

如前所述，塑件及浇注系统的总体积为35.41032 cm3，远小于注射剂的理论注射量51 cm3，故满足要求。 8.2.2 模具闭合高度的校核

模具闭合高度的校核公式为：H M IN

由装配图可知模具的闭合高度H 闭=250mm，而注射机的最大模具厚

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度H M A X =300mm，最小模具厚度H M IN =250mm，满足安装要求。 8.2.3 模具安装部分的校核

模具定位圈的直径Φ125mm 与注射机定位孔的直径Φ125相等，满足安装要求。

浇口套的球面半径SR 1=SR+（1~2）mm=20mm，满足要求。 浇口套小端直径R 1=R+（1~2）mm=8mm，满足要求。 8.2.4 模具开模行程的校核

模具开模行程的校核公式为：H 模=H 1+H 2+a ≤H 注 式中 H 模——模具的开模行程，mm H 注——注射机的移模行程，mm H 1——制件的推出距离，mm

H 2——包括流道凝料在内的制品的高度，mm a ——取出凝料所需分开的距离，mm

代入数据得：H 模=10+20+76=106≤H 注=350，满足要求。 8.2.5锁模力的校核 锁

模

力

的

校

核

公

式

为

：

K ' p 0=1.3⨯80=104M Pa ≤p max =104M Pa F ≥KAp m

式中 F ——注射机的额定锁模力，kN

A ——制件和流道在分型面上的投影面积之和，cm 2 p m ——型腔的平均压力，MPa K ——安全系数，通常取1.1~1.2 代入数据得：KAp 足要求。

8.2.6注射压力的校核

注射压力的校核公式为：p max ≥K ' p 0 式中 p m ax ——注射机的额定注射压力，MPa p 0——注射成型时的所需用的注射压力，MPa K ' ——安全系数

第 1页共 46页m

=1. 2⨯30⨯8. 04=289. 44KN ≤F =1800KN

。满

‘

代入数据得：K p 0=1. 3⨯80=104MP a ≤130MP a 。满足要求。

综上所述：选取XS-ZY -250型螺杆式注射成型机完全符合本模具的使用要求

九、成型工艺参数的确定

成型工艺卡片：（具体见附录一）

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十、 模具特点和工作原理

10.1 模具的特点：

该模具是两板模，设计了1个水平分型面。设计了定距拉杆， A 分型面是为了取出制件。该模具一模4件，，节省了成本，降低了制造周期，提高了生产效率。

10.2 模具的工作过程

模具装配试模完毕后，模具进入正式工作状态，其基本工作过程如下。

（1）对塑料ABS 进行烘干，并装入料斗。

（2）清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂，进行适当的预热。 （3）合模、锁紧模具。

（4）对塑料进行预塑化，注射装置准备注射。

（5）注射过程包括充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模。 （6）脱模过程。制件的推出同一般注塑模具推出方式相同，即由注塑机推杆推动模具推板，从而推动推件杆将之间顶出。

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10.3 模具三视图： （1）主视图：

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俯视图：

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十一、 设计小结

通过对手轮注塑模具的设计，对常用塑料在成型过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解，掌握了塑料成型模具的结构特点及设计计算方法，对独立设计模具具有了一次新的锻炼。

在设计过程充分利用了各种可以利用的方式，参考各类书籍，同时在反复的思考中不断深化对各种理论知识的理解，在设计的后一阶段充分利用CAD 软件就是一例，新的工具的利用，大在提高了工作效率。

模具CAD 技术是模具传统设计方式的革命，大大提高了设计效率，尤其是系列化或类似注射模具设计效率更为提高。以计算机为手段，专用模具分析设计软件为工具设计模具。软件可直接调用数据库中模架尺寸，金属材料数据库及加工参数，通过几何造型及图形变换可得到模板及模腔与型芯形状尺寸迅速完成模具设计。

总之，通过课程设计的又一次锻炼完全清楚：注塑模的整个设计过程，同时充分利用CAD 技术进行设计，并在实际中不断的积累经验，以设计出价廉物美并且实用性更强的模具。

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参考文献

[1] 冯炳荛、韩泰荣、蒋文森等编. 模具设计与制造简明手册. 上海科学技术出版社 [2] 张维合. 注塑模具设计实用教程. 化学工业出版社 [3] 杨占尧. 塑料模具课程设计指导与范例. 化学工业出版社 [4] 伍先明等编. 塑料模具设计指导. 国防工业出版社 [5] 陆宁编. 实用注塑模具设计. 中国轻工业出版社 [6] 黄虹. 塑料成型加工与模具 化学工业出版社 [7] 机械工人切削手册 机械工业出版社

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