注塑模具设计说明书+cad图

摘

要

模具的生产技术水平已成为衡量一个国家的水平的产品制造商的一项重要 指标,因为模具决心很大程度上质量、效率和开发新产品的能力。目前,中国的工 业生产的特点是产品的多样性、更新快和激烈的市场竞争。 光阴似梭，大学三年的学习一晃而过，为具体的检验这三年来的学习效果，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，即此次设计的课题为笔筒的注塑模具。本次设计以笔筒模具为主线， 综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装 配等一系列模具生产的所有过程。 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，同时引用了 CAD、Pro/E 等电脑软件，使用 Office 工具等现代化的电 脑手段，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。 本次设计中得到了诸位老师的指点，非常感机械学院各位老师的精心教诲。 由于实际经验和理论技术有限， 本设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老 师批评指正。 关键词：笔筒、点浇口、注塑模

ABSTRACT

Here to enter the need to turn over a source of plastic materials, low price, quality and performance characteristics. it is in computers and mobile phones, cars and electrical and electronics, instruments, appliance and products manufacturing is an alternative to the role of the most widely used. an injection is a thermoplastic concrete shape of the main method, the scope of application is very large. Been shaping the plastic materials in rolls of the material being heated, which has become a highly fluid bolts, or as the pressure of tools, the melted by regulated by a high pressure injection mould of form, after a cooling and solidify, and then die from the adjustment, as of plastic. The product is of daily use of plastic bottle, and with high practicability. the product design for mass production, the design molds to have high molding efficiency, the system can automatically release, in addition to ensure the quality of the surface forms a side gate and therefore use single cent for the injection, the side gate automatically release the structure of the type. the machine mold is a choice of a module four chambers structure, the system uses the side gate to push out of shape, form a board with the agency to complete the forms of the launch of the process.

Key words:injection;side gate;a core.

目

录

第一章 塑件分析……………………………………………………x

1.1 塑件描述及设计要求….……………………………………………………x

1.2 塑件批量……………….……………………………………………………x 1.3 塑件体积和质量计算…………………………………………………………x

第二章 注塑机的确定.…………………………………………… x 第三章 模具设计有关计算…………………………………………x

3.1 凹模工作尺寸计算………………………………………………………… x 3.2 凸模工作尺寸计算…….……………………………………………………x

第四章 模具结构设计………………………………………………x

4.1 模具结构设计………….……………………………………………………x 4.1 模具工作过程描述……………………………………………………………x

第五章 注塑机参数校核…………………………………………….…… x

5.1 最大注塑量校核……………….……………………………………………x 5.2 锁模力校核……….…………………………………………………………x 5.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核………………………………………x 5.2 开模行程校核…………………………………………………………………x 5.2 型腔壁厚、底板厚度校核……………………………………………………x 5.2 模具冷却系统设计……………………………………………………………x

参考文献…………………………………………………………… xx 致谢………………………………………………………………… xx

第一章 塑件分析

1.1 塑件描述及设计要求

本塑件为以杯型的简易笔筒，实用性强，便于理解基本的模具设计的理念，成型的方法，模 架及其常用标准间的选取。基于此基础，为便于大批量的生产，本塑件采用一模四腔，点浇 口，设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能够自动脱模，选用单分型面注射模，推 出形式为顶杆推出机构完成塑件的推出。 塑件的工艺性能要求注塑模中有冷却系统， 因此在 模具设计中也进行了设计。材料要耐用，耐磨，可以承受较大的冲击力，不易摔坏；好看， 有光泽，表面较光滑；化学性质稳定，可以耐高温（一般低于 100oC） ，耐化学腐蚀。本次 的设计查阅了大量的专业资料和书籍，丰富了设计过程。笔筒形状如下图：

通过测量 ，尺寸如下：

（壁厚为 2mm） 1.2 塑件批量

本产品为大规模批量生产制品，采用一模四腔，提高生产效率，缩短生产周期。

1.3 塑件体积和质量计算

该产品材料为 PP，查书本得知其密度为 0.89~0.91，收缩率为 1.0％~2.5％， 计算其平均密度为 0.90 g/cm3，平均收缩率为 1.75﹪。 使用 PRO/E 软件画出三维实体图，软件

能自动计算出所画图形浇道凝料和 塑件的体积。另预置浇道凝料为 3000 mm3 ， PRO/E 计算塑件体积得 41045.8 mm3 ， 因此估算塑件体积为 45000 mm3。

缩写 材料全称 相对密度 模温/℃ 料筒温度 /℃ 160~230 收缩率/％ 注射压力 /MPA 70~140

PP

聚丙烯

0.89~0.91

40~60

1.0~2.5 （2.0）

M=密度*体积=40.5g 本塑件为日常生活中所常见的塑料制品，主要用于放置各种笔类。根据其使 用的特殊性，综合分析各种塑料的性能，聚丙烯（pp）为最佳材料。 PP 的主要特点如下： ①成白色蜡状，无毒，透明； ②有着极低的密度（0.89～0.91 ） ，固质量很轻，是大品种塑料中最轻的一 种； ③化学稳定性好， 在室温下溶剂不能溶解， 且有着优良的耐化学药品性和耐； ④耐热性好，其最高使用温度达 150ºC，最低使用温度达-15ºC； ⑤电性能优异，耐高频电绝缘性好，在潮湿环境中也具有良好的电绝缘性； ⑥有着优异的力学性能，包括拉伸强度、压缩强度和硬度，突出的刚性和耐 弯曲疲劳性能； ⑦PP 比 PE 容易发生热、光氧化，耐气候老化性差，必须添加抗氧剂或紫外 线吸收剂； ⑧耐抗冲击性能较差，尤其是低温冲击性差，对缺口十分敏感； ⑨PP 的结晶性能导致制品的不透明性。 此外，聚丙烯的屈服强度、弹性、硬度及抗拉、抗压强度等都高于聚乙烯， 其拉伸强度甚至高于聚苯乙烯和 ABS。 聚丙烯吸水率低， 绝缘性能好， 能耐弱酸、 弱碱。但是，聚丙烯在氧、热、光的作用下极易降解老化，所以必须加入防老化 剂。定向拉伸后的聚丙烯可制作铰链，抗弯曲疲劳强度特别高。聚丙烯成型加工 时收缩率较大，易导致成型加工出来的制件出现变形、缩孔等缺陷

第二章 注塑机的确定

注射机的选取：

V=4×41+4cm3=168cm3 Q=0.90*168=152g 因此，注射机的额定注射量应>152/0.8=190g 锁模力的计算：

胀型力=制品投影面积 A  型腔压强 P

投影面积=   35  35mm 型腔压强 P=20MPa 胀型力=76930N

2

锁模力  胀型力  0.8=96163N=96t 所以初步选择： KM100C 型注射机 KM100C 型注射机的主要参数

额 定 锁 模 机型 力/t 100 JM100C

螺杆型号

额 定 射 胶 容模尺寸（宽*高* 量/g 厚） 410*580*(180*400)

B

160

第三章 模具设计有关计算

3.1 凹模工作尺寸计算

凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，是装在定模板里的镶件，用 以成型塑料制品的外表面。其结构特点随制品的结构和模具的加工方法而变化。 凹模按结构不同可分为整体式和组合式。 制品原料为 PP，收缩率为 1.0% ~ 2.5%，则： S cp  ( S

m ax

S

m in

) / 2  1.75%

；

根据塑件轴向尺寸 95mm，精度等级 MT5，查表 7-2 得模具制造公差为 IT-11， 查标准公差 GB

1800-79 得模具制造误差  z  0.17 m m 。 凹模深度：

2   H M = H  1+ S ）   （   3  0



 9 6 .6 7 0

 0 .1 7

根据塑件直径 70mm，精度等级 MT5，查表 7-2 得模具制造公差为 IT-11， 查标准公差 GB1800-79 得模具制造误差

 z  0.2 m m



。

 0 .1 7

3   （ 凹模径向尺寸： D M =  D  1 + S ）    4  0

 7 1 .2 3 0

3.2 凸模工作尺寸计算

凸模亦称型芯， 是成型塑件内表面的零件，成型其主体部分内表面的零件称 为主型芯或凸模， 而成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆，成型塑件塑件上 内螺纹的称为螺纹型芯。 它是装在动模里的镶件， 用以成型塑料制品的内部结构， 凸模也有整体式和组合式两种 根据塑件轴向尺寸 95mm， 精度等级 MT5， 查表 7-2 得模具制造公差为 IT-11， 查标准公差 GB1800-79 得模具制造误差

 z  0 .1 5 m m

。

2   hm = h  1 + ） +   （ S    3   

0

9 4 .0 6 135 .

0

根据塑件直径 70mm，精度等级 MT5，查表 7-2 得模具制造公差为 IT-11， 查标准公差 GB1800-79 得模具制造误差

 z  0.2 m m

。

（ 凸模径向尺寸： D m =  D  1 + S ） + 



3 4



  0



 6 7 .1 7  0 .2

0

第四章 模具结构设计

4.1 模具结构设计 分型面的选择

塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开， 也就是必须将模具分成两部分， 即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面 称分型面。通常有以下原则： （1）分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使 塑件流在动模部分， 由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模部 分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模。如果塑件的壁 厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在动

模一侧。拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的 部位，但此塑件外形有分型的痕迹。 （2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。 （3）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。 （4）分型面应有利于侧向抽芯，但是此模具无须侧向抽芯，此点可以不必考 虑。

分 型 面 方 案 图 ：

流道系统的设计

普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统之前 必须确定塑件成型位置，本制品采用一模四腔，浇注系统的设计是注塑模具设计 的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精 度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则： （1） 型腔布置

和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料

现象。 （2） 型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。

（3）

系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，

太大则塑料耗费大） ：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力 损失尽可能小。 （4） 对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及

角落，及分流道尽可能平衡布置。 （5） （6） 满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。 浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇

口的残痕不应影响塑件的外观。

（一）主流道的设计

主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位， 它将注塑机喷嘴注出的 塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模 时主流道凝料又能顺利拉出来， 主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和 充模时间， 由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接 开在定模上， 而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳 工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件 与浇注系统联接处能自动减断。 采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口，为了方 便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形，锥度为 3，内表面的粗糙度为 Ra0.8 微米,孔径为 0.5 毫米。 主流道的设计要点如下： （1） 为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀， 主流道 设计成圆锥形，因 ABS 的流动性为中性，故其锥度取 3 度，过大会造成流 速减慢，易成涡流，内壁粗糙度为 R0.8um。 （2） 主流道大端呈圆角，其半径取 r=1～3mm,以减少流速转向过渡的阻力， r=1.5mm. （3） 在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道 的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形。 （4） 为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出， 应使主流道与注射机的喷嘴紧密 对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径为 r2=r1+(1～2),其小端 直径 D=d+(0.5～1),凹坑深度常取 3～4mm。在此模具中取 r2=11～12mm。 （5） 由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞， 所以主流道 部分常设计成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质钢材单独加工和热处

理，其大端兼作定位环，圆盘凸出定模端面的长度 H=5～10mm。

（二）冷料井设计

冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受 料流前锋的“冷料” ，防止“冷

料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主 流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。基 于本次设计的模具， 可采用底部带有拉料杆的冷料井，这类冷料井的底部由一个 拉料杆构成。拉料杆装于型芯固定板上，因此它不能随脱模机构运动。利用球头 形的拉料杆配合冷料井。

（三）分流道设计

分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作 用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和 U 形等，圆形和正 方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积） ，塑料熔 体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面不易 脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及 U 形。 分流道设计要点： （1）.在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流 道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。 （2）.分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。对于此模来说在分流 道上不须开设冷料井。 （3）.分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在 动，定模板上，合模后形成分流道截面形状。 （4）.分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。 （5）分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送 熔料时减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。

（四）分流道的布局

在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种， 根据本模具的要求我 们选取平衡式，也就是指分流道到各型腔浇口的长度，断面形状，尺寸都相同的 布置形式。 它要求各对应部位的尺寸相等。这种布置可实现均衡送料和同时充满 型腔的目的， 是成型的塑件力学性能基本一致。而且在此模具中不会造成份流道

过长的缺点。

型 腔 的 布 局 分 布 和 流 道 设 计 如 图 ：

选 取 的 模 架 为 龙 纪 简 化 细 水 口

FCI

型 模 架 ， 其 结 构 如 图 ：

4.2 模具工作过程（动作原理）描述

开模时,注塑机推动推杆垫板使动定模板分开， 在导柱导向的作用和止动螺栓的控制下， 动定模顺利分型，同时拉料杆拉断浇口，使塑件在顶杆的作用下顺利脱出。闭合时，同样在 导柱和导套的导向作用以及止动螺栓的控制下通过顶柱使顶杆先于型腔复位。 以免顶杆碰到 型腔，损坏模具。

第五章 注塑机参数校核 5.1 最大注塑量校核

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是注塑机

的最大注塑量的 80%。所以选用的 注塑机最大注塑量应满足： 0.8 V 机 ≥ V 塑＋V 浇 式中 V 机 ————注塑机的最大注塑量，180cm3

V 塑————塑件的体积，该产品 V 塑＝41cm

3

V 浇————浇注系统体积，该产品 V 浇＝4cm3 故 V 机≥168cm3

5.2 锁模力校核

F 锁  pA 式中 p————熔融型料在型腔内的压力，该产品 A————塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算 A=  *35*35mm2 F 锁————注塑机的额定锁模力。 故 F 锁＞pA=20Mpa×  *35*35 mm3= =96N 选定的注塑机的压力为 100N，故满足要求。

5.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核

该模具的外形尺寸为: 400 m m  400 m m ,KM100-C 型注射机模板最大安装尺

（ 寸为 410  580  180 ~ 400） ,故能满足模具的安装要求。

由于 KM100-C 型注射机所允许模具的最小厚度为

H m ax  3 0 0 m m

H m in  2 0 0 m m

,最大厚度

,即模具闭合高度满足

H m in  H 闭  H m ax

的安装条件。

所以, KM100-C 型注射机满足模具安装要求。

5.4 开模行程校核

注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机） ，故注塑机的 开模行程应满足下式： S 机————注塑机最大开模行程，230mm;

H1———顶出距离，100mm； H2————包括浇注系统在内的塑件高度，120; S 机－(H 模－Hmin)  H1＋H2＋(5～10)

5.5 型腔壁厚、底板厚度校核

[ ] [ ]  2 P

tc  r (

 1)

由侧壁厚计算公式：

tc  6 8  (

2

160 160  2  50

 1) m m  4 3 m m

td 

3 Pr

由底板计算公式：

4[ ]

5.6 模具冷却系统设计

1、定模镶件的冷却 在定模镶件产品的上方通 1 条直的冷却流道,便于产品顶部的冷却，并用铜 塞堵住不接水嘴的孔，这样均匀分布的冷却系统足够产品的冷却。 2、动模镶件的冷却

在型芯内钻削水管，如图示意

参考文献

[1] 许发樾.实用模具设计与制造手册[M].2000.北京:机械工业出版社,2000.10 [2] 张维和.注塑模具设计实用教程[M].2007.北京:化学工业出版社，2007.9 [3] 刘昌祺.塑料模具设计[M].1998.北京:机械工业出版社,1998.10 [4] 朱冬梅.画法几何及机械制图[M].2000.北京:高等教育出版社,2000.12

致谢

两周的课程设计已近尾声， 一个合格的准大四学生要对待不仅仅在课题上重 要性，还要知识的渴求，因为这也是一种责任。 自己的设计与学院老师对我们的教育与培养是分不开的， 因为一个好的领路 人才是成功的关键。 在这一次考验中我要以自己最大努力作好这次课程设计说明书和三维、 二维 图的绘制， 完成这一学期学习注塑模具最好的检验， 也是学院赋予我们一个使命，

给升入大四结束大三画上一个完美的句号。 经过这次课程设计，

不管在设计上、分析问题的能力、合作精神、严谨的工 作作风等，使我对次专业知识有个开拓性的认识。 其次， 我还要特别是学院各位对我的支持与悉心指导，在设计期间老师帮助 我理清设计思路，指导设计方法，提出有效的改进方案。老师渊博的知识、严谨 的教风、诲人不倦的态度和学术上精益求精的精神使我受益终生。 同时我再次 感谢各位老师在学习期间对我的严格要求，感谢身边同学的热心帮助，我想用自 己努力去创造成功与未来。

装配图+型腔型芯图+塑件图：

AutoCAD 图形