毕业实习专题报告

宁德职业技术学院

毕业实习专题报告

题 目： 风扇起动器壳体注塑模具设计

作 者： xxxx 学 号： xxxxxxx

班 级：

系 别： 机电工程系

专 业： 模具设计与制造

2010年6月 福建福安

摘要

根据指导老师给的任务书，学习有关模具的基本知识，进行有关风扇启动器

壳模具设计，此设计的主要内容可以归纳为以下几点：（1）根据塑料熔体的流变

行为和流道、型腔内各处的流动阻力通过分析得出充模顺序，同时考虑塑料熔体

在模具型腔内被分流及重新熔合的问题和模腔内原有空气导出的问题，决定浇口

的位置；（2）塑件脱模和横向分型抽芯的问题，这主要根据塑件的结构确定分型

机构的类型和脱模机构的类型；（3）决定塑件的分型面，决定型腔的镶拼组合；

（4）根据塑件的形状，确定型腔，型芯的结构，确定冷却水道的走向。基本结

构确定以后，绘图，完善专题报告。

关键词：注射模；分型面 ；经验

目 录

1 前言............................................... 错误！未定义书签。

2 产品工艺分析........................................................ 1

2.1 塑料制品的几何形状................................................ 1

2.2 塑料制品的尺寸精度................................................ 2

3 塑料注射模具的设计.................................................. 2

3.1 注射机的选择...................................................... 2

3.2 分型面与浇注系统.................................................. 3

3.2.1 主流道.......................................................... 3

3.2.2 分流道.......................................................... 3

3.2.3 浇口............................................................ 4

3.2.4 冷料穴的设计.................................................... 4

3.2.5 排气槽.......................................................... 4

3.3 侧向分型与抽芯机构................................................ 5

3.3.1 斜导柱.......................................................... 5

3.3.2 侧型芯与滑块.................................................... 5

3.4 脱模机构设计...................................................... 6

3.5 成型零件计算....................................................... 6

3.6 合模导向和定位机构的设计.......................................... 7

3.7 冷却机构设计...................................................... 8

3.8 模架的选择........................................................ 8

3.9 注塑机的校核...................................................... 9

结 尾................................................................. 11

参 考 文 献........................................................... 12

1 前言

近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断

提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。

虽然进些年来我国的经济有了大幅度的增长，人们的生活水平有了极大的提高，

但是总体水平还不高，尤其还有一部分人生活在贫困线以下，大部分人还没有达到在炎热的夏天开空调的条件，这就为电扇的市场的扩大奠定了基础。因此，电扇还有很大的前景，生产电扇还很有必要。

2 产品工艺分析

2.1塑料制品的几何形状

（1）形状：电扇开关罩壳属于薄壁壳体类塑件，一般用于室内。

（2）壁厚：合理确定塑件的壁厚是很重要的。尽量使各壁厚均匀，壁太薄，会引

起收缩不均匀使塑件变形或产生气泡、凹陷等成形工艺问题。壁厚过小则成型时流动阻力大，而且不能保证塑料制品的强度和刚度；过后则浪费原料，增加塑料制品的成本，而且会增加成型时间和冷却时间，降低生产率。对于热塑性塑料，薄壁塑料制品一般不小于0.6～0.9mm，常选用2～6mm.根据这一原则选择了3mm。

（3）脱模斜度：为了便于塑料制品从模具型腔中取出或从塑料制品中抽出型芯，

在设计时要考虑其具有足够的脱模斜度。从塑料的性能、收缩率的大小和塑件的形状尺寸方面考虑，确定脱模斜度为3°，内外表面脱模斜度一样方向为塑件尺寸扩大方向。塑料制品脱模后要求留在型芯一边。

（4）圆角：在制品的转角处应尽可能采用圆弧过渡。这样可以避免应力集中，提

高塑料制品的强度，改善制品的塑料流动情况及便于脱模，尤其对增强塑料更有利于填充型腔，塑件的各连接处均应有半径不小于0.5～1mm的圆角。根据塑件尺寸大小和强度要求，我选用内表面过渡圆角半径为R1.5，外表面过渡圆角半径为R2。

（5）孔：由于塑件上孔尽量不能影响其强度，并尽量不增加塑件的复杂性，故孔

与孔，孔与边缘之间的距离不应太小。此塑件上有4个安装螺钉的孔，1个旋钮孔，还有一个贴商标的盲孔，三个侧壁上开有通风孔，易便于散热。塑件的结构简图如图1：

图1 塑件

2.2塑料制品的尺寸精度

影响塑料制品尺寸精度的因素很多，其主要因素是材料收缩和模具的制造误差。

影响材料收缩率的因素主要有塑料品种、塑料特性、模具的浇口形式、尺寸、分布、成形条件。综合以上我选用收缩率范围较小的塑料，收缩率范围为%0.4～%0.7。塑料制品的上下偏差可根据制品的配合性质进行分配。

3塑料注射模具的设计

3.1注射机的选择

根据塑件的材料估算出塑件的体积，预选出注塑机的型号为XS-ZY-250，主要技

术指标如下：

(1) 最大注射容量为250mm3

(2) 大注射压力为1300×105Pa

(3) 最大锁模力为180×104N

(4) 模具最大厚度为450 mm

(5) 模具最小厚度为250 mm

(6) 模板行程为350 mm

此外，还应了解注射机的喷嘴孔直径和喷嘴球面半径，定位圈孔径、顶出杆位置

及模板有关尺寸等，以便确定模具的安装和固定方式。喷嘴孔直径为4㎜，喷嘴球面半径为18㎜。由于零件尺寸稍大一点，在型腔数的确定上我选择一模二腔的形式。

3.2 分型面与浇注系统

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）型面应选在塑件外形最大轮廓处。

（2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。

（3）保证塑件的精度要求。

（4）满足塑件的外观质量要求。

（5）便于模具加工制造。

（6）对成型面积的影响。

（7）对排气效果的影响。

（8）对侧向抽芯的影响。

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。在此次设

计中选择单分型面注射模具，有动、定模两块板组成，只有一个分型面，开一次模即可取出塑料制品。这种模具设计成多型腔的模具，从模具结构来看，型腔对称，浇口对称。

3.2.1主流道

主流道直径的决定，主要于主道内熔体的剪切速率。其长度初步确定为70mm。因

喷嘴外形为球面，所以主流道小头孔端的外形为以凹球面，且凹球面的半径比喷嘴的球面半径尺寸大2 ～3°。此处取半径为18mm。主流道的末端设有冷料井。

3.2.2分流道

分流道的截面形状应尽量使比面积小，热量损失小，摩擦阻力小。为了便于加工

及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等，工程设计中常采用圆形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，热量损失小，效果最佳。截面尺寸选择10㎜，在一模二腔中，各分流道的长度应尽可能相等，分流道与浇口的连接处应有圆弧过渡。根据塑件的形状尺寸，取分流道的总长度为70㎜。因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般

取1.6μm左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。本模具的流道布置形式采用平衡式。

3.2.3浇口

浇口形式采用的是侧浇口，浇口各部分尺寸都是取的经验值。实际加工中，是先

用圆形铣刀铣出直径为Φ10的分流道，再将材料进行热处理，然后做一个铜公（电极）去放电，用电火花打出这个浇口来的。

模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，其开设位置对塑件成型性能及质

量影响很大,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：

（1）尽量缩短流动距离。

（2）浇口应开设在塑件壁厚最大处。

（3）必须尽量减少熔接痕。

（4）应有利于型腔中气体排出。

（5）考虑分子定向影响。

（6）避免产生喷射和蠕动。

(7) 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。

(8) 注意对外观质量的影响。

根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，每个型腔设计一个进浇点，进浇点

的分流道开在塑件的最外边缘。

3.2.4冷料穴的设计

冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径

与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的1～1.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，常用的是端部为Z字形的拉料杆的形式，但根据此次设计塑件形状的特殊性，我选择带有螺纹的轴把凝料从主流道中拉出，与常规的Z字型拉料杆不同，实际上只要将分流道顺向延长一段距离就行了。

3.2.5排气槽

塑料注射模具的型腔，在熔融塑料填充过程中，除了模具型腔内有空气外，还有

因塑料受热而产生的气体，因此在模具设计中必须设置排气槽。此次设计把排气槽设在模具的分型面上。当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体、蒸汽等不能顺利

地排出，将在制品上形成气孔、银丝、接缝、表面轮廓不清等弊病，同时还会因气体压缩而产生高温，引起流动前沿物料温度过高，黏度下降，容易从分型面溢出，使之产生焦痕。所以设计型腔时必须充分地考虑排气问题，而对于一般的小型塑件，可利用分型面排气，为了增加分型面的排气效果，可增加分型面的粗糙度。

3.3侧向分型与抽芯机构

塑件制品带有通孔、凹槽时，塑料制品不能直接从模具内脱出，必须将成型侧孔、凹槽的成型零件作成活动的。所以在这次设计中采用机动抽芯，此机构具有结构简单、制造方便、工作安全可靠等特点，但它的抽芯力和抽芯距受到模具结构的限制，一般使用于抽芯力不大及抽芯距小于60～80mm的场合。

3.3.1斜导柱

斜导拄安装在定模板一侧，滑块安装在动模板一侧，并随着动模板一起运动，完

成侧向抽芯动作。斜导柱与滑块孔之间保持0.5～1mm间隙。斜导柱的尺寸参考有关表选定。斜导柱采用T8A钢，淬硬到HRC50～ 55。

斜导柱的安装角度一般取其为15°～20°，不大于25°。锁紧楔的斜度比斜楔安

装的角度大2°～3°，以保证开模时斜导柱的抽芯滞后于锁紧楔与滑块的脱离。

斜导柱安装角度与抽芯距、斜导柱工作长度之间的关系如下：

(1)抽芯方向与模具安装平面平行，考虑到塑件顶出以及斜导柱与滑块孔之间的间

隙等因素，抽芯距应按塑件侧面凹槽或型孔深度增加2～3mm,所设计的模具的侧孔距为3mm，故取抽芯距要大于3mm.

(2)由于塑件的壁较薄，斜导柱的直径根据经验确定16mm ,长度要比定模板高度要

高，根据经验和几何关系，取长度为80mm.

复位机构采用弹簧复位，弹簧安装在复位杆上，构成复位机构。

3.3.2侧型芯与滑块

由于抽芯距离要求较小，且型芯结构较为简单。滑块也是整体的，以简化结构，选择型芯与滑块做成一体的。

滑块在模具中的抽出与复位要一定正确灵活，此功能要由导轨保证。在此处采用

T型导滑槽，导滑槽作成整体式的，为了使滑块运动时不偏斜，滑块的滑动面具有足够的长度，最好为滑槽宽的1～ 1.5倍。要保证滑块在完成抽拔动作之后停止运动时，其滑动面不一定全长都留在导滑槽内，但留在滑槽内部分的长度应不少于滑块宽度，在此选择导滑槽的长度比滑块的长大至少6mm，以保证滑动抽芯时动作的稳定性。

分型抽芯后，当滑块与斜导柱相互离开时，滑块必须停留在刚分离的位置上，以便于合模时斜导柱能顺利进入滑块斜孔，为此必须设滑块定位装置。在此采用弹簧钢球定位，到位后钢球落入凹槽内，用钢球止动，不但结构简单，且将滑动摩擦变为滚动摩擦，寿命较长，结构紧凑，在小型模具中尤为常用。设计此结构时，要保证钢球的直径要比装弹簧的孔的直径小，以保证钢球在滑块在复位时能顺利回到孔中，且直径也不能过小。

当塑料熔体注入型腔后，它以很高的压力作用于型芯，迫使滑块外移。由于斜导柱的刚性一般较差，故常用楔紧面来承受这一侧向推力，同时销的精度往往不能保证滑块的准确定位，而精度较高的楔紧面在合模时能保证滑块位置的精确性。此时采取滑块有较大的楔紧角，动模板上也取较大的楔紧角，以保证对 块的楔紧力，楔紧角要比 斜导柱的斜角角度大2°～3°，取18 °。

3.4脱模机构设计

根据塑料制品的形状、结构和塑料性能采用推杆推出机构。

设计时主要按照以下要点进行设计的：

推出位置的确定、推杆的数量、端面形状的设计;

推杆应设在推出阻力大的地方，当塑件上设有多个推杆时，应根据各处脱模阻力大小，将推杆合理分配，使塑件脱模时受离均匀，避免变形。根据以上要求，由于此塑件尺寸相对较大，侧壁较薄等，采用10根推杆推动一个塑件，推杆截面形状采用圆形截面，以便于加工。常用的推杆截面直径为1.5～25mm,在此处取截面直径为10mm.推杆与推杆孔之间的配合采用H7/f7。材料选用T8A，头部局部淬火。配合段表面粗糙度为Ra0.8μm，其余部分相应降低一些。

3.5成型零件计算

型腔长度: L模 =（L+LQ平-3/4Δ）+δ =（130＋130×0.006-3/4×0.56）0.10

=130.360.1

0mm

型腔宽度: G模 =（G+GQ平-3/4Δ）+δ=（70＋70×0.006-3/4×0.38）0.08 0

=70.1350.08 0

型腔高度：H模 =（H+HQ平-2/3Δ）+δ=（45+45×0.006-2/3×0.28）0.056 0

=45.0830.056mm 0

型芯长度：l 模 =（l +l Q平+3/4Δ）_δ=（124+124×0.006+3/4×0.56）0

-0.1

=125.1640

-0.1mm

型芯宽度：g 模 =（g + g Q平+3/4Δ）_δ=（64+64×0.006+3/4×0.32）0

-0.06

=64.6240

-0.06mm

型芯高度：h 模 =（h+hQ平+2/3Δ）_δ=（42+42×0.006+2/3×0.28）0

-0.06

=42.439.0

-0.06mm

经校核，型腔的强度和刚度均满足要求。图2为型芯结构示意图

图2 型芯结构图

3.6合模导向和定位机构的设计

塑料模闭合时为保证型腔形状和尺寸的准确性，应按一定的方向和位置合模，所以必须有导向定位机构，在设计这套模具的时候采用最常用的导柱和导套，导向机构

主要有导向、定位和承受注塑时产生侧向压力三个作用。一般设有4个导柱，在选择

用4个相同的导柱时，取其中一个与其余3个位置不对称，以防安装不慎而毁坏模具。

导柱直径一般在12～63mm之间，按经验取直径为25mm,导柱长度比凸模端面的高度高

出6~8mm。

导柱的端面做成半球形的先导部分，其安装段与模板间采用过渡配合，为H7/k6，

固定段表面用Ra0.8μm，导向段表面用Ra0.4μm。导柱采用的材料为T8A，经淬火

处理。导套采用带头导套，导套内孔与导柱之间为动配合H7/f7，外表面与模板孔为较

紧的过渡配合，其材料要用耐磨材料，采用碳素工具钢淬火处理。导柱设在定模一侧

上，导柱应有导套与其配合使用，以提高其使用寿命。

3.7冷却机构设计

设置冷却装置的目的，主要是防止塑件在脱模时发生变形，缩短成型周期及提高

塑件质量，一般在型腔、型芯等部位设置冷却水路，通过调节冷却水流量和流速来控

制模温。在设计的过程中选择直径为8mm的水孔，冷却形式采用直流循环式达到冷却

的目的。

冷却水道的开设原则：

(1) 冷却水道的数量应尽可能的多，直径应尽量大：

(2) 各冷却水道至型腔表面的距离应相等，一般保持在15～20mm范围内，距离太

近则冷却不易均匀，太远则效率低。水道直径一般取8～12mm。孔距最好为直径的5

倍。

(3) 水道通过镶块时，要注意防止镶套管之间漏水。

(4) 冷却水道的水管接头应设在不影响操作的一侧。

根据以上几条原则，选择水道中心与塑件之间的距离为18mm。由于塑件尺寸较小，

选择水道直径为8mm。在此次设计中共有2处需设有冷却水道，型芯和型腔处，型芯

处的冷却水进出口均在动模垫板上。型腔处的冷却水的进出口均在定模板上。

3.8模架的选择

根据以上几个步骤的设计与选择，我选择的模架的结构简图如图3：

图3 模架

定模由两块模板组成，其中无可移动模板，动模也有两块模板组成：动模板和动

模垫板。

脱模机构采用推杆脱模机构，推杆固定在推杆固定板上，由挡板推动其顶出塑件。

3.9注塑机的校核

注射容量以体积表示，塑件的体积应小于注射机的注射容量，其关系可按下式校

核：V件≤0.8V注，大致算一下V件为 V

XS-ZY-250。

螺杆直径为50mm，

最大注射容量为250mm3，

最大注射压力为1300×105Pa，

最大锁模力为180×104N，

最大注射面积为500㎜2,

模具厚度最大为350mm，最小为250mm，

模板行程为350mm,

喷嘴球半径18mm，孔直径为7.5mm

模具所需要的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力，其关系可按下式校

核：P腔F ≤P额，经校核100≤180，符合上述所说的关系式。 件︾210㎜3≤250;所以注射机的型号选择

塑件成型所需要的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力，其关系式按下

式校核：P成≤P注 ，塑件成型时所需的注射压力为600～1000≤1300，符合上述所说的

关系式。

模具的闭合厚度应在注塑机动、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间，其

关系可按下式校核：H最小＜H模＜H最大，模具的总高度为300mm,根据此次设计的模具

250mm＜300mm＜450mm，符合上述所说的关系式。

塑件所需的开模距应小于注塑机的最大开模行程，对于机械联合锁模的立式、卧

式注塑机上用的一般浇口模具，其关系可按下式校核：H1+H2+5~10≤S，脱模距离为

42㎜，塑件高度为70㎜，S为350㎜，既42+70+8=120＜ 350满足上述所要求的关系

式。

经校核，注塑机均能满足各项使用要求。

结 尾

通过这次毕业实习，提高了我分析问题、解决问题的能力，培养了认真、严谨的

工作作风和吃苦耐劳、一丝不苟的治学态度，使自己能够更加熟练地查阅国内、外有

关的技术资料、文献，学会了如何调查、收集、整理第一手资料，在保留同类产品的

优点的同时，运用新工艺、新技术和新材料，大胆创新，以弥补同类产品的不足之处，

使产品趋于更合理、更优化、更具有使用价值和良好的经济效益。

这次毕业实习是我大学几年所学知识的综合运用。通过毕业实习，我不仅掌握了

模具设计的方法、步骤和技巧，同时也学会了查阅工具书和相关的参考文献，以及如

何编写产品说明书。在与指导老师和同学们的交流中，我学到了书本上学不到的知识，

那就是作为一名工程技术人员踏入社会，专业知识固然重要，而严谨、仔细、精益求

精的工作态度更重要。还有一点更深的体会就是无论做任何事情都要有一种精神——

团队精神，只靠自己的力量是远远不够的，只有合作才能达到互补的效果，才能真正

创造出成果来。但是，通过毕业实习，我也发现了自己的不足之处，那就是生产实践

经验太少，想象能力太差，调研考虑不够仔细，这就要求我在以后走上工作岗位时，

应虚心向工人师傅请教，多进行生产实习，以便在进行产品设计时能理论联系实际，

做到有理有据。

总之，在这次毕业实习过程中，虽然过程较难，但却使我收获很大。现在想

来，我很庆幸我有这样一次机会，让我的大学生涯有一个圆满的结束。

参 考 文 献

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[6] 向雄方．顶块顶件方式在注射模中的应用[M]． 模具工业, 2001(2):38

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