1、 摘 要塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物,樹脂可分為天然樹脂和合成樹脂兩大類,塑料大多采用合成樹脂.塑料制件之所以能得到廣泛應用,是由于它們本身具有的一系列特殊優點決定的.塑料工業是新興的工業,是隨著石油工業的發展應運而生的,目前塑料制件幾乎已經進入一切工業部門以及人民日常生活的各個領域.塑料工業又是一個飛速發展的工業領域.我國的香港與深圳等地區,其模具工業主要是從事塑料模具的制造與塑料制件的生產.在江蘇省、浙江省、上海市及其以南地區，尤其在浙江省從事塑料模具的制造與塑料制件的開發的個體企業也日益增多。本設計說明書對塑料模具設計的各種成型方法，成型材料的設計，成型，成型零件的加工工藝（

2、主要有線切割，電火花加工，數控車床，加工中心），主要設計參數的計算，產品缺陷及其解決方法，模具總體結構設計及零部件的設計較詳細的做了介紹。綜上所述，塑料成型工業在基礎工業中的地位和對國民經濟的影響顯得日益重要。關鍵詞：模具結構、澆注系統、加工工藝。 目 錄第一章擬定模具結構形式 - 4 1.1確定型腔數量及排列方 - 4第二章注射機型號的確定 - 4第三章分型面位置的確定 - 5第四章澆注系統形式和澆口的設計 - 64.1確定澆注系統的基本要點 - 64.2主澆道的設計 - 7 4.2.1主流道的尺寸 - 74.2.2主流道襯套的形式 - 74.2.3主流道襯套的固定 - 84.3分流口的設計

3、 - 84.4澆口的設計 - 104.4.1澆口的選用 - 104.5澆口系統的平衡 - 114.6排氣槽的設計 - 114.7冷料穴的設計 - 11第五章成型零件的設計與加工工藝 - 125.1成型零件的結構設計 - 12第六章冷卻水道的設計 - 13第七章成型零件的加工工藝 - 13 7.1成型特性 - 13 7.2型腔的加工工藝 - 14 7.3型腔和型心加工前的準備 - 14第八章結構零部件的設計 - 14第九章脫模推出機構的設計 - 14第十章模具的試模與修模 - 15第十一章模具的動作過程 - 15結論 - 19致謝 - 20參考文獻 - 16附錄一 主型心的編程（加工中心）程序

4、- 17附表一 機械加工工藝規程 - 18第一章 擬定模具結構形式1.1確定型腔數量及排列形式 型腔的數量是由長方給定的，為“一出二”即一模兩型腔，他們已考慮了本產品的生產批量（大批量生產）和自己的注射機型號。因此我們設計的模具為多型腔的模具。考慮到模具成型零件和抽芯結構以及出模方式的設計，模具的型腔排列方式如下圖1.1所示：1.2 模具結構形式的確定由于塑料外觀質量可靠要求高，尺寸精度要求一般，且裝配精度要求高，因此我們設計的模具采用多型腔單分型面。第二章 注射機型號的確定一般工廠的塑膠部都擁有從小到大各種型號的注射機。中等型號的占大部分，小型號和大型號的占一小部分。所以我們不必過多的考慮注

5、射機型號。具體的模具廠方提供的注射機型號和規格等參數如下：注射量：125g鎖模力：500T模板大小：330X440拉桿內間距：280X250開模距離：220模具定位孔距離：&55噴嘴球半徑：SR20螺桿轉速（r/min）:2030注射壓力/MPa:：80130根據塑件（ABS）面積尺寸計算鎖模力、注射量如下： 熔融塑料在分型面上的張開力，N-注射機的額定鎖模力，NA - 單個塑件在模具分型面上的投影面積。 - 澆注系統在模具分型面上的投影面積。p-塑料熔體對型腔的成型壓力，MPa，其大小一般是注射機的80%， ABS密度=1.02g/A=2×28×2+2×

6、76=264=28×72-3.14×=2016-33=1983=P(nA+)<=(64-104)(2×264+1983)=160.704-261.144KN<450KNV=80×72×28-76×68×28+(76-6.5) ×68×2+20×3+2×2×2=161280-144704+10268+68=26912經過驗算，此注射機適用。第三章 分型面位置的確定 如何確定分型面，需要考慮的因數比較復雜。由于分型面要受到塑件在模具中的成型位置，澆注系統設計、塑件的結

7、構工藝性及精度。塑件位置形狀以及推出方式、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，從幾種方案中優先選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾個原則：1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處 2）便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。 3）保證塑件的精度要求。 4）滿足塑件的外觀質量要求 5）便于模具加工制造。 6）對成型面積的影響。 7）對排氣效果的影響。 8）對側向抽芯的影響。 其中最重要的是第五和第八點。為了便于模具加工制造，應盡量選擇平直分型面加工易于加工的分型面。把分型面放在A-A處有利于塑件的脫模。大大簡化了動模鑲塊、動模型心的加工，由

8、于塑件收縮會包在動模型芯上和移模架的運動沖擊，制品便可自動脫落或手動取出。綜合考慮以上各方面因素決定分型面位置如圖3.1所示：.第四章 澆注系統形式和澆口的設計4.1澆注系統的基本要點 澆注系統的作用是將塑料熔體順利的充滿到行腔各處，以便獲得外型輪廓清晰，內在質量優良的塑件。因此要求沖模速度快而有序，壓力損失小，熱量散失少排氣條件好，澆注系統凝料易于與塑件分離或切除，且在鑄件上留下澆口痕跡小。在設計澆注系統時，首先選擇澆口位置的選擇恰當與否，將直接關系到鑄件的成型質量及注射過程是否能順利進行。流道及澆口位置的選擇應遵循以下原則：1） 設計澆注系統時，流道應盡量少彎折，表面粗糙度為m-1.6m2

9、） 應考慮到模具是一模一腔還是一模多腔，澆注系統應按型腔的布局設計，盡量與模具中心線對稱。3） 單型腔塑件投影面積較大時，在設計澆注系統時，應避免在模具的單面開設澆口，不然會造成注射時模具受力不均。4） 設計澆注系統時，應考慮去除澆口方便，修正澆口時在塑件上不留痕跡。5） 一腔多模時，應防止將大小懸殊的的塑件放在同一模具內。6） 在設計澆口時避免塑件熔體填充過程中不致產生塑料熔體渦流、紊流現象，使型腔內的氣體順利排出模外。7） 在滿足成型排氣良好的前提下，要選擇最短的流程，這樣可以縮短填充時間8） 在設計澆口時，避免塑料熔體直接沖擊小直徑型芯及嵌件，以免產生彎曲、折斷或異位。9） 在成批生產塑

10、件時，在保證產品質量的前提下，要縮短冷卻時間及成型周期。10） 若是主流道型澆口，因主流道處有收縮現象，若塑件在這個部位要求精度較高時，主流道應留有加工余量或修正余量。11） 澆口的位置應保證塑料熔體流入型腔，即對著型腔中寬暢、厚壁部位。12） 盡量避免使塑件產生熔斷痕，或使其熔斷痕產生在塑件不重要的部位。 4.2 主流道的設計4.2.1主流道的尺寸 主流道是一端與注射機噴嘴相接觸另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道錐度為2°-6°，小端前面是球面，其深度為3-5mm先端直徑比注射機直徑大0.5-1mm，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面大1-2 mm流道的表面

11、粗糙度Ra8.4.2.2主流道襯套的形式主流道小端入口與注射機噴嘴反復接觸，屬易損壞，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式（俗稱澆口套）以便有效的選用優質鋼材單獨進行加工和熱處理。澆口套都是標準件，只需要去買就行了。常用澆口套分為有托澆口套和無托澆口套兩種，下圖為前者，有托澆口套用于裝配定位圈。澆口套的規格有12、16、20，等幾種。由于注射機的噴嘴半徑為10，所以澆口套為R=10。如下圖4.1所示為澆口套的剖面圖圖4.1澆口套剖面圖4.2.3主流道襯套的固定因為采用的有臺階的澆口套；所以用定位圈配合后固定，在模具的面板上。定位定位圈是標準件，外徑為55mm，內

12、徑為20 mm，具體固定的形式如下圖4.2所示：4.3分流道的設計在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應設置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間塑料溶體的流動通道。它是澆注系統中熔融狀態的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩流態的過渡段，因此分流道設計應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態并在流動的過程中壓力損失盡可能小，能將塑料溶體均勻的分配到各個型腔。1）主流道是圖（4.4）中定模下水平的流道為了便于加工幾凝料脫模，分流道大多設置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形及矩形等，工程設計中常采用梯形截面加工工藝好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力均不大，一般采用以下經

13、驗公式可卻其截面尺寸：B=0.264 式（1）H=B 式（2）式中B-梯形大底邊的寬度（mm）M-塑件的重量（g）L-分流道的長度（mm）H-梯形的高度（mm）該式的選用范圍為塑件壁厚在3.2 mm以上，塑件質量小于200g且計算結果應在3.29.5 mm范圍內才合理。本多用工具燈后蓋的體積為26912 mm，質量大約為28 g，分流道的長度預設計成40 mm且有2個型腔，所以B=0.2654=7.06 取B為8mmH=5 取H為5mm梯形小底邊寬度取6MM，其側邊與垂直與分型面的方向約10°，另外由于使用了定模板（即我們所說的定模和中間再加的一塊板，分流道必須做成梯形截面，便于分流

14、道凝料脫模。實際加工時，常用兩種截面尺寸的梯形流道，一種大型號，一種小型號。如下圖4.3所示：（2）分流道的表面粗糙度由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料溶體的流動狀態較為理想，因而分流道的內表層粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6左右即可這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層皮層堅固，從而與中心部位的熔體之間產生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。實際加工時，用銑床銑出流道后，少為省一下模，省掉加工紋理就行了。（拋光：制造模具的一道很重要的工序，一般配備了專業的拋光工，即用打磨機，砂紙，油石等打磨工具將模具型腔表面拋光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。

15、）3）分流道的布局形式分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關，有多種不同的布置形式，但應遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具版面尺寸：另一方面流程盡量短、鎖模力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式，如圖4.4所示4.4 澆口的設計澆口亦稱進料口，是連接分流道與行腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統中截面最小部分，但卻是澆注系統的關鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質量的影響很大。4.4.1 澆口的選擇澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過截面積的變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產生加速度，提高剪切速率，使其變成為理想的流動狀態

16、，迅速面均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料溶體進入時的流動特性，調節澆口尺寸，可使多型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料分離的作用。從圖（4.4）中可看成，我們采用的是側澆口又稱邊緣澆口，國外稱為標準澆口。側澆口一般開設在分型面上，塑料熔體于型腔的側面充模，其形狀多為矩形（扁槽），改變澆口的寬度與厚度可以調節熔體的剪切速率及澆口凍結時間。這類澆口的可以根據塑件的形狀特性選擇其位置，加工和修正方便，因此它是應用較廣泛的一種澆口形式，普通用于中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應性強，由于澆口截面小，減少了澆注系統塑料的消耗量，同時去除澆口容易，且不留明顯痕跡，但這種澆口成型的塑料往往有熔接

17、痕存在，且注射壓力損失較大。對型腔塑件排氣不利。4.5澆注系統的平衡對于中小型塑件的注射模具以廣泛使用一模多型腔的形式，設計應盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下應將從主流道各個型腔的分流道設計成長值粗等。形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調節澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統的平衡。顯然我們設計的模具是平衡的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及幾截面尺寸相同。4.6排氣槽的設計選擇排氣槽的位置是很重要的，一般在塑料溶體填充型腔的同時，必須把氣體排出模具外。否則空氣被壓縮而產生高溫，引起

18、塑體局部炭化燒焦，或使塑件產生氣泡，或使溶接線強度降低引起缺陷。尤其對于精密，大型模具，開設合理的排氣槽顯得更加重要。開設排氣槽應注意以下幾點：1） 根據進料口的位置，排氣槽應開設在型腔最后充滿的地方。2） 盡量把排氣槽開設在模具的分型面上。3） 對于流速較小的塑件，可利用模具的分型面及零件配合的間隙進行排氣4）5） 當型腔最后充填部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或可活動的型芯時，可在型腔相應部位鑲嵌經燒結的金屬塊（多孔合金塊）以供排氣排氣槽的位置及深度可先經試模后決定。小型制品的排氣量不大，如果排氣點正好在分型面的微小間隙排氣，本套模具可不必再開設專門的排氣槽，即可利用模具的分型面

19、之間的間隙自然排氣。4.7冷料穴的設計在完成一次注射循環的間隔，考慮到注射噴嘴和主流道入口這一小段塑料溶體因輻射散熱而低于所要求的塑料溶體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內10mm20mm的深度有溫度逐漸升高的區域，這時才達到正常的塑料溶體溫度。位于這一區域內的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這段溫度相對較低的冷料進入型腔，便會產生次品。為克服這一現象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統的流道和型腔，把用來容納注射間隔所產生的冷料的井穴稱為冷料穴（冷料井）。冷料井一般開設在主流道對面的動模板上（也即塑料流動的轉向處），其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度為

20、直徑的一倍到一點五倍，最終要保證冷料的體積。冷料穴有六種形式，常用的是端部為Z字形拉料桿。本模具采用Z字形拉料桿如圖4.7所示：第五章 成型零件的結構設計與加工工藝5.1 成型零件的結構設計模具中決定塑料幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料溶體的高壓、料流的沖擠脫模時塑件間還發生摩擦。因此成型零件要求有真正的幾何形狀，較高的尺寸精度和較底的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理、較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。設計成型時應根據塑件的特性和塑性的結構使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫膜方式、排氣

21、部位等，然后根據成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。本套模具的成型零件包括型腔、兩個成型頂桿，兩個鑲塊由前面分析分型面的確定可知，成型零件總體上可分為型芯，即圖（3.1）中A-A分型面以上的部分。形成塑件外表面是型腔，鑲塊，在鑲塊上有一個小型銷，來形成鑄件的孔。一般成型零件工作尺寸制造公差值1/3-1/4或取IT7-IT8級作為制造公差，具體成型零件制造公差確定，參考塑料成型工藝與模具設計第145頁，如果需要可參考塑料成型工藝與模具設計第144頁-146頁所寫的公式。型腔尺寸的計算此塑件材料為（ABS），收縮率為0.

22、4-0.7%此塑件精度等級選用5級平均收縮率第六章 冷卻水道的設計采用冷水調節模溫時，大氣中水分易凝聚在模具型腔的表壁，影響塑件的表面質量。冷卻回路的設計應做到回路系統內流動的介質能充分吸收成型零件所傳導的熱量，使模具成型表面的溫度穩定的保持在所需的溫度范圍內，并且要做到是冷卻介質在回路系統內流動暢通，無滯留部位。對于小型薄壁零件，且成型工藝要求模溫不大高時，可以不設置冷卻裝置而靠自然冷卻，本模具不屬于該類型所以采用冷卻裝。第七章 成型零件的加工工藝成型零件結構設計完后，就要開始零件的下材料加工制作等，由于此塑件燈蓋的主要材料ABS，它具有良好耐化學腐蝕及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使

23、它有良好的加工性和深色性能。7.1 成型特性1.結晶性塑料，熔點較高，熔融溫度范圍寬，熱溶形溫度為93左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發脆。3.ABS有良好的機械強度和一定的耐磨行，耐寒性，耐水性，化學穩定性和電氣性能。4.水、無機鹽、堿和酸類對ABS無影響，但對醋、氯代烴中會溶解或形成乳化液，ABS不溶于大部分醇類溶劑，但與烴長期接觸會軟化融脹。5.ABS塑料表面冰醋酸、植物油等化學藥物的侵蝕會引起應力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩定性，易于成型加工，經過調色可配成任何顏色。6.ABS在升溫時黏度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度易稍大。7.ABS易吸水，成型加工前應進行干燥

24、處理。8.在正常成型條件下，壁厚熔料溫度時對收縮率影響極小。用途：ABS在機械工業上用來制造齒輪、軸承、把手、管道、電機、儀表殼、儀表盤、水筒外殼、蓄電磁槽、冷藏庫和冰箱襯里等。7.2 型腔的加工工藝型腔的加工多數用點火花，因為點火花機有電腦控制，故它的精度高，用點火花加工型腔需要用電板，電板材料由銅做成，我們需要兩個電極一個用于粗加工，一個用于精加工。1. 型芯的加工工藝型芯的加工可選擇在書控車床加工或加工中心。2. 鑲塊的加工工藝可選擇數控機床加工7.3 型腔、型芯加工前的準備。型芯為76*68*160的長方體、鑲塊為76*68*10的長方體。材料買來之后要開料。開料加工后的尺仍需要流0.

25、2MM余量，因為材料熱處理后有少量變形，開料時，在銑床上銑掉材料的表層，先到立式銑床銑出外形，再到平面磨床磨光。型芯，鑲塊與塑料直接接觸，塑料的材料為ABS，所以要求鑲塊與型芯，材料各種性能要求都相當好，而且ABS具有一定的耐腐蝕性。第八章 結構零部件的設計結構零部件盡量采用標準或廠里有的，這樣即省時又省力。第九章 脫模推出機構的設計 制造推出（頂出）是注射成型過程中的最后一個環節，推出質量的好壞，將最后決定制品的質量，因此制品的推出是不可忽視的，設計時應注意遵循下列原則：1）推出機構應盡量在動模一側。2）塑件在推出過程中不發生變形和損壞。3）不損壞塑件的外觀質量。4）合模時應使推出機構正確復

26、位。5）推出機構應動作可靠。第十章 模具的試模與修模 試模中所獲得的樣件對模具整體質量的一個全面反映，以檢驗樣件修正和驗收模具，是塑料模具這種特殊產品的特殊性。首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件，常因塑件被黏附于模腔內，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞，這是試模首先應當解決的問題。第十一章 模具的動作過程模具合模時，對復位桿作用，使動模復位，而后注入塑料，塑件成型后，開模時，成型頂桿同時將制品頂出主型芯，由于澆口料道的收縮和移模架的運動沖擊，制品便于自動脫落或用手取出。 參考文獻（1） 屈華昌塑料成型工藝與模具設計 機械工業出版社 1995（2） 蔣繼宏 王效岳注塑模具典型結構100例 中國輕工業出版社 2000（3） 李德群 唐志玉中國模具設計大典 江西科學技術出版社 2003（4） 許發樾實用模具設計與制造手冊 機械工業出版社 2000（5） 吳宗澤機械零件設計手冊 機械工業出版社 2003（6） 黃毅宏模具制造工藝 機械工業出版社 1996（7） 鄒繼強塑料制品及其成型模具設計 清華大學 2005附錄一 主型心的編程（加工中心）程序 T01M6N5 G54G40G80G90G0