1、臺階端蓋注塑模設計摘 要臺階端蓋是應用廣泛的一個塑料制品，需求量較大，因此此次設計主要是針對臺階端蓋的模具設計。經過對塑件的結構性和工藝性分析的比較，最終確定采用注塑成型的方法。設計主要內容包括工藝性設計、模具設計和繪圖。工藝性設計包括分型面的選擇、型腔數目的確定、注射機的初選等。通過對臺階端蓋的結構分析，確定分型面選擇在下端最大截面處；塑件要求大批量生產，故設計的模具要有較高的注塑效率，澆注系統要能自動脫模，采用側澆口自動脫模結構，選擇一模四腔的澆注形式。根據塑件體積的計算和澆注系統的估算進行初選注射機，及對注射機進行相關參數校核；模具結構設計是本次設計的主要內容，其內容包含了主流道及分流道

2、的設計與布局、成型零件的設計、冷卻系統的設計、推出機構、導向機構定位機構等一系列模具的重要零部件的設計。繪圖包括繪制總裝圖和非標準零件圖，非標準零件圖包括凸凹模的尺寸公差及形位公差等。關鍵詞：模具設計；注塑模具；臺階端蓋The design of injection mould for a step end cover partsAbstractStep end cover is a plastic products widely used, its demand is bigger, so the design mainly directes towards the mold design

3、of steps cover.Through a comparative analysis of the structural and process of the plastic parts,the method of injection molding is decided finally.This design mainly includes the process design, mold design and drawing. The design process include the selection of parting surface and the determinati

4、on of the number of cavity and choosing the injection machine. Through the analysis of the bench end cover structure, the max cross section is located at the lower end of the parting surface; plastic parts is made for mass production, so the efficiency of the injection mold should be higher. gating

5、system automatically release, using automatic demoulding side gate structure, selecting the casting form of a mold four cavity.The selection of injection machine is based on the calculation and pouring system volume of plastic parts, and then to check the injection machine.The design of die structur

6、e is the main content, its content contains the sprue and runner design and layout,forming part of the design,cooling system design, launch, the guide mechanism and positioning mechanism and a series of important parts of mold design.Drawing include drawing assembly drawing and non-standard parts,wh

7、ich include die size and geometrical tolerances.Keyword: mould design; injection mold; step end cover 目 錄1 前言1 1.1 塑料模具發展史1 1.2 模具發展趨勢2 1.3 模具設計32臺階端蓋的結構分析與工藝性設計5 2.1 臺階端蓋的結構分析5 2.2 ABS工程塑料的性能分析6 2.3 成型工藝的確定6 2.4 臺階端蓋注塑成型過程及工藝參數62.4.1 注射成型工藝過程62.4.2 注射工藝參數7 2.5 擬定模具的結構形式和初選注射機72.5.1 分型面位置的確定72.5.2 型

8、腔數量和排位方向的確定8 2.6 初選注射機8 2.7 注射機的相關參數的校核102.7.1 注射壓力校核102.7.2 鎖模力的校核103 模具結構設計12 3.1 澆注系統的設計123.1.1 主流道的設計123.1.2 分流道的設計133.1.3 校核主流道的剪切速率143.1.4 校核剪切速率153.1.5 分流道的表面粗糙度和脫模斜度153.1.6 澆口的設計15冷料穴的設計及計算16 3.2 成型零件的結構設計及計算163.2.1 成型零件的結構設計163.2.2 成型零件工作尺寸計算17 3.3 模架的確定和標準件的選用及校核213.3.1 模架選擇213.3.2 模架各尺寸的校

9、核22 3.4 排氣結構的設計22 3.5 脫模推出結構的設計22 3.6 冷卻系統的設計243.6.1 冷卻介質243.6.2 冷卻系統的簡單計算24 3.7 導向預定為機構的設計254繪制總裝圖和非標準零件圖265 典型零件加工工藝卡27 5.1 凹模板的加工工藝過程27 5.2 凸模加工工藝過程27設計體會和總結28致 謝29參考文獻301 前言1.1 塑料模具發展史塑料工業是世界上增長最快的工業之一。自1909年實現以純粹化學合成方法生產塑料算起，塑料工業已有90余年的歷史。1927年聚氯乙烯塑料問世以來，隨著高分子化學技術的發展，各種性能的塑料，特別是聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯

10、、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料發展迅速，其速度超過了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯與聚苯乙烯等四種通用塑料，使塑件在工業產品與生活用品方面獲得廣泛的應用，以塑料代替金屬的實例，比比皆是。塑料有著一系列金屬所不及的優點，諸如：重量輕、耐腐蝕、電氣絕緣性好、易于造型、生產效率高與成本低廉等。但也存在許多自身的缺陷，諸如：抗老化性、耐熱性、抗靜電性、耐燃性及比機械強度低于金屬。但隨著高分子合成技術、材料改性技術及成型工藝的進步，愈來愈多的具有優異性能的塑料高分子材料不斷涌現，從而促使塑料工業飛躍發展。塑料的種類增多，新的工程塑料品種的增加，塑料成型設備、成型工藝技術和模具技術水平的發展，為塑件的應用開拓

11、了廣闊的領域。目前，塑件已深入到國民經濟的各個部門中。特別是在辦公機器、照相機、汽車、儀器儀表、機械制造、航空、交通、通信、輕工、建材業產品、日用品以及家用電器行業中的零件塑料化的趨勢不斷加強，并且陸續出現全塑產品。據報道，美國塑料工業已變為全美第四個最大的工業，每年的塑料消耗量已經超過鋼材。在全世界按照體積和重量計算塑件的消耗量也超過了鋼材。我國的塑料工業發展也很快，特別是近20年，產量和品種都大大增加，許多新穎的工程塑料也已投入批量生產。塑件1990年達到536.8萬噸，居世界第四位。如今，我國塑料工業已形成了相當規模的完整體系，它包括塑料的生產，成型加工，塑料機械設備，模具加工以及科研、

12、人才培養等。塑料工業在國民經濟的各個部門中發揮了愈來愈大的作用。隨著科學技術的進步與國民經濟發展對塑件的廣泛需求，塑料模塑成型技術正在向高精度、高效率與長壽命的方向邁進。由于它是一項綜合性技術，所以它的發展必然涉及許多領域的共同配合。塑料成型理論的進展 ，塑料在充模過程中的各種流變行為的研究不斷深入；有關擠出成型的流變理論和數學模型已經基本上建立，并且已在生產實際中得到應用；有關注射成型的流變理論尚在進行探討；注射成型的塑料熔體在一維和二維簡單模腔中的充模流動理論和數學模型已經有所解決，今后的工作是如何將理論與生產實際相結合，進一步加強對塑料熔體在三維模腔中流動行為的研究。進一步加深塑料成型理

13、論基礎和工藝原理的研究借以改進成型工藝方法、成型模具和成型設備。塑料成型方法的革新，對于一些新型塑料和一些具有特殊要求的塑件，舊的成型方法已不再適用。因此，近年來出現了許多新型的塑料成型方法，如無流道凝料的注射成型、熱固性塑料的注射成型、低發泡注射成型、排氣注射成型、流動注射成型、動力熔融注射成型、氣體輔助注射成型以及多品種塑料的共注射成型、鑄塑成型、塑料粉末燒結成型等。模具是塑件生產的重要工藝裝備之一。模具以其特定的形狀通過一定的方式使原料成型。不同的塑料成型方法使用著不同的模塑工藝和原理及結構特點及不相同的塑料模具。塑件質量的優劣及生產效率的高低，模具因素占80%。一副質量好的注射模可以成

14、型上百萬次，壓縮模大約可以生產25萬件，這些都同模具設計和制造有很大的關系。在現代塑件生產中，合理的模塑工藝、高效的模塑設備、先進的塑料模具和制造技術是必不可少的因素，尤其是塑料模具對實現塑料加工工藝要求、塑件的使用要求和造型設計起著重要的作用。高效的全自動設備也只有裝上能自動化生產的模具才可能發揮其效能，產品的生產和更新都是以模具的設計制造和更新為前提。隨著國民經濟領域的各個部門對塑件的品種和產量需求愈來愈大、產品更新換代周期愈來愈短、用戶對塑件質量的要求愈來愈高，因而對模具設計與制造的周期和質量提出了更高的要求，促使塑料模具設計和制造技術不斷向前發展，從而也推動了塑料工業生產高速發展，可以

15、說，模具設計與制造水平標志著一個國家工業化發展的程度。1.2 模具發展趨勢近年，模具行業結構調整和體制改革步伐加大，主要表現在，大型、精密、復雜、長壽命、中高檔模具及模具標準件發展速度高于一般模具產品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業模具廠數量及其生產能力增加；“三資”及私營企業發展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區發展快于中西部地區，南方的發展快于北方。目前發展最快、模具生產最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發展。模具成型具有優質，高產，低消耗，低成本的特點。因而，在國民經濟各個部門得到了極其廣泛的應用。在模

16、具成型中，塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化學穩定性好，電絕緣性強，力學性能高，自潤滑，耐磨及相對密度小等獨特的優異性能，成為工業部分必不可少的新型材料。根據業內專家預測，今年中國塑料模具市場總體規模將增加13%左右，到2009年塑料模具產值將達到460億元，模具及模具標準件出口將從現在的9000多萬美元增長到2009年的2億美元左右，產值在增長，也就意味著市場在日漸擴大。相當多的發達國家塑料模具企業移師中國，是國內塑料模具工業迅速發展的重要原因之一。中國技術人才水平的提高和平均勞動力成本低都是吸引外資的優勢，所以中國塑模市場的前景一片輝煌，這是塑料模具市場迅速成長的重要因素所在。按照我國國

17、家標準，模具共分為10大類46個小類，塑料模具是10大類中的l個大類，共有7個小類：熱塑性塑料注塑模、熱固性塑料注塑模、熱固性塑料壓塑模、擠塑模、吹塑模、真空吸塑模和其他類塑料模。塑料模的發展是隨著塑料工業的發展而發展的，在我國起步較晚，但發展卻很快，特別是最近幾年，無論在質量、技術和制造能力上，都有很大發展。但就總體來看，與國民經濟發展和世界先進水平相比，差距仍較大，一些大型、精密、復雜、高效、長壽命的塑料模具每年仍大量進口。據悉目前全世界年產出模具約650億美元，其中塑料模具約為260億美元。我國1999年模具總產值245億元其中塑料模具約為82億元，2000年近100億元。七類塑料模具中

18、，注塑模具所占比例很大，約占全部塑料模具的80%左右。塑料模具的主要用戶是家用電器行業、汽車、摩托車行業、電子音像設備行業、辦公設備行業、建筑材料行業、信息產業及各種塑料制品行業等。目前國內年需塑料模具約130-140億元，真中有30多億元仍靠進口，進口量最多的塑料模具有汽車摩托車飾件模具、大屏幕彩電殼模具、冰箱洗衣機模具、通訊及辦公設備塑殼模具、塑料異型材模具等。大學三年的學習即將結束，畢業設計是其中最后一個實踐環節，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經濟的迅速發展，采用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。1.3 模具設計傳統的注塑模具設計，主要是依賴設計人員的經驗，

19、設計的速度、質量及可靠性的程度，因設計人員的經驗而異。又因模具是單品或極少批量的產品，采用傳統設計方法，每一張圖紙都需要手工繪制，設計人員的工作強度大，設計工作難以達到規范化、標準化。目前世界上工業發達的國家和地區都已相繼采用計算機技術進行注塑模具設計，其主要是采用計算機輔助設計即CAD及計算機輔助工程CAE。我國模具工業從起步到飛躍發展，歷經了半個多世紀，近幾年來，我國模具技術有了很大發展，模具水平有了較大提高。大型、精密、復雜、高效和長壽命模具又上了新臺階。模具質量、模具壽命明顯提高；模具交貨期較前縮短。模具CAD/CAM/CAE技術相當廣泛地得到應用，并開發出了自主版權的模具CAD/CA

20、E軟件。塑料模是應用最廣泛的一類模具。近年來，我國塑料模有長足的進步。在制造技術方面，首先是采用CAD/CAM技術，用計算機造型、編程并由數控機床加工已是主要手段，CAE軟件也得到應用。2 臺階端蓋的結構分析與工藝性設計 圖1 零件圖及要求圖2 零件實體 2.1 臺階端蓋的結構分析（1）外形尺寸：如圖1所示該塑件壁厚為2.5mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不長，塑件材料為熱塑性塑料，流動性為中性，適合于注射成型。（2）精度等級：塑件的尺寸精度為一般精度MT3。（3）脫模斜度：ABS的成性收縮率不大，ABS的流動性為中性，為使注射充型流暢， ABS的脫模斜度選為1°1。（4）圓角：

21、取圓角半徑R1.52.2 ABS工程塑料的性能分析ABS無毒，無味，呈微黃色，成型的塑料件有較好的光澤。密度為。ABS有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學穩定性和電氣性能。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。其缺點是耐熱性不高，連續工作溫度為70度左右，熱變形溫度約為90度左右。耐氣候差，在紫外線作用下易變硬發脆。其成型特點：ABS在升溫時黏度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度稍大，ABS易吸水，成型前加工要進行干燥處理；易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減小澆注系統對料流的阻力；在正常

22、的成型條件下，壁厚，溶料溫度及收縮率影響極小。表1 ABS的主要技術標準密度/g.cm-3比體積/cm3.g-1吸水率收縮率熔點/比熱容/J.(kg.)-10.2%-0.4%130-16083-103.屈服強度拉伸彈性模量拉伸強度抗彎強度抗壓強度彎曲彈性模量50Mpa1.4×103Mpa38Mpa80Mpa53Mpa1.4×103Mpa2.3 成型工藝的確定通過以上分析可知，該零件尺寸較小，精度要求一般，材質為ABS，且為大批量生產，適合注塑成型。2.4 臺階端蓋注塑成型過程及工藝參數2.4.1 注射成型工藝過程注射成型工藝過程包括注射前準備、注射過程和制品的后處理三個主要

23、階段。（1）注射前準備包括對原料的處理、清洗料筒，預熱嵌件和選擇脫模劑等。原料的預處理 選取顆粒大小適當，均勻度較高的ABS顆粒作為原材料；然后根據要求對顆粒進行著色處理；最后對所選的ABS顆粒進行干燥處理。ABS塑料的吸濕性和對水分的敏感性不大，在加工前應進行充分的干燥和預熱，不但能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面色斑和云紋。ABS原料需要控制水分在0.3%以下。注射前的干燥條件是：干冬季節在75-80以下，干燥2h-3h，夏季雨水天在80-90，干燥4h-5h，干燥達8h可避免因微量水汽的存在導致制件表面霧斑。在此，由于端蓋屬于批量生產，要求自動

24、化程度高實現連續化生產選用烘干料斗并裝備熱風料斗干燥器，以免干燥好的ABS再料斗中再度吸潮。 清洗料筒 本次注射采用螺桿式料筒，因此采用對空注射法清洗。嵌件的預熱 本次注塑成型的凸凹模均是整體式，因此不需預熱。脫模劑選擇 為了方便脫模，綜合各方面因素，本次設計所選脫模劑為硬脂酸鋅。（2）注射過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模等幾個步驟。加料、塑化即把注射前準備的原料加入注射機料筒，經料筒加熱熔融達到粘流狀態。注射充型 熔融態的ABS在壓力作用下經注射機噴嘴注入到模具中，經過充型、保壓、冷卻等階段，塑件基本成型，在脫模板作用下塑件從模具分離下來。 （3）塑件的后處理，將取出的塑件放入礦物

25、油中一段時間，然后進行冷卻。2.4.2 注射工藝參數 注射機：螺桿式，螺桿轉速為30r/min 料筒溫度t/：前段200-220 中段180-200 后段160-180 模具溫度：50-60 注射壓力Mpa：70-100 噴嘴溫度：170-1802.5 擬定模具的結構形式和初選注射機2.5.1 分型面位置的確定如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此最終把分型面選在臺階端蓋的地平面，如圖3所示圖3 分型面的選擇2.5.2 型腔數量和排位方向的確定

26、（1）型腔數量的確定：由于本次設計的臺階端蓋的精度要求一般，尺寸較小，又是大批量生產，所以模具采用一模四腔的結構。 （2）型腔排列形式的確定：由于該模具選擇的是一模四腔，故流道采用H形對稱排列，使型腔進料平衡，且易于加工。（3）模具結構形式的初步確定：由以上的分析可知，本模具設計為一模四腔，采用雙排列式，。流道采用對稱平衡式，澆口采用側澆口，且開設在分型面上。2.6 初選注射機圖4 質量分析 （1）注射量的計算通過對Pro/E建模的分析得塑件的質量屬性如圖1.4所示由圖得：塑件體積： 塑件質量： （2）澆注系統凝料體積的初步估算 式（1）式中 是系統總凝料； 是型腔個數； 是單個塑件的體積；

27、是常數取值范圍為（0.21）。由于澆注系統的凝料在設計之前不能確定準確的數值，但是可以根據經驗按照塑件體積的0.21倍來估算。本次設計采用的流道簡單并且不是很長，因此取0.2本次設計為一模四腔，因此取4；代入式（1）可得： （3）選擇注射機根據經驗公式: 式（2）式中 表示公稱注射量； 表示一次注射成型過程中注入模具型腔的塑料體積。根據以上計算得出在一次注射成型過程中注入模具型腔的塑料體積為，代入式（2）中得： 根據公稱注射量，查【2】表1-3初選注射機型號為XS-ZY-125。該注射機的主要參數如表2所示。表2 XS-ZY-125注射機主要參數額定注射量125 cm³螺桿直徑42m

28、m注射壓力120Mpa注射行程115mm注射時間1.6s螺桿轉速29、43、56、69、83、101(r/min)合模力900kN最大成型面積320 cm2最大開(合)模行程300cm最大模具厚度300cm最小模具厚度200cm動、定模固定板尺寸428mm×458mm拉桿空間260mm×290mm合模方式液壓-機械定位圈尺寸100mm噴嘴球頭半徑SR12頂出形式兩側頂出頂桿中心距230mm機器外形尺寸3310mm×750mm×1550mm2.7 注射機的相關參數的校核 2.7.1 注射壓力校核校核依據： 式（3）式中： 表示注射過程中所需的最大注射壓力；

29、 表示所選注射機的公稱注射壓力。查【1】表4-1得：ABS所需的注射壓力為80-110Mpa，取，由表2可知公稱注射量，代入式（3）符合，因此注射壓力合格 ；2.7.2 鎖模力的校核校核依據： 式（4）式中 是注射機的額定鎖模力（N）； 是型腔的脹型力（N）； 是模具型腔內塑料熔體平均壓力（Mpa）； 是塑件和澆注系統在分型面上的投影面積總和。（1）的計算 式（5）式中 是塑件和澆注系統在分型面上的投影面積總和； 是型腔的個數；是塑件在分型面上的投影面積； 是澆口在分型面上的投影面積。；澆注系統在分型面上的投影面積澆道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積的數值可以按照多型腔模具的統計分析來確定

30、。是每個塑件在分型面上的投影面積的倍。由于本設計的流道系統較簡單，分流道相對較短，因此流道凝料投影面積可以適當取小些。這里取，即；本次設計采用一模四腔，因此取4；以上數據代入式（1-5）得： （2）的取值 查【1】表4-2取；（3）的計算 將（1）（2）中所計算的結果代入式（4）得.由表2可知；綜上可知；因此鎖模力校核合格。3 模具結構設計3.1 澆注系統的設計3.1.1 主流道的設計 主流道常常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機的噴嘴注射出的熔體導入分離到或者型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時候主流道凝料的順利取出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和填充時間。另外

31、，由于主流道與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸，因此設計中常常設計成獨立的主流道襯套。材料選用45鋼，并經局部熱處理球面硬度38-45HRC，設計獨立的定位環用來安裝模具是其定位作用，主流道襯套的進口直徑略大于噴嘴直徑，0.5-1mm,以免溢料并且防止銜接不準二發生堵截現象。其關系如下圖所示（1） 主流道尺寸設計1）主流道的長度 一般由模具結構確定，對于小型模具一般應盡量小于60mm，初選50mm2）主流道小端直徑 3）主流道大端直徑 式中取2° 4）主流道球面半徑 5）球面的配合高度 h取4mm 6） 式（6）式中 表示主流道的凝料體積； 表示主流道長度； 表示主流道大段半徑； 表

32、示主流道小端半徑。7）主流道當量半徑 8）主流道澆口套的形式主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，易磨損。對材料的要求較嚴格。本設計中澆口套采用碳素工具鋼T10A，熱處理淬火表面硬度為50HRC-55HRC。對于小型模具，主流道襯套采用整體式設計，不另設定位圈。本次設計模具為小型模架，因此采用整體式構造。3.1.2 分流道的設計（1）分流道的布置形式為了盡量減少在流道內的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道，有因為本次設計為一模四腔，因此分流道布局采用H型布局，如圖5所示圖5 分流道布局（2）分流道的截面形狀分流道的截面形狀：通常分流道

33、的截面形狀有圓形、矩形、梯形、U型和正方形等。為了減少流道內的壓力損失和傳熱損失，希望流道的橫截面積大、表面積小，因此本次設計分流道采用梯形截面，其加工工藝性較好，且塑料熔體的熱量散失、流動阻力均不大。（3）分流道當量直徑 1）一級分流道當量直徑 該塑件的厚度為2.5mm，取單向分流道長度為60mm,查塑料成型工藝及模具設計表4-7取分流道當量直徑為D1=5mm 2）二級分流道當量直徑二級分流道直徑取一級分流道直徑的80%90%【1】此處取90%，即二級分流道的當量直徑取D2=4.5mm。（4） 分流道截面尺寸1）一級分流道截面尺寸 設梯形的上底寬度為B1=1.14D11=5.7，底面圓角的半

34、徑R=1mm，梯形高度取H1=0.76D11=3.8mm，設下底寬度為b,梯形面積應滿足如下關系式。代值計算得b1=4.629mm，考慮到梯形底部圓弧對面積的減小及脫模斜度等因素，取b1=4.6mm。2）二級分流道界面尺寸計算得B2=1.14D2=5.13 取B2=5.2mm同理：H2=0.76D2=3.42 取H2=3.4mmb2=4.166 取b2=4.2mm（5） 凝料體積根據分流道的布局和塑件尺寸的關系，初步去一級分流道長度L1=120mm，二級分流道長度L2=60mm1）一級分流道截面面積A1分=（5.7+4.6）/2×3.8=19.57mm22）一級分流道凝料體積v1分=

35、L1 A1分=2×60×19.57=2348.4mm3=2.348cm33）二級分流道截面面積A2分=（5.2+4.2）/2×3.4=15.98mm24）二級分流道凝料體積v2分=L2A2分=2×30×15.98=958.8mm3=0.9588cm3v分= v1分+ v2分=3.307cm33.1.3 校核主流道的剪切速率（1）計算主流道的體積流量 式（7）式中 表示主流道體積流量； 表示主流道的凝料體積； 表示分流道的凝料體積； 表示型腔個數； 表示單個塑件的凝料體積。由表2可知,通過前面的計算可知，取4，將以上數值代入公式（2-2），計算得

36、（2）計算主流道的剪切速率3.1.4 校核剪切速率（1）確定注射時間，由表二可知（2）計算單邊分流道體積流量： （3)剪切速率該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率在5×10²5×10³之間。所以，分流道內熔體的剪切速率合格。3.1.5 分流道的表面粗糙度和脫模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.252.5m即可，此處Ra1.6m。另外其脫模斜度一般在5°10°之間，通過上述計算脫模斜度為8°，脫模斜度足夠。3.1.6 澆口的設計該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質量要求較高，采用一模四腔，

37、為了便于調整充模時的剪切速率和封閉時間，因此采用側澆口。其界面形狀簡單，易于加工，便于試模后修正，且開設在分型面上，從型腔的邊緣進料。（1）澆口尺寸設計 查3表3-19取澆口長度寬度 高度（2）澆口剪切速率校核確定注射時間：查1表4-8，可取計算澆口的體積流量：計算澆口的剪切速率：對于矩形澆口可得：，則剪切速率合格為矩形澆口的當量半徑。冷料穴的設計及計算 冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用主要是儲存熔體前鋒的冷料，防止冷料進入模具型腔而影響制品的表面質量。本設計只有主流道冷料穴。由于該塑件采用脫模板推出塑件，故采用與球頭形拉料桿匹配的冷料穴。開模時，利用凝料對球頭的包緊力使凝料從主流道襯

38、套中脫出。3.2 成型零件的結構設計及計算3.2.1 成型零件的結構設計（1）凹模的結構設計 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結構的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據對塑件結構分析，本設計中采用整體式凹模。（2）凸模機構設計（型芯）凸模是成型塑件內表面的成型零件，通常可以分為整體式和組合式兩種類型。通過對塑件結構的分析可知，本次設計型芯只有4個。采用鑲嵌式固定在凸模定板上。采取過盈配合。（3） 成型零件鋼材的選用 根據對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時考慮它的機械加工性能和拋光性能。又因為該塑件為大批量生產

39、，所以凹模鋼材選用P20( P20鋼是我國引進的美國塑料模具常用鋼，綜合力學性能好，淬透性高，可以是截面尺寸較大的鋼材獲得較均勻的硬化。美國P20鋼具有良好的拋光性能，制成模具的表面粗糙度值低，用該鋼制造模具使，一般先進性調質處理，硬度為28-33HRC(即預硬化)，在經冷加工制成模具后可以直接使用，這樣既保證了模具的使用性能，又避免了熱處理引起的變形.) 對于凸模鋼材選用高合金工具鋼Cr12MoV。3.2.2 成型零件工作尺寸計算采用【1】表4-15中的平均尺寸法計算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件圖中給定的公差計算。（1）凹模尺寸計算1) 型腔長度計算 式（8）式中 是塑件的平均收縮

40、率；是塑件的外形長邊尺寸； 是修正系數；是公差值是制造公差，。塑件收縮率；，分別取65mm和25mm；由參考文獻1表4-15查得一般在之間，此處取x1=x2=0.6；由參考文獻1表2-4查得取0.4和0.28；取/3。代入式（8）計算得： ；凹模型腔寬度計算因為是圓形，所以跟型腔的長度一樣。2) 型腔深度計算 式（10）式中 開口到分型面的最大尺寸； 底部到凸緣的尺寸；修正系數；是公差值由參考文獻2表2-4查得取0.28,0.24；，分別取30和20 ；由參考文獻1表4-15查得取0.6；分別由參考文獻2表2-4查得取0.28,0.24；取/3。代入式（9）計算得： ； 圖6和圖7分別為本次設

41、計的凹模的尺寸圖和實體圖。圖6 凹模尺寸 圖7 凹模實體（2）凸模尺寸計算1）型芯徑向尺寸及5、10型芯徑向尺寸的計算 式（11）式中 凸模徑向尺寸； 塑件徑向基本尺寸；其他字母含義同上。取值同上；、分別取60mm、20mm、10mm、5mm；修正系數，分別取；是公差值，查 1表2-4分別取0.6、0.44、0.36、0.34；是制造公差，取/3；分別代入式（11），計算得：；4）凸模高度及成型孔的高度計算 4×5、10的成型芯是與凹模碰穿，所以高度應取正公差，以利于修模。 式（12）式中 型芯高度尺寸； 塑件孔深度尺寸； 隨塑件精度尺寸變化的常數；式中分別取27.5mm、17.5m

42、m、2.5mm；分別取；取0.48、0.40、0.32；取/3；代入式（12）計算可得：；因為臺階端蓋的壁厚均勻，因此孔的高度相等。5）成型孔間距的計算 式（13）式中 中心距尺寸； 塑件中心距尺寸； 模具中心距尺寸制造公差（）。根據塑件結構圖，取45；同上；代入式（13）計算得： 。圖8 凸模尺寸圖9 凸模實體圖8和圖9分別為本次設計的凸模型芯尺寸圖和三維圖。3.3 模架的確定和標準件的選用及校核3.3.1 模架選擇根據型腔布局查【1】選取（GB/T 125561990）A4型模架，250mm315mm。模具上面的螺釘盡量采用內六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應該光潔，加防

43、銹油。動定 本模具選擇的是側澆口模架，根據型腔布局選取A4型模架規格為模分型面之間應該有分模間隙（單邊為0.5mm），以便模仁能夠完全貼合。動模板的四個角上設有開模間隙（C405），即在裝配，調試，維修過程中，可以方便的分開兩塊模板。各板的尺寸如下：（1）定模座板315mm315mm，厚25mm。定模扳通常就是模具與注射機連接處的板。材料為45鋼。定位圈通過四個M6的內六角圓柱螺釘與其連接；定模板與澆口套為H7/k6配合；與導柱采用H7/k6配合。（2）凹模板250mm315mm，厚40mm。（3）脫模板250315mm，厚25mm。（4）動模板250mm315mm，厚32mm。既有固定動模仁

44、，導套，滑塊的作用，又承受型腔，推桿，型芯等的壓力。因此它要具有較高的平行度和硬度。所以此處用45鋼較好，調質230270HB。其上的導套孔與導套采用H7/k7將配合；推桿孔與推桿單邊間隙為0.5mm;其動模仁上的塑件推桿孔與塑件推桿采用H7/e7配合。（5）墊塊48mm315mm，高度80mm。墊塊的主要作用是在動模座板與支承板之間形成推出機構的動作空間，或是調節模具的總厚度，以適應注射機的模具安裝要求。其材料選用Q235A，也可以采用HT200，球墨鑄鐵等。該模具墊塊采用Q235A制造。墊塊的高度h校核如下，符合要求。為推板的厚度，為20mm;為推桿固定板的厚度為16mm;為推出行程為35

45、mm；推板和推桿固定板之間用螺釘固定，螺釘的規格為M8。（6）動模墊板250×315，厚度為40。（7）動模座板315mm315mm，厚度為25mm。材料為45鋼，其上的推板導套孔與推板導套采用H8/f9配合；復位桿孔與復位桿，推桿孔與推桿均采用單邊間隙0.5mm配合。 圖10 模架選擇3.3.2 模架各尺寸的校核根據所選注射機來校核模具設計的尺寸。1） 模具平面尺寸250×315<260×360（拉桿間距），校核合格。2） 模具高度尺寸H=25+25+40+25+32+40+75=262mm,200<262<300(模具的最大厚度和最小厚度)，

46、校核合格。3） 模具的開模行程S=35+40+(510)mm=8085mm<325mm,校核合格。3.4 排氣結構的設計本次設計開設排氣槽進行排氣，其主要結構尺寸及布局如圖113.5 脫模推出結構的設計（1）推出結構的確定本次設計脫模機構采用脫模板脫模，設計中脫模板與型芯之間留0.2mm間隙，并圖11 排氣系統采用錐面配合，可以防止脫模板因偏心而產生溢料，同時避免了脫模板與型芯產生摩擦。（2）脫模力的計算因為所以塑件為薄壁塑件。塑件界面為圓形，根據公式式中F為脫模力；E為塑料的彈性模量（Mpa），S為塑料成型的平均收縮率（%），t是塑件壁厚；L是被包型芯長度（mm）；是塑料的泊松比；是拔

47、模斜度；f是塑料與鋼材之間的摩擦因數；K2=1+fsincos。查1表4-24，代入數值得脫模力（3）校核推出機構作用在塑件上的單位壓應力推出應力合格3.6 冷卻系統的設計本次設計時忽略模具因空氣對流、輻射以及注射機接觸所散發的熱量，按單位時間內塑料熔體凝固時所放出的熱量應等于冷卻水所帶走的熱量。3.6.1 冷卻介質ABS屬中等黏度材料，其成型溫度及模具溫度分別為200和5080。所以，模具溫度初步選定為50，用常溫水對模具進行冷卻。3.6.2 冷卻系統的簡單計算（1）單位時間內注入模具中的塑料熔體的總質量W1）塑料制品的體積1） 塑料制品的質量 3）塑件壁厚為2.5mm，可查【1】表4-34

48、得。取注射時間，脫模時間，則注射周期：。由此得每小時注射次數：4）單位時間內注入模具中的塑料熔體的總質量： （2）確定單位質量的塑件在凝固時所放出的熱量QS 查【1】表4-35可知ABS的單位熱量QS的取值范圍在（310400）kJ/之間，故可取QS=370kJ/。（3）計算冷卻水的體積流量qv 設冷卻水道入水口的水溫為，出水口的水溫為，取水的密度，水的比熱容。則根據公式可得： （4）確定冷卻水路的直徑d 當時，查【1】表4-30可知，為了使冷卻水處于湍流狀態，取模具冷卻水孔的直徑。（5）冷卻水在管內的流速v （6）求冷卻水管壁與水交界面的膜傳熱系數h 因為平均水溫為23.5，查【1】表4-31可得 ,則有： （7）計算冷卻水通道的導熱總面積A （8）計算模具所需冷卻水管的總長度 （9）冷卻水路的根數 設每條水路的長度為，則冷卻水路的根數為 由上述計算可以看出，一條冷卻水道對于模具來說顯然是不合適的，因此應根據具體情況加以修改，為了提高生產效率定為兩條冷卻水通道。3.7 導向預定為機構的設計 注射模的導向機構用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。按作用分為模外定位和模內定為。模外定位是