蜜饯盒注塑模具设计任务书（.doc

毕业设计(论文)任务书题 目 蜜饯盒注塑模具设计起讫日期 学生姓名 专业班级 所在院系 指导教师 职称 所在单位 模具设计 2011 年 10 月 10 日摘要此毕业设计课题的制品的名称为“蜜饯盒”，是用于放置果脯的盒子。制品材料为：PS（聚苯乙烯），聚苯乙烯为无色、无味的透明刚性固体，透光率可达88%90%，制品质硬，落地时会有金属般的响声。聚苯乙烯的密度在1.041.07之间，尺寸稳定性好，收缩率低。聚苯乙烯容易燃烧，点燃后离开火源会继续燃烧，并伴有浓烟。在设计模具时需要考虑制品的材料的一些特点。制品的外形尺寸和内部结构尺寸大部分是按照标准系列来定的，在模具设计时尽量使用标准件。通过分析制品外形特点和材料特性选择合适的分型面。根据相关计算选择的注射机型号为XS-ZY-125。浇注系统由主流道、分流道、浇口及冷料穴等四部分组成。主流道的形状为圆锥形，以便熔的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注塑机喷嘴反复解除，因此设计中场设计成可拆卸更换的浇口套。该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高。采用一模四腔注射，为便于调整冲模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其截面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔边缘进料。塑件注射成型后，塑件在模内冷却定型，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，当其从模具中推出时，就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。对底部无孔的筒、壳类塑件，脱模推出时还要克服大气压力。型芯的成型端部，一般均要设计脱模斜度，另外，塑件刚开始脱模时，所需的脱模力最大，其后，推出力的作用是克服推出机仅仅是为构移动的摩擦力。本塑件采用推杆脱模方式。 最后，在计算机上用CAD绘图软件画出装配图和所有的零件图，并标注尺寸，技术要求极其制造标准。关键词：模具设计 蜜饯盒 注塑模具AbstractThe graduation subject product name is preserves box, is used to place the dried fruit of the box. Product materials: PS (polystyrene), polystyrene is a colorless, odorless, transparent rigid solid, 88% light transmission rate of up to 90%, system quality, hard, landing there will be metal-like sound. The density of polystyrene is between 1.04 to 1.07, good dimensional stability, low shrinkage. Polystyrene is easy to burn, lit the fire source will continue to burn out, accompanied by smoke. Need to be considered in the design of the mold products, some characteristics of the material. The dimensions and size of the internal structure of the products are mostly of the standard series, in the mold design, it is better to make use of standard parts as many as possible. By analyzing the physical characteristics and material properties of the products, we can select the appropriate sub-surface. By calculating I choice the XS-ZY-125 as the injection machine model. From the main channel gating system, shunt, gate and cold material points composed of four parts. The conical shape of the main channel is good for the flow of melt and pouring mold material when the main channel smooth pull up. Main channel directly affects the size of the melt flow rate and filling time. In addition, because of its high-temperature melt and plastic injection molding machine nozzle repeatedly lifted, so the design midfield designed to replace the removable gate sets. . This requirement does not allow plastic deformation defects and cracks, the surface quality requirements. I choose four-cavity mold injection, to facilitate adjustment of the shear rate and die at closing time, I choose side gate. The cross-sectional shape is simple, easy processing, easy to fix after the tryout, and the opening in the sub-type surface, the feed from the edge of the cavity. After the injection molding of plastic parts, plastic parts in the mold cooling, due to volume contraction, tight package of core power generation, when it was introduced from the mold, it must overcome the bag tight friction force generated. On the bottom of the barrel, non-porous, shell type plastic parts, mold release when they overcome the atmospheric pressure. Core of the molding ends, generally to design stripping slope, the other, the beginning plastic parts ejection, the ejection force required for the largest, followed by the introduction of the role of force is introduced to overcome the machine only for the organization moving of friction. The plastic parts are putting Stripping. Finally, use CAD to draw all of the parts assembly drawings and diagrams, and dimensioning, technical requirements very manufacturing standards. Keywords: injection mold, mold design, preserves box目 录第一章 绪论11.1 模具在加工工业中的地位11.2 模具的发展趋势21.3 国外注塑模的研究现状及发展趋势21.4 课题的研究意义41.5 设计（论文）的主要内容61.6 总结6第二章 塑件分析及分型面的设计72.1 ps的性能82.2蜜饯盒（ps）的外形尺寸122.3 注塑设备的选择102.31 估算塑件体积102.32 注射机型号的确定10第三章 浇注系统的设计133.1主流道的设计133.2分流道的设计143.3浇口的设计153.4 校核主流道的剪切速率163.5 冷料穴的设计及计算16第四章 成型零件的结构设计及计算174.1成型零件的结构设计174.2成型零件材料的选用174.3成型零件工作尺寸的计算174.4成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算224.5排气系统的设计234.6导向结构的设计234.7推出机构的设计244.7.1推出方式的确定244.7.2脱模力的计算244.8冷却系统的设计24谢 辞27参考文献28绪 论1.1 模具在加工工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展1.2 模具的发展趋势目前，我国模具生产厂点约有3万多家，从业人数80多万人。2005年模具出口7.4亿美元，比2004年的4.9亿美元增长约50，均居世界前列。2006年，我国塑料模具总产值约300多亿元人民币，其中出口额约58亿元人民币。除自产自用外，市场销售方面，2006年中国塑料模具总需求约为313亿元人民币，国产模具总供给约为230亿元人民币，市场满足率为73.5%。在我国，广东、上海、浙江、江苏、安徽是主要生产中心3。广东占我国模具总产量的四成，注塑模具比例进一步上升，热流道模具和气辅模具水平进一步提高。注塑模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的注塑模具单套重量己超过50吨，最精密的注塑模具精度己达到2微米。制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在CAD/CAM技术得到普及的同时，CAE技术应用越来越广，以CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，特别是汽车、家电等工业快速发展，使得注塑模的发展迅猛4。整体来看我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口5。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。1.3 国外注塑模的研究现状及发展趋势由于我国的注塑模具行业过去长期处于一种生产力水平低下、主体技术不高、规模过小、游离分散生产、企业管理水平不高、国家投入不足的状况，大部分企业仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的关键时期6。国外的技术要比我国技术领先10到20年。国内外注塑模部分性能指标对比如表1。表1注射速度国内：通常80mm/sec，大型机在6570mm/sec国外：普遍大于100mm/sec，最高可达450mm/sec塑化能力国内：通常不超过16g/sec国外：通常在28g/sec以上，且随预塑马达转速提升和螺杆长径比和螺槽深度的改变，其塑化能力还在不断提升启闭模速度国内：普遍在24m/min国外：普遍已达到50m/min，最高可达100m/min螺杆转速国外注塑机的螺杆转速高，比国内机普遍高25%开模行程、拉杆间距开模行程大、拉杆间距长，比国内机高15%左右模板移动速度国内：2030m/min国外：2030m/min目前，国外的注塑机发展主要通过以下几个方面：（1）微型化与大型化微型化是各类产品今后的重要发展方向，有越来越多的市场需求。目前虽然已有重量为万分之一克的注射制品成型加工技术装备，也已有直径为1mm的塑料管生产设备和3ml的中空吹塑机等，但是日本已提出开发重量为十万分之一克的注射成型加工装备；而用于替代人体血管的直径小于0.5mm的塑料管生产设备，已为一些国家在研发中7。大型化也是今后产品的发展方向之一。目前，小轿车车身板生产用的8000kN合模力的注射机已开发出来，2000mm的塑料管、宽10m的片材和5000L的中空容器等大型塑料制品生产设备已有商品出现。但是，工业用各种大型塑料制品的生产需求仍很明显，诸如洲际长途输液输气超大直径塑料管的生产，10000L甚至更大容积的塑料储装容器等的生产都已有需求产生。（2）个性化长期以来塑料机械的机型、功能、规格的划一和固定不变性已不能满足市场要求。客户由于生产的塑料制品要求经常变化和经营上有效投资的考虑，需要塑料机械工业能为其提供最大行程注射机、小注射量大合模力或大合模力小注射量的注射机、混料与注射联用的成型设备、附有特殊外围配套装置的挤出生产线、木材（或其它材料）与塑料共混成型加工设备这既要求塑料机械企业在技术人才、技术创新方面要具有雄厚的实力，也要求企业能在第一时间内准确把握客户的个性化需求。（3）节能化节能降耗目前已经成为注塑机最主要的发展趋势，全电动、两板式注塑机将成为未来国际市场的主流。80年代初，日本率先研制了电动注塑机，即不含任何液压油路的注塑机。与其它革新技术一样，这一新机型成本高昂，业界对其持怀疑态度，因此，初其并未获得大幅度推广，致使业界难于认识其优势。如今，注塑机市场的形势已经发生了根本变化。与传统液压注塑机相比，全电动注塑机由于不采用液压油，因而更加清洁，也意味着不需要冷却，这样就不存在冷却管路购置、运行和维护产生的费用，同时可降低能耗达30%50%，而且运行稳定，产品重复精度高，特别适用于精密注塑。不过全电动注塑机具有诸多优势，当然也有一些不足之处，例如，成本高于液压机。近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。同时大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。另一方面，在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。最后就是开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。1.4 课题的研究意义近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2m，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具8。 在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高9。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。 经过近几年的发展，塑料模具的开发、创新和企业管理等方面已显示出一些新的发展趋势： （1）在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将交货周期放在首位。要求模具公司尽快交货，这已成为一种趋势。企业千方百计提高自己的适应能力、提高技术水准、提高装备水平、提高管理水平及提高效率等都是缩短模具生产周期的有效手段。 （2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。 （3）随着模具企业设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。中国模具行业目前已有10多个国家级高新技术企业，约200个省市级高新技术企业。与此趋势相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求10。当然，目前及相当长一段时间内，技艺型人才仍十分重要，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。 （4）模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。 （5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇、开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。因此，模具企业应把握这个趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。（6）发达工业国家的模具正加速向中国转移，其表现方式为：一是迁厂，二是投资，三是采购。中国的模具企业应抓住机遇，借用并学习国外先进技术，加快自己的发展步伐。存在的主要问题中国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下问题。（1）发展不平衡，产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到或接近国际先进水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。（2）工艺装备落后，组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已经比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业的工艺装备仍比较落后11。更主要的是，企业组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。（3）大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少；更重要的是观念落后，对创新和开发不够重视。模具企业不但要重视模具的开发，同时也要重视产品的创新。（4）供需矛盾短期难以缓解。近几年，国产塑料模具国内市场满足率一直不足74%，其中大型、精密、长寿命模具满足率更低，估计不足60%。同时，工业发达国家的模具正在加速向中国转移，国际采购越来越多，国际市场前景看好。市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。（5）体制和人才问题的解决尚需时日。在社会主义市场经济中，竞争性行业，特别是像模具这样依赖于特殊用户、需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制和经营机制已显得越来越不适应。人才的数量和素质也跟不上行业的快速发展12。在信息化带动工业化发展的今天，我们既要看到成绩，又要重视落后，要抓住机遇，采取措施，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，尽快提高塑料模具的水平，融入到国际市场中去，以促进中国模具行业的快速发展，有两方面应予以重视：一是政府相关政策对促进模具工业的发展起着非常重要的作用。从国际上看，各国模具工业在发展初期都得到了政府的大力扶持。就中国实际情况看，应降低国内不能生产的进口精密模具生产设备的关税、执行好国家对部分专业模具厂的优惠政策等，通过政策引导作用可加快行业的发展和进步；二是随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展，而且这种发展必须跟上时代步伐。1.5 设计（论文）的主要内容(1)论述该产品的设计的必要性及应用前景；(2)蜜饯盒注塑模材料及结构的确定；(3)蜜饯盒注塑模设计生产工艺流程的设计；(4)主要技术要求的确定。1.6 总结通过将近两周的学习调研实践，让我们在之前的基础上对注塑模具的设计计算有了更进一步的认识。不管是从前期注塑机的选择、锁模力校核、分型面选取还是后期浇注系统设计、注塑模成型零件设计、模架设计等，由于过程中有诸多需要考虑的因素，此次毕业设计不可能按照课程设计的模式，单纯的套用公式，而是要求我们做到对整个设计计算过程及需要考虑的因素完全涵盖到。查阅相关文献也让我对注塑模具设计有了更开阔的思路。掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。整个过程下来我已经可以独自按照半理论半经验公式完成一套模具的设计。 2 塑件分析及分型面设计2.1 PS的性能PS的结构聚苯乙烯的分子链上交替连接着侧苯基。由于侧苯基的体积较大，有较大的位阻效应，而使聚苯乙烯的分子链变得刚硬，因此，玻璃化温度比聚乙烯、聚丙烯都高，且刚性脆性较大，制品易产生内应力。由于侧苯基在空间的排列为无规结构，因此聚苯乙烯为无定形聚合物，具有很高的透明性。侧苯基具有很大的空间位阻，造成PS分子链很僵硬，Tg在80。侧苯基的存在使聚苯乙烯的化学活性要大一些，苯环所能进行的特征反应如氯化、硝化、磺化等聚苯乙烯都可以进行。此外，侧苯基可以使主链上a氢原子活化，在空气中易氧化生成过氧化物，并引起降解，因此制品长期在户外使用易变黄、变脆。但由于苯环为共扼体系，使得聚合物耐辐射性较好，在较强辐射的条件下，其性能变化较小。 (1) 基本特征聚苯乙烯为无色、无味的透明刚性固体，透光率可达88%90%，制品质硬，落地时会有金属般的响声。聚苯乙烯的密度在1.041.07之间，尺寸稳定性好，收缩率低。聚苯乙烯容易燃烧，点燃后离开火源会继续燃烧，并伴有浓烟。(2)力学性能聚苯乙烯属于一种硬而脆的材料，无延伸性，拉伸时无屈服现象。聚苯乙烯的拉伸、弯曲等常规力学性能在通用塑料中是很高的，但其冲击强度很低。聚苯乙烯的力学性能与合成方式、相对分子质量大小、温度高低、杂质含量及测试方法有关。(3)热性能聚苯乙烯的耐热性能较差，热变形温度约为7095，长期使用温度为6080。聚苯乙烯的热导率较低，约为0.100.13W/(mK)，基本不随温度的变化而变化，是良好的绝热保温材料。聚苯乙烯泡沫是目前广泛应用的绝热材料之一。聚苯乙烯的线膨胀系数较大，为（68)X10-5K-1，与金属相差悬殊甚大，故制品不易带有金属嵌件。此外，聚苯乙烯的许多力学性能都显著受到温度的影响。(4)电性能聚苯乙烯是非极性的聚合物，使用中也很少加人填料和助剂，因此具有良好的介电性能和绝缘性，其介电性能与频率无关。由于其吸湿率很低，电性能不受环境湿度的影响，但由于其表面电阻和体积电阻均较大，又不吸水，因此易产生静电，使用时需加人抗静电剂。(5)耐化学药品性聚苯乙烯的化学稳定性比较好，可耐各种碱、一般的酸、盐、矿物油、低级醇及各种有机酸，但不耐氧化酸，如硝酸和氧化剂的侵蚀。聚苯乙烯还会受到许多烃类、酮类及高级脂肪酸的侵蚀，可溶于苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷以及醋类当中。此外，由于聚苯乙烯带有苯基，可使苯基a位置上的氢活化，因此聚苯乙烯的耐气候性不好，如果长期暴露在日光下会变色变脆，其耐光性、氧化性都较差，使用时应加人抗氧剂。但聚苯乙烯具有较优的耐辐射性。(6)加工性聚苯乙烯是一种无定形的聚合物，没有明显的熔点，从开始熔融流动到分解的温度范围很宽，约在120180之间，且热稳定性较好，因此，成型加工可在很宽的范围内进行。聚苯乙烯由于其成型温度范围宽且流动性、热稳定性好，所以可以用多种方法加工成型，如注射、挤出、发泡、吹塑、热成型等。由于聚苯乙烯的吸湿率很低，约为0.01%0.2%，因此加工前一般不需要干燥，如果需要制成透明度高的制品时，才需干燥。聚苯乙烯在成型过程中，分子链易取向，但在制品冷却定型时，取向的分子链尚未松弛完成，因此易使制品产生内应力。因此，加工时除了选择合适的工艺条件及合理的模具结构外，还应对制品进行热处理，热处理的条件一般为6080下处理12h。聚苯乙烯的成型收缩率较低，一般为0.2%0.7%，有利于成型尺寸精度较高及尺寸稳定的制品。(3)聚苯乙烯的主要成型方法为注射、挤出和发泡注射成型是聚苯乙烯最常用的成型方法。可采用螺杆式注射机及柱塞式注射机成型时，根据制品的形状和壁厚不同，可在较宽的范围内调整熔体温度，一般温度范围为180220。挤出成型可采用普通的挤出机。挤出成型的产品有板材、管材、棒材、片材、薄膜等。成型温度范围为150200。2.2 蜜饯盒（PS）的外形尺寸本塑件为一PS塑料蜜饯盒，如图1所示。塑件比较简单，借此以阐明注塑模的设计过程。塑件的质量要求是不允许有裂纹和变形缺陷；脱模斜度；塑料材料为PS（聚苯乙烯），大批量生产。图1 PS塑料蜜饯盒图2 PS塑料蜜饯盒(盒体)示意图图3 PS塑料蜜饯盒(盒盖)示意图2.3注塑设备的选择2.3.1估算塑件体积估算塑件体积和质量：该产品材料为聚苯乙烯(PS)，查书本得知其密度为1.041.06g/cm3，收缩率为0.6-0.8%，计算其平均密度为1.05g/cm3，平均收缩率为0.7。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2cm3因此估算蜜饯盒盒盖体积为：；蜜饯盒盒体体积为：2.3.2 注射机型号的确定（1）注射量的计算通过三维软件设计分析计算得蜜饯盒盒盖体积为：；蜜饯盒盒体体积为：； 蜜饯盒盒盖质量为：；蜜饯盒盒体质量为：；（2）浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照体积的0.2-1倍来估算。由于本次采用六道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按照塑件体积的0.2倍来计算，故依稀注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和塑件的体积之和）为：（3）选择注塑机根据第二部得出一次注入模具型腔的塑料总质量并结合下式：可知根据以上的计算，初步定公称注射量如下：蜜饯盒盒盖：蜜饯盒盒体：故注塑机的公称注塑量初定为：根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号,故注射机型号选定为：XS-ZY-125表1XS-ZY-125注塑机技术规范及特性型号XS-ZY-125螺杆（柱塞）直径/mm30、42、45最大理论注射容量/g(或)104、125、146注射压力/MPa150锁模力/kN（1000）900最大注射面积/（300）320最大模具厚度H/mm300最小模具厚度200（145+10）模板最大距离600模板行程（375）300喷嘴圆弧半径12喷嘴孔径4喷嘴移动距离210推出形式两侧没有推杆，机械推出其他最大开距时，动模板装模面到顶板距离为190mm总力1030kN，顶杆最大顶出距离240mm（4）注塑机的相关参数校核1）注塑压力校核。查表4-1可知PS的注塑压力为80100MPa，这里取，该注塑机的公称注射压力，注射压力安全系数，这里取，则：，所以注射机注射压力合格。2）锁模力校核塑件在分型面上的投影面积浇注系统在分型面上的投影面积，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积数值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍。由于本例流道这几简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小一点。这里取塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积，则模具型腔内的胀型力式中，是型腔的平均计算压力值。是模具型腔内的压力，通常去注射压力为20%40%，大致范围在3060MPa。对于粘度较大的精度较高的塑料制品应该取较大值。PS属于中等粘度塑料且有精度要求，故取45MPa.查上表1可知XS-ZY-125型注塑机的公称锁模力，锁模力安全系数为这里取，则，所以，注射机锁模力合格。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。3浇注系统的设计3.1主流道的设计主流道通常位于模具中性塑料熔体的入口处，它将注塑机喷嘴住宿处的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注塑机喷嘴反复解除，因此设计中场设计成可拆卸更换的浇口套。(1)主流道尺寸1） 主流道的长度：小型模具应尽量小于60mm，本次设计中初取50mm进行设计。2） 主流道小端直径：=注塑机喷嘴尺寸+（0.51）mm=(4+0.5)mm=4.5mm3） 主流道大端直径：=+211.5，式中。4） 主流道球面半径：=注塑机喷嘴球头半径+（12）mm=(12+2)mm=14mm.5） 球面的配合高度：h=3mm.(2)主流道的凝料体积V=/3L（R2+r2+Rr）=/350(2.252+5.752+2.255.75)mm3=2673.8mm3=2.674cm3(3)主流道当量半径Rn=(2.25+5.75)/2=3.985(4)主流道浇口套的形式主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处于注塑机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求严格，因而尽量小型注塑模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一体，但是考虑上诉因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸方便。同时也便于选用优质钢材进行单独的加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为50-55HRC。3.2分流道的设计（1）分流道的布置形式在设计时应尽量考虑减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。（2）分流道的长度由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可设当选小一些。单边分流道长度L分取35mm。（3）分流道的当量直径因为该塑件的质量m=45.4g200g，因此分流道的当量直径为D分=0.2654m0.5L分0.25=0.265445.40.5350.25=4.35mm（4）分流道截面形状常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U型、六角形等，为了便于加工和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上。本设计采用梯形截面，其加工工艺性能好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。（5）分流道截面尺寸设梯形的下底宽度为x，底面圆角半径R=1mm，根据手册设置梯形的高h=3.5mm，则该梯形截面积为A=1/2(x+x+23.5tan8o)h=(x+3.5tan8o)3.5结合该面积与当量直径为4.5mm的圆面积相等，可得x=4mm，则梯形的上底边为5mm。（6）凝料体积1）分流道的长度L分=352=70mm。2）分流道的截面积A分=(5+4)/23.5=15.75mm2。3）凝料的体积V分=L分A分=7015.72=1.1cm2。（7）校核剪切速率1）确定注射时间：查手册，取t=1.6s。2）计算分流道体积流量：q分=（V分+V塑）/t=(1.1+51.84)/1.6=33.094cm3/s3）计算得到剪切速率为=3.3q/3.14/R3=3.333.094103/3.14/(4.35/2)3=3.38103s-1该分流道的剪切速率处于浇口主流道和分流道的最佳剪切速率51025103之间，所以分流道内的熔体的剪切速率合格。（8）分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般去Ra1.252.5即可，此处Ra取1.6。另外，其脱模斜度一般为5o10之间，这里取脱模斜度为8o。3.3浇口的设计该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高。采用一模四腔注射，为便于调整冲模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其截面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔边缘进料。（1）侧浇口尺寸确定1）计算侧浇口的深度。根据手册，可得侧浇口的深度h计算公式为h=nt=0.72mm=1mm式中，t是塑件壁厚，这里t=1.5mm；n是塑料成型系数。2）计算侧浇口的宽度。根据手册公式计算，可得侧浇口的宽度B=3cm。3）计算侧浇口的长度。根据手册，可得侧浇口的长度L一般选用0.72.5mm，这里取L=1mm。（2）侧浇口剪切速率校核1）计算浇口的当量半径。由面积相等可得，R2=Bh2）校核浇口的剪切速率确定注射时间，计算浇口的体积流量，计算浇口的剪切速率，该矩形侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率之间，所以浇口剪切速率校核合格。3.4校核主流道的剪切速率上面分别求出了塑件的体积，主流道的体积、分流道的体积（浇口的体积太小可以忽略不计）以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。（1）计算主流道的体积流量Q=(V主+V分+nV塑)/t=（2.674+1.1+143.2）/1.6=29.36cm3/s（2）计算主流道的剪切速率计算主流道的剪切速率得到其值处于浇口与分流道的最佳剪切速率之间，所以主流道的剪切速率校核合格。3.5冷料穴的设计及计算冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计仅有主流道冷料穴。由于该塑料件表面要求没有印痕，采用脱模板推出塑件，故采用与球头型拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对球头的包紧力是凝料从主流道衬套中脱出。4.成型零件的结构设计及计算4.1成型零件的结构设计（1）凹模的结构设计凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可以将其分成整体式、整体嵌入式、组合嵌入式和镶嵌式。根据对塑件的结构分析，本设计采用整体嵌入式凹模。（2）凸模的结构设计凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析可知，本设计采用整体式即可实现该模具的注塑设计。4.2成型零件材料的选用根据随成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用P20。对于成型塑件的凸模型芯来说，采用性能较好的Cr12Mo。4.3成型零件工作尺寸的计算采用平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件图中给定的公差计算（塑件图纸具体公差未给出，其具体数值均为人为设定）。1)蜜饯盒模具尺寸计算（1）凹模径向尺寸的计算根据塑性成型零件图可知：L1=70mm，L2=22mm，相应的制造公差为=0.5mm。LM1=(1+Scp)L1-x0-=(1+0.0055)70-0.60.50-0.083mm=70.080-0.083mmLM2=(1+Scp)L3+x0-=(1+0.0055)22+0.60.50-0.083mm=22.420-0.083mm式中，Scp是塑件的平均收缩率，查找相关手册可知HDPC的收缩率为0.3%0.8%，所以平均收缩率为0.0055，x为系数，查表可知x一般为0.50.8之间，此处取x为0.6，为塑件上相应的制造公差，对于下型塑件取=1/6。（2）凹模深度尺寸的计算根据塑性成型零件可知：H1=60mm，H2=12mm，相应的制造公差为=0.5mm。HM1=(1+Scp)L1-x0+=(1+0.0055)60-0.60.50+0.083mm=60.030+0.083mmHM2=(1+Scp)L3+x0-=(1+0.0055)12+0.60.50-0.083mm=12.370-0.083mm式中，Scp是塑件的平均收缩率，查找相关手册可知HDPC的收缩率为0.3%0.8%，所以平均收缩率为0.0055，x为系数，查表可知x一般为0.50.8之间，此处取x为0.6，为塑件上相应的制造公差，对于下型塑件取=1/6。（3）凸模径向尺寸的计算根据塑性成型零件图可知：L1=68mm，L2=66mm，L3=26，相应的制造公差为=0.5mm。LM1=(1+Scp)L3+x0-=(1+0.0055)68+0.60.50-0.083mm=68.670-0.083mmLM2=(1+Scp)L3+x0-=(1+0.0055)66+0.60.50-0.083mm=66.660-0.083mmLM3=(1+Scp)L3-x0+=(1+0.0055)26-0.60.50+0.083mm=25.840+0.083mm式中，Scp是塑件的平均收缩率，查找相关手册可知HDPC的收缩率为0.3%0.8%，所以平均收缩率为0.0055，x为系数，查表可知x一般为0.50.8之间，此处取x为0.6，为塑件上相应的制造公差，对于下型塑件取=1/6。（4）凸模深度尺寸计算根据塑性成型零件可知：H1=58mm，H2=12mm，相应的制造公差为=0.5mm。HM1=(1+Scp)L3+x0-=(1+0.0055)58+0.60.50-0.083mm=58.620-0.083mmHM2=(1+Scp)L2-x0+=(1+0.0055)12-0.60.50+0.083mm=11.770+0.083mm式中，Scp是塑件的平均收缩率，查找相关手册可知HDPC的收缩率为0.3%0.8%，所以平均收缩率为0.0055，x为系数，查表可知x一般为0.50.8之间，此处取x为0.6，为塑件上相应的制造公差，对于下型塑件取=1/6。1)蜜饯盖模具尺寸计算（1）凹模径向尺寸的计算根据塑性成型零件图可知：L1=70mm，L2=20mm，相应的制造公差为=0.5mm。LM1=(1+Scp)L1-x0-=(1+0.0055)70-0.60.50+0.083mm=70.080+0.083mmLM2=(1+Scp)L1-x