雪碧瓶盖模具设计实务

1、目录第一章 绪论 41.1 模具在加工工业中的地位 41.2 塑料成型加工技术的进展和开发动向 41.3 本课题研究的目的和基本要求 6第2章 塑件模具的工艺分析 .72.1 材料的选择 72.2 塑件形态 72.3 塑件壁厚分析 82.4 结构分析 82.5 模具成型特性 82.6 模具综合性能 9第 3 章 模具尺寸的计算 11第 4 章 型腔布置与设计 12第 5 章 分型面的设计 14第 6 章 浇注系统的设计156.1 设计原则 15第 7 章 注射机的选择及型号和规格 19第 8 章 成型零部件的结构设计及工作尺寸计算 218.1 成型零部件的结构设计 218.2 成型零件工作尺寸

2、计算 21第 9 章 导向机构的设计 299.1 导柱导向机构的作用 299.2 导柱导套的设计原则 299.3 导柱导套的设计 309.4 导柱的设计 309.5 导套的设计 32第 10 章 脱模机构的设计3510.1 脱模机构的分类 35第 11 章 冷却系统设计 3911.1 冷却系统工艺 3911.2 冷却系统的计算 4011.3 模具的闭模高度 43总结45致谢46参考资料 47第 1 章 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成型具有其特定形状尺寸的工具。 成型制品塑料的模具叫 做塑料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

3、 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 。塑料模具影响着塑料制品的质量。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

4、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。现在塑料制品生产中， 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， 尤其是塑料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。 高效的全自动的设备也只有安装上全自动化生产的模具才能 发挥其效能， 产品的生产更新都有是以模具的制造和更新为前提的。 由于工业塑件和 日暮途穷用塑料制品的品种和产量需求量很大，推动了塑料模具向前不断发展。1.2 塑料成型加工技术的进展和开发动向1. 当

5、前塑料成型加工工艺仍主要以注射成型、挤出成型、中空成型为主，但有 了许多新进展。1）注射成型的主要技术进展是开发了多种新型注射成型技术，如超高速注射成 型、精密注射成型、薄壁注射成型、 气体辅助注射成型、水辅助注射成型、三维 MID 注射成型、层状结构注射成型、结构发泡注射成型、低压注射成型、注射压缩成型、 嵌件注射成型、反应注射成型、结构反应注射成型（ SRIM ）等；特殊注射成型技术， 如浇口止封成型、推 -拉注射成型、夹芯注射成型、复合注射成型、回路基盘注射成 型、光学部件注射成型等； 以及特殊材料如高性能工程塑料、 复合塑料、 高粘度塑料、 超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、低粘度液状树脂

6、（ LIM ）、热塑弹性体、金属粉末 （MIM ）、橡胶、陶瓷等的注射成型技术。此外为改进制品质量还开发了长纤维破断 抑制成型、定向控制成型、表面光泽成型、表皮一体成型、表面装饰成型、溶融中子 成型等。2）挤出成型技术的发展从柱塞式间歇挤出到螺杆式连续挤出；从单螺杆到双螺 杆、多螺杆；螺杆结构由普通型发展到分离型、屏障型、销钉型、波状、DIS、多角型等；长径比根据要求由原来十几增加到 30、 48甚至 60；挤出理论由固体输送理论， 发展到熔融理论、熔体输送理论、粘性剪切理论、混炼理论等；新型挤出技术如高精 度挤出、异型挤出、多层共挤出、反应挤出、机电磁一体化和动态塑化挤出等也蓬勃 发展。据报

7、导，利用低剪切熔融理论和新的高效喂料技术以及将双螺杆技术的某些理 论应用于单螺杆上，是挤出技术未来发展方向。3）中空成型及其它成型技术的主要进展：双壁中空吹塑技术、三维中空成型、 多层中空成型、保留型芯吹塑成型、多层滚塑、固相多层成型、微孔发泡成型、空气 发泡成型、多层双向拉伸、口模牵伸技术等。2. 近年来，成型加工技术开发的总趋向是对与已有的原材料 成型加工 评价 方法等有关的技术奥秘进行最大限度挖掘， 根据外部技术导入， 对满足特性要求的适 应加工方法及其进展等有关技术进行综合性重新评价，可概括为以下几方面：1）根据对原有加工技术的基本评价，通过简化工序、省力化、原料配方的最佳 选择、复合

8、化及与其它材料一体化加工等措施达到高性能化和降低成本。2）开发适合材料物性的成形加工法，采用利用高次构造（高晶化、分子定向等） 的成形 加工方 法， 如利用溶 融压缩 性的 加 工法、 利用 PVT 特性的加 工法； SCORIM/SCOREX/SCORBEND 法的应用，浇口凝封注射成型等。3）相接技术的研究，是将不同成形加工技术进行组合的加工方法，如注射压缩 法、挤出 压延法、挤出压缩法、注拉吹成型法、挤拉吹成型法等。1.3 本课题研究的目的和基本要求该塑件材料为LDPE （低密度聚乙烯），它的整体结构以及表面形态较为简单， 由于该零件为实用零件对其尺寸公差没有太严格的要求，塑件的壁厚均为

9、1mm 在其最小壁厚范围内。可以注射成型。第 2 章 塑件模具的工艺分析2.1 材料的选择：材料简介：LDPE 中文名：低密度聚乙烯英文名： Low density polyethylene由于塑件在尺寸上要求比较高 ,且在长期的使用过程中需要较高的强度和硬度， 也要求有一定的耐磨性，所以本次设计采用的材料为LDPE （低密度聚乙烯），它是日常生产中常用的塑料材料之一，低密度聚乙烯分子链上有长短支链。结晶度较低， 分子量一般550万，它是 一种乳白色呈半透明的蜡状固体树脂，无毒。软化点较 低，超过软化点即熔融，其 热熔接性、成型加工性能很好，柔软性良好，抗冲击韧 性、耐低温性很好，可在-60C

10、-80C下工作，电绝缘性优秀（尤其是高频绝缘性）， LDPE 的机械强度 较差，耐热性不高，抗环境应力开裂性、粘附性、粘合性、印刷 性差，需经表面处 理，如化学侵蚀、电晕等处理后方可改进其粘合性、印刷性。吸 水性很低，几乎不 吸水，化学稳定性优秀，如对酸、碱、盐、有机溶剂都较稳定。 对C02、有机性臭气渗透性大，但对水蒸汽、空气的渗透性差。易燃烧，燃烧时有 似石蜡昧；在日光 和热作用下容易老化降解而变色， 由白转黄转褐色， 最终呈黑色， 且性能下降或龟 裂，若加入一定量的抗氧剂、紫外线吸收剂等可改善性能、在化学 交联剂或高能辐照下交联，可提高软化点、耐温性、刚度、耐溶剂性等。在保证塑料 制品的

11、功能和性能的同时还要考虑到加工生产、 成本和供应， 综合上述各方面的考虑 和甄选以及结合工厂的实际生产，选用在工程技术中应用广泛的塑料LDPE （低密度聚乙烯）。2.2塑件形态我所设计的塑料制品为瓶盖，它的整体结构以及表面形态较为简单， 整个塑件呈 圆筒状，塑件高为15mm，外径28mm，壁厚1mm,中间的衔接部分用圆弧过渡。由 于该零件为实用零件对其尺寸公差没有太严格的要求，故在本次设计中可以忽略此方 面的考虑，以降低成本。由于该塑件结构简单，壁厚较小、均匀，适合于大批量生产。 塑件图如1-1所示：9"22221-1图2.3塑件壁厚分析该塑件的壁厚对其生产成品的质量有很大的影响。壁

12、厚过小，成型时熔融塑料流动阻力大，充模困难，特别是大型且形状复杂的塑件更为突出。壁厚过大，不仅造成 原料的浪费，而且增加冷却时间，容易使塑件产生气泡、缩孔、翘曲变形等缺陷。查 相关手册可知，该塑件的壁厚均为 1mm在其最小壁厚范围内。因此，该塑件符合注 塑模具成型的厚度条件。2.4结构分析再生产塑件时为了避免应力集中，提高塑件的局部强度，并改善熔体的流动情况 更有利于脱模，在塑件各个内外表面的连接处，采用过渡圆弧。在无特殊要求时，塑 件连接处均应有不小于 0.51mm的圆角。按照圆角的设计原则：一般外圆弧半径 应是厚度的1.5倍、内圆弧半径应是厚度的0.5倍。根据设计要求并考虑现有的设备和生产

13、力，此塑件的内外过渡圆弧是小半径为 0.5mm ，适合注塑制品的结构和工艺 要求。2.5 模具成型特性该塑件采用 LDPE 型塑料它收缩率大，方向性明显，易变形、翘曲，结晶度及模 具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温。宜用高压注射，料温要均匀，填充速度应 快，保压要充分。不宜采用直接浇口注射，否则会增加内应力，使收缩不均匀和方向 性明显。并且吸湿性小 ,成型前可不预热，熔体粘度小，成型时不易分解，流动性极 好，溢边值为0.02mm左右，流动性对压力变化敏感，加热时间长则易发生分解。冷却 速度快 ,必须充分冷却 ,设计模具时要设冷料穴和冷却系统。应注意选择浇口位置。质 软易脱模，塑件有浅的侧凹时

14、可强行脱模。2.6 模具综合性能：压缩比：1.842.30热变形温度：1.88MPa 48oC0.46MPa 6082oC抗拉屈服强 度:2239 MPa拉伸弹性模量：0.840.95GPa弯曲强度：2540MPa弯曲弹性模量：1.11.4 GPa压缩强度：225 MPa疲劳强度：11 Mpa（107 周）-70脆化温度：LDPE 的注射工艺参数：喷嘴温度：料筒温度： 前170200oC后 140160oC模温：3045oC注射压力：60100Mpa保压力：4050Mpa注射时间：05s保压时间：1560s冷却时间：1560s成型周期：40140s喷嘴形式：直通式150170oC第3章模具尺寸

15、的计算塑件图如3-1所示:图3-1由于塑件的工作条件对精度要求相对较高,根据LDPE的性能可选择其塑件的精度等级为6级精度（查阅塑料成型工艺与模具设计P67表3-9）外径：28mm内径:16mm壁厚：1mm壁厚：1mm根据体积计算公式可得塑件的近似体积为V 塑=S*H=2.825cm3查得LDPE(低密度聚乙烯)密度约为：Oag/cm'由公式w v代入数据可得塑件的质量为：W 塑=V 塑 xr 塑=2.6(g)。第4章型腔布置与设计型腔的排布设计原则:4.11根据经济性确定型腔数目。根据总成型加工费用最小的原则， 并忽略准备时间和试生产原材料费用, 模具加工费和塑件成型加工费。仅考虑4

16、.12根据注射机的额定锁模力确定型腔数目。当成型大型平板制件时，常用这种方法。设注射机的额定锁模力大小为 型腔内塑料熔体的平均压力为 Pm,单个制品在分型面上的投影面积为 A1, 在分型面上的投影面积为 A2，贝F (N), 浇注系统(nA1+A2)Pm F 即:F Pm?A2 nPm?A14.13根据制品精度确定型腔数目。根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低4%,高模具中的型腔数目为n,制品的基本尺寸为L,塑件尺寸公差为，型腔模具注塑模具生产时可能性产生的尺寸误差为s%( s不同的材料，有不同的值，如：聚甲醛为0.2%，龙66为0.3%,碳酸酯、聚氯乙烯、ABS等非结晶型塑料

17、为0.05%)，有塑件尺寸精度的表达式为：L s%+ ( n-1) L s% 4% 简化后可得型腔数目为：250024n s?L对于高精度制品，由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀一致，故通常推荐型腔数目不超过4个。4.14根据注射机的额定最大注射量确定型腔数目。设注射机的最大注射量 G（单个制品的质量为 W1（g），浇注系统质量为 W2（g），则型腔数目n为：n W多型腔有模板上的排列形式通常有圆形、H形、直线型及复合型等，在设计时应遵循以下原则：1、尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。2、型腔布置与浇口开高部位应力求对称，以便停止模具承受偏载而产生溢料现 象。3、尽量使型腔

18、排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。已知的体积V塑或质量 W塑，又因为此产品属大批量生产的小型塑件，但制 件尺寸、精度、表面粗糙度较高，综合考虑生产率和生产成本及产品质量等各种因素， 以及注射机的型号选择，初步确定采用一模四腔对称性排布，分流道直径可选1.69.5mm（参见塑料制品成型及模具设计P59表4-3部分塑料常用分流道断面尺寸推荐范围）。由塑件的外形尺寸（塑件壁厚0.8<1.0<2.4）和机械加工的因素，确定采 用点浇口，根椐塑件的材料及尺寸，浇口直径可选0.81.3mm（参见塑料制品成型及模具设计P67表4-7侧浇口和点浇口的推荐值）。采用对称平衡的排布，如4-1图示:型

19、腔数目及排布图4-1第5章分型面的设计分型面按其位置与注射机开模运动方向的关系来分类有：分型面垂直于注射机开模运动方向、平行于开模运动方向、倾斜于开模运动方向。按分型面的形状来分类有： 平面分型面、曲面分型面、阶梯分型面和斜面分型面。选择分型面的设计基本原则： 分型面应选择在塑件断面轮廓最大的位置，以便顺利脱模。还应考虑以下因素：1分型面的选择应便于塑件脱模并简化模具结构因此，应尽可能使塑件在动定模分离后留在动模一侧。2分型面的选择应考虑塑件的技术要求3分型面的选择应尽量选择在不影响塑件外观的位置，并使其产生的飞边易于清 理和休整4分型面的选择应有利于排气5分型面的选择应便于模具零件加工6分型

20、面的选择应考虑注射机的技术参数本塑件属于薄壁壳小型塑件，塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，故从 塑件脱模和精度要求角度考虑，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模，而且不 影响塑件的质量和外观形状，以及尺寸精度。综合以上因素，分型面应选择在瓶盖的下部较为合理，如图所示 ：分型面图第6章浇注系统的设计6.1设计原则浇注系统是指指由注射机喷嘴中喷出的塑料进入型腔的流动通道。其作用是使塑料熔体平稳而有序地充真到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、 流程应尽量短、 防止型芯变形、 整 修应方便

21、、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种相适用、冷料穴设计合理、尽量 减少塑料的消耗。6.1.1 主流道设计：在卧式或立式注射机使用的模具中， 主流道垂直于分型面， 主流道是连接注射机 喷嘴与公流道的一段通道， 通常和注射机喷嘴在同一轴线上， 断面为圆形， 带有一定 的锥度。本塑件所用的材料为LDPE （低 密度聚乙烯），根据其流动性特点，主流道设 计的主要参数如下：1、主流道圆锥角a =5，内壁粗糙度为Ra0.63阿。2 、主流道大端呈圆角，取半径 r=3mm 减小料流转过渡时的阻力。3 、主流道应尽可能的短， 过长则会影响熔体的顺利充型， 此处根据实际情况选 35mm。4、衬套与主流道设计成

22、整体，材料使用T8，热处理强度为53-57HRC。6.1.2 冷料穴的设计：冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，或者在分流道的末端 .其作用是收集熔 体前锋的冷料 ,防止进入型腔而影响塑件的质量 .冷料穴分两种 :一种是专门用于收集 储存冷料的 ;另一种是既有储存冷料又有拉出主流道冷凝料功能的 .本塑件采用无拉料 杆的冷料穴。分流道设计： 分流道是主流道与浇口之间的通道， 它是主流道与浇口之间的进料 通道.一般开设在分型面上，起分流和转向作用。多型腔模具必定设计分流道，单型 腔大型塑件在使用多个点浇口时也要设置分流道。1、分流道截面形状和尺寸的选择：分流道截面形状一般有圆形、矩形、梯形、 U

23、形和六角形等，为了减少流道内压力损失和传热损失，常将分流道的表面加工的比较粗糙，一般取Ra1.252.5卩m，以加大对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料凝固层固定。因此可用流道截面积与 其周长的比值来表示流道的效率。由于正方形流道凝料脱模困难，六角形流道效率低 而圆形截面流道在加工时两半很难对准，在此，选择半圆形，取半圆直径4.5mm.参见塑料制品成型及模具设计59页表4-32、分流道的布置分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道的布置分平衡式与非平 衡式两种，根据上面所选型腔的布局，分流道采用平衡式的布置如6-1：图6-1浇口设计：浇口又叫进料口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道

24、，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件质量的影响很大。本塑件属于小型塑件，用一 模多腔，其表面要求较高，而点浇口截面积小，对于纤维增强的塑料，浇口断开时不 会损伤塑件表面，故而确定采用点浇口。浇口位置的选择：浇口开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口时，应遵循以下原则：浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置浇口应开设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩,浇口的位置应选择在有利于型腔中气体的排除浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位，对于圆筒类制品，采用中心浇口比侧浇口好。对于带细长的型芯模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯因冲击变形。浇口应设在不影响制品外观的部位根

25、据以上原则，瓶盖属于圆筒类制品，故而采用中心浇口。基本参数如6-2所示：Li!-1J741MJ=-F1图6-2根据塑件的外形尺寸和质量等决定影响因素，初步取值如下:由塑件质量 W塑=2.6g可得 d取4D取6d=4mm D=6mmR=15mm h=5mm d1=1mmH1=4.5mml=6070mmL=25mma=4。a1=10。L1=17mm溢流排气系统工艺:排气系统是为了让塑料充满型腔， 防止产生接缝和表面轮廓不完整等缺陷有着很重要的作用。一般大型模具， 要在分型面开设专门的排气槽， 以利型腔内气体的排除。排气方式： 排气槽一般通常开设在分型面上凹模一边， 位置位于塑料熔体流动的 末端。一

26、般情况下， 排气槽尺寸以气体能够顺利排出而不产生溢料为原则。 排气槽宽 度可取1.56 mm,深度可取0.0250.1 mm,长度可取0.81.5 mm。第 7 章 注射机的选择及型号和规格根据所选择的参数,初步估算浇注系统的 :体积：V浇=89cm3。其质量约为：W浇=V浇x r塑=7.58.5gS=（n x W 塑 + W 浇）/0.8=2324g。可以初步选项注射机型号为： XS-Z-30XS-Z-30 注射机的技术规格如下型号：XS-Z-30额定注射量 （cm3）：30螺杆直径 （mm）：28注射压力 （MPa）：119注射行程（ mm）：130注射时间（ s）：0.7注射方式：柱塞式

27、合模力 kN）：250最大注射面积（ cm2）：90最大开（合）模行程（ mm）：160模具最大厚度（ mm）：180模具最小厚度（ mm）：60模板最大距离（ mm）：340动、定模固定板尺寸（ mm）：250 X 280喷嘴圆弧（ mm）：12喷嘴孔径（ mm）：2第 8 章 成型零部件的结构设计及工作尺寸计算8.1 成型零部件的结构设计：成型零件即构成型腔的零件， 通常包括凹模， 凸模、小型芯、螺纹型芯或型环等。 由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触，并且脱模时反复与塑件摩擦， 因此要求它有足够的 8 强度、刚度、硬度、耐摩性和较低的表面粗糙度。同时还应考 虑零件的加工性和模具

28、的制造成本。8.1.1 凹模的的结构设计：凹模又叫阴模，是成型塑件外轮廓的零件。凹模有整体结构式和组合式1、整体式凹模：这种形式的结构简单，牢固可靠，不易变形，成型的塑件质量 较好。但当塑件形状复杂时， 采用一般机械加工方法制造型腔比较困难。 由整块金属 材料直接加工而成，因此它适用于形状简单的塑件。可分为：整体式凹模、整体嵌入式凹模、局部镶嵌式凹模、大面积镶嵌式凹模、 四壁拼合式凹模。该塑件的外形简单，采用整体式凹模。8.1.2 凸模的结构设计：凸模，即型芯，是成型塑件内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式。1、整体式凸模：其结构牢固，成型塑件的质量好，但机械加工不便，钢材耗量 较大，适

29、用于小型凸模当塑件的内形比较简单，深度不大时，可采用整体式凸模。2、组合式凸模： 当塑件的内形比较复杂而不便于机械加工时， 或形状虽不复杂， 但为了节省贵金属， 减少加工量， 通常采用组合式凸模。 固定板和凸模可分别采用不 同的材料制造和热处理，然后再连接成一体，这种结构形式适用于大型凸模。由瓶盖的特殊结构，有两层，内有螺丝，采用镶件组合式凸模。8.2 成型零件工作尺寸计算：成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸， 通常包括凹模和凸模 的径向尺寸（包括零件的长和宽） 、凹模和凸模的高度尺寸及位置尺寸，故零件的工 作尺寸计算主要是凹模和凸模的尺寸计算。产生偏差的原因：1、塑料的成型收

30、缩 成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有： 预定收缩率（设计算成型零部件工作 尺寸所用的收缩率） 与制品实际收缩率之间的误差； 成型过程中， 收缩率可能在其最 大值和最小值之间发生的波动。(T s=(Smax-Smin)x 制品尺寸(T s成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。Smax、Smin分别是制品的最大收缩率和制品的最小收缩率。2、 成型零部件的模具制造偏差工作尺寸的制造偏差包括模具的加工偏差和 装配偏差。加工偏差就是模具在制造过程中所产生的尺寸偏差，装配偏差主要是模具 在分型面上的合模间隙以及组合模具的配合偏差。3、成型零部件的磨损成型零部件的摩损相对于精度要求不高的大型零部件来说，可

31、以不考虑，但对于精度要求较高的小型零部件，就必须要对其进行考虑。本产品为LDPE制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最 小值分别取1.5%和3.5%。平均收缩率s为2.5%,此产品采用6级精度，属于一般精 度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.50.75的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔 和型芯的制造公差可达到IT 7IT 8级，综合参考，相关计算具体如下：凹模1径向尺寸计算-Lm1s 1 0Z20.48(相关公.式参见8塑料制4品成型及模具设计第79-80页)图8-1中：20.1228.46°

32、 mm1(Lm2)0z (1 S) Lm2s ；0z21(12.5%) 13 0.3600362 13.51°0.09mm1 (Hm)0 z (1 S) Hms - 0Z21 兰(12.5%) 15 0.404215.17500.1mm图8-1(C1) ±S z/2 =(1+ s")C1S±S z/2=(1+2.5%) X 2± 0.32/2=2.05土 0.16 mm821凸模计算：8-1 中：(LM1) 0- S z = (1+ s"儿M1S+0.5 XA 0- S z=(1+2.5%) X 26+0.5X 0.480-0.48/

33、4(L1) 0+ S z =(1+ s - )L1S - 0.5XA 0+ S z =(1+2.5%) X 16-0.5X 0.4+0.4/40 =16.2+0.10(lx) 0+ S z =(1+ s - )lXS - 0.5 XA 0+ S z=(1+2.5%)X2 - 0.5X0.24+0.24/40=1.93+0.040(CX) ±S z/2 =(1+s - )CXS ±S z/2=(1+2.5%)X11±0.38/2=11.27±0.19(wx)0+ S z =(1+ s - )w XS - 0.5 A 0+ S z=(1+2.5%)X X 0

34、.24+0.24/40=0.4+0.060图8-3822中，螺纹型芯与大型芯的配合采用H8/f8型芯径向尺寸计算:16.20.180.36(hQ) 0+ S z = (1+ s -)hQS-0.5XA 0+ S z=(1+2.5%) X 3-0.5 X 0.24+0.24/40=2.96+0.060(hQ1) 0-S z =(1+ s -)hQ1s+0.5XA 0- S z= (1+2.5%)X10-0.5X0.32 0-0.32/4=10.09 0-0.08(lQ2) 0- S z = (1+ s")lQ2S+0.5 XA 0- S z=1+2.5%)X 8.2.3 计算螺纹型芯的

35、工作尺寸：螺纹型芯大径：(dM 大)0-S z=(1+ s - )ds 大 + 中0- S z螺纹型芯中径：(dM 中)0- S z=(1+ s - )ds 中 + 中0- S z螺纹型芯小径：(dM 小)0- S z=(1+ s - )ds 小 + 中0- S zdM 大, dM 中, dM 小 分别为螺纹型芯的大，中，小径；ds大，ds中，ds小分别为塑件内螺纹大，中，小径基本尺寸；中一塑件螺纹中径公差；S z螺纹型芯的中径制造公差，其值取A /5。将数据代入以上公式计算得：(dM 大)0- S z=(1+2.5%) X 14+0.030-0.03/5(dM 中 )0-S z=(1+2.5

36、%)X12.701+0.030-0.03/5(dM 小)0- S z =(1+2.5%) X 11.835+0.030-0.03/5型腔壁厚和底板厚度计算注射模在其工作过程需要承受多种外力， 如注射压力、保压力、合模力和脱模力 等。如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。因此， 在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和校核是必不可少的。一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但凸模和型芯通常都是由制品

37、内形或制品上的孔型决定，设计时只能对它们进行强度校核。因在设计时采用的是镶嵌式圆形型腔。因此，计算参考公式如下：侧壁：按强度计算:按刚度计算:底部：按强度计算:s r( i'、2Pm1)1)hs按刚度计算:hs0.9豐凸模计算:按强度计算：r 2L Pm按刚度计算：r 3 PmL4 E参数符号的意义和单位以及经查表所得值如下：Pm模腔压力（MPa）取值范围5070E材料的弹性模量（MPa）查得2.06 *05176.5;材料的许用应力（MPa）查得$ 成型零部件的许用变形量（mm）查得0.05;将以上值代入公式计算可得:按强度计算得：s 4.93mmhs 4.38mmr 8.52mm按

38、刚度计算得：s 0.93mmhs 1.91mmr 3.97mm模具采用材料为3Gr2W8V，淬火中温回火，46HRC第 9 章 导向机构的设计导向机构是为了保证注射模准确合模和开模，因此在注射模中必须设置导向机 构。导向机构的作用是导向， 定位以及承爱一定的侧向压力。 根据本塑件的实际情况， 采用导柱导向机构。9.1 导柱导向机构的作用：1、导向作用合模时， 首先是导向零件接触， 引导动定模或上下模准确闭合， 避免型芯进入型 腔造成成型零件损坏。2、定位作用模具闭合后， 保证动定模或上下模位置正确， 保证型腔的形状和尺寸精确在模具 的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。3、一定的侧向压力。

39、9.2 导柱导套的设计原则：1、导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。2、导柱的长度应比型芯端面的高度高出 6-8mm ，以免型芯进入凹模时与凹模相 碰而损坏。3、导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距 离，以保证模具的强度。4、为了使导柱能顺利的进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端 也应倒角 .5、一般导柱滑动部分的配合形式按 H8/f8 ，导柱和导套固定部分配合按 H7/k6 ， 导套外径的配合按 H6/k6;6、导柱设在动模一侧可以保护型芯不爱损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模 取出塑件，因此可根据需要而决定装配方式。7、除了动模、定模之间设导柱、导套

40、外、，一般还在动模座板与推板之间设置导 柱和导套，以保证推出机构的正常运动。8、导柱的直径应根据模具大小而决定，可参考标准框架数据选取。9.3导柱导套的设计：在注射模中，动、定模之间的导柱既可设置在动模一侧，也可设置在定模一侧，视具体情况而定，但通常设置在型芯凸出分型面最长的那一侧。而双分型的注射模，为了中间板在工作过程中的支承和导向，所以在定模一侧一定要设置导柱。如9-1所示：图9-19.4导柱的设计:导柱的结构:1、直通式导柱：拆装方便，便于维修，但制造比较费时，且需增加垫板，适用 于大型固定式模具。2、铆合式导柱：结构简单，加工方便，但导柱损坏后更换麻烦。3、压入式合模销：在垂直分型面的

41、模具中，为了保证锥模套中的对拼凹模相对 位置准确，常采用两个合模销。根据设计要求本次设计，选用直通式导柱。9.4.2 对导柱的要求：1、导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证导柱具有足够的抗弯强度。2、为使导柱能顺利地进入导套，导柱的端部应该做成圆锥形或半球形的先导部 分。球形先导部分因制造费时，一般很少采用。3、导柱的长度必须比凸模端面的高度高出 68伽，以免在导柱未导正方向之前 型芯进入型腔时与凹模相碰而损坏。 此外，导柱长于凸模端面， 脱模后可按任何利于 操作的位置放在工作台上，而不致于擦伤凸模成型表面。4、导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的型芯。5、导柱尾部通常应埋入模板内。

42、6、导柱配合部分的表面光洁度应高一些。7、导柱滑动部分按H8/h8间隙配合，固定部分按 H7/m6过渡配合导柱的尺寸如下图：9.5导套的设计：导套的结构：1、凸台式导套：主要用于固定式模具中的推出机构。2、台阶式导套：用于精度要求较高的大型模具。检修方便，能保证导向精度。3、套筒式导套：用于模套高度不大的简单模具。4、带油槽的导套：改善导向条件，减少磨擦，但增加了制造成本，仅用于模具 温度不高的固定式注射模。结合零件结构及模具整体要求，选用台阶式导套。对导套的要求：1、导套配合部分的表面光洁度不能过低。2、对于大型注射模，当开模力过大时, 为了防止导套拔出，应在导套上部加装盖板。3、导套材料可

43、用淬火钢或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱的硬度，这 样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。4、 为使导柱比较顺利地进入导套，在导套的前端应倒有圆角R。5、导套孔的滑动部分按H8/h8间隙配合，导套外径按 H7/m6过渡配合。导套设计及尺寸如下图所示点浇口形式的双分型号面注射模应注意使分型面A的分型号距离能保证浇注系统凝料顺利取出，一般A分型号面分型距离为：s=s1+35mmsA分型面分型距离(mm)；si浇注系统凝料在合模方向上的长度(mm)双分型面模具中要注意导术的设置及导柱的长度，如刻导柱同时对动模部分导 向，则导柱导向部分的长度应按下式计算：L> s+H+810mmL导柱导向

44、部分长度(mm);sA分型面分型距离(mm);H中间板的厚度(mrh。s1=46.5mms=49.551.5mm H=34.5mm L > 92mm定端与模板间用H7/m6或H7/k6的过渡配合,导向部分通常采用H7/f7或H8/f7 的间隙配合。根据模具结构的要求，与导柱同动作的弹簧应布置4个，并尽可能对称布置于A分型面的四周，以保持分型时弹力均匀，中间板不被卡死。布局形式如图所示：导柱排布图第 10 章 脱模机构的设计脱模机构是注射成型的每一循环中，使塑件从模具型腔中型芯上脱出, 模具中这种脱出机构称为脱模机构（或推出机构、顶出机构）。脱模机构的作用包括脱出、取 出两个动作， 即首先

45、将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离， 即为脱出，然后把其 脱出物从模具内取出。脱模机构的组成 :推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、 推出机构的导向与复位部件组成。 即推件板、推件板紧固螺钉、推板固定板、推杆垫板、顶板导柱、顶板导套以及推板 紧固螺钉。10.1 脱模机构的分类：按方式分：1、手动脱模，它是在开模后，用人工操作推出机构取出塑件。其动作平稳，对 塑件无撞击，操作安全，但劳动强度大，生产效率低；2、机动脱模，是利用注射机的开模动作使塑件脱离型腔。开模时塑件先随动模 一起移动，达到一定位置时，脱模机构被注射机上固定不动的推杆（或顶杆）顶住而 不能随动模继续移动，从而使塑件脱离模

46、腔。机动脱模生产效率高，推出力大，生产 中被广泛采用；3、气动脱模，利用压缩空气， 通过型腔里微小的顶出气孔或受气阀将塑件吹出， 气动方式可以真截吹出塑件，且制件表面无任何痕迹，但是需要专用装置。4、液压脱模，注射机上设置有专用的液压顶出装置（即液压缸），当开模到一 定距离后， 通过液压缸活塞驱动而实现脱模动作。 液压式的顶出力、 速度和时间可通 过液压系统调节，但需要专用液压装置；按类别分类：1、推杆式脱模，是推杆直接与塑件直接接触，开模后将塑件推出。应用广泛， 常用圆形截面推杆，其具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。2、推管推出脱模，又称空心推杆或顶杆 .特别适用于圆环形、 圆筒形等

47、中心带孔 及薄壁圆桶形塑件 . 推管整个周边推顶塑件，使塑件受力均匀，无变形、无推出痕迹 等优点。推管推出机构的常用方式是将主型芯固定于动模座板的推管脱模机构。3、推件板推出脱模，又称卸料板或刮板。其特点是推出面积大、推力均匀，塑 件不易变形，表面无推出痕迹，结构简单，模具无需设置复位杆，适用于大筒形塑件 或薄壁容器及各种罩壳形塑件。4、利用成型零件推出制品的脱模，适用于螺纹型环一类的制品，利用模具中某 些成型零件推出塑件。5、多元联合式脱模，对于某些深腔壳体、薄壁制品以及带有环状凸起、凸肋或 金属嵌件的复杂制品， 为防止其出现缺陷， 常采用两种或两种以上的推出机构联合动 作以完成脱模过程。按

48、动作分类：1、一次推出脱模，最常用的一种脱模方式，塑件只经过推出机构一次动作就能 脱模，故又称简单机构。2、二次推出脱模。一般的塑件，其推出动作都是一次完成的，但是某些特殊形状的塑件，一次推 出动作难以将制品从型腔中推出或者制品不能自动脱落， 这时就必须增加一次推出动 作才能使制品脱落。二次推出脱模两次推出的行程一般都有一定的差值， 行程大与行程小者既可以同 时动作，也可以滞后动作。 同时动作时要求行程小者提前停止动作； 若不同时动作时， 要求行程大者的零件滞后运动。3、动定模双向推出脱模，在某些情况下，当塑件被推出后还需延迟动作再推出 浇注凝料等，尤其用于潜伏式浇注系统注射模具。设计原则：1

49、、机构应尽量设在动模一侧， 以便借助于开模力驱动脱模装置， 完成脱模动作；2、塑件不因推出而变形损坏 , 外形良好；3、构简单可靠 : 机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度；脱模力的计算：脱模力是指将塑件从型芯上脱出时所需克服的阻力。 它是设计脱模机构的重要依据之一 当塑件收缩包紧型芯时，其受力情况为：正压力 F正=F包，即它的正压力就 是塑件对型芯的包紧力，些时的摩擦阻力为： F阻=f X F正=f X F包。当型芯存在锥 度的时候，故在脱模力（F脱）的作用下，塑件对型芯的正压力降低了 F脱Xsina, 即变成了（ F正-F脱Xsina）,所以些时的摩擦阻力为：F 阻=f（F 正

50、-F 脱 Xsina）=f X F 正-f X F 脱 Xsina式中：F阻摩擦阻力（ N）f摩擦系数，一般取 f=0.15 - 1.0F正因塑件收缩对型芯产生的正压力（即包紧力）（N）F脱脱模力A脱模斜率，一般为 1 度到 2度.根据力平衡原理，列出平衡方程式：刀 Fx=0F 脱 +F 正 sin a =F 阻 cos a由于 a 一般非常小，式中的 fX sina 会非常接近于 0, 故与之相乘的项之值可近 似的等于0,因此上式中的f X F脱Xsina可以忽略，当该项忽略时，上式变成：F 脱=f X F 正 X cosa-F 正 X Sina=F 正(f X cosa-sina )当(f

51、 x Sina x F脱)项忽略不记时，即为：F 脱 +F 正 x sina=(f x F 正-f x F 脱 xsina) x cosaF正 (f cosa sina) F 正 cosa( f tana)F 脱=1 f sin a cosa 1 f sin a cosaF 脱=p A式中：p塑件对型芯产生的单位正压力(包紧力)，一般p=8-12MPa,薄件取小值， 厚件取大值。A塑件包紧型芯的侧压力对于不通孔的壳形塑件脱模时，还需要克服大气压力造成的阻力F阻,其值为：F 阻=0.1AA为型芯端面面积故总的脱模力应为：F总脱=F脱+F阻或 F 总脱=F脱+0.1Ap为塑件对型芯的单位面积上的包

52、紧力，在一般情况下，模外冷却的塑件p取2.43.9 x 107Pa;模内冷却的塑件 p 约取 0.81.2 x 107Pa经计算 A=615.44mm2 式中卩取 0.25,p 取 1x 107Pa,取 a =45。将数据代入上面导出的公式可得：Ft=615.44 x 10-6 x 1x 107(0.25 x cos45' -sin45 ' )=1457.91N。第 11 章 冷却系统设计11.1 冷却系统工艺：冷却系统的作用：防止塑件脱模变形， 缩短成型周期， 使结晶性塑料冷凝形成较低的结晶度， 以得 到柔软性、挠曲性、伸长率较好的塑件。冷却系统在模具生产过程中起着至关重要的

53、做用，塑料在成型过程中, 温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱 模后塑件变形率大，而且还容易造成溢料和黏模；模具温度过低，则熔体流动性差， 塑件轮廓不清晰， 表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷； 当模具温度不均匀时， 型芯 和型腔温度差过大， 塑件收缩不均匀， 导致塑件翘曲变形， 会影响塑件的形状和尺寸 精度。设置温度调节系统以达到理想的温度要求。冷却系统设计原则：1、冷却水道应尽量多、 截面尺寸应尽量大 型腔表面的温度与冷却水道的数 量、截面尺寸及冷却水的温度有关。2、冷却水道至型腔表面距离应尽量相等当塑件壁厚均匀时， 冷却水道到型腔表面最好距离相

54、等， 但是当塑件不均匀时， 厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应 近一些，间距也可适当小一些。一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm常用1215mm.3、 浇口处加强冷却塑料熔体充填型腔时， 浇口附近温度最高， 距浇口越远 温度就越低，因此浇口附近应加强冷却，通常将冷却水道的入口处设置在浇口附近， 使浇口附近的模具在较低温度下冷却， 而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换 后的温水作用下冷却。4、 冷却水道出、入口温差应尽量小如果冷却水道较长，则冷却水出、入口 的温差就比较大，易使模温不均匀，所以在设计时应引起注意。冷却水道的总长度的计算可公式：Lw=Aw/ttLw 冷却水道总长度 Aw 热传导面积 Dw 冷却水道直径根据模具结构要求，冷却水道长度5、冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置聚乙烯的收缩率大，水道应尽量沿着收缩方向设置。6、合理确定冷却水管接头位置。为不影响操作，进出口水管接头通常设在注射 机背面的模具同一侧。7、冷却系统的水道尽量避免与模具上其它机构（如推杆孔，小型芯等）发生干 涉现象，设计时要通盘考