塑料盒模具设计说明书正文

1、一、塑件成型工艺性分析1.1塑件的分析外形尺寸 图1 塑件图如图1所示，该塑件壁厚为1.6mm-2mm，为薄壁类壳体类塑件，塑件外形尺寸不大，为矩形状，较规则，塑料熔体流程不太长，要求塑件表面平整光滑，无翘曲变形、皱折和裂纹等缺陷，防止产生熔接痕。根据塑件的外形特征，且材料为热塑性塑料，选择注射成型是合适的成型方法。精度等级 塑件部分尺寸的公差任务书中已经给定，可知塑件对精度的要求较高，未注的公差取为MT5。脱模斜度聚丙烯（PP）的成型性能良好，成型收缩率较小，该塑件的平均壁厚约为2mm，任务书中已经给定脱模斜度范围为301°。1.2 PP工程塑料的性能分析聚丙烯（PP）是一种半结晶

2、性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入14%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在140。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比

3、均聚物型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。PP也不像PE那样在高温下仍具有抗氧化性。聚丙烯（PP）是常见塑料中较轻的一种，其电性能优异，可作为耐湿热高频绝缘材料应用。PP属结晶性聚合物，熔体冷凝时因比容积变化大、分子取向程度高而呈现较大收缩率(1.0%1.5%)。PP在熔融状态下，用升温来降低其粘度的作用不大。因此在成型加工过程中，应

4、以提高注塑压力和剪切速率为主，以提高制品的成型质量。聚丙烯（PP）性能参数见下表1。表1 聚丙烯（PP）的性能指标指标数据 指标数据密度/(kg.m-3)0.900.91拉伸弹性模量E1/MPa1.11.6 ×103比体积/(dm3.kg-1)1.101.11抗弯强度w/MPa675吸水率(24h) p.c/%0.010.83冲击韧度k / kJ.m-23.54.8熔点t/130-160抗拉屈服强度b/MPa50收缩率S/%1.03.0硬度HB8.65热变形温度 t/102115体积电阻系数V /.cm>1016熔点 t/1701761.3 PP的注塑成型过程及工艺参数（1）注

5、射成型过程1）干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。2）注射过程：塑料在注射机料筒内经过加热塑化，达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具的型腔成型，其过程可分为塑化，锁模，充模，保压，补缩，冷却等几个阶段。（2）注射工艺参数：1）注射机选择：螺杆式注射机，螺杆转速为48N/（r·min-1）2）料筒温度 后段：160180 中段：180200 前段：2002203）喷嘴温度：2202404)模具温度： 80905）注射压力：70100MPa4）注射时间：50s（包括合模时间，注射时间，冷却时间，辅助时间）注射压力考虑到本塑件不大，结构不算非常复杂，厚度适中，可以用较低的注射压力。

6、注射过程中，浇口封闭瞬间型腔内的压力大小决定了塑件的表面质量以及银丝状缺陷的程度，压力过小，塑件收缩大，与型腔表面脱离的机会大，制件表面容易雾化。压力过大，塑料与型腔表面摩擦作用强烈，容易造成粘模。对于螺杆式注射机一般取70MPa100MPa。注射速度 PP采用中等注射速度较好。当注射速度过快时，塑料易烧焦或分解析出气化物，从而在制件上出现熔接痕、光泽差以及浇口附近塑料发红等缺陷。本塑件为薄壁制件，且浇口类型为点浇口，故又要保证有足够高的注射速度，否则塑料熔体难以充满型腔。二、注塑机的选择及相关参数的校核对塑料盒进行零件工艺分析、成型过程工艺分析和工艺参数的大致选定的基础上，根据塑件批量大小和

7、精度要求就可以确定型腔数量和排列方式，根据模具所需注射量就可以确定注射机的型号及安装尺寸的确定。2.1 确定模具的结构形式 图2 分型面的选择确定分型面通过对塑件结构形式的分析，分型面应该选在凸耳端截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图2所示。确定型腔数量此塑料盒属于中小型零件，形状比较规则，精度要求一般，没有注明生产要求，没有侧孔，不需要进行侧抽芯。采用一模一腔可简化模具结构，提高制件的精度，但考虑到经济效益和生产效率，并结合模具的结构，防止模具过于复杂，初步拟定为一模两腔。考虑到分型的承压面宽度不小于25mm（中型模具），型腔中心距初定为100mm，凹模长度定义为140mm，型

8、腔布置方式如图3所示。图3 型腔布置2.2 注射机选型注射量的计算通过UGNX建模分析，如图4所示，塑件体积为VI=42.57cm3，塑件质量为m1=38.31g，（取PP的密度为0.90g/cm3），流道凝料的质量m2按照塑件质量的0.2倍估计，所以注射量为：m=1.2nm1=1.2×2×38.31=91.84g（1）V=m=53.691.9441.00.905=102.16cm3（2）图4 UGNX质量体积属性分析选择注塑机根据以上计算得出在一次注射成型过程中注入模具型腔的塑料的总体积为V=102.16cm3，有参考文献1式（4-18）V公=V/0.8=102.16/0

9、.8=127.70cm3。根据以上的计算初步选定公称注射量为320cm3，注射剂型号为XYZ300的卧式螺杆注塑机，其主要技术参数见表2。表2 注射机技术参数指标参数指标参数理论注射容积/cm3320最大成型面积/cm3650螺杆直径/mm60移模行程/mm340注射压力/MPa175最大模具厚度/mm355螺杆转速/（r/min）0180最小模具厚度/mm285注射时间/s2.5拉杆空间/mm400×300塑化能力/(kg/h)19顶出力/kN70kN注射方式螺杆式推出形式/mm中心及两侧推出合模力/kN1500锁模形式液压机械喷嘴球半径/mm18喷嘴口直径/mm5定位孔直径/mm

10、150模板尺寸/mm620×5202.3 注射机相关参数的校核注射压力的校核查参考文献2表13-2，PP的注射压力为70MPa140MPa，这里取P0=100MPa，该注射机的公称注射压力为150MPa，注射压力安全系数ki=1.251.4，这里取ki=1.3。则：ki P0=1.3×100=130MPa<175MPa（3）所以，注射剂注射压力合格。锁模力校核1) 塑件在分型面上的投影面积A塑=662+2×8×2=4388mm2（4）2) 浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即浇道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇的数值，可以按照多型腔模具的统

11、计分析来确定。A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.20.5倍，由于本设计的流到较简单，采用一腔一模，因此流到凝料的投影面积可以适当取消些，这里取A浇=0.2A塑（5）3) 塑料盒浇注系统在分型面上的总的投影面积为：A总=nA塑+A浇=2×A塑+0.2A塑=2×1.2×4388=10531.2mm2（6）4) 模具型腔内的膨型F胀=A总P型=10531.2×25=263280N=263.28kN（7）PP属于容易成型的塑料，式中P型为型腔压力，取25MPa（见参考文献2表2-2）。由表3，注射剂的公称锁模力为F锁=1500kN，锁模力的安全系数K2

12、=1.11.2，这里取K2=1.2，则K2F胀=1.2F胀=1.2×263.28=315.94kN<F锁（8）所以注射剂的锁模力满足要求。最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为注射机的最高压力Pmax=175MPa (见表3)，应该大于注射成型时所需调用的注射压力P0，即PmaxKP0=1.4×70140=98196MPa（9）故符合设计要求。式中 K安全系数，常取K=1.251.4，该处取1.4； P0实际生产中，该塑件成型时所需的注射压力，为70MPa100MPa。型腔数量校核本设计的型腔数量n=2。1) 由注射机料筒塑化率校核模具的型腔数n nKMt3600-

13、m2m1 =0.8×68400×503600-0.2×2×38.3138.31 =19.44（10）故型腔数校核合格。式中 K注射机最大注塑量的利用系数，无定形塑料一般取0.8； M 注塑机的额定塑化量（gh)，该注射机为68400gh； t 成型周期，取50s参考文献2表13-2； m1 单个塑件的质量，m1=38.31g； m2浇注系统所需塑料的质量m2=0.2nm1=0.2×2×38.31=15.324g（11）2) 由注射机的最大注射量校核型腔数量nKmN-m2m1=0.8×500-0.2×2×3

14、8.3138.31=10.04（12）故型腔数量校核合格。式中 mN注射机的允许最大注射量(cm3)，该注射机为500cm3。其他符号意义同上。3) 按注射机的额定锁模力校核型腔数量 nF锁-P型A浇总P型A塑 =2×106-0.2×25×106×2×544×10-625×106×4388×10-6=18.18（13）故型腔数量校核合格。式中 A浇总浇注射系统在模具分型面上的总投影面积A浇总=0.2nA塑（14）其他符号意义同上。三、浇注系统的设计浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道

15、，它的作用是将塑料熔体顺利的充满型腔的各个部位。具有传热、传压和传热的功能，正确设计浇注系统对获得优质的塑件极为重要。注射成型的基本要求是在合适的温度和压力下使足量的塑料熔体尽快充满型腔，影响顺利充模的关键之一就是浇注系统的设计。3.1 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或者型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体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，由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套，材料选用45号钢，并经过局部热处理，球面硬度38HRC45

16、HRC，设计独立的定位环用来安装模具时起定位作用，主流道衬套直径略大于喷嘴直径0.5mm1mm以避免溢料并且防止衔接不准而发生的堵截现象，其关系如图5所示。主流道尺寸主流道的尺寸计算如表3所示。表3 注射机技术参数计算项目计算过程结果主流道小端直径D/ MM主流道球面直径SR/ MMD= D0+0.51=5+0.51式中D0为注塑机喷嘴直径，D0=5MMSR=SR0+12=18+12式中SR0注射机喷嘴球半径, SR0=18 MM6204球面配合高度H/ mm主流道长度L0/mm H=35 mm尽量小于60mm，由标准模架结合该模具的结构选取225主流道大端直径D/mmD=d+2L0tan=6

17、+2×25tan1.5°=78.33mm 式中，半锥角为1°2°，这里取=1.5° 7.31浇口套总长L/mmL= L0+h=35+4=39 mm 39主流道衬套的形式及其固定主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属于易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套，以便于有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用45钢或者合金钢，热处理硬度为5262HRC。本设计若采用分体式结构，主流道比较长，凝料体积比较大，因此把衬套和定位圈做成一整体的延伸式浇口套，有利于缩短主流道长度。因流道长短与所选模架大小有关，所以在确定

18、流道尺寸之前根据型腔数量及布局估算动、定模板的平面尺寸，即粗定模架的型号和规格，这样才能使理论计算有据有依。延伸式浇口套如图6所示。图5 喷嘴与浇口套尺寸的关系图6 浇口杯3.2分流道的设计分流道的布置形式分流道是主流道和浇口之间的通道，起分流和转向的作用。分流道在分型面生的布置与型腔排列密切相关，有多种不同的形式，但应遵循两方面原则：一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。本设计采用平衡式流道布置，以使塑料熔体经分流道能均衡的分配到两个型腔和避免局部膜胀力过大影响锁模。图7为分流道布置形式。1主流道 2水平分流道3 垂直分流道 4点浇口图7 分流道布置形式分流道

19、的长度分流动的设计应尽可能短，以减少压力损失、热量损失和流道凝料。由图7知分流道水平单向长度L1=50mm。根据所选模板的厚度（70mm）和凹模高度（考虑到水道的布置等因素），圆锥形垂直分流单向长度为L2=50mm ，分流道总长度为L总=2L2+L1=2×100=200 单向分流道的长度为L3=L2+L1=50+50=100mm。分流道的形状及其尺寸为了便于机械加工和凝料脱模，分流道设置在分型面上，但本模具为3板模，有两个分型面，梯形分流道设在定模板A上，圆锥形的分流道设置在A板和定模内的凹模中。分流道的断面形状有圆形、矩形、梯形、U形和六角形，为减少分流道压力损失并考虑到容易脱模，

20、在定模板A板上的水平分流道设计成梯形，A板和定模凹模中的垂直分流道设计成圆锥形流道。梯形流道的设计本塑件壁厚为2mm左右，质量为38.31g，可以采用下列经验公式计算分流道的直径：D=0.2654m×4L3=0.2654 38.31×4100=5.19mm（15）式中 D分流道直径（mm）； m塑件的质量（g），为38.31g； L3单向分流道的长度（mm），为100 mm。对于PP塑料，D值在1.6mm9.5mm范围内（见参考文献2表2-4），故合理。对于梯形流道，设置梯形的上底宽B=6mm（便于选择刀具），底面圆角半径为R=1mm，根据参考文献2式2-21式，H=233

21、4B （16）设置梯形的高为H=3B/4=4.5mm，设下底宽度为b，梯形面积应满足一下关系式B+b2H=4D2（17）代入计算得b=3.40，考虑到梯形底部弧对面积的减小及脱模斜度等因素，取b=3.5mm，通过计算梯形斜度为 =9.5°，基本符合要求，如图8 所示。圆锥形分流道的设计为方便凝料的脱出，推凝料板及A板的分流道设计成圆锥形，取其锥角为3°。由于上述计算的分流道的直径为5.2mm，梯形流道的宽边为6mm，所以圆锥分流道的大端直径取5.0mm。因锥形流道通过定模板厚为20mm，通过定模凹模30mm，取点浇口高度为1mm。那么分流道小端直径估算如下。 d1=D-2h

22、1tan1.5° =5.0-2×20+30-1-4.5×tan1.5° =2.7mm（18）3.3 冷料井的设计为了避免前端冷料进入分流道和型腔造成成形缺陷，主流道对面设置冷料井，本设计属于两分模，故主流道冷料穴设置在脱料板上，且无需拉料杆。其形式采用柱子球形，如图9所示。图8 梯形分流道图9 主流道冷料穴形式3.4 浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的影响很大，本设计采用点浇口，浇口截面积通常为分流道界面积的0.07倍0.09倍，浇口长度约为0.5mm0.75mm，浇口具体尺寸一般根据

23、经验公式确定，取其下限值，然后在试模时修正。点浇口尺寸的确定有经验数据及经验公式（见参考文献2表2-6）。取得点浇口的参数见表4。表4 点浇口参数表浇口形式经验数据/MM取值/MM点浇口L=0.50.75有倒角C时取L=0.752L=1C=R0.3或者为0.3×45°C=R0.3=2° 4°=3°d=0.32d=1D1DD1=5.4浇口位置的确定模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影

24、响模具结构。总之要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）浇口应开设在塑件壁厚最大处，使熔体从厚壁流向薄壁，并保持浇口至型腔各处的流程基本一致。（2）避免浇口处产生喷射和蠕动，而在充填过程中产生波纹。（3）考虑分子的取向影响，浇口应设置在塑件的主要受力方向上，因为顺着流动方向的力学性能要高于其他方向。特别是带填料的增强塑料，这种特性更加明显。（4）在选择浇口位置时应考虑到塑件尺寸的要求，因为塑料流经浇口充填型腔时，在流动方向与垂直于流动方向上的收缩率不尽相同，所以要考虑到变形和收缩的方向性。（5）须尽量减少熔接痕迹，应有利于型腔中气体的排出。（6）

25、注意对外观质量的影响。浇口的位置不仅仅影响着熔体的在模腔内的流动，同时也是决定制品性能好坏的重要因素之一，根据本塑件的结构分析，塑料盒为以对称结构，为平衡流体的流动，有利于充模流动、排气和补料。浇口位置应设计在塑料盒上表面的中心处。用点浇口进料，选在该位置不但模具简单，塑件几乎没有熔接痕，也利于排气，提高塑件的精度。并且熔体冲模良好。对于该模具，从主流道到两个型腔的分流道的长度相等，形状及断面尺寸对应相同，各个浇口也相同，浇注系统显然是平衡的。3.5 浇注系统体积计算浇注系统凝料体积计算 主流道与主流道冷料井凝料体积 V主=V锥+V冷=L12D0d0+d02+D02+12×43

26、15;18D03 =（25+6.5）127.312+7.31×6+62+12×43×18×7.313 =1098.69+102.21=1200.9mm3（19） 分流道凝料体积梯形分流道凝料体积V梯=3.5+62×4.5×120=2565mm3（20）圆锥形分流道凝料体积V锥=2×L12D1d1+d12+D12=2×50125.02+2.7×5.0+2.72 =1198.2mm3（21）浇口很小，体积忽略。 浇注系统凝料体积 V浇注=V主+V梯+V锥 =1200.9+2565+1198.2=4964.1m

27、m3（22） 注系统的凝料质量m浇注=4.96×0.90=4.46g（23）该值小于公式（11）之前估计的38.31×0.2=7.66g，所以前面的各项计算与校核符合要求。浇注系统各截面流过熔体的体积计算流过浇口的体积VJ=V塑=42.57cm3（24）流过分流道的体积 VF=V塑+V锥+V梯2 =42.57+1.198+2.5652=44.45cm3（25）流过主流道的体积VZ=2VF+V主=2×44.45+1.20=90.10cm3（26）3.6浇注系统校核浇注系统体积流率的计算 确定适当的剪切速率根据经验（PP）的流动性，浇注系统各段的剪切速率取以下值，所成

28、型的质量较好。主流道、分流道： s=5×102s-15×103s-1，点浇口最大剪切速率：g=1×105s-1（参考文献2表2-8）。 确定体积流率q。浇注系统各段的q值不同Ø 主流道体积流率qs因塑件不大，且为一模两腔，所需注射塑料熔体的体积也因此不是很大，而主流道尺寸由于和注射机喷嘴孔直径相关联，其直径并不小，因此主流道体积流率并不大，取s=2×103s-1，代入得qS=4RS3=4×0.3333×2×103=58cm3/s（27）式中 Rs主流道平均半径（cm），为7.31+622×0.1=0.33

29、3cm（28）Ø 浇口体积流率点浇口用适当的剪切速率g=1×105s-1代入得qg=4Rg3=4×0.13×1×105=78.5cm3/s（29）式中 Rg点浇口半径（cm），为0.1cm。注射冲模时间的计算 模具冲模时间ts=Vzqs=90.1058=1.55s（30） 单个型腔冲模时间tg=Vjqg=42.5778.5=0.54s（31） 注射时间根据经验公式求得注射时间t=ts3+2tg3=0.88s（32）根据参考文献2表2-3，t注射机公称注射量以内的最大注射时间2.5s，所以时间合理。校核各处剪切速率 浇口剪切速率g=4qgR3=4

30、×78.53.14×0.13=1×105s-1=1×105s-1（33）合理。 分流道剪切速率R=3.3qRRn3=3.3×50.53.14×0.2643=2.88×103s-1>5×102s-1（34） 5×102s-1<2.88×103s-1<5×103s-1 合理。式中 qR分流道体积流率cm3/sqR=VFt=44.450.88=50.5cm3/s（35） Rn分流道截面积的当量半径（cm）Rn=32A2L=32×6+3.52×4.523.

31、146+3.5+2×4.5/cos9.46=2.50mm =0.25cm（36）A 横截面积B 梯形截面周长 主流道剪切速率s=3.3qsRs3=3.3×583.14×0.3333=1.65×103s-1（37）5×102s-1<1.65×103s-1<5×103s-1合理。四、成型零件的结构设计及计算4.1 成型零件的结构设计凹模的结构设计凹模是成型制品的外表面的成型零件，按照凹模的结构的不同可以将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式。根据对塑件结构的分析，本设计采用整体嵌入式凹模，如图10所示。凸模的结构

32、设计凸模是成型制品内表面的零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型，该塑件采用整体型芯，但为了脱模机构的安置和水道的设计，将凸模做成空腔，和凸模芯相配。因塑件的抱紧力较大，所以脱模设在动模部分。凸模结构如图11所示。凹凸模和凸模芯的位置关系如图12所示。图10 凹模结构图11凸模结构1-螺钉 2- 凹模 3-推杆 4-凸模芯 5-凸模图12 凹凸模和凸模芯的位置关系成型零件钢材的选用该塑件的成型零件要求有足够的刚度、强度、耐磨性和良好的抗疲劳性，同时考虑它们的机械加工性能和抛光性能。又因为塑件的要求精度高，选择嵌入式凹模的材料为718H（参考文献3表9-4-5）。对于成型塑件内表面的凸模型芯来

33、说，不仅有塑件精度高的要求，同时脱模时和塑件的磨损严重，因此，钢材也选用为718H，进行渗氮处理。4.2 成型零件工作尺寸计算采用参考文献2式（2-262-30）相应的公式中的平均尺寸算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。型腔长度尺寸计算 LM1=1+ScpLsl-x0+z =1+0.02×66-0.58×0.30+0.019=67.1460+0.019（38）式中 Scp塑件平均收缩率，PP的收缩率由表1可以知为1.0%3.0%，则 Scp=0.01+0.032=0.02（39）式中 Ls1塑件外形长度尺寸，为66mm； X修正系数，查参考文献

34、2表2-10，取0.58； 塑件公差值，由制件要求知，为0.3mm z 制造公差，塑件的公差要求在MT1级左右，查参考文献2表2-11，取0.019mm。型腔宽度尺寸计算型腔宽度除去没有公差要求的凸耳，其余和型腔长度尺寸一样，公差也一样，故除去凸耳的型腔宽度尺寸LM2=LM1=67.1460+0.019（40）型腔深度尺寸计算 HM=1+ScpH-x0+z =1+0.02×40-0.58×0.40+0.025=40.5680+0.039（41）式中 H塑件开口端到分型面的基本尺寸，即塑件高度，为40mm； X修正系数，查参考文献2表2-10，取0.58； 塑件公差值，由制件

35、要求知，为0.4mm z 制造公差，塑件的公差要求在MT3级左右，查参考文献2表2-11，取0.039mm。其他尺寸以此类推，型芯尺寸按公式计算hM=1+Scph-x-z0（42）计算结果如表5所列。表5塑件成型零件工作尺寸计算表模具尺寸名称塑件尺寸/位置尺寸塑件精度等级塑件尺寸公差模具等级GB/T1800模具尺寸计算结果模具尺寸规范化型腔长度66MT10.3667.1460+0.01967.1+0.089+0.108型腔宽度66MT10.3667.1460+0.01967.1+0.089+0.108型腔高度40MT30.4840.5680+0.03940.5+0.088+0.117型芯高度3

36、8MT30.4838.528-0.039038.5+0.028+0.077型芯宽度19.533MT40.4919.629-0.052019.6-0.044+0.008型芯长度118.2MT20.2718.444-0.021018.4-0.059+0.080型芯长度222.4MT20.2722.738-0.021022.7-0.021 0侧壁厚度计算及校核凹模侧壁厚度与型腔内压强和凹模的深度有关，其厚度根据参考文献3式3-5-59计算。a=c·P·h4Ep13=0.188×25×4041.6×105×0.01113=19.01mm（44

37、）式中 c由（侧壁内侧边长/侧壁内侧高度=66/40=1.65）确定的常数，其值查参考文献3表3-5-3，取c=0.188 ； P型腔压力，为25MPa； h内侧高度，为40mm； E材料的弹性模量，为1.6×105MPa p模具刚度计算许用变形量，由于侧壁内侧边长L=60mm300mm，p=L6000=666000=0.011（45）凹模侧厚壁3侧都为27mm比19.01mm大，薄壁处为两腔交接处，其受到两个方向大小几乎相等胀大力，两张力相互抵消，其壁厚没有太大要求，故凹模的厚度是满足要求的。底板厚度计算及校核底板厚度可按照下式计算T=0.54L2p·AEL1p13=0.

38、54×14425×87441.6×105×350×0.01113 =55.1mm（46）式中 L2两垫块之间的距离（mm），L2=230-2×43=144mm； L1模具长度（mm），为350mm； P型腔压力，取25MPa；A 塑件在分型面上的投影面积，两个塑件为A=2×66×66+2×2×8=8744mm2（47） E材料的弹性模量，为1.6×105MPa。对于定模板，由于在注射过程中与凝料板、定模底板在合模力的作用下相互压紧，背靠注射机固定板，故不会出现刚度不足，于是取定模板厚7

39、0mm。对于动模板，根据核算所需的动模板壁厚为55.1mm，加上凸模嵌入深度为30mm，需要85.1mm，选择90mm厚的动模板能满足要求。动模板厚度满足要求。五、脱模推出机构的设计注射成型每一循环中，浇注系统凝料和塑件必须准确无误地从模具的流道、凹模或者型芯上脱出，本套模具的脱出机构比较简单，浇注系统采用凝料推板推出，塑件采用推杆推出。5.1 浇注系统凝料的脱出机构开模第一次分型时，由于圆形扣拉模置的作用下，主分型面A不能打开，在压缩弹簧的作用下，位于定模的B分型面打开，一级分流道凝料（梯形截面）和二级分流道（圆锥形截面）在拉料杆的作用下，拉断点浇口，从定模A板及定模凹模中脱出；当定模A板与

40、推料板分开到一定距离时，由于定距拉杆和螺钉的作用，C分型面打开，是凝料推板在开模方向移动15mm，从而凝料推板分流道倒钩端从一级分流道的凝料中脱出，同时主流道凝料从主流道衬套中脱出15mm，分型顺序、定位螺钉和螺钉尺寸如图13所示。定距拉杆长150mm，定距长度90mm，定距长度大于凝料的总长（约65mm）,因此凝料能够顺利脱出，脱出距离有保证。 1-垫块 2-动模板 3-定距拉杆 4 圆形扣拉模 5-定模板 6-凝料推板 7-强力弹簧 8-定模座板 9-定距螺钉图13 分型顺序、定距拉杆和定距螺钉5.2塑件的推出机构脱模力的计算脱模力是从动模上的主型芯脱出塑件所需施加的力，它包括塑件对型芯的

41、抱紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。本设计运用简单估算法对模具进行计算。F总脱=Fc+Fb（48）式中 Fc塑件对型芯的抱紧力（N）； Fb脱模需克服的大气阻力（N），Fb=0.1Ab，这里0.1的单位为MPa，Ab为型芯的横截面积。第一、二次的分型时的脱模力主要由浇注系统产生，当熔体冷却时，会产生收缩，分流道是依靠拉料杆强制把点浇口拉断并从分流道中拉出，而主流道凝料是依靠推料板把拉料杆强制从分流道凝料中拔出及主流道从衬套中脱出。开模力大，因此脱模力也大，所以浇注系统的脱模可不进行脱模力的核算。第三次分型面的脱模力由于动模侧接触制品的面积明显大于定模，容易判断在第三次分型时制品留

42、在动模侧。系数=L+bt=66+663.14×2=25.7910（49）所以制件可以视为薄壁塑件（参考文献2第27页），式中t为塑件壁厚，约为2mm；L和b分别为长度和宽度，都是66mm。 型芯抱紧力Fc=12K·fc··ETf-Tjt·h=12×0.9536×0.45×9.8×10-5×1.6×103×108-60×2×40=3100N（50）式中fc脱模系数，PP取0.45； 塑料的线性膨胀系数，9.8×10-5-1 E脱模温度下，PP的抗拉

43、弹性模量，取1.6×103MPa； Tf 塑料软化温度，取108 Tj脱模时塑件温度，取60；t壁厚，取2mm；h型芯脱模方向高度，为40mm；以上系数参见参考文献2表2-12。其中K=fccos-sinfc1+fccossin=0.45cos1°-sin1°0.45×1+0.45cos1°sin1°=0.9536（51）式中脱模斜度，取1°。由于塑件底部设计有排气孔，并且推杆与型芯也存在间隙，故塑件在脱模时与外界相通，不需要克服大气阻力。于是F总脱=Fc=3100N（52）脱模力校核当进行塑件的推出时，由于注射机的顶出力为

44、70kN（见表3），远大于动模部分的脱模力3100N，因此塑件可以顺利推出。图14 推杆推杆最常见的有直杆式圆柱形推杆，本设计就采用该类型的推杆，其形式见图14所示，根据推杆布置原则、型芯大小和可供布置推杆的空间，设计推杆的直径为5，塑件每个型腔有9个腔，每个腔1根推杆。则两个型腔共18根推杆。推杆直径与模板上的推杆孔采用H8/f8配合(参考文献3第137页)。推杆装入模具后，其端面应与型芯表面齐平，或者高出型芯上表面0.05mm左右。推杆与推杆固定板采用径向单边0.5mm的间隙，推杆台肩与沉孔轴向间隙为0.03mm0.05mm。这样能在多推杆的情况下，不因各板上推杆孔间距的加工误差而引起的轴

45、线不一致而发生卡死的现象。推杆材料选择为3Cr2W8V，表面氮化处理，退赶上段的硬度应达到HRC6065。推杆接触面总面积和接触应力为A总推=4×18×52=353.25mm2（53）=F总脱A总推=3100353.25=8.78MPa<=12MPa（54）式中 PP塑料在脱模温度下的许用接触应力，见参考文献2表2-12，取min=12MPa，因此本模具的推杆的推出面积是可以满足要求的，塑件不会产生顶白现象。六、排气系统的设计在塑料的填充注射模腔过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分再注射温度下蒸发而兴盛的水蒸气，塑料局部分解产生的低分子挥发气体，塑料助剂

46、产生的气体等，这些气体如果不能顺利排出，在制件上形成气孔、接缝、表面轮廓不清和不能完全充满型腔等缺陷。同时，还会因气体压缩而产生高温灼伤制件，产生焦痕。为了避免这些缺陷，防止塑件在顶出时造成真空而变形，必须设计排气槽。该模具的分型面设置4处排气点，在动模板上布置如图15所示。(a)整体设置（b）排气槽尺寸图15 凹模上排气槽设计七、冷却系统的设计注射模设计温度调节系统的目的就是通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率，由于制品材料为PP，模具温度要求在90以下，又是中小型模具，所以无需加热装置。7.1 冷却系统和冷却介质一般注射到模具内的塑料温度为200，而塑件固化后从模具

47、型腔取出时温度在60以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，让塑料可靠冷却定型并迅速脱模。 由于PP的流动性为中等，且水的热容量大，成本低，传热系数大，故该套模具采用常温水冷却。7.2 冷却系统的简略计算忽略模具因空气对流、热辐射以及注射机接触所散发的热量，不考虑模具金属材料的热阻。塑件在固化时每分钟释放的热量QQ=WQ1=0.111×590=64.49kJmin（55）式中 W每分钟内注射模具中的塑料质量（kg/min），生产周期按每分钟注射1.2次（循环周期为50s）计算。W=1.2Vs·=1.2×102.17

48、5;0.90=110.916g=0.111kg（56） Q1PP单位质量放出的热量，查参考文献4表4-35，为590 kJ/kg.冷却水的体积流量qv=WQ1c11-2=64.491×103×4.187×25-20 =3.08×10-3m3/min（57）式中冷却水的密度，为1×103 kg/m3； c1冷却水的比热容，为4.187kJkg·； 1冷却水出口温度，取25； 2冷却水入口温度，取20。冷却水管直径，查参考文献4表4-30，为使冷却水处于湍流状态，取d=5mm。冷却水在管道内的流速Vv=4qvd2=4×3.08&

49、#215;10-33.14×5×10-32×60=2.62m/s（58）比湍流要求的最低流速1.66m/s大，能达到湍流状态，故能满足冷却要求。冷却水管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数h=4187fv0.83600d0.2=4187×3.16×10-3×1×103×2.620.836005×10-30.2 =7.2 kw/(m2·）=25920kJ/(m2·h·） （59）式中 f与冷却介质温度有关的物理常数，查参考文献3表3-9-5值，25时取3.16×10-3。.

50、冷却管道总传热面积AA=60Q1h·=60×64.4925920×80-25+202=2.80×10-3m2（60）式中 模具温度与冷却水温度之间的平均温差（），模具温度取80。模具上应开设的冷却管道的孔数n=AdB=2.80×10-33.14×5×10-3×140×10-3=1.272孔（61）可见冷却水道至少需要两条，为了方便水道布置和冷却均匀，实际在动模中的每腔安排3个冷却水道。7.3 冷却水道的布置考虑到实际应用中冷却效果和模具的结构，避免干扰推杆，冷却水路模型布置如图16所示。(a)装配时动模板

51、侧的冷却水道(b)装配时定模板侧的冷却水道图16冷却水道模型八、模架的确定8.1 模架的选择根据模具型腔布局的及凹模的设计，凹模所占的平面尺寸为220mm×120mm ，型腔所占平面尺寸为166mm×70mm，根据参考文献27-1和7-2的经验公式，有：70W3-10（62）可求得W386，查参考文献2 表7-4，同时考虑各个机构的安置，取W=230mm；L方向长度要求没有W大，根据标准模具架的选择，取L=350mm。模具采用点浇口，塑件用推件杆推出，根据参考文献2表7-2，故选用点浇口DC型模架，查参考文献2表7-4的W×L=230mm×350mm得各

52、模板的初步厚度尺寸。8.2 各模板尺寸的确定A板（定模板）尺寸 A板为定模板，塑件高度为40mm，凹模的厚度为70mm，凹模放置在定模板的深度为70mm，考虑到模板上还要开设冷却水道，取A板的厚度为90mm。B板尺寸B板为动模板尺寸，按照4648式的计算，取动模板厚为90mm。C板尺寸C板为垫块。垫块厚度=推出行程推板厚度+推杆固定板厚度+（510）mm=（40+15+20+510）mm=80mm85mm，按标准选为90mm。经上述计算，模架尺寸确定，标记为：模架DC353590×90×90GB/T12555-2006。其他尺寸按标准选择。8.3 模架各尺寸的校核根据所选注

53、射机来校核模具设计的各尺寸模具平面尺寸为230mm×350mm570mm×570mm（拉杆内间距），校核合格。模具厚度尺寸，为345mm。注射机的最大模板厚度为500mm，345mm500mm，校核合格。模具的开模行程对于双分型面而言，按照参考文献2式2-14开模行程为H=H1+H2+510S（63） 式中 S注射机移动模板的最大行程mm，为500mm。 H1塑件推出距离（mm），取40mm； H2塑件的高度（mm），取40mm； 取出浇注系统凝料必须的长度，取90mm。代入计算得H=40+40+90+510=175mm180mm500mm，符合要求。8.4 导向和定位机构

54、的设计注射机的导向机构主要有导柱导向和锥面定位导向两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。该模具采用标准模架，模架本身带有导向装置（导柱导向机构）做模具的粗定位，本模具的型腔在动、定模两方面都有，且一次做多个制件，为了使定位更准确，使塑件分型线处没有错模痕迹，需采用精密导向的定位装置，因此采用锥面定位块精确定位。精定位块的选型和布置根据参考文献2表7-41，选用4个圆柱定位元件，其直径为D=16mm,按照国标GB/T4169.11-2006选择。在充分考虑到导柱、复位杆、限位拉杆在分型面的布置后，锥面定位块在分型面的布置见装配图。推板导柱与导套的设计该套模具采用推板导柱固定在动模底板上的形式，前端伸入动模板18mm，对于本套模具，推板导柱主要起对推出系统的导向作用。该模架设计4套推板导柱与导套，导柱与导套的配合为H7/n6，与动模座板的配合为H7/k6。导柱按照国标GB/T4169.4-2006选择，直径D=16mm，长度为122mm。导套按照国家标准GB/T4169.3-2006选择，且导柱相