电话机座电池盖三维造型与模具设计论文

1、 . PAGE30 / NUMPAGES40学号： 10436128 常 州 大 学 毕业设计（论文）（2014届）题 目 机座电池盖三维造型与模具设计 学 生 聪 学 院 机械工程学院 专业班级 成型101 校指导教师 苗乃明 专业技术职务 讲师 校外指导老师 专业技术职务二一四年五月机座电池盖三维造型与模具设计摘 要：本文主要是设计一个机座的电池盖，利用实体模型测量产品的尺寸，对实体进行建模，并对塑件进行模具设计，包括塑件成品的设计、工艺参数的分析与计算、工作部分的设计、模具结构的设计和加工方案的制定以与二维、三维图的绘制，其中重点介绍了分型面的设计、流道系统的选择、型腔型芯的设计与模具总

2、体结构的设计，这次设计主要运用Pro/ENGINEER 3.0软件与CAD软件来完成整个设计工作，完成了整个模具的设计，包括模具装配图和零件三维图、二维图。从中学习到了许多模具设计的知识并对课本上所学知识有了进一步的理解，理论联系实际，综合运用了所学的模具、机械、力学、制图等方面的相关知识。此外，本文还介绍了注塑模国外的现状，我国模具产业与国外的差距以与模具的发展前景、未来趋势。关键词： 注塑模；模具的设计；电池盖塑件；Pro/ENGINEER 3.0；CAD； Design of Injection MouldAbstractThis paper is to design a phone s

3、tandby battery cover ，using the entity model measuring the size of the product ，basing on the actual plastic products in the manufacturing company, creates a model for the actual product and designs the plastic mould including the design of plastic finished product, analysis and account of craft par

4、ameter, the design of work piece, mould structure ，2 d and 3 d drawing of the graph and the processing project. The designer focuses on the design and account work of parting-surface ， the choice of the runner system ，the design of the core ，the design of the cavity and the design of mould overall s

5、tructure . Pro-Engineer3.0 and CAD 2007 is applied to the whole design to complete the whole of the mould design ,including the mold assembly drawing ,the three dimensional figure and the floor plan of parts。This work makes the designer know more about the skills of mould design and deepen the knowl

6、edge he studied in the University. Theory with practice ，integrated use of the knowledge learned molds, machinery, mechanics, graphics and other aspects.In addition ，this paper also introduced the present situation of the injection mold at home and abroad ，the gap between the mould industry in China

7、 and the mould industry abroad ，prospects for development of the mould industry and the future trend of mould industry。Key Wordsmould design；Pro/ENGINEER 3.0；cad2007； plastics product；目 录 摘要目录一、前言 11.1本课题研究的意义 11.2国外现状 11.3发展趋势 31.4注塑模具简介51.5设计任务 101.6电池盖模具方案流程10二、 电池盖塑件分析 102.1 塑件的结构分析102.2塑件材料分析10

8、2.3塑件的体积和质量10三、 注塑机的选择与校核103.1型腔的确定103.2注塑机的选择103.3注塑机的校核10四、设计方案的确定104.1分型面的设计104.2浇注系统的设计104.3导向机构的设计104.4顶出机构的设计104.5复位机构的设计104.6排气机构的设计104.7模温调节系统的设计10五、成型零部件的设计105.1型腔的设计105.2型芯的设计10六、模架的选择与设计106.1模架的概述106.2模架的选择10七、模具材料10八、模具的装配与试模10九、模具的装配图与整体图35十、小结10参考文献38致40附录A41附录B42一、前言1.1本课题研究的意义随着科技的不断

9、发展，人们对塑料件的要求也越来越高，如何缩短成型周期、降低生产成本、提高制件精度，也直接关系到科学技术的发展。近20年来注射成型工艺与模具新技术发展很快，新的工艺和结构也层出不穷，同时也因为计算机技术的发展，计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工程（CAE）也促进模具行业的发展。就以上的分析而言，电池盖这类超薄件注塑模具在国与国外都有很广阔的前景，而且技术也是相对要求较高，相信超薄件的注塑模具的生产周期可以缩短、成本可以降低、技术也可以得到更好的发展。1.2国外的现状模具行业是制造业的重要组成部分，具有广阔的市场前景。目前全世界的模具年产值在650亿美元左右，我国的模

10、具年产值为40亿美元左右。目前我国一般模具的30%，中高档模具的一半以上还依赖进口（其中注塑模占有很大的比例）。由此可见，模具（特别是注塑模具）制造业的落后在某种程度上已经成为阻滞我国制造业发展的瓶颈所在。开发和引进先进制造技术是改变我国注塑模具制造业相对落后和市场需求快速增长的重要途径。模具制造水平档次低。国模具制造厂家，制造工艺条件参差不齐，不少厂家因为设备不配套，很多工序依靠手工完成，严重影响了精度和质量。国模具厂因要求交货时间短，试模设备局限，往往把质量检验工作放在用户处试模，易给用户造成大量的损失和浪费。而且由于修模受时间和场地的限制，往往难以调试出最佳的状态。而国外一些发展交好的企

11、业都拥有自己的试模场所和设备，可以模拟用户的工作条件试模，所以能在最短的时限达到很好的效果。 在确保品质的前提下，降低成本无疑是努力的方向。但目前一些厂商只关心价格，而忽视了模具的技术质量，对用户而言合理的质量价格比是最优选择，所以进口模具价格比国产的高8到10倍仍有其市场空间。模具设计人员缺乏。模具人才的培养需要较大规模的硬件设备和高水平的师资力量。模具设备动辄上百万，投入大，回收慢，而且师资缺乏。更重要的是，学模具设计需要的时间很长，一般要2到3年的实践才可以成为一名合格的模具技术人员，而且模具制造环境脏且累，很少有年轻人选择学这个行当。目前模具设计与数控编程的毕业生在数控和其他方面很难满

12、足社会的需要。但由于模具设计和数控加工培训设备投入资金大，要求教师实践经验丰富，因此专业培训机构很少。国外方面，我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。从近几年的国际橡胶塑料机械展览会展出的塑料注射成型机结构和性能指标看，国外的差距如今又拉大了。1.3发展趋势先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其应用于产品的设计、加工、检测、管理、销售、使

13、用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争力的制造技术的总称。先进制造业正在急剧地改变着传统制造业的产品结构和生产模式，注塑模具制造业也不例外。注射成型技术作为塑料加工成型方法中最重要的方法之一，已经得到相当广泛的应用。但随着塑料制品应用的日益广泛，不同的领域对塑料制品的开头精度、功能成本等方面提出了很多更高的要求，因此在传统注塑成型技术的基础上,又发展了许多特殊的新兴注塑成型技术，如低压注射成型、熔芯射击成型、装配注射成型、磁场定向注射成型、单色多模注射成型、气体辅助注射成型、薄壳注射成型技术等。另外，随着微机电系统的产业生命线

14、的进展，微细型注塑模具设计与制造技术的研究近年来得到了人们的重视，微型注塑成型有许多优点，如工模具的成本可以更低，而且原料的成本也大大的降低，研究适合微型注塑模具和微型注塑机的成型理论和制造方法，寻找和研制适合微型塑料制件生产的塑料原料，以与开发相应的检测仪器设备，已经成为目前国外的研究热点。在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂与更经济快速方面发展。伴随着产品技术含量的不断提高，模具生产向着信息化、数字化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化和经营国营化方面发展。1.4注塑模具简介1.4.1 注塑

15、成型过程简介注塑成型过程分为加料，塑化，计量，注塑充模，保压，冷却定型与脱模等几个主要步骤。其中，塑化，注塑充模与冷却定型是决定成型周期与成型品质量的三个重要过程，分述如下：a.塑化是指塑料在料筒经加热达到流动状态，并具有良好可塑性的全过程。b.注塑充模是指在螺杆或柱塞的挤压作用下，将已塑化均匀的塑料熔体经喷嘴，流道与浇口注入闭合模腔中的过程。c.冷却定型过程是指从模腔完全充满开始到取出制品前的这一阶段，按照模腔压力的变化特点，冷却定型过程又可分为保压补料，倒流和浇口冻结后的冷却三个阶段。1.4.2模具分类目前，模具可分为:a.单分型面注射模。模具上只有一个将动，定模分开的主分型面，成型零件分

16、设在动定模两部分上，闭合后构成封闭的型腔。单分型面模具又称二板模，约占全部注塑模的70%以上。单分型面模具结构简单，操作方便，但有其局限性-除采用直接浇口外，型腔的浇口位置只能选在制品的侧面。b.双分型面注射模。双分型面注射模 除主分型面外，还增加了一个与主分型面平行的分型面，故又称三板模。这种模具在采用点浇口成型或当需要在定模部分抽芯时才采用。双分型面模具可在塑料制品的中心设点浇口，可以提高成型质量，但制造成本较高，结构复杂，开模行程也较大。c.侧向分型或抽芯的注塑模。对于带有侧孔或侧凹的塑件，不能直接从模具顶出，必须先将成型侧孔或侧凹的模具零件从塑件上的侧向分开，为此模具必须增加抽芯机构或

17、侧向分型机构。d.带活动镶块的注塑模。有些塑料件，为简化模具设计和成形方便，常常在模具中设置活动镶块，这些活动镶块成形塑件的某一部分。e.模具机动脱模纹注塑模。对于生产批量大的螺纹塑件，采用活动螺纹成型镶块在机外卸下的方法效率低，应使用模具带传动机构的模具，使螺纹型芯或型环自动从塑件上旋下。f.无流道凝料的注射模。无流道凝料模具在模具正常工作中，模具通过加热或绝热的办法，保持从塑机喷嘴到浇口之间塑料熔体保持熔融状态，这样每次注射成形后流道均没有凝料，只需脱出制品即可。1.4.3注塑模典型结构注塑模的典型结构包括：a.成型零部件。是直接成型塑料件的零件，有型腔和型芯，分别成型塑料件的外形和形，型

18、腔和型芯可能设置在定模，也可能设置在动模，或定，动模各有一部分。动，定模闭合后组成封闭的腔体用于成型塑料件。由于塑料件特殊形状的需要，型腔和型芯上可能镶有各种镶块，小型芯等。b.浇注系统。是注塑机喷嘴通向模具型腔的通道，一般情况下包括主流道，分流道，浇口和冷料穴四个部分，视模具的具体结构，可能没有分流道。除主流道单独开设在一个专用零件上（主流道衬套）外，分流道，浇口，冷料穴都开设在含有型腔的相应模具零件上。c.导向系统。动、定模闭合时，由导柱起导向对准作用。导柱可安装在动模，也可安装在定模。安装在模具另一侧的导套的作用是与导柱配合承受磨损作用，磨损后若影响到导向精度，容易更换。导向精度要求高的

19、模具可采用锥面导向。此外，要求比较高的模具顶出机构上也带有导柱，保证顶出元件顶出运动的准确性。d.推出脱模机构。塑件在型腔中冷却凝固后，会收缩包紧在型芯上，或黏附在型腔,必须借助模具的顶出机构推动其脱出模外。脱模机构一般都设置在动模一侧，是在模具打开时动模后退至一定距离后，由注塑机顶出元件推动模具的顶出机构脱出塑件。e.侧向分型和抽芯机构。对于带有侧孔侧凹塑料件的成型，模具设有抽出侧型芯或侧向分型的机构。侧向分型和抽芯机构也是依靠模具打开时的开模运动进行工作的，称之为机动抽芯。应用最广泛的有斜导柱，斜滑块等机构。此外，对于大距离抽芯，亦可采用液压抽芯，但注塑机上必须带有抽芯液压油缸。f.加热和

20、冷却系统。不同塑料成型时对模具温度要求相差甚大，大批量成型的通用塑料件和对模具温度要求不高的工程塑料塑件，一般都采用模具冷却系统来缩短成型周期，提高生产率。冷却系统是开设在模具相应零件上的冷却流动槽道，可按塑件形状和温度分布合理布置。g.排气系统。在塑料熔体注射充模的过程中，必须使型腔原有的空气迅速地排出腔外，否则不能使型腔完全充满或会因空气的快速压缩升温而使塑件边角处烧黑，故在熔体最后充满处都开设有排气槽，排气槽的准确位置可在试模后确定。但在许多情况下，分型面，退出元件（推杆，推管）的配合间隙足以起到排气作用，无须再专门开排气槽。h.其他结构零件。注塑模除上述七个部分外，其余零件还有：模具安

21、装固定用的动，定模固定板，使模具由分散的零件连接成为一整体的螺钉，销钉（定位用），形成动模固定板与动模成型部分之间顶出空间的支承块，固定型芯用的固定板等。1.5 设计任务根据实际电池盖塑件绘制出三维图。参考立体图，设计模具结构，确定整体方案，包括塑件设计、工艺性分析、确定收缩率和分型面、浇道系统设计、冷却系统、模具型芯结构件设计、零部件加工工艺制订、注射设备选择、绘制模具设计图纸等。 图1：电池盖三维图1.6电池盖模具方案流程（1）工艺性分析，对电池盖进行工艺、结构分析，确定所用材料和方案。本制件结构简单，且有较大产量，故选择注塑成型，材料为PE.（2）注塑设备选择，确定塑件的型腔数，并计算塑

22、件的投影面积，通过注射量的校核、注射力的校核、锁模力的校核、安装部分的尺寸校核、开模行程的校核、顶出装置的校核，最后结合注塑设备的资料确定注塑设备的型号。（3）确定收缩率和分型面，首先由电池盖性能的要求等，确定塑件的塑料，通过查资料确定塑件的收缩率。根据电池盖的工艺与结构特点，确定具体的分形面，大致应为电池盖外侧。（4）选择模架，通过电池盖塑件的大小与型腔数、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统、排气槽、侧抽芯机构等的初步估算，确定使用模架的型号。（5）浇注系统设计，本塑件使用的是冷流道浇注系统，在浇注系统设计中，包括流道的设计、喷嘴的选择、主流道衬套的选择等。（6）成型件（模腔、模芯），确

23、定型腔数和分型面。对模腔和模芯进行结构设计。计算成型部件的工作尺寸。根据电池盖的结构特点和需要大批量生产的要求，选择一模两腔生产。（7）顶出机构的设计，根据电池盖的结构特点，设计顶出机构。顶出机构选为顶杆，三到四个顶杆。（8）冷却系统的，温度调节对塑件质量、生产效率有很大的影响。二、 电池盖塑件分析2.1 塑件的结构分析塑件为机座电池盖，其二维图如下:图2.1 塑件二维图（1）尺寸：塑件的整体尺寸（长宽高）大概为50302（mm）。（2）形状：整个塑件可看成由一个长方体和一个卡口组成。整体比较简单，壁厚较为均匀，约为2毫米。卡口部分相对复杂，尺寸比较小而且比较多，绘制时比较繁琐，设计时需小心。

24、（3）精度：塑件只起到固定电池的作用，精度要求较低，各个尺寸精度一样。根据材料PE可定精度为MT6.2.2 塑件材料分析2.2.1塑件材料：聚乙烯（polyethylene ，简称PE）图2.2 PE实图2.2.2材料介绍：聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。聚乙烯可加工制成薄膜、电线电缆护套、管材、各种中空制品、注塑制品、纤维等。广泛用于农业、包装、电子电气、机械、汽车、日用杂品等方面。2.2.3性能指标：聚乙烯的很

25、多机械性能都决定于材料的密度和熔融指数。其密度在0.90-0.96g/cm3围的变化。聚乙烯的熔融指数（熔体流动指数）变化围很大，可从0.3-25.0以上。聚乙烯的很多重要性能都随着密度和熔融指数而变化。表2.2.3 聚乙烯的机械性能项目测试方式单位性能值聚乙烯（PE)密度ASTM D-1505g/cm30.9-0.96熔融指数ASTM D-1238G/10min0.3-25.0聚乙烯的很多机械性能都取决于材料的强度，断裂，变曲，拉伸，冲撞有关，也与材料的热性能有关。表2.2.3A 聚乙烯的热性能项目测试方式 单位性能值弯曲模量ASTM D 790MPA750冲击强度ASTM D 638KJ/

26、m223拉伸强度ASTM D 638MPA15.3-23伸长率ASTM D 638%800-1200硬度ASTM D 2240度55聚乙烯材料的玻璃化温度较低，为125，但在较宽的温度围，能保持它的机械性能，线性高分子量聚乙烯的平衡熔点为137，但一般很难达到平衡点，通常在加工时的熔点围为132-135。聚乙烯的着火温度是340，自燃温度是349，其尘埃的着火温度是450，聚乙烯的熔融指数决定于其分子量的大小，不同分子量的聚乙烯材料混合时，其熔融指数也按一定的规律取其一定的值。表 2.2.3B 聚乙烯的性能项目测试方式单位性能值熔点ASTM D 2117123-125结晶点ASTM D 211

27、7110-115热变形温度ASTM D 64880脆化温度ASTM D 746-60维卡软化温度ASTM D 1525110-1252.2.4注射成型过程：（1）成型前的准备。对PE的色泽，粒度和均匀度等进行检验，PE成型前须进行干燥，处理温度110120，干燥时间10小时左右。（2）注射过程。塑料在注射机料筒经过加热，塑化达到流动后，由模具的浇注系统进入模具的型腔成型，其过程可分为充模，压实，保压，倒流和冷却五个阶段。（3）塑件的后处理(退火)。退火处理的方法为红外线灯，鼓风烘箱。2.2.5注射工艺参数：（1）注射机：螺旋式,螺杆转速28r/min（2）料筒温度t/：前段：240285中段：

28、230280后段：210240（3）模具温度t/：90100 （4）注射压力（P/MPa）：80130（5）成型时间（S）：25s（注射时间1.6s，高压时间3s，冷却时间20.4s）2.3 塑件的体积和质量由塑件材料的性能特点，可知PE的密度为0.93 g/cm3，在PROE3.0软件中可计算出塑件的体积和质量.如下图：即 塑件体积为2.62 cm3 塑件重量为2.44 g图2.3 塑件质量属性三、 注塑机的选择与校核3.1 型腔的选择3.1.1型腔数量由于该塑件的精度要求不高，塑件尺寸较小，且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑塑件尺寸和模具尺寸的关系，以与制造费用和各种成本

29、费用等因素，初步定为一模四腔结构形式。3.1.2型腔排布图3.1 型腔排布3.2注塑机的选择注射机在注射成型过程中，起到对塑料塑化、对熔融物料施加注射压力的作用，并为模具的开闭、推出塑件提供动力。模具设计时，要根据塑件的质量、几何尺寸与模具结构选定注塑机。（1）由前面塑件分析已知：单个塑件体积：=2.62cm3，质量=2.44g。则=410.48 cm3，=49.76 g（2）由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2倍到1倍来估算。由于本次设计采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.3倍来估算，故一次注入模具型腔熔体的体积为 1.3

30、*10.48约为15 cm3（3）根据以上的计算，初步选择公称注射量为105，注射机型号为SZ-60/450的卧式注塑机，其主要技术参数见下表：表3.2 注塑机的技术参数理论注射量105拉杆向距280*250螺杆柱塞直径35移模行程220注射压力125最大模具厚度300注射速率75最小模具厚度100塑化能力10锁模形式双曲肘喷嘴口直径4模具定位孔直径55锁模力/kN450喷嘴球半径203.3 注射机有关参数的校核3.3.1 注射量校核 注射量是指螺杆（柱塞）一次注射塑料熔体的最大质量（g）或注射的最大容积（cm3）。注射量是表征注射机生产能力的一个技术参数。注射量不足时，必然导致型腔难以充满、

31、塑件残缺；注射量过大，又易造成溢料飞边。选用注射机时，一般塑件的注射量不超过注塑机最大注射量的80，即0.8 式中：注射机最大注射容量 cm3；成型塑件与浇注系统体积总和 cm3；0.8最大注射容量的利用系数。/0.8=15/0.8=19cm3注塑机符合要求。3.3.2注射压力的校核。注塑加工时所需注塑压力与塑料品种、塑件尺寸和形状、注塑机类型、模具流道阻力的因素有关。选择的注塑机的注塑压力必须大于成型制品所需的注射压力。由于本塑件形状一般，尺寸精度一般，材料的流动性较好，根据经验，所需注塑压力通常选70到100Mpa。所以，注射机注射压力合格。3.3.3锁模力的校核锁模力为注塑机锁模装置夹紧

32、模具的力。高压塑料熔体进入模以后对模具型腔外壁产生压力，即模腔压力，使模具沿着分型面有开趋势。锁模力必须足够大以克服这种趋势，才能避免成型时产生的飞边。锁模力的大小必须满足下式 FsFz=P（nAx +Aj）= PA 式中：A塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和； Ax塑件型腔在模具分型面上的投影面积； Aj塑件浇注系统在模具分型面上的投影面积； Fz胀模力； Fs合模力； P模腔压力 取35MPa。通过使用Pro/E软件计算面功能自动得出 A=5540mm2 由于Fs355540 mm2=193.9KN注塑机符合要求。3.3.4安装尺寸的校核模具装配到注塑机上还有一些安装尺寸需要相互匹配。

33、模具外形尺寸应小于注射机拉杆距离，否则模具无法安装到注射机上。浇口套球面半径R与孔径D应略大于注射机的喷嘴相应尺寸r和d,满足关系式：R=r+(12)mmD=d+(0.51)mm注射机的模板布置许多具有一定间距的螺孔，用螺钉固定模具时，模具动、定模的螺钉过孔尺寸和间距必须与注射机螺孔相匹配。模具上的水嘴、油嘴规格尺寸应与注射机上的水管、油管相一致。经验证，该注塑机的各参数均符合要求。3.3.5开模行程校核注塑机的开模行程应满足下式：S H1H2（510）mm即 SH1H2（510）36+11+8=55式中：H1推出距离，单位mm；H2包括浇注系统在的塑件高度，单位mm；S注塑机最大开模行程。注

34、塑机符合要求。四、设计方案的确定4.1分型面的选择打开模具取出塑件和浇注系统凝料的面，统称为分型面。分型面的形状有平面和曲面，其设计的是否得当，对制件质量、操作难易、模具结构复杂性有很多影响。分型面概括起来可分为四种基本类型：(1)塑料制品全部在动模成型；(2)塑料制品全部在定模成型；(3)塑料制品在动，定模同时成型；(4)塑料制品在瓣合模成型；选取模具分型面时，通常应考虑下列基本原则：(1)分型面最好开设在制品截面轮廓最大的部分，以便于使制品顺利脱模(2)分型面应选择在不影响塑件外观质量的部位。(3)便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边(4)注塑机的推出机构在动模一侧，故分型面应尽

35、量选在能使制品留在动模一侧的地方，(5)分型面不应影响塑件的尺寸精度，精度要求高的塑件部分，若被分型面所分割会由于合模不准确而造成尺寸上的误差。(6)一般侧向分型抽芯机构的抽拔距离都较小，选择分型面时应将抽芯或分型距离长的一边放在动定模的开模方向上，短的一边作侧抽芯。(7)分型面应尽量简单，避免采用复杂形状。(8)当分型面作为主要派气面时，应将分型面设计在料的末端，以利于排气。通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖面积最大且有利于开模取出塑件的平面。本次设计选用的分型面如下： 图4.1 分型面4.2浇注系统浇注系统是指模具中从注塑机的喷嘴起到型腔入口为止的塑料融体的流动通道。它的作用是将塑

36、料熔体顺利的充满型腔的各个部位，并在填充与保压过程中，将注塑压力传递到型腔的各个部位，以获得组织紧密、外形清晰的塑件。浇注系统设计容包括：根据塑件大小和形状进行流道布置，决定流道截面尺寸，对浇口的数量、位置、形式进行优化。浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响， 故设计时要使型腔布置和浇口开始部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象，而浇口的位置也要适当，尽量避免冲击嵌件和细小的型芯，防止型芯变形，浇口的残痕不影响塑件的外观。概括说来，需要注意以下问题：(1).适应塑料的工艺性；(2).流程要短；(3).排气良好；

37、(4).避免料流直冲型芯或嵌件；(5).浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小；(6).浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称；(7).修整方便，保证制品外观质量；(8).防止塑件变形。4.2.1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与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。主流道按照外观形状可分为垂直式主流道、倾斜式主流道、弧形主流道，本次设计采用垂直式主流道。主流道小端直径应比

38、注塑机喷嘴孔直径约大0.5到1毫米，常取4到8毫米。大端直径应比分流道宽度达1.5毫米以上，其锥度不宜太多，一般取2到6度。本设计主流道开设在浇口套上。因为主流道的表面粗糙度和硬度要求一般都比定模板高，可以选用较好钢材，损坏后也容易更换。一般用T8A或T10A制作,淬火硬度为5055HRC。根据设计手册查得注塑机喷嘴的有关尺寸:喷嘴口直径：3毫米 喷嘴前端球面半径： 20毫米 （1）主流道的长度 一般由模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于60mm，本次设计初取50mm进行计算。 （2）主流道小端直径 d=注射机喷嘴尺寸+（）mm=4mm （3）主流道大端直径 D=5 mm （4）主流道球面半

39、径 SR=注射机喷嘴球头半径+mm=20mm （5）球面的配合高度 h=3mm如下图：图4.2 主流道图4.2A 浇口套4.2.2分流道的设计 多型腔注塑模设计时，型腔布置和分流道的布置应同时加以考虑，设计的原则有：（1）.尽量保证各型腔同时充满，并且各浇口能同时冻结，实现均衡的充模和均衡的补料，保证同模各塑件性能、尺寸一致。（2）各型腔之间距离恰当，有足够的空间排布冷却水道、连接螺钉等，并有足够的断面尺寸承受注塑压力。（3）在满足以上要求的情况下尽量缩短流道长度，降低浇注系统凝料重量。（4）型腔和浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心，一般在机器动定模板的中心上。多型腔模具分流道

40、的布置有平衡式和非平衡式两类。(1)平衡式流道 要求从主流道到各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料流动平衡，因此各个型腔的浇口尺寸可以一样，达到各个型腔均衡进料。(2)非平衡流道 非平衡布置的主要特点是主流道到各个型腔的分流道长度各不一样。为了均衡进料，各个型腔的浇口尺寸一定不一样。分流道一般开在分型面上，其断面形状可以为圆形、六边形、半圆形、梯形、矩形、U形等。圆形 圆形断面分流道比表面积最小，热量散失小，阻力小，浇口可开在流道中心线，有利于补料。正六边形 优点同上，其表面积大于圆形分流道。梯形 梯形分流道只开在一个模板上，节省机械加工费用，且热

41、量损失和阻力损失均不大。U形 优缺点同梯形基本一样。半圆形 半圆形分流道的比表面积较大，不常采用。矩形 这种流道的比表面积较大，取决于长短边长度之比，脱模斜度小，不常采用。分流道的形状与尺寸,应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注塑速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状结构复杂程度一般,熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列的方式可知分流道的长度较短、截面形状为圆形与其直径定为2毫米。具体分布为：图4.2.2 分流道4.2.3浇口的设计浇口是由分流道通向型腔的一小段流道，是进入型腔的门户，是浇注系统中长度最短的一段，但却是最重要的部分。浇口在大多数情况下是整个流道中断面尺寸最小的部分，流

42、动阻力大，对充模流动起着控制性的作用，冷却时最先冻结，直接控制着补料时间，成型后制品与浇注系统从浇口处分离，而其断面尺寸有影响着去除和修饰等后加工工作量的大小和塑件外观。浇注系统设计的好坏很大程度上取决与浇口的设计，浇口形式有直浇口、侧浇口、点浇口和潜伏性浇口等，其截面积大约为分流道的0.030.09，长度约为0.5mm2mm。本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，为便于调整充模的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其界面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。图4.2.3 浇口4.3、 导向机构的设计注塑模合模时为保证型腔形状和

43、尺寸的准确性，不但位置和方向不能弄错而且要有很高的合模精度，所以必须有导向机构。注塑模导向系统分类：a.导柱,导套导向机构导柱和导套是注塑模中应用最普遍的机构。b.锥面，斜面导向定位机构。用导柱、导套导向，虽然对中性好，但毕竟由于导柱与导套有配合间隙，导向精度不可能很高。当要求对合精度很高时，必须采用锥面对合的方法。所以，本次设计选用导柱、导套。图4.3 导柱导套图4.3.1 导柱导套位置导柱采用带头导柱(GB/T 4169.4-1984),导柱直径为30,固定部分配合选用H7/m6,配合导向部分配合采用H7/f6,4.4顶出机构的设计使塑件从模具上脱出来的机构称脱模机构或称顶出机构。脱模机构

44、的动作方向与模具的开模方向是一致的。顶出机构可分为机械顶出、液压顶出、气动顶出三大类。本设计中采用简单脱模机构中的顶杆脱模机构。顶杆脱模机构设计时需注意：a.顶杆顶出位置应该设计在脱模阻力大的部位。b.顶杆直径不宜过小，有足够的刚度，而且应以尽可能大的面积与塑件接触，当直径小于3时，应该采用阶梯顶杆，以加大顶杆的刚度。c.顶杆与顶杆孔间为滑动配合，一般选H8/f7，其配合间隙兼有排气作用，但不应大于所用塑料的排气间隙，以防漏料。配合长度一般为顶杆直径的23倍。运动灵活顺畅，具有足够强度、刚度，工作稳定可靠，容易制造和装配，更换方便。d.对塑料件推顶力分布均匀合理，对塑料件外观无明显损坏，不会引

45、起塑料件变形或使塑料件破裂。e.有利于将塑料件和流道凝料带向动模一侧。f.复位要可靠。故本次设计选用直径为3毫米的推杆，每个塑件上分布4根，共16根推杆。具体分布如下图：图4.4 推杆与其分布4.5、 复位机构的设计脱模机构在完成塑件顶出后，为进行下一个循环，要求它必须回复到初始位置。目前常用的复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位两种形式。 本次设计采用复位杆复位。图4.5 复位杆4.6、排气系统的设计当塑料熔体注入型腔时，如果型腔原有气体、蒸汽不能顺利排出，将会在制品上形成气孔、银丝、焊接缝明显等弊病。因此，设计时必须考虑排气的问题。常见的排气位置设计有如下几种： a.从分型面排气b.利用推杆

46、配合间隙排气c.利用型芯和定位孔间隙排气；d.从成型镶块配合间隙排气；e.从侧型芯运动排气；f.利用活动型芯运动间隙排气；本设计由于共16根推杆，数量较多，并且采用的是过度配合,配合选用H8/f7.可以起到排气作用.另外,动模板与定模板之间留有间隙,同样可以起到排气作用,因此没必要开设专用的排气槽。4.7、模温调节系统的设计注塑模具型腔壁的温度高低与其均匀性对成型效率和制品的质量影响很大，为了调节型腔的温度，需在模具开设冷却水道等冷却系统。冷却水道设计原则：（1）.冷却水孔数量尽可能的多，孔径尽可能大；（2）.冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等；（3）.浇口处要加强冷却；（4）.冷却水孔道不

47、应穿过镶块或其接缝部位，以防漏水；（5）.冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处；（6）.进出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，应设在注塑机的背面。根据以上原则，本设计的冷却系统主要采用6的水管水冷，水管主要布置在上，下型芯。对于粘度低、流动性好的塑料（如PE、PP、PS、等），因为成形工艺要求模温都不太高，所以采用常温水对模具进行冷却。五、成型零部件的设计构成模具型腔的零件统称为成型零件，主要包括凹模、凸模、型芯、镶块、各种成型杆、成型环。成型零件在工作时是直接与塑件接触，承受熔体料流的高压冲刷、脱模摩擦等，并成形塑件，因此成型零件不仅要求有正确的几何形状较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，

48、而且还要有合理的结构、较高的强度、较高的刚度和较好的耐磨性。因此，在选择结构时要既考虑保证成型塑件，又要便于加工制造。由于成型零件的质量直接影响到塑件的质量，且与高温高压的塑料熔体接触，所以必须具备以下条件：（1）具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温高压。（2）具有足够的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨损。（3）具有良好的抛光性能和耐腐蚀性。（4）零件的加工性能好，可淬性好，热处理变形小。设计塑模的成型零件时，应根据塑件的塑料性能、使用要求、几何结构，并结合分型面的选择、浇口的位置、脱模方式和排气系统等来确定型腔的总体结构。即根据塑件的尺寸，计算成型零件型腔的具体尺寸，确定型腔的组合方

49、式，确定成型零件加工、热处理、装配等要求。此外，还要对关键部位进行刚度和强度的校核。5.1型腔的设计型腔是成型制品的外表面的成型零件。按照型腔结构的不同可将其分为整体式，整体嵌入式，局部镶嵌式和四壁拼合式四种。其特点如下：a.整体式结构，适用于形状简单加工容易的型腔。b.整体嵌入式，可节约模具材料，降低成本。c.局部镶嵌式，用于局部加工较难时的情况。d.四壁拼合式，用于尺寸较大，易热处理变形的模具。本次设计采用整体嵌入式型腔，如图5.1所示。 图5.1 动模板与其上型腔5.2型芯的设计型芯是成型塑件表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。整体式型芯，形状简单时，型芯与模板做成一体；

50、组合式型芯，主要用于圆形、方形等形状比较简单的型芯，可节省贵重钢材、减少加工工作量。本次设计该塑件采用整体式型芯，如图5.2所示。图5.2 定模与其上型芯为了便于加工，保证型腔沿主分型面分开的两半在合模时的对中性，常将构成小型型腔的两半做成整体嵌入式，两者的外廓断面尺寸一样，同轴嵌入相互对中的动定模模板的通孔，为保证其对中性，可将动定模配合后一道加工。效果如图5.3。图5.3 型芯和型腔的装配图六、模架的选择与设计6.1模架的概述模具设计主要是形成产品外形的凹、凸模零件以与开模和脱模方式的设计，模具上的大部分零部件可以直接选购由专门厂家生产的标准件，尤其是模架的直接选购，大大节约了模具制造时间

51、和费用。模具标准件在不同的国家和地区有小小的差别，主要是在品种和名称上有区别，但所具有的结构基本上是一样的。按进料口（浇口）的形式模架分为大水口模架和小水口模架两大类，大水口模架指采用除点浇口外的其他浇口形式的模具（二板式模具）所选用的模架，小水口模架指进料口采用点浇口模具（三板式）所选用的模架。大水口模架共有A、B、C、D四种型式；小水口共有DA、DB、DC、DD、EA、EB、EC、ED八种型式。6.2模架的选择本次模具的设计采用侧浇口，冷流道，所以选择龙记公司的模架库。根据塑件尺寸大小、型腔数目、型腔布局等初选型号为1825的龙记大水口模架。为了配合注塑机大多数采用工字模，所以模架的型式采

52、用AI型模架。图6.1 龙记AI型模架型号1825的龙记模架，A板B板的数据可取25、30、35、40、50、60、70、80毫米。在根据塑件的尺寸、精度等要求，定A板厚度为25、B板厚度为30，其它部件按龙记AI型工字模默认大小。 图6.2 模架的定义七、模具材料注塑模具一般都在一定温度（150C200C）条件下进行工作，除承受一定压力外，还承受一定的温度，此外有些塑料在成型过程中还会分解出腐蚀性气体，使模具表面受腐蚀。因此，塑料模成型零件的主要失效形式是磨损、变形和表面腐蚀等。为了使塑料模正常工作，并保证有一定的使用寿命，如何合理选用模具零件所用材料与其热处理方案是个很重要的问题。钢是最常

53、用的制模材料，它可以通过改变合金配方和热处理达到很高的强度和硬度，并具有足够的韧性和塑性。用于注塑模具的钢材，大致应满足如下要求：a.机械加工性能优良；b.抛光性能优良；c.有良好的表面腐蚀加工性；d.既要耐磨损，而且又有韧性；e.淬火性能好，尺寸稳定性好，热稳定性好，热膨胀系数小；f.电火花加工性好；g.有耐腐蚀性；h.焊接性好。注塑模具各部分的材料通常配置如下表;表7材料配置类型材料型腔、型芯类零件P20、718、NAK80、NAK55、H13、3Cr13等导向类零件GCr15、SUJ2、T8A、T10A等浇注系统零件P20、T8A、T10A等推出机构零件 SKH61、T8A、T10A等模

54、板类零件45钢、55钢等八、模具的装配与试模模具的装配与调式是模具制造中的最后一道关键工作。模具的装配、调配不好，即使模具设计很好，模具加工精度很高，也不能保证模具成形零件的质量，还直接影响模具的使用寿命。必须予以足够的重视。8.1 装配基准的确定塑料模装配时常采用的装配基准一般有两种：a以塑料模中的主要工作零件型芯、型腔和镶块等为装配的基准件，模具的其他零件都依装配顺序进行装配。b有导柱、导套的模具，以模板的侧面为基准进行修整和装配。8.2 塑料模的装配顺序塑料模的种类很多，结构各不一样，装配要求视零件的技术要求也各不一样，模具的装配顺序应满足模具的装配要求，保证能成形合格的塑料制品，一般模具的装配顺序大致如下：a.熟悉模具装配总图与了解装配要求；b.根据图纸要求检验主要工作零件和其他零件的尺寸；c.按装配要求选合适的装配基准；d.按装配基准件进行相关零件