潮吹女玩具小车下底板的设计毕业设计

2021年2月24日发(作者：血吸虫图片)


摘要



注塑成型是生产塑料制品的最常用的方法之一。
塑料工业是当今世界上增长最快的
工业 门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类。注射成型是塑料成型的一种重要方
法，
它主要适 用于热塑性塑料的成型，
可以一次成型形状复杂的精密塑件。
近年来，
CAD
技术的应用越来越普遍和深入，大大缩短了模具设计周期，提高了制模质量和复杂模具
的制造能力。

本课题就是将玩具小车底板作为设计模型，将注射模具的相关知识作为依据， 阐述
塑料注射模具的设计过程。

本设计对玩具小车底板进行注塑设计，利用了
pro/E
软件

对 塑件进行
3D
造型，
对塑件结构进行工艺分析，确定采用一模两腔、侧浇口进料的三板 式模具。在设计中确
定了注射机的机型，接着对各个部分进行了计算并校核，确定了浇注系统、抽芯系统 、
冷却系统。最后运用
autoCAD
绘制了模具装配图和零件图。


关键词
：塑料模具；注射成型；模具设计；

































i






























ABSTRACT






Injection
molding
is
the
production
of
plastic
products,
one
of
the
most
common
methods. Plastics industry is the world's one of the fastest growing industrial sectors, while
the
injection
mold
is
one
of
the
fast-growing
species.
Injection
molding
is
an
important
method
of
plastic
molding,
which
is
mainly
applied
to
thermoplastic
molding,
forming
a
complex shape can be precision plastic parts. In recent years, CAD technology more widely
and deeply, greatly reducing the mold design cycle and improve the quality and complexity of
the molding mold manufacturing capabilities.




The issue is the toy car chassis as a design model, the injection mold-related knowledge
as the basis to explain the plastic injection mold design process.




The design of the toy car plastic base plate design, the use of the pro / E software for 3D
modeling for plastic parts, plastic parts structure for process analysis, determine the use of a
two cavity mold, side gate feed the three-plate mold. Determined in the design of injection
machine models, then the individual sections were calculated and checked to determine the
gating system, pumping core systems, cooling systems. Finally, we use AutoCAD drawing of
the mold assembly drawing and parts diagram.

Keywords
:

plastic mold; injection molding; mold design;














ii

















毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明


原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文）
，是我个人在指导教 师的指
导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致
谢的地方外，不 包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包
含我为获得
及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对
本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均 已在文中作了明确的说
明并表示了谢意。

作

者

签

名：





日


期：






指导教师签名：






日


期：







使用授权说明


本人完全了解
XX
大学关于收集、
保存、
使用毕业设计
（论文）
的规定，
即：按照学 校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权
保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版， 并提供目录检索与阅览服务；
学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利< br>为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：






日


期：







iii

















目

录



第一章

绪论

................................... ............................
1





第二章

塑件的工艺及分析

.... ...........................................
3

2.1
分析材料性能

.............. .....................................
3
2.2
塑件的选材

......................... ............................
3
2.2.1
塑件的选材主要要注意以下几点：

.
...........................
3
2.2.2
选用
ABS
的注意事项：

.....................................
4
2.3
塑件的结构分析

....................... ..........................
5
2.4
塑件的精度

......................... ............................
5
第三章

模具设计
..................................... ..............
6
3.1
注射机简介

.... .................................................
6
3.2
有关塑件的计算

................. ................................
6
3.3
注塑机型号的确定

...................... .........................
6
3.4
型腔的确定

......................... ............................
7
3.5
注塑机及型腔的校核

.............................................
7
3.5.1
公称注射量

................. ...............................
8
3.5.2
注射量的校核

..............................................
8
3.5.3
注射压力的校核

...........................................
8
3.5.4
锁模力的校核

..............................................
9
3.5.5
安装部分相关尺寸的校核

....................................
9
3.5.6
开模行程校核

.............................................
10
3.6
分型面的选择

................. .................................
11
3.6.1
分型面的形式

.............................................
11
3.6.2
分型面的选择原则

.........................................
11
3.6.3
分型面最终选择

...........................................
12
3.7
浇注系统的设计

................ ................................
12
3.7.1
浇注系统的组成

...........................................
12
3.7.2
浇注系统各部件设计

.......................................
13
3.8
成型零件的结构设计及计算

......................................
21
3.8.1
成型零件的结构设计

.......................................
21
3.8.2
成型零件工作尺寸计算

.....................................
22
3.8.3
凹模、凸模以及动模垫板的力学计算

.
........................
26
3.9
模架的确定

......................... ...........................
28
3.10
脱模推出机构的设计

...........................................
29
3.10.1
脱模机构的设计原则

......................................
29
3.10.2
脱模力的计算

............................................
30
3.11
排气及引气系统的设计

.........................................
31
3.12
冷却系统的设计

............... ................................
32

iv





















3.13
冷却系统的计算

....... ........................................
33
3.14
斜导柱侧向分型与抽芯机构的设计

...............................
36
一、

斜导柱的设计

.............................................
37
二、

滑块、导滑槽及定位装置的设计

.............................
39
三、

楔紧块的设计

.............................................
40














iv





第一章

绪论

注塑成型是生产塑 料制品的最常用的方法之一，采用这种方法对成形一些比
较细而长的塑件比较方便，我国塑料模具发展快 速。目前，
在整个模具制造行业
中塑料模具占
30%
左右。而注塑模具在整个 塑料模具市场中需求量最大。随着模
具制造业的发展，追求提高产品质量和生产效率
、
缩短制造周期和设计周期
、
减
少生产成本
、
最大限度的提高模具制造 业的应变能力等目标是许多企业的宗旨。
模具
CAD
技术的出现是这些企业的福音。< br>CAD
技术的应用越来越普遍和深入，大
大缩短了模具设计周期，提高了制模质量和复杂 模具的制造能力。

德国人说模具工业是金属加工业中之王，
美国人说模具工业是美国 工业的基
石，罗马人说模具是黄金，
而日本人说模具是促进社会繁荣富裕的动力。
中国 人
说模具是工业生产之母。
我认为模具工业是我国国民经济发展的催化剂，
是人民直奔小康的火车头。

塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中 发展较
快的种类。在工农业生产、国防建设、交通运输、机械电子等各个领域，塑料制
品无处不 在。

因此，
研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。< br>模
具工业既是高新技术产业的一个组成部分，
又是高新技术产业化的重要领域。
模
具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用
最广泛的主要 工艺装备，它承担了这些工业领域中
60
％～
90
％的产品的零件，
组件和部件的生产加工。

目前世界模具市场还没达到饱和，美国，日本，法国，
瑞士 等发达国家是模具的主要出口国。
中国模具出口数量极少，
但中国模具钳工
技术水平高 ，劳动成本低，
只要配备一些先进的数控制模设备，
提高模具加工质
量，缩短生产周期 ，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具
技术，提高模具技术水平，对于促进国民经 济的发展有着特别重要的意义。

因此，塑料模设计水平的高低，制造能力的强弱以及模具质量 的优劣，都直
接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，
影响着各种产品质量和经济效< br>益的增长以及整体行业水品的提高。
尽管我国模具工业有了长足的进步，
部分模
具已达到国际先进水平，
但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，
每
年仍需 进口
10
多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业
相比，在模具 技术上仍有不小的差距。
今后，我国模具行业应进行不断的技术创
新，以缩小与国际先进水平的 距离。

自
20
世纪
90
年代以来，中国塑料模具技术的 发展进入了一个新的阶段。中
国的塑料膜有些已经达到国际先进水平，
同时，
中国的塑 料膜工业与先进工业国
家之间的差距以及模具工业尚不能满足国民经济迅速发展要求的现状。
模 具标准


化程度和应用水平与工业发达国家相比还存在较大差距；专用塑料模具钢品 种
少，规格不全，
质量尚不稳定；
在模具制造精度生产周期模具寿命等方面也有很大的差距。


目前我国模具虽然在生产总量上居世界第三，但仍不容乐观。对比 国外，
我国各个方面的技术水平要比德、
美等国家落后许多。在国内，模具市场陷入了
价格战的泥潭中，并且自主创新的能力仍有待开发。

































第二章

塑件的工艺及分析

2.1
分析材料性能

在塑料工程中“塑料”的定义是“以合成树脂为基本成分，可在一定的条件
下塑化成型，产品最 后能保持形状不变的材料”
。塑料在成型过程中表现出的各
种性能的变化和变形流动行为，主要 取决于塑料中的基本成分
—高分子聚合物。

2.2
塑件的选材

2.2.1
塑件的选材主要要注意以下几点：

①

塑料的力学性能


该材料的强度、刚性、韧性、弹性、弯曲性能、冲 击性能是否达到要求，
以及对应力的敏感性。

②

塑料的物理性能

如对使用环境温度变化的适应性、光学特性、绝热或电器绝缘的程度 、
精加工和外观的完美程度。

③

塑料的化学性能

如对接触物的耐蚀性、卫生程度以及使用上的安全等。

④

必要的精度

如收缩率的大小以及各向收缩率的差异。

⑤

成型工艺性

如塑料的流动性、结晶性、热敏性等。


所以，综合以上要点，再加上塑件的实际情况，确定选用
ABS
材料。
ABS
在小于
70
℃的温度下使用，它的化学稳定性较好，机械性能较好。有一< br>定的耐磨性。但耐热性较差，吸水性较大。成型性能很好，注意的是成型前原料
要干燥，该材料应 用广泛。

ABS
为无定形聚合物，无明显熔点，熔融流动温度不太高，随所含三种单体
比例不同，在
160~190
℃范围即具有充分的流动性，且热稳定性较好，
在约高于

285
℃时才出现分解现象，因此加工温度范围较宽。
ABS
熔体具有明显 的非牛顿
性，
要使熔体粘度明显减小可以通过提高成型压力的措施来达到，
温度越高粘 度
会下降。
ABS
吸湿性稍大于聚苯乙烯，吸水率约在
0.2%~0.4 5%
之间，但由于熔
体粘度不太高，
注塑精度要求不高的制品时，可以不经过干燥处理 ，但要想获得
更好的表面光泽且内在质量好的制品时，
必须要经过干燥处理。
在
80~90
℃下干


燥
2~3h,ABS
性能最好， 成型条件都能满足。
ABS
具有较小的成型收缩率，收缩率
变化最大范围约为
0.3%~0.8%
，在多数情况下，其变化都打不到该范围。注塑是
ABS
塑料最重 要的成型方法，
可以采用柱塞式注塑机，
但更长采用螺杆式注塑机，
后者更适于形状复 杂制品、大型制品成型。

2.2.2
选用
ABS
的注意事项：

a.

有吸湿性，成型时必须预备干燥；

b.

流动性佳，可制各种成品；

c.

成型性因随组成的成分不同而有极大的差异，需特别注意；

d.

加热温度因成分不同而异，需特别注意；

e.

熔融时流动性比
PS
差，因此流道需较大；

f.

超过
260
℃则热分解会变质；



表
2.1 ABS
热物理性能





导热系数
13.8-31.2
密度
?
g
/
cm
3
?

1.02-1.05
比热容
1255-1674
?
J
?
kg
?
W
?
m
?
1
?
1
K
?
1

?
线膨胀系数

5.8-8.6
?
K
?
1
?
10
?
2
?
130
?
10
?
5
K
?
1

?





滞流温度
?
?
c
?


表
2.2 ABS
力学性能

屈服强度
?
Mpa
?

50
抗拉强度
?
Mpa
?

38
断裂伸长率
?
%
?

35
拉伸弹性模量
?
Gpa
?

1.8
抗弯强度
?
Mpa
?

80
弯曲弹性模量
?
Gpa
?

1.4
抗压强度
?
Mpa
?

53
抗剪强度
?
Mpa
?

24






布氏硬度

9.7R121







































































































































































图
2.3
塑件侧孔

该塑件尺寸不大，结构也不是很复杂。

由于侧边有孔，所以要采用侧抽芯机构，且该 塑件是玩具车的底盘，所以该
塑件要有一定程度的抗冲击能力和一定的耐磨性。

选用
ABS
材料是最好不过。

2.4
塑件的精度

在一般的生产过程中，为了降低模具的加工难度和模具的生产成本，在满足
塑件使用要求的前提 下将尽可能的把塑件尺寸精度设计的低一些。

塑件与金属零件一样，也有尺寸公差的要求，而 且其根据不同塑料原材料，
要按表合理地选用精度等级。

因为，该塑件我们选用
ABS


表
2.3
塑件精度选择


材料

标注公差
高精度


未标公差尺寸

低精度



`ABS
MT2
MT3
MT5








































第三章


模具设计

3.1
注射机简介


注射 机是生产热塑性塑料制件的主要设备，近年来在成型热固性塑料塑件
中也得到广泛应用。
按其外 形注射机可分为立式
、卧式和角式三种，应用最多的是卧
式注
射
机。

各种注
射
机尽管外形不同，但基本上都是由合模锁模系统和注塑系统组成。
工 作时，
模具安装在移动模板及固定模板上，
由合模系统合模并将模具锁紧，
注
射系统将塑料原料送到料筒中加热到塑化温度，
将熔融的塑料注入模具。
塑料在
模具中 成型后冷却到一定温度时开模，并由推出机构将塑件推出。

3.2
有关塑件的计算

cm
3


体积

V
?
6
.
1184
查询表知

密度

?
?
1
.
03
g
/cm
3

由此得

质量

m
?
6
.
3019
g

3.3
注塑机型号的确定

由上的数据，选择的注射机型号为
XS-Z-60
（卧式）型注射机。



表
3.1
注射机技术参数



3
额定注射量
/
cm

60
122
500
200
12
螺杆直径
/
mm

注射行程
/
mm

38
170
180
20
4
1

注射压力
/
Mpa

锁模力
/
KN

模具最大厚度
/
mm

喷嘴圆弧半径
/
mm

拉杆空间
/
mm

锁模方式

最大开合模行程
/
mm

模具最小厚度
/
mm

喷嘴孔直径
/
mm

注射时间
/s


190×300

机械
-
液压





3.4
型腔的确定

确定型腔要多方面考虑：

①

长期大批量生产适于采用多型腔结构；

②

制品较小时适于采用多型腔结构；

③

供货日期集中，量大，适宜采用多型腔结构；

④


制品批量少、不集中，宜采用单腔结构；

⑤


制品复杂或精度高，采用单腔结构。

由于该制件结构较复杂，
采用多腔一致 性差，制造困难，故宜采用一模两腔
结构。

3.5
注塑机及型腔的校核

选择注射机时，
通常以某塑件实际需要 的注射量来初选某一公称注射量的注
射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、
开模行程以及模具
安装部分的尺寸一一校核。



3.5.1
公称注射量

公称注射量是指注射机对空注射时，螺杆一次最大行 程所注射的塑料体积，
以立方厘米表示。
注射容量是选择注射机的重要参数，
它在一定 程度上反映了注
射机的注射能力，标志着注射机能成型最大体积的塑料制品。

3.5.2
注射量的校核

以实际注射量初选某一公称注射量的注射机型号： 为了保证正常的注射成
型，模具每次需要的实际注射量应该小于或等于某注射机的公称注射量的
80
％；


即


















nV
塑
?
V
浇
?
0
.
8
V
公

?
3
.
1
?


V
公
—注射机公称注射量；


n
—型腔数目；


V
塑
—单个塑件的容量；


V
浇
—浇注系统的容积。






或


nm
塑
?
m
浇
?
0
.
8
m
公


n
—型腔数目；


m
塑
—单个塑件的质量；


m
浇
—浇注系统凝料的质量。


故


nV
塑
?
V
浇
=13.1 5456
cm
3
?
0
.
8
V
公


符合条件。

3.5.3
注射压力的校核
< br>塑件成型时所需要的压力一般由塑料流动性、塑件结构和壁厚以及浇注系统
类型等因素决定，其值 一般为
70~150Mpa
。

通常要求：












P
公
?
P
0


显然


符合条件

3.5.4
锁模力的校核


锁模力是指模具在注射机的锁模机构所受到的最大夹紧力。

当处于高压下的塑料熔体 填充型腔时，在沿锁模方向产生一个很大的胀型
力，为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，否则容易产生锁模不紧而发
生溢料的现象。

即


F
锁
?
F
胀
?
p
腔
A
分

?
3
.
2
?


F
锁
—注射机的额定锁模力；


F
胀
—型腔的胀型力；


p
腔
—模具型腔内塑料熔体平均压力；


A
分
—塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和。

其中，
p
腔
一般为注射压力的
0.3~0.5
倍，通常为
20~40Mp a
。


故取
p
腔
=40Mpa




















F
胀
?
4 0
?
5
6
2
?
6
2
2
5
0
N
4

0










经验算符合要求。

3.5.5
安装部分相关尺寸的校核

模具与注射机安装部分的相关尺寸，< br>主要有喷嘴尺寸﹑定位圈尺寸﹑拉杆间
距﹑最大模具厚度与最小模具厚度等。注射机的型号不同其 相应的尺寸也不同，
注射机的一些尺寸决定了模具上相应的尺寸。

①

模板规格与拉杆间距的关系

模具的安装方式有两种方式，从注射机上方直接吊装入机 内进行安装，
或先吊到侧面再由侧面推入机内安装。

②

定位圈与注射机固定板的关系

模具定模固定板上的定位圈要求与主流道同心，并与注 射机固定模板上
的定位孔基本尺寸相等，并呈间隙配合。



③

注射机的喷嘴与模具的浇口套关系

主流道始端的球面半径SR
应比注射机喷嘴头球面半径
SR
O
大
1~2mm
；
主流道小端直径
d
应比喷嘴直径
d
0
大
0.5~1 mm
，以防止主流道口部积存凝料
而影响脱模。

④

模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系





模具闭合后总厚度与注射机允许的模具厚度之关系应满足如下：

















H
m
i
n
?
H
m
?
H
m
a
x

































?
3
.
3
?
















H
m
a
x
?
H
m
i
n
?
?
H

































?
3
.
4
?

H
m
—模具闭合后总厚度；

H
max
—注射机允许的最大模具厚度；

H
min
—注射机允许的最小模具厚度；

?
H
—注射机在模具厚度方向的调节量

当
H
m< br><
H
min
时
,
可以增加模具垫块高度；
但当
H
m
>
H
max
时
,
则模具无法闭合
,
尤其是机械
-
液压式锁模的注射机
,
因其肘杆无法撑直
,< br>此时应更换注射机
.
查表知
:

H
max
=200mm

H
min
=70mm
注射机允许厚度
70。


符合要求。

3.5.6
开模行程校核

开模行程是指从模 具中取出塑件所需要的最小开模距离
,
用
H
表示
,
它必须小
于注射机移动模板的最大行距
S
max
,
否则塑件不能取出
。

由于模具有侧向抽芯机构
,
所以应考虑抽芯距离所增加的开模行程
。



















H
侧
?
H
1
?
H
2
?
?
5
~
10
?
mm


































?
3
.
5
?

H
侧
—为完成侧向抽芯距离所需的开模行程；


H
1
—塑件脱模后所需的推出距离；

H
2
—包括浇注系统在内的塑件高度。

开模距离
H
1
取
20
，
H
2
取
40
，余量取
8
。

所以：


H
侧
?< br>20
?
40
?
8
?
68

又有注射机的最大开模行程为
180mm
，

故


符合要求。

3.6
分型面的选择

分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。

分型面是决定模 具结构形式的重要因素，
它与模具的整体结构和模具的制造
工艺有密切关系，并且直接影响着塑 料熔体的流动特性及塑料的脱模。

3.6.1
分型面的形式

分型面的形式与塑件的几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形
式等有关。

具体分为：


















a.
水平分型面





b.
垂直分型面




c.
斜分型面、












d.
阶梯分型面





f.
曲面分型面




g.
平面、曲面分型面

该塑件选取水平分型面。

3.6.2
分型面的选择原则

分型面选择是否合理是塑件能否完好成型的先决条件，一般应考虑以下几个
方面：

1)

符合塑件脱模的基本要求

能使塑件能从模具内取出来，分型面位置应设在塑件脱模方向最大的投
影边缘部位。



2)

分型线不影响塑件外观

分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面。

3)

确保塑件留在动模一侧

留在动模一侧利于推出且推杆痕迹不显露与外观面。

4)

确保塑件质量

5)

应尽量避免形成侧孔
、
侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽
量避免定模滑块

6)

满足模具的锁紧要求

将塑件投影面积大的方向放在定动模的合模方向上，而将投影面积小的
方向

作为侧向分型面；另外，分型面是曲面是，应加斜面锁
紧。

7)

合理安排浇注系统，特别是浇口位置

8)

有利于模具加工。

3.6.3
分型面最终选择

为了拉断和拉出冷料，取出塑件，选取单分型面。

3.7
浇注系统的设计

所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流道。

其作用是使塑料 熔体平稳而有序地填充到型腔中，
以获得组织致密
、
外形轮
廓清晰的塑件。< br>
因此，浇注系统十分重要。

浇注系统一般分为普通浇注系统和热流道浇注系统。

3.7.1
浇注系统的组成

①

主浇道
< br>主浇道是指从注射机喷嘴与模具接触处开始，到有分浇道支线为止的一段料
流通道。
它起 到将熔体从喷嘴引入模具的作用，
其尺寸的大小直接影响到熔体的
流动速度和填充时间。


②

分浇道

分浇道是主浇道与型腔进料口之间的一 段流道，主要起到分流和转向作用，
熔体是从主流道分流到各个型腔，
也是浇注系统的断面变化 和熔体转向的过渡通
道。

③

浇口



浇口是指料流进入型腔前最狭窄的部分，也是浇注系统中最短的一段，其尺
寸狭小且短，
目的是使料流进入型腔前加速，
便于充满型腔，
且利于封闭型腔口，
防止熔体倒流。 另外，也便于成型后冷料与塑件分离。

④

冷料穴

在每 个注射成型周期开始时，
最前端的料接触低温模具后会降温变硬被称为
冷料穴，
为防止 此冷料堵塞浇口或影响制件的质量而设置的料穴，
其作用就是储
藏冷料。冷料穴一般设在主浇道 的末端，有时在分浇道的末端也增设冷料穴。

3.7.2
浇注系统各部件设计

一、主流道设计

主流道 通常和注射机喷嘴在同一条轴线上，横截面为圆形，带有一定锥度。
主流道轴线垂直于分型面。

其主要设计要点为：

1.

为防止浇口套与注射机喷嘴对接处溢料 ，主流道与喷嘴的对接处应设计
成半球形凹坑，深度为
3
~
5mm
， 其球面半径
SR
应比注射机喷嘴头球面半
径
SR
0
大
1
~
2mm
；主流道小段直径
d
应比注射机喷嘴直径
d< br>0
大
0.5
~
1mm
，
以防止主流道口部积存凝料而 影响脱模。

故


d
?
d0
?
0
.
5
?
4
?
0
.5
?
4
.
5
mm
?
3
.
6
?


SR< br>?
SR
0
?
1
.
5
?
12
?
1
.
5
?
13
.
5
mm

?
3
.
7
?


凹坑深度
h
?
4
mm

2.

为 了减小对塑料熔体的阻力及顺利脱出主流道凝料，浇口套内壁表面粗
糙度
R
a
取
0.8um
。

3.

主流道的圆锥角设得过小，会增加主流道凝料的脱出难度；设得过大，
又会产


生湍流或涡流，卷入空气，所以，通常取
a
?
2
°
~4
°，圆锥角
a
表示为


















tan
a
?
D
?
d
2
L








































?
3
.
8
?







D
―主流道大端直径









d
―主流道小端直径







L
―主流道长度

由公式
?
3
.
6
?
知


d
?
d
0
?
0
.
5
?
4
?
0
.
5
?
4
.
5
mm
又

注射机注射量为
60g
故查表知


D
?
6
mm

还取

a
?
3
°


得

L=
D
?
d
2
tan
a
=
6
?< br>4
.
5
?
14
.
3
mm

2
?
0
.
0524
?
3
.
9?

4.

主流道大端呈圆角，半径
r=1
~3
mm
，以减小料流转向过渡时的阻力。

5.

在保证塑件成型良好的前提下，主流道的长度
L
尽量短。

为了减小 压力损失及废料，一般主流道长度
L
不超过
60mm
，应视模板厚度水
道的开设等具体情况而定。


L
?
14
.
3
mm

符合要求。


6.

设置浇口套

由于 浇口套要与高温塑料和喷嘴反复接触及碰撞，容易损坏。所以，一
般不将主流道直接开在模板上，而是将 它单独设在一个浇口套中。这样，既
可以使易损坏的主流道部分单独选用优质钢材，延长模具使用寿命和 损坏后
便于更换和修磨。通常是将淬火后的浇口套嵌入模具中。












图
3.1
浇口套


7.

校核主流道的剪切速率



a.

计算主流道的体积流量


q
主
?
V
分
?
V
主
?
n
V
塑
t
?
V
浇
?
nV
塑
t
?
13090
.
9
?
13090
.
9
mm
3
/
s

1
.
0
?
3
.
10
?

b.

主流道当量半径

2
.
25
?
3
mm
?
2
.
625
mm


R
主
?
2
?
3
.
11
?

c.

计算主流道的剪切速率


?
主
?
?
3
.
3
q
主
3
.
3
?
13090
.
9
43199
.
97< br>?
?
?
760
.
616
s
?
1
3
3
56
.
796
?
R
主
3
.
14
?
?
2
.
625
?< br>?
3
.
12
?

所以，主流道的剪切速率校核合格。

二、分流道设计

分流道是主 流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作
用，可通过优化设置分流道的横截面形状
、
尺寸大小及方向，是熔体平稳充型，
从而保证最佳的成型效果。

1)

影响分流道的设计因素：

a.

制品的几 何形状
、
壁厚
、
尺寸大小及尺寸的稳定性
、
内在质量及外观 质量
要求。

b.

塑料的种类，亦即塑料的流动性
、熔融温度与熔融温度区
、
固化温度以
及收缩率。

c.

注射机的压力
、
加热温度及注射速度。

d.

主流道及分流道的脱落方式。

e.

型腔的布置
、
浇口位置及浇口形式的选择。

2)

分流道的设计原则

?


塑料的压力损失及温度损失在分流道要小。

?


分流道内熔体的固化时间要比制品的固化时间晚，
以保证压力的传递及
其型腔

的保压。

?


保证各个型腔的塑料要迅速而均匀的进入。

?


分流道的长度应尽可能短，其容积要小。

?


要便于加工及刀具选择。

3)

分流道横截面形状的选择



分流道的横截面积形状分为圆形
、
矩形
、
梯形
、
U
形和正六边形等。为了减
小流道内的压力损失和传热损失，
希望 流道的横截面积大表面积小，
因此可用流
道横截面积
S
与其周长
L< br>的比值来表示流道的效率。

查表知






圆形横截面的效率最高，具有最小的压力降和热损失。并且加工上没
有很大的难度。

故






分流道的横截面选取圆形。



4)

分流道长度的确定

分流道的长度一般在
8
~
30mm之间，一般根据型腔的布置适当加长或缩短，
但最短不宜小于
8mm
。否则，会给 塑件修磨和分割带来困难。

故取


分流道的长度

L
?
15
mm

5)

分流道横截面尺寸的确定

由于确定了主流道的尺寸，可根据公式确定分流道横截面尺寸

















d
?
?
0
.
8
~
0
.
9
?
D








































?
3
.
13
?










d
—
分流道直径









D
—
主流道大端直径

故











d
?
0
.
8
?
6
?
4
.
8
mm

6)

分流道内塑料熔体流动剪切速率的校核

确定分流道剪切速率的步骤如下：

确定分流道体积流量

计算一次注射注入该模具中总的塑料熔体的体积
V
总




















V
总
=
nV
塑
?
V
浇







































?
3
.
14
?







n
—
型腔的数目；







V
塑
—塑件的体积；









V
浇
—浇注系统的总体积。




即














V
浇
?
V
主
?
V
分
=311.508+542.592=854.1
mm
3






















?
3
.
15
?

3













V
总
=
nV
塑
?
V
浇
=
2
?
6118
.
4
?< br>854
.
1
?
13090
.
9
m
m


















?
3
.
16
?

7)

计算注射机的公称注射量

13
.
0909
V
?< br>?
16
.
3625
ml














































V
公
?
总
0
.
8
0
.
8
?
3
.
17
?

查表知










注射时间
t=1.0s



8)

计算分流道体积流量

.
4







q
?
V
分
?
V
塑
?
542
.
592
?
6118
?
6
.
660
ml
/s

























t
1
.
0
?
3
.
18
?

9)

计算剪切速率










?
?
?
3
.
3
q
3
.
3
?
6
.
66
21
.
978
?
?
?
511
.
116
s?
1





















3
3
0
.
043
?
R
分
3
.
14
?
?
0
.
24< br>?
?
3
.
19
?

10)

分流道的布置形式

型腔的布局决定分流道的布置形式，其遵循的原则是：排列紧凑， 能缩小模
板尺寸，减小流程，锁模力力求平衡。

分流道的布置形式有平衡式和非平衡式，以平衡式布置最佳。

因平衡式的主要特征是：

从主流道到各个型腔的分流道，其长度
、
断面形状及其尺寸均相等，以达到
各个型腔能同时均衡进料的目的。



因为采用一模两腔，故选用平衡式。

11)

分流道表面粗糙度

分流道的表面不必很光滑，表面粗糙度可设为
R
a
1.25~2.5um
。

三、浇口的设计

1.

浇口的作用

浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，
其作用是使从分流道流过来
的塑料熔体以较快的速度进入并充满型腔，
型腔充满后，< br>浇口部分的熔体能迅速
地凝固而封闭浇口，防止型腔内的熔体倒流。

浇口的形状
、
位置和尺寸对塑件的质量影响很大。

2.

浇口的设计原则：

a.

避免引起熔体破裂现象；

b.

有利于塑料熔体补缩；

c.

有利于熔体流动；

d.

有利于型腔内气体的排出；

e.

减少塑件熔接痕增加熔接强度；

f.

防止料流将型芯或嵌件挤压变形；

g.

注意高分子取向对塑件性能的影响；

h.

保证流动比在允许范围内。



3.

浇口的类型及特点

注射模的浇口结构形式较多，主要分为：

a.

直接浇口；

b.

中心浇口
—< br>盘形浇口
、
环形浇口
、
轮辐式浇口
、
爪形浇口；
c.

点浇口；

d.

侧浇口
—
矩形侧浇口
、
扇形侧浇口
、
薄片式侧浇口。

4.

浇口的选择




综合各种浇口形式的优缺点，采用矩形侧浇口形式。

5.

侧浇口的优点

1)

侧浇口多为扁平形状，可以大大缩短浇口的冷却时间，从而缩短成型周
期。

2)

易于去除浇注系统的凝料而不影响塑件的外观。

3)

可根据塑件的形状特点灵活多样地选择浇口位置。



4)

侧浇口横截面积通常较小，
熔体注入型腔前受到挤压和剪切 而再次加热，
改善流动状况，便于成型，降低制品的表面粗糙度，减少浇口附近的残
余应力，避 免变形
、
开裂及流动纹的出现。

5)

浇口设在分型面上 ，而且浇口横截面形状简单，容易加工，并能随时调
整浇口尺寸，较为方便地达到个型腔的浇口平衡，改 善注射条件。

6)

适用于一模多腔的模具，提高注射效率。

6.

侧浇口的缺点

a.

注射压力损失较大， 在注射过程中应采取较大的注射压力，而缩短浇口
长度也可以起到减小注射压力损失的作用。

b.

侧浇口容易形成熔接痕
、
缩孔
、
气泡等缺陷。


























表
3.2
矩形侧浇口的基本尺寸

塑料

ABS
壁厚
t/mm
1.5-3
塑件复杂性

简单

复杂

厚度
h/mm
宽度
b/mm
1.2-1.4
0.8-1.2
（
3-10
）
h
长度
L/mm
0.7-2



































为了浇口脱模方便，要把浇口两侧做成
5
°
的斜面。

7.

浇口尺寸的计算

侧浇口的深度











h
?
nt
?
0
.
7
?
1
.
5
?
1
.
05
mm


































?
3
.
20
?















n
是塑料成型的系数，对于
ABS
，其成型系数
n
=0.7



侧浇口的宽度








B
?
n
A
0
.
7
?
12063
.
84
?
?
2
.
5 6
cm




























30
30
?
3
.
21
?

n
—
塑料成型的系数，取
n
=0.7
；

A
—
凹模的内表面积
?
约等于塑件的外表面积
?
。

8.

侧浇口的长度





查表知

侧浇口的长度
L
浇
一般选用
0.7~2. 5mm
，这里取

L
浇
=0.7mm
。



9.

侧浇口剪切速率的校核

①

确定注射时间：










查表知






























t=1.0s
②

计算浇口的体积流量













q
浇
?
V
塑
t
?
6
.
1184
?
6
.1184
cm
3
/
s
?
6118
.
4
mm
3
/
s















1
.
0
?
3
.
22
?

③

计算浇口的剪切速率











?
?
?
3
.
3
q
浇
3
?
R
浇
?
3
.
3
q
浇
?
?
?
B
h
?
?
?
?
?
3
2
?
3
.
3
?
6118
.
4
?
2
.
56
?< br>1
.
05
?
3
.
14
?
?
?
3
.
14
?
?
3
2
?
8118
.
50
s
?
1











?
3
.
23
?

因为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

5
?
10
3
~
5
?
10
4
s
?
1< br>之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。

四、冷料穴的设计

1
．冷料穴的作用




冷料穴也称冷料井。< br>冷料穴一般设在主流道和分流道的末端，
其作用就是存
放两次注射间隔而产生的冷料和料 流前锋的“冷料”
，防止“冷料”进入型腔而
形成各种缺陷。

注射机用注射 模的冷料穴，一般都设在主流道的末端，且开在主流道对面的
动模板上，直径稍大于主流道大端直径，< br>便于冷料的进入。
冷料穴的形式不仅与
主浇道的拉料杆有关，而且还与主流道中的凝料脱 模形式有关。

2
．冷料穴的选用




本设计只需要用主流道冷料穴，
为使主流道凝料自动脱模，
选用球形拉料杆。




五、模架的初选

1.

模架的结构

模架也称模体，是注射模的基体，凹模
、
凸模都在模具 中。模具把各个部分
都联系


在一起。





模架一般由定模座板
、
定模固定板
、
动模固定 板
、
动模垫板
、

垫块
、
动模座
板
、
推板
、
推杆
、
固定板
、
导柱
、
导套等组成。



2.

模架的确定





选用中小型模架，初选
W
?
L< br>?
160
mm
?
200
mm
，由于该塑件要求侧抽芯 ，
故采用
A2
型模架。

3.8
成型零件的结构设计及计算

3.8.1
成型零件的结构设计

凹模又称隐模，它是成型塑件外轮廓的零件。

它的结构取决于塑件的成型需要和加工与装配的工艺要求。

一、
凹模的分类
：

a.

整体式凹模

整体式凹模是由整块钢材直接加工而成，这种凹模结构简单
、
牢固可靠，不
易 变形，
成型的塑件质量较好。由于其加工工艺性差，故该凹模使用于形状简单
的小型塑件的成型 。

b.

组合式凹模

组合式凹模是由两个以上零件组合 而成。这种凹模改善了加工性，减少了热
处理变形，节约了模具钢材，但结构复杂，装配调整比较困难， 且组合后的型腔
牢固性差。组合式凹模广泛用于大型模具上

c.

整体嵌入式凹模

整体嵌入式凹模形状尺寸一致性好，更换方便。对于小件一模多腔式 模具，
一般是将每个凹模单独加工后压入定模板中。

d.

镶嵌式凹模

二、凹模的选用


根据塑件的结构分析，选用整体嵌入式凹模。

三、凸模的分类

①

整体式凸模


将成型的凸模与动模板做成一体， 不仅结构牢固，还可省去动模垫板。但不
利于加工，只适用于形状简单且凸模高度较小的单型腔模具。< br>

②

组合式凸模


整体装配式凸模；

圆柱形小型芯的装配；


异形型芯结构；

镶拼型芯结构。

四、凸模的分类


根据塑件结构，选用整体装配式凸模，并且采用台阶连接。








图
3.2
型芯


3.8.2
成型零件工作尺寸计算

工作尺寸是指成型零部件商直接构成型腔 的有关尺寸，主要包括：凹模和凸
模的径向尺寸与高度的尺寸等。
为了保证塑件的质量，
模具设计时必须根据塑件
的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。

一、
影响工作尺寸的因素
：

①

模具成型零部件的制造误差


模具的尺寸精度越低，塑件尺寸精度也越低，尤其对于尺寸小的塑件精
度影响更大。

②

塑件的收缩率变化


塑件成型后的收缩变化和 多种因素有关，
包括塑料的品种，
塑件的形状
、
尺寸
、
壁厚 ，模具的结构等因素。

③

成型零部件磨损

主要是脱模时塑件与成型零部件的磨损。

二、塑件的公差

塑件外轮廓尺寸公差取负值“
?
?
”
，塑件内腔尺寸

公差取正值“
?
?
”
。

?
而塑件孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，即取
?
。

2
由于选用材料
ABS,
故选用公差
MT5
。

查表得


?
?< br>?
0
.
64
?
?
?
0
.
6 4
?
?
1
.
28


三、模具的制造公差

?
1
1
?
模具制造公差可取 塑件公差的
1
3
?
1
6
,
即
?
Z
?
?
?
?
?
，

?
3
6
?


1

?
z
=
?
1
.
28
?
0
.
427

3
?
3
.
24
?


型腔尺 寸属于孔类尺寸，
在使用过程中由于磨损的原因不断增大，
则取
“
?
?
z
”


故


?
?
z
=+0.427
型芯尺寸属于轴类尺寸，在使用过程中由于磨损的原因不断减小，则取

“
?
?
z
”
，故


?
?
z
=-0.427
?
”
，故

2
?
0
.
427

?
=
?
?
?
0
.
2135

2
2
中心距尺寸取“
?
?
3
.
25
?

四、模具的磨损量


对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的
1/6
，即

1
1

?
c
??
?
?
1
.
28
?
0
.
21 3

6
6
?
3
.
26
?


对于型腔底面，因与脱模方向垂直，故磨损量为
0
。

五、塑件的收缩率


塑件成型后的收缩率与多种因素有关，由于选用材料
ABS,
ABS
的收缩率是
3
％
~8
％
，故取



















S
c p
?
S
max
?
S
min
0
.
0 03
?
0
.
008
?
?
0
.
0< br>0
5

5














2
2
?
3
.
27
?

六、凹模径向尺寸的计算

0
.
64
0





凹模的外部径向尺寸
l
s
1
?43
?
，


mm
?
43
.
64
?
0
.
64
?
1
.
28
mm
0
.
64
0
?
0
.
64
0
l
s
2
?
46
?
?
0
.
64< br>mm
?
46
.
64
?
1
.
28mm
，






l
s< br>2
?
48
?
0
.
64
mm
?
48
.
64
?
1
.
28
mm
，


0
.
64
0
?
?
1
.
28
，模具的制造公差
l
s
3
?
55
?
?
0
.
64
mm
?
55
.
64
?< br>1
.
28
mm
。且由上知塑件的公差
1
3



故

?
z
=
?
1
.
28
?
0
.
427
，
x
一般在
0 .5
~
0.8
之间。取
0.6
。

?
?
z















L
M
1
?
?
?
1
?
S
CP
?
l
s
1
?
x
1
?
?
0

































?
3
.
28
?

?
0
.
427



















=
?
?
1
?
0
.
0055
?
?
43
.
64
?
0
.
6
?
1
.
28
?
0
?
0
.
427?
0
.
427
=
?< br>43
.
88
?
0
.
768
?
0mm

?
43
.
112
0

L
M
2
?
?
?
1
?
S
CP
?l
s
2
?
x
?
?
0
z

?
?
?
3
.
29
?

=
?
?
1
?
0
.
0055
?
?< br>46
.
64
?
0
.
6
?
1
.
28
?
0
=
?
46
.
897
?
0
.
768
?
0
?
0
.
427
?
0
.
427

?
0
.
427
mm

?
46
.
129
0

L
M
3
?
?
?
1
?
S
CP?
l
s
3
?
x
?
?
0
?0
.
153

?
3
.
30
?

=
?
?
1
?
0
.
0055
?
?< br>48
.
64
?
0
.
6
?
1
.
28
?
0
=
?
48
.
908
?
0
.
768
?
0
?
0
.
427
?
0
.
427

?
0
.
427
mm

?
48
.
14
0

L
M
4
?
?
?
1
?
S
CP
?
l
s
4
?
x
?
?
0
?
0
.
153

?
3
.
31
?

?
?
55
.
64
?
0
.
6
?
1
.
28< br>?
0
=
?
?
1
?
0
.
0055
=
?
55
.
946
?
0
.
768
?
0
七、型芯径向尺寸的计算

?
0
.
427
0
.
427

?
0
.
427
mm

?
55
.< br>178
0
0
.
64
?
1
.
280
.
64
?
1
.
28

动模型芯 径向尺寸，
l
d
1
?
4
?
mm
，
l
d
2
?
10
?
mm

?
0.
64
mm
?
3
.
36
0
?
0
.
64
mm
?
9
.
36
0
且由 上知塑件的公差
?
?
1
.
28
，
?
?z
=-0.427
，
x
一般在
0.5
~
0.8
之间，取
0.6
。