塑料模具范本I

毕 业 设 计

题系专班姓学指导日

目别业级名号教师期

洗发液瓶盖注塑模的设计 机 电 系 模具设计与制造 模具0504 X X X 05030416 X X X

2007年12月

设计任务书

设计题目：

洗发液瓶盖注塑模的设计

设计要求：

1. 确定合理工艺方案 2. 设计合理的模具结构

3. 设计要全面介绍模具的工作原理

4. 内容丰富、文字精练、讲述详细、实用价值高

设计进度要求：

第一周 搜集模具相关资料 第二周 前期准备工作

第三周 模具基本类型与工作部分零件尺寸计算 第四周 模具整体设计和绘制装配图 第五周 模具主要零件图的绘制 第六周 毕业论文的校核、修改 第七周 打印装订，准备答辩

指导教师（签名）：

摘 要

本次模具设计的内容是“洗发液瓶盖注塑模的设计”。这个制品的结构近似一个壳体，主盖与其上面的小盖以铰链相连，打开后，小盖固定在一特定位置，合上后与主盖成一整体。设计内容是从零件的工艺分析开始的，根据工艺要求来确定设计的大体思路。其开始是从零件的材料选择，接下是成型参数、密度、收缩率的确定，模具种类与模具设计的关系、塑件的尺寸精度与结构、注射机的选择、模具设计有关尺寸的计算（包括模具行腔型芯的计算及其公差的确定）、注塑机参数的校核、模具结构设计、模具冷却、加热系统计算、注射模标准件的选用及总装技术要求等内容。

其中模具结构设计是这次设计的主要内容，其内容包含了模具的分型面选择、主流道及分流道的设计与布局，推出机构导向机构,铰链的设计等一系列模具的重要零部件的设计加工方法和加工注意要点。这样更有利于加工人员的一线操作，使其通俗易懂加工方便。本次设计不仅让我熟悉了课本所学的知识，而且让我做到所学的运用到实践当中，更让我了解了塑料模具设计的全过程和加工实践的各种要点。使我在本次设计实践当中有一个质的飞跃。

关键词：洗发液瓶盖，注塑模，铰链，PP

目 录

摘 要 ................................................................ II 1 塑件工艺分析 ......................................................... 1 1.1 塑件设计要求 ...................................................... 1 1.2 塑件的材料特征 .................................................... 1 1.3 塑件材料的确定 .................................................... 2 1.4 塑料的收缩率及密度确定 ............................................ 2 1.5 模具种类与模具设计的关系 .......................................... 3 2 塑件的尺寸精度与结构 ................................................ 4 3 注射机及模架的选用 ................................................... 5 3.1 注射机的选用 ...................................................... 5 3.2 模架的选用 ........................................................ 5 3.3 模架周界尺寸选择 .................................................. 6 4 模具型腔、型芯的有关计算 ............................................. 7 4.1 型腔工作尺寸计算 .................................................. 7 4.2 型芯的工作尺寸计算 ................................................ 8 4.3 模具中孔中心距计算 ................................................ 9 5 注塑机参数校核 ...................................................... 11 5.1最大注射量校核 ................................................... 11 5.2 锁模力校核 ....................................................... 11 5.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 ................................. 11 5.4 模具闭合高度校核 ................................................. 12 6 模具结构设计 ........................................................ 13 6.1 制品成型位置及分型面的选择 ....................................... 13 6.2 模具型腔数的确定、排列和流道布局 ................................. 13 6.3 主流道、主流道衬套及定位环的设计 ................................. 14 6.4分流道的形状及尺寸 ............................................... 16 6.5 浇口的形状及其位置选择 ........................................... 17 6.6导向机构的设计 ................................................... 19 6.7 推出机构的设计 ................................................... 19 6.8 拉料杆的形式选择 ................................................. 20 6.9 模具排气槽设计 ................................................... 21 7 模具冷却系统计算 .................................................... 22

7.1 冷却回路所需的总面积计算 ......................................... 22 7.2 冷却回路的总长度的计算 .......................................... 23 7.3 冷却水体积流量的计算 ............................................. 24 8 注射模零件及总装技术要求 ............................................ 25 8.1 零件的技术要求 ................................................... 25 8.2 总装技术要求 ..................................................... 25 9 模具外形及工作原理 .................................................. 27 致 谢 ................................................................ 28 参考文献 .............................................................. 29

1 塑件工艺分析

1.1 塑件设计要求

该产品用于各种洗发液瓶上,对瓶体起到锁合的作用，其零件外形图如图1.1产

品精度及表面粗糙度要求为一般精度,但在加工制造过程中要求各部分有一定配合精

度关系。产品为大批量生产，故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用点浇口自动脱模结构。由于该塑件要求批量大，所以模具采用一模二腔、组合型腔结构、浇口形式采用点浇口，以利于充满型腔。相对于大塑件可采用相对于小的塑件大的分流道，以达到同时充模的效果。

图1.1洗发液瓶盖

塑件表面质量：Ra0.32 塑件颜色：绿色

塑件要求：塑件外侧表面光滑，下端外沿不允许有浇口痕迹,塑件允许最大脱模斜度。

1.2 塑件的材料特征

1.2.1 聚丙烯（PP）

基本特征：聚丙烯无色、无味、无毒的。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明、更轻。密度为0.90—0.91g/cm。它不吸水、光泽好、易着色。聚丙烯具有聚乙烯的所有优良性能，如卓越的介电性能，耐水性、化学性能稳定。宜于成形加工等；还具有

3

聚乙烯所没有的许多性能，可制做铰链，有教高的抗弯曲疲劳强度，如（盖和本体合一的各种容器，经过7x107次开闭弯折未产生损坏和断裂现象，但其在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防老化剂。

主要用途：可用于各种机械零件如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件；可作为各种酸碱等的输送管道，化工容器和其他设备的衬里，表面涂层；可制造盖和本体合一的箱壳，各种绝缘零件，并用于医药工业中。

成形特点：成形收缩范围及收缩率大，易发生缩孔，凹痕、变形、方向性强，流动性极好，易于成形；热容量大，注射成形必须设计能充分进行冷却的冷却回路；注意控制成形温度。料温低时方向性明显，尤其是低温、高压时更明显。聚丙烯成形的适宜模温为80度左右，不可低于50度，否则会造成成形塑件表面光泽差，产生熔接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲或变形。

1.3 塑件材料的确定

考虑到洗发液瓶盖的工作环境以及所受的力的大小来看，其在工作过程中需要频繁的开合，所以综上各种塑料的性能来考虑，聚丙烯（PP）具有以上工作环境所需的性能，为此确定使用材料为：聚丙烯（PP）

1.4 塑料的收缩率及密度确定

表1.1 材料性能参数

由表1.1知聚丙烯PP的收缩率（1.0-2.5）% 。由聚丙烯的成形特点可知其成形收缩率范围及收缩率大，所以在选择聚丙烯的收缩率时应考虑使用大的收缩率确定收缩率值为1.8% ，其平均密度为0.905g/cm3 。

1.5 模具种类与模具设计的关系

不同种类的塑料其工艺性能、成形特性也不相同，因此为了确定塑料的工艺性能、成形特征，并在模具中充分利用以获得优质的塑料制件。

表1.2 塑料种类与模具设计关系

塑件的成型要求：

化学性能稳定，宜于成形加工等，闭合弯折不容易产生损坏和断裂现象。塑件表面要求无飞边或缩孔现象。 塑料成型工艺参数：

模具温度：40℃--60℃ 喷嘴温度：190℃--220℃

料筒温度：前段温度：200℃--220℃ 中段温度：220℃--240℃ 后段温度：180℃--210℃ 注射压力：40—80MPa 注射机类型：螺杆式 保压压力：50--60 MPa 喷嘴形式：直通式 注射时间：0—5S 保压时间：20—60S 冷却时间：15—50S 成形周期：40—120S

2 塑件的尺寸精度与结构

为了降低模具加工难度和制造成本，在满足塑件使用的前提下，用较低的尺寸公差精度等级。

表2.1 塑件有关尺寸精度等级参数

塑件精度等级与塑料品种有关，根据塑料的收缩率的变化不同，塑料的公差精度分为高精度、一般精度、低精度三种。

表2.2 塑件精度等级参数

由塑件的工作环境知道工件的精度要求较高，所以精度等级选择一般精度由表2.1、表2.2可查得模具加工时的各尺寸工差。

3 注射机及模架的选用

3.1 注射机的选用

由工件可得其质量为10g，因为采用一模二腔的生产方式，所以二个塑件的总质量为20g，可计算浇注系统的体积为7.86cm

由公式所以：

V塑件

m

3





20g0.905g

cm

3

3

22.10cm

V总V塑件V浇

22.107.8629.96

选用XS-ZY-60型卧式注射机，其性能参数如下： 额定注射量： 60cm

注射压力： 120Mpa

锁模力： 400KN 最大注射面积： 320cm2 最大开模行程： 300mm 模具最大厚度： 250mm 模具最小厚度： 150mm 拉杆间距： 330300mm 喷嘴半径： 2mm 喷嘴圆弧半径： 10mm

3.2 模架的选用

我国目前标准化注射模零件的国家标准有12个；另外还制订了塑料注射模具的标准模架，分《中小型模架》（GB/T12556.1—90）和《大型模架》（GB/T12555.1—90）两种。《中小型模架》标准中规定，模架的周界尺寸范围为：≤560mm900mm，并规定模架的形式为品种型号，即基本型，A1、A2、A3和A4四个品种。

表3.1 四种模架的组成、功能及用途

根据以上四种模架的组成，功能及用途可以看出，A2型模型适用于本次模具的设计，故选用A2模架。

3.3 模架周界尺寸选择

中小型模架的周界尺寸参数、规格有：100×L、125×L、160×L、180×L、200×L、250×L、315×L、355×L、400×L、450×L和500×L等模架规格。根据模具型腔布置可以选用的模架规格为：250mm×250mm，再根据所选取的模架规格可通过标准模架。表查得上、下模板的厚度为40mm，垫板厚度为60mm。

4 模具型腔、型芯的有关计算

4.1 型腔工作尺寸计算

模具型腔是模具和塑件的接触处其尺寸的公差直接影响了塑件工作的性能和表面的粗糙度，为此工件的型腔尺寸应做到在保证工件的质量的前提下有足够的加工余量。

由公式得 因为：对于塑件280.16mm

L模具

3

L塑件1k

4



式中 L塑件 ——塑件形状最大尺寸

k

——塑件的平均收缩率 ——塑件的尺寸公差

 —— 模具制造公差，取塑件尺寸公差的1/3——1/6 故L模具2810.0150.48

4











3



1

0.483

28.060.16

由公式得 因为： 对于塑件高度220.15mm尺寸模具设计 H模具

2

h塑件1k0.44

3

0.15

h塑件——塑件最高方向最大尺寸

故 H模具2210.0150.44

3











2



0.15

22.630.15 型腔形状尺寸如下图:

图1.2 型腔外形及尺寸图

4.2 型芯的工作尺寸计算

模具的型芯和型腔一样也是和塑件直接接触，其加工要求和型腔基本上是相同的，但是型芯的加工要保证和塑件的内型腔相同，其制造公差和型芯相反取负偏差。

由公式得 因为：对于塑件20 mm尺寸的模具设计：

L模具L塑件1k

4







3

L塑件——塑件内形径向的最小尺寸 故 L模具2010.0150.44

4









3

0.15

20.360.15

公式得 因为：对于塑件180.13mm尺寸的模具设计

L模具L塑件1k

3





L塑件



2

——塑件内腔的深度最小尺寸



2



0.13

故 h模具1810.0150.40

3

18.570.13

L内型1510.0150.750.40.13

15.530.13

L内型22510.0150.750.480.16

25.740.16

L内长86.510.0150.750.720.24

88.340.24

L内宽4010.0150750.520.17

40.990.17

L小盖长4110.0150.750.560.19

42.040.19

L小盖宽2610.0150.750.480.16

26.750.16

L较链长710.0150.750.360.12

7.380.12

L铰链宽1010.0150.750.360.12

10.420.12

锥角60

R盖长3.18mm;R盖小宽1.59mm

L盖小型芯610.0150.750.340.11

6.350.11

L小110.0150.750.320.11

1.260.11

4.3 模具中孔中心距计算

由公式得

1

CCm1k

2

Cm

——两孔间的距离

故 C1610.0150.2

16.240.2

铰链的设计：利用聚丙稀的特性直接制成铰链,常用的铰链截面形式如图1.3;铰链部

分厚度应减薄,一般为0.25 ~ 0.4mm,而且熔体流向必须是通过铰链部分,使线性分子能沿其主链方向折弯,如果流向不对,则铰链部位容易折断.

图4.3铰链的截面形式

5 注塑机参数校核

5.1最大注射量校核

注射机的最大注塑量应大于制品的重量或体积（包括流道及流口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的最大注塑量80%

由公式得 所以，选用的注塑机最大注塑量应 0.8V机V塑件V浇

式中V机——注塑机的最大注塑量：单位 cm3 V塑料——注塑机的体积，单位 cm3 该产品：V塑件=22.216cm3

V浇

——浇注系统体积，单位 cm3

该产品：V浇=7.86cm3 故 V机

V塑件V浇

0.8



22.2167.86

0.8

37.595

所以 选择注塑机的注塑量为：60cm3。故：满足要求 。

5.2 锁模力校核

由公式得

F

P模

锁机

>P模A

——熔融塑料在型腔内的压力（70—100 Mpa）80％ ，选取型腔内压力的

平均值为35Mpa ，所以，计算得400 KN 。

A

——塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和：计算为5632mm

锁机

2

F

——注塑机的额定锁模力

锁机

故 F

＞P模A =2070KN

所以选定的注塑机为：400KN 满足条件

5.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核

即 模具长x宽＜拉杆间距

模具的长宽为250250＜注塑机拉杆间距330300

5.4 模具闭合高度校核

模具实际厚度H模=223mm 注塑机最小闭合厚度H最小=200mm

即 H模＞H最小 故满足要求

5.5 开模行程校核

我们所选的注塑机的最大行程与模具厚度有关，故注塑机的开模行程应满足下式：

S机H模H最小>H1H2510mm 因为 S机H模H最小300223200 277mm

H1H25103512510161mm H1——推出距离 单位mm

H2——包括注射系统在内的塑件高度 单位mm S机——注射机最大开模行程 故 满足要求

6 模具结构设计

6.1 制品成型位置及分型面的选择

选择分型面时的考虑方向： 〈1〉 塑件开模后留在动模上

〈2〉 分型面的痕迹不影响塑件的外观 〈3〉 浇注系统和浇口的合理安排 〈4〉 推杆的痕迹不露在塑件的外观上 〈5〉 使塑件易于脱模

根据以上的分型面选择的原则：本塑件的分型面选择在塑件的最下面，这样有利于塑件型腔的加工，更有利于塑件的成形。而塑件的整体将在脱模后留在动模侧，而对于推杆的设计，将采用塑件的底面形状（圆弧度）的面积，这样既增大了推出力，又减小了推杆的痕迹的存在

-

图6.1 分型面的选择图

6.2 模具型腔数的确定、排列和流道布局

根据设计需要和生产效率的要求可知，为满足塑件的使用要求，在同一次的注射成型中，一次成型塑件的个数为二个，也就是采用一模二腔的生产方式。型腔的排列根据模具的形状及尺寸排列。

图6.2 型腔排列图

因为一模二腔，所以塑件的尺寸为竖直方向，取得标准模架的周界尺寸为

400400mm

浇注系统设计及流道的布局：

浇注系统的作用就是将熔融状态的塑料均匀，迅速地输入型腔，使型腔内气体及时排出，并且将注射压力传递到型腔的各个部分，从而得到组织紧密的制品。

6.3 主流道、主流道衬套及定位环的设计

主流道设在定模板上，并且位于模具的中心，与注射机喷喷嘴在同一轴线上，其为一圆锥孔，其小头正对注射机的喷嘴。因喷嘴外形为球面，所以主流道小头孔端的外形应为一凹球面。为了配合紧密，防止溢料，凹球面的半径应比喷嘴的球面半径略大23mm 。

主流道衬套的材料常用T8A、T10A制造，热处理后硬度为50—55HRC。主流道衬套与定模板采用H7/m6的过渡配合，主流道衬套与定位圈采用H9/m9的过渡配合。由于受型腔或分流道的反压力作用，主流道衬套会产生轴向定位移动，所以主流道衬套的轴向定位要可靠。

主流道设计应注意的问题：



（1） 便于流道凝料从主流道衬套中拔出，主流道设计成圆锥形 。 锥角2~4

粗糙度Ra0.63与喷嘴对接处设计成半球形凹坑，球半径略大于喷嘴头半径。

（2） 主流道要求耐高温和摩擦，要求设计成可拆卸的衬套，以便选 用优质材料单独加工和热处理。

（3） 衬套大端高出定模端面5~10mm，

并与注射机定模板的定位孔成间隙配合，

起定位隙作用。

（4） 主流道衬套与塑料接触面较大时，由于腔体内反压力的作用使衬套易从模具中退出，可设计定住 。

（5） 直角式注射机中，主流道设计在分型面上，不需沿轴线上拔出凝料可设计成粗的圆柱形。

主流道直径计算的经验公式： 由公式得：

D

4V

(mm)

K

式中 D——主浇道大头直径 mm

V——流经主浇道的熔体体积 cm3 注射量为 60cm3

K——因熔体材料而异的常数

4603.144

故 D

4.47mm

图6.3 主流道衬套图

表6.1 定位环的尺寸参数

主流流道的大头直径确定为4.47mm，因为小端直径比注射机喷嘴直径大（0.5-1），由上知注射机喷嘴直径为2mm，所以可得主流道小端直径为3mm，主流道锥度一般取2~4，根据设计计算可知锥度为4o ,所以符合主流道的选取范围。

6.4分流道的形状及尺寸

分流道的截面形状有：圆形、梯形、u形、半圆形、矩形；分流道的长度应尽可能的短，少弯折的减少压力损失和热量损失；分流道的表面粗糙度为Ra1.6mm。

表6.2 分流道截面形状和特征比较[

通过以上截面形状的对比，显然圆形截面形状效果最佳，但其加工较难，为此选用U形截面形状。

多腔模中，分流道的排布： 1.平衡式和非平衡式：

平衡式：分流道的形状尺寸一致。

非平衡式：a、靠近主流道浇口尺寸设计得大于远离主流道的浇口尺寸。 b、分流道不能太细长，太细长，温度，压加体大会使离主流道较远的型腔难以充满。

c、一般需要多次修复，调理达到平衡。

d、即使达到料流和填充平衡，但材料时间不相同，制品出来的尺寸和性能有差别，对要求高的制品不宜采用。

e、非平衡式分布，分流道长度短 。

f、如果分流道较长，可将分流道的尺寸头沿熔体前进方向稍征长作冷料穴，使冷料不致于进入型腔。

g、分流道和型腔布置时，要使用塑件投影面积总重心与注塑机锁模力的作用线重合。

分流道计算经验公式 b5~10mm R0.5b

h1.25R

式中 b—梯形大底边宽度，mm h—梯形的高度，mm

故 b5mm

R2.5mm

h6.25mm

U形分流的侧面斜角常取5o—10o，此取斜角为6o 。

分流道截面形状采用U形且平衡分布，因为U形分流道热量损失较小，易加工，效率较高且可保证各型腔均衡进料，从而保证塑件质量。

图6.4 梯形分流道截面尺寸图

6.5 浇口的形状及其位置选择

浇口的作用是使料流加速，并控制衬料时间，控制料流状态。常用的截面形状有圆形和矩形两种。流口不仅对塑件熔体的流动性和充模特征有关，而且与塑件的成形质量有着密切的关系。因此浇口的形式与塑料品种要相互适应。根据各种浇口的特征比较可以看出点浇口的各种优越性能，其浇口特征如下：

点浇口的特征：

1.形状简单，便于加工，而且尺寸精度容易保证 2.试模时，发现不适当，容易及时修改 3.能相对独立的控制充填速度与封闭时间 4.可用于各种塑料

5.对于壳体类塑件，流动填充效果较佳。 基于塑件的特点和点浇口的特征来看选择点浇口。 点浇口的直径计算公式

dncA

式中 d——点浇口的直径 mm

n——系数，依塑料种类而异 PP=0.7

——依塑件壁厚而异，系数为0.2

A

——型腔表面积

故 d0.1510.131.51mm，

表6.3 点浇口尺寸参数

6.5.1浇口位置的选择

尽量缩短流动距离，保证熔料能迅速地充满型腔。浇口开在塑件壁厚处，且应减少熔痕；有利于型腔气体的排出。所以，塑件的浇口选择在塑件的壁厚处，由于塑件所填充塑料多，为此，在塑件处的两壁厚处各设一浇口，这样可以提高充模速度。

6.6导向机构的设计

当动定模合拢后就构成了型腔，为了保证动定模合拢时的导向机构——合模导向机构。合模导向机构在模具中的作用，一是定位作用，模具每次合拢时，都有一个唯一的准确方位，从而保证型腔的正确形状；二是导向作用，引导动定模正确闭合，避免凸模式型芯先进入型腔而损坏；三是承受一定的侧压力，在成行过程中承受单向侧压力。导向机构主要由导柱和导套组成。

图6.5 导柱导套配合形式图

6.7 推出机构的设计

塑件在模腔中成形后，便可以从模具中取下，但在塑件取下以前，模具必须完成一个将塑件从模腔中推出的动作，模具上完成这一动作机构称为脱模推出机构。

推出机构的组成：第一部分是直接作用在塑件上将塑件推出的零件；第二部分是用来固定推出零件的零件，有推杆固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推出动作的导向及和模时推迟推出零件复位的零件。推出机构应使塑件脱模时不发生变形或损伤塑件的外观；推力的分布依脱模阻力的大小合理合理安排；推出机构的结构力求简单，动作可靠，不发生误动作，和模时要正确复位。

推板结构的设计：推板一般适用于塑料制品比较高，难于脱模的塑料注射模具。推扳与凸模接触部分应设有一定的斜度，一般为3~5，这样可减少推板与凸模壁的摩檫. 推管结构设计:根据该塑件的特性,推管须和其它推出元件联合使用.才能够合理的推出.使用推管的优点是推出动作均匀、可靠、塑料制品上不留明显痕迹。

对于大塑件而言，因为其内型腔有两个圆孔，所以使用一般的推杆推出机构、推板推出机构等满足不了塑件脱模的要求，为此大塑件的脱模方式采用侧陷槽脱出机构，侧陷槽是指塑件在非开模方向上的凸出或凹进部位，这些部位在脱模时必须采用特殊的方法，推出侧凹陷机构分为用成形嵌件推出，用内倾滑块脱出，用内斜销及滑块脱出等多中方式。根据本模具的成型特点考虑，使用内倾滑块脱出机构，因为其可用滑动的倾斜推杆推出。在大塑件的另一端用一个推杆将其推出。

图6.7 杠杆推出机构

6.7.1 复位零件的确定

为了使推出元件合模后能回到原来的位置，在设计时应考虑推出机构的复位，推出 机构中常用的复位零件有复位杆和弹簧，对于本模具的形式和结构的综合考虑，选用复位杆推出机构。

6.8 拉料杆的形式选择

拉料杆可分为球形拉料杆、z形拉料杆和薄片式拉料杆，根据对各种拉料杆的对比分析和对本模具成型特点考虑用球形拉料杆。

图6.6 z形拉料杆尺寸及形状图

表6.4 拉料杆尺寸参数

6.9 模具排气槽设计

当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能顺利地排出，塑件会由于填充不足而出现气泡，接缝式表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑件焦化，为此设置排气槽是很有必要的，通常排气槽设计有多种方式，通过对模具型腔的研究，采用利用配合间隙排气的方式为最优，因为在分型面与模板间的配合间隙进行排气，间隙值为0.03（聚丙烯的最大不溢料间隙为0.03mm）。

7 模具冷却系统计算

冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成形塑件所传导的热量,使模具成形表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内,并且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通,无滞留部位.

7.1 冷却回路所需的总面积计算

冷却回路所需总表面积可按下式计算

A

Mq

3600MW



式中 A ---冷却回路总表面积，m2

M

----单位时间内注入模具中树脂的质量，kg

Kg

h

q---单位质量树脂在模具内释放的热量，J ----冷却水的表面传热系数，W M----模具成形表面的温度，℃; W--- 冷却水的平均温度，℃ 。 PP成形时放出的热量q5.9105J 故 A

Mq

3600mw

，q值可查表；

m

2

K



Kg

0.0234

冷却水的表面传热系数可用下式计算



0.8

d

0.2

式中 ----冷却水的表面传热系数，W

m

2

K

;

-----冷却水在该温度下的密度，Kg ----冷却水的流速，ms; d-----冷却水孔直径,m

m

3

-------与冷却水温度有关的物理系数， 值查表10.1

表7.1 水的值与其温度的关系

故 7.06

110

3

1.1710

0.2

3



0.8

5

5.0510W

0.008

m

2

K



7.2 冷却回路的总长度的计算

冷却回路总长度可用下式计算

L

1000A

d

式中 L-----冷却回路总长度，m; A-----冷却回路总表面积，m2; d-----冷却水孔直径，mm。 故 L

10000.0234

3.148

1.3m

确定冷却水孔的直径时应注意，无论多大的模具，水孔的直径不能大于14mm，否则冷却水难以成为湍流状态，以致降低热交换效率。一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为2mm时，水孔直径可取10——14mm。本模具取10mm 。所以由模具的长度可知需要排布8根水道才满足冷却水道长度要求。

图7.1 冷却水道排布图

7.3 冷却水体积流量的计算

塑料树脂传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量、辐射散发到空气中的模具热量及模具传给注射机热量的差值，即为用冷却水扩散的模具热量。假如塑料树脂在模内释放的热量全部由冷却水传导的话，即忽略其他传热因素，那么模具所需的冷却水体积流量则可由公式计算：

qV

Mq60c12

3

式中 qv-------冷却水体积流量，m

min

;

; ;

M-------单位时间注射入模具内的树脂质量，kg q--------单位质量树脂在模具内释放的热量，J c-------冷却水比热容，J

hKg

KgKm

3

;

--------冷却水的密度，Kg

1-------冷却水出口处温度，℃ 2-------冷却水入口处温度，℃ 。

qV

122.45.910

3

3

604.21010005620

0.0810

3

m

3

min

当注射成形工艺要求模具温度在80℃以上时，模具必需有加热装置，由于PP注射成形工艺要求模具温度在40—80℃，因此模具中不用设置加热装置即可满足需要。

8 注射模零件及总装技术要求

8.1 零件的技术要求

塑料注射模具应优先按GB/T12555.1—90和GB4169.1—11选用标准模架和标准件。模具成形零件 材料和热处理要求，优先按表8.1内容选用。

表8.1 模具成形零件优先选用材料和热处理硬度参数

8.2 总装技术要求

表8.2 总装技术要求

9 模具外形及工作原理

1、弹簧 2、限位杆 3、镶块 4、导套 5、导柱 6、支承块 7、复位杆 8、限位螺钉 9、拉料杆 10、小芯杆 11、脱料杆 12、压板 13、芯套 14、型销 15、弹簧 16、杠杆支架 17、顶杆

18、小盖镶件 19、轴承 20、杠杆 21、轴承支架 22、型心 23、顶管 24、套管 25、型心 26、导水管 27、限位销 28、顶板 29、套管推板 30、密封垫

工作原理：随着模具的开启，弹簧（1）使I处先分型，在拉料杆（9）的作用下，点浇口被拉断，同时小芯杆（10）被抽出，限位杆（2）达限定位置时，拖动拖料板

（11）使II处分型，将浇注系统脱下，当限位螺钉（8）限位后，III分形，滚珠轴承（19）拨动杠杆（20），克服弹簧（15）阻力压下顶杆（17），将芯套（13）内的塞管强行脱出，虽然将小盖推向了动模端，由于杠杆机构的间隙，小盖被芯套（13）松动，为小盖最后脱模带来了方便。完全脱模后，顶板（28）推动顶管（23）前移，套管（24）被螺纹卡住而一同前移，制品移出型芯（25）后，套管推板（29）被限位销

（27）顶住，套管停止移动，顶管继续移动将制品顶出。

致 谢

三年的学习生活转眼即逝，在外求学经历的坎坷使我慢慢成熟，对在过去的日子里曾给予过我鼓励、帮助的人们我满怀感激，时刻没有忘记。所经历的一切将让我倍加珍惜未来的生活。

整整一个月的时间我们的毕业设计作品终于完成了。

此次毕业设计的顺利完成,我要大力感谢我们的指导老师——李秀副老师，他严谨细致治学态度、一丝不苟的工作作风、渊博的学术知识、和蔼大度的学者风范一直是我工作、学习中的榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。我们对李老师耐心细致的讲解、给我们提供相关的材料表示大力的感谢。可以说,没有李老师这位负责的指导老师,我们的毕业设计也不可能这样顺利的完成。老师不仅从一开始就非常关注我们的设计,而且在他很忙的情况下还帮我们指导,我们对此衷心的感谢!同时还要感谢三年当中对我进行教育的各位老师,没有他他们的培养也不可能有今天的我们顺利完成。通过三年课程的认真学习，我们在此基础上利用所学东西顺利进行并完成了设计。在此，对李老师以及三年当中对我进行教育的各位老师，表示我最真诚的尊敬和最诚挚的感谢。

在此，感谢我们的指导老师——李秀副老师在百忙之中给予我们作品的悉心指点与帮助。感谢他为我们指点迷律、出谋划策。同时，也感谢我们的这组的成员在这次设计中给予我的帮助！谢谢！

并向本文所参考的文献的作者们表示我最真诚的谢意。

向在百忙之中评阅本方案并提出宝贵意见的各位评委老师表示最诚挚的谢意，同时向所有关心、帮助和支持我的老师和同学表示衷心的感谢，祝他们工作顺利，万事如意！

由于本人的学识水平、时间和精力有限，文中肯定有许多不尽人意和不完善之处，我将在以后的工作、学习中不断以思考和完善。

最后向三年来教过我、帮助我的所有老师和关心我的同学表示我最真诚的谢意！

胡艳威

2007年12月

参考文献

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械工业出版社，1994

[2] 齐卫东.塑料模具设计与制造.北京.高等教育出版社，2004

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[8] 冯爱欣.塑料注射模具机构与结构设计.北京.机械工业出版社，1997

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[11] 屈华昌.塑料成形工艺与模具设计.北京.高等育出版社，2001

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[13] 叶伟昌.刀量模具设计简明手册.北京.机械工业出版社，1995

[14] 虞传宝.冷冲压及塑料成型工艺与模具设计资料.北京.机械工业出版社，

[15] 李学军.模具常用机械设计.北京.机械工业出版社，2003

1993

毕 业 设 计

题系专班姓学指导日

目别业级名号教师期

洗发液瓶盖注塑模的设计 机 电 系 模具设计与制造 模具0504 X X X 05030416 X X X

2007年12月

设计任务书

设计题目：

洗发液瓶盖注塑模的设计

设计要求：

1. 确定合理工艺方案 2. 设计合理的模具结构

3. 设计要全面介绍模具的工作原理

4. 内容丰富、文字精练、讲述详细、实用价值高

设计进度要求：

第一周 搜集模具相关资料 第二周 前期准备工作

第三周 模具基本类型与工作部分零件尺寸计算 第四周 模具整体设计和绘制装配图 第五周 模具主要零件图的绘制 第六周 毕业论文的校核、修改 第七周 打印装订，准备答辩

指导教师（签名）：

摘 要

本次模具设计的内容是“洗发液瓶盖注塑模的设计”。这个制品的结构近似一个壳体，主盖与其上面的小盖以铰链相连，打开后，小盖固定在一特定位置，合上后与主盖成一整体。设计内容是从零件的工艺分析开始的，根据工艺要求来确定设计的大体思路。其开始是从零件的材料选择，接下是成型参数、密度、收缩率的确定，模具种类与模具设计的关系、塑件的尺寸精度与结构、注射机的选择、模具设计有关尺寸的计算（包括模具行腔型芯的计算及其公差的确定）、注塑机参数的校核、模具结构设计、模具冷却、加热系统计算、注射模标准件的选用及总装技术要求等内容。

其中模具结构设计是这次设计的主要内容，其内容包含了模具的分型面选择、主流道及分流道的设计与布局，推出机构导向机构,铰链的设计等一系列模具的重要零部件的设计加工方法和加工注意要点。这样更有利于加工人员的一线操作，使其通俗易懂加工方便。本次设计不仅让我熟悉了课本所学的知识，而且让我做到所学的运用到实践当中，更让我了解了塑料模具设计的全过程和加工实践的各种要点。使我在本次设计实践当中有一个质的飞跃。

关键词：洗发液瓶盖，注塑模，铰链，PP

目 录

摘 要 ................................................................ II 1 塑件工艺分析 ......................................................... 1 1.1 塑件设计要求 ...................................................... 1 1.2 塑件的材料特征 .................................................... 1 1.3 塑件材料的确定 .................................................... 2 1.4 塑料的收缩率及密度确定 ............................................ 2 1.5 模具种类与模具设计的关系 .......................................... 3 2 塑件的尺寸精度与结构 ................................................ 4 3 注射机及模架的选用 ................................................... 5 3.1 注射机的选用 ...................................................... 5 3.2 模架的选用 ........................................................ 5 3.3 模架周界尺寸选择 .................................................. 6 4 模具型腔、型芯的有关计算 ............................................. 7 4.1 型腔工作尺寸计算 .................................................. 7 4.2 型芯的工作尺寸计算 ................................................ 8 4.3 模具中孔中心距计算 ................................................ 9 5 注塑机参数校核 ...................................................... 11 5.1最大注射量校核 ................................................... 11 5.2 锁模力校核 ....................................................... 11 5.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 ................................. 11 5.4 模具闭合高度校核 ................................................. 12 6 模具结构设计 ........................................................ 13 6.1 制品成型位置及分型面的选择 ....................................... 13 6.2 模具型腔数的确定、排列和流道布局 ................................. 13 6.3 主流道、主流道衬套及定位环的设计 ................................. 14 6.4分流道的形状及尺寸 ............................................... 16 6.5 浇口的形状及其位置选择 ........................................... 17 6.6导向机构的设计 ................................................... 19 6.7 推出机构的设计 ................................................... 19 6.8 拉料杆的形式选择 ................................................. 20 6.9 模具排气槽设计 ................................................... 21 7 模具冷却系统计算 .................................................... 22

7.1 冷却回路所需的总面积计算 ......................................... 22 7.2 冷却回路的总长度的计算 .......................................... 23 7.3 冷却水体积流量的计算 ............................................. 24 8 注射模零件及总装技术要求 ............................................ 25 8.1 零件的技术要求 ................................................... 25 8.2 总装技术要求 ..................................................... 25 9 模具外形及工作原理 .................................................. 27 致 谢 ................................................................ 28 参考文献 .............................................................. 29

1 塑件工艺分析

1.1 塑件设计要求

该产品用于各种洗发液瓶上,对瓶体起到锁合的作用，其零件外形图如图1.1产

品精度及表面粗糙度要求为一般精度,但在加工制造过程中要求各部分有一定配合精

度关系。产品为大批量生产，故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用点浇口自动脱模结构。由于该塑件要求批量大，所以模具采用一模二腔、组合型腔结构、浇口形式采用点浇口，以利于充满型腔。相对于大塑件可采用相对于小的塑件大的分流道，以达到同时充模的效果。

图1.1洗发液瓶盖

塑件表面质量：Ra0.32 塑件颜色：绿色

塑件要求：塑件外侧表面光滑，下端外沿不允许有浇口痕迹,塑件允许最大脱模斜度。

1.2 塑件的材料特征

1.2.1 聚丙烯（PP）

基本特征：聚丙烯无色、无味、无毒的。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明、更轻。密度为0.90—0.91g/cm。它不吸水、光泽好、易着色。聚丙烯具有聚乙烯的所有优良性能，如卓越的介电性能，耐水性、化学性能稳定。宜于成形加工等；还具有

3

聚乙烯所没有的许多性能，可制做铰链，有教高的抗弯曲疲劳强度，如（盖和本体合一的各种容器，经过7x107次开闭弯折未产生损坏和断裂现象，但其在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防老化剂。

主要用途：可用于各种机械零件如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件；可作为各种酸碱等的输送管道，化工容器和其他设备的衬里，表面涂层；可制造盖和本体合一的箱壳，各种绝缘零件，并用于医药工业中。

成形特点：成形收缩范围及收缩率大，易发生缩孔，凹痕、变形、方向性强，流动性极好，易于成形；热容量大，注射成形必须设计能充分进行冷却的冷却回路；注意控制成形温度。料温低时方向性明显，尤其是低温、高压时更明显。聚丙烯成形的适宜模温为80度左右，不可低于50度，否则会造成成形塑件表面光泽差，产生熔接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲或变形。

1.3 塑件材料的确定

考虑到洗发液瓶盖的工作环境以及所受的力的大小来看，其在工作过程中需要频繁的开合，所以综上各种塑料的性能来考虑，聚丙烯（PP）具有以上工作环境所需的性能，为此确定使用材料为：聚丙烯（PP）

1.4 塑料的收缩率及密度确定

表1.1 材料性能参数

由表1.1知聚丙烯PP的收缩率（1.0-2.5）% 。由聚丙烯的成形特点可知其成形收缩率范围及收缩率大，所以在选择聚丙烯的收缩率时应考虑使用大的收缩率确定收缩率值为1.8% ，其平均密度为0.905g/cm3 。

1.5 模具种类与模具设计的关系

不同种类的塑料其工艺性能、成形特性也不相同，因此为了确定塑料的工艺性能、成形特征，并在模具中充分利用以获得优质的塑料制件。

表1.2 塑料种类与模具设计关系

塑件的成型要求：

化学性能稳定，宜于成形加工等，闭合弯折不容易产生损坏和断裂现象。塑件表面要求无飞边或缩孔现象。 塑料成型工艺参数：

模具温度：40℃--60℃ 喷嘴温度：190℃--220℃

料筒温度：前段温度：200℃--220℃ 中段温度：220℃--240℃ 后段温度：180℃--210℃ 注射压力：40—80MPa 注射机类型：螺杆式 保压压力：50--60 MPa 喷嘴形式：直通式 注射时间：0—5S 保压时间：20—60S 冷却时间：15—50S 成形周期：40—120S

2 塑件的尺寸精度与结构

为了降低模具加工难度和制造成本，在满足塑件使用的前提下，用较低的尺寸公差精度等级。

表2.1 塑件有关尺寸精度等级参数

塑件精度等级与塑料品种有关，根据塑料的收缩率的变化不同，塑料的公差精度分为高精度、一般精度、低精度三种。

表2.2 塑件精度等级参数

由塑件的工作环境知道工件的精度要求较高，所以精度等级选择一般精度由表2.1、表2.2可查得模具加工时的各尺寸工差。

3 注射机及模架的选用

3.1 注射机的选用

由工件可得其质量为10g，因为采用一模二腔的生产方式，所以二个塑件的总质量为20g，可计算浇注系统的体积为7.86cm

由公式所以：

V塑件

m

3





20g0.905g

cm

3

3

22.10cm

V总V塑件V浇

22.107.8629.96

选用XS-ZY-60型卧式注射机，其性能参数如下： 额定注射量： 60cm

注射压力： 120Mpa

锁模力： 400KN 最大注射面积： 320cm2 最大开模行程： 300mm 模具最大厚度： 250mm 模具最小厚度： 150mm 拉杆间距： 330300mm 喷嘴半径： 2mm 喷嘴圆弧半径： 10mm

3.2 模架的选用

我国目前标准化注射模零件的国家标准有12个；另外还制订了塑料注射模具的标准模架，分《中小型模架》（GB/T12556.1—90）和《大型模架》（GB/T12555.1—90）两种。《中小型模架》标准中规定，模架的周界尺寸范围为：≤560mm900mm，并规定模架的形式为品种型号，即基本型，A1、A2、A3和A4四个品种。

表3.1 四种模架的组成、功能及用途

根据以上四种模架的组成，功能及用途可以看出，A2型模型适用于本次模具的设计，故选用A2模架。

3.3 模架周界尺寸选择

中小型模架的周界尺寸参数、规格有：100×L、125×L、160×L、180×L、200×L、250×L、315×L、355×L、400×L、450×L和500×L等模架规格。根据模具型腔布置可以选用的模架规格为：250mm×250mm，再根据所选取的模架规格可通过标准模架。表查得上、下模板的厚度为40mm，垫板厚度为60mm。

4 模具型腔、型芯的有关计算

4.1 型腔工作尺寸计算

模具型腔是模具和塑件的接触处其尺寸的公差直接影响了塑件工作的性能和表面的粗糙度，为此工件的型腔尺寸应做到在保证工件的质量的前提下有足够的加工余量。

由公式得 因为：对于塑件280.16mm

L模具

3

L塑件1k

4



式中 L塑件 ——塑件形状最大尺寸

k

——塑件的平均收缩率 ——塑件的尺寸公差

 —— 模具制造公差，取塑件尺寸公差的1/3——1/6 故L模具2810.0150.48

4











3



1

0.483

28.060.16

由公式得 因为： 对于塑件高度220.15mm尺寸模具设计 H模具

2

h塑件1k0.44

3

0.15

h塑件——塑件最高方向最大尺寸

故 H模具2210.0150.44

3











2



0.15

22.630.15 型腔形状尺寸如下图:

图1.2 型腔外形及尺寸图

4.2 型芯的工作尺寸计算

模具的型芯和型腔一样也是和塑件直接接触，其加工要求和型腔基本上是相同的，但是型芯的加工要保证和塑件的内型腔相同，其制造公差和型芯相反取负偏差。

由公式得 因为：对于塑件20 mm尺寸的模具设计：

L模具L塑件1k

4







3

L塑件——塑件内形径向的最小尺寸 故 L模具2010.0150.44

4









3

0.15

20.360.15

公式得 因为：对于塑件180.13mm尺寸的模具设计

L模具L塑件1k

3





L塑件



2

——塑件内腔的深度最小尺寸



2



0.13

故 h模具1810.0150.40

3

18.570.13

L内型1510.0150.750.40.13

15.530.13

L内型22510.0150.750.480.16

25.740.16

L内长86.510.0150.750.720.24

88.340.24

L内宽4010.0150750.520.17

40.990.17

L小盖长4110.0150.750.560.19

42.040.19

L小盖宽2610.0150.750.480.16

26.750.16

L较链长710.0150.750.360.12

7.380.12

L铰链宽1010.0150.750.360.12

10.420.12

锥角60

R盖长3.18mm;R盖小宽1.59mm

L盖小型芯610.0150.750.340.11

6.350.11

L小110.0150.750.320.11

1.260.11

4.3 模具中孔中心距计算

由公式得

1

CCm1k

2

Cm

——两孔间的距离

故 C1610.0150.2

16.240.2

铰链的设计：利用聚丙稀的特性直接制成铰链,常用的铰链截面形式如图1.3;铰链部

分厚度应减薄,一般为0.25 ~ 0.4mm,而且熔体流向必须是通过铰链部分,使线性分子能沿其主链方向折弯,如果流向不对,则铰链部位容易折断.

图4.3铰链的截面形式

5 注塑机参数校核

5.1最大注射量校核

注射机的最大注塑量应大于制品的重量或体积（包括流道及流口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的最大注塑量80%

由公式得 所以，选用的注塑机最大注塑量应 0.8V机V塑件V浇

式中V机——注塑机的最大注塑量：单位 cm3 V塑料——注塑机的体积，单位 cm3 该产品：V塑件=22.216cm3

V浇

——浇注系统体积，单位 cm3

该产品：V浇=7.86cm3 故 V机

V塑件V浇

0.8



22.2167.86

0.8

37.595

所以 选择注塑机的注塑量为：60cm3。故：满足要求 。

5.2 锁模力校核

由公式得

F

P模

锁机

>P模A

——熔融塑料在型腔内的压力（70—100 Mpa）80％ ，选取型腔内压力的

平均值为35Mpa ，所以，计算得400 KN 。

A

——塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和：计算为5632mm

锁机

2

F

——注塑机的额定锁模力

锁机

故 F

＞P模A =2070KN

所以选定的注塑机为：400KN 满足条件

5.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核

即 模具长x宽＜拉杆间距

模具的长宽为250250＜注塑机拉杆间距330300

5.4 模具闭合高度校核

模具实际厚度H模=223mm 注塑机最小闭合厚度H最小=200mm

即 H模＞H最小 故满足要求

5.5 开模行程校核

我们所选的注塑机的最大行程与模具厚度有关，故注塑机的开模行程应满足下式：

S机H模H最小>H1H2510mm 因为 S机H模H最小300223200 277mm

H1H25103512510161mm H1——推出距离 单位mm

H2——包括注射系统在内的塑件高度 单位mm S机——注射机最大开模行程 故 满足要求

6 模具结构设计

6.1 制品成型位置及分型面的选择

选择分型面时的考虑方向： 〈1〉 塑件开模后留在动模上

〈2〉 分型面的痕迹不影响塑件的外观 〈3〉 浇注系统和浇口的合理安排 〈4〉 推杆的痕迹不露在塑件的外观上 〈5〉 使塑件易于脱模

根据以上的分型面选择的原则：本塑件的分型面选择在塑件的最下面，这样有利于塑件型腔的加工，更有利于塑件的成形。而塑件的整体将在脱模后留在动模侧，而对于推杆的设计，将采用塑件的底面形状（圆弧度）的面积，这样既增大了推出力，又减小了推杆的痕迹的存在

-

图6.1 分型面的选择图

6.2 模具型腔数的确定、排列和流道布局

根据设计需要和生产效率的要求可知，为满足塑件的使用要求，在同一次的注射成型中，一次成型塑件的个数为二个，也就是采用一模二腔的生产方式。型腔的排列根据模具的形状及尺寸排列。

图6.2 型腔排列图

因为一模二腔，所以塑件的尺寸为竖直方向，取得标准模架的周界尺寸为

400400mm

浇注系统设计及流道的布局：

浇注系统的作用就是将熔融状态的塑料均匀，迅速地输入型腔，使型腔内气体及时排出，并且将注射压力传递到型腔的各个部分，从而得到组织紧密的制品。

6.3 主流道、主流道衬套及定位环的设计

主流道设在定模板上，并且位于模具的中心，与注射机喷喷嘴在同一轴线上，其为一圆锥孔，其小头正对注射机的喷嘴。因喷嘴外形为球面，所以主流道小头孔端的外形应为一凹球面。为了配合紧密，防止溢料，凹球面的半径应比喷嘴的球面半径略大23mm 。

主流道衬套的材料常用T8A、T10A制造，热处理后硬度为50—55HRC。主流道衬套与定模板采用H7/m6的过渡配合，主流道衬套与定位圈采用H9/m9的过渡配合。由于受型腔或分流道的反压力作用，主流道衬套会产生轴向定位移动，所以主流道衬套的轴向定位要可靠。

主流道设计应注意的问题：



（1） 便于流道凝料从主流道衬套中拔出，主流道设计成圆锥形 。 锥角2~4

粗糙度Ra0.63与喷嘴对接处设计成半球形凹坑，球半径略大于喷嘴头半径。

（2） 主流道要求耐高温和摩擦，要求设计成可拆卸的衬套，以便选 用优质材料单独加工和热处理。

（3） 衬套大端高出定模端面5~10mm，

并与注射机定模板的定位孔成间隙配合，

起定位隙作用。

（4） 主流道衬套与塑料接触面较大时，由于腔体内反压力的作用使衬套易从模具中退出，可设计定住 。

（5） 直角式注射机中，主流道设计在分型面上，不需沿轴线上拔出凝料可设计成粗的圆柱形。

主流道直径计算的经验公式： 由公式得：

D

4V

(mm)

K

式中 D——主浇道大头直径 mm

V——流经主浇道的熔体体积 cm3 注射量为 60cm3

K——因熔体材料而异的常数

4603.144

故 D

4.47mm

图6.3 主流道衬套图

表6.1 定位环的尺寸参数

主流流道的大头直径确定为4.47mm，因为小端直径比注射机喷嘴直径大（0.5-1），由上知注射机喷嘴直径为2mm，所以可得主流道小端直径为3mm，主流道锥度一般取2~4，根据设计计算可知锥度为4o ,所以符合主流道的选取范围。

6.4分流道的形状及尺寸

分流道的截面形状有：圆形、梯形、u形、半圆形、矩形；分流道的长度应尽可能的短，少弯折的减少压力损失和热量损失；分流道的表面粗糙度为Ra1.6mm。

表6.2 分流道截面形状和特征比较[

通过以上截面形状的对比，显然圆形截面形状效果最佳，但其加工较难，为此选用U形截面形状。

多腔模中，分流道的排布： 1.平衡式和非平衡式：

平衡式：分流道的形状尺寸一致。

非平衡式：a、靠近主流道浇口尺寸设计得大于远离主流道的浇口尺寸。 b、分流道不能太细长，太细长，温度，压加体大会使离主流道较远的型腔难以充满。

c、一般需要多次修复，调理达到平衡。

d、即使达到料流和填充平衡，但材料时间不相同，制品出来的尺寸和性能有差别，对要求高的制品不宜采用。

e、非平衡式分布，分流道长度短 。

f、如果分流道较长，可将分流道的尺寸头沿熔体前进方向稍征长作冷料穴，使冷料不致于进入型腔。

g、分流道和型腔布置时，要使用塑件投影面积总重心与注塑机锁模力的作用线重合。

分流道计算经验公式 b5~10mm R0.5b

h1.25R

式中 b—梯形大底边宽度，mm h—梯形的高度，mm

故 b5mm

R2.5mm

h6.25mm

U形分流的侧面斜角常取5o—10o，此取斜角为6o 。

分流道截面形状采用U形且平衡分布，因为U形分流道热量损失较小，易加工，效率较高且可保证各型腔均衡进料，从而保证塑件质量。

图6.4 梯形分流道截面尺寸图

6.5 浇口的形状及其位置选择

浇口的作用是使料流加速，并控制衬料时间，控制料流状态。常用的截面形状有圆形和矩形两种。流口不仅对塑件熔体的流动性和充模特征有关，而且与塑件的成形质量有着密切的关系。因此浇口的形式与塑料品种要相互适应。根据各种浇口的特征比较可以看出点浇口的各种优越性能，其浇口特征如下：

点浇口的特征：

1.形状简单，便于加工，而且尺寸精度容易保证 2.试模时，发现不适当，容易及时修改 3.能相对独立的控制充填速度与封闭时间 4.可用于各种塑料

5.对于壳体类塑件，流动填充效果较佳。 基于塑件的特点和点浇口的特征来看选择点浇口。 点浇口的直径计算公式

dncA

式中 d——点浇口的直径 mm

n——系数，依塑料种类而异 PP=0.7

——依塑件壁厚而异，系数为0.2

A

——型腔表面积

故 d0.1510.131.51mm，

表6.3 点浇口尺寸参数

6.5.1浇口位置的选择

尽量缩短流动距离，保证熔料能迅速地充满型腔。浇口开在塑件壁厚处，且应减少熔痕；有利于型腔气体的排出。所以，塑件的浇口选择在塑件的壁厚处，由于塑件所填充塑料多，为此，在塑件处的两壁厚处各设一浇口，这样可以提高充模速度。

6.6导向机构的设计

当动定模合拢后就构成了型腔，为了保证动定模合拢时的导向机构——合模导向机构。合模导向机构在模具中的作用，一是定位作用，模具每次合拢时，都有一个唯一的准确方位，从而保证型腔的正确形状；二是导向作用，引导动定模正确闭合，避免凸模式型芯先进入型腔而损坏；三是承受一定的侧压力，在成行过程中承受单向侧压力。导向机构主要由导柱和导套组成。

图6.5 导柱导套配合形式图

6.7 推出机构的设计

塑件在模腔中成形后，便可以从模具中取下，但在塑件取下以前，模具必须完成一个将塑件从模腔中推出的动作，模具上完成这一动作机构称为脱模推出机构。

推出机构的组成：第一部分是直接作用在塑件上将塑件推出的零件；第二部分是用来固定推出零件的零件，有推杆固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推出动作的导向及和模时推迟推出零件复位的零件。推出机构应使塑件脱模时不发生变形或损伤塑件的外观；推力的分布依脱模阻力的大小合理合理安排；推出机构的结构力求简单，动作可靠，不发生误动作，和模时要正确复位。

推板结构的设计：推板一般适用于塑料制品比较高，难于脱模的塑料注射模具。推扳与凸模接触部分应设有一定的斜度，一般为3~5，这样可减少推板与凸模壁的摩檫. 推管结构设计:根据该塑件的特性,推管须和其它推出元件联合使用.才能够合理的推出.使用推管的优点是推出动作均匀、可靠、塑料制品上不留明显痕迹。

对于大塑件而言，因为其内型腔有两个圆孔，所以使用一般的推杆推出机构、推板推出机构等满足不了塑件脱模的要求，为此大塑件的脱模方式采用侧陷槽脱出机构，侧陷槽是指塑件在非开模方向上的凸出或凹进部位，这些部位在脱模时必须采用特殊的方法，推出侧凹陷机构分为用成形嵌件推出，用内倾滑块脱出，用内斜销及滑块脱出等多中方式。根据本模具的成型特点考虑，使用内倾滑块脱出机构，因为其可用滑动的倾斜推杆推出。在大塑件的另一端用一个推杆将其推出。

图6.7 杠杆推出机构

6.7.1 复位零件的确定

为了使推出元件合模后能回到原来的位置，在设计时应考虑推出机构的复位，推出 机构中常用的复位零件有复位杆和弹簧，对于本模具的形式和结构的综合考虑，选用复位杆推出机构。

6.8 拉料杆的形式选择

拉料杆可分为球形拉料杆、z形拉料杆和薄片式拉料杆，根据对各种拉料杆的对比分析和对本模具成型特点考虑用球形拉料杆。

图6.6 z形拉料杆尺寸及形状图

表6.4 拉料杆尺寸参数

6.9 模具排气槽设计

当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能顺利地排出，塑件会由于填充不足而出现气泡，接缝式表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑件焦化，为此设置排气槽是很有必要的，通常排气槽设计有多种方式，通过对模具型腔的研究，采用利用配合间隙排气的方式为最优，因为在分型面与模板间的配合间隙进行排气，间隙值为0.03（聚丙烯的最大不溢料间隙为0.03mm）。

7 模具冷却系统计算

冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成形塑件所传导的热量,使模具成形表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内,并且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通,无滞留部位.

7.1 冷却回路所需的总面积计算

冷却回路所需总表面积可按下式计算

A

Mq

3600MW



式中 A ---冷却回路总表面积，m2

M

----单位时间内注入模具中树脂的质量，kg

Kg

h

q---单位质量树脂在模具内释放的热量，J ----冷却水的表面传热系数，W M----模具成形表面的温度，℃; W--- 冷却水的平均温度，℃ 。 PP成形时放出的热量q5.9105J 故 A

Mq

3600mw

，q值可查表；

m

2

K



Kg

0.0234

冷却水的表面传热系数可用下式计算



0.8

d

0.2

式中 ----冷却水的表面传热系数，W

m

2

K

;

-----冷却水在该温度下的密度，Kg ----冷却水的流速，ms; d-----冷却水孔直径,m

m

3

-------与冷却水温度有关的物理系数， 值查表10.1

表7.1 水的值与其温度的关系

故 7.06

110

3

1.1710

0.2

3



0.8

5

5.0510W

0.008

m

2

K



7.2 冷却回路的总长度的计算

冷却回路总长度可用下式计算

L

1000A

d

式中 L-----冷却回路总长度，m; A-----冷却回路总表面积，m2; d-----冷却水孔直径，mm。 故 L

10000.0234

3.148

1.3m

确定冷却水孔的直径时应注意，无论多大的模具，水孔的直径不能大于14mm，否则冷却水难以成为湍流状态，以致降低热交换效率。一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为2mm时，水孔直径可取10——14mm。本模具取10mm 。所以由模具的长度可知需要排布8根水道才满足冷却水道长度要求。

图7.1 冷却水道排布图

7.3 冷却水体积流量的计算

塑料树脂传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量、辐射散发到空气中的模具热量及模具传给注射机热量的差值，即为用冷却水扩散的模具热量。假如塑料树脂在模内释放的热量全部由冷却水传导的话，即忽略其他传热因素，那么模具所需的冷却水体积流量则可由公式计算：

qV

Mq60c12

3

式中 qv-------冷却水体积流量，m

min

;

; ;

M-------单位时间注射入模具内的树脂质量，kg q--------单位质量树脂在模具内释放的热量，J c-------冷却水比热容，J

hKg

KgKm

3

;

--------冷却水的密度，Kg

1-------冷却水出口处温度，℃ 2-------冷却水入口处温度，℃ 。

qV

122.45.910

3

3

604.21010005620

0.0810

3

m

3

min

当注射成形工艺要求模具温度在80℃以上时，模具必需有加热装置，由于PP注射成形工艺要求模具温度在40—80℃，因此模具中不用设置加热装置即可满足需要。

8 注射模零件及总装技术要求

8.1 零件的技术要求

塑料注射模具应优先按GB/T12555.1—90和GB4169.1—11选用标准模架和标准件。模具成形零件 材料和热处理要求，优先按表8.1内容选用。

表8.1 模具成形零件优先选用材料和热处理硬度参数

8.2 总装技术要求

表8.2 总装技术要求

9 模具外形及工作原理

1、弹簧 2、限位杆 3、镶块 4、导套 5、导柱 6、支承块 7、复位杆 8、限位螺钉 9、拉料杆 10、小芯杆 11、脱料杆 12、压板 13、芯套 14、型销 15、弹簧 16、杠杆支架 17、顶杆

18、小盖镶件 19、轴承 20、杠杆 21、轴承支架 22、型心 23、顶管 24、套管 25、型心 26、导水管 27、限位销 28、顶板 29、套管推板 30、密封垫

工作原理：随着模具的开启，弹簧（1）使I处先分型，在拉料杆（9）的作用下，点浇口被拉断，同时小芯杆（10）被抽出，限位杆（2）达限定位置时，拖动拖料板

（11）使II处分型，将浇注系统脱下，当限位螺钉（8）限位后，III分形，滚珠轴承（19）拨动杠杆（20），克服弹簧（15）阻力压下顶杆（17），将芯套（13）内的塞管强行脱出，虽然将小盖推向了动模端，由于杠杆机构的间隙，小盖被芯套（13）松动，为小盖最后脱模带来了方便。完全脱模后，顶板（28）推动顶管（23）前移，套管（24）被螺纹卡住而一同前移，制品移出型芯（25）后，套管推板（29）被限位销

（27）顶住，套管停止移动，顶管继续移动将制品顶出。

致 谢

三年的学习生活转眼即逝，在外求学经历的坎坷使我慢慢成熟，对在过去的日子里曾给予过我鼓励、帮助的人们我满怀感激，时刻没有忘记。所经历的一切将让我倍加珍惜未来的生活。

整整一个月的时间我们的毕业设计作品终于完成了。

此次毕业设计的顺利完成,我要大力感谢我们的指导老师——李秀副老师，他严谨细致治学态度、一丝不苟的工作作风、渊博的学术知识、和蔼大度的学者风范一直是我工作、学习中的榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。我们对李老师耐心细致的讲解、给我们提供相关的材料表示大力的感谢。可以说,没有李老师这位负责的指导老师,我们的毕业设计也不可能这样顺利的完成。老师不仅从一开始就非常关注我们的设计,而且在他很忙的情况下还帮我们指导,我们对此衷心的感谢!同时还要感谢三年当中对我进行教育的各位老师,没有他他们的培养也不可能有今天的我们顺利完成。通过三年课程的认真学习，我们在此基础上利用所学东西顺利进行并完成了设计。在此，对李老师以及三年当中对我进行教育的各位老师，表示我最真诚的尊敬和最诚挚的感谢。

在此，感谢我们的指导老师——李秀副老师在百忙之中给予我们作品的悉心指点与帮助。感谢他为我们指点迷律、出谋划策。同时，也感谢我们的这组的成员在这次设计中给予我的帮助！谢谢！

并向本文所参考的文献的作者们表示我最真诚的谢意。

向在百忙之中评阅本方案并提出宝贵意见的各位评委老师表示最诚挚的谢意，同时向所有关心、帮助和支持我的老师和同学表示衷心的感谢，祝他们工作顺利，万事如意！

由于本人的学识水平、时间和精力有限，文中肯定有许多不尽人意和不完善之处，我将在以后的工作、学习中不断以思考和完善。

最后向三年来教过我、帮助我的所有老师和关心我的同学表示我最真诚的谢意！

胡艳威

2007年12月

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