托盘注塑成形工艺与模具设计

目录

设计任务书……………………………………………………………………29 摘要……………………………………………………………………………30 Abstract………………………………………………………………………31 第一章 塑件的结构工艺性分析……………………………………………32 1. 1 塑件原材料的成型性分析……………………………………………32 1. 1. 1 基本特性……………………………………………………………32 1. 1. 2 主要用途……………………………………………………………32 1. 1. 3 成型特性……………………………………………………………33 1. 2 塑件的结构工艺性分析…………………………………………………33 1. 2. 1 塑件的表面质量分析………………………………………………33 1. 2. 2 塑件的结构工艺性分析……………………………………………33 第二章 分型面及浇注系统的设计……………………………………………37 2. 1 分型面的选择……………………………………………………………37 2. 2 浇注系统的设计……………………………………………………………37 2. 3 加热道的设计………………………………………………………………38 2. 3. 1加热道的设计……………………………………………………………38 2. 3. 2 浇口的设计………………………………………………………………39 2. 4 热流道板的设计……………………………………………………………40 2. 4. 1 热流道板加热功率的计算………………………………………………41 第三章 模具设计方案的论证……………………………………………………42 3. 1 型腔的布置………………………………………………………………42 3. 2 成型零件的结构确定……………………………………………………42 3. 2. 1 凹模（型腔）的设计……………………………………………………42 3. 2. 2 凸模（型芯）的设计……………………………………………………42 3. 3 导向定位机构的设计……………………………………………………42 3. 4 推出机构设计…………………………………………………………………43 3. 5 冷却系统………………………………………………………………………44

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3. 6 模具的加热系统………………………………………………………………44 第四章 主要部件的设计计算………………………………………………………45 4. 1 成型零件的成型计算…………………………………………………………45 4. 1. 1 型腔的计算……………………………………………………………45 4. 1. 2型芯高度尺寸的计算……………………………………………………45 4. 2 模具型腔壁厚的计算…………………………………………………………46 4. 2. 1 型腔侧壁厚度S的计算………………………………………………46 4. 2. 2 型腔底板厚度T的计算………………………………………………47 4. 3 支承零部件的设计…………………………………………………………48 4. 4 推出机构的设计…………………………………………………………49 4. 5 模具合模导向机构的选用………………………………………………50 4. 5. 1 导柱导向机构的设计……………………………………………………50 4. 5. 2 导向孔的设计…………………………………………………………51 第五章 成型设备的校核计算……………………………………………………52 5. 1 型腔数目的确定和校核……………………………………………………52 5. 2 最大注射量的校核………………………………………………………52 5. 3 锁模力的校核……………………………………………………………53 5. 4 模具与注射机安装部分相关尺寸的校核………………………………53 5. 4. 1 喷嘴尺寸…………………………………………………………… 5. 4. 2 定位圈尺寸………………………………………………………… 5. 4. 3 最小 最大模厚………………………………………………………55 5. 4. 4 安装螺孔尺寸………………………………………………………55 5. 5 开模行程的校核…………………………………………………………55 5. 6 推出装置的校核…………………………………………………………56 第六章 工艺卡的制定…………………………………………………………56 第七章 热流道…………………………………………………………………58 7. 1 热流道的发展过程………………………………………………………58 7. 2 现代热流道的基本形式…………………………………………………58 总结………………………………………………………………………………60 致谢………………………………………………………………………………61

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参考资料…………………………………………………………………………62 外文原文和外文翻译……………………………………………………………63

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材料科学与工程 系 届 模具 专业

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目 : 托盘 注塑成形工艺与模具设计 设计者: 班级: 学号: 指导老师: 材料: PP 批量: 大批量

二维塑件图

三维塑件图

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摘 要

针对制品结构面积大而浅和生产批量大的特点，模具采用了两层型腔成型，从而使制品生产效率提高近一倍，生产成本显著下降。该模具的设计特点是：为了满足薄壁大型件的成型要求，采用了热流道浇注系统，并采用注射料筒与开和模方向垂直的角式注塑机成型，解决了用卧式机时设置浇注系统的难题、对两层型腔模控制一致、用安装在模外的一对齿轮齿条传动机构来实现两层型腔开、合模动作同步、利用弹簧的推力使两层型腔推出机构同时推出制品，从而保证制品成型时的均匀性。 关键词：模具； 两层型腔； 注塑

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Abstract

Area products for large and shallow structure and the characteristics of the production volume, use two layers of mold cavity molding, thereby enabling more efficient production and products nearly doubled, production costs dropped significantly. The mold design features: In order to meet large-scale thin-wall molding see the request by the pouring hot runner systems, and injecting Liaodong and die with a vertical angle of the direction of injection molding machines, resolved to set up horizontal plane Gating system problems, the two cavity mode control consistent with the installation of the module in a drive gear and rack body cavity to achieve a two-tier, a move synchronous mode, the thrust of the spring introduced a two-tier cavity agencies launched products, thus ensuring that the products forming uniformity. Keywords: mold；two layers of mold cavity molding；horizontal

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第一章 塑件的结构工艺性分析

熟读塑件的图样在头脑中建立清晰的塑件三维形状，复杂的塑件可通过计算机三维建立模型或橡皮泥制作模型等手段帮助理解其几何形状，该塑件的三维图如1.1所示：

图1.1 托盘

1.1塑件的原材料的成型特性分析

1.1.1基本特性

聚丙烯（PP）无味，无色，无毒，外观似聚乙烯，但比PP更透明，更轻，密度仅为0.90~0.91/cm，它不吸水，光泽好，易着色，PP的屈服强度，抗压强度及弹性比聚乙烯好，定向拉伸后的PP可制作铰链，其具有特别高的抗弯曲疲劳强度，如用PP注射成型的一体铰链，经过

37107次开闭弯折进行未产生损害和断裂现象，PP

0的熔点为1~170℃，其耐热性好，能在100c以上的温度下进行消毒灭菌。PP耐低温的使用温度可达-15c，在低于-35c时会脆裂，PP的高频绝缘性能好。而且由于其不吸水绝缘性能不受温度的影响。PP在氧、热、光的作用下极易解聚，老化，所以必须加入防老化剂。

001.1.2主要用途

PP可用于制作各种机械零件；可做水蒸汽各种酸碱等的输送管道，化工容器和其他设备的衬里表面图层；可制造盖和本体合一的箱盖，各种绝缘零件。并用于医学

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工业中。

1.1.3成型特性

1.结晶性料。吸温性小，可能发生熔融破裂，长期与热金属接触易发生分解； 2.流动性极好，溢边值0.03mm左右；

3.冷却速度快，浇注系统及冷取系统应散热缓慢；

4.成型收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔，凹痕，变形，方向性强； 5.注意控制成型温度，料温方向性明显，在其低温高压时，更明显，模具低于50c以下时，塑件不光泽，易产生熔接不良。流痕，90c以上时易发生翘曲，变形； 6.塑件应壁后均匀，避免取口，尖角，以避免应力集中。

001.2塑件的结构工艺性分析

1.2.1塑件的表面质量分析

该塑件要求内外观光洁，色彩艳不允许有成型斑点和熔接痕，Ra0.4m

1.2.2塑件的结构工艺性分析

1.从图纸上看，该塑件外行为四方壳罩，圆角过度。且无尖角存在，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。

2.塑件型腔较大；

3.为使塑件顺利脱模，可在塑件内部及加强肋处增设~4.塑件的生产批量：

该塑件的生产类型对注射模具结构，注射模具材料使用均有重要的影响，在大批量生产中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占的比例较小，提高生产率和注射模具寿命问题比较突出。所以可以考虑使用自动化程度较高，结构简单，制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。该塑件产量达10万件，生产类型属于中批量生产，可以适合考虑采用一模多腔，快速脱模，以及成型周期不宜过长的模具，同时，模具造价要适当控制。

5.初选注塑机

（1）计算塑件的体积或质量： 通过三维造型可获得矩形上壳罩的体积

30.90g/cmPP的密度为

1020的拔模斜度；

V201mm3

所以，塑件的质量V1.809g

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（2）根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目。

由于塑件尺寸有一般精度要求，外表面和内表面有高光洁要求，不易采用太多型腔数目，所以考虑采用一模两腔，型腔平衡分布在型腔板两侧，以方便浇口排列和模具平衡。

（3）确定注射成型的工艺参数

根据该塑件的结构特点和PP的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数：

表1.1塑件的注射成型工艺参数

塑料 PP 项目 注射机类型 密度 计算收缩率% 预热 喷嘴 料筒温度 料筒温度 模具温度 注射压力 保压压力 注射时间 保压时间 冷却时间 成型时间 （4）确定模具温度及冷却方式

PP为结晶性塑料，吸温性小，可能发生熔融破裂，长期与热金属接触易发生分解，流动性极好，溢边值为0.03mm左右，因此，冷却速度快，浇注系统及冷却系统应散热缓慢。因此，在保证顺利脱模的前提下，提高冷却时间，从而提高生产率。所以，模具温度控制在40~80c。

（5）确定成型设备

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0温度 时间/h 形式 温度 前段 中段 后段 螺杆式 0.9~0.91 1.0~2.5 80~100 1~2 直通式 170~190 180~200 200~220 160~170 40~80 70~120 50~60 0~5 20~60 15~50 100~120 ……………………………………………………………精品资料推荐…………………………………………………

由于塑件采用注射成型加工，使用一模两腔分布，因此可计算出一次注射成型过程中所用塑料量为

2废料＝２２０％＝３.９７９８g

根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑料品种，塑件结构，生产批量，以及注射工艺参数，注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册。初选XS-Z-30型注塑机，其具体参数如下表：

表1.2 XS-Z-30型注塑机的参数

型号 项目 额定注射量/cm3 螺杆（柱塞）直径/mm 注射压力/MP 注射行程/mm 注射方式 锁模力/KN 最大成型面积/cm 最大开合模行程/mm 模具最大厚度/mm 模具最小厚度/mm 喷嘴圆弧半径/mm 喷嘴孔直径/mm 顶出形式 动定模固定板尺寸/mm 拉杆空间 合模方式

2 XS-Z-30 30 28 119 130 柱塞式 250 90 160 60 12 2 8 四侧设有顶杆，机械顶出 250*280 235 液压—机械 10

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液泵 流量/L/min 压力/MP 50 6.5 5.5 ----- 2.7 23400*850*1460 电动机功率/KW 螺杆驱动/KN 加热功率/KW 机器外行尺寸/mm （6）制定塑件注射成型工艺卡

综上分析，填写塑件注射成型工艺卡，如下表：

表1.3 塑件注射成型工艺卡

材料牌号：PP 单件质量/g 塑件名称：托设备型号：盘 XS-Z-30 每模件数：2件 材料温度 80~100 干燥 时间 1~2h 料筒后段 160~170 温度 中段 200~220 前段 180~200 喷嘴 170~190 模具40~80 温 度 时间 注射 0~5 保压 20~60 冷却 15~50 压力 注射70~120 压力 保压50~60 压力 制品材料:PP

第二章 分型面及浇注系统的设计

2.1分型面的选择

不论塑件的结构如何，可以采用何种设计方法，都必须首先确定分型面，因为模

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具结构很大程度上取决与分型面的选择。为保证塑件能顺利分型，主分型面应首先考虑选择在塑件外行的最大轮廓处，因此，分型面设计在如图2.1所示的位置：在A-A与B-B面分型 A B7AB

图2.1分型面的选择

2.2浇注系统的设计

浇注系统由主流道，分流道，浇口，冷料穴四个部分组成。考虑到塑件的内外观要求较高，内外表面不允许有成型斑点和熔接痕，以及一模两腔的布置等因素。浇口采用方便加工修整，凝料去除容易，且不会在塑件内壁和外壁流下痕迹的侧浇口，模具采用双分型面结构的模板，模具制造成本比较容易控制在合理的范围内 ，如图2.2所示：

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图2.2浇口套

2.3加热流道的设计

加热流道是指在流道的附近设置加热器，利用加热的方法使注射机喷嘴到浇口之间，浇注系统处于高温状态，让浇注系统内的塑料在成型生产过程中一直处于熔融状态，保证注射成型的正常进行。加热流道注射模不象绝热流道那样在使用前或使用后必须清除分流道中的凝料，开车前只需要把浇注系统加热到规定的温度。分流道中的凝料就会熔融，注射工作就开始了。

加热流道浇注系统的形式很多，一般采用单型腔加热流道和多型腔加热流道。 由于模具设计成一模两腔，所以采用多型腔加热流道。

2.3.1热流道的设计

由于

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QVwt'

式中，查相关表得： T=220+273=493

1TVRWP1P2p----注射压力80MP p2----253MP

塑件连同浇道的质量为11g W=0.992

R=0.029

t=5

3'V2.1cm/g 3/sQ=4.62cm 1.主流道直径DS

DS1.273Qs式中：DS——主流道的直径，mm

Q

DDSS____主流道的速率（cms3/s）

1.273Q=1.67mm 2.分流道直径DR

R2.733QR式中：DR——分流道的直径，mm

Q

DRR____分流道的速率（cmR3/s）

2.733Q=4.6mm

2.3.2浇口的设计

1.直接浇口直径DG

D

G0.593QG 式中：DG——直接浇口的直径，mm

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Q

DGG____浇口的速率（cmG3/s）

0.593Q=1mm 2. 点浇口直径DPG

DPG0.4673QPG 式中：DPG——直接浇口的直径，mm

Q

DPGPG____浇口的速率（cmPG3/s）

0.4673Q=0.78mm

流速是指在浇注系统中的熔体流速，此时熔体处在高温及高压之下。其比热容较固体时为高。而且依靠熔体的温度，浇道内的静压力和塑料品种而异。次值可用斯宾塞方程计算，即：

(pp12)VRT'

（cm3V因此，

式中：

1pp1RT'2/g)

p----熔体在浇道中所受的外部压力 p----熔体在浇道中所生的内压力

2V----熔体在该状态下的容积

----熔体在-273度下的比容

R----修正的气体常数

0T-----绝对温度（C+273）

'查表2.1状态方程中的参数 塑料种类 熔体温度 PP 220 25.3 2p 0.992 R 0.229 '2.4热流道板的设计

热浇道板内的浇道为分流道，外加热式分浇道可按下式计算：

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D1DDHmm D按（DR2.733Q）计算出的分浇道直径（mm）R式中：

DH-----内加热器的外径 D1------热浇道板内分浇道孔径

D1DDH=2.5mm

如图2.3热流板

2.4.1热浇道板加热功率的计算

所谓加热功率是指把加热浇板升温，从室温（以20度计）升高到指定温度（一般为200~220度）所需的热功，升温时间是个重要因素，习惯以1h为基准。 一般计算式为：

pwt860T

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式中：p----加热功率

t-----热流道板所需升高的温度（热浇道极限温度减去室温）

-----热浇道板的重量（包括紧固螺钉在内）

T------升温时间

-----热效率（从实际统计约为0.2~0.3，宁可取低值）。

假设热损失为零时，升温时间为0.5h ，热效率为0.2，则可以用下式简化计算：

P=1.34t10=6.5w

3第三章 模具设计方案的论证

3.1型腔的布置

对于一模多件的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程短，模具结构紧凑，模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称。均衡取件方便，该塑件的模具采用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧。

3.2成型零件的结构确定

成型零件直接与高温高压的塑件接触，它的质量直接影响了制件的质量，该塑件的材料为PP塑料。对表面粗糙度和精度要求较高。因此，要求成型零件有足够的强度和刚度，硬度和耐磨性。应选用优质模具钢制作，还应进行热处理以使其具备50~55HRC的硬度。

3.2.1凹模（型腔）的设计

采用整体嵌入式凹模，放在定模两侧，主要从节省优质模具钢材料，方便热处理，方便日后的更换维修等方面考虑的。

3.2.2凸模（型芯）的设计

采用整体式凸模结构，其结构牢固。

3.3导向定位机构设计

由于塑件对称且无单向侧压力，所以采用直接导柱导向，便可满足合模导向及闭模后的定位。如图3.1，3.2所示：

注意：导柱要比主型芯高出至少6~8mm。

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图3.1推板导柱

图3.2 推板导套

3.4推出机构设计

根据托盘的形状特点，其推出机构采用推件板和推杆推出，在弹簧弹力的作用下，将塑件从型芯板上推落，通过脱模螺栓对模板分型距离进行限定，同时又起复位杆的作用。其中推件板推出结构可靠，顶出力均匀，不影响塑件的外观质量。但制造困难，成本高，推杆推出机构简单，推出平衡可靠，虽然推出时会在塑件内部型腔上留下顶出痕迹，但不影响塑件外观。所以采用推板和推杆双重推出塑件。

3.5冷却系统

注射模具的温度变化是时间的函数，显然，不仅在模具各局部温度有明显的不同，而且也在一定的周期内变化。

为了获得良好的塑件质量，应该使模具在工作中维持适当而且均一的温度，然而由于种种客观条件所，如型腔的几何形状，模具的总体积以注射机周围环境的变化，要使模具整整稳定在一温度上，并非易事。主要依靠模具测温计的反馈和随机的调节。

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3.6模具的加热系统

当注射成型工艺要求模具温度在80度以上时，当对大型模具进行预热时，或者采用热流道的模具时模具中必须设置加热装置。模具的加热方法有好几种。对大型模具的预热除了可采用电加热方法外，还可在冷却水道中通人热水、热油、蒸汽等介质进行预热。对于模温要求高于80度的注射模或热流道注射模，一般采用电加热的方法。电加热又可分为电阻丝加热和电热棒加热，目前，大部分采用电热棒加热的方法，电热棒有多种成品规格可供选择。在设计模具时，要先计算加热所需的电功率，加工好安装电热棒的孔，然后将购置的电热棒插入其中接通电源即可加热。

电加热装置加热模具的总功率可采用下式计算：

P3600t =11kw

式中：P-----加热模具所需的总功率，KW m-----模具的质量，Kg

21mcp cp -----模具材料的定压比热容，KJ/（Kg.K）

1------模具的初始温度 -------模具要求加热后的温度

2---------加热元件的效率，取0.3~0.5

t---------加热时间，h

第四章 主要部件的设计计算

4.1成型零件的成型尺寸

该塑件的成型零件尺寸按平均值计算，查有关手册得PP的收缩率为0.4%~0.5%，

0.40.8%/20.6%Scp故平均收缩率，根据塑件尺寸公差要求。模具制造公差取z3，成型零件的尺寸计算如下：

4.1.1型腔的计算

在计算型腔深度时，由于型腔的底面的磨损很小，所以不考虑磨损量，由此可以推出：

型腔深度公式：

z1(Hm)0Scp

ZHSX0

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式中：

HSHm-----模具成型零件的制造误差

cpS------平均收缩率

-----塑件在常温时的型腔实际深度

X-------修正系数 X=2/3

------塑件的规定公差值

z1(Hm)0ScpZHSX0=1.100.06

4.1.2型芯高度尺寸的计算

在计算型芯高度尺寸时，由于型芯的端面的磨损很小，所以不考虑磨损量，由此可以推出：

型芯高度尺寸的计算公式：

(hm)1Scpz0hSXz0

式中：

hShm-----模具成型零件的制造误差 ------平均收缩率

cp

S-----塑件在常温时的型芯实际高度

X-------修正系数 X=2/3

------塑件的规定公差值

(hm)1Scpz0hSXz0=0.70.093

04.2 模具型腔壁厚的确定

塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度。模具的凹模采用整体嵌入式，因此可用整体式矩形型腔壁厚计算公式来确定型腔侧壁厚度S和型腔底板厚度T，如图4.1所示：

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bsbls 图4.1模具壁厚

图中根据塑件的尺寸：有 l----型腔短边长度 b----矩形型腔短边长度 h-----型腔深度

4.2.1型腔侧壁厚度S的计算

1.按刚度条件计算： 变形量为：maxcphES43 应使

max

按刚度条件计算侧壁厚度：

cph3 SE式中：

C-----由h/l决定的系数，查表得c=0.93

P------型腔内最大熔体压力，可取注射机成型压力的25%~50%，取p=40MP。 H-----型腔的深度

E-----模具钢的弹性模量，一般中碳钢E=2.110MP，预硬化塑料模具钢E=2.210MP。

5-----模具刚度计算许用变形量，查相关表得

1/5525(0.450.001l)25*(0.45*40.20.001*40.2)=53.26 i2l 所以，S刚16.67 2.按强度条件计算： 按强度条件计算侧壁厚度：

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B……………………………………………………………精品资料推荐…………………………………………………

S强3ph1w2

式中：

P------型腔内最大熔体压力，可取注射机成型压力的25%~50%，取p=40MP。 H-----型腔的深度

W-----抗弯截面系数，由h/l决定，查相关表得W=0.108

-----矩形型腔的边长比：=b/l=23.7/40.2=0.3834

-----模具刚度计算许用变形量，一般中碳钢=160MP，预硬化塑料模具钢=300MP

所以，S强27.36

4.2.2型腔底板厚度T的计算

1.按刚度条件计算： 按刚度条件计算公式如下：

pbcT刚E式中：

''4 'c-----由型腔边长比l/b决定的系数，查表得c =0.0188

P------型腔内最大熔体压力，可取注射机成型压力的25%~50%，取p=40MP。

b-----矩形型腔的边长长度b=23.7mm

E-----模具钢的弹性模量，一般中碳钢E=2.1E=

510MP，预硬化塑料模具钢

2.2105MP。

-----模具刚度计算许用变形量，查相关表得

25i2(0.45l1/50.001l)25*(0.45*0.20.001*40.2)=0.05

所以，T刚42.36 2.按强度条件计算： 按强度条件计算公式如下：

T强'pb2

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式中：

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P------型腔内最大熔体压力，可取注射机成型压力的25%~50%，取p=40MP。 b-----矩形型腔的边长长度b=23.7mm；

'-----由垫板之间的距离和矩形型腔的短边长比：=l/b决定的系数，查相

''关表得=0.3834

-----模具刚度计算许用变形量，一般中碳钢=160MP，预硬化塑料模具钢=300MP

所以，T强25.37

根据以上刚度，强度的计算，得出型腔的壁厚要求为：型腔侧壁厚度S 31.28 和型腔底板厚度T42.36

4.3支承零部件的设计

垫块的设计，用于支承动模成型部分并形成推出机构运动空间的零件，如果和动模座板设计为一体，也称模脚或支架。垫块的标准尺寸见《模具设计与制造简明手册》表2-40查得。如图4.2所示：

图4.2垫块

4.4推出机构的设计

采用推杆和推件板推出机构，由于该塑件的脱模力不是太大，推杆的布置空间足

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够，所以无须用繁琐的计算方法来确定推杆的尺寸，可以选取d=8mm,的圆柱推杆（GB/T4169.1-1984）。如图4.3所示：

注意：保证推出距离稍微大于型芯的突出长度2~3mm。

图4-3推杆

.

4.5模具合模导向机构的选用

导向机构的作用有以下几点：1）定位作用 2）导向作用 3) 承受一定的侧向压力。

4.5.1导柱导向机构的设计

在型芯高出分型芯面较多的一侧。

标准模架的导柱设置在动模一侧，在不妨碍脱模的情况下，导柱通常设置导柱结构形式：参考＜＜塑料成型工艺与模具设计＞＞图，选用如图4.4所示结构的导柱：

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图4.4 导柱

其与导套配合部分的直径为20 mm。长度比凸模端面的高高出8-12 mm，以免出现导柱未导正方向而型芯就进入型腔的情况。导柱前端应做成锥台，导柱应具有硬而来磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多用20钢或者T10、T8钢，硬度为50~55 HRC,导柱固定部分的表面粗糙度为0.8 mm，所需导柱的数量为两个，均衡地布置在两侧。其配合精度：固定端与模板间采用H7/m6或H7/k6的过渡配合，导向部分采用H7/f7的间隙配合。

5.5.2导向孔的设计

导向孔的结构形式，导向孔分为无导套和有导套两种。为了减少导柱的磨损，采用有导套结构形式，导套的结构和一些要求：为了使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒 圆角。导向孔最好做成通孔，以利于排出孔内的空气。与模板间采用H7/r6的过溢 配合，用台肩固定， 其结构如图4.5所示：

图4.5 导套

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第五章 成型设备的校核计算

5.1型腔数目的确定和校核

对于多型腔注射模，其型腔数量与注射机的塑化速率，最大注射量及锁模力等参数有关，此外，还受塑件的精度和生产的经济性等因素影响。 按注射机的额定锁模力进行校核

pnAA1Fp

式中：

Fp----注射机的额定锁模力，取Fp=250N

2A------单个塑件在模具分型面上的投影面积mm

A1----浇注系统在模具分型面上的投影面积mm

p-----塑件熔体对型腔的成型压力，其大小一般是注射压力的80%，取p=80MP n-----型腔数目

2pnAA1Fp 计算得：82.88〈=250、

所以，型腔数目的确定和校核满足使用要求。

5.2最大注射量的校核

最大注射量是指注射机一次注射塑料的最大容量，设计模具时，应保证成型塑件所需的总注射量小于所选注射机的最大注射量。即：

nmm1KMP式中：

K-----注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8

m----浇注系统所需塑料质量

1n------型腔数目

MP----注射机允许的最大注射量

nmm1KMP计算得：10.618〈=24

所以，最大注射量的校核满足使用要求。

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5.3锁模力的校核

锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力，注射机锁模力的校核关系公式为： F kpA 式中：

k------压力损耗系数，一般取1.1~1.2 p------型腔内熔体的压力，本塑件p=80MP

A------塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和， 计算得

kpA=92.14而F=250KN

所以，锁模力的校核满足使用要求。

5.4模具与注射机安装部分相关尺寸的校核

为了使注射模具能顺利地安装在注射机上并生产出合格的塑件，在设计模具时必须校核注射机与模具安装有关的尺寸。一般情况下设计模具时应该校核的部分包括喷嘴尺寸，定位圈尺寸，模具的最大和最小厚度及模板上的安装螺孔尺寸等。

5.4.1喷嘴尺寸

设计模具时，主流道始端的球面必须比注射机喷嘴头部球面半径稍大一些，如图5.1所示：

图5.1（喷嘴）

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即：R比r大1~2mm，主流道小端直径要比喷嘴直径略大，即D比d大0.5~1mm，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，该模具为角式注射机，即喷嘴多为平面，模具的相应接触处也是平面。

5.4.2定位圈尺寸

为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴中心线重合，模具定模板上凸出的定位圈应与注射机固定模板上的定位孔呈松动的间隙配合。如图5.2所示。

图5.2定位圈

5.4.3最小，最大模厚

在模具设计时，应使模具总厚度位于注射机可安装模具的最大模厚与最小模厚之间，同时，应该校核模具的外行尺寸，使得模具能从注射机的拉杆之间装入。

5.4.4安装螺孔尺寸

模具在注射机上的安装方法有两种 ：一种是用螺钉直接固定，另一种是用螺钉，压板固定，当用螺钉直接固定时，模具固定板与注射机模板上的螺孔应完全吻合，而用压板固定时，只要在模具固定板需安放压板的外侧附近有螺孔就能紧固，因此压板

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固定则较为安全。

5.5开模行程的校核

注射机的开模行程是有的，塑件从模具取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。

当注射机采用液压和机械联合作用的锁模机构时，最大开模程度由连杆机构的最大行程所决定，并不受模具厚度的影响。

为了保证开模后既能取出塑件又能取出流道内的凝料，对于双分型面注射模具，需要在开模距离中增加定模板与中间板之间的分开距离a，a的大小应保证可以方便地取出流道内的凝料。此时：

SH1H2a5~10mm

式中：

S-----注射机最大开模行程mm

------包括浇注系统在内的塑件高度mm a--------定模板与中间板之间的分开距离，mm

2HH1------推出距离（脱模距离）mm

5.6推出装置的校核

各种型号注射机推出机构的设置情况及推出距离等各不相同，设计模具时，必须了解注射机推出杆的直径，推出形式（是中心推杆还是两侧双杆推出）最大推出距离及双推中心杆距离，以保证模具推出机构与注射机的推出机构相适应。

XS-Z-30型柱塞式注射机的推出形式为四侧设有顶杆，机械顶出由于

通过以上分析证明，XS-Z-30型柱塞式注射机能满足要求，故可以采用，根据校核结论，将XS-Z-30型柱塞式注射机填入塑件的成型工艺卡中。

第六章 工艺卡的制定

凸模加工工艺过程 材料：T10A 硬度：58~60 HRC 序工序名工序内容 外形余0.6 号 称 1 备料 29

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2 3 4 5 6 7 铣 钳 检 热 磨 热 台阶余量为0.6 划线8-Φ8.000做穿线孔Φ4，其余孔至图 真空淬火HRC58（加深冷处理） 底面余0.1；台阶余0.1； 回火 磨底面至尺寸 倒角 8-Φ8.000余0.15，保证步距，垂直度≤0.01 8-Φ8.000至图，保证步距，垂直度≤0.005 外形抛光 8 磨 9 检 10 线 11 检 12 标磨 13 检 14 磨 15 检 凹模加工工艺过程 材料：T10A 硬度：60~62HRC 序工序名工序内容 号 称 1 2 3 4

备料 铣 钳 检 外形余0.6 台阶余量为0.6 8-Φ8.000做穿线孔Φ4，其余孔至图 30

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5 6 7 8 热 磨 热 磨 真空淬火HRC58（加深冷处理） 底面余0.1；台阶余0.1； 回火 磨底面至尺寸 倒角 8-Φ8.000余0.15，保证步距，垂直度≤0.01 8-Φ8.000至图，保证步距，垂直度≤0.005 外形抛光 9 检 10 线 11 检 12 标磨 13 检 14 磨 15 检 第七章 热流道

7.1热流道的发展过程

自从1927年发明了热塑性塑料的注射成型法以来，对于一模多腔的浇注系统一直使用分枝浇道的方法把熔体送入模腔。这种方法主要的缺点是浇注系统的压力损耗大，因而使型腔内的压力低，塑件的密度不均匀。另一个缺点是浇注系统内的冷凝料占有相当大的重量，这一部分的冷凝料其物理性能已降低，不堪回用。而且由于浇道的冷却时间远长于塑件的冷却时间，使注射机的生产效率降低。

本世纪1946年开始创用了热浇道注射成型法，使注射成型能达到无浇道冷料，能自动化，质量稳定，生产效率高。至80年代，几乎所有的塑料品种都能采用热浇道技术成型。这就大大地降低了成行成本，而且也提高了塑件的质量。

最初的热浇道是一种把喷嘴延长以缩短主浇道的形式。其后又利用冷凝料的塑料表层有隔热作用的原理，发展成为绝热浇道，绝热喷嘴和井式喷嘴等形式。这些形式都尚存在一定的缺点。同时对于某种易流的塑料还不能适用。

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后来由于微电子技术的进步，以及模具控温机的开发，给热浇道的控温和模具的冷却以随心所欲的控制，使热浇道有了很大的发展。

7.2现代热浇道的基本形式

70年代以来，热浇道基本有以下几种形式：

(1)用于中型塑件的直接浇口的热浇口。分为外热式和内热式； (2)用于大型塑件的热浇道板连接二次直接浇口的形式； (3)用于多型腔的热浇板连接热浇口的形式。 现代热浇道的优点：

(1)由于浇道内的熔体温度能基本保持与注射机喷嘴的温度大致相同或相近，浇道内熔体的粘度保持与喷出时大略相同，因而浇道内的压力损耗小。在 使用与一般注射时相同的注射压力时，型腔内的压力较一般注射为高。熔体的流动性好，密度容易均匀。因此变形程度大为减少；

(2)模具的冷却时间仅为塑件的冷却时间，比一般注射的冷却时间为短。因而提高了生产率，同时也能充分发挥注射机的塑化能力，增大了生产率；

(3)无凝料冷凝料，物料的有效利用率高；

(4)热浇道均为自动切断浇口，可以提高自动化程度，可能做到无人管理； (5)热浇道元件及组件均为标准件，可以购买应用，减少模具加工时间； 现代热浇道尚存在的不足之处：

(1)由于在模具的定模上装有加热的热浇道板，使模具闭合高度加大，需要选用较大的注射机；

(2)模具的定模板与热浇道版距离较近，由辐射热和传导热影响模具定模侧的温度。因此在设计冷却系统时应考虑这一因素；

(3)热浇道板受热后膨胀，使浇口位置发生偏移。偏移严重时影响浇口的进料； (4)由于热浇道板的膨胀，使模具结够产生热应力，在强度设计上应考虑。

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总结

毕业设计是我们在大学学习过程中至关重要的实践环节，是对所学知识的巩固和更新，是对大学所学的知识的大比武。在本次毕业设计中，我运用大学期间所学的机械制图、机械设计、公差与技术测量等专业课方面的知识以及计算机软件方面的系列知识，严谨认真地完成了毕业课题的设计。

在这四个多月的毕业设计时间里，我对以前所学的知识有了更为深刻、全面的理解和掌握，并在分析问题、解决问题的方法与技巧上有了长足的进步。本次毕业设计综合了三年所学的基础知识和专业知识，经过这次实战的训练，不仅进一步巩固了所学过的科学理论，提高了自身的科研能力；同时，发现了自己大学期间在学习过程中存在的问题和不足，也对如何进行综合性的大规模设计有了更为清醒的认识，达到了综合运用理论知识来进行科研实践的教学目的。头脑中要有大“机械”的概念。我学的专业是模具设计与制造，作为自己的的确，通过自己的努力，在老师的指导下，我即将走向工作岗位，可能在未来的工作中会遇到各种各样的专业问题，我想我不会退缩。只要自己认真的思考，积极的探索一定能找到完美的答案。不断实践，逐渐使专业知识融会贯通。在毕业设计过程中，通过实践，加深了对塑料模具的理解同时也感到运用知识的捉襟见肘。今后我会有意识的锻炼自己，丰富自己的见识。集体的力量是伟大的。在运用Pro/E软件的过程中，经常会在繁杂的命令面前不知所措。这是在通过刘德学老师和同学、室友的帮助下，顺利通过难关。在对模具的设计中，常常会因一点微小的问题而争的面红耳赤，一定要讨论出因为所以，这样进一步加深对知识的理解和运用。

以上是我在完成毕业设计之外的宝贵财富，在以后的工作学习中我会继续实践，在专业知识上不断探索。

本次毕业设计的顺利完成，离不开袁子洲和刘德学老师的悉心指导和热情帮助，以及同学们的指点，在此向你们表示衷心的感谢！同时，由于是初步尝试进行综合性的设计，毫无经验可谈，设计中存在的不足之处，敬请各位老师指正。

。

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致 谢

紧张而忙碌的毕业设计已经接近尾声，经过辅导老师的精心指导和同组同学的热心帮助，使得各项任务顺利的完成，再此，首先对刘老师的循循教诲表示衷心的感谢。感谢刘老师对我的论文及图不厌其烦的细心指点；感谢袁老师对各位同学的精心指导和耐心的讲解。当我迷茫于众多的资料时，您为我提纲挈领，梳理脉络，使我确立了文本的框架。论文写作中，每周都得到您的亲自指点。从框架的完善，到内容的扩充；从行文的用语，到格式的规范，您都严格的要求，力求完美。

在各位老师辛勤、耐心的辅导和帮助下，使我的完成了这次设计。在 设计中，老师们不但帮助我们解决理论上的难点，而且还教给我们一个设计的方法和良好的工作习惯，这对我们今后的工作很有益处；特别是袁子洲老师的帮助。同时，在这次设计中，我也得到同学们的诚挚和热心的帮助。在这里，我对各位老师、同学们表示最忠心的感谢。学海无崖，我将沿着老师给我们指明的道路，和同学们一起去跋涉……，以此作为回报。

最后，我忠心的感谢袁子洲老师不倦的教诲和同学们的热心帮助。祝老师们工作顺利，身体健康。祝同学们前途似锦！

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参考文献

[1] 屈华昌,《塑料成型工艺与模具设计》.第2版.高等教育出版社，2006 .7 [2] 马久荣，《塑料模设计手册》第二版 北京，机械工业出出版社1994（4）：339~357 [3] 阎亚林《塑料模具图册》，高等教育出版社

[4] 冯炳尧，韩泰荣《模具设计与制造简明手册》上海：上海科学技术出版社，1996 1--200

[5] 薛彦成《公差配合与技术测量》第2版，北京，机械工业出出版社 1999

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