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目目 录录 1 绪论1 1.1 模具在加工工业中的地位1 1.2 注塑模的发展现状.1 1.3 Solidworks 软件在注塑模具设计中的应用.2 塑件的工艺分析.2 2.1 塑件成型工艺分析.2 2.2 闹钟后盖原料（ABS）的成型特性与工艺参数3 注塑设备的选择.4 3.1 估算塑件体积4 3.2 选择注射机4 3.3 模架的选定5 3.4 注射机参数校核5 3.4.1 最大注射压力的校核5 3.4.2 最大注塑量的校核5 3.4.3 锁模力校核6 3.4.4 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核6 3.4.5 开模行程校核6 塑料件的工艺尺寸的计算.6 4.1 型腔的径向尺寸7 4.2 型芯的计算7 4.3 模具型腔壁厚的计算8 浇注系统的设计.8 5.1 主流道设计9 5.2 冷料井设计9 5.3 分流道设计9 5.4 浇口选择11 6 分型面的选择12 7 合模导向机构的设计13 8 脱模机构的设计14 9 温度调节系统的设计14 9.1 模具冷却系统的设计15 9.2 模具加热系统的设计16 10 模 具 的 装 配16 10.1 模具的装配顺序16 10.2 开模过程分析17 11 结论18 致谢18 参考文献19 1 绪论绪论 1.1 模具在加工工模具在加工工业业中的地位中的地位 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料 加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属 压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。 全套全套图纸图纸，加，加 153893706 对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使 用要求的制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度， 要求结构合理、制造容易、成本低廉。 模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进 浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性 能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、 烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度 影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中 的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品 能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用 在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具， 以降低成本。 现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要 因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重 要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用， 产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很 大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。 1.2 注塑模的注塑模的发发展展现现状状 注射成型技术作为塑料加工成型方法中重要的方法之一，已经得到相当广泛的 应用。据统计，注塑制品约占整个塑料制品的2030，而在工程塑料中有80以 上的制品是采用注塑成型加工的。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。因此必须改变注塑模具的设计和制造体系，才能够满足成型要求。 另外，随着微机电系统产业的进展，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，随着MEMs产业化的进程，微注塑成型技术有着巨大的潜力和发展 空间。微型注塑成型通常用于医疗、电信、计算机、电气等领域，医疗和电子器械越来 越小型化，因此对人们希望制件可以做得越来越小。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，以及 开发相应的检测仪器设备，已经成为目前国内外的研究热点 在当前先进制造技术对注塑模具制造产生了重大的影响，反过来，注塑成型新技 术的产生与发展也对制造技术不断提出了新的要求。将信息技术与现代管理技术应 用于制造全过程，未来注塑模制造将是以计算机辅助技术为主导技术，以信息流畅作 为首要备件的有极强应变能力与竞争力的技术15。 1.3 Solidworks 软软件在注塑模具件在注塑模具设计设计中的中的应应用用 通过对 Solidworks 软件及其插件的运用可以把工作人员从重复的劳动中解脱出 来，更好的投入到设计中去，从而充分发挥计算机和设计人员各自的优势。IMOLD 是 应用于 Solidworks 中的一个第三方插件，专门用于对注塑模的三维设计工作。它完全 集成于 Solidworks 的界面中，成为一个造型设计的整体，模具设计者通过它可以在一 个装配方案中进行包括设计方案管理，模具设计过程，加工和模具装配的整个处理过 程。它无缝集成的特点使得用户在工作时不需要离开 Solidworks 软件或使用其他软 件。 IMOLD 提供的一整套功能对模具设计者来说是不可缺少的。他们将帮助经验丰 富的设计者减少产品从设计到完成的时间，从而大幅度提高生产率。它的界面具有直 观，友好并且具有互动性，这使的软件的学习和使用成为一件愉快的事，减少了学习 和使用过程中的弯路。同时它的设计过程和方法所包含的设计理论对模具初学者也 具有极强的指导意义14。 塑件的工塑件的工艺艺分析分析 2.1 塑件成型工塑件成型工艺艺分析分析 闹钟后盖的形状较复杂（如图 2.1 所示）， 带有很多不同形状的孔，保证孔间距和孔的 形状给模具的加工带了很大的难度。闹钟后 盖的注塑材料首先选用 ABS，闹钟的后盖 绝大部分决定了闹钟的重心的位置的所在。 所以我们必须很好的处理后盖壁厚的均匀， 譬如在注塑成型过程中因为壁厚的不均匀 造成了收缩率的不一致，这样就只能通 图 2.1 闹钟后盖 过有效的控制模具温度来调节收缩率。由于闹钟后盖的主体作用是起固定作用，它的 内部结构就相应的给注塑带来了一定的难度。由于螺钉孔的壁厚相对后盖壁厚有一 定的差距，势必会在注塑的时候到来很大的牛顿减力，造成塑件填充不满的缺陷，可 以考虑采用双浇口，但可能会给闹钟后盖的表面带来更多的熔接痕和气孔。也可以利 用模具的可靠的精度来定位，但是这样的话成本太高，而且易造成模具损坏。因为考 虑到凹凸模形状的复杂，用整体形式是不利于损坏后的维修，适当的使用嵌件就可以 解决这些问题，但不能利用过多的嵌件，不然的话就会造成型腔的强度与刚度不够13。 2.2 闹钟闹钟后盖原料（后盖原料（ABS）的成型特性与工）的成型特性与工艺艺参数参数 ABS 树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合 物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合 物良好的刚性和加工流动性。因此 ABS 树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。 同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模 斜度。性能指标如表 2.1： 表 2.1 ABS 塑料主要的性能指标 密度(Kg.dm-3) 1.131.14 收缩率（%） 0.3-0.8 熔 点() 130-160 热变形温度(45N/cm) 65-98 弯曲强度(Mpa ) 80 拉伸强度(Mpa) 35-49 拉伸弹性模量(Gpa) 1.8 弯曲弹性模量(Gpa) 1.4 压缩强度(Mpa) 18-39 缺口冲击强度(kJ/) 11-29 硬 度(HR) R62-86 体积电阻系数(cm) 1013 击穿电压 (Kv.mm-1) 15 介电常数60Hz 确定制订各种塑料的注射成型工艺条件，即使选定性能良好的注射机，合理的温 度（包括料筒，喷嘴，和模具的温度），注射压力和成型时间等，以保证塑件的成型精 度和质量。ABS 的注射成型工艺参数如表 2.2 所示1： 表2.2 ABS 的注射成型工艺参数 注塑机类型螺杆式 喷嘴形式通用式 料筒一区150170 料筒二区180190 料筒三区200210 喷嘴温度180190 模具温度5070 注塑压60100Mpa 保压4060Mpa 注塑时间25h 保压时间510h 冷却时间515h 周期1530h 后处理红外线烘箱 温度70 注塑注塑设备设备的的选择选择 3.1 估算塑件体估算塑件体积积 估算塑件体积和质量： 该产品材料为 ABS，其密度为 1.13-1.14g/cm3，计算其平均密度为 1.135 g/cm3， 平均收缩率为 0.55。 通过估算零件的体积为 7 cm3。 另预置浇道凝料为 2 cm3，因此估算塑件体积为 9 cm3。 3.2 选择选择注射机注射机 根据塑料制品的体积或质量，可选定注塑机型号为 SZ-40/25（查模具结构形式 与应用手册），注塑机的参数如表 3.1 所示： 3.1 注射机的主要参数 注塑机最大注塑量40cm3 注塑压力200/Mpa 注塑速率50(g/s) 塑化能力 20(Kg/h) 锁模力2500KN 注塑机拉行间距250250mm 顶出行程55mm 最小模厚130mm 最大模厚220mm 模板行程230mm 注塑机定位孔直径55mm 喷嘴球半径SR10 3.3 模架的模架的选选定定 根据塑件选定模架为：S2030BI353570。见图 3.1： 图 3.1 塑件的模架 3.4 注射机参数校核注射机参数校核 3.4.1 最大注射最大注射压压力的校核力的校核 闹钟后盖所需注射为 60-100MPa，而所选注射机压力为 200 MPa，所以注射压力 符合要求。 3.4.2 最大注塑量的校核最大注塑量的校核 注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边）， 通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的 80%。所以选用的注塑机最 大注塑量应满足： 浇塑机 VVV8 . 0 (3-1) 式中：V机 注塑机的最大注塑量，40cm3 ， V塑塑件的体积，该产品 V塑18cm3 ， V浇浇注系统体积，该产品 V浇2cm3， 故 V机（18+4）cm3。 3.4.3 锁锁模力校核模力校核 注射机的额定锁模力应大于塑件成形所需的压力，其关系按下式校核: (3-2)pAF 锁 式中： p熔融型料在型腔内的压力， F锁注塑机的额定锁模力。 故 F锁pA=200Mpa4641 mm3， 选定的注塑机的压力为 2500KN，满足要求。 3.4.4 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 A 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合 模具长模具宽拉杆面积 B 模具闭合高度校核： Hmin注塑机允许最小模厚=130mm， Hmax注塑机允许最大模厚=220mm， H模具闭合高度=180mm， 故满足 HmaxHHmin。 3.4.5 开模行程校核开模行程校核 注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机），故注塑机的 开模行程应满足下式： （3-3） min12 -(-)(510)SHHHH: 机模 S机注塑机最大开模行程，230mm; H1顶出距离，16mm； H2包括浇注系统在内的塑件高度，52mm; 因为本模具的浇注系统和塑件的特殊关系，浇注系统和塑件的高度就已经包括 了顶出距离。经计算满足条件 塑料件的工塑料件的工艺艺尺寸的尺寸的计计算算 所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径 向尺寸（包括矩形和型芯的长和宽），型腔深度和型芯高度和尺寸。由于闹钟后盖须与 前盖配合，所以只有闹钟后盖的边缘的榫才起着配合决定性的作用，还有闹钟后盖与 电池盖的配合，故需要计算相对于榫和铰链的凹，凸模的尺寸，凹、凸模型腔尺寸则 直接按产品尺寸确定。因 ABS 的成型收缩率为 0.40.7%,所以平均收缩率取 S=0.5% 4.1 型腔的径向尺寸型腔的径向尺寸 （4-1） 0 0 0M 75 . 0 L008 . 1 .)75 . 0 5 . 0(LS1L ss ）（）（ 其中 LM为型腔的基本尺寸公差值为正偏差，Ls塑件的基本尺寸。塑件公差为 负偏差，S 为塑料的平均收缩率，z为模具成型零件的制造公差取 1/41/6，模具型 腔按六级精度制造，根据型腔的尺寸，代入数据得： 1） Ls=81mm . 经计算得：LM=79.440+0.32mm; 2) Ls=1mm . 经计算得：LM=0.79550+0.07mm; 3) Ls=5.5mm . 经计算得：LM=5.3250+0.085mm; 4) Ls=1.8mm . 经计算得：LM=1.5990+0.07mm; 5) Ls=10mm . 经计算得：LM=9.780+0.1mm; 6) Ls=7mm . 经计算得：LM=6.750+0.1mm; 7) Ls=2mm . 经计算得：LM=1.8060+0.07mm; 8) Ls=3mm . 经计算得：LM=2.8140+0.07mm; 9) Ls=4mm . 经计算得：LM=3.7770+0.085mm; 10) Ls=6mm . 经计算得：LM=5.7930+0.085mm; 11) Ls=8mm . 经计算得：LM=7.7640+0.0.1mm; 12) Ls=16mm . 经计算得：LM=15.7230+0.14mm; 13) Ls=12mm . 经计算得：LM=11.7960+0.01mm 4.2 型芯的型芯的计计算算 () 芯径向尺寸的计算： （4-2） 0 m 43LS1L s ）（ 其各字母的含义与前相同，型芯按六级精度制造，根据型芯的基本尺寸，代入数 据得： 1） Ls=81mm 经计算得：LM=82.4050-0.32mm; 2） Ls=1mm 经计算得：LM=1.2150-0.07mm; 3) Ls=5.5mm 经计算得：LM=5.7450-0.085mm; 4） Ls=1.8mm 经计算得：LM=2.0190-0.07mm; 5) Ls=10mm . 经计算得：LM=10.480-0.1mm 6) Ls=7mm . 经计算得：LM=7.4080-0.1mm; 7) Ls=2mm . 经计算得：LM=2.2260-0.07mm; 8) Ls=3mm . 经计算得：LM=3.2340-0.07mm; 9) Ls=4mm . 经计算得：LM=4.2770-0.085mm; 10) Ls=6mm . 经计算得：LM=6.3030-0.1mm; 11) Ls=8mm . 经计算得：LM=8.3640-0.1mm; 12) Ls=16mm . 经计算得：LM=16.5330-0.14mm; 13) Ls=12mm . 经计算得：LM=12.3960-0.1mm; () 型芯高度尺寸的计算： , (4-3) 0 M 43)1 (H s HS 按六级精度制造 Hs=15mm 经计算得： HM=15.4870-0.13mm。 4.3 模具型腔壁厚的模具型腔壁厚的计计算算 如果是利用计算公式的话比较烦琐，且不能保证在生产中的精确性，我们可以根 据书中的经验值来选择成型零件材料。 为实现高性能的目的，选用模具材料应具有高耐磨性，高耐蚀睡，良好的稳定性 和良好的导热性。必须具有一定的强度，表面需要耐磨，淬火变型要小，但不需要耐 腐蚀性，因为 ABS 没有腐蚀性。可以采用 Cr12，经过调质，淬火加低温回火，正火。 HRC55。可以计算型腔壁厚为：0.20L+17=33。 浇浇注系注系统统的的设计设计 普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统之前必须 确定塑件成型位置，可以才用一模两腔，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要 的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影 响，设计时必须按如下原则： (1)型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。 (2)型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。 (3)系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料 耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。 (4)对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及 分流道尽可能平衡布置。 (5)满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。 (6)浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，以防止型芯变形，而浇口的 残痕也不影响塑件的外观。 5.1 主流道主流道设计设计 主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑 料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流 道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间， 由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而 是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处 理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自 动减断。采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将 主流道设计成锥形，锥度为 3，内表面的粗糙度为 Ra0.8 微米,孔径为 0.5 毫米。 主流道的设计要点如下： (1)为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设 计成圆锥形，因 ABS 的流动性为中性，故其锥度取 3 度，过大会造成流速减慢，易成 涡流，内壁粗糙度为 R0.8um。 (2)主流道大端呈圆角，其半径取 r=13mm,以减少流速转向过渡的阻力， r=1.5mm. (3)在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道的凝 料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形。 (4)为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对 接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径为 r2=r1+(12),其小端直径 D=d+(0.51),凹坑深度常取 34mm。在此模具中取 r2=1112mm。 (5)由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部 分常设计成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质钢材单独加工和热处理，其大端兼作 定位环，圆盘凸出定模端面的长度 H=510mm。同时因该闹钟后盖采用 ABS，需加 热，所以在主流道处采用电加热以提高料温。 5.2 冷料井冷料井设计设计 冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受料流前 锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。 冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。基于本次设计的模具，可 采用底部带有拉料杆的冷料井，这类冷料井的底部由一个拉料杆构成。拉料杆装于型 芯固定板上，因此它不能随脱模机构运动。利用球头形的拉料杆配合冷料井。 5.3 分流道分流道设计设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。 分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和 U 形等，圆形和正方形截面流 道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的温度下降小， 阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产 中较常用的截面形状为梯形、半圆形及 U 形。 （1）分流道设计要点： 1）在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面 积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。 2）分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。对于此模来说在分流道上不须 开设冷料井。 3）分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动，定模 板上，合模后形成分流道截面形状。 4）分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。 （2）分流道的长度 分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时减 少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。 （3） 分流道的断面 分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积，塑件的壁厚，塑件的形状和所用塑 料的工艺性能，注射速率和分流道长度等因素来确定。分浇道如图 5.1 所示： 图 5.1 分浇道 因 ABS 的推荐断面直径为 4.59.5( 查模具结构形式与应用手册)，部分塑件 常用断面尺寸推荐范围。分流道要减小压力损失，希望流道的截面积大，表面积小， 以减小传热损失，同时因考虑加工的方便性。分流道应考虑出料的流畅性和制造方便， 熔融料的热量损失小，流动阻力小，比表面和小等问题，由于采用的是潜伏式二级分 流道对热损失及流动提出了较高的要求，采用圆形的分流道，为了保证外形无浇口痕， 浇口前后两端形成较大的压力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔体冷凝速 度，保证熔融的塑料不回流，同时可隔断注射压力对型腔内塑料的后续作用，冷却后 快速切除。同时它的效果与 S 浇注系统有同样的效果，有利于补塑。 （4）分流道的布局 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种，根据本模具的要求我们 选取平衡式，也就是指分流道到各型腔浇口的长度，断面形状，尺寸都相同的布置形 式。它要求各对应部位的尺寸相等。这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的， 是成型的塑件力学性能基本一致。而且在此模具中不会造成份流道过长的缺点。 5.4 浇浇口口选择选择 浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外）， 它是浇注系统的关键部分。其主要作用是： (1) 易于型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。 (2)在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的 0.030.09，浇 口的长度约为 0.5mm2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在 试模是逐步纠正。 当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内磨檫加剧，使料流的温度 升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大， 凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。浇口位置的选择： (1)浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小，易保证料流 充满整个型腔，同时流动比的允许值随塑料熔体的性质，温度，注塑压力等的不同而 变化，所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。 (2)浇口设置应有利于排气和补塑。 (3)浇口位置的选择要避免塑件变形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔，在塑件 顶部常留下明显的熔接痕，而采用点浇口，有利于排气，整件质量较好，但是塑件壁 厚相差较大，浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处，有利于补缩，可避免缩孔、凹痕 产生。 (4)浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型时前端较冷的料流 在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度，所以设置浇口时应考虑料流的方 向，浇口数量多，产生熔接痕的机会很多。流程不长时应尽量采用一个浇口，以减少 熔接痕的数量。对于大多数框形塑件，浇口位置使料流的流程过长，熔接处料温过低， 熔接痕处强度低，会形成明显的接缝，如果浇口位置使料流的流程短，熔接处强度高。 为了提高熔接痕处强度，可在熔接处增设溢流槽，是冷料进入溢流槽。筒形塑件采用 环行浇口无熔接痕，而轮辐式浇口会使熔接痕产生。 (5)浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。 因点浇口在脱开时会伤塑件的内表面在这里是可以的，考虑到点浇口有利浇注 系统的废料和塑件的脱离，所以选取用点绕口。由于闹钟后盖的侧内壁与闹钟芯存在 一定的空隙，所以即使是在脱模的时候流在一定的浇口痕也不会影响装配。浇口套如 图 5.2 所示： 图 5.2 浇口套 6 分型面的分型面的选择选择 塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就 是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。 通常有以下原则： （1）分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流 在动模部分，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷 却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模。如果塑件的壁厚较大，内孔较 小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在动模一侧。拔模斜度小 或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的部位，但此塑件外形有分 型的痕迹。 （2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。 （3）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。 （4）分型面应有利于侧向抽芯，但是此模具无须侧向抽芯，此点可以不必考虑。分 型面如图 6.1 所示： 图 6.1 分型面 7 合模合模导导向机构的向机构的设计设计 导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定 的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模一边均可，通常 导柱设在主型腔周围。 导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧压力。 定位作用：为避免装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确形 状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。 塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机的精度限制，使导柱工 作中承受一不定的导向作用。 动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进 入型腔，产生干涉而坏零件。由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力，导 致导柱容易折断。对型芯和型腔改进后，其的配合可以进行定位。 导柱、导套零件如下图： 图 7.1 导柱 图 7.2 导套 8 脱模机构的脱模机构的设计设计 在对闹钟后盖塑件进行脱模是必须遵循以下原则： (1)因为塑料收缩是抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模。因为塑件的 壁厚的关系我们可以利用推板。 (2)顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强筋，壁厚等处。作用面积 尽可能大一些，以防止塑件变形和损坏。 (3)为了保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响 不大的部位。将顶杆设计在塑件的内部型腔。 (4)若顶出部位需设在塑件使用或装配的基准面上时，对不影响塑件尺寸和使用， 一般顶杆与塑件接触处凹进塑件 0.1mm；否则塑件会出现凸起，影响基面的平整。 由于闹钟后盖为薄壁圆筒形塑件，用顶管、推板脱模机构和。为了缩短顶杆与型 芯配合长度以减少磨擦，可以将顶管配合孔的后半段直径减少，一般减少 35mm. 这是最常用的一种脱模机构，这些顶杆一般只起顶出作用。有时根据塑件的需要，顶 杆还可以参加塑件的成型，这时可以将顶杆做成与塑件某一部分相同形状或作为型 芯。顶杆多用 T8AV、T10A 材料，头部淬火硬度达 50HRC 以上，表面粗糙度取 Ra 值 小于 0.8 微米，和顶杆孔呈 H8/f8 配合。顶杆如图 5.5 所示 图 8.1 顶杆 9 温度温度调节调节系系统统的的设计设计 在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应 力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时 间占注射成型周期的约 80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具 温度的要求有尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了 塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑 件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它 工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很 多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参 数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具 间的热循环交互作用等。 (1)低的模具温度可降低塑件的收缩率。 (2)模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。 (3)对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将 导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。 (4)随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具 温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应力 直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。 (5)提高模具温度可以改善塑件的表面质量。 在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据塑料 的要求，注射到模具内的塑料温度为 2000C 左右，而从模具中取出塑件的温度约为 600C，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，普通的模具通入常温的水进 行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度 因闹钟后盖使用的塑料是 ABS，要求模温高，若模具温度过低则会影响塑料的流 动性，增加剪切阻力，使塑件的内应力较大，甚至还出现冷流痕、银丝、注不满等缺陷。 因此在注射开始时，为防止填充不足，充入温水或者模具加热。 总之，要做到优质、高效率生产，模具必须进行温度调节。 对温度调节系统的要求： (1)确定加热或是冷却； (2)模温均一，塑件各部分同时冷却； (3)采用低的模温，快速且大量通冷却水； 温度调节系统应尽量结构简单，加工容易，成本低廉10。 9.1 模具冷却系模具冷却系统统的的设计设计 根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知，冷 却水孔数量大于或等于 3 根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的 温度差的原则。根据书上的经验值取 4 根，冷却水口口径为 6mm. 另外，具冷却系统的过程中，还应同时遵循： (1)浇口处加强冷却； (2)冷却水孔到型腔表面的距离相等； (3)冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大； (4)冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水； (5)进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背 面； (6)冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处； (7)而且在冷却系统内，各相连接处应保持密封，防止冷却水外泄。冷却系统布局 如图 5.6 所示。 图 9.1 冷却系统 9.2 模具加模具加热热系系统统的的设计设计 因在 ABS 要求的熔融温度为 200。而且流动性能为中性，同时在注射时模具温度 要求为 5070，所以该模具必须加热。模具加热方法包括：热水，热空气，热油及 电加热等。由于电加热清洁、结构简单、可调节范围大，所以在该模具应用电加热。 10 模具的装配模具的装配 装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命 和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件 连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。 在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度 包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到 保证，才能使模具的整体要求得到保证。 塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型 腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加工，先将型腔和 型芯镶块加工好，然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法 保证壁厚，动模和定模合模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱和导套孔，最后安装动模 和定模上的其它零件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。 浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙为 0.050.15 毫米，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时在试模中经常发现在 分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有间隙的原因。为了有效的防止飞边， 可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽，由于空气的压力的缘故可以 更好的防止飞边。 10.1 模具的装配模具的装配顺顺序序 （1）确定装配基准； （2）装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净； （3）调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模 板组装密合，分型面吻合面积不得小于 80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞 边。 （4）在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查； （5）组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象； （6）组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连 接螺钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系 统中； （7）试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。 1)模具预热 模具预热的方法，采用外部加热法，将铸铝加热板安装在模具外部，从外部向内 进行加热，这种方法加热快，但损耗量大。 2)筒和喷嘴的加热 根据工艺手册中推荐的工艺参数将料筒和喷嘴加热，与模具同时进行。 3)工艺参数的选择和调整 根据工艺手册中推荐的工艺参数初选温度，压力，时间参数，调整工艺参数时按 压力，时间，温度这样的先后顺序变动。 4)注塑 在料筒中的塑料和模具达到预热温度时，就可以进行试注塑，观察注塑件的质量 缺陷，分析导致缺陷的原因，调整工艺参数和其他技术参数，达到最佳状态。 （8）模具的维护 模具在使。那么优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用，只须更换个 别已损坏的零件，不会导致用过程中，会出现正常的磨损或不正常的磨损。不正常的 损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废。 最后检查各种配件、附件待零件，保证模具装备齐全，另外在装配过程中应严防 零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。装配滚动轴承允许采用机油进行热装，油的 温度不得超过 1000C。装配图如 10.1 所示： 10.2 开模开模过过程分析程分析 注塑机推动推杆垫板兼顶管垫板使动定模分开，在导柱导向的情况下，动定模顺 利分型，同时拉料杆拉断浇口，使塑件在推板和顶管的作用下顺利脱出。闭合时，同 样在导柱和导套的导向作用下通过顶柱使顶杆先于型腔复位。以免顶杆碰到型腔，损 坏模具。 图 10.1 装配图 11 结论结论 文本以计算机为手段，专用模具分析设计软件为工具设计模具。软件可直接调用 数据库中模架尺寸，金属材料数据库及加工参数，通过几何造型及图形变换可得到模 板及模腔与型芯形状尺寸迅速完成模具设计。 模具 CAD 技术是模具传统设计方式的革命，大大提高了设计效率，尤其是系列 化或类似注射模具设计效率更为提高。 致致谢谢 通过对闹钟后盖塑料成型模具的设计，对常用塑料在成型过程中对模具的工艺 要求有了更深一层的理解，掌握了塑料成型模具的结构特点及设计计算方法，对独立 设计模具具有了一次新的锻炼。 在模具制造的加工工艺，来编写加工工艺卡片。 总之，通过毕业设计的又一次锻炼完全清楚：充分利用 CAD 技术进行设计，在模 具符合使要求的前提下尽量降低成本。同时在实际中不断的积累经验，以设计出价廉 物美的模具。 这次设计能顺利完成，还得感谢聂老师的精心指导。但错误之处在所难免，望批 评指正。非常感激！ 参考文献参考文献 1许发樾，模具结构形式与应用手册.机械工业出版社 2王爱玲，SolidWorks 模具设计基础与进阶. 机械工业出版社,2007 3李建军，模具设计基础及模具 CAD. 机械工业出版社,2005 4何建中.CAE 技术在注塑模具设计中的应用.中国西部科技，20074 5付伟，魏保立.注塑模具的排位设计.工程塑料应用，20081 6田学军.注塑模具锁模力的影响要素及简单经验计算方法.机电工程技术，2008,37(3) 7黄猛，何秀军.薄壁凸台套筒注塑模具的设计及加工.金属加工.2009,1 8张映故.注塑模具自动控制系统的改造与设计.Equipment Manufacting Technology .2009,3 9徐长学，殷国富，汤庆华，任泽彬等.基于 SolidWorks 的计算机前面板注塑模校核与分析.机械 设计与制造.2009 年,3 10张文宾.小型复杂塑件注塑模的设计研究.北京工业职业技术学院学报.2009，8（1） 11鈡义扬.塑料格板注塑模具的设计.金属加工.2009，1. 12王莉影，毛宁，陈庆新.基于注塑模具本题的语义相关性研究.机械科学与技术.2008，27（10） 13龚肖新.注塑模具加工工艺分析.树脂与橡胶.2007，10（6） 14王华，尚振国，李藴娜.基于 imold 的注塑模具的设计.辽东学院学报.2008,15（3） 15杨手滨.浅谈注塑模具先进制造关键技术的发展.科技创新导报.2008,02
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