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（3）编写设计说明书；
编制主要成型零件的加工工艺卡一份
绪论
略谈我国塑料模具发展方向：
模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”。
美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；
德国则认为是所有工业中的“关键工业”；
日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。
日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远超过日本机床总产值9000亿日元。
如今，世界模具工业的发展甚至已超过了新兴的电子工业。
80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2002年我国模具总产值为360亿元，其中塑料模约占30%左右。
在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。
近年来，我国的模具工业一直以每年13%左右的增长速度快速发展。
据预测，我国模具行业在“十五”期间的增长速度将达到13%～15%。
模具钢的需求量也将以年12%的速度递增，全国年需求量约70万吨左右，而国产模具钢的品种只占现有国外模具钢品种的60%，每年进口模具钢约6万吨。
我国每年进口模具约占市场总量的20%左右，已超过10亿美元，其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的50%以上；
冲压模具占全部进口模具约40%。
纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。
模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。
因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。
目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，
——在塑料注射成型模具中，积极应用热流道，推广气辅或水辅注射成型，以及高压注射成型技术，满足产品的成型需要。
——提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。
模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。
我国模具商品化、标准化率均低于30%，而先进国家均高于70%，每年我们要从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的3%～8%。
——发展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技术，迅速制造出产品的原型与模具，降低成本推向市场。
——积极研究与开发模具的抛光技术、设备与材料，满足特殊产品的需要。
——推广应用高速铣削、超精度加工和复杂加工技术与工艺，满足模具制造的需要。
——开发优质模具材料和先进的表面处理技术，提高模具的可靠性。
——研究和应用模具的高速测量技术、逆向工程与并行工程，最大限度地提高模具的开发效率与成功率。
——开发新的成型工艺与模具，以满足未来的多学科多功能综合产品开发设计技术。
在科技发展中，人是第一因素，因此我们要特别注重人才的培养，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。
在制造中积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。
我国模具工业一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来。
1模塑工艺规程的编制
该塑件是多格盒零件，其形状如图1-1所示。
本塑件的材料采用PP，生产
型为大批量生产。
图1-1
1.1塑件的工艺性分析
1）塑件的原材料分析：
该塑件材料选用PP（聚丙烯）。
属于热塑性塑料,从使用性能上看，该塑料具有刚度好、耐水、耐热性强；
从成型性能上看，该塑件吸水性小，熔料的流动性好，成型容易但收缩率大。
另外，该塑料成型时易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷，成型温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。
因此，在成型时应注意控制成型温度，浇注系统应较缓慢散热，冷却速度不易过快。
2）PP塑件注射参数分析：
注射温度包括料筒温度和喷嘴温度
料桶温度喂料区30—50℃（50℃）
区1160—250℃（220℃）
区2200—300℃（220℃）
区3220—300℃（240℃）
区4220—300℃（240℃）
区5220—300℃（240℃）
喷嘴220—300℃（240℃）
括号内的温度建议作为基本设定值，行程利用率为35%和65%，模件流长与壁厚之比为50：
1到100：
1
熔料温度220—280℃
料桶恒温220℃
模具温度20—70℃
注射压力具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力80—140MPa;
一些薄壁包装容器除外可达到180MPa
保压压力避免制品产生缩壁，需要很长时间对制品进行保压（约为循环时间的30%）；
约为注射压力的30%--60%
背压5—20MPa
注射速度对薄壁包装容器需高的注射速度；
中等注射速度往往比较使用于其他类的塑料制品
螺杆转速高螺杆转速（线速度为1.3m/s）；
是允许的，只要满足冷却的时间结束前就完成塑化过程就可以。
计量行程0.5--4D（最小值——最大值）4D的计量行程为熔料提供足够长的驻留时间是很重要的
残料量2~8mm取决于计量行程和螺杆转速
预烘干不需要；
如果储藏条件不好。
在80℃的温度下烘干1h就可
回收率可以达到100%回收
收缩率1.25%~2.5%;
收缩率高；
24h后不会再收缩（成型后收缩）
浇口系统点式浇口或多点浇口；
加热式热流道，保温式热流道，内浇套浇口位置在制品最厚点，否则会发生大的缩水。
机器停工时段无需用其他材料进行专门的清洗工作；
PP耐高温
料桶设备标准螺杆，标准使用的三段式螺杆，对包装容器类制品，混合段和切变段几何外形特殊（L：
D=25：
1）直通喷嘴，止逆阀。
3）塑件的结构分析
从零件图上分析,该零件总体长度为长方形,内部有九个较深的空腔。
塑件长130mm,宽120mm.底部为长24mm,宽3mm,高9mm的对称小凸台。
对于凸台在型腔中开一个凹槽即可以解决。
总体上看制件结构比较简单但制件的截面积为面积较大的盲孔，制件包紧型芯时易形成真空，因此设计时需要设置引气装置。
4）塑件的尺寸精度分析
制件的精度等级；
塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的程度，即所获得塑件尺寸的准确度。
影响塑件尺寸精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨损程度；
其次是塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化等，因此塑件尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。
因该塑件材料是PP，精度等级要求不高，塑件上又未注公差尺寸，所以应选用塑件精度等级为MT5，该塑件的精度等级较低，考虑到制件受模具活动部分的影响，取公差值和附加值之和，MT2级取0.05，MT3-5级取0.1。
由以上分析可见，该塑件的尺寸精度不高，对应的模具相关零件尺寸加工可保证。
从塑件的壁厚上来看，壁厚均匀，有利于零件的成型。
5）塑件的表面质量分析
塑件表面要求没有缺陷、毛刺、内部不得有导电杂质,因为塑件外表面要与人手接触,所以要求表面尽量光滑,塑件表面没有其它要求,所以比较容易成型。
1.2计算塑件的体积和质量
计算塑件的体积和质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。
塑件的体积=整个塑件形状所包围体积-九个空腔的体积+凸台体积。
所以塑件体积V=84×
130×
120-（19×
38×
6+34×
3）×
117+24×
3×
9×
2
=1310400-960336+1296
=351360立方毫米
=351.360立方厘米
塑件的总质量=塑件的总体积×
塑件材料的密度=351.360×
0.9=316.224g本塑件采用一模一腔的模具结构，考虑起外形尺寸。
注塑时所需压力和工厂现有的设备情况，初步选用注塑机为XS—ZY—500型。
1.3塑件注塑工艺参数的确定：
查找相关文献和参考工厂实际应用的情况，PP的成型工艺参数可做如下选择：
（试模时，可根据实际情况作适当调整）
注塑温度：
包括料桶温度和喷嘴温度。
料桶温度：
后段温度选用220℃
中段温度选用240℃
前段温度选用260℃
喷嘴温度：
选用220℃
注塑压力：
选用100MPa
模具温度：
选用70℃
收缩率：
（0.4～0.8）‰
注塑时间：
30s
保压：
选用72MPa
保压时间：
5s
冷却时间：
预热：
（2～3）小时
2注塑模的结构设计
注塑模结构设计主要包括：
分型面选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道布局、浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、推出机构的设计等内容。
2.1分型面的设计
模具设计中，分型面的选择很关键，它决定的模具的结构。
选择分型面时，应该根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。
选择分型面的原则是：
塑件脱出方便、模具结构简单、型腔排气顺利、确保塑件质量、无损塑件外观、设备利用合理。
该塑件为多格形盒盖类零件，表面没有特殊要求，但外表面常与人手接触，故要求外表面光滑无毛刺，所以不能把分型面设在外表面。
为了有利于排气，塑料溶体的末端应在分型面上。
塑件结构比较简单，不必采用侧抽芯，但是塑件内有凹槽，分型面应该取在塑件的最大表面处。
为了降低模具的复杂程度和加工难度。
故选用图1-2所示的分型方式比较合理。
图2-1分型面的设计
2.2模腔数量的确定
塑件的生产属大批量生产，宜采用多型腔注塑模具，但考虑到塑件内部有九个较深的空腔且制件体积较大难于成型宜尽量采用少型腔。
而塑件成型与塑化能力，最大注射量以及合模力等参数有关，此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响，综合上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量：
（1）按注射机的额定锁模力确定型腔数量N1
公式：
N1=（F/PC）/A－B/A
参数：
F注塑机的锁模力N
PC型腔内的平均压力MPa
A每个制件在分型面上的面积（㎜
）
B流道和浇道在分型面上的投影面积（㎜
B在模具设计前为未知量，根据多型腔模具的流动分析B为（0.2～0.5），常取B=0.35，熔体内的平均压力取决于注射压力，一般为50～100MPa实际所需锁模力应小于选定注塑机的名义锁模力，为保险起见常用0.8F则
N1=0.8F/APC-0.35/A=0.8×
3500×
10
/1.1×
×
75×
-0.35/1.1×
据统计每个制品所需浇注系统是体积的0.2～1倍，现取C=0.4则
N2=（G-0.4V）/V=G/V-0.4=500/351-0.4=1.42-0.4=1.02
1（个）
从以上讨论可以看到模具的型腔个数确定为1个必须取N1，N2中的较小值，在这里可以选取的个数是1或2个，考虑到制件的取出和模具的开模等情况，以及模具的主流道长度最好小于60mm，以防止因为注塑压力的降低而带来的制件充型不足等缺陷。
我们所设计的注塑模具采用一模一腔的方案，即N=1
2.3浇注系统设计：
浇注系统设计包括主流道设计、分流道设计、冷料井设计、浇口设计。
浇注系统设计原则是：
排气良好；
流程短；
防止型芯和嵌件变形；
整修方便；
防止塑件翘曲变形；
合理设计冷料穴或溢料槽；
除满足以上各点外，浇注系统的断面积和长度尽量取小Ф值以减少浇注系统的塑料量，从而减少回收料。
1）主流道设计。
根据设计手册查得国产XS—ZY—500型注塑机的有关尺寸：
喷嘴前端球面的半径：
R12
喷嘴前端孔径：
=
6mm
R=
+（1～2）mm
D=
+（0.5～1）mm
的条件下，住流道长度应尽量短，
以减小压力损失和废料量，通常主流道长度可小
于或等于60mm
图2-2主流道
2.4分流道设计：
分流道的的形状尺寸，应根据塑件体积、壁厚、形状的复杂程度、注塑速率、分流道的长度等因素来确定。
本塑件形状不复杂，熔料填充型腔比较容易。
根据型腔的排列方式可知分流道长度较短，为了便于加工起见，选用截面为梯形分流道。
梯形截面分流道容易加工，且熔体的热量散发和流动阻力都不大。
查表得R=4mm。
如图所示：
图2-3
图2－3半圆形分流道
2.5浇口设计：
浇口是流道和型腔之间的连接部分，也是注塑模进料系统的最后部分，其基本作用是：
1）．使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔；
2）．型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的热料回流。
浇口的设计与塑件形状、断面尺寸、模具结构、注塑工艺条件（压力）及塑料性能等因素有关系。
但是，根据上述两项基本作用来说，浇口的截面要小，长度要短，因为只有这样才能满足增大料流速度、快速冷却封闭、便于与塑件分离以及浇口残痕最小等要求。
根据塑件成型要求及型腔的排列方式，用点浇口较为理想。
这种浇口的长度很短，不超过其直径，所以脱模后塑件上的浇口残痕不明显，不需要再修正浇口痕迹。
这种浇口被广泛采用，但采用这种浇口时，常常要在模具上增加一分型面，以便浇口凝料脱模。
如图2－4所示；
查表得
.
图2－4点浇口
2.6拉料杆的设计：
由于模具采用的是点浇口浇注，连接强度颇低，故需要设计拉料杆，拉料杆采用倒锥型结构。
结构图在此不再标示，如装备图所示。
2.7成型零件结构设计：
1）：
凹模的结构设计。
该塑件的成型模具采用一模一腔的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的价值利用等因素，模具采用镶嵌式结构，其结构形式如图2-5所示。
图2-5凹模结构
2）：
凸模的结构设计。
该模具采用整体式凸模，型腔内有三个小凸模。
凸模主要是与凹模相结合构成模具的型腔，在中间型芯和侧型芯的结构形式如图1-5所示。
中间型芯成型部分结构侧型芯成型结构
图2-6
弹性变形前，其内应力已超过自身的许用应力，因此强度不足不是主要矛盾，应该按强度计算。
当忽略拉应力时，强度计算公式简化为
S
=（apl
公式中：
为型腔侧壁厚度
P—型腔压力取40MP
l
—型腔长边长度取38mm
a—型腔恻壁受压高度取19mm
A—恻壁全高度取20.51mm
带入公式可以得到S
=40.34mm
4模具加热与冷却系统的计算
注塑模温度调节是采用加热或冷却方式来实现的，确保模具温度在成型范围之内。
模具加热方法有蒸汽、热油、热水加热及电加热等方法，最常用的方法是电阻加热；
冷却方法则采用常温水冷却、冷却水强力冷却或空气冷却等方法。
而大部分采用常温水冷却法。
模具温调系统的功用：
改善成型条件、稳定制品形状尺寸精度、改善制件物理性能、提高制品表面质量。
塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却，塑料制件不能有太高的温度（防止出模后制件发生翘曲，变形）冷却系统设计可按下式进行计算：
设该模具平均工作温度为60°
，用20°
的常温水作为模具的冷却介质，其出口温度为30°
，产量为（1分钟2模）1000g/h。
4.1计算热流量：
求塑件在硬化时每小时释放的热量为Q
，查有关文献得PP的单位热流量为Q
=314.3～398.1J/g,取Q
=350J/g：
Q
=WQ
=1008g/h×
350J/h=352800J
4.2冷却水的体积流量V
V=WQ
/Pc
（T
－T
=352800/60×
1/1000×
4.2－（30－20）
=140cm
温度调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面：
变形尺寸精度力学性能表面质量
在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制件的质量要求。
在注射模具中溶体从200
C,左右降低到60
C左右，所释放的能量5％以辐射，对流的方式散发到大气中，其余95％由冷却介质带走，因此注射模的冷却时间只要取决与冷却系统的冷却效果。
模具的冷却时间约占整个循环周期的2/3。
缩短循环周期的冷却时间是提高是提高生产效率的关键。
在冷却水冷却过程中，在湍流下的热传
表三 冷却水道的选取：
（有计算选取）
冷却水道直径
d/（mm）
最低流量
v/（m/s）
流量
Ｖ/（m
/min）
12
1.10
7.4×
冷却回路的布置应根据塑件的形状及所需冷却温度分布要求以及浇口位置等，设计冷却回路为直通式，为使塑件受热均匀，冷却回路应同时开设在动定模两侧。
示意图:
图4-1冷却水道
5导向与定位机构计算
导柱导向机构用于动定模具之间的开合模导向和脱模机构的运动导向，任何一副模具在动定模具之间都设有导向机构，导向机构有定位作用、导向作用、承载作用、保持运动平稳作用。
导柱力均匀、力量大、运动平稳、塑件不容易变形、表面无顶痕、结构简单且不需要设置复位机构。
该脱模机构包括推板、推杆、推板固定板。
6.1脱模力计算
计算公式：
Q=
参数：
t—塑件壁厚3mm
m—塑料的泊松比取0.38
f—塑件与模具的摩擦系数取0.25
L—包容凸模的长度取15mm
S—塑件的平均厚度取3mm
计算结果：
Q=1248.20N
6.2推件板厚度计算
H=0.54L（
H—推板厚度
L—推杆间距取60mm
O—脱模力取1248N
E—钢才的弹性模量取2.1
B—推板宽度取165mm
Y—推板最大变形量取0.04cm
H=2.25cm为了确保脱模结构的可靠性取推件板厚度为27mm。
7模具闭合高度的确定及标准模架的选取
在支撑板与固定零件的设计中根据经验确定：
定模板厚度H
=40mm，型腔板H
=120，型芯固定板厚度为H
=40mm，推件板厚度为H
=27mm，垫块厚度H
=73mm动模板厚度H
=30mm脱浇板厚度H
=20（考虑模具的抽芯距）。
（模具符合注塑机的要求）
[２]：
模具开模时校核：
350mm<
350mm＋120mm<
500mm（模具符合注塑机的要求）
8注塑机有关参数的校核
本模具的外形尺寸为400mm×
400mm×
350mm,XS-ZY-500型注塑机模板最大安装尺寸是700mm×
850mm。
由于上述计算的模具闭合高度为350mm，XS-ZY-500型注塑机的最小模具厚度为350mm，最大模具厚度为500mm。
8.1模具合模时校核
470mm<
500mm
8.2模具开模时校核
500mm
其中：
120mm为模具的抽拔距。
经校核XS-ZY-500型注塑机能满足使用要求故可以采用。
9注塑模具的试模
9.1模具安装
（1）清理模板平面定位孔及模具安装面上的污物，毛刺。
（2）因本模具的外型尺寸不大，故采用整体安装法。
先在机器下面两根导轨上垫好木板，模具从侧面进入机架间，定模入定位孔，并放正，慢速闭合模板，压紧模具，然后用压板或螺钉压紧定模，并初步固定动模，然后慢速开闭模具，找正动模，应保证开闭模具时平衡，灵活，无卡住现象，然后固定动模。
（3）调节锁模机构，保证有足够的开模距及锁模力，使模具闭合适当。
（4）慢速开启模板直至模板停止后退为止，调节顶出装置，保证顶出距离。
开闭模具观察顶出机构运动情况，动作是否平衡，灵活，协调。
（5）模具装好后，等料筒及喷嘴温度上升到距预定温度20--30℃，即可校正喷嘴与浇口套的相对位置及弧面接触情况，可用一纸片放在喷嘴与浇口套之间，观察两者接触印痕，检查吻合情况，须使松紧合适，校正后拧紧注射座定位螺钉，紧固定位。
（6）开空车运转，观察模具各部分运行是否正常，然后才可注射试模。
9.2试模
通过试模塑件上常会出现各种弊病，为此必须进行原因分析，排除故障。
造成次废品的原因很多，有时是单一的，但经常是多个方面综合的原因。
需按成型条件，成型设备，模具结构及制造精度，塑件结构及形状等因素逐个分析找出其中主要矛盾，然后再采取调节成型条件，修整模具等方法加以解决。
首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。
常因塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏。
这是试模首先应当解决的问题。
1）粘着模腔
制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常现象。
其主要原因是：
（1）注射压力过高，或者注射保压压力过高。
（2）注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。
（3）冷却时间过短，物料未能固化。
（4）模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。
（5）型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻力。
2）粘着模芯
（1）注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加强筋槽的制品，情况更为明显。
（2）冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。
（3）模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。
（4）机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。
（5）可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。
3）粘着主流道
（1）闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。
（2）料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化。
（3）主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。
（4）主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大0.5～1㎜。
（5）主流道拉料杆不能正常工作。
一旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔（芯），不惜破坏制件，保护模具成型部位不受损伤。
仔细查找不合理粘模发生的原因，一方面要对注射工艺进行合理调整；
另一方面要对模具成型部位进行现场修正，直到认为达到要求，方可进行二次注射。
4）成型缺陷
当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷，这种缺陷的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，要综合分
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