塑料香炉模具大学本科方案设计书.docx
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塑料香炉模具大学本科方案设计书
《塑料成型工艺及模具设计》毕业设计说明书
模具是一种技术密集，资金密集型产品，在我国国民经济中的地位也非常重要。
模具
工业已被我国正式确定为基础产业，并在”十五”中列为重点扶持产业。
由于新技术，新
材料，新工艺的不断发展，促使模具技术不断提高。
塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程，它包括塑料制品设计，模具结构
设计，模具加工制造和塑件生产等几个重要方面。
他需要产品设计师，模具加工工艺师及
熟练操作工人协同努力来完成。
它是一个设计，修改，不断优化的过程。
传统的手工设计
已越来越难满足市场激烈的竞争需要，主要表现在以下几个方面：
（1）制品的设计：
基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台，而且制品的质量，体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了很好的基础。
（2）分析：
利用有限分析软件可以对制品的强度，应力等进行分析，改善制品的结构设。
（3）结构设计：
根据塑料制品的形状,大小,精度,工艺要求和生产批量，模具设计软件会
提供相应的设计步骤，参数选择，计算公式以及标准模架等，最后给出全套模具结构设计
图。
大专三年学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。
聚乙烯（PE）香炉注塑模设计
1
《塑料成型工艺及模具设计》毕业设计说明书
【摘要】
本文对香炉的技术要求和工艺结构进行了分析，确定了工艺方案及模具形式。
而且对
香炉进行了相关数据的分析与计算,根据分析结果选注塑机和注塑工艺，从而确定聚乙烯
香炉设计思路及方案，最后在设计过程中运用Pro/E、AutoCAD、UG软件进行注塑模结构
设计与计算并绘制出模具总装图以及部分非标准图形。
从而得出完整的理论设计结果,为
今后工程设计打下了基础。
关键词：
聚乙烯香炉，注塑模，设计,型芯,型腔
2
《塑料成型工艺及模具设计》
毕业设计说明书
前言
摘要
第1章编制塑件成型工艺卡
5
第2章塑件成型工艺分析...................................................
6
2.1
基本特点............................................................
6
2.2
塑件材料成型性能....................................................
6
2.3
零件的工艺性分析....................................................
6
2.4
塑件成型工艺参数的确定..............................................
6
第3章成型设备的选择及校核...............................................
6
3.1
注射机的初选........................................................
6
3.1.1
计算塑件的体积.....................................................
6
3.1.2
计算塑件的质量.....................................................
7
3.1.3
选用注射机.........................................................
7
3.2注射机的终选........................................................
7
3.2.1
模具注射量的校核...................................................
7
3.2.2
模具注射压力的校核.................................................
7
3.2.3
锁模力的校核.......................................................
7
3.2.4
开模行程的校核.....................................................
8
3.2.5
型腔数目的确定.....................................................
8
第4
章分型面选择及浇注系统的设计
.........................................
9
4.1分型面的选择........................................................
9
4.2浇注系统的设计......................................................
9
4.2.1
主流道的设计.......................................................
9
4.2.2
浇口的设计........................................................
10
第5
章导向机构的设计....................................................
10
5.1
动定模之间的导向机构设计...........................................
10
5.2
推出机构的导向机构设计.............................................
11
第6
章冷却和排气系统的设计..............................................
11
6.1
冷却系统的设计.....................................................
11
6.2
排气系统的设计.....................................................
12
第7
章成型零件的设计....................................................
13
7.1
型芯和型腔的结构和固定方式
.........................................
13
7.2
成型零件工作尺寸计算...............................................
13
7.3
模具型腔壁厚的确定.................................................
14
7.4
标准模架的确定.....................................................
14
7.5
模具闭合高度的确定.................................................
14
7.6
模具闭合高度的校核.................................................
14
7.7
模具安装部分的校核.................................................
15
3
《塑料成型工艺及模具设计》毕业设计说明书
第8章模具工作过程15
结束语17
参考文献18
第1章编制塑件成型工艺卡
4
《塑料成型工艺及模具设计》
毕业设计说明书
1.编制塑件成型工艺卡
塑件名称
香炉
塑件草图
材料牌号
PE-HD
单件重量
33.216g
成型设备型号
S-ZY-300
每模件数
1
成型工艺参数
干燥设备名称
烘箱
温度/℃
70~80
时间/h
1~2
材
模具温度/℃
30~60
料
保
压
15~30
干
/s
燥
冷
却
15~30
/s
保
压
50~80
/MPa
后温度/℃
处时间/min
理
编日期审日期
制核
2012.12.82012.12.8
第2章塑件成型工艺分析
5
《塑料成型工艺及模具设计》毕业设计说明书
2.1基本特点[3]
PE-HD（高密度聚乙烯）的特点
（1）化学和物理特性
PE-HD的高结晶度导致了它的高密度，抗张力强度，高温扭曲温度，粘性以及化学稳定性。
PE-HD
比PE-LD有更强的抗渗透性。
PE-HD的抗冲击强度较低。
PH-HD的特性主要由密度和分子量分布所控
制。
适用于注塑模的PE-HD分子量分布很窄。
密度为0.91-0.925g/cm3，该材料的流动特性很好，MFR
为0.1到28之间。
分子量越高，PH-LD的流动特性越差，但是有更好的抗冲击强度。
PE-LD是半结晶
材料，成型后收缩率较高，在1.5%到4%之间。
PE-HD很容易发生环境应力开裂现象。
可以通过使用
很低流动特性的材料以减小内部应力，从而减轻开裂现象。
PE-HD当温度高于60℃时很容易在烃类溶
剂中溶解，但其抗溶解性比PE-LD还要好一些。
（2）典型应用范围
电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等。
2.2塑件材料成型性能[3]
结晶料、吸湿性小，流动性极好，溢边值0.02mm左右，流动性对压力变化敏感，可能发生熔融破
裂，与有机溶剂接触可发生开裂。
收缩率范围大，收缩值大、方向性明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温，保持冷却均匀。
2.3零件的工艺性分析
制件的最大尺寸为160mm，属于中小型制件，比较适合采用一模一腔的模具结构。
由于制件外观制造要求，浇口应该选取在香炉的底部。
为了保证香炉的壁厚一致，模具设
计成4根导柱的形式；并且还要对顶出板和顶杆固定板进行导向。
[2]
2.4塑件成型工艺参数的确定
表6-5
塑件成型工艺参数。
密度
0.91-0.96g∕cm3
模具温度
90-110℃
收缩率
0.15%-0.35%
注射压力
110-140Mpa
溢边值
0.02mm
注射时间
0-5s
注射压力
85-120/Mpa
保压时间
20-80s
喷嘴温度
190-200℃
冷却时间
20-50s
料筒温度
前段200-220℃、中段220-240℃、后段190-200℃
第3章成型设备的选择及校核
3.1注射机的初选
3.1.1计算塑件的体积[1]
根据制件的三维模型，利用三维软件（CAD）直接求得塑件的体积为V1=34.6cm3,其中
浇注系统凝料体积为V2=2308mm3故一次注射所需的塑件的总体积为V=67.8163cm3。
3.1.2计算塑件的质量[3]
取PE的平均密度为:
ρ=0.935g/cm3,则塑件的质量为:
6
《塑料成型工艺及模具设计》毕业设计说明书
M1=ρv1=0.935X34.6≈32.351（g）
浇注系统凝料质量为:
M2=Ρv2=0.935X2.3≈2.15（g）
塑件和浇注系统凝料总质量为:
M=M1+M2=32.351+2.15=34.501（g）
[3]
3.1.3选用注射机
根据总体积即初步选取SZY-300
型螺杆式注射机。
表6-24注射机的主要参数
理论注射量
320cm3
注射压力
77.5Mpa
注射行程
150mm
锁模力
1500KN
最大成型面积
90mm
最大开模行程
340mm
喷嘴圆弧球半径
12mm
模具最小厚度
285mm
模具最大厚度
355cm3
动，定模固定板尺寸
620mmX520mm
3.2注射机的终选
3.2.1模具注射量的校核[3]
注射量的校核公式是：
nm+m1≤Kmp
式中：
n-型腔数目
mp-注射机允许的最大注射量﹙g或cm3﹚
m-单个塑件的质量或体积﹙g或cm3﹚
m1-浇注系统凝料及飞边质量或体积﹙g或cm3﹚
k-注射机最大注射量利用系数，一般K=0.8
如上所述，塑件及浇注的总体积V=67.815cm3（飞边体积相对特小，可忽略不计）。
Kmp=0.8×332.16=265.73cm
3
nm+m1=67.815﹤265.73
即nm+m1≤Kmp﹙满足条件﹚
3.2.2模具注射压力的校核[3]
注射压力校核公式：
Pmax≥P
Pmax-为注射机最大注射压力（MPa）Pmax=119MPaP-为塑件成型时所需注射压力（MPa），一般取P=40-120MPa
如上所述：
Pmax≥P﹙满足要求﹚
[3]
3.2.3锁模力的校核
锁模力的校核公式：
Fs=P（nA+A1）Fs-高压塑料熔体产生的胀模力（N）
Fp-注射机的公称锁模力（N）
n-模具型腔数目
7
《塑料成型工艺及模具设计》毕业设计说明书
A-单个塑件在分型面上的投影面积﹙mm2﹚
A1-浇注系统在分型面上的投影面积﹙mm2﹚
P-型腔内熔体压力
取P=40MP
分别计算A和A1的数值：
2
2
2
A=πr=3.14
Х80=20096mm
主流道截面直径取D1=5mm，D2=7mm
所以主流道在分型面上的投影面积A2=π（D2∕2）
2
=3.14
2
2
×3.5=38.465mm。
一般主流道长度L不超过60mm。
因为采用点浇口，且没有分流道，所以浇注系统在分型面上的投影面积
2
A1=A2=38.465mm
代入以上数据得：
Fs=P（nA+A1）=40×﹙20096+38.465﹚
=80544N≈805KN<1500KN
即：
Fs=P（nA+A1）3.2.4开模行程的校核[3]
模具开模行程的校核公式为：
H1+H2+a+（5-10）≤S
式中：
S-注射机的最大开模行程（mm）
H1-塑件脱模所需的推出距离（mm）
H2-塑模板之间的最大开距S件高度﹙不包括浇注系统高﹚（mm）
a-取出浇注系统凝料所需的定模座板与中间板之间的距离﹙mm﹚
根据塑件的尺寸取H1=60mm，H1=90mm，a=60mm
代入数据：
H1+H2+a+（5-10）=60+90+60+6=216mm≤340mm
即：
H1+H2+a+（5-10）≤S（满足要求）
3.2.5型腔数目的确定[3]
考虑到技术、经济、质量、设备、批量等多方面的因素,按注射机的额定锁模力确定型
腔数目n,有
npA≤Fp_PA1
式中Fp-注射机的额定锁模力（N）
A-单个塑件在分型面上的投影面积（mm2）
A1-浇注系统在分型面上的投影面积（mm2）
P-塑件熔体对型腔的成型压力（MPa）,其大小一般是注射压力的80%.
代入数字得n×67.816×20096≤1500000-67.816×38.465
即n≤12
本套模具采用一模一腔，即n＝1（满足要求）
第4章分型面选择及浇注系统的设计
8
《塑料成型工艺及模具设计》毕业设计说明书
4.1分型面的选择
根据分型面应设在最大水平截面的原则，该塑件的分型面应该选在香炉的口部，即香
炉的口部顶端水平面，如图2中的B-B。
由于采用点浇口，要取出浇注系统凝料，所以又
设一分型面，如图2中的A-A。
图2分型面
4.2浇注系统的设计[3]
因为香炉的外表面不可以留下浇口的痕迹，所以之可以在香炉的底部浇注，且采用圆
锥浇道点浇口。
4.2.1主流道的设计[3]
SZY-300型注射机喷嘴有关尺寸：
喷嘴孔直径：
d1=2mm
喷嘴圆弧球半径：
R1=12mm.
为了便于凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形，由于
PE熔体黏性稳定，主流
道锥角取α=3°-6°，内壁表面粗糙度Ra小于0.8um.设计主流道截面直径时，应注意喷
嘴轴线和主流道轴线对中，为了补偿对中误差并解决凝料的脱模问题，主流道进口端直径
应比喷嘴直径大0.5-1mm，主流道进口端与喷嘴头部接触的形式：
一种是平面，另一种是
弧面，由于平面连接密封时需要有很高的压力，实际中很少采用，一帮情况下是采用弧面
9
《塑料成型工艺及模具设计》毕业设计说明书
（球面）接触定位，通常主流道进口端凹下球面半径R2比喷嘴球面半径R1大1-2mm，凹
下深度3-5mm。
通常主流道进口端直径应根据注射机喷嘴孔径确定，取D1=5mm，D2=7.5mm
主流道与分流道结合处采用圆角过渡，其半径R为1-3mm，以减少料流转向过渡时的阻
力，在保证塑件成型良好的前提下，主流道的长度L应尽量短，为了减少废料及熔体压力
损失，一般主流道长L不超过60mm。
常用的主流道衬套有A,B两种。
B型是为了防止衬套在熔体反压力作用下推出定模，
使用时用固定在定模板上的定位圈压住衬套大端台阶，再用2-4个M6-M8的螺钉将定位
环紧固在定模座板上，主流道衬套选用T8类优质钢材，热处理后硬度为53-57HRC，衬
套长度与定模版配合部分的厚度一致，但主流道出口处的端面，不得凸出于分型面，衬套
与定模板之间的配合采用H7/m6。
主流道及主流道衬套的形状尺寸如图3。
图3浇注系统
4.2.2浇口的设计[3]
一般情况下多采用长度较短（0.5-2mm）而截面又很狭窄的小浇口。
10
《塑料成型工艺及模具设计》毕业设计说明书
浇口截面的厚度通常可取塑件浇口处壁厚的1/3-2/3（或0.5-2mm）。
浇口的截面宽度b，矩形截面的浇口对于中小型塑件通常取b=（5-10）h，对于大型塑件
取b>10h。
浇口长l=（0.5-2）mm。
第5章导向机构的设计
5.1动定模之间的导向机构设计[2]
香炉模具必须要保证其位置精度高，只有这样才可以生产出壁厚均匀的香炉。
所以要
采用4根导柱导向。
由于该模具采用两次分模，所以要在导柱上设置限位孔。
同时导套的相应位置也应设置小孔。
具体模具结构如图4所示。
图4动定模之间的导向机构
5.2推出机构的导向机构设计[2]
为了确保香炉底部的壁厚均匀，使顶杆的顶出过程平稳，顶杆不至于弯曲或卡死，应用导向机构，具体形式如图5所示。
这种导向机构是采用两根导柱的，安装在中心线上，并对动定模其支承作用。
第6章冷却和排气系统的设计
6.1冷却系统的设计
[3]
11
《塑料成型工艺及模具设计》毕业设计说明书
香炉是一种较大的中小型塑料制件。
该制件的壁厚较小，并且分布均匀，对该塑件的
冷却造成了不便。
仅仅通过定模板上的冷却水管，不能使制件均匀冷却，
并且冷却速度较慢。
可以在动模板上的型芯中做香炉的内部冷却系统，来改善其冷却
系统的不足。
图5推出机构的导向机构
为了使模具冷却更快，且制件的不同部位冷却速度相等，必须采用较为复杂的冷却系
统。
该冷却系统可以分成两部分。
一部分是凹模型腔板上的冷却系统。
该部分是环绕凹模
型腔一周的一个正方形的教浇道，具体如图6所示。
另一部分是动模板和型芯上的冷却系
统，是由动模板的两条与分型面平行的水道、与上述平面上的水道垂直相交的两条短水道
和型芯上的环形凹槽以及橡胶垫片等组成。
水道的直径都是10mm，水道的外端口上都有
螺纹，螺纹大径为12mm，螺纹深30mm，并且安装有水嘴、水管和水塞。
水嘴规格为
M12。
6.2排气系统的设计[3]
型腔内气体的来源，除了型腔内原有的气体外还有因塑料受热或凝固而产生的低分子
12
《塑料成型工艺及模具设计》毕业设计说明书
挥发气体，塑件熔体向注射模型腔填充过程中，尤其是高速注射成型和和热固性塑料注射成型时，必须把这些气体顺序推出，排气槽一般设在型腔最后被充满的地方。
由于塑件的布局和设计是型腔由动、定模两部分组成，且采用点浇口，则排气槽开设
在分型面上，由于分型面上因排气槽而产生的飞边，易随塑件脱出，而且还方便设计与加
工，降低了设计与加工要求（此排气槽深度为
0.03mm）。
图6冷却系统
第7章成型零件的设计
7.1型芯和型腔的结构和固定方式[3]
型芯采用镶块式结构，其优点为：
①有利于温度控制，冷却充分；
②零件更换方便；
③缩短模具制造周期。
型腔和型芯固定方式：
采用台肩固定，其优点为：
①加工方便；
②减少安装过程中出现的偏差
[3][2]
7.2成型零件工作尺寸计算
13
《塑料成型工艺及模具设计》毕业设计说明书
因为PE得收缩率为0.91%-0.96%，所以平均收缩率为：
Scp=（0.91-0.96）∕2=0.935%=0.00935
根据塑件尺寸公差的要求：
模具的制造公差去δz=Δ∕3
成型零件尺寸的计算如表7所示
表7成型零件尺寸的计算
塑件尺寸计算公式型芯或型腔的工作尺寸
160
0
LM=
LS（1
Scp）
3/4
z
0.14
升级会员 