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外盖塑模设计说明书
湖南大学衡阳分校
毕业设计
课题外盖塑模设计说明书
专业模具设计与制造班级二班
学生姓名
指导教师（副教授）
2006年5月20日
湖南大学衡阳分校毕业设计
计算内容
说明
目录
一、塑件的分析……………………………………………
（2）
二、塑件的形状尺寸…………………………………………（3）
三、形腔数目的决定及排布…………………………………（4）
四、分型面的选择及排溢系统设计………………………（4）
五、浇注系统的设计…………………………………………（5）
六、注射机的型号和规格校核……………………………（6）
七、成型零部件的工作尺寸计算……………………………（7）
八、导柱导向机构的设计…………………………………（12）
九、推出机构的设计……………………………………（14）
一十、温控系统的设计…………………………………（16）
十一、设计小结…………………………………………（17）
十二、参考文献…………………………………………（18）
共18页第1页
湖南大学衡阳分校毕业设计
计算内容
说明
第一部分：
塑件材料分析
一：
基本特性
塑件的材料是ABS，是由丙烯睛—丁二烯—苯乙烯共聚而成。
这三种组分的各自特性使ABS具有良好的综合力学性能，丙烯睛使ABS具有良好的高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯使ABS具有良好的坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯使ABS具有良好的加工性能和染色性能。
从形态上看，ABS是非结晶性材料。
三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯—丙烯睛的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。
ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。
这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上上百种不同的品质的ABS材料。
这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如冲中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。
ABS综合性能较好。
冲击韧性、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学、电性能良好；易于成型和机械加工，与372有机玻璃的焊接性能良好，可作双色成型塑件，且表面可镀铬。
二：
成型特性
1、ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料脱模斜度宜稍大（宜取去2°以上）。
2、吸湿性强，含水量应少于0.3％，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。
3、流动性中等，溢边料0.04mm左右，易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。
4、在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。
不宜采用直接浇口注射，否则会增加内应里，使收缩不均匀和方向性明显。
顶出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”痕迹（在热水中可消失）。
5、料温过高易分解（分解温度250°左右）。
应控制好料温和模温。
要求塑件精度高时模温宜控制在50°C～60°C，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60°C～80°C。
一般用柱塞式注射机料温为180°C～230°C，注射压力为100～140Mpa，螺杆式注射机则取160°C～220°C，70～100Mpa为宜。
三：
综合性能
密度：
1.02～1.16g/cm³
比体积：
0.86～0.98cm³/g
熔点：
130°C～160°C
熔融指数：
200°C负荷50N，喷嘴2.09，0.41～0.82g/10min
热变形温度：
90°C～108°C（45N/cm²），83°C～103°C（180N/cm²）
抗弯强度：
80Mpa
屈服强度：
50Mpa
抗压强度：
53Mpa
参考文献：
《塑料模具技术手册》
《塑料成型工艺与模具设计》
《塑料模具技术手册》表1-9AP15
1-9BP21
共18页第2页
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计算内容
说明
抗拉强度：
38Mpa
抗剪强度：
24Mpa
冲击韧度：
261KJ/m²（无缺口），11KJ/m²（缺口）
断裂伸长率：
35%
拉伸弹性模量：
1.8Gpa
计算收缩率：
0.4～0.7%
布氏硬度：
9.7R121
四：
ABS的注射工艺参数
注射成型机类型：
螺杆式
螺杆转速；30～60r/min
喷嘴形式及温度：
直通式180°C～190°C
料筒温度：
前段：
200°C～210°C
中段：
210°C～230°C
后段：
180°C～200°C
模具温度：
50°C～70°C
注射压力：
70MPa～90MPa
保压力：
50MPa～70MPa
注射时间：
3～5s
保压时间：
15～30s
冷却时间：
15～30s
成型周期：
40～70s
第二部分塑件的形状尺寸
一：
塑件图如下所示：
参考文献：
《塑料成型工艺与模具设计》表3-1P55
共18页第3页
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计算内容
说明
二：
塑件的工作条件对精度的要求不高，根据ABS的性能可选择其塑件精度等级为7级精度（查阅《塑料成型工艺与模具设计》表3-9P67）。
求塑件的体积：
V塑=л〔（35/2）²7.5-（30/2）²5-（5/2）²2〕
=332635mm³
=3.326cm³
求塑件的质量：
M塑=V塑·P塑=3.7g（P塑取1.1g/cm³）
第三部分型腔数目的确定及其布局
一：
已知塑件的体积和质量，又因为此产品属于大批量生产的小型塑件，所以多型模腔可为其提供独特的优越条件。
二：
每增加一个型腔，由于型腔的制造误差和成型工艺的误差的影响，塑件的尺寸精度要降低约4%～8%，因此多型腔模具（n>4）的时候一般不能生产高精度塑件。
根据制件的尺寸，精度，表面粗糙度要求综合考虑生产率和成本及产品的质量等各种因素，初步确定此产品为一模4腔呈对称性排布。
排布图如下：
型腔数目及排布图
第四部分分型面与排溢系统的设计
一：
分型面的确定受到塑件在模具中的成型位置，浇注系统设计，塑件的结构工艺及其精度，嵌件位置，形状以及推出方法，模具的制造，排气操作工艺等各种因素的影响。
因此选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：
1.分型面应在塑件外形最大的轮廓处。
2.确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模。
通常分型面的选择应尽可能使塑件留在动模一侧，这样有助于在动模内设置推出机构动作，否则在定模内设置推出机构往往会增加模具整体的复杂性。
共18页第4页
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计算内容
说明
3.保证塑件的精度要求。
塑件的精度要求较高的成型表面不可设为分型面，以防止塑件达不到所需的精度要求而造成废品。
4.满足塑件的外观质量要求。
需考虑分型面处所产生的飞边是否容易修整清除。
5.对成型面积的影响，为了可靠的锁模以避免涨模溢料现象的发生，选择分型面应尽可能减少塑件（型腔）在合模分型面上的投影面积。
6.排气效果。
分型面应尽量与型腔充填时塑料熔体的料流末端所在型腔内壁表面重合。
根据以上几点原则，可确定塑件的分型面，如下图所示：
在塑料熔体填充型腔是，浇注系统内的空气及塑件受热或凝固产生的低分子挥发气提。
如果不及时排出将给产品带来不良效果。
1.在塑件上形成气泡，银纹，云雾，接缝，使表面轮廓不清，甚至充模不满。
2.严重时在塑件表面上产生焦痕。
3.降低充模速度，影响成型周期。
4.形成断续注射，降低生产效率。
因此设计型腔时必须考虑排气问题。
有时在注射成型过程中，为保证型腔充填量的均匀合适及增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需在塑料的最后充填到的型腔部位开设溢流槽以容纳余料，也可容纳一定量的气体。
由于此塑件较简单，通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆，活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.03～0.05mm。
因此此塑件注射成型时可利用配合间隙排气即可。
第五部分浇注系统的设计
浇注系统一般由主流道，分流道，浇口和冷料穴等四部分组成。
浇注系统的设计应保证塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体及时顺利排出。
在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效的传递到型腔的各个部位以获得完整，内外在质量优良的塑料制件。
浇注系统应采用尽量短的流程，以减少热量与压力的损失，确保均衡进料防止塑件出现缺陷，冷料穴设计合理，整修方便，防止制品变形和翘曲，应与塑件材料品种相适用，尽量减少塑料
共18页第5页
湖南大学衡阳分校毕业设计
计算内容
说明
的消耗。
根据上述原则，塑件材料和外行尺寸可确定其浇口为侧式点浇口，单分型面，分流道采用半圆形截面，分流道开设在定模板上，在定模固定板上采用浇口套，应设置冷料穴和拉料杆。
浇注系统图
根据塑件的材料及其外形尺寸和质量等决定影响因素，根据查表可确定其初步取值如下：
据塑件的外形尺寸和质量等决定影响因素，初步取值如下：
d=2.5mmD=5mmh=4mml1=1mmr=3mm
l2=5mma=4。
H=10～20mmL=50~60mm
初步估算浇注系统的体积，V浇=4.64~4.82cm3。
其质量约为：
W浇=V浇×r塑=5.10~5.30g。
总质量为：
S=（n×W塑+W浇）/0.8=24～26g
第六部分注射机的型号和规格
根据塑件的材料、外形以及质量等因素可确定注射机的型号为XSY—300
注射机的技术规格如下:
型号：
SZY-300
额定注射量（cm3）：
320
螺杆直径（mm）：
60
注射压力（MPa）：
77.5
注射行程（mm）：
150
注射时间（s）：
5
注射方式：
螺杆式
合模力kN）：
1500
最大开（合）模行程（mm）：
340
计算参考
《塑料成型工艺与
模具设计》
第五章第三节P153
注射机型
号参见《塑
料成型工艺与模具设计》表4-1
P100
共18页第6页
湖南大学衡阳分校毕业设计
计算内容
说明
模具最大厚度（mm）：
355
模具最小厚度（mm）：
285
模板最大距离（mm）：
340
动、定模固定板尺寸（mm）：
620×520
合模方式：
液压-机械
电动机功率（kw）：
17
螺杆驱动功率（kw）：
7.8
螺杆转数（r/mm）：
15—90
拉杆空间（mm）：
400×300
机器外形尺寸（mm）：
5300×840×1815
第七部分成型零部件的工作尺寸计算
模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件。
包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。
成型零件工作时，直接与塑料接触，承受塑料熔体的高压，料流的冲刷，脱模时还与塑件见发生摩擦。
因此成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，刚度及较好的耐磨性能。
根据塑件产品的形状可确定凸凹模型芯的组合方式。
1、影响塑件尺寸精度的主要因素如下：
①．塑料的成型收缩 成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有：
预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。
σs=（Smax-Smin）×制品尺寸
σs——成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。
Smax、Smin——分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。
②．成型零部件的制造偏差 工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差。
③．成型零部件的磨损
④.模具安装配合的误差
计算模具成型零件中最基本公式为：
a=b+bs
a——模具成型零件在常温下的实际尺寸
b——塑件在常温下的实际尺寸
s——塑料的计算收缩率
２、本产品为LDPE制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取0.3%～0.8%。
平均收缩率s¯为0.5%。
此产品采用6级精度，属于一般精度制品。
因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.5~0.75的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到IT７～IT８级，综合参考，相关计算以及成型零件分析如下：
收缩率见《塑料成型工艺与
模具设计》
附录B
共18页第7页
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计算内容
说明
型腔径向尺寸：
（LM）0+δz=[（1+s¯）Ls-xΔ]0+δz
=[（1+0.5%）×35.02-0.5×0.04]0+0.04/4
=35.180+0.01mm
型芯径向尺寸：
（lM）0-δz=[（1+s¯）lS+xΔ]0-δz
=[（1+0.5%）×29.98+0.5×0.04]0-0.04/4
=30.110-0.01mm
型腔深度尺寸：
（HM）0+δz=[（1+s¯）HS+XΔ]0+δz
=[（1+0.5%）×7.5+0.5×0.08]0+0.08/4
=7.580+0.02mm
计算参考
《塑料成型工艺与
模具设计》
第五章第三节P151
共18页第8页
湖南大学衡阳分校毕业设计
计算内容
说明
型芯高度尺寸：
（lM）0-δz=[（1+s¯）hS+xΔ]0-δz
=[（1+0.5%）×5+0.5×0.08]0-0.08/4
=5.070-0.02
中心距尺寸：
（C1）±δz/2=（1+s¯）C1S±δz/2
=（1+0.5%）×14±0.04/2
=14.07±0.02mm
校核：
型腔，型芯径向尺寸：
（Smax-Smin）Ls+δz+δc<△此式成立
（Smax-Smin）ls+δz+δc<△此式成立
型腔，型芯深度尺寸：
（Smax-Smin）Hs+δz<△此式成立
（Smax-Smin）hs+δz<△此式成立
中心距尺寸：
（Smax-Smin）Cs<△此式成立
3、成型零件的强度、刚度计算
注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和脱模力等。
如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。
因此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和校核是必不可少的。
模具型腔壁厚的计算应以最大压力为准。
而最大的压力是在注射时，熔体充满型腔的瞬间产生的，随着塑料的冷却和浇口的冻结，型腔内的压力逐渐降低，在开模时接近常压。
理论分析和实践表明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是主要矛盾，型腔的壁厚应以满足刚度条件为准，而小尺寸的模具型腔，在发生大的弹性变形前，其内应力往往超过了模具材料的许用应力，因此强度不够是主要矛盾，设计型腔壁厚应以强度条件为准。
型腔壁厚的强度条件是型腔在各种受力形式下的应力值不的超过材料的许用应力。
通常许用应力值取：
[Ó]=1/2ÓsMPa（Ós为材料的屈服极限）。
共18页第9页
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计算内容
说明
一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定，设计时只能对它们进行强度校核。
根据塑件产品可知此模具型腔设计时应采用的是组合式圆形型腔。
因此，计算参考公式如下：
型腔侧壁厚度的计算组合式圆形型腔侧壁可做为两端开口，仅受均匀内压的厚壁圆筒，当型腔受到熔体的高压作用时，起内半径增大，在侧壁与底版之间产生纵向间隙，间隙过大便会导致溢料。
因为型腔内半径r=30mm<86mm，所以应按强度条件来计算型腔壁厚。
其计算公式为：
底版厚度计算：
组合式圆形型腔底版固定在圆形模脚上，并假定模脚等与型腔内半径。
这样底板可做为周边筒支的圆板，最大的变形发生在板的中心。
按刚度条件，型腔的底版厚度应为：
按刚度条件，最大应力也发生在板的中心，底版厚度为：
共18页第10页
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计算内容
说明
4.小型芯的结构小型芯成型素件上的小孔或槽。
小型芯单独制造，再镶入模板中。
型芯的固定方法如下图所示：
凸模、型芯计算公式：
按强度计算：
按刚度计算：
参数符号的意义和单位：
P模腔压力（MPa）取值范围50~70；
s型腔侧壁的厚度（mm）
R型腔外半径（mm）
r型腔内半径（mm）
E材料的弹性模量（MPa）查得2.06×105；
计算参考
《塑料成型工艺与
模具设计》
第五章第三节P153
共18页第11页
湖南大学衡阳分校毕业设计
计算内容
说明
[ó]材料的许用应力（MPa）查得176.5；
u材料的泊松比查表得0.025；
[δ]成型零部件的许用变形量（mm）查得0.05；
采用材料为3Gr2W8V，淬火中温回火，≥46HRC。
由公式分别计算出相应的值为：
按强度计算得：
tc=4.93mmth=4.38mmr=8.52mm
按刚度计算得：
tc=0.93mmth=1.91mmr=3.97mm
第九部分合模导向机构设计
导向机构是保证动定模或上下合模时，正确定位和导向的零件。
合模导向机构主要有导柱导向和锥面导向两种形式。
通常是采用导柱导向定位。
一：
导柱导向机构的作用：
1.定位件用：
模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。
2.导向作用：
合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。
3.承受一定的侧向压力。
塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧压力，以保证模具的正常工作。
若侧压力很大时，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。
二：
导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。
1.导柱的形式有带头导柱和有肩导柱。
带头导柱结构简单，加工方便，用与简单模具。
小批量生产一般不需要导套，而是导柱直接与模板中的导向孔配合。
生产大批量时，也可在模板中设置导套，导向孔磨损后，只需更换导套即可。
有肩导柱其结构复杂，用于精度高生产大批量的模具，导柱与导套配合，导套固定孔直径相等，两孔同时加工，确保同轴度的要求。
2.导柱结构和技术要求
（1）长度导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出8-12mm，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。
（2）形状导柱前端应做成锥台或半球形，以使导柱顺利的进入导向孔。
（3）材料导柱应具有耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢经渗碳淬火处理或T8钢，T10钢经渗碳淬火处理，硬度为50-55HRC。
共18页第12页
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计算内容
说明
导柱固定的部分表面粗糙度Ra为0.8um,导向部分表面粗糙度为Ra0.8-0.4um。
（4）导柱固定的部分表面粗糙度Ra为0.8um,导向部分表面粗糙度为Ra0.8-0.4um。
数量及布置导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，一保证模具强度（导柱中心到模具边缘距离通常为导柱直径的1-1.5倍）。
为确保合模时只能一个方向合模，导柱的布置可采用等直径导柱不对称布置或不等直径导柱对称布置。
导柱可设置在动模一侧，也可以设置在定模一侧，应根据模具结构来确定。
在不妨碍脱模取件的条件下，导柱通常设置在型芯高出分型面较多的一侧。
（5）配合精度导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过渡配合；导柱的导向部分通常采用H7/f7或H8/f7间隙配合。
3.导套的结构形式导套主要有只导套和带头导套。
只导套结构简单，加工方便，用于简单模具或导套后面没有垫板的场合。
带头导套结构较复杂，用于精度较高的场合。
导套的结构和技术要求
（1）.形状为使导柱顺利进入导套，在导套的前端应倒圆角。
导柱孔最好作成通孔，以利于排气及残渣废料。
（2）.材料导套用于导柱相同的材料或铜合金等耐磨材料制造，其硬度一般应低于导柱的硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。
（3）.固定形式及配合精度一般采用H7/r6配合H7/m6或H7/k6配合。
为增加镶入的牢固性，防止开模时导套被拉出来，可采用在模板的侧面用紧固螺钉固定导套的方法。
导柱与导套的配用选择根据模具的结构及生产要求可确定此模具应采用的导柱导套及配合方式。
如下图所示：
共18页第13页
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计算内容
说明
要注意导柱的设置及导柱的长度，如刻导柱同时对动模部分导向，则导柱导向部分的长度应按下式计算：
L≥H+8~10mm
L——导柱导向部分长度（mm）;
H——动模及推件板的高度41（mm）;
定端与模板间用H7/m6或H7/k6的过渡配合,导向部分通常采用H7/f7或H8/f7的间隙配合。
根据模具结构的要求，导柱同应布置4个，并尽可能对称布置于A分型面的四周，以保持分型时受力均匀，中间板不被卡死。
布局图如下：
导柱排布图
第九部分推出机构的设计
1、推出机构的组成
推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件组成。
推出机构中，凡直接与塑件相接触、并将塑件推出型腔或型芯的零件称为推出零件。
常用的有推杆、推管、推件板、成型推杆等。
为了保证推出零件合模后能回到原来的位置，需设置复位机构。
推出机构中，从保证推出平稳、灵活的角度考虑，通常还要设置导向装置。
除此之外还有拉料杆，以保证浇注系统的主流道从定模的浇口套中拉出，留在动模的一侧。
有的模具设有支承钉，使推板与地板间形成间隙，易保证平面度的要求，并且有利于废料、杂物的去除，另外还可以通过支承钉厚度的调节来控制推出距离。
2、推出机构的分类根据其推出动力的来源可分为手动推出机构、机动推出机构、液压和气动推出机构。
根据此塑件可知此推出机构可设为液压和气动推出机构。
3、推出机构的设计原则：
a）推出机构应尽量设在动模一侧注意开模后要使塑件留在动模一侧。
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计算内容
说明
b）保证塑件不因推出而变形损坏应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小合理的选择推出方式及推出位置。
c）机构简单动作可靠
d）良好的塑件外观
e）合模时的正确复位
4.脱模力的计算：
注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力，塑件要从模腔中脱出就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。
一般而论，塑件刚开模时所需要的克服的阻力最大，既
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