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月饼模注塑模具设计
毕业设计（论文）
题目:
月饼模注塑模具设计
月饼模注塑模具设计
摘要
本次设计主要研究的是月饼模注塑模设计。
首先对月饼模的工艺性进行分析，其中包括材料的选定和性能、脱模斜度的设计、塑件的结构工艺性等，接着运用CAD、UG两种软件介绍了月饼模注塑模具型腔的数目及分布、分型面的选择。
之后是通过对型芯、型腔的尺寸计算，而推算出A/B板的尺寸，并结合型腔的分布方式确定合理出模架的类型及方案。
最后文章介绍的是如何结合模架的类型对浇注系统、推出机构及冷却系统进行设计。
关键词：
月饼模；注塑模；分析型面；浇注系统
前言
环顾我们周围日常所需的产品，塑料制品的数量不在少数，有些甚至成为我们日常生活的必须品，因为塑料制品具有轻便、实用、价格优惠、功能繁多等优点，并且有些塑料还可以回收在次利用，这极大的符合了我们现在所提出的节能环保的理念。
那么这些塑料制品都是如何制作出来的呢？
绝大部分的塑料制品都是通过塑料模具制造出来的。
塑料模具可以满足我们的消费需求，做到高效、快速、大批量的生产。
由于塑料的种类繁多，加工的方式和塑料成品的要求也各有不同，所以塑料模具的类型和功能也各有千秋。
依据塑料制品成型加工方式差异，通常将塑料模分成6大类：
注塑模、压注模、传递模、挤出模、空中吹塑模、热成形模具，此中注塑模已成为制造塑料产品的重要工具之一。
因此注塑模作为模具的一种就具有很大的市场前景。
因此我选用月饼模注塑模设计作为我毕业设计的研究项目。
1塑件的成型工艺性分析
1.1塑件分析
1.1.1塑件几何形状
本次塑件属于圆柱类零件，形状对称，有凹腔，壁厚约为1.5mm，如图1-1-
图1-1月饼模草图
表1-1月饼模参数
名称
材料
生产批量
尺寸公差
未注倒角
月饼模
ABS
大批量生产
MT3
C3
1.1.2塑料的选择和工艺特性
因为本次塑件为月饼模，用于食品加工，故需选用食品级安全材料。
查资料得：
“ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物）属于非结晶类型，但却不透明。
材质属于食品级安全材料，可以使模具表面洁净平滑有光泽，符合塑件工艺需求。
”所以我们最终选定ABS为本次塑件的材料。
查资料得ABS的具体工艺性如下：
（1）“ABS属于热塑性树脂、流动性中等、线膨胀系数：
6.0～9.3、成型收缩率（%）：
0.4～0.9、密度ρ=1.05g/3cm。
”
（2）“材料ABS既能吸收湿气，表面又易沾附水分。
所以在成型加工前一定要进行干燥处理，不然不仅给成型带来困难，而且还会制品的外观质量和机械强度显著下降。
”
（3）ABS成型塑件的主要缺点以及消除方法：
主要缺点：
易产生溢料、飞边、气泡孔、光泽不均匀。
消除方法：
提高模具温度、增加排气槽。
1.2塑料制作的结构工艺性
1.2.1脱模斜度的设计
注塑模常采用的脱模斜度为30′～1°30′，而根据塑件的结构，塑料的选用，脱模斜度的选取也各有不同，具体选取时应主要考虑的因素如下：
（1）材质硬脆的塑料，其脱模斜度比其性能柔韧性大。
（2）形状复杂或者壁厚较大的产品，其脱模时表面的吸附力和收缩率较大，所以表面的收缩率要比外表面大。
（3）增强塑料的收缩率虽然小于普通塑料，但缩紧力比较大，脱模时容易擦伤模具型芯、型腔面，所以脱模斜度应往大取。
（4）塑件上数值大的深度和高度，为防止脱模斜度导致一端的面超过公差围。
查资料可得ABS的脱模斜度为：
型腔（35′～1°30）、型芯（30′～40′）。
故脱模斜度取值为：
型腔（35′）、型芯（40′）。
图1-2塑件斜度
1.2.2塑件的结构设计
本次塑件的结构对称，外形对称。
外壳为简单的圆柱形，型为对称六边花型。
本次塑件的外表面折弯处，均采取圆角过渡的方法，这样既可以减少应力集中，使塑件的强度大幅度提高，又避免了因壁厚不均匀，而产生的气泡、缩孔、凹陷等缺陷，从而保证了产品质量。
图1-3三维塑件图
1.2.3塑件的表面质量分析
本次塑件表面要求：
没有毛刺、飞边、裂痕，不需较高的技术要求，所以适合大批量生产。
图1-4三维塑件外表面
2模具结构方案与计算
2.1型体的数目及分布
对于大型塑件或者尺寸要求精度高的塑件一般采用一模一腔的布置。
但本次塑件结构简单对称，尺寸精度要求不高，市场需求量中等，为提高生产效率，故选用“一模两腔”的形式。
本套注塑模采取“一模两腔”型体平衡分布的结构。
采用平衡结构有以下特点：
分流道的长度、截面形状与尺寸、浇口的位置与尺寸都相同，所以可以实现各型腔同时进料并同时充满型腔的目的。
图2-1三维型体分布
2.2分型面的选择
分型面的选择是否合理决定着塑件能否成型，分型面的选定一般从以下几个方面进行分析：
（1）符合脱模条件，塑件能从模具中取出，分型面位置应选在塑件脱模方向最大投影边缘位置。
（2）确保塑件留在定模上，利于顶针的顶出，且顶针痕迹不留在外观面。
（3）分型后留下的痕迹不影响塑件的外观要求。
（4）确保塑件的质量。
（5）分型面应尽量避免侧孔、侧凹、不平的表面。
（6）满足模具的缩紧要求。
依据塑件的结构和轮廓使用要求，故选用双分型面，具体如图2-2：
图2-2双分型面详图
2.3型芯、型腔的尺寸计算
2.3.1型腔尺寸计算
公式如下：
L=[L（1+k）-（3/4）△]
式中L——塑件轮廓公称尺寸长45mm宽30mm
k——塑件的平均收缩率取0.6％
△——塑件的尺寸公差取MT3级
径向方向L１=210mm
L２=125mm
深度方向H=[H（1+k）-（2/3）△]
H1=50mm
H2=30mm
2.3.2型芯尺寸计算
径向方向公式如下：
L=l（1+k）+（3/4）△]
L１=210mm
L２=125mm
高度尺寸计算如下：
h=[h（1+k）+（2/3）△]
h=30mm
2.4A∕B板各尺寸的确定
图2-3A∕B板草图
A∕B板径向尺寸计算：
D1=W1+2T1
D2=W2+2T2
A∕B板厚度尺寸计算：
H1=V1+N1
H2=V2+N2
注：
D1：
A∕B板宽度尺寸
D2：
A∕B板长度尺寸
H1：
A板厚度尺寸
H2：
B板厚度尺寸
W1：
模的宽度尺寸
W2：
模的长度尺寸
T1min：
模架宽向最小壁厚
T2min：
模架长向最小壁厚
V1：
定模板的开框深度尺寸
V2：
动模板的开框深度尺寸
N1min：
A板开框深度方向最小壁厚
N2min：
B板开框深度方向最小壁厚
A∕B板各尺寸的经验参考值如表2-1：
表2-1经验参考值表
W1
T1min
W2
T2min
V1
N1min
V2
N2min
＜150
40
＜200
50
＜30
20
＜30
30
150～250
50
200～300
60
30～40
35
30～40
40
＞250
65
＞300
70
＞40
40
＞40
50
（未注单位为毫米mm）
因：
本次塑件W1=125mmW2=210mmV1=50mmV2=30
故：
T1min=40mmT2min=60mmN1min=50mmN2min=40mm
得：
A∕B板径向尺寸
D1=W1+2TI=205mm
D2=W2+2T2=330mm
A板深度尺寸
H1=V1+N1=90mm
B板深度尺寸
H2=V2+N2=70mm
由计算得：
A/B板的长宽为350mm×350mm，A板厚度为90mm，B板厚度为70mm。
2.5选择标准模架
本次探讨的是注塑成型的月饼模，故选用注塑模。
“一模两腔”的分布实现大批量生产。
又因塑件的结构和外形要求，故采用点浇口形式。
最终确定了模架为三板式注塑模。
由上文计算出A/B板的尺寸结合标准模架类型，最终选定350mm×350mm的工字模。
调用UG里龙记，输入A/B板数据可得：
定模座尺寸：
400×350×45
动模座尺寸：
400×350×30
推板：
220×350×20
推板固定板：
220×350×25
垫块：
63×350×100
（未注单位为毫米mm）
图2-4模架
3浇注系统的确定
3.1浇口设计
浇口是连通主流道和腔体的溶体通道。
浇口的选定，直接决定了塑件的质量与精度。
按浇口的结构形式一般分以下几类：
（1）点浇口
（2）潜伏式浇口
（3）护耳式浇口
（4）搭接式浇口
（5）直接浇口
（6）侧浇口
对于本次设计的浇口形式，暂选定侧浇口和点浇口这两种方案，具体方案选定如下：
方案1.侧浇口：
浇口位置处于塑件侧面，距离塑件底部5mm的位置，具体如图3-1：
图3-1Moldflow侧浇点位置
借助软件Moldflow分析得：
由于塑件侧面壁厚不均匀，故选用侧浇口不利于塑件快速成型且熔料不易同时充满型腔，并且不满足塑件表面光滑的要求。
图3-2Moldflow点浇口分析
方案2.点浇口：
浇口位于塑件顶面圆心位置，具体如图3-2：
软件Moldflow分析得：
选用点浇口，当浇口位于塑件顶面圆心时，可以达到溶液快速，同时充满型腔的效果；并且可以很好的隐藏浇注点。
对比两次分析结果得：
本次设计选用点浇口的形式，且浇注口位于顶面圆心。
3.2主流道设计
主流道形状一般为圆锥形，三板模主流道锥度一般取5°～10，主流道的小端面直径一般取3～6mm，长度由注塑模定模座厚度决定，L一般不超过60mm。
根据定模座和推板的厚度为80mm,得主流道长度选定为75mm；又因本次塑件投影面积不大，选定的是“一模两腔”的形式，故主流道的小端面直径取φ3.6mm。
本次注塑模主流道，具体设计如图3-3：
详细DWG图纸请加：
三二③1爸爸五四0六
图3-3主流道尺寸示意图
3.3分流道设计
3.3.1分流道形式及截面形状的选定
本次设计选用的是“一模两腔”的形式，故选用平衡式分流道。
即保证每个浇口位置相同，分流道长短相同。
分流道的截面形状有梯形、圆形、U形等，其中圆形需要在动定模上同时开设槽，U形、矩形等只需要在动模或定模一面上开设槽。
从塑料的流动性考虑，选择圆形较好。
从加工方面考虑选择U形、梯形等较容易。
因本次塑件材料为ABS的流动性中等，为了加工方便，故选用U形道。
图3-4三维U形流道
3.3.2分流道尺寸和长度
流道截面积大小因塑件的大小、材料流动性、产品的壁厚、流道长度等因素决定的。
对于流动性很好的材料如：
PE、PA等，流道截面直径取2mm左右，对于流动性不好的塑料如：
PC、PSU等流道截面直径可达12mm。
大部分塑件流道截面直径在4.8mm～8mm间选取。
本次塑件材料为ABS的流动性中等，故分流道截面直径取8mm。
分流道长度由注塑模总体型腔分布和浇口位置决定，为减少溶液热量和压力的损失，所以分流道的长度应取最小值。
本次塑件选用点浇口的形式，浇口位于塑件顶端圆心，故：
流道长度选定为108.5mm。
图3-5流道尺寸示意图
3.4注塑系统标准件的选用
3.4.1浇口套的选用
因为本次注塑模为三板模，浇口间距离为85mm，所以浇口套大，主流道比较短。
浇口套与流道推板配合角度为90°。
具体尺寸如图3-6：
图3-6浇口套尺寸示意图
3.4.2定位圈的选用
定位圈常用规格有100mm，120mm，150mm规格，本次塑件尺寸较大且浇注点选在塑件顶面中心，故定位圈选用135mm。
具体尺寸如图3-7：
图3-7定位环尺寸示意图
3.5运用Moldfolw对注塑系统成型分析
图3-8填充时间示意图
图3-9压力值示意图
图3-10总体温度变化示意图
图3-11锁模力示意图
4成型零件结构设计
4.1脱模系统设计
4.1.1推出机构设计原则
在塑胶模具中，为了使塑件、废料从模具中顺利脱出，保证生产的持续进行所设置的相关机构。
推出机构设计要求：
（1）推出机构应动作可靠。
（2）推出时不应有变形或损坏。
（3）不损坏塑件的外形和质量。
（4）合模时推出机构要正确复位。
模具的推出方向可以分成：
定模、动模、动定模同时推出三种推出方式。
由于动模推出，模具结构相对定模推出简单，所以本次模具选用动模推出，且采取的推出方式是推件板推出，由于本次塑件分型面简单，结构对称，使用推板式推出可以简化模具结构，便于模具的保养和维修。
4.1.2推杆的设计
推杆按照截面形状分：
圆形、方形、椭圆形等。
根据推出部位形状而定。
本次塑件外形为圆形，表面平整，没有凸台，而圆形顶针又为最简单最普遍的顶出装置，并已被作为标准件广泛使用。
为了便于安装，故选用圆形推杆。
（1）推杆的尺寸计算：
d=k×
式中：
d——推杆直径；
n——推杆的数量，根据模具结构取12；
L——推杆长度（参考模架尺寸，故取L=140）；
E——推杆材料的弹性模量，该模具中的推杆材料为T8A钢，该材料的弹性模量为E=2.1×105MPa。
K——安全系数，取K=1.5；
F脱——总的脱模力；
得：
d=φ3mm
（2）推杆的固定形式及位置的选择：
本次模具采用的是推板固定在推件板的形式。
推杆应选定在脱模阻力最大，且能使塑件同时均匀被推出的位置。
由于本次塑件表面精度比外表面高，且形状对称，故推出位置在塑件的下方，6个推杆均匀分布在圆环侧。
具体如图4-1和4-2：
图4-1顶针位置草图
图4-2顶针尺寸示意图
4.2温度调节系统设计
冷却水回路的布置原则
（1）水道数量应尽量多，截面积尺寸应取大；
（2）水道应沿着塑件的收缩方向安放；
（3）水孔排列与型腔形状吻合；
（4）动、定模需分开冷却，保证冷却均匀；
（5）浇口附近与壁厚处加强冷却；
（6）进、出口的水温不易过大小于5°。
本次注塑模水路的具体分布如图4-3和4-4：
图4-3冷却系统
图4-4三维冷却系统
总结
这次设计让我对《塑料模具设计基础及项目实践》这门课的知识点有了系统的回顾和进一步的了解，也让我对UG和CAD这两个软件的操作变得更加熟练。
同时这个反复计算，查阅资料，不断修改的过程，更是一个让我学会科学的设计思路和解决方式方法的过程。
这次的设计我遇到了很多专业性的问题，比如：
如何选择分型面，如何选择推出机构和冷却系统等等，查阅了很多的资料，费劲了很多的周折。
在制图方面，我又遇到了标注不规，结构表示不全面等问题，但这一切全在老师的教导，同学的协助，和自己长时间的思考下解决。
详细DWG图纸请加：
三二③1爸爸五四0六
致谢
详细DWG图纸请加：
三二③1爸爸五四0六
附录
序号
名称
图纸代号
01
注塑模装配图
ZHUSUMU-001
02
月饼模零件图
ZHUSUMU-002
03
型腔图
ZHUSUMU-003
04
型芯图
ZHUSUMU-004
（具体图纸见论文最后。
）
参考文献
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