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注射模设计说明书
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江阴职业技术学院毕业设计说明书
绪论
1塑料成型模具在加工工业中的地位
塑料成型所用的模具称为熟料成型模，是用于成型熟料制件的模具，它是型腔模的一种类型。
目前，熟料制件几乎已经进入了一切工业部门以及人民日常生活的各个领域，因此，对塑料模具生产不断向前发展起着推动作用。
现代塑料成型生产中，塑料制件的质量与塑料成型模具、塑料成型设备和塑料成型工艺密切相关。
其中，塑料成型模具的质量最为关键。
要求塑料模具能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等方面均能满足使用要求的优质制品。
从模具使用角度，要求高效率、自动化、操作简便;从模具制造角度，要求结构合理、制造简易、成本低廉。
模具是决定最终产品性能、规格、形状机尺寸精度的载体，塑料成型模具是使塑料成型生产过程顺利进行、保证塑料成型制件质量不可缺少的工艺装备，是体现塑料成型设备高效率、高性能和合理先进塑料成型工艺的具体实施者，也是新产品开发的决定性环节。
随着我国经济与国际的接轨和国家经济建设持续稳定的发展，塑料制件的应用快速上升，模具设计与制造和塑料成型的各类企业日益增多，塑料成型工业在基础工业中的地位和对国民经济的影响日益重要。
2塑料模具的现状
从塑料模具的发展状况看，中国的模具产品的10大类46个小类中，塑料模具占模具总量的40,左右。
如今，塑料在家电、汽车、电子、电器、通讯等产品中得到迅速而广泛的应用，在此进程中，塑料模具在整个模具产业中的比重将占到半壁江山，塑料模具在进出口中的比重更高达50,60,。
据专家预测分析，今年进口模具依然以与汽车和家电配套大型的注塑模具、为集成电路配套的塑封模具、为电子信息产业和机械包装配套的多层、多腔、多材质、多色、精密度高的塑料模具为主;与此同时，中低档塑料模具出口将上升30,左右。
中国模具进口主要来源于日本、中国台湾、韩国等，出口货源和进口目的地以广东、上海、北京、江苏居多，而中国塑料模具出口目的地比较分散，主要是输往中国香港地区，其中不少为转口贸易。
3塑料成型模具的发展趋势
目前为止，我国在塑料模的制造精度、模具标准化程度、制造周期、模具寿命以及塑
-1-
绪论
料成型设备的自动化程度和精度等方面已经有了长足的进步。
从塑料成型模具的设计理论、设计实践和制造技术出发，实践与制造大致有以下几个方面的发展趋势。
（1）注重开发大型，精密，复杂模具;随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。
（2）加强模具标准件的应用;使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。
因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。
（3）推广CAD/CAM/CAE技术;模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。
实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。
（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期;随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。
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第一章塑件工艺性分析注射模具设计
零件名称:
按钮（如图1-1所示）
生产批量:
大批量
材料:
聚苯乙烯
未注公差取MT5级精度
要求设计按钮模具
图1-1按钮塑件图
-3-
第一章塑件工艺性分析
塑件的工艺性分析包括塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量和塑
件的结构工艺分析，其具体分析如下。
1.1塑件原材料分析
见表1-1。
表1-1塑件的原材料分析
材料品种聚苯乙烯,属于热塑性塑料。
结构特点无定形高聚物，透明。
使用温度只能在较低温度下使用，热变形温度一般在70~98?
。
有一定的化学稳定性，能耐碱、硫酸、磷酸。
10%~30%的盐酸、稀化学稳定性
硝酸及其他有机酸，但不耐硝酸及氧化剂的作用等。
电绝缘性（尤其是高频绝缘性）优良，无色透明，透光率仅次于有性能特点
机玻璃，着色性、耐水性良好，机械强度一般。
无定性料，吸湿性小，不易分解;
流动性较好（溢边值为0.03mm左右），可用螺杆或柱塞注射机成型;成型特点喷嘴用直通式或自锁式，但应防止飞边;
易采用高料温、高模温、低注射压力、延长注射时间，有利于降低
内应力，防止缩孔、变形。
1.流动性好采用螺杆或柱塞式注射机成型，喷嘴用直通式或自锁
式;可采用各种形式的浇口，浇口和塑件应圆弧连接，防止去
除浇口时损坏塑件;脱模斜度应大，顶出均匀，以防脱模不良
而发生开裂变形。
结论
2.温度敏性高，对料温应严格控制，否则会出现“银丝”、透明性
差现象。
3.塑件壁厚均匀，最好不带嵌件（如有嵌件应预热），各面应圆弧
连接，不宜有缺口、尖角。
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1.2塑件的尺寸精度、表面质量分析
1.2.1塑件的尺寸精度分析
该塑件需标注的公差尺寸有Ø10，属于一般精度要求，其他尺寸均为未标注公差的自由尺寸，可按MT5查取公差，表1-2所列的为塑件的主要尺寸的公差（单位均为mm）。
表1-2塑件主要尺寸的公差要求
部位尺寸尺寸公差部位尺寸尺寸公差
0，0.24Ø13.53.5,0.320
外内，0.560R1.8R34,0.200型形
0，0.20尺尺60.5,0.200
寸寸0R2,0.20
1.2.2塑件表面质量分析
该塑件要求外形美观，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra1.6µm,而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。
1.3塑件的结构工艺分析
具体分析如下:
（1）从图纸上分析，该塑件基本上为回转体，该塑件一端圆周均匀分布6个R2的半圆形凸起花纹，花纹内部开了Ø3.5mm的凹槽为工作部分，在花纹与大端接触处设计脱模容易，且飞边去除容易，设计合理。
（2）该塑件另一端端部有R1.8mm的圆弧过渡，顶部有R34mm的球面凹陷，便于人手触摸，设计合理。
综上所述，该塑件可采用注射成型加工。
1.4确定成型设备选择与模具工艺规程编制
3
（1）计算塑件的体积V=448，0316mm（过程略）。
（2）计算塑件的质量计算塑件的质量为了选择注射机及确定模具型腔数。
根据有关手
3册查得ρ=1.05g/cm。
所以，塑件的质量为:
3W,,V,448.03，1.05/10g,0.4704g
（1）
根据塑件形状及尺寸采用一模四件的模具结构;考虑外形尺寸，对塑件及材料的分析
-5-
第一章塑件工艺性分析
及注塑时所需的压力情况，参考模具设计手册出初选柱塞式注射机:
XS-Z-60。
该注塑机的参数如表1-3所示:
表1-3注塑机的参数
6038额定注射量/cm?
螺杆直径/mm
122170注射压力/Mpa注射行程/mm
500注射方式柱塞式锁模力/KN
130180最大成型面积/cm?
最大开合模行程/mm
20070模具最大厚度/mm模具最小厚度/mm
124喷嘴圆弧半径/mm喷嘴孔直径/mm
330x440190x300动定模固定板尺寸/mm拉杆空间/mm
合模方式液压-机械顶出方式中心顶出
1.5塑件的注射工艺参数的确定
1.5.1聚苯乙烯注射成型工艺参数
聚苯乙烯注射成型工艺参数见表1-4，试模时，可根据实际情况做适当调整。
表1-4聚苯乙烯
工艺参数规格工艺参数规格
温度t:
60,75注射时间15,45预热和干燥
时间s:
2h保压时间0,3
成型时间/s
前段140,160冷却时间15,60料筒温度t/?
中段160,170总周期40,120
后段170,190螺杆转速n/（r/min）48
红外线灯，喷嘴温度t/?
160,170方法
烤箱
后处理模具温度t/?
32,65温度t/?
70注射压力
60,110时间s/h2,4p/Mpa
1.5.2塑件的结构工艺性分析
按钮模塑工艺卡见表1-5。
-6-
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表1-5按钮模塑工艺卡
（厂名）资料编号
塑料注射成型工艺卡片
车间共页第页
零件名称按钮材料牌号设备型号PSXS-Z-60装配图号AN00-00材料定额大批量每模件数4件零件图号单件质量工装号0.470g
设备
材料干燥温度t/?
60,75
时间/h2
喷嘴/?
160,170
前段/?
140,160
料筒温度
中段/?
160,170
后段/?
170,190
模具温度/?
32,65
注射/s15,45
时间保压/s0,3
冷却/s15,60
注射压力
60,110
Mpa
压力
背压
Mpa
温度/?
鼓风烤箱70辅助后处理时间定额
时间/h24单件检验
主管工程编制校对审核组长车间主任检验组长
师
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第二章注射模的结构设计
第二章注射模的结构设计
注射模结构设计主要包括:
分型面的选择，模具型腔数目的确定及型腔的排列，浇注系统设计，型芯型腔结构的确定，推件方式，侧抽芯机构设计，模具结构零件设计等内容。
2.1分型面的选择
根据塑件制品分型面的设计与选择原则，分型面应该设计在零件截面最大的部位，且
-1（a）所示的分型方法A-A水平分型，箭头朝向代表动不影响零件的外观。
若采用如图2
模的位置;由于塑件凹槽包紧力的存在，塑件可能留在定模，为了使塑件脱模，必须设计定模退出机构，这使得不本来看上去很简单的模具结构变得复杂起来，模具的设计成本也相应提高;若采用图2-1（b）所示的分型方法，A-A水平分型塑件，塑件就包紧在动模型芯一侧，因而留在动模侧，这使模具的结构变得简单，因而选择该方法为模具设计的分型方案。
（a）
（b）
图2-1分型面
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2.2型腔数目的确定及型腔布局
（1）若采用一模一腔，由于此零件的外型尺寸很小，模架相对于这个模具显得特别大，这样就会造成设备资源的浪费，且不适合大批量生产。
（2）若采用一模多件，生产效率高，资源的利用率也高，这里选用的是一模四腔圆形分布，模具尺寸适中，适合大批量生产，这样也有利于浇注系统的排列和模具的平衡。
型腔分布如图2-2所示。
图2-2型腔分布
2.3浇注系统的设计
2.3.1主流道的设计
根据手册查得XS-Z-60型注射机喷的有关尺寸如下:
喷嘴半径:
R=12mm;1
喷嘴孔直径:
d=Ø4mm;1
根据模具主流道与喷嘴的关系:
R=R+（1,2）mm;d=d+（0.5,1）mm11
取主流道球面半径:
R=14mm;
取主流道的小端直径:
d=Ø4.5mm;
为了让主流道凝料能顺利地从浇口套中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为2?
6?
经估算得主流道大端直径D=10.37mm，同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计r=1,3mm的圆弧过渡，取r=2mm。
2.3.2分流道的设计
分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度，注射速率的因素有关。
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第二章注塑模的结构设计
该塑件的体积比较小，形状也不复杂，本设计采用U型断面分流道，切削加工在动模上，加工容易实现，且比表面积不大，热量损失和阻力损失不太大，查相关经验表格得U型分流道截面半径R=3mm，h=3.75mm,据此，该模具的分流道设计如图2-3a，U型分流道截面如图2-3b所示。
图2-3a分流道
如图2-3bU型分流道截面
2.3.3浇口的设计
（1）浇口形式的选择:
由于该塑件外观要求、质量要求较高，浇口的位置和大小以不影响该塑件的外观质量为前提，同时也应尽量使模具结构更简单。
根据对该塑件结构的分析，以确定分型面的位置。
综合对塑件成型性能、浇口和模具结构的分析比较，确定成型该模具采用品平衡侧浇口形式。
因为形式所得到的型腔零件加工简单，且浇口容易去除，不影响制品的使用性能和外观质量，容易保证每个型腔内塑件尺寸，如图2-3c所示。
（2）进料位置的选择:
根据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式进料位置设计
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在侧面端部。
图2-3c浇口
2.4型芯、型腔结构的确定
型芯、型腔可采用整体式或组合式结构。
整体式型腔是直接在型腔板上在加工，有较高的刚度和强度。
但零件尺寸较大时加工和热处理都较困难。
整体时型芯结构牢固，成型塑件质量好，但尺寸较大，消耗贵重模具钢多，不便加工和热处理。
整体式结构适用于形状简单的中小型塑件。
组合式型腔是由许多拼块镶制而成，机械加工和热处理比较容易，能满足大型塑件的成型需要。
组合式型芯可节省贵重模具钢，便于机加工和热处理，修理更换方便。
同时也有利于型芯冷却和排气的实施。
由于该塑件尺寸较小，最大只有Ø13.5mm，且形状简单。
若采用拼块组合式型腔，比较麻烦，需要至少8块拼块组成。
所以，型腔采用整体式结构。
考虑加工和热处理比较困难，型芯采用拼块组合式结构。
2.5冷料穴和拉料杆的设计
冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免影响塑件的质量。
冷料穴是浇注系统的结构组成之，模具常用Z形拉料杆冷料穴。
开模时，拉料杆头部的Z字形钩将主流道凝料钩住，使得凝料从主流道中脱出;拉料杆的底部固定在推板上，在推出塑件时凝料一同被推出，最后连同塑件一起脱出模外。
其结构如图2-5所示。
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第二章注塑模的结构设计
图2-5Z形拉料杆冷料穴
2.6推出机构的选择
（1）若采用小推杆推出，虽然推杆推出结构简单，退出平稳，但推出时会在塑件内部型腔上留下顶出痕迹，且每个零件左右布置两个推杆，一模就需要至少8个均布的小推杆。
（2）若采用推管推出，一模只需要4个均布的推管，型芯固定在动模座板上，推管固定在推杆固定板上，又由于推管整个周边接触塑件，故推出塑件的力量均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹。
从以上分析，该塑件采用推管推出结构。
2.7分模导向定位机构的设计
该塑件精度要求不算高，塑件形状，型腔分布对称，无明显单边注射侧向力，可采用最为常见的导柱导套定位机构。
在动模板、定模板间使用4对导柱、导套，便可满足合模导向和闭模后的定位。
2.8标准模架的确定
综合考虑，本塑件采用一模四腔平衡布置、侧浇口一次分型结构、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小等多项因素。
估算型腔模板的概略尺寸，查相关表选取标准模板的尺寸为150×200×20，选择A2型标准模架。
如图2-8所示。
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图2-8A2标准模架
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第三章主要零部件的设计计算
第三章主要零部件的设计计算3.1成型零件工作尺寸计算
该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算。
查相关手册得改性聚苯乙烯的收缩率为
0.7%，故平均收缩率为S=（0.4%+0.7%）/2=0.55%=0.0055。
根据塑件尺寸公差要求，Q=0.4%,
模具的制造公差取δ=Δ/3。
成型零件尺寸计算见表3-1。
z
表3-1型芯型腔主要工作尺寸计算
已知条件:
平均收缩率Scp=0.3,，模具制造公差δz=?
/3
型芯或型腔零件类别名称塑件尺寸计算公式工作部分尺图号寸
0，0.11件2定模板Ø13.2Ø13.03,0.320，,Z3,,，，L,1，SL,,0，0.03ms40Ø9.98Ø10,0.100件3动模板0，0.07R2R1.86型腔,0.200
0，0.07计算R1.8R1.66,0.200，,Z2件2定模板,,，，H,1，SH,,0，0.07ms3021.88,0.2000，0.08件3动模板43.86,0.240
，0.560R34R34.610,0.19
，0.200030.50.650,0.07,,件2定模板，，l,1，Sl，,ms4,,Z，0.280型芯Ø6Ø6.240,0.09计算03,,，，h,1，Sh，,，0.240ms4,,Z件3动模板3.53.680,0.08
3.2模具型腔壁厚的确定
塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，本模具的凹模采用的是整体嵌入式，因此可用整体式圆形型腔壁厚计算公式来确定型腔侧壁厚S和型腔底板厚度T，如图3-2所示。
（1）整体式圆形型腔侧壁厚的计算
a）按刚度条件计算时，其侧壁厚为:
4ph
S,1.15
（2）E,,,
式中:
S——型腔的侧壁厚度，mm;
P——型腔内单位面积熔体压力，Mpa.可取注射成型压力的25%,50%,则p取45Mpa;
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图3-2塑料模具型腔
h——型腔高度，mm.本设计型腔高度为h=2mm;
5E——型腔材料的弹性模量，Mpa（一般中碳钢E=2.1×10Mpa,预硬化塑料模具钢
5E=2.2×10Mpa）;
[δ]——型腔许用变形量，mm（查相关表得[δ]?
0.05mm，取[δ]=0.05mm）。
将相关数据代入式
（2）中，得:
4，4523S,1.15mm,0.463mm5，，2.2100.05
b）按强度条件计算，其侧壁厚度为:
,,14733,,,,S,r,1,r,1,4.12mm（3）,,p,，,,2147245
式中:
[б]——型腔材料的许用应力，Mpa（一般地，未经淬硬的钢材的许用应力取[б]=78.4,98Mpa，对淬硬到HRC53,58的钢材，取[б]=137.2,156.8Mpa,本设计中取[б]=147Mpa）。
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第三章主要零部件的设计计算
（2）整体式圆形型腔底板厚度的计算
a）按刚度条件计算，其底板厚度为:
4pr
H,30.56（4）,,E,
式中:
H——型腔底板的厚度，mm;
r——型腔内半径，mm（本型腔内半径r=6.75mm）。
将相关数据代入式（4）中，得:
445，6.753H,0.56mm,1.143mm52.2，10，0.05b）按强度条件计算，其底板厚度为:
pr2
H,0.87（5）,,,
将相关数据代入式（5）中，得:
245，6.75
H,0.87mm,3.25mm
147根据以上刚度、强度计算得出型腔的壁厚要求为:
型腔侧壁厚度S?
4.12mm;
型腔底板厚度H?
3.25mm。
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第四章成型设备的校核计算4.1模具闭合高度的确定和校核
4.1.1模具闭合高度的确定
定模座板H=20mm;1
定模板H=20mm;2
动模板H=20mm;3
支承板H=30mm;4
垫块H=50mm;5
动模座板H=25mm;6
则该模具闭合高度
H=H+H+H+H+H+H123456
=（20+20+20+30+50+25）mm=165mm4.1.2模具闭合高度的校核
由于XS-Z-60型注射机所允许的模具最小厚度H=70mm，模具最大厚度min
H=200mm，而计算的模具闭合高度H=165mm，所以模具闭合高度满足H?
H?
H的maxminmax安装条件。
4.2锁模力的校核
锁模力是指注射机的合模机构对模具所施加的最大夹紧力，注射机锁模力的校核关系式为:
F,KpA（6）式中:
F——注射机锁模力，查相关表得XS-Z-60型柱塞式注射机锁模力为500KN;
K——压力损耗系数，一般取1.1,1.2;
P——型腔内熔体的压力，本塑件p=45Mpa;
2,4A——塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和，本模具中m;A,9.7，10将相关数据代入式（6）中，得:
6,4KpA,1.2，45，10，9.7，10,52.38KN<500KN故锁模力能满足模具设计的要求。
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第四章成型设备的校核计算4.3模具安装部分的校核
该模具的外型最大部分尺寸为100mm×160mm，XS-Z-60型注射机模板最大安装尺寸
为330×440mm,故能满足模具安装部分的要求。
4.4模具开合模行程的校核
开模行程也叫做合模行程，指模具开合过程中动模座板的移动距离，用符号S表示，
XS-Z-60型注射机的最大开模行程S=180mm,满足下列计算所需的出件要求:
Max
S>H+H+（5,10）mm=6+38+7=51mm（7）Max12
式中:
H——塑件所用的脱模距离，mm;1
H——包括浇注系统在内的塑件高度，mm;2
因S=180mm>51mm，故该注射机的开模行程满足要求。
Max4.5注射机注射量的校核
在一个注射成型周期内，注射模具内所需的塑料熔体总量（m）与模具浇注系统的熔i体和型腔容积有关，其值用下式计算:
m,Nm，m（8）isj
式中:
N——型腔数量;
3m——单个制品的质量或体积，g或cm;s
3m——浇注系统和飞边所需的塑料质量或体积，g或cm;j
33已知N=4,m?
0.448cm，经估算m?
1.476cm;sj
将相关数据代入式（8）中，得:
3m,Nm，m?
3.26cmisj
3XS-Z-60型注射机的额定注射量为m=60cm，为使注射成型过程稳定可靠，应有I
3m=（0.1,0.8）m=3,24cmiI
因此，该注射机的注射量满足模具的要求。
以上分析证明:
XS-Z-60型柱塞式注射机能满足要求，
故可以采用。
根据校核结论，将XS-Z-60型柱塞式注射机填入成型工艺卡。
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第五章成型零部件的加工
5.1精密注射模具的特点
1）精度要求高
精密注射模具是用来成型精密塑件的模具，因而对精密模具零件的尺寸精度要求是非常高，必须是以微米（µm）为单位进行测量。
）手式加工对机械加工的比例极小2
精密模具的最主要的制造特点是除了抛光和组装作业外，均不用手式加工。
一般模具的机械加工和手式加工所占的百分比分别为60%,70%和30%,40%，而精密模具的机械
10%。
加工和手式加工所占比例为90%,
3）模具可进行淬火处理
模具零件的硬度越高，则寿命业越高，为使淬火的模具零件具有高精度，则必须采用磨削加工或电加工。
如前所述，当模具需进行拼装时，要求各拼块具有很高的精度。
根据成型塑件的差异，在每次注塑过程中，模具处于高温曲内，因而当对模具零件采用低温回火后，在成型加工过程中，模具温度有又对零件进行重复回火而使硬度降低。
同时还需要考虑残留奥氏体所引起的体积膨胀。
一般回火温度至少应是成型加工时模具温度的两倍以上，并适应地进行低温处理以消除残留的奥氏体。
5.2模具制造钢材特点
1）材料及热处理
对退火钢、调质钢、预硬钢、全淬硬钢及析出钢等材料
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