计算器外壳注塑模毕业设计

目 录

摘 要............................................................ I Abstract............................................................ I 第一章 绪论........................................................ 1

１.１ 塑料制品与塑料模具的概念 .................................. 1

1.1.1塑料制品 ............................................... 1 1.1.2模具概念 ............................................... 1 1.2 塑料的组成 .................................................. 1

1.2.1塑料的定义 ............................................. 1 1.2.2塑料的组成 ............................................. 1 1.3 塑料的分类 .................................................. 1

1.3.1按照塑料的组成分类 ..................................... 1 1.3.2按照塑料材料受热后的性能分类 ........................... 1 1.3.3按照材料的用途分类 ..................................... 1 1.3.4按照塑料半制品或制品分类 ............................... 2 1.3.5按照成形方法分类 ....................................... 2 1.4 塑料的性能及其应用 .......................................... 2

1.4.1塑料的性能 ............................................. 2 1.4.2塑料的应用 ............................................. 2 1.5 塑料的注塑成型 .............................................. 3 1.6 塑料工业的现状及发展 ........................................ 3 第二章 注塑模结构.................................................. 3

2.1 注塑成型原理及其工艺过程 .................................... 3 2.2 注塑模的典型机构 ............................................ 4 2.3 热塑性塑料注塑模的特点 ...................................... 4 第三章 塑件分析.................................................... 4

3.1 制件分析 .................................................... 4

3.1.1制品材料 ............................................... 4 3.1.2制品形状 ............................................... 5 3.1.3尺寸精度 ............................................... 5 3.1.4表面质量分析 ........................................... 5

第四章 注塑成型设备的选择.......................................... 7

4.1 注塑成型设备的分类 .......................................... 7 4.2 初选注射机 .................................................. 7 4.3 模架的选择 .................................................. 8 第五章 外壳注塑模浇注系统的设计.................................... 8

5.1 浇注系统的组成及设计原则 .................................... 8

5.1.1浇注系统的组成 ......................................... 8 5.2 浇注系统的设计原则 .......................................... 9 5.3 主流道设计 ................................................. 10

5.3.1浇口套进料口直径的确定 ................................ 10 5.3.2球面凹坑半径 .......................................... 10 5.3.3浇口套与定模板、定位环的配合 .......................... 10 5.3.4选定浇口套 ............................................ 10 5.4 冷料穴和拉料杆的设计 ....................................... 10

5.4.1带Z型头拉料杆的冷却穴 ................................ 11 5.4.2带球形头拉料杆的冷却穴 ................................ 11 5.4.3无拉杆的冷料穴 ........................................ 11 5.5 分流道的设计 ............................................... 12

5.5.1分流道的设计原则 ...................................... 12 5.5.2分流道截面形状和尺寸 .................................. 12 5.5.3根据型腔在分流面上的排布情况 .......................... 13 5.5.4分流道的表面粗糙度 .................................... 14 5.5.5分流道的布置 .......................................... 14 5.6浇口的设计.................................................. 14

5.6.1浇口位置的选择原则 .................................... 14 5.6.2浇口类型的确定 ........................................ 14

第六章 注塑模具成型零部件的设计................................... 16

6.1 型腔数目的确定 ............................................. 16 6.2 分型面的确定 ............................................... 16 6.3 成型零部件结构设计 ......................................... 17

6.3.1凹模的结构设计 ........................................ 18 6.3.2凸模的结构设计 ........................................ 19 6.3.3成型零件的工作尺寸计算 ................................ 20

第七章 排气系统设计............................................... 24 第八章 脱模系统设计............................................... 26

8.1 脱模机构的选用原则 ......................................... 26 8.2 脱模力的计算 ............................................... 27 8.3 推出零件尺寸的确定 ......................................... 28

8.3.1推杆直径的确定 ........................................ 28 8.4 复位杆的确定 ............................................... 29 第九章 加热与冷却系统设计......................................... 30

9.1冷却系统设计................................................ 30

9.1.1冷却系统设计原则 ...................................... 30 9.1.2常见冷却系统结构 ...................................... 30 9.2 加热系统设计 ............................................... 30 第十章 结构零件的设计............................................. 31

10.1 合模导向装置的设计 ........................................ 31

10.1.1导向装置的作用 ....................................... 31 10.1.2导向装置的设计原则 ................................... 31 10.1.3导柱的结构、特点及用途 ............................... 31 10.1.4导套和导向孔的结构及特点 ............................. 32 10.2 支承零件的设计 ............................................ 32 第十一章 模具参数校核............................................. 35

11.1 注塑机参数校核 ............................................ 35 总结............................................................... 36 致谢............................................................... 37 参考文献........................................................... 38 文献翻译........................................................... 39

Electrochemistry galvanization in plastic mold's application ... 39 电化学电镀在塑料模具中的应用 ................................... 43

摘 要

本文以模具设计为主要内容，介绍了模具技术的现状及发展状况，并以具体的计算器外壳制品为例完成注射模具设计，说明了注塑模具设计的一般步骤，包括：制品分析，选材，设计计算，工艺参数校核，模具动作过程分析及特点，模具总体设计，零件设计，绘制模具装配图，零件图，模具校验等。

关键词：ABS 模具设计 装配图 零件图 Abstract

This article take the mold design as the primary coverage, introduced the mold technology's present situation and the development condition, and complete the injection mold design take the concrete calculator outer covering product as the example, explained the injection mold design general step, including: The product analysis, the selection, the design calculation, the technological parameter examination, the mold movement process analysis and the characteristic, the mold system design, the components design, draws up the mold assembly drawing, the detail drawing, the mold verification and so on.

I

Key words: ABS Mold design Assembly drawing Detail drawing

II

第一章 绪论

１.１ 塑料制品与塑料模具的概念 1.1.1塑料制品

塑料制品是采用塑料为主要原料加工而成的生活用品、工业用品的统称。 塑料是一类具有可塑性的合成高分子材料。它与合成橡胶、合成纤维形成了当今日常生活不可缺少的三大合成材料。具体地说，塑料是以合成树脂为主要成分，在一定温度和压力等条件下可以塑制成一定形状，在常温下保持形状不变的材料。

1.1.2模具概念

一种用于压塑、挤塑、注射、吹塑和低发泡成型的组合式塑料模具，它主要包括由凹模组合基板、凹模组件和凹模组合卡板组成的具有可变型腔的凹模，由凸模组合基板、凸模组件、凸模组合卡板、型腔截断组件和侧截组合板组成的具有可变型芯的凸模。模具凸、凹模及辅助成型系统的协调变化。可加工不同形状、不同尺寸的系列塑件。 1.2 塑料的组成 1.2.1塑料的定义

塑料是指以高分子合成树脂为主要成分，在一定的温度和压力下具有可塑性和流动性，可被制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。 1.2.2塑料的组成

塑料的组成，是一聚合物合成树脂为主要原料（约占材料总重量的40～100％），再加入各种辅助材料：增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂和增强材料等。加入辅助材料的目的，是为了改善塑料的使用性能和加工性能，有时是为了节约价格昂贵的树脂原料。 1.3 塑料的分类

塑料的分类方法通常有一下几种。 1.3.1按照塑料的组成分类 根据塑料的组成不同，塑料可分为单组分塑料和多组分塑料。单组分塑料除了加入大量树脂以外，还加入了着色剂、润滑剂、抗氧剂等少量辅助材料；也有的塑料除了树脂以外完全不加任何添加剂。多组分塑料以树脂、填料、增塑剂等为主要成分。

1.3.2按照塑料材料受热后的性能分类

根据塑料材料受热后的表现不同，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料。 热塑性塑料是指合成树脂都是线型或支链型高聚物，在特定温度范围内能反复加热和冷却硬化的塑料。常用的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、ABS等。

热固性塑料是指合成树脂在加热前为线型结构，加热初期具有可熔性和可塑性，但加热到一定温度后，分子呈网状结构并硬化定型。定型后，材料不再具有可熔性和可塑性。常用的热固性塑料有酚醛塑料、环氧树脂、氨基塑料等。 1.3.3按照材料的用途分类

按照材料用途的不同，塑料可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。

通用塑料是指产量大、用途广、形成好、价格低廉的塑料，如聚乙烯、聚丙烯等。 工程塑料是指可以作为工程材料的塑料，或者说是可以作为结构材料的塑料。工程塑料具有良好的力学性能和尺寸稳定性，在高、低温仍具有优良的性能，如聚酰胺、聚砜、聚碳酸酯等。

特种塑料是指具有特种性能、可应用于特殊要求的塑料，如氟塑料、有机硅塑料

1

等。

1.3.4按照塑料半制品或制品分类

模塑料是由热固性树脂和各种填料和经过充分混合、辊压、粉碎而得到的。 增强塑料是指组分中含有高强度纤维，使某些力学性能比原来树脂有较大提高的塑料。

微孔塑料也称发泡塑料或泡沫塑料，其内部因存在大量相互连通或不连通的小孔穴而降低了密度。

单丝是指强度足以在工业操作中用做纱或在其他应用中作为实体的模塑制品等。 1.3.5按照成形方法分类

模压塑料是供压塑用的树脂混合料，如一般树脂混合料等。 层合塑料是指借加热、加压等方法把相同或不同材料的两层或多层结合为整体的塑料材料。

注塑、挤出和吹塑用的塑料能够在机筒温度下熔融流动，在模具中迅速硬化，包括一般热塑性塑料等。

铸塑塑料是指在没有压力或稍加压力的情况下，能够在模具中硬化并成为一定形状制品的液态树脂混合料，如单体浇注尼龙等。

反映注塑模塑料是指在压力下被注入模具型腔，反应固化为成品的液态原材料，包括聚氨酯类塑料等。 1.4 塑料的性能及其应用 1.4.1塑料的性能

塑料的力学性能：塑料是轻而强的材料，不同的材料其功能也不相同。选择材料时强度是重要的，因此从拉伸强度、冲击强度、弯曲强度几个方面考虑。同时成型条件、温度与湿度也影响力学性能。

塑料的热性能：1、短期热性能 2、低温下脆化 3、长时间的热降解 4、塑料的热传导 5、塑料的热膨胀

塑料的其它性能：1、塑料的密度 2、吸水性 3、熔体指数 4、加工温度范围 5、化学阻抗或耐腐蚀性 6、渗透性 7、燃烧性 8、电性能 9、耐候性 10、光学性能

1.4.2塑料的应用

塑料巳被广泛用于农业、工业、建筑、包装、国防尖端工业以及人们日常生活等各个领域。

农业方面：大量塑料被用于制造地膜、育秧薄膜、大棚膜和排灌管道、鱼网、养殖浮漂等。 工业方面：电气和电于工业广泛使用塑料制作绝缘材料和封装材料；在机械工业中用塑料制成传动齿轮、轴承、轴瓦及许多零部件代替金属制品；在化学工业中用塑料作管道、各种容器及其它防腐材料；在建筑工业中作门窗、楼梯扶手、地板砖、天花板、隔热隔音板、壁纸、落水管件及坑管、装饰板和卫生洁具等。 在国防工业和尖端技术中，无论是常规武器、飞机、舰艇，还是火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船和原子能工业等，塑料都是不可缺少的材料。

在人们的日常生活中，塑料的应用更广泛，如市场上销售的塑料凉鞋、拖鞋、雨衣、手提包、儿童玩具、牙刷、肥皂盒、热水瓶壳等等。目前在各种家用电器，如电视机、收录机、电风扇、洗衣机、电冰箱等方面也获得了广泛的应用。 塑料作为一种新型包装材料，在包装领域中已获得广泛应用，例如各种中空容器、注塑容器(周转箱、集装箱、桶等)，包装薄膜，编织袋、瓦楞箱、泡沫塑料、捆

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扎绳和打包带等 1.5 塑料的注塑成型

注塑成型（注射）是使热塑性或热固性模塑料先在加热料筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。 注塑成型几乎适用于所有的热塑性塑料。近年来，注塑成型也成功地用于成型某些热固性塑料。注塑成型的成型周期短（几秒到几分钟），成型制品质量可由几克到几十千克，能一次成型外形复杂、尺寸精准、带有金属或非金属嵌件的模塑品。因此，该方法适应性强，生产效率高。 1.6 塑料工业的现状及发展 我国塑料工业的现状：

我国的塑料加工工业近几十年得到迅猛发展，尤其是改革开放二十多年来，年平均增长速度达到10%以上，塑料工业昂首阔步以\朝阳工业\的姿态步入了21世纪，取得了举世瞩目的成绩，2001年塑料制品总产量已达2000多万吨，按产量已位居世界第二位。据国家统计局提供的数据，塑料制品业全部国有企业和年产品销售收入500万元以上非国有独立核算工业企业，2001年全年累计完成工业总产值为2043.86亿元，比上年增长14.9%，塑料制品总产量1185.3万吨，比上年增长13.1%，完成产销率96.6%。塑料制品产量在全国各省、市、自治区分布是不均匀的，但可喜的是2001年西部地区塑料制品发展速度与全国相比是最快的。我国的塑料加工技术与装备、塑料产品的种类及应用领域都已步入世界先进行列。在经济全球化高速发展和我国加入WTO后的新形势下，我国的塑料制品加工业面临着前所未有的机遇和挑战的局面。 我国塑料工业方法的重点：

1.农用塑料及土工合成材料重要生产建设资料要进一步高性能化。

2.包装材料和塑料建材快速增长，要严格按产品标准生产施工规程推广应用。 3.高科技高附加值的工程塑料制品及复合材料应用领域随国民经济发展不断扩展。

4.大宗塑料制品生产逐步向高科技水平经济规模方向发展 5.增加塑料制品品种、提高产品档次须重视塑料机械和模具的设计与制造，提升装备整体素质

6.健身器材、医用塑料、家庭日用塑料等产品应达到合乎安全卫生环保要求，让人们放心使用

7.减少环境污染应加强废弃塑料回收处理及降解的研究开发

8.保护臭氧层淘汰消耗臭氧层物质，对泡沫塑料生产实行无氟技术改造。

第二章 注塑模结构

2.1 注塑成型原理及其工艺过程

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注塑成型的基本原理是将颗粒状或粉状塑料通过注射机的料斗送进加热的料筒中，经过加热，材料熔化呈流动状态。此时，在柱塞或螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向前移动，然后通过料筒前段的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模具型腔中，充满型腔的熔料在受到压力的情况下，经过冷却固化后，保持着模具型腔所赋予的形状，然后开模分型获得所需的制品。根据制品大小、形状、厚度的不同以及模具结构、注射机类型、制品品种和成型工艺条件等因素的影响，在一般情况下，一次成型的周期在几秒至几分钟不等。

各种注射成型机完成注射成型的动作程序可能不完全一致，但基本工序是相同的。可以归纳为图2-1：

合模 注塑 保压 冷却开模 顶出 合模

预 模 图2-1注射机工作循环图 2.2 注塑模的典型机构 注塑模具的分类方法很多。根据制品材料的不同，注塑模具可分为热塑性注塑模模具和热固性注塑模模具；根据注塑模机类型的不同，注塑模具可分为卧式、立式和直角式注塑模具；根据模具型腔数量的不同，注塑模具可分为单型腔模具和多型腔模具。通常，注塑模具是按照其总体结构上某些特征进行分类的。

根据结构特征的不同，注塑模具可分为单分型面注塑模具、多分型面注塑模具、带有活动镶件的注塑模具、自动卸螺纹注塑模具、侧向分型抽芯注塑模具、定模设置推出机构的注塑模具以及热流道注塑模具等。 2.3 热塑性塑料注塑模的特点

1.注塑成型工艺可由机床自动按照一定程序完成，便于实现自动化，生产效率高，适于大批量生产。

2.注塑一般可一次成型，减少了制品再加工程序。 3.可以制作形状较复杂的塑料制品。 4.模具通用简单、制品成本较低。

5.注塑成型后的废品及废料可以重新加热注射，故节约材料。 6.操作易于掌握，不需要等级较高的技术操作。 第三章 塑件分析 3.1 制件分析

模具设计的主要依据是制品图。在设计模具前，必须首先审查并分析制品图，详细了解制品的材料、结构形状、尺寸精度及成形工艺性等方面的条件。 3.1.1制品材料

计算器外壳的材料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。它是无毒、无味的微黄或白色不透明颗粒料，密度为1.05g/cm3，英文缩写为ABS。在材料的组成元素中，丙烯腈使聚合物耐油、耐热、耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有卓越的柔韧性，苯乙烯使聚合物具有良好的刚性和流动性。ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能，其制品可着成五颜六色，具有60%的高光泽度。ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理，使用温度一般超过80oC。

ABS广泛应用于制造汽车内饰件。机械部件、电器外壳、通信工具、旋钮、仪表

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盘、容器、灯具、家具、安全帽等，也可用于生产板材、管件等产品。

ABS的吸湿性较强，在成型之前需充分干燥。ABS应采用高温、高压、中低速注射，由于材料的成型收缩率较小，所以具有较好的尺寸稳定性。 3.1.2制品形状

计算机外壳的具体结构、尺寸如图3.1所示。从外形上看，该制品几乎为长方体，在其内部有一个椭圆形的内孔，边缘一侧有一个3mm×88mm的缺口。 3.1.3尺寸精度

根据制品图可知，该制品的复杂程度一般。重要尺寸包括：

?0.228801320?0.56mm、

12mm、33?0.13mm、0?0.1820mm、16?0.13mm、0?0.22mm等，尺寸精度为3～5

级。制品壁厚最大处为3.6mm，最小处为1.8mm，壁厚虽不是很均匀，但整体较薄，有利于成形。 3.1.4表面质量分析

该制品的外表要求光滑、无毛刺，没有其他特殊要求，是比较容易实现的。 通过以上分析可知，制品的总体要求不是很高，加工和成型都可以得到保证。

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图3-1计算器外壳

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第四章 注塑成型设备的选择 4.1 注塑成型设备的分类

塑料注射机是利用塑料成型模具，将热塑性塑料或热固性塑料制成塑料制品的主要成型设备。塑料注射机是目前塑料成型设备中，增长最快、产量最多、应用最广的塑料成型设备。

塑料注射机按用途可以分为热塑性塑料通用机和专用注射机（热固性塑料注射机、注射吹塑机、发泡注射机、排气注射机等）；按外形可以分为卧式注射机、立式注射机和直角式注射机；按塑料在料筒内的塑化方式可以分为柱塞式注射机和螺杆式注射机。目前，在生产中应用最为广泛的是卧式螺杆式热塑性塑料通用注射机。

4.2 初选注射机

该产品的材料为ABS，查表得其密度范围为1.04～1.07g/cm3,收缩率为0.3～0.8%，则选取其密度为1.05g/cm3，收缩率为0.55%。 使用UG NX4软件分析外壳的三维图形可得计算器外壳的体积为

V塑V塑 =17.31 cm3,

结合塑料的体积，以及以后设置浇道冷料的考虑，初步确定一模两腔，这样塑件的体积为34.62cm3，外壳塑件的总质量为MZ=2?V浇M浇?=/=25g/1.05g/cm3=23.81cm3

=2×1.05g/cm3×17.31 cm

3=36.351g。估算浇注系统的凝料质量为25g，可计算出浇注系统的体积为：

故

V总V塑V浇=+=34.62cm3+23.81cm3=58.43cm3

M总MZM浇=+=36.351g+25g=61.351g

因为实际的注射量最好是理论注射量的60～80%。又因为该件的截面尺寸较大，故选择XS-ZY-125。其参考数据如表4-1。 表4-1注射机参考数据 模板最大距离螺杆的直径（mm） 30 600 L0(mm） 最大理论注射容104 量（cm3） 注射压力（N/cm2） 12000 模板行程L1（mm） 300 喷嘴圆弧半径r12 （mm） 喷嘴孔径d（mm） 4 喷嘴移动距离210 （mm） 锁模力（KN） 900 最大注射面积320 （cm2） 7

最大模具厚度H300 （mm） 最小模具厚度H1(mm） 推出形式 200 其他 两侧没有推杆，机 械推出 总力280KN，开模8T,顶杆最大距离190mm 4.3 模架的选择

塑料注射模标准模架共有两种。两种标准模架的区别在于应用范围。中小型标准模架的模板尺寸B×L≤500mm，大型标准模架的模板尺寸B×L为630mm×630mm～1250mm×2000mm。

根据刚才确定是一模两腔，以及塑件的尺寸选择模架系列中的250mm×L中L取250mm，其模架示意图如图4-1。

图4-1模架的基本形式

第五章 外壳注塑模浇注系统的设计

浇注系统是指模具中从注射机喷嘴接触处到型腔为止的塑料熔体的流动通道。浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔的各个深处，并在填充及凝固过程中，将注射压力传递到型腔的各个部位，以获得外形清晰、内在质量优良的塑件。 5.1 浇注系统的组成及设计原则 5.1.1浇注系统的组成

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普通浇注系统由主流道、分流道、内浇口、冷料穴几部分组成，但随注射机种类而略有不同。

主流道 主流道是指从注射机喷嘴与模具接触处开始，到有分浇道支线为止的一段流通道，它起到将熔体从喷嘴引入模具的作用，其尺寸的大小直接影响熔体的流动速度和填充时间。

分浇道 分浇道是主流道与型腔进料口之间的一段流道，主要起分流和转向作用，使熔体以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。 浇口 浇口也称进料口，是指料流进入型腔前最狭窄部分，也是浇注系统中最短的一段，其尺寸狭小且短，目的是使料流进入型腔前加速，便于充满型腔，且又利于封闭型腔口，防止熔体倒流，也便于成型后冷料与塑件分离。

冷料穴 在每个注射成型周期开始时，最前端的料接触低温模具后会降温、变硬称之为冷料，为防止此冷料堵塞浇口或影响制件的质量而设置的料穴，冷料穴一般设在主流道的末端，有时在分浇道的末端也增设冷料穴。

图5-1 a）为安装在卧式或立式注射机上的注射模具所用的浇注系统，亦称为直浇口式浇注系统，其主流道垂直于模具分型面；图5-1 b）为安装在直式注射机上的注射模具所用浇注系统，主流道平行于分型面。

1-型腔； 2-型芯；3-浇口；4-分流道；5-拉料杆；6-冷料穴；7-主流道；8-浇道套

图5-1注塑模的普通浇注系统 5.2 浇注系统的设计原则 1.了解塑料的成型工艺特性。掌握塑料的流动特性以及温度、剪切速率对精度的影响，以设计出合适的浇注系统。 2.尽量避免或减少产生熔接痕。熔体流动时应尽量减少分流的次数，有分流必然有汇合，熔体汇合之处必然会产生熔接痕尤其在流程长、温度低时，这对塑件强度的影响较大。

3.有利于型腔中气体的排出。浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个部分，使浇注系统及型腔中原有的气体能有序地排出，避免充填过程中产生紊流或涡流，也避免因气体积存而引起凹陷、气泡、烧焦等塑件的成型缺陷。 4.防止型芯的变形和嵌件的位移。浇注系统设计时应尽量避免塑料熔体直接冲击细小型芯和嵌件，以防止熔体的冲击力使细小型芯变形或嵌件位移。 5.尽量采用较短的流程充满型腔。这样可有效减少各种质量缺陷。 6.流动距离比的校核。对于大型或薄壁塑料制件，塑料熔体有可能因其流动距离过长或流动阻力太大而无法充满整个型腔。

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5.3 主流道设计

由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷射反复接触，所以只有在小批量生产时，主流道在注射模上直接加工，在大部分注射模中，主流道通常设计成可拆卸、可更换的主流道浇口套形式。

为了让主流道凝料能从浇口套中顺利的拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角2°～6°，小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5～1mm。由于小端的前面是球面，其深度为3～5mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1～2mm。流道的表面粗糙度值

Ra为0.08?m。

5.3.1浇口套进料口直径的确定

查表可知：型号XS-ZY-125的注射机的喷嘴直径为：d=4mm，根据《塑料模具设计》的公式：

D=d+（0.5～1）mm=4+（0.5～1）mm=4.5mm～5mm 取D=5mm

式中：D-浇口套进料口直径 5.3.2球面凹坑半径

查表可知：型号XS-ZY-125的注射机的喷嘴球头半径为：r=12mm，根据《塑料模具设计》的公式：

R=r+（1～2）mm=12+（1～2）mm=12mm～15mm 取R=14mm

5.3.3浇口套与定模板、定位环的配合

浇口套与模板的配合采用H7/m6的过渡配合；浇口套与定位环采用H9/f9的配合。

5.3.4选定浇口套

根据以上计算可知：浇口套进料口直径为：D=5mm；球面凹坑半径为：R=14mm。如图5-2所示。

图5-2浇口套

5.4 冷料穴和拉料杆的设计

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1-型腔；2-浇口；3、7-冷料穴；4-三次分流道；5-二次分流道；6-一次分流道 图5-3多型腔模具分型面上的分流道冷料 冷料穴是浇注系统的结构组成之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中流料的前部冷料，以免这些冷料注入型腔，主流道冷料穴结构如图5.2，多型腔模具分型面上的分流道冷料穴如图5-3所示。

主流道末端的冷料穴还有便于在该处设置主流道拉料杆的功能。在模具分型时，注射凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出膜外。

5.4.1带Z型头拉料杆的冷却穴

在冷料底部有一根和冷料穴公称直径相同的Z型头的顶杆，称为拉料杆，这是常见的形式。由于拉料杆头部的侧凹将主流道凝料钩住，分模时即可将凝料从流道拉出，拉料杆的根部固定在顶出板上，故在塑件用顶杆拉出时，冷料也同时被顶出，取塑件的时候朝着拉料钩的侧向稍许移动，即可将塑件连同浇注系统凝料一道取下。同类型的还有带顶杆的倒锥形冷料穴，其凝料顶出杆也都固定在顶出板上，分模时靠倒锥或侧凹起拉料作用，然后再强行顶出，因此，这两种形式宜用于弹性较好的塑料成型，由于取主流道时无需作横向移动，故容易实现自动化操作。

5.4.2带球形头拉料杆的冷却穴

这种拉料杆专用于塑件以推板脱模的模具中，塑料熔体进入冷料穴，紧包在拉料杆的球形头上，开模时即可将主流道凝料从主流道中拉出。球形拉料杆的根部固定在动模一边的型芯固定板上，并不随顶出装置移动，故当推板动作推塑件时，就将主流道凝料从球形拉料杆上硬刮下来。菌形拉料杆和尖锥形拉料杆为上述拉料杆的变异形式，锥形拉料杆无储存冷料的作用，它靠塑料收缩的包紧力而将主流道拉住，故可靠性亦不如上面两种。为增加锥面的，摩擦力，可采用小锥度，或增加锥面的粗糙度，但尖锥的分流道作用好，在单腔模成型中心孔的塑件上经常采用。

5.4.3无拉杆的冷料穴

图5-4拉料杆 在主流道面对

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的动模板上开一锥形凹坑：为了拉出主流道凝料，在锥形凹坑的锥壁上垂直于锥边钻有一深度不大的小孔，分模时靠小孔的固定作用将主流道凝料从主流道中拉出，顶出。

综上所述在本设计中选用Z型头拉料杆。如图5-4所示。 5.5 分流道的设计

分流道是主流道与浇口之间的通道，是指塑料熔体从主流道进入多型腔的各个型腔或单型腔模多处进料的通道，起分流和转向作用。在多型腔的模具中分流道必不可少，而在单型腔的模具中，有的则可省去分流道。在分流道设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能的避免熔体温度的降低，同时还要考虑减少流道的容积。

5.5.1分流道的设计原则

1.分流道的表面不要求很光滑，表面粗糙度一般在1.25?m～2.5?m即可，这可以增加对外层塑料熔体流动的阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层，有利于保温。但表壁不得凸凹不平，以免对分型面和脱模不利。 2.当分流道较长时，在分流道末端应开设冷料穴，以容纳注射开始时产生的料流“前锋”，保证塑件的质量。

3.分流道可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动、定模板上，合模后形成分流道形状。

4.分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡。 5.5.2分流道截面形状和尺寸 分流道开设在动、定模分型面的两侧或任意一侧，其截面形状应尽量使其比表面积（流表面积与其体积之比）小。常用的分流道截面形式有圆形、梯形、半圆形及矩形，如图5-5。其各截面特性比较如表5-1。

图5-5分流道截面形状 表5-1各截面特性比较 特性 截面形状 简图 热量损失 加工性能 流动阻力 效果 12

单面圆形 矩形 梯形 圆 较小 易 小 佳 大 易 大 不良 较小 易 较小 良 小 较难 小 最佳 根据表5.1所示 分流道截面选择梯形。

则梯形截面分流道的尺寸可按下面经验公式确定： b=0.2654m4L 公式（1）

2 h=3b 公式（2）

式中：b----梯形大底边宽度mm； m----塑件的质量g； L----分流道的长度mm； h----梯形的高度mm。

梯形的侧面斜角?常取5°～10°，底部以圆角相连。公式（1）的适用范围为塑件壁厚在3.5mm以下，塑件质量小于200g，且计算结果梯形小边长应在3.2mm～9.5mm范围内合理。根据成型条件不同，b也可在5～10mm内选取。则b=6mm，h=4mm

5.5.3根据型腔在分流面上的排布情况 分流道可以分为一次分流道、两次分流道甚至三次分流道。分流道的长度要尽可能短，且弯折少，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材和能耗。图5-6所示为分流道长度的设计参数尺寸，其中L1=6～10mm，L2=3～6mm，10mm。L的尺寸根据型腔的多少和型腔的大小而定。

L3=6～

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图5-6分流道的长度

5.5.4分流道的表面粗糙度

由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道的表面粗糙度值不能太小，一般

Ra取值0.16?m左右，这

可增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。 5.5.5分流道的布置

分流道常用的布置形式有平衡式和非平衡式两种，这与多型腔的平衡式与非平衡式的布置是一致的。多型腔模具应尽量均衡布置型腔，使熔融塑料几乎同时达到每个型腔的进料口，这样，塑料到每个型腔的压力和温度是相同的，塑件的品质理应相同。如果各个型腔的分流道长短不同，则远端型腔处的压力与温度较低，塑件可能形成较明显的熔接痕，甚至塑料可能填充不足。当分流道采用平衡式布置有困难时，可使远端型腔的进料口比近型腔的进料口稍大，即加大进料口的宽度或深度，以求各塑件品质接近。对于流动性差的塑料，要避免采用非平衡式分流道。 5.6浇口的设计

浇口是指流道末端与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统中断面尺寸最小并且最短的部分，（除主流道型腔浇口外）。它的作用是使塑料熔体快速注入型腔，顺利地填满型腔，并且在冷却时补料以补偿塑料的收缩。 5.6.1浇口位置的选择原则 1.尽量缩短流动距离

浇口位置的选择应保证迅速和均匀地充填模具型腔，尽量缩短熔体的流动距离，这对大型塑件更为重要。

2.避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷

小的浇口如果正对着一个宽带和厚度较大的型腔，则熔体经过浇口时，由于受到很高的剪切应力，将产生喷射和蠕动等现象，这些喷出的高度定向的细丝或断裂会很快冷却变硬，与后进入型腔的熔体不能很好熔合而使塑件出现明显的熔接痕。要克服这种现象，可适当地加大浇口的截面尺寸，或采用冲击型浇口（浇口对着大型芯等），避免熔体破裂现象的产生。 3.浇口应开设在塑件壁厚处

当塑件的壁厚相差较大时，若将浇口开设在壁薄处，这时塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，而且还易冷却，影响熔体的流动距离，难以保证充填满整个型腔。从收缩角度考虑，塑件厚壁处往往是熔体最晚固化的地方，如果浇口开设在薄壁处，那厚壁的地方因熔体收缩得不到补缩就会形成表面凹陷或缩孔。为了保证塑料熔体顺利充填型腔，使注射压力得到有效传递，而在熔体液态收缩时又能得到充分不缩，一般浇口的位置应开设在塑件的厚壁处。 4.浇口位置的设置应有利于排气和补缩 5.减少熔接痕，提高熔接强度 5.6.2浇口类型的确定

常见的浇口类型有一下几种：点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、直接浇口、中心浇口、平缝浇口、轮辐式浇口、环形浇口、爪形浇口

浇口的形状、尺寸对塑料质量影响很大。浇口的断面形状常为圆形或矩形，浇口面积与分流道断面积比为0.03～0.09.浇口长度一般取0.5～2.0mm。采用小断面

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力，与凹模配合，直接接触成型塑料内表面或上下端面。与凹模相类似，凸模也可以分为整体式和组合式两类。整体式凸模就是把凸模与模板作为整体，结构牢固，成型质量好，但钢材消耗量大，适用于内表面形状简单的小型凸模。当塑件内表面形状复杂而不便于机械加工，或形状虽然不复杂，但为节省优质钢材，减少切削加工量时，可采用组合式凸模，将凸模及固定板分别采用不同材料制造和热处理，然后连接在一起，常用的连接方式有轴肩式连接、螺钉连接、销钉定位或者螺钉连接，止口定位。

同样，如前所述，根据外壳塑件的结构特征，同时考虑到加工的难易程度和模具的成本问题，“外壳注塑模具”的凸模采用整体式嵌入式结构，镶件设计成台肩镶件，其结构形式如图6-5所示

图6-5 整体嵌入式凸模 6.3.3成型零件的工作尺寸计算

所谓工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸、型芯的高度尺寸和型腔的深度尺寸、中心距尺寸等。任何塑件都有一定的尺寸要求，有些塑件还有特殊精度要求。影响塑件精度的因素很复杂，主要有以下三方面：

1.零件的制造误差

成型尺寸的精度应当高于制品相对尺寸的精度，一般模具制造误差取塑件尺寸公差的三分之一或四分之一。 2.收缩率的影响

它包括设计模具选取的计算收缩率与实际收缩率的差异，以及成型塑件时由于工艺条件波动、材料批号发生变化而造成塑件收缩率值的波动，前者造成塑件尺寸系统误差，后者造成塑件尺寸的偶然误差。 计算成型零件工作尺寸时，塑料的成型收缩率可按相应的标准和有关塑料生产厂的产品说明书等资料查找。对于某些不太重要的制品，可以不考虑收缩率。对尺寸精度有较高要求的制品，只有在成型工艺规程规定条件下制造出试样后，才能获得准确地收缩率值。塑料制品的壁厚、形状、外形尺寸、熔料流长度、浇口形式等均对收缩有影响，这点在计算成型零件工作尺寸时应予注意。

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3.成型零件的磨损量

由于成型过程中的磨损，凹模尺寸变的越来越大，型芯尺寸变的越来越小，假设型芯周围均匀磨损。故认为中心距尺寸基本保持不变。 4.安装配合误差

成型过程中无动作要求的成型零件，一般采用过渡配合安装。要求动作的零件，则对制品尺寸带来误差，动模与定模时，会产生合模位置误差。 模具设计过程中确定成型零件的工作尺寸时必须考虑上述因素，否则就难以保证塑件的尺寸达到预定的要求。

查手册知ABS塑料的收缩率是0.3%～0.8%，则ABS塑料的平均收缩率为SCP = ( 0.3% + 0.8% ) / 2 = 0.55% 。

按照下列公式计算型腔、型芯工作部位尺寸：

3??ZLLSL0SSCP型腔径向尺寸 M=（+·-4△） 2??ZHSHSSCP3H0M型腔深度尺寸 =(+·-△) 30LLSL型芯径向尺寸 M=(S+S·CP+4△)??Z 20HHSHSSCP3型芯高度尺寸 M=(+·+△)??Z

式中： LM----模具型腔或型芯在室温下的尺寸 （mm）； HM----型腔深度后型芯高度 （mm）；

HSLS----制品在室温下的尺寸 （mm）；

----制品在室温下的深度尺寸 （mm）； ----平均收缩率；

SCP △----塑件制品的公差 （mm）；

?Z ---- 模具制造公差，按制品公差的1/4-1/3选取。根据制品的精度要求，确定模具的制造公差为制品公差的1/3，即?Z=1/3。 类别 型径向尺寸 腔 塑件尺寸 公式 132 74 计算结果 ?0.170132.31 3??ZLM=（LS+LS·SCP-4△）0 ?0.13074.12 21

88 3 深度 3.6 128.4 70.4 20 12 型芯 径向尺寸 88 30LM=(LS+LS·SCP+4△)??Z 88.313.02 2??HM=(HS+HS·SCP-3△) 0Z 3.62 ?0.730 129.5371.0720.2812.200?0.17 0?0.13 0?0.070?0.0688.650?0.07 33 33.280?0.04 16 3.6 高度 1.8 16.183.62 20HM=(HS+HS·SCP+3△)??Z 1.81 0?0.04 型腔结构如图6-6，型芯结构如图6-7。

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图6-6型腔结构示意图

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图6-7型芯结构示意图

第七章 排气系统设计 型腔内气体的来源，除了型腔内原有的空气外，还有因塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体。塑料熔体向注射模型腔填充过程中，必须要考虑把这些气体顺

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序排出，否则，不仅会引起物料注射压力过大，熔体填充型腔困难，造成充不满模腔，而且，气体还会在压力作用下渗进塑料中，使塑件产生气泡，组织疏松，熔接不良。因此在模具设计时，要充分考虑排气问题。 一般来说，对于结构复杂的模具，事先较难估计发生气阻的准确位置。所以，往往需要通过试模来确定其位置，然后再开排气槽。排气槽一般开设在型腔最后被充满的地方。排气的方式有开设排气槽排气和利用模具零件配合间隙排气。 1、开设排气槽排气应准循的原则

（1） 排气槽最好开设在分型面上，因为分型面上因排气槽产生飞边，易随塑件脱出；

（2） 排气槽的排气口不能正对操作人员，以防熔料喷出而发生工伤事故； （3） 排气槽最好开设在靠近嵌件和塑件最薄处，因为这样的部位最容易形成熔接痕；

（4） 排气槽的宽度可取1.5～1.6mm，其深度以不大于所用塑料的一边值为限，通常为0.02～0.04mm，排气槽的形式如图7-1所示

图7-1排气槽形式

2、间隙排气 大多数情况下，可利用模具分型面或模具零件间的配合间隙自然地排气，可不另设排气槽。特别是对于中小型模具时是利用分型面及成型零件配合间隙排气，间隙的大小和排气槽一样，通常为0.02～0.04mm。

尺寸较深的型腔，气阻位置往往出现在型腔底部，这时，模具结构应采用镶拼方式，并在镶件上制作排气间隙。注意：无论是排气间隙还是排气槽均应与大气相同。通常来说，对于结构复杂的模具，事先较难估计产生气阻的准确位置。 3、确定排气形式

根据计算器外壳的结构特性可选择分型面开排气槽的形式，L=6mm，h=0.03mm H=0.5mm，宽度取1.5mm。其形式如图7-2所示

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图7-2分型面上的排气槽

第八章 脱模系统设计 注射成型的每一循环中，塑件必须从模具中脱出，这种脱出塑件的机构称为脱模机构或顶出机构。一般脱模机构的动作方向与开模的运动方向是一致的。 8.1 脱模机构的选用原则

1、使塑件脱模时不发生变形（略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成永久变形）；

2、推力分布依脱模阻力的大小要合理安排；

3、推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂； 4、推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；

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5、推杆位置痕迹须不影响塑件外观；

6、脱模机构的运动应保证灵活、可靠、不发生误动作。 8.2 脱模力的计算

将制品从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力称为脱模力。计算脱模力时应考虑：

1、由收缩包紧力造成的制品与型芯的摩擦阻力。 2、由大气压力造成的阻力。 3、由塑料的粘附力造成的脱模力。 4、推出机构运动摩擦阻力。 脱模机构的分类，见表8-1 表8-1脱模机构的分类 手动脱模 机动脱模 按动力来源 脱 液压脱模 模 气动脱模 机 简单脱模机构 构 二级脱模机构 分 按结构分类 顺序脱模机构 类 双脱模机构 螺纹制品脱模机构 在脱模力的计算中，将t为制品的厚度，

??rcpt≥10的制品视为薄壁制品，反之，视为厚壁制品。

?cp为型芯的平均半径（指圆形截面、矩形截面时可求其相等

远，即以其周长除以?）。在本设计中，该制品为厚壁制品。 厚壁制品脱模力的计算公式：

2??r均?????lcos?(f?tan?)??B21?f?cos?sin?2r均cos???cos??2tcos??2tr均 Q= Q----锁模力 (N)；

r均----型芯的平均半径 （cm）；

?----塑料的弹性模量 （N/cm2）；

?----塑料的收缩率；

l----被包容型芯的长度 （cm）；

?----塑料的泊松比，约为0.38～0.39；

?----脱模斜度，ABS的脱模斜度，型腔40′～1°型芯35′～1°t----壁厚

（cm）

f----塑料与钢的摩擦系数 ABS的摩擦系数为0.21～0.35 B----垂直于脱模方向型芯的投影面积 （cm2） 则Q=26083.2N

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脱模机构的设计

在本设计中，选用推杆脱模 8.3 推出零件尺寸的确定

在推出机构中最主要的零件是推件板和推杆，推件板的厚度和推杆的直径的确定又是设计的关键。 8.3.1推杆直径的确定 推杆的选择原则：

1、为使推杆不易于弯曲，推杆的截面应有不少于1／2的面积承受脱模力； 2、推杆直径的选择，依塑件具体情况而定。原则上宁多勿少，直径宁小勿大，个别情况例外； 3、为使推杆不触及型芯，推杆外周距型芯应留有不小于0.2～0.5mm的距离(依型芯大小而定)，且当推杆孔磨损时，有更换较大截面推杆的余地；

4、推杆的前端，原则上应高出于型腔表面0.1～0.2mm，以免塑件上留有推杆突起痕迹，但应依塑件要求而定；

5、推杆在闭模时，有可能与侧抽芯冲突，应采用推杆先复位机构； 6、当塑件上有加强筋及突脐时，推杆应设在其上；

7、塑件为矩形壳体时，由于隅角部位散热不良，推杆不宜设在隅角部位； 8、当采用潜伏浇口时，推浇口的推杆端部可以略低于浇道表面；

9、推杆与推杆孔之间的双边间隙，应能保证不溢料而又能排气。对于流动性较好的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙等，应不大于0.03～0.04mm，其他种塑料则应不大于0.04～0.05mm。 推杆的材料：45钢

L2F14其计算公式为：d=K（nE）

式中：d----推杆的最小直径 ，mm； K----安全系数，可取K=1.5； F----脱模力，N； n----推杆的数目；

E----钢材的弹性模量，查得E=2.1?10

5MPa；

参考选定的标准模架的参数，初选推杆长度为90mm，个数n=1。 由前面计算数据可知：F=26083.2N，取n=1（一个塑件的推杆数目） 则 d取10mm 配合：与型腔的配合采用H9/f9。如图8-1所示。

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图8-1推杆结构示意图 8.4 复位杆的确定

脱模机构在完成塑件脱模后，为进行下一个循环，必须回到初始位置，除顶板脱模外，其它脱模形式一般均需设复位杆装置。如遇到脱模机构与抽芯机构相互干扰时，必须在脱模机构上增设复位装置。目前常见的复位装置有复位杆、顶杆兼复位杆、弹簧复位以及自动复位等。 在本设计中选用复位杆复位，如图8-2。

图8-2复位杆结构示意图

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