模具設計與製造專業畢業設計（論文）

1.1 引言

現今我國模具工業呈現新的發展特點與趨勢，結構調整等方面取得了不少成績，信息社會經濟全球化不斷髮展進程，模具行業發展趨勢主要是模具產品向着更大型、更精密、更復雜及更經濟快速方面發展。伴隨着產品技術含量不斷提高，模具向着信息化、數字化、精細化，自動化方面發展；模具企業向着技術集成化、設備精良化，產品品牌化、管理信息化、經營國際化方向發展。

隨着汽車、it電子、航空等相關行業領域高速發展，我國模具行業日新月異、高技術含量模具成為“xx”發展重點。未來中國將重點發展高技術含量模具，模具產品向輕巧、精美、快速高效生產、低成本與高質量方向發展。

1.2 模具的發展

日常生產、生活中所使用到的各種工具和產品，無不與模具有着密切的關係。模具的形狀決定着這些產品的外形，模具的加工質量與精度也就決定着這些產品的質量。因為各種產品的材質、外觀、規格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄模、衝壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。隨着入世後製造業中心向中國轉移，模具產業有望迎來30%的增長。與it業相比，模具專業的從業人員的價值會隨着從業年限和經驗的積累而不斷提升，是一個真正的“永不衰退的行業”。

1.3 本設計研究的主要內容

本人設計的這副模具是塑料成型模具，是比較常見的塑料注塑成型模具。通過本次設計，主要完成了以下工作：

1、使用proe軟件對塑料電錶盒蓋進行三維造型，並確定選擇一模二腔的型腔佈置方式。

2、進行模具設計。模具設計主要包括澆注系統的設計、冷卻系統的設計、成型零部件的設計、脱模機構的設計。

3、用cad繪製了模具的二維裝配圖，以及型腔、型芯、定模固定板等主要零件。

4、用pro/e完成了模具的三維裝配圖。

1.4 畢業設計的意義 撰寫畢業論文是檢驗學生在校學習成果的重要措施，也是提高教學質量的重要環節。可以這麼説，畢業論文是結束大學學習生活走向社會的一箇中介和橋樑。畢業論文是大學生才華的第一次顯露，是向祖國和人民所交的一份有份量的答卷，是投身社會主義現代化建設事業的報到書。一篇畢業論文雖然不能全面地反映出一個人的才華，也不一定能對社會直接帶來巨大的效益，對專業產生開拓性的影響。但它總是在一定程度上表明一個人的能力與才華，向社會展示自身的價值。撰寫畢業論文在學業生涯中是一件值得留戀的事情。論文寫作過程中所喚起的對科學研究的極大興趣，所激發的對科學事業的滿腔熱情，以及寫作中辛勤的耕耘

2 成型工藝分析

2.1 塑件形狀

在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結構、尺寸大小、精度等級和表面質量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件製品所需的模具結構和模具精度。

零件如圖所示，具體尺寸詳見圖紙，該塑件結構簡單，生產量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求一般。

圖2-1 3d視圖

2.2 abs材料分析

abs塑料系丁二烯—丙烯腈—苯乙烯組成的三元共聚物，俗稱abs塑料，其臨界表面張力為34—38mn/cm，熱變形温度為70—107℃，能夠溶解abs塑料的溶劑有酮、苯和酯類溶劑，而醇類和烴類溶劑對abs塑料沒有溶蝕作用，所以所選用的abs專用塗料中一般應含有適量的上述溶劑和非溶劑。abs塑料的塗料選擇範圍較寬，以熱塑性丙烯酸酯塗料為主，還有環氧醇酸硝基漆等，以下為abs塑料的一個專用塗料樹脂實例。丙烯酸樹脂組成：甲基丙烯酸甲酯40%—45%甲基丙烯酸＜2%甲基丙烯酸丁酯35%—40%過氧化苯甲酰2%—5%丙烯酸羥乙酯20%偶氮二異丁腈1%—2%溶劑組成：甲苯、二甲苯50份200#溶劑汽油20份乙酸丁酯30份

1、乾燥處理：80-90度,2小時。

2、熔化温度：200~240c。

3、模具温度：50~80c。

4、注射壓力：儘可能地使用高注射壓力。

5、注射速度：對於較小的澆口使用低速注射，對其它類型的澆口使 用高速注射。典型用途 電氣和商業設備（電視、吸塵器的外殼等），器具（冰箱的內箱、容器等），空調的護珊，電話殼體等。

2.3 塑料成型工藝性能分析

1.無定形料,流動性中等,吸濕大,必須充分乾燥,表面要求光澤的塑件須長時間預熱乾燥80-90度,3小時.

2.宜取高料温,高模温,但料温過高易分解(分解温度為>270度).對精度較高的塑件,模温宜取50-60度,對高光澤.耐熱塑件,模温宜取60-80度.

3、如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，採取高料温、高模温，或者改變入水位等方法。

4、如成形耐熱級或阻燃級材料，生產3-7天后模具表面會殘存塑料分解物，導致模具表面發亮，需對模具及時進行清理，同時模具表面需增加排氣位置。

5.塑件壁不宜太厚，應均勻，避免有尖角和缺口

2.4 塑件尺寸精度分析

模具的結構設計及製造精度直接影響到塑件的尺寸精度，在成型過程中，若模具的剛性不足或模腔內承受的成型壓力太高，使模具產生變形，就肝造成塑件成型尺寸不穩定。

如果模具的導柱與導套間的配合間隙由於製造精度差或磨損太多而超差，也會使塑件的成型尺寸精度下降。

塑料製品外形尺寸的大小主要取決於塑料品種的流動性和注射機規格，在一定的設備和工藝條件下流動性好的塑料可以成型較大尺寸的製品，反正成型出的製品尺寸就比較小。從節約材料和能源的角度出發，只要能滿足製品的使用要求，一般都應將製品的結構設計的儘量緊湊，以便使製品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為abs，流動性較好，適用於不同尺寸的製品。

塑件的尺寸精度直接影響模具結構的設計和模具的製造精度。為降低模具的加工難度和模具的製造成本，在滿足塑件要求的前提下儘量把塑件的尺寸精度設計得低一些。由於塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公差等級確定精度等級。根據我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照塑件的尺寸與公差（sj1372-1978）的塑料製件公差數值標準來確定。根據塑件的使用要求，本次產品尺寸均採用mt5級精度。

2.4.1 塑件的表面質量分析

塑料電錶盒是一個結構簡單，表面要求較高的曲形塑件。產品總體長69mm,高10mm，壁厚1.5mm。所有尺寸都未標註公差，建意採用公差等級mt5。 外觀要求沒有缺陷、飛邊、毛刺，塑料件表面是屬於外觀面，模具表面要求較高，拋光要好，成型特別要注意外觀質量。

經過以上分析可知，只要在合理的工藝參數下注射時，成型塑件的質量跟性能都能保證。

2.4.2 塑件的表面粗糙度分析

塑件和模具的粗糙度之間的要求是模具要高一個級別，而塑件表面粗糙度還與使用的塑件原材料有關，有些材料注塑件永遠也達不到某種粗糙度要求，所以你還得考慮注塑原材料問題。

塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上儘可能避免冷疤、雲紋等疵點來保證外，主要是取決於模具型腔表面粗糙度。塑料製品的表面粗糙度一般為ra 0.02～1.25 之間，模腔表壁的表面粗糙度應為塑件的1/2，即ra 0.01～0.63 。模具在使用過程中由於型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應隨時給以拋光復原。

該塑件外部需要的表面粗糙度比內部要高許多，為ra0.2 ，內部為0.4 。

2.5 結構工藝性分析

（1）、脱模斜度

由於注射製品在冷卻過程中產生收縮，因此它在脱模前會緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便於脱模，防止因脱模力過大拉傷製品表面，與脱模方向平行的製品內外表面應具有一定的脱模斜度。脱模斜度的大小與製品形狀、壁厚及收縮率有關。斜度過小，不僅會使製品尺寸困難，而且易使製品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脱模方便，但會影響製品尺寸精度，並浪費原材料。通常塑件的脱模斜度約取0.5～1.5 ，根據文獻[1]，塑件材料abs的型腔脱模斜度為0.5 ～1 50/ ，型芯脱模斜度為30/～1 。

（2）、塑件的壁厚

塑件的壁厚是最重要的結構要素，是設計塑件時必須考慮的問題之一。塑件的壁厚對於注射成型生產具有極為重要的影響，它與注射充模時的熔體流動、固化定型時的冷卻速度和時間、塑件的成型質量、塑件的原材料以及生產效率和生產成本密切相關。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應儘量小。因為壁厚太大不僅會使原材料消耗增大，生產成本提高，更重要的是會延緩塑件在模內的冷卻速度，使成型週期延長，另外還容易產生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脱模、裝配、使用中會發生變形，影響到塑件的使用和裝配的準確性。選擇壁厚時應力求塑件各處壁厚儘量均勻，以避免塑件出現不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1～4 ，最常用的數值為1～3 。塑料電錶盒蓋壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為2 左右。

（3）、塑件的圓角

為防止塑件轉角處的應力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應位置模具和塑件的力學角度，需要在塑件的轉角處和內部聯接處採用圓角過度。在無特殊要求時，塑件的各連接角處均有半徑不小於0.5～1 的圓角。一般外圓弧半徑大於壁厚的0.5倍，內圓角半徑應是壁厚的0.5倍。

塑料電錶盒蓋表面圓角半徑和內部轉彎處圓角都足夠大。

（4）、孔

塑料製品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當孔太複雜時，會使熔體流動困難，模具加工難度增大，生產成本提高，困此在塑件上設計孔時，應儘量採用簡單孔型。由於型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時周圍易產生熔接痕，導致孔的強度降低，故設計孔時孔時孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大於孔徑，孔的周邊應增加壁厚，以保證塑件的強度和剛度。

第三章 成型設備的選擇

3.1 注射機的分類

注塑機又名注射成型機或注射機。它是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具製成各種形狀的塑料製品的主要成型設備。分為立式、卧式、全電式。注塑機能加熱塑料，對熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。

1、按塑化方式分類

1) 柱塞式塑料注射成型機：它的混煉性很差的，塑化性也不好，要加裝分流梭裝置。現在已很少使用。

2) 往復式螺桿式塑料注射成型機：依靠螺桿進行塑化與注射，混煉性和塑化性都很好，現在使用最多。

3) 螺桿——柱塞式塑料注射成型機依靠螺桿進行塑化與依靠柱塞進行注射，兩個過程分開來。

2、按合模方式分類

1) 機械式

2) 液壓式

3) 液壓——機械式

3.2 注塑機的基本結構與功能

注塑機通常由注射系統、合模系統、液壓傳動系統、電氣控制系統、潤滑系統、加熱及冷卻系統、安全監測系統等組成。

（1）注射系統

注射系統的作用：注射系統是注塑機最主要的組成部分之一，一般有柱塞式、螺桿式、螺桿預塑柱塞注射式3種主要形式。目前應用最廣泛的是螺桿式。其作用是，在注塑料機的一個循環中，能在規定的時間內將一定數量的塑料加熱塑化後，在一定的壓力和速度下，通過螺桿將熔融塑料注入模具型腔中。注射結束後，對注射到模腔中的熔料保持定型。

注射系統的組成：注射系統由塑化裝置和動力傳遞裝置組成。

螺桿式注塑機塑化裝置主要由加料裝置、料筒、螺桿、射咀部分組成。動力傳遞裝置包括注射油缸、注射座移動油缸以及螺桿驅動裝置（熔膠馬達）。 （2）合模系統

合模系統的作用：合模系統的作用是保證模具閉合、開啟及頂出製品。同時，在模具閉合後，供給予模具足夠的鎖模力，以抵抗熔融塑料進入模腔產生的模腔壓力，防止模具開縫，造成製品的不良現狀。

合模系統的組成：合模系統主要由合模裝置、調模機構、頂出機構、前後固定模板、移動模板、合模油缸和安全保護機構組成。

（3）液壓系統

液壓傳動系統的作用是實現注塑機按工藝過程所要求的各種動作提供動力，並滿足注塑機各部分所需壓力、速度、温度等的要求。它主要由各自種液壓元件和液壓輔助元件所組成，其中油泵和電機是注塑機的動力來源。各種閥控制油液壓力和流量，從而滿足注射成型工藝各項要求。

（4）電氣控制系統

電氣控制系統與液壓系統合理配合，可實現注射機的工藝過程要求（壓力、温度、速度、時間）和各種

程序動作。主要由電器、電子元件、儀表、加熱器、傳感器等組成。一般有四種控制方式，手動、半自動、全自動、調整。

（5）加熱/冷卻系統

加熱系統是用來加熱料筒及注射噴嘴的，注塑機料筒一般採用電熱圈作為加熱裝置，安裝在料筒的外部，並用熱電偶分段檢測。熱量通過筒壁導熱為物料塑化提供熱源；冷卻系統主要是用來冷卻油温，油温過高會引起多種故障出現所以油温必須加以控制。另一處需要冷卻的位置在料管下料口附近，防止原料在下料口熔化，導致原料不能正常下料。

（6）潤滑系統

潤滑系統是注塑機的動模板、調模裝置、連桿機鉸等處有相對運動的部位提供潤滑條件的迴路，以便減少能耗和提高零件壽命，潤滑可以是定期的手動潤滑，也可以是自動電動潤滑；

（7）安全保護與監測系統

注塑機的安全裝置主要是用來保護人、機安全的裝置。主要由安全門、液壓閥、限位開關、光電檢測元件等組成，實現電氣——機械——液壓的聯鎖保護。

監測系統主要對注塑機的油温、料温、系統超載，以及工藝和設備故障進行監測，發現異常情況進行指示或報警。3.3 注塑機類型的選用以及相關參數的校核

3.3.1 估算塑件體積

根據第二章中對abs塑料的性能分析，取製件的平均密度為1.05g/cm3，平均收縮率為0.5. 在pro/e軟件中按照1:1畫出三維實體圖，利用pro/e分析指令對工件進行體積的計算得圖3—1的數據。及體積為 ，質量為5.98g。

圖3—1塑件質量屬性

3.3.2 凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算

由於本次設計採用冷流道點澆口澆注系統，故凝料在分型面上的投影面積為：

=73.89kn

式中：

——塑件及流道凝料在分型面上的投影面積（ ）

——單個塑件在分型面上的投影面積（ ）

——冷流道在分型面上的投影面積（ ）

——模具所需要的鎖模力（n）

——塑料熔體對型腔的平均壓力（mpa）

3.3.3 注塑機型號的選擇

根據每一生產週期的注射體積和鎖模力的計算值，可初選用xs-zy-125卧式注塑機。其具體參數如下[14]：

注塑機最大注塑量：

注塑壓力：

螺桿直徑：42mm

鎖模力：

注塑機拉桿間距：290mmx4260mm

頂出行程：100mm

最小模厚：200mm

最大模厚：300mm

模板行程：300mm

注塑機定位孔直徑：100 mm

噴嘴球半徑：sr18

3.3.4 注射機相關參數的校核

（1）最大注射壓力的校核

零件的原料為abs，所需注射壓力為80～120mpa，而所選注射機壓力為120mpa，所以注射壓力符合要求。

（2） 最大注塑量的校核

注塑機的最大注塑量應大於製品的質量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好是注塑機的最大注塑量的80%[15]。所以選用的注塑機最大注塑量應滿足：

(3—1)

式中： ——注塑機的最大注塑量， ；

——塑件的體積，該產品體積為 ；

——澆注系統體積，該產品澆注系統體積為 ；

故最大注塑量符合要求。

（3）鎖模力校核

當高壓的塑料熔體充滿型腔時，會產生一個沿注射機軸向的很大推力 ，該推力應小於注射機額定的鎖模力 ，或者注射成型時會因鎖模不緊而發生溢邊跑料現象，即有：

(3—2)

(3—3)

式中 ：

——注塑機的額定鎖模力；900kn；

——型腔內塑膠熔體在注塑機軸向推力；

a——塑件和澆注系統在分型面上的投影面之和；

p——型腔內塑膠熔體的壓力；30mpa；

——注射壓力；

k——壓力損耗係數，0.2~0.4；

故鎖模力符合要求。

（4）模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核、開模行程校核將在模架確定了在進行，以保證校核的準確性。

第四章 塑料電錶盒蓋注塑模具的設計

4.1 分型面的選擇與排氣系統的設計

4.1.1 分型面的選擇

塑料在模具型腔凝固形成塑件，為了將塑件取出來，必須將模具型腔打開，也就是必須將模具分成兩部分，即定模和動模兩大部分。定模和動模相接觸的面稱分型面。通常有以下原則：

（1）分型面的選擇有利於脱模：分型面應取在塑件尺寸的最大處。而且應使塑件流在動模部分，由於推出機構通常設置在動模的一側，將型芯設置在動模部分，塑件冷卻收縮後包緊型芯，使塑件留在動模，這樣有利脱模[15]。如果塑件的壁厚較大，內孔較小或者有嵌件時，為了使塑件留在動模，一般應將凹模也設在動模一側。拔模斜度小或塑件較高時，為了便於脱模，可將分型面選在塑件中間的部位，但此塑件外形有分型的痕跡。

（2）分型面的選擇應有利於保證塑件的外觀質量和精度要求。

（3）分型面的選擇應有利於成型零件的加工製造。

根據零件圖結合以上原則選擇在工件的開口處當分型面。根據cad設計——模具型腔功能繪製出分型面二維圖如圖4—1。

圖4—1 分型面

4.1.2 排氣糟的設計

塑料熔體在填充模具的型腔過程中同時要排出型腔及流道原有的空氣，除此以外，塑料熔體會產生微量的分解氣體。這些氣體必須及時排出。否則，被壓縮的空氣產生高温，會引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產生氣泡，或使塑件熔接不良引起強度下降，甚至充模不滿。

因該模具為中小型模具，且分型面適宜，可利用分型面排氣，所以無需設計排氣槽。

4.2 塑件成型方案的確定

根據塑件外形形狀尺寸及其加工精度要求，此模具設計關鍵在於採用什麼澆注系統成型，初定注塑模方案如下：

方案一：採用側澆口單分型面成型，方案草圖如圖4—2上：

圖4—2 成型方案草圖-

4.2.1 型腔數目的對比

方案一是採用一模二腔結構，對於塑料電錶盒蓋，產品結構較小，採用一模兩穴，生產效率不高，成型總週期會變長，浪費生產成本。

4.2.2 兩大澆注系統的對比

（1）普通澆注系統優點：

①　模具結構簡單，造價低，維護較簡單。

②　易於使用，也能很好地滿足某些美觀需求 。

③　在沖模過程中，對温度控制要求較低。

（2）普通澆注系統缺點：

①　原材料浪費較大，生產成本價大。

②　產生自動化程度不高。

（3）無流道凝料澆注系統的優點：

①　節約原材料，降低成本

②　縮短成型週期，提高機器效率。

③　改善製品表面質量和力學性能。

④　不必用三板式模具即可以使用點澆口。

⑤　提高自動化程度。

⑥　可用針閥式澆口控制澆口封凍。

⑦　多模腔模具的注塑件質量一致。

⑧　提高注塑製品表面美觀度。

（4）無流道凝料澆注系統的缺點：

①　模具結構複雜，造價高，維護費用高。

②　 開機需要一段時間工藝才會穩定，造成開價廢品較多。

③　 出現熔體泄露、加熱元件故障時，對產品質量和生產進度影響較大。

綜合考慮產品性能及模具結構需要，從流道系統選擇方面考慮，應該選擇普通澆注系統。

4.2.3 方案的確定

綜合以上幾點，結合實際生產要求，決定本次採用方案二作為設計目標。對於前面所提到得產品精度不易保證的問題，將從設計結構方面對其進行保證，使得生產的產品滿足實際要求。

4.3 模具腔數的確定

根據模具的生產批次為批量生產，一模多腔能提高生產效率，降低每件產品的模具費用。根據單件的體積為 ，體積偏小，按初步選擇的注射機xs-zy-125額定的注射量為 ，完全滿足一模多腔要求。根據所選的注射機工作平台尺寸，採用一模二腔模具結構。平面佈局如圖4—3。

圖4—3 型腔平面佈局

4.4 澆注系統的設計

澆注系統指由注射機噴嘴中噴出的塑膠進入型腔的流動通道。其作用是使塑膠熔體平穩有序地填充型腔，並在填充和凝固過程中把注射壓力充分傳遞到各個部分，以獲得組織緊密的塑件。通過比較兩種流道的特點，結合本次設計的實際情況，決定採用冷流道澆注系統。

4.4.1 確定澆口位置

根據產品結構，初步在塑件的頂部做為澆口位置，並採冷流道點澆口澆注系統。

4.4.2 主流道的設計

流道是澆注系統中從注射機噴嘴與模具相接觸的部分開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。

（1）、主流道的尺寸

設計中選用的注射機為xs-zy-125卧式注塑機，其噴嘴直徑為3.0 ，噴嘴球面半徑為18 ，注口襯套如圖4-4所示。

圖4-4 澆注系統與定位環、澆口套

（2）、主流道襯套的形式

選用如圖所示類型的襯套，這種類型可防止襯套在塑料熔體反作用下退出定模。將主流道襯套和定位球設計成兩個零件，然後配合固定在模板上，襯套與定模板的配合採用 。

圖4-5 主流道襯套及其固定形式

（3）、主流道襯套的固定

主流道襯套的固定，使用定位圈壓緊固定方式。

4.4.3 分流道的設計

分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道，分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態。本設計中由於塑件排布比較緊湊,且採用點澆口。如圖所示。

圖4-6 分流道的位置

4.4.4 冷料穴的設計

主流道的末端需要設置冷料穴，儲存製品中出現固化的冷料。因為最先流入的塑料因接觸温度低的模具而使料温下降，如果讓這部分温度下降的塑料流入型腔會影響製品的質量，為防止這一問題必須在沒塑料流動方向在主流道末端設置冷料穴以便將這部分冷料存留起來。

4.5 成型零部件設計

4.5.1 型腔徑向尺寸

根據塑件尺寸 和技術要求為未注尺寸公差的為5級，查《塑膠成型加工與模具》表3—3得塑件公差 ，查《塑膠成型加工與模具》表7－2得模具製造公差應為it11級。查標準公差gb/t 0800.3—1998得模具製造公差 。

根據塑件尺寸 和技術要求為未注尺寸公差的為5級，查《塑膠成型加工與模具》表3—3得塑件公差 ，查《塑膠成型加工與模具》表7－2得模具製造公差應為it11級。查標準公差gb/t 0800.3—1998得模具製造公差 。

因此，型腔徑向尺寸分別為 。

4.5.2 型腔深度

根據塑件尺寸15mm和技術要求為未注尺寸公差的為5級，查《塑膠成型加工與模具》表3—3得塑件公差 ，查《塑膠成型加工與模具》表7－2得模具製造公差應為it11級。查標準公差gb/t 0800.3—1998得模具製造公差 。

因此，型腔深度 。

4.5.3 型芯徑向尺寸

根據塑件尺寸 和技術要求為未注尺寸公差的為5級，查《塑膠成型加工與模具》表3—3得塑件公差 ，查《塑膠成型加工與模具》表7－2得模具製造公差應為it11級。查標準公差gb/t 0800.3—1998得模具製造公差 。

根據塑件尺寸 和技術要求為未注尺寸公差的為5級，查《塑膠成型加工與模具》表3—3得塑件公差 ，查《塑膠成型加工與模具》表7－2得模具製造公差應為it11級。查標準公差gb/t 0800.3—1998得模具製造公差 。

因此，型芯徑向尺寸分別為 。

4.5.4 型芯高度

根據塑件尺寸15mm 和技術要求為未注尺寸公差的為5級，查《塑膠成型加工與模具》表3—3得塑件公差 ，查《塑膠成型加工與模具》表7－2得模具製造公差應為it11級。查標準公差gb/t 0800.3—1998得模具製造公差 。

因此，型腔深度 。

4.5.5 型腔的設計

在使用一模腔結構中，為了提高製造精度，以及模具製造的生產效率，簡化模具結構，在進行型腔設計時，將型腔設計成鑲塊式結構。根據《塑料模具設計設計參考資料彙編》表6—11在進行型腔設計時，應該取型腔長140mm，寬140mm，高40mm。為了實現冷卻效果，在型腔內設計一條循環水路，做為冷卻水道。其結構如下圖:

圖4—5 型芯

4.5.6 型芯的設計

在使用一模兩腔結構中，為了提高製造精度，以及模具製造的生產效率，簡化模具結構，在進行型芯設計時，將型芯設計成鑲塊式結構。根據《塑料模具設計設計參考資料彙編》表6—11在進行型腔設計時，應該取型腔長140mm，寬140mm，高45.07mm。為了實現冷卻效果，在型腔內設計一條循環水路，做為冷卻水道。其結構如下圖:

圖4—6 型腔

4.6 模架的選用

4.6.1 模架的選擇

根據第4—3節工件的佈局情況可得，模仁的外形尺寸為140x140。根據下面介紹的模架選擇方法，結合圖4—7，可以選出模架。

一般模架選擇原則：

（1）模仁寬近似等於頂針板的寬度,並非絕對相等，可大可小，具體視情況而定。

（2）模仁長度比回針最小間距小20mm-30mm。

（3）頂針板的寬度一般近似等於模具架寬的三分之二左右，標準模架中頂針板的

大小同模架大小已確定好。

（4）後模框底厚度一般等於模架長度的十分之一，儘量不應小於這一數值(比如：模架長600mm，則後模框底厚度為(60mm-70mm) 注意最小值不應小於20mm-30mm.

（5）前模框底厚度一般可以定為a板厚度的三分之一（比如a板厚度100mm，則

前模框底厚度可取30mm左右） 通常比後模框底厚度小些。注意最小值也

不應小於20mm-30mm。

圖4—7 模架與模仁的關係圖

根據以上原則，結合自己設計的工件外形，已知設計要求，應用cad中的燕秀工具箱，選擇龍記模胚廠生產的dci—2325系列模架。模架各板得厚度：1）a板尺寸 a板上定模板是固定在成型機射嘴側的，a板厚度選取60 mm。2）b板尺寸 b板是動模板又有充當彈簧固定板的作用，因此b板的厚度取60 mm。3）c板尺寸動模板尺寸為從選定的模架中無所要的尺寸，故對c板得厚度進行相應的修改，具體尺寸為80mm。選擇模具dci—2325—a60—b60—c80。

4.6.2 模架與注射機相關參數的校核

（1）模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核。

模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相合適

模具長×模具寬<拉桿面積

模具閉合高度校核

其中：hmin————注塑機允許最小模厚=200mm

hmax————注塑機允許最大模厚=300mm

h——————模具閉合高度=275mm

故滿足hmax＞h＞hmin。

（2）開模行程校核

注塑機的最大行程與模具厚度有關，故注塑機的開模行程應滿足下式：

(4—3)

式中：

——注塑機移動模板與固定模板之間的最大距離；

——模具閉合厚度；

——塑件脱模需要的頂出距離；

——塑件的厚度；

a——取出澆注系統凝料需要的距離。

結合的校核，可以得出：選擇的注射機與模架結構符合要求

4.7 導向機構的設計

4.7.1 導向機構的功用

導向合模機構對於塑料模具是必不可少的部分，因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置，所以必須設有導向機構，導柱安裝在動模一邊或定模一邊均可，通常導柱設在主型腔周圍。

導向機構的主要作用有：

定位:合模時維持動定模之間的一定方位，和模後保持模腔的正確形狀。

導向：合模時引導動模按序閉合，防止損壞型芯，並承受一定的側向力

承載：採用推板脱模或三板式模具結構，導柱有承受推板和定模型腔板得重載荷作用。

4.7.2 導向機構的設計

（1）導柱：帶頭導柱和有肩導柱兩種結構形式，有的導柱開設油槽，內存潤滑劑，以減少導柱導向的摩擦，小型模具和生產批量小的主要採用帶頭導柱，大型模具和生產批量大的模具多采用有肩導柱。此次設計的為小型模具，所以採用帶頭導柱，具體設計參照gb 4169.4-84。設計如圖4—9與圖4—10。

圖4—9 導柱三維圖

圖4—10 導柱二維圖

（2）導套：直導套和帶頭導套兩種結構形式，帶頭導套軸向固定容易，直導套裝入模板後，應有防止被拔出的結構，具體尺寸可以參照有關國家標準。設計如圖4—11與圖4—12。

圖4—11 導套三維圖 圖4—12 導套二維圖

4.8 温度調節系統的設計

4.8.1 温度調節系統設計原理

在注射成型過程中，模具温度直接影響到塑件的質量如收縮率、翹曲變形、耐應力開裂性和表面質量等，並且對生產效率起到決定性的作用，在注射過程中，冷卻時間佔注射成型週期的約80%，然而，由於各種塑膠的性能和成型工藝要求不同，模具温度的要求有盡相同，因此，對模具冷卻系統的設計及優化分析在一定程度上決定了塑件的質量和成本，模具温度直接影響到塑膠的充模、塑件的定型、模塑的週期和塑件質量，而模具温度的高低取決於塑膠結晶性，塑件尺寸與結構、性能要求以及其他工藝條件如熔料温度、注射速度、注射壓力、模塑週期等。影響注射模冷卻的因素很多，如塑件的形狀和分型面的設計，冷卻介質的種類、温度、流速、冷卻管道的幾何參數及空間佈置，模具材料、熔體温度、塑件要求的頂出温度和模具温度，塑件和模具間的熱循環交互作用等[10]。

1.低的模具温度可降低塑件的收縮率。

2.模具温度均勻、冷卻時間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形。

3.對結晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸穩定，避免後結晶現象，但是將導致成型週期延長和塑件發脆的缺陷。

4.隨着結晶型聚合物的結晶度的提高，塑件的耐應力開裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但對於高粘度的無定型聚合物，由於其耐應力開裂性與塑膠的內應力直接相關，因此提高模具温度和充模，減少補料時間是有利的。

提高模具温度可以改善塑件的表面質量。

在注射成形過程中，模具的温度直接影響塑件的成型質量和生產效率，根據塑膠的要求，注射到模具內的塑膠温度為 左右，而從模具中取出塑件的温度約為 ，温度降低是由於模具通入冷卻水，將温度帶走了，普通的模具通入常温的水進行冷卻，通過調節水的流量就可以調節模具的温度

因零件使用的塑膠是pe，要求模温高，若模具温度過低則會影響塑膠的流動性，增加剪切阻力，使塑件的內應力較大，甚至還出現冷流痕、銀絲、注不滿等缺陷。因此在注射開始時，為防止填充不足，充入温水或者模具加熱。

總之，要做到優質、高效率生產，模具必須進行温度調節,對温度調節系統的要求：

1.確定加熱或是冷卻；

2.模温均一，塑件各部分同時冷卻；

3.採用低的模温，快速且大量通冷卻水；

温度調節系統應儘量結構簡單，加工容易，成本低謙。

4.8.2 模具冷卻系統的設計

冷卻系統的計算較為麻煩，在此只進行簡單的計算，設在單位時間內塑膠熔體凝固時所放出的熱量等於冷卻水所帶走的熱量，模具温度為 。

（1）冷卻水的體積流量

(4—4)

式中 ——冷卻水的體積流量，

w——單位時間（每分鐘）內注入模具中的塑料質量 ，按每分鐘注射2次，

即 ；

——單位質量的塑料在凝固時所放出的熱量，pc為 ；

——冷卻水的密度， ；

——冷卻水出口温度， ；

——冷卻水進口温度， ；

（2）冷卻水管道直徑

為了使冷卻水處於湍流狀態，取d=6mm。

（3）冷卻水在管道內的流速

大於最低流速1.66m/s，達到湍流狀態。所以選擇管道直徑合理。

（4） 冷卻管道孔壁和冷卻水之間的傳熱模係數。

根據《塑料成型加工與模具》[9]表10-5，取 ，因此

（5） 冷卻管道的總傳熱面積

(4—5)

式中：

（6） 模具上應開設的冷卻水孔數

從計算結果看，因塑件中等，單位時間注射量小，所需的冷卻水道也比較小，但一條冷卻水管道對模具來説是不可取的。根據塑料廠的生產經驗，在生產過程中型芯型腔都必須要設計小路，因為本套設計模具結構簡單，模具中等，直接在型芯型腔分別設計一條循環水路即可。

4.9 模具材料選擇

（1）滿足工作條件要求，具體的有：耐磨性、硬度、強韌性、疲勞斷裂性、高温性能、

耐冷熱疲勞性能、耐蝕性

（2）滿足工藝性能要求，具體的有：可鍛性、退火工藝性、切削加工性、氧化、脱碳敏感性、淬硬性、淬透性、淬火變形開裂傾向、可磨削性。

（3）滿足經濟性要求

在給模具選材是，必須考慮經濟性這一原則，儘可能地降低製造成本。因此，在滿足使用性能的前提下，首先選用價格較低的，能用碳鋼就不用合金鋼，能用國產材料就不用進口材料。

4.10 模具的裝配

裝配模具是模具製造過程中的最後階段，裝配精度直接影響到模具的質量、壽命和各部分的功能。模具裝配過程是按照模具技術要求和相互間的關係，將合格的零件連接固定為組件、部件直至裝配為合格的模具。

在模具裝配過程中，對模具的裝配精度應控制在合理的範圍內，模具的裝配精度包括相關零件的位置精度，相關的運動精度，配合精度及接觸只有當各精度要求得到保證，才能使模具的整體要求得到保證。

塑料模的裝配基準分為兩種情況，一是以塑料模中和主要零件台定模，動模的型腔，型芯為裝配基準。這種情況，定模各動模的導柱和導套孔先不加工，先將型腔和型芯鑲塊加工好，然後裝入定模和動模內，將型腔和型芯之間墊片法或工藝定位器法保證壁厚，動模和定模合模後用平行夾板夾緊，鏜投影導柱和導套孔，最後安裝動模和定模上的其它零件，另一種是已有導柱導套塑料模架的。

4.11 模具動作過程

開模時，在逼緊器的作用下，動模帶動定模一起運行，定模與脱料板分型，動模繼續運動進，動模與定模（分型面）分型，在成型機移動側頂杆的作用下，頂杆頂在推杆墊板上帶動頂出機構（推杆，抓料杆，斜銷，復位杆等）向前運動，把製件頂出。人工或機械手把製件取出後。成型機移動側頂杆鬆回，復位杆在彈簧的作用下帶動推杆固定板往回運動，在確保推出機構回位之後，成型機移動側向前運動，進行合模動作。

圖4—13 模具裝配圖二維圖 結 論

本論文是關於電錶盒蓋注塑模具的設計，具有較強的現實意義。它除了檢查我們的檢索、調研能力外，更重要的是綜合了大學所學的基本知識。本文在塑件工藝性、工藝方案、模具結構、模具設計及模具工作過程等方面做了詳細的論述。

通過本次設計，主要完成了以下工作：

1、使用proe軟件對塑料電錶盒蓋進行三維造型，並確定選擇一模二腔的型腔佈置方式。

2、進行模具設計。模具設計主要包括澆注系統的設計、冷卻系統的設計、成型零部件的設計、脱模機構的設計，滑塊抽芯機構的設計。

3、用cad繪製了模具的二維裝配圖，以及型腔、型芯、定模固定板等主要零件。

由於模具設計使用燕秀工具箱，對軟件使用還不熟練。加上模具結構理解不是很到位，以至於設計二維裝配圖也許會有些不規範，然後在反覆檢查過程中加以改正自己錯誤。

致 謝

面對大學生涯中任務最繁重，工作量最大，工作過程最辛苦的畢業設計，一度衝動而又茫然。在此要特別感謝朱旭輝老師的精心指導，使我學會了綜合應用所學知識，提高分析和解決實際問題的能力，為以後走上工作崗位從事實際工作奠定紮實的理論基礎和實踐經驗。

參考文獻 [1]屈xx.塑料成型工藝與模具設計(第二版)[m] .北京：高等教育出版社,XX

[2]模具設計大典編寫組.模具設計大典﹝第二卷﹞[m] .江西：江西科技出版社 XX

[3]楊-e/engineer wildfire3.0產品造型與模具設計案例精解[m].北京;高等教育出版社　XX

[4]朱xx. 基於pro/e塑料電錶盒蓋注射模設計 .塑料製造,XX.08