目 录
摘要............................................... 错误！未定义书签。
1前 言 ............................................................. 1
2塑件的工艺分析 .................................................... 3
2.1塑件原材料分析 .................................................. 3
2.2塑件结构、尺寸精度及表面质量分析 ................................ 4
2.3塑件的体积与重量 ................................................ 5
2.4塑件注塑工艺参数的确定 .......................................... 2
3拟定成型方案 ...................................................... 6
3.1分型面的选择 .................................................... 6
3.2确定型腔布置 .................................................... 7
3.3浇注系统的设计 .................................................. 8
3.3.1主流道的设计 .................................................. 8
3.3.2浇口设计 ...................................................... 8
4.模具成型零件的设计与计算.......................................... 9
4.1凸模、凹模、型芯设计与计算 ...................................... 9
4.2型腔侧壁厚度和底板的计算 ....................................... 10
5.脱模机构的设计与计算............................................. 12
5.1脱模机构的设计原则 ............................................. 12
5.2脱模力的计算 ................................................... 12
6.合模导向机构设计................................................. 13
7.注塑机的选定与相关参数的校核..................................... 14
7.1注塑机初步的选定 ............................................... 14
7.2注塑机相关参数的校核 ........................................... 14
8.设计小结......................................................... 15
参考文献........................................................... 15
塑料饭盒注塑模设计
1 前 言
随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号
的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。
近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。
本次课程设计的主要任务是塑料饭盒注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产塑料盒塑件产品，以实现自动化提高产量。针对盒盖的具体结构，通过此次设计，使我对点浇口双分型面模具的设计有了较深的认识。同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。
2 塑件的工艺分析
2.1 塑件原材料分析
本塑件及塑料饭盒为日常生活中所常见的塑料制品，主要用于盛装食品。根
据其使用的特殊性，综合分析各种塑料的性能，聚丙烯（pp）为最佳材料。
PP的主要特点如下：
①成白色蜡状，无毒，透明；
②有着极低的密度（0.89～0.92 ），固质量很轻，是大品种塑料中最轻的一
种；
③化学稳定性好，在室温下溶剂不能溶解，且有着优良的耐化学药品性和耐；
④耐热性好，其最高使用温度达150ºC，最低使用温度达-15ºC；
⑤电性能优异，耐高频电绝缘性好，在潮湿环境中也具有良好的电绝缘性；
⑥有着优异的力学性能，包括拉伸强度、压缩强度和硬度，突出的刚性和耐
弯曲疲劳性能；
⑦PP比PE容易发生热、光氧化，耐气候老化性差，必须添加抗氧剂或紫外
线吸收剂；
⑧耐抗冲击性能较差，尤其是低温冲击性差，对缺口十分敏感；
⑨PP的结晶性能导致制品的不透明性。
此外，聚丙烯的屈服强度、弹性、硬度及抗拉、抗压强度等都高于聚乙烯，
其拉伸强度甚至高于聚苯乙烯和ABS。聚丙烯吸水率低，绝缘性能好，能耐弱酸、
弱碱。但是，聚丙烯在氧、热、光的作用下极易降解老化，所以必须加入防老化
剂。定向拉伸后的聚丙烯可制作铰链，抗弯曲疲劳强度特别高。聚丙烯成型加工
时收缩率较大，易导致成型加工出来的制件出现变形、缩孔等缺陷。
2.2 塑件结构、尺寸精度及表面质量分析
（1）塑件结构分析：塑件整体高度为74.5mm，厚度为3mm，盒体底部有一个截
面半径为1.5mm的半圆环的凸台。饭盒的内径为150mm，外径为156mm，盒口有
厚度为3mm、宽4mm、半径82mm的方形截面的圆环型凸边。
（2）塑件尺寸精度分析：因塑件材料为PP,此塑件上有两个尺寸有精度要求，
分别是
Φ和
Φ，属于高等精度等级，在模具设计和制造过程中要
严格保证这些尺寸的精度要求。其余尺寸均无精度要求为自由尺寸，可按IT7
精度查取公差值。
（3）塑件表面质量分析：饭盒表面精度要求不高，采用点浇口流道的双分型面
型腔注射模可以保证其表面精度。
2.3 塑件的体积与重量
塑件主要尺寸及结构由见图3，近似计算的塑件体积V=4590.20
烯密度m=0.91g／，故塑件质量m=。 ，查手册聚丙
2.4 塑件注塑工艺参数的确定
根据情况，PP的成型工艺参数可作如下选择，在试模时可根据实际情况作
适当的调整。注射温度包括料筒温度和喷嘴温度。
料筒温度：前段温度为180-200︒C
中断温度为200-220︒C
后段温度为160-170︒C
喷 嘴：喷嘴选用直通式，喷嘴温度为170-190︒C
注射压力：选用100MPa
注射时间：选用3s
保压时间：选用40s
保压压力：选用60MPa
冷却时间：选用30s
成型周期：80s
3 拟定成型方案
3.1 分型面的选择
分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模
具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也
可以与合模方向平行或倾斜。
如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中
的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出
方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应
综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循
以下几项原则：
a）、便于塑件脱模：
Ⅰ、 在开模时尽量使塑件留在动模内
Ⅱ 、应有利于侧面分型和抽芯
Ⅲ、应合理安排塑件在型腔中的方位；
b）、考虑和保证塑件的外观不遭损坏
c）、尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同心度等）
d）、有利于排气
e）、尽量使模具加工方便
综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保
证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会
存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型
面。对于本塑件，盒口凸边的下缘面为最佳第一分型面。
3.2 确定型腔布置
确定型腔的方法有：根据锁模力确定；根据最大注射量确定；根据塑件精
度确定和经济性确定等。根据设计说明书的设计要求、塑件的几何结构特点及
尺寸精度要求，本制品采用一模一腔。
3.3 浇注系统的设计
所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。
其作用是使塑件熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清
晰的塑件。因此，浇注系统十分重要。而浇注系统一般可分为普通浇注系统和无
流道浇注系统两类。我们在这里选用普通浇注系统，它一般是由主流道、分流道、
浇口和冷料穴四部分组成。
3.3.1 主流道的设计
主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑
料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的
流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。
主流道其主要设计特点：
⑴ 主流道圆锥角α=2o～6o，对流动性差的塑件可取3 o～6o，内壁粗糙度为
Ra0.63μm。
⑵主流道大端呈圆角，半径r=1～3mm，以减小料流转向过渡时的阻力。
⑶在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过长则
会影响熔体的顺利充型。
⑷对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。但在大多数情况下是
将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与
定模座板采用H7/m6过渡配合。
⑸主流道衬套一般选用T8、T10制造，热处理强度为52～56HRC。
本塑件所用浇口套形式及其固定形式见图4和图5 。
图4 浇口套形式 图5 浇口套固定形式
3.3.2 浇口设计
浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。 浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根据经验确定，取其下限，然后在试
模过程中逐步加以修正。一般浇口的截面积为分流道截面积的3%～9%，截面
形状常为矩形或圆形，浇口长度为0.5～2mm，表面粗糙度Ra不低于0.4μm。
浇口的结构形式很多，按照浇口的形状可以分为点浇口、扇形浇口、盘形浇
口、环形浇口、及薄片式浇口。浇口的位置及尺寸要求比较严格，合理选择浇口
的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之
要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择。
浇口位置的选择直接影响到制品的质量问题，所以我们在开设浇口时应注意
以下几点：
①浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。
②浇口应设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩。
③浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除。
④浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位。
⑤对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯受冲击变
形。
⑥浇口应设在不影响制品外观的部位。
⑦不要在制品承受弯曲载荷或冲击的部位设置浇口。
根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，联系产品实际使用要求，本产品选用点
浇口较为合适。具体形式见图6。
图6 浇口形式
由于采用点浇口，所以不设冷料井。
4 模具成型零件的设计与计算
成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异行零件的长和宽），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等。任何塑件制件都有一定的几何形状和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，则精度要求较高。在模具设计时，应根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的因素相当复杂，这些影响因素应作为确定成型零件工作尺寸的依据。
4.1凸模、凹模、型芯设计与计算
凸模亦称型芯，是成型塑件内表面的零件，成型其主体部分内表面的零件称为主型芯或凸模，而成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆，成型塑件塑件上内螺纹的称为螺纹型芯。凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，其中成型塑件上外螺纹的称螺纹型环。凹、凸模按结构不同可分为整体式和组合式。
本产品模具凹模、凹模的结构均采用整体嵌入式，其形式如图7、图8所示。本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，查表取PP的成型收缩率为0.015， 模具制造公差取z=Δ/3。考虑到实际的模具制造条件和工件的实际要求，成型零件是公差等级取IT7级。
由图1可知塑件只有两处有精度要求
：
==
和，故只需计算型腔工作尺寸Lm1和型芯lm，其余尺寸均无精度要求，可按塑件尺寸近似取得。
图8 凹模形式 图9 凸模形式
根据塑件尺寸可得出以下尺寸：
(1+)=156(1+)
;
;
4.2 型腔侧壁厚度和底板的计算
该塑件模具型腔壁结构为组合式圆形侧壁，其结构及受力情况如图9所示。
（1）型腔壁厚计算
组合式圆形腔侧壁可视为两端开口、仅受均匀内压力的厚壁圆筒。当型腔受到熔体的高压作用时，其内半径增大，在侧壁与底板之间产生纵向间隙，间隙过大会导致溢料。
式中p——型腔单位面积熔体压力，MPa；
μ——型腔材料泊松比，碳钢取0.25；
E——型腔材料拉伸弹性模量，钢弹性模量取2.06⨯105MPa；
R——型腔外壁半径；
r——型腔内壁半径；
则壁厚
S=],由前面的计算与分析可知，型腔内壁半径r=78mm，取μ=0.25，p=50MPa，E=2.06⨯105MPa，[δ]=0.05mm，经计算整理并查表得：型腔壁厚s1=19mm，模套壁厚s2=55mm
（2）型腔底板厚度计算
h===48mm 式中[σ]为模具材料许用应力，碳钢材料[σ]=160MPa
5 脱模机构的设计与计算
5.1 脱模机构的设计原则
（1）推出机构应尽量设置在动模一侧 由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因如此，在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。
（2）保证塑件不因推出而变形损坏 为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时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。推力点应作用在制品刚性好的部位，如筋部、凸缘、壳体形制品的壁缘处，尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出。 从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。
（3）机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。
（4）良好的塑件外观 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，或隐蔽面和非装饰面，对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。
（5）合模时的正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出，机动推出，液压气动推出机构。
本塑件模具采用推件板推出机构。
5.2 脱模力的计算
塑件注射成型后在模内冷却定形，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，塑件从模具中推出时，就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。对底部无孔的筒、壳类的塑料制件，脱模推出时还要克服大气压力。型芯的成型端部，一般均要设计脱模斜度。另外，塑件刚开始脱模时所需的脱模力最大，其后，推出力的作用仅仅克服了推出机构的移动摩擦力。
图11所示为塑件脱模时型芯的受力分析。由于推出力Ft的作用，使塑件对型芯总压力降低了Ftsinα，因此，推出时摩擦力Fm=(Fb-Ftsinα)μ 式中Fm——脱模时型芯受到的摩擦阻力；
Fb——塑件对型芯的包紧力；
Ft——脱模力；
α——脱模斜度；
μ——塑件对钢的摩擦系数，一般为0.1～0.3。
根据力的平衡原理，可得：Fmcosα-Ft-Fbsinα=0 故有Ft=Fb(μcosα-sinα)，因实际上摩擦系数μ较小，sinα更小，cosα也小1+μcosαsinα
于1，故可简化为Ft=Ap(μcosα-sinα)，其中A为塑件包络型芯的面积，p为塑件对型芯单位面积上的包紧力，一般情况下，模外冷却的塑件，p取(2.4~2.9)⨯107Pa；模内冷却的塑件，p取(0.8~1.2)⨯107Pa。本设计中的塑件采用模内冷却，A=54223mm2，取p=10MPa，脱模斜度α=0.5︒，μ=0.2。由于塑件为底部无孔制件，脱模时还应考虑克服大气压力F0，即
Ft=Ap(μcosα-sinα)+F0≈(54223⨯10⨯0.2+4.545⨯54223)N≈350kN 6 合模导向机构设计
在模具进行装配或成型时，合模导向机构主要用来保证动模和定模两大部分或模内其他零件之间的准确对合，确以保证塑料制件的形状和尺寸精度，并避免模内各零部件发生碰撞和干涉。合模导向机构主要有导柱导向和锥定位两种形式。本设计采用导柱导向机构，其结构如图12所示。
图11 导柱导向机构形式
7 注塑机的选定与相关参数的校核
7.1 注塑机初步的选定
前面已计算的出塑件体积V=46.7cm，且该塑件采用单型腔制造。根据计算3
的制品体积及质量来确定注射机的型号和规格。为了保证注射成型的正常进行，根据生产经验，一次注射成型所需塑料的总量宜为最大注射量的80%，最大注塑
量Vmax=V/0.8=58.4cm3，查手册初步选定选定XS-Z-60型注塑机。该型号注塑的规格和性能见下表。
7.2 注塑机相关参数的校核
（1）注塑压力的校核
查手册可得到用热塑性塑料注射成型工艺参数注射压力80MPa
锁模力是指当高压熔体充满模具型腔时，会在型腔内产生一个很大的力，力图使模具分型面涨开，其值等于塑件和流道系统在分型面上总的投影面积乘以型腔内塑料压力。作用在这个面上的力应小于注塑机的额定锁模力F 。 由注塑机的规格和性能表可知注射压力P=122MPa，由图3可算得塑件投影面积A1≈[3.14⨯(822-752)+34⨯5⨯2]mm3=3791mm2，因为为点浇口浇注系统，故浇注系统投影面积A2≈0。 故注射时所需合模力
-3F0=P0A1=122⨯0.8⨯3791⨯10kN=370kN
80%）（P。 0为塑料熔体对型腔成型的压力，其大小一般为注射压力的
故F0=370kN
8 设计小结
塑料工业是当今世界上最快的工业门类之一，对于我国而言，它在整个国民
经济的各个部门中发挥了越来越大的作用。我们大学生对于塑料工业的认识还是很肤浅的，通过本次课程设计，初步了解模具的设计过程中，在选用课题时刻意避免了带有侧抽芯的的情况。另外，在设计过程中省略了一些相关机构的设计、计算与校核，如模具的导向机构设计、冷却系统的设计、模具开合模行程的校核等。尽管如此，通过本次课程设计还是收益匪浅。首先，我对模具基本设计步骤以及相关参数的选用、计算及校核有了初步的了解；其次，本次课程设计是对我们前面所学的知识的一次巩固与复习过程，使我们对以前所学知识有了更深一步的认识；最后，本次课程设计为我们以后的毕业设计乃至走上工作岗位后的设计工作打下了一定的基础。
塑料制品成型及模具的设计还是个很专业性、实践性很强的技术，而它的主要内容都是在今后的生产实践中逐步积累和丰富起来的。因此，我们要学好这项技术光靠书本上的点点知识还是不够的，我们更多的还应该将理论与实际结合起来，这还需要我们到工厂里去实践。我相信在未来的我一定能走到最前头。
参考文献
1、 史铁梁.模具设计指导.北京：机械工业出版社 2、 全国模具编辑委员会.模具钳工工艺. 机械工业出版社 3、 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.高等教育出版社 4、《塑料模具设计》申树义、高济编，机械工业出版社
5、《塑料模具设计手册》《塑料模具技术手册》编委会，编机械工业出版社 6、《塑料制品成型及模具设计》叶久新、王群主编，湖南科学技术出版社
模具设计报告
设计题目：聚丙烯（PP）饭盒注塑模设计 专 业：材料成型及控制工程 班 级：0606093班 姓 名：檀 永 超 指导老师：程 俊 伟 时 间：2009-1-13
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1前 言 ............................................................. 1
2塑件的工艺分析 .................................................... 3
2.1塑件原材料分析 .................................................. 3
2.2塑件结构、尺寸精度及表面质量分析 ................................ 4
2.3塑件的体积与重量 ................................................ 5
2.4塑件注塑工艺参数的确定 .......................................... 2
3拟定成型方案 ...................................................... 6
3.1分型面的选择 .................................................... 6
3.2确定型腔布置 .................................................... 7
3.3浇注系统的设计 .................................................. 8
3.3.1主流道的设计 .................................................. 8
3.3.2浇口设计 ...................................................... 8
4.模具成型零件的设计与计算.......................................... 9
4.1凸模、凹模、型芯设计与计算 ...................................... 9
4.2型腔侧壁厚度和底板的计算 ....................................... 10
5.脱模机构的设计与计算............................................. 12
5.1脱模机构的设计原则 ............................................. 12
5.2脱模力的计算 ................................................... 12
6.合模导向机构设计................................................. 13
7.注塑机的选定与相关参数的校核..................................... 14
7.1注塑机初步的选定 ............................................... 14
7.2注塑机相关参数的校核 ........................................... 14
8.设计小结......................................................... 15
参考文献........................................................... 15
塑料饭盒注塑模设计
1 前 言
随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号
的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。
近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。
本次课程设计的主要任务是塑料饭盒注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产塑料盒塑件产品，以实现自动化提高产量。针对盒盖的具体结构，通过此次设计，使我对点浇口双分型面模具的设计有了较深的认识。同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。
2 塑件的工艺分析
2.1 塑件原材料分析
本塑件及塑料饭盒为日常生活中所常见的塑料制品，主要用于盛装食品。根
据其使用的特殊性，综合分析各种塑料的性能，聚丙烯（pp）为最佳材料。
PP的主要特点如下：
①成白色蜡状，无毒，透明；
②有着极低的密度（0.89～0.92 ），固质量很轻，是大品种塑料中最轻的一
种；
③化学稳定性好，在室温下溶剂不能溶解，且有着优良的耐化学药品性和耐；
④耐热性好，其最高使用温度达150ºC，最低使用温度达-15ºC；
⑤电性能优异，耐高频电绝缘性好，在潮湿环境中也具有良好的电绝缘性；
⑥有着优异的力学性能，包括拉伸强度、压缩强度和硬度，突出的刚性和耐
弯曲疲劳性能；
⑦PP比PE容易发生热、光氧化，耐气候老化性差，必须添加抗氧剂或紫外
线吸收剂；
⑧耐抗冲击性能较差，尤其是低温冲击性差，对缺口十分敏感；
⑨PP的结晶性能导致制品的不透明性。
此外，聚丙烯的屈服强度、弹性、硬度及抗拉、抗压强度等都高于聚乙烯，
其拉伸强度甚至高于聚苯乙烯和ABS。聚丙烯吸水率低，绝缘性能好，能耐弱酸、
弱碱。但是，聚丙烯在氧、热、光的作用下极易降解老化，所以必须加入防老化
剂。定向拉伸后的聚丙烯可制作铰链，抗弯曲疲劳强度特别高。聚丙烯成型加工
时收缩率较大，易导致成型加工出来的制件出现变形、缩孔等缺陷。
2.2 塑件结构、尺寸精度及表面质量分析
（1）塑件结构分析：塑件整体高度为74.5mm，厚度为3mm，盒体底部有一个截
面半径为1.5mm的半圆环的凸台。饭盒的内径为150mm，外径为156mm，盒口有
厚度为3mm、宽4mm、半径82mm的方形截面的圆环型凸边。
（2）塑件尺寸精度分析：因塑件材料为PP,此塑件上有两个尺寸有精度要求，
分别是
Φ和
Φ，属于高等精度等级，在模具设计和制造过程中要
严格保证这些尺寸的精度要求。其余尺寸均无精度要求为自由尺寸，可按IT7
精度查取公差值。
（3）塑件表面质量分析：饭盒表面精度要求不高，采用点浇口流道的双分型面
型腔注射模可以保证其表面精度。
2.3 塑件的体积与重量
塑件主要尺寸及结构由见图3，近似计算的塑件体积V=4590.20
烯密度m=0.91g／，故塑件质量m=。 ，查手册聚丙
2.4 塑件注塑工艺参数的确定
根据情况，PP的成型工艺参数可作如下选择，在试模时可根据实际情况作
适当的调整。注射温度包括料筒温度和喷嘴温度。
料筒温度：前段温度为180-200︒C
中断温度为200-220︒C
后段温度为160-170︒C
喷 嘴：喷嘴选用直通式，喷嘴温度为170-190︒C
注射压力：选用100MPa
注射时间：选用3s
保压时间：选用40s
保压压力：选用60MPa
冷却时间：选用30s
成型周期：80s
3 拟定成型方案
3.1 分型面的选择
分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模
具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也
可以与合模方向平行或倾斜。
如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中
的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出
方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应
综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循
以下几项原则：
a）、便于塑件脱模：
Ⅰ、 在开模时尽量使塑件留在动模内
Ⅱ 、应有利于侧面分型和抽芯
Ⅲ、应合理安排塑件在型腔中的方位；
b）、考虑和保证塑件的外观不遭损坏
c）、尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同心度等）
d）、有利于排气
e）、尽量使模具加工方便
综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保
证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会
存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型
面。对于本塑件，盒口凸边的下缘面为最佳第一分型面。
3.2 确定型腔布置
确定型腔的方法有：根据锁模力确定；根据最大注射量确定；根据塑件精
度确定和经济性确定等。根据设计说明书的设计要求、塑件的几何结构特点及
尺寸精度要求，本制品采用一模一腔。
3.3 浇注系统的设计
所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。
其作用是使塑件熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清
晰的塑件。因此，浇注系统十分重要。而浇注系统一般可分为普通浇注系统和无
流道浇注系统两类。我们在这里选用普通浇注系统，它一般是由主流道、分流道、
浇口和冷料穴四部分组成。
3.3.1 主流道的设计
主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑
料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的
流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。
主流道其主要设计特点：
⑴ 主流道圆锥角α=2o～6o，对流动性差的塑件可取3 o～6o，内壁粗糙度为
Ra0.63μm。
⑵主流道大端呈圆角，半径r=1～3mm，以减小料流转向过渡时的阻力。
⑶在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过长则
会影响熔体的顺利充型。
⑷对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。但在大多数情况下是
将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与
定模座板采用H7/m6过渡配合。
⑸主流道衬套一般选用T8、T10制造，热处理强度为52～56HRC。
本塑件所用浇口套形式及其固定形式见图4和图5 。
图4 浇口套形式 图5 浇口套固定形式
3.3.2 浇口设计
浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。 浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根据经验确定，取其下限，然后在试
模过程中逐步加以修正。一般浇口的截面积为分流道截面积的3%～9%，截面
形状常为矩形或圆形，浇口长度为0.5～2mm，表面粗糙度Ra不低于0.4μm。
浇口的结构形式很多，按照浇口的形状可以分为点浇口、扇形浇口、盘形浇
口、环形浇口、及薄片式浇口。浇口的位置及尺寸要求比较严格，合理选择浇口
的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之
要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择。
浇口位置的选择直接影响到制品的质量问题，所以我们在开设浇口时应注意
以下几点：
①浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。
②浇口应设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩。
③浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除。
④浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位。
⑤对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯受冲击变
形。
⑥浇口应设在不影响制品外观的部位。
⑦不要在制品承受弯曲载荷或冲击的部位设置浇口。
根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，联系产品实际使用要求，本产品选用点
浇口较为合适。具体形式见图6。
图6 浇口形式
由于采用点浇口，所以不设冷料井。
4 模具成型零件的设计与计算
成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异行零件的长和宽），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等。任何塑件制件都有一定的几何形状和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，则精度要求较高。在模具设计时，应根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的因素相当复杂，这些影响因素应作为确定成型零件工作尺寸的依据。
4.1凸模、凹模、型芯设计与计算
凸模亦称型芯，是成型塑件内表面的零件，成型其主体部分内表面的零件称为主型芯或凸模，而成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆，成型塑件塑件上内螺纹的称为螺纹型芯。凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，其中成型塑件上外螺纹的称螺纹型环。凹、凸模按结构不同可分为整体式和组合式。
本产品模具凹模、凹模的结构均采用整体嵌入式，其形式如图7、图8所示。本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，查表取PP的成型收缩率为0.015， 模具制造公差取z=Δ/3。考虑到实际的模具制造条件和工件的实际要求，成型零件是公差等级取IT7级。
由图1可知塑件只有两处有精度要求
：
==
和，故只需计算型腔工作尺寸Lm1和型芯lm，其余尺寸均无精度要求，可按塑件尺寸近似取得。
图8 凹模形式 图9 凸模形式
根据塑件尺寸可得出以下尺寸：
(1+)=156(1+)
;
;
4.2 型腔侧壁厚度和底板的计算
该塑件模具型腔壁结构为组合式圆形侧壁，其结构及受力情况如图9所示。
（1）型腔壁厚计算
组合式圆形腔侧壁可视为两端开口、仅受均匀内压力的厚壁圆筒。当型腔受到熔体的高压作用时，其内半径增大，在侧壁与底板之间产生纵向间隙，间隙过大会导致溢料。
式中p——型腔单位面积熔体压力，MPa；
μ——型腔材料泊松比，碳钢取0.25；
E——型腔材料拉伸弹性模量，钢弹性模量取2.06⨯105MPa；
R——型腔外壁半径；
r——型腔内壁半径；
则壁厚
S=],由前面的计算与分析可知，型腔内壁半径r=78mm，取μ=0.25，p=50MPa，E=2.06⨯105MPa，[δ]=0.05mm，经计算整理并查表得：型腔壁厚s1=19mm，模套壁厚s2=55mm
（2）型腔底板厚度计算
h===48mm 式中[σ]为模具材料许用应力，碳钢材料[σ]=160MPa
5 脱模机构的设计与计算
5.1 脱模机构的设计原则
（1）推出机构应尽量设置在动模一侧 由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因如此，在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。
（2）保证塑件不因推出而变形损坏 为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时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。推力点应作用在制品刚性好的部位，如筋部、凸缘、壳体形制品的壁缘处，尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出。 从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。
（3）机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。
（4）良好的塑件外观 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，或隐蔽面和非装饰面，对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。
（5）合模时的正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出，机动推出，液压气动推出机构。
本塑件模具采用推件板推出机构。
5.2 脱模力的计算
塑件注射成型后在模内冷却定形，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，塑件从模具中推出时，就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。对底部无孔的筒、壳类的塑料制件，脱模推出时还要克服大气压力。型芯的成型端部，一般均要设计脱模斜度。另外，塑件刚开始脱模时所需的脱模力最大，其后，推出力的作用仅仅克服了推出机构的移动摩擦力。
图11所示为塑件脱模时型芯的受力分析。由于推出力Ft的作用，使塑件对型芯总压力降低了Ftsinα，因此，推出时摩擦力Fm=(Fb-Ftsinα)μ 式中Fm——脱模时型芯受到的摩擦阻力；
Fb——塑件对型芯的包紧力；
Ft——脱模力；
α——脱模斜度；
μ——塑件对钢的摩擦系数，一般为0.1～0.3。
根据力的平衡原理，可得：Fmcosα-Ft-Fbsinα=0 故有Ft=Fb(μcosα-sinα)，因实际上摩擦系数μ较小，sinα更小，cosα也小1+μcosαsinα
于1，故可简化为Ft=Ap(μcosα-sinα)，其中A为塑件包络型芯的面积，p为塑件对型芯单位面积上的包紧力，一般情况下，模外冷却的塑件，p取(2.4~2.9)⨯107Pa；模内冷却的塑件，p取(0.8~1.2)⨯107Pa。本设计中的塑件采用模内冷却，A=54223mm2，取p=10MPa，脱模斜度α=0.5︒，μ=0.2。由于塑件为底部无孔制件，脱模时还应考虑克服大气压力F0，即
Ft=Ap(μcosα-sinα)+F0≈(54223⨯10⨯0.2+4.545⨯54223)N≈350kN 6 合模导向机构设计
在模具进行装配或成型时，合模导向机构主要用来保证动模和定模两大部分或模内其他零件之间的准确对合，确以保证塑料制件的形状和尺寸精度，并避免模内各零部件发生碰撞和干涉。合模导向机构主要有导柱导向和锥定位两种形式。本设计采用导柱导向机构，其结构如图12所示。
图11 导柱导向机构形式
7 注塑机的选定与相关参数的校核
7.1 注塑机初步的选定
前面已计算的出塑件体积V=46.7cm，且该塑件采用单型腔制造。根据计算3
的制品体积及质量来确定注射机的型号和规格。为了保证注射成型的正常进行，根据生产经验，一次注射成型所需塑料的总量宜为最大注射量的80%，最大注塑
量Vmax=V/0.8=58.4cm3，查手册初步选定选定XS-Z-60型注塑机。该型号注塑的规格和性能见下表。
7.2 注塑机相关参数的校核
（1）注塑压力的校核
查手册可得到用热塑性塑料注射成型工艺参数注射压力80MPa
锁模力是指当高压熔体充满模具型腔时，会在型腔内产生一个很大的力，力图使模具分型面涨开，其值等于塑件和流道系统在分型面上总的投影面积乘以型腔内塑料压力。作用在这个面上的力应小于注塑机的额定锁模力F 。 由注塑机的规格和性能表可知注射压力P=122MPa，由图3可算得塑件投影面积A1≈[3.14⨯(822-752)+34⨯5⨯2]mm3=3791mm2，因为为点浇口浇注系统，故浇注系统投影面积A2≈0。 故注射时所需合模力
-3F0=P0A1=122⨯0.8⨯3791⨯10kN=370kN
80%）（P。 0为塑料熔体对型腔成型的压力，其大小一般为注射压力的
故F0=370kN
8 设计小结
塑料工业是当今世界上最快的工业门类之一，对于我国而言，它在整个国民
经济的各个部门中发挥了越来越大的作用。我们大学生对于塑料工业的认识还是很肤浅的，通过本次课程设计，初步了解模具的设计过程中，在选用课题时刻意避免了带有侧抽芯的的情况。另外，在设计过程中省略了一些相关机构的设计、计算与校核，如模具的导向机构设计、冷却系统的设计、模具开合模行程的校核等。尽管如此，通过本次课程设计还是收益匪浅。首先，我对模具基本设计步骤以及相关参数的选用、计算及校核有了初步的了解；其次，本次课程设计是对我们前面所学的知识的一次巩固与复习过程，使我们对以前所学知识有了更深一步的认识；最后，本次课程设计为我们以后的毕业设计乃至走上工作岗位后的设计工作打下了一定的基础。
塑料制品成型及模具的设计还是个很专业性、实践性很强的技术，而它的主要内容都是在今后的生产实践中逐步积累和丰富起来的。因此，我们要学好这项技术光靠书本上的点点知识还是不够的，我们更多的还应该将理论与实际结合起来，这还需要我们到工厂里去实践。我相信在未来的我一定能走到最前头。
参考文献
1、 史铁梁.模具设计指导.北京：机械工业出版社 2、 全国模具编辑委员会.模具钳工工艺. 机械工业出版社 3、 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.高等教育出版社 4、《塑料模具设计》申树义、高济编，机械工业出版社
5、《塑料模具设计手册》《塑料模具技术手册》编委会，编机械工业出版社 6、《塑料制品成型及模具设计》叶久新、王群主编，湖南科学技术出版社
模具设计报告
设计题目：聚丙烯（PP）饭盒注塑模设计 专 业：材料成型及控制工程 班 级：0606093班 姓 名：檀 永 超 指导老师：程 俊 伟 时 间：2009-1-13