盒型件塑料模具设计
摘 要
本设计说明书主要说明了塑料模设计的基本过程，其中包括 1 塑料材料的选择。 2注射机的合理选择。
3据塑件基本尺寸及生产加工工艺计算型芯、型腔尺寸的最小尺寸。 4合理地选择标准模架。
5模具的强度、最小合模高度等进行校核。
6最后对模具的安专、试验及维修作出了简单的介绍。
在设计的过程中得到很多的老师及同学的帮助，在此表示衷心的感谢！
引 言
本说明书为机械类塑料模注射模具设计说明书，是根据塑料模具设计手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括：毕业设计任务书，毕业设计指导书，毕业设计说明书，毕业设计体会，参考文献等。
编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺，塑料脱模机构的设计。
本说明书在编写过程在及相关同学的大力支持和热情帮助才得以完成，在此表示诚挚的感谢！
由于本人设计水平有限，在设计过程中难免有误，敬请各位老师批评指正。
目 录
第一章 塑料HDPE 分析
1.1 基本特性…………………………………………………（1） 1.2 成形特性…………………………………………………（1） 1.3 综合性能…………………………………………………（2） 1.4 HDPE的注射工艺参数……………………………………（2） 第二章 塑料模的总体设计 ……………………………………… (3)
2.1 塑件的形状尺寸………………………………………… （3） 2.2 型腔数目的决定及排布………………………………… （4） 2.3 注射机的选择……………………………………………（4） 2.4 分型面的选择……………………………………………（6） 2.5 模架的选择………………………………………………（7） 第三章 成型尺寸及浇注系统设计…………………………………（8）
3.1 型腔的内径计算…………………………………………（9） 3.2 型腔的深度尺寸计算……………………………………（9） 3.3 型芯的外径计算…………………………………………（10） 3.4 型芯的高度计算…………………………………………（11） 3.5 浇注系统的初步设计……………………………………（11） 第四章 导柱导向机构的设计………………………………………（12）
4.1 导柱导向机构的作用……………………………………（12） 4.2 导柱导套的选择………………………………………… (13） 第五章 脱出机构设计………………………………………………（14）
5.1 推出机构的组成…………………………………………（14） 5.2 设计原则…………………………………………………（14） 5.3 脱模力的计算…………………………………………… （14） 5.4 推板脱出机构计算……………………………………… （15） 第六章 排气及温控系统的设计……………………………………（16）
6.1 温控系统的设计…………………………………………（16） 6.2 浇注系统的设计原则…………………………………… (17) 6.3 冷却系统的结构设计……………………………………（18） 6.4 冷却水空直径的计算……………………………………（19） 6.5 冷却水流速………………………………………………（20） 第八章 模具的装配、试模与维修…………………………………（21）
8.1 模具的装配………………………………………………（21） 8.2 模具装配的主要内容……………………………………（22） 8.3 装配顺序…………………………………………………（23） 8.4 试模………………………………………………………（23） 8.5 模具维修…………………………………………………（23） 设计体会…………………………………………………………… (24) 参考文献…………………………………………………………… (25) 致谢………………………………………………………………… (26)
第一章 塑料HDPE 分析
HDPE 中文名：高密度聚乙烯
英文名：High density polyethylene
1.1 基本特性
无毒、无味、呈乳白色。密度为0.94～0.965g/cm3,有一定的机械强度, 具有较好的柔软性、耐冲击性及透明性，但和其他塑料相比机械强度低，表面硬度差。聚乙烯的绝缘性能优异，常温下聚乙烯不溶于任何一种已知的溶剂，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱、盐溶液。聚乙稀有高度的耐水性，长期与水接触其性能可保持不变。其透水气性能较差，而透氧气和二氧化碳以及许多有机物质蒸气的性能好。在热、光、氧气的作用下会产生老化和变脆。一般使用温度约在80 oC左右。能耐寒，在-60 oC时仍有较好的力学性能，-70 oC时仍有一定的柔软性。
1.2 成型特性
结晶形塑料, 吸湿性小, 成型前可不预热，熔体粘度小，成型时不易分解，流动性极好, 溢边值为0.02mm 左右, 流动性对压力变化敏感，加热时间长则易发生分解。冷却速度快, 必须充分冷却, 设计模具时要设冷料穴和冷却系统。收缩率大，方向性明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温。宜用高压注射，料温要均匀，填充速度应快，保压要充分。不宜采用直接浇口注射，否则会增加内应力，使收缩不均匀和方向性明显。应注意选择浇口位置。质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。
1.3 综合性能
压缩比： 1.84~2.30 热变形温度： 1.88MPa---- 48o C
0.46MPa---- 60~82o C 抗拉屈服强度: 22~39 MPa 拉伸弹性模量： 0.84~0.95GPa
弯曲强度： 25~40MPa
弯曲弹性模量： 1.1~1.4 GPa 压缩强度： 225 MPa 疲劳强度： 11 Mpa（107周） 脆化温度： -70 收缩率： 1.5~3.0
1.4 HDPE的注射工艺参数
注射机类型： 柱塞式 喷嘴形式： 直通式 喷嘴温度： 150~170oC
料筒温度： 前 170~200oC 后 140~160oC 模温： 60~70oC 注射压力： 60~100Mpa 保压力： 40~50Mpa 注射时间： 15~60s 高压时间： 0~3s 冷却时间： 15~60s
第二章 塑料模的总体设计
2.1 塑件的形状尺寸
塑件名称：胶卷盒 材料：HDPE 产量：中等批量生产
图2-1 塑件图
塑件的工作条件对精度要求一般，因为塑件图中未注公差，所以根据HDPE 的性能可选择其塑件的精度等级为7级精度。将该塑件分成四部分，得塑件体积：
V 1=3. 14⨯12⨯31⨯0. 25=38. 2m m 3V 2≈3. 14⨯(31÷2) 2⨯1=754. 385m m 3V 3=3. 14⨯32⨯0. 098125⨯1=9. 8596m m 3
⎡⎛32⎫2⎛31⎫2⎤
V 4=3. 14⨯⎢ ⎪- ⎪⎥⨯(50-1)=2423. 295m m 3
⎢⎝2⎭⎝2⎭⎦⎥⎣V 总=3225. 7396m m 3
查表达式1-2-2（见注塑模设计与制作教程一书）得：
ρ≈0. 94g /cm 3
-3m =ρv =0. 94⨯3225. 7396 ⨯10≈3. 032g 因此质量：
2.2 型腔数目的决定及排布
已知的体积V 塑或质量W 塑 ，又因为此产品属大批量生产的小型塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度一般，综合考虑生产率和生产成本及产品质量等各
种因素，以及注射机的型号选择，初步确定采用一模四腔对称性排布, 分流道直径可选1.5~9.5mm。本设计取值4mm 。由塑件的外形尺寸和机械加工的因素，确定采用点浇口，排布图如下图示：
图2-2 型腔数目及排布图
2.3 注射机的选择
由于采取的是一模四腔的方案，故其注射总体积及质量就是塑件的体积及质量的四倍：
假设：G 废=8g
由注射机最大注射量公式得：
K 利G 公 G 件 G 废 G 公——注射机的公称质量注射量
K ——注射机最大注射量的利用系数，取0.3 G 件——塑件的总质量 G 废——浇注系统废料的质量
因此：
0. 3G 公≥3. 032⨯4+7G 公≥63. 76g
由《塑料模具技术手册》表3-48查得注射机的型号为SZ-100/630，其主
要技术参数如下：
结构型式：卧式 理论注射容量：75cm 螺杆直径：30㎜ 注射压力：224Mpa 注射速率：60g/S
3
塑化能力：11.8g/s 螺杆转速: 14~200r/min 锁模力: 630KN
拉杆内间距: 370×320mm 移模行程: 270mm 最大模具厚度: 300mm 最小模具厚度: 150mm 锁模型式: 双曲肘式 模具定位孔直径:φ125 喷嘴球半径:R15 喷嘴口孔径:φ4mm
2.4 分型面的选择
塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，故从塑件脱模件精度要角度考虑，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模，而且不影响塑件的质量和外观形状，以及尺寸精度。
第一分型面在定模板与浇道板之间，第二分型面在型腔板与推板之间，分型图如下图所示：
图2-3 分型面图1 图2-4 分型面图2
2.5 模架的选择
2.5.1型腔壁厚的计算
对小尺寸型腔，强度不足是主要问题，应按强度条件计算，得型腔侧壁最小厚度：
t c =r (
σp σp -2P m
-1)
r —— 凹模型腔内孔或凸型芯外圆的半径
σp —— 材料许用应力
P m —— 模腔压力
成型零件材料选T12，淬火，低温回火，硬度大于55HRC ，其
σp
为700Mpa
t c =16⨯(
700
-1) ≈2. 9315mm
700-2⨯100
2.5.2 凹模型腔底部高度 t h =1. 2.5.3 模架的选择
由前面对型腔的最小壁厚和底部厚度可以估算得型腔的最小外形尺寸： 最小宽度为：32+2×2.9315=37.863㎜ 最小厚度为：50+6.652=56.652㎜
但是考虑到加工方便，采用组合式凹模，所以还要考虑导柱导套的安放位置，且查得标准值，再由于塑件采取推件板推出，因此选择模架为基本类型中的A 3的派生模架，为了方便分型时定位，增加了限位杆。又因为塑件是两次分型，所以模架采取三板结构。设置推件板推出机构，它适合于薄壁壳体型塑件，脱模力大以及塑件表面不允许留有顶出痕迹的注射成型模。
选择模架规格为：A 3-200200-33-Z 2 GB/T12556-90 具体尺寸如下如下： 定模坐板厚度：A=43mm 中间板厚度：B=24mm 型腔板厚度：C=64mm 模板：直径=150mm
推板：直径=142.2mm 高度=32mm 型心固定板：高度=48mm 动模座板：厚度=80mm 模具闭合厚度：H=291
P m r 2
σp
100⨯162
=1. 1⨯≈6. 652mm
700
盒型件塑料模具设计
摘 要
本设计说明书主要说明了塑料模设计的基本过程，其中包括 1 塑料材料的选择。 2注射机的合理选择。
3据塑件基本尺寸及生产加工工艺计算型芯、型腔尺寸的最小尺寸。 4合理地选择标准模架。
5模具的强度、最小合模高度等进行校核。
6最后对模具的安专、试验及维修作出了简单的介绍。
在设计的过程中得到很多的老师及同学的帮助，在此表示衷心的感谢！
引 言
本说明书为机械类塑料模注射模具设计说明书，是根据塑料模具设计手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括：毕业设计任务书，毕业设计指导书，毕业设计说明书，毕业设计体会，参考文献等。
编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺，塑料脱模机构的设计。
本说明书在编写过程在及相关同学的大力支持和热情帮助才得以完成，在此表示诚挚的感谢！
由于本人设计水平有限，在设计过程中难免有误，敬请各位老师批评指正。
目 录
第一章 塑料HDPE 分析
1.1 基本特性…………………………………………………（1） 1.2 成形特性…………………………………………………（1） 1.3 综合性能…………………………………………………（2） 1.4 HDPE的注射工艺参数……………………………………（2） 第二章 塑料模的总体设计 ……………………………………… (3)
2.1 塑件的形状尺寸………………………………………… （3） 2.2 型腔数目的决定及排布………………………………… （4） 2.3 注射机的选择……………………………………………（4） 2.4 分型面的选择……………………………………………（6） 2.5 模架的选择………………………………………………（7） 第三章 成型尺寸及浇注系统设计…………………………………（8）
3.1 型腔的内径计算…………………………………………（9） 3.2 型腔的深度尺寸计算……………………………………（9） 3.3 型芯的外径计算…………………………………………（10） 3.4 型芯的高度计算…………………………………………（11） 3.5 浇注系统的初步设计……………………………………（11） 第四章 导柱导向机构的设计………………………………………（12）
4.1 导柱导向机构的作用……………………………………（12） 4.2 导柱导套的选择………………………………………… (13） 第五章 脱出机构设计………………………………………………（14）
5.1 推出机构的组成…………………………………………（14） 5.2 设计原则…………………………………………………（14） 5.3 脱模力的计算…………………………………………… （14） 5.4 推板脱出机构计算……………………………………… （15） 第六章 排气及温控系统的设计……………………………………（16）
6.1 温控系统的设计…………………………………………（16） 6.2 浇注系统的设计原则…………………………………… (17) 6.3 冷却系统的结构设计……………………………………（18） 6.4 冷却水空直径的计算……………………………………（19） 6.5 冷却水流速………………………………………………（20） 第八章 模具的装配、试模与维修…………………………………（21）
8.1 模具的装配………………………………………………（21） 8.2 模具装配的主要内容……………………………………（22） 8.3 装配顺序…………………………………………………（23） 8.4 试模………………………………………………………（23） 8.5 模具维修…………………………………………………（23） 设计体会…………………………………………………………… (24) 参考文献…………………………………………………………… (25) 致谢………………………………………………………………… (26)
第一章 塑料HDPE 分析
HDPE 中文名：高密度聚乙烯
英文名：High density polyethylene
1.1 基本特性
无毒、无味、呈乳白色。密度为0.94～0.965g/cm3,有一定的机械强度, 具有较好的柔软性、耐冲击性及透明性，但和其他塑料相比机械强度低，表面硬度差。聚乙烯的绝缘性能优异，常温下聚乙烯不溶于任何一种已知的溶剂，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱、盐溶液。聚乙稀有高度的耐水性，长期与水接触其性能可保持不变。其透水气性能较差，而透氧气和二氧化碳以及许多有机物质蒸气的性能好。在热、光、氧气的作用下会产生老化和变脆。一般使用温度约在80 oC左右。能耐寒，在-60 oC时仍有较好的力学性能，-70 oC时仍有一定的柔软性。
1.2 成型特性
结晶形塑料, 吸湿性小, 成型前可不预热，熔体粘度小，成型时不易分解，流动性极好, 溢边值为0.02mm 左右, 流动性对压力变化敏感，加热时间长则易发生分解。冷却速度快, 必须充分冷却, 设计模具时要设冷料穴和冷却系统。收缩率大，方向性明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温。宜用高压注射，料温要均匀，填充速度应快，保压要充分。不宜采用直接浇口注射，否则会增加内应力，使收缩不均匀和方向性明显。应注意选择浇口位置。质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。
1.3 综合性能
压缩比： 1.84~2.30 热变形温度： 1.88MPa---- 48o C
0.46MPa---- 60~82o C 抗拉屈服强度: 22~39 MPa 拉伸弹性模量： 0.84~0.95GPa
弯曲强度： 25~40MPa
弯曲弹性模量： 1.1~1.4 GPa 压缩强度： 225 MPa 疲劳强度： 11 Mpa（107周） 脆化温度： -70 收缩率： 1.5~3.0
1.4 HDPE的注射工艺参数
注射机类型： 柱塞式 喷嘴形式： 直通式 喷嘴温度： 150~170oC
料筒温度： 前 170~200oC 后 140~160oC 模温： 60~70oC 注射压力： 60~100Mpa 保压力： 40~50Mpa 注射时间： 15~60s 高压时间： 0~3s 冷却时间： 15~60s
第二章 塑料模的总体设计
2.1 塑件的形状尺寸
塑件名称：胶卷盒 材料：HDPE 产量：中等批量生产
图2-1 塑件图
塑件的工作条件对精度要求一般，因为塑件图中未注公差，所以根据HDPE 的性能可选择其塑件的精度等级为7级精度。将该塑件分成四部分，得塑件体积：
V 1=3. 14⨯12⨯31⨯0. 25=38. 2m m 3V 2≈3. 14⨯(31÷2) 2⨯1=754. 385m m 3V 3=3. 14⨯32⨯0. 098125⨯1=9. 8596m m 3
⎡⎛32⎫2⎛31⎫2⎤
V 4=3. 14⨯⎢ ⎪- ⎪⎥⨯(50-1)=2423. 295m m 3
⎢⎝2⎭⎝2⎭⎦⎥⎣V 总=3225. 7396m m 3
查表达式1-2-2（见注塑模设计与制作教程一书）得：
ρ≈0. 94g /cm 3
-3m =ρv =0. 94⨯3225. 7396 ⨯10≈3. 032g 因此质量：
2.2 型腔数目的决定及排布
已知的体积V 塑或质量W 塑 ，又因为此产品属大批量生产的小型塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度一般，综合考虑生产率和生产成本及产品质量等各
种因素，以及注射机的型号选择，初步确定采用一模四腔对称性排布, 分流道直径可选1.5~9.5mm。本设计取值4mm 。由塑件的外形尺寸和机械加工的因素，确定采用点浇口，排布图如下图示：
图2-2 型腔数目及排布图
2.3 注射机的选择
由于采取的是一模四腔的方案，故其注射总体积及质量就是塑件的体积及质量的四倍：
假设：G 废=8g
由注射机最大注射量公式得：
K 利G 公 G 件 G 废 G 公——注射机的公称质量注射量
K ——注射机最大注射量的利用系数，取0.3 G 件——塑件的总质量 G 废——浇注系统废料的质量
因此：
0. 3G 公≥3. 032⨯4+7G 公≥63. 76g
由《塑料模具技术手册》表3-48查得注射机的型号为SZ-100/630，其主
要技术参数如下：
结构型式：卧式 理论注射容量：75cm 螺杆直径：30㎜ 注射压力：224Mpa 注射速率：60g/S
3
塑化能力：11.8g/s 螺杆转速: 14~200r/min 锁模力: 630KN
拉杆内间距: 370×320mm 移模行程: 270mm 最大模具厚度: 300mm 最小模具厚度: 150mm 锁模型式: 双曲肘式 模具定位孔直径:φ125 喷嘴球半径:R15 喷嘴口孔径:φ4mm
2.4 分型面的选择
塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，故从塑件脱模件精度要角度考虑，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模，而且不影响塑件的质量和外观形状，以及尺寸精度。
第一分型面在定模板与浇道板之间，第二分型面在型腔板与推板之间，分型图如下图所示：
图2-3 分型面图1 图2-4 分型面图2
2.5 模架的选择
2.5.1型腔壁厚的计算
对小尺寸型腔，强度不足是主要问题，应按强度条件计算，得型腔侧壁最小厚度：
t c =r (
σp σp -2P m
-1)
r —— 凹模型腔内孔或凸型芯外圆的半径
σp —— 材料许用应力
P m —— 模腔压力
成型零件材料选T12，淬火，低温回火，硬度大于55HRC ，其
σp
为700Mpa
t c =16⨯(
700
-1) ≈2. 9315mm
700-2⨯100
2.5.2 凹模型腔底部高度 t h =1. 2.5.3 模架的选择
由前面对型腔的最小壁厚和底部厚度可以估算得型腔的最小外形尺寸： 最小宽度为：32+2×2.9315=37.863㎜ 最小厚度为：50+6.652=56.652㎜
但是考虑到加工方便，采用组合式凹模，所以还要考虑导柱导套的安放位置，且查得标准值，再由于塑件采取推件板推出，因此选择模架为基本类型中的A 3的派生模架，为了方便分型时定位，增加了限位杆。又因为塑件是两次分型，所以模架采取三板结构。设置推件板推出机构，它适合于薄壁壳体型塑件，脱模力大以及塑件表面不允许留有顶出痕迹的注射成型模。
选择模架规格为：A 3-200200-33-Z 2 GB/T12556-90 具体尺寸如下如下： 定模坐板厚度：A=43mm 中间板厚度：B=24mm 型腔板厚度：C=64mm 模板：直径=150mm
推板：直径=142.2mm 高度=32mm 型心固定板：高度=48mm 动模座板：厚度=80mm 模具闭合厚度：H=291
P m r 2
σp
100⨯162
=1. 1⨯≈6. 652mm
700