瓶盖的塑料模具设计说明书要点

塑料设计说明书

朱叶明

模具1221

2012051348

目录

1 塑件的分析 (3)

1.1塑件成型工艺分析 (3)

1.2 壁厚分析 (3)

1.3 圆角分析 (3)

2塑件材料的选择及材料特性 (4)

2.1材料的选择 (4)

2.2 材料简介 (4)

2.3基本特性 (4)

2.4 物理性质 (4)

2.5 成型特性 (5)

3塑件的形状尺寸的计算 (6)

4注射机的选择及型号和规格 (6)

4.1 估算塑件的体积和质量 (6)

4.2 选择注射机 (6)

5 型腔数目的确定及排布 (8)

5.1型腔数目 (8)

5.2型腔的排布 (8)

6分型面的选择 (9)

7浇注系统的设计 (10)

7.1导柱的设计 (10)

7.2导套的设计 (10)

7.3分流道设计 (10)

7.4浇口的设计 (11)

7.5冷料穴的设计 (12)

7.6排气系统的设计 (12)

8 塑料工艺尺寸的计算 (13)

8.1 凹模的的结构设计 (13)

8.2 凸模的结构设计 (13)

8.3 凹模径向尺寸计算 (13)

8.4 凸模径向尺寸计算 (14)

8.5 螺纹型芯的工作尺寸 (15)

8.6型腔壁厚和底板厚度计算 (16)

9 导向机构的设计 (16)

9.1导柱导向机构的作用 (16)

9.2开模过程设计 (16)

9.3导柱导套的设计 (17)

9.4导柱与导套的布置 (18)

10 脱模机构的设计 (19)

10.1脱模机构的组成 (19)

10.2设计原则 (19)

11温度调节系统的设计 (20)

11.1模具冷却系统的设计 (20)

11.2模具冷却时间的确定 (20)

11.3冷却系统的设计原则 (20)

11.4冷却系统的结构设计 (21)

11.5冷却系统的计算 (21)

12模具工作过程 (21)

1 塑件的分析

1.1塑件的成型分析

此次的塑件是瓶盖，整个塑件呈现半开状的圆筒形，该构件的表面的形状和整体的结构较其他塑件较为简单，经过对大量的饮料瓶盖的统计检验，整个瓶盖的外部轮廓高达15mm,外径28mm,壁厚1mm，作为对表面粗糙度要求不太高的塑件，而且较为实用性零件对其尺寸公差没有太严格的要求。且本身塑件壁厚较小、均匀，可以用大批量的注塑模具加以生产.

1.2壁厚分析

各种塑件，不论是结构件还是板壁，根据使用要求具有一定的厚度，以保证其力学强度。塑件的壁厚对塑件质量的影响很大，如果壁厚过大，会浪费原料，而且使冷却时间增加，更重要的还会使塑件产生气泡、缩孔、翘曲变形等缺陷，一般地说，在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚，不仅可以节约原材料，降低生产成本，而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短，提高生产率。因此，该塑件的壁厚均为1mm，在其最小壁厚范围内，塑件符合注塑的模具成型的厚度要求。

1.3圆角分析

带有圆角的塑件，在成型时往往会在该处产生局部应力集中，在受力或冲击下会发生开裂，所以，为了避免应力集中，提高塑件的局部强度，减小应力集中，改善熔体的流动性能且便于脱模，在塑件各内外表面的过渡连接处，应采用过渡圆弧。采用圆弧过度可增加塑件的美观程度和增加塑件的强度，根据应力集中系数和圆角半径的关系可得，理想的内圆角半径应为壁厚的1/3以上，通常塑件内壁圆角半径应是壁厚的一半，而外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍。这次设计要求该塑件的2内外圆弧半径结合实际情况来设计，根据现有的生产力状况以及条件设备，此塑件的内外过渡圆弧是小半径为0.5mm，适合注塑制品的结构和工艺要求。

2 塑件材料的选择及材料特性

2.1材料的选择：

选择塑件的材料依据是它的使用性能要求及工作环境，以及生产商提供的材料性能数据；对于常温工作状态下的结构件来说，其考虑的主要是材料的力学性能，如屈服应力，弹性变形，表面硬度，弯曲强度，耐腐蚀性等。该塑件对材料的要求首先必须是密封性能好，而后是成型难易和经济性问题，模具成型也要考虑到材料的注射特性，好的成型特性是选择材料的主要标准，该塑件在尺寸上要求比较高，且在长期的使用过程中需要较高的强度和硬度，而且从经济性上讲，在保证塑料制品的功能和性能的同时还应考虑到加工生产、成本。综合上述各方面的考虑和甄选以及结合工厂的实际情况，选用收缩率较小、综合性能优良、在工程技术中应用广泛的塑料LDPE（低密度聚乙烯）。

2.2材料简介：

LDPE 中文名：低密度聚乙烯

2.3基本特性：

化学性质

聚乙烯抗多种有机溶剂，抗多种酸碱腐蚀，但是不抗氧化性酸，在氧化性环境中聚乙烯会被氧化。

2.4物理性质

聚乙烯在薄膜状态下可以被认为是透明的，但是在块状存在的时候由于其内部存在大量的晶体，会发生强烈的光散射而不透明。聚乙烯结晶的程度受到其枝链的个数的影响，枝链越多，越难以结晶。聚乙烯的晶体融化温度也受到枝链个数的影响，分布于从90摄氏度到130摄氏度的范围，枝链越多融化温度越低。聚乙烯单晶通常可以通过把高密度聚乙烯在130摄氏度以上的环境中溶于二甲苯中制备。

（LDPE）----低密度聚乙烯是高压下乙烯自由基聚合而获得的热塑性塑料。

无毒、无味、呈乳白色。密度为0.94～0.965g/cm3,有一定的机械强度,具有良好的耐冲击性、柔软性及透明性，但和其他的大型塑料构件相比强度、刚度较差，表面硬度差。聚乙烯的绝缘性能优异，在常温下聚乙烯不会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。适合做饮料、低腐蚀性液体的瓶盖。其透水气性能较差，而透氧气、二氧化碳以及许多有机物质蒸气的性能好。在热、光、氧气等作用下会产生变脆和老化。一般使用温度约在80 o C左右。耐寒，在-60 o C时仍有较好的力学性能，-70 o C时仍有一定的柔软性。

2.5成型特性：

成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质的进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。低密度聚乙烯属于结晶形塑料,吸湿性小, 熔体粘度小，成型前可不预热，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。收缩率较大，方向性明显，易发生变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率有较大影响，应控制模温。冷却速度快,必须得到充分冷却,设计模具时要设冷料穴和冷却系统宜用高压注射，料温要均匀，填充速度应快，保压要均匀。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，塑件有浅的侧凹可强行脱模。

LDPE的注射工艺参数：

表3-1 制品成型工艺参数初步确定

特性内容特性内容

注射机类型 柱塞式 螺杆转速（r/min ） 58

喷嘴形式 直通式 模具温度 30-45

喷嘴温度(℃) 150~170o C 后段温度(℃) 140～160

中段温度(℃) 前段温度(℃) 170～210

注射压力MPa 60~100Mpa 保压力MPa 40~50

注射时间s 0~4s 保压时间 s 15~60s

冷却时间s 15~60s 其他时间s 3

成型周期s 40~140s 成型收缩(%) 0.8

干燥温度(℃) 60～80 干燥时间(℃) 1～3

综合性能：

压缩比： 1.84~2.50 抗拉屈服强度: 22~40 MPa

热变形温度： 1.88MPa---- 48o C 压缩强度： 225 MPa

0.46MPa---- 60~82o C 疲劳强度： 10 Mpa

拉伸弹性模量： 0.84~0.95GPa 弯曲弹性模量： 1.1~1.4 GPa

弯曲强度： 25~40MPa 脆化温度： -70

3 塑件的形状尺寸的计算

瓶盖的工作环境对精度有较高要求，按LDPE 的性能可选择塑件的精度等级为6级精度（查阅《塑料成型工艺》）。

外径: 28mm 壁厚: 1mm

内径: 16mm 壁厚: 1mm

突起： 9mm

查得LDPE(低密度聚乙烯)密度约为:

33/1094.0mm g -?=ρ,代入公式v w ρ=. 数据可得塑件的质量为：

体积：

由体积计算公式可计算得塑件的近似体积得:

V 塑=

∑S*H=2.83 310?mm 3 质量:

由质量计算公式可计算得塑件的质量得

W 塑 =V 塑×r 塑=2.6602(g)

4 注射机的选择及型号和规格

塑料成型设备依据成型工艺的不同而不同，塑料成型设备主要有用于注射成型工艺的注射机，用于压缩成型工艺和压注成型工艺的压力机，用于挤出成型的挤出机。本设计采用用于注射成型工艺的注射机作为成型设备。

注射成型工艺是塑料成型的一种最常用的方法。它将粒状或粉状的塑料原料加入到注射机的料筒中，经过加热到流动状态，在注射机的柱塞或螺杆的推动下，以一定的流速，通过喷嘴和闭合模具的浇注系统而充满型腔，经过一定的时间的冷却定型，打开模具，从模内取出成型的塑件。

4.1估算塑件的体积和质量

估算塑件体积和质量

该产品材料是低密度聚乙烯，查有关数据得知其密度94.0=ρg/cm 3。 使用UG 软件画出三维图建模，并可直接用软件进行分析，查询到塑件的体积V 件=2.83 cm 3

。 由ρ=0.90～0.94g/cm 3可得塑件质量m=ρv=2.66g 。

4.2选择注射机

根据塑件制品的体积和质量，可选定注射机型号为XS-Z-30。

注射机的参数如下：

额定注射量：30 cm 3

注射 压力：120Mpa

注射 行程：130mm

锁 模 力：250KN

最大成型面积：90cm 2

最大 模厚：180mm

最小 模厚：60mm

喷嘴圆弧半径：12mm

喷嘴孔径（mm ）：2 mm

柱塞式成型机中，塑料熔化成黏流态的热量主要由筒外部的加热器提供。在柱塞的平稳推动下，料流是一种平缓的滞流态势。料筒内同一横截面上不同径距的质点有着梯度变化的流速，结果靠料筒轴心的流速快，靠近料筒壁的流速慢。料筒同一截面上的温度分布也有差异，靠近筒壁的料，因流速慢，又直接接受外壁的电热圈加热，所以温度高；而靠近轴心的料，因流动快，且又与料筒加热圈隔了一层热阻很大的塑料层，所以温度低。可见在柱塞式料筒内，塑料的塑化程度很不均匀。

注射机的分类：

按外形可分为：卧式、立式和直角式

按传动方式可分为：机械式、液压式和液压、机械联合式

按用途又可分为：通用型和专用型

所选注射机的型号为：XS-Z-30，属于卧式通用型注射机。

5 型腔数目的确定及排布

5.1型腔数目

注射模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔，在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：

（1）塑件的尺寸精度；

（2）模具制造成本；

（3）注射成型的生产效益；

（4）模具制造难度。

为了提高生产效率和经济性并与注射机的生产能力相配合，保证塑件较高的精度，

模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有以下《塑料模具设计准则》：

1、根据经济性确定型腔数目。

根据总成型加工费用最小的原则，仅考虑模具加工费和塑件成型加工费，并忽略试生产原材料费用。

2、根据制品精度确定型腔数目。

根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低4-6%,高模具中的型腔数目为n,制品的基本尺寸为L ，塑件尺寸公差为δ±,单型腔模具注塑模具生产时可能性产生的尺寸误差为%s ?±(s ?不同的材料，有不同的值，如：尼龙66为±0.3% ,聚甲醛为±0.2%,聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS 等非结晶型塑料为±0.05%),则有塑件尺寸精度的表达式为：

L ?s ?%+ （n-1）L ?s ?%?4%δ≤

简化后可得型腔数目为： n 242500-??≤L

s δ 3、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目。

当成型大型表面积塑件时，常用这种方法。设注射机的额定锁模力大小为F （N ），型腔内塑料熔体的平均压力为Pm,单个制品在分型面上的投影面积为A1，浇注系统在分型面上的投影面积为A2，则：

(nA1+A2)Pm ≤F 即：

n 1

2A P A P F m m ??-≤

对于高精度制品，由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀一致，故通常推荐型腔数目不超过4个.

4、根据注射机的额定最大注射量确定型腔数目。

设注射机的最大注射量G （g ），单个制品的质量为W1（g ），浇注系统的质量为W2（g ），则型

腔数目n 为：

n 1

28.0W W G -≤ n ≤4.1 5.2型腔的排布：

多型腔有模板上的排列形式通常有圆形、H 形、直线型及复合型等。

在设计时有以下原则：

（1）尽量采用对称式排布，确保制品质量的均一和稳定。

（2）塑件结构简单，应尽量使型腔紧凑排列，而减小模具的外形尺寸。

（3）分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短。

（4）为了避免模具承受偏载而产生溢料现象，浇口开口部位与型腔布置应对称。

因为该塑件属大批量生产的小型塑件，但对产品的精度、表面粗糙度还是有较高的要求，通过前面算出的单个产品的体积V 和质量W, 综合考虑生产效率和生产成本及产品质量等各种因素，以及注射机的类型选择确定采用一模四腔对称排布。分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料,参见《塑料制品成型及模具设计》P59表4-3部分塑料常用分流道断面尺寸推荐范围，分流道直径可选1.6~9.5mm

【1】

表6-1 分流道断面直径选择

塑料名称 分流道断面直径mm 塑料名称 分流道断面直径mm ABS ，AS 聚乙烯(PE)

尼龙类(PA) 聚甲醛（POM ） 抗冲击丙烯酸

4.7～9.5

1.6～9.5 1.6～9.5 3.5～10 8～1

2.5

聚苯乙烯(PS) 软聚氯乙烯 硬聚氯乙烯

聚氨酯

聚苯醚 3.5～10 3.5～10 6.5～16 6.5～8.0 6.5～10 根据塑件的壁厚（0.8<1.0<2.4）和外形因素和机械加工因素来确定浇注方式，确定为浇注方式，参见《塑料制品成型及模具设计》并采用对称平衡的排布方式。

6 分型面的选择

分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的 脱模和模具的制造工艺的有关，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。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键。

根据分型面的选择原则：

（1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；

（2）在开模时尽量使塑件留在动模；

（3）分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量；

（4）有利于排气和模具的加工方便；

（5）有助于避免侧抽芯或便于侧抽芯。

该塑件为瓶盖对美观不太要求，无斑点和熔接痕，表面质量要求一般。在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件，瓶盖属于薄壁壳小型塑件，塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，所以，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模，并不影响塑件的质量和尺寸精度，以及外观形状。

7浇注系统的设计

注射模的浇注系统是指从注流道的开始端到型腔之间的熔体流动通道。它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传料，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度。

7.1浇注系统设计原则：

浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、流程应尽量短、防止型芯变形、整修应方便、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种相适用、冷料穴设计合理、尽量减少塑料的消耗。

7.2主流道设计：

主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注射机相配，所以其尺寸与注射机有关。

本塑件所用的材料为LDPE（低密度聚乙烯），根据其流动性特点，主流道设计的主要参数如下：

μ；

主要参数：锥角α=4°；内表面粗糙度Ra=0.08m

主流道大端呈圆角，半径r=3mm,以减小料流转过渡时的阻力，小端直径d = D —

(1~2)mm

衬套与主流道设计成整体,材料为T8，热处理要求淬火为53-57HRC。

7.3分流道设计：

分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U型等圆形和正方形截面流道的表面积与体积之比最小，塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高，但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。

在分流道的设计时，应考虑尽量减小在流道内的压力损失，尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。在此，选择半圆形，取半圆直径4.5mm.参见《塑料制品成型及模具设计》。分流道的布置：

7.4浇口的设计：

浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的熔体通道，它是浇注系统的关键部分。

其主要作用是：

（1）熔体充模后，浇口处首先凝固，可防止其倒流；

（2）熔体在流经狭窄的浇口时产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模；

（3）易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积的0.03-0.09，浇口的长度约为0.5mm-2mm,浇口的具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值。

当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。

浇口位置的选择：

浇口开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口时，应遵循以下原则：

浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置

浇口应开设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩，

浇口的位置应选择在有利于型腔中气体的排除

浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位，对于圆筒类制品，采用中心浇口比侧浇口好。

对于带细长的型芯模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯因冲击变形。

浇口应设在不影响制品外观的部位

根据以上原则，瓶盖属于圆筒类制品，故而采用中心浇口。

根据塑件的质量和外形尺寸等影响因素，初步取值如下：

由塑件质量W塑=2.66g可得单位mm

D=6mm d=4mm R=15mm h=5mm d1=1mm

H1=4.5mm l=60~70mm L=25mm a=4。a1=10。L1=17mm

7.5冷料穴的设计

冷料穴是将主流道或分流道延长所形成的井穴。冷料穴一般设在主流道正对面的动模板上或处于分流道末端。其作用是存放料流前锋的冷料，以防止冷料进入型腔而形成接缝；另外，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料穴的直径宜大于大端直径。冷料穴的形式有三种：一是与推杆匹配的冷料穴；二是与拉料杆匹配的冷料穴；三是无拉料杆的冷料杆。

本塑件采用无拉料杆的冷料穴。

7.6 排气系统的设计

排气槽的设计：

塑料熔体在充模的型腔过程中同时要排出型腔及流道原有的空气，另外，塑料熔体会产生微量的分解气体，所以长在分型面上开设排气槽进行排气。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦或塑件产生泡沫，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。

当塑料熔体充填型腔时，必需顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。

如果气体不能被顺利地排出，塑件会由于充填不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺点；甚至因气体受压而产生高温，使塑料焦化。

排气方式：排气槽一般通常开设在分型面上凹模一边，位置位于塑料熔体流动的末端。一般情况下，排气槽尺寸以气体能够顺利排出而不产生溢料为原则。排气槽宽度可取1.5～6 mm，深度可取0.025～0.1 mm，长度可取0.8～1.5 mm。

但对于此模具，无需设计专门的排气槽来排气，可通过分型面及活动型芯与模板之间配合间隙来排气，足够能使气体顺利排出。

在本设计中，可利用顶杆间隙和定模型芯间隙排气，不再开设排气系统。

8 塑料工艺尺寸的计算

注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型杆等。模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的计算，塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。

设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进浇点、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸。

8.1凹模的的结构设计：

凹模又称阴模，是成型塑件外轮廓的零件。凹模有整体结构式和组合式。

（1）整体式凹模：由整块金属材料直接加工而成，这种形式的结构简单，牢固可靠，不易变形，成型的塑件质量较好。但当塑件形状复杂时，采用一般机械加工方法制造型腔比较困难。因此它适用于形状简单的塑件。

（2）组合式凹模：对于形状复杂的塑件或难于机械加工的整体式凹模，为了节省贵金属，便于型腔加工，减少热处理，通常采用组合式凹模。

本塑件的外形简单，采用整体式凹模。其适用于形状简单且凸模高度较小的塑件，整体式凹模为非穿通式模体，强度好，不易变形。

8.2凸模的结构设计：

凸模，即型芯，是成型塑件内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式。

组合式凸模：当塑件的内形比较复杂而不便于机械加工时，或形状虽不复杂，但为了节省贵金属，减少加工量，通常采用组合式凸模。固定板和凸模可分别采用不同的材料制造和热处理，然后再连接成一体，这种结构形式适用于大型凸模。

由瓶盖的特殊结构，有两层，内有螺丝，采用镶件组合式凸模。

塑件为LDPE制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率取1.5%至 3.5％。平均收缩率s

为2.5%,此产品采用6级精度，属于一般精度制品。凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到IT ７～IT ８级。

8.3凹模径向尺寸计算：

图B:

m m

L s L Z Z s M M 12.004

48.00010146.28]48.02

128%)5.21[(]2

1)1[()(+++=?-?+=?-?+=δδ m m

L s L Z Z s M M 0

10.00

4

40.0020251.13]40.02113%)5.21[(]2

1)1[()(----=?+?+=?+?+=δδ m m

H s H Z Z MS M 10.0044.0000175.15]4.02

115%)5.21[(]2

1)1[()(+++=?-?+=?-?+=δδ

8.4凸模径向尺寸计算：

图A 中：

(L M1) 0-δz =[ (1+ s ˉ

)L M1S +0.5×Δ] 0-δz =[ (1+2.5%)×26+0.5×0.48]0

-0.48/4

=26.650

-0.12

( L 1) 0+δz =[(1+ s ˉ

)L 1S - 0.5×Δ]0+δz =[ (1+2.5%)×16-0.5×0.4]+0.4/4

=16.2+0.1

(l x ) 0+δz =[(1+ s ˉ )l XS - 0.5×Δ]0+δz

=[(1+2.5%)×2 - 0.5×0.20]+0.24/4

=1.93+0.04

图A

图B

螺纹型芯与大型芯的配合采用H8/f8。

型芯径向尺寸计算：

18.036.02.16-

-=i l (l Q2) 0

-δz =[ (1+ s ˉ

)l Q2S +0.5×Δ] 0

-δz =[ (1+2.5%)×9+0.5×0.32]0

-0.32/4

=9.060

-0.08

8.5螺纹型芯的工作尺寸：

螺纹型芯大径： (d M 大)0-δz =[(1+ s ˉ

)d s 大+Δ中] 0-δz 螺纹型芯中径： (d M 中)0-δz =[(1+ s ˉ )d s 中+Δ中]

0-δz 螺纹型芯小径： (d M 小)0-δz =[(1+ s ˉ )d s 小+Δ中] 0

-δz

d M 大, d M 中, d M 小——— 分别为螺纹型芯的大，中，小径；

d s 大， d s 中，d s 小——— 分别为塑件内螺纹大，中，小径基本尺寸；

Δ中———塑件螺纹中径公差；

δz———螺纹型芯的中径制造公差，其值取Δ/5。

将数据代入以上公式计算得：

(d M大)0-δz =[(1+2.5%)×14+0.03]0-0.03/5

=14.380-0.006

(d M中)0-δz =[(1+2.5%)×12.708+0.03]0-0.03/5

=13.0560-0.006

(d M小)0-δz =[(1+2.5%)×11.830+0.03]0-0.03/5

=12.1550-0.006

8.6型腔壁厚和底板厚度计算

注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和脱模力等。如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。

塑件的壁厚对质量影响很大。如果壁厚过薄，塑件在使用上可能不具备足够的强度和刚度，且在成型时流动阻力大，大型复杂的制件难以充满型腔；在脱模时，难以承受脱模机构的冲击和振动，装配时不能承受紧固力；在运输中，会造成变形甚至损坏。如果塑件过厚，会因为用料过多，而使成本增加，并且会使成型时间加长，从而降低生产效率。此外，壁厚过厚的塑件也易产生气泡、缩孔、凹痕、翘曲等缺陷。

因此，由于塑件属于中小型制品，这里我们取型腔壁厚为1mm，底板厚度取2mm。

9 导向机构的设计

为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向机构的作用是导向，定位以及承爱一定的侧向压力。导向机构包括导柱导向和锥面定们两种，根据本塑件的实际情况，采用导柱导向机构。

9.1导柱导向机构的作用：

定位件用：

模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。

导向作用：

合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型

零件损坏。承受一定的侧向压力。

9.2导柱导套的设计原则：

（1）导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。

（2）导柱的长度应比型芯端面的高度高出6-8mm，以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。

（3）导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。

（4）为了使导柱能顺利的进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角.

（5）导柱设在动模一侧可以保护型芯不爱损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装配方式。

(6)般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分配合按H7/k6，导套外径的配合按H6/k6;

(7)除了动模、定模之间设导柱、导套外、，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。

(8)导柱的直径应根据模具大小而决定，可参考标准框架数据选取。

9.3导柱导套的设计：

导柱的设计：

（1）该模具采用带头导柱，且不加油槽；

（2）导柱的长度必须比凸模端面高度高出6～8mm；

（3）为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分；

（4）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（该导柱直径由标准模架知为?20；

（5）导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/m6配合。导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7的间隙配合；

（6）导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4μm；

（7）导柱滑动部分按H8/h8间隙配合，固定部分按H7/m6过渡配合

导柱的尺寸如下图：

图10-2 导柱图

导柱与导套选用间隙配合.

导套的设计:

对导套的要求：

（1）为使导柱比较顺利地进入导套，在导套的前端应倒有圆角R。

（2）对于大型注射模，当开模力过大时，为了防止导套拔出，应在导套上部加装盖板。

（3）导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱的硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。

（4）导套配合部分的表面光洁度不能过低。

（5）导套孔的滑动部分按H8/h8间隙配合，导套外径按H7/m6过渡配合。

导套设计及尺寸如下图所示:

图10-3 导套图

9.4导柱与导套的布置：

定端与模板间用H7/m6或H7/k6的过渡配合,导向部分通常采用H7/f7或H8/f7的间隙配合。

根据模具结构的要求，与导柱同动作的弹簧应布置4个，并尽可能对称布置于A分型面的四周，以保持分型时弹力均匀，中间板不被卡死。

10 脱模机构的设计

在注射成型的每一循环中，都必须便塑件从模具型腔中型芯上脱出,模具中这种脱出机构称为脱模机构（或推出机构、顶出机构）。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作，即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把其脱出物从模具内取出。

10.1脱模机构的组成:

推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件组成。即推件板、推件板紧固螺钉、推板固定板、推杆垫板、顶板导柱、顶板导套以及推板紧固螺钉。

按推出零件的类别分类：

（1）推杆式脱模（2）推管推出脱模（3）推件板推出脱模，又称卸料板或刮板。

（4）利用成型零件推出制品的脱模，适用于螺纹型环一类的制品，利用模具中某些成型零件推出塑件。（5）多元联合式脱模

按脱模动作分类：

（1）一次推出脱模（2）二次推出脱模（3）动定模双向推出脱模（4）带螺纹塑件的脱模机构可采用强制脱模、活动型芯和型环形式脱螺纹及回转式脱螺纹。

10.2设计原则：

(1)推出机构应尽量设在动模一侧以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作；

(2)保证塑件不因推出而变形损坏,外形良好；

(3)结构简单可靠:机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度；

用推件板推出机构中，为了减少推件板与型芯的摩擦，在推件板与型芯间留0.20~0.25mm的间隙，并用锥面配合，防止推件因偏心而溢料。

复位零件：

对于推件板推出机构而言，由于推杆端面与推件板接触，可以起到复位杆的作用。因此，可以不必再另外设置复位杆

排气系统：

当塑料熔体填充型腔时,必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净,一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦（褐色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。有时在注射成型过程中，为保证型腔充填量的均匀合适及增加塑料熔体汇合处的

熔接强度，还需在塑料最后充填到的型腔部位开设溢流槽以容纳余料，也可容纳一定量的气体。

通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.03~0.05mm 。

11温度调节系统的设计

11.1模具冷却系统的设计

塑料在成型过程中，模具温度会直接影响塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。

一般注射模内的塑料熔体温度为200℃左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60℃以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效地冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。对于熔融黏度低、流动性比较好的塑料，如聚丙烯、有机玻璃等等，当塑件是小型薄壁时，如我们的塑件，则模具课简单地进行冷却或利用自然冷却不设定冷却系统：当塑件是大型的制品时，则需要对模具进行人工冷却。

11.2模具冷却时间的确定

在注射过程中，塑件的冷却时间是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时为止的这段时间。这一时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定的强度和刚度为准，确定生产周期：

脱冷注t t t t ++=

式中t 为生产周期（s ）,t 注为注射时间，t 冷为冷却时间，t 浇为脱模时间,由《塑料制品成型及模具设计》 第237页附录D 可查得t 注15-60s,t 冷15-60s ，总周期t 为40-140s;

11.3冷却系统的设计原则

（1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；

（2）冷却水孔数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀；

（3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等；

（4）浇口处加强冷却；

（5）应降低进水和出水的温差；

（6）合理选择冷却水道的形式；

（7）合理确定冷却水管接头位置；

（8）冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象；

（9）冷却水管进出接口应埋入模板内，以免模具在搬运过程中损坏。

11.4冷却系统的结构设计：

根据塑料制品的形状及其所需的冷却效果，冷却回跟可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋式、喷射式、隔板式等多种样式，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。

(1)简单流道式 (2)螺旋式 (3)隔片导流式 (4)喷流式 (5)导热杆及导热型芯式

冷却系统的主要零件：

冷却系统对应不同的冷却装置有不同的零件，主要有以下几种：

(1)水管接头(2)螺塞(3)密封圈(4)密封胶带(5)软管

11.5冷却系统的计算

LDPE 的单位热流量： LDPE(低密度聚乙烯)的单位热流量Qs 为590-690 kJ/kg

每小时需要注射的次数N=3600/t;

取t=120s ，可求得N=30次.

每小时的注射量：h kg G N W /72.02430=?=?=

从型腔内发出的总热量s Q W Q ?=总 Qs 取650kJ/kg,代入式中得

h kJ kg kJ h kg Q /468/650/72.0=?=总

12 模具工作过程

模具装配试模完毕之后，模具进入正式工作状态，其基本工作过程如下：

(1)对塑料LDPE 进行烘干，并装入料斗；

(2)清理模具型芯、型腔，并涂上脱模剂，进行适当的预热；

(3)合模、锁紧模具；

(4)塑料进行预塑化，注射装置准备注射；

(5)注射，其过程包括充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模；

(6)脱模过程：开模时，由于弹簧压力使中间板11与定模板12首先分型，此时凝料留在定模板上。中间板随动模一起向下运动。当中间板运动到一定距离时，安装在定模板上的定距拉板18挡住安装在中间板上的限位销19，中间板停止移动；动模继续向下运动，此时在脱模板与中间板处第二次分型，由于塑件收缩产生了包紧力，塑件紧包在螺纹型芯13上，故塑件随动模一起继续向下运动。这时顶杆将脱模板向上顶出，螺纹型芯随塑件一起脱出大型芯，手动将塑件取出，完成脱模.

(7)取出塑件，合模。