注射器盖毕业课程设计说明书

太原科技大学

模具设计与制造2007届

毕

业

设

计

说

明

书

题目：塑料模具设计（注射器盖）

专业：模具设计与制造

班级：

姓名：

指导老师：

2007 年5 月

引言

本说明书为机械塑料注射模具设计说明书，是根据塑料模具手册，上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括：目录、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中，得到有张蓉老师和相关同学的大力支持和热情帮助，在此谨以致意。

由于本人设计水平有限，在设计过程中难免有错误之处，敬请各位老师批评指正。

设计者：

2007.05

毕业设计指导书

一、题目：

注射器盖材料：聚丙稀（PP）

二、明确设计任务，收集有关资料：

1、了解设计的任务、内容、要求和步骤，制定设计工作进度计划

2、将Pro/E零件图转化为CAD平面图，并标好尺寸

3、查阅、收集有关的设计参考资料

4、了解所设计零件的用途、结构、性能，在整个产品中装配关系、技术要求、生产批量

5、塑胶厂车间的设备资料

6、模具制造技能和设备条件及可采用的模具标准情况

三、工艺性分析

分析塑胶件的工艺性包括技术和经济两方面，在技术方面，根据产品图纸，只要分析塑胶件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精度要求、表面质量和材料性能等因素，是否符合模塑工艺要求；在经济方面，主要根据塑胶件的生产批量分析产品成本，阐明采用注射生产可取得的经济效益。

1、塑胶件的形状和尺寸：

塑胶件的形状和尺寸不同，对模塑工艺要求也不同。

2、塑胶件的尺寸精度和外观要求：

塑胶件的尺寸精度和外观要求与模塑工艺方法、模具结构型式及制造精度等有关。

3、生产批量

生产批量的大小，直接影响模具的结构型式，一般大批量生产时，可选用一模多腔来提高生产率；小批量生产时，可采用单型腔模具等进行生产来降低模具的制造费用。

4、其它方面

在对塑胶件进行工艺分析时，除了考虑上诉因素外，还应分析塑胶件的厚度、塑料成型性能及模塑生产常见的制品缺陷问题对模塑工艺的影响。

四、确定成型方案及模具型式：

根据对塑胶零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定所需的，模塑成型方案，制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和排列、成型零件的结构、浇注系统等。

五、工艺计算和设计

1、注射量计算：涉及到选择注射机的规格型号，一般应先进行计算。对于形状复杂不规则的制品，可以利用Pro/E，的“分析/模塑分析/模塑质量属性”来计算质量。或者采用估算估计塑料的用量，及保证足够的塑料用量为原则。

2、浇注系统设计计算：这是设计注射模的第一步，只有完成注系统的设计后才能估算型腔压力、注射时间、校核锁模力，从而进一步校核所选择的注射机是否符合要求。浇注系统设计计算包括浇道布置、主流道和分流道断面尺寸计算、浇注系统压力降计算和型腔压力校核。

3、成型零件工作尺寸计算：主要有凹模和型芯径向尺寸高度尺寸，其最大值直接关系到模具尺寸大小，而工作尺寸的精度则直接影响到制品精度。为计算方便，凡孔类尺寸均及其最小尺寸作为公称尺寸，凡轴类尺寸均及最大尺寸作为公称尺寸；进行工作尺寸计算时应考虑塑料的收缩率和模具寿命等因素。

4、模具冷却与加热系统计算：冷却系统计算包括冷却时间和冷却参数计算。冷却参数包括冷却面积、冷却水空长度和孔数的计算及冷却水流动状态的校核和冷却水入口与出口处温差的校核。模具加热工艺计算主要是加热功率计算。

5、注射压力、锁模力和安装尺寸校核：模具初步设计完成后，还需校核所选择的注射机注射压力和锁模力能否满足塑料成型要求，校核模具外形尺寸可否方便安装，行程是否满足模塑成型及取件要求。

六、进行模具结构设计：

1、确定凹模尺寸：先计算凹模厚度，再根据厚度确定凹模周界尺寸，在确定凹模周界尺寸时要注意：第一，浇注系统的布置，特别是对于一模多腔的塑料

模应仔细考虑模腔位置和浇道布置；第二，要考虑凹模上螺孔的布置位置；第三，主流道中心与模板的几何中心应重合；第四，凹模外形尺寸尽量按国家标准选取。

2、选择模架并确定其他模具零件的主要参数；在确定模架结构形式和定模、动模板的尺寸后，可根据定模、动模板的尺寸，从《塑料模国家标准》GB/T12555-1990和GB/T12556-1990中确定模架规格。待模架规格确定后即可确定主要塑模零件的规格参数。再查阅有关零件图表，就可以画装配图了。

七、画装配图

一般先画上主视图，再画侧视图和其他视图。由于注射机大多为卧式的，故注射模也常按安装位置画成卧式，画主视图最好从分型面开始向左右两个方向画比较方便。

1、主视图：绘制模具工作位置的剖面图

2、侧视图：一般情况下绘制定模部分视图

3、俯视图、局部剖视图等

4、列出零件明细表，注明材质和数量，凡标准件须注明规格

5、技术要求及说明，包括所选注射机设备型号，所选用的标准模架型号，模具闭合高度，模具间隙及其它要求。

八、绘制各非标准零件图

零件图上应注明全部尺寸、公差与配合、行位公差、表面粗糙度、所用材料、热处理方法及其它要求

九、编写技术文件

1、编写注射成型工艺卡片：根据塑料的成型特点，查阅有关资料，确定合理的注射成型工艺参数，并作成工艺卡片。

2、编写加工工艺过程卡片：选取两个重要模具成型零件，确定加工工艺路线，并作成加工工艺过程卡片

3、编写设计说明书

目录

第一部分产品的说明

第二部分塑件分析

第三部分注射机的型号和规格选择及校核第四部分型腔的数目决定及排布

第五部分分型面的选择

第六部分浇注系统的设计

第七部分成型零件的工作尺寸计算及结

构形式

第八部分导柱导向机构的设置

第九部分推出机构的设计

第十部分温度调节系统的设置

第十一部分模具的动作过程

第十二部分设计小结

第十三部分参考资料

第 一 部分 产品的说明

本产品主要用于医药药品盖，它要求质量轻、成本低廉、能大规模的生产、无毒，

下列为其图样。

第 二 部分 塑件的分析

PP 于1957年由意大利Montecatin 公司首先开始工业化生产，目前已成为发

展速度最快的塑料品种，其产量位居第三。

PP 学名聚丙烯，其相对分子质量一般为10～50万。分子式为

[]-----n CH CH 3

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（0.89～0.923cm g

），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PP ，且有着优良的耐化学药品性

和耐；

④耐热性好，能在130C 0使用；

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。

第 三 部分 注射机的型号和规格选择及校核

注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术

规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。

从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范。在设计模具时，最

好查阅注射机生产厂家提供的有关“注射机使用说明书”上标明的技术规范，。

因为即使同一规格的注射机，生产厂家不同，其技术规格也略有差异。

1、注射机的选用

选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量初选某一公称

注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行

程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。

以实际注射量初选某一公称注射量的注射机型号；为了保证正常的注射成

型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即：

公实V V

式子中，实V —实际塑件（包括浇注系统凝料）的总体积（3cm ）。

从PP的物理性质可得：ρ=0.89～0.92

3

cm

g，取m=100g，故

3

100

100

0.1cm

m

V=

?

=

=ρ

实

，现我们选择XS-ZY-125型号的注射成型机，此型号表示液压注射成型机，其公称注射量为3

125cm。

2、注射压力的校核

该项工作是效核所选注射机的公称压力P能否满足塑件所成型时需要的注

射压力P

0，其值一般为70～150MPa，通常要求P> P

。我们这里选70MPa。

3、锁模力的校核

锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力，当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，即：

F锁≥ F胀 = A 分× P型

F锁—注射机的额定锁模力（N）；

P分—模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa）；一般为注射压力的0.3～0.65倍，通常取20～40MPa。我们这里选P型=30MPa。

A分—塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和（mm2）

∴ F锁≥ F胀 = A 分× P型

= 80×200×30=4.8×105（N）

4、开模行程与推出机构的校核

开模行程是指从模具中取出塑料所需要的最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。由于注射机的锁模机构不同，开模行程可按以下两种情况进行校核：一种是开模行程与模具厚度无关；二种是开模行程与模具厚度有关。我们这里选用的是开模行程与模具厚度无关，且是单分型面注射模具。

1、当开模行程与模具厚度无关时

这种情况主要是指锁模机构为液压-机械联合作用的注射机，其模板行程是由连杆机构的做大冲程决定的，而与模厚度是无关的。此情况又两种类型：

⑴对单分型面注射模，所需开模行程H为：

S ≥ H = H1 + H2 + （5～10） mm

式中，H1—塑件推出距离（也可以作为凸模高度）（mm）；

H2—包括浇注系统在内的塑高度（mm）；

S —注射机移动板最大行程（mm）；

H —所需要开模行程（mm）。

而我们这里通过资料可得出（结构见图六）：

H = 16 + 57 + 8 = 81 （mm）。

⑵对双分型面注射模，所需开模行程为：

S机≥ H = H1 + H2 + a +（5～10） mm 式中，a—中间板与定模的分开距离（mm）。

2、推出机构的校核

各种型号注射机的推出装置和最大推出距离各不同，设计模具时，推出机构应与注射机相适应，具体可查资料。

第四部分分型面的选择

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，我们在这里选用与合模方向倾斜。

1、分型面的形式：

分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关，我们常见的形式有如下五种：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶

梯分型面、曲线分型面。

2、分型面的选择原则：

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

3、我们这里选择水平分型面（如图一：）

图一

第五部分型腔数目的决定及排布

1、型腔数目的确定：

为了使模具与注射机的生产能力的匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑

件体精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有四种：a ）、根据经济性能

确定型腔数目； b ）、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目； c ）、根据注射机

的最大注射量确定型腔数目； d ）、根据制品精度确定型腔数目。我们这里选用

a ），其计算过程如下：

我们设型腔数目为n ，制品总件数为N ，每一个型腔所需的模具费用为C 1，

与型腔无关的模具费用为C ０，每小时注射制品成型的加工费用为y （元／h ），

成型周期为t （min ），则：

模具费用为01C nC X M +=（元）， 注塑成型费用为)60

(yt N Xs =（元）， 总成型加工费用为S M X X X +=，即

01)60(C nC n

yt N X ++= 为使总的成型加工费用最少，即令

n x d d ＝０，则有 ： 0)1)(60(

12=+-C n yt N 所以n ＝1

60C Nyt 。 对于高精度制品，由于型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀，故通常推荐

型腔数目不超过４个，我们因为塑件精度要求不高取n ＝4。

2、多型腔的排列：

多型腔在模板上排列形式通常有圆形、H 形、直线形及复合形等，在设计时

应该注意以下几点：

①尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。

②型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料

现象。

③尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。

第六部分浇注系统的设计

1、浇注系统的组成

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，如图二所示：

图二

1—主流道2—主流道衬套3—定位圈4—分流道

5—浇口6—型腔7—冷料穴8—中间板

9—定模板（或定模座板）

2、浇注系统各部件设计

A、主流道设计：

主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计点为：

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，与定位圈的配合采用99h H 间隙配合。

⑸主流道衬套一般选用T8、T10制造，热处理强度为52～56HRC 。

B 、冷料穴的设计

冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷

料”，防止“冷料”进入型腔而形成接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从

定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流

道大端的直径，长度约为主流道大端直径。

冷料穴的形式有三种：一种是与推杆匹配的

冷料穴；二种是与拉料杆匹配的冷料穴；三

种是无拉料杆的冷料穴。我们这里选用与推

出杆匹配的倒锥形冷料穴，其结构如图三：

图 三

1 — 定位圈

2 — 冷料穴

3 — 推 杆

4 — 动模板

C 、分流道的设计

分流道就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

的作用。多型腔模具必定设计分流道，单型腔大型腔塑件在使用

多个点浇口时也要设置分流道。

①分流道的截面形状：通常分流道的断面形状有圆形、矩形、

梯形、U 形和六角形等。为了减少流道内的压力损失和传热损失，

提高效率，我们这里就选用圆形分流道，如图四。因为圆形截面 图 四

分流道的效率是分流道中效率最高的，固选它。

②分流道的尺寸：因为各种塑料的流动性有差异，所以可以根据塑料 的品

种来粗略地估计分流道的直径，常用塑料的分流道直径推荐值如下表一。

但对于壁厚小于3mm，质量在200g以下的塑料，可用此经验公式确定其流道直径：

D=0.26544L

m

式中，m—流经分流道的塑料量（g）；L—分流道长度（mm）；D—分流道直径（mm）。对于黏度较大的塑料，可按上式算得的D值再乘以1.2~1.25的系数。我们这里取m=100g，L=50mm。固分流道尺寸为1.2D，即D`=1.2D=1.2

102×1.22=78.5（mm2）

×0.265×100×450=10（mm）。所以S=Л×2

③分流道的布置：分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道的布置形式分平衡式与非平衡式两类，这里我们选用的是平衡式的布置方法。

④分流道与浇口的连接：分流道与浇口的连接

处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体

的流动及充填。

D、浇口的设计：

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。浇口的形状、位置

和尺寸对塑件的质量影响很大。图五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。而我们这里选用的是点浇口。简图如图五浇口的截面一般只取分流道截面积的3％～9％，浇口的长度约为0.5mm～

mm。

2mm，现在可算出我们需要的浇口面积S=5％×s=3.92

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。

第 七 部分 成型零件的工作尺寸计算

一、凹模的结构形式：

凹模又称阴模，它是成型塑件外轮廓的零件。根据需要有以下几种结构形式：整体式凹模、组合式凹模、拼块组合式凹模，我们的产品属于小型制件，从各方面分析我们

可选用组合式凹模——整体嵌入式凹模。

整体嵌入式凹模：于小件一模多腔式模具，一般是将每个型腔单独加工后压入定模中。这种结构的凹模形状、尺寸一致性好，更换方便。凹模的外形通常是用带台阶的圆柱形，由台阶定位，以67

m H 过渡配合嵌入定模板，然后用定模板

座板将其固定。其结构如图六所示：

二、凸模的结构设计

1、凸模的结构形式：

凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通常可非为整体式和组合式两种类型。我们根据凹模的结构形式选择组合式凸模——整体装配式凸模，它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成，如图七所示：

图 六 图 七

三、成型零件的工作尺寸计算

1、凹模径向尺寸计算（此题公差为自己标注）

现设制品的名义尺寸L S 是最大尺寸，其公差按规定为负值“-Δ”； 凹模的

名义尺寸L M 是最小尺寸，其公差按规定为正值“+δZ ”现由公式可得：

Z S L L S M δ+-?-+=0

]43)1([ 式中，“Δ”前的系数（此处为3/4）可随制品的精度和尺寸变化，一般在0.5～0.8之间，制品偏差大则取小值，偏差小则取大值。

固可由以上公式算出其尺寸：（由于这里塑件为圆，故公式中为D ）

Z S L D S M δ+-?-+=011]43)1([ Z S L D S M δ+-?-+=0

22]43)1([ 312.00]12.043)0065.01(4[+?-+= 324.00]24.04

3)0065.01(68[+?-+= 04.0094

.3+= 08.00

25.68+=

Z S L D S M δ+-?-+=033]43)1([ Z S L D S M δ+-?-+=0

44]43)1([ 328.00]28.043)0065.01(76[+?-+= 330.00]30.04

3)0065.01(80[+?-+= 09

.0028.76+= 10.00

29.80+= 2、凹模型腔高度尺寸的计算

由于该尺寸属于塑件外轮廓尺寸，故有：

()Z S H H S M δ+-?-+=0

]321[ 我们现根据图八可得：

()Z S H H S M δ+-?-+=0

11]321[ ()309.00]320065.013[+?-+=

03

.0096.2+=

图 八

()Z S H H S M δ+-?-+=022]321[ ()Z S H H S M δ+-?-+=0

33]321[ ()3

15

.00]15.0320065.0118[+?-+= ()318.00]18.0320065.0122[+?-

+= 05.0002

.18+= 06

.0002.22+= ()Z S H H S M δ+-?-+=0

44]321[ ()321.00]21.0320065.0125[+?-+= 07.0002.25+=

3、型芯径向尺寸的计算

设塑件内型腔尺寸为ls ，公差为正值“+Δ”，制造公差为负值“-δZ ”，经过与上面凹模径向尺寸相似推理，可得：

()0]431[Z

S l l S M δ-?++= 现在可算得：（由于这里塑件为圆，故公式中为d ）

()011]431[Z S d d S M δ-?++= ()022]431[Z

S d d S M δ-?++= ()0320.0]20.0430065.0163[-?++= ()03

27.0]27.0430065.0172[-?++=

07.055.63-= 009.067.72-=

4、型芯高度尺寸的计算

设制品孔深为hs ，其公差为正值“+Δ”，制造公差为负值“-δZ ”，同理可得：

()0321Z S h h S M δ-?????

??++=

我们由图五可得出：

()0321Z S h h S M δ-?????

??++= ()03

18.018.0320065.0116-???????++=

006.022

.16-=