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0目录一、摘要………………………………………………………………………………二、引言………………………………………………………………………………三、产品结构使用要求及成型工艺性分析………………………………………………3.1产品结构使用要求…………………………………………………………………3.2塑件成型工艺性分析………………………………………………………………3.2.1PE的注射成型过程…………………………………………………………3.2.2PE的性能分析………………………………………………………………3.2.3PE的主要成型条件…………………………………………………………3.2.4热塑性塑料注塑成型常见缺陷及消除措施……………………………………四、模具总体方案设计…………………………………………………………………4.1分析分型面位置及型腔数目确定，初选注塑机……………………………………4.1.1分型面位置确定……………………………………………………………4.1.2确定型腔数目及模具结构形式………………………………………………4.1.3初选注塑机…………………………………………………………………4.2浇注系统设计……………………………………………………………………4.2.1主流道设计…………………………………………………………………4.2.2浇口的设计…………………………………………………………………4.3型芯、型腔结构设计………………………………………………………………4.3.1型芯、型腔结构设计…………………………………………………………4.3.2型芯、型腔钢材的选用………………………………………………………4.3.3型芯、型腔工作尺寸的计算…………………………………………………4.4侧抽芯结构设计……………………………………………………………………4.5脱模机构设计………………………………………………………………………4.6排气系统设计………………………………………………………………………4.7冷却水路设计………………………………………………………………………4.8合模导向机构设计…………………………………………………………………4.9模架选择……………………………………………………………………………4.10成型零件强度及支承板厚度计算……………………………………………………4.11模具与注塑机相关技术参数校核……………………………………………………五、结论六、致谢七、参考文献1摘要本次课程设计的主要内容是针对老师所给的塑件进行注塑模的设计，首先确定塑件的材料及分析其成型工艺性能，初选其成型设备为SZ—45/100A型卧式注射机。紧接着根据塑件的结构形状对分型面位置、型腔数目和浇注系统进行确定，通过对模具设计方案的论证，确定了型腔的布局、成型零件的结构、导向定位机构、推出机构以及浇注系统。然后进行了主要零部件的设计计算，确定了型腔的壁厚，推出机构的相关参数，综合考虑塑件的型腔布局、分型机构、壁厚要求、塑件尺寸大小、冷却水道的布置等多项因素，选择合适的标准模架。最后对成型设备进行校核，以确保设计选择的准确性。关键词：注射成型、PE材料、模具结构、浇注系统、冷却系统2引言模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业生产的重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。用模具加工的零件，具有生产率高、质量好、节约材料、成本低等一系列优点。因此已经成为现代工业生产的重要手段和工艺发展方向。因此，模具技术，特别是制造精密、复杂、大型模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。本次设计以注射盒顶盖模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程，模具结构的设计包括分型面位置及型腔数目的确定、浇注系统设计、型芯型腔结构设计、侧抽芯结构设计、脱模机构设计、冷却水路设计及模架选择等方面。这次设计有较好的学以致用的效果，设计该模具时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。三、产品结构使用要求及成型工艺性分析3.1产品结构使用要求该塑件是一个塑料盒顶盖，其结构如图1所示，塑件壁厚属薄壁塑件，材料为聚乙烯（PE），成型工艺性很好，可以注射成型。图1盒顶盖零件图3.2塑件成型工艺性分析3.2.1PE的注射成型过程（1）成型前准备。由于PE为结晶型聚合物，在熔融时晶粒要吸收一定热量，因此料筒温度应高于它的熔点10度。另外PE为结晶型塑料，吸湿性极小，加工前无需进行干燥处理。3（2）注射过程。塑料在注射机料筒内经加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程有充模、压实、保压、倒流、冷却及脱模等阶段。3.2.2PE的性能分析（1）使用性能为白色蜡状半透明材料，柔而韧，无味、无毒，耐低温，耐化学药品电绝缘性好，吸水率低，因此符合此塑件作为盒顶盖的要求。适用于做薄膜、电线电缆护套、管材、各种中空制品、注塑制品及纤维等。广泛用于机械、汽车、包装、日用杂品等方面。（2）成型性能①结晶型塑料，结晶能力高，模温对塑件结晶状况影响较大，因此要求有较高的模温，模温高，熔体冷却慢，塑件结晶度高，强度也就高。吸湿性极小，不超过0.01%，加工前无需干燥处理。②熔体粘度低，流动性极好，成型温度较宽，热稳定性较好，一般在300度以下无明显的分解现象。熔体易氧化，加工中应尽可能避免与氧接触。熔体熔点不高，但比热容较大，因此塑化时仍需要消耗较多的热量，这就要求塑化装置要有较大的加热功率，以便提高生产效率③收缩率范围大，收缩值大，方向性明显，因此容易变形翘曲，模具冷却条件对收缩率影响较大，故应控制好模具温度，保持冷却均匀、稳定。④熔体冷却速度较慢，因此必须充分冷却，模具应该有较好的冷却系统。质地较软，易脱模。另外若注射时采用直接进料口进料，易增大应力和产生收缩不均匀及方向性明显的增大变形，因此应注意选择进料口参数。3.2.3PE的主要成型条件料筒温度：料筒温度主要是与PE的密度高低和熔体流动速率大小有关，另外还与注塑机的类型和性能，以及塑件的形状有关。由于PE为结晶型聚合物，在熔融时晶粒要吸收一定热量，因此料筒温度应高于它的熔点10度。对于LDPE来说，料筒温度控制在140-200℃，HDPE的料筒温度控制在220℃，料筒后部取最小值，前端取最大值。模具温度：模温对塑件的结晶状况有较大影响，模温高，熔体结晶度高，强度高，但收缩率也会增大。通常LDPE的模具温度控制在30℃-45℃，而HDPE的温度相应再高10-20℃。注塑压力：提高注塑压力有利于熔料的充模，由于PE的流动性很好，因此除薄壁细长制品外，应该精良选择较低的注射压力，一般注射压力为50-100MPa。形状简单。壁后较大的塑件，注射压力可以低些，反之则高。43.2.4热塑性塑料注塑成型常见缺陷及消除措施主要缺陷及消除措施：①制品填充不足（适当提高注射压力及注射速度等）；②制品有溢边（适当降低料温、模温及喷嘴温度，适当减小注射压力及锁模力等）③制品有气泡（增加排气槽，使塑料干燥等）；④制品凹陷（调整壁厚比例，选择合适的浇口位置等）；⑤制品有明显的熔合纹（适当提高模温、注射压力及注射速度等）；⑥制品翘曲变形（适当减小模具温度，充分冷却等）；⑦制品的表面有银丝及波纹（排出塑料中水分或挥发物，选择适当料温，不要太高或太低等）等等四、模具总体方案设计4.1分析分型面位置及型腔数目确定，初选注塑机4.1.1分型面位置的确定在塑件设计阶段，应该考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此，分型面的选择是注塑模设计的一个关键因素。分型面选择原则①有利于保证塑件的外观质量；分型面应选择在塑件的最大截面处。②尽可能使塑件留在动模一侧；有利于保证塑件尺寸精度。③尽可能满足塑件的使用要求；尽量减少塑件在合模方向上的投影面积。④长型芯应置于开模方向；有利于排气。⑤有利于简化模具结构。该塑件进行模具设计时已经考虑了上述原则，从塑件图样中可以看出此塑件四边有四个凸起，因此需要使用侧抽芯机构，综合考虑侧向抽芯和分型，选择了如图2所示的分型面选择方案。图2分型面形式与位置51——动模部分2——分型面3——定模部分4.1.2确定型腔数目及模具结构形式（1）型腔数目确定当塑件分型面确定之后，就需要考虑型腔是采用单型腔模还是多型腔模。一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构；对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产率大大提高。此塑件属于大中型塑件，虽尺寸精度要求不高，但对于塑件结构四面都需要侧抽芯机构，因此采用一模一腔的模具结构。（2）模具结构形式的确定该塑件外形是个简单的盒顶盖形状，但塑件四边有侧向凸起，这些地方需要侧向成型，侧向成型方法有多种样式，如斜导柱、斜道槽和弯销驱动侧向成型滑块定型，斜滑块侧向成型，斜顶杆侧向成型等方法。本次采用的是斜顶杆侧向成型，盒顶盖采用整体模腔成型，成型顶杆与型芯拼合形成凸模。其结构形式如图3所示。图3模具结构形式4.1.3初选注塑机注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。（1）注射量的计算通过Pro/E建模分析，得知塑件质量为3.88g，流道凝料的质量m2还是个未知数，可按塑件质量的0.6倍来估算。从之前所述可知为一模一腔，所以注射量为m=nm1+m2=1.6nm1=1.6×1×3.88=6.21g（2）塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力成型斜顶杆6流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A2，在模具设计前是个未知数，根据多型腔模的统计分析，A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2~0.5倍，因此可用0.35nA1来进行估算，所以投影面积为A1=3286.36mm2A=nA1+A2=1.35nA1=1.35×1×3286.36=4436.59mm2所需锁模力为Fm=（nA1+A2）P型因为是PE材料，塑件为薄壁塑件，压力损失大，所以式中型腔压力P型取30MPa，稍微取大一些。所以锁模力为Fm=AP型=4436.59×30=133.10MPa根据上面计算得到的m和Fm值来选择一种注射机，注射机的最大注射量（额定注射量G）和额定锁模力F应满足G≥m/a式中a——注射参数，无定型塑料取0.85，结晶型塑料取0.75，所以G≥m/a=3.88/0.75=8.28FFm（3）注射机型号的选定根据上面计算的每一个生产周期的注射量和锁模力的计算值，初步选定注射机型号为SZ—60/450A型卧式注射机，其主要技术参数见下表1。表1SZ—60/450A型注射机主要技术参数螺杆直径/mm30锁模力/KN450理论容量/cm378拉杆内间距/mm280×250注射速率/(g/s)60开模行程/mm220注射压力/MPa170最大模具厚度/mm300塑化能力/(g/s)5.6最小模具厚度/mm100螺杆转速/(r/min)14~200定位孔直径/mm55喷嘴球半径SR/mm20喷嘴孔直径/mm3.5锁模方式双曲轴74.2浇注系统设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。