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毕 业 设 计（说明书）
2015 届
题 目 折页盒注塑模具的设计
专 业
学生姓名
学 号
指导教师
论文字数
完成日期 2015年4月
折页盒注塑模具的设计
摘要：塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类。因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。
本设计介绍了的折页盒注射成型的基本过程，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了塑件成型工艺设计，注射机的选择，浇注系统的的设计，成型零件的结构设计，脱模推出机构的设计，冷却系统的设计的过程。并对标准模架的选择也作了相应的介绍。通过本次设计，使我掌握了注塑模具设计的全过程，同时也提高了运用CAD绘制复杂装配图的能力。
关键词：塑料；注塑模具；模具结构
Electronic clock back cover injection mold design
PPtract: the plastic industry is one of the fastest growing in the world today, and the injection mold is one of the types of rapid development. Therefore, research to understand plastic injection mold production process and improve the quality of products have great significance.
This design introduces the basic process of injection molding of the mobile phone cover, put forward the basic design principles of injection molding products; details of the design for the plastic forming technology, the choice of injection machine, the design of gating system, the structure design of molding parts, mold release design mechanism, cooling system design process. And the choice of the standard mould base were introduced also. Through this design, I have mastered the process of injection mold design, but also improve the ability of using the CAD rendering of complex assembly drawing.
Keywords: Plastic; Injection mould; The mould structure
目录
第一章 绪论 1
第二章 工艺方案及分析 3
2.1 设计塑件时必须考虑的几个方面的问题 3
2.2 尺寸和精度 3
2.3 工件的形状及尺寸 3
2.4 工件的臂厚 4
2.5工件材料 4
2.5.1 工件材料的选择 4
2.5.2 工件材料性能分析 4
2.5.3 成型特点 4
2.5.4 主要技术指标 4
2.5.5 PP的注射工艺参数 5
第三章 模具结构形式的拟定 6
3.1 确定型腔数量及其排列方式 6
3.2 模具结构形式的确定 6
第四章 工件的体积估算和注射机型号的选择 8
4.1 估算零件体积和投影面积。 8
4.2 锁模力 8
4.3 选择注射机及注射机的主要参数 8
4.4 注塑机的校核 9
第五章 浇注系统的设计 10
5.1 主流道的设计 10
5.2 冷料井和拉料杆的设计 11
5.3 分流道浇口的设计 12
5.4 浇口的设计 12
第六章 成型零部件的设计 14
6.1 分型面的确立 14
6.2 分型面的设计原则 14
6.2 排气槽的设计 15
6.3 成型零件的结构设计 15
第七章 合模导向机构的设计 18
7.1 导柱导向机构的作用 18
7.2 导柱导套的选择 18
7.3 导柱导套的排布 19
第八章 塑件脱模机构的设计 20
8.1 推出机构的设计 20
8.2 复位的设计 20
8.3 脱模过程 21
8.4 模架的设计 21
第九章 冷却系统的设计 22
9.1 冷却管道的影响 22
9.2 冷却系统 22
9.3 冷却道开设原则 22
9.4冷却水道的结构 23
第十章 模具的装配 24
10.1 组件型腔和型芯与模板的装配 24
10.2 推杆的装配要求 24
10.3 模具总装配程序 24
10.4 该模具的装配要求 25
10.5 模具的装配工艺 25
第十一章 结论 26
参 考 文 献 27
Xxxxxxxxxx学校毕业设计说明书
第一章 绪论
模具工业是国民经济的基础工业，被成为“工业之母”。而塑料模具又是整个模具行业中的一枝独秀，发展极为迅速。自从1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改性技术的进步，愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。
在现代化工业生产中，69%~90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和生产在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。我国自改革开放以来，塑料工业发展很快，表现在不仅塑料增加而且其品种更为增多，其产量已上升到居世界第四位，由此可见，塑料工业已在我国国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。
在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/3~1/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。
我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。
近年来，随着科学技术的进步以及对塑件质量要求的提高，塑料模塑成型技术正向高精度、高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的方向发展，具体表现在以下几个方面：
1、塑料成型理论研究的进展。
2、新的成型方法不断涌现。
3、塑件更趋向精密化、微型化及超大型化。
4、开发出新型模具材料。
5、模具表面强化热处理新技术应用。
6、模具CAD/CAM/CAE技术发展迅速。
7、模具大量采用标准化。
在工业发达的国家，模具工业已经从机床工业中分离出来，并发展成为一个独立的工业部门，而且其产值已经超过机床工业的产值。目前国内模具行业的基本情况是，随着轻工业及汽车制造业的迅速发展，模具设计制造日渐受到人们广泛关注，已形成一个行业。但是我国模具行业缺乏技术人员，存在品种少、精度低、制造周期长、寿命短、供不应求的状况。一些大型、精密、复杂的模具还不能自行制造，需要每年花几百万.上千万美元从国外进口，制约了工业的发展，所以在我国大力发展模具行业势在必行。
模具是制造业的重要工艺基础。在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。
国内模具界流行着一种说法：“大模找黄岩，精模找乐清”。乐清位于浙江南部，区域经济相对发达。像中国明星企业正泰集团、德力西集团等国家级集团公司都在乐清市。该市的柳市镇是知名的中国电器之都，虹桥是中国电子元器件制造核心基地，全国几乎所有的家电产品中都有来自该地生产的电子元器件，全行业年产值70多亿元，占乐清工业总量的17%。据乐清市模具协会会长卢瓯武介绍，乐清模具工业起步较早，乐清市模具工业经历了30年的发展，目前乐清市已有一支42000多人的机械模具产业队伍，拥有模具加工设备，线切割机床两万多台、电火花成型机1200多台，居全国之首。近年来引进瑞士、日本、美国、德国名优机床500多台，金加工设备17000多台，全行业模具加工设备固定资产总值近27亿元。去年该市模具产值32亿元，是目前我国精密模具生产规模最大、工艺技术水平最高的生产基地。
虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。
中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。
近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在：大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。
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第二章 工艺方案及分析
2.1 设计塑件时必须考虑的几个方面的问题
1. 塑料的物理机械性能，如强度，刚性，弹性，吸水性等；
2. 塑料的成型工艺性；
3. 塑料成型所导致冲模流动，排气，补缩等；
4. 塑件在成型后的收缩情况以及收缩率差异；
5. 模具的总体结构，以及脱模的复杂程度；
6. 模具零件的形状和制造工艺；
塑件的设计主要包括塑件的形状、尺寸、精度、表面光洁度、壁厚、斜度，以及塑件上的加强筋等的设计[1]。
2.2 尺寸和精度
由于该塑件是方体形状，而且是做外面的盖，所以尺寸和精度要求不是很高，所以经分析选择一般精度等级13级精度。
2.3 工件的形状及尺寸
塑件的形状如图2-1所示。
图2-1 塑件图
该塑件形状很规则轮廓，分模方向容易认出，容易模塑，所以采用单分型面，而且该塑件厚度小，易脱模。
2.4 工件的臂厚
工件的壁厚对塑件的质量影响很大，壁厚过小，成型时流动阻力大，大型复杂制品就难以充满型腔，壁厚过大，不但造成原料的浪费，而且对热固性材料成型来说增加了压塑的时间，而且容易造成固化不完全，对热塑性材料来说就回增加冷却时间，所以该塑件壁厚为2mm。
2.5工件材料
2.5.1 工件材料的选择
选用PP1340[2]。
2.5.2 工件材料性能分析
PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度低于0℃以下时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。 共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。
PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150℃。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。
PP的流动率MFR范围在1~40。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。 由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。
均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。
2.5.3 成型特点
1.结晶料，吸湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。
2.流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔，凹痕，变形。
3.冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度.料温低温高压时容易取向，模具温度低于50度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，流痕，90度以上易发生翘曲变形。
4.塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。
2.5.4 主要技术指标
干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。
熔化温度：220~275℃，注意不要超过275℃。
模具温度：40~80℃，建议使用50℃。结晶程度主要由模具温度决定。
注射压力：可大到1800bar
2.5.5 PP的注射工艺参数
注射机类型： 螺杆式
螺杆转速： 30~60 r/min
喷嘴形式： 直通式
喷嘴温度： 190~200oC
料筒温度： 前 200~210oC 中 210~230oC 后 180~200oC
模温： 50~80oC
注射压力： 70~120Mpa
保压力： 50~70Mpa
注射时间(s)： 3~5
保压时间(s)： 15~30
冷却时间(s)： 15~30
成型周期(s)： 40~70
第三章 模具结构形式的拟定
3.1 确定型腔数量及其排列方式
1、塑件制品的批量和交货期，以及塑料制件的成本。该制品是大批量生产，若采用多型腔可提高生产效率，但根据生产经验在模具每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低4%。
2、所选用注射机的技术规则，因为上面只进行了结构及工艺成型的分析，还没确定注射机，也可暂时不予考虑。
3、质量控制要求。制品属于精度不高，对质量要求比较高且制品较小，因此可设成一模2腔，以保证质量要求。
4、成型的塑件品种与塑件的形状尺寸。
型腔的排列如图3-1所示：
图3-1 型腔排列方式示意图
3.2 模具结构形式的确定
多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因二型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够的压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。
多型腔在模板上排列形式通常有平衡式和非平衡式两种。平衡式其特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度，截面形状及均对应相同，可实现均衡进料和同时充满型腔的目的。而非平衡式的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等，因而不利于均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸要制作得不相同。因此在设计时要注意以下几点：
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） 尽量使排列的紧凑，以便减少模具的外形尺寸
通过软件分析得到体积V塑和质量W塑 ，又因为此产品属大批量生产的塑件，属于仪表外壳，精度要求比较高、且单件加工生产综合考虑生产率和生产成本等各种因素，以及注射机的型号选择，确定采用一模二腔排布。由塑件的外形尺寸和机械加工的因素，确定采用大水口单型腔生产。
图3-2 模具结构3D图
第四章 工件的体积估算和注射机型号的选择
4.1 估算零件体积和投影面积。
用PROE建模分析知塑件体积为体积：V=613.33，单侧投影面积为：A=466，由于此模具浇注系统采用测浇口，其浇注系统凝料较小，浇注系统的体积为4.57cm3 ，由于采用的是一模2腔
固 V总=1x V塑 +V浇 1=1 X613.33+4.57 =617.9 cm3
因为PP的平均密度为p=0.91g/cm³，故：
M=PV
M零=617.9X0.91=648.8
4.2 锁模力
计算其所需锁模力为
F锁 =A·P型=648.8×45Mp＝2919.6KN （4-1）
4.3 选择注射机及注射机的主要参数
由此考虑塑件大批量生产，以及以上的从温度、压力、时间、模具高度等方面考虑，查表附录
D（塑料成型工艺与模具设计）初步选用注射机XS-ZY-125。
注射机XS-ZY-360参数：
额定注射量：972mm
最大成型面积：1068cm
柱塞直径：42mm
注射压力：208Mpa
模板尺寸：660×660（mm×mm）
柱杆空间：660×660(mm×mm)
锁模力：3600KN
喷嘴圆弧半径：12mm
喷嘴孔径：4mm
最大开模行程：650mm
模具最大厚度：710mm
模具最少厚度：200mm
4.4 注塑机的校核
1. 注射压力的效核 所选注塑机的注塑压力需大于成型塑件所需的注射压力，PP塑件的注塑压力一般要求为40～120MPa，所以该注塑机的注塑压力符合条件。
2. 锁模力效核 高压塑料熔体充满型腔时，会产生使模具沿分形面分开的胀模力，此力的大小等于塑件和流道系统在分形面上的投影等于型腔压力的成积。胀模力必须小于注塑机额定锁模力。
型腔压力Pc可按下式粗略计算：
（4-2）
式中： Pc为型腔压力，MPa；
P为注射压力，MPa；
K为压力损耗系数，通常在0.25～0.5范围内选取。
所以， Pc=KP=0.37×120=45MPa，型腔压力决定后，可按下式校核注塑机的额定锁模力：
T>KPcA （4-3）
式中： T为注塑机的额定锁模力，KN；
A为塑件和流道系统在分形面上的投影面积，mm2；
K为安全系数，通常取1.1～1.2；
KpcA=1.1×45×466=2306.7KN （4-4）
所以，T=3600KN >KPcA成立，即该注塑机的锁模力符合要求。
第五章 浇注系统的设计
5.1 主流道的设计
主流道通常位于模具的中心，是塑料熔体的入口，为了便于熔融塑料在注射时能顺利的流入，开模时又能使冷却后的主流道凝料从主浇道中顺利地拔出，主浇道的形状设计成圆锥形，内壁必须光滑，表面光洁度一般应有▽8。
主流道一般是由浇口套构成，浇口套的作用：
1、与注射机喷嘴孔吻合，将料筒内的塑料过渡到模具内。
2、使模具在注射机上很好的定位。
3、作为浇注系统的主浇道。
主浇道的一端通常设计成带凸台的圆盘，其高度为5～10 mm，并与注射机的固定模板的定位孔成间隙配合。浇口套的球形凹坑深度常取3～5 mm。
1）根据所选注射机，则主流道小端尺寸为
d=注射机喷嘴尺寸+（0.5～1）=3.0+0.5=3.5mm
主流道球面半径为
SR=喷嘴尺寸半径+（1～2）=12+1=13mm
2）主流道衬套形式
本设计虽然是小型模具，但为了仅于加工和缩短主流道长度衬套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度取45mm约等于定模板的厚度见（下图）所示，材料采用T10制造热处理强度为52∽56HRC
① 主流道圆锥角α可取30∽60，内壁粗糙度为Ra=0.63um
② 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。
③ 在模具结构允许的情况下，主流道应尽量可能短，一般小于60MM。过长则会影响熔体的顺利充型。
④ 主流道衬套与定模座板采用H7/m6配合，与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合。
图5-1 定位圈和衬套的工程图
5.2 冷料井和拉料杆的设计
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”进入型腔而形成冷接缝，冷料穴的直径尺寸宜稍大于主流道大端的直径，该模具取10mm;深度约为主流道大端直径的3/4，约为6mm如（下图）所示，鉴于制件采用推板、推杆共同推出，并采用Z形拉料杆。
图5.2冷料穴
5.3 分流道浇口的设计
主流道与浇口之间的通道称为分流道。采用直接浇道的模具可以省去分浇道，但在多型腔模具中分流道是必不可少的。常见的分流道的截面形式有圆形、半圆形、梯形、U形、正方形和正六角形。从分流道设计的要点出发，即应尽可能的使流动阻力减小，各型腔能够均衡进料。
设计原则
（1）尽可能减小熔体的流动阻力。所以，在保证足够的注塑压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下，分流道的截面积与长度尽量取小值。
（2）分流道转折处应以圆弧过渡。
（3）表面粗糙度要求以Ｒa０.８为佳。
（4）分流道较长，所以将分流道的端部沿料流前进方向延长，作为分流道冷料井，以储存前锋冷料，其长度为分流道直径的１.５～２倍。
1） 根据型腔的布置，可知分流道采用平衡式布置，采用圆形均布，既可满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑件熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔又便于制造加工，以保证精度。
2） 分流道的形状裁面尺寸以及凝料体积
该模具采用圆形分流道，为了便于机械加工及凝料脱模，如图5.4
5.4 浇口的设计
浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。它是整个浇注系统的关键的部位，也是最薄点。其形状、大小及位置应根据塑件大小、形状、壁厚、成型材料及塑件技术要求等进行而确定。浇口分限制性浇口和非限制性浇口，该塑件采用的是限制性浇口，它一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，有利于塑料进入，使其充满型腔。另一方面改善塑料熔体进入型腔的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分开的作用。
设计中，浇口的位置及尺寸的要求是比较严格的，初步试模，必要时还需要修改。因此浇口的位置的开设，对成型性能及成型质量的影响是很大的。一般在选择浇口位置时，需要根据塑件的结构工艺及特征，成型质量和技术要求，综合分析。一般要满足以下原则：
1. 尽量缩短流动距离；
2. 浇口应开设在塑件的壁厚；
3. 必须尽量减少或避免产生熔接痕；
4. 应有利于型腔中气体的排除。
5. 考虑分子定向的影响；
6. 避免产生喷射和蠕动；
7. 不在承受弯曲冲击载荷的部位设置浇口；
8. 浇口位置的选择应注意塑件的外观质量。
经过仔细的考虑，该塑件是等壁塑件，又为了不影响塑件的外观，该塑件采用侧浇口，它能保证塑料迅速而且均匀充满型腔，而且还有利于气体的排除。
图5.4 浇口的设计
第六章 成型零部件的设计
6.1 分型面的确立
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。分型面的形式与塑件的几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件浇口形式有关。制品成型的分型面不仅影响到制品的脱模困难程度及美观程度，还影响成型零件的加工工艺性，另外合适的分型面位置还有利于模具加工、排气、脱模、提高塑件的表面质量及方便工艺操作等。
6.2 分型面的设计原则
1、分型面的位置应开设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔。
2、分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。以使得模具零件易于加工。
3、分型面的选择应有利于保证塑件尺寸精度要求。
4、分型面应尽可能选择在不影响塑件外观的部位，而且在分型面处所产生的飞边应容易修整加工，从而有利于保证塑件的外观质量。
5、应满足塑件的使用要求，即从使用的角度避免脱模斜度、推杆及浇口痕迹等工艺缺陷影响塑件功能。
6、为便于塑件脱模，应尽可能使塑件在开模时留在下模或动模部分，易于设置和制造简便易行的脱模机构。若塑件有侧孔时，应尽可能地将侧型芯设在动模部分，避免定模抽芯
7、考虑锁模力，分型面的选择应尽可能减少塑件在分型面上的投影面积。
8、考虑侧向抽拔距，一般机械分型面抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择的分型面应使抽拔距离尽量短。
9、尽量方便浇注系统的布置。
10、为了有利于气体的排出，分型面应尽可能与料流的末端重合。
11、考虑注塑机的技术规格，是模板间距大小合适。
12、选择分型面时根据塑件的使用要求和所用塑料，要考虑飞边在塑件上的部位。
13、选择分型面时，应考虑减小由于脱模斜度造成塑件的大小端尺寸差异。
总而言之，分型面形状应尽可能的简单，以便于模具的制造和塑件的脱模。综合考虑以上的设计原则，结合该塑件的特性，其分型面的选择如图6-1所示：（
图6-1分型面的选择
6.2 排气槽的设计
当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体不能顺利排出，就将在制品上形成气孔或其它制品缺陷，因此，设计型腔就一般要考虑排气的问题，但是该模具是采用分型面和嵌件的缝隙排气，故不特意开设排气槽。
6.3 成型零件的结构设计
成型零件主要包括型腔，性芯，各种形环的设计，由于型腔直接关系到塑件的质量，因此要求有足够的强度，刚度，硬度和耐磨性，还有要受塑料的挤压和料流的摩擦力，所以要求成型零件要有足够的精度和表面光洁度，一般光洁度在△8以上，以保证所需的塑料产品的质量以及脱模方便[10]。
6.3.1 型腔的结构设计
凹模用于成型塑件的外表面，又称为阴模、型腔。按其结构的不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁镶嵌式5种。总体上说，整体是强度、刚度好，但不适于复杂的型腔。镶嵌式采用组合的模具结构，是复杂型腔加工相对容易，可避免采用同一材料，可利用拼接间隙排气，但刚度较差易于在塑件表面留下镶嵌块的拼接痕迹，模具结构复杂[5]。为了加工简单，该模具结构采用镶嵌式。如图
6.3.2 型芯的结构设计
型芯是用成型塑料内表面的零件。二者并没有严格的区分，由于该模具结构一般，又属于大型模具，内表面又要求高，内部凸起的圆台浅，加工方便，所以凹模板采用整体式。
6.3.3 成型零件的尺寸计算
型腔直径按平均收缩率计算（单位：mm）
因为PP的收缩率为0.4%-0.7%，所以可知平均收缩率为0.50%。于是根据上列平均收缩率来计算下列成型零件的尺寸。型腔直径平均收缩率计算（单位=mm）。
平均收缩率为：
1. 凹模的內形尺寸：
（5-6）
式中：L凹 为型腔內形尺寸(mm)；
L塑为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸；
K为塑料平均收缩率(%)，此处取0.5%
Δs为塑件公差，查表知PP塑件精度等级取5级；塑件基本尺寸在0~3mm公差取0.20mm；在3~6mm公差取0.24mm；6~10mm公差取0.28mm；14~18mm公差取0.38mm；18~24mm公差取0.44mm；；65~80mm公差取0.86mm；；在80~100mm范围内公差取1.00mm；所以型腔尺寸如下：
L1=[160×(1+0.005)-(3/4)×1.44]=159.72
L2=[8×(1+0.005)-(3/4)×0.28]=7.81
L3=[38×(1+0.005)-(3/4)×0.56]=37.77
型腔深度的尺寸计算：
（5-7）
式中： H凹凹模/型腔高度尺寸(mm)；
H塑为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；
Δs 、K 含义如（1）式中。
H1=[4×(1+0.005)-(3/4)×0.24]=3.84
2. 凸模的外形尺寸计算：
（5-8）
式中：L凸凸模/型芯外形尺寸(mm)；
L塑为塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的实际內形尺寸；
Δs 、k含义如（1）式中。
所以型芯的尺寸如下
L1=[19×（1+0.005）+（3/4）×0.44]=19.425
L2=[2×（1+0.005）+（3/4）×0.20]=2.16
型芯的深度尺寸计算：
（5-9）
式中： H凸为凸模/型芯高度尺寸(mm)；
H塑为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；
Δs 、k含义如（1）式中。型芯的高度为：
H=[3.4×（1+0.005）+（2/3）×0.24]=3.577
第七章 合模导向机构的设计
导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。
7.1 导柱导向机构的作用
1、 定位件用：模具闭合后。
2、 保证动定模和推板或上下模位置正确。
3、 保证型腔的形状和尺寸精确。
4、 在模具的装配过程中也起定位作用。
5、 便于装配和调整。
6、 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。
7、 承受一定的侧向压力。
7.2 导柱导套的选择
图7.1 导柱导套结约形式
其材料采用20钢经渗碳淬火处理，硬度为50~55HRC。导柱、导套固定部分表面粗糙度Ra为08μm，导向部分表面粗糙度Ra为0.8~0.4μm。具体尺寸如上图所示。导柱、导套用H7/r6配合镶入模板。
7.3 导柱导套的排布
为了使导柱进入导套比较顺利，在导套的前端倒一圆角，且导柱孔为通孔，这样容易排气，材料用T8A，使其硬度应低于导柱硬度，这样就可以减少摩擦，以防止导柱或导套拉毛。导套的精度与配合，是采用二级精度过渡配合压入定模模板。导柱布置见图7-2：
图7-2 导柱布置
第八章 塑件脱模机构的设计
8.1 推出机构的设计
顶出机构的功能是在任何正常的情况，顶出机构都能确实可靠的将成型塑件从模板一侧顶出，并在合模时其相关的顶出零件确保不与其它模具零件相干扰的恢复到原来的位置。
顶出机构的设计原则：
开模时应留在动模的一侧；塑件在成型顶出后，一般都有痕迹，但应尽量使顶出残留痕迹不影响塑件的外观，一般顶出机构应设在塑件内表面以及不显眼的位置；顶出装置力求均匀分布，顶出力作用点应在塑件承受顶出力最大的部位，即不易变形或损伤的部位，尽量避免顶出力作用于最薄的位置，防止塑件在顶出过程中的变形和损伤；顶出机构应平稳顺畅，灵活可靠。
顶出机构有多种类型，本设计采用顶杆中心顶出。采用段面形状为圆柱形的顶杆，圆柱型顶杆是最常用的一种，由于这个形状的顶杆和顶杆孔最容易加工，且容易保证其配合精度，易于保证其互换性，并易于更换，而且它还具有滑动阻力小，不易卡滞等优点，因此，我们采用圆柱形顶杆顶出。
图8-1 推杆
8.2 复位的设计
该模具脱模机构在完成塑件脱模后，为进行一个循环，必须回到初始位置，该模具是采用复位杆复位的。具体式样见图纸上的推杆固定板和装配图。
8.3 脱模过程
该模具采用弹簧和推件板脱模，分开之后由推件板推出，进而使塑件脱离动模[12]。
8.4 模架的设计
模架技术的标准，是指在模具设计中和制造中所应遵循的技术规范、基准、和准则。它具有以下定义：
1. 减少了模具设计者的重复性工作；
2. 改变了模具制造行业“大而全，小而全”的生产局面，转为专业生产；
3. 模具的标准化是采用CAD/CAM技术的先决条件；
4. 有利于模具技术的国际交流和模具出口。
经校核模具的强度和刚度都是足够的，且模架的大小也适中，经核算选用该模架是较为合理的。
第九章 冷却系统的设计
9.1 冷却管道的影响
1、改善成形性 每一种塑料都有其湿度的成形模温，在生产过程中若能始终维持相适应的模温则其成形性可得到改善，若模温过低，会降低塑件熔体流动性，使塑件轮廓不清，甚至充模不满；模温过高，会使塑件脱模时和脱模后发生变形，使其形状和尺寸精度降低。
2、 成形收缩率 利用模温调节系统保持模温恒定，能有效减少塑料成型收缩的波动，提高塑件的合格率。采用允许的的模温，有利于减少塑料的成形收缩率，从而提高塑件的尺寸精度。并可缩短成形周期，提高生产率。
3、 塑件变形 模具型芯与型腔温差过大，会使塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形。尤以壁厚不均和形状复杂的塑件为甚。需采用合适的冷却回路，确保模温均匀，消除塑件翘曲变形。
4、 尺寸稳定性 对于结晶性塑料，使用高模温有利于结晶过程的进行，避免在存放和使用过程中，尺寸发生变形；对于柔性塑料（如聚烯烃等）采用低模温有利用塑件尺寸稳定。
5、 力学性能 适当的模温，可使塑件力学性能大为改善。例如，过低模温，会使塑件内应力增大，或产生明显的熔接痕。对于粘性大的刚性塑料，使用高模温，可使其应力开裂大大的降低。
6、 外观质量 适当提高模具温度能有效地改善塑件的外观质量。过低模温会使塑件轮廓不清，产生明显的银丝、云纹等缺陷，表面无光泽或粗糙度增加等。
9.2 冷却系统
影响冷却时间的因素有如下：
1. 模具材料；
2. 冷却介质温度和及流动状态；
3. 模塑材料；
4. 塑件壁厚；
5. 冷却回路的设计；
6. 模具温度。
一般注射到模具内塑料温度为200ºC左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60ºC左右。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。
对于粘度低、流动性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙66等），因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却。
PP的成型温度和模具温度分别为190～200ºC、50～80ºC。
9.3 冷却道开设原则
冷却系统的设计原则：
1. 冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大；
2. 冷却水道至型腔表面距离应尽量相等；
3. 浇口处加强冷却；
4. 冷却水道出、入口温差应尽量小；
5. 冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置；
6. 冷却水道尽量避免在塑件的熔接痕处；
7. 合理确定冷却水接头位置。
9.4冷却水道的结构
由于该塑件体积比较大，所以水道采用直水道直径为8mm，在滑块上开设冷却水道其分布
第十章 模具的装配
该模具以模板相邻侧面作为装配基准，磨削模板相邻两侧面成90°，然后以侧面为基准分别安装定模和动模上的其它零件。
10.1 组件型腔和型芯与模板的装配
根据这模具的结构采用埋入式型芯装配，固定板沉孔与型芯尾部为过度配合。固定板沉孔一般采用立铣加工，在修整配合部分时，应注意动模和定模的相对位置，修配不当则将使装配后的型芯不能与定模配合。埋入型芯还用螺钉紧固。型腔采用镶入法，在装配时，要选取装配基准，合理的确定其装配工艺，保证装配关系正确。装配好后还打上记号，便于以后的拆装[16]。
装配时的注意事项：
1. 型腔和型芯与模板固定孔一般为H6/m6配合，如配合过紧，应进行修磨，否则在压入后模板变形，对于多型腔模具，还将影响个型芯间的尺寸精度；
2. 装配前应检查，修磨影响装配的倾角为圆角或倒棱；
3. 为了便于型芯和型腔镶入模板，并防止挤毛孔壁，压入端设计有导入圆角；
4. 型芯和型腔压入模板时应保持垂直和平稳，在压入的过程中应边检查边压入。
10.2 推杆的装配要求
1. 推杆的导向段与型腔推杆孔的配合间隙要正确合理，一般采用H8/f8配合，应注意防止间隙太大漏料；
2. 推杆与推杆孔中往复运动平稳，无卡滞现象；
3. 推杆与复位杆端应分别与型腔表面和分型面齐平；
4. 推杆固定板的加工与装配。
为了保证制作的顺利拖木，各推出元件应运动灵活，复位可靠，推杆固定板与推板需要导向装配和复位支承，采用导柱导向结构。用复位杆复位，为了使推杆在推板孔中往复平稳，推杆在推杆孔中有所浮动，推杆与推杆孔的装配部分分每边流有0.5mm的间隙。所推杆固定的位置通过型腔镶块上的推杆孔配钻而得[17]。
10.3 模具总装配程序
1. 确定装配基准；
2. 装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦洗干净；
3. 调整个零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面处吻合面积不得小于90%，间隙不得超过溢料最小值，防止飞边；
4. 装配中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总合模调整时检查；
5. 组装导向系统，并保证开模，合模动作灵活，无松动和卡滞现象；
6. 组装顶出系统，并调整好复位已经顶出位置等；
7. 组装休整型心，保证配合面间隙达到要求；
8. 组装冷却或加热系数，保证管路畅通，不漏水，法门动作灵活；
9. 紧固所有螺钉；
10. 试模合格后打上模具标记，最后检查各种配件，附件，保证模具装配齐全。
10.4 该模具的装配要求
1. 模具上下平面的平行度偏差不大于0.03mm，分型面处需密合。
2. 顶件时顶杆必须保持同步，上下模芯必须紧密接触[18]。
10.5 模具的装配工艺
1. 按图纸要求检查各零件尺寸；
2. 修磨分型面的密合度；
3. 将定模和动模板合在一起并用夹板夹紧，镗导柱，导套孔，在孔内压入工艺定位销后，加工侧面垂直基准；
4. 利用定模的侧面垂直基准来确定定模上时间型腔中心，作为以后加工的基准，分别加工定模的型腔；
5. 利用定模型腔的实际中心，加工型心固定型孔的切割穿线孔，并进行线切割型孔；
6. 在定模和动模上分别压入导柱导套，并保持导向可靠、灵活；
7. 过型心引钻，铰动模板上的顶杆孔；
8. 过动模引钻顶杆固定板上的顶杆孔；
9. 加工复位杆孔，并组装顶杆固定板；
10. 组装模底板和动模板；
11. 在定模板上加工导柱孔，并将浇口套压入定模板上；
12. 装配定模部分；
13. 装配动模部分并修正顶杆和复位杆长度；
14. 装配完毕后进行试模，试模合格后打上标记并交验入库。
第十一章 结论
通过本课题的设计，使我对模具设计工作有了更深层次的认识，即：模具不是只为设计而设计，要统筹规划，全盘考虑。这次设计使我能够理论联系实际，多方面、多角度地去感知、体会书本上比较抽象的理论知识。在指导老师及关心与帮助下，我的做事效率得到了一定的提高，独立思考并解决问题的能力得到了加强，培养了实际动手能力。
收获大概可概括为以下几点：
1、培养了分析问题和解决问题的能力
从设计的开始，就有意识地培养自己独立思考问题、发现问题并解决问题的能力。大到模具的整体布局，小到排气槽的设置、冷料穴的长短，都要经过认真思考，才能拿出相对比较成熟的方案。
2、锻炼了实际动手能力
在整个的设计过程中，翻阅了大量的文献资料，参考了大量的书籍，除了获得设计所需的数据外，还学到了其他许多的知识。更重要的是锻炼了自己的动手能力和借助工具书解决实际问题的能力。授人以鱼，不如授人以渔，我相信这些能力在我今后的工作和生活能定能让我受益匪浅。
3、绘图水平得到了提高
通过做设计这一期间的实际操作及练习，学到了很多具体的绘图细节。譬如：虚线、点画线的画法及线条的粗细；剖线、剖面线的画法及线条粗细；标题栏的画法及明细表的编排、技术要求等。此外，绘图的速度也得到了进一步的提高，各种快捷键的操作也越来越熟练。
参 考 文 献
1 黄虹主编 塑性成型加工与模具。 北京：化学工业出版社 2002
2 陈锡栋等主编 实用模具技术手册。北京：机械工业出版社 2001
3 张有树等主主编 图学基础教程 北京：高等教育出版社 2001
4 廖念钊等主编 互换性与技术测量 北京:中国计量出版社 2001
5 章飞主编 型腔模具设计与制造 北京：化学工业出版社,2003
6 陈万林等主编 实用塑料注射模设计与制造 北京：机械工业出版社 2000
7 王爱珍主编 工程材料及成形技术 北京：机械工业出版社 2003
8 纪名刚主编 机械设计 北京：高等教育出版社，2001
9 陈文琳等主编 塑性成型工艺与模具设计 北京：机械工业出版社 2001，
10 申开智 叶淑静主编 塑料成型模具 北京：轻工业出版社 1982
11 王兴天主编 注塑成型技术 北京：机械工业出版社 1992
12 奚永生主编 精密注塑模具设计 北京：中国轻工业出版社 1997 ，
13陈嘉真主编 塑料成型工艺及模具设计 北京：机械工业出版社 1995
14 黄锐主编 塑料成型工艺学 北京：轻工业出版社 1997
15李德群主编 塑料成型工艺及模具设计 北京：机械工业出版社 1994，
致 谢
本文是在我的导师XX老师的悉心指导下完成的，在四年的学习期间我得到了许许多多的老师和同学的关怀和帮助。在这里我要深深感谢他们，是他们的支持使我顺利的完成了本阶段的学习。
首先，我要感谢我的母校给我提供从事这个课题研究的机会和研究环境，并在学习过程中给予我许多新的思想和实现办法 ，使我有足够的信心和勇气来完成大学阶段学习。在完成论文之际，特向我的母校表示崇高的敬意和诚挚的谢意。
同时，感谢我们机械系的所有领导和老师给我提供学习的机会和良好的环境。在学习期间我得到了这些老师的谆谆教诲和生活上的关心和帮助，在此我向他们表示真挚的感谢。
另外，我要感谢我的宿舍的几位同学，感谢他们给我提出的宝贵意见和技术上的支持，也要感谢他们给我的鼓励和友好的合作，使得我们的课题在融洽的气氛中圆满的结束。
最后，我要感谢我的家人给我无微不至的关怀和对我学业的极力支持，是他们的爱与无私奉献使我顺利的完成学业。
再次衷心感谢所有关心、支持和帮助我的师长、亲人和朋友们！谢谢你们！
设计人：xxx
2015年4月16日