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塑料模具设计说明书
一、 产品工艺性分析

图1：塑件图
1、 材料性能
ABS为热塑性材料，密度1.03~1.07g/cm3,抗拉强度30~50MPa,抗弯强度41~76MPa，拉伸弹性模量1587~2277MPa，弯曲弹性模量1380~2690MPa,收缩率0.3%~0.8%，常取0.5%。该材料综合性能好，即冲击强度高，尺寸稳定，易于成型，耐热和耐腐蚀性能也比较好，并有良好的耐寒性。
2、 成型特性及条件
（1） 其吸湿性强，塑料在成型前必须充分预热干燥，其含水量应小于0.3%。对表面要求光泽的零件，塑料在成型前更应进行长时间预热干燥。
（2） 流动性中等，溢边值0.04mm。
（3） 塑料的加热温度对塑件的质量影响较大，温度过高易分解（分解温度为250℃）。成型时宜采用较高的加热温度（模温50~80℃）和较高的注射压力（柱塞式注射机：料温180~230℃，注射压力100~140MPa；螺杆式注射机：温度为160~220℃，注射压力70~100MPa。）
3、 结构工艺性
（1） 该塑件壁厚基本均匀，所有壁厚均大于塑件的最少壁厚1mm，注射成型时应不会发生填充不足现象。
（2） 该塑件在一侧水平方向上有孔，注射模应采用侧抽芯机构。
4、 塑件注塑成型工艺参数
料筒温度：控制在ABS的粘流温度和热分解温度之间，这里后段取200℃，中段180 ℃，前段取160℃。
喷嘴温度：一般应在180℃～190℃之间，这里取180℃。
注射压力：一般应在60～100，这里取100MPa。
型腔压力：60；充模时间：4s； 保压压力：60。
保压时间：10s；冷却时间：15s ；模具温度：50℃~70℃。
5、 零件体积及质量估算（这里采用Pro/E模型分析功能见图2）
（1） 单个塑件 体积V=5131.68mm³，质量M=5.39g。
（2） 两个塑件及浇注系统凝料 总体积V总=15.39cm³，总质量M总=16.16g。

图2、Pro/E体积分析

二、 初选注射（塑）机的型号和规格
从实际注射量应在额定注射量的20%～80%之间考虑，初选额定注射量在60cm³以上的型号为：SZ—60/40的注射机；该设备的技术参数如下
表一、SZ—60/40主要技术参数
结构形式
卧式
理论注射量/cm
60
螺杆直径/mm
30
注射压力/MPa
180
注射速率/g·s
70
塑化能力/g·s
35
螺杆转速r/min
0～200
锁模力/KN
40
拉杆间距/mm
220×300
模板行程/mm
250
最大模具厚度/mm
250
最小模具厚度/mm
150
模具定位孔直径/mm
Ф80
模具定位孔深度/mm
10
喷嘴球半径/mm
SR10
喷嘴口孔径/mm
Ф4
顶出行程/mm
70

三、确定模具的基本结构
经分析，该塑件成型时必须有侧向外抽芯，可能适合的模具结构有：
方案一 单分型面注射模，主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上，开模后塑件连同流道凝料留在动模一侧；动模上设有顶出机构，用以顶出塑件及浇注系统凝料。可能的浇口有：直接浇口、侧浇口和潜伏式浇口等。该类模具采用的侧向抽芯机构，一般是斜导柱抽芯机构。
方案二 双分型面注射模，从不同的分型面分别取出塑件和浇注系统凝料，与单分型面相比，增加了一个可移动的中间板（又称浇口板），中间板适用于采用点浇口进料的单型腔或多型腔模具。在开模时由于定距拉杆的限制，中间板与定模板坐定距离的分开，以便取出这两板之间的流道内的凝料，利于推杆将塑件脱出。该类模具采用的侧向抽芯机构，一般是斜导柱在动模，滑块早定模，或斜导柱、滑块均在定模的斜导柱抽芯机构。脱模时还必须有顺序脱模机构，模具结构复杂。
该零件为玩具台灯开关定位器，对外表面有一定的要求，可选用的浇口有侧浇口、重叠式浇口和潜伏式浇口。其中侧浇口开在圆弧面上，去除后对制品表有一定的影响，且需脱出后人工去除；潜伏式浇口开模顶出过程中塑件与浇口凝料自动切断，且表面质量较好，但是浇口的制造较为复杂。重叠式浇口制造最为简单，去除浇口留下的痕迹在塑件的端面，不影响制品的外观。
综上所述，选择单分型面注射模，重叠式浇口，采用斜导柱抽芯机构，推件板一次顶出。

四、模具结构设计
1、 确定型腔数目及配置 确定型腔数目的方法有：根据锁模力确定、根据最大注射量确定、根据塑件精度确定和经济性确定等。
该零件主要从经济性确定，试制或小批量生产时，宜采取单型腔或少型腔，大批量时采用多型腔，该产品为中量生产，因此采用一模两腔。
型腔的配置采用平衡浇注系统使型腔在同一时刻充满。平衡浇注系统的特点是：从分流道到浇口或型腔，其形状、长度尺寸、圆角、模壁的冷却条件完全相同。
2、 选择分型面 模具闭合是型芯与型腔相接触的的表面称之为分型面。为了便于脱模，分型面的位置应设在塑件断面尺寸最大的地方，还要不影响制品的外观。根据该塑件的结构特征，选定水平分型面。
3、确定浇注系统尺寸 浇注系统的作用，是将塑料熔体顺利的充满到模腔深处，以获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑料制件。因此要求充模过程快而有序，压力损失小热量散失少，排气条件好，浇筑系统凝料易于与制品分离或切除。
（1）浇注系统的组成
无论用于何种类型的注塑机模具，其浇筑系统一般由四部分组成
① 主流道 指由注射机喷嘴出口起到分流道入口为止的一断流道。它使塑料熔体首要经过的通道，且与注塑机喷嘴在同一条轴线。
② 分流道 支柱流道末端至浇口的整个通道。分流道的功能是使熔体过渡和转向。单型腔模具中分流道是为了缩短流程。多型腔模具中分流道是为了分配物料，通常有一级分流道核二级分流道，甚至多级分流道组成。
③ 浇口 指分流道末端与模腔入口之间狭窄且短小的一段通道。它的功能是使塑料熔体加快流速注入模腔内，并有序的填满型腔，且对补缩具有控制作用。
④ 冷料穴 通常设置在主流道和分流道转弯处的末端。其功用为“捕捉”和储存熔料前锋的冷料。冷料穴也经常起拉钩凝料的作用。
（2）浇注系统设计原则
① 浇注系统与塑件一起在分型面上，应由压降、流量和温度分布的均衡布置。
② 尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间。
③ 浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，及喷射和蛇形流动，并有利于排气何补缩。
④避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移。
⑤浇注系统凝料脱出方便可靠，易于塑件分离或切除整修容易。
⑥熔合缝位置须合理安排，必要时配置冷料穴或溢料槽。
⑦尽量减少浇注系统的用料量。
⑧浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口须有IT8以上精度。
（3） 主流道 上端直径d=注射机喷嘴直径+0.5mm=ø4.5mm，R=喷嘴球半径+2mm=12mm，下端直径D=ø8mm，凹坑深度取4mm，出口端圆角过度r=0.6mm。
（4） 冷料穴 本模具采用带球头拉料杆冷料穴
（5） 分流道 分流道长度L=（1~2.5）D=20mm，分流道直径D=ø8，高度h=4mm。
（6） 浇口 浇口宽度b=2mm，h=1mm，L1=3mm，L2=1.8mm。
（7） 定位环及浇口套 定位环直径D=ø125mm，浇口套公称直径d=ø20mm。
4、确定型芯、型腔的结构及固定方式
1）、型芯、型腔的结构设计 为便于热处理、加工和节约优质模具钢，型腔采用整体镶块式结构，型芯采用整体式。
2）、固定方式 型腔和型芯均通过套版用台阶方式固定于模板上。
5、确定导向机构 采用导柱导向机构
1）、导柱结构形式 为便于加工导柱导套安装孔，获得较好的技术经济效益，采用带头导柱
2）、导柱的布置 为确保动模和定模只按一方向合模，采用等直径导柱的不对称布置，导柱设在动模一侧
6、确定顶出机构类型 顶出机构的结构因塑件的脱模要求的不同而有所变化，但对顶出机构所应达到的基本要求是一致的：使塑件在顶出过程中不会损坏变形；保证塑件在开模的过程中留在设置有顶出机构的动模内；若塑件需要留在定模内，则要在定模上设置顶出机构。其中，一次顶出机构是最常用的顶出机构，此机构只需一次动作就能使塑件脱模。本模具选用推件板一次顶出机构。
（1）、复位装置设计 顶出机构在完成塑件的顶出动作后，为了进行下一步循环必须回到其初始位置。常用的复位机构有弹簧复位机构和复位杆复位机构。因本模具采用的是推件板推出机构故不需重新设计复位机构，因为在合模过程中推件板能在合模力作用下复位。
（2）、顶出机构的导向 本模具采用导套导向机构。
（3）、拉料杆 本模具采用带球头拉料杆，公称直径ø8。
（4）、顶出距离 为了确保顶出时塑件能完全脱离动模，顶出距离不小于60mm。
7、排气系统 从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔同时，必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体。排气系统的设计相当重要。该模具采用分型面、推杆与孔的配合间隙及侧型芯运动间隙排气即可，不必单独考虑排气方式。
8、侧向分型与抽芯机构的设计 前面已确定侧抽芯机构为斜导柱固定在定模上、滑块固定在动模上的斜导柱抽芯机构。
（1）、抽芯距的计算 将活动型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模位置所移动的距离叫抽芯距。抽芯距通常比侧孔或侧凹大2～3mm。本模具采用的是推件板推出机构故S=20+2=22mm。
（2）、斜导柱的倾斜角α 斜导柱的倾斜角通常取15°~20°，一般不大于25°，这里取20°。
（3）、斜导柱的直径 考虑到抽拔力和倾斜角不大，这里工作部分直径初步定为ø12mm。
（4）、最小开模行程和斜导柱工作部分长度
最小开模行程：H=Scotα=22cot20°=60.44mm
斜导柱工作部分长度：L2=H/cosα=64.32mm
（5）、滑块的设计
①滑块与侧型芯之间采用螺纹连接。
②滑块的导滑形式：该模具采用整体导滑槽形式，导滑槽为“T形”，开设在型芯固定板上，滑块与导滑槽之间的导滑部位采用H7/h7或H7/h8的间隙配合。
③为保证再次合模时斜导柱能准确地插入斜滑块中，抽芯动作完成后斜滑块必须有准确的位置。该模具拟采用挡块定位形式。

图3、滑块结构

五、 成型零部件的相关计算
塑件的成型收缩率型腔工作尺寸制造偏差及磨损量均取平均值
取δz=△/3 x =3/4 s=0.005
1、型腔尺寸计算
径向尺寸：A1：110.3 A2：37.7 A3：12 A4：40 A5：30 A6：15.6 A7：6 A8：3.8 A9：60.7
A= ［（1＋s)As－x△］
A1 = ［（1+0.005)×110.3－ 3/4×0.5］＝110.48
A2 =［（1+0.005)×37.7－ 3/4×0.26］＝37.69
A3 =［（1+0.005)×12－ 3/4×0.18］＝11.93
A4 =［（1+0.005)×40－ 3/4×0.28］＝39.99
A5 =［（1+0.005)×30－ 3/4×0.26］＝30.76
A6 =［（1+0.005)×15.6－ 3/4×0.2］＝15.33
A7 =［（1+0.005)×6－ 3/4×0.14］＝5.93
A8=［（1+0.005)×3.8－ 3/4×0.14］＝3.71
A9 =［（1+0.005)×60.7－ 3/4×0.32］＝60.76
深度尺寸：H1=11.3 H2=2 H3=9.3 H4=4 H5=3
H=［（1＋s)Hs－2/3△］
H1=［（1+0.005)×11.3－ 2/3×0.18］=11.24
H2=［（1+0.005)×2－ 2/3×0.12］=1.93
H3=［（1+0.005)×9.3－ 2/3×0.16］=9.24
H4=［（1+0.005)×4－ 2/3×0.14］=3.93
H5=［（1+0.005)×3－ 2/3×0.12］=2.94
2、型芯尺寸计算
径向尺寸：B1：Ф36 B2：Ф12 B3：8 B4：4
B5：12 B6：2 B7：7.7 B8：9.1 B9：14 B10：R12.5 B11：30.8 B12：14.1
B=［（1＋s)Bs－x△］
B1=［（1＋0.005)×36＋3/4×0.26］=36.38
B2=［（1＋0.005)×12＋3/4×0.18］=12.2
B3=［（1＋0.005)×8＋3/4×0.16］=8.16
B4=［（1＋0.005)×4＋3/4×0.14］=4.13
B5=［（1＋0.005)×12＋3/4×0.18］=12.2
B6=［（1＋0.005)×2＋3/4×0.12］=2.1
B7=［（1＋0.005)×7.7＋3/4×0.16］=7.86
B8=［（1＋0.005)×9.1＋3/4×0.16］=9.27
B9=［（1＋0.005)×14＋3/4×0.2］=14.22
B10=［（1＋0.005)×12.5＋3/4×0.18］=12.7
B11=［（1＋0.005)×30.8＋3/4×0.26］=31.15
B12=［（1＋0.005)×14.1＋3/4×0.2］=14.32
型芯高度尺寸：h1：2 h2：9.3 h3：1 h4：5.1
H5：1.8 h6：3.4 h7：11.3 h8：52 h9：51 h10：29
h=［（1＋s)hs－2/3△］
h1=［（1＋0.005)×2＋2/3×0.12］=2.09
h2=［（1＋0.005)×9.3＋2/3×0.16］=9.45
h3=［（1＋0.005)×1＋2/3×0.12］=1.09
h4=［（1＋0.005)×5.1＋2/3×0.14］=5.22
h5=［（1＋0.005)×1.8＋2/3×0.12］=1.89
h6=［（1＋0.005)×3.4＋2/3×0.14］=3.51
h7=［（1＋0.005)×11.3＋2/3×0.18］=11.48
h8=［（1＋0.005)×52＋2/3×0.32］=52.47
h9=［（1＋0.005)×51＋2/3×0.32］=51.47
h10=［（1＋0.005)×29＋2/3×0.24］=29.3
3、 型芯之间中心距尺寸
C1：28.11 C2：23 C3：47.43
C=［（1＋s)Cs］±δZ/2
C1=［（1＋0.005)X28.11］±0.04=28.25±0.04
C2=［（1＋0.005)X23］±0.04=23.12±0.04
C3=［（1＋0.005)X47.43］±0.05=47.67±0.05

六、模板尺寸计算与选择
根据型腔侧壁厚度经验公式 S=0.2L＋17=0.2×110.3＋17=39mm
底板厚度 Sc=0.2×12＋17=19.4mm
垫板厚度经验公式 h=(0.13～0.15）b=0.15×110.3≈16.5mm 取h=25mm
本模具采用镶块式凸凹模，模板的长度、宽度选择最少应该保证型腔壁厚S。同时配合导柱、螺钉、限位钉等的安装。在满足注塑机拉杆内间距的范围内，尽量使模具的布排紧凑合理。所选各模板的尺寸如下面表：
表二、模板尺寸表（㎜）
模板
宽度长度
高度
材料
定模座板
320300
25
45钢，调质
动模座板
320300
25
45钢，调质
动模板
300270
35
45钢，调质
定模板
300270
30
45钢，调质
动模垫板
300270
25
45钢，调质
支撑块
30053
80
45钢，调质

七、工艺与安装参数校核
1、工艺参数校核
1）、注射量校核 为保证注射成型的正常进行，塑料制品连同浇注系统凝料及飞边在内的质量一般不应超过注射机最大注射量的80%。
V＜V＜V
注射机最大注射容积V=48cm
注射机最小注射容积V=12cm
制品连同浇注系统凝料及飞边容积V=15.39cm
故上式成立，注射量选择合适。
2）、锁模力校核 模具锁模力必须大于涨模力，才能防止分型面上产生溢边，保证制品在深度方向的尺寸精度
锁模力的校核式：F锁≥F=PA
F锁注射机的额定锁模力（KN）
A 制品和流道在分型面上的投影面积之和（cm）
P 型腔内熔体压力，P=30MPa
F锁=40KN≥30×103×49×10-2×2=29.4KN
故上式成立，锁模力选择合适。
3）、最大注射压力校核 注射机的额定注射压力即为它的最高压力，应该大于注射机成型所需调用的注射压力P0，即
≥K′P0
K′—安全系数，通常取1.25～1.4，这里取K′=1.4
=180MPa≥1.4×100=140MPa
上式成立，注射压力选择合适。
2、 安装参数校核
1）、模具厚度校核
模具厚度，也称模具闭合高度，必须满足
≤≤
—注射机合模部件允许的最小模厚；
—注射机合模部件允许的最大模厚。
150㎜≤235㎜≤250㎜
模具厚度校核合格。
2） 、喷嘴尺寸 注射机喷嘴头部的球面半径R应与模具主流道始端的球面半径R吻合，以避免高压塑料熔体从缝隙处溢出。一般R比R大（1~2)mm
R=12mm＞R=10mm
故合理
3）、定位圈尺寸 为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，模具上定位圈必须与注射机定模板上的定位孔呈叫松动的间隙配合。
4)、螺孔尺寸 注射模具的动模座板和定模座板上的螺孔尺寸应分别与注射机动模板和定模板上的螺纹尺寸相适应。
3、 开模行程和推出机构的校核
因为本模具为单分型面注射模具，则校核合格条件为
H≥H1＋H2+5～10㎜
H—注射机动模板开模行程；
H1—塑件推出距离；
H2—塑件高度，计算得
250㎜≥56+11.3+10㎜=87.3㎜
所以，开模行程校核合格。
综上所述前面选择的SZ—60/40型注塑机符合要求。

八、绘制模具总装配图和零件图
本模具的总装配图、零件图如图纸所示
本模具的工作原理；模具安装在注射机上，定模部分固定在注射机定模板上，动模部分固定在注射机的动模板上。合模后，注射机通过喷嘴将塑料熔料注入模具型腔，经保压、冷却后，塑件成型，开模时动模移动在斜导柱和斜滑块的作用下，侧型芯向左移动直道完全抽出。然后动模继续向下走直到完全分型，推板推动推件板将塑件顶出，合模时，侧型芯先复位，然后动定模才闭合。

图4、装配图主视图

设计总结
这次毕业设计是我们大学所学专业知识的一次总结，也是我们所学专业知识的一次实体训练。
随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声，同时也预示着三年的大学生活即将结束。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面了。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多。通过这次毕业设计，使我明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己的知识和综合素质。
通过这次毕业设计给自己带来了一次锻炼自学能力的机会，在学校我们是学生遇到问题可以找老师。等我们步入社会中，每一个人都成为了自己的竞争对手，同时自己也成为了他人的竞争对手。当我们遇到问题、困难时就要我们自己去解决。我们只有拥有渊博的知识才能解决一切肯难，所以我们一定要不断的提高自己的自学能力，在社会中一边工作一边学习，不断了提高自己的专业知识和综合素质。

参 考 文 献

［1］中国机械工程学会、中国模具工业协会、中国模具工程大典编委会 李德群、唐志玉 主编 《中国模具工程大典》第三圈 塑料与橡胶模具设计 电子工业出版社

［2］齐晓杰 主编 《塑料成型工艺与模具设计》 机械工业出版社

［3］蒋继宏、王效岳 主编 《注塑模具典型结构100例》 中国轻工业出版社

［4］高军等 主编 《注塑成型工艺分析及模具设计指导》 化学工业出版社

［5］徐茂功、桂定一主编 《公差配合与技术测量》 机械工业出版社

［6］成风文 主编 《机械制图》 中国标准出版社

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