水桶造型设计与注塑模具设计本科论文.doc

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本科生毕业设计（论文）

水桶造型设计与注塑模具设计

学 院： 机械工程学院
专 业： 机械设计制造及其自动化
班 级： 12本机械设计2班
学生姓名：
指导老师：
完成日期：

II

摘 要
注塑成型模具是当今社会发展最快，应用最广泛的技术之一。因此，对于注塑模具的研究对当今世界发展有着重大的意义，同时对产品质量的提高也有着深远的影响。本设计介绍了胶桶注射成型的基本过程。一个完整的模具设计进行了详细的介绍，例如分型面，推杆机构等都将它们的工作原理，设计构造，工作流程等完美的介绍了出来，而且还在其中附有插图。
论文的完成运用了CAD二维制图，UG三维制图等，所以，水桶的造型全部通过三维制图完成，其中还将线条和三维模型展现出来，造型接下来就是侧向轴心机构的设计，分别介绍了其设计原则，设计长度以及定位等等。最后，在浇注系统，推出系统，冷却系统的构造，原理，要点以及工作流程也进行了文字叙述，其中还附上了二维图，使整个设计过程更加美观，结构更加鲜明。
关键词：注塑模；胶桶；UG；造型设计

Abstract
Injection mold today's society is the fastest growing, most widely used technologies. Therefore, the study of injection molds for the development of today's world of great significance, while improving product quality also has a profound impact. This design describes the basic process of injection molding of plastic buckets. A complete mold design has been described in detail, for example, sub-surface, the plunger mechanism and so will they work, construction design, the perfect introduction to the work processes, etc. out, but also where accompanied by illustrations.
Complete paper using the CAD 2D drafting, UG three-dimensional mapping, etc. So, bucket shape all through the three-dimensional mapping is completed, which will show up lines and three-dimensional model, the next step is modeling the lateral axis mechanism design, introduced its design principles, design and positioning, and so on length.窗体顶端
Finally, in the casting system, exit the system, cooling system structure, principles, elements and work processes have also been described in the text, which also attached a two-dimensional map of the entire design process, more beautiful, more distinctive structure.
Keywords: injection molding; rubber tube; UG; design

III

目 录

绪 论 1
第1章 注塑模结构 3
1.1注塑成型原理及注塑过程 3
1.2 注射模具组成 3
1.3 热塑性塑料注射模的特点 3
第2章 塑件设计及分析 5
2.1 塑件造型设计 5
2.1.1 设计分析 5
2.1.2 产品外观设计 5
2.1.3 产品造型设计方案 5
2.1.4 产品造型三维图绘制 5
2.2 制品材料性能 8
2.2.1 PP的成型特性与工艺参数 8
2.2.2 PP的性能指标 8
2.2.3 塑件材料成型性能 8
2.2.4 塑件材料主要用途 9
2.3 塑件分析 9
2.3.1 制品形状 9
2.3.2 尺寸精度 9
2.3.3 表面质量 9
第3章 成型件设计 10
3.1 成型件的结构设计 10
3.1.1 型腔的结构设计 10

VI

本科生毕业论文（设计）

3.1.2 型芯的结构设计 10
3.2 成型件的材料选择 10
3.3 型腔、型芯工作部位尺寸的确定 10
3.4 成型件的结构设计 10
3.5 壁厚的计算 12
第4章 分型面、侧向抽芯机构、浇注系统的设计 13
4.1 分型面的设计 13
4.1.1 制品在分型面的位置 13
4.1.2 分型面的形式 13
4.1.3 分型面的选择 13
4.2 侧向抽芯机构的设计 14
4.2.1 侧向抽芯机构的定义 14
4.2.2 侧向抽芯机构的设计原理 14
4.3 浇注系统的设计 15
4.3.1 主流道设计 15
4.3.2 浇口的设计 16
第5章 注塑机与标准模架 18
5.1 注塑机简述 18
5.2 注塑机的基本功能 18
5.3 注射量 18
5.4 注射压力的确定 18
5.5 锁模力 19
5.6 注塑机初步选择 19
5.7 注射机性能参数校核 20
5.7.1 锁模力、注射压力的校核 20
5.7.2 模具安装 20
第6章 推出结构、冷却系统、排气系统的设计 21
6.1 推出机构的设计 21
6.1.1 合模导向机构的设计 21

VI

6.1.2 推出机构 21
6.1.3 推出机构的分类 21
6.1.4 推出机构的设计原则 21
6.1.5 确定推出方式及推杆位置 22
6.2 冷却系统的设计 23
6.2.1 温度对制品质量的影响 23
6.2.2 模具冷却系统的设计 23
6.3 排气槽的位置及排气方式 24
结 论 25
参考文献 26
致 谢 27

VI

绪 论
从当今社会形势上看，塑料制品的应用及其的流行，几乎占领了生活中的方方面面，所以，模具的设计和制造就变得越来越重要，再说的细致一点，制图能力的培养就变得越来越重要。但是，我国仍然不是很发达，而且某些方面还是比较落后的。在模具材料方面也存在着较多的缺点，规格不全质量尚不稳定，专用塑料模具钢品种少，甚至对于CAD，CAE等技术的核心至今为止仍然掌握在少数人手中。面对现金竞争激烈的社会，竞争残酷的国际市场，缩短与发达国家的差距，掌握多种技术对于现在的青年人来说至关重要，我国在国际上的地位能否稳固，国际竞争力能否提高，这都是是我们责无旁贷的重任，刻不容缓。
近年来，我国在制造技术方面，许多国外的软件例如pro/E、Cimatron等相继被引进，这是庞大的隐形资源，学会运用这些软件，可以间接地缩短生产周期，进而充分地节省了时间，节省了金钱。
一个合格的模具成品不仅工艺复杂，对材料的要求也很高，如今，P20、3ch2mo等多种新型的塑料模具钢在国内外应用的广泛度越来越高。这对我们的各方面也提出了更高的要求。
该课题塑件胶桶，要求塑件具有足够的强度和耐磨性能，要求外形美观、使用方便、质量轻、品质可靠。所以采用的是PP料，属于热塑性塑料。
模具的注塑是在高温状态下将塑料熔融成流动的流体，通过流体的流动性将其制作成规定形状的过程。本课题就是将熔融状态的塑料注塑成水桶的过程。整个设计过程本着效率高，成本低的原则，采用单型芯单型腔结构，各个章节、各个步骤描述详细。
目前为止，我国在模具方面大多使用单型腔结构，国内大多数公司都在使用，相比之下，国外的多型腔多模具就比较盛行。而且在国内，单型腔结构的注塑模具比例在70%左右。但是与90年代相比，我国的模具行业也有了较大的发展。正在由单型腔向多型腔迈进，由小型模具向大型模具改造，多型腔模具的进口量在逐年减少，依赖进口的时代在渐渐过去。模具行业至关重要，陶瓷，家电行业等等都离不开模具，模具行业如今已经走进我们的生活方方面面。而且在此有专业人士推测，未来社会中，模具行业的使用范围要远远高于其他行业，模具也会在近几年不断地发展。
现代模具已经向着自动化，连续化，高效率方面发展，这也将成为我国模具行业的发展目标，节约成本是前提，质量保证是硬道理，这也是对现代技术的考验。任何产品的诞生，任何行业的发展都离不开两者。本着节约成本，保证质量的原则，才能使各个行业发展蓬勃。
大型，高精度，超小型的模具已经在整个行业中占据了主导地位，也是模具当中比例最大的。而且，模具注塑已经逐渐渗透到其他行业中，比如自行车制造，家电外壳制造等等都要涉及到模具。在车削方面，现代模具已经逐渐代替了部分传统的车削工艺，传统车削成本高，工艺复杂，耗时耗力，效率低，而且还存在一定的危险。但是伴随着模具行业的加入，有些不必要的金属成分逐渐被塑料代替，这样一来就降低了成本。在工艺方面，对模具的结构了解后，通过高温、施压、注射、冷却、推出、脱模等步骤之后，一个完整的塑件就诞生了，工艺就相对来说简单了很多。由于不会涉及到车床刀具等部件，所以危险系数也会大大降低。未来的模具行业也会在众多领域中存在着。
模具行业如此盛行，模具技术如此重要，我国总体上看模具发展还是很快的，但是与发达国家之间的差距也是不容小觑，要想缩短这样的差距就必须对模具的产品结构进行系统的调整。增加高等产品的比例，减少进口量，多进行自主开发和研究。同时，保持模具行业在其他领域中持续发展，保证质量，逐渐摆脱对进口的依赖。
未来我国要发展以下各方面：（1）推广CAD/UG/PRO(E)等技术的使用；（2）保持模具技术在车削加工行业中持续、长期应用；（3）广泛使用高端先进的注射成型技术；（4）减少不必要的金属制造件，推广塑料制造件的使用，以降低成本；（5）开发模具高端技术；（6）发展虚拟的模拟技术：（7）提高模具的自动化生产，自主研发CAD/UG等软件，从内到外彻底摆脱进口。
第1章 注塑模结构
1.1注塑成型原理及注塑过程
简单来说，注塑就是将塑料熔化，将其射入模具中变成规定形状的过程。与其他方法相比，此方法各个方面都占有优势，所以备受欢迎。
注塑过程分为：准备工作，注射工作，清理工作三部分。
1.2 注射模具组成
注塑模由以下几部分组成。
（1）机械内部气体排放系统
（2）调温装置
（3）运动滑块机构
（4）支撑零部件
（5）顶出脱模机构
（6）成型零部件
（7）合膜导向机构
（8）浇注系统
1.3 热塑性塑料注射模的特点
塑料是各不相同的，在加工时，有的要升温，有的要降温。
注塑成型时的模具温度参考表如表1-1所示。
表1-1 常用的热塑性塑料在成型时其模具的温度
塑料名称
缩写
模具温度
塑料名称
缩写
模具温度
醋酸纤维素
CA
20—80
氯化聚醚
CPT
80—110
聚氯乙烯(硬)
PVC
30—60
聚碳酸酯
PC
90—110
聚苯乙烯
PS
32—65
聚甲醛共聚
POM
90—120
改性聚甲基丙烯酸甲酯
PMMA
0—60
聚三氟氯乙烯
F-3
110—130
尼龙1010
N1010
40—80
聚全氟乙丙烯
F-46
110—130
苯乙烯-丁烯-丙烯睛共聚
PP
50—80
聚苯醚
PPO
110—150
低压聚乙烯
PE
60—70
聚砜
PSF
130—150

模具正常温度的通常情况下，高温加热使材料在注塑机注塑成型时流向模具而获得规定的成品，成品形成后，不需另外加热升温。如果时间过长，很有可能温度超标，所以又要降低温度。当模具温度要求超过100℃，这是对加热升温和降温冷却最大的考验，如果车间内没有空调或者是空调扇等空气调节装置，在室温较低时，为模具加热升温，将50℃至100℃的水注入模具的冷却水道内时绝对必要的，当然，同等范围内的油也可以。
将材料放入注塑机的料筒内进行加热，使其熔化成为熔融状态时将其射入模具型腔内，使其在模具中成为规定的形状，此时的料筒和模具两部分的温度需要控制和调节，一般在3℃到5℃之间。料筒温度由控温系统控制（模具由控温机控制）。

27

第2章 塑件设计及分析
2.1 塑件造型设计
2.1.1 设计分析
在设计之初，最主要的是其实用性，因为就现在的市场来讲，质量保证是最关键的，外观再美、再华丽等等都不在质量范围之内，反而会让人感觉华而不实。所以，质量、实用放在第一位，然后再外观设计时加入一点人性化的设计就构成了现在的比较简单的水桶。
设计外观时不易采用过多的曲线线条，因为考虑到消费者在使用时的洗刷环节，曲线过多会导致洗刷不便，所以本次外观设计多采用直线线条。
至于材料方面，此水桶采用常用的聚丙烯(PP)材料，无毒无味，表面光滑，无吸水性，无透明，是水桶材料的最佳选择。
2.1.2 产品外观设计
本次将此水桶分为桶底、桶身、桶口三部分。桶底突出部分呈反射性网状，有利于增加摩擦力，桶身呈倒式圆台型，桶身顶端通过弧形曲面与桶口连接。
此水桶设计新颖，外表雅观且实用，种种设计思路都是从消费者角度出发的。
2.1.3 产品造型设计方案
（1）构思阶段
对水桶的整体形象有个大概的轮廓，然后按照此轮廓绘制成草图，通过此草图再进行下一步三维制图阶段。
（2）建模阶段
此阶段需要用到UG软件，利用UG软件对水桶整体。
（3）提交方案
将文件整理好以后上交。
2.1.4 产品造型三维图绘制
（1）先画出两个同心的圆环，以上下拉伸的命令得出桶底的高度，剩余的部分以圆心为基准，通过阵列命令获得。在平面图完成后，除了图中圆心部分之外，其他部分（直线线条和圆环线条）拉伸一定高度获得。
在拉伸时，选择“求和”，“向下拉伸”，最后再选择拉伸高度，由此而得出。

图2-1 桶底线条 图2-2 桶底
（2）桶身的绘制
桶身的绘制较为简单，画出水桶剖面图，下图为二维水桶剖面图。

图2-3 水桶剖面
以上述过同心圆环圆心并垂直与桶底平面的直线为轴，点击“旋转”命令，旋转180°获得。如下图所示：

图2-4 桶身线条 图2-5 桶身
（3）桶口的绘制
此步略微难些，在桶口建立一个基准平面，画出一个与桶底同心的圆环，然后选中圆环，再点击“拉伸”命令，选择“向下拉伸”，拉伸一定长度获得桶沿。
将桶沿画出之后，剩下的工作就是画出提手削。
以过圆环中心，垂直于桶底建立平面，在桶口，相接于桶沿两侧画出提手削，如下图所示：

图2-6 提手削剖面
画完两侧提手削剖面图之后，选中两提手削剖面图，再以桶底圆心为中心，点击“旋转”命令，将两个提手削顺势针旋转15°，最后再逆时针旋转15°得到下图：

图2-7 桶口线条 图2-8 桶口
最后环节就是提孔的绘制，垂直于水桶剖面图、相切于桶沿建立两个平面，在平面上分别画出两个圆孔，如下图所示：

图2-9 提手孔剖面
画完圆孔之后，将圆孔选中，点击“拉伸”命令，将两圆孔拉伸任一长度，但是不能接触到桶身的圆周面，点击“求差”命令，这样，在两个提手削上就分别出现了一个穿透提手削式的圆孔，此圆孔便为提孔。
（4）完成三维图并且改变颜色

图2-10 水桶三维图
2.2 制品材料性能
本塑件所用塑胶为PP，其特性如下。
2.2.1 PP的成型特性与工艺参数
PP的熔体质量流动速率同样有着较高的要求，其范围通常在1至100之间。低速率时具有高性能，不易被冲击坏，但是也有缺点，它不抗延展。流动速率也被成为MFR，在设计模具时首先要对该材质产品进行缩放，缩放比例为其收缩率，通常PP的收缩率为1.6～2.0%。
2.2.2 PP的性能指标
PP为高结晶的聚合物，没有毒、呈乳白色，没有臭味，也没有味道。密度非常小，0. 90～0. 91g/cm³之间，是质量女最小的塑料。当处在有水状态中时，它表现得极其稳定，0.01%的较低吸水率使它不易于在水中扩散。80000至150000的庞大分子量，易于成型。其收缩率为1%～2.5%，相对而言其收缩率较大，而且还拥有着易于凹陷的厚壁制品，所以当生产尺寸精度较高的零件时往往很难达到要求，但是在其制品的表面有着较好的光泽。
2.2.3 塑件材料成型性能
由于PP在水中较为稳定，对水而言没有其吸水性，也正因为如此，在其成型的塑件表面容易出现斑痕、云纹等无可避免的缺陷。因此，温度变化与PP的黏度变化成正比，PP的黏度对其剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中要求塑件精度高时，模具温度应控制50～80℃。PP易于熔化，易于塑化，同样易于凝固，节省工时。
2.2.4 塑件材料主要用途
与低压聚乙烯相比，PP在100℃的情况下也可使用。介电性能良好，高频绝缘性良好，且以上两个性能不受湿度的影响，但在低温状态下容易变脆，而且其耐磨性，抗老化性也会有所削减。
2.3 塑件分析
2.3.1 制品形状

图 2-11 塑件图
2.3.2 尺寸精度
胶桶见产品图，材料为PP，该模型注塑成型要求表面无留痕，模型表面高光，无缺胶，无溢胶，无包封。
图中未注尺寸的公差，任意设定精度等级为MT5。
2.3.3 表面质量
产品成品面要求美观，光泽。在工作面成型时，若产品成品面要求较高时，尽量采用点浇口，顶针尽量排布在肉厚的地方，保证成型周期时，要在成品面之外降低顶出速度。
第3章 成型件设计
3.1 成型件的结构设计
成型件的结构主要是由模具结构来控制，但是成型件也要有一定的强度，抗击冲击力和耐摩擦。
3.1.1 型腔的结构设计
在本次设计中，型腔设计为整体式，设计简单，精度高。
整体型腔结构强度高，外观较为光泽，精度较高，在外力作用下不易变形，而且牢固，抗压能力强，在镶拼组合时，所用的时间和费用较少。因此，较为经济，而且实用。

图3-1 型腔
整体结构的型腔没有过高的精度要求，使用寿命可成型几千至一万左右次的中、小型模具。所以，在本次设计中选用整体型腔，材质：718钢。
3.1.2 型芯的结构设计
型芯就是动模的另外的名称，通常脱模时，型芯先脱出，塑件是留在型腔上的，型芯上也因此而设置了顶出机构。
型芯可以分为：整体、嵌入、组合三种结构。
由于零件图的特殊标明，整体型芯较为适合。

图3-2 型芯
3.2 成型件的材料选择
（1）易于机械加工。
（2）有光泽。
（3）抗摩擦。
3.3 成型件钢材的热处理要求
（1）其材料要经过内部应力消除的处理工作；
（2）成型表面经过热处理，只有强度大于HRC45时才能抛光。
（3）65Nb、CG-2和012Al的型号均可适用于精密、复杂、小型的型腔、型芯、镶件等。
3.4 型腔、型芯工作部位尺寸的确定
型腔的尺寸，以及型芯的工作尺寸等等在决定时要考虑的内容如下。
首先，要考虑水桶外壳的厚度，因为水桶外壳的厚度就是型腔与型芯的距离，无论水桶是薄还是厚，都是由型腔和型芯的距离决定的。
其次，要考虑塑件的流畅程度，间距过小，则熔融塑件容易凝固，间距过大，则水桶壁过厚而不易使用。
最后，要考虑到脱模时型芯和型腔的摩擦力作用，这也是间距尺寸的考虑部分，距离太小，水桶壁则会变薄，脱模时由于摩擦力的作用会导致水桶壁变形。
所以，以上种种因素都是要将其考虑在内的。
工作尺寸计算表3-1所示。

表3-1 型腔工作尺寸计算
类别
模具名称
塑件尺寸
计算公式
型腔芯尺寸

型腔的计算

型腔
240

L m +δz 0 = [（1+ Scp）LS – 3/4△]+δz0
239.62
255
254.54
40
39.78
50
Hm+δz0 = [（1+ Scp）HS – 2/3△]+δz0
49.82
20
19.81

型芯的计算

型芯
236
lm0 –δz = [（1+ Scp）lS + 3/4△]-δz0
238.76
245.7
248.66
46
hm0 –δz = [（1+ Scp）hS + 2/3△] -δz0
46.66
30
30.48
式中：
△δz—模具制造公差，△—制品公差。一般的，△δz=（1/4-1/3）△。由于精度有要求，所以确定δz=1/4△。
3.5 壁厚的计算
在刚度和强度的要求中，如果刚度不够，则会容易变形，如果强度不够，则会变脆，进而导致破裂，所以其刚度和强度要同时保证。在计算刚度时，可以从以下几方面加以考虑：
（1）防止材料熔融状态下流出：
（2）保持将偏差减到最小；
（3）成型后塑件容易脱离。
以上几点中，应取要求最高者，但也没必要过分提高要求，从而使其他方面例如资金费用，材料筛选以及工时等造成不必要的困难。
第4章 分型面、侧向抽芯机构、浇注系统的设计
4.1 分型面的设计
4.1.1制品在分型面的位置
模具结构的复杂程度，尺寸和精度等都会被制品在模具中的位置所影响，所以，当考虑到模具制定的方案时，首先应考虑制品在模具中的位置，然后在考虑生产批量，生产条件等其他种种次要的问题。
4.1.2 分型面的形式
在模具进行分离时，在浇注系统冷却与制品之间有个特殊的平面，该平面称为分型面。在模具制作时容易出现很多问题，最常见的就是模具封闭性不好，或者是锁模力过小，此两种情况都会导致材料在熔融状态下泄露，因此进而导致产品档次下降，而且还会留下明显的修整后的划痕。
分型面有多种形式，常见的有：
（1）水平分型面；
（2）斜分型面；
（3）曲面分型面；
（4）阶梯分型面；
（5）垂直分型面。
本次设计采用平面分型面。
4.1.3 分型面的选择
由于各方面原因，例如合理落料，塑料制品的结构等，通常情况下，塑件的最大截面往往是分型面的首选。下图为制件分型方案

图4-1 分型方案
4.2 侧向抽芯机构的设计
4.2.1侧向抽芯机构的定义
滑块是侧向轴心机构的别名。开模时，它会做出运动，这个组件能够滑动，所以又叫它滑块。侧向抽芯机构在脱模时也是至关重要的，当产品在最后阶段不能正常脱模时，滑块就会派上用场了。
侧向抽芯机构的工作原理：开模时，通过滑块的运动，滑块可能水平运动，也可能垂直运动，根据具体情况而定，实现分离成型塑件的效果。
4.2.2 侧向抽芯机构的设计原理
滑块通常设计成倾斜角度一般小于25度，大于15度。无论角度太大或者是太小，对于使用效果来讲都是不合格的，进而也会影响产品的质量，同时斜销的使用寿命也会降低。滑块本身应该具备适当的硬度，耐磨性，在运动时产生的摩擦也应该拥有足够的承受力。
4.2.3 侧向抽芯定位
冲程L在之前首先被确定，若是undercut面积越大，工作过程中滑块受力就逐渐增加，由于滑块非水平，非竖直，无法承受其力量，所以增加止动作用面以加强强度。止动作用面的使用原则是将斜紧角度增加2度，无论在任何情况下，止动作用面的角度都不可以小于斜紧角度，否则也会削减使用寿命。而且在关闭模具时也会导致滑块与止动作用面相互撞击而引发危险。所以，除射出时外，其他时间不需要受力。而且其角度也要控制到位，无论太大太小都不适合。
为了达到各方面的要求，设计斜紧长度等于1.2倍的冲程。为了防止滑块冲出，其开模行程必须控制在斜紧长度范围内，防止滑块脱出时对部件造成损伤。
4.2.4 侧向抽芯长度设计
强度方面，分别增加20mm的长度于斜销的左右或前后作为预留长度。
当水管增加时，8mm的管径是最为常用的，而且一般也就用此口径的水管，在水流速度增加时，需要水管的极力配合，此时要将水孔位置增加20mm的厚度。
当滑块分为两个时，第二截是滑动部的位置，所以第二截的设计与步骤2相同。因为强度有要求，所以，第一截的设计长度相对于止动厚度来说，两者应该取相同得数值，并且要比20mm大。如果水管需要增加，那么其长度必须在28mm之上，因为止动的零件还没接触到斜销时，20mm的预留长度是相对于第二截来说是必须保证的。所以，斜销的厚度加上40mm得出的结果就是第二截长。滑块宽度与滑块的长度的关系为：
滑块长度=1.5×滑块宽度，这样设计是为了减小摩擦。
侧向抽芯分为外包胶（外掏胶）式和内抽芯式。对于行程较大，机械式抽芯无法完成时，应考虑增加油缸或者气缸机构。本次模具两种都有采用。下图为侧向抽芯方案。

图4-2 滑块方案
4.3 浇注系统的设计
浇注系统就是把熔融的塑料注入到型腔内，在成型之中，浇注系统会对注塑机全方位施加压力，才能得到成品。浇注系统由四部分组成，分别是主浇道（浇口）、分流道（浇道）、进料口、冷料穴。
4.3.1 主流道设计
在溶体进入模具时，先经过主流道，通过主流道，再进入分流道或型腔，主流道是圆锥形，熔体容易向前流动，开模时，在主流道残留的凝料又能顺利清理出来，主流道的尺寸会影响流动速度，同时也会影响充模时间。
1. 主流道设计
（1）主流道两端口径各不相同，小端直径D应略大于注射机喷嘴直径d， 两者关系为 D=d+（0.5～1）mm，其目的就是能够顺利拔出凝料；
（2）Ra0.8um以下是主流道在内壁的要求方面时其表面粗糙度应该控制的范围，沿着轴的方向进行抛光。一般情况下，模板厚度决定主流道的长度L。为了减少压力损失，减少物料消耗，60mm以内是L一般应该控制得范围；
（3）主流道锥角α一般为2°～4°
（4）主流道入口有个凹坑球面，其半径R2＞R1（注射机喷嘴球头半径），通常为R2=R1+（1～2）mm。
（5）主流道的出口端不应过尖，应将倒成较大的圆角，其半径r约为1/8D。
关于主流道的设计，是个圆锥，顶端的锥角在2°到6°之间，此为其形状尺寸的初步设计，其目的就是能够将主流道凝料很方便的拔出，因为在流动性方面，PP塑料其性能较好，所以锥形主流道的锥角定为4°，Ra取0.4μm（Ra为其主流道内壁粗糙度）。由定模座板厚度来确定主流道的长度L，一般情况下，L<60 mm。
2. 分流道设计
分流道介于浇口和主流道，分流道可有可省，多型腔必须有，单型腔可省，其作用是压力减小损失，保持温度，减小容积。
3. 浇口套的设计
浇口套的设计：此物件是可以买得到的。T8A、T10A钢材是浇口套常用钢材。要把热处理控制在50HRC到55HRC范围之内。设计时应注意：
（1）进料口处为球面（SR）；
（2）配合要求H7/J7或H6；
（3）粗糙度：Ra（0.4～0.8）μm。
4.3.2 浇口的设计
在开设浇口时应注意以下几点：
（1）避免熔体在突发状况下飞溅到塑件上；
（2）考虑材料纯洁程度影响到塑件性能；
（3）有利于流动、排气和补缩；
（4）采用多型腔注塑时，所有浇口的相对位置和浇口方向是相同的；
（5）塑件凝固时避免留下痕迹；
（6）校核流动距离比；
（7）浇口位置应使浇口便于修整；
（8）防止塑件在冲模时产生规定之外的形变。
由于零件的四周有异形倒扣，一模一腔，四个滑块拼接的形式，本设计采用二板模大浇口进胶。下图为浇口方案

图4-3 浇口方案
第5章 注塑机与标准模架
5.1 注塑机简述
注塑机是将塑料高温熔化，通过压力的施加将其注入模具中，制成多种规定的形状的机械。
5.2 注塑机的基本功能
注塑机有:立式、卧式、全电式三种类型。
基本功能是：
（1）升温到一定数值，熔化材料。
（2）材料熔化，施压填充模具。
本次选用卧式注塑机。
5.3 注射量
最大注射量：注射机能够注射塑料的最大量。
注射量的确定如下：
— 额定注射量（g）；
— 塑件与浇注系统凝料体积和（cm³）；
经过计算该塑料制件体积为 192.678cm³。
由浇注系统尺寸初步估计浇注系统的体积≈10cm³，
则总体积 = 192.678 cm³ +10cm³=202.678cm³
满足注射量 ≥/0.80
其中 /0.80 = 202.678/0.8cm³=162.1424cm³
5.4 注射压力的确定
注射压力：当塑料在熔融状态，在料筒中，其面积一定时，螺杆（或柱塞)对塑料的压力（MPa），在料筒中，熔料注入模具型腔时，会遇到一些意想不到的阻力，这些阻力都由注射压力来解决，并且在注塑成型时还会存在一些密度。
制品成型压力与注射压力的关系为：
≧
式中： — 注塑机最大注射压力（MPa）；
— 制品成型所需要的成型压力（MPa）。
查手册知PP成型时的压力=70～150MPa。
5.5锁模力
锁模力是驱使两模合并的力，该力为加紧力，其锁模力就是最大加紧力。但是在工作中，型腔内存在的压力作用容易将模具造成密封不足，因此工作中，锁模力与模内张力关系为
≧
式中： — 注塑机的最大锁模力（MPa）；
— 塑料成型时型腔压力（MPa），PP的型腔压力
= 80MPa；
— 浇注系统和塑件两者在分型面上的投影面积之和（mm²）。
= 65282.4384 mm²
A·=67287.6184×45Mp=3027.94KN （5-1）
5.6注塑机初步选择
注射机XS-ZY-500参数：
额定注射量：500mm²
最大成型面积：783.cm²
柱塞直径：65mm
注射压力：90Mpa
模板尺寸：350×350（mm×mm）
柱杆空间：410×410（mm×mm）
锁模力：1000KN
喷嘴圆弧半径：16mm
喷嘴孔径：2mm
最大开模行程：500mm
模具最大厚度：310mm
模具最少厚度：200mm
5.7注射机性能参数校核
确定模具的结构、类型、基本参数，尺寸等都是在注射模设计开始时首先需要考虑的因素。另外，分型面上制品的投影面积，成型时的合模力，注射时的压力，型腔的数量，模具厚度，以及开模行程和固定的安装尺寸等都要考虑在内。
5.7.1 锁模力、注射压力的校核
（1） 注射压力的效核 PP塑件的注塑压力要在40～120MPa之间，所以该注塑压力符合条件。
（2） 锁模力效核
型腔压力Pc可按式5-2粗略计算：
Pc=kP（MPa） （5-2）
式中： Pc — 型腔压力，MPa；
P — 注射压力，MPa；
K — 压力损耗系数，通常在0.25～0.5范围内选取。
所以 ， Pc=KP，其最终数值为0.37×120=45MPa，在确定型腔的压力后，可依照式5-3校核注塑机锁模时的额定力：
T>KPcA
式中： T — 注塑机的额定锁模力，KN；
A — 塑件和流道系统在分形面上的投影面积（mm²）；
K — 安全系数，通常取1.1～1.2；
KpcA=1.2×67287.6184×45=3327.94KN （5-3）
所以T=3500KN，T值比KPcA值大，所以，此注塑机的锁模力是合乎要求和需要的。
5.7.2 模具安装
所选注射机规格应满足：以标准模架外形尺寸为标准，此注射机的模具采用压板固定式，其空间应该比注射机的拉杆空间小。
第6章 推出结构、冷却系统、排气系统的设计
6.1 推出机构的设计
6.1.1 合模导向机构的设计
合模导向零件主要有导柱导向、锥面定位两种形式，导柱导向定位是常用的。
6.1.2 推出机构

图6-1 推出机构
在塑料成型时，成型的塑件还在型腔内，或者是在型芯上，推出机构能将塑件成功推出。如图所示，由复位杆、推杆固定板、推杆等组成。其它形式的推出机构，其部件也是不同的。
推出机构工作时，推杆接触塑件产生推力，从而推出塑件，完成落料。推出零件的固定是通过螺钉将推板和推杆固定板联接来完成的。
在推出机构的推力作用下，塑件被推杆成功推出，但是当模具合模时，推杆还能手动或者是自动回到原来的位置，这种情况称为复位，能够完成此项任务的机构称之为复位机构，其主要操作零件为复位杆。
6.1.3 推出机构的分类
推出机构分为手动、机动、液压气动三种类型。
6.1.4 推出机构的设计原则
（1）直径尺寸不应该过小，否则没有足够的强度承受推出机构在工作当中所产生的推力，所以，直径的范围一般是在φ2.5～12之间，如果推杆直径小于φ3，那么推杆最好将其制成阶梯形状，这样一来其各项性能就会增强。
（2）推杆端面长度—型腔高度=0.09mm，上下允许有0.01mm的偏差。
（3）顶管的厚度精度较高，应保证在2mm左右
（4）推出机构各个部件保持最小的粘合度，防止塑料溢出。
（5）推出机构要进行多种化学处理（如淬火等）。
6.1.5 确定推出方式及推杆位置
推杆是圆形的，每个型芯用两个推杆，形式较为简单，推出就是推杆的任务。

图6-2 推杆
推杆长度的计算 ，顶杆总长度为：
=[+б₁]++[+б₂]+
式中：
— 推杆的总长度；
— 型芯的总高度；
— 动模垫板的厚度；
— 顶出行程；
— 顶杆固定板的厚度；
б₁ — 富裕量，（0.05～0.1）mm是б₁通常被采用的范围，顶杆端面高出于腔型平面的最佳表示；
б₂ — 顶出行程富裕量，一般为3～6mm。
根据以上公式计可得，推杆的总长度为245.5mm。
6.2 冷却系统的设计
6.2.1 温度对制品质量的影响
在模具型腔内，高温塑料熔体会在其中凝固，在凝固的同时也会放出一定的热量，由于模具内，较为适合温度均匀地铺散和分布，因此，在其中完成的制作成品的质量