【完整版】注塑模具毕业论文设计

绪论

1塑料模具的现状及发展

我国塑料模具工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大的发展。模具水平有了较大提高。在大型模具方面已经生产大屏幕彩电塑壳注塑模具等。精密塑料模具方面 已经生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。

在成型工艺方面：多材质塑料成型模、高效多色注塑模、抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气辅注射成型技术的使用更加成熟。热流道模具开始推广，有些企业的采用率达20%以上 一般采用内热式或外热式热流道装置。少数单位还采用了具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不道10% 与国外的50%-60%相比差距较大。

模具产品是工业产品制造的基础，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。西方发达国家为了适应工业产品品种多、更新快、市场竞争激烈的局面，加强了对生产周期短、精度高、寿命长、成本低的模具产品的研究和开发，近十多年来，国外先进国家的模具技术水平得到了飞速发展。

我国的模具行业近年来发展很快，据不完全统计，目前模具生产厂共有2万多家，从业人员约有50多万人，全年模具行业产值约360亿元，总量供不应求，出口约2亿美元，进口约10亿美元。当前，我国模具行业的发展具有如下特征：大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度快于行业总体发展水平；塑料模和压模成比例增长；专业模具厂家数量及其生产能力增加较快；“三资”企业及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。我国模具总量虽然已位局世界第三，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等发达国家，模具商品化和标准化程度也低于国际水平。

全球制造业正以垂直整合的模式向中国及亚太地区在转移，中国正成为世界制造业的重要基地。制造业模式的变化，必将产生对新技术的需求，也必将导致CAD技术的发展。同时，由于网络技术的大面积的应用，将在更大程度上改变制造业的模式。作为产品制造的重要工艺装备、国民经济的基础工业之一的模具工业将直接面对竞争的第一线，模具工业除需要“高技艺”的从业人员外，还需要更多的“高技术”来保证。

模具属单件生产，又是订单生产。目前新产品的结构越来越复杂、质量要求越来越高、交货期越来越短，这就对模具设计和制造提出了更高的要求。一方面是新产品无经验可凭，另一方面又希望一次试模成功，以缩短周期、降低成本。

一个产品由设计到生产的过程大致如下：产品设计→模具设计→模具制造→试模→产品生产。其中，模具设计起着特殊的作用，它要将产品设计的理念“实现化”，一

直到试模出合格制品，模具设计的任务才算完成和成功。

第1章塑件的成型工艺性分析

1材料的选择

该塑件为饮水机接水盒,它要与另外部件匹配使用，但没有太高的配合精度，所以

从塑件的使用性能上分析，其必须具备有一定的综合机械性能,包括良好的机械强度，

一定的弹性和耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。而符合以上性能的有多种塑料

材料，从材料的来源以及材料的成本和调配颜色来看，ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共

聚物）比较适合。ABS是目前世界上应用最广泛的材料，它来源广，成本底，符合该塑

件成型的特性。因此制作该塑件选用ABS塑料。

表1.1.1 ABS的主要技术指标

密度比溶吸水率收缩率热变形温度1.02～1.16 0.8～0.98 0.2%～0.4% 130～160 0.3%～0.8% 83～103. 抗拉强度拉伸弹性模量弯曲强度冲击强度比体积50Mpa 1.8X107 80Mpa 11HB 9.7HB 0.86～0.96

表1.1.2 ABS的注射工艺参数

注射机类型螺杆转数喷嘴形式喷嘴温度螺杆式50～70 直通式180～190。

料筒的温度模具温度注射压力保压力

190-200 200-220 170-190 50～70 60～90Mpa 30-～60 Mpa 注射时间保压时间冷却时间成型周期

3～-5 S 15～30 S 10～30 S 30～70S

预热温度预热时间计算收缩率

80～85 2～3h 03～08%

ABS无毒，无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。密度为1.02-1.05gcm3。

ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨

性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。ABS有一定的硬度和尺寸稳定

性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为

70度左右，热变形温度约为90度左右。耐气候差，在紫外线作用下易变硬发脆。其成型

特点：ABS在升温时黏度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度稍大。ABS吸湿

性强，含水量应小于0.3﹪，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干

燥，成型前加工要进行干燥处理。流动性中等，溢边料0.04mm左右。易产生熔接痕，模

具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚，溶料温

度及收缩率影响极小。ABS无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有

差异，应按品种确定成型方法及成型条件。

ABS成型收缩率，拉伸模量，泊松比与刚的摩擦因素见下页表1.1.3.

表1.1.3 ABS成型收缩率，拉伸模量，泊松比与钢的摩擦因素

拉伸模量

塑料名称成型收缩率%

泊松比U 与钢的摩擦系数f

EX103Mpa

PE 1.5-3.5 0.212-0.98 0.49 0.23-0.5

PP 0.4-3.0 1.6-6.2 0.43 0.49-0.51

PS 0.2-0.8 1.4-8.9 0.38 0.45-0.75

ABS 0.1-0.7 1.91-1.98 0.38 0.20-0.25

2塑件的几何形式及结构分析(如下图示)﹕

图1.2.1 塑件里面图

图1.2.2 塑件正面图

2.1脱模斜度

脱模斜度取决于塑件的形状，壁厚及塑料的性能和收缩率。本塑件由于型腔深度

一般，但由于考虑到塑件跟饮水机其它部件配合使用，且配合精度不高，所以塑件两

侧要有角度，所以要使塑件强行脱模的方式，而且往外偏有个小角度；本塑件要有足够

的强度和刚度，才能经受推件杆的推力而不使塑件变形，该产品壁厚均匀：本产品取

1.5mm.

表1.2.1塑料制品的脱模斜度

脱模斜度

塑料制品材料

塑件外表面塑件内表面ABS塑料40′～1°20′35′～1°

2．2壁厚

塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。应该考虑尽

量采用均匀壁厚，所以该塑件壁厚取为1.5mm，可保证塑件的刚度、强度，可防止塑

件产生内应力以及气泡、缩孔等各种质量缺陷。

表1.2.1 塑件壁厚选择

塑料种类制件最小壁厚小型产品壁厚中型产品壁厚大型产品壁厚塑料ABS 0.75 1.5 2 3～3.5

2.3 形状

该塑件为壳状零件，内部结构对称，外形中等，形状简单，尺寸精度不算高，壁厚均为1.5 mm,材料是ABS收缩率取0.05%，净重约42G，塑件外形长160mm,宽60mm，高40mm.由于塑件为壳形零件，且局部有凹槽，为了减小加工难度，降低制作成本，所以采用凸凹模。

2.4支承面

塑件的支承面应充分保证其稳定性，一般不以塑件的整个底面作为支承面而将底面设计成凹凸形，或在凹入面增加加强肋。所以该塑件以凸边所在的面为支承面，这样可以达到整个底平面的平直。

2.5圆角

该塑件四周为过渡圆弧，可避免应力集中，增加强度和延长寿命，且圆角半径与壁厚的关系符合要求。

2.6加强肋

为确保塑件制品的强度和刚度及避免塑件变形，故该塑件内部四周设计有加强肋。

2.7.塑件精度的选择：

该塑件外观质量要求稍高，参考表3～9（精度等级的选用），

该塑件为一般精度，故其精度等级为7级。另外，根据参考资料模具工程大典，成形表面粗糙度一般为Ra0.1～0.2um,特殊要求的为Ra0.025～0.1um,配合表面

Ra0.8um,其余表面Ra1.6～6.3um。因此在设计时，要考虑粗糙度的选择。所该接水盒的外边面粗糙度为Ra1.6 um，内表面为3.2～6.3 um。

第2章设备的选择与校核

为了保证注射质量和充分发挥设备的能力,应根据注射模一次成型的塑料体积和质量来初步确定注射机的类型。根据理论和在实际生产中的经验得出塑件和浇注道之间材料的总和应该在注射机理论注射量的50%~80%之间。（初步估算浇注系统的质量为40g）初步选定注射机为XS-ZY-2501250：

1型腔数量的确定

因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关，因此有任何

一个参数都可以校核型腔的数量。一般根据注射机的最大注射量来确定型腔数量n；

n ≤(Km0-m2)m1

式中K——注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；

m0——注射机允许的最大注射量（g或cm3）；

cm）；

m2——浇注系统所需塑料质量或体积（g或3

cm)。

m1——单个塑件的质量或体积(g或3

由此可求出：

n≤(0.8*270-40)42≈4.2.

故取n=4满足设计要求。

2注射机参数的校核

2.1 注射量校核

模具型腔是否能充满与注射机允许的最大的注射量密切相关，设计模具时，应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射量范围内。根据生产经验，注射机的最大注射量是其允许最大注射量（额定注射量）的80%，由此有：

n m1+ m2≤80%m0

4?42+40≤0.8?270

即208≤216 (符合要求)

2.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核

注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积，则成型过程中将会出现涨模溢料现象。因此，设计注射模时必须满足下面关系：A=nA1+A2

A1——单个塑件在模具分型面上的投影面积，该塑件为9318.16mm2；

A2——浇注系统在模具分型面上的投影面积,约为A1的0.2～0.5倍，该设计取0.4；

总的投影面积计算为：

A=nA1+A2=4×9318.16+0.4×9318.16=409999.904≈410000 mm2锁模力的校核：

F m≥F型=AP型

式中，F m—注射机的额定锁模力为1250KN；

P型—模具型腔内塑料熔体平均压力（Mpa）,通常为20～40 Mpa，此设计中取35 Mpa；

所以F型=41000×35=143.5 KN，则F m≥F型（符合要求）

故该注射机符合要求。其技术参数如下：

XS-ZY-250注射机主要技术参数

单位XS-ZY-250 额定注射量cm3250

螺杆直径mm 45

注射压力MPa 160

注射速率gs 110

塑化能力gs 18.9

锁模力kN 1250

螺杆转速rmin 10～200

拉杆内间距mm 415×415

移模行程mm 360 模具最大厚度mm 550

模具最小厚度mm 150 锁模形式双曲肘

喷嘴口直径mm 3

定位孔直径mm Φ160

喷嘴球半径mm SR15

2.3 开模行程的校核

开模取出塑件所需要的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于

XS-ZY-250注塑机来说，其最大开模行程有注塑机曲轴机构的最大行程决定，于模具厚度无关。双分型面注射模，其开模行程按下式校核：

S≥H1+H2+ a +（5～10）mm

式中S——注塑机的最大开模行程（mm）；

H1——塑件脱出距离（也可作为凸模高度）（mm）；

H2——塑件高度（mm）；

a ——中间板与定模的分开距离（mm）；

已知H1=70mm H2=40 mm a=65 mm

所以H1+H2+ a +（5～10）=70+40+65+（5～10）=180～185（mm）

又由于XS-ZY-250卧式注塑机的移模行程为360mm

185 mm﹤360mm

所以开模行程也符合要求。

2.4脱模力Q

Q=Lhp(fcosα-sinα)

式中L—型芯或凸模被包紧部分的周长（cm）；

﹤H﹤Hmax

式中:Hmin－注射机允许的最小模具厚度；即动、定模板之间的最小开距；模具外形尺寸。本设计的模具外形尺寸为400mm×560mm，G54-S200400型注射机模板尺寸为532mm×634mm，在其范围内，故满足要求。

3行程的校核

开模行程S（合模行程）指模具开合过程中动模固定板的移动距离。它的大小直接影响模具所成型的塑件高度。

注射机XS-ZY-250的最大开模行程Smax与模具无关，它的开模距离由连杆机构的冲程或其它机构的冲程所决定的，不受模具厚度的影响，由于此模具是双分型面注射模。由〈参1〉公式（4-9）得

S max≥S=H1+H2+a+5~10

S—开模行程

H1—推出距离（mm）

H2—包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）

a —取出浇注系统凝料必须的长度（mm）

H max—注射机允许的最大模具厚度;

XS-ZY-250型注射机模具最小厚度为150mm，最大模具厚度为550mm，本次设计的模具厚度为﹤550mm，故模具厚度满足要求。

初步估算Smax≥S 满足要求。

第9章模具的工作过程

模具装配完毕之后，模具进入正式工作状态，其基本工作过程如下：

1、对塑料P C进行烘干，并装入料斗；

2、清理模具型芯、型腔，并涂上脱模剂，进行适当的预热；

3、合模、锁紧模具；

4、对塑料进行预塑化，注射装置准备注射；

5、注射，其过程包括充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模；

6、脱模过程：开模时，开合模系统带动动模部分后移，弹簧顶销紧压动模板防止其与动模部分分离，使定模侧型芯先从塑件中抽出；同时主流道凝料在定模的拉料杆作用下，与主流道分离；定模板上的分流道凝料在动模上分流道的作用下，也随动模一起分离；继续开模到一定距离，塑件分型面分型，之后推出机构动作，推板在注射机顶杆的作用下，

带动塑件推杆动作，于是塑件在塑件推杆的作用下，脱离型芯，从而完成塑件与模具的分离；最后将塑件取出。

7、塑件的后处理：有必要的话对塑件进行修边或抛光处理。

第10章模具的试模与修模

试模中所获得的样件是对模具整体质量的一个全面反映。以检验样件来修正和验收模具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性。

首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。常因塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏。这是试模首先应当解决的问题。1粘着模腔制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常现象。其主要原因是：

①注射压力过高，或者注射保压压力过高；

②注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模；

③冷却时间过短，物料未能固化；

④模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩；

⑤型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加

了脱模阻力。

2 粘着型芯

①注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加强筋槽

的制品，情况更为明显；

②冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大；

③模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化；

④机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化；

⑥可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光

痕迹需要改进。

3 粘着主道

①闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩；

②料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化；

③主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩；

④主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大0.5～1 ㎜；

⑤主流道拉料杆不能正常工作。一旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔

（芯），不惜破坏制件，保护模具成型部位不受损

伤。仔细查找不合理粘模发生的原因，一方面要对注射工艺进行合理调整；另一方面要对

模具成型部位进行现场修正，直到认为达到要求，方可进行二次注射。

4 成型缺陷当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷，这

种缺陷的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，要综合分析，找出其主要原因来着

手修正，逐个排出，逐步改进，方可得到理想的样件。下面就对度模中常见的成型制品主

要缺陷及其改进的措施进行分析。

1、注射填充不足所谓填充不足是指在足够大的压力、足够多的料量条件下注射不满

型腔而得不到完整的制件。这种现象极为常见。其主要原因有：

①熔料流动阻力过大这主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面

形状、尺寸不利于熔料流动。尽量采用整圆形、梯形等相似的形状，避免采用半圆形、球缺形料道。熔料前锋冷凝所致。塑料流动性能不佳。制品壁厚过薄。

②溢边（毛刺、飞边、批锋）与第一项相反，物料不仅充满型腔，而且出现毛刺，尤其是在分型面处毛刺更大，甚至在型腔镶块缝隙处也有毛刺存在，其主要原因有：注

射过量；锁模力不足；流动性过好；模具局部配合不佳；模板翘曲变形。

③制件尺寸不准备初次试模时，经常出现制件尺寸与设计要求尺寸相差较大。这时不要轻易修改型腔，应行从注射工艺上找原因：尺寸变大，注射压力过高，保压时间过长，此条件下产生了过量充模，收缩率趋向小值，使制件的实际尺寸偏大；模温较低，事实上使熔料在较低温度的情况下成型，收缩率趋于小值。这时要继续注射，提高模具温度、降低注射压力，缩短保压时间，制件尺寸可得到改善；尺寸变小，注射压力偏低、保压时间不足，制在冷却后收缩率偏大，使制件尺寸变小；模温过高，制件从模腔取出时，体积收缩量大，尺寸偏小。此时调整工艺条件即可。通过调整工艺条件，通常只能在极小范围

内使尺寸精准，可以改变制件相互配合的松紧程度，但难以改变公称尺寸。

设计总结

在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。

通过本次毕业（塑料模）的设计，使我懂得了对于实际问题要实际分析，在设计中，会遇到许多困难，需要多方面知识的运用才能使问题解决。设计过程中，既复习了现在所学的知识，又加深了对以前所学知识的认识。该设计不仅锻炼了我们的思考能力，分析能力和动手能力。通过此次设计，使我对塑料模的有了更深刻的认识。懂得了设计的具体步骤和方法，基本上掌握了塑料模中浇口、分型面的选择方法和顶出机构的设计等。设计中对于浇口的选择，型腔的设计等问题曾遇到困难，最终在老师和同学的帮助下确定了方案。

这次设计，是我们对大学四年所学知识的综合运用，是我们在即将进入社会工作前，所做的一次重要的实践。对于未来的工作有着深刻的意义。做好这次设计，也是为我们

将来工作打下了基础。由于设计时间短，所做的工作不全面，可能存在一些错误。希望老师给予批评和指正。

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致谢

本毕业设计是在指导老师吴传斌的指导下完成的，衷心感谢吴老师的悉心指导以及在生活上给予的关心和帮助。以及其他老师以渊博的学识、高度的责任感使我不仅在学术上受益匪浅，而且言传身教，以其高尚的人格教导了我做人的道理。在此毕业设计完成之际，瑾向吴老师表示最衷心的感谢！

同时，我深深感谢我们机械工程学院的领导和老师，我在思维方法、学习态度和工作作风方面得到的进步都受益于您们的指导和影响；对我能顺利完成毕业设计给予了很大的帮助。

在课题的研究和设计过程中，得到了同学们的无私帮助，在此对他们表示衷的感谢。这里要感谢我们尊敬的吴传彬老师。他平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是他们仍然细心地纠正图纸中的错误。除了老师的专业水平外，他们的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

最后还要感谢很多为我上过课的老师，感谢他们宽进宽出的教学态度，各具特色的教学方法和全心全意替学生着想的无私精神，使得我各个学科的期末考试和历次课程设

计都能顺利通过。通过这些老师，我也见识了不少实用主义的工作作风和技巧，想必以后能从中受益。