模具毕业设计57挂套模具设计说明书

摘要

注塑成型是塑件生产最常用的方法之一。本设计通过注塑模具产品，利用实体模型测量产品的尺寸，对实体进行建模，并对塑件的材料和塑件结构进行分析，并对塑件的模具进行设计，包括塑件成品的设计、工艺参数的分析与计算、工作部分的设计、模具结构的设计和加工方案的制定，确定塑件的最佳浇注位置，并通过实际情况进行调整，从而得到对实际生产来说最合理的浇注位置。在确定模具型腔数目后，分析产品的气穴、熔接痕、充填时间、充填结束时的体积温度、流动前沿处的温度、速度/时间转换点压力、充填结束时的压力、注射位置处压力等，可确定注塑模具的合理性。最后本运用ug 4.0及其EMX4.1模块来完成模具整体设计工作。

关键词：模具设计；UG4.0；

Abstract

Plastic shaping be used in common for plastic products to manufacture.Basing on the actual plastic products of electric blanket, the designer uses the actual model to measure the product, creates a model for the actual product and making an analysis to the materials and structure of the product. Designs the plastic mould, including the design of plastic finished product, analysis and account of craft parameter, the design of work piece, mould structure and the processing project. The designer focuses on the design and account work of parting-surface and slide. Using the designer uses Moldflow Plastics Insight 6.1 to make an analysis of the product，deciding the best location. And making a increase Basing on actuality to get the best effect . After deciding the number of cavity for mold ，using Moldflow Plastics Insight 6.1 to make an analysis for air pocket，weld lines，fillingtime，bulk temperatures of sandouting，temperature at flow front，pressure at V/P switchover point，screen out pressure，pressure at injected location and so on，to sure the rationality of mould design. The last using Pro-Engineer4.0 and EMX4.1 module is applied to the whole design.

Keywords：mould design；UG4.0；plastic products of electric blanket

引言 (2)

第一章设计任务与流程 (3)

1.1毕业设计任务 (3)

1.2注塑模具设计的流程 (3)

第二章塑件成品、注塑模具设计与构型 (5)

2.1 概述 (5)

2.2 模具设计环境和应用软件 (5)

2.2.1 UG4.0 (5)

2.2.2 AutoCAD (5)

2.3零件的三维图和二维工程图建模 (5)

2.3.1零件的立体图建模 (5)

2.3.2零件的二维工程图绘制 (6)

2.4塑件的基本数据 (6)

2.4.1塑件塑料品种的确定 (6)

2.4.2塑件材质 (6)

2.4.3塑件体积与质量 (9)

2.4.4塑件图及其尺寸公差 (9)

2.4.5分型面及排气形式的确定 (10)

2.4.6型腔数的确定与型腔的分布 (11)

第三章分析设计与计算 (12)

3.1浇注系统的设计 (12)

3.1.1主流道设计 (13)

3.1.2 浇口的设计 (19)

3.2 成型方案 (26)

3.2.1 成型部分的设计 (26)

3.2.2 成型零部件结构设计 (27)

3.2.3 成型零部件工作尺寸计算 (28)

3.3 导向机构设计 (29)

3.3.1 合模导向机构 (29)

3.4 脱模机构设计 (30)

3.4.1 推杆脱模机构设计 (30)

3.5 冷却系统的计算 (31)

3.6 注塑机相关参数的校核 (34)

3.7 模架形式及规格 (37)

3.8模具装配图与零件图的绘制 (38)

结论 (39)

参考文献 (40)

谢辞 (41)

附图 (42)

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。随着科学技术的不断发展和社会的高速发展，产品更新换代越来越快，注塑模具设计也随着科技发展明显缩短生产周期，用一系列软件对注塑模具进行分析设计，大大缩短了生产周期。

本设计在注塑模具成型工艺飞速发展的时代条件下，用UG4.0软件进行建模，用CAD软件进行工程图的绘制，多种软件交替进行，为注塑模具设计带来了极大方便，同时使设计更为合理精确，更是大大缩短了注塑模具的设计周期，同时节约了成本。

本说明书为机械塑料注射模具设计说明书，是根据塑料模具手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括：目录、设计指导书、设计说明书、参考文献等。编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。

大学四年的本科学习即将结束，设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学四年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。

本说明书在编写过程中，得到老师和同学的大力支持和热情帮助，在此谨表谢意。虽然在设计中得到了指导老师的用心指导，但由于本人水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。

第一章设计任务与流程

1.1毕业设计任务

设计题目：挂套注塑模具设计，塑件实物为挂套，该零件要求具有一定的强度和刚度，其中塑件上的圆形孔与其他零件有配合要求，内壁有粗糙度要求，同时塑件下表面及上表面也应平整光滑。

设计要求：

1.绘制该塑件的工程图，确定塑件所用塑料品种；

2.为满足大批量自动化生产的需要，为该塑件设计注塑模具。

1.2挂套的注塑模具设计的流程

基本内容：

塑件设计、工艺性分析、确定收缩率和分型面、浇道系统设计、冷却系统、模具结构件设计、注射设备选择、绘制模具设计图纸。

1.塑件设计，利用软件UG4.0进行塑件的立体建模，再在软件AutoCAD中完成塑件尺寸及公差等技术要求的标注，并输出工程图。

2.注塑设备选择，确定塑件的型腔数，并计算塑件的投影面积，通过注射量的校核、注射力的校核、锁模力的校核、安装部分的尺寸校核、开模行程的校核、顶出装置的校核，结合注塑设备的资料确定注塑设备的型号。

3.确定收缩率和分型面，首先由塑件性能的要求等，确定塑件的塑料，通过查资料确定塑件的收缩率。根据挂套的工艺及结构特点，确定具体的分型面，大致应为挂套的孔中心线所在平面。

4.模架，通过塑件的大小及型腔数、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统等的初步估算，确定使用模架的型号。

5.浇注系统设计，本塑件使用的是冷流道浇注系统，在浇注系统设计中，包

括流道的设计、喷嘴的选择、主流道衬套的选择等，还必须研究一模八腔浇注系统的平衡性设计。

6.成型零件，确定型腔数和分型面。对模腔和模芯进行结构设计。计算成型部件的工作尺寸。

7.顶出机构的设计，根据挂套的结构特点，设计顶出机构。

8.冷却系统的设计。

9.零部件加工工艺制定，结合现代加工手段，利用数控CNC，电火花，线切割等方法，制定最符合经济效益的加工工艺。

10.完成整套模具的二维工程图的绘制。

第二章塑件成品、注塑模具设计与构型

2.1 概述

注塑件的模具设计是注塑制品加工工序中必不可少的一个步骤。但不同的模具公司，不同的设计人员，采用不同的CAD软件进行模具辅助设计，都有自己的一套设计过程。本设计先用UG4.0进行实体建模，然后经过一系列的设计最后用CAD软件完成制图。

2.2 模具设计环境和应用软件

2.2.1 UG4.0

UG4.0是一个优秀的CAD/CAE/CAM软件，在模具的设计与制造领域，UG4.0较早地在广东深圳、东莞、广州以及华东一带得到广泛应用，由于它的应用，可以大大缩短模具设计与制造周期，提高模具质量，降低生产成本。

2.2.2 AutoCAD

AutoCAD是著名的工程图画图软件，用以绘制二维工程图。

2.3零件的三维图和二维工程图建模

2.3.1零件的立体图建模

利用UG4.0分析所给零件的外形和尺寸，利用UG4.0的建模方法，根据挂套的形状和使用特点进行建模（如图2-1所示）。

图2-1：挂套立体图在UG4.0中建模

2.3.2零件的二维工程图绘制

工程图是在设计的最后用作指导生产的三视图图样。工程图图样的制作可以说是正式将零件或装配模型的设计归档的过程，其正确与否，直接影响到生产部门的生产制作。

2.4塑件的基本数据

2.4.1塑件塑料品种的确定

本设计中塑件实物为不透明制件，根据塑件的使用要求，确定所用塑料应是

ABS塑料.

2.4.2塑件材质

名称：ABS；

中文学名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂；

1.材料性能

该零件选用的是ABS塑料，收缩率为0.6%。

基本特性：ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味，呈微黄色，成形的塑料件有较好的光泽。密度为 1.02～1.05g/cm3。

ABS有极好的抗冲压强度，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°C左右，热变形温度为93°C左右。耐气候性差，在紫外线作用下变硬变脆。

主要用途：ABS广泛用于水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。

成型特点：ABS在升温时粘度增高，所以成型压力比较高，塑料上的脱模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇口对流道的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在50～60°C，要求塑件光泽和耐用时，应控制在60～80°C。

ABS的注射工艺参数

2．塑件结构工艺性

(1) 尺寸的精度

塑件的尺寸公差推荐值参考《模具设计与制造手册》的2-17，塑件的精度等级参考表2-18。

表二：精度等级的选用：

作为一个锁扣，其精度不必太高，故选用一般精度IT4。塑料制件公差参考教材《塑料成型工艺与模具设计》表3-8（SJ1372-78）。

(2) 表面粗糙度

作为一个挂套，其外观的好与差主要取决于模具型腔的表面粗糙程度。模具的表面粗糙度要比塑件的要求低1~2级，塑件的表面粗糙度一般为Ra0.8-0.2

之间,本产品取Ra0.8，则模具型腔的表面粗糙度Ra0.4。

2.4.3塑件体积与质量

取ABS 的密度为1.05g/cm 3，由UG4.0可算出塑件的体积和质量[5]，如图2-4。

则可计算零件的体积为：V 塑=11.52871cm 3

零件质量为：M 塑= 12.1051455g

图2-4：UG4.0计算

2.4.4塑件图及其尺寸公差

标注尺寸在绘制图纸中是非常重要的一步。传统的模具设计需要计算成型零

件的加工尺寸，模具型芯和型腔的加工尺寸可以通过公式)1(S L L 塑件模具＝计算基本尺寸，S 指塑件的平均收缩率。而在使用UG4.0进行模具设计的过程中，塑件已经定义了其收缩率（取0.5%），则不需要通过繁琐的计算而直接可以标注出成型零部件的基本尺寸。

但尺寸标注还有一个公差的问题，这是无法从软件自动导出的，需要设计者

设定。由于塑料收缩率范围和稳定性各有差异，首先必须合理化确定不同塑料成形塑件的尺寸公差。即由收缩率范围较大或收缩率稳定性较差塑料成形塑件的尺寸公差应取得大一些。否则就会出现大量尺寸超差的废品，为此，各国对塑料件的尺寸公差制订了国家标准和行业标准。中国也曾制订了部级专业标准，但大都无相应的模具型腔的尺寸公差。德国国家标准中专门制订了塑件尺寸公差的DIN16901标准及相应的模具型腔尺寸公差的DIN16749标准。此标准在世界上具有较大的影响，因而可供塑料模具行业参考。由于本人没能收集到这个标准，则就按照惯例考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取3?=z δ，Δ指塑件的尺寸公差[4]。

本套模具的装配图和非标准件零件图如附图所示。

塑件大致的尺寸（长×宽×高）为Φ30×Φ14×40（mm ）。大多数尺寸的公

差为1.0±或更大。对于小于1.0±的尺寸的地方就要注意，由于精度比较高，建模时就应该沿减料方向适当加大基本尺寸或者增加脱模斜度以便试模后可以修改达到合乎要求的尺寸精度。

2.4.5分型面及排气形式的确定

模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触表面成为分型面，是动模和定模

的分界面。注塑模具有一个分型面也有多个分型面，分型面应尽可能简单，以便于塑件的脱模和模具的制造，同时分型面的位置应位于塑件的断面轮廓最大处。分型面还应考虑型腔排气顺利、确保塑件质量、无损塑件外观等因素[6]。

分型面设计应遵循以下原则：

1.分型面的方向尽量采用与注塑机开模方向垂直的方向；

2.分型面一般开设在产品的最大截面处；

3.尽量使塑件留在动模一侧；

4.有利于保证塑件的尺寸精度和外观质量等；

5.有利于成型零件的加工与制造。

由于本设计塑件采用单分型面，而单分型面无外乎以下三种结构情况：

1.型腔完全在动模一侧。

2.型腔完全在定模一侧。

3.型腔各有一部分在动定模。

根据塑件的结构特点，依照设计原则，本设计的型腔完全在动模一侧

排气方式的确定，由于塑件较小，排气量小，因此采用分型面及推杆和推杆孔间的间隙排气。

2.4.6型腔数的确定与型腔的分布

1. 型腔数的确定

注塑模具型腔数的确定与现有注塑机的规格、所要求的塑件质量、塑件的几何形状、塑件成本及交货期等因素有关。

针对本设计的塑件，由于尺寸精度和重复精度要求不高，且工件尺寸较小，为使结构简单，采用一模八腔。

2. 型腔的布置

型腔的排列涉及模具尺寸，浇注系统平衡、模温调节系统的设计及模具在开合模时的受力平衡等问题。因此在设计中应根据各方面的情况进行综合考虑。在本设计中由于采用一模八腔，着重考虑模具在开合模时的受力平衡和浇注系统的平衡，因而型腔对称方式布置。

第三章分析设计与计算

3.1浇注系统设计的基本要点

浇注系统的设计包括主流道的选择，分流道截面形状和尺寸的确定，浇口位置的选择，浇口形式及浇口截面尺寸的确定。

当采用点浇口时，为了确保分流道的脱落，还应注意脱浇口装置的设计。

在设计浇注系统时，首先是选择浇口的位置，浇口位置选择的适当与否，将直接关系到制品的成型质量及注射过程是否能顺利进行。浇口位置的选择应遵循以下原则：

1.设计浇注系统时，流道应尽量减少弯折，表面粗糙度为Ra1.6～Ra0.8mm.

2.设计浇注系统时，应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称。

3.塑胶制品投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，否则会造成注塑时受力不均。

4.设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑胶制品上不留痕迹，以保证塑料制品外观。

5.一模多件时，应防止将大小相差悬殊的塑胶制品放在同一付模具内。

6.在设计主流道时，避免熔融的塑胶直接冲击小直径型芯及嵌件，以免产生弯曲或折断。

7.在满足塑胶成型和排气良好的前提下，要选取最短流程，这样可缩短填充时间。

8.能顺利地引导熔融的塑胶填充各个部位，并在填充过程中不到致产生塑胶涡流、紊乱现象，使型腔内的气体顺利排出模外。

9.在成批塑胶制品生产时，在保证产品质量前提下，要缩短冷却时间及成型周期。

10.因主流道处有收缩现象，若塑料制品在这个部位要求精度较高时，主流道应留有加工余量。

11.浇口的位置应保证塑胶流入型腔时，对着型腔中宽畅、厚壁部位，以便于塑料的流入。

12.尽量避免使制品产生熔接痕，或使其熔接痕产生在制品不重要的部位。

3.1.1主流道设计

主流道是指连接注塑机喷嘴与分流道的塑胶通道，是溶料注入模具最先经过的一段流道，其形状，大小会直接影响塑胶的流动和注塑时间。

1.垂直式主流道的设计

图（1）是垂直式主流道的形式及设计参数。

d----主流道小端直径，即主流道与注射机喷嘴接触处的直径。

d=注射机喷嘴孔径+（0.5～1）mm

L----主流道的长度。根据模具的具体结构，在设计时确定。

A----主流道的锥度。A一般在2°～4°范围内选取，对粘度大的塑料，A可取3°～6°。但由于受标准锥度铰刀的限制，应尽量选用标准锥度值，或选用标准浇口套。（具体尺寸依本公司制定的浇口套零件尺寸及根据塑胶的性能以及胶件的大小，选择合适的规格进行设计，注：浇口前端最小尺寸d=3.5mm）.一般而言，尺寸D比D、大10%～20%左右。

2.倾斜式主流道的设计

在设计模具时，往往由于受制品及模具结构的影响，或者由于浇注系统及腔数的限制，使主流产偏离模具中心，有时这一距离很大，造成模具在使用时出现很多问题。第一：在顶出制品时，由于顶出不在模具中心，会造成单面披缝过大而产生溢料，上述问题虽然可以采用三板模结构来解决，但这样会使模具成本提高。所以在上述情况下，采用倾斜式主流道的设计可以避免或改进其不足。图（2）是有关倾斜式主流道的设计参数，倾斜角a主要与塑胶性能有关，如PE、PP、PA、POM等塑胶，其倾斜角a最大可达30°；HIPS、ABS、PC等塑胶，倾斜角最大可达20°.SAN、PMMA不能用倾斜式主流道。倾斜式主流道的其他参数与垂直式主流道的设计相同。

3.分流道设计

分流道是塑胶进入型腔前的过渡部分，可通过截面的形状，尺寸大小及方向变化，使塑胶平稳进入型腔，保证成型的最佳效果，常用分流道的形式及尺寸如表（1）.

1）影响分流道设计的因素

①、制品的几何形状、壁厚、尺寸大小及尺寸的稳定性、内在质量及外观

质量要求。

②、塑胶的种类，亦即塑胶的流动性、熔融温度区间、固化温度以及收缩

率。

③、注塑机的压力、加热温度及注射速度。

④、主流道及分流道的脱落方式。

⑤、型腔的布置、浇口位置及浇口形式的选择。

2）对分流道的要求

①、塑胶流经分流道时的压力损失及温度损失要小。

②、分流道的固化时间应稍后于制品的固化时间，以利于压力的传递及

保压。

③、保证塑胶的迅速而均匀地进入各个型腔。平衡式分流道如附图（3）

④、分流道的长度应尽可能短，其容积要小。

⑤、要便于加工及刀具选择。

⑥、每节流道要比下一节流道大10%～20%左右。如图（3），

D=d*（1+10%～20%）。

4.分流道的截面分析

1）、圆形截面分流道如图（4）A，圆形截面分流道的优点是表面积与体积之比为最小，在容积相同的分流道中，圆形截面分流道的塑胶与模具接触的面积为最小，因此其压力损失及温度损失小，有利于塑胶的流动及压力传递。其缺点是圆形截面分流道必须在动模及定模上分别加工。

2）、梯形截面分流道如图（4）B，此种截面与圆形截面相比热损失较大，但便于分流道的加工及刀具的选择，因此也是常用的形式。（常用于三板模）

5.分流道的修正

在同一模具上成型两种大小不同的塑胶制品，为了保证在注塑时，塑胶

能同时充满模具上大小不同的型腔，这时单使用修正浇口大小，不一定

能达到充填平衡效果，必须对分流道进行修正才能达到预期效果。

由于该塑件拟用卧式注塑机，因此主流道为锥形流道。由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复地接触和碰撞，容易损坏，所以模具的主流道通常宜设计成可拆卸与更换的衬套结构。这样更可以使主流道穿过模具结构中的两块模板结合处溢料造成主流道凝料脱出的困难。浇口套设计如下图所示。

经过设计参数如下：

1.主流道小端直径d是与注塑机喷嘴相配合的，其径向尺寸应大于喷嘴孔径

0.5-1mm，即d=注塑机喷嘴直径+（0.5-1）mm，以便当主流道与喷嘴同轴

度有偏差时主流道凝料易从定模侧脱出。由最后设计可知注塑机喷嘴直径取2.5，故d=3.0.

2.α=2°-4°，本设计取锥度α为3°。

3.球面半径应比喷嘴球面半径大1-2mm，以保证注射过程中喷嘴与模具紧密

接触，防止熔体流入因两球面配合误差形成的间隙中，妨碍主流道凝料的脱出。

4.主流道长度L可根据定模板座的厚度来确定，一般≤60mm，取L=35，

定位环设计：

为了节省材料，定位环与主流道衬套分开设计，如下图所示。其外径D与注塑机的定位孔之间采用较松配合。