模具设计说明书

目录

一，课程设计目的

二，设计内容

三，塑件的工艺分析

（1）塑件成型工艺分析（2）材料的成型特征（3）工艺计算和设计四，模具成型零部件的设计

（1）凹模（2）型芯（3）顶出圈

五，浇注系统的设计

（1）主流道（2）冷料井（3）分流道（4）浇口

六，分型面的选择与排气系统的设计

（1）型面的选择（2）排气槽的设计

七，合模导向机构的设计

八，脱模机构的设计

九，温度调控系统的设计

（1）加热系统（2）冷却系统

十，模具安装与调试

十一，设计心得

一，课程设计的目的

课程设计是高分子材料与工程的主要专业课程之一。是重要的实践教学环节。目的是通过高分子材料成型模具的设计，培养学生综合运用专业理论和基本知识解决实际问题的能力，使之掌握工程设计技巧，提高动手能力，为将来从事模具设计工作奠定基

础。同时巩固和强化所掌握的知识，培养塑料模具涉及的基础能力。

二，设计内容

球柄注塑模具，此模具为单分型注射模和点浇口的典型模具结构，设计的模

具为一模四腔，由定模板，导套，推出版，成型套，导柱，动模垫板，顶出套管，

型芯，型芯压板，动模底板，内六角螺钉，后顶板，前顶板，脚条，顶杆，动模板，拉料杆，浇口套，定位圈构成。分型面设置在推出板和定模板之间，由于制

品的一段的形状为球形，有一部分在定模板上，一部分在推出板上，再设计分型

面时，有利于脱模。定模板，推出板，动模板，成型套，型芯，顶出套管组合在

一起构成了成型腔。在开模时，定模板与动模板分开，由于拉料杆与型芯和制品

之间有一定的摩擦力，使制品预留到里面的物料离开钉木板和主流道，由顶板继

续向前推进，推动推出管，顶杆顶着推出板、套管和推出板同时作用在制品上，将制品推出，再利用制品自身的重力，达到脱模的目的。模具动作原理:模具装在

注射机上----注射保压----冷却----开模----推出制品----合模进行第二次注射。

三，塑件工艺分析

（1）塑件成型分析

该塑件的结构性对复杂，孔的深度较深，在保证孔的形状是给模具的加工带来很大的难度，空心球柄的注塑材料采用了HDPE，由于塑件内部有加强筋，导致塑件的壁厚不均匀，在注塑过程中，会因为壁厚的不均匀使产品的收缩不一致，会造成塑件的尺寸稳定性达不到要求，因此必须通过有效地模具控温系统，控制其冷却过程，来达到

控制收缩率的目的，因此模具内部的控温系统将会给模具的加工带来不便。

（2）材料成型能特性

采用的为高密度聚乙烯，收缩率为2%----5%，分子结构组成主要为线性结构，密度为0.941—0.965g/㎡,结晶度达80%---90%，使用温度在60℃以下，熔点120---130℃，吸水性差，几乎不吸水，加工前不必干燥，耐化学性能好。

（3）工艺计算和设计

1、注射量计算：涉及到选择注射机的规格型号，一般应先进行计算。对于

形状复杂不规则的制品，可以利用Pro/E，的“分析/模塑分析/模塑质量属性”

来计算质量。或者采用估算估计塑料的用量，及保证足够的塑料用量为原则。

2、浇注系统设计计算：这是设计注射模的第一步，只有完成注系统的设计后才能估算型腔压力、注射时间、校核锁模力，从而进一步校核所选择的注射机是否符合要求。浇注系统设计计算包括浇道布置、主流道和分流道断面尺寸计算、浇注系统压力降计算和型腔压力校核。

3、成型零件工作尺寸计算：主要有凹模和型芯径向尺寸高度尺寸，其最大值直接关系到模具尺寸大小，而工作尺寸的精度则直接影响到制品精度。为计算方便，凡孔类尺寸均及其最小尺寸作为公称尺寸，凡轴类尺寸均及最大尺寸作为公称尺寸；进行工作尺寸计算时应考虑塑料的收缩率和模具寿命等因素。

4、模具冷却与加热系统计算：冷却系统计算包括冷却时间和冷却参数计算。冷却参数包括冷却面积、冷却水空长度和孔数的计算及冷却水流动状态的校核和冷却水入口与出口处温差的校核。模具加热工艺计算主要是加热功率计算。

5、注射压力、锁模力和安装尺寸校核：模具初步设计完成后，还需校核所选择的注射机注射压力和锁模力能否满足塑料成型要求，校核模具外形尺寸可否方便安装，行程是否满足模塑成型及取件要求。

四，模具成型部件的设计

该制品成型部件的结构复杂，为了便于模具的加工，模具采用组合形式完成（1）凹模

凹模1，即定模，成型的制品外表面的半球面，在定模板上加工出四个半径为20mm的半球形，定模板厚度为55mm，长240mm，宽220mm

凹模2在推出板上，推出板与定模板和在一起成型手柄的外球表面，凹进去的部分，深为11mm，厚度为30mm，场合宽均为220mm

为了使制品的结构达到空心球形，设计的为带肩的成型套，总长为70mm，外半径为17mm，内孔径为10mm肩半径为22mm,肩厚为10mm

（2）型芯

型芯与成型套配合在一起，成为带肩膀式的型芯，总长为217mm，为了使型芯与顶出圈减少接触，有一部分的直径为14mm，在成型制品的部分为16mm。

（3）顶出套

顶出套的作用是将制品顶出脱模，并作为成型型腔的组合部分，长127mm,内径16mm，外径20mm。

五，浇注系统设计

（1）主流道

主流道设计为垂直于分型面，六到位4锥角的圆形，内部粗糙度为0.4nm，以便于流道里的冷料脱出，同时还可以降低物料流动时的阻力。主流道与喷嘴的结合处为球形的凹坑，其半径比喷嘴半径大1—2mm，可以避免高温物料溢出，并且可以防止物料冷却形成柳丁头，有利于制品脱模。

（2）冷料井的设计

冷料井位于主流道正对面的推板上，处于分流道的末端，起作用是接受料前锋的低温冷料，防止冷料进入型腔影响塑件的质量，或者是堵塞浇口，导致模具无法正常工作，开模时又能将主流道的凝固的料柄拉出。冷料井的直径大于端直径，长度为主流道的直径，基于本次设计的模具，可采用底部带有拉料杆的冷料井，这类冷料井地步由一个拉料杆构成，拉料杆位于动模板上，不随着脱模机构的运动而运动。

（3）分流道设计

分流道是主流道与浇口之间的物料流动通道，在定模板上，起分流和转向的作用，分流道的截面的形状采取V型面，分流道的效率较高，加工容易，并且在脱模的时候容易脱出。其设计要点为a，在保证足够的注塑压力使塑料熔体能够顺利到达并充满型腔的前提下，分流道的截面积与长度取最小值，其转弯以圆弧过渡。b，分流道较长时，分流道德末端应开设料口，本次设计分流道采取十字交叉型，有利于物料同时到达型腔，使成型的塑件在力学性能上保持较高的一致性和产品批量的稳定性。

（4）浇口设计

浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短的流道，是浇注系统的关键部位，其主要作用有A，型腔充满后，使物料现在交口处凝固，防止倒流。B，在闭气型腔的塑件顶端常留下明显的熔融接痕，不利于排气，为使塑件质量较好，浇口开在壁厚处，有利于补缩和降低熔融接痕。C，浇口的位置应设在减少或避免熔融接痕的地方，因为熔融接痕会降低塑件的强度，所以在设置浇口时应考虑流道的方向和浇口的位置。

六，分型面的选择与排气系统的设计

（1）分型面的选择

塑件在模具型腔内凝固成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具的型腔打开，也就是要把模具的型腔分为两部分甚至更过，定模和动模接触的部分成为分型面，本模具设计时遵循以下原则：分型面的选择有利于脱模，分型面应在塑件尺寸最大处，即通过球心的面，而且应尽量使塑件留在动模部分，这是因为推出机构常设置在动模一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷却后紧包型芯，是塑件随动模脱出。

（2）排气槽的设计

塑料熔体在填充模具型腔的过程中同时要将气体排除，另外塑料熔体也会产生微弱的分解气体，这些气体必须排除，如果不排除将会使塑件熔体破裂，引起塑件局部碳化，或使塑件内部产生气泡，引起产品质量不合格的后果。排气槽应在型芯与顶出圈的结合部位设置，设计成排气孔或者是在分型面处开设排气缝隙，已达到排气的目的。

七，合模导向机构的设计

导向合模机构对于模具是必不可少的因为模具在闭合时需要一定的方位和位置，

所以必须有导向机构，导柱装在动模上，主要起定位，导向，承受一定的侧压力的作用。为了避免装配时的方位搞错而损坏模具，并且是模具在闭合后的型腔形状正确，不至于因为位置偏移而引起塑件的壁厚不均匀等不良后果，动模在合模时，首先是导向机构和定模相接处，引导动模正确闭合，避免凸模或者是型芯先接触动模而引起损坏。此次设计的模具的导柱长度为110mm直径为20mm。

八，脱模机构的设计

在对应塑件进行脱模时必需遵循以下原则 A 因为塑件收缩是抱紧凸模，所以顶出的作用点应尽量靠近凸模，因为塑件壁厚较薄，不采用推板。B，根据塑件的需要，顶杆参加塑件的成型，将顶杆的一部分形状做成与塑件的内形相同的形状，顶出杆用T8AV材料，头部淬火硬度为50HR，表面粗糙度为0.08u。C，采用的推件板推出机构和推管，由于该塑件的脱模阻力较小，推杆的布置空间足够，所以不计算推杆的大小，根据经验取D=15mm的国标推杆，推出距离大于50mm，推杆长度为140mm.

九，温度调节系统

（1）加热系统

在注塑成型过程中，模具的温度直接影响都塑件的质量，如收缩率，翘曲变形，内应力。对于高粘度的无定形的物料，其内应力与开裂直接相关，因提高模具温度，减少冲模时间。提高模具的温度可以改善宿建德表面质量

（2）冷却系统设计

冷却系统设计原则：尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡，冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀。尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等。浇口处加强冷却。应降低进水与出水的温差。合理选择冷却水道的形式，合理确定冷却水管接头位置。冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象，冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。

冷却系统的结构形式

根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多

级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。

其基本形式有六种，我们这里选用的是简单流道式。

简单流道式即通过在模具上直接打孔，并通过以冷却水而进行冷却，是生产中

最常用的一种形式。其结构如图：

十，模具安装与调试

（1）模具的安装

安装时尽量采用整体吊装,将模具吊入注射机拉杆\模板之间后,调整方位,使定模上的方位环进入固定板上的定位孔,并且放正,慢速闭合动模板,然后用压板或螺钉压紧定模板,并初步固定动模,再慢速微量开启动模3`-5次，检查模具在启闭过程中是否平衡灵活，有无卡住现象，最后固定动模板。

（2）．模具的调试

模具安装好后，首先进行空转检查与调试，要按下述事项对注射机各模具进行调整或者检验。

a）调节锁模系统

锁模的松紧程度可以根据锁模力大小和经验进行判断，对锁模力的控制有两个原则：一方面锁模力应足够大，保证模具在塑料熔体的注射压力作用下不开缝，因此锁模力应该大于模腔和塑件在分型面上的投影面积的乘积，另一方面过紧的锁模力，导致模板变形，目前主要靠目测和经验来调整合模的松紧程度，即在分模时在使用液压双时锁模机构的的注射机时，使用时节先快后慢，在即不很自然，也不太勉强地伸直时，合模的松紧程度正好合适。

b）开模距离调整：

调整至塑件，浇道凝料，能够自动脱模的状态，有拉杆限位的模具，要注意开模距离与开模速度不要过大过快，避免拉杆被拉到极限状态而在开模过程中对模具造成冲击。

c）调整顶杆的顶出距离：

在开模的状态下，调整注射机的顶杆位置，使模具的顶出系统在能将塑件完全脱模的前提下，使模具上的顶板和动板或支撑板之间尚有不小于5mm空间距离，以防止顶坏模具。

d）安全检查

1．检查小路是否通畅，走向是否正确，有无泄漏现象。

2．有电加热器的模具在通电前要做绝缘检查。

3．有液压、气动装置的模具，进行通液或通气试验，检查看有无漏液或漏气现象。

工作行程是否准确。

e）空转检查

上述事项完成后，正式试模前需进行空转检查以检验模具各部分的工作情况是否正常通过。

十一，设计心得

历经近两个星期的课程设计即将结束，敬请各位老师对我的设计过程作最后检查。

在这次课程设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教各位老师有关模具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。

从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具的认识过程亦是如此。经过一个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为三年的求学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。

在这次设计过程中得到了冯孝忠老师以及许多同学的帮助，使我受益匪浅。在此，对关心和指导过我的各位老师和帮助过我的同学表示衷心的感谢!

此次课程设计是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。使我我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，在指导老师的协助和讲解下，同时查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具模型，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并利用网络查阅了大量设计资料，在设计过程中，本人运用了计算机辅助设计，通过对此塑件模具的设计，本人更加熟练了对AutoCAD的运用。