1 引言塑料制件的成型模具设计是一个复杂的系统工程。

模具设计者应以模具设计任务书为依据，对塑料制件的质量要求、生产批量和周期要求进行详尽和明确的分析。

在此基础上进行模具的结构设计和成型设备的选择。

运用现代三维模具设计软件对模具结构进行设计，能够提高设计的可靠性和可预见性。

说明书详细介绍了塑料弯头成型模具的结构设计及相关工艺。

在该注塑模设计中，对成型零件的设计、合模导向机构的设计、环形抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容均作了比较详细的说明。

2 产品结构性能及工艺性能2. 1 制件结构设计与分析图2.1 塑料制件结构图本设计的产品为塑料弯头（如上图2.1所示），其外形结构比较复杂，由环形部分和连接部分组成，两侧呈对称分布。

环形曲面是该件的重要工作面,它的质量状况直接影响到弯头的质量。

塑件整体宽度为140mm,环形部分壁厚为2.5mm，外圆弧半径为75mm，内圆弧半径为37mm，内腔的台阶深度为4mm，除环形外部需经皮革处理外，精度要求不高，其余表面需达到一定的精度要求。

该产品的模具的结构主要难点是环形抽芯机构，环形型芯不能直接脱模，故采用齿轮抽芯机构，外部连接液压马达传递动力将型芯抽出。

2．2 制件材料根据对塑件的主要用途、基本性能及经济性进行分析，该塑件采用丙烯腈丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS）材料。

该材料具有三种单体所赋予的优点，具有较好的冲击韧性，且在低温下也不迅速下降，具有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，拥有良好的耐寒性，可燃性，良好的电性能，良好的耐化学试剂性和耐候性，并且属于无定形聚合物，熔融温度低，熔程较宽，熔融粘度适中，流动性好，易于充模。

3 工艺方案及设计步骤3．1设计目标该塑料制件在日常生活中应用广泛，是长期占据市场的商品，为大批制造生产，产品质量为120g，年产量为30万件，模具预计寿命为50万件。

塑件精度要求一般，根据标准SJ1372-78，采用四级精度。

3．2成型工艺方案根据ABS塑料的抗冲击韧性和易于塑性成型性，采用注塑成型，注塑机拟选用XS-ZY-500型，本设计预备采用注射成型方法,塑料的成型工艺方法主要有注塑成型、挤出成型﹑压缩成型等。

该塑件制造年产量为30万件，模具预计寿命为50万件，1件产品重量为120g，体积和重量均较大，开模一次能制造2件制品，故需要设计出高寿命的模具，这样才能达到使用者的要求。

根据产品的材料、精度要求和生产效率拟采用注塑成型。

注塑成型是热塑性塑料成型的一种方法，几乎所有热塑性塑料都可以用这种方法成型，某些热固性塑料也可以用注塑模成型，它具备以下特点：成型周期短，能一次成型复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件；对成型各种塑料的适应性强。

所以我根据制件的材料选择该产品的加工方法为注塑成型。

对此要选择合适的注射机来实现该产品的制造。

3．3注射成型机的选择在设计模具时，为了生产出合格的塑料制件，除了应掌握注塑成型工艺过程外，还应对所选用的注塑机的有关技术参数进行全面的了解。

注塑机是塑料注塑成型所用的主要设备。

注塑成型时模具安装在注塑机的动模板和定模板上，通过注塑机的液压锁模机构使动定模处于合模状态。

这就需要较核该模具所需要的锁模力。

是否在注塑既允许范围内。

另外模具的开模行程和最大闭和高度都应该通过较核。

本次设计采用国产卧式XS-ZY-500注射机，其主要参数如表3-1所示表3-1 卧式XS-ZY-500注塑机参数表下面从注射量、注射压力和锁模力三个方面对该型注塑机进行初步校核，以验证该注塑机能否满足制品成型的要求。

1.注射量的校核注射量是注射机每次注射塑料的最大体积或质量。

但是，注射机的公称最大注射量，通常是用聚苯乙烯标定的。

所以在使用其它塑料时，柱塞式注射机的公称注射量应根据塑料的密度进行转换。

一般，注射机注射量的利用率为80%～85%。

所以，选择的注射机，其注射量应满足下式要求，即W机≥W塑件/0.8式中 W机——注射机注射塑料的最大质量，单位为g；W塑件——塑件质量（包括浇注系统），单位为g；本塑件的质量为120g，浇注系统凝料质量约为16g，拟采用一模两腔，所以m = 120 + 16 =136g ≤230 × 80%，所以该注塑机能满足制品成型的要求。

2.注射压力与锁模力的校核当高压的熔料进入并充满型腔时，将产生一个很大的力，迫使模具分开，所以必须在模具上加一个锁模力。

型腔内熔料的压力：p = 80%p注式中 p——塑料的注射压力，可从资料中查得。

注＝60～100MPa，所以p = 80%×100 = 80 MPa ≤ 145 MPa。

从资料中查得p注锁模力 F：锁F≥ F = pA锁式中 F——总作用力；A——塑件、浇注系统在分型面上的投影面积。

本塑件在分型面上的最大投影面积为A=78.026+74.9⨯140⨯⨯⨯+⨯⨯⨯6214)-223.53.5(3.1449--50mm=13047.022= 80×13047.02 = 1043KN ≤ 3500KN。

所以F锁所以该注射机能满足制品成型的要求，适用于本次注塑模具设计。

3．4 设计步骤注塑模具的结构设计一般按如下步骤进行，在本章只作简要概述，初步拟订设计方案，具体详细设计依据及计算放在下面进行论述。

1.确定型腔的数目；2.选定分型面；3.确定浇注系统；4.确定成型零部件；5.确定合模导向机构；6. 确定环形抽芯机构；7. 确定脱模顶出机构；8. 温度调节系统分析；9. 排气系统分析；10.绘制模具结构草图，选取标准模架。

另外，使用SolidWorks软件还可以将三维图形转化为二维图形，为二维图的绘制提供了很大的方便，也减少了一定的工作量。

因此在这次毕业设计中准备采用AutoCAD和SolidWorks两套软件进行注塑模具的辅助设计4 模具工艺方案4. 1 型腔数目的确定及分型面选择4.1.1 型腔数目的确定型腔数目的确定，应根据制件的几何形状及尺寸、质量要求、批量大小、交货期长短、所选注射机能力、模具制造成本等因素综合考虑在本次设计过程中主要从以下两个方面进行考虑：1.塑件尺寸精度型腔数目越多时，精度也相对地降低。

一般生产经验认为，每增加一个型腔，塑件的尺寸精度将降低4%。

这不仅由于型腔加工精度的误差，也由于熔体在模具内的流动不均所致，所以精密塑件尽量不采用多腔成型。

本次毕业设计中塑件样品为某日用塑料弯头，精度要求不是太高。

2. 模具制造可加工性及维护性尽管多腔模的制造难度一般都要比单腔模大。

并且在使用过程中，当其中某一腔先损坏（或磨损超差）时，都必须立即停机维修，将会影响生产，但根据该制件的外形，需采用动力传动机构将环形型芯抽出，传动距离为75mm,根据产品的外形结构采用矩形侧浇口，加上产品外形结构比较对称，故决定采用一模两腔制造。

长度方向模板尺寸为500mm,宽度方向依据产品外形宽度选用315mm。

基于以上两方面的考虑，本设计中拟订采用一模两腔。

4.1.2 分型面的选择模具上用于取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面通称为分型面。

如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。

由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。

选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1. 分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2. 分型面的选择应便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；3. 分型面的选择应保证塑件的精度要求；4. 分型面的选择应满足塑件的外观质量要求，并使其产生的溢料边易于消除或修整；5. 分型面的选择应便于模具零件的加工制造；6. 分型面的选择应有利于排气；基于以上几方面的考虑，结合本塑件的特点，本设计中的分型面决定选在塑件外形的对称面上，如图4-1所示。

图4-1 分型面结构图4. 2 确定浇注系统所谓浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道。

浇注系统可分为普通流道的浇注系统和热流道浇系统两大类，本设计中由于采用的是注塑成型，所以浇注系统用普通浇注系统。

普通流道浇注系统一般由主流道，分流道，浇口和冷料穴四部分组成，浇注系统的主要作用是将来自注射机喷嘴的塑料熔体平稳而顺利的充模、压实和保压。

4.2.1 主流道的设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部分开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。

在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，其设计要点如下：1. 为使凝料能从其中顺利拔出，主流道通常设计成圆锥形，其锥角α=2°～4°，对于流动性较差的塑料可取α=3°～6°。

内壁表面粗糙度一般为Ra=0.8μm ；2. 为防止主流道与喷嘴处溢料主流道对接处应紧密对接，所以主流道对接处应加工出半圆形凹坑，其半径12R R =+（1～2）mm ，其小端直径21d d =+（0.5～1）mm ，凹坑深取h=3～5mm ；3. 在保证塑料良好成型的前提下，主流道L 应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。

通常主流道长度由模板厚度确定，一般取L≤60mm；4.由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道加工成可拆卸的主流道衬套（浇口套），便于用优质钢材进行加工和热处理。

基于以上要点，本设计中考虑到所采用的材料ABS的流动性较好，所以取 =2°，考虑到与注射机的配合，取R2 = 30mm，d1= 4.5mm,凹坑深取h=4.8 mm，L取54mm，衬套材料为T8A钢，淬火50-55HRC，其结构如图4-2所示。

图4-2 主流道衬套结构图4.2.2 冷料穴的设计冷料穴的作用是贮存因两次注射间隔而产生的冷料以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。

冷料穴一般开在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端也设冷料穴。

冷料穴底部常做成曲折的钩形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有在分模时将主流道凝料从主流道衬套拉出并滞留在动模一侧的作用。

常见的冷料穴结构主要有带Z形头拉料杆的冷料穴、带球形头拉料杆的冷料穴、带尖锥头拉料杆及无拉料杆的冷料穴等。

本次设计中选用的是ABS材料，决定采用倒锥形冷料穴，开模时靠倒锥起拉料作用，然后由推杆强制推出。

图4-3 冷料穴结构图4.2.3 分流道的设计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。

它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。

因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。