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本科畢業(yè)設計（論文）
折頁盒注塑模具設計
院系名稱 機電工程系
班 級
學生姓名 劉 帥
學 號
指導教師
答辯教師
時 間
本科畢業(yè)設計（論文）
誠 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 折頁盒注塑工藝與模具設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級：
學 號：
作者姓名：
2016 年 04 月 25 日
前 言
隨著模具制造的技能化逐步向科學化發(fā)展，逐漸由以前手動方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來輔助設計的完成。注塑模是其中的一種。
近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。
畢業(yè)設計是在模具專業(yè)理論教學之后進行的實踐性教學環(huán)節(jié)。是對所學知識的一次總檢驗，是走向工作崗位前的一次實戰(zhàn)演習。其目的是，綜合運用所學課程的理論和實踐知識,設計一副完整的模具訓練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴充模具專業(yè)課程所學內(nèi)容，掌握模具設計與制造的方法、步驟和相關技術規(guī)范。熟練查閱相關技術資料。掌握模具設計與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設備選定、制造工藝、收集和查閱設計資料，繪圖及編寫設計技術文件等。
本次畢業(yè)設計的主要任務是折頁盒注塑模具的設計。也就是設計一副注塑模具來生產(chǎn)折頁盒塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對折頁盒的具體結構，通過此次設計，使我對點澆口雙分型面模具的設計有了較深的認識。同時，在設計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準、期刊等，結合教材上的知識也對注塑模具的組成結構（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設計積累了一定的經(jīng)驗
本次設計中得到了指導老師的指點。同時也非常感謝老師的精心教誨。由于實際經(jīng)驗和理論技術有限，設計的錯誤和不足之處在所難免，希望各位老師批評指正。
摘 要
本課題主要是針對折頁盒的模具設計, 折頁盒具有重量輕、易清潔、耐腐蝕老化、強度高、使用壽命長，制作方便、價格低廉等特點。通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設計出一副注塑模。該課題從產(chǎn)品結構工藝性，具體模具結構出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結構、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關參數(shù)的校核、都有詳細的設計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。產(chǎn)品選用材料為常見的聚丙烯（PP），綜合性能較好，沖擊強度交高，化學穩(wěn)定性、電性能良好。
塑料制品具有原料來源豐富,價格低廉,性能優(yōu)良等特點。它在電腦、手機、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，應用極其廣泛。注射成形是成形熱塑件的主要方法，因此應用范圍很廣。
注射成形是把塑料原料放入料筒中經(jīng)過加熱熔化，使之成為高黏度的流體，用柱塞或螺桿作為加壓工具，使熔體通過噴嘴以較高壓力注入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。
依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)量和塑料的工藝性能確定塑件采用注射成形法生產(chǎn)。該產(chǎn)品設計為大批量生產(chǎn)，故設計的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能夠自動脫模，此外為保證塑件表面質量采用側澆口，因此選用單分型面注射模。模具的型腔采用一模四腔平衡布置，澆注系統(tǒng)采用點澆口成形，推出形式為2-10推桿推出機構完成塑件的推出。由于塑件的工藝性能要求注塑模中有冷卻系統(tǒng)，因此在模具設計中也進行了設計。本次的設計中不僅參考了大量紙質文獻，而且在互聯(lián)網(wǎng)上查閱資料，設計過程比較完整。
關鍵詞 單分型面注射模具，折頁盒，聚丙烯
目 錄
前 言 3
摘 要 4
第1章、對塑料成型模具的認識 7
1.1.模具加工在工業(yè)中的地位 7
1.2.模具的發(fā)展趨勢 7
1.3.設計在學習模具制造中的作用與意義 9
第2章、原始資料分析 10
2.1.塑件的工藝分析 10
2.2.折頁盒原料（PP）的成型特性與工藝參數(shù) 11
2.2.1.材料的性能參數(shù)： 11
2.2.2.工藝參數(shù) 11
2.3.塑件的結構工藝性 12
2.4.脫模斜度的確定 12
2.5.塑件的生產(chǎn)批量 12
2.6.注射機的選擇 12
第三章、分型面及澆注系統(tǒng)的設計 15
3.1.分型面的選擇 15
3.2.澆注系統(tǒng)的設計 15
3.3.主流道和定位圈的設計 16
3.4.分流道的設計 17
3.5.澆口的設計 18
3.6.冷料穴的設計 19
3.7.排氣系統(tǒng)的設計 19
第四章、模具設計方案論證 21
4.1.型腔布置 21
4.2.成型零件的結構確定 21
4.3.導向定位機構設計 21
4.4.推出機構設計 24
4.5.冷卻系統(tǒng)設計 24
第五章、主要零部件的設計計算 26
5.1.成型零件的成型尺寸 26
5.2.模具型腔壁厚的確定 26
5.3.標準模架的確定 27
第六章、成型設備的校核計算 28
6.1.鎖模力的校核 28
6.2.安裝尺寸的校核 28
6.3.推出機構校核 28
6.4.開模行程的校核 28
第七章、模具的裝配 30
7.1.模具的裝配順序 30
7.2.模具的維護 31
設計總結 32
致 謝 33
參考文獻 34
第1章、對塑料成型模具的認識
1.1.模具加工在工業(yè)中的地位
模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。
對模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制造的角度，要求結構合理、制造容易、成本低廉。
模具影響著制品的質量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內(nèi)應力大小、各向同性性、外觀質量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結構對操作難以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機構，在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當批量不大時，模具的費用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應盡可能的采用結構合理而簡單的模具，以降低成本。
現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少是三項重要因素，尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設計起著重要的作用。高效的全自動設備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求。因此促進模具的不斷向前發(fā)展。
1.2.模具的發(fā)展趨勢
近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具設計和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢可分為以下幾個方面：
（1） 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。
（2）.在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。CAD/CAM技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結構初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
（3）推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高質量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。
（4）開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
（5）提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。
（6）應用優(yōu)質材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。
（7）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。
1.3.設計在學習模具制造中的作用與意義
通過對模具專業(yè)的學習，掌握了常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求，各種模具的結構特點及設計計算的方法，以達到能夠獨立設計一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結構的特點，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。
畢業(yè)設計是一種綜合性的訓練，也是一個重要的專業(yè)實訓環(huán)節(jié)，它綜合性強，應用知識面寬。隨著社會主義市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，市場競爭激烈。模具作為一種工具已廣泛地應用在各行各業(yè)之中。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。在國民經(jīng)濟的各個工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進行生產(chǎn)加工。模具已成為國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)。模具已成為當代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術經(jīng)濟水平。
為了更進一步加強我們的設計能力，鞏固所學的專業(yè)知識，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設計。畢業(yè)計也是我們專業(yè)在學完基礎理論課，技術基礎課和專業(yè)課的基礎上，所設置的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。
一、綜合運用本專業(yè)所學的理論與生產(chǎn)實際知識，進行一次注塑模設計的實際訓練，從而提高我們獨立工作能力。
二、鞏固復習三年以來所學的各門學科的知識，以致能融貫通，進一步了解從模具設計到模具制造整個工藝流程。
三、掌握模具設計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。
由于本人設計水平有限，經(jīng)驗不足，錯誤難免，敬請老師批評、指導，不勝感激。
第2章、原始資料分析
2.1.塑件的工藝分析
塑件成型工藝分析 如圖1.1所示：
圖2.1 折頁盒平面圖
熟讀塑件圖樣，在電腦中建立清晰的塑件三維形狀，折頁盒的形狀簡單，折疊后蓋與盒扣押的地方有個臺階，所以這里需要用抽芯結構實現(xiàn)。注塑材料首先選用PP。我們必須很好的處理折頁盒壁厚的均勻，譬如在注塑成型過程中因為壁厚的不均勻造成了收縮率的不一致，這樣就只能通過有效的控制模具溫度來調(diào)節(jié)收縮率。
2.2.折頁盒原料（PP）的成型特性與工藝參數(shù)
2.2.1.材料的性能參數(shù)：
該產(chǎn)品材料為聚丙烯，英文名稱：Polypropylene，簡稱：PP，俗稱：百折膠。聚丙烯是聚α-烯烴的代表，由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂，其單體是丙烯CH2=CH－CH3。根據(jù)引發(fā)劑和聚合工藝的不同，聚丙烯可以分為等規(guī)聚丙烯和無規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯三種構型。等規(guī)聚丙烯易形成結晶態(tài)，結晶度高達95%以上，分子量在8-15萬之間，賦予他良好的抗熱和抗溶劑性；無規(guī)聚丙烯在室溫下是一種非結晶的、微帶粘性的白色蠟狀物，分子量低，在3000-10000，結構不規(guī)整缺乏內(nèi)聚力，應用較少。
該材料成型特性如下：
1.結晶料，吸濕性小，易發(fā)生融體破裂，長期與熱金屬接觸易分解。
2.流動性好，但收縮范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形。
3.冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應緩慢散熱，并注意控制成型溫度.料溫低溫高壓時容易取向，模具溫度低于50度時，塑件不光滑，易產(chǎn)生熔接不良，流痕，90度以上易發(fā)生翹曲變形。
4.塑料壁厚須均勻，避免缺膠，尖角，以防應力集中。
該產(chǎn)品材料比重約為1.035。
2.2.2.工藝參數(shù)
干燥處理：如果儲存適當則不需要干燥處理。
熔化溫度：220~275℃，注意不要超過275℃。
模具溫度：40~80℃，建議使用50℃。結晶程度主要由模具溫度決定。
注射壓力：可大到1800bar。
注射速度：通常，使用高速注塑可以使內(nèi)部壓力減小到最小。如果制品表面出現(xiàn)了缺陷，那么應使用較高溫度下的低速注塑。
流道和澆口：對于冷流道，典型的流道直徑范圍是4~7mm。建議使用通體為圓形的注入口和流道。所有類型的澆口都可以使用。典型的澆口直徑范圍是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的澆口。對于邊緣澆口，最小的澆口深度應為壁厚的一半；最小的澆口寬度應至少為壁厚的兩倍。PP材料完全可以使用熱流道系統(tǒng)。
2.3.塑件的結構工藝性
1）、產(chǎn)品的結構分析：本產(chǎn)品是折頁盒，該制品是外觀產(chǎn)品，要求外觀光潔、色彩艷麗，不允許有成形斑點和熔接痕，塑件表面粗糙度等特殊要求。對材料要求有高的耐氣候性以及優(yōu)良的集合穩(wěn)定性，這就要求材料具有良好的強度，材料均勻。
2）、表面質量分析：
該制品表面要求沒有缺陷、毛刺、斑點及熔接痕，粗糙度可取Ra=0.8μm。
2.4.脫模斜度的確定
塑件高度在25mm以下時可以不考慮脫模斜度。本產(chǎn)品高度尺寸遠高于25mm，產(chǎn)品壁厚很薄，平均2mm，但產(chǎn)品自身帶有角度，所以脫模角度可以忽略不計，因為制品的截面也比較簡單。
2.5.塑件的生產(chǎn)批量
該塑件的生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)，因此在模具設計中要提高塑件的生產(chǎn)率，由于產(chǎn)品外形比較大，所以采用一模一件的方法，傾向于采用高壽命、自動脫模模具，以便降低生產(chǎn)成本。
2.6.注射機的選擇
（1）計算塑件體積和重量=307587.78mm3=307.588cm3（粗略計算）
塑件的質量計算：查有關手冊，取PP的密度為ρ=1.035g/cm3,所以塑件的質量為M=V×ρ=307.588×1.035g/cm3=318.354g。
（2）確定型腔數(shù)量
由于塑件的外形尺寸比較大，不宜采用太多型腔數(shù)目，決定采用一模一腔，型腔平衡布置在型腔板兩側，采用兩點澆口，這樣有利于澆注系統(tǒng)的材料流入，充分填充。
（3）確定注射成型的工藝參數(shù)
根據(jù)以上所計算的結果，可選擇設備型號、規(guī)格、確定型腔數(shù)。注射機的額定注射量為Vb，每次的注射量不超過它的80%，
即 n=(0.8-)/
式中 n—型腔數(shù)；
Vj—澆注系統(tǒng)的體積（g）；
—塑件體積。
估算澆注系統(tǒng)的體積Vj：
根據(jù)澆注系統(tǒng)初步方案進行估算澆注系統(tǒng)體積。
=10.34
由于該塑件外形較大，采用一模一腔，即n=1，則
Vb=(nVg+Vj)/0.8=（10.34+307.588）/0.8=397.41
根據(jù)該塑件的結構特點和PP的成型性能，查有關資料初步確定塑件的注射成型
工藝參數(shù)，見下表：
塑件的注射成型工藝參數(shù)
工藝參數(shù)
內(nèi)容
工藝參數(shù)
內(nèi)容
預熱和干燥
溫度80～90℃
成型時間/s
注射時間
3～5
時間2h
保壓時間
15～30
料筒溫度/℃
后段
180～200
冷卻時間
15～30
中段
210～230
總周期
40～70
前
170～190
螺桿轉速/（r/min）
30～60
噴嘴溫度/℃
180～190
后處理
方法
紅外線燈烘箱
模具溫度/℃
60～80
溫度/℃
70
注射壓力/MPa
70～90
時間/h
2～4
（4）確定模具溫度及冷卻方式
PP為無定形料，流動性中等，壁厚一般，因此在保證順利脫模的前提下應盡量可能降低模溫，以縮短冷卻時間，從而提高生產(chǎn)率。所以模具應考慮采用適當?shù)难h(huán)水冷卻，成型模具溫度控制在60～80℃。
（5）確定成型設備
由于塑件采用注射成型加工，使用一模兩件；因此可計算出一次注射成型過程所用塑料量為：W=w+w廢料=397.41。
根據(jù)以上一次注射量的分析以及考慮到塑件品種、塑件結構、生產(chǎn)批量及注射工藝參數(shù)、注射模具尺寸大小，模具總高度等因素，參考設計手冊，初選XS-ZY-1000型螺桿式注射機。記錄下XS-ZY-1000型柱塞式注射機的主要技術參數(shù)，見下表：
SZY-300型柱塞式注射機的主要技術參數(shù)
序號
主要技術參數(shù)項目
參數(shù)數(shù)值
1
最大注射量/
1000
2
注射壓力/MPa
1800
3
鎖模力/kN
4500
4
最大模具厚度/mm
600
5
最小模具厚度/mm
150
6
噴嘴前端球面半徑/mm
18
7
噴嘴孔直徑/mm
7.5
柱塞式注射機如下圖所示
第三章、分型面及澆注系統(tǒng)的設計
3.1.分型面的選擇
塑料在模具型腔凝固形成塑件，為了將塑件取出來，必須將模具型腔打開，也就是必須將模具分成兩部分，即定模和動模兩大部分。定模和動模相接觸的面稱分型面。通常有以下原則：
（1）分型面的選擇有利于脫模：分型面應取在塑件尺寸的最大處。而且應使塑件流在動模部分，由于推出機構通常設置在動模的一側，將型芯設置在動模部分，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動模，這樣有利脫模。如果塑件的壁厚較大，內(nèi)孔較小或者有嵌件時，為了使塑件留在動模，一般應將凹模也設在動模一側。拔模斜度小或塑件較高時，為了便于脫模，可將分型面選在塑件中間的部位，但此塑件外形有分型的痕跡。
（2）分型面的選擇應有利于保證塑件的外觀質量和精度要求。
（3）分型面的選擇應有利于成型零件的加工制造。
（4）分型面應有利于側向抽芯，但是此模具無須側向抽芯，此點可以不必考慮。
不論塑件的結構如何以及采用何種設計方法，都必須首先確定分型面，因為模具結構很大程度上取決于分型面的選擇。該塑件為外殼，外形表面質量要求較高。在選擇分型面時，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質量、便于清除毛刺及飛邊、有利于排除模具型腔內(nèi)的氣體、分模后塑件留在動模一側及便于取出塑件等因素，分型面應選擇在塑件外形輪廓的最大處。
3.2.澆注系統(tǒng)的設計
澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。在設計澆注系統(tǒng)之前必須確定塑件成型位置，澆注系統(tǒng)的設計是注塑模具設計的一個重要的環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑件質量（如外觀，物理性能，尺寸精度）都有直接的影響，設計時必須按如下原則：
（1）型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。
（2）型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。
（3）系統(tǒng)流道應盡可能短，斷面尺寸適當（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費大）：盡量減少彎折，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。
（4）對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，及分流道盡可能平衡布置。
（5）滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量。
（6）澆口位置要適當，盡量避免沖擊嵌件和細小型芯，防止型芯變形澆口的殘痕不應影響塑件的外觀。
考慮到塑件的外觀要求較高，以及一模一腔的布置、PP對剪切速率較為敏感等因素，澆口采用分便加工修整、凝料去除容易且不會在塑件外壁留下痕跡的側澆口，模具采用單分型面結構兩板模，模具制造成本比較容易控制在合理的范圍內(nèi)。澆注系統(tǒng)的設計如圖所示。
3.3.主流道和定位圈的設計
主流道是塑料熔體進入模具型腔是最先經(jīng)過的部位，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動，開模時主流道凝料又能順利拉出來，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間，由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞，通常不直接開在定模上，而是將它單獨設計成主流道套鑲入定模板內(nèi)。主流道套通常又高碳工具鋼制造并熱處理淬硬。塑件外表面不許有澆口痕，又考慮取料順利，對塑件與澆注系統(tǒng)聯(lián)接處能自動減斷。采用帶直流道與分流道的潛伏式點澆口，為了方便于拉出流道中的凝料，將主流道設計成錐形，主流道與注射機的高溫噴嘴反復接觸碰撞，故應設計成獨立可拆卸更換的澆口套，采用優(yōu)質鋼材制作，并經(jīng)熱處理提高硬度，定位圈與澆口套分開設計，如上圖所示。
查資料得到XS-ZY-1000型注射機與噴嘴的有關尺寸：噴嘴前端球面半徑SRο=18mm，定位圈直徑為Φ100mm。為保證模具主流道與噴嘴的緊密接觸，避免溢料，主流道與噴嘴的關系為：SR=SRο+(1～2),d。因此，取主流道球面半徑SR=19mm（取標準值），主流道的小端直徑d=8mm。
為了便于將凝料從主流道中拔出，應將主流道設計成圓錐形，其斜度為2°～5°，本設計中取2°，由于本次設計的主流道比較長，因此計算其大端直徑約為Φ9.15mm；為避免模內(nèi)的高壓塑料產(chǎn)生過大，取D=9mm;同時為了使熔料順利進入分流道，在主流道出料端設計R3的圓弧過渡；為補償在注射機噴嘴沖擊力作用下澆口套的變形，將澆口套的長度設計得比模板厚度短0.02 mm；澆口套外圓盤軸肩轉角半徑R宜大一些，取R=3mm，以免淬火開裂和應力集中。主流道的長度L一般控制在160mm之內(nèi)，可取L=65mm。
定位圈是安裝模具時做定位用的，查資料得XS-ZY-1000型柱塞式注射機的定位圈直徑為Φ100 mm，一般定位圈高出定模座板表面5～15mm。
由于澆口套與定位圈均屬于注射模具的通用件，所以設計者應盡量采用推薦尺寸的澆口套和定位圈。
3.4.分流道的設計
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開在分型面上，起分流和轉向的作用。分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓形和正方形截面流道的比面積最?。鞯辣砻娣e于體積之比值稱為比表面積），塑料熔體的溫度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困難，而且正方形截面不易脫
模，所以在實際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。
分流道設計要點：
（1）.在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體能順利的充滿型腔的前提下，分流道截面積與長度盡量取小值，分流道轉折處應以圓弧過度。
（2）.分流道較長時，在分流道的末端應開設冷料穴。對于此模來說在分流道上不須開設冷料穴。
（3）.分流道的位置可單獨開設在定模板上或動模板上，也可以同時開設在動，定模板上，合模后形成分流道截面形狀。
（4）.分流道與澆口連接處應加工成斜面，并用圓弧過度。
分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置，從在輸送熔料時減少壓力損失，熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā)，應力求縮短。
分流道的斷面尺寸應根據(jù)塑件的成形的體積，塑件的壁厚，塑件的形狀和所用塑料的工藝性能，注射速率和分流道長度等因素來確定。
因PP的推薦斷面直徑為3.5～4.5，部分塑件常用斷面尺寸推薦范圍。分流道要減小壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，同時因考慮加工的方便性。分流道應考慮出料的流暢性和制造方便，熔融料的熱量損失小，流動阻力小，比表面和小等問題，采用圓形的分流道，為了保證外形無澆口痕，澆口前后兩端形成較大的壓力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔體冷凝速度，保證熔融的塑料不回流，同時可隔斷注射壓力對型腔內(nèi)塑料的后續(xù)作用，冷卻后快速切除。同時它的效果與澆注系統(tǒng)有同樣的效果，有利于補塑。
本塑件采用R形斷面的分流道，在一塊模板上，切削容易實現(xiàn)，且比表面積不大，本次設計推薦直徑梯形界面的分流道。
3.5.澆口的設計
澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的一段細短流道（除直接澆口外），它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。其主要作用是：型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結，防止其倒流。
易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。澆口截面積約為分流道截面積的0.03～0.09，澆口的長度約為0.5mm～2mm，澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模是逐步糾正。
當塑料熔體通過澆口時，剪切速率增高，同時熔體的內(nèi)磨檫加劇，使料流的溫度升高，粘度降低，提高了流動性能，有利于充型。但澆口尺寸過小會使壓力損失增大，凝料加快，補縮困難，甚至形成噴射現(xiàn)象，影響塑件質量。澆口位置的選擇：
<1>澆口位置應使填充型腔的流程最短。這樣的結構使壓力損失最小，易保證料流充滿整個型腔，同時流動比的允許值隨塑料熔體的性質，溫度，注塑壓力等的不同而變化，所以我們在考慮塑件的質量都要注意到這些適當值。
<2>澆口設置應有利于排氣和補塑。
<3>澆口位置的選擇要避免塑件變形。采側澆口在進料時頂部形成閉氣腔，在塑件頂部常留下明顯的熔接痕，而采用點澆口，有利于排氣，整件質量較好，但是塑件壁厚相差較大，澆口開在薄壁處不合理；而設在厚壁處，有利于補縮，可避免縮孔、凹痕產(chǎn)生。
<4>澆口位置的設置應減少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型時前端較冷的料流在型腔中的對接部位，它的存在會降低塑件的強度，所以設置澆口時應考慮料流的方向，澆口數(shù)量多，產(chǎn)生熔接痕的機會很多。流程不長時應盡量采用一個澆口，以減少熔接痕的數(shù)量。對于大多數(shù)框形塑件，澆口位置使料流的流程過長，熔接處料溫過低，熔接痕處強度低，會形成明顯的接縫，如果澆口位置使料流的流程短，熔接處強度高。為了提高熔接痕處強度，可在熔接處增設溢溜槽，是冷料進入溢溜槽。筒形塑件采用環(huán)行澆口無熔接痕，而輪輻式澆口會使熔接痕產(chǎn)生。
<5>澆口位置應避免側面沖擊細長型心或鑲件。
因點口在脫開時會傷塑件的內(nèi)表面在這里是可以的，考慮到點澆口有利澆注系統(tǒng)的廢料和塑件的脫離，所以選取用點繞口
根據(jù)塑件的外觀要求及型腔分布情況，選用如圖所示的點澆口。從塑件的底側中部進料，去除凝料時不會在塑件的外壁留下澆口痕跡，不影響塑件的外觀。
L=(0.4～0.6)+b/2,取L=2 mm;
澆口深度t=0.5～2.0 mm,取t=1.5mm;
澆口寬度b=(0.6～0.9)A? /30 mm,取b=3mm。
3.6.冷料穴的設計
冷料穴位于主流道正對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是接受料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而影響塑件質量，開模時又能將主流道的凝料拉出。冷料井的直徑宜大于大端直徑，長度約為主流道大端直徑。本設計一模一件，但是是兩個澆口進料，所以需要設計冷料穴，冷料穴見模具圖紙。
3.7.排氣系統(tǒng)的設計
塑料熔體在填充模具的型腔過程中同時要排出型強及流道原有的空氣，除此以外，塑料熔體會產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時排出。否則，被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫，會引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強度下降，甚至充模不滿。
因該模具為小型模具，且分型面適宜，可利用分型面排氣，所以無需設計排氣槽。
第四章、模具設計方案論證
4.1.型腔布置
對于一模一件的模具型腔布置，在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短、模具結構緊湊、模具能正常工作的前提下，盡可能使模具型腔對稱、均衡、取件方便。
4.2.成型零件的結構確定
成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質量直接影響塑件的質量。該塑件的材料為PP工程材料，對表面粗糙度和精度的要求較高，因此要求成型零件有足夠的強度、剛度、硬度和耐磨性，應選用優(yōu)質模具鋼制作，還應進行熱處理一般使其具備50～55HRC的硬度。
（1） 型腔設計
直接在型腔板上開挖型腔。其優(yōu)點是加工成本低。但是，通常模架的模板材料為普通的中碳鋼，用做凹模，使用壽命短，若采用好的材料模板制作整體凹模，則制作成本高。
通常，對于成型1萬次以下塑件的?；蛩芗纫蟮?，形狀簡單的模具可采用整體式凹模結構，采用整體式凹模，放在定模板一側，主要是從節(jié)省優(yōu)質模具鋼材料、方便熱處理、方便日后的更換維修等方面考慮，可以做鑲塊。
（2） 型芯設計
型芯結構設計也應用組合式，可節(jié)省貴重模具鋼，減少加工工作量。成型塑件內(nèi)壁的型芯裝在動模板上。
4.3.導向定位機構設計
導向合模機構對于塑料模具是必不可少的部分，因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置，所以必須設有導向機構，導柱安裝在動模一邊或定模一邊均可，通常導柱設在主型腔周圍。
如圖所示：
導向機構的主要作用有：定位、導向和承受一定側壓力。
定位作用：
為避免裝配時方位搞錯而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確形狀，不至因為位置的偏移而引起塑件壁厚不均。
塑件在注入型腔過程中會產(chǎn)生單向側壓力，或由于注射機的精度限制，使導柱工作中承受一不定的導向作用。
動定模合模時，首先導向機構接觸，引導動定模正確閉合，避免凸?；蛐托鞠冗M入型腔，產(chǎn)生干涉而壞零件。由于注塑壓力的各向性就會對導柱進行徑向的剪力，導致導柱容易折斷。對型芯和型腔改進后，其的配合可以進行定位。由于塑件基本對稱且無單向側壓力，所以采用直導柱導向便可滿足合模導向及閉模后的定位。導柱要比主型芯高出6～8 mm。
設計導柱、導套時的注意事項如下：
l 盡量選用（或參考）標準模架，因為標準模架導柱、導套的設計與制作的有依據(jù)的，并經(jīng)過實踐考驗過的
l 合理布置導柱的位置，一副模具中最少用2根導柱，模板外形尺寸大的模具，最多可用4根導柱。為了使模具在使用、維修時拆裝過程不會發(fā)生動、定模錯方向，導柱的布置可采取等直徑不對稱布置或采取不等直徑對稱布置。一般中型以上模具，均采用四個導柱。
l 導柱長度尺寸應能保證位于動、定模兩側的型腔和型芯開始閉合前導柱已經(jīng)進入導孔的長度不小于導柱的直徑。
l 導柱配合部分采用H7/f7，固定配合部分采用H7/k6；導套固定配合采用H6/k6，配合長度為配合直徑的1.5~2倍。其余部分可擴孔，減小摩擦或降低加工難度。
導柱的設計：
導柱可以安裝在動模一側，也可以安裝在定模一側。但更多的是安裝在動模一側，因為作為成型零件的主型芯一般都安裝在動模一側。導柱和主型芯安裝在同一側，在合模時起到保護作用。
①導柱的布置方式
導柱應均勻分布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，常取導柱中心到模具邊緣距離為導柱直徑的1~1.5倍，以保證模具強度。
②導柱的尺寸長度
導柱的長度應比型芯端面的高度高出8~12，以免出現(xiàn)導柱未導正方向而型腔進入凹模時與凹模相碰撞而損壞。
③導柱材料的選用
導柱應具有足夠的耐用磨度和強度，常采用鋼經(jīng)滲碳淬火處理或、鋼經(jīng)淬火處理，硬度為，導柱和導套配合部分表面粗糙度為，固定部分的表面粗糙度為
④導柱的形狀
為了使導柱能順利進入導套，導柱端部應作成錐臺形或半球形。導柱的基本結構形式有兩種，一種是除了安裝部分的凸肩外其余部分直徑相同，稱為帶頭導柱。另一種是除安裝部分的凸肩外安裝用的配合部分直徑比外伸工作部分直徑大，稱為帶肩導柱。
導套的設計：
導向孔可帶導套，也可以不帶導套，帶導套的導向孔用于生產(chǎn)批量大或導向精度高的模具。無論是帶導套還是不帶導套的導向孔，都不應設計為盲孔（盲孔會增加模具閉合時的阻力，并使模具不能緊密閉合）帶導套的模具應采用階帶肩導柱。
①導套的形狀
導套的結構形式也有兩種，一種是帶有軸向定位臺階，稱為帶頭導套；另一種是不帶軸向定位臺階，稱為直導套。本設計采用的是帶頭導套。
②導套的尺寸
導套的壁厚一般為，由內(nèi)孔大小來決定，導套孔工作部分的長度取決于含導套的模板厚度，一般是孔徑的倍。導套的前端應倒角，倒角半徑為。具體見圖紙。
4.4.推出機構設計
根據(jù)折頁盒形狀特點，其推出機構可采用推桿推出。其中推件板推出結構可靠、頂出力均勻，不影響塑件的外觀質量，但制造困難，成本高；推桿推出結構簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時會在塑件內(nèi)部型腔留下頂出痕跡，但不影響塑件外觀，所以采用推桿推出機構。本設計中采用頂桿頂出機構，采用14只8mm的頂桿，保證產(chǎn)品被平穩(wěn)順利頂出，如圖所示：
4.5.冷卻系統(tǒng)設計
設計原則
①盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；
②冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好；
③盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10mm;
④澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳；
⑤應降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過5℃；
⑥冷卻水的開設方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設水孔;
⑦合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構發(fā)生干涉。
該模具的凹模冷卻是在定模板上開出冷卻水道，采用冷卻水環(huán)繞冷卻型腔。環(huán)繞式結構是模具冷卻的常見形式，加工方便，效果好，冷卻水道的直徑一般取4-12毫米，本設計中選10毫米的水道，
第五章、主要零部件的設計計算
5.1.成型零件的成型尺寸
所謂工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸。（包括矩形和異形型芯的長和寬），型腔深度和型芯高度和尺寸。
該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算，查有關手冊得PP的收縮率為1.0%～2.5%，故平均收縮率Scp=（1.0+2.5）%/2=1.75%，根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具制造公差取δz =1/3Δ，由于本次設計的產(chǎn)品比較大，所以收縮比按最較大值計算，本次按2%。成型零件尺寸計算見下表：
類別
名稱
塑件尺寸
計算公式
工作尺寸
型腔計算
型腔的徑向尺寸
198.3
Lm=[（1+Scp）Ls-0.75Δ] 0+z
202.266
308
308.616
型腔的深度尺寸
110
Lm=[（1+ Scp）Ls-0.67Δ] 0+z
110.22
9
9.18
34
34.68
型芯計算
型芯的徑向尺寸
139
Hm= [（1+cp）Hs+0.75Δ]
141.78
142.48
145.33
5.2.模具型腔壁厚的確定
如果是利用計算公式的話比較煩瑣，且不能保證在生產(chǎn)中的精確性，我們可以根據(jù)書中的經(jīng)驗值來取的。
成型零件材料選擇。
為實現(xiàn)高性能的目的；選用模具材料應具有高耐磨性，高耐蝕睡，良好的穩(wěn)定性和良好的導熱性。必須具有一定的強度，表面需要耐磨，淬火變型要小，但不需要耐腐蝕性，因為PP沒有腐蝕性?？梢圆捎肨10A，經(jīng)過淬火,加低溫回火，正火。HRC≥50。
塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應有足夠的強度和剛度，本模具的凹模采用的是鑲塊，因此采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)法查表9-26，依據(jù)短邊長度b=198.3m，查參考手冊得該型腔側壁厚厚度S為45mm和型腔底板厚度T為35mm。
5.3.標準模架的確定
綜合考慮本塑件采用一模兩件平衡布置、點澆口一次分型結構、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、冷卻水道的布置等多項因素，估算型腔模板的概略尺寸，選取標準模板的尺寸為700x600mmx35mm。
第六章、成型設備的校核計算
6.1.鎖模力的校核
鎖模力是指注射機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力。注射機鎖模力的校核關系為 F≥kpA
式中F---注射機鎖模力，查參考設計手冊得XS-ZY-1000型柱塞式注射機鎖模力為4500KN；
k---壓力損耗系數(shù)，一般取1.1～1.2，取1.1；
P---型腔內(nèi)熔體的壓力，本塑件P=30Mpa；
A---塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，本模具粗略計算A=1007.6mm2
計算得 kpA=1.1×30×103×1007.6=33250.8N=33.25KN
H1+H2+(5～10)
式中S---注射機的最大開模行程，查參考設計手冊得XS-ZY-1000型柱塞式注射機的開模行程S=700mm；
H1---塑件脫模所需的推出距離，該塑件的脫模推出距離為100+110=210mm
H2---塑件的高度（不包括澆注系統(tǒng)高度），該塑件的高度為110mm；
計算得 H1+H2+(5～10)=210+110+10=330
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