PP塑料碗的注射模具設(shè)計(jì)-注塑模說(shuō)明書(shū)

PP塑料碗的注射模具設(shè)計(jì)-注塑模說(shuō)明書(shū),pp,塑料,注射,模具設(shè)計(jì),注塑,說(shuō)明書(shū),仿單 1 PP 塑料碗的注射模設(shè)計(jì) 摘 要 本論文的主要任務(wù)是 PP 塑料碗注射模具的設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一個(gè)注塑模具 PP 塑 料碗產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量，同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)查閱大量資料、手冊(cè)、 標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合教材上的知識(shí)也對(duì)注射模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部 分、推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，拓寬了視野，豐富了知 識(shí)，為將來(lái)獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。它涉及 PP 塑料碗模具中的各個(gè)零部 件的加工工藝過(guò)程及整套模具的裝配和使用，其中，涉及到注射機(jī)各種參數(shù)的選取、 零部件的加工方法、注射模的結(jié)構(gòu)及相關(guān)的計(jì)算問(wèn)題及特種加工工藝。在該模具設(shè)計(jì) 中，利用計(jì)算機(jī)繪圖軟件繪制了零件圖和裝配圖，以及制定了機(jī)械加工工藝過(guò)程卡。 為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞： PP；注射模；設(shè)計(jì)；加工工藝 2 目 錄 摘 要 .1 引言 .3 1 塑件成型工藝系分析 .4 1.1 材料分析.4 1.2 注塑模工藝分析.5 1.3 尺寸分析.5 1.3.1 塑件的尺寸.5 1.3.2 塑件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn).5 1.3.3 塑件的表面質(zhì)量.6 2.成型機(jī)的選擇 .6 2.1 計(jì)算塑件質(zhì)量體積.6 3型腔布局與分型面設(shè)計(jì) .6 3.1 型腔數(shù)目的確定.6 3.2 型腔的布局.7 3.3 分型面的設(shè)計(jì).7 4.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) .8 4.1 主流道設(shè)計(jì).8 4.2 主流道襯套的固定.8 4.3 分流道的設(shè)計(jì).9 4.4 澆口的選用.11 5 成型零件的設(shè)計(jì).12 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).13 5.1.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).13 5.1.2 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).14 5.1.3 成型零件工作尺寸計(jì)算.14 6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).17 6.1 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu).18 3 6.2 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu).18 7 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).19 7.1 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體原則.19 7.2 推桿設(shè)計(jì).19 7.2.1 推桿的形狀.19 7.3 推桿的位置與布局.20 7.4 推件板設(shè)計(jì)的要點(diǎn).20 7.5 澆注系統(tǒng)凝料脫模機(jī)構(gòu).21 結(jié)束語(yǔ) .23 致謝 .24 參考文獻(xiàn) .24 4 PP 塑料碗的注塑模設(shè)計(jì) 引言 隨著近代工業(yè)的發(fā)展,塑料成為一種新材料也發(fā)展起來(lái)啦,且應(yīng)用也日趨廣泛。它 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中許多領(lǐng)域不同程度地代替了金屬、木材及其他材料成為當(dāng)前社會(huì)使用的 一大類(lèi)材料。只有迅速地發(fā)展塑料加工業(yè)，才可能把各種性能優(yōu)良的高分子材料變成 功能各異的塑件產(chǎn)品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中各領(lǐng)域充分發(fā)揮作用。模具是塑料成型加工的一 種重要工藝裝備，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，被稱(chēng)為“工業(yè)之母”模具是一種 高附加值產(chǎn)品和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品 制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。塑料機(jī)械工業(yè)的總體發(fā)展趨勢(shì)與其他工業(yè)基本相同，今 后主要朝著精密、高質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、低噪與可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展。我國(guó)是 這樣，國(guó)外也是這樣。其發(fā)展的核心本質(zhì)是新技術(shù)和高深技術(shù)的發(fā)展。它的發(fā)展驅(qū)動(dòng) 力是國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)塑料制品在產(chǎn)量上、質(zhì)量上和品種上不斷增長(zhǎng)的需求，其所提供的塑 料加工裝備主要為信息、生物、醫(yī)療、建筑、包裝、交通、電子、家電等行業(yè)服務(wù) 本論文設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)查閱大量資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合教材上的知識(shí)也對(duì)注 射模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部分、推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫 調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，拓寬了視野，豐富了知識(shí)，為將來(lái)獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)積 累了一定的經(jīng)驗(yàn)。它系統(tǒng)的分析了塑料碗模具中的各個(gè)零部件的加工工藝過(guò)程及整套 模具的裝配和使用，其中，涉及到注射機(jī)各種參數(shù)的選取、零部件的加工方法、注射 模的結(jié)構(gòu)及相關(guān)的計(jì)算問(wèn)題及特種加工工藝。本文通過(guò)塑件成型工藝分析，分型面及 澆注系統(tǒng)的確定，塑料模具設(shè)計(jì)的方案論證，主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，塑料模具結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)，查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)，掌握一般塑料模具的設(shè)計(jì)內(nèi)容、 步驟和方法，并在設(shè)計(jì)構(gòu)思和設(shè)計(jì)技能等方面得到相應(yīng)的鍛煉。 1 塑件成型工藝系分析 1.1 材料分析 PP 是一種半結(jié)晶性材料。它比 PE 要更堅(jiān)硬并且有更高的熔點(diǎn)。由于均聚物型的 PP 溫度高于 0以上時(shí)非常脆，因此許多商業(yè)的 PP 材料是加入 14%乙烯的無(wú)規(guī)則共聚 物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的 PP 材料有較低的熱扭曲溫度 5 （100） 、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有更強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度。PP 的強(qiáng)度隨著 乙烯含量的增加而增大。PP 的維卡軟化溫度為 150。由于結(jié)晶度較高，這種材料的 表面剛度和抗劃痕特性很好。PP 不存在環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂問(wèn)題。通常，采用加入玻璃纖維、 金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對(duì) PP 進(jìn)行改性。PP 的流動(dòng)率 MFR 范圍在 140。低 MFR 的 PP 材料抗沖擊特性較好但延展強(qiáng)度較低。對(duì)于相同 MFR 的材料，共聚物型的強(qiáng)度比 均聚物型的要高。由于結(jié)晶，PP 的收縮率相當(dāng)高，一般為 1.82.5%。并且收縮率的 方向均勻性比 PE-HD 等材料要好得多。加入 30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到 0.7%。均聚物型和共聚物型的 PP 材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解 性。然而，它對(duì)芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒(méi)有抵抗力。PP 也 不象 PE 那樣在高溫下仍具有抗氧化性。 主要用途：PP 可用作各種機(jī)械零件如法蘭、接頭、拓葉輪、汽車(chē)零件和自行車(chē)零 件。作水、蒸汽、各種酸堿等的輸送管道，化工容器和其他設(shè)備的襯里、表面涂層。 制造蓋和本體合一的箱蓋，各種絕緣零件，并用于醫(yī)藥工業(yè)中。 成型特點(diǎn)：成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔、凹痕及變形；聚乙烯熱容量大，注射 成型模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷卻的冷卻回路；聚乙烯成型的適宜模溫為 80，不可 低于 50，否則會(huì)造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生容接痕等缺陷。溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生翹 曲現(xiàn)象。 1.2 注塑模工藝分析 干燥處理：如果儲(chǔ)存適當(dāng)則不需要干燥處理。 熔化溫度：220275，注意不要超過(guò) 275。 模具溫度：4080，建議使用 50。結(jié)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(yīng)使用較高溫度下的低速注塑。 表 1-1： 注射時(shí)間 20s60s 高壓時(shí)間 0s3s 冷卻時(shí)間 20s90s 總周期 50s160s 6 流道和澆口：對(duì)于冷流道，典型的流道直徑范圍是 47mm。建議使用通體為圓形 的注入口和流道。所有類(lèi)型的澆口都可以使用。典型的澆口直徑范圍是 11.5mm，但 也可以使用小到 0.7mm 的澆口。對(duì)于邊緣澆口，最小的澆口深度應(yīng)為壁厚的一半；最 小的澆口寬度應(yīng)至少為壁厚的兩倍。PP 材料完全可以使用熱流道系統(tǒng)。成型時(shí)間如表 1-1 所示。 1.3 尺寸分析 1.3.1 塑件的尺寸 塑件尺寸的大小受制于以下因素： 取決于用戶(hù)的使用要求。 受制于塑件的流動(dòng)性。 受制于塑料熔體在流動(dòng)充填過(guò)程中所受到的結(jié)構(gòu)阻力。 1.3.2 塑件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn) 影響塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收縮率及其波動(dòng)。 塑件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。 模具因素（含模具制造、模具磨損及壽命、模具的裝配、模具的合模及模具設(shè) 計(jì)的不合理所可能帶來(lái)的形位誤差等） 。 成型工藝因素（模塑成型的溫度 T、壓力 p、時(shí)間 t 及取向、結(jié)晶、成型后處理 等） 。 成型設(shè)備的控制精度等。 其中，塑件尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動(dòng)及模具制造誤差。 我們按未注公差的尺寸許偏差計(jì)算，查互換性與測(cè)量技術(shù) P13 表 2-2 取 MT7。 1.3.3 塑件的表面質(zhì)量 塑件的表面質(zhì)量包括塑件缺陷、表面光澤性與表面粗糙度，其與模塑成型工藝、 塑料的品種、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨損程度等相關(guān)。 模具型腔的表面粗糙度通常應(yīng)比塑件對(duì)應(yīng)部位的表面粗糙度在數(shù)值上要低 1-2 級(jí)。 2.成型機(jī)的選擇 2.1 計(jì)算塑件質(zhì)量體積 塑件的體積計(jì)算： 7 估算 V 塑=58.5g 制品的正面投影面積 S=103.81cm2 V 公=82cm 3 2.2 初選成型機(jī) 注射機(jī)為上海橡塑機(jī)廠的 XS-ZY-500 臥試注塑機(jī)，查表注射壓力為 104MPa，合模 力為 350104N，注射方式為螺桿式，噴嘴球半徑 R 為 18mm，噴嘴口直徑為 7.5mm（一 般工廠的塑膠部都擁有從小到大各種型號(hào)的注射機(jī)。中等型號(hào)的占大部分，小型和大 型的只占一小部分。所以我們不必過(guò)多的考慮注射機(jī)型號(hào)。具體到這套模具） 。 3型腔布局與分型面設(shè)計(jì) 3.1 型腔數(shù)目的確定 型腔數(shù)目的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量、批量大小、交貨長(zhǎng)短、 注射能力、模具成本等要求來(lái)綜合考慮。 根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力 F 的要求來(lái)確定型腔數(shù)目 n ，即 N 4 (3-1) F-PA2PA1 式中 F注射機(jī)額定鎖模力（N） P型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力（MPa） A1、A2分別為澆注系統(tǒng)和單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（mm2）大多 數(shù)小型件常用多型腔注射模，面高精度塑件的型腔數(shù)原則上不超過(guò) 4 個(gè)，生產(chǎn)中如果 交貨允許，我們根據(jù)上述公式估算，采用一模二腔。 3.2 型腔的布局 考慮到模具成型零件和抽芯結(jié)構(gòu)以及出模方式的設(shè)計(jì)，模具的型腔排列方式如下圖所 示： 8 圖（1）型腔分布排列圖 3.3 分型面的設(shè)計(jì) 分型面位置選擇的總體原則，是能保證塑件的質(zhì)量、便于塑件脫模及簡(jiǎn)化模具的 結(jié)構(gòu)，分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精 度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響， 因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較具體可以從以下方面進(jìn)行選擇。 (1)分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。 (2)便于塑件順利脫模，盡量使塑件開(kāi)模時(shí)留在動(dòng)模一邊。 (3)保證塑件的精度要求。 (4)滿(mǎn)足塑件的外觀質(zhì)量要求。 (5)便于模具加工制造。 (6)對(duì)成型面積的影響。 (7)對(duì)排氣效果的影響。 (8)對(duì)側(cè)向抽芯的影響。 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不可能全部滿(mǎn)足上述原則，一般應(yīng)抓住主要矛盾，在此前提下確 定合理 的分型面，結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示： 圖（2）分型面的選擇 4.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)的作用：將來(lái)自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸送到型腔，同時(shí) 使型腔內(nèi)的氣體及時(shí)順利地排出；在塑料熔體填充及凝固的過(guò)程中，將注射壓力有效 地傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得形狀完整、內(nèi)外在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料制件。 9 4.1 主流道設(shè)計(jì) 主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，可看作是噴嘴的通道在模具中的延續(xù)，另一 端與分流道相連的一段帶有錐度的流動(dòng)通道。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)： （1）主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角可取 26，流道壁表面粗糙度取 Ra=0.63m，且加工時(shí)應(yīng)沿道軸向拋光 （2）主流道如端凹坑球面半徑 R2 比注射機(jī)的、噴嘴球半徑 R1 大 12 mm；球面 凹坑深度 35mm；主流道始端入口直徑 d 比注射機(jī)的噴嘴孔直徑大 0.51mm；一般 d=2.55mm （3）主流道末端呈圓無(wú)須過(guò)渡，圓角半徑 r=13mm。 （4）主流道長(zhǎng)度 L 以小于 60mm 為佳，最長(zhǎng)不宜超過(guò) 95mm。 （5）主流道常開(kāi)設(shè)在可拆卸的主流道襯套上；其材料常用 T8A，熱處理淬火后硬 度 5357HRC。 4.2 主流道襯套的固定 在這里我們采用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是標(biāo)準(zhǔn)件，外徑為 150mm，內(nèi)徑 31.5mm。 具體固定形式結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示： 圖（3）主流道襯套的固定形式 4.3 分流道的設(shè)計(jì) （1）在多型腔或單型腔多澆口時(shí)應(yīng)該設(shè)置分流道。分流道是指主流道末端與澆口 之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道，因此，要求所設(shè)計(jì)的分流道應(yīng)能滿(mǎn)足良好的壓力傳 遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿(mǎn)型腔，并且流動(dòng)過(guò)程中 壓力損失及熱量損失盡可能小，能將塑料熔體均衡的分配到各個(gè)型腔。 分流道是脫澆 10 板下水平的流道。為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截 面形狀一般為圓形梯形 U 形半圓形及矩形等，工程設(shè)計(jì)中常采用梯形截面加工工藝性 好，且塑料熔體的熱量散失流動(dòng)阻力均不大，一般采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式可確定其截面尺 寸： B=0.2654 (4-1)m4l =2x0.2654 1905.8 =15.07mm H= B (4-2) 23 = x15=10mm 23 式中 B梯形大底邊的寬度（mm） m塑件的重量（g） L分流道的長(zhǎng)度（mm） H梯形的高度（mm） 質(zhì)量大約 58.5g，分流道的長(zhǎng)度預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)成 190mm 長(zhǎng)，且有 2 個(gè)型腔， 所以 取 B 為 15mm L=10mm 取 H 為 10mm 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，PP 塑料分流道截面直徑為 4.89.5。 所以我們可以選擇截面直徑為 9.5mm，H=6.3mm。 梯形小底邊寬度取 8mm，其側(cè)邊與垂直于分型面的方向約成 7。另外由于使用了水口 板（即我們所說(shuō)的定模板和中間板之間再加的一塊板） ，分流道必須做成梯形截面，便 于分流道和主流道凝料脫模。 結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示 11 圖(4)分流道的結(jié)構(gòu)尺寸圖 （2）分流道長(zhǎng)度 分流道要盡可能短，且少?gòu)澱?，便于注射成型過(guò)程中最經(jīng)濟(jì)地使用原料和注射機(jī) 的能耗，減少壓力損失和熱量損失。將分流道設(shè)計(jì)成直的，總長(zhǎng) 190mm。 （3）分流道表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng) 狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 1.6m 左右既 可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔 體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。 (4)分流道表面粗糙度 分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式， 但應(yīng)遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、 鎖模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式 （5）澆口的設(shè)計(jì) 澆口亦稱(chēng)進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中 截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能 和質(zhì)量的影響很大。 4.4 澆口的選用 (1)點(diǎn)澆口的特點(diǎn)： 12 澆口在成形自動(dòng)切數(shù)斷，故有利于自動(dòng)成形；澆口的痕跡不明顯，通常不必后加工； 澆口之壓力損失大，必須高之射出壓力；澆口部份易被固化之殘錙樹(shù)脂堵隹。 它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中，也可用于單型腔模具或表面不允 許有較大痕跡的塑件。 (2)澆口位置的選用： 模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺 寸，無(wú)論采用何種澆口，其開(kāi)設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇 澆口的開(kāi)設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊?要使塑件具有良好的性能與外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，如圖（5）所示。 通常要考慮以下幾項(xiàng)原則： 盡量縮短流動(dòng)距離。 澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚最大處。 必須盡量減少熔接痕。 應(yīng)有利于型腔中氣體排出。 考慮分子定向影響。 避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響。 圖（5）澆口位置的選擇 (3)澆注系統(tǒng)的平衡 對(duì)于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計(jì)應(yīng)盡量保證所有的 13 型腔同時(shí)得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從 主流道到各個(gè)型腔的分流道設(shè)計(jì)成長(zhǎng)度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡 式）的形式，否則就需要通過(guò)調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達(dá)到一致， 這就是澆注系統(tǒng)的平衡。顯然，我們?cè)O(shè)計(jì)的模具是平衡式的，即從主流道到各個(gè)型腔 的分流道的長(zhǎng)度相等，形狀及截面尺寸都相同。 (4)排氣的設(shè)計(jì) 排氣槽的作用主要有兩點(diǎn)。一是在注射熔融物料時(shí)，排除模腔內(nèi)的空氣；二是排 除物料在加熱過(guò)程中產(chǎn)生的各種氣體。越是薄壁制品，越是遠(yuǎn)離澆口的部位，排氣槽 的開(kāi)設(shè)就顯得尤為重要。另外對(duì)于小型件或精密零件也要重視排氣槽的開(kāi)設(shè)，因?yàn)樗?除了能避免制品表面灼傷和注射量不足外，還可以消除制品的各種缺陷，減少模具污 染等。那么，模腔的排氣怎樣才算充分呢？一般來(lái)說(shuō)，若以最高的注射速率注射熔料， 在制品上卻未留下焦斑，就可以認(rèn)為模腔內(nèi)的排氣是充分的適當(dāng)?shù)亻_(kāi)設(shè)排氣槽；可以 大大降低注射壓力、注射時(shí)間。保壓時(shí)間以及鎖模壓力，使塑件成型由困難變?yōu)槿菀祝?從而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，降低機(jī)器的能量消耗。其設(shè)計(jì)往往主要靠實(shí)踐經(jīng) 驗(yàn)，通過(guò)試模與修模再加以完善，此模我們利用模具零部件的配合間隙及分型面自然 排氣。 5 成型零件的設(shè)計(jì) 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱(chēng)為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、 成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖 刷，脫模時(shí)與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺 寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度 及較好的耐磨性能。 設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體 結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加 工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵 的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成型產(chǎn)品外形的主要部件。 結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示: 14 圖（6）凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：隨產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和模具的加工方法而變化。 鑲拼的組合方式的優(yōu)點(diǎn)： 對(duì)于形狀復(fù)雜的型腔，若采用整體式結(jié)構(gòu)，比較難加工。所以采用組合式的凹模 結(jié)構(gòu)。同時(shí)可以使凹模邊緣的材料的性能低于凹模的材料，避免了整體式凹模采用一 樣的材料不經(jīng)濟(jì)，由于凹模的鑲拼結(jié)構(gòu)可以通過(guò)間隙利于排氣，減少母模熱變形。對(duì) 于母模中易磨損的部位采用鑲拼式，可以方便模具的維修，避免整體的凹模報(bào)廢。 組合式凹模簡(jiǎn)化了復(fù)雜凹模的機(jī)加工工藝，有利于模具成型零件的熱處理和模具的 修復(fù)，有利于采用鑲拼間隙來(lái)排氣，可節(jié)省貴重模具材料。 5.1.2 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 整體嵌入式型芯，適用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。最常用的嵌入裝 配方法是臺(tái)肩墊板式，其他裝配方法還有通孔螺釘聯(lián)接式，沉孔螺釘聯(lián)接式。 結(jié)構(gòu)尺 寸如下圖所示： 15 其 余 圖(7)型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1.3 成型零件工作尺寸計(jì)算 (1)型腔和型芯的徑向尺寸 所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構(gòu)成型腔腔體的部位的尺寸，其直 接對(duì)應(yīng)塑件的形狀與尺寸。鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復(fù)雜，塑件本身精度也 難以達(dá)到高精度，為了計(jì)算簡(jiǎn)便，規(guī)定： 塑件的公差 塑件的公差規(guī)定按單向極限制，制品外輪廓尺寸公差取負(fù)值“-” ，制品叫做腔 尺寸公差取正值“+” ，若制品上原有公差的標(biāo)注方法與上不符，則應(yīng)按以上規(guī)定進(jìn) 行轉(zhuǎn)換。而制品孔中心距尺寸公差按對(duì)稱(chēng)分布原則計(jì)算，即取 。 2 模具制造公差 實(shí)踐證明，模具制造公差可取塑件公差的 - ，即 z=( - ) ，而且按成型加工 1316 1316 過(guò)程中的增減趨向取“+” 、 “-”符號(hào)，型腔尺寸不斷增大，則取“+z”,型芯尺寸不 斷減小則取“-z” ，中心距尺寸取“ ”現(xiàn)取 。 z2 3 模具的磨損量 實(shí)踐證明，對(duì)于一般的中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的 1/6 ，對(duì)于大型塑件 則取 /6 以下。另外對(duì)于型腔底面（或型芯端面） ，因?yàn)槊撃７较虼怪?，故磨損量 16 c=0。塑件的收縮率 塑件成型后的收縮率與多種因素有關(guān)，通常按平均收縮率計(jì)算。 S= = =2 (5-1) Smax + Smin2 3.0+1.02 模具在分型面上的合模間隙 由于注射壓力及模具分型面平面度的影響，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)模、定模注射時(shí)存在著一定 的間隙。一般當(dāng)模具分型的平面度較高、表面粗糙度較低時(shí)，塑件產(chǎn)生的飛邊也小。 飛邊厚度一般應(yīng)小于是 0.020.1mm。 A. 外型尺寸（mm）如圖（8） 圖（8）外形結(jié)構(gòu)尺寸圖 根據(jù)公式 ： LM= LS(1+S)- (5-2) 34 + z -0 D1M=D1S (1+S)- (5-3) 34 + z -0 =115(1+2)- 1.14 + 34 01.143 =116.114 38.0 D2M=D2S(1+S)- （5-4） 34 + z -0 =55(1+2)- 0.740 + 34 0.743 17 =56.45 25.0 根據(jù)公式 ： HM=HS(1+S)- （5-5） 23 + z -0 H1M= H1S(1+S- ) （5-6） 23 + z -0 =57(1+2)- 0.74 0 + 23 0.743 = 57.65 25.0 H2M= H1S(1+S- ) (5-7) 23 + z 0 =3(1+2)- 0.200 + 23 0.743 =2.930+0.07 B. 內(nèi)腔尺寸（mm） 根據(jù)公式 ： LM=LS(1+S)+ （5-8） 34 0 - z D1M=d1s(1+S) + （5-9） 34 0 - z =100(1+2) + 1.00 34 -1.03 =102.75 0 -0.33 D2M=d2s(1+S) + （5-10） 34 0 - z =47(1+2) + 0.640 34 -0.643 =48.58 0 -0.21 根據(jù)公式 ： HM =hs(1+S)+ (5-11) 23 0 - z H1M =h1s(1+S)+ (5-12) 23 0 - z 18 =50(1+2) + 0.64 0 23 -0.643 =51.43 0 -0.21 H2M=h2s(1+S)+ (5-13) 23 0 - z = h2 s (1+2)+ 0.24 0 - 23 0.243 =4.24 0 -0.08 6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 小型模具一般只設(shè)置兩根導(dǎo)柱，當(dāng)其元合模方位要求，采用等徑且對(duì)稱(chēng)布置的 方法，若有合模方位要求時(shí)，則應(yīng)采取等徑不對(duì)稱(chēng)布置，或不等徑對(duì)稱(chēng)布置的形式。 大中型模具常設(shè)置三個(gè)或四個(gè)導(dǎo)柱，采取等徑不對(duì)稱(chēng)布置，或不等徑對(duì)稱(chēng)布置的形式。 直導(dǎo)套常應(yīng)用于簡(jiǎn)單模具或模板較薄的模具；型帶頭導(dǎo)套主要應(yīng)用于復(fù)雜模 具或大、中型模具的動(dòng)定模導(dǎo)向中；型帶頭導(dǎo)套主要應(yīng)用于推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向中。 導(dǎo)向零件應(yīng)合理分布在模具的周?chē)蚩拷吘壊课?；?dǎo)柱中心到模板邊緣的距 離 一般取導(dǎo)柱固定端的直徑的 11.5 倍；其設(shè)置位置可參見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)模架系列。 導(dǎo)柱常固定在方便脫模取件的模具部分；但針對(duì)某些特殊的要求，如塑件在動(dòng) 模側(cè)依靠推件板脫模，為了對(duì)推件板起到導(dǎo)向與支承作用，而在動(dòng)模側(cè)設(shè)置導(dǎo)柱。為 了確保合模的分型面良好貼合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套在分型面處應(yīng)設(shè)置承屑槽；一般都是削去 一個(gè)面，或在導(dǎo)套的孔口倒角，導(dǎo)柱工作部分的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面的高度高出 68mm， 以確保其導(dǎo)向作用。應(yīng)確保各導(dǎo)柱、導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線(xiàn)平行，以及同軸度要求，否 則將影響合模的準(zhǔn)確性，甚至損壞導(dǎo)向零件。 導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用 H7/f7（低精度時(shí)可采用 H8/f8 或 H9/f9） ；導(dǎo)柱固 定部分的配合精度采用 H7/k6（或 H7/m6） 。導(dǎo)套與安裝之間一般用 H7/m6 的過(guò)渡配合， 再用側(cè)向螺釘防止其被拔出。 對(duì)于生產(chǎn)批量小、精度要求不高的模具，導(dǎo)柱可直接與模板上加工的導(dǎo)向孔配合。 19 通常導(dǎo)向孔應(yīng)做志通孔；如果型腔板特厚，導(dǎo)向孔做成盲孔時(shí)，則應(yīng)在盲孔側(cè)壁增設(shè) 通氣孔，或在導(dǎo)柱柱身、導(dǎo)向孔開(kāi)口端磨出排氣槽；導(dǎo)向孔導(dǎo)滑面的長(zhǎng)度與表面粗糙 度可根據(jù)同等規(guī)格的導(dǎo)套尺寸來(lái)取，長(zhǎng)度超出部分應(yīng)擴(kuò)徑以縮短滑配面。 6.1 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu) 帶頭導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示： 120?2 ?20C25 圖（9）導(dǎo)柱的尺寸結(jié)構(gòu)圖 6.2 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu) 帶頭導(dǎo)套結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示： 20 圖（10）導(dǎo)套結(jié)構(gòu)尺寸 7 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7.1 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體原則 要求在開(kāi)模過(guò)程中塑件留在動(dòng)模一側(cè)，以便推出機(jī)構(gòu)盡量設(shè)在動(dòng)模一側(cè)，從而簡(jiǎn) 化模具結(jié)構(gòu)。 正確分析塑件對(duì)模具包緊力與粘附力的大小及分布，有針對(duì)性地選擇合理的推出 裝置和推出位置，使脫模力的大小及分布與脫模阻力一致；推出力作用點(diǎn)應(yīng)靠近塑件 對(duì)凸模包緊力最大的位置，同時(shí)也應(yīng)是塑件剛度與強(qiáng)度最大的位置；力的作用面盡可 能大一些，以防止塑件在被推出過(guò)程中變形或損壞。 推出位置應(yīng)盡可能設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位，以力求良好的塑 件外觀。 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠（即：推出到位、能正確復(fù)位且不與其他零件相 干涉，有足夠的強(qiáng)度與剛度） ，遠(yuǎn)動(dòng)靈活，制造及維修方便。 7.2 推桿設(shè)計(jì) 7.2.1 推桿的形狀 推桿的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示： 圖（11）推桿的結(jié)構(gòu)尺寸圖 7.3 推桿的位置與布局 (1)應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的部位，均勻布置。 (2)應(yīng)保證塑件被推出時(shí)受力均勻，推出平衡，不變形；當(dāng)塑件各處脫模阻力相同 時(shí)，則均勻布置；若某個(gè)部位脫模阻力特大，則該處應(yīng)增加推數(shù)目。 (3)推桿應(yīng)盡可能設(shè)在塑件厚壁、凸緣、加強(qiáng)等塑件強(qiáng)度、剛度較大處；當(dāng)結(jié)構(gòu)特 殊，需要推在薄壁處時(shí)，可采用盤(pán)狀推桿以增大接觸面積。 (4)推桿的設(shè)置不應(yīng)影響凸模強(qiáng)度與壽命。當(dāng)推在端面則距型芯側(cè)壁 1 21 0.13mm；當(dāng)推桿設(shè)置在型芯內(nèi)部推在塑件內(nèi)部時(shí)，推桿孔距型芯側(cè)壁 2 3mm。 (5)在模內(nèi)排氣困難的部位應(yīng)設(shè)置推桿，以利于用配合間隙排氣。 (6)若塑件上不允許有推桿痕跡時(shí)，可在塑件外側(cè)設(shè)置溢料槽，從而靠推桿推在溢 料槽內(nèi)的凝料上而帶塑件。 7.4 推件板設(shè)計(jì)的要點(diǎn) (1)推件板與型芯應(yīng)呈 310的推面配合，以減少遠(yuǎn)動(dòng)摩擦，并起輔助定位以 防止推件板偏心而溢料；推件板與型芯側(cè)壁之間應(yīng)有 0.200.25mm 的間隙，以防止兩者 間的擦傷而或卡死，推件板與型芯間的配合間隙以不產(chǎn)生塑料溢料為準(zhǔn)，塑料的最大 溢料間隙可查表，推件板與型芯相配合的表面粗糙度可以取 Ra0.80.4m。 (2)推件板可用經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的 45 鋼制造，對(duì)要求比較高的模具，也可以采用 T8 或 T10 等材料，并淬硬到 5355HRC，有時(shí)也可以在推件板上鑲淬火襯套以延長(zhǎng)壽命。 (3)當(dāng)用推件板脫出元通孔的大型深腔殼體類(lèi)塑件時(shí)，應(yīng)在型芯上增設(shè)一個(gè)進(jìn)氣裝 置，以避免塑件脫模時(shí)在型芯與塑件間形成真空。 (4)推件板復(fù)位后，在推板與動(dòng)模座板間應(yīng)留有為保護(hù)模具的 23mm 空隙。 開(kāi)模行程與推出機(jī)構(gòu)的校核 對(duì)雙分型面注射模，開(kāi)模行程為： S 機(jī) H=H1+H2+a+(510)mm 式中，H1為塑件推出距離 H2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 S 機(jī)注射機(jī)移動(dòng)板最大的行程 H所需開(kāi)模行程 a中間板與定模分開(kāi)距離 其開(kāi)模行程 H 應(yīng)小于動(dòng)模移動(dòng)板與定模固定板之間的最大距離 S0 減去模具厚度 H1，即，H S0-H1 對(duì)于雙分型面注射模 H S0S0- H1+H2+a+(510) 7.5 澆注系統(tǒng)凝料脫模機(jī)構(gòu) 流道凝料的脫模方式，這里采用三板式脫模，點(diǎn)澆口時(shí)料的澆注系統(tǒng)能夠利用開(kāi) 模動(dòng)作實(shí)現(xiàn)塑件與流道凝料的自動(dòng)分離，同時(shí)利用塑件對(duì)凸模的包緊力將塑件與流道 22 凝料拉斷。 模具總裝配圖如下： 圖（12）模具總裝配圖 制品圖如下： 圖（13）制品簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)尺寸圖 為了使文章的數(shù)據(jù)更清晰的表達(dá)出來(lái)，做了以下工藝卡片: 工藝卡片如下表所示： 23 制品名 稱(chēng) 碗 溫度 t() 90 注射壓力 （pmpa） 70-100 物料材 料 PP 預(yù)熱與 干燥 時(shí)間 r(h) 1 注射時(shí)間 注（s） 20-60 制品體 積 65cm3 前段 160-180 保壓時(shí)間 保（s） 0-3 制品質(zhì) 量 58.5g 中段 180-200 冷卻時(shí)間 冷（t） 20-90 投影面 積 103.81 cm3 料筒溫 度 t() 后段 200-220 生產(chǎn)周期 t(S) 50-160 注射機(jī) 成型方 法 注射成 型 噴嘴溫 度 t() 后處理 注射機(jī) 類(lèi)型 螺桿式 模具溫 度 t() 80-90 制造批量 中等批 量 結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的努力，論文終于完成。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)很多的難題，但都 在老師和同學(xué)的幫助下順利解決了，在不斷的學(xué)習(xí)過(guò)程中我體會(huì)到：寫(xiě)論文是一個(gè)不 斷學(xué)習(xí)的過(guò)程，從最初剛寫(xiě)論文時(shí)對(duì)企業(yè)職位面臨的問(wèn)題的模糊認(rèn)識(shí)到最后能夠?qū)υ?問(wèn)題有深刻的認(rèn)識(shí)，我體會(huì)到實(shí)踐對(duì)于學(xué)習(xí)的重要性，以前只是明白理論，沒(méi)有經(jīng)過(guò) 實(shí)踐考察，對(duì)知識(shí)的理解不夠明確，通過(guò)這次的做，真正做到林論時(shí)間相結(jié)合。總之， 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì),我深刻體會(huì)到要做好一個(gè)完整的事情，需要有系統(tǒng)的思維方式和方法， 對(duì)待要解決的問(wèn)題，要耐心、要善于運(yùn)用已有的資源來(lái)充實(shí)自己。同時(shí)我也深刻的認(rèn) 識(shí)到，在對(duì)待一個(gè)新事物時(shí)，一定要從整體考慮，完成一步之后再作下一步，這樣才 能更加有效。我相信在以后的工作中我會(huì)利用這種精神會(huì)出色的完成工作，也相信自 己的未來(lái)會(huì)是陽(yáng)光燦爛。 24 致謝 在本次論文設(shè)計(jì)過(guò)程中，陳老師對(duì)該論文從選題，構(gòu)思到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)給予細(xì) 心指引與教導(dǎo),使我得以最終完成畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)中,老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐 富淵博的知識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我 終生學(xué)習(xí)的楷模，導(dǎo)師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神，將永遠(yuǎn)激勵(lì)著我。 這三年中還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助。在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇 高的敬意！ 最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱，評(píng)議和參與本人論文答辯的各位 老師表示感謝。 參考 文獻(xiàn) 1 史鐵梁.模具設(shè)計(jì)指導(dǎo).M,北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. 2 楊玉英. 實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004. 3 王新華. 沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003. 25 4 高鴻庭.劉建超. 冷沖模設(shè)計(jì)及制造M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003. 5 郝濱海. 沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005. 6 姚云英.公差配合與測(cè)量技術(shù).M，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005. 7 劉力.機(jī)械制圖.M，北京：高等教育出版社，2004. 8 胡彥輝.模具制造工藝學(xué).M，重慶：重慶大學(xué)出版社，2005. 9 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典編委會(huì)編模具設(shè)計(jì)大典M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2002.9 10大連理工大學(xué)工程畫(huà)教研室編. 機(jī)械制圖.第四版M. 北京：高等教育出版社. 1993.1 11 沖壓工藝學(xué)編委會(huì)編著. 沖壓工藝學(xué)M. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社