雪碧瓶蓋注塑模設計

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1、原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設計說明書論文 QQ 194535455 摘 要 塑料工業(yè)是世界上發(fā)展最快的工業(yè)之一。在日常生活中幾乎每天都使用塑料制品，這些產(chǎn)品的大部分可由注塑成型的方法生產(chǎn)。眾所周知，注塑成型工藝是制作各種形狀的產(chǎn)品和以低成本制作復雜形狀產(chǎn)品的制造工藝。本次的畢業(yè)設計的主要內(nèi)容是雪碧瓶蓋的注塑模具設計。從塑料材料的性能分析，根據(jù)塑件的基本形狀和尺寸入手，合理選擇注射的成型方法。通過對塑件工藝性的分析和對模具生產(chǎn)條件及制造水平的掌握，制訂出成形工藝卡。在制定出成形工藝卡以后，開始進行模具的結(jié)構(gòu)設計。其中模具的結(jié)構(gòu)設計過程包括：型腔的數(shù)目和位置的確定，模具的總體結(jié)構(gòu)形式設計，動

2、模及定模成形零件尺寸的確定，澆注系統(tǒng)形式及尺寸的確定，脫模方式的確定，調(diào)溫及排氣系統(tǒng)的確定，模架的選擇待以上各步驟完成以后，便開始繪制模具的結(jié)構(gòu)草圖，根據(jù)具體尺寸校核注塑模具及注塑機的有關尺寸，并對工藝參數(shù)進行核定和計算。之后進行初步的審查對所存在的問題進行確定和修正，然后繪制模具總裝配圖，按裝配圖繪制成型零件及所有需要加工的零件工作圖，同時考慮零件的加工工藝。 關鍵字：雪碧瓶蓋；注塑模具；注射機 Abstract Plastic industry is one of the world's fastest-gr

3、owing industrial .In everyday life almost everyday use plastic products, most of these products by injection molding method production. As is known to all, injection molding process is making all sorts of shapes of product and low-cost production complex shape product manufacturing process.The gradu

4、ation design of the main content is XueBi lid injection mold design. From plastic material performance analysis, according to the basic plastic parts,shape and size of the rational selection of injection molding method. Through the analysis of the technology of plastic parts for mold production cond

5、itions and with manufacture level of mastery and work out forming process card. In setting out after forming process card to begin die structure design.One die structure design process includes: cavity number and positioning,die structure form design, dynamic model and decide the determination of fo

6、rming parts size mold, gating system forms and sizes, stripping the sure way to determine, tempering and exhaust system identified, formwork choice to stay above the steps are done, started drawing die structure sketches, according to the concrete size checking injection molding tool and injection m

7、olding machine,and the relevant dimensions of verification and calculation process parameters. Carries on the preliminary review after some issues identified and fix, then draw mold assembly drawing, according to total drawings forming parts and all needs processing, and consider working drawing par

8、ts machining process of the part. Keyword: XueBi lid; injection mould ; injector machine 目 錄 1 塑件的分析…………………………………………………………………………1 1.1 壁厚分析…………………………………………………………………… 1 1.2 圓角分析…………………………………………………………………… 1 2 塑件材料的選擇及材料特性………………………………………………………2 2.1 材料的選擇………………………………………………………

9、………… 2 2.1.1 基本特性………………………………………………………………2 2.1.2 成型特性………………………………………………………………2 2.1.3 綜合性能………………………………………………………………2 2.2 LDPE的注射工藝參數(shù)………………………………………………………3 3 塑件的形狀尺寸的計算……………………………………………………………4 4 型腔數(shù)目的確定及排布……………………………………………………………5 4.1 型腔數(shù)目常用方法………………………………………………………… 5 4.1.1 根據(jù)經(jīng)濟性確定型腔數(shù)目……………………………

10、………………5 4.1.2 根據(jù)注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目……………………………5 4.1.3 根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目…………………………………………5 4.1.4 根據(jù)注射機的額定最大注射量確定型腔數(shù)目………………………5 4.2 型腔的排布設計原則……………………………………………………… 6 5 分型面的選擇…………………………………………………………………… 7 5.1 分型面的選擇原則…………………………………………………………7 6 澆注系統(tǒng)的設計………………………………………………………………… 8 6.1 設計原則………………………………………………………

11、……………8 6.1.1 主流道設計………………………………………………………… 8 6.1.2 冷料穴的設計……………………………………………………… 8 6.1.3 分流道設計………………………………………………………… 8 6.1.4 澆口設計…………………………………………………………… 9 6.1.5 溢流排氣系統(tǒng)的設計……………………………………………… 10 7 注射機的選擇及型號和規(guī)格…………………………………………………… 11 7.1 初步估算澆注系統(tǒng)的參數(shù)…………………………………………………11 7.2 XS-Z-30 注射機技術(shù)規(guī)格………………………

12、……………………… 11 7.2.1 注射機的分類……………………………………………………… 12 8 成型零部件的結(jié)構(gòu)設計及工作尺寸計算……………………………………… 13 8.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設計……………………………………………………13 8.1.1 凹模的的結(jié)構(gòu)設計………………………………………………… 13 8.1.2 凸模的結(jié)構(gòu)設計…………………………………………………… 13 8.2 成型零件工作尺寸計算……………………………………………………13 8.2.1 凹模徑向尺寸計算………………………………………………… 14 8.2.2 凸模尺寸計算…………………

13、…………………………………… 15 8.2.3 型芯徑向尺寸計算………………………………………………… 15 8.2.4 計算螺紋型芯的工作尺寸………………………………………… 16 8.2.5 型腔壁厚和底板厚度計算………………………………………… 17 9 導向機構(gòu)的設計………………………………………………………………… 19 9.1 導柱導向機構(gòu)的作用………………………………………………………19 9.1.1 定位件用…………………………………………………………… 19 9.1.2 導向作用…………………………………………………………… 19 9.1.3 承受一定的側(cè)向壓

14、力……………………………………………… 19 9.2 導柱導套的設計原則………………………………………………………19 9.3 導柱導套的設計……………………………………………………………19 9.4 導柱的設計…………………………………………………………………20 9.4.1 導柱的結(jié)構(gòu)………………………………………………………… 20 9.4.2 對導柱的要求……………………………………………………… 20 9.5 導套的設計…………………………………………………………………21 9.5.1 導套的結(jié)構(gòu)………………………………………………………… 21 9.5.2 對導套的

15、要求……………………………………………………… 21 10 脫模機構(gòu)的設計…………………………………………………………………23 10.1 脫模機構(gòu)的組成………………………………………………………… 23 10.2 脫模機構(gòu)的分類………………………………………………………… 23 10.2.1 按驅(qū)動方式分………………………………………………………23 10.2.2 按推出零件的類別分類……………………………………………23 10.2.3 按脫模動作分類……………………………………………………24 10.3 設計原則………………………………………………………………… 24 10

16、.4 鎖模力的計算…………………………………………………………… 24 11 冷卻系統(tǒng)設計……………………………………………………………………27 11.1 冷卻系統(tǒng)的作用………………………………………………………… 27 11.2 設計冷卻系統(tǒng)時應考慮的因素………………………………………… 27 11.3 冷卻系統(tǒng)的開設原則…………………………………………………… 27 11.4 注射模冷卻系統(tǒng)設計原則……………………………………………… 28 11.4.1 冷卻系統(tǒng)機構(gòu)設計…………………………………………………28 11.4.2 冷卻系統(tǒng)的主要零件……………………………………

17、…………29 11.4.3 冷卻系統(tǒng)的計算……………………………………………………29 12 模具工作過程……………………………………………………………………32 12.1 模具基本工作過程……………………………………………………… 32 13 設計總結(jié)…………………………………………………………………………33 參考文獻…………………………………………………………………………… 34 致 謝……………………………………………………………………………… 35 1 塑件的分析 該塑料制品為瓶蓋，

18、其塑件的結(jié)構(gòu)以及表面形狀較為簡單，整個塑件呈筒狀，整個塑件高達15mm，外徑為28mm，壁厚1mm，中間銜接部分以圓弧過渡。作為實用零件對其尺寸公差沒有太嚴格的要求，故在本次設計中可以忽略此方面的考慮，以降低模具的加工制造成本。且塑件本身壁厚較小、均勻，適合于大批大量的注塑模具生產(chǎn)。塑件圖如下所示： 圖 1 塑件產(chǎn)品圖 1.1 壁厚分析 塑件的壁厚對塑件質(zhì)量的影響很大。壁厚過小，成型時熔融塑料流動阻力大，充模困難，特別是大型且形狀復雜的塑件更為突出。壁厚過大，不但浪費原料，而且增加冷卻時間，更重要的是塑件產(chǎn)生氣泡、縮孔、翹曲變形等缺陷。查相關手冊可知，該塑件的壁厚均為1mm在其最小壁

19、厚范圍內(nèi)。因此，該塑件符合注塑模具成型的厚度條件。 1.2 圓角分析 為了避免應力集中，提高塑件的局部強度，改善熔體的流動情況且便于脫模，在塑件各內(nèi)外表面的連接處，應采用過渡圓弧。塑件上的過渡圓弧對于模具制造也是必要的。在無特殊要求時，塑件連接處均應有不小于0.5～1mm的圓角。按照圓角的設計原則：一般外圓弧半徑應是厚度的1.5倍、內(nèi)圓弧半徑應是厚度的0.5倍。本次設計要求該塑件的內(nèi)外圓弧半徑結(jié)合生產(chǎn)實際來設計，根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)力狀況以及條件設備，此塑件的內(nèi)外過渡圓弧是小半徑為0.5mm，適合注塑制品的結(jié)構(gòu)和工藝要求。 2 塑件材料的選擇及材料特性 2.1 材料的選擇 該塑件在

20、尺寸上要求比較高,且在長期的使用過程中需要較高的強度和硬度，也要求有一定的耐磨性，在保證塑料制品的功能和性能的同時還要考慮到加工生產(chǎn)、成本和供應。綜合上述各方面的考慮和甄選以及結(jié)合工廠的實際生產(chǎn)，選用收縮率較小、綜合性能優(yōu)良、在工程技術(shù)中應用廣泛的塑料LDPE（低密度聚乙烯）。 2.1.1 基本特性 低密度聚乙烯（LDPE）是高壓下乙烯自由基聚合而獲得的熱塑性塑料。 無毒、無味、呈乳白色。密度為0.94～0.965g/cm3,有一定的機械強度,具有較好的柔軟性、耐沖擊性及透明性，但和其他塑料相比機械強度低，表面硬度差。聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異，常溫下聚乙烯不溶于任何一種已知的溶劑，并耐稀硫酸

21、、稀硝酸和任何濃度的其他酸以及各種濃度的堿、鹽溶液。聚乙稀有高度的耐水性，長期與水接觸其性能可保持不變。其透水氣性能較差，而透氧氣和二氧化碳以及許多有機物質(zhì)蒸氣的性能好。在熱、光、氧氣的作用下會產(chǎn)生老化和變脆。一般使用溫度約在80 oC左右。能耐寒，在-60 oC時仍有較好的力學性能，-70 oC時仍有一定的柔軟性。 2.1.2 成型特性 結(jié)晶形塑料,吸濕性小,成型前可不預熱，熔體粘度小，成型時不易分解，流動性極好, 溢邊值為0.02mm左右,流動性對壓力變化敏感，加熱時間長則易發(fā)生分解。冷卻速度快,必須充分冷卻,設計模具時要設冷料穴和冷卻系統(tǒng)。收縮率大，方向性明顯，易變形、翹曲，結(jié)晶度及

22、模具冷卻條件對收縮率影響大，應控制模溫。宜用高壓注射，料溫要均勻，填充速度應快，保壓要充分。不宜采用直接澆口注射，否則會增加內(nèi)應力，使收縮不均勻和方向性明顯。應注意選擇澆口位置。質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹時可強行脫模。 2.1.3 綜合性能 壓縮比： 1.84~2.30 熱變形溫度： 1.88MPa---- 48oC 0.46MPa---- 60~82oC 抗拉屈服強度： 22~39 Mpa 拉伸彈性模量： 0.84~0.95Gpa 彎曲強度： 25~40Mpa 彎曲彈性模量： 1.1~1.4 Gpa 壓縮強度：

23、 225 Mpa 疲勞強度： 11 Mpa（107周） 脆化溫度： -70 2.2 LDPE的注射工藝參數(shù) 注射機類型： 柱塞式 噴嘴形式： 直通式 噴嘴溫度： 150~170oC 料筒溫度：（前） 170~200oC 料筒溫度：（后） 140~160oC 模溫： 30~45oC 注射壓力： 60~100Mpa 保壓力： 40~50Mpa 注射時間： 0~5s 保壓時間： 15~60s 冷卻

24、時間： 15~60s 成型周期： 40~140s 3 塑件的形狀尺寸的計算 塑件的工作條件對精度要求較高，根據(jù)LDPE的性能可選擇其塑件的精度等級為6級精度（查閱《塑料成型工藝與模具設計》P67表3-9）。 外徑: 28mm 壁厚: 1mm 內(nèi)徑: 16mm 壁厚: 1mm 由體積計算公式可計算得塑件的近似體積得: ……………………………………（1） 查得LDPE(低密度聚乙烯)密度約為: 由

25、公式代入數(shù)據(jù)可得塑件的質(zhì)量為： ……………………………………（2） 塑件如下圖所示 圖2塑件圖 4 型腔數(shù)目的確定及排布 4.1 型腔數(shù)目常用方法 為了使模具與注射機的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性，并保證塑件精度，模具設計時應確定型腔數(shù)目，常用的方法有以下： 4.1.1 根據(jù)經(jīng)濟性確定型腔數(shù)目 根據(jù)總成型加工費用最小的原則，并忽略準備時間和試生產(chǎn)原材料費用，僅考慮模具加工費和塑件成型加工費。 4.1.2 根據(jù)注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目 當成型大型平板制件時，常用這種方法。設注射機的額定鎖模力大小為，型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力

26、為,單個制品在分型面上的投影面積為，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為，則： ………………………………（3） 4.1.3 根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目 根據(jù)經(jīng)驗，在模具中每增加一個型腔，制品尺寸精度要降低4%,高模具中的型腔數(shù),制品的基本尺寸為，塑件尺寸公差為,單型腔模具注塑模具生產(chǎn)時可能性產(chǎn)生的尺寸誤差為(不同的材料，有不同的值，如：聚甲醛為0.2%,尼龍66為0.3% ,聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS等非結(jié)晶型塑料為0.05%),則有塑件尺寸精度的表達式為： ………………………（4） 簡化后可得型腔數(shù)目為： ……………………………………（5） 對于高精度制品，由于多型腔模具難以使各型腔

27、的成型條件均勻一致，故通常推薦型腔數(shù)目不超過4個。 4.1.4 根據(jù)注射機的額定最大注射量確定型腔數(shù)目 設注射機的最大注射量G，單個制品的質(zhì)量為W1，澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為W2，則型腔數(shù)目n為： ……………………………………（6） 4.2 型腔的排布設計原則 多型腔有模板上的排列形式通常有圓形、H形、直線型及復合型等，在設計時應遵循以下原則： （1） 盡可能采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。 型腔布置與澆口開高部位應力求對稱，以便停止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 （2） 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸。 已知的體積V塑或質(zhì)量W塑 ，又因為此產(chǎn)品屬大批量生產(chǎn)

28、的小型塑件，但制件尺寸精度較高，綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素，以及注射機的型號選擇，初步確定采用一模四腔，分流道的直徑采用1.6~9.5mm(參見《塑料制品成型及模具設計》P59表4-3部分塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍)。由塑件的外形尺寸(塑件壁厚0.8<1.0<2.4)和機械加工的因素，確定采用點澆口，根椐塑件的材料及尺寸，澆口直徑可選0.8~1.3mm(參見《塑料制品成型及模具設計》P67表4-7側(cè)澆口和點澆口的推薦值)。采用對稱平衡的排布,如下圖示： 圖3型腔數(shù)目及排布圖 5 分型面的選擇

29、分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面.一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以與合模方向平行或傾斜。 5.1 分型面的選擇原則 （1） 便于塑件脫模； （2） 開模是應盡量使塑件留在動模內(nèi)； （3） 應有利于側(cè)面分型和抽芯； （4） 應合理塑件在型腔中的方位； （5） 考慮和保證塑件的外觀不遭損害； （6） 盡力保證塑件尺寸的精度要求； （7） 有利于排氣和盡量使模具加工方便。 本塑件屬于薄壁殼小型塑件，塑件冷卻時會因為收縮作用而包覆在凸模上，故從塑件脫模和精度要求角度考慮，應有利于塑件滯留在動模一側(cè)，以便于脫模，

30、而且不影響塑件的質(zhì)量和外觀形狀，以及尺寸精度。 綜合以上因素，分型面應選擇在瓶蓋的下部較為合理，如圖所示: 圖4 分型面圖 6 澆注系統(tǒng)的設計 注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的開始端到型腔之間的熔體流動通道。其作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。 澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 6.1 設計原則 澆注系統(tǒng)的設計應保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、流程應盡量短、防止型芯變形、整修應方便、防止制品變形和翹曲、應與塑件材料品種相適用、冷料穴設計合理、盡量減少塑料的消耗。 6.1.1 主流道設

31、計 主流道是連接注射機噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度。 本塑件所用的材料為LDPE（底密度聚乙烯），根據(jù)其流動性特點，主流道設計的主要參數(shù)如下： （1） 主流道圓錐角，內(nèi)壁粗糙度為. （2） 主流道大端呈圓角，取半徑,以減小料流轉(zhuǎn)過渡時的阻力。 （3） 主流道應盡可能的短，過長則會影響熔體的順利充型，此處根據(jù)實際情況選. （4） 襯套與主流道設計成整體, 材料使用，熱處理強度為. 6.1.2 冷料穴的設計 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，其作用就是存放料流前峰的“冷料”,防止“冷料”進入型腔而形成冷接縫；此外，在開模時又能將

32、主流道凝料從定模板中拉出。 本塑件采用Z形拉料桿的冷料穴。 6.1.3 分流道設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用。多型腔模具必定設計分流道，單型腔大型塑件在使用多個點澆口時也要設置分流道。 （1） 分流道截面形狀和尺寸的選擇 通常的分流道截面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和六角形等，為了減少流道內(nèi)壓力損失和傳熱損失，希望流道的截面積大、表面積小。因此可用流道截面積與其周長的比值來表示流道的效率。由于正方形流道凝料脫模困難，六角形流道效率低而圓形截面流道在加工時兩半很難對準，在此，選擇半圓形，取半圓直徑4.5mm.參見《塑料制品成型及模具設計》59

33、頁表4-3 （2） 分流道的布置 分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置分平衡式與非平衡式兩種，根據(jù)上面所選型腔的布局，分流道采用平衡式的布置如下圖： 圖5 分流道的布置 6.1.4 澆口設計 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件質(zhì)量的影響很大。 澆口的位置對制品的質(zhì)量影響很大，在確定澆口時應遵循以下原則： （1） 避免引起熔體破裂現(xiàn)象； （2） 有利于塑料熔體補縮； （3） 有利于熔體流動； （4） 有利于型腔內(nèi)氣體的排出； （5） 減少塑件熔接痕增加熔接強度； （6） 防止料流將型芯或嵌

34、件擠壓變形； （7） 保證流動比在允許范圍內(nèi)； （8） 注意高分子取向?qū)λ芗阅艿挠绊憽? 根據(jù)以上原則，本塑件屬于小型塑件，圓筒類制品，其表面要求較高，而點澆口截面積小，對于纖維增強的塑料，澆口斷開時不會損傷塑件表面，故而確定采用點澆口。 基本參數(shù)如下圖所示: 圖6 澆注系統(tǒng)圖 根據(jù)塑件的外形尺寸和質(zhì)量等決定影響因素，初步取值如下： 由塑件質(zhì)量 d取4 D取6 d=4mm D=6mm R=15mm h=5mm d1=1mm H1=4.5mm l=60~70mm L=25mm a=4 a1=10 L1=17mm

35、 6.1.5 溢流排氣系統(tǒng)的設計 排氣系統(tǒng)對于讓塑料充滿型腔，防止產(chǎn)生接縫和表面輪廓不完整等缺陷有著很重要的作用。一般大型模具，要在分型面開設專門的排氣槽，以利型腔內(nèi)氣體的排除。 排氣方式：排氣槽一般通常開設在分型面上凹模一邊，位置位于塑料熔體流動的末端。一般情況下，排氣槽尺寸以氣體能夠順利排出而不產(chǎn)生溢料為原則。排氣槽寬度可取1.5~6mm，深度可取0.025~1mm，長度可取0.8~1.5mm。 但對于此模具，無需設計專門的排氣槽來排氣，可通過分型面及活動型芯與模板之間配合間隙來排氣，足夠能使氣體順利排出。 注：在工廠中，可以利用推桿和模板間的間隙；模板和型芯定位孔；模板和鑲塊的

36、縫隙；側(cè)抽芯和型腔板的間隙；定模活動型芯和定面板的間隙等排氣。甚至當動定模接觸表面的粗糙度較大時，動定模之間也可以排氣。 在本設計中，可利用頂桿間隙和定模型芯間隙排氣，不再開設排氣系統(tǒng)。 7 注射機的選擇及型號和規(guī)格 7.1 初步估算澆注系統(tǒng)的參數(shù) 體積: 。 其質(zhì)量約為：。 。 可以初步選項注射機型號為： XS-Z-30 7.2 XS-Z-30注射機的技術(shù)規(guī)格 注射方式： 柱塞式 型號： XS-Z-30 額定注射量(cm3)： 30

37、 螺桿直徑(mm)： 28 注射壓力(MPa)： 119 注射行程(mm)： 130 注射時間(s)： 0.7 合模力(kN)： 250 最大注射面積： 90 最大開(合模行程(mm)： 160 模具最大厚度(mm)： 180 模具最小厚度(mm)： 60 模板最大距離(mm)： 340 動、定模固定板尺寸(mm)： 250×280 噴嘴圓弧(mm)：

38、 12 噴嘴孔徑(mm)： 2 以上參數(shù)參見《塑料制品成型及模具設計》第240 頁附錄E，部分國產(chǎn)注射成型機的型號及技術(shù)參數(shù)。 柱塞式注射機成型原理： 先將粉狀或粒狀從注射機的料斗中送進配備加熱裝置的料筒中，塑化成熔融狀態(tài)；然后，在柱塞的推動下，塑料熔體被壓縮，并以極快的速度向前經(jīng)噴嘴注入到模具型腔中，最后充滿型腔的熔體經(jīng)過保壓、冷卻而固華成塑件開模取出。如此即完成一個成型周期。 柱塞式成型機中，塑料熔化成黏流態(tài)的熱量主要由筒外部的加熱器提供。在柱塞的平穩(wěn)推動下，料流是一種平緩的滯流態(tài)勢。料筒內(nèi)同一橫截面上不同徑距的質(zhì)點有著梯度變化的流速，結(jié)果靠料

39、筒軸心的流速快，靠近料筒壁的流速慢。料筒同一截面上的溫度分布也有差異，靠近筒壁的料，因流速慢，又直接接受外壁的電熱圈加熱，所以溫度高；而靠近軸心的料，因流動快，且又與料筒加熱圈隔了一層熱阻很大的塑料層，所以溫度低?？梢娫谥搅贤矁?nèi)，塑料的塑化程度很不均勻。 7.2.1 注射機的分類 （1） 按外形可分為：臥式、立式和直角式 （2） 按傳動方式可分為：機械式、液壓式和液壓、機械聯(lián)合式 （3） 按用途又可分為：通用型和專用型 所選注射機的型號為：XS-Z-30，屬于臥式通用型注射機。 8 成型零部件的結(jié)構(gòu)設計

40、及工作尺寸計算 8.1成型零部件的結(jié)構(gòu)設計 塑料在成型加工過程中，用來充填塑料熔體以成型制品的空間被稱為型腔。而構(gòu)成這個型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模，凸模、小型芯、螺紋型芯或型環(huán)等。由于這些成型零件直接與高溫、高壓的塑料熔體接觸，并且脫模時反復與塑件摩擦，因此要求它有足夠的強度、剛度、硬度、耐摩性和較低的表面粗糙度。同時還應考慮零件的加工性和模具的制造成本。 8.1.1 凹模的的結(jié)構(gòu)設計 凹模又稱陰模，是成型塑件外輪廓的零件。凹模有整體結(jié)構(gòu)式和組合式。 （1） 整體式凹模：由整塊金屬材料直接加工而成，這種形式的結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，不易變形，成型的塑件質(zhì)量

41、較好。但當塑件形狀復雜時，采用一般機械加工方法制造型腔比較困難。因此它適用于形狀簡單的塑件。 （2） 組合式凹模：對于形狀復雜的塑件或難于機械加工的整體式凹模，為了節(jié)省貴金屬，便于型腔加工，減少熱處理，通常采用組合式凹模。 亦可以分為：整體式凹模、整體嵌入式凹模、局部鑲嵌式凹模、大面積鑲嵌式凹模、四壁拼合式凹模。 本塑件的外形簡單，采用整體式凹模。其適用于形狀簡單且凸模高度較小的塑件，整體式凹模為非穿通式模體，強度好，不易變形。 8.1.2凸模的結(jié)構(gòu)設計 凸模，是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合式。 （1） 整體式凸模：當塑件的內(nèi)形比較簡單，深度不大時，可采用整體式

42、凸模，其結(jié)構(gòu)牢固，成型塑件的質(zhì)量好，但機械加工不便，鋼材耗量較大，適用于小型凸模。 （2） 組合式凸模：當塑件的內(nèi)形比較復雜而不便于機械加工時，或形狀雖不復雜，但為了節(jié)省貴金屬，減少加工量，通常采用組合式凸模。固定板和凸模可分別采用不同的材料制造和熱處理，然后再連接成一體，這種結(jié)構(gòu)形式適用于大型凸模。 由瓶蓋的特殊結(jié)構(gòu)，有兩層，內(nèi)有螺絲，采用鑲件組合式凸模。 8.2 成型零件工作尺寸計算 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸，通常包括凹模和凸模的徑向尺寸（包括零件的長和寬）、凹模和凸模的高度尺寸及位置尺寸，故零件的工作尺寸計算主要是凹模和凸模的尺寸計算。 （1） 產(chǎn)生偏

43、差的原因： 塑料的成型收縮：成型收縮引起制品產(chǎn)生尺寸偏差的原因有：預定收縮率（設計算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實際收縮率之間的誤差；成型過程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動。 σs=(Smax-Smin)×制品尺寸 σs 成型收縮率波動引起的制品的尺寸偏差。 Smax、Smin 分別是制品的最大收縮率和制品的最小收縮率。 　　　　　　　　　 成型零部件的模具制造偏差： 工作尺寸的制造偏差包括模具的加工偏差和裝配偏差。加工偏差就是模具在制造過程中所產(chǎn)生的尺寸偏差，裝配偏差主要是模具在分型面上的合模間隙以及組合模具的配合偏差。 成型

44、零部件的磨損： 成型零部件的摩損相對于精度要求不高的大型零部件來說，可以不考慮，但對于精度要求較高的小型零部件，就必須要對其進行考慮。 （2） 本產(chǎn)品為LDPE制品，屬于大批量生產(chǎn)的小型塑件，預定的收縮率的最大值和最小值分別取1.5%和3.5％。平均收縮率為2.5%,此產(chǎn)品采用6級精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù)x取值可在0.5~0.75的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到IT7～IT8級，綜合參考，相關計算具體如下： 8.2.1 凹模徑向尺寸計算 （相關公式參見《塑料制品成型及模具設計》

45、第79-80頁） 圖B: …………………………（7） ………………………（8） ………………………（9） ………………………………（10） 8.2.2 凸模尺寸計算 圖A中： …………………………（11） ……………………………（12） …………………………（13） ……………………………（14） ……………………（15） 圖C中，螺紋型芯與大型芯的配合采用H8/f8。 8.2.3 型芯徑向尺寸計算 ………………………（16） ……………………（17） ……………………（18）

46、 a b c 圖7成型零件尺寸 8.2.4 計算螺紋型芯的工作尺寸 （1） 螺紋型芯大徑： （2） 螺紋型芯中徑： （3） 螺紋型芯小徑： , , ——— 分別為螺紋型芯的大，中，小徑； ，，——— 分別為塑件內(nèi)螺紋大，中，小徑基本尺寸； ———塑件螺紋中徑公差； ———螺紋型芯的中徑制造公差，其值取。 將數(shù)據(jù)代入以上公式計算得： ………………………（19） ………………………（20） ……

47、………………（21） 8.2.5 型腔壁厚和底板厚度計算 注射模在其工作過程需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過大，注射模及其成型零部件將會產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，或產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象，從而導致整個模具失效或無法達到技術(shù)質(zhì)量要求。因此，在模具設計時，成型零部件的強度和剛度計算和校核是必不可少的。 一般來說，凹模型腔的側(cè)壁厚度和底部的厚度可以利用強度計算決定，但凸模和型芯通常都是由制品內(nèi)形或制品上的孔型決定，設計時只能對它們進行強度校核。 因在設計時采用的是鑲嵌式圓形型腔。

48、因此，計算參考公式如下： （1） 側(cè)壁： 按強度計算： …………………………………（22） 按剛度計算： …………………………（23） （2） 底部： 按強度計算： ……………………………………（24） 按剛度計算： ……………………………………（25） （3） 凸模計算： 按強度計算： ……………………………（26） 按剛度計算： ……………………………（27） 參數(shù)符號的意義和單位以及經(jīng)查表所得值如下： 模腔壓力MPa取值范圍50~70 材料的彈性模量

49、MPa查得2.06×105 材料的許用應力MPa查得176.5； 成型零部件的許用變形量查得0.05； 將以上值代入公式計算可得： 按強度計算得： 按剛度計算得： 模具采用材料為，淬火中溫回火，高于 9 導向機構(gòu)的設計 為了保證注射模準確合模和開模，在注射模中必須設置導向機構(gòu)。導向機構(gòu)的作用是導向，定位以及承愛一定的側(cè)向壓力。導向機構(gòu)包括導柱導向和錐面定們兩種，根據(jù)本塑件的實際情況，采用導柱導向機構(gòu)。

50、9.1導柱導向機構(gòu)的作用 9.1.1 定位件用 模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調(diào)整。 9.1.2 導向作用： 合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。 9.1.3 承受一定的側(cè)向壓力 9.2 導柱導套的設計原則 （1） 導柱應合理地均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，以保證模具的強度。 （2） 導柱的長度應比型芯端面的高度高出6-8mm，以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞。 （3） 導柱和導套應有足夠的耐磨度和強度。 （4）

51、 為了使導柱能順利的進入導套、導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角。 （5） 導柱設在動模一側(cè)可以保護型芯不愛損傷，而設在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。 （6） 一般導柱滑動部分的配合形式按H8/f8的間隙配合，導柱和導套與模板間的定位按H7/k6的過渡配合，導套外徑的配合按H6/k6。 （7） 除了動模、定模之間設導柱、導套外、，一般還在動模座板與推板之間設置導柱和導套，以保證推出機構(gòu)的正常運動。 （8） 導柱的直徑應根據(jù)模具大小而決定，可參考標準框架數(shù)據(jù)選取。 9.3 導柱導套的設計 一般在注射模中，動、定模之間的導柱既可設置在動模一

52、側(cè)，也可設置在定模一側(cè)，視具體情況而定，通常設置在型芯凸出分型面最長的那一側(cè)。而雙分型的注射模，為了中間板在工作過程中的支承和導向，所以在定模一側(cè)一定要設置導柱。 9.4 導柱的設計 9.4.1導柱的結(jié)構(gòu) （1） 鉚合式導柱：結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，但導柱損壞后更換麻煩。 （2） 直通式導柱：拆裝方便，便于維修，但制造比較費時，且需增加墊板，適用于大型固定式模具。 （3） 壓入式合模銷：在垂直分型面的模具中，為了保證錐模套中的對拼凹模相對位置準確，常采用兩個合模銷。 本次設計結(jié)合零件結(jié)構(gòu)及其它各方面的要求，選用直通式導柱。 9.4.2 對導柱的要求 （1） 導柱的長度必須比凸模端面

53、的高度高出6～8㎜，以免在導柱未導正方向之前型芯進入型腔時與凹模相碰而損壞。此外，導柱長于凸模端面，脫模后可按任何利于操作的位置放在工作臺上，而不致于擦傷凸模成型表面。 （2） 為使導柱能順利地進入導套，導柱的端部應該做成圓錐形或半球形的先導部分。球形先導部分因制造費時，一般很少采用。 （3） 導柱的直徑應根據(jù)模具尺寸來確定，應保證導柱具有足夠的抗彎強度。 （4） 導柱應具有堅硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的型芯。 （5） 導柱尾部通常應埋入模板內(nèi)。 （6） 導柱配合部分的表面光潔度應高一些。 （7） 導柱滑動部分按H8/h8間隙配合，固定部分按H7/m6過渡配合 導柱的尺寸如下

54、圖： 圖8 導柱 導柱與導套選用間隙配合。 9.5 導套的設計 9.5.1導套的結(jié)構(gòu) （1） 套筒式導套：用于模套高度不大的簡單模具。 （2） 臺階式導套：檢修方便，能保證導向精度，主要用于精度要求較高的大型模具。 （3） 凸臺式導套：主要用于固定式模具中的推出機構(gòu)。 （4） 帶油槽的導套：可以改善導向條件，減少磨擦，但增加了制造成本，僅用于模具溫度不高的固定式注射模。 結(jié)合零件結(jié)構(gòu)及模具整體要求，選用臺階式導套。 9.5.2對導套的要求 （1） 為使導柱比較順利地進入導套，在導套的前端應倒有圓角R。 （2） 對于大型注射模，當開模力

55、過大時，為了防止導套拔出，應在導套上部加裝蓋板。 （4） 導套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，但其硬度應低于導柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導柱或?qū)桌? （5） 導套配合部分的表面光潔度不能過低。 （6） 導套孔的滑動部分按H8/h8間隙配合，導套外徑按H7/m6過渡配合。 導套設計及尺寸如下圖所示: 圖9導套 點澆口形式的雙分型號面注射模應注意使分型面的分型號距離能保證澆注系統(tǒng)凝料順利取出，一般A分型號面分型距離為： ——分型面分型距離(mm)； ——澆注系統(tǒng)凝料在合模方向上的長度(mm)。 雙分型面模具中要注意導向的設置及導柱的長度，如刻導柱同時對動模部分導

56、向，則導柱導向部分的長度應按下式計算： ——導柱導向部分長度(mm); ——分型面分型距離(mm); ——中間板的厚度(mm)。 定端與模板間用或的過渡配合,導向部分通常采用或的間隙配合。 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的要求，與導柱同動作的彈簧應布置4個，并盡可能對稱布置于A分型面的四周，以保持分型時彈力均勻，中間板不被卡死。 布局形式如圖所示： 圖10 導柱排布圖 10 脫模機構(gòu)的設計 在注射成型的每一循環(huán)中，都必須便于塑件從模具型腔中型芯上脫出,模具中這種脫出機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)（或推出機構(gòu)、頂出機構(gòu)）。脫模機構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個動作，即首先將塑件和澆注系

57、統(tǒng)凝料等與模具松動分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內(nèi)取出。 10.1 脫模機構(gòu)的組成 推出機構(gòu)由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構(gòu)的導向與復位部件組成。即推件板、推件板緊固螺釘、推板固定板、推桿墊板、頂板導柱、頂板導套以及推板緊固螺釘。 10.2 脫模機構(gòu)的分類 10.2.1 按驅(qū)動方式分 （1） 手動脫模，它是在開模后，用人工操作推出機構(gòu)取出塑件。其動作平穩(wěn)，對塑件無撞擊，操作安全，但勞動強度大，生產(chǎn)效率低； （2） 機動脫模，是利用注射機的開模動作使塑件脫離型腔。開模時塑件先隨動模一起移動，達到一定位置時，脫模機構(gòu)被注射機上固定不動的推桿（或頂桿）頂住而不能隨動模繼續(xù)

58、移動，從而使塑件脫離模腔。機動脫模生產(chǎn)效率高，推出力大，生產(chǎn)中被廣泛采用； （3） 液壓脫模，注射機上設置有專用的液壓頂出裝置（即液壓缸），當開模到一定距離后，通過液壓缸活塞驅(qū)動而實現(xiàn)脫模動作。液壓式的頂出力、速度和時間可通過液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)，但需要專用液壓裝置； （4） 氣動脫模，利用壓縮空氣，通過型腔里微小的頂出氣孔或受氣閥將塑件吹出，氣動方式可以真截吹出塑件，且制件表面無任何痕跡，但是需要專用裝置。 10.2.2 按推出零件的類別分類 （1） 推桿式脫模，應用廣泛，常用圓形截面推桿，其具有制造簡單、更換方便、推出效果好等特點。是推桿直接與塑件直接接觸，開模后將塑件推出。 （2） 推

59、管推出脫模，又稱空心推桿或頂桿.特別適用于圓環(huán)形、圓筒形等中心帶孔及薄壁圓桶形塑件.推管整個周邊推頂塑件，使塑件受力均勻，無變形、無推出痕跡等優(yōu)點。推管推出機構(gòu)的常用方式是將主型芯固定于動模座板的推管脫模機構(gòu)。 （3） 推件板推出脫模，又稱卸料板或刮板。其特點是推出面積大、推力均勻，塑件不易變形，表面無推出痕跡，結(jié)構(gòu)簡單，模具無需設置復位桿，適用于大筒形塑件或薄壁容器及各種罩殼形塑件。 （4） 利用成型零件推出制品的脫模，適用于螺紋型環(huán)一類的制品，利用模具中某些成型零件推出塑件。 （5） 多元聯(lián)合式脫模，對于某些深腔殼體、薄壁制品以及帶有環(huán)狀凸起、凸肋或金屬嵌件的復雜制品，為防止其出現(xiàn)缺

60、陷，常采用兩種或兩種以上的推出機構(gòu)聯(lián)合動作以完成脫模過程。 10.2.3 按脫模動作分類 （1） 一次推出脫模，最常用的一種脫模方式，塑件只經(jīng)過推出機構(gòu)一次動作就能脫模，故又稱簡單機構(gòu)。 （2） 二次推出脫模。 一般的塑件，其推出動作都是一次完成的，但是某些特殊形狀的塑件，一次推出動作難以將制品從型腔中推出或者制品不能自動脫落，這時就必須增加一次推出動作才能使制品脫落。 二次推出脫模兩次推出的行程一般都有一定的差值，行程大與行程小者既可以同時動作，也可以滯后動作。同時動作時要求行程小者提前停止動作；若不同時動作時，要求行程大者的零件滯后運動。 （3） 動定模雙向推出脫模，在某些情

61、況下，當塑件被推出后還需延遲動作再推出澆注凝料等，尤其用于潛伏式澆注系統(tǒng)注射模具。 （4） 帶螺紋塑件的脫模機構(gòu)可采用強制脫模、活動型芯和型環(huán)形式脫螺紋及回轉(zhuǎn)式脫螺紋。 10.3 設計原則 （1） 推出機構(gòu)應盡量設在動模一側(cè)，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作； （2） 保證塑件不因推出而變形損壞,外形良好； （3） 結(jié)構(gòu)簡單可靠:機械的運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強度。 10.4 鎖模力的計算 脫模力是指將塑件從型芯上脫出時所需克服的阻力。它是設計脫模機構(gòu)的重要依據(jù)之一.當塑件收縮包緊型芯時，其受力情況為：正壓力，即它的正壓力就是塑件對型芯的包緊力，些時的摩擦

62、阻力為：。當型芯存在錐度的時候，故在脫模力（） 的作用下，塑件對型芯的正壓力降低了,即變成了，所以些時的摩擦阻力為： 式中：F阻 摩擦阻力(N) f 摩擦系數(shù)，一般取f=0.15 - 1.0 因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的正壓力（即包緊力）(N) 脫模力 A 脫模斜率，一般為1度到2度。 根據(jù)力平衡原理，列出平衡方程式： …………………………（28） 由于一般非常小，式中的會非常接近于0,故與之相乘的項之值可近似的等于0,因此上式中的可以忽略，當該項忽略時，上式變成： 當項忽略不記時，即為： ………（29）…………（30） 式中 塑件

63、對型芯產(chǎn)生的單位正壓力,一般,薄件取小值，厚件取大值。 A 塑件包緊型芯的側(cè)壓力 對于不通孔的殼形塑件脫模時，還需要克服大氣壓力造成的阻力,其值為： 為型芯端面面積 故總的脫模力應為： ……………………………（31） 為塑件對型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑件取;模內(nèi)冷卻的塑件約取. 經(jīng)計算,式中取0.25, 取1×107,取. 將數(shù)據(jù)代入上面導出的公式可得： 脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積增加而增大，隨脫模斜度的增加而減小。由于影響脫模力大小的因素很多，如推出機構(gòu)本身運動時的摩擦阻力、塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力及成型工藝條件的波動等等，

64、因此要考慮到所有因素的影響較困難,因此上面計算出來的結(jié)果只是一個近似值，實際的脫模力應比計算出來的要大才合理。 用推件板推出機構(gòu)中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.20~0.25mm的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。 復位零件： 對于推件板推出機構(gòu)而言，由于推桿端面與推件板接觸，可以起到復位桿的作用。因此，可以不必再另外設置復位桿。 排氣系統(tǒng)：當塑料熔體填充型腔時,必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈,一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣

65、體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋），同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設計型腔時必須考慮排氣問題。有時在注射成型過程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開設溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。 通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣，其間隙為0.03~0.05mm。 11冷卻系統(tǒng)設計 塑料在成型過程中,模具溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過高，成型收

66、縮大，脫模后塑件變形率大，而且還容易造成溢料和黏模；模具溫度過低，則熔體流動性差，塑件輪廓不清晰，表面會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當模具溫度不均勻時，型芯和型腔溫度差過大，塑件收縮不均勻，導致塑件翹曲變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。高置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達到理想的溫度要求。 11.1冷卻系統(tǒng)的作用 （1） 防止塑件脫模變形。 （2） 縮短成型周期。 （3） 使結(jié)晶性塑料冷凝形成較低的結(jié)晶度，以得到柔軟性、撓曲性、伸長率較好的塑件。 11.2 設計冷卻系統(tǒng)時應考慮的因素 （1） 模具的結(jié)構(gòu)形式。 （2） 模具的大小。 （3） 塑件熔接痕的位置。 11.3 冷卻系統(tǒng)的開設原則 （1） 當模具僅設一個入水接口和一個出水接口時，應將冷卻管道進行串聯(lián)連接。 （2） 采用多而細的冷卻管道，比采用獨根大冷卻管道好，因為多而細的冷卻管道擴大了模溫調(diào)節(jié)的范圍。 （3） 在收縮率大的塑料制品模具中，應沿其收縮方向設置冷卻回路。 （4） 普通模具的冷卻水應采用常溫下的水，通過調(diào)節(jié)水的流量來調(diào)節(jié)模具溫度。 （5） 合理地確定冷卻管道的中心距以及冷卻管道與型腔壁的距離，一般為冷卻管道