基于ProE的瓶蓋注塑模設計【包含CAD圖紙和文檔所見所得】【注塑模具JA系列】

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紫瑯職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設計任務書 系 部 機電工程系 專業(yè)班級 模具5091 學生姓名 張帥帥 指導教師 程洋 論文題目 基于Pro/E的瓶蓋注塑模設計 畢業(yè)設計（論文）的目的 1對學生在學校所學知識一次全面的總結(jié)和綜合訓練。 2對學生掌握知識及深度運用和理解能力的檢測，提高學生的實踐能力。做到理論結(jié)合實際。更加了解沖裁模具。 3可以了解模具至今的發(fā)展前景狀況，理論結(jié)合實際情況提高自己的綜合分析和解決問題的能力，為以后工作奠定良好的基礎。 畢業(yè)設計（論文）要求 1. 設計思路要清晰，重點突出、符合實際要求、實事求是。 2. 必須要有嚴肅認真的態(tài)度完成畢業(yè)設計任務。 3. 論文要求思路清晰，重點突出，圖文并茂，舉例恰當 4. 認真查閱資料，收集的數(shù)據(jù)資料要求具體、真實、詳細。 5. 論文字數(shù)要求5000字以上。 6. 標題應該簡短，明確。 畢業(yè)設計（論文）進度安排 2011年11月中旬—12月上旬 依照任務書閱讀文獻，收集資料準備草案 2011年12月上旬—12月中旬 確定方案，編寫設計開題報告，并交老師審核 2011年12月中旬—2012年3月中旬 完成初稿，交老師審核。 2012年3月中旬—4月下旬 完成二稿，交老師審核 2012年4月下旬—5月下旬 定稿并提交畢業(yè)設計相關(guān)資料，準備答辯 2012年6月2日—6月3日 答辯 紫瑯職業(yè)技術(shù)學院 2012屆 專業(yè)畢業(yè)設計開題報告 姓名 張帥帥 系部 機電工程系 專業(yè) 模具設計與制造 班級 模具5091 題目 基于Pro/E的瓶蓋注塑模設計 一、選題背景、目的及意義 背景：注塑模具就是利用特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝基礎裝備。 目的: 用注塑模具生產(chǎn)的主要優(yōu)點是制造簡便、材料利用高、生產(chǎn)率高、產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致，特別是對大批量生產(chǎn)的機電產(chǎn)品，更能獲得價廉物美的經(jīng)濟效果。 意義：注塑模具的現(xiàn)代設計與制造和現(xiàn)代注塑工業(yè)的發(fā)展有極密切的關(guān)系。隨著注塑工業(yè)的飛速發(fā)展，注塑模具工業(yè)也隨之迅速發(fā)展。 二、主要內(nèi)容及提綱 第1章 瓶蓋造型設計 第2章 注射機的選擇 第3章 成型零件與澆注系統(tǒng)的設計 第4章 模具零件設計 第5章 模具的裝配和調(diào)試 三、主要方法和措施 通過嚴謹?shù)膽B(tài)度，廣泛的查閱，深入的研究，對閱讀文獻進行細致的歸納 第1： 熟悉任務，收集資料，準備繪圖工具及圖紙，調(diào)研。 第2：繼續(xù)進行必要的設計準備包括復習并掌握有關(guān)模具設計的各種知識；掌握繪圖或計算機繪圖基本技能，填寫開題報告。 第3：繪制零件圖，進行工藝分析，確定分型方案。 第4 ：確定選擇澆點、確定頂出機構(gòu)、確定橫向抽芯機構(gòu)、解決模具的加熱和冷卻等問題，繪制模具草圖，并進行復查、修改。 第 5 ：模具裝配圖、澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)圖等。 第 6：設計并繪制非標準零件圖。 第 7： 整理設計說明書等。 第 8：做好畢業(yè)答辯準備工作，并進行畢業(yè)設計答辯。 四、主要參考文獻 1. 屈華昌.塑料成型工藝與模具設計.北京：機械工業(yè)出版社.2001.8。 2. 黃毅宏、李明輝.模具制造工藝.北京：機械工業(yè)出版社。2002.8 3. 何忠保，陳曉華，王秀英.典型零件模具圖.北京：機械工業(yè)出版社 4. 塑料模具技術(shù)手冊/《塑料模具技術(shù)手冊》編委會編.——北京：機械工業(yè)出版社。 5. 塑料模具設計手冊/《塑料模具設計手冊》編寫組編著.第二版——北京；機械工業(yè)出版社 五、畢業(yè)設計（論文）推進計劃 2011年11月中旬—12月上旬 依照任務書閱讀文獻，收集資料準備草案 2011年12月上旬—12月中旬 確定方案，編寫設計開題報告，并交老師審核 2011年12月中旬—2012年3月中旬 完成初稿，交老師審核。 2012年3月中旬—4月下旬 完成二稿，交老師審核 2012年4月下旬—5月下旬 定稿并提交畢業(yè)設計相關(guān)資料，準備答辯 2012年6月2日—6月3日 答辯 學生簽名： 年 月 日 指導教師意見（對選題的有效性、研究方法的正確性、課題的廣度、深度的意見及開題是否通過）： 通過（ ） 修改后通過 （ ） 未通過 （ ） 指導教師簽名： 年 月 日 注：開題報告裝訂在畢業(yè)設計任務書后 開題是否通過請指導教師在括號內(nèi)打“ √” 紫瑯職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設計（論文） 題 目： 基于Pro/E的瓶蓋注塑模設計 副 標 題： 學 生 姓 名： 張帥帥 所在系、專業(yè)： 機電工程系、模具設計與制造 班 級： 模具5091 指 導 教 師： 程洋 日 期： I 摘 要 本產(chǎn)品是日常應用的塑料瓶蓋，且實用性強。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。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。 關(guān)鍵詞： 塑料蓋、注射模具、注射成型 I 目 錄 摘 要 I 目 錄 I 1、蓋造型設計 1 1.1瓶蓋的選料及其性能 1 1.2瓶蓋注射成型工藝過程 1 1.3瓶蓋的結(jié)構(gòu)分析 2 1.4瓶蓋造型設計過程 2 2、注射機的選擇 5 2.1 注射機規(guī)格 5 2.2 注射機的校核 6 2.2.1 注射機注射容量校核 6 2.2.2 注射機鎖模力校核 6 2.2.3 注射機注射壓力校核 7 2.2.4 注射機模具厚度校核 7 2.2.5 注射機最大開模行程校核 7 3、成型零件與澆注系統(tǒng)的設計 8 3.1凹、凸模成型零件的設計 8 3.1.1加載參照模型 8 3.1.2成型零件設計 9 3.2澆注系統(tǒng)設計 13 3.2.1 主澆道的設計 13 3.2.2分澆道的設計 13 3.2.3 澆口及冷料穴設計 14 3.2.4鑄模和開模 15 3. 3 冷卻系統(tǒng)設計 16 3.3.1 凹、凸模冷卻系統(tǒng)設計 16 4、模具零件設計 17 4.1 推出系統(tǒng)設計 17 4.2 確定模架 18 4.3 模架各裝配零件設計 20 4.3.1 導向零件設計 20 4.3.2 澆注系統(tǒng)零件設計 21 4.3.3 推出機構(gòu)零件 22 4.3.4定位圈 22 4.3.5 其他零件 23 5、模具的裝配和調(diào)試 23 5.1 模具的裝配 23 5.2 模具的調(diào)試 24 致 謝 29 參考文獻 30 I 1、蓋造型設計 1.1瓶蓋的選料及其性能 選用PS作為瓶蓋的材料。 （1）PS的典型應用范圍: 產(chǎn)品包裝，家庭用品（餐具、托盤等），電氣（透明容器、光源散射器、絕緣薄膜等）。 （2）注塑模工藝條件: 干燥處理：除非儲存不當，通常不需要干燥處理。如果需要干燥，建議干燥條件為80℃、2~3小時。 熔化溫度：180~280℃。對于阻燃型材料其上限為250℃。 模具溫度：40~50℃。 注射壓力：200~600bar。 注射速度：建議使用快速的注射速度。 流道和澆口：可以使用所有常規(guī)類型的澆口。 （3）化學和物理特性: 大多數(shù)商業(yè)用的PS都是透明的、非晶體材料。PS具有非常好的幾何穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光學透過特性、電絕緣特性以及很微小的吸濕傾向。它能夠抵抗水、稀釋的無機酸，但能夠被強氧化酸如濃硫酸所腐蝕，并且能夠在一些有機溶劑中膨脹變形。 典型的收縮率在0.4~0.7%之間。 1.2瓶蓋注射成型工藝過程 瓶蓋注射成形工藝過程如下： 注射裝置準備裝料 預烘干 裝入料斗 預塑化 注射裝置準備注射 清理嵌件、預熱 清理模具、涂脫模劑 放入嵌件 合模 注射 保壓 脫模 冷卻 塑件送下工序 注射成形工藝參數(shù)見表1。  表 1 注射機類型 預熱和干燥 料筒溫度（℃） 噴嘴溫度（℃） 溫度（℃） 時間（h） 后段 中段 前段 螺桿式 80～95 4～5 150～170 165～180 180～200 170～180 模具溫度（℃） 注射壓力（Mpa） 成形時間（s） 50～80 60～100 高壓時間 保壓時間 冷卻時間 成形時間 0～5 15～30 15～30 40～70 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 后 處 理 方 法 溫度（℃） 時間（h） 30～60 紅外線燈、烘箱 70 2～4 1.3瓶蓋的結(jié)構(gòu)分析 下面確定瓶蓋的各項技術(shù)參數(shù)： 1）尺寸大小和精度瓶蓋壁厚的厚度不宜過大或過小。如果壁厚太小，則瓶蓋的強度、剛度不夠，同時給制造帶來困難。如果壁厚太大，不僅造成材料浪費，而且容易產(chǎn)生氣泡、縮孔等缺陷，同時因冷卻時間過長而降低生產(chǎn)率，所以瓶蓋壁厚取1mm。塑件的尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動和模具制造誤差，由于我們要設計的零件的工作環(huán)境對精度要求不高，加之選用的塑料PS推薦精度等級為3、4、5級，所以只要求瓶蓋能與其它零件能正常裝配即可，因此瓶蓋選用4級精度。 2）壁厚和圓角塑件壁厚力求各處均勻，以免產(chǎn)生不均勻收縮等成形缺陷。塑件轉(zhuǎn)角處一般采用圓角過渡，其半徑為塑件壁厚的1/3以上，最小不宜小于0.5mm。 3）加強肋為了保證瓶蓋的強度和剛度而不使瓶蓋的壁厚過大，在瓶蓋的適當位置設置了加強肋。 l 4）孔嚴格意義上講塑件上的通孔和盲孔通常用單獨型芯或分段型芯來成形，對于易彎曲變形的型芯，須附設支承住。但是本次設計中，考慮到生產(chǎn)成本的盡量縮小，該空孔的高度不高，以及我們需要的孔在工藝上要求不高，我們采用分型面直接成形法。 1.4瓶蓋造型設計過程 在設計瓶蓋之前，首先看看所需要設計的瓶蓋的具體形狀，以便在接下來的設計中能快速、準確的設計出瓶蓋。需要設計的瓶蓋的具體形狀如圖1所示： 圖1 有了這個大概的形狀圖，下面開始設計零件了。 1、 打開Pro/e，新建->零件—>實體，并命名點確定， Pro/e進入繪制零件狀態(tài)，模型樹和繪圖界面如圖2所示： 圖2 2、建立左端面的拉伸特征。繪制如圖3所示的截面，完成拉伸命令，即可得到左端面的圖形，如圖4所示。 圖3 圖4 建立拉伸特征。繪制截面，拉伸后完成后零件如圖5所示： 3、 圖5 4、 利用拉伸切除命令，如圖6所示： 圖6 5、至此，瓶蓋的主體已經(jīng)設計完畢。 6、進行適當?shù)膱A角處理，使得瓶蓋更加光順、漂亮。零件完成后如圖7所示： 圖7 2、注射機的選擇 2.1 注射機規(guī)格 注射機是熱塑性塑料和部分熱固性塑料注射成形的主要設備，我們選擇注射機型號為XS-Z-60,它的技術(shù)規(guī)格如表2所示。 表 2 型號 螺桿直徑（mm） 注射容量（cm3） 注射壓力（Mpa） 鎖模力(kN) XS-Z-60 38 500 122 500 最大注射面積（cm3） 模板行程（mm） 定位孔直徑（mm） 130 180 模具厚度（mm） 噴嘴 頂出 兩側(cè) 中心孔徑（mm） 最大 最小 球半徑（mm） 孔半徑（mm） 孔徑（mm） 孔距（mm） 200 70 12 4 22 230 50 2.2 注射機的校核 2.2.1 注射機注射容量校核 塑件成形所需的注射總量應小于所選注射機的注射容量。注射容量以容積（cm3）表示時，塑件體積（包括澆注系統(tǒng)）應小于注射機的注射容量，其關(guān)系按2-1式校核 V件≤0.8V注 （2-1） 式中 V件　—塑件與澆注系統(tǒng)的體積（cm3）; V注 —注射機注射容量（cm3）; 0.8 —最大注射容量利用系數(shù)。 在這個設計中， V件= 29 cm3 V注=60cm3 29<0.8*60=48 所以注射機注射容量完全滿足要求。 2.2.2 注射機鎖模力校核 模具所需的最大鎖模力應小于或等于注射機的額定鎖模力，其關(guān)系按2-2式校核 p腔F≤P鎖 （2-2） 式中 p腔 — 模具型腔壓力，一般取40～50Mpa； F — 塑件與澆注系統(tǒng)分型面上的投影面積（mm2）; P鎖 — 注射機額定鎖模力（N）。 在這個設計中 p腔 = 40 Mpa F = 10734.2mm2 P鎖 = 500 kN p腔F = 40 × 106 ×10734.2 × 10-6 = 429.368 (kN)< 500(kN) 所以注射機的鎖模力也滿足要求。 2.2.3 注射機注射壓力校核 塑件所需的注射壓力應小于或等于注射機的額定注射壓力，其關(guān)系按2-3式校核 p成 ≤ P注 （2-3） 式中 p成 — 塑件成形所需的注射壓力（Mpa）； P注 — 所選注射機的額定注射壓力(Mpa)。 在這個設計中 p成 = 80 Mpa P注 = 122Mpa 顯然，80 <122Mpa，因此注射壓力也滿要求。 2.2.4 注射機模具厚度校核 模具閉合時的厚度應在注射機動、定模板的最大閉合高度和最小閉合高度之間，其關(guān)系按2-4式校核 H最小 ＜ H模 ＜ H最大 （2-4） 式中 H最小 — 注射機所允許的最小模具厚度（mm）； H模 — 模具閉合厚度（mm）； H最大 — 注射機所允許的最大模具厚度（mm）。 在這個設計中 H最小 =70 mm H模 = 80 mm H最大 = 200 mm 顯然，70<80<200 所以注射機模具厚度也滿足要求。 2.2.5 注射機最大開模行程校核 塑件所需的開模距應小于注射機的最大開模行程。對在液壓機械聯(lián)合鎖模的立式、臥式注射機上使用的一般澆口模具，關(guān)系按2-5式校核 H1 + H2 + 5～10mm ≤ s （2-5） 式中 H1 — 脫模距離(推出距離)（mm）； H2 — 塑件高度（包括澆注系統(tǒng)）（mm）； S — 注射機模板行程（mm）。 在這個設計中 H1 = 25 mm H2 = 11mm S = 180mm H1 + H2 + 10 = 25 + 11 +10 = 46 mm 46< 180 因此，注射機模板行程也滿足要求。 3、成型零件與澆注系統(tǒng)的設計 3.1凹、凸模成型零件的設計 設計中，利用Pro/enginner 系統(tǒng)的制造組塊（mfg）建立好分型面后自動創(chuàng)建凹、凸模來設計凹凸成型模具。 3.1.1加載參照模型 1）新建文件 執(zhí)行[文件/新建]命令，在新建對話框類型欄中選擇[制造]，子類型中選擇[模具型腔]，取消[使用缺省模板]的勾選，單擊[確定]按鈕，進入[新文件選項]對話框，在[模板]欄內(nèi)選擇mms_mfg_mold,這是一個公制的模具設計模塊，單擊[確定]按鈕。 2）定位參照零件 執(zhí)行菜單管理器中的[模具/模具型腔/定位參照零件]命令，系統(tǒng)將同時彈出[布局]對話框和[打開]對話框，在[打開]對話框中選取瓶蓋零件作為模具的參照零件，單擊[打開]按鈕。在[創(chuàng)建參照模型]對話框中，輸入?yún)⒄漳Ｐ偷拿Q，單擊[確定]按鈕。在[布局]對話框中，單擊[參照模型起點與定向]欄內(nèi)的按鈕，單擊[確定]按鈕。 注意：在這個過程中，必須使得PULL DIRECTION雙箭頭方向（開模方向）與參照模型的Z軸方向一致，如果不一致，則執(zhí)行菜單管理器中的[坐標系統(tǒng)類型/動態(tài)]命令進行調(diào)整。 3）模型布局 本設計采用一模8件的布局方式將參照模型分布好。在[布局]對話框中將參數(shù)設置好，單擊[預覽]按鈕，如圖8所示。 圖8 預覽無誤后，在[布局]對話框中單擊[確定]按鈕。 4）保存文件。 3.1.2成型零件設計 成型零件在此主要是指型心（Core）和型腔(Cavity),型心和型腔圍合而成的空腔即是塑料制件的體積。成型零件的設計是模具設計的關(guān)鍵步驟，其設計的難易程度取決于塑料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式和復雜程度，有較簡單的也有非常復雜的。 本瓶蓋成型零件的設計過程是：先制作一個完全能包容塑料制件的毛胚工件（Workpiece），在根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)設計模型分模面，以分型面將毛胚工件分割成兩塊材料，最后將這兩塊材料提取出來形成型心和型腔。 1） 應用收縮 塑料制件從熱模具中取出并冷卻至室溫后，其尺寸會發(fā)生縮減，為了補償這種變化，故在要在參照模型上增加一個收縮量，收縮量等于收縮率乘以尺寸。 單擊菜單管理器中的[模具/收縮]命令，系統(tǒng)將提示選擇對象，在圖中任選一個水瓶蓋參照模型。接著，依次單擊菜單管理器中[收縮/按尺寸/設置復位/所有尺寸]，在彈出的文本框內(nèi)輸入收縮率的值：0.005，單擊確定 2） 增加毛胚工件 毛胚工件——Workpiece，它是一個能夠完全包容參照模型的組件，通過分型面等特征可以將其分割成型心或型腔等成型零件。依次單擊菜單管理器中的[模具/模具型腔/創(chuàng)建/工件/手動]命令，繪制截面拉伸后得如圖9所示工件： 圖9 3） 設計分型面 設計塑料成型模具時，分型面的設計是一個重要的設計內(nèi)容，分型面選擇合理，模具結(jié)構(gòu)簡單，塑件容易成型，并且塑件質(zhì)量高。如果分型面選擇不合理，模具結(jié)構(gòu)變得復雜，塑件成型困難，并且塑件質(zhì)量差。 分型面的形狀 主要有平面、斜面、階梯面、曲面等。 選擇分型面的一般原則 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、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應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則： 1)為了便于塑件起模，分型面一般使塑件在開模時留在下模或動模上，且分型面應選在塑件外形的最大輪廓處。 2)選擇分型面時，應盡量只采用一個與開模方向垂直的分型面，并盡量避免側(cè)向抽芯與側(cè)向分型。 3)對于有同軸度要求的塑件，模具設計時應將有同軸度要求的部分設計在同一模板內(nèi)。 4)分型面的選擇應有利于防止溢料。當塑件在分型面上的投影面積接近于注射機的最大面積時，就有可能產(chǎn)生溢料。 5)分型面的選擇應有利于排氣。為此，一般分型面應與熔體流動的末端重合。 對于高度較高的塑件，其外觀無嚴格要求時，可將分型面選擇在中間。此外，選擇分型面是還應考慮到塑件的精度、塑件的外觀質(zhì)量要求、模具加工難易程度等因素。 分型面的形式參見《模具設計與制造簡明手冊》圖2-40，其選擇示例見《模具設計與制造簡明手冊》表2-47。執(zhí)行分型面創(chuàng)建中的復制、拉伸、平整等命令后得到分型面。分型面創(chuàng)建完成后，如圖10所示： 圖10 分型面設計好后，在經(jīng)過分割體積塊、抽取模具元件兩道工序后，凸模和凹模都已經(jīng)設計好了。分別如圖11和12所示： 圖11 圖12 3.2澆注系統(tǒng)設計 注射模的普通澆注系統(tǒng)由主澆道、分澆道、澆口、冷料穴四部分組成。 主澆道：從注射機的噴嘴與模具接觸的 部分到分澆道為止的一段流道。 分澆道：從主澆道的末端到澆口為止的一段流道。 澆口：從分流道的末端到模具型腔為止的一段狹窄的澆道。 冷料穴：一般設在主澆道的對面，有時也設在分澆道的末端。 3.2.1 主澆道的設計 主澆道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道小端尺寸為直徑為5mm。主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式，俗稱澆口套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。本設計中澆口套由于與定位圈有配合需求，而且注射機噴嘴球半徑12，遵循注射機球半徑小于等于澆口套球半徑的國標要求，澆口套的規(guī)格有S15，S20 等幾種。由于注射機的噴嘴半徑為S12，所以為澆口套取S15。 主流道澆口套固定配合見圖13所示。 圖13 3.2.2分澆道的設計 在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應設置分流道，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通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設計應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。分流道的設計應盡量使比面積小，熱量損失少，摩擦阻力小。常用分流道的截面形狀及尺寸參見《模具設計與制造簡明手冊》表2-49。在考慮分流道設計時，由于其水平高度已經(jīng)被主流道位置確定，因此，我們只要設計分流道的布置形式和截面形狀即可。考慮到圓形截面的分流道在注射過程中對塑料流動的阻力最小，流動效率最高，因此我們選用圓形截面的分流道，直徑為3mm。由于我們所設計的模具是一腔八穴的形式，因此在主澆道分流后，設計了八根分澆道。這樣設計的優(yōu)點是塑料在填充過程中較均勻和平穩(wěn)，避免出現(xiàn)冷隔現(xiàn)象，有利于保證成形零件的成形質(zhì)量。 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1.6μm 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，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。 3.2.3 澆口及冷料穴設計 1、澆口是分流道與型腔的連接通道，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分。當熔融的塑料流通過澆口時，流速加快，同時，由于摩擦作用，塑料流的溫度升高、粘度降低，流動性提高，有利于充滿型腔。所以，澆口的表面粗糙度Ra值不大于0.4um。澆口的大小對塑件是否成型和成型后的質(zhì)量有很大的關(guān)系。澆口位置的選擇有以下幾個原則： 1）澆口設置在正對著型腔壁或粗大型心的地方，使高速料流直接沖擊在型腔壁或型心壁上，從而改變流向，降低流速，平穩(wěn)的充滿型腔，可避免溶體破裂現(xiàn)象，消除塑件明顯的溶接痕。 2）澆口的位置應開設在塑件截面最厚處，以利于熔體填充材料。 3）澆口的位置應使熔體流程最短，流向變化最小，能量損失最小。 4）澆口的位置應有利于型腔內(nèi)氣體的排出。 5）避免塑件產(chǎn)生熔接痕。 6）防止料流將型心或嵌件擠壓變形。 7）澆口位置應盡量避免由于高分子定向作用產(chǎn)生的不利影響，利用高分子定向作用產(chǎn)生的有利影響。 根據(jù)以上一些原則，本設計采用側(cè)澆口（如圖14所示），側(cè)澆口又稱邊緣澆口，國外稱之為標準澆口。側(cè)澆口一般開設在分型面上，塑料熔體于型腔的側(cè)面充模，其截面形狀多為矩形狹縫，調(diào)整其截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時的剪切速率及澆口封閉時間。這種澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應性均較強；但有澆口痕跡存在，會形成熔接痕、縮孔、氣孔等塑件缺陷，且注射壓力損失大，對深型腔塑件排氣不便。澆口的各類形式和尺寸參見《模具設計與制造簡明手冊》中表2-50～2-60。 圖14 2、冷料穴 在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主澆道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約10－25mm 的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。 冷料穴的形狀見《模具設計與制造簡明手冊》中表2-62。冷料穴一般開設在主流道對面的動模板上（也即塑料流動的轉(zhuǎn)向處），其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1－1.5 倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積，冷料穴有六種形式，常用的是端部為Z 字形和拉料桿的形式，具體要根據(jù)塑料性能合理選用。考慮到后面采用Z形拉料稈，冷料穴選取相應形式，這種冷料穴常用于熱塑性塑料注射模。 3.2.4鑄模和開模 當型心、型腔和澆注系統(tǒng)都生成后，模具內(nèi)部就形成了一個完整的流料通道，PRO/E能夠沿著這個通道將澆注系統(tǒng)和型腔充滿，形成一個獨立的模具元件，這個過程我們稱之為鑄模。鑄模完成后生成的鑄模零件如圖15所示： 圖15 為了能夠看清模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并檢查開模時的干涉情況，Pro/E提供了開模功能。圖16為模具開模后的情況： 圖16 3. 3 冷卻系統(tǒng)設計 3.3.1 凹、凸模冷卻系統(tǒng)設計 設置冷卻裝置的目的，主要是防止塑件在脫模時發(fā)生變形，縮短成形周期及提高塑件質(zhì)量。凹模的冷卻系統(tǒng)采用開設冷卻水孔的方式，冷卻水孔的開設原則如下： l 冷卻水孔的數(shù)量應盡可能多，直徑盡量大。 l 各冷卻水孔至型腔表面的距離應相等，一般保持在15～20mm范圍內(nèi)，距離太近則冷卻不易均勻，太遠則效率低。水孔直徑一般取8～12mm。孔距最好為水孔直徑的5倍。 l 水孔通過鑲塊時，防止鑲套管等漏水。 l 冷卻管路一般不宜設在型腔內(nèi)塑料熔接的地方，以免影響塑件強度。 l 水管接頭（冷卻水嘴）應設在不影響操作的一側(cè)。 凹模上的冷卻水孔采用直流式，其中深孔為工藝孔，空口處用螺紋密封，淺孔通過水嘴與水管相連，冷卻冷卻水孔的直徑為8mm。 凸模的冷卻系統(tǒng)采用直孔隔板示冷卻，如圖17所示，與分型面垂直的管道和底部的橫向管道形成冷卻回路。 圖17 4、模具零件設計 4.1 推出系統(tǒng)設計 確定推出系統(tǒng)形式，是確定模架選擇的基礎。在此，我們只介紹推桿推出和推件板推出兩種機構(gòu)，其他推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式參見《模具設計與制造簡明手冊》中第二章第六節(jié)的內(nèi)容。 1．推桿推出 推桿推出是一種最簡單常用的推出形式。推出元件制造簡便，更換容易，滑動阻力小，推出效果好，其結(jié)構(gòu)型式見《模具設計與制造簡明手冊》表2-78。 推桿設計要點如下： l 推桿應設在塑件能承力較大的部位，盡量使推出的塑件受力均勻，但不宜與型芯或鑲件距離過近，以免影響凸、凹模強度。 l 推桿直徑不宜過細，要有足夠的強度承受推力，一般取Φ2.5～12mm。對Φ3mm以下的推桿宜用階梯式，即推桿下部增粗。 l 推桿裝配后不應有軸向竄動，其端面應高出型腔或鑲件平面0.05～0.1mm。推桿固定方式見《模具設計與制造簡明手冊》圖2-56。 l 塑件澆口處盡量不設推桿，以防該處內(nèi)應力大而碎裂。 l 推桿的布置應避開冷卻水道和側(cè)抽芯，以免推桿和抽芯機構(gòu)發(fā)生干擾。如果無法避開側(cè)抽芯，則應設置先復位機構(gòu)。 推桿和模體的配合間隙不大于所用塑料的溢邊值，常用塑料的溢邊值見《模具設計與制造簡明手冊》表2-79。PS的溢邊值為0.04mm。 2．推件板推出 推件板推出面積大，推力均勻，模具不必設復位稈。但型芯周邊形狀復雜時，推件板的型孔加工較困難。常用于推出深腔、薄壁和不允許有推桿痕跡的塑件，其結(jié)構(gòu)型式見《模具設計與制造簡明手冊》表2-81。 推件板設計要點如下： l 推件板須淬硬，在推出過程中不得脫開導柱。 l 推件板與其他零件的配合一般采用H7/f7。 采用有配合斜度的推件板，其配合間隙須小于塑料溢邊值。 基于以上原因，在這個設計中，采用推桿推出的推出機構(gòu)。推桿形狀如圖18所示： 圖18 4.2 確定模架 1．模架組合形式 注射模模架的組成零件及名稱見《模具設計與制造簡明手冊》圖2-67。注射模中小型模架的組合型式見《模具設計與制造簡明手冊》表2-95。我們選擇A2型。 A2型的特點如下： l 定模和動模均由兩塊模板組成。 l 推桿推出塑件。 根據(jù)產(chǎn)品的外形尺寸（平面投影面積與高度），以及產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)（側(cè)向分型滑塊等機構(gòu)）可以確定鑲件的外形尺寸，確定好鑲件的大小后，可大致確定模架的大小了。 普通塑料制品模具模架與鑲件大小的選取，可參考下面的數(shù)據(jù)： "A"--表示鑲件側(cè)邊到模板側(cè)邊的距離； "B"--表示定模鑲件底部到定模板底面的距離； "C"--表示動模鑲件底部到動模板底面的距離 "D"--表示產(chǎn)品到鑲件側(cè)邊的距離； "E"--表示產(chǎn)品最高點到鑲件底部的距離； "H"--表示動模承板的厚度（當模架為A型時）； "X"--表示產(chǎn)品的高度。 2．模架組合尺寸 注射模中小型模架組合尺寸見《模具設計與制造簡明手冊》表2-96。根據(jù)成型零件大小，我們選擇250×250的A2型模架，其具體尺寸見表3。 表3（mm） L lT Lt lM lm 定模座板 定模板 250 194 210 128 234 25 40 動模板 支承板 墊塊 動模座板 導柱直徑 復位桿直徑 40 40 63 25 16 8 4.3 模架各裝配零件設計 4.3.1 導向零件設計 注射模導柱標準尺寸見《模具設計與制造簡明手冊》表2-111和2-112。注射模導套尺寸見《模具設計與制造簡明手冊》表2-113和2-114。 1．導柱設計 在這個設計中，我們選用帶頭導柱，其尺寸如表4所示， 表 4 d(f7) d1(k6) 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 16 -0.016 -0.034 16 +0.012 +0.001 20 6 112 外形見圖19。 圖19 2．導套設計 本設計導套選用帶頭導套。帶頭導套的尺寸見表5，外形見圖20。 表5 d(H7) d1(k6) d2(e7) 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 16 +0.018 0 24 +0.015 +0.002 24 -0.040 -0.061 R 28 16 6 1 80 圖20 4.3.2 澆注系統(tǒng)零件設計 1.澆口套設計注射模澆口套的推薦尺寸見《模具設計與制造簡明手冊》表2-118。我們選用注射模Ⅱ型澆口套。其尺寸見表6，外形見圖 21。 表6 d(k6) d2(f8) d3 h R d1 L 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 20 +0.015 +0.002 20 -0.020 -0.053 28 3 15 5 50 圖21 2．拉料桿 拉料桿的推薦尺寸見《模具設計與制造簡明手冊》表2-119。我們選用Ⅰ型拉料桿，其尺寸見表7。 表7 d(e8) d1(n6) D R L 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 6 -0.025 -0.047 10 +0.019 +0.010 10 0.5 120 4.3.3 推出機構(gòu)零件 1． 復位桿 復位桿的推薦尺寸見《模具設計與制造簡明手冊》表2-135。我們選用的推件板推桿的外形見圖22，尺寸見表8。 表8 d（e7） D H L 基本尺寸 極限尺寸 8 -0.013 -0.022 14 5 123 圖22 4.3.4定位圈 1．定位圈 Ⅰ、Ⅱ型定位圈推薦尺寸見《模具設計與制造簡明手冊》表2-137，Ⅲ型定位圈推薦尺寸見《模具設計與制造簡明手冊》表2-138。我們選用Ⅲ型定位圈，其外形見圖23，尺寸見表9。  表9 d d1 d2 d3 h c H 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 55 -0.20 -0.40 20 +0.033 0 40 7 11 6.5 1 12 圖23 4.3.5 其他零件 1．水嘴 ：水嘴的推薦尺寸見《模具設計與制造簡明手冊》表2-150。我們選用的水嘴的外形見圖 24，尺寸見表10。 表10 高壓膠管直徑 D D1 d2 d3 D B （l1） L 16 M16×1.5 8 14 17 22 20 20 40 圖24 至此完成模架裝配體中需要的零件模型。 5、模具的裝配和調(diào)試 5.1 模具的裝配 模具的裝配過程相對要簡單一些，主要工作就是給每個零件添加約束關(guān)系。裝配過程主要還是圍繞凹模和凸模來進行的，將以上設計的模架零件和模具零件添加一定的約束，得到的裝配圖如下： 5.2 模具的調(diào)試 試模中所獲得的樣件是對模具整體質(zhì)量的一個全面反映。以檢驗樣件來修正和驗收模具，是塑料模具這種特殊產(chǎn)品的特殊性。 首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件。常因一般塑件被粘附于模腔內(nèi)，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先應當解決的問題。原因分析： 1．粘著模腔 制品粘著在模腔上，是指塑件在模具開啟后，與設計意圖相反，離開型芯一側(cè)，滯留于模腔內(nèi)，致使脫模機構(gòu)失效，制品無法取出的一種反常現(xiàn)象。其主要原因是： （1） 注射壓力過高，或者注射保壓壓力過高。 （2） 注射保壓和注射高壓時間過長，造成過量充模。 （3） 冷卻時間過短，物料未能固化。 （4） 模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。 （5） 型腔內(nèi)壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過損傷性沖擊，增加了脫模阻力。 2．粘著模芯 （1） 注射壓力和保壓壓力過高或時間過長而造成過量充模，尤其成型芯上有加強筋槽的制品，情況更為明顯。 （2） 冷卻時間過長，制件在模芯上收縮量過大。 （3） 模腔溫度過高，使制件在設定溫度內(nèi)不能充分固化。 （4） 機筒與噴嘴溫度過高，不利于在設定時間內(nèi)完成固化。 （5） 可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進。 3．粘著主流道 （1） 閉模時間太短，使主流道物料來不及充分收縮。 （2） 料道徑向尺寸相對制品壁厚過大，冷卻時間內(nèi)無法完成料道物料的固化。 （3） 主流道襯套區(qū)域溫度過高，無冷卻控制，不允許物料充分收縮。 （4） 主流道襯套內(nèi)孔尺寸不當，未達到比噴嘴孔大0.5～1 ㎜。 （5） 主流道拉料桿不能正常工作。 一旦發(fā)生上述情況，首先要設法將制品取出模腔（芯），不惜破壞制件，保護模具成型部位不受損傷。仔細查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面要對注射工藝進行合理調(diào)整；另一方面要對模具成型部位進行現(xiàn)場修正，直到認為達到要求，方可進行二次注射。 4．成型缺陷 當注射成型得到了近乎完整的制件時，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯綜復雜的，一般很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來著手修正，逐個排出，逐步改進，方可得到理想的樣件。下面就對度模中常見的成型制品主要缺陷及其改進的措施進行分析。 （1） 注射填充不足 所謂填充不足是指在足夠大的壓力、足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現(xiàn)象極為常見。其主要原因有： a. 熔料流動阻力過大 這主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動。盡量采用整圓形、梯形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動性能不佳。制品壁厚過薄。 b. 型腔排氣不良 這是極易被忽視的現(xiàn)象，但以是一個十分重要的問題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉(zhuǎn)角處、深凹處等，必須合理地安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象。 c. 鎖模力不足 因注射時動模稍后退，制品產(chǎn)生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。應調(diào)大鎖模力，保證正常制件料量。 （2） 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒） 與第一項相反，物料不僅充滿型腔，而且出現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在，其主要原因有： a. 注射過量 b. 鎖模力不足 c. 流動性過好 d. 模具局部配合不佳 e. 模板翹曲變形 （3） 制件尺寸不準確 初次試模時，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸與設計要求尺寸相差較大。這時不要輕易修改型腔，應行從注射工藝上找原因。 a. 尺寸變大 注射壓力過高，保壓時間過長，此條件下產(chǎn)生了過量充模，收縮率趨向小值，使制件的實際尺寸偏大；模溫較低，事實上使熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小值。這時要繼續(xù)注射，提高模具溫度、降低注射壓力，縮短保壓時間，制件尺寸可得到改善。 b. 尺寸變小 注射壓力偏低、保壓時間不足，制在冷卻后收縮率偏大，使制件尺寸變?。荒剡^高，制件從模腔取出時，體積收縮量大，尺寸偏小。此時調(diào)整工藝條件即可。通過調(diào)整工藝條件，通常只能在極小范圍內(nèi)使尺寸京華，可以改變制件相互配合的松緊程度，但難以改變公稱尺寸。 對以上出現(xiàn)的缺陷調(diào)試時，盡可能先采用改變成形工藝條件，后采用修正模具來消除成形缺陷。以下的內(nèi)容均從這兩個方面來討論。 熱塑性塑料注射成形件的常見缺陷及消除措施如下。 1. 缺料（注射量不足） 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長成形周期；延長保壓時間；調(diào)整材料供給；提高熔料溫度；提高模具溫度；供給干燥過的熔料。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口；減小澆口區(qū)面積；加大噴嘴；增加排氣槽；改變澆口位置。 2. 氣孔 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長成形周期；調(diào)整材料供給；降低熔料溫度；降低模具溫度。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口；改變冷卻水道位置；改變澆口位置。 3. 溢料飛邊 消除措施如下： 工藝條件：減小注射壓力；縮短保壓時間；降低熔料溫度；增大合模壓力。 模具條件：矯正修理分型面。 4. 著色不均勻 消除措施如下： 工藝條件：縮短保壓時間；降低熔料溫度；提高模具溫度；供給干燥過的物料；物料不得帶有雜質(zhì)、灰塵。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口；減小澆口區(qū)面積。 5. 翹曲變形 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長成形周期；延長保壓時間；降低熔料溫度；降低模具溫度；使用矯正框架。 模具條件：加大噴嘴；改變冷卻水道位置。 6. 波狀痕跡 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長成形周期；延長保壓時間；調(diào)整原料供給；降低熔料溫度；降低模具溫度。 模具條件：加大噴嘴；改變冷卻水道位置。 7. 尺寸不穩(wěn)定 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長成形周期；延長保壓時間；降低熔料溫度；降低模具溫度。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口；減小澆口區(qū)面積；加大噴嘴；改變冷卻水道位置；改變澆口位置。 8. 熔接痕強度低 消除措施如下： 工藝條件：減小注射壓力；延長保壓時間；降低熔料溫度；減慢注射速度。 模具條件：增加排氣槽；檢查噴嘴加熱部分。 9. 表面質(zhì)量差 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；縮短保壓時間；增大合模壓力；提高模具溫度；降低模具溫度；減慢注射速度；物料不得帶有雜質(zhì)、灰塵；使用矯正框架。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口；改變冷卻水道位置；增加排氣槽；改變澆口位置；研磨模腔表面；增加冷料穴容量；研磨主流道、分流道和澆口。 10. 塑件粘模 消除措施如下： 工藝條件：減小注射壓力；縮短保壓時間；降低熔料溫度；降低模具溫度。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口；減小澆口區(qū)面積；研磨模腔表面。 11. 主流道凝料粘模 消除措施如下： 工藝條件：縮短保壓時間。 模具條件：改變噴嘴位置；研磨主流道襯套；改變主流道拉料桿形式。 12. 脆 消除措施如下： 工藝條件：縮短保壓時間；降低熔料溫度；提高模具溫度；供給干燥過的物料。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口。 13. 表面硬度、強度不足 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長保壓時間；縮短保壓時間；降低熔料溫度；提高模具溫度；供給干燥過的物料；減慢注射速度；物料不得帶有雜質(zhì)、灰塵。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口；減小澆口區(qū)面積；改變冷卻水道位置；增加排氣槽；改變澆口位置；研磨模腔表面；增加冷料穴容量；研磨主流道、分流道和澆口。 28 致 謝 本畢業(yè)設計是在程洋老師精心指導和大力支持下完成的。程洋老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)生重要影響。同時，在此次畢業(yè)設計過程中我也學到了許多了關(guān)于生產(chǎn)加工的知識實踐能力有了很大的提高。 另外，我還要特別感謝同學們對我的論文寫作的指導，他們?yōu)槲彝瓿蛇@篇論文提供了巨大的幫助。 最后，再次對關(guān)心、幫助我的老師和同學表示衷心地感謝。 29 參考文獻 1. 屈華昌.塑料成型工藝與模具設計.北京：機械工業(yè)出版社.2001.8。 2. 黃毅宏、李明輝.模具制造工藝.北京：機械工業(yè)出版社。2002.8 3. 何忠保，陳曉華，王秀英.典型零件模具圖.北京：機械工業(yè)出版社 4. 塑料模具技術(shù)手冊/《塑料模具技術(shù)手冊》編委會編.——北京：機械工業(yè)出版社。 5. 塑料模具設計手冊/《塑料模具設計手冊》編寫組編著.第二版——北京；機械工業(yè)出版社 30