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湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文） 摘 要 分析了香水蓋外殼塑件的結(jié)構(gòu)特點，敘述了該塑件成型工藝、注射模的結(jié)構(gòu)和工作原理，其原理是：采用定距螺釘和彈簧進行二次分型,用斜導柱外側(cè)抽芯,型芯頂出零件,進料時采用潛伏式澆口進料形式,當開模的時候,用球頭拉料桿把澆注系統(tǒng)凝料頂出,然后利用型芯內(nèi)抽推板推出塑件,合模時用彈簧先復位,然后進行下一次成型開始。提高了生產(chǎn)效率。 關(guān)鍵詞：香水蓋；注射模；定距螺釘；彈簧；斜導柱；側(cè)抽芯；型芯；球頭拉料桿；推板 vi Abstract Analyzed the structure characteristics of the perfume cover outer shell plastics piece，described the piece’s structure and work principle which model a craft and inject a mold， its principle ：adopt and certainly be apart from bolt and spring coil and carry on two cents type， use inclined lead a side outside the pillar and take out heart， type the heart crest spare parts， while entering and anticipating adoption incubate the type sprinkle into anticipate a form， while opening a mold， with the ball head pull and anticipate a pole sprinkle and note system and anticipate， then make use of and take out and push plank and release a plastics piece inside a heart，use spring coil and reset first while matching a mold， then carry on willing model a beginning next time.Raised to produce an efficiency. Keyword：perfume cover；inject a mold；certainly be apart from bolt；spring coil； inclined to lead pillar；the side takes out heart；type heart；the ball head pulls to anticipate a pole；push plank 前 言 在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的進程中，模具的地位及其重要性日益被人們所認識。模具工業(yè)作為進入富裕社會的原動力之一，正推動著整個工業(yè)技術(shù)向前邁進！模具就是“高效益”，模具就是“現(xiàn)代化”之深刻含意，也正在為人們所理解和掌握。當塑料品種入其成型加工設備被確定之后，塑料制品質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，模具因素約占80％。由此可知，推動模具技術(shù)的進步應刻不容緩！塑料模具設計技術(shù)與制造水平，常標志一個國家工業(yè)化發(fā)展的程度。由此可知，塑料模具設計，對于產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量的重要性是不言而喻的。 對于一個機械專業(yè)的畢業(yè)生來說，對塑料模的設計已經(jīng)有了一個大概的了解。此次畢業(yè)設計，培養(yǎng)了我綜合運用多學科理論、知識和技能，以解決較復雜的工程實際問題的能力，主要包括設計、實驗研究方案的分析論證，原理綜述，方案方法的擬定及依據(jù)材料的確定等。它培養(yǎng)了我樹立正確的設計思想，勇于實踐、勇于探索和開拓創(chuàng)新的精神，掌握現(xiàn)代設計方法，適應社會對人才培養(yǎng)的需要。 畢業(yè)設計這一教學環(huán)節(jié)使我獨立承擔實際任務的全面訓練，通過獨立完成畢業(yè)設計任務的全過程，培養(yǎng)了我的實踐工作能力。另外，畢業(yè)設計必須具備一定的計算機應用的能力，在設計過程中都應結(jié)合設計課題利用利用Pro/E 軟件進行塑件的3D塑件分模，同時還具備必要的計算機繪圖能力，如利用AutoCAD進行二維圖的繪制。 在這個過程之中，首先是對零件的分析，消化現(xiàn)有的資料，對設計的目的和要求有一個大致的了解；然后是大致測量零件的尺寸著手畫出實物的零件圖，利用所學知識分析出零件的凸模和凹模；查找手頭的資料進行相關(guān)數(shù)據(jù)的計算，根據(jù)所得數(shù)據(jù)畫出草圖，檢查和核對之后繪制零件的裝備圖；最后分析總結(jié)，寫出自己的設計思路，設計過程和設計體會。 此次畢業(yè)設計除了對知識和能力培養(yǎng)的收獲感受外，還得到思想道德方面的鍛煉。通過這次畢業(yè)設計，讓我感受到了作為一名高級工程技術(shù)人員應該具備的基本精神，需要強化的工程實踐意識，以及對設計工作的質(zhì)量要負責，具有高度的責任感，樹立實事求是的科學作風，并嚴格遵守規(guī)章制度。 本次畢業(yè)設計我主要是完成香水蓋子的造型以及其模具設計。在本設計中，從塑料原材料的選用出發(fā)，對成型設備的選擇、對成型模具的設計與制造和成型工藝的制定等幾個必要的環(huán)節(jié)進行了設計。由于設計水平有限、時間倉促，此設計說明書中難免有錯誤和欠妥之處，懇請各位老師批評指正。 目 錄 第一章 緒論…………………………………….….……………………….…1 1.1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展………………………………….………………1 1.2 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用…………………………...….....……2 1.3 塑件成型技術(shù)的發(fā)展趨勢 ……………………………...…..……………2 1.4 塑料模具的分類……………………………....….…………..…………4 1.5 塑料模具的分類……………………………....….…………..…………4 1.6 畢業(yè)設計應達到的要求…………………………………......…..…....….6 第二章 塑件工藝分析………………………………………………....….…..9 2.1 塑件材料及其工藝特性分析……………………………....…..…………7 2.2 塑件結(jié)構(gòu)工藝分析……………………………....….………..…………8 第三章 注射機型號的確定……………………………..………………..….13 3.1 計算塑件體積和質(zhì)量……………………………....….…….…………10 3.2塑件注射工藝參數(shù)的確定……………………………....….…...………10 第四章 注射模的結(jié)構(gòu)設計…………………………………....….….......….15 4.1 分型面的選擇……………………………....….…………...…………11 4.2 確定型腔的排列方式……………………………....….………….……12 4.3 澆注系統(tǒng)的設計……………………………....….……………………13 4.4 主流道的設計……………………………....….……...………………13 4.5 分流道的設計……………………………....….……...………………14 4.6 澆口設計……………………………....….…………......……………15 4.7 成型零件的結(jié)構(gòu)設計…………………………….............….…………16 4.8 合模導向機構(gòu)的設計……………………………....…..........…………18 第五章 模具設計的有關(guān)分析............…………………………................….25 5.1 型腔和型芯工作尺寸計算……………………………......................….20 5.2 型腔側(cè)壁厚度和底板厚度計算………………………...........……....….20 5.3 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的分析……………………………...................….21 5.4 模具閉合高度的確定……………………………....…..........................24 第六章 注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核………………….............................…25 6.1 注射機最大開模行程與模具厚度無關(guān)時的校核…………………………26 6.2 注射機最大開模行程與模具厚度有關(guān)時的校核…………………………26 6.3 注射量校核……………………………....….………………..………27 6.4 模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸的校核…………………………...27 6.5 注射壓力的校核……………………………....….………...…………27 6.6 鎖模力的校核……………………………....….………………..……28 6.7 注射機安裝模具部分的尺寸校核……………………………...….……28 第七章 繪制模具總裝配圖和非標準零件工作圖…........….……...……....37 第八章 注射模主要零件加工工藝規(guī)程的編制…...….....………….….......38 第九章 設計小結(jié)…………………………………...………………...…......39 參考文獻………………………………………………………………....….…40 致謝……………………………...............…………………………….....….…41 附錄A…………………………...............……………………………...............42附錄B…………………………...............……………………………...............43 第一章 緒論 1.1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展 塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，簡稱高聚物。塑料其余成分包括增塑劑、穩(wěn)定劑、增強劑、固化劑、填料及其它配合劑。 塑料制件在工業(yè)中應用日趨普遍，這是由于它的一系列特殊的優(yōu)點決定的。塑料密度小、質(zhì)量輕，大多數(shù)塑料的密度都1.0～1.4g/㎝3之間，相當于鋼材密度的0.11和鋁材密度的0.5左右，所以有以“塑代鋼”的優(yōu)點。塑料比強度高；絕緣性能好，介電損耗低，是電子工業(yè)不可缺少的原材料；塑料的化學穩(wěn)定性高，對酸、堿和許多化學藥品都有很好的耐腐蝕能力；塑料還有很好的減摩、耐磨及減震、隔音性能也較好。因此，塑料躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，在國民經(jīng)濟中，塑料制件已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。 塑料工業(yè)的發(fā)展階段大致分為一下及個階段： (1) 初創(chuàng)階段 30年代以前，科學家研制分醛、硝酸纖維和聚酰胺等熱塑料，他們的工業(yè)化特征是采用間歇法、小批量生產(chǎn)。 (2) 發(fā)展階段 30年代，低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工業(yè)化生產(chǎn)，奠定了塑料工業(yè)的基礎，為其進一步發(fā)展開辟了道路。 (3) 飛躍階段 50年代中期到60年代末，塑料的產(chǎn)量和數(shù)量不斷增加，成型技術(shù)更趨于完善。 (4) 穩(wěn)定增長階段 70年代以來，通過共聚、交聯(lián)、共混、復合、增強、填充和發(fā)泡等方法來改進塑料性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量，擴大應用領域，生產(chǎn)技術(shù)更趨合理。塑料工業(yè)向著自動化、連續(xù)化、產(chǎn)品系列化，以及不斷拓寬功能性和塑料的新領域發(fā)展。 我國塑料工業(yè)發(fā)展較晚，40年代只有酚醛和賽璐珞兩種塑料，年產(chǎn)僅200t。50年代末，由于萬噸級聚氯乙稀裝置的投產(chǎn)和70年代中期引進石油化工裝置的建成投產(chǎn)，使塑料工業(yè)有了兩次的躍進，于此同時，塑料成型加工機械和工藝方法也得到了迅速的發(fā)展，各種加工工藝都已經(jīng)齊全。 塑料由于其不斷的被開發(fā)和應用，加之成型工藝的不斷發(fā)展成熟于完善，極大地促進了成型模具的開發(fā)于制造。隨者工工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的品種和需求的日益增加，而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期也越來越短，對塑料和產(chǎn)量和質(zhì)量提出了越來越高的要求。 1.2 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用 模具是工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類型。 模具設計水平的高低、加工設備的好壞、制造力量的強弱、模具質(zhì)量的好壞，直接影響著許多新產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提高。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基礎”，日本則稱“模具是促進社會繁榮富裕的勞動力”。 近年來，我國各行業(yè)對模具的發(fā)展都非常重視。1989年，國務院頒布了“當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定”，在重點支持改造的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品中，把模具制造列為機械技術(shù)改造序列的第一位，它確定了模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位，也提出了振興模具工業(yè)的主要任務。總之，要盡快提高我國模具工業(yè)的整體技術(shù)水平并迎頭趕上發(fā)達國家的模具技術(shù)水平。 1.3 塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢 一副好的塑料模具與模具的設計、模具材料及模具制造有很大的關(guān)系?？傆^世界發(fā)展趨勢，塑料成型技術(shù)的發(fā)展可以歸納為以下幾個方面： (1) 模具的標準化 為了適應大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，模具的標準化工作十分重要，目前我國模具標準化程度只達到了20%。注射模方面關(guān)于模具零件、模具技術(shù)條件和標準模架等有了一些國標。當前的任務是重點研究開發(fā)熱流道標準元件和模具溫控標準裝置，精密標準模架，精密導向件系列，標準模板及模具標準件的先進技術(shù)和等向性標準化模塊等。 (2) 加強理論研究 隨著塑料制件的大型化和復雜化，模具的重量達到數(shù)噸甚至十多噸，這樣大的模具，若只憑經(jīng)驗設計，往往會因設計不當而造成模具報廢，大量的資金被浪費，所以大型模具還是要向理論設計方面發(fā)展，如模板剛度、強度的計算和充型流動理論的建立。 (3) 塑料制件的精密化、微型化和超大型化 為了滿足各種工業(yè)產(chǎn)品的使用要求，塑料成型技術(shù)正朝著精密化、微型化和超大型化等方面發(fā)展。精密注射成型是能將塑料制件尺寸公差保持在0.01～0.001㎜之內(nèi)的成型工藝方法，其制件主要用于電子、儀表工業(yè)。微型化的塑料制件要求在微型的設備上生產(chǎn)。目前，德國已經(jīng)研究出注射量只有0.1g的微型注射機，而法國有注射量為17萬g的超大型注射機，合模力為150MN；美國和日本也有較先進的注射機。目前，國產(chǎn)注射機的注射量也已達3.5萬g，合模力為80MN。 (4) 新技術(shù)、新工藝的研制、開發(fā)和應用 隨著塑料成型技術(shù)的不斷發(fā)展，模具新材料、模具加工新技術(shù)和模具新工藝方面的開發(fā)已成為當前模具工業(yè)生產(chǎn)和科研的主要任務之一。十多年來，國內(nèi)外在塑料行業(yè)投入了大量的資金和研究力量，取的了許多成果。例如：材料方面有預硬鋼、馬氏體時效鋼、耐腐蝕鋼等，模具加工技術(shù)方面有廣泛應用仿形加工、電加工、數(shù)控加工及微機控制加工等；另外，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)也進入了實用階段。 ① 全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)　 模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓和技術(shù)服務的力度；進一步擴大CAE技術(shù)的應用范圍。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 ② 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 　　高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸? 出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。 加入世貿(mào)組織后，我國將獲得一個更加穩(wěn)定的國際經(jīng)貿(mào)環(huán)境，從而有利于我國的改革開放．有利于我國與各國、各地區(qū)的經(jīng)濟貿(mào)易合作，有利于世界經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。我國在制定法律法規(guī)時要遵守WTO的規(guī)則，增加透明度，減少行政干預等；在市場開放方面，需要逐步降低關(guān)稅，取消非關(guān)稅措施，開放服務業(yè)市場等。這無論在觀念上還是在體制上都會帶來一定的變化。我國加入 WTO同時也將為各國、各地區(qū)的貿(mào)易伙伴提供更好、更穩(wěn)定的市場進入機會。使我國的投資環(huán)境將更為寬松、透明、穩(wěn)定，我國的利用外資領域?qū)⑦M一步擴大，我國的市場體系將更加完善和發(fā)達。國內(nèi)和國外模具企業(yè)都可以從中得到更多的機會和收益。 1.4 塑料模具的分類 按塑件成型方本法不同可分為： (1) 注射模 注射模又稱注塑模。注射成型主要是通過注射機把粒狀塑料或粉狀塑料熔融后注射成型成塑料制品，它主要用于熱塑性和熱固性塑料。 (2) 壓縮模 壓縮模又稱壓塑模。它主要是通過把預熱過的塑料直接壓入模具型腔，由于化學反應或物理反應，使塑料逐漸硬化成型。 (3) 壓鑄模 壓鑄模又稱傳遞模。 (4) 擠出模 擠出模常稱擠出機頭。擠出成型是利用擠出機筒內(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)加壓的方式，連續(xù)地將塑化好的、呈熔融狀態(tài)的物料從擠出機的機筒中擠出成型。 (5) 氣動成型模 氣動成型模包括中空吹塑成型模、真空成型模、壓縮空氣成型模等。 1.5 典型塑料注射模具的結(jié)構(gòu)組成 塑料注射成型模具主要用于成型熱塑性塑料制件，近年來在熱固性塑料的成型中也得到了日趨廣泛的應用。由于塑料注射成型模具的適用性比較廣，而且用這種方法成型塑料制件的內(nèi)在和外觀質(zhì)量均較好，生產(chǎn)效率特別高，所以塑料注射模具已日益引起人們的重視。注射模具 的結(jié)構(gòu)的合理性，將直接影響塑件的成型質(zhì)量、生產(chǎn)效率、勞動強度、模具壽命和成本等。一副典型的注射模具可由以下幾部分組成： (1) 成型零件 成型零部件是指動、定模部分有關(guān)組成型腔的零件。如成型 零件內(nèi)表面的凸模和成型塑件外表面的凹模以及各種成型桿、鑲件等。 (2) 合模導向機構(gòu) 合模導向機構(gòu)是保證動模和定模在合模時準確對合，以保證塑件形狀和尺寸的精確度，并避免模具中其他零件發(fā)生碰撞和干涉。常用的合模導向機構(gòu)是導柱和導套。 (3) 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機噴嘴進入模具型腔所流經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料穴等。 (4) 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu) 當塑件的側(cè)向有凹凸形狀的孔或凸臺時，在開模推出塑件之前， 必須先把成型塑件側(cè)向凹凸形狀的型芯從塑件上脫開，塑件方能順利脫模。 (5) 推出機構(gòu) 推出機構(gòu)是指分型后將塑件從模具中推出的裝置，又稱脫模機構(gòu)一般情況下，推出機構(gòu)由推桿、推桿固定板、推板、主流道拉料桿、復位桿及導向機構(gòu)所組成。常見的推出機構(gòu)有推桿推出機構(gòu)、推管推出機構(gòu)、推薦板推出機構(gòu)等。 (6) 加熱和冷卻系統(tǒng) 加熱和冷卻系統(tǒng)亦稱溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它是為了滿足注射成型工藝對模具溫度的要求而設置的，其作用是保證塑料熔體的順利充型和塑件的固化定型。注射模具中是設置冷卻回路還是設置加熱裝置要根據(jù)塑料品種塑件成型工藝來確定，冷卻系統(tǒng)一般是在模具上開設水道，加熱系統(tǒng)則在模具內(nèi)部或四周安裝加熱元件。 (7) 排氣系統(tǒng) 在注射成型成型過程中，為了將型腔中的氣體及注射成型過程中塑 料本身揮發(fā)出來的氣體排出模外，以避免它們在塑料熔體充型過程中造成氣孔或充不滿等缺陷，常常需要開設排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)是在分型面上有目的地開設幾條排氣槽許多模具的推桿或活動型芯與模板之間的配合間隙可起排氣作用。小型塑料制件的排氣量不大，因此可直接利用分型面排氣。 (8) 支承零部件 用來安裝固定或支承成型部件及前述的各部分機構(gòu)的零部件均稱為支承零部件。支承零部件組裝在一起，可以構(gòu)成注射模具的基本骨架。 1.6 畢業(yè)設計應達到的要求 通過這次畢業(yè)設計，應達到學校對畢業(yè)設計的要求。同時，通過對話筒塑料注射模的設計，應達到如下目的： (1) 更深入了解聚合物的物理性能、流動性、成型過程中的物理、化學變化以及塑料的組成、分類及其性能。 (2) 更深入了解塑料成型的基本原理和工藝特點，正確分析成型工藝對模具的要求。 (3) 掌握各種成型設備對各類模具的要求。 (4) 掌握各類成型模具的結(jié)構(gòu)特點及設計計算方法，能設計中等復雜模具。 (5) 具有分析、解決成型現(xiàn)場技術(shù)技術(shù)問題的能力，包括具有分析成型缺陷產(chǎn)生的原因和提出克服辦法的能力。 結(jié)合以前學過的各門課程，綜合運用各種知識來完善這次畢業(yè)設計。在設計過程中，還應該注意了解塑料模具的新工藝、新技術(shù)和新材料的發(fā)展動態(tài)，閱讀外文資料，學習掌握新知識，更好地為本設計和振興我國的塑料成型加工技術(shù)服務。 第二章 塑件工藝分析 2.1 塑件材料及其工藝特性分析 聚丙烯(PP)塑料基本特性、成型工藝、用途 2.1.1 基本特性 聚丙烯無味、無色、無毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更輕。密度僅為0.90-0.91g/cm3。它不吸水、光澤好、易著色。 聚丙烯的屈服強度、抗拉、抗壓強度和硬度及彈性比聚乙烯好。 定向拉伸后的聚丙烯可制作鉸鏈，其具有特別高的抗彎曲疲勞強度，如用聚丙烯注射成型的一體鉸鏈(蓋和本體合一的各種容器)，經(jīng)過7×107次開閉彎折未產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象。 聚丙烯的熔點為164～1700C，其耐熱性好，能在1000C以上的溫度下進行消毒滅菌。聚丙烯耐低溫的使用溫度可達-150C，在低于－350C時會脆裂。聚丙烯的高頻絕緣性能好，而且由于其不吸水，絕緣性能不受濕度的影響。聚丙烯在氧、熱、光的作用下極易解聚、老化，所以必須加入防老化劑。 2.1.2 成型工藝條件 (1) 結(jié)晶性料，吸濕性小，可能發(fā)生熔融破裂，長期與熱金屬接觸易發(fā)生分解； (2) 流動性極好，溢邊值0.03mm左右； (3) 聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設計能充分進行冷卻的冷卻回路；冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應散熱緩慢； (4) 成形收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，方向性強； (5) 注意控制成形溫度，料溫低方向性明顯，尤其低溫高壓時更明顯，模具溫度低于500C以下塑件不光澤，易產(chǎn)生熔接不良，流痕；90℃以上時易發(fā)生翹曲、變形，因此，適宜模溫為800C左右，不可低于500C（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔度較低）； (6) 塑件應壁厚均勻，避免缺口、尖角，以避免應力集中。 (7) 注射壓力：60~100MPa 2.1.3 用途 聚丙烯可用于制作各種機械零件如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件；可作水、蒸汽、各種酸堿等的輸送管道，化工容器和其他設備的襯里、表面涂層；可制造蓋和本體合一的箱殼，各種絕緣零件，并用于醫(yī)藥工業(yè)中。 2.2 塑件結(jié)構(gòu)工藝分析 2.2.1 結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀是圓筒形，里面有一個Φ4mm、高7.5mm的小圓筒抽芯和有一個Φ4mm的側(cè)抽芯，還有加強筋，該塑件屬于一般復雜程度。如下圖2.2.1所示 圖2.2.1 香水蓋零件3D圖 2.2.2 尺寸精度分析 該塑件沒有什么重要尺寸，尺寸精度為5到6級。由以上分析可見，該零件的尺寸精度為低精度，對應的模具的相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。 該塑件形狀簡單，是一個較薄的圓形制品，壁厚最大處為3.5mm，最小壁厚處為0.8mm，壁厚差不多，較均勻，為了便于從成型零件上順利脫出塑件，塑件的精度為一般精度，即塑件的精度等級是MT3級。 2.2.3 表面質(zhì)量分析 該零件的表面和配合面除要求沒有缺陷、毛刺，沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。 綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得好的情況下，零件的成型要求可以得到保證. 2.2.4 方案 方案一:斜導柱與側(cè)滑快同時安裝在定模 方案二: 斜導柱固定在定模、側(cè)滑塊安裝在動模 經(jīng)分析，綜合考慮各方面的因素，方案一較合理。 第三章 注射機型號的確定 3.1 計算塑件的體積和質(zhì)量 計算塑件的質(zhì)量是為了選用注射機及確定型腔參數(shù)。經(jīng)計算塑件的體積為V=1677.19立方毫米，計算塑件的質(zhì)量，根據(jù)《塑料模設計手冊》中13頁表1-4 常用熱塑性塑料成形條件知：PP的密度為p=0.90～0.91 g/cm3 選p＝0.90 g/cm3 故塑件的質(zhì)量為：w=v×p=1677.19×0.90=9.03g 采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸、注射機所需壓力和現(xiàn)有設備等情況，初步選用注射機XS-ZS-22型。 103頁 表4-2 常用國產(chǎn)注射機的規(guī)格和性能 型號XS-ZS-22(臥式) 螺桿（柱塞）直徑（mm） Φ20 注射壓力（MPa） 75 鎖模力（KN） 50 最大成型面積（c㎡）130 模具厚度 最大 180mm 最小60mm 最大開合模行程（mm）160 噴嘴 球半徑（mm）12 孔直徑（mm） Φ2 動定模固定板尺寸/mm 250×280 3.2 塑件注射工藝參數(shù)的確定 查《塑料成型工藝與模具設計》47頁表3-1各種塑料的注射工藝參數(shù)，選用螺桿式注射機各溫度為 噴嘴溫度：170～190 模具溫度：40～80 料筒溫度：前段：180～200 中段：200～220 后段：160～170 第四章 注射模的結(jié)構(gòu)設計 注射模結(jié)構(gòu)設計主要包括；分型面的選擇，模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列方式和冷卻水道布局以及澆口位置，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設計，推出機構(gòu)的設計等內(nèi)容。 4.1 分型面選擇 為了將塑件從閉合的模腔中取出，為了取出澆注系統(tǒng)凝料，或為了滿足模具的動作要求，必須將模具的一些面分開，這些可分開的面可統(tǒng)稱為分型面。分開型腔取出塑件的面叫型腔分型面。塑件在型腔中的方位選擇是否合理，將直接影響模具總體結(jié)構(gòu)的復雜程度。一般應盡量避免與開合模方向垂直或傾斜的側(cè)向分型和抽芯，使模具結(jié)構(gòu)盡可能簡單。為此，在選擇塑件在型腔中的方位時，要盡量避免與開合模方向垂直或傾斜的方向有側(cè)孔側(cè)凹。 在選擇分型面位置時，應注意以下幾點： (1) 分型面在塑件外形最大輪廓處； (2) 便于塑件順利脫模； (3) 保證塑件的精度要求； (4) 滿足塑件的外觀要求； (5) 便于模具加工制造； (6) 減少塑件在合模分型面上的投影面積，可靠鎖模避免漲模溢料現(xiàn)象； 優(yōu)點： (1) 有利于排氣； (2) 保證抽心機構(gòu)順利抽心。 模具設計中分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。根據(jù)塑件的形狀和尺寸，采用平直分型面，分型面的位置和形狀如圖5.1.1所示。 圖5.1.1　平直分型面示意圖 4.2 確定型腔的排列方式 型腔數(shù)量的確定主要是根據(jù)制品的質(zhì)量、投影面積、幾何形狀、制品精度、批量以及經(jīng)濟效益來確定，以上這些因素有時是相互制約的，在確定設計方案時必須進行協(xié)調(diào)，以保證滿足其主要條件。 型腔數(shù)量確定之后，便進行型腔的排列。型腔的排列涉及模具尺寸、澆注系統(tǒng)的設計、澆注系統(tǒng)的平衡、抽芯機構(gòu)的設計、鑲件及型心的設計以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計。以上這些問題又與分型面及澆口的位置選擇有關(guān)，所以在具體設計過程中，要進行必要的調(diào)整，以達到比較完善的設計。 本塑件在注射時采用一模四件，即模具需要四個型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)的復雜程度等因素，擬采取如圖4.2.1所示的型腔排列方式： 圖4.2.1 型腔排列方式示意圖 該塑件有側(cè)向抽芯，這種排列方式的最大優(yōu)點是料流長度較短，易充滿型腔，成型周期短。 4.3 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)設計是否合理不僅對塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且還于塑件所用的塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān)，因此這是一個重要環(huán)節(jié)。 澆注系統(tǒng)是指模具中注射機噴嘴到型腔之間的進料通道。流注系統(tǒng)包括主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體充滿型腔，并將注射壓力傳遞到模腔的各個部位,以獲得組織致密、外觀清晰、表面光潔和尺寸精確的塑件。 采用普通澆注系統(tǒng)時，制件脫模后還需將澆注系統(tǒng)凝料從制件上切除（點澆口除外）。凝料可再加以回收利用。因此，在設計澆注系統(tǒng)時，應在不影響制件質(zhì)量的前提下盡量減小流道尺寸，以減小流道回料。 4.4 主流道設計 根據(jù)《塑料成型工藝與模具設計》103頁表4-2常用國產(chǎn)注射機的規(guī)格和性能 查得型號XS-ZS-22(臥式) 注射機噴嘴的有關(guān)尺寸為噴嘴前端孔徑d0=Φ2mm；噴嘴前端球面半徑R0=12mm。則主流道主要尺寸可根據(jù)如下計算獲得： 主流道小端直徑d=d0+(0.5～1) mm＝3mm； 主流道球面半徑R=R。+（1～2）mm＝13mm； 球面配合高度ｈ＝3～5㎜，?。瑁?㎜； 主流道錐角α＝2°～6°，取α＝3°； 主流道長度Ｌ≤60㎜，?。蹋?5㎜； 主流道大端直徑 主流套材料：T10A，熱處理：HRC50～55 為了使熔料順利進入分流道，在主流道出料端設計半徑r=4 mm的圓弧過渡。 4.4.1 主流道襯套的結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖4.4.1所示 圖4.4.1 澆口套形式及尺寸 4.4.2 主流道襯套的固定 澆口套與模板間配合采用H7/m6的過渡配合，與定位圈采用H9/f9的配合 4.5 分流道設計 圓形截面分流道的缺點：其的加工要以分型面為界分成兩半進行加工才利于凝料脫出，這種加工的工藝性不佳，其模具閉合后難以保證兩半圓對準。 梯形截面分流道的優(yōu)點：容易加工，且塑料熔體熱量散失及流動阻力均不大。 比較以上的兩種形式，再考慮加工的經(jīng)濟性，采用梯形截面分流道更符合設計的要求，故本模具的分流道設計形式采用了梯形截面分流道的形式。分流道截面形狀如圖4.5.1所示。 圖4.5.1 分流道截面形狀 經(jīng)查表計算 取H=4 L= 22 b＝6 點澆口長度： Lg = 1mm 4.6 澆口設計 根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用潛伏澆口較為理想。設計時考慮選擇從壁厚為1.5 mm處進料，且模具結(jié)構(gòu)采用鑲拼式型芯，有利于排氣，采用截面為矩形的潛伏澆口，初選尺寸為如圖4.6.1所示，其中錐角取10°~20°，傾斜角為42°~45°試模時修正。 圖4.6.1 潛伏式澆口形式 澆口位置的選擇需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝及特征、成型質(zhì)量和技術(shù)要求，并綜合分析塑料熔體在模內(nèi)的流動性、成型條件等因素。通?？煽紤]一下原則： (1) 盡量縮短流動距離； (2) 澆口應開設在塑件壁厚最厚處； (3) 必須盡量減少或避免熔接痕； (4) 應有利于型腔中氣體的排除； (5) 考慮分子定向的影響； (6) 避免產(chǎn)生噴射和蠕動； (7) 不在承受彎曲和沖擊載荷的部位設置澆口； (8) 澆口位置的選擇應考慮塑件外觀質(zhì)量； 綜上所述，澆口位置如圖5.6.2所示 圖4.6.2 澆口的位置分布圖 4.7 成型零件的結(jié)構(gòu)設計 4.7.1 凹模的結(jié)構(gòu)設計 模具采用一模四件的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工難易程度和材料的價值利用等因素，凹模采用整體式型腔結(jié)構(gòu)，其特點是牢固、不易變形，不會使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。結(jié)構(gòu)如圖4.7.1所示 圖4.7.1.1 型腔 如上圖成型型腔在定模板上，根據(jù)分流道與澆口的設計要求，分流道與澆口均開設在定模型板和凹模板上。 4.7.2 凸模結(jié)構(gòu)設計 凸模主要是與凹模結(jié)合構(gòu)成模具的型腔座，其凸模（主型芯與分型芯）采用鑲嵌結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)如圖4.7.2.1.所示： 圖4.7.2.1 型芯 4.8 合模導向機構(gòu)的設計 4.8.1 導柱的設計 ① 長度 導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出8~12mm,以避免出現(xiàn)導柱未導正方向而型芯先進入型腔。 ② 形狀 導柱前端應做成錐臺形或半球形，以使導柱順利進入導向孔。 ③ 材料 導柱應有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，故采用T8A經(jīng)淬火處理，硬度為50~55HRC；導柱固定部分表面粗糙度Ra=0.8μm,導向部分Ra為0.8~0.4μm，取0.5μm。 ④ 布置 導柱應合理均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具強度（導柱中心到模具邊緣通常為導柱直徑的1~1.5倍）。 ⑤ 配合精度 導柱固定端與模板之間采用H7/m6的過渡配合；導柱的導向部分采用H7/f7間隙配合。 ⑥ 具體尺寸（單位：mm） d(f7) 基 本 尺 寸 極 限 偏 差 定 模 導 柱 16 -0.018 -0.025 動 模 導 柱 16 -0.018 -0.025 ⑦ 導柱總長　 定模導柱為70mm，動模導柱為55mm。 4.8.2 導套的設計 ① 材料：T8A 熱處理：硬度HRC50~55，應低于導柱。 ② 配合精度：Ⅰ型導套用H7/r6配合鑲?cè)肽０濉? ③ 具體尺寸（單位：mm） d(H7) 基 本 尺 寸 極 限 偏 差 定 模 導 套 16 +0.018 0 動 模 導 套 16 +0.018 0 第五章 模具設計的有關(guān)計算 本模具中成型零件工作尺寸計算時均采用平均法計算。查《塑料模設計手冊》知：PP的收縮率為1.0%-2.5%，故平均收縮率為Scp=(1.0+2.5)/2=1.75%,考慮到模具制造的現(xiàn)有條件，模具公差去δ=△/3。 5.1 型腔和型芯工作尺寸計算 查《塑料成型工藝與模具設計》189頁表4.4-5按平均收縮率計算模具成型零件工作尺寸的公式表 型腔徑向尺寸 Dm＝【(1+Scp)d-x)】=17.12 （x＝0.75） 型芯徑向尺寸 dm＝【(1+Scp)D-x)】＝14.08 （x＝0.75） 型腔深度尺寸 Hm＝【(1+Scp)h-x)】=16.14 （x＝0.6） 型芯高度尺寸 hm＝【(1+Scp)H+x)】＝7.5 （x＝0.6） 中心距 Lm＝【(1+Scp)L)】 型腔內(nèi)凸臺或孔的中心線至側(cè)壁距離 Lm＝【(1+Scp)L)】 型芯上凸臺或孔的中心線至側(cè)壁距離 Lm＝【(1+Scp)L)】 5.2 型腔側(cè)壁厚度和底版厚度計算 在塑料制品的成型過程中，塑料熔體在型腔中產(chǎn)生很高的壓力，使型腔發(fā)生變形甚至破裂。型腔的變形，不但影響塑件的尺寸精度，還可能使拼合處產(chǎn)生間隙，形成溢料飛邊。變形過大，甚至會影響塑件的順利脫模。為了保證模具的強度、剛度，應根據(jù)模具零件的結(jié)構(gòu)和工作時的受力狀況進行必要的強度、剛度計算。對大型模具，應以剛度計算為主，對小型模具，以強度計算為主。 5.2.1 壁厚的計算 查《塑料模具設計師指南》和《塑料成型工藝與模具設計》156頁 按剛度條件計算 p-------型腔內(nèi)塑料熔體壓力，取p =60MPa h1-----型腔側(cè)壁高度 H1=16mm E------型腔材料彈性模量 中碳鋼E＝2.1×100000MPa [δ] 按《塑料模具設計師指南》表4.4-13算 （w＝r） 經(jīng)計算得：S≥12.99mm 取S＝13mm 5.2.2 型腔底板厚度計算 查《塑料成型工藝與模具設計》157頁 按強度計算 取P＝60MPa r＝8.5mm [δ]------模具強度計算的許用應力，一般中碳鋼[δ]＝160MPa 計算得：h＝4.53mm 5.3 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的分析 冷卻系統(tǒng)的設計原則： (1) 冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大 (2) 冷卻水道離模具型腔表面的距離 (3) 水道出入口的布置a)澆口處加強冷卻和b)冷卻水道的出入口溫差應盡量小。 (4) 冷卻水道應沿著塑料收縮方向設置 (5) 冷卻水道內(nèi)不應有存水和產(chǎn)生回流的部位，應暢通無阻。 (6) 水管接頭的部位要設置在不影響操作的方向。 (7) 冷卻水道的布置應避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位 (8) 考慮水的密封防漏措施。 型腔表面的溫度與水道孔徑、孔間距、孔至型腔表面的距離和冷卻水的溫度等因素有關(guān)。為了保證冷卻系統(tǒng)具有足夠的冷卻能力，為保證冷卻的均勻性，在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，冷卻水孔數(shù)量應盡量多，孔徑盡量大，如圖10所示，圖5.3.1（A）型腔表面溫度較均勻，制品內(nèi)應力小，變形小、精度高。圖5.3.1（B）型腔表面溫度差較大，冷卻不均勻。為保證傳熱效果，水道中水應處于絮流狀態(tài)，一定的孔徑應有一定的流量與之想對應。 圖5.3.1（A）冷卻水道布置方式 圖5.3.1（B）冷卻水道布置方式 根據(jù)中間板的厚度和型腔尺寸，參考設計手冊推薦值，在中間板中開設2條直轉(zhuǎn)通式冷卻水道，直徑為10㎜。由于型芯是采用鑲拼組合，而且不規(guī)則，又有頂桿，故在型芯中不能開設冷卻水道。又由于本塑件比較薄，只在型腔中開設冷卻水道是可行的，為了單位時間內(nèi)帶走更多的熱量，同時平衡型芯處較熱的情況，要提高冷卻液的壓力，即單位時間的流量。 冷卻水道和外界的連接采用標準件水嘴連接。 5.3.1 冷卻水孔至型腔表面距離相等 為使塑件均勻冷卻，當塑件的壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面的距離最好相等，分布盡量與型腔輪廓相吻合，如圖5.3.1.1（A）所示。當塑件壁厚不均勻時，厚壁處應加強冷卻，如圖5.3.1.1（B）所示。冷卻水孔至型腔表面的距離應適當，一般可為10—15mm，過大會影響冷卻效果，過小會導致模腔表面溫差增大。冷卻水孔間距離不宜太大或太小，一般在（1.7—3）之間。 圖5.3.1.1（A）冷卻水道布置方式 圖5.3.1.1（B）冷卻水道布置 5.3.2 澆口處加強冷卻 當塑件熔體剛充滿模腔時，澆口附近溫度最高，離澆口越遠處，溫度越低，為保證冷卻均勻，對澆口處應加強冷卻。進水口設置在靠近澆口處，出水口設置在遠離澆口處。 5.3.3 降低進出口的溫差 為使整個塑件冷卻均勻一致，提高塑件質(zhì)量，當模腔各處溫度要求較均勻時，則必須盡量降低冷卻水進出口的溫差，一般情況下冷卻水進出口的溫差應在5攝氏度以下，精密塑件應控制在2攝氏度左右。一般可通過并聯(lián)水道或改變水孔的排列方式來降低進出是水口的溫差。如圖5.3.3.1（A）所示形式水孔過長，進出口水的溫差較大，圖5.3.3.1（B）所示形式進出水口的溫差則較小，冷卻效果好。 圖5.3.3.1（A）冷卻水道方式 圖5.3.3.1（B）冷卻水道方式 ① 冷卻水孔避開熔接縫 冷卻水孔不宜設在靠近熔接縫處，以免影響熔接牢固。 ② 便于加工清理 冷卻水通道要易于加工，便于清理，水孔不宜過小，一般為6—12mm。 ③ 密封可靠 當冷卻水道設在模具零件的結(jié)合面上或穿過模具零件的結(jié)合面時，應密封可靠，不能在結(jié)合面上產(chǎn)生泄露現(xiàn)象。另外進出口處、堵頭也應有很好的密封。 本塑件在注射成型時不要求有太高的模溫，因而在模具上不設加熱系統(tǒng)。 5.4 模具閉合高度的確定 根據(jù)支撐與固定零件的設計中提供的數(shù)據(jù)，確定模具的閉合高度為 H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7 = 20+15+25+25+25+50+20=180 mm 第六章 注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核 模具開模后為了便于取出制件，要求有足夠的開模距離，而注射機的開模行程是有限制的。因此，模具設計時必須進行注射機開模行程的校核。對于帶有不同形式的鎖模機構(gòu)的注射機，其最大開模行程有的與模具厚度有關(guān)，有的則與模具厚度無關(guān)。 6.1 注射機最大開模行程與模具厚度無關(guān)時的校核 對于具有液壓—機械式合模機構(gòu)的注射機，其最大開模行程系由肘桿機構(gòu)和合模液壓缸的沖程決定，不受模具厚度的影響，模厚變化時可由注射機模厚調(diào)節(jié)裝置調(diào)整，使注射機動定模板之間的距離與實際模厚相適應。故校核時只需使注射機最大開模行程大于模具所需的開模距離，即 S最大≥S 式中S最大---------注射機最大開模行程，mm S-----------------模具所需要開模距離，mm 6.2 注射機最大開模行程與模具厚度有關(guān)時的校核 對具有側(cè)向抽芯時的最大開模行程，當模具需要利用開模動作完成側(cè)向抽芯時，開模行程的校核應考慮側(cè)向抽芯所需的開模行程。 若設完成側(cè)向抽芯所需的開模行程為Hc ，當Hc≤H1 + H2時，Hc對開模行程沒有影響，用smax =sk- Hm≥H1 + H2 +α+(5~10)mm公式進行校核。 當Hc≥H1 + H2時，可用Hc代替前述校核公式中的H1 + H2進行校核。 式中Sk---------------注射機與固定模板之間的最大開距, mm Hm--------------模具厚度, mm 本模具的外形尺寸為160mm×200 mm×180 mm。XS-ZS-22型注射機模板最大安裝尺寸為250 mm×280 mm，故能滿足模具的安裝要求。 由上述的計算模具的閉合高度H=180 mm，XS-ZS-22型注射機所允許模具的最小厚度為60mm，最大厚度為180 mm，即能滿足Hmin ≤H ≤ Hmax 安裝要求。 XS-ZS-22型注射機的最大開模行程S=160mm，滿足出件要求為： S≥H 1+H2+α+（5～10） =17 mm+16 mm+（5～10） mm =（38~43） mm H1---制品的推出距離 H2-----制品的總高度 可見，注射機的開模行程足夠。 6.3 注射量校核 模具型腔能否充滿與注射機允許的最大注射量密切相關(guān)，設計模具時，應保證注射模內(nèi)所需溶體總量在注射機實際的最大注射量的范圍內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，注射機的最大注射量是其允許最大注射量（額定注射量）的80%： m1—單個塑件的質(zhì)量或體積 m2—澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積 m—注射機最大注射量 nm1 + m2≤80%m m1= 1.68mL m2=2.92mL nm1+m2 = 6.72+ 2.92＝9.64（mL） m=22(mL) 22×80%=17.6mL 可見，注射機最大注射量足夠 6.4 模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸的校核 Hmin< H < Hmax Hmin—注射機允許的最小模厚 Hmax—注射機允許的最大模厚 H—閉合高度 Hmin =60mm < H=180mm < Hmax =180mm符合要求。 6.5 注射壓力的校核 塑料制件成型所需要的注射壓力是由塑料品種、注射機類型、噴嘴形式、塑件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸和澆注系統(tǒng)的壓力損失等因素決定的。對黏度大的塑料，壁薄、流程長的塑件，注射壓力需大些。柱塞式注射機壓力損失較螺桿式大，注射壓力也需大些。 成型所需的注射壓力P=60MPA XS-ZS-22注射機額定注射壓力75MPA PE≥PZ 注射機壓力足夠。 6.6 鎖模力的校核 注射成型時，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。如果這一數(shù)值超過了注射機允許使用的最大成型面積，則成型過程中將會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象。因此，設計模具時必需滿足下面關(guān)系： nＡ1+Ａ2<Ａ Ａ=4×53.38+102.35=315.87㎜2<90cm2 式中Ａ－注射機允許使用的最大成型面積（㎜2）； Ａ1－單個塑件在模具分型面上的投影面積（㎜2）； Ａ2－澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（㎜2） 為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應使塑料熔體對型腔的成型壓力于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力，即： (nＡ1+Ａ2)P

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