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XX學院畢業(yè)設計說明書 XX學校 畢業(yè)設計說明書 課題名稱：瓶蓋模具設計與制造 學生姓名 學 號 所在學院 專 業(yè) 班 級 指導教師 起訖時間：　 年　月　日～　 年　月　 日 第一章 緒論……………………………………………………………………1 1.1 模具在加工工業(yè)中的地位 1.2 塑料成型技術的發(fā)展趨勢 第二章 塑件成型工型及工藝性.........................................3 2.1塑件的分析..................................................................4 2.2塑件材料的性能分析.......................................................4 2.3材料性能特點...............................................................5 2.4 注射成型過程和工藝......................................................5 2.4.1注射成型過程.......................................................5 2.5擬定模具結構形式和初選注射機..........................................6 2.5.1分型面位置的確定..................................................7 2.5.2型腔數(shù)量和排位方式的確定.......................................8 第三章 注射機型號的確定..............................................9 3.1注射量的計算..............................................................9 3.2系統(tǒng)凝料體積的初步估算..................................................9 3.3選擇注射機.................................................................9 3.4注射機的相關參數(shù)的校核.................................................9 3.4.1注射壓力校核.......................................................9 3.4.2鎖模力的校核.......................................................9 第四章 澆注系統(tǒng)的設計...............................................10 4.1主流道.....................................................................11 4.2分流道的設計及澆口的尺寸.............................................11 4.3冷料穴的設計.............................................................12 4.3.1主流道冷料穴的設計.............................................12 4.3.2分流道冷料穴的設計......................................... ...13 4.4澆口的設計................................................................13 4.4.1點澆口尺寸的確定................................................13 4.4.2澆口位置的確定...................................................14 第五章 成型零件的結構設計及計算..................................15 5.1上模仁的結構設計.......................................................15 5.2成型零件鋼才的選用.....................................................16 5.3成型零件的工作尺寸的計算.............................................16 第六章 脫模推出機構及其它設計.....................................17 6.1推出方式的確定..........................................................17 6.2模架尺寸的確定...........................................................18 6.3排氣系統(tǒng)的設計...........................................................18 6.4冷卻系統(tǒng)的設計...........................................................18 6.4.1冷卻介質............................................................19 6.4.2冷卻系統(tǒng)的簡單計算...............................................19 6.4.3確定冷卻水路的直徑d............................................20 6.5頂針設計.................................................................20 結論…………………………………………………………………21 參考文獻……………………………………………………………22 致 謝………………………………………………………………23 摘 要 根據塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術要求，選擇塑件制件尺寸。本模具采用一模兩件，側澆口進料，注射機采用海天150X1A型號，設置冷卻系統(tǒng)，CAD和 UG繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說明書，系統(tǒng)地運用簡要的文字，簡明的示意圖和和計算等分析塑件，從而作出合理的模具設計。 關鍵詞：機械設計；模具設計；CAD繪制二維圖； UG繪制3D圖，注射機的選擇 English the mold Take to According to the plastic products requirements, understand the use of plastic parts, technical requirements, analysis of plastic parts size precision technology, selection of plastic parts size. The use of a mold two, side gate feeding, injection machine adopts the 150X1A model, setting the cooling system, CAD and UG 2D assembly drawing and parts drawing, choose the reasonable processing method of mould. Attach a statement, the systematic use of a brief text, concise schematic diagram analysis and calculation of plastic parts, so as to make reasonable mold design. Key words: mechanical design; die design; CAD two-dimensional graph drawing; UG rendering 3D map, the choice of injection machine 畢業(yè)設計（論文） 第1章 緒論 1.1 模具在加工工業(yè)中的地位 模具制造是國家經濟建設中的一項重要產業(yè)，振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關注。“模具是工業(yè)生產的基礎工藝裝備”也已經成為廣大業(yè)內人士的共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產業(yè)，是技術成果轉化的基礎，同時本身又是高新技術產業(yè)的重要領域。 1.2 塑料成型技術的發(fā)展趨勢 塑料簡介 塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動性。可以被模塑成型為一定的幾何形狀和尺寸，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質量輕，比強度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能[1]。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無機材料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學材料，在國民經濟中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。 注塑成型及注塑模 將塑料成型為制品的生產方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復雜、尺寸精度較高、易于實現(xiàn)全自動化生產等一系列優(yōu)點。因此廣泛用于塑料制件的生產中，其產口占目前塑料制件生產的30%左右。但注射成型的設備價格及模具制造費用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產。 要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機的一些基本知識，注射機是注射成型的主要設備，依靠該設備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進行注射。?注射機為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機架系統(tǒng)等組成。 注射成型是根據金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機的料斗送入高溫的機筒內加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經過一段保壓冷卻定型時間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。 注射成型生產中使用的模具叫注射模，它是實現(xiàn)注射成型生產的工藝裝備。 注射模的種類很多，其結構與塑料品種、塑件的復雜程度和注射機的種類等很多因素有關，其基本結構都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機的固定板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，在注射成型過程中它隨注射機上的合模系統(tǒng)運動。注射成型時動模部分與定模部分由導柱導向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導向機構、澆注系統(tǒng)、側向分型與抽芯機構、推出機構、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成[2] 。 注射模、塑料原材料和注射機通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達到所要求的質量。注射機和模具結構確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質量的主要因素。 注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因為影響成型條件的因素太多，有制品形狀、模具結構、注射裝備、原材料、電壓波動及環(huán)境溫度等。 塑料模具的設計不但要采用CAD技術，而且還要采用計算機輔助工程（CAE）技術。這是發(fā)展的必然趨勢。注塑成型分兩個階段，即開發(fā)/設計階段（包括產品設計、模具設計和模具制造）和生產階段（包括購買材料、試模和成型）。 傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產前，由于設計人員憑經驗與直覺設計模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設計，這勢必增加生產成本，延長產品開發(fā)周期。 目前國際市場上主要流行的，運用范圍最廣的注射模流動模擬分析軟件有澳大利亞的MOLDFLOW、美國的CFLOW、華中科技大學的H-FLOW等。其中MOLDFLOW軟件包括三個部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產品優(yōu)化顧問，簡稱MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡稱MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型過程控制專家，簡稱MPX）。 采用CAE技術，可以完全代替試模，CAE技術提供了從制品設計到生產的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計算機上對整個注射成型過程進行模擬分析，準確預測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時修改制件和模具設計，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設計方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質量和降低成本等，都有著重大的技術經濟意義[3]。 第二章 塑件成型工型及工藝性. 2.1塑件的分析 在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結構、尺寸大小、精度等級和表面質量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結構和模具精度。 瓶蓋如圖所示，具體結構和尺寸詳見圖紙，該塑件結構中等復雜程度，生產量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求中等。 圖（1）3D視圖 2.2塑件材料的性能分析 耐腐蝕性，電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良，可以氯化，輻照改性，可用玻璃纖維增強。低壓聚乙烯的熔點，剛性，硬度和強度較高，吸水性小，有良好的電性能和耐輻射性；高壓聚乙烯的柔軟性，伸長率，沖擊強度和滲透性較好，超高分子量聚乙烯沖擊強度高，耐疲勞，耐磨。 2.3材料性能特點 物料性能 耐腐蝕性，電絕緣性（尤其高頻絕緣性）優(yōu)良，可以氯化，輻照改性，可用玻璃纖維增強.低壓聚乙烯的熔點，剛性，硬度和強度成型性能 1.結晶料，吸濕小，不須充分干燥，流動性極好流動性對壓力敏感，成型時宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度快，保壓充分.不宜用直接澆口，以防收縮不均，內應力增大.注意選擇澆口位置，防止產生縮孔和變形. ⒉收縮范圍和收縮值大，方向性明顯，易變形翹曲.冷卻速度宜慢，模具設冷料穴，并有冷卻系統(tǒng). ⒊加熱時間不宜過長，否則會發(fā)生分解，灼傷. ⒋軟質塑件有較淺的側凹槽時，可強行脫模. ⒌可能發(fā)生融體破裂，不宜與有機溶劑接觸，以防開裂. 2.4 注射成型過程和工藝 2.4.1注射成型過程 主要有高壓管式法和釜式法兩種。從目前發(fā)展狀況看，為降低反應溫度和壓力，管式法工藝普遍采用低溫高活性引劑引發(fā)聚合體系，以高純度乙烯為主要原料，以丙烯/丙烷等為密度調整劑，使用高活性引發(fā)劑在約200℃～330℃、150-300MPa條件下進行聚合反應。反應器中引發(fā)聚合的熔融聚合物，必須要經過高壓、中壓和低壓冷卻、分離，高壓循環(huán)氣體經過冷卻、分離后送入超高壓（300MPa）壓縮機入口，中壓循環(huán)氣體經過冷卻、分離后送入高壓（30MPa）壓縮機入口，而低壓循環(huán)氣體經過冷卻、分離后送入低壓（0.5MPa）壓縮機循環(huán)利用，而熔融聚乙烯經過高壓、低壓分離后送入造粒機，進行水中切粒，在造粒時，企業(yè)可以根據不同應用領域，加入適宜的添加劑，顆粒經包裝出廠。 1）、脫模斜度 由于注射制品在冷卻過程中產生收縮，因此它在脫模前會緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內外表面應具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5～1.5，根據文獻[1]，塑件材料PE的型腔脫模斜度為0.35～130/，型芯脫模斜度為30/～1 （2）、塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的結構要素，是設計塑件時必須考慮的問題之一。塑件的壁厚對于注射成型生產具有極為重要的影響，它與注射充模時的熔體流動、固化定型時的冷卻速度和時間、塑件的成型質量、塑件的原材料以及生產效率和生產成本密切相關。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應盡量小。因為壁厚太大不僅會使原材料消耗增大，生產成本提高，更重要的是會延緩塑件在模內的冷卻速度，使成型周期延長，另外還容易產生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準確性。選擇壁厚時應力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1～4，最常用的數(shù)值為2～3。該空調控制器壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為2左右。（3）、塑件的圓角 為防止塑件轉角處的應力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應位置模具和塑件的力學角度，需要在塑件的轉角處和內部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊要求時，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5～1的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內圓角半徑應是壁厚的0.5倍。 該塑料件表面圓角半徑和內部轉彎處圓角為3。 （4）、孔 塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當孔太復雜時，會使熔體流動困難，模具加工難度增大，生產成本提高，困此在塑件上設計孔時，應盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時周圍易產生熔接痕，導致孔的強度降低，故設計孔時孔時孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應增加壁厚，以保證塑件的強度和剛度。 3．2 塑件尺寸及精度 塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動性和注射機規(guī)格，在一定的設備和工藝條件下流動性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應將制品的結構設計的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為PE，流動性較好，適用于不同尺寸的制品。 塑件的尺寸精度直接影響模具結構的設計和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關等級確定精度等級。根據我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻[2]表3-2塑件的尺寸與公關（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標準來確定。根據任務書和圖紙要求，本次產品尺寸均采用MT3級精度，未注采用MT5級精度。 3．3 塑件表面粗糙度 塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應隨時給以拋光復原。 2.5擬定模具結構形式和初選注射機 根據塑件的結構、材料及質量，確定其成型工藝過程為： 第一步：為使注射過程順利和保證產品質量，應對所用的設備和塑料作好以下準備工作。 （1）、成型前對原材料的預處理 根據注射成型對物料的要求，檢驗物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標，對原材料進行適當?shù)念A熱干燥，PE材料吸水率極低，成型前一般不必進行干燥處理。如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥2～4 h。 （2）、料筒的清洗 在初用某種塑料或某一注射機之前，或者在生產中需要改變產品、更換原料、調換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時，都需要對注射機（主要是料筒）進行清洗或拆換。 柱塞式注射機料筒的清洗常比螺桿式注射機困難，因為柱塞式料筒內的存料量較大而不易對其轉動，清洗時必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。 （3）、脫模劑的選用 脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設計。在和產上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對PE材料，可選用硬脂酸鋅，因為此脫模劑除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。 第二步: 注射成型過程 完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟，但實際上是塑化成型與冷卻兩個過程。 第三步：制件的后處理 注射制件經脫?；驒C械加工后，常需要進行適當?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的內應力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調濕處理。該塑料制件材料為PE，就采用退火處理1～3小時。 4．2 澆口種類的確定 注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部分。澆注系統(tǒng)設計的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設計恰當與否直接關系到制品能否完好的成型。 2.5.1分型面位置的確定 將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結構的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。 選擇分型面時，應從以下幾個方面考慮： 1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處； 2）使塑件在開模后留在動模上； 3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀； 4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排； 5）使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上； 6）使塑件易于脫模。 綜合考慮各種因素，并根據本模具制件的外觀特點，受用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開模后塑件留在動模一側， 分型面的選擇圖（2） 2.5.2型腔數(shù)量和排位方式的確定 因為本設計中采用側澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產成本和提高生產效率，采用一模二腔，進行加工生產。 型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關,型腔的排布應使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的壓力,以保證塑料熔體均勻地充滿每個型腔,使各型腔的塑件內在質量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時采用平衡流道。型腔布局由圖所示。由于本設計中塑件是上下兩部分配合裝配使用，需要相同的注射工藝參數(shù)，以達到高的成功率，模具采用側澆口，并采用對稱式布局，以求達到良好的澆注質量。 型腔數(shù)量及排布方式 圖（3） 第三章 注射機型號的確定 3.1注射量的計算 由于采用一模二腔，需要至少注射量為9.3x2=18.6g，流道水口廢料1.21g，總注塑量達到19.81g 3.2系統(tǒng)凝料體積的初步估算 本次設計中，塑件的質量和體積采用3D測量，在 UG軟件中，使用塑模部件驗證功能，可以測得塑件的質量（PE的密度為0.95），即可以得出該塑件制品的體積為9.8g cm3質量為9.3g。 3.3選擇注射機 根據工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機為海天80X1A。注射方式為螺桿式，其有關性能參數(shù)為： 海天HTF80X1A 型號 參數(shù) 單位 80×1A　 螺桿直徑 mm 34 理論注射容量 cm3 131 注射重量PS g 119 注射壓力 Mpa 206 注射行程 mm 310 螺桿轉速 r/min 0~180 料筒加熱功率 KW 19.65 鎖模力 KN 800 拉桿內間距(水平×垂直) mm 365x365 允許最大模具厚度 mm 360 允許最小模具厚度 mm 150 移模行程 mm 310 移模開距(最大) mm 310 液壓頂出行程 mm 150 液壓頂出力 KN 33 液壓頂出桿數(shù)量 PC 5 油泵電動機功率 KW 11 油箱容積 l 200 機器尺寸(長×寬×高) m 4.3x1.25x1.85 機器重量 t 3.22 最小模具尺寸(長×寬) mm 365x365 3.4注射機的相關參數(shù)的校核 模具設計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質量在注射機額定注射量的80%以內。校核公式為： 式中 --型腔數(shù)量 --單個塑件的體積（） --澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（） 本設計中：n=2 9.8 =1.27 M=2X9.8+1.27X0.95=19.81g 注塑機額定注塑量為119g 119X0.8=95.2>19.81g 注射量符合要求 第四章 澆注系統(tǒng)的設計 4.1主流道 設計中選用的注射機為海天80×1A，其噴嘴直徑為3.5，噴嘴球面半徑為16，根據圖（6），主流道各具體尺寸如下： 澆注系統(tǒng) 圖（4） 4.2分流道的設計及澆口的尺寸 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，分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。本設計中由于塑件排布比較緊湊,且采用側澆口。如圖 圖（5） 4.3冷料穴的設計 4.3.1主流道冷料穴的設計 主流道的末端需要設置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。因為最先流入的塑料因接觸溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會影響制品的質量，為防止這一問題必須在沒塑料流動方向在主流道末端設置冷料穴以便將這部分冷料存留起來。 冷料穴一般開設在主流道對面的動模板上，其標稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。冷料穴的z形式有多種，這里采用倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它與推桿配用，開模時倒錐形的冷料穴通過內部的冷料先將主流道凝料拉出定模，最后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動模,如下圖所示 主流道冷料穴的設計 圖（6） 4.3.2分流道的設計 圖（7） 4.4澆口的設計 4.4.1點澆口尺寸的確定 澆口又叫進料口，是連接分流道與型腔的通道。它有兩個功能：一是對塑料熔體流入型腔起著控制作用；另一個是當注射壓力撤銷后封鎖型腔，使型腔中尚未固化的塑料不會倒流。常向的澆口形式有直接澆口，側澆口，點式澆口，扇形澆口，圓盤式澆口，環(huán)形澆口等。 4.4.2澆口位置的確定 澆口的位置選擇原則： 澆口的位置與塑件的質量有直接影響。在確定澆口位置時，應考慮以下幾點： 1. 熔體在型腔內流動時，其動能損失最小。要做到這一點必須使 1)流程(包括分支流程)為最短； 2)每一股分流都能大致同時到達其最遠端； 3)應先從壁厚較厚的部位進料； 4)考慮各股分流的轉向越小越好。 2. 有效地排出型腔內的氣體。 根據澆口選用原則和為保證塑件表面質量及美觀效果，采用側澆口。 圖（8） 第五章 成型零件的結構設計及計算. 5.1模仁的結構設計 圖（9） 5.2成型零件鋼才的選用 正確選用模具各部分零件的材料，是注射模具設計過程中的一項重要工作，它直接影響模具的使用壽命，加工成本以及制品的成型質量。選擇模具材料時，需要根據模具工作條件，從使用性能和加工性能兩方面對材料提高要求。 6．1 成型零件材料選用 成型零件材料選用的要求如下： （1）、機械加工性能良好 （2）、拋光性能良好 注射成型零件工作表面，多需拋光達到鏡面，，要求鋼材硬度35～40HRC為宜，過硬表面會使拋光困難。 （3）、耐磨性和抗疲勞性能好 （4）、具有耐腐蝕性能 6．2 注射模用鋼種 熱塑性注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯以板材和模具供應，本設計中，采用718H的預硬模具鋼，這個不做鋼材的分析與選擇，只對718H鋼材進行分析。 型芯和型腔由于采用了該預硬型塑料模具鋼，且瓶蓋為廉價大量產品，表面有一定光潔度要求，所以模仁料無需淬火,需要長壽命，選擇718H，預硬型拋光塑料模具鋼，預硬硬度達到48-52HRC 5.3成型零件的工作尺寸的計算 成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸，以及中心距尺寸等。 在模具設計時要根據塑件的尺寸及精度等級確定成型零部件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差。這些影響因素也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據。 由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因為模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨損量大多憑經驗決定），這里就只考慮塑料的收縮率計算模具盛開零部件的工作尺寸。 塑件經成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定PE材料的平均收縮率為0.5%，剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為： 式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸 B — 塑件在常溫下實際尺寸 成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/3～1/4，或取IT7～8級作為模具制造公差。在此取IT8級，型芯工作尺寸公差取IT7級。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值，中心距偏差為雙向對稱分布。各成型零部件工作尺寸的具體數(shù)值見圖紙。 本設計中采用臺肩形式的方形截面推桿，設計時推桿的直徑根據不同的設置部位選用不同的直徑，。見圖（１0）。推桿端平面不應有軸向竄動。推桿與推桿孔配合一般為，其配合間隙不大于所用溢料間隙，以免產生飛邊，PE塑料的溢料間隙為 第六章 脫模推出機構及其它設計 6.1推出方式的確定 推出機構按其推出動作的動力來源分為手動推出機構，機動推出機構，液壓和氣動推出機構。根據推出零件的類別還可分為推桿推出機構、套管推出機構、推板推出機構、推塊推出機構、利用成型零部件推出和多元件綜合推出機構等。 本設計中采用推板加推桿推出機構使塑料制件順利脫模 1）、推桿布置 該塑件采用了5mm與8mm大小有托推桿，其分布情況如圖（10）所示，這些推桿均勻的分布在產品邊緣處，使制品所受的推出力均衡。 圖（10） 6.2模架尺寸的確定 注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結構分類所分的典型結構如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動成型零件的模、側向分型抽芯注射模、定模帶有推出機構的注射模、自動卸螺紋的注射模、熱流道注射模。 根據對塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇CI型的模架，其基本結構如下： 圖（11） CI型模具定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模架，適合側澆口，潛伏式澆口，采用斜導柱側抽芯的注射成形模具。 由分型面分型面的選擇而選擇模具的導柱導套的安裝方式，經過考慮分析，導柱導套選擇選正裝。 根據所選擇的模架的基本型可以選出對應的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸， 經過計算可以知道該模具是一模二腔的模具，而型腔之間的距離在30-35mm之間 在本設計中，因為采用CI1520模架，其標準模腳的高度為60mm，完全滿足頂出要求。 6.3排氣系統(tǒng)的設計 排氣是注射模設計中不可忽視的一個問題。在注射成型中，若模具排氣不良，型腔內的氣體受壓縮將產生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時氣體壓縮所產生的熱使塑料燒焦，在充模速度大、溫度高、物料黏度低、注射壓力大和塑件過厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑料制件內部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。特別是快速注射成型工藝的發(fā)展，對注射模的排氣系統(tǒng)要求就更為嚴格。 在塑料熔體充模過程中，模腔內除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學反應所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開設排氣槽排氣，利用推桿運動間隙排氣等。 由于本次設計中模具尺寸不大，本設計中采用間隙排氣的方式，而不另設排氣槽，利用間隙排氣，以不產生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關。 6.4冷卻系統(tǒng)的設計 6.4.1冷卻介質 在注射模中，模具的溫度直接影響到塑件的質量和生產效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，對模具溫度的要求也不相同。一般注射到模具內的塑料粉體的溫度為左右，熔體固化成為塑件后，從左右的模具中脫模、溫度的降低是依靠在模具內通入冷卻水，將熱量帶走。對于要求較低模溫（一般小于）的塑料，如本設計中的聚苯乙烯PE，僅需要設置冷系統(tǒng)即可，因為可以通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度。模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式，模具的加熱有通入熱水、蒸汽，熱油和電阻絲加熱等。 6.4.2冷卻系統(tǒng)的簡單計算 設計冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當而有效率的冷卻。冷卻孔道應使用標準尺寸，以方便加工與組裝。設計冷卻系統(tǒng)時，模具設計者必須根據塑件的壁厚與體積決定下列設計參數(shù)： 冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動速率與熱傳性質。 (1) 冷卻管路的位置與尺寸 　　塑件壁厚應該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設置是在凸模塊與凹模塊內，設在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具。 通常，鋼模的冷卻孔道與模具表面、模穴或模心的距離應維持為冷卻孔道直徑的1~2倍，冷卻孔道之間的間距應維持3~5倍直徑。冷卻孔道直徑通常為6~12 mm（7/16~9/16英吋），在此取8mm。 6.4.3頂針設計 塑件從模具上取下以前還有一個從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑件從成型零部件上脫出的機構稱為脫模機構。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機構的導向和復位部件等組成。 脫模機構的選用原則 （1） 使塑件脫模時不發(fā)生變形（略有彈性變形在一般情況下是允許的，但不能形成永久變形）； （2） 推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排； （3） 推桿的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部產生隙裂； （4） 推桿的強度及剛性應足夠，在推出動作時不產生彈性變形； （5） 推桿位置痕跡須不影響塑件外觀； 推出機構按其推出動作的動力來源分為手動推出機構，機動推出機構，液壓和氣動推出機構。根據推出零件的類別還可分為推桿推出機構、套管推出機構、推板推出機構、推塊推出機構、利用成型零部件推出和多元件綜合推出機構等。 本設計中采用推桿推出機構使塑料制件順利脫模。 頂出方式 圖（12） 總裝圖圖（13） 結論 本次塑料模具設計，全面考慮了塑料成型性能，模具結構特點，注射工藝參數(shù)，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理論分析和數(shù)據計算生產操作上論證該設計是合理可行的。并且，通過這次設計，我了解了注射模設計概況，熟悉了注射設備，基本掌握了注射成型的一般原理。 在設計和三維建模過程中也遇到了一些問題，通過對問題的探索與分析，最后得到圓滿解決，更另深刻的知道了模具設計各個階段的重要性和嚴謹性，達到了畢業(yè)設計的目的。 伴隨經濟建設，特別是汽車、機械、電子、日用制造等行業(yè)的飛速發(fā)展，對模具設計與制造的人才的需求與日俱增，模具設計制造，特別是注射模具的設計與制造將更為受到重視，并將會廣泛應用到各個領域中，飛速發(fā)展。 相信這次設計中獲得的經驗及處理問題的能力將會對今后的學習和工作有所啟示和幫助。 參考文獻 1．曹宏深 趙仲治主編 塑料成型工藝及模具設計 北京機械工業(yè)出版社 1993 2．黃虹主編 塑料成型加工與模具 化學工業(yè)出版社2003年3月第一版 3．黃銳主編 塑料工程手冊 下冊 第四章節(jié) 機械工業(yè)出版社 4．宋卓頤 史勤芳 房雙寬 趙永仙編著 塑料原料與助劑 科學技術文獻出版社2003年9月第1版 5．黃銳主編 塑料成型工藝學 第二版 中國輕工業(yè)出版社 1997年5月第2版 6．塑料模設計手冊（軟件版） 機械工業(yè)出版社 7．王文廣 田寶善 田雁晨 主編 塑料注射模具設計技巧與實例 化學工業(yè)出版社2004年1月第1版 8．田春年主編 塑料注射成型模具結構設計圖冊 北京 輕工業(yè)出版社 1998 9. MoldFlow模具分析技術基礎,單巖編,清華大學出版社,2004 10. MoldFlow模具分析技術基礎,單巖編,清華大學出版社,2005 11. 實用注塑模具設計,陸寧編,中國輕工業(yè)出版社,1999 12. 塑料成型工藝及模具設計,李德群編,機械工業(yè)出版社,1999 13. Donggang Yao, Scaling Issues in Miniaturizaton of Injection Molded Parts Journal of Manufacturing Science and Engineering. November 2004, Vol.126/733 14. The Thickness Profile of Ultra-High Molecular Weight Polythene Films During Sequential Biaxial Drawing .Polymer Engineering and Science ,January 2003.Vol.43 , N 致謝 在本次畢業(yè)設計中，特別感謝XXX指導老師的指導和幫助，給予了我充分的信心和把握，讓我按時完成了本次設計。由于經驗不足和對專業(yè)知識的了解不夠透徹，在設計時常常遇到一些問題無法理解，XXX老師則耐心而認真的加以指導幫助，讓我學到了書本上學不到的知識，既增長了見識也充實了自己。 - 22 -