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鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書
0 前言
塑料工業(yè)的發(fā)展具有得天獨(dú)厚的發(fā)展，其原料來源豐富。注塑工藝也越來越多地被各個制造領(lǐng)域用以成型各種性能要求的制品，要高質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出注塑料制品，必須綜合考慮成型樹脂注塑模具及注塑機(jī)的問題，注塑模具的設(shè)計質(zhì)量直接影響成型制品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本，能否生產(chǎn)出達(dá)到設(shè)計要求的制品，不僅僅取決于模具的結(jié)構(gòu)與加工精度，還取決于廣義的成型技術(shù)。模具是當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的工藝裝備，是最重要的工業(yè)生產(chǎn)手段及工藝發(fā)展方向。一個國家工業(yè)水平的高低，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，模具工業(yè)的發(fā)展水平，是一個國家工業(yè)水平的標(biāo)志之一。現(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上依賴于模具標(biāo)準(zhǔn)化程度、優(yōu)質(zhì)模具材料的研究、先進(jìn)的設(shè)計與制造技術(shù)、專用的機(jī)床設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)管理等方面工作的綜合。但其中CAD/CAM技術(shù)在模具生產(chǎn)方面的應(yīng)用，無疑占有很重要的地位。它被認(rèn)為是現(xiàn)代模具技術(shù)的核心和重要的發(fā)展方向。
1）協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計將成為模具設(shè)計的主要方向
?? 制造業(yè)垂直整合的模式使得世界范圍內(nèi)產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品生產(chǎn)和模具制造分工更明確。為了縮短產(chǎn)品上市周期，使模具設(shè)計充分理解產(chǎn)品設(shè)計的意圖，在產(chǎn)品的設(shè)計階段，模具設(shè)計也同時開始，產(chǎn)品設(shè)計工程師和模具設(shè)計工程師需盡早進(jìn)入?yún)f(xié)同設(shè)計狀態(tài)。由于在制造流程中各個環(huán)節(jié)所采用的CAD系統(tǒng)不一定相同，這就要求CAD系統(tǒng)要具備協(xié)同的能力，能夠隨時交換上下游的數(shù)據(jù)，能夠處理彼此的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)產(chǎn)生及處理標(biāo)準(zhǔn)化。
2）模具CAD技術(shù)的ASP模式將成為發(fā)展方向
?? 今天的模具行業(yè)已經(jīng)成為高技術(shù)密集的行業(yè)。要掌握全部先進(jìn)的技術(shù)，成本都將非常高昂，要培養(yǎng)并且留住掌握這些技術(shù)的人才也會非常困難。于是，模具CAD的ASP模式就應(yīng)運(yùn)而生了。這樣整個社會就形成了一個大的模具制造企業(yè)，按照價值鏈和制造流程分工，將制造資源最優(yōu)發(fā)揮。應(yīng)用服務(wù)包括如遞向設(shè)計、快速原型制造、數(shù)控加工外包、模具設(shè)計、模具成型過程分析等。我們相信，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的先進(jìn)的CAD技術(shù)必將把模具工業(yè)推上新的臺階。
3）模具CAD/CAM發(fā)展趨勢
21世紀(jì)模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化，追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率、縮短設(shè)計周期及制造周期，降低生產(chǎn)成本、最大限度的提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需求。具體表現(xiàn)出以下幾個特征:
1．集成化技術(shù)
現(xiàn)代模具設(shè)計制造系統(tǒng)不僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)信息的集成，更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。
2．智能化技術(shù)
應(yīng)用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期（包括產(chǎn)品設(shè)計、制造、使用）各個環(huán)節(jié)的智能化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程（包括組織、管理、計劃、調(diào)度、控制等）各個環(huán)節(jié)的智能化，以及模具設(shè)備的智能化，也要實(shí)現(xiàn)人與系統(tǒng)的融合及人在其中智能的充分發(fā)揮。
3．網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括硬件與軟件的集成實(shí)現(xiàn)，各種通訊協(xié)議及制造自動化協(xié)議，信息通訊接口，系統(tǒng)操作控制策略等，是實(shí)現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動化的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用為我國模具企業(yè)實(shí)現(xiàn)敏捷制造和動態(tài)聯(lián)盟奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
4．多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)
未來產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計不僅用到機(jī)械科學(xué)的理論與知識，而且還用到電磁學(xué)、光學(xué)、控制理論等；甚至要考慮到經(jīng)濟(jì)、心理、環(huán)境、衛(wèi)生及社會等各方面的因素。產(chǎn)品的開發(fā)要進(jìn)行多目標(biāo)全性能的優(yōu)化設(shè)計，以追求模具產(chǎn)品動靜態(tài)特性、效率、精度、使用壽命、可靠性、制造成本與制造周期的最佳組合。
5．虛擬現(xiàn)實(shí)與多媒體技術(shù)的應(yīng)用
虛擬現(xiàn)實(shí)VR（Virtual Reality）是人造的計算機(jī)環(huán)境，人處在這種環(huán)境中有身臨其境的感覺，并強(qiáng)調(diào)人的介入與操作。
6．反求技術(shù)的應(yīng)用
這種過程就是反求工程RE （Reverse Engineering）。一旦建立了CAD幾何模型后，就可以依據(jù)這種數(shù)字化的幾何模型用于后續(xù)的許多操作，如實(shí)物CAD模型的修改、零件的重新設(shè)計、有限元分析、誤差分析、數(shù)控（NC）加工指令生成以及模具的設(shè)計和制造等。
7．快速成形技術(shù)
快速成形制造技術(shù)RPM（Rapid Prototyping & Manufacturing）基于層制造原理，迅速制造出產(chǎn)品原型，而與零件的幾何復(fù)雜程度絲毫無關(guān)，尤其在具有復(fù)雜曲面形狀的產(chǎn)品制造中更能顯示其優(yōu)越性。
本次我的課題為(童心吸水杯杯蓋)注射模設(shè)計：由于以前這方面的知識接觸得少，所以在設(shè)計之前我閱讀了許多關(guān)于注塑模設(shè)計的書，再加上指導(dǎo)老師的指導(dǎo)，使得設(shè)計順利地進(jìn)行。由于我們是提供制品設(shè)計模具，給模具定型多了一個依據(jù)。方案擬定有了一個大概的輪廓。注射成型模具有一定的分類和組合，它們在某些基本式樣上彼此不同地從實(shí)用的觀點(diǎn)出發(fā)。注射成型模具的分類方法應(yīng)以設(shè)計和操作的主要特色為基礎(chǔ)。
本次的注射模設(shè)計是一次對我們以前所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，了解了設(shè)計的一般過程及該行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。由于時間緊促，加上本人的水平有限，設(shè)計過程中出現(xiàn)一些錯誤，在此懇請各位專家、老師指正。
1 概述
模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)個部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，一個國家模具設(shè)計、制造技術(shù)的高低，是衡量這個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志。注塑模是指用于成型塑料制件的模具。近年來，我國各行各業(yè)對模具工業(yè)的發(fā)展十分重視。模具制造已被列為機(jī)械工業(yè)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(jì)中的重要地位，也提出了振興模具工業(yè)的主要任務(wù)。現(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上依賴于模具標(biāo)準(zhǔn)化程度、優(yōu)質(zhì)模具材料的研究、先進(jìn)的設(shè)計與制造技術(shù)、專用的機(jī)床設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)管理等方面工作的綜合。但其中CAD/CAM技術(shù)在模具生產(chǎn)方面的應(yīng)用，無疑占有很重要的地位。它被認(rèn)為是現(xiàn)代模具技術(shù)的核心和重要的發(fā)展方向。
模具是一種專用工具，用于裝在各種壓力機(jī)上，通過壓力把金屬或非金屬材料制出所需另件的形狀制品，這種專用工具即統(tǒng)稱模具。一個國家工業(yè)水平的高低,在很大生活方式上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，模具工業(yè)的發(fā)展水平，是徇一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。
模具在工業(yè)生產(chǎn)中的作用：
1. 是工業(yè)生產(chǎn)中最基礎(chǔ)的裝設(shè)備。
2. 是實(shí)現(xiàn)少切削和無切削的不可缺少的工具。
3. 廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中的各個領(lǐng)域：汽車、摩托車、家用電器、儀器、儀表、電子等。60%-80%的另件都需模具制造。
4. 高效大批量生產(chǎn)的主要手段：如塑料件的生產(chǎn)、螺釘、螺母，墊圈等標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)。
5. 工程塑料粉末冶金，橡膠、合金壓鑄、玻璃成形等需模具來進(jìn)行工藝的推廣。
模具生產(chǎn)的特點(diǎn)：
??????模具生部制造技術(shù)幾乎集中了機(jī)械加工的業(yè)精體，有時是機(jī)電結(jié)合加工，也離不開鉗工手工技巧的操作。
〈1〉 模具生產(chǎn)方式的選擇
????A.零件批量小的模具生產(chǎn)，采用單件及配制的方式
????B．零件件批量較大，采用成套性生產(chǎn)
????C．如果同一種零件件制品需多個模具完成，加工和調(diào)整模具時應(yīng)保持前后的連續(xù)性
〈2〉 模具制造的特點(diǎn)：
????A． 同一工序的加工，內(nèi)容較多，故生產(chǎn)效率較低。
????B． 要求工人的技術(shù)等級較高。
????C． 模具某些工作部分的尺寸及位置，必須經(jīng)過試驗(yàn)后來確定。
????D． 裝配后遠(yuǎn)均需試模，調(diào)整，及修模。
????E． 模具生產(chǎn)周期一般較長，成本較高。
????F． 模具生產(chǎn)是典型的單件生產(chǎn)，故生產(chǎn)工藝，管理方式制造工藝都具有獨(dú)特的規(guī)律和適應(yīng)性。
2 設(shè)計課題及任務(wù)
一． 課題名稱：童心吸水水杯杯蓋注塑模設(shè)計
二． 任務(wù)內(nèi)容
1、 按提供的塑料制品(杯蓋)進(jìn)行測繪
1） 繪出制品(杯蓋)的產(chǎn)品圖紙
2） 參考有關(guān)資料，標(biāo)注尺寸、公差及相關(guān)的技術(shù)要求。
2、 結(jié)合制品(杯蓋)圖紙內(nèi)容確定該制品注塑模具的設(shè)計方案。
3、 設(shè)計注塑模具
三． 要求
1、 根據(jù)制品的幾何形狀、重要(g)確定注塑模具的澆口類型和型腔數(shù)量
2、 結(jié)合制品的澆口類型，型腔數(shù)量等條件選擇注塑機(jī)的型號、類別來確定模具安裝類型及參數(shù)。
3、 根據(jù)方案確定、模具設(shè)計、以及有關(guān)計算等設(shè)計過程來寫出畢業(yè)設(shè)計說明書一份(簡明扼要，重點(diǎn)突出)，內(nèi)容在一萬字左右。
4、 圖紙內(nèi)容及張數(shù)
1) 塑料制品圖各一張(比例適當(dāng))。
2) 注塑模具總裝配圖一張A。
3) 零件圖(二維、三維)若干(其中為計算機(jī)繪圖)。
5、提供塑料制品(童心吸水杯杯蓋)一只。
3 塑料制品工藝分析
3．1 塑料制品的結(jié)構(gòu)如圖
3．2材料分析
該零件采用ABS樹脂為材料它是由丙烯腈(Acrylonitrile，25%~30%)聚丁二烯(Butadiene，25%~30%)和苯乙烯(Styrene complymer，40%~50%)三種單體共聚而成的，其中丙烯腈(A)使之有較高的硬度、表面光澤，具丁二烯(B)能增加韌性；苯乙烯(S)，則使加工性良好，要注意的是，ABS的吸濕性較強(qiáng)(0.2%~0.45%),而要達(dá)到較光澤的表面，注射成型時就必須進(jìn)行預(yù)備干燥，由于聚丁二烯的作用，熔融時易發(fā)生氣體，易造成燒痕，產(chǎn)生銀線等，脫模斜度2以上。
ABS的表現(xiàn)特征為無毒，無味，白象牙色的不透明的粉狀或粒狀料，是熱塑性塑料，且易著色，高光澤，易電鍍，耐油，尺寸穩(wěn)定，缺點(diǎn)是長期暴曬在太陽光紫外線下易變質(zhì)。
3．3 ABS成行條件 ?實(shí)用注塑模設(shè)計? P
ABS一般物理特性
密度 1.02~1.07 g/cm３ （計算值：1.05 g/cm３）
流動性 中等
溢邊料 0.04mm左右
吸水率(24小時長周期) 0.2~0.4%
熔點(diǎn)(粘統(tǒng)溫度) 130~160℃
熔融指數(shù)(200 C 負(fù)荷50N、噴嘴 2.09) 0.41~0.82 g/10min
維卡針入度 71~122 ℃
馬丁耐度 90~108 45
83~103 180
比熱容 1470 J/(Kg*K)
屈服強(qiáng)度 50 MPa
抗拉強(qiáng)度 38 MPa
斷裂伸長率 35%
拉伸彈性模量 1.8 GPa
抗彎強(qiáng)度 80 MPa
彎曲彈性模量 1.4 GPa
抗壓強(qiáng)度 53 MPa
沖擊韌度 24 Mpa
沖擊韌度(無缺口) 261 KJ/m2
(缺口) 11 KJ/m2
布氏硬度HB 9.7 R121
注射成行機(jī)類型 適用于螺桿式和柱塞式 ?塑料模具設(shè)計? P
計算收縮率 0.5%~0.7%(取用0.6%)
預(yù)熱溫度 80~85
預(yù)熱時間 2~3小時
料筒溫度后段 150~170℃
中段 165~180℃
前段 180~200℃
噴嘴溫度 170~180℃
模具溫度 50~80℃
但側(cè)脫模溫度(最小值) 型腔40'~1゜20' 型芯35'~1゜
注射壓力 60~100 MPa
成形時間注射時間 20~90 sec
高壓時間 0~5 sec
冷卻時間 20~120 sec
總周期 50~220 sec
后處理方法 紅外線燈、烘箱
溫度 70℃
時間 0.3~1 h
原材料預(yù)干燥0.5小時以上
說明：該成行條件為加工通用級ABS料時使用。
3．4 品的公差
參考《模具手冊》公差等級表，該零件為中等精度ABS材料塑件，公差等級取4級，公差值表如下：
公差尺寸(mm) 4級公差值
<=3 0.12
3~6 0.14
6~10 0.16
10~14 0.18
14~18 0.20
18~24 0.22
24~30 0.24
30~40 0.26
40~50 0.28
50~60 0.32
65~80 0.38
80~100 0.44
零件各尺寸公差選取原則按上表，其余未作要求尺寸均取+-0.22mm，具體零件結(jié)構(gòu)及尺寸見工程圖。
3．5 成型方案的確定和注塑工藝分析
1件結(jié)構(gòu)分析
1.） 該件為厚度為2mm中空的殼體，外側(cè)面拔模斜度3゜， 內(nèi)側(cè)面拔模斜度5゜；
2.） 該塑件為同心吸水杯杯蓋，因此前面要求一定的光潔度，內(nèi)表面的精度要求不高；
2型方法的確定
從塑件外形結(jié)構(gòu)分析，塑件的內(nèi)側(cè)有一圈螺紋，為方便脫模，在確定分型面時，應(yīng)考慮此特征，在脫模是采用推板推出制品，強(qiáng)行脫模。鑒于塑件結(jié)構(gòu)和注射位置，該模以單分型面、一模一腔為佳。
3注塑工藝
該塑件模具為單分型面，一摸一腔部分精度要求不高，只有小型芯和推板配合公差要求較高因此生產(chǎn)成本低，適于一般中小型模具廠生產(chǎn)。
3．6 射機(jī)的選擇及其主要參數(shù)
該塑件尺寸、體積屬于中小型塑件，為適應(yīng)大多中小型模具廠商，而初步確定采用較為普遍螺桿式注射機(jī)：XS-ZY-125，其主要參數(shù)如下：
一次注射量 厘米 125
螺桿直徑 毫米 42
注射壓力 兆帕 116.6
鎖模力 牛 882000
最大注射面積 厘米 320
壓板行程 毫米 300
模具最大厚度 毫米 300
模具最小厚度 毫米 200
壓板尺寸 毫米 450*420
拉桿空間 毫米 260*290
注射機(jī)與安裝模具的關(guān)系,必須了解以下幾點(diǎn)：
(1) 機(jī)床拉桿間隔 考慮模具的最大外形尺寸安裝時應(yīng)不受拉桿的影響。;
(2) 定位孔的直徑 模具安裝用的定位環(huán)尺寸應(yīng)與機(jī)床定位孔直徑相配合，小型 機(jī)床一般只在定模部分設(shè)置定位孔，大型 機(jī)床則定，動模板都設(shè)置定位孔.
(3) 頂出桿的位置 設(shè)計模具時,必須了解機(jī)床頂出桿的直徑及位置,并應(yīng)將頂出桿的行程和模具頂出裝置動作一起考慮.
(4) 噴嘴前端的孔徑筆球面的半徑，是澆口套的孔徑和球面尺寸的依據(jù)。
(5) 安裝螺孔的位置及妃徑，機(jī)床定，動模板上設(shè)有一系列螺孔，以供安裝模具壓裝所用。
安裝形式如下：
1） 用螺釘直接固定模具；
2） 用壓板固定模具形式；
4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計
模具設(shè)計要點(diǎn)：
<1>熔體的流動情況:流動陰力，速度，引程,重新融合,排氣。
<2>熔體冷卻收縮與補(bǔ)縮。
<3>模具的冷卻與加熱。
<4>模具的相關(guān)尺寸與注射機(jī)關(guān)系。
<5>模具的總體結(jié)構(gòu)與零部件的結(jié)構(gòu),考慮模具安裝與加工強(qiáng)度,精度。
4．1 模具的型腔數(shù)目的確定
模具中的型腔數(shù)目的確定是一項綜合項目，首先應(yīng)考慮注射機(jī)的各項規(guī)格及工作性能，以及考慮制品的精度要求，模具制造的費(fèi)用等 。
確定合適的成型型腔數(shù)，應(yīng)考慮以下幾個因素：
1、 以機(jī)床注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過注射機(jī)最大注射量的80%，按公式
計算：
?注塑模具設(shè)計要點(diǎn)與圖例? P
式中 N—型腔數(shù)：
S—注射機(jī)的注射量（g）：
--澆注系統(tǒng)的注射量（g）;
--塑件重量（g）;
初定注射 機(jī)為XS-ZY-125型，該注射機(jī)的注射 量為104g，即S=104g，初估澆注系統(tǒng)的重量為65g，即 =65g，塑件的重量 =16g。
所以
因此，模具的型腔數(shù)初定為1
2 根據(jù)塑件的精度考慮： 一般單型腔時制造精度高，塑件精度也高。 該制品的表面精度要求很高，表面要求光滑，粗糙度很高，不易打采用多型腔，在精度要要求前提的情況下，采用一模一腔。
3 據(jù)塑件形狀及進(jìn)料口位置考慮：
該制品為童心吸水杯杯蓋，圓形，制品高度為46mm,在制品 的中心部分，采用點(diǎn)澆口，困此，采用一模一腔能滿足點(diǎn)澆口的要求。
綜合以上3 個方面的因素，該模具的型腔數(shù)確定為1個。
4．2 分型面的確定
分開模具能取出塑件的面，稱作分型面，其它的面稱作分離面或稱分模面，注射模只有一個分型面。
????分型面的方向盡量采用與注塑機(jī)開模是垂直方向，形狀有平面，斜面，曲面。選擇分型面的位置時：
????〈1〉 分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處
????〈2〉 使塑件留在動模一邊，利于脫模
????〈3〉 將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側(cè)，以保征同心度
????〈4〉 軸芯機(jī)構(gòu)要考慮軸芯距離
????〈5〉 分型面作為主要排氣面時，分型面設(shè)于料流的末端。
從塑件形狀結(jié)構(gòu)分析塑件為高度46mm，直徑78cm，2mm厚的殼體，外側(cè)面 拔模斜度，又前面為外形面，要求保證光潔，不能留下澆口和頂桿痕跡，根據(jù)分型面必須開設(shè)在制件斷面輪廓最大的地方的基本原則，并綜合以下幾點(diǎn)分析：
1. 因?yàn)榉中兔娌豢杀苊獾匾谥萍狭粝乱缌虾圹E，或拼合縫痕跡，故分型面不選在制件光滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處；
2. 從制件的頂出考慮分型面要盡可能留在動模這一邊；
3. 為避免使用側(cè)抽型芯，分型面的選擇也要充分考慮。
確定分型面位置如圖所示:
aAss A
分型面選在此處不會對塑件外觀有何影響，也不易產(chǎn)生飛邊，也利于開模和脫模，加工也方便。
4．3 澆注系統(tǒng)設(shè)計
?澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴接觸處到型腔為止的塑料熔體的流動通道。作用：〈1〉輸送流體 〈2〉傳遞壓力
澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計原則：???
?1、 組成：由主流道，分流道，內(nèi)澆口，冷料穴等結(jié)構(gòu)組成。
????2、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則：
??????〈1〉 考慮塑料的流動性，保征流體流動順利，快，不紊亂。
??????〈2〉 避免熔體正面沖出小直徑型芯或脆弱的金屬鑲件。
??????〈3〉 一模多腔時，防止大小相差懸殊的制件放一模內(nèi)。
??????〈4〉 進(jìn)料口的位置和形狀要結(jié)合塑件的形狀和技術(shù)要求確定。
??????〈5〉 流道的進(jìn)程要短，以減少成型周期及減少廢料。
4．3．1澆注系統(tǒng)的分析
澆注系統(tǒng)對塑件的質(zhì)量和成型效率有直接影響，是整套模具設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。對該塑件分析，具體設(shè)計時主要考慮以下因素：
1 塑件成形特性，澆注系統(tǒng)需適應(yīng)ABS成形特性要求，以保證塑件質(zhì)量；
2 塑件的大小及形狀，根據(jù)該塑件的大小、形狀、壁厚及技術(shù)要求等因素，前面已擬定了分型面的位置，同時也考慮了設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式，進(jìn)料口數(shù)量及位置。保證塑件的正常成形，防止流料直接沖擊嵌件和受力不均，進(jìn)料不勻。
3 塑件型腔數(shù)目，該注塑模具是一模一腔，主流道放置中間。
4 塑件外觀質(zhì)量，為了便于去除，修整進(jìn)料口，澆口選在不影響制件外觀的位置。
5 成形效率，批量生產(chǎn)時在保證成形質(zhì)量的前提盡量縮短填充及冷卻時間和成形時間，同時還節(jié)約了塑料。
6 冷料，噴嘴端部的冷料必須去除，在主流道底端設(shè)有流道冷料推板。
4．3．2澆口的設(shè)計
澆口指流道末端與型腔之間的細(xì)小通道。
??????〈1〉 作用：
????a、使熔體快速進(jìn)入型腔，按順序填充。
????b、冷卻材料作用
??????〈2〉 澆口參數(shù)：
????a、形狀一般為圓形或矩形。
????b、面積與分流道比為0.03~0.09。
????c、長度一般:0.5~2.0mm。
??????〈3〉 小澆口的優(yōu)點(diǎn)：
????a、改變塑料非牛頓流體的表觀粘度，增剪切速率。
????b、小澆口改變流體流速，產(chǎn)生熱量，溫度升高。
????c、易凍結(jié)，防止型腔內(nèi)熔體的倒流。
????d、便于塑件與澆注系統(tǒng)的分高。
本澆注系統(tǒng)澆口采用點(diǎn)澆口形式，其尺寸很小。這類澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，能有效地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體的表觀粘度下降，流動性增加，利于填充。
采用點(diǎn)澆口成型塑件，去除澆口后殘留痕跡小，易取得澆注系統(tǒng)的平衡，也利于自動化操作，但壓力損失大，收縮大，塑件易變形，同時在定模部分需另加一個分型面，以便澆口凝料脫模。
點(diǎn)澆口的截面為圓形，直徑d一般在0.8～2.0mm范圍內(nèi)選取，常用直徑是0.8～1.5mm。點(diǎn)澆口直徑也可用下面經(jīng)驗(yàn)公式計算：
---點(diǎn)澆口直徑(mm) ?塑料成型工藝與模具設(shè)計? P
---塑件在澆口處壁厚(mm)
---型腔表面積(mm)
澆口的厚度尺寸將直接影響澆口的固化時間，長度尺寸則決定壓力下降程度，壓力下降與澆口長度成正比例，參考《塑料成型工藝與模具設(shè)計》點(diǎn)澆口設(shè)計，澆口尺寸結(jié)構(gòu)如圖所示：
4．3．3主流道襯套的設(shè)計
主流道襯套位于模具的入口部，其作用是將塑化熔融的樹脂導(dǎo)入流道或型腔，注流道垂直于分型面。注流道襯套內(nèi)孔呈圓錐形、圓弧R處為錐孔的小端。錐孔的錐度越大，及內(nèi)壁 的粗糙度在0.8以上，主流道越容易脫出。主流道襯套的設(shè)計要點(diǎn)如下幾點(diǎn)：
1) 主流道襯套的圓弧半徑R應(yīng)比噴嘴頭部半徑大1mm左右
2) 錐孔的小端直徑比噴嘴孔直徑大0.5～1mm
3) 盡可能縮短長度
本澆注系統(tǒng)采用最為常用的v形澆道，這種澆道易于機(jī)械加工，且熱量損失和阻力損失均不太大。
截面尺寸如圖所示：
4．3．4、模具的排氣部分
排氣槽的設(shè)計原則:
1 如果型腔中產(chǎn)生乞阻現(xiàn)象,將直接影響制品的外觀.設(shè)計模具時,必須考慮排氣問題,如發(fā)生氣阻,型腔中排不出的空氣會因高壓而燃燒,使制品的局部被燒蝕,影響制品的質(zhì)量.
2 簡單模具氣阻的準(zhǔn)確位置易確定,對于復(fù)雜的模具,可以通過試模來確定氣阻位置.
3 找出氣阻位置,便可設(shè)置排氣槽, 一般在分型面凹模一側(cè)開設(shè)一條深 0.025 ~ 0.1mm 寬1.5~6 mm的排氣槽。
4 該套模具的排氣槽設(shè)置在分型面處及鑲塊的嚙合處.
塑件外形尺寸較小，對于此類小型模具，可利用分型面間隙排氣，分型面位于熔體流向的末端，可達(dá)到很好的排氣效果，因而本模具不另外設(shè)計排氣系統(tǒng)，直接由分型面間隙，鑲件縫隙，推桿間隙等進(jìn)行排氣。具體的結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示：
4．4 成型零件的設(shè)計
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓，料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(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)計成型零件時，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)行零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
4．4．1、成型零件型腔計算 ?塑料成型工藝與模具設(shè)計? P～P
凹模是成型塑件的主要零件，按其結(jié)構(gòu)不同，可分為整體式和組合式兩類。本設(shè)計中采用整體式凹模，其特點(diǎn)是牢固，不易變形。型芯是成型塑件的內(nèi)表面的零件，型芯按結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式兩種。本設(shè)計中采用整體式，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)牢固，但不便加工，消耗的模具鋼多，這種結(jié)構(gòu)是將型芯單獨(dú)加工，再鑲?cè)肽０逯小?
成型零件工作尺寸的確定
成型零件的工作尺寸指直接成型塑件的尺寸。
成型零件尺寸計算的基本公式是
考慮塑件公差、模具制造公差、模具磨損量等，其計算公式如下：
1 、型腔內(nèi)徑尺寸的計算
式中 D----型腔內(nèi)徑尺寸
D----塑件外徑標(biāo)稱尺寸(mm)
S---塑料平均收縮率，即
----塑件公差
----型腔制造公差
代入數(shù)據(jù)得：
2型心外徑尺寸計算
其中 d---型芯外徑尺寸
d---塑件內(nèi)徑標(biāo)稱尺寸
---型芯制造公差
代入數(shù)據(jù)
3型腔高度尺寸計算
式中H---型腔深度尺寸
H----塑件高度標(biāo)稱尺寸
---型腔深度制造公差，一般取或
代入數(shù)據(jù)得
4、型心高度尺寸計算
式中h---型芯高度尺寸
h---塑件深度標(biāo)稱尺寸
---型芯高度制造公差
代入數(shù)據(jù)得：h=
4．4．2圓型零件型腔壁厚的計算及強(qiáng)度校核
? 注塑模具設(shè)計及應(yīng)用? P～P
塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，模具型腔壁厚的計算應(yīng)以最大壓力為準(zhǔn)。
型腔壁厚的強(qiáng)度計算條件是型腔在各種受力形式下的應(yīng)力值，不得超過模具材料的許用應(yīng)力，而剛度計算條件由于模具的特殊性應(yīng)從以下三個方面來考慮：
模具成型過程中不發(fā)生溢出
保證塑件尺寸精度
尺寸范圍50～200
---塑件精度等級，取4
---塑件尺寸公差值，取0.38
代入數(shù)據(jù)得：
保證塑件順利脫模
---保證塑件順利脫模的型腔允許彈性變形量
---塑件壁厚
---塑料的收縮率
根據(jù)重復(fù)承受內(nèi)壓力的圓筒體原理計算壁厚，并按此計算強(qiáng)度：
1) 壁厚計算
式中----在半徑r圓周產(chǎn)生的切線應(yīng)力Mpa,其值為所用模具用鋼的抗拉應(yīng)力/安全系數(shù)
----型腔壓力，Mpa
---模具外圓半徑
----模具型腔內(nèi)圓半徑
已知、、
（模具抗拉應(yīng)力，取安全系數(shù)為4）
側(cè)
h為最大壁厚與最小壁厚的平均值
按變形量校核型腔壁厚
式中---型腔內(nèi)半徑徑向的變形量
---型腔壓力Mpa
---彈性模量，碳鋼取
---型腔內(nèi)半徑
---型腔外半徑
---橫向變形系數(shù)(泊松比)，碳鋼取0.25
代入數(shù)據(jù)得：
所以，變形限制在0.2mm以下符合要求
定模強(qiáng)度校核
式中----墊板厚度
----模內(nèi)成型壓力
---支撐塊間距離
---模具寬度
---凸模板的允許變形量
---彈性模量，鋼取
代入數(shù)據(jù)得：
變形量限制在0.1以下，符合要求。
4．5 頂出系統(tǒng)的設(shè)計
在注射成型中，制品的頂出對制品的質(zhì)量以及是否可以自動成型等起著重要的作用。頂出方法由使用塑料的種類，制品形狀，澆口的種類，制品的商品價值，模具的制作周期及價格等所決定，原則上必須能夠在不使制品產(chǎn)生變形和損壞的情況下，可靠而迅速地脫模，故障要少，維修要簡單。
推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則：
1、 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)
2、 保證塑件不因推出而變形
3、 機(jī)構(gòu)簡單，動作可靠
4、 良好的塑件外觀
5、 合模時的正確復(fù)位
頂出方式的種類有很多種， 本設(shè)計中由于制品內(nèi)壁有一圈螺紋，精度不高，因而采用頂板頂出機(jī)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)行脫模，這各機(jī)構(gòu)的原理是在型芯根部安裝一與之密切配合的推板；頂出時，推板沿成型周邊移動，將塑件推離型芯，這種機(jī)構(gòu)主要用于頂出支撐面很小的塑件，如薄壁容器等。在不允許留有頂桿殘痕的情況下，也可采用這種頂出板頂出機(jī)構(gòu)。
為了防止推板刮傷型芯，推板和型芯之間最少應(yīng)留有0.25mm的間隙。頂板內(nèi)側(cè)邊緣斜角應(yīng)在左右選取，頂板應(yīng)設(shè)有導(dǎo)向裝置。
本設(shè)計中，脫模時頂板帶動頂桿，頂桿頂出推板，向前把塑件推出。頂出行程一般是被頂出制品高的，所以頂桿的行程，不要將頂出行程做得過長。
脫模力的計算 ?塑料成型工藝及模具設(shè)計? P
注射成型后，塑件在模具內(nèi)冷卻定型，由于體積的收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，塑件要從模腔中脫出，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力，對于不帶通孔的殼類塑件，脫模時還要克服大氣壓力。一般而論，塑料制件剛開始脫模時，所需克服的阻力最大，即所需的脫模力最大。
式中塑料對鋼的摩擦系數(shù)約為0.1～0.3
---塑件包容型芯的面積
---塑件對型芯的單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件，p約取24～39Mpa，模內(nèi)冷卻的塑件p約取8～12Mpa
代入數(shù)據(jù)得：
合模時，推板通過回程桿復(fù)位，使得生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。
4．6 冷卻孔的設(shè)計
模具設(shè)計中，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)部分的設(shè)計是必不可少的， 因?yàn)槟＞叩臏囟戎苯佑绊懙剿芗尚偷馁|(zhì)量和生產(chǎn)效率，這要求我們的設(shè)計冷卻系統(tǒng)時必須讓模具迅速均勻地使模具和塑件冷卻下來，以縮短成型周期，同時能使塑料的收縮率小，變形小，尺寸穩(wěn)定，耐應(yīng)力、開裂性好、表面光潔。
模具設(shè)置冷卻裝置的目的
1、 防止塑件脫模變形
2、 縮短成型周期
3、 使結(jié)晶性塑料快速冷卻
水道孔徑的選擇
冷卻水道的直徑采用8mm的冷卻水道，最低流速是水孔位置設(shè)計，如圖所示：
4．7 確定各模板的厚度 ?塑料模具設(shè)計? P
對于模具中各模板的厚度(包括頂出固定板、墊板、動定模固定板、支撐板等)，在滿足強(qiáng)度要求的前提下，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)模架。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架及一些尺寸的要求，初步確定模架的尺寸如下：(單位：mm)
定模固定板
流道冷料推板
定模板
推板
動模板
動模墊板
頂出板
頂出固定板
支撐板
動模固定板
模具用鋼
選擇模具零件的材料應(yīng)按其用途而定,對成形零件的用料應(yīng)考慮以下因素:
1 要承受在高溫、高壓下長期工作。因此應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、耐疲勞性能及耐熱性。
2 用于成批大量生產(chǎn)的模具應(yīng)具有良好的熱處理性能。對形狀復(fù)雜的零件及易變形零件則還應(yīng)要求材料在熱處理時變形小。
3 對成型零件尺寸精度要求較高的,應(yīng)考慮使用尺寸穩(wěn)定性好的材料.
4 模具鋼要便于加工,易拋光.
根據(jù)以上要求，模具的材料分別為:動模板、定模板等模板使用45鋼；導(dǎo)柱、導(dǎo)套材料為T8A。
或20號鋼滲碳處理,其它零件所用材料見總裝配圖明細(xì)欄.
5 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核
?塑料模設(shè)計手冊? 塑料模設(shè)計手冊編寫組
5．1 最小注射量的校核
對于螺桿式注射機(jī)，其最小注射能力以螺桿在料筒內(nèi)最大推進(jìn)容積M(cm3)表示，因此最大注射量就是該體積的塑料熔體在料筒內(nèi)的溫度及壓力下的重量：
Gmax=M*DC (g)
式中，M――注射機(jī)規(guī)定注射容積 cm3
D――注射塑料在常溫下的比重 g/cm3
C――料筒溫度在塑料體積膨脹率校正系數(shù)，結(jié)晶塑料取0.85，非結(jié)晶塑料取0.93
因塑件體積小，壓力對塑件比重影響很小，可忽略不記。
Gmax=60X1.05X0.93=58.59 (g)
塑件質(zhì)量使用Pro/E分析模組計算得，
G塑件=16g < Gmax
所以，此注射機(jī)最大注射量滿足該塑件要求。
5．2注射壓力校核
查《模具手冊》得ABS樹脂在螺桿式注射機(jī)下注射壓力應(yīng)在60~100 MPa，而SZ-ZY-125型注射壓力為116.6Mpa,因此能滿足該塑件要求。
5．3 鎖模力校核
當(dāng)高壓塑料熔體充滿模具型腔時，產(chǎn)生一個使模具沿分型面分開，其值等于制件和澆口流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔內(nèi)塑料壓力。
pKF≤P
式中，p――料筒內(nèi)注射機(jī)柱塞或螺桿施于塑料上的壓力 MPa
K――損耗系數(shù) 1/3~2/3
F――投影總面積m2
P――注射機(jī)的額定鎖模力 KN
pKF==390000N<2489000N
故鎖模力滿足要求。
6 使用說明及操作過程
一、 試模與修正
1 對(童心吸水杯杯蓋)模具設(shè)計完成后,必須進(jìn)行試模,通過試模,來檢驗(yàn)?zāi)＞呤欠窈细褚约斑x擇最佳成型工藝.
2 經(jīng)過第一次試模后,就合格的模具是理想的,實(shí)際上難以做到,所以,在試模后一般即需按照模具委托加工說明書進(jìn)行修正加工.修改委托書內(nèi)容時,必須慎重行事.
二、 操作過程
1 開模后,定模與定動模之間分開。
2 隨著機(jī)床的后退，在頂板的作用下，完成塑件的強(qiáng)行脫摩過程
3 機(jī)床繼續(xù)后退，在拉板和拉桿螺釘?shù)淖饔孟?，使得定模和冷料流道推板與冷料流道推板和定模固定板的兩次分離，如廢料不能自行彈出時，由工人手工取出廢料。
5 合模，繼續(xù)下一個循環(huán)操作。
三 該套模具可采用半自動操作,有一定的工作量,但這樣做可以降低成本,帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益
7 模具的保養(yǎng)
每一套模具,往往造價及為昂貴,對模具必須進(jìn)行保養(yǎng).
1 防銹措施
卸模時,必須從下部卸下冷卻管,用棉絲擦干,用壓縮空氣吹凈.在防銹方法上可涂飾耐水性的黃油,也可以打用除銹液將型腔和冷卻孔銹體清除.
2 保持滑動部分的潤滑
在保養(yǎng)上要定其在滑動部分涂油,涂飾必須適當(dāng).如潤滑油涂飾太多則會污染制品,涂少起不到潤滑的效果.
小結(jié)
三個月的畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲,在整個設(shè)計過程,我做了大量的工作,從資料的搜集到參觀學(xué)習(xí),以及對模具進(jìn)行設(shè)計等工作.我都能按計劃要求完成任務(wù).
《注塑模設(shè)計》這門課是作為選修課開設(shè)的,我沒有選,給我的畢業(yè)設(shè)計帶來不便，在老師的指導(dǎo)下,我通過自學(xué)，對這們課程有一定程度的認(rèn)識.加上課外書籍的閱讀和參觀實(shí)習(xí)，對模具的了解越來越多,這次畢業(yè)設(shè)計給了我一個很好的學(xué)習(xí)機(jī)會,我搜集了大量的資料.在圖書館借了數(shù)本有關(guān)注塑料模方面的書，認(rèn)真仔細(xì)地看過多遍，并且做了筆記. 這都為我以后的設(shè)計工作打下了堅實(shí)的基礎(chǔ).
在參觀幾家塑料廠的時候,我能做到多看、多問、多動手.在其中是三家塑料廠,我還親手拆裝了幾套模具.進(jìn)行了分析與研究,和同學(xué)一起探討.使我對注塑行業(yè)也有了一定的了解,并對注塑模具有了一定的感性認(rèn)識.
在進(jìn)行設(shè)計與繪圖的時候,我查閱了大量的資料.對每一個零件的尺寸,對每一個部件的安裝位置,對每一個動作運(yùn)動機(jī)理,進(jìn)行了深入的分析下研究,并和指導(dǎo)老師及同學(xué)進(jìn)行了探討.盡可能完善每一個設(shè)計過程.。我是用AUTOCAD與PRO/E進(jìn)行繪圖。這使我能更加熟練地運(yùn)用這兩種軟件。由于人的知識有限，在設(shè)計過程中，經(jīng)驗(yàn)不足，在某些地方的設(shè)計與實(shí)際相脫離或者在某些地方的設(shè)計不完美，希望老師能予以指正。
三個月的設(shè)計業(yè)已結(jié)束，在這個過程中，我對模具設(shè)計及塑料行業(yè)有了一定了解。學(xué)到了很多的知識。培養(yǎng)了我嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，精益求精的工作態(tài)度。并鍛練了我的意志。畢業(yè)設(shè)計任務(wù)即將完成 ，我學(xué)到的東西還很多，使大學(xué)四年所學(xué)的書本知識與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，加深了理論的理解，提高了動手能力，在將來的工作中能夠做到得心應(yīng)手。乘風(fēng)破浪會有時，直掛云帆濟(jì)滄海。
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附件清單
童心吸水杯杯蓋模具裝配圖 MJ-001 A0 1張
模具零件圖 頂出板導(dǎo)向桿 MJ-001-01 A4 1張
拉桿螺釘 MJ-001-02 A4 1張
型芯 MJ-001-03 A3 1張
拉板 MJ-001-04 A4 1張
定模安裝板 MJ-001-05 A2 1張
定位環(huán) MJ-001-06 A4 1張
導(dǎo)套 MJ-001-07 A4 1張
導(dǎo)柱 MJ-001-08 A4 1張
主流道襯套 MJ-001-09 A4 1張
導(dǎo)柱 MJ-001-10 A4 1張
流道冷料推板 MJ-001-11 A2 1張
定模型板 MJ-001-12 A2 1張
推板 MJ-001-13 A2 1張
動模型板 MJ-001-14 A2 1張
動模墊板 MJ-001-15 A2 1張
支撐板 MJ-001-16 A3 1張
動模固定板 MJ-001-17 A2 1張
頂出固定板 MJ-001-18 A3 1張
頂出板 MJ-001-19 A3 1張
支撐釘 MJ-001-20 A4 1張
制品圖 LJ-001 A3 1張
三維實(shí)體造型圖冊一份 A4 16張
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