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級學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告 系別 機械工程系 班級 學(xué)生 姓名 指導(dǎo) 教師 課題名稱：咖啡杯塑料模具設(shè)計 當(dāng)今世界,塑料工業(yè)以前所未有的速度高速發(fā)展。塑料,在各個領(lǐng)域、各個行業(yè)乃至國民經(jīng)濟中已擁有舉足輕重的地位。 在設(shè)計模具的過程中,通過張老師、楊老師以及劉老師等指導(dǎo)，我系統(tǒng)的收集了大量的有關(guān)塑料模具設(shè)計的資料（包括塑料設(shè)備資料、有關(guān)塑料模具標(biāo)準化資料等），結(jié)合其它輔導(dǎo)書進一步分析了塑件的結(jié)構(gòu)、材料性能及其工藝性，隨后制定了最佳的工藝方案。安排并編寫各零件的加工工藝過程卡片，撰寫設(shè)計說明書。 以上是我前期完成的設(shè)計內(nèi)容，通過這些過程，使我對于模具結(jié)構(gòu)及工作原理有了更新的認識。后期我要完成的設(shè)計內(nèi)容有整理論文和英文翻譯、論文后期的錄入及排版、答辯前的準備。 畢業(yè)設(shè)計答辯即將到來，我更應(yīng)抓緊時間，認真完成后期工作，為大學(xué)生活劃上一個圓滿的句號。 學(xué)生簽字： 2008年5月14日 指導(dǎo)教師的建議與要求： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 注：本表格同畢業(yè)設(shè)計（論文）一同裝訂成冊，由所在單位歸檔保存。 附件 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 咖啡杯塑料模具設(shè)計 系 別： 機械工程系 專 業(yè)： 機械制造工藝教育 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2007年 12月 20日 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 課題題目 咖啡杯塑料模具設(shè)計 課題類型 工程設(shè)計 課題來源 成果形式 設(shè)計說明書 同組同學(xué) 無 開題報告內(nèi)容（可另附頁） 指導(dǎo)教師意見（課題難度是否適中、工作量是否飽滿、進度安排是否合理、工作條件是否具備等） 指導(dǎo)教師簽名： 月 日 專家組及系里意見（選題是否適宜、各項內(nèi)容是否達到畢業(yè)設(shè)計（論文）大綱要求、整改意見等） 專家組成員簽字： 教學(xué)主任（簽章）： 月 日 開 題 報 告 內(nèi) 容 一、主要任務(wù)以及主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)： 1、主要任務(wù)： 隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,對塑料模具工業(yè)提出越來越高的要求.因此精密、大型 、 復(fù)雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。這就要求我機械設(shè)計人員設(shè)計出更好更有效的塑料模具。本課題主要的任務(wù)是：咖啡杯塑料模具設(shè)計方案、編制工藝文件 設(shè)計說明書、圖紙。模具設(shè)計的目的在于為了全面考核學(xué)生的模具設(shè)計技能和知識水平，培養(yǎng)學(xué)生運用知識的綜合能力,結(jié)合工具鉗工專業(yè)使學(xué)生設(shè)計,繪圖能力得到提高。 根據(jù)給定零件圖的技術(shù)要求，閱讀查找相關(guān)國內(nèi)外模具設(shè)計文獻和資料，應(yīng)完成畢業(yè)設(shè)計如下內(nèi)容：編寫摘要及本專業(yè)英語翻譯，設(shè)計并繪制一套注塑模具裝配圖、零件圖并根據(jù)設(shè)計要求確定備料清單，設(shè)計并填寫零件工藝卡片；對設(shè)計過程中有必要的零部件進行剛度、強度校核；對該套設(shè)計模具裝配的要點進行說明；完成規(guī)定的實做任務(wù)，保證注塑工件滿足零件圖所規(guī)定的精度要求。 2、主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)： 設(shè)計結(jié)構(gòu)應(yīng)合理、簡單、動作靈活可靠。零件加工工藝應(yīng)合理，裝配工藝應(yīng)有可靠性，且工作時安全可靠。注塑工件成型后應(yīng)滿足IT10級精度要求，工作外形無劃痕、飛邊、毛刺。 二、設(shè)計的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢： 1、設(shè)計的國內(nèi)外現(xiàn)狀： 注射成型是高分子材料成型加工中的一種重要的方法，熱塑性塑料注射占注射成型工藝主導(dǎo)地位，世界塑料成型模具產(chǎn)量中約半數(shù)以上是注射模具。在國內(nèi)塑料機械產(chǎn)業(yè)特別是注塑機的快速發(fā)展，極大的帶動了我國的塑料模具業(yè)，目前，塑料模具在整個模具行業(yè)中約占30％左右。國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大，其中以工程塑料注塑模具發(fā)展最快。 1、 發(fā)展趨勢： (1)大力開發(fā)和推廣應(yīng)用模具CAD/CAM技術(shù)，提高模具制造過程的自動化程度。 (2)開發(fā)精密化、復(fù)雜化、長壽命的大型模具，以滿足市場的需要，發(fā)展熱鍛模、塑料模、冷卻模等，以便集中力量發(fā)展這些有影響的高水平模具及標(biāo)準件。 (3)積極開發(fā)新型模具，發(fā)展模具加工成套設(shè)備，以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)需要。 三、研究路線與關(guān)鍵技術(shù)： 1、研究路線： 根據(jù)塑件制品材料、生產(chǎn)批量及尺寸對制品進行工藝性分析；確定型腔數(shù)目，計算塑件制品的體積、重量并查閱手冊確定塑件材料及密度、收縮率、用途等；依次計算出數(shù)據(jù)參數(shù)以確定模具型腔、型芯工作部位的尺寸；澆注系統(tǒng)的設(shè)計，確定分型面的位置、澆口形式及位置；型腔位置的分布；初步設(shè)計主流道及分流道形狀和尺寸；選用模架，對型腔的強度和剛度進行計算；初選注射機：注射量、注射壓力的選定，鎖模力：選擇標(biāo)準模架；對注射機進行校核；推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計，確定頂出方式和頂桿的位置；冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)的設(shè)計；按要求繪制合理的裝配圖，編寫技術(shù)文件。 2、關(guān)鍵技術(shù)： 材料的確定，考慮材料的收縮率；注射模具型腔 、型芯的尺寸設(shè)計和確定；分析側(cè)抽芯機構(gòu)和脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計；考慮各溫度、壓力、成型周期內(nèi)各個動作的時間速度和速率等工藝參數(shù)的合理設(shè)定和調(diào)整。 四、實驗條件： CAD/CAM軟件、計算機一臺、鉗工實習(xí)教室、綜合車間 五、進度計劃： 周 次 工 作 內(nèi) 容 早進入階段 根據(jù)給定零件圖，收集相關(guān)資料，制定設(shè)計方案 第1～3周 結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制裝配草圖 第4～8周 完成全套圖紙 第9～13周 完成規(guī)定的樣機制作 第14～16周 編寫設(shè)計說明書。 第17周 答辯 六、參考文獻： 1、楊占堯編著.注塑模具典型結(jié)構(gòu)圖例[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2005.5 2、模具設(shè)計與制造技術(shù)教育叢書編委會編.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計[M]. 機械工業(yè)出版社.2003.10 3、錢泉森主編.塑料成型工藝及模具設(shè)計[M].山東科學(xué)技術(shù)出版社.2004.10 4、王樹勛 朱亞林 梅伶 龍國梁編.注塑模具設(shè)計[M]. 華南理工大學(xué)出版社.2005.5 5、模具實用技術(shù)叢書編委會編.塑料模具設(shè)計制造與應(yīng)用實例[M]. 機械工業(yè)出版社.2002.7 6、馮炳堯 韓泰榮 殷振海 蔣文森編. 模具設(shè)計與制造簡明手冊[M]. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社. 7、張國強編著.注塑模設(shè)計與生產(chǎn)應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2005.2 8、陸寧編著.實用注塑模具設(shè)計[M].中國輕工業(yè)出版社.1997.5 9、龐祖高主編.塑料成型基礎(chǔ)及模具設(shè)計[M].重慶大學(xué)出版社.2004.6 10、陳萬林編著.塑料注射模工程學(xué)教程[M].北京希望電子出版社.1999.9 11、史鐵梁主編.模具設(shè)計指導(dǎo)[M].機械工業(yè)出版社.2003.8 12、王樹勛主編.注塑模具設(shè)計與制造實用技術(shù).華南理工大學(xué)出版社.1996.1 13、張蔭朗.塑料注塑模具計算簡明手冊[M].中國石化出版社.1995 14、馬金駿.塑料模具設(shè)計(修訂本)[M].中國科學(xué)技術(shù)出版社.1994 15、唐志玉.塑料模具設(shè)計師指南[M].國防工業(yè)出版社.1999 16、張克惠.注塑模設(shè)計[M].西安西北工業(yè)大學(xué)出版社.1995 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)檢查工作記錄表 系別 機械系 班級 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 課題名稱 咖啡杯塑料模具設(shè)計 時間 內(nèi)容及指導(dǎo)記錄 指導(dǎo)教師 簽字 第一周 指導(dǎo)如何收集參考資料和查找相關(guān)網(wǎng)站 第二周 指導(dǎo)分析、計算相關(guān)尺寸和定各種結(jié)構(gòu) 第三周 指導(dǎo)如何選擇注塑機、模具主要零件尺寸 第四周 指導(dǎo)畫裝配草圖 第五周 指導(dǎo)畫裝配草圖 第六周 指導(dǎo)審核修改裝配草圖 第七周 指導(dǎo)畫正式裝配圖 第八周 指導(dǎo)拆分零件圖 第九周 指導(dǎo)拆分零件圖 第十周 指導(dǎo)寫工藝卡片 第十一周 指導(dǎo)如何寫設(shè)計說明書 第十二周 指導(dǎo)修改設(shè)計說明書 注：本表格同畢業(yè)設(shè)計（論文）一同裝訂成冊，由所在單位歸檔保存。 咖啡杯塑料模具設(shè)計指導(dǎo)老師：作者：系別：機械系班級：天津工程師范學(xué)院一、了解塑件幾何形狀及塑料材質(zhì)右圖所示為塑料制件，材料為硬質(zhì)聚氯丙烯，采用注射模對其成形。根據(jù)零件形狀，其有側(cè)凹部分，模具需要帶有側(cè)向抽芯機構(gòu)。二、注射機的選用PP熔體粘度小，流動性好，流長比大，薄壁制品可能也能注滿；但同時，它的模具制作時，精度要高，否則會批峰；因它的各向異性，制品非常難變形。收縮率為18；溢邊值為0.03m。而且，根據(jù)給定塑件大小，要設(shè)計多型腔模具，注射量不會很小，因此也適合選用臥式的螺桿注射機。再綜合考慮PP其它成型條件，選型號為Sz-400/ZH-63的注射機。三、確定型腔數(shù)及位置布置方案（一）型腔數(shù)的確定 為提高模具成形效率，設(shè)計成多型腔模具。根據(jù) Sz-400/ZH-63注射機成型條件、模具結(jié)構(gòu)及加工成本各方面因素，初步確定為一模兩腔的結(jié)構(gòu)。三、確定型腔數(shù)及位置布置方案（二）型腔布局方案 根據(jù)側(cè)型芯布局（右上圖所示），為了使斜導(dǎo)柱的安裝位置不與分流道的開設(shè) 位置發(fā)生干涉，應(yīng)將 兩個型腔上下布置 （左下圖所示）。四、確定模具結(jié)構(gòu)方案（一）確定分型面四、確定模具結(jié)構(gòu)方案（二）確定模架組合形式 根據(jù)注射機規(guī)格和模具分型形式確定模架大致結(jié)構(gòu)。四、確定模具結(jié)構(gòu)方案最終選擇250X315的中型模架四、確定模具結(jié)構(gòu)方案（三）澆注系統(tǒng)設(shè)計 先進行主流道設(shè)計，然后進行主流道襯套的設(shè)計，再進行分流道設(shè)計，接著進行澆口設(shè)計，最后進行冷料穴設(shè)計。四、確定模具結(jié)構(gòu)方案（四）成型零部件設(shè)計 因PP熱分解之后會產(chǎn)生氯化氫氣體，所以成型零部件材料應(yīng)選用具有耐腐蝕性的38CrMoAl熱作模具合金鋼。1.確定成型零部件工作尺寸 由塑料成型工藝及模具簡明手冊中給出的公式算得成型零部件個各工作尺寸四、確定模具結(jié)構(gòu)方案（四）成型零部件設(shè)計 2.側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 第一步：確定抽芯距為22.5mm。第二步：確定所需最大抽芯力為2.5kN。第三步：斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)與尺寸的確定并對其進行強度校核，定公稱直徑為16mm。第四步：設(shè)計整體式滑塊。第五步：楔緊塊設(shè)計。第六步：滑塊定位裝置設(shè)計，對滑塊行程始點和終點位置設(shè)定位裝置。四、確定模具結(jié)構(gòu)方案（四）成型零部件設(shè)計 3.排氣系統(tǒng)的設(shè)計，看右圖四、確定模具結(jié)構(gòu)方案（五）注射模機構(gòu)零部件設(shè)計 1.合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 主分型面間用普通導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)，次分型面間用限位導(dǎo)柱機構(gòu)，主分型面間再布置漲釘。2.推出脫模機構(gòu)的設(shè)計 為了使成型后的塑料制品能自動脫模，就需設(shè)置推出脫模機構(gòu)。五、注射機校核（一）注射量的校核 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，制品注射量一般不超過注射機最大注射量的80%。經(jīng)校核，Sz-400/ZH-63注射機的最大注射量符合要求。（二）注射壓力校核 PP成型所需的壓力為70 120MPa，而Sz-400/ZH-63注射機的最大注射壓力為126MPa，在PP成形所需壓力的范圍之內(nèi)，因此，該注射機注射壓力足夠五、注射機校核（三）鎖模力校核 制品與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔內(nèi)熔體的壓力PM，即為作用在這個面積上的總力FL，該力稱為工藝鎖模力，它必須小于注射機的額定鎖模力F，否則在注射成形過程中會因鎖模不緊出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象。經(jīng)校核，鎖模力合格。（四）模具高度與注射機閉合高度的關(guān)系校核 模具的厚度為281mm，Sz-400/ZH-63注射機允許的模具最大厚度為無，最小厚度為150mm，150281，因此合格五、注射機校核（五）開模行程的校核SmaxHC+a+(510)=70.6+51+10=131.6mm.Sz-400/ZH-63注射機的最大開模行程為350mm，因此開模行程足夠。最終圖設(shè)計完畢 咖啡杯塑料模具設(shè)計 Plastic mould design of Coffee Cup 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 系 別：機械工程系 2008年 6 月 摘 要 咖啡杯塑料模具設(shè)計 本課題以咖啡杯作為研究對象，通過對其結(jié)構(gòu)形式和材料的注射成型工藝進行正確的分析，設(shè)計了一付一模兩腔的塑料注射成型模具。根據(jù)制件的質(zhì)量和體積初步選定注射機的型號，并對注射機的相關(guān)參數(shù)進行了校核，同時對模具分型面進行了選擇，型腔布局進行了設(shè)計，對重要成型零件比如型芯和型腔的工藝參數(shù)進行了設(shè)計計算。其次對澆注系統(tǒng)各個部分的工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)的選擇，導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計與布局，脫模機構(gòu)的設(shè)計依據(jù)，還包括模架的選擇等等，都做了相關(guān)的研究。最后，對模具的組成零部件和總體裝配圖進行了繪制，并對部分零部件的材料進行了選擇，加工工藝也進行了安排。 關(guān)鍵詞：咖啡杯；成型零件；工藝參數(shù)；零部件 I ABSTRACT Plastic mould design of coffee cup The FANUC0i control panel of numerical control simulation is researched，and developed the FANUC0i control panel by Delphi language programming．Firstly，the purpose，future and effect of numerical control simulation system is introduced；Secondly，the function programming of CNC machine is studied deeply. Based on these, the every module of the control panel of Numerical control simulation system is planned, including three modules of POS、PROGRAM and MENUOFFSET．Thirdly, different functions of them are realized with the delphi programming, including reasonable division of the panel, module programming of similar function buttons, up and down display of the keys and saving of the codes. Key words: coffee cup; modeling parts; technological parameter; component and part 目 錄 緒 論 1 第1章 塑件幾何形狀及塑料材料 3 1.1 塑料的基本特性及工藝分析 3 1.2 聚丙烯主要用途及其成型特點 4 第2章 設(shè)備選取 5 2.1 注射機的分類 5 2.2 模具相關(guān)尺寸計算 7 第3章 確定型腔數(shù)及位置布局方案 9 3.1 型腔數(shù)的確定 9 3.2 型腔布局方案 9 3.3 確定分型面及模架組合形式 10 第4章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 11 4.1 主流道、主流道襯套的設(shè)計 11 4.2 分流道設(shè)計、澆口的設(shè)計 12 4.3 冷料穴的設(shè)計及成形零部件的設(shè)計 13 4.4 確定成形零部件工作尺寸 14 4.5 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計 15 第5章 注射模結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計及注射機的校核 18 5.1 合模導(dǎo)向機構(gòu)及脫模機構(gòu)的設(shè)計 18 5.2 注射量、注射壓力及鎖模力的校核 19 5.3 模具高度與注射機閉合高度的關(guān)系校核、開模行程的校核 20 第6章 模具的裝配與調(diào)試 21 6.1 此套模具的設(shè)計方案 21 6.2 機構(gòu)的工作原理（開模和關(guān)模）及裝配要點 21 總 結(jié) 22 參 考 文 獻 23 附 錄 24 附錄1：英文資料 24 附錄2：中文資料 30 零件圖及工藝卡片 34 致 謝 35 緒 論 21世紀,塑料工業(yè)以前所謂有的速度高速發(fā)展。塑料,在各個領(lǐng)域、各個行業(yè)乃至國民經(jīng)濟中已擁有舉足輕重的不可替代的地位。市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，促使工業(yè)產(chǎn)品越來越向多品種、高質(zhì)量、低成本的方向發(fā)展，為了保持和加強產(chǎn)品在市場上的競爭力，產(chǎn)品的開發(fā)周期、生產(chǎn)周期越來越短，于是對制造各種產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝裝備—模具的要求越來越苛刻。 一方面企業(yè)為追求規(guī)模效益，使得模具向著高速、精密、長壽命方向發(fā)展；另一方面企業(yè)為了滿足多品種、小批量、產(chǎn)品更新?lián)Q代快、贏得市場的需要，要求模具向著制造周短,成本低的快速經(jīng)濟的方向發(fā)展。計算機、激光、電子、新材料、新技術(shù)的發(fā)展，使得快速經(jīng)濟制模技術(shù)如虎添翼，應(yīng)用范圍不斷擴大，類型不斷增多，創(chuàng)造的經(jīng)濟效益和社會效益越來越顯著。 目前，我國塑料工業(yè)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求。在2004年，塑料模具在整個模具行業(yè)中所占比例已上升到30％左右，未來幾年中，塑料模具還將保持較高速度發(fā)展。模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的重要裝備，采用模具生產(chǎn)制品及零件，具有生產(chǎn)效率高，節(jié)約原材料，成本低廉，保證質(zhì)量的一系列優(yōu)點，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要手段和主要發(fā)展方向。 在我國塑料模具市場中，以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展重點為工程塑料模具。有關(guān)數(shù)據(jù)表明，目前僅汽車行業(yè)就需要各種塑料制品36萬噸；電冰箱、洗衣機和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過1000萬臺；彩電的年產(chǎn)量已超過3000萬臺。統(tǒng)計表明，家電行業(yè)所需模具量年增長率約為10％。一臺電冰箱約需模具350副，價值約4000萬元；一臺全自動洗衣機約需模具200副，價值3000萬元；一臺空調(diào)器僅塑料模具就有20副，價值150萬元；單臺彩電大約共需模具約140副，價值約700萬元，僅彩電模具每年就有約28億元的市場。 隨著家電市場競爭的白熱化，外殼設(shè)計成為重要的一環(huán)，對家電外殼的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。業(yè)內(nèi)人士普遍認為，大型、精密、設(shè)計合理（主要針對薄壁制品）的注塑模具將得到市場的歡迎。汽車工業(yè)近年來增長速度驚人，因此汽車模具潛在市場巨大。每一種型號的汽車都需要幾千副模具，價值上億元，而我國大型精密模具的制造能力不足。據(jù)介紹，目前我國高檔轎車的覆蓋件模具幾乎全部為進口產(chǎn)品。有專家預(yù)測，在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例將步提高，其發(fā)展速度將高于其他模具。所以我們加強模具的設(shè)計就更加重要了。 我們在學(xué)校學(xué)習(xí)的學(xué)生,應(yīng)當(dāng)以當(dāng)前的發(fā)展相適應(yīng),所以安排模具方面的課題也具有深遠的意義。在設(shè)計的過程中,我系統(tǒng)的收集了資料,認真地分析了塑件的結(jié)構(gòu)和材料的性質(zhì)，隨后定下方案，繪制了模具裝配圖，零件圖，安排了零件加工工藝、撰寫了設(shè)計說明書。通過這些過程，使我對于模具結(jié)構(gòu)及工作原理有了更新的認識。在設(shè)計的過程中，得到了劉介臣技師的指導(dǎo)，在方案的擬定方面提出了建設(shè)性的建議；零件圖的繪制中，張鐵城教授進行了全面的審核。在此，對老師的幫助表示衷心的感謝。 由于作者水平有限，設(shè)計中難免出現(xiàn)疏漏和不妥之處，懇請各位老師和同學(xué)批評指正，作者不勝感激。 33 第1章 塑件幾何形狀及塑料材料 塑料成形模具按成形原理分有注射模、壓縮模、壓注模、擠出模、吹塑成形模和擠壓成形模。此次設(shè)計的模具需要成形的塑料零件是皮帶輪，材質(zhì)是聚氯乙烯（PVC），因此注射模是其最適合成形的塑料模。設(shè)計模具之前，明確PVC材料的種類及特性，模具設(shè)計必須符合其成形條件。為了了解PVC，有必要先了解一下樹脂及塑料。 樹脂是遇熱變軟，具有可塑性的高分子化合物的統(tǒng)稱。一般是無定形固體或半固體。分為天然樹脂和合成樹脂兩大類。松香、安息香等是天然樹脂，酚醛樹脂、聚氯乙烯樹脂等是合成樹脂。樹脂是制造塑料的原材料，也用來制涂料、黏合劑、絕緣材料等。 塑料是一種以有機合成樹脂為主要原料，加入或不加入其它配合材料而構(gòu)成的人造高分子材料。按受熱行為分有熱固性塑料和熱塑性塑料。受熱后聚合物作物理及化學(xué)變化，分子呈網(wǎng)型結(jié)構(gòu)而固化的塑料為熱固性塑料，如酚醛樹脂（PF）、脲甲醛樹脂（UF）、環(huán)氧樹脂（EP）等。受熱后聚合物作物態(tài)轉(zhuǎn)變而變軟，分子仍為線型或支鏈型結(jié)構(gòu)的塑料為熱塑性塑料，如聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等。按使用特點分為通用塑料、工程塑料、特種塑料和增強塑料。聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）屬通用塑料，產(chǎn)量大（約占塑料總產(chǎn)量的75%）、價格低、用途廣。ABS屬工程塑料，其力學(xué)性能優(yōu)良、在工程中作結(jié)構(gòu)材料的塑料。特種塑料具有某一方面的特殊性能，如高耐熱性、高電絕緣性類塑料。PI屬特種塑料。增強塑料是樹脂與增強材料（如玻璃纖維）相結(jié)合而提高塑料機械強度的復(fù)合型塑料。FRP、FRTP屬增強塑料。按結(jié)晶狀態(tài)分為結(jié)晶型塑料和非結(jié)晶型塑料。結(jié)晶型塑料是分子規(guī)整排列且保持其形狀的塑料。PE屬結(jié)晶型塑料。非結(jié)晶型塑料是長鏈分子繞成一團（對熱塑性塑料）或結(jié)成網(wǎng)狀（對熱固性塑料），且保持其形狀的塑料。聚丙烯屬結(jié)晶型塑料。 1.1 塑料的基本特性及工藝分析 聚丙烯是由丙烯單體經(jīng)聚合而成。無味、無毒，外觀似聚乙烯，呈白色的半透明蠟狀，是通用塑料中最輕的聚合物，其相對密度僅為0.89～0.91g/ cm，結(jié)晶度為50%～70%，具有明顯的熔點（164～170℃）。 聚丙烯具有優(yōu)良的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性、電性能和力學(xué)性能。屈服強度、抗拉強度、抗壓強度、硬度、剛度及彈性、韌性、延伸性比聚乙烯好，特別是經(jīng)定向后的聚丙烯具有極高的抗彎曲疲勞強度，可制作鉸鏈。聚丙烯可在107～121℃下長期使用，在無外力作用下，使用溫度可達150℃。聚丙烯是通用塑料中唯一能再水中煮沸且在135℃蒸汽中消毒而不被破壞的塑料。 聚丙烯的低溫特性不如聚乙烯，脆化溫度僅為-10～-30℃，低溫沖擊強度低，抗氧化能力很低，其制品在光、熱及氧的作用下易老化，故聚丙烯塑料中應(yīng)添加適量的抗氧化添加劑。 制品的材料采用增強聚丙烯，屬熱塑性塑料。該塑料吸水性小，熔融時流動性較好，成型容易，但收縮大。另外，該塑料成型時易產(chǎn)生縮孔、凹痕、變形等缺陷；成型溫度低時，方向性明顯，凝固速度較快，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。因此，在成型時應(yīng)注意控制成型溫度，澆注系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，冷卻速度不宜過快。 工藝分析：根據(jù)材料的性能，聚丙烯材料塑件的壁厚應(yīng)為0.9－4。合理的選擇壁厚很重要，在使用上要求壁厚有足夠的強度和剛度，脫模時能順利脫出，為方便實用，塑件取用壁厚為2.0，太厚不但顯得笨重，而且還會增加成本，由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會使塑件冷卻后緊緊包住型芯或型腔當(dāng)中的突起部分，為防止拉傷和擦傷塑件，設(shè)計塑件時，必須考慮塑件內(nèi)外表面沿脫模方向具有足夠的脫模斜度，常取1°--- 30`。塑件轉(zhuǎn)角處采用過渡圓角，半徑為塑件壁厚的1/3以上。最少不宜小于0.5mm。 1.2 聚丙烯主要用途及其成型特點 主要用途：聚丙烯可用做各種機械零件，如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件等；可用作冷熱水、蒸汽、各種非強酸、堿等的輸送管道，化工容器和其他設(shè)備的襯里、表面涂層等；可制造各種絕緣零件以及自帶鉸鏈的蓋體合一的箱殼類制件。聚丙烯優(yōu)良性還在于它能耐沸水蒸煮，而不損壞，因此，適宜做醫(yī)療器械，和餐具。 成型特點：成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔，凹痕及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計能充分冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜模溫為80℃，溫度過低會造成制品表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷。溫度過高會產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。 由于模具是與注射機配套使用的，設(shè)計模具時，大部分結(jié)構(gòu)都是根據(jù)注射機的技術(shù)規(guī)格來設(shè)計的，因此設(shè)計過程中，注射機的選用顯得尤為重要，而且應(yīng)先選用注射機。 第2章 設(shè)備選取 2.1 注射機的分類 注射機是成型熱塑性材料的主要設(shè)備，其類型和規(guī)格很多，現(xiàn)已經(jīng)成批生產(chǎn)和試制，注塑機的選擇從一次注射具有世界水平的的大型注射成型機等一系列產(chǎn)品，而且還在日益擴大。 注射成型機的分類方法很多，有按塑料塑化方式分類柱塞式和螺旋式；有的按機械的傳動方式分為液壓式和機械式；也有的按操作方式分為自動、半自動和手動；還有按住設(shè)計的能力分為超小型（合模力在以上）、小型（合模力為；注射容量為）、中型（合模力為；注射容量為）、大型和超大型的（合模力為800ｔ；注射容量為以上）關(guān)于柱設(shè)計的分類，至今還沒有統(tǒng)一的意見，目前采用按外形特征分類的方法，可分為以下幾種類型 （1） 立式注塑機 它的注射方向與合模仿相一致呈垂直狀態(tài)，這種注塑機的優(yōu)點是占地面積小，安裝和拆卸方便，嵌件便于安放，料斗中的塑料能均勻的進入料筒。其缺點是塑件頂出后需用手取出，不易實現(xiàn)自動化操作，因機身較高，對廠房高度有一定的要求，機器易傾不夠穩(wěn)定，加料也不方便，這類注塑機的注射量以下，大、中型注射機不宜采用。 （2） 臥式注塑機 這是目前使用最廣，產(chǎn)量最大的注塑機，它的注射方向和合模方向一至，成水平排列。這種注射機的特點是機體較低，容易操作合加料。機床因重心較低而比較穩(wěn)定；成型后訂出的塑料可利用重力的作用自動下落。易于自動化操作，其缺點是模具的安裝安放嵌件比較麻煩，即后的占地面積大。 （3） 直角式注塑機 它的注射方向與合模方向呈垂直狀態(tài)，引起優(yōu)點介于立、臥兩種注塑機之間，結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，特別適應(yīng)于成型中心不允許留用澆口的痕跡的平面塑件。 按塑化方式分類，可分為以下幾種類型 （1） 注塞式注射機 塑料在料筒內(nèi)受到料筒壁和分流梭兩方面?zhèn)鱽淼臒崃慷芑扇廴跔顟B(tài)。由于塑料的導(dǎo)熱性很差，如果塑料層太厚，則它的外層熔融塑化時，內(nèi)層尚未塑化，若要使塑料的內(nèi)層也熔融塑化，塑料的外層就會因受熱時間過長而分解。因此，注塞式結(jié)構(gòu)不宜用于加工流動性差、熱敏性強的塑料。 （2） 螺桿式注射機 可使進入料筒內(nèi)的塑料顆粒有一個預(yù)先塑化的過程，注射機內(nèi)的注射注塞用螺桿代替。螺桿除作旋轉(zhuǎn)運動外，還可作往復(fù)運動。進入料筒的塑料，一方面在料筒的傳熱及螺桿與塑料之間的剪切摩擦發(fā)熱的加熱下逐步熔融塑化，另一方面被螺桿不斷推向料筒前端。當(dāng)靠近噴嘴處的塑料熔體達到一次注射量時，螺桿停止轉(zhuǎn)動，并在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動下向前推動，將熔體注入模具形腔中去。 聚丙烯是流動性、熱穩(wěn)定性都差的塑料，因此不宜選用注塞式注射機。再根據(jù)給定塑料件的大小，初步設(shè)計一模多腔的注射模所需的注射量要大于25cm，且模具形狀不大，所以適合選用臥式注射機。立式注射成形機和直角式注射成形機的結(jié)構(gòu)為注塞式結(jié)構(gòu)，而臥式注射成形機的結(jié)構(gòu)多為螺桿式，因此，此塑件應(yīng)選用臥式且為螺桿式的注射機進行成形加工。根據(jù)技術(shù)規(guī)格的不同，此類注射機分有多種型號。由聚丙烯的成型條件工藝參數(shù)結(jié)合《實用模具設(shè)計與制造手冊》，選型號為Sz-400/ZH-63的注射機。 上海塑料機械廠制造 機型 Sz-250/ZH Sz-320/ZH Sz-400/ZH 螺桿直徑/mm 22 25 30 25 30 35 30 35 40 理論注射容積/cm 19 25 36 28 40 54 46 63 82 注射壓力/Mpa 213 165 115 237 165 121 225 165 126 鎖模力/KN 250 320 400 模具最小厚度/mm 130 130 150 模板行程/mm 310 310 350 模板最大開距/mm 440 440 500 頂出力/KN 13 13 18 頂出行程/mm 50 70 70 塑料成形時所需的注射總量應(yīng)小于所選的注射機的注射量，注射容量以容積表示，塑件體積應(yīng)小于（包括澆注系統(tǒng)）注射機容量，其關(guān)系按下式校核： (2-1) 注塑容量一重量 （g）表示(包括澆注系統(tǒng))同樣應(yīng)小于注射機的注射量其關(guān)系按下式校核： (2-2) 根據(jù)塑件尺寸大至估算其體積V如下: (2-3) (2-4) 模具為兩腔型腔平均壓力:聚丙烯屬易成型制品，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)查表，選擇注射機型號為: Sz-400/ZH-63。 2.2 模具相關(guān)尺寸計算 1）模具厚度 注射機規(guī)定的模具最大與最小厚度是指動模板閉合后達到規(guī)定鎖模力時動模板和定模板間的最大與最小距離，因此所設(shè)計模具的厚度應(yīng)處在注射機規(guī)定的模具最大與最小厚度范圍內(nèi)，即 式中：H----模具厚度（mm）； Hmin-----注射機允許的最小模厚，即動、定模之間的最小開距（mm）； Hmax-----注射機允許的最大模厚（mm）。 如果模厚太大，則無法安裝在注射機上，反之如果模厚太小，需要增加墊板。 2）開模行程的校核 開模行程s（也稱合模行程）指模具開合過程中動模固定板的移動距離。注射機的開模行程是有限的，制品從模具中取出所需的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，否則制品無法從模具中取出。下面分三種情況加以討論。 注射機最大開模行程Smax與模厚無關(guān)時的校核 當(dāng)注射機采用液壓機械聯(lián)合作用的鎖模機構(gòu)時，其最大開模行程是由連桿機構(gòu)或合模液壓缸的沖程所決定的，而不受模具厚度影響，當(dāng)模具厚度變化時可由其調(diào)模裝置調(diào)整。其開模行程用下述方法校核。 單分型面注射模 式中：H1——制品脫模需推出的距離； H2——制品高度（包括澆注系統(tǒng)凝料）。 3）雙分型面注射模 對于雙分型面注射模，為了保證開模后既能取出制品又能取出流道內(nèi)的凝料，需要在開模距離中增加定模座板與中間板之間的分開距離，的大小應(yīng)該保證可以方便地取出流道內(nèi)的凝料，因此 雙分型面注射模 式中：H1——制品脫模需推出的距離； H2——制品高度（包括澆注系統(tǒng)凝料）； H3——取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長度。 一般情況下制品脫模所需的推出距離H1常等于或大于模具型芯高度，但對于內(nèi)表面為階梯狀的制品，有時不必推出型芯的全部高度即可取出制品。 4） 注射機最大開模行程Smax與模厚有關(guān)時的校核 對于全液壓式鎖模機構(gòu)的注射機和直角式注射機，它們的最大開模行程直接與模具厚度有關(guān)，其最大開模行程等于注射機移動模板與固定模板之間最大距離SK減去模具閉合厚度Hm，,即 式中：SK——注射機移動模板與固定模板之間最大距離（㎜）； Him——模具厚度（㎜）。 單分型面注射模 或 ②雙分型面注射模 或 5） 具有側(cè)向抽心時的最大開模行程的校核 當(dāng)模具需要利用開模動作完成側(cè)向抽芯動作時，開模行程的校核還應(yīng)考慮為完成抽芯動作所需增加的開模行程。設(shè)完成抽芯動作的開模距離為HC，則有 當(dāng)HC≥H1+H2時，取 當(dāng)HC≤H1+H2時，取 第3章 確定型腔數(shù)及位置布局方案 3.1 型腔數(shù)的確定 為了提高模具的成形效率，把模具設(shè)計成有多個型腔的結(jié)構(gòu)，使得一次注射成形多個相同的塑料骨架。而Sz-400/ZH-63注射機的最大注射量為63cm，這勢必會限制模具的型腔數(shù)。而且，此塑件成形模具必須帶有側(cè)向抽芯機構(gòu)，型腔越多，模具結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜，從而提高模具的制造難度及加工成本。另外，型腔越多，成形出的制品精度也就越低。經(jīng)驗認為每增加一個型腔，制品尺寸精度降低4%，因此型腔數(shù)也不宜過大。綜合考慮，初步確定為一模兩腔的結(jié)構(gòu)。 3.2 型腔布局方案 由于Sz-400/ZH-63注射機為臥式注射機，模具也應(yīng)該設(shè)計成臥式的，因此模具在水平方向上實現(xiàn)合開模動作。而側(cè)向抽芯運動方向既可鉛垂（圖3-1），也可水平（圖3-2），但對兩者進行比較發(fā)現(xiàn)，前者上下兩個側(cè)型芯的自重會影響各自的抽芯力，導(dǎo)致兩個側(cè)型芯所用抽芯力的大小不同，破壞兩個斜導(dǎo)柱的受力平衡。而且在開模后，上下兩個側(cè)型芯所需的限位形式也會有所不同，從而增加模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。若采用后者結(jié)構(gòu)，上述缺點就會全被消除，因此應(yīng)該選用(圖2)所示的水平抽芯結(jié)構(gòu)。側(cè)向型芯位置確定后，為了使斜導(dǎo)柱的安裝位置不與分流道的開設(shè)位置發(fā)生干涉，最好將兩個型腔上下設(shè)置，即一個型腔設(shè)置在整個模具的上半部分，另一個型腔設(shè)置在下半部分，形成一上一下的位置結(jié)構(gòu)（圖3-3）。 圖3-1 圖3-2 3.3 確定分型面及模架組合形式 由于有兩個型腔，若模具設(shè)置成一個分型面，塑件成形后就很難使冷凝料和塑件自動脫落，而且取出塑件和冷凝料也會有一定困難，因此最好設(shè)兩個分型面，即一個主分型面----用來取出成形塑料制品，一個次分型面----用來取出冷凝料。此時，注射機、型腔數(shù)與布局及分型面都已確定，接下去就可以對模架的組成形式作出大致的確定。注射模架設(shè)計應(yīng)盡量選用標(biāo)準的模架組合形式，但由于一些標(biāo)準模架不完全符合模具的設(shè)計結(jié)構(gòu)，所以模架不能完全選用標(biāo)準件，因此可參照GB\T 12556.1-90模架標(biāo)準進行模架設(shè)計。 根據(jù)成形塑料零件及注射機型號，再參照GB\T 12556.1-90模架標(biāo)準，初步確定模架主要結(jié)構(gòu)部件及主要尺寸。Sz-400/ZH-63注射機所允許的模具最小厚度為150mm，模具最大厚度為無限制，但要考慮到模板行程。整個模架的厚度應(yīng)在150㎜～500㎜之間。 初定模架厚度為200mm。模具高度或?qū)挾葢?yīng)小于Sz-400/ZH-63注射機動、定模固定板上的拉桿間距，以使模具能穿過拉桿空間安裝在固定板上。若模具高度小于拉桿間距，安裝時應(yīng)把模具吊起，高過注射機，從上往下穿過拉桿進行安裝。若模具寬度小于拉桿間距，安裝時則把模具從注射機一側(cè)橫向穿過拉桿進行安裝。因型腔是一上一下分布，高度方向尺寸相對寬度方向要大，再根據(jù)Sz-400/ZH-63注射機動、定模固定板尺寸，初定模具高度為255mm，寬度為230mm，即模具高度大于模具寬度，且寬度小于固定板上拉桿間距，在注射機上安裝模具時應(yīng)把模具從上往下穿過拉桿進行安裝。 由于澆注系統(tǒng)、側(cè)向抽芯機構(gòu)及型腔等主要結(jié)構(gòu)還未完全確定，因此導(dǎo)柱、復(fù)位桿的位置先不予確定，以免發(fā)生結(jié)構(gòu)上的干涉，待主要結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計至于完善后再作定奪。先進行下一步的設(shè)計-----澆注系統(tǒng)的設(shè)計。 第4章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機噴嘴出來后，到達型腔之前在模具中所流經(jīng)的通道，其作用是將熔融狀態(tài)的塑料從噴嘴處平穩(wěn)的引入模具型腔，并在熔體填充和固化定形的過程中將注射壓力和保壓力傳遞到塑料制品各部位，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑料模具。澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類。此次設(shè)計的模具，其澆注系統(tǒng)為普通流道澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)的設(shè)計對注射成型效率和制件質(zhì)量有直接影響，是獲得優(yōu)質(zhì)塑料制品的關(guān)鍵。 澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 4.1 主流道、主流道襯套的設(shè)計 主流道是指從注射機噴嘴與模具接觸處起到分流道為止的一段料流通道，負責(zé)將塑料熔體從噴嘴引入模具。當(dāng)模具閉合后，注射機噴嘴壓緊模具主流道襯套，并封緊注射機與模具之間的間隙，熔體材料直接從料筒流入主流道。此次設(shè)計的模具在臥式注射機上使用，主流道應(yīng)垂直于分型面。為了使冷凝料能從主流道中順利拔出，將主流道設(shè)計成圓錐形。錐角α約為1°～4°，錐角α取大值，以降低熔體在流道中流動阻力，因此取α=4見圖。內(nèi)壁表面粗糙度Ra應(yīng)小于0.63～1.25μm，取Ra=0.6μm。。 注射機噴嘴應(yīng)與主流道對中，為了補償對中誤差并解決冷凝料的脫模問題，主流道進口端直徑需比噴嘴直徑大0.5～1mm。主流道進口直徑 d=d0+(0.5～1) (mm) 式中 d0為注射機噴嘴直徑， d0=4mm，因此，d=4+1=5（mm）。 主流道進口端與噴嘴頭部應(yīng)為球面接觸，在主流道襯套上連出一淺的球形定位槽，將噴嘴的球形頭壓在主流道襯套凹內(nèi)。通常主流道進口端凹下的球面半徑R比噴嘴球面半徑R0大1～2mm，凹下深度約為3～5mm。主流道進口端球面半徑R=R0+（1～2） （mm） 式中R0為噴嘴球面半徑，得R0=12mm，因此,R=12+2=14 (mm),以方便脫出主流道內(nèi)的塑料凝料。 在保證制品成形的條件下，主流道的長度應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失及廢料，但由于主流道的長度由與定模座板的厚度及主流道襯套的安裝位置有關(guān)，必須結(jié)合主流道襯套的設(shè)計一同對其進行確定，因此主流道長度待定，接下去先設(shè)計主流道襯套。 由于注射成形時，注射機對模具施加的壓力很大，主要作用于主流道襯套上，且主流道在與高溫塑料熔體和注射機噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以一般不將主流道直接開設(shè)在定模上，而是將它單獨開在一個主流襯套中，通常在淬火后嵌入模具，這樣在損壞時便于更換或修磨。 常用的主流道襯套有A、B兩類，此模具選用A型主流道襯套，B型是為了防止襯套在熔體反壓力作用下退出定模設(shè)計的，這里不再贅述。主流道襯套嵌定模座板之后，再由定位圈壓住其大端面，也能起到抵抗熔體反壓力的作用。 主流道襯套的材料選用T8A，要求熱處理后硬度達到53～57HRC。 其尺寸應(yīng)根據(jù)Sz-400/ZH-63注射機配套的定位圈尺寸及定模的厚度進行確定。 襯套與定模座板之間的配合采用H7/m6。因定模座板必須與中間板無間隙接觸，所以主流道襯套與定模座板配合后，必須保證其端面與定模座板大平面處在同一平面內(nèi)。主流道襯套長度定為30mm，主流道長度也隨之確定為36mm（30-4=26），主流道截止到定模座板的左端面處，塑料熔體流經(jīng)此處開始進入分流道。下一步，分流道的設(shè)計。 4.2 分流道設(shè)計、澆口的設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的料流通道，是塑料熔體由主流道流入型腔的過渡段，負責(zé)將熔體的流向進行平穩(wěn)轉(zhuǎn)換，在多型腔模中起著將熔體向各個型腔分配的作用。對于單型腔模，可不設(shè)置分流道，而此次設(shè)計的模具設(shè)有兩個型腔，有必要開設(shè)分流道，且開設(shè)在定模座板與中間板之間，并在中間板上進行加工。 分流道其截面形狀及尺寸主要取決于制品的大小、模具結(jié)構(gòu)以及所加工的塑料種類。根據(jù)此塑料零件、材料及加工難易程度，確定分流道截面為拋物線截面，其尺寸依據(jù)推薦值及主流道直徑大小定為如圖所示尺寸。分流道的表面粗糙度不宜太小，以防將冷凝料帶入型腔，一般要求達到Ra值為1.6μm即可。這樣可增大對外層塑料熔體的流動阻力，減小流速，并與中心熔體之間具有一定的速度差，以保證熔體流動時具有合適的切變速率和剪切熱。 在容易修磨情況下，分流道的長度應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失及廢料，因此兩個型腔之間的間距也盡量小。根據(jù)型腔的大小，兩個型腔的距離定為102mm，分流道的單邊長度應(yīng)為40mm，總長為80mm 澆口是分流道與型腔之間長度非常短，截面又很狹窄的一段料流通道。澆口截面狹窄，可使經(jīng)過分流道之后壓力和溫度都已有所下降的塑料熔體，產(chǎn)生加速度和較大的剪切熱，保證熔體充模時具有較快的流動速度和較好的流動性。又因其長度短，所以澆口內(nèi)可容納的塑料熔體體積很小，故很容易冷卻固化，從而有助于防止保壓力不足或保壓時間過短而引起的倒流現(xiàn)象。而且，澆口內(nèi)冷卻固化的塑料熔體（廢料）強度很低，非常容易斷裂，故使制品與廢料分離，并便于制品脫模。澆口的長度和截面尺寸一般均可在試模過程中適當(dāng)調(diào)整。特別是調(diào)整其截面尺寸時，截面高度的變化對澆口的容積及澆口凍結(jié)時間影響很大；另外，截面積的變化對塑料熔體內(nèi)的切變速率影響很大，而切變速率又與熔體表面黏度有關(guān)，所以改變澆口截面尺寸或截面積的大小，可以控制澆口凍結(jié)時間，以及熔體充模時的流動性能。 澆口的形式很多，參考《實用模具設(shè)計與制造手冊》[1]給出的澆口形式，根據(jù)塑料種類、塑料制品的形狀及分模落料形式，應(yīng)選點澆口。點澆口又稱針狀澆口或橄欖形澆口，點澆口是一種在制品中央開設(shè)澆口時使用的圓形限制性澆口，由于澆口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，利于充模。常用于各種殼類、盒類的熱塑性塑料制品。點澆口的優(yōu)點是澆口殘留痕跡小，易取得澆注系統(tǒng)的平衡，也利于自動化操作；但是 由于澆口的截面積小，流動阻力大，需提高注射壓力，只宜于成型流動性好的熱塑性塑料。 澆口的直徑經(jīng)計算得 d=1㎜ 4.3 冷料穴的設(shè)計及成形零部件的設(shè)計 冷料穴是用來收集料流前鋒的冷料，常設(shè)在主流道或分流道末端。如圖所示深度取4mm，主流道表面粗糙度Ra小于0.32～0.63μm。 注射模閉合后，其內(nèi)部零部件將組合成一個能容納塑料的閉合空腔，即所說的型腔，它將接受由注射機注射出來的塑料熔體，并使它們在其內(nèi)部固化成形為塑料制品。構(gòu)成型腔的所有零部件統(tǒng)稱為成形零部件。 由于塑料零件外形有凹陷部分，對應(yīng)成形模上必須有凸起部分，為便于加工起見，不把成形模設(shè)計成一個整體，而是采用嵌入式的成形模，即用型芯嵌入固定板中形成型腔結(jié)構(gòu)。另外，與其它結(jié)構(gòu)件不同，成形零部件采用的是更為優(yōu)質(zhì)的材料，出于材料費用考慮，也應(yīng)設(shè)計成嵌入式的。 成形零部件在注射成形過程中直接與塑料熔體接觸，需要承受溫度、壓力及塑料熔體的沖擊和摩擦，長期工作之后，容易發(fā)生磨損、變形和斷裂，因此成形零部件必須采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作。而聚丙烯又跟別的塑料不同，熱分解后會產(chǎn)生帶有腐蝕性的氣體，因此成形零部件必須要選用耐腐蝕材料，可選用熱作模具鋼38CrMoAl，或者用T8A進行鍍鉻或滲碳處理。 4.4 確定成形零部件工作尺寸 成形零部件工作尺寸的確定必須考慮塑料的成形收縮、成形零部件的制造偏差及成形零部件的磨損等各方面因素。而且，由塑料零件圖給出，零件上由模具型腔成形的部位，其最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值；有型芯成形的部位，其最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值。參見《塑料成型工藝及模具簡明手冊》的規(guī)定，型腔的最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值。由《塑料成型工藝及模具簡明手冊》中的公式，型腔內(nèi)形尺寸計算 LM =[LS+LSS -Δ/2-δz/2] 式中LM為型腔內(nèi)形基本尺寸（㎜），Δ為制品的公差或偏差，δz為成型零件的制造公差或偏差,取為Δ/5--Δ/3，LS為塑料制品的基本尺寸，且為最大極限尺寸（㎜），S為塑料的平均收縮率，這里材料是聚丙烯，因此S=（0.4+0.8）/2=0.6﹪。 LM2=[27+27×0.006-0.32/2-0.08/2] =24.95 LM3=[13+13×0.006-0.22/2-0.08/2] 型芯外形尺寸計算 LM=[LS+LSS+Δ/2+δz /2] 式中LM為型芯外形基本尺寸（㎜），LS為塑料制品的基本尺寸，且為最小極限尺寸（㎜），Δ為制品的公差或偏差，δz為成型零件的制造公差或偏差,取為Δ/5--Δ/3。 LM4=[50+50×0.006+0.22/2+0.1/2]=10.21 型腔深度尺寸計算HM=[HS+HSS-Δ/2-δz /2] 式中HM為型腔深度基本尺寸（㎜）， HS為塑料制品高度基本尺寸，且為最大極限尺寸（㎜），Δ為制品的公差或偏差，δz為成型零件的制造公差或偏差，取為Δ/5--Δ/3，HM1=[14+14×0.006-0.22/2-0.08/2] =13.94 型芯高度尺寸計算 HM=[HS+HSS+Δ/2+δz/2] 式中HM為型芯高度基本尺寸(㎜)，HS為塑料制品型孔深度基本尺寸，且為最小極限尺寸（㎜）, Δ為制品的公差或偏差，δz為成型零件的制造公差或偏差，取為Δ/5--Δ/3， HM3=[14+14×0.006+0.15/2+0.05/2] =14.23 為了塑件成形后便于脫模，型芯應(yīng)該做成1°的錐度。 塑件成型收縮率計算 成型收縮率是指室溫時塑件與模具型腔（或型芯）兩者尺寸的相對差?？砂聪率角蟮茫? S= （LM - LS ）/ LS*100%=0.6% S——塑件成型收縮率； LM ——模具型腔在室溫下的尺寸； LS ——塑件在室溫下的尺寸。 4.5 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計 因為此塑件有側(cè)凹部分，所以成形結(jié)構(gòu)中必須帶有側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。為實現(xiàn)分型時自動抽芯，把其設(shè)計成機動式的側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。 機動式側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)利用注射機的開模運動，并對其方向進行變換后，可將模具側(cè)向分型或把側(cè)型芯從制品中抽出。此次設(shè)計采用斜導(dǎo)柱式抽芯機構(gòu)。 由于塑料制品冷卻后產(chǎn)生收縮，會緊緊地包住模具型芯或型腔中凸出的部分，為了使制品易于從模具內(nèi)脫出，在設(shè)計時必須保證制品的內(nèi)外側(cè)面具有足夠的脫模斜度。脫模斜度一般依靠經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取，其大小與塑料的品種、制品的形狀及模具的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，通常情況下脫模斜度30′～1°30′，最小為15′～20′。成型型芯愈長或型腔愈深，則斜度應(yīng)取偏小值；反之可選用偏大值。制品高度不大時（小于2～3mm）可不設(shè)計脫模斜度。脫模斜度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)見表2-1 表2-1 各種塑料的脫模斜度 塑料名稱 脫模斜度 聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯 ABS、尼龍、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、有機玻璃 熱固性塑料 30′～1° 35′～1°30′ 50′～2° 20′～1° 1) 抽芯距的確定 抽芯距是指側(cè)型芯從成形位置抽到不妨礙制品取出位置時，側(cè)型芯在抽拔方向所移動的距離。抽芯距應(yīng)保證型芯從成形位置拔到不防礙塑件的取出，抽芯距即型芯（滑塊）移動的距離，抽芯距通常比側(cè)孔或側(cè)凹的深度大2～3mm。如圖所示，采用二等分滑塊合模，其抽芯距必須保證瓣合模塊完全退到骨架臺肩之外才能將制品脫模，即必須抽出S1的距離再加上2～3mm，制品才能脫出，故抽芯距為 S=S1+2～3mm=+2～3mm 式中 S為最小抽芯距，單位為mm；R為骨架最大半徑，單位為mm；r為骨架最小半徑，單位為mm。 所以S=+2～3=25.5mm 2) 抽芯力的確定 將側(cè)型芯從制品中抽出所需的力叫抽芯力。塑件在冷卻時包緊型芯，產(chǎn)生包緊力。因此型芯抽拔力必須克服包緊力和摩擦阻力。在開始抽拔的瞬間抽拔力為最大。影響抽芯力的因素很多，它與側(cè)型芯成形部分的表面積大小及其幾何形狀、壁厚、塑料的收縮率、剛性、對成形零件的摩擦系數(shù)、制品同一側(cè)面同時抽芯的數(shù)量、成形工藝主要參數(shù)（注射壓力、保壓時間、冷卻時間）及脫模斜度等因素有關(guān)。其計算公式為F≈pA（fcosФ+sinФ）式中 p為塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力，一般取8～12MPa；A為塑料制品包緊型芯的側(cè)面積，單位為mm2。f為摩擦系數(shù)，一般取0.1～0.2。Ф為脫模斜度。 因此， Fmax=12×677.82(0.2cosФ+ sinФ)=2468.2 N，取所需最大抽芯力為3kN。 3) 斜導(dǎo)柱的確定 斜導(dǎo)柱式側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)是利用斜導(dǎo)柱等傳動零件，把垂直的開模運動傳遞給側(cè)向型芯，使之產(chǎn)生側(cè)向運動并完成分型或抽芯動作。其結(jié)構(gòu)緊湊、動作安全可靠，加工制造比較方便。斜導(dǎo)柱傾角α不宜太大，常采用15°～20°，在抽芯距一定的情況下，角度越大，所需斜導(dǎo)柱就越短。為縮短斜導(dǎo)柱長度，取α為20°。斜導(dǎo)柱所受的彎曲力FW、抽芯力F和開模力Fk與傾角α的關(guān)系,如圖所示，不計斜導(dǎo)柱與導(dǎo)滑孔間的摩擦力及滑塊與導(dǎo)滑槽間的摩擦力，其關(guān)系式為FW=F/cosα。FW=F/cosα=3/cos20°=3.193kN 斜導(dǎo)柱工作部分長度L=s/sinα=14.46/sin20°=45mm,抽芯距s對應(yīng)的開模行程Hc= s·cotα=14.46×cot20°=39.7mm，主分型面整個開模行程H主=Hc+5～10mm=39.7+5=44.70mm,取45mm選斜導(dǎo)柱公稱直徑為16mm，進行強度校核。d≥==12.36mm因此取斜導(dǎo)柱直徑14mm強度足夠。斜導(dǎo)柱長度是根據(jù)抽芯距、固定端模板厚度，斜導(dǎo)柱直徑及傾角的大小等有關(guān)斜導(dǎo)柱的材料用碳素工具鋼T8A，熱處理要求硬度為54～58HRC，表面粗糙度小于Ra0.8。斜導(dǎo)柱與固定板（中間板）采用過度配合H7/k6，由于斜導(dǎo)柱在模具工作過程中主要用于驅(qū)動側(cè)向滑塊作往復(fù)運動，故側(cè)型芯的壓緊以及滑塊的導(dǎo)滑等問題均與斜導(dǎo)柱的安裝配合關(guān)系不大，所以斜導(dǎo)柱與滑塊斜孔之間可以采用較松的間隙配合，這里采用H11/b11。 斜導(dǎo)柱孔的位置確定在滑塊正中且在其長度的1/2處。 第5章 注射模結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計及注射機的校核 結(jié)構(gòu)零部件是組成模具完成固定、導(dǎo)向、定位及成形時完成動作等的零部件，主要有合模導(dǎo)向機構(gòu)和支承零部件。 5.1 合模導(dǎo)向機構(gòu)及脫模機構(gòu)的設(shè)計 合模導(dǎo)向機構(gòu)在模具中，用來保證動模和定?；蚰?nèi)其它零部件之間準確對合，在模具中起定位、導(dǎo)向和承受一定側(cè)壓力的作用。導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。錐面定位是用在注射大型、深腔、高精度制品或薄壁容器及偏心制品時，成形時往往有很大的側(cè)向作用力，因此不適合用在此次設(shè)計的模具當(dāng)中，此次設(shè)計的模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)。 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)是利用導(dǎo)柱與導(dǎo)柱孔之間的配合來保證模具的對合精度。 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)和尺寸按GB/4619選用，由模架結(jié)構(gòu)圖分析，主分型面導(dǎo)柱所受的側(cè)向力要比次分型面導(dǎo)柱受到的側(cè)向力大，因此主分型面導(dǎo)柱直徑應(yīng)大于次分型面導(dǎo)柱直徑，初定主分型面導(dǎo)柱公稱直徑為Ф16mm，次分型面導(dǎo)柱公稱直徑為Ф14mm。 為讓模具開模有序進行（讓次分型面先分型，待次分型面分型終了后，主分型面再接著分型，直到整個開模行程結(jié)束為止），必須輔之于一些相應(yīng)的功能部件及結(jié)構(gòu)，為此，在主分型面間設(shè)置幾個漲釘，利用漲釘?shù)膹埩Γ沟瞄_模開始時，中間板與動模板之間有足夠的鎖緊力來抵抗次分型面脫落冷凝料所需的力，從而使得次分型面先分型，待次分型面間限位機構(gòu)的限位端起作用時，次分型面分型終了，同時限位機構(gòu)帶動中間板與動模板分型，即主分型面分型。因此，次分型面間采用限位導(dǎo)柱，既可起到合模導(dǎo)向的作用，又可實現(xiàn)模具的有序開模。 為了使成形后的塑料制品能自動脫模，就需設(shè)置推出脫模機構(gòu)。推出脫模機構(gòu)設(shè)置在動模上，通過注射機的開模動作啟動而將制品推出。 推出脫模機構(gòu)的推出零件種類也很多，這里用推桿推出脫模，即用推桿將塑件從型芯上推出。而且用此脫模機構(gòu)，在完成一次脫模動作，開始下一個注射工作循環(huán)時，與制品接觸的推桿必須回復(fù)到初始位置。因此，必須設(shè)有復(fù)位裝置或復(fù)位桿。 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)已設(shè)計完畢，布置推桿時必須考慮是否與側(cè)向分型機構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象。因為斜導(dǎo)柱安裝在中間板（定模一側(cè)）上，滑塊安裝在動模的側(cè)向抽芯機構(gòu)，同時，模具還采用推桿脫模機構(gòu)，并依靠復(fù)位桿使推桿復(fù)位，側(cè)型芯的水平投影面積與推桿相重合或推桿推出距離大于側(cè)型芯的底面時，則可能會產(chǎn)生推桿和側(cè)型芯互相干擾的現(xiàn)象。因這種復(fù)位形式往往是滑塊先于推桿復(fù)位，只是側(cè)型芯或推桿損壞，這種情況在模具設(shè)計中稱為“干涉”現(xiàn)象。因此，必須將推桿及復(fù)位桿布置在與側(cè)型芯不同合模方向投影面內(nèi)，保證抽芯時不會發(fā)生干涉現(xiàn)象。 為保證推板在推進過程中不發(fā)生歪斜，就必須在推板上設(shè)有導(dǎo)向機構(gòu)，而且推板由復(fù)位桿帶動復(fù)位，其行程終端必須設(shè)有限位機構(gòu)，如用限位釘進行限位，為了防止推板復(fù)位后與動模座板接觸不平穩(wěn)。因此，可用四個定距螺釘同時實現(xiàn)上述兩種功能， 既起到推板導(dǎo)向作用，又對推板復(fù)位后進行限位。 5.2 注射量、注射壓力及鎖模力的校核 注射生產(chǎn)中,注射機每一個成形周期向模內(nèi)注入的熔體體積或質(zhì)量稱為制品的注射量。其中包括模內(nèi)澆注系統(tǒng)和飛邊所用的熔體量。選擇注射機時，必須保證制品的注射量小于注射機允許的最大注射量。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，制品注射量一般不超過注射機最大注射量的80%。Sz-400/ZH-63注射機標(biāo)定的是額定注射量，即最大注射量，因此按注射量校核。 式中 為注射機的最大注射量，單位為cm； V——為制品總體積（包括制品、澆注系統(tǒng)及飛邊在內(nèi)），單位為cm； V——為一個制品體積，單位為cm， 塑料零件尺寸 ； n——為型腔數(shù)， k——注射機最大注射量利用系數(shù)，取k=0.8； ——澆注系統(tǒng)及飛邊體積，單位為cm。 因為初步設(shè)計為兩腔，所以n=2。 V=2×17.71+4.5=40（cm） kV=0.8×63=50.4 ≥40（cm） 因此，此注射機注射量足夠。 聚丙烯成形所需的壓力為70～100MPa，而Sz-400/ZH-63注射機的最大注射壓力為165MPa，在聚丙烯成形所需壓力的范圍之內(nèi)，因此，該注射機注射壓力足夠。 高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生很大的力，使模具沿分型面漲開，制品與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔內(nèi)熔體的壓力PM(PM常取20～40MPa)，即為作用在這個面積上的總力FL，該力稱為工藝鎖模力，它必須小于注射機的額定鎖模力F，否則在注射成形過程中會因鎖模不緊出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象。為保證注射成形時模腔能夠可靠的鎖閉，F(xiàn)L≤(0.8～0.9)F。聚丙烯成形所需保壓力，為40～60MPa， 則FLmax==100196.84N≈101kN，而0.8F=0.8×400=320kN,所以FLmax≤0.8F,鎖模力合格。 5.3 模具高度與注射機閉合高度的關(guān)系校核、開模行程的校核 模具的閉合高度應(yīng)在注射機最大與最小閉合高度之間，即模具的厚度應(yīng)在注射機允許的模具最大厚度和最小厚度之間。此模具的厚度為249mm，Sz-400/ZH-63注射機允許的模具最大厚度為無，最小厚度為150mm，150<249，因此合格。 開模行程的校核：注射機的開模行程應(yīng)大于脫模取出塑件所需的開模距離。Sz-400/ZH-63注射機為液壓—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)或合模液壓缸沖程所決定，而不受模具厚度影響，按注射機最大開模行程大于模具所需的開模距離進行校核。此次設(shè)計的模具為雙分型面模具，因此對于雙分型面開模行程的校核公式為Smax≥H1+H2+H3+(5～10)。 式中H1為制品所用的脫模距離，H2為制品高度，H3為取出澆注系統(tǒng)凝料必需的長度，單位均為mm。 然而這種校核方法是針對如圖所示不帶側(cè)向抽芯機構(gòu)的模具.帶有側(cè)向抽芯機構(gòu)的模具，其開模行程的校核必須考慮側(cè)向抽芯距離。此次設(shè)計的模具，其側(cè)向抽芯動作是通過斜導(dǎo)柱帶動滑塊實現(xiàn)的。這時，需根據(jù)側(cè)向抽芯的抽拔距離來決定開模行程。 當(dāng)HC>H1+H2時 Smax≥HC+H3+(5～10)mm 若HCH1+H2，H3=21+25+5=51mm,所以Smax≥HC+H3+(5～10)=70.6+51+10=131.6mm. Sz-400/ZH-63注射機的最大開模行程為350mm，因此開模行程足夠。 對注射機的校核還有安裝部分的尺寸校核，因為在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計時，就根據(jù)注射 機的模具安裝要求設(shè)計的，所以此校核可以省略。 第6章 模具的裝配與調(diào)試 6.1 此套模具的設(shè)計方案 為了方便工件的加工，以鑲件（1）成型工件，鑲件（1）是從裝配考慮的，裝配時，與定模板以圓柱面配合，確保其同軸度，鑲件（2）以電火花加工較方便，模具采用三板點澆口雙型腔結(jié)構(gòu)，每個型腔設(shè)置三個澆點，使制品的物理性能得到保證， 每個澆點用拉料桿拉斷，由脫料板脫下料頭。模具有三次分型，分別以彈簧、限位桿、限位螺釘及分型阻力懸殊等進行分型。制品中間的凹部以斜導(dǎo)柱、型腔結(jié)構(gòu)成型，最終由頂管將制品頂下。 6.2 機構(gòu)的工作原理（開模和關(guān)模）及裝配要點 模具初啟，由于彈簧的作用，Ⅰ分型面分型，澆點被拉料桿拉斷，限位桿達限位時，同時將澆道脫下，隨即限位螺釘達限位，Ⅱ分型面分型，斜導(dǎo)柱將兩型腔拔離，最后由頂板、頂管將制品頂出。合模時，頂出系統(tǒng)由復(fù)位桿復(fù)位，頂出機構(gòu)便回復(fù)到初始位置。 裝配要點：模具上下表面平行度偏差不大于0.05，分型面處需密合。 推件時頂管和頂板動作必須保持同步。裝配時以分型面密合為裝配基準，順序如下： 1、按圖檢驗主要工作零件及其他零件的尺寸； 2、修磨分型面及型腔； 3、以型腔為基準，找正型芯固定板鉆孔位置，采取合適的加工手段； 4、壓入導(dǎo)柱導(dǎo)套，嵌入型芯； 5、過型芯引鉆，鉆鉸頂管固定板上的頂管孔； 6、加工限位螺釘孔、復(fù)位桿孔，組裝頂管固定板； 7、組裝模板； 8、定模座板上加工螺釘孔，導(dǎo)柱孔，將澆口套壓入定模座板； 9、裝配定模部分； 10、裝配動模部分并頂管和復(fù)位桿； 11、試模。 總 結(jié) 隨著科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)的迅速發(fā)展，機械產(chǎn)品日趨復(fù)雜，對機械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求，以滿足國民經(jīng)濟繼續(xù)發(fā)展和人民生活不斷提高的需要，為了適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)向高、精、尖方向發(fā)展和大、中、小批量生產(chǎn)的特點，氣動技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。機械加工工藝過程的自動化和智能化是適應(yīng)經(jīng)濟快速發(fā)展的重要手段。 模具的產(chǎn)生與發(fā)展，有效地提高了生產(chǎn)自動化程度，實現(xiàn)了批量生產(chǎn)，在加工過程中，大大減輕了工人的勞動強度，提高了勞動效率。在模具的生產(chǎn)與研制過程中成功彌補了以上的不足之處。 進入21世紀，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，利用新型機器已成為企業(yè)提高經(jīng)濟效益的主要手段，一方面可以提高生產(chǎn)效率，另一方面也降低了工人的勞動強度，無論是從技術(shù)層面上來講，還是在產(chǎn)品質(zhì)量上講，模具技術(shù)將成為機械生產(chǎn)企業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵。 模具的發(fā)展，取代了以往的人工壓縮，在我國還未得到廣泛應(yīng)用，主要原因是國內(nèi)勞動力低廉，機器設(shè)備昂貴，從長遠角度來看，隨著經(jīng)濟的發(fā)展、技術(shù)的進步，模具在今后有應(yīng)用前景。成本、質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)量、交貨期是衡量企業(yè)生產(chǎn)能力和市場競爭能力的4個要素，采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式是無法達到4個基本要素的。特別是在加入WTO后激烈的市場競爭壓力，國內(nèi)應(yīng)有自己的設(shè)備用于生產(chǎn)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，適 應(yīng)社會的進步，與國際接軌。模具的問世，對相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)有積極的意義。 參 考 文 獻 [1] 許發(fā)樾主編.《實用模具設(shè)計與制造手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，2000.2 [2] 許鶴峰，陳言秋編.《注塑模具設(shè)計要點與圖例》. 北京：化學(xué)工業(yè)出版