251 瓶蓋注射模設,瓶蓋,注射 摘要 本課題主要是針對盒蓋的模具設計, 通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設計出一副注塑模。該課題從產品結構工藝性，具體模具結構出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結構、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關參數(shù)的校核、都有詳細的設計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設計的主要任務是盒蓋注塑模具的設計。也就是設計一副注塑模具來生產盒蓋塑件產品，以實現(xiàn)自動化提高產量。針對盒蓋的具體結構，該模具是點澆口的雙分型面注射模具。由于塑件內側有四個小凸臺，無法設置斜導柱，固采用活動鑲件的結構形式。其優(yōu)點在于簡化機構，使模具外形縮小，大大降低了模具的制造成本。通過模具設計表明該模具能達到盒蓋的質量和加工工藝要求。關鍵詞 塑料模具 盒蓋 模具 Abstract This topic mainly aimed at the mold design of plastic lid. Through the analysis and comparison of the plastic product , the plastic mold was designed. This topic came from the technology capability of product, the structure of the mold embarks, the pours system, the injection molding system and the related parameter examination, the mold took shape the partial structures, the against system, the cooling system all had the detailed design, at the same time , the processing craft of the mold were simply established. Through the entire process of the design indicated this mold can achieve the processing craft which the plastic lid requested.Key words plastic mold the plastic lid mold 1 前言隨著中國當前的經(jīng)濟形勢的日趨好轉，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復興” 口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產品生產的發(fā)展和質量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力” ，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接： “模具就是黃金”。可見模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在 1989 年 3 月頒布的《關于當前國家產業(yè)政策要點的決定》中，就把模具技術的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務。近年來，塑料模具的產量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機的加熱料筒內，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內，塑料在其中固化成型。本次畢業(yè)設計的主要任務是盒蓋注塑模具的設計。也就是設計一副注塑模具來生產盒蓋塑件產品，以實現(xiàn)自動化提高產量。針對盒蓋的具體結構，通過此次設計，使我對點澆口雙分型面模具的設計有了較深的認識。同時，在設計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準、期刊等，結合教材上的知識也對注塑模具的組成結構（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構、排氣系統(tǒng)、模溫調節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設計積累了一定的經(jīng)驗。2 產品技術要求和工藝分析2.1 產品技術要求2.1.1 產品設計圖產品設計圖見圖 1、圖 2 和圖 3。圖 1 產品 3D 圖俯視圖圖 2 產品 3D 圖仰視圖圖 3 產品 2D 圖2.1.2 產品技術要求塑料零件的材料為 PE(聚乙烯 )乳白色，其表面要求無凹痕。此塑件上有三個尺寸有精度要求：零件上有多個尺寸有精度要求，分別是：68.2+0.75 , 5.2+0.28 , 66+0.52 均為 MT7 級塑料精度，屬于中等精度等級，在模具設計和制造過程中要嚴格保證這些尺寸的精度要求。其余尺寸均無精度要求為自由尺寸，可按 MT10 級精度查取公差值。2.2 塑件的工藝分析2.2.1 塑件結構工藝性：盒蓋尺寸見圖一、圖二整體尺寸 71mm×52mm 外部由長方形體并到角形成，內部由一長方形腔但有四個寬度為 1.2mm 高 1mm 寬的長方形凸臺構成，盒蓋屬于外部配件，表面精度要求較高，尺寸精度要求不高。2.2.2 塑件工藝性分析(1) 該塑件尺寸較大且要求塑件表面精度等級較高，無凹痕。采用點澆口流道的雙分型面型腔注射模可以保證其表面精度。(2) 該塑件為中小批量生產 ，且塑件的形狀較復雜。為了加工和熱處理，降低成本，該塑件采用活動鑲件的結構，簡化結構，降低模具的成本。2.3. 塑件材質工藝性此盒蓋是采用 PE(聚乙烯)注塑成的。查相關手冊可知聚乙烯塑料是塑料工業(yè)中產量最大的品種。按聚合時采用的壓力不同可分為高壓、中壓和低壓三種。低壓聚乙烯 比較硬、耐磨、耐蝕、耐熱及絕緣性較好。聚乙烯無毒、無味、呈乳白色。聚乙烯有一定的機械強度，但和其他塑料相比其機械強度低，表面硬度差。聚乙烯有高度的耐水性。聚乙烯在熱、光、氧氣的作用下會產生老化和變脆。低壓聚乙烯的使用溫度為100℃左右。聚乙烯耐寒，在-60 ℃時仍有較好的機械性能，-70℃時仍有一定的柔軟性。常用熱塑性塑料成型特點聚乙烯成型時，在流動方向與垂直方向上的收縮差異較大。注射方向的收縮率大于垂直方向上的收率，易產生變形，并使塑件澆口周圍部位的脆性增加；聚乙烯收縮率的絕對值較大，成型收縮率也較大，易產生縮孔；冷卻速度慢，必須充分冷卻，且冷卻速度要均勻；質軟易脫模，塑件有淺的側凹時可強行脫模。2.4 成型工藝性查《模具設計與制造簡明手冊 》P.280 表 2-31 常用塑料注射成型工藝參數(shù)：預熱和干燥溫度：80-120℃，時間：1-2 小時；料筒溫度：后段 160-180℃，中段：180-200℃，前段 200-220℃；模具溫度： 80-90℃；注射壓力： 700-1000 公斤力/cm2㎡；成型時間：注射時間 20-60 秒，保壓時間 0-3 秒，冷卻時間 20-90 秒，總周期 50-160 秒；螺桿轉速：48 轉/分。不需后處理。3 擬定成型方案及動作原理3.1 分型面位置的確定如何確定分型面，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、塑件的結構工藝性及精度、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：a)保證塑料制品能夠脫模 這是一個首要原則，因為我們設置分型面的目的，就是為了能夠順利從型腔中脫出制品。根據(jù)這個原則，分型面應首選在塑料制品最大的輪廓線上，最好在一個平面上，而且此平面與開模方向垂直。分型的整個廓形應呈縮小趨勢，不應有影響脫模的凹凸形狀，以免影響脫模。 b)使型腔深度最淺 模具型腔深度的大小對模具結構與制造有如下三方面的影響：1)目前模具型腔的加工多采用電火花成型加工，型腔越深加工時間越長，影響模具生產周期，同時增加生產成本。 2)模具型腔深度影響著模具的厚度。型腔越深，動、定模越厚。一方面加工比較困難；另一方面各種注射機對模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜過大。 3)型腔深度越深，在相同起模斜度時，同一尺寸上下兩端實際尺寸差值越大，如圖 2。若要控制規(guī)定的尺寸公差，就要減小脫模斜度，而導致塑件脫模困難。因此在選擇分型面時應盡可能使型腔深度最淺。c)使塑件外形美觀，容易清理 盡管塑料模具配合非常精密，但塑件脫模后，在分型面的位置都會留有一圈毛邊，我們稱之為飛邊。即使這些毛邊脫模后立即割除，但仍會在塑件上留下痕跡，影響塑件外觀，故分型面應避免設在塑件光滑表面上，如圖 3 的分型面 a 位置，塑件割除毛邊后，在塑件光滑表面留下痕跡；圖 3 的分型面 b 處于截面變化的位置上，雖然割除毛邊后仍有痕跡，但看起來不明顯，故應選擇后者.d)盡量避免側向抽芯塑料注射模具，應盡可能避免采用側向抽芯，因為側向抽芯模具結構復雜，并且直接影響塑件尺寸、配合的精度，且耗時耗財，制造成本顯著增加，故在萬不得己的情況下才能使用.e)使分型面容易加工 分型面精度是整個模具精度的重要部分，力求平面度和動、定模配合面的平行度在公差范圍內。因此，分型面應是平面且與脫模方向垂直，從而使加工精度得到保證。如選擇分型面是斜面或曲面，加工的難度增大，并且精度得不到保證，易造成溢料飛邊現(xiàn)象。g)使側向抽芯盡量短 抽芯越短，斜抽移動的距離越短，一方面能減少動、定模的厚度，減少塑件尺寸誤差；另一方面有利于脫模，保證塑件制品精度 。h)有利于排氣 對中、小型塑件因型腔較小，空氣量不多，可借助分型面的縫隙排氣。因此，選擇分型面時應有利于排氣。按此原則，分型面應設在注射時熔融塑料最后到達的位置，而且不把型腔封閉綜上所述，選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術要求，模具結構簡單制造容易。當選定一個分型面方案后，可能會存在某些缺點，再針對存在的問題采取其他措施彌補，以選擇接近理想的分型面。3.2 成型方案的列出對于設計盒蓋注塑模具，有以下三個成型方案可供選擇：3.2.1 方案一（1） 分 型 面：A-A 為第一分型面；B-B 為第二分型面，動模型心和活動鑲件形成內部形狀，定模型心形成外部形狀；分型面位置見圖 3；（2） 型腔布置：采用一模一腔，見圖 3；（3） 澆注系統(tǒng)：從中心進澆，見圖 3；（4） 排 氣：分型面排氣；（5） 模溫調節(jié)：自然冷卻；（6） 抽芯機構：由主型芯和活動鑲件組成型芯，型芯自動脫出，活動鑲件由人工取出（7） 脫模機構：推板脫模, 推 B-B 面。3.2.2 方案二（1） 分 型 面：如圖 3，A-A 為第一分型面；B-B 為第二 分型面；（2） 型腔布置：，采用一模兩腔；見圖 4（3） 澆注系統(tǒng)：從側面進澆，見圖 4； （4） 排 氣：分型面排氣；（5） 模溫調節(jié)：自然冷卻；（8） 抽芯機構：內側抽芯斜機構圖 3 產品盒蓋示意圖圖 4 產品盒蓋進澆示意圖3.3 成型方案的選定對比兩個成型方案，最終選定方案一。這是因為：方案二因為盒蓋屬于薄壁零件，從內側直接進澆容易保證盒蓋表面光滑，但由于注射壓力直接作用在塑件上，容易在進料處產生較大的殘余應力而導致塑件翹起變形。且盒蓋屬于中小批量生產，節(jié)約成本。因而采用方案一另外，方案二的抽芯機構不好設置。方案一可以采用自動推出塑件，再由人工取出活動鑲件和凝料，使塑件順利脫模，而方案二抽芯機構雖然效率較高，但較復雜，很難實現(xiàn)自動抽芯，成本高。綜上所述，最終確定的成型方案為方案一。3.4 模具結構圖分析（如圖 5）圖 53.5 模具動作原理及結構特點3.5.1 動作原理該注塑模具采用點澆口式雙分型面模具。開模時，第一次分型面在定距導柱的作用下，凝料被拉斷留在定模板里。到第二次分型面時，推板由于推桿在液壓機構的作用下將塑件和型芯及活動鑲件從動模上推下，活動鑲件隨塑料件一起被推出機構推出模外，然后用手工或專用工具將活動鑲件從塑件中取出， （為了下依次安放活動鑲件，推桿必須預先復位。 ）再將其放入模腔中進行下一次注射成型。3.5.2 結構特點成型部分：由動模型芯 14、活動鑲件 11 和活動鑲件 12 來形成塑件產品的內部結構，由定模板型腔 6 來形成塑件產品的外部結構。澆注系統(tǒng)：采用冷流道結構，脫落澆注系統(tǒng)凝料需一定開模行程。注塑機暫停工作時，需要對冷流道凝料進行清除。脫模機構：從簡圖 3 上可看出塑料件內部有四個小凸臺。所以無法設置斜導柱或斜滑塊。故采用活動鑲件 11、12，在合模前人工將鑲件定位與動模板 6 中。開模時，第一次分型在定距導柱的作用下自動的將凝料拉出并拉斷在定模板 6 中；第二 次分型是活動鑲件隨塑件一起被推出機構推出模外，然后用工具取出塑件和去除凝料，再將活動鑲件放入型腔中進行下一次注射成型。復位機構：在合模的過程中，在復位彈簧的作用下，從而帶動復位桿推使桿固定板 18 和推板 19 復位。冷卻系統(tǒng)：此注塑模因塑件結構較簡單，故設置了二個環(huán)形的冷卻水道。導向機構：此注塑模中的導向部分主要有兩種：一是動、定模之間的導柱 13 導套 10，二是定模座板和動模板之間的定距導柱 8。排氣系統(tǒng)：分型面排氣。3.6、澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)控制著塑件成型過程中充模和補料兩個重要階段，對塑件質量關系極大。澆注系統(tǒng)是指從注塑機噴嘴進入模具開始，到型腔入口為止的那一段流道。普通模具的澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料井幾部分組成。3.6.1 主流道的設計主流道與噴嘴的接觸處多作成半球形的凹坑。二者應嚴密接觸以避免高壓塑料的溢出，凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大 1-2mm；主流道小端直徑應比噴嘴孔直徑約大 0.5-1mm，常取 Ф4-8mm，視制品大小及補料要求決定。大端直徑應比分流道深度大 1.5mm 以上，其錐角不宜過大，一般取 2°～6°。3.6.2 澆口設計澆口的形式眾多，通常都有邊緣澆口、扇形澆口、平縫澆口、圓環(huán)澆口、輪輻澆口、點澆口、潛伏式澆口、護耳澆口、直澆口等。鑒于盒蓋的具體結構，選擇點澆口。對于設計的盒蓋，由于其內形狀雖然規(guī)則但較復雜，屬于小批量生產。故宜采用雙分型面點澆口。故在安排型腔時，最好采用一模一腔的形式，以方便節(jié)約產品的成本，簡化機構。設計的盒蓋注塑模具的澆注系統(tǒng)結構分布及尺寸如下圖 6 所示圖 6 點澆口示意圖因采用點澆口式澆注系統(tǒng)，所以不設冷料井。4 注塑機的選擇及成型零件的設計4.1、注塑機的選擇本次設計與實際在工廠中的設計有所不同。工廠中的注塑機是已有固定的，模具設計人員通常都是根據(jù)車間內的注塑機來確定最大的之間產量，即是說廠中的注塑機選擇是有限的。而在本次設計中，我們選擇注塑即的原則則是按我們想象中的產品產量和實際的塑件形狀來選擇任何一款注塑機，最后校核能滿足使用要求即可。這樣同樣也可以達到訓練的目的。4.1.1 盒蓋體積的計算根據(jù)塑件的三維模型，利用三維軟件直接可查詢到可得出盒蓋體積V 盒蓋 = 15043 mm34.1.2 盒蓋質量的計算查《模具設計與制造簡明手冊》P.276.表 2-2 常用熱塑性塑料主要技術指標可知 PE 的密度為 0.91～0.96g/cm3,計算可得盒蓋的質量M 盒蓋=16.043 cm3×0.935g/cm3≈15g.滿足注射量 V 機≥V 塑件/0.8式中V 機——額定注射量（cm2）V 塑件——塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（ cm2）V 塑件 /0.8=15.043/0.8=18.8cm34.1.3 塑料注射機參數(shù)查《模具設計與制造簡明手冊》P.103.表 2-33 熱塑性塑料注射機型號和主要技術規(guī)格，根據(jù)（2）計算所得的總體積和質量可初選 XS-ZS-22 機。塑料注射機參數(shù)的規(guī)格如下表-1螺桿(柱塞) 直徑（mm） 25、20 噴 嘴 球半徑（mm） 12注射容量（cm3 或 g） 30、 20 孔直徑（mm） 2注射壓力（/MPa） 75、115 頂 出 四側設有頂桿，機械頂出鎖模力（/kN） 250 最大注射面積（cm2） 90 模具厚度（mm） 最 大 180 拉桿空間（mm） 235最 小 60 定位孔直徑（ mm） Ф125+0.06表-1 塑料注射機基本參數(shù)4.1.4 選標準模架根據(jù)以上分析，計算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結構形式和規(guī)格。查表 7-1、7-3 選用：A3-160160-18-Z2定模板厚度：A=25mm動模板厚度：B=20mm墊快厚度：C=50mm模具厚度 H=40+A+B+C=(56+25+20+50)mm=151mm模具外形尺寸 160mm×160mm×151mm4.2、注塑機相關參數(shù)的校核4.2.1 注塑壓力的校核查《模具設計與制造簡明手冊》P47 表 3-1 常用熱塑性塑料注射成型工藝參數(shù)注射壓力 80MPa 噴嘴孔直徑 2mm; 合乎要求b)、定位孔與定位圈的尺寸校核：定位圈直徑 100mm 30+11+33+10=84 mm， 合乎要求。到此，注塑機的各項相關工藝參數(shù)均已校核通過。4.3 模具成型部分的結構設計型腔是模具上直接成型塑料制件的部位。直接構成模具型腔的所有零件的所有零件都稱為成型零件，通常包括：凹模、凸模、成型桿、成型環(huán)、各種型腔鑲件等。圖 7 凹、凸模結構示意圖4.3.1 型腔分型面位置和形狀的確定：分型面，簡單地說，就是分開模具取出塑件的面。盒蓋注塑模的分型面選擇在 H-H 面。4.3.2 型腔和型芯的結構特點鑒于盒蓋的特殊結構，盒蓋注塑模具的成型零件包括：動模型芯、定模型芯、活動鑲件。這樣選擇的原因在于：盒蓋的外形狀雖然規(guī)則，但內部較復雜。因此，宜采用活動鑲件，而用四個活動鑲件來形成其內部四個小凸臺的結構。模分開的同時相當于抽芯。四個活動鑲件從分型面用人工取下。這樣的好處在于：（1） 、可以避免復雜的結構來形成四個小的凸臺。主型芯會留在動模一邊，脫模完成后只需用人工將活動鑲件裝上即可。技術要求：活動鑲件與型芯之間的定位要保證。4.3.3 成型零件的工作尺寸計算影響塑件尺寸精度的因素較為復雜，主要存在以下幾方面（1） 、零件的制造公差；（2） 、設計時所估計的收縮率和實際收縮率之間的差異和生產制品時收縮率波動；（3） 、模具使用過程中的磨損。以上三方面的影響表述如下：1、制造誤差：△z=a?i=a(0.45 +0.001D)其中，D — 被加工零件的尺寸，可被視為被加工模具零件的成型尺寸；△ z — 成型零件的制造公差值； i — 公差單位；a — 精度系數(shù)，對模具制造最常用的精度等級。2 成型收縮率波動影響 其中， — 塑件成型收縮率；LM — 模具成型尺寸；LS — 塑件對應尺寸。3 型腔磨損對尺寸的影響為簡便計算，凡與脫模方向垂直的面不考慮磨損量，與脫模方向平行的面才考慮磨損?？紤]磨損主要從模具的使用壽命來選定，磨損值隨產量的增加而增大；此外，還應考慮塑料對鋼材的磨損情況；同時還應考慮模具材料的耐模性及熱處理情況，型腔表面是否鍍鉻、氮化等。有資料介紹，中小型模具的最大磨損量可取塑件總誤差的 1/6（常取0.02～0.05mm ） ，而對于大的模具則應取 1/6 以下。但實際上對于聚烯烴（如像 PP） 、尼龍等塑料來說對模具的磨損是很小的，對小型塑件來說，成型零件磨損量對塑件的總誤差有一定的影響，而對于大的塑件來說影響很小。在以上理論基礎上，下面按平均收縮率來計算成型尺寸：（1） 型腔徑向尺寸的計算：查得 聚乙烯（PP）的收縮率為 Sq=（1.5 ～2.0）%,所以，平均收縮率為：Scp=1.75%考慮到實際的模具制造條件和工件的實際要求，成型零件是公差等級取 IT7級。型腔工作部位尺寸：型腔徑向尺寸：L+δ2m0 =[（1+s ）Ls-XΔ]+δ20型腔深度尺寸：H +δ2m0 =[（1+s）Hs-XΔ]+δ20 型芯徑向尺寸：l0m-δ2=[（1+s）Ls+XΔ]0-δ2 型芯高度尺寸：H0-δ2=[（1+s ）hs+XΔ]0-δ2式中 Ls - 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm）ls - 塑件內型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）Hs - 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（ mm）hs - 塑件內型深度基本尺寸的最小尺寸（mm）X - 修正系數(shù) 取 0.5～0.75△ - 塑件公差δz- 模具制造公差 一般取（1/3～1/4 ）△a)、動模型芯的主要尺寸計算為了統(tǒng)一計算基準，按照一般習慣，規(guī)定型腔（孔）的最小尺寸為名義尺寸 LM，盒蓋的尺寸 LS, 模具的制造公差為 δZ=△/3, 則徑向：LM =(LS + LS?Scp－3/4△) ,=（ 36+36×2%－3/4×0.16） =36.6 長度方向：HM =(HS + HS?Scp－2/3 △) =（47+47×2%－2/3×0.16） ,=47.74 ,其余局部尺寸按照收縮率相應地縮放。b)、定模型芯的主要尺寸計算徑向：LM =(LS + LS?Scp－3/4△) ,=（ 36+36×2%－3/4×0.16） =36.6 長度方向：HM =(HS + HS?Scp－2/3 △) =（23+23×2%－2/3×0.13） ,=23.17 ,其余局部尺寸按照收縮率相應地縮放。c)、活動型芯的主要尺寸計算徑向： HM =(HS + HS?Scp－2/3 △) =（44+44×2%－2/3×0.13） ,=23.17 ,長度方向：LM =(LS + LS?Scp－3/4△) ,=（36+36×2% －3/4×0.13） =36.63 其余局部尺寸按照收縮率相應地縮放。5 脫模機構設計盒蓋的分型采用定距導柱的分模形式。這樣在分型面打開的同時，凝料也隨定模板一起運動，凝料離開澆口套。在定距導柱的作用下，凝料被拉斷留在定模板里。到第二次分型面時，最后推板由于推桿在液壓機構的作用下將塑件和型芯及活動鑲件從動模上推下，完成注塑的全過程。5.1 定距導柱機構設計5.1.1 a 的計算為了保證開模后既能取出塑件又能取出流道內的凝料，對于雙分型面注射模具，需要在開模距離中增加定模板與中間板之間的分開距離 a。a 的大小應該保證可以方便地 取出流道內的凝料。凝料的長度為 d=15+14+4=33mm。應此，a≥33mm　　5.1.2 定距導柱的選擇定距導柱的長度 s=15+25+20=60mm定距導柱的余量空間 k=60-4-5-10=41mm≥33mm所以滿足第一次分型面的要求。5.1.3 根據(jù)定距導柱的參數(shù)最大拉力查內六角螺釘查《模具實用技術設計綜合手冊》P.421.表 2-31，可知對應的最大拉力選用 M4 的內六角螺釘既可。5.1.4 確定定距導柱直徑：查《模具設計與制造簡明手冊》P.422.表 2-35， 可知斜導柱直徑 d=20mm。5.2．型芯的結構設計成型塑件內的表面的零件稱凸?；蛐托荆渲饕校褐餍托?、小型芯、活動鑲件、螺紋型芯和螺紋型環(huán)等。對于結構簡單的容器、殼、罩、蓋之類的塑件，成型其主體部分內表面的零件稱為主型芯或凸模，而將成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿。根據(jù)盒蓋的結構，它的型芯由一個主型芯和四個活動鑲件組成。5.2.1 主型芯的結構設計按結構主型芯可分為整體式和組合式兩種。采用組合式型芯，可簡化結構復雜的型芯的加工工藝，減少熱處理變形，便宜模具的維修，節(jié)省貴重的模具鋼。為了保證組合后的型芯尺寸的精度和裝配的牢固，要求鑲件的尺寸、形位公差等級較高，組合機構必須牢固，鑲塊的機械加工工藝性要好。因此，選擇合理的組合式結構是非常重要的。根據(jù)盒蓋的機構選擇為盲孔式的結構。盲孔式的結構如圖 8 所示圖 8 盲孔式的組合型芯為了方便推出活動鑲件和塑件，主型芯下面周圍設計一個角度為 3?！?。的斜面，以保證配合間隙，它有利于活動鑲件的安裝定位。5.2.2 活動鑲件的設計由于盒蓋的內部由一長方形腔但有四個寬度為 1.2mm 高 1mm 寬的長方形凸臺構成。因此需要采用四個活動鑲件，既兩對活動鑲件：活動鑲件 1 和活動鑲件 2?？紤]到活動鑲件在安裝的過程中，活動鑲件在模具中應該有可靠的定位，它和安放面的配合面，一般應設計為 3?！?。的斜面。以保證配合間隙。圖 9 活動鑲件 11圖 10 活動鑲件 125.3 推出機構的設計從盒蓋的具體形狀和結構來看，其尺寸不大，因此，采用 4 桿推出即可。根據(jù)制品的結構特點，確定在四個活動鑲件上設置四根普通的圓頂桿。由于塑料件的內側有四　個小的凸臺，所以無法設置斜導柱或斜滑塊，固采用活動鑲件，在合模前人工將鑲件定位于動模板中。為了便宜安裝鑲件，應該使推出推出機構先復位，為此，在四只頂桿上安裝了四個復位彈簧。所以如圖 11 所示 圖 11 推桿固定板示意圖普通的圓形頂桿按 GB/T4169.1-1984 選用，均可以滿足要求。 查表 7-13，選用 φ10mm×59mm 型號的圓形頂桿 2 根；選用 φ6mm×59mm 型號的圓形頂桿 2 根.5.4、冷卻系統(tǒng)的設計由于制品平均壁厚為 1.1mm 左右，制品尺寸較大,確定水孔的直徑為 6mm。由于冷卻水道的位置、結構形式、表面狀況、水的流速、模具的材料等很多因素都會影響模具的熱量向冷卻水傳遞，精確計算比較困難。實際生產中，通常都是根據(jù)模具的結構來確定冷水水路，通過調節(jié)水溫、水速來滿足要求。由于動模中由型芯和固定板和件組成 ，受結構限制，冷卻水路布置如下圖 12圖 12 水流道示意圖 5.5 成型零件的加工工藝5.5.1 動模型芯加工工藝過程（如圖 13）序號 工序名稱 工序內容1 下料 鋸床下料2 鍛造 鍛六方 38mm×26mm×28mm3 熱處理 退火，硬度不大于 229HRC4 銑 銑上、下平面至尺寸 22.4mm；以 A 面為基準，銑四側面至尺寸 33mm、24mm；銑與垂直方向夾角為 4 度的四斜面，留磨余量 0.1mm～0.2mm5 熱處理 淬火， HRC52～585 磨 平磨 A、B 面至尺寸成型磨四側面和四斜面至尺寸7 表面處理 表面鍍硬鉻8 鉗 拋光使表面 Ra0.4um 如圖 13 型芯示意圖5.5.2 凹模加工工藝過程（如圖 14）序號 工序名稱 工序內容1 下料 鋸床下料2 鍛造 鍛六方 164mm×164mm×30mm3 熱處理 退火，硬度不大于 229HRC4 刨 刨六面至尺寸 161mm×161mm×27mm5 平磨 磨六面至尺寸 160.4mm×160.4mm×26mm；并保證 A、B 面、上、下平面四面垂直度 0.02mm/100mm6 數(shù)控銑 （1 ） 以 A、B 面為基準銑型腔，銑 φ30mm 的孔；（2） 銑流道及進料口至尺寸7 鉗 研光澆口流道 Ra（0.2～0.4）um8 熱處理 淬火，HRC54～589 平磨 磨上下面尺寸到 25.42±0.03mm 型腔面磨光。注意保證各面垂直，垂直度誤差在 0.02mm/100mm 內10 銑 以 A、B 面為基準，銑 4×φ16mm 的孔到要求；銑 φ18mm 的孔，留研磨量0.015mm11 鉗 鉆 8M8mm 螺紋底孔，并攻螺紋到要求，研磨型腔各型面達圖樣要求 Ra0.1mm研磨澆口、流道達圖樣要求。如圖 14 凹模示意圖 5.5.3 活動鑲件 11 加工工藝過程（如圖 15）序號 工序名稱 工序內容1 下料 將坯料下成： 30mm×40mm×30mm 坯料2 銑平面 銑六個面成 15mm×31.9mm×22.5mm；銑與垂直方向夾角為 4 度的斜面至尺寸；銑槽 6mm×1.2mm×1mm。3 熱處理 淬火，HRC54～584 磨 磨上下表面至尺寸 22.3±0.060.02 mm5 表面處理 表面鍍硬鉻6 鉗 拋光表面 Ra0.4um如圖 15 活動鑲件 11 示意圖5.5.4、活動鑲件 12 加工工藝過程（如圖 16）序號 工序名稱 工序內容1 下料 將坯料下成： 35mm×62mm×30mm 坯料2 銑平面 銑六個面成 20mm×52.8mm×22.5mm；銑與垂直方向夾角為 4 度的斜面至尺寸；銑槽 6mm×1.2mm×1mm。3 熱處理 淬火，HRC54～584 磨 磨上下表面至尺寸 22.3±0.060.02 mm5 表面處理 表面鍍硬鉻6 鉗 拋光表面 Ra0.4um如圖 16 活動鑲件 12 示意圖5.6 模具的安裝調試及維護5.6.1 模具安裝（1） 、清理模板平面定位孔及模具安裝表面上的污物、毛刺；（2） 、因模具的外形尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機器下面的兩根導軌上墊好板，模具從側面進入機架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動模，然后慢速開閉模具，找正動模，應保證開閉模具時平穩(wěn)，靈活，無卡住現(xiàn)象，然后固定動模；（3） 、調節(jié)鎖模機構，保證有足夠開模距及鎖模力，使模具閉合適當；（4） 、慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機構的運動情況，動作是否平衡、靈活、協(xié)調。（5） 、模具裝好后，待料筒及噴嘴溫度上升到距離預定溫度 20o～30o，即可校正噴嘴澆口套的相對位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，須使松緊合適，校正后擰緊注射模座定位螺釘，緊固定位。5.5.2 調試試模時，塑件上?？赡軙霈F(xiàn)各種弊病，為此必須進行原因分析，排除故障。造成次、廢品的原因是很多的，有時是單一的，但經(jīng)常是多方面的綜合原因。需按照成型條件、成型設備、模具結構及制造精度、塑件結構及形狀等因素逐個分析找出其中的主要矛盾，然后再采取調節(jié)成型工藝參數(shù)、修整模具等方法加以解決。6 結 論本次畢業(yè)設計的主要任務是盒蓋注塑模具的設計。也就是設計一副注塑模具來生產盒蓋塑件產品，以實現(xiàn)自動化提高產量。本設計的優(yōu)點在與簡化了機構，降低了模具的制造成本。針對盒蓋的具體結構，通過此次設計，使我對點澆口雙分型面模具的設計有了較深的認識。 參考文獻[1] 魁葵 黃麗 .模具實用技術設計綜合手冊. 廣州：華南理工業(yè)大學出版社，2002 [2] 史鐵梁.模具設計指導.北京：機械工業(yè)出版社， 2003[3] 全國模具編輯委員會 .模具鉗工工藝. 機械工業(yè)出版社， 2003；[4] 全國模具編輯委員會 .模具制造工藝裝備及應用. 機械工業(yè)出版社，2000[5] 于華 .注射模具設計技術及實例. 機械工業(yè)出版社， 1997[6] 王樹勛.模具實用技術設計綜合手冊. 機械工業(yè)出版社，1995[7] 王旭.塑料模具結構圖冊. 機械工業(yè)出版社，1994[8] 馮丙先.模具設計與制造簡明手冊. 上海：上海科技出版社，1991[9] 許發(fā)樾.模具標準應用手冊. 機械工業(yè)出版社，1997[10] 申開智.塑料成型模具（第二版）.中國輕工業(yè)出版社， 2002[11]全國制圖委員會.機械制圖（第三版）.高等教育出版社， 1995[12] 章飛、陳國平.型腔模具設計與制造.化學工業(yè)出版社， 2001[13] 全國模具編輯委員會.塑料模具設計及制造.機械工業(yè)出版社， 2001沐浴露瓶蓋注射模設計(1.塑件分析 某沐浴露瓶蓋如圖 1 所示, 材料為 PC , 收縮率 5 ‰,材料的柔韌性較好,伸縮率較高。零件分上、下蓋兩部分,可多次開合。為防止沐浴露外溢,下蓋口部有環(huán)狀凸筋, 上下蓋小孔配合精密, 外觀要求光滑, 不允許有明顯的分型面接痕。在產品結構設計中, 考慮到若采用圖 1 所示整體造型, 在 B 處將不可避免有兩條型芯分型面的接痕。綜合各方面因素, 設計了圖 2 所示塑件結構, 將瓶蓋分成獨立的上下蓋兩個部分, 用 2 副模具來成型。將上蓋 C 處尺寸設計為 ?5mm ,下蓋 孔尺寸設計為 ?4. 9mm 來達到過盈配合。下蓋 A 處的環(huán)狀凸筋需強制脫模,因此設計了 D 處的 3 個缺口, 使塑件有了向外變形的空間。圖 3 為產品的剖面圖。此主題相關圖片如下：此主題相關圖片如下：2 模具設計方案 由于瓶蓋的上蓋部分結構相對簡單, 動模型芯采用鑲拼結構,這里不復累贅,本文只重點介紹下蓋的模具結構。 為了避免在零件表面出現(xiàn)進料痕, 保證進料均勻,模具采用點澆口進料,澆口位置選在下蓋上部的中間部位,合蓋后看不見。 為了保證零件外觀的美觀, 零件的外形位于上模,分型面位于 E 處( 見圖 3) , 1 模 4 件,對稱排列,模具結構如圖 4 所示。 由于塑件的材料為 PC , 有良好的伸縮性, 而 D 處又專門設計了 3 個缺口, 使塑件有了向外變形的空間, 故下蓋 A 處的環(huán)狀凸筋可采用強制脫模, 以簡化模具結構。此主題相關圖片如下：3 模具結構及工作過程 因定模部分結構較為復雜, 整體加工有一定的難度,采用了鑲拼結構,主要由定模型芯 9、定模型芯鑲塊 14、15 組成,見圖 4。 動模部分由于頂出困難, 設計了活動型芯延時頂出機構,先頂出外形, 再進行強制脫模, 見圖 4。動模型芯主要由型芯 7、活動型芯 24、推桿型芯 27 組成。 開模時, 在彈簧 10 的作用下, 模具在 F - F 處先分型, 在拉料桿 16 的作用下, 點澆口拉斷, 澆注系統(tǒng)凝料留于脫流道板 11 上。繼續(xù)開模,在限位螺釘 20 的作用下, G - G 處分型, 澆注系統(tǒng)凝料被脫流道板 11 強行刮下。進一步開模,在限位螺釘 13 的作用下, H - H 處分型, 定模型芯 9、型芯鑲塊 14、15 脫模,塑件留于動模。繼續(xù)開模,注射機頂桿推動推板 31 ,帶動推桿型芯 27 前行,由于塑件對型芯的包緊力, 帶動活動型芯 24 前行, 將塑件頂出動模型芯 7 , 活動型芯 24 不再前行, 由于塑件這時有了向外變形的空間,在推桿型芯 27 的繼續(xù)頂出作用下對 A 處的環(huán)狀凸筋進行強制脫模。合模時,活動型芯 24 在復位推桿 18、23 和彈簧 19 的作用下復位, 推板頂出機構亦在復位桿 5、復位彈簧 4 的作用下復位,完成合模過程。 5 結束語 此模具結構較為復雜,動、定模都采用了鑲拼結構,點澆口進料,并設計了新穎的活動型芯機構進行二次頂出。在加工中,采用先進行設計,待成熟后再繪制產品實體圖, 利用 CAD/ CAM 軟件的 MAS2TERCAM8. 1 模塊生成加工程序, 在數(shù)控機床上加工動、定模型腔及電極的方法來保證加工精度。通過試模,該模具各部分動作準確可*,生產的產品符合圖紙要求。摘要 本課題主要是針對盒蓋的模具設計, 通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設計出一副注塑模。該課題從產品結構工藝性，具體模具結構出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結構、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關參數(shù)的校核、都有詳細的設計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設計的主要任務是盒蓋注塑模具的設計。也就是設計一副注塑模具來生產盒蓋塑件產品，以實現(xiàn)自動化提高產量。針對盒蓋的具體結構，該模具是點澆口的雙分型面注射模具。由于塑件內側有四個小凸臺，無法設置斜導柱，固采用活動鑲件的結構形式。其優(yōu)點在于簡化機構，使模具外形縮小，大大降低了模具的制造成本。通過模具設計表明該模具能達到盒蓋的質量和加工工藝要求。關鍵詞 塑料模具 盒蓋 模具 Abstract This topic mainly aimed at the mold design of plastic lid. Through the analysis and comparison of the plastic product , the plastic mold was designed. This topic came from the technology capability of product, the structure of the mold embarks, the pours system, the injection molding system and the related parameter examination, the mold took shape the partial structures, the against system, the cooling system all had the detailed design, at the same time , the processing craft of the mold were simply established. Through the entire process of the design indicated this mold can achieve the processing craft which the plastic lid requested.Key words plastic mold the plastic lid mold 1 前言隨著中國當前的經(jīng)濟形勢的日趨好轉，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復興” 口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產品生產的發(fā)展和質量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力” ，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接： “模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在 1989 年 3 月頒布的《關于當前國家產業(yè)政策要點的決定》中，就把模具技術的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務。近年來，塑料模具的產量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機的加熱料筒內，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內，塑料在其中固化成型。本次畢業(yè)設計的主要任務是盒蓋注塑模具的設計。也就是設計一副注塑模具來生產盒蓋塑件產品，以實現(xiàn)自動化提高產量。針對盒蓋的具體結構，通過此次設計，使我對點澆口雙分型面模具的設計有了較深的認識。同時，在設計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準、期刊等，結合教材上的知識也對注塑模具的組成結構（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構、排氣系統(tǒng)、模溫調節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設計積累了一定的經(jīng)驗。2 產品技術要求和工藝分析2.1 產品技術要求2.1.1 產品設計圖產品設計圖見圖 1、圖 2 和圖 3。圖 1 產品 3D 圖俯視圖圖 2 產品 3D 圖仰視圖圖 3 產品 2D 圖2.1.2 產品技術要求塑料零件的材料為 PE(聚乙烯 )乳白色，其表面要求無凹痕。此塑件上有三個尺寸有精度要求：零件上有多個尺寸有精度要求，分別是：68.2+0.75 , 5.2+0.28 , 66+0.52 均為 MT7 級塑料精度，屬于中等精度等級，在模具設計和制造過程中要嚴格保證這些尺寸的精度要求。其余尺寸均無精度要求為自由尺寸，可按 MT10 級精度查取公差值。2.2 塑件的工藝分析2.2.1 塑件結構工藝性：盒蓋尺寸見圖一、圖二整體尺寸 71mm×52mm 外部由長方形體并到角形成，內部由一長方形腔但有四個寬度為 1.2mm 高 1mm 寬的長方形凸臺構成，盒蓋屬于外部配件，表面精度要求較高，尺寸精度要求不高。2.2.2 塑件工藝性分析(1) 該塑件尺寸較大且要求塑件表面精度等級較高，無凹痕。采用點澆口流道的雙分型面型腔注射模可以保證其表面精度。(2) 該塑件為中小批量生產 ，且塑件的形狀較復雜。為了加工和熱處理，降低成本，該塑件采用活動鑲件的結構，簡化結構，降低模具的成本。2.3. 塑件材質工藝性此盒蓋是采用 PE(聚乙烯)注塑成的。查相關手冊可知聚乙烯塑料是塑料工業(yè)中產量最大的品種。按聚合時采用的壓力不同可分為高壓、中壓和低壓三種。低壓聚乙烯 比較硬、耐磨、耐蝕、耐熱及絕緣性較好。聚乙烯無毒、無味、呈乳白色。聚乙烯有一定的機械強度，但和其他塑料相比其機械強度低，表面硬度差。聚乙烯有高度的耐水性。聚乙烯在熱、光、氧氣的作用下會產生老化和變脆。低壓聚乙烯的使用溫度為100℃左右。聚乙烯耐寒，在-60 ℃時仍有較好的機械性能，-70℃時仍有一定的柔軟性。常用熱塑性塑料成型特點聚乙烯成型時，在流動方向與垂直方向上的收縮差異較大。注射方向的收縮率大于垂直方向上的收率，易產生變形，并使塑件澆口周圍部位的脆性增加；聚乙烯收縮率的絕對值較大，成型收縮率也較大，易產生縮孔；冷卻速度慢，必須充分冷卻，且冷卻速度要均勻；質軟易脫模，塑件有淺的側凹時可強行脫模。2.4 成型工藝性查《模具設計與制造簡明手冊 》P.280 表 2-31 常用塑料注射成型工藝參數(shù)：預熱和干燥溫度：80-120℃，時間：1-2 小時；料筒溫度：后段 160-180℃，中段：180-200℃，前段 200-220℃；模具溫度： 80-90℃；注射壓力： 700-1000 公斤力/cm2㎡；成型時間：注射時間 20-60 秒，保壓時間 0-3 秒，冷卻時間 20-90 秒，總周期 50-160 秒；螺桿轉速：48 轉/分。不需后處理。3 擬定成型方案及動作原理3.1 分型面位置的確定如何確定分型面，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、塑件的結構工藝性及精度、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：a)保證塑料制品能夠脫模 這是一個首要原則，因為我們設置分型面的目的，就是為了能夠順利從型腔中脫出制品。根據(jù)這個原則，分型面應首選在塑料制品最大的輪廓線上，最好在一個平面上，而且此平面與開模方向垂直。分型的整個廓形應呈縮小趨勢，不應有影響脫模的凹凸形狀，以免影響脫模。 b)使型腔深度最淺 模具型腔深度的大小對模具結構與制造有如下三方面的影響：1)目前模具型腔的加工多采用電火花成型加工，型腔越深加工時間越長，影響模具生產周期，同時增加生產成本。 2)模具型腔深度影響著模具的厚度。型腔越深，動、定模越厚。一方面加工比較困難；另一方面各種注射機對模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜過大。 3)型腔深度越深，在相同起模斜度時，同一尺寸上下兩端實際尺寸差值越大，如圖 2。若要控制規(guī)定的尺寸公差，就要減小脫模斜度，而導致塑件脫模困難。因此在選擇分型面時應盡可能使型腔深度最淺。c)使塑件外形美觀，容易清理 盡管塑料模具配合非常精密，但塑件脫模后，在分型面的位置都會留有一圈毛邊，我們稱之為飛邊。即使這些毛邊脫模后立即割除，但仍會在塑件上留下痕跡，影響塑件外觀，故分型面應避免設在塑件光滑表面上，如圖 3 的分型面 a 位置，塑件割除毛邊后，在塑件光滑表面留下痕跡；圖 3 的分型面 b 處于截面變化的位置上，雖然割除毛邊后仍有痕跡，但看起來不明顯，故應選擇后者.d)盡量避免側向抽芯塑料注射模具，應盡可能避免采用側向抽芯，因為側向抽芯模具結構復雜，并且直接影響塑件尺寸、配合的精度，且耗時耗財，制造成本顯著增加，故在萬不得己的情況下才能使用.e)使分型面容易加工 分型面精度是整個模具精度的重要部分，力求平面度和動、定模配合面的平行度在公差范圍內。因此，分型面應是平面且與脫模方向垂直，從而使加工精度得到保證。如選擇分型面是斜面或曲面，加工的難度增大，并且精度得不到保證，易造成溢料飛邊現(xiàn)象。g)使側向抽芯盡量短 抽芯越短，斜抽移動的距離越短，一方面能減少動、定模的厚度，減少塑件尺寸誤差；另一方面有利于脫模，保證塑件制品精度 。h)有利于排氣 對中、小型塑件因型腔較小，空氣量不多，可借助分型面的縫隙排氣。因此，選擇分型面時應有利于排氣。按此原則，分型面應設在注射時熔融塑料最后到達的位置，而且不把型腔封閉綜上所述，選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術要求，模具結構簡單制造容易。當選定一個分型面方案后，可能會存在某些缺點，再針對存在的問題采取其他措施彌補，以選擇接近理想的分型面。3.2 成型方案的列出對于設計盒蓋注塑模具，有以下三個成型方案可供選擇：3.2.1 方案一（1） 分 型 面：A-A 為第一分型面；B-B 為第二分型面，動模型心和活動鑲件形成內部形狀，定模型心形成外部形狀；分型面位置見圖 3；（2） 型腔布置：采用一模一腔，見圖 3；（3） 澆注系統(tǒng)：從中心進澆，見圖 3；（4） 排 氣：分型面排氣；（5） 模溫調節(jié)：自然冷卻；（6） 抽芯機構：由主型芯和活動鑲件組成型芯，型芯自動脫出，活動鑲件由人工取出（7） 脫模機構：推板脫模, 推 B-B 面。3.2.2 方案二（1） 分 型 面：如圖 3，A-A 為第一分型面；B-B 為第二 分型面；（2） 型腔布置：，采用一模兩腔；見圖 4（3） 澆注系統(tǒng)：從側面進澆，見圖 4； （4） 排 氣：分型面排氣；（5） 模溫調節(jié)：自然冷卻；（8） 抽芯機構：內側抽芯斜機構圖 3 產品盒蓋示意圖圖 4 產品盒蓋進澆示意圖3.3 成型方案的選定對比兩個成型方案，最終選定方案一。這是因為：方案二因為盒蓋屬于薄壁零件，從內側直接進澆容易保證盒蓋表面光滑，但由于注射壓力直接作用在塑件上，容易在進料處產生較大的殘余應力而導致塑件翹起變形。且盒蓋屬于中小批量生產，節(jié)約成本。因而采用方案一另外，方案二的抽芯機構不好設置。方案一可以采用自動推出塑件，再由人工取出活動鑲件和凝料，使塑件順利脫模，而方案二抽芯機構雖然效率較高，但較復雜，很難實現(xiàn)自動抽芯，成本高。綜上所述，最終確定的成型方案為方案一。3.4 模具結構圖分析（如圖 5）圖 53.5 模具動作原理及結構特點3.5.1 動作原理該注塑模具采用點澆口式雙分型面模具。開模時，第一次分型面在定距導柱的作用下，凝料被拉斷留在定模板里。到第二次分型面時，推板由于推桿在液壓機構的作用下將塑件和型芯及活動鑲件從動模上推下，活動鑲件隨塑料件一起被推出機構推出模外，然后用手工或專用工具將活動鑲件從塑件中取出， （為了下依次安放活動鑲件，推桿必須預先復位。 ）再將其放入模腔中進行下一次注射成型。3.5.2 結構特點成型部分：由動模型芯 14、活動鑲件 11 和活動鑲件 12 來形成塑件產品的內部結構，由定模板型腔 6 來形成塑件產品的外部結構。澆注系統(tǒng)：采用冷流道結構，脫落澆注系統(tǒng)凝料需一定開模行程。注塑機暫停工作時，需要對冷流道凝料進行清除。脫模機構：從簡圖 3 上可看出塑料件內部有四個小凸臺。所以無法設置斜導柱或斜滑塊。故采用活動鑲件 11、12，在合模前人工將鑲件定位與動模板 6 中。開模時，第一次分型在定距導柱的作用下自動的將凝料拉出并拉斷在定模板 6 中；第二 次分型是活動鑲件隨塑件一起被推出機構推出模外，然后用工具取出塑件和去除凝料，再將活動鑲件放入型腔中進行下一次注射成型。復位機構：在合模的過程中，在復位彈簧的作用下，從而帶動復位桿推使桿固定板 18 和推板 19 復位。冷卻系統(tǒng)：此注塑模因塑件結構較簡單，故設置了二個環(huán)形的冷卻水道。導向機構：此注塑模中的導向部分主要有兩種：一是動、定模之間的導柱 13 導套 10，二是定模座板和動模板之間的定距導柱 8。排氣系統(tǒng)：分型面排氣。3.6、澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)控制著塑件成型過程中充模和補料兩個重要階段，對塑件質量關系極大。澆注系統(tǒng)是指從注塑機噴嘴進入模具開始，到型腔入口為止的那一段流道。普通模具的澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料井幾部分組成。3.6.1 主流道的設計主流道與噴嘴的接觸處多作成半球形的凹坑。二者應嚴密接觸以避免高壓塑料的溢出，凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大 1-2mm；主流道小端直徑應比噴嘴孔直徑約大 0.5-1mm，常取 Ф4-8mm，視制品大小及補料要求決定。大端直徑應比分流道深度大 1.5mm 以上，其錐角不宜過大，一般取 2°～6°。3.6.2 澆口設計澆口的形式眾多，通常都有邊緣澆口、扇形澆口、平縫澆口、圓環(huán)澆口、輪輻澆口、點澆口、潛伏式澆口、護耳澆口、直澆口等。鑒于盒蓋的具體結構，選擇點澆口。對于設計的盒蓋，由于其內形狀雖然規(guī)則但較復雜，屬于小批量生產。故宜采用雙分型面點澆口。故在安排型腔時，最好采用一模一腔的形式，以方便節(jié)約產品的成本，簡化機構。設計的盒蓋注塑模具的澆注系統(tǒng)結構分布及尺寸如下圖 6 所示圖 6 點澆口示意圖因采用點澆口式澆注系統(tǒng)，所以不設冷料井。4 注塑機的選擇及成型零件的設計4.1、注塑機的選擇本次設計與實際在工廠中的設計有所不同。工廠中的注塑機是已有固定的，模具設計人員通常都是根據(jù)車間內的注塑機來確定最大的之間產量，即是說廠中的注塑機選擇是有限的。而在本次設計中，我們選擇注塑即的原則則是按我們想象中的產品產量和實際的塑件形狀來選擇任何一款注塑機，最后校核能滿足使用要求即可。這樣同樣也可以達到訓練的目的。4.1.1 盒蓋體積的計算根據(jù)塑件的三維模型，利用三維軟件直接可查詢到可得出盒蓋體積V 盒蓋 = 15043 mm34.1.2 盒蓋質量的計算查《模具設計與制造簡明手冊》P.276.表 2-2 常用熱塑性塑料主要技術指標可知 PE 的密度為 0.91～0.96g/cm3,計算可得盒蓋的質量M 盒蓋=16.043 cm3×0.935g/cm3≈15g.滿足注射量 V 機≥V 塑件/0.8式中V 機——額定注射量（cm2）V 塑件——塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（ cm2）V 塑件 /0.8=15.043/0.8=18.8cm34.1.3 塑料注射機參數(shù)查《模具設計與制造簡明手冊》P.103.表 2-33 熱塑性塑料注射機型號和主要技術規(guī)格，根據(jù)（2）計算所得的總體積和質量可初選 XS-ZS-22 機。塑料注射機參數(shù)的規(guī)格如下表-1螺桿(柱塞) 直徑（mm） 25、20 噴 嘴 球半徑（mm） 12注射容量（cm3 或 g） 30、 20 孔直徑（mm） 2注射壓力（/MPa） 75、115 頂 出 四側設有頂桿，機械頂出鎖模力（/kN） 250 最大注射面積（cm2） 90 模具厚度（mm） 最 大 180 拉桿空間（mm） 235最 小 60 定位孔直徑（ mm） Ф125+0.06表-1 塑料注射機基本參數(shù)4.1.4 選標準模架根據(jù)以上分析，計算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結構形式和規(guī)格。查表 7-1、7-3 選用：A3-160160-18-Z2定模板厚度：A=25mm動模板厚度：B=20mm墊快厚度：C=50mm模具厚度 H=40+A+B+C=(56+25+20+50)mm=151mm模具外形尺寸 160mm×160mm×151mm4.2、注塑機相關參數(shù)的校核4.2.1 注塑壓力的校核查《模具設計與制造簡明手冊》P47 表 3-1 常用熱塑性塑料注射成型工藝參數(shù)注射壓力 80MPa 噴嘴孔直徑 2mm; 合乎要求b)、定位孔與定位圈的尺寸校核：定位圈直徑 100mm 30+11+33+10=84 mm， 合乎要求。到此，注塑機的各項相關工藝參數(shù)均已校核通過。4.3 模具成型部分的結構設計型腔是模具上直接成型塑料制件的部位。直接構成模具型腔的所有零件的所有零件都稱為成型零件，通常包括：凹模、凸模、成型桿、成型環(huán)、各種型腔鑲件等。圖 7 凹、凸模結構示意圖4.3.1 型腔分型面位置和形狀的確定：分型面，簡單地說，就是分開模具取出塑件的面。盒蓋注塑模的分型面選擇在 H-H 面。4.3.2 型腔和型芯的結構特點鑒于盒蓋的特殊結構，盒蓋注塑模具的成型零件包括：動模型芯、定模型芯、活動鑲件。這樣選擇的原因在于：盒蓋的外形狀雖然規(guī)則，但內部較復雜。因此，宜采用活動鑲件，而用四個活動鑲件來形成其內部四個小凸臺的結構。模分開的同時相當于抽芯。四個活動鑲件從分型面用人工取下。這樣的好處在于：（1） 、可以避免復雜的結構來形成四個小的凸臺。主型芯會留在動模一邊，脫模完成后只需用人工將活動鑲件裝上即可。技術要求：活動鑲件與型芯之間的定位要保證。4.3.3 成型零件的工作尺寸計算影響塑件尺寸精度的因素較為復雜，主要存在以下幾方面（1） 、零件的制造公差；（2） 、設計時所估計的收縮率和實際收縮率之間的差異和生產制品時收縮率波動；（3） 、模具使用過程中的磨損。以上三方面的影響表述如下：1、制造誤差：△z=a?i=a(0.45 +0.001D)其中，D — 被加工零件的尺寸，可被視為被加工模具零件的成型尺寸；△ z — 成型零件的制造公差值； i — 公差單位；a — 精度系數(shù)，對模具制造最常用的精度等級。2 成型收縮率波動影響 其中， — 塑件成型收縮率；LM — 模具成型尺寸；LS — 塑件對應尺寸。3 型腔磨損對尺寸的影響為簡便計算，凡與脫模方向垂直的面不考慮磨損量，與脫模方向平行的面才考慮磨損?？紤]磨損主要從模具的使用壽命來選定，磨損值隨產量的增加而增大；此外，還應考慮塑料對鋼材的磨損情況；同時還應考慮模具材料的耐模性及熱處理情況，型腔表面是否鍍鉻、氮化等。有資料介紹，中小型模具的最大磨損量可取塑件總誤差的 1/6（常取0.02～0.05mm ） ，而對于大的模具則應取 1/6 以下。但實際上對于聚烯烴（如像 PP） 、尼龍等塑料來說對模具的磨損是很小的，對小型塑件來說，成型零件磨損量對塑件的總誤差有一定的影響，而對于大的塑件來說影響很小。在以上理論基礎上，下面按平均收縮率來計算成型尺寸：（1） 型腔徑向尺寸的計算：查得 聚乙烯（PP）的收縮率為 Sq=（1.5 ～2.0）%,所以，平均收縮率為：Scp=1.75%考慮到實際的模具制造條件和工件的實際要求，成型零件是公差等級取 IT7級。型腔工作部位尺寸：型腔徑向尺寸：L+δ2m0 =[（1+s ）Ls-XΔ]+δ20型腔深度尺寸：H +δ2m0 =[（1+s）Hs-XΔ]+δ20 型芯徑向尺寸：l0m-δ2=[（1+s）Ls+XΔ]0-δ2 型芯高度尺寸：H0-δ2=[（1+s ）hs+XΔ]0-δ2式中 Ls - 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm）ls - 塑件內型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）Hs - 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（ mm）hs - 塑件內型深度基本尺寸的最小尺寸（mm）X - 修正系數(shù) 取 0.5～0.75△ - 塑件公差δz- 模具制造公差 一般取（1/3～1/4 ）△a)、動模型芯的主要尺寸計算為了統(tǒng)一計算基準，按照一般習慣，規(guī)定型腔（孔）的最小尺寸為名義尺寸 LM，盒蓋的尺寸 LS, 模具的制造公差為 δZ=△/3, 則徑向：LM =(LS + LS?Scp－3/4△) ,=（ 36+36×2%－3/4×0.16） =36.6 長度方向：HM =(HS + HS?Scp－2/3 △) =（47+47×2%－2/3×0.16） ,=47.74 ,其余局部尺寸按照收縮率相應地縮放。b)、定模型芯的主要尺寸計算徑向：LM =(LS + LS?Scp－3/4△) ,=（ 36+36×2%－3/4×0.16） =36.6 長度方向：HM =(HS + HS?Scp－2/3 △) =（23+23×2%－2/3×0.13） ,=23.17 ,其余局部尺寸按照收縮率相應地縮放。c)、活動型芯的主要尺寸計算徑向： HM =(HS + HS?Scp－2/3 △) =（44+44×2%－2/3×0.13） ,=23.17 ,長度方向：LM =(LS + LS?Scp－3/4△) ,=（36+36×2% －3/4×0.13） =36.63 其余局部尺寸按照收縮率相應地縮放。5 脫模機構設計盒蓋的分型采用定距導柱的分模形式。這樣在分型面打開的同時，凝料也隨定模板一起運動，凝料離開澆口套。在定距導柱的作用下，凝料被拉斷留在定模板里。到第二次分型面時，最后推板由于推桿在液壓機構的作用下將塑件和型芯及活動鑲件從動模上推下，完成注塑的全過程。5.1 定距導柱機構設計5.1.1 a 的計算為了保證開模后既能取出塑件又能取出流道內的凝料，對于雙分型面注射模具，需要在開模距離中增加定模板與中間板之間的分開距離 a。a 的大小應該保證可以方便地 取出流道內的凝料。凝料的長度為 d=15+14+4=33mm。應此，a≥33mm　　5.1.2 定距導柱的選擇定距導柱的長度 s=15+25+20=60mm定距導柱的余量空間 k=60-4-5-10=41mm≥33mm所以滿足第一次分型面的要求。5.1.3 根據(jù)定距導柱的參數(shù)最大拉力查內六角螺釘查《模具實用技術設計綜合手冊》P.421.表 2-31，可知對應的最大拉力選用 M4 的內六角螺釘既可。5.1.4 確定定距導柱直徑：查《模具設計與制造簡明手冊》P.422.表 2-35， 可知斜導柱直徑 d=20mm。5.2．型芯的結構設計成型塑件內的表面的零件稱凸?；蛐托?，其主要有：主型芯、小型芯、活動鑲件、螺紋型芯和螺紋型環(huán)等。對于結構簡單的容器、殼、罩、蓋之類的塑件，成型其主體部分內表面的零件稱為主型芯或凸模，而將成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿。根據(jù)盒蓋的結構，它的型芯由一個主型芯和四個活動鑲件組成。5.2.1 主型芯的結構設計按結構主型芯可分為整體式和組合式兩種。采用組合式型芯，可簡化結構復雜的型芯的加工工藝，減少熱處理變形，便宜模具的維修，節(jié)省貴重的模具鋼。為了保證組合后的型芯尺寸的精度和裝配的牢固，要求鑲件的尺寸、形位公差等級較高，組合機構必須牢固，鑲塊的機械加工工藝性要好。因此，選擇合理的組合式結構是非常重要的。根據(jù)盒蓋的機構選擇為盲孔式的結構。盲孔式的結構如圖 8 所示圖 8 盲孔式的組合型芯為了方便推出活動鑲件和塑件，主型芯下面周圍設計一個角度為 3?！?。的斜面，以保證配合間隙，它有利于活動鑲件的安裝定位。5.2.2 活動鑲件的設計由于盒蓋的內部由一長方形腔但有四個寬度為 1.2mm 高 1mm 寬的長方形凸臺構成。因此需要采用四個活動鑲件，既兩對活動鑲件：活動鑲件 1 和活動鑲件 2。考慮到活動鑲件在安裝的過程中，活動鑲件在模具中應該有可靠的定位，它和安放面的配合面，一般應設計為 3。—5。的斜面。以保證配合間隙。圖 9 活動鑲件 11圖 10 活動鑲件 125.3 推出機構的設計從盒蓋的具體形狀和結構來看，其尺寸不大，因此，采用 4 桿推出即可。根據(jù)制品的結構特點，確定在四個活動鑲件上設置四根普通的圓頂桿。由于塑料件的內側有四　個小的凸臺，所以無法設置斜導柱或斜滑塊，固采用活動鑲件，在合模前人工將鑲件定位于動模板中。為了便宜安裝鑲件，應該使推出推出機構先復位，為此，在四只頂桿上安裝了四個復位彈簧。所以如圖 11 所示 圖 11 推桿固定板示意圖普通的圓形頂桿按 GB/T4169.1-1984 選用，均可以滿足要求。 查表 7-13，選用 φ10mm×59mm 型號的圓形頂桿 2 根；選用 φ6mm×59mm 型號的圓形頂桿 2 根.5.4、冷卻系統(tǒng)的設計由于制品平均壁厚為 1.1mm 左右，制品尺寸較大,確定水孔的直徑為 6mm。由于冷卻水道的位置、結構形式、表面狀況、水的流速、模具的材料等很多因素都會影響模具的熱量向冷卻水傳遞，精確計算比較困難。實際生產中，通常都是根據(jù)模具的結構來確定冷水水路，通過調節(jié)水溫、水速來滿足要求。由于動模中由型芯和固定板和件組成 ，受結構限制，冷卻水路布置如下圖 12圖 12 水流道示意圖 5.5 成型零件的加工工藝5.5.1 動模型芯加工工藝過程（如圖 13）序號 工序名稱 工序內容1 下料 鋸床下料2 鍛造 鍛六方 38mm×26mm×28mm3 熱處理 退火，硬度不大于 229HRC4 銑 銑上、下平面至尺寸 22.4mm；以 A 面為基準，銑四側面至尺寸 33mm、24mm；銑與垂直方向夾角為 4 度的四斜面，留磨余量 0.1mm～0.2mm5 熱處理 淬火， HRC52～585 磨 平磨 A、B 面至尺寸成型磨四側面和四斜面至尺寸7 表面處理 表面鍍硬鉻8 鉗 拋光使表面 Ra0.4um 如圖 13 型芯示意圖5.5.2 凹模加工工藝過程（如圖 14）序號 工序名稱 工序內容1 下料 鋸床下料2 鍛造 鍛六方 164mm×164mm×30mm3 熱處理 退火，硬度不大于 229HRC4 刨 刨六面至尺寸 161mm×161mm×27mm5 平磨 磨六面至尺寸 160.4mm×160.4mm×26mm；并保證 A、B 面、上、下平面四面垂直度 0.02mm/100mm6 數(shù)控銑 （1 ） 以 A、B 面為基準銑型腔，銑 φ30mm 的孔；（2） 銑流道及進料口至尺寸7 鉗 研光澆口流道 Ra（0.2～0.4）um8 熱處理 淬火，HRC54～589 平磨 磨上下面尺寸到 25.42±0.03mm 型腔面磨光。注意保證各面垂直，垂直度誤差在 0.02mm/100mm 內10 銑 以 A、B 面為基準，銑 4×φ16mm 的孔到要求；銑 φ18mm 的孔，留研磨量0.015mm11 鉗 鉆 8M8mm 螺紋底孔，并攻螺紋到要求，研磨型腔各型面達圖樣要求 Ra0.1mm研磨澆口、流道達圖樣要求。如圖 14 凹模示意圖 5.5.3 活動鑲件 11 加工工藝過程（如圖 15）序號 工序名稱 工序內容1 下料 將坯料下成： 30mm×40mm×30mm 坯料2 銑平面 銑六個面成 15mm×31.9mm×22.5mm；銑與垂直方向夾角為 4 度的斜面至尺寸；銑槽 6mm×1.2mm×1mm。3 熱處理 淬火，HRC54～584 磨 磨上下表面至尺寸 22.3±0.060.02 mm5 表面處理 表面鍍硬鉻6 鉗 拋光表面 Ra0.4um如圖 15 活動鑲件 11 示意圖5.5.4、活動鑲件 12 加工工藝過程（如圖 16）序號 工序名稱 工序內容1 下料 將坯料下成： 35mm×62mm×30mm 坯料2 銑平面 銑六個面成 20mm×52.8mm×22.5mm；銑與垂直方向夾角為 4 度的斜面至尺寸；銑槽 6mm×1.2mm×1mm。3 熱處理 淬火，HRC54～584 磨 磨上下表面至尺寸 22.3±0.060.02 mm5 表面處理 表面鍍硬鉻6 鉗 拋光表面 Ra0.4um如圖 16 活動鑲件 12 示意圖5.6 模具的安裝調試及維護5.6.1 模具安裝（1） 、清理模板平面定位孔及模具安裝表面上的污物、毛刺；（2） 、因模具的外形尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機器下面的兩根導軌上墊好板，模具從側面進入機架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動模，然后慢速開閉模具，找正動模，應保證開閉模具時平穩(wěn)，靈活，無卡住現(xiàn)象，然后固定動模；（3） 、調節(jié)鎖模機構，保證有足夠開模距及鎖模力，使模具閉合適當；（4） 、慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機構的運動情況，動作是否平衡、靈活、協(xié)調。（5） 、模具裝好后，待料筒及噴嘴溫度上升到距離預定溫度 20o～30o，即可校正噴嘴澆口套的相對位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，須使松緊合適，校正后擰緊注射模座定位螺釘，緊固定位。5.5.2 調試試模時，塑件上常可能會出現(xiàn)各種弊病，為此必須進行原因分析，排除故障。造成次、廢品的原因是很多的，有時是單一的，但經(jīng)常是多方面的綜合原因。需按照成型條件、成型設備、模具結構及制造精度、塑件結構及形狀等因素逐個分析找出其中的主要矛盾，然后再采取調節(jié)成型工藝參數(shù)、修整模具等方法加以解決。6 結 論本次畢業(yè)設計的主要任務是盒蓋注塑模具的設計。也就是設計一副注塑模具來生產盒蓋塑件產品，以實現(xiàn)自動化提高產量。本設計的優(yōu)點在與簡化了機構，降低了模具的制造成本。針對盒蓋的具體結構，通過此次設計，使我對點澆口雙分型面模具的設計有了較深的認識。 參考文獻[1] 魁葵 黃麗 .模具實用技術設計綜合手冊. 廣州：華南理工業(yè)大學出版社，2002 [2] 史鐵梁.模具設計指導.北京：機械工業(yè)出版社， 2003[3] 全國模具編輯委員會 .模具鉗工工藝. 機械工業(yè)出版社， 2003；[4] 全國模具編輯委員會 .模具制造工藝裝備及應用. 機械工業(yè)出版社，2000[5] 于華 .注射模具設計技術及實例. 機械工業(yè)出版社， 1997[6] 王樹勛.模具實用技術設計綜合手冊. 機械工業(yè)出版社，1995[7] 王旭.塑料模具結構圖冊. 機械工業(yè)出版社，1994[8] 馮丙先.模具設計與制造簡明手冊. 上海：上海科技出版社，1991[9] 許發(fā)樾.模具標準應用手冊. 機械工業(yè)出版社，1997[10] 申開智.塑料成型模具（第二版）.中國輕工業(yè)出版社， 2002[11]全國制圖委員會.機械制圖（第三版）.高等教育出版社， 1995[12] 章飛、陳國平.型腔模具設計與制造.化學工業(yè)出版社， 2001[13] 全國模具編輯委員會.塑料模具設計及制造.機械工業(yè)出版社， 2001