塑料杯蓋注塑模具設計,塑料杯蓋注塑模具設計,塑料,杯蓋,注塑,模具設計 任 務 書 1． 背景： 注射成型具有成型周期短、能一次成型形狀復雜、尺寸精確、帶有金屬嵌件或非金屬嵌件的塑料制件，生產(chǎn)率高，易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。實際生產(chǎn)中有32%的塑料制品都是利用注射機注射成型的。我國的注塑模具起步比較晚，與國外相比有相當?shù)牟罹唷，F(xiàn)階段，注塑模的設計制造與以往有了長足的進展，學好三維軟件能夠使企業(yè)跟上國外注塑模具的發(fā)展。 2． 內容和要求： 分析塑件制品的工藝性，選擇注射機并校核，確定分型面及型腔數(shù)目，設計型腔型芯的形狀并計算模板的厚度，設計流道系統(tǒng)和推出機構，設計模具的冷卻系統(tǒng)，選擇模架、模具零件的制造。 要求： 1.與課題有關的外文文獻翻譯不少于5000漢字； 2.設計說明書的字數(shù)不少于20000字，圖紙總量不少于3張A0圖紙 3.主要參考文獻不少于15篇（包括2篇以上外文文獻） 3．主要參考文獻： [1]王曉梅.塑料模具設計與制造[M].科學出版社,2014. [2]許樹勤等.模具設計與制造[M].北京：電子工業(yè)出版社,2014. [3]付紅生,劉京華.塑料制品與塑料模具設計[M].化學工業(yè)出版社,2009. [4]李厚佳,張曉妍.塑料成型工藝與模具設計[M].機械工藝出版社,2011. [5]鄒繼強.塑料制品及其成型模具設計[M].清華大學出版社.2005. [6]冷真龍,莫盛秋.塑料成型工藝及模具設計[M].電子科技大學出版社,2013. [7]李潤娟,張艷霞.塑料水杯蓋注塑模具設計[J].機械研究與應用,2014(2):139-140. [8]馮剛,張朝閣,江平.我國注塑模具關鍵技術的研究與應用進展[J].塑料工業(yè),2014(4):16-19. [9]王倩儀.注塑模具技術分析與發(fā)展展望[J].科技創(chuàng)新與應用,2015（18）:1. [10]劉崢，程惠清.塑料成型工藝及模具——設計與實踐[M].重慶大學出版社,2013. [11]范玉,孫智.塑料蓋板熱流道注塑模具設計[J].塑料科技,2015(9):60-63. [12]田夢婕，郭妍，郭永環(huán).熱流道技術在注塑模具中的應用與發(fā)展[J].塑料科技,2016（1）:94-98. 4．畢業(yè)設計(論文)進度計劃(以周為單位)： 第1、2周 調研實習，查閱文獻，整理收集資料。明確課題任務，完成開題報告和外文翻譯 第3、4周 對塑件進行工藝性分析、選擇注射機、理解注射工藝參數(shù)，確定分型面、型腔的數(shù)目、型腔型芯的確定，選擇合適的模架、設計澆注系統(tǒng)，確定脫模方式，確定冷卻系統(tǒng) 第5-10周 繪制裝配圖和零件圖 第11、12周 編寫設計說明書 第13周 整理設計資料，完善并提交設計成果，準備答辯。 教研室審查意見 室主任簽名： 年 月 日 學院審查意見： 教學院長簽名： 年 月 日 開題報告 課題名稱 塑料杯蓋的注塑模具設計 課題來源 社會生產(chǎn)實踐 課題類型 工程設計類 1．選題的背景及意義： 今天， 塑料制品已在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國防和日常生活中的方面得到廣泛應用。特別是在電子業(yè)中則為突出。電子產(chǎn)品的外客大部分是塑料制品，產(chǎn)品性能的提高要求高素質的塑料模具和塑料性能。成型工藝和制品的設計。 在科學技術飛快發(fā)展的當今社會，現(xiàn)在人們的環(huán)保意識很強，而本次設計的暖色口杯是人們必須的日常生活用品，所以塑件的選材就非常重要，必須無毒，因而選用了PP材料。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(chǎn)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。人們對產(chǎn)品要求其獨具個性，特別是一些生活用品，不僅要求它要實用，還要求它外觀漂亮，美麗的外觀以及產(chǎn)品的環(huán)保性吸引著每個人的眼球。 2．研究內容擬解決的主要問題： 1.運用塑料成型及模具設計的基礎知識，分析塑件的成分及性能 求，為選取取澆口的類型做好準備； 2.估算塑件的體積，便于選取注塑機及確定型腔數(shù)量； 3.分析塑件的特征，確定模具的設計參數(shù)、設計要點及推出裝置的選??； 4.注塑模的結構設計，分型面選擇，確定型腔的數(shù)目及排列方式，澆注系統(tǒng)設計，抽芯機構設計，推出機構設計； 5.利用CAD軟件進行杯蓋形狀設計和三維造型設計； 6.杯蓋制造材料的確定； 7.利用Pro/E軟件進行注射模具的成型系統(tǒng)的設計。主要是成型零件分型面部分的設計； 8.計算塑件的體積和質量； 9.塑件注塑工藝參數(shù)的確定； 10注塑模的結構設計。 3． 研究方法技術路線： 1.運用PROE及CAD軟件完成模具設計。 分型面應選在塑件外形最大輪廓處。滿足塑件的外觀質量要求:注塑時分型面處不可避免；地要在塑件上留下溢料或拼合縫的痕跡，因此分型面最好不要選在塑件光亮的外表面或帶圓弧的轉角處。其中分模是最重要的一環(huán)。 2.模具總體尺寸的確定，選購模架 模架已逐漸標準化，根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的模架圖冊，選定模架，在以上模具零部件設計基礎上初步繪出模具的完整結構圖。 3.模具結構總裝圖和零件工作圖的繪制 模具總圖繪制必須符合機械制圖國家標準，其畫法與一般機械圖畫法原則上沒有區(qū)別，只是為了更清楚地表達模具中成型制品的形狀，澆口位置的設置，在模具總圖的俯視圖上，可將定模拿掉，而只畫動模部分的俯視圖。 4．研究的總體安排和進度計劃： 第1、2周 調研實習，查閱文獻，整理收集資料。明確課題任務，完成開題報告和外文翻譯 第3、4周 對塑件進行工藝性分析、選擇注射機、理解注射工藝參數(shù)，確定分型面、型腔的數(shù)目、型腔型芯的確定，選擇合適的模架、設計澆注系統(tǒng)，確定脫模方式，確定冷卻系統(tǒng) 第5-10周 繪制裝配圖和零件圖 第11、12周 編寫設計說明書 第13周 整理設計資料，完善并提交設計成果，準備答辯。 5．主要參考文獻： [1]夏江梅主編.塑料成型模具與設備.機械工業(yè)出版社,2005. [2]張維合主編.注塑模具設計實用手冊.化學工業(yè)出版社,2011. [3]張孝民主編.塑料模具技術.機械工業(yè)出版社,2003. [4]付偉主編.注塑模具設計原則、要點及實例解析.機械工業(yè)出版社，2010. [5]葉久新，王群主編. 塑料成型工藝及模具設計.機械工業(yè)出版社,2008. [6]馮剛，張朝閣，江平. 我國注塑模具關鍵技術的研究與應用進展[J].塑料工業(yè)，2014，（4）：16-19. [7]田夢婕，郭妍，郭永環(huán).熱流道技術在注塑模具中的應用與發(fā)展[J].塑料科技，2016，（1）:94-98. [8]李潤娟，張艷霞.塑料水杯蓋注塑模具設計[J].機械研究與應用，2014，（2）：139-140. [9]池寅生，陳建鋒，孫慶東，徐小青.自動脫螺紋的水杯蓋三板注塑模具設計[J].塑料科技，2015，（5）：77-80. [10]宋珂，胡青春，姜曉平.注塑模具冷卻水道排布優(yōu)化設計[J].塑料工業(yè)，2014，（12）：45-48. [11]王倩儀.注塑模具技術分析與發(fā)展展望[J].科技創(chuàng)新與應用，2015，（18）：128. [12]范玉，孫智.塑料蓋板熱流道注塑模具設計[J].塑料科技，2015，(9):60-63. [13]劉緒民.螺紋瓶蓋注塑模具設計[J].模具技術，2017，（4）：43-45. [14]劉志英，王曉峰.基于CAD-CAE的注塑模具計算機模擬優(yōu)化設計[J].煤炭技術，2017，（5）：315-317. [15] S.H.Tang.The use of Taguchi method in the design of plastic injection mould for reducing warpage[J].Journal of materials processing technology ,2007. 指導教師意見： 選題難度適中，具有一定的社會現(xiàn)實意義，擬采取的研究方法合理，研究的總體安排和進度計劃合理。同意開題。 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見： 通過，同意開題 教研室主任簽名： 年 月 日 學院意見： 教學院長簽名： 年 月 日 6 塑料杯蓋注塑模具設計班級：姓名：學號：介紹研究背景：近年來,我國塑料模具業(yè)發(fā)展相當快，目前，塑料模具在整個模具行業(yè)中約占30%左右，而在整個塑料模具市場以注塑模具需求量最大。研究意義：塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質量有很大的意義。研究目標：完成注塑模具的結構設計，模具可以順暢的運行，制造出的塑件無飛邊、氣泡、熔接痕等缺陷。研究問題：1、塑件的工藝性分析，主要是塑件的材料特性；2、利用相關軟件進行注射模具的結構設計，主要是分型面的選擇、模具整體結構、成型零件等部分的設計；3、合理的設計澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、推出機構等，以保證模具可以順暢的工作運行。4、完成裝配圖和零件圖。1 塑件的工藝性分析塑件的成型工藝分析 利用相關軟件畫出塑件的三維圖如下圖所示。名稱：豆?jié){杯蓋 材料：PP 表面質量：要求塑件的表面必須不能有氣孔、飛邊、熔接痕等明顯缺陷，表面粗糙度選擇Ra1.6。結構工藝性：該塑件的壁厚是1mm，且壁厚很均勻統(tǒng)一，由塑件圖可以看出零件的側面無凸臺，所以不需設置復雜的側抽芯結構，該塑件屬于中小型的塑件，尺寸不大且形狀也比較簡單，而且不存在倒扣，所以可以很順利的脫模。塑件的材料特性塑件材料為聚丙烯，簡稱PP。它是一種無臭、無味、無毒的乳白色的高結晶的聚合物，它的密度只有 是現(xiàn)在塑料中質量最輕的種類之一。它的成型性好,制成的產(chǎn)品外表面很有光澤。聚丙烯因為其具有很好的耐高溫性，制品能夠在非常高的溫度條件下進行消毒殺菌。而且在沒有受到外界作用力的情況下，150也能夠保持原來的形狀。所以通常情況下很適合用于奶茶、咖啡、豆?jié){等熱飲品的盛裝。它的綜合性能良好，而且加工成本也比較低。密度（密度（g/cm3）0.90-0.91比熱容（比熱容（Jkg-1K-1）1930導熱系數(shù)（導熱系數(shù)（Wm-1K-110-2）11.8線膨脹系數(shù)（10-5K-1）9.8屈服強度（屈服強度（MPa）37抗拉強度（MPa）_斷裂伸長率（斷裂伸長率（%）200拉伸彈性模量（GPa）1.1-1.6抗彎強度（抗彎強度（MPa）67彎曲彈性模量1.45表面電阻率（表面電阻率（）_體積電阻率（m）1014表1 PP的主要性能指標 2 注塑機的初步選擇（1）注射量：V=27.98cm3 塑件質量:M=0.9*27.98=25.128g（2)澆注系統(tǒng)凝料體積第一步的計算：根據(jù)經(jīng)驗，可以按照塑件的體積的0.2-1倍來計算。本次的設計按照塑件體積的0.2倍估算，估算一次注入模具型腔塑料的總體積為：V總=2V塑（1+0.2）=2*27.98*1.2=67.152cm3（3）選擇注射機根據(jù)計算得出一次注入模具型腔塑料總質量為67.152cm，理論上是注射量的0.8倍才能滿足實際的要求。理論注射量：V注塑=V/0.8=83.94cm3 根據(jù)計算，可以選擇注塑機的型號是XS-ZY-125。注塑機的參數(shù)注射容量注射容量125cm3螺桿直徑螺桿直徑42mm注射壓力注射壓力120Mpa注塑行程注塑行程115mm注塑方式注塑方式螺桿式合模力合模力900KN模板最大行程模板最大行程300mm模具最大厚度模具最大厚度300mm模具最小厚度模具最小厚度200mm 表2 所選注塑機的各項參數(shù)注塑量的校核理論注塑量：V注塑=V/0.8=67.152/0.8=83.94cm3本次注塑機的最大注塑容量為125cm3,滿足這次的要求。3 成型方案的確定分型面的選擇分型面能夠直接影響制品的外觀品質、形位精度、脫模情況、尺寸要求、模具設計及制造、排氣系統(tǒng)以及進料澆口和型腔型芯的結構。模具的分型面大多以大面來當作分型面作為基本的要點。如圖所示是此次的分型面的選擇。型腔的分布因為制品的外表面形狀光潔不粗糙，并且有規(guī)則，所以為了節(jié)約材料，減少壓力損失，提高生產(chǎn)效率，使加工和取件都能變得容易，因此選用了點澆口注塑。此次為了加工簡單，所以選擇采用一模一腔的形式。澆注系統(tǒng)的設計主流道的設計主通道通大多位于模具中心的熔融塑料材料的入口的地方，并將注塑機的熔融材料引導至空腔或通道中。模腔內的塑料以模具的中心進行對稱的平衡布局。主流道的端面大多都是設計成圓形的。它的直徑最好大小適中。分流道的設計采取U型分流道的形式，點澆口進膠。它的好處是能夠自行切斷，不需要將澆口進行修剪，生產(chǎn)效率也高。而且開模的時候點澆口能夠自動地脫落，并且因為澆口小，所以導致的壓力損失也小。冷卻系統(tǒng)的設計為了讓加工變得更加簡單，冷卻水道應該距離型腔壁稍微遠一些，不要太過接近。如果是設置在零件的表面，還能夠加工成半圓形、矩形或者是梯形。如果是設置在零件的內部，那么就應該加工成孔最為方便。冷卻水道的數(shù)量應該盡可能的多，它的截面尺寸也應該盡可能的大。冷卻水道與模腔表面之距應該盡可能的小，并且與模腔表面之距應該盡可能的相同。如圖所示推出機構的設計該模具選擇用雙推桿推出機構。推桿的加工容易，更換也簡便，推出的效果也不錯。既能達到脫模力的要求，也能夠減少加工模具的經(jīng)濟成本。如圖所示4標準模架的確定該產(chǎn)品采用的是點澆口進膠方式，根據(jù)模具具體結構形式特點、型腔的分布方式、塑件的管控尺寸以及冷卻水道的分布等諸多因素，查尋相關手冊中的相關模架學選擇原則，選擇如圖所示的模架型標準模架。 摘要 這次的設計就是對塑料豆?jié){杯蓋的注塑過程進行了一系列的分析和比較，從而得到了一套完整的注塑成型模具。在此次的設計過程中，主要涉及到了塑件材料的性能，注塑機的選擇，注塑模具的設計特點，塑件的成型結構工藝及其分析，型腔型芯的設計，成型制件的零件尺寸計算，冷卻系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)等等，從而確定了這個設計方案是具有可行性的，可以將該方案運用到實際生產(chǎn)生活中去。 關鍵詞：杯蓋；注塑模具；合理 Abstract This design is a series of analysis and comparison of the injection molding process of plastic soymilk cup lids, resulting in a complete set of injection molding dies. In this design process, it mainly involved the performance of plastic parts, the choice of injection molding machines, the design features of plastic injection molds, the process of forming and analysis of plastic parts, the design of cavity cores, and the parts of molded parts. Size calculation, cooling system and pouring system, etc., thus confirming that this design proposal is feasible and can be applied to actual production and life. Keywords cupcover injection mold reasonable 目 錄 摘要 I Abstract II 前言 1 1 緒論 3 1.1選題的背景及其意義 3 1.1.1塑料工業(yè)的概述 3 1.1.2我國塑料模具的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 3 1.1.3我國模具技術的發(fā)展趨勢 4 1.1.4該課題研究的意義 4 1.2塑件 4 2 產(chǎn)品材料的基本特性和工藝分析 6 2.1塑件的基本特性 6 2.1.1塑件材料的分析 6 2.1.2 PP的使用性能 6 2.1.3 PP的主要性能指標 6 2.1.4脫模斜度的設計 7 2.2塑件 7 2.2.1塑件表面的質量分析 7 2.2.2塑件尺寸精度分析 7 2.2.3塑件的結構工藝性分析 8 2.3注塑模的概述 9 2.3.1注塑模的分類 9 2.3.2注塑模的組成件 9 2.3.3注塑模的設計特點 9 2.4注射機的選用 10 2.4.1注射量的初步計算 10 2.4.2注塑機的選擇 10 2.4.3注塑量的校核 11 2.4.4注射成型的原理 11 2.4.5注塑成型的工藝特點 11 2.4.6影響注塑的五個因素 11 2.4.7注塑機的工作過程 12 3 成型方案的確定 13 3.1分型面的設計 13 3.2型腔的設計 13 3.2.1型腔的布局 13 3.2.2型腔數(shù)量及排列方式的確定 14 3.3塑件的開模行程校核 14 3.4排氣系統(tǒng)的設計 15 3.5澆注系統(tǒng)設計 15 3.5.1澆注系統(tǒng)的設計要點 15 3.5.2澆口的設計 16 3.5.3流道的設計 17 3.5.4冷料穴的設計 19 3.6冷卻系統(tǒng)的設計 20 4 塑件成型方案確定 21 4.1凹模的結構設計 21 4.2型芯的結構設計 21 4.3推出機構的確定 21 4.4合模導向機構確定 22 5 主要零件的設計計算 24 5.1成型零件的尺寸計算 24 5.2零件尺寸的計算 24 5.2.1型腔結構的尺寸計算 24 5.2.2型芯結構的尺寸計算 25 5.2.3型腔壁厚的計算 27 5.3鎖模力的計算與校核 28 5.3.1鎖模力的計算 28 5.3.2鎖模力的校核 28 6 標準模架確定 30 結論 31 致謝 32 參考文獻 33 III 前言 這個設計是我們畢業(yè)生的最終設計，也是我們以前的理論和專業(yè)知識的完整教育。模具的設計是一項非常復雜而嚴謹?shù)墓ぷ?，嚴格來說，要求我們在掌握理論知識的前提下，有更好更廣泛的實踐經(jīng)驗。想要設計一個好的模具，這其中包含了許多方面的內容。一套模具，有很多種可行的方案，我們在對這些方案進行比較分析的過程中，必須要考慮到的內容包括有塑件成型工藝的分析、注射機的選用方法、分型面的確定、澆注系統(tǒng)的設置和塑件成型方案的確定等等。我們不僅要確定模具的總體結構以及型芯型腔的結構，同時也要考慮到這個注塑模具的制造工藝是否可行和制造經(jīng)濟成本是否適宜。 經(jīng)過這一段時間的設計之后，我終于把這一套塑料杯蓋的注塑模具設計順利地給完成了。在這個設計的過程中，只有我自己知道是非常艱辛的、困難的、充滿挑戰(zhàn)的。由于自己的基礎知識不夠扎實，對相關的專業(yè)知識還不夠了解，繪圖的能力也亟待提高，所以在整個過程中，不管是論文的編寫，還是圖紙的設計和制作，對我來說都是一個難度很大的挑戰(zhàn)。但是功夫不負有心人，通過翻閱了大量的相關書籍和在網(wǎng)上查閱大量的相關資料，讓我還是較為順利的完成了這次的畢業(yè)設計。這次的設計過程，除了遇到的困難和挫折，也還是收獲了一些在課本上學不到的專業(yè)知識。通過這一次的設計，我對整個的注塑模具設計和注塑工藝過程都有了一個比較整體和詳細的理解，同時也對注塑模具設計的基本思路和方法有了自己的見解和思考。其實，模具的設計并沒有想象中的那么難，只要你愿意花時間和精力去思考、去動手操作，都是可以做好的。 在設計的過程中，因為自己的經(jīng)驗不夠也多多少少的遇到了一些挫折。對于一些結構的設計我也只能參考相關資料或者書籍上的相似結構，而不能應用實際的經(jīng)驗去理解和變通。在一些經(jīng)驗性的工藝參數(shù)與其結構的優(yōu)化問題上也遭遇到了一些麻煩。還有一些沒有考慮到的因素，比如說運用到實際生產(chǎn)上的可行性以及模具的成本等等。但是好在最后也都比較順利地解決了。 但是，通過這一次的設計，我也是真的學到了很多的知識，增長了很多的經(jīng)驗，也提高了相關的專業(yè)能力，提升了自己的專業(yè)素養(yǎng)。這個設計的過程不僅讓我鞏固了我的專業(yè)基礎知識，還讓我在原有的基礎之上對模具設計有了更加深刻的理解，同時也擴寬了我的知識面，這是在這四年里書本上沒有教會我的東西。不單單只是這樣，這次的設計更讓我鍛煉了獨自分析和解決問題的能力，也培養(yǎng)了我的自我反思和自我總結的能力。平常的時候，我可能都是在等待著別人或者老師的幫助和解答，而這次是真的主要依靠自己的獨立思考和動手解決問題的能力來完成這一次的設計。這大大地培養(yǎng)了自己獨立操作和思考的習慣?？傊@次的設計過程讓我覺得原來自己的專業(yè)是這么的有趣，也讓我充分的了解了自己的不足，同時還讓我的能力得到了很大的提升，收獲頗豐。我相信，在今后的工作中，這一次的經(jīng)歷都會讓我受益匪淺。 總的來說，這次的設計完完全全是嚴格按照模具設計的步驟以及要求一步一步來進行的。在做這一整套的程序的過程中，自我感覺自己在模具設計這方面的知識逐漸豐富了起來，補充了很多的專業(yè)知識，而且相關方面的設計還是實踐能力都有了較大幅度的提升和完善。不管是獨自思考的能力、解決問題的能力，還是對設計中出現(xiàn)的問題進行的自我反思、自我總結的能力，都有了或多或少的進步。這次的設計，讓我在專業(yè)課的學習上有了更深的了解和收獲。我相信，經(jīng)過這次的深度學習和實際操作，在今后的不管是進修還是工作上都會有意料之外的收獲。 1 緒論 1.1選題的背景及其意義 1.1.1塑料工業(yè)的概述 隨著聚氯乙烯塑料的出現(xiàn)，聚合物化學技術得到發(fā)展，聚合物的合成技術和材料改良技術更加先進，促進了塑料工業(yè)的發(fā)展。 模具屬于型腔模的范疇。它大概率地影響著制品品質的好壞以及其生產(chǎn)效率的高低。模具品質的優(yōu)劣又直接與模具的設計及制造相關聯(lián)。。伴著對塑件品種的需求越來越大的情況，產(chǎn)品更換的速度越來越快，對塑件品質的要求也愈發(fā)的高，所以對模具設計和制造的質量和需求也越發(fā)的高。照目前的大致情況來看，模具制造技術正在朝著更大型、更精密、使用時間更久的趨勢前進，而且能夠成為權衡一個國家機械制造技術發(fā)展程度的關鍵性指標。 模具是一個樣件的負面影像。經(jīng)過一定的設計之后，生產(chǎn)出來的模具，不但可以生產(chǎn)高品質的塑料件，而且還可以使得模具的加工工序變得更加簡單，同時能夠實施更加高效率的塑料件生產(chǎn)工藝程序。這樣不單能夠減少生產(chǎn)成本，而且還可以增加附加價值。在聚合物材料的分類中，用于制造塑料制品的模具被稱為塑料模具。塑料模的優(yōu)化設計是該領域的一項重大課題。 塑料制品已經(jīng)在眾多方面有了廣泛的應用。這些塑料成品的生產(chǎn)必然需要設計相對的模具。在確定了塑料材料，產(chǎn)品設計和加工技術后，其形狀對產(chǎn)品的品質和性能具有關鍵性的影響。首先是表面粗糙度、空腔形狀、界面、路徑大小、灌注位置和排氣位置的選擇等，它們都會對制品的物理特性、表觀質量、內在精度和尺寸穩(wěn)定性及內部壓力的大小有著很重要的影響。其次，塑料模制結構的合理性對處理過程中塑料部件的易處理性有顯著的影響。 總之，塑料制造產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在世界制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展變化中變得愈發(fā)的關鍵。其中，塑料模具的發(fā)展是評價一個國家工業(yè)水平的主要指標。 1.1.2我國塑料模具的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 我國的模具產(chǎn)業(yè)曾經(jīng)有過一段非常艱苦的歷程。在解放之前，因為我國基礎工業(yè)的力量十分的微弱，所以模具使用的范圍非常的小，所使用的模具大多都是在模具車間制造出來的。而這些模具中的多數(shù)都結構簡單，準確性比較低。模具的制造缺乏設計的圖紙和工藝文件。如今，我國十分看重模具產(chǎn)業(yè)的未來前景。自從解放以來，由于經(jīng)濟的發(fā)展，我國迫切的開始發(fā)展模具產(chǎn)業(yè)。自1979年以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展的勢頭更是十分的迅猛。國務院在1989年3月發(fā)布的有關規(guī)定里，把模具技術的發(fā)展規(guī)定為當前機械制造行業(yè)中的第一任務。到目前為止，我國的模具工業(yè)已經(jīng)有了一定的規(guī)模。數(shù)量非常多的的專業(yè)的模具生產(chǎn)廠和生產(chǎn)點已在全國多地落戶，小型模具生產(chǎn)企業(yè)更是數(shù)以萬計。這些模具公司很是看重技術的發(fā)展，紛紛增加了在技術上的投入力度，并且將技術的進步作為公司發(fā)展的主要前進方向。總體來說，我國在模具設計和制造方面已經(jīng)培養(yǎng)出了一大批技術較強的隊伍。我國在模具制造上的發(fā)展和進步主要體現(xiàn)在研究上，并且開發(fā)出了模具的一系列新鋼種及硬質合金等新型材料、開發(fā)出了多工位進膜及硬質合金模等新產(chǎn)品、研究出了模具加工的新技術和新工藝、以及模具加工設備得到了較大的進步和模具計算機輔助設計和制造在國內也得到了普遍的運用。 1.1.3我國模具技術的發(fā)展趨勢 盡管該技術在中國已經(jīng)取得了長足的進步，但是仍舊適應不了國民經(jīng)濟快速發(fā)展的需要，依舊需要花費巨大的資金去海外購買大批量的模具。最主要的就是因為我國在這方面的專業(yè)化生產(chǎn)和標準化生產(chǎn)的水平比較低，模具的種類不多、生產(chǎn)效率不高、經(jīng)濟效益差，模具生產(chǎn)的時間較長、精密度也比較低、制造技術也跟不上時代的發(fā)展，模具的使用壽命不長、新材料的使用量不多以及模具的生產(chǎn)力量比較分散、管理也跟不上。 因此，針對這一現(xiàn)狀，中國模具制造業(yè)未來的發(fā)展趨勢應該著眼于大型、繁雜、耐用的精密模具的開發(fā)和發(fā)展，以使得國內外市場的需求得到滿足。著力推進CAD/CAE/CAM技術來提升制造過程的自動化程度。加快模具發(fā)展的商品化和標準化的進程，提高模具的生產(chǎn)品質，盡可能地減短模具設計的周期時間。更加著力在機床的開發(fā)和新技術、新工藝、新材料和新形式的探索上。 1.1.4該課題研究的意義 塑料工業(yè)是現(xiàn)在世界上發(fā)展速度最快的工業(yè)種類之一，注塑模具工業(yè)就是這其中發(fā)展比較迅速的種類。塑料模具產(chǎn)業(yè)是支持國家基礎經(jīng)濟穩(wěn)步前進的基礎性產(chǎn)業(yè)，也是國際上公認的重點產(chǎn)業(yè)。模具技術水平是顯示一個國家生產(chǎn)水平的關鍵性指標。所以，研究該課題的重大意義就在于提升和創(chuàng)新我國的模具產(chǎn)業(yè)。 1.2塑件 1） 塑料制品的名稱：豆?jié){杯蓋 2） 成型的方法與設備：注塑成型；注塑機 3）產(chǎn)品的原料：聚丙烯 4）收縮率：1.0-2.5% 5）塑件圖如下圖1-1、1-2所示： 圖1-1塑件二維圖 圖1-2塑件三維圖 該塑件的結構簡單，尺寸精度也不是很高，塑件的壁厚均是2mm，其要求表面光潔沒有毛刺，便于加工，本產(chǎn)品需要大批量的生產(chǎn)。 2 產(chǎn)品材料的基本特性和工藝分析 2.1塑件的基本特性 2.1.1塑件材料的分析 產(chǎn)品原料的分析：PP(聚丙烯)是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂，它是一種無臭、無味、無毒的乳白色的高結晶的聚合物，它的密度只有是現(xiàn)在塑料中質量最輕的種類之一。它的成型性好，但是因為其收縮率大(為），壁比較厚的塑件表面很容易產(chǎn)生凹坑，因此對一些精密度不低的零件，幾乎達不到它所需要的要求。然而制成的產(chǎn)品外表面卻很有光澤。聚丙烯因為其具有很好的耐高溫性，制品能夠在非常高的溫度條件下進行消毒殺菌。而且在沒有受到外界作用力的情況下，150℃也能夠保持原來的形狀。所以通常情況下很適合用于奶茶、咖啡、豆?jié){等熱飲品的盛裝?？傊琍P相比較于其他的塑料，它的綜合性能良好，而且加工成本也比較低。 2.1.2 PP的使用性能 具有不錯的抗輻射性，能夠很好地與電起到絕緣的效果，能夠氯化和輻射改性。吸水性不高，剛度、硬度和強度不低，可以起到提高玻璃纖維熔點的作用。具有顯著的電氣性能。比較透明，可以抵抗較強的沖擊，伸長率較好。并且抗疲勞強度高，耐磨，能夠用冷壓燒結成型。 2.1.3 PP的主要性能指標 表2-1 PP的主要性能指標 物理量 參數(shù) 物理量 參數(shù) 密度（g/cm3） 0.90-0.91 比熱容（J·kg-1K-1） 1930 導熱系數(shù)（W·m-1·K-1×10-2） 11.8 線膨脹系數(shù)（10-5K-1） 9.8 屈服強度（MPa） 37 抗拉強度（MPa） _ 斷裂伸長率（%） >200 拉伸彈性模量（GPa） 1.1-1.6 抗彎強度（MPa） 67 彎曲彈性模量 1.45 表面電阻率（Ω） _ 體積電阻率（Ω·m） >10~14 2.1.4脫模斜度的設計 脫模斜度的設計：當塑料部件由于其自身的冷卻收縮和與模具表面的表面粘性而脫模的時候，由于產(chǎn)生了一定的摩擦，就會變得難以脫模。即便是能夠順利脫模，也會使得塑件的表面呈現(xiàn)出一定的損壞，從而影響它的外觀性能。所以在設計的過程里我們要注意在制件的內外表面設計一個合理的脫模斜度。由于我們已經(jīng)規(guī)定塑件的材料為PP，所以根據(jù)常見的脫模斜度選擇了一個合適的斜度，型芯為30ˊ，型腔為30ˊ。如下表2-1所示。 表2-2脫模斜度 塑料名稱 脫模斜度 型芯 型腔 ABS 35ˊ~1° 40ˊ~1°20ˊ PS 30ˊ~1° 35ˊ~1°30ˊ PC 30ˊ~50ˊ 35ˊ~1° PP 25ˊ~50ˊ 30ˊ~1° PE 20ˊ~45ˊ 25ˊ~45ˊ PMMA 30ˊ~1° 35ˊ~1°30ˊ POM 30ˊ~1° 35ˊ~1°30ˊ PA 20ˊ~40ˊ 25ˊ~40ˊ HOVC 50ˊ~1°45ˊ 50ˊ~2° 2.2塑件 2.2.1塑件表面的質量分析 這個塑件要求其外表面不能粗糙，并且無毛刺。 2.2.2塑件尺寸精度分析 精度分析：因為該塑件對精密度的要求相對來說較低，所以只需要采用MT6級精度。該塑件的所有尺寸公差都為自由尺寸公差，所以查表得到公差等級為MT6。公差等級表如下表2-2所示。 表2-3公差等級表 收縮特性S/% 公差等級 標注公差等級 未注公差等級 高精度 一般精度 >0-1 MT2 MT3 MT5 >1-2 MT3 MT4 MT6 >2-3 MT4 MT5 MT7 >3 MT5 MT6 MT7 2.2.3塑件的結構工藝性分析 除了能夠滿足設計的使用要求之外，應該盡可能使得模具簡單化，從而降低生產(chǎn)成本，提高它的生產(chǎn)效率，保證塑件制品的品質。 塑件形狀的設計 應該盡可能地不要出現(xiàn)側壁凹槽或者和塑件脫模方向垂直的孔，來盡可能地保證模具不會采取側向分型和側向抽芯機構。提供這些機構會使模具結構變得復雜化，這不僅僅會增加制造成本，而且還會在塑料部件的表面留下分離表面的線標記，這將增加除去飛邊后的處理難度。當結構不允許改動的時候，則需要采取斜導柱或者其他的抽芯結構來完成側抽芯。 塑件的圓角設計 塑件上某些部位因為使用上的要求而不得不使用尖角之外，其他沒有要求的轉角處都應該保證盡量多地去使用圓弧過渡。塑件表面上的圓角不僅使塑件的外觀看起來更加賞心悅目，而且還能夠幫助塑料在充模的時候更加流暢，這樣更容易充滿和脫模，避免壁部的轉折處出現(xiàn)凹槽。圓角允許模具在使用或淬火期間由于應力集中而不會開裂，從而促進熱處理并延長模具的使用時間。圓角還可以使載荷分布得不那么集中，增加以及充分發(fā)揮制品的機械強度。在塑件的某些部位如果不方便做成圓角的話，那么就只能做成尖角的。圓角的半徑大小通常不應該低于0.5～1mm。外壁圓角的半徑長度可以取壁厚的1.5倍長，而內壁圓角的半徑長度則可以是壁厚的一半。 塑件孔的設計 型芯能夠使得熔料流體進行分流，會導致熔接痕的出現(xiàn)，從而致使孔的強度下降。另外，帶孔更會使得各部分的壁厚度不相等，而致使塑件發(fā)生翹起彎曲從而變形的情況。所以必須選擇一個合適的孔邊距和孔間距。孔的直徑一般應該不得大于孔間距和孔到邊緣的距離長度。兩孔之間應該恰當?shù)卦黾娱g隔長度來阻止熔接痕發(fā)生重合連接的情況。成型的時候型芯極容易受到塑料熔體的作用力，所以孔的深度不必太過深，盡可能地減少型芯的扭曲變形。此外，塑件不會那么容易被削弱的地方可以設計一些孔?？着c壁的邊緣應該留出一定的距離。固定用孔最好是采取沉頭螺釘孔的形式。 塑件壁厚的設計 塑件的壁厚大小應該盡可能的相差不大，就算有相差，也不能相差的太過懸殊，最好能夠保證壁厚大小均勻。在保證能夠遵循正常的結構和應用規(guī)則之下，應該盡量地減小塑料部件壁的厚度。但是又不能太過小，否則阻力就會增加。特別是復雜的形狀和大型塑料部件就會難以形成。所以在調整之前必須要了解它的用途。 如圖2-1所示，這個塑件的形狀、結構相對來說難度不是很難。塑件的外形尺寸：大圓的半徑為50mm，小圓的半徑為40mm，中間有半徑為5mm的空心部分，總高度為25mm。 圖2-1塑件表面形狀 2.3注塑模的概述 2.3.1注塑模的分類 按照所成型的塑料制品的原材料分類，可以分為熱固性塑料注塑模和熱塑性塑料注塑模。 按照注射機的類型分類，可以分為臥式、立式和角式注射機用的注射模具。 按照注射模具采用的流道形式分類，可以分為普通流道注塑模具和熱流道注射模具。 按照注塑模的整體結構來分類的話，可以分為單分型面注塑模、雙分型面注塑模、多分型面注塑模、有側面分型注塑模和垂直分型面注塑模等。 按照澆注系統(tǒng)的結構分類，可以分為澆注系統(tǒng)是絕熱流道結構的注塑模、澆注系統(tǒng)是熱流道結構的注塑模和澆注系統(tǒng)是溫流道結構的注塑模。 本次設計所涉及到的就是熱塑性塑料注塑模。 2.3.2注塑模的組成件 只要是注塑模，都是能夠分成定模和動模兩個部分的。注塑充模的時候定模和動模就會發(fā)生閉合，這樣就組成了澆注系統(tǒng)以及型腔。開模的時候，定模和動模就會發(fā)生分離，從而能夠順利地取出制品。定模是安裝于注塑機的固定模板上，是堅定不動的；動模則是安裝于注射機的移動模板上，隨著移動模板的向前推和向后移，與右側的定模板形成合?；蛘唛_模狀態(tài)。依據(jù)零件的不同種功能，注塑模是由七個系統(tǒng)或者機構組成的：（1）澆注系統(tǒng)；（2）成型部分：包括凸模、凹模、鑲拼件、型芯，和各種成型桿和成型環(huán)；（3）脫模機構：包括頂出板、頂桿、頂出固定板、回程桿和拉料桿等；（4）導向和定位機構；（5）排氣系統(tǒng)；（6）溫度調節(jié)系統(tǒng)；（7）側向分型機構。 2.3.3注塑模的設計特點 塑料注塑模具可以用于一次性形成具有精密尺寸和復雜形狀的塑料部件，或者用于插入。 作為一種先進的模具，必須保證在使用期限內制品的質量。 并且還要有好的經(jīng)濟技術指標。這就需要模具的操作過程具有可行性，自動化的水平高，成型時間短，熱交換效率也不差。其次，選擇合適的模具也是非常重要的。定好恰當?shù)哪＞咧圃炀?，使模具的加工過程變得簡單化，同時也能節(jié)約模具的生產(chǎn)成本。 2.4注射機的選用 2.4.1注射量的初步計算 （1）注射量：塑件體積 （2-1） 塑件質量 （2-2） （2）澆注系統(tǒng)凝料體積第一步的計算：根據(jù)經(jīng)驗，可以按照塑件的體積的0.2-1倍來計算。本次的設計按照塑件體積的0.2倍估算，估算一次注入模具型腔塑料的總體積為： （2-3） （3）選擇注射機 根據(jù)計算得出一次注入模具型腔塑料總質量為67.152cm3，理論上是注射量的0.8倍才能滿足實際的要求。 理論注射量： （2-4） 2.4.2注塑機的選擇 根據(jù)計算出來的結果，這次選用的注射機型號為XS-ZY-125，具體的參數(shù)，參見表2-3。 表2-4所選取的注塑機的各項參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值 注射容量 125cm3 螺桿直徑 42mm 注射壓力 120Mpa 注塑行程 115mm 注塑方式 螺桿式 合模力 900KN 模板最大行程 300mm 模具最大厚度 300mm 模具最小厚度 200mm 2.4.3注塑量的校核 理論注塑量： 本次注塑機的最大注塑容量為125cm3,滿足本次的設計要求。 2.4.4注射成型的原理 料斗中的塑料進入已經(jīng)經(jīng)過加熱器加熱過的料筒和螺桿中間，通過旋轉著的螺桿到達噴嘴的一側，通過液壓缸活塞的不斷推送，螺桿把推送過程中已經(jīng)經(jīng)過加熱并且在摩擦剪切的作用下初次塑型為熔融狀態(tài)，擁有優(yōu)異的流動性和可塑性的塑料粘流體，被噴入正對著噴嘴而且已經(jīng)完全貼合的成型模具中，流經(jīng)模具的澆注系統(tǒng)并且使得型腔被充滿。然后經(jīng)過保壓冷卻并且凝固定型之后使模具打開，最后拿出制品，這樣就實現(xiàn)了注塑成型工藝的一次循環(huán)。 在這其中，保壓的作用一是為了防止模具中熔融塑料出現(xiàn)反方向回流的問題，從而造成制品表面因為缺料而成為廢品；二則是補充型腔內的塑料因為冷卻收縮不足的需求，防止制品出現(xiàn)缺料、皺紋和凹陷等成型缺陷。 2.4.5注塑成型的工藝特點 注塑機能夠完成大批量、高精度和高速度的自動化生產(chǎn)。 2.4.6影響注塑的五個因素 1.注塑壓力 注塑體系中的液壓體系能夠供給注塑過程中的注塑壓力。處在液壓缸中的壓力注塑機的螺桿會對塑料熔體產(chǎn)生壓力，壓力會促進塑料熔體通過注塑機的噴嘴流經(jīng)模具的豎流道、主流道和分流道，并且經(jīng)過澆口進到模具的型腔中，這個過程就是注塑過程，或者又叫做填充過程。注塑壓力的意義就在于能夠避免熔體在流動的過程中遇到的阻力，保證填充過程能夠順利地完成。在注塑的整個過程里，注塑機噴嘴處的壓力值毋庸置疑是最大的，用來避免熔體在整個注塑過程中遇到的抗力。隨后，壓力往往會隨著流動的長度往向著熔體的最前端的波前處逐步的降低。 在注塑的過程中存在一些壓力干擾熔體的填充。 總的來說大致有三種，材料因素、結構性因素和成型的工藝要素。 2.注塑時間 注塑時間是塑料熔體填充型腔所需要的時間，并且不將用于打開和關閉模具的輔助時間算在內。盡管注射成型時間很短并且對成型周期沒什么影響，但是設置一個合理的注射時間的有助于澆口、通道和腔體的壓力的控制。要想熔體能夠達到一個合理的填充，那么注塑時間的合理設置是非常重要的，并且一個合適的注塑時間對于提升塑件的外觀品質和縮短尺寸公差也是很有幫助的。另外，冷卻的時間必須遠大于注塑的時間。 3.注塑溫度 注塑溫度是否合理對能否產(chǎn)生合理的注塑壓力起到關鍵的作用。所以，注塑溫度必須有一個合適的范圍。如果溫度不夠高，熔料就會達不到所需要的塑化效果，就會影響成型制件的品質，增加其加工工藝的難度。但是如果溫度過高，則原料就很容易發(fā)生分解。在實際的注射成型的過程里，氣缸的溫度通常要遠低于注塑溫度，低值是受到注射速率和材料的性能影響，最高溫度能夠達到。 4.保壓壓力與時間 在注射過程即將截止的時候，螺桿不再旋轉，僅僅只往前推動，這個時候注塑開始了保壓階段。在保壓的過程中，注塑機的噴嘴不間斷地向凹模中補充塑料熔體，用來填補因為制件收緊而多出的空間。保壓壓力大概是填充最大壓力的85%，通常還是依據(jù)具體的情況來保證所需要的保壓壓力。 5.背壓 背壓是指螺桿向反方向旋轉而向后退儲料的時候所需要克服的壓力。選擇低背壓不能有助于塑料的分散以及塑料的熔化，所以應該使用高背壓，并且也增加了螺桿的回縮時間，使塑料纖維縮短，注塑壓力增大。所以背壓盡量不要用高的，最好不要多于注塑壓力的20%。注塑泡沫塑料的時候，氣體形造成的壓力可能會比背壓要低，不然料筒就會把螺桿擠出去。有些注塑機還可以給背壓編制程序，來使熔化期間螺桿長度的縮短得到補償，導致輸入的熱量減少，能夠使溫度得到降低。 2.4.7注塑機的工作過程 合模注塑：模具以一個低壓快速地閉合，注塑裝置向前移動，保證噴嘴與模具的主流道緊貼，螺桿則以高壓、高速把頭部的熔料注入型腔中。 保壓硬化：螺桿在熔料上產(chǎn)生的壓力叫做保壓壓力；制件則在模內冷卻定型。 開模會把塑件給頂出去同時加料。 3 成型方案的確定 3.1分型面的設計 模具上把分型面定義為用來拿出制品以及澆注系統(tǒng)中可以分開的接觸外表面。分型面能夠直接影響制品的外觀品質、形位精度、脫模情況、尺寸要求、模具設計及制造、排氣系統(tǒng)以及進料澆口和型腔型芯的結構。模具的分型面大多以大面來當作分型面作為基本的要點。分型面的設計要點如下： （1）不能影響產(chǎn)品的外觀。 （2）應該選擇制品的最大外形尺寸處，同時也應該保證能夠使制品留在動模處，這樣才會比較有利于脫模。 （3）應該要有利于型腔加工，這樣才能使制品的精確度得到有效的保證。 （4）要利于澆口進料和成型，方便排氣。 （5）要方便嵌件的安裝和彈性活動螺紋型芯以及活動鑲件的安裝。 （6）要能夠防止側抽芯的使用或者利于側抽芯；應該要利于型芯或者型腔結構的裝配或者拆卸來使它的強度得到確保。 （7）要考慮到成型面積和鎖模力，應該使得制品投在合模的分型面上的陰影面積盡可能的不要太大，來防止發(fā)生脹模溢料現(xiàn)象。 見圖3-1，是這次所設計的分型面。 圖3-1分型面選擇圖 3.2型腔的設計 3.2.1型腔的布局 因為制品的外表面形狀光潔不粗糙，并且有規(guī)則，所以為了節(jié)約材料，減少壓力損失，提高生產(chǎn)效率，使加工和取件都能變得容易，因此選用了點澆口注塑。如圖3-1所示。 圖3-2型腔布局 3.2.2型腔數(shù)量及排列方式的確定 當塑料制品的設計完成并且已經(jīng)確定好所采用的塑料種類以后，這個時候就應該要比較一下多型腔模和單型腔模的不同從而確定該用哪一種模了。和多型腔模的一些特質比起來， 單型腔模有以下的可取之處： （1）塑料制件的尺寸精度和形狀始終一致。 （2）模具的結構相對來說很簡單，設計制造的過程和維修也比較容易。 （3）其工藝參數(shù)易于控制。 在這里，我們可以依據(jù)注塑機的最大注塑量來計算這次所需的型腔的數(shù)目： （3-1） 式中 ，—型腔數(shù)目；單位為 —注塑機的最大注塑量；單位為 —澆注系統(tǒng)凝料量； —單個產(chǎn)品的體積或者質量； 因為沒有特殊的精度上的要求和結構上的要求，產(chǎn)品設計的結構又相對來說比較的簡單，所以為了加工簡單，可以初步確定為一模一腔。 3.3塑件的開模行程校核 從模具中拿出塑件時所需要的開模距離應該小于注射機的最大開模行程。對于液壓-機械式的注塑機，其最大開模行程與注塑機中曲肘機構的最大行程有關，和模具的壁厚沒有關系。 如果是單分型面的注射模，它的開模行程按如下的形式進行校核： 式中，—注塑機的最大開模行程(移動模板臺面行程)，㎜ 　　　—塑件脫出距離，㎜ 　　　—包括流道凝料在內的塑件高度，㎜ 已知：， 所以 （3-2） 又由于注塑機的移模行程為300㎜ 所以，開模行程也是符合要求的。 3.4排氣系統(tǒng)的設計 關閉模具之后，薄膜的所有空間中都存在殘留空氣，如空腔內部，滑塊中以及由碎片形成的空間中。而且塑料熔體在進入型腔的時候可能會散發(fā)出氣體。如果在將塑料熔體倒入注射系統(tǒng)中的時候，這些氣體和空氣不能夠及時地排出去，則會發(fā)生一系列的危險情況。比如說會使連續(xù)注塑的效率下降，從而導致整個的生產(chǎn)效率下降；會使得生成的塑件出現(xiàn)不同形式的不足，從而造成塑件的完成度不高。而且還會對射入流道的塑料在流動時造成一些阻力，從而使流動的速度變得緩慢，最終使制品在成型的時候變得困難，甚至是造成凹陷或者缺料的情況，因而產(chǎn)生廢品。 由于排氣量大的緣故，大、中型模具的排氣槽通常都分布在分型面上靠近型腔的一側。 3.5澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)指的是從注射機的噴嘴處開始到型腔結束塑料熔體所流經(jīng)的通路，它是由主流道、分流道、冷料穴和進料澆口組成的。 3.5.1澆注系統(tǒng)的設計要點 （1）澆注系統(tǒng)在設置的時候，要保證和型腔的距離近且保持一致性，并且應該要首先到達制品的厚壁處，不適用于直沖型芯鑲嵌件；應該要防止熔接痕的出現(xiàn)，這樣的話，能夠使得排氣更加方便。 （2）利于制品的外觀，并且應該要好清除。 （3）位置應該要盡量保證在分型面上，主流道的人口應該在模具的中心位置處。 （4）如果需要制造大量的產(chǎn)品，則澆注系統(tǒng)應該主動地脫落并且主動地和制品分開來，這樣就能夠實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的目標。 （5）對于大型的功能性產(chǎn)品，請嘗試使用仿真軟件分析灌裝過程，以確保產(chǎn)品尺寸精度和內在質量要求能夠得到滿足。 （6）考慮到后面的操作過程，有必要保證能夠促進后續(xù)過程的處理，組裝和運輸管理。如若有需要的時候就要設計輔助流道，把制件聯(lián)成整體。 （7）如果結合型腔的位置來考慮的話，應該盡可能地選擇平衡式分流道布置。 （8）盡可能地使熔體的流程變短，以減少壓力上的損失。 （9）設計澆注系統(tǒng)的時候應該要考慮如何適當?shù)貎Υ胬淞稀? （10）不要讓高壓熔體對型芯和嵌件產(chǎn)生強烈沖擊，盡可能地保證不會發(fā)生位移和變形的情況。 （11）保證把開設澆注系統(tǒng)而所需要用到的塑料凝膠量降到最少。 （12）澆注系統(tǒng)的模具的工作表面的盡量滿足它所需要達到的硬度、表面粗糙度和精度。 （13）澆注系統(tǒng)應該盡可能地保證和模具的軸線相對稱。 （14）盡可能地減少澆注系統(tǒng)的容積以及投在分型面上的陰影面積。 （15）不要把大小差異太大的塑料制件放置在同一個模具內，盡可能地減少停滯現(xiàn)象。 3.5.2澆口的設計 澆口的作用是封閉型腔。澆口根據(jù)結構的不同可以分為直接澆口、盤形澆口、輪輻式澆口、爪形澆口、側澆口、扇形澆口、平縫澆口、點澆口等等。 澆口的類型的選擇要點：按照塑料的品種選取澆口、按照制品的尺寸形狀選取澆口、按照制品的質量要求選取澆口、按照模腔的數(shù)量選取澆口、按照制品的翹起彎曲變形的程度來選取澆口，為了能夠使制品的生產(chǎn)效率得到提升，應該盡可能地選擇斷面不大的澆口。通常來說，選擇澆口的時候要注意當存在一些不同程度的矛盾的時候，應該首先要保證把能夠得到優(yōu)質產(chǎn)品作為首要任務，其次排除掉次要因素，最后再根據(jù)具體的情況來決定。 澆口尺寸的設計要點：澆口截面尺寸的確定，要注意其截面尺寸和形狀的確定要依據(jù)制品的尺寸大小、壁的厚?。ǔ叽缧〉?、壁薄的，澆口的大小要盡量地取較小的值，反之則應該取大值）、塑料的種類（流動性不好的，尺寸值應該取偏大的值，反之則應該取小值的尺寸）以及相對應的澆口形式和制品的結構來決定；其次，應該先取小尺寸，試模后依據(jù)具體細節(jié)進行改正。 澆口位置的設計要點： ① 澆口應該設置在制品壁厚最大的地方，且要求澆口到型腔各個部分都盡可能地近并有助于補縮。 ② 應該將澆口設置于制件成型之時主要受力的地方，因為這個地方是塑料熔體在它流動的方向上所受到的壓應力和拉應力達到最大值的地方。 ③ 應該防止在澆口處發(fā)生噴射現(xiàn)象，防止在成型過程中中產(chǎn)生蛇流。 ④ 需要滿足制品的尺寸要求和精度要求，還要顧及到收縮方向和可能會產(chǎn)生的變形問題。 ⑤ 應該要讓塑料的流程盡可能的短，熔料流動的變向盡可能的少。 ⑥ 應該要保證能夠減少其翹曲變形和內應力，對稱的澆口可防止翹曲。 ⑦ 盡量保證凹模內的氣體能夠及時地從腔體內排出去。 ⑧ 盡可能地防止塑件的表面出現(xiàn)熔接痕，此外還需要加強熔接的牢度。 ⑨ 能夠避免料流對型芯或者嵌件造成擠壓而導致制品發(fā)生變形的情況。 ⑩ 還要顧慮到高分子會對制品的形成造成定向性的影響。 綜合以上分析得出，本次設計的澆口應該使用點澆口的方式來進行澆注塑料模具。它的優(yōu)點是能夠自行地切斷，不需要再修剪澆口，而且生產(chǎn)效率也高。開模的時候點澆口能夠自行地脫落，因為澆口小，所以導致的壓力損失也小。它的位置和大小應該不影響外觀的質量，同時能使模具的結構更加簡單。主流道稱套可以選擇可更換澆口套，以方便于模具后期的保養(yǎng)。 3.5.3流道的設計 一個好的流道設計，主要在于主流道的設計和分流道的設計兩方面。 1.主流道的設計 主通道通大多位于模具中心的熔融塑料材料的入口的地方，并將注塑機的熔融材料引導至空腔或通道中。 模腔內的塑料以模具的中心進行對稱的平衡布局。主流道的端面大多都是設計成圓形的，它的直徑最好大小適中。 直徑太大，會使得流道的容積增大，塑料的消耗量增加，塑料流動中壓力就會隨之減弱， 導致冷卻時間延長，易產(chǎn)生紊流或者渦流，使得塑件產(chǎn)生氣孔，影響塑件的質量。直徑太小，熔料在流動的時候，其冷卻面積就會相應地增加，在這樣的情況下，熱量就會有比較大的流失， 黏度也會跟著增加，致使流動性降低，成型時的壓力損失增大，塑件成型也會變得困難。一般來說，小型制件越是流動性好，主流道就相應地需要設計的小一點。流動性不好的話，塑件較大，主流道就需要設計的大一點。因為主流道的噴嘴會和噴射機的噴嘴重復地碰觸，是一種易磨損的部件，所以對塑件材料有著非常嚴格的要求。所以模具主流道大多會被設計為方便拆下并且容易更換的主流道襯套形式，也就是澆口套，以為了能夠有效的利用優(yōu)質鋼材進行一系列的加工工序和熱處理。主流道使用側澆口方式。 2.分流道的設計 分流道是將主流道和澆口連接在一起的通道，是最平常的一種。它能夠起到憑借流道的截面和方向的轉變，使熔料能夠穩(wěn)穩(wěn)地變換進入腔體內的作用。因為它和模具的溫度是一樣的，所以又被稱之為等溫分流道。在多型腔或者單型腔多澆口的情況下應該設計分流道，分流道一般設置在分型面上。分流道一般設置為平衡式布置和非平衡式布置兩種方式。 分流道的斷面不能過大或者過小。而常用的分流道的斷面形狀包括U形、梯形、正六邊形等等。圓形的分流道斷面其運用效果是特別好的，但是有一點不好的地方就在于圓形的分流道其工藝性不好。分流道的斷面類型以及它的尺寸大小最好依據(jù)塑料的品種、制成之后的制品體積、塑件的壁厚、塑件的形狀和分流道的斷面形狀和注塑的速度來確定。 分流道的設計原則 (1)確保經(jīng)過分流道的熔體溫度以及壓力要盡可能地減少，要使加工變得更加容易，盡可能地選擇標準的刀具，從而不需要制造專用刀具。 (2)保證能夠使分流道的固化時間比制件的固化時間要慢的多，而且還要讓熔料能夠均勻又快速地進到各個型腔中，盡量保證緊湊并且集中。 (3)在設計分流道的斷面形狀以及長度設計的時候，要保證能夠在充模完成的情況之下，把轉折處的圓角盡可能地要設計的小一些，這樣就能夠使得熔料在流動時的阻力最大化地降低。 (4)分流道的表面不需要特別光潔，表面的粗糙度大概有1.6微米左右就可以，這樣有利于保溫。 (5)在分流道不短的情況下，盡量把分流道的末端沿著熔料流動的方向往前稍稍延長一些作出一個冷料穴，可以阻止冷料突然地進到型腔內。 (6)分流道在和澆口相接的時候最好是以斜面或者圓弧的形式來幫助過渡。 (7)布置分流道的時候，還應該要注意使得腔內的塑料脹模力的中心和設備鎖模力的中心重合，以防止發(fā)生溢料現(xiàn)象。 (8)選擇分流道的時候，不要先選取尺寸較大的，不然不能夠在試模后再依據(jù)具體的情況來實施修正。 (9)當分流道的數(shù)量比較多的時候，應該增加分流錐的設置，保證各個型腔能夠均衡地進料。 (10)支分流道的長度應該要一致并且長度要盡可能的短，各分流道斷面的面積之和必須大于主分流道的面積。 (11)分流道的截面厚度最好小于塑件制品的壁厚。 3.分流道的尺寸設計 分流道的長度宜短，因為長的流道不但會造成壓力的損失，不利于生產(chǎn)，而且還浪費材料。但是過于短的話，產(chǎn)品的殘余應力容易增大，從而產(chǎn)生毛邊。 通過以上種種的分析，又加上該塑件的形狀結構比較的簡單，而且塑件材料PP的流動性能也相對來說更好一些，并且為了進料能夠更加的均勻，所以采取U型分流道的形式，點澆口進膠。它的好處是能夠自行切斷，不需要將澆口進行修剪，生產(chǎn)效率也高。而且開模的時候點澆口能夠自動地脫落，并且因為澆口小，所以導致的壓力損失也小。 圖3-3分流道截面圖 3.5.4冷料穴的設計 在注塑成型周期完成之前的間隔期間，注塑機的噴嘴處和主流動通道的入口處這一部分的熔體，小于熱熔塑料材料的所需溫度。而從噴嘴的頂端到注射機料筒以內大10~25mm的地方應該有一個溫度慢慢增加的區(qū)域，這個時候才能夠達到正常的塑料熔體需要的溫度。在這個范圍內，塑料的流動性和成形性就會變差，這個時候如果相對較冷的冷料進入到型腔中，就會造成不合格品。為了不讓這樣的情況對制成的塑件造成不好的影響，就需要設置一個井穴把主流道加長來容納冷料，避免冷料進入澆注系統(tǒng)的型腔和流道中。我們通常把注射間隔期間生產(chǎn)冷料的井穴叫做冷料穴。 冷料穴能夠起到儲存冷料頭和讓熔料能夠及時地充模的作用。冷料穴的通常設置在主流道的末尾或者分流道的盡頭，位于動?；蛘呦履５囊粋取Ｋ牡撞客ǔＴO計成彎曲的鉤型或者是下凹槽的形式，使得冷料穴能夠在開模的時候順帶把主流道中的凝料從主流道里引出來吸附在動模邊上。 并不是所有的注塑模都要開設冷料穴，有時因為塑料的性能和注射工藝的控制，很少會產(chǎn)生冷料，或者是因為塑件不需要那么高的要求和澆注系統(tǒng)的不同類型，也可以不用設計冷料穴。 3.6冷卻系統(tǒng)的設計 為了讓模具一直處在塑料冷卻固化所需要的最佳溫度中，一定要及時地控制和調整進入模具的高溫塑料的溫度。最簡單和經(jīng)濟有效的方法就是利用一種物質對模具進行不間斷的冷卻，好將模具中多余的溫度及時地帶出模具，而這個物質就是冷卻介質水。 PP材料具有良好的流動性，在成型的時候往往能夠均勻地冷卻下來，并且可以減少其成型的時間，從而有效地提升生產(chǎn)效率。本次設計主要采取的是常規(guī)參數(shù)調節(jié)型冷卻方法，就是在B板上開出冷卻水道。成型模具溫度控制在60~80℃冷卻水道。因為冷卻介質是水，不僅冷卻的效果良好，而且成本也很低廉。 為了讓加工變得更加簡單，冷卻水道應該距離型腔壁稍微遠一些，不要太過接近。如果是設置在零件的表面，還能夠加工成半圓形、矩形或者是梯形。如果是設置在零件的內部，那么就應該加工成孔最為方便。冷卻水道的數(shù)量應該盡可能的多，它的截面尺寸也應該盡可能的大。冷卻水道與模腔表面之距應該盡可能的小，并且與模腔表面之距應該盡可能的相同。 圖3-4水路截面圖 4 塑件成型方案確定 4.1凹模的結構設計 凹模即指型腔，是構成成型塑件的外表面的工作部件，按照其不同的結構類型，大致能夠分為整體式和組合式兩種。 （1）整體式凹模結構。整體式的是用整塊的金屬板進行加工做成的，好處是堅固，不至于輕易地產(chǎn)生變形，也不會使得塑件出現(xiàn)拼接線的痕跡。但是缺點是加工不容易，熱處理也不簡單，通常使用在形狀簡單的中、小型模具上。 （2）組合式凹模結構。組合式的是指型腔由兩個或大于兩個的零部件組裝成的結構。因為結構上有差異，所以可以分為整體嵌入式凹模、局部鑲嵌式凹模、底部鑲嵌式凹模、側壁鑲拼式凹模、多件鑲拼式凹模和四壁拼合式凹模這幾種類型。 4.2型芯的結構設計 凸模和型芯均為成型制品內表面的工作部件，凸模通常指的是成型制品中體積不小、主要內形的部件，又被稱之為主型芯。而型芯通常是指成型制品表面孔槽不太大的零部件。 4.3推出機構的確定 在每一個注塑周期過程中，必須把塑料部分從模具上的型腔或者型芯上取下來。而這個能夠讓塑件安全推出的機構我們則稱它為推出機構。推出機構包括推出工作零件（推桿、拉料桿、復位桿、推桿固定板、推桿墊板、限位釘）、推出導向工作零件（推桿導柱、推桿導套）、復位工作零件（復位桿）組成。其中限位釘?shù)淖饔檬悄軌蛐纬砷g隙，清除廢料以及雜物。它能夠利用其厚度來控制頂桿的位置以及頂出的位置。 因為動模上具有頂出裝置，所以制品應該留在動模上，這樣的話，設計出來的推出機構結構簡易，不然就需要設計定模推出機構。保證制品不會因為推出而導致變形或者有損傷，推出部位靠近型芯，頂在剛性和強度大的部位。 推出機構要確保制品的外觀良好，結構可靠。保證接觸塑件的配合間隙中不會發(fā)生溢料的現(xiàn)象。為了實現(xiàn)注射生產(chǎn)的自動化，制品要實現(xiàn)自動脫落，澆注系統(tǒng)能夠脫出而且自動墜落。每對噴絲頭的噴射器的直徑優(yōu)選相同的直徑來處理，這樣能使得處理變得更加容易。嘗試在垂直墻的厚度下方選擇以獲得更高的力。 該模具選擇用雙推桿推出機構。推桿的加工容易，更換也簡便，推出的效果也不錯。既能達到脫模力的要求，也能夠減少加工模具的經(jīng)濟成本。但是因為推桿的面積比較的小，所以應力易集中，從而會使塑件受到損傷或者是被推至變形。推桿適合用在脫模阻力不大的簡單制品上，不適合用在脫模斜度不大和阻力不小的管形或者箱型制品的推出上。 推桿推出的設計原則：應該回避冷卻通道的位置，成型表面必須高于推桿的端面。保證不能損害型芯，避免使?jié)部趯薯敆U的端面，否則過高的壓力會損傷推桿。在保證塑件的外觀不會受到損害的情況下，盡量設置更多的頂桿。如果設置在排氣困難的位置，可以有助于排氣。 圖4-1推桿位置布局圖 4.4合模導向機構確定 導向機構是為了能夠精準定位、精確導向和承擔可能會產(chǎn)生的側向壓力。 為了確保制品能夠達到所需的精度要求，一切都必須遵循一定的方向和位置來進行合模，所以就要設置合理的導向機構，最經(jīng)常見到的導向定位機構便是在模具的周圍存在互相配合著完成工作的導向柱。導柱可能會在動模邊或者定模邊上進行設置，但是一般還是會被設計在主型芯的周圍。 作用：（1）定位作用。當模具準備好夾緊時，導向機構可以保證活動模具和固定模具的移動位置準確，使模腔的形狀和尺寸能夠保證其準確性;此外，導向機構也能保證在模具的裝配過程中精準定位，這樣模具的裝配和調整也會隨之簡化很多。 （2）導向作用。當模具準備夾緊的時候，最先發(fā)生碰觸的就是模具的導向部件，這樣就能夠保證動模和定模能夠精確地合上，阻止了因為各種因素導致型芯或者型腔接觸發(fā)生的失誤，從而造成一些不必要的、不可挽回的損壞。 （3）承擔一定的側向壓力。塑料熔體必定是以一定的注射壓力進入到型腔內部中，因而型腔的各個方位上都會承受一定的壓力。如果設計的時候不是對稱的結構，那么就會產(chǎn)生一定的單邊側向壓力，此時如果設置導向機構就可以承受一定的側向壓力。 導向零件的設計標準：（1）導向機構類型的選擇。合模導向一般采用導柱導向的形式。如果注塑的塑件體積比較大、并且精密度需求高，尤其是薄壁容器和非軸對稱的制品，采用的模具應該增加錐面定位結構的設置。 （2）導柱的數(shù)量、大小及其布置。導柱應該在模具的分型面的周圍進行恰當?shù)卦O置。應該依據(jù)模具的尺寸選用合適的導柱直徑。導柱的設置方式可以是半徑長度大小相同的導柱不對稱的方式或者半長度大小不相同的導柱對稱的方式。 （3）導柱以及導向孔的中心距模板邊緣的長度應該盡可能地長，用來確保模具能夠達到所需的強度和導向剛度，從而確保模板不會發(fā)生變形的情況。 （4）導向部件務必要保證其加工工序的可行性，固定導柱那端的直徑和固定導套那端的外徑應該一致，這樣在加工孔的時候也能更加簡單。 （5）導柱的前端處最好設計成錐臺形或者半球形，導套的前端處應該有倒圓角的設計，這樣導柱才能夠及時地與導套結合，導柱導向部分的長度應該比型芯高出8~12mm。 （6）導向零件應該要有足夠的耐磨性。 5 主要零件的設計計算 5.1成型零件的尺寸計算 塑件制品的外形結構比較簡單，采用PP材料（聚丙烯），成型產(chǎn)品的尺寸可以按照平均值法來計算，查閱資料可知PP（聚丙烯）的收縮率為，本次設計取平均值。 5.2零件尺寸的計算 5.2.1型腔結構的尺寸計算 聚丙烯的一般精度等級為6級。同時得出塑料制件的尺寸公差 型腔的結構尺寸如圖5-1所示。 圖5-1型腔布局 型腔平均收縮率的徑向尺寸計算： （5-1） 式中，—型腔的徑向尺寸；單位為mm —塑件的基本尺寸；單位為mm ， —注塑材料PP的成型平均收縮率； —塑件的公差值； —模具成型零件的制造公差； 因為， 所以： 型腔平均收縮率的深度尺寸計算： （5-2） 式中，—型腔的深度尺寸 —型腔高度的公稱尺寸；單位為mm，  —注塑材料PP的成型收縮率； —塑件的公差值； —模具成型零件的制造公差； 因為， 所以： 5.2.2型芯結構的尺寸計算 型芯的結構尺寸如圖5-2所示。 圖5-2型芯布局 型芯平均收縮率的徑向尺寸計算： （5-3） 式中，—型芯的徑向尺寸；單位為mm —塑件的基本尺寸；單位為mm ， —注塑材料PP的成型平均收縮率； —塑件的公差值； —模具成型型芯的制造公差； —塑件壁厚；單位為mm 因為， 所以： 型芯平均收縮率的深度尺寸計算： （5-4） 式中，—型芯的深度尺寸 —型芯高度的公稱尺寸；單位為mm，  —注塑材料PP的成型收縮率； —塑件的公差值； —模具成型型芯的制造公差； 因為， ， 所以： 5.2.3型腔壁厚的計算 在注射過程里，模具的型腔將會受到來自高壓的影響，所以模具的型腔必須具備不低的剛度和強度。強度不夠會致使制件發(fā)生塑性形變，更嚴重點就是發(fā)生開裂的情況。如果剛度達不到要求的話，