帶手柄茶杯的注塑模具設(shè)計(jì)-塑料注射模抽芯含NX三維及11張CAD圖.zip,手柄,茶杯,注塑,模具設(shè)計(jì),塑料,注射,模抽芯含,NX,三維,11,CAD 任務(wù)書(shū) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求） 1． 獨(dú)立查閱相關(guān)的資料，獲得所需要的包括材料，模架，零件公差，裝配，軟件等的數(shù)據(jù)和資料，并對(duì)其進(jìn)行收集、加工與整理，要求查閱參考資料數(shù)5篇以上 2． 自學(xué)習(xí)塑料成型方向的相關(guān)知識(shí)； 3． 完成對(duì)給定塑件的機(jī)械測(cè)繪，并畫(huà)出塑件零件圖； 4． 對(duì)相應(yīng)的注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，繪制模具結(jié)構(gòu)草圖。 5． 繪制模具裝配圖和非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖； 6． 寫(xiě)畢業(yè)任務(wù)說(shuō)明書(shū)。 二、成果要求：（設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容及張數(shù)、設(shè)計(jì)實(shí)物內(nèi)容及要求、軟件要求等） 1． 完成零件圖紙，裝配圖紙折合A0號(hào)圖紙1.5張以上。并需要用autoCAD繪制，最好是UG或pro－E繪制。 2． 編寫(xiě)相應(yīng)的說(shuō)明書(shū)，字?jǐn)?shù)不少于1.2萬(wàn)字，必須是打印稿，并提供電子文檔。說(shuō)明書(shū)必須包括塑件結(jié)構(gòu)的分析，塑機(jī)型號(hào)的選擇，以及設(shè)計(jì)的思路分析和提出的多個(gè)模具設(shè)計(jì)草圖；和相關(guān)的尺寸計(jì)算和校核計(jì)算。 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃 3.1-3.4畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，包括對(duì)聚合物加工實(shí)驗(yàn)室的實(shí)習(xí)和企業(yè)注塑成型的參觀。 3.5-3.16 調(diào)研，收集資料 3.17-3.24 繪制模具結(jié)構(gòu)草圖，并討論之 4.1-4.7中期考核 4.10-4.28 繪制模具裝配圖 5.3-5.10 繪制模具非標(biāo)準(zhǔn)零件圖 5.11-5.17撰寫(xiě)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 四、參考資料 1 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 2 塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 4 機(jī)械制圖 5 公差與互換性 6 模具材料手冊(cè) 7 實(shí)用塑料成型技術(shù)手冊(cè) 1 摘要 當(dāng)前塑料茶杯注塑成型工藝方法很多，為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，本文在現(xiàn)有的注塑成型工藝?yán)鋮s方面做了進(jìn)一步改進(jìn)，選擇在型芯上開(kāi)設(shè)冷卻水道，希望縮短冷卻過(guò)程，從而提高生產(chǎn)效率。 本文主要介紹了經(jīng)過(guò)優(yōu)化型芯冷卻系統(tǒng)后的塑料茶杯注塑模設(shè)計(jì)、塑料成形工藝以及注塑的過(guò)程，也對(duì)注塑機(jī)也進(jìn)行了一些簡(jiǎn)單的介紹。主要設(shè)計(jì)過(guò)程有：塑料制品的工藝分析，型腔數(shù)目的確定，型芯冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，注塑機(jī)的選擇以及模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)的是一模兩腔兩板式模具，由于塑料茶杯的特殊形狀，無(wú)法直接脫模，需設(shè)置側(cè)面分型機(jī)構(gòu)，本套模具是通過(guò)斜導(dǎo)柱進(jìn)行側(cè)面分型，本文對(duì)模具的各部分零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算。在完成了一系列計(jì)算和構(gòu)想之后，利用Pro/E5.0畫(huà)出注件的三維圖，并設(shè)計(jì)好澆注系統(tǒng)、開(kāi)模方向，然后進(jìn)行開(kāi)模仿真，在確定無(wú)誤之后，利用EMX7.0設(shè)計(jì)模架，在完成模架設(shè)計(jì)之后，利用裝配方法把整套模具完成整體設(shè)計(jì)并導(dǎo)出總裝配圖。 通過(guò)采用組合式型芯，并在型芯塊上設(shè)計(jì)螺旋狀冷卻水道的冷卻系統(tǒng)措施后，注塑過(guò)程中注件得到了良好的散熱，提高了注件生產(chǎn)效率。在現(xiàn)有的工藝上做了改善之后，塑料茶杯的注塑過(guò)程大大縮短，既提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也節(jié)約了生產(chǎn)成本。 關(guān)鍵詞：塑料茶杯；冷卻系統(tǒng)；注塑機(jī)；注塑模；一模兩腔 Abstract In order to further improve the production efficiency and save the cost of production, in order to further improve the production efficiency and save the production cost, this paper has made a further improvement on the cooling of the existing injection molding process, and chose to open the cooling channel on the core, hoping to shorten the cooling process, thus raising the production efficiency. This paper mainly introduces the design of plastic tea cup injection mould, plastic forming process and the process of injection molding after the optimized core cooling system, and also introduces some simple introduction to the injection molding machine. The main design processes are: the process analysis of plastic products, the determination of the number of the cavity, the design of the core cooling system, the selection of the injection molding machine and the structure design of the mould. This design is the first mock exam two cavity two plate mold, due to the special shape plastic cups, not directly demoulding, need to set up the side parting mechanism, the die is divided by side oblique guide pillar, the mold parts of the design and calculation. After a series of calculations and ideas have been completed, the 3D drawings of the injection parts are drawn with Pro/E5.0, and the casting system and the direction of the die are designed well. Then the simulation of the die opening is carried out. After the error is determined, the mold frame is designed with EMX7.0. After the design of the die frame is completed, the whole set of dies is completed and the overall design is completed and exported to the general. Assembly drawings. After the combined core is adopted and the cooling system of the spiral cooling water channel is designed on the core block, good heat dissipation is obtained in the injection process, and the production efficiency of the injection parts is improved. After the improvement of the existing technology, the injection process of the plastic cup is greatly shortened, which not only improves the production efficiency, but also saves the production cost. Keywords: plastic cups; cooling system; injection molding machine; injection mould; the first mock exam two cavity 40 - - 目錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 3 1.1 模具行業(yè)的發(fā)展 3 1.2 注塑工藝概述 3 1.2.1 注塑工藝發(fā)展的現(xiàn)狀 4 1.2.2 注塑工藝發(fā)展趨勢(shì) 4 1.3 CAD/CAM/CAE及Pro/E的發(fā)展趨勢(shì) 4 1.4 注塑模具概述 5 1.5 課題研究的目的和意義 6 第2章 模具設(shè)計(jì)方案 7 2.1 塑料茶杯二維圖 7 2.2 塑件材料 8 2.2.1 機(jī)械性能 9 2.2.2 優(yōu)越的抗水、防潮性 9 2.2.3 輕質(zhì)、高硬度 10 2.2.4 成型性能 10 2.3 塑料制品的工藝分析 10 2.3.1 脫模斜度 10 2.3.2 塑件的壁厚 11 2.3.3 支承面 11 2.3.4 材料的成型收縮率 11 2.3.5 尺寸精度和表面粗糙度 12 2.4 注塑過(guò)程的特點(diǎn) 12 2.5 型腔數(shù)目的確定 13 2.6 注塑機(jī)的選擇 13 第3章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 3.1 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)基本要點(diǎn) 17 3.2 主流道設(shè)計(jì) 17 3.2.1 主流道的作用 17 3.2.2 主流道（澆口套）設(shè)計(jì)基本要點(diǎn) 18 3.3 分流道設(shè)計(jì) 18 3.3.1 分流道的作用 18 3.3.2 分流道的類(lèi)型 19 3.4 澆口設(shè)計(jì) 19 3.4.1 澆口的作用 19 3.4.2 澆口的類(lèi)型 19 3.5 冷料穴設(shè)計(jì) 20 3.6 排氣槽設(shè)計(jì) 21 第4章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 4.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 4.2 型芯冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 25 4.3 模架的選用 26 4.3.1 安裝尺寸校核 26 4.3.2 開(kāi)模行程的校核 28 4.3.3 模架的確定 28 4.4 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 30 4.5 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 31 4.5.1 頂桿的設(shè)計(jì) 31 4.5.2 頂料板的設(shè)計(jì) 32 4.6 頂桿的復(fù)位 32 4.7 側(cè)面分型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 4.7.1 概述 33 4.7.2 斜導(dǎo)柱側(cè)分型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 34 總結(jié) 37 致謝 38 參考文獻(xiàn) 39 第1章 緒論 1.1 模具行業(yè)的發(fā)展 模具行業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身義是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力，它已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。日前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占30%左右。二十一世紀(jì)世界制造加工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，對(duì)注塑產(chǎn)品與模具的設(shè)計(jì)制造提出了新的挑戰(zhàn)，產(chǎn)品需求的多樣性要求塑件多品種、復(fù)雜化，市場(chǎng)的快速變化要求發(fā)展產(chǎn)品及模具的快速設(shè)計(jì)制造技術(shù)，全球性的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)要求盡可能地降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)新、精密、復(fù)雜、高附加值已成為注塑產(chǎn)品的發(fā)展方向，必須尋求高效、可靠、敏捷、柔性的注塑產(chǎn)品與模具設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)。 當(dāng)前，國(guó)內(nèi)塑料模具市場(chǎng)以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展重點(diǎn)為工程塑料模具。有關(guān)數(shù)據(jù)表明，目前僅汽車(chē)行業(yè)就需要各種塑料制品36萬(wàn)噸：電冰箱、洗農(nóng)機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過(guò)1000萬(wàn)臺(tái)；彩電的年產(chǎn)量已超過(guò)3000萬(wàn)臺(tái)；到2010年，在建材行業(yè)，塑料門(mén)窗的普及率為30%，塑料管的普及率將達(dá)到50%。這些都會(huì)導(dǎo)致對(duì)模具的需求量人幅度增長(zhǎng)。近來(lái)我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，日前已呈現(xiàn)出市場(chǎng)廣闊、產(chǎn)銷(xiāo)兩旺的局面。深圳周邊及珠江三角洲地區(qū)是中國(guó)塑料模具工業(yè)最為發(fā)達(dá)、科技含量最高的區(qū)域，預(yù)計(jì)有可能在10年內(nèi)發(fā)展成為世界模具生產(chǎn)中心。其次，浙江東部的余姚、寧海、黃巖溫州等地的塑料模具工業(yè)發(fā)展也非常快。相當(dāng)多的發(fā)達(dá)國(guó)家塑料模具企業(yè)移師中國(guó)，是國(guó)內(nèi)塑料模具工業(yè)迅速發(fā)展的重要原因之一。中國(guó)技術(shù)人才水平的提高和平均勞動(dòng)力成本低都是吸引外資的優(yōu)勢(shì)，這些是塑料模具市場(chǎng)迅速成長(zhǎng)的重要因素所在，所以中國(guó)塑模市場(chǎng)的前景一片輝煌。 1.2 注塑工藝概述 隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍不斷地?cái)U(kuò)大。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，該方法全部熱塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其他成型方法望塵莫及的。由于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多，而且運(yùn)用于多種原料，能夠成批，連續(xù)的生產(chǎn)，并且具有固定的尺寸，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，高速化，因此，具有得極高的經(jīng)濟(jì)效益。 作為注塑成型的加工的主要工具之一的注塑模具，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過(guò)程中的生產(chǎn)效率等方面的水平的高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時(shí)也決定著企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的反應(yīng)能力和速度。 與其他行業(yè)相比模具制造業(yè)存在成本高，要求制造周期短、技術(shù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，目前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，這些問(wèn)題得到很大的改善。由于有了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助加工，從根本上改變了模具生產(chǎn)的面貌，可靠地保證了模具所生產(chǎn)的精度與質(zhì)量。預(yù)硬、易切削以及高光亮等，新型模具材料的應(yīng)用，大大地方便了加工幾熱處理。另外，模具標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)件為基礎(chǔ)的特殊定制零件的普及，明顯地縮短了模具制造周期。 1.2.1 注塑工藝發(fā)展的現(xiàn)狀 模具行業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身義是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力，它已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。日前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占30%左右。全球性的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)要求盡可能地降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)新、精密、復(fù)雜、高附加值已成為注塑產(chǎn)品的發(fā)展方向，必須尋求高效、可靠、敏捷、柔性的注塑產(chǎn)品與模具設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)。 目前在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)已涌現(xiàn)出一批成功應(yīng)用于塑料注射模的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。而且通過(guò)推廣使用模具標(biāo)準(zhǔn)件，實(shí)現(xiàn)了部分資源共享，這樣就大大減少模具設(shè)計(jì)的工作量和工作時(shí)間，對(duì)于發(fā)展CAD/AM技術(shù)、提高模具的精密度有重要意義。因此，模具成為國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品?，F(xiàn)代模具是多學(xué)科知識(shí)集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動(dòng)相對(duì)密集。 1.2.2 注塑工藝發(fā)展趨勢(shì) 近年來(lái)，塑料成型加工機(jī)械和成型模具增長(zhǎng)十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來(lái)越大。 我國(guó)在注射模CAD技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用及研究方面起步較晚。從80年代中期開(kāi)始，國(guó)內(nèi)部分大中型企業(yè)先后引進(jìn)了一些國(guó)外知名度較高的注塑模CAD系統(tǒng)。同時(shí)，某些高等學(xué)校和科研院所也開(kāi)始了注塑模CAD系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā)工作。 1.3 CAD/CAM/CAE及Pro/E的發(fā)展趨勢(shì) 模具技術(shù)的發(fā)展，主要依賴(lài)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(jì)與制造技術(shù)、專(zhuān)用的機(jī)床設(shè)備及生產(chǎn)管理等。CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具生產(chǎn)中的應(yīng)用占有極其重要的地位，是模具產(chǎn)品生產(chǎn)立足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，滿(mǎn)足時(shí)間、質(zhì)量、成本、服務(wù)、環(huán)境的要求，最大限度地提高生產(chǎn)效率，滿(mǎn)足用戶(hù)需求的重要保障。隨著創(chuàng)新技術(shù)能力的提高和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境的普及，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展總體上朝著以下7個(gè)方面發(fā)展：1.集成化；2.網(wǎng)絡(luò)化；3.標(biāo)準(zhǔn)化；4.開(kāi)放性；5.虛擬化；6.專(zhuān)業(yè)化；7.智能化。 近年來(lái)，我國(guó)引進(jìn)了不少很強(qiáng)圖形功能的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)軟件，但在曲面造型和數(shù)控加工等方面依然存在一定的局限性。目前，國(guó)內(nèi)一些大型企業(yè)或CAD/CAE/CAM技術(shù)較成熟的企業(yè)通常引進(jìn)成套軟件，而大多數(shù)模具工廠和中小型企業(yè)的CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用處于初級(jí)階段，通常以自我開(kāi)發(fā)為主，選定適合實(shí)際情況的軟、硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量的同時(shí)，也使軟件更加符合工廠生產(chǎn)實(shí)際和便于技術(shù)人員的使用。 由模具CAD／CAM的發(fā)展可以看出，一個(gè)好的模具CAD／CAM系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有以下的特點(diǎn)： 1. 模具CAD／CAM系統(tǒng)必須具備描述物體幾何形狀的能力。有些設(shè)計(jì)過(guò)程最初提出的要求是一些參數(shù)或性能指標(biāo)。 2. 標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)模具CAD的必要條件。模具設(shè)計(jì)一般不具有唯一性。對(duì)于同一產(chǎn)品零件，不同設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的模具不盡相同。 3. 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的處理是模具CAD中的一個(gè)重要問(wèn)題。人工設(shè)計(jì)模具所依據(jù)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則大部分是以數(shù)表和線圖形式給出的。 4. 模具CAD／CAM系統(tǒng)應(yīng)具有充分的柔性模具的結(jié)構(gòu)隨產(chǎn)品的不同而變化，模具型面的幾何形狀復(fù)雜，現(xiàn)階段，模具的設(shè)計(jì)方式基本上屬于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)質(zhì)量在很大程度上取決于設(shè)計(jì)者的技巧。 Pro/E軟件自1988年問(wèn)世以來(lái)，十余年間迅速成為全世界最普及的 3D CAD/CAM 軟件，現(xiàn)今 Pro/E 幾乎成為 3D CAD/CAM 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件。Pro/ E軟件在機(jī)械、模具、電子、通訊、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車(chē)、航天、家電、玩具等各行業(yè)都得到廣泛的應(yīng)用。它整合零件設(shè)計(jì)、零件裝配、模具開(kāi)發(fā)、鈑金設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)仿真、應(yīng)力分析等功能于一體，為專(zhuān)業(yè)人員提供了一個(gè)強(qiáng)大的學(xué)習(xí)、工作平臺(tái)。 1.4 注塑模具概述 本課題主要的方向在于借助計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)軟件Pro/E5.0和EMX7.0來(lái)實(shí)現(xiàn)注塑件與注塑模的設(shè)計(jì)。模具是機(jī)械、汽車(chē)、電子、通訊、家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備之一。作為工業(yè)基礎(chǔ)，模具的質(zhì)量、精度、壽命對(duì)其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國(guó)際上被稱(chēng)為“工業(yè)之母”，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著不容質(zhì)疑的作用。 塑料模具一種用于壓塑、擠塑、注射、吹塑和低發(fā)泡成型的組合式塑料模具，它主要包括由凹模組合基板、凹模組件和凹模組合卡板組成的具有可變型腔的凹模，由凸模組合基板、凸模組件、凸模組合卡板、型腔截?cái)嘟M件和側(cè)截組合板組成的具有可變型芯的凸模。模具凸、凹模及輔助成型系統(tǒng)的協(xié)調(diào)變化。可加工不同形狀、不同尺寸的系列塑件。 1.5 課題研究的目的和意義 本課題要求跟據(jù)圖紙以及任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模具。當(dāng)前塑料茶杯注塑成型工藝方法很多，為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，本文在現(xiàn)有的注塑成型工藝?yán)鋮s方面做了進(jìn)一步改進(jìn)，選擇在型芯上開(kāi)設(shè)冷卻水道，希望縮短冷卻過(guò)程，從而提高生產(chǎn)效率。 本設(shè)計(jì)是希望經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，使得在用該模具在生產(chǎn)過(guò)程中，注件的生產(chǎn)質(zhì)量得到改善，提高生產(chǎn)效率，為該行業(yè)的企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效率。 第2章 模具設(shè)計(jì)方案 2.1 塑料茶杯二維圖 本課題要求跟據(jù)圖紙以及任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模具。塑件的形狀和尺寸要求如圖2-1所示。 圖2-1 塑料茶杯示意圖 圖2-2 茶杯的二維示意圖 2.2 塑件材料 聚苯乙烯是指由苯乙烯單體經(jīng)自由基縮聚反應(yīng)合成的聚合物，簡(jiǎn)稱(chēng)PS。它是一種無(wú)色透明的熱塑性塑料，具有高于攝氏100度的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，因此經(jīng)常被用來(lái)制作各種需要承受開(kāi)水的溫度的容器。 聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙烯，發(fā)泡聚苯乙烯（EPS)，高抗沖聚苯乙烯（HIPS）及間規(guī)聚苯乙烯（SPS）。普通聚苯乙烯樹(shù)脂為無(wú)毒，無(wú)臭，無(wú)色的透明顆粒，似玻璃狀脆性材料，其制品具有極高的透明度，透光率可達(dá)90%以上，電絕緣性能好，易著色，加工流動(dòng)性好，剛性好及耐化學(xué)腐蝕性好等。普通聚苯乙烯的不足之處在于性脆，沖擊強(qiáng)度低，易出現(xiàn)應(yīng)力開(kāi)裂，耐熱性差及不耐沸水等。　 普通聚苯乙烯樹(shù)脂屬無(wú)定形高分子聚合物，聚苯乙烯大分子鏈的側(cè)基為苯環(huán)，大體積側(cè)基為苯環(huán)的無(wú)規(guī)排列決定了聚苯乙烯的物理化學(xué)性質(zhì)，如透明度高。剛度大。玻璃化溫度高，性脆等?？砂l(fā)性聚苯乙烯為在普通聚苯乙烯中浸漬低沸點(diǎn)的物理發(fā)泡劑制成，加工過(guò)程中受熱發(fā)泡，專(zhuān)用于制作泡沫塑料產(chǎn)品。高抗沖聚苯乙烯為苯乙烯和丁二烯的共聚物，丁二烯為分散相，提高了材料的沖擊強(qiáng)度，但產(chǎn)品不透明。間規(guī)聚苯乙烯為間同結(jié)構(gòu)，采用茂金屬催化劑生產(chǎn)，是近年來(lái)發(fā)展的聚苯乙烯新品種，性能好，屬于工程塑料。 聚苯乙烯無(wú)色透明，能自由著色，相對(duì)密度也僅次于PP、PE，具有優(yōu)異的電性能，特別是高頻特性好，次于F-4、PPO。另外，在光穩(wěn)定性方面僅次于甲基丙烯酸樹(shù)脂，但抗放射線能力是所有塑料中最強(qiáng)的。聚苯乙烯最重要的特點(diǎn)是熔融時(shí)的熱穩(wěn)定性和流動(dòng)性非常好，所以易成型加工，特別是注射成型容易，適合大量生產(chǎn)。成型收縮率小，成型品尺寸穩(wěn)定性也好。 2.2.1 機(jī)械性能 PS的分子量過(guò)高，加工困難，所以通常聚苯乙烯的分子量為5～20萬(wàn)。PS的機(jī)械性能，隨溫度升高，剛性（彈性模量、抗拉強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等）下降，而斷裂伸長(zhǎng)率較大。PS的透明性好，透光率達(dá)88～92%，僅次于丙烯酸類(lèi)聚合物，折射率為1.59～1.60.故可用作光學(xué)零件，但它受陽(yáng)光作用后，易出現(xiàn)發(fā)黃和混濁。PS有主要缺點(diǎn)是性脆和耐熱性低。對(duì)PS進(jìn)行改性，如橡膠改性的高抗沖PS（HIPS）；MMA-丁二烯-苯乙烯（MBS）；A（丙烯腈）B（丁二烯）S ，在工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的是ABS塑料。 優(yōu)異、持久的隔熱保溫性：擠塑板，導(dǎo)熱系數(shù)為0.028w/mm，具有高熱阻、低線性膨脹率的特性。其導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它 的保溫材料如：EPS板、發(fā)泡聚氨酯、保溫砂漿、水泥珍珠巖等。同時(shí)由于本材料具有穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)，確保本材料保溫性能的持久和穩(wěn)定。 2.2.2 優(yōu)越的抗水、防潮性 擠塑板具有緊密的閉孔結(jié)構(gòu)。聚苯乙烯分子結(jié)構(gòu)本身不吸水，板材的正反面又都沒(méi)有縫隙，因此，吸水率極低，防潮和防滲透性能極佳。 高強(qiáng)度抗壓性：擠塑板由于發(fā)泡結(jié)構(gòu)緊密相連且壁間無(wú)縫隙，所以其抗壓強(qiáng)度極高，即使長(zhǎng)時(shí)間水泡仍維持不變。因此用作泊車(chē)平臺(tái)、機(jī)場(chǎng)跑道、高速公路等領(lǐng)域能受到良好的抗沖擊性。 防腐蝕、經(jīng)久耐用性：一般的硬質(zhì)發(fā)泡保溫材料使用幾年后易產(chǎn)生老化，隨之導(dǎo)致吸水造成性能下降。而擠塑板因具有優(yōu)異的防腐蝕、防老化性、保溫性，在高水蒸汽壓力下，仍能保持其優(yōu)異性能，使用壽命可達(dá)到30-40年。 2.2.3 輕質(zhì)、高硬度 擠塑板完全的閉孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)形成輕質(zhì)，而均勻的蜂窩結(jié)構(gòu)造成高硬質(zhì)，但又不像聚氨酯發(fā)泡、酚醛發(fā)泡那樣發(fā)脆，因此不易破損，不僅搬運(yùn)、安裝輕便，切割容易，用作屋頂保溫時(shí)不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的承受能力。 高品質(zhì)環(huán)保型：擠塑板不會(huì)發(fā)生分解和霉變，不會(huì)有有害物質(zhì)揮發(fā)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。同時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中，利用環(huán)保型原料，不產(chǎn)生有害氣體，沒(méi)有廢水產(chǎn)生，所形成的固體下腳料，可回收處理再利用，是高品質(zhì)環(huán)保型產(chǎn)品。 2.2.4 成型性能 無(wú)定形料，吸濕小，不須充分干燥，不易分解，但熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。流動(dòng)性較好，可用螺桿或柱塞式注射機(jī)成型。宜用高料溫，高模溫，低注射壓力，延長(zhǎng)注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力，防止縮孔、變形。。用各種形式澆口，澆口與塑件圓弧連接，以免去處澆口時(shí)損壞塑件。脫模斜度大，頂出均勻。塑件壁厚均勻，最好不帶鑲件，如有鑲件應(yīng)預(yù)熱。 2.3 塑料制品的工藝分析 塑件的幾何形狀與成型的方法，模具分型面的選擇，塑件是否能順利成型和出模有直接的關(guān)系。因此在設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)認(rèn)真考慮，使塑件的幾何形狀能滿(mǎn)足其成型工藝性要求，在不影響使用要求的情況下，都應(yīng)力求簡(jiǎn)單，避免側(cè)表面凹凸不平和帶有側(cè)孔，這樣容易從模腔中直接頂出，避免了模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。 2.3.1 脫模斜度 為了易于使塑件從模具取出或從塑件中抽出型芯，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮塑件內(nèi)外壁具有足夠的脫模斜度。 最小脫模斜度與塑料性能、收縮率的大小，塑件的幾何形狀有關(guān)。但在具體選擇脫模斜度時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1．凡塑件要求高的，采用較小的脫模斜度。 2．凡較高的，較大的尺寸，應(yīng)選用較小的脫模斜度。 3．塑件形狀復(fù)雜的，不易脫模的應(yīng)選用較大的脫模斜度。 4．塑件的收縮率大的應(yīng)選用較大的斜度值。 5．塑件壁厚較厚時(shí)，會(huì)使成形收縮增大，脫模斜度應(yīng)采用較大的數(shù)值。 6．如果要求脫模后塑件保持在型芯的一邊，塑件的內(nèi)表面的脫模斜度可選的比外表面?。环粗?，要求脫模塑件留在型腔內(nèi)，則塑件外表面脫模斜度應(yīng)小于內(nèi)表面，但是，當(dāng)內(nèi)外表面脫模斜度不一致時(shí)，往往不能保證壁厚的均勻。 7．增強(qiáng)塑料宜取大，含自潤(rùn)滑劑等易脫模塑料可取小。 8．斜度取留方向，對(duì)于塑料內(nèi)表面是以小端為基準(zhǔn)，斜度向擴(kuò)大方向取，塑件外表面則應(yīng)以大端為基準(zhǔn)，斜度向縮小方向取。 綜合考慮以上幾點(diǎn)，選取本制品的脫模斜度為15o。 2.3.2 塑件的壁厚 塑件壁厚設(shè)計(jì)的基本依據(jù)是塑件的使用要求，例如強(qiáng)度、剛度、絕緣性、重量，尺寸穩(wěn)定性和與其他零件的裝配關(guān)系。壁厚設(shè)計(jì)也要考慮到塑件成形時(shí)的工藝性要求，如對(duì)熔體的流動(dòng)性阻力，頂出時(shí)的強(qiáng)度和剛度等。在滿(mǎn)足工作要求和工藝要求的前提下，塑件壁厚設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)遵循下面兩項(xiàng)基本原則： 1.盡量減小壁厚 減小壁厚不僅可以節(jié)約材料，節(jié)約能源，也可以縮短成型周期，因?yàn)樗芰鲜菍?dǎo)熱系數(shù)很小的材料，壁厚的少量增加，會(huì)使塑件在模腔內(nèi)冷卻時(shí)間明顯增長(zhǎng)。塑件的壁厚減小也有利于獲得質(zhì)量較優(yōu)的塑件，因?yàn)楹癖谒芗菀桩a(chǎn)生表面凹陷和內(nèi)部縮孔。 2.盡可能保持壁厚均勻 塑件壁厚不均勻時(shí)成型過(guò)程中所需的冷卻時(shí)間不同，收縮率也不同，容易造成塑件的內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形。因此設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)盡量減小各部分的壁厚差別。一般情況下應(yīng)使壁厚差別保持在30%以?xún)?nèi)。 對(duì)于由于塑件結(jié)構(gòu)所造成的壁厚差別過(guò)大情況，可采用以下兩種方法減小壁厚差： （1） 可將塑件過(guò)厚部分挖空。 （2） 可將塑件分解，即將一個(gè)塑件設(shè)計(jì)為兩個(gè)塑件。 綜合考慮，本制品壁厚選取為2mm，且盡量保持壁厚均勻。 2.3.3 支承面 當(dāng)塑件需由一個(gè)面作為支承面時(shí)，如果整個(gè)面來(lái)作為支承面，在制造過(guò)程中是易滿(mǎn)足要求的。在這樣的情況下，應(yīng)在設(shè)計(jì)塑件時(shí)采用凸邊或幾個(gè)凸起的支腳作為支承面。環(huán)行周邊支承面或支承底腳高度不應(yīng)小于0.5mm，否則底面變形也會(huì)使塑件不能平穩(wěn)地放置。本制品環(huán)行支承面的高度取1mm。 2.3.4 材料的成型收縮率 塑件從模具中取出到冷卻至室溫會(huì)發(fā)生尺寸收縮，這種性能稱(chēng)收縮性。查參考文獻(xiàn)[2]中的表1-2得該塑料的成型收縮率（%）：0.5～0.8；由于收縮不僅與熟知的熱脹冷縮有關(guān)，還和各成型因素有關(guān)，所以將成型后塑件的收縮稱(chēng)成型收縮。影響收縮的因素主要有：1.塑料品種2.塑料特性 3.模具結(jié)構(gòu) 4.成型工藝 這里取計(jì)算成型收縮率為0.5%。 2.3.5 尺寸精度和表面粗糙度 根據(jù)推薦，本制品選取 SJ-1372-78 5級(jí)精度。 2.4 注塑過(guò)程的特點(diǎn) 注塑過(guò)程具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。對(duì)這些特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和正確運(yùn)用對(duì)合理設(shè)計(jì)塑件和取的良好的塑件質(zhì)量有直接的關(guān)系。 1. 注塑是在封閉的模腔中進(jìn)行的 塑件是在封閉的模腔中成型的，成型時(shí)是將一受熱熔化的塑料的熔體在壓力作用下，通過(guò)細(xì)小的澆道注入已經(jīng)閉合的模具腔體。在封閉模腔中成型塑件。為減小從模腔中脫出時(shí)的阻力，要求塑件帶有適當(dāng)?shù)拿撃Ｐ倍?，也要求模具兩部分的接觸面(即分型面)應(yīng)相對(duì)與所成型的塑件，安排在適當(dāng)?shù)奈恢?。在封閉的型腔中成型塑件，要求在模具總體結(jié)構(gòu)中帶有合理的，可保證塑件順利脫出的脫模機(jī)構(gòu)或抽芯機(jī)構(gòu)等，也要求設(shè)計(jì)出可以充分排除型腔內(nèi)原有的空氣和塑件中低分子揮發(fā)物的排氣系統(tǒng)。 2. 注塑過(guò)程受多種工藝參數(shù)的影響 從注塑機(jī)方面看，有對(duì)料桶溫度、注射壓力、注射時(shí)間和保壓時(shí)間等參數(shù)的控制。螺桿式注塑機(jī)又有對(duì)螺桿轉(zhuǎn)速和塑化壓力的控制，螺桿結(jié)構(gòu)形式的選用等。無(wú)論螺桿式注塑機(jī)或柱塞式注塑機(jī)都有對(duì)注塑量的控制，注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)一端又有對(duì)鎖模力的控制等。 從模具方面看，有模具溫度及其分布，澆注系統(tǒng)的參數(shù)，如：澆口的類(lèi)型，澆口的位置，澆口面積的大小，分流道斷面形狀和大小，排氣槽的開(kāi)設(shè)情況等，對(duì)塑件質(zhì)量都有重大的影響。脫模機(jī)構(gòu)和抽芯機(jī)構(gòu)的合理性和可靠性也與塑件質(zhì)量密切相關(guān)。 另外，塑件本身的機(jī)構(gòu)也對(duì)塑件質(zhì)量有影響。 3. 成型過(guò)程有熱交換作用并伴隨著相變和聚集態(tài)變化 塑料注塑過(guò)程中，塑料在注入模腔前，先由顆粒狀或粉末狀的固體態(tài)加熱到熔融的粘流態(tài)，而注入模具后，則是從粘流態(tài)冷卻凝固為具有能保持住模腔形狀的固體態(tài)，因此在進(jìn)入模腔前后都存在著熱交換作用。熔體冷卻凝固變?yōu)楣腆w狀態(tài)過(guò)程中，聚合物從粘流態(tài)變?yōu)楦邚棏B(tài)再變?yōu)椴ＡB(tài)，結(jié)晶型塑件從熔融態(tài)結(jié)晶為晶態(tài)。熔體高速進(jìn)入型腔時(shí)受到剪切作用，分子鏈沿流動(dòng)方向取向。剪切作用停止后，未冷卻凝固的取向分子鏈亦可由于熱運(yùn)動(dòng)解取向。因此，熔體與模具的熱交換情況，即熔體的冷卻速率，冷卻速率的分布情況對(duì)上述聚集態(tài)變化具有決定性影響。冷卻速率緩慢可造成結(jié)晶型塑料充分結(jié)晶，可獲得結(jié)晶速度高、晶粒粗大的塑件或取向度低的塑件。冷卻速率增快則可獲得結(jié)晶度低、晶粒細(xì)小的塑件或保留較高取向度的塑件。兩種情況下所得到的塑件力學(xué)性能、光學(xué)性能、收縮率大小等都會(huì)有明顯差別。塑件各不同部位冷卻速率的分布情況對(duì)于收縮率的均勻性?xún)?nèi)應(yīng)力的形成和大小，塑件的尺寸和形狀穩(wěn)定性等則有重要的影響。 2.5 型腔數(shù)目的確定 模具中的型腔數(shù)目的確定是一項(xiàng)終合項(xiàng)目。首先應(yīng)考慮注塑機(jī)的各項(xiàng)規(guī)格和工作性能，以及考慮制品的精度要求，模具制造的費(fèi)用。以機(jī)床的注塑能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過(guò)注塑機(jī)注塑量的80％。按公式 (2-1) 式中 N—型腔數(shù) S—注塑機(jī)的注塑量（g） W—澆注系統(tǒng)的重量（g） W—塑件重量（g） 代入數(shù)據(jù)得， 從塑件精度考慮，通常認(rèn)為，模具中每增加一個(gè)型腔，所成型的制品精度將下降40％，多型腔模具的制造精度低，塑件的精度也低。 從塑件產(chǎn)量考慮，對(duì)試制或小批量塑件宜取單型腔或少型腔，大批量時(shí)宜取多型腔。 由于本制品精度要求不高，且屬于大批量生產(chǎn)，綜合考慮初步確定型腔數(shù)目為2。 2.6 注塑機(jī)的選擇 為了保證正常生產(chǎn)和獲得良好的塑件。在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇合適的注塑機(jī)。一般應(yīng)考慮下列幾個(gè)問(wèn)題： 1．額定注塑量 國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的注塑機(jī)均用塑料的容量（cm3）表示一次注射量。因聚苯乙烯塑料比重是1.05近似與1.因此以聚苯乙烯為基準(zhǔn)來(lái)確定注塑機(jī)的額定注射量。由于習(xí)慣對(duì)注塑機(jī)的注射量也可采用克量來(lái)表示。 （1） 以容量計(jì)算： (2-2) 式中 V— 注射機(jī)的最大注射容量（cm3） V—成型塑件及澆注系統(tǒng)所需塑料的容量（cm3） 0.8—為系數(shù)，一般要求成型塑件的容量不超過(guò)注射機(jī)容量的80％ （2） 以克量計(jì)算： (2-3) 式中 C—注塑機(jī)最大注塑克量（g） G—成形塑件及澆注系統(tǒng)所需塑料的容量（g） 0.8—為系數(shù)，一般要求成型塑件的容量不超過(guò)注射機(jī)容量的80％ 選用公式(2-2)計(jì)算 （cm3） 2.額定鎖模力 選用注塑機(jī)的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開(kāi)模力，不然模具的分型面要分開(kāi)而產(chǎn)生溢料。注射時(shí)產(chǎn)生的型腔壓力，對(duì)柱塞式注塑機(jī)因注射壓力損失較大，所以型腔壓力約為注射壓力的40～70％；而有預(yù)塑裝置的注塑機(jī)及螺桿式注塑機(jī)壓力損失較小，所以型腔壓力較大。另外對(duì)不同流動(dòng)性的塑料、噴嘴和模具的結(jié)構(gòu)形式，其壓力損失也不一樣。一般熔料經(jīng)噴嘴時(shí)其注射壓力達(dá)60～80 MP，經(jīng)澆注系統(tǒng)入型腔時(shí)型腔壓力一般為25～50 MP。 鎖模力和成形面積的關(guān)系由下式確定: (2-4) 式中 —鎖模力（T） —型腔壓力，一般為40～50 MP A—澆道、進(jìn)料口和塑件的投影面積 代入數(shù)據(jù)得 / 即33.8（T） 3.額定注塑壓力 只考慮注塑機(jī)的最大注射量，最大成型面積和鎖模力來(lái)確定注塑機(jī)還不夠的，有些塑件由于形狀及塑料品種因素，需要很高的注射壓力才能順利成型，為此選用注塑機(jī)注塑壓力 必須大于成型所需注射壓力。即： (2-5) 式中 —選用的注射機(jī)的最大注射壓力（MP） —成型時(shí)需要的注射壓力（MP） 成型需要的注射壓力一般很難確定，因它與塑料品種、塑件形狀尺寸、注射成型條件、注塑機(jī)的種類(lèi)、噴嘴及模具澆注系統(tǒng)都有關(guān)。一般注塑壓力常在70～150MPa范圍內(nèi)選取。 4．注塑機(jī)的形式和模具的關(guān)系 模具設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮機(jī)床動(dòng)模板的行程和可調(diào)節(jié)的模具閉合高度，這直接影響到裝模及脫模。 （1） 注塑機(jī)的閉合高度與模具的關(guān)系 模具厚度與注射機(jī)的閉合高度必須滿(mǎn)足以下兩個(gè)公式的關(guān)系 (2-6) = (2-7) 式中 —模具厚度（mm） —機(jī)床最小閉合高度（mm） —機(jī)床最大閉合高度（mm） —螺桿可調(diào)長(zhǎng)度 （2） 臥式或立式注塑機(jī)的開(kāi)模行程與模具關(guān)系必須滿(mǎn)足公式： ～ (2-8) 式中 —開(kāi)摸行程（mm） —脫模距離（mm） —塑件高度(mm) ～—為保證取出塑件而增設(shè)的余量（mm） (3) 點(diǎn)狀進(jìn)料口模具與開(kāi)模行程的關(guān)系必須滿(mǎn)足公式： ～ (2-9) 式中 —開(kāi)摸行程（mm） —脫模距離（mm） —塑件高度(mm) ～—為保證取出塑件而增設(shè)的余量（mm） —頂模板與澆口套分離距離（取出澆口的長(zhǎng)度）。對(duì)階梯形塑件，不需要全部頂出型芯，但必須考慮脫模后型芯是否防礙取出塑件（mm）。 以公式(2-9)計(jì)算 ～ 綜合注射量、鎖模力、注射壓力、注塑機(jī)的閉合高度和開(kāi)模行程，選用G54-S200型注射機(jī)，模具采用螺釘直接固定。 表2-1 G54-S200注射機(jī)技術(shù)參數(shù) 公稱(chēng)注射量 螺桿直徑 注射壓力 注射行程 注射時(shí)間 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 注射公式 200~400 cm3 55mm 109MPa 160mm 1.6s 16、28、48 螺桿式 合模力 最大成型面積 模板最大行程 模具最大厚度 模具最小厚度 模板尺寸mm2 拉桿空間（m） 2540kN 645 cm2 260mm 406mm 165mm 532×634 290×368 合模方式 模板定位孔尺寸 噴嘴球半徑（mm） 噴嘴口孔徑（mm） 螺桿驅(qū)動(dòng)率 頂出方式 孔徑 孔距 液壓-機(jī)械 Φ100H7 SR10 Φ4 4kW 兩側(cè)頂出 Φ22 230mm 第3章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)的選擇是注塑模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)前首先要對(duì)塑料制品所采用的塑料品種，制品的幾何形狀、尺寸使用的機(jī)床設(shè)備、注射時(shí)可能產(chǎn)生的缺陷及填充條件作全面的分析。同時(shí)模具的分型面選擇與澆注系統(tǒng)也密切相關(guān)。 3.1 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)基本要點(diǎn) 1．設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，流道應(yīng)盡量減少?gòu)澱郏砻娲植诙葹椤? 2．設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮到模具是一模一腔還是一模多腔，澆注系統(tǒng)應(yīng)按型布局設(shè)計(jì)，盡量與模具中心線對(duì)稱(chēng)。 3．塑料制品投影面積較大時(shí)，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)避免在模具的單面開(kāi)設(shè)澆口，否則會(huì)造成注射時(shí)壓力不均勻。 4．設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮去除澆口方便，修正澆口時(shí)在塑料在制品上不留痕跡，以保證塑料制品外觀。 5．一模多件時(shí)，應(yīng)防止將大小相差懸殊的塑料制品放在同一付模具內(nèi)。 6．在設(shè)計(jì)主流道時(shí)，避免熔融的塑料直接沖擊小直徑型芯及嵌件，以免產(chǎn)生彎曲或折斷。 7．在滿(mǎn)足塑料成型和排氣良好的前提下，要選取最短的流程，這樣可縮短填充時(shí)間。 8．能順利地引導(dǎo)熔融的塑料填充各個(gè)部位，并在填充過(guò)程中不致產(chǎn)生塑料渦流、紊亂現(xiàn)象，使型腔內(nèi)的氣體順利排除模外。 9．在成批塑料制品生產(chǎn)時(shí)，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，要縮短冷卻時(shí)間及成型周期。 10．因主澆道處有收縮現(xiàn)象，若塑料制品在這個(gè)部位要求精度較高時(shí)，主流道應(yīng)留有加工余量或修正余量。 3.2 主流道設(shè)計(jì) 3.2.1 主流道的作用 主流道是連接注塑機(jī)料筒噴嘴和注塑模具的橋梁，也是熔融的塑料進(jìn)入模具型腔時(shí)最先經(jīng)過(guò)的地方。主流道的大小和塑料進(jìn)入型腔的速度及充模時(shí)間長(zhǎng)短有著密切的關(guān)系。若主澆道太大，其主流道塑料體積增大，回收冷料多，冷卻時(shí)間增長(zhǎng)，使包藏的空氣增多，如果排氣不良，易在塑料制品內(nèi)造成汽泡或組織松散等缺陷，影響塑料制品質(zhì)量，同時(shí)也造成進(jìn)料時(shí)形成旋渦及冷卻不足，主流道外脫模困難；若主流道太小，則塑料在流動(dòng)過(guò)程中的冷卻面積相應(yīng)增加，熱量損失增大，粘度提高，流動(dòng)性降低，注射壓力增大，易造成塑料制品成型困難。 3.2.2 主流道（澆口套）設(shè)計(jì)基本要點(diǎn) 1.澆口套的內(nèi)孔呈圓錐形，錐度為2o～6o。若錐度過(guò)大會(huì)造成壓力減弱，流速減慢，塑料形成渦流，熔體前進(jìn)時(shí)易混進(jìn)空氣，產(chǎn)生氣孔；錐度過(guò)小，會(huì)使阻力增大，熱量損耗大，表面粘度上升，造成注射困難。 2.澆口套進(jìn)口的直徑應(yīng)比注塑機(jī)噴嘴直徑大1～2mm。若 等于或小于注塑機(jī)噴嘴直徑，在注射成型時(shí)會(huì)造成死角，并積存塑料，注塑壓力下降，塑料冷凝后脫模困難。 3.澆口套內(nèi)孔出料口處（大端）應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角，一般為0.5～3mm。 4.澆口套與注塑機(jī)噴嘴接觸處球面的圓弧度必須吻合。其關(guān)系如下： ～ (3-1) 式中 R—澆口套球面半徑 r—注塑機(jī)球面半徑 5.澆口套長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，可以減少冷料回收量，減少壓力損失和熱量損失。 6.澆口套錐度內(nèi)壁表面粗糙度為～ mm，保證料流順利，易脫模。 7.澆口套不能制成拼塊結(jié)構(gòu)，以免塑料進(jìn)入接縫處，造成冷料脫模困難。 8.澆口套的長(zhǎng)度應(yīng)與定模板厚度一致，它的端部不應(yīng)凸出在分型面上，否則會(huì)造成合模困難，不嚴(yán)密，產(chǎn)生溢料，甚至壓壞模具。 3.3 分流道設(shè)計(jì) 3.3.1 分流道的作用 分流道是主流道的連接部分，其基本作用是在壓力損失最小的條件下，將來(lái)自主流道的熔融塑料，以較快的速度送到澆口處充模。同時(shí)，在保證充滿(mǎn)型腔的前提下，要求分流道中殘留的熔融塑料最少，以減少冷料的回收。因此分流道的面積不能太大也不能太小。分流道截面太小弊病較多，會(huì)降低單位時(shí)間可輸送的熔融塑料量，使充模時(shí)間增長(zhǎng)，塑料制品出現(xiàn)缺料、燒焦、產(chǎn)生波紋及凹陷等；分流道截面過(guò)大，易在模具型腔內(nèi)積存氣體，造成塑料制品上的缺陷，增強(qiáng)冷料回收量，延長(zhǎng)了塑料制品的冷卻時(shí)間，因而延長(zhǎng)了成型周期，降低了生產(chǎn)效率。 對(duì)于粘度大和透明度要求高的塑料應(yīng)采用較大的分流道。 在設(shè)計(jì)分流道時(shí)，為減少分流道中的壓力損失，必須保證分流道的表面積與體積之比應(yīng)最小，也就是說(shuō)在分流道長(zhǎng)度一定的情況下，要求分流道的表面積或側(cè)面積與其截面積的比值為最小。 3.3.2 分流道的類(lèi)型 在本設(shè)計(jì)中采用的是梯形分流道，這種類(lèi)型的澆道熱量損失較小，流動(dòng)阻力小，且易于加工。 3.4 澆口設(shè)計(jì) 3.4.1 澆口的作用 澆口是分流道和型腔之間的連接部分，也是注塑模具澆注系統(tǒng)的最后部分，通過(guò)澆口直接使熔融的塑料進(jìn)入型腔內(nèi)。澆口的作用是使從流道來(lái)的熔融塑料以較快的速度進(jìn)入并充滿(mǎn)型腔，型腔充滿(mǎn)塑料后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔內(nèi)還未冷卻的熱料回流。 澆口設(shè)計(jì)與塑料制品形狀、塑料制品斷面尺寸、模具結(jié)構(gòu)、注射工藝參數(shù)及塑料性能等因素有關(guān)。澆口的截面要小，長(zhǎng)度要短，這樣才能增大料流速度，快速冷卻封閉，便于使塑料制品分離，塑料制品澆口痕跡亦不明顯。 塑料制品質(zhì)量的缺陷，如缺料、縮孔、拼縫線、質(zhì)脆、分解、白斑、翹曲等，往往都是由于澆口設(shè)計(jì)不合理而造成的。 3.4.2 澆口的類(lèi)型 根據(jù)模具澆注系統(tǒng)在塑料制品上開(kāi)設(shè)的位置、形狀不同，選擇不同形式的澆口，結(jié)合本質(zhì)品的特征，選擇點(diǎn)澆口。 （1）澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件制品斷面較厚的部位，能使熔融的塑料從塑料制品厚斷面流向薄斷面，保證塑料充模完全。 （2）澆口位置的選擇，應(yīng)使塑料充模時(shí)間最短，減少壓力損失，有利于排除模具型腔中的氣體。 （3）澆口不能使熔融塑料直接進(jìn)入型腔，否則會(huì)產(chǎn)生漩流，在塑料制品上留下螺旋形痕跡，特別是點(diǎn)澆口、側(cè)澆口等，更容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。 （4）澆口位置的選擇，應(yīng)防止在塑料制品表面上產(chǎn)生拼縫線，特別是圓環(huán)或筒形塑料制品，應(yīng)在澆口對(duì)面的熔料結(jié)合處加開(kāi)冷料穴。 （5）裝有細(xì)長(zhǎng)型芯的注塑模具所開(kāi)設(shè)的澆口位置，應(yīng)當(dāng)離型芯較遠(yuǎn)，以防止熔融的料流的沖擊而使型芯變形，錯(cuò)位和折短。 （6）大型和扁平塑料制品成型時(shí)為了防止塑料制品翹曲、變形和缺料，可采用多點(diǎn)形澆口。 （7）澆口位置應(yīng)盡量開(kāi)設(shè)在不影響塑料制品外觀的部位，如開(kāi)設(shè)在塑料制品邊緣和底部等。 （8）澆口尺寸的大小，應(yīng)取決于塑料制品的尺寸、幾何形狀、結(jié)構(gòu)和塑料的性能。 （9）設(shè)計(jì)多型腔注射模具時(shí)，結(jié)合流道平衡并考慮澆口的平衡，應(yīng)做到熔融塑料同時(shí)均勻充滿(mǎn)型腔。對(duì)于同一種塑料制品的多型腔注射模具來(lái)說(shuō)，可按澆口與主流道的距離，逐漸加大澆口的截面，減少較遠(yuǎn)澆口的阻力。采取保持各澆口大小相等、改變其長(zhǎng)度或保持澆口寬度和長(zhǎng)度一定、改變其深度兩種方法，來(lái)使?jié)部谄胶?。?duì)于不同塑料制品的多型腔注射模具來(lái)說(shuō)，常把最大塑料制品的型腔布置在最靠近主流道的部位。 （10）為了在開(kāi)模時(shí)從澆口套內(nèi)拉出主流道凝料使與注塑機(jī)噴嘴分離，一般在冷料穴的盡端設(shè)置拉料桿。 對(duì)于薄壁制件，由于點(diǎn)澆口附近的剪切速率過(guò)高，會(huì)造成分子的高度定向，增加局部應(yīng)力甚至開(kāi)列。為改善這一情況，在不影響使用的情況下，可以將澆口對(duì)面壁厚增加并曾圓弧過(guò)度，同時(shí)圓弧還有儲(chǔ)存冷料的作用。 圖3-1 模具澆口 3.5 冷料穴設(shè)計(jì) 當(dāng)注塑機(jī)未注射之前，噴嘴最前端的熔融塑料的溫度較低，形成冷料渣，為了集存冷料渣，在進(jìn)料的末端的動(dòng)模板上開(kāi)設(shè)一洞穴或在流道的末端開(kāi)設(shè)洞穴，這個(gè)洞穴就是冷料穴。 3.6 排氣槽設(shè)計(jì) 塑料注射模具的型腔，在熔融塑料填充過(guò)程中，除了模具型腔內(nèi)有空氣外，還有因塑料受熱而產(chǎn)生的氣體，因此在模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置排氣槽。排氣槽應(yīng)開(kāi)設(shè)在型腔最后充滿(mǎn)的地方，盡量把它開(kāi)設(shè)在模具的分型面上，排氣槽不要開(kāi)設(shè)在工人操作的一方，以防塑料在注射時(shí)溢出模外，發(fā)生燒傷事故。 圖3-2 排氣槽 第4章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成型塑件外表面的零部件，其結(jié)構(gòu)類(lèi)型有整體式和組合式。本塑料若采用整體式雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、不容易變形，塑件無(wú)拼縫痕跡，但將造成加工困難，浪費(fèi)材料，更換不便，增加成本等一系列問(wèn)題。所以采用組合式。這樣可以改善加工工藝性，減少熱變形，節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材。將四壁加工，熱處理、研磨拋光后壓入模套。為使內(nèi)壁接縫緊密，其連接處外側(cè)留有0.4mm的間隙。配合H7/f7，具體見(jiàn)總裝配圖。凹模按其結(jié)構(gòu)可分為六種，1．整體式凹模； 2．整體嵌入式凹模；3．局部鑲嵌式凹模；4．大面積鑲嵌式凹模；5．四壁拼合式凹模；6．拼塊式凹模。對(duì)于有側(cè)凹的圓形塑件（如骨架類(lèi)塑件和帶有嵌件的塑件），為了塑件順利地從凹模里取出來(lái)，凹模常用相同的兩塊或多塊拼成，所以本設(shè)計(jì)采用組合式凹模。側(cè)滑塊結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。 圖4-1 側(cè)滑塊結(jié)構(gòu)圖 A、型腔徑向尺寸計(jì)算 在給定條件下制品平均收縮率，制件的名義尺寸及其允許公差，則塑件平均徑向尺寸為： 型腔名義尺寸為，公差值為，則型腔的平均尺寸為?？紤]到收縮率和磨損量值，以型腔磨損量到最大磨損量的一半計(jì)，則有： 對(duì)于中小型塑件，令，，并將比其他各項(xiàng)小得多的略去，則有： （4-1） 標(biāo)注上制造偏差后，得 代入數(shù)據(jù)得 = B、型腔深度尺寸計(jì)算 令并略去得 （4-2） 標(biāo)注上制造偏差后，得 代入數(shù)據(jù)得 = 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與尺寸計(jì)算如下： 型芯是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通常分為整體式和組合式兩種類(lèi)型。整體式凸模將成型的凸模與動(dòng)模板做成一體，不僅結(jié)構(gòu)牢固，還可以省去動(dòng)模墊板。但由于不便于加工，故適用于形狀簡(jiǎn)單且凸模高度較小的單型腔模具。組合式凸模是將凸模單獨(dú)加工后與動(dòng)模板進(jìn)行裝配而成。本設(shè)計(jì)采用組合式凹模。結(jié)構(gòu)如圖4-6所示。 圖4-2 型芯結(jié)構(gòu)圖 A、型芯徑向尺寸計(jì)算 經(jīng)過(guò)和上面型腔徑向尺寸計(jì)算的推導(dǎo)，可得: (4-3) 標(biāo)注上制造偏差后，得 代入數(shù)據(jù)得 = B、型芯高度尺寸計(jì)算 經(jīng)過(guò)和上面型腔高度尺寸計(jì)算類(lèi)似的推導(dǎo)，可得 （4-4） 標(biāo)注上制造偏差后，得 代入數(shù)據(jù)后得 = 4.2 型芯冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 模具設(shè)置冷卻裝置的目的：一是防止塑件脫模變形；二是縮短成形周期；三是使結(jié)晶性塑料冷凝形成較低的結(jié)晶度，以得到柔軟性、撓曲性、伸長(zhǎng)率較好的塑件。冷卻形式一般在型腔、型芯等部位合理設(shè)置通水冷卻水道，并通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻水流量及流速來(lái)控制模溫。。冷卻水一般為室溫冷水，必要時(shí)也有采用強(qiáng)迫通水或低溫水來(lái)加強(qiáng)冷卻效率。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)塑料件質(zhì)量及成形效率直接有關(guān)，尤其在高速、自動(dòng)化成形時(shí)，更應(yīng)研究，必須重視。 設(shè)置冷卻管道考慮因素： (1)模具結(jié)構(gòu)形式，如普通模具、細(xì)長(zhǎng)型芯的模具、復(fù)雜型芯的模具及脫模機(jī)構(gòu)障礙多的或鑲塊的模具，對(duì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)直接有關(guān)； (2)模具的大小和冷卻面積； (3)塑件熔接痕位置； 冷卻水孔的開(kāi)設(shè)原則： (1)水孔邊離型腔的距離，一般保持在15～25mm左右。距離太近則冷卻不易均勻，太遠(yuǎn)則效率低。水孔直徑一般在mm以上，由模具大小(塑件重量)決定； (2)水孔通過(guò)鑲塊時(shí)，應(yīng)考慮鑲套管等密封問(wèn)題； (3)水孔管路應(yīng)暢通無(wú)阻； (4)水管接頭(冷卻水嘴)的位置盡可能放置在不影響操作的一側(cè)； (5)冷卻水孔管路一般不開(kāi)設(shè)在型腔塑料熔接的地方，以免影響塑料強(qiáng)度； 型芯冷卻水道的設(shè)置： 深腔制品。凸凹模均采用組合式，車(chē)螺旋槽冷卻，從中心進(jìn)水，在端面（澆口處）冷卻后沿環(huán)繞成型零件的螺旋形水道順序流出模具。 對(duì)與一模多腔的模具，型芯的冷卻方式可分為串聯(lián)冷卻和并聯(lián)冷卻，但這兩種冷卻方式最好建立兩個(gè)上的獨(dú)立回路。 型芯尺寸滿(mǎn)足力學(xué)強(qiáng)度要求，可加入循環(huán)式水道鑲件。這種冷卻水道對(duì)型腔和型芯的冷卻效果較好。 由于在型芯的中部有頂桿和鑲件，其配合處不應(yīng)漏水，防止對(duì)塑件成形和塑件的質(zhì)量產(chǎn)生影響，所以要考慮使用密封圈。 圖4-3 組合型芯冷卻水道 4.3 模架的選用 注塑模模架?chē)?guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，即GB/T12556-1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》和GB/Tl2555-1990《料注射模大型模架》。前者適用于模板尺寸為B×L≤560mm×900mm；后者的模板尺寸B×L為630mm×630mm～1250mm×2000mm。 4.3.1 安裝尺寸校核 A、噴嘴尺寸校核 為了使注塑模能夠順利安裝在柱設(shè)計(jì)上并生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)模具是必須校核注射機(jī)上與模具安裝有關(guān)尺寸，因?yàn)椴煌吞?hào)和規(guī)格的注射機(jī)其安裝模具部分的形狀和尺寸不相同。一般情況下設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)校核的部分包括噴嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小膜厚、模版上的螺孔尺寸等。這里先對(duì)噴嘴尺寸進(jìn)行校核，其他尺寸的校核需要在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行完以后進(jìn)行校核。 注射機(jī)噴嘴前端的球面半徑r和孔徑d與模具澆口套始端的球面半徑R及小孔經(jīng)D應(yīng)吻合，以避免高壓塑料熔體從縫隙處溢出。他們一般應(yīng)滿(mǎn)足下列關(guān)系： R=r+(1～2)mm D=d+(0.5～1)mm 如果R＜r，將會(huì)出現(xiàn)死角，而積存塑料，使主流道內(nèi)的塑料凝料將無(wú)法脫出。所以