營養(yǎng)快線瓶蓋注塑成型工藝及模具設計-飲料瓶蓋【含CAD圖紙、說明書】【LB7】

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河南機電高等?？茖W校 學生畢業(yè)設計中期檢查表 學生姓名 袁雪波 學 號 111304219 指導教師 于智宏 選題情況 課題名稱 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設計 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負責人： 年 月 日 重要提示：各類電子文檔標準格式中的說明（用藍色或紅色字體表示），在參閱后請自行刪除（包括本提示），黑色字體的內容全部保留??！ 河南機電高等專科學校 畢業(yè)設計任務書 系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設計與制造 學生姓名: 袁雪波 學 號: 111304219 設計題目：營養(yǎng)快線瓶蓋注塑成型工藝 及模具設計 起迄日期: 2013年11月 2日～2014年4月13日 指導教師: 于智宏 2013年 11月 2日 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 1．本畢業(yè)設計課題來源及應達到的目的： 通過該題目的畢業(yè)設計，將使學生達到理論知識與模具設計和制造的實踐相結合，提高學生對所學專業(yè)知識的掌握和綜合和應用能力。培養(yǎng)學生綜合分析和解決實際問題的能力，強調專業(yè)知識的綜合應用。 2．本畢業(yè)設計課題任務的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）： 材料為PE，料厚1.4mm 屬于大批量生產。形狀與尺寸如上圖： 工作要求: (1)模具設計,編寫設計說明書一份； (2)繪制模具裝配圖以及主要的模具零件圖； (3)編寫主要零件的機械加工工藝過程卡。 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 系部意見： 系領導： 年 月 日 II 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 零件號 零件名稱 01-04 型芯板 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 01 下料 鋸床 虎鉗 鋸 直尺 02 鍛造 鍛床 空氣錘 游標卡尺 03 熱處理 加熱爐 04 刨六面 刨床 虎鉗 刨刀 游標卡尺 05 銑六面 銑床 虎鉗 銑刀 游標卡尺 06 磨基準面 磨床 磁力夾具 砂輪 游標卡尺 07 鉗工畫線 虎鉗 鉆刀、鉸刀、攻絲刀 游標卡尺 08 鉆孔 擴孔 鉸孔 鉆床 虎鉗 鉆刀 鉸刀 游標卡尺 09 攻螺紋 10 銑流道及型腔 銑床 虎鉗 銑刀 游標卡尺 11 熱處理 加熱爐 12 鉗工 13 檢查 編制 袁雪波 校對 審核 于智宏 批準 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計說明書 畢業(yè)設計題目：營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具112 學生姓名 袁雪波 學 號 111304219 指導教師 于智宏 2014年 4 月 20 日 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 銑削 工序號 5 零件名稱 型芯板 零件號 01-04 零件重量 同時加工零件數 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 號 重 量 T10A 52HRC 設 備 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 名 稱 型 號 銑床 虎鉗 游標卡尺 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走刀長度 走 刀 次 數 切 削 深 度 進給量 主 軸 轉 速 切 削 速 度 基 本 工 時 一次 粗銑 銑側面 Φ10立銑刀 游標卡尺 0.5 2 1mm 0.8 400 銑上下平面 Φ10端面銑刀 游標卡尺 0.5 2 1mm 0.8 400 一次 精銑 銑側面 Φ10立銑刀 游標卡尺 0.5 1 1mm 0.3 800 銑上下面 Φ10端面銑刀 游標卡尺 0.5 1 1mm 0.3 800 設 計 者 袁雪波 指 導 教 師 于智宏 共 1 頁 第 1 頁 營養(yǎng)快線瓶蓋注塑成型及模具設計 摘 要：本設計題目為營養(yǎng)快線瓶蓋注塑模設計，體現了深薄壁類塑料零件的設計要求、內容及方向，有一定的設計意義。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者注塑模設計的基礎知識，為設計更復雜的注塑模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經驗。 本設計運用塑料成型工藝及模具設計的基礎知識，首先分析了塑件的成分及性能要求，為選取澆口的類型做好了準備；然后估算了塑件的體積，便于選取注塑機及確定型腔數量；最后分析了塑件的特征，確定模具的設計參數、設計要點及推出裝置的選取。 本設計分析了營養(yǎng)快線瓶蓋的成型特點。螺紋部分是是成型的關鍵環(huán)節(jié)。介紹了模具的分型機構和脫模方式，采用齒輪型芯，用齒輪傳動來帶動齒輪型芯轉動實現脫模。通過螺紋傳動來脫模，同時也解決了一模多腔的難點。簡化了模具結構，具有一定的推廣價值。 關鍵詞：注射模 齒輪型芯 齒輪傳動分型機構 Nutrition Express closure injection mold design Abstract: This design titled Nutrition Express closure injection mold design , reflects the design requirements of deep thin wall plastic parts , content and direction , there is a certain sense of design . By the design of the mold parts to further strengthen the fundamentals of the design of injection mold designers for designing more complex injection molds and prepared the way and learned a more profound experience. The use of design basics plastic molding process and mold design , analyzes the composition and performance requirements for plastic parts , for the selected type of gate ready ; then estimate the volume of plastic parts , easy to select and determine the type of injection molding machine the number of cavities ; finally analyzes the characteristics of plastic parts , mold design parameters to determine , design elements and launch the selected device . The design and analysis of the nutritional characteristics of the fast lane cap molding . Is a key part of the threaded portion is formed . Describes the parting institutions and stripping mode, using gear core , with gear drive gear to rotate the core to achieve release . Threaded drive to stripping, but also solve the difficulty of a multi-cavity mold . Simplifying the mold structure, with certain promotional value. Key Words： injection mold , gear cores , gear type mechanism 目 錄 1 緒論 1 1.1、塑料模具的功用 1 1.2、我國塑料模具現狀 1 1.3、塑料模發(fā)展趨勢 2 1.4、本設計的目的 2 2 塑件的工藝性分析 4 2.1 塑件的原材料分析 4 2.1.1 材料簡介 4 2.1.2 成型特性 5 2.1.3 綜合性能 5 2.1.4 LDPE的注射工藝參數 5 2.2 塑件的結構工藝性分析 6 2.2.1 塑件的成型分析 6 2.2.2 塑件的壁厚分析 6 2.2.3 塑件的圓角分析 6 2.3 塑件的尺寸精度分析 6 2.4 塑件表面質量分析 7 3 成型設備選擇 8 3.1 估算塑件的體積 8 3.2 估算塑件的質量 8 3.3 注塑機的選擇 8 4 模具的結構設計 10 4.1 型腔數目的確定及排布 10 4.1.1 根據經濟性確定型腔數目 10 4.1.2 根據制件要求的尺寸精度確定型腔數目 10 4.1.3 根據注射機的額定鎖模力確定型腔數目 10 4.1.4 根據注射機的額定最大注射量確定型腔數目 11 4.2 分型面的選擇 13 4.3 澆注系統的設計 14 4.3.1 主流道設計 14 4.3.2 分流道的設計 15 4.3.4 澆口設計 16 4.4 排氣系統的設計 17 4.5 模具成型零部件設計 18 4.5.1 凹模的的結構設計 18 4.5.2 凸模的結構設計 18 4.5.3 齒輪型芯的結構設計 19 4.5.4 成型零部件工作尺寸的計算 19 4.5.5 成型零部件的壁厚計算 21 4.6 結構零部件設計 22 4.6.1 導柱的設計 23 4.6.2 導套的設計 23 4.7 脫模機構的設計 24 4.8 模具冷卻系統的設計 25 5 成型設備相關參數的校核 28 5.1 模具閉合高度的確定 28 5.2 注塑機有關參數的校核 28 6 塑料模的裝配、試模與維修 29 6.1 模具裝配 29 6.2 試模 29 6.3 試模可能產生的問題及改善措施 29 6.3.1 粘著模腔 29 6.3.2 粘著模芯 30 6.3.3 粘著主流道 30 6.3.4 成型缺陷 30 7 繪制模具總裝圖和非標準零件工作圖 32 7.1 模具總裝圖 32 7.2 模具非標準零件圖 32 7.3 模具工作過程 32 8 設計總結 33 致 謝 34 參考文獻 35 II 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設計 1緒論 1.1 塑料模具的功用 模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般將模具分為塑料模具，金屬沖壓模具，金屬壓鑄模具，橡膠模具，玻璃模具等。因人們日常生活所用的制品和各種機械零件，在成型中多數是通過模具來制成品，所以模具制造業(yè)已成為一個大行業(yè)。在高分子材料加工領域中,用于塑料制品成形的模具,稱為塑料成形模具,簡稱塑料模.塑料模優(yōu)化設計,是當代高分子材料加工領域中的重大課題。 塑料模具的設計是模具制造中的關鍵工作。通過合理設計制造出來的模具不僅能順利地成型高質量的塑件，還能簡化模具的加工過程和實施塑件的高效率生產，從而達到降低生產成本和提高附加價值的目的。 塑料制品已在工業(yè)、農業(yè)、國防和日常生活等方面獲得廣泛應用。為了生產這些塑料制品必須設計相應的塑料模具。在塑料材料、制品設計及加工工藝確定以后，塑料模具設計對制品質量與產量，就決定性的影響。首先，模腔形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、進澆與排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等，均對制品（或型材）尺寸精度形狀精度以及塑件的物理性能、內應力大小、表觀質量與內在質量等，起著十分重要的影響。其次，在塑件加工過程中，塑料模結構的合理性，對操作的難易程度，具有重要的影響。再次，塑料模對塑件成本也有相當大的影響，除簡易模外，一般來說制模費用是十分昂貴的，大型塑料模更是如此。 現代塑料制品生產中，合理的加工工藝、高效的設備和先進的模具，被譽為塑料制品成型技術的“三大支柱”。尤其是加工工藝要求、塑件使用要求、塑件外觀要求，起著無可替代的作用。高效全自動化設備，也只有裝上能自動化生產的模具，才能發(fā)揮其應有的效能。此外，塑件生產與更新均以模具制造和更新為前提。 塑料摸是塑料制品生產的基礎之深刻含意，正日益為人們理解和掌握。當塑料制品及其成形設備被確定后，塑件質量的優(yōu)劣及生產效率的高低，模具因素約占80%。由此可知，推動模具技術的進步應是不容緩的策略。尤其大型塑料模的設計與制造水平，常標志一個國家工業(yè)化的發(fā)展程度。 1.2我國塑料模具現狀 塑料模是現代塑料工業(yè)生產中的重要工藝裝備，塑料模工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)。用塑料模生產成型零件的主要優(yōu)點是制造簡、材料利用率高、生產率高、產品的尺寸規(guī)格一致，特別是對大批量生產的機電產品，更能獲得價廉物美的經濟效果。 在模具方面，我國模具總量雖已位居世界第三，但設計制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多，模具商品化和標準化程度比國際水平低許多。在模具價格方面，我國比發(fā)達國家低許多，約為發(fā)達國家的1/3~1/5，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉移的趨勢進一步明朗化。 隨著我國改革開放步伐的進一步加快，我國正逐步成為全球制造業(yè)的基地，特別是加入WTO后，作為制造業(yè)基礎的模具行業(yè)近年來得到了迅速發(fā)展。塑料模的設計、制造技術、CAD技術、CAPP技術，已有相當規(guī)模的確開發(fā)和應用。在設計技術和制造技術上與發(fā)達國家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全質量尚不穩(wěn)定。模具標準化程度不高，系列化]商品化尚待規(guī)?；籆AD、CAE、Flow Cool軟件等應用比例不高；獨立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結合尚無規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動密集型企業(yè)。因此，我國要從一個制造業(yè)大國發(fā)展成為一個制造業(yè)強國，必須要振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，努力提高模具工業(yè)的整體技術水平，提高模具設計與制造水平，提高國際競爭能力。 1.3塑料模發(fā)展趨勢 塑料作為現代四大工業(yè)基礎材料之一，越來越廣泛地在各行各業(yè)應用。其中注塑成型在塑料的各種成型工藝中所占的比例也越來越大。隨著社會的經濟技術不段向前發(fā)展，對注塑成型的制品質量和精度要求都有不同程度的提高。塑料制品的造型和精度直接與模具設計和制造有關系，對注塑制品的要求就是對模具的要求。 由于計算技術和數控加工迅速發(fā)展，使得CAD/CAM逐漸取代了過去塑料模的設計與制造技術，使傳統的設計制造方法及組織生產的模式發(fā)生了深刻變化。塑料模CAD/CAM的發(fā)展不僅可以提高塑料模質量，減少塑料模的設計與制造工時，縮短塑料模生產周期，加快塑件生產和產品的更新換代，而且更主要的是能滿足當前用戶對塑料模行業(yè)提出的“質量高、交貨快、價格低”的要求。 塑料模以后的發(fā)展主要有以下幾方面： 1、 注射模CAD實用化； 2、 擠塑模CAD的開發(fā)； 3、 壓模CAD的開發(fā)； 4、 塑料專用鋼材系列化； 5、 塑料模CAD/CAE/CAM集成化； 6、 塑料模標準化。 有人說，模具是現代工業(yè)之母。新的世紀已經來到了，世界各國對模具生產技術非常重視，出現許多新工藝、新技術，從而促進模具制造局勢的不斷進步。 1.4本設計的目的 本次設計的主要任務是營養(yǎng)快線瓶蓋注塑模具的設計。之所以選擇這個設計題目的主要有兩方面意義：1、瓶蓋是帶內螺紋的塑件要求設計時要充分考慮到脫模的方式方法，多分型面結構以及點澆口方式的模具結構設計方法；2、瓶蓋屬中小型件在我們的日常生活中有一定的普遍性和代表性，為今后的實用性模具設計奠定了基礎以更好的服務模具制造業(yè)服務社會。 本次設計的主要目的：了解模具設計的方法與內容；掌握各類型模具的基本結構以及各零部件與非標準件的設計；熟悉模具材料的性能與應用以及加工方法與加工手段；熟練應用各種模具設計軟件，包括CAD、UG、Pro/E等；了解模具的發(fā)展狀況與發(fā)展方向。同時，在設計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準等，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、導向部分、推出機構、側抽機構、模溫調節(jié)系統）有了系統的認識，拓寬了視野，豐富了知識希望通過本次設計為今后的工作奠定一個良好的基礎，以及為將來獨立完成模具設計積累了一定的經驗。 2 塑件的工藝性分析 零件名稱：營養(yǎng)快線瓶蓋 生產批量：大量生產 材 料：聚乙烯PE 圖 1-1 塑件圖 塑件的工藝性分析包括:塑件的原材料分析、塑件的工藝性分析、塑件的尺寸精度分析和塑件表面質量,其具體分析如下: 2.1塑件的原材料分析 2.1.1 材料簡介 LDPE 中文名：低密度聚乙烯 英文名：Low density polyethylene 聚乙烯抗多種有機溶劑，抗多種酸堿腐蝕，但是不抗氧化性酸，在氧化性環(huán)境中聚乙烯會被氧化。 聚乙烯在薄膜狀態(tài)下可以被認為是透明的，但是在塊狀存在的時候由于其內部存在大量的晶體，會發(fā)生強烈的光散射而不透明。聚乙烯結晶的程度受到其枝鏈的個數的影響，枝鏈越多，越難以結晶。聚乙烯的晶體融化溫度也受到枝鏈個數的影響，分布于從90℃到130℃的范圍，枝鏈越多融化溫度越低。聚乙烯單晶通?？梢酝ㄟ^把高密度聚乙烯在130℃以上的環(huán)境中溶于二甲苯中制備。 （LDPE）---- 低密度聚乙烯是高壓下乙烯自由基聚合而獲得的熱塑性塑料。無毒、無味、呈乳白色。密度為0.916～0.930g/cm3,有一定的機械強度,具有良好的耐沖擊性、柔軟性及透明性，但和其他的大型塑料構件相比強度、剛度較差，表面硬度差。聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異，在常溫下聚乙烯不會溶于任何一種已知的溶劑，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何濃度的其他酸以及各種濃度的堿、鹽溶液。聚乙稀有高度的耐水性，長期與水接觸其性能可保持不變。適合做飲料、低腐蝕性液體的瓶蓋。其透水氣性能較差，而透氧氣、二氧化碳以及許多有機物質蒸氣的性能好。在熱、光、氧氣等作用下會產生變脆和老化。一般使用溫度約在80℃左右。耐寒，在-60℃時仍有較好的力學性能，-70℃時仍有一定的柔軟性。 2.1.2 成型特性 成型前應對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質的進行檢驗，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標。低密度聚乙烯屬于結晶形塑料,吸濕性小, 熔體粘度小，成型前可不預熱，成型時不易分解，流動性極好, 溢邊值為0.02mm左右,流動性對壓力變化敏感，加熱時間長則易發(fā)生分解。收縮率較大，方向性明顯，易發(fā)生變形、翹曲，結晶度及模具冷卻條件對收縮率有較大影響，應控制模溫。冷卻速度快,必須得到充分冷卻,設計模具時要設冷料穴和冷卻系統宜用高壓注射，料溫要均勻，填充速度應快，保壓要均勻。不宜采用直接澆口注射，否則會增加內應力，使收縮不均勻和方向性明顯。應注意選擇澆口位置。質軟易脫模，塑件有淺的側凹可強行脫模。 2.1.3 綜合性能 壓縮比： 1.84～2.30 熱變形溫度： 1.88MPa---- 48oC 0.46MPa----60～82oC 拉伸彈性模量： 0.84～0.95GPa 抗拉屈服強度： 22～39MPa 彎曲強度： 25～40MPa 彎曲彈性模量： 1.1～1.4GPa 壓縮強度： 225MPa 疲勞強度： 11Mpa 脆化溫度： -70 2.1.4 LDPE的注射工藝參數 注射機類型 柱塞式 噴嘴形式 直通式 模具溫度(℃) 30～45 oC 噴嘴溫度(℃) 150～170oC 后段溫度(℃) 140～160oC 中段溫度(℃) —— 前段溫度(℃) 170～210oC 注射壓力() 60～100MPa 保壓力() 40～50MPa 注射時間(s) 0～5s 保壓時間(s) 15～60s 冷卻時間(s) 15～60s 其他時間(s) 3s 成型周期(s) 40～140s 成型收縮(%) 0.8% 干燥溫度(℃) 60～80oC 2.2塑件的結構工藝性分析 2.2.1 塑件的成型分析 從圖紙上分析,該塑件的外形為回轉體,該構件的表面的形狀和整體的結構較其他塑件較為簡單，經過對大量的營養(yǎng)快線瓶蓋的統計檢驗，整個瓶蓋的外部輪廓高達12mm,外徑40mm,壁厚1.4mm，作為對表面粗糙度要求不太高的塑件，而且較為實用性零件對其尺寸公差沒有太嚴格的要求。且本身塑件壁厚較小、均勻，可以用大批量的注塑模具加以生產。 2.2.2 塑件的壁厚分析 各種塑件，不論是結構件還是板壁，根據使用要求具有一定的厚度，以保證其力學強度。塑件的壁厚對塑件質量的影響很大，如果壁厚過大，會浪費原料，而且使冷卻時間增加，更重要的還會使塑件產生氣泡、縮孔、翹曲變形等缺陷，一般地說，在滿足力學性能的前提下厚度不宜過厚，不僅可以節(jié)約原材料，降低生產成本，而且使塑件在模具內冷卻或固化時間縮短，提高生產率。因此，該塑件的壁厚均為1.4mm，在其最小壁厚范圍內，塑件符合注塑的模具成型的厚度要求。 2.2.3 塑件的圓角分析 帶有圓角的塑件，在成型時往往會在該處產生局部應力集中，在受力或沖擊下會發(fā)生開裂，所以，為了避免應力集中，提高塑件的局部強度，減小應力集中，改善熔體的流動性能且便于脫模，在塑件各內外表面的過渡連接處，應采用過渡圓弧。采用圓弧過度可增加塑件的美觀程度和增加塑件的強度，根據應力集中系數和圓角半徑的關系可得，理想的內圓角半徑應為壁厚的1/3以上，通常塑件內壁圓角半徑應是壁厚的一半，而外壁圓角半徑可為壁厚的1.5倍。 在塑件內壁有螺紋,因此成型后塑件不易取出,需要考慮脫螺紋機構裝置. 2.3 塑件的尺寸精度分析 該塑件的尺寸Φ38、的公差等級按MT6,其余尺寸的公差等級按MT7級公差要求. 塑件的尺寸：、、、 2.4塑件表面質量分析 該塑件要求外型美觀，色澤鮮艷，外表面沒有斑點及熔接痕,粗糙度可取Ra=0.4um ,而塑件內部不需要較高的表面粗糙度要求. 結論:該塑件可采用注射成型加工,且加工性能較好,但成型以后需要設置抽螺紋機構才能將塑件順利脫出. 3 成型設備選擇 3.1 估算塑件的體積 使用UG軟件畫出三維圖建模，并可直接用軟件進行分析，查詢得到該塑件的近似體積4.44cm3。 3.2 估算塑件的質量 由ρ=0.916～0.930g/cm3可得塑件質量 。 3.3 注塑機的選擇 根據塑件制件的體積和質量，可選擇注塑機的型號為XS-Z-60。 注塑機的參數如下所示： 序號 主要技術參數項目 參數數值 1 最大注射量/cm3 60 2 注射壓力/Mpa 122 3 最大成型面積/cm2 130 4 鎖模力/kN 500 5 動、定模模板最大安裝尺寸/(mm×mm) 300×440 6 拉桿空間/mm 190×300 7 最大模具厚度/mm 200 8 最小模具厚度/mm 70 9 噴嘴前端球面半徑/mm 12 10 噴嘴孔直徑/mm 4 11 定位圈直徑/mm 55 柱塞式成型機中，塑料熔化成黏流態(tài)的熱量主要由筒外部的加熱器提供。在柱塞的平穩(wěn)推動下，料流是一種平緩的滯流態(tài)勢。料筒內同一橫截面上不同徑距的質點有著梯度變化的流速，結果靠料筒軸心的流速快，靠近料筒壁的流速慢。料筒同一截面上的溫度分布也有差異，靠近筒壁的料，因流速慢，又直接接受外壁的電熱圈加熱，所以溫度高；而靠近軸心的料，因流動快，且又與料筒加熱圈隔了一層熱阻很大的塑料層，所以溫度低?？梢娫谥搅贤矁龋芰系乃芑潭群懿痪鶆?。 注射機的分類： 按外形可分為：臥式、立式和直角式 按傳動方式可分為：機械式、液壓式和液壓、機械聯合式 按用途又可分為：通用型和專用型 所選注射機的型號為：XS-Z-60，屬于臥式通用型注射機. 4 模具的結構設計 注射模結構設計主要包括: 模具型腔數目的確定及型腔的排布、分型面的選擇、澆注系統設計、排氣系統的設計、推件方式、模具結構零件設計等內容. 4.1 型腔數目的確定及排布 注射模的型腔數目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔，在型腔數目的確定時主要考慮以下幾個有關因素： ①塑件的尺寸精度； ②模具制造成本； ③注射成型的生產效益； ④模具制造難度。 為了提高生產效率和經濟性并與注射機的生產能力相配合，保證塑件較高的精度， 模具設計時應確定型腔數目，常用的方法有以下幾種《塑料模具設計準則》： 4.1.1 根據經濟性確定型腔數目 根據總成型加工費用最小的原則，僅考慮模具加工費和塑件成型加工費，并忽略試生產原材料費用。 4.1.2 根據制件要求的尺寸精度確定型腔數目 根據經驗，在模具中每增加一個型腔，制件尺寸精度要降低4-6%,設模具中的型腔數目為n,制件的基本尺寸為L，塑件尺寸公差為,單型腔模具注塑模具生產時可能性產生的尺寸誤差為(不同的材料，有不同的值，如：尼龍66為0.3% ,聚甲醛和聚酰胺-66分別為0.2%、0.3%,聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、ABS和SAN等非結晶型塑料為0.05%),則有塑件尺寸精度的表達式為： L%+（n-1）L%4% 簡化后可得型腔數目為： 4.1.3 根據注射機的額定鎖模力確定型腔數目 當成型大型表面積塑件時，常用這種方法。 設注射機的額定鎖模力大小為F（N）； 型腔內塑料熔體的平均壓力為Pm； 單個制件在分型面上的投影面積為； 澆注系統在分型面上的投影面積為； 則： (n+)PmF即： 對于高精度制件，由于多型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻一致，故通常推薦型腔數目不超過4個. 4.1.4 根據注射機的額定最大注射量確定型腔數目 設注塑機最大注塑量的利用系數為K，一般取0.8； 注射機的額定塑化量為（g/h或/h）； 單個制件的質量或體積為； 澆注系統和飛邊所需塑料熔體的質量或體積為； 成型周期為t（s）。 則型腔數目n為： 型腔的排布： 多型腔有模板上的排列形式通常有圓形、H形、直線型及復合型等。其型腔排布如下圖所示： 圖 3-1 在設計時有以下原則： ① 盡量采用對稱式排布，確保制品質量的均一和穩(wěn)定。 ② 塑件結構簡單，應盡量使型腔緊湊排列，而減小模具的外形尺寸。 ③ 分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短。 ④ 為了避免模具承受偏載而產生溢料現象，澆口開口部位與型腔布置應對稱。 因為該塑件屬大批量生產的小型塑件，但對產品的精度、表面粗糙度還是有較高的要求，通過前面算出的單個產品的體積V和質量M, 綜合考慮生產效率和生產成本及產品質量等各種因素，以及注射機的類型選擇確定采用一模四腔對稱排布。分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料,參見《塑料制品成型及模具設計》的表（如下表所示）部分塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍，分流道直徑可選1.6～9.5mm 表3-1分流道斷面直徑選擇 塑料名稱 分流道斷面直徑mm 塑料名稱 分流道斷面直徑mm ABS，AS 聚乙烯(PE) 尼龍類(PA) 聚甲醛（POM） 抗沖擊丙烯酸 4.7～9.5 1.6～9.5 1.6～9.5 3.5～10 8～12.5 聚苯乙烯(PS) 軟聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 聚苯醚 3.5～10 3.5～10 6.5～16 6.5～8.0 6.5～10 根據塑件的壁厚（0.6<1.4<2.4）和外形因素和機械加工因素來確定澆注方式，確定為澆注方式，參見《塑料制品成型及模具設計》并采用對稱平衡的排布方式。 如下圖示： 圖 3-2 4.2分型面的選擇 分型面是決定模具結構形式的一個重要因素，它與模具的整體結構、澆注系統的設計、塑件的脫模和模具的制造工藝的有關，一副模具根據需要可能有一個或兩個以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以與合模方向平行或傾斜。 因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵。 根據分型面的選擇原則： ①分型面應選在塑件外形最大輪廓處； ②在開模時盡量使塑件留在動模； ③分型面的選擇應保證塑件的尺寸精度和表面質量； ④有利于排氣和模具的加工方便； ⑤有助于避免側抽芯或便于側抽芯。 該塑件為營養(yǎng)快線瓶蓋，對其美觀要求不太高，無斑點和熔接痕，表面質量要求一般。在選擇分型面時，根據分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質量以及成型后能順利取出塑件，瓶蓋屬于薄壁殼小型塑件，塑件冷卻時會因為收縮作用而包覆在型芯上，所以，應有利于塑件滯留在動模一側，以便于脫模，并不影響塑件的質量和尺寸精度，以及外觀形狀。 綜上所述，瓶蓋合理的分型面應選擇在下部。如圖所示： 圖3-3 4.3澆注系統的設計 注射模的澆注系統是指從注流道的開始端到型腔之間的熔體流動通道。它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳料，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內在和外表質量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設計及加工的復雜程度。 澆注系統設計原則： 澆注系統的設計應保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、流程應盡量短、防止型芯變形、整修應方便、防止制品變形和翹曲、應與塑件材料品種相適用、冷料穴設計合理、盡量減少塑料的消耗。 4.3.1 主流道設計 主流道是指澆注系統中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 根據手冊查得XS-Z-60型注射機噴嘴的有關尺寸: 噴嘴球半徑:R =12mm 噴嘴孔直徑:d =Φ4mm 4.3.1.1主流道尺寸 主流道通常設計在澆口套中，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設計成圓錐形，其錐角為2°～4°，主流道表壁的表面粗糙度應小于Ra0.63～1.25μｍ，主流道進口端直徑d一般要比注射機噴嘴出口端直徑大0.5～1mm?，F取錐角α=4°，主流道進口端直徑比噴嘴出口端直徑大1mm。澆口套一般采用碳素工具鋼材料制造，熱處理淬火硬度50～55HRC。由于主流道進口端的前面是球面，其深度為3～5mm(現取為3mm)，注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1～2mm。澆口套與模板間配合采用H7/m6的過渡配合 主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道進口端直徑尺寸為4.8mm。 4.3.1.2主流道襯套的形式 主流道進口端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式，以便有效的選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理。常用澆口套分為澆口套、定位圈整體式和澆口套與定位圈單獨分開兩種(下圖為前者)，由于注射機的噴嘴球半徑為12mm，所以澆口套的為R16mm。 圖3-4澆口套 4.3.2 分流道的設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開在分型面上，起分流和轉向的作用。分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U型等圓形和正方形截面流道的表面積與體積之比最小，塑料熔體的溫度下降小，阻力小，流道的效率最高，但加工困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實際生產中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。 在分流道的設計時，應考慮盡量減小在流道內的壓力損失，盡可能避免熔體溫度的降低，同時還要考慮減小流道的容積。在此，采用截面形狀為半圓形的分流道.查有關的手冊,選擇R=4mm. 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。 4.3.3 冷料穴的設計 冷料穴是將主流道或分流道延長所形成的井穴。冷料穴一般設在主流道正對面的動模板上或處于分流道末端。其作用是存放料流前鋒的冷料，以防止冷料進入型腔而形成接縫；另外，開模時又能將主流道的凝料拉出。冷料穴的直徑宜大于主流道出口端直徑。 冷料穴的形式有三種： 一是與推桿匹配的冷料穴； 二是與拉料桿匹配的冷料穴； 三是無拉料桿的冷料桿。 本塑件采用冷料穴與拉料桿匹配中的拉料桿。 4.3.4 澆口設計 澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的熔體通道，它是澆注系統的關鍵部分。 其主要作用是： a、熔體充模后，澆口處首先凝固，可防止其倒流； b、熔體在流經狹窄的澆口時產生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模； c、易于在澆口切除澆注系統的凝料。澆口截面積的0.03-0.09，澆口的長度約為0.5mm-2mm,澆口的具體尺寸一般根據經驗確定，取其下限值。 當塑料熔體通過澆口時，剪切速率增高，同時熔體的內摩擦加劇，使料流的溫度升高，粘度降低，提高了流動性能，有利于充型。 澆口位置的選擇： 澆口開設的位置對制品的質量影響很大，在確定澆口時，應遵循以下原則： a、澆口應開在能使型腔各個角落同時充滿的位置 b、澆口應開設在制品壁厚較厚的部位，以利于補縮， c、澆口的位置應選擇在有利于型腔中氣體的排除 d、澆口的位置應選擇在能避免制品產生熔合紋的部位，對于圓筒類制品，采用中心澆口比側澆口好。 e、對于帶細長的型芯模具，宜采用中心頂部進料方式，以避免型芯因沖擊變形。 f、澆口應設在不影響制品外觀的部位 g、避免產生噴射和蠕動。 h、澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 根據以上原則以及該塑件的外觀要求，故而采用側澆口。 側澆口的尺寸計算的經驗公式： 其中b---側澆口的寬度mm A---塑件的外側表面積， t---側澆口的厚度，mm ---澆口處塑件的厚度，mm。 對于中小型塑件，一般厚度t=0.5～2.0mm（或取塑件壁厚的1/3～2/3）；寬度b=1.5～5.0mm；澆口的長度l=0.7～2.0mm。 4.4排氣系統的設計 排氣結構的作用： 塑料熔體在充模的型腔過程中同時要排出型腔及流道原有的空氣，另外，塑料熔體會產生微量的分解氣體，所以長在分型面上開設排氣槽進行排氣。否則，被壓縮的空氣產生高溫，會引起塑件局部碳化燒焦或塑件產生泡沫，或使塑件熔接不良引起強度下降，甚至充模不滿。 當塑料熔體充填型腔時，必需順序地排出型腔及澆注系統內的空氣及塑料受熱而產生的氣體。如果氣體不能被順利地排出，塑件會由于充填不足而出現氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺點；甚至因氣體受壓而產生高溫，使塑料焦化。 排氣系統： 當塑料熔體填充型腔時,必須順序排出型腔及澆注系統內的空氣及塑料受熱或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內因各種原因而產生的氣體不被排除干凈,一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產生高溫會導致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋），同時積存的氣體還會產生反向壓力而降低充模速度，因此設計型腔時必須考慮排氣問題。有時在注射成型過程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開設溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。 通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣，其間隙為0.03～0.05mm。 4.5 模具成型零部件設計 注射模具的成型零件是指構成模具型腔的零件，通常包括了凹模、凸模、型芯、各種成型環(huán)與成型桿等。模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的計算，塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側壁和底板厚度過小，可能因強度不夠而產生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產生撓曲變形，導致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。 設計時應首先根據塑料的性能、制件的使用要求來確定型腔的總體結構、進澆點、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據制件尺寸，計算成型零件的工作尺寸。 4.5.1 凹模的的結構設計 凹模，即型腔，是成型塑件外輪廓的零件。凹模的基本結構形式有以下幾種： （1） 整體式凹模：由整塊金屬材料直接加工而成，這種形式的結構簡單，牢固可靠，不易變形，成型的塑件質量較好。但當塑件形狀復雜時，采用一般機械加工方法制造型腔比較困難。因此它適用于形狀簡單的塑件。 （2） 整體嵌入式凹模：整體嵌入式凹模適用于小型、多腔注塑?；蚬?jié)約優(yōu)質材料的場合。它的特點是其型腔部分仍用整體材料加工制造而成，但必須嵌入到固定板或特制的模套中才能使用。該結構能節(jié)約優(yōu)質模具鋼嵌入模板后有足夠強度與剛度。 （3） 組合式凹模：對于形狀復雜的塑件或難于機械加工的整體式凹模，為了節(jié)省優(yōu)質鋼，便于型腔加工，減少熱處理，通常采用組合式凹模。 （4） 鑲拼式凹模: 各種結構的凹模，都可用鑲件或拼塊組成凹模的局部型腔。具有①簡化凹模型腔加工；②熱處理工藝比較容易；③節(jié)約優(yōu)質模具鋼以及④在保證鑲拼接縫不發(fā)生溢料的前提下，可利用拼縫間隙排氣的特點。 本塑件的外形簡單，并且是一模多腔，采用整體式凹模。（其適用于形狀簡單且凸模高度較小的塑件，整體式凹模為非穿通式模體，強度好，不易變形。） 4.5.2 凸模的結構設計 凸模，即型芯，是成型塑件內表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合式。 （1）整體式凸模：整體式凸模使用整塊模具材料加工而成，其優(yōu)點是結構牢固、不易變形、成型制品不會帶有鑲拼接縫的溢料痕跡；但形狀復雜時加工困難，優(yōu)質模具材料的消耗量大。 （2)組合式凸模：當塑件的內形比較復雜而不便于機械加工時，或形狀雖不復雜，但為了節(jié)省貴金屬，減少加工量，通常采用組合式凸模。固定板和凸?？煞謩e采用不同的材料制造和熱處理，然后再連接成一體，這種結構形式適用于大型凸模。 由瓶蓋的特殊結構，有兩層，內有螺紋，采用鑲件組合式凸模。 塑件為LDPE制品，屬于大批量生產的小型塑件，預定的收縮率取1.5%至 3.5％。平均收縮率為2.5%,此產品采用MT6級精度，屬于一般精度制品。凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到IT11級。 4.5.3 齒輪型芯的結構設計 齒輪型芯主要是與凹模相結合構成模具的型腔，齒輪型芯的結構如下圖所示: 圖 3-5齒輪型芯 4.5.4 成型零部件工作尺寸的計算 型腔內形尺寸： 型芯外形尺寸： 型腔深度尺寸： 型芯高度尺寸： 其中： —— 型腔內形尺寸，mm； —— 制件外形的基本尺寸或最大極限尺寸，mm； —— 型芯外形尺寸，mm； —— 制件內形的基本尺寸或最小極限尺寸，mm； —— 型腔深度尺寸，mm； —— 制件高度的基本尺寸或最大極限尺寸，mm； —— 型芯高度尺寸，mm； —— 制件型孔深度的基本尺寸或最小極限尺寸，mm； —— 制件公差或偏差，mm； —— 成型零件的制造公差或偏差，mm； （式中?。?； —— 塑料的平均收縮率，%。 4.5.5 成型零部件的壁厚計算 注射模在其工作過程需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過大，注射模及其成型零部件將會產生塑性變形或斷裂破壞，或產生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處出現較大的間隙，由此而發(fā)生溢料及飛邊現象，從而導致整個模具失效或無法達到技術質量要求。 塑件的壁厚對質量影響很大。如果壁厚過薄，塑件在使用上可能不具備足夠的強度和剛度，且在成型時流動阻力大，大型復雜的制件難以充滿型腔；在脫模時，難以承受脫模機構的沖擊和振動，裝配時不能承受緊固力；在運輸中，會造成變形甚至損壞。如果塑件過厚，會因為用料過多，而使成本增加，并且會使成型時間加長，從而降低生產效率。此外，壁厚過厚的塑件也易產生氣泡、縮孔、凹痕、翹曲等缺陷。 因此，由于塑件屬于中小型制品，這里我們取型腔壁厚為7mm，底板厚度取18mm。 4.6 結構零部件設計 合模導向機構的設計： 為了保證注射模準確合模和開模，在注射模中必須設置導向機構。導向機構的作用是導向、定位以及承受一定的側向壓力。導向機構包括導柱合模導向機構和錐面對合導向機構兩種，根據本塑件的實際情況，采用導柱導向機構。 導柱導向機構的作用： ①定位件用：模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調整。 ②導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。承受一定的側向壓力。 導柱導套的設計原則： ①導柱應合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具的強度。 ②導柱的長度應比型芯端面的高度高出6-8mm，以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞。 ③導柱和導套應有足夠的耐磨度和強度。 ④為了使導柱能順利的進入導套、導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角. ⑤導柱設在動模一側可以保護型芯不愛損傷，而設在定模一側則便于順利脫模取出塑件，因此可根據需要而決定裝配方式。 ⑥一般導柱滑動部分的配合形式按H8/f8，導柱和導套固定部分配合按H7/k6，導套外徑的配合按H6/k6; ⑦除了動模、定模之間設導柱、導套外、，一般還在動模座板與推板之間設置導柱和導套，以保證推出機構的正常運動。 ⑧導柱的直徑應根據模具大小而決定，可參考標準框架數據選取。 4.6.1 導柱的設計 （1）該模具采用帶頭導柱，且?guī)в匈A油槽； （2）導柱的長度必須比凸模端面高度高出6～8mm； （3）為使導柱能順利地進入導向孔，導柱的端部常做成圓錐形或球形的先導部分； （4）導柱的直徑應根據模具尺寸來確定，應保證具有足夠的抗彎強度（該導柱直徑由標準模架可知為?20mm； （5）導柱的安裝形式，導柱固定部分與模板按H7/m6配合。導柱滑動部分按H7/f7或H8/f7的間隙配合； （6）導柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4μm； （7）導柱滑動部分按H8/h8間隙配合，固定部分按H7/m6過渡配合，導柱與導套選用間隙配合. 導柱的尺寸如下圖： 圖 3-6導柱圖 4.6.2 導套的設計 對導套的要求： （1）為使導柱比較順利地進入導套，在導套的前端應倒有圓角R。 （2）對于大型注射模，當開模力過大時，為了防止導套拔出，應在導套上部加裝蓋板。 （3）導套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，但其硬度應低于導柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導柱或導套拉毛。 （4）導套配合部分的表面光潔度不能過低。 （5）導套孔的滑動部分按H8/h8間隙配合，導套外徑按H7/m6過渡配合。 導套選用直導套，與導柱的配合。尺寸選Φ16×40，材料選用20鋼。GB/T4169.2-1984 其結構形式如下圖所示： 圖a 圖b 圖 3-7 導套圖 導柱與導套的布置： 定端與模板間用H7/m6或H7/k6的過渡配合,導向部分通常采用H7/f7或H8/f7的間隙配合。 根據模具結構的要求，與導柱同動作的彈簧應布置4個，并盡可能對稱布置于A分型面的四周，以保持分型時彈力均勻，中間板不被卡死。 布局形式如圖所示： 圖 3-8導柱排布圖 4.7 脫模機構的設計 在注射成型的每一循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中取出,完成取出塑件這個動作的機構就是脫模機構（或推出機構、頂出機構）。脫模機構的作用包括脫出、取出兩個動作，即首先將塑件和澆注系統凝料等與模具松動分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內取出。 脫模機構的組成: 推出機構由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構的導向與復位部件組成。即推件板、推件板緊固螺釘、推板固定板、推桿墊板、頂板導柱、頂板導套以及推板緊固螺釘。 ⑴按推出零件的類別分類： ①推桿式脫模 ②推管推出脫模 ③推件板推出脫模，又稱卸料板或刮板。 ④利用成型零件推出制品的脫模，適用于螺紋型環(huán)一類的制品，利用模具中某些成型零件推出塑件。 ⑤多元聯合式脫模 ⑵按脫模動作分類： ①一次推出脫模 ②二次推出脫模 ③動定模雙向推出脫模 ④帶螺紋塑件的脫模機構可采用強制脫模、活動型芯和型環(huán)形式脫螺紋及回轉式脫螺紋。 脫模機構的設計原則： (1)推出機構應盡量設在動模一側以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模動作； (2)保證塑件不因推出而變形損壞,外形良好； (3)結構簡單可靠:機械的運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強度； 用推件板推出機構中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.20～0.25mm的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。 4.8 模具冷卻系統的設計 塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響塑料的充模、定型、成型周期和塑件質量。所以，我們在模具上需要設置溫度調節(jié)系統以到達理想的溫度要求。 一般注射模內的塑料熔體溫度為200℃左右，而塑件從模具型腔中取出時其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效地冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質量和生產效率。對于熔融黏度低、流動性比較好的塑料，如聚丙烯、有機玻璃等等，當塑件是小型薄壁時，如我們的塑件，則模具課簡單地進行冷卻或利用自然冷卻不設定冷卻系統：當塑件是大型的制品時，則需要對模具進行人工冷卻。 模具冷卻時間的確定 在注射過程中，塑件的冷卻時間是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開模取出塑件時為止的這段時間。這一時間標準常以制品已充分固化定型而且具有一定的強度和剛度為準，確定生產周期： 式中 t —— 為生產周期（s）； —— 為注射時間（s）； —— 為冷卻時間（s）； —— 為脫模時間（s）。 由《塑料制品成型及模具設計》附錄D可查得15-60s,15-60s，總周期t為40-140s; 冷卻系統的設計原則 （1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； （2）冷卻水孔數量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻； （3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等； （4）澆口處加強冷卻； （5）應降低進水和出水的溫差； （6）合理選擇冷卻水道的形式； （7）合理確定冷卻水管接頭位置； （8）冷卻系統的水道盡量避免與模具上其他機構發(fā)生干涉現象； （9）冷卻水管進出接口應埋入模板內，以免模具在搬運過程中損壞。 冷卻系統的結構設計： 根據塑料制品的形狀及其所需的冷卻效果，冷卻回跟可分為直通式、圓周式、多級式、螺旋式、噴射式、隔板式等多種樣式，同時還可以互相配合，構成各種冷卻回路。 (1)簡單流道式 (2)螺旋式 (3)隔片導流式 (4)噴流式 (5)導熱桿及導熱型芯式 冷卻系統的主要零件： 冷卻系統對應不同的冷卻裝置有不同的零件，主要有以下幾種： (1)水管接頭(2)螺塞(3)密封圈(4)密封膠帶(5)軟管 冷卻系統的計算 LDPE的單位熱流量： LDPE(低密度聚乙烯)的單位熱流量Qs為590～690 KJ/kg 每小時需要注射的次數N=3600/t; 取t=120s，可求得N=30次. 每小時的注射量： 從型腔內發(fā)出的總熱量 Qs取650kJ/kg,代入式中得 求冷卻水的體積流量V V＝ = ＝0.37×m/min 式中ρ為水的密度,C為水的比熱容,為水管出口設定溫度，為水管進口設定溫度。設定水管進口溫度，水管出口溫度。 由體積流量V查表可知所需的冷卻水管直徑非常小。 由上述計算可知，因為模具每分鐘所需的冷卻體積流量很小，故可不設冷卻系統，依靠空冷的方式冷卻模具即可。 5 成型設備相關參數的校核 5.1 模具閉合高度的確定 在支撐與固定零件的設計中，根據經驗確定：定模座板：H=25㎜;壓板：H＝15㎜；形腔板：H＝25㎜；型芯板：H＝25㎜；齒輪座板：H＝40㎜；墊鐵：H=45㎜;動模座板：H＝15㎜. 因此，模具的閉合高度； H= H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H=190㎜ 5.2 注塑機有關參數的校核 本模具的外形尺寸為250㎜×200㎜×190㎜。XS—Z—60型注塑機模板最大安裝尺寸為320㎜×270㎜，故能滿足模具的安裝要求。 由上述計算模具的閉合高度H＝175㎜，XS—Z—60注塑機所允許模具最小厚度H＝70㎜，最大厚度H=200㎜，即模具滿足安裝要求。 HHH 經查資料XS—Z—60注塑機的最大開模行程S=180㎜,滿足式頂出塑件要求。 SH+H+H3+(5～10) ㎜ =25+15+25+10 =75 此外，由于螺旋抽芯距較短，不會過大增加開模距離，注塑機的開模行程足夠。經驗證XS—Z—60型注塑機能滿足使用要求，故可采用。 6 塑料模的裝配、試模與維修 6.1 模具裝配 模具設有斜滑塊機構，先安裝斜導柱，作為模具的裝配基準，裝配順序如下： ⑴裝配前按圖檢驗主要工作零件及其零件的尺寸。 ⑵將導柱壓入型芯板中，保證兩導柱的對稱度。 ⑶裝配型芯，將型芯固定在定模座板上，保證垂直度。將座板固定在固定板上。 ⑷將凹模壓入動模固定板中，保證垂直度。 ⑸以凹模為基準，斜導柱起導向定位作用，將側滑塊裝配在斜導柱上，使分型面密合。 ⑹以凹模為基準將動模基準板固定在動模故定板上。 ⑺裝配其他輔助零件。 ⑻裝配完成，試模。 6.2 試模 ⑴試模前，先對設備的油路，水路以及電路進行檢查； ⑵選取的原料必須合格，根據選用的工藝參數將料筒和噴嘴加熱； ⑶開始試模時，應該先選擇選定的壓力，溫度和注塑時間的條件下成型，制品不符合要求然后按壓力，注塑時間，溫度， 這樣的先后順序變動，注意一次只改變一個參數； ⑷在試模過程中作出詳細的記錄，并將結果填入試模記錄卡，注明模具是否合格，如果需要返修，提出返修意見； ⑸通過不斷的試模和返修，生產出合格的制件后，將模具清理干凈，涂上防銹油，入庫。 6.3 試?？赡墚a生的問題及改善措施 試模中所獲得的樣件是對模具整體質量的一個全面反映。以檢驗樣件來修正和驗收模具，是塑料模具這種特殊產品的特殊性。首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件。常因塑件被粘附于模腔內，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先應當解決的問題。 6.3.1 粘著模腔 制品粘著在模腔上，是指塑件在模具開啟后，與設計意圖相反，離開型芯一側，滯留于模腔內，致使脫模機構失效，制品無法取出的一種反?，F象。其主要原因是： ⑴注射壓力過高，或者注射保壓壓力過高。 ⑵注射保壓和注射高壓時間過長，造成過量充模。 ⑶冷卻時間過短，物料未能固化。 ⑷模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。 ⑸型腔內壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過損傷性沖擊，增加了脫模阻力。 6.3.2 粘著模芯 ⑴注射壓力和保壓壓力過高或時間過長而造成過量充模。 ⑵冷卻時間過長，制件在模芯上收縮量過大。 ⑶模腔溫度過高，使制件在設定溫度內不能充分固化。 ⑷機筒與噴嘴溫度過高，不利于在設定時間內完成固化。 ⑸可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進。 6.3.3 粘著主流道 ⑴閉模時間太短，使主流道物料來不及充分收縮。 ⑵料道徑向尺寸相對制品壁厚過大，冷卻時間內無法完成料道物料的固化。 ⑶主流道襯套區(qū)域溫度過高，無冷卻控制，不允許物料充分收縮。 ⑷主流道襯套內孔尺寸不當，未達到比噴嘴孔大0.5～1 ㎜。 ⑸主流道拉料桿不能正常工作。 一旦發(fā)生上述情況，首先要設法將制品取出模腔（芯），不惜破壞制件，保護模具成型部位不受損傷。仔細查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面要對注射工藝進行合理調整；另一方面要對模具成型部位進行現場修正，直到認為達到要求，方可進行二次注射。 6.3.4 成型缺陷 當注射成型得到了近乎完整的制件時，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯綜復雜的，一般很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來著手修正，逐個排出，逐步改進，方可得到理想的樣件。下面就對度模中常見的成型制品主要缺陷及其改進的措施進行分析。 ⑴注射填充不足 所謂填充不足是指在足夠大的壓力、足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現象極為常見。其主要原因有： a. 熔料流動阻力過大 這主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動。盡量采用整圓形、梯形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動性能不佳。制品壁厚過薄。 b. 型腔排氣不良 這是極易被忽視的現象，但以是一個十分重要的問題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉角處、深凹處等，必須合理地安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產生燒焦現象。 c. 鎖模力不足 因注射時動模稍后退，制品產生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。應調大鎖模力，保證正常制件料量。 ⑵ 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒） 與第一項相反，物料不僅充滿型腔，而且出現毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在，其主要原因有： a. 注射過量 b. 鎖模力不足 c. 流動性過好 d. 模具局部配合不佳 e. 模板翹曲變形 ⑶ 制件尺寸不準確 初次試模時，經常出現制件尺寸與設計要求尺寸相差較大。這時不要輕易修改型腔，應行從注射工藝上找原因: a. 尺寸變大 注射壓力過高，保壓時間過長，此條件下產生了過量充模，收縮率趨向小值，使制件的實際尺寸偏大；模溫較低，事實上使熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小值。這時要繼續(xù)注射，提高模具溫度降低注射壓力，縮短保壓時間，制件尺寸可得到改善。 b. 尺寸變小 注射壓力偏低、保壓時間不足，制在冷卻后收縮率偏大，使制件尺寸變??；模溫過高，制件從模腔取出時，體積收縮量大，尺寸偏小。此時調整工藝條件即可。通過調整工藝條件，通常只能在極小范圍內使尺寸京華，可以改變制件相互配合的松緊程度，但難以改變公稱尺寸。 7 繪制模具總裝圖和非標準零件工作圖 7.1 模具總裝圖（見附頁） 7.2 模具非標準零件圖（見附頁） 7.3模具工作過程 模具裝配試模完畢之后，模具進入正式工作狀態(tài)，其基本工作過程如下： (1)對塑料LDPE進行烘干，并裝入料斗； (2)清理模具型芯、型腔，并涂上脫模劑，進行適當的預熱； (3)合模、鎖緊模具； (4)塑料進行預塑化，注射裝置準備注射； (5)注射，其過程包括充模、保壓、倒流、澆口凍結后的冷卻和脫模； (6)脫模過程：開模時，機臺帶動脫摸絲杠13作旋轉運動通過導向鍵14傳動給齒輪軸12，使其作旋轉運動及軸向運動，通過齒輪傳動帶動齒輪型芯17，帶動塑件作旋轉運動，打開分型面II，型腔板6在彈簧4的作用下作軸向運動，分型面I處分開，繼續(xù)開模，直至產品完全被脫出。 (7)合模過程：機臺帶動脫模絲杠作旋轉運動并作前行閉模運動，型腔板復位，合模結束。 8 設計總結 對于我國來說，塑料工業(yè)在整個國民基礎建設中的發(fā)揮了越來越大的作用。對于我們大學生來說，對于塑具的學習還是比較淺顯的，但通過這幾個月對瓶蓋的塑料模具的設計，我對注射模具的工作流程與方法有了一個比較系統的掌握。 進行塑料產品的模具設計要對成型制品進行全面分析，再考慮型腔的分布、澆注系統、溫度控制機構等設計。通過制品的零件圖就可以了解制品的設計要求。對形態(tài)復雜和精度要求較高的制品，有必要了解制品的使用目的、外觀及裝配要求，從而塑料品種的流動性、收縮率和制品的機械強度、尺寸公差、表面粗糙度等各方面考慮注射成型工藝的設計。而