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浙江工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文
XX學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
課題名稱：杯蓋包膠注塑模具設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
指導(dǎo)教師
起訖時(shí)間： 年 月 日～ 年 月 日
XX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
摘 要
根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，選擇塑件制件尺寸。本模具采用一模一件，側(cè)澆口進(jìn)料，注射機(jī)采用海天200×A型號(hào)，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD和UG繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說(shuō)明書(shū)，系統(tǒng)地運(yùn)用簡(jiǎn)要的文字，簡(jiǎn)明的示意圖和和計(jì)算等分析塑件，從而作出合理的模具設(shè)計(jì)。
按國(guó)家職業(yè)定義，模具設(shè)計(jì)是：從事企業(yè)模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)，包括型腔模與冷沖模，在傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，充分應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)工具，提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短模具設(shè)計(jì)周期的人員。
模具，是以特定的結(jié)構(gòu)形式通過(guò)一定方式使材料成型的一種工業(yè)產(chǎn)品，同時(shí)也是能成批生產(chǎn)出具有一定形狀和尺寸要求的工業(yè)產(chǎn)品零部件的一種生產(chǎn)工具。大到飛機(jī)、汽車，小到茶杯、釘子，幾乎所有的工業(yè)產(chǎn)品都必須依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高一致性、高生產(chǎn)率是任何其它加工方法所不能比擬的。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力。所以模具又有“工業(yè)之母”的榮譽(yù)稱號(hào)。
模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)德、智、體、美等方面全面發(fā)展，具有良好的職業(yè)素質(zhì)，面向制造行業(yè)，從事模具設(shè)計(jì)、模具加工工藝編制、沖壓和塑料成型加工、數(shù)控機(jī)床的操作以及生產(chǎn)管理等工作的高等技術(shù)應(yīng)用性專門人才。體現(xiàn)為制造方面達(dá)到模具制造的補(bǔ)師水平，設(shè)計(jì)方面達(dá)到助理設(shè)計(jì)師的水平
關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；模具設(shè)計(jì)；CAD繪制二維圖UG繪制3D圖，包膠設(shè)計(jì)規(guī)范
Abstract
According to the requirements of the plastic products, understand the use of plastic parts, this paper analyzes the technology of plastic parts, such as size precision technical requirements, choose plastics product size. This mould adopts the exactly d, point gate feeding, injection machine adopts the Haitian 80 XB model, setting, cooling system, CAD and UG draw 2 d assembly figure and parts graph, selecting mould reasonable processing method. Attach instruction, to use the words of the system briefly, concise schematic diagram and the calculation and analysis of plastic parts, thus making reasonable mold design.
According to the national professional definition, mould design is: engaged in the enterprise mould digital design, including type cold die cavity and, in the traditional mold design, and on the basis of making full use of digital design tools, improve the die design quality, shorten the die design cycle of personnel.
Mold, a special type of structure through certain way makes material molding of a kind of industrial product, but also can have certain bulk production out of shape and size of the requirements of industrial products parts a production tools. Big to airplanes, cars, small to teacup, nail, almost all of the industrial products must rely on molds. With mold production parts have high precision, high consistency and high productivity is any other processing method can match. Mould to a great extent determine the quality of products and the efficiency and the ability of new product development. So die and \"the mother of industrial\" honorary title.
Die design and manufacture of professional training target is: to cultivate virtue, wisdom, body, beauty comprehensive development, has a good professional quality, facing the manufacturing industry, in the mold design, mould processing technology preparation, stamping and plastic forming, nc machine tools operation and production management of the higher technology applied talents. Embodied in the manufacture to mould manufacturing fill division level, and achieve the assistant designers design level
Keywords: mechanical design; Mould design; CAD drawing 2 d figure; UG rendering 3 D map, mold flow analysis, injection machine of choice
目 錄
摘 要 2
Abstract 3
第1章 緒論 1
1.1塑料簡(jiǎn)介 1
1.2 注塑成型及注塑模 1
1.3 包膠注塑模具 3
1.4 包膠模具(二次成型) 3
第2章 塑料材料分析 4
2．1 塑料材料的基本特性 4
第3章 塑件的工藝分析 7
3．1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3．2 塑件尺寸及精度 8
3．3 塑件表面粗糙度 9
3．4 塑件的體積和質(zhì)量 9
第4章 注射成型工藝方案及結(jié)構(gòu)的分析和確定 10
4．1、注射成型工藝過(guò)程分析[5] 10
4．2 澆口種類的確定 10
4．3 型腔數(shù)目的確定 11
4．4 注射機(jī)的選擇和校核 11
4.4.1 注射量的校核 12
4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 12
4．4．3、模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 12
第5章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
5．1 分型面的設(shè)計(jì) 14
5．2 型腔的布局 14
5．3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15
5．3．1 澆注系統(tǒng)組成 15
5．3．2 確定澆注系統(tǒng)的原則 15
5．3．3 主流道的設(shè)計(jì) 15
5．3．4 分流道的設(shè)計(jì) 17
5．3．5 澆口的設(shè)計(jì) 18
5．3．6 冷料穴的設(shè)計(jì) 18
5．4 注射模成型零部件的設(shè)計(jì)[7] 18
5．4．1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
5．4．2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 20
5．5 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
5．6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 20
5．6．1 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則 20
5．6．2 脫模機(jī)構(gòu)類型的選擇 21
5．6．3 推桿機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì) 21
5．7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 22
5．7．1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 22
5．9 模架及標(biāo)準(zhǔn)件的選用 23
5．9．1 模架的選用 23
5.10 兩分型面的開(kāi)模順序與控制機(jī)構(gòu) 25
5.10.2開(kāi)模說(shuō)明 25
5.10. 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇 26
5.11 斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 26
5.12 .斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu) 27
第6章 模具材料的選用 30
6．1 成型零件材料選用 30
6．2 注射模用鋼種 30
總結(jié) 31
致謝 33
參考文獻(xiàn) 34
第1章 緒論
模具制造是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。“模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具工業(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)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。
1.1 塑料簡(jiǎn)介
塑料是以樹(shù)脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動(dòng)性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽纾⒃诔尚凸袒蟊３制浼鹊眯螤疃话l(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學(xué)穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時(shí)燒蝕等特殊性能[1]。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無(wú)機(jī)材料發(fā)展成為各個(gè)部門不可缺少的一種化學(xué)材料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。
1.2 注塑成型及注塑模
將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度較高、易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的30%左右。但注射成型的設(shè)備價(jià)格及模具制造費(fèi)用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。
要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機(jī)的一些基本知識(shí)，注射機(jī)是注射成型的主要設(shè)備，依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過(guò)高壓加熱等工序進(jìn)行注射。?注射機(jī)為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機(jī)架系統(tǒng)等組成。
注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來(lái)的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過(guò)料筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過(guò)一段保壓冷卻定型時(shí)間后，開(kāi)啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。
注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實(shí)現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。
注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動(dòng)模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機(jī)的固定板上，動(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，在注射成型過(guò)程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。注射成型時(shí)動(dòng)模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成[2] 。
注射模、塑料原材料和注射機(jī)通過(guò)注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問(wèn)題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達(dá)到所要求的質(zhì)量。注射機(jī)和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。
注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時(shí)間。在成型過(guò)程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因?yàn)橛绊懗尚蜅l件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動(dòng)及環(huán)境溫度等。
塑料模具的設(shè)計(jì)不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢(shì)。注塑成型分兩個(gè)階段，即開(kāi)發(fā)/設(shè)計(jì)階段（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購(gòu)買材料、試模和成型）。
傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺(jué)設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計(jì)，這勢(shì)必增加生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。
目前國(guó)際市場(chǎng)上主要流行的，運(yùn)用范圍最廣的注射模流動(dòng)模擬分析軟件有澳大利亞的MOLDFLOW、美國(guó)的CFLOW、華中科技大學(xué)的H-FLOW等。其中MOLDFLOW軟件包括三個(gè)部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產(chǎn)品優(yōu)化顧問(wèn)，簡(jiǎn)稱MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡(jiǎn)稱MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型過(guò)程控制專家，簡(jiǎn)稱MPX）。
采用CAE技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注射成型過(guò)程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì)，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對(duì)傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對(duì)減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義[3]。
1.3 包膠注塑模具
一種材料在另一種材料上面成型，產(chǎn)生多層結(jié)構(gòu)。在二次注塑過(guò)程中，覆蓋材料注入基材的上方、下方、四周或者內(nèi)部，組合成為一個(gè)完整的部件。這個(gè)過(guò)程可通過(guò)多次注塑或嵌入注塑完成。軟膠包硬膠現(xiàn)在主要使用的是二次成型模具與雙色模具。特別是二次成型模具（包膠模，主要是軟膠包硬膠）
1.4 包膠模具(二次成型)
兩種塑膠材料不一定在同一臺(tái)注塑機(jī)上注塑，分兩次成型；產(chǎn)品從一套模具中出模取出后，再放入另外一套模具中進(jìn)行第二次注塑成型。這種工藝也可稱為嵌入注塑（Insert Mold）,其特點(diǎn)是：
1：通常基材（本體/骨架）要比覆蓋材料大得多；
2：可能需要預(yù)熱，使表面溫度接近覆蓋材料的熔點(diǎn)，從而獲得最佳粘合強(qiáng)度;
3：一般這種模塑工藝通常由2套模具完成, 不需要專門的雙色注塑機(jī)。
第2章 塑料材料分析
2．1 塑料材料的基本特性
一 TPE包膠的概念
TPE包膠，顧名思義，就是將TPE軟膠材料包膠到其他材料上。一般采用的加工方法有雙色注塑機(jī)一次成型，或者用一般的注塑機(jī)，采用包膠模具，分二次注塑成型。TPE包膠成型的制品，一般是些手柄，手把類產(chǎn)品。因?yàn)門PE軟膠材料的特殊的舒適觸感，TPE材料的引入，提升了制品的握持性及觸摸手感。
二 TPE材料概念
TPE材料是熱塑性彈性體的通稱，英文全稱Thermoplastic Elastomer。是一類兼具橡膠彈性及塑料挺性的功能性材料，可直接注塑擠出成型。一般應(yīng)用包膠的TPE材料指的是TPE-S即聚苯乙烯類熱塑性彈性體，是以SEBS或者SBS彈性體為基材復(fù)合改性獲得的熱塑性工程塑料。TPE-S類彈性體在彈性體業(yè)界一般也稱為TPE或者TPR。 密度約為0.92-1.00左右.收縮0.6%-2%
三 TPE應(yīng)用于包膠射粘的主要優(yōu)點(diǎn)
1 .TPE彈性體軟膠應(yīng)用于二次注塑，包膠射粘。因TPE材料止滑性好，且彈性觸感佳，可提升制品的觸摸手感，增強(qiáng)握持性。
2. TPE彈性體軟膠可根據(jù)產(chǎn)品之物性要求調(diào)整至合適的硬度（硬度范圍Shore 25-90A),以及合適的物性（如耐磨耐刮性,粘結(jié)性，熔融指數(shù)等）。為不同的產(chǎn)品提供了各種可能的材料應(yīng)用方案。
3. TPE采用包膠射粘加工，常用的制品如手柄，握把，電子材料等。材料賦予了制品舒適觸感，提升握持性，提升制品美觀度以及產(chǎn)品附加值。制品大多出口外銷到美國(guó)，日本及歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)。因TPE彈性體軟膠為綠色環(huán)保原料，材料不含鄰苯二甲酸鹽，不含鹵素，不含REACH規(guī)定的38項(xiàng)SVHC高度關(guān)注物質(zhì)。符合ROHS,REACH,NP,EN71,PAHS環(huán)保檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，完全能達(dá)到美國(guó)，日本，歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的環(huán)保要求。
4. TPE包膠射粘的主要機(jī)理
TPE包膠射粘有真包膠及假包膠之區(qū)分。真包膠是利用軟膠與硬膠在軟化熔融時(shí)的相容性（相容性主要取決于材料的溶解度參數(shù)SP，溶解度參數(shù)越接近，則兩種材料相容性越好（關(guān)于溶解度SP的知識(shí)詳見(jiàn)高分子化學(xué)），在硬膠與軟膠接觸面形成一層粘結(jié)層，大大提升TPE軟膠與硬質(zhì)塑膠的包膠粘合性。假包膠則幾乎不涉及到兩種材料的相容性，材料的包膠是通過(guò)機(jī)械力，通過(guò)模具和制品之設(shè)計(jì)以及表面處理，通過(guò)箍嵌作用，使得軟膠與硬膠能接合在一起。
5.TPE包膠射粘加工工藝
TPE包膠射粘一般采用二次注塑工藝，即將已?。ㄗ⑺埽┖玫挠操|(zhì)塑膠件固定在包膠模具上，再在合適的溫度下將TPE軟膠注塑射粘到硬膠件上，并經(jīng)冷卻得到制品。包膠射粘的注塑溫度依據(jù)包膠的硬膠材料而不同。因溫度要考慮到讓硬膠和TPE軟膠兩種材料都要軟化，才能促使兩種材料在接觸面達(dá)到一定的相容。為達(dá)到真包膠效果，通常TPE包膠PP料注塑溫度在170-190攝氏度左右；包膠ABS料在220-220攝氏度左右；包膠PC料溫度比包膠ABS的注塑溫度還要略高；包膠PA尼龍，則注塑溫度要達(dá)到240攝氏度左右。
6. 常見(jiàn)的TPE包膠射粘的材料
TPE應(yīng)用于包膠射粘，TPE軟膠作為軟膠外覆層，常見(jiàn)的相配合的硬質(zhì)材料主要是塑料，也有金屬及織布。TPE與織布射粘主要是應(yīng)用于箱包制品，同與金屬包膠一樣，一般都為假包膠。真包膠多見(jiàn)于二次注塑和雙色注塑，即TPE包膠射粘的主體材料是塑料。TPE能與常用的一些通用塑料PP,GPTPE,HITPE,ABS和工程塑料PC,PC/ABS,PA及其改性材料粘合牢固。TPE與POM聚甲醛的粘合性，目前在彈性體業(yè)界，仍是一個(gè)難題。因POM的溶解度參數(shù)SP（22.6）同TPE的SP（7.2-7.6）相差甚遠(yuǎn)，兩種材料本身不具有相容性，而目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有找到促使二者良好粘合的合適相容劑。
7 . TPE包膠射粘成型需注意的問(wèn)題。
TPE與硬膠結(jié)構(gòu)件的相容性需匹配，分子溶解度相接近，分子的相容性才比較好；
在設(shè)計(jì)中需盡量避免尖銳的轉(zhuǎn)角，以保證TPE與硬膠件接觸優(yōu)良，提升粘接效果；
通過(guò)合適的排氣以避免模具型腔內(nèi)留有氣體；
使TPE的厚度與預(yù)期的觸感達(dá)到平衡；
保持TPE融體的溫度以保證粘接效果。
TPE材料包覆成型需烘料再加工，以減少制品表面水紋，獲得表面色澤均勻的效果；
選擇的色母粒其載體樹(shù)脂與TPE和結(jié)構(gòu)件材料都相容；
對(duì)于光滑的表面要特別處理，目的是增加軟膠與硬膠粘合接觸面，加強(qiáng)粘接效果；
TPE應(yīng)具有較好的流動(dòng)性，因TPE包膠層厚度與尺寸比很小，TPE通常需要流經(jīng)較長(zhǎng)的路徑和薄壁區(qū)來(lái)充入模具。
TPE的流動(dòng)長(zhǎng)度/制品厚度比低于150:1 ；
采用好的黏合劑。
8. 常見(jiàn)包膠缺陷處理
缺膠——提高加工注塑溫度；增大注塑壓力；改善材料流動(dòng)性。
劈縫，溢邊——降低注塑溫度；增大鎖模力；減小注塑壓力；從配方角度降低流動(dòng)性。
第3章 塑件的工藝分析
在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級(jí)和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。
杯蓋包膠如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見(jiàn)圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)中等一般復(fù)雜程度，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度中等。
圖（1）3D視圖
3．1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）、脫模斜度
由于注射制品在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會(huì)緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過(guò)大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。斜度過(guò)小，不僅會(huì)使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過(guò)大時(shí)，雖然脫模方便，但會(huì)影響制品尺寸精度，并浪費(fèi)原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5～1.5，根據(jù)文獻(xiàn)[1]，塑件材料TPE的型腔脫模斜度為0.35～130/，型芯脫模斜度為30/～1
（2）、塑件的壁厚
塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須考慮的問(wèn)題之一。塑件的壁厚對(duì)于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響，它與注射充模時(shí)的熔體流動(dòng)、固化定型時(shí)的冷卻速度和時(shí)間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應(yīng)盡量小。因?yàn)楸诤裉蟛粌H會(huì)使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會(huì)延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度，使成型周期延長(zhǎng)，另外還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會(huì)發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準(zhǔn)確性。選擇壁厚時(shí)應(yīng)力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1～3，最常用的數(shù)值為2～3。該管連接件壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為1.5左右。（3）、塑件的圓角
為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善其成型加工過(guò)程中的充模特性，增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過(guò)度。在無(wú)特殊要求時(shí)，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5～1的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內(nèi)圓角半徑應(yīng)是壁厚的0.5倍。
該塑料件表面圓角半徑和內(nèi)部轉(zhuǎn)彎處圓角為1。
（4）、孔
塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當(dāng)孔太復(fù)雜時(shí)，會(huì)使熔體流動(dòng)困難，模具加工難度增大，生產(chǎn)成本提高，困此在塑件上設(shè)計(jì)孔時(shí)，應(yīng)盡量采用簡(jiǎn)單孔型。由于型芯對(duì)熔體有分流作用，所以在孔成型時(shí)周圍易產(chǎn)生熔接痕，導(dǎo)致孔的強(qiáng)度降低，故設(shè)計(jì)孔時(shí)孔時(shí)孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應(yīng)增加壁厚，以保證塑件的強(qiáng)度和剛度。
（5）、包膠塑件設(shè)計(jì)要點(diǎn)
包膠區(qū)域拐角位或細(xì)長(zhǎng)部位需做有臺(tái)階的拉膠孔;包膠區(qū)域周邊基體上有拉膠槽或間隔性拉膠槽，槽深1.0mm寬1.0mm。拉釘孔盡量多做(20~30mm間距)，且盡量靠近邊緣或拐角,角落等位置。拉釘孔與骨架上的筋板位邊距應(yīng)大于≥1mm,防止包膠料溢膠到筋位空隙處,形成漏膠或披鋒，基體是斜面封膠時(shí)，其斜面不應(yīng)超過(guò)45度。封膠面應(yīng)做到至少1.2MM寬,盡量平行或垂直于分型面，若是斜面，斜度應(yīng)盡可能小，以減小配模的難度，斜度最好不要大過(guò)45度，深于5mm以上的孔或槽包膠，在包膠結(jié)束端應(yīng)有反扣設(shè)計(jì)，避免包膠粘定模型頭。包膠壁厚：推薦值:1.5mm. 局部最薄處不得低于1.0mm. TPE的流動(dòng)長(zhǎng)度（含澆口長(zhǎng)度）/制品厚度比低于150:1 ，比例過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)缺膠，包膠不滿缺陷；產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)可按80:1進(jìn)行設(shè)計(jì)
3．2 塑件尺寸及精度
塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動(dòng)性和注射機(jī)規(guī)格，在一定的設(shè)備和工藝條件下流動(dòng)性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應(yīng)將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為TPE，流動(dòng)性較好，適用于不同尺寸的制品。
塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級(jí)確定精度等級(jí)。根據(jù)我國(guó)目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻(xiàn)[2]表3-2塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。根據(jù)任務(wù)書(shū)和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT3級(jí)精度，未注采用MT5級(jí)精度。
3．3 塑件表面粗糙度
塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點(diǎn)來(lái)保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過(guò)程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。
該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高許多，為Ra0.2，內(nèi)部為0.4。
3．4 塑件的體積和質(zhì)量
本次設(shè)計(jì)中，塑件的質(zhì)量和體積采用3D測(cè)量，在UG軟件中，使用塑模部件驗(yàn)證功能，可以測(cè)得塑件的質(zhì)量（TPE的密度為0.95），即可以得出該塑件制品的體積為質(zhì)量為11.73克。
第4章 注射成型工藝方案及結(jié)構(gòu)的分析和確定
4．1、注射成型工藝過(guò)程分析[5]
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過(guò)程為：
第一步：為使注射過(guò)程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對(duì)所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作。
（1）、成型前對(duì)原材料的預(yù)處理
根據(jù)注射成型對(duì)物料的要求，檢驗(yàn)物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測(cè)試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)，對(duì)原材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，TPE材料吸水率極低，成型前一般不必進(jìn)行干燥處理。如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥2～4 h。
（2）、料筒的清洗
在初用某種塑料或某一注射機(jī)之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對(duì)注射機(jī)（主要是料筒）進(jìn)行清洗或拆換。
柱塞式注射機(jī)料筒的清洗常比螺桿式注射機(jī)困難，因?yàn)橹搅贤矁?nèi)的存料量較大而不易對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)，清洗時(shí)必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對(duì)螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對(duì)空注射法清洗。
（3）、脫模劑的選用
脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計(jì)。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對(duì)ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因?yàn)榇嗣撃┏埘０匪芰贤?，一般塑料都可使用?
第二步: 注射成型過(guò)程
完整的注射過(guò)程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個(gè)步驟，但實(shí)際上是塑化成型與冷卻兩個(gè)過(guò)程。
第三步：制件的后處理
注射制件經(jīng)脫?；驒C(jī)械加工后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的?nèi)應(yīng)力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為TPE，就采用退火處理1～3小時(shí)。
4．2 澆口種類的確定
注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個(gè)部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞對(duì)塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。
由于本設(shè)計(jì)中杯蓋包膠塑件外表面質(zhì)量要求較高，而且是透明件.外表面不可以有澆口.所以選用側(cè)澆口。側(cè)澆口直接在中間的分型端面處進(jìn)，杯蓋包膠組裝后，澆口被遮擋起來(lái)。
側(cè)澆口主流道需要設(shè)置鉤針，分流道與產(chǎn)品相連，頂出產(chǎn)品包含流道連接在一起。
4．3 型腔數(shù)目的確定
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸較大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模一腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)。
4．4 注射機(jī)的選擇和校核
由于采用一模一腔，需要至少注射量為11.73g，流道水口廢料7g，總注塑量達(dá)到18.73g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機(jī)為海天200×A。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為：
海天HTF200×A
型號(hào)
參數(shù)
單位
200×A
螺桿直徑
mm
45
理論注射容量
cm3
334
注射重量PS
g
304
注射壓力
Mpa
210
注射行程
mm
210
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~150
料筒加熱功率
KW
12.45
鎖模力
KN
2000
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
510×610
允許最大模具厚度
mm
510
允許最小模具厚度
mm
200
移模行程
mm
470
移模開(kāi)距(最大)
mm
680
液壓頂出行程
mm
130
液壓頂出力
KN
62
液壓頂出桿數(shù)量
PC
9
油泵電動(dòng)機(jī)功率
KW
18.5
油箱容積
l
300
機(jī)器尺寸(長(zhǎng)×寬×高)
m
5.2×1.6×2.1
機(jī)器重量
t
6
最小模具尺寸(長(zhǎng)×寬)
mm
350×350
4.4.1 注射量的校核
模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為：
式中 --型腔數(shù)量
--單個(gè)塑件的體積（）
--澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（）
本設(shè)計(jì)中：n=1 12.35 =7.37
M=1x12.35+77.35X0.85=18.73g
注塑機(jī)額定注塑量為304g
注射量符合要求
4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核
注射成型時(shí)塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過(guò)了注射機(jī)所允許的最大成型面積，則成型過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(guān)系。
式中 n --型腔數(shù)目
--單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積
--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
n=1 =2328.3 =748
=1x2328.3+748=3076.3
注射成型時(shí)為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力。即：
（）P < F
式中： P—塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力（MPa）
F—注射機(jī)額定鎖模力（N）
其它意義同上
根據(jù)教科書(shū)表5-1，型腔內(nèi)通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP
（）P=3076.3X30x1.1X0.001=111.375KN<2000KNX0.8
注塑機(jī)額定鎖模力為102KN
鎖模力符合要求
4．4．3、模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核
（1）、模具厚度（閉合高度）
模具閉合高度必須滿足以下公式
式中 --注射機(jī)允許的最大模厚
--注射機(jī)允許的最小模厚
本設(shè)計(jì)中模具厚度為425mm 200
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