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南 京 工 程 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)
作 者： 王凱 學(xué) 號(hào)：088810202002
學(xué) 院： 江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
專 業(yè)： 數(shù)控加工與模具設(shè)計(jì)
題 目： 噴液式化妝品瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)
指導(dǎo)者：
評(píng)閱者：
2012 年 4 月 淮 安
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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要
分析噴液式化妝品瓶蓋塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，敘述了該塑件成型工藝、注射模的結(jié)構(gòu)和工作原理，其原理是：采用定距螺釘和彈簧進(jìn)行二次分型,用斜導(dǎo)柱外側(cè)抽芯,型芯頂出零件,進(jìn)料時(shí)采用潛伏式澆口進(jìn)料形式,當(dāng)開(kāi)模的時(shí)候,用球頭拉料桿把澆注系統(tǒng)凝料頂出,然后利用型芯內(nèi)抽推板推出塑件,合模時(shí)用彈簧先復(fù)位, 然后進(jìn)行下一次成型開(kāi)始，提高了生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞 注射模；定距螺釘；彈簧；斜導(dǎo)柱；側(cè)抽芯；型芯；球頭拉料桿；推板
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要
Title Injection Molding Process And Mold Design
Abstract
Analysis of spray type cosmetic bottle the structure characteristics of the plastic part, The molding process, the injection mold structure and working principle，The principle is : the use of fixed pitch screw and spring for two times, with inclined guide pillar side core pulling, core ejector parts, feed uses the ambush type gate feed form, when the mould when pulling rod, ball head gating system condensate is expected to top, then use type core slide board with the plastic parts, mold clamping spring to reset, then the next molding began. Improve production efficiency.
Keywords Injection mold; pitch of screws; spring; inclined guide pillar; core; core; ball puller; push plate
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南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）
目 錄
前 言 1
第一章 緒論 3
1.1產(chǎn)品概緒 3
1.2課題介紹 8
第二章 塑件工藝分析 10
2.1 塑件材料及其工藝特性分析 10
2.1.1塑件材料基本特性 10
2.1.2成型工藝條件 10
2.1.3塑件材料用途 11
2.2塑件結(jié)構(gòu)工藝分析 11
2.2.1 結(jié)構(gòu)分析 11
2.2.2尺寸精度分析 11
2.2.3表面質(zhì)量分析 12
2.2.4方案確定 12
第三章 注射機(jī)型號(hào)的確定 13
3.1計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 13
3.2塑件注射工藝參數(shù)的確定 15
第四章 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
4.1分型面選擇 16
4.2確定型腔的排列方式 17
4.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18
4.4主流道設(shè)計(jì) 18
4.5分流道設(shè)計(jì) 19
4.6澆口設(shè)計(jì) 20
4.7成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
4.7.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
4.7.2凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
4.8合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
4.8.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 24
4.8.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 25
第五章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 26
5.1型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 26
5.2型腔側(cè)壁厚度和底版厚度計(jì)算 27
5.2.1壁厚的計(jì)算 27
5.2.2型腔底板厚度計(jì)算 28
5.3模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 28
5.4模具閉合高度的確定 31
第六章 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 32
6.1注射機(jī)最大開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān)時(shí)的校核 32
6.2注射機(jī)最大開(kāi)模行程與模具厚度有關(guān)時(shí)的校核 32
6.3注射量校核 33
6.4模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸的校核 34
6.5注射壓力的校核 34
6.6鎖模力的校核 34
6.7注射機(jī)安裝模具部分的尺寸校核 35
第七章 繪制模具總裝配圖和非標(biāo)零件工作圖 36
第八章 注射模主要零件加工工藝規(guī)程的編制 37
第九章 設(shè)計(jì)小結(jié) 38
謝 辭 39
參考文獻(xiàn) 40
附錄 41
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前 言
在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中，模具的地位及其重要性日益被人們所認(rèn)識(shí)。模具工業(yè)作為進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力之一，正推動(dòng)著整個(gè)工業(yè)技術(shù)向前邁進(jìn)！模具就是“高效益”，模具就是“現(xiàn)代化”之深刻含意，也正在為人們所理解和掌握。當(dāng)塑料品種入其成型加工設(shè)備被確定之后，塑料制品質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，模具因素約占80％。由此可知，推動(dòng)模具技術(shù)的進(jìn)步應(yīng)刻不容緩！塑料模具設(shè)計(jì)技術(shù)與制造水平，常標(biāo)志一個(gè)國(guó)家工業(yè)化發(fā)展的程度。由此可知，塑料模具設(shè)計(jì)，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量的重要性是不言而喻的。
對(duì)于一個(gè)機(jī)械專業(yè)的畢業(yè)生來(lái)說(shuō)，對(duì)塑料模的設(shè)計(jì)已經(jīng)有了一個(gè)大概的了解。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用多學(xué)科理論、知識(shí)和技能，以解決較復(fù)雜的工程實(shí)際問(wèn)題的能力，主要包括設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究方案的分析論證，原理綜述，方案方法的擬定及依據(jù)材料的確定等。它培養(yǎng)了我樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，勇于實(shí)踐、勇于探索和開(kāi)拓創(chuàng)新的精神，掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需要。
畢業(yè)設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)使我獨(dú)立承擔(dān)實(shí)際任務(wù)的全面訓(xùn)練，通過(guò)獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的全過(guò)程，培養(yǎng)了我的實(shí)踐工作能力。另外，畢業(yè)設(shè)計(jì)必須具備一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力，在設(shè)計(jì)過(guò)程中都應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)課題利用利用UG 軟件進(jìn)行塑件的3D塑件分模，同時(shí)還具備必要的計(jì)算機(jī)繪圖能力，如利用AutoCAD進(jìn)行二維圖的繪制。
在這個(gè)過(guò)程之中，首先是對(duì)零件的分析，消化現(xiàn)有的資料，對(duì)設(shè)計(jì)的目的和要求有一個(gè)大致的了解；然后是大致測(cè)量零件的尺寸著手畫(huà)出實(shí)物的零件圖，利用所學(xué)知識(shí)分析出零件的凸模和凹模；查找手頭的資料進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，根據(jù)所得數(shù)據(jù)畫(huà)出草圖，檢查和核對(duì)之后繪制零件的裝備圖；最后分析總結(jié)，寫(xiě)出自己的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)體會(huì)。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)除了對(duì)知識(shí)和能力培養(yǎng)的收獲感受外，還得到思想道德方面的鍛煉。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我感受到了作為一名高級(jí)工程技術(shù)人員應(yīng)該具備的基本精神，需要強(qiáng)化的工程實(shí)踐意識(shí)，以及對(duì)設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量要負(fù)責(zé)，具有高度的責(zé)任感，樹(shù)立實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，并嚴(yán)格遵守規(guī)章制度。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我主要是完成噴液式化妝品瓶蓋的造型以及其模具設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中，從塑料原材料的選用出發(fā)，對(duì)成型設(shè)備的選擇、對(duì)成型模具的設(shè)計(jì)與制造和成型工藝的制定等幾個(gè)必要的環(huán)節(jié)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。由于設(shè)計(jì)水平有限、時(shí)間倉(cāng)促，此設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中難免有錯(cuò)誤和欠妥之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。
第一章 緒論
1.1產(chǎn)品概緒
1.塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展
塑料是以樹(shù)脂為主要成分的高分子有機(jī)化合物，簡(jiǎn)稱高聚物。塑料其余成分包括增塑劑、穩(wěn)定劑、增強(qiáng)劑、固化劑、填料及其它配合劑。
塑料制件在工業(yè)中應(yīng)用日趨普遍，這是由于它的一系列特殊的優(yōu)點(diǎn)決定的。塑料密度小、質(zhì)量輕，大多數(shù)塑料的密度都1.0～1.4g/㎝3之間，相當(dāng)于鋼材密度的0.11和鋁材密度的0.5左右，所以有以“塑代鋼”的優(yōu)點(diǎn)。塑料比強(qiáng)度高；絕緣性能好，介電損耗低，是電子工業(yè)不可缺少的原材料；塑料的化學(xué)穩(wěn)定性高，對(duì)酸、堿和許多化學(xué)藥品都有很好的耐腐蝕能力；塑料還有很好的減摩、耐磨及減震、隔音性能也較好。因此，塑料躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，塑料制件已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。
塑料工業(yè)的發(fā)展階段大致分為一下及個(gè)階段：
初創(chuàng)階段 30年代以前，科學(xué)家研制分醛、硝酸纖維和聚酰胺等熱塑料，他們的工業(yè)化特征是采用間歇法、小批量生產(chǎn)。
發(fā)展階段 30年代，低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工業(yè)化生產(chǎn)，奠定了塑料工業(yè)的基礎(chǔ)，為其進(jìn)一步發(fā)展開(kāi)辟了道路。
飛躍階段 50年代中期到60年代末，塑料的產(chǎn)量和數(shù)量不斷增加，成型技術(shù)更趨于完善。
穩(wěn)定增長(zhǎng)階段 70年代以來(lái)，通過(guò)共聚、交聯(lián)、共混、復(fù)合、增強(qiáng)、填充和發(fā)泡等方法來(lái)改進(jìn)塑料性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，生產(chǎn)技術(shù)更趨合理。塑料工業(yè)向著自動(dòng)化、連續(xù)化、產(chǎn)品系列化，以及不斷拓寬功能性和塑料的新領(lǐng)域發(fā)展。
我國(guó)塑料工業(yè)發(fā)展較晚，40年代只有酚醛和賽璐珞兩種塑料，年產(chǎn)僅200t。50年代末，由于萬(wàn)噸級(jí)聚氯乙稀裝置的投產(chǎn)和70年代中期引進(jìn)石油化工裝置的建成投產(chǎn)，使塑料工業(yè)有了兩次的躍進(jìn)，于此同時(shí)，塑料成型加工機(jī)械和工藝方法也得到了迅速的發(fā)展，各種加工工藝都已經(jīng)齊全。
塑料由于其不斷的被開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，加之成型工藝的不斷發(fā)展成熟于完善，極大地促進(jìn)了成型模具的開(kāi)發(fā)于制造。隨者工工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的品種和需求的日益增加，而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期也越來(lái)越短，對(duì)塑料和產(chǎn)量和質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。
2.塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用
模具是工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類型。
模具設(shè)計(jì)水平的高低、加工設(shè)備的好壞、制造力量的強(qiáng)弱、模具質(zhì)量的好壞，直接影響著許多新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基礎(chǔ)”，日本則稱“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的勞動(dòng)力”。
近年來(lái)，我國(guó)各行業(yè)對(duì)模具的發(fā)展都非常重視。1989年，國(guó)務(wù)院頒布了“當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定”，在重點(diǎn)支持改造的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品中，把模具制造列為機(jī)械技術(shù)改造序列的第一位，它確定了模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位，也提出了振興模具工業(yè)的主要任務(wù)?？傊?，要盡快提高我國(guó)模具工業(yè)的整體技術(shù)水平并迎頭趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的模具技術(shù)水平。
3.塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
一副好的塑料模具與模具的設(shè)計(jì)、模具材料及模具制造有很大的關(guān)系?？傆^世界發(fā)展趨勢(shì)，塑料成型技術(shù)的發(fā)展可以歸納為以下幾個(gè)方面：
模具的標(biāo)準(zhǔn)化
為了適應(yīng)大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，模具的標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要，目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度只達(dá)到了20%。注射模方面關(guān)于模具零件、模具技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)模架等有了一些國(guó)標(biāo)。當(dāng)前的任務(wù)是重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)熱流道標(biāo)準(zhǔn)元件和模具溫控標(biāo)準(zhǔn)裝置，精密標(biāo)準(zhǔn)模架，精密導(dǎo)向件系列，標(biāo)準(zhǔn)模板及模具標(biāo)準(zhǔn)件的先進(jìn)技術(shù)和等向性標(biāo)準(zhǔn)化模塊等。
加強(qiáng)理論研究
隨著塑料制件的大型化和復(fù)雜化，模具的重量達(dá)到數(shù)噸甚至十多噸，這樣大的模具，若只憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，往往會(huì)因設(shè)計(jì)不當(dāng)而造成模具報(bào)廢，大量的資金被浪費(fèi)，所以大型模具還是要向理論設(shè)計(jì)方面發(fā)展，如模板剛度、強(qiáng)度的計(jì)算和充型流動(dòng)理論的建立。
塑料制件的精密化、微型化和超大型化
為了滿足各種工業(yè)產(chǎn)品的使用要求，塑料成型技術(shù)正朝著精密化、微型化和超大型化等方面發(fā)展。精密注射成型是能將塑料制件尺寸公差保持在0.01～0.001㎜之內(nèi)的成型工藝方法，其制件主要用于電子、儀表工業(yè)。微型化的塑料制件要求在微型的設(shè)備上生產(chǎn)。目前，德國(guó)已經(jīng)研究出注射量只有0.1g的微型注射機(jī)，而法國(guó)有注射量為17萬(wàn)g的超大型注射機(jī)，合模力為150MN；美國(guó)和日本也有較先進(jìn)的注射機(jī)。目前，國(guó)產(chǎn)注射機(jī)的注射量也已達(dá)3.5萬(wàn)g，合模力為80MN。
新技術(shù)、新工藝的研制、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用
隨著塑料成型技術(shù)的不斷發(fā)展，模具新材料、模具加工新技術(shù)和模具新工藝方面的開(kāi)發(fā)已成為當(dāng)前模具工業(yè)生產(chǎn)和科研的主要任務(wù)之一。十多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在塑料行業(yè)投入了大量的資金和研究力量，取的了許多成果。例如：材料方面有預(yù)硬鋼、馬氏體時(shí)效鋼、耐腐蝕鋼等，模具加工技術(shù)方面有廣泛應(yīng)用仿形加工、電加工、數(shù)控加工及微機(jī)控制加工等；另外，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)也進(jìn)入了實(shí)用階段。
全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸? 出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
加入世貿(mào)組織后，我國(guó)將獲得一個(gè)更加穩(wěn)定的國(guó)際經(jīng)貿(mào)環(huán)境，從而有利于我國(guó)的改革開(kāi)放．有利于我國(guó)與各國(guó)、各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)貿(mào)易合作，有利于世界經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。我國(guó)在制定法律法規(guī)時(shí)要遵守WTO的規(guī)則，增加透明度，減少行政干預(yù)等；在市場(chǎng)開(kāi)放方面，需要逐步降低關(guān)稅，取消非關(guān)稅措施，開(kāi)放服務(wù)業(yè)市場(chǎng)等。這無(wú)論在觀念上還是在體制上都會(huì)帶來(lái)一定的變化。我國(guó)加入 WTO同時(shí)也將為各國(guó)、各地區(qū)的貿(mào)易伙伴提供更好、更穩(wěn)定的市場(chǎng)進(jìn)入機(jī)會(huì)。使我國(guó)的投資環(huán)境將更為寬松、透明、穩(wěn)定，我國(guó)的利用外資領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步擴(kuò)大，我國(guó)的市場(chǎng)體系將更加完善和發(fā)達(dá)。國(guó)內(nèi)和國(guó)外模具企業(yè)都可以從中得到更多的機(jī)會(huì)和收益。
4.塑料模具的分類
按塑件成型方本法不同可分為：
注射模
注射模又稱注塑模。注射成型主要是通過(guò)注射機(jī)把粒狀塑料或粉狀塑料熔融后注射成型成塑料制品，它主要用于熱塑性和熱固性塑料。
壓縮模
壓縮模又稱壓塑模。它主要是通過(guò)把預(yù)熱過(guò)的塑料直接壓入模具型腔，由于化學(xué)反應(yīng)或物理反應(yīng)，使塑料逐漸硬化成型。
壓鑄模
壓鑄模又稱傳遞模。
擠出模
擠出模常稱擠出機(jī)頭。擠出成型是利用擠出機(jī)筒內(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)加壓的方式，連續(xù)地將塑化好的、呈熔融狀態(tài)的物料從擠出機(jī)的機(jī)筒中擠出成型。
氣動(dòng)成型模
氣動(dòng)成型模包括中空吹塑成型模、真空成型模、壓縮空氣成型模等。
5.典型塑料注射模具的結(jié)構(gòu)組成
塑料注射成型模具主要用于成型熱塑性塑料制件，近年來(lái)在熱固性塑料的成型中也得到了日趨廣泛的應(yīng)用。由于塑料注射成型模具的適用性比較廣，而且用這種方法成型塑料制件的內(nèi)在和外觀質(zhì)量均較好，生產(chǎn)效率特別高，所以塑料注射模具已日益引起人們的重視。注射模具 的結(jié)構(gòu)的合理性，將直接影響塑件的成型質(zhì)量、生產(chǎn)效率、勞動(dòng)強(qiáng)度、模具壽命和成本等。一副典型的注射模具可由以下幾部分組成：
成型零件
成型零部件是指動(dòng)、定模部分有關(guān)組成型腔的零件。如成型零件內(nèi)表面的凸模和成型塑件外表面的凹模以及各種成型桿、鑲件等。
合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)模和定模在合模時(shí)準(zhǔn)確對(duì)合，以保證塑件形狀和尺寸的精確度，并避免模具中其他零件發(fā)生碰撞和干涉。常用的合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具型腔所流經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料穴等。
側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)
當(dāng)塑件的側(cè)向有凹凸形狀的孔或凸臺(tái)時(shí)，在開(kāi)模推出塑件之前， 必須先把成型塑件側(cè)向凹凸形狀的型芯從塑件上脫開(kāi)，塑件方能順利脫模。
推出機(jī)構(gòu)
推出機(jī)構(gòu)是指分型后將塑件從模具中推出的裝置，又稱脫模機(jī)構(gòu)一般情況下，推出機(jī)構(gòu)由推桿、推桿固定板、推板、主流道拉料桿、復(fù)位桿及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)所組成。常見(jiàn)的推出機(jī)構(gòu)有推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推薦板推出機(jī)構(gòu)等。
加熱和冷卻系統(tǒng)
加熱和冷卻系統(tǒng)亦稱溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它是為了滿足注射成型工藝對(duì)模具溫度的要求而設(shè)置的，其作用是保證塑料熔體的順利充型和塑件的固化定型。注射模具中是設(shè)置冷卻回路還是設(shè)置加熱裝置要根據(jù)塑料品種塑件成型工藝來(lái)確定，冷卻系統(tǒng)一般是在模具上開(kāi)設(shè)水道，加熱系統(tǒng)則在模具內(nèi)部或四周安裝加熱元件。
排氣系統(tǒng)
在注射成型成型過(guò)程中，為了將型腔中的氣體及注射成型過(guò)程中塑料本身?yè)]發(fā)出來(lái)的氣體排出模外，以避免它們?cè)谒芰先垠w充型過(guò)程中造成氣孔或充不滿等缺陷，常常需要開(kāi)設(shè)排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)是在分型面上有目的地開(kāi)設(shè)幾條排氣槽許多模具的推桿或活動(dòng)型芯與模板之間的配合間隙可起排氣作用。小型塑料制件的排氣量不大，因此可直接利用分型面排氣。
支承零部件
用來(lái)安裝固定或支承成型部件及前述的各部分機(jī)構(gòu)的零部件均稱為支承零部件。支承零部件組裝在一起，可以構(gòu)成注射模具的基本骨架。
1.2課題介紹
設(shè)計(jì)題目：噴液式化妝品瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)
圖1.1為零件二維圖，圖1.2為零件的三維圖。零件雖小，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和模具的制造加工工藝出發(fā)盡量簡(jiǎn)化模具的結(jié)構(gòu)。零件厚度為1.5 mm，最大直徑、寬度分別為17，16mm。
該零件的表面和配合面除要求沒(méi)有缺陷、毛刺，沒(méi)有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
圖1.1塑件總體尺寸
圖1.2塑件3D圖
第二章 塑件工藝分析
2.1 塑件材料及其工藝特性分析
2.1.1塑件材料基本特性
1.聚丙烯無(wú)味、無(wú)色、無(wú)毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更輕。密度僅為0.90-0.91g/cm3。它不吸水、光澤好、易著色。
2.聚丙烯的屈服強(qiáng)度、抗拉、抗壓強(qiáng)度和硬度及彈性比聚乙烯好。
3.定向拉伸后的聚丙烯可制作鉸鏈，其具有特別高的抗彎曲疲勞強(qiáng)度，如用聚丙烯注射成型的一體鉸鏈(蓋和本體合一的各種容器)，經(jīng)過(guò)7×107次開(kāi)閉彎折未產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象。
4.聚丙烯的熔點(diǎn)為164～1700C，其耐熱性好，能在1000C以上的溫度下進(jìn)行消毒滅菌。聚丙烯耐低溫的使用溫度可達(dá)-150C，在低于－350C時(shí)會(huì)脆裂。聚丙烯的高頻絕緣性能好，而且由于其不吸水，絕緣性能不受濕度的影響。聚丙烯在氧、熱、光的作用下極易解聚、老化，所以必須加入防老化劑。
2.1.2成型工藝條件
1.結(jié)晶性料，吸濕性小，可能發(fā)生熔融破裂，長(zhǎng)期與熱金屬接觸易發(fā)生分解；
2.流動(dòng)性極好，溢邊值0.03mm左右；
3.聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷卻的冷卻回路；冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)散熱緩慢；
4.成形收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，方向性強(qiáng)；
5.注意控制成形溫度，料溫低方向性明顯，尤其低溫高壓時(shí)更明顯，模具溫度低于500C以下塑件不光澤，易產(chǎn)生熔接不良，流痕；90℃以上時(shí)易發(fā)生翹曲、變形，因此，適宜模溫為800C左右，不可低于500C（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低）；
6.塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口、尖角，以避免應(yīng)力集中。
7.注射壓力：60~100MPa
2.1.3塑件材料用途
聚丙烯可用于制作各種機(jī)械零件如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件；可作水、蒸汽、各種酸堿等的輸送管道，化工容器和其他設(shè)備的襯里、表面涂層；可制造蓋和本體合一的箱殼，各種絕緣零件，并用于醫(yī)藥工業(yè)中。
2.2塑件結(jié)構(gòu)工藝分析
2.2.1 結(jié)構(gòu)分析
從零件圖上分析，該零件總體形狀是圓筒形，里面有一個(gè)Φ4mm、高7.5mm的小圓筒抽芯和有一個(gè)Φ4mm的側(cè)抽芯，還有加強(qiáng)筋，該塑件屬于一般復(fù)雜程度。如下圖2.1示
圖2.1液式化妝品瓶蓋零件3D圖
2.2.2尺寸精度分析
該塑件沒(méi)有什么重要尺寸，尺寸精度為5到6級(jí)。由以上分析可見(jiàn)，該零件的尺寸精度為低精度，對(duì)應(yīng)的模具的相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。
該塑件形狀簡(jiǎn)單，是一個(gè)較薄的圓形制品，壁厚最大處為3.5mm，最小壁厚處為0.8mm，壁厚差不多，較均勻，為了便于從成型零件上順利脫出塑件，塑件的精度為一般精度，即塑件的精度等級(jí)是MT3級(jí)。
2.2.3表面質(zhì)量分析
該零件的表面和配合面除要求沒(méi)有缺陷、毛刺，沒(méi)有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
2.2.4方案確定
方案一:斜導(dǎo)柱與側(cè)滑快同時(shí)安裝在定模
方案二: 斜導(dǎo)柱固定在定模、側(cè)滑塊安裝在動(dòng)模
經(jīng)分析，綜合考慮各方面的因素，方案一較合理。
第三章 注射機(jī)型號(hào)的確定
3.1計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
1.計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注射機(jī)及確定型腔參數(shù)。經(jīng)計(jì)算塑件的體積為V=1677.19立方毫米，計(jì)算塑件的質(zhì)量，根據(jù)《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》中13頁(yè)表1-4 常用熱塑性塑料成形條件知：PP的密度為：
p=0.90～0.91 g/cm3 (3.1)
選p＝0.90 g/cm3
故塑件的質(zhì)量為：
w=v×p=1677.19×0.90=9.03g (3.2)
2.經(jīng)moldflow分析模具的鎖模力如圖3.1所示。
圖3.1 moldflow塑件鎖模力分析圖
3.經(jīng)moldflow分析注射壓力所處位置如下圖3.2所示
圖3.2 moldflow分析 注射位置壓力圖
4.采用一模四腔的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸、注射機(jī)所需壓力和現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注射機(jī)XS-ZS-22型。根據(jù)《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》103頁(yè) 表3.1 常用國(guó)產(chǎn)注射機(jī)的規(guī)格和性能表。
型號(hào)
XS-ZS-22(臥式)
螺桿（柱塞）直徑（mm）
Φ20
注射壓力（MPa）
75
鎖模力（KN）
50
最大成型面積（c㎡）
130
模具厚度 最大
180mm
模具厚度 最小
60mm
最大開(kāi)合模行程（mm）
160
噴嘴 球半徑（mm）/孔直徑（mm）
12/2
動(dòng)定模固定板尺寸/mm
250×280
表3.1 國(guó)產(chǎn)注射機(jī)的規(guī)格和性能
3.2塑件注射工藝參數(shù)的確定
1.經(jīng)過(guò)moldflow分析推薦工藝參數(shù)如下圖3.3所示
圖3.3 moldflow分析推薦工藝參數(shù)
2.查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》47頁(yè)表3.2各種塑料的注射工藝參數(shù)，選用螺桿式注射機(jī)各溫度為
噴嘴溫度：170～190 模具溫度：40～80
料筒溫度：前段：180～200 中段：200～220 后段：160～170
第四章 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括；分型面的選擇，模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列方式和冷卻水道布局以及澆口位置，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
4.1分型面選擇
為了將塑件從閉合的模腔中取出，為了取出澆注系統(tǒng)凝料，或?yàn)榱藵M足模具的動(dòng)作要求，必須將模具的一些面分開(kāi)，這些可分開(kāi)的面可統(tǒng)稱為分型面。分開(kāi)型腔取出塑件的面叫型腔分型面。塑件在型腔中的方位選擇是否合理，將直接影響模具總體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。一般應(yīng)盡量避免與開(kāi)合模方向垂直或傾斜的側(cè)向分型和抽芯，使模具結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單。為此，在選擇塑件在型腔中的方位時(shí)，要盡量避免與開(kāi)合模方向垂直或傾斜的方向有側(cè)孔側(cè)凹。
在選擇分型面位置時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1.分型面在塑件外形最大輪廓處；
2.便于塑件順利脫模；
3.保證塑件的精度要求；
4.滿足塑件的外觀要求；
5.便于模具加工制造；
6.減少塑件在合模分型面上的投影面積，可靠鎖模避免漲模溢料現(xiàn)象；
7.有利于排氣；
8.保證抽心機(jī)構(gòu)順利抽芯。
模具設(shè)計(jì)中分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來(lái)選擇分型面。根據(jù)塑件的形狀和尺寸，采用平直分型面，分型面的位置和形狀如圖4.1所示。
圖4.1 平直分型面示意圖
4.2確定型腔的排列方式
型腔數(shù)量的確定主要是根據(jù)制品的質(zhì)量、投影面積、幾何形狀、制品精度、批量以及經(jīng)濟(jì)效益來(lái)確定，以上這些因素有時(shí)是相互制約的，在確定設(shè)計(jì)方案時(shí)必須進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證滿足其主要條件。
型腔數(shù)量確定之后，便進(jìn)行型腔的排列。型腔的排列涉及模具尺寸、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的平衡、抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、鑲件及型心的設(shè)計(jì)以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以上這些問(wèn)題又與分型面及澆口的位置選擇有關(guān)，所以在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，要進(jìn)行必要的調(diào)整，以達(dá)到比較完善的設(shè)計(jì)。
本塑件在注射時(shí)采用一模四件，即模具需要四個(gè)型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素，擬采取如圖4.2所示的型腔排列方式：
圖4.2 型腔排列方式示意圖
該塑件有側(cè)向抽芯，這種排列方式的最大優(yōu)點(diǎn)是料流長(zhǎng)度較短，易充滿型腔，成型周期短。
4.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理不僅對(duì)塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且還于塑件所用的塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān)，因此這是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
澆注系統(tǒng)是指模具中注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。流注系統(tǒng)包括主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體充滿型腔，并將注射壓力傳遞到模腔的各個(gè)部位,以獲得組織致密、外觀清晰、表面光潔和尺寸精確的塑件。
采用普通澆注系統(tǒng)時(shí)，制件脫模后還需將澆注系統(tǒng)凝料從制件上切除（點(diǎn)澆口除外）。凝料可再加以回收利用。因此，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在不影響制件質(zhì)量的前提下盡量減小流道尺寸，以減小流道回料。
4.4主流道設(shè)計(jì)
根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》103頁(yè)表4-2常用國(guó)產(chǎn)注射機(jī)的規(guī)格和性能
查得型號(hào)XS-ZS-22(臥式) 注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸為噴嘴前端孔徑d0=Φ2mm；噴嘴前端球面半徑R0=12mm。則主流道主要尺寸可根據(jù)如下計(jì)算獲得：
主流道小端直徑：
d=d0+(0.5～1) mm＝3mm； (4.1)
主流道球面半徑：
R=R。+（1～2）mm＝13mm； (4.2)
球面配合高度ｈ＝3～5㎜， ?。瑁?㎜；
主流道錐角α＝2°～6°， 取α＝3°；
主流道長(zhǎng)度Ｌ≤60㎜，?。蹋?5㎜；
主流道大端直徑：
(4.3)
主流套材料：T10A，熱處理：HRC50～55
為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑r=4 mm的圓弧過(guò)渡。
1.主流道襯套的結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖4.3所示
圖4.3 澆口套形式及尺寸
2.主流道襯套的固定
澆口套與模板間配合采用H7/m6的過(guò)渡配合，與定位圈采用H9/f9的配合
4.5分流道設(shè)計(jì)
圓形截面分流道的缺點(diǎn)：其的加工要以分型面為界分成兩半進(jìn)行加工才利于凝料脫出，這種加工的工藝性不佳，其模具閉合后難以保證兩半圓對(duì)準(zhǔn)。
梯形截面分流道的優(yōu)點(diǎn)：容易加工，且塑料熔體熱量散失及流動(dòng)阻力均不大。
比較以上的兩種形式，再考慮加工的經(jīng)濟(jì)性，采用梯形截面分流道更符合設(shè)計(jì)的要求，故本模具的分流道設(shè)計(jì)形式采用了梯形截面分流道的形式。分流道截面形狀如圖4.4所示。
圖4.4 分流道截面形狀
經(jīng)查表計(jì)算 取H=4 L= 22 b＝6 點(diǎn)澆口長(zhǎng)度： Lg = 1mm
4.6澆口設(shè)計(jì)
根據(jù)本塑件外觀的特點(diǎn)要求光滑，所以澆口選擇考慮下面兩種方案。
方案一：采用點(diǎn)交口形式，點(diǎn)澆口的優(yōu)點(diǎn)：熔融塑料流通過(guò)澆口時(shí)流速增高,加上摩擦力的作用，塑料流的溫度升高。這樣，能獲得外形清晰，表面光澤的塑件。開(kāi)模后點(diǎn)澆口可自動(dòng)拉斷，有利于自動(dòng)化操作。去除澆口以后，塑件上留下的痕跡不明顯，不影響塑件表面的美觀。確定澆口的位置很靈活。點(diǎn)澆口的缺點(diǎn)：注射壓力損失較大，對(duì)塑件成型不利。模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，一般采用雙分型面模具(三開(kāi)模)才便于脫出澆道凝料。由于澆口附近的流速過(guò)高，造成分子高度定向，增加局部應(yīng)力，易發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象。為此，必須采取如圖-4所示的補(bǔ)救方法； 即在不影響塑件使用的前提下，加大澆口對(duì)面塑件的壁厚，并使其呈圓弧過(guò)渡。大型塑件采用一個(gè)點(diǎn)澆口時(shí)易產(chǎn)生翹曲變形，故應(yīng)采用多個(gè)點(diǎn)澆口同時(shí)進(jìn)料。
方案二：采用潛伏式澆口，潛伏式澆口進(jìn)料澆口一般都在塑件的內(nèi)表面或側(cè)面隱蔽處，不影響制品外觀。制品成型后，在頂出時(shí)會(huì)與塑件自動(dòng)拉斷。因此，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。由于潛伏式澆口可設(shè)置在制品表面見(jiàn)不到的筋、柱上，成型時(shí)不會(huì)在制品表面留下由于噴射帶來(lái)的噴痕和氣紋。根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，對(duì)比方案一和方案二，選用潛伏澆口較為理想。
設(shè)計(jì)時(shí)考慮選擇從壁厚為1.5 mm處進(jìn)料，且模具結(jié)構(gòu)采用鑲拼式型芯，有利于排氣，采用截面為矩形的潛伏澆口，初選尺寸為如圖4.5所示，其中錐角取10°～20°，傾斜角為420～45°試模時(shí)修正。
圖4.5潛伏式澆口形式
塑件moldflow網(wǎng)格厚度診斷如下圖4.6所示。
圖4.6 moldflow網(wǎng)格厚度分析
澆口位置的選擇需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝及特征、成型質(zhì)量和技術(shù)要求，并綜合分析塑料熔體在模內(nèi)的流動(dòng)性、成型條件等因素。通?？煽紤]一下原則：
1.盡量縮短流動(dòng)距離；
2.澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚最厚處；
3.必須盡量減少或避免熔接痕；
4.應(yīng)有利于型腔中氣體的排除；
5.考慮分子定向的影響；
6.避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)；
7.不在承受彎曲和沖擊載荷的部位設(shè)置澆口；
8.澆口位置的選擇應(yīng)考慮塑件外觀質(zhì)量；
綜上所述，再根據(jù)塑件側(cè)抽的特點(diǎn)，澆口位置如圖4.7所示。
圖4.7 澆口的位置分布圖
4.7成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.7.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.經(jīng)moldflow分析氣穴分布圖如下圖4.8所示。
圖4.8 moldflow氣穴分布位置圖
2.模具采用一模四件的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工難易程度和材料的價(jià)值利用等因素，凹模采用整體式型腔結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是牢固、不易變形，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。結(jié)構(gòu)如圖4.9所示
圖4.9型腔
如上圖成型型腔在定模板上，根據(jù)分流道與澆口的設(shè)計(jì)要求，分流道與澆口均開(kāi)設(shè)在定模型板和凹模板上。
4.7.2凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模主要是與凹模結(jié)合構(gòu)成模具的型腔座，其凸模（主型芯與分型芯）采用鑲嵌結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)如圖4.10所示：
圖4.10 型芯
4.8合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.8.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
1.長(zhǎng)度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出8~12mm,以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。
2.形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)形或半球形，以使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)向孔。
3.材料 導(dǎo)柱應(yīng)有硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，故采用T8A經(jīng)淬火處理，硬度為50~55HRC；導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra=0.8μm,導(dǎo)向部分Ra為0.8~0.4μm，取0.5μm。
4.布置 導(dǎo)柱應(yīng)合理均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度（導(dǎo)柱中心到模具邊緣通常為導(dǎo)柱直徑的1~1.5倍）。
5.配合精度 導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/m6的過(guò)渡配合；導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分采用H7/f7間隙配合。
6.具體尺寸如表4.1（單位：mm）
7.導(dǎo)柱總長(zhǎng) 定模導(dǎo)柱為70mm，動(dòng)模導(dǎo)柱為55mm。
表4.1 導(dǎo)柱零件尺寸
d(f7)
基 本 尺 寸
極 限 偏 差
定 模 導(dǎo) 柱
16
-0.018
-0.025
動(dòng) 模 導(dǎo) 柱
16
-0.018
-0.025
4.8.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
1.材料：T8A 熱處理：硬度HRC50~55，應(yīng)低于導(dǎo)柱。
2.配合精度：Ⅰ型導(dǎo)套用H7/r6配合鑲?cè)肽０濉?
3.具體尺寸如表4.2（單位：mm）
d(H7)
基 本 尺 寸
極 限 偏 差
定 模 導(dǎo) 套
16
+0.018
0
動(dòng) 模 導(dǎo) 套
16
+0.018
0
表4.2 導(dǎo)套零件尺寸
第五章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算
本模具中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均法計(jì)算。查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》知：PP的收縮率為1.0%~2.5%，故平均收縮率為：
Scp=(1.0+2.5)/2=1.75%, (5.1)
考慮到模具制造的現(xiàn)有條件，模具公差：
δ=△/3。 (5.2)
5.1型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》189頁(yè)表4.4-5按平均收縮率計(jì)算模具成型零件工作尺寸的公式表
型腔徑向尺寸
Dm＝［(1+Scp)d-x)］=17.12 （x＝0.75） (5.3)
型芯徑向尺寸
dm＝［(1+Scp)D-x)］＝14.08 （x＝0.75） (5.4)
型腔深度尺寸
Hm＝［(1+Scp)h-x)］=16.14 （x＝0.6） (5.5)
型芯高度尺寸
hm＝［(1+Scp)H+x)］＝7.5 （x＝0.6） (5.6)
中心距 Lm＝［(1+Scp)L)］ (5.7)
型腔內(nèi)凸臺(tái)或孔的中心線至側(cè)壁距離
Lm＝［(1+Scp)L)］ (5.8)
型芯上凸臺(tái)或孔的中心線至側(cè)壁距離
Lm＝［(1+Scp)L)］ (5.9)
5.2型腔側(cè)壁厚度和底版厚度計(jì)算
在塑料制品的成型過(guò)程中，塑料熔體在型腔中產(chǎn)生很高的壓力，使型腔發(fā)生變形甚至破裂。型腔的變形，不但影響塑件的尺寸精度，還可能使拼合處產(chǎn)生間隙，形成溢料飛邊。變形過(guò)大，甚至?xí)绊懰芗捻樌撃?。為了保證模具的強(qiáng)度、剛度，應(yīng)根據(jù)模具零件的結(jié)構(gòu)和工作時(shí)的受力狀況進(jìn)行必要的強(qiáng)度、剛度計(jì)算。對(duì)大型模具，應(yīng)以剛度計(jì)算為主，對(duì)小型模具，以強(qiáng)度計(jì)算為主。
5.2.1壁厚的計(jì)算
查《塑料模具設(shè)計(jì)師指南》和《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》156頁(yè)
按剛度條件計(jì)算
(5.10)
p-------型腔內(nèi)塑料熔體壓力，取p =60MPa
h1-----型腔側(cè)壁高度 H1=16mm
E------型腔材料彈性模量
中碳鋼E＝2.1×100000MPa
[δ] 按《塑料模具設(shè)計(jì)師指南》表4.4-13算
(5.11)
（w＝r）
經(jīng)計(jì)算得：S≥12.99mm
取S＝13mm
5.2.2型腔底板厚度計(jì)算
查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》157頁(yè)
按強(qiáng)度計(jì)算
(5.12)
取P＝60MPa r＝8.5mm
[δ]------模具強(qiáng)度計(jì)算的許用應(yīng)力，一般中碳鋼[δ]＝160MPa
計(jì)算得：h＝4.53mm
5.3模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：
1.冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大
2.冷卻水道離模具型腔表面的距離
3.水道出入口的布置a)澆口處加強(qiáng)冷卻和b)冷卻水道的出入口溫差應(yīng)盡量小。
4.冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮方向設(shè)置
5.冷卻水道內(nèi)不應(yīng)有存水和產(chǎn)生回流的部位，應(yīng)暢通無(wú)阻。
6.水管接頭的部位要設(shè)置在不影響操作的方向。
7.冷卻水道的布置應(yīng)避開(kāi)塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位
8.考慮水的密封防漏措施。
型腔表面的溫度與水道孔徑、孔間距、孔至型腔表面的距離和冷卻水的溫度等因素有關(guān)。為了保證冷卻系統(tǒng)具有足夠的冷卻能力，為保證冷卻的均勻性，在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，冷卻水孔數(shù)量應(yīng)盡量多，孔徑盡量大，如圖5.1所示，圖5.1（a）型腔表面溫度較均勻，制品內(nèi)應(yīng)力小，變形小、精度高。圖5.1（b）型腔表面溫度差較大，冷卻不均勻。為保證傳熱效果，水道中水應(yīng)處于絮流狀態(tài)，一定的孔徑應(yīng)有一定的流量與之想對(duì)應(yīng)。
（a）型腔 （b）型腔
圖5.1冷卻水道布置方式
根據(jù)中間板的厚度和型腔尺寸，參考設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦值，在中間板中開(kāi)設(shè)5條直通式冷卻水道，直徑為10㎜。由于型芯是采用鑲拼組合，而且不規(guī)則，又有頂桿，故在型芯中不能開(kāi)設(shè)冷卻水道。又由于本塑件比較薄，只在型腔中開(kāi)設(shè)冷卻水道是可行的，為了單位時(shí)間內(nèi)帶走更多的熱量，同時(shí)平衡型芯處較熱的情況，要提高冷卻液的壓力，即單位時(shí)間的流量。
冷卻水道和外界的連接采用標(biāo)準(zhǔn)件水嘴連接。
1.冷卻水孔至型腔表面距離相等
為使塑件均勻冷卻，當(dāng)塑件的壁厚均勻時(shí)，冷卻水孔與型腔表面的距離最好相等，分布盡量與型腔輪廓相吻合，如圖5.2（a）所示。當(dāng)塑件壁厚不均勻時(shí)，厚壁處應(yīng)加強(qiáng)冷卻，如圖5.2（b）所示。冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)適當(dāng)，一般可為10～15mm，過(guò)大會(huì)影響冷卻效果，過(guò)小會(huì)導(dǎo)致模腔表面溫差增大。冷卻水孔間距離不宜太大或太小，一般在（1.7～3）之間。
圖5.2（a）冷卻水道布置方式
圖5.2 （b）冷卻水道布置方式
2.澆口處加強(qiáng)冷卻
當(dāng)塑件熔體剛充滿模腔時(shí)，澆口附近溫度最高，離澆口越遠(yuǎn)處，溫度越低，為保證冷卻均勻，對(duì)澆口處應(yīng)加強(qiáng)冷卻。進(jìn)水口設(shè)置在靠近澆口處，出水口設(shè)置在遠(yuǎn)離澆口處。
3.降低進(jìn)出口的溫差
為使整個(gè)塑件冷卻均勻一致，提高塑件質(zhì)量，當(dāng)模腔各處溫度要求較均勻時(shí)，則必須盡量降低冷卻水進(jìn)出口的溫差，一般情況下冷卻水進(jìn)出口的溫差應(yīng)在5攝氏度以下，精密塑件應(yīng)控制在2攝氏度左右。一般可通過(guò)并聯(lián)水道或改變水孔的排列方式來(lái)降低進(jìn)出是水口的溫差。如圖5.3所示，圖5.3（a）所示形式水孔過(guò)長(zhǎng)，進(jìn)出口水的溫差較大，圖5.3（b）所示形式進(jìn)出水口的溫差則較小，冷卻效果好。
圖5.3（a）冷卻水道方式
圖5.3（b）冷卻水道方式
(1)冷卻水孔避開(kāi)熔接縫
冷卻水孔不宜設(shè)在靠近熔接縫處，以免影響熔接牢固。
(2)便于加工清理
冷卻水通道要易于加工，便于清理，水孔不宜過(guò)小，一般為6～12mm。
(3)密封可靠
當(dāng)冷卻水道設(shè)在模具零件的結(jié)合面上或穿過(guò)模具零件的結(jié)合面時(shí)，應(yīng)密封可靠，不能在結(jié)合面上產(chǎn)生泄露現(xiàn)象。另外進(jìn)出口處、堵頭也應(yīng)有很好的密封。
本塑件在注射成型時(shí)不要求有太高的模溫，因而在模具上不設(shè)加熱系統(tǒng)。
5.4模具閉合高度的確定
根據(jù)支撐與固定零件的設(shè)計(jì)中提供的數(shù)據(jù)，確定模具的閉合高度為
H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7 (5.13)
= 20+15+25+25+25+50+20=180 mm
第六章 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核
模具開(kāi)模后為了便于取出制件，要求有足夠的開(kāi)模距離，而注射機(jī)的開(kāi)模行程是有限制的。因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行注射機(jī)開(kāi)模行程的校核。對(duì)于帶有不同形式的鎖模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，其最大開(kāi)模行程有的與模具厚度有關(guān)，有的則與模具厚度無(wú)關(guān)。
6.1注射機(jī)最大開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān)時(shí)的校核
對(duì)于具有液壓—機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，其最大開(kāi)模行程系由肘桿機(jī)構(gòu)和合模液壓缸的沖程決定，不受模具厚度的影響，模厚變化時(shí)可由注射機(jī)模厚調(diào)節(jié)裝置調(diào)整，使注射機(jī)動(dòng)定模板之間的距離與實(shí)際模厚相適應(yīng)。故校核時(shí)只需使注射機(jī)最大開(kāi)模行程大于模具所需的開(kāi)模距離，即
S最大≥S
式中S最大---------注射機(jī)最大開(kāi)模行程，mm
S--------------模具所需要開(kāi)模距離，mm
6.2注射機(jī)最大開(kāi)模行程與模具厚度有關(guān)時(shí)的校核
對(duì)具有側(cè)向抽芯時(shí)的最大開(kāi)模行程，當(dāng)模具需要利用開(kāi)模動(dòng)作完成側(cè)向抽芯時(shí)，開(kāi)模行程的校核應(yīng)考慮側(cè)向抽芯所需的開(kāi)模行程。
若設(shè)完成側(cè)向抽芯所需的開(kāi)模行程為Hc ，當(dāng)Hc≤H1 + H2時(shí)，Hc對(duì)開(kāi)模行程沒(méi)有影響，用
smax =sk- Hm≥H1 + H2 +α+(5~10)mm (6.1)
公式進(jìn)行校核。
當(dāng)Hc≥H1 + H2時(shí)，可用Hc代替前述校核公式中的H1 + H2進(jìn)行校核。
式中Sk---------------注射機(jī)與固定模板之間的最大開(kāi)距, mm
Hm--------------模具厚度, mm
本模具的外形尺寸為160mm×200 mm×180 mm。XS-ZS-22型注射機(jī)模板最大安裝尺寸為250 mm×280 mm，故能滿足模具的安裝要求。
由上述的計(jì)算模具的閉合高度H=180 mm，XS-ZS-22型注射機(jī)所允許模具的最小厚度為60mm，最大厚度為180 mm，即能滿足Hmin ≤H ≤ Hmax 安裝要求。
XS-ZS-22型注射機(jī)的最大開(kāi)模行程S=160mm，滿足出件要求為：
S≥H 1+H2+α+（5～10） (6.2)
=17 mm+16 mm+（5～10） mm
=（38～43） mm
H1---制品的推出距離 H2-----制品的總高度
可見(jiàn)，注射機(jī)的開(kāi)模行程足夠。
6.3注射量校核
模具型腔能否充滿與注射機(jī)允許的最大注射量密切相關(guān)，設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)保證注射模內(nèi)所需溶體總量在注射機(jī)實(shí)際的最大注射量的范圍內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射機(jī)的最大注射量是其允許最大注射量（額定注射量）的80%：
m1—單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積
m2—澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積
m—注射機(jī)最大注射量
nm1 + m2≤80%m (6.3)
m1= 1.68mL m2=2.92mL
nm1+m2 = 6.72+ 2.92＝9.64（mL）
m=22(mL)
22×80%=17.6mL
可見(jiàn)，注射機(jī)最大注射量足夠。
6.4模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸的校核
Hmin< H < Hmax
Hmin—注射機(jī)允許的最小模厚
Hmax—注射機(jī)允許的最大模厚
H—閉合高度
Hmin =60mm < H=180mm < Hmax =180mm符合要求。
6.5注射壓力的校核
塑料制件成型所需要的注射壓力是由塑料品種、注射機(jī)類型、噴嘴形式、塑件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸和澆注系統(tǒng)的壓力損失等因素決定的。對(duì)黏度大的塑料，壁薄、流程長(zhǎng)的塑件，注射壓力需大些。柱塞式注射機(jī)壓力損失較螺桿式大，注射壓力也需大些。
成型所需的注射壓力P=60MPA
XS-ZS-22注射機(jī)額定注射壓力75MPA
PE≥PZ 注射機(jī)壓力足夠。
6.6鎖模力的校核
注射成型時(shí)，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。如果這一數(shù)值超過(guò)了注射機(jī)允許使用的最大成型面積，則成型過(guò)程中將會(huì)出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)必需滿足下面關(guān)系：
nＡ1+Ａ2<Ａ
Ａ=4×53.38+102.35=315.87㎜2<90cm2
式中Ａ－注射機(jī)允許使用的最大成型面積（㎜2）；
Ａ1－單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（㎜2）；
Ａ2－澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（㎜2）
為了可靠地鎖模，不使成型過(guò)程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力于塑件和澆注系統(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：
(nＡ1+Ａ2)P
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