塑料水杯的模具設(shè)計(jì)與加工-杯蓋和杯子塑料模具【全套含CAD圖紙】
塑料水杯的模具設(shè)計(jì)與加工-杯蓋和杯子塑料模具【全套含CAD圖紙】,全套含CAD圖紙,塑料,水杯,模具設(shè)計(jì),加工,杯蓋,杯子,塑料模具,全套,CAD,圖紙
摘 要
本文介紹了塑料水杯蓋的成型工藝，及模具成型結(jié)構(gòu)對(duì)塑件質(zhì)量的影響，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、頂出系統(tǒng)、模具成型部分和總裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)模具結(jié)構(gòu)方案、模具工作過(guò)程以及加工注意事項(xiàng)的詳細(xì)分析與論述。近年來(lái)CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過(guò)程的3D分析正在塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。我感覺(jué)UG開(kāi)模相對(duì)于CAD開(kāi)模有相對(duì)簡(jiǎn)單，2D圖采用CAD制圖，開(kāi)模采用UG制圖。
在設(shè)計(jì)中對(duì)模具的整體結(jié)構(gòu)及模具非標(biāo)準(zhǔn)的零件經(jīng)過(guò)分析，對(duì)其各種參數(shù)進(jìn)行了校核，且繪制了圖紙。設(shè)計(jì)過(guò)程中，重點(diǎn)突出了造型設(shè)計(jì)，成型零件設(shè)計(jì)，模架設(shè)計(jì)三個(gè)重要工作，在設(shè)計(jì)中用到了分流道側(cè)澆口澆注系統(tǒng)。在其中造型分模中遇到一定的困難，但是通過(guò)努力最終得以解決。這次設(shè)計(jì)是對(duì)塑件及模具CAD/CAM、UG的一次大膽嘗試，相信對(duì)實(shí)際生產(chǎn)會(huì)有一定的指導(dǎo)意義。
另外，本次杯子我選擇了增大杯子的內(nèi)徑，上下上下兩個(gè)杯蓋，下杯蓋與杯底留有一定的空間，可成放茶葉、咖啡、方便人們生活，大的杯徑可讓杯子多盛放東西，需要時(shí)還可以用做飯盒，兩個(gè)不同的杯蓋還可以交換使用。本次設(shè)計(jì)以有內(nèi)螺紋的杯蓋為主，杯體為輔。
關(guān)鍵詞：塑料水杯；塑料杯蓋；注塑模設(shè)計(jì)；CAD/CAM
Abstract
This paper introduces the forming process of plastic cups, influence and mold structure on the quality of plastic parts, the design of gating system, the ejector design system, molding part and final assembly structure, the die structure scheme,Detailed analysis and discusses the working process of the mould and processing notices, try hard to let readers know the design process of injection mold.In recent years, CAD/CAM technology has developed into a relatively mature technologies, the technology of mould CAD/CAM hardware and software, the price has been reduced to small and medium-sized enterprises generally acceptable degree, 3D analysis of 3D design and molding process of plastic parts and mold is playing a more and more important role in the plastic mold industry.But I feel UG mold mold is relatively simple compared to CAD, 2D map using CAD drawing, mold using UG mapping.
In the design of the overall structure of die and die on the non-standard parts according to the analysis, the various parameters of the check, and the mapping of the drawings.In the design process, focused on the design, the design of molding parts, mold design are three important work, the shunt side gate system used in the design of. There are some difficulties in the other part, but through hard work finally settled.The design of plastic parts and mold CAD/CAM, UG is a bold attempt, I believe there will be some guiding significance for practical production.
In addition, the cup I chose the diameter of the cup, up and down two cup cover, a cup cover and a cup bottom have a certain space, can be put in the tea, coffee, convenient for people living, large cup size can let the cup to hold things, when required, can be used as a lunch box, two different cup cover can also be used. This design mainly with the internal thread of the cup cover.
Key words：Plastic cup; Plastic cup cover; Injection mold design; CAD/CAM
I
目 錄
摘 要 III
ABSTRACT IV
目 錄 V
1 緒論 1
1.1選題依據(jù)及意義 1
1.2 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 1
1.2.1 中國(guó)模具工業(yè)概況 1
1.2.2 存在問(wèn)題和主要差距 3
2 塑件的分析 4
2.1 塑件技術(shù)要求分析 4
2.1.1 塑件的幾何形狀 4
2.1.2 塑件的工藝結(jié)構(gòu) 5
2.2.1 注塑成型工藝參數(shù) 5
2.2.2 注塑成型特點(diǎn) 8
2.3 HDPE注射成型條件 8
3 模具型腔的設(shè)計(jì) 9
3.1 型腔數(shù)目的確定 9
3.2 注射機(jī)的選擇 9
3.2.1 額定注射量 9
3.2.2 鎖定鎖模力 10
3.2.3 額定注射壓力 10
3.2.4 G54-S200/400型注射機(jī)與模具關(guān)系 10
3.2.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
3.3 分型面的選擇 11
3.4 脫模斜度 12
3.5 成型零件的設(shè)計(jì) 12
3.6 型腔及型芯尺寸計(jì)算 12
3.6.1 型腔的尺寸計(jì)算 13
3.6.2 型芯尺寸的計(jì)算 15
3.7 排氣槽的設(shè)計(jì) 16
3.8 型腔的強(qiáng)度校核 16
3.8.1 材料選擇 16
3.8.2 強(qiáng)度校核 16
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18
4.1 澆注系統(tǒng)的分析 18
4.2 主澆道的設(shè)計(jì) 18
4.3 分流道的設(shè)計(jì) 18
4.4 澆口的設(shè)計(jì) 19
5 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
5.1脫內(nèi)螺紋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
5.2 頂桿位置 21
5.3 頂桿的強(qiáng)度計(jì)算 22
6 模具結(jié)構(gòu)的零件設(shè)計(jì) 23
6.1 零件尺寸設(shè)計(jì)要求 23
6.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套 23
6.3 定位圈與澆口套 23
6.4 推桿 24
6.5 限位釘 24
6.6 復(fù)位桿 24
6.7 螺釘及銷(xiāo) 24
7 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25
7.1 型腔上的冷卻系統(tǒng)裝置 25
7.2 根據(jù)已布好的水道計(jì)算水量 25
8 總結(jié)與展望 28
8.1總結(jié) 28
8.2不足之處及未來(lái)展望 28
致謝 29
參考文獻(xiàn) 30
III
塑料杯子的模具設(shè)計(jì)與加工
1 緒論
1.1選題依據(jù)及意義
在畢業(yè)實(shí)習(xí)期間，通過(guò)觀察、詢問(wèn)及老師的指導(dǎo)對(duì)注塑模有了近一步的了解。鑒于此，以塑料水杯為塑件，進(jìn)行注塑模設(shè)計(jì)。
一個(gè)國(guó)家模具生產(chǎn)能力的強(qiáng)弱，水平的高低，直接影響著許多工業(yè)部門(mén)的新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和舊產(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。采用模具生產(chǎn)制件具有生產(chǎn)效益高、質(zhì)量好、切削少、節(jié)約能源和原材料、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。模具成型已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，成為多種成型工藝中最有潛力的發(fā)展方向。而注塑模又是模具生產(chǎn)中采用最普遍的方法。世界塑料成型模具中，約60%為注塑模。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，模具工業(yè)已成為五大支柱產(chǎn)業(yè)—機(jī)械、電子、汽車(chē)、石油化工和建筑的基礎(chǔ)。隨著社會(huì)的發(fā)展，它將發(fā)揮更加重要的作用。
1.2 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開(kāi)發(fā)能力，隨著我國(guó)加入WTO，我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
我國(guó)的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識(shí)。在電子、汽車(chē)、電機(jī)、電器、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型（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。目前，全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)。我國(guó)對(duì)模具工業(yè)的重視程度也提上日程。1998年3月，國(guó)務(wù)院頒發(fā)的《關(guān)于當(dāng)前工業(yè)技術(shù)改造政策重要的決定》中，模具被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位，生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位。隨后的1999年和2002年，在國(guó)家計(jì)委和科技部發(fā)布的《當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》、《當(dāng)前國(guó)家優(yōu)先鼓勵(lì)發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)指南（目錄）》及《當(dāng)前國(guó)家鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》中，模具都被列入其中。這些都說(shuō)明了模具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中地位。
1.2.1 中國(guó)模具工業(yè)概況
中國(guó)雖然在很早以前就制造和使用模具，但一直未形成產(chǎn)業(yè)。由于長(zhǎng)期以來(lái)模具制造一直作為保證企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的手段被視為生產(chǎn)后方，因此一直發(fā)展緩慢。1984年成立了這個(gè)模具工業(yè)協(xié)會(huì)，1987年模具首次被列入機(jī)電產(chǎn)品目錄，當(dāng)時(shí)全國(guó)共有生產(chǎn)模具的廠點(diǎn)6000家，總產(chǎn)值約為30億元。隨著中國(guó)改革開(kāi)放的日益深入，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)進(jìn)程的加快，模具及其標(biāo)準(zhǔn)件、配套件作為產(chǎn)品，制造生產(chǎn)的企業(yè)大量出現(xiàn)，模具工業(yè)得到快速發(fā)展。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，企業(yè)的模具生產(chǎn)技術(shù)提高很快，規(guī)模不斷發(fā)展，提高很快。
1988年至1992年，國(guó)家委托中國(guó)模協(xié)和機(jī)械院在全國(guó)范圍內(nèi)組織了上百個(gè)模具企業(yè)和有關(guān)科研單位、大專(zhuān)院校，共同對(duì)模具關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，取得了豐碩成果。這些成果主要有：沖壓模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，料模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，鑄壓模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，鑄造模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，模具表面處理技術(shù)模具材料，模具加工關(guān)鍵設(shè)備，模具壽命研究等方面，由于這些成果的取得及推廣應(yīng)用，使中國(guó)模具技術(shù)前進(jìn)了一大步。
“七五|”后期和“八五”期間，國(guó)家為模具工業(yè)加大了投入，分批分期改造了一批具有特色專(zhuān)長(zhǎng)的專(zhuān)業(yè)模具廠和模具標(biāo)準(zhǔn)件廠，引進(jìn)了一大批模具加工關(guān)鍵設(shè)備及精密塑料模、級(jí)進(jìn)模、精沖模等設(shè)計(jì)制造技術(shù)。這對(duì)提高中國(guó)模具技術(shù)及生產(chǎn)水平越到了推動(dòng)作用。同時(shí)，許多大專(zhuān)院校開(kāi)始設(shè)計(jì)模具專(zhuān)業(yè)，由前聯(lián)邦德國(guó)和日本援建及中國(guó)自己投資興辦的模具技術(shù)培訓(xùn)中心，也陸續(xù)建立模具技術(shù)發(fā)展及技術(shù)工人的培養(yǎng)開(kāi)始步入軌道。
20世紀(jì)90年代以來(lái)，中國(guó)在汽車(chē)行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開(kāi)始采用CAD/CAM技術(shù)，國(guó)家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車(chē)公司作為CIMS應(yīng)用示范點(diǎn)，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開(kāi)發(fā)了汽車(chē)車(chē)身與覆蓋件模具CAD/CAM軟件系統(tǒng)，在模具和設(shè)計(jì)制造中得到了實(shí)際應(yīng)用，取得了效益?，F(xiàn)在，吉林大學(xué)和湖南大學(xué)也成功地開(kāi)發(fā)出了汽車(chē)覆蓋件模具的CAD/CAM系統(tǒng)，并達(dá)到了較高水平，在生產(chǎn)中得到應(yīng)用，收到良好效果。
1994年，國(guó)家在上海交通大學(xué)建立了模具CAD國(guó)家開(kāi)發(fā)研究中心，在鄭州工學(xué)院建立了橡塑模具國(guó)家工程研究中心，使中國(guó)模具CAD/CAE/CAM研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工作得到了進(jìn)一步發(fā)展，新的成果不斷出現(xiàn)。
由于CAD/CAE/CAM的應(yīng)用，特別是20世紀(jì)80年代開(kāi)始中國(guó)許多模具制造廠從國(guó)外引進(jìn)了許多軟件，包括沖壓模、級(jí)進(jìn)模、塑料模、壓鑄模、橡膠模、玻璃模、擠壓模等相應(yīng)軟件，使中國(guó)模具設(shè)計(jì)制造水平有很大提高，也產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)技術(shù)和社會(huì)效益。但由于人才缺乏和基礎(chǔ)工作較差，引進(jìn)的軟件未能很好應(yīng)用及發(fā)揮其應(yīng)有的效益現(xiàn)象普遍存在，這是今后應(yīng)十分重視和有待解決的問(wèn)題。
中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)除要繼續(xù)發(fā)展生產(chǎn)能力外，更重要的是今后要重在行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整及技術(shù)的發(fā)展方向上下更大的功夫。結(jié)構(gòu)調(diào)整方向，主要是指企業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整應(yīng)向?qū)I(yè)化方向發(fā)展，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中高檔模具發(fā)展，進(jìn)出口結(jié)構(gòu)向增加出口減少進(jìn)口的方向發(fā)展。技術(shù)發(fā)展主要是精密塑料模、成型工業(yè)與模具結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，中高檔汽車(chē)覆蓋件模具成型分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)；多功能附和模具、符合加工、激光技術(shù)、高速切削、超精度加工及拋光技術(shù)、快速成型及快速經(jīng)濟(jì)模具在模具設(shè)計(jì)制造上的應(yīng)用?？傮w來(lái)看，中國(guó)模具工業(yè)將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展。
中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)現(xiàn)在是亞洲協(xié)會(huì)聯(lián)合會(huì)（FADMA）和國(guó)際模辦（ISTA）成員單位。負(fù)責(zé)中國(guó)模具行業(yè)與國(guó)際同行的交流合作。該協(xié)會(huì)在中國(guó)沒(méi)成功地舉辦了許多次模具技術(shù)國(guó)際會(huì)議，也多次成功地組織了國(guó)內(nèi)模具界人士達(dá)到國(guó)外參加模具技術(shù)國(guó)際會(huì)議。近年來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)基本上每年都組織國(guó)內(nèi)主要模具生產(chǎn)企業(yè)的廠長(zhǎng)（經(jīng)理）、總工程師和技術(shù)人員參與國(guó)際模具經(jīng)貿(mào)等技術(shù)交流，參加國(guó)外的國(guó)際模具展覽會(huì)。這些國(guó)際交往都促進(jìn)了中國(guó)模具技術(shù)水平的提高和模具工業(yè)的發(fā)展，收到了很好的效果。
由中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)和上海貿(mào)易促會(huì)共同主辦的中國(guó)國(guó)際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會(huì)（每逢雙年5月）至2004年已成功舉辦了十屆。由于他的展覽規(guī)模、展品水平、展覽效果一屆好于一屆，因此經(jīng)國(guó)際展覽聯(lián)盟（UFI）考察和研究決定，自1996年第六屆開(kāi)始，該展覽會(huì)已正式成為UFI成員。自此以后，展覽會(huì)發(fā)展情況更好，現(xiàn)在已成為國(guó)際模具技術(shù)和經(jīng)貿(mào)交流的盛會(huì)，促進(jìn)了中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展。
現(xiàn)在，中國(guó)已能生產(chǎn)精度達(dá)2μm的多工位級(jí)進(jìn)模，壽命可達(dá)2億沖次以上。在大型塑料模具方面，中國(guó)已能生產(chǎn)34英寸大屏幕彩電和65英寸背投影式電視的塑殼模具，10kg大容量洗衣機(jī)全套塑料件模具及汽車(chē)保險(xiǎn)杠，整體儀表板等塑料模具。在精密塑料模具方面，中國(guó)已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具多行腔小模數(shù)齒輪模具及精度達(dá)5μm的2560腔塑封模具等。在大型精密復(fù)雜鑄模方面，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體踏板壓鑄模和汽車(chē)后橋齒輪箱壓鑄模及汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的鑄造模具。在汽車(chē)覆蓋件模具方面，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)中高檔新型轎車(chē)的部分覆蓋件模具。子午線輪胎活絡(luò)模具，鋁合金和塑料門(mén)窗異材擠出成型模，精鑄或樹(shù)脂快速成型拉延模等，也已達(dá)到相當(dāng)高水平，可與進(jìn)口模具媲美。
近年來(lái)，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快了主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品，塑料模和壓鑄模比例增大；專(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量及其能力增加較快，“三資”及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來(lái)說(shuō)，以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方快于北方。目前，發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份上廣大和浙江，江蘇、上海、安徽、山東等地區(qū)進(jìn)年來(lái)發(fā)展也很快。
1.2.2 存在問(wèn)題和主要差距
目前，我國(guó)模具總量雖然已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，模具水平也有了很大提高，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，也要比加拿大、英國(guó)、西班牙、葡萄牙、韓國(guó)、新加坡等國(guó)家落后。存在的問(wèn)題和差距主要表現(xiàn)為以下四方面：
⑴ 總量供不應(yīng)求，國(guó)內(nèi)的模具自己率只有70%左右。其中，中低檔模具供過(guò)于求。中高檔模具自己率僅50%。
⑵ 企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)不合理。國(guó)內(nèi)模具生產(chǎn)廠中自產(chǎn)自己率達(dá)60%，而國(guó)外70%以上為商品模具；屬大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽模具的比例不足30%，而國(guó)外大50%以上。進(jìn)出口之比2004年為3.7∶1，實(shí)進(jìn)口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量最大的國(guó)家。
⑶ 模具產(chǎn)品水平要比國(guó)際水平低很多，而許多模具的生產(chǎn)周期卻比國(guó)際水平長(zhǎng)。
⑷ 開(kāi)發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。國(guó)內(nèi)，每個(gè)職工平均每年制造1萬(wàn)美元左右，而國(guó)外每個(gè)職工每創(chuàng)造15~20（甚至25~30）萬(wàn)美元。與國(guó)際水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。
2 塑件的分析
2.1 塑件技術(shù)要求分析
塑件的技術(shù)要求包括幾何形狀、壁厚的均勻程度、工藝圓角、脫模斜度等。而這些塑件上的要求是否能符合塑件工藝的要求就要重新分析。如果不符合塑件工藝要求的，就必須在不影響制品使用的前提下采取修改。
2.1.1 塑件的幾何形狀
圖2.1 塑件圖
圖2.2 塑件圖
參照塑件，為整個(gè)保溫杯的蓋子和杯身,從中可以看出杯蓋為圓筒形帶內(nèi)螺紋，螺紋用于配合擰緊；杯身為長(zhǎng)圓筒形帶外螺紋。由于杯蓋內(nèi)螺紋需要用到齒輪脫內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，杯身我們將設(shè)計(jì)成帶側(cè)抽結(jié)構(gòu)，兩樣零件結(jié)構(gòu)上不合適放在一套模里做出產(chǎn)品來(lái)，所以在這里我們采用上下兩蓋脫內(nèi)螺紋為一套模具，杯身為另外一套。脫內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在這里我們以本套模具為主要論述點(diǎn)，詳細(xì)論述脫內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)的模具設(shè)計(jì)。所有尺寸是按塑件公差等級(jí)5級(jí)控制的，即在模具制造中采用公差I(lǐng)T5級(jí)精度。還有其他一些尺寸均不影響配合尺寸，也按SJ—1732—T8中的7級(jí)精度控制。
2.1.2 塑件的工藝結(jié)構(gòu)
從制品中測(cè)得壁厚約為5~10mm。從圖中可以看出塑件上最小的圓角為R5，而在HDPE中的塑件工藝圓角是：內(nèi)圓角為0.5T，外圓角為1.5T。因此只要制件上的圓角于此基準(zhǔn)均可滿足要求，故選擇時(shí)可按其美觀去考慮選擇其相應(yīng)的圓角尺寸。
該制品的塑件材料為HDPE，根據(jù)該材料的最小脫模斜度10以上。因?yàn)閷?shí)際中還要考慮其外觀線條及形狀的美觀可根據(jù)實(shí)際確定其脫模斜度只要小于最小脫模斜度就能滿足塑件的制造工藝特性及技術(shù)要求。
2.2 塑料成型特性
塑件材料為高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，簡(jiǎn)稱為“HDPE”），是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹(shù)脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。某些種類(lèi)的化學(xué)品會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，例如腐蝕性氧化劑（濃硝酸），芳香烴（二甲苯）和鹵化烴 （四氯化碳）。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介電強(qiáng)度高，使其很適用于電線電纜。中到高分子量等級(jí)具有極好的抗沖擊性，在常溫甚至在-40F低溫度下均如此。
HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹(shù)脂。高密度聚乙烯為無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)臭的白色顆粒，熔點(diǎn)約為130℃，相對(duì)密度為0.941~0.960。它具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具有較高的剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度好。介電性能，耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性亦較好。熔化溫度220~260℃。對(duì)于分子較大的材料，建議熔化溫度范圍在200~250℃之間。高密度聚乙烯是種白色粉末顆粒狀產(chǎn)品，無(wú)毒、無(wú)味；結(jié)晶度為80%～90%，軟化點(diǎn)為125～135℃，使用溫度可達(dá)100℃；硬度、拉伸強(qiáng)度和蠕變性優(yōu)于低密度聚乙烯；耐磨性、電絕緣性、韌性及耐寒性均較好，但與低密度絕緣性比較略差些；化學(xué)穩(wěn)定性好，在室溫條件下，不溶于任何有機(jī)溶劑，耐酸、堿和各種鹽類(lèi)的腐蝕；薄膜對(duì)水蒸氣和空氣的滲透性小、吸水性低；耐老化性能差，耐環(huán)境開(kāi)裂性不如低密度聚乙烯，特別是熱氧化作用會(huì)使其性能下降，所以，樹(shù)脂需加入抗氧劑和紫外線吸收劑等來(lái)提高改善這方面的不足。高密度聚乙烯薄膜在受力情況下的熱變形溫度較低，這一點(diǎn)應(yīng)用時(shí)要注意。
2.2.1 注塑成型工藝參數(shù)
1、溫度
在注塑成型時(shí)需控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度等。
（1） 料筒溫度 料筒溫度應(yīng)控制在塑料的粘流溫度Tf (對(duì)結(jié)晶型塑料為熔點(diǎn)Tm和熱分解溫度Td) 之間。
料筒溫度直接影響到塑料熔體充模過(guò)程和塑件的質(zhì)量。料筒溫度高，有利于注射壓力向模具型腔內(nèi)傳遞，另外，使熔體粘度降低，提高流動(dòng)性，從而改善成型性能，提高生產(chǎn)率，降低制品表面粗糙度。但料筒溫度過(guò)高時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，塑料的熱降解量增大，塑件的質(zhì)量會(huì)受到很大影響。
（2） 噴嘴溫度 選擇噴嘴溫度時(shí)，考慮到塑料熔體與噴孔之間的摩擦熱能使熔體經(jīng)過(guò)噴嘴后出現(xiàn)很高的溫升，為防止熔體在直通式噴嘴可能發(fā)生的“流涎現(xiàn)象”，通常噴嘴溫度略低于料筒的最高溫度。但對(duì)于熱固性塑料一般都將噴嘴溫度的取值高于料筒溫度，這樣一方面使其自身具有良好的流動(dòng)性，另一方面又能接近硬化溫度的臨界值，即保證了注射成型，又有利于硬化定型。
（3） 模具溫度 模具溫度主要影響塑料在型腔內(nèi)的流動(dòng)和冷卻，它的高低決定于塑料的結(jié)晶性、塑件的尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求以及其他工藝條件（熔料溫度、注射壓力及注射速度、成型周期等）。如對(duì)于熔體粘度高的非結(jié)晶型塑料應(yīng)采用較高的模溫，塑件壁厚大時(shí)模溫一般要高，以減小內(nèi)應(yīng)力和防止塑件出現(xiàn)凹陷等缺陷。對(duì)于熱固性塑料模具溫度一般較高，通?？刂圃?50~220 ℃度范圍，另外動(dòng)模溫度有時(shí)還需要比定模高出10~15 ℃，這樣會(huì)更有利于塑件硬化定型。
模具溫度根據(jù)不同塑料的成型條件，通過(guò)模具的冷卻（或加熱）系統(tǒng)控制。
對(duì)于要求模具溫度較低的塑料，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS塑料、聚氯乙烯等應(yīng)在模具上設(shè)冷卻裝置，對(duì)模具溫度要求較高的塑料，如聚碳酸脂、聚砜、聚甲醛、聚苯醚等應(yīng)在模具上設(shè)加熱系統(tǒng)。
2、壓力
注塑成型過(guò)程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種。
（1） 塑化壓力 塑化壓力又稱背壓，是注塑機(jī)螺桿頂部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)受到的壓力。增加塑化壓力能提高熔體溫度，并使溫度分布均勻，但增加塑化壓力會(huì)降低塑化速率、延長(zhǎng)成型周期，甚至可能導(dǎo)致塑料的降解。一般操作中，塑化壓力應(yīng)在保證塑件質(zhì)量的前提下越低越好，具體數(shù)值隨所選用的塑料品種而變化，通常很少超過(guò)6 MPa。如聚酰胺塑化壓力必須較低，否則塑化速率將很快降低。注射熱固性塑料時(shí)一般塑化壓力都比熱塑性塑料取的小，約為3.4~5.2 MPa并在螺桿啟動(dòng)時(shí)可以接近于零。但要注意的是，背壓力如果過(guò)小，物料易充入空氣，使計(jì)量不準(zhǔn)確，塑化不均勻。
（2） 注射壓力 注射壓力是指柱塞或螺桿頭部注射時(shí)對(duì)塑料熔體所施加的壓力。它的作用，一是克服塑料熔體從料筒流向型腔時(shí)的阻力，保證一定的充模速率，二是對(duì)塑料熔體進(jìn)行壓實(shí)。注射壓力的大小，取決于塑料品種、注射機(jī)類(lèi)型、模具澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、尺寸與表面粗糙度、模具溫度、塑件的壁厚及流程大小等多種因素。近年來(lái)，采用注塑流動(dòng)模擬的計(jì)算機(jī)分析軟件，可對(duì)注射壓力進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。總的來(lái)說(shuō)，確定注射壓力的原則是：
① 對(duì)于熱塑性塑料，注射壓力一般在40~130 MPa之間。熔體粘度高，冷卻速度快的塑料以及成型薄壁和長(zhǎng)流程的塑件，采用高壓注射有利于充滿型腔：成型玻璃纖維增強(qiáng)塑料時(shí)采用高壓注射有利于塑件表面光潔。其他均應(yīng)選用低壓慢速注射為宜。但要提醒的是，注射壓力過(guò)高，塑件易產(chǎn)生飛邊使脫模困難，另外使塑件產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，甚至成為廢品。注射壓力過(guò)低則易產(chǎn)生物料充不滿型腔甚至根本不能成型等現(xiàn)象。
② 對(duì)于熱固性塑料，由于熔料中填料較多，粘度較大，且在注射過(guò)程中對(duì)熔體有溫升要求，注射壓力一般要選擇大一些，常用范圍約為100~170 MPa。
③ 在其他條件相同的情況下，柱塞式注塑機(jī)作用的注塑壓力應(yīng)比螺桿式的大，因?yàn)樗芰显谥阶⑺軝C(jī)料筒內(nèi)的壓力損失比螺桿式的大。
為了保證塑件的質(zhì)量，對(duì)注射速度（熔融塑料在噴嘴處的噴出速度）常有一定的要求。一般高壓注射時(shí)注射速度高，低壓注射時(shí)速度低。塑件的壁厚對(duì)注射速度取值的影響很大，一般厚壁塑件采用較低的注射速度，反之則相反。
型腔充滿后，注射壓力的作用在于對(duì)模內(nèi)熔料的壓實(shí)。在生產(chǎn)中，壓實(shí)時(shí)的壓力等于或小于注射時(shí)所用的注射壓力。如果注射和壓實(shí)的壓力相等，往往可使塑件的收縮率減小，尺寸波動(dòng)較小，但會(huì)造成脫模時(shí)的殘余應(yīng)力較大，成型周期過(guò)長(zhǎng)。對(duì)結(jié)晶型塑料如聚甲醛，壓實(shí)壓力大可以提高塑料的熔點(diǎn)，使脫模提前進(jìn)行，因而成型周期不一定增長(zhǎng)。如壓實(shí)壓力小于注射壓力，則塑件的性能及脫模與上述情況相反。
3、時(shí)間（成型周期）
完成一次注塑過(guò)程所需的時(shí)間稱為注塑成型周期。它包括以下幾部分：
（1）注射時(shí)間 注射時(shí)間包括充模時(shí)間、保壓時(shí)間和合模冷卻時(shí)間。其中保壓時(shí)間和冷卻時(shí)間合計(jì)為總的冷卻時(shí)間。充模時(shí)間直接反比于充模速率，生產(chǎn)中約為3~5s。保壓時(shí)間就是對(duì)塑料的壓實(shí)時(shí)間，在整個(gè)注射時(shí)間中所占比例較大，約為20~120 s。冷卻時(shí)間以保證塑件脫模時(shí)不引起變形為原則，一般約為30~120 s。生產(chǎn)中注射時(shí)間一般在0.5~2min，厚大件可達(dá)5~10 min。
（2）其他時(shí)間（輔助時(shí)間）包括開(kāi)模、脫模、涂脫模劑、安放嵌件、合模等時(shí)間。
成型周期直接影響勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備的利用率，因此，在生產(chǎn)中，在保證塑件質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量縮短成型周期中各階段的時(shí)間。其中，注射時(shí)間和冷卻時(shí)間對(duì)塑件質(zhì)量起著決定性的作用，要根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。
（3）常用塑料的注塑成型工藝參數(shù)見(jiàn)表2-1。
表2-1 常用塑料的注塑工藝條件
塑 料 品 種
注射溫度/℃
注射壓力/MP
成形收縮率/%
聚乙烯
180~280
49~98.1
1.5~3.5
硬聚氯乙烯
150~200
78.5~196.1
0.1~0.5
聚丙烯
200~260
68.7~117.7
1.0~2.0
聚苯乙烯
160~215
49.0~98.1
0.4~0.7
聚甲醛
180~250
58.8~137.3
1.5~3.5
聚酰胺（尼龍66）
240~350
68.7~117.7
1.5~2.2
ABS
236~260
54.9~172.6
0.3~0.8
聚碳酸酯
250~300
78.5~137.3
0.5~0.8
2.2.2 注塑成型特點(diǎn)
注塑成型是塑料模塑成型的一種重要方法,生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用。它具有以下幾方面的特點(diǎn)：
1、 成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑件。
2、對(duì)成型各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng)。目前，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可用此種方法成型，某些熱固性塑料也可采用注塑成型。
3、生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。
4、注塑成型所需設(shè)備昂貴，模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本高，所以注塑成型特別適合大批量生產(chǎn)。
2.2.3 注塑成型設(shè)備
注塑機(jī)是利用塑料成型模具將熱塑性塑料或熱固性塑料原料制成塑料制件的注射成型設(shè)備，也是應(yīng)用最廣的塑料成型設(shè)備。
2.2.4注塑機(jī)結(jié)構(gòu)組成
注射成型機(jī)通常由注射裝置、合模裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)等組成。注射裝置使塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的速度和壓力將一定量的熔料注射進(jìn)模具型腔。合模裝置也稱鎖模裝置，保證注射模具可靠地閉合，實(shí)現(xiàn)模具開(kāi)、合動(dòng)作以及頂出制件。液壓和電器控制系統(tǒng)保證注射機(jī)按預(yù)定工藝過(guò)程的要求，如壓力、溫度、速度和時(shí)間，和動(dòng)作程序準(zhǔn)確有效工作。
2.3 HDPE注射成型條件
注射機(jī)類(lèi)型 螺桿式
比重（克/厘米2） 1.03—1.07
計(jì)算收縮率（%） 0.3—0.8
預(yù)熱溫度（℃ ） 80—85°
時(shí)間 （小時(shí)） 2—3
料筒溫度： 后段：150—170°
中段：165—180°
前段：180—200°
噴嘴溫度： 170—180°
模具溫度： 50—80°
注射壓力（公斤/厘米2） 600—1000公斤/厘米2
成形時(shí)間（秒）： 注射時(shí)間：29—90秒 高壓時(shí)間：0—5秒
冷卻時(shí)間：20—120秒 總周期：50—220秒
螺桿轉(zhuǎn)速： 30r/min
適用注射類(lèi)型： 螺桿式 柱塞式
后處理： 方法：紅外線燈、烘箱
溫度：70°
時(shí)間：2—4小時(shí)
3 模具型腔的設(shè)計(jì)
3.1 型腔數(shù)目的確定
本套模具做上下兩個(gè)外蓋，需要脫內(nèi)螺紋，綜合考慮生產(chǎn)效率和產(chǎn)品布局，采用兩模一腔。
圖3.1 杯蓋型腔
3.2 注射機(jī)的選擇
為了保證正常的生產(chǎn)和獲得良好的塑件，在模具設(shè)計(jì)中要選擇合適的注射機(jī)，為此必須了解注射機(jī)的性能與安裝模具關(guān)系。
3.2.1 額定注射量
由公式校核：0.8C≥G，其中C為注射機(jī)最大注射量，G為塑件和澆注系統(tǒng)的總重量，由UG測(cè)兩塑件體積基本一樣為：V塑=124.0cm3,M塑=117.8g；澆注系統(tǒng)體積V澆=2.3cm3，M澆=2.2g可以得到G=124×2+2.2=250.2g從而求得注射機(jī)的最大注射量為17.6g，而根據(jù)此值可以選擇注射量與此相近的，但必須大于此值的注射機(jī)，故選用G54-S200/400型注射機(jī)。
G54-S200/400型注射機(jī)規(guī)范及特性：
螺桿直徑： 55mm
最大理論注射容量： 200-400cm3
注射壓力： 109MPa
鎖模力： 2.5t
最大注射面積： 645cm3
最大模具厚度H： 406 mm
最小模具厚度H1： 206 mm
模板最大距離L0： 600 mm
噴嘴球面半徑R： 18 mm
噴嘴孔徑d： 4 mm
噴嘴移動(dòng)距離： 210 mm
3.2.2 鎖定鎖模力
由鎖模力與成型面積的關(guān)系確定:
（3.1）
其中：——合模部分的鎖模力(N)
K—安全系數(shù) 約為1~1.2
F—塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積(mm2)
—型腔的平均壓力 35Mpa
塑件與澆注系統(tǒng)的投影面積有UG計(jì)算約為：S=2.92cm2安全系數(shù)取1.2。從上面可得：
所以注射機(jī)的合模壓力足夠。
3.2.3 額定注射壓力
如果只考慮注射機(jī)的最大注射量，最大成型面積和鎖模力來(lái)確定注射機(jī)是不夠的，有些塑件由于形狀及塑料的因素需要足夠的注射壓力，才能順利成型。為此，選用注射機(jī)注射壓力必須大于成型所需的注射壓力即：
式中P注—由選得的注射機(jī)型號(hào)相關(guān)資料為146Mpa，而由塑料的成型條件可知為146Mpa。
由塑件的成型條件可知注射成型壓力70～100Mpa．即146Mpa大于70～100Mpa，因此注射機(jī)能滿足成形條件要求。
3.2.4 G54-S200/400型注射機(jī)與模具關(guān)系
① G54-S200/400型注射機(jī)的閉合高度與模具關(guān)系。模具厚度與注射機(jī)閉合高度必須滿足，從注射機(jī)規(guī)范及特性中可知模具厚度700mm不在165～406mm之間。
② 注射機(jī)的開(kāi)模行程與模具的關(guān)系．這是考慮到模具在脫模時(shí)所需要的行程是否在注射機(jī)的開(kāi)模行程之間，確保塑件能順利取下，注射機(jī)的最大限度開(kāi)模行程為260mm，當(dāng)模具開(kāi)模頂出塑件的余量5～10mm，即開(kāi)模行程為S１＝Ｈ＋H１＋H２+（5-10）mm才能保證模具符合生產(chǎn)要求。
③ 注射機(jī)的拉桿間距與模具的關(guān)系。在考慮之前，應(yīng)以最輕松的方法裝模，即保證模具的縱橫兩向尺寸，每個(gè)尺寸都在拉桿間距之內(nèi)，但在設(shè)計(jì)時(shí)其縱橫尺寸都大于拉桿間距．有兩種方法解決，一是臥放進(jìn)再裝，二是拆掉水管后再放，但臥放的尺寸不能大于拉桿的間距。
④ 定位孔的直徑，在模具上的定位圈尺寸應(yīng)與注射機(jī)上的定位孔相配合．由注射機(jī)的規(guī)范和特性得知定位孔徑為?所以在模具上應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的定位圈與之配合。
⑤ 推出桿孔的位置：注射機(jī)中推桿為?22，孔距為230mm。為兩側(cè)頂出，由此在模具的動(dòng)模板中應(yīng)有相應(yīng)的孔徑?23～?25的孔和孔距230mm相對(duì)應(yīng)。
⑥ 噴嘴孔徑與球面半徑，為保證噴嘴與澆口套很好接觸不溢料，孔徑為4mm，澆口套的孔應(yīng)大0.5～1㎜，球面半徑R12在澆口套中相應(yīng)為R13～R14。
⑦ 安裝螺孔的位置及孔徑：模具直接采用螺釘固定，或螺釘和壓板一起固定，但模具中的安裝螺釘尺寸，應(yīng)與注射機(jī)的螺孔相對(duì)應(yīng)。
通過(guò)以上校合可知G54-S200/400不滿足要求，我們需要選更大一型號(hào)的注塑機(jī)XS-ZY-1000，最大裝模高度可達(dá)700mm,可知滿足要求。
3.2.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類(lèi)型。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開(kāi)合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。錐面定位機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的精密對(duì)中定位。
導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。
設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有：
1、合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度，導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險(xiǎn)斷面上。通常設(shè)在長(zhǎng)邊離中心線的1/3處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對(duì)稱布置，或不等直徑對(duì)稱布置。
2、導(dǎo)柱工作部分長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面高出6～8 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。
3、導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時(shí)可采取更低的配合要求，導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6，導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/m6。配合長(zhǎng)度通常取配合直徑的1.5～2倍，其余部分可以擴(kuò)孔，以減小摩擦，降低加工難度。
4、導(dǎo)柱可以設(shè)置在動(dòng)?；蚨＃O(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。
3.3 分型面的選擇
分型面的位置直接影響模具使用制造及塑件質(zhì)量．故必須合理選擇分型面，從以下幾方面考慮：此模具分型面應(yīng)使塑件開(kāi)模時(shí)，留在型芯機(jī)構(gòu)的那部分，而脫模機(jī)構(gòu)在動(dòng)模部分，所以分型面是設(shè)在動(dòng)模和定模分界面上，這樣的分型面有利于排氣。
圖 3.2 分型面
3.4 脫模斜度
由于注射制品在冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會(huì)緊緊地包住型芯或型腔中的其它凸起部分，為了便于脫模，防止因脫模力過(guò)大拉傷制品表面。困此要脫模方向平行的制品內(nèi)外表面具有一定的脫模斜度，HDPE材料的脫模斜度的選擇型腔為1°20′，型芯選1°。這值為最小值，有些地方為達(dá)到質(zhì)量的美觀可以增大斜度值。
3.5 成型零件的設(shè)計(jì)
塑件的成型零件，分型芯、型腔．其中型芯的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，型芯是成型整個(gè)大內(nèi)表面的，而在型芯里還有好幾個(gè)小型芯，用以成型內(nèi)表面的細(xì)小結(jié)構(gòu)。由塑件分析可知，塑件外表面光潔度Ra為0.2mm要求較高，對(duì)加工精度提出較高要求。
① 型芯的結(jié)構(gòu)形式：模具是采用兩模一腔的形式布置，為了加工內(nèi)部的螺紋，型芯采用頭部帶螺紋，下部帶齒輪的整體圓柱型芯。
② 型腔結(jié)構(gòu)形式：為了便于加工采用整體鑲?cè)胧健?
3.6 型腔及型芯尺寸計(jì)算
型腔的尺寸計(jì)算包括：型腔、型芯的長(zhǎng)度，徑向、高度尺寸，中心距等。對(duì)配合部分精度，相對(duì)要求高。成型零件工作尺寸的計(jì)算方法有兩種：一種平均法，一種為制品公差法。由于兩種方法計(jì)算的結(jié)果非常接近，一般要求都采用平均法計(jì)算。以下計(jì)算尺寸只是各成型零件的主要尺寸，其余尺寸不做詳細(xì)計(jì)算，（未注尺寸公差按SJ1372-78查得）。其余尺寸計(jì)算方法可參考計(jì)算的過(guò)程。
3.6.1 型腔的尺寸計(jì)算
圖3.3 型腔
計(jì)算型腔徑向尺寸必須以塑件的公稱尺寸到最大尺寸，而公差則為負(fù)偏差。如果塑件上的尺寸不符合這一要求，則可以換算后再進(jìn)行計(jì)算。
HDPE的平均收縮率
（3.2）
凹模徑向尺寸的計(jì)算：
(3.3)
式中 —凹模徑向尺寸；
—塑件外形公稱尺寸；
—塑件的公差值。
塑件尺寸公差根據(jù)《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》中表2-40，GB/T14486——1993模塑件尺寸公差表取MT2——B級(jí)，由尺寸段決定值的大??；
HDPE的平均收縮率
（3.4）
凹模徑向尺寸的計(jì)算：
(3.5)
式中 —凹模徑向尺寸；
—塑件外形公稱尺寸；
—塑件的公差值；
塑件尺寸公差根據(jù)《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》中表2-40，GB/T14486——1993模塑件尺寸公差表取MT2——B級(jí)，由尺寸段決定值的大?。?
------制造公差，=；
------塑件的平均收縮率，。
凹模深度尺寸的計(jì)算：
(3.6)
式中 —凹模的徑向尺寸；
—塑件外形公稱尺寸。
3.6.2 型芯尺寸的計(jì)算
圖3.4 型芯
HDPE的收縮率為1.2～4%，
L1=38 s=0.18 L2=34.75 s=0.18
（3.7）
（3.8）
3.6.3 型芯高度的計(jì)算
h1=13.5 s=0.12
3.7 排氣槽的設(shè)計(jì)
注射機(jī)是先閉模后進(jìn)料的，再充模過(guò)程中，必須把型腔內(nèi)的空氣完全的排除。才能使其充模完全，如若某一局部排氣不良，則該部分的空氣被壓縮而升溫導(dǎo)致熔體熱分解變色，色澤變焦黃。如果滯留在型腔內(nèi)的氣體過(guò)多，還會(huì)形成空洞和充填不足的缺陷，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)出排氣槽。另外排氣槽的位置也要適當(dāng)，本副模具根據(jù)結(jié)構(gòu)及制品形狀，將排氣槽設(shè)置在分型面上的流料終端，同時(shí)還可通過(guò)頂桿與型芯的配合間隙來(lái)排氣的結(jié)構(gòu)如圖3.4所示，考慮排氣的同時(shí)還應(yīng)考慮溢流，由于熔體在型腔內(nèi)的流動(dòng)路徑往往足夠出現(xiàn)匯流現(xiàn)象，匯流時(shí)流體前面的溫度下降，粘度增大，往往不能很好的融合，造成分離影響塑件的強(qiáng)度及外觀現(xiàn)象為避免這樣弊端，可在料流匯合處設(shè)置溢流槽排氣槽寬度b=3～5mm深度h小于0.05長(zhǎng)度l=0.7～1.0mm此后可加深到0.8～1.5mm。此副模具與排氣槽不單獨(dú)設(shè)置。
3.8 型腔的強(qiáng)度校核
3.8.1 材料選擇
在校核形腔強(qiáng)度之前先選擇型腔，型芯的材料。在模具用料中先要考慮模具的使用壽命，塑件的尺寸精度，塑件的復(fù)雜程度及制度的外觀要求來(lái)考慮：
⑴ 模具對(duì)使用壽命跟塑件的生產(chǎn)批量有關(guān)，對(duì)于大批量選用優(yōu)質(zhì)鋼，對(duì)于小批量要求可以低些，此塑件批量為小批量生產(chǎn)。
⑵ 塑件尺寸精度在模具中，如果塑件精度高，其相應(yīng)尺寸精度也高，而高精度產(chǎn)品塑件尺寸極易受模具磨損的影響，為了模具的耐磨，就應(yīng)提高對(duì)鋼材的要求，精度可以低些，此塑件的精度較低。
⑶ 塑件的復(fù)雜程度，制件越復(fù)雜加工就越繁，為了有利于切削，最好是選用易切鋼，且在尺寸數(shù)目多時(shí)宜變形，此塑件并不復(fù)雜。
⑷ 制件的體積大小。制件 體積越大，切削量越大，體積小時(shí)，受到刀具的影響就越大，宜選用質(zhì)量均勻的鋼材，此塑件體積不大。
⑸ 制件的外觀要求：塑件的外表面要求表面粗糙度值為Ra0.2。對(duì)鋼材提出了拋光要求相對(duì)應(yīng)該選用好的鋼材。
從以上的五點(diǎn)分析中的前四點(diǎn)可知，可以選用較低的45號(hào)鋼材，但是從第五點(diǎn)中可以看出45號(hào)鋼材的拋光性只能在表面粗糙度為Ra0.4故不符合要求。所以要放棄45號(hào)鋼材，選用40Cr作模具鋼用。型芯，型腔均要采用40Cr。
3.8.2 強(qiáng)度校核
型腔是采用整體式鑲?cè)胄凸潭ò逯械模榈描偲词叫颓坏谋诤駷?～10mm，模套壁厚為22～25mm。在此表中查找時(shí)是按型腔內(nèi)短邊查找的。故模套強(qiáng)度只適用于短邊，而塑件長(zhǎng)邊則按剛度計(jì)算的。
由于模具采用兩腔相配，中間部分由于受壓力的作用可以相互抵消，故此處變形可以忽略不計(jì)，只要留出澆注系統(tǒng)即可，不需要再作計(jì)算。
支承板強(qiáng)度校核: 其主要是防止型芯從固定板中松出，可以承受一定的成型壓力，由于模腳處于懸空狀態(tài)，由《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2-5-21直接查出，可以直接選用。
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1 澆注系統(tǒng)的分析
① 塑件外表面不允許有料疤，所以澆口不能設(shè)置在外表面上。
② 由于塑件材料可以看出來(lái)，澆口形式可以設(shè)計(jì)成點(diǎn)澆口的形式，對(duì)塑件連接處可以自動(dòng)剪斷，這樣對(duì)于塑件的后道工序加工可以節(jié)省工時(shí)。
綜合分析，采用側(cè)澆口，分流道設(shè)置在瓣合型腔的分型處，方便拿出流道料，側(cè)澆口也由底部進(jìn)入型腔。
4.2 主澆道的設(shè)計(jì)
主澆道通常位于模具中心塑料熔體入口處，它將注射機(jī)噴嘴注出的塑料熔體按序順利地向前流動(dòng)。開(kāi)模時(shí)主流道凝料又能順利的拔出。主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間，甚至塑件的內(nèi)在質(zhì)量。熱塑性塑料的主流道，一般由澆口套構(gòu)成，如圖所示4.1所示。主流道始端直徑D=d+(0.5～1)=4+(0.5～1)=5mm，球面凹坑半徑R2=R1+（0.5～1）=21mm，半錐角2盡可能縮短長(zhǎng)度L（小于60mm為佳）主流道內(nèi)壁粗糙度應(yīng)在R20.8以下，拋光時(shí)應(yīng)沿軸向進(jìn)行拋光，產(chǎn)生側(cè)向凹凸面后，使主流道凝料難以拔出。
圖 4.1 主流道布置
4.3 分流道的設(shè)計(jì)
分流道主要是將來(lái)自主流道的熔融料以較快的速度送到澆口進(jìn)行充模，同時(shí)在保證充滿型腔的條件下，要求分流道的截面大小合適選擇澆道的形狀，應(yīng)以能使融料的熱量損失小，流動(dòng)阻力小，比表面積小等為前提，在圓形，梯形和V形截面澆道形狀中，以圓形為最好，但是加工比較困難點(diǎn)，如圖4.2所示
圖 4.2 分流道布置
4.4 澆口的設(shè)計(jì)
澆口是分流道連通型腔的門(mén)戶，是整個(gè)澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵之所在，在此模具中采用的是小澆口形式。
① 小澆口可以使?jié)部谇昂髢啥诵纬奢^大的壓力差，增加流速，能使充模容易，得到外形清晰的制品。
② 由于澆口的作用使得磨擦增大，有利于熔體的溫度有所補(bǔ)償，同時(shí)降低表面粘度。
③ 小澆口處熔體冷凝較快，當(dāng)型腔充滿后，澆口因冷凝而封閉，使型腔內(nèi)還處于熔融狀態(tài)的塑料不能回流，同時(shí)可隔斷注射壓力對(duì)型腔內(nèi)塑料的后續(xù)作用，可使塑料在無(wú)壓力的狀態(tài)下固化收縮。
④ 澆口處的冷凝料與塑件相連，若澆口處小，可快速切除，且留下疤痕小。
綜合上述的幾點(diǎn)分析:小澆口是適用的，尤其是采用了側(cè)澆口的澆注系統(tǒng)，有二級(jí)分流道，對(duì)于溫度補(bǔ)償有著很大的作用，澆口的尺寸如圖4.2所示：
4.5 冷料井
冷料井位于主流道下面的動(dòng)模板上，如圖4.3所示處于分流道未端。其作用是捕集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量；開(kāi)模時(shí)又能將主流道中冷凝料拉出，冷料井直徑宜稍大于主流道大端直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。
圖4.3 冷料井
圖4.4 杯蓋
5 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
5.1脫內(nèi)螺紋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
脫模機(jī)構(gòu)是一次注射完成后，取出鑄件與澆注系統(tǒng)凝料的裝置，包括脫出和取出兩個(gè)動(dòng)作，及先將塑件與澆注系統(tǒng)凝料等與模具分離，在將塑件和塑料取出。
⑴設(shè)計(jì)原則
脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)置一般遵循以下原則：
1）塑件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開(kāi)模了驅(qū)動(dòng)脫模裝置完成脫模動(dòng)作。
2）由于塑件收縮時(shí)包緊型芯，因此托出力作用點(diǎn)盡量靠近型芯，同時(shí)推力應(yīng)施于塑料剛性和強(qiáng)度最大的部分。
3）結(jié)合合理可靠，機(jī)械的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強(qiáng)度，便與制造與維護(hù)。
4）保證塑件不變形、不損受傷，保證塑件外觀良好。本設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)單的推件板脫模機(jī)構(gòu)和成型塑件的脫模機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)如圖5.1，因?yàn)樵撍芗姆中兔婧?jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，給制造和維護(hù)帶來(lái)方便。
圖5.1 脫內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)
5.2 頂桿位置
① 頂桿應(yīng)設(shè)置于有效的位置，盡量靠近側(cè)邊，推桿孔與側(cè)邊距擬用2mm。從而可以計(jì)算出澆注系統(tǒng)部分的計(jì)算，推桿采用2根，間距由于考慮型芯上設(shè)置冷卻水管將在冷卻系統(tǒng)中確定推桿。
② 推桿的活動(dòng)行程：推桿的活動(dòng)行程即頂出塑件和澆注系統(tǒng)所用的距離在模具中采用了點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)。從前面計(jì)算可得出脫模分流道的行程為：H1=H-16-12=22mm。
③ 開(kāi)模行程的計(jì)算：這與注射機(jī)開(kāi)模形成有關(guān)，并已在注射機(jī)與模具關(guān)系中講到，其行程：S=H+H+H+(5～10)mm，H=12mm，H=22mm，H=22mm，及S=12+22+32+16+10=92mm因此S行程是滿足要求的。
5.3 頂桿的強(qiáng)度計(jì)算
從上述脫模力的計(jì)算中可以得知，當(dāng)內(nèi)螺紋全部抽出來(lái)后已經(jīng)全部脫模，所以在這里我們只需要設(shè)置兩個(gè)小的推桿把塑件輕輕定出一下即可，而在本模具中設(shè)置有2根頂桿，此模具的頂桿的強(qiáng)度就不用再作計(jì)算了。
收藏