湖南科技大學(xué)
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
機(jī)電工程 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 系（教研室）
系（教研室）主任:
（簽名）
年 月 日
學(xué)生姓名: 張 華 珠
學(xué)號(hào): 2031051
專業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
1、設(shè)計(jì)（論文）題目及專題： 某茶杯杯蓋的注塑模具設(shè)計(jì)
2、學(xué)生設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間： 自 2 月 20 日開(kāi)始至 6 月 13 日止
3、設(shè)計(jì)（論文）所用資源和參考資料： 1）圖書(shū)館查閱相關(guān)化妝品容器模具方面的書(shū)籍及科技期刊；
2）網(wǎng)上查閱與課題有關(guān)的情報(bào)資料；
3）到相關(guān)模具生產(chǎn)和研究單位了解有關(guān)情報(bào)資料。
4、設(shè)計(jì)（論文）完成的主要內(nèi)容：1)本模具的設(shè)計(jì)目的、用途及國(guó)內(nèi)外典型同類產(chǎn)品等介紹；
2)本模具的總體結(jié)構(gòu)與工作原理方案選擇設(shè)計(jì)說(shuō)明；
3)本模具的結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能參數(shù)等的設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明；
4)本模具的重要零件的技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明等。
5、提交設(shè)計(jì)（論文）形式（設(shè)計(jì)說(shuō)明與圖紙或論文等）及要求：
1)本模具裝配圖和主要零件圖共折合3.5張A0；
2)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份（5號(hào)字打印不少于40頁(yè)，文中可插自畫(huà)的說(shuō)明圖和表格）；
3)刻碟一張（內(nèi)容為所有電腦設(shè)計(jì)圖和設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)）。
6、發(fā)題時(shí)間： 2006 年 2 月 18 日
指導(dǎo)教師（簽名）： 馬 克 新
學(xué) 生（簽名）：
某型茶杯的杯蓋的注射模設(shè)計(jì)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 作者: 張華珠 指導(dǎo)老師: 馬克新
摘要:模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，而塑料模具又是整個(gè)模具行業(yè)的霸主。我國(guó)的塑料成型模具設(shè)計(jì)，制作技術(shù)比較晚，整體水平還比較低，但近幾年發(fā)展比較迅速。目前單單型腔的模具達(dá)80%以上，仍占主導(dǎo)地位。該設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)多種相似塑件的模具結(jié)構(gòu)參考，設(shè)計(jì)的是聚乙烯塑件（某型口杯蓋），采用的是一模兩腔注射。該產(chǎn)品采用點(diǎn)澆口注射，和整體式型腔設(shè)置。型腔是由兩瓣合模構(gòu)成，利用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型，塑件的螺紋采用強(qiáng)制脫模。。
關(guān)鍵詞：杯蓋；注射模；瓣合模；側(cè)向分型；設(shè)計(jì)；
Design of Injection mold for Cup lid
Machine design & manufacturing and automation
Author: Zhang Huazhu Instructs teacher: Ma Kexin
Abstract:The mold industry is the national economical foundation,and the plastic mold also is the overlord in the entire mold industry. It is quite late which the development of manufacture technology, the overall level is low in our country.But the plastic mold is developing quite rapidly in plastic take- shape mold design area recent year.Now, the single cavity mold is above 80%,and still occupied an important position.By researching many kinds of similarly models, I designed a polyethylene model, which can inject two cavities in one time.The products are pinpoint gated on the side,and adopt integral cavity arrangement.The cavity is formed by two petal mold modules, and side core-pulling is through angle pin. the thread is through forced ejection.
Key words: cup lid; injection mold; petal mold module；side core-pulling；design;
目 錄
前 言
1 概 述 0
1.1 塑料工業(yè)簡(jiǎn)介 1
1.2 我國(guó)塑料模現(xiàn)狀 2
1.3 塑料模發(fā)展趨勢(shì) 2
2 制品的分析 3
2.1 制品(某型口杯蓋)的簡(jiǎn)介 3
2.3 注射成形過(guò)程 3
3 擬訂模具的結(jié)構(gòu)形式 6
3.1確定型腔數(shù)量及排列方式 6
3.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 6
3.3 注塑機(jī)型號(hào)的確定 6
3.4 分型面位置確定 9
3.5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10
3.6 脫模推出機(jī)構(gòu)的確定 20
3.7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22
3.8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
3.9 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 26
3.10 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27
3.11 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 30
3.12 成形零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 32
4 塑料模材料的選用及技術(shù)要求 38
4.1 塑料模材料的性能要求 38
4.2 塑料模零件選材原則 38
4.3 模具的精度要求 40
5 模具工作過(guò)程 42
5.1 成型前的準(zhǔn)備 42
5.2 注射過(guò)程 42
5.3 脫模過(guò)程 42
5.4制品的后處理 43
總結(jié) 44
參考文獻(xiàn) 45
致謝 46
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題 目： 茶杯杯蓋模具設(shè)計(jì)
系 別：
專 業(yè)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
日 期：
畢業(yè)設(shè)計(jì)
題目
茶杯杯蓋模具設(shè)計(jì)
塑
料
模
設(shè)
計(jì)
組
畢
業(yè)
設(shè)
計(jì)
任
務(wù)
一、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容：
1、 封面
2、 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
3、 前言
4、 目錄
5、 塑件的工藝分析（材料特性；成形性能；成形工藝參數(shù)確定）；
6、 模具的基本結(jié)構(gòu)（確定成形方法、型腔布局、分型面、推出方式、是否要側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)形式、注塑機(jī)選擇及模架選擇；）；
7、 設(shè)計(jì)計(jì)算：
A、模具結(jié)構(gòu)及尺寸計(jì)算（如果是用PRO/E或UG設(shè)計(jì)，這一步驟可以省略，但要說(shuō)明如何在PRO/E或UG中設(shè)置）；
B、冷卻系統(tǒng)計(jì)算（確定系統(tǒng)管路直徑并計(jì)算冷卻管路長(zhǎng)度）；
8、 出裝配圖、主要零件圖及主要零件的工藝規(guī)程（確定主要零件如何加工，加工步驟，使用機(jī)床，定位方式，工裝夾具等）；
9、 模具裝配與調(diào)試（安裝模具的注意事項(xiàng)及安裝過(guò)程；試模過(guò)程；設(shè)備調(diào)整；修模事項(xiàng)等）；
10、產(chǎn)品驗(yàn)收與測(cè)驗(yàn)；
11、小結(jié)（體會(huì)、對(duì)指導(dǎo)教師或合作者的致謝等）
12、附錄
13、參考資料
二、圖紙要求：
1、 總裝圖一張；必要時(shí)可加部件裝配圖若干；
2、 主要零件圖：型芯、型腔、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)、特殊推出機(jī)構(gòu)等零件圖
三、其它：
1、 圖紙作為說(shuō)明書(shū)的附錄資料列出，不作說(shuō)明書(shū)的正文
2011年12月20日
進(jìn)
度
安
排
1、 2012年3月1日~2012年3月15日：收集素材，項(xiàng)目調(diào)研
2、 2012年3月16日~2012年3月25日：整理素材，查找參考資料
3、 2012年3月26日~2012年4月15日：完成初稿，交指導(dǎo)教師初審
4、 2012年4月16日~2012年4月25日：完成終稿，準(zhǔn)備答辨
5、2012年4月26日~2012年5月1日：畢業(yè)答辯
摘要
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，而塑料模具又是整個(gè)模具行業(yè)的霸主。我國(guó)的塑料成型模具設(shè)計(jì)，制作技術(shù)比較晚，整體水平還比較低，但近幾年發(fā)展比較迅速。目前單單型腔的模具達(dá)80%以上，仍占主導(dǎo)地位。該設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)多種相似塑件的模具結(jié)構(gòu)參考，設(shè)計(jì)的是聚乙烯塑件（某型口杯蓋），采用的是一模兩腔注射。該產(chǎn)品采用點(diǎn)澆口注射，和整體式型腔設(shè)置。型腔是由兩瓣合模構(gòu)成，利用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型，塑件的螺紋采用強(qiáng)制脫模。。
關(guān)鍵詞：杯蓋；注射模；瓣合模；側(cè)向分型；設(shè)計(jì)；
Abstract
The mold industry is the national economical foundation,and the plastic mold also is the overlord in the entire mold industry. It is quite late which the development of manufacture technology, the overall level is low in our country.But the plastic mold is developing quite rapidly in plastic take- shape mold design area recent year.Now, the single cavity mold is above 80%,and still occupied an important position.By researching many kinds of similarly models, I designed a polyethylene model, which can inject two cavities in one time.The products are pinpoint gated on the side,and adopt integral cavity arrangement.The cavity is formed by two petal mold modules, and side core-pulling is through angle pin. the thread is through forced ejection.
Key words: cup lid; injection mold; petal mold module；side core-pulling；design;
目 錄
前 言
1 概 述 6
1.1 塑料工業(yè)簡(jiǎn)介 6
1.2 我國(guó)塑料?，F(xiàn)狀 7
1.3 塑料模發(fā)展趨勢(shì) 7
2 制品的分析 8
2.1 制品的簡(jiǎn)介 8
2.2 制品的工藝性及結(jié)構(gòu)分析 8
2.3 注射成形過(guò)程 8
3 擬訂模具的結(jié)構(gòu)形式 11
3.1確定型腔數(shù)量及排列方式 11
3.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 11
3.3 注塑機(jī)型號(hào)的確定 11
3.4 分型面位置確定 14
3.5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15
3.6 脫模推出機(jī)構(gòu)的確定 25
3.7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 26
3.8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29
3.9 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 31
3.10 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31
3.11 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 35
3.12 成形零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 36
4 塑料模材料的選用及技術(shù)要求 41
4.1 塑料模材料的性能要求 41
4.2 塑料模零件選材原則 41
4.3 塑料模材料選用 41
4.4 模具的精度要求 42
5 模具工作過(guò)程 45
5.1 成型前的準(zhǔn)備 45
5.2 注射過(guò)程 45
5.3 脫模過(guò)程 45
5.4制品的后處理 45
總結(jié) 47
參考文獻(xiàn) 48
前言
塑料模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工具。塑料模具對(duì)塑料制品的質(zhì)量和操作難易程度都有相當(dāng)?shù)挠绊懸虼艘竽＞咴谏a(chǎn)度，外觀，物理性能等各方面都滿足使用要求并要求其效率高，操作簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)合理，制造容易，成本低廉。現(xiàn)代塑料制品中合理的加工工藝，高效的設(shè)備，先進(jìn)的模具是必不可少三項(xiàng)重要因素。尤其是塑料模具要實(shí)現(xiàn)塑料加工工藝要求，制件使用要求和造型設(shè)計(jì)起著十分重要的作用。因此，對(duì)塑料模具生產(chǎn)也提出了越來(lái)越高的要求。因此促使模具生產(chǎn)不斷向前發(fā)展。
模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)，它的技術(shù)水平很大程度上決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。隨著我國(guó)加入“WTO”步伐的日益加快?！叭胧馈睂?duì)我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響，經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢(shì)日益明顯，同時(shí)世界眾多知名公司不斷進(jìn)行構(gòu)調(diào)整，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的國(guó)際性進(jìn)一步現(xiàn)，該行業(yè)將經(jīng)受更大的沖擊，競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)更加激烈。在如此嚴(yán)峻的行業(yè)背景下，我國(guó)的技術(shù)人員經(jīng)過(guò)不斷的改革和創(chuàng)新使得我國(guó)模具水平有了較大的提高，大型，復(fù)雜，精密，高效和長(zhǎng)壽命模具有上了新的臺(tái)階。
塑料制品的成型是塑料成為具有實(shí)用價(jià)值制品的重要環(huán)節(jié)。塑料成型方法已達(dá)40多種。其中最重要的是注射，擠出，吹塑和壓制等。它們幾乎占了整個(gè)塑料成型的85%；其中注射尤為突出，占塑料成型的30%以上。注射模具成形是熱塑性塑料成型的一種方法，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型，有些熱固性塑料也可以用注射模塑成型。
我國(guó)塑料模的發(fā)展，極其迅速?，F(xiàn)已具有相當(dāng)規(guī)模。無(wú)論是設(shè)計(jì)水平，加工制造技術(shù)，還是CAD技術(shù)都有了明顯的提高。
要求的周期越來(lái)越短、精度越來(lái)越高，以加速新產(chǎn)品投產(chǎn)及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，提高經(jīng)濟(jì)效益及競(jìng)爭(zhēng)力。近幾年來(lái)，許多企業(yè)認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，都在朝這個(gè)方向努力發(fā)展。把在實(shí)際工作中積累的經(jīng)驗(yàn)收集、整理與總結(jié)。逐漸形成一種規(guī)范化，標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)。
本設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照模具設(shè)計(jì)的步驟，及模具設(shè)計(jì)中的要求來(lái)設(shè)計(jì)的：塑件工藝性的分析、型腔數(shù)量的確定、分型面的確定、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、成型零件的設(shè)計(jì)等，這一整套的程序下來(lái)，感覺(jué)自己這方面的知識(shí)豐富了不少。同時(shí)在設(shè)計(jì)中也要求對(duì)機(jī)械的相關(guān)知識(shí)有相當(dāng)?shù)牧私猓簷C(jī)械制圖、公差與配合、機(jī)械制造、材料成型、數(shù)控技術(shù)等。
隨著政府和企業(yè)界對(duì)模具工業(yè)的重視程度的不斷提高，模具的發(fā)展速度在不斷加快，技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，模具工業(yè)的發(fā)展前景十分的廣闊。
1 概 述
1.1 塑料工業(yè)簡(jiǎn)介
塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)門類之一。自從聚氯乙烯塑料問(wèn)世以來(lái)，隨著高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及高分子合成技術(shù)、材料改進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步、愈來(lái)愈多的具有優(yōu)異性能的高分子材料不斷涌現(xiàn)，從而促進(jìn)塑料工業(yè)的發(fā)展。
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藝裝備或工具，它屬于型腔模的范疇。通常情況下，塑件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，其模具的因素占80%。然而模具的質(zhì)量的好壞又直接與模具的設(shè)計(jì)與制造有很大關(guān)系。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的各個(gè)部門對(duì)塑件的品種和產(chǎn)量需求越來(lái)越大、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來(lái)越短、用戶對(duì)塑件的質(zhì)量要求也越高，因而模具制造與設(shè)計(jì)的周期和質(zhì)量要求也相應(yīng)提高，同時(shí)也正是這樣促進(jìn)了塑料模具設(shè)計(jì)于制造技術(shù)不斷向前發(fā)展。就目前的形式看，可以說(shuō)，模具技術(shù)，特別是設(shè)計(jì)與制造大型、精密、長(zhǎng)壽命的模具技術(shù)，便成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志。
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?zèng)_壓模具，金屬壓鑄模具，橡膠模具，玻璃模具等。因人們?nèi)粘Ｉ钏玫闹破泛透鞣N機(jī)械零件，在成型中多數(shù)是通過(guò)模具來(lái)制成品，就中國(guó)就有比較遠(yuǎn)大的市場(chǎng)，所以模具制造業(yè)已成為一個(gè)大行業(yè)。
在高分子材料加工領(lǐng)域中,用于塑料制品成形的模具,稱為塑料成形模具,簡(jiǎn)稱塑料模。
塑料模具的設(shè)計(jì)是模具制造中的關(guān)鍵工作。通過(guò)合理設(shè)計(jì)制造出來(lái)的模具不僅能順利地成型高質(zhì)量的塑件，還能簡(jiǎn)化模具的加工過(guò)程和實(shí)施塑件的高效率生產(chǎn)，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本和提高附加價(jià)值的目的，塑料模的優(yōu)化設(shè)計(jì),是當(dāng)代高分子材料加工領(lǐng)域中的重大課題。
塑料制品已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和日常生活等方面獲得廣泛應(yīng)用。為了生產(chǎn)這些塑料制品必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的塑料模具。在塑料材料、制品設(shè)計(jì)及加工工藝確定以后，塑料模具設(shè)計(jì)對(duì)制品質(zhì)量與產(chǎn)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(jìn)澆與排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等，均對(duì)制品（或型材）尺寸精度形狀精度以及塑件的物理性能、內(nèi)應(yīng)力大小、表觀質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量等，起著十分重要的影響。其次，在塑件加工過(guò)程中，塑料模結(jié)構(gòu)的合理性，對(duì)操作的難易程度，具有重要的影響。再次，塑料模對(duì)塑件成本也有相當(dāng)大的影響，除簡(jiǎn)易模外，一般來(lái)說(shuō)制模費(fèi)用是十分昂貴的，大型塑料模更是如此。
現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備和先進(jìn)的模具，被譽(yù)為塑料制品成型技術(shù)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(wú)可替代的作用。高效全自動(dòng)化設(shè)備，也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具，才能發(fā)揮其應(yīng)有的效能。此外，塑件生產(chǎn)與更新均以模具制造和更新為前提。
塑料模是塑料制品生產(chǎn)的基礎(chǔ)之深刻含意，正日益為人們理解和掌握。當(dāng)塑料制品及其成形設(shè)備被確定后，由此可知，推動(dòng)模具技術(shù)的進(jìn)步應(yīng)是不容緩的策略。尤其大型塑料模的設(shè)計(jì)與制造水平，常標(biāo)志一個(gè)國(guó)家工業(yè)化的發(fā)展程度。
1.2 我國(guó)塑料?，F(xiàn)狀
塑料模是現(xiàn)代塑料工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，塑料模工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。用塑料模生產(chǎn)成型零件的主要優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)、材料利用率高、生產(chǎn)率高、產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致，特別是對(duì)大批量生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品，更能獲得價(jià)廉物美的經(jīng)濟(jì)效果。
在模具方面，我國(guó)模具總量雖已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度比國(guó)際水平低許多。在模具價(jià)格方面，我國(guó)比發(fā)達(dá)國(guó)家低許多，約為發(fā)達(dá)國(guó)家的1/3~1/5，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將模具向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)進(jìn)一步明朗化。
隨著我國(guó)改革開(kāi)放步伐的進(jìn)一步加快，我國(guó)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(chǔ)的模具行業(yè)近年來(lái)得到了迅速發(fā)展。塑料模的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAPP技術(shù)，已有相當(dāng)規(guī)模的確開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。在設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)上與發(fā)達(dá)國(guó)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(zhì)量尚不穩(wěn)定。模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，系列化]商品化尚待規(guī)?；?；CAD、CAE、Flow Cool軟件等應(yīng)用比例不高；獨(dú)立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結(jié)合尚無(wú)規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動(dòng)密集型企業(yè)。因此，我國(guó)要從一個(gè)制造業(yè)大國(guó)發(fā)展成為一個(gè)制造業(yè)強(qiáng)國(guó)，必須要振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，努力提高模具工業(yè)的整體技術(shù)水平，提高模具設(shè)計(jì)與制造水平，提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力。
1.3 塑料模發(fā)展趨勢(shì)
塑料作為現(xiàn)代四大工業(yè)基礎(chǔ)材料之一，越來(lái)越廣泛地在各行各業(yè)應(yīng)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(lái)越大。隨著社會(huì)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)不段向前發(fā)展，對(duì)注塑成型的制品質(zhì)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(shè)計(jì)和制造有關(guān)系，對(duì)注塑制品的要求就是對(duì)模具的要求。
由于計(jì)算技術(shù)和數(shù)控加工迅速發(fā)展，使得CAD/CAM逐漸取代了過(guò)去塑料模的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，使傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造方法及組織生產(chǎn)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(zhì)量，減少塑料模的設(shè)計(jì)與制造工時(shí)，縮短塑料模生產(chǎn)周期，加快塑件生產(chǎn)和產(chǎn)品的更新?lián)Q代，而且更主要的是能滿足當(dāng)前用戶對(duì)塑料模行業(yè)提出的“質(zhì)量高、交貨快、價(jià)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(shí)用化；
2、擠塑模CAD的開(kāi)發(fā)；
3、壓模CAD的開(kāi)發(fā)；
4、塑料專用鋼材系列化。
2 制品的分析
2.1 制品的簡(jiǎn)介
制品的分析是對(duì)所要成型的產(chǎn)品有個(gè)初步的了解，在接受設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)以后就要對(duì)塑料的品種、批量的大小、尺寸精度與技術(shù)條件，產(chǎn)品的功用及工作條件有個(gè)整體概念，以便在設(shè)計(jì)模具時(shí)優(yōu)選各種方式來(lái)成型塑件。
2.1.1 對(duì)制品的分析主要包括以下幾點(diǎn)
1、產(chǎn)品尺寸精度及其圖紙尺寸的正確性；
2、脫模斜度是否合理；
3、塑件厚度及其均勻性；
4、塑件種類及其收縮率；
5、塑件表面顏色及表面質(zhì)量要求。
2.1.2 本設(shè)計(jì)中塑件各項(xiàng)要求
1、塑料名稱：聚乙烯(PE)；
2、色調(diào)：淡綠色 不透明；
3、生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批大量。
2.2 制品的工藝性及結(jié)構(gòu)分析
2.2.1 結(jié)構(gòu)分析
該制品為一口杯蓋,表面有一階梯,小階梯的外圓面有突起,這就增大了成型的難度,兩外圓面分別在兩個(gè)型腔成型,必須保證同軸度, 所以在模具設(shè)計(jì)和制造上要有精密的定位措施和良好的加工工藝，以保證傳動(dòng)精度。內(nèi)部有不規(guī)則螺紋，也給脫模帶來(lái)困難。見(jiàn)圖2—1。
2.2.2 成型工藝分析
1、精度等級(jí)：采用一般精度6級(jí)
2、脫模斜度：因本設(shè)計(jì)中采用的是瓣合模，所以不需要考慮脫模斜度，也就是說(shuō)脫模斜度為零度。
2.2.3 材料的性能分析
聚乙烯（PE）是由乙烯聚合而成的，聚乙烯的原料來(lái)源充足，而且聚乙烯具有優(yōu)良的電絕緣性能，耐化學(xué)腐蝕性能，耐低溫性能和良好的加工流動(dòng)性，因此PE及其制品生產(chǎn)非常迅速.
2.3 注射成形過(guò)程
對(duì)PE的色澤、細(xì)度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)。塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過(guò)程可以分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。
2.3.1 PE的注射工藝參數(shù)
圖 2—1 塑件零件圖
注射機(jī)：注塞式
噴嘴形式：直通式
噴嘴溫度:230~ 240
料筒溫度（）： 前段 250 ~ 280
中段 -----
后段 240 ~ 260
模具溫度（）：80 ~ 100
注射壓力（）：80 ~ 130
保壓力（）：40~ 50
成形時(shí)間（ s ）：注射 0 ~ 5
保壓時(shí)間（ s ）：20 ~ 50
冷卻時(shí)間（ s ）：20 ~ 50
成形周期 （ s ）： 50 ~ 140
2.3.2 PE的使用性能
耐腐蝕性,電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,可以氯化,輻照改性.可用玻璃纖維增強(qiáng)其熔點(diǎn),剛性,硬度和強(qiáng)度較高,吸水性小,有突出的電氣性能和良好的耐輻射性.高壓聚乙烯柔軟性,伸長(zhǎng)率,沖擊強(qiáng)度和透明性較好,超高分子量聚乙烯沖擊強(qiáng)度高,耐疲勞,耐磨,用冷壓燒結(jié)成型.
2.3.3 PE的主要性能指標(biāo)
表2-1 PE的主要性能指標(biāo)
密度g/cm3
0.95
彈性模量MPa
0.84~0.95×103
比容cm3/g
1.03~1.06
彎曲強(qiáng)度MPa
208~400
吸水率%（24h）
小于0.01
抗拉屈服強(qiáng)度MPa
220~390
收縮率%
1.5~3.0
熔點(diǎn)°C
105~137
3 擬訂模具的結(jié)構(gòu)形式
模具的結(jié)構(gòu)形式，是指設(shè)計(jì)過(guò)程中的注射機(jī)的確定，澆注系統(tǒng)的形式和澆口位置的選擇，成型零件的設(shè)計(jì)，脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及各個(gè)零件的設(shè)計(jì)和裝配圖設(shè)計(jì)。
3.1確定型腔數(shù)量及排列方式
當(dāng)塑料制件的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，并選定所用塑料后，就需要考慮是采用單型腔模還是多型
腔模。與多型腔模相比，單型腔模具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、塑料制件的形狀與尺寸精度始終一致；
2、工藝參數(shù)易于控制；
3、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，設(shè)計(jì)制造、維修大為簡(jiǎn)化。
一般來(lái)說(shuō)，精度要求高的小型制品和中大型制品優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但對(duì)于精度要求不高的小型制品（沒(méi)有配合精度要求），形狀簡(jiǎn)單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。
由以上分析初步定為一模兩腔, 見(jiàn)圖3-1。
3.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定
3.2.1 多型腔單分型面模具
制品外觀質(zhì)量要求不高，尺寸精度要
求一般的小型制品，可采用此結(jié)構(gòu)。
3.2.2 多型腔多分型面模具
制品外觀質(zhì)量要求高，尺寸
精度要求一般的小型制品，可采 圖 3—1 型腔分布示意圖
用此結(jié)構(gòu)。該制品外觀質(zhì)量要求
較高，分析該制品樣品采用的澆口位置、分型面位置、推出機(jī)構(gòu)的痕跡，可知澆口為一般側(cè)澆口，并可初步擬定采用兩型腔雙分型面的模具結(jié)構(gòu)形式，其中雙分型面為：水平、垂直分型面。
3.3 注塑機(jī)型號(hào)的確定
注射模是安裝在注射機(jī)上使用的工藝裝備，因此設(shè)計(jì)注射模是應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出符合要求的模具。
注射機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)制品的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)型式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出位置、推出行程、開(kāi)模距離等進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺(tái)和模具相匹配的注塑機(jī)，倘若用戶已提供了注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)其進(jìn)行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或與用戶取得商量調(diào)整。
3.3.1 注射機(jī)的選用原則
1、計(jì)算塑件及澆道凝料的總?cè)萘浚w積或重量）應(yīng)小于注射機(jī)額定容量（體積或容量）的0.8倍；
2、模具成型時(shí)需用的注射壓力應(yīng)小于所選用注射機(jī)的最大注射壓力；
3、模具型腔注射時(shí)所產(chǎn)生的壓力必須要小于注射機(jī)的鎖模力；
4、模具的閉模高度應(yīng)在注射機(jī)最大，最小閉合高度之間；
5、模具脫模取出朔件所需的距離應(yīng)小于所選注射機(jī)的開(kāi)模行程；
6、模具的外形尺寸及安裝尺寸必須與所選注射機(jī)模板適應(yīng)，既模具最大外形尺寸安裝時(shí)應(yīng)不受拉桿間距的影響，模具安裝用的定位環(huán)尺寸應(yīng)與機(jī)床定位孔直徑相配合；模具的模板各安裝孔應(yīng)與注射機(jī)固定模板的安裝孔相對(duì)應(yīng)、機(jī)床噴嘴孔徑和球面半徑應(yīng)與模具進(jìn)料孔相對(duì)應(yīng)，注射機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)滿足脫件條件。
3.3.2 有關(guān)制品的計(jì)算
根據(jù)零件圖提供的樣品，便可以根據(jù)樣品測(cè)繪得出制品體積，同時(shí)也可以借助計(jì)算機(jī)輔助軟件(如：Pro/E軟件等)建立制品模型（對(duì)于沒(méi)有提供樣品的設(shè)計(jì)，也可以由所提供的制品圖樣建立模型），這樣既便于較精確的計(jì)算制品的各個(gè)參數(shù)，又更為直觀、形象。因條件所限,本設(shè)計(jì)是由測(cè)繪所的體積：
1）制品的體積為：V1=36.99（cm3）
質(zhì)量為： m=0.95g/cm336.99 cm3=35.15g
2）初步估計(jì)澆注系統(tǒng)的體積約為塑件的0.7倍：
V 2=36.990.7 =24.605（cm3）
本設(shè)計(jì)中取 V 2=25（cm3）
3）該模具一次注射共需塑料的體積約為：
V0=2V1+ V2 =98.98（cm3）
3.3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定
根據(jù)以上的計(jì)算初步選定型號(hào)為XS—ZY—125的注射機(jī)。
近年來(lái)我國(guó)引進(jìn)注射機(jī)的機(jī)型很多，國(guó)內(nèi)注射機(jī)生產(chǎn)廠的新機(jī)型也日益增多。掌握使用設(shè)備的技術(shù)參數(shù)是注射模設(shè)計(jì)和生產(chǎn)所必需的技術(shù)準(zhǔn)備。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，最好查閱注射機(jī)生產(chǎn)廠家提供的“注射機(jī)使用說(shuō)明書(shū)”上標(biāo)明的技術(shù)參數(shù)。
根據(jù)以上的計(jì)算初步選定型號(hào)為XS—ZY—125的注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下表：
表3-1 XS—ZY—125注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
額定注射量（cm3）
125
螺桿(柱塞)直徑（mm）
42
注射壓力（MPa）
150
注射行程（mm）
115
注射時(shí)間(s)
1.6
鎖模力（kN）
900
最大成型面積（cm2）
320
最大開(kāi)合模行程（mm）
300
模具最大厚度（mm）
300
模具最小厚度（mm）
200
合模方式
液壓—機(jī)械
噴嘴球頭半徑（mm）
SR12
頂桿中心距（mm）
230
噴嘴孔徑（mm）
4
3.3.4 注射機(jī)及各個(gè)參數(shù)的校核
1、注射壓力的校核：
該注射機(jī)的注射壓力為150MPa，PE的注射壓力為80～130MPa，
所以能夠滿足要求。
2、由注射機(jī)料筒塑化速率校核型腔數(shù)量n：
上式右邊=3.652 （符和要求）
式中K——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8
M——注射機(jī)的額定塑化量（g/h或cm3/h）
T——成形周期
M2——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量和體積（g或cm3）
M1——單個(gè)制品的質(zhì)量和體積（g或cm3）
3、按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量n：
=2.063
2.0637.32 （符合要求）
式中 Mn——注射機(jī)允許的最大注射量（g或cm3）
4、按注射機(jī)的鎖模（合模）力的校核：
注射模從分型脹開(kāi)的力（鎖模力）應(yīng)小于注射機(jī)的額定鎖模力，既
FP（n A1+ A2）
式子的右面為429932.8（符合要求）
式中F——注射機(jī)的額定鎖模力（N）
A1——單個(gè)制品在模具分型面上的投影面積（mm2）
A2——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm2）
p——塑料熔體在模腔內(nèi)的平均壓力（MPa），通常模腔內(nèi)的壓力為20~40Mpa；成型一
般制品為24~34Mpa；精密制品為39~44Mpa。
本設(shè)計(jì)中取模腔內(nèi)的平均壓力為40Mpa
n——型腔個(gè)數(shù)
5、開(kāi)模行程的校核：
SmaxS=H1+H2+5～10
上式右邊 S=32+34+46+5 =117mm
而注射機(jī)的最大開(kāi)模行程是300mm，所以（符合要求）
式中 Smax——注射機(jī)最大開(kāi)模行程（mm）
H1——推出距離（脫模距離）（mm）
H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的制品高度（mm）
3.4 分型面位置確定
模具上用以取出制品和（或）澆注系統(tǒng)凝料的，可分離的接觸表面稱之為分型面。分型面的選擇不緊關(guān)系到塑件的正常成型和脫模具,而且涉及模具結(jié)構(gòu)與制造成本.在制品設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)考慮成形時(shí)分型面的形狀和位置，否則無(wú)法用模具成形。在模具設(shè)計(jì)階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)制品質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計(jì)制造都有很大影響。因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵因素。
3.4.1 分型面的選擇原則
1、分型面應(yīng)選擇在制品的最大截面處,無(wú)論塑件以何方位布置型腔,都應(yīng)將此作為首要原則；
2、有利于保證制品的外觀質(zhì)量,分型面上型腔壁面稍有間隙,熔體就會(huì)在塑件上產(chǎn)生飛邊；
3、盡可能使制品留在動(dòng)模一側(cè),因?yàn)樵趧?dòng)模一側(cè)設(shè)置和制造脫模機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)便易行；
4、有利于保證制品的尺寸精度；
5、盡可能滿足制品的使用要求；
6、盡量減少制品在合模方向上的投影面積,以減小所需鎖模力；
7、長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開(kāi)模方向,當(dāng)塑件在相互垂直方向都需設(shè)置型心時(shí),將較短的型心設(shè)置在4側(cè)抽芯方向,有利于減小抽拔距離；
8、有利于排氣；
9、有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu),應(yīng)盡量避免側(cè)向分型或抽芯；
10、在選擇非平面分型面時(shí)，應(yīng)有利于型腔加工和制品的脫模方便。
對(duì)于該設(shè)計(jì)，在進(jìn)行制品設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)充分考慮了上述原則，從所提供樣品采用的分型面可知：第一分型面與開(kāi)模方向垂直；進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，在充分考慮上述原則的基礎(chǔ)上，可得出：第二分型面與制品推出方向平行。
1、定模板 2、第一分型面 3、瓣合模 4、第二分型面
圖 3-2 分型面位置圖
3.5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔為止的一種完整的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對(duì)制品質(zhì)量影響很大。他的作用是將塑料熔體順利地充滿到模具行腔深處,以獲得外形輪廓清晰,內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料制件.
它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。
該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，其包括：主流道、分流道、冷料穴、澆口。
3.5.1澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
1、澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上,應(yīng)有壓降,流量和溫度的分布的均衡布置；
2、結(jié)合型腔布置考慮，盡可能采用平衡式分流道布置；
3、盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失、縮短充模時(shí)間；
4、澆口尺寸、位置和數(shù)量的選擇十分關(guān)鍵，應(yīng)有利于熔體流動(dòng)、避免產(chǎn)生湍流、渦流、噴射和蛇形流動(dòng)，有利于排氣和補(bǔ)縮，且應(yīng)設(shè)在塑件較厚的部位，以使熔料從后斷面移入薄斷面，以利于補(bǔ)料；
5、避免高壓熔體對(duì)模具型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移的產(chǎn)生；
6、澆注系統(tǒng)凝料脫出應(yīng)方便可靠，凝料應(yīng)易于和制品分離或者易于切除和整修；
7、熔接痕部位與澆口尺寸、數(shù)量及位置有直接關(guān)系，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)要預(yù)先考慮到熔接痕的部位、形態(tài)，以及對(duì)制品質(zhì)量的影響；
8、盡量減少因開(kāi)設(shè)澆注系統(tǒng)而造成的塑料凝料用量；
9、澆注系統(tǒng)的模具工作表面應(yīng)達(dá)到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中澆口應(yīng)有IT8以上的精度要求；
10、設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲(chǔ)存冷料的措施；
11、盡可能使主流道中心與模板中心重合，若無(wú)法重合應(yīng)使兩者的偏離距離盡可能小。
3.5.2 主流道的設(shè)計(jì)
主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動(dòng)和開(kāi)模時(shí)主流道凝料的順利拔出。
1、主流道尺寸
1）主流道小端直徑d=注射機(jī)噴嘴直徑+0.5～1
=4+0.5～1 取d =5（mm）
這樣便于噴嘴和主流道能同軸對(duì)準(zhǔn),也能使的主流道凝料能順利脫出
2）主流道球面半徑
主流道入口的凹坑球面半徑R,應(yīng)該大于注射機(jī)噴嘴球頭半徑的2～3mm.反之,兩者不能很好的貼合,會(huì)讓塑件熔體反噴,出現(xiàn)溢邊致使脫模困難.
SR=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+2～3
取SR=12+2=14（mm）
3）主流道長(zhǎng)度L
一般按模板厚度確定，但為了減小充模時(shí)壓力降和減少物料損耗，以短為好，小模具控制在50之內(nèi)在出現(xiàn)過(guò)長(zhǎng)流道時(shí)，可以將主流道襯套挖出深凹坑，讓噴嘴伸入模具。本設(shè)計(jì)中結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu)
取L=35（mm）
4）主流道大端直徑
D=d+2Ltgα（半錐角α為1°～ 2°，取α=2°）
≈8
取D=8（mm）
2、主流道襯套的形式及尺寸
主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和
圖3-3 澆口套
熱處理，常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為53～57HRC。由于該模具主流道較長(zhǎng)
設(shè)計(jì)成分體式較宜。
3、定位圈的結(jié)構(gòu)尺寸
定位圈是對(duì)澆口套的固定和對(duì)注射方向的導(dǎo)正
圖3-4 定位圈
4、主流道襯套的固定
1、定位圈 2、內(nèi)六角螺釘 3、澆口套 4、定模座板 5、澆注凝料
圖 3-5 主流道襯套的固定
3.5.3冷料穴的設(shè)計(jì)
在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機(jī)噴嘴和主流道入口這一段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機(jī)料筒以內(nèi)約10～25mm的深度有個(gè)溫度逐漸升高的區(qū)域，這時(shí)才達(dá)到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動(dòng)性能及成形性能不佳，如果這里相對(duì)較低的冷料進(jìn)入型腔，便會(huì)產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個(gè)井穴將主流道延長(zhǎng)以接收冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來(lái)容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴（冷料井）。
冷料穴的作用是儲(chǔ)存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭及熔體流動(dòng)的前鋒冷料，以防止冷料進(jìn)入型腔而影響制件質(zhì)量。
1、主流道冷料穴
主流道冷料穴常設(shè)在主流道的末端，開(kāi)模時(shí)應(yīng)將主流道中的冷凝料拉出,所以冷料穴直徑宜稍大于主流道大端直徑.由于該模具具有垂直分型面即側(cè)向分型，冷料穴分別開(kāi)在左右瓣合模上，開(kāi)模時(shí)，將主流道中的凝料拉出來(lái)；側(cè)向分型時(shí)，冷料穴中的凝料會(huì)制動(dòng)脫落。
其中D為主流道大端直徑,該模具取d=D=8 (mm),
1、澆注凝料 2、Z形冷料穴 3、定模板 4、瓣合模 5、拉料桿
圖 3-6 主流道冷料穴
其中2為主流道的冷料穴，這樣設(shè)計(jì)的好處是不緊能容納熔料的冷峰，同時(shí)還可以配合拉料桿巧妙的拉出凝料，見(jiàn)圖3—6。
2、分流道冷料穴
當(dāng)分流道較長(zhǎng)時(shí)，可將分流道的端部沿料流前進(jìn)方向延長(zhǎng)作為分流道冷料穴，以儲(chǔ)存前鋒冷料，其長(zhǎng)度為分流道直徑的1.5～2倍。
該模具的分流道冷料穴與流道的截面形狀相同，直徑逐漸縮小的半圓形，見(jiàn)圖3—7。
1 、定模座板 2、分流道冷料穴 3、定模板
圖 3-7 分流道冷料穴
3.5.4 分流道的設(shè)計(jì)
在多型腔或單型腔多澆口時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的動(dòng)通道，其作用是通過(guò)流道截面及方向變化，使熔料能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換流向注入型腔。分流道最理想的設(shè)計(jì)就是把流動(dòng)樹(shù)脂在流道中的壓降降到最小。在多種常見(jiàn)截面當(dāng)中，圓形截面的壓降是最小的。
1、分流道的形狀及尺寸
為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、U形、半圓形、矩形、六角形等。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，希望流道的截面積大、表面積小。因此可以用流道截面積與其周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率。各種截面的效率見(jiàn)表3—2。
表3—2 各種截面的效率表
截面形狀
圓形
方形
六邊形
半圓形
梯形
矩形
效率
0.25D
0.25D
0.217D
0.153D
0.195D
0.100D
本設(shè)計(jì)在保證塑件質(zhì)量的前提下，從經(jīng)濟(jì)和加工的角度分析，最終采用了半圓形截面，從圖3—8中也可以看出。
因?yàn)楦鞣N塑料的流動(dòng)性有差異，所以可以根據(jù)塑料的品種來(lái)粗略地估計(jì)分流道的直徑，也常用塑料的分流道直徑的推薦值，對(duì)于壁厚小于3mm，質(zhì)量在200克以下的塑件，可以用以下的經(jīng)驗(yàn)公式確定分流道的直徑：
式中 B―分流道直徑（mm）
m―流經(jīng)分流道的塑料量（g）
L―分流道的長(zhǎng)度（mm）
根據(jù)公式計(jì)算得
=9.05（mm）
（故不在適用范圍）
計(jì)算結(jié)果不在給定的推薦值內(nèi)，在本設(shè)計(jì)中取12mm
表3-3 部分常用塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍
塑料名稱
分流道斷面尺寸mm
塑料名稱
分流道斷面尺寸mm
ABS、AS
4.8～9.5
聚苯乙烯
3.5～10
聚乙烯
1.6～9.5
軟聚氯乙烯
3.5～10
尼龍類
1.6～9.5
硬聚氯乙烯
6.5～16
聚甲醛
3.5～10
聚氨酯
6.5～8.0
聚丙烯
5～10
聚苯醚
6.5～10
丙烯酸塑料
8～10
聚砜
6.5～10
1、定模座板 2、分流道截面形狀 3、定模板
圖 3-8 分流道的截面形狀
分流道長(zhǎng)度 長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，且少?gòu)澱郏撃＞叻至鞯赖拈L(zhǎng)度為：140，見(jiàn)圖3—8。
2、分流道的表面粗糙度
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(dòng)狀態(tài)較為理想因此分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.63～1.6μm，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動(dòng)阻力。避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。此處取Ra=0.8μm。
3、分流道的布置形式
分流道在分型面上的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式分為平衡式與非平衡式兩種。不管有多少種布置形式，總的來(lái)說(shuō)應(yīng)遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式
4、分流道與澆口部分的連接
1、定模座板 2、分流道截面形狀 3、定模板
圖 3-9 分流道與澆口的連接
3.5.5澆口的設(shè)計(jì)
澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，它的作用是增加和控制塑料進(jìn)入型腔的流速并封閉裝填在型腔內(nèi)的塑料，以保證充填實(shí)，確保制品質(zhì)量。澆口的形狀、位置和尺寸對(duì)制品的質(zhì)量影響很大。
1、澆口的主要作用有如下幾點(diǎn)：
1）熔體充模后，首先在澆口處凝結(jié)，當(dāng)注射機(jī)螺桿抽回時(shí)可防止熔體向流道回流；
2）熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模；
3）易于切除澆口尾料；
4）對(duì)于多型腔模具，澆口能用來(lái)平衡進(jìn)料。對(duì)于多澆口的單型腔模具，澆口還能用以
控制熔接痕的位置。
2、澆口尺寸的確定
澆口的截面積一般為分流道截面積的3%～9%，截面的形狀多為矩形（寬度與厚度的比為3：1）或圓形；澆口長(zhǎng)度約為0.5～2.0mm左右。在設(shè)計(jì)的時(shí)候一般取小值，在以便在試模時(shí)修正。澆口最終的具體尺寸根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和零件的尺寸和形狀的要求確定。
3、澆口位置的選擇
澆口位置與數(shù)量對(duì)制品質(zhì)量影響很大，選擇澆口位置時(shí)應(yīng)遵循如下原則：
1）澆口應(yīng)設(shè)在能使型腔的各部位、各角落同時(shí)充滿的位置；
2）澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件較厚的部位，以使熔料從厚斷面移入薄斷面，以利于補(bǔ)料；
3）澆口應(yīng)設(shè)在有利于排除型腔中氣體的部位；
4）口應(yīng)設(shè)在避免塑件表面產(chǎn)生熔合紋的部位；
5）對(duì)于帶有長(zhǎng)型心的模具，澆口應(yīng)設(shè)置在能使進(jìn)料沿型心軸向均勻進(jìn)行，以免型心被熔體沖擊而變形；
6）澆口的設(shè)置應(yīng)避免熔體的斷裂；
7）澆口的設(shè)置應(yīng)不影響塑件的外觀；
8）澆口不要設(shè)置在塑件使用中承受彎曲載荷或沖擊載荷的部位。
4、澆口結(jié)構(gòu)的形式
注射模的澆口結(jié)構(gòu)形式較多，不同類型的澆口其尺寸、特點(diǎn)及應(yīng)用情況個(gè)不相同。按澆口的特征可分為限制澆口（既封閉式澆口，在分流道與型腔之間有突然縮小的阻尼式澆口）和非限制澆口（既開(kāi)放式澆口，又稱直接澆口或主流道式澆口）；按澆口形狀可分為點(diǎn)澆口、扇形澆口、盤(pán)形澆口、環(huán)行澆口及薄片式澆口；按澆口的特征性質(zhì)可分為潛伏式澆口、護(hù)耳澆口；按澆口所在的塑件的位置可分為中心澆口和側(cè)澆口等。
對(duì)于該模具，是中小型制品的多型腔模具，同時(shí)從塑件的形狀等各方面分析知采用的是點(diǎn)澆口。點(diǎn)澆口又稱橄欖形澆口或菱形澆口，是種截面尺寸特小的圓形澆口。點(diǎn)澆口一般設(shè)在型腔底部，排氣暢通，成型良好，塑件無(wú)不良痕跡。有利于實(shí)現(xiàn)制動(dòng)化操作，常用于成型如殼盒形等中、小型塑件的一模多腔模具中，也可用于單型腔模具或表面不允許有較大痕跡的塑件，能制動(dòng)切斷澆口凝料，見(jiàn)圖
3—10。
圖 3-10 點(diǎn)澆口的結(jié)構(gòu)尺寸
5、澆口結(jié)構(gòu)尺寸的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算
根據(jù)模具的實(shí)際情況，再結(jié)合所提供經(jīng)驗(yàn)值得，點(diǎn)澆口的直徑為1，長(zhǎng)度為1。見(jiàn)表3—4。
表3—4 側(cè)澆口和點(diǎn)澆口的推薦尺寸
制品壁厚/mm
側(cè)澆口尺寸/mm
點(diǎn)澆口的直徑d（mm）
澆口長(zhǎng)度
l/mm
深度h
寬度w
<0.8
0~0.5
0~1.0
0.8~1.3
1.0
0.8~2.4
0.5~1.5
0.8~2.4
2.4~3.2
1.5~2.2
2.4~3.3
3.2~6.4
.2~2.4
3.3~6.4
1.0~3.0
3.5.6 澆注系統(tǒng)凝料的脫出機(jī)構(gòu)
1、普通澆注系統(tǒng)的凝料的脫出
通常采用側(cè)澆口、直接澆口及盤(pán)形環(huán)澆口類型的模具，其澆注系統(tǒng)凝料一般與塑件連在一起。塑件脫出時(shí)，先用拉料桿拉住冷料穴，使?jié)沧沧⑾到y(tǒng)留在動(dòng)模一側(cè)，然后用推桿或拉料桿推出，靠其自重而脫落。
2、點(diǎn)澆口式澆注系統(tǒng)凝料的脫出
點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)凝料，一般用人工、機(jī)械手取出，但生產(chǎn)效率低，為適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)的需要，可采取以下方式脫出凝料：利用推桿拉斷點(diǎn)澆口凝料、利用側(cè)凹拉斷點(diǎn)澆口凝料、利用拉料桿拉斷點(diǎn)澆口凝料、利用定模推板拉斷點(diǎn)澆口凝料等。
綜合對(duì)比各個(gè)方式，本設(shè)計(jì)中的點(diǎn)澆口的拉斷利用的是側(cè)凹：是在接近分流道的末端鉆一斜孔，開(kāi)模時(shí)保證先從此分型面分開(kāi)，點(diǎn)澆口被拉斷，流道凝料被中心拉料桿拉向型腔板一側(cè)。拉斷點(diǎn)澆口凝料的側(cè)凹，見(jiàn)圖3-11。
1、澆口套 2、定模座板 3、拉斷點(diǎn)澆口的側(cè)凹 4、定模板
圖 3-11 側(cè)凹拉斷點(diǎn)澆口的系統(tǒng)
3.5.7 澆注系統(tǒng)的平衡
對(duì)于中小型制品的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量保證所有的型腔同時(shí)得到均一的充填和成形。一般在制品形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從主流道到各個(gè)型腔的分流道設(shè)計(jì)成長(zhǎng)度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過(guò)調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口流量及成形工藝條件達(dá)到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。
1、分流道平衡
對(duì)于多型腔模具，為了達(dá)到各型腔同時(shí)充滿的目的，可通過(guò)調(diào)整分流道的長(zhǎng)度及截面面積，改變?nèi)哿显诟鞣至鞯乐械牧髁浚_(dá)到澆注平衡的目的。計(jì)算公式如下：
式中 Q1，Q2——熔料分別在流道1和流道2中的流量，cm3/s；
d1,d2——分流道1和分流道2的直徑， cm;
L1，L2——分流道1和分流道2的長(zhǎng)度，cm。
2、澆口平衡
在多型腔非平衡分流道布置時(shí)，由于主流道到各型腔的分流道長(zhǎng)度或各型腔所需填充流量不同，也可采用調(diào)整各澆口截面尺寸的方法，使熔料同時(shí)充滿各型腔。
澆口平衡簡(jiǎn)稱為BGV（balanced gate value）,只要做到各型腔BGV值相同，基本上能達(dá)到平衡填充。對(duì)于多型腔相同制品的模具，其澆口平衡計(jì)算公式如下：
BGV=
式中 Sg——澆口的截面積，mm2;
Lg——澆口的長(zhǎng)度，mm;
Lr——分流道的長(zhǎng)度，mm。
該模具，從主流道到各個(gè)型腔的分流道的長(zhǎng)度相等，形狀及截面尺寸都相同，顯然是平衡式的。
3.6 脫模推出機(jī)構(gòu)的確定
注射成形每一循環(huán)中，塑料制品必須準(zhǔn)確無(wú)誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機(jī)構(gòu)，稱為脫模機(jī)構(gòu)，也常稱為推出機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個(gè)動(dòng)作。既首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動(dòng)分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內(nèi)取出。
3.6.1脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
制品推出（頂出）是注射成形過(guò)程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定制品的質(zhì)量，因此，制品的推出是不可忽視的。在設(shè)計(jì)推出脫模機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)遵循下列原則：
1、結(jié)構(gòu)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，且推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)；
2、保證制品不因推出而變形損壞；
3、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠；
4、保證良好的制品外觀；
5、盡量使塑件留在動(dòng)模一邊，以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作。
3.6.2 制品推出的基本方式
按模具中的推出零件分
1、推桿推出：推桿推出是一種基本的也是一種常用的制品推出方式，常用的推桿形式有圓形、矩形、“D”形。
2、推件板推出：對(duì)于輪廓封閉且周長(zhǎng)較長(zhǎng)的制品，采用推件板推出結(jié)構(gòu)。推件板推出部分的形狀根據(jù)制品形狀而定。
3、推管推出：適用于薄壁圓桶形塑件。
4、推塊式脫模：適用于齒輪類或一些帶有凸緣的制品，可防止塑件變形。
5、利用成型零件推出制品的脫模：使用于螺紋型環(huán)一類的制品，利用模具中某些成型零件推出塑件
6、多元聯(lián)合式脫模：對(duì)于某些深腔殼體、薄壁制品以及帶有環(huán)狀凸起、凸肋或金屬嵌件的復(fù)雜制品，為防止其出現(xiàn)缺陷，常采用兩種或兩種以上的推出機(jī)構(gòu)聯(lián)合動(dòng)作以完成脫模過(guò)程。
本套模具的設(shè)計(jì)中，的推出機(jī)構(gòu)形式不算太復(fù)雜，全部采用推件板推出。每個(gè)塑件采用4根推桿推推板推出，推桿與推板采用螺栓連接。推桿與推桿固定板，通常采用單邊0.5mm的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因由于各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。此推桿與模板上的推桿孔采用H8/f7或H8/f8的間隙配合；推桿與推桿固定板，通常采用單邊0.5mm的間隙；工作端配合部分的表面粗糙度為Ra0.8，推桿的材料常用T8、T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度HRC50，
3.6.3帶螺紋塑件的脫模機(jī)構(gòu)
塑件的內(nèi)螺紋由螺紋型心成型，外螺紋由螺紋型環(huán)成型，所以帶螺紋塑件的脫出可分為強(qiáng)制脫螺紋、活動(dòng)螺紋型心或螺紋型環(huán)以及旋轉(zhuǎn)脫螺紋三大類。強(qiáng)制脫螺紋，這種模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通常用于精度不高的塑件。
1、利用塑件的彈性脫螺紋：對(duì)于聚乙烯、聚丙烯等具有彈性的塑料，可以采用脫模板將塑件從螺紋型心上強(qiáng)制脫出。
2、利用硅橡膠螺紋型心脫螺紋：是在硅橡膠型心中插入芯桿，在開(kāi)模時(shí)，芯桿先從橡膠中脫出使橡膠螺紋型心產(chǎn)生收縮，再由推桿將塑件強(qiáng)迫脫出。因本設(shè)計(jì)中，塑件所用的材料是聚乙烯，且精度等級(jí)要求的不高，所以比較適合強(qiáng)制脫模，在此其它脫模方式就不再一一介紹，強(qiáng)制脫模的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3—12。
1、脫模板 2、塑件 3、帶螺紋的型心
圖 3-12 強(qiáng)制脫模結(jié)構(gòu)
3.6.4脫模斜度的確定
在注射模一般的設(shè)計(jì)中，為了使塑件成型后易于從模具型腔內(nèi)脫模，在垂直分型面的定模與動(dòng)模型腔和型心工作面上，必須設(shè)計(jì)出脫模斜度。而本設(shè)計(jì)因?yàn)樗芗男螤畛叽缣厥?，采用的是瓣合模成型，所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中就不需要再考慮脫模斜度的問(wèn)題。
3.7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑件上具有于開(kāi)模方向不一致的孔或側(cè)壁有凹凸形狀時(shí)，除極少數(shù)情況可以強(qiáng)制脫模外，一般都需要將成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件做成可活動(dòng)的結(jié)構(gòu)，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個(gè)塑件從模具中取出，完成側(cè)向活動(dòng)型心的抽出和復(fù)位的這種機(jī)構(gòu)就叫做抽芯機(jī)構(gòu)。
這種模具脫出塑件的運(yùn)動(dòng)有兩種情況：
一是開(kāi)模時(shí)優(yōu)先完成側(cè)向分型和抽芯，然后推出塑件；
二是側(cè)想抽芯分型與塑件的推出同步進(jìn)行。
3.7.1側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的分類及特點(diǎn)
側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)按其動(dòng)力來(lái)源可分手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、氣動(dòng)或液壓三大類。
1、手動(dòng)側(cè)抽芯：這種模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、抽拔力有一定限制，故只在特殊場(chǎng)合下應(yīng)用，如試制新產(chǎn)品或小批量生產(chǎn)。
2、機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯：開(kāi)模時(shí)，依靠注射機(jī)的開(kāi)模動(dòng)力，通過(guò)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)改變運(yùn)動(dòng)方向，將活動(dòng)零件抽出。機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯操作方便、生產(chǎn)效率高、便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制動(dòng)化，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)形式主要有：斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯、斜彎銷側(cè)抽芯、斜滑塊側(cè)抽芯、齒輪齒條側(cè)抽芯以及彈簧側(cè)抽芯。
3、液壓或氣動(dòng)抽芯：在模具上配置專門的油缸或氣缸，通過(guò)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行側(cè)向抽芯。這類機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是抽拔力大、抽芯距離長(zhǎng)、動(dòng)作靈活且不受開(kāi)模過(guò)程限制，常在大型注射機(jī)中使用。
3.7.2 脫模阻力的計(jì)算
脫模力是指將塑件從型心上脫出時(shí)所需克服的阻力。它是設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)的重要依據(jù)之一。脫模阻力的計(jì)算式與抽拔力相同，由于影響脫模力的因素很多，例如塑件的壁厚、塑件包容截面形狀的大小、塑件的性能、成型的工藝參數(shù)等，如要全面考慮這些因素較困難，在生產(chǎn)過(guò)程中只要考慮主要因素，因此可按簡(jiǎn)化公式計(jì)算：
Q=Ahq（μcosa-sina）
=105.600（KN）
式中 Q—抽拔力（N）
A— 側(cè)型心被包緊的截面周長(zhǎng)（cm）；
h—成型部分深度（cm）；
q—單位面積積壓力，一般取800~1200（N/ mm2）；
μ—摩擦系數(shù)，取0.1~0.2；
a—脫模斜度。
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用的是瓣合模，所以脫模斜度是零度。
3.7.3 抽拔距的計(jì)算
抽拔距：型心從成形位置抽至不妨礙塑件脫模位置所移動(dòng)的距離稱為抽拔距。當(dāng)原材料確定時(shí)，抽拔力的大小與模具的結(jié)構(gòu)和塑件的形狀有密切的關(guān)系。一般抽拔距等于成形側(cè)孔或側(cè)凹的深度加上2~3mm。在結(jié)構(gòu)比較特殊時(shí)，當(dāng)成形的塑件是圓形的線圈骨架時(shí)，
其抽拔距按以下公式計(jì)算：