水杯蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計(jì)
水杯蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計(jì),水杯,注塑,工藝,分析,模具設(shè)計(jì)
附件1：外文資料翻譯譯文
微型模具成型的熱量和擠壓控制
在這篇文章中,我們?yōu)榱擞行У貜?fù)制出該微型模具產(chǎn)品的微小結(jié)構(gòu),將一個(gè)擠壓機(jī)器和一個(gè)小核心傳感器組合起來(lái)，構(gòu)建一個(gè)注射模具的擠壓系統(tǒng)。在一些重要的部位，由一個(gè)壓力裝置，它作為原動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)中心模具工作。舉例說(shuō)吧，在注射以后，模腔中的壓力會(huì)從二十兆帕上升到三十四兆帕。那些小小的感應(yīng)器形成感受到壓力，那些周圍的裝置和熱敏傳感器，排列在洞腔的同圍。我們可以根據(jù)這些信號(hào)推測(cè)里面狀況朝著有利的方向發(fā)展。為了評(píng)估該注射系統(tǒng)，我們做了一個(gè)厚度為1lm角度為140℃ 三角凹朝槽 來(lái)進(jìn)行工作。
說(shuō)明
大部分的醫(yī)療信息設(shè)備都有一個(gè)基礎(chǔ)工作部分，另外還有一些輔助部件來(lái)完成某種特定的功能。模具成型技術(shù) 在現(xiàn)實(shí)中廣泛應(yīng)用，而且在大批量生產(chǎn)中多有應(yīng)用，這篇文章即是研究成型過(guò)程在傳統(tǒng)的成型壓力系統(tǒng)中,其為系統(tǒng)提供很大的壓力差,這種特點(diǎn)為模具成型過(guò)程提供了很好的動(dòng)力源.然而,傳統(tǒng)的成型過(guò)程在注射成型的過(guò)程中,特別是在微型模具的成型過(guò)程中,有兩個(gè)很明顯的問(wèn)題.首先,在用單模腔成型微小結(jié)構(gòu)的模具時(shí),不同的溫度和硬度會(huì)引起不一致的成型壓力.一般來(lái)說(shuō),模腔中心的溫度越高,中心周圍的溫度也會(huì)越高.其次,即使通過(guò)冷卻和控制壓力的方法來(lái)展平那些不平的區(qū)域,但是通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),熱流量和壓力仍是高于成型微型模具工作時(shí)所規(guī)定的壓力,而且腔內(nèi)的這種情況很不好控制,這樣以來(lái)就只好通來(lái)偵測(cè)熱流面不是溫度來(lái)控制型腔中各種成型條件.
這篇文章的作者，也就是該機(jī)器的設(shè)計(jì)者，他通過(guò)在模具重要部位安放一個(gè)叫做模具核心擠壓機(jī)的部件來(lái)及時(shí)了解并控制模腔內(nèi)成型的具體情況。這個(gè)部件配備有特殊裝置來(lái)控制模腔內(nèi)的壓力、溫度，并反饋回到顯示裝置上。這篇文章就向我們?cè)敿?xì)地闡述了這種機(jī)器的模型。
模具成型的壓力系統(tǒng)設(shè)計(jì)
如圖1所示，該結(jié)構(gòu)為我們常用的模具結(jié)構(gòu)圖。首先，我們描述一下裝備有piezo設(shè)備的模具成型壓力機(jī)。我們用的pie20設(shè)備有一個(gè)最大厚度為13LM的裝置，而且可以產(chǎn)生一個(gè)最大值為6KN的壓力。因此，該注射壓力系統(tǒng)所能產(chǎn)生的壓力在0~6KN之間，注射機(jī)的壓力系統(tǒng)有一個(gè)壓力設(shè)備，該裝置有一個(gè)特置的中心軸，并與一個(gè)傳感反饋裝置連在一塊。這個(gè)壓力裝置是圓柱形的，直徑為25mm，高度為54mm，它的溫度約在20℃和120℃之間。壓力傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)是對(duì)稱的，它把動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)從壓力裝置上以一定的規(guī)律和方式傳出去，這個(gè)圓柱體的傳動(dòng)裝置向一個(gè)方向上不停地進(jìn)行著傳遞工作，并由一個(gè)平面的輔助裝置保證其只能在平面內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
為了研究之便，我們特地用一個(gè)很小的傳感器，使位移，壓力、傳感器、熱量傳感器很好地相互協(xié)調(diào)起來(lái)協(xié)同工作，當(dāng)注射機(jī)的注射孔開(kāi)始有位移并要接觸到模腔時(shí)，位移傳感器裝置就會(huì)測(cè)出其位移，并作出下一步的控制動(dòng)作。該位移傳感器是非接觸式傳感器，其最大是量程為500lm ,誤差可以控制在0.2lm以下。
我們把一個(gè)核心模型放在模腔的中央，其結(jié)構(gòu)是一個(gè)三角形的凹槽，以深度1lm順次排列。核心表面有32768個(gè)三角形的凹槽組成，凹槽相鄰的角度為140o ，距離為1μm完成加工的產(chǎn)品組成一個(gè)直徑為12mm厚度為1mm的盤(pán)狀物。由是由在鋼里面加入鎳和磷元素制成的合金做的。有很好的硬度和耐磨性。三角槽的切制是由精度非常高的NC機(jī)切制而成的，有著異常高的精確度。
有二組深度為12lm的廢氣排放口，依次排列在圓洞的周圍。用一個(gè)真空泵抽出由于樹(shù)脂的分解而產(chǎn)生的廢氣物。為保證精細(xì)模具的硬度，統(tǒng)一冷卻那些盤(pán)狀產(chǎn)品。我對(duì)使冷卻水做曲線的循環(huán)運(yùn)動(dòng)。注射機(jī)依靠一個(gè)伺服馬達(dá)系統(tǒng)，使其可以具備最高達(dá)150KN的夾緊力。
評(píng)估微型注射系統(tǒng)
以下是成型時(shí)的條件：材料：聚苯乙烯；注射溫度：190℃；成型設(shè)備溫度：80℃；注射速度：10mm/s；注射壓力：34mpa；夾緊力：150KN。在這些條件下，我們分別對(duì)如下情景作了比較分析。第一種情況是在約1000Vr 電壓下推動(dòng)注射壓力機(jī)工作，第二種是沒(méi)有電壓作用。圖表3和4顯示的是模具里邊傳感器的測(cè)量結(jié)果。注射壓力的測(cè)量由位于注射壓力機(jī)后面的壓力計(jì)來(lái)測(cè)量，并以數(shù)字表格形式在輸出裝置上顯示。
第三組表格顯示了成型一個(gè)周期的數(shù)據(jù)。首先，在第5.16秒，注射動(dòng)作開(kāi)始注射，注射壓力也隨之上升，從第5.6s開(kāi)始注射壓力在2秒之內(nèi)迅速升至34MPA，模腔內(nèi)的應(yīng)力實(shí)行如圖所標(biāo)的傳感器檢測(cè)表明，也隨著增加，只不過(guò)有大約0.35秒的延遲，最終可達(dá)到20MPA，約是注射壓力的59%。在注射壓力保持不變的那一階段，模腔內(nèi)的應(yīng)力迅速下降到零。這充分證明，盡管存在著由注射機(jī)提供注射壓力，但其中一部分由于模腔內(nèi)的摩擦力的存在而被抵消，熔料在模腔內(nèi)凝固的過(guò)程中，熔料因漸成為固體而其余部分也隨之降低為零。在此過(guò)程中，中心位移也經(jīng)歷了與模腔內(nèi)壓力變化規(guī)律相似的變化。這說(shuō)明注射中心也受到了反作用力，在經(jīng)歷大約14S的冷卻過(guò)程后模具被打開(kāi)了。
比較低的表格表明了表面溫度和熱量擴(kuò)散的過(guò)程。其中比較平直的那一段曲線顯示的是保壓階段或者說(shuō)是壓力持續(xù)過(guò)程。圖表顯示的是表面溫度連續(xù)上升的過(guò)程，此時(shí)，熔料經(jīng)澆口源源不斷地流經(jīng)流道，最終達(dá)到成型模腔。在注射完成后，溫度迅速上升，而后隨即下降（在冷卻作用下）特別是澆口附近的熱量散的比較快，溫度下降也比較明顯。
在圖表4中，在第5.6s的時(shí)候，壓力裝置得到約1000V的電壓，由于電壓作用，模腔內(nèi)的壓力升至34MPA，中心的溫度和壓力也隨之上升。切斷電壓后，中心也恢復(fù)到原始狀態(tài)，但我們無(wú)法看到這一過(guò)程。
下面，我們對(duì)是否微型注射壓力機(jī)時(shí)產(chǎn)品的表面特征作一比較。圖表5、6顯示的是SEM照片而AFM的測(cè)量結(jié)果。從圖片來(lái)看，三角形凹槽的表面粗糙度和均勻程度在這兩種情況下并無(wú)明顯區(qū)別。原因就是因與注射時(shí)的速度與模具微小結(jié)構(gòu)的質(zhì)量有關(guān)，另外三角形凹槽的深度和排列密度也是其原因之一。
附件2：外文原文
Injection molding for microstructures controlling mold-core extrusion and cavity heat-flux
Abstract In this work we constructed an injection press molding system with a mold-core extrusion mechanism and a small sensor assembly for effectively duplicating microstructures to the mold products. The mold-core extrusion mechanism is driven by a piezo element to apply force on important area with microstructures. For example, after injection it increases the cavity pressure from 20 to 34 MPa. Small sensors consist of the pressure, displacement, and heat flux sensor assemblies,arranged around the small cavity. The signals showed us the physical phenomena inside the mold and may be further used as control signal. In order to evaluate this injection press molding system, we formed micro triangular grooves of pitch 1 lm and angle 140o. The mold-core extrusion gave better diffraction intensity by several percents.
1
Introduction
Many information and medical equipment contain functional parts with microstructures in the order of 1 lm and overall size of several millimeters. Molding is a mass production method widely used in duplicating three dimensional forms of these parts [1–4]. This paper reports our study on one of the molding processes, namely, the injection press molding process.
In contrast to regular injection molding process that injects molten resin at high pressure into the cavity for simultaneous filling and forming, injection press molding process separates the time of the two processes. Injection press molding process injects molten resin into a mold cavity at low pressure to keep the flow resistance small,and once the cavity is filled, applies large clamping force on molds to form microstructures. Injection press molding has superb transforming capability used for example, in forming optical disks and LCD light guiding plates.
Conventional injection press molding applies large clamping force on molds for forming after the filling process. However, conventional injection press molding process has two problems for forming micro parts described above. First, in forming multiple micro parts with a single set of molds, the temperature and rigidity distributions are not uniform causing difference in forming pressure [5, 6]. Generally, the temperature is higher around the mold center and the pressing force is higher around the perimeter. Secondly, even if one tries to flatten the uneven distribution with cooling or pressure control, sensors to monitor the heat flux or pressure are larger than the micro parts and cannot find these conditions within the cavity.Note that measuring heat flux instead of temperature allows monitoring resin solidification in the cavity.
The authors of this paper devised mechanisms to (1) individually press each important micro structure area (we call this area the ‘‘core’’) with a mold-core extrusion mechanism equipped with a small piezo element and (2) control pressure temperature, and especially the cavity heat flux for each core by arranging a set of sensors around each core and feeding back the sensor signals to the above piezo element. This paper reports our prototype of these mechanisms.
2
Designing the injection press molding system
Figure 1 shows the mold we used. First we describe the mold-core extrusion mechanism design equipped with a piezo element. The piezo element used (KISTLER,Z17294X2) has a maximum free displacement of 13 lm and produces a maximum force of 6 kN with no displacement,thus the pressing force varies between 0 and 6 kN depending on the piezo element extension. The piezo element has a single axis force sensor (KISTLER, 9134A) integrated in it for pressing force feedback control. The piezo element unit size is 25 mm in diameter, 54 mm long and its temperature
Fig. 1. Test mold range is )20 to 120oC. The
symmetric design of the force transferring structure uniformly transfers the pressing force from the piezo element. This cylindrical force transfer mechanism moves in one direction and a planar surface keeps the shaft from rotating.
A small sensor assembly was developed for our study in this paper. Displacement, pressure, and heat flux sensors compose the assembly. The displacement sensor measures the displacement at the mold-core extrusion mechanism where it presses the mold-core, and the displacement in the parting direction at the parting line.
The displacement sensor is an eddy-current type noncontact displacement sensor (SINKAWA Electric, VC-202N) with range of 500 lm and resolution of 0.2 lm. The above 1 axis force sensor served as the pressure sensor to measure the cavity internal pressure.
The heat flux sensor measured the cavity surface temperature and the heat flux. A pair of thermocouples embedded at depths 0.3 and 0.6 mm enabled these measurements with the principle of inverse heat conduction.We mounted the diameter 3.5 mm heat flux sensors on the gate, cavity and sprue lock pin (Fig. 2).
We placed one mold-core at the mold center. The microstructure was triangular grooves arranged with pitch 1 lm. The core surface had 32,768 triangular grooves with 140_ angle that are 0.2 mm long on the
perimeter of a 10.5 mm circle.
Fig. 2. Cavity details and mold-core The finished product formed into
a 1 mm thick disk with diameter 12 mm. The core was made of steel (UDDEHOLM, STAVAX, 52 Rockwell hardness), with Ni-P plating. We cut the triangular grooves with an ultra precision NC machine (FANUC ROBOnano Ui).
Two 12 lm deep air vent grooves were placed on the perimeter of the cavities. A vacuum pump pumped out residual air and gas from molten resin. To provide rigidity similar to a regular mold, we kept the entire 80 kgf mold size the same. For uniformly cooling the disk shaped product, we ran cooling water in a circular path. The injection molding machine (FANUC, ROBOSHOT a-15) has a servo motor type drive with maximum clamping force of 150 kN.
3
Evaluating the injection press molding system
Here are the molding conditions: Resin: Polystyrene, Resin temperature at injection: 190 oC, Mold set temperature:80 oC, Injection speed: 10 mm/s, Holding pressure:34 MPa, and Clamping force: 150 kN. Under these conditions,we compared the case with a constant voltage of 1000 V applied to push the mold-core extrusion mechanism,and the case without pushing. Figures 3 and 4 show the measurements from the sensors inside the mold. The injection force measured with a load cell placed behind the injection molding machine screw derived the injection pressure in the figure.
Fig. 3. Measurements Fig. 4. Measurements
of sensors (without) of sensors (with)
Upper figures of Fig. 3 show the molding cycle. First at 5.15 s, the injection starts and the injection pressure suddenly rises. At 5.6 s, the injection pressure is held at 34 MPa for 2 s. The cavity pressure, measured by the 1 axis force sensor, increase with a 0.35 s delay, to reach only 20 MPa, which is 59% of the injection pressure. The cavity pressure quickly went down to about zero during the injection pressure holding period. This shows that despite the pushing force at the source of the injection molding machine, friction reduces pressure which is dropped at cavity. Also, when the resin solidified in the cavity, it parted from the mold to drop the pressure to zero. The core displacement shows a transition similar to the cavity pressure indicating that it was pressed back by the resin. After further cooling to 14 s, the mold was opened.
Lower figures of Fig. 3 show the surface temperature and heat flux transitions. The horizontal axes are magni-fied in the lower figures around the pressure holding period.The figure shows the sequential surface temperature rise at the lock pin, gate, and cavity as resin passed over them. The heat flux maximized immediately after injection and gradually decreased. Especially at the gate, the heat flux went down to about zero during pressure holding.
In Fig. 4, a voltage of 1000 V was applied to the piezo element for 2 s starting at 5.6 s. The voltage raised the cavity pressure to 34 MPa. The core gradually advanced with drop in cavity pressure from the position pressed in by the resin to eventually reach 9 lm ahead of its original position. Cutting the voltage retracted the core to its original position. But, we were not able to observe change in surface temperature and heat flux due to change in heat transfer from applying voltage.
Next we compare form features on the product with and without the mold-core extrusion. Figures 5 and 6 show the SEM photographs and the AFM measurement results. The photographs reveal that the triangular grooves had a uniform pitch with smooth surface regardless of mold-core extrusion, and good form transfer to the products. The reasons are smooth flow of polystyrene and the small aspect ratio of the groove depth and pitch.
紫瑯職業(yè)技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
系 部
機(jī)電系
專業(yè)班級(jí)
模具101
學(xué)生姓名
殷林煜
指導(dǎo)教師
程洋
論文題目
水杯蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的目的
1對(duì)學(xué)生在學(xué)校所學(xué)知識(shí)一次全面的總結(jié)和綜合訓(xùn)練。
2對(duì)學(xué)生掌握知識(shí)及深度運(yùn)用和理解能力的檢測(cè)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。做到理論結(jié)合實(shí)際。更加了解沖裁模具。
3可以了解模具至今的發(fā)展前景狀況，理論結(jié)合實(shí)際情況提高自己的綜合分析和解決問(wèn)題的能力，為以后工作奠定良好的基礎(chǔ)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求
1. 設(shè)計(jì)思路要清晰，重點(diǎn)突出、符合實(shí)際要求、實(shí)事求是。
2. 必須要有嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度，獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。
3. 要求一定要結(jié)合實(shí)際，技術(shù)含量較高。
4. 設(shè)計(jì)要在教學(xué)計(jì)劃所規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成
5. 查看大量文獻(xiàn)，輔助設(shè)計(jì)。
6. 字?jǐn)?shù)要求在5000左右。
7. 標(biāo)題應(yīng)該簡(jiǎn)短，明確。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排
2012年11月中旬—12月上旬 依照任務(wù)書(shū)閱讀文獻(xiàn)，收集資料準(zhǔn)備草案
2012年12月上旬—12月中旬 確定方案，編寫(xiě)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告，并交老師審核
2012年12月中旬—2013年3月中旬 完成初稿，交老師審核。
2013年3月中旬—4月下旬 完成二稿，交老師審核
2013年4月下旬—5月下旬 定稿并提交畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料，準(zhǔn)備答辯
2013年6月1-2日 答辯
紫瑯職業(yè)技術(shù)學(xué)院
2012屆 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
姓名
殷林煜
系部
機(jī)電系
專業(yè)
模具設(shè)計(jì)與制造
班級(jí)
模具101
題目
水杯蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計(jì)
一、選題背景、目的及意義
背景：模具制造在機(jī)電產(chǎn)品制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛，而注塑模是實(shí)現(xiàn)加工工藝的主要工藝裝備在制造行業(yè)中占有重要地位。
目的：能給生活中的各行各業(yè)帶來(lái)方便，減少模具的損壞，降低成本。設(shè)計(jì)能鍛煉自身的專業(yè)知識(shí)。
意義：模具在現(xiàn)在的制造業(yè)中所產(chǎn)生的意義重大，它作為重要的生產(chǎn)裝備和工藝發(fā)展的方向。在現(xiàn)在化的生活中作用意義非凡。
二、主要內(nèi)容及提綱 （需緊密結(jié)合論題，提綱中應(yīng)包含一級(jí)和二級(jí)目錄）
1、使用數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床的高效率、高精度進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和加工已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的主流。
本文是關(guān)于注塑模的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的制品是大口杯蓋。首先對(duì)制品進(jìn)行尺寸的選擇和性能形狀的分析，然后根據(jù)分析選擇注塑材料和注射機(jī)。進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，也就是對(duì)模具的型腔、型芯和澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再利用AutoCAD畫(huà)出整個(gè)模具的裝配圖。
2、設(shè)計(jì)內(nèi)容
目 錄
1零件材料選擇及性能
2注射機(jī)的選擇
3成型零件的設(shè)計(jì)
4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
6 塑料模溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7 繪制實(shí)體裝配圖和平面零件及裝配圖
8 模具的試模與修模
致謝詞
參考文獻(xiàn)
三、主要方法和措施
結(jié)合所學(xué)習(xí)到的知識(shí)和平時(shí)實(shí)習(xí)時(shí)所積累的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于所加工的工件進(jìn)行詳細(xì)的介紹。
主要方法和措施有：
1.上網(wǎng)查找資料
2.圖書(shū)館查找資料
3.指導(dǎo)老師意見(jiàn)
四、主要參考文獻(xiàn)
1. 洪鐘德.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2004.
2. 黨根茂.駱志斌等.模具設(shè)計(jì)與制造. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004。
3. 李志剛.中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典. 2003.
4. 黃毅宏.模具制造工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社，2003.
5. 曾志新，呂明機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ). 武漢：武漢理工大學(xué)出版社,2003.
6. 馬曉均，主編.畫(huà)發(fā)幾何及機(jī)械制圖.廣州：華南理工大學(xué)出版社,2002.
7.吳祖育，主編.數(shù)控機(jī)床.上海:科學(xué)技術(shù)出版社，2003.
8.毛謙德，主編，《袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》，機(jī)械工業(yè)出版社.2001.
2012年11月中旬—12月上旬 依照任務(wù)書(shū)閱讀文獻(xiàn)，收集資料準(zhǔn)備草案
2012年12月上旬—12月中旬 確定方案，編寫(xiě)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告，并交老師審核
2012年12月中旬—2013年3月中旬 完成初稿，交老師審核。
2013年3月中旬—4月下旬 完成二稿，交老師審核
2013年4月下旬—5月下旬 定稿并提交畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料，準(zhǔn)備答辯
2013年6月1-2日 答辯
學(xué)生簽名： 年 月 日
指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)選題的有效性、研究方法的正確性、課題的廣度、深度的意見(jiàn)及開(kāi)題是否通過(guò)）：
通過(guò)（ ） 修改后通過(guò) （ ） 未通過(guò) （ ）
指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日
注：開(kāi)題報(bào)告裝訂在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)后
開(kāi)題是否通過(guò)請(qǐng)指導(dǎo)教師在括號(hào)內(nèi)打“ √”
畢業(yè)設(shè)計(jì)
題 目：
水杯蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計(jì)
副 標(biāo) 題：
學(xué) 生 姓 名：
所在系、專業(yè)：
班 級(jí)：
指 導(dǎo) 教 師：
日 期：
II
摘要
摘 要
本文是關(guān)于注塑模設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的制品是水杯蓋。首先對(duì)制品進(jìn)行尺寸的選擇和性能形狀的分析，然后根據(jù)分析選擇注塑材料和注射機(jī)。進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，也就是對(duì)模具型腔、型芯和澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再利用AutoCAD畫(huà)出整個(gè)模具的裝配圖。
關(guān)鍵詞：注塑機(jī) ，型腔， 型芯， 澆注系統(tǒng)
I
水杯蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計(jì)
引 言
(1)模具制造中數(shù)控技術(shù)的重要性
數(shù)控技術(shù)是以數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成機(jī)電一體化產(chǎn)品，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)模具制造技術(shù)； (2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3) 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；(4) 自動(dòng)控制技術(shù)；(5) 軟件技術(shù)；(6) 傳感器技術(shù)軟件技術(shù)等。
(2) 塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
這幾年來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為12%，1998年我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2005年我國(guó)模具總產(chǎn)值約為360億元，其中塑料模約30%。在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。
（3）在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD技術(shù)
CAD技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)。塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過(guò)程3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用；開(kāi)發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具；以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
（4） 提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)水平
由于塑料模成型制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求，以及高生產(chǎn)率要求，必須提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)和制造水平。
5
目錄
目 錄
摘 要 I
引 言 II
1、零件材料選擇及性能 2
1.1、零件結(jié)構(gòu)分析 2
1.1.1 2
1.1.2 2
1.2、塑料性能 2
1.2．1 2
1.2.2 2
2.2． 2
2、注射機(jī)的選擇 3
2.1.制品的幾何屬性 3
2.2.注射機(jī)的選用 3
2.2．1 注射量的計(jì)算 3
2.2．5 注射壓力 4
2.3. 模具閉合厚度的較核 4
3、成型零件設(shè)計(jì) 5
3.1. 動(dòng)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
3.1.1 5
3.2. 定模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
3.3. 型腔分型面設(shè)計(jì) 6
3.4. 成型零件工作尺寸計(jì)算 7
3.4.1型腔內(nèi)徑尺寸的計(jì)算 7
3.4．2 型芯徑向尺寸的計(jì)算 7
3.4．3 型腔深度尺寸的計(jì)算 7
3.4．4 型芯高度尺寸的計(jì)算 8
3.5. 型腔壁厚與底板厚度的計(jì)算 8
4、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8
4.1．主流道設(shè)計(jì) 8
4.1．1主流道尺寸 8
4.1．2主流道襯套的形式 8
4.1．3主流道襯套的固定 8
4.2． 分流道設(shè)計(jì) 9
4.2．1 9
4.2．2 9
4.3.冷料井設(shè)計(jì) 9
4.4.澆口的設(shè)計(jì) 9
4.4.1 9
4.5．排氣孔道的設(shè)計(jì) 10
5、頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
5.1．頂出機(jī)構(gòu) 11
5.1．1 11
5.1．2 11
5.1．3 11
5.1．4 11
5.1．5 11
5.2復(fù)位機(jī)構(gòu) 13
5.3．導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
6、塑料模溫控系統(tǒng) 14
6.1．型腔上的冷卻 14
7、模具的試模與修模 16
7.1. 粘著模腔 16
7.2. 粘著模芯 16
7.3. 粘著主流道 16
7.4. 成型缺陷 17
致 謝 19
參考文獻(xiàn) 20
水杯蓋注塑工藝分析模具設(shè)計(jì)
1、零件材料選擇及性能
1.1、零件結(jié)構(gòu)分析
圖—1制品零件圖
1.1.1 技術(shù)參數(shù)：無(wú)塌陷，劃痕，變形。表面光滑。
1.1.2 注塑制品大口杯蓋其特點(diǎn)如下：
（1） 要求材料強(qiáng)度不大，剛度一般。
（2）如圖（1）分析得，該制品精度不高，表面粗糙度要求一般。
在注塑制品中，杯蓋采用聚丙烯注塑而成。
1.2、塑料性能
查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》表8.3-7得材料PP特如下：
1.2．1、 使用性能：乳白色、無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒熱塑性塑料。密度為0.91g/cm3,熔點(diǎn)165C,燃點(diǎn)5900C,彈性模量3500Mpa,不吸水,導(dǎo)熱性低,耐酸堿鹽腐蝕,有良好的絕緣性能,化學(xué)穩(wěn)定性和良好的物理機(jī)械性能及加工性能.
1.2.2加工性能：
1 磨擦系數(shù)低。
2 耐強(qiáng)酸或氧化性酸。
3 流動(dòng)性好。
4 結(jié)晶度高。
5不吸水。一般可不用干燥處理。
6 模具澆注系統(tǒng)以料流阻力小，進(jìn)料口小。
7 宜用螺桿式注塑機(jī)成型。
1.2．3物理熱性能如下表-3：
表3物理熱性能表
參數(shù)
密度（g/cm3）
熔點(diǎn)（）
收縮率
數(shù)值
0.91
165
0.6%-2%
表-3
2、注射機(jī)的選擇
2.1.制品的幾何屬性
利用AutoCAD按圖紙的尺寸要求畫(huà)出零件實(shí)體圖形，接著利用軟件“分析----模具分析——模型質(zhì)量屬性”可以查到該制品的幾何屬性為：
體積 = 3.6110586e+04 毫米^3
曲面面積 = 1.6286860e+04 毫米^2
密度 = 9.1000000e-10 公噸 毫米^3
質(zhì)量 = 3.2860634e-05 公噸
2.2.注射機(jī)的選用
2.2．1 注射量的計(jì)算
G≤ nG1+G2
n為型腔中的型腔數(shù),這里n=1。
G1每個(gè)制品的體積量?！?
G2澆注系統(tǒng)的體積量，初步設(shè)澆注系統(tǒng)的體積量為30 cm3
Gmax為注塑機(jī)的最大澆注體積量
=（3.6110586+30）/0.8
= 42.01382325 cm3
2.2．2 由PP加工性能得，注塑機(jī)選螺桿式。
2.2．3 由PP加工性能，查《模具設(shè)計(jì)與制造》表8-2得，其成型壓力為Pc=25MPa
2.2．4 鎖模力確定，
模具的額定鎖模力為: F≥ K*Pc*A
A為塑料制品和澆注系統(tǒng)在分型面上總投影面積。（mm2）
利用AutoCAD，“分析---測(cè)量----面積”可以查到該制品的投影面積是：
制品投影面積=2304.91 mm2
澆注系統(tǒng)=300 mm2
塑料在分型面投影面積
A=2304.91+300
=2604.91
Pc是熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力，查《模具設(shè)計(jì)與制造》表8-2得
Pc=25MPa
K為安全系數(shù)，常取K=1.1—1.2，這里取1.1
F=1.1*25*2604.91
=71.64(KN)
2.2．5 注射壓力
注射壓力是成型柱塞或螺桿施于料筒內(nèi)熔融塑料上的壓力。常取70～150 MPa。由塑料加工性能得注塑壓力為80—130 MPa.注射機(jī)的最大注射壓力要大于成型制品所需的注射壓力。
根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，查《模具設(shè)計(jì)與制造》表8-3，選用SX-ZY-125注塑機(jī)，參數(shù)如表-5
表-5 注塑機(jī)參數(shù)表為
螺桿直徑
mm
42
理論注射容積
cm3
125
注射壓力
MPa
119
鎖模力
KN
900
模板最大行程
mm
300
模具最大厚度
mm
300
模具最小厚度
mm
200
拉桿內(nèi)間距(寬*高)
mm
538×520
噴嘴球頭半徑
mm
SR18
頂出形式
mm
中心距230
模具定位孔直徑
mm
?100
表-5
2.3. 模具閉合厚度的較核
模具閉合時(shí)厚度在注射機(jī)動(dòng)、定模板的最大閉合高度與最小閉合高度之間，其關(guān)系按下式較核：
Hmin ≤ Hm ≤ Hmax
式中 Hmin—注射機(jī)允許的最小模具厚度（mm）
Hm—模具閉合厚度（mm）
Hmax—注射機(jī)允許最大模具厚度（mm）
Hmax=最大模具厚度+模板最大行程其中
=600mm
Hmin=200mm, Hmax =550mm, Hm=235mm .
故滿足要求。
3、成型零件設(shè)計(jì)
3.1. 動(dòng)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
動(dòng)?？梢灾苯油瞥雒撃?。
3.1.1模具做成鑲件形式，因?yàn)轫敆U加工簡(jiǎn)單、更換方便、脫模效果好，因此用頂桿脫模機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)圖-2
圖 2 動(dòng)模裝配結(jié)構(gòu)圖
3.2. 定模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
定模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如圖3
圖-3定模的裝配結(jié)構(gòu)
3.3. 型腔分型面設(shè)計(jì)
如何確定分型面，需要考慮的條件比較多。由于分型面受到塑件在模具中成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀和推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素影響，因此在選擇分型面時(shí)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理方案。選擇分型面時(shí)應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：
1 分型面應(yīng)該選塑件外形最大輪廓處。
2 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開(kāi)模時(shí)留在動(dòng)模一側(cè)。
3 保證塑件精度要求。
4 滿足塑件外觀質(zhì)量要求。
5 便于模具加工制造。
6 對(duì)成型面積影響。
7 對(duì)排氣效果的影響。
8 對(duì)側(cè)向抽芯的影響。
根據(jù)第1、2、5、6選擇以下的分型面，如圖-4
圖-4 分型面示意圖
圖-4
3.4. 成型零件工作尺寸計(jì)算
根據(jù)制品尺寸及其公差，查SJ1372標(biāo)準(zhǔn)（《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》），得制品的精度為5級(jí)。
由于模具制造允差和制品尺寸公差間存在對(duì)應(yīng)的關(guān)系。查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》表8.5-64，得模具的制造精度為IT9。
3.4.1型腔內(nèi)徑尺寸的計(jì)算
模具型腔內(nèi)徑計(jì)算公式：
Dm=（D+DQ-3/4△）
式中 ： Dm --型腔的內(nèi)徑尺寸（mm），
z--模具制造公差，取z=（1/6～1/3）△，
塑件精度等級(jí)為5級(jí)，型腔尺寸精度為IT6，取1/3△
D-- 制品最大尺寸(mm)；
Q-- 塑料平均收縮率1.3%，按經(jīng)驗(yàn)取1.2%；
△--制品公差；
3/4--系數(shù)，可隨制品精度變化，一般取0.5～0.8之間，若制品偏差小則取大值，若制品偏差大則取小值。
D頂=（D+DQ-3/4△） = （91+91*0.015-3/4*0.22）+00。22=91.15+00.073 mm
D基=（D+DQ-3/4△） = （72+72*0.015-3/4*0.2）+01/3*0.2=72.42+00.067 mm
3.4．2 型芯徑向尺寸的計(jì)算
模具型芯徑向尺寸是由制品的內(nèi)徑尺寸所決定，與型腔徑向尺寸的原理是
一樣的，則分為兩個(gè)部分來(lái)計(jì)算：
dm=（D1+DQ+3/4△）
式中： dm --型芯的外徑尺寸（mm）；
D1 -- 制品內(nèi)徑最小尺寸(mm)；
其余符號(hào)含義同型腔的計(jì)算公式。
D動(dòng)=（D1+DQ+3/4△） =(15+15*0.015+3/4*0.2)-01/3*0.2 =15.38-00.067 mm
D定=（D1+DQ+3/4△） =(13.5+13.5*0.015+3/4*0.18)-01/3*0.18 =13.84-00.067 mm
3.4．3 型腔深度尺寸的計(jì)算
模具型腔深度尺寸是由制品高度尺寸所決定的，設(shè)制品高度名義尺寸為最大尺寸，其公差為負(fù)偏差-△，型腔深度名義尺寸是最小尺寸，其公差為正偏差+δz。由于型腔底部或型芯端面的磨損很小，可以省去磨損量δc，在計(jì)算中取δz=△/3，加上制造偏差是：
7
HM =（h1+h1Q-2/3△）
式中 HM --型芯的外徑尺寸（mm）；
h1 --制品高度最大尺寸（mm）。
制品高度最大尺寸是h1=24mm, △=0.64 , δz=△/4=0.16
HM1 =（h1+h1Q-2/3△） =(24+24*0.015-2/3*0.36)+01/3*0.36=24.3+00.12mm
HM2 =（h2+h2Q-2/3△） =(10.68+10.68*0.015-2/3*0.36)+01/3*0.36=10.6+00.12mm
3.4．4 型芯高度尺寸計(jì)算
模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定的，假設(shè)制品深度尺寸H1是最小尺寸，其公差為正偏差+△。型芯高度尺寸是最大尺寸，其公差為正偏差-δz。根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式：
hM =（H1+H1Q+2/3△）
式中 ： hM --型芯高度尺寸（mm）；
H1 --制品深度最小尺寸（mm）。
HM定 =（H1+H1Q+2/3△）=(10.38+10.38*0.015+2/3*0.36)=10.78-00.12
3.5. 型腔壁厚與底板厚度計(jì)算
要確定型腔壁厚的方法有計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)法。計(jì)算法有按強(qiáng)度、按剛度計(jì)算兩種。經(jīng)驗(yàn)有查圖法和查表法。目前經(jīng)驗(yàn)法應(yīng)用比較多，直接憑生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)確定模具
結(jié)構(gòu)尺寸。
查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》表8.5-78得知，鑲件壁厚取8mm，模套取15mm。
4、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1．主流道設(shè)計(jì)
4.1．1主流道尺寸
主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸的，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動(dòng)通道，主流道出口端尺寸為12mm。
4.1．2主流道襯套的形式
主流道入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬于易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式即是澆口套，便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。其尺寸如圖5：
4.1．3主流道襯套的固定
主流道襯套與定位環(huán)設(shè)計(jì)成整體式，主流道襯套見(jiàn)圖-5
8
4.2． 分流道設(shè)計(jì)
4.2．1分流道是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過(guò)截面積的變化和流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段。所以分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，在流動(dòng)過(guò)程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地充到型腔中。
圖-5主流道襯套圖
圖5
在本設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇半圓形截面的分流道口。尺寸如圖-6
4.2．2分流道的表面粗糙度因?yàn)榉至鞯乐信c模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra ，并不要求很低，一般取1.6μm 左右既可，這樣表面稍不光滑，并有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。
4.3.冷料井設(shè)計(jì)
冷料井設(shè)置在主流道的末端，直徑應(yīng)稍大于主流道直徑，冷料井可防止冷料進(jìn)入型腔而影響制品的質(zhì)量均勻性和外觀完美性。采用倒錐形頭拉料冷料井結(jié)構(gòu)。冷料井直徑取d3= 5mm。
4.4.澆口的設(shè)計(jì)
澆口稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小部分，卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大。本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口。
4.4.1澆口的位置和尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后需進(jìn)一步修改澆口尺寸，不論采用哪種澆口，開(kāi)設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及質(zhì)量影響比較大，所以合理選擇澆口的開(kāi)設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同并影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芎屯獗?，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則：
1 澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚最大處。
2 輸管盡量縮短流動(dòng)距離。
3 必須盡量減少熔接痕。
9
圖-6分流道截面圖
圖-6
圖-7 澆口尺寸圖
圖-7
4 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。
5 注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響。
6 應(yīng)有利于型腔中氣體排出。
7 考慮分子定向影響。
8 避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。
澆口的尺寸設(shè)計(jì)。參照《模具設(shè)計(jì)與制造》具體尺寸如圖7
4.5．排氣孔道的設(shè)計(jì)
排氣孔道的作用是把型腔與型芯周圍空間的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外。該注射模屬于中小型模具，在推桿的間隙和分型面上都具有排氣效果，已能滿足。
5、 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
制品推出是注射成型過(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。在設(shè)計(jì)推出脫模機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)遵循下列原則：
10
5.1．頂出機(jī)構(gòu)
5.1．1 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè) 由于推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過(guò)裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來(lái)驅(qū)動(dòng)，所以一般情況下，推出機(jī)構(gòu)設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。在分型面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量注意，開(kāi)模后使塑件能留在動(dòng)模一側(cè)。
5.1．2 保證塑件不因推出而變形損壞
為了保證塑件在推出過(guò)程中不變形、不損壞，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該仔細(xì)分析塑件對(duì)模具的包緊力和粘附力的大小，合理選擇推出方式及推出位置。推力點(diǎn)應(yīng)作用在制品剛性好的部位，如筋部、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點(diǎn)作用在制品的薄平面，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。 從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。
5.1．3 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠
推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動(dòng)作靈活，制造方便，機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度、剛度和硬度，以承受推出過(guò)程中的各種力的作用，確保塑件能夠順利脫模。
5.1．4 良好的塑件外觀
推出塑件的位置應(yīng)該盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，或隱蔽面與非裝飾面，對(duì)于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。
5.1．5合模時(shí)的正確復(fù)位
設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)，必須考慮合模時(shí)機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位并保證不與其他模具零件相干擾。
分析：根據(jù)以上的原則，由于頂桿加工簡(jiǎn)單、更換方便、脫模效果好，因此選用頂桿脫模機(jī)構(gòu)。
脫模力的計(jì)算
當(dāng)脫模開(kāi)始時(shí)，阻力最大，推桿剛度及強(qiáng)度應(yīng)按此時(shí)的受力計(jì)算。
對(duì)于厚壁圓形件
其中：Q—脫模力（N）
E—塑料的彈性模量，E=3.5*103MPa；
u—泊桑比，PP取0.42；
—塑料的平均收縮率，選用=1.2%；
11
L—塑料對(duì)型芯的包容長(zhǎng)度（cm）；
r—塑料型芯的平均半徑cm；
k—系數(shù)，隨和變化，查表取k=3.18；
f—制品與型芯之間的靜摩擦系數(shù)，常取f=0.1～0.2,取f=0.2
∴
=15170N
脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
(1)推桿的長(zhǎng)度
頂出行程S頂=h凸+e
式中 e—頂出行程余量
h凸—型芯成型高度
已知h凸=52mm,e=5mm
∴S頂=57mm
頂桿選擇標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為125mm
(2) 頂桿直徑
根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式計(jì)算出頂桿直徑：
（m）
式中 d——頂桿直徑；
——安全系數(shù),常取=1.5；
L——頂桿長(zhǎng)度；
n——頂桿數(shù)目；
=3.88mm
取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d=6mm
頂桿直徑強(qiáng)度較核：
12
（MPa）
其中， ：頂桿所受應(yīng)力(Mpa);
[]：頂桿的材料的許用應(yīng)力(Mpa);
滿足條件。
查《模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》有D=12-0.2 ,L=90+2.0,S=5-0.05
設(shè)計(jì)的頂出機(jī)構(gòu)如圖-8
5.2復(fù)位機(jī)構(gòu)
脫模機(jī)構(gòu)完成塑料制件頂出后，為了進(jìn)行下一次循環(huán)必須回復(fù)到初始位置。采用彈簧復(fù)位，彈簧在頂出板和動(dòng)模板之間，頂出塑料件時(shí)，彈簧被壓縮下去。合模時(shí)，只要注塑機(jī)的頂桿離開(kāi)模具頂板，彈簧的回復(fù)力將頂出機(jī)構(gòu)復(fù)位。選用4根復(fù)位彈簧。分別套在兩根頂桿和兩根定位桿上。彈簧定位桿和頂桿安裝在同一固定定板上，頂桿工作端面與分型面齊平，低于動(dòng)模表面不大于0.05mm。
圖-8 頂出桿機(jī)構(gòu)圖
圖-8
5.3．導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
A. 采用導(dǎo)柱導(dǎo)向
因?qū)е饘?dǎo)向作用，不用考慮受壓力的作用，所以只需要保證導(dǎo)向就行了。
選?。褐蓖ㄐ停ˋ型）導(dǎo)柱，采用T8淬硬到HRC50～55。
B.導(dǎo)套
與導(dǎo)柱配合使用。
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圖-9
6、塑料模溫控系統(tǒng)
在注射工藝過(guò)程中，模具溫度將直接影響制品質(zhì)量和注射周期。對(duì)于任何塑料制品，模溫波動(dòng)大都是不利的。過(guò)高的模溫會(huì)使制品在脫模后發(fā)生變形。
延長(zhǎng)冷卻時(shí)間，使生產(chǎn)率降低。過(guò)低的模溫會(huì)使降低塑料的流動(dòng)性，很難充滿型腔，增加制品的內(nèi)應(yīng)力和明顯的溶接痕等缺陷。由中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典查得PP在注射成型時(shí)所需的模溫是100-150度 。PP是要求較高的模溫，由于模具不斷的被注入熔融塑料加熱，模溫升高，單靠模具自然散熱不能使其保持較低的溫度，所以必須加冷卻系統(tǒng)。
6.1．型腔上的冷卻
設(shè)計(jì)冷卻裝置的目的是為了防止塑件在脫模時(shí)發(fā)生變形，縮短成型周期和提高塑件質(zhì)量。模具冷卻劑用水。水冷，是在模具型腔周圍和型芯內(nèi)開(kāi)設(shè)冷卻水通道，使水在其中循環(huán)，帶走熱量，維持所需的模溫。水的熱容量大，成本低。
采用外連結(jié)直通式，是最簡(jiǎn)單的，用塑料管和水管接頭從外部連接，就可以連接成單路循環(huán)或多路循環(huán)的方式。
冷卻裝置開(kāi)設(shè)原則如下：
1． 盡量保證塑件收縮均勻，維持模具熱平衡。
2． 冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，將對(duì)塑件冷卻就越均勻。
3． 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，既水孔的排列和型腔形狀盡量相吻合，當(dāng)塑件壁厚不均勻時(shí)，厚壁處水孔應(yīng)該靠近型腔，距離要小，一般水孔邊離型腔距離不得小于10mm，則常用12~15mm。
4． 澆口處加強(qiáng)冷卻。熔融塑料填充型腔時(shí)，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)，溫度越低。因此澆口附近應(yīng)該加強(qiáng)冷卻，通入冷水，而在溫度較低的外側(cè)則只需要通過(guò)經(jīng)熱交換后的溫水就可以。
5． 降低入水與出水的溫差，如果入水和出水溫差太大，會(huì)使模具的溫度分布不均勻，尤其對(duì)流程很長(zhǎng)的大型塑件，料溫越流越低。為使整件的冷卻速度大致相同，可以改變冷卻孔排列的形式。
6． 將結(jié)合塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)，合理考慮冷卻水通道的排列形式。
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7． 縮大的塑件應(yīng)該沿其收縮方向開(kāi)設(shè)冷卻通道。冷卻流道的設(shè)計(jì)要考慮塑件的壁厚。塑件壁厚越大，則所需冷卻時(shí)間越長(zhǎng)。
8． 冷卻水通道要以免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，影響強(qiáng)度。
9． 保證冷卻通道不泄漏，密封性能好，以免在塑件上造成斑紋。
10． 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮盡量避免與模具結(jié)構(gòu)中其它部分的干涉現(xiàn)象，冷卻水通道開(kāi)設(shè)時(shí)，受到模具上各種孔（鑲塊接縫等）的結(jié)構(gòu)限制，要按理想情況設(shè)計(jì)是困難的。
11． 冷卻通道的進(jìn)口和出口接頭盡量不要高出模具外表面，既要埋入模板內(nèi)，以免模具在運(yùn)輸過(guò)程中造成損壞。
12． 冷卻水通道要易于加工和清理。孔徑設(shè)計(jì)為8~12mm。
具體計(jì)算設(shè)計(jì)如下，假設(shè)熔融塑料產(chǎn)出的熱量全部傳給模具，其熱量為:
n為每小時(shí)注射的次數(shù),由制品的成型條件得，每個(gè)周期大概為50S-160S取120S，每小時(shí)注射次數(shù)n=60*60*60/120=1800次。
m為每次注射的塑料質(zhì)量（千克/次）。根據(jù)澆注系統(tǒng)估算 m大概為0.08千克/次。
C塑料的比熱容（）,查《模具設(shè)計(jì)與制造》表8-28得C=1759
熔融塑料進(jìn)入模腔的溫度（）。由制品的加工性能得：=90-120，這里取110。
制品脫模的溫度（），根據(jù)制品塑料的特性，取為模溫：=80
=7598880（J/h）
計(jì)算用水量
（kg/s）
M通過(guò)模具的冷卻水的質(zhì)量（kg）。
為模具單位時(shí)間內(nèi)積累的熱量(J/h)。
為導(dǎo)熱系數(shù)()，查模具設(shè)計(jì)與制造表8-28得=829。
為進(jìn)水溫度（），這里取100。
為出水溫度（。），比脫模溫度要低，取50。
=183kg
根據(jù)冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速成與水管直徑d的關(guān)系，則確定模具冷卻水管道的直徑d.
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M為冷卻水的質(zhì)量（kg）.
為管道內(nèi)冷卻水的流速，取(0.8-2.5m/s)這里取2.3m/s.
為水的密度（kg/）.
=10.6mm
L圓整，d=10mm.
由于型腔尺寸比較小，所以把冷卻系統(tǒng)設(shè)在模板中。
7、模具的試模與修模
試模中獲得的樣件是對(duì)模具整體質(zhì)量的一個(gè)全面反映。檢驗(yàn)樣件來(lái)修正和驗(yàn)收模具，是塑料模具這種特殊產(chǎn)品的特殊性。起初，在初次試模中我們最常遇到的問(wèn)題是根本得不到完整的樣件，常因塑件被粘附于模腔內(nèi)，甚至因流道粘著制品被破壞。這是試模首先應(yīng)當(dāng)解決的問(wèn)題。
7.1. 粘著模腔
制品粘著在模腔上，指塑件在模具開(kāi)啟后，與設(shè)計(jì)意圖相反，離開(kāi)型芯一側(cè)，滯留于模腔內(nèi)，致使脫模機(jī)構(gòu)失效，制品無(wú)法取出的一種反?，F(xiàn)象。其主要原因是：
（1） 注射保壓和注射高壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可以造成過(guò)量充模。
（2） 注射壓力過(guò)高，或注射保壓壓力過(guò)高。
（3） 模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。
（4） 冷卻時(shí)間過(guò)短，物料未能固化。
（5） 型腔內(nèi)壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過(guò)損傷性沖擊，增加脫模阻力。
7.2. 粘著模芯
（1） 注射壓力和保壓壓力過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而造成過(guò)量充模，尤其成型芯上有加強(qiáng)筋槽的制品，情況更為明顯。
（2） 可能存在不利脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進(jìn)。
（3） 模腔溫度過(guò)高，使制件在設(shè)定溫度內(nèi)不能充分固化。
（4） 冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，制件在模芯上收縮量大。
（5） 機(jī)筒與噴嘴溫度過(guò)高，不利于在設(shè)定時(shí)間內(nèi)完成固化。
7.3. 粘著主流道
（1） 閉模時(shí)間太短，使主流道物料來(lái)不及充分收縮。
（2） 主流道襯套內(nèi)孔尺寸不當(dāng)，未達(dá)到比噴嘴孔大0.5～1 ㎜.
（3） 主流道拉料桿不能正常工作。
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（4） 料道徑向尺寸相對(duì)制品壁厚過(guò)大，冷卻時(shí)間內(nèi)無(wú)法完成料道物料的固化。
（5） 主流道襯套區(qū)域溫度過(guò)高，無(wú)冷卻控制，不允許物料充分收縮。
一旦發(fā)生上述情況，先要設(shè)法將制品取出模腔，不惜破壞制件，保護(hù)模具成型部位不受損傷。仔細(xì)查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面對(duì)注射工藝進(jìn)行合理調(diào)整；另一方面要對(duì)模具成型部位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修正，直到認(rèn)為達(dá)到要求，方可進(jìn)行二次注射。
7.4. 成型缺陷
當(dāng)注射成型得到了近乎完整的制件時(shí)，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯(cuò)綜復(fù)雜的，很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來(lái)著手修正，逐個(gè)排除，逐步改進(jìn)，則可得到理想的樣件。下面就對(duì)度模中常見(jiàn)的成型制品主要缺陷及其改進(jìn)的措施進(jìn)行分析。
（1） 注射填充不足
所謂填充不足指在足夠大的壓力，足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現(xiàn)象極為常見(jiàn)，其主要原因有：
a. 熔料流動(dòng)阻力過(guò)大
這主要有下列原因：主流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動(dòng)。盡量采用整圓形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動(dòng)性能不佳，制品壁厚過(guò)薄。
b. 型腔排氣不良
這是極易被忽視的現(xiàn)象，是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉(zhuǎn)角處、深凹處等，必須合理的安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象。
c. 鎖模力不足
因注射時(shí)動(dòng)模稍后退，制品產(chǎn)生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料，應(yīng)調(diào)大鎖模力，保證正常制件料量。
（2） 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒）
和第一項(xiàng)相反，物料不僅充滿型腔，而且出現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺的存在，其主要原因有：
a. 模具局部配合不佳
b. 模板翹曲變形
c. 注射過(guò)量
d. 鎖模力不足
e. 流動(dòng)性過(guò)好
（3） 制件尺寸不準(zhǔn)確
初次試模時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸和設(shè)計(jì)要求尺寸相差較大。這時(shí)不要輕易修改型腔，應(yīng)行從注射工藝上找原因。
a. 尺寸變大
注射壓力過(guò)高，保壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。此條件下產(chǎn)生了過(guò)量充模，收縮率趨向小值，使制件的實(shí)際尺寸偏大；模溫較低，事實(shí)上熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小
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值。這時(shí)要繼續(xù)注射，提高模具溫度，降低注射壓力，縮短保壓時(shí)間，制件尺寸可得到改善。
b. 尺寸變小
注射壓力偏低、保壓時(shí)間不足，制在冷卻后收縮率偏大，會(huì)使制件尺寸變??；模溫過(guò)高，制件從模腔取出時(shí)，體積收縮量大，尺寸偏小，此時(shí)調(diào)整工藝條件即可。通過(guò)調(diào)整工藝條件，通常只能在極小范圍內(nèi)使尺寸變化，可以改變制件相互配合的松緊程度，但很難改變公稱尺寸。
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致謝
致 謝
首先，我要感謝在我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，給予我提供幫助的同學(xué)，謝謝他們給我正確的理論知識(shí)。
最后，我要感謝在我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，給我指導(dǎo)的程洋老師，謝謝她耐心的指導(dǎo)以及不厭其煩的糾正。還要感謝所有教導(dǎo)過(guò)我的老師，是他們?yōu)槲夷軌蛲瓿僧厴I(yè)設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
衷心感謝他們對(duì)我的關(guān)懷和指導(dǎo)
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