酒瓶大官帽上蓋注塑模具設(shè)計(jì)與工藝分析-塑料注射模1模4腔含proe及7張CAD圖
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酒瓶大官帽上蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計(jì)
摘 要
隨著社會(huì)的發(fā)展與資源的消耗，塑料制品的應(yīng)用范圍變得越來(lái)越廣。塑料成型技術(shù)在形勢(shì)的發(fā)展下，各種成型方法也脫穎而出被大家廣泛應(yīng)用。注塑成型工藝是塑料制品加工中非常重要技術(shù)類(lèi)型，大多數(shù)行業(yè)的塑料件加工均需要注塑成型工藝來(lái)完成，且所涉及的行業(yè)及領(lǐng)域甚廣。然而，由于制品問(wèn)題與模具系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些不合理，在現(xiàn)今社會(huì)快速生產(chǎn)要求下，使用CAE軟件解決了各項(xiàng)問(wèn)題，提高了模具質(zhì)量，加快了效率，節(jié)約了成本。
我設(shè)計(jì)的制品為酒瓶大官帽上蓋模具設(shè)計(jì)，使用材料為ABS。首先我對(duì)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，確定零件形狀與大小及分模形式。接著，我使用Pro/e完成零件圖、零件型腔圖、三維模架圖，使用CAD將三維圖結(jié)構(gòu)改為二維工程圖。本文主要介紹了對(duì)塑料性能、結(jié)構(gòu)工藝、技術(shù)要求進(jìn)行分析，根據(jù)零件決定模具結(jié)構(gòu)、型腔數(shù)量以及注塑機(jī)選擇，最后詳細(xì)設(shè)計(jì)了模架上的各種結(jié)構(gòu)。最終進(jìn)行模具制品分析，完善不足之處。
關(guān)鍵詞: 塑料 注塑模 Pro/e CAD
II
Abstract
With the social development and consumption of resources, the application of plastic products, is becoming increasingly widespread. Plastic molding technology in the development of the situation, various molding methods widely are used by everybody to stand out. Injection molding is a very important plastics processing technology type, most of the plastics processing industry are required to complete the injection molding process, industries and fields and involved a wide range. However, due to some problems with mold unreasonable product system design, rapid production are requied in today's society, the use of CAE software to solve the problems and improve the quality of mold, to speed up the efficiency and cost savings.
I designed products for the large bottle official hat cover mold design, use of materials for the ABS. First, part structure were analyzed to determine the shape and size of parts and parting form by myself. Then, I use Pro / e to complete parts diagram, parts of the cavity, 3D Mold Base, using the three-dimensional CAD to change 2D drawing structure. This paper describes the properties of plastics, construction technology, technical requirements for analysis, the decision of the part mold structure, number of cavities and the injection molding machine selection, and the detailed design of the mold rack of various structures. Finally, analysis of mold products, and improve deficiencies.
Key words: plastic injection mold Pro / e CAD
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract………………………………………………………………………………Ⅱ
1 前言…………………………………………………………………………………3
1.1國(guó)內(nèi)塑料模具發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)………………………………………………3
1.2發(fā)展塑料模趨勢(shì)………………………………………………………………3
2 塑件的工藝分析……………………………………………………………………4
2.1 塑件分析………………………………………………………………………4
2.2 塑件材質(zhì)介紹…………………………………………………………………4
2.3 塑件的技術(shù)要求………………………………………………………………5
2.3.1 尺寸與精度……………………………………………………………5
2.3.2 粗糙度…………………………………………………………………5
2.3.3 壁厚……………………………………………………………………6
3 注塑成型方案的選擇………………………………………………………………7
3.1 大官帽上蓋設(shè)計(jì)方案的確定…………………………………………………7
3.2 型腔的確定……………………………………………………………………7
3.3 分型面的確定…………………………………………………………………8
4 模具的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………10
4.1 模具結(jié)構(gòu)的確定……………………………………………………………10
4.2 型腔的數(shù)量以及排列方式…………………………………………………10
4.3 確定注塑機(jī)…………………………………………………………………11
4.3.1 選用注塑機(jī)的原則…………………………………………………………11
4.3.2 注塑成型的工藝參數(shù)………………………………………………………12
4.3.3 選取注塑機(jī)…………………………………………………………………12
4.3.4 校核注塑機(jī)…………………………………………………………………12
4.3.4.1 校核注射量………………………………………………………12
4.3.4.2 校核注射壓力……………………………………………………12
4.3.4.3 校核鎖模力………………………………………………………13
4.4 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)………………………………………………………………13
4.4.1 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的原則………………………………………………………13
4.4.2 澆注系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì)……………………………………………………13
4.4.3 設(shè)計(jì)澆口……………………………………………………………………15
4.4.4 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算……………………………………………………15
4.4.5 設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)………………………………………………………………16
4.5 成型零件工作尺寸計(jì)算……………………………………………………16
4.5.1 校核成型零件 ……………………………………………………………17
4.6 模架的確定與標(biāo)準(zhǔn)件的選用………………………………………………18
4.7 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)………………………………………………………………18
4.7.1 合模導(dǎo)向零件機(jī)構(gòu)的作用…………………………………………………18
4.7.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………19
4.8 設(shè)計(jì)脫模推出機(jī)構(gòu)…………………………………………………………19
4.8.1 推出機(jī)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………19
4.8.2 推出機(jī)構(gòu)的主要部分………………………………………………………20
4.8.3 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的要求………………………………………………………20
4.8.4 拉料桿的設(shè)計(jì)………………………………………………………………21
4.8.5 脫模力的計(jì)算………………………………………………………………21
4.8.6設(shè)計(jì)合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)…………………………………………………………22
4.9 設(shè)計(jì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)…………………………………………………………23
4.9.1 關(guān)于設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)要點(diǎn)……………………………………………………23
4.9.2 冷卻水道的形式……………………………………………………………23
5 對(duì)模具修復(fù)與試用………………………………………………………………24
5.1 在制品上產(chǎn)生的問(wèn)題………………………………………………………24
5.2 成型中的缺陷………………………………………………………………24
6 次品分析…………………………………………………………………………25
總結(jié)…………………………………………………………………………………26
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………27
28
1.前 言
1.1國(guó)內(nèi)塑料模具發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)
塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的,在我國(guó)卻起步雖然較晚,但發(fā)展較快,在最近幾年,無(wú)論在各方面上都有很大發(fā)展,得到了很大的進(jìn)步。
然而，隨著時(shí)間的推移，我國(guó)塑料模的設(shè)計(jì)、CAD技術(shù)、制造技術(shù)，擁有大型規(guī)模的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種不多、質(zhì)量也尚不穩(wěn)定。模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，CAD、CAE軟件等應(yīng)用比例不高；設(shè)立的模具工廠也較少。
綜上所述,我國(guó)塑料模具的能力發(fā)展很快,甚至已接近國(guó)外水平,尤其是國(guó)家對(duì)其重視的不斷加深,對(duì)我國(guó)模具設(shè)計(jì)制造水平的提高起到了非常重大的作用。然而,由于我國(guó)模具制造基礎(chǔ)薄弱,各地發(fā)展優(yōu)劣各不相同?？傮w來(lái)看,與國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求以及國(guó)際先進(jìn)水平相比,差距還是有點(diǎn)大的。
1.2發(fā)展塑料模趨勢(shì)
(1) 模具采用多樣化，重點(diǎn)提高模具各方面的設(shè)計(jì)水平及比例 。
(2) 各方向推廣模具設(shè)計(jì)軟件的使用與開(kāi)發(fā)。
(3) 多功能復(fù)合模具必須得到進(jìn)一步發(fā)展，并提高標(biāo)注化水平與使用率。
(4) 在塑料模具中熱流道模具對(duì)其進(jìn)行比重提高。
(5) 塑料成型工藝在國(guó)內(nèi)正在改進(jìn)與加強(qiáng)，熱流道及適應(yīng)高壓注塑成型的模具也得到不斷提高。
2塑件的工藝分析
2.1 塑件分析
塑件的結(jié)構(gòu)
圖1 零件的結(jié)構(gòu)圖
塑件體積小，供應(yīng)量大，生產(chǎn)大批量
塑件主要參數(shù)，如下表2-1
表2-1 塑件的主要參數(shù)
體 積
表 面 積
3.34×103mm3
4.80×103mm3
2.2 塑件材質(zhì)介紹
根據(jù)市場(chǎng)對(duì)酒瓶蓋的用途與性能要求，故選擇ABS作為選用的材料。ABS屬于熱塑型塑料。它具有低重量、高強(qiáng)度的特點(diǎn)，外觀呈淺象牙且不透明，最主要ABS不溶于大部分醇類(lèi)和烴類(lèi)溶劑且無(wú)毒無(wú)味，這是他作為酒瓶蓋最好的原因之一。并且ABS具有良好的物理和機(jī)械性能，極好的低溫抗沖擊性能。
ABS的主要參數(shù)如下表2-2
表2-2 ABS各項(xiàng)性能參數(shù)
吸水率24h（%）
0.3
強(qiáng)度（hb）
9.7
收縮率（%）
0.4~0.7
彎曲強(qiáng)度（mpa）
80
熔點(diǎn)（）
130~160
抗拉屈服強(qiáng)度（mpa）
50
密度（g/）
1.05
拉伸彈性模量（mpa）
比容（/g）
0.92
體積電阻率（）
2.3 塑件的技術(shù)要求
2.3.1 尺寸與精度
塑件的尺寸精度是指塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸相應(yīng)的符合程度，即所得到其尺寸準(zhǔn)確度。影響其尺寸精度的因素比較多，首先關(guān)于其制造精度和磨損程度，然后是收縮率的波動(dòng)以及成型條件的變化、成型后的時(shí)效變化以及結(jié)構(gòu)等。故其尺寸精度一般不高，在要求的前提下選擇低級(jí)精度。根據(jù)國(guó)內(nèi)如今塑件的成型情況，其相關(guān)尺寸公差可參照SJ1372-78公差數(shù)值為其標(biāo)準(zhǔn)。它把塑件分為若干等級(jí)，我們一般采用三個(gè)精度，即低級(jí)精度、一般精度、高精度。
根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與加工速查手冊(cè)》可得出：
酒瓶蓋的精度等級(jí)一般選為4級(jí)。
2.3.2 粗糙度
表面粗糙度對(duì)零件使用情況的巨大衡量。一般情況，表面粗糙度小，表現(xiàn)塑件配合質(zhì)量高，磨損較小，其使用壽命較長(zhǎng)，但是所花的費(fèi)用會(huì)提高。所以，要明確選用適合的數(shù)值。在設(shè)計(jì)上蓋時(shí)，表面粗糙度數(shù)值是很重要的，主要取決于零件的功能。由于塑件是作為酒瓶上蓋，對(duì)粗糙度要求不是很高，但也不低。故我選用的粗糙度為3.20。
2.3.3 壁厚
塑件加工的壁厚與其質(zhì)量的關(guān)系很大。其壁厚尺寸應(yīng)滿足下面的條件：
⒈相應(yīng)的剛度和強(qiáng)度滿足；⒉塑件能承受脫模機(jī)構(gòu)的震動(dòng)和沖擊；⒊在裝配過(guò)程中緊固力能夠承受。一般工廠都規(guī)定有相應(yīng)塑件的最小壁厚值，由于塑料品種、牌號(hào)的不一樣去相關(guān)參數(shù)有所差異。壁厚太大浪費(fèi)原料，模壓的時(shí)間相應(yīng)變長(zhǎng)，導(dǎo)致固化不夠好。此外還會(huì)影響相關(guān)質(zhì)量，易產(chǎn)生縮孔、翹曲、氣泡等缺陷。本設(shè)計(jì)中的塑件為大批量小件的熱塑性塑料且壁厚小于1.5mm。
3 注塑成型方案的選擇
3.1 大官帽上蓋設(shè)計(jì)方案的確定
成型工藝方案
方案對(duì)比（1）注塑成型 （2）擠出成型 (3）壓注成型 （4）壓縮成型
參見(jiàn)下表2-3
表2-3 四種成型方案的對(duì)比
成型方案
成型對(duì)象
成型設(shè)備
成型模具
成型優(yōu)缺點(diǎn)
注塑成型
熱塑性塑料盒一部分熱固性塑料
注射機(jī)
外形復(fù)雜，尺寸精確的塑料制件
成型周期；生產(chǎn)效率高；易于自動(dòng)化
擠出成型
熱塑性塑料和部分熱固性塑料
擠出機(jī)組
管、棒、絲、板等
成型質(zhì)量、精度高；連續(xù)成型；生產(chǎn)量打；設(shè)備簡(jiǎn)單；成本低
壓注成型
熱固性塑料
普通壓力機(jī)和雙動(dòng)壓機(jī)
模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜
成型周期短；效率高；成型形狀復(fù)雜；帶有細(xì)小金屬嵌件的制品
壓縮成型
熱固性塑料
普通液壓機(jī)和壓力機(jī)
無(wú)澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
生產(chǎn)周期長(zhǎng)；效率低；勞動(dòng)強(qiáng)度大；塑件精度難控制；不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)
ABS是強(qiáng)度高、韌性好的熱塑型塑料的一種。由于瓶蓋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高強(qiáng)度、低重量的特性，根據(jù)表中所述，選擇注塑成型。
3.2 型腔的確定
注塑型腔數(shù)目參照以下幾個(gè)因素：
?制造難度及成本；
?相應(yīng)尺寸精度；
?注塑成型在市場(chǎng)上的效益。
根據(jù)瓶蓋的尺寸精度與生產(chǎn)要求，我采用一腔四模。
3.3 分型面的確定
塑件的半剖視圖，如下圖3-1
圖3-1 塑件半剖視圖
根據(jù)零件的半剖視圖，我注意到塑件的內(nèi)部有一個(gè)倒圓角結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)會(huì)使塑件內(nèi)部無(wú)法開(kāi)模，但經(jīng)過(guò)分析由于塑件壁厚尺寸小于1.5mm，而那個(gè)倒角結(jié)構(gòu)很小，可以忽略由于相比整個(gè)工件太小，故不考慮內(nèi)部因素。
由于分型面關(guān)系到塑件以后的脫膜，并且模具結(jié)構(gòu)與制造成本也與其有相應(yīng)的關(guān)系。故有以下關(guān)于分型面的設(shè)計(jì)原則：
1）塑件截面尺寸較大處應(yīng)該被用作分型面，便于脫模；
2）利于尺寸精度達(dá)到要求；
3）根據(jù)注塑機(jī)的選用，確定模板間距大??；
4）注意拔距；
5）在光滑平整表面應(yīng)避免將其作為分型面，有利于保證塑件的外觀質(zhì)量；
6）將塑件留在動(dòng)模，方便制造脫模機(jī)構(gòu)；
7）需要方便澆注系統(tǒng)的布置；
8）不要使分型面在容易引起缺陷的面上，避免缺陷影響功能；
故我選取塑件的最大回轉(zhuǎn)面處為分型面。截圖中標(biāo)注的那條線上的任意一點(diǎn)都可以做一個(gè)分型面且都滿足不影響零件外觀，利于脫模。
4.模具的設(shè)計(jì)
4.1 模具結(jié)構(gòu)的確定
圖4-1 模具的結(jié)構(gòu)
繪制模具二維裝配圖可以分為以下4個(gè)步驟：
（1）繪制零件三維圖。根據(jù)要設(shè)計(jì)制造的零件，對(duì)其精度尺寸進(jìn)行分析計(jì)算用Proe繪圖軟件繪制三維圖。
（2）依據(jù)零件三維圖設(shè)計(jì)并繪制模具型腔。在第一步中得到的零件三維造型，依據(jù)它的尺寸和設(shè)計(jì)要求合理的選擇分型面的設(shè)計(jì)。
（3）依據(jù)模具型腔三維圖設(shè)計(jì)并繪制整個(gè)模架。依據(jù)型腔的尺寸及外形設(shè)計(jì)合理的選擇模架的標(biāo)準(zhǔn)件，并完成組裝然后生成模具三維造型。
（4)依據(jù)已經(jīng)生成的整個(gè)三維造型圖導(dǎo)出所需的二維圖。生成的二維圖經(jīng)過(guò)修改整理就可以得到模具二維裝配圖。
4.2 型腔的數(shù)量以及排列方式
根據(jù)市場(chǎng)的供應(yīng)與零件結(jié)構(gòu)要求，該模具采用一模四腔。
多型腔模具排列形式有以下的要求：
1）為了保證相關(guān)質(zhì)量的穩(wěn)定和均勻，選擇采用平衡式排列；
2） 以防模具承受偏向壓力出現(xiàn)材料溢出的情況，型腔布置應(yīng)力求對(duì)稱；
3）應(yīng)使型腔排列緊湊，便于減小總體尺寸
排列的形式如圖4-2
圖4-2 型腔的排列方式
4.3 確定注塑機(jī)
4.3.1 選用的注塑機(jī)原則
注射成型工藝具有幾個(gè)過(guò)程，大致有：注塑的準(zhǔn)備工作、注射過(guò)程、成型后的處理等。
1、 注塑的準(zhǔn)備工作 做一些必備的工作，用來(lái)保證成型過(guò)程的完美。主要有：
a.原料的供應(yīng)與加工，成型前對(duì)其性能與特性的驗(yàn)證;b.清洗料筒；c.預(yù)熱嵌件；d.選用脫模劑。
2、注射過(guò)程 注射過(guò)程全過(guò)程有包括脫模、注射、保壓、冷卻和塑化幾個(gè)步驟。
3、成型后的處理 塑件成型后，將塑件內(nèi)部存在一些內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚韥?lái)把它消除，便于改善塑件的性能和尺寸精度。兩種方案包括調(diào)質(zhì)處理與退火。
4.3.2 注塑成型的工藝參數(shù)
在零件與結(jié)構(gòu)的定型后，注塑工藝參數(shù)的合理性將對(duì)成型件有較大影響。溫度、壓力、速度、時(shí)間等有關(guān)參數(shù)是主要作用在工件上的，成型時(shí)候要重點(diǎn)關(guān)注。注塑工藝參數(shù)與選擇的注塑機(jī)的指標(biāo)是息息相關(guān)的，選用時(shí)應(yīng)將兩者合理的結(jié)合在一起才能夠滿足要求。
溫度：注射成型過(guò)程中需要控制溫度。
壓力：壓力在注射全過(guò)程中需要調(diào)整，由于其影響塑件質(zhì)量。
時(shí)間：注射成型過(guò)程所花的總時(shí)間。
4.3.3 選取注塑機(jī)
V=3342mm3 m=p v=1.05×3.34×4=14g
我選用注塑機(jī) XS-Z-60.
具體的詳細(xì)參數(shù)如下表4-1
標(biāo)稱注射量/cm3
注射壓力/Mpa
螺桿直徑/mm
注射行程/mm
60
122
38
170
注射方式
合模力/N
最大成型面積/cm2
模板最大行程/mm
柱塞式
5×105
130
180
4.3.4 校核注塑機(jī)
4.3.4.1 校核注射量
注射機(jī)對(duì)應(yīng)注射量：V機(jī)=60cm3
體積：Vs =4×3.35=13.4 cm3
數(shù)據(jù)符合要求
4.3.4.2 校核注射壓力
由于ABS的注射壓力是80－110MPa，而XS-Z-60.注塑機(jī)的壓力為122Mpa，由上可得，注塑機(jī)的注射壓力符合。
4.3.4.3 校核鎖模力
F脹=n(A塑件+A澆)×P=1.2×7320×35=307KN
F額=500KN>307KN=F脹
鎖模力滿足
4.4 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)
4.4.1 設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)原則
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則是模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。首先應(yīng)對(duì)塑件的材料與形狀作全面的分析。然后，在將分型面與澆注系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)考慮來(lái)完善各方面的不足。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有以下參考要點(diǎn)
1、 使原料注入型腔，每個(gè)部位都能充滿，并使型腔內(nèi)氣體排出；
2、 流道設(shè)計(jì)最好能短些，以便縮短注射時(shí)間；
3、 盡量避免直接撞擊型芯嵌件；
4、 進(jìn)料口位置與形狀應(yīng)合理
5、 一模多腔應(yīng)采用中心對(duì)稱
6、 減少?gòu)澱?
4.4.2 澆注系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì)
（1） 主流道的設(shè)計(jì)
主流道是注塑?chē)娮炫c分流道口的連接通道，其尺寸、大小與型腔的充滿速度時(shí)間有緊密關(guān)系，過(guò)大則冷料過(guò)多，冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，易造成氣泡與冷卻不足；如果流道過(guò)小，注射壓力就要變大，熱量損失就大，流動(dòng)性較低，結(jié)果就導(dǎo)致成型困難。
主流道的具體尺寸
錐角α=3。 長(zhǎng)度為27mm
小端直徑為2mm 大端直徑3.4mm
（2） 分流道的設(shè)計(jì)
分流道是連接澆口與主流道末端的一段通道，由于我設(shè)計(jì)一腔多模的結(jié)構(gòu)，故澆注系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置分流道。它能使熔體向其他型腔流動(dòng)，使熔體能均勻時(shí)間相同的進(jìn)入每個(gè)型腔。
分流道的設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)要點(diǎn)：
（1） 分流道的大小應(yīng)設(shè)置的合理，根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)大小查表決定截面大小，以圓弧過(guò)渡轉(zhuǎn)折；
（2） 冷料井應(yīng)開(kāi)設(shè)在分流道末端；
（3） 分流道的位置應(yīng)與模板的一側(cè)進(jìn)行合并，這樣就能在模板上看出分流道的結(jié)構(gòu)；
（4） 分流道與澆口連接做圓角進(jìn)行過(guò)渡。
分流道的設(shè)計(jì)圖，如圖4-3
圖4-3 分流道的設(shè)計(jì)圖
4.4.3 設(shè)計(jì)澆口
澆口是型腔與分流道的連接通道，由于是連接部分故它是澆注系統(tǒng)中最小的部分，但使它的作用卻很大，無(wú)可替代。它的尺寸與結(jié)構(gòu)也須合理，不然對(duì)塑件影響會(huì)很大。
澆口的設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)要點(diǎn)：
1.注意對(duì)成型件外觀的影響盡量縮短流動(dòng)距離。
2.避免沖擊應(yīng)力與載荷的影響。
3.避免澆口破陋。
4.應(yīng)有利于型腔中氣體排出。
5.使熔體能定向流入型腔。
6.減少?zèng)]有必要的痕跡
7.澆口放置在塑件結(jié)構(gòu)最大處
8.便于型腔內(nèi)氣體排放
根據(jù)上述要求可知，本設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口。側(cè)澆口又叫邊緣澆口。由于它的截面形狀簡(jiǎn)單，加工方便，故選擇其作為澆口，且合理滿足要求。
本設(shè)計(jì)側(cè)澆口的尺寸為：深度為0.2mm 寬度為3mm
4.4.4 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算
1） 主流道凝料體積
2） 分流道凝料體積
3） 澆口凝料體積
由于澆口部分容積很小，對(duì)塑件的影響不大，故取0。
4） 冷料穴體積
5） 澆注系統(tǒng)凝料體積
4.4.5 設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)
排氣槽是將型芯和型腔中周?chē)臻g所產(chǎn)生的氣體排到模具之外。該由于這些氣體會(huì)影響到注射時(shí)的時(shí)間與壓力，故排氣槽是必須的。由于本次設(shè)計(jì)的注射模是小型模具，所畫(huà)的推桿以及部分結(jié)構(gòu)都有排氣效果可使注射能正常進(jìn)行。
4.5 成型零件工作尺寸計(jì)算
在二維圖作圖中要對(duì)圖紙中零件進(jìn)行合理要求，需要計(jì)算型腔和型芯的相關(guān)尺寸
（1） 型腔內(nèi)徑尺寸計(jì)算
式中，—型腔內(nèi)徑尺寸
D—制品的最大尺寸
Q—塑料的平均收縮率
—模具的制造公差，一般取=
—制品公差
按圓形計(jì)算，上蓋直徑的最大尺寸分別為
=48mm
根據(jù)塑件的要求?。?0.18mm ，則
=（48＋48×0.005-×0.18）=47.98mm
（2） 型芯徑向尺寸計(jì)算
型芯徑向尺寸是計(jì)算制品的內(nèi)徑尺寸，與上述計(jì)算原理一樣，則計(jì)算公式為：
(mm)
式中，—制品內(nèi)徑最小尺寸
—型芯外徑尺寸
其余符號(hào)同上。
按圓形計(jì)算，上蓋直徑的最小尺寸分別為
=46mm
由上可知， =0.18mm ，則
=（46＋46×0.005-×0.18）=45.98mm
（3）型腔深度尺寸計(jì)算
模具型腔深度尺寸是計(jì)算制品的高度尺寸。型腔深度名義尺寸為最小尺寸，其公差為正偏差+。由于型腔底部或型芯端面的磨損很小，在計(jì)算中取，有：
z
)
(
d
+
D
-
+
=
3
2
Q
h
h
H
1
1
M
（mm）
式中—型腔的深度尺寸
—制品高度最大尺寸
由零件圖上可知，=5.44mm，可得， =0.14mm，因此
=（5.44+5.44×0.005-2/3×0.14）=5.37mm
（4）型芯高度尺寸計(jì)算
模具型芯高度尺寸是計(jì)算制品的深度尺寸，型芯高度設(shè)計(jì)為最大尺寸，其公差為負(fù)偏差-。根據(jù)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式：
=（+Q+）（mm）
由零件圖中可得，=4.24mm，查表1-15得，=0.12mm
=（4.24＋4.24×0.005+）=4.34mm
4.5.1 校核成型零件
本設(shè)計(jì)屬中小型塑料模具。根據(jù)《模具材料應(yīng)用手冊(cè)》得本設(shè)計(jì)所使用的模具材料為SM45，其相關(guān)參數(shù)如表3-6
表3-6 SM45主要參數(shù)
材料名稱
/MPa
/MPa
（%）
/J·cm-2
SM45
630
375
14
35
按強(qiáng)度條件對(duì)塑件的壁厚計(jì)算
按剛度條件對(duì)塑見(jiàn)的壁厚進(jìn)行校核
各參數(shù)介紹如下：
——塑件的直徑，
——模腔的壓力，一般取30～50MPa，
——塑件的高度，
——材料的彈性模量，取=200×109Pa
——模具材料的許用應(yīng)力
——成型零件的許用變形量
4.6 模架的確定與標(biāo)準(zhǔn)件的選用
根據(jù)外掛軟件EMX，我選用標(biāo)注模架，并確定模架的形式、規(guī)格及型號(hào)。
標(biāo)準(zhǔn)件包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專用標(biāo)準(zhǔn)件兩大類(lèi)。
根據(jù)零件的特征與大小，我選用尺寸為296×296的hasco作為模架。
模架的形式如圖4-4
圖4-4 模架的具體形式
4.7 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
4.7.1 合模導(dǎo)向零件機(jī)構(gòu)的作用
1）承載 導(dǎo)柱有承受型腔板和脫模板的作用。
2）機(jī)構(gòu)平穩(wěn) 使導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中起到平穩(wěn)的作用。
3）側(cè)向壓力 塑料熔體進(jìn)入型腔，在一些情況下會(huì)對(duì)部分結(jié)構(gòu)造成側(cè)向壓力，側(cè)向壓力會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行不好，故要用機(jī)構(gòu)解決這個(gè)問(wèn)題
4）導(dǎo)向 合模時(shí)，使用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，引導(dǎo)上下模的精確閉合，這樣可以避免部分成型零件的破壞。
5）定位 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具閉合過(guò)程中保證上下模位置正確，對(duì)其起到定位的作用，以后方便調(diào)整和裝配。
4.7.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
在對(duì)導(dǎo)柱、導(dǎo)套設(shè)計(jì)時(shí)的一些注意事項(xiàng)：
1）導(dǎo)柱中心到模具型腔的邊緣需要應(yīng)該留有合適的距離，應(yīng)導(dǎo)柱放置在模架四周并合理的分布，這樣才能保證合理的強(qiáng)度；
2）為了避免當(dāng)型芯進(jìn)入凹模發(fā)生與導(dǎo)柱相碰而互相損壞，故其長(zhǎng)度應(yīng)該的高出型芯端面6～8mm,；
3） 導(dǎo)套與導(dǎo)柱必須擁有很大的強(qiáng)度與耐磨的強(qiáng)度，故常采用低碳鋼的型號(hào)為20#，滲碳0.5～0.8㎜，經(jīng)淬火處理達(dá)到48～55HRC；
4）導(dǎo)柱端一般做成半球形，以達(dá)到導(dǎo)柱能順利進(jìn)入導(dǎo)套，且前端應(yīng)該倒角；
5）根據(jù)裝配的方式，去決定導(dǎo)柱應(yīng)放置在動(dòng)、定模的哪一側(cè)，決定的情況不同，所造成的效果也不一樣。根據(jù)要求進(jìn)行改動(dòng)。
根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與加工速查手冊(cè)》可得，其相關(guān)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)值如下表4-2
表4-2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的尺寸
導(dǎo) 柱
導(dǎo) 套
復(fù)位桿
d
d1
d2
20
28
12.5
4.8 設(shè)計(jì)脫模推出機(jī)構(gòu)
推出機(jī)構(gòu)是利用頂桿將成型零件從塑件上脫出的機(jī)構(gòu)。故推出機(jī)構(gòu)在塑件脫模的過(guò)程中主要將成型件分離的機(jī)構(gòu)，其作用非常明顯。
4.8.1 推出機(jī)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)
導(dǎo)向部件、推板、推出零件固定板以及推出零件等組成了完整的推出機(jī)構(gòu)。上述零件結(jié)構(gòu)中，只要與塑件相接觸去推出型腔的零件的結(jié)構(gòu)被叫做推出零件。
4.8.2 推出機(jī)構(gòu)的主要部分
由主要的這四個(gè)部分液壓與氣動(dòng)來(lái)輸出推出機(jī)構(gòu)、機(jī)動(dòng)與手動(dòng)來(lái)施展推出機(jī)構(gòu)組成了推出機(jī)構(gòu)。前兩種推出機(jī)構(gòu)主要依靠液壓和氣動(dòng)裝置，把塑件從模具中推出；機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)利用開(kāi)模動(dòng)作驅(qū)動(dòng)模具，用來(lái)完成自動(dòng)脫模；手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)主要是在模具分模之后人為的用手去推出主要的機(jī)構(gòu)，這樣的成效更好。
4.8.3 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的要求
1） 放置在動(dòng)模這邊
推出機(jī)構(gòu)的主要施力的部位是頂桿，頂桿用來(lái)去驅(qū)使推出機(jī)構(gòu)。故推出機(jī)構(gòu)放置在動(dòng)模這邊。所以，分型面應(yīng)注意塑件開(kāi)模在動(dòng)模這邊。
2） 推出塑件不損壞
合理分析對(duì)模具的一些力的大小，選擇出推出的方法，以保證塑件不會(huì)損壞，以及變形。
3） 動(dòng)作簡(jiǎn)單
在確保合理的硬度與強(qiáng)度下，各種力的作用，機(jī)構(gòu)都能簡(jiǎn)單順利的將塑件脫模。
4） 外觀
應(yīng)注意不必要的碰撞，保證塑件成型合理的外觀。
5） 復(fù)位
在完成后，還要是零件合理的復(fù)位，避免與其他結(jié)構(gòu)的不必要摩擦。
由上可知，我采用推桿推出機(jī)構(gòu)脫模，推桿的三維圖如圖4-5：
圖4-5 推桿的形式
4.8.4 拉料桿的設(shè)計(jì)
為了保證模具開(kāi)模時(shí)，主流道凝料能起到作用。我設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)拉料桿，參照書(shū)上的尺寸，利用推出機(jī)構(gòu)將塑件和凝料拉出。
拉料桿的形式如圖4-6
圖4-6 拉料桿形式
4.8.5 脫模力的計(jì)算
脫模力指為了克服塑件冷卻時(shí)施加給塑件的一些力，使其順利從模腔中脫出的力。
本設(shè)計(jì)的制品屬于薄壁圓形件，故公式為
F=
式中，F(xiàn)—脫模最大阻力
S—塑料毛坯成型收縮率
m—泊松比
E—塑料的彈性模量
l—包容凸模長(zhǎng)度
f—塑料與鋼之間的摩擦系數(shù)
t—塑件的平均壁厚
可得，S=0.005，E=1.8×105N/cm，m=0.43
可知，t=0.12cm, l=4.7cm ,f=0.28
F=2×3.14×1.8×105×0.005×0.28/(1-0.43)(1+0.28）
=2.17KN
4.8.6設(shè)計(jì)合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為了去保證模架的正常運(yùn)行，其作用有：
1、定位
模具運(yùn)行過(guò)程中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行定位，使其能正確的裝配，這樣就能保證合模的完整性。
2、 導(dǎo)向
上下模準(zhǔn)確正常的閉合，避免一些不必要結(jié)構(gòu)的碰撞。
3、 承受壓力
在整個(gè)合模的過(guò)程中，會(huì)有一定的可能對(duì)一些結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的側(cè)壓力，這時(shí)候就需要去完善這些問(wèn)題。
4、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)使整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)大的變故，這就可以使其穩(wěn)定。
4.9 設(shè)計(jì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
4.9.1 關(guān)于設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)要點(diǎn)
1）塑件平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，且溫度正常；
2）保證冷卻平穩(wěn)，冷卻部件要起作用；
3）保證冷卻水孔至型腔表面的距離相等，冷卻水孔到型腔表面的距離也相等；
4）加強(qiáng)冷卻系統(tǒng)對(duì)澆口的冷卻，因?yàn)槠涓浇鼫囟容^高；
5）正確的選擇冷卻水道的尺寸與樣式，這樣才能保證塑件能成型更穩(wěn)定；
6）注射機(jī)模具一側(cè)設(shè)立冷卻水道的接口；
7）冷卻系統(tǒng)應(yīng)避免與其他結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)相互干擾，設(shè)計(jì)尺寸時(shí)應(yīng)注意互相能夠運(yùn)轉(zhuǎn)。
4.9.2 冷卻水道的形式
冷卻水道是用冷卻水的流動(dòng)來(lái)帶走內(nèi)塑料熔體凝固時(shí)所放出的熱量，由于材料為ABS,故冷卻水道在型腔兩側(cè)各取一道便可達(dá)到效果。冷卻水道的形式如圖4-7所示。
圖4-7 冷卻水道的形式
5.對(duì)模具修復(fù)與試用
在試用模具完成成型件后，用其產(chǎn)生的樣件來(lái)驗(yàn)證模具。因此，塑件常會(huì)在流道上粘附一些多余的廢料，這樣會(huì)損壞模具。以下是對(duì)問(wèn)題的一些分析：
5.1 在制品上產(chǎn)生的問(wèn)題?
1.模腔上粘附?
由于熔體在流道中流動(dòng)，必定會(huì)產(chǎn)生部分材料殘留在模腔的問(wèn)題，這些情況的出現(xiàn)必定有其原因，主要原因大致有：?
（1）注射過(guò)程中所使用的壓力有點(diǎn)高；
（2）注射過(guò)程中施壓的時(shí)間有點(diǎn)長(zhǎng)；
（3）注射過(guò)程中，塑件在沒(méi)有足夠的冷卻便被拿出；?
（4）注射過(guò)程中反向收縮出現(xiàn)了；?
?
2.模芯上?
（1）注射過(guò)程中所使用的壓力有點(diǎn)高并且施壓的時(shí)間有點(diǎn)長(zhǎng)；?
（2）注射過(guò)程中，塑件的冷卻時(shí)間太長(zhǎng)；?
（3）注射過(guò)程中在模腔的溫度太高，導(dǎo)致出現(xiàn)殘留物；
（4）在塑件上可能存在一些不利于脫膜的刮痕。
3.主流道上粘著
（1）注射過(guò)程中在閉模的過(guò)程中所用的時(shí)間不充分；?
（2）注射過(guò)程中主流道有些區(qū)域溫持續(xù)一段時(shí)間有點(diǎn)高；
（3）主流道工作時(shí)其襯套內(nèi)孔的與其他結(jié)構(gòu)不對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致出現(xiàn)粘著；?
（4）主流道拉料桿與一些結(jié)構(gòu)出現(xiàn)卡殼，以致于無(wú)法起到作用。?
5.2 成型中的缺陷?
每一個(gè)制件不可能在拿出后就是完整無(wú)缺的，總有一兩個(gè)不足之處。那就是我們常說(shuō)的缺陷。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，上蓋成型后也會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。這個(gè)時(shí)候就需要我們找出問(wèn)題來(lái)解決。以下就是其部分缺陷與相應(yīng)的改進(jìn)。
（1）沒(méi)足夠填充?
在注射過(guò)程沒(méi)有完整的充滿型腔就結(jié)束了，這就是填充不足夠。則原因有：?
a.?阻力太大?
設(shè)計(jì)流道時(shí)，其截面的形狀與尺寸設(shè)計(jì)不佳，以致于熔料流動(dòng)不暢通。?
b.?排氣不通
排氣過(guò)程的時(shí)間不夠長(zhǎng)，或者排氣機(jī)構(gòu)沒(méi)正常運(yùn)作；
（2）工藝問(wèn)題
在制作模具時(shí)，畫(huà)出來(lái)的結(jié)構(gòu)與實(shí)際生產(chǎn)上的有一點(diǎn)不一樣。則其原因如下：
1）尺寸過(guò)大
通過(guò)提高模具溫度，合理的提升保壓時(shí)間；用來(lái)將這些問(wèn)題進(jìn)行改善。
2）尺寸過(guò)小
這種結(jié)果會(huì)導(dǎo)致生成的制件結(jié)構(gòu)有點(diǎn)小，這時(shí)候應(yīng)適當(dāng)調(diào)整其相應(yīng)的尺寸。
6 次品分析
表6-1 次品原因與分析
名稱
原因分析
外型殘缺
成型壓力??；裝料少；流動(dòng)性太差
氣泡
預(yù)熱不良；注射快
變形
塑化不勻；冷卻時(shí)間短
總 結(jié)
三個(gè)月的時(shí)間已經(jīng)匆匆過(guò)去，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近尾聲。在這三個(gè)月里，在老師的指導(dǎo)與同學(xué)的幫助以及自己的努力下，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我學(xué)到了許多，并將以前學(xué)到的知識(shí)加以鞏固，自己的能力也有所提高。
根據(jù)注塑工藝與設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，總結(jié)出本次設(shè)計(jì)的幾個(gè)要點(diǎn)：
（1） 、分析零件結(jié)構(gòu)特征，提出該模具的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)即分型面、推出機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)上蓋的結(jié)構(gòu)合理決定其方式；
（2） 、由于上蓋的尺寸與要求，使用一腔多模的方式；并對(duì)上蓋進(jìn)行對(duì)稱分布達(dá)到同時(shí)成型的效果；
（3） 、根據(jù)型腔的大小選用合理規(guī)格的模架，裝配時(shí)是其他結(jié)構(gòu)能夠正常的作用；
（4） 、合理選出推出機(jī)構(gòu)以及拉料桿使模架能正常的運(yùn)動(dòng)，完成出良好的成型件；
（5） 、根據(jù)塑料模的特性選用合適的澆口，并將主流道與澆口合理對(duì)應(yīng)，以保證塑件在注塑時(shí)能充滿型腔。
本次設(shè)計(jì)在這里也算要告一段落了，這次設(shè)計(jì)能夠順利完成，我應(yīng)首先感謝談老師抽出時(shí)間給我們進(jìn)行各項(xiàng)指導(dǎo)以及疑難問(wèn)題的解答。在老師的指導(dǎo)下，我學(xué)會(huì)了更好的利用文獻(xiàn)對(duì)自己的設(shè)計(jì)加以改進(jìn)，來(lái)完善自己的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，身邊的許多同學(xué)也給予我?guī)椭?，我也由衷的感謝他們。
通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我學(xué)到了不少東西。這是我第一次去完全的設(shè)計(jì)一樣?xùn)|西，把我所學(xué)的也應(yīng)用到了設(shè)計(jì)中。實(shí)實(shí)切切的體會(huì)到了老師在課上所講的知識(shí)的重要性，使我又重新鞏固的不少的專業(yè)知識(shí)。
最后，我再次感謝談老師以及同學(xué)們的幫助與支持，謝謝大家這三個(gè)月的關(guān)照，我會(huì)在未來(lái)更加努力進(jìn)步的。
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