純凈水瓶蓋的注塑模具設計

任務書設計課題方向：塑料注塑模設計與制造題目：礦泉水瓶蓋注塑模設計完成日期：2016.5.25一、題目來源：老師布置任務與查閱資料二、設計要求：（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求、作品要求）模具的工藝分析，分型面的選擇，澆注系統(tǒng)的設計，零件的結構設計與制造工藝，脫模機構和輔助機構的設計，注射成型模具和注射機的配合。要求作品表面無氣泡，表面光滑，無明顯模具痕跡三、 個人重點：重點為模具的工藝分析，分型面的選擇，澆注系統(tǒng)的設計，零件的結構設計與制造工藝，脫模機構和輔助機構的設計，注射成型模具和注射機的配合。難點為軸承各零件的三維建模及模型分析，需要在一定的平臺上進行模擬分析及仿真開模和各種制模方案的研究，這個平臺能進行整個模具的各種仿真過程如各種系統(tǒng)的設計。開題報告一、選題的依據(jù)及意義隨著世界各國生產需要和塑料應用的不斷擴大，塑料已成為在鋼鐵、木材、水泥之后的第四大工業(yè)基礎材料。在這基礎上所產生的塑料加工手段中的塑料模具的設計和制作水平，對塑料制品的成型質量有著至關重要的影響。從某種意義上來說，塑料市場的開拓、塑料制品的優(yōu)劣主要取決于模具質量。由于塑料模具的研制工作一直受到各方面的重視，故其設計和制作水平提高很快，特別是計算機輔助設計和輔助制造技術發(fā)展很快。意義：對注塑模具進行研究設計，一方面能夠滿足生產的需求，另一方面也能加深對注塑模具的了解，將自己學到的知識加以運用，將知識掌握的更加牢靠，同時也可以在注塑模的設計中學到新的知識。二、國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）模具是工業(yè)生產之母，是工業(yè)產品生產用的重要工藝裝備，它是以其自身的特殊性裝通過一定的方式使原材料成型?，F(xiàn)代產品生產中，模具由于其加工效率搞、互換性好、節(jié)省原材料，所以得到廣泛的應用。從某種意義上來說，模具生產技術水平的高低，已成為一個國家產品制造水平高低的重要標志之一。在國外工業(yè)發(fā)達國家，模具制造業(yè)已成為一個專業(yè)的行業(yè)，其標準化、專業(yè)化、商品化程度高，模具行業(yè)已經成為一個高技術密集型產業(yè)。加快高技術設備如數(shù)控加工、快速制模特種加工在模具行業(yè)的應用，加大新興 CAM/CAM技術在模具設計與制造中的應用比例，加速模具新結構、新工藝、性材料的研究和強化模具高級技術人員的培養(yǎng)，已成為我國模具行業(yè)再上一個新臺階的關鍵。塑料工業(yè)近 20年來發(fā)展十分迅速，早在 7年前塑料的年產量按體積計算已經超過鋼鐵和有色金屬年產量的總和，塑料制品在汽車、機電、儀表、航天航空等國家支柱產業(yè)及與人民日常生活相關的各個領域中得到了廣泛的應用。由于我國塑料模具價格較低，在國際市場中有較強的競爭力，所以進一步擴大出口的前景很好，2003 年出口比 2002年增長 33.3%就是一個很好的證明。因此，從市場情況來看，塑料模具生產企業(yè)應重點發(fā)展那些目前需進口的技術含量高的大型、精密、長壽命模具，并大力開發(fā)國際市場。隨著我國塑料工業(yè)的快速發(fā)展，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預計，我國塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，近年內年增長率將保持 15%以上的水平。三、本課題研究內容主要講述了模具設計的方法，分別對成型工藝規(guī)程的編制做出了詳細闡述。注塑模結構的設計這一章節(jié)包括了設計中的幾個重點，比如分型面的選擇，型腔數(shù)目的確定，澆注系統(tǒng)的設計，脫模機構的設計，成型機構的設計都做出了詳細闡述，為瓶蓋注塑模設計奠定了基礎。其中第四章講述了模具設計的有關計算，包括注射機的參數(shù)，標準模架的選用，型芯和型腔工作尺寸的計算，凹模型腔側壁厚度和底板厚度的有關計算。第五章主要講述注塑機有關參數(shù)的校核，主要圍注塑機的最大注射量，注射壓力，鎖模力，開模行程做出校核，以便今后的設計能夠符合生產的需要。第六章主要是模具的繪圖造型加工以及裝配，利用三維軟件對模具的造型做出詳細的分析，并根據(jù)零件圖對模具進行加工，最后對模具的裝配做出幾點要求，以便更好的維護和使用模具。全文包括五個章節(jié)，從各個方面對瓶蓋注塑模具的設計做出分析，旨在能夠提高生產率，為塑料模具的發(fā)展做出奉獻。四、本課題研究方法1、分析產品的結構：通過查閱相應資料，主要從形狀、尺寸、材料等方面，分析設計的可行性。2、成形工藝的分析：根據(jù)產品結構的初步認識，做出合理的工藝分析，考慮影響產品工藝性的因素，如公差等級、粗糙度、以及注塑模具成型零件工作尺寸的計算方法及注塑制品收縮特性,以便指導注塑模具設計、縮短注塑模具制造周期。3、模具結構分析：根據(jù)對產品結構和工藝的分析，確定產品加工所需要的工序。4、模具的設計與計算：由所制定工序和所需加工產品，選擇模具的加工方式和結構類型、特征，并做出相應計算內容的說明（包括鎖模力，注射機的主要參數(shù)及注射機的校核，凸凹模的尺寸計算，強度校核等）。5、圖紙繪制和說明書：繪制設計模具的裝配圖和主要的零件圖。將設計中的相應信息、數(shù)據(jù)整理，完成說明書五、研究目標、主要特色（創(chuàng)新）及工作進度目標：更好的了解掌握礦泉水瓶蓋注塑模的設計與制造需要注意哪些方面，并從中更好的鞏固所學知識為今后的工作打下基礎。特色：為模具的工藝分析，分型面的選擇，澆注系統(tǒng)的設計，零件的結構設計與制造工藝，脫模機構和輔助機構的設計，注射成型模具和注射機的配合。難點為軸承各零件的三維建模及模型分析，需要在一定的平臺上進行模擬分析及仿真開模和各種制模方案的研究，這個平臺能進行整個模具的各種仿真過程如各種系統(tǒng)的設計。工作進度：1、查閱資料，學習相關知識，構造塑件的三維模型2、確定設計方案，寫出開題報告3、選定分型面，設計成型零件4、確定模架類型和各模板尺寸，把型腔和型芯裝進模架5、完成其他零部件的設計裝配，仿真開模動作6、對設計進一步完善、修改，形成裝配圖、零件圖的二維圖7、完成說明書及手工圖8、修改設計，準備答辯9、答辯10、上傳文檔六、主要參考文獻1.翟震主編塑料成型工藝與模具設計機械工業(yè)出版社，2011.072.黃毅宏、李明輝主編模具制造工藝機械工業(yè)出版社，20113.阮雪榆教授主編模具技術上海：上海交通大學出版社，20104.李學鋒主編塑料模具設計與制造機械工業(yè)出版社，2012.65.奚永生主編塑料·橡膠成型模具設計手冊中國輕工業(yè)出版社，2012.16.徐佩弦主編 塑料制品與模具設計華東理工大學出版社 2010.97.張玉龍/張文棟/嚴曉峰主編實用工程塑料手冊機械工業(yè)出版社 2012.98.任先明編著塑料加工機械與模具設計叢書國防工業(yè)出版社 2013.3前 言隨著中國當前的經濟形勢的日趨好轉，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產品生產的發(fā)展和質量提高，并能獲得極大的經濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”。可見模具工業(yè)在國民經濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在 1989年 3月頒布的關于當前國家產業(yè)政策要點的決定中，就把模具技術的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務。 近年來，塑料模具的產量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機的加熱料筒內，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內，塑料在其中固化成型。本次畢業(yè)設計的主要任務是礦泉水瓶蓋注塑模具的設計。之所以選擇這個設計題目的主要有兩方面意義：1、瓶蓋是帶內螺紋的塑件要求設計時要充分考慮到脫模的方式方法，多分型面結構以及點澆口方式的模具結構設計方法；2、瓶蓋屬中小型件在我們的日常生活中有一定的普遍性和代表性，為今后的實用性模具設計奠定了基礎以更好的服務模具制造業(yè)服務社會。本次畢業(yè)設計的主要目的：了解模具設計的方法與內容；掌握各類型模具的基本結構以及各零部件與非標準件的設計；熟悉模具材料的性能與應用以及加工方法與加工手段；熟練應用各種模具設計軟件，包括 CAD、CAXA、Pro/E、UG 等；了解模具的發(fā)展狀況與發(fā)展方向。希望通過本次設計為今后的工作奠定一個良好的基礎。目錄1.塑料分析 1.1 壁厚分析11.2 圓角分析12.塑件材料的選擇及材料特性2.1 材料的選擇12.2 材料簡介22.3 基本特性22.4 成型特性22.5 綜合性能22.6LDPE 的注塑工藝參數(shù)33.塑件的形狀尺寸計算 34.型腔數(shù)目的確定及排布4.1 根據(jù)經濟性確定型腔數(shù)目44.2 根據(jù)注塑機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目44.3 根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目44.4 根據(jù)注塑機的額定最大注塑量確定型腔數(shù)目55.分型面的選擇 66.澆注系統(tǒng)的設計6.1 主流道設計76.2 冷料穴的設計76.3 分流道設計86.4 澆口設計86.4.1分流道截面形狀和尺寸的選擇86.4.2分流道的布置86.5 溢流排氣系統(tǒng)的設計96.6 溢流排氣系統(tǒng)的設計107.注塑機的選擇及型號和規(guī)格 108.成型零部件的結構設計及工作尺寸計算8.1 成型零部件的結構設計128.2 凹模的的結構設計128.3 凸模的結構設計138.4 成型零件工138.4.1產生偏差的原因138.5 型腔壁厚和底板厚度計算作尺寸計算178.5.1側壁178.5.2底部188.5.3凸模計算189.導向機構的設計9.1 導柱導向機構的作用199.1.1定位件用199.1.2導向作用199.2 導柱導套的設計原則199.3 導柱導套的設計199.3.1導柱的設計：209.3.1.2對導柱的要求209.3.2導套的設計219.3.2.1導套的結構219.3.2.2對導套的要求2110.脫模機構的設計10.1 脫模機構的組成2210.2 脫模機構的分類2210.2.1按驅動方式分2210.2.2按推出零件的類別分類2210.2.3按脫模動作分類2310.3 設計原則2310.4 脫模力的計算2411.溫控系統(tǒng)設計11.1 冷卻系統(tǒng)的作用2611.2 設計冷卻系統(tǒng)時應考慮的因素2611.3 冷卻系統(tǒng)的開設原則2611.4 基本原則2711.5 注塑模冷卻系統(tǒng)設計原則2711.6 冷卻系統(tǒng)的結構設計2811.7 冷卻系統(tǒng)的主要零件2811.8 冷卻系統(tǒng)的計算2912.模具的閉模高度和開模行程的驗算12.1 模具的閉模高度3112.2 模具的開模行程3113.模具工作過程3214.總結3315.參考文獻3416.致謝35第 0 頁 共 35 頁1.塑件的分析該塑料制品為娃哈哈純凈水瓶蓋，其塑件的結構以及表面形狀較為簡單，整個塑件呈筒狀，整個塑件高達 15mm，外徑為 28mm，壁厚 2mm，中間銜接部分以圓弧過渡。作為實用零件對其尺寸公差沒有太嚴格的要求，故在本次設計中可以忽略此方面的考慮，以降低模具的加工制造成本。且塑件本身壁厚較小、均勻，適合于大批大量的注塑模具生產。1.1 壁厚分析塑件的壁厚對塑件質量的影響很大。壁厚過小，成型時熔融塑料流動阻力大，充模困難，特別是大型且形狀復雜的塑件更為突出。壁厚過大，不但浪費原料，而且增加冷卻時間，更重要的是塑件產生氣泡、縮孔、翹曲變形等缺陷。查相關手冊可知，該塑件的壁厚均為 2mm在其最小壁厚范圍內。因此，該塑件符合注塑模具成型的厚度條件。1.2 圓角分析為了避免應力集中，提高塑件的局部強度，改善熔體的流動情況且便于脫模，在塑件各內外表面的連接處，應采用過渡圓弧。塑件上的過渡圓弧對于模具制造也是必要的。在無特殊要求時，塑件連接處均應有不小于 0.51mm 的圓角。按照圓角的設計原則：一般外圓弧半徑應是厚度的 1.5倍、內圓弧半徑應是厚度的 0.5倍。本次設計要求該塑件的內外圓弧半徑結合生產實際來設計，根據(jù)現(xiàn)有的生產力狀況以及條件設備，此塑件的內外過渡圓弧是小半徑為0.5mm，適合注塑制品的結構和工藝要求。2.塑件材料的選擇及材料特性2.1 材料的選擇：該塑件在尺寸上要求比較高,且在長期的使用過程中需要較高的強度和硬度，也要求有一定的耐磨性，在保證塑料制品的功能和性能的同時還要考慮到加工生產、成本和供應，綜合上述各方面的考慮和甄選以及結合工廠的實際生第 1 頁 共 35 頁產，選用收縮率較小、綜合性能優(yōu)良、在工程技術中應用廣泛的塑料 LDPE（低密度聚乙烯）。2.2 材料簡介：LDPE 中文名：低密度聚乙烯2.3 基本特性：低密度聚乙烯（LDPE）是高壓下乙烯自由基聚合而獲得的熱塑性塑料。無毒、無味、呈乳白色。密度為 0.940.965g/cm³,有一定的機械強度,具有較好的柔軟性、耐沖擊性及透明性，但和其他塑料相比機械強度低，表面硬度差。聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異，常溫下聚乙烯不溶于任何一種已知的溶劑，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何濃度的其他酸以及各種濃度的堿、鹽溶液。聚乙稀有高度的耐水性，長期與水接觸其性能可保持不變。其透水氣性能較差，而透氧氣和二氧化碳以及許多有機物質蒸氣的性能好。在熱、光、氧氣的作用下會產生老化和變脆。一般使用溫度約在 80左右。能耐寒，在-60時仍有較好的力學性能，-70時仍有一定的柔軟性。2.4 成型特性：結晶形塑料,吸濕性小,成型前可不預熱，熔體粘度小，成型時不易分解，流動性極好, 溢邊值為 0.02mm左右,流動性對壓力變化敏感，加熱時間長則易發(fā)生分解。冷卻速度快,必須充分冷卻,設計模具時要設冷料穴和冷卻系統(tǒng)。收縮率大，方向性明顯，易變形、翹曲，結晶度及模具冷卻條件對收縮率影響大，應控制模溫。宜用高壓注塑，料溫要均勻，填充速度應快，保壓要充分。不宜采用直接澆口注塑，否則會增加內應力，使收縮不均勻和方向性明顯。應注意選擇澆口位置。質軟易脫模，塑件有淺的側凹時可強行脫模。2.5 綜合性能：壓縮比： 1.842.30 熱變形溫度： 1.88MPa- 48 0.46MPa- 6082 抗拉屈服強度: 2239 MPa拉伸彈性模量： 0.840.95GPa彎曲強度： 2540MPa第 2 頁 共 35 頁彎曲彈性模量： 1.11.4 GPa壓縮強度： 225 MPa疲勞強度： 11 Mpa（107 周）脆化溫度： -702.6 LDPE 的注塑工藝參數(shù)：注塑機類型： 柱塞式噴嘴形式： 直通式噴嘴溫度： 150170料筒溫度： 前 170200 后 140160模溫： 3045注塑壓力： 60100Mpa保壓力： 4050Mpa注塑時間： 05s保壓時間： 1560s冷卻時間： 1560s 成型周期： 40140s3.塑件的形狀尺寸的計算塑件的工作條件對精度要求較高，根據(jù) LDPE的性能可選擇其塑件的精度等級為 6級精度（查閱塑料成型工藝與模具設計一書可得出外徑: 28mm 壁厚: 1mm內徑: 16mm 壁厚: 1mm由體積計算公式可計算得塑件的近似體積得:V 塑 = S·H=2.825cm3查得 LDPE(低密度聚乙烯)密度約為: 由公式 代入數(shù)3/94.0cmgvw第 3 頁 共 35 頁據(jù)可得塑件的質量為：W 塑 =V 塑 ×r 塑 =2.6(g)4.型腔數(shù)目的確定及排布為了使模具與注塑機的生產能力相匹配，提高生產效率和經濟性，并保證塑件精度，模具設計時應確定型腔數(shù)目，常用的方法有以下：4.1 根據(jù)經濟性確定型腔數(shù)目根據(jù)總成型加工費用最小的原則，并忽略準備時間和試生產原材料費用，僅考慮模具加工費和塑件成型加工費。4.2 根據(jù)注塑機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目當成型大型平板制件時，常用這種方法。設注塑機的額定鎖模力大小為F（N），型腔內塑料熔體的平均壓力為 Pm,單個制品在分型面上的投影面積為A1，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為 A2，則：(nA1+A2)Pm F即：n 12APm4.3 根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目根據(jù)經驗，在模具中每增加一個型腔，制品尺寸精度要降低 4%,高模具中的型腔數(shù)目為 n,制品的基本尺寸為 L，塑件尺寸公差為 ,單型腔模具注塑模具生產時可能性產生的尺寸誤差為 ( 不同的材料，有不同的值，如：%ss聚甲醛為 0.2%,尼龍 66為 0.3% ,聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS 等非結晶型塑料為 0.05%),則有塑件尺寸精度的表達式為：L %+ （n-1）L % 4%ss簡化后可得型腔數(shù)目為：n 2450s第 4 頁 共 35 頁對于高精度制品，由于多型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻一致，故通常推薦型腔數(shù)目不超過 4個.4.4 根據(jù)注塑機的額定最大注塑量確定型腔數(shù)目設注塑機的最大注塑量 G（g），單個制品的質量為 W1（g），澆注系統(tǒng)的質量為 W2（g），則型腔數(shù)目 n為：n 128.0W型腔的排布設計原則：多型腔有模板上的排列形式通常有圓形、H 形、直線型及復合型等，在設計時應遵循以下原則：a. 盡可能采用平衡式排列，確保制品質量的均一和穩(wěn)定。b. 型腔布置與澆口開高部位應力求對稱，以便停止模具承受偏載而產生溢料現(xiàn)象。c. 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸。已知的體積 V 塑 或質量 W 塑 ，又因為此產品屬大批量生產的小型塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度較高，綜合考慮生產率和生產成本及產品質量等各種因素，以及注塑機的型號選擇，初步確定采用一模四腔對稱性排布,分流道直徑可選 1.69.5mm(參見塑料制品與模具設計一書中部分塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍)。由塑件的外形尺寸(塑件壁厚 0.8<1.0<2.4)和機械加工的因素，確定采用點澆口，根椐塑件的材料及尺寸，澆口直徑可選0.81.3mm(參見塑料制品與模具設計側澆口和點澆口的推薦值)。采用對稱平衡的排布,如下圖示： 第 5 頁 共 35 頁型腔數(shù)目及排布圖5.分型面的選擇分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以與合模方向平行或傾斜。分型面的選擇應遵循以下原則:便于塑件脫模：a.開模是應盡量使塑件留在動模內b.應有利于側面分型和抽芯c.應合理塑件在型腔中的方位考慮和保證塑件的外觀不遭損害。盡力保證塑件尺寸的精度要求。有利于排氣和盡量使模具加工方便。本塑件屬于薄壁殼小型塑件，塑件冷卻時會因為收縮作用而包覆在凸模上，故從塑件脫模和精度要求角度考慮，應有利于塑件滯留在動模一側，以便于脫模，而且不影響塑件的質量和外觀形狀，以及尺寸精度。綜合以上因素，分型面應選擇在瓶蓋的下部較為合理，如圖所示:第 6 頁 共 35 頁分型面圖6.澆注系統(tǒng)的設計注塑模的澆注系統(tǒng)是指從注流道的開始端到型腔之間的熔體流動通道。其作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有序地充真到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。6.1 設計原則：澆注系統(tǒng)的設計應保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、流程應盡量短、防止型芯變形、整修應方便、防止制品變形和翹曲、應與塑件材料品種相適用、冷料穴設計合理、盡量減少塑料的消耗。6.2 主流道設計：主流道是連接注塑機噴嘴與公流道的一段通道，通常和注塑機噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度。本塑件所用的材料為 LDPE（底密度聚乙烯），根據(jù)其流動性特點，主流道設計的主要參數(shù)如下：a. 主流道圓錐角= ，內壁粗糙度為 Ra0.63µm.5b. 主流道大端呈圓角，取半徑 r=3mm,以減小料流轉過渡時的阻力。第 7 頁 共 35 頁c. 主流道應盡可能的短，過長則會影響熔體的順利充型，此處根據(jù)實際情況選 35mm.d. 襯套與主流道設計成整體, 材料使用 T8，熱處理強度為 53-57HRC.6.3 冷料穴的設計：冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，其作用就是存放料流前峰的“冷料”,防止“冷料”進入型腔而形成冷接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。本塑件采用無拉料桿的冷料穴。6.4 分流道設計：分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用。多型腔模具必定設計分流道，單型腔大型塑件在使用多個點澆口時也要設置分流道。6.4.1 分流道截面形狀和尺寸的選擇：通常的分流道截面形狀有圓形、矩形、梯形、U 形和六角形等，為了減少流道內壓力損失和傳熱損失，希望流道的截面積大、表面積小。因此可用流道截面積與其周長的比值來表示流道的效率。由于正方形流道凝料脫模困難，六角形流道效率低而圓形截面流道在加工時兩半很難對準，在此，選擇半圓形，取半圓直徑 4.5mm.參見塑料制品與模具設計6.4.2 分流道的布置分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置分平衡式與非平衡式兩種，根據(jù)上面所選型腔的布局，分流道采用平衡式的布置如下圖：第 8 頁 共 35 頁6.5 澆口設計：澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件質量的影響很大。本塑件屬于小型塑件，用一模多腔，其表面要求較高，而點澆口截面積小，對于纖維增強的塑料，澆口斷開時不會損傷塑件表面，故而確定采用點澆口。澆口位置的選擇：澆口開設的位置對制品的質量影響很大，在確定澆口時，應遵循以下原則：a. 澆口應開在能使型腔各個角落同時充滿的位置b. 澆口應開設在制品壁厚較厚的部位，以利于補縮，c. 澆口的位置應選擇在有利于型腔中氣體的排除d. 澆口的位置應選擇在能避免制品產生熔合紋的部位，對于圓筒類 制品，采用中心澆口比側澆口好。e. 對于帶細長的型芯模具，宜采用中心頂部進料方式，以避免型芯因沖擊變形。f. 澆口應設在不影響制品外觀的部位根據(jù)以上原則，瓶蓋屬于圓筒類制品，故而采用中心澆口?；緟?shù)如下圖所示:第 9 頁 共 35 頁澆注系統(tǒng)圖根據(jù)塑件的外形尺寸和質量等決定影響因素，初步取值如下：由塑件質量 W塑=2.6g 可得 d 取 4 D取 6d=4mm D=6mm R=15mm h=5mm d1=1mmH1=4.5mm l=6070mm L=25mm a=4 a1=10 L1=17mm6.6 溢流排氣系統(tǒng)的設計：排氣系統(tǒng)對于讓塑料充滿型腔，防止產生接縫和表面輪廓不完整等缺陷有著很重要的作用。一般大型模具，要在分型面開設專門的排氣槽，以利型腔內氣體的排除。排氣方式：排氣槽一般通常開設在分型面上凹模一邊，位置位于塑料熔體流動的末端。一般情況下，排氣槽尺寸以氣體能夠順利排出而不產生溢料為原則。排氣槽寬度可取 1.56 mm，深度可取 0.0250.1 mm，長度可取0.81.5 mm。但對于此模具，無需設計專門的排氣槽來排氣，可通過分型面及活動型芯與模板之間配合間隙來排氣，足夠能使氣體順利排出。注：在工廠中，可以利用推桿和模板間的間隙；模板和型芯定位孔；模板和鑲塊的縫隙；側抽芯和型腔板的間隙；定?；顒有托竞投姘宓拈g隙等排氣。甚至當動定模接觸表面的粗糙度較大時，動定模之間也可以排氣。在本設計中，可利用頂桿間隙和定模型芯間隙排氣，不再開設排氣系統(tǒng)。第 10 頁 共 35 頁7.注塑機的選擇及型號和規(guī)格根據(jù)所選擇的參數(shù)，初步估算澆注系統(tǒng)的:體積: V 澆 =89cm 3。其質量約為：W 澆 =V 澆 ×r 塑 =7.58.5g。S=(n×W 塑 + W 澆 ) /0.8=2324g?？梢猿醪竭x項注塑機型號為： XS-Z-30XS-Z-30注塑機的技術規(guī)格如下:型號： XS-Z-30額定注塑量(cm 3)： 30螺桿直徑(mm)： 28注塑壓力（MPa）： 119注塑行程（mm）： 130注塑時間（s）： 0.7注塑方式： 柱塞式合模力 kN）： 250最大注塑面積（cm 2）： 90最大開（合）模行程（mm）： 160模具最大厚度（mm）： 180模具最小厚度（mm）： 60模板最大距離（mm）： 340動、定模固定板尺寸（mm）： 250×280噴嘴圓?。╩m）： 12噴嘴孔徑（mm）： 2以上參數(shù)參見塑料制品與模具設計附錄，部分國產注塑成型機的型號及技術參數(shù)。柱塞式注塑機成型原理：先將粉狀或粒狀從注塑機的料斗中送進配備加熱裝置的料筒中，塑化成熔融狀態(tài)。然后，在柱塞的推動下，塑料熔體被壓縮，并以極快的速度向前經噴第 11 頁 共 35 頁嘴注入到模具型腔中，最后充滿型腔的熔體經過保壓、冷卻而固華成塑件開模取出。如此即完成一個成型周期。柱塞式成型機中，塑料熔化成黏流態(tài)的熱量主要由筒外部的加熱器提供。在柱塞的平穩(wěn)推動下，料流是一種平緩的滯流態(tài)勢。料筒內同一橫截面上不同徑距的質點有著梯度變化的流速，結果靠料筒軸心的流速快，靠近料筒壁的流速慢。料筒同一截面上的溫度分布也有差異，靠近筒壁的料，因流速慢，又直接接受外壁的電熱圈加熱，所以溫度高。而靠近軸心的料，因流動快，且又與料筒加熱圈隔了一層熱阻很大的塑料層，所以溫度低。可見在柱塞式料筒內，塑料的塑化程度很不均勻。注塑機的分類：a. 按外形可分為：臥式、立式和直角式b. 按傳動方式可分為：機械式、液壓式和液壓、機械聯(lián)合式c. 按用途又可分為：通用型和專用型d. 所選注塑機的型號為：XS-Z-30，屬于臥式通用型注塑機。8.成型零部件的結構設計及工作尺寸計算8.1 成型零部件的結構設計：塑料在成型加工過程中，用來充填塑料熔體以成型制品的空間被稱為型腔。而構成這個型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模，凸模、小型芯、螺紋型芯或型環(huán)等。由于這些成型零件直接與高溫、高壓的塑料熔體接觸，并且脫模時反復與塑件摩擦，因此要求它有足夠的強度、剛度、硬度、耐摩性和較低的表面粗糙度。同時還應考慮零件的加工性和模具的制造成本。8.2 凹模的的結構設計：凹模又稱陰模，是成型塑件外輪廓的零件。凹模有整體結構式和組合式。a. 整體式凹模：由整塊金屬材料直接加工而成，這種形式的結構簡單，牢固可靠，不易變形，成型的塑件質量較好。但當塑件形狀復雜時，采用一般機械加工方法制造型腔比較困難。因此它適用于形狀簡單的塑件。第 12 頁 共 35 頁b. 組合式凹模：對于形狀復雜的塑件或難于機械加工的整體式凹模，為了節(jié)省貴金屬，便于型腔加工，減少熱處理，通常采用組合式凹模。亦可以分為：整體式凹模、整體嵌入式凹模、局部鑲嵌式凹模、大面積鑲嵌式凹模、四壁拼合式凹模。本塑件的外形簡單，采用整體式凹模。其適用于形狀簡單且凸模高度較小的塑件，整體式凹模為非穿通式模體，強度好，不易變形。8.3 凸模的結構設計：凸模，即型芯，是成型塑件內表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合式。a. 整體式凸模：當塑件的內形比較簡單，深度不大時，可采用整體式凸模，其結構牢固，成型塑件的質量好，但機械加工不便，鋼材耗量較大，適用于小型凸模。b. 組合式凸模：當塑件的內形比較復雜而不便于機械加工時，或形狀雖不復雜，但為了節(jié)省貴金屬，減少加工量，通常采用組合式凸模。固定板和凸?？煞謩e采用不同的材料制造和熱處理，然后再連接成一體，這種結構形式適用于大型凸模。由瓶蓋的特殊結構，有兩層，內有螺絲，采用鑲件組合式凸模。8.4 成型零件工作尺寸計算：成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構成塑件的尺寸，通常包括凹模和凸模的徑向尺寸（包括零件的長和寬）、凹模和凸模的高度尺寸及位置尺寸，故零件的工作尺寸計算主要是凹模和凸模的尺寸計算。8.4.1 產生偏差的原因：a. 塑料的成型收縮成型收縮引起制品產生尺寸偏差的原因有：預定收縮率（設計算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實際收縮率之間的誤差；成型過程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動。 s=(Smax-Smin)×制品尺寸 s 成型收縮率波動引起的制品的尺寸偏差。Smax、S min 分別是制品的最大收縮率和制品的最小收縮率。 第 13 頁 共 35 頁b. 成型零部件的模具制造偏差工作尺寸的制造偏差包括模具的加工偏差和裝配偏差。加工偏差就是模具在制造過程中所產生的尺寸偏差，裝配偏差主要是模具在分型面上的合模間隙以及組合模具的配合偏差。c. 成型零部件的磨損成型零部件的摩損相對于精度要求不高的大型零部件來說，可以不考慮，但對于精度要求較高的小型零部件，就必須要對其進行考慮。本產品為 LDPE制品，屬于大批量生產的小型塑件，預定的收縮率的最大值和最小值分別取 1.5%和 3.5。平均收縮率 為 2.5%,此產品采用 6級精度，屬s于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù) x取值可在 0.50.75 的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到 ITIT級，綜合參考，相關計算具體如下：a. 凹模徑向尺寸計算：（相關公式參見塑料制品成型及模具設計第79-80頁）圖 B:mLsLZZsMM09. 0436.202513%).(1(mHsZZMSM1.04.00752%)(1(第 14 頁 共 35 頁(C1)±z/2 =(1+ s¯ )C1S±z/2=(1+2.5%)×2±0.32/2=2.05±0.16 mmb. 凸模計算:圖 A中：(LM1) 0-z = (1+ s¯ )LM1S+0.5× 0-z= (1+2.5%)×26+0.5×0.480-0.48/4=26.650-0.12( L1) 0+z =(1+ s¯ )L1S - 0.5× 0+z= (1+2.5%)×16-0.5×0.4+0.4/40=16.2+0.10(lx) 0+z =(1+ s¯ )lXS - 0.5× 0+z=(1+2.5%)×2 - 0.5×0.24+0.24/40=1.93+0.040(CX) ±z/2 =(1+s ¯ )CXS±z/2=(1+2.5%)×11±0.38/2=11.27±0.19(wx)0+z =(1+ s¯ )w XS - 0.5 0+z=(1+2.5%)×0.5-0.5×0.24+0.24/40=0.4+0.060圖 A圖 B第 15 頁 共 35 頁圖 cl,1圖 C中，螺紋型芯與大型芯的配合采用 H8/f8。c. 型芯徑向尺寸計算：18.0362il(hQ) 0+z = (1+ s¯ )hQS-0.5× 0+z= (1+2.5%)×3-0.5×0.24+0.24/40=2.96+0.060(hQ1) 0-z =(1+ s¯ )hQ1s+0.5× 0-z = (1+2.5%)×10-0.5×0.32 0-0.32/4=10.09 0-0.08(lQ2) 0-z = (1+ s¯ )lQ2S+0.5× 0-z= (1+2.5%)×9+0.50.320-0.32/4=9.070-0.08d. 計算螺紋型芯的工作尺寸：螺紋型芯大徑： (d M大 )0-z =(1+ s¯ )ds大 + 中 0-z螺紋型芯中徑： (d M中 )0-z =(1+ s¯ )ds中 + 中 0-z螺紋型芯小徑： (d M小 )0-z =(1+ s¯ )ds小 + 中 0-zdM大 , dM中 , dM小 分別為螺紋型芯的大，中，小徑；ds大 ， ds中 ，d s小 分別為塑件內螺紋大，中，小徑基本尺寸； 中 塑件螺紋中徑公差；z螺紋型芯的中徑制造公差，其值取 /5。將數(shù)據(jù)代入以上公式計算得：第 16 頁 共 35 頁(dM大 )0-z =(1+2.5%)×14+0.030-0.03/5=14.380-0.006(dM中 )0-z =(1+2.5%)×12.701+0.030-0.03/5=13.0490-0.006(dM小 )0-z =(1+2.5%)×11.835+0.030-0.03/5=12.1610-0.0068.5 型腔壁厚和底板厚度計算注塑模在其工作過程需要承受多種外力，如注塑壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過大，注塑模及其成型零部件將會產生塑性變形或斷裂破壞，或產生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象，從而導致整個模具失效或無法達到技術質量要求。因此，在模具設計時，成型零部件的強度和剛度計算和校核是必不可少的。一般來說，凹模型腔的側壁厚度和底部的厚度可以利用強度計算決定，但凸模和型芯通常都是由制品內形或制品上的孔型決定，設計時只能對它們進行強度校核。因在設計時采用的是鑲嵌式圓形型腔。因此，計算參考公式如下：8.5.1 側壁：a. 按強度計算： )12(mPrsb. 按剛度計算： )125.7.0(rpErsp8.5.2 底部：a. 按強度計算： 21.rphmsb. 按剛度計算：第 17 頁 共 35 頁349.0ErPhms8.5.3 凸模計算：a. 按強度計算： mPLr2b. 按剛度計算：34Erm參數(shù)符號的意義和單位以及經查表所得值如下：Pm 模腔壓力（MPa）取值范圍 5070E 材料的彈性模量（MPa）查得 2.06× 105 材料的許用應力（MPa）查得 176.5； 成型零部件的許用變形量（mm）查得 0.05； 將以上值代入公式計算可得：按強度計算得：s 4.93mm hs 4.38mm r 8.52mm按剛度計算得：s 0.93mm hs 1.91mm r 3.97mm模具采用材料為 3Gr2W8V，淬火中溫回火， 46HRC9.導向機構的設計為了保證注塑模準確合模和開模，在注塑模中必須設置導向機構。導向機構的作用是導向，定位以及承愛一定的側向壓力。導向機構包括導柱導向和錐面定們兩種，根據(jù)本塑件的實際情況，采用導柱導向機構。9.1 導柱導向機構的作用：9.1.1 定位件用：模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調整。9.1.2 導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯第 18 頁 共 35 頁先進入型腔造成成型零件損壞。承受一定的側向壓力。9.2 導柱導套的設計原則：a. 導柱應合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具的強度。b. 導柱的長度應比型芯端面的高度高出 6-8mm，以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞。c. 導柱和導套應有足夠的耐磨度和強度。d. 為了使導柱能順利的進入導套、導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角.e. 導柱設在動模一側可以保護型芯不愛損傷，而設在定模一側則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。f. 一般導柱滑動部分的配合形式按 H8/f8，導柱和導套固定部分配合按H7/k6，導套外徑的配合按 H6/k6;g. 除了動模、定模之間設導柱、導套外、，一般還在動模座板與推板之間設置導柱和導套，以保證推出機構的正常運動。h. 導柱的直徑應根據(jù)模具大小而決定，可參考標準框架數(shù)據(jù)選取。9.3 導柱導套的設計：一般在注塑模中，動、定模之間的導柱既可設置在動模一側，也可設置在定模一側，視具體情況而定，通常設置在型芯凸出分型面最長的那一側。而雙分型的注塑模，為了中間板在工作過程中的支承和導向，所以在定模一側一定要設置導柱。如下圖所示：第 19 頁 共 35 頁模具結構圖9.3.1 導柱的設計：9.3.1.1 導柱的構：a鉚合式導柱：結構簡單，加工方便，但導柱損壞后更換麻煩。b. 直通式導柱：拆裝方便，便于維修，但制造比較費時，且需增加墊板，適用于大型固定式模具。c. 壓入式合模銷：在垂直分型面的模具中，為了保證錐模套中的對拼凹模相對位置準確，常采用兩個合模銷。d. 本次設計結合零件結構及其它各方面的要求，選用直通式導柱。9.3.1.2對導柱的要求：a導柱的長度必須比凸模端面的高度高出 68，以免在導柱未導正方向之前型芯進入型腔時與凹模相碰而損壞。此外，導柱長于凸模端面，脫模后可按任何利于操作的位置放在工作臺上，而不致于擦傷凸模成型表面。b為使導柱能順利地進入導套，導柱的端部應該做成圓錐形或半球形的先導部分。球形先導部分因制造費時，一般很少采用。c導柱的直徑應根據(jù)模具尺寸來確定，應保證導柱具有足夠的抗彎強度。d導柱應具有堅硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的型芯。e導柱尾部通常應埋入模板內。f導柱配合部分的表面光潔度應高一些。g導柱滑動部分按 H8/h8間隙配合，固定部分按 H7/m6過渡配合導柱的尺寸如下圖：第 20 頁 共 35 頁導柱與導套選用間隙配合 9.3.2 導套的設計:9.3.2.1 導套的結構：a套筒式導套：用于模套高度不大的簡單模具。b.臺階式導套：檢修方便，能保證導向精度，主要用于精度要求較高的大型模具。c.凸臺式導套：主要用于固定式模具中的推出機構。d.帶油槽的導套：可以改善導向條件，減少磨擦，但增加了制造成本，僅用于模具溫度不高的固定式注塑模。結合零件結構及模具整體要求，選用臺階式導套。9.3.2.2 對導套的要求：a.為使導柱比較順利地進入導套，在導套的前端應倒有圓角 R。b.對于大型注塑模，當開模力過大時，為了防止導套拔出，應在導套上部加裝蓋板。10.脫模機構的設計在注塑成型的每一循環(huán)中，都必須方便塑件從模具型腔中型芯上脫出,模第 21 頁 共 35 頁具中這種脫出機構稱為脫模機構（或推出機構、頂出機構）。脫模機構的作用包括脫出、取出兩個動作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內取出。10.1 脫模機構的組成:推出機構由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構的導向與復位部件組成。即推件板、推件板緊固螺釘、推板固定板、推桿墊板、頂板導柱、頂板導套以及推板緊固螺釘。10.2 脫模機構的分類：10.2.1 按驅動方式分：a. 手動脫模，它是在開模后，用人工操作推出機構取出塑件。其動作平穩(wěn)，對塑件無撞擊，操作安全，但勞動強度大，生產效率低；b. 機動脫模，是利用注塑機的開模動作使塑件脫離型腔。開模時塑件先隨動模一起移動，達到一定位置時，脫模機構被注塑機上固定不動的推桿（或頂桿）頂住而不能隨動模繼續(xù)移動，從而使塑件脫離模腔。機動脫模生產效率高，推出力大，生產中被廣泛采用；c. 液壓脫模，注塑機上設置有專用的液壓頂出裝置（即液壓缸），當開模到一定距離后，通過液壓缸活塞驅動而實現(xiàn)脫模動作。液壓式的頂出力、速度和時間可通過液壓系統(tǒng)調節(jié)，但需要專用液壓裝置。d. 氣動脫模，利用壓縮空氣，通過型腔里微小的頂出氣孔或受氣閥將塑件吹出，氣動方式可以直截吹出塑件，且制件表面無任何痕跡，但是需要專用裝置。10.2.2 按推出零件的類別分類：a.推桿式脫模，應用廣泛，常用圓形截面推桿，其具有制造簡單、更換方便、推出效果好等特點。是推桿直接與塑件直接接觸，開模后將塑件推出。b.推管推出脫模，又稱空心推桿或頂桿。特別適用于圓環(huán)形、圓筒形等中心帶孔及薄壁圓桶形塑件.推管整個周邊推頂塑件，使塑件受力均勻，無變形、無推出痕跡等優(yōu)點。推管推出機構的常用方式是將主型芯固定于動模座板的推管脫模機構。c.推件板推出脫模，又稱卸料板或刮板。其特點是推出面積大、推力均勻，第 22 頁 共 35 頁塑件不易變形，表面無推出痕跡，結構簡單，模具無需設置復位桿，適用于大筒形塑件或薄壁容器及各種罩殼形塑件。d.利用成型零件推出制品的脫模，適用于螺紋型環(huán)一類的制品，利用模具中某些成型零件推出塑件。e.多元聯(lián)合式脫模，對于某些深腔殼體、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構聯(lián)合動作以完成脫模過程。10.2.3按脫模動作分類：a.一次推出脫模，最常用的一種脫模方式，塑件只經過推出機構一次動作就能脫模，故又稱簡單機構。b.二次推出脫模，一般的塑件，其推出動作都是一次完成的，但是某些特殊形狀的塑件，一次推出動作難以將制品從型腔中推出或者制品不能自動脫落，這時就必須增加一次推出動作才能使制品脫落。二次推出脫模兩次推出的行程一般都有一定的差值，行程大與行程小者既可以同時動作，也可以滯后動作。同時動作時要求行程小者提前停止動作。若不同時動作時，要求行程大者的零件滯后運動。c.動定模雙向推出脫模，在某些情況下，當塑件被推出后還需延遲動作再推出澆注凝料等，尤其用于潛伏式澆注系統(tǒng)注塑模具。d.帶螺紋塑件的脫模機構可采用強制脫模、活動型芯和型環(huán)形式脫螺紋及回轉式脫螺紋。10.3 設計原則：a. 推出機構應盡量設在動模一側，以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模動作b. 保證塑件不因推出而變形損壞,外形良好c. 結構簡單可靠:機械的運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強度10.4 脫模力的計算：脫模力是指將塑件從型芯上脫出時所需克服的阻力。它是設計脫模機構的重要依據(jù)之一.當塑件收縮包緊型芯時，其受力情況為：正壓力 F正=F 包，即它的正壓力就是塑件對型芯的包緊力，些時的摩擦阻力為：F 阻=f×F 正=f×F第 23 頁 共 35 頁包。當型芯存在錐度的時候，故在脫模力（F 脫）的作用下，塑件對型芯的正壓力降低了 F脫×sina,即變成了（F 正-F 脫×sina），所以些時的摩擦阻力為：F阻=f(F 正-F 脫×sina)=f×F 正-f×F 脫×sina式中：F 阻 摩擦阻力（N）f 摩擦系數(shù)，一般取 f=0.15 - 1.0F正 因塑件收縮對型芯產生的正壓力（即包緊力）(N)F脫 脫模力A 脫模斜率，一般為 1度到 2度.根據(jù)力平衡原理，列出平衡方程式：F x=0F 脫 +F 正 sin=F 阻 cos由于 a一般非常小，式中的 f×sina會非常接近于 0,故與之相乘的項之值可近似的等于 0,因此上式中的 f×F脫×sina 可以忽略，當該項忽略時，上式變成：F脫=f×F 正×cosa-F 正×Sina=F 正（f×cosa-sina）當(f×sina×F 脫)項忽略不記時，即為：F脫+F 正×sina=(f×F 正-f×F 脫×sina) ×cosaF脫= afFaf cosin1)t(cosin1)i( 正正F脫=p A式中：p 塑件對型芯產生的單位正壓力（包緊力）,一般 p=8-12MPa,薄件取小值，厚件取大值A 塑件包緊型芯的側壓力對于不通孔的殼形塑件脫模時，還需要克服大氣壓力造成的阻力 F阻,其值為：F 阻=0.1AA 為型芯端面面積故總的脫模力應為：F總脫=F 脫+F 阻 或 F 總脫=F 脫+0.1A第 24 頁 共 35 頁p為塑件對型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑件p取 2.43.9×10 7Pa;模內冷卻的塑件 p約取 0.81.2×10 7Pa。經計算 A=615.44mm2 ,式中 取 0.25,p取 1×107Pa,取 = 45將數(shù)據(jù)代入上面導出的公式可得：Ft=615.44×10-6×1×107(0.25×cos45 -sin45 )=1457.91N。脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積增加而增大，隨脫模斜度的增加而減小。由于影響脫模力大小的因素很多，如推出機構本身運動時的摩擦阻力、塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力及成型工藝條件的波動等等，因此要考慮到所有因素的影響較困難,因此上面計算出來的結果只是一個近似值，實際的脫模力應比計算出來的要大