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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
說(shuō)明書(shū)
題目名稱(chēng)： 帶提手的桶蓋注塑模設(shè)計(jì)
摘 要
模具制造技術(shù)迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。如模具的CAD/CAM技術(shù)，模具的激光快速成型技術(shù)，模具的精密成形技術(shù)，模具的超精密加工技術(shù)。
本設(shè)計(jì)介紹了該注塑模具的設(shè)計(jì)與制造方法。該注射模采用了一模一腔的結(jié)構(gòu)，其中的設(shè)計(jì)內(nèi)容有塑件的工藝性分析、塑件的體積和質(zhì)量計(jì)算及注射機(jī)參數(shù)的確定；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：分型面選擇、型腔數(shù)確定、型腔的排列方式、澆口設(shè)計(jì)、側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、推出及復(fù)位機(jī)構(gòu)方式確定；型芯、型腔尺寸計(jì)算；模具加熱和冷卻系統(tǒng)計(jì)算；模具閉合高度確定；注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核；如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠。最后對(duì)模具結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的匹配進(jìn)行了校核。并用autoCAD繪制了一套模具裝配圖和零件圖。
關(guān)鍵詞：塑料 注射模具 側(cè)向抽芯
Abstract
The?die making technology rapidly expand, has become the modern technique of??manufacture?the?important?component.?For?example,?mold's?CAD/CAM?technology, mold's laser fast formation technology, mold's precise form technology, mold's ultra precision sizing technology.
This design introduced the injected mold's design and the manufacture method. This injection mold has used 1 mold 1 cavity structures. which is designed as part of the craft-oriented establishment : Plastic Parts of the Process Analysis, Plastic Parts of the size and quality of calculation and the injection parameters set; Structural design : Surface choice cavity determination, Cavity the arrangement, gate design, lateral type pulling mechanism design, launch and reattached body identified; Core, Cavity size calculation; Die heating and cooling system computation; Mold closing high set; Injection machine parameters in the verification; The design of such a structure can be used to ensure reliable die. Finally, the injection mold structure and the matching machine was calibrated. Using a set of auto mapping mold parts and assembly plans.
Key word: Plastic injection mold side core
目錄
1 引言……………………………………………………………………………（1）
2 注塑件的分析…………………………………………………………………（2）
2.1注塑件零件圖……………………………………………………………（2）
2.2 HDPE塑料概述 …………………………………………………………（2）
2.3 HDPE收縮率的確定 ……………………………………………………（3）
2.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量……………………………………………（4）
2.5塑結(jié)構(gòu)分析 ……………………………………………………………（5）
3 注塑成型參數(shù)確定……………………………………………………………（6）
3.1 注塑成型的工藝參數(shù)……………………………………………………（6）
3.2 注塑機(jī)的選擇……………………………………………………………（7）
3.3 模具在注塑機(jī)上的安裝尺寸校核………………………………………（8）
4 分型面的確定及行腔數(shù)目的定………………………………………………（10）
4.1 分型面的確定…………………………………………………………（10）
4.1.1分型面的選擇原則………………………………………………（10）
4.1.2分型面的形式……………………………………………………（11）
4.1.3分型面的設(shè)計(jì)……………………………………………………（11）
4.2行腔數(shù)目的確定…………………………………………………………（11）
4.2.1初步確定行腔數(shù)目………………………………………………（11）
4.2.2根據(jù)最大注塑量確定行腔數(shù)目…………………………………（12）
5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………（13）
5.1交流道設(shè)計(jì)………………………………………………………………（13）
5.2分流道的設(shè)計(jì)……………………………………………………………（14）
5.3澆口設(shè)計(jì)…………………………………………………………………（14）
5.4冷料穴的設(shè)計(jì)……………………………………………………………（15）
6 模具材料的選擇及模架的確定………………………………………………（16）
6.1模具材料的選擇…………………………………………………………（16）
6.2模架的確定………………………………………………………………（17）
6.2.1模架的確定………………………………………………………（17）
6.2.2模架的選用………………………………………………………（18）
7 確定主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………（19）
7.1成型零件工作尺寸計(jì)算…………………………………………………（19）
7.1.1成型零件尺寸計(jì)算的基本內(nèi)容…………………………………（20）
7.1.2行腔、型芯工作尺寸計(jì)算…………………………………………（20）
7.2斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………（21）
7.2.1斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)……………………………………………………（21）
7.2.2滑塊的組合形式…………………………………………………（22）
7.2.3各項(xiàng)尺寸計(jì)算與校核……………………………………………（22）
7.3脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………（22）
7.4導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………（23）
7.4.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)………………………………………………………（24）
7.4.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì)………………………………………………………（24）
7.5頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………（24）
8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………（24）
8.1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件的影響………………………………………………（24）
8.2 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求…………………………………………………（25）
8.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………（25）
9 模具排氣槽的設(shè)計(jì)……………………………………………………………（26）
10 proe參數(shù)化設(shè)計(jì)……………………………………………………………（26）
11 緒論…………………………………………………………………………（28）
12 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………（29）
13 致謝…………………………………………………………………………（30）
14 附錄…………………………………………………………………………（32）
附錄一 塑料制品的公差數(shù)值表………………………………………（31）
附錄二 常用液壓機(jī)的技術(shù)參數(shù)………………………………………（32）
附錄三 部分國(guó)產(chǎn)常用注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)………………………（33）
- 33 -
1 引 言
20世紀(jì)80年代開(kāi)始，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門(mén)，其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來(lái)，每年都以15％的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多科研機(jī)構(gòu)和大專(zhuān)院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后，我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó)，仍將依賴(lài)于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國(guó)。
中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車(chē)保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。
盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類(lèi)大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是帶提手的桶蓋注塑模具設(shè)計(jì)。本課題給出帶提手的桶蓋注塑模塑件圖，要求做出生產(chǎn)此塑件的模具。要完成此課題，首先要根據(jù)塑件的外形測(cè)繪出創(chuàng)建這個(gè)塑件的3D所需要的各個(gè)參數(shù)。用3D軟件所這個(gè)塑件做出來(lái)，并按要求把它的零件圖畫(huà)出來(lái)。最后再用CAD的方法把加工此塑件的模具給做出來(lái)。
2 注塑件的分析
2.1 注塑件零件圖
塑件零件圖：如圖2-1所示
年產(chǎn)量：小批量
材料：HDPE
圖2-1 注塑件零件圖
2.2 HDPE塑料概述
高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，簡(jiǎn)稱(chēng)為“HDPE”），是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹(shù)脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。某些種類(lèi)的化學(xué)品會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，例如腐蝕性氧化劑（濃硝酸），芳香烴（二甲苯）和鹵化烴 （四氯化碳）。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介電強(qiáng)度高，使其很適用于電線電纜。中到高分子量等級(jí)具有極好的抗沖擊性，在常溫甚至在-40F低溫度下均如此。
各種等級(jí)HDPE的獨(dú)有特性是四種基本變量的適當(dāng)結(jié)合：密度、分子量、分子量分布和添加劑。不同的催化劑被用于生產(chǎn)定制特殊性能聚合物。這些變量相結(jié)合生產(chǎn)出不同用途的HDPE品級(jí)；在性能上達(dá)到最佳的平衡。這是決定HDPE特性的主要變量，雖然被提到的4種變量確實(shí)起到相互影響作用。乙烯是聚乙烯主要原料，少數(shù)的其它共聚單體，如1一丁烯、l一己烯或1一辛烯，也經(jīng)常用于改進(jìn)聚合物性能，對(duì)HDPE，以上少數(shù)單體的含量一般不超過(guò)1％－2％。共聚單體的加入輕微地減小了聚合物的結(jié)晶度。這種改變一般由密度來(lái)衡量，密度與結(jié)晶率呈線性關(guān)系。美國(guó)一般分類(lèi)按ASTM D1248規(guī)定， HDPE的密度在 0．940g／cm以上；中密度聚乙烯（MDPE）密度范圍0．926～0．940g／cm。其它分類(lèi)法有時(shí)把MDPE歸類(lèi)于HDPE或LLDPE。均聚物具有最高密度、最大的剛度，良好的防滲透性和最高的熔點(diǎn)，但一般具有很差抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂（ESCR）。ESCR是PE抗由機(jī)械或化學(xué)應(yīng)力所引起的開(kāi)裂性的能力。更高的密度一般改進(jìn)了機(jī)械強(qiáng)度性，例如拉伸強(qiáng)度、剛度和硬度；熱性能如軟化點(diǎn)溫度和熱變形溫度；防滲透性，如透氣性或水蒸氣透過(guò)性。較低的密度改進(jìn)其沖擊強(qiáng)度和E－SCR。聚合物密度主要是受共聚單體加入的影響，但較少程度也受分子量影響。高分子量百分?jǐn)?shù)使密度略有降低。例如，在一個(gè)較寬分子量范圍內(nèi)均聚物具有不同的密度。
2.3 HDPE收縮率的確定
由于影響收縮率的因素較多中，在選取收縮率時(shí)應(yīng)根據(jù)塑件的具體情況區(qū)別對(duì)待，一般來(lái)說(shuō)應(yīng)遵循以下原則：
1） 對(duì)收縮率范圍較小的塑料，取平均收縮率；
2） 對(duì)收縮率范圍較大的塑料，可根據(jù)塑件的形狀選取。對(duì)壁厚的制品取上限，對(duì)壁薄的制品取下限；
3） 應(yīng)考慮注射成型中的工藝對(duì)收縮率的影響（注射壓力越高，收縮率越??；注射溫度越高，收縮率越大；注射時(shí)間越短，收縮率越大）；
4） 當(dāng)塑料的收縮率很大時(shí)，可根據(jù)有關(guān)的圖表選取。
由表2-2查出HDPE的收縮率為：1.5%-3.5%，根據(jù)收縮率選取的原則確定HDPE的收縮率為2%。
表2-2 常用塑料收縮率
塑料名稱(chēng)
收縮率范圍（%）
塑料名稱(chēng)
收縮率范圍（%）
聚苯乙烯
0.5-0.8
聚碳酸酯
0.5-0.8
聚砜
0.4-0.8
ABS
0.3-0.8
聚甲基丙烯酸甲酯
0.5-0.7
氯化聚醚
0.4-0.6
有機(jī)玻璃
0.5-0.9
注射酚醛
1-1.2
聚苯醚
0.5-1
HDPE
1.5-3.5
2.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量
（1）尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)，然而在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。該塑件尺寸中等，整體結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單.多數(shù)都為曲面特征，尺寸精度要求相對(duì)較低，表面粗糙度要求一般，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級(jí)：6級(jí)。
（2）尺寸精度的組成及影響因素
制品尺寸誤差構(gòu)成為：
=+++ （2-1）
式中 ——制件總的成型誤差；
——塑料收縮率波動(dòng)所引起的誤差；
——模具磨損后所引起的誤差；
——模具成型零件制造精度所引起的誤差；
——模具安裝，配合間隙引起的誤差；
影響塑料制品尺寸精度的因素比較復(fù)雜，歸納有以下三個(gè)方面：
1）模具——模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。
2）塑料材料——主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。
3）成型工藝——成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮，從而影響尺寸精度。
2.5 塑件結(jié)構(gòu)分析
圖2-2 塑件三維圖
上圖是本課題給出帶提手的桶蓋注塑模的塑件，要求做出生產(chǎn)此塑件的模具。要完成此課題，首先要根據(jù)塑件的外形測(cè)繪出創(chuàng)建這個(gè)塑件的3D所需要的各個(gè)參數(shù)。用3D軟件所這個(gè)塑件做出來(lái)，并按要求把它的零件圖畫(huà)出來(lái)，最后再用CAD的方法把加工此塑件的模具給做出來(lái)。下面對(duì)該塑件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析：
當(dāng)在注射成型的塑件上與開(kāi)合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺(tái)時(shí)，塑件就不能直接由推桿等推出機(jī)構(gòu)推出脫模，此時(shí)，模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向移動(dòng)的活動(dòng)型芯，以便在塑件脫模推出之前，先將側(cè)向成型零件抽出，然后在把塑件從模內(nèi)推出，否則就無(wú)法脫模。由這個(gè)塑件結(jié)構(gòu)的分析可知，要把這個(gè)塑件生產(chǎn)出來(lái)必須要有斜導(dǎo)柱側(cè)抽。
螺紋提手桶蓋成型后需要脫模機(jī)構(gòu)，在這里我們采用油缸帶動(dòng)齒條齒輪脫模，分模后，注塑機(jī)啟動(dòng)液壓機(jī)構(gòu)使油缸帶動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)。
為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用側(cè)澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面處，澆口開(kāi)設(shè)在模具的型腔處，從塑料件側(cè)面進(jìn)料，因而塑件外表面受損傷比較小，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。
3 注塑成型參數(shù)確定
3.1 注塑成型工藝參數(shù)
正確的注射成形工藝可以保證塑料熔體良好塑化，順利充模、冷卻與定型，從而產(chǎn)出合格的塑料制作。溫度、壓力和時(shí)間是影響塑件注射成形的重要參數(shù)。
1）溫度
注塑成型過(guò)程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過(guò)冷卻系統(tǒng)來(lái)控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。對(duì)于模具的溫度，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中有兩種方法來(lái)保證：火焰加熱和通過(guò)打塑件來(lái)提高模具的溫度。ABS料與溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3-1所示。
2）壓力
注射成型過(guò)程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力（塑化壓力）。注射壓力指柱塞或螺桿頂部對(duì)塑料熔體所施加的壓力。其作用是克服熔體流動(dòng)充模過(guò)程中的流動(dòng)阻力，使熔體具有一定的充模速率及對(duì)熔體進(jìn)行壓實(shí)。保壓力的大小取決于模具對(duì)熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對(duì)于流動(dòng)性好的料，保壓力應(yīng)該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實(shí)程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時(shí)的剪切作用增強(qiáng)，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，背壓的使用范圍不超過(guò)2MPa。
3）時(shí)間
完成一次注塑成型過(guò)程所需要的時(shí)間稱(chēng)為成型周期。包括注射時(shí)間，保壓時(shí)間，冷卻時(shí)間，其他時(shí)間（開(kāi)模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時(shí)間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時(shí)間和冷卻時(shí)間，在實(shí)際生產(chǎn)中注射時(shí)間一般不超過(guò)10s，保壓時(shí)間較長(zhǎng)一般為20~120秒，冷卻時(shí)間一般為30~120min（這三個(gè)時(shí)間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來(lái)決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時(shí)間越長(zhǎng)）。
經(jīng)過(guò)上面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因?yàn)楦鱾€(gè)推薦值有差別，而且有的與實(shí)際注塑成型時(shí)的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表3-1所示，另外這些基本的參數(shù)在塑件注塑的過(guò)程中根據(jù)實(shí)際需要做適當(dāng)?shù)男薷摹?
表3-1 制品成型工藝參數(shù)初步確定
特性
內(nèi)容
特性
內(nèi)容
注塑機(jī)類(lèi)型
螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）
40
噴嘴形式
直通式
模具溫度
25-70
噴嘴溫度/℃
180
后段溫度/℃
170~190
中段溫度/℃
190~200
前段溫度/℃
200~220
注射壓力/bar
500-1000bar
保壓力MPa
50
注射時(shí)間/s
3
保壓時(shí)間
5
冷卻時(shí)間/s
20
其他時(shí)間/s
20
成型周期/s
50
成型收縮(%)
2%
干燥溫度/℃
60~80
干燥時(shí)間/h
2
3.2 注塑機(jī)的選擇
1）塑件體積的計(jì)算
零件塑件的體積：V=409.4cm
澆注系統(tǒng)的體積：V2=12.5cm
塑件與澆注系統(tǒng)的總體積為：V=409.4+12.5=421.9cm
2）塑件質(zhì)量的計(jì)算
查手冊(cè)取密度ρ=0.94g/cm
所以，塑件的重量為：M=V×ρ=409.4cm×0.94=384.8g
根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱(chēng)注射量原則, 即：
0.8V≧ V （3-1）
查國(guó)產(chǎn)注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表得選用XS-ZY-1000型號(hào)注射機(jī)，其參數(shù)如下：
表3-2 XS-ZY-1000型注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)[4]
螺桿直徑/mm
85
拉桿內(nèi)間距
650x550
理論容量/
1000
最小模具厚度/mm
300
注射行程/mm
260
推動(dòng)行程/mm
430
注射速度 /(g/s)
165
頂出桿根數(shù)
1
塑化能力/(g/s)
35
定位孔直徑/mm
125
額定注射壓力/MP
121
頂出中心孔直徑/mm
40
螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)
10~390
頂出力/KN
4000
鎖模力/KN
4500
噴
嘴
球半徑SR/mm
18
開(kāi)模行程/mm
270
孔直徑/mm
7.5
3.3 模具在注塑機(jī)上的安裝尺寸校核
1）噴嘴尺寸
由注塑機(jī)參數(shù)知：注塑機(jī)前端的球面半徑R1與模具主流道始端的球面半徑R2必須吻合如下圖所示
噴嘴與主流道始端的尺寸關(guān)系：R2＝R1 + （1-2）mm，而注塑機(jī)上注塑頭的半徑為R1＝18mm，而模具上噴嘴的半徑尺寸為R2＝20mm，滿足要求。
澆口流道與注塑機(jī)澆口之間的關(guān)系：D＝d+（0.5 - 1）mm，而所選的“噴嘴孔直徑”為4mm，而設(shè)計(jì)中所采用的噴嘴直徑為8mm，滿足要求。
2）定位圈尺寸校核
在注塑機(jī)上安裝模具時(shí)，應(yīng)將模具的定位圈裝入注塑機(jī)的定位孔中，以保證模具的主流道與注塑機(jī)噴嘴準(zhǔn)確對(duì)中。模具定位圈與注塑機(jī)定位孔采用H9/f9的間隙配合。
圖3-1 主流道結(jié)構(gòu)
3)螺孔尺寸校核
圖3-2 模具在注塑機(jī)上的安裝方式
由上圖知，選用圖（a）式結(jié)構(gòu)確定模具在注塑機(jī)的位置。
4)鎖模力與注射壓力的校核
（3-2）
式中：--注射時(shí)型腔壓力 查參考文獻(xiàn)得 113MPa
--塑件在分型面上的投影面積（）
--澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（）
--注射機(jī)額定鎖模力，按XS-ZY-1000型注射機(jī)額定鎖模力為4500KN
經(jīng)計(jì)算得上試成立
5）模具厚度H與注射機(jī)閉和高度校核
注射機(jī)開(kāi)模行程應(yīng)大于模具開(kāi)模時(shí)，取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開(kāi)模距離
即滿足下式
（3-3 ）
式中： --注射機(jī)最大開(kāi)模行程，mm；
--推出距離（脫模聚居），mm；
Sk=45mm+129.23mm=174.23mm
Sk≤S=570mm 條件成立
4 分型面的確定和行腔數(shù)目的確定
4.1 分型面的確定
4.1.1 分型面的選擇原則
分型面的選擇原則：
（1）便于塑件脫模；
（2）在開(kāi)模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模；
（3）外觀不遭到損壞；
（4）有利于排氣和模具的加工方便；
（5）對(duì)側(cè)抽芯的影響；
（6）對(duì)排氣效果。
4.1.2 分型面的形式
該塑件的模具只有一個(gè)分型面，垂直分型。
4.1.3 分型面的設(shè)計(jì)
在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素：由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、形狀以及摧出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析。
在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不可能全部滿足選擇原則，一般應(yīng)抓住主要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。
其分型面如圖4-1
圖4-1 分型面示意圖
4.2 型腔數(shù)目的確定
4.2.1 初步確定行腔數(shù)目
注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素：
（1）塑件的尺寸精度；
（2）模具制造成本；
（3）注塑成型的生產(chǎn)效益；
（4）模具制造難度。
根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，此塑料產(chǎn)品在模具中的側(cè)抽方式有兩種:一種是直接側(cè)抽，一個(gè)是旋轉(zhuǎn)側(cè)抽所以在這里只能采用正立的形式，其他分型面和放置方法都不妥當(dāng)。且考慮到該塑件是一般日用品,查手冊(cè)得塑件的經(jīng)濟(jì)精度推薦 6級(jí),所以初定為一模一腔最合理.排列形式如圖4-2所示.
圖4－2 行腔排列形式
4.2.1 按注塑機(jī)的最大注射量確定行腔數(shù)目
按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目
根據(jù) （4-1)
得 (4-2)
注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8;
注射機(jī)最大注射量，cmз或g;
澆注系統(tǒng)凝料量，cmз或g；
單個(gè)塑件體積或質(zhì)量，cmз或g；
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求,該塑件在注射時(shí)采用一模一腔 。
5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：澆口位置應(yīng)盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使用時(shí)澆口的清理；澆口位置距型腔各個(gè)部位的距離應(yīng)盡量一致，并使其流程為最短；澆口的位置應(yīng)保證塑料流入型腔時(shí)，對(duì)著型腔中寬敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔時(shí)直沖型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能盡快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件變形;盡量避免使制件產(chǎn)生熔接痕,或使其熔接痕產(chǎn)生在之間不重要的位置;澆口位置及其塑料流入方向,應(yīng)使塑料在流入型腔時(shí),能沿著型腔平行方向均勻的流入,并有利于型腔內(nèi)氣體的排出。
5.1 主流道設(shè)計(jì)
主流道是連接注塑機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機(jī)的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時(shí)也改善料流的速度，因?yàn)橐妥⑺軝C(jī)相配，所以其尺寸與注塑機(jī)有關(guān)。由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)加工和熱處理。主流道參數(shù)如表5-1所示：
表5-1 主流道主要參數(shù)
參數(shù)
參數(shù)值
錐角
=2°
內(nèi)表面粗糙度
Ra=0.63
小端直徑
D=d+(0.5~1)mm
半徑
R=R+(1~2)mm
材料
T8A
下面介紹主流道的設(shè)計(jì)原則。
1）主流道應(yīng)單獨(dú)設(shè)計(jì)成襯套鑲?cè)攵０逯?，以利于制造、安裝和維修；
2）主流道為圓錐形，圓錐角為2°-4°；
3）主流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，一般取<60mm；
4）出口應(yīng)做成圓角，加角半徑為r=0.5mm-3mm或r=d2/8；
5)主流道襯套與噴嘴接觸的球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm-2mm；
6)主流道襯套與定模板的配合可用H7/m6，與定位圈的配合可用H9/f9；
7)主流道襯套材料為T(mén)8、T10，熱處理硬度HRC52-56，表面粗糙度Ra1.6；
根據(jù)選用的XS-ZY-1000型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)尺寸得
噴嘴前端孔徑：d0=4.0mm；
噴嘴前端球面半徑：R0=10mm；
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系
取主流道球面半徑：R=18mm；
取主流道小端直徑：d=7.5mm
圖5-1 澆口結(jié)構(gòu)圖
5.2 分流道設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表4-1所示。分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。在該模具上取半圓形斷面形狀，直徑為5mm。分流道選用圓形截面：直徑D=12mm。流道表面粗糙度 。具體分流道設(shè)計(jì)如圖5-2。
5.3 澆口的設(shè)計(jì)
澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動(dòng)距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚處等要求。澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個(gè)，一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。澆口的類(lèi)型有很多，有點(diǎn)澆口，側(cè)澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應(yīng)用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定， HDPE料的流動(dòng)性好,可適用于各種澆口,為了不影響外觀,簡(jiǎn)化模局結(jié)構(gòu),確定使用側(cè)澆口。 澆口設(shè)計(jì)如圖5-3。
圖5-2 分流道示意圖
圖5-3 側(cè)澆口示意圖
5.4 冷料穴的設(shè)計(jì)
現(xiàn)有的模具模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,所以在模具材料的選擇時(shí)主要是根據(jù)制品的冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，有影響成型塑件的質(zhì)量，另外還便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能。注射結(jié)束模具分型時(shí)，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。
其設(shè)計(jì)如下圖
圖5-4 冷料穴示意圖
6 模具材料的選擇及模架的確定
6.1 模具材料的選擇
現(xiàn)有的模具模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,所以在模具材料的選擇時(shí)主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料.如何合理的選擇模具鋼,是關(guān)系到模具質(zhì)量的前提條件,如果選材不當(dāng)，則所有的精密加工所投入的工時(shí),設(shè)備費(fèi)用將浪費(fèi)。
在選擇模具鋼時(shí),首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能,從使用性能考慮:硬度是主要指標(biāo)之一,模具在高應(yīng)力作用下欲保持尺寸不變,必須有足夠的硬度,當(dāng)承受沖擊載荷時(shí)還要考慮折斷,崩刃問(wèn)題,所以韌性也是一重要指標(biāo),耐磨性是決定模具壽命的重要因素,從HDPE特性看,這三項(xiàng)指標(biāo)是必須要滿足的,此外還有紅硬性,抗壓屈服強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度和熱疲勞能力的指標(biāo)。
從工藝性能考慮:要熱加工工藝好,加工溫度范圍寬,冷加工性能如切削,銑削,拋光等加工性能好,此外還要考慮淬透性和淬硬性,熱處理變形和氧化脫碳等性能.另外從經(jīng)濟(jì)考慮,要求材料來(lái)源廣,價(jià)格低。查手冊(cè)選擇模仁的材料是40Cr.該鋼機(jī)械加工性能較好,具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,拋光性能,較高的強(qiáng)度和耐磨性,適于制造承受高負(fù)荷,高耐磨及在腐蝕介質(zhì)作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等.對(duì)于動(dòng)、定模座的材料，一般可采用Ｑ235或45鋼材料，也不需要對(duì)其進(jìn)行處理。另外為了把模具固定在注射機(jī)上，動(dòng)、定模座板的兩側(cè)均需比動(dòng)、定模板的外形尺寸加寬25mm–30mm。
6.2 模架的確定
6.2.1 模架的說(shuō)明
模架是設(shè)計(jì)、制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件。為提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期，組織專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)，我國(guó)于1988年完成了《塑料注射模中小型模架》和《塑料注射模大型模架》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國(guó)的部分地區(qū)形成了自己的標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)用的最多的就是龍記標(biāo)準(zhǔn)模架及富德巴標(biāo)準(zhǔn)模架，此設(shè)計(jì)中采用德巴標(biāo)準(zhǔn)模架。市場(chǎng)上有標(biāo)準(zhǔn)件出售，這為制造注射模具提供了便利條件。
1）中小型標(biāo)準(zhǔn)注射模架（GB/T 12556.1）
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，中小型模架的周界尺寸范圍<=560mm x 900mm，還規(guī)定了其模架結(jié)構(gòu)形式為品種型號(hào)。
a. 基本型
基本型分為A1、A2、A3、A4四個(gè)品種，模架的組成，功能及用途見(jiàn)表6-1
表6-1 基本型模架的組成功能及用途
型號(hào)
組成、功能及用途
中小模架Ａ1型（大型模架Ａ型）
定模采用兩塊模板。動(dòng)模采用一塊模板，無(wú)支撐板，設(shè)置以推桿推出塑件的機(jī)構(gòu)組成模架。適用于立式與臥式注射機(jī)，單分型面一般設(shè)在合模上，可設(shè)計(jì)成多個(gè)型腔成形多個(gè)塑件的注射模
中小模架Ａ2型（大型模架Ｂ型）
定模和動(dòng)模均采用兩塊模板，有支承面，設(shè)置以推桿推出塑件的機(jī)構(gòu)組成模架。適用于立式或臥式注射機(jī)上，用于直澆道，采用斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯，單型腔成型，其分型面可在合模面上，也可設(shè)置斜滑塊垂直分型脫模式機(jī)構(gòu)的注射模
中小模架Ａ3、Ａ4型（大型模架Ｐ1、Ｐ2型）
Ａ3型（Ｐ1型）的定模采用兩塊模板，動(dòng)模采用一塊模板，它們之間設(shè)置一塊推件板連接推出機(jī)構(gòu)，用以推出塑件，無(wú)支承面。
Ａ4型（Ｐ2型）的定模和動(dòng)模均采用兩塊模板，它們之間設(shè)置一塊推件板連接推出機(jī)構(gòu)，用以推出塑件，有支承面。
Ａ3，Ａ4型均適用于立式或臥式注射機(jī)上，脫模力大，適用于殼形塑件，以及塑件下表峭允許留有頂出痕跡的塑件注射成形的模具。
b. 派生型
派生型分P1-P9共9個(gè)品種，其模架的組成，功能及用途見(jiàn)表6-2
2）大型模架標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 12555.1）
大型模架中規(guī)定的周界范圍為（630mm×630mm）～（1250mm×2000mm），適用于大型熱塑性注射模。模架品種有Ａ型、Ｂ型組成的基本型以及由Ｐ1 –?。?組成的派生型，共6個(gè)品種。Ａ型同中小型模中的Ａ1型，Ｂ型同中小型模架中的Ａ2型。大型模架的組成，功能及用途見(jiàn)下上面6-1、6-2兩個(gè)表。
表6-2 派生型模架的組成功能及用途
型號(hào)
組成、功能及用途
中小型模架Ｐ1-Ｐ4型（大型模架Ｐ3，Ｐ4）
Ｐ1-Ｐ4型由基本型Ａ1-Ａ4對(duì)應(yīng)派生而成，結(jié)構(gòu)形式上的不同點(diǎn)在于去掉了Ａ1-Ａ4型定模板上的固定螺釘，使定模部分增加了一個(gè)分型面，多用于點(diǎn)澆口形式的注射模。其功能和用途符合A1-Ａ4型的要求
中小型模架Ｐ5型
由兩塊模板而成，主要適用于直接澆口，簡(jiǎn)單整體型腔結(jié)構(gòu)的注射模
中小型模架Ｐ6-Ｐ9型
其中Ｐ6與Ｐ7，Ｐ8與Ｐ9是互相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，Ｐ7和Ｐ9相對(duì)應(yīng)于Ｐ6和Ｐ8只是去掉了定模座板上的固定螺釘。這些模架均適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的注射模，如定距分型自動(dòng)脫落澆口式注射模等
6.2.2 模架的選用
1）標(biāo)準(zhǔn)模架的選用要點(diǎn)
a) 模架厚度Ｈ和注射機(jī)的閉合距離Ｌ
對(duì)于不同型號(hào)及規(guī)格的注射機(jī)，不同結(jié)構(gòu)形式的鎖模機(jī)構(gòu)具有不同的閉合距離。模架厚度與閉合距離的關(guān)系為
Ｌmin<=Ｈ<=Ｌmin
b) 開(kāi)模行程與定、動(dòng)模分開(kāi)的間距與推出塑件所需行程之間的尺寸關(guān)系
c) 選用的模架在注射機(jī)的安裝
d) 選用模架應(yīng)符合塑件及其成形工藝的技術(shù)要求
2）模仁尺寸的確定
因?yàn)椴捎玫氖钦w式凹模和整體式凸模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁所承受的力最終是傳遞到凸、凹模上，從節(jié)約材料和見(jiàn)效模具尺寸出發(fā)，模仁的值取的越小越好，但實(shí)際中因?yàn)橐紤]冷卻因素，又因?yàn)榻?jīng)過(guò)模仁的冷卻系統(tǒng)比經(jīng)過(guò)模仁外部的冷卻系統(tǒng)效率高，所以為了給冷卻系統(tǒng)留有足夠的空間。
3）模架的確定
注塑模模架?chē)?guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國(guó)的部分地區(qū)形成了自己的標(biāo)準(zhǔn)，該設(shè)計(jì)采用龍記標(biāo)準(zhǔn)模架，型號(hào)為：CI5060A170B160C120。
圖6-1模架模型示意圖圖
7 確定主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.1 成型零件工作尺寸的計(jì)算
成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。成型零件工作尺寸計(jì)算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進(jìn)行計(jì)算；前一種方法簡(jiǎn)便，但不適合精密塑件的模具設(shè)計(jì)，后一種復(fù)雜，但能較好的保證尺寸精度。本設(shè)計(jì)采用平均值法。
7.1.1 成型零件尺寸計(jì)算的基本內(nèi)容
1) 成型零件的工作尺寸主要包括以下內(nèi)容：
l 型腔和型芯的徑向尺寸；
l 型腔嘗試和型芯高度尺寸；
l 型芯之間和成型孔之間中心距尺寸。
2) 在公式推導(dǎo)和計(jì)算中，首先做以下規(guī)定：
l 收縮率的規(guī)定：收縮率取平均值；
l 尺寸偏差的規(guī)定
A、型腔與制品外表面的尺寸偏差規(guī)定。型腔的最小尺寸為名義尺寸，偏差為正值；制品外表面的最大尺寸為名義尺寸，偏差為負(fù)值。
B、型芯與制品內(nèi)表面的尺寸偏差。型芯最大尺寸為名義尺寸，偏差為負(fù)值；制品孔最小尺寸為名義尺寸，偏差為正值。
7.1.2 型腔、型芯工作尺寸計(jì)算
HDPE塑料的收縮率是1.5%--3.5%
平均收縮率: =（1.5%--3.5%）/2 （7-1）
=2%
型腔內(nèi)徑： （7-2）
=50.27mm
型腔深度： （7-3）
=35.7mm
型芯外徑： （7-4）
=44.24mm
型芯深度： （7-5）
=32.67mm
型腔徑向尺寸（mm ）;
- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收縮率；
-塑件公差
-成形零件制造公差，一般取1/4—1/6；
-塑件內(nèi)形基本尺寸（ mm）;
-型芯徑向尺寸（mm）;
-型腔深度（mm）；
-塑件高度（mm）
-型芯高度（mm）；
-塑件孔深基本尺寸（mm）；
7.2 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)在注射成型的塑件上與開(kāi)合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺(tái)時(shí)，塑件就不能直接由推桿等推出機(jī)構(gòu)推出脫模，此時(shí)，模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向移動(dòng)的活動(dòng)型芯，以便在塑件脫模推出之前，先將側(cè)向成型零件抽出，然后在把塑件從模內(nèi)推出，否則就無(wú)法脫模。
7.2.1 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
1）斜導(dǎo)柱設(shè)置在定模，與滑塊的中線對(duì)齊，有足夠的強(qiáng)度。
2）斜導(dǎo)柱頂端用模珂和定模板固定并磨到和定模板平，在開(kāi)模時(shí)能隨驅(qū)使滑塊沿動(dòng)模板上的導(dǎo)滑槽滑動(dòng)。
3) 斜導(dǎo)柱傾斜角為20度。
7.2.2 滑塊的組合形式
1）設(shè)計(jì)其組合方式時(shí)應(yīng)考慮分型與抽芯的方向要求,并保證塑件有較好的外觀質(zhì)量,另外還應(yīng)使滑塊的組合部分具有足夠的強(qiáng)度,該套模具采用兩瓣合模塊組合的結(jié)構(gòu)形式。
2）利用滑塊水平兩側(cè)面的凸耳與模套對(duì)應(yīng)的導(dǎo)滑槽滑動(dòng)配合,達(dá)到側(cè)向分型與復(fù)位的目的。
7.2.3 各項(xiàng)尺寸計(jì)算與校核
斜導(dǎo)柱、滑塊、導(dǎo)柱之間的相對(duì)位置以及脫模推出完成后的相對(duì)位置如圖7-1所示。
1）滑塊為兩瓣合形式，左右兩面傾角為93度，便于滑塊滑動(dòng)，滑塊高度為67.4mm，全部高出動(dòng)模板。
2）斜導(dǎo)柱的導(dǎo)向傾斜角為25度，從合模到開(kāi)模斜導(dǎo)柱剛離開(kāi)滑塊時(shí)，斜導(dǎo)柱的移動(dòng)距離是26.6mm，保證了滑塊止動(dòng)上的配合。
3）抽芯距離校核
需要抽芯的距離是：
斜導(dǎo)柱剛好抽出來(lái)時(shí)的推動(dòng)距離：
因： +3， （7-6）
所以抽芯距離滿足要求，塑件能正常取出。
螺紋提手桶蓋兩邊側(cè)抽芯。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖7-1。
7.3 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
從圖2-1可以看出，該塑件其內(nèi)螺紋絲扣不多，接近2扣，這樣從注射工藝和模具結(jié)構(gòu)來(lái)看,要求螺紋型芯旋出的距離不大(5mm左右),采用齒條-齒輪脫內(nèi)螺紋機(jī)構(gòu)(是比較合理的。
本模具采用了油缸為內(nèi)螺紋的脫模動(dòng)力，因?yàn)楸居透资桥c注射機(jī)頂出油缸的油路（當(dāng)前出產(chǎn)的塑料注射機(jī)，在操作者的反面，一般都設(shè)置有油路接口）相連接，是利用頂出油缸的油壓，實(shí)現(xiàn)本油缸活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不必增加油泵，是一種運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、可靠、價(jià)廉、物美的脫內(nèi)螺紋動(dòng)力。
開(kāi)模時(shí)，第一步油缸抽動(dòng)將螺牙轉(zhuǎn)出（齒條固定在油缸上，再有齒條帶動(dòng)齒輪子鑲件，由于軸與齒輪直徑相差不大，可以將它們?cè)O(shè)計(jì)為一整體）。第二步再由頂桿將塑件頂出。這樣模具可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。
圖7-1 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)示意圖
圖7-2齒條齒輪脫螺紋機(jī)構(gòu)是意圖
7.4 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：1）定位作用；2）導(dǎo)向作用；3）承受一定的側(cè)向壓力
7.4.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
（1）長(zhǎng)度導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出8—12 cm，出現(xiàn)導(dǎo)柱末導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔的情況。
（2）形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)形，以使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。
（3）材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理），硬度為50—55HRC。
7.4.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
（1）材料 用與導(dǎo)柱相同的材料制造導(dǎo)套，其硬度應(yīng)略低與導(dǎo)柱硬度，這樣可以減輕磨損，一防止導(dǎo)柱或?qū)桌?
（2）形狀 為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)向孔作成通孔，以利于排出孔內(nèi)的空氣。
7.5 頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)
注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤地從模具的凹?；蛐托旧厦摮觯瓿擅摮鏊芗难b置稱(chēng)為脫模機(jī)構(gòu)，也稱(chēng)頂出機(jī)構(gòu)。
脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般遵循以下原則：
1）塑件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作。
2）由于塑件收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位。
3）結(jié)構(gòu)合理可靠，便于制造和維護(hù)。
這個(gè)塑件開(kāi)模時(shí)，由于此塑件比較的特殊先有兩個(gè)側(cè)抽， 再有油缸抽動(dòng)將螺牙轉(zhuǎn)出，最后由頂桿將塑件頂出。
8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
8.1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件的影響
溫度對(duì)質(zhì)量的影響體現(xiàn)在以下的幾個(gè)方面：
1）采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率；
2）模溫均勻，冷卻時(shí)間短，注射速度快可以減少塑件的變形，增加產(chǎn)品的美觀
3）對(duì)塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質(zhì)量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)；
4）影響制品的力學(xué)性能，對(duì)結(jié)晶形塑料，適當(dāng)降低模具溫度有利于減小應(yīng)力和制品的開(kāi)裂；對(duì)高黏度的無(wú)定形塑料，適當(dāng)提高模具溫度有利于減小應(yīng)力和制品的開(kāi)裂。
溫度對(duì)塑件質(zhì)量的影響有相互矛盾的地方，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。
8.2 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求
1）根據(jù)塑料的品種確定是對(duì)模具采用加熱方式還是冷卻方式；
2）希望模溫均一，塑件各部同時(shí)冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量；
3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；
4）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉；
從成型溫度和使用要求看，需要對(duì)該模具進(jìn)行冷卻，以提高生產(chǎn)率。
8.3 冷卻系統(tǒng)的確定
冷卻水回路布置的基本原則：
（1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；
（2）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑件的冷卻效果越好；
（3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等
（4）經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具
（5）邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。
（6）澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳；
（7）應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過(guò)5℃；
（8）冷卻水的開(kāi)設(shè)方向以不影響操作為好，對(duì)于矩形模具，通常沿寬度方向開(kāi)設(shè)水孔；
（9）合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。
本套模具在螺紋提手桶蓋的旋抽型芯上開(kāi)設(shè)計(jì)一條水道中間用銅片隔開(kāi)。如圖8-1。
圖8-1 模具冷卻系統(tǒng)示意圖
9 模具排氣槽的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑料熔體充填型腔時(shí)，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利排出，塑料會(huì)由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑料焦化。特別是對(duì)大型塑件、容器類(lèi)和精密塑件，排氣槽將對(duì)它們的品質(zhì)帶來(lái)很大的影響，對(duì)于在高速成行中排氣槽的作用更為重要。我們的塑件并不是很大，而且不屬于深型腔類(lèi)零件，因此本方案設(shè)計(jì)在分型面之間、推桿與模板之間及活動(dòng)型芯與模板之間的配合間隙進(jìn)行排氣，間隙值取0.04㎜。
10 proe參數(shù)化設(shè)計(jì)
Proe是一個(gè)參數(shù)化的設(shè)計(jì)軟件，在模具設(shè)計(jì)中起著重要的作用。目前模具設(shè)計(jì)的軟件主要有proe和UG，其中北方用proe的多而南方用UG的居多。PTC公司為增加模具模塊的功能專(zhuān)門(mén)為模具設(shè)計(jì)做了一個(gè)外掛程序EMX，目前有EMX4.0和EMX5.0兩個(gè)版本，其全稱(chēng)為，里面收錄了做模具標(biāo)準(zhǔn)件公司的產(chǎn)品型號(hào)。在調(diào)用中可以根據(jù)需要調(diào)用合適的產(chǎn)品，其中此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)件全部來(lái)自于EMX4.0中的標(biāo)準(zhǔn)件。目前國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)件主要有來(lái)自兩家公司——富德巴和龍記，此次模具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)件均使用富德巴的，如果要使用龍記的還需要將龍記的公司產(chǎn)品資料加入到EMX中。
下面圖10-1是完成零件測(cè)繪后用proe所生成三維塑件圖，圖10-2是用proe設(shè)計(jì)出來(lái)的模具。
圖10-1 塑件三維圖
圖10-2 模具整體外形圖
結(jié)論
本設(shè)計(jì)首先說(shuō)明了塑料工業(yè)的重要地位和當(dāng)今注塑模具的現(xiàn)狀，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢(shì)。其次介紹了注塑件的一般設(shè)計(jì)原則，這次的模具設(shè)計(jì)，我體驗(yàn)了模具設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，不管以后搞不搞模具設(shè)計(jì)，這對(duì)我來(lái)說(shuō)都是一種不可缺少的經(jīng)歷，它也是經(jīng)驗(yàn)積累的一個(gè)過(guò)程。在本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中介紹了注塑件的一般設(shè)計(jì)原則，對(duì)塑件的特征如倒圓角、加強(qiáng)筋等做了說(shuō)明，從實(shí)際來(lái)看，幾乎所有的注塑件都遵循這些原則。在做好注塑成型的準(zhǔn)備工作之后，接著介紹了模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容，冷流道注塑模具無(wú)外乎包括四大系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)系統(tǒng)（其實(shí)也可以歸為頂出系統(tǒng)，該系統(tǒng)如斜導(dǎo)柱、滑塊和開(kāi)閉器等）。在澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式取流道橫截面形狀，確定澆口尺寸，對(duì)流道剪切速率進(jìn)行校核；溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)說(shuō)明了設(shè)計(jì)的一般步驟，確定冷卻時(shí)間，計(jì)算體積流量等做完這些工作之后，該模具的設(shè)計(jì)到此結(jié)束。
在本次設(shè)計(jì)中，由于我設(shè)計(jì)的注塑模具塑件形狀比較復(fù)雜，主要有兩個(gè)難點(diǎn)：第一，需要用兩邊側(cè)抽才能把塑件加工出來(lái)，也就是需要對(duì)合滑塊結(jié)構(gòu)。第二，這個(gè)塑件有內(nèi)螺紋，在脫模時(shí)是一個(gè)難點(diǎn)，通過(guò)查閱相關(guān)資料和在指導(dǎo)老師的幫助下，在這次設(shè)計(jì)中我采用了齒輪齒條脫螺紋機(jī)構(gòu)。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)公式有不一致的地方，不同公式的計(jì)算結(jié)果有的相差很大，特別是在溫度調(diào)節(jié)與脫模力的計(jì)算這兩塊。在完成圖紙之后發(fā)現(xiàn)塑件的設(shè)計(jì)有的地方是不合理的，比如說(shuō)壁厚，雖然有經(jīng)驗(yàn)可循，但從實(shí)際中看顯然本設(shè)計(jì)的塑件壁厚過(guò)大，在冷卻系計(jì)時(shí)要考慮到零件的復(fù)雜性，冷卻時(shí)間的問(wèn)題是一個(gè)很關(guān)鍵的部分，因?yàn)樗绊懼a(chǎn)效率，這里我也犯了同樣的錯(cuò)誤；從這里可以知道，注塑件的設(shè)計(jì)與模具設(shè)計(jì)關(guān)系密切，好的塑件結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本。
目前傳統(tǒng)冷流道模具設(shè)計(jì)還是以經(jīng)驗(yàn)為主，很難對(duì)注射各參量進(jìn)行嚴(yán)密的數(shù)學(xué)建模，因?yàn)楦鲄⒘肯嗷ビ绊?，關(guān)系復(fù)雜。隨著科技的進(jìn)步及注射理論的突破，熱流道模具發(fā)展的越來(lái)越迅速，隨著技術(shù)的成熟，熱流道模具將會(huì)逐漸的增多。熱流道模具成本相對(duì)較高，但材料利用率高、成型好、產(chǎn)品質(zhì)量高，它已是模具設(shè)計(jì)的一個(gè)發(fā)展方向，以后注射模具的研究會(huì)以熱流道模具為主。
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