咖啡杯塑料模具設計

1、咖啡杯塑料模具設計Plastic mould design of Coffee Cup專業(yè)班級：學生姓名：指導教師：系 別：機械工程系 摘 要咖啡杯塑料模具設計本課題以咖啡杯作為研究對象，通過對其結構形式和材料的注射成型工藝進行正確的分析，設計了一付一模兩腔的塑料注射成型模具。根據(jù)制件的質量和體積初步選定注射機的型號，并對注射機的相關參數(shù)進行了校核，同時對模具分型面進行了選擇，型腔布局進行了設計，對重要成型零件比如型芯和型腔的工藝參數(shù)進行了設計計算。其次對澆注系統(tǒng)各個部分的工藝參數(shù)及結構的選擇，導向機構的設計與布局，脫模機構的設計依據(jù)，還包括模架的選擇等等，都做了相關的研究。最后，對模具的組成

2、零部件和總體裝配圖進行了繪制，并對部分零部件的材料進行了選擇，加工工藝也進行了安排。關鍵詞：咖啡杯；成型零件；工藝參數(shù)；零部件ABSTRACTPlastic mould design of coffee cupThe FANUC0i control panel of numerical control simulation is researched，and developed the FANUC0i control panel by Delphi language programmingFirstly，the purpose，future and effect of numerical co

3、ntrol simulation system is introduced；Secondly，the function programming of CNC machine is studied deeply. Based on these, the every module of the control panel of Numerical control simulation system is planned, including three modules of POS、PROGRAM and MENUOFFSETThirdly, different functions of them

4、 are realized with the delphi programming, including reasonable division of the panel, module programming of similar function buttons, up and down display of the keys and saving of the codes. Key words: coffee cup; modeling parts; technological parameter; component and part目 錄緒 論1第1章 塑件幾何形狀及塑料材料31.1

5、 塑料的基本特性及工藝分析31.2 聚丙烯主要用途及其成型特點4第2章 設備選取52.1 注射機的分類52.2 模具相關尺寸計算7第3章 確定型腔數(shù)及位置布局方案93.1 型腔數(shù)的確定93.2 型腔布局方案93.3 確定分型面及模架組合形式10第4章 澆注系統(tǒng)設計114.1 主流道、主流道襯套的設計114.2 分流道設計、澆口的設計124.3 冷料穴的設計及成形零部件的設計134.4 確定成形零部件工作尺寸144.5 側向分型與抽芯機構設計15第5章 注射模結構零部件設計及注射機的校核185.1 合模導向機構及脫模機構的設計185.2 注射量、注射壓力及鎖模力的校核195.3 模具高度與注射機

6、閉合高度的關系校核、開模行程的校核20第6章 模具的裝配與調試216.1 此套模具的設計方案216.2 機構的工作原理（開模和關模）及裝配要點21總 結22參 考 文 獻23附 錄24附錄1：英文資料24附錄2：中文資料30零件圖及工藝卡片34致 謝35緒 論21世紀,塑料工業(yè)以前所謂有的速度高速發(fā)展。塑料,在各個領域、各個行業(yè)乃至國民經濟中已擁有舉足輕重的不可替代的地位。市場經濟的不斷發(fā)展，促使工業(yè)產品越來越向多品種、高質量、低成本的方向發(fā)展，為了保持和加強產品在市場上的競爭力，產品的開發(fā)周期、生產周期越來越短，于是對制造各種產品的關鍵工藝裝備模具的要求越來越苛刻。一方面企業(yè)為追求規(guī)模效益，

7、使得模具向著高速、精密、長壽命方向發(fā)展；另一方面企業(yè)為了滿足多品種、小批量、產品更新?lián)Q代快、贏得市場的需要，要求模具向著制造周短,成本低的快速經濟的方向發(fā)展。計算機、激光、電子、新材料、新技術的發(fā)展，使得快速經濟制模技術如虎添翼，應用范圍不斷擴大，類型不斷增多，創(chuàng)造的經濟效益和社會效益越來越顯著。目前，我國塑料工業(yè)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求。在2004年，塑料模具在整個模具行業(yè)中所占比例已上升到30左右，未來幾年中，塑料模具還將保持較高速度發(fā)展。模具是工業(yè)生產中使用極為廣泛的重要裝備，采用模具生產制品及零件，具有生產效率高，節(jié)約原材料，成本低廉，保證質量的一系列優(yōu)點，是現(xiàn)代工業(yè)生

8、產中的重要手段和主要發(fā)展方向。在我國塑料模具市場中，以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展重點為工程塑料模具。有關數(shù)據(jù)表明，目前僅汽車行業(yè)就需要各種塑料制品36萬噸；電冰箱、洗衣機和空調的年產量均超過1000萬臺；彩電的年產量已超過3000萬臺。統(tǒng)計表明，家電行業(yè)所需模具量年增長率約為10。一臺電冰箱約需模具350副，價值約4000萬元；一臺全自動洗衣機約需模具200副，價值3000萬元；一臺空調器僅塑料模具就有20副，價值150萬元；單臺彩電大約共需模具約140副，價值約700萬元，僅彩電模具每年就有約28億元的市場。隨著家電市場競爭的白熱化，外殼設計成為重要的一環(huán)，對家電外殼的色彩、手感、精度、壁

9、厚等都提出新要求。業(yè)內人士普遍認為，大型、精密、設計合理（主要針對薄壁制品）的注塑模具將得到市場的歡迎。汽車工業(yè)近年來增長速度驚人，因此汽車模具潛在市場巨大。每一種型號的汽車都需要幾千副模具，價值上億元，而我國大型精密模具的制造能力不足。據(jù)介紹，目前我國高檔轎車的覆蓋件模具幾乎全部為進口產品。有專家預測，在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例將步提高，其發(fā)展速度將高于其他模具。所以我們加強模具的設計就更加重要了。我們在學校學習的學生,應當以當前的發(fā)展相適應,所以安排模具方面的課題也具有深遠的意義。在設計的過程中,我系統(tǒng)的收集了資料,認真地分析了塑件的結構和材料的性質，隨后定下方案，繪制

10、了模具裝配圖，零件圖，安排了零件加工工藝、撰寫了設計說明書。通過這些過程，使我對于模具結構及工作原理有了更新的認識。在設計的過程中，得到了劉介臣技師的指導，在方案的擬定方面提出了建設性的建議；零件圖的繪制中，張鐵城教授進行了全面的審核。在此，對老師的幫助表示衷心的感謝。由于作者水平有限，設計中難免出現(xiàn)疏漏和不妥之處，懇請各位老師和同學批評指正，作者不勝感激。第1章 塑件幾何形狀及塑料材料塑料成形模具按成形原理分有注射模、壓縮模、壓注模、擠出模、吹塑成形模和擠壓成形模。此次設計的模具需要成形的塑料零件是皮帶輪，材質是聚氯乙烯（PVC），因此注射模是其最適合成形的塑料模。設計模具之前，明確PVC材

11、料的種類及特性，模具設計必須符合其成形條件。為了了解PVC，有必要先了解一下樹脂及塑料。樹脂是遇熱變軟，具有可塑性的高分子化合物的統(tǒng)稱。一般是無定形固體或半固體。分為天然樹脂和合成樹脂兩大類。松香、安息香等是天然樹脂，酚醛樹脂、聚氯乙烯樹脂等是合成樹脂。樹脂是制造塑料的原材料，也用來制涂料、黏合劑、絕緣材料等。塑料是一種以有機合成樹脂為主要原料，加入或不加入其它配合材料而構成的人造高分子材料。按受熱行為分有熱固性塑料和熱塑性塑料。受熱后聚合物作物理及化學變化，分子呈網型結構而固化的塑料為熱固性塑料，如酚醛樹脂（PF）、脲甲醛樹脂（UF）、環(huán)氧樹脂（EP）等。受熱后聚合物作物態(tài)轉變而變軟，分子仍

12、為線型或支鏈型結構的塑料為熱塑性塑料，如聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等。按使用特點分為通用塑料、工程塑料、特種塑料和增強塑料。聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）屬通用塑料，產量大（約占塑料總產量的75%）、價格低、用途廣。ABS屬工程塑料，其力學性能優(yōu)良、在工程中作結構材料的塑料。特種塑料具有某一方面的特殊性能，如高耐熱性、高電絕緣性類塑料。PI屬特種塑料。增強塑料是樹脂與增強材料（如玻璃纖維）相結合而提高塑料機械強度的復合型塑料。FRP、FRTP屬增強塑料。按結晶狀態(tài)分為結晶型塑料和非結晶型塑料。結晶型塑料是分子規(guī)整排列且保持其形狀的塑料。PE屬結晶

13、型塑料。非結晶型塑料是長鏈分子繞成一團（對熱塑性塑料）或結成網狀（對熱固性塑料），且保持其形狀的塑料。聚丙烯屬結晶型塑料。1.1 塑料的基本特性及工藝分析聚丙烯是由丙烯單體經聚合而成。無味、無毒，外觀似聚乙烯，呈白色的半透明蠟狀，是通用塑料中最輕的聚合物，其相對密度僅為0.890.91g/ cm，結晶度為50%70%，具有明顯的熔點（164170）。聚丙烯具有優(yōu)良的耐熱性、耐化學腐蝕性、電性能和力學性能。屈服強度、抗拉強度、抗壓強度、硬度、剛度及彈性、韌性、延伸性比聚乙烯好，特別是經定向后的聚丙烯具有極高的抗彎曲疲勞強度，可制作鉸鏈。聚丙烯可在107121下長期使用，在無外力作用下，使用溫度可

14、達150。聚丙烯是通用塑料中唯一能再水中煮沸且在135蒸汽中消毒而不被破壞的塑料。聚丙烯的低溫特性不如聚乙烯，脆化溫度僅為-10-30，低溫沖擊強度低，抗氧化能力很低，其制品在光、熱及氧的作用下易老化，故聚丙烯塑料中應添加適量的抗氧化添加劑。制品的材料采用增強聚丙烯，屬熱塑性塑料。該塑料吸水性小，熔融時流動性較好，成型容易，但收縮大。另外，該塑料成型時易產生縮孔、凹痕、變形等缺陷；成型溫度低時，方向性明顯，凝固速度較快，易產生內應力。因此，在成型時應注意控制成型溫度，澆注系統(tǒng)應緩慢散熱，冷卻速度不宜過快。工藝分析：根據(jù)材料的性能，聚丙烯材料塑件的壁厚應為0.94。合理的選擇壁厚很重要，在使用上

15、要求壁厚有足夠的強度和剛度，脫模時能順利脫出，為方便實用，塑件取用壁厚為2.0，太厚不但顯得笨重，而且還會增加成本，由于塑件冷卻后產生收縮，會使塑件冷卻后緊緊包住型芯或型腔當中的突起部分，為防止拉傷和擦傷塑件，設計塑件時，必須考慮塑件內外表面沿脫模方向具有足夠的脫模斜度，常取1- 30。塑件轉角處采用過渡圓角，半徑為塑件壁厚的1/3以上。最少不宜小于0.5mm。1.2 聚丙烯主要用途及其成型特點主要用途：聚丙烯可用做各種機械零件，如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件等；可用作冷熱水、蒸汽、各種非強酸、堿等的輸送管道，化工容器和其他設備的襯里、表面涂層等；可制造各種絕緣零件以及自帶鉸鏈的蓋

16、體合一的箱殼類制件。聚丙烯優(yōu)良性還在于它能耐沸水蒸煮，而不損壞，因此，適宜做醫(yī)療器械，和餐具。成型特點：成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔，凹痕及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設計能充分冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜模溫為80，溫度過低會造成制品表面光澤差或產生熔接痕等缺陷。溫度過高會產生翹曲現(xiàn)象。由于模具是與注射機配套使用的，設計模具時，大部分結構都是根據(jù)注射機的技術規(guī)格來設計的，因此設計過程中，注射機的選用顯得尤為重要，而且應先選用注射機。第2章 設備選取2.1 注射機的分類注射機是成型熱塑性材料的主要設備，其類型和規(guī)格很多，現(xiàn)已經成批生產和試制，注塑機的選擇從一次注射具有世界水平的的大

17、型注射成型機等一系列產品，而且還在日益擴大。注射成型機的分類方法很多，有按塑料塑化方式分類柱塞式和螺旋式；有的按機械的傳動方式分為液壓式和機械式；也有的按操作方式分為自動、半自動和手動；還有按住設計的能力分為超小型（合模力在以上）、小型（合模力為；注射容量為）、中型（合模力為；注射容量為）、大型和超大型的（合模力為800；注射容量為以上）關于柱設計的分類，至今還沒有統(tǒng)一的意見，目前采用按外形特征分類的方法，可分為以下幾種類型（1） 立式注塑機它的注射方向與合模仿相一致呈垂直狀態(tài)，這種注塑機的優(yōu)點是占地面積小，安裝和拆卸方便，嵌件便于安放，料斗中的塑料能均勻的進入料筒。其缺點是塑件頂出后需用手取

18、出，不易實現(xiàn)自動化操作，因機身較高，對廠房高度有一定的要求，機器易傾不夠穩(wěn)定，加料也不方便，這類注塑機的注射量以下，大、中型注射機不宜采用。（2） 臥式注塑機這是目前使用最廣，產量最大的注塑機，它的注射方向和合模方向一至，成水平排列。這種注射機的特點是機體較低，容易操作合加料。機床因重心較低而比較穩(wěn)定；成型后訂出的塑料可利用重力的作用自動下落。易于自動化操作，其缺點是模具的安裝安放嵌件比較麻煩，即后的占地面積大。（3） 直角式注塑機它的注射方向與合模方向呈垂直狀態(tài)，引起優(yōu)點介于立、臥兩種注塑機之間，結構簡單，便于制造，特別適應于成型中心不允許留用澆口的痕跡的平面塑件。按塑化方式分類，可分為以下

19、幾種類型（1） 注塞式注射機塑料在料筒內受到料筒壁和分流梭兩方面?zhèn)鱽淼臒崃慷芑扇廴跔顟B(tài)。由于塑料的導熱性很差，如果塑料層太厚，則它的外層熔融塑化時，內層尚未塑化，若要使塑料的內層也熔融塑化，塑料的外層就會因受熱時間過長而分解。因此，注塞式結構不宜用于加工流動性差、熱敏性強的塑料。（2） 螺桿式注射機可使進入料筒內的塑料顆粒有一個預先塑化的過程，注射機內的注射注塞用螺桿代替。螺桿除作旋轉運動外，還可作往復運動。進入料筒的塑料，一方面在料筒的傳熱及螺桿與塑料之間的剪切摩擦發(fā)熱的加熱下逐步熔融塑化，另一方面被螺桿不斷推向料筒前端。當靠近噴嘴處的塑料熔體達到一次注射量時，螺桿停止轉動，并在液壓系統(tǒng)

20、的驅動下向前推動，將熔體注入模具形腔中去。聚丙烯是流動性、熱穩(wěn)定性都差的塑料，因此不宜選用注塞式注射機。再根據(jù)給定塑料件的大小，初步設計一模多腔的注射模所需的注射量要大于25cm，且模具形狀不大，所以適合選用臥式注射機。立式注射成形機和直角式注射成形機的結構為注塞式結構，而臥式注射成形機的結構多為螺桿式，因此，此塑件應選用臥式且為螺桿式的注射機進行成形加工。根據(jù)技術規(guī)格的不同，此類注射機分有多種型號。由聚丙烯的成型條件工藝參數(shù)結合實用模具設計與制造手冊，選型號為Sz-400/ZH-63的注射機。上海塑料機械廠制造機型Sz-250/ZHSz-320/ZHSz-400/ZH螺桿直徑/mm22253

21、0253035303540理論注射容積/cm192536284054466382注射壓力/Mpa213165115237165121225165126鎖模力/KN250320400模具最小厚度/mm130130150模板行程/mm310310350模板最大開距/mm440440500頂出力/KN131318頂出行程/mm507070塑料成形時所需的注射總量應小于所選的注射機的注射量，注射容量以容積表示，塑件體積應小于（包括澆注系統(tǒng)）注射機容量，其關系按下式校核： (2-1)注塑容量一重量 （g）表示(包括澆注系統(tǒng))同樣應小于注射機的注射量其關系按下式校核： (2-2) 根據(jù)塑件尺寸大至估算其體

22、積V如下: (2-3) (2-4)模具為兩腔型腔平均壓力:聚丙烯屬易成型制品，根據(jù)經驗數(shù)據(jù)查表，選擇注射機型號為: Sz-400/ZH-63。2.2 模具相關尺寸計算1）模具厚度注射機規(guī)定的模具最大與最小厚度是指動模板閉合后達到規(guī)定鎖模力時動模板和定模板間的最大與最小距離，因此所設計模具的厚度應處在注射機規(guī)定的模具最大與最小厚度范圍內，即式中：H-模具厚度（mm）；Hmin-注射機允許的最小模厚，即動、定模之間的最小開距（mm）；Hmax-注射機允許的最大模厚（mm）。如果模厚太大，則無法安裝在注射機上，反之如果模厚太小，需要增加墊板。2）開模行程的校核開模行程s（也稱合模行程）指模具開合過程

23、中動模固定板的移動距離。注射機的開模行程是有限的，制品從模具中取出所需的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，否則制品無法從模具中取出。下面分三種情況加以討論。注射機最大開模行程Smax與模厚無關時的校核當注射機采用液壓機械聯(lián)合作用的鎖模機構時，其最大開模行程是由連桿機構或合模液壓缸的沖程所決定的，而不受模具厚度影響，當模具厚度變化時可由其調模裝置調整。其開模行程用下述方法校核。單分型面注射模式中：H1制品脫模需推出的距離； H2制品高度（包括澆注系統(tǒng)凝料）。3）雙分型面注射模對于雙分型面注射模，為了保證開模后既能取出制品又能取出流道內的凝料，需要在開模距離中增加定模座板與中間板之間的分開距離

24、，的大小應該保證可以方便地取出流道內的凝料，因此雙分型面注射模式中：H1制品脫模需推出的距離； H2制品高度（包括澆注系統(tǒng)凝料）；H3取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長度。 一般情況下制品脫模所需的推出距離H1常等于或大于模具型芯高度，但對于內表面為階梯狀的制品，有時不必推出型芯的全部高度即可取出制品。4） 注射機最大開模行程Smax與模厚有關時的校核對于全液壓式鎖模機構的注射機和直角式注射機，它們的最大開模行程直接與模具厚度有關，其最大開模行程等于注射機移動模板與固定模板之間最大距離SK減去模具閉合厚度Hm，,即 式中：SK注射機移動模板與固定模板之間最大距離（）； Him模具厚度（）。單分型面注射模

25、 或 雙分型面注射模 或 5） 具有側向抽心時的最大開模行程的校核 當模具需要利用開模動作完成側向抽芯動作時，開模行程的校核還應考慮為完成抽芯動作所需增加的開模行程。設完成抽芯動作的開模距離為HC，則有當HCH1+H2時，取 當HCH1+H2時，取 第3章 確定型腔數(shù)及位置布局方案 3.1 型腔數(shù)的確定 為了提高模具的成形效率，把模具設計成有多個型腔的結構，使得一次注射成形多個相同的塑料骨架。而Sz-400/ZH-63注射機的最大注射量為63cm，這勢必會限制模具的型腔數(shù)。而且，此塑件成形模具必須帶有側向抽芯機構，型腔越多，模具結構就越復雜，從而提高模具的制造難度及加工成本。另外，型腔越多，成

26、形出的制品精度也就越低。經驗認為每增加一個型腔，制品尺寸精度降低4%，因此型腔數(shù)也不宜過大。綜合考慮，初步確定為一模兩腔的結構。 3.2 型腔布局方案由于Sz-400/ZH-63注射機為臥式注射機，模具也應該設計成臥式的，因此模具在水平方向上實現(xiàn)合開模動作。而側向抽芯運動方向既可鉛垂（圖3-1），也可水平（圖3-2），但對兩者進行比較發(fā)現(xiàn)，前者上下兩個側型芯的自重會影響各自的抽芯力，導致兩個側型芯所用抽芯力的大小不同，破壞兩個斜導柱的受力平衡。而且在開模后，上下兩個側型芯所需的限位形式也會有所不同，從而增加模具結構的復雜性。若采用后者結構，上述缺點就會全被消除，因此應該選用(圖2)所示的水平抽

27、芯結構。側向型芯位置確定后，為了使斜導柱的安裝位置不與分流道的開設位置發(fā)生干涉，最好將兩個型腔上下設置，即一個型腔設置在整個模具的上半部分，另一個型腔設置在下半部分，形成一上一下的位置結構（圖3-3）。 圖3-1圖3-23.3 確定分型面及模架組合形式由于有兩個型腔，若模具設置成一個分型面，塑件成形后就很難使冷凝料和塑件自動脫落，而且取出塑件和冷凝料也會有一定困難，因此最好設兩個分型面，即一個主分型面-用來取出成形塑料制品，一個次分型面-用來取出冷凝料。此時，注射機、型腔數(shù)與布局及分型面都已確定，接下去就可以對模架的組成形式作出大致的確定。注射模架設計應盡量選用標準的模架組合形式，但由于一些標

28、準模架不完全符合模具的設計結構，所以模架不能完全選用標準件，因此可參照GBT 12556.1-90模架標準進行模架設計。根據(jù)成形塑料零件及注射機型號，再參照GBT 12556.1-90模架標準，初步確定模架主要結構部件及主要尺寸。Sz-400/ZH-63注射機所允許的模具最小厚度為150mm，模具最大厚度為無限制，但要考慮到模板行程。整個模架的厚度應在150500之間。初定模架厚度為200mm。模具高度或寬度應小于Sz-400/ZH-63注射機動、定模固定板上的拉桿間距，以使模具能穿過拉桿空間安裝在固定板上。若模具高度小于拉桿間距，安裝時應把模具吊起，高過注射機，從上往下穿過拉桿進行安裝。若模

29、具寬度小于拉桿間距，安裝時則把模具從注射機一側橫向穿過拉桿進行安裝。因型腔是一上一下分布，高度方向尺寸相對寬度方向要大，再根據(jù)Sz-400/ZH-63注射機動、定模固定板尺寸，初定模具高度為255mm，寬度為230mm，即模具高度大于模具寬度，且寬度小于固定板上拉桿間距，在注射機上安裝模具時應把模具從上往下穿過拉桿進行安裝。由于澆注系統(tǒng)、側向抽芯機構及型腔等主要結構還未完全確定，因此導柱、復位桿的位置先不予確定，以免發(fā)生結構上的干涉，待主要結構部件的設計至于完善后再作定奪。先進行下一步的設計-澆注系統(tǒng)的設計。第4章 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機噴嘴出來后，到達型腔之前在模具中所流

30、經的通道，其作用是將熔融狀態(tài)的塑料從噴嘴處平穩(wěn)的引入模具型腔，并在熔體填充和固化定形的過程中將注射壓力和保壓力傳遞到塑料制品各部位，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑料模具。澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類。此次設計的模具，其澆注系統(tǒng)為普通流道澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)的設計對注射成型效率和制件質量有直接影響，是獲得優(yōu)質塑料制品的關鍵。 澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。4.1 主流道、主流道襯套的設計主流道是指從注射機噴嘴與模具接觸處起到分流道為止的一段料流通道，負責將塑料熔體從噴嘴引入模具。當模具閉合后，注射機噴嘴壓緊模具主流道襯套，并封緊注射機

31、與模具之間的間隙，熔體材料直接從料筒流入主流道。此次設計的模具在臥式注射機上使用，主流道應垂直于分型面。為了使冷凝料能從主流道中順利拔出，將主流道設計成圓錐形。錐角約為14，錐角取大值，以降低熔體在流道中流動阻力，因此取=4見圖。內壁表面粗糙度Ra應小于0.631.25m，取Ra=0.6m。注射機噴嘴應與主流道對中，為了補償對中誤差并解決冷凝料的脫模問題，主流道進口端直徑需比噴嘴直徑大0.51mm。主流道進口直徑 d=d0+(0.51) (mm) 式中 d0為注射機噴嘴直徑， d0=4mm，因此，d=4+1=5（mm）。 主流道進口端與噴嘴頭部應為球面接觸，在主流道襯套上連出一淺的球形定位槽，

32、將噴嘴的球形頭壓在主流道襯套凹內。通常主流道進口端凹下的球面半徑R比噴嘴球面半徑R0大12mm，凹下深度約為35mm。主流道進口端球面半徑R=R0+（12） （mm） 式中R0為噴嘴球面半徑，得R0=12mm，因此,R=12+2=14 (mm),以方便脫出主流道內的塑料凝料。在保證制品成形的條件下，主流道的長度應盡可能短，以減少壓力損失及廢料，但由于主流道的長度由與定模座板的厚度及主流道襯套的安裝位置有關，必須結合主流道襯套的設計一同對其進行確定，因此主流道長度待定，接下去先設計主流道襯套。由于注射成形時，注射機對模具施加的壓力很大，主要作用于主流道襯套上，且主流道在與高溫塑料熔體和注射機噴嘴

33、反復接觸和碰撞，所以一般不將主流道直接開設在定模上，而是將它單獨開在一個主流襯套中，通常在淬火后嵌入模具，這樣在損壞時便于更換或修磨。常用的主流道襯套有A、B兩類，此模具選用A型主流道襯套，B型是為了防止襯套在熔體反壓力作用下退出定模設計的，這里不再贅述。主流道襯套嵌定模座板之后，再由定位圈壓住其大端面，也能起到抵抗熔體反壓力的作用。主流道襯套的材料選用T8A，要求熱處理后硬度達到5357HRC。 其尺寸應根據(jù)Sz-400/ZH-63注射機配套的定位圈尺寸及定模的厚度進行確定。 襯套與定模座板之間的配合采用H7/m6。因定模座板必須與中間板無間隙接觸，所以主流道襯套與定模座板配合后，必須保證其

34、端面與定模座板大平面處在同一平面內。主流道襯套長度定為30mm，主流道長度也隨之確定為36mm（30-4=26），主流道截止到定模座板的左端面處，塑料熔體流經此處開始進入分流道。下一步，分流道的設計。4.2 分流道設計、澆口的設計分流道是主流道與澆口之間的料流通道，是塑料熔體由主流道流入型腔的過渡段，負責將熔體的流向進行平穩(wěn)轉換，在多型腔模中起著將熔體向各個型腔分配的作用。對于單型腔模，可不設置分流道，而此次設計的模具設有兩個型腔，有必要開設分流道，且開設在定模座板與中間板之間，并在中間板上進行加工。分流道其截面形狀及尺寸主要取決于制品的大小、模具結構以及所加工的塑料種類。根據(jù)此塑料零件、材料

35、及加工難易程度，確定分流道截面為拋物線截面，其尺寸依據(jù)推薦值及主流道直徑大小定為如圖所示尺寸。分流道的表面粗糙度不宜太小，以防將冷凝料帶入型腔，一般要求達到Ra值為1.6m即可。這樣可增大對外層塑料熔體的流動阻力，減小流速，并與中心熔體之間具有一定的速度差，以保證熔體流動時具有合適的切變速率和剪切熱。在容易修磨情況下，分流道的長度應盡可能短，以減少壓力損失及廢料，因此兩個型腔之間的間距也盡量小。根據(jù)型腔的大小，兩個型腔的距離定為102mm，分流道的單邊長度應為40mm，總長為80mm澆口是分流道與型腔之間長度非常短，截面又很狹窄的一段料流通道。澆口截面狹窄，可使經過分流道之后壓力和溫度都已有所

36、下降的塑料熔體，產生加速度和較大的剪切熱，保證熔體充模時具有較快的流動速度和較好的流動性。又因其長度短，所以澆口內可容納的塑料熔體體積很小，故很容易冷卻固化，從而有助于防止保壓力不足或保壓時間過短而引起的倒流現(xiàn)象。而且，澆口內冷卻固化的塑料熔體（廢料）強度很低，非常容易斷裂，故使制品與廢料分離，并便于制品脫模。澆口的長度和截面尺寸一般均可在試模過程中適當調整。特別是調整其截面尺寸時，截面高度的變化對澆口的容積及澆口凍結時間影響很大；另外，截面積的變化對塑料熔體內的切變速率影響很大，而切變速率又與熔體表面黏度有關，所以改變澆口截面尺寸或截面積的大小，可以控制澆口凍結時間，以及熔體充模時的流動性能

37、。澆口的形式很多，參考實用模具設計與制造手冊1給出的澆口形式，根據(jù)塑料種類、塑料制品的形狀及分模落料形式，應選點澆口。點澆口又稱針狀澆口或橄欖形澆口，點澆口是一種在制品中央開設澆口時使用的圓形限制性澆口，由于澆口前后兩端存在較大的壓力差，能有效地增大塑料熔體的剪切速率并產生較大的剪切熱，從而導致熔體的表觀粘度下降，流動性增加，利于充模。常用于各種殼類、盒類的熱塑性塑料制品。點澆口的優(yōu)點是澆口殘留痕跡小，易取得澆注系統(tǒng)的平衡，也利于自動化操作；但是 由于澆口的截面積小，流動阻力大，需提高注射壓力，只宜于成型流動性好的熱塑性塑料。 澆口的直徑經計算得 d=1 4.3 冷料穴的設計及成形零部件的設計

38、冷料穴是用來收集料流前鋒的冷料，常設在主流道或分流道末端。如圖所示深度取4mm，主流道表面粗糙度Ra小于0.320.63m。注射模閉合后，其內部零部件將組合成一個能容納塑料的閉合空腔，即所說的型腔，它將接受由注射機注射出來的塑料熔體，并使它們在其內部固化成形為塑料制品。構成型腔的所有零部件統(tǒng)稱為成形零部件。由于塑料零件外形有凹陷部分，對應成形模上必須有凸起部分，為便于加工起見，不把成形模設計成一個整體，而是采用嵌入式的成形模，即用型芯嵌入固定板中形成型腔結構。另外，與其它結構件不同，成形零部件采用的是更為優(yōu)質的材料，出于材料費用考慮，也應設計成嵌入式的。成形零部件在注射成形過程中直接與塑料熔體

39、接觸，需要承受溫度、壓力及塑料熔體的沖擊和摩擦，長期工作之后，容易發(fā)生磨損、變形和斷裂，因此成形零部件必須采用優(yōu)質鋼材制作。而聚丙烯又跟別的塑料不同，熱分解后會產生帶有腐蝕性的氣體，因此成形零部件必須要選用耐腐蝕材料，可選用熱作模具鋼38CrMoAl，或者用T8A進行鍍鉻或滲碳處理。4.4 確定成形零部件工作尺寸成形零部件工作尺寸的確定必須考慮塑料的成形收縮、成形零部件的制造偏差及成形零部件的磨損等各方面因素。而且，由塑料零件圖給出，零件上由模具型腔成形的部位，其最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值；有型芯成形的部位，其最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值。參見塑料成型工藝及模具簡明手冊的規(guī)定，型腔的最小

40、尺寸為基本尺寸，偏差為正值；型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值。由塑料成型工藝及模具簡明手冊中的公式，型腔內形尺寸計算LM =LS+LSS -/2-z/2 式中LM為型腔內形基本尺寸（），為制品的公差或偏差，z為成型零件的制造公差或偏差,取為/5-/3，LS為塑料制品的基本尺寸，且為最大極限尺寸（），S為塑料的平均收縮率，這里材料是聚丙烯，因此S=（0.4+0.8）/2=0.6。 LM2=27+270.006-0.32/2-0.08/2 =24.95 LM3=13+130.006-0.22/2-0.08/2 型芯外形尺寸計算LM=LS+LSS+/2+z /2 式中LM為型芯外形基本尺寸（），

41、LS為塑料制品的基本尺寸，且為最小極限尺寸（），為制品的公差或偏差，z為成型零件的制造公差或偏差,取為/5-/3。LM4=50+500.006+0.22/2+0.1/2=10.21型腔深度尺寸計算HM=HS+HSS-/2-z /2式中HM為型腔深度基本尺寸（）， HS為塑料制品高度基本尺寸，且為最大極限尺寸（），為制品的公差或偏差，z為成型零件的制造公差或偏差，取為/5-/3，HM1=14+140.006-0.22/2-0.08/2 =13.94型芯高度尺寸計算HM=HS+HSS+/2+z/2 式中HM為型芯高度基本尺寸()，HS為塑料制品型孔深度基本尺寸，且為最小極限尺寸（）, 為制品的公差

42、或偏差，z為成型零件的制造公差或偏差，取為/5-/3，HM3=14+140.006+0.15/2+0.05/2 =14.23為了塑件成形后便于脫模，型芯應該做成1的錐度。塑件成型收縮率計算成型收縮率是指室溫時塑件與模具型腔（或型芯）兩者尺寸的相對差。可按下式求得：S= （LM - LS ）/ LS*100%=0.6%S塑件成型收縮率；LM 模具型腔在室溫下的尺寸；LS 塑件在室溫下的尺寸。 4.5 側向分型與抽芯機構設計因為此塑件有側凹部分，所以成形結構中必須帶有側向分型與抽芯機構。為實現(xiàn)分型時自動抽芯，把其設計成機動式的側向分型與抽芯機構。機動式側向分型與抽芯機構利用注射機的開模運動，并對其

43、方向進行變換后，可將模具側向分型或把側型芯從制品中抽出。此次設計采用斜導柱式抽芯機構。由于塑料制品冷卻后產生收縮，會緊緊地包住模具型芯或型腔中凸出的部分，為了使制品易于從模具內脫出，在設計時必須保證制品的內外側面具有足夠的脫模斜度。脫模斜度一般依靠經驗數(shù)據(jù)選取，其大小與塑料的品種、制品的形狀及模具的結構等因素有關，通常情況下脫模斜度30130，最小為1520。成型型芯愈長或型腔愈深，則斜度應取偏小值；反之可選用偏大值。制品高度不大時（小于23mm）可不設計脫模斜度。脫模斜度的經驗數(shù)據(jù)見表2-1表2-1 各種塑料的脫模斜度塑料名稱脫模斜度聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯ABS、尼龍、聚甲醛、氯化聚醚、

44、聚苯醚硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、有機玻璃熱固性塑料301351305022011) 抽芯距的確定抽芯距是指側型芯從成形位置抽到不妨礙制品取出位置時，側型芯在抽拔方向所移動的距離。抽芯距應保證型芯從成形位置拔到不防礙塑件的取出，抽芯距即型芯（滑塊）移動的距離，抽芯距通常比側孔或側凹的深度大23mm。如圖所示，采用二等分滑塊合模，其抽芯距必須保證瓣合模塊完全退到骨架臺肩之外才能將制品脫模，即必須抽出S1的距離再加上23mm，制品才能脫出，故抽芯距為 S=S1+23mm=+23mm式中 S為最小抽芯距，單位為mm；R為骨架最大半徑，單位為mm；r為骨架最小半徑，單位為mm。 所以S=+23=2

45、5.5mm2) 抽芯力的確定將側型芯從制品中抽出所需的力叫抽芯力。塑件在冷卻時包緊型芯，產生包緊力。因此型芯抽拔力必須克服包緊力和摩擦阻力。在開始抽拔的瞬間抽拔力為最大。影響抽芯力的因素很多，它與側型芯成形部分的表面積大小及其幾何形狀、壁厚、塑料的收縮率、剛性、對成形零件的摩擦系數(shù)、制品同一側面同時抽芯的數(shù)量、成形工藝主要參數(shù)（注射壓力、保壓時間、冷卻時間）及脫模斜度等因素有關。其計算公式為FpA（fcos+sin）式中 p為塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力，一般取812MPa；A為塑料制品包緊型芯的側面積，單位為mm2。f為摩擦系數(shù)，一般取0.10.2。為脫模斜度。因此， Fmax=126

46、77.82(0.2cos+ sin)=2468.2 N，取所需最大抽芯力為3kN。3) 斜導柱的確定斜導柱式側向分型與抽芯機構是利用斜導柱等傳動零件，把垂直的開模運動傳遞給側向型芯，使之產生側向運動并完成分型或抽芯動作。其結構緊湊、動作安全可靠，加工制造比較方便。斜導柱傾角不宜太大，常采用1520，在抽芯距一定的情況下，角度越大，所需斜導柱就越短。為縮短斜導柱長度，取為20。斜導柱所受的彎曲力FW、抽芯力F和開模力Fk與傾角的關系,如圖所示，不計斜導柱與導滑孔間的摩擦力及滑塊與導滑槽間的摩擦力，其關系式為FW=F/cos。FW=F/cos=3/cos20=3.193kN 斜導柱工作部分長度L=

47、s/sin=14.46/sin20=45mm,抽芯距s對應的開模行程Hc= scot=14.46cot20=39.7mm，主分型面整個開模行程H主=Hc+510mm=39.7+5=44.70mm,取45mm選斜導柱公稱直徑為16mm，進行強度校核。d=12.36mm因此取斜導柱直徑14mm強度足夠。斜導柱長度是根據(jù)抽芯距、固定端模板厚度，斜導柱直徑及傾角的大小等有關斜導柱的材料用碳素工具鋼T8A，熱處理要求硬度為5458HRC，表面粗糙度小于Ra0.8。斜導柱與固定板（中間板）采用過度配合H7/k6，由于斜導柱在模具工作過程中主要用于驅動側向滑塊作往復運動，故側型芯的壓緊以及滑塊的導滑等問題均

48、與斜導柱的安裝配合關系不大，所以斜導柱與滑塊斜孔之間可以采用較松的間隙配合，這里采用H11/b11。斜導柱孔的位置確定在滑塊正中且在其長度的1/2處。第5章 注射模結構零部件設計及注射機的校核結構零部件是組成模具完成固定、導向、定位及成形時完成動作等的零部件，主要有合模導向機構和支承零部件。5.1 合模導向機構及脫模機構的設計合模導向機構在模具中，用來保證動模和定?；蚰绕渌悴考g準確對合，在模具中起定位、導向和承受一定側壓力的作用。導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。錐面定位是用在注射大型、深腔、高精度制品或薄壁容器及偏心制品時，成形時往往有很大的側向作用力，因此不適合用在此次設計

49、的模具當中，此次設計的模具采用導柱導向機構。導柱導向機構是利用導柱與導柱孔之間的配合來保證模具的對合精度。導柱的結構和尺寸按GB/4619選用，由模架結構圖分析，主分型面導柱所受的側向力要比次分型面導柱受到的側向力大，因此主分型面導柱直徑應大于次分型面導柱直徑，初定主分型面導柱公稱直徑為16mm，次分型面導柱公稱直徑為14mm。為讓模具開模有序進行（讓次分型面先分型，待次分型面分型終了后，主分型面再接著分型，直到整個開模行程結束為止），必須輔之于一些相應的功能部件及結構，為此，在主分型面間設置幾個漲釘，利用漲釘?shù)膹埩Γ沟瞄_模開始時，中間板與動模板之間有足夠的鎖緊力來抵抗次分型面脫落冷凝料所需

50、的力，從而使得次分型面先分型，待次分型面間限位機構的限位端起作用時，次分型面分型終了，同時限位機構帶動中間板與動模板分型，即主分型面分型。因此，次分型面間采用限位導柱，既可起到合模導向的作用，又可實現(xiàn)模具的有序開模。為了使成形后的塑料制品能自動脫模，就需設置推出脫模機構。推出脫模機構設置在動模上，通過注射機的開模動作啟動而將制品推出。推出脫模機構的推出零件種類也很多，這里用推桿推出脫模，即用推桿將塑件從型芯上推出。而且用此脫模機構，在完成一次脫模動作，開始下一個注射工作循環(huán)時，與制品接觸的推桿必須回復到初始位置。因此，必須設有復位裝置或復位桿。側向分型與抽芯機構已設計完畢，布置推桿時必須考慮是

51、否與側向分型機構發(fā)生干涉現(xiàn)象。因為斜導柱安裝在中間板（定模一側）上，滑塊安裝在動模的側向抽芯機構，同時，模具還采用推桿脫模機構，并依靠復位桿使推桿復位，側型芯的水平投影面積與推桿相重合或推桿推出距離大于側型芯的底面時，則可能會產生推桿和側型芯互相干擾的現(xiàn)象。因這種復位形式往往是滑塊先于推桿復位，只是側型芯或推桿損壞，這種情況在模具設計中稱為“干涉”現(xiàn)象。因此，必須將推桿及復位桿布置在與側型芯不同合模方向投影面內，保證抽芯時不會發(fā)生干涉現(xiàn)象。為保證推板在推進過程中不發(fā)生歪斜，就必須在推板上設有導向機構，而且推板由復位桿帶動復位，其行程終端必須設有限位機構，如用限位釘進行限位，為了防止推板復位后與

52、動模座板接觸不平穩(wěn)。因此，可用四個定距螺釘同時實現(xiàn)上述兩種功能，既起到推板導向作用，又對推板復位后進行限位。 5.2 注射量、注射壓力及鎖模力的校核注射生產中,注射機每一個成形周期向模內注入的熔體體積或質量稱為制品的注射量。其中包括模內澆注系統(tǒng)和飛邊所用的熔體量。選擇注射機時，必須保證制品的注射量小于注射機允許的最大注射量。根據(jù)生產經驗，制品注射量一般不超過注射機最大注射量的80%。Sz-400/ZH-63注射機標定的是額定注射量，即最大注射量，因此按注射量校核。 式中 為注射機的最大注射量，單位為cm； V為制品總體積（包括制品、澆注系統(tǒng)及飛邊在內），單位為cm； V為一個制品體積，單位為cm， 塑料零件尺寸 ； n為型腔數(shù)， k注射機最大注射量利用系數(shù)，取k=0.8； 澆注系統(tǒng)及飛邊體積，單位為cm。 因為初步設計為兩腔，所以n=2。 V=217.71+4.5=40（cm）kV=0.863=50.4 40（cm） 因此，此注射機注射量足夠。聚丙烯成形所需的壓力為70100MPa，而Sz-400/ZH-63注射機的最大注射壓力為165MPa，在聚丙烯成形所需壓力的范圍之內，因此，該注射機注射壓力足夠。高壓塑料熔體充滿型腔時，會產生很大的力，使模具沿分型面漲開，制品與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔內熔體的壓力PM(PM常取2040MPa)，即