礦泉水瓶蓋注射模設計

1、河南工業(yè)大學課 程 設 計課 題 ： 礦泉水瓶蓋注射模設計專 業(yè) ： 材控0803_ 學生姓名 ： 學生學號 ： 指導老師 ： 王 浩 鋼 2011年11月25日 河南工業(yè)大學塑料成型課程設計任務書機電工程學院姓 名班級材控0803學 號題 目礦泉水瓶蓋模具設計來 源設計任務及要求確定塑件件人（A4圖紙）；按中批量生產(chǎn)設計；繪制模具裝配圖，零件圖，編寫設計說明書。工作量以相當于2張A0 圖紙量為準，具體如下：1、 模具總裝圖（A1）繪圖份人；2、 模具零件圖（A4）繪圖34張人；3、 設計說明書份人（1520頁）。進度要求借繪圖教室，準備繪圖工具，確定題目，收集資料等。工藝分析、計算，設備選擇

2、、方案論證和確定。設計模具結(jié)構(gòu)，繪制工程圖，撰寫說明書。指導教師答辯，并上交工程圖和說明書。發(fā)放日期：2011/11/15指導老師： 簽字日期： 完成日期：2011/11/26注：此表填寫后附在設計說明書封面后。目 錄一、塑件的分析 (4) 二、確定型腔數(shù)量和排列方式(6)三、注射機型號的選定 (7)四、型腔數(shù)量及注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核 （9）五、澆注系統(tǒng)的設計(11)六、分型面設計(17)七、成形零件的設計 (18)八、導向機構(gòu)的設計 (24)九、脫模推出機構(gòu)的設計 (27)十、排氣槽的設計 （27）十一、冷卻系統(tǒng)的設計(28)十二、設計總結(jié) (32)十三、參考文獻 (32) 第1章 緒

3、論隨著中國當前的經(jīng)濟形勢的日趨好轉(zhuǎn)，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(shù)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(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)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”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)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(guān)于當前國家產(chǎn)業(yè)政策要點的決定中，就把模具技術(shù)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(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大

4、型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)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(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內(nèi)，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(nèi)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(jié)構(gòu)以及點澆口方式的模具結(jié)構(gòu)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(nèi)容；掌握各類型模具的基本結(jié)

5、構(gòu)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。第一部分 塑件的分析零件三維實體圖一、塑件的使用要求耐用，密封性比較好，可以承受較大的沖擊力，不易摔壞；好看，有光澤，表面較粗糙；化學性質(zhì)穩(wěn)定，可以耐高溫（一般低于100oC）。 二、塑件的材料選擇及其材料的介紹根據(jù)塑件的用途及其使用要求，選用PE（低壓）塑料。PE的介紹：1.名稱 中文名：聚乙烯英文名：PolyEthylene2. 性能和用途 PE（ Polyethyl

6、ene 聚乙烯），有高密度聚乙烯（低壓聚合），低密度聚乙烯（高壓聚合），線形低密度聚乙烯，超高分子量聚乙烯等多種，密度在0.91-0.97 g/cm³之間，成型收縮率為1.5-3.6%。熔點在120-140左右，分解溫度在270以上。PE的耐腐蝕性，電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良，并可以通過氯化，輻照，玻璃纖維等改性增強。高密度聚乙烯的熔點，剛性，硬度和強度較高，吸水性小，有良好的電性能和耐輻射性；低密度聚乙烯的柔軟性，伸長率，沖擊強度和滲透性較好；超高分子量聚乙烯沖擊強度高，耐疲勞，耐磨 。低壓聚乙烯適于制作耐腐蝕零件和絕緣零件，高壓聚乙烯適于制作薄膜等，超高分子量聚乙烯

7、適于制作減震，耐磨及傳動零件。因此本產(chǎn)品選用低密度聚乙烯。3.成型特點 成型前可不預熱；收縮大，易變形；冷卻時間長，成型效率不高；塑件有淺側(cè)凹可強制脫模。4. 成型注意事項PE的吸濕性很小，成型前可以不要干燥，如果存?zhèn)划?，可?0左右干燥2小時。PE的流動性很好，熔體粘度對壓力敏感。產(chǎn)品不宜用直接澆口，以防收縮不均，使內(nèi)應力增大。同時要注意選擇澆口位置，防止產(chǎn)生縮孔和變形。PE的收縮范圍和收縮值大且方向性明顯，易變形翹曲。適合采取慢速冷卻。軟質(zhì)的PE塑件有較淺的側(cè)凹槽時，可采用強行脫模。5.主要技術(shù)指標密度：0.910.97cm3/g。 熔點：105137oC吸水率：<0.01(24h

8、) 比體積：1.031.06收縮率：1.53.533熱變形溫度：4.6×105Pa- 6082oC 1.85×105Pa- 48oC抗拉屈服強度:2239MPa 拉伸彈性模量：0.840.92×103MPa 抗彎強度：20.840MPa5.PE的注射工藝參數(shù) 注射機類型： 柱塞式 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）： 2050 噴嘴形式： 直通式 噴嘴溫度（oC）： 150170 料筒溫度（oC）： 前 170200 中 后1401600模溫（oC）： 3545注射壓力（MPa）： 60100保壓力（MPa）： 4050注射時間(s)： 05高壓時間(s)： 1560冷卻時間

9、(s)： 1560成型周期(s)： 40140三、 塑件的形狀及其尺寸通過計算或Pro/E建模分析，塑件質(zhì)量m1為2.028g，塑件體積V1=2.229cm3。 塑件圖第二部分 確定型腔數(shù)量和排列方式一、 型腔數(shù)量的確定該塑件精度要求不高，又是大批量生產(chǎn)，可以采用一模多腔的形式?？紤]到模具的制造費用、設備運轉(zhuǎn)費用低一些，初定為一模十腔的模具形式。二、 型腔排列形式的確定該塑件有一圈內(nèi)螺紋，要使螺紋型芯從塑件上脫出，必須設計一套自動脫螺紋的齒輪傳動結(jié)構(gòu)，并且型腔的分布圓直徑和齒輪分布圓直徑相吻合，若采用一模十腔，型腔分布圓直徑就相當大了，這樣模具結(jié)構(gòu)尺寸就比較大，加上齒輪傳動系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)復雜，

10、制造費用也很高。但該塑件螺紋的牙型不高，且呈圓弧形牙，內(nèi)側(cè)凸起與直徑的比例約為7.36（×100=7.36）。因為所用材料為聚乙烯，材料彈性模量比較小，材質(zhì)硬度不高，可采用強制脫模的方式，這也是注塑廠成型這種類型瓶蓋的常用方法。因此本設計采用推件板推出的強制脫模方法，型腔的排列方式采用雙列直排，如下圖所示： 型腔數(shù)目及排布圖第三部分 注射機型號的選定一、注射量的計算：從上述分析可得，塑件質(zhì)量m1為2.028g，流道凝料的質(zhì)量m2還是還是個未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的0.6倍來估算。從上述分析中確定為一模十腔，所以注射量為 m = 1.6nm1 = 1.6 × 10 ×

11、2.028 = 32.5g二、塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A2，在模具設計前是個未知值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析，A2是每個塑件在分型面上的投影面積A1的0.20.5倍，因此可用0.35nA1來進行估算，所以A = nA1 + A2 = nA1 + 0.35nA1 = 1.35nA1 = 1.35 × 10 × 834.27 = 11262.6mm2式中A1 = d2 = 0.785 × 32.62 = 0.785 × 1062.76 834.27mm2 Fm = Ap型 = 11262.6

12、× 30 = 337877.98 337.88kN式中型腔壓力p型取30Mpa（因是薄壁塑件，澆口又是點澆口，壓力損失大，取大一些）。三、 選擇注射機根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計算值，可選用XSZY125臥式注射機，見下表：表 注射機主要技術(shù)參數(shù)理論注射容量/cm360螺桿直徑/mm38注射壓力/MPa122注射速率/（g/s）60塑化能力/（g/s）4.8螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）14200噴嘴球半徑/mm12鎖模方式柱塞式鎖模力/kN500拉欄內(nèi)間距/mm190×300移模行程/mm180最大模厚/mm200最小模厚/mm70定位孔直徑/mm55噴嘴孔直徑/mm4

13、第四部分 型腔數(shù)量及注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核一、型腔數(shù)量的校核 由注射機料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)nn = = = 5010型腔數(shù)校核合格。式中 k注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8； M注射機的額定塑化量（4.8g/s）； t成型周期，因塑件小，壁厚不大，取30s； m1單個塑件的質(zhì)量和體積（g或cm3），取m1 = 2.028g； m2澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量和體積（g或cm3），取0.6 × 10m1 二、注射機工藝參數(shù)的校核1、注射量校核注射量以容積表示最大注射容積為 Vmax = aV = 0.75 × 60 = 45 cm3式中 Vmax模具型腔和流道的最大

14、容積（cm3）； V指定型號與規(guī)格的注射機注射量的容積（cm3），該注射機為60 cm3； a注射系數(shù)，取0.75 0.85，無定型塑料可取0.85，結(jié)晶型塑料可取0.75，該處取0.75。倘若實際注射量過小，注射機的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留時間就會過長。所以最小注射量容積Vmin = 0.25V = 0.25 ×60= 15cm3。故每次注射的實際注射量容積V應滿足VminVVmax，而V= V1 + 10V1 × 0.6 = 2.229 + 10 × 2.229× 0.6 = 16 cm3 ，符合要求。2、鎖模力校核鎖模力是指注射機的鎖模

15、機構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力。當高壓的塑料熔體充滿型腔時，會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力。因此，注射機的鎖模力必須大于該模的脹型力，即： F k0Ap型 = 1.1 × 337.88 = 371.668kN。而F = 500kN，鎖模力校核合格。式中 p型型腔的平均壓力（參見塑料模具設計指導表22）； k0鎖模力安全系數(shù)，一般取k0 = 1.11.2。該處取1.1。3、安裝尺寸校核1)主流道小端直徑d大于注射機噴嘴D,通常為 d = D + (0.5 1)mm對于該模具D=4(見上表),取d=4.5mm,符合要求.2)主流道入口的凹球面半徑SR應大于注射機噴嘴球半徑SRO,通常為

16、SR = SRO + (1 2)mm對于該模具SRO=12mm(見上表),取SR=14mm,符合要求。3）最大與最小模具厚度模具厚度H應滿足 Hmin < H < Hmax式中Hmin = 70mm，Hmax = 200mm（見上表）。而該套模具厚度H = 25+63+32+32+20+40+25 = 237mm，符合要求。4、開模行程校核開模行程校核 H H1 + H2 +（5 10）mm式中 H注射機動模板的開模行程（mm），取180mm（見上表）； H1塑件推出行程(mm)，取20mm； H2包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度(mm)，其值為 H2= 12+ 35 +（5 10）=

17、52mm 57mm 代值計算，符合要求5、模架尺寸與注射機拉桿內(nèi)間距校核該套模具模架的外形尺寸為200×250 ，而注射機拉桿內(nèi)間距為190×300，因280mm 250mm，符合要求。第五部分 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對塑件質(zhì)量影響很大。澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿型腔各處，以便獲得外形輪廓清晰、內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。因此要求充模速度快而有序，壓力損失小，熱量散失少，排氣條件好，澆注系統(tǒng)凝料易于與塑件分離或切除，且在塑件上留下澆口痕跡小。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用普通澆

18、注系統(tǒng)。一、設計時須遵循如下原則1.結(jié)合型腔布局考慮；2.熱量及壓力損失要??；3.確定均衡進料；4.塑料耗量要少；5.消除冷料；6.排氣良好。二、澆注系統(tǒng)的組成普通流道澆注系統(tǒng)一般由主流道，分流道，澆口和冷料穴等四部分組成。三、澆注系統(tǒng)設計為使塑件去掉澆口方便，并結(jié)合物料特性，以及塑件的形狀，以采用潛伏式澆口為宜。1、主流道的設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。1） 主流道尺寸（1）主流道小端直徑根據(jù)所選注射機，則主流道小端直徑為d = 注射機噴嘴直徑 + （0.5 1） =

19、4 + （0.5 1），取d = 4.5mm。（2）主流道球面半徑 SR = 注射機噴嘴球頭半徑 + （1 2） = 12+ （1 2），取SR = 14mm。（3）球面配合高度 h = 3mm 5mm,取h = 3mm。（4）主流道的長度 盡量小于60mm，由標準模架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu)，取L = 25mm（5）主流道大端直徑d= d + 2Ltana 6.33mm(半錐角a為10 20，取a =20)，取d= 6.5mm。（6）澆口套總長 L0 = 25 + h + 2 = 30mm。2）、主流道襯套形式主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成

20、可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理淬火后表面硬度為53HRC 57HRC，如下圖所示： 澆口套圖3）、主流道凝料體積 q主 = d2nL = ()2 ×30 =712.3875mm3=0.7 cm3 4）、主流道剪切速率校核由經(jīng)驗公式 = = 1288/s 5 × 103/s式中:qv = q主 + q分 + q塑件 = 0.7+ 2.604 + 10 ×2.229 = 25.5 cm3Rn = = 2.75mm = 0.275cm主流道剪切速率偏小主要是注射量小、噴嘴尺寸

21、偏大，使主流道尺寸偏大所致。2、分流道設計在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應設置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中塑料熔體由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設計應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。1） 影響分流道設計的因素（1） 塑件的幾何形狀、壁厚、尺寸大小及尺寸的穩(wěn)定性，內(nèi)在質(zhì)量及外觀質(zhì)量的要求。（2） 塑料的種類，即塑料的流動性、收縮率、熔融溫度、熔融溫度區(qū)間和固化溫度。（3） 注射機的壓力、加熱溫度及注射速度。（4） 主

22、流道及分流道的脫落方式。（5） 型腔的布置、澆口的位置及澆口的形式選擇。2） 對分流道的要求（1） 塑料流經(jīng)分流道時的壓力損失要小。（2） 分流道的固化時間要大于塑件的固化時間，以利于壓力的傳遞及保壓。（3） 保證塑料熔體迅速而均勻地進入各個型腔。（4） 分流道的長度應盡可能短，其容積小。（5） 便于加工及刀具的選擇。（6） 每節(jié)分流道要比下一節(jié)分流道大10% 20%。3） 分流道長度長度應盡量短，且少彎折第一級分流道 L1 = 74mm第二級分流道 L2 = 10mm4） 分流道的布置形式 分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個型腔，因此采

23、用平衡式分流道。如下圖所示：分流道布置5） 分流道的形狀、截面尺寸以及凝料體積 （1）形狀及截面尺寸 為了便于機械加工及凝料脫模，本設計的分流道設置在分型面上定模一側(cè)，截面形狀采用加工工藝性比較好的梯形截面。梯形截面對塑料熔體及流動阻力均不大，一般采用下面的經(jīng)驗公式來確定截面尺寸，即 B = 0.2654· = 0.2654 × × = 1.5mm根據(jù)參考文獻1取B=4mm。 H = B = × 4 = 2.67mm 取H = 3mm 分流道L1截面形狀如下圖所示分流道截面形狀從理論上講L2分流道可比L1截面小10%，但為了刀具的統(tǒng)一和加工方便，在分型面

24、上的分流道采用一樣的截面。（2）凝料體積 分流道長度 L = （74 + 10 × 5）× 2 = 248mm 分流道截面積 A = × 3 = 10.5mm2 凝料體積 q分 = 248 × 10.5 = 2604 mm3 = 2.604 cm36） 分流道剪切速率校核采用經(jīng)驗公式= = =2.17×103/s在5×102 5×103之間，剪切速率校核合格。式中 = = = 5×2.229 = 11.145cm3Rn = = = 0.1755cm式中 t注射時間，取1s； A實際流道的截面面積（cm2），即梯形面

25、積（0.105 cm2）； L實際流道的周邊長度（cm），即梯形周長（1.3cm）。7） 分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.8m1.6m 即可，在此取1.6m。3、澆口的設計澆口也稱進料口，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)中截面尺寸最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。澆口的作用是使從流道來的熔融塑料以較快的速度進入并充滿型腔，型腔充滿塑料以后，澆口應按要求迅速冷卻封閉，防止型腔內(nèi)還未冷卻的熔體回流。澆口的設計與塑件的形狀、截面尺寸、模具結(jié)構(gòu)、注射工藝參數(shù)（壓力等）及塑料性能等要素有關(guān)。澆口的截

26、面尺寸要小，長度要短，這樣才能增大料流速度，快速冷卻封閉。便于與塑件分離或切除，且澆口的痕跡不明顯。塑件的質(zhì)量缺陷，如憋（困）氣、收縮、銀絲（夾水紋）、分解、波紋（沖紋）、變形等，往往都是由于澆口設計不合理所造成的。1）澆口選用根據(jù)外部特征，外觀表面質(zhì)量要求比較高，應看不到明顯的澆口痕跡，圓周上布滿了防滑直紋，因此采用點澆口，在開模時澆口自行剪斷，幾乎看不到澆口的痕跡對于這類小型薄壁塑件。2） 潛伏式澆口尺寸的確定 由經(jīng)驗值，d=2mm,=10°。 澆口截面形狀3） 澆口剪切速率的校核由點澆口的經(jīng)驗公式得 = = = 61244.488/s = 6.1 × 104/s為10

27、4/s 105/s，剪切速率校核合格。 4、冷料穴的設計 在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一小段塑料熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)10mm25mm的深度有溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這段溫度相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴（冷料井）。冷料穴一般開設在主流道對面的動模板上（也即塑料流動的轉(zhuǎn)向處），其標稱直徑與主流道大端直徑相

28、同或略大一些，深度為直徑的1倍1.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。冷料穴有6種形式，常用的是端部為Z字形拉料桿的形式，具體要根據(jù)塑料性能和模具結(jié)構(gòu)形式合理選用。1）主流道冷料穴如下圖所示,采用半球形,并采用球形頭拉料桿,該拉料桿固定在動模固定板上,開模時利用凝料對球頭的包緊力使主流道凝料從主流道襯套中脫出。冷料穴 第六部分 分型面設計分型面為定模與動模的分界面。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成形的先決條件。分型面的形狀一般為平直分型面,有時由于塑件的結(jié)構(gòu)形狀較為特殊,需要采用傾斜分型面、曲面分型面、階梯分型面或瓣合分型面，有多個分型面時，為了便于看清模具的工作過程，應標出模具分型

29、的先后順序，如I、II、III或A、B、C等。一、分型面的選擇原則（1）分型面應選在塑件的最大截面處。（2）不影響塑件外觀質(zhì)量，尤其是對外觀有明確要求的塑件，更應注意分型面對外觀的影響。（3）有利于保證塑件的精度要求。（4）有利于模具加工，特別是型腔的加工。（5）有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設置。（6）便于塑件的脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。（7）盡量減小塑件在合模平面上的投影面積，以減小所需鎖模力。（8）便于嵌件的安裝。（9）長型芯應置于開模方向。二、分型面的設計 如下圖所示： 分型面圖第七部分 成形零件的設計模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱為成型零件。成型零件包括凹模

30、、型芯、鑲件、成型桿和成型環(huán)等。成型過程中成型零件受到塑料熔體的高壓作用，料流的沖刷，脫模時與塑件間發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外還要求成型零件具有合理的結(jié)構(gòu)和良好的加工工藝性，具有足夠的強度、剛度和表面硬度。設計成型零件時，應根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及精度要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位和冷卻水道的布置等，然后根據(jù)成型零件加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件的結(jié)構(gòu)設計，計算成型零件的工作尺寸，對重要的成型零件進行剛度和強度的校核。一、成型零件的結(jié)構(gòu)設計1.凹模（型腔）凹模是成型塑件外表面的重要零件，

31、按其結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式兩大類。 瓶蓋周圍上均勻分布著防滑直紋，若凹模制成整體式，則直紋用機械加工方法很困難（沒有退刀位置），若制造一個電極來加工防滑直紋，成本也比較高。整體模板都要用價格較貴重的模具鋼，維修也不方便。因此，瓶蓋圓周部分若采用局部嵌入式凹模，上述存在的問題能夠很方便地得到解決，如下圖所示，嵌件外徑尺寸按經(jīng)驗，取46mm.凹模嵌件2、凸模（型芯） 型芯是一個帶有三圈螺紋的、且牙型不高的整體式型芯，如下圖所示：螺紋型芯二、成型零件鋼材的選用瓶蓋是大批量生產(chǎn)，成型零件所選用鋼材耐磨性和抗疲勞性能應該良好；機械加工性能和拋光性能也應良好。因此構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用SM1。定模

32、板構(gòu)成瓶蓋頂部花紋，成型時有料流的沖刷，但沒有脫模時塑件的摩擦，因此采用45鋼調(diào)質(zhì)。螺紋型芯因為是采用強制脫模，磨損三、成型零件工作尺寸的計算偏1、產(chǎn)生偏差的原因1）、塑料的成型收縮成型收縮引起制品產(chǎn)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差。Smax、Smin 分別是制品的最大收縮率和最小收縮率。 2）、成型零部件的制造偏差工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和裝配偏差。3）、成型零部件的磨損2、本產(chǎn)品為PE

33、制品，屬于大批量生產(chǎn)的小型塑件，預定的收縮率的最大值和最小值分別取.35%和.15。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。塑件尺寸公差按SJ137278標準中的6級精度選取。1）型腔徑向尺寸：LM = (1 + s)LSx+z0 =(1+0.025×32.50.58×0.52+0.52/50=29.5+0.1040式中 s塑件平均收縮率s = =0.025,根據(jù)參考文獻2中的附錄B（取=0.035，=0.015）； LS塑件外徑尺寸（取32.5）； x休正系數(shù)（取0.58）； 塑件公差值，根據(jù)參考文獻2中的表3-9（取0.

34、52） z制造公差（取/5）。2）螺紋型芯徑向尺寸（1）螺紋型芯大徑 dM大 = (1 + s) dS大 + 中0-z = (1+0.025)×28.5+0.03×50-0.03 = 29.50-0.03式中 dS大塑件內(nèi)螺紋大徑基本尺寸（取28.5）；中塑件內(nèi)螺紋中徑公差（取制造公差z的5倍）；z中徑制造公差，根據(jù)參考文獻1中的表9.4-10（取0.03）。 （2）螺紋型芯小徑 dM小 = (1 + s) dS小 + 中0-z = (1+0.025)×26+0.03×50-0.03 = 26.850-0.03式中 dS大塑件內(nèi)螺紋小徑基本尺寸（取28）

35、。 （3）螺距工作尺寸 TM = tS( 1 + s) ± =3.5×(1+0.025) ± =3.613 ± 0.0153）型腔深度尺寸 HM = (1 + s)hx+z0 = (1 + 0.025)×120.56×0.44+0.44/50 =12.254+0.0880式中 h塑件高度最大尺寸（取12）； x修正系數(shù)（取0.56）； 塑件公差值，根據(jù)參考文獻2中的表3.9（取0.44）。 4）型芯高度尺寸 hm = (1 + s) H + x0-z = (1+0.025)×9+0.58×0.440-0.44/5

36、= 9.730-0.088 式中 H塑件孔深最小尺寸（取9）； x修正系數(shù)（取0.56）； 塑件公差值，根據(jù)參考文獻2中的表3.9（取0.44）。注：瓶蓋螺紋是一個非標準型螺紋，螺距4.5，牙型高度比較小，在螺紋結(jié)構(gòu)設計上，適合與強制脫模，所以螺紋中徑和標準相差很大，就不做計算了，瓶蓋在使用中滿足要求。四、成型零件強度及支承板厚度計算塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用，應具有足夠強度和剛度,如果型腔側(cè)壁和底板厚度過薄,可能因強度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞;也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形,導致溢料飛邊,降低塑件尺寸精度并影響順利脫模.因此,應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚和底框厚度

37、,尤其對于重要的、精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔壁厚和底板厚度。模具型腔壁厚的計算，應以最大壓力為準。理論分析和生產(chǎn)實踐表明，大尺寸的模具型腔，剛度不足是主要矛盾，型腔壁厚應以滿足剛度條件為準；而對于小尺寸的模具型腔，強度不足是主要矛盾，設計型腔壁厚應以強度條件為準。以強度計算所需要的壁厚和以剛度計算所需要的壁厚相等時的型腔內(nèi)尺寸，即為強度計算和剛度計算的分界值。在分界值不知道的情況下，應分別按強度條件和剛度條件計算出壁厚，取其中較大值作為模具型腔的壁厚。1）型腔側(cè)壁厚度（按整體式圓筒形凹模計算） s = 1.14h() = 1.14 × 18.5() =

38、11.57mm式中 p型腔壓力（取30MPa）； E材料彈性模量（取2.1 × 105MPa）； P根據(jù)注射塑料品種，模具剛度計算許用變形量。 P = 25i1 = 25 × 0.6358 = 15.90 0.016mm式中 i1 = 0.35W + 0.001W = 0.35 × 17.25 + 0.001 × 17.25 0.61862 + 0.01752 = 0.63587mm； W型腔半徑。型腔側(cè)壁是采用嵌件，嵌件單邊厚度選7mm，兩型腔之間受力是大小相等、方向相反的，在合模狀態(tài)下不會產(chǎn)生變形，因此兩型腔之間壁厚只要滿足結(jié)構(gòu)設計的條件就可以了。型

39、腔與模板周邊的距離有模板外形尺寸來確定，因模板平面尺寸比型腔布置的尺寸要大得多（200 115）/2 = 42.511.57，所以完全可以滿足強度和剛度的要求。2）支承板厚度支承板厚度和所選模架兩墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)前面的型腔布置，模架應選在200 × 250這個大類范圍內(nèi)，墊塊之間的跨度大約為140mm，根據(jù)型腔的布置及型芯對支承板的壓力，就可計算得到支承板的厚度，即 T = 0.54L() = 0.54 × 140() = 37.65mm式中 支承板剛度計算許用變形量， = 25i1 = 25 × 1.08 = 27m = 0.027mm i1 = 0.3

40、5 × W + 0.001 × W = 0.35 × 140 + 0.001 × 140 = 1.08m； L兩墊塊之間的距離（約為140）； W影響模具變形的最大尺寸，若圓筒形是r或h，若矩形是L； L1支承板的長度，取250mm； 10個型芯投影到支承板上的面積。 單件型芯所受壓力的面積為 A1 = d = 0.785 × 30.52 = 730.2465mm2 10個型芯的面積為 = 10 A1 = 7302.46 mm2此支承板厚度計算尺寸為37.65，對于小型模具還可減小一點，可利用兩根推板導柱來對支承板進行支撐，這樣支承板厚度可近似

41、為Tn = （） = （） × 37.65 = 15mm因此,支承板厚度可取得稍薄一點,取標準厚度32.第八部分 導向機構(gòu)的設計導柱導向機構(gòu)是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件。導向機構(gòu)的形式主要有導柱導向和錐面定位兩種。一、 導柱導向機構(gòu)的作用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(diào)整。2.導向作用 合模時，首先是導向零件接觸，引導動定模或上下模準確閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。3.承受一定的側(cè)向壓力。二、設計導柱和導套時注意以下幾點：（1）導柱應合理地均勻分布在模具分型面的

42、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。（2）導柱的長度應比型芯端面的高度高出68mm，以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞。（3）導柱和導套應有足夠的耐磨度和強度，常采用20#低碳鋼經(jīng)滲碳0.50.8mm，淬火4855HRC，也可 T8A碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理。（4）為了使導柱能順利地進行進入導套，導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角。（5）導柱設在動模一側(cè)可以保護型芯不受損傷，而設在定模一側(cè)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。（6）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，導套外徑懂得配合按H7/k6。（7）除了

43、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(gòu)的正常運動。（8）導柱的直徑應根據(jù)模具大小而決定，可參考標準模架數(shù)據(jù)選取。三、導柱導套的選擇1. 導柱導套結(jié)構(gòu)形式及尺寸如下圖所示：導柱的結(jié)構(gòu)形式導套的結(jié)構(gòu)形式 其材料采用T8A經(jīng)淬火處理，硬度為5055HRC。導柱、導套固定部分表面粗糙度Ra為08m，導向部分表面粗糙度Ra為0.80.4m。具體尺寸如上圖所示。導柱、導套用H7/k6配合鑲?cè)肽０濉?. 導柱的布置采用等徑導柱對稱布置，如下圖所示：導柱的布置形式第九部分 脫模推出機構(gòu)的設計 在注射成型的每一個循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中

44、這種脫出塑件的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)（或稱推出、頂出機構(gòu)）。推出是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定塑件的質(zhì)量，因此，塑件的推出不可忽視的。一、推出機構(gòu)的組成推出機構(gòu)由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構(gòu)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。二、設計原則（1）推出機構(gòu)應盡量設在動模一側(cè)；（2）保證塑件不因推出而變形損壞；（3）機構(gòu)簡單動作可靠；（4）良好的塑件外觀。（5）合模時的正確復位。第十部分 排氣槽的設計瓶蓋成型型腔體積比較小，約為3.1cm3,注射時間約為1s，采用的是潛伏式澆口向型腔頂部傾斜，塑料熔

45、體先充滿型腔頂部，然后充滿周邊下部，這樣型腔頂部不會造成憋氣現(xiàn)象，氣體會沿著分型面和型芯與推件板之間的軸向間隙向外排出。如果對于中大型塑件一定要通過計算，開設一定量的排氣曹，方可保證產(chǎn)品質(zhì)量。一、開設排氣槽應注意以下幾點。（1）根據(jù)進料口的位置，排氣槽應開設在型腔最后充滿的地方。（2）盡量把排氣槽開設在模具分型面上。（3）對于流速較小的塑料，可利用模具的分型面及零件配合的間隙進行排氣。（4）排氣槽的尺寸，要視塑料的種類，通常為0.01 0.03。（5）當型腔最后充填部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或可活動的型芯時，可在型腔相應部位鑲嵌經(jīng)燒結(jié)的金屬塊（多孔合金塊）以供排氣。第十一部分

46、冷卻系統(tǒng)設計一、注射模冷卻系統(tǒng)設計基本原則：熔體熱量95%由冷卻介質(zhì)（水）帶走，冷卻時間占成型周期的2/3。注射模冷卻系統(tǒng)設計原則：1、冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大 型腔表面的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)。2、冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等 當塑件壁厚均勻時，冷卻水道到型腔表面最好距離相等，但是當塑件不均勻時，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應近一些，間距也可適當小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應大于10mm，常用1216mm.3、澆口處加強冷卻 塑料熔體充填型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度就越低，因此澆口附近應加強冷卻，通常將冷卻水道的入口處設置在澆口

47、附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠離澆口部分的模具在經(jīng)過一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。4、冷卻水道出、入口溫差應盡量小 如果冷卻水道較長，則冷卻水出、入口的溫差就比較大，易使模溫不均勻，所以在設計時應引起注意。5、冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置 聚乙烯的收縮率大，水道應盡量沿著收縮方向設置。冷卻水道的設計必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強度；冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為10mm左右，不小于8mm。根據(jù)此套模具結(jié)構(gòu)，采用孔徑為8mm的冷卻水道。冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計：中等深度的塑件，采用點澆口進料的中等深度的殼形塑件，在凹模底部附近采用與型腔表面等距離

48、鉆孔的形式A、 冷卻系統(tǒng)從模具中帶走熱量：Q=KATt/3600 (J)A 冷卻介質(zhì)傳熱面積（m2）:A=dL。 冷卻管道直徑（m）; L 冷卻管長度（m）; K 冷卻管壁與介質(zhì)間的傳熱膜系數(shù)J/（m2hC） K=0.032x/d(vd/)0.8(gC/)0.4 . 冷卻水的平均導熱系數(shù)(w(/mk)；f 與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)；g 重力加速度（m/s） v 冷卻介質(zhì)在管中流速（m/s）; 冷卻介質(zhì)在該溫度下的密度kg/m3,水在30時取為0.996×103kg/m3。d. 冷卻管直徑；T 模溫與冷卻介質(zhì)的平均溫差（）；t 冷卻時間； 水溫與f關(guān)系平均水溫202530354045f6.456.847.227.607.988.31二、冷卻管尺寸（直徑d，長度L、面積A=dL）1、忽略其他散熱，冷卻介質(zhì)流量。V=WQ/（t-t） (m/min)C 介質(zhì)比熱J/kg.C，水為4.187x10；W 單位時間內(nèi)注入模具中塑料重量（kg/min）;Q