塑料瓶蓋模具設計和型腔仿真加工模具課程設計報告書

1、 目錄目錄1 前言 11.1 課題容 11.2 課題背景 11.3 模具國外發(fā)展概況 11.4 課題的來源與要求 22 模具方案與制品設計 32.1 總體方案設計 32.2 塑件的測繪 32.3 塑件的造型 42.4 塑件的材料選擇與分析 52.5 塑件尺寸精度 52.6 模具材料的選擇 52.7 脫模斜度 62.8 型腔數(shù)目的確定 62.9 注射機的選擇 73 具體設計說明 83.1 分型面的確定 83.2 澆注系統(tǒng)的設計 93.3 主流道的設計 93.4 分流道的設計 103.5 澆口套的設計 113.6 冷卻裝置設計 113.7 推出機構設計 123.8 推桿 133.9 復位桿 133

2、.10 導向裝置 133.11 側(cè)抽芯的設計 133.12 確定各模板尺寸 143.13 凸凹模結(jié)構形式 143.14 注射機技術參數(shù)的校核 153.15 零件強度計算與校核 164 模具的三維造型 194.1 典型零件的造型造型 194.2 模架的三維造型 195 型腔工藝分析與加工仿真 226 結(jié)論 26參考文獻 27致 28附錄 29 1 / 311 前言1.1 課題容塑料瓶蓋模具設計與其型腔仿真加工。1.2 課題背景由于塑料材料具有許多優(yōu)點，目前正逐漸成為金屬材料的良好代用材料，在很多領域都出現(xiàn)了金屬材料塑料化的趨勢。作為注塑成型加工的主要工具之一的注塑模具，在質(zhì)量、精度、制造周期以與

3、注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平的高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本與產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應能力和速度。隨著塑料新品種的不斷出現(xiàn)以與塑料制品在結(jié)構、外觀上要求的日益提高，使產(chǎn)品的設計和模具設計過程變得越來越復雜。而傳統(tǒng)的模具設計是在二維環(huán)境下采用手工繪圖的方式進行的，已經(jīng)很難滿足這種發(fā)展變化的需要。過去模具設計工作主要依靠設計人員的經(jīng)驗，模具的加工制造又在很大程度上依賴于生產(chǎn)者的操作技能，因此存在模具設計水平低、加工質(zhì)量差、生產(chǎn)周期長、使用壽命短等缺陷。注塑模具 CADCAM 技術的應用，從根本上改變了傳統(tǒng)的塑料產(chǎn)品開發(fā)和模具加工方式，大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短了

4、開發(fā)周期、降低了生產(chǎn)成本、強有力地推動了模具工業(yè)的發(fā)展。一些大型的商品化 CADCAM 軟件，如ProEngineer、Unigraphics II、Cimatron、MoldFlow 等，都已開發(fā)出專門用于注塑模具設計的功能模塊，為模具設計提供了十分方便的工具。有資料統(tǒng)計表明，采用 CAD 技術可以使模具設計時間縮短 50。在歐美一些工業(yè)發(fā)達的國家，CADCAM 已經(jīng)成為模具行業(yè)一種普遍應用的技術。在 CAD 應用方面，已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段。在模具設計中采用三維 CAD 軟件的企業(yè)已經(jīng)接近90。目前，國也有不少企業(yè)開始應用 CAD 軟件進行模具設計。ProE 等軟件在注塑模

5、具設計中的應用，成功地彌補了傳統(tǒng)設計方法的不足，制品幾何造型、分型面的創(chuàng)建、模具的結(jié)構設計，都是基于同一數(shù)據(jù)庫進行的，既方便，又易保證制品的精度。1.3 模具國外發(fā)展概況1、產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，特別是家電、汽車、IT 行業(yè)市場競爭的加劇，使模具制造業(yè)得到迅猛的發(fā)展。2、現(xiàn)代產(chǎn)品對模具的種類、精度、工作條件和使用壽命等提出了更高的要求。 3、 在同外工業(yè)發(fā)達國家，模具制造業(yè)已成為一個專門的行業(yè)，其標準化、專業(yè)化、商品化程度高，模具行業(yè)儼然已經(jīng)成為一個高技術密集型產(chǎn)業(yè)。模具行業(yè)大量采用先進的技術和設備，新材料、新的熱處理工藝不斷涌現(xiàn)，特別是 IT 業(yè)的迅猛發(fā)用使計算機輔助設計（Computer A

6、ided Design ，簡稱 CAD）和輔助制造（Computer Aided Manufacturing，簡稱 CAM）在模具行業(yè)廣泛應用。隨著世界制造中心向東南亞轉(zhuǎn)移，我國的模具生產(chǎn)近幾年也得到了迅猛的發(fā)展，但與工業(yè)發(fā)達國家相比，還有很大差距，標準化、專業(yè)化、商品化程度還不夠高，模具品種少，制造精度低，使用壽命短，設備技術力量落后，模具生產(chǎn)技術人員，特別是掌握現(xiàn)代模具設計與制造的技術人員比例小。有專家預測，不遠的將來，中國將成為世界最大的制造中心，這給我國的模具行業(yè)提供了前所未有的發(fā)展機遇。因此，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)中的應用，加大新興 CAD/CAM 技

7、術在模具設計與制造中的應用比例，加速模具新結(jié)構、新工藝、新材料的研究和強化模具高技術人員的培養(yǎng)，已成為我國模具行業(yè)再上一個新臺階的關鍵。1.4 課題的來源與要求1、課題來源于市羽佳塑料制品廠。2、課題研究的主要容：（1）產(chǎn)品的注塑加工工藝（2）制品測繪、工程圖繪制、三維造型與結(jié)構優(yōu)化（3）制品模具設計（全套工程圖與三維造型）（4）上下型腔的加工工藝分析、工藝規(guī)程、數(shù)控仿真加工與下型腔的工藝卡片。 3 / 312 模具方案與制品分析2.1 總體方案設計首先是對塑件進行測繪，然后后用 ProE 軟件進行三維造型。主要采用拉伸、旋轉(zhuǎn)、螺旋掃描、等步驟造型。造型結(jié)束后進行模具設計?？紤]到生產(chǎn)批量和經(jīng)濟

8、效益，還有塑件的精度等級，本模具采用一模四腔。下面選擇注塑機，主要從注射量、鎖模力等方面進行考慮。要確保塑件與澆注系統(tǒng)所需的注射量不超過注射機最大容量的 80。接著對各個系統(tǒng)進行設計，首先是澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)分為主流道、分流道、澆口、冷料穴等。主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線應在同一條直線上。另外由于主流道與高溫高壓的熔融塑料接觸所以外面要加個澆口套。澆口套要進行淬火處理，這樣可以延長模具的使用壽命。分流道的半徑與塑料種類和所需熔融塑料的體積有關，一般直徑為 812mm。本模具設計取 10mm。主流道與分流道采用圓角過渡，這樣可以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。分流道的布置要均勻處理，確保熔融塑料

9、由主流道到各分流道的距離相等。分流道表面不必很光，可以使熔融塑料的冷卻皮層固定，有利于保溫。分流道與澆口采用圓弧過渡，有利于熔料的流動與填充。澆口主要有兩個作用，一是起控制作用，二是壓力撤銷后封鎖型腔，不產(chǎn)生倒流。冷料穴主要是避免冷料進入型腔影響塑件的質(zhì)量和堵塞澆口。拉料銷主要是保證澆注系統(tǒng)的凝料從定模澆口套中拉出，留在動模一側(cè)，便于取出。接著是排氣系統(tǒng)的設計。本模具采用間隙排氣。利用分型面的配合間隙自然排氣。下面是推出機構的設計。推動的動力來源有手動推出、機動推出和液壓與氣動推出機構。本模具設計采用注射機的開模動作驅(qū)動模具上的推出機構，實現(xiàn)塑件的強制脫模（即完成塑件的螺紋和卡位的脫模。最后利

10、用斜導柱實現(xiàn)側(cè)向抽芯，完成防偽圈的脫模。2.2 塑件的測繪塑件為塑料瓶蓋，材料為 ABS，用游標卡尺對零件進行測繪。我們最終所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我們所取的塑件是模具生產(chǎn)出來的千千萬萬個塑件中的一個，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的會產(chǎn)生一定的變形，因此對該零件的測量數(shù)值需要進行分析處理。如對塑件較大尺寸誤差的進行修正，對一樣形狀處所測不同尺寸的取均值進行圓整，然后繪出零件的草圖。由于條件限制所以采用多次取斷面進行測量的辦法。量具：游標卡尺（0300、0.02） ，曲線測量儀等注意做到以下幾點：1、測繪過程中必須把被測物體放在工作平面上；2、采用多次測量求平均值；3、

11、正確地讀取數(shù)據(jù)。測量的主要尺寸如下圖：圖 2-1 塑件的主要尺寸2.3 塑件的造型零件測繪草圖出來以后，應該根據(jù)零件的測繪圖，對零件的進行三維造型。三維造型可以選用 ProE 軟件，三維造型的所有參數(shù)與測繪的數(shù)據(jù)一致。首先打開三維軟件 ProE，進入零件設計界面，點擊拉伸，旋轉(zhuǎn)，掃描，混合，造型等命令繪制三維圖形。由 ProE 軟件的計算功能得塑件尺寸為：該塑件外形尺寸為 32.34mm19.51mm，根據(jù)上述的方法繪制的制品的零件圖如下：塑件的三維造型如圖 2-2 所示： 5 / 31圖 2-2 塑件的三維造型2.4 塑件的材料選擇與分析1、塑件的材料選擇（1）ABS：高流動性，便宜，適用于

12、對強度要求不太高的部件。（2）在材料的應用上需要注意以下一點：避免一味減少強度風險，什么部件都用 PC 料而導致成型困難和成本增加；在對強度沒有完全把握的情況下，模具評審時應該明確告訴模具供應商，可能會先用 PC+ABS 生產(chǎn) T1 的產(chǎn)品，但不排除當強度不夠時后續(xù)會改用 PC 料的可能性。這樣模具供應商會在模具的設計上考慮好收縮率與特殊部位的拔模角。因此，該塑件選擇 ABS 材料。2、塑件的材料分析ABS：acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer 丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物，屬于熱塑性材料。使用性能：綜合性能較好，沖擊韌性、機械強度一般，尺寸穩(wěn)定，耐化

13、學性、電性能良好，易于成形和機械加工。成型性能：（1）無定性材料，流動性中等，比聚苯乙烯、AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢邊值為 0.04 毫米左右。（2）吸濕性強，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須經(jīng)長時間的預熱干燥。（3）成型時易取高料溫、高模溫，但料溫過高易分解（分解溫度為250） 。對于精度較高的塑件，模溫宜取 5060，對光澤、耐熱塑件，模溫宜取6080。注塑壓力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射機成型時，料溫為180230，注射壓力為 10001400kgf/cm3。用螺桿式注射機成型時，料溫為160220，注射壓力為 7001000 kgf/cm 3。2.5 塑件尺寸精度塑件的尺寸

14、精度一般是根據(jù)使用要求確定的，但還必須充分考慮塑料的性能與成型工藝的特點。作為塑料瓶蓋，要求外表面光滑，既不會在使用過程中對人造成傷害，還要必須考慮其外形的美觀。因此該塑件取精度等級為 6 級。2.6 模具材料的選擇塑料模具結(jié)構比較復雜，組成一套模具的零件數(shù)目較多，而且由于各零件在工作中所處的地位、作用不同，對材料的性能要求也不同。總的說來，用于制作塑料模具的材料，在質(zhì)量上首先要求具有一定的硬度和耐磨性，其次是有一定的強度和韌性，再次是易于加工。因此，應根據(jù)模具的結(jié)構、性能要求和使用條件、模具的制造方法，合理地選用模具材料。根據(jù)文獻6中的 P546，模具中各個零件的材料選擇如下：（1）導向零件

15、的材料選擇 包括導套和導柱，由于在開、合模時有相對運動，成型過程中要承受一定的壓力，或偏載負荷，因此要求表面耐磨性好，心部具有一定的韌性，本設計中的導向零件選用 T8A，經(jīng)過滲碳淬火后表面硬度應達到 50-55HRC；（2）澆注系統(tǒng)零件的材料選擇 包括澆口套，拉料桿等，要求具有良好的耐磨表面、耐蝕性和熱硬性，本設計中的澆注系統(tǒng)零件選用 T8A，經(jīng)過滲碳淬火后表面硬度應達到 50-55HRC；（3）頂出機構零件的材料選擇 包括推桿和復位桿，要求表面耐磨性好，并具有足夠的機械強度，本設計中推桿選用 45 鋼,淬火處理后表面硬度達到 40-45HRC；復位桿選用 T8A，淬火處理后表面硬度達到 50

16、-55HRC；（4）模體零件的材料選擇 包括各種模板、推板、固定板、墊塊等，這些零件要求具有足夠的機械強度，在本設計中選用 45 鋼，經(jīng)淬火處理后表面硬度達到 40-45HRC，可滿足上述要求；（5）定位零件的材料選擇 包括定位銷和螺釘，要求其具有足夠的機械強度，耐磨性好，考慮上述要求，定位銷選用 T8A，并表面淬火使硬度達到 50-55HRC；螺釘選用 45 鋼。2.7 脫模斜度脫模斜度主要是為了便于脫模。塑件沿脫模方向常用的斜度值對熱塑性塑件為0.53，熱固性酚醛壓制件取 0.51。脫模斜度的大小與塑件的形狀，脫模方向的長度，塑件表面質(zhì)量有密切關系。熱塑性塑料在脫模時有較大的彈性，即使是較

17、小的脫模斜度，也可以順利脫模。但為了減小脫模阻力，一般在產(chǎn)品沒有特殊要求的條件下，選用盡可能大的脫模斜度。較深的孔，其兩端尺寸公差又較小時，可以用推板、推管等進行強制脫模。但型芯的表面必須做成鏡面，而且要有不低于 52HRC 的硬度。塑料的性質(zhì)不同（指硬度、表面摩擦系數(shù)、彈性等） ，所必須的脫模斜度也不同，一般規(guī)律為：（1）硬質(zhì)塑料需比軟質(zhì)的脫模斜度大；（2）塑件的壁厚大時，成形收縮大，脫模斜度要大；（3）形狀復雜的部分要比形狀簡單的部分有較大的脫模斜度；（4）型腔的深溝槽部分如加強筋、突臍等，需要較大脫模斜度。一般選取 35。由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會使塑件緊緊地包住模具型芯、型腔中突出的部

18、分，為了使塑件易于從模具脫出，在設計時必須保證塑件的外壁具有足夠的脫模斜度。由于目前還沒有比較精確的脫模斜度計算公式，在選擇脫模斜度時，主要還是參照經(jīng)驗數(shù)據(jù)，根據(jù) ABS 材料的性質(zhì)在設計中選用 2.5的拔模斜度。 7 / 312.8 型腔數(shù)目的確定型腔數(shù)越多時，精度也相對地降低。這不僅由于型腔加工精度的參差，也由于熔體在模具的流動不勻所致。所以精密塑件盡量不用多腔模形式。按照 SJ/T 1062895 標準中規(guī)定的 1、2 級超精密級塑件，宜一模一腔，當尺寸數(shù)目少時可以一模二腔。3、4 級的精密級塑件，宜一模四腔以。從塑件尺寸精度考慮，由于該塑件精度等級為 6 級而且塑料瓶蓋結(jié)構比較簡單，所

19、以采用一模四腔。2.9 注射機的選擇由于型腔數(shù)目與所使用的注射機的參數(shù)有關，而工廠里的注射機的規(guī)格又是確定的，根據(jù)文獻6中的 P574，表 5-29 常用注射機技術規(guī)格與特性中查出,使用的注射機型號為 XS-ZY-60。下表為 XS-ZY-60 型注射機的參數(shù)：螺桿直徑 38mm最大注射容量 60g注射壓力 122MPa鎖模力 500kN最大注射面積 130cm2最大模具厚度 200mm最小模具厚度 70mm模板最大距離 380mm模板行程 180mm噴嘴圓弧半徑 12mm噴嘴孔徑 mm 4噴嘴移動距離 120mm定位孔直徑 mm0.0540100頂出形式 中心頂桿，機械頂出3 具體設計3.1

20、 分型面的確定1、分型面的確定要遵守以下原則：（1）分型面塑件應盡可能留在動?；蛳履＃员銖膭幽；蛳履ｍ敵?，簡化模具結(jié)構。（2）分型面塑件留于動模時，應考慮最簡頂出形式，簡化模具結(jié)構。（3）塑件有側(cè)抽芯時，應盡可能放在動?；蛳履２糠?，避免定模或下模側(cè)抽芯。（4）塑件有多組抽芯時，應盡量避免長端側(cè)抽芯。（5）頭部有圓弧的塑件，采用圓弧部分分型會損傷塑件外觀。一般應選擇在頭部下端分型。（6）一般塑件分型面的選擇，應考慮到塑件的外觀，盡量避免塑件表面留有分型痕跡。（7）有同心度要求的塑件，應盡可能將型腔設在同一分型面上。（8）一般分型面應盡可能設在塑料流動方向的末端，以利于排氣。本模具設計分型面選擇

21、塑件的主體與仿偽圈之間的平面，如下圖所示：圖 3-1 分型面位置2、分型結(jié)構的設計由于本設計采用的三分型面結(jié)構，所以在模具分型時必須要注意幾個點，一是第一次分型的位置，二是第二次分型的位置，三是第三次分型的位置。其結(jié)構如下圖： 9 / 313-2 裝配示意圖開模時定模座板、拉板、和拉料銷同時動作，實現(xiàn)一分型面分型；模具繼續(xù)分模，待拉板與擋銷接合時，由于鎖扣組件的作用，拉板開始被強制分開，實現(xiàn)二分型面分型，隨著分模的繼續(xù)進行，澆口會在自重的作用下落入收集箱；模具繼續(xù)分模，待墊圈與定模板接合時，鎖扣組件開始被強制分開，實現(xiàn)三分型面分型。3.2 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機的噴嘴射出后，

22、到進入模具型腔以前所流經(jīng)的一段路程的總稱。澆注系統(tǒng)是由主流道、分流道、進料口、冷料穴等組成。根據(jù)文獻6中的 P559，在設計澆注系統(tǒng)時應考慮以下設計原則：（1）澆口要設在不影響塑件外觀質(zhì)量的地方與部位；（2）澆注系統(tǒng)應適應塑料的成型特性，以保證成型周期與塑件質(zhì)量；（3）澆注系統(tǒng)根據(jù)型腔數(shù)的多少和布局確定；（4）澆注系統(tǒng)根據(jù)成型塑件的形狀與尺寸確定；（5）澆注系統(tǒng)盡量采用短流程，以減少熱量和壓力的損耗與節(jié)約原材料；（6）澆注系統(tǒng)應有利于良好的排氣，并防止型芯的變形與嵌件的位移；（7）澆注系統(tǒng)的確定應考慮注射機的安裝尺寸，防止單邊安裝。3.3 主流道的設計主流道為從注射機噴嘴開始到分流為止的熔融塑

23、料的流動通道。它與注射機噴嘴在同一直線上。本模具設計采用澆口套的形式鑲?cè)肽０逯?。如下圖所示。為防止?jié)部谔妆蛔⑸錂C噴嘴撞傷，應采取淬火處理使其具有一定的硬度。主流道的基本尺寸通常取決于兩個方面：第一個方面是所使用的塑料種類，所成型的制品質(zhì)量和壁厚大小。關于主流道的基本尺寸的選定參考下表：表 3-1 主流道直徑參考表第二個方面，注射制品質(zhì)量/gD/mmR/mm020 30.5204041401505115030062300500825001500102機噴嘴的幾何參數(shù)與主流道尺寸的關系，如圖所示。a） 與噴嘴接觸的始端直徑與噴嘴直徑的關系為D = d + (0.5 1)=4+1=5； b） 球面凹

24、坑半徑 R2 = R1 + (1 3)=12+2=14半錐角 = 2 4取 4；c） 盡可能縮短主流道的長度 L圖 3-3 澆口套與注塑機噴嘴關系為防止注射機噴嘴與澆口套兩部分相接觸處由于有間隙而產(chǎn)生的溢料，澆口套的球半徑應比噴嘴的球半徑大 2mm5mm，主流道的小端尺寸應比噴嘴孔尺寸稍大，這樣可以使噴嘴與澆口套對位容易。本模具設計采用的注射機是 XSZY60，其噴嘴球徑為 12mm，取澆口套的球半徑為 20mm。另外，為使?jié)部谔字械乃芰先菀酌撾x主流道，應設有脫模斜度，這個斜度一般最小不小于 1，最大不超過 4。主流道的脫模斜度不能過大，否則在注塑時會產(chǎn)生渦流和流速過慢等現(xiàn)象。主流道應保持光滑

25、的表面，避免留有影響塑料流動和脫模的尖角毛刺等。3.4 分流道的設計分流道是指主流道與澆口(進料口)之間的一段通道。分流道的表面不必要求很光，因為分流道表面不很光滑，能使熔融塑料的冷卻皮層固定，有利于保溫。分流道的截面宜采用梯形與圓形截面，其作用是通過流道截面與方向變化，使熔料能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換流向注入型腔。設計時，分流道應平衡布置，特別是對于多型腔模具，應盡量使其布置均衡，使熔料幾乎能同時到達每個型腔的進料口。并且，分流道截面積應為各進料口截面積之和，各分流道的截面積和長度應與塑件相適應，即大塑件取大截面短流道，小塑件取小截面長流道，以保證成型不同形狀和重量的塑件時所有型腔能同時充滿。本模具設計中

26、所有型腔體積一樣，所以分流道設計采用等截面和等距離。如果各型腔體積形狀不相等，則分流道設計必須在流速相等的條件下，采用不等截面來達到流量不等，這樣也可以達到同時填充的目的。同時，還要用改變流道長度的辦法來調(diào)節(jié)阻力大小，以保證各個型腔同時填充。本設計中，分流道 11 / 31的排列方式是 H 形排列，以保證所有型腔同時充滿。根據(jù)文獻中的 P561，分流道直徑計算如下： 分流道直徑 （3-6）(1/2 1)(1/2 1) 11(5.5 11)dDmm式中 D主流道的大端直徑常用分流道尺寸，根據(jù)文獻5中的 P561,可從下表中查出，所以選擇6dmm表 3-2 常用分流道系列尺寸D（MM）468101

27、2圖 3-4 分流道的排布3.5 澆口的設計澆口是連接分流道與型腔的一段細短通道。它的作用是增加和控制塑料進入型腔的流速并封閉裝填在型腔的塑料，以保證充填實，確保制品質(zhì)量。澆口類型的選擇取決于制品外觀的要求、尺寸和形狀的制約以與所使用的塑料種類等因素。澆口的截面積一般為分流道截面積的 3% -9%，截面形狀多為矩形或圓形，澆口的長度約為 1-1.5mm。在設計澆口時，應取較小值，以便在試模時加以逐步修正。3.6 冷卻裝置設計本機構的冷卻裝置采用環(huán)形冷卻水道，如圖： 圖 3-5 冷卻水道的設計3.7 推出機構設計推出機構的作用是塑件成型后，順利地把塑件與澆道凝料推出模外。推出機構一般由推桿、推管

28、、推板、推桿固定板等零件組成。在設置推出機構時，首先需要確定當模具開啟后，制品的留模形式（留動模部分或留定模部分） ，推出機構必須是建立在制品所滯留的模具部分中。通常，由于注塑機的推出機構設置在動模板一側(cè)，因此大多數(shù)模具的推出機構是安裝在動模中的。根據(jù)文獻6中的 P590-P593。1、推出機構的設計原則：(1)模具的推出機構必須有足夠的強度與剛度，使塑件出模后不致于變形；(2)推力要均勻。推力面盡可能要大，其推力應設計在塑件承受力較大的地方如筋部、凸緣與殼體壁部等部位；(3)推件不應設計在零件外表面，以免影響塑件外觀質(zhì)量；(4)推出系統(tǒng)要動作靈敏可靠、動作平穩(wěn)并便于更換與維修。2、推出機構的

29、類型：(1)推桿推出機構的結(jié)構特點：塑件成型后，能一次被推出。設計要點：推桿的直徑不要過細，應有足夠的強度承受推力；推桿的端面應距離型腔或鑲件的平面0.08-0.1mm；推桿應作淬硬處理。(2)推管推出機構 適用于環(huán)形、桶形塑件或塑件上中心帶孔部分的頂出，過薄的塑件盡量不要用這種機構，因為過薄的推管加工困難，且易損壞。(3)推板推出機構 其主要特點是在制件表面不留下頂出痕跡，同時塑件受力均勻，頂出平穩(wěn)，適用于各種容器、桶形制品與中心帶孔塑件。(4)氣壓推出機構 它是推出薄壁深腔殼型塑件最簡單有效的方法，特別是成型車間設有壓縮空氣管路，采用此法更加經(jīng)濟合理。(5)推塊推出機構 中間有孔的平塊狀帶

30、凸緣塑件，易采用這種機構，它的結(jié)構形式與與推出板的固定方法與推桿相似。根據(jù)以上原則與推出機構的類型，以與制品的結(jié)構特征，選用推桿推出機構。 13 / 313.8 推桿推桿多為圓形結(jié)構，細長桿可將后部加粗成臺階形，配合間隙要求小的推桿，其推桿端部應設計成錐形。推桿應盡量短，推出時，一般將塑件推到高于型腔（或型芯）10mm 左右即可。推桿的端面應高出所在型腔的底面或型芯頂面 0.05-0.1mm。推桿與其配合孔采用 H6/f6 配合，保持一定同軸度。推桿數(shù)量在保證推出前提下，越少越好。在推桿推出機構中一定要設計復位機構。推桿需要進行淬火處理，使其具有足夠的強度和耐磨性。本設計采用 16mm的圓形推

31、桿。3.9 復位桿推桿在將制品頂出后，其頂端位置會高于型芯（型腔）表面很多，在下一次合模（模具合緊之前）時，必須使其退回到頂出前的初始位置，以免碰壞型腔（或型芯） ，因此在頂出機構中必須設有復位桿幫助推桿回位，如圖所示。圖 3-6 復位桿、推桿組裝方式3.10 導向裝置導向裝置的作用是：當動模與定模合模時，導向裝置先進行導向，型腔與型芯再合模，這樣可避免型芯與型腔發(fā)生碰撞而損壞。同時，保證了型芯與型腔的相對位置，兼起定位作用與承受一定的側(cè)壓力作用。導向裝置包括兩個部件，即導柱和導套，導柱一般安裝在動模上，導套安裝在定模上。有時，也可將導柱安裝定模上，導套安裝在動模上，或在動模上設計導套孔，用導

32、柱直接導向。在本設計中，導套安裝在定模上，導柱安裝在動模上，在合模時進行導向定位。3.11 側(cè)抽芯的設計側(cè)向抽芯用于有側(cè)孔的塑件，根據(jù)側(cè)孔的數(shù)量和方位設置一至多個側(cè)抽芯，用側(cè)向抽芯機構抽出側(cè)型芯。 側(cè)向分型與抽芯方式一般分為：手動、機動、液壓或氣動分型抽芯。本模具設計中選用機械側(cè)向分型抽芯機構中的斜滑桿分型抽芯機構，借據(jù)機床的開模力，通過斜導柱和劃塊機構與斜滑桿和滑座來改變運動的方向完成側(cè)向分型抽芯動作，合模時利用合模力使其復位。為順利地脫出塑件、滑桿式側(cè)型芯從成型位置外移到不妨礙制件平行推出的位置，此移動距離稱為抽拔距。在設計模具時還應加上 25mm 的安全距離作為實際抽拔距。實際抽拔距 S

33、 =S +（25）mm=2.5+2.5=5mm； S =S+（25）a1b2mm=2+2=4mm本模具采用四棱柱形的斜導柱,主要用于實現(xiàn)強制脫模和瓶改主體與仿偽圈間環(huán)形槽的側(cè)向抽芯。抽芯機構如下圖:圖 3-7 導柱抽芯機構當?shù)谌齻€形面分型后，塑件向定模方向移動，待斜導柱與側(cè)滑板接觸時，完成塑件的強制脫模，即螺紋和卡位的脫模，模具繼續(xù)分模，在斜導柱的作用下，側(cè)滑板鑲件與側(cè)滑板向外側(cè)移動，實現(xiàn)了側(cè)向抽芯。3.12 確定各模板尺寸模板各部分結(jié)構尺寸如表 3-4 所示：表 3-3 模板各部分主要結(jié)構尺寸1定模座板 長 寬厚315mm315mm25mm2定模板 長 寬厚315mm250mm25mm3動模

34、座板 長 寬厚315mm315mm25mm4動模支承板 長 寬厚 315mm250mm40mm5墊塊 長 寬厚315mm50mm80mm6推桿固定板 長 寬厚315mm148mm16mm7推板 長 寬厚 315mm148mm16mm8動模固定板 長 寬厚315mm250mm25mm根據(jù)上述的設計，最后設計出的模具的總裝圖見附圖 1。 3.13 凸、凹模結(jié)構形式凸、凹模結(jié)構形式 15 / 31對于極為簡單的形狀可以采用整體式的凸?；虬寄Ｍ?，往往采用拼鑲方法組合成凸?；虬寄?。本模具采用整體式。3.14 注射機技術參數(shù)的校核由于每副模具都只有安裝在與其相適應的注塑機上進行生產(chǎn)，因此模具設計與所用的注

35、射機關系十分密切。根據(jù)文獻5中的 P575-P576，注射機的基本技術參數(shù)校核如下：（1）注射量的校核 V 0.8V （3-1）件注式中 V塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和（厘米3） ；件V注射機的注射容量（厘米3） ；注0.8最大注射容量利用系數(shù)。V 5/4 V1.25233.4=83.5g注件（2）鎖模力的校核 （3-2） JSMJSmAnAPFKNFKNAnAP5002971099103046（3）注射壓力的校核MpaPZ122ABS 成型所需注射壓力 achM)10060( （3-3）zch （4）模具高度與注射機閉合高度關系的校核（3-4） 283258065632525231HCHBAHH

36、mminmax200300mmmmminmmax （5）開模行程校核（3-5） max123max123300(5 10)253580(5 10)(145 150)(5 10)SmmHHHmmSHHH（6）推出裝置校核模具設計時需根據(jù)注射機頂出裝置的形式、頂桿的直徑、配制和頂出距離、校核模具的推出脫模機構是否與之相適應。（7）模具外形尺寸校核a模具安裝尺寸必須與注射機動、定模固定板上的螺孔的直徑和位置相適應；b模具的長度與寬度應使模具可以穿過拉桿空間在注射機動模固定板和定模固定板上安裝。（8）注射機定位孔與模具定位圈配合校核為了使模具安裝在注射機上，其主流道中心線應與注射機噴嘴中心線重合，其模

37、具的定位圈與注射機定模板上的定位孔應呈較松的間隙配合，定位圈的高度對于小型模具為 8-10mm。（9）噴嘴的校核 模具主流道的球面半徑應與注射機噴嘴球頭半徑相吻合或稍大，以便于脫卸主流道中凝料，主流道小端孔徑應較噴嘴前端孔徑略小。3.15 零件強度計算與校核注塑模具的工作狀態(tài)是長時間的承受交變負荷,同時也伴有冷熱的交替?，F(xiàn)代 的注射模使用壽命至少幾十萬次，至多幾百萬次，因此，模具必須具有足夠的強度和剛度。工作狀態(tài)下所發(fā)生的彈性變形，對塑件的質(zhì)量有很大的影響，尤其是對于尺寸精度高的塑件。模具的剛度是很重要的。由于注塑壓力的作用，凹模型腔有向外脹出的變形產(chǎn)生。當變形量大于塑件在壁厚方向的成形收縮量

38、時，會造成脫模困難。嚴重時還會不能脫模。另外，也由于成形過程中各種工藝因素的影響，型腔的實際受力情況往往非常復雜，不可能為一種簡單的模式。因此，在強度計算上采取比較寬容的做法，原則是：寧可有余而不可不足。換言之，即安全系數(shù)較大。計算型腔壁厚以最大型腔壓力為準。確定型腔壁厚的方法有計算法和以經(jīng)驗數(shù)據(jù)為基礎的查表法.計算法分為按剛度計算和按強度計算兩種。實踐證明，對大尺寸型腔剛度不足是主要矛盾，應按剛度計算；而小尺寸型腔在發(fā)生大的彈性變形之前，其應力往往就已超過許用應力，應按強度計算。在注塑模的標準件中，凹模的外形為矩形，所以當凹模型腔為圓形時，一般也采用矩形模板。因此，凹模強度的計算也以矩形為主

39、。而我所選的型腔類型為整體式，所以根據(jù)文獻5中的 P580,按矩形型腔整體式計算公式計算。矩形型腔整體式側(cè)壁計算公式為： tc=h (3-13) P矩形型腔整體式底部計算公式為： td=b (3-14) P 式中, tc凹模側(cè)壁厚度(mm) td凹模底板厚度(mm) P模腔壓力(MPa) 材料的許用應力(MPa) h型腔深度(mm) 17 / 31 b凹模壁短邊長度(mm) L墊板間距(mm) 系數(shù)，見下表：表 3-4 系數(shù)L/h0.250.50.751.01.52.03.00.020.0810.1730.3210.7271.2262.105表 3-5 系數(shù)L/b1.01.21.41.61.8

40、2.00.30780.38340.43560.46800.48720.49740.5000由于上述型腔壁厚計算公式比較復雜，在生產(chǎn)實際中常采用一些經(jīng)驗公式和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，由查圖或表確定壁厚，但對大型模具應進行強度和剛度校核。我所設計的模具屬于中小型模具，可以用查表法進行強度校核。圖 3-9 為矩形凹模與模套最小壁厚經(jīng)驗曲線，表 3-7 為型腔側(cè)壁厚度經(jīng)驗公式，表 3-8 為動模墊板厚度經(jīng)驗數(shù)據(jù)。成型壓力30MPa 成型壓力45MPa(已考慮導柱位置，導柱應該設在截面最大處)圖 3-17 矩形凹模與模套最小壁厚經(jīng)驗曲線表 3-6 型腔側(cè)壁厚度最小壁厚 t/mm型腔邊長 L/mm型腔壓力/MPa側(cè)壁厚

41、度備注49(注射成型)0.2L+0.1749(壓縮成型)0.16L+0.1529(壓縮成型)0.14L+0.12當型腔為整體式L100mm 時需乘以 0.85-0.9已知成型壓力30MPa，型腔邊長為 315mm。實際壁厚為(315-248.5-70)/2=74mm。由圖 3-9 矩形凹模與模套最小壁厚經(jīng)驗曲線可得最小壁厚為42mm74mm，故符合要求。塑件、澆注系統(tǒng)在分型面投影面積在 100200 之間。由文獻6表 5-46 查的動模墊板最小厚度為 3040mm，而實際厚度為 40mm 符合要求。由于有支撐板的緣故型腔底板厚度強度滿足要求，可以不必通過計算。故本次設計的模具可采用。 19 /

42、 314 模具的三維造型4.1 典型零件的造型圖 4-1 凹模的三維造型4.2 模架的三維造型進入建模模塊后，根據(jù)所繪制的二維圖的尺寸，利用拉伸，旋轉(zhuǎn)，倒圓角，螺旋掃描等命令，分別完成定位圈，澆口套，螺釘，定模固定板，定模板，動模板，動模支承板，推桿固定板，推板，墊塊，動模固定板，拉料桿，推桿，導套，導柱，復位桿，堵塞和水嘴的三維造型，然后在裝配模塊中，利用匹配，對齊等裝配方式，依次將各個零件裝配起來，最后的裝配圖如下：圖 4-2 模具三維裝配圖分解圖如下： 圖 4-3 模具分解圖 21 / 315 型腔工藝分析與加工仿真1、定模的工藝性審查（1）定模型腔的結(jié)構特點定模型腔（零件圖見附圖） ，

43、該零件是注塑模的型腔部分，以矩形配合面與定模固定板配合，凹進部分與動模型芯形成閉合空間，注入熔融工程塑料 ABS 經(jīng)冷卻后形成所需的塑料瓶蓋。零件的主要工作平面有矩形配合面、分模面、不規(guī)則平面型腔等。由于型腔在注塑時需要承受一定的壓力和溫度，故該零件需要有足夠的強度、剛度、耐磨性和韌性。（2）主要技術要求零件圖上的主要技術要求有：熱處理：50-55HRC；銳角去毛刺倒鈍。 加工表面與其要求:矩形配合面的表面粗糙度 Ra=0.8m，側(cè)面的表面粗糙度Ra=3.2m, 輪廓表面的粗糙度為 Ra=0.4m。（3）零件材料零件的材料為 45 鋼，可以通過熱處理來獲得所需的機械性能和力學性能。2、毛坯選擇

44、（1）考慮到零件所需的性能，選用鍛件作毛坯；（2）確定毛坯的形狀、尺寸：選用 45 鋼鍛件 32025565（mm） 。3、基準選擇加工中的一次裝夾希望能夠進行在該基準下的全部加工，這樣可以降低由于基準不重合而導致的基準不重合度誤差。根據(jù)對工件的加工的初步分析，在毛坯的初次裝夾后可以完成加工，故選用毛坯的初始輪廓面為裝夾基準。4、機床的選擇根據(jù)本設計的生產(chǎn)綱領，本模具的加工機床選擇通用機床。本模具中加工平面選用通用銑床，加工孔時選用通用鉆床。由于定模具型腔比較復雜，用普通機床難以加工，所以本設計中還選用數(shù)控銑床。5、刀具的選擇本設計中，加工平面時選用端銑刀和砂輪；加工直孔時選用麻花鉆，擴孔刀和

45、鉸刀；加工與斜導柱配合的斜孔時，因此孔中有沉孔，為了保證其同軸度，所以選用組合刀具（鉆刀與平刀的組合） ；加工分流倒槽時，由于其截面為圓狀，所以選用球形銑刀；加工型腔時選用立式銑刀。6、夾具的選擇考慮其經(jīng)濟性，本設計中除加工型腔抽芯處的矩形槽時選用專用夾具外，其他的都選通用夾具。7、切削用量的選擇本設計中的所有切削用量都參考文獻20。8、型腔數(shù)控仿真加工設計步驟：（1）定義毛坯為限制方框 圖 5-1 三維毛坯（2）選定刀具為 28，20，32 的鉆頭。刀具參數(shù)：直徑 28mm，20mm，32mm，切削長度為 15mm，刀長 30mm，刀尖角度118mm，刀與刀柄總長 100mm。 23 / 3

46、1 （a） (b) 圖 5-2 加工導套時刀具的選擇（3）加工導套孔軌跡 圖 5-3 刀具的加工軌跡（4）選定 5mm 的平刀，刀具參數(shù)：直徑 5mm，切削長度為 15mm，刀長 30mm，齒數(shù) 2，刀與刀柄總長100mm。 圖 5-4 加工槽時刀具的選擇（5）所有加工軌跡 25 / 31 圖 5-5 刀具加工軌跡（6）所有軌跡的加工仿真 圖 5-6 完成的加工仿真6 結(jié)論本設計是為塑料瓶蓋注射成型而專門設計的。為了能達到質(zhì)量好、效率高，本設計采用點澆口與推板推桿強制脫模的方式進行設計。并且大多數(shù)零件都采用通用零件。本次設計的塑料瓶蓋注射模，在設計時充分利用 CAD、Pro/e、天河、CIMATRON 組件等二維，三維繪圖