塑料瓶蓋模具的設(shè)計(jì)

塑料瓶蓋模具的設(shè)計(jì),塑料,瓶蓋,模具,設(shè)計(jì) I 設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目： 塑料瓶蓋模具的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求： 1.確定模具所用的材料 2.確定模具設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu) 3.確定模具選用的標(biāo)準(zhǔn)件型號(hào) 4.確定模具型腔型芯的成形尺寸 5.進(jìn)行注塑機(jī)的強(qiáng)度、剛度校核及冷卻系統(tǒng)的排布 6.完成模具圖樣的設(shè)計(jì)圖紙 設(shè)計(jì)進(jìn)度要求： 第一周：查找資料確定題目 第二周：理清設(shè)計(jì)思路列出提綱初步完成論文撰寫 第三周：繪制設(shè)計(jì)所用圖紙 第四周：進(jìn)一步完善論文 第五周：清查、核對(duì)數(shù)據(jù) 第六周：校正論文格式、復(fù)查論文內(nèi)容 第七周：完成撰寫上繳指導(dǎo)教師審核并打印 指導(dǎo)教師（簽名）： II III 摘 要 塑料制品具有原料來源豐富，價(jià)格低廉,，性能優(yōu)良等特點(diǎn)。它在電腦、手機(jī)、 汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，應(yīng)用 極其廣泛。注射成形是成形熱塑件的主要方法，因此應(yīng)用范圍很廣。 注射成形是把塑料原料放入料筒中經(jīng)過加熱熔化，使之成為高黏度的流體，用 柱塞或螺桿作為加壓工具，使熔體通過噴嘴以較高壓力注入模具的型腔中，經(jīng)過冷 卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。 本產(chǎn)品是日常應(yīng)用的塑料瓶蓋，且實(shí)用性強(qiáng)。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)為大批量生產(chǎn)，故設(shè) 計(jì)的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能夠自動(dòng)脫模，此外為保證塑件表面質(zhì) 量采用側(cè)澆口，因此選用單分型面注射模，側(cè)澆口自動(dòng)脫模結(jié)構(gòu)。模具的型腔采用 一模六腔非平衡布置，澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口成形，推出形式為推件板推出機(jī)構(gòu)完成 塑件的推出。塑件的工藝性能要求注塑模中有冷卻系統(tǒng)，因此在模具設(shè)計(jì)中也進(jìn)行 了設(shè)計(jì)。本次的設(shè)計(jì)查閱了大量的專業(yè)資料和書籍，豐富了設(shè)計(jì)過程。 關(guān)鍵詞：注射成型，側(cè)澆口，型芯 IV 目 錄 1 塑件工藝分析 ..........................................................2 1.1 成形工藝分析 ......................................................2 1.1.1 塑件分析 ......................................................2 1.1.2 選用塑件材料 ..................................................3 1.1.3 析研究原材料的工藝特性和成型性能 ..............................3 1.1.4 塑件對(duì)注射模設(shè)計(jì)的要求 ........................................4 1.2 塑件材料成型工藝參數(shù)確定 ..........................................4 2 注塑機(jī) 選用 ............................................................6 3 模具結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................8 3.1 型腔尺寸計(jì)算 ......................................................9 3.1.1 型腔徑向尺寸計(jì)算 ..............................................9 3.1.2 型腔深度尺寸計(jì)算 ..............................................9 3.2 型芯的尺寸計(jì)算 ...................................................10 3.2.1 型芯徑向尺寸計(jì)算 .............................................10 3.2.2 型芯高度尺寸計(jì)算 .............................................10 3.3 矩形型腔側(cè)壁和底版厚度的計(jì)算 .....................................10 3.3.1 整體式矩形型底版厚度的計(jì)算 ...................................11 3.3.2 型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 ...........................................11 3.4 選擇澆注系統(tǒng) .....................................................12 3.4.1 主流道的設(shè)計(jì) .................................................12 3.4.2 分流道的設(shè)計(jì) .................................................13 4 模具加熱，冷卻系統(tǒng)的確定 .............................................16 4.1 冷卻水體積流量的確定 .............................................16 4.2 冷卻水的表面?zhèn)?熱系數(shù) 的確定 .....................................17? 4.3 冷卻回路所需的總面積計(jì)算 .........................................18 4.4 冷卻回路的總長度的計(jì)算 ...........................................18 4.5 冷卻水回路的布置 .................................................19 5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .........................................................20 5.1 塑件成型位置及分型面選擇 .........................................20 5.2 型腔數(shù)的確定 .....................................................20 5.2 型腔分布圖 ......................................................21 5.3 模具推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................21 5.4 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ...................................................22 5.5 模具排氣設(shè)計(jì) .....................................................22 6工藝參數(shù)的校核 .......................................................23 6.1 最大注射量校核 ...................................................23 6.2 鎖模力校核 .......................................................23 V 6.3 模具閉合高度校核 .................................................24 6.4 開模行程校核 .....................................................24 7 模具總裝圖及模具的裝配、試模 ........................................25 7.1 模具總裝圖及模具的裝配 ...........................................25 7.2 模具的安裝試模 ...................................................26 7.2.1 試模前的準(zhǔn)備 .................................................26 7.2.2 模具的安裝及調(diào)試 .............................................26 7.2.3 試模 .........................................................26 7.2.4 修模 .........................................................27 7.2.5 檢驗(yàn) .........................................................27 致 謝 .................................................................28 參考文獻(xiàn) ...............................................................29 1 前 言 縱觀世界的塑料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，中國塑料機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)秘書長戴仲堯先生非常重 視塑料企業(yè)走向世界的問題。據(jù)他所說：塑料機(jī)械是工業(yè)消費(fèi)的重要組成部分，是 國家重點(diǎn)支持的一個(gè)產(chǎn)業(yè)部門。塑料機(jī)械是塑料加工工業(yè)、塑料制品工業(yè)所必須的 裝備，而塑料機(jī)械的發(fā)展也依賴于塑料制品、原料加工工業(yè)的發(fā)展，塑料機(jī)械與塑 料加工所用的原材料、塑料制品之間是一個(gè)因果關(guān)系，它們之間相互依賴。 隨著現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活等各個(gè)領(lǐng)域的 應(yīng)用越來越廣泛，質(zhì)量要求也越來越高，技術(shù)要求也越來越高。在塑料制品的生產(chǎn) 中，高質(zhì)量的模具設(shè)計(jì)、先進(jìn)的模具制造設(shè)備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料 和現(xiàn)代化的成形設(shè)備等都是成形優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要裝備， 是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)備，是衡量一個(gè)國家和地區(qū)工業(yè)水平的重要標(biāo)志。 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上發(fā)展最快的工業(yè)門類之一，對(duì)于我國而言，它在整個(gè)國 民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中發(fā)揮了越來越大的作用。我們學(xué)生對(duì)于塑料工業(yè)的認(rèn)識(shí)還是很 膚淺的，但是通過這次塑料模具課程設(shè)計(jì)，讓我們更多的了解有關(guān)塑料模具設(shè)計(jì)的 基本知識(shí)，更進(jìn)一步掌握了一些關(guān)于塑料模具設(shè)計(jì)的步驟和方法，對(duì)塑料模有了一 個(gè)更高的認(rèn)識(shí)。這對(duì)我們?cè)诮窈蟮纳a(chǎn)實(shí)踐工作中無疑是個(gè)很好的幫助，也間接性 的為今后工作經(jīng)驗(yàn)有了一定的積累。 塑料制品成型及模具的設(shè)計(jì)還是個(gè)很專業(yè)性、實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，而它的主要 內(nèi)容都是在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中逐步積累和豐富起來的。因此，我們要學(xué)好這項(xiàng)技術(shù) 光靠書本上的知識(shí)還是不夠的，我們更多的還應(yīng)該將理論與實(shí)際結(jié)合起來，還需要 我們到工廠里去實(shí)踐，我相信在未來的我們一定能走在前頭！ 2 1 塑件工藝分析 1.1 成形工藝分析 塑件及尺寸： 如圖 1.1所示，單位 mm 產(chǎn)品名稱： 日用瓶蓋 產(chǎn)品材料： 聚乙烯 產(chǎn)品數(shù)量： 大批量生產(chǎn) 圖 1.1 瓶蓋塑件圖 通過計(jì)算得塑件體積大約為：2.0 3cm 1.1.1 塑件分析 （1）明確塑件設(shè)計(jì)要求 本次設(shè)計(jì)的是塑料瓶蓋，主要介紹了塑料瓶蓋的設(shè)計(jì)思路和加工過程，主要設(shè) 計(jì)的是瓶蓋的注塑模的設(shè)計(jì)，塑料瓶蓋具有重量輕、易清潔、耐腐蝕老化、強(qiáng)度高、 使用壽命長，制作方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，是值得人們信賴、喜歡用的產(chǎn)品，它具 有非常大的發(fā)展前途。 （2） 明確塑件的生產(chǎn)批量 小批量生產(chǎn)時(shí)，為降低成本，模具盡量可能簡單；在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)保證塑 件質(zhì)量前提下，盡量采用一模多腔或高速自動(dòng)化生產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn) 3 率，因此對(duì)模具的推出機(jī)構(gòu)，塑件和流道凝料的自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)提出嚴(yán)格要求。 該產(chǎn)品為大批量生產(chǎn)，故設(shè)計(jì)的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能自動(dòng) 脫模，可采用側(cè)澆口自動(dòng)脫模結(jié)構(gòu)。由于該塑件要求批量大，所以模具采用一模六 腔。 （3） 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 通過計(jì)算得塑件體積為： V=20.0 0.1=2.00?3cm 得單個(gè)塑件質(zhì)量為： m= V=2.0096 1.0=2.00 g? 1.1.2 選用塑件材料 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和產(chǎn)品的使用條件和性能要求綜合比較選用聚乙烯為原材料。 1.1.3 分析研究原材料的工藝特性和成型性能 （1）塑件材料工藝特點(diǎn)： 聚乙烯塑料重量輕，物理性能、化學(xué)性能及電氣性能等均很優(yōu)良，且很容易成 型，價(jià)格[便宜。聚乙烯樹脂為無毒、無味，呈白色或乳白色，柔軟、半透明的大理 石狀粒料，密度為 0.91～0.96g/cm 為結(jié)晶型塑料。 聚乙烯按聚合時(shí)所采用的壓力的不同，可分為高壓、中壓和低壓聚乙烯高壓聚 乙烯的分子結(jié)構(gòu)不是單純的線型，而是帶有許多支鏈的樹枝狀分子。因此它的結(jié)晶 度不高（60%～70%） ，密度較低，相對(duì)分子質(zhì)量較小，常成為低密度聚乙烯。它的耐 熱性、硬度、機(jī)械強(qiáng)度等都較低。但是它的介電性能好，具有較好的柔軟性、耐沖 性及透明性，成形加工性能也較好，中、低壓聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)是支鏈很少的線型 分子，其相對(duì)分子質(zhì)量、結(jié)晶度較高（高達(dá) 87%～95%） ，密度大，相對(duì)分子質(zhì)量大， 常稱為高密度聚乙烯。它的耐熱性、硬度、機(jī)械強(qiáng)度等都較高，但柔軟性、耐沖性 及透明性、成形加工性能都較差。 聚乙烯的吸水性極小，且介電性能與溫度、濕度無關(guān)。因此，聚乙烯是最理想 的高頻電絕緣材料，在介電性能上只有聚苯乙烯、聚異丁烯及聚四氟乙烯與之相比。 （2）主要用途： 低壓聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料繩以及承載不高的零件，如齒輪； 4 中壓聚乙烯最適宜的成形方法有高速吹塑成形，可制造瓶類、包裝用的薄膜以及各 種注射成形制品，也可用在電信電纜上面；高壓聚乙烯常用于制造塑料薄膜（理想 的包裝材料） 、軟管、塑料瓶以及電氣工業(yè)的絕緣零件和電纜外衣等。 （3）成形性能： 成形收縮率范圍及收縮值，方向性明顯，容易變形、翹曲。應(yīng)控制模溫，保持 冷卻均勻、溫定；流動(dòng)性好且對(duì)壓力變化敏感；宜用高壓注射，料溫均勻，填充速 度應(yīng)快，保壓充分；冷卻速度慢，因此必須充分冷卻，模具應(yīng)設(shè)有冷卻系統(tǒng)；質(zhì)軟 易脫模，塑件有淺的側(cè)凹槽時(shí)可強(qiáng)行脫模。 1.1.4 塑件對(duì)注射模設(shè)計(jì)的要求 （1）塑件材料特性： 聚乙烯不含或含有少量增塑劑，它的機(jī)械強(qiáng)度高，有較好的抗拉、抗彎、抗壓 和抗沖擊性能、對(duì)酸堿的抵抗能力極強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性好，價(jià)格低廉，但成形比較困 難，耐熱性不高。 （2）塑件材料成形性能： 它的流動(dòng)性差，過熱時(shí)極易分解，所以必須加入穩(wěn)定劑和潤滑劑并嚴(yán)格控制成 形溫度及溶料的滯留時(shí)間。成形溫度范圍小，必須嚴(yán)格控制料溫，模具應(yīng)有冷卻裝 置；采用帶預(yù)塑化裝置的螺桿式注射機(jī)。模具澆注系統(tǒng)應(yīng)粗短，澆口截面宜大，不 得有死角滯料。 1.2 塑件材料成型工藝參數(shù)確定 查文獻(xiàn)得成形工藝參數(shù)： 密度： 0.94～0.96g/cm 收縮率： 1%～3.6% 預(yù)熱溫度： 10～80 預(yù)熱時(shí)間為 1-2h 料筒溫度： 中段 —前段 250～280 后段 240～260 噴嘴溫度： 230～240 模具溫度： 80～100 注射壓力： 80～130Mpa 成形時(shí)間： 注射時(shí)間 0—5s 5 保壓時(shí)間 20—80s 冷卻時(shí)間 20—50s 成型周期 50—140s 6 2 注塑機(jī)選用 初步確定注射機(jī)型號(hào) 根椐塑件的表面積和厚度可以粗略的算出塑件的體積為 320.10.cmcV??? 因?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)為一模六腔 所以一次性注入的塑料的體積為 3120.6c???總 由以上計(jì)算的數(shù)據(jù)可選定注塑機(jī)型號(hào) 根據(jù)塑料制品的體積或重量查文獻(xiàn)[5]的表 5-2或查有關(guān)手冊(cè)選定注塑機(jī)型號(hào)。 選用 xs-z-30型臥式注射機(jī)，其性能參數(shù)如下： 額定注射量： 30cm 螺桿（注射）直徑： 28 注射壓力： Mpa19 注射行程： 30 注射方式： 柱塞式 鎖模力： KN25 最大成形面積： 90cm 最大開模行程： 16 模具最大厚度： 8 模具最小厚度： 0 拉桿間距： m235 噴嘴直徑： 噴嘴圓弧半徑： 1 頂出形式 ： 動(dòng)模板設(shè)頂板，開模時(shí)模具頂桿固定板上的頂桿通過動(dòng)模板 與頂桿相碰，機(jī)械頂出塑件。 動(dòng)、定模固定板尺寸/ ： m?2805? 7 機(jī)器外形尺寸： 14608523? 合模方式 液壓-機(jī)械 電動(dòng)機(jī)功率/kw 5.5kw 液壓泵流量（L/min） 50 液壓泵壓力/片 Mpa 6.5 8 3 模具結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 表 3.1精度等級(jí)與公差數(shù)值表 精度等級(jí) 1 2 3 4 5 6 7 8 基本尺 寸/mm 公差數(shù)值/mm 10--14 0.07 0.09 0.12 0.18 0.22 0.36 0.44 0.72 14--18 0.08 0.10 0.12 0.20 0.24 0.40 0.48 0.80 18--24 0.09 0.11 0.14 0.22 0.28 0.44 0.56 0.56 24--30 0.10 0.12 0.16 0.24 0.32 0.48 0.64 0.96 30--40 0.11 0.13 0.18 0.26 0.36 0.52 0.72 1.00 40--50 0.12 0.14 0.20 0.28 0.40 0.56 0.80 1.2 50-65 0.13 0.16 0.22 0.32 0.46 0.64 0.92 1.4 65-80 0.14 0.19 0.26 0.38 0.52 0.76 1.04 1.60 80-100 0.16 0.22 0.30 0.44 0.60 0.88 1.20 1.80 100-120 0.18 0.25 0.34 0.50 0.68 1.00 1.36 2.00 120-140 0.20 0.28 0.38 0.56 0.76 1.12 1.52 2.20 140-160 0.22 0.31 0.42 0.62 0.84 1.24 1.68 2.40 160-180 0.24 0.34 0.46 0.68 0.90 1.36 1.84 2.60 為了降低模具加工難度和制造成本，在滿足塑件使用的前提下，用較低的尺寸 精度，查表得：塑件精度等級(jí)與塑料品種有關(guān)，根據(jù)塑料的收縮率的變化不同，塑 料的公差精度分為高精度、一般精度、低精度三種查手冊(cè)如表 3.1 9 表 3.2塑料品種與精度等級(jí) 建議采用精度等級(jí) 塑料品種 高精度 一般精度 低精度 聚乙烯 5 6 7 由塑件的工作環(huán)境知道工件的精度要求較高，所以精度等級(jí)選擇一般精度。 表 3.3塑件成型工藝參數(shù) 材料代 號(hào) 密度（kg.m- 3） 收縮率 （%） 模具溫度 （℃） 注射壓力 P注 （Mpa） 最大不溢 料間隙/mm PE 940-960 1.5-3.6 60-70 60-100 0.02 PP 900-910 1.0-2.5 80-90 70-100 0.03 ABS 1030-1070 0.3-0.8 50-80 60-100 0.04 PVC 1380 0.6-1.5 30-60 80-130 0.03 3.1 型腔尺寸計(jì)算 計(jì)算中取聚乙烯,平均收縮率為 ，公差按照表 3.1和表 3.2中所查的公差%5.2 進(jìn)行計(jì)算。模具制造公差，統(tǒng)一取塑件尺寸公差的 。31 3.1.1 型腔徑向尺寸計(jì)算 對(duì)于塑件 塑件尺寸公差取 0.52m32 因?yàn)? ???????????????????014SL 式中 ——塑件形狀尺寸1 ——塑件的平均收縮率S ——塑件的尺寸公差? —— 模具制造公差，取塑件尺寸公差的? 31 故 ??173.0 52.0142.4325? ???????????????????????L 10 3.1.2 型腔深度尺寸計(jì)算 對(duì)于塑件高度 尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.36m12 因?yàn)? ???????????????????0132SH ——塑件最高方向尺寸1 故 ??12.0 36.016.325.? ??????????????????????? 3.2 型芯的尺寸計(jì)算 3.2.1 型芯徑向尺寸計(jì)算 其它尺寸由于沒有精度要求，模具型腔可直接按制品有關(guān)尺寸加工制做。 對(duì)于 尺寸的模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.48m30 因?yàn)? ??0143?????????????????Sl ——塑件內(nèi)形徑向的尺寸1l 故 ??016. 48.03113.425.? ???????????????????????l 3.2.2 型芯高度尺寸計(jì)算 對(duì)于塑件 尺寸的模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.52m2 因?yàn)? ??0132?????????????????Sh ——塑件高度方向尺寸1 故 ??0173. 052.31146.25.2? ???????????????????????h 11 3.3 矩形型腔側(cè)壁和底版厚度的計(jì)算 矩形型腔是指模具橫截面呈矩形的結(jié)構(gòu)，型腔結(jié)構(gòu)可以分為組合式和整體式兩 類。 3.3.1 整體式矩形型底版厚度的計(jì)算 按剛度條件計(jì)算整體式矩形型的底版，如果后部沒有支承板，直接支撐在模腳 上，中間是懸空的，那么底版可以看成是周邊固定的受均勻載荷的矩形板。由于熔 體的壓力，板的中心將產(chǎn)生最大的變形量，按剛度條件，型腔底板厚度為： ??34?Epbch，? 式中 h——型腔底板厚度，mm ——由型腔邊長比 l/b決定的系數(shù)，查表 3.4，c p——型腔內(nèi)溶體的壓力，MPa b——型腔側(cè)壁的短邊長，mm E——鋼的彈性模量，取 MPa5106.2? ——允許變形量，mm??? 表 3.4系數(shù) 的值，c l/b 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4，c 0.0138 0..164 0.0188 0.0209 0.0226 l/b 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9，c 0.0240 0.0251 0.0260 0.0267 0.0272 根據(jù)上式可以計(jì)算出值為： ??3 5434 08.16.290128?????Epbh， =22.1mm 取型腔底板厚度值為 25mm 12 3.3.2 型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 由于型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算比較麻煩，可由下表中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出。 表 3.5 矩形型腔壁厚尺寸 組合式型腔矩形型腔內(nèi)壁短邊 b 整體式型腔側(cè)壁厚 s 凹模壁厚 s1 模套壁厚 s2 40 25 9 22 >40～50 25～30 9～10 22～25 50～60 30～35 10～11 25～28 60～70 35～42 11～12 28～35 70～80 42～48 12～13 35～40 80～90 48～55 13～14 40～45 90～100 55～60 14～15 45～50 100～120 60～72 15～17 50～60 120～140 72～85 17～19 60～70 140～160 85～95 19～28 70～80 3.4 選擇澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴起到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。 3.4.1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道為直接與注塑機(jī)的噴嘴連接的部分。便于流道凝料從主流道襯套中拔出， 主流道設(shè)計(jì)成圓錐形。錐角 粗糙度 取 ，與噴嘴對(duì)接處設(shè)計(jì)成?6?63.0?Ra5.? 半球形凹坑，球半徑略大于噴嘴頭半徑，取 R=14mm ，小端直徑取 2mm。 主流道直徑計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式： )(4mKVD?? 13 式中 ——主澆道大頭直徑 Dm ——流經(jīng)主澆道的熔體體積 V3c ——因熔體材料而異的常數(shù)K 表 3.6 系數(shù) K值 塑料種類 PSE\PACPOMCA 值 5.245.11.225. 故 mD1.30??? 主流道襯套的材料常用 T8A、T10A 制造，熱處理后硬度為 50—55HRC。主流道 襯套與定模板采用 H7/m6的過渡配合，主流道襯套與定位圈采用 H9/m9的過渡配合。 其結(jié)構(gòu)形式如圖 3.1。 圖 3.1 主流道簡圖 3.4.2 分流道的設(shè)計(jì) 指塑料熔體從主流道進(jìn)入多腔模各個(gè)型腔的通道，對(duì)熔體流動(dòng)起分流轉(zhuǎn)向作用， 要求熔體壓力和熱量在分流道中損失小。 （1）分流道的截面形狀及尺寸 分流道的截面形狀有：圓形、梯形、u 形、半圓形、矩形；分流道的長度應(yīng)盡 14 可能的短，少彎折的減少壓力損失和熱量損失；分流道的表面粗糙度為 Ra<1.6mm 。 如表 3.7 分流道截面形狀和特征比較 特征 截面形狀 熱量損失 加工性能 流動(dòng)阻力 效果 半圓形 小 較難 小 最佳 梯形 較小 易 較小 良 矩形 大 易 大 不良 通過以上截面形狀的對(duì)比，顯然圓形截面形狀效果最佳，半圓形狀為最佳選擇。 其結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 3.2 分流道簡圖 （2）澆口的設(shè)計(jì) 澆口的作用是使料流加速，并控制襯料時(shí)間，控制料流狀態(tài)。澆口位置的選擇： 盡量縮短流動(dòng)距離，保證熔料能迅速地充滿型腔。澆口開在塑件壁厚處，且應(yīng)減少 熔痕，有利于型腔氣體的排出。澆口開在塑件壁厚處，且應(yīng)減少熔痕，有利于型腔 氣體的排出。所以選擇側(cè)澆口，塑件的澆口選擇在塑料瓶蓋邊緣處，由于塑件所填 充塑料多，這樣可以提高充模速度。 側(cè)澆口的特征： 1.形狀簡單，便于加工，而且尺寸精度容易保證 2.試模時(shí)，發(fā)現(xiàn)不適當(dāng)，容易及時(shí)修改 3.能相對(duì)獨(dú)立的控制充填速度與封閉時(shí)間 15 4.可用于各種塑料 5.對(duì)于殼體類塑件，流動(dòng)填充效果較佳 澆口尺寸選定：側(cè)澆口的尺寸計(jì)算公式 ??309.~6Ab? 式中 b——側(cè)澆口的直徑 m t——塑件的側(cè)澆口的厚度 ——塑件在澆口處的壁厚 ? ——型腔表面積A 所以 b=3 m t=1 16 4 模具加熱，冷卻系統(tǒng)的確定 4.1 冷卻水體積流量的確定 冷卻回路的設(shè)計(jì)應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)能充分吸收成形塑件所傳導(dǎo)的熱 量，使模具成形表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi)，并且要做到使冷卻介 質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)暢通無滯留部位。 一般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來確定。平均壁厚為 時(shí)，水孔直徑m2 可取 。因塑件壁厚為 1mm，所以取冷卻水通道直徑 d=8mmm14~0 假如塑料樹脂在模內(nèi)釋放的熱量全部由冷卻水傳導(dǎo)的話，即忽略其他傳熱因素， 那么模具所需的冷卻水體積流量則可用下式計(jì)算。 ??2160????cMqV 式中 -------冷卻水體積流量， ; v min3 -------單位時(shí)間注射入模具內(nèi)的樹脂質(zhì)量， ;hkg --------單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量， ;q KJ -------冷卻水比熱容， ;c??KgJ? --------冷卻水的密度，?3m -------冷卻水出口處溫度，℃1? -------冷卻水入口處溫度，℃ 。2 由于計(jì)算麻煩不方便，設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮經(jīng)驗(yàn)值，由下表可查得冷卻水體積流量 值。 17 表 4.1 冷卻水流速與水孔直徑的關(guān)系 冷卻水通道直徑 d/mm 最底流速 v(m/s) 冷卻水體積流量 V（ ）min3 8 1.66 5.0 10?? 10 1.32 6.2 3 12 1.10 7.4 ? 15 0.87 9.2 310? 20 0.66 12.4 ? 25 0.53 15.5 3 30 0.44 18.7 10?? 查表得 最底流速 v=1.66 m/s，冷卻水體積流量 V=5.0 3?min 4.2 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 的確定? 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 可用下式計(jì)算 ??2.08d???? 式中 ----冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， ;???KmW?2 -----冷卻水在該溫度下的密度，?3g ----冷卻水的流速， ;?sm -----冷卻水孔直徑,d -------與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)， 值查表 4.2? ? 18 表 4.2 水的 值與其溫度的關(guān)系? 平均水 溫/℃ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 55 值 6.16 6.60 7.06 7.50 7.95 8.40 8.84 9.28 9.66 10.00 故 ??83.4)108(6.40.82.3.0???????KmW?2 4.3 冷卻回路所需的總面積計(jì)算 冷卻回路所需總表面積可按下式計(jì)算 ??WM qA????360 式中 ——冷卻回路總表面積， 2m ——單位時(shí)間內(nèi)注入模具中聚乙烯的質(zhì)量，Mhkg ——單位質(zhì)量聚乙烯在模具內(nèi)釋放的熱量， q KJ ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，???mW?2 ——模具成形表面的溫度，℃M? ——冷卻水的平均溫度，℃ W??2501. 2683.410mCA???? 4.4 冷卻回路的總長度的計(jì)算 冷卻回路總長度可用下式計(jì)算 d AL?10? 式中 ——冷卻回路總長度 Lm 19 ——冷卻回路總表面積 A2m ——冷卻水孔直徑 d mL47.08 12.??? 4.5 冷卻水回路的布置 冷卻水回路的布置一般遵循以下幾點(diǎn)： 1. 冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大。型腔表面的溫度和冷卻水道的數(shù)量、 截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)。 2. 冷卻水道離模具型腔表面的距離一般為 8～15mm。 3. 澆口處的加強(qiáng)冷卻和冷卻水道的出入口溫差盡量小。 4. 對(duì)于聚乙烯、聚丙烯等收縮率大的塑料，冷卻水道應(yīng)盡量沿著塑料收縮的方 向設(shè)置。 5. 冷卻水道的布置應(yīng)盡量避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位。 20 5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 塑件成型位置及分型面選擇 選擇分型面時(shí)的考慮方向： 1.塑件開模后留在動(dòng)模上 2.分型面的痕跡不影響塑件的外觀 3.澆注系統(tǒng)和澆口的合理安排 4.推桿的痕跡不露在塑件的外觀上 5.使塑件易于脫模 分型面設(shè)計(jì)： 分型面溢料是熱固性塑料注射模的突出問題。因此要求減少接觸面積，增加接 觸壓力，以改善塑料溢邊問題。型腔周圍外部的平面凹下 0.5—1.0mm，分型面上不 允許有孔穴或凹坑，表面硬度在 HRC30以上。 圖 5.1 分型面示意圖 5.2 型腔數(shù)的確定 由塑件決定，模具采用一模六腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用側(cè)澆口。 21 圖 5.2 型腔分布圖 5.3 模具推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)動(dòng)定模合攏后就構(gòu)成了型腔，為了保證動(dòng)定模合攏時(shí)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)——合模導(dǎo) 向機(jī)構(gòu)。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具中的作用，一是定位作用，模具每次合攏時(shí)，都有一 個(gè)唯一的準(zhǔn)確方位，從而保證型腔的正確形狀；二是導(dǎo)向作用，引導(dǎo)動(dòng)定模正確閉 合，避免凸模式型芯先進(jìn)入型腔而損壞；三是承受一定的側(cè)壓力，在成行過程中承 受單向側(cè)壓力。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成。 圖 5.3 模具的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合形式及設(shè)計(jì)尺寸 22 5.4 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件在模腔中成形后，便可以從模具中取下，但在塑件取下以前，模具必須完 成一個(gè)將塑件從模腔中推出的動(dòng)作，模具上完成這一動(dòng)作機(jī)構(gòu)稱為脫模推出機(jī)構(gòu)。 根據(jù)塑件有螺紋，強(qiáng)制脫模，推出時(shí)會(huì)有很大的阻力，所以推出機(jī)構(gòu)采用推件板推 出機(jī)構(gòu)。 推件板推出機(jī)構(gòu)是有一塊與凸模按照一定配合精度相配合的模板和推桿所組成， 隨著推出機(jī)構(gòu)開始工作，推桿推動(dòng)推件板，推件板從塑料制件的端面將其從型芯上 推出，因此，推出力的作用力的作用面積大而均勻，塑件上沒有推出的痕跡而不發(fā) 生變形或損傷塑件的外觀。 圖 5.4 推出機(jī)構(gòu) 5.5 模具排氣設(shè)計(jì) 通過對(duì)模具型腔的研究，采用利用配合間隙排氣的方式為最優(yōu)，因?yàn)樵诜中兔?與模板間的配合間隙進(jìn)行排氣，間隙值為 0.03（聚已烯的最大不溢料間隙為 0.03mm） 。 23 6 工藝參數(shù)的校核 6.1 最大注射量校核 注射機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的重量或體積（包括流道及流口凝料和飛邊） ， 通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好在注塑機(jī)的最大注塑量 80% 所以，選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng) 澆塑 件機(jī) Vn??8.0 式中 ——注塑機(jī)的最大注塑量：單位 機(jī)V3cm ——注塑機(jī)的體積，單位 塑 料 該產(chǎn)品：V 塑件=2.0 3c ——澆注系統(tǒng)體積，單位 澆 m 該產(chǎn)品： =3 澆 3c ——型腔數(shù)目n 故 375.18.0268.0cV?????澆塑 件機(jī) 確定的注塑機(jī)注塑量為：30 。所以滿足要求。3cm 6.2 鎖模力校核 ??KNAnPFm1635.20.21???? 式中 ——熔融型料在型腔內(nèi)的壓力mP ——塑件在分型面上的投影面1A ——澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面2 ——注塑機(jī)的額定鎖模力F 24 ——型腔數(shù)目 n 所以選定的注塑機(jī)為：250（KN） 滿足條件 6.3 模具閉合高度校核 模具實(shí)際厚度 H模=160 mm，注塑機(jī)最小閉合厚度 H最小=60 mm，即 H模＞H 最小故滿足要求。 6.4 開模行程校核 所選的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度無關(guān)，故注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下式： ??10~521??HSm 式中 H1——推出距離 H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 S——注射機(jī)最大開模行程 ??mH1609104610~521 ????? 滿足要求。 25 7 模具總裝圖及模具的裝配、試模 7.1 模具總裝圖及模具的裝配 圖 7.1 模具裝配圖 模具總裝圖的技術(shù)要求內(nèi)容： 1. 對(duì)于模具某些系統(tǒng)的性能要求。 2. 對(duì)模具裝配工藝的要求。例如模具裝配后分型面的貼合面的貼合間隙應(yīng)不大 于 模具上、下面的平行度要求，并指出由裝配決定的尺寸和對(duì)該尺寸的要求。m05. 3. 模具使用，裝拆方法。 26 4. 防氧化處理、模具編號(hào)、刻字、標(biāo)記、油封、保管等要求。 5. 有關(guān)試模及檢驗(yàn)方面的要求。 7.2 模具的安裝試模 7.2.1 試模前的準(zhǔn)備 試模前要對(duì)模具及試模用的設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn)。模具的閉合高度，安裝與注射機(jī)的各 個(gè)配合尺寸、推出形式、開模距、模具工作要求等符合所選設(shè)備的技術(shù)條件。檢查 模具各個(gè)滑動(dòng)零件配合間隙適當(dāng)，無卡住及緊澀現(xiàn)象?；顒?dòng)要靈活、可靠，起止位 置的定位要準(zhǔn)確。各鑲嵌件、緊固件要牢固，無松動(dòng)現(xiàn)象。各種水管接頭、閥門、 附件、備件要齊全。對(duì)于試模設(shè)備也要進(jìn)行全面檢查，即對(duì)設(shè)備的油路、水路、電 路、機(jī)械運(yùn)動(dòng)部位、各操縱件和顯示信號(hào)要檢查、調(diào)整，使之處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 7.2.2 模具的安裝及調(diào)試 模具的安裝是指將模具從制造地點(diǎn)運(yùn)至注塑機(jī)所在地，并安裝在指定注射機(jī)的 全過程。 模具安裝到注射機(jī)上要注意以下幾個(gè)問題： 1. 模具的安裝方位要滿足設(shè)計(jì)圖樣的要求。 2. 當(dāng)模具長度與寬度尺寸相差較大時(shí)，應(yīng)盡可能使較長的邊與水平方向平行。 3. 模具帶有液壓油路接頭、氣路接頭、熱流道元件接線板時(shí)，盡可能放置在非 操作一側(cè)，以免操作不方便。 模具在注射機(jī)上的固定多采用螺釘、壓板的形式，一般每側(cè)采用 4---8塊壓板， 對(duì)稱布置。 模具安裝于注射機(jī)上之后，要進(jìn)行空循環(huán)調(diào)整。其目的在于檢驗(yàn)?zāi)＞呱细鬟\(yùn)動(dòng) 機(jī)構(gòu)是否可靠、靈活、定位裝置是否有效作用。要注意以下幾個(gè)方面： 1. 合模后分型面不得有間隙，要有足夠的合模力。 2. 活動(dòng)型芯、推出及導(dǎo)向部位運(yùn)動(dòng)及滑動(dòng)要平穩(wěn)、無干涉現(xiàn)象，定位要正確、 可靠。 3. 開模時(shí)，推出要平穩(wěn)，保證將塑件及澆注系統(tǒng)凝料推出模具。 4. 冷卻水要暢通，不漏水，閥門控制正常。 27 7.2.3 試模 將模具安裝在注射機(jī)上，選用合格的原料，根據(jù)推薦的工藝參數(shù)調(diào)整好注射機(jī)， 采用手動(dòng)操作。開始注射時(shí)，首先采用低壓，低溫和較長的時(shí)間條件下成形。如果 型腔未充滿，則增加注射時(shí)的壓力。在提高壓力無效的時(shí)，可以適當(dāng)提高溫度條件。 試模注射出樣件。試模過程中，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)記錄，將結(jié)果填入試模記錄卡，并保留 試模的樣件。 7.2.4 修模 雖然是在選定成型材料、成型設(shè)備時(shí)，在預(yù)想的工藝條件下進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，但 是人們的認(rèn)識(shí)往往是不完善的，因此必須在模具加工完成以后，進(jìn)行試模試驗(yàn)，看 成型的制件質(zhì)量如何。發(fā)現(xiàn)總是以后，進(jìn)行排除錯(cuò)誤性的修模。 塑件出現(xiàn)不良現(xiàn)象的種類居多，原因也很復(fù)雜，有模具方面的原因，也有工藝 條件方面的原因，二者往往交只在一起。在修模前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)塑件出現(xiàn)的不良現(xiàn)象 的實(shí)際情況，進(jìn)行細(xì)致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出補(bǔ)救方法。因 為成型條件容易改變，所以一般的做法是先變更成型條件，當(dāng)變更成型條件不能解 決問題時(shí)，才考慮修理模具。 修理模具更應(yīng)慎重，沒有十分把握不可輕舉妄動(dòng)。其原因是一旦變更了模具條 件，就不能再作大的改造和恢復(fù)原狀。 7.2.5 檢驗(yàn) 通過試?？梢詸z驗(yàn)出模具結(jié)構(gòu)是否合理，所提供的樣件是否符合用戶的要求， 模具能否完成批量生產(chǎn)。針對(duì)試模中發(fā)現(xiàn)的問題，針對(duì)試模中發(fā)現(xiàn)的問題，對(duì)模具 進(jìn)行修改、調(diào)整、再試模，使模具和生產(chǎn)的樣件滿足客戶的要求，試模合格的模具， 應(yīng)清理干凈，涂防銹油入庫保存。 28 29 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次大總結(jié)，設(shè)計(jì)的目的主要是培養(yǎng)我們運(yùn)用所學(xué)理 論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)來分析和解決模具設(shè)計(jì)中所出現(xiàn)的一系列問題。本次的設(shè)計(jì)是三 年來學(xué)習(xí)過程中涵蓋面最廣的一次設(shè)計(jì)，它不僅體現(xiàn)了我們對(duì)模具的設(shè)計(jì)，更重要 的是對(duì)我們?nèi)陙硭鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用到了實(shí)踐，使我明白了在今后設(shè)計(jì)過程中的一般步 驟和方法。通過設(shè)計(jì)使我各方面的能力都得到了很大提高，為今后工作和學(xué)習(xí)奠定 了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，我認(rèn)為這才是最重要的。為期三年的大學(xué)生活即將結(jié)束了，看著手 中寫好的論文，心里不免陣陣激動(dòng)，又陣陣驚喜，同時(shí)更多的是感激。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，我要衷心感謝我的指導(dǎo)老師——老師，張老師從帶 課程設(shè)計(jì)的開始就給我無私的關(guān)懷和幫助。同時(shí)，也感謝我的好同學(xué)和好朋友們， 他們的鼓勵(lì)和支持還有幫助給我?guī)碜鱿氯サ男判暮蛣?dòng)力。 向本文所參考的文獻(xiàn)的作者們表示我最真誠的謝意。 向在百忙之中評(píng)閱本方案并提出寶貴意見的各位評(píng)委老師表示最誠摯的謝意， 同時(shí)向所有關(guān)心、幫助和支持我的老師表示衷心的感謝，祝你們工作順利，萬事如 意！ 由于本人的學(xué)識(shí)水平、時(shí)間和精力有限，文中肯定有許多不盡人意和不完善之 處，我將在以后的工作、學(xué)習(xí)中不斷以思考和完善。 2008年 30 參考文獻(xiàn) [1] 屈華昌編著.塑料成形工藝與模具設(shè)計(jì).北京：高等育出版社，2006. 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