桶蓋注射模具設計與制造

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全套圖紙加 1538937061Equation Chapter 1 Section 1鹽 城 工 學 院模 具 設 計 綜 合 實 踐報 告 書題 目： 桶蓋注射模具設計與制造 班 級： 姓 名： 學 號： 指導老師： 提交日期： 機械優(yōu)集學院 三維設計制造系全套圖紙加 1538937062摘要本文主要介紹的是桶蓋注塑模具的設計方法。首先分析了桶蓋制件的工藝特點，包括材料性能、成型特性與條件、結構工藝性等，并選擇了成型設備。接著介紹了桶蓋注塑模的分型面的選擇、型腔數(shù)目的確定及布置，重點介紹了澆注系統(tǒng)、成型零件、合模導向機構、脫模機構、定距分型機構以及冷卻系統(tǒng)的設計。然后選擇標準模架和模具材料，并對注射機的工藝參數(shù)進行相關校核。最后對模具的工作原理進行闡述，以及在安裝調(diào)試過程中可能出現(xiàn)的問題進行總結、分析，并給出了相應的解決方法。本文論述的桶蓋注塑模具采用兩板式結構，即澆注系統(tǒng)凝料和制件在不同的分型面脫出，采用一模一腔的型腔布置，最后利用推板將制件推出。關鍵詞：桶蓋；注塑模；兩板模；澆注系統(tǒng)；脫模機構；定距分型機構綜合實踐（報告書）3AbstractThe designing methods of injection mould of the charger shell are mainly introduced in this paper. First, the technological characteristics are analysed, including material properties, forming characteristics and conditions, the process of the structure, the forming equipment is selected.Then the parting line is selected, the number of cavities is determined.The specific introduction are made on gating system, cooling system,Molding parts, Steering mechanism, moulding mechanism, and spacer parting institutions.Then the standard mould bases and Mould materials are selected.and the technological parameters of the forming equipment is checked. Finally, problems that may emerge during the mold installation process are analysed and the appropriate solutions are provided.Threepence mould is used on the design of charger shell,that is pouring material and the plastic parts are ejected from different parting lines. there are four cavities in this mould,finally a stripper plate is used to push off the charger shells.Keyword:Charger shell;Injection mould;Threepence mould;Gating system;Moulding mechanism ; Space parting institutions綜合實踐（報告書）4目錄摘要 1Abstract 2第一章 緒論 41.1 選題的依據(jù)及意義 .41.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 .4第二章 桶蓋工藝性分析 72.1 材料性能 .72.2 成型特性和條件 .72.3 結構工藝性 .82.4 零件體積及質(zhì)量估算 .82.5 桶蓋注塑工藝參數(shù)的確定 .82.6 初選注射機的型號和規(guī)格 .9第三章 桶蓋注塑模具的結構設計 113.1 分型面的選擇 .113.2 確定模具基本結構及模架的選定 .123.3 確定型腔的數(shù)量和布局 .123.4 澆注系統(tǒng)設計 133.4.1 主流道設計 .133.4.2 分流道截面設計及布局 143.4.3 澆口設計及位置選擇 153.4.4 澆口套的設計 163.5 注塑模成型零部件設計 .163.5.1 型腔、型芯結構設計 163.5.2 成型零件工作尺寸計算 173.6 合模導向機構設計 .183.7 脫模機構設計 .183.7.1 脫模力計算 193.7.2 澆注系統(tǒng)凝料脫出機構 193.8 冷卻系統(tǒng)設計 203.9 模架及模具材料的選擇 21第四章 注射機相關參數(shù)校核 224.1 最大注射量的校核 .224.2 注射壓力校核 .234.3 鎖模力校核 .234.4 模具厚度的校核 .23第五章 模具的工作原理及安裝、調(diào)試 255.1 模具的工作原理 .255.2 模具的安裝 .265.3 試模 .265.4 設計總結 .27參考文獻 28致謝 28綜合實踐（報告書）5第一章 緒論1.1 選題的依據(jù)及意義隨著現(xiàn)代制造技術的迅速發(fā)展、計算機技術的應用，在玩具產(chǎn)業(yè)中模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種玩具不可缺少的重要工藝裝備。特別是在塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，塑料模具的應用及其廣泛，在各類模具中的地位也越來越突出，成為各類模具設計、制造與研究中最具有代表意義的模具之一。而注塑模具已經(jīng)成為制造塑料制造品的主要手段之一，且發(fā)展成為最有前景的模具之一。注射成型是當今市場上最常用、最具前景的塑料成型方法之一，因此注塑模具作為塑料模的一種，就具有很大的市場需求量。所以我選充電器注塑模具設計作為我畢業(yè)設計的課題。本課題應用性強，涉及的知識面與知識點較多，如注塑成型、模具設計、三維造型、運動仿真以及二維三維軟件的應用。通過本課題的設計，將會在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉（1）塑料件制品涉及及成型工藝的選擇（2）一般塑料件制品成型模具的設計能力（3）塑料制品質(zhì)量分析及工藝改進、塑料模具結構改進設計的能力（4）掌握模具設計常用的商業(yè)軟件（UG8.5）及同實際設計的結合的能力（5）使自己在文檔組織與檢索方面的能力得到提高（6）掌握寫論文的一般步驟及格式方法，同時提高自己的學習、思考、解決問題的能力，因為注塑模具對我來說是一個新的領域。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢近年來我國的模具技術有了很大的發(fā)展，在大型模具方面，已能生產(chǎn)大屏彩電注塑模具、大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具。機密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。在成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成行模、高效多色注塑模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新業(yè)取得了較大進展。氣體輔助注射成形技術的使用更趨成熟。熱流道模具開始推廣，有些單位還采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。當前國內(nèi)外用于注塑模具方面的先進技術主要有以下幾種： （1）熱流道技術 它是通過加熱的辦法來保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)。由于在流道附近或中心設有加熱棒和加熱圈，從注塑機噴出口到澆口的整個流道都處于高溫狀態(tài)，使流道中的塑料保持熔融，停機后一般不需要打開流道取出凝料，綜合實踐（報告書）6再開機時只需加熱流道到所需溫度即可。這一技術在大批量生產(chǎn)塑件、原材料較貴和產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的情況下尤為適用。熱流道注塑成型技術應用范圍很廣，基本上，適用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用熱流道模具加工，許多產(chǎn)品如手機殼、按鍵、面板、尺寸要求精密的機芯部件等都是采用熱流道技術成型。一個典型的熱流道系統(tǒng)一般由如下幾大部分組成：（1）熱流道板（MANIFOLD）；（2）噴嘴（NOZZLE） ；（3）溫度控制器；（4）輔助零件。(2) 氣體輔助注射成形技術 它是向模腔中注入經(jīng)準確計量的塑料熔體，在通過特殊的噴嘴向熔體中注入壓縮氣體，氣體在熔體內(nèi)沿阻力最小的方向前進，推動熔體充滿型腔并對熔體進行保壓，當氣體的壓力、注射時間合適的時候，則塑料會被壓力氣體壓在型腔壁上，形成一個中空、完整的塑件，待塑料熔體冷卻凝固后排去熔體內(nèi)的氣體，開模退出制品。氣體輔助注射成形技術的關鍵就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的時間與充人氣體的時間的配合。氣體輔助注射可以應用在除特別柔軟的塑料以外的任何熱塑性塑料和部分熱固性塑料。應用氣體輔助注塑成型技術，可以提高產(chǎn)品強度、剛度、精度，消除縮影，提高制品表面質(zhì)量；降低注射成型壓力以減小產(chǎn)品成型應力和翹曲，解決大尺寸和壁厚差別較大產(chǎn)品的變形問題；簡化澆注系統(tǒng)和模具設計，減少模具的重量．減少塑件產(chǎn)品的重量，減少成型時間以降低成本和提高成型效率等。氣體輔助成形周期可分為如下六個階段：塑料熔體填充階段、切換延遲時間、氣體注射階段、保壓階段、氣體釋放階段、推出階段。（3）共注射成形技術 它是使用兩個或者兩個以上注射系統(tǒng)的注塑機，將不同品種或者不同色澤的塑料同時或者先后注射進入同一模具內(nèi)的成形方法。國內(nèi)使用的多為雙色注塑機。采用共注射成形方法生產(chǎn)塑料制品時，最重要的工藝參數(shù)是注射量、注射速度和模具溫度 [1]。（4）反應注射成形技術 它是將兩種或者兩種以上既有化學反應活性的液態(tài)塑料（單體）同時以一定壓力輸入到混合器內(nèi)進行混合，在將均勻混合的液體迅速注入閉合的模具中，使其在型腔內(nèi)發(fā)生聚合反應而固化，成為具有一定形狀和尺寸的塑料制品通常這種成形過程稱之為 RIM。在制造方面，CAD/CAM/CAE 技術的應用上了一個新臺階，一些企業(yè)引進CAD/CAM 系統(tǒng)，并能支持 CAE 技術對成形過程進行分析。近年來我國自主開發(fā)的塑料膜 CAD/CAM 系統(tǒng)有了很大發(fā)展，如北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模 HSC5.0 系統(tǒng)及 CAE 軟件等。優(yōu)化模具系統(tǒng)結構設計和型件的 CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標準化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低型件綜合實踐（報告書）7表面研磨、拋光作業(yè)量和縮短制造周期；研究、應用針對各類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應市場多樣化和個性化，應用快速原型制造技術和快速制模技術，以快速制造成塑料注塑模，縮短新產(chǎn)品試制周期。這些是未來 5～20 年注塑模具生產(chǎn)技術的總體發(fā)展趨勢，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：1.提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。2.在塑料模設計制造中全面推廣應用 CAD/CAM/CAE 技術。CAD/CAM 軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的 3D 設計與成型過程的 3D 分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 3.推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。4.開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。5.提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。 6.應用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。綜合實踐（報告書）8綜合實踐（報告書）9第二章 桶蓋工藝性分析2.1 材料性能圖 2-1 所示為桶蓋立體圖，材料為 ABS，外觀黑色，精度等級一般（4 級精度） ，制品表面光滑美觀，帶有精細花紋。ABS 為熱塑性塑料，密度1.05～1.07g/cm 3，抗拉強度 30～50MPa，抗彎強度 41～79MPa ，拉伸彈性模量1587～2277MPa，彎曲彈性模量 1380～2690MPa，收縮率 0.3%～0.8% [2]。該材料綜合性能好，沖擊強度高，尺寸穩(wěn)定，易于成型，耐熱和耐腐蝕性也較好，并具有良好的耐寒性。是目前產(chǎn)量最大、運用最廣泛的一種塑料。圖 2-1 桶蓋立體圖2.2 成型特性和條件其吸濕性強，塑料在成型前必須充分預熱干燥（80～90℃下至少干燥 2 小綜合實踐（報告書）10時） ，使其含水量小于 0.3%。對于要求表面光澤的零件，塑料在成型前更應該進行長時間預熱（80～90℃下至少干燥 3 小時） 。塑料加熱溫度對塑料的質(zhì)量影響較大，溫度過高易于分解（分解溫度270℃）,一般料筒溫度為 180～260℃，建議溫度 245℃成型時宜采用較高的加熱溫度（對精度較高的塑件，模溫宜取 50-60℃，對高光澤耐熱塑件，模溫宜取 60-80℃）和較高的注射壓力（柱塞式注射機：料溫180～230℃，注射壓力 100～140MPa；螺桿式注射機：溫度 160～220，注射壓力 70～100MPa） [3]。2.3 結構工藝性零件壁厚基本均勻，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚 0.8mm，借助Moldflow 軟件分析可知注塑成型時不會發(fā)生填充不足現(xiàn)象。塑件為殼體類制件, 外表面為可見光亮面,制件上表面有有兩個孔，側(cè)面開了三個凹槽，內(nèi)表面有一個支撐住，四周有唇特征，上表面還有精美花紋，總體尺寸不大，長 66mm，寬 44mm，高 10mm。該制件雖小，但結構復雜，需采用三板雙分型結構，制造精度要求稍高。2.4 零件體積及質(zhì)量估算借助于 UG8.5 軟件，直接測量出單個塑件的體積 V=9.1cm3，質(zhì)量 M=9.6g。澆注系統(tǒng)凝料按一個塑件體積的 60%進行估算，則凝料體積 V 凝=9.1×60%=5.46cm3。四個塑件和澆注系統(tǒng)凝料 總體積 V 總=41.86，總質(zhì)量 M 總=43.95g。2.5 桶蓋注塑工藝參數(shù)的確定查《實用模具技術手冊》表 12-10，確定 ABS 塑料的注射工藝參數(shù)如下 [4]:注射機類型：螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速：30～60r/min 噴嘴形式：直通式 噴嘴溫度：180～190 ℃料桶前端溫度：200～210 ℃料桶中段溫度：210～230 ℃料桶后段溫度：180～200 ℃模具溫度：50～70 ℃綜合實踐（報告書）11注射壓力：70～90 MPa保壓力：50～70 注射時間：3～5s 保壓時間：15～30s 冷卻時間：15～30s 成型周期：40～70s 以上參數(shù)在試模時可以做適當調(diào)整。2.6 初選注射機的型號和規(guī)格 注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量、注射壓力、注射速度、塑化能力、鎖模力、合模裝置的基本尺寸、開合模速度、空循環(huán)時間等。這些參數(shù)是設計、制造、購買和使用注塑機的主要依據(jù)：(1)公稱注塑量 指在對空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注射量，反映了注塑機的加工能力。(2)注射壓力 為了克服熔料流經(jīng)噴嘴，澆道和型腔時的流動阻力，螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力。(3)注射速率 為了使熔料及時充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動速率，描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。這里從實際注射量在額定注射量的 20%～80%之間考慮，初選額定注射量在270 以上的臥式注射機 HTF360X 注射機 [5]。該設備的技術規(guī)范見表 2-1。3cm表 2-1 HTF360X 注射機技術規(guī)范注射裝置 INJECTION UNIT A B C螺桿直徑 Screw Diameter mm 65 70 75螺桿長徑比 Screw L/D Ratio L/D 21.5 20 18.7理論容量 Shot Size(Theoretical) cm3 1068 1239 1423注射重量 Injection Weight(PS) g 972 1127 1295注射壓力 Injection Pressure Mpa 208 180 156螺桿轉(zhuǎn)速 Screw Speed rpm 0～185合模裝置 CLAMPING UNIT合模力 Clamp Tonnage KN 3600移模行程 Toggle Stroke mm 660拉桿內(nèi)距 Space Between Tie Bars mm 710x710最大模厚 Max.Mold Height mm 710最小模厚 Min.Mold Height mm 250綜合實踐（報告書）12頂出行程 Ejector Stroke mm 160頂出力 Ejector Tonnage KN 110頂出桿根數(shù) Ejector Number Piece 13其它 OTHERS最大油泵壓力 Max.Pump Pressure MPa 17.5油泵馬達 Pump Motor Power kw 37電熱功率 Heater Power kw 24.85外形尺寸 Machine Dimension(LxWxH) m 6.9x2.1x2.5重量 Machine Weight t 15料斗容積 Hopper Capacity kg 100油箱容積 Oil Tank Capacity L 922綜合實踐（報告書）13第 3 章 桶蓋注塑模具的結構設計3.1 分型面的選擇模具上用以取出塑料制品和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的解除表面，稱為分型面，也可稱為分模面。選擇分型面的基本原則是：分型面應選擇在塑件斷面輪廓最大位置處，以便于順利脫模，同時還應考慮以下幾個因素 [6]：1.分型面選擇應便于塑料制件脫模和簡化模具結構，為此，選擇分型面應盡可能使塑料制件開模時留在動模。2.分型面應選擇在不影響塑件外觀質(zhì)量的部位，使其產(chǎn)生的飛邊易于清理和休整。3.分型面選擇應有利于排氣，為此應盡可能使其分型面與流料末端重合。4.分型面選擇應有利于零件的加工。5.分型面的選擇應考慮注塑機的技術參數(shù)。注塑成型時所需要的鎖模力是與塑件在合模方向的投影面積成正比，所以選擇分型面時，應盡量選擇塑件在垂直合模方向上投影面積較小的表面，以減少鎖模力。根據(jù)上述原則，桶蓋注塑模具的分型面形狀及位置如圖 3-1 所示。綜合實踐（報告書）14圖 3-1 桶蓋注塑模具分型面形狀及位置3.2 確定模具基本結構及模架的選定模具的基本結構有兩種：單分型面注塑模和雙分型面注塑模。1.單分型面注塑模 是注塑模中最簡單、應用最普及的一種模具，它以分型面為界將整個模具分為動模和定模兩部分。一部分型腔在動模，一部分型腔在定模。主流道在定模，分流道開設在分型面上。開模后，制品和流道留在動模，制品和澆注系統(tǒng)凝料從同一分型面內(nèi)取出，動模部分設有推出系統(tǒng)，開模后將制品推離模具。2.雙分型面注塑模 它從不同的分型面分別取出流道內(nèi)的凝料和塑件，又稱兩板式注塑模具。與單分型面注塑模相比，兩板式注塑模具增加了一個可移動的中間板（又名澆口板） 。中間板適用于采用點澆口進料的單型腔和多型腔模具。在開模時由于定距拉桿的限制，中間板作定距離的分開，以便取出這兩塊板之間流道內(nèi)的凝料，而利用推板或推桿將型芯上的塑件脫出。雙分型面注塑模與單分型面注塑模的最大區(qū)別就是，雙分型面注塑模在生產(chǎn)過程中澆注系統(tǒng)凝料和制品會自動切斷分離，便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，而單分型面的澆注系統(tǒng)凝料通常要人工切除，大大降低了生產(chǎn)效率。桶蓋為大批大量生產(chǎn)，從提高生產(chǎn)效率角度出發(fā)，我選擇雙分型面注塑模。雖然，結構更復雜，但是制品質(zhì)量更好，經(jīng)濟效益更高。3.3 確定型腔的數(shù)量和布局模具型腔的數(shù)量通常是客戶或產(chǎn)品工程部根據(jù)產(chǎn)品的批量，塑料制品的精度，塑料制品的大小，用料以及顏色的來確定的，型腔數(shù)量越多，制品的精度越低，經(jīng)濟性越差，成型工藝越復雜，并且保養(yǎng)和維修越困難，故障發(fā)生率越綜合實踐（報告書）15高。確定型腔數(shù)量的方法有：根據(jù)鎖緊力確定，根據(jù)最大注塑量確定，根據(jù)塑件精度和經(jīng)濟性確定，本零件主要從精度考慮，該零件尺寸中等，為大批大量生產(chǎn)，因此采用一模一腔，即一次注射成型四個塑料制件，采用 X 形布局，優(yōu)點是流道轉(zhuǎn)折較少，熱量壓力損失較小。布置方案如下圖 3-2。圖 3-2 型腔的布局3.4 澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并將注射壓力充分傳遞到模腔的各個部位，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑料制件。澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成。3.4.1 主流道設計主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部位開始，到飛流到為止的塑料熔體的流動通道。其直徑直接影響到塑料熔體的流動速度和填充時間，直徑過大，澆道容積增大，凝料多，增加了冷卻時間，且易產(chǎn)生渦流或紊流，制件出現(xiàn)氣孔。直徑過小，則熱量與壓力損失大，成型困難。主流道的設計原則是：在保證塑料制件成型良好的前提下，盡量縮短主流道的長度，以使凝料少，壓力和熱量損失小。一般長度不大于 60mm，主流道大端呈圓角過渡，以減小料流轉(zhuǎn)向阻力。主流道尺寸見表 3-1。表 3-1 主流道部分尺寸綜合實踐（報告書）16符 號 名 稱 尺 寸/mmd 主流道小端直徑 5SR 主流道球面半徑 16h 球面配合高度 5a 主流道錐角 10L 主流道長度 21D 主流道大端直徑 83.4.2 分流道截面設計及布局分流道是連接主流道與澆口的熔體涌道，分流道起著分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道設計要求：一是使流道盡快充滿型腔，在流道內(nèi)的壓力損失和熱量損失??；二是將塑料熔體均衡的分配到各個型腔；三是回料量小。常用的流道截面形狀有圓形、梯形、U 行和六邊形等，在設計中，要減少流道內(nèi)的壓力損失，就希望流道截面積大，要減少散熱損失，又希望面積小，故可用流到的截面積與表面積之比來表示流道的效率，其比值越大，效率越高，各種流道截面積的效率見表 3-2。表 3-2 各種流道截面的效率從上表中可以看出，截面為圓形和正方形的分流道截面效率最大，應用效果應是最好的。但是圓形和正方形分流道工藝性較差。圓形分流道要求開設在分型面兩側(cè)，對稱分布加工難度大。正方形分流道脫出分流道凝料的阻力大，若去斜度，實質(zhì)上久變?yōu)榱颂菪畏至鞯?，從應用觀點看，梯形分流道和 U 形分流道是最佳選擇。在桶蓋注塑模具設計中擬采用梯形截面。在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡兩種，根據(jù)本模具的要求我們選取平衡式，也就是指分流道到各型腔澆口的長度，斷面形狀，尺寸都相同的布置形式。它要求各對應部位的尺寸相等。這種布置可實現(xiàn)均衡送料和同綜合實踐（報告書）17時充滿型腔的目的，是成型的塑件力學性能基本一致。而且在此模具中不會造成份流道過長的缺點。3.4.3 澆口設計及位置選擇澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短通道，是澆注系統(tǒng)的最后部分，其作用是使塑料以較快速度進入并充滿型腔，它能很快冷卻封閉，防止型腔內(nèi)還沒冷卻的熔體倒流。由于桶蓋表面刻有精美圖案，表面成型質(zhì)量要求較高，不能有澆口痕跡，且選用的是雙分型面注塑模具，故選用點澆口比較合理，點澆口是典型的小截面澆口，有如下優(yōu)點：? 對澆口的位置限制較小，可以比較自由的選擇進料部位。? 有利于薄壁，長流程和表面帶精細花紋圖案的塑料件成型。? 降低塑件內(nèi)的殘余應力，特別是澆口附近。④ 容易從塑件上自行截開，易實現(xiàn)脫模時塑件的自動墜落，并且看不出澆口痕跡。⑤ 多型腔模具中，容易實現(xiàn)各型腔均衡進料。澆口位置選擇應遵循以下幾個原則：? 澆口位置應使填充型腔的流程最短。這樣的結構使壓力損失最小，易保證料流充滿整個型腔，同時流動比的允許值隨塑料熔體的性質(zhì)，溫度，注塑壓力等的不同而變化，所以我們在考慮塑件的質(zhì)量都要注意到這些適當值。? 澆口設置應有利于排氣和補塑。? 澆口位置的選擇要避免塑件變形。采直接澆口在進料時頂部形成閉氣腔，在塑件頂部常留下明顯的熔接痕，而采用點澆口，有利于排氣，整件質(zhì)量較好，但是塑件壁厚相差較大，澆口開在薄壁處不合理；而設在厚壁處，有利于補縮，可避免縮孔凹痕產(chǎn)生。④ 澆口位置的設置應減少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型時前端較冷的料流在型腔中的對接部位，它的存在會降低塑件的強度，所以設置澆口時應考慮料流的方向，澆口數(shù)量多，產(chǎn)生熔接痕的機會很多。流程不長時應盡量采用一個澆口，以減少熔接痕的數(shù)量。對于大多數(shù)框形塑件，澆口位置使料流的流程過長，熔接處料溫過低，熔接痕處強度低，會形成明顯的接縫，如果澆口位置使料流的流程短，熔接處強度高。為了提高熔接痕處強度，可在熔接處增設溢溜槽，是冷料進入溢溜槽。筒形塑件采用環(huán)行澆口無熔接痕，而輪輻式澆口會使熔接痕產(chǎn)生。綜合實踐（報告書）18⑤ 澆口位置應避免側(cè)面沖擊細長型心或鑲件。結合上述幾個原則綜合考慮，我選擇中心點澆口進料。3.4.4 澆口套的設計由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞，所以模具的主流道部分通常設計成拆卸更換的襯套，簡稱澆口套。澆口套的作用：? 使模具安裝時進入定位孔方便而在注塑機上很好的定位并與注塑機噴嘴孔吻合，并能經(jīng)受塑料的反壓力，不致被推出模具。? 作為澆注系統(tǒng)的主流道，將料筒的塑料過渡到模具內(nèi)，保證料流有力暢通的到達型腔，在注射過程中不應有塑料溢出，同時保證主流道凝料脫出方便。兩板模澆口套較大，主流道較短，模具不在需要定位圈 [7]，其形式和尺寸見圖 3-4 所示：3-4 澆口套形狀尺寸3.5 注塑模成型零部件設計3.5.1 型腔、型芯結構設計型腔是指模具閉合時用來填充塑料成型制件的空間，按型腔的結構不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四個結構形式。為提高模具剛度、強度，型腔采用整體式結構。成型塑料件內(nèi)表面的零件統(tǒng)稱凸?；蛐托荆C合實踐（報告書）19為節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材和便于加工及熱處理，型芯采用整體嵌入式結構，型芯的固定采用螺釘固定。3.5.2 成型零件工作尺寸計算成型零件中與塑料熔體接觸并決定制品幾個形狀的尺寸稱為工作尺寸。它包括型腔尺寸、型芯尺寸、和中心距尺寸。其中型腔尺寸可分為深度尺寸和徑向尺寸，型芯尺寸可分為高度尺寸和徑向尺寸。型腔尺寸屬于包容尺寸，當型腔與塑料熔體或制品制件產(chǎn)生摩擦磨損后，該類尺寸具有增大的趨勢。型芯尺寸屬于被包容尺寸，當凸模與塑料熔體或制品制件之間產(chǎn)生摩擦磨損后，該類尺寸具有縮小的趨勢。中心距尺寸一般指成型零件上某些對稱結構制件的距離，如孔間距、型芯間距、凹槽間距和凸塊間距等，這類尺寸通常不受摩擦磨損的影響，因此可視為不變的尺寸。對于上述型腔、型芯和中心距三大類尺寸，可分別采用三種不同的方法進行設計計算。在計算之前，有必要對他們的標注形式及偏差分布做如下規(guī)定。?制品的外形尺寸采用單向負偏差，名義尺寸為最大值，與制品外形尺寸相對應的型腔尺寸采用單向正偏差，名義尺寸為最小值。?制品的內(nèi)形尺寸采用單向正偏差，名義尺寸為最小值，與制品內(nèi)形尺寸相對應的型芯尺寸采用單向負偏差，名義尺寸為最大值。?制品和模具上的中心距尺寸均采用雙向等值正、負偏差，它們的基本尺寸均為平均值。目前，成型零件的工作尺寸主要用兩種方法計算，一種稱為平均值法，另一種稱為公差帶法。對平均收縮率較小的塑件一般采用平均值法。ABS 材料的收縮率在 0.3%-0.8%，其平均收縮率 =0.55%，考慮到工廠模具加工制造的現(xiàn)cS有條件，模具制造公差選 δz=Δ/4。塑件為一般等級精度，即四級精度（sj1372-78） 。型腔、型芯工作尺寸計算見表 3-3[5]。表 3-3 型腔、型芯工作尺寸計算根據(jù)公式： LM=zSL??????????043)1(`=600mm, LM=301.50SL0.?=75.15mm, LM=75.5314.0綜合實踐（報告書）20=54mm, LM=54.27SL104.?=15mm, LM=15.08.0=45mm, LM=45.23S14.?=62mm, LM=62.31L0.=4mm, LM=4.02S14.0?式中：s——塑料的平均收縮率，ABS 為 0.55%；——塑件外徑尺寸（取 45mm） ；d——修正系數(shù)（取 0.75） ；x——塑件尺寸公差，見上塑料尺寸公差值；?——模具制造誤差，其他誤差忽略，當尺寸小于 50mm 時， ；當? 4???塑件尺寸大于 50mm 時， 。5???3.6 合模導向機構設計導向合模機構對于塑料模具是必不可少的部分，因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置，所以必須設有導向機構，導柱安裝在動模一邊或定模一邊均可，但更多的是安裝在動模一側(cè)，因為作為成形零件的主型芯一般都安裝在動模一側(cè)。導柱與主型芯安裝在同一側(cè)，在合模時可以起保護作用。導向機構的作用是保證動、定模能夠?qū)剩箘幽：投Ｉ系某尚伪砻嬖谀＞唛]合后形成形狀和尺寸準備的腔體。從而保證塑料件形狀、壁厚和尺寸。導向機構出了其導向和定位的作用外，還可以增加承受側(cè)壓力的能力，保證模具運動平穩(wěn)。本模具采用導柱導向機構。1 導柱機構形式為便于加工導柱導套安裝孔，獲得較好的技術經(jīng)濟效益，使用有肩導柱。2.導柱的布置為確保動模和定模只按一個方向合模，采用等直徑導柱不對稱布置。為確保型芯不損壞，導柱設在定模一側(cè)，即反裝。3.7 脫模機構設計為保證塑料件成形后從模腔或型芯上順利脫出，模具結構中必須設計可靠有效的脫模機構。桶蓋由于壁厚很小，所以采用推板脫模機構，該機構運動平綜合實踐（報告書）21穩(wěn)且推出力大，推出力在塑料件整個周邊均勻分布。推件板脫模機構是在型芯根部（制品外型側(cè)壁）安裝一與它密切配合的推板或推塊，推板或推塊通過復位桿或推桿固定在推桿板上，以與開模相同的方向?qū)⒅破吠瞥觥Ｔ谕瓢迕撃C構中，為了減小推板與型芯的摩擦，推板與型芯間留 0.2～0.25mm 的間隙，并且錐面配合以防止推板因偏心而溢料。3.7.1 脫模力計算脫模力是指將塑件從包緊的型芯上脫出所需克服的阻力。對于薄壁距環(huán)形斷面的塑件，其脫模力的計算公式為： 228cos(tan)0.11)ESlfFAk??????（式 3-1）上式中，是距環(huán)形塑件的平均壁厚， =2 ；2?2?mE 是塑料的彈性模量，E=1800 ；MPaS 是塑料的平均收縮率，這里取 0.55%；L 是塑件對型芯的包容長度，l=9 ；是模具型芯的脫模斜度， = ；??o3f 是塑件與型芯之間的精摩擦系數(shù)，對于 ABS 塑料取 0.21；是塑件的泊松比， =0.35；??是無因次因素， ；2k21sinco1kf???A 是盲孔塑件型芯在脫模機構方向上的投影面積，A=2132.67 ；2m將上述數(shù)值代入公式（3-1）得到脫模力F=563.9N3.7.2 澆注系統(tǒng)凝料脫出機構兩板模優(yōu)于二板模的突出點就是，能自動脫出澆注系統(tǒng)凝料，提高了自動化程度。桶蓋注塑模具采用流道板將凝料推出的方法來實現(xiàn)凝料的自動脫落。其工作原理是:模具開模時，首先利用拉料桿將凝料拉斷，使凝料與塑件分離，然后在利用定居分型機構的反向運動，推動流道板運動，推出凝料，然后在重綜合實踐（報告書）22力的作用下脫落。這樣就不需像二板模那樣，要手動取出凝料。3.8 冷卻系統(tǒng)設計在塑料注射成型過程中，注入模腔中熔體的溫度一般在 200～600℃之間，當制品從模具中取出時，溫度一般在 60℃左右，熔體釋放出來的熱量都傳給了模具，為了保證模具正常工作，就必須對模具進行冷卻，主要是用冷卻水管進行冷卻。在桶蓋注塑模具設計中，采用直徑為 8mm 的冷卻水管對模具進行冷卻。冷卻水管設計要點：? 在允許的條件下，冷卻水道距不型腔壁不宜太遠，也不宜太近，一面影響冷卻效果和模具的強度，通常在 12～20mm 范圍內(nèi)。? 型腔、型芯或應分別冷卻，并應保證其冷卻平衡。? 水管連接處必須加密封圈密封，防止漏水。④ 冷卻水道不應闖過設有鑲塊或其接縫部位，以防漏水。⑤ 澆口部位是模具上最熱的部位，應加強冷卻，一般將冷卻水的入口設在澆口處。在桶蓋注塑模具設計中，型腔采用冷卻水管直接冷卻，但是，型芯體積小，通冷卻水比較困難，但大量的熱量主要通過型芯傳遞出去， 如果熱量沒及時散出去，則會延長注塑周期，所以我采用水路冷卻，加隔熱片的方式冷卻。其形狀及尺寸如圖 3-6：綜合實踐（報告書）23圖 3-6 水路冷卻3.9 模架及模具材料的選擇塑料注射模架已經(jīng)標準化和系列化了，因此，在設計時只需要根據(jù)塑件的結構和尺寸直接選用就可以了。選用標準模架具有一下優(yōu)點：簡單方便，買來即用，不用存庫；降低模架成本；簡化了模架的設計和制造，縮短了生產(chǎn)周期，提高了模具中易損壞零件的互換性，便于模具的維修。根據(jù)塑件和型腔的大小及成型板的要求，并考慮斜導柱的安裝空間和滑塊的導滑長度，初選標準模架 DDI-3032-A40-B40-C90。表 3-4 為模板的尺寸、材料及熱處理情況。表 3-4 模板的尺寸、材料及熱處理名稱 尺寸 材料 規(guī)格 熱處理流道板（ ×m× ）600×600×3045 鋼 GB/T12556.1-1990 調(diào)質(zhì)處理，硬度（230-270）HBS定模板（ ×× ）600×600×4045 鋼 GB/T12556.1-1990 調(diào)質(zhì)處理，硬度（230-270）HBS推板（ ×× ）m600×600×3045 鋼 GB/T12556.1-1990 調(diào)質(zhì)處理，硬度（230-270）HBS動模板（ ×× ）600×600×4045 鋼GB/T12556.1-1990調(diào)質(zhì)處理，硬度（230-270）HBS綜合實踐（報告書）24推桿固定板（× ×m）180×600×2045 鋼GB/T4169.8-1984調(diào)質(zhì)處理，硬度（230-270）HBS托板（ ×× ）180×600×2545 鋼GB/T4169.8-1984調(diào)質(zhì)處理，硬度（230-270）HBS方鐵（ ×× ）m58×600×9045 鋼GB/T4169.8-1984調(diào)質(zhì)處理，硬度（230-270）HBS面板（ ×× ）600×350×4545 鋼GB/T12556.1-1990調(diào)質(zhì)處理，硬度（230-270）HBS第四章 注射機相關參數(shù)校核4.1 最大注射量的校核為了保證注射成型的正常進行，塑件連同澆道凝料及飛邊在內(nèi)的質(zhì)量一般不應超過最大注射量的 80%[5]，即(式 4-1) 1ZKV?式中，注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取 =0.8；1K1K注射機最大注射量（公稱容積） ， =270cm3；ZVZV所需塑料的容積（包括澆道凝料及飛邊在內(nèi)） ；1因塑料的體積與壓縮率有關，所以所需塑料體積為(式 4-2)1SMVK?式中，塑料的壓縮率，查表可知 ABS 塑料的壓縮率為（ 1.8～2.0） ，這里取平SK均值 1.9；塑料制品的體積（包括澆道凝料及飛邊在內(nèi)） ， =42cm3；MV MV將上述數(shù)值分別帶入（式 4-2）及（式 4-1） ，可以得知綜合實踐（報告書）25=0.8×270=216?=1.9×42=79.8cm31KZV1V滿足注射機的最大注射量的要求。4.2 注射壓力校核注射壓力校核的目的是校驗注射機的最大注射壓力能否滿足塑料制品成型的需求。為此，注射機的最大注射壓力應稍大于塑料制品成型所需的注射壓力。（式 4-3）jzp?式中，注射機的最大注射壓力，根據(jù)所選注射機 =160；jp jp塑料制品成型時所需的注射壓力，它由注射機類型、噴嘴形式、塑料流z動性、澆注系統(tǒng)及型腔的流動阻力等因素確定，一般取 。402zMPa?:值位于 值之間，且相差不大，故最大注射壓力應滿足要求。jpz4.3 鎖模力校核鎖模力又稱合模力。當熔體充滿型腔時，注射壓力在型腔內(nèi)所產(chǎn)生的作用力是試圖使模具沿分型面分開，為此注射機的合模力必須大于型腔內(nèi)熔體壓力與塑料制品及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積，故（式 4-SqfFpA?4）式中，—型腔內(nèi)熔體的平均壓力，對于容易成型的制品 取 600 ；qp qpMPa—注射機的公稱鎖模力， =1250 ；SFSFkN—塑料制品及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和， =2132.67fA fA2m將上述數(shù)據(jù)帶入（4-4）得=600×2132.67=639.8KN?=1250KNqpf SF故鎖模力滿足要求。4.4 模具厚度的校核綜合實踐（報告書）26注射機規(guī)定最大與最小厚度是指模板閉合后達到規(guī)定鎖模力時動模固定板上凸出的定位圈和定模固定板的最大和最小距離。因此，所設計的模具厚度應落在注射機規(guī)定的最大和最小厚度范圍內(nèi)。本模具厚度可以按下式計算(式 4-5)123456HH???式中，—模具厚度， ；m—流道板厚度， =40 ；11—定模板厚度， =63 ；2H2H—推板厚度， =80 ；33—動模板厚度， =63 ；44m—墊塊厚度， =125 ；5H5—動模座板厚度， =40 ；6 6H所以模具厚度為 (403812540)1m????SZ-2500/500 注射機所允許的模具最大厚度和最小厚度分別為 750 和m400 ， ，模具厚度滿足要求。minmaxH?綜合實踐（報告書）27第五章 模具的工作原理及安裝、調(diào)試5.1 模具的工作原理桶蓋注射模工作原理如圖 5-1 所示。其具體工作原理如下：圖 5-1 模具裝配圖模具安裝在 HTF360X 注射機上，定模部分固定在注射機的定模板上，動模部分固定在注射機的動模板上。合模后，注射機通過噴嘴將 ABS 熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)過保壓冷卻后塑件成型。開模時，動模部分隨注射機動模板一起運動，在分型面Ⅰ處由于彈簧的彈力將流道板和定模板分開，鉤針將澆口拉斷，使其與塑件表面分離，澆注系統(tǒng)凝料隨著中間板的運動慢慢從定模板中脫出，當分型面Ⅰ打開 50mm 時，定距分型機構發(fā)生作用，推動流道板反向運動，將澆注系統(tǒng)凝料從主流道中推出，當流道板與面板分開距離為 10mm 時，澆注系統(tǒng)凝料將被全部推出，在重力的作用下脫落，實現(xiàn)了澆注系統(tǒng)凝料的自動分離，當定距分型機構發(fā)生作用的同時，中間板不在移動，分型面Ⅱ打開，塑件與型芯分離，當打開到一定距離后，動模停止運動，在注射機頂出裝置的作用下，通過面板的頂棍孔，推動推桿固定綜合實踐（報告書）28板向前運動，復位桿固定在推桿固定板上，復位桿也隨之向前運動，推動推板運動，將塑件頂出，塑件在重力的作用下自動掉落。合模時，注射機推力的作用下，兩個分型面一次閉合復位，推板推動復位桿向后運動，使推桿固定板復位，待模具完全閉合后，完成合模動作，至此一個成型周期完成，進入下一個循環(huán)周期。5.2 模具的安裝1. 安裝前先要清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物、毛刺；2. 因模具不大，故采用整體安裝法。現(xiàn)在機器下面兩根導軌上墊好板，模具從側(cè)面進入機架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模具，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定定模，然后慢速開閉模具，找正動模，應保證開閉模具時，平穩(wěn)、靈活、無卡住現(xiàn)象，然后固定動模。3. 調(diào)節(jié)鎖模機構，保證有足夠的開模距和鎖模力，使模具閉合適當；4. 慢慢開啟模板直至模板停止后退為止，調(diào)節(jié)頂出機構，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機構運行情況，動作是否平衡、靈活、協(xié)調(diào)。5. 模具裝好后，待料筒及噴嘴溫度上升到距離與定溫度 20～30 時，即oC可校正噴嘴澆口套的相對位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況。須使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。6. 開空車運轉(zhuǎn)，觀察模具各部分運行是否正常，然后才可以注射試模。5.3 試模試模時，塑件上常可能出現(xiàn)各種缺陷，為此必須進行原因分析，排除故障。表 5-1 是熱塑性塑料制品側(cè)常見缺陷及產(chǎn)生原因。在試模時，如果塑件上出現(xiàn)上述各種缺陷，需按成型條件、成型設備、模具結構及形狀等因素逐個分析其中的主要矛盾，然后再采取調(diào)整工藝參數(shù)、修正模具等方法加以解決。表 5-1 熱塑性塑料制品側(cè)常見缺陷及產(chǎn)生原因制品缺陷 產(chǎn)生原因制品填充不足料筒、噴嘴及模具溫度偏低；加料量不足；注射壓力太??；注射速度太慢；流道和澆口的尺寸太??；澆口數(shù)量不夠或位置不恰當；型腔排氣不良；注射時間太短；澆注系統(tǒng)發(fā)生堵塞；塑料的流動性太差。綜合實踐（報告書）29制品有溢邊 料筒、噴嘴及模具溫度太高；注射壓力太大，鎖模力太小；模具密封不嚴，有雜物或模板已變形；型腔排氣不良；從加料端帶入空氣；黑點及條紋 料溫高，并分解；料筒或噴嘴接合不嚴；模具排氣不良；染色不均與；物料中有深色物；制品脫皮、分層原料不純；同一塑料不同級別或不同牌號相混；配入潤滑劑過量；塑化不均與；混入異物氣疵嚴重；進料口太小，摩擦力大；制品有明顯的熔接痕料溫過低；模溫低；擦脫模劑太多；注射壓力低；注射速度慢；加料不知；模具排氣不良；制品表面有裂紋模具太冷；冷卻時間太長；塑料和金屬嵌件收縮率不一樣；頂出裝置傾斜或不平衡，頂出截面積小或分布不當；之間斜度不夠，脫模難；制品表面有波紋物料溫度低，粘度大；注射壓力；模具溫度低；注射速度太慢；澆口太??； 制品翹曲變形 冷卻時間短；頂出受力不夠；模溫太高；制品內(nèi)壓力太大；通水不良，冷卻不均；制品薄厚不均；制品尺寸不穩(wěn)定機器電路或油路系統(tǒng)不穩(wěn)；成型周期不一致；溫度、時間、壓力變化；塑料顆粒大小不一；制品黏膜 模具頂出裝置結構不良；模腔脫模斜度不夠；模腔溫度不合適；模腔有接縫或存料；成型周期太短或太長；模芯無進氣孔；5.4 設計總結注塑模具對我來說，是一個全新的領域，以前從沒接觸過，通過桶蓋注塑模具的設計，使我獲益良多，首先，通過查閱注塑模具設計相關資料，基本掌握了模具設計的原理和基本過程，對注塑模具各個組成部分有了一定的感性認識。其次，增強了我獨立思考問題、解決問題的能力，因為所有資料都要去自學，從中發(fā)現(xiàn)問題，然后再去想辦法解決問題。這對即將踏入社會的我有很大的幫助。最后，認真學習了 CAD、UG8.5 等繪圖軟件，并有了新的認識和提高，就畫裝配圖時手畫會不標準和效率低下，又去學習了模具設計的兩個工具：燕秀工具箱和 LTOOIS 工具箱，使畫出的圖更標準、美觀。通過這次畢業(yè)設計，不但鞏固了我的專業(yè)基礎理論知識，而且增加了專業(yè)綜合實踐（報告書）30知識的寬度，為以后有可能從事這方面的工作打下了一定的理論和實踐基礎。這次畢業(yè)設計讓我明白了，雖然對模具設計缺乏經(jīng)驗，只要時刻抱著不斷學習，認真、負責、嚴謹?shù)膽B(tài)度，相信自己能做好就一定可以做好。