塑料水杯模具設(shè)計套圖（dwg16張圖及論文）
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天津工程師范學(xué)院 2005屆畢業(yè)設(shè)計說明書
塑料水杯模具的研制
作者： 劉金龍
[摘 要]
本設(shè)計為塑料水杯模具制作設(shè)計，它系統(tǒng)的介紹了塑料水杯模具中的各個零部件的加工工藝過程及整套模具的裝配和使用。其中，涉及到注射機(jī)各種參數(shù)的選取、零部件的加工方法、注射模的結(jié)構(gòu)及相關(guān)的計算問題、特種加工工藝及塑料的回收和利用等方面內(nèi)容。在該模具設(shè)計中，利用計算機(jī)繪圖軟件繪制了零件圖和裝配圖，以及制定了機(jī)械加工工藝過程卡。
本設(shè)計在保證加工質(zhì)量的前提下，盡量做到在提高生產(chǎn)率的同時把生產(chǎn)成本降到最低。
[關(guān)鍵詞] 模具 注射機(jī) 塑料
Researches to molding tools of the plastics cup product
【 Abstract 】
This design is “Researches to molding tools of the plastics cup product”, it systematically introduced the process and the assemble and use of the whole set of mold of every components about plastics cup. In which, it involved injection machine’s choice of parameter、the process of components、the structural and related calculation of injection mold、the process of special manufacture and the recall and utilize of plastic and so on. During the design, it makes use of the computer to draw the part drawing and assembly drawing, and establishes the machining process card.
This design , under guaranteeing the prerequisite of processing quality, as far as possible to fall the production cost to minimum at the same time raising the productivity.
【 Keywords 】 Mold Injection machine plastics
前 言
隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，人們意識的提高，使我們國家模具技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個新的階段。過去在我國工業(yè)中，模具長期未受到重視，改革開放以來，塑料成形、家用電器、儀表等行業(yè)進(jìn)入大批量生產(chǎn)，模具工業(yè)有一定發(fā)展，但高效多工位模壓設(shè)備、大型塑料成形設(shè)備以及供應(yīng)高效沖壓用的卷料設(shè)備仍落后于需要，由于歷史原因遺留下來的工廠大而全，專業(yè)化程度落后，這些不足的現(xiàn)象，需要我們有足夠的認(rèn)識，更需要我們從結(jié)構(gòu)調(diào)整上下功夫。
在這次塑料模具設(shè)計的過程中，我們對塑料模有了一個整體的認(rèn)識與理解，并在設(shè)計過程中，對塑料模的性能，塑料結(jié)構(gòu)的工藝性，以及注射模設(shè)計，塑料模制造工藝及裝配，此外，由于近一二十年來電子技術(shù)和計算機(jī)科學(xué)的迅猛發(fā)展，促使模具制造業(yè)發(fā)生著深刻的變化。目前，數(shù)控機(jī)床已成為模具加工的主要設(shè)備，繼而，CAD/CAM技術(shù)在模具領(lǐng)域也得到應(yīng)用。
在這次設(shè)計中，我們只是制造一個簡單的塑料模具也是對我們知識的一個鞏固，但是還有很多不足的地方，希望老師多多指點，我們加以改正。
最后，我們感謝老師這些天來對我們的指導(dǎo)。
簡 介
模具是利用其特定的形狀成型具有一定形狀的制成品的工具。
注射塑料模具的結(jié)構(gòu)構(gòu)成、包括：
1.成型零件 2.澆注系統(tǒng)零件 3.脫模系統(tǒng)零件 4.冷卻、加熱機(jī)構(gòu)
5.導(dǎo)向零件 6.分型抽芯機(jī)構(gòu) 7.緊固零件
模具一般為單件生產(chǎn)，制造技術(shù)要求較高。模具精度是影響塑料成型件的重要因素之一。為了保證模具精度，制造時應(yīng)達(dá)到如下技術(shù)要求：
1． 組成塑料模具的所有零件，在材料、加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應(yīng)符合相應(yīng)圖樣的要求。
2． 組成模架的零件應(yīng)達(dá)到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應(yīng)活動自如，并且達(dá)到規(guī)定的平行度和垂直度要求。
3． 模具的功能必須達(dá)到設(shè)計要求。
4． 為了鑒別塑料成型件的質(zhì)量，裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下或用試模機(jī)試模，并根據(jù)試模存在的問題進(jìn)行修整，直至試出合格的零件為止。
本模具為塑料水杯注射模具，由以下零部件組成：動模固定板、內(nèi)六角圓柱頭螺釘、鎖緊楔、斜導(dǎo)柱、定模固定板、定模板、澆口套、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、動模板、型芯、墊板、模腿、頂桿板、墊釘、頂桿、復(fù)位桿、推板、漲釘、限位環(huán)。
塑料水杯注射模具采用了直流道側(cè)澆口，一次推桿推出機(jī)構(gòu)。其工作原理如下：
模具在工作時，將定模固定在注射機(jī)定模板上，動模固定在動模板上，將注射機(jī)噴嘴用定位圈定位，對準(zhǔn)澆料口，模具首先將動模與定模合模鎖住并開啟注射機(jī)活塞，將在料筒內(nèi)的熔融塑料以高壓，高速擠入動模與定模合模所組成的型腔，并使其充滿，保壓，保壓時，開動動模，使其與定模分開回到原來的位置，此時在頂桿的作用下，將塑件從動塑內(nèi)卸下，在第二次合模時在復(fù)位桿的作用下動模與定?；謴?fù)到合模位置準(zhǔn)備下一行程的注射。
一、塑件材料的分析：
由于零件圖中標(biāo)注該水杯的材料是PC，所以，有：
PC屬于熱塑性塑料。（熱塑性塑料—在特定的溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料。）
PC的性能： 綜合性能較好，無毒，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐水、油等；吸水性較小，透光率很高，介電性能良好。
PC的用途： 適于制作傳遞中、小負(fù)荷的零部件；因PC無毒無味，可以制造醫(yī)療器械，小型日常用品等；因透光率較高，可制造大型燈罩、門窗玻璃等等透明制品。
PC是非結(jié)晶型的線型結(jié)構(gòu)的高聚物。
PC的塑件脫模斜度： 型腔 35ˊ～1o
型芯 30ˊ～50ˊ
綜合上述條件，又根據(jù)常用熱塑性塑料的成型條件，可知：
表1-1：
縮寫
密度
（g/mm3）
計算收縮率
（%）
注射壓力
(Mpa)
適用注射機(jī)類型
PC
1.19～1.22
0.5～0.6
60～100
螺桿、柱塞式均可
二、注射機(jī)的選用：
塑料的種類很多，其成形的方法也很多，有注射成形、壓縮成形、壓注成形、擠出成形、氣動與液壓成形、泡沫塑料的成形等，其中前四種方法最為常用。其中，注射成形所用模具稱為注射成形模具，簡稱注射模。注射模主要應(yīng)用于成形熱塑性塑料，因此根據(jù)對零件的分析，該PC材料的塑料水杯用注射成形為最佳。另外，注射模區(qū)別于其他塑料模的特點是：模具先由注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)合緊密，然后，由注射機(jī)注射裝置將高溫高壓的塑料熔體注入模腔內(nèi)，經(jīng)冷卻或固化定型后，開模取出塑件。因此，注射?？梢淮纬尚纬鐾庑螐?fù)雜、尺寸精確或帶有嵌件的塑料制件，對水杯的外觀有精美、無明顯毛刺等要求的情況下，應(yīng)用注射成形可以很好的達(dá)到工藝要求。注射成形所用的設(shè)備是注射機(jī)。
（一）注射機(jī)類型的選擇：根據(jù)對塑件的分析，可選用XS-Z-60型熱塑性塑料注射機(jī)。
（二）該型號的注射機(jī)螺桿直徑為φ38，所以，應(yīng)在模具的動模座板上加工出 一個大于該直徑（例如：φ40）的孔，以便頂出用。
（三）注射部分的選擇：
1、注射壓力的校核：p公≥p注
122(Mpa) ≥60～100(Mpa)
p公—注射機(jī)的最大注射壓力(Mpa)；
p注—塑件成型所需的實際注射壓力(Mpa)；
2、 嘴前端的孔和球：
D2=D1+(0.5～1)（mm）=4+0.5=4.5（mm）
R2=R1+(1～2)（mm）=12+1=13（mm）
D2—模具流道入口直徑（mm）；
D1—噴嘴注口直徑（mm）；
R2—模具澆注套球面半徑（mm）；
R1—噴嘴球面半徑（mm）；
（四）合模部分的選用：
1、鎖模力的校核：F鎖≥K損p注A分
500000≥0.67X100000000X0.005X0.0045=1507.5
F鎖—注射機(jī)的額定鎖模力(N)；
p注—塑件成型所需的實際注射壓力(Pa) ；
K損—注射壓力到達(dá)型腔的壓力損失系數(shù)，一般取0.34～0.67；
A分—塑件及澆注系統(tǒng)等在分型面上的投影面積(m2)；
經(jīng)計算，鎖模力合格。
2、 模具閉合厚度及開模行程的校核：Hmin≤Hm≤Hmax
70（mm）≤133(mm)≤200(mm)
Hmin—可裝模具最小厚度；
Hm—模具閉合厚度（該模具閉合厚度為133 mm）；
Hmax—可裝模具最小厚度；
經(jīng)計算，模具的閉合厚度合格。
經(jīng)查表知，XS-Z-60型熱塑性塑料注射機(jī)的模板行程為180mm大于設(shè)計模具的最大開距。因此，該注射機(jī)可達(dá)到設(shè)計要求之用。
三、模具設(shè)計詳解：
前述已知，該設(shè)計要應(yīng)用注射模加工。根據(jù)對塑料水杯零件圖的分析，可采用中小型模架標(biāo)準(zhǔn)（GB/T.12556.1—90）中派生組合類型的模架標(biāo)準(zhǔn)，它是以點澆口和多分型面為主的結(jié)構(gòu)形式，其代號取P。派生組合中，動、定模座板的連接方式，（如采用螺釘、定距拉桿或定距拉板等）有承制單位自定。（模具中各種零部件具體尺寸要求可見模具裝配圖或零件圖標(biāo)注）
一般注射?？捎梢韵聨讉€部分組成：澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、側(cè)向分型機(jī)構(gòu)與抽芯機(jī)構(gòu)、其它零件。
對該水杯零件注射模具的基本設(shè)計：
（一）成型部分
1、分型面的確定：
塑件分型面決定了模具的基本結(jié)構(gòu)和飛邊產(chǎn)生的位置，根據(jù)該塑料水杯的形狀要求，外表面要求精美、無明顯的毛刺，另外，水杯手柄部位形狀比較復(fù)雜，所以，將分型面選擇在水杯中間剖切面上。這樣，不致影響塑件外觀，既有利于脫模（注：分型面應(yīng)使塑料件在開模時留在有脫模機(jī)構(gòu)的一邊，通常是在動模一側(cè)。），又使模具的加工制造更容易。
2、型腔數(shù)的確定：設(shè)計為一模一腔
3、成型零件：
包括定模板、動模板和型芯等零件。在注射時，這類零件直接接觸塑料，以成形制品；其精度要求較高，是注射模的核心零件。
動、定模板：主要成形塑料件的外部形狀。由于該工藝品盒的形狀比較簡單，尺寸也較小，所以采用整體式的凹模。它是由整塊金屬材料直接加工而成的，見零件圖06、20。這種形式的凹模結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，不容易變形，成型的塑料件質(zhì)量較好。由于，零件技術(shù)要求中要求塑件的外觀精美無明顯的毛刺，所以，用特種加工中的電火花進(jìn)行加工較好，見“電火花成型加工”。
型芯：又稱凸模，主要成形塑料件的內(nèi)部形狀，。根據(jù)對該塑件整體進(jìn)行分析，知其內(nèi)形比較簡單，深度較大，可以采用整體式凸模。整體凸模的結(jié)構(gòu)簡單牢固， 成型塑料件的質(zhì)量好，且適合用于這種小型的凸模。在實際的加工中，采用了型芯主要部分粗、精車，外圓和端面精磨，這樣保證了零件圖樣中對圓弧半徑、內(nèi)圓弧角尺寸要求及對稱度等技術(shù)要求，而且降低了零件的加工成本。最后，用拋光機(jī)對型芯進(jìn)行了表面拋光處理，使得塑料制件的內(nèi)壁光滑、美觀。
（二）澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī) 噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道，其由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。零件主要包括澆口套等零件。其主要作用是將注射機(jī)料筒內(nèi)的熔融塑料填充到模具型腔內(nèi)，并起傳遞壓力的作用。
1、澆注套（澆口套）：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經(jīng)常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套，簡稱澆注套或澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨加工和熱處理。
2、點澆口：一般點澆口又稱針澆口、橄欖形澆口或菱形澆口，它是一種尺寸很小的直接澆口的特殊形式。點澆口因為直徑很小（一般為0.5—1.5mm），所以去除澆口后殘留痕跡小，開模時澆口可自動拉斷，有利于自動化操作。
3、冷料穴設(shè)計：是用來儲藏注射間隔期間產(chǎn)生的冷料頭的，防止冷料進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，并使熔料能順利地充滿型腔。該模具的冷料穴形狀為小圓柱型腔。
（三）脫模系統(tǒng)零件
注射機(jī)的脫模機(jī)構(gòu)又稱推出機(jī)構(gòu)，是由推出塑料件所需的全部結(jié)構(gòu)零件組成。如頂桿、頂桿板、頂桿固定板等零件。這類零件使用時應(yīng)便于脫出塑件，且不允許有任何使塑件變形、破裂和刮傷等現(xiàn)象。其機(jī)構(gòu)要求靈活、可靠、并要使更換、維修方便。
1、頂桿：是為了從模具型腔內(nèi)把塑料件頂出來的桿件。
2、推板：是為了從模具型腔內(nèi)把塑料件頂出來的板件。常用于斜度較大零件的頂出，由于頂在塑料件的外壁，頂出力大、方便可靠，不需很大頂出行程。
在該套模具中同時應(yīng)用了圓柱頂桿（見零件圖07）和推板（見零件圖02）兩種形式，組成了脫模系統(tǒng)。頂桿由兩部分組成，其中的頂桿頭與動模板零件型腔部分配合不好，塑件成型之后，配合部分會有少量毛刺，需要人工修理。而且，在盤形頂桿上應(yīng)用了彈簧裝置，提高了頂出時的平穩(wěn)程度，也起到了有效的緩沖作用。這樣，頂桿不但可以脫出塑件，還可以起到一定導(dǎo)向作用。即當(dāng)注射機(jī)的螺桿推動模具的推板（見零件圖02）和推桿固定板（見零件圖03）沿推板導(dǎo)柱（見零件圖28）運動時，頂桿受推力也向前頂出塑件，把塑件從型芯上脫下來，以完成脫件的過程。塑件脫落后，待下次工作前，動模板和定模板合模時，定模板先是與復(fù)位桿頂端接觸，復(fù)位桿受力帶動推板和推桿固定板復(fù)位，頂桿也由工作位置回到起始位置，因頂桿與動模板配合較好，所以起到導(dǎo)向作用。
（四）冷卻及加熱機(jī)構(gòu)
冷卻及加熱機(jī)構(gòu)主要包括冷卻水嘴、水管通道、加熱板等。主要是為了調(diào)節(jié)模具的溫度，以保證塑料件的質(zhì)量。加熱系統(tǒng)主要應(yīng)用于熔融粘度高，流動性差的塑料。
一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200℃左右，而塑料固化后從模具型腔中取出時其溫度在60℃以下。熱塑性塑料在注射成型后，有些需要對模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡量快地傳給模具，以便使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
此模具不需要冷卻及加熱機(jī)構(gòu)，雖然PC的流動性較一般，但由于塑件較小，液體充滿型腔比較快，而且散熱比較快，所以可以滿足塑件的成型需要。
（五）結(jié)構(gòu)零件
模具的結(jié)構(gòu)零件主要是固定成形零件，使其組成一體的零件。主要包括定模座板、動模座板、定模板和動模板等。
1、定模固定板 它是固定連接定模部分并使之安裝在注射機(jī)上用的板，也是鑲嵌澆口套的支承板。
2、動模固定板 固定連接動模部分并使之安裝在注射機(jī)上用的板。
3、定模板 為了形成定模型腔或直接加工成形用的板。
4、動模板 為了形成動模型腔或直接加工成形用的板。
5、墊板 主要是為了推（頂）板，能完成推頂動作而形成一定活動空間用的板。
表3-1: 模腔工作尺寸計算
尺寸部位
計算公式及過程
說明
凹模徑向尺寸
LM=[(1+Scp)Ls-3/4Δ]0+δz
=[(1+0.55%)X30-3/4X0.2]0+0.03
=30.015 0+0.03
LM=[(1+Scp)Ls-3/4Δ]0+δz
=[(1+0.55%)X24-3/4X0.2]0+0.03
=23.98 0+0.03
3/4Δ項,系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化
LM--凹件徑向尺寸(mm)
Ls—塑件徑向公稱尺寸(mm)
Scp—塑料的平均收縮率(%)
Δ—塑料公差值(mm)
δz--凹模制造公差(mm)
凹模深度尺寸
HM=[(1+Scp)Hs-2/3Δ] 0+δz
=[(1+0.55%)X40-2/3X0.2] 0+0.03
=40.090+0.03
HM=[(1+Scp)Hs-2/3Δ] 0+δz
=[(1+0.55%)X2.5-2/3X0.2] 0+0.03
=2.380+0.03
2/3Δ項,有資料介紹系數(shù)為0.5
HM--凹模深度尺寸(mm)
Hs—塑件高度公稱尺寸(mm)
δz--凹模深度制造公差(mm)
其余符號同上
型芯徑向尺寸
LM=[(1+Scp)Ls+3/4Δ]0-δz
=[(1+0.55%)X26+3/4X0.2]0-0.03
=26.290-0.03
LM=[(1+Scp)Ls+3/4Δ] 0-δz
=[(1+0.55%)X20+3/4X0.2] 0-0.03
=20.260-0.03
LM=[(1+Scp)Ls+3/4Δ] 0-δz
=[(1+0.55%)X18+3/4X0.2] 0-0.03
=18.250-0.03
3/4Δ項,系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化
LM—型芯徑向尺寸(mm)
δz—型芯制造公差(mm)
其余符號同上
型芯高度尺寸
HM=[(1+Scp)Hs+2/3Δ] 0-δz
=[(1+0.55%)X1+2/3X0.2] 0-0.03
=1.1360-0.03
HM=[(1+Scp)Hs+2/3Δ] 0-δz
=[(1+0.55%)X38+2/3X0.2] 0-0.03
=38.340-0.03
2/3Δ項,有資料介紹系數(shù)為0.5
HM—型芯高度尺寸(mm)
Hs—塑件孔深度尺寸(mm)
δz—型芯高度制造公差(mm)
其余符號同上
（六）導(dǎo)向零件
導(dǎo)向零件主要包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套，主要是對定模和動模起導(dǎo)向作用。在該套模具中，應(yīng)用了帶頭導(dǎo)柱，用種導(dǎo)柱可以不用導(dǎo)套，其導(dǎo)向孔直接開設(shè)在模板上，并做成通孔，但考慮到軸與孔磨損比較嚴(yán)重，磨損后影響定位和導(dǎo)向精度，在適當(dāng)部位加導(dǎo)套，以便磨損后可以更換導(dǎo)套，而不用更換定模板。另外為了防止導(dǎo)柱從模板中脫出來，在導(dǎo)柱凸臺底部用支承板壓住。
（七）緊固零件
緊固零件主要包括螺釘、銷子等標(biāo)準(zhǔn)零件，其作用是連接、緊固各零件，使其成為模具整體。
模具中，動模固定板（見零件01）、支承板（見零件04）、動模板（見零件05）、模腿（見零件22）采用合鉆的方法，利用四個帶頭導(dǎo)柱連接并固定；推板（見零件02）、推桿固定板（見零件03）也采用合鉆的方法，利用四個內(nèi)六角螺釘連接并固定。
表3-2: 標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表
名 稱
型 號
件 數(shù)
國 標(biāo)
內(nèi)六角螺釘
M3X19
M3X14
M5X18
2
4
4
GB70-85
GB70-85
GB70-85
（八）抽芯機(jī)構(gòu)
當(dāng)注射成型側(cè)壁帶有孔、凸臺等的塑料制件時，模具上成型該處的零件就必須制成可側(cè)向移動的零件，以便衣脫模之前先抽掉側(cè)向成型零件，否則就無法脫模。帶動側(cè)向成型零件作側(cè)向移動的整個機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。對于成型側(cè)向凸臺的情況，常常稱為側(cè)向分型，對于成型側(cè)孔或側(cè)凹的情況，往往稱為側(cè)向抽芯，但是，在一般的設(shè)計中，側(cè)向分型與側(cè)向抽芯常?；鞛橐徽?，不加分辯，統(tǒng)稱為側(cè)向分型抽芯，甚至只稱側(cè)向抽芯。
側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的分類
根據(jù)動力來源的不同，側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)一般可分為機(jī)動、液壓(雙動)或氣動以及手動等三大類型。
1．機(jī)動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 機(jī)動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是利用注射機(jī)開模力作為動力，通過有關(guān)傳動零件(如斜導(dǎo)柱)使力作用于側(cè)向成型零件而將模具側(cè)向分型或把側(cè)向型芯從塑料制件中抽出，合模時又靠它使倒向成型零件夏位。這類機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但分型
與抽芯無需手工操作，生產(chǎn)率高，在生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)傳動零件的不同，這類機(jī)構(gòu)可分為斜導(dǎo)柱、彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊和齒輪齒條等許多不同類型的側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，其中斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)最為常用，下面將分別介紹。
2．液壓或氣動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 液壓或氣動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是以液壓力或壓縮空氣作為動力進(jìn)行側(cè)向分型與抽芯，同樣亦靠液壓力或壓縮空氣使側(cè)向成型零件復(fù)位。
液壓或氣動側(cè)問分型與抽芯機(jī)構(gòu)多用于抽拔力大、抽芯距比較長的場合，例如大型管子塑件的抽芯等。這類分型與抽芯機(jī)構(gòu)是靠液壓缸或氣缸的活塞來回運動進(jìn)行的，抽芯的動作比較平穩(wěn)，特別是有些注射機(jī)本身就帶有抽芯液壓缸，所以來用液壓側(cè)向分型與抽芯更為方
便，但缺點是液壓或氣動裝置成本較高。
3．手動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 手動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是利用人力將模具側(cè)向分型或把側(cè)向型芯從成型塑件中抽出。這一類機(jī)構(gòu)操作不方便、工人勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低，但模具的結(jié)構(gòu)簡單、加工制造成本他因此常用于產(chǎn)品的試制、小批量生產(chǎn)或無法采用其他側(cè)向
分型與抽芯機(jī)構(gòu)的場合。
手動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的形式很多，可根據(jù)不同塑料制件設(shè)計不同形式的手動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。手動側(cè)向分型與抽芯可分為兩類，一類是模內(nèi)手動分型抽芯，另一類是模外手動分型抽芯，而模外手動分型抽芯機(jī)構(gòu)實質(zhì)上是帶有活動鑲件的模具結(jié)構(gòu)。
此套模具抽芯機(jī)構(gòu)采用斜導(dǎo)柱和液壓兩種抽芯機(jī)構(gòu)，下面根據(jù)斜導(dǎo)柱和液壓抽芯機(jī)構(gòu)的特點來具體論述此套模具的設(shè)計思路。
此套模具也可采用雙斜導(dǎo)柱形式，根據(jù)斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的優(yōu)點可知：該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于小巧緊湊,運動靈活,易于拆裝及維護(hù)保養(yǎng)。此結(jié)構(gòu)同樣可應(yīng)用于淺內(nèi)凹槽塑件的情況,常用設(shè)在該處的斜推桿來完成塑件內(nèi)凹槽的抽芯運動。如下圖：
圖3-1
下面結(jié)合液壓抽芯機(jī)構(gòu)的優(yōu)點具體論述：液壓抽芯機(jī)構(gòu)抽拔力大，抽拔距長，運動平穩(wěn)，用液壓缸抽拔塑件側(cè)面滑動型芯的模具結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在小型液壓缸已制成標(biāo)準(zhǔn)件。作為模具附件供應(yīng)，采用這種方法抽拔側(cè)面滑動型芯，可使模具結(jié)構(gòu)相對簡化。
此套模具選用液壓抽芯機(jī)構(gòu)與斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)結(jié)合，是利用液壓抽芯機(jī)構(gòu)與斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)互補(bǔ)。由于塑件幾乎沒有錐度,脫模斜度也很小，所以塑件與型芯的摩擦力很大，要用較大的抽拔力才能把型芯從塑件內(nèi)部抽出，如果用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)，會造成斜導(dǎo)柱過長,極易造成斜導(dǎo)柱的彎折，從而損壞模具。為防止此類情況發(fā)生, 此模具選用液壓抽芯機(jī)構(gòu)實現(xiàn)型芯的抽出。既考慮了斜導(dǎo)柱抽芯結(jié)構(gòu)緊湊，動作靈活，經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點，也考慮了液壓抽芯機(jī)構(gòu)能解決實際問題。使此套模具更加經(jīng)濟(jì)，更加具有使用性，從而提高生產(chǎn)率，提高模具的壽命。裝配圖如下：
圖3-2
圖示的兩個型芯，左邊用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)，右邊由于抽拔距比較長，所以采用液壓抽芯機(jī)構(gòu)，型芯與連接桿做成一體，液壓缸的活塞桿與型芯連接桿用凸緣式連軸器連接，抽芯時，液壓缸活塞受液壓力，液壓缸的抽芯力是可調(diào)的，當(dāng)液壓力大于型芯與塑件間拔模力時，活塞桿帶動型心連接桿進(jìn)行抽芯。液壓抽芯機(jī)構(gòu)不僅可以彌補(bǔ)斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的缺點，而且可以減小模具結(jié)構(gòu)，對于簡化模具結(jié)構(gòu)有比較好的效果。
脫模阻力計算：
從主型芯上脫下塑件的脫模阻力可近似寫為：Q=Qc+Qb
Qc——克服塑件對型芯包緊的脫模阻力（N）
Qb——一端封閉殼體需克服的真空吸力
Qb=0.1MPa·Ab Ab——型芯的橫斷面面積
Ab=d2=3.14×262=2.12×103mm
Qb=0.1MPa·Ab=0.1×2.12×103=2.12×102N
對于薄壁塑件：
包緊力：
E——塑性彈性模量，E=3.1×103 MPa
ε——塑料收縮率，ε=0.55%
μ——塑料泊松比，μ=0.37
t——塑件壁厚，t=2mm
l——塑件對型芯的包緊長度，l=38mm
因此，代入得：
N
克服塑件對型芯包緊的脫模阻力：Qc=P×K
K是無因次系數(shù)，只與脫模斜度和摩擦系數(shù)有關(guān)，可查表得K=0.29。
代入得：Qc=P×K=1.29×104×0.29=3.745×103N
最后，得從主型芯上脫下塑件的脫模阻力為：
Q=Qc+Qb=3.745×103+2.12×102=3957N
在選用液壓缸的時候，應(yīng)考慮脫模阻力的影響。
四、電火花成型加工（定模型腔）:
目前，模具特種加工不僅有系列化的先進(jìn)設(shè)備，而且廣泛用于模具制造的各個部門，成了模具制造中一種必不可少的重要加工辦法。由于該塑料水杯的外觀要求精美，所以，其型腔的制造應(yīng)用了特種加工中的電火花成型加工。
電火花成形加工的原理是基于工具和工件（正、負(fù)電極）之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象除去多余的金屬，以達(dá)到對工件的尺寸，形狀和表面質(zhì)量預(yù)定的要求。相當(dāng)高的頻率連續(xù)不斷地放電，工具電極不斷地向工件進(jìn)給，就可將工具的形狀復(fù)制在工件上，加工所需要的零件，整個加工表面將由無數(shù)個相互重疊的小坑所組成。
（一） 尺寸精度：
電火花加工時，工具電極與工件之間都存在一定的放電間隙，如果加工過程中放電間隙能保持不變，則可以通過修正工具電極尺寸來進(jìn)行補(bǔ)償，也能獲得較高的加工精度。然而，放電間隙的大小實際上是變化的。
電參數(shù)對放電間隙的影響是很大的，精加工時的單面放電間隙一般只有0.01mm，而粗加工時的單面放電間隙可達(dá)0.5mm以上。
（二） 形狀精度：
1、 斜度：電火花加工時側(cè)面產(chǎn)生斜度，是上端尺寸大而底端尺寸小。這是由于“二次放電”和電極損耗而產(chǎn)生的。
2、 圓角：采用高頻窄脈沖進(jìn)行精加工時，由于放電間隙小，圓角半徑也可以很小，一般可以獲得圓角半徑小于0.01mm的尖棱。
（三） 表面粗糙度：電火花加工的表面質(zhì)量主要包括加工表面粗糙度、表面層組織變化及表面微觀裂紋等三部分。
該套模具中型腔的加工過程首先是用普通銑床進(jìn)行粗加工，并進(jìn)行孔的定位后，在進(jìn)行特種加工。在用電火花機(jī)床加工之前，要先加工出所需的電極，實際加工中我們應(yīng)用了紫銅通過加工中心利用球形銑刀加工出尺寸達(dá)到零件圖技術(shù)要求的電極后，在利用電火花機(jī)床進(jìn)行了型腔的加工。然后，利用了拋光機(jī)對型腔進(jìn)行拋光處理，達(dá)到表面精度要求。
五、模具裝配及配作的總過程：
研究分析總裝配圖、零件圖、了解各零件的作用、特點及其技術(shù)要求，掌握裝配關(guān)聯(lián)尺寸。檢驗待裝配的所以零件。確定哪些零件有配作加工內(nèi)容。確定裝配基準(zhǔn)。裝配及配作。檢驗。試模及修正。入庫。
該套模具的裝配基準(zhǔn)是以型芯、型腔等作裝配的基準(zhǔn)件，模具的其他零件都依裝配基準(zhǔn)件進(jìn)行配制和裝配。在裝配過程中，利用了搖臂鉆床、臺鉆、壓板、鉆套等專用工具。
六、模具的動作過程：
注射機(jī)注射完成后，待塑料在模腔內(nèi)冷卻定型后，模具開啟，注射機(jī)的動模板帶動模具動模部分開始動作：由于漲釘張力的作用，模具從2-2面先分型，模具動模部分沿導(dǎo)柱（零件18）運動，塑件針狀澆道、分澆道里的凝料和冷料井中的凝料一起帶至模具定模一邊。注射機(jī)繼續(xù)運動，當(dāng)導(dǎo)柱（零件18）的有效距離全部運動到終端，限位環(huán)起到限位作用，2-2分型結(jié)束。動模部分由于漲釘?shù)牧νＶ惯\動。當(dāng)開模力大于漲釘力時，1-1分型開始，這時斜導(dǎo)柱（零件13）開始受力，由于斜導(dǎo)柱對型芯1（零件8）有個反作用力，使型芯1（零件8）抽出，澆口的凝料留在定模一側(cè)，當(dāng)導(dǎo)柱（零件21）脫出導(dǎo)套（零件19），完成1-1分型。同時液壓缸由于液壓力的作用，使活塞桿受力，活塞桿與型芯桿之間用凸緣式連軸器連接。當(dāng)抽芯力大于型芯與塑件的摩擦力時，型芯（零件14）由于液壓力的作用抽出塑件。完成第二次抽芯。此時，注射機(jī)的螺桿推動模具的推板（零件02），使其帶動頂桿（零件7），頂桿直接頂塑件的外壁，復(fù)位桿（零件17）也隨之頂出分型面。這樣以來就把塑件從型腔脫離下來，完成塑件的頂出。注射機(jī)回程時，定模型腔與復(fù)位桿接觸，使復(fù)位桿回到起始位置，完成復(fù)位，合模完畢。
七、模具的壽命：
模具因磨損或其他形式失效，終至不可修復(fù)，而報廢之前所加工的產(chǎn)品的件數(shù)，稱模具的使用壽命，簡稱模具壽命。
模具壽命對生產(chǎn)影響很大，主要如下：
1、 高質(zhì)量、壽命長的模具，可以提高制品的生產(chǎn)率及質(zhì)量，其中，模具壽命的長短不但影響到模具本身的制造綜合成本，而且也影響到制品的成本和工藝部門工作量等。因此，一般要求模具有較長的壽命。
2、 模具的壽命影響到一些先進(jìn)的高效率、多工位加工設(shè)備正常效能的發(fā)揮。
3、 模具的壽命也影響模具鋼的消耗。
4、 提高模具壽命實際上意味著和模具的失效作斗爭。
為了提高模具的壽命，可分析影響它的內(nèi)在因素和外在因素。配合科學(xué)實驗，找出失效原因，采取有效的措施解決，例如合理的設(shè)計模具；正確的選材；開發(fā)模具新的材料，改善原材料質(zhì)量；采用先進(jìn)的熱處理工藝，提高模具熱處理質(zhì)量；保證加工質(zhì)量，采用新的加工方法；改進(jìn)加工設(shè)備，合理使用、維護(hù)模具等。
在該套模具中，設(shè)計了冷卻水道，它可以模具在工作時溫差小，壽命相對有所提高，避免了模具因溫度過高、強(qiáng)度太低而產(chǎn)生塑性變形。另外，還設(shè)計了導(dǎo)向裝置，一對帶頭導(dǎo)柱進(jìn)行模具的導(dǎo)向。那么，采用導(dǎo)向裝置的模具，能保證在模具工作中模具零件相互位置的精度，增加模具抗彎曲、抗偏載的能力，避免模具不均勻磨損。
八、塑料的回收利用：
塑料成型時所產(chǎn)生的邊角料和使用后拋棄的廢就塑料可回收利用。
一般的熱塑性塑料，除少量從醫(yī)學(xué)上回收的廢舊塑料，為遵守職業(yè)道德和對人民健康負(fù)責(zé)，必須進(jìn)行燃燒處理外，絕大多數(shù)都可以回收利用，因為它們具有能夠反復(fù)成型的特點。常用的一些熱塑性塑料制品，如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯的回收料能用來生產(chǎn)各種薄膜、中空制品以及各種生活用品。
聚氯乙烯塑料由于原料組成復(fù)雜，各種添加劑在使用過程中有不同程度的損失，因此在回收加工中，必須重新考慮各種組分的配方；而聚烯烴塑料，由于原料生產(chǎn)中已在樹脂中加入少量抗氧劑等助劑，所以在去除一些老化發(fā)脆的廢塑料后，其他的回收料在生產(chǎn)中 只要加入少量的著色劑后就可以直接成型加工生產(chǎn)各種制品。
將收集的廢舊塑料，在剔除各種非金屬雜質(zhì)、鐵屑等金屬雜質(zhì)后，可采用目測法、燃燒鑒別法和密度測定法等加以鑒別、挑選、分類。
經(jīng)過分選的塑料，應(yīng)采用手工或機(jī)械等方法進(jìn)行清洗，洗去灰塵、泥沙、油污和涂料等。最后用清水洗凈、晾（曬）干后備用。
將已經(jīng)分類、洗凈的廢舊塑料切碎，再按照配方要求，加入各種助劑，即可進(jìn)行擠出造粒。經(jīng)擠出造粒得到的顆粒料，可采用擠出、注射、壓延、吹塑等成型方法制成各種塑料制品。生產(chǎn)中可采用100%的回收率粒料，也可在回收塑料中加入一定數(shù)量的新料，這要隨回收料的質(zhì)量、成型性能以及制品的使用要求而定。
在廢舊塑料的回收利用中，一般是只能把硬質(zhì)制品改為軟質(zhì)制品；淺顏色制品改為深色制品，使用性要求高的制品改制為要求底的制品。
九、塑料注射模制造的特點及趨勢：
（一） 型腔及型芯呈立體型面。塑件的外形和內(nèi)部形狀是由型腔和型芯直接成型的，型腔、型芯的形狀是塑件的復(fù)映，這些復(fù)雜的立體形加工難度比較大，特別是型腔的盲孔型內(nèi)成型表面加工，采用通用機(jī)床加工時，不僅要求工人技術(shù)等級高、 輔助工夾具、刀具多，而且加工周期長。
（二） 精度要求高。型腔、型芯尺寸精度一般為IT8-IT9級，精密塑件模具的型腔、型芯尺寸精度一般為IT6-IT7級，配合部分的精度為IT7-IT8級。另外各機(jī)構(gòu)的尺寸也要求非常準(zhǔn)確，以使運動可靠。所以要求模具制造盡量采用高精度的制造手段和測量手段。
（三） 表面質(zhì)量要求高。型腔、型芯的表面粗糙度一般為Ra0.2-0.1μm，有鏡面要求的表面粗糙度為Ra0.05μm以下。為達(dá)到粗糙度要求，型腔、型芯表面精加工后必須經(jīng)過嚴(yán)格的研磨、拋光。
（四） 對刀具的性能要求越來越高。由于模具材料的性能不斷提高，模具加工刀具則也要相應(yīng)的提高，常用一些優(yōu)越性能的刀具材料和改進(jìn)的刀具設(shè)計。另外，為了提高加工效率，也對刀具進(jìn)行重新改進(jìn)，以適應(yīng)模具加工快節(jié)奏的要求。
（五） 工藝流程長，制造時間緊。
（六） 模具制造一般屬于單件小批生產(chǎn)方式。
十、英文資料原文及其譯文：
（一）英文資料
PROGRAM EXPLANATION
(Refer to Figure 12-4.)
N010
n This is the safety block, canceling any codes that may have been left active following a previous program.
N020-N030
n These blocks assign the tool information and select the tool.
N040
n S641-Set the spindle speed to 642 RPM.
n F5-Set the feedrate to 5 inches per minute.
n M03-Truns the spindle on clockwise.
N050
n G45 H01-Call up the tool offsets in register #1.
N060
n X0 Y0-Position the machine to the center of the part, where the subroutine starts.
N070
n G81-Initiates the drilling cycle.
n G99-Selects a return to rapid level.
n Z-.7-Z-axis depth for drilling. Since a G81 code will not move the Z axis until after an X, Y, or X/Y move, no movement takes place along the Z axis yet .
n R0-Sets the start of the buffer (Z0 with a tool offset active ) at the rapid level.
n M80 –Turns the coolant on.
N080
n P190 M98-Instruct the MCU to jump to the subroutine that starts in block 190.
N090
n M21 –Mirror images the X axis.
N100
n P190 M98-Causes a jump to the subroutine.
N110
n M22-Mirror images the Y axis.
N120
n P190 M98-Causes a jump to the subroutine.
N130
n M23-Cancels the active mirror image commands.
N140
n M22-Mirror images the Y axis. It was necessary to cancel the mirror image in block N130 because the X axis was mirror imaged along with the Y. Once canceled ,an M22 is used to reestablish the mirror image on the Y axis.
N150
n P190 M98-Causes a jump to the subroutine.
N160
n G80-Cancels the drill cycle.
n G49-Cancels the tool offset.
n Z0-Retracts the spindle.
n M09-Turns off the coolant.
N170
n X-12 Y8-Coordinates of the part position. As in other word address examples, any place that safely positions the tool out of the way can be used. It is assumed in these examples that the tool change location is at approximately Y-12, Y8 from the part X0/Y0.
n M05-Turns the spindle off.
N180
n M30-Signals the end of the main program and resets the computer memory.
N190
n N190-Identifies this as block 190 of the main program.
n N010-Further identifies this as block N010 of the subroutine.
n X1 Y1-Absolute coordinates to move from the center of the part to hole #1.
N020
n G91-Selects incremental positioning.
n X-.5 Y.5-Incremental coordinates to move from hole #1 to hole #2.
N030
n X1-Incremental coordinate to move from hole #2 to hole #3.
N040
n Y-1-Incremental coordinate to move from hole #3 to hole #4.
N050
n X-1-Incremental coordinate to move from hole #4 to hole #5.
N060
n G90-Selects absolute positioning.
n M99-Instructs the MCU to return to the main program.
PLOAR ROTATION
Consider the part shown in Figure 12-5, in which four slots are to be milled. A machinist making this part on a conventional vertical milling machine would probably set up the work piece on a rotary table, rotate 45 degrees from the nominal 0-degree location, and mill the first slot. The other three slots could then be milled, moving the various axes, or the machinist could simply index the part 90 degrees from the first slot to mill the second without excess movement along the X and Y axes. The same type of machining may be accomplished on a CNC machining center or CNC mill equipped with polar rotation.
A polar axis coordinate system is formed by constructing a line whose slope is not the same as either the X or Y axis. For example in Figure 12-6, a line has been constructed between the origin (point #1) and point #2 on the graph. That line is a polar axis. Notice that point #2 is located 1.0 inch from the origin as measured along the polar axis. If point #2 is specified as (1, 0) measured along the polar axis, then point #2 is called a polar coordinate. In mathematics more scientific definitions exist for a polar axis, but for the purposes of CNC programming, polar rotation can be thought of as rotating the Cartesian coordinate system.
FIGURE 12-5 Part drawing
When polar rotation is instituted in a CNC program, the MCU will triangulate the points necessary to position the tool to the desired coordinates from the program information that it is given. Polar rotation is supplied on most controllers as an optional feature. As with most options, the coding for polar rotation varies greatly from machine to machine. The examples given here can serve only to demonstrate the concept. The NC part programmer will have to consult the programming manual to program polar rotation successfully on a given machine.
Despite the differences in controllers, there is certain information that every MCU needs in order to carry out a polar rotation:
l The X axis coordinates of the center of rotation.
l The Y axis coordinates of the center of rotation.
l The index angle or the angle as measured counterclockwise from the +X axis to the start of the rotation. In the case shown in Figure 12-5, the index angle is 45 degrees. This value is the angular rotation from the X axis to slot #1.
l The amount of the rotation. Following the initial rotation to the index angle, subsequent rotations may be specified as some angular value other than the index angle. The rotations will occur in a counterclockwise direction. In the case shown in Figure 12-5, this amount is 90 degrees. In other words, following the initial index of the coordinate system 45 degrees, subsequent rotations will be 90 degrees until the cancel command is given.
l A code to initiate polar rotation.
l A code to cancel polar rotation.
FIGURE 12-6
Machinist Shop Language
The format for instituting polar rotation in Machinist Shop Language is:
V11-X-axis coordinate of the polar rotation.
V12-Y-axis coordinate of the polar rotation.
V13-Index angle.
V15-Amount of rotation.
G51-Code for instituting polar rotation. (Contains specific programming information)
G52-Code for canceling the polar rotation.
The program to mill the aluminum casting shown in Figure 12-5 is presented in Figure 12-7.Only the slots need be milled.
FIGURE 12-7
Polar rotation program for part in Figure 12-5, Machinist Shop Language
PROGRAM EXPLANATION
(Refer to Figure 12-7.)
A program for this part could be written in several different ways. The example that follows is one fairly simple way to demonstrate not only the polar rotations involved but also the value of su
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