(精品)杯座模具設計精品(2013年優(yōu)秀畢業(yè)設計)

目 錄1 緒論11.1 塑料模具的現(xiàn)狀和發(fā)展11.2 塑料注射模具的設計步驟21.3 課題任務要求32 塑件分析及設計方案確定42.1 塑件分析42.2 塑料的選材及性能分析52.3 設計方案的確定73 杯座注射模的詳細設計83.1 塑料注射成型機的選擇83.2 注射模具分型面的選擇113.3 注射模具澆注系統(tǒng)的設計123.4 注射模具成型零件和模體的設計163.5 標準模架的選擇233.6 導向與定位機構設計243.7 脫模推出機構的設計273.8 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計284 模具裝配304.1 模具的裝配304.2 模具的安裝及加工要點31結束語33致謝34參考文獻35 第 32 頁 共 34 頁1 緒論利用塑料注射成型機成型塑料制品的模具就是塑料注射模具，其結構由制品的形狀及注射機形式?jīng)Q定的。塑料注射模具是塑料制品中應用最廣的，由注射模具生產(chǎn)的制品已占塑料產(chǎn)品的80%以上。注射模具在結構上也是塑料模具中最復雜的。掌握注射模具的基本結構，其它模具也就觸類旁通了。1.1 塑料模具的現(xiàn)狀和發(fā)展塑料工業(yè)是世界上增長最快的工業(yè)之一。自1927年聚氯乙烯塑料問世以來，隨著高分子化學技術的發(fā)展，各種性能的塑料，特別是聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料發(fā)展迅速，其速度超過了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯與聚苯乙烯等四種通用塑料，使塑件在工業(yè)產(chǎn)品與生活用品方面獲得廣泛的應用，以塑料代替金屬的實例，比比皆是。塑料有著一系列金屬所不及的優(yōu)點，諸如：重量輕、耐腐蝕、電氣絕緣性好、易于造型、生產(chǎn)效率高與成本低廉等。但也存在許多自身的缺陷，諸如：抗老化性、耐熱性、抗靜電性、耐燃性及比機械強度低于金屬。但隨著高分子合成技術、材料改性技術及成型工藝的進步，愈來愈多的具有優(yōu)異性能的塑料高分子材料不斷涌現(xiàn)，從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展2。我國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達60%左右，而國外模具超過70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國外大多是“小而?！薄ⅰ靶《?。國內大型、精密、復雜、長壽命的模具占總量比例不足30%，而國外在50%以上。2004年，模具進出口之比為3.7：1，進出口相抵后的凈進口額達13.2億美元，為世界模具凈進口量最大的國家3。模具是塑件生產(chǎn)的重要工藝裝備之一。模具以其特定的形狀通過一定的方式使原料成型。不同的塑料成型方法使用著不同的模塑工藝和原理及結構特點個不相同的塑料模具。塑件質量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，模具因素占80%。一副質量好的注射?？梢猿尚蜕习偃f次，壓縮模大約可以生產(chǎn)25萬件，這些都同模具設計和制造有很大的關系。在現(xiàn)代塑件生產(chǎn)中，合理的模塑工藝、高效的模塑設備、先進的塑料模具和制造技術是必不可少的因素，尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求、塑件的使用要求和造型設計起著重要的作用。高效的全自動設備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才可能發(fā)揮其效能，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的設計制造和更新為前提。隨著國民經(jīng)濟領域的各個部門對塑件的品種和產(chǎn)量需求愈來愈大、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期愈來愈短、用戶對塑件質量的要求愈來愈高，因而對模具設計與制造的周期和質量提出了更高的要求，促使塑料模具設計和制造技術不斷向前發(fā)展，從而也推動了塑料工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展。隨著塑料制品在機械、電子、交通、國防、建筑、農(nóng)業(yè)等各行業(yè)廣泛應用，對塑料模具的需求日益增加，塑料模具在國民經(jīng)濟中的重要性也日益突出。模具作為一種高附加值和技術密集型產(chǎn)品，其技術水平的高低已經(jīng)成為一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一4。1.2 塑料注射模具的設計步驟注射模具的設計，在傳統(tǒng)上一般按如下步驟進行：（1）確定型腔的數(shù)目。確定方法有多種，如鎖模力、根據(jù)最大注射量、根據(jù)制品精度要求、根據(jù)經(jīng)濟性等，在設計時應根據(jù)實際情況采用哪一種方法。（2）選定分型面。雖然在制品設計階段分型面已經(jīng)考慮或者選定，在模具設計階段仍應再次校核。從模具結構及成形工藝的角度判斷分型面的選擇是否合理。（3）型腔的配置。這是模具結構總體方案的規(guī)劃和確定。因為一旦型腔布置完畢，澆注系統(tǒng)的走向和類型便已確定。冷卻系統(tǒng)和脫模機構在配置時也必須給予充分的注意。要避免各種系統(tǒng)的干涉。布置結束后，模板的外形尺寸基本上就可以確定下來。在此基礎上可以選定合適的模架。（4）確定澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)設計的合理性對制品的質量和生產(chǎn)效率有著決定性的影響。（5）確定脫模方式。在確定脫模方式時首先要確定制品和流道凝料滯留哪一側，必要時要設計強迫制品滯留的結構（如拉料桿），然后再決定是采用的是推桿結構還是推件板結構。（6）冷卻系統(tǒng)和脫模機構的結構設計。冷卻系統(tǒng)與脫模機構的同步設計有助于兩者的很好協(xié)調。（7）確定凹模和型芯的結構和固定方式。當采用鑲塊式凹?；蛐托緯r，應合理地劃分鑲塊并同時考慮到這些鑲塊及鑲塊固定板的強度、剛度、可加工性、緊固性及可更換性。（8）確定排氣方式。由于在一般的注射模中注射成形的氣體可以通過分型面和推件桿處的空隙排出，因此，注射模具的排氣問題往往被忽略。（9）繪制模具的結構草圖。在以上工作的基礎上繪制注射模具的結構草圖。在總體結構設計時切忌將模具結構設計得過于復雜，應優(yōu)先考慮采用簡單的模具結構形式。結構草圖完成后，應與工藝、產(chǎn)品設計及模具制造及使用人員共同研究討論直至相互認可。（10）繪制模具的裝配圖。裝配圖應盡量按照國家標準繪制。裝配圖中要清楚的表明各零件的裝配關系，以便于工人裝配。裝配圖上應盡量包括主要尺寸，并填寫名細表和標題欄，還應有技術要求。（11）繪制模具零件圖。由模具裝配圖上拆繪零件圖的順序是先內后外，先復雜后簡單，先成形后結構零件。（12）編寫設計說明書。設計說明書中除了編寫設計任務書、注射成形工藝卡外，還應有以下內容：模具與注射機有關參數(shù)的校核；型腔數(shù)目的計算依據(jù)；澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設計計算；成形零件的尺寸與公差計算；凹模壁厚和墊板厚度的、剛度與強度校核，型芯偏移和變形計算；開模力與脫模力計算、推桿數(shù)目與直徑的計算；調溫系統(tǒng)的熱平衡和傳熱面積計算，包括冷卻通道的直徑、長度和數(shù)量；彈簧的強度與剛度計算。1.3 課題任務要求本課題是杯座注射模設計與應用。主要利用PROE三維設計軟件實現(xiàn)模具的設計與制造。完成該注射模具裝配圖設計，全部零件圖紙設計，模具成型零件PROE三維造型設計，以及完成該注射模具的制造工藝設計。2 塑件分析及設計方案確定2.1 塑件分析圖2.1所示為杯座三維圖圖2.1 杯座三維圖2.1.1 結構分析如下 從零件圖上分析，該零件外形為圓柱形，塑件成型壁厚較薄(0.80mm)，成型時易發(fā)生翹曲、變形；造成圓柱直徑不協(xié)調。該零件屬于中等復雜程度5。2.1.2 表面質量分析該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺，內部不得有導電雜質外，沒有特別的表面質量要求，故比較容易實現(xiàn)。綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。2.2 塑料的選材及性能分析67本塑件屬于一種外觀產(chǎn)品，對外觀要求較嚴格，如圖2.2所示。其材料采用的是聚丙烯（PP），其材質為：PP。圖2.2 杯座實體零件圖2.2.1 塑件材料的使用性能聚丙烯密度小，強度、剛性、硬度、耐熱行均優(yōu)于HDPE,可在100左右使用。具有優(yōu)良的耐腐蝕性，良好的高頻絕緣性，不受濕度影響，但低溫變脆，不耐磨，易老化。適于制作一般機械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。2.2.2 塑件材料的加工特性（1）結晶性塑料，吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長期余熱金屬接觸已發(fā)生分解；（2）流動性極好，溢邊值0.03mm左右；（3）冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱應適度；（4）成型收縮范圍大，收縮率大，已發(fā)生縮孔、凹痕、變形，取向性強；（5）注意控制成型溫度，料溫低時取向性明顯，尤其低溫高壓時更明顯，模具溫度低于50以下塑件無光澤，已產(chǎn)生熔接痕、流痕；90以上時易發(fā)生翹曲、變形；（6） 塑件應壁厚均勻，避免缺口、尖角，以防止應力集中。2.2.3 表2-1塑件材料的物理性能、熱性能 密度 g/cm30.900.91質量體積 cm3/g1.101.11吸水率 24h0.010.03熔點 170176熔融指數(shù) g/10min230維卡針入度 140150熱變形溫度 102115線膨脹系數(shù) 10-59.8比熱容 J/(kgK)1930熱導率 W/(mK)0.1262.2.4 表2-2 塑件材料的成形條件 注塑成型機類型螺桿式 密度 g/cm30.900.91 計算收縮率 %1.02.5預熱 溫度 80100時間 h12料筒溫度 后段 160180中段180200前段200220模具溫度 8090 注塑壓力 MPa70140成形時間 s注塑時間2060高壓時間03冷卻時間2090總周期50160 螺桿轉速 r/min48后處理方法溫度 70-100時間 h1-22.3 設計方案的確定（1）確定分型面分型面是分開模具，取出制品的面。注射模具有一個分型面和多個分型面的模具。結合相關零件的特點，選擇零件的最大端即零件的低面為分型面，這樣，在開模時容易取出零件。具體的形式如圖所示：（2）確定行腔數(shù)及其排列 考慮成型因素，采用1模2腔（3）確定澆注系統(tǒng) 產(chǎn)品外觀及模具制造原因，該模具采用直接點澆口形式，從主型芯上進膠，這是因產(chǎn)品外觀結構的原因，進膠點被在杯座底部，無外觀影響。（4）確定脫模方式利用彈簧力的作用進行開模，當模具開模到一定的距離時，由于定距銷的作用，動模繼續(xù)分離的同時，利用定模頂出使洗發(fā)水瓶蓋的小蓋頂出，這樣使得塑件都跟著動模運動，當分離到一定的距離后，此時采用推桿就能把留在動模上的塑件推脫，推桿固定在模具的推桿固定板上，由注塑機頂出裝置推動，實現(xiàn)零件的脫落，并依靠彈簧力的作用使復位桿復位。（5）確定型腔、型芯結構和固定方式由于制件的內部結構較復雜，故該模具的動模（型腔）采用的是鑲拼式結構，而定模（型芯）采用的是定位螺釘固定和壓板固定的結構，這樣便于磨損后可以更換。（6）確定冷卻及排氣方式由于PP塑料成型時的模具溫度為8090度，故模具不需要專門設置加熱裝置，只要設置冷卻冷卻系統(tǒng)即可，但注塑前要對模具進行預熱，使模具溫度達到80度左右再注塑。因聚丙烯（PP）料對溫度較敏感，該產(chǎn)品成型在定模部分又較少，所以模具定模部分將不考慮設冷卻系統(tǒng)；動模冷卻系統(tǒng)設計為串聯(lián)冷卻方式，利用銅管鑲入模具冷卻孔內串聯(lián)冷卻。排氣主要是通過分型面間隙排出，而不必再開設專門的排氣槽。三 洗發(fā)水瓶蓋注射模的詳細設計3.1 塑料注射成型機的選擇注射機是塑料注射成型所用的設備，一副注射模只能安裝在與其相適應的注射機上使用，因此設計注射模應該詳細了解注射機的技術規(guī)范，以保證模具安裝在注射機上能正常工作，符合零件加工工藝的要求。注射機規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的的大小及型腔的模具和排列方式，在確定模具結構形式及初步估算外形尺寸的前提下，設計人員應對模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開模距離進行計算。根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺和模具相匹配的注射機。3.1.1 注射量的計算注塑機的最大注射量是指柱塞或螺桿在作一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注出量。目前我國已統(tǒng)一規(guī)定用加工聚苯乙烯塑料時注射機一次所能注出的公稱容積來表示。為了保證正常的注射成型，選擇注射機時，注塑機的最大注塑量應大于制品的質量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好在最大注塑量的80。對于規(guī)則的圖形可以通過相關的體積公式來實現(xiàn)，而對于一些復雜或不規(guī)則的實體圖形我們可以通過相關軟件（如UG、PRO/E）來實現(xiàn)體積計算。對于該制品來說屬于不規(guī)則實體，因此，不能通過體積公式來計算體積，必須要借助相關軟件來實現(xiàn)體積計算。這里，借助了PRO/E來實現(xiàn)體積計算。體積大小為：V=6407.8973=6.41cm，對于一模多件的注射模具則要乘上制品的個數(shù)，這里初步?jīng)Q定是一模四件，則總體積為4V=25.61cm對于一次注射體積還要加上澆注系統(tǒng)中凝料的體積。計算塑件的重量：根據(jù)設計手冊可查得聚丙烯（PP）的密度為=0.9/cm，故塑件的質量： （3-1-1）根據(jù)： 0.8MMM （3-1-2） 式中： M注塑機的最大注塑量，g；M塑件的體積，g，該零件M67.36M澆注系統(tǒng)體積，g，該零件M21.14。故 M110.6。3.1.2 注射機型號的選定根據(jù)以上的計算，以及塑件結構及外形尺寸、注射時所需壓力和工廠現(xiàn)有設備等情況，選用注射機為XS-ZY-125型，表3-1 基本參數(shù)參考文獻8表6-93項目XS-ZY-125拉桿內間距/mm結構形式臥式移模行程/mm300理論注射容量/cm125最大模具厚度/mm300螺桿直徑/mm42最小模具厚度/mm200注射壓力/120鎖模形式液壓注射速率/（g/s）100模具定位孔直徑/mm80塑化能力/（g/s）9噴嘴球半徑/mmSR12螺桿轉速/（r/min）29101噴嘴口半徑/mm4鎖模力/KN900生產(chǎn)廠家上海第一塑料機械廠3.1.3 注射機有關工藝參數(shù)的校核（1）注射量的校核 0.8MMM 式中： M注塑機的最大注塑量，g；M塑件的體積，g，該零件M67.36M澆注系統(tǒng)體積，g，該零件M21.14故 M110.6。此處選定的注塑機注塑量為122,所以滿足要求。（2）鎖模力的校核鎖模力是指注射機的鎖模裝置對模具所施加的最大夾緊力。當高壓的塑料溶體充滿模具型腔時，沿鎖模方向會產(chǎn)生一個很大的作用力，此力總是力圖使模具沿分型面脹開。為此，注射機的額定鎖模力必須大于型腔內塑料熔體壓力與塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（即注射面積）的乘積。一般，閉模時要從模外加大于型腔內壓力一倍以上的鎖模力。FPA （3-1-3） 式中： P熔融型料在型腔內的壓力（60MP1000MP）； A塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和，經(jīng)計算為10508； F注塑機的額定鎖模力，KN。故 FPA6010508630.48KN此處選定的注塑機為900KN，滿足要求。（3）模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸的拉桿間距相適應：模具長寬拉桿面積 （3-1-4）即 450500260360故滿足要求。模具閉合高度校核本模具的閉合高度為 ，XS-ZY-125型注射機所允許模具的最小閉合厚度為，最大厚度為， 即模具滿足 的安裝條件。（4）開模行程校核注射機的開模行程應滿足分開模具取出塑件的需要。所選注塑機為XS-ZY-125型，其最大行程與模具厚度無關，故注塑機的開模行程應滿足下式（510） （3-1-5）式中 注塑機最大開模行程，。H推出距離，； H包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度，；因為 S300HH（510）852510120故開模行程滿足要求。3.2 注射模具分型面的選擇3.2.1 分型面的基本形式9分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。3.2.2 分型面的設計分型面是分開模具，取出制品的面。注射模具有一個分型面和多個分型面的模具。分型面的位置有垂直于開模方向、平行于開模方向以及傾斜于開模方向幾種。分型面的形狀有平面、曲面等。分型面設計的是否恰當，直接關系到模具制造、制件質量的。一般分型面與注射機開模方向相垂直的平面。根據(jù)制品形狀的不同，還有臺階分型面和曲面分型面，因此，也可以說分型面是沿制品最大輪廓表面向外展開的面。另外，設計分型面時還應盡量避免與開模運動方向上制品存在側凹或側孔，以減少側向分型機構，使模具結構簡單。根據(jù)以上的設計原則，結合相關零件的特點，選擇零件的最大端即零件的低面為分型面，這樣，在開模時容易取出3.3 注射模具澆注系統(tǒng)的設計3.3.1 注射模具澆注系統(tǒng)的組成無論用于何種類型注塑機的模具，其澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷穴料四部分組成。在注射模具設計中對澆注系統(tǒng)進行合理布局和形式的選擇是一個重要的環(huán)節(jié)。在設計注射模的澆注系統(tǒng)時應注意以下幾項原則。1）根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸因素，并結合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。2）根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設計合理的澆注系統(tǒng)布局。3）應根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長度，并使其圓滑過渡以利于物流的流動。4）應盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率。5）排氣良好。3.3.2 主流道設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注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。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。由于主流道要于高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸，所以在注射模具中主流道部分常設計成可拆卸更換的澆口套：為了使凝料順利拔出，主流道的小端直徑應稍大于注射機噴嘴直徑,參考文獻19.2-7，通常為 =+ （3-3-1）主流道入口的凹坑球面半徑S也應大于注射機噴嘴球頭半徑S，通常為=+ （3-3-2）主流道的錐角通常為。過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣。過小的錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大。主流道內壁的表面粗糙度應在以下，拋光時沿軸向進行。主流道的長度，一般按模板厚度確定。為了減少熔體充模時的壓力損失和物料損耗，應盡可能縮短主流道的長度，一般控制在以內。主流道的出口端應有較大的圓角，其半徑約為。澆口套常用或鋼材制作，經(jīng)淬火洛氏硬度為。對于該產(chǎn)品模具的澆口套的設計計算過程如下：由式（3-3-1）得d=3+1=4mm；由式（3-3-2）得SR=10+2=12mm；主流道的出口端的圓角半徑為r=0.125D=0.1254=0.5mm；主流道錐角選用的度數(shù)為40；3.3.3 冷料穴設計冷料穴位于主流道的末端，或者處于分流道的末端。其作用是收集熔體前鋒的冷料。防止冷料進入模具型腔而影響制品質量。冷料穴分兩種，一種專門用于收集、貯存冷料，另一種除貯存冷料外還兼有拉出流道凝料的功用。冷料穴應設置在熔體流動方向的轉折位置，并迎著上游的熔體流向，冷料穴的長度通常為流道直徑的倍。3.3.4 分流道設計 分流道是主流道與澆口之間的進料通道。在多型腔模具中分流到比不可少。在分流道設計時應考慮盡量減小在流道內的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時還要考慮減小流道的容積。常用的流道截面形狀有圓形、梯形、形和六角形等。在流道設計中要減小在流道內的壓力損失，則希望流道的截面積大；要減小傳熱損失，又希望流道的表面積小，因此可用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。該比值愈大則流道的效率愈高。圓形和正方形流道的效率最高。但是，正方形截面的流道不易于凝料的推出，在實際應用中常采用梯形截面的流道。一般取梯形流道的深度為梯形截面上端寬度的，脫模斜度取。一般當分型面為平面時，通常采用圓形截面的流道。當分型面不為平面時，考慮到加工的困難，常采用梯形截面或半圓形截面的流道。該制件的分流道截面是圓形。對于壁厚小于、重量在以下的塑料制品，還可采用如參考文獻19.2-9中的經(jīng)驗公式來計算分流道的直徑： （3-3-3）式中 分流道直徑（）； 制品重量（）； 分流道的長度（）該制品的分流道直徑根據(jù)制品重量和壁厚由參考文獻19.2-13中的查得=5 = =5則 221.2實踐證明，當注射模主流道和分流道的剪切速率為（51025103），澆口的剪切速率為（103105）單位為（S-1）時，塑料成形比較好。對于熱塑性塑料制品，可推薦以上的數(shù)據(jù)作為計算流道尺寸的依據(jù)。在計算中可使用如下經(jīng)驗公式： （3-3-4）式中 q 熔體的體積流量（cm/s）； Rn表征流道截面尺寸的當量半徑（cm）。式（3-2-4）既可用來計算主流道和分流道尺寸，也可計算澆口尺寸。計算體積流量q 根據(jù)所選用的注射機技術規(guī)范及所成形制品的體積，按如下公式計算體積流量： q=V/ (3-3-5)式中 V制品的體積（cm），通常取選用注射機公稱注射量的（0.50.8）Qn；注射時間（s）可由參考文獻19.2-1中查得；此處的時間為0.6 s。則體積流量可有式（3-3-5）得：q=V/=25.63/1.8=14.2 cm/s對于半圓形的分流道截面要求出它的當量半徑Rn，當量半徑是將非圓形截面等效圓形截面來處理，其兩者的關系如下： （3-3-6）則該模具分流道截面的當量半徑由式（3-3-6）得：確定恰當?shù)募羟兴俾?對于主流道、分流道和澆口的剪切速率可有式（3-3-4）求得：主流道：分流道：澆口道：3.3.4 注射模具澆口的設計澆口是連接流道與型腔之間的一般細短通道。它是澆注系統(tǒng)的關鍵部位。澆口的形狀、位置和尺寸對制品的質量影響很大。澆口的作用有如下幾點：1）熔體充模后，首先在澆口處凝固，當注射機螺桿抽回時可防止熔體向流道回流。2）熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時回產(chǎn)生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模。3）易于切除澆口尾料。4）對于多型腔模具，澆口能用來平衡進料。通常澆口可分為大澆口和小澆口兩類。前者稱為非限制性澆口。系指直接澆口；后者稱為限制性澆口，常用的有側澆口、點澆口等。本模具采用一模四腔，采用點澆口。點澆口是截面形狀小如針點的澆口，應用范圍十分廣泛，它具有如下優(yōu)點：1）可顯著提高熔體的剪切速率，使熔體黏度大為降低，有利于充模。2）熔體經(jīng)過點澆口時因高速摩擦生熱，熔體溫度升高，黏度再次下降，使熔體的流動性較好。3）有利于澆口與制品的自動分離，便于實現(xiàn)制品生產(chǎn)過程的自動化。4）澆口痕跡小，容易修整。5）在多型腔模中，容易實現(xiàn)各型腔的平衡進料。6）對于投影面積大的制品或者易于變形的制品，采用多個點澆口能夠提高制品的成形質量。7）能較自由地選擇澆口位置。該制品的進澆口放在小蓋下面，無外觀的影響。3.4 注射模具成型零件和模體的設計3.4.1 注射模具型腔的結構設計1）型腔的結構形式型腔大體有以下幾種結構形式：a）整體式整體式型腔由整塊材料加工而成的型腔。它的優(yōu)點是：強度和剛度都相對較高，且不易變形，塑件上不會產(chǎn)生拼?？p痕跡。它的缺點是：切削量大，使模具成本較高，同時給熱處理和表面處理帶來困難，只適用于形狀較為簡單的中、小型模具，但隨著用業(yè)技術的發(fā)展，隨著電蝕機床、仿型機床、數(shù)控機床的廣泛應用。有些形狀復雜的大型模具也有采用整體式型腔結構的。b）整體組合式型腔由整塊材料制成，用臺肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔的同心度要求以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進行熱處理等。c）局部組合式型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多用于型腔較深或形狀較為復雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。d）完全組合式完全組合式是由多個螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點是，便于機加工便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上10。洗發(fā)水瓶蓋注射模對成型外表面要求較嚴，產(chǎn)品生產(chǎn)量大，為提高模具強度、剛度，型腔便于加工和更換等原則，所以型腔采用整體鑲件式。型腔的成型尺寸計算可根據(jù)參考文獻中1表3-4-19的計算公式可以算得。當制品為軸時，計算公式如下： （3-4-1）成形塑件高度的的凹模尺寸計算公式如下，當塑件的偏差為“”時H+為： （3-4-2）成形尺寸計算中所用的材料為PP，查參考文獻8表3-2-19得PP的收縮率為S1.02.0，故平均收縮率S（1.02.0）/21.5，即K平=0.015；由參考文獻83-2-12中的備注查得修正系數(shù)為x=1/23/4，取x=0.5；由參考文獻83-2-12中的備注查得模具的制造公差=（1/61/4）（），取=0.2；型腔的工作尺寸按公式（3-4-1）和（3-4-2）得：；3.4.2 注射模具型芯的結構設計11型芯是用來形成制品的內表面。它分為以下三種形式：（1） 組合式主型芯（2） 圓柱形型芯（3） 異形型芯結構（4） 鑲拼型芯結構結合制品內部結構，對以上的形式進行比較，組合式型芯的優(yōu)點是節(jié)省優(yōu)質模具鋼材、便于機加工和熱處理?？梢杂幂S肩連接，也可采用螺釘固定。圓柱形型芯制造方便，采用反嵌法。異形非圓形的型芯在固定時大都采用反嵌法，對于復雜的型芯，為了便于加工，可采用鑲拼型芯使機加工和熱處理工藝大為簡化，但要注意鑲拼結構的合理性。最終選定第一種方式，組合式型芯。它的固定形式是用軸肩連接。3.4.3 成型零件工作尺寸計算該成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算。在計算成型零件型腔和型芯的尺寸時，塑件和成型零件的尺寸均按單向極限制，如果塑件的公差時雙向分布的，則應按這個要求加以換算。而孔中心矩尺寸則按公差帶對稱分布的原則進行計算。由參考文獻1表9.4-4可知聚丙烯材料的成型收縮率為S1.02.0，故平均收縮率S（1.0+2.0）/21.5，查表9.4-5取模具制造公差。1）型芯的徑向尺寸計算 參考文獻1表9.4-8,型芯的徑向尺寸計算公式： （3-4-3）式中 型芯徑向名義尺寸（最大尺寸）； 制品的名義尺寸（最小尺寸），其它同上。尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：2）型芯的高度尺寸計算型芯的高度尺寸計算公式： （3-4-4）式中： 型芯高度名義尺寸（最大尺寸）；制品孔深名義尺寸（最小尺寸），其它同上。尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：尺寸：3.4.4 成型零件的力學計算12在塑料模過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力。在塑料熔體的壓力作用下，型腔將產(chǎn)生內應力及應變。如果型壁厚和底版厚度不夠，當行型腔中產(chǎn)生的內應力超過型5材料的許用應力時，型腔即發(fā)生強度破壞。與此同時，剛度不足則發(fā)生過大的彈性變形，從而產(chǎn)生溢料和影響塑件尺寸及成型精度，也可能導致脫模困難等。因此，有必要建立型腔強度和剛度的科學的計算方法，尤其對重要的、塑件精度要求高的和大型塑件的型腔，不能單憑經(jīng)驗確定凹模側壁和底版厚度，而應通過強度和剛度的計算來確定。型腔剛度和強度計算的依據(jù)歸納為如下幾個方面：（1）成型過程不發(fā)生溢料。當型腔內受塑料熔體高壓作用下，模具成型零件產(chǎn)生彈性變形而在某些分型面和配合面可能產(chǎn)生足以溢料的間隙。這是，應根據(jù)塑料的粘度不同，在不產(chǎn)生溢流的情況下，將允許的最大間隙作為塑料模型腔的剛度條件。（2）保證塑件的精度要求。型腔側壁及其底版應有較好的剛度，以保證在型腔受到熔體高壓作用時不產(chǎn)生過大的、使塑件超差的彈性變形。此時，型腔的允許變形量受塑件尺寸和公差值的限制。一般取塑件允差值的1/5左右，或0.025以下。（3）保證塑件順利脫模。型腔的剛度不足，模塑成型時變形大，不利用塑件脫模。當變形量大于塑件的 收縮值時，塑件將被型腔包緊而難以脫模。此時，型腔的允許變形量受塑件收縮值限制，即=，式中S為塑件材料的成型收縮率（），t為塑件的壁厚（），在一般情況下，其變形量不得大于塑料的收縮量。（4）型腔力學計算的特征和性質，隨型腔尺寸及結構特征而異。對大尺寸型腔，一般以剛度計算為主；對小尺寸型腔，因在發(fā)生大的彈性變形前，其內應力往往已超過材料許用應力，當以強度計算為主。其力學計算的尺寸分界值取決于型腔的形狀、型腔內熔體的最大壓力、模具材料的許用應力及型腔允許的變形量等。當以強度計算和剛度計算，算出的型腔尺寸，取大者為型腔壁厚尺寸。剛度條件通常是保證不溢料，但當塑件精度要求較高的應按塑件精度要求確定剛度條件。1） 凹模底板厚度計算根據(jù)底板厚度的剛度公式可得底板厚度 （3-4-5）式中 常數(shù)，有底板內壁邊長比L/b值選定，查參考文獻12表3-10， L/b142/712.0，參考文獻12表3-10得0.0277代入公式計算：暫取。2） 型芯偏移量的計算在高壓熔體的作用下，沿型芯長度上產(chǎn)生的壓力分布，會造成型芯的變形和偏移。成形過程中，可認為剛性固定的型芯實際偏移量由兩部分疊加而成，即剛性固定下的型芯最大變形量與型芯裝配部位的偏移量之和，即。參考文獻1式9.4-65，由彈性彎曲的微分方程，可得圓拄型芯的撓曲變形量： （3-4-6）式中 p型腔壓力，取三角形壓力分布的最大值（）E型芯材料的彈性模量（）H型芯的高度（mm）D型芯的平均外徑（mm）d0冷卻水孔直徑（mm）在型芯頂部，由煎切力引起的最大變形量可由下式計算： （3-4-7）型芯的平均半徑為型芯壁厚比的定義為： （3-4-8）則該型芯的壁厚比由式（3-4-8）得：則 （2W10） （3-4-9）將數(shù)據(jù)代入（3-4-9）得：將數(shù)據(jù)代入式（3-4-6）得：將數(shù)據(jù)代入式（3-4-7）得：由式由參考文獻1圖9.4-38查得總變形量，由于0.0520.06，所以設計的型芯能滿足要求。3.5 標準模架的選擇按進料口（澆口）的形式模架分為大水口模架和小水口模架兩大類，香港地區(qū)將澆口稱為水口，大水口模架指采用除點澆口外的其他澆口形式的（二板式模具）所選用的模架，小水口模架指進料口采用點澆口模具（三板式模具）所選用的模架。大水口模架總共有四種形式：A型、B型、C型、D型。小水口模架就是指采用點澆口的模具所選用的模架，總共有8種型式：DA型、DB型、DC型、DD型、EA型、EB型、EC型、ED型，其中以D字母開頭的4種型式適用于自動斷澆口模具的模架。模具結構采用一模四腔三板式結構，采用頂出機構直接采用頂桿頂出。模架為450500,導柱反裝的結構。澆口套也可選標準件，因為注塑機噴嘴口直徑為4，由參考文獻8表6-100選擇進料口直徑為5的澆口套。模架如圖3-3所示3.6 導向與定位機構設計注射模的導向機構用于動定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。定位機構分模外定位和模內定位。模內定位是通過定位圈使模具易于在注射機上安裝以及模具的澆口套能與注射機噴嘴精確定位。而模內定位則通過錐面定位機構用于動、定模之間的精密對中定位。3.6.1 導向機構的設計13導柱導向機構是利用導柱和導套之間的配合來保證模具的對合精度。導向結構的設計內容包括：導柱和導套的機構設計；導柱和導套的配合；導柱和導套的數(shù)量和布置等。導向機構的作用：1）導向 上模和下模合模時，首先是導向零件相接觸，引導上下模準確合模，避免凸模和型芯進入型腔，以保證不損壞成型零件。2）定位 避免模具接觸時錯位而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確的形狀，不至于由于位置的偏移而引起零件壁厚不均勻；3）承受一定的側向壓力，塑料注入型腔過程中會產(chǎn)生單向側面壓力，或由于成型設備精度的限制，使導柱在工作中承受一定的側壓力。4）承載作用 導柱有承受推件板和型腔板重量的作用。5）保持機構運動平穩(wěn)3.6.2 導柱設計導柱是與安裝在另一半上的導套相配合，用以確定動、定模的相對位置，保證模具運動導向精確的圓柱形零件。導柱有兩種形式，一種是帶有軸向定位臺階，固定段與導向段具有同一個公稱尺寸、不同公差帶的導柱，稱為帶頭導柱（GB/T4169.4-1984），另一種是帶有軸向定位臺階，固定段公稱尺寸大于導向段的導柱，稱為帶肩導柱（GB/T4169.5-1984）。有的導柱還開有油槽，內存有潤滑濟，以減少導柱導向的摩擦。帶頭導柱用于生產(chǎn)批量不大的模具，可以不用導套。帶肩導柱用于采用導套的大批量生產(chǎn)并高精度導向的模具。裝在模具另一邊的導套安裝孔，可以和導柱安裝孔以同一個尺寸一次加工而成，易于保證同軸度。中小模具導柱直徑約為模板兩直角邊之和的1/351/20。導柱直徑與模板外形尺寸的關系可以根據(jù)參考文獻來取。帶儲油槽直通型導柱以減小導柱導向的摩擦，具體的設計見如下數(shù)字：由于裝配圖中所選的模架大小為BL=450500，故這里的d大小為40mm極限偏差為=-0.050-0.025，D為45mm極限偏差為=-0.250，H為10mm，L為235mm，L2=20mm，L3=40mm。3.6.3 導柱的校核 參考文獻，校核公式如下所示： （3-6-1）式中 導柱導向段直徑（mm）；型腔板重力（N）；導柱導向段長度（mm）；導柱數(shù)目；鋼材的彈性模量，E=2.1105；導柱允許的變形量，其值應不影響順利合模為準，建議用f7的公差（mm）。已知型腔模板的材料為45鋼，它的密度為7.8g/cm3,它的BL=450500為18.5mm，則它的重力為W=45050018.57.89.810-6=283N，由式（6-1）得：故可以滿足條件。3.6.4 導套設計導套用于安裝在另一半模上的導柱相配合，用以確定動、定模相對位置，保證模具運動導向精度的圓套形零件。導套分為兩種，一種是不帶軸向定位臺階的導套，稱為直導套（GB/T4169.2-1984），另一種是有軸向定位臺階的導套，稱為帶頭導套（GB/T4169.3-1984）。直導套多用于較薄的模板，比較厚的模板采用帶頭導套。導套的壁厚在310mm，視內孔大小而定。導套孔工作部分的長度一般是孔徑的11.5倍。直導套裝入后應防止被拔出的結構。導套設計為帶頭導套，因為模板比較厚。它的基本尺寸為L為134mm，d為40mm，d1為55mm，D為61mm,H為5mm。d1與模板的孔是采用過盈配合，d與模板的孔采用的是間隙配合，該導套與導柱之間采用的是間隙配合。3.6.5 定位機構設計為了便于模具在注射機上安裝以及模具澆口套與注射機的噴嘴孔精確定位，應在模具上安裝定位圈，用于與注射機定位孔匹配。定位圈除完成澆口套與噴嘴孔的精確定位外，還可以防止?jié)部谔讖哪然?。設計時要根據(jù)所選用的注射機的定位孔直徑、澆口套直徑和采用何種卸料（澆注系統(tǒng)的凝料）來設計。設計這種定位圈是用與澆口套相配合的臺肩壓住澆口套，防止?jié)部谔自谧⑸鋾r滑出定位圈；無論是采用標準的定位圈還是采用特殊定位圈，其外徑都應比注射機上的定位孔徑小0.2mm0.3mm，以便順利安裝。定位圈常用的材料為50、55中碳鋼或T8碳素鋼，經(jīng)正火處理，硬度為183235HBS。3.7 脫模推出機構的設計注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構，也常稱為推出機構。3.7.1 脫模推出機構的設計原則14塑件推出（頂出）是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質量的好壞將最后決定塑件的質量，因此，塑件的推出是不可忽視的，應遵循以下原則。(1）推出機構應近盡量設置在動模一側。(2）保證塑件不因推出而變形損壞。(3）機構簡單，動作可靠。(4）良好的塑件外觀。(5）合模時的準確復位。3.7.2 脫模機構的選擇該制品為洗發(fā)水瓶蓋，利用橢圓及圓形幾何規(guī)則、斜頂頂出原理，優(yōu)化設計，利用動模芯斜頂式斜滑頂出脫模，從而大大提高產(chǎn)品脫模力度，減少產(chǎn)品在脫模時對模芯的抱緊力及在采用頂桿頂出時產(chǎn)品頂出面變形的可能性。模具推桿墊板被注塑機頂桿推行，使頂桿受力，推動產(chǎn)品完成頂出，復位時由于復位桿倒裝在推板上。3.7.3 推出機構形式的確定常用得推出機構形式有：推桿推出機構、推管推出機構、推件板推出機構、推塊推出機構、聯(lián)合推出機構及其他特殊推出機構。本制品為薄壁的容器塑件，故采用推桿推出機構。這種推出機構的特點是：脫模力大而均勻，運動平穩(wěn)，無明顯的推出痕跡，且不必另設復位機構，在合模過程中推桿依靠彈簧力的作用回到初始位置。3.8 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計在塑料注射成形中，注射模具不僅是塑料熔體的成形設備，還起到熱交換器的作用。模具溫度調節(jié)系統(tǒng)直接影響到制品的質量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成形工藝要求不同，對于大多數(shù)模具要求較底模溫的塑料，僅設置模具的冷卻系統(tǒng)即可15。通過熱平衡的分析，在單位時間內熔體凝固時放出的熱量應等于冷卻水帶走的熱量，參考文獻19.8-15有： （3-8-1）式中 冷卻介質的體積流量（m/min）；單位時間（每分鐘）內注入模具中的塑料重量（kg/min）；塑件在凝固時所放出的熱量（J/kg）；冷卻介質的密度（/m）；冷卻介質的比熱容KJ/（0C）；冷卻介質的出口溫度（）；冷卻管道總傳熱面積A（）可以用以下式計算： （3-8-2）式中 單位時間（每分鐘）內注入模具中的塑料重量（）；單位重量的塑料制品在凝固時釋放出的熱量（）；冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)；模具溫度與冷卻水溫度之間的平均溫差（）。對于長徑比的細長冷卻管，其孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)的計算式為： （3-8-3）式中 與冷卻水溫度有關的物理系數(shù)