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畢業(yè)設計(論文)
畢業(yè)設計(論文)
中文題目： 瓶蓋注塑工藝及模具設計
院 系： XX
專 業(yè)： XX
姓 名： XX
學 號： 114040400218
指導教師： XX
開題時間： XX
摘 要
塑料是一種可塑性的合成高分子材料，具有重量輕且堅固，耐化學腐蝕， 電絕緣性好，價格便宜，可塑性好等特點，廣泛應用于電腦、手機、汽車、電機、 電器、家電和通訊產品制造中。 注塑成形是成形塑件的主要方法之一， 是指使用注塑機將熱塑性塑料熔體在 高壓下注入到模具內經冷卻固化獲得產品的方法。注塑的優(yōu)點是生產速度快，效 率高，操作可自動化，能成型形狀復雜的零件，特別適合大量生產。 本次畢業(yè)設計的產品為瓶蓋，具有重量輕，強度高，耐腐蝕，易清潔等 特點，為大批量生產產品。本次設計在針對產品進行工藝性分析后，確定模具分 型面、 型腔數(shù)目、 澆口形式、 位置大??； 其中最重要的是確定型芯和型腔的結構， 以及它們的定位和緊固方式。此外還進行了脫模機構的設計，合模導向機構的設 計，冷卻系統(tǒng)的設計等。最后繪制完整的模具裝配總圖和主要的模具零件圖及編 制成型零部件的制造加工工藝過程卡片。實踐證明：該模具結構合理、可靠,并 能保證產品質量,對此類注塑產品的模具設計有參考價值。
關鍵詞：塑料 , 注塑成形 , 模具設計
5
Abstract
Plastic is a synthetic polymer material , with the characteristics of plasticity, light weight, sturdiness, electrical insulation, and which is resistance to chemical corrosion and cheap. It is widely used in computers, mobile phones, cars, motors, electrical, home appliances and communication products manufacturing. Injection molding is one of the main methods of forming plastic parts, it refers to the use of plastic injection machine to inject the thermoplastic melts into the mold under high pressure , after cooled to obtain the products . It has the advantage of fast production speed , high production efficiency , and automated operations , it can form the shape of complex parts, particularly suitable for mass production. The production of graduation project is power button , which has a light weight , high strength , corrosion resistance and easy cleaning features for mass production . After analysis the process of the product , the mold parting line , cavity number , gate form , gate location can be determined , one of the most important is to identify core and cavity structures , as well as their positioning and fastening methods. In addition, it also carries out the design of stripping agencies , mold-oriented organizations and the cooling system .At last, draw a complete mold assembly drawing , major parts diagram , and draw up cards of parts manufacturing and processing process . It is proved that the mold structure is reasonable , reliable and can guarantee product quality , and is valuable for the injection mold design of such products .
Keywords:
Plastic , Injection molding , Mold design
目 錄
摘 要 2
Abstract 3
第一章 前言 6
1.1 模具在加工工業(yè)中的地位 6
1.2 模具的發(fā)展趨勢 7
1.3 設計在學習模具制造中的作用 8
第二章 塑料的工藝分析 8
2.1 塑件元件圖及技術要求 8
2.2 原料（PP）的成型特性和工藝參數(shù) 9
2.2.1 PP塑料主要的性能指標 10
2.2.2 PP的注射成型工藝參數(shù) 10
第三章 注塑設備的選擇 11
3.1 注射成型工藝條件 11
3.1.1 模具所需塑料熔體注射量 11
3.1.2 分型面上的投影面積及所需鎖模力 12
3.2 選擇注射機 12
3.3 模架的選定 13
3.4 注射機的校核 14
3.4.1 最大注射量的校核 14
3.4.2 鎖模力校核 14
3.4.3 模具與注射機安裝部分相關尺寸校核 14
第四章 型腔布局與分型面設計 15
4.1 型腔的布局 15
4.2 分型面的設計 15
第五章 澆注系統(tǒng)的設計 16
5.1 主流道的設計 16
5.2 主流道襯套的設計 17
5.3 分流道的設計 17
5.4 澆口的選擇 19
5.4.1 澆口的選用 19
5.4.2 澆口位置的選用 19
5.4.3 澆注系統(tǒng)的平衡 20
5.4.4 排氣的設計 20
第六章 成型零件的設計 20
6.1 成型零件的結構設計 21
6.1.1 型腔結構設計 21
6.2 成型零件工作尺寸計算 22
6.2.1 外形尺寸 22
第七章 合模導向機構的設計 23
7.1 導柱結構 23
7.2 導套結構 24
第八章 脫模機構的設計 24
8.1 脫模機構設計的總原則 24
8.2 推板設計 24
8.2.1 推板的形狀 25
8.2.2 推板的位置和布局 25
第九章 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 25
9.1 模具冷卻系統(tǒng)的設計 26
9.2 模具加熱系統(tǒng)的設計 27
第十章 模具的裝配 28
10.1 模具的裝配順序 28
10.2 開模過程分析 29
參考文獻 29
致 謝 30
畢業(yè)設計(論文)
第一章 前言
光陰似梭，大學四年的學習一晃而過，為具體的檢驗這二年來的學習效果，綜合檢測理論在實際應用中的能力，除了平時的考試、實驗測試外，更重要的是理論聯(lián)系實際，即此次設計的課題為瓶蓋的注塑模具。
本次畢業(yè)設計課題來源于生活，應用廣泛，但成型難度大，模具結構較為復雜，對模具工作人員是一個很好的考驗。它能加強對塑料模具成型原理的理解，同時鍛煉對塑料成型模具的設計和制造能力。
本次設計以注射瓶蓋模具為主線，綜合了成型工藝分析，模具結構設計，最后到模具零件的加工方法，模具總的裝配等一系列模具生產的所有過程。能很好的學習致用的效果。在設計該模具的同時總結了以往模具設計的一般方法、步驟，模具設計中常用的公式、數(shù)據(jù)、模具結構及零部件。把以前學過的基礎課程融匯到綜合應用本次設計當中來，所謂學以致用。在設計中除使用傳統(tǒng)方法外，同時引用了CAD、Pro/E等技術，使用Office軟件，力求達到減小勞動強度，提高工作效率的目的。
本次設計中得到了常林楓老師的指點，同時也非常感謝機械學院各位老師的精心教誨。
由于實際經驗和理論技術有限，設計的錯誤和不足之處在所難免，希望各位老師批評指正。
1.1 模具在加工工業(yè)中的地位
模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。
對模具的全面要求是：能生產出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制造的角度，要求結構合理、制造容易、成本低廉。
模具影響著制品的質量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內應力大小、各向同性性、外觀質量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結構對操作難以程度影響很大。在大批量生產塑料制品時，應盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機構，在全自動生產時還要保證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當批量不大時，模具的費用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應盡可能的采用結構合理而簡單的模具，以降低成本。
現(xiàn)代生產中，合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少是三項重要因素，尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制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的模具才有可能發(fā)揮其作用，產品的生產和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求。因此促進模具的不斷向前發(fā)展。
1.2 模具的發(fā)展趨勢
近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產量中所占的比重越來越大。從模具設計和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢可分為以下幾個方面：
（1） 加深理論研究
在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已經有經驗設計階段逐漸向理論技術設計各方面發(fā)展，使得產品的產量和質量都得到很大的提高。
（2） 高效率、自動化
大量采用各種高效率、自動化的模具結構。高速自動化的成型機械配合以先進的模具，對提高產品質量，提高生產率，降低成本起了很大的作用。
（3） 大型、超小型及高精度
由于產品應用的擴大，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導熱性優(yōu)異的制模材料。
（4） 革新模具制造工藝
在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進的機床，這不僅大大提高了機械加工的比重，而且提高了加工精度。
（5） 標準化
開展標準化工作，不僅大大提高了生產模具的效率，而且改善了質量，降低了成本。
1.3 設計在學習模具制造中的作用
通過對模具專業(yè)的學習，掌握了常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求，各種模具的結構特點及設計計算的方法，以達到能夠獨立設計一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機械加工的知識，塑料材料的選擇和熱處理，了解模具結構的特點，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。
畢業(yè)設計能夠對以上各方面的要求加以靈活運用，綜合檢驗大學期間所學的知識。
第二章 塑料的工藝分析
2.1 塑件元件圖及技術要求
圖1-1 瓶蓋
技術要求：1.壁厚均勻；2.塑件不可以有裂紋和變形缺陷；3.脫模斜度3′～1o；4.未注圓角R1～R2。
2.2 原料（PP）的成型特性和工藝參數(shù)
聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。按甲基排列位置分為等規(guī)聚丙烯（isotactic polyprolene）、無規(guī)聚丙烯（atactic polypropylene）和間規(guī)聚丙烯（syndiotactic polypropylene）三種。
甲基排列在分子主鏈的同一側稱等規(guī)聚丙烯，若甲基無秩序的排列在分子主鏈的兩側稱無規(guī)聚丙烯，當甲基交替排列在分子主鏈的兩側稱間規(guī)聚丙烯。一般工業(yè)生產的聚丙烯樹脂中，等規(guī)結構含量約為95%，其余為無規(guī)或間規(guī)聚丙烯。工業(yè)產品以等規(guī)物為主要成分。聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內。通常為半透明無色固體，無臭無毒。由于結構規(guī)整而高度結晶化，故熔點可高達167℃。耐熱、耐腐蝕，制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點。密度小，是最輕的通用塑料。缺點是耐低溫沖擊性差，較易老化，但可分別通過改性予以克服。
共聚物型的PP材料有較低的熱變形溫度（100℃）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有更強的抗沖擊強度，PP的沖擊強度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150℃。由于結晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在環(huán)境應力開裂問題。
PP的熔體質量流動速率（MFR）通常在1~100。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚型的抗沖強度比均聚型的要高。由于結晶，PP的收縮率相當高，一般為1.6~2.0%。
2.2.1 PP塑料主要的性能指標
密度 (g/ cm) 1.03——1.05
收縮率 % 0.3~0.8
熔 點 ℃ 130~160
熱變形溫度 45N/cm 65~98
彎曲強度 Mpa 80
拉伸強度 MPa 35~49
拉伸彈性模量 GPa 1.8
彎曲彈性模量 Gpa 1.4
壓縮強度 Mpa 18~39
缺口沖擊強度 kJ/㎡ 11~20
硬 度 HR R62~86
體積電阻系數(shù) Ωcm 1013
擊穿電壓 Kv.mm-1 15
介電常數(shù) 60Hz 3.7
2.2.2 PP的注射成型工藝參數(shù)
注塑機類型 螺桿式
噴嘴形式 通用式
計算收縮率 ％ 0.3——0.8
預熱溫度 ℃ 80——85
時間 h 2——3
料筒后段 ℃ 150——170
料筒中段 ℃ 165——180
料筒前段 ℃ 180——200
噴嘴溫度 ℃ 170——180
模具溫度 ℃ 50——80
注塑壓 MPa 60——100
保壓 MPa 40——60
注塑時間 S 20——90
高壓時間 S 0——5
冷卻時間 S 20——120
周期 S 50——220
螺桿轉速 r/min 30
后處理 紅外線烘燈鼓風烘箱
溫度 ℃ 70
時間 S 2——4
第三章 注塑設備的選擇
3.1 注射成型工藝條件
3.1.1 模具所需塑料熔體注射量
該產品材料為PP，查書本得知其密度為1.03-1.05g/m3，收縮率為0.3%-0.8%，計算其平均密度為1.04 g/m3，平均收縮率為0.55﹪。
一幅模具所需塑料的體積：
V= n V1 + V2 =1.6nV1=24 cm3
式中V1——單個塑件的體積；
V2——澆注系統(tǒng)的體積（在學校設計時V2=0.6 nV1）；
n——初步設定的型腔數(shù)量（取4）。
質量M=ρV=2.77g。
3.1.2 分型面上的投影面積及所需鎖模力
塑件和流道凝料在分型面上的投影面積：
A= n A1 + A2 =1.35nA1=306.3cm2
式中A1——單個塑件在分型面上的投影面積；
A2——流道凝料在分型面上的投影面積。
所需鎖模力：
Fm=(n A1 + A2) P型 =1072.05KN
式中P型——塑料熔體對型腔的平均壓力（取35MPa）。
3.2 選擇注射機
根據(jù)塑料制品的體積或質量，查書可選定注塑機型號為HTF120X。
3.3 模架的選定
根據(jù)塑件選定模架為：CI-2330-A70-B70-C90。此模架需要后續(xù)加工，見圖3.1：
圖3-1 塑件模架
3.4 注射機的校核
3.4.1 最大注射量的校核
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是注塑機的最大注塑量的80%。所以選用的注塑機最大注塑量應滿足：
0.8 V機 ≥ V塑＋V澆
式中V機——注塑機的最大注塑量，416cm3
V塑——塑件的體積，該產品V塑＝83cm3
V澆——澆注系統(tǒng)體積，該產品V澆＝50cm3
故 V機≥166cm3
選定的注塑機的注射容積為179cm3，滿足要求。
3.4.2 鎖模力校核
鎖模力是指注射機的鎖模機構對模具所施加的最大夾緊力。當高壓的塑料熔體充滿型腔時，會沿鎖模力方向產生一個很大的帳型力。因此，注射機的鎖模力必須大于該模的帳型力，即
F ≥k0AP塑
式中P塑——型腔的平均壓力；
k0 ——鎖模力安全系數(shù)，一般取k0＝1.1~1.2，本設計取1.2；
F——注塑機的額定鎖模力。
故F ≥k0AP塑＝1286.46KN，
選定的注塑機的壓力為2000KN，滿足要求。
3.4.3 模具與注射機安裝部分相關尺寸校核
A 模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相合適
模具長×模具寬<拉桿面積
B模具閉合高度校核
Hmin——注塑機允許最小模厚=130mm
Hmax——注塑機允許最大模厚=220mm
H——模具閉合高度=180mm
故滿足Hmax＞H＞Hmin。
（1） 開模行程校核
注塑機的最大行程與模具厚度有關（如全液壓合模機構的注塑機），故注塑機的開模行程應滿足下式：
S機————注塑機最大開模行程，230mm;
H1———頂出距離，16mm；
H2————包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度，52mm;
S機－(H模－Hmin)＞H1＋H2＋(5～10)
因為本模具的澆注系統(tǒng)和塑件的特殊關系，澆注系統(tǒng)和塑件的高度就已經包括了頂出距離。
故：
230－(180－130)＞62＋(5～10)
滿足條件。
第四章 型腔布局與分型面設計
4.1 型腔的布局
考慮到模具成型零件和抽芯結構以及出模方式的設計，模具的型腔排列方式如圖4-1所示：
圖3-1 型腔圖
4.2 分型面的設計
分型面位置選擇的總體原則，是能保證塑件的質量、便于塑件脫模及簡化模具的結構，分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較具體可以從以下方面進行選擇。
1.分型面應選在塑件外形最大輪廓處。
2.便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。
3.保證塑件的精度要求。
4.滿足塑件的外觀質量要求。
5.便于模具加工制造。
6.對成型面積的影響。
7.對排氣效果的影響。
8.對側向抽芯的影響。
圖4-2 塑件分型面
第五章 澆注系統(tǒng)的設計
5.1 主流道的設計
主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，可看作是噴嘴的通道在模具中的延續(xù)，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。形狀結構如圖5-1所示，其設計要點：
圖5-1 主流道結構
1.主流道設計成圓錐形，其錐角可取2°~6°，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63μm，且加工時應沿道軸向拋光。
2.主流道前端凹坑球面半徑R2比注射機的噴嘴球半徑R1大1~2 mm；球面凹坑深度3~5mm；主流道始端入口直徑d比注射機的噴嘴孔直徑大0.5~1mm。
3.主流道末端呈圓無須過渡，圓角半徑r=1~3mm。
4.主流道長度L以小于60mm為佳，最長不宜超過95mm。
5.主流道常開設在可拆卸的主流道襯套上；其材料常用T10A鋼，熱處理淬火后硬度53~57HRC。
5.2 主流道襯套的設計
因為采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是標準件，外徑為Φ150mm，內徑Φ28mm。
□ 具體固定形式如圖5-2所示：
圖5-2 襯套結構
5.3 分流道的設計
1.分流道是脫澆板下水平的流道。為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形梯形U形半圓形及矩形等，工程設計中常采用梯形截面加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力均不大，一般采用下面的經驗公式可確定其截面尺寸：
式中 ：B―梯形大底邊的寬度（mm）
m―塑件的重量（g）
L―分流道的長度（mm）
H―梯形的高度（mm）
質量大約43.2g，分流道的長度預計設計成50mm長，且有4個型腔，所以
取B為8mm
=5.333mm 取H為6mm
根據(jù)實踐經驗，我們可以選擇截面直徑為8mm，H=6mm。
梯形小底邊寬度取6mm。另外由于使用了水口板（即我們所說的定模板和中間板之間再加的一塊板），分流道必須做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脫模。如下圖5-3所示
圖5-3 分流道截面圖
2.分流道長度要盡可能短，且少彎折，便于注射成型過程中最經濟地使用原料和注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。將分流道設計成直的，總長100mm。
3.由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。
本模具的流道布置形式采用平衡式, 如圖5-2所示。
5.4 澆口的選擇
澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質量的影響很大。
5.4.1 澆口的選用
它是流道系統(tǒng)和型腔之間的通道,這里我們采用潛伏式澆口：
1.澆口在成形自動切數(shù)斷，故有利于自動成形。
2.澆口的痕跡不明顯，通常不必后加工。
3.澆口之壓力損失大，必須高之射出壓力。
4.澆口部份易被固化之殘錙樹脂堵住。
它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中，也可用于單型腔模具或表面不允許有較大痕跡的塑件。
5.4.2 澆口位置的選用
模具設計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設位置對塑件成型性能及質量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結構?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇。
通常要考慮以下幾項原則：
1.盡量縮短流動距離。
2.澆口應開設在塑件壁厚最大處正文。
3.必須盡量減少熔接痕。
4.應有利于型腔中氣體排出。
5.考慮分子定向影響。
6.避免產生噴射和蠕動。
7.澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。
8.注意對外觀質量的影響。
由于此塑件為外觀件，所以外觀不能有瑕疵，由于產量關系，最后定為側澆口，以節(jié)省成本，追求最大效益。
5.4.3 澆注系統(tǒng)的平衡
對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。顯然，我們設計的模具是平衡式的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同。
5.4.4 排氣的設計
排氣槽的作用主要有兩點。一是在注射熔融物料時，排除模腔內的空氣；二是排除物料在加熱過程中產生的各種氣體。越是薄壁制品，越是遠離澆口的部位，排氣槽的開設就顯得尤為重要。另外對于小型件或精密零件也要重視排氣槽的開設，因為它除了能避免制品表面灼傷和注射量不足外，還可以消除制品的各種缺陷，減少模具污染等。那么，模腔的排氣怎樣才算充分呢？一般來說，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上卻未留下焦斑，就可以認為模腔內的排氣是充分的。
適當?shù)亻_設排氣槽，可以大大降低注射壓力、注射時間、保壓時間以及鎖模壓力，使塑件成型由困難變?yōu)槿菀?，從而提高生產效率，降低生產成本，降低機器的能量消耗。其設計往往主要靠實踐經驗，通過試模與修模再加以完善，此模我們利用模具零部件的配合間隙及分型面自然排氣。
第六章 成型零件的設計
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括型腔、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。
設計成型零件時，應根據(jù)塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。
6.1 成型零件的結構設計
6.1.1 型腔結構設計
型腔是成型產品外形的主要部件，其結構特點是隨產品的結構和模具的加工方法而變化。
組合鑲拼方式的優(yōu)點：對于形狀復雜的型腔，若采用整體式結構，比較難加工。所以采用組合式的型腔結構。同時可以使型腔邊緣的材料的性能低于型腔的材料，避免了整體式型腔采用一樣的材料不經濟，由于型腔的鑲拼結構可以通過間隙利于排氣，減少母模熱變形。對于母模中易磨損的部位采用鑲拼式，可以方便模具的維修，避免整體的型腔報廢。
組合式型腔簡化了復雜型腔的機加工工藝，有利于模具成型零件的熱處理和模具的修復，有利于采用鑲拼間隙來排氣，可節(jié)省貴重模具材料。本設計型腔結構如圖6-1所示。
圖6-1 型腔結構圖
6.2 成型零件工作尺寸計算
所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構成型腔腔體的部位的尺寸，其直接對應塑件的形狀與尺寸。鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復雜，塑件本身精度也難以達到高精度，為了計算簡便，規(guī)定如下：
1.塑件的公差：塑件的公差規(guī)定按單向極限制，制品外輪廓尺寸公差取負值“”，制品叫做腔尺寸公差取正值“”，若制品上原有公差的標注方法與上不符，則應按以上規(guī)定進行轉換。而制品孔中心距尺寸公差按對稱分布原則計算，即取。
2.模具制造公差：實踐證明，模具制造公差可取塑件公差的~，即δz=，而且按成型加工過程中的增減趨向取“+”、“-”符號，型腔尺寸不斷增大，則取“+δz”,型芯尺寸不斷減小則取“-δz”，中心距尺寸取“”?，F(xiàn)取。
3.模具的磨損量：實踐證明，對于一般的中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的，對于大型塑件則取以下。另外對于型腔底面（或型芯端面），因為脫模方向垂直，故磨損量δc=0。
4.塑件的收縮率：塑件成型后的收縮率與多種因素有關，通常按平均收縮率計算。
=%=2%
5. 模具在分型面上的合模間隙：由于注射壓力及模具分型面平面度的影響，會導致動模、定模注射時存在著一定的間隙。一般當模具分型的平面度較高、表面粗糙度較低時，塑件產生的飛邊也小。飛邊厚度一般應小于是0.02~0.1mm。
6.2.1 外形尺寸
根據(jù)公式： LM=
=28.6mm, LM=28.74
=27.5mm, LM=27.44
=3.01mm, LM=3.03
=24mm, LM=24.12
=21.9mm, LM=22.01
第七章 合模導向機構的設計
導柱導向機構設計要點：
1.小型模具一般只設置兩根導柱，當其元合模方位要求，采用等徑且對稱布置的方法，若有合模方位要求時，則應采取等徑不對稱布置，或不等徑對稱布置的形式。大中型模具常設置三個或四個導柱，采取等徑不對稱布置，或不等徑對稱布置的形式。
2.直導套常應用于簡單模具或模板較薄的模具；Ⅰ型帶頭導套主要應用于復雜模具或大、中型模具的動定模導向中；Ⅱ型帶頭導套主要應用于推出機構的導向中。
3.導向零件應合理分布在模具的周圍或靠近邊緣部位；導柱中心到模板邊緣的距離δ一般取導柱固定端的直徑的1~1.5倍；其設置位置可參見標準模架系列。
4.導柱常固定在方便脫模取件的模具部分；但針對某些特殊的要求，如塑件在動模側依靠推件板脫模，為了對推件板起到導向與支承作用，而在動模側設置導柱.。
5.為了確保合模的分型面良好貼合，導柱與導套在分型面處應設置承屑槽；一般都是削去一個面，或在導套的孔口倒角。
6.導柱工作部分的長度應比型芯端面的高度高出6~8mm，以確保其導向作用。
7.應確保各導柱、導套及導向孔的軸線平行，以及同軸度要求，否則將影響合模的準確性，甚至損壞導向零件。
8.導柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度時可采用H8/f8或H9/f9）；導柱固定部分的配合精度采用H7/k6（或H7/m6）。導套與安裝之間一般用H7/m6的過渡配合，再用側向螺釘防止其被拔出。
9.對于生產批量小、精度要求不高的模具，導柱可直接與模板上加工的導向孔配合。通常導向孔應做志通孔；如果型腔板特厚，導向孔做成盲孔時，則應在盲孔側壁增設通氣孔，或在導柱柱身、導向孔開口端磨出排氣槽；導向孔導滑面的長度與表面粗糙度可根據(jù)同等規(guī)格的導套尺寸來取，長度超出部分應擴徑以縮短滑配面。
7.1 導柱結構
帶頭導柱如圖7-1所示
圖7-1 導柱圖
7.2 導套結構
帶頭導套如圖7-2所示
圖7-2 導套圖
第八章 脫模機構的設計
8.1 脫模機構設計的總原則
1.要求在開模過程中塑件留在動模一側，以便推出機構盡量設在動模一側，從而簡化模具結構。
2.正確分析塑件對模具包緊力與粘附力的大小及分布，有針對性地選擇合理的推出裝置和推出位置，使脫模力的大小及分布與脫模阻力一致；推出力作用點應靠近塑件對凸模包緊力最大的位置，同時也應是塑件剛度與強度最大的位置；力的作用面盡可能大一些，以防止塑件在被推出過程中變形或損壞。
3.推出位置應盡可能設在塑件內部或對塑件外觀影響不大的部位，以力求良好的塑件外觀。
4.推出機構應結構簡單，動作可靠（即：推出到位、能正確復位且不與其他零件相干涉，有足夠的強度與剛度），遠動靈活，制造及維修方便。
8.2 推板設計
8.2.1 推板的形狀
如圖8-1所示
圖8-1 推板圖
8.2.2 推板的位置和布局
1.應設在脫模阻力大的部位，均勻布置。
2.應保證塑件被推出時受力均勻，推出平衡，不變形；當塑件各處脫模阻力相同時，則均勻布置；若某個部位脫模阻力特大，則該處應增加推數(shù)目。
3.推板應盡可能設在塑件厚壁、凸緣、加強等塑件強度、剛度較大處；當結構特殊，需要推在薄壁處時，可采用盤狀推板以增大接觸面積。
4.推板的設置不應影響凸模強度與壽命。當推在端面則距型芯側壁δ10.13mm；當推板設置在型芯內部推在塑件內部時，推板孔距型芯側壁δ23mm。
5.在模內排氣困難的部位應設置推板，以利于用配合間隙排氣。
6.若塑件上不允許有推板痕跡時，可在塑件外側設置溢料槽，從而靠推板推在溢料槽內的凝料上而帶塑件。
第九章 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計
在注射成型過程中，模具溫度直接影響到塑件的質量如收縮率、翹曲變形、耐應力開裂性和表面質量等，并且對生產效率起到決定性的作用，在注射過程中，冷卻時間占注射成型周期的約80%，然而，由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具溫度的要求有盡相同，因此，對模具冷卻系統(tǒng)的設計及優(yōu)化分析在一定程度上決定了塑件的質量和成本，模具溫度直接影響到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件質量，而模具溫度的高低取決于塑料結晶性，塑件尺寸與結構、性能要求以及其它工藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等。影響注射模冷卻的因素很多，如塑件的形狀和分型面的設計，冷卻介質的種類、溫度、流速、冷卻管道的幾何參數(shù)及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度，塑件和模具間的熱循環(huán)交互作用等。
1.低的模具溫度可降低塑件的收縮率。
2.模具溫度均勻、冷卻時間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形。
3.對結晶性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定，避免后結晶現(xiàn)象，但是將導致成型周期延長和塑件發(fā)脆的缺陷。
4.隨著結晶型聚合物的結晶度的提高，塑件的耐應力開裂性降低，因此降低模具溫度是有利的，但對于高粘度的無定型聚合物，由于其耐應力開裂性與塑料的內應力直接相關，因此提高模具溫度和充模，減少補料時間是有利的。
5.提高模具溫度可以改善塑件的表面質量。
在注射成形過程中，模具的溫度直接影響塑件的成型質量和生產效率，根據(jù)塑料的要求，注射到模具內的塑料溫度為2000C左右，而從模具中取出塑件的溫度約為600C，溫度降低是由于模具通入冷卻水，將溫度帶走了，普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度。
因瓶蓋使用的塑料是PP，要求模溫高，若模具溫度過低則會影響塑料的流動性，增加剪切阻力，使塑件的內應力較大，甚至還出現(xiàn)冷流痕、銀絲、注不滿等缺陷。因此在注射開始時，為防止填充不足，充入溫水或者模具加熱。
總之，要做到優(yōu)質、高效率生產，模具必須進行溫度調節(jié)。
對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求：
1.確定加熱或是冷卻；
2. 模溫均一，塑件各部分同時冷卻；
3. 采用低的模溫，快速且大量通冷卻水；
溫度調節(jié)系統(tǒng)應盡量結構簡單，加工容易，成本低謙。
9.1 模具冷卻系統(tǒng)的設計
根據(jù)模具冷卻系統(tǒng)設計原則：冷卻水孔數(shù)量盡量多，尺寸盡量大的原則可知，冷卻水孔數(shù)量大于或等于3根都是可行的。這樣做同時可實現(xiàn)盡量降低入水與出水的溫度差的原則。根據(jù)書上的經驗值取4根，冷卻水口口徑為6mm。
另外，具冷卻系統(tǒng)的過程中，還應同時遵循：
1.澆口處加強冷卻。
2.冷卻水孔到型腔表面的距離相等。
3.冷卻水孔數(shù)量應盡可能的多，孔徑應盡可能的大。
4.冷卻水孔道不應穿過鑲快或其接縫部位，以防漏水。
5.進水口水管接頭的位置應盡可能設在模具的同一側，通常應設在注塑機的背面。
6.冷卻水孔應避免設在塑件的熔接痕處。
而且在冷卻系統(tǒng)內，各相連接處應保持密封，防止冷卻水外泄。
9.2 模具加熱系統(tǒng)的設計
因在PP要求的熔融溫度為200。而且流動性能為中性，同時在注射時模具溫度要求為50——70，所以該模具必須加熱。模具加熱方法包括：熱水，熱空氣，熱油及電加熱等。由于電加熱清潔、結構簡單、可調節(jié)范圍大，所以在該模具應用電加熱。
第十章 模具的裝配
裝配模具是模具制造過程中的最后階段，裝配精度直接影響到模具的質量、壽命和各部分的功能。模具裝配過程是按照模具技術要求和相互間的關系，將合格的零件連接固定為組件、部件直至裝配為合格的模具。
在模具裝配過程中，對模具的裝配精度應控制在合理的范圍內，模具的裝配精度包括相關零件的位置精度，相關的運動精度，配合精度及接觸只有當各精度要求得到保證，才能使模具的整體要求得到保證。
塑料模的裝配基準分為兩種情況，一是以塑料模中和主要零件臺定模，動模的型腔，型芯為裝配基準。這種情況，定模各動模的導柱和導套孔先不加工，先將型腔和型芯鑲塊加工好，然后裝入定模和動模內，將型腔和型芯之間墊片法或工藝定位器法保證壁厚，動模和定模合模后用平行夾板夾緊，鏜投影導柱和導套孔，最后安裝動模和定模上的其它零件，另一種是已有導柱導套塑料模架的。
澆口套與定模部分裝配后，必須與分模面有一定的間隙，其間隙為0.05——0.15毫米，因為該處受噴嘴壓力的影響，在注射時會發(fā)生變形，有時在試模中經常發(fā)現(xiàn)在分模面上澆口套周圍出現(xiàn)塑料飛邊，就是由于沒有間隙的原因。為了有效的防止飛邊，可以接近塑件的有相對位移的面上銼一個三角形的槽，由于空氣的壓力的緣故可以更好的防止飛邊。
10.1 模具的裝配順序
1.確定裝配基準；
2.裝配前要對零件進行測量，合格零件必須去磁并將零件擦拭干凈；
3.調整各零件組合后的累積尺寸誤差，如各模板的平行度要校驗修磨，以保證模板組裝密合，分型面吻合面積不得小于80%，間隙不得小于溢料最小值，防止產生飛邊；
4.在裝配過程中盡量保持原加工尺寸的基準面，以便總裝合模調整時檢查；
5.組裝導向系統(tǒng)并保證開模合模動作靈活，無松動和卡滯現(xiàn)象；
6.組裝冷卻和加熱系統(tǒng)，保證管路暢通，不漏水，不漏電，門動作靈活緊固所連接螺釘，裝配定位銷。裝配液壓系統(tǒng)時允許使用密封填料或密封膠，但應防止進入系統(tǒng)中；
7.試模合格后打上模具標記，包括模具編號、合模標記及組裝基面。
1)模具預熱
模具預熱的方法，采用外部加熱法，將鑄鋁加熱板安裝在模具外部，從外部向內進行加熱，這種方法加熱快，但損耗量大。
2)筒和噴嘴的加熱
根據(jù)工藝手冊中推薦的工藝參數(shù)將料筒和噴嘴加熱，與模具同時進行。
3)工藝參數(shù)的選擇和調整
根據(jù)工藝手冊中推薦的工藝參數(shù)初選溫度，壓力，時間參數(shù)，調整工藝參數(shù)時按壓力，時間，溫度這樣的先后順序變動。
4)注塑
在料筒中的塑料和模具達到預熱溫度時，就可以進行試注塑，觀察注塑塑件的質量缺陷，分析導致缺陷的原因，調整工藝參數(shù)和其他技術參數(shù)，直至達到最佳狀態(tài)。
8.模具的維護
模具優(yōu)化設計的鑲件和嵌件在這里就起到了很大的作用，只須更換個別已損壞的零件，不會導致用過程中，會出現(xiàn)正常的磨損或不正常的磨損。不正常的損壞絕大多數(shù)是由于操作不當所致模具的徹底報廢。
最后檢查各種配件、附件待零件，保證模具裝備齊全，另外在裝配過程中應嚴防零件在裝配過程中磕、碰、劃傷和銹蝕。裝配滾動軸承允許采用機油進行熱裝，油的溫度不得超過1000C。
10.2 開模過程分析
注塑機推動推板墊板兼頂管墊板使動定模分開，在導柱導向的情況下，動定模順利分型，同時拉料桿拉斷澆口，使塑件在推板和頂管的作用下順利脫出。閉合時，同樣在導柱和導套的導向作用下通過頂柱使頂桿先于型腔復位。以免頂桿碰到型腔，損壞模具。
參考文獻
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畢業(yè)設計
致 謝
經過三個月的畢業(yè)設計忙碌之后，設計最終完成，心理有一種說不出的輕松，設計過程中遇到許多的問題，在常老師和同學的幫助下予以解決。首先要感謝伍超老師對我的指導和督促，伍老師給我指出了正確的設計方向，使我加深了對知識的理解,同時也避免了在設計過程中少走彎路，伍老師的督促使我一直把畢業(yè)設計放在心理，保證按質按量的完成；要感謝同小組同學，是大家營造了良好的學習環(huán)境，在做設計的過程中互幫互助，使我的CAD操作水平比以前有了很大提高，同時較全面的掌握了Word的編輯功能。
大專生活至此劃上了圓滿的句號，在南京技師學院這塊土地上有眾多莘莘學子辛勤的耕耘，在這塊土地上我健康快樂的成長，我永遠不會忘記可親的同學，我永遠記得這片土地。
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