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摘要
該設計主要設計的是帶內螺紋的飲水杯瓶蓋的注塑模設計，通過對塑件進行工藝分析來繪出整體的裝配圖和部分零件圖。對于塑件來說首先要確定的是其材料，再通過材料來分析它的工藝性，之后確定注塑機并對其分型面，澆注系統(tǒng)，冷料穴和脫模裝置，頂出機構進行一個研究和選擇。瓶蓋是選擇了通過側面澆注來進行澆注，并采用了旋轉自動脫螺紋的脫模機構。體現(xiàn)了較高的自動化程度。杯蓋是作為大批量生產(chǎn)的，所以可采用一模多腔的設計方法，從而降低了生產(chǎn)成本提高了生產(chǎn)效率。
關鍵詞 內螺紋杯蓋；注塑模模具；模具設計
Abstract
The main design of this paper is the injection mold design of the bottle cap with internal thread, and the whole assembly drawing and parts drawing are drawn by the process analysis of the plastic parts. For plastic parts, the first is to determine its material, and then through the material analysis technology of it, then determine the injection molding machine and the parting surface, gating system, device, slag hole and stripping out institutions, when conducting a research and choice. The bottle cap is selected to be poured through the side casting, and adopts the rotary automatic stripping mechanism. It reflects the high degree of automation. The lid is used as a mass production, so a multi-cavity design method can be adopted to reduce the production cost and improve the production efficiency.
Keywords internal thread cup cover injection mold mold design
38
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目 錄
摘要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 模具的地位 1
1.2模具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1
1.3模具的種類 2
1.4什么是注塑模 2
2 塑件的工藝分析及注射機的初步選定 3
2.1塑件的功能設計 3
2.2 塑件材料選擇 3
2.2.1 材料的特性 4
2.2.2 塑件的注射工藝參數(shù) 5
2.3 塑件結構的設計 5
2.3.1 塑件的結構 5
2.3.2 脫模的斜度 6
2.3.3 螺紋設計 7
2.4 塑件的尺寸精度和表面質量 7
2.4.1 塑件的尺寸精度 7
2.4.2 塑件的表面質量 7
2.4.3 塑件的尺寸 7
3 分型面的選擇及凹模數(shù)量的確定 10
3.1 分型面選擇的原則 10
3.2 分型面的確定 11
3.3 型腔數(shù)目的確定 11
3.4 型腔的布局 11
4 成型的零件的尺寸的確定 13
4.1 凹模工作尺寸的計算 13
4.2 凸模工作尺寸的計算 13
4.3 螺紋型芯的工作尺寸的計算 14
4.4 凹模外壁及底板的厚度的計算 15
5 澆注系統(tǒng)設計 17
5.1 設計澆注系統(tǒng)的基本原則 17
5.2 澆注系統(tǒng)中各部件的設計 17
5.2.1 主流道的設計 17
5.2.2 澆口套的結構設計 18
5.2.3 分流道的設計 19
5.2.4 澆口的設計 19
5.2.5 冷料穴的設計 20
5.3 排氣系統(tǒng)的設計 21
6 合模導向機構的設計 23
7 脫模機構的設計 24
7.1 脫模機構的分類及選擇 24
7.2 脫模機構的設計原則 24
7.3 脫模力的計算 24
7.4 模具傳動系統(tǒng)的設計 25
7.4.1 軸及齒輪參數(shù)的確定 25
7.4.2 電機轉速及軸承的選擇 25
8 注射機的校核 27
8.1 最大注射量的校核 27
8.2 注射壓力的校核 27
8.3 鎖模力的校核 27
8.4 開模行程的校核 27
9 模溫冷卻系統(tǒng)的設計 29
9.1 熱度的變化對塑件品質的影響 29
9.2 冷卻系統(tǒng)的設計原則 29
9.3 冷卻系統(tǒng)的結構形式 29
9.4 冷卻系統(tǒng)的計算 29
9.4.1 冷卻時間的確定 29
9.4.2 模具熱量的計算 30
10 模架的選擇 34
10.1 模具的校核 34
10.1.1 模具外形尺寸的校核 34
10.1.2 模具厚度的校核 34
10.1.3 模具安裝尺寸的校核 34
10.2 模具運動過程 35
結論 36
致謝 37
參考文獻 38
1 緒論
1.1 模具的地位
在現(xiàn)在，模具已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)了重要的地位，在我國模具制造已是專用設備制造業(yè)了，用模具制造零件可實現(xiàn)大批量的生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，同時材料也消耗的少。
模具是一個及其重要的做工裝置，在成為工業(yè)物件制造的路途中，模具是由有形狀的東西的狀態(tài)的轉換將物件成功的做出來。在我們的生活中家電、汽車、手機、電器等產(chǎn)品對模具的使用度是最多的。它們中60%的零部件是依靠模具來成型的。每年石化工業(yè)有600多噸的聚乙烯和聚丙烯及其他的合成樹脂用來成型注塑模具來滿足人們的生活需求。因此，模具不僅對國民的經(jīng)濟和社會的發(fā)展有著重大的作用，而且還給人們帶來了便利，是我們生活中不可缺少的。
1.2模具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
近年來，中國做模具的工廠都做的特別好，它總的生產(chǎn)的數(shù)值保證在13%的產(chǎn)出率中。在這個國家所做出來的精細密集的多工位級入模的精確度已經(jīng)可以達到2μm了，其可以工作的位置最多有160個；大型的塑料模具能做出48英寸電視機外殼的注塑模具，也能做出6.5㎏大容積的洗衣機的全部的塑料模具了。但我們的模具也是缺乏經(jīng)驗的，如在制造精度、模具的使用時間及模具的做完的時間等存在問題。而本土的CAD/CAE/CAM技術的使用率也不多，帶不動信息技術和模具行業(yè)的優(yōu)勢感，模具的企業(yè)規(guī)模偏小、技術不高，缺乏自主創(chuàng)新的能力，綜合技術還是比較落后的。在國外，尤其是那些模具工業(yè)起步比較早的國家——歐美和日韓等發(fā)達國家，他們的生產(chǎn)管理技術是比我國先進的并且他們的經(jīng)驗也比我們豐富，在其他制造模具發(fā)達的國家，大多數(shù)模具公司將好的技術引用在了模具的設計和制造上，如五軸高速加工的技術，高速切削的技術是基本普及的，大量縮減了制模的周期，提高了企業(yè)的市場競爭力；制圖快和成形技術快應用廣泛；從事模具行業(yè)的人也是一個人有幾個職位及才能，提高了生產(chǎn)的精度等，這些都是值得我國學習的。
雖然目前我國的模具行業(yè)和其他發(fā)達國家的模具行業(yè)存在著較大的差距，但我國任然有著較大的發(fā)展空間和潛力的。據(jù)專家介紹，在不久的將來通過行業(yè)的規(guī)模整頓的模具行業(yè)將慢慢的往大型化、功能齊全化、精確密集化、速度快、規(guī)格化、新穎化。在不久的將來本土的模具的設計及加工會有大大的提升，軟件也越來越聰明化、合成化。讓高速切削、五軸高速加工的技術被大力推廣及應用，同時使數(shù)字化技術、信息化得到推廣，讓CAD/CAM/CAE等得到廣泛的應用。之后高新企業(yè)中將會有越來越多的中小型企業(yè)加入，使我國的模具行業(yè)不斷壯大。
盡管我國目前的模具工業(yè)的發(fā)展比不上國外的，但在與他們的對比中我們看到了自己的不足，我們有很大的改進和發(fā)展的空間，讓我們更清晰的了解模具未來的發(fā)展方向及其定位。
1.3模具的種類
根據(jù)加工的成型的方法，模具可以分為：壓縮成型、注射成型、擠塑成型、中空成型、壓注成型。
根據(jù)澆注系統(tǒng)分類，模具可分為：細水口模具、熱流道模具、大水口模具。
根據(jù)其他分類，模具可分為：軟模、硬模。
1.4什么是注塑模
注塑模具按成型材料，可分為：熱塑性、熱固性。
按注塑機類型的不同，可分為：臥式、立式、角式。
按流道形式的不同，可分為：熱流道模具、冷流道模具。
其工作原理為：把塑料顆粒烘干之后再通過成型的機料斗進入到成型的機料筒中，為了使塑料顆粒變成熔融狀態(tài)，必須要在加熱片加熱和螺桿旋轉的剪切熱的共同作用下實現(xiàn)，當成型機機頭聚集部分熔融塑料時，計量螺桿停止旋轉運動。變?yōu)橄蚯暗闹本€運動，為了使塑膠進入模具的澆注系統(tǒng)，需要通過擠壓塑料熔體來實現(xiàn)，之后它會流到模具的型腔中。然后為了促使塑膠冷卻凝固，需要模具本身熱傳導及模具外加的冷卻系統(tǒng)來完成這一步驟。冷卻成功之后，打開模具，塑膠通過頂出機構將其頂出，同時螺桿向后退為下一次的計量做準備。
注塑模有七大系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)，成型系統(tǒng)，導向系統(tǒng)，頂出系統(tǒng)，抽芯系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。
1、澆注系統(tǒng)包含主要通道、分叉通道、澆注口、冷料井。
2、成型系統(tǒng)包含模仁、鑲塊等
3、導向系統(tǒng)包含導柱、導套等
4、頂出機構包含針狀頂桿、塊狀頂桿等
5、抽芯機構包含滑動的方塊、斜著的銷子等
6、排氣系統(tǒng)包含模具各鑲件的配合間隙，頂針配合間隙，外加的排氣槽
7、冷卻系統(tǒng)包含模具自身的冷卻，水冷。
2 塑件的工藝分析及注射機的初步選定
2.1塑件的功能設計
性能的制造就是要求塑料部件能有足夠的使用功效,并有好的技能標準。設計的塑件是日常用品,其承受外力的幾率不是很大,如振動,沖擊載荷,摩擦等情況比較少；熱水的溫度就是塑件所能承受的工作溫度,所以在選擇材料時對脆化溫度,熱變形溫度,分解溫度有一定的要求；水瓶蓋作為一種生活用品,應該是大量生產(chǎn)的,就要考慮生產(chǎn)的價格和模具使用時間的長短,在選擇塑件材料的時候要考慮到所有的因素；另外,塑料都是會老化的,因此需要考慮到材料的光氧化等其他問題。
2.2 塑件材料選擇
平時,我們是由制品的能力及所處的地理位置的情況來選擇材料,并通過原材料廠家所提供的材料能力數(shù)值。因構件是在常溫下工作的,因此考慮的主要是材料的力學性能,如彈性模量,屈服應力,表面硬度,彎曲強度等。在模具的成型中，材料的注塑特性自然也是要考慮到的，在每個特點都相差甚少的情況下，選擇材料的主要標準也包括好的成型特性，兩種材料的成型特性及性能的比較如下：
表2-1 PA66的描述
塑件的規(guī)格
注塑模
材料的用途
適用于耐高溫制品
表2-2 PA66的分析
測試項目
實驗條件
測試的數(shù)值
基礎性能
吸水率
1.2%
模具的收縮率
3.2㎜
1.5%
物理性能
比重
1.14%
阻燃性
0.71㎜
機械性能
斷裂伸長率
55%
IZOD沖擊強度
53%
拉伸強度
83MPa
彎曲模量
2830MPa
介電常數(shù)
10HZ
3.5
電氣性能
損耗因數(shù)
體積電阻率
熱性能
熱變形溫度
0.45MPa
65～210℃
熔點
263℃
表2-3 PP的表述
塑件的規(guī)格
注塑模具
材料的用處
適用于家具生活用品、容器等
材料表述
流動性一般，外表的觸感及其剛性挺高
表2-4 PP的分析
測試項目
實驗條件
測試的數(shù)值
基本性能
溶體流動的速度
11g/10min
機械性能
拉伸模量
1%sec
1450MPa
屈服伸長率
10%
缺口沖擊強度
23℃
25J/m
洛氏硬度
95RScale
彎曲模量
1520MPa
屈服伸長
34MPa
熱性能
維卡軟化點
9.81N
152℃
表2—5 PP與PA66的價格分析
材料名稱
價格（元/噸）
PP
11700-12300
PA66
11500-12500
根據(jù)上述的資料，顯示出PA66在性能和價格上都要比PP更合適一點，在兩者之間我選擇了PA66。
2.2.1 材料的特性
PA66是一種半晶體-晶體材料，并有著較高的熔點。在較高溫度下它也能保持較強的剛度和強度。成型的PA66依舊有吸濕度的能力，其原因主要由材料的左右中間的距離、結構和環(huán)境條件決定。當制作物件時，必須要考慮到物體的穩(wěn)定性是不是受吸濕度性影響。通過加入各式各樣的改性劑來提高PA66的機械特性。最普遍的添加劑就是玻璃了，加入合成橡膠也能提高抗沖擊性，像丁苯橡膠和順丁橡膠等。PA66的流動性很好因此其粘性極低。用它加工很薄的元件是很好的。溫度的變化對它的粘度影響很大。材料的收縮百分比在1%～2%之間，當添加一定的玻璃纖維后能讓收縮百分比在0.2%～1%之間 。在流程方向相垂直方向和流程方向上的收縮百分比上很不同。PA66的抗溶性也是較好的，但酸和其它一些氯化劑對PA66是有抗體的。
2.2.2 塑件的注射工藝參數(shù)
干燥處理：如果在加工前是密封的材料，那么就沒有干燥的必要。當儲存器被開啟后，會在85℃的熱空氣中做干燥處理。如果里面的濕度大于0.2%的話，還需要進行12個小時的真空干燥，在105℃的溫度下。
熔化溫度：一般在260～290℃的范圍中。對于添加玻璃添加劑的產(chǎn)品溫度在275～280℃。熔化的溫度應避免高于300℃。
模具溫度：其溫度為60℃。晶度受模具溫度的影響，而產(chǎn)品的物理特性也會受到結晶度的影響。對于壁的從左到右的距離小的物件，在模具的熱度在40℃下面時，物體的晶體度將隨著時間的變化而變化，讓塑件的幾何平穩(wěn)性能得到保證，需進行退火處理。
注射壓力： 100MPa. 注射時間： 1.5s .
注射速度： 中高速。
保壓力： 50MPa. 保壓時間： 20s.
冷卻時間： 20s. 成型周期： 50s.
流道和澆口: 因PA66的凝固時間比較快，所以澆口所在位置很重要。澆口的口子的直徑要適中，要在0.5×t（t為物體從左到右的距離）內。用的是熱的通道的話，澆口尺寸應小于傳統(tǒng)澆道，因為它可防止材料過早的凝固。如果用側澆口，澆口的寬度應當是3.6mm。
2.3 塑件結構的設計
制品的結構設計能達到其使用需求，在滿足其要求的狀態(tài)下，有個好的結構性能，使其結構盡量符合成形的工藝要求，來使模具結構得到簡化，從而降低了生產(chǎn)的成本。在物價做出來的過程中,制品的做成會對形態(tài),構造,尺寸精度等提出一些條件,來使模具制造難度和結構的復雜程度有所降低,由此生產(chǎn)出便宜又美觀的產(chǎn)品，其次,通過對塑件的結構工藝進行分析,使我們了解到塑件生產(chǎn)中的難點,為模具的設計及制造提供依據(jù)。
2.3.1 塑件的結構
圖2—1 塑件的平面圖
如圖2—1所示，瓶蓋的外表是光滑的圓柱，外圓最大為Φ64mm，厚度為2.0mm，總高為28mm，瓶蓋內壁有半圓形的螺牙螺紋，與杯蓋的內徑嚴密貼合以防漏水。塑件的各項數(shù)據(jù)如下：
體積 = 2.4026e+04 立方毫米≈24.03立方厘米
曲面面積 = 1.7693e+04 平方毫米
密度 = 1.2995公噸/ 立方毫米
質量 = 31.22克
表2-4 熱塑性物件的壁厚及通用壁厚
材料
最小厚度
小物品壁厚
中物品壁厚
大物品壁厚
PA66
0.145
0.76
1.5
2.4～3.2
2.3.2 脫模的斜度
由于在冷卻成型的塑件過程中會產(chǎn)生收縮,使其在凸?；虬寄Ｉ虾茈y出來,為了利于脫模,以防出來的力太大使其表面損壞或拉壞塑件,應具有合理的斜度，在其外表面，并要與脫模方向平行。出來的的角度尺寸主要取決于物品的狀態(tài)、收縮率、物品的位置和壁厚等。查表可知PA66的脫模斜度：外表面為20′～40′，內表面為25′～40′。
選擇脫模的斜度的原則:
1、當物品的精度要很高或有奇特的需求時，要取小一點的取出來的角度。
2、如果物品從上到下的距離不大時，可以不要有角度的平面。
3、如物品的收縮率很大，取大的角度取物。
4、如有取模不方便時，結構雜亂的物品出來時，要用大的角度的平面取模。
5、在物品上，其肋或凸起的單邊的斜面角度為40～50。
6、帶有皮革花紋的側壁應有40～60。
因為杯蓋的高度不是很高，而且對其外壁的精度的要求也不是很高，所以只需要選擇斜度小的脫模斜度。尼龍的流動性較好，加入10%的玻璃纖維后會更容易釋模?？梢?，如果物品沒有角度的平面來釋模，會使物品的尺寸精度更加準確。
2.3.3 螺紋設計
制作螺紋的方法有：機械加工成形、模具直接成形。
設計螺紋的法則：螺紋的直徑設計要適中，內壁直徑大于等于2㎜，外壁直徑大于等于4㎜；杯蓋上的螺紋與杯身上的螺紋配合時，其長度不能超過螺紋大徑的1.5到2倍；螺紋要呈現(xiàn)階梯式，以防螺紋裂開或變形。
杯蓋的厚度是2㎜，所以其內徑為Ф60㎜，因此設計的螺紋是普通三角螺紋。
在塑件上還會有其他的特性：肋板，孔，搭鈕和花紋等，每個特性的設計法則和特殊的功能是不一樣的，但此塑件沒有這些特征，因此也就不再介紹了。
2.4 塑件的尺寸精度和表面質量
2.4.1 塑件的尺寸精度
尺寸精度指所測物品的大小與實際大小的相似度，即所測量的大小的精確程度。但是精度可以設計的低一點，在使用要求得到滿足的前提下。
物品的大小的偏差由GB/T14486《工程塑料模塑塑料件尺寸公差標準》來取決，MT是物品的大小的偏差代號，有7個IT等級。用單向正偏差來表示孔的公差，用單向負偏差來表示軸的公差，雙向等值偏差可以用在中心距或其他位置。據(jù)所選表的表示，尼龍的高精度是IT4，一般精度是IT5。根據(jù)塑件尺寸公差表，在50～65范圍的公稱尺寸內，可以取MT4級的公差，其數(shù)值為0.20 mm，取MT5級的公差，其數(shù)值為0.30 mm。
2.4.2 塑件的表面質量
（1）塑件的表面粗糙度
物品的表面粗糙度是按GB/T14234《塑料件表面粗糙度標準——不同加工方法和不同材料所能達到的表面粗糙度》選擇，表面粗糙度決定了成型零件的表面，在0.2～1.6m范圍內是其表面的粗糙度值，而物品的糙度要比模具的糙度高1～2級。對這塑件來說型腔是需要拋光的，因此該塑件型腔中的粗糙度是要高一點的，由表可知該材料的表面粗糙度為0.02m在其拋光之后，而豎直紋路方向的表面粗糙度值為0.26m。
（2）塑件的表面質量
塑件成形后會出現(xiàn)有缺陷的狀態(tài)，如材料滿出來、缺少材料、孔洞、凹痕及大小不平衡等。表面缺點會有很多原因組成，如物品做完后的工藝性能、做完的物品的材料的選擇、模具整體結構的設計等。
2.4.3 塑件的尺寸
下面是杯蓋的尺寸：
D=Ф64mm ，d=Ф60mm，H=28mm，h=8.5mm，Ds=M60×4，它的精度等級的選擇是5級，杯蓋外壁的圓弧半徑R=10㎜，杯口的半徑R=0.3㎜，內壁底部的半徑R=8㎜。
因選擇PA66作為杯蓋的材料，所以由表可以得知其收縮率的范圍在0.2%～1%，收縮率的平均值為0.6%。
2.5 注塑機的選擇
因注塑機上裝有注塑模，而注塑模也是整個模具設計過程中重要的一部分，所以在設計的時候我們也需要選個合適的注塑機來與之匹配，為能夠為設計出合適的塑件做準備。
當在選擇注塑機時，我們是按照首次需要注塑的量來選擇注塑機的型號，之后我們對注塑機上的固定模板的力度、模板走動的距離、擠進去的壓力以及模具的組裝的地方的大小都是需要進行核對的。由PROE這個軟件充分了解到材料的密度的為1.3，， ，流道中凝料的體積為0.5V(其實流道內的凝料的體積我們是不知道的,據(jù)手冊上顯示取0.5V來作為估算值,如果塑件愈是大那么愈是要取比例小的值)；故我選擇了XS-ZY-125型號的注塑機，其參數(shù)如下圖所示。
表2—5 注射機的參數(shù)
注塑裝置
注塑的壓力/MPa
120
注塑的行程/mm
115
額定注塑量/㎝3
125
柱塞直徑/㎜
42
鎖模力/KN
900
注塑的方式
螺桿式
模板的最大厚度/㎜
300
模板的最小厚度/㎜
200
模板的最大行程/㎜
300
注塑方式
合模方式
液壓-機械
最大的成型面積/㎝2
320
噴嘴孔的直徑/㎜
4
噴嘴圓弧半徑/㎜
12
拉桿的空間/㎜
260×290
動定模的固定尺寸/㎜×㎜
428×458
液壓泵的流量/（L/min）
100 12
液壓泵的壓力/MPa
6.5
螺桿的驅動功率/KW
4
電動機功率/KW
11
機器的外形的尺寸/㎜×㎜×㎜
5300×940×1815
加熱功率/KW
5
頂出的形式
上面和下面都有頂針，機械彈出
續(xù)表2-5
3 分型面的選擇及凹模數(shù)量的確定
通過把模具分開來把塑件拿出并且要和澆注系統(tǒng)中的凝料分離形成這個方式的叫做分型面。模具基本上只有一個分模面但有時會有兩個及以上，與合模方向垂直或與其平行或者傾斜的分模面都有，在這里，我選擇了垂直于合模方向的分模面。
3.1 分型面選擇的原則
分離面需要考慮很多的原因來取舍。例如，制品的結構特性、澆注系統(tǒng)的設計、鑲件的位置及形狀、引出的辦法、模具的制造、排氣和操作，因此，通過綜合的比較與分析來選擇分離面，分離面選擇的原則如下：
a)能使塑料制品順利脫模
首先就要做到順利脫模，為了能使塑件順利的從凹模中分離出來的話就需要有個分型面。因此我們可以把分型面設置在最大的表平面，并保證分型面在同一個平面上，分型面要與開模的方向垂直。為了不改變凹凸的形狀并能順利脫模分型面需要有一個縮小的趨勢。
b)讓型腔的深度淺
模具的結構和制造會受到模具型腔的深度的影響，影響效果如下：
1)通過電火花的加工方式來加工模具的型腔，時間的長短與型腔的深淺有關，它會改變模具的生產(chǎn)周期，也會加大生產(chǎn)成本。
2)模具的厚度也會受到模具深淺的影響。凸凹模愈薄，型腔愈淺，厚度愈大也會使加工困難；而且注塑機的不同對模具的從左到右的距離的大小有一定的牽制，因此凹模從上大下的距離要適中。
3)凹模的從上到下的距離的大小也會影響到模具起來時的斜度，上下兩個尺寸的大小相差較大。通過減小拔模角度來控制指定好的尺寸公差，很難讓制品從中出來。所以分型面需放在型腔深度較淺的地方。
c)讓塑件的外形好看并易清理 。模具從中拿出來之后會在分離面的地方會有一圈多出來的邊，即飛邊。即使飛邊在脫模后立刻消除還是會有痕跡留下，所以塑件的光滑的表面上盡量不要設有分離面。
d)側向的抽芯盡量沒有。盡量在注塑模具中不要采用從側面把芯拉出去，其結構的雜亂會影響到配合的精度及塑件的大小，而且還浪費時間和金錢，使制造模具的成本有所提高，所以在沒有辦法的情況下才會使用它。
e)易加工分型面。模具中精確度部分最高的地方就是分模面，讓其的平直度和凸凹模的平直度公差能在一個范圍內。即分型面的表面要平坦且與脫模的方向相互垂直，使其精度能高一點。盡量不要選擇斜著的或曲形的分型面，否則會加大加工的難度，精度也不會太高，還會有飛邊這種現(xiàn)象出現(xiàn)。
f)排氣方便。對于中小型的塑料制品來說，應該選擇方便排氣的分型面，因其型腔不大所以空氣量也就少。所以在流動的材料最后抵達的地方處有分離面。
3.2 分型面的確定
如上圖的2—1，2—2所示，不適合采用中間分型，否則會使塑件外表面存在飛邊，會使塑件的外觀不夠美麗。在塑件精度適中的情況下，如下會有兩種方案：a.如果采用強制脫模的話，分型面應該設在上表面；b.如果采用自動脫螺紋機構的話，分型面就應設在下表面。如果采用方案a，比較經(jīng)濟實惠，但杯蓋內的螺紋和塑件的質量都會有一定的影響；如果使用方案b的話，會提高生產(chǎn)效率，生產(chǎn)量變多，質量也較好。所以兩相對比，選擇方案b會更好。
3.3 型腔數(shù)目的確定
為了提高生產(chǎn)量并有好的經(jīng)濟性，我們要使模具與注塑機生產(chǎn)的能力相匹配，型腔的確定有如下四種方案：a）由經(jīng)濟性確定；b）由額定鎖模力確定；c）由注射機的最大注射量確定；d）由制品的精度確定。四個中我選擇了c），計算公式如下：
（3-1）
式中：G——注塑機的額定注射量（cm3）；
V——塑件的體積（cm3）；
C——澆道和澆口的總體積（cm3）；
在制造中，實際的材料進去的量是標稱材料進去的量的（0.45～0.75）倍，中間值0.6為計算值。每種產(chǎn)品的澆注系統(tǒng)的里面整體的大小為物件整體大小的（0.2～1）倍，C取0.5V并測算。
小型的塑件多會使用有多個型腔的注塑模，但是塑件的精度要求較高的話，型腔的數(shù)目就不應大于4個，由公式所得結果所知可做3個型腔的，但由于時間的緊迫性，最后采用的形式是一模兩腔的。
3.4 型腔的布局
H形、直線形、圓形及復合形等都是一模多腔的排列方式，如下幾點是在設計時需要注意的：
①采用平衡式的方式來排列能使得塑件的質量得到均勻和平穩(wěn)。
②型腔的位置與澆口所在的位置應在同一水平面上，以防模具承載過重或產(chǎn)生溢料飛邊的狀況。
③為了使模具的外輪廓尺寸變小，型腔可以排列的緊湊一點。
根據(jù)凸模的結構設計和脫模方法以及做好的零件的樣式所設計出了如下形式放置的凹模：
圖 3-1型腔的排列
4 成型的零件的尺寸的確定
由陰陽模相配合組成的制品的大小就是做好的零件的大小。塑件的精確度會受到陰陽模尺寸精確度的影響。有兩種方法可以來計算做好的零件的大小，一種方法是根據(jù)最大的收縮、磨掉材料的多少和最大制造的極限尺寸來計算；另一種方法是根據(jù)平均值算法來計算；前一種方法比較復雜，而后一種的方法相較于前一種來說更加簡單便捷，所以兩相比較我選擇了平均值法。
4.1 凹模工作尺寸的計算
成型塑件的外輪廓尺寸由凹模體現(xiàn)，凹模在使用中會出現(xiàn)磨損的情況，會使塑件的工作尺寸慢慢變大。如此，為了能夠修復模具被磨掉的材料，并滿足組裝的要求，在模具創(chuàng)作的時候，工作尺寸應該要小一點，尺寸公差應該是大一點的上偏差。
1.凹模徑向尺寸的計算：
（4-1）
（4-1）
mm
式中 ——凹模的基本尺寸（mm）；
——塑件的基本尺寸（mm）；
——塑件的總公差(mm)；
——制造公差（mm）；范圍在～之內，取為計算值，塑件的精度及尺寸的變化會改變“Δ”前的系數(shù)，取值在0.5～0.8之間，在這取了3/4,塑件的誤差越是大區(qū)的值越是要小一些，反之就要取大一點的值。
2. 凹模的深度的計算：
（4-2）
mm
式中 ——凹模的深度（mm）；
——塑件的總高（mm）；
4.2 凸模工作尺寸的計算
體現(xiàn)成型塑件內部結構的模具叫做凸模，其工作尺寸會在凸模受到磨損的情況下慢慢變小。所以，為了能夠模修復模具的磨損并滿足組裝的要求，在模具制造的時候，工作尺寸應該大一點，尺寸公差應該是小一點的下偏差。
1.型芯的徑向尺寸的計算：
（4-3）
mm
式中 ——凸模的尺寸（mm）；
——塑件的尺寸（mm）；
2.型芯的高度計算：
（4-4）
mm
式中 ——凸模的高度（mm）；
——塑件內部的高度（mm）；
4.3 螺紋型芯的工作尺寸的計算
1.螺紋公稱直徑的計算：
（4-5）
mm
式中 ——凸模上螺紋的最大的直徑（mm）；
——塑件內螺紋的公稱直徑（mm）；
——制品的里面的螺紋中間直徑的公差（mm），由其公差標準GB197-81得
——查《塑料模具設計》得=0.06mm
2.螺紋中徑的計算：
（4-6）
mm
式中 ——凸模的中徑（mm）；
——塑件的內螺紋的中徑（mm）；
——查《塑料模具設計》得mm；
3.螺紋小徑的計算：
（4-7）
mm
式中 ——型芯小徑（mm）；
——塑件內螺紋小徑（mm）；
4.螺紋高度的計算:
（4-8）
mm
式中 ——凸模的螺紋高度（mm）；
——塑件內螺紋的高度（mm）；
5.螺距的計算：
（4-9）
㎜
式中 ——凸模的螺距（mm）；
——塑件的螺距（mm）；
——查《塑料模具設計》得mm；
4.4 凹模外壁及底板的厚度的計算
型腔在注塑的過程中要承受注射塑料熔體時的壓力，所以每個型腔要使剛度與強度較高。當凹模的外壁及底板從上大下的距離不大時，而且凹模中會有大于凹模材料的最大的力的值的里面的力的出現(xiàn)，這會使它產(chǎn)生塑性變形，還可能會開裂。而且，當剛度不夠時會產(chǎn)生較大的彈性變形，因此型腔會出現(xiàn)外擴張或材料滿出來產(chǎn)生空隙。所以，對型腔進行剛度及強度的計算是必要的。
下面體現(xiàn)了整體式圓形型腔的形狀：
圖 4-2整體式圓形型腔
（1）型腔內壁厚度
（4-10）
=5.936㎜
式中 S——凹模側壁厚度（mm）；
H——型腔高度（㎜）
P——凹模的壓力（MPa）；取30MPa
E——模具的材料的彈性模量（MPa）；由表查得取0.85(GP)；
［］——任何一個的自由邊的中點所允許的變形量，取值為0.0961；
（2）型腔腔底厚度的計算
（4-11）
=40.42㎜
式中 H——型腔腔底厚度；
r——型腔內半徑；
5 澆注系統(tǒng)設計
液體的塑料從注塑機的進口開始流進到模具中最后流進了凹模中，這條液體塑料流過的道路稱之為澆注系統(tǒng)。讓液體安穩(wěn)的流進到型腔是澆注系統(tǒng)的作用，通過讓型腔得到填滿并且使形狀穩(wěn)定，從而使其里面的氣體能夠被擠壓出來，壓力是可以傳遞的，它能在出現(xiàn)在型腔的任一地方，從而形成外輪廓光滑并且尺寸能夠準確的塑件。澆注系統(tǒng)澆注的方式有兩種，一種是日常的澆注方式；另外一種是經(jīng)過有溫度的通道的澆注方式，這里面我選擇了日常澆注系統(tǒng)的澆注方式，它有四部分組成，分別是主要的流道、分叉的流道、澆注的口子和冷卻材料的地方四部分組成。
5.1 設計澆注系統(tǒng)的基本原則
注塑模中有個重要的環(huán)節(jié)就是澆注系統(tǒng)的設計，成型塑件的成果和質地都會受到它的影響。有以下幾個原則需要遵守：
1.需要知道材料的的特征：任何一種材料都有它相對應的熱度和剪切速度及其效率，我們在設計澆注系統(tǒng)的時候都不會讓其設計的很長也不會設計的很粗，否則不利于液體塑料的流動。
2.有一個好的排氣口：液體型的塑料通過澆注系統(tǒng)的引導可以順利地進入到型腔中，液體材料有條不紊向著型腔中流動，通過自身的進入把型腔中的空氣擠壓出去。
3.以防凸模及杯蓋的變形：速度太快的液體材料流進凹模時，要防止材料流進時沖擊到相配合的凸模及其里面的嵌件，以防耗損太多的注塑壓力或對型芯有所影響或使嵌件形狀改變。
4.減短液體材料流進去的行程及減少其損失：在成型良好并有好的排氣時，液體材料可以用最快的速度填充滿整個型腔，如此做可以大大減少成型的時間，提高了生產(chǎn)效率，同時還使用了較少的材料來完成。
5.便于修理和整頓，同時還要確保杯蓋的外形的好壞：一個塑料物件的形狀、大小及其技能的要求都是我們設計澆注系統(tǒng)時的要點，在修理澆注口的時候要便捷，還要做到塑料物件的外觀不受影響并且使用方便。
6.使熱度和受到壓力的損失夠?。簽榱瞬皇篃崃考八艿膲毫ο陆堤鄰亩l(fā)沒法填滿的缺點，我們需要讓液體材料流進澆注系統(tǒng)時，它的熱度和所受到的壓力是最小的。
5.2 澆注系統(tǒng)中各部件的設計
5.2.1 主流道的設計
流動的塑料液體最先到達的是主要流道口，即主流道，通過主流道讓流動的液體進入到分流道或者是凹模中，它的澆口的形狀是圓錐形的，有利于液體塑料的流動，在打開模具的時候能夠把凝固在其中的塑料拿出來，液體塑料的涌動的快慢及充滿整個模具的速度都是決定于主流道的大小，如下是設計主流道的機電要求：
（1）把主要流道設計成了圓錐的形狀是為了方便把凝固的材料從主要流道中取出來，也是為了防止流動的液體過多而膨脹，因選擇的材料的流動性比較好，所以選擇了3°的錐度來體現(xiàn)澆注口的大小，錐度太大會使流動的速度變慢，會造成漩渦流，為了使液體的流動性更好一點，可以設計精度要求高一點的內壁，所以選擇R0.8μm作為粗糙度值。
（2）確保形成的塑料制品是合格的狀況下，主要流道的通道長度應該短一點，不然最后會加大主要流道內留存的凝固的塑料，同時還提高了它的壓力的損失，讓流動的塑料液體冷卻太快從而改變成型物。
（3）主要流道應該與注塑機的噴出液體塑料的口子完全貼合，從而使材料能夠不從主要流道中滿出來，在與主要流道相熔接的地方成半圓形凹坑，它的半徑是,而小的端面的直徑是,一般會在3～4mm這個范圍內取值作為凹坑的深度的值。在這個模具中mm。
（4）因為溫度特別高所受的壓力也很大的塑料液體及噴出液體的口子會與主要流道不停地觸碰到還會有撞擊，所以我們在設計主要流道的時候會把它做成可以拆分的主要流道襯套的形式，方便選擇的優(yōu)秀質量好的鋼材的加工及熱處理，它的大的一個端面設定為固定位置的環(huán)套，圓形的盤子高出凹模的端面的高度是。
下面的噴嘴的大小是從書上找到XS-ZY-125型號來寫的：
噴嘴孔直徑：d0=φ4mm
噴嘴圓弧半徑：R0＝12mm
主要流道的小的平面一端的直徑D應該比注塑噴嘴孔的直徑d稍微大一點，以便于凝固的材料能夠被成功的拉出來?！?
在主要的流道中不會設計太大的半錐角，一般都是在1°～2°的范圍內取值，這樣就不會出現(xiàn)漩渦流及湍流了，從而也不會有空氣進入，半錐角太小也是不行的，它會導致凝固的材料難以脫下來，同時也會對流動的塑料產(chǎn)生阻力，所以我選擇了1.5°的錐角。經(jīng)過測算可以算出主要流道的大端面的直徑為10㎜，我們在主要流道的出口也可以設置一個半徑為6㎜的圓弧來過渡，這樣液體塑料就可以成功的流進分叉的流道中。主要流道的整個流道不能太長，一般都是在60㎜左右的，在這里我的取值是L=30㎜
5.2.2 澆口套的結構設計
因為溫度很高的塑料液體及噴嘴口會和主要流道不停地碰撞產(chǎn)生沖擊，所以澆口套是不會直接設計在固定的模板一方的，可以把它設計成一個獨立的物件然后放入到固定的模板的那一方。對于小的模具來說可以把澆口套和定位圈組成一個整體的零件，都是大部分的澆口套和定位圈都不是一個整體，而是分別的兩個零件，它們可以相互配合的安置在定模板一方。澆注口的套子與不動的板子可以采用過渡配合，用H7/m6來表示。而它與定位圈是使用的間隙配合，用H9/h9來表示。澆口套通常都會選擇碳素工具鋼8、10來作為生產(chǎn)的材料，之后還要使用熱處理，其強度的范圍在52~56HRC之間。下圖為澆口套的結構形式：
圖 5-3澆口套的結構形式
5.2.3 分流道的設計
流動的液體通過主要流道進入到澆口時中間還要經(jīng)過分叉流道，分流道大多數(shù)都是與分型面在同一平面的，它的主要作用是分離和改變方向，只要是一模多腔的塑件都是需要有分叉流道的，分叉流道的的側面的樣式多種多樣，如有方形、繞圈形及棱臺形等。圓形的分叉流道的S與L的比值是最大的，所以會有很高的工作效率，但是卻制造困難；矩形和圓形相差甚少；而梯形式的截面是相對來說較好的，方便液體的流動并且加工也是不困難的，所以梯形式的截面是被經(jīng)常使用到的。
①為了在液體塑料流動過程中降低壓力的損耗，熱度的消耗及減少流道內凝固的材料，我們設計分叉流道時需要大量的減短其長度，而它的長度都是由凹模的設置及澆口所在的地方來決定的。
②分流道的截面形狀：我們經(jīng)常使用的截面形狀有棱臺形、方形及環(huán)狀形等。在這里經(jīng)過相互之間的對比，最終選擇了梯形式的截面形狀，相比于其他幾個截面形狀，它更能降低流道的壓力損耗及溫度的消失，而且加工便捷，從而提升了工作效率。
③分流道的尺寸：由于每種材料的流動性都是不一樣的，因此我們需要根據(jù)我們所選的材料來進行估算，PA66是尼龍類的材料，它的截面直徑在1.6～9.5這個范圍內。
④分流道的布置：凹模中的形勢與分叉流道內的形勢布局能夠互相牽制。分叉的流道有兩種方式的分布，一種是平衡樣式的；另一種是不平衡的樣式，我選擇平衡樣式的分布方法。
⑤分流道與澆口的連接：在這兩個的連接處要設計成傾斜的面，它的連接處是用有弧度的線連接的，方便液體塑料的涌動并且填滿整個模具。
5.2.4 澆口的設計
把分叉的通道與凹模連在一起的東西叫做澆口，它是一個又狹小又短的口子，在澆注系統(tǒng)中那個口子扮演著重要的角色，塑料制品的品質會受它的個數(shù)、樣子、大小及所在地方的而有所改變，它的用途有兩個，一個是流動的液體塑料所要經(jīng)過的道路，另一個是可以操控在塑料液體流入到凹模后在受到壓力的形勢下所能保持的時間。直接澆口、盤形澆口、點澆口及側交口等都是澆注口的各種形式，每個澆注口的大小及使用的地方都是不一樣的，都需要根據(jù)塑料制品的大小及樣子來決定的，而我在這里選擇了側面澆口的形式，它的特征在下面表達出來了:
①圖形好理解，可以很容易的把澆口拿掉，方便制作，并且它大小的精確度可以得到確認；
②在測試模具時，如果看見有不正確的地方，就要立刻修理；
③能夠很好的單獨掌控液體塑料流動的速度和關閉的時刻；
④相對方形塑件制品來說，液體塑料流進去的感覺是最好的。
看著公式（5-1）、（5-2）能算出澆注口的長與高：
（5-1）
mm
式中 ——澆注口長度（mm）；
——凹模的外輪廓的大?。ǎ?；
——塑料的正常值，而PA66取 ；
（5-2）
mm
式中 h——澆注口的高度（mm）；
t——塑料一圈的厚度（mm）；
塑件的好壞與澆注口所在的地方有著相當大的聯(lián)系，因此在設置澆注口所在地方時需要注意下面幾個方面：
①澆注口應該放在能讓凹模的每個地方都能灌滿液體塑料的地方。
②澆注口應該放在塑件從左到右最大的地方，方便改善縮小的情況。
③澆注口應該放在合適的地方以方便凹模里的空氣擠壓出來。
④澆注口所在的地方應該要能防止塑料出現(xiàn)皺紋。
⑤澆注口應該放在不改變塑料外表的地方。
⑥澆注口不能放在有沖撞或者要接受變凹的情況的地方。
5.2.5 冷料穴的設計
主要流道的凸模模板上會設置冷料穴，它的用途是寄存還沒有進去到里面的流動液體，以防流動的液體流進凹模的時候出現(xiàn)連接的縫隙，還有一個用途就是當主要流道中存在凝固的塑料時可以把它從其中取出來，冷卻材料的洞穴的大小可以比主要流道大的端面的尺寸大一些，它的尺寸與主要通道的大小差不多，冷卻材料的洞穴有三種樣式：一個是和推出塑料的桿子相互配合，第二個是和拉出材料的桿子相互配合，第三個是沒有拉出材料的桿子。不是一切模塑都要設置冷卻材料的洞穴。如果受材料的功能和注塑方式的影響。只會出現(xiàn)一點點冷卻的材料或者制品本身的需求不大時就能不要冷卻材料的洞穴。當我們考慮到材料的功能和注塑的方式的時候，最終選了不能拉出材料桿子的冷卻材料的洞穴。
5.3 排氣系統(tǒng)的設計
凹模中的空氣是從什么地方進來的，扣除凹模中自帶的氣體后，其他的氣體是由于材料變燙或者變堅硬而出現(xiàn)的。流動的塑料液體往凹模中流的時候，特別是速度很快的注塑成一個形狀和燙的凝固的材料注塑成形狀時，需要思考把氣體有秩序的擠壓出去，不然會導致材料所受到的擠壓太大，很難充滿整個凹模，還會有一些氣體在擠壓的過程中進入到材料中去，會讓制品出現(xiàn)泡泡，不夠緊實，連接的不好。特別還會因為氣體被擠壓了，熱度加速提高，從而導致四周的材料被燒著，讓制品有些地方出現(xiàn)黑化及氧化，所以我們在制造模具的時候，會有如何排氣這種疑問。
據(jù)說，如果模具的模型特別雜亂的話，一開始是很難知道出現(xiàn)氣體阻力的地方在哪里，因此我們都會使用一下模具來確定它的方位，之后再設置放出氣體的口子，放出氣體的口子都會設置在凹模最終被填滿的位置。
放出氣體的方法有設置一個放出氣體的口子或者讓塑件在搭配時產(chǎn)生間隙來把氣體放出。
1.要通過設置放出氣體的口子來把氣體放出來的話，需要遵守下面幾條規(guī)則：
①設置的放出氣體的口子可以放在分型面上，原因是在分型面上由于放出氣體導致塑料四周多出了一圈材料可以和制品一起掉下來。
②放出氣體的口子不可以朝著工作的人，以免流動的塑料液體射出來傷到人。
③放出空氣的口子也能設置在制品最不厚的地方或者接近嵌件的地方，像如此的地方出現(xiàn)連接痕跡的可能性很大，方便放出氣體，還能擠壓出一些冷卻的材料。
④放出氣體的口子的長度為1.5～1.6mm，它的向下的距離不能比制品能滿出材料的口子大，一般取0.02～0.04mm。
2.通過縫隙放出氣體，在很多狀況中，能通過模具的凸凹模之間的接觸面或者模具中的零件作間隙配合來放出氣體，能夠不設置放出氣體的口子，尤其是中等或者小的模具來說更方便，縫隙的寬度和放出氣體的口子相同，一般取0.02～0.04mm。
大小很大還瘦的凹模，經(jīng)常會在凹模的下面有氣體阻力的發(fā)生，于是，模具的布局可以用鑲拼的方法，可以在物件上設置放出氣體的縫隙，不論是放出氣體的間隙還是放出氣體的口子都是會和外面的氣體相連接。
我做的模具是結構小的物件，制品往下的長度不大并且還有點粗的凹模，對制品的條件也不高，因此我選擇了讓縫隙配合的方式來放出氣體，縫隙的尺寸在0.02～0.04mm范圍內。
6 合模導向機構的設計
方便注塑模的開啟和關閉，我們在這當中需要放置引導方向的機構，引導方向的機構是為了引導方向、固定位置并還要接受側面所施加的壓力。
引導方向的機構的方式有兩種，一種是通過導柱來引導方向，另外一種是通過有斜度的面來進行確定位置及固定位置，兩者之間，我選擇了通過導柱來引導方向的這個機構。
當設置該機構的時候還要注意下面幾個要求：
1）導柱應該合理均勻的放在分型面的周圍，導柱的中點到塑件的最外邊要有一定的長度，來確保塑料的強弱。
2）導柱的高度要不凸模的最上面的平面的長度長出6～8㎜，避免凸模往型腔中移動的時候與型腔碰撞到并導致它壞了。
3）導柱和導柱的套子要有一定的厚度承受摩擦以及強弱度要適中。
4）能夠讓導柱成功的塞進導柱套中，導柱的最前面要設置成有斜度的形狀或者半圓形的球面，導柱套子的最前面也要弄個倒角出來。
5）導柱的放上去的搭配的方法要依據(jù)其所要的需求來決定。
6）通常導柱移動的地方使用的匹配方式為H8/f8，導柱及導柱套子不動的地方的匹配方式為H7/k6，導柱的套子的外面的直徑的匹配方式為H7/m6。
7）通常我們設計的導柱和導柱套子都是在凸模座板與推動的板子之間，來確保推出機構的正確運行。
8）導柱的大小應該由塑料的尺寸來決定，可以借鑒模具架子的數(shù)值。
本文中選擇的是帶頭的導柱，通過模具架子的厚度來決定導柱的大小mm，mm，mm，mm，mm，mm，物體需要滲碳淬火，它是20號鋼，它的硬度是56～60HRC。
因此選擇的有頂部的導柱的套子，由導柱來決定它自身的參數(shù)：mm，mm，mm，mm，mm, 所用材料與上面的導柱一樣，硬度也是相同的。
7 脫模機構的設計
每一次做完灌滿塑料液體工作之后，都需要讓好了的塑膠從機器的凸?；蛘甙寄Ｖ腥〕鰜?，所以我們需要設置這種機構，即脫模機構。
7.1 脫模機構的分類及選擇
1．根據(jù)能源來自哪里分
（1）用雙手把來取出： 開啟模具之后，用工人的雙手來把零件拿出來。
（2）用機器取出來： 采用機器開啟模具時所產(chǎn)生的動力來取出零件，滿足了制品自己掉下來的方式。
（3）用液體的壓力和氣體的壓力來取出制品： 采用機器上特有的液體壓力和氣體壓力來把制品從其中頂出來或者飄出來。
2．根據(jù)模具的構造分
（1）容易頂出的機構
（2）要兩次頂出的機構
（3）從兩個方向頂出的機構
（4）制品上有螺紋的頂出的機構
3．脫模機構的選用
我做的蓋子里面是有螺紋的，所以使用制品上有螺紋的頂出的機構是最可觀的；因為蓋子不大，所以是