塑料瓶蓋注塑模具設(shè)計(jì)與制造,塑料,瓶蓋,注塑,模具設(shè)計(jì),制造 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 緒論 1.本課題的意義、目的及應(yīng)達(dá)到的要求 本設(shè)計(jì)主要意義是在我們學(xué)習(xí)完模具設(shè)計(jì)與制造的所有專業(yè)課之后，總結(jié)條理以前我們所學(xué)的知識(shí)，使之成為一個(gè)系統(tǒng)的理論體系，以便于我們?cè)谝院蟮墓ぷ髦惺褂?。同時(shí)也讓我們對(duì)模具的設(shè)計(jì)與制造有了初步的了解，掌握了查閱資料和使用工具書以及手冊(cè)的能力。 【1】 本設(shè)計(jì)的目的是在學(xué)生畢業(yè)前夕，將通過畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，對(duì)醫(yī)學(xué)知識(shí)進(jìn)行全面的總結(jié)和應(yīng)用，提高綜合能力的培訓(xùn)以及擴(kuò)大模具領(lǐng)域的新知識(shí)。具體的要求是： 1． 系統(tǒng)總結(jié)，鞏固過去所學(xué)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識(shí)。 2． 運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決模具技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際工程問題，以此進(jìn)行綜合知識(shí)的訓(xùn)練。 3． 通過某項(xiàng)具體工程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究，達(dá)到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設(shè)計(jì)和科研的基本過程和基本方法。 4． 提高和運(yùn)用與工程技術(shù)有關(guān)的人文科學(xué)，價(jià)值工程和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合知識(shí)。 2 本課題的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 2.1我國(guó)塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀  我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30萬次，淬火鋼模達(dá)50～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國(guó)外相比仍有較大差距， （1）成型工藝方面：多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。但總體上熱流道的采用率達(dá)不 到10%，與國(guó)外的50%～80%相比，差距較大。 （2）在制造技術(shù)方面：CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，美國(guó)EDS的UGⅡ、美國(guó)Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國(guó)CV公司的CADS5、以及一些塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國(guó)模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對(duì)成型過程，如對(duì)充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國(guó)自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有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(xué)開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國(guó)內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。 （3）模具材料方面：近年來，國(guó)內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重 大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度的商品化程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%～80%相比，仍有差距。 2.2我國(guó)塑料模具工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) 2..2.1我國(guó)塑料模具工業(yè)今后的主要發(fā)展趨勢(shì) 據(jù)有關(guān)方面預(yù)測(cè)，模具市場(chǎng)的總體趨勢(shì)是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場(chǎng)中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時(shí)，由于近年來進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國(guó)產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場(chǎng)上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材接頭模具成為模具市場(chǎng)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，高速公路的迅速發(fā)展，對(duì)汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場(chǎng)的增長(zhǎng)點(diǎn)。 2.2.2我國(guó)塑料模具工業(yè)和今后的主要發(fā)展方向  （1）提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)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(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；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(shè)計(jì)與成型過程的3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 （3）推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)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(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)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。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。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(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)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(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 （5）提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國(guó)外差距甚大，在一定程度上制約著我國(guó)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(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種。 （6）.應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 （7）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。 3國(guó)外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 　　（1）模具生產(chǎn)效率高，工期短，人均產(chǎn)值高。各企業(yè)共同之處是廠房設(shè)備密集，顯得十分擁擠，即使在這樣的條件下，車間管理還是有條不紊，生產(chǎn)效率高。一般模具企業(yè)，人均年產(chǎn)值為5～14萬美元。 　?。?）專業(yè)分工細(xì)，技術(shù)精益求精，客戶相對(duì)穩(wěn)定。模具企業(yè)專業(yè)分工較細(xì)，生產(chǎn)協(xié)作緊密。每家企業(yè)只生產(chǎn)某一類模具，各家都有自己的拳頭產(chǎn)品，這利于在技術(shù)上精益求精，以利在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中生存發(fā)展。模具廠所需的模具標(biāo)準(zhǔn)件都是外購(gòu)的，有些零件加工業(yè)是由其他廠協(xié)作。 　?。?）模具企業(yè)帶件生產(chǎn)比較普遍，有利于企業(yè)發(fā)展。模具作為單件或極小批量產(chǎn)品，技術(shù)密集和精密加工設(shè)備密集，與模具成型制品的大批量生產(chǎn)相比，投入大，產(chǎn)出低，因而制約了模具企業(yè)大發(fā)展。他們注重模具與制品一體化，模具與制品相輔相成，互相促進(jìn)，有利于模具企業(yè)的發(fā)展?！　? （4）緊跟主產(chǎn)品需求開發(fā)模具，重視開拓海外市場(chǎng)。模具工業(yè)發(fā)展較快，緊跟主產(chǎn)品需求開發(fā)制造模具是一個(gè)重要因素。近幾年3C電子產(chǎn)品和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，帶動(dòng)了模具工業(yè)的發(fā)展。目前模具產(chǎn)值的76%源自3C產(chǎn)品和汽車、摩托車提供的產(chǎn)品。模具行業(yè)以很強(qiáng)的市場(chǎng)敏感性，以最短的生產(chǎn)周期滿足了這些行業(yè)的需求。大陸的許多3C產(chǎn)品和汽車模具就來自美國(guó)，日本和西歐，以及臺(tái)灣?！　? （5）CAD/CAE/CAM和高速切削加工技術(shù)應(yīng)用廣泛。他們的模具生產(chǎn)效率較高，市場(chǎng)快速反應(yīng)能力強(qiáng)，CAD/CAE/CAM技術(shù)和高速切削技術(shù)的普及應(yīng)用，無疑是一個(gè)重要因素。 （6） 模具企業(yè)對(duì)管理的重視程度在加大，利用軟體包括管理軟件和工藝流程開發(fā)軟件來提高企業(yè)本身的競(jìng)爭(zhēng)力，而不僅僅是靜態(tài)得考慮模具的開發(fā)和制造成本，對(duì)此企業(yè)向更科學(xué)更系統(tǒng)的現(xiàn)代管理模式發(fā)展。  4．本設(shè)計(jì)所要解決的問題 現(xiàn)在生活節(jié)奏的加快和人們對(duì)生活品質(zhì)要求的提高以及環(huán)境污染給人們心理上早成的影響,使人們更樂于接受經(jīng)過多層過濾更為安全可靠的純凈水或者礦泉水,應(yīng)其而生的經(jīng)濟(jì)的瓶子和瓶蓋成為大批量需求的產(chǎn)品. 在瓶蓋塑料模具的設(shè)計(jì)與制造過程中， 根據(jù)所學(xué)的知識(shí)和我們?cè)诋厴I(yè)實(shí)習(xí)中所積累的經(jīng)驗(yàn)，所采用方案如下:生產(chǎn)效率是第一的考慮,所以在結(jié)構(gòu)上確定為一模十二腔,同時(shí)考慮設(shè)計(jì)上模具壽命,以及一次生產(chǎn)即可使用而不需要多加工序,這些都可以是提高效率的因素. 礦泉水瓶蓋的應(yīng)用是很廣泛的,在結(jié)構(gòu)上必要的保留幾種功能,一是內(nèi)螺紋用于旋緊,二是需要擋水圈的設(shè)計(jì)來取代以往加橡皮墊圈的密封方式,三是防偽圈的倒扣設(shè)計(jì)以及和其瓶蓋主題的點(diǎn)連接結(jié)構(gòu),以方便瓶蓋的壓入和瓶蓋打開時(shí)順利脫離防偽圈而不至產(chǎn)生一塊脫離的現(xiàn)象或者難以旋斷的情況. 一 工藝性分析 1.1: 塑料的原材料分析 [1] (1)塑件材料選用ＰＰ屬于熱塑性塑料，從使用性能上看，該塑料力學(xué)性能好，可以在１００Ｃ以下使用，若不受外力，則溫度在１５０Ｃ時(shí)不會(huì)變形，化學(xué)穩(wěn)定性好 ． (2)從成型性能上看該塑料吸水性小，熔料流動(dòng)性好，成型容易，但收縮率大，此外，該塑料成型易產(chǎn)生縮孔凹痕變形等缺陷．成型溫度底時(shí)，方向性明顯，凝固速度快，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因此在成型時(shí)一注意控制成型溫度，澆注系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，冷卻速度不易過快． 1.2：塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度等級(jí)及表面質(zhì)量分析 從該制品的零件圖可知；形狀，結(jié)構(gòu)對(duì)制件脫模要求較高，但對(duì)尺寸大小，產(chǎn)品精度和表面質(zhì)量要求都不高。 （1） 該塑件結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)工藝分析：此設(shè)計(jì)任務(wù)書中給出的零件圖存在若干弊端，給模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來一些困難，現(xiàn)在在不影響起使用性能的基礎(chǔ)上改進(jìn)三處．第一是在瓶蓋外表表面的防滑豎紋，不應(yīng)該直接在下面切半通槽，而應(yīng)該通向型腔，使其在開模時(shí)不增加不必要抽芯難度．第二是擋水圈的脫模設(shè)計(jì)，將其設(shè)計(jì)為傾斜４５度，并將斜底做在角處，是型芯最大直徑變得小一些，便于在強(qiáng)脫之后不至于碰到下邊的內(nèi)螺紋而增加脫模行程,而傾斜的擋水圈會(huì)在旋入時(shí)壓平,第三是防偽圈內(nèi)惻設(shè)計(jì)為凸起的倒扣環(huán),間斷式.整個(gè)修改后的制件如圖一: 圖1 制件圖 （2） 制品的精度等級(jí)；塑料制件的尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動(dòng)和模具制造誤差，此處塑料件未注公差，由于該制件的原材料為聚丙烯，而聚丙烯的制件公差等級(jí)較低為MT7級(jí)，該塑件的精度等級(jí)較低。受模具活動(dòng)部分的影響，取公差值和附加值之和，MT2級(jí)取0.05，MT3-5級(jí)取0.1。【2】 （3） 制品的表面質(zhì)量；塑料制件的精度等級(jí)較低，我們所要獲得的制件對(duì)制品的表面質(zhì)量除要求無缺陷，毛刺，無特殊要求，一般的模具制造工藝和注塑工藝就能滿足要求。 （4）制品的形狀結(jié)構(gòu)；制品的最小壁厚為0.5mm。符合聚乙烯的最小壁厚原則，聚丙烯的質(zhì)軟，所以可以強(qiáng)制脫模.所以在模具的設(shè)計(jì)和加工過程中要特別注意，防止出現(xiàn)缺陷. 1.3：計(jì)算塑料制件的體積和質(zhì)量 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)量。 計(jì)算塑料制件的體積： V= 1675*2=3.350 cm3 查《塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》知聚丙烯密度為ρ=0.9～0.91g/ cm3 .這里取ρ=0.905g/cm3 由密度可得出單個(gè)制件的質(zhì)量： Q=ρV=0.905×3.35 =3.03175g 此模具采用一模12腔結(jié)構(gòu),質(zhì)量w=3.03175*12=36.381g 1.4：聚丙烯 塑料注射成型的工藝參數(shù)。（注塑工藝卡） 注射溫度包括料筒溫度和噴嘴溫度 料筒溫度：后段溫度t1選用220℃ 中段溫度t2選用240℃ 前段溫度t3選用260℃ 噴嘴溫度 選用220℃ 注塑壓力：選用100mpa 注塑時(shí)間： 選用15s 保壓壓力： 選用 72mpa 保壓時(shí)間： 選用10s 冷卻時(shí)間： 選用30s 總周期:40～130s 1.5：塑料成型設(shè)備的選取 根據(jù)計(jì)算及原材料的注射成型參數(shù)初選注塑機(jī)為xs-60/450臥式 查材料可知： 【4】(模具設(shè)計(jì)大典) 注射容量： 78cm3 注射壓力： 170mpa 鎖模力： 450KN 模具厚度： 100～300mm 鎖模型式: 雙曲肘 噴嘴球半徑： SR20mm 模具定位孔直徑： Ф55mm 2.1.1 按注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)量N1 N1=×－ 其中： F 注塑機(jī)的鎖模力 N PC 型腔內(nèi)的平均壓力mpa A 每個(gè)制件在分型面上的面積（m㎡） B 流道和澆道在分型面上的投影面積（m㎡） B 在模具設(shè)計(jì)前為未知量，根據(jù)多型腔模具的流動(dòng)分析B為（0.2～0.5），常取B=0.35，熔體內(nèi)的平均壓力取決于注射壓力，一般為25～40mpa實(shí)際所需鎖模力應(yīng)小于選定注塑機(jī)的名義鎖模力，為保險(xiǎn)起見常用0.8F則 N1= =0.6×450000/50×150=36（個(gè)） 2.1.2 注射機(jī)注塑量確定型腔數(shù)目N2 N2=（G－C）/V 其中： G 注射機(jī)的公稱注塑量（cm3） V 單個(gè)制件體積 （cm3） C 流道和澆口的總體積（cm3） 生產(chǎn)中每次實(shí)際注塑量應(yīng)為公稱注塑量的0.75～0.45倍，取0.6倍計(jì)算，同時(shí)流道和澆道的體積為未知量，據(jù)統(tǒng)計(jì)每個(gè)制品所需澆注系統(tǒng)是體積的0.2～1倍，現(xiàn)取C=0.6則 N2===78×0.375 =29.5（個(gè)） 從以上討論可以看到模具的型腔個(gè)數(shù)必須取N1，N2中的較小值，在這里可以選取的個(gè)數(shù)是2，4，6，8，12,16個(gè)，考慮的制件的取出和模具的開模等情況。我們所設(shè)計(jì)的塑料瓶蓋模具采用一模十二腔的方案，即 N=12 【5】 2.2 分型面的選擇以及型腔的排列方式的確定 【6】 2.2.1 分型面的選擇； 模具設(shè)計(jì)的過程中分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)分型面選擇的原則來確定模具的分型面: （1）塑件脫出方便：盡量使塑件滯留在動(dòng)模一側(cè)，模具的脫模機(jī)構(gòu)在動(dòng)模一側(cè)，一般將主型芯裝在動(dòng)模一側(cè)，使塑件的包緊在主型芯上，型腔可以設(shè)在定模一側(cè)。 （2）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使模具容易切削加工，從簡(jiǎn)化模具加工來考慮，對(duì)要求抽芯的塑件，應(yīng)盡量避免在定模部分抽芯。 其他必須型腔排氣順利，確保塑件質(zhì)量，無損塑件外觀，設(shè)備利用合理以及塑件的成型要求來選擇分型面。 該塑件為瓶蓋，表面無特殊的要求，由于制件有側(cè)向抽心的點(diǎn)連接,因此制件需要側(cè)向內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)，分型比較復(fù)雜，可采用滑快側(cè)向分型，故分型面選擇如下圖所示： 圖2 分型面選擇 2.2、 確定型腔的排列方式 圖3 型腔的排列方式 本塑件在注塑時(shí)采用一模12腔，即綜合考慮模具的開模行程較短，注塑機(jī)有足夠的開?？臻g，澆注系統(tǒng)符合原則（主流道的長(zhǎng)度小于60mm），模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和制件精讀符合圖紙要求以制件生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，可采用上圖所示的型腔排列方式和分型面選擇。 采用上述型腔布置最大優(yōu)點(diǎn)是便于設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu),最大的缺點(diǎn)是熔料進(jìn)入單個(gè)型腔的不均勻性. 3、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.１：主流道設(shè)計(jì) 根據(jù)XS-ZY-125型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸 噴嘴前瓶孔徑： d0=Ф4mm 噴嘴前瓶球面半徑： R0=12mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系： R=R0+（1～2）mm D=d0+(0.5～1)mm 取主流道的球面半徑: R=14mm 取主流道的小瓶直徑d=Ф4.5mm 為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)為圓錐形式其斜度取1～3度經(jīng)換算得主流道大瓶直徑D=Ф6.5mm，為了使料能順利的進(jìn)入分流道，可在主流道的出料瓶設(shè)計(jì)半徑r=5mm的圓弧過渡。 3.２：主流道襯套的選取 為了提高模具的壽命在模具與注塑機(jī)頻繁接觸的地方設(shè)計(jì)為可更換的主流道襯套形式，選取材料為T8A，熱處理以后的硬度為53～57HRC，主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過渡配合。 圖4 主流道襯套 3.3排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在注塑模具的設(shè)計(jì)過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時(shí)排出會(huì)使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。 排氣方式有兩種：開排氣槽排氣，利用和模間隙排氣。 由于瓶蓋注塑模是小型內(nèi)抽心模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。（聚乙烯塑料的最小不溢料間隙為0.02mm，間隙較小，再加上聚丙烯的流動(dòng)性極好，也不宜開排氣槽。） 4、側(cè)滑快抽芯機(jī)構(gòu) 圖5 滑塊抽芯機(jī)構(gòu) 如上圖所示的是該模具側(cè)抽芯機(jī)構(gòu),其依靠斜導(dǎo)柱的上下方向運(yùn)動(dòng)使滑快做側(cè)向開模,完成對(duì)制件防偽圈點(diǎn)連接的抽拔,長(zhǎng)度很小,因此斜角應(yīng)選取較小值,一般不宜超過25°,這里選擇18°. 三、模具工作零件的設(shè)計(jì) 1、凹模的設(shè)計(jì)： 本副模具采用整體式凹模結(jié)構(gòu)，由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易程度中等，模具牢固，不易變形，制件沒拼界逢，適用用于本制件的模具。 材料選用T8A, 硬度在50HRC以上. 根據(jù)澆口的設(shè)計(jì)要求，澆口設(shè)在凹模型腔上其結(jié)構(gòu)。 凹模板尺寸：根據(jù)矩形凹模最小壁厚經(jīng)驗(yàn)曲線知，此塑件的成型 壓力小于30MPA. 由經(jīng)驗(yàn)可知： 長(zhǎng)為500 mm. 寬為350 mm. 凹模高為 h=50mm 制件高為20.91mm 加工可以直接用銑刀銑出，也可以用成型電極。為了節(jié)約成本。在這里我選用數(shù)控加工孔,再用點(diǎn)火花放電加工防滑槽。 2、塑料瓶蓋注塑模具的工作尺寸（包括型腔和型芯的尺寸） 本例中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸，平均收縮率平均制造公差和平均磨損率來計(jì)算。 查教材表1-3塑料聚丙烯的成型收縮率為S=1％-2.5％，故平均我們?nèi)镾cp=1.75％?？紤]到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取Б=Δ/3。 表一：凹模工作尺寸的計(jì)算： 塑件尺寸 計(jì)算公式 型腔工作尺寸 31.38 Lm=(Ls+LsScp％－3/4Δ)+Б 31.2+0.14 14.31 14.12+0.14 30.5 30.42+0.11 9+0.11 3-0.32 2.95+0.11 表二：凸模工作尺寸的計(jì)算 模具零件名稱 塑件尺寸 計(jì)算公式 型芯工作尺寸 型芯 22.3 Ln=(Ls+LsScp％+Δ) 22.32-0.13 26.28 26.28－0.13 23.38 23.38-0.13 27.53 27.53-0.13 28.88 28.88-0.13 1.4 1.4－0.11 表三：滑塊工作尺寸的計(jì)算 模具零件名稱 塑件尺寸 計(jì)算公式 型芯工作尺寸 滑塊 3.3 Ln=(Ls+LsScp％+Δ) 3.3-0.11 4.4 4.4－0.11 6.6 6.6-0.11 31.38 31.32-0.13 3、型芯結(jié)構(gòu)的確定： 可根據(jù)模具的各部分結(jié)構(gòu)確定型芯的尺寸和結(jié)構(gòu)。 型芯端面尺寸為,其結(jié)構(gòu)圖如下: 圖6　　　型芯結(jié)構(gòu) 材料選用T8A, 硬度在50HRC以上.凸模用凸模固定板固定, 固定板選用45鋼． 成型零部件的制造誤差： 成型零部件的制造誤差包括成型零部件的加工誤差和安裝誤差，配合誤差等幾個(gè)方面。設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)將成型零部件的制造公差控制在塑件的1/3左右，通常取IT6—9級(jí)，綜合考慮取IT8級(jí)。 4 .滑塊結(jié)構(gòu)確定 滑塊在此模具加工中難度是比較高的,滑塊用于切斷瓶蓋主題與防偽圈,切口為半圓,兩個(gè)滑塊構(gòu)成一個(gè)整圓,鑒于采用整體式滑塊容易報(bào)廢,采用分體式滑塊結(jié)構(gòu). 加工則采用線切割的方式,滑塊機(jī)體加工則采用加工中心來做,,保證分體滑塊的相對(duì)位置. 四、模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 注塑模溫度調(diào)節(jié)是采用加熱或冷卻方式來實(shí)現(xiàn)的，確保模具溫度在成型范圍之內(nèi)。模具加熱方法有蒸汽、熱油、熱水加熱及電加熱等方法，最常用的方法是電阻加熱；冷卻方法則采用常溫水冷卻、冷卻水強(qiáng)力冷卻或空氣冷卻等方法。而大部分采用常溫水冷卻法。 模具溫調(diào)系統(tǒng)的功用：改善成型條件、穩(wěn)定制品形狀尺寸精度、改善制件物理性能、提高制品表面質(zhì)量。 塑料在生產(chǎn)過程中由于需要對(duì)熔融的塑料流體進(jìn)行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度（防止出模后制件發(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)可按下式進(jìn)行計(jì)算： 設(shè)該模具平均工作溫度為60°，用20°的常溫水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30°，產(chǎn)量為（1分鐘2模）1000g/h。 1、 計(jì)算熱流量 求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量為Q，查有關(guān)文獻(xiàn)得聚乙烯的單位熱流量為Q=420.3～450.1J/g ,取Q=430J/g： Q=W Q=1008g/h×430J/h=433440J 2、 冷卻水的體積流量V V=WQ/Pc(T－T) =433440/60×1/1000×4.2×（30－20） =172cm 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件的質(zhì)量影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 變形 尺寸精度 力學(xué)性能 表面質(zhì)量 在選擇模具溫度時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用情況著重滿足制件的質(zhì)量要求。 在注射模具中溶體從200 C,左右降低到60C左右，所釋放的能量5％以輻射，對(duì)流的方式散發(fā)到大氣中，其余95％由冷卻介質(zhì)帶走，因此注射模的冷卻時(shí)間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時(shí)間約占整個(gè)循環(huán)周期的2/3。縮短循環(huán)周期的冷卻時(shí)間是提高是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。 在冷卻水冷卻過程中，在湍流下的熱傳遞是層流的10—20倍。在次我選擇湍流。 表四　冷卻水道的選取：（有計(jì)算選?。? 冷卻水道直徑 d/（mm） 最低流量 v/（m/s） 流量 Ｖ/（m/min） 12 1.10 7.4×10 冷卻回路的布置應(yīng)根據(jù)塑件的形狀及所需冷卻溫度分布要求以及澆口位置等，設(shè)計(jì)冷卻回路為直通式，為使塑件受熱均勻，冷卻回路應(yīng)同時(shí)開設(shè)在動(dòng)定模兩側(cè). 圖7 冷卻水道布置 五、模具的合模高度 在支撐板與固定零件的設(shè)計(jì)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定：定模板厚度H1=30mm，凹模型腔板厚度為H2=34mm，型芯固定板厚度為H3=30mm，型芯墊板厚度為H4=20mm，墊塊厚度H5=73mm(考慮模具的抽芯距)動(dòng)模板厚度H6=30mm. 1、計(jì)算模具的閉合高度： H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5＋H6 =30＋50＋35＋50＋120＋30 =360mm 2、校核注塑機(jī)的開，合?？臻g A：模具合模時(shí)校核： 100mm<360mm<500mm 注:模具符合注塑機(jī)的要求; B：模具開模時(shí)校核： 100mm<360mm＋80mm<500mm 注:模具符合注塑機(jī)的要求; 六、注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 本模具的外形尺寸為500mm×350mm×360mm, SZ-120/450型注塑機(jī)模板最大安裝尺寸是330mm×240mm。 由于上述計(jì)算的模具閉合高度為217mm，SZ-120/450型注塑機(jī)的最小模具厚度為100mm，最大模具厚度為500mm 1、模具合模時(shí)校核： 100mm<360mm<500mm 1.1、模具開模時(shí)校核： 100mm<360mm＋80mm<500mm 其中：80mm為模具的抽拔距 經(jīng)校核SZ-120/450型注塑機(jī)能滿足使用要求故可以采用。 七、模具的裝配 裝配主要要求如下： （1） 模具上下平面的平行度偏差不大于0.05mm 分模處要求密合。 （2） 推件時(shí)推桿與卸料板要保持同步。 （3） 上、下模型芯必須緊密接觸。 裝配時(shí)以分型面密合作為該模具的裝配基準(zhǔn)，裝配順序如下： （1） 裝配前按圖檢驗(yàn)主要工作零部件及其它零件尺寸。 （2） 鏜導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔。將定模板、動(dòng)模板、型芯固定板疊合在一起，使分模面緊密接觸并加緊，鏜導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔，在孔內(nèi)壓入工藝定位銷后，加工側(cè)面的垂直基準(zhǔn)。 （3） 加工定模。用定模側(cè)面的垂直基準(zhǔn)確定定模上型芯中心的實(shí)際位置，并以次作為加工基準(zhǔn)，分別鏜型芯孔φ34mm、φ10mm，并锪臺(tái)肩φ44mm×6mm、 φ14mm×6mm。 （4） 壓入導(dǎo)柱、導(dǎo)套。將定模、板動(dòng)模板、支撐板上分別壓入導(dǎo)柱、導(dǎo)套，使其導(dǎo)向可靠，滑動(dòng)靈活。 （5） 裝配型芯。在定模和型芯固定板孔內(nèi)壓入型芯，用鏍孔復(fù)印法和壓銷釘套法使型芯緊固在支撐板上，將其一起磨平。 （6） 通過型芯鉆支撐板上的推桿孔。 （7） 通過支撐板鉆推桿固定板上的孔。 （8） 在推桿固定板和支撐板和支撐板上加工限位螺釘和復(fù)位桿孔。 （9） 組裝墊塊和支撐板。 （10） 加工定模座板。加工螺孔、銷釘孔和導(dǎo)柱孔，并將澆口套、導(dǎo)柱套壓入定模座板。 （11） 定模部分的裝配。用平行夾頭把它們加緊（澆口套的澆道孔與鑲塊上的澆道口對(duì)中，在上面鉆固定在注塑機(jī)上的孔，使其與注塑機(jī)相配合。 （12） 裝配動(dòng)模部分。修正推桿和復(fù)位桿的長(zhǎng)度。 （13） 完成裝配后進(jìn)行試模，并校驗(yàn)入庫(kù)。 八、制件常見缺陷及解決辦法: 表五： 名稱 注塑機(jī)及成型條件問題 模具或材料問題 填充不滿 1 注塑機(jī)的注塑能力不夠 2 加料量不夠 3 注塑壓力太低 4 料溫太底使塑料溶體流動(dòng)不好 5 注塑速度太慢 6 注塑機(jī)噴嘴有異物阻塞 1 澆口平衡不好 2 模具溫度太低 3 排氣不良 4 流道澆口過小 5 澆口流道有異物阻塞 6 塑料原料流動(dòng)性不好 飛邊 1 注塑壓力太低 2 鎖模力不夠 3 加料量過大 4 料溫過高 5 保壓時(shí)間過長(zhǎng) 1 模具配合面不嚴(yán) 2 成型期間塑料原料粘性太低 流痕 1 料溫太低使塑料流動(dòng)性不好 2 注塑速度較低 3 注塑機(jī)噴嘴過小 4 保壓壓力不夠 1 模具溫度過低 2 模具冷卻不良 3 塑料流動(dòng)性差 龜裂 1 注塑壓力過高 2 料溫太低導(dǎo)致流動(dòng)不好 3 保壓壓力過高 4保壓時(shí)間過長(zhǎng) 1 模具溫度過低 2 型腔設(shè)計(jì)不良 3 塑料粘性不良 4 塑料原料退火不良 空洞 1 注塑壓力過低 2 保壓壓力不夠 3 注塑速度過快或過慢 4 保壓時(shí)間短 1 模具排氣不良 2 壁厚設(shè)計(jì)不均 3 澆口位置不良 4 澆口澆道尺寸過小 九、主要工作零件加工工藝規(guī)程 在此僅對(duì)成型零件型芯、型腔的加工工藝進(jìn)行分析。 1、 凹模型腔板的加工工藝過程 凹模型腔板的加工工藝過程見表7-1。 表六 凹模型腔板的加工工藝過程 序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 下料 508mm×358mm×58mm的T8A鋼 2 刨（普通刨床） 刨六個(gè)面,達(dá)到501mm×352mm×51mm尺寸 3 熱處理 調(diào)質(zhì)24~28HRC 4 磨削 磨削上下兩個(gè)平面,達(dá)到要求的粗糙度 5 電火花成型加工 加工出凹模型腔 6 鉆孔 配合定模板加工螺紋孔和銷釘孔,之后是倒角(有選擇的倒角) 7 攻螺紋 配合定模板攻螺紋 8 熱處理 淬火54~58HRC 9 鉗工 修磨和拋光 2、 型芯固定板加工工藝過程 型芯固定板加工工藝過程見表7-2 表七 型芯固定板加工工藝過程 序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 下料 下坯料尺寸為510mm×354mm×47mm 2 熱處理 調(diào)質(zhì)至24~28HRC 3 平磨 留0.6見光兩側(cè)面//0.01mm 4 鉆孔 鉆4×M12螺紋孔,配合另外幾個(gè)板鉆2個(gè)銷釘孔 5 割孔 線切割割出4個(gè)導(dǎo)柱孔 6 倒角 鉆床上給各個(gè)孔倒角 7 熱處理 淬火、回火 保證55~62HRC 13 鉗工 修磨和拋光 小結(jié) 通過這次課程設(shè)計(jì)使我學(xué)到了許多知識(shí)，對(duì)一些原本模糊的理論也有了清楚的認(rèn)識(shí)。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測(cè)量、塑料模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使制造的模具既能滿足使用要求有不浪費(fèi)材料，保證了工件的經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)的合理性。通過塑料模手冊(cè)、模具制造簡(jiǎn)明手冊(cè)、模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)等了解到許多原本不清楚的知識(shí)。 由于能力有限，設(shè)計(jì)中難免有疏漏之處，懇請(qǐng)老師給予指正。我在此衷心謝謝原老師的大力幫助與指導(dǎo)。 致謝 經(jīng)過一段時(shí)間的緊張工作，今日終于順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這里，我要忠心地感謝一些在我的設(shè)計(jì)工作中給予我很大的幫助。 首先：我要感謝我的指導(dǎo)老師翟老師，特別感謝程老師的近段設(shè)計(jì)期間對(duì)我的指導(dǎo)和幫助。 其次：我要感謝的是我的同學(xué)們，在設(shè)計(jì)過程中遇到技術(shù)問題，通過與他們的商討和幫助，查閱資料，一一攻破難關(guān)，助我順利地完成設(shè)計(jì)。我還要深深地感謝在工廠里的師傅們，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，他們給予我以模具制造與設(shè)計(jì)方面上的經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。 最后：我還要感謝提供在畢業(yè)前到工廠中去工作實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)的廠家,使自己的到鍛煉,對(duì)設(shè)計(jì)有了許多感性認(rèn)識(shí). 參考文獻(xiàn) 【1】楊占堯 教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)書 新鄉(xiāng) 河南機(jī)電高等專科學(xué)校 2004.5 【2】瞿金平 塑料工業(yè)手冊(cè) 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 1999.1 【3】馮炳堯 模具設(shè)計(jì)與制造 上海 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