旅行餐碗注塑模设计【全套含CAD图纸和3D】
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对通过塑料注射成型零件的选择性激光融化生产 得到 的 功能梯度材料 插入棒的 评估 V E P C H 母 该 手稿收 于 2006 年 10月 19日 ,修订后 于 2007年 3月 9日出版。 9544054要 注塑行业对生产率和形状复杂的需求需要新的研究提高工具设计、材料和制造。 通过 功能梯度结构建立 注射模具的发展是 其中 一个研究领域。例如 ,具有 功能梯度材料建造技术 的模具 可以 获得 具有较高导热性的独特部分 。厚 的 注射 部件具有较高的热传导率 ,这 有 利于生产出 更好的和更便宜的聚合物注射 模具部件 。在以工具钢为原料制造模具的时候加入铜，有可能获得不同传导性的模具。在这篇文章中，我们将为您描述 关于 功能梯度材料影响 的调查 一个 是 具钢 和工具钢的插入 棒 的 热数值分析 比较 和比较 聚丙烯 部件 模具表面温度和结晶度的程度 的 注射成型试验 。 数值模型 用来 根据模具插入材料 不同 比较 模具传热 性能 。之后 ,建立了一个支持保 持功能梯度材料和工具钢 插入棒得到了选择性激光融合的过程。聚丙烯 被 注射 入 注塑件中与 数值结果 进行 对比 。为了观察 分级插入 聚丙烯 部件 的冷却速度 ,部件的结晶度由 差示扫描量热法测量(试。 也 评价 了 注射周期 模具的 温度 。结果表明 ,力较低。 工具钢中 添加铜 的 混合钢铁 能 更有效地传递热量 但是 吸收热量能力低。 关键词 :功能梯度材料 ;注射模具 ;快速制造 ;聚丙烯结晶度 1 引言 注射 模具部件的优势 取决于三个主要方面 :工具成本、注塑模具原料和生产力工具 。这三 个 组 合 使得在 不影响生产力和材料 的情况下 很难改变部 件 /模具设计。 因此， 必须通过 最佳的 原 材料选择和部分 件 和模具设计 获得 工具 的耐久性 、生产力、成本 1。不幸的是 ,有 德 限制使得 很难找到最好的有前途的解决方案。现代注射模 复杂 性变 高 ,模具设计师的关注是如何孕育 不 产生 部分 扭曲 的部件 ,从而 保持高水平 生产率 。一个复杂的渠道网络设计 被用来 使冷却液体 从模具 中 吸取 热量。 通道的 设计是困难的 ， 因为它 必须用来使 喷发系统 作用。 顶出针、投影片和气流 门 是用来 使部件从铸型腔中喷出避免部件 审美 方面 。根据 部件的 复杂性和形状 , 冷却系统 留下的 空间小 , 在模具 上 不留痕 对制造来说 并不可行。在许多情况下 ,当 高温均匀提取腔的 散热均衡和生产率未达成 ,重新设计部件 几何 从而适合模具 的 局限性是必要的 。另一种 解决复杂的热问题 的 方法 是 使用 (入 1。 与 一般钢合金 相比 入 会 有更高的导热系数、 在注射成型周期 中 ,当冷却途径不起作用的时候他们被 使用 来 从冷却通道的地区 提取热量。然而 ,它们不是环保 的 ,铍被引证为 是 一种致癌因素 2。另一限制是 因为模具 表面基础材料之间有一个明显的 联系， 模具 的 插 入会在部件上留下痕迹 。此外 , 需要 减少冷却通道空地 插入的特性。 到了上世纪 80年代中期 ， 新的 被称为 体 自由 形式的制造 )的 生产技术出现了 3。 这些技术 相对于 传统的来说 ,最主要的区别 在于他们是基于层添加剂的原则。也被称为快速成型 (这些技术 几乎可以 用 任何形式或材料 小批量 生产 部件。各类可得的资料是有限的 ,然而 ,程可以 用 金属、陶瓷、和聚合物 建造零件 3。 因为机器几乎能从 计算机软件生成的数据 中 制造出 坚实 的部件， 总机技术的自动化程度很高 ,而且他们也被称为 “ 解决三维 技术的 打印机 ” 。设计师和工程师可以 精确、适当和 无 误解、没有延迟 地 建立和验证设计 部件 。 术的基 本原理是 根据部件 设计的数据 建立 一层一层 的 材料。原料物质可以 为 液体树脂、电线、软糖、粉末和床上用品。去形成这些材料 的方法 是 多样 的 ， 包括紫外激光、电力激光、喷胶、沉积融合 材料 等等 。这些 附加层制造技术 (被应用于注塑 模具 的 生产 。根据 用于建筑 工艺及材料、错综复杂的模具 槽 (注射部分 )和注射的 材料 ,这些模具 与 传统模具 相比 具 有竞争力。 根据技术 ,材料和应用 ， 它可以建造 12 到一万个 部件的 模具 4,5。 用于 立注塑模具 的 有趣 技术是 常规的冷却渠道。 渠道 是 在 没有考虑 传统的制造方法的局限性 的情况下在 模具 中 设计 的 。 常 规的冷却渠道 可以遵循冷却通道模具的表面 ,与正常模具相比， 生产 时的 引射系统限制较少。不幸的是 ,由 于 顶出系统和 部件 的一些 功能 ,例如深 层 可能不受渠道 散热能力的影响 ， 它 们仍然是有限的。 为 克服这些限制 ,使得运用 术 通过 功能梯度结构 来 建立注塑模具 变为可能 。 在过去的 25年里 功能梯度材料 已经成为 研究 的问题 6。大部分的天然材料 ,如矿物质和组织逐渐从一个功能区 变化 到另一个地方。 这个 自然 的例子 激发 同一个部件 /单位 的 整合模式与功能设计。 就 生产工艺 来说， 功能梯度材料并不完全 是新的 ,但是 仅仅是 20 世纪 80 年代后 ,它开始 被 更多 的关注 并且 被分类为一个特定研究主题 。 功能梯度材料的基本理念是 通过丰富特定区域成分 来得到不同特性 ,从而提高部件的 质量 。 这个 成份 可能是一种基本元素 ,如碳 只能被 用来增加钢 在表面的硬度。另一个例子就是 哺乳动物 外面 到 内侧 孔隙度变化 的骨头。外面的低孔隙度的刚度增加了他的脑骨 ，但是 提供 了 到内 的联系 。骨的核心是多孔性 ,从而允许重量效率。利用该材料 从一处到 另一个地方 的变化 , 可以获得优化组件 。减少关节的 数量和紧固件 ,减 轻质量 ,结构提高 ,微分散热、热屏障 ,嵌入式传感器 ,种植生物相容性的使用 都是 功能梯度材料的潜在优势 6 功能梯度材料 在相同的组成部分 也能逐渐加入不同 性质的不同材料 ,原则是 与 复合材料 类似 。不同的是 ,复合材料是一种具有独特的阶段 ,在 改变他们 大量各组成部分的 成分 方面 不能行 。尽管功能梯度材料的概念非常简单 ,多数潜在的功能梯度材料的应用 由于 科技的限制 ,工程造价高 而受到限制 。在控制和沉积梯度组成和 配合计算机辅助设计 (产复杂的形状 ,计算机辅助制造 (限元分析 )方面的困难都是 使用 受到 限制 的 部分原因。 很多研究人员 已经研究了 使用技术生产零件 9。因为 术可以制造曲面零件 ,处理不同的材料 ,可以用 他们 来生产 功能梯度材料 。 大多的研究人员通过一种激光束提供的热源制备研究 能梯度材料的形成过程。由于激光器自动化很容易，并能精确和高速度地提供高能量密度，他们几乎可以处理任何材料 10。功能梯度材料和 另一个方面是材料中经常使用的粉末状或事先 融合烧结下的光斑。局部组成控制（ 使用快速生产加工和制造技术生产功能梯度材料零件的主要问题。这方面 牵涉到通过控制加入材料的每个部分或层区域的百分比 的原则。一些研究者 11， 12用微型漏斗，喷嘴及毛细管，控制沉积层中的粉末。 13在 激光 网络成型 （ 梯度工程 过程 研究了两个粉流的优化 来构建 钢合金。此外， 代表分级几何的计算方法一直是研究的课题。 取得了 有限元和体素空间几何数据 , 人 14通过 印刷工艺有限责任公司 研究了 三维几何形状和材料。通过这种方法，有可能用不同的容量梯度 来 数字化地 代表 3 在以前的工作中 ,已经开始研究向基础材料中 增加一个额外的功能性材料 来生产出功能梯度材料注塑模具 15。一个多室料斗被用来制造 梯度结构的 铜。 因为 性好，耐高温磨损的材料，所以 是常 用的 生产 注射模具 的材料 。不过 和铜（ /米 k， 385 瓦 /米）相比 这种材料的热传导是比较低的 16， 17。铜 元素粉末 以 25， 50的比例与 到 功能梯度材料棒 。这些 棒 的生产方法是 使用高粉的 择激光聚变 /熔化（超低频或 以前用料斗装入多室粉末 ，现在 激光 可以 加工多成分粉末。当激光扫描粉末 ，粉融合并吸附在 先前添加层 上。经处理后作为层，粉层变低 ，粉末 在 上一层 上铺开， 激光 用来融合粉末 形成一个新的层。 对 这个过程进行了数值控制， 并且继 续进行 直至完成 部件的生产 。在融合过程中采用这种激光 会 留下粗糙 的 表面，需要一些包括 去除 被用来 吸附 的第一层平台的粉末床基质 后处理 。 分级 该过程结束时 可以得到 。因此，功能梯度材料可 在注塑模具制造中 用 来形成 高导热地区 从而 提高热 伸缩性 。由于可制造性和喷射系统， 冷却 /加热的渠道有限，一些地区的 现 象可能是过热。 部件的不同热收缩率 可能导致翘曲，水槽和冷焊接痕迹，表面质量差，而且可以 减缓部件 生产速度。另一项关于 功能梯度材料在 模具 上 的应用是建立了工具钢和硬质合金梯度腔边缘。这可以 通过 改善诸如 模具边缘 闪烁磨损造成 的 缺陷提高零件质量 1。 运用功能梯度材料获取高性能注塑模具是 这种 研究的动力之一。尽管在工作中使用 激光和层沉积 有局限， 这些实验计划 仍然是用来 评估 增加 铜 影响。相较于 基础材料， 加 模具 部件 温度和注入聚合物的结晶度 的影响已经被 分析。从理论上讲，铜会增加模具的导热系数。这项工作分为两个部分：热传递和注塑成型数值模拟实验。第一部分介绍了 热量 从注入 的 部分传递到模具和金属插入 棒 的数值模型。该模型评价了温度， 模拟 了 不同的材料模具镶件： 及铜 0。在注塑成型实验， 功能梯度材料棒 （模内镶件 ） 是通过激光核聚变 生产 的 ,并且 放置在一个立体（广义）的模具 中 。聚丙烯（ 部 件 是向这些金属中插入聚合物而 制作 的 。 对这个实验的 两个输出进行了分析 ： 模具表面 温度 和 件的 结晶度。模具的温度测量 是 通过 采取 完全 相同的数值模式的立场热电偶 所测量的 。有不同的插入 成分的模具部件有着不同的结晶度 ， 是通过进行差示扫描量热法（ 分析得到的。 试是 用来确定部件插入成分不同 是否 具有不同的 冷却速率。 结果 ， 部件的结晶度也 是不同的。冷却速率越低，反映 晶度的聚合物链组织 就越是 明显 。聚合物的 快速冷却速度有助于 形成非晶 结构。 加热塑料直到其完全融化 从而 解散晶体（更稳定，低能量状态） 将需要更多的热量。 在测量样本融化前吸收的能量 的 线 中可以看出 这种 现象18。 2 方法 字模型 注塑周期是短暂的 现象并且 热导率不是 分析热传递性时起作用的 唯一的材料 特性 。密度和比热容也决定材料储存或运输能量的能力 19。考虑到量 的 控制，通过 平衡吸收，生成，输 出的 能量得到 能量状态。这种通过内部积累 能量 的计算的 变量 可以 用 方程 进行 模拟 ,见式 （ TE 式 （ 式中 表示 输入 的能量 ； 表示 产生的能量 ； TE 表示 能量变化（ E）内相对于 单位 时间（ t）体积的 变化 。 加工 模具 时 ，在熔化材料填补了模具 模型 ，在 定量控制 下 没有产生 热量。 考虑到热量沿着 一个方向 传递 ， 通过一区 A 热通量传热 方程（ 为进一步简化， 见 式（ q” q” =c 式（ 式中 q” 表示 热通量 ； 表示 材料的密度 ； T 表示 温度 ； X 表示 热通量方向轴 . 离开模型， 模具的温度 可以被认为是恒定的 ， 考虑 到这一点 ，在很短的时期热通量可视为常数，因此可以描述 为 式（ q” = 式中 k 表示 热传导系数。 非线性方程 没有简单的 求解 方法 ，复杂的形体通常需要 数值模型 来 解决这些问题。 图 2个 有 金属插入 二维模型内注射成型品 。该模型认为各 部件 、模具和表面 没有 电阻。初始条件 是 温度 内部 注射部分 的节点温度 是195C， 包括 与其他地区部分 连接 的 节点 的温度 是 20C。 温度是通过利用平面 四节 元素形成四边形网格计算 得到 的。 被选为 分析 的 节点 如 图一 所示。 利用 分析。 图 2在 注射接触部分热 传递的二维模型 (模型各区域的初始温度显示 ) 为了在模型中输入 材料性能 (密度 ， 比热 ， 导热系数 )， 计算 数值被应用于6。然而 ,百分之 五 十以上的 料特性 价值是 在 计 得到的 5,6。混合物 (的基本规律 呈现在方程 式 (一个由 ( )和 ( )阶段 形成的 等量数值（ ）是由 混合物中每个阶段和体积分数的总和 计算 得出 的 ,(5)阶段 ,得出一个 在 每一个阶段作 线性变化的 数值 。 方程式 (示的 第二个规定更为复杂 ,但没有 一个方程考虑到 互动 过程、阶段几何 、空间 分布、 以及 其他影响 混合物最终特性的 因素。 不管怎样 ,第二 个 规则比第一个更保守。 表 2 特性 。 o ig h t 式 ( 式 (总的来说 , 通过 插入不同规定材料 得到 个模拟节点时间温度 ,详细见 表2 表 2字模型中的材料特性 前四 个 进行了仿真研究所有 节点 相对独立时间的 温度。 计算 另外两个模拟 时考虑到 了插入背面的 节点被限制在 持续 20的温度 ,不随时间的变化而变化 。这 被用来 模拟 在 插入 的 背 面使用冷却通道 时 的 数值 情况 。数值模拟 如 表 2示 。 表 2数字模拟条件 塑模具实验 为了 探讨功能梯度材料 在 注塑塑造零件 的效果 , 使用 可选择性激光融化和多室料斗 进行 分级 插入 的生产。激光 在 一个分级的料层 轨迹上 扫描。 这种 分级 的 粉床是 通过 不同 混合粉末 的 料斗等 传播的 。激光能量软化了粉末 ,建立一层一层的 层级性结 。 过程 的基本结构 见 图 2 图 2选择性激光聚变过程和传播 为了 生产 注塑物 ,中等量的 粉末 混合 物被使用 。 u， 5%13和 u,0%量分数 )的粉末和 纯 放置在陶瓷球工厂 用来作 适当的混合粉末 。 粉粒大直径和细颗粒 的 平均比值 。这 与 提高松装密度 (包装 )粉 末吸附剂颗粒组成 的 文献中提 到的 7:1 接近(22)。铜和大颗粒的 105颗粒 铜 的直径 小于 22毫米 , 于 38毫米。 13工具钢合金 (N 000部分组成是 : 铁、 C、 铬、 最大 锰、 钼、 硅及 钒 及 含 铜氧 的铜粉(23)。 不同 成分的粉末是用来填补料斗 ,铺在 上。计算 机数值 (光 控制系统软化了 一层一层 粉 ,使用 了 一个 为这个技术 开发 的 特定 扫描策略模式 ， 详细 的 描述 请参考 文献 15。这种方法在分成两个阶段。第一步 是 激光间隔 粉末 线 ，留下 差距线。 随着 粉末 的 滑动 （不移动平台）， 粉末 重新填满了 凝固线 之间的空隙 。 扫描 过程的 第二步 是 激光 用来 融化 存放在这个空缺 的 新 粉末 。激光加工参数 是： 能量脉冲 10 J、脉冲宽度 20 复速率 2赫兹及扫描速度 5毫米 /秒。 使用的 层厚度是 250毫米 ， 氩 被 用来减少氧化。构建标本 后 ,对 他们 进行了去除附着物和磨表面 的后处理 。 最终 的 梯度 分级插入 及其分布梯度 见 图 2 图 2各个不同的 铜和 宽 是 通过 切削及研磨退火 过的填充物得到 一个纯 充物，这和功能梯度材料 标本 有 相同 的 尺度。 注射模具是专门设计用来持有和交换 填充物的 。 填充物 由一个简单 的3060 板设计的 。 可选择性激光 过程 被用来 来建立模具。这种选择 因为 执行，并且能像 绝缘体 一样工作 。因此 ,金属刀片 有 更独特 的影响。 为了在 注射周期阅读模具表面 的 温度 ， 在 模具设计 时候也 考虑 到 模具的两个热电偶的放置 。热电偶的位 置都 如图 2 图 2 洞里的位置 这个 模具使用 了 亨斯迈 580树脂 建立 的 三维 热电偶被定位 并且用 商业 环氧 复合 树脂 粘 在 模具 的表面。在环氧胶水刚硬 后 , 直到热电偶暴露 才会 沙 化 。聚集在 准备安装注射成型机 的支持板上 。 使用的 注射机 是10 和 与 堪监测器科学 得到的 结合的热偶 。 每 5秒 收集 一次数据 ,房间温度在 20C。注射成型 材料是 02 产 的模具 见 图 2图 5 注塑模具 (如上图所 示 )和可互换 填充物 的细节 (下图 ) 注射成型过程将 从在 第一个槽 插入 功能梯度材料 填充物 和在第二槽插 过二十注射周期 ,填充物被交换，第二个槽里面是功能梯度材料，第一个槽里面是 一个 20个 周期 就将要 进行。表 2 注塑循环 过程， 图2 表 2 注塑顺序以及注塑位置 表 2注塑物参数 图 2热电偶温度估计 (具表面 )模拟嵌入不同的材料性能 每一次开模 , 120 s 延迟时间被用 来使得填充物冷却。因为几何简单，离型剂不是必要的 , 模具模型表面使用简单的几何角度使得零件容易成型 (。 注射成型参数保持不变如表 2 通常在 具采用 低注射和 支持 力。大部分的 0以上 变得柔软 ，必须避免 高压力和 高 温度从而提高模具的生命。 在聚丙烯部件的 注塑模的第二和第十六周期获得的 样本来自 于 差示扫描量热分析测试。 用于这些测试的 装置 叫做 本来自 于所有部件的同一位置，在有些区域装有热电偶，这些样本正是与注塑物 (功能 梯度 材料 和 同位置的表面相 匹配 。图 2样本的这些区域 。 有着 5到 7聚丙烯部件 被放在铝盘中并被安装 在装置 上 。 这个 实验 在 从 室温 (19C - 21C)到 300进行，并且 升温速率 为 10C /分钟。这 个结果是用本分析软件 分析 得到的 。作为之前 的 解释 , 要的目标是比较 使用不同填充物的注塑模具部件的结晶的 程度。 结晶度 可以 由方程计算 得到 (7)。 H 是被用来测试的聚合物的 溶解热 , H%10是具有百分百结晶度的相同聚合物的 溶解热 。 3 结果 字分析结果 有 可能 根据 数值模拟绘制 出 代表热电偶和注塑物表面 区域 (节点 ) 相应时间 的 温度 。 图 2的节点 的 计算温度。 对于 没有冷却系统的模拟 （ 50 13+50 图 2线表明 尽管注塑 的物质是不同的 ， 冷却速率之间 却 没有区别。 与没有冷却的注塑物相比， 对于有 冷却通道 的模拟（注塑物 背面的 的温度 保持在 20 C),两个被用来测试的注塑材料 (13+50 曲线 表明 它 的 加速 冷却效果更加 明显 。然而 ,它表明 两者 的 冷却速度 没有任何 差异。 代表注塑物表面温度的其他 节点的结果 有着明显的差异 。 如 图 3 绘制相对于 温度节点 没有冷 却系统模拟的注塑物表面的加热和冷却速率表面 虽然物料的特性是不同的 ， 冷却速度 却 没有明显改变。 对于模拟注塑物背面温度的其他两个分析的结果表面 材料影响 冷却速率。在图 3根据 计算，与其他模拟条件相比， 13+50更高的冷却速度 ,这表明 和纯粹的 塑物相比， 模拟 功能梯度材料（ 0 注塑物 会 有更快的 冷却速度。 图 3不同条件下插入物表面温度 塑 模具 实验结果 图 3通过 典型的注塑 模具 周期 的 热电偶 测得的 温度。这图 表面功 能梯度材料的注塑物的 温度 比仅仅 只有 如图 3这种 现象与 独立槽的顺序 无关 。同时 功能梯度材料注塑物模具的表面温度 远远高于 只有 另一方面 ,功能梯度材料的温度 远远高于数值结果。 图 3注塑模模具表面温度 差示扫描量热分析的结果 表明 了 热电偶 测量 的 温度 。功能梯度 材料有 更高的温度 并且从部件吸收温度的 能力 更 低 。 需要 更高的能 量取溶解 用 功能梯度 材料 成模 的水晶样品 ，所以这结果很明显 。 图 3差示扫描量热分析 曲线 表明通过 热模具 ， 16个 周期 ,能够得到 更高 结晶度的样品。 图 3差示扫描量热分析曲线 表 3来 熔化该样品 所必须的 每克能量的 差异。同时 ,所占的 晶度 比例 用 方程 (7)计算 。 聚丙烯百分之百 结晶度的计算参考 209 J / g(25)。 表 3化该样品 所必须的 每克能量 4 讨论和结论 模具表面温度的测量 表面 数值试验 的 不同 结果。模具表面的温度 比 模拟的结果 高。此外 , 下降 曲线 的 分析表明 模拟的 冷却速率高于真正的读数。 不同的原因导致 这种差异。该模型并不 包含 聚合物凝固 时 相位和属性改变 。 此外 , 粗糙的没有像数字模拟考虑的那样 提高理想的接触面 。 另一 个影响结果的原因是电脑模拟是以对梯度材料的估算为基础的 。 功能梯度材料 有它的孔隙度和 在生产过程中产生的 内部裂纹。混合物的规则没有考虑 材料 这 些 空隙 。 内含 的注塑和 仿真结果 差异较小 ,因为 微观结构 没 有内部空隙 。确认了这个理论 ,对比结果表明 ,冷却曲线的 特性 相当 ,但 数字模拟模型得到的 能梯度材料 的曲线 有一个小小的差别。因为 通过 真实数据 的 测量能够发现 ，与功能梯度材料相比， 收和储存热量 的本领 。 两种注塑物的 差异显示 在 度最高峰大约 低 七度 。 因为向 加传导性 ,因此有必要模拟条件去比较插入件中传递的热量 。 最终 ,模拟 插入件背面 冷却通道 的 计算结果 表明 与纯粹的 50%从部件中传递热的能力更强 。 正如 数值 和实际 实验的结果 ，功能梯度 材料模具的吸热能力比纯粹的 差示扫描量热分析的结果 也就不足为奇。 虽然 50%的 性能 未知 ,但与 纯铜 的 热性能 相比，说这些特性比期望的弱是 合理 的 。 在 先前的工作 中， 其中一些 可能会影响结果 的 因素已经被证实 (15)。 不同比例的铜和 微结构 的 孔隙度 影响 了 热性能 。 生产 过程 的 优化 可以降低这些孔洞 并且 增加材料的特性。 虽然结果 表面 导电率比预期的要低 ,但是仍然能说明能够使用冷却通道来 使 模具 具有 不同冷却率 。 将功能梯度材料 和形冷却结合能 够带来明显的有利优势来 改善散热 ,尤其是 深的凹槽 ,薄 壁以及 高度复杂的 部件 。 含 铜 量较高 可能增加 这些 区域的热传递能力 。即便如此 , 机械性能 必须 必须引起关注，人们希望得 到更软和更光滑的材料 。 鸣谢 作者想感谢 来自 西 教育科学技术部 )筹集资金的支持。也特别感谢 参考资料 1 G. 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FF to is in of by by as be by To of it is to to FF of 6. of a to in is to it 980s it to to be as a GM is to of by of anin in to An be a as to of a at is of s of to of is By be of of of 68. in to do in of of GM to in of P to GM by 9. it is to E P C H 221 : J. 211 007to GM of GM by As be 10GM P is in of to be a GM is by on of or 11, 12 to of in et 13 of in to 300 In to of et 14 LC D By it to D of an to a in 15. A to 13 u. 13 as at of is u (m K; 385W/16, 17)u 13 in 25, 0%wt to d:As a to a of a of to to At 13 u be on to As be by of be of GM on is to of by as by in 1GM to of of in to of to 13 of u on on In u of in of of to in 1350%In by in PP)by of of P of by in in of of to if As of of be is of in of P. 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An ) of by a b by of V) of in a 6) is of is in .Vabbbof in is(1). 1 2D of an a in a SL of 48 V E P C H 221 : J. 211 007in of at a 0C, to of a in of GM on 13 毕业设计 (论文 )任务书 机械设计制造及其自动化 专业 设计（论文）题目 (旅行餐碗 ) 注塑模设计 学生姓名 班 级 学 号 起讫日期 指导教师 教研室主任 系 主 任 发任务书日期 学 科 门 类 ： 单位代码 ： 毕业设计说明书（论文） 旅行 餐碗 注塑模设计 学 生姓 名 所 学专 业 班 级 学 号 指 导教 师 1 摘 要 在塑料工业中，注塑模是一种应用广泛，实用性强的塑料成形技术。 本文作者主要研究了旅行餐碗的注塑模的设计。 本文结合大量资料研究了塑料的成形工艺，模具的制造。 对制品进行了工艺分析、收缩率的计算等。根据制品的重量等因素确定了注塑机的型号。在模具结构设计时，结合现有的资料，对模具结构进行了综合考虑。对模具的各模板及各零部件进行了设计与计算。 在本文中使用了三板式单型腔模具，对模具的各部分零件进行了设计与计算，以及对水道的设计与安放位置等。对于脱浇口本文提出了一种方案，既应用钢球与弹簧， 并对模具的保养与维 护提出了几点要求。本文在结合了大量的资料进行分析与研究的基础上，对本设计提出了多种设计方案，并对它们进行了分析与比较，确定了最佳的方案。在设计时，结合大量的数据，并通过计算，确定各重要的尺寸。使设计方案得到进一步的完善。 关键词 旅行餐碗 注塑模 三板式 单型腔 水道 旅行餐碗注塑磨设计 2 to be of of of of of a of of on of to of to of In of of in In s of in of in of a of of to is on of a of To of of In a of of 3 包含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 计说明书 1 摘 要 在塑料工业中，注塑模是一种应用广泛，实用性强的塑料成形技术。 本文作者主要研究了旅行餐碗的注塑模的设计。本文结合大量资料研究了塑料的成形工艺，模具的制造。 对制品进行了工艺分析、收缩率的计算等。根据制品的重量等因素确定了注塑机的型号。在模具结构设计时，结合现有的资料，对模具结构进行了综合考虑。对模具的各模板及各零部件进行了设计与计算。 在本文中使用了三板式单型腔模具，对模具的各部分零件进行了设计与计算，以及对水道的设计与安放位置等。对于脱浇口本文提出了一种方案，既应用钢球与弹簧， 并对模具的保养与维 护提出了几点要求。本文在结合了大量的资料进行分析与研究的基础上，对本设计提出了多种设计方案，并对它们进行了分析与比较，确定了最佳的方案。在设计时，结合大量的数据，并通过计算，确定各重要的尺寸。使设计方案得到进一步的完善。 关键词 旅行餐碗 注塑模 三板式 单型腔 水道 旅行餐碗注塑模设计 2 to be of of of of of a of of on of to of to of In of of in In s of in of in of a of of to is on of a of To of of In a of of 含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 计说明书 3 目 录 0 引言 1 1 制件的结构工艺 3 件的壁厚 3 模斜度 4 角 4 件的尺寸精度 5 塑过程的特点 5 2 确定型腔数目 7 3 注射机的选择 8 定注射量 8 定锁模力 8 定注射压力 9 射机的形式和模具的关系 9 射机与安装模具的关系 10 4 模具结构设计 12 射工艺原理 12 体设计方案论证 12 注系统的设计 13 芯及型腔的结构形式及尺寸计算 15 定 顶出方式及顶杆位置 17 却水道的设计 18 板尺寸的确定 19 柱的设计 19 位板和定位环的设计 19 4 . 1 0 脱浇口机构的设计 20 4 . 11 冷料井和排气槽的设计 20 5 模具用钢 22 6 使用说明 23 模与修正 23 作过程 23 旅行餐碗注塑模设计 4 7 模具的保养 24 8 结论 25 9 小结 26 10 参考文献 27 11 附件清单 28 包含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 计说明书 5 0 引言 随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度方面的不断提高，塑料制品的应用范围不断地扩大，如 :家用电器、仪器仪表、建筑材料、汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅速猛增加。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。由于注塑成型加工不仅产量多，而且运用于多种原料，能够成批，连续的生产，并且具有固定的尺寸，可以实现生产自动化，高速化，因此，具有得极高的经济效益。 模具是 指 一种专用工具，用于装在各种压力机上，通过压力把金属或非金属材料制出所需另件的形状制品，这种专用工具即统称模具。 模具 已经成为 当今工业生产中使用的极为广泛的主要工艺装备，是最重要的工业生产手段及工艺发展方向 在很大生活方式上取决于模具工业的发展水平，模具工业的发展水平，是 衡量 一个国家工业水平的重要标志之一。 作为注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在质量、精度 、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。 与其它机械行业相比，模具制造业主要有以下三个特点： 第一，模具不能像其它机械那样可作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。这是因为每副模具都是针对特定塑料制品的规格而生产的，由于塑料制品的形状、尺寸各异，差距甚大，其模具结构也是大相径庭，所以模具制造不可能形成批量生产。换句话说，模具是单件生产的，其寿命越长，重复加工的可能性越小。因此，模具的制造成本较高 。 第二，因为注塑模具是为产品中的塑料制品而订制的，作为产品，除质量、价格等因素之外，很重要的一点就是需尽快地投放市场，所以对于为塑料制品而特殊订制的模具来说，其制造周期一定要短。 第三，模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧，因此要求模具工人具有较高的文化技术水平，特别是对于企业来说要求培养“全能工人”（既多面手），使其适应多工种的要求，这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。 综上所述 ,模具制造业存在成本高 ,要求制造周期短 ,技术 性强等特点 ,目前 ,随旅行餐碗注塑模设计 6 着科学技术的不断发展和计算机的应用 ,这些问题得到了很大的改善。 由于有了计算机辅助设计和计算机辅助加工，从根本上改变了模具生产的面貌，可靠地保证了模具所需要的精度与质量。预硬、易切削以及高光亮等，新型模具材料的应用，大大的方便了 加工及热处理。另外，模具标准件和以标准件为基体的特殊定制零件的普及，明显的缩短了模具制造周期。 我国模具工业发展的历史和现状可分为： 1. 八十年代以前的模具工业发展：在大中型国有企业，模具车间或称工具车间，作为配套部门 ,专业化生产模具的厂家少，模具的种类是冲压 模，锻造模。 2. 八十年代随着我国工业生产的发展，特别是工程塑料的推广及应用，推动模具工业的快速发展，主要表现在塑料模的快速发展。 1987 年在全国工科院校试点开设模具专业，模具工业的国际行标的制订与完善，压铸模，钻合金挤压模，铜墙铁壁型材模的开发和生产。 3. 九十年代后期，模具的生产向专业化，精密化发展，模具设计与制造的科技含量与技术含量越来越高。特别是 高新软件的出现，象 g,，用于产品设计和模具设计和模具设计， 加快了模开发的速度，又保证了模具的质量、而数控加工技术的出现使复杂模具的加工成为可能 ,实现设计与制造的体化流程，加快了模具开发的建设，提高了模具制造的质量。 本次毕业设计 ,我的设计课题为旅行餐碗的模具设计。在这次设计中，我选择了注射模具的设计。我首先搜集了大量和资料，并对其进行了分析 研究，而且吸取了国内外的有关资料，在此基础上我还到模具厂参观实习，获取了一定的感性认识，为我的模具设计打下了基础。 由于我对注塑 模也是刚刚接触，缺乏经验，所设计的模具难免存在很多问题与不足，在此希望老师能给予指正。 包含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 计说明书 7 1 制件的结构工艺 要想获得良好的塑件 ,必须仔细而又慎重地设计塑件结构 (如壁厚的均匀度 ,圆角的大小 ,支承位置的选择等 )。倘若稍有疏忽，就会给制件带来难以弥补的缺陷，如气泡、缩孔、开裂等不良现象。在设计塑件结构的同时还要考虑塑件的结构是否符合模具分型面的要求，开模顶出的要求，模具制造的要求。总之，在充分分析研究塑件结构的同时，还必须考虑到模具的要求，使两者经济的合理性互相协调和统一。 塑料制件主要是根据要求进行设计，由于塑料有其特殊的物理机械性能，因此设计塑件是必须充分发挥其性能上的优 点，避免和补偿其缺点，在满足使用要求的前提下，塑件应尽可能地做到简化模具结构，符合成型工艺特点。在设计塑件是必须考虑以下几个方面的因素： 1 塑件的物理机械性能，如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性。 2 塑件的成型工艺性，如流动性。 3 塑件形状应有利于充模流动，排气，补孔，同时能适应高效冷却硬化（热塑性制品）或快速受热固化（热固性塑料制品）。 4 塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异。 5 模具的总体结构，特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度。 6 模具零件的形状及其制造工艺。 以上前四条主要是 指塑料性能特点，后两条主要是考虑模具结构特点，塑件设计的主要内容包括塑件的形状、尺寸、精度、表面粗糙度、壁厚、斜度以及塑件上加强筋支承面、孔、圆角、螺纹、镶件等的设置。 件的壁厚 根据使用条件，各种塑件都应有一定的厚度，以保证其应有的机械强度。壁太厚，则浪费原料，增加塑件的成本，更重要的是延长塑件在模内冷却或固化的时间，也容易产生凹陷、缩孔、夹心等质量上的缺陷；塑件的壁厚也不能太薄，特别是在注射成型中，因为壁越薄，熔融塑料在模腔内的流动阻力就越大，在大型塑件的情况下，有时会造成成型困难。另外，还必须 指出壁厚与流程有密切关系。所谓流程是指塑料从进料口起向型腔各处的距离。经试验证明各种塑料在其常规工艺参数下，流程大小与壁厚成比例关系（ S =（ L/100+ 因此，对于塑件壁厚的设计应尽量是均匀的，壁与壁连接处的厚薄应相差不大，并且应尽量用圆弧过度；否则在连接处会由于冷却收缩的不均，产生内应力而使塑件开裂。在本次设计中，由于其为热塑性材料（聚乙烯），根据资料及国家标准，取其壁厚为 L=3 旅行餐碗注塑模设计 8 模斜度 由于塑料冷却时的收缩，会使塑件紧包在成 型芯上，为了使制品在成型过程中能够顺利地从型芯中被顶出，与脱模方向平行的塑件表面必须设有脱模斜度。其脱模斜度的大小随制品表面粗糙度、形状以及尺寸精度的不同而不同，在具体选择脱模斜度时还应注意以下几点： 1 凡塑件精度要求高的，应采用较小的脱模斜度。 2 凡较高、较大的尺寸，应选用较小的脱模斜度。 3 塑件形状复杂的，不易脱模的应选用较大的脱模斜度。 4 塑件的收缩率大的应选用较大的脱模斜度值。 5 塑件壁厚较厚时，会成型收缩增大，脱模斜度应采用较大的数值。 6 如果要求脱模后塑件 保持在型芯的一，那么塑件的内表面的脱模斜度可选的比外表面的小；反之，要求脱模后塑件留在型腔内，则塑件表面的脱模斜度应小于内表面。但是，当内外表面要求脱模斜度不一致时，往往不能保证壁厚的均匀。 7 增强塑料宜取大，含自润滑剂等易脱模塑料可取小。 8 取斜度的方向，一般内孔以小端为准，符合图纸，斜度有扩大方向取得，外形一大端为准，符合图纸，斜度由缩小方向取得。一般情况下，脱模斜度又不包括在塑件公差范围内。 角 塑料制件除了使用上要求采用尖角之处外 ,其于所有转角处均应尽可能采用圆弧过度 应力集中 ,在受力或受冲击振动时会发生破裂 ,甚至在脱模过程中既由于模塑内应力而开裂 ,特别是制件的内圆角 即使采用 圆角就能使塑件的强度大为增加。理想的内圆角半径应有壁厚的 1/4 以上。同时，圆角可大大地改善塑料的充模特性。 塑件设计成圆角，使模具型腔对应部分亦成圆角，这样增加了模具的坚固性，塑件的外圆对应着型腔的内圆角，它使模具在淬火或使用时不致赢应力集中而开裂。同时，圆角也增加了制件的美观。但是，在塑件某些部位如分型面，型芯与型腔配合处等不便作为圆角而只能采用尖角，如图示。 包含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 计说明书 9 图 1件的尺寸精度 塑件成型与其它产品制造一样，也有尺寸精度要求。由于塑件生产的特殊条件，影响塑件尺寸精度的因素很多： 1 模具制造的精度和模具磨损。 2 塑料收缩的波动和成型条件引起的收缩变化。 3 受制模和成型工艺影响的成型条件。 4 塑件的修整工艺操作。 但是，从模具设计和制造的角度看，应着重考虑下列五项影响塑件尺寸精度的因素： 1 模具成型部件的制造公差。 2 模具成型部件的表面磨损。 3 由于塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差。 4 模具活动 成型部件的配合间隙。 5 模具成型部件的组装误差。 对于某一塑件来说，塑件的成型误差应为各个因素所引起的尺寸误差的总和。但，并不是上述五项因素都产生影响，而是不同部位尺寸的影响因素各不相同，塑件尺寸误差的计算包括下列三项内容： 1 塑件内外表面尺寸误差的计算。 2 塑件高度误差的计算。 3 塑件中的孔、中心距或突起部分中心距误差的计算。 塑件的尺寸精度一般是根据使用要求确定的，同时还必须考虑塑料本身的性能及成型加工的特点，过高的精度要求是不适合。 塑过程的特点 旅行餐碗注塑模设计 10 注塑过程具有以下几个特点。对这些特点的认 识和正确运用对合理设计塑件和取的良好的塑件质量有直接的关系。 (1) 注塑是在封闭的摸腔中进行的 塑件是在封闭的摸腔中成型的 ,成型时是将一受热熔化的塑料的熔体在压力作用下，通过细小的浇道注入已经闭合的模具腔体。在封闭模腔中成型塑件。为减小从模腔中脱出时的阻力，要求塑件带有适当的脱模斜度，也要求模具两部分的接触面 (即分型面 )应相对与所成型的塑件 ,安排在适当的位置 要求在模具总体结构中带有合理的 ,可保证塑件顺利脱出的脱模机构或抽芯机构等 ,也要求设计出可以充分排除型腔内原有的空气和塑件中低 分子挥发物的排气系统 . (2) 注塑过程受多种工艺参数的影响 从注塑机方面看 ,有对料桶温度、注射压力、注射时间和保压时间等参数的控制。螺杆式注塑机又有对螺杆转速和塑化压力的控制，螺杆结构形式的选用等。无论螺杆式注塑机或柱塞式注塑机都有对注塑量的控制，注塑机合模机构一端又有对锁模力的控制等。 从模具方面看，有模具温度及其分布，浇注系统的参数，如：浇口的类型，浇口的位置，浇口面积的大小，分流道断面形状和大小，排气槽的开设情况等，对塑件质量都有重大的影响。脱模机构和抽芯机构的合理性和可靠性也与塑件质量密切相关。 另外，塑件本身的机构也对塑件质量有影响。 （ 3）成型过程有热交换作用并伴随着相变和聚集态变化 塑料注塑过程中，塑料在注入模腔前，必须先由颗粒状或粉末状的固体态加热到熔融的粘流态，而注入模具后，则是从粘流态冷却凝固为具有能保持住模腔形状的固体态，因此在进入模腔前后都存在着热交换作用。熔体冷却凝固变为固体状态过程中，聚合物从粘流态变为高弹态再变为玻璃态，结晶型塑件从熔融态结晶为晶态。熔体高速进入型腔时受到剪切作用，分子链沿流动方向取向。剪切作用停止后，未冷却凝固的取向分子链亦可由于热运动解取向（松弛）。因此，熔 体与模具的热交换情况，即熔体的冷却速率，冷却速率的分布情况对上述聚集态变化具有决定性影响。冷却速率缓慢可造成结晶型塑料充分结晶，可获得结晶速度高、晶粒粗大的塑件或取向度较低的塑件。冷却速率增快则可获得结晶度低、晶粒细小的塑件或保留较高取向度的塑件。两种情况下所得到的塑件力学性能、光学性能、收缩率大小等都会有明显差别。塑件各不同部位冷却速率的分布情况对于收缩率的均匀性内应力的形成和大小，塑件的尺寸和形状稳定性等则有重要的影响。 包含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 计说明书 11 2 确定型腔数目 模具中的型腔数目的确定是一项综合项目，首先应考虑注射机的各 项规格几工作性能，以及考虑制品的精度要求，模具制造的费用等。 以机床的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机的 80%，按公式（ 2算 件浇W 5 (2 式中 : N 型腔数 S 注射机的注射量 (g) 浇W 浇注系统的重量 (g) 件W 塑件重量 (g) N=(2544=1 所以 ,根据以上计算 ,确定本次设计的型腔数目为 1 个。 旅行餐碗注塑模设计 12 3 注射机的选择 为了保证正常生产和获得良好的塑件，在模具设计时应选择合适的注射机，为此必须了解注射机的性能和安装模具的关系。一般应考虑下，下列几个问题。 定注射量 国产标准的注塑机均用塑料的容量（ 2表示一次注射量。因聚乙烯比重是 ，因此以聚乙烯为基准来确定注 射机的额定注射量。但是目前由于过去的习惯，对注射机的注射量也还是采用克量来表示。所以选择注射机的注射量是可以用公式（ 3计算。 5 (3式中 : 式中 : C 注射机最大注射克量 (克 ) G 成形塑件及浇注系统所需塑料的克量 , 成形塑料的 比重 (克 / 2厘米 ) 为系数 ,一般要求成形塑件的容量不得超过注射机容量的 80% 又 G=56 克 ,所以 , 定锁模力 选用注射机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力 ,不然模具分型面要分开而产生溢料 所以型腔压力约为注射压力的 70% 40%;而有预塑装置的注射机及镙杆式注射机压力损失较小所以型腔压力较大 ,喷嘴和模具结构形式 ,其压力损失也不一样 00 800 公斤 / 2厘米 ,经浇注系统入型腔时则型腔压力一般约为 250 500公斤 / 2厘米 。 锁模力和成形面积的关系由下式（ 3定： 1000/腔锁5 （ 3 式中 : 锁P 锁 模力（吨） 腔P 型腔压力，一般取 400 500公斤 / 2厘米 包含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 计说明书 13 A 浇道、进料口和塑件的投影面积（ 2厘米 ） 即 85450 锁 定注射压力 如果只考虑注射机的最大注射量，最大成形面积和锁模力来确定注射机这还是不 够的。有些塑件由于形状及塑料品种等因素，需用很高的注射压力才能顺利成形，为此选用的注射机注射压力必须大于成形所需的注射压力，既应满足公式（ 3关系。 成注 5 （ 3 式中 : 注P 选用的注射机的最大注射压力（ 公斤 / 2厘米 ） 成P 成形时需用的 注射压力（公斤 / 2厘米 ） 成形时需用的注射压力一般很难确定，因它与塑料品种、塑件形状尺寸、注射成形条件，注射机种类，喷嘴及模具浇注系统等有关。一般注射压力常在 700 1500公斤 / 2厘米 范围内选取，并经成形时酌情尊减。 射机的形式和模具的关系 在模具设计时，需考虑机床动模板的行程和可调节的模具闭合高度，这直接影响到装模及脱模。 射机的闭合高度与模具关系 模具厚度与注射机闭合高度，必须满足公式（ 3及公式（ 3关系。 大小 5 （ 3 小大 5 （ 3 式中 : H 模具高度（毫米） 小H 机床最小闭合高度（ 大H 机床最大闭合高度（ S 螺杆可调长度 式或立式注塑机的开模行程与模具关系 卧式或立式注塑机的开模行程与模具关系必须满足公式 (3关系。 旅行餐碗注塑模设计 14 12H 5 10 5 （ 3 式中 S 开摸行程（ 1H 脱模距离（ 2H 塑件高度 (5 10 为保证取出塑件而增设的余量（ 状进料口模具与开模行程的关系 点状进料口模具与开模行程的关系必须满足公式（ 3关系。 12H a 5 10 5 （ 3 式中 S 开摸 行程（ 1H 脱模距离（ 2H 塑件高度 (5 10 为保证取出塑件而增设的余量（ a 顶模板与浇口套分离距离（取出浇口的长 度）。对阶梯形塑件，不需要全部顶出型芯，但必须考虑脱模后型芯是否防碍取出塑件（ . 根据所设计的模具， 以公式 12H a 5 10 计算 584048 S +10 156 射机与安 装模具的关系 了解 注射机与安装模具，必须了解如下几点： （ 1）机床拉杆间隙。考虑模具的最大外形尺寸安装时不受拉杆的影响。 （ 2）定位孔的直径。模具安装用的定位环尺寸应与机车定位孔直径相配合，小型 机床一般只在定模部分设置定位孔，大型机床则定、动模板都设置定位孔。 （ 3）顶出杆孔的位置。设计模具时，必须了解机床顶出杆的直径及位置，并应将顶出杆的行程和模具顶出装置的动作一起考虑。 （ 4）喷嘴前端的孔径和球面的半径。是决定浇口套的孔径和球面尺寸的依据。 （ 5）安装螺孔的位置及孔径 机床定、动模板上设有一 系列螺孔，以供安装模具压紧所用。安装形式如下： 包含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 计说明书 15 1）用螺钉直接固定模具 2）用压板固定模具形式 综上所述，根据额定注射量，额定锁模力以及注射机与模具的行程关系，在本次设计中，选用的注射机型号为 卧式注射机，且采用螺钉直接固定模具。其有关数据如下： (1) 螺杆 (柱塞 )直径 ( 30 (2) 注射容量 ( 或 g) 104 (3) 注射压力 (10 1190 (4) 锁模力 (10 N) 90 (5) 最大注射面积 ( ) 320 (6) 最大模具厚度 ( 300 (7) 最小模具厚度 H( 200 (8) 模板最大距离 L( 600 (9) 模具板行程 L( 300 (10) 喷嘴球半径 ( 12 (11) 喷嘴孔径 d( 4 (12) 喷嘴移动距离（ 210 以上数据参见 塑料模具设计手册 旅行餐碗注塑模设计 16 4 模具结构设计 射工艺原理 注射成型又名注塑成型，是热塑性塑料加工的主要方法之一。注射乘兴过程中，粒状或粉状物经受热熔融并使之保持流动状态。这个过程经注射成型机和注射模具来实现。注射成型工艺流程见图 4 4据上述基本原理，注射机应完成下列三项任务：（ 1）使塑料均匀塑化达到流动状态；（ 2）使注射模闭合，并以一定的压力和速度将熔融的塑料注人模内，并使其冷却和固化定型；（ 3）开启注射模将塑件顶出。 体设计方案论证 计原理 注塑 模具设计必须以塑料的特点性能注塑成型原理为依据，以制造简单易行为准则，注塑成型是热塑性塑料制造生产的一种重要方法。其原理是：塑料材料在注塑机内加热融化，然后在高压作用下将熔融状态下的塑料高速注入模具型腔内，然后冷却成型。影响注塑成型工艺的因素很多，主要工艺参数有：（一）温度。包括料桶温度，喷管温度，模具温度（二）压力。包括塑化压力和注射压力（三）时间。包括充模时间，保压时间，闭模时间等等其它时间。为了设计一套结构合理，工艺简单的模具，必须处理好各种因素的影响。 案选择 共设计了两套方案， 一套是点浇口单型腔三板式，一套是潜伏式浇口单型腔三板包含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 计说明书 17 式。选择第一套模具，是由于采用点浇口单型腔三板式，点浇口比潜伏式浇口容易设计，尽管使用潜伏式浇口可以不影响塑件的美观，但是在本设计中，由于设计的是塑料餐碗，使用点浇口也同样不影响其美观，同时使用点浇口还便于设计和加工，节省开模所用费用，所以选择的方案是 点浇口单型腔三板式模具。在本方案中，使用了钢球和弹簧替代了脱料板，变的更简单，不足之处是取出时还需要人工加工。 注系统的设计 注系统设计应注意的几个问题 1首先塑料制品的结构 分析其充填过程，以保证塑料制品的内在质量和尺寸稳定。这一点在大型塑料制品及功能性塑料制品上尤为重要。 2在设计浇注系统时，应当非常注意浇注系统对制品外观的影响。在设计过程中经常会遇到这样的情况，某一些塑料制品的浇口设计在某处比较合理，但由于在该处设置浇口影响制品外观，只能将浇注系统改在其它部位。若实在无法处理时，可通过改变制品结构来解上述问题，对有外观质量要求的塑料制品尤为重要。 3 在设计浇注系统时，应该考虑到模具在注射时，是否能适应全自动操作。要达到全自动操作，必须保证在开模时，制品与浇注系统能 自动脱落，浇口与制品亦要尽可能自动分离。 4 浇注系统的设计，必须考虑到塑料制品生产的后续工序。如因后续工序在加工、装配、管理上的需要，往往需设置辅助流道，将多件制品联成一体。 5 在设计浇注系统时 ,应留有一定的余地 ,这样在使用时即使有些不足之处 ,亦可以比较方便地得到解决 . 6 多观察分析各类塑料制品的浇注系统和浇口位置的选择 ,吸取其成功之处 ,提高浇注系统设计的可靠性 . 7 设计浇注系统时 ,其主流道进口处的位置应尽量与模具中心重合 . 注系统的组成及功能 浇注系统由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。 浇注系统的功能，就是将熔融的塑料，经过注射机喷嘴，在高温、高压、高速状态下通过浇注系统进入模具型腔。 设计浇注系统的基本原则，是在满足塑料制品质量的同时，还应有利于提高成型速度来缩短成型周期。在本次设计中，主要是对浇口的设计。 口的设计 浇口是流道和型腔之间的连接部分，也是注射模进料系统的最后部分。其基本作用是： 旅行餐碗注塑模设计 18 1） 使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔； 2） 型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭， 防止型腔内还未冷却的热料回流。 浇口的设计与塑件形状、断面尺寸、模具结构、注射工艺条件（压力）及塑料性能等因素有关系。但是，根据上述两项基本作用来说，浇口的截面要小，长度要短，因为只有这样才能满足增大料流速度、快速冷却封闭、便于与塑件分离以及浇口残痕最小等要求。 塑料制品质量的缺陷，如缺料、缩孔、拼缝线、质脆、分解、白斑、翘曲等，往往都是由于浇口设计不合理而造成的。 浇口的类型很多，根据模具浇注系统在塑料制品上开设的位置、形状不同，选择不同形式的浇口， 结合本质品的特征，选择点浇口。浇口设计的注意事项有很多。 （ 1）浇口应开设在塑件制品断面较厚的部位，能使熔融的塑料从塑料制品厚断面流向薄断面，保证塑料充模完全。 （ 2）浇口位置的选择，应使塑料充模时间最短，减少压力损失，有利于排除模具型腔中的气体。 （ 3）浇口不能使熔融塑料直接进入型腔，否则会产生漩流，在塑料制品上留下螺旋形痕迹，特别是点浇口、侧浇口等，更容易出现这种现象。 （ 4）浇口位置的选择，应防止在塑料制品表面上产生拼缝线，特别是圆环或筒形塑料制品，应在浇口对面的熔料结合处加开 冷料穴。 （ 5）装有细长型芯的注塑模具所开设的浇口位置，应当离型芯较远，以防止熔融的料流的冲击而使型芯变形，错位和折短。 （ 6）大型和扁平塑料制品成型时为了防止塑料制品翘曲、变形和缺料，可采用多点形浇口。 （ 7）浇口位置应尽量开设在不影响塑料制品外观的部位，如开设在塑料制品边缘和底部等。 （ 8）浇口尺寸的大小，应取决于塑料制品的尺寸、几何形状、结构和塑料的性能。 （ 9）设计多型腔注射模具时，结合流道平衡并考虑浇口的平衡，应做到熔融塑料同时均匀充满型腔。对于同一种塑料制品的多型腔注 射模具来说，可按浇口与主流道的距离，逐渐加大浇口的截面，减少较远浇口的阻力。采取保持各浇口大小相等、改变其长度或保持浇口宽度和长度一定、改变其深度两种方法，来使浇口平衡。对于不同塑料制品的多型腔注射模具来说，常把最大塑料制品的型腔布置在最靠近主流道的部位。 （ 10）为了在开模时从浇口套内拉出主流道凝料使与注塑机喷嘴分离，一般在冷料穴的尽端设置拉料杆。 对于薄壁制件 ,由于点浇口附近的剪切速率过高 ,会造成分子的高度定向 ,增加局部应力甚至开列 在不影响使用的情况下 ,可以将浇口对面壁厚 增加包含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 计说明书 19 并曾圆弧过度 ,同时圆弧还有储存冷料的作用 . 在本次设计中，设计的是碗，根据各种浇口的特点选择点形浇口，其适合于单型腔简单的模具。浇口位置选择在碗的底部中间。在这个位置，塑料充模流程最短，压力损失较小，有利于排除型腔中的空气，而且不影响塑件外观的美观。 芯及型腔的结构形式及尺寸计算 芯及型腔的结构形式 根据所设计塑料制品的形式选择型芯及型腔的结构形式。即为碗的形状。如图示： 图 4 型芯的结构 采用的是拼镶式结构，用来改善工艺性能 。型芯部分采用沉孔嵌入，用内六角螺钉固定。 芯及型腔的尺寸计算 型腔和型芯的工作部分尺寸与塑料制品的尺寸和公差、塑料收缩率及模具的磨损和制造公差等因素有关。 1型腔径向尺寸计算 在给定条件下制品平均收缩率件的名义尺寸大尺寸）及其允许公差 （负偏差），则塑件平均径向尺寸为： 2L （最小尺寸），公差值为 Z （正偏差），则型腔的平均尺寸为 Z /2。考虑到收缩率和磨损值 C ，以型腔磨损量到最大磨损量的一半计，则有： 21)2(22 对于中小型 塑件，令 61C， 31Z，并将比其他各项小得多的去，则有： 43 （ 4 标注上制造偏差后，得 旅行餐碗注塑模设计 20 代入数据得 经过和上面型腔径向尺寸计算的推导 ,可得 : 43 (4 标注上制造偏差后，得 043 代入数据得 在型腔深度计算过程中，规定制件高度名义尺寸差以负偏差表示型腔深度名义尺寸 最小尺寸，公差以正偏差表示型腔的底面、型芯的端面都于分型面平行。在脱模过程中磨损很小，磨损量C不予考虑，则有： （ 222 令3Z并略去 32 （ 4 标注上制造偏差后，得 032代入数据得 4型芯高度计算 经过和上面型腔高度尺寸计算类似的推导，可得 包含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 计说明书 21 32 （ 4 标注上制造偏差后，得 032 代入数据后得 定 顶出方式及顶杆位置 注射模具的顶出系统即使制品脱模的装置 ,当制品在模具经过冷却固化之后 ,要由特定的方式切实可靠地从模具的一侧推顶出来 ,在这个过程中不能使制品产生变形 出现 ”白化 ”及 ”卡滞 ”现象 ,除此之外 ,该装置还必须能够在模具闭合时 ,保证不会与模具其它零部件发生干涉地回复到顶出前的初始位置 ,以便进行重复不断的成形加工。由于采用的是三板式模具，因此要经过二次顶出。 出行程 顶出行程一般规定使被顶出的制品脱离模具 510外 ,不要将顶出 行程做得过长 ,因为有些模具要求顶出制品的顶杆很细 ,如果顶出行程设计得过长 ,就容易损坏顶杆 . 图 4脱模顶出距离 杆的形状与尺寸选择 在本次设计中，使用了一根顶杆及两根顶板顶杆。顶杆的尺寸，直径为 15板顶杆的直径也为 15 旅行餐碗注塑模设
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