709 雪碧瓶盖注塑模设计【全套16张CAD图+开题报告+文献翻译+说明书】
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摘 要
塑料工业是世界上发展最快的工业之一。在日常生活中几乎每天都使用塑料制品，这些产品的大部分可由注塑成型的方法生产。众所周知，注塑成型工艺是制作各种形状的产品和以低成本制作复杂形状产品的制造工艺。本次的毕业设计的主要内容是雪碧瓶盖的注塑模具设计。从塑料材料的性能分析，根据塑件的基本形状和尺寸入手，合理选择注射的成型方法。通过对塑件工艺性的分析和对模具生产条件及制造水平的掌握，制订出成形工艺卡。在制定出成形工艺卡以后，开始进行模具的结构设计。其中模具的结构设计过程包括：型腔的数目和位置的确定，模具的总体结构形式设计，动模及定模成形零件尺寸的确定，浇注系统形式及尺寸的确定，脱模方式的确定，调温及排气系统的确定，模架的选择待以上各步骤完成以后，便开始绘制模具的结构草图，根据具体尺寸校核注塑模具及注塑机的有关尺寸，并对工艺参数进行核定和计算。之后进行初步的审查对所存在的问题进行确定和修正，然后绘制模具总装配图，按装配图绘制成型零件及所有需要加工的零件工作图，同时考虑零件的加工工艺。
关键字：雪碧瓶盖；注塑模具；注射机
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开题报告 题 目 雪碧瓶盖注塑模 学生姓名 班级学号 专业 题依据 在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其他的模具，在模具行业中的比例将逐步提高。塑料模具在整个模具行业中所占的比重约为 30%，在模具进出口的比重中约占 50%随着塑料工业的不断发展，这一比例还持续提高。因此，精密、大型、复杂、长寿的塑料模具的发展将高于总量的发展。我的课题是螺纹连接座塑料模具设计，属于塑料材料，而且相对于其他塑料成型方法，注塑成型时最方便而且是生产率也是最高的。所以我选择了 塑料模具中的注塑成型。 究意义 热塑性塑料 注塑 成型这种方法即是将塑料材料熔融，然后将其注入膜腔。熔融的塑料一旦进入 模具 中，它就受冷依模腔样成型成一定形状。所得的形状往往就是最后成品，在安装或作为最终成品使用之前不再需要其他的加工。许多细部，诸如凸起部、肋、螺纹，都可以在注射模塑一步操作中成型出来 。 2. 文献综述 注塑成型又称注塑模具，是热塑性塑料制件的一种主要成型方法，并且能够成功地将某些热固性塑料注塑成型。注塑成型可成型各种形状的塑料制品，其优点包括成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精密、带有 嵌件的制品，且生产效率高，易于实现自动化，因而广泛应用在塑料制品生产当中。 2 1注塑成型原理及特点 塑料的注塑成型过程，就是借助螺杆或柱塞的推力，将已塑化的塑料熔体以一定的压力和速度注入模具型腔内，经过冷却固化定型后开模而获得制品。因此，可以说注塑成型在塑料装配生产中具有重要地位。 注塑成型所用的模具即为注塑模（也称为注射模），注塑成型的原理以螺杆式注射机为例：首先将颗粒或粉状的塑料加入料斗，然后输送到外侧装有电加热的料筒中塑化。螺杆在料筒前端原地转动，使被加热预塑的塑料在螺杆的转 动作用下通过螺旋槽输送至料筒前端的喷嘴附近。螺杆的转动使塑料进一步塑化，料温在剪切摩擦热的作用下进一步提高并得以均匀化。当料筒前端堆积的熔体对螺杆产生一定的压力时（称为螺杆的背压），螺杆将转动后退，直至与调整好的行程开关接触，从而使螺母与螺杆锁紧。具有模具一次注射量的塑料预塑和储料过程结束。这时，马达带动气缸前进，与液压缸活塞相连接的螺杆以一定的速度和压力将熔料通过料筒前端的喷嘴注入温度较低的闭合模具型腔中。熔体通过喷嘴注入闭合模具型腔后，必须经过一定时间的保压，熔融塑料才能冷却固化，保持模具型腔所赋予的形 状和尺寸。当合模机构打开时，在推出机构的作用下，即可顶出注塑成型的塑料制品。 塑模具分类 凡是注塑模具，均可分为动模和定模两大部件。注塑充模时，动模与定模闭合，构成型腔和浇注系统；开模时，动模与定模分离并取出制件。定模安装在注射机的固定模板上，而动模则安装在注射机的移动模板上。注塑模具主要由以下 7 个系统或机构组成 : 成型零件是指构成型腔、直接与熔体相接触并分型塑料制件的零件。成型零件通常包括凸模、型芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。 将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔 的流道称为浇注系统，由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。 为确保动模和定模在闭合时能够准确导向和定位对中，通常需要在动模和定模上分别设置导柱和导套。如果使用的是深腔注塑模，那么还需要在主分型面上设置锥面定位。有时为保证脱模机构的准确运动和复位，还需要设置导向零件。 脱模机构是指在开模过程的后期将塑件从模具中脱出的机构。 带有侧凹槽或侧孔的塑件在脱出模具之前，必须先进行侧向分型，或者拔出侧向凹模或抽出侧型芯。 为了满足注塑工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热的温度调节系统。冷却模具时，通常是在模板内开设冷却水道，而加热则是在模具内或周边安装电加热元件。具有特殊要求的注塑模，还需要配备模温自动调节装置。 为了在注塑充模过程中将型腔内原有空气排出，通常在分型面处开设排气槽。由于小型腔排气量不大，可直接利用分型面排气，也可以利用模具的顶杆或型芯与配合孔之间的间隙排气，而大型注塑模则需要预先设置专用排气槽。 行方案 1 产品原料是低密度聚乙烯（ 采用注塑成型模具，必要时可采用强制脱模。 2 熟悉注塑模具设计的流程，掌握注塑模具设计的基本原理和设计方法，能用模具设计软件，对塑件进行模具设计。 3 完成雪碧瓶盖塑料模具的各个零件的设计。 4 设计完成后，对设计的各参数进行校核，以便能保证使用要求。 5 整个模具设计完成后，还要进行试模，并针对性的进行修改。 度计划 完成毕业设计的选题和开题报告； 进行毕业实习及调研； 进行工艺及结构设计； 绘制装配图和零件图； 对整个设计进行合理性检查； 撰写设计说明书及毕业答辩的准备； 毕业设计答辩。 1 屈华昌 . 塑料成型工艺与模具设计 M械工业出版社， 1995. 2 黄毅宏，李明辉 . 模具制造工艺 M械工业出版社， 3 塑料模设计手册编写组 塑料模设计手册 M械工业出版社， 4 李绍林，马长福 实用模具技术手册 M海科学技术文献出版社， 5 王树勋 . 注塑模具设计与制造实用技术 M南理工大学出版社， 6 李绍林 . 塑料橡胶成型模具设计手册 M械工业出版社， 7 叶久新，王群 . 塑料制品成型及模具设计 M南科学技术出版社 8 王正远主 . 工程塑料实用手册 M国物资出版社 1994 9 王群、伍先明 . 塑料模具设计指导 M防工业出版社 10 甘永立 . 几何量公差与检测 M海科用技术出版社 11 大连理工大学工程画教研室 M等教育出版社 12 刘潭玉，黄素华，熊逸 珍 . 画法几何与机械制图 M南大学出版社 13 郭广思 . 塑料成型技术 M械工业出版社 2002 14 李海梅、申长雨 . 注塑成型及模具设计实用技术 M学工业出版社 2002 15 羽田武荣 . 热塑性材料及其注塑 M学工业出版社 1993 16 马金峻 . 塑料模具设计 M国科学技术出版社 1997 17 王旭 . 塑料模结构图册 M械工业出版社 1994 18 张荫朗 . 塑料注射模具 设计计算简明手册 M 中国石化工业出版社 1995 19 叶久新 王群 . 塑料成型工艺及模具设计 M 机械工业出版社 指导教师批阅意见 指导教师 (签名 )： 年 月 日 注：可另附 前言 1 课题任务理解 题依据 ： 在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其他的模具，在模具行业中的比例将逐步提高。塑料模具在整个模具行业中所占的比重约为 30%，在模具进出口的比重中约占 50%随着塑料工业的不断发展，这一比例还持续提高。因此，精密、大型、复杂、长寿的塑料模具的发展将高于总量的发展。我的课题是螺纹连接座塑料模具设计，属于塑料材料，而且相对于其他塑料成型方法，注塑成型时最方便而且是生产率也是最高的。所以我选择了塑料模具中的注塑成型。 究意义： 热塑性塑料 注塑 成型 这种方法即是将塑料材料熔融，然后将其注入膜腔。熔融的塑料一旦进入 模具 中，它就受冷依模腔样成型成一定形状。所得的形状往往就是最后成品，在安装或作为最终成品使用之前不再需要其他的加工。许多细部，诸如凸起部、肋、螺纹，都可以在注射模塑一步操作中成型出来。 2 文献综述 注塑成型又称注塑模具，是热塑性塑料制件的一种主要成型方法，并且能够成功地将某些热固性塑料注塑成型。注塑成型可成型各种形状的塑料制品，其优点包括成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精密、带有嵌件的制品，且生产效率高，易于实现自动化，因而广泛应用在塑料 制品生产当中。 2 1 注塑成型原理及特点 塑料的注塑成型过程，就是借助螺杆或柱塞的推力，将已塑化的塑料熔体以一定的压力和速度注入模具型腔内，经过冷却固化定型后开模而获得制品。因此，可以说注塑成型在塑料装配生产中具有重要地位。 塑成型原理 注塑成型所用的模具即为注塑模（也称为注射模），注塑成型的原理以螺杆式注射机为例：首先将颗粒或粉状的塑料加入料斗，然后输送到外侧装有电加热的料筒中塑化。螺杆在料筒前端原地转动，使被加热预塑的塑料在螺杆的转动作用下通过螺旋槽输送至料筒前端的喷嘴附近。螺杆的转动使 塑料进一步塑化，料温在剪切摩擦热的作用下进一步提高并得以均匀化。当料筒前端堆积的熔体对螺杆产生一定的压力时（称为螺杆的背压），螺杆将转动后退，直至与调整好的行程开关接触，从而使螺母与螺杆锁紧。具有模具一次注射量的塑料预塑和储料过程结束。这时，马达带动气缸前进，与液压缸活塞相连接的螺杆以一定的速度和压力将熔料通过料筒前端的喷嘴注入温度较低的闭合模具型腔中。熔体通过喷嘴注入闭合模具型腔后，必须经过一定时间的保压，熔融塑料才能冷却固化，保持模具型腔所赋予的形状和尺寸。当合模机构打开时，在推出机构的作用下，即可顶出 注塑成型的塑料制品。 塑模设计的特点 塑料注塑模能够一次成型形状复杂、尺寸精确或带嵌件的塑料制件。在注塑件生产中，通常以最终塑料制品的质量来评价模具的设计和制造质量。 注塑件质量包括表现质量和内在质量。表现质量的衡量标准为塑件的形状和尺寸精度，包括注塑件的表面粗糙度和表现缺陷状况。常见的表现缺陷有凹陷、气孔、无光泽、发白、银纹、剥皮、暗斑纹、烧焦、裂纹、翘曲、溢料飞边或可见熔合缝等。内在质量也就是性质质量，包括熔合缝强度、残余应力、密度和收缩等。 先进的模具必须在使用寿命期限内保证制品质量，并需要具备良好的技术经济指标。这就要求模具动作可靠，自动化程度高，热交换效率好，成型周期短。其次，合理选用模具材料，恰当确定模具制造精度，简化模具加工工艺，降低模具的制造成本亦十分重要。 塑模具分类 凡是注塑模具，均可分为动模和定模两大部件。注塑充模时，动模与定模闭合，构成型腔和浇注系统；开模时，动模与定模分离并取出制件。定模安装在注射机的固定模板上，而动模则安装在注射机的移动模板上。注塑模具主要由以下7 个系统或机构组成 : 成型零件是指构 成型腔、直接与熔体相接触并分型塑料制件的零件。成型零件通常包括凸模、型芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。 将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。 为确保动模和定模在闭合时能够准确导向和定位对中，通常需要在动模和定模上分别设置导柱和导套。如果使用的是深腔注塑模，那么还需要在主分型面上设置锥面定位。有时为保证脱模机构的准确运动和复位，还需要设置导向零件。 脱模机构是指在开模过程的后期将塑件从模具中脱出的机构 。 带有侧凹槽或侧孔的塑件在脱出模具之前，必须先进行侧向分型，或者拔出侧向凹模或抽出侧型芯。 为了满足注塑工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热的温度调节系统。冷却模具时，通常是在模板内开设冷却水道，而加热则是在模具内或周边安装电加热元件。具有特殊要求的注塑模，还需要配备模温自动调节装置。 为了在注塑充模过程中将型腔内原有空气排出，通常在分型面处开设排气槽。由于小型腔排气量不大，可直接利用分型面排气，也可以利用模具的顶杆或型芯与配合孔之间的间隙排 气，而大型注塑模则需要预先设置专用排气槽。 行方案 1 产品原料是低密度聚乙烯（ 采用注塑成型模具，必要时可采用强制脱模。 2 熟悉注塑模具设计的流程，掌握注塑模具设计的基本原理和设计方法，能用模具设计软件，对塑件进行模具设计。 3 完成雪碧瓶盖塑料模具的各个零件的设计。 4 设计完成后，对设计的各参数进行校核，以便能保证使用要求。 5 整个模具设计完成后，还要进行试模，并针对性的进行修改。 摘 要 塑料工业是世界上发展最快的工业之一。在日常生活中几乎每天都使用塑料制品，这些产品的大部分可由注塑成型的方法生产。众所周知，注塑成型工艺是制作各种形状的产品和以低成本制作复杂形状产品的制造工艺。本次的毕业设计的主要内容是 雪碧瓶盖 的注塑模具设计。 从塑料材料的性能分析，根据塑件的基本形状和尺寸入手，合理选择注射的成型方法。通过对塑件工艺性的分析和对模具生产条件及制造水平的掌握，制 订 出成形工艺卡。在制定出成形工艺卡以后，开始进行模具的结构设计。其中模具的结构设计过程包括：型腔的数目和位置的确定，模具的 总体结构形式设计，动模及定模成形零件尺寸的确定，浇注系统形式及尺寸的确定，脱模方式的确定，调温及排气系统的确定，模架的选择待以上各步 骤 完成以后，便开始绘制模具的结构草图，根据具体尺寸校核 注塑 模具及 注塑 机的有关尺寸，并对工艺参数进行核定和计算。之后进行初步的审查对所存在的问题进行确定和修正，然后绘制模具总装配图，按装配图绘制成型零件及所有需要加工的零件工作图，同时考虑零件的加工工艺 。 关键字 ： 雪碧瓶盖；注塑模具；注射机 is of s In of by As is to is of of of to of of of of of In to of to to to of on to of 中国有色金属学报 中国有色金属学会会刊 科学出版社 铁还原条件下 合金的影响 国华 ), 洪涛 ), 玮 ), 文江 ) 上海交通大学，材料学院 , 中国 上海 月 15日收 2007年 9月 10日受理 摘要 : 文章探讨了 究了 铁还原对 合金 的影响。随着 铁元 素将减少且当小于 质量分数）时，材料的抗腐蚀性能会显著的提高， 根据热力学的性能和铁，硼元素在合金熔体的不同分布，可以推断 ,在镁合金 中的铁还原机制是通过在 原子 与铁原子相互结合 ,最终沉积在金属熔体中 。射线衍射 的 结果证实 了这一理论 。 关键字 ： 还原剂 ; 抗腐蚀性能 ; 合金 ; 合金 1 介绍 由于 其 低密度和许多 其它 优势镁合金的应用 得到了快速发展 。然而 ,对于研究人员来说 镁合金的 固有性能的研究 一直是一个棘手的问题 镁合金元素中的 非金属夹杂物及 其 它 杂质元素 对材料的固有性能有十分 不利 的 影响 。 一些 工业流体 能有效的去除非金属夹杂物 ,但 是对合金中的铁元素杂质不能起到很好的作用 。众所周知 ,铁严重降低了镁合金的耐腐蚀性能 。在 熔炼、处理和加工镁合金 的过程中铁元素杂质的残留时不可避免的 。加锰是一种降低铁元素杂质 在镁合金 中含量的传统方法。然而，铁与锰的比例（锰加工的关键参数）很难确保锰元素的分离。 et et 相信锰元素污染了晶粒细化过的镁合金，因此，我们应该尽量避免通过使用含有铁还原剂的工业原料来减少镁合金中铁元素的含量 。在 大量的实验后 ,我们发现 的 铁含量。 2 实验 在实验中，我们最常用的材料是初始铁含量为 这种合金是通过实验的方法在特定的温度下将 些氯元素作为溶剂不具有铁还原的效果 ，搅拌 15分钟后，熔体被分别保持 600s,1800s,3000后通过 电感耦合等离子体光谱 分析仪在样品的顶部，底部和中心的位置分别取得实验分析所用的试样。(000) 3 结果 通过 过了 x D/40 kV l()/分析。 数据库用于识别的 x 射线 衍射 阶段 采用了 心 的数据。 显示通过 验镁合金在不同温度，时间下铁元素的含量。当 ，无论温度时间为多少，合金中铁元素的含量都低 于 随着 的含量显著下降。对于一定量的，温度越高，则铁含量的减少更明显。这是由 可以与铁元素杂质反应形成铁。且温度越高，作用越强烈 。 当 ，无论温度时间为多少，合金中铁元素的含量都低于 。这个结果与 金的结果类似。 因此 ,确认是一种很有 发展前景 的铁还原代理阿兹系列合金 表 1 列出了 通过 理的 实验 镁合金 腐蚀速率 。可以看出，当 0 增加到 ， 腐蚀速率从 降到了 （左） 和 （右）分别是未经 理的和经过 理的表面腐蚀的 金照片。 类似 地， 金的研究结果显示如表 2 和图 4。他们显示 耐蚀性 。这是由于 of 讨论 我们试图分析发生在化学热力学计算复杂合金液通过 的反应 。下面的反应可以被视为镁融化 。 在这 里 ,插入语和方括号中意味着物质方程中存在的通量及镁熔体的分别。 100 正则系综下 ,(2),氧化镁 ),(g),(铁 ), 和 体中反应的产物 。 困难的 是 ,一些热力学数据并不容易获得 ,因为复杂的反应发生在镁合金熔体中。在这之后 我们将努力开展更深入的工作 。现在，我们来做一个假设。 统中是纯物质。也就 是 a( a( a( a(是 1 那么 可以近似地看做鼹鼠分数。 对于 金： 对于 金： 他们显示反应 (1)可以自发地 生。 这符合之前的实验结果。 这就是说 ,减少的原因在镁合金 中的 铁硼原子 与铁原子 结合 。使其还原。 为了进一步研究铁还原 的过程 。 铁和硼在不同反应时间里分布在 心和底的数据分别显示在图 5（ a）和（ b）中 a）和（ b）中 5 结论 （ 1） 以使镁合金 从而大大提高了镁合金的抗腐蚀的性能。 （ 2） 镁合金中的铁还原，其工作原理是使得合金中的硼原子和铁原子在合金熔融状态下结合，以致最终趋于稳定。 致谢 is by 973 & D 参考文献 1 in of J. 2004. 28(5): 12 L, . J. , 2001, 302(1): 373 u, a E on J. ,2005,408(1/2): 2554 u, of J. 2007, 546/549: 567 5 u, of on of J. 2004, 25(12): 9416 of on J. 2004, 14(3): 5307 , , of of J2000: 739 8 , , . of in J. 2003,4199 U of on g J. 2007, 546/549: 217 10 e 2J. ,2004,368(1/2): 311 11 of in . 1997, 4: 48(12 , , . of of in I. 1998, 48(6): 25713 , K, . on of J. 1987, 43(5): 29114 , , . of l e on J. J 2001, 51(8):40315 , , . of on I J. 2000, 350/35: 19916 384S. 9103, 1986. ( 摘 要 塑料工业是世界上发展最快的工业之一。在日常生活中几乎每天都使用塑料制品，这些产品的大部分可由注塑成型的方法生产。众所周知，注塑成型工艺是制作各种形状的产品和以低成本制作复杂形状产品的制造工艺。本次的毕业设计的主要内容是 雪碧瓶盖 的注塑模具设计。 从塑料材料的性能分析，根据塑件的基本形状和尺寸入手，合理选择注射的成型方法。通过对塑件工艺性的分析和对模具生产条件及制造水平的掌握，制 订 出成形工艺卡。在制定出成形工艺卡以后，开始进行模具的结构设计。其中模具的结构设计过程包括：型腔的数目和位置的确定，模具的 总体结构形式设计，动模及定模成形零件尺寸的确定，浇注系统形式及尺寸的确定，脱模方式的确定，调温及排气系统的确定，模架的选择待以上各步 骤 完成以后，便开始绘制模具的结构草图，根据具体尺寸校核 注塑 模具及 注塑 机的有关尺寸，并对工艺参数进行核定和计算。之后进行初步的审查对所存在的问题进行确定和修正，然后绘制模具总装配图，按装配图绘制成型零件及所有需要加工的零件工作图，同时考虑零件的加工工艺 。 关键字 ： 雪碧瓶盖；注塑模具；注射机 is of s In of by As is to is of of of to of of of of of In to of to to to of on to of 目 录 1 塑件的分析 1 厚分析 1 角分析 1 2 塑件材料的选择及材料特性 2 料的选择 2 本特性 2 型特性 2 合性能 2 注射工艺参数 3 3 塑件的形状尺寸的计算 4 4 型腔数目的确定及排布 5 腔数目常用方法 5 据经济性确定型腔数目 5 据注射机的额定锁模力确定型腔数目 5 据制品精度确定型腔数目 5 据注射机的额定最大注射量确定型腔数目 5 腔的排布设计原则 6 5 分型面的选择 7 型面的选择原则 7 6 浇注系统的设计 8 计原则 8 流道设计 8 料穴的设计 8 流道设计 8 口设计 9 流排气系统的设计 10 7 注射机的选择及型号和规格 11 步估算浇注系统的参数 11 射机 技术规格 11 射机的分类 12 8 成型零部件的结构设计及工作尺寸计算 13 型零部件的结构设计 13 模的的结构设计 13 模的结构设计 13 型零件工作尺寸计算 13 模径向尺寸计算 14 模尺寸计算 15 芯径向尺寸计算 15 算螺纹型芯的工作尺寸 16 腔壁厚和底板厚度计算 17 9 导向机构的设计 19 柱导向机构的作用 19 位件用 19 向作用 19 受一 定的侧向压力 19 柱导套的设计原则 19 柱导套的设计 19 柱的设计 20 柱的结构 20 导柱的要求 20 套的设计 21 套的结构 21 导套的要求 21 10 脱模机构的设计 23 模机构的组成 23 模机构的分类 23 驱动方式分 23 推出零件的类别分类 23 脱模动作分类 24 计原则 24 模力的计算 24 11 冷却系统设计 27 却系统的作用 27 计冷却系统时应考虑的因素 27 却系统的开设原则 27 射模冷却系统设计原则 28 却系统机构设计 28 却系统的主要零件 29 却系统的计算 29 12 模具工作过程 32 具基本工作过程 32 13 设计总结 33 参考文献 34 致 谢 35 1 1 塑件的分析 该塑料制品为瓶盖，其塑件的结构以及表面形状较为简单，整个塑件呈筒状，整个塑件高达 15径为 28厚 1间衔接部分以圆弧过渡。作为实用零件对其尺寸公差没有 太 严格的要求，故在本次设计中可以忽略此方面的考虑，以降低模具的加工制造成本。且塑件本身壁厚较小、均匀，适合于大批大量的注塑模具生产。塑件图如下所示： 9610图 1 塑件 产品 图 厚分析 塑件的壁厚对塑件质量的影响很大。壁厚过小，成型时熔融塑料流动阻力大，充模困难，特别是大型且形状复杂的塑件更为突出。壁厚过大，不但浪费原料，而且增加冷却时间，更重要的是塑件产生 气泡、缩孔、翘曲变形等缺陷。查相关手册可知，该塑件的壁厚均为 1其最小壁厚范围内。因此，该塑件符合注塑模具成型的厚度条件 。 角分析 为了避免应力集中，提高塑件的局部强度，改善熔体的流动情况且便于脱模，在塑件各内外表面的连接处，应采用过渡圆弧。塑件上的过渡圆弧对于模具制造也是必要的。在无特殊要求时，塑件连接处均应有不小于 1圆角。按照圆角的设计原则：一般外圆弧半径应是厚度的 、内圆弧半径应是厚度的 。本次设计要求该塑件的内外圆弧半径结合生产实际来设计，根据现有的生产力状况 以及条件设备，合注塑制品的结构和工艺要求。 2 2 塑件材料的选择及材料特性 料的选择 该塑件在尺寸上要求比较高 ,且在长期的使用过程中需要较高的强度和硬度，也要求有一定的耐磨性， 在保证塑料制品的功能和性能的同时还要考虑到加工生产、成本和供应。 综合上述各方面的考虑和甄选以及结合工厂的实际生产，选用收缩率较小、综合性能优良、在工程技术中应用广泛的塑料 密度聚乙烯）。 本特性 低密度聚乙烯（ 是高压下乙烯自由基聚合而获得的热塑性 塑料。 无毒、无味、呈乳白色。密度为 一定的机械强度 ,具有较好的柔软性、耐冲击性及透明性，但和其他塑料相比机械强度低，表面硬度差。聚乙烯的绝缘性能优异，常温下聚乙烯不溶于任何一种已知的溶剂，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱、盐溶液。聚乙稀有高度的耐水性，长期与水接触其性能可保持不变。其透水气性能较差，而透氧气和二氧化碳以及许多有机物质蒸气的性能好。在热、光、氧气的作用下会产生老化和变脆。一般使用温度约在 80 右。能耐寒，在 仍有较好的力学 性能， 仍有一定的柔软性。 型特性 结晶形塑料 ,吸湿性小 ,成型前可不预热，熔体粘度小，成型时不易分解，流动性极好 , 溢边值为 右 ,流动性对压力变化敏感，加热时间长则易发生分解。冷却速度快 ,必须充分冷却 ,设计模具时要设冷料穴和冷却系统。收缩率大，方向性明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温。宜用高压注射，料温要均匀，填充速度应快，保压要充分。不宜采用直接浇口注射，否则会增加内应力，使收缩不均匀和方向性明显。应注意选择浇口位置。质软易脱模，塑件有 浅的侧凹时可强行脱模。 合性能 压缩比： 变形温度： 8 082拉屈服强度： 2239 伸弹性模量： 3 弯曲强度： 2540曲弹性模量： 缩强度： 225 劳强度： 11 107 周） 脆化温度： 注射工艺参数 注射机类型： 柱塞式 喷嘴形式： 直通式 喷嘴温度： 150170筒温度： （ 前 ） 170200 料筒温度： （后） 140160温： 3045射压力： 60100压力： 4050射时间： 05s 保压时间： 1560s 冷却时间： 1560s 成型周期： 40140s 4 3 塑件的形状尺寸 的计算 塑件的工作条件对精度要求较高，根据 性能可选择其塑件的精度等级为 6 级精度（查阅塑料成型工艺与模具设计 外径 : 28 壁厚 : 1径 : 16 壁厚 : 1体积计算公式可计算得塑件的近似体积得 : =v S H塑 （ 1） 32 5v 查得 密度聚乙烯 )密度约为 : 3/94.0 由公式 代入数据可得塑件的质量为： W V r塑 塑 塑 （ 2） 塑件如下图所示 9610图 2 塑件图 5 4 型腔数目的确定及排布 腔数目常用方法 为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效 率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有以下： 据经济性确定型腔数目 根据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产原材料费用，仅考虑模具加工费和塑件成型加工费。 据注射机的额定锁模力确定型腔数目 当成型大型平板制件时，常用这种方法。设注射机的额定锁模力大小为 F ，型腔内塑料熔体的平均压力为 单个制品在分型面上的投影面积为1A，浇注系统在分型面上的投影面积为2A，则： 12（ 3） 据制品精度确定型腔数目 根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低 4%,高模具中的型腔数 n ,制品的基本尺寸为 L ，塑件尺寸公差为 ,单型腔 模具注塑模具生产时可能性产生的尺寸误差为 %s(s不同的材料，有不同的值，如：聚甲醛为 尼龙 66 为 ,聚碳酸酯、聚氯乙烯、 非结晶型塑料为 ,则有塑件尺寸精度的表达式为： % 1 % 4 %n L （ 4） 简化后 可得型腔数目为 ： 242500 （ 5） 对于高精度制品，由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀一致，故通常推荐型腔数目不超过 4 个 。 据注射机的额定最大注射量确定型腔数目 设注射机的最大注射量 G，单个制品的质量为 注系统的质量为 型腔数目 n 为： 6 （ 6） 腔的排布设计原则 多型腔有模板上的排列形式通常有圆形、 H 形、直线型及复合型等，在设计时 应遵循以下原则： （ 1） 尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。 型腔布置与浇口开高部位应力求对称，以便停止模具承受偏载而产生溢料现象。 （ 2） 尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。 已知的体积 V 塑 或质量 W 塑 ，又因为此产品属大批量生产的小型塑件，但制件尺寸精度 较高，综合考虑生产率和生产成本及产品质量等各种因素，以及注射机的型号选择， 初步确定采用一模四腔，分流道的直径采用 见塑料制品成型及模具设计 4分塑料常用分流道断面尺寸推荐范围 )。由塑件的外形尺寸 (塑件壁厚 机械加工的因素，确定采用点浇口，根椐塑件的材料及尺寸，浇口直径可选 见塑料制品成型及模具设计 4浇口和点浇口的推荐值 )。采用对称平衡的排布 ,如下图示： 图 3 型腔数目及排布图 7 5 分型面的选择 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面 分型面可以是垂直于合模 方向 ,也可以与合模方向平行或倾斜 。 型面的选择 原则 （ 1） 便于塑件脱模 ； （ 2） 开模是应尽量使塑件留在动模内； （ 3） 应有利于侧面分型和抽芯； （ 4） 应合理塑件在型腔中的方位 ； （ 5） 考虑和保证塑件的外观不遭损害 ； （ 6） 尽力保证塑件尺寸的精度要求 ； （ 7） 有利于排气和尽量使模具加工方便。 本塑件属于薄壁壳小型塑件，塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，故从塑件脱模和精度要求角度考虑，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模，而且不影响塑件的质量和外观形状，以及尺寸精度。 综合以上因 素，分型面应选择在瓶盖的下部较为合理，如图所示 : 图 4 分型面图 8 6 浇注系统的设计 注射模的浇注系统 是指从主 流道的开 始端到型腔之间的熔体流动通道。其作用是使塑料熔体平稳而有序地充填 到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。 浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。 计原则 浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、流程应尽量短、防止型芯变形、整修应方便、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种相适用、 冷料穴设计合理、尽量减少塑料的消耗。 流道设计 主流道是连接注射机喷嘴与分 流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度。 本塑件所用的材料为 密度聚乙烯），根据其流动性特点，主流道设计的主要参数如下： （ 1） 主流道圆锥角 5 ，内壁粗糙度为 m . （ 2） 主流道大端呈圆角，取半径 3r ,以减小料流转过渡时的阻力 。 （ 3） 主流道应尽可能的短，过长则会影响熔体的顺利充型，此处根据实际情况选 35 （ 4） 衬套与主流道设计成整体 , 材料使用 8T ，热处理强度为53 57 料穴的设计 冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，其作用就是存放料流前峰的“冷料” ,防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。 本塑件采用 Z 形拉料杆 的冷料穴。 流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用。多型腔模具必定设计分流道，单型腔大型塑件在使用多个点浇口时也要设置分流道。 （ 1） 分流道截面形状和尺寸的选择 9 通常的分流道截面形状有圆形、矩形、梯形、 U 形和六角形等，为了减少流道内压力损失和传热损失，希望流道的截面积大、表面积小。因此可用流道截面积与其周长的比值来表示流道的效率。由于正方形流道凝料脱模困难，六角形流道效率低而圆形截面流道在加工时两半很难对准，在此，选择半圆形，取半圆直径 料制品 成型及模具设计 59 页表 4 2） 分流道的布置 分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道的布置分平衡式与非平衡式两种，根据上面所选型腔的布局，分流道采用平衡式的布置如下图： 图 5 分流道的布置 口设计 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件质量的影响很大。 浇口的位置对制品的质量影响很大 ，在确定浇口时应遵循以 下原则： （ 1） 避免引起熔体破裂现象； （ 2） 有 利于塑料熔体补缩 ； （ 3） 有利于熔体流动 ； （ 4） 有利于型腔内气体的排出； （ 5） 减少塑件熔接痕增加熔接强度 ； （ 6） 防止料流将型芯或嵌件挤压变形 ； （ 7） 保证流动比在允许范围内； （ 8） 注意高分子取向对塑件性能的影响。 根据以上原则，本塑件属于小型塑件， 圆筒类制品， 其表面要求较高，而点浇口截面积小，对于纤维增强的塑料，浇口断开时不会损伤塑件表面，故而确定采用点浇口。 基本参数如下图所示 : 10 图 6 浇注系统图 根据塑件的 外形尺寸和质量等决定影响因素，初步取值如下： 由塑件质量 d 取 4 D 取 6 d=4 D=6 R=15 h=5 1=l=6070 L=25 a=4 0 7 溢流排气系统的设计 排气系统对于让塑料充满型腔，防止产生接缝和表面轮廓不完整等缺陷有着很重要的作用。一般大型模具，要在分型面开设专门的排气槽，以利型腔内气体的排除。 排气 方式：排气槽一般通常开设在分型面上凹模一边，位置位于塑料熔体流动的末端。一般情况下，排气槽尺寸以气体能够顺利排出而不产生溢料为原则。排气槽宽度可取 度可取 度可取 但对于此模具，无需设计专门的排气槽来排气，可通过分型面及活动型芯与模板之间配合间隙来排气，足够能使气体顺利排出。 注：在工厂中，可以利用推杆和模板间的间隙；模板和型芯定位孔；模板和镶块的缝隙；侧抽芯和型腔板的间隙；定模活动型芯和定面板的间隙等排气。甚至当动定模接触表面的粗糙度较大时，动定模之 间也可以排气。 在本设计中，可利用顶杆间隙和定模型芯间隙排气，不再开设排气系统。 11 7 注射 机的选择及型号和规格 步估算浇注系统的 参数 体积 : 38 9V 。 其质量约为： 7 . 5 8 . 5W V r g 浇 浇 浇。 ( ) / 0 . 8 2 3 2 4S n W W g 塑 浇。 可以初步选项注射机型号为： 射机的技术规格 注射方式： 柱塞式 型号： 定注射量 ( 30 螺杆直径 ( 28 注射压力 ( 119 注射行程 ( 130 注射时间 (s)： 模力 ( 250 最大注射面积 2() 90 最大开 (合模行程 ( 160 模具 最大 厚度 ( 180 模具最小厚度 ( 60 模板最大距离 ( 340 动、定模固定板尺寸 ( 250 280 喷嘴圆弧 ( 12 喷嘴孔径 ( 2 以上参数参见塑料制品成型及模具设计第 240 页附录 E，部分国产注射成型机的型号及技术参数。 柱塞式注射机成型原理： 先将粉状或粒状从注射机的料斗中送进配备加热装置的料筒中，塑化成熔融状态；然后，在柱塞的推动下，塑料熔体 被压缩，并以极快的速度向前经喷嘴注入到模具型腔中，最后充满型腔的熔体经过保压、冷却而固华成塑件开模取出。如此即完成一个成型周期。 柱塞式成型机中，塑料熔化成黏流态的热量主要由筒外部的加热器提供。 12 在柱塞的平稳推动下，料流是一种平缓的滞流态势。料筒内同一横截面上不同径距的质点有着梯度变化的流速，结果靠料筒轴心的流速快，靠近料筒壁的流速慢。料筒同一截面上的温度分布也有差异，靠近筒壁的料，因流速慢，又直接接受外壁的电热圈加热，所以温度高；而靠近轴心的料，因流动快，且又与料筒加热圈隔了一层热阻很大的塑料层，所以温度低 。可见在柱塞式料筒内，塑料的塑化程度很不均匀。 射机的分类 （ 1） 按外形可分为：卧式、立式和直角式 （ 2） 按传动方式可分为：机械式、液压式和液压、机械联合式 （ 3） 按用途又可分为：通用型和专用型 所选注射机的型号为： 于卧式通用型注射机。 13 8 成型零部件的结构设计及工作尺寸计算 型零部件的结构设计 塑料在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔。而构成这个型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模， 凸模、小型芯、螺纹型芯或型环等。由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐摩性和较低的表面粗糙度。同时还应考虑零件的加工性和模具的制造成本。 模的的结构设计 凹模又称阴模，是成型塑件外轮廓的零件。凹模有整体结构式和组合式。 （ 1） 整体式凹模：由整块金属材料直接加工而成，这种形式的结构简单，牢固可靠，不易变形，成型的塑件质量较好。但当塑件形状复杂时，采用一般机械加工方法制造型腔比较困难。因此它适用于形状简单的塑件。 （ 2） 组合式凹模：对于形状复杂的塑件或难于机械加工的整体式凹模，为了节省贵金属，便于型腔加工，减少热处理，通常采用组合式凹模。 亦可以分为：整体式凹模、整体嵌入式凹模、局部镶嵌式凹模、大面积镶嵌式凹模、四壁拼合式凹模。 本塑件的外形简单，采用整体式凹模。其适用于形状简单且凸模高度较小的塑件，整体式凹模为非穿通式模体，强度好，不易变形。 模的结构设计 凸模，是成型塑件内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式。 （ 1） 整体式凸模：当塑件的内形比较简单，深度不大时，可采用整体式凸模，其结构牢固，成型 塑件的质量好，但机械加工不便，钢材耗量较大，适用于小型凸模。 （ 2） 组合式凸模：当塑件的内形比较复杂而不便于机械加工时，或形状虽不复杂，但为了节省贵金属，减少加工量，通常采用组合式凸模。固定板和凸模可分别采用不同的材料制造和热处理，然后再连接成一体，这种结构形式适用于大型凸模。 由瓶盖的特殊结构，有两层，内有螺丝，采用镶件组合式凸模。 型零件工作尺寸计算 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸，通常包括凹模 14 和凸模的径向尺寸（包括零件的长和宽）、凹模和凸模的高度尺寸及位置尺寸，故零件的 工作尺寸计算主要是凹模和凸模的尺寸计算。 （ 1） 产生偏差的原因： 塑料的成型收缩： 成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有：预定收缩率（设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率）与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。 s=(制品尺寸 s 成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。 分别是制品的最大收缩率和制品的最小收缩率。 成型零部件的模具制造偏差： 工作尺寸的制造偏差包括模具的加 工偏差和装配偏差。加工偏差就是模具在制造过程中所产生的尺寸偏差，装配偏差主要是模具在分型面上的合模间隙以及组合模具的配合偏差。 成型零部件的磨损 ： 成型零部件的摩损相对于精度要求不高的大型零部件来说，可以不考虑，但对于精度要求较高的小型零部件，就必须要对其进行考虑。 （ 2） 本产品为 品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取 。平均收缩率 s 为 此产品采用 6 级精度，属于一般精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺 寸及深度尺寸的制造与作用修正系数 x 取值可在 范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到 ，综合参考，相关计算具体如下： 模径向尺寸计算 （相关公式参见塑料制品成型及模具设计第 79） 图 B: )(21)1()(Z （ 7） )(21)1()( （ 8） 15 )(21)1()(Z （ 9） 11/ 2 ( 1 ) / 2( 1 2 . 5 % ) 2 0 . 3 2 / 22 . 0 5 0 . 1 6 ( )z s zc s （ 10） 模 尺寸 计算 图 A 中： 00100 . 4 8 / 400 . 1 2( ) ( 1 ) 0 . 5 ( 1 2 . 5 % ) 2 6 0 . 5 0 . 4 8 2 6 . 6 5s L （ 11） 0 1 00 . 4 / 400 . 10( ) ( 1 ) 0 . 5 ( 1 2 . 5 % ) 1 6 0 . 5 0 . 4 1 6 . 2s L （ 12） 0 1 00 . 2 4 / 400 . 0 40( ) ( 1 ) 0 . 5 ( 1 2 . 5 % ) 2 0 . 5 0 . 2 4 1 . 9 3x sl s l （ 13） /2( ) ( 1 ) / 2( 1 2 . 5 % 1 1 0 . 3 8 / 21 1 . 2 7 0 . 1 9x z x s zc s c （ 14） 000 . 2 4 / 400 . 0 60( ) ( 1 ) 0 . 5 ( 1 2 . 5 % 0 . 5 0 . 5 0 . 2 4 0 . 4z sw s w （ 15） 图 C 中，螺纹型芯与大型芯的配合采用 H8/ 芯径向尺寸计算 000 . 2 4 / 400 . 0 60( ) ( 1 ) 0 . 5 ( 1 2 . 5 % 3 0 . 5 0 . 2 4 2 . 9 6 Sh s h （ 16） 16 001100 . 3 2 / 400 . 0 8( ) ( 1 ) 0 . 5 ( 1 2 . 5 % 1 0 0 . 5 0 . 3 2 1 0 . 0 9 Sh s h （ 17） 002200 . 3 2 / 400 . 0 8( ) ( 1 ) 0 . 5 ( 1 2 . 5 % ) 9 0 . 5 0 . 3 2 9 . 0 7 Sl s l （ 18） a b c 图 7 成型零件尺寸 算螺纹型芯的工作尺寸 （ 1） 螺纹型芯大径 ： 00( ( 1 ) s d 大 大 中）（ 2） 螺纹型芯中径 ： ( ( 1 ) s d 中中 中）（ 3） 螺纹型芯小径： 00( ) ( 1 ) s d 小 小 中 分别为螺纹型芯的大，中，小径； 分别为塑件内螺纹大，中，小径基本尺寸； 中 塑件螺纹中径公差； z 螺纹型芯的中径制造公差，其值取 /5 。 将数据代入以上公式计算得： 00 0 . 0 3 / 500 . 0 0 6( ) (1 2 . 5 % ) 1 4 0 . 0 3 1 4 . 3 8 大 （ 19） 17 00 0 . 0 3 / 500 . 0 0 6( ) (1 2 . 5 % ) 1 2 . 7 0 1 0 . 0 3 1 3 . 0 4 9 中（ 20） 00 0 . 0 3 / 500 . 0 0 6( ) (1 2 . 5 % ) 1 1 . 8 3 5 0 . 0 3 1 2 . 1 6 1 小 （ 21） 腔壁厚和底板厚度计算 注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和脱模力等。如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。因此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和校核是必不可少的。 一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定，设计时只能对它们进行强度校核。 因在设计时采用的是镶嵌式圆形型腔。因此，计算参考公式如下： （ 1） 侧壁： 按强度计算： )12( （ 22） 按刚度计算： ) p （ 23） （ 2） 底部： 按强度计算： 21.1 （ 24） 按刚度计算： （ 25） （ 3） 凸模计算： 18 按强度计算： （ 26） 按刚度计算： 34m （ 27） 参数符号的意义和单位以及经查表所得值如下： 模腔压力 值范围 5070 E 材料的弹性模量 得 05 材料的许用应力 得 成型零部件的许用变形量查得 将以上值代入公式计算可得： 按强度计算得： 按刚度计算得： 模具采用材料为 3 2 8 V ，淬火中温回火， 高于 46 19 9 导向机构的设计 为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向机构的作用是导向，定位以及承爱一定的侧向压力。导向机构包括导柱导向和锥面定们两种，根据本塑件的实际情况，采用导柱导向机构。 柱导向机构的作用 位件用 模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模 具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。 向作用： 合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。 受一定的侧向压力 柱导套的设计原则 （ 1） 导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。 （ 2） 导柱的长度应比型芯端面的高度高出 6免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。 （ 3） 导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。 （ 4） 为了使导柱能顺利的进入导套、导柱端部应做成锥形或 半球形，导套的前端也应倒角 。 （ 5） 导柱设在动模一侧可以保护型芯不爱损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装配方式。 （ 6） 一般导柱滑动部分的配合形式按 H8/间隙配合 ，导柱和导套 与模板间的定位 按 H7/过渡配合 ，导套外径的配合按 H6/ （ 7） 除了动模、定模之间设导柱、导套外、，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出
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