毕业设计（论文）-塑料桶盖的模具设计与加工.docx

天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education（高等教育自学考试）毕 业 设 计专业及代码： 机械制造及其自动化 801 准考证号： 学生姓名： 指导教师： 二一六年十月天津职业技术师范大学自考本科生毕业设计塑料桶盖的模具设计与加工专业及代码： 机械制造 801学生姓名：指导教师： 学生学校： 龙岩技师学院2016年10月摘 要模具制造技术迅速发展，已成为现代制造技术的重要组成部分。如模具的CAD/CAM技术，模具的激光快速成型技术，模具的精密成形技术，模具的超精密加工技术。本设计介绍了该注塑模具的设计与制造方法。该注射模采用了一模一腔的结构，其中的设计内容有塑件的工艺性分析、塑件的体积和质量计算及注射机参数的确定；结构设计：分型面选择、型腔数确定、型腔的排列方式、浇口设计、侧向分型抽芯机构设计、推出及复位机构方式确定；型芯、型腔尺寸计算；模具加热和冷却系统计算；模具闭合高度确定；注射机有关参数的校核；如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。对模具结构与注射机的匹配进行了校核。并用autoCAD绘制了一套模具装配图和零件图。然后利用三维软件对成型零件建模并生成加工程序,最后在数控机床上加工。关键词：塑料 注射模具 侧向抽芯AbstractThedie makingtechnology rapidly expand, has become the modern technique ofmanufacturetheimportantcomponent.Forexample,moldsCAD/CAMtechnology, molds laser fast formation technology, molds precise form technology, molds ultra precision sizing technology.This design introduced the injected molds design and the manufacture method. This injection mold has used 1 mold 1 cavity structures. which is designed as part of the craft-oriented establishment : Plastic Parts of the Process Analysis, Plastic Parts of the size and quality of calculation and the injection parameters set; Structural design : Surface choice cavity determination, Cavity the arrangement, gate design, lateral type pulling mechanism design, launch and reattached body identified; Core, Cavity size calculation; Die heating and cooling system computation; Mold closing high set; Injection machine parameters in the verification; The design of such a structure can be used to ensure reliable die. Finally, the injection mold structure and the matching machine was calibrated. Using a set of auto mapping mold parts and assembly plans.Key word:Plastic injection mold side core目录1 引言（1）2 注塑件的分析（2）2.1注塑件零件图（2）2.2 HDPE塑料概述 （2）2.3 HDPE收缩率的确定 （3）2.4 塑件的尺寸精度及表面质量（4）2.5塑结构分析 （5）3 注塑成型参数确定（6）3.1 注塑成型的工艺参数（6）3.2 注塑机的选择（7）3.3 模具在注塑机上的安装尺寸校核（8）4 分型面的确定及行腔数目的定（10）4.1 分型面的确定（10）4.1.1分型面的选择原则（10）4.1.2分型面的形式（11）4.1.3分型面的设计（11）4.2行腔数目的确定（11）4.2.1初步确定行腔数目（11）4.2.2根据最大注塑量确定行腔数目（12）5 浇注系统的设计（13）5.1交流道设计（13）5.2分流道的设计（14）5.3浇口设计（14）5.4冷料穴的设计（15）6 模具材料的选择及模架的确定（16）6.1模具材料的选择（16）6.2模架的确定（17）6.2.1模架的确定（17）6.2.2模架的选用（18）7 确定主要零件结构设计（19）7.1成型零件工作尺寸计算（19）7.1.1成型零件尺寸计算的基本内容（20）7.1.2行腔、型芯工作尺寸计算（20）7.2斜导柱抽芯机构设计（21）7.2.1斜导柱的设计（21）7.2.2滑块的组合形式（22）7.2.3各项尺寸计算与校核（22）7.3脱模机构设计（22）7.4导向机构的设计（23）7.4.1导柱的设计（24）7.4.2导套的设计（24）7.5顶出机构的设计（24）8 冷却系统的设计（24）8.1 温度调节对塑件的影响（24）8.2 对温度调节系统要求（25）8.3 冷却系统的设计（25）9 模具排气槽的设计（26）10 proe参数化设计（26）11零件的制造（28） 11.1草图的实体造型（28）12机械加工工艺过程卡（30） 12.1机械加工工序卡（30）13. 零件的加工 （35） 13.1程序的编制（35） 13.2加工策略选用（35） 13.3生成刀具路径（36） 13.4设计加工程序（36） 13.5零件的加工（36） 13.5.1零件对刀（36） 13.5.2对刀（37） 13.5.3程序的传送与零件的数控加工（38）14参考文献（41）15 致谢（42）14 附录（43）1 引 言20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。本次毕业设计的题目是带提手的桶盖注塑模具设计。本课题给出带提手的桶盖注塑模塑件图，要求做出生产此塑件的模具。要完成此课题，首先要根据塑件的外形测绘出创建这个塑件的3D所需要的各个参数。用3D软件所这个塑件做出来，并按要求把它的零件图画出来。最后再用CAD的方法把加工此塑件的模具给做出来。2 注塑件的分析2.1 注塑件零件图塑件零件图：如图2-1所示年产量：小批量 材料：HDPE图2-1 注塑件零件图2.2 HDPE塑料概述高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，简称为“HDPE”），是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种类的化学品会产生化学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤化烃 （四氯化碳）。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F低温度下均如此。各种等级HDPE的独有特性是四种基本变量的适当结合：密度、分子量、分子量分布和添加剂。不同的催化剂被用于生产定制特殊性能聚合物。这些变量相结合生产出不同用途的HDPE品级；在性能上达到最佳的平衡。这是决定HDPE特性的主要变量，虽然被提到的4种变量确实起到相互影响作用。乙烯是聚乙烯主要原料，少数的其它共聚单体，如1一丁烯、l一己烯或1一辛烯，也经常用于改进聚合物性能，对HDPE，以上少数单体的含量一般不超过12。共聚单体的加入轻微地减小了聚合物的结晶度。这种改变一般由密度来衡量，密度与结晶率呈线性关系。美国一般分类按ASTM D1248规定， HDPE的密度在 0940gcm以上；中密度聚乙烯（MDPE）密度范围09260940gcm。其它分类法有时把MDPE归类于HDPE或LLDPE。均聚物具有最高密度、最大的刚度，良好的防渗透性和最高的熔点，但一般具有很差抗环境应力开裂（ESCR）。ESCR是PE抗由机械或化学应力所引起的开裂性的能力。更高的密度一般改进了机械强度性，例如拉伸强度、刚度和硬度；热性能如软化点温度和热变形温度；防渗透性，如透气性或水蒸气透过性。较低的密度改进其冲击强度和ESCR。聚合物密度主要是受共聚单体加入的影响，但较少程度也受分子量影响。高分子量百分数使密度略有降低。例如，在一个较宽分子量范围内均聚物具有不同的密度。2.3 HDPE收缩率的确定由于影响收缩率的因素较多中，在选取收缩率时应根据塑件的具体情况区别对待，一般来说应遵循以下原则：1） 对收缩率范围较小的塑料，取平均收缩率；2） 对收缩率范围较大的塑料，可根据塑件的形状选取。对壁厚的制品取上限，对壁薄的制品取下限；3） 应考虑注射成型中的工艺对收缩率的影响（注射压力越高，收缩率越小；注射温度越高，收缩率越大；注射时间越短，收缩率越大）；4） 当塑料的收缩率很大时，可根据有关的图表选取。由表2-2查出HDPE的收缩率为：1.5%-3.5%，根据收缩率选取的原则确定HDPE的收缩率为2%。表2-2 常用塑料收缩率塑料名称收缩率范围（%）塑料名称收缩率范围（%）聚苯乙烯0.5-0.8聚碳酸酯0.5-0.8聚砜0.4-0.8ABS0.3-0.8聚甲基丙烯酸甲酯0.5-0.7氯化聚醚0.4-0.6有机玻璃0.5-0.9注射酚醛1-1.2聚苯醚0.5-1HDPE1.5-3.52.4 塑件的尺寸精度及表面质量（1）尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。该塑件尺寸中等，整体结构较简单.多数都为曲面特征，尺寸精度要求相对较低，表面粗糙度要求一般，再结合其材料性能，故选一般精度等级：6级。（2）尺寸精度的组成及影响因素制品尺寸误差构成为：=+ （2-1）式中制件总的成型误差；塑料收缩率波动所引起的误差；模具磨损后所引起的误差；模具成型零件制造精度所引起的误差；模具安装，配合间隙引起的误差；影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面：1）模具模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。2）塑料材料主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。3）成型工艺成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。2.5 塑件结构分析图2-2 塑件三维图上图是本课题给出带提手的桶盖注塑模的塑件，要求做出生产此塑件的模具。要完成此课题，首先要根据塑件的外形测绘出创建这个塑件的3D所需要的各个参数。用3D软件所这个塑件做出来，并按要求把它的零件图画出来，最后再用CAD的方法把加工此塑件的模具给做出来。下面对该塑件进行结构分析：当在注射成型的塑件上与开合模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台时，塑件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模，此时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的活动型芯，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后在把塑件从模内推出，否则就无法脱模。由这个塑件结构的分析可知，要把这个塑件生产出来必须要有斜导柱侧抽。螺纹提手桶盖成型后需要脱模机构，在这里我们采用油缸带动齿条齿轮脱模，分模后，注塑机启动液压机构使油缸带动齿条运动。为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用侧浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面处，浇口开设在模具的型腔处，从塑料件侧面进料，因而塑件外表面受损伤比较小，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。3 注塑成型参数确定3.1 注塑成型工艺参数正确的注射成形工艺可以保证塑料熔体良好塑化，顺利充模、冷却与定型，从而产出合格的塑料制作。温度、压力和时间是影响塑件注射成形的重要参数。1）温度注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。对于模具的温度，在现实生产中有两种方法来保证：火焰加热和通过打塑件来提高模具的温度。ABS料与温度的经验数据如表3-1所示。2）压力注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力（塑化压力）。注射压力指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。其作用是克服熔体流动充模过程中的流动阻力，使熔体具有一定的充模速率及对熔体进行压实。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于流动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围不超过2MPa。3）时间完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般不超过10s，保压时间较长一般为20120秒，冷却时间一般为30120min（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如表3-1所示，另外这些基本的参数在塑件注塑的过程中根据实际需要做适当的修改。表3-1 制品成型工艺参数初步确定特性内容特性内容注塑机类型螺杆式螺杆转速/（r/min）40喷嘴形式直通式模具温度25-70喷嘴温度/180后段温度/170190中段温度/190200前段温度/200220注射压力/bar500-1000bar 保压力MPa50注射时间/s3保压时间5冷却时间/s20其他时间/s20成型周期/s50成型收缩(%)2%干燥温度/6080干燥时间/h23.2 注塑机的选择1）塑件体积的计算零件塑件的体积：V=409.4cm浇注系统的体积：V2=12.5cm塑件与浇注系统的总体积为：V=409.4+12.5=421.9cm2）塑件质量的计算查手册取密度=0.94g/cm所以，塑件的重量为：M=V=409.4cm0.94=384.8g根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即：0.8V V（3-1）查国产注射机主要技术参数表得选用XS-ZY-1000型号注射机，其参数如下表3-2 XS-ZY-1000型注射机主要技术参数4螺杆直径/mm85拉杆内间距650x550理论容量/1000最小模具厚度/mm300注射行程/mm260推动行程/mm430注射速度 /(g/s)165顶出杆根数1塑化能力/(g/s)35定位孔直径/mm125额定注射压力/MP121顶出中心孔直径/mm40螺杆转速/(r/min)10390顶出力/KN4000锁模力/KN4500喷嘴球半径SR/mm18开模行程/mm270孔直径/mm 7.5 3.3 模具在注塑机上的安装尺寸校核1）喷嘴尺寸由注塑机参数知：注塑机前端的球面半径R1与模具主流道始端的球面半径R2必须吻合如下图所示喷嘴与主流道始端的尺寸关系：R2R1 + （1-2）mm，而注塑机上注塑头的半径为R118mm，而模具上喷嘴的半径尺寸为R220mm，满足要求。浇口流道与注塑机浇口之间的关系：Dd+（0.5 - 1）mm，而所选的“喷嘴孔直径”为4mm，而设计中所采用的喷嘴直径为8mm，满足要求。2）定位圈尺寸校核在注塑机上安装模具时，应将模具的定位圈装入注塑机的定位孔中，以保证模具的主流道与注塑机喷嘴准确对中。模具定位圈与注塑机定位孔采用H9/f9的间隙配合。图3-1主流道结构图3-2模具在注塑机上的安装方式3)螺孔尺寸校核由上图知，选用图（a）式结构确定模具在注塑机的位置。4)锁模力与注射压力的校核 （3-2）式中：-注射时型腔压力 查参考文献得 113MPa-塑件在分型面上的投影面积（）-浇注系统在分型面上的投影面积（）-注射机额定锁模力，按XS-ZY-1000型注射机额定锁模力为4500KN经计算得上试成立5）模具厚度H与注射机闭和高度校核注射机开模行程应大于模具开模时，取出塑件（包括浇注系统）所需的开模距离 即满足下式 （3-3 ） 式中： -注射机最大开模行程，mm；-推出距离（脱模聚居），mm； Sk=45mm+129.23mm=174.23mm SkS=570mm 条件成立4 分型面的确定和行腔数目的确定4.1 分型面的确定4.1.1 分型面的选择原则分型面的选择原则：（1）便于塑件脱模；（2）在开模时尽量使塑件留在动模；（3）外观不遭到损坏；（4）有利于排气和模具的加工方便；（5）对侧抽芯的影响；（6）对排气效果。4.1.2 分型面的形式该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。4.1.3 分型面的设计在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析。在实际设计中，不可能全部满足选择原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。其分型面如图4-1图4-1分型面示意图4.2 型腔数目的确定4.2.1 初步确定行腔数目注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益；（4）模具制造难度。根据产品结构特点，此塑料产品在模具中的侧抽方式有两种:一种是直接侧抽，一个是旋转侧抽所以在这里只能采用正立的形式，其他分型面和放置方法都不妥当。且考虑到该塑件是一般日用品,查手册得塑件的经济精度推荐 6级,所以初定为一模一腔最合理.排列形式如图4-2所示.图42 行腔排列形式4.2.1 按注塑机的最大注射量确定行腔数目按注射机的最大注射量确定型腔数目根据 （4-1) 得 (4-2)注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8;注射机最大注射量，cm或g; 浇注系统凝料量，cm或g；单个塑件体积或质量，cm或g；根据塑件的结构及尺寸精度要求,该塑件在注射时采用一模一腔 。5 浇注系统的设计浇注系统的设计原则：浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短；浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能尽快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形;尽量避免使制件产生熔接痕,或使其熔接痕产生在之间不重要的位置;浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出。5.1 主流道设计主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关。由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。主流道参数如表5-1所示：表5-1 主流道主要参数参数参数值锥角=2内表面粗糙度Ra=0.63小端直径D=d+(0.51)mm半径R=R+(12)mm材料T8A下面介绍主流道的设计原则。1）主流道应单独设计成衬套镶入定模板中，以利于制造、安装和维修；2）主流道为圆锥形，圆锥角为2-4；3）主流道的长度应尽量短，一般取60mm；4）出口应做成圆角，加角半径为r=0.5mm-3mm或r=d2/8；5)主流道衬套与喷嘴接触的球面半径比喷嘴球面半径大1mm-2mm；6)主流道衬套与定模板的配合可用H7/m6，与定位圈的配合可用H9/f9；7)主流道衬套材料为T8、T10，热处理硬度HRC52-56，表面粗糙度Ra1.6； 根据选用的XS-ZY-1000型号注射机的相关尺寸得喷嘴前端孔径：d0=4.0mm；喷嘴前端球面半径：R0=10mm；根据模具主流道与喷嘴的关系取主流道球面半径：R=18mm；取主流道小端直径：d=7.5mm图5-1 浇口结构图5.2 分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，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表4-1所示。分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取半圆形断面形状，直径为5mm。分流道选用圆形截面：直径D=12mm。流道表面粗糙度 。具体分流道设计如图5-2。5.3 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷，浇口应开设在塑件壁厚处等要求。浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定， HDPE料的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观,简化模局结构,确定使用侧浇口。 浇口设计如图5-3。图5-2 分流道示意图图5-3 侧浇口示意图5.4 冷料穴的设计现有的模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的冷料穴是浇注系统的结构组成之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体充填的速度，有影响成型塑件的质量，另外还便于在该处设置主流道拉料杆的功能。注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流道凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。其设计如下图图5-4 冷料穴示意图6 模具材料的选择及模架的确定6.1 模具材料的选择现有的模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料.如何合理的选择模具钢,是关系到模具质量的前提条件,如果选材不当，则所有的精密加工所投入的工时,设备费用将浪费。在选择模具钢时,首先必须考虑材料的使用性能和工艺性能,从使用性能考虑:硬度是主要指标之一,模具在高应力作用下欲保持尺寸不变,必须有足够的硬度,当承受冲击载荷时还要考虑折断,崩刃问题,所以韧性也是一重要指标,耐磨性是决定模具寿命的重要因素,从HDPE特性看,这三项指标是必须要满足的,此外还有红硬性,抗压屈服强度和抗弯强度和热疲劳能力的指标。从工艺性能考虑:要热加工工艺好,加工温度范围宽,冷加工性能如切削,铣削,抛光等加工性能好,此外还要考虑淬透性和淬硬性,热处理变形和氧化脱碳等性能.另外从经济考虑,要求材料来源广,价格低。查手册选择模仁的材料是40Cr.该钢机械加工性能较好,具有优良的耐腐蚀性能,抛光性能,较高的强度和耐磨性,适于制造承受高负荷,高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等.对于动、定模座的材料，一般可采用235或45钢材料，也不需要对其进行处理。另外为了把模具固定在注射机上，动、定模座板的两侧均需比动、定模板的外形尺寸加宽25mm30mm。6.2 模架的确定6.2.1 模架的说明模架是设计、制造塑料注射模的基础部件。为提高模具质量，缩短模具制造周期，组织专业生产，我国于1988年完成了塑料注射模中小型模架和塑料注射模大型模架等国家标准的规定。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准，国内用的最多的就是龙记标准模架及富德巴标准模架，此设计中采用德巴标准模架。市场上有标准件出售，这为制造注射模具提供了便利条件。1）中小型标准注射模架（GB/T 12556.1）标准中规定，中小型模架的周界尺寸范围=560mm x 900mm，还规定了其模架结构形式为品种型号。a. 基本型基本型分为A1、A2、A3、A4四个品种，模架的组成，功能及用途见表6-1表6-1 基本型模架的组成功能及用途型号组成、功能及用途中小模架1型（大型模架型）定模采用两块模板。动模采用一块模板，无支撑板，设置以推杆推出塑件的机构组成模架。适用于立式与卧式注射机，单分型面一般设在合模上，可设计成多个型腔成形多个塑件的注射模中小模架2型（大型模架型）定模和动模均采用两块模板，有支承面，设置以推杆推出塑件的机构组成模架。适用于立式或卧式注射机上，用于直浇道，采用斜导柱侧向抽芯，单型腔成型，其分型面可在合模面上，也可设置斜滑块垂直分型脱模式机构的注射模中小模架3、4型（大型模架1、2型）3型（1型）的定模采用两块模板，动模采用一块模板，它们之间设置一块推件板连接推出机构，用以推出塑件，无支承面。4型（2型）的定模和动模均采用两块模板，它们之间设置一块推件板连接推出机构，用以推出塑件，有支承面。3，4型均适用于立式或卧式注射机上，脱模力大，适用于壳形塑件，以及塑件下表峭允许留有顶出痕迹的塑件注射成形的模具。b. 派生型派生型分P1-P9共9个品种，其模架的组成，功能及用途见表6-22）大型模架标准（GB/T 12555.1）大型模架中规定的周界范围为（630mm630mm）（1250mm2000mm），适用于大型热塑性注射模。模架品种有型、型组成的基本型以及由19组成的派生型，共6个品种。型同中小型模中的1型，型同中小型模架中的2型。大型模架的组成，功能及用途见下上面6-1、6-2两个表。表6-2 派生型模架的组成功能及用途型号组成、功能及用途中小型模架1-4型（大型模架3，4）1-4型由基本型1-4对应派生而成，结构形式上的不同点在于去掉了1-4型定模板上的固定螺钉，使定模部分增加了一个分型面，多用于点浇口形式的注射模。其功能和用途符合A1-4型的要求中小型模架5型由两块模板而成，主要适用于直接浇口，简单整体型腔结构的注射模中小型模架6-9型其中6与7，8与9是互相对应的结构，7和9相对应于6和8只是去掉了定模座板上的固定螺钉。这些模架均适用于复杂结构的注射模，如定距分型自动脱落浇口式注射模等6.2.2 模架的选用1）标准模架的选用要点a) 模架厚度和注射机的闭合距离对于不同型号及规格的注射机，不同结构形式的锁模机构具有不同的闭合距离。模架厚度与闭合距离的关系为min=minb) 开模行程与定、动模分开的间距与推出塑件所需行程之间的尺寸关系c) 选用的模架在注射机的安装d) 选用模架应符合塑件及其成形工艺的技术要求2）模仁尺寸的确定因为采用的是整体式凹模和整体式凸模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁所承受的力最终是传递到凸、凹模上，从节约材料和见效模具尺寸出发，模仁的值取的越小越好，但实际中因为要考虑冷却因素，又因为经过模仁的冷却系统比经过模仁外部的冷却系统效率高，所以为了给冷却系统留有足够的空间。3）模架的确定注塑模模架国家标准有两个，即GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和GB/T125551990塑料注射模大型模架。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准，该设计采用龙记标准模架，型号为：CI5060A170B160C120。图6-1模架模型示意图图7 确定主要零件结构设计7.1 成型零件工作尺寸的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。凹、凸模工作尺寸的精度直接影响塑件的精度。成型零件工作尺寸计算方法一般有两种：一种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算；前一种方法简便，但不适合精密塑件的模具设计，后一种复杂，但能较好的保证尺寸精度。本设计采用平均值法。7.1.1 成型零件尺寸计算的基本内容1) 成型零件的工作尺寸主要包括以下内容：l 型腔和型芯的径向尺寸；l 型腔尝试和型芯高度尺寸；l 型芯之间和成型孔之间中心距尺寸。2) 在公式推导和计算中，首先做以下规定：l 收缩率的规定：收缩率取平均值；l 尺寸偏差的规定A、型腔与制品外表面的尺寸偏差规定。型腔的最小尺寸为名义尺寸，偏差为正值；制品外表面的最大尺寸为名义尺寸，偏差为负值。B、型芯与制品内表面的尺寸偏差。型芯最大尺寸为名义尺寸，偏差为负值；制品孔最小尺寸为名义尺寸，偏差为正值。7.1.2 型腔、型芯工作尺寸计算HDPE塑料的收缩率是1.5%-3.5%平均收缩率: =（1.5%-3.5%）/2 （7-1）=2% 型腔内径： （7-2）=50.27mm型腔深度： （7-3）=35.7mm型芯外径： （7-4）=44.24mm型芯深度： （7-5）=32.67mm型腔径向尺寸（mm ）;- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收缩率；-塑件公差-成形零件制造公差，一般取1/41/6；-塑件内形基本尺寸（ mm）;-型芯径向尺寸（mm）;-型腔深度（mm）；-塑件高度（mm）-型芯高度（mm）；-塑件孔深基本尺寸（mm）；7.2 斜导柱抽芯机构设计当在注射成型的塑件上与开合模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台时，塑件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模，此时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的活动型芯，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后在把塑件从模内推出，否则就无法脱模。7.2.1 斜导柱的设计1）斜导柱设置在定模，与滑块的中线对齐，有足够的强度。2）斜导柱顶端用模珂和定模板固定并磨到和定模板平，在开模时能随驱使滑块沿动模板上的导滑槽滑动。3) 斜导柱倾斜角为20度。7.2.2 滑块的组合形式1）设计其组合方式时应考虑分型与抽芯的方向要求,并保证塑件有较好的外观质量,另外还应使滑块的组合部分具有足够的强度,该套模具采用两瓣合模块组合的结构形式。2）利用滑块水平两侧面的凸耳与模套对应的导滑槽滑动配合,达到侧向分型与复位的目的。7.2.3 各项尺寸计算与校核斜导柱、滑块、导柱之间的相对位置以及脱模推出完成后的相对位置如图7-1所示。1）滑块为两瓣合形式，左右两面倾角为93度，便于滑块滑动，滑块高度为67.4mm，全部高出动模板。2）斜导柱的导向倾斜角为25度，从合模到开模斜导柱刚离开滑块时，斜导柱的移动距离是26.6mm，保证了滑块止动上的配合。3）抽芯距离校核需要抽芯的距离是：斜导柱刚好抽出来时的推动距离：因： +3， （7-6） 所以抽芯距离满足要求，塑件能正常取出。螺纹提手桶盖两边侧抽芯。机构设计如图7-1。7.3 脱模机构设计从图2-1可以看出，该塑件其内螺纹丝扣不多，接近2扣，这样从注射工艺和模具结构来看,要求螺纹型芯旋出的距离不大(5mm左右),采用齿条-齿轮脱内螺纹机构(是比较合理的。本模具采用了油缸为内螺纹的脱模动力，因为本油缸是与注射机顶出油缸的油路（当前出产的塑料注射机，在操作者的反面，一般都设置有油路接口）相连接，是利用顶出油缸的油压，实现本油缸活塞的往复运动，不必增加油泵，是一种运动平稳、可靠、价廉、物美的脱内螺纹动力。开模时，第一步油缸抽动将螺牙转出（齿条固定在油缸上，再有齿条带动齿轮子镶件，由于轴与齿轮直径相差不大，可以将它们设计为一整体）。第二步再由顶杆将塑件顶出。这样模具可以实现全自动化。图7-1 斜导柱抽芯机构示意图图7-2齿条齿轮脱螺纹机构是意图7.4 导向机构的设计导向机构的作用：1）定位作用；2）导向作用；3）承受一定的侧向压力7.4.1 导柱的设计（1）长度导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812 cm，出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。（2）形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。（3）材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢（经表面渗碳淬火处理），硬度为5055HRC。7.4.2 导套的设计（1）材料 用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低与导柱硬度，这样可以减轻磨损，一防止导柱或导套拉毛。（2）形状 为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔作成通孔，以利于排出孔内的空气。7.5 顶出系统设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。脱模机构的设计一般遵循以下原则：1）塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。2）由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位。3）结构合理可靠，便于制造和维护。这个塑件开模时，由于此塑件比较的特殊先有两个侧抽， 再有油缸抽动将螺牙转出，最后由顶杆将塑件顶出。8 冷却系统的设计8.1 温度调节对塑件的影响温度对质量的影响体现在以下的几个方面：1）采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率；2）模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减少塑件的变形，增加产品的美观3）对塑件表面粗糙度影响最大的除型腔表面加工质量外就是模具温度，