毕业设计（论文）-饮料瓶杯注射模设计.doc

图纸等加153893706目录摘 要1第一章 饮料瓶杯的材料选择31.1瓶杯的作用31.2塑料的分类：热塑性和热固性31.2.1常见热塑性材料的性质和用途3第二章 注射成型工艺52.1瓶杯的整体情况52.2热塑性塑料注射成型过程中的塑化52.3热塑性塑料从注射到定型的四个阶段62.4注射成型的工艺控制62.4.1温度控制62.4.2压力控制72.4.3模腔压力82.5过程时间控制82.5.1注射冲模时间82.5.2注射保压时间92.5.3模内冷却时间9第三章 注射机的选择及其工作原理103.1注射机的类型及其功能103.2注射系统103.2.1合模系统103.2.2液压系统103.2.3电气控制系统113.2.4加热/冷却系统113.2.5润滑系统113.2.6保护与监测系统113.2.7工作原理11第四章 模具总体机构方案的分析与制定144.1塑形塑料注射成型144.1.1原材料的检验与热处理144.1.2料筒清洗144.1.3嵌件预热与安放14 4.2注射模的功能结构组成144.3塑料注射模整体设计154.4模架的选型154.5确定型腔数目及流道的设计164.6型腔的布局174.6.1普通浇注系统设计174.6.2主流道设计174.6.3定位环极其配合184.7浇口设计194.7.1浇口的选用194.7.2浇口的位置的选择194.8排气方案的设计204.8.1注射成型排气不良后果204.8.2排气措施204.9分型面的设计204.9.1分型的形式204.9.2分型面位置的选择21第五章 注射模功能机构的详细设计225.1校核注射机有关工艺参数225.1.1注射量的校核225.1.2锁模力与注射压力225.1.3注射机开模行程225.2成型零部件的设计235.2.1成型零件应具备的性能要求235.2.2成型零件设计的前提与步骤235.2.3成型零部件的结构设计235.2.4成型零部件的尺寸设计245.3 合模导向与精定位机构设计285.3.1导柱导向机构及其设计要点285.3.2合模精定位机构设计305.4脱模机构的设计315.4.1脱模机构设计的原理315.4.2脱模力的计算315.4.3脱模机构的分类325.5侧向分型抽芯机构设计335.5.1抽拔距与抽拔力的计算335.5.3斜导柱侧向分型抽芯机构335.6模具温度的调节系统35参考文献36致谢3739饮料瓶的注射模型 摘 要：本设计为饮料瓶杯注塑模具设计，系统的介绍了饮料瓶杯材料的选取，模具中的各个零件的加工工艺过程及整套模具的设计过程。其中，涉及到注射机各种参数的选取，模具的浇筑系统，模具成型部分的结构，顶出系统，冷却系统，零部件的加工方法、注射模的结构及相关的计算，从而确定饮料瓶注塑模具设计思路及方案，最后在设计过程中运用Auto CAD软件进行注塑模结构设计，计算并绘制出模具总装配图。本设计在保证加工质量的前提下，尽量做到在提高生产效率的同时把生产成本降到最低，一次注射可以成型12个饮料瓶杯，实现了大批量的生产。关键词： 饮料瓶杯 模具设计 注射机 The beverage bottle cup injects the mould to design Liuxiaoqin（Gansu Agricultural University 09mechanical design autumation）Abstract: It is a kind of mould making liquid plastics shape fast that the plastic note is moulded. From the shaping part mainly, leads and orients the part , introduces the part , side direction dividing into type precisely with smoke the core part , supporting and fixing the part and orienting the limit location part composition. Confirm the dividing into type form and structure and size of the unsmooth mould of one according to the structure characteristic of the part. Have been led the post, led set and guaranteed runner, booked coaxial degree among the model and type core. Adopt whorl ring , slip piece, oblique to lead post and lead post , lead to is it realize beverage drawing of patterns of order , bottle of cup to match suit. For production efficiency of improving, bottleneck whorl adopt whorl ring one mould plastics shaping. Heat board and application of cooling system make mould this realize one mould plastics shaping 12 beverage bottle cups, guiding principle that it is produced in enormous quantities that can be satisfied . Keywords : Plastics , injecting the mould , bottle cup前言 在中国改革开放事业取得巨大成就的今天，中国模具产业的发展成绩同样骄人，目前中国已经发展成了全球最大的模具生产国，模具产量首屈一指。世界模具产业也转移到我国，不仅扩大了我国模具产业的产能，也为提高我国的模具产业的整体水平，提高我国模具产业的知名度，提高我国产品的国际市场占有率。 过去在我国工业生产中，模具长期未受到重视，改革开放以来，塑料成形、家用电器、仪表等行业进入大批量生产，模具工业有一定发展，但高效多工位模压设备、大型塑料成形设备以及供应高效冲压用的卷料设备仍落后于需要，由于历史原因遗留下来的工厂大而全，专业化程度落后，这些不足的现象，需要我们有足够的认识，更需要我们从结构调整上下功夫。 随着社会生产力的发展，人们意识的提高，模具技术的发展进入了一个新的阶段。在这次塑料模具设计的过程中，我们对塑料模有了一个整体的认识与理解，并在设计过程中，对塑料模的性能，塑料结构的工艺性，以及注射模设计，塑料模制造工艺及装配，此外，由于近一二十年来电子技术和计算机科学的迅猛发展，促使模具制造业发生着深刻的变化。目前，数控机床已成为模具加工的主要设备，继而，CAD/CAM技术在模具领域也得到应用。第一章 饮料瓶杯的材料选择 在经济发达的今天，人们习惯了快节奏的生活节拍，绿色生活的理念开始深入人心。料易于加工，经济实惠，并且易于回收的优点使得塑料在生活中的应用越来越普及。1.1瓶杯的作用 （1）对饮料的物理保护：隔热、防尘、阻光、阻氧阻水蒸气及阻隔异味等。 （2）对饮料的化学保护：防止饮料氧化、变色，防止包装老化、分解、锈化及有毒物质的迁移等。 （3）对饮料的生物保护：主要是防止微生物的侵染。 1.2塑料的分类：热塑性和热固性 热塑形塑料：热塑性塑料分子结构都是线型结构,在受热时发生软化或熔化,可塑制成一定的形状,冷却后又变硬.在受热到一定程度又重新软化,冷却后又变硬,这种过程能够反复进行多次.如聚氯乙烯,聚乙烯,聚苯乙烯等.热塑性塑料成型过程比较简单,能够连续化生产,并且具有相当高的机械强度,因此发展很快. 热固性塑料： 热固性塑料的分子结构是体型结构,在受热时也发生软化,可以塑制成一定的形状,但受热到一定的程度或加入少量固化剂后,就硬化定型,再加热也不会变软和改变形状了.热固性塑料加工成型后,受热不再软化,因此不能回收再用,如酚醛塑料,氨基塑料,环氧树脂等都属于此类塑料.热固性塑料成型工艺过程比较复杂,所以连续化生产有一定的困难,但其耐热性好,不容易变形。1.2.1常见热塑性材料的性质和用途 PP（Polypropylene 聚丙烯）是结晶性塑料 ，一般为呈不规则圆形表面有蜡质光泽白色颗料，密度0.9-0.91g/cm，是塑料中最轻的一种。有较明显的熔点，根据结晶度和分子量的不同，熔点在170左右，而其分解温度在 290 以上，因而有着很宽的成型温度范围，成型收缩率1.0-2.5%，成型流动性好， 但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔，凹痕，变形。冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热。低温下易脆，不耐磨，易老化。 PE（Polyethylene 聚乙烯）密度在0.91-0.97 g/cm之间，成型收缩率为 1.5-3.6%。熔点在 120-140左右，分解温度在 270以上。PE 的耐腐蚀性，电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良，并可以通过氯化，辐照，玻璃纤维等改性增强。PE 的流动性很好，熔体粘度对压力敏感。产品不宜用直接浇口，以防收缩不均，使内应力增大。同时要注意选择浇口 位置，防止产生缩孔和变形。PE 的收缩范围和收缩值大且方向性明显，易变形翘曲。适合采取慢速冷却。 PVC（ PolyVinylChloride 聚氯乙烯）成型收缩率为 0.6-1.5%，具有较好的力学性能，其电性能优良，并具有自熄性，耐酸碱力极强，化学稳定性好，价格低廉，是一种应用非常广泛的通用塑料。PVC 的熔化温度和分解温度非常接近，流动性差。在成型前要加入增塑剂，稳定剂，润滑剂等多种助剂。经过改善后 PVC 的成型温度范围仍然很窄，约在 160-190之间，熔体粘度高。成型温度不宜过高，不能超过200，不然会有有毒气体产生。生产 PVC 的模具浇注系统宜粗短，浇口截面宜大，不得有死 角。模具温度适宜在20-50，采用螺杆式注射机喷嘴时,孔径宜大，以防死角滞料，模具，螺杆和料筒表 面应镀铬。最好不带镶件，如有镶件应预热。 PS(Polystyrene 聚苯乙烯) 良好的着色性和耐水性，化学稳定性良好，强度一般，但质脆，易产生应力脆裂，不耐苯， 汽油等有机溶剂。成型温度可在 170-270之间选择，但最佳成型温度为 185-215。成型收缩率 0.6-0.8% ，成型温度范围广，不易分解，但热膨胀系数大，易产生内应力。流动性较好，宜用高模温，低注射压力，延 长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔，变形。在模具方面可用各种形式浇口，浇口与塑件圆弧连接， 以免去处浇口时损坏塑件。脱模斜度大，顶出均匀，.塑件壁厚均匀，最好不带镶件，如有镶件应预热。 塑料的品种很多，根据以上分析，考虑到产品的性能、结构特点,成型特点，经济性和回收利用等，本课题选择的是聚酯中的聚氯乙烯（PVC）。第二章 注射成型工艺2.1瓶杯的整体情况 2.2热塑性塑料注射成型过程中的塑化 塑化是指塑件在注射机料筒内混炼受热从而达到理想的可模塑性状态的过程。 对塑化的基本要求是：在规定的时间内提供足够的、合格的塑料熔体。塑化量不足，则会导致型腔充不满、腔内压力不足、塑料的保压补缩不足而出现塑件材质疏松、收缩大、凹陷、孔洞等。合格的塑料熔体，是指熔体不产生热分解或热分解物的含量最小。 影响塑化质量的因素有塑料特性、塑化装置的结构、塑化工艺参数的设置与控制等。2.3热塑性塑料从注射到定型的四个阶段 注射充模阶段：黏弹性塑料熔体在非等温、不平衡流动的注射充模过程中，需要克服熔体跟料筒、喷嘴、浇注系统及模具型腔表壁的外摩擦以及熔体内摩擦，这些流变阻力的变化以及过程温度的变化必然会影响塑料熔体的充型状态和腔内成型压力的大小，从而影响到熔体的压实及熔体汇合处的位置与熔合强度等。 注射保压阶段：保压的目的是为了防止模内熔体的倒流，确保在模内熔体冷却收缩时能得到有效的熔体补充，以成型出形状完整、组织致密的塑件。 保压过程也伴随着熔体的冷却，该过程中的熔体补缩流动和压实流动，必然会诱发大量的分子定向，这些定向分子也很容易因温度低而被冻结。这样保压阶段便成为分子定向形成的主要阶段，保压压力越大，这一阶段拖延越长，分子定向程度也越大。 倒流阶段：如果在保压结束柱塞或螺杆开始后退时浇口处熔料还未冻结，则会因型腔内压力高于流道内压力而发生腔内熔体的倒流现象。倒流将一直持续到浇口冻结或浇口两侧压力相等为止。如果在保压结束时浇口已冻结或在喷嘴中装有止逆阀，则倒流现象不会出现。 冷却阶段：浇口冻结后通过模具的进一步冷却，使模内塑料温度逐渐降低，并一直冷却到低于该塑料的热变形温度，即达到工艺所需求的脱模温度。通常模内的冷却速度不能过快，否则易导致冷却不均，收缩不一致，内应力增大，从而引起塑件的翘曲，变形与开裂。尤其是结晶性塑料的冷却速率更应严格控制。2.4注射成型的工艺控制2.4.1温度控制 注射成型过程中需要控制温度的部位主要有注射机料筒温度，喷嘴温度及模具温度。 料筒温度 喷嘴温度：喷嘴具有加速熔体流动，调节熔体温度和均匀熔料的作用。喷嘴温度的控制既要防止熔料产生“流诞”现象，又要避免因熔体高速流经喷嘴产生的摩擦温升而导致塑料分解，但又不能允许熔料在喷嘴处形成冷凝块而影响成型操作及制品的质量。 一般喷嘴温度的设定值均比注射机料筒最高温度低10左右。当注射压力较大时，喷嘴温度可适当调低些；反之，喷嘴温度可略高些。 模具温度Tm：模具温度的控制直接影响制品的成型质量与模塑周期，模具温度通常是靠通入室温的冷却介质来控制，对小型模具也有也有通过模塑周期中的自然升温与散热达到平衡而保持一定的温度，特殊情况下还可以采用电热丝或。电热棒对哭局进行加热来控制模具温度。 为确保制品脱模后有较高的形状及尺寸精度，防止制品脱模过程中被顶白，顶穿及脱模后发生较大的翘曲变形。为此，模具温度必须低于塑料的热变形温度。此外，还应考虑以下几点。 （1）模温控制应保证模具温度场的分布均衡，温度剃度尽量小，以使模具型腔内的塑料冷却的速度和进程尽可能同步，避免或减少内应力的产生及由此导致的制品质量问题。为此，温度控制管道的设置应合理，模温不能太低，冷却速率不能太快。特别是厚壁制品，若冷得太快，会在塑件厚壁处产生过大的内温差应力及其他缺陷（如凹痕、空隙等）。 （2）模温控制确保塑料熔体顺利充模，防止因模温偏低熔体前锋料冷得太快而导致熔体流动充型能力下降。为此，对高黏度塑料，结构复杂，壁厚相对较薄，流程长等熔体充模阻力大的制品，应当维持较高的模温；反之，可采取较低的模温。 （3）针对无定形塑料，在保证熔体顺利充模的前提下，尽量采用低模温，以缩短冷却时间，提高生产效率。 （4）针对结晶型塑料，模温高，冷却速率慢结晶速率快，结晶度高，模塑周期长，制品收缩率增大；模温低则反之，另外模温低，结晶度低，制品成型后会出现相应的后期结晶等问题而产生制品后收缩及性能波动。 （5）当制品的表面质量要求较高时，宜适当提高模具温度2.4.2压力控制 注射成型过程中的压力控制主要有塑化压力，注射压力和保压压力；另外，还应考虑腔型压力。 塑化压力：塑化压力是指注射机螺杆在旋转塑化物料时，积存在料筒前段计量室内的塑料熔体对螺杆头部的反推压力，该反推压力促使塑化螺杆在旋转的同时回退，故又称为背压。 塑化压力的大小直接影响物料的塑化能力和塑化质量。塑化压力增大，有利于塑料的混炼，有利于物料中挥发物的排出，有利于塑化的均匀性和熔体摩擦温升的提高，有利于延长塑料在螺杆上螺槽中的热历程，从而使塑化速率降低，同时还可能导致熔体反流、漏流、流诞，以及熔体长时间的高温热历程而引发降解。 对熔体黏度较低的塑料（如PA，PET等），采用直通式喷嘴时应取较小的背压。通常塑化压力的大小不超过2MPa。 注射压力：注射压力的大小应保证塑料熔体能以一定的速率充填模具的型腔并获得高质量的制品。注射压力大小的选择取决于塑料材料、制品结构尺寸、壁厚大小、模具设计特别是浇注系统的设计，另外还应考虑所用注射机的能力大小。 当注射压力较低时，虽熔体充模状态平衡。虽铺展状流动，但注射时间长，前锋料温降大，制品易产生熔接强度下降甚至出现熔接痕；另外，也会出现制品组织疏松、收缩率高、密度不均等缺陷。当注射压力太低时，直接导致熔体难以充满模腔。 当注射压力过高，且浇口尺寸又较小时，塑料熔体产生喷射式流动而易卷入空气形成气泡，银纹等缺陷；注射压力过高，熔体通过浇口的剪切摩擦温升太大而烧伤制品；注射压力过高，制品中的内应力也随之增大，从而使制品脱模后形状与尺寸的稳定性下降。 通常，熔体黏度高的塑料、热敏性强的塑料、成型温度范围窄的塑料、成型冷却快的塑料、纤维增强塑料、对剪切应力比较敏感的塑料、壁厚相对薄、流动比大的塑料制品，精密塑料制品，在不超过材料允许剪切速率的前提下应尽量采用高注射压力实现高速注射；另外，针对热敏性强的塑料采用低温高压注射时，应注意熔体通过浇口高速充填时的摩擦温升。 保压压力：保压压力是指在模腔基本充满后对模内熔体进行进一步压实并补缩的过程中所施加的注射压力。保压压力的大小与保压时间的长短对模腔的压力，制品最终质量有直接的影响。 保压压力的起始值一般略低于注射压力，也克取注射压力相等，但保压均值约为注射压力峰值的50%-60%。 当保压压力较高时，制品的组织致密、收缩率低、表面光洁、熔接强度高、制品形状尺寸稳定，保压压力过高，易产生较大飞边，在制品中会出现较大的残余内应力，有时会导致制品脱模困难。2.4.3模腔压力 模腔压力一般是指注射成型过程中模具型腔内塑料熔体所承受的平均压力，其大小直接影响成型腔内的体现，模腔压力的大小应保证熔体在模腔内完成流动充模、，同时获得高质量的制品。通常，对成型容易、壁厚均匀的日用品模腔压力可取1525MPa，一般民用制品模腔压力可取30MPa左右，形状复杂、精度要求高的工业制品模腔压力可取35MPa左右。另外当模腔流动比小于50时，模腔压力应在20-25MPa；当模腔流动比大于50时，模腔压力可取25-40MPa。2.5过程时间控制 在注射成型过程中所需的各程序动作时间包括注射充模时间、注射保压时间、熔体注射后的模内冷却时间及其它辅助动作所需时间，其中注射充模时间、注射保压时间和制品模内冷却时间的控制对制品质量起决定性作用。2.5.1注射冲模时间 注射冲模时间的长短主要取决于塑件的材料性能、塑件的结构与尺寸的大小、模具浇注系统的形式等因素。相对其他条件不变，注射充模时间越短，则注射速率越快，熔料密度越高、温差越小、压力传递越好，从而有利于提高制品尺寸精度。但应注意注射充模时间太短、充模速率太快时易产生溢边、银纹、喷射、困气。 注射充模时间一般设定为35s,有时也可达10 s左右。2.5.2注射保压时间 在实际生产中，注射保压应持续到熔料在浇口处冻结。注射保压时间的长短与熔体温度、模具温度、浇口的形状和尺寸密切相关。保压时间短，制品密度低、成型收缩及其波动大、尺寸稳定低，易出现缩孔，保压时间过长，制品内应力高、强度低、脱模困难。 注射保压时间一般为15-20s。特别厚的制品保压时间可长达35min，一些结构简单，精度要求不高的制品保压时间在10s左右。2.5.3模内冷却时间 模内冷却时间是指熔体注射后到开模这段时间。虽然熔体一遇到低温模具便开始冷却，但模具总冷却时间的控制主要就是针对注射后到开模这段时间的控制。 模内冷却时间的长短主要取决于塑件的厚度、塑件的热性能、塑件的结晶性及模具温度，以保证制品脱模后不变形为原则。如果模内冷却时间过短，则制品内应力还未得到足够松弛，制品脱模后易变形；而模内冷却时间过长，则生产效率降低、制品脱模困难。通常，模内冷却时间应控制在30-120s的范围内。第三章 注射机的选择及其工作原理 注射机的定义：是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注射成型是通过注射机和模具来实现的。3.1注射机的类型及其功能 类型：立式注射机、卧式注射机和全电式注射机。 功能：（1）加热塑料，使其达到融化状态； （2）对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。 本次设计选择的是卧式注射成型机。 它的特点有：1即是大型机由于机身低，对于安置的厂房无高度限制。 2产品可自动落下的场合，不需使用机械手也可实现自动成型。 3由于机身低，供料方便，检修容易。 4多台並列排列下，成型品容易由输送带收集包装。 注射机的组成：由注射系统、合模系统、液压传达动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。3.2注射系统 注射系统是注塑机最主要的组成部分之一，一般有柱塞式、螺杆式、螺杆预塑柱塞注射式3种主要形式。目前应用最广泛的是螺杆式。其作用是，在注射料机的一个循环中，能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后，在一定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。注射结束后，对注射到模腔中的熔料保持定型。 注射系统的组成：注射系统由塑化装置和动力传递装置组成。 螺杆式注塑机塑化装置主要由加料装置、料筒、螺杆、射咀部分组成。动力传递装置包括注射油缸、注射座移动油缸以及螺杆驱动装置（熔胶马达）。3.2.1合模系统合模系统的作用是保证模具闭合、开启及顶出制品。同时，在模具闭合后，供给予模具足够的锁模力，以抵抗熔融塑料进入模腔产生的模腔压力，防止模具开缝，造成制品的不良现状。合模系统的组成：主要由合模装置、调模机构、顶出机构、前后固定模板、移动模板、合模油缸和安全保护机构组成。3.2.2液压系统液压传动系统的作用是实现注塑机按工艺过程所要求的各种动作提供动力，并满足注塑机各部分所需压力、速度、温度等的要求。它主要由各自种液压元件和液压辅助元件所组成，其中油泵和电机是注塑机的动力来源。各种阀控制油液压力和流量，从而满足注射成型工艺各项要求。3.2.3电气控制系统电气控制系统与液压系统合理配合，可实现注射机的工艺过程要求（压力、温度、速度、时间）和各种程序动作。主要由电器、电子元件、仪表、加热器、传感器等组成。3.2.4加热/冷却系统 加热系统是用来加热料筒及注射喷嘴的，注射机料筒一般采用电热圈作为加热装置，安装在料筒的外部，并用热电偶分段检测。热量通过筒壁导热为物料塑化提供热源；冷却系统主要是用来冷却油温，油温过高会引起多种故障出现所以油温必须加以控制。另一处需要冷却的位置在料管下料口附近，防止原料在下料口熔化，导致原料不能正常下料。3.2.5润滑系统润滑系统是注塑机的动模板、调模装置、连杆机铰等处有相对运动的部位提供润滑条件的回路，以便减少能耗和提高零件寿命，润滑可以是定期的手动润滑，也可以是自动电动润滑；3.2.6保护与监测系统注塑机的安全装置主要是用来保护人、机安全的装置。主要由安全门、液压阀、限位开关、光电检测元件等组成，实现电气机械液压的联锁保护。监测系统主要对注塑机的油温、料温、系统超载，以及工艺和设备故障进行监测，发现异常情况进行指示或报警。3.2.7工作原理 注塑成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施压注射充模冷却启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制系统操作和液压系统操作三个方面。分别进行注射过程动作、加料动作、注射压力、注射速度、顶出型式的选择，料筒各段温度的监控，注射压力和背压压力的调节等。 注塑机的工作原理：借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。一般螺杆式注塑机的成型工艺过程是：首先将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后机器进行合模和注射座前移，接着向注射缸通人压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保持（又称保压）、冷却，使其固化成型，便可开模取出制品。 注塑成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量的前提，而为满足成型的要求，注射必须保证有足够的压力和速度。同时，由于注射压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力，因此必须有足够大的合模力。由此可见，注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。所选材料PVC的成型条件参数如注射成型机类型螺杆式堆密度1.38计算收缩率（%）0.61.5预热温度/7090时间/h4-6料筒温度后段/160-170中段/165-180前段/170-190喷嘴温度/-模具温度/30-60注射压力/MPa80-120成型时间注射时间/s15-60高压时间/s0-5冷却时间/s15-60总时间/s40-130螺杆转速28适用注射机类型螺杆式 根据以上参数选择注射机的型号为XS-ZY-250其技术规格见下表：额定注射量250螺杆直径50注射压力130注射行程160注射时间2.0螺杆转速25、31、39、58、89注射方式螺杆式合模力1800最大成型面积550、500最大开（合）模行程500模具最大厚度350模具最小厚度200拉杆空间448370第四章 模具总体机构方案的分析与制定4.1塑形塑料注射成型4.1.1原材料的检验与热处理原材料的检验包括三个方面：一是所用原材料是否正确（品种、规格、牌号）；二是外观检验色泽、颗粒形状、颗粒度及其均匀性、有无杂质等）；三是物理工艺性能检验（熔体流动性，热稳定性，收缩率，含水量指标等）。 原材料的热处理：对粉状原料，一般需要进行混炼与造粒；需要时还应对原料着色。对吸湿性塑料应进行严格的干燥处理，小批量生产宜采用热风循环烘箱或红外加热烘箱干燥；大批量生产宜采用沸腾干燥或气流干燥；真空烘箱干燥适用与在高温下受热时间过长而易氧化变色的塑料。4.1.2料筒清洗 针对螺杆式注射机料筒可直接换料清洗，连续对空注射，直至排尽料筒内残料，对有热敏性残料必要时先用热稳定性好的塑料进行过度换料清洗，再用所加工的新料置换出过度料清洗料筒，以防止塑料分解。4.1.3嵌件预热与安放嵌件预热是为了减轻嵌件周围塑料层与嵌件的热性能差异较大，提高嵌件与周围塑料层的啮合力。避免出现较大内应力和裂纹。金属嵌件的预热温度，对有镀层嵌件一般为110130；对表面无镀层的铝、铜类嵌件可在110150间预热；对于较小的金属嵌件可不用考虑预热问题。另外，嵌件在模具内应稳定安置，避免起在熔体充模时移位或变形.4.2注射模的功能结构组成 根据注射模具中各组成部分作用功能的不同，一副注射模具可由以下几部分组成：成型零部件、浇注系统、开合模导向机构、脱模机构、侧向分型与轴芯机构、温度调节系统、排气系统，其他零部件等组成。 （1）成型部分。即模具组装合模后直接形成塑料制品的型腔部分组成零件，有凸模、凹模、型芯、杆或镶块等。 （2）合模导向部分。是为了使动、定模具合模时能正确对准中心轴线而设置的零部件，有导柱、导向孔套或斜面锥形件等。 （3）制品推出部分。是把成型的注射制品从成型模具腔中推出所用的零部件，有顶出杆、固定板、推板和垫块等。 （4）型芯抽出部分。注射成型带有凹坑或侧孔的塑料制品脱模时，先抽出凹坑、侧孔成型用的型芯机构零件，如经常应用的斜导柱、斜滑块和弯销等抽芯机构。 （5）模具体的加热和冷却部分。是指适应塑料制品注射成型工艺温度的控制系统，如电阻加热板、棒及其电控元件；冷却部分用循环冷却水管等。 （6）模具体的支撑部分。是指为了保证模具体能正确工作的辅助零件，如动、定模垫板，定位圈，吊环和各种紧固螺钉等。 （7）浇注熔料道。是指能把经喷嘴注入的熔料引向成型模具空腔的流道，通常可分为主流道、分流道、衬套口（浇口）和冷料槽等几部分。 （8）排气孔。是指能使模具腔内空气排出的部分。一般小型制品可不用专设排气孔，型腔内空气可从各配合件的间隙中排出；对于大型注射制品用模具，则一定要设置排气孔。4.3塑料注射模整体设计根据塑料瓶杯的结构，总体方案设计如上图。开模分三次，第一次是定模垫板和定模座板分开，完成浇口的断开；第二次是滑块安装板与动模座板分开，同时推动滑块相对上移使塑件与型腔脱离；第三次是滑块与定模座板分开，同时在斜导柱的作用下左右滑块带动螺纹环分开，并且推动塑件脱落。由限位拉杆限定开模距离，实现了塑料瓶杯的脱模。在合模过程中由导柱保证位置精度，确保塑料瓶杯的同轴度。4.4模架的选型 模架组合形式按模具所采用的浇口形式，制件脱模方式和定模，动模组成数分为基本和派生型两类。 （1）基本组合，它是以直接浇口（包括潜伏浇口）为主，其代号取A，分为A1型、A2型、A3型、A4型4种。 （2）派生型组合，派生型组合是以点浇道和多分型面为主的结构形式，其代号取P，分别为P1P9，9种型派生型组合中动、定模座板的联接方式，（如果采用螺钉、定距拉杆或定距拉板等）由承制单位自定。 中小型注射模模架的模板尺寸，大体模架选择P5型。4.5确定型腔数目及流道的设计型腔数目的确定，应根据塑件的几何形状尺寸，质量要求，批量的大小，交货期长短，注射机能力，模具本生等要求来综合考虑。 根据塑件质量要求、大型、中型、复杂塑件一般都采用单型腔注射模；大多数小型件常采用多型腔注射模；而高精度塑件的型腔数原则上不超过4个，生产中如果交货期允许，宁可一模一腔。 对于批量小于1万件的塑件，交货期允足时，则单型腔模是最经济的方案。 根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n,即 （41） 式中-注射压力； AS塑件在分型面上的投影面积（）；Aj浇注系统在分型面上的投影面积（）； F注射机额定锁模力；PVC属于通用热塑性塑料，其成形性好，流动性好。塑件尺寸不大，外部机构形状一般可采用多型腔注射。 （1）根据塑件的形状估算出体积，塑件体积用分割法计算。 （2）根据塑件的计算体积，选择设备型号规格，确定型腔数。注射机额定注射量GB，每次注射量不超过最大注射量的80%，即 （42）式中 n-型腔数； Gj浇注系统重量（体积）； Gs塑件体积； GB注射机额定注射量（体积）； 估算浇注系统的体积Vj（Gj），根据浇注系统初步设计的方案进行估算Gj 设n=12得4.6型腔的布局 多型腔的布局可分为平衡式布局与非平衡式布置，瓶盖注射模采用平衡式布局，如下:4.6.1普通浇注系统设计注塑模浇注系统是指从注射机喷嘴起到模具型腔入口止的塑料熔体的流动通道。浇注系统分热流道浇注系统与普通（冷）流道浇注系统（简称普通浇注系统）带有普通浇注系统的模具每成一模制品都伴随有浇注系统的流道凝料，模具脱模机构的设计既要考虑塑件的脱模也要考虑流道凝料的脱模。普通浇注系统由主流道、分流道、浇口及冷料穴构成。4.6.2主流道设计 主流道（衬套）的设计要点 （1）主流道常开设在主浇道衬套上，主流道衬套的机构参看零件图，根据衬套连接固定的方式不同分为螺栓型与带肩型；为了尽量缩短主流道长度，有设计成短流道型，当采用三板模机构或采用流道推板时，主浇道衬套与中间板或流道推板的配合面应是锥面，主流道衬套采用锥面螺栓型或锥面带肩型。 （2）主流道设计成圆锥形，其锥角场取14，流动性差的塑料可取26；流道壁表面粗糙度取，且加工时应沿流道轴向抛光；当主流道尺寸较大时允许采用；主浇道衬套其余部位的表面粗糙度可取。 （3）主浇道始端球面凹坑半径SR比注射机喷嘴球半径大12mm；球面凹坑深度25mm,一般多取3mm;主流道始端入口直径d应比注射机喷嘴孔直径大0.5-1mm,其值根据注射机喷嘴孔直径大0.5-1mm,其值根据注射机喷嘴孔尺来取。 （4）主流道末端与分流道的连接部位应是圆角过渡，圆角半径r=1-3mm;无论是锥面型还是直杆型主流道衬套，其末端壁厚均应大于或等于2mm以上。 （5）主流道长度L以小于60mm为直径，特殊情况下也应尽8可能短，必要时可采取用短流道型衬套或将主流道衬套其末端壁厚应大大于或等于2mm以上。4.6.3定位环极其配合 主流道衬套在模具板上的固定应考虑到定位环（或定位圈）的配合。定位环的作用是保证主流道中心与注射机喷嘴中心一致，实现快速装模、调模，避免注射机喷嘴受损及熔料注射时产生溢料漏料等现象。定位环的材料常采用45钢调制或正火2530HRC，由于选择的是将定位环固定在定模垫板上没什么运动，所以采用压合固定。 （1）流道截面分尺寸 对于壁厚小，质量在200克以下的塑件，其圆形截面分流道直径D可按下式计算： （43）式中流经流道的塑料质量g；L分流道的长度；mmD分流道的直径，mm注：上式所计算的分流道直径仅限于在3.29.5mm之间，取值才算合理. （2）分流道的布置与长度分流道的布置形式与型腔布置，分型面位置及浇口开设部位极大相关，对一模多腔的注塑模，有平衡式与非平衡式两种流道布置类型。无论是一模多腔的平衡式或非平衡式两种流道布置类型。无论是一模多腔的平衡式或非平衡式布置，还是多点进料的大型单腔模具，其分流道的布置形式均要求：各个型腔能实现均衡进料，锁模力力求平衡，流程尽量短，拐弯少且拐弯处应圆滑过度；当流道长，需要采用多级分流道时，应在其拐角处适当设置冷料穴。当各模腔所成型塑件相同时，各分流道及支分流道的截面与长度均要求对应相等以实现熔体均衡充填；当各模腔成型的塑件不同时，各分流道的截面大小及长度应与塑件大小及质量相适应，通过流道平衡计算确定。分流道位置可单独开设在定模板或动模板上，也可同时开设在分型面两侧的动定模板上，待合模后形成所需截面的分流道。为了流道凝料的顺利脱模及有效控制流道尺寸与加工精度，通常将分流道单独开设在分型面某一侧的模板上。 （3）分流道的表面粗糙度 分流道内表面粗糙度并不要求很低，保持适当的粗糙程度有利于接触分流道表壁的冷凝塑料皮层的形成并可靠固定，从而有利于减少热量损失，保持塑料熔体理想的熔融质量与流动状态。通常分流道内表面粗糙度常取0.8，当分流截面尺寸比较大的时候可采用。综上所述，由公式，质量大约有50g分流道的长度预计设计成273mm，所以： 取8mm，根据经验值内浇道表面粗糙度取，为了便于加工浇道设计成圆形。4.7浇口设计浇口称为进料口，是连接分流道与形腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置，形状及尺寸对塑件性能和质量的影响最大。4.7.1浇口的选用浇口可分为限制性和非限制性浇口两种，我们采用非限制性浇口，其浇口的形式为直浇口，特点是压力传递好进料快，保压补缩效果好，可适用于任何品种的塑料，模具结构紧凑；浇口冷凝慢，浇口附近易产生残余应力与缩孔，为此通常在塑件浇口处的壁厚应适当以球冠状增厚（）；另外，浇口凝料去除困难，浇口痕迹明显；特适合大型、壁厚、深腔类塑件及黏度特别高的塑料品种类型。4.7.2浇口的位置的选择模具设计事，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具的结构。总之，要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则： （1）浇口应尽可能开设在塑件厚壁处，以利于熔体流动充型，排气与保压补缩，避免在塑件上产生缩孔或表面凹陷；尽量减少塑件成型内应力特别是浇口周围的内应力。 （2）避免产生喷射和塑件上加强肋等以增大熔体的流动截面，降低流动阻力。 （3）尽量减少或避免熔接痕，增加熔合强度，避免熔接痕位于塑件工作载荷集中处。 （4）优化浇口位置或者浇口形式，以保证熔体在模腔内合理的流动充型状态以利于模腔中气体的顺序排除，避免形成封闭气团蛇形流。 （5）应尽量缩短流动距离，流动比合适，避免熔体流动过程中拐弯多，必要时增加浇口的数量，改变浇口位置或利用。 （6）应考虑浇口去除的难易程度，尽量减少后加工。 （7）浇口位置的设置应平衡熔体在模腔内的流动，避免局部过保压。 （8）考虑熔体取向作用对塑件质量的影响。 （9）应避免熔体从浇口注入模腔后对型芯，嵌件产生过大的冲击，或者形成偏心进料，以免嵌件移动或者杆类小型芯发生变形。 （10）浇口位置的选择不应使主流道偏离模具中心太多，一面不合理装模导致成型过程中注射机座板承受偏心载荷产生锁模不平衡。4.8排气方案的设计4.8.1注射成型排气不良后果在注射成型过程中，需要排除的气体有因干燥不良而存在于熔体中的水汽、模腔内空气、原料中易挥发物质的挥发气、材料降聚分解气等。如果不能可靠地将上述排出模腔，将导致以下后果：或残留于制品内部形成气泡，或积于熔料与模腔表壁之间导致制品内凹；增加熔体充型阻力，导致模腔填充不全、保压不充分、注射压力增大、熔体充模速率降低;熔接质量差，在制品上明显的熔接痕甚至熔接缝(裂纹)，塑件力学性能下降；塑件表层受压气体易导致塑件表面出现银纹、云雾、分层剥落等，表面质量差；模腔内被压缩的气体将伴随温差升高，可能使气穴或气泡周围的塑件发生局部会降解变色或烧焦。4.8.2排气措施 （1）利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。 （2）开设排气槽排气（对大型或中型塑件适用）。 （3）采用带有微孔网的粉末烧结合金块排气。 （4）采用强制排气措施。在气体汇合的封闭部位，设置排气杆或真空泵排气；但该排气方法在塑件上留下杆件痕迹。瓶杯的质量小，体积也不大，熔料压力大，形成小量的气体通过缝隙排出，或随着分型面浇注外形排出。没必要专门设置排气装置。4.9分型面的设计4.9.1分型的形式分型面的形式有如下几种：水平、倾斜、垂直、阶梯曲线分型面几种。4.9.2分型面位置的选择 分型面位置选择的总体原则是能保证塑件质量，便于塑件脱模及简化模具结构。具体进行选择如下： (1)分型面位置应开设在有利脱模塑件最大处。 (2)分型面的设置应尽可能使塑件留在动模一侧，以简化脱模机构的设置。 (3)分型面的设置应满足塑件外观质量的要求。 (4)分型面的设置应有利于确保塑件的形状及尺寸精度。 (5)分型面的设置应有利于模具的锁紧和保证壁后的均匀性。 (6)当不可避免有侧抽芯时，分型面的设置应尽可能将侧抽芯滑块放在动模部分，且应尽量避免长行程侧抽芯。 (7)分型面的设置应有利于排气，尽可能设在料流末端。 (8)分型面的设置应有利于模具的加工制造。 根据零件的特点： 是个塑料杯坯型还要经过二次吹塑，所以精度要求不高。但瓶口将一次成型，并且瓶口处有螺纹。由此，设置分型面为复合分型面，瓶口以上为水平分型，瓶口处是垂直分型。第五章 注射模功能机构的详细设计 在详细设计前必须对设备充分了解：包括额定注射量、注射压力、锁模力、开模行程和预出装置及装模部分尺寸等。5.1校核注射机有关工艺参数5.1.1注射量的校核有前面计算塑件体积为12cm,j浇注体积为10cm,则每次注射所需塑料量为：12+10=154注射机的最大注射量250=200154能满足要求。5.1.2锁模力与注射压力锁模力可按式 FPm（As