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防伪瓶盖成型技术及注塑模设计（太原）,防伪,瓶盖,成型,技术,注塑,设计,太原
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毕业设计防伪瓶盖成型技术及注塑模设计机械工程系102018110王宇清学生姓名： 学号： 材料成型及控制工程系 部： 赵跃文专 业： 指导教师： 二一四年六月诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计（论文）题目：防伪瓶盖成型技术及注射模具设计系部：机械工程系 专业：材料成型及控制工程 学号：102018110学生：王宇清 指导教师（含职称）：赵跃文副教授 专业负责人：赵跃文1设计的主要任务及目标（1）任务： 1)模具装配图及零件图 2)设计说明书一本 （2）目标： 在教师的指导下，锻炼学生综合运用所学的基础与专业知识，分析与解决工2设计的基本要求和内容（1）设计的基本要求： 1) 收集、学习和掌握有关资料，熟练使用有关没计手册； 2) 同学间互相讨论，按时向老师汇报和讨论，独立完成设计任务； 3) 模具图纸符合机械制图规范，使用计算机绘制； （2）设计的主要内容1）分析的瓶盖45种成型工艺类型、结构特点与应用场合2）对给定工件进行工艺分析，确定工艺方案；3）进行注塑工艺设计：4）模具的总体设计：4.进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1收集资料、完成文献综述2014.3.1 2014.3.152完成工艺计算、确定模具结构方案2014.3.152014.4.153中期检查2014.4.152014.4.224绘制模具图2014.4.222014.6.15完善设计内容、完成设计说明书2014.6.1 2014.6.156准备答辩防伪瓶盖成型技术及注射模具设计摘要：本次设计主要是对瓶盖成型技术的分析及注射模具的设计, 重点对塑件的成型原理、原料选用和注射技术进行分析。通过根据形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定所需的模塑成型方案，制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和排列、成型零件的结构、浇注系统等。该塑件有内螺纹，需一次分型。故设计中主要解决了分型面的选择，型腔数目的确定，脱模机构的设计.采用了强制脱模机构来脱模，保证塑件能顺利的成型出模。关键词：脱模机构，注射模，聚丙烯Anti-fake bottle cap molding technology and injection mold design Abstract ：The main design graduate of lid injection mold design. Focus on the analysis of the principle of molding plastic parts, materials selection and injection technique. Adopted under the shape, size, accuracy and surface quality requirements of the analysis results, the program required molding, products after processing, the choice of parting, the number and arrangement of the cavity, forming part of the structure, pouring system . The plastic parts within a thread,need twice disport model.Therefore,the design of the project profile for the plastic parts of sub-surface choices,determining the number of cavity,the demoulded mechanism design.Using twice demoulding agencies,Guarantee a smooth plastic parts from the moldel.Key words： selection of the sub-type parts,Plastics injection Mold，Polypropylene目 录1 前言11.1 概述11.2 国内研究现状11.3 国外研究现状22 塑件的分析42.1塑件的成型分析42.2壁厚分析42.3圆角分析43 塑件材料的选择及材料特性53.1材料的选择53.2材料简介53.3基本特性53.4物理性质53.5成型特性64 型腔数目的确定及排布74.1型腔数目74.2型腔的排布85 注射机的选择及型号和规格105.1估算塑件的体积和质量105.2选择注射机106 分型面的选择127.1浇注系统设计原则137.2主流道设计137.3分流道设计137.5冷料穴的设计147.6 排气系统的设计158 塑料工艺尺寸的计算168.1凹模的的结构设计168.2凸模的结构设计168.3凹模径向尺寸计算178.4凸模径向尺寸计算178.5螺纹型芯的工作尺寸178.6型腔壁厚和底板厚度计算189 导向机构的设计199.1导柱导向机构的作用199.2导柱导套的设计原则199.3导柱导套的设计209.4导柱与导套的布置2110 脱模机构的设计2210.1脱模机构的组成2210.2设计原则2211温度调节系统的设计2411.1模具冷却系统的设计2411.2模具冷却时间的确定2411.3冷却系统的设计原则2411.4冷却系统的结构设计2511.5冷却系统的计算25总结.27参考文献28致谢29I太原工业学院毕业设计1 前言1.1 概述注射成型也称为注射或注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法。到现在为止，有超过1/3的塑料原材料，是通过注射成型工业加工的，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以采用此成型方法。它的特点是生产周期短、生产效率高的、易自动化，因此广泛应用于塑料制品的生产。现在塑料成型生产中，塑料制件的质量与塑料成型模具、塑料成型设备和塑料成型工艺密切相关。在这三要素中，塑料成型模具的质量最为关键，他的功能是双重的：赋予塑料熔体以期望的形状、性能、质量；冷却并推出成型的塑件。模具是决定最终产品的性能、规格、形状以及尺寸精度的载体，塑料成型模具是使塑料成型生产过程顺利进行、保证塑料成型质量不可缺少的工艺装备，是体现塑料成型设备高效率、高性能和合理先进塑料成型工艺的具体实施者，也是新产品开发的决定环节。由此可见，周而复始地获得符合技术经济要求及质量稳定的塑料制件，塑料成型模具的优劣是关键，它最能反映出整个塑料成型生产过程的技术含量以及经济效益。因此，注射成型的模具设计制造成为当今社会模具发展的热点,己发展成为热塑性塑料最主要的成型加工方法。1.2 国内研究现状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29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。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 (1)注重开发大型，精密，复杂模具（2）加强模具标准件的应用（3）推广CAD/CAM/CAE技术（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期。1.3 国外研究现状在工业发达国家，据1991年统计，日本生产塑料模和生产冲压模的企业各占40；韩国模具专业厂中，生产塑料模的占43.9，生产冲压模的占44.8%;新加坡全国有460家模具企业，60%生产塑料模，35%生产冲模和夹具。当今世界注射模具的基本格局是以日、美及欧洲各工业化国家作为世界模具技术的领头羊，占据了世界注射模具市场的半壁江山，他们拥有现代的设计方法和先进的模具制造设备，特别是近几年来这些国家把CAD/CAM/CAE系统作为模具工业发展的臂翼，其发展的趋势如日中天 6 。在注塑模具设计工业中，国外先进国家（日本、德国、美国等）从20世纪80年代中期已广泛使用计算机对塑料模进行辅助设计（CAD），辅助制造（CAM），并对模具设计的各个环节进行定量计算机和数值分析（CAE），已由经验数据逐步过渡到计算机设计，对模具浇注系统和型腔的熔料流动行为以及温度调节系统的热量分布都采用了微机辅助设计9。目前，塑料成型技术正朝向精密化、微型化和超大型化方向发展。精密注射成型可将成型制件的尺寸公差控制在101微米之内，其制件主要用于电子、仪器仪表等工业。英、美、德等国及我国一些高等院校和科研院所开发的模具软件，具有新一代模具CAD/CAM软件的智能化、集成化、模具可制造性评价等特点。新一代模具软件应建立在从模具设计实践中归纳总结出的大量知识上。这些知识经过了系统化和科学化的整理，以特定的形式存储在工程知识库中并能方便地被模具所调用。在智能化软件的支持下，模具CAD不再是对传统设计与计算方法的模仿，而是在先进设计理论的指导下，充分运用本领域专家的丰富知识和成功经验，其设计结果必然具有合理性和先进性。美国塑料(原料)的产量多年来一直雄居各国之首。早在80年代前期，美国塑料产量就已达2000万吨之多，1986年增至23l0万吨，占全球总产量8100吨的28.5，此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分别增加到2710万吨、2810万吨、3010万吨、3410万吨、4000万吨和4360万吨，占世界总产量的比例从1996年起提高到30以上。2001年美国塑料产量为4170万吨，其中以聚乙烯为最多，达1500多万吨。其次分别是氯乙烯650万吨、聚丙烯720万吨、聚苯乙烯对酞酸脂320万吨、聚苯乙烯280万吨。国内塑料消费量(产量+进口量-出口量)，美国也是全球最多的10-11。德国是世界最大的塑料(原料)生产国之一，上世纪90年代初的1991年、1992年和1993年，德国塑料产量都为990多万吨，1994年增达超过1000万吨的1110万吨1998年达近1300万吨，1999年为近1400万吨，2000年增至1550万吨，超过日本为世界第2大塑料生产国，2001年上升为1580万吨，2002年已过1600万吨。德国2001年的国内塑料消费量为1280万吨，其中聚乙烯265万吨，聚丙烯155万吨，氯乙烯152万吨。德国人均塑料消费量2001年为160公斤，在世界上仅少于比利时的172公斤，高于美国的155公斤，排在世界第2位。 日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第2大塑料生产国。一直到1997年，日本塑料产量曾经连续多年增长，年产量在70年代中期就已达500多万吨，1987年突破1000万吨，1991年达约1300万吨。 2001年和2002年日本塑料产量再度下降至1400万吨以下的1364万吨和1361万吨。2002年日本塑料(原料)产量减为1361万吨。而中国则增为1366万吨，日本又退居第4位14-17。塑料产量位居世界前10名的国家和地区还有法国660万吨、比利时600万吨、中国台湾598万吨、加拿大432万吨和意大利385万吨(均为2001年产量)。2 塑件的分析 2.1塑件的成型分析此次的塑件是瓶盖，整个塑件呈现半开状的圆筒形，该构件的表面的形状和整体的结构较其他塑件较为简单，经过对大量的饮料瓶盖的统计检验，整个瓶盖的外部轮廓高达24.5mm,外径45.5mm,壁厚1mm，作为对表面粗糙度要求不太高的塑件，而且较为实用性零件对其尺寸公差没有太严格的要求。且本身塑件壁厚较小、均匀，可以用大批量的注塑模具加以生产。2.2壁厚分析各种塑件，不论是结构件还是板壁，根据使用要求具有一定的厚度，以保证其力学强度。塑件的壁厚对塑件质量的影响很大，如果壁厚过大，会浪费原料，而且使冷却时间增加，更重要的还会使塑件产生气泡、缩孔、翘曲变形等缺陷，一般地说，在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚，不仅可以节约原材料，降低生产成本，而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短，提高生产率。因此，该塑件的壁厚均为1mm，在其最小壁厚范围内，塑件符合注塑的模具成型的厚度要求。2.3圆角分析带有圆角的塑件，在成型时往往会在该处产生局部应力集中，在受力或冲击下会发生开裂，所以，为了避免应力集中，提高塑件的局部强度，减小应力集中，改善熔体的流动性能且便于脱模，在塑件各内外表面的过渡连接处，应采用过渡圆弧。采用圆弧过度可增加塑件的美观程度和增加塑件的强度，根据应力集中系数和圆角半径的关系可得，理想的内圆角半径应为壁厚的1/3以上，通常塑件内壁圆角半径应是壁厚的一半，而外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍。这次设计要求该塑件的2内外圆弧半径结合实际情况来设计，根据现有的生产力状况以及条件设备，此塑件的内外过渡圆弧是小半径为0.5mm，适合注塑制品的结构和工艺要求。3 塑件材料的选择及材料特性3.1材料的选择选择塑件的材料依据是它的使用性能要求及工作环境，以及生产商提供的材料性能数据；对于常温工作状态下的结构件来说，其考虑的主要是材料的力学性能，如屈服应力，弹性变形，表面硬度，弯曲强度，耐腐蚀性等。该塑件对材料的要求首先必须是密封性能好，而后是成型难易和经济性问题，模具成型也要考虑到材料的注射特性，好的成型特性是选择材料的主要标准，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，而且从经济性上讲，在保证塑料制品的功能和性能的同时还应考虑到加工生产、成本。综合上述各方面的考虑和甄选以及结合工厂的实际情况，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聚丙烯。3.2材料简介pp 中文名：聚丙烯英文名：Polypropylene3.3基本特性化学性质聚丙烯抗多种有机溶剂，抗多种酸碱腐蚀，但是不抗氧化性酸，在氧化性环境中聚乙烯会被氧化。3.4物理性质 聚丙烯在薄膜状态下可以被认为是透明的，但是在块状存在的时候由于其内部存在大量的晶体，会发生强烈的光散射而不透明。聚丙烯结晶的程度受到其枝链的个数的影响，枝链越多，越难以结晶。聚丙烯的晶体融化温度也受到枝链个数的影响，分布于从90摄氏度到130摄氏度的范围，枝链越多融化温度越低。聚丙烯单晶通常可以通过把高密度聚丙烯在130摄氏度以上的环境中溶于二甲苯中制备。3.5成型特性从成型性能上看该塑料吸水性小，熔料流动性好，成型容易，但收缩率大，此外，该塑料成型易产生缩孔凹痕变形等缺陷成型温度底时，方向性明显，凝固速度快，易产生内应力，因此在成型时一注意控制成型温度，浇注系统应缓慢散热，冷却速度不易过快。聚丙烯是采用丙烯制作得到的一种具有热塑特性的树脂，它按照分子构成型式的不一样，能够被分成等规聚丙烯、间规聚丙烯与无规聚丙烯三种类型。聚丙烯拥有的成型特性是：1、聚丙烯拥有的物理性能是：聚丙烯是没有毒素、没有味道的乳白色、结晶程度较高的聚合物质，是现在全部塑料里面质量最轻的类型之一。聚丙烯对水十分稳定，在水里面14个小时的吸水率只有大概0.01%。分子量大概是在8到15万之间，成型特性优良。但是因为收缩率比较大，原壁制品容易出现凹陷的问题，聚丙烯制品表层的光泽程度比较好，容易上色。2、聚丙烯拥有的力学性能是：聚丙烯的结晶程度比较高，构造整齐有规则，所以拥有优异的力学特性，它的强度与坚硬程度、弹性都比高密度PE高。聚丙烯最显著的优点是抵抗弯曲疲劳特性(7107)次也不会小怀念损坏痕迹。3、聚丙烯拥有的热性能是：聚丙烯拥有优良的耐热特性，它的熔点在164到170摄氏度，聚丙烯制品能在温度100以上的时候进行进行消毒灭菌。在不遭受外部压力的作用下，150也不会出现形状改变的问题。它的脆化温度大概是-35，在温度小于-35的时候就会出现脆化，耐热特性没有PE优良。4、聚丙烯的化学稳定特性是：聚丙烯拥有比较优良的化学稳定特性，除了能够被浓硫酸、浓硝酸侵害腐蚀之外，对于另外各类化学试剂都相对比较平稳。尽管聚丙烯具有优良的成型特性，但是低分子量的脂肪烃、芳香烃等能够让聚丙烯软化以及溶胀，化学稳定特性伴随着结晶程度的加强还有所提升。4 型腔数目的确定及排布4.1型腔数目 计算塑件的体积和质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数量。计算塑料制件的体积：V= 9.92cm3查塑料注塑模结构与设计知聚丙烯密度为=0.90.91g/ cm3 .这里取=0.905g/cm3 由密度可得出单个制件的质量： Q=V=9.920.905 =8.978g 注射模的型腔数目,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）注射成型的生产效益； （4）模具制造难度。 为了提高生产效率和经济性并与注射机的生产能力相配合，保证塑件较高的精度， 模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有以下塑料模具设计准则：1、根据经济性确定型腔数目。根据总成型加工费用最小的原则，仅考虑模具加工费和塑件成型加工费，并忽略试生产原材料费用。2、根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4-6%,高模具中的型腔数目为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(不同的材料，有不同的值，如：尼龙66为0.3% ,聚甲醛为0.2%,聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS等非结晶型塑料为0.05%),则有塑件尺寸精度的表达式为： L%+ （n-1）L%4% 简化后可得型腔数目为：n 3、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目。当成型大型表面积塑件时，常用这种方法。设注射机的额定锁模力大小为F（N），型腔内塑料熔体的平均压力为Pm,单个制品在分型面上的投影面积为A1，浇注系统在分型面上的投影面积为A2，则： (nA1+A2)PmF即： n 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.4、根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（g），单个制品的质量为W1（g），浇注系统的质量为W2（g），则型腔数目n为： n n 4.1 型腔数目确定为24.2型腔的排布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。在设计时有以下原则： （1）尽量采用对称式排布，确保制品质量的均一和稳定。 （2）塑件结构简单，应尽量使型腔紧凑排列，而减小模具的外形尺寸。 （3）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。 （4）为了避免模具承受偏载而产生溢料现象，浇口开口部位与型腔布置应对称。因为该塑件属大批量生产的小型塑件，但对产品的精度、表面粗糙度还是有较高的要求，通过前面算出的单个产品的体积V和质量W, 综合考虑生产效率和生产成本及产品质量等各种因素，以及注射机的类型选择确定采用一模四腔对称排布。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,参见塑料制品成型及模具设计P59表4-3部分塑料常用分流道断面尺寸推荐范围，分流道直径可选1.69.5mm【1】表6-1 分流道断面直径选择塑料名称分流道断面直径塑料名称分流道断面直径ABS，AS 聚乙烯(PE)尼龙类(PA)聚甲醛（POM）抗冲击丙烯酸 4.79.5 1.69.5 1.69.5 3.510 812.5聚苯乙烯(PS)软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯聚苯醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 6.510根据塑件的壁厚（0.81.02.4）和外形因素和机械加工因素来确定浇注方式，确定为浇注方式，参见塑料制品成型及模具设计并采用对称平衡的排布方式。5 注射机的选择及型号和规格塑料成型设备依据成型工艺的不同而不同，塑料成型设备主要有用于注射成型工艺的注射机，用于压缩成型工艺和压注成型工艺的压力机，用于挤出成型的挤出机。本设计采用用于注射成型工艺的注射机作为成型设备。注射成型工艺是塑料成型的一种最常用的方法。它将粒状或粉状的塑料原料加入到注射机的料筒中，经过加热到流动状态，在注射机的柱塞或螺杆的推动下，以一定的流速，通过喷嘴和闭合模具的浇注系统而充满型腔，经过一定的时间的冷却定型，打开模具，从模内取出成型的塑件。 5.1估算塑件的体积和质量估算塑件体积和质量该产品材料是低密度聚乙烯，查有关数据得知其密度g/cm3。使用UG软件画出三维图建模，并可直接用软件进行分析，查询到塑件的体积V件=9.92cm3由=0.90.91g/cm3可得塑件质量m=2v=17.956g5.2选择注射机根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为xs-60/450卧式查材料可知： 【4】(模具设计大典)注射容量： 78cm3注射压力： 170mpa锁模力： 450KN模具厚度： 100300mm锁模型式: 双曲肘喷嘴球半径： SR20mm 模具定位孔直径： 55mm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。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。 6 分型面的选择分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺的有关，一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面,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。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键。根据分型面的选择原则： （1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处； （2）在开模时尽量使塑件留在动模；（3）分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量；（4）有利于排气和模具的加工方便；（5）有助于避免侧抽芯或便于侧抽芯。该塑件为瓶盖对美观不太要求，无斑点和熔接痕，表面质量要求一般。在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件，瓶盖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，所以，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模，并不影响塑件的质量和尺寸精度，以及外观形状。综上所述，瓶盖合理的分型面应选择在下部。如图所示：图6-1分型面图7 浇注系统的设计注射模的浇注系统是指从注流道的开始端到型腔之间的熔体流动通道。它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传料，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度。7.1浇注系统设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。7.2主流道设计主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射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，因为要和注射机相配，所以其尺寸与注射机有关。本塑件所用的材料为聚丙烯，根据其流动性特点，主流道设计的主要参数如下：主要参数： 锥角=3；内表面粗糙度Ra=0.08； 主流道大端呈圆角，半径r=3mm,以减小料流转过渡时的阻力，小端直径d =D(1-2)衬套与主流道设计成整体,材料为T8，热处理要求淬火为53-57HRC。7.3分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U型等圆形和正方形截面流道的表面积与体积之比最小，塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高，但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。在分流道的设计时，应考虑尽量减小在流道内的压力损失，尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。在此，选择半圆形，取半圆直径8mm.参见塑料制品成型及模具设计。7.4浇口的设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的熔体通道，它是浇注系统的关键部分。其主要作用是：（1）熔体充模后，浇口处首先凝固，可防止其倒流；（2）熔体在流经狭窄的浇口时产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模；（3）易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积的0.03-0.09，浇口的长度约为0.5mm-2mm,浇口的具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值。当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。浇口位置的选择：浇口开设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：浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置浇口应开设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩，浇口的位置应选择在有利于型腔中气体的排除浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位，对于圆筒类制品，采用中心浇口比侧浇口好。对于带细长的型芯模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯因冲击变形。浇口应设在不影响制品外观的部位根据以上原则，瓶盖属于圆筒类制品，故而采用侧浇口。7.5冷料穴的设计冷料穴是将主流道或分流道延长所形成的井穴。冷料穴一般设在主流道正对面的动模板上或处于分流道末端。其作用是存放料流前锋的冷料，以防止冷料进入型腔而形成接缝；另外，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料穴的直径宜大于大端直径。冷料穴的形式有三种：一是与推杆匹配的冷料穴；二是与拉料杆匹配的冷料穴；三是无拉料杆的冷料杆。本塑与拉料杆匹配的冷料穴7.6 排气系统的设计排气槽的设计：塑料熔体在充模的型腔过程中同时要排出型腔及流道原有的空气，另外，塑料熔体会产生微量的分解气体，所以长在分型面上开设排气槽进行排气。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦或塑件产生泡沫，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。当塑料熔体充填型腔时，必需顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能被顺利地排出，塑件会由于充填不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺点；甚至因气体受压而产生高温，使塑料焦化。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1.56 mm，深度可取0.0250.1 mm，长度可取0.81.5 mm。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。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。8 塑料工艺尺寸的计算注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型杆等。模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的计算，塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进浇点、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸。8.1凹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。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。8.2凸模的结构设计 凸模，即型芯，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。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。塑件为pp制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率取1.5%至 3.5。平均收缩率为2.5%,此产品采用6级精度，属于一般精度制品。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ITIT8级。8.3凹模径向尺寸计算 8.4凸模径向尺寸计算(AM1) 0-z = (1+ s )LM1S+0.5 0-z = (1+1.75%)40.6+0.50.80-0.8/4 =48.110-0.20 (BM1)0+z =(1+ s )lXS - 0.50+z =(1+1.75%)23 - 0.50.80+0.84040 =27.40+0.2008.5螺纹型芯的工作尺寸 螺纹型芯大径： (dM大)0-z=(1+ s )ds大+中 0-z 螺纹型芯中径： (dM中)0-z=(1+ s )ds中+中 0-z 螺纹型芯小径： (dM小)0-z=(1+ s )ds小+中 0-zdM大, dM中, dM小 分别为螺纹型芯的大，中，小径；ds大， ds中，ds小 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： (dM大)0-z =(1+1.75%)41.8+0.3550-z =49.470-0.20 (dM中)0-z =(1+1.75%)41.2+0.3550-z =48.770-0.20 (dM小)0-z =(1+1.75%)48.06+0.3550-z =40.60-0.208.6型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。 塑件的壁厚对质量影响很大。如果壁厚过薄，塑件在使用上可能不具备足够的强度和刚度，且在成型时流动阻力大，大型复杂的制件难以充满型腔；在脱模时，难以承受脱模机构的冲击和振动，装配时不能承受紧固力；在运输中，会造成变形甚至损坏。如果塑件过厚，会因为用料过多，而使成本增加，并且会使成型时间加长，从而降低生产效率。此外，壁厚过厚的塑件也易产生气泡、缩孔、凹痕、翘曲等缺陷。因此，由于塑件属于中小型制品，这里我们取型腔壁厚为1mm，底板厚度取2mm。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。9.1导柱导向机构的作用定位件用：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。导向作用：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。承受一定的侧向压力。9.2导柱导套的设计原则（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6-8mm，以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)般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分配合按H7/k6，导套外径的配合按H6/k6; (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，以保证推出机构的正常运动。 (8)导柱的直径应根据模具大小而决定，可参考标准框架数据选取。9.3导柱导套的设计导柱的设计：（1）该模具采用带头导柱，且不加油槽；（2）导柱的长度必须比凸模端面高度高出68mm；（3）为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分；（4）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（该导柱直径由标准模架知为20；（5）导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/m6配合。导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7的间隙配合；（6）导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4m；（7）导柱滑动部分按H8/h8间隙配合，固定部分按H7/m6过渡配合导柱的尺寸如下图：图10.1 导柱图导柱与导套选用间隙配合.导套的设计:对导套的要求：（1）为使导柱比较顺利地进入导套，在导套的前端应倒有圆角R。（2）对于大型注射模，当开模力过大时，为了防止导套拔出，应在导套上部加装盖板。（3）导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱的硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。（4）导套配合部分的表面光洁度不能过低。（5）导套孔的滑动部分按H8/h8间隙配合，导套外径按H7/m6过渡配合。导套设计及尺寸如下图所示: 图10.2 导套图9.4导柱与导套的布置 定端与模板间用H7/m6或H7/k6的过渡配合,导向部分通常采用H7/f7或H8/f7的间隙配合。根据模具结构的要求，与导柱同动作的弹簧应布置4个，并尽可能对称布置于A分型面的四周，以保持分型时弹力均匀，中间板不被卡死。布局形式如图所示：图10.3 导柱排布图 10 脱模机构的设计在注射成型的每一循环中，都必须便塑件从模具型腔中型芯上脱出,模具中这种脱出机构称为脱模机构（或推出机构、顶出机构）。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作，即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把其脱出物从模具内取出。10.1脱模机构的组成推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件组成。即推件板、推件板紧固螺钉、推板固定板、推杆垫板、顶板导柱、顶板导套以及推板紧固螺钉。 按推出零件的类别分类：（1）推杆式脱模 （2）推管推出脱模 （3）推件板推出脱模，又称卸料板或刮板。（4）利用成型零件推出制品的脱模，适用于螺纹型环一类的制品，利用模具中某些成型零件推出塑件。 （5）多元联合式脱模按脱模动作分类： (1)一次推出脱模 （2）二次推出脱模 （3）动定模双向推出脱模 （4）带螺纹塑件的脱模机构可采用强制脱模、活动型芯和型环形式脱螺纹及回转式脱螺纹。10.2设计原则 (1)推出机构应尽量设在动模一侧以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作； (2)保证塑件不因推出而变形损坏,外形良好； (3)结构简单可靠:机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度；用推件板推出机构中，为了减少推件板与型芯的摩擦，在推件板与型芯间留0.200.25mm的间隙，并用锥面配合，防止推件因偏心而溢料。复位零件：对于推件板推出机构而言，由于推杆端面与推件板接触，可以起到复位杆的作用。因此，可以不必再另外设置复位杆。11温度调节系统的设计11.1模具冷却系统的设计塑料在成型过程中，模具温度会直接影响塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。一般注射模内的塑料熔体温度为200左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效地冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。对于熔融黏度低、流动性比较好的塑料，如聚丙烯、有机玻璃等等，当塑件是小型薄壁时，如我们的塑件，则模具课简单地进行冷却或利用自然冷却不设定冷却系统：当塑件是大型的制品时，则需要对模具进行人工冷却。11.2模具冷却时间的确定在注射过程中，塑件的冷却时间是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时为止的这段时间。这一时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定的强度和刚度为准，确定生产周期：式中t为生产周期（s）,t注为注射时间，t冷为冷却时间，t浇为脱模时间,由塑料制品成型及模具设计 第237页附录D可查得t注15-60s,t冷15-60s，总周期t为40-140s;11.3冷却系统的设计原则（1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；（2）冷却水孔数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀；（3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等；（4）浇口处加强冷却；（5）应降低进水和出水的温差；（6）合理选择冷却水道的形式；（7）合理确定冷却水管接头位置；（8）冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象；（9）冷却水管进出接口应埋入模板内，以免模具在搬运过程中损坏。11.4冷却系统的结构设计根据塑料制品的形状及其所需的冷却效果，冷却回跟可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋式、喷射式、隔板式等多种样式，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。(1)简单流道式 (2)螺旋式 (3)隔片导流式 (4)喷流式 (5)导热杆及导热型芯式冷却系统的主要零件：冷却系统对应不同的冷却装置有不同的零件，主要有以下几种：(1)水管接头(2)螺塞(3)密封圈(4)密封胶带(5)软管11.5冷却系统的计算 LDPE的单位热流量： LDPE(低密度聚乙烯)的单位热流量Qs为590-690 kJ/kg 每小时需要注射的次数N=3600/t;取t=120s，可求得N=30次. 每小时的注射量： 从型腔内发出的总热量 Qs取650kJ/kg,代入式中得 12 模具装配装配主要要求如下：（1） 模具上下平面的平行度偏差不大于0.05mm 分模处要求密合。（2） 推件时推杆与卸料板要保持同步。（3） 上、下模型芯必须紧密接触。装配时以分型面密合作为该模具的装配基准，装配顺序如下：（1） 装配前按图检验主要工作零部件及其它零件尺寸。（2） 镗导柱、导套孔。将定模板、动模板、型芯固定板叠合在一起，使分模面紧密接触并加紧，镗导柱、导
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