矿泉水瓶盖注塑模具改进设计.docx

基于PRO/E矿泉水瓶盖注塑模具改进设计 摘要 此次设计是对矿泉水瓶盖注塑模的设计，包括对它的工艺分析，材料性能，设备选择，尺寸计算等内容。由于此塑件内部有螺纹，所以主要解决了塑件脱模方式的选择，脱模机构的设计，型腔的设计，以及模腔数目的确定等问题。经过对比采用螺牙旋转出模具，已达到预期目的。关键词：注塑模，脱模机构，螺纹Improvement Based on PRO/E mineral water bottle injection MoldsAbstract : The design is a mineral water bottle injection mold design, including its process analysis, material properties, equipment selection, sizing and so on. Because inside this plastic parts are threaded, so the main choice to solve the plastic stripping methods, design releasing mechanism, cavity design, and mold cavity to determine the number of other issues. After comparing the use of thread rotated out of the mold, it has reached the intended purpose.Key words: Injection mold, ejection mechanism, thread 目录摘要IAbstractII1 前言12 塑件的工艺分析22.1 塑件的型工艺分析22.1.1 壁厚分析22.1.2 圆角分析32.2 塑件材料的选择及材料特性32.2.1 材料的选择32.2.2 材料特性32.3 方案选择43 注射设备的选择63.1 估算塑件的体积和质量63.2 选择注射机63.3 注塑机相关参数的校核73.3.1 最大注射量的校核73.3.2 注射压力的校核73.3.3 锁模力的校核74 塑料件的工艺尺寸的计算84.1 型腔尺寸84.1.1 型腔径向尺寸84.1.2 型腔深度尺寸84.2 计算螺纹型芯的工作尺寸94.3 脱模机构的设计104.3.1 脱模力计算105 型腔数目的确定及排布106 分型面的选择117 浇注系统的设计127.1 主流道的设计127.2 分流道的设计127.3 浇口设计137.4 冷料穴的设计148 导向机构的设计158.1导柱导向机构的作用158.2 导柱导套的设计原则158.3 导柱导套的设计158.3.1 导柱的设计158.3.2导套的设计169 排气系统和温度调节系统设计169.1 排气系统169.2 温度调节系统169.2.1冷却系统的开设原则179.2.2 冷却系统的结构设计1710 模具的装配1810.1 模具的装配顺序1810.2 模具开闭模过程分析1811 基于Moldflow的模流分析1911.1 导入三维模型1911.2 基于Moldflow的冷却系统分析3311.2.1 冷却水道的创建3311.2.2 冷却系统的分析34参考文献36致谢：3736 / 411 前言随着中国的改革开放以来经济形势的日益好转，各种制造产业也随着蓬勃发展其中模具产业发发展也比较迅速。在世界上模具技术的先进与否对这个国家的工业水平有着重要标志。模具行业能促进工业水平的发展，并且能获得极大的经济效益，因此在各国都比较重视模具的发展。因为塑料在生活中的普及性特别高，近年来塑料模具的发展也比较迅猛，其中用到最多的就是注塑模具。生活中人们常用到的矿泉水瓶盖、手机后盖、鼠标、杯子之类的都是通过注塑模完成的，因此对于注塑模的改进与发展人们都是比较重视的。经过近几年的发展，塑料模具已显示出一些新的发展趋势： 大力提高注塑模开发能力。 注塑模具从依靠钳工技艺转变为依靠现代技术。模具生产正在向信息化迅速发展。注塑模向更广的范围发展。中国塑料模具行业和国外先进水平相比，我们国家主要存在以下问题：发展不平衡工艺装备落后，组织协调能力差。供需矛盾短期难以缓解。大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。本次论文设计的主要内容是对矿泉水瓶盖进行注塑模设计，因为瓶盖有没螺纹所以其设计还是有一定的难度，需要充分考虑到以哪种方式开模，如何开模，分型面的选择，型腔如何设计，型腔数目如何选择等问题。由于饮料瓶盖也是生活中比较常见的注塑模制品，这样更容易让我们把所学的知识用于生活实践之中，以更好的服务于模具行业之中。本次毕业设计的主要目的是了解模具设计的方法与内容；掌握各种零件的选择与应用以及如何去装配；熟悉所需加工塑件的材料的性能以及一些模具材料的性能以及处理方式；熟练应用各种模具设计软件，如CAD、CAXA、Pro/E、UG等；了解模具的发展状况与发展方向。通过该课题的毕业设计可以对我们在大学所学的知识进行一次全面的综合运用和系统实践，培养了将智慧转化为生产力的能力。，培养对产品进行功能分析和性能分析的能力，检索和理解相关资料和文献的能力以及与同学之间的沟通配合能力，能够根据所给产品特点独立设计出一套模具图纸，并且为模具一些非标准件选择合适的材料以为加工方式和后处理方式，通过模具设计软件制作出成品模具图，最终具备独立完成模具设计的能力、严谨的工作态度和科学的工作方法。2 塑件的工艺分析2.1 塑件的型工艺分析此塑件制品为矿泉水瓶盖，其结构较为简单，整个塑件为空心柱状，整个塑件高达12mm，外径为30mm，壁厚1mm。由于实际生活中矿泉水瓶盖的作用仅用于密封，所以对其的公差要求比较小，因此对于模具的要求也会适当减小，用于减少成本。并且瓶盖在日常生活中需求量大，尺寸公差小，所以适合于大批量生产产品塑件图如图1.1和1.2所示。 图2.1 塑件三维图 图2.2 塑件尺寸图2.1.1 壁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。该塑件的壁厚均为1mm在其最小壁厚范围内。因此，该塑件符合注塑模具成型的厚度条件。2.1.2 圆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0.51mm的圆角。按照圆角的设计原则：一般外圆弧半径应是厚度的1.5倍、内圆弧半径应是厚度的0.5倍。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，此塑件的内外过渡圆弧半径为0.5mm，适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2.2.1 材料的选择该塑件在尺寸上要求不是太高,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聚丙烯（pp）。2.2.2 材料特性塑料零件的材料为PP(聚丙烯)其表面要求无凹痕各方面性能如下：表2.1聚丙烯的力学性能材料性能 纯聚丙烯玻纤增强聚丙烯屈服强度/MPa 377890拉伸强度/MPa 7890断裂伸长率/% 200弯曲强度/MPa 67132弯曲弹性模量/GPa 1.454.5简支梁冲击强度(无缺口)/(kJ/m) 7851简支梁冲击强度(缺口)/(kJ/m) 3.54.814.1布氏硬度HBS 8.659.1表2.2聚丙烯的热性能及电性能材料性能 纯聚丙烯 玻纤增强聚丙烯玻璃化温度/ -18-10熔点(粘流温度)/ 170176170180 热变形温度/ 45N/ 102115 180/ 5667 127 127线膨胀系数/(10-/) 9.84.9比热容/J/(K) 1930热导率/W/(mK) 0.118燃烧性/(/min) 慢体积电阻/ 1016击穿电压/(kV/) 30表2.3聚丙烯的物理性能材料性能 纯聚丙烯玻纤增强聚丙烯密度/(g/) 0.900.91比体积/(/g) 1.101.11吸水性/%(24小时) 0.010.03长时间 浸水18d0.50.05透明度或透光度 半透明2.3 方案选择（一）：强脱出模 图2.3 带滑块的强脱出模 图2.4 二级顶出强脱出模（1）带滑块的强脱出模：结构相对较简单，有滑块侧面抽芯。不足之处是：模具横向体积较大，腔数受到了一定的限制，相同腔数的模具重量大，要求注塑机的规格相应提高。（2）二级顶出强脱出模：直接强脱螺纹。优点是：模具相对稳定，且同样的大小的模具（长、宽）可做更多腔数。（二）螺牙旋转出模螺牙旋转出模：俗称“绞牙模”，采用齿轮、齿条、油马达等，在开模后（或开模前）螺纹模芯旋转脱出螺纹。此种结构螺牙可以做得相对较深，瓶盖材料选择面宽，可以选择较硬的塑料。一般脱出后，螺牙变形小，比较漂亮。主要用于化妆品、药品等螺纹较深或材料较硬的不能强行脱模的瓶盖。图2 .5 螺牙旋转出模该工件由于生产量大，所以对于模具的寿命要求较高，虽然螺牙旋转出模这种脱模方式对于模具的的设计要求比较复杂一点，但是其生产精度相对较高，寿命也相对较高，所以相对比较选择此种脱模方式。3 注射设备的选择3.1 估算塑件的体积和质量图3.1 产品体积分析图塑件的工作条件对精度要求不高，根据pp的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P67表3-9）。如图3.1可得塑件的体积为2.07 cm型腔数目的确定: 因本塑件为大批量生产，精度不高，最大尺寸为R15，所以可以采用一模四腔。制品的质量: 查得=0.9 g/ m=v =2.070.9=1.863g3.2 选择注射机可以初步选项注射机型号为： XS-Z-60XS-Z-60注射机的技术规格如下:型号： XS-Z-60额定注射量(cm3)： 60螺杆直径(mm)： 38注射压力 (MPa)： 122注射行程（mm）： 170注射时间（s）： 0.7注射方式： 柱塞式合模力kN）： 500最大注射面积（cm2）： 130最大开（合）模行程（mm）： 180模具最大厚度（mm）： 200模具最小厚度（mm）： 70动、定模固定板尺寸（mm）： 300440喷嘴圆弧（mm）： 12喷嘴孔径（mm）： 4以上参数参见塑料成型工艺及模具设计第311 页附录G，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。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。注射机的分类： 按外形可分为：卧式、立式和直角式 按传动方式可分为：机械式、液压式和液压、机械联合式 按用途又可分为：通用型和专用型 所选注射机的型号为：XS-Z-60，属于卧式通用型注射机。3.3 注塑机相关参数的校核3.3.1 最大注射量的校核 模具设计时，在一次注射行程中，总的注射量必须小于注塑机额定注射量的80%。校核公式为： 式中：-型腔数量； -一个零件的体积（）； 本设计中：n=4 2.07 V=4x2.07=8.2880%m=48注塑机额定注塑量为60，注射量符合要求3.3.2 注射压力的校核所选注塑机的额定注射压力必须大于成型时所需的注射压力。查资料可知聚丙烯所需成型注射压力为70100，这里取，该注塑机的公称注射压力，注射压力安全系数k1=1.21.3，这里取k1=1.3，则：k1，所以注塑机注射压力合格。3.3.3 锁模力的校核锁模力的校核公式如下： （）P F式中： P塑料熔体对型腔的成型压力（MPa） F注塑机额定锁模力（N） n -型腔数目 -塑件在模具分型面上的面积 -浇注系统在分型面上的面积n=4 =1200 =200查资料，型腔内的通常为15-55MPa，一般制品为15-45MPa，精密制品为25-56MP（）P=5000x30x1.1=165KN500KN锁模力符合要求。4 塑料件的工艺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，通常包括凹模和凸模的径向尺寸（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。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=(Smax-Smin)制品尺寸s 成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。Smax、Smin 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。4.1 型腔尺寸4.1.1 型腔径向尺寸 （4-1）4.1.2 型腔深度尺寸 （4-2） 4.2 计算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 （4-3） 螺纹型芯中径： (dM中)0-z=(1+ s )ds中+中 0-z （4-4） 螺纹型芯小径： (dM小)0-z=(1+ s )ds小+中 0-z （4-5）dM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+2.5%)30+0.030-0.03/5 =30.780-0.006 (dM中)0-z =(1+2.5%)29+0.030-0.03/5 =29.7550-0.006 (dM小)0-z =(1+2.5%)28+0.030-0.03/5 =28.730-0.006图4.1 型芯4.3 脱模机构的设计4.3.1 脱模力计算脱模力是指将塑件从型芯上脱出时所需克服的阻力。它是设计脱模机构的重要依据之一. 脱模力的大小随塑件包容型芯的面积增加而增大，随脱模斜度的增加而减小。由于影响脱模力大小的因素很多，如推出机构本身运动时的摩擦阻力、塑料与钢材间的粘附力、大气压力及成型工艺条件的波动等等，因此要考虑到所有因素的影响较困难,因此上面计算出的结果只是一个近似值，实际的脱模力应比计算出来的要大才合理。 5 型腔数目的确定及排布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：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，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。根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（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 （5-1）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%,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：聚甲醛为0.2%,尼龙66为0.3% ,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% （5-2）简化后可得型腔数目为：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。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 （5-3）型腔的排布设计原则：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：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。尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。采用对称平衡的排布,如下图示： 图5.1 型腔数目及排布图6 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.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。分型面的选择应遵循以下原则:便于塑件脱模：开模是应尽量使塑件留在动模内；应有利于侧面分型和抽芯；应合理塑件在型腔中的方位。考虑和保证塑件的外观不遭损害。尽力保证塑件尺寸的精度要求。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6.1所示。图6.1 分型面的选择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。其作用是使塑料熔体平稳而有序地充真到型腔中，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。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。7.1 主流道的设计主流道是连接注射机喷嘴与公流道的一段通道，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聚丙烯，根据其流动性特点，主流道设计的主要参数如下：（1） 主流道长度：小型模具主流道长度应尽量小于60mm，本次设计中取30mm.。（2） 主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=4+0.5=4.5mm。（3） 主流道大端直径：，式中。（4）主流道球面半径：。（5）球面的配合高度：h=5mm。7.2 分流道的设计在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时要考虑减小分流道的容积压力和压力平衡，因此采用平衡式分流道。由于流道设计简单，根据四个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时应适当小一些。单边分流单长度。本次设计分流道下还有点交口，因此分流道要适当加粗，这里取分流道4mm。常用的分流道截面形状有圆形，梯形，U形，六角形等，为了便于加工和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上。本设计采用圆形截面，其加工工艺性好，塑料熔体的热量散失、流动阻力不大。7.3 浇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。本塑件属于小型塑件，用一模多腔，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。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，故而采用中心浇口。 图7.1 浇注系统图7.2 浇口套 7.4 冷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。本塑件采用无拉料杆的冷料穴。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。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。 分流道截面形状和尺寸的选择：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4.5mm.参见塑料制品成型及模具设计59页表4-3 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图7.3所示。 图7.3 分流道的布置8 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。8.1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。8.2 导柱导套的设计原则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。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。导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。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.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。一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;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。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。8.3 导柱导套的设计一般在注射模中，动、定模之间的导柱既可设置在动模一侧，也可设置在定模一侧，视具体情况而定，通常设置在型芯凸出分型面最长的那一侧。而双分型的注射模，为了中间板在工作过程中的支承和导向，所以在定模一侧一定要设置导柱。8.3.1 导柱的设计导柱的结构：（1）铆合式导柱：结构简单，加工方便，但导柱损坏后更换麻烦。（2）直通式导柱：拆装方便，便于维修，但制造比较费时，且需增加垫板，适用于大型固定式模具。（3）压入式合模销：在垂直分型面的模具中，为了保证锥模套中的对拼凹模相对位置准确，常采用两个合模销。本次设计结合零件结构及其它各方面的要求，选用直通式导柱。对导柱的要求：（1）导柱的长度必须比凸模端面的高度高出68，以免在导柱未导正方向之前型芯进入型腔时与凹模相碰而损坏。此外，导柱长于凸模端面，脱模后可按任何利于操作的位置放在工作台上，而不致于擦伤凸模成型表面。（2）为使导柱能顺利地进入导套，导柱的端部应该做成圆锥形或半球形的先导部分。球形先导部分因制造费时，一般很少采用。（3）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证导柱具有足够的抗弯强度。（4）导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的型芯。（5）导柱尾部通常应埋入模板内。（6）导柱配合部分的表面光洁度应高一些。（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 导柱与导套选用间隙配合.8.3.2导套的设计导套的结构：（1）套筒式导套：用于模套高度不大的简单模具。（2）台阶式导套：检修方便，能保证导向精度，主要用于精度要求较高的大型模具。（3）凸台式导套：主要用于固定式模具中的推出机构。（4）带油槽的导套：可以改善导向条件，减少磨擦，但增加了制造成本，仅用于模具温度不高的固定式注射模。结合零件结构及模具整体要求，选用台阶式导套。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。9 排气系统和温度调节系统设计9.1 排气系统当塑料熔体填充型腔时,必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净,一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦（褐色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。有时在注射成型过程中，为保证型腔充填量的均匀合适及增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需在塑料最后充填到的型腔部位开设溢流槽以容纳余料，也可容纳一定量的气体。通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.030.05mm。9.2 温度调节系统塑料在成型过程中,模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形率大，而且还容易造成溢料和黏模；模具温度过低，则熔体流动性差，塑件轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷；当模具温度不均匀时，型芯和型腔温度差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。高置温度调节系统以达到理想的温度要求。冷却系统的作用：防止塑件脱模变形。缩短成型周期。使结晶性塑料冷凝形成较低的结晶度，以得到柔软性、挠曲性、伸长率较好的塑件。设计冷却系统时应考虑的因素：模具的结构形式。模具的大小。塑件熔接痕的位置。9.2.1冷却系统的开设原则当模具仅设一个入水接口和一个出水接口时，应将冷却管道进行串联连接。采用多而细的冷却管道，比采用独根大冷却管道好，因为多而细的冷却管道扩大了模温调节的范围。在收缩率大的塑料制品模具中，应沿其收缩方向设置冷却回路。普通模具的冷却水应采用常温下的水，通过调节水的流量来调节模具温度。合理地确定冷却管道的中心距以及冷却管道与型腔壁的距离，一般为冷却管道直径d的(12)倍,管道与管道间的距离一般为(2.54)d。尽可能使所有的冷却管道孔分别到各处型腔表面的距离相等。应加强浇口处的冷却。应避免将冷却管道开设在制品熔合纹的部位。注意水管的密封问题。进、出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，为了不影响操场作，通常应将进、出口水管接头设在注射机背面的模具一侧。基本原则：熔体热量95%由冷却介质（水）带走，冷却时间占成型周期的2/3。注射模冷却系统设计原则：冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大 型腔表面的温度与冷却水道的数量、截面尺寸及冷却水的温度有关。冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 当塑件壁厚均匀时，冷却水道到型腔表面最好距离相等，但是当塑件不均匀时，厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小一些。一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm，常用1215mm.浇口处加强冷却 塑料熔体充填型腔时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度就越低，因此浇口附近应加强冷却，通常将冷却水道的入口处设置在浇口附近，使浇口附近的模具在较低温度下冷却，而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换后的温水作用下冷却。冷却水道出、入口温差应尽量小 如果冷却水道较长，则冷却水出、入口的温差就比较大，易使模温不均匀，所以在设计时应引起注意。冷却水道的总长度的计算可公式：Lw=Aw/ （9-1）Lw-冷却水道总长度 Aw-热传导面积 Dw-冷却水道直径根据模具结构要求，冷却水道长度冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 聚乙烯的收缩率大，水道应尽量沿着收缩方向设置。合理确定冷却水管接头位置。为不影响操作，进出口水管接头通常设在注射机背面的模具同一侧。冷却系统的水道尽量避免与模具上其它机构（如推杆孔，小型芯等）发生干涉现象，设计时要通盘考虑。冷却水道水管接头应埋入模板内，以免模具在运动过程中造成损坏。冷却水道的设计必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度；冷却水道要易于加工清理一般水道孔径为10mm左右，不小于8mm。根据此套模具结构，采用孔径为8mm的冷却水道。9.2.2 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。冷却系统的主要形式有：简单流道式，即通过在模具上直接打孔，并通以冷却水而进行冷却，是生产中最常用的一种形式。适用于成型较浅且面积较大的塑件，对深腔和高度较大的型芯冷却效果好。；螺旋式，其特点是使冷却水在模具中产生螺旋状态回路，冷却效果好，但制造比较麻烦。隔片导流式，一种用于多型芯的冷却形式。喷流式，用于长型芯的冷却形式，是在型芯中间装有一个喷水管，冷却水从喷水管的顶端喷出，向四周分流冷却芯壁。导热杆及导热型芯式，是在型芯上镶有导热性能好的铍铜合金，冷却水与铍铜合金的全部接触，以提高冷却效率。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：水管接头，一般由黄铜制成，对要求不高的模具也可用一般结构钢制成。螺塞，主要用来构造水路，起截流作用。要求高的模具用黄铜制作。密封圈，主要用来使冷却回路不泄漏。密封胶带，主要用来使螺塞或水管接头与冷却通道连接不泄漏。软管，主要作用是连接并构造模外冷却回路。10 模具的装配 装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。10.1 模具的装配顺序 1）确定装配基准； 2）装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净； 3）调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边。 4）在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查； 5）组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象； 6）组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中； 7）试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。10.2 模具开闭模过程分析模具装配试模完毕之后，模具进入正式工作状态，其基本工作过程如下：对塑料进行烘干，并装入料斗；清理模具型芯、型腔，并涂上脱模剂，进行适当的预热；合模、锁紧模具；对塑料进行预塑化，注射装置准备注射；注射，其过程包括充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模；脱模过程：开模时，由于弹簧压力使中间板与定模板首先分型，此时凝料留在定模板上。中间板随动模一起向下运动。当中间板运动到一定距离时，安装在定模板上的定距拉板挡住安装在中间板上的限位销，中间板停止移动；动模继续向下运动，此时在动模与中间板处第二次分型，由于塑件收缩产生了包紧力，塑件紧包在螺纹型芯上，故塑件随动模一起继续向下运动。这时顶杆将螺纹型芯向上顶出，塑件随螺纹型芯一起脱出，手动将塑件取出，完成脱模。取出塑件，合模模具图如下：图10.1 模具装配图11 基于Moldflow的模流分析11.1 导入三维模型由于所使用是Moldflow软件，是Autodesk Moldflow Synergy 2012版本，可以支持后缀名为igs文件，所以可以直接把Pro/E软件生成的文件导入到Moldflow软件中。除此以外，也可以通过Pro/E软件的“保存副本”功能将Prt文件保存为igs文件。然后再导入到Moldflow软件中。(1)在Moldflow中创建工程项目启动Autodesk Moldflow Synergy 2012软件，双击“新建工程”，将会出现“创建新工程”对话框，在“工程名称”中输入panggai”并选定分析结果存放的路径，再单击“确定”，完成新工程的创建。(2)导入模型导入通过Pro/E软件创建的“pinggai”的igs文件，如图11. 1所示。图11.1 导入Moldflow软件中的塑料凳子(3)划分网格选择“网格”下的“生成网格”指令，对凳子进行网格划分，划分结果如图11.2所示。网格纵横比如图11.3所示。图11.2 网格划分结果图11.3 网格纵横比由于纵横比的推荐最小值为6-8，最大值为15-20。如果纵横比的值比较大，就通过“合并节点”、“交换边”、“匹配节点、“插入节点”、“移动节点”、“对齐节点”等方法，将越大纵横比修改到推荐值。(4)最佳浇口位置分析在网格划分完成并把纵横比修复完以后，单击 “分析序列”，弹出如图11.4所示对话框，选择“浇口位置”单击 “确定”，点击“开始分祈”。Moldllow软件会自动进行分析，分析所得最佳浇口位置如图11.5所示，流动阻力指示器如11.6所示。图11.4 分祈序列图11.5 最佳浇口位置从分析结果可以看出塑件的最佳浇口位置在其上表面中心位置处。图11.6 流动阻力指示器(5)对塑料凳子进行全面分析a)选择材料双击“材料选择”，弹出如图10.7所示对话框，搜索材料名称缩写“PP”“牌号”选择14号，然后点击“确定”。图10.7 材料选择图11.8 材料成型工艺图11.9 材料的黏度曲线图图11.10 材料热属性图11.11 材料的P-V-T曲线图图11.12 材料机械属性b)工艺设置单击工艺设置，弹出如图3. 8所示对话框，通常情况下采用默认设置即可，所以直接点击确定。 图11.13 工艺设置c)执行分析在设置好材料和工艺参数以后就可以执行分析操作了，双击“立即分析”指令，Moldflcnv软件将会动开始运算分析。以下为Moldflow软件分析结果。充填时间图11.14 充填时间由11.14可知，瓶盖填充的顺序是由浇口向四周扩散，结果显示：将型腔完全填充完成的时间为0.4208s，颜色的过渡比较柔和，说明此充填过程比较平缓，充型情况处于合理状态。达到顶出温度的时间图11.15 达到顶出温度的时间由图11.15可知，塑件所需要的冷却时间为4.831s，经过4.831s的冷却，就可以通过推出机构将塑件取出。速度/压力切换时的压力图11.16 速度/压力切换时的压力V/P切换时刻的压力，即表示通过模型内的流程在从速度到压力控制切换点的压力分布。在填充开始前，模腔内各处的压力为零(或者为大气压)。培料前沿到达的位置压力才会增加，当溶料前沿向前移动填充后面的区域时压力继续增加，此取决于该位置与溶料前沿的长度。各个位置的压力不同促使聚合物溶料的填充流动，压力梯度是压力差除以两个位置间的距离。聚合物总是朝着负压力梯度方向移动，从高压力到低压力(图10.16 速度/压力切换时的压力这个类似于水的流动从高处流向低处)。因而，最大压力总是发生在聚合物注射位置处，最小压力发生在填充过程中的馆料前沿。压力大小(或压力梯度)取决于聚合物在模腔中的阻抗；高粘性的聚合物要求更多的压力来填充模腔。模型