喷雾瓶瓶盖注射模设计

I武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书论文题目 喷雾瓶瓶盖注射模设计 学 号 学生姓名 专业班级 指导教师 总评成绩 2012 年 12 月 25 日i目 录摘 要 .IAbstract.II第一章 绪论 .11.1 我国的模具发展情况 .11.2 模具的发展方向 .2第二章 塑件成型工艺分析 .92.1 塑件的工艺性分析 .92.2 塑件的尺寸精度和表面质量分析 .92.3 塑件的结构分析 .112.4 塑件的原材料分析 .122.5 注射机型号的选择 .15第三章 分型面选择及浇注系统计 .183.1 分型面的选择 .183.2 浇注系统的设计 .19第四章 成型零件的设计计算 .264.1 成型零件工作尺寸的计算 .264.2 模仁尺寸的确定 .274.3 模具型腔的布局 .274.4 注塑机参数校核 .30第五章 结构零件的设计 .325.1 导向机构的设计 .325.2 复位零件的确定 .325.3 拉料杆的形式选择 .325.4 合模导向机构 .33第六章 脱模机构的设计 .346.1 脱模机构的设计原则 .346.2 影响脱模力的因素 .346.3 推件板脱模机构的形式 .34第七章 排气及温度调节系统 .367.1 排气系统的设计 .36ii7.2 温度调节系统 .37总 结 .39致 谢 .40参考文献 .41I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。本次的课程设计的主要内容是喷雾瓶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，还对注塑模具及注塑机的有关尺寸及工艺参数进行核定和计算，最后完整绘制了模具的型芯型腔图。关键词: 喷雾瓶瓶盖；模具设计；型腔；分型面；注射机IIAbstractPlastic industry is one of the worlds fastest-growing industrial .In everyday life almost everyday use plastic products, most of these products by injection molding method production. As is known to all, injection molding process is making all sorts of shapes of product and low-cost production complex shape product manufacturing process.The graduation design of the main content is lid injection mold design. From plastic material performance analysis, according to the basic plastic parts,shape and size of the plastic parts for mold production conditions and with manufacture level of mastery and work out forming process card. In setting out after forming process card to begin die structure design.One die structure design process includes: cavity number and positioning,die structure form design, dynamic model and decide the determination of forming parts size mold, gating system forms and sizes, stripping the sure way to determine, tempering and exhaust system identified, formwork choice to stay above the steps are done, started drawing die structure sketches, according to the concrete size checking injection molding tool and injection molding machine,and the relevant dimensions of verification and calculation process parameters. Carries on the preliminary review after some issues identified and fix, then draw mold assembly drawing, according to total drawings forming parts and all needs processing, and consider working drawing parts machining process of the par.Keywords: Gel bottle cap; Mould design; Cavity; Parting surface; Injection machine1第一章 绪论1.1 我国的模具发展情况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%-70%。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。模具产业进出口规模的迅速增大，一方面是因为我国中低端模具有着较强的竞争力，国际采购商到我国采购的比例逐年增大，另一方面是因为工业发达国家模具生产向我国转移进一步加快。我国模具进口货源地最多的国家地区依次为日本、韩国、德国、台湾省、美国，进口目的地最多的是广东、江苏和上海，其次是天津、北京、辽宁、吉林、福建、山东和浙江。值得指出的是，我国模具产业的结构比例较为合理：冲压模约占 37%，塑料模约占 43%，铸造模约为 10%，锻模、轮胎模、玻璃模等等其他类模具占 10%。与工业发达国家的模具类别比例一致。近年来，随着模具的广泛运用，在机械行业中每年模具的消耗量价值是各种机床设备总价值的 5 倍，巨大的热量损耗与我国现有的节能政策也极为相驳。模具的大量消耗，不仅直接增加了企业成本，同时也因频繁更换模具而导致大量生产线频繁停产，最终造成巨大的经济损失。2总体看来，2012 年我国模具产业进出口规模仍在迅速增长中，呈现出产需两旺势头，专家预计我国模具产业进出口规模仍将持续快速增长。产需两旺的市场环境及良好的发展前景,使得许多企业家和投资者踊跃投资于我国的模具行业。但是，必须看到，虽然我国模具业已有了较大的发展，但就我国整体的国民经济发展速度来讲，模具业发展脚步还是相当缓慢的。由于模具原材料和能源价格大幅上升等原因，去年模具业产品利润统一下滑，为了生存与发展，许多企业都采用了材料切换作为转型发展的重大措施。集群生产具有方便协作、降低成本、扩大市场、利于交流及可享受较为优惠的政策特点，因此 2012 年这一生产方式得到进一步发展。1.2 模具的发展方向在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展。伴随着产品技术含量的不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。1.2.1 我国模具的技术水平经过“十一五”努力，使我国模具水平到 2012 年时进入亚洲先进水平的行列，再经过 10 年的努力，2022 年时基本达到国际水平，使我国不但成为模具生产大国，而且进入世界模具生产制造强国之列。2022 年时的 8 项具体目标：1.模具精度达到0.001mm；模具生产周期比现在缩短 30%左右。2.机床数控化率和 CAD/CAM 技术应用率比现在提高 1 倍。33.骨干企业基本实现信息化管理，通过 ISO9000 等质量管理体系认证.4.高水平模具比例要有较大提高。大型、精密、复杂等技术含量高的中高档模具的比例从目前的约 30%提高到 2012 年的 40%和 2022 年的 50%以上。5.国产模具国内市场占有率从目前不足 80%，2010 年要达到 85%以上，2020 年要达到 90%以上。6.模具出口以 2012 年模具出口 10 亿美元，2022 年模具出口 2530 亿美元为目标.7.要扩大模具标准件的品种，提高其精度，提高生产集中度，实现大规模生产。模具标准件使用覆盖率从目前的约 60%，2022 年的 70%以上。8.模具商品化程度从目前的 45%左右达到 2012 年的 55%和 2022 年的 65%左右。1.2.2 几大热门的模具发展方向1.汽车覆盖件模具冲压模具占模具总量的 40%以上。汽车覆盖件模具主要为汽车配套，也包括为农用车、工程机械和农机配套的覆盖件模具，其在冲压模具中具有很大的代表性，模具大都是大中型，结构复杂，技术要求高。尤其是为轿车配套的覆盖件模具，要求更高，它可以代表冲压模具的水平。此类模具我国已有一定技术基础，已为中档轿车配套，但水平还不高，能力不足，目前满足率只有一半左右。中高档轿车覆盖件模具主要依靠进口，每年花费几亿美元。汽车覆盖件模具水平不高，能力不足，生产周期长已成了汽车发展的瓶颈，极大地影响了车型开发。今后,中高档轿车所需覆盖件模具是重4中之重。争取到 2012 年时中高档轿车及以下水平的汽车覆盖件模具做到可以完全自配，2022 年时除个别特别高档的轿车外，所有汽车覆盖件模具应基本立足国内配套。2.IT 产业模具多工位级进模和精冲模代表了冲压模具的发展方向，精度要求和寿命要求极高，主要为 IT 电子信息产业、半导体精密组件、端子连接器、上网本、手机外壳等配套。IT 模具在国内已有相当基础，并已引进了国外技术设备，个别企业生产的产品已达到世界水平，但大部分企业仍有较大差距，总量也供不应求，进口较多。对于为超大规模集成电路配套、为引线脚 100 以上及间隙 0.2mm 以下的引线框架配套、为精度5mm 以上的精密微型连接件配套、为直径 1.6mm 以下的微型马达铁芯配套及为显像管和电子等配套的精密模具是发展的重中之重。为汽车覆盖件及其他大中型冲压件配套的大型多工位级进模也应重点发展。3.大型及精密塑料模具塑料模具占模具总量近 40%，而且这个比例还在不断上升。塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具，为集成电路配套的精密塑封模具，为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模，为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等，目前虽然已有相当技术基础并正在快速发展，但技术水平与国外仍有较大差距，总量也供不应求，每年进口几亿美元，“十一五”期间应重点发展。4.精密模具标准件5目前国内已有较大产量的模具标准件主要是模架、导向件、推杆推管、弹性元件等，但质量较差，品种规模较少。这些产品不但国内配套大量需要，出口前景也很好，应继续大力发展。氮气缸和热流道元件国内至今无正规的专业厂生产，主要依靠进口，应在现有基础上提高水平，形成标准，并组织规模化生产。5.其他高技术含量的模具占模具总量近 8%的压铸模具中，大型薄壁精密压铸模技术含量高，难度大。镁合金压铸模和真空压铸成形模目前虽然刚起步，但发展前景好，有代表性。子午线橡胶轮胎模具也是发展方向，其中活络模技术难度最大。与快速成型技术相结合的一些快速制模技术及相应的快速经济模具具有很好的发展前景。这些高技术含量的模具在“十一五”期间也应重点发展。1.2.3 我国六大主要措施高新技术蓬勃发展的今天，为保证属高新技术产业的模具工业快速发展，模具行业中许多共性技术也必须更上一层楼，应不断开发和推广应用并积极应用高新技术。主要措施如下：1.开发拥有自主知识产权。适合于我国国情，具有较高水平的模具设计、加工及模具企业管理的软件，不断提高软件的智能化、集成化程度，并推广应用。2.推广应用高速、高精加工技术并研制相应设备。高速高精加工包括高速高精切削加工和高速高精电加工及复合加工等。在未来 15 年左右的时间里，我国机床行业应向模具行业逐步提供适合于模具高速高精加工的相应设备，如有可能，建议开发拥有自主知识产权、精度能达到 0.0001mm 的高精度模具制造设备。63.快速原型和快速经济模具制造新技术的进一步开发、提高和应用。4.大力发展和推广信息化、数字化技术。例如逆向工程、并行工程、敏捷制造技术的研发及推广应用；包括大型级进模及高精密和高复杂性的高技术含量的先进模具三维设计和制造技术的研发；包括冲压工艺设计系统、模具型面设计系统、成形分析系统、模具结构设计系统、模具 CAM 系统和冲压专家咨询系统的车身模具数字化设计制造系统的研发；模具的集成、柔性及自动加工技术和网络虚拟技术等。5.模具制造新工艺、新技术。模具制造的节能、节材技术，模具热处理、表面光整加工和表面处理新技术等。6.高性能模具材料的研制、系列化及其正确选用。1.2.4 中国模具工业发展的几条建议模具是制造业的重要基础装备，它是“无以伦比的效益放大器”。没有高水平的模具，也就没有高水平的工业产品，因此模具技术也成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。正因为模具的重要性及其在国民经济中的重要地位，因此自 1998年 3 月国务院颁布当前产业政策要点的决定以来，模具工业一直被提到很高的位置，国家也给予了一些鼓励和扶持政策。在国家支持下，虽然我国模具产值已是世界第三，但总体水平仍要比工业发达国家落后许多，模具工业在我国仍旧还是幼稚工业，模具进出口逆差每年超过 10 亿美元。随着我国加入 WTO，模具出口前景越来越好，我国模具工业还需发展得更快些，才能适应形势的发展。模具工业要发展得更快些，就需要调动各种积极因素，需要得到各方面的大力支持，其中政府各部门的支持和自7身的努力是最主要的。模具网()CEO、深圳市模具技术学会专家委员罗百辉提出发展模具工业的措施意见和政策建议如下：建议借鉴日本在上世纪六、七十年代的几个振兴法（振兴措施）的制订及实施的经验，针对我国需要振兴的模具等行业，制订我们的法律法规。配合新制订的法律法规，采取政府干预和经济扶持政策，出台相应的政策措施，以立法形式在金融、税收、技改等方面给予支持。鉴于模具产品净增值率高，模具企业增值税税负比机械工业其他行业平均水平高出 1 倍，因此建议减轻模具企业的增值税负担，或继续执行先征后返政策，或降低增值税税率，例如从 17%降为 5%10%。鼓励对发展模具的投资。例如投资模具厂的建设资金可以抵扣企业所得税；对模具企业引进关键设备及生产模具所需的原材料和零配件实行减免进口税来鼓励高新技术及其产品的引进等。目前模具行业产业结构不合理。主要表现在企业组织结构、产品结构、技术结构及进出口结构等方面。“十一五”期间应在有关政策的引导下，采取积极措施进行调整，使之逐步合理化。例如鼓励专业化、商品化生产，鼓励大型、精密、复杂、长寿命模具及模具标准件生产，鼓励主辅分离，使模具生产从附属走向独立。在“十一五”期间，一方面要支持鼓励有条件的地方建设具有较高水平和较大能力的模具生产集聚基地（或叫模具城、模具园区），通过市场化运作，逐步形成地区性的较为配套的模具生产产业链。8另一方面建议以汽车覆盖件模具为主要服务对象，通过积极引导，形成以现有较大实力和较高水平的企业领头的地区性汽车模具制造网络。网络是一个企业联合体，或叫战略联盟，有共同的技术平台，有紧密的协作关系，可按虚拟企业运作，是一个利益的共同体。如果获得成功，2012 年至 2022 年期间可在行业内逐步推广。根据现在国内外发展情况来看，现在已经到了应该将“规模效应”提到议事日程上的时候了。国际上已经有了不少产值超过 1 亿美元的模具企业，最大的模具企业已发展为跨国集团，其年产值高达 40 亿美元（含模具及模具相关产品）。国内已经有了一批年产值超过 1 亿元人民币的企业。这些企业对促进模具行业的发展具有举足轻重的作用。“十一五”期间应该针对发展重点，在国家支持下，有所选择地重点培养一批“领军企业”。为此希望能在国家计划中列入少量的模具重点项目，成为国家专项，并对其实行政策倾斜。9第二章 塑件成型工艺分析2.1 塑件的工艺性分析要想获得合格的塑件，出合理选用塑件的原材料外，还必须考虑塑件的结构先进性。塑件的结构工艺与模具设计有直接关系，只有塑件结构设计满足成型工艺要求，才能设计合理的模具结构，以防止成型时产生气泡、缩孔、凹陷及开裂等缺陷，达到提高生产率和简答成本的目的。在进行塑件结构工艺性设计时必须遵循以下几个原则：(1)在设计塑件时，应考虑原料的成型工艺性，如流动性、收缩率等。(2)在保证使用性能、物理力学性能、电性能、耐化学腐蚀性能和耐热性能等前提下，求力学结构。(3)在设计塑件时应同时考虑其成型模具的总体结构，使模具的总体结构易于制造(4)当设计的塑件外观要求较高时考虑其成型模具的总体结构，应先通过造型，而后逐步绘制图样。2.2 塑件的尺寸精度和表面质量分析2.2.1 尺寸精度分析该产品用于喷雾瓶上,对瓶体起到锁合的作用，其零件外形图如图 2-1，产品精度及表面粗糙度要求为一般精度,但在加工制造过程中要求各部分有一定配合精度关系。产品为大批量生产，故设计的模具要有较高的注塑效率。根据课题要求，采用一模四10腔结构。相对于大塑件可采用相对于小的塑件大的分流道，以达到同时充模的效果。查塑料成型工艺与模具设计中精度等级选用表知聚丙烯的精度等级为 57 级（SJ/T10628-1995） 8，由于该塑件为一般日用品，生产批量大，尺寸精度无特殊要求，所以塑件精度选为 7 级。喷雾瓶瓶盖 2D 效果图如图 2.1，3D 效果图如图 2.2。图 2.1 喷雾瓶瓶盖 2D 效果图图 2.2 喷雾瓶瓶盖 3D 效果图11塑件颜色：无色半透明查塑料成型工艺与模具设计中塑件的尺寸公差表知其主要尺寸公差值 8，塑件基本尺寸及其公差标注如表 2-1。表 2-1 塑件基本尺寸及其公差标注下底圆直径 上底圆直径外圈 内圈 外圈 内圈高度 深度 底厚 壁厚塑件基本尺寸/mm19 17 21 19 26 25 1 1公差数值/mm0.56 0.48 0.56 0.56 0.64 0.64 0.32 0.32从塑件的壁厚看，壁厚均为 1mm，较为均匀，有利于塑件成型。制件壁厚基本均匀，由于该塑件尺寸精度要求一般，对应的模具零件的尺寸精度要求一般，而模具精度一般比塑件精度高 23 个等级，所以模具的尺寸精度取 5 级 8。2.2.2 表面质量分析该塑件要求内外表面光滑，没有缺陷、毛刺，表面粗糙度可取 Ra0.4m。2.3 塑件的结构分析本产品的为圆筒状，壁薄，无色半透明状，底部有排气孔，孔径较小，有底部凸起字符“B14”，塑件外侧表面光滑，塑件本身的斜度是有利于脱模的最佳斜度。由于制品原材料为聚乙烯，故在成型中，对其结构要注意如下事项：12（1）其在成型时流动性较好，充模较快，但易变形，故在推出机构中应选择推件板推出机构，这样可以保证产品形状；（2）PE 材料成型温度在 50-80，对制品成型的结构也会产生影响，故设计了冷却水系统；（3）产品对光滑度有较高要求，在成型中要保证分型面平整，型腔型芯精度合适，避免产生飞边、缺陷；（4）本设计浇口设计在产品的底口外表面，故浇口设计得合理平和，主胶道设计浇口套，防止溢料漏料。2.4 塑件的原材料分析2.4.1 PE 的性能和特点聚乙烯为典型的热塑性塑料，是无臭、无味、无毒的可燃性白色粉末。成型加工的 PE 树脂均是经挤出造粒的蜡状颗粒料，外观呈乳白色。分子量越高，其物理力学性能越好，越接近工程材料的要求水平。但分子量越高，其加工的难度也随之增大。聚乙烯熔点为 100-130C其耐低温性能优良。在-60下仍可保持良好的力学性能，但使用温度在 80110。2.4.2 PE 的成型特点PE 为结晶性原料，吸湿性极小，不超过 0.01，因此在加工前无需进行干燥处理。PE 分子联链柔性好，键间作用力小，熔体粘性低，流动性极好，因此成型时无需太高压力就能成型出薄壁长流程制品。PE 的收缩率范围大，收缩值大，方向性明显，13LDPE 收缩率为 1.22左右，HDPE 收缩率在 1.5左右。因此容易变形翘曲，模具冷却条件对收缩率的影响很大，故应该控制好模具温度，保持冷却均匀、稳定。在室温及低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以冲力强度较差，分子量增大时，冲击强度也随之增大 ，但成型加工性能变差。聚乙烯对紫外线很敏感，查塑料成型工艺与模具设计中热塑性塑料的某些性能表 1，将 PE 的主要性能见表 2-2。表 2-2 PE 的主要性能密度/ gcm 3 0.90.92 成型收缩率/% 1.03.0成型温度/ 160220 熔点/ 220275脆化温度/ -70 热变形温度/ 90105热导率 /W( mK ) 0.150.24 拉伸强度/ MPa 2245弯曲强度 MPa 2540 压缩强度/ MPa 3956断裂伸长率/ 200900 缺口冲击强度/ kJm 2 2.25低温缺口冲击强度/ kJm 2 12 洛氏硬度 r 95105拉伸弹性模量/ MPa 4201060 压缩比 1.921.96与钢的摩擦因数 0.140.34 泊松比 0.32收缩率/% 0.6 粗糙度/m .3 PE 的加工性能（1）PE 为结晶性原料，吸湿性极小，不超过 0.01，因此在加工前无需进行干燥处理。14（2）PE 分子联链柔性好，键间作用力小，熔体粘性低，流动性极好，因此成型时无需太高压力就能成型出薄壁长流程制品。（3）PE 的收缩率范围大，收缩值大，方向性明显，LDPE 收缩率为 1.22左右，HDPE 收缩率在 1.5左右。因此容易变形翘曲，模具冷却条件对收缩率的影响很大，故应该控制好模具温度，保持冷却均匀、稳定。 （4）PE 的软化温度范围较小，且熔体易氧化，因此在成型加工中应尽可能避免熔体与氧发生接触，以免降低塑件质量。（5）PE 制件质地较软，且易脱模，因此当塑件有浅侧凹槽时可以强力脱模。（6）PE 熔体的冷却速度较慢，因此必须充分冷却。模具应该有较好的冷却系统。（7）PE 的成型温度较宽，在流动状态下，温度的少许波动对注塑成型没有影响。（8）PE 的热稳定性较好，一般在 300 度以下无明显的分解现象，对质量没什么影响。2.4.4 PE 的注射工艺条件因 PE 吸水性小，如果储存适当则不需要干燥处理 1。熔化温度：220275 ，不要超过 275。料筒温度：180275 ，一般取 240。喷嘴温度：因喷嘴温度略低于料筒的最高温度，所以取 220250模具温度：4080 ，建议使用 50，结晶程度主要由模具温度决定。15注射压力：15001800bar，可大到 1800bar。保压压力：为注射压力的 80%。熔胶背压：可取 5bar。注射速度：通常使用高速注塑可以使内应力及变形减小到最小。如果制品表面出现了缺陷那么应该使用较高温度下的低速注塑。所有注射工艺条件在试模时可做适当调整。2.5 注射机型号的选择注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因而需要为注射模选择合适的注射机。注射机的型号主要是根据塑件的外形尺寸、质量大小及型腔数量和排列方式来确定的。塑料注射机选用的总原则是技术上先进，经济上合理，确保产品质量。因该塑件为一般性塑料制品，又要求具有较高的自动化程度，因此选用卧式塑料螺杆式注射机 6。2.5.1 注射量的计算在一个成型周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量或质量应该是塑件和浇注系统两部分容量或质量之和，即 ，1jV=+计算得该塑件的体积为 ，此时浇2211rrh10.5213r 9.rd-=6(r-)d=.4cm（ ）注系统凝料的体积未知，可按塑件体积的 0.6 倍进行估算因此根据初步设计，该塑件模具采用一模四腔的布局结构，因此可以算出一次注射成型所需的塑料原料的体积为，采用一模四腔，见图 2.3 所示 3V=1.6.24=1.987cm16图 2.3 一模四腔所以总体积 ，3V=41.9872=.4cm总因 PE 密度常取 0.9g/cm3，故一次注射成型所需的塑料原料的质量为。m=r7.9480.71539g总 总2.5.2 初选注射机型号根据上述结果，查阅模具设计手册， 3初步选定为螺杆式注射机：SZ-25/20 ，其有关参数见表 2-3 所示。17表 2-3 SZ-25/20 型注塑机的主要技术参数额定注射量/cm3 25 喷嘴伸出量/mm 20螺杆直径/mm 25 锁模力/kN 20注射压力/MPa 200 模板行程/mm 210注射速率/（g s-1）35 模具最大厚度/mm 220塑化能力/（kgh-1）13 模具最小厚度/mm 110注射方式 螺杆式 顶出行程/mm 55结构型式 卧式 合模方式 液压-机械定位孔直径/mm 55 电动机功率/kw 7.5螺杆转速/(r/min) 0220 喷嘴球半径/mm 10定位孔深度/mm 10 顶出力/kN 6.7外形尺寸（LWH ）/(mmm) 拉杆间距（HV）/(mmmm)24218718第三章 分型面选择及浇注系统计3.1 分型面的选择如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、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比较。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：（1）分型面应选择在制品的最大截面处，无论塑件以何形式布置，都应将此作为首要原则；（2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；（3）有利于保证塑件的精度要求；（4）尽可能满足塑件的外观质量要求，分型面上型腔壁面稍有间隙，就会产生飞边；（5）便于模具加工制造，在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便；（6）对成型面积的影响，尽量减少制品在合模方向上的投影面积,以减小所需锁模力；（7）对排气效果的影响，尽可能有利于排气；（8）对侧向抽芯的影响（本塑件没有抽芯）。该产品为塑料瓶盖，外形表面质量要求较高，选择分型面时，根据分型面选择原则，要求尽量不影响塑件外观质量，便于清除毛刺及飞边，有利于排除模具型腔内的气体，分模后塑件留在动模侧，便于取出塑件等因素，分型面（图 3.1 所示）应选择19在塑件外形轮廓最大处即制品的开口处。图 3.1 产品的分型面3.2 浇注系统的设计所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。其作用是使塑料平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外行轮廓清晰的塑件。因此，浇注系统十分重要。浇注系统一般可分普通浇注系统和无流道浇注系统两类。本设计采用普通的浇注系统，它一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。 5流道及浇口位置的选择应遵循以下原则：（1）设计浇注系统时，流道应尽量少弯折；（2）应考虑模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线成对称布置；（3）设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留痕迹；（4）在设计浇口时，避免塑件熔体直接冲击小直径型芯及嵌件，以免产生弯曲、折断或移位；（5）一模多腔时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具内；（6）在满足成型排气良好的前提下，要选取最短的流程，这样可以缩短填充时间；（7）能顺利地引导塑料熔体填充各个部位，并在填充过程中不致产生塑料熔体涡流、紊流现象，使型腔内的气体顺利排出模外；（8）在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时间及成型周期；20（9）浇口的位置应保证塑件熔体顺利流入型腔；（10）尽量避免使塑件产生熔接痕，或使熔接痕产生在塑件不重要的位置。3.2.1 主流道的设计主流道的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度及填充时间，必须使熔体的温度降低和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最“远”位置的能力。在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为 26 。本次课程设计中模具锥角取 29。1）主流道小端直径根据注射机的型号可以知道，注射机的喷嘴孔的直径为 2mm，以此为依据，主流道小端直径 d=2mm+（0.51）mm=3mm。2）主流道的球半径主流道的球半径 SR=10+（12）mm=12mm。3）球面配合高度球面配合高度为 35,取 H=（1/32/5）12=3mm，4）主流道长度主流道长度 L，L=50mm。5）主流道锥度主流道锥角一般应在 2 6，由于 pp 的流动性很好 ,取 =2。6）主流道大端直径主流道大端直径 D=d+2Ltg（/2 ）4.75mm 。7）主流道大端倒圆角21倒角 D/8 0.59mm。根据以上数据和注射机的有关参数，设计出带防止漏料、溢料的浇口套主流道，如图 3.2。图 3.2 主流道示意图3.2.2 分流道的设计分流道的截面尺寸要视其塑件的大小、壁厚、塑料品种、注射速度、熔体流量、材料特性、粘度以及分流道的长度等因素而定，排布如图 3.3 所示。图 3.3 分流道示意图原材料为 PE，考虑到其流动性和加工，采用半圆形断面分流道，这种流道比表面22积最小，故热量散失小，阻力亦小，延长了浇口冻结的时间。推荐的直径范围为212mm，本设计的材料 PE 是流动性很好的材料，所以可以取到很小的直径，采用直径为 4mm。分流道的截面尺寸应根据塑件的成形体积、塑件壁厚、塑件形状、所用塑料的工艺性能、注射速率以及分流道的长度等因素来确定 10。分流道的截面尺寸设计必须首先分析分流道的排布。分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，该模具为一模四腔，平衡式布置。平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料平衡。因此各个型腔的浇口尺寸也可以相同，达到各个型腔均衡地进料。分流道的长度一般取主流道大端直径的 12.5 倍。本设计取分流道的总长度 L=9mm分流道的直径为 4mm，总分道的体积 V=2(0.2)3.6=0.904cm。3.2.3 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大，浇口的主要作用为：1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；2）易于切除浇口凝料；3）对于多型腔的模具，用以平衡进料。浇口的位置对制品质量有直接影响，在确定浇口位置时需遵守以下几个原则：1、浇口应尽量开设在塑件截面最厚处，这样，浇口处冷却较慢，有利于熔料通23过浇口往型腔中补料，故不易出现凹陷等缺陷。2、浇口的位置应使熔料的流程最短、流向变化最小，能量损失最小，一般浇口处于塑件中心处效果较好。3、浇口位置应开设在正对型腔壁或粗大型芯的位置，使高速熔料流直接冲击在型腔或型芯壁上，从而改变流向、降低流速，平稳地充满型腔，可消除塑件上明显的熔接痕，避免熔体出现破裂。4、浇口的数量切忌过多，若从几个浇口进入型腔，产生熔接痕的可能性会大大增加，如无特殊需要，不要设置两个以上浇口。5、浇口位置应使熔料流从主流道到型腔各处的流程相同或相近，以减少熔接痕的产生。6、浇口的位置应避免引起熔体断裂的现象，当小浇口正对着宽度和厚度很大的型腔时，高速熔料流通过浇口会受到很高的剪切应力，由此产生喷射和蠕动等熔体断裂现象。而喷射的熔体易造成折叠，使制品上产生波纹痕迹。7、塑料熔体在通过浇口高速射入型腔时，会产生定向作用，浇口位置应尽量避免高分子的定向作用产生的不利影响，而应利用这种定向作用对塑件产生有利影响。8、在确定一种模具的浇口位置和数量时，须校核流动比，以保证熔体能充满型腔，流动比是由总流动通道长度与总流动通道厚度之比来确定。其充许值随熔体的性质、温度、注射压力等不同而变化。9、对于圆环形塑件，浇口应安置在切向，可减少熔接痕，提高熔接部位强度，并有利排气。24上述浇口位置的选择原则，在应用时可能会产生矛盾，这时需根据实际情况灵活处理。本产品为一塑料瓶盖，一般情况下可以采取点浇口或直接浇口，但由于 PE 是切敏性材料，所以不适宜采用点浇口。而直接浇口只适宜于单型腔模，本设计采用一模四腔。综上点浇口和侧浇口两种浇口形式的优缺点，我们选择了最为常用的侧浇口（见图 3.4）。这种浇口形式主要有以下优点：一是塑件表面无浇口痕迹，并且外表面无明显的熔接痕，所以外观质量较好。二是浇口的位置和数量可视塑件的质量而增加、减少或改变浇口的位置、模具修改也比较方便。三是在塑件顶出的同时，浇口剪断并脱落，可节省去毛刺工序，并有得于机床自动化。浇口结构尺寸可由经验公式可知，浇口深度 h = 0.52.0mm，长度L=0.52mm。浇口宽度 （n 为材料系数，A 为制件的外表面积）W=30PE 的材料系数取 0.7，本产品的外表面积 A=29.93cm则 W=0.127cm,取 1.2mm。25图 3.4 侧浇口3.2.4 冷料穴的设计冷料穴位于主流到正对面的动模板上，或者在分流道的末端。其作用是收集熔体前锋的冷料，防止进入型腔而影响塑件的质量。冷料穴一般有两种，一种是专门用来收集储存冷料的；另一种是既有储存冷料又兼有拉出主流道冷凝料功能的 7。本设计我们选取兼有拉出主流道冷凝料功能的冷料穴，见图 3.5。图 3.5 冷料穴26第四章 成型零件的设计计算4.1 成型零件工作尺寸的计算模具制造公差占塑件总公差的三分之一左右：z=/3,小批量生产时，c 取小值，甚至可以不考虑。本次塑件的原料是聚乙烯（PE）材料，PE 材料是一种收缩率范围较小的塑料，因此成型零件的尺寸按照平均值法计算。已知 PE 的收缩率为 0.6% ,故可以得到 PE 的平均收缩率为： 2.0%。塑件图见图 4-1（含尺寸）。图 4-1 产品塑件图对于收缩范围较小的塑料品种,一般取平均收缩率,平均收缩率。maxinS(+)2=(3.01)2.%1、型腔径向尺寸大端尺寸:0.56+ +0.1873cp0L(S)-=(12.0)-=244zms小端尺寸: 00cp .56-.187-33l=(1)9(.%)9zs-2、型芯径向尺寸27大端尺寸:0.56+ +0.1873cp03L=(1S)-=19(2.0%)-=944zms小端尺寸: z 00scp- .48-.16-3l()7(.)3、型芯深度尺寸 z0 00- .64-.213-322h=(1+S)=5(1+.0%)=59mscp4、型腔高度尺寸 z 0.64+ +0.2133cp022H=(1S)-=6(1.0)-=93ms 4.2 模仁尺寸的确定采用经验数据法，该瓶盖的最大外轮廓尺寸大约为 21.0mm，高度尺寸为26mm。采用一模四腔，中心对称式排布。由之前的设计可知分流道的直径是4mm，封胶厚度取 2mm，由这些数据可以初步定出两个型腔中心的水平距离是43mm。此外，在内模模具型腔的四周还要布置冷却水道，在布置冷却水道的时候，还要注意要为内模螺丝预留位置，因为如果内模螺丝与水道的距离太近就会导致冷却水道在使用的过程中爆裂。在这里我们设计，内模螺丝的直径8mm，符合要求。同时，冷却水道到型腔的壁厚的距离应为冷却水孔直径的12 倍，水孔直径一般为 512mm，到内模边缘的壁厚取 10mm。型腔顶部到内模顶部的厚度一般按经验取砸 2530mm，这里取 26mm，型腔底部到内模底部按经验可取 16mm。这样整个内模的尺寸就基本定下来了，经过部分调整取整之后得到内模的最后尺寸为 85mm(B)85mm(L)40mm(H)，经各项检验及测试符合要求。4.3 模具型腔的布局对于一模多腔的模具型腔布置，在保证浇注系统分六道的流程短，模具结构紧凑，模具能够正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称，均匀，取件方便。该模具采用一模四腔，型腔均匀布置在型腔板两侧。如图 4.2 所示：28图 4.2 模具型腔布局示意图4.3.1 型腔的设计模具的型腔采用整体式型腔。放在定模板一侧，主要是从节省优质模具钢材料、方便热处理、方便日后更换维修等方面考虑。整体式型腔是直接加工在型腔板上的，有较高的强度和刚度，使用中不宜发生变形。该塑件尺寸较小，且形状较简单，型腔加工容易实现，可采用整体式结构。型腔结构图如图 4.3所示：29图 4.3 型腔示意图4.3.2 型芯的设计型芯结构设计也应采用整体式。成型塑件内壁大型芯（见图