洗發(fā)水瓶蓋的注射模具設(shè)計(jì)-注塑模說明書

洗發(fā)水瓶蓋的注射模具設(shè)計(jì)-注塑模說明書,洗發(fā)水,瓶蓋,注射,模具設(shè)計(jì),注塑,說明書,仿單 洗發(fā)水瓶蓋注射模設(shè)計(jì) 摘 要 針對(duì)洗發(fā)水瓶蓋的設(shè)計(jì)過程是創(chuàng)造性勞動(dòng)的過程，洗發(fā)水瓶蓋的設(shè)計(jì)按科學(xué)程序 進(jìn)行，此論文設(shè)計(jì)包括課題調(diào)研、擬定設(shè)計(jì)方案，總體設(shè)計(jì)，零部件設(shè)計(jì)、技術(shù)資料 校核、裝配圖繪制。 根據(jù)洗發(fā)水瓶蓋的工藝要求。對(duì)塑件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析，對(duì)于不規(guī)則實(shí)體，可以利 用UGNX4實(shí)現(xiàn)體積計(jì)算。對(duì)于復(fù)雜塑件可利用UGNX4進(jìn)行三維數(shù)據(jù)建模，進(jìn)行結(jié)構(gòu) 分析、塑件體積與重量計(jì)算，并對(duì)塑件進(jìn)行了注射模設(shè)計(jì)。模具一模四腔、點(diǎn)澆口、 三板模、模外定距分型，具有結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，操作方便，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。 型腔壓力梯度均勻，不會(huì)出現(xiàn)滯流、溢料等質(zhì)量缺陷，流體外表溫度分布較均勻，表 面質(zhì)量能夠得到保證。 關(guān)鍵詞：模具一模四腔；點(diǎn)澆口；三板模；模外定距分型；校核 1 目 錄 摘 要 .1 目 錄 .2 1 塑件三維圖形分析 .5 1.1 三維數(shù)據(jù)圖形.5 1.2 塑件成型分析 .6 2 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 .6 2.1 塑件原材料的成型特性分析 .6 2.2 PP 成型性能 .6 3 塑件的材料成型工藝及結(jié)構(gòu)工藝性 .7 3.1 注塑材料成型工藝.7 3.2 塑件的尺度精度分析 .7 3.3 塑件表面質(zhì)量分析 .8 3.4 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 .8 4 塑件的生產(chǎn)批量 .8 5 初選注射機(jī) .8 5.1 計(jì)算塑件體積或重量 .9 5.2 根據(jù)塑件本身的幾何形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)目 .9 5.3 確定注射成型的工藝參數(shù) .9 5.4 確定模具溫度及冷卻方式 .9 5.5 確定成型設(shè)備.10 6 分型面及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .10 6.1 分型面的選擇 .10 6.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .11 6.2.1 主流道和定位圈的設(shè)計(jì) .11 6.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .13 7 模具設(shè)計(jì)方案論證 .13 7.1 型腔布置 .13 2 7.2 成型零件的結(jié)構(gòu)確定 .14 7.2.1 凹模設(shè)計(jì) .14 7.2.2 凸模設(shè)計(jì) .14 7.3 導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .15 7.4 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .15 8 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .15 8.1 成型零件的成型尺寸 .15 8.2 模具型腔壁厚的確定 .16 8.2.1 按強(qiáng)度條件計(jì)算 .17 8.2.2 型腔底板厚度的計(jì)算 .17 8.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .19 8.4 標(biāo)準(zhǔn)模架的確定 .20 8.4.1 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .20 8.4.2 模架材料的選用 .21 9 成型設(shè)備的校核計(jì)算 .21 9.1 注射機(jī)注射壓力校核 .21 9.2 注射量的校核 .21 9.3 鎖模力的校核 .21 9.4 安裝尺寸的校核 .22 9.5 推出機(jī)構(gòu)的校核 .22 9.6 開模行程的校核 .22 結(jié)束語 .23 致 謝 .25 參考文獻(xiàn) .26 3 基于 UGNX 的洗發(fā)水瓶蓋注射模設(shè)計(jì) 引言 由于洗發(fā)水行業(yè)的高速發(fā)展，使PET瓶的需求不斷擴(kuò)大，因而其洗發(fā)水瓶蓋的需求 數(shù)量十分龐大。雖然洗發(fā)水瓶蓋體積不大，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，有螺紋結(jié)構(gòu)；同時(shí)還有 一些嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo)，如密封性能、開啟扭矩、線上封蓋性能等。因此，要生產(chǎn)出合 格的洗發(fā)水瓶蓋，對(duì)模具有很高的精度要求，特別是1模多腔模具，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制 作精度高，目前少有國(guó)產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)模具，多數(shù)模具從國(guó)外高價(jià)進(jìn)口。為此，我們采用熱 流道技術(shù)，使用優(yōu)質(zhì)模具材料以及新型表面處理技術(shù)，借助CADUG技術(shù)，針對(duì)洗發(fā)水 瓶蓋4腔注塑模具進(jìn)行設(shè)計(jì)研制，采取數(shù)控機(jī)床加工，使得洗發(fā)水瓶蓋4腔注塑模具實(shí) 現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。 論文設(shè)計(jì)的模具是針對(duì)國(guó)產(chǎn)注塑機(jī)的生產(chǎn)能力而設(shè)計(jì)的，生產(chǎn)能力為23 000只 時(shí)，1模4腔，模具設(shè)計(jì)使用壽命為100萬次。本文設(shè)計(jì)模具的生產(chǎn)對(duì)象是洗發(fā)水瓶蓋， 其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。蓋子內(nèi)有一圈密封環(huán)和內(nèi)螺紋，洗發(fā)水瓶蓋性能上要求密封和滿足一定 的開啟力矩由于洗發(fā)水瓶蓋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，保證順利脫模是模具設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。為保證足 夠的型腔數(shù)，在充分利用塑件特性的基礎(chǔ)上，制品的內(nèi)螺紋脫模采用直接推出強(qiáng)制脫 模。模具成型部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了考慮塑件成型和塑件脫模的可靠性外，還要考慮模 具零件的加工性能。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須保證其有足夠的強(qiáng)度與剛度，足夠的位置精 度與尺寸精度，足夠的硬度與耐磨性，良好的拋光性能與耐腐蝕性，而且還要有良好 的加工性能與熱處理性能。 動(dòng)模型芯設(shè)計(jì)成整體嵌入式，分成4個(gè)型芯(螺紋型芯、中型芯小型芯、頂桿型芯)。 其中螺紋型芯與中型芯相對(duì)固定，其余型芯之間都有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。注塑成型瓶蓋時(shí)，需 要2次脫模運(yùn)動(dòng)才能順利完成整個(gè)工作過程。 4 1 塑件三維圖形分析 根據(jù)洗發(fā)水瓶蓋的三維圖圖樣可以看出洗發(fā)水瓶蓋是復(fù)雜且不規(guī)則的圖形，則復(fù) 雜的塑件可通過計(jì)算三維建模幫助理解其幾何形狀。 1.1 三維數(shù)據(jù)圖形 如圖形所示塑件是一種洗發(fā)水瓶蓋，形狀不規(guī)則，外觀比較嚴(yán)格，材質(zhì)為 PP+GF20%, 生產(chǎn)類型批量生產(chǎn)，年生產(chǎn)量為 100 萬件。塑件緊固時(shí)，不宜松動(dòng)，小蓋折合處成型 時(shí)不宜太薄或太厚，應(yīng)具有足夠的耐折和易折性，中間連接薄片不應(yīng)太長(zhǎng)，要保證小 蓋扣上后表面無拱形，吻合性好。 圖 1 圖 2 圖 3 5 1.2 塑件成型分析 塑件除表面要求沒有缺陷、飛邊，內(nèi)部不得有導(dǎo)電雜質(zhì)外，塑件的所有尺寸都未 注公差，根據(jù)常用材料塑件公差等級(jí)(GBT 14486-1993)進(jìn)行選取，可選聚丙烯PP的 未注公差尺寸等級(jí)為ITl0級(jí)。塑件內(nèi)部結(jié)構(gòu)成型較困難，原因如下： 內(nèi)部結(jié)構(gòu)整體位置將決定與洗發(fā)水瓶身裝配后洗發(fā)水瓶蓋和洗發(fā)水瓶身的外觀。 瓶蓋內(nèi)部結(jié)構(gòu)與瓶I=I內(nèi)接1：3處較薄，且直徑和高度應(yīng)保證裝配后能伸進(jìn)瓶 口并脹緊內(nèi)壁，起到密封作用。 瓶蓋是采用脹形(內(nèi)肋)鎖扣在瓶口外肋上，瓶蓋內(nèi)肋所在的圓壁其對(duì)稱處有開 口，起瓶蓋鎖扣時(shí)圓壁彈性脹開的作用，瓶蓋內(nèi)肋在模具型芯上加工困難(模芯圓柱面 對(duì)稱處有凸起)。 2 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 2.1 塑件原材料的成型特性分析 注塑成型的材料：即塑料，它原材科為樹脂也可以是加有各種添加劑混臺(tái)物， 性能和注塑條件息息相關(guān)。在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)需要確定注塑材料后根據(jù)此材料的各種 物理、化學(xué)、力學(xué)性能束確定各種物理參數(shù)大小，保證生產(chǎn)出臺(tái)格產(chǎn)品，塑料總體具 有如下性能：具有良好的收縮性、流動(dòng)性、熱性能和冷卻速度，好的吸濕性。 洗發(fā)水瓶蓋材料分析：塑件材料為PP（聚丙烯）外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透 明更輕，是無色、無味、無毒。密度僅為0.9-0.91g/cm，它不吸水，光澤好，易著色。 熔點(diǎn)為164-170，比容小，強(qiáng)度、剛性、硬度、耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯，可在 100左右使用具有優(yōu)良的耐腐蝕性和良好的高頻絕緣體，不受濕度影響，其缺點(diǎn)低溫 變脆低溫使用溫度達(dá)-15，低于-35時(shí)會(huì)脆裂不耐磨，易老化。PP適用于制作 一般的機(jī)械零件，耐腐蝕性零件和絕緣零件。 2.2 PP 成型性能 1 結(jié)晶體，吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長(zhǎng)期與熱金屬接觸易發(fā)生分解 2 流動(dòng)性極好溢邊值0.03mm左右，但成型收縮范圍和收縮值大，易發(fā)生 縮孔、凹痕、變形，方向性強(qiáng)。 3 冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，并注意成型溫度，料溫度， 方向性明顯，低溫高壓時(shí)尤其明顯，模具溫度低于50時(shí)，塑件無光澤，易產(chǎn)生熔接 6 不良、流痕，90以上易發(fā)生翹曲變形。 4 塑件壁厚須均勻，避免缺口、尖角，以防應(yīng)力集中。 3 塑件的材料成型工藝及結(jié)構(gòu)工藝性 3.1 注塑材料成型工藝 注塑材料成型工藝條件包含溫度控制、壓力的控制和時(shí)間。而這三者對(duì)塑料制品 質(zhì)量具有非常重要影響。降低溫度時(shí)，需要提高壓力以保證塑料進(jìn)入型腔，溫度過低 熔料難以注滿型腔；溫度過高塑料易于降解；注射壓力過高產(chǎn)品易產(chǎn)生飛邊，壓力過 低注塑易出現(xiàn)短射，設(shè)計(jì)過程中必須結(jié)合實(shí)際特點(diǎn)來確定三者之間關(guān)系。完成一次注 射成型周期過程中在保證質(zhì)量的前提下，盡量縮短成型周期的時(shí)間，其中以注射時(shí)間 和冷卻時(shí)間最為重要，它們對(duì)制品質(zhì)量有很大的直接作用。注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就 是對(duì)型腔中材料的壓力時(shí)間，在整個(gè)注塑時(shí)間占有較大的比例，保壓時(shí)間的大小對(duì)制 品的尺寸精度具有決定性影響。通常依賴澆口和流道的結(jié)構(gòu)形式以及模溫和料溫的因 素。冷卻時(shí)間主要決定于之間的厚度和塑料的性能等因素。冷卻時(shí)間的終點(diǎn)以模件脫 模時(shí)不引起變動(dòng)為宜。 3.2 塑件的尺度精度分析 該塑件的尺寸精度元特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按MT5級(jí)精度查取公差， 塑件上主要尺寸的公差要求見下表 表 3-1 洗發(fā)水瓶蓋塑件主要尺寸的公差要求 塑件標(biāo)注尺寸 塑件尺寸公差 76 65 38 37 23 1 外 型 尺 寸 26 內(nèi) 型 尺 寸 22 7 續(xù)表 3-1 小 =25 20 6 10.8 3.8 26 3.3 塑件表面質(zhì)量分析 對(duì)該塑件表面要求外觀光潔，色彩艷麗，不允許有成型斑點(diǎn)和熔接痕，Ra為 0.4m，而內(nèi)便面沒有特殊要求，內(nèi)表粗糙度Ra可取值為3.2m。 3.4 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 從圖形上看，該塑件外形為不規(guī)則形狀，圓角過渡且無尖角存在，壁厚均勻， 且符合最小壁厚要求（0.85mm，最小壁厚，塑件壁厚1mm） 塑件型腔較大，有尺寸不等的孔。9、7.6，6，他們均符合最小孔徑要 求。 在塑件一側(cè)有一個(gè)6的孔，中間內(nèi)部有內(nèi)凸，要考慮側(cè)向分型抽芯裝置。 為使塑件順利脫模，可在塑件內(nèi)部增設(shè)301的拔模斜度。 在塑件內(nèi)有內(nèi)凸，且內(nèi)凸有M261.5的螺紋孔，查塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)與資料匯 編中表6-1可知螺紋牙型強(qiáng)度足夠，在推薦選用的范圍內(nèi)，PP為軟塑料，螺紋可強(qiáng)制 脫模成型，但要注意為了防止螺紋孔最外圍的螺紋崩裂或變形。螺紋結(jié)末端應(yīng)有 0.20.8mm的臺(tái)階，始末的螺紋應(yīng)漸變結(jié)束，有l(wèi)=8mm的過渡長(zhǎng)度，該塑件頂部有 3.8mm的臺(tái)階，在端部臺(tái)階未流出，在設(shè)計(jì)型芯時(shí)應(yīng)注意該處結(jié)構(gòu)。 綜上所述，該塑件可來用注射成型加工。 4 塑件的生產(chǎn)批量 塑件的生產(chǎn)類型對(duì)注射模具結(jié)構(gòu)，注射模具材料使用均有重要的影響，該塑件產(chǎn) 量達(dá)100萬件，生產(chǎn)類型屬于批量生產(chǎn)，可以考慮采用一模多腔、快速脫模以及成型周 期不宜太長(zhǎng)的模具，同時(shí)模具造價(jià)要適當(dāng)控制。 5 初選注射機(jī) 8 5.1 計(jì)算塑件體積或重量 通過三維造型可獲得不規(guī)則瓶蓋的體積為 ，PP的密度為 。341.6cm 3/90.cmg 所以塑件的質(zhì)量 。gw79.541690. 5.2 根據(jù)塑件本身的幾何形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)目 型腔數(shù)量的確定：型腔數(shù)量主要是根據(jù)塑件的質(zhì)量、投影面積、幾何形狀(有無抽 芯)、塑件精度、批量大小以及經(jīng)濟(jì)效益來確定。這些條件相互制約的，在確定設(shè)計(jì)方 案時(shí)須進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證滿足其主要條件的要求。 由于該模具為不規(guī)則模型，塑件內(nèi)側(cè)有內(nèi)凸，一側(cè)有短形連接，外表面有高光潔 要求，不易采用太多型腔數(shù)目，所以考慮采用一模四腔，型腔平衡布置在型腔板四方， 以方便側(cè)抽實(shí)現(xiàn)，澆口排列和模具平衡。 5.3 確定注射成型的工藝參數(shù) 根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和PP的成型性能，查有關(guān)資料初步確定塑件的注射成型工 藝參數(shù)： 表 5-1 洗發(fā)水瓶蓋(PP材料)塑件的注射成型工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 內(nèi)容 工藝參數(shù) 內(nèi)容 溫度：80100 注射時(shí)間 2060 預(yù)熱和干燥 12h 高壓時(shí)間 03 后段 160180 冷卻時(shí)間 2090 中段 180200 成型時(shí)間/S 總周期 50160 料筒溫度 / 前段 200220 螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min） 48 噴嘴溫度/ 模具溫度/ 8090 注射壓力/MPa 70100 后處理 5.4 確定模具溫度及冷卻方式 PP為非結(jié)晶型塑料，流動(dòng)性中等，因此在保證順利脫模的前提下應(yīng)盡可能降低模溫， 以縮短冷卻時(shí)間，從而提高生產(chǎn)率，所以模具應(yīng)考慮采用適當(dāng)?shù)难h(huán)水冷卻，成型模 9 具溫度控制在8090。 5.5 確定成型設(shè)備 由于塑件采用注射成型加工，使用一模四腔分布，因此可計(jì)算出一次注射成型過 程所用塑料量為： 。g23.4%0769.5.4廢 料wW 根據(jù)以上一次注射量的分析以及考慮塑料品種、塑件結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)批量及注射工藝 參數(shù)，注射模具尺寸大小等因素，參考設(shè)計(jì)手冊(cè)初選：XS-ZY-300型螺桿式注射機(jī)。 表 5-2 XS-ZT-300型注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 序號(hào) 主要技術(shù)參數(shù) 參數(shù)數(shù)值 1 最大注射量/cm 3 320 2 注射壓力/MPa 125 3 鎖模力/kN 1400 4 動(dòng)、定模模板最大安裝尺寸/（mmmm） 520620 5 最大模具厚度/mm 355 6 最小模具厚度/mm 130 7 最大開模行程/mm 340 8 噴嘴前端球面半徑/mm 12 9 噴嘴孔直徑/mm 4 10 定位圈直徑/mm 125 6 分型面及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6.1 分型面的選擇 分型面應(yīng)選在塑件的最大截面處：這樣的設(shè)計(jì)不影響注塑件外觀質(zhì)量和美觀。尤 其是對(duì)外觀有明確要求的塑件，更要注意分型面對(duì)外觀的影響。考慮方面主要是有利 于保證塑件精度要求、有利于模具加工要求(特別是型腔加工)、有利于澆注系統(tǒng)、排 氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)置要求。便于塑件的脫模、盡量使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模一邊(有 的塑件需要定模推出的例外） ，盡量減小塑件在合模平面上的投影面積、以減小所需鎖 模力的要求。能便于注塑件中的嵌件安裝、長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開模方向要求。 不論塑件的結(jié)構(gòu)如何以及采用何種設(shè)計(jì)方法，都必須首先確定分型面，因?yàn)槟＞?10 結(jié)構(gòu)很大程度上取決于分型面的選擇，為保證塑件能順利分型，主分型面應(yīng)首先考慮 在塑件外形的最大輪廓處，為保證塑件取出方便，且毛刺飛邊的清除也較容易，因此 選擇圖形下表面為分型面： 圖 4三維分型面 6.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)由塑件的型腔、流道、澆口杯和冷料穴組成。從注塑機(jī)噴嘴至模具型腔 的熔融樹脂流路稱之為流道，澆口杯主要作為承儲(chǔ)流動(dòng)的塑料物體作用。 考慮到塑件的外觀要求較高，外表面不允許有成型斑點(diǎn)和熔接痕，以及一模四腔 的布置，PP對(duì)剪切速率較為敏感等因素，澆口采用方便加工修整，凝料去除容易且不 會(huì)有塑件外壁留下痕跡的側(cè)澆口，模具采用單分型面結(jié)構(gòu)兩板模，模具制造成本比較 容易，控制在合理的范圍內(nèi)。 6.2.1 主流道和定位圈的設(shè)計(jì) 主流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括主流道板設(shè)計(jì)、澆口選擇、噴嘴選擇等。這里以主流道板的 設(shè)計(jì)為例進(jìn)行說明。對(duì)主流道板的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：保證均勻地填充每個(gè)型腔； 保證熔體在流動(dòng)過程中壓力損失盡量?。辉谌垠w流動(dòng)過程中，保持恒定的溫度，以防 止熔體黏度改變，甚至因溫度過高而發(fā)生降解；排除“死角” ，以防止熔體在流道內(nèi)滯 留；盡量低的能量損耗；主流道板和模具間良好的絕熱，以利于控制溫度；盡量短的 預(yù)熱時(shí)間；主流道板和噴嘴之間無泄漏；易于清洗，以便于換色；耐用，更換加熱元 件方便。 11 圖 5主流道分析圖 主流道采用交口套。因塑件為大批量生產(chǎn)，主流道采用了交口套，澆口采用點(diǎn)澆 口，為了使?jié)沧⒛媳阌趶慕豢谔字腥〕?，主流道末端放置成一個(gè)燕尾槽形狀作為拉 料用，澆口采用直接點(diǎn)澆口，截面形狀為柱形。 查詢資料得XS-ZY-300型注射機(jī)與噴嘴的有關(guān)尺寸，噴嘴前端球面半徑sR 0=12mm噴 嘴孔直徑d 0=4mm，定位圈直徑125mm，為保證模具主流道與噴嘴的緊密接觸避免溢料。 主流道與噴嘴的關(guān)系為： ， 因此取主流道球面半徑sP=14mm,主210sRSP5.0d 流道的小端直徑d=4.5mm。 圖 6交口套 定位圈是安裝模具時(shí)做定位用的，查資料得XS-ZY-300型螺桿式注射機(jī)的定位圈直 徑為125mm，一般定位圈高出定模板表面510mm，由于交口套與定位圈均屬于注射 模的通用件，所以設(shè)計(jì)者應(yīng)盡量采用推薦的交口套和定位圈。 查詢塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)與資料匯編中表8-15可得出此論文中所需要的定位圈。 12 圖 7 定位圈 根據(jù)塑件的外觀要求及型腔分布情況，從塑件的底部側(cè)中部進(jìn)料去除凝料時(shí)不會(huì) 在塑件的外壁留下澆口痕跡，不影響塑件的外觀。 在生產(chǎn)洗發(fā)水瓶蓋時(shí)要求設(shè)計(jì)的分流道能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充 狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動(dòng)過程中壓力損失及熱量損失 盡可能的小，能講塑件熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。 6.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 冷卻系統(tǒng)是直接影響注塑制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要因素，模具冷卻裝置的設(shè)計(jì) 與使用冷卻介質(zhì)、冷卻方法有關(guān)。本模具設(shè)計(jì)是用純水來冷卻。純水冷卻展為普遍。 因?yàn)樗臒崛萘看?、傳熱系?shù)大、成本低廉。水濘就是在模具型腔周圍和型芯內(nèi)開設(shè) 冷卻水回路。使純水或者冷凝水在其中循環(huán)帶走熱量維持所需的溫度。冷卻回路的 設(shè)計(jì)應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)能充分吸收成型塑件所傳導(dǎo)的熱量，使模具成型表 面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi)。而且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng) 暢通無滯流位。但在冷卻水回路開設(shè)時(shí)，受到模具上備種孔(頂桿孔、型芯孔、鑲件 接縫等)的限制。所以要按理想情況進(jìn)行設(shè)計(jì)較團(tuán)難，必須根據(jù)模具的具體特點(diǎn)靈活地 設(shè)置冷卻回路。因此在本設(shè)計(jì)造型中我使用的是直流循環(huán)式的冷卻回路，考慮到動(dòng)定 模很小無法在其上開設(shè)冷卻回路且此設(shè)計(jì)的散熱要求不是很高，因而將冷卻水道分布 設(shè)置在定模板和動(dòng)模板中。這樣便有足夠的空間來進(jìn)行鉆孔擴(kuò)大水道的散熱面積，使 冷卻的效果達(dá)到最佳。另外水道連接口采用可移動(dòng)式的水連接套拆卸和安裝都很方便， 成本也很低廉。 冷卻澆注系統(tǒng)的冷卻一般采用不對(duì)稱的形式，下面簡(jiǎn)單介紹常采用的結(jié)構(gòu)形式。 1）型腔冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：常常采用環(huán)形冷卻水槽的形式，這種結(jié)構(gòu)有很好的密封性。 2）型芯的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：其根據(jù)塑件的深度和寬度不同而異，一般采用噴射式循 環(huán)水路。其冷卻水通過模具帶走熱量，是高效的、最常用的方法。本課題冷卻系統(tǒng)設(shè) 計(jì)在模具中凸模板、凹模板上。當(dāng)模具溫度升高時(shí)可對(duì)模具進(jìn)行冷卻，從而可提高塑 件品質(zhì)延長(zhǎng)模具使用壽命。 7 模具設(shè)計(jì)方案論證 7.1 型腔布置 型腔結(jié)構(gòu)的確定及模具結(jié)構(gòu)形式的 13 確定：型腔的排列涉及模具尺寸和澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的平衡、抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè) 計(jì)、鑲件及型芯的設(shè)計(jì)以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以上這些問題又與分型面及澆口的 位置有關(guān)。所以在具體設(shè)計(jì)過程中，要進(jìn)行必要的調(diào)整，以達(dá)到比較完善的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。 對(duì)于一模多件的模具型腔布置，在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短，模具結(jié)構(gòu)緊湊， 模具能正常的前提下，盡可能使模具型腔對(duì)稱、均衡、取件方便，本課題的模具采用 一模四腔，型腔平衡與布置在型腔板四側(cè)，結(jié)構(gòu)型式為 X，如圖 8 所示： 圖 8 分流道分析圖 7.2 成型零件的結(jié)構(gòu)確定 成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，他的質(zhì)量接觸直接影響塑件的質(zhì)量。該塑 件的材料為 PP 工程材料，對(duì)表面粗糙度和精確度的要求較高，因此要求成型零件有足 夠的強(qiáng)度、剛度、硬度和耐磨性，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼制作，還應(yīng)進(jìn)行熱處理已使用具 備 5055HRC 的硬度。 7.2.1 凹模設(shè)計(jì) 采用整體嵌入式凹模，放在定模板一側(cè)，主要是從節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼材、方便熱處 理、方便日后更換維修方便考慮的。 注意：凹模壤塊的尺寸大小設(shè)計(jì)除了要考慮壁厚和強(qiáng)度校核外，還要留有足夠的 冷卻水道位置。 7.2.2 凸模設(shè)計(jì) （ 磨 配 長(zhǎng) 度 ） 14 圖 9 小型芯 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也應(yīng)采用組合式，可節(jié)省貴重模具鋼材，減少加工工作量。成型塑 件內(nèi)壁大型芯在動(dòng)模板上，成型塑件的孔的小型芯在定模板上，方便型芯的制作安裝、 塑件的飛邊去除以及塑件內(nèi)部冷卻水道的排布。根據(jù)論文計(jì)算表 4 得出小型芯尺寸如 圖所示。 7.3 導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于塑件基本對(duì)稱且無單向側(cè)壓力，所以采用直導(dǎo)柱導(dǎo)向便滿足合模導(dǎo)向機(jī)閉模 合模后的定位。 注意：導(dǎo)柱要比主型芯高出 68。 7.4 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)洗發(fā)水瓶蓋的形狀特點(diǎn)，其推出機(jī)構(gòu)可采用推桿推出。推桿推出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單， 推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時(shí)會(huì)在塑件內(nèi)部型腔上留下頂出痕跡，但不影響塑件外觀， 所以采用推桿推出機(jī)構(gòu)。 圖 10 推桿 15 8 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 8.1 成型零件的成型尺寸 該塑件的成型零件尺寸平均按平衡值法計(jì)算，查有關(guān)手冊(cè)得PP得收縮率為 12，故平均收縮率 ,根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具015.%.2/1cpS 制造公差取 ,成型零件尺寸計(jì)算表。3/z 表 8-1 塑件成型零件尺寸計(jì)算 類別 模具零件 名稱 塑件尺寸 計(jì)算公式 工作尺寸 型 腔 計(jì) 算 定模鑲件 075.1scpmLS 續(xù)表 8-1 075.1scpmLS 0.scp 內(nèi)鑲塊 075.1scpmLS06.cp 大型芯 075.1scpmLS 小型芯 小型芯 型 芯 計(jì) 算 小型芯 075.1scpmLS 16 8.2 模具型腔壁厚的確定 塑料模在注射成形過程中，型腔內(nèi)部承受熔融塑料的巨大壓力，要求型腔具有一 定的強(qiáng)度和剛度。對(duì)于小零件模具的型腔，常常在彎曲變形前其內(nèi)應(yīng)力已超過許用應(yīng) 力，所以一般應(yīng)按強(qiáng)度計(jì)算及剛度計(jì)算。 塑料模具型腔的成型過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，本模 具的凹模采用的是整體嵌入式矩形型腔壁厚計(jì)算公式來確定型腔側(cè)壁厚度 S 和型腔底 板厚度 T。 8.2.1 按強(qiáng)度條件計(jì)算 （1-1） WS1ph3 2強(qiáng) 式中 P型腔內(nèi)最大熔體壓力取 MPa30 h型腔深度， mh1 W抗彎截面系統(tǒng)，由 h/l 決定，配套教材塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) 得 068. 型腔的邊長(zhǎng)比，58.063/lb 模具強(qiáng)度計(jì)算許應(yīng)力，一般中碳鋼 =160MPa 預(yù)硬化塑料模具鋼 MPa30 可根據(jù)文中以上所給的數(shù)據(jù)帶入公式計(jì)算得出： mWphS 18.3305.68112 強(qiáng) 8.2.2 型腔底板厚度的計(jì)算 （1-2） 2apbT強(qiáng) 式中 由型腔長(zhǎng)度與型腔寬度之比 l/b 所決定的系數(shù)，查配套教材塑料成 型工藝與模具設(shè)計(jì)表 4-7 得 =0.404 P型腔內(nèi)最大熔體壓力。取 MPa30 17 b型腔寬度， mb23 模具強(qiáng)度計(jì)算許應(yīng)力，一般中碳鋼 =160MPa 預(yù)硬化塑料模具鋼 MPa30 可根據(jù)文中以上所給的數(shù)據(jù)帶入公式 1-2 計(jì)算得出：mpbaT19.2304.2 強(qiáng) 根據(jù)以上剛度計(jì)算，得出型腔壁厚要求為：型腔側(cè)壁厚度 ，型腔底板S8.3 厚度 。 mT19.2 圖 11 定模座板 圖 12 動(dòng)模座板 8.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 推出機(jī)構(gòu)主要推出零件、推出零件固定板和推板，推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與部件等組成。 開模時(shí)，動(dòng)模部分向左移動(dòng)，開模一段距離后，當(dāng)注射機(jī)的頂桿接觸模具推板后，推 桿、拉料桿與推桿固定板機(jī)推板一起靜止不動(dòng)，當(dāng)動(dòng)模部分繼續(xù)向左移動(dòng)，塑件就由 推桿從凸模上推出。 18 采用推桿推出機(jī)構(gòu)，由于該塑件的脫模力不是太大，推桿的布置空間足夠，所以 無法用繁瑣的計(jì)算方法確定推桿的尺寸大少，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取 d=8mm 的國(guó)際推桿 （GB/T469.1-2006），注意保證推出距離略大于型芯的突出長(zhǎng)度 2-3mm，即推出距離大 于 23mm。 19 圖 13 推板 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模具尺寸可將推板的厚度以及推板長(zhǎng)度、寬度計(jì)算得出： 推板：30018020。 8.4 標(biāo)準(zhǔn)模架的確定 圖 14 標(biāo)準(zhǔn)模架 綜合考慮本塑件采用一模四腔平衡布置，點(diǎn)澆口一次分型結(jié)構(gòu)，型腔的壁厚要求 塑件尺寸大小，冷卻水道的布置等多項(xiàng)因素，估算型腔模板的概略尺寸，查表選取標(biāo) 準(zhǔn)模板的尺寸為 ，選用點(diǎn)澆口標(biāo)準(zhǔn)模架.m503250 8.4.1 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn) (1)采用平衡式分流道布置。為使塑料熔體均衡地進(jìn)料，在同一時(shí)刻，以相同的壓 20 力和溫度充滿型腔，用平衡式分流道布置。 (2)主流道采用澆口套。因塑件為大批量生產(chǎn)，主流道采用了澆口套6。 (3)澆口采用點(diǎn)澆口。為了使?jié)沧⒛媳阌趶臐部谔字腥〕?，主流道末端設(shè)置成一 個(gè)燕尾槽的形狀，作為拉料用。澆1：2采用直接點(diǎn)澆口，截面形狀為圓柱形。在第1次 開模時(shí)，塑件和凝料是連接在一起的，經(jīng)過第2次開模，塑件和凝料分離，經(jīng)過后續(xù)處 理將凝料取出。 (4)具有模外定距分型與三板模結(jié)構(gòu)。如圖5所得到保證。示，將視圖順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90。 ，即定模在右、動(dòng)模在左為工作位置。模具設(shè)計(jì)為2次脫模，第1次在定模座板9與 流道12之間脫模。第2次在定模板15與動(dòng)模板16之間脫模。由于是2次脫模，形成了流 道板12、定模板15與動(dòng)模板16的三板模結(jié)構(gòu)。第2次脫模時(shí)。當(dāng)模具向左開模到一定的 距離時(shí)，由于定距銷14的作用，動(dòng)模繼續(xù)分離的同時(shí)，利用彈簧固定柱1上的彈簧和推 桿2組成的定模頂出裝置使洗發(fā)水瓶蓋的小蓋頂出，這樣使塑件都跟著動(dòng)模運(yùn)動(dòng)。當(dāng)分 離到一定的距離后，此時(shí)推桿27把留在動(dòng)模上的塑件推脫，推桿固定在模具的推桿固 定板26上，由注塑機(jī)頂出裝置推動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零件的脫落，并依靠彈簧力的作用使復(fù)位桿 24復(fù)位。實(shí)現(xiàn)了模外定距分型功能。 8.4.2 模架材料的選用 （1）模架材料導(dǎo)向與定位選用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)柱導(dǎo)套，選用材料為GCrl5鋼。模腳選用45 鋼，其它模板全部采用進(jìn)口模具不銹鋼。 （2）型芯材料型芯材料的選用主要考慮塑料產(chǎn)品性質(zhì)要求、模具使用壽命和產(chǎn)品 表面質(zhì)量要求。鑒于本洗發(fā)水瓶蓋用于大眾實(shí)用，表面要求光潔，因此，型芯材料要 耐腐蝕、不銹、表面拋光要達(dá)到鏡面；且要求模具的設(shè)計(jì)使用壽命達(dá)到100萬次以上。 因此采用進(jìn)口高級(jí)鏡面模具鋼制作模具的型腔、型芯等零件。而其中關(guān)鍵的螺紋型芯 與中心頂桿，為了模具溫度調(diào)控的需要，選用了導(dǎo)熱性能好、強(qiáng)度、熱處理后硬度(耐 磨性)較高以及抗蝕性極好的鈹銅合金。 21 9 成型設(shè)備的校核計(jì)算 9.1 注射機(jī)注射壓力校核 9.2 注射量的校核 9.3 鎖模力的校核 鎖模力是指注射機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力，注射機(jī)鎖模力的校 核關(guān)系式為： kpAF 式中 F注射機(jī)鎖模力查塑料膜設(shè)計(jì)手冊(cè)附錄表 8 得 SZY300 型螺桿式注 射機(jī)的鎖模力為 1400KN K壓力損耗系數(shù)，一般去 1.1-1,2； P型腔內(nèi)熔體的壓力，本塑件 P=30Mp A塑件及澆注系統(tǒng)的分型面上的投影面積之積，本模具 計(jì)21037.mA 算得： KNkp 1402.931037.102. 26 故注射機(jī)的鎖模力足夠，滿足鎖模要求。 9.4 安裝尺寸的校核 本模具根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇標(biāo)準(zhǔn)模架，模具的外形尺寸為：250mm300mm,模具閉合 高度為 查詢資料得 SZY300 型注射機(jī)動(dòng)、mCBAH28050110 定模板最大安裝尺寸為 ，允許模具的最小厚度 ，最大厚m625 mH265in 度 ，即模具的外形尺寸不超過注射機(jī)動(dòng)、定模模板最大安裝尺寸，模具35max 閉合高度滿足 的安裝條件，故該模具滿足 SZY300 型螺桿式注射機(jī)的maxinH 安裝要求。 9.5 推出機(jī)構(gòu)的校核 各種型號(hào)注射機(jī)推出機(jī)構(gòu)的設(shè)置情況及推出距離各不相同，設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須了 解注射機(jī)推出桿的直徑、推出形式（是中心推桿還是兩側(cè)雙桿推出），最大推出距離 及雙桿中心桿距等，以確保模具推出機(jī)構(gòu)與注射機(jī)的推出機(jī)構(gòu)相適應(yīng)。 22 SZY300 型螺桿式注射機(jī)的推出形式注射機(jī)上為中心及上、下兩側(cè)設(shè)有推桿（機(jī) 械推出）。由于該模具推力不大，在 SZY300 型螺桿式注射機(jī)上采用中 25 頂桿推 出，塑件實(shí)際同一處距離為 55mm（23+10）mm，滿足推出距離要求。 9.6 開模行程的校核 注射機(jī)的開模行程是有限的，取出制品所需的開模距離必須小于注射機(jī)最大開模 距離，本模具為單分型面注射模，SZY300 型螺桿式注射機(jī)的最大開模行程與模厚無 關(guān)，校核關(guān)系為： 10521HS 式中 S注射機(jī)的最大開模行程，查塑料膜設(shè)計(jì)手冊(cè)附錄 8 得： SZY300 型螺桿式注射機(jī)的最大開模行程 S=340mm H1塑件托模所需的推出距離，該塑件的脫模推出距離為 55mm。 H2塑件的高度（不包括系統(tǒng)高度），該塑件高度為 23mm。 計(jì)算得： m3408102351021 以上分析證明，SZY300 型螺桿式注射機(jī)嫩滿足要求，故可以采用 。 圖 15 裝配圖 23 結(jié)束語 到今天為止,畢業(yè)設(shè)計(jì)終于可以畫上一個(gè)句號(hào)。在自己努力和指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下， 我比較好地完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)模具設(shè)計(jì)過程有了 一定了解，學(xué)到了很好有用的本領(lǐng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面揚(yáng)學(xué)知識(shí)檢驗(yàn)，而且也是 對(duì)自己能力提高。主要收獲和體會(huì)如下： 1本論文從建模、模具結(jié)構(gòu)的分析、注塑件的夾具體的設(shè)計(jì)和利用UG、CAD軟件 進(jìn)行模擬等幾方面進(jìn)行了參數(shù)分析和建立模型，有利于提高自己在設(shè)計(jì)零件方面的模 具基本知識(shí)，特別是CAD軟件的應(yīng)用使自己更加了解產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與CAD軟件的使用。 2通過對(duì)洗發(fā)水瓶蓋的結(jié)構(gòu)分析比較成功的對(duì)其進(jìn)行了三維結(jié)構(gòu)以及二維結(jié)構(gòu)分析， 更好的對(duì)本文設(shè)計(jì)注射模做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備。 3通過試驗(yàn)總結(jié)出模具生產(chǎn)重點(diǎn)體現(xiàn)在： (1)注重注塑件的結(jié)構(gòu)分析確定合理的建模方案。 (2)建模分析重點(diǎn)在澆道、澆口直徑、冷卻系統(tǒng)的內(nèi)容上。 隨著工業(yè)化飛速發(fā)展，無屑加工應(yīng)用越來越廣泛，尤其是注塑產(chǎn)品的應(yīng)用有極其 廣闊的發(fā)展空間。但我國(guó)的模具生產(chǎn)還處在起步階段，對(duì)精度高的模件還缺少應(yīng)有的 加工和分析軟件。特別是CAD軟件還不普及，我應(yīng)當(dāng)努力結(jié)合實(shí)際工作崗位去鉆研其本 質(zhì)的內(nèi)容，發(fā)揮教學(xué)的先進(jìn)性起到自己應(yīng)盡的責(zé)任和義務(wù)，促進(jìn)在模具制造業(yè)中軟件 技術(shù)的普及和應(yīng)用。 24 致 謝 在論文完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的指導(dǎo)老師陳青云表示衷心的感謝 并致以崇高的敬意！ 在論文工作中，遇到了許多知識(shí)性的問題，一直得到陳青云老師的親切關(guān)懷和悉 心指導(dǎo)，使我受益匪淺，從而順利的完成畢業(yè)論文。陳青云老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán) 謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難 忘。再一次向她表示衷心的感謝，感謝她為學(xué)生營(yíng)造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生 活上的無私幫助! 值此論文完成之際，謹(jǐn)向陳青云老師致以最崇高的謝意! 在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧兩年多來的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對(duì)現(xiàn)在的收獲，我感 到無限欣慰。為此，我向熱心幫助過我的所有老師和同學(xué)表示由衷的感謝! 在我即將完成學(xué)業(yè)之際，我深深地感謝我的家人給予我的全力支持！ 最后，衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位老師! 25 參考文獻(xiàn) 1 馮炳曉.實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)M，上海:上?？萍汲霭嫔?，1985 2 陳孝康.實(shí)用模具設(shè)計(jì)手冊(cè)M，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001 3 甘永利.形狀和位置公差檢測(cè)M，北京:國(guó)防工業(yè)出版社，1995 4 薛彥成.公差配合與測(cè)量技術(shù)M，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999 5 譚嶺.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M，北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006 6陳勇.模具材料及表面處理M，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001 7 周文玲.互換性與測(cè)量技術(shù)M，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007 8 許發(fā)樾.模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)M，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1994 9 姜奎華.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)M，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000 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