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摘要
這次的設(shè)計(jì)就是對塑料豆?jié){杯蓋的注塑過程進(jìn)行了一系列的分析和比較，從而得到了一套完整的注塑成型模具。在此次的設(shè)計(jì)過程中，主要涉及到了塑件材料的性能，注塑機(jī)的選擇，注塑模具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，塑件的成型結(jié)構(gòu)工藝及其分析，型腔型芯的設(shè)計(jì)，成型制件的零件尺寸計(jì)算，冷卻系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)等等，從而確定了這個(gè)設(shè)計(jì)方案是具有可行性的，可以將該方案運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)生活中去。
關(guān)鍵詞：杯蓋；注塑模具；合理
Abstract
This design is a series of analysis and comparison of the injection molding process of plastic soymilk cup lids, resulting in a complete set of injection molding dies. In this design process, it mainly involved the performance of plastic parts, the choice of injection molding machines, the design features of plastic injection molds, the process of forming and analysis of plastic parts, the design of cavity cores, and the parts of molded parts. Size calculation, cooling system and pouring system, etc., thus confirming that this design proposal is feasible and can be applied to actual production and life.
Keywords cupcover injection mold reasonable
目 錄
摘要 I
Abstract II
前言 1
1 緒論 3
1.1選題的背景及其意義 3
1.1.1塑料工業(yè)的概述 3
1.1.2我國塑料模具的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 3
1.1.3我國模具技術(shù)的發(fā)展趨勢 4
1.1.4該課題研究的意義 4
1.2塑件 4
2 產(chǎn)品材料的基本特性和工藝分析 6
2.1塑件的基本特性 6
2.1.1塑件材料的分析 6
2.1.2 PP的使用性能 6
2.1.3 PP的主要性能指標(biāo) 6
2.1.4脫模斜度的設(shè)計(jì) 7
2.2塑件 7
2.2.1塑件表面的質(zhì)量分析 7
2.2.2塑件尺寸精度分析 7
2.2.3塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 8
2.3注塑模的概述 9
2.3.1注塑模的分類 9
2.3.2注塑模的組成件 9
2.3.3注塑模的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 9
2.4注射機(jī)的選用 10
2.4.1注射量的初步計(jì)算 10
2.4.2注塑機(jī)的選擇 10
2.4.3注塑量的校核 11
2.4.4注射成型的原理 11
2.4.5注塑成型的工藝特點(diǎn) 11
2.4.6影響注塑的五個(gè)因素 11
2.4.7注塑機(jī)的工作過程 12
3 成型方案的確定 13
3.1分型面的設(shè)計(jì) 13
3.2型腔的設(shè)計(jì) 13
3.2.1型腔的布局 13
3.2.2型腔數(shù)量及排列方式的確定 14
3.3塑件的開模行程校核 14
3.4排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15
3.5澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15
3.5.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 15
3.5.2澆口的設(shè)計(jì) 16
3.5.3流道的設(shè)計(jì) 17
3.5.4冷料穴的設(shè)計(jì) 19
3.6冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20
4 塑件成型方案確定 21
4.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
4.2型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
4.3推出機(jī)構(gòu)的確定 21
4.4合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)確定 22
5 主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 24
5.1成型零件的尺寸計(jì)算 24
5.2零件尺寸的計(jì)算 24
5.2.1型腔結(jié)構(gòu)的尺寸計(jì)算 24
5.2.2型芯結(jié)構(gòu)的尺寸計(jì)算 25
5.2.3型腔壁厚的計(jì)算 27
5.3鎖模力的計(jì)算與校核 28
5.3.1鎖模力的計(jì)算 28
5.3.2鎖模力的校核 28
6 標(biāo)準(zhǔn)模架確定 30
結(jié)論 31
致謝 32
參考文獻(xiàn) 33
III
前言
這個(gè)設(shè)計(jì)是我們畢業(yè)生的最終設(shè)計(jì)，也是我們以前的理論和專業(yè)知識的完整教育。模具的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?，?yán)格來說，要求我們在掌握理論知識的前提下，有更好更廣泛的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。想要設(shè)計(jì)一個(gè)好的模具，這其中包含了許多方面的內(nèi)容。一套模具，有很多種可行的方案，我們在對這些方案進(jìn)行比較分析的過程中，必須要考慮到的內(nèi)容包括有塑件成型工藝的分析、注射機(jī)的選用方法、分型面的確定、澆注系統(tǒng)的設(shè)置和塑件成型方案的確定等等。我們不僅要確定模具的總體結(jié)構(gòu)以及型芯型腔的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也要考慮到這個(gè)注塑模具的制造工藝是否可行和制造經(jīng)濟(jì)成本是否適宜。
經(jīng)過這一段時(shí)間的設(shè)計(jì)之后，我終于把這一套塑料杯蓋的注塑模具設(shè)計(jì)順利地給完成了。在這個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，只有我自己知道是非常艱辛的、困難的、充滿挑戰(zhàn)的。由于自己的基礎(chǔ)知識不夠扎實(shí)，對相關(guān)的專業(yè)知識還不夠了解，繪圖的能力也亟待提高，所以在整個(gè)過程中，不管是論文的編寫，還是圖紙的設(shè)計(jì)和制作，對我來說都是一個(gè)難度很大的挑戰(zhàn)。但是功夫不負(fù)有心人，通過翻閱了大量的相關(guān)書籍和在網(wǎng)上查閱大量的相關(guān)資料，讓我還是較為順利的完成了這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。這次的設(shè)計(jì)過程，除了遇到的困難和挫折，也還是收獲了一些在課本上學(xué)不到的專業(yè)知識。通過這一次的設(shè)計(jì)，我對整個(gè)的注塑模具設(shè)計(jì)和注塑工藝過程都有了一個(gè)比較整體和詳細(xì)的理解，同時(shí)也對注塑模具設(shè)計(jì)的基本思路和方法有了自己的見解和思考。其實(shí)，模具的設(shè)計(jì)并沒有想象中的那么難，只要你愿意花時(shí)間和精力去思考、去動(dòng)手操作，都是可以做好的。
在設(shè)計(jì)的過程中，因?yàn)樽约旱慕?jīng)驗(yàn)不夠也多多少少的遇到了一些挫折。對于一些結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)我也只能參考相關(guān)資料或者書籍上的相似結(jié)構(gòu)，而不能應(yīng)用實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)去理解和變通。在一些經(jīng)驗(yàn)性的工藝參數(shù)與其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題上也遭遇到了一些麻煩。還有一些沒有考慮到的因素，比如說運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)上的可行性以及模具的成本等等。但是好在最后也都比較順利地解決了。
但是，通過這一次的設(shè)計(jì)，我也是真的學(xué)到了很多的知識，增長了很多的經(jīng)驗(yàn)，也提高了相關(guān)的專業(yè)能力，提升了自己的專業(yè)素養(yǎng)。這個(gè)設(shè)計(jì)的過程不僅讓我鞏固了我的專業(yè)基礎(chǔ)知識，還讓我在原有的基礎(chǔ)之上對模具設(shè)計(jì)有了更加深刻的理解，同時(shí)也擴(kuò)寬了我的知識面，這是在這四年里書本上沒有教會(huì)我的東西。不單單只是這樣，這次的設(shè)計(jì)更讓我鍛煉了獨(dú)自分析和解決問題的能力，也培養(yǎng)了我的自我反思和自我總結(jié)的能力。平常的時(shí)候，我可能都是在等待著別人或者老師的幫助和解答，而這次是真的主要依靠自己的獨(dú)立思考和動(dòng)手解決問題的能力來完成這一次的設(shè)計(jì)。這大大地培養(yǎng)了自己獨(dú)立操作和思考的習(xí)慣?？傊@次的設(shè)計(jì)過程讓我覺得原來自己的專業(yè)是這么的有趣，也讓我充分的了解了自己的不足，同時(shí)還讓我的能力得到了很大的提升，收獲頗豐。我相信，在今后的工作中，這一次的經(jīng)歷都會(huì)讓我受益匪淺。
總的來說，這次的設(shè)計(jì)完完全全是嚴(yán)格按照模具設(shè)計(jì)的步驟以及要求一步一步來進(jìn)行的。在做這一整套的程序的過程中，自我感覺自己在模具設(shè)計(jì)這方面的知識逐漸豐富了起來，補(bǔ)充了很多的專業(yè)知識，而且相關(guān)方面的設(shè)計(jì)還是實(shí)踐能力都有了較大幅度的提升和完善。不管是獨(dú)自思考的能力、解決問題的能力，還是對設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行的自我反思、自我總結(jié)的能力，都有了或多或少的進(jìn)步。這次的設(shè)計(jì)，讓我在專業(yè)課的學(xué)習(xí)上有了更深的了解和收獲。我相信，經(jīng)過這次的深度學(xué)習(xí)和實(shí)際操作，在今后的不管是進(jìn)修還是工作上都會(huì)有意料之外的收獲。
1 緒論
1.1選題的背景及其意義
1.1.1塑料工業(yè)的概述
隨著聚氯乙烯塑料的出現(xiàn)，聚合物化學(xué)技術(shù)得到發(fā)展，聚合物的合成技術(shù)和材料改良技術(shù)更加先進(jìn)，促進(jìn)了塑料工業(yè)的發(fā)展。
模具屬于型腔模的范疇。它大概率地影響著制品品質(zhì)的好壞以及其生產(chǎn)效率的高低。模具品質(zhì)的優(yōu)劣又直接與模具的設(shè)計(jì)及制造相關(guān)聯(lián)。。伴著對塑件品種的需求越來越大的情況，產(chǎn)品更換的速度越來越快，對塑件品質(zhì)的要求也愈發(fā)的高，所以對模具設(shè)計(jì)和制造的質(zhì)量和需求也越發(fā)的高。照目前的大致情況來看，模具制造技術(shù)正在朝著更大型、更精密、使用時(shí)間更久的趨勢前進(jìn)，而且能夠成為權(quán)衡一個(gè)國家機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展程度的關(guān)鍵性指標(biāo)。
模具是一個(gè)樣件的負(fù)面影像。經(jīng)過一定的設(shè)計(jì)之后，生產(chǎn)出來的模具，不但可以生產(chǎn)高品質(zhì)的塑料件，而且還可以使得模具的加工工序變得更加簡單，同時(shí)能夠?qū)嵤└痈咝实乃芰霞a(chǎn)工藝程序。這樣不單能夠減少生產(chǎn)成本，而且還可以增加附加價(jià)值。在聚合物材料的分類中，用于制造塑料制品的模具被稱為塑料模具。塑料模的優(yōu)化設(shè)計(jì)是該領(lǐng)域的一項(xiàng)重大課題。
塑料制品已經(jīng)在眾多方面有了廣泛的應(yīng)用。這些塑料成品的生產(chǎn)必然需要設(shè)計(jì)相對的模具。在確定了塑料材料，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工技術(shù)后，其形狀對產(chǎn)品的品質(zhì)和性能具有關(guān)鍵性的影響。首先是表面粗糙度、空腔形狀、界面、路徑大小、灌注位置和排氣位置的選擇等，它們都會(huì)對制品的物理特性、表觀質(zhì)量、內(nèi)在精度和尺寸穩(wěn)定性及內(nèi)部壓力的大小有著很重要的影響。其次，塑料模制結(jié)構(gòu)的合理性對處理過程中塑料部件的易處理性有顯著的影響。
總之，塑料制造產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在世界制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展變化中變得愈發(fā)的關(guān)鍵。其中，塑料模具的發(fā)展是評價(jià)一個(gè)國家工業(yè)水平的主要指標(biāo)。
1.1.2我國塑料模具的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀
我國的模具產(chǎn)業(yè)曾經(jīng)有過一段非常艱苦的歷程。在解放之前，因?yàn)槲覈A(chǔ)工業(yè)的力量十分的微弱，所以模具使用的范圍非常的小，所使用的模具大多都是在模具車間制造出來的。而這些模具中的多數(shù)都結(jié)構(gòu)簡單，準(zhǔn)確性比較低。模具的制造缺乏設(shè)計(jì)的圖紙和工藝文件。如今，我國十分看重模具產(chǎn)業(yè)的未來前景。自從解放以來，由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國迫切的開始發(fā)展模具產(chǎn)業(yè)。自1979年以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展的勢頭更是十分的迅猛。國務(wù)院在1989年3月發(fā)布的有關(guān)規(guī)定里，把模具技術(shù)的發(fā)展規(guī)定為當(dāng)前機(jī)械制造行業(yè)中的第一任務(wù)。到目前為止，我國的模具工業(yè)已經(jīng)有了一定的規(guī)模。數(shù)量非常多的的專業(yè)的模具生產(chǎn)廠和生產(chǎn)點(diǎn)已在全國多地落戶，小型模具生產(chǎn)企業(yè)更是數(shù)以萬計(jì)。這些模具公司很是看重技術(shù)的發(fā)展，紛紛增加了在技術(shù)上的投入力度，并且將技術(shù)的進(jìn)步作為公司發(fā)展的主要前進(jìn)方向?？傮w來說，我國在模具設(shè)計(jì)和制造方面已經(jīng)培養(yǎng)出了一大批技術(shù)較強(qiáng)的隊(duì)伍。我國在模具制造上的發(fā)展和進(jìn)步主要體現(xiàn)在研究上，并且開發(fā)出了模具的一系列新鋼種及硬質(zhì)合金等新型材料、開發(fā)出了多工位進(jìn)膜及硬質(zhì)合金模等新產(chǎn)品、研究出了模具加工的新技術(shù)和新工藝、以及模具加工設(shè)備得到了較大的進(jìn)步和模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造在國內(nèi)也得到了普遍的運(yùn)用。
1.1.3我國模具技術(shù)的發(fā)展趨勢
盡管該技術(shù)在中國已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，但是仍舊適應(yīng)不了國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要，依舊需要花費(fèi)巨大的資金去海外購買大批量的模具。最主要的就是因?yàn)槲覈谶@方面的專業(yè)化生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的水平比較低，模具的種類不多、生產(chǎn)效率不高、經(jīng)濟(jì)效益差，模具生產(chǎn)的時(shí)間較長、精密度也比較低、制造技術(shù)也跟不上時(shí)代的發(fā)展，模具的使用壽命不長、新材料的使用量不多以及模具的生產(chǎn)力量比較分散、管理也跟不上。
因此，針對這一現(xiàn)狀，中國模具制造業(yè)未來的發(fā)展趨勢應(yīng)該著眼于大型、繁雜、耐用的精密模具的開發(fā)和發(fā)展，以使得國內(nèi)外市場的需求得到滿足。著力推進(jìn)CAD/CAE/CAM技術(shù)來提升制造過程的自動(dòng)化程度。加快模具發(fā)展的商品化和標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程，提高模具的生產(chǎn)品質(zhì)，盡可能地減短模具設(shè)計(jì)的周期時(shí)間。更加著力在機(jī)床的開發(fā)和新技術(shù)、新工藝、新材料和新形式的探索上。
1.1.4該課題研究的意義
塑料工業(yè)是現(xiàn)在世界上發(fā)展速度最快的工業(yè)種類之一，注塑模具工業(yè)就是這其中發(fā)展比較迅速的種類。塑料模具產(chǎn)業(yè)是支持國家基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步前進(jìn)的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，也是國際上公認(rèn)的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)。模具技術(shù)水平是顯示一個(gè)國家生產(chǎn)水平的關(guān)鍵性指標(biāo)。所以，研究該課題的重大意義就在于提升和創(chuàng)新我國的模具產(chǎn)業(yè)。
1.2塑件
1） 塑料制品的名稱：豆?jié){杯蓋
2） 成型的方法與設(shè)備：注塑成型；注塑機(jī)
3）產(chǎn)品的原料：聚丙烯
4）收縮率：1.0-2.5%
5）塑件圖如下圖1-1、1-2所示：
圖1-1塑件二維圖 圖1-2塑件三維圖
該塑件的結(jié)構(gòu)簡單，尺寸精度也不是很高，塑件的壁厚均是2mm，其要求表面光潔沒有毛刺，便于加工，本產(chǎn)品需要大批量的生產(chǎn)。
2 產(chǎn)品材料的基本特性和工藝分析
2.1塑件的基本特性
2.1.1塑件材料的分析
產(chǎn)品原料的分析：PP(聚丙烯)是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂，它是一種無臭、無味、無毒的乳白色的高結(jié)晶的聚合物，它的密度只有是現(xiàn)在塑料中質(zhì)量最輕的種類之一。它的成型性好，但是因?yàn)槠涫湛s率大(為），壁比較厚的塑件表面很容易產(chǎn)生凹坑，因此對一些精密度不低的零件，幾乎達(dá)不到它所需要的要求。然而制成的產(chǎn)品外表面卻很有光澤。聚丙烯因?yàn)槠渚哂泻芎玫哪透邷匦?，制品能夠在非常高的溫度條件下進(jìn)行消毒殺菌。而且在沒有受到外界作用力的情況下，150℃也能夠保持原來的形狀。所以通常情況下很適合用于奶茶、咖啡、豆?jié){等熱飲品的盛裝。總之，PP相比較于其他的塑料，它的綜合性能良好，而且加工成本也比較低。
2.1.2 PP的使用性能
具有不錯(cuò)的抗輻射性，能夠很好地與電起到絕緣的效果，能夠氯化和輻射改性。吸水性不高，剛度、硬度和強(qiáng)度不低，可以起到提高玻璃纖維熔點(diǎn)的作用。具有顯著的電氣性能。比較透明，可以抵抗較強(qiáng)的沖擊，伸長率較好。并且抗疲勞強(qiáng)度高，耐磨，能夠用冷壓燒結(jié)成型。
2.1.3 PP的主要性能指標(biāo)
表2-1 PP的主要性能指標(biāo)
物理量
參數(shù)
物理量
參數(shù)
密度（g/cm3）
0.90-0.91
比熱容（J·kg-1K-1）
1930
導(dǎo)熱系數(shù)（W·m-1·K-1×10-2）
11.8
線膨脹系數(shù)（10-5K-1）
9.8
屈服強(qiáng)度（MPa）
37
抗拉強(qiáng)度（MPa）
_
斷裂伸長率（%）
>200
拉伸彈性模量（GPa）
1.1-1.6
抗彎強(qiáng)度（MPa）
67
彎曲彈性模量
1.45
表面電阻率（Ω）
_
體積電阻率（Ω·m）
>10~14
2.1.4脫模斜度的設(shè)計(jì)
脫模斜度的設(shè)計(jì)：當(dāng)塑料部件由于其自身的冷卻收縮和與模具表面的表面粘性而脫模的時(shí)候，由于產(chǎn)生了一定的摩擦，就會(huì)變得難以脫模。即便是能夠順利脫模，也會(huì)使得塑件的表面呈現(xiàn)出一定的損壞，從而影響它的外觀性能。所以在設(shè)計(jì)的過程里我們要注意在制件的內(nèi)外表面設(shè)計(jì)一個(gè)合理的脫模斜度。由于我們已經(jīng)規(guī)定塑件的材料為PP，所以根據(jù)常見的脫模斜度選擇了一個(gè)合適的斜度，型芯為30ˊ，型腔為30ˊ。如下表2-1所示。
表2-2脫模斜度
塑料名稱
脫模斜度
型芯
型腔
ABS
35ˊ~1°
40ˊ~1°20ˊ
PS
30ˊ~1°
35ˊ~1°30ˊ
PC
30ˊ~50ˊ
35ˊ~1°
PP
25ˊ~50ˊ
30ˊ~1°
PE
20ˊ~45ˊ
25ˊ~45ˊ
PMMA
30ˊ~1°
35ˊ~1°30ˊ
POM
30ˊ~1°
35ˊ~1°30ˊ
PA
20ˊ~40ˊ
25ˊ~40ˊ
HOVC
50ˊ~1°45ˊ
50ˊ~2°
2.2塑件
2.2.1塑件表面的質(zhì)量分析
這個(gè)塑件要求其外表面不能粗糙，并且無毛刺。
2.2.2塑件尺寸精度分析
精度分析：因?yàn)樵撍芗芏鹊囊笙鄬碚f較低，所以只需要采用MT6級精度。該塑件的所有尺寸公差都為自由尺寸公差，所以查表得到公差等級為MT6。公差等級表如下表2-2所示。
表2-3公差等級表
收縮特性S/%
公差等級
標(biāo)注公差等級
未注公差等級
高精度
一般精度
>0-1
MT2
MT3
MT5
>1-2
MT3
MT4
MT6
>2-3
MT4
MT5
MT7
>3
MT5
MT6
MT7
2.2.3塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
除了能夠滿足設(shè)計(jì)的使用要求之外，應(yīng)該盡可能使得模具簡單化，從而降低生產(chǎn)成本，提高它的生產(chǎn)效率，保證塑件制品的品質(zhì)。
塑件形狀的設(shè)計(jì)
應(yīng)該盡可能地不要出現(xiàn)側(cè)壁凹槽或者和塑件脫模方向垂直的孔，來盡可能地保證模具不會(huì)采取側(cè)向分型和側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。提供這些機(jī)構(gòu)會(huì)使模具結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜化，這不僅僅會(huì)增加制造成本，而且還會(huì)在塑料部件的表面留下分離表面的線標(biāo)記，這將增加除去飛邊后的處理難度。當(dāng)結(jié)構(gòu)不允許改動(dòng)的時(shí)候，則需要采取斜導(dǎo)柱或者其他的抽芯結(jié)構(gòu)來完成側(cè)抽芯。
塑件的圓角設(shè)計(jì)
塑件上某些部位因?yàn)槭褂蒙系囊蠖坏貌皇褂眉饨侵?，其他沒有要求的轉(zhuǎn)角處都應(yīng)該保證盡量多地去使用圓弧過渡。塑件表面上的圓角不僅使塑件的外觀看起來更加賞心悅目，而且還能夠幫助塑料在充模的時(shí)候更加流暢，這樣更容易充滿和脫模，避免壁部的轉(zhuǎn)折處出現(xiàn)凹槽。圓角允許模具在使用或淬火期間由于應(yīng)力集中而不會(huì)開裂，從而促進(jìn)熱處理并延長模具的使用時(shí)間。圓角還可以使載荷分布得不那么集中，增加以及充分發(fā)揮制品的機(jī)械強(qiáng)度。在塑件的某些部位如果不方便做成圓角的話，那么就只能做成尖角的。圓角的半徑大小通常不應(yīng)該低于0.5～1mm。外壁圓角的半徑長度可以取壁厚的1.5倍長，而內(nèi)壁圓角的半徑長度則可以是壁厚的一半。
塑件孔的設(shè)計(jì)
型芯能夠使得熔料流體進(jìn)行分流，會(huì)導(dǎo)致熔接痕的出現(xiàn)，從而致使孔的強(qiáng)度下降。另外，帶孔更會(huì)使得各部分的壁厚度不相等，而致使塑件發(fā)生翹起彎曲從而變形的情況。所以必須選擇一個(gè)合適的孔邊距和孔間距?？椎闹睆揭话銘?yīng)該不得大于孔間距和孔到邊緣的距離長度。兩孔之間應(yīng)該恰當(dāng)?shù)卦黾娱g隔長度來阻止熔接痕發(fā)生重合連接的情況。成型的時(shí)候型芯極容易受到塑料熔體的作用力，所以孔的深度不必太過深，盡可能地減少型芯的扭曲變形。此外，塑件不會(huì)那么容易被削弱的地方可以設(shè)計(jì)一些孔?？着c壁的邊緣應(yīng)該留出一定的距離。固定用孔最好是采取沉頭螺釘孔的形式。
塑件壁厚的設(shè)計(jì)
塑件的壁厚大小應(yīng)該盡可能的相差不大，就算有相差，也不能相差的太過懸殊，最好能夠保證壁厚大小均勻。在保證能夠遵循正常的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用規(guī)則之下，應(yīng)該盡量地減小塑料部件壁的厚度。但是又不能太過小，否則阻力就會(huì)增加。特別是復(fù)雜的形狀和大型塑料部件就會(huì)難以形成。所以在調(diào)整之前必須要了解它的用途。
如圖2-1所示，這個(gè)塑件的形狀、結(jié)構(gòu)相對來說難度不是很難。塑件的外形尺寸：大圓的半徑為50mm，小圓的半徑為40mm，中間有半徑為5mm的空心部分，總高度為25mm。
圖2-1塑件表面形狀
2.3注塑模的概述
2.3.1注塑模的分類
按照所成型的塑料制品的原材料分類，可以分為熱固性塑料注塑模和熱塑性塑料注塑模。
按照注射機(jī)的類型分類，可以分為臥式、立式和角式注射機(jī)用的注射模具。
按照注射模具采用的流道形式分類，可以分為普通流道注塑模具和熱流道注射模具。
按照注塑模的整體結(jié)構(gòu)來分類的話，可以分為單分型面注塑模、雙分型面注塑模、多分型面注塑模、有側(cè)面分型注塑模和垂直分型面注塑模等。
按照澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類，可以分為澆注系統(tǒng)是絕熱流道結(jié)構(gòu)的注塑模、澆注系統(tǒng)是熱流道結(jié)構(gòu)的注塑模和澆注系統(tǒng)是溫流道結(jié)構(gòu)的注塑模。
本次設(shè)計(jì)所涉及到的就是熱塑性塑料注塑模。
2.3.2注塑模的組成件
只要是注塑模，都是能夠分成定模和動(dòng)模兩個(gè)部分的。注塑充模的時(shí)候定模和動(dòng)模就會(huì)發(fā)生閉合，這樣就組成了澆注系統(tǒng)以及型腔。開模的時(shí)候，定模和動(dòng)模就會(huì)發(fā)生分離，從而能夠順利地取出制品。定模是安裝于注塑機(jī)的固定模板上，是堅(jiān)定不動(dòng)的；動(dòng)模則是安裝于注射機(jī)的移動(dòng)模板上，隨著移動(dòng)模板的向前推和向后移，與右側(cè)的定模板形成合?；蛘唛_模狀態(tài)。依據(jù)零件的不同種功能，注塑模是由七個(gè)系統(tǒng)或者機(jī)構(gòu)組成的：（1）澆注系統(tǒng)；（2）成型部分：包括凸模、凹模、鑲拼件、型芯，和各種成型桿和成型環(huán)；（3）脫模機(jī)構(gòu)：包括頂出板、頂桿、頂出固定板、回程桿和拉料桿等；（4）導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)；（5）排氣系統(tǒng)；（6）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)；（7）側(cè)向分型機(jī)構(gòu)。
2.3.3注塑模的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
塑料注塑模具可以用于一次性形成具有精密尺寸和復(fù)雜形狀的塑料部件，或者用于插入。 作為一種先進(jìn)的模具，必須保證在使用期限內(nèi)制品的質(zhì)量。 并且還要有好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。這就需要模具的操作過程具有可行性，自動(dòng)化的水平高，成型時(shí)間短，熱交換效率也不差。其次，選擇合適的模具也是非常重要的。定好恰當(dāng)?shù)哪＞咧圃炀?，使模具的加工過程變得簡單化，同時(shí)也能節(jié)約模具的生產(chǎn)成本。
2.4注射機(jī)的選用
2.4.1注射量的初步計(jì)算
（1）注射量：塑件體積
（2-1）
塑件質(zhì)量
（2-2）
（2）澆注系統(tǒng)凝料體積第一步的計(jì)算：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可以按照塑件的體積的0.2-1倍來計(jì)算。本次的設(shè)計(jì)按照塑件體積的0.2倍估算，估算一次注入模具型腔塑料的總體積為：
（2-3）
（3）選擇注射機(jī)
根據(jù)計(jì)算得出一次注入模具型腔塑料總質(zhì)量為67.152cm3，理論上是注射量的0.8倍才能滿足實(shí)際的要求。
理論注射量：
（2-4）
2.4.2注塑機(jī)的選擇
根據(jù)計(jì)算出來的結(jié)果，這次選用的注射機(jī)型號為XS-ZY-125，具體的參數(shù)，參見表2-3。
表2-4所選取的注塑機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)
參數(shù)
數(shù)值
注射容量
125cm3
螺桿直徑
42mm
注射壓力
120Mpa
注塑行程
115mm
注塑方式
螺桿式
合模力
900KN
模板最大行程
300mm
模具最大厚度
300mm
模具最小厚度
200mm
2.4.3注塑量的校核
理論注塑量：
本次注塑機(jī)的最大注塑容量為125cm3,滿足本次的設(shè)計(jì)要求。
2.4.4注射成型的原理
料斗中的塑料進(jìn)入已經(jīng)經(jīng)過加熱器加熱過的料筒和螺桿中間，通過旋轉(zhuǎn)著的螺桿到達(dá)噴嘴的一側(cè)，通過液壓缸活塞的不斷推送，螺桿把推送過程中已經(jīng)經(jīng)過加熱并且在摩擦剪切的作用下初次塑型為熔融狀態(tài)，擁有優(yōu)異的流動(dòng)性和可塑性的塑料粘流體，被噴入正對著噴嘴而且已經(jīng)完全貼合的成型模具中，流經(jīng)模具的澆注系統(tǒng)并且使得型腔被充滿。然后經(jīng)過保壓冷卻并且凝固定型之后使模具打開，最后拿出制品，這樣就實(shí)現(xiàn)了注塑成型工藝的一次循環(huán)。
在這其中，保壓的作用一是為了防止模具中熔融塑料出現(xiàn)反方向回流的問題，從而造成制品表面因?yàn)槿绷隙蔀閺U品；二則是補(bǔ)充型腔內(nèi)的塑料因?yàn)槔鋮s收縮不足的需求，防止制品出現(xiàn)缺料、皺紋和凹陷等成型缺陷。
2.4.5注塑成型的工藝特點(diǎn)
注塑機(jī)能夠完成大批量、高精度和高速度的自動(dòng)化生產(chǎn)。
2.4.6影響注塑的五個(gè)因素
1.注塑壓力
注塑體系中的液壓體系能夠供給注塑過程中的注塑壓力。處在液壓缸中的壓力注塑機(jī)的螺桿會(huì)對塑料熔體產(chǎn)生壓力，壓力會(huì)促進(jìn)塑料熔體通過注塑機(jī)的噴嘴流經(jīng)模具的豎流道、主流道和分流道，并且經(jīng)過澆口進(jìn)到模具的型腔中，這個(gè)過程就是注塑過程，或者又叫做填充過程。注塑壓力的意義就在于能夠避免熔體在流動(dòng)的過程中遇到的阻力，保證填充過程能夠順利地完成。在注塑的整個(gè)過程里，注塑機(jī)噴嘴處的壓力值毋庸置疑是最大的，用來避免熔體在整個(gè)注塑過程中遇到的抗力。隨后，壓力往往會(huì)隨著流動(dòng)的長度往向著熔體的最前端的波前處逐步的降低。
在注塑的過程中存在一些壓力干擾熔體的填充。 總的來說大致有三種，材料因素、結(jié)構(gòu)性因素和成型的工藝要素。
2.注塑時(shí)間
注塑時(shí)間是塑料熔體填充型腔所需要的時(shí)間，并且不將用于打開和關(guān)閉模具的輔助時(shí)間算在內(nèi)。盡管注射成型時(shí)間很短并且對成型周期沒什么影響，但是設(shè)置一個(gè)合理的注射時(shí)間的有助于澆口、通道和腔體的壓力的控制。要想熔體能夠達(dá)到一個(gè)合理的填充，那么注塑時(shí)間的合理設(shè)置是非常重要的，并且一個(gè)合適的注塑時(shí)間對于提升塑件的外觀品質(zhì)和縮短尺寸公差也是很有幫助的。另外，冷卻的時(shí)間必須遠(yuǎn)大于注塑的時(shí)間。
3.注塑溫度
注塑溫度是否合理對能否產(chǎn)生合理的注塑壓力起到關(guān)鍵的作用。所以，注塑溫度必須有一個(gè)合適的范圍。如果溫度不夠高，熔料就會(huì)達(dá)不到所需要的塑化效果，就會(huì)影響成型制件的品質(zhì)，增加其加工工藝的難度。但是如果溫度過高，則原料就很容易發(fā)生分解。在實(shí)際的注射成型的過程里，氣缸的溫度通常要遠(yuǎn)低于注塑溫度，低值是受到注射速率和材料的性能影響，最高溫度能夠達(dá)到。
4.保壓壓力與時(shí)間
在注射過程即將截止的時(shí)候，螺桿不再旋轉(zhuǎn)，僅僅只往前推動(dòng)，這個(gè)時(shí)候注塑開始了保壓階段。在保壓的過程中，注塑機(jī)的噴嘴不間斷地向凹模中補(bǔ)充塑料熔體，用來填補(bǔ)因?yàn)橹萍站o而多出的空間。保壓壓力大概是填充最大壓力的85%，通常還是依據(jù)具體的情況來保證所需要的保壓壓力。
5.背壓
背壓是指螺桿向反方向旋轉(zhuǎn)而向后退儲(chǔ)料的時(shí)候所需要克服的壓力。選擇低背壓不能有助于塑料的分散以及塑料的熔化，所以應(yīng)該使用高背壓，并且也增加了螺桿的回縮時(shí)間，使塑料纖維縮短，注塑壓力增大。所以背壓盡量不要用高的，最好不要多于注塑壓力的20%。注塑泡沫塑料的時(shí)候，氣體形造成的壓力可能會(huì)比背壓要低，不然料筒就會(huì)把螺桿擠出去。有些注塑機(jī)還可以給背壓編制程序，來使熔化期間螺桿長度的縮短得到補(bǔ)償，導(dǎo)致輸入的熱量減少，能夠使溫度得到降低。
2.4.7注塑機(jī)的工作過程
合模注塑：模具以一個(gè)低壓快速地閉合，注塑裝置向前移動(dòng)，保證噴嘴與模具的主流道緊貼，螺桿則以高壓、高速把頭部的熔料注入型腔中。
保壓硬化：螺桿在熔料上產(chǎn)生的壓力叫做保壓壓力；制件則在模內(nèi)冷卻定型。
開模會(huì)把塑件給頂出去同時(shí)加料。
3 成型方案的確定
3.1分型面的設(shè)計(jì)
模具上把分型面定義為用來拿出制品以及澆注系統(tǒng)中可以分開的接觸外表面。分型面能夠直接影響制品的外觀品質(zhì)、形位精度、脫模情況、尺寸要求、模具設(shè)計(jì)及制造、排氣系統(tǒng)以及進(jìn)料澆口和型腔型芯的結(jié)構(gòu)。模具的分型面大多以大面來當(dāng)作分型面作為基本的要點(diǎn)。分型面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
（1）不能影響產(chǎn)品的外觀。
（2）應(yīng)該選擇制品的最大外形尺寸處，同時(shí)也應(yīng)該保證能夠使制品留在動(dòng)模處，這樣才會(huì)比較有利于脫模。
（3）應(yīng)該要有利于型腔加工，這樣才能使制品的精確度得到有效的保證。
（4）要利于澆口進(jìn)料和成型，方便排氣。
（5）要方便嵌件的安裝和彈性活動(dòng)螺紋型芯以及活動(dòng)鑲件的安裝。
（6）要能夠防止側(cè)抽芯的使用或者利于側(cè)抽芯；應(yīng)該要利于型芯或者型腔結(jié)構(gòu)的裝配或者拆卸來使它的強(qiáng)度得到確保。
（7）要考慮到成型面積和鎖模力，應(yīng)該使得制品投在合模的分型面上的陰影面積盡可能的不要太大，來防止發(fā)生脹模溢料現(xiàn)象。
見圖3-1，是這次所設(shè)計(jì)的分型面。
圖3-1分型面選擇圖
3.2型腔的設(shè)計(jì)
3.2.1型腔的布局
因?yàn)橹破返耐獗砻嫘螤罟鉂嵅淮植?，并且有?guī)則，所以為了節(jié)約材料，減少壓力損失，提高生產(chǎn)效率，使加工和取件都能變得容易，因此選用了點(diǎn)澆口注塑。如圖3-1所示。
圖3-2型腔布局
3.2.2型腔數(shù)量及排列方式的確定
當(dāng)塑料制品的設(shè)計(jì)完成并且已經(jīng)確定好所采用的塑料種類以后，這個(gè)時(shí)候就應(yīng)該要比較一下多型腔模和單型腔模的不同從而確定該用哪一種模了。和多型腔模的一些特質(zhì)比起來， 單型腔模有以下的可取之處：
（1）塑料制件的尺寸精度和形狀始終一致。
（2）模具的結(jié)構(gòu)相對來說很簡單，設(shè)計(jì)制造的過程和維修也比較容易。
（3）其工藝參數(shù)易于控制。
在這里，我們可以依據(jù)注塑機(jī)的最大注塑量來計(jì)算這次所需的型腔的數(shù)目：
（3-1）
式中 ，—型腔數(shù)目；單位為
—注塑機(jī)的最大注塑量；單位為
—澆注系統(tǒng)凝料量；
—單個(gè)產(chǎn)品的體積或者質(zhì)量；
因?yàn)闆]有特殊的精度上的要求和結(jié)構(gòu)上的要求，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)又相對來說比較的簡單，所以為了加工簡單，可以初步確定為一模一腔。
3.3塑件的開模行程校核
從模具中拿出塑件時(shí)所需要的開模距離應(yīng)該小于注射機(jī)的最大開模行程。對于液壓-機(jī)械式的注塑機(jī)，其最大開模行程與注塑機(jī)中曲肘機(jī)構(gòu)的最大行程有關(guān)，和模具的壁厚沒有關(guān)系。
如果是單分型面的注射模，它的開模行程按如下的形式進(jìn)行校核：
式中，—注塑機(jī)的最大開模行程(移動(dòng)模板臺(tái)面行程)，㎜
—塑件脫出距離，㎜
—包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度，㎜
已知：，
所以
（3-2）
又由于注塑機(jī)的移模行程為300㎜
所以，開模行程也是符合要求的。
3.4排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
關(guān)閉模具之后，薄膜的所有空間中都存在殘留空氣，如空腔內(nèi)部，滑塊中以及由碎片形成的空間中。而且塑料熔體在進(jìn)入型腔的時(shí)候可能會(huì)散發(fā)出氣體。如果在將塑料熔體倒入注射系統(tǒng)中的時(shí)候，這些氣體和空氣不能夠及時(shí)地排出去，則會(huì)發(fā)生一系列的危險(xiǎn)情況。比如說會(huì)使連續(xù)注塑的效率下降，從而導(dǎo)致整個(gè)的生產(chǎn)效率下降；會(huì)使得生成的塑件出現(xiàn)不同形式的不足，從而造成塑件的完成度不高。而且還會(huì)對射入流道的塑料在流動(dòng)時(shí)造成一些阻力，從而使流動(dòng)的速度變得緩慢，最終使制品在成型的時(shí)候變得困難，甚至是造成凹陷或者缺料的情況，因而產(chǎn)生廢品。
由于排氣量大的緣故，大、中型模具的排氣槽通常都分布在分型面上靠近型腔的一側(cè)。
3.5澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)指的是從注射機(jī)的噴嘴處開始到型腔結(jié)束塑料熔體所流經(jīng)的通路，它是由主流道、分流道、冷料穴和進(jìn)料澆口組成的。
3.5.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
（1）澆注系統(tǒng)在設(shè)置的時(shí)候，要保證和型腔的距離近且保持一致性，并且應(yīng)該要首先到達(dá)制品的厚壁處，不適用于直沖型芯鑲嵌件；應(yīng)該要防止熔接痕的出現(xiàn)，這樣的話，能夠使得排氣更加方便。
（2）利于制品的外觀，并且應(yīng)該要好清除。
（3）位置應(yīng)該要盡量保證在分型面上，主流道的人口應(yīng)該在模具的中心位置處。
（4）如果需要制造大量的產(chǎn)品，則澆注系統(tǒng)應(yīng)該主動(dòng)地脫落并且主動(dòng)地和制品分開來，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的目標(biāo)。
（5）對于大型的功能性產(chǎn)品，請嘗試使用仿真軟件分析灌裝過程，以確保產(chǎn)品尺寸精度和內(nèi)在質(zhì)量要求能夠得到滿足。
（6）考慮到后面的操作過程，有必要保證能夠促進(jìn)后續(xù)過程的處理，組裝和運(yùn)輸管理。如若有需要的時(shí)候就要設(shè)計(jì)輔助流道，把制件聯(lián)成整體。
（7）如果結(jié)合型腔的位置來考慮的話，應(yīng)該盡可能地選擇平衡式分流道布置。
（8）盡可能地使熔體的流程變短，以減少壓力上的損失。
（9）設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的時(shí)候應(yīng)該要考慮如何適當(dāng)?shù)貎?chǔ)存冷料。
（10）不要讓高壓熔體對型芯和嵌件產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊，盡可能地保證不會(huì)發(fā)生位移和變形的情況。
（11）保證把開設(shè)澆注系統(tǒng)而所需要用到的塑料凝膠量降到最少。
（12）澆注系統(tǒng)的模具的工作表面的盡量滿足它所需要達(dá)到的硬度、表面粗糙度和精度。
（13）澆注系統(tǒng)應(yīng)該盡可能地保證和模具的軸線相對稱。
（14）盡可能地減少澆注系統(tǒng)的容積以及投在分型面上的陰影面積。
（15）不要把大小差異太大的塑料制件放置在同一個(gè)模具內(nèi)，盡可能地減少停滯現(xiàn)象。
3.5.2澆口的設(shè)計(jì)
澆口的作用是封閉型腔。澆口根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可以分為直接澆口、盤形澆口、輪輻式澆口、爪形澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、平縫澆口、點(diǎn)澆口等等。
澆口的類型的選擇要點(diǎn)：按照塑料的品種選取澆口、按照制品的尺寸形狀選取澆口、按照制品的質(zhì)量要求選取澆口、按照模腔的數(shù)量選取澆口、按照制品的翹起彎曲變形的程度來選取澆口，為了能夠使制品的生產(chǎn)效率得到提升，應(yīng)該盡可能地選擇斷面不大的澆口。通常來說，選擇澆口的時(shí)候要注意當(dāng)存在一些不同程度的矛盾的時(shí)候，應(yīng)該首先要保證把能夠得到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品作為首要任務(wù)，其次排除掉次要因素，最后再根據(jù)具體的情況來決定。
澆口尺寸的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：澆口截面尺寸的確定，要注意其截面尺寸和形狀的確定要依據(jù)制品的尺寸大小、壁的厚?。ǔ叽缧〉?、壁薄的，澆口的大小要盡量地取較小的值，反之則應(yīng)該取大值）、塑料的種類（流動(dòng)性不好的，尺寸值應(yīng)該取偏大的值，反之則應(yīng)該取小值的尺寸）以及相對應(yīng)的澆口形式和制品的結(jié)構(gòu)來決定；其次，應(yīng)該先取小尺寸，試模后依據(jù)具體細(xì)節(jié)進(jìn)行改正。
澆口位置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
① 澆口應(yīng)該設(shè)置在制品壁厚最大的地方，且要求澆口到型腔各個(gè)部分都盡可能地近并有助于補(bǔ)縮。
② 應(yīng)該將澆口設(shè)置于制件成型之時(shí)主要受力的地方，因?yàn)檫@個(gè)地方是塑料熔體在它流動(dòng)的方向上所受到的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力達(dá)到最大值的地方。
③ 應(yīng)該防止在澆口處發(fā)生噴射現(xiàn)象，防止在成型過程中中產(chǎn)生蛇流。
④ 需要滿足制品的尺寸要求和精度要求，還要顧及到收縮方向和可能會(huì)產(chǎn)生的變形問題。
⑤ 應(yīng)該要讓塑料的流程盡可能的短，熔料流動(dòng)的變向盡可能的少。
⑥ 應(yīng)該要保證能夠減少其翹曲變形和內(nèi)應(yīng)力，對稱的澆口可防止翹曲。
⑦ 盡量保證凹模內(nèi)的氣體能夠及時(shí)地從腔體內(nèi)排出去。
⑧ 盡可能地防止塑件的表面出現(xiàn)熔接痕，此外還需要加強(qiáng)熔接的牢度。
⑨ 能夠避免料流對型芯或者嵌件造成擠壓而導(dǎo)致制品發(fā)生變形的情況。
⑩ 還要顧慮到高分子會(huì)對制品的形成造成定向性的影響。
綜合以上分析得出，本次設(shè)計(jì)的澆口應(yīng)該使用點(diǎn)澆口的方式來進(jìn)行澆注塑料模具。它的優(yōu)點(diǎn)是能夠自行地切斷，不需要再修剪澆口，而且生產(chǎn)效率也高。開模的時(shí)候點(diǎn)澆口能夠自行地脫落，因?yàn)闈部谛?，所以?dǎo)致的壓力損失也小。它的位置和大小應(yīng)該不影響外觀的質(zhì)量，同時(shí)能使模具的結(jié)構(gòu)更加簡單。主流道稱套可以選擇可更換澆口套，以方便于模具后期的保養(yǎng)。
3.5.3流道的設(shè)計(jì)
一個(gè)好的流道設(shè)計(jì)，主要在于主流道的設(shè)計(jì)和分流道的設(shè)計(jì)兩方面。
1.主流道的設(shè)計(jì)
主通道通大多位于模具中心的熔融塑料材料的入口的地方，并將注塑機(jī)的熔融材料引導(dǎo)至空腔或通道中。 模腔內(nèi)的塑料以模具的中心進(jìn)行對稱的平衡布局。主流道的端面大多都是設(shè)計(jì)成圓形的，它的直徑最好大小適中。 直徑太大，會(huì)使得流道的容積增大，塑料的消耗量增加，塑料流動(dòng)中壓力就會(huì)隨之減弱， 導(dǎo)致冷卻時(shí)間延長，易產(chǎn)生紊流或者渦流，使得塑件產(chǎn)生氣孔，影響塑件的質(zhì)量。直徑太小，熔料在流動(dòng)的時(shí)候，其冷卻面積就會(huì)相應(yīng)地增加，在這樣的情況下，熱量就會(huì)有比較大的流失， 黏度也會(huì)跟著增加，致使流動(dòng)性降低，成型時(shí)的壓力損失增大，塑件成型也會(huì)變得困難。一般來說，小型制件越是流動(dòng)性好，主流道就相應(yīng)地需要設(shè)計(jì)的小一點(diǎn)。流動(dòng)性不好的話，塑件較大，主流道就需要設(shè)計(jì)的大一點(diǎn)。因?yàn)橹髁鞯赖膰娮鞎?huì)和噴射機(jī)的噴嘴重復(fù)地碰觸，是一種易磨損的部件，所以對塑件材料有著非常嚴(yán)格的要求。所以模具主流道大多會(huì)被設(shè)計(jì)為方便拆下并且容易更換的主流道襯套形式，也就是澆口套，以為了能夠有效的利用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行一系列的加工工序和熱處理。主流道使用側(cè)澆口方式。
2.分流道的設(shè)計(jì)
分流道是將主流道和澆口連接在一起的通道，是最平常的一種。它能夠起到憑借流道的截面和方向的轉(zhuǎn)變，使熔料能夠穩(wěn)穩(wěn)地變換進(jìn)入腔體內(nèi)的作用。因?yàn)樗湍＞叩臏囟仁且粯拥?，所以又被稱之為等溫分流道。在多型腔或者單型腔多澆口的情況下應(yīng)該設(shè)計(jì)分流道，分流道一般設(shè)置在分型面上。分流道一般設(shè)置為平衡式布置和非平衡式布置兩種方式。
分流道的斷面不能過大或者過小。而常用的分流道的斷面形狀包括U形、梯形、正六邊形等等。圓形的分流道斷面其運(yùn)用效果是特別好的，但是有一點(diǎn)不好的地方就在于圓形的分流道其工藝性不好。分流道的斷面類型以及它的尺寸大小最好依據(jù)塑料的品種、制成之后的制品體積、塑件的壁厚、塑件的形狀和分流道的斷面形狀和注塑的速度來確定。
分流道的設(shè)計(jì)原則
(1)確保經(jīng)過分流道的熔體溫度以及壓力要盡可能地減少，要使加工變得更加容易，盡可能地選擇標(biāo)準(zhǔn)的刀具，從而不需要制造專用刀具。
(2)保證能夠使分流道的固化時(shí)間比制件的固化時(shí)間要慢的多，而且還要讓熔料能夠均勻又快速地進(jìn)到各個(gè)型腔中，盡量保證緊湊并且集中。
(3)在設(shè)計(jì)分流道的斷面形狀以及長度設(shè)計(jì)的時(shí)候，要保證能夠在充模完成的情況之下，把轉(zhuǎn)折處的圓角盡可能地要設(shè)計(jì)的小一些，這樣就能夠使得熔料在流動(dòng)時(shí)的阻力最大化地降低。
(4)分流道的表面不需要特別光潔，表面的粗糙度大概有1.6微米左右就可以，這樣有利于保溫。
(5)在分流道不短的情況下，盡量把分流道的末端沿著熔料流動(dòng)的方向往前稍稍延長一些作出一個(gè)冷料穴，可以阻止冷料突然地進(jìn)到型腔內(nèi)。
(6)分流道在和澆口相接的時(shí)候最好是以斜面或者圓弧的形式來幫助過渡。
(7)布置分流道的時(shí)候，還應(yīng)該要注意使得腔內(nèi)的塑料脹模力的中心和設(shè)備鎖模力的中心重合，以防止發(fā)生溢料現(xiàn)象。
(8)選擇分流道的時(shí)候，不要先選取尺寸較大的，不然不能夠在試模后再依據(jù)具體的情況來實(shí)施修正。
(9)當(dāng)分流道的數(shù)量比較多的時(shí)候，應(yīng)該增加分流錐的設(shè)置，保證各個(gè)型腔能夠均衡地進(jìn)料。
(10)支分流道的長度應(yīng)該要一致并且長度要盡可能的短，各分流道斷面的面積之和必須大于主分流道的面積。
(11)分流道的截面厚度最好小于塑件制品的壁厚。
3.分流道的尺寸設(shè)計(jì)
分流道的長度宜短，因?yàn)殚L的流道不但會(huì)造成壓力的損失，不利于生產(chǎn)，而且還浪費(fèi)材料。但是過于短的話，產(chǎn)品的殘余應(yīng)力容易增大，從而產(chǎn)生毛邊。
通過以上種種的分析，又加上該塑件的形狀結(jié)構(gòu)比較的簡單，而且塑件材料PP的流動(dòng)性能也相對來說更好一些，并且為了進(jìn)料能夠更加的均勻，所以采取U型分流道的形式，點(diǎn)澆口進(jìn)膠。它的好處是能夠自行切斷，不需要將澆口進(jìn)行修剪，生產(chǎn)效率也高。而且開模的時(shí)候點(diǎn)澆口能夠自動(dòng)地脫落，并且因?yàn)闈部谛。詫?dǎo)致的壓力損失也小。
圖3-3分流道截面圖
3.5.4冷料穴的設(shè)計(jì)
在注塑成型周期完成之前的間隔期間，注塑機(jī)的噴嘴處和主流動(dòng)通道的入口處這一部分的熔體，小于熱熔塑料材料的所需溫度。而從噴嘴的頂端到注射機(jī)料筒以內(nèi)大10~25mm的地方應(yīng)該有一個(gè)溫度慢慢增加的區(qū)域，這個(gè)時(shí)候才能夠達(dá)到正常的塑料熔體需要的溫度。在這個(gè)范圍內(nèi)，塑料的流動(dòng)性和成形性就會(huì)變差，這個(gè)時(shí)候如果相對較冷的冷料進(jìn)入到型腔中，就會(huì)造成不合格品。為了不讓這樣的情況對制成的塑件造成不好的影響，就需要設(shè)置一個(gè)井穴把主流道加長來容納冷料，避免冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的型腔和流道中。我們通常把注射間隔期間生產(chǎn)冷料的井穴叫做冷料穴。
冷料穴能夠起到儲(chǔ)存冷料頭和讓熔料能夠及時(shí)地充模的作用。冷料穴的通常設(shè)置在主流道的末尾或者分流道的盡頭，位于動(dòng)?；蛘呦履５囊粋?cè)。它的底部通常設(shè)計(jì)成彎曲的鉤型或者是下凹槽的形式，使得冷料穴能夠在開模的時(shí)候順帶把主流道中的凝料從主流道里引出來吸附在動(dòng)模邊上。
并不是所有的注塑模都要開設(shè)冷料穴，有時(shí)因?yàn)樗芰系男阅芎妥⑸涔に嚨目刂?，很少?huì)產(chǎn)生冷料，或者是因?yàn)樗芗恍枰敲锤叩囊蠛蜐沧⑾到y(tǒng)的不同類型，也可以不用設(shè)計(jì)冷料穴。
3.6冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
為了讓模具一直處在塑料冷卻固化所需要的最佳溫度中，一定要及時(shí)地控制和調(diào)整進(jìn)入模具的高溫塑料的溫度。最簡單和經(jīng)濟(jì)有效的方法就是利用一種物質(zhì)對模具進(jìn)行不間斷的冷卻，好將模具中多余的溫度及時(shí)地帶出模具，而這個(gè)物質(zhì)就是冷卻介質(zhì)水。
PP材料具有良好的流動(dòng)性，在成型的時(shí)候往往能夠均勻地冷卻下來，并且可以減少其成型的時(shí)間，從而有效地提升生產(chǎn)效率。本次設(shè)計(jì)主要采取的是常規(guī)參數(shù)調(diào)節(jié)型冷卻方法，就是在B板上開出冷卻水道。成型模具溫度控制在60~80℃冷卻水道。因?yàn)槔鋮s介質(zhì)是水，不僅冷卻的效果良好，而且成本也很低廉。
為了讓加工變得更加簡單，冷卻水道應(yīng)該距離型腔壁稍微遠(yuǎn)一些，不要太過接近。如果是設(shè)置在零件的表面，還能夠加工成半圓形、矩形或者是梯形。如果是設(shè)置在零件的內(nèi)部，那么就應(yīng)該加工成孔最為方便。冷卻水道的數(shù)量應(yīng)該盡可能的多，它的截面尺寸也應(yīng)該盡可能的大。冷卻水道與模腔表面之距應(yīng)該盡可能的小，并且與模腔表面之距應(yīng)該盡可能的相同。
圖3-4水路截面圖
4 塑件成型方案確定
4.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模即指型腔，是構(gòu)成成型塑件的外表面的工作部件，按照其不同的結(jié)構(gòu)類型，大致能夠分為整體式和組合式兩種。
（1）整體式凹模結(jié)構(gòu)。整體式的是用整塊的金屬板進(jìn)行加工做成的，好處是堅(jiān)固，不至于輕易地產(chǎn)生變形，也不會(huì)使得塑件出現(xiàn)拼接線的痕跡。但是缺點(diǎn)是加工不容易，熱處理也不簡單，通常使用在形狀簡單的中、小型模具上。
（2）組合式凹模結(jié)構(gòu)。組合式的是指型腔由兩個(gè)或大于兩個(gè)的零部件組裝成的結(jié)構(gòu)。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上有差異，所以可以分為整體嵌入式凹模、局部鑲嵌式凹模、底部鑲嵌式凹模、側(cè)壁鑲拼式凹模、多件鑲拼式凹模和四壁拼合式凹模這幾種類型。
4.2型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模和型芯均為成型制品內(nèi)表面的工作部件，凸模通常指的是成型制品中體積不小、主要內(nèi)形的部件，又被稱之為主型芯。而型芯通常是指成型制品表面孔槽不太大的零部件。
4.3推出機(jī)構(gòu)的確定
在每一個(gè)注塑周期過程中，必須把塑料部分從模具上的型腔或者型芯上取下來。而這個(gè)能夠讓塑件安全推出的機(jī)構(gòu)我們則稱它為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)包括推出工作零件（推桿、拉料桿、復(fù)位桿、推桿固定板、推桿墊板、限位釘）、推出導(dǎo)向工作零件（推桿導(dǎo)柱、推桿導(dǎo)套）、復(fù)位工作零件（復(fù)位桿）組成。其中限位釘?shù)淖饔檬悄軌蛐纬砷g隙，清除廢料以及雜物。它能夠利用其厚度來控制頂桿的位置以及頂出的位置。
因?yàn)閯?dòng)模上具有頂出裝置，所以制品應(yīng)該留在動(dòng)模上，這樣的話，設(shè)計(jì)出來的推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡易，不然就需要設(shè)計(jì)定模推出機(jī)構(gòu)。保證制品不會(huì)因?yàn)橥瞥龆鴮?dǎo)致變形或者有損傷，推出部位靠近型芯，頂在剛性和強(qiáng)度大的部位。
推出機(jī)構(gòu)要確保制品的外觀良好，結(jié)構(gòu)可靠。保證接觸塑件的配合間隙中不會(huì)發(fā)生溢料的現(xiàn)象。為了實(shí)現(xiàn)注射生產(chǎn)的自動(dòng)化，制品要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫落，澆注系統(tǒng)能夠脫出而且自動(dòng)墜落。每對噴絲頭的噴射器的直徑優(yōu)選相同的直徑來處理，這樣能使得處理變得更加容易。嘗試在垂直墻的厚度下方選擇以獲得更高的力。
該模具選擇用雙推桿推出機(jī)構(gòu)。推桿的加工容易，更換也簡便，推出的效果也不錯(cuò)。既能達(dá)到脫模力的要求，也能夠減少加工模具的經(jīng)濟(jì)成本。但是因?yàn)橥茥U的面積比較的小，所以應(yīng)力易集中，從而會(huì)使塑件受到損傷或者是被推至變形。推桿適合用在脫模阻力不大的簡單制品上，不適合用在脫模斜度不大和阻力不小的管形或者箱型制品的推出上。
推桿推出的設(shè)計(jì)原則：應(yīng)該回避冷卻通道的位置，成型表面必須高于推桿的端面。保證不能損害型芯，避免使?jié)部趯?zhǔn)頂桿的端面，否則過高的壓力會(huì)損傷推桿。在保證塑件的外觀不會(huì)受到損害的情況下，盡量設(shè)置更多的頂桿。如果設(shè)置在排氣困難的位置，可以有助于排氣。
圖4-1推桿位置布局圖
4.4合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)確定
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是為了能夠精準(zhǔn)定位、精確導(dǎo)向和承擔(dān)可能會(huì)產(chǎn)生的側(cè)向壓力。
為了確保制品能夠達(dá)到所需的精度要求，一切都必須遵循一定的方向和位置來進(jìn)行合模，所以就要設(shè)置合理的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，最經(jīng)常見到的導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)便是在模具的周圍存在互相配合著完成工作的導(dǎo)向柱。導(dǎo)柱可能會(huì)在動(dòng)模邊或者定模邊上進(jìn)行設(shè)置，但是一般還是會(huì)被設(shè)計(jì)在主型芯的周圍。
作用：（1）定位作用。當(dāng)模具準(zhǔn)備好夾緊時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以保證活動(dòng)模具和固定模具的移動(dòng)位置準(zhǔn)確，使模腔的形狀和尺寸能夠保證其準(zhǔn)確性;此外，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)也能保證在模具的裝配過程中精準(zhǔn)定位，這樣模具的裝配和調(diào)整也會(huì)隨之簡化很多。
（2）導(dǎo)向作用。當(dāng)模具準(zhǔn)備夾緊的時(shí)候，最先發(fā)生碰觸的就是模具的導(dǎo)向部件，這樣就能夠保證動(dòng)模和定模能夠精確地合上，阻止了因?yàn)楦鞣N因素導(dǎo)致型芯或者型腔接觸發(fā)生的失誤，從而造成一些不必要的、不可挽回的損壞。
（3）承擔(dān)一定的側(cè)向壓力。塑料熔體必定是以一定的注射壓力進(jìn)入到型腔內(nèi)部中，因而型腔的各個(gè)方位上都會(huì)承受一定的壓力。如果設(shè)計(jì)的時(shí)候不是對稱的結(jié)構(gòu)，那么就會(huì)產(chǎn)生一定的單邊側(cè)向壓力，此時(shí)如果設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)就可以承受一定的側(cè)向壓力。
導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：（1）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)類型的選擇。合模導(dǎo)向一般采用導(dǎo)柱導(dǎo)向的形式。如果注塑的塑件體積比較大、并且精密度需求高，尤其是薄壁容器和非軸對稱的制品，采用的模具應(yīng)該增加錐面定位結(jié)構(gòu)的設(shè)置。
（2）導(dǎo)柱的數(shù)量、大小及其布置。導(dǎo)柱應(yīng)該在模具的分型面的周圍進(jìn)行恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置。應(yīng)該依據(jù)模具的尺寸選用合適的導(dǎo)柱直徑。導(dǎo)柱的設(shè)置方式可以是半徑長度大小相同的導(dǎo)柱不對稱的方式或者半長度大小不相同的導(dǎo)柱對稱的方式。
（3）導(dǎo)柱以及導(dǎo)向孔的中心距模板邊緣的長度應(yīng)該盡可能地長，用來確保模具能夠達(dá)到所需的強(qiáng)度和導(dǎo)向剛度，從而確保模板不會(huì)發(fā)生變形的情況。
（4）導(dǎo)向部件務(wù)必要保證其加工工序的可行性，固定導(dǎo)柱那端的直徑和固定導(dǎo)套那端的外徑應(yīng)該一致，這樣在加工孔的時(shí)候也能更加簡單。
（5）導(dǎo)柱的前端處最好設(shè)計(jì)成錐臺(tái)形或者半球形，導(dǎo)套的前端處應(yīng)該有倒圓角的設(shè)計(jì)，這樣導(dǎo)柱才能夠及時(shí)地與導(dǎo)套結(jié)合，導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)該比型芯高出8~12mm。
（6）導(dǎo)向零件應(yīng)該要有足夠的耐磨性。
5 主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1成型零件的尺寸計(jì)算
塑件制品的外形結(jié)構(gòu)比較簡單，采用PP材料（聚丙烯），成型產(chǎn)品的尺寸可以按照平均值法來計(jì)算，查閱資料可知PP（聚丙烯）的收縮率為，本次設(shè)計(jì)取平均值。
5.2零件尺寸的計(jì)算
5.2.1型腔結(jié)構(gòu)的尺寸計(jì)算
聚丙烯的一般精度等級為6級。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差
型腔的結(jié)構(gòu)尺寸如圖5-1所示。
圖5-1型腔布局
型腔平均收縮率的徑向尺寸計(jì)算：
（5-1）
式中，—型腔的徑向尺寸；單位為mm
—塑件的基本尺寸；單位為mm ，
—注塑材料PP的成型平均收縮率；
—塑件的公差值；
—模具成型零件的制造公差；
因?yàn)椋?
所以：
型腔平均收縮率的深度尺寸計(jì)算：
（5-2）
式中，—型腔的深度尺寸
—型腔高度的公稱尺寸；單位為mm，
—注塑材料PP的成型收縮率；
—塑件的公差值；
—模具成型零件的制造公差；
因?yàn)椋?
所以：
5.2.2型芯結(jié)構(gòu)的尺寸計(jì)算
型芯的結(jié)構(gòu)尺寸如圖5-2所示。
圖5-2型芯布局
型芯平均收縮率的徑向尺寸計(jì)算：
（5-3）
式中，—型芯的徑向尺寸；單位為mm
—塑件的基本尺寸；單位為mm ，
—注塑材料PP的成型平均收縮率；
—塑件的公差值；
—模具成型型芯的制造公差；
—塑件壁厚；單位為mm
因?yàn)椋?
所以：
型芯平均收縮率的深度尺寸計(jì)算：
（5-4）
式中，—型芯的深度尺寸
—型芯高度的公稱尺寸；單位為mm，
—注塑材料PP的成型收縮率；
—塑件的公差值；
—模具成型型芯的制造公差；
因?yàn)椋?
，
所以：
5.2.3型腔壁厚的計(jì)算
在注射過程里，模具的型腔將會(huì)受到來自高壓的影響，所以模具的型腔必須具備不低的剛度和強(qiáng)度。強(qiáng)度不夠會(huì)