33水杯注塑模具設(shè)計(jì),33,水杯,注塑,模具設(shè)計(jì)
水杯水杯注塑模具設(shè)計(jì)注塑模具設(shè)計(jì)2019年12月29日專業(yè)：學(xué)號(hào)：班級(jí)：姓名：導(dǎo)師：研究背景和意義研究背景和意義 近近年年來(lái)來(lái)，塑塑料料模模具具的的產(chǎn)產(chǎn)量量和和水水平平發(fā)發(fā)展展十十分分迅迅速速，高高效效率率、自自動(dòng)動(dòng)化化、大大型型、長(zhǎng)長(zhǎng)壽壽命命、精精密密模模具具在在模模具具產(chǎn)產(chǎn)量量中中所所占占比比例例越越來(lái)來(lái)越越大大。注注塑塑成成型型模模具具就就是是將將塑塑料料先先加加在在注注塑塑機(jī)機(jī)的的加加熱熱料料筒筒內(nèi)內(nèi)，塑塑料料受受熱熱熔熔化化后后，在在注注塑塑機(jī)機(jī)的的螺螺桿桿或或活活塞塞的的推推動(dòng)動(dòng)下下，經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)噴噴嘴嘴和和模模具具的的澆澆注注系系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)進(jìn)入入模模具具型型腔腔內(nèi)內(nèi)，塑料在其中固化成型。塑料在其中固化成型。塑塑料料模模具具的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)和和制制造造水水平平反反映映了了機(jī)機(jī)械械設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的加加工工水水平平，模模具具的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)已已應(yīng)應(yīng)用用了了當(dāng)當(dāng)代代先先進(jìn)進(jìn)的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)手手段段。用用塑塑料料模模具具加加工工的的零零件件，具具有有生生產(chǎn)產(chǎn)率率高高、質(zhì)質(zhì)量量好好、節(jié)節(jié)約約材材料料、成成本本低低等等一一系系列列優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，因因此此已已經(jīng)經(jīng)成成為為現(xiàn)現(xiàn)代代工工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)的的重重要要手手段段和和工工藝藝發(fā)發(fā)展展方方向向。塑塑料料模模具具技技術(shù)術(shù)，特特別別是是對(duì)對(duì)精精密密、復(fù)復(fù)雜雜、大型模具的制造，已成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。大型模具的制造，已成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。加料塑化注射保壓冷卻脫模塑件分析塑件分析 塑件如圖所示塑件如圖所示 該塑件選用材料為ABS，ABS常用收縮率為0.5%，耐熱可達(dá)90C。ABS有良好的綜合性能，制品硬度高，剛性好，坑沖擊、表面光澤性好，耐磨性好。ABS還有良好的加工性。注塑機(jī)的選擇注塑機(jī)的選擇 1.1.根據(jù)最大注射量選用根據(jù)最大注射量選用 2.2.根據(jù)最大鎖模力選用根據(jù)最大鎖模力選用 3.3.根據(jù)注射機(jī)安裝部分的相關(guān)尺寸選用根據(jù)注射機(jī)安裝部分的相關(guān)尺寸選用 4.4.根據(jù)開(kāi)模行程來(lái)選用根據(jù)開(kāi)模行程來(lái)選用 選擇原則：所選注射機(jī)的動(dòng)模板最大行程必須大于模具的最小開(kāi)模行程，選擇原則：所選注射機(jī)的動(dòng)模板最大行程必須大于模具的最小開(kāi)模行程，所選注射機(jī)的動(dòng)模板和定模板的最小間距必須小于模具的最小厚度。所選注射機(jī)的動(dòng)模板和定模板的最小間距必須小于模具的最小厚度。注塑機(jī)參數(shù)如下示注塑機(jī)參數(shù)如下示模具二維圖模具二維圖 BI型型注塑模的基本組成 分型面選擇分型面選擇分型面的選擇原則分型面的選擇原則（1）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量；）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量；（2）分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處；（3）盡可能使塑件留在動(dòng)模一點(diǎn)盡可能使塑件留在動(dòng)模一點(diǎn)；（4）有利于保證塑件的尺寸精度；）有利于保證塑件的尺寸精度；（5）盡可能滿足塑件的使用要求；）盡可能滿足塑件的使用要求；（6）盡量減少塑件在合模方向上的投影面積；）盡量減少塑件在合模方向上的投影面積；（7）有利于排氣；）有利于排氣；（8）有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。）有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。小型塑件優(yōu)先采用一模小型塑件優(yōu)先采用一模1腔的結(jié)構(gòu)，使生產(chǎn)率腔的結(jié)構(gòu)，使生產(chǎn)率大大提高。由此擬定一模兩腔。排列方式如下大大提高。由此擬定一模兩腔。排列方式如下圖。圖。澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)一般由四部分組成：主流道，分流的，澆口，冷澆注系統(tǒng)一般由四部分組成：主流道，分流的，澆口，冷料穴料穴流道設(shè)計(jì)短的原因：流道設(shè)計(jì)短的原因：1.加大容易，減小困難2.減少?gòu)U料，提高經(jīng)濟(jì)效益3.熔體最短時(shí)間填滿型腔，縮短成型周期，提高生產(chǎn)率4.澆注系統(tǒng)內(nèi)空氣少，減輕排氣負(fù)擔(dān)5.熔體溫度壓力損失小，保證成型品質(zhì) ）直澆口：薄壁零件（平均厚度直澆口：薄壁零件（平均厚度2mm），簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，自動(dòng)化生產(chǎn)。），簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，自動(dòng)化生產(chǎn)。排氣系統(tǒng)排氣系統(tǒng) 該套模具是屬于小型模具，排氣量很小，可利用分型面、該套模具是屬于小型模具，排氣量很小，可利用分型面、滑塊和頂桿等間隙進(jìn)行排氣，不需要單獨(dú)開(kāi)設(shè)排氣槽。滑塊和頂桿等間隙進(jìn)行排氣，不需要單獨(dú)開(kāi)設(shè)排氣槽。脫模機(jī)構(gòu)脫模機(jī)構(gòu)脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：（1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一點(diǎn)；（2）保證塑件不因推出而變形損壞；（3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠；（4）良好的塑件外觀；（5）合模時(shí)的準(zhǔn)確復(fù)位。常見(jiàn)的推出機(jī)構(gòu)有推桿，推管，推板和推塊，在選擇脫模機(jī)構(gòu)種類(lèi)的，要首常見(jiàn)的推出機(jī)構(gòu)有推桿，推管，推板和推塊，在選擇脫模機(jī)構(gòu)種類(lèi)的，要首先分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。比如深腔薄壁類(lèi)的產(chǎn)品適合推板脫模，螺柱孔適合推管脫先分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。比如深腔薄壁類(lèi)的產(chǎn)品適合推板脫模，螺柱孔適合推管脫模，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)屬于薄壁類(lèi)的特點(diǎn)，冷卻成型之后對(duì)型腔包裹力比較到，模，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)屬于薄壁類(lèi)的特點(diǎn)，冷卻成型之后對(duì)型腔包裹力比較到，綜合考慮采用推板脫模比較合適，此機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是推力均勻，脫模平穩(wěn)，產(chǎn)品綜合考慮采用推板脫模比較合適，此機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是推力均勻，脫模平穩(wěn)，產(chǎn)品不易變形。不易變形。模具裝配圖結(jié)構(gòu)模具裝配圖結(jié)構(gòu) 模具主要材料選用模具主要材料選用45：中國(guó)：中國(guó)GB標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)45（定模板，動(dòng)模板）（定模板，動(dòng)模板）一些重要的受一些重要的受力零件選用力零件選用4545號(hào)鋼號(hào)鋼Cr12MoV：冷作模具鋼（滑塊，型芯，型腔）：冷作模具鋼（滑塊，型芯，型腔）65Mn:彈簧鋼（彈簧）彈簧鋼（彈簧）T8A：碳素工具鋼：碳素工具鋼GB/T 1298-2008(主流道，主流道，推板導(dǎo)柱，推板導(dǎo)柱，導(dǎo)推導(dǎo)推板套板套)T10A:碳素工具鋼碳素工具鋼GB/T 1298-1986(推桿，復(fù)位桿等推桿，復(fù)位桿等)可用作可用作不受不受圖圖較大沖擊的耐磨零件。較大沖擊的耐磨零件。感謝各位老師！感謝各位老師！
目錄
1 緒論 1
1.1 塑料注射模具設(shè)計(jì)的背景 1
1.2 塑料注射模具設(shè)計(jì)的研究意義 1
1.3 塑料注射模具設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀 1
2 水杯工藝分析 3
2.1 水杯成型工藝性分析 3
2.1.1 水杯材料ABS的使用性能 5
2.1.2 水杯材料ABS的加工特性 5
2.2 水杯的成型工藝參數(shù)確定 5
2.3注塑機(jī)的選擇 6
2.3.1 注塑機(jī)簡(jiǎn)介 6
2.3.2 注塑機(jī)基本參數(shù) 6
2.3.3選擇注塑機(jī) 7
3 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
3.1 分型面的選擇 9
3.2型腔數(shù)目的確定及排列方式 10
3.3澆注系統(tǒng)設(shè)定 11
3.3.1 主流道的設(shè)計(jì) 11
3.3.2 分流道的設(shè)計(jì) 12
3.3.3 澆口設(shè)計(jì) 13
3.4型芯型腔結(jié)構(gòu)的確定 15
3.5推件方式的選擇、安裝及配合 16
3.5.1 推桿的安裝方法 16
3.5.2 推桿的材料 17
3.5.3 推桿與模體的配合 17
3.6側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu) 17
4 注射模設(shè)計(jì)尺寸計(jì)算 18
4.1成型水杯尺寸計(jì)算 18
4.1.1型腔徑向尺寸計(jì)算 18
4.1.2型芯徑向尺寸的計(jì)算 18
4.1.3型芯高度尺寸的計(jì)算 19
4.2抽芯機(jī)水杯設(shè)計(jì)與計(jì)算 19
4.2.1抽芯距的計(jì)算 19
5 冷卻系統(tǒng) 22
6 注射機(jī)參數(shù)校核 23
6.1模具閉合高度的校核 23
6.2模具開(kāi)模行程校核 23
6.3模具安裝部分的校核 23
6.4注塑機(jī)的最大注射量校核 23
6.5注射機(jī)壓力的校核 23
7 模具總體結(jié)構(gòu) 25
7.1模具裝配圖 25
7.2開(kāi)合模過(guò)程 27
8 總結(jié) 28
致 謝 30
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 31
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 32
1 緒論
1.1概述
隨著中國(guó)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的日趨好轉(zhuǎn)，在“實(shí)線中華名族的偉大復(fù)興”口號(hào)的指引下，中國(guó)的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展，而模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而引起了各國(guó)的高度中重視和贊賞，我國(guó)對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，本設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)目標(biāo)均為工程實(shí)際零件，通過(guò)對(duì)塑料件的實(shí)體測(cè)繪，完成基本參數(shù)的采集，然后運(yùn)用《塑料模具設(shè)計(jì)》《塑料成型工藝》等知識(shí)，利用CAD等軟件完成模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，本設(shè)計(jì)旨在鍛煉學(xué)生在技術(shù)應(yīng)用能力上達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的基本要求，在塑料成型工藝與塑料模具設(shè)計(jì)方面得到全面提高。
1.3 課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容
1）產(chǎn)品塑料分析：根據(jù)塑件所需要的力學(xué)性能及工藝性能，綜合價(jià)格等因素來(lái)確定注塑材料。
2）產(chǎn)品分析：通過(guò)對(duì)塑件結(jié)構(gòu)分析確定模具設(shè)計(jì)方案。
3）注塑機(jī)的選擇：通過(guò)分析確定最大注塑量、最大注塑壓力、最大鎖模力、最大成型面積、安裝尺寸等來(lái)確定注塑機(jī)。
4）分型面的確定：通過(guò)對(duì)模件分析選擇一個(gè)正確的分型面，以及型腔位置。
5）澆注系統(tǒng)的設(shè)置：根據(jù)模件的形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，來(lái)設(shè)計(jì)主流道、分流道、澆口和冷卻系統(tǒng)。
6）脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括側(cè)抽芯和頂出裝置。
7）模具型腔計(jì)算。
8）冷卻系統(tǒng)
9）模具與注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核。
2 水杯工藝分析
2.1 水杯成型工藝性分析
本次課程設(shè)計(jì)的課題是水杯注塑模具設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)物可知水杯尺寸大小和結(jié)構(gòu)。方案的確定是建立在塑件結(jié)構(gòu)和體積大小的基礎(chǔ)上的，首先對(duì)塑件進(jìn)行分析，該塑件外形規(guī)則的零件，塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高為41.5mm，最大直徑為53.4mm，塑件二維和三維圖如圖所示
圖2.2 水杯三維圖
2.1.3 脫模斜度
由于水杯冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脫出困難，強(qiáng)行取出會(huì)導(dǎo)致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模，塑件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內(nèi)、外表面，設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度。只有塑件高度不大、沒(méi)有特殊狹窄細(xì)小部位時(shí)，才可以不設(shè)計(jì)斜度。最小脫模斜度與塑料性能、收縮率、塑件的幾何形狀等因素有關(guān)。一般型芯的脫模斜度要比型腔大，型芯長(zhǎng)度及型腔深度越大，則斜度越小。在不影響外觀的情況，脫模斜度盡量大一點(diǎn)，以便脫模。不同材料的推薦脫模斜度，見(jiàn)表2-1 [14]。
表2-1 各種材料推薦的脫模斜度
材料
脫模斜度
聚乙烯，聚丙烯，軟聚氯乙烯
30′～1。
ABS，尼龍，聚甲醛，氯化聚醚，聚苯醚
40′～1。30′
硬聚氯乙烯，聚碳酸酯，聚砜，聚苯乙烯，有機(jī)玻璃
50′～2。
熱固性塑料
20′～1。
2.2 水杯材料分析
本此設(shè)計(jì)是日常家庭生活經(jīng)常見(jiàn)到水杯注射模具設(shè)計(jì)，塑件的材料是由產(chǎn)品使用性質(zhì)決定的，由于是水杯，在實(shí)際工作環(huán)境中，肯定要起到外界摩擦作用，所以要求所選材質(zhì)有良好耐磨性，由于在使用的時(shí)候，外力會(huì)作用在水杯上，所以也要有良好的強(qiáng)度，耐熱性，像一些脆性材料是根本不行的，綜合考慮以上特點(diǎn)，在網(wǎng)上多次查找水杯這種塑料產(chǎn)品所選的材質(zhì)，最后決定采用為ABS。
2.2.1ABS材料分析
a. 物理性能
ABS（丙烯腈一丁二烯一苯乙烯）作為原材料，是一種共聚物。其性能特點(diǎn)：擁有良好的抗沖擊強(qiáng)度；吸水性較強(qiáng)；耐低溫能力較強(qiáng)；但是其流動(dòng)性較差，因此要采用高壓力注射。成型特點(diǎn)：成形前原料要干燥；成型性好，表面外觀粘度對(duì)剪切速率非常敏感。其密度為1.02~1.16，這里取密度為1.08在93℃以上的溫度下會(huì)發(fā)生變形；在-27℃以下的溫度下會(huì)發(fā)生脆化，所以在-40～100℃溫度范圍內(nèi)都可以使用
ABS為淺黃色粒狀或珠狀不透明樹(shù)脂，無(wú)毒、無(wú)味、吸水率低，具有良好的綜合物理機(jī)械性能，如優(yōu)良的電性能、耐磨性，尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和表面光澤等，且易于加工成型。缺點(diǎn)是耐候性，耐熱性差，且易燃。
表2 ABS的力學(xué)性能
屈服強(qiáng)度（MPa）
50
抗拉強(qiáng)度(MPa)
38
斷裂伸長(zhǎng)率(﹪)
35
拉伸彈性模量(GPa)
1.8
抗彎強(qiáng)度(MPa)
80
彎曲彈性模量(GPa)
1.4
抗壓強(qiáng)度(MPa)
53
抗剪強(qiáng)度(MPa)
24
2.2.2 ABS注射工藝參數(shù)
注塑機(jī)類(lèi)型螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)400
噴嘴形式/溫度 直通式170～180
料筒溫度/℃78°
前段 180～200
中段 165～180
后段 150～170
模具溫度/℃ 50～80
注射壓力/mpa 60～100
保壓力/mpa30～50
注射時(shí)間/s 20～90
高壓時(shí)間/s 0～5
冷卻時(shí)間/s 20～120
2.5 分型面的確定
分型面的位置關(guān)系到成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀、塑件的正常成型與脫模以及模具制造成本，因此，在選擇分型面時(shí)，盡量遵守以下原則：
（1）分型面位置應(yīng)設(shè)在塑件截面尺寸最大的部位，便于脫模和加工型腔，這是分型面選擇的首要原則。
（2）有利于保證塑件尺寸精度。
若塑件有孔的同軸度要求、臺(tái)階間尺寸精度的要求，應(yīng)使塑件相關(guān)的部分全部在分型面的同一側(cè)成型，以滿足精度要求。
（3）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量。
塑料熔體容易在分型面上產(chǎn)生飛邊，影響外觀質(zhì)量，因此，在光滑平整表面或圓弧曲面上應(yīng)盡量避免選擇分型面。
(4) 考慮滿足塑件的使用要求。
塑件在成型過(guò)程中，有一些難免的工藝缺陷，如脫模斜度、推桿及澆口痕跡等，選擇分型面時(shí)，應(yīng)從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。
（5）盡量減小塑件在分型面上的投影面積，以減小所需合模力。
分析水杯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，此類(lèi)盒蓋類(lèi)零件，通常都選在水杯截面最大的部位，即水杯底部。如果選擇其他位置，會(huì)在水杯表面留下分型線的痕跡，影響美觀，所以選則下表面為分型面是非常合理的，這樣既能滿足分型面最大橫截面積原則，又能不影響外觀，分型面位置如圖所指位置的平面所示。
A
A
分型面位置如圖所示
3.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定
在選擇型腔數(shù)目多少的時(shí)候，不僅要考慮水杯精度，和生產(chǎn)批量，更要考慮塑件體積大小及結(jié)構(gòu)難易程度，和水杯形狀，結(jié)合指導(dǎo)老師建議，所以本次設(shè)計(jì)采用一模一腔，直澆口模具方案。型腔布局如圖所示。
3 注塑機(jī)的選擇
3.1注射機(jī)初選
在選擇注塑機(jī)之前，要先后考慮注入的容量、機(jī)器最大成型體積、機(jī)臺(tái)的安裝高度、螺桿炮嘴的大小，以及安裝模具的工作臺(tái)橫截面尺寸，定位環(huán)尺寸大小，產(chǎn)品的成型工藝等，最后選擇注射成型機(jī)。使用UG軟件，通過(guò)草圖，拉伸、抽殼等命令來(lái)對(duì)塑件進(jìn)行三維建模，經(jīng)過(guò)三維建模后，通過(guò)UG建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得水杯體積：
塑件體積：V=11.8cm；
查有關(guān)資料可知ABS的密度為1.02～1.05g/mm 則單件塑件重量m≈12.39g。
由于塑件體積較小，塑件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在開(kāi)題答辯是擬定型腔數(shù)目是一模1腔，
粗略計(jì)算澆注系統(tǒng)體積為 0.2×11.8=2.36 cm3
總體積： V總=V+0.2×V=14.16cm3
滿足注射量 V機(jī)≥V總/0.8
式中 V機(jī)—額定注射量（cm3）
V總—塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（cm3）
初步選用注射機(jī)理論注射容量為250m3，注塑機(jī)型號(hào)為XS-ZY-250。其主要技術(shù)參數(shù)如下[1]：
注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
理論注射量
250
拉桿內(nèi)向距
螺桿柱塞直徑
50
移模行程
500
注射壓力
130
最大模具厚度
350
注射速率
89
最小模具厚度
200
塑化能力
18.9
鎖模形式
液壓-機(jī)械
噴嘴口直徑
3
模具定位孔直徑
125
鎖模力/kN
1800
噴嘴球半徑
12
3.2模架的選擇
注射模具的分類(lèi)方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結(jié)構(gòu)分類(lèi)所分的典型結(jié)構(gòu)如下：
(1) 單分型面注射模、
(2) 雙分型面注射模、
(3) 帶有活動(dòng)成型零件的模、
(4) 側(cè)向分型抽芯注射模、
(5) 定模帶有推出機(jī)構(gòu)的注射模、
(6) 自動(dòng)卸螺紋的注射模、
(7) 熱流道注射模。
根據(jù)對(duì)塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面有推板的模具，由《塑料注射模中小型模架》可選擇BI型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下：
模架
選用基本型BI型，模板周界尺寸230×230 mm
定模座板厚： 25mm
定模板厚： A=95mm
動(dòng)模板厚: B=40 mm
墊塊厚度: C=100 mm
動(dòng)模座板厚： 25mm
排氣縫隙厚度為1mm
根據(jù)以上計(jì)算，所選模架型號(hào)為龍記模架BI型BI-2323A95B40C100.
4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理, 直接影響到制品的表觀質(zhì)量, 行位尺寸精度，制品物理力學(xué)性能，充模難易程度以及熔料在充模式的流動(dòng)狀態(tài)。澆注系統(tǒng)是指從模具進(jìn)料口開(kāi)始到模具型腔止的流動(dòng)通道。普通澆注系統(tǒng)由主澆道、分澆道、澆口和冷料穴四部分組成如圖所示。本次設(shè)計(jì)采用的是直澆口，不存在分流道。澆口，或者說(shuō)分流道大端就是澆口，非常適用于單型腔，深腔課題類(lèi)零件。
澆注系統(tǒng)的組成
4.1主流道設(shè)計(jì)
主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具澆口套接觸處開(kāi)始，到分流道為止的一段塑料熔體的流動(dòng)通道。主流道位于模具中心線上，和注射機(jī)噴嘴中心線重合。在臥式或立式注射機(jī)用模具中，主流道垂直于分型面。
1-澆口套；2-定模座板；
3-定位圈；4-注射機(jī)噴嘴
由于制件較大、壁較薄，為了提高成型效果，采用直接澆口從外凸球面頂部進(jìn)料，這種澆口由主流道直接進(jìn)料，熔體壓力損失小，成型容易，但也存在一些缺點(diǎn)，由于澆口處固化慢，容易造成成型周期延長(zhǎng)，容易產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，超壓填充，交口處易產(chǎn)生裂紋，澆口凝料切出后制件上疤痕較大[5]。
4.1.2主流道尺寸大小
根據(jù)手冊(cè)查得XS-ZY-250型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸:
噴嘴球半徑:R =12mm
噴嘴孔直徑:d =φ3mm
所以主流道尺寸設(shè)計(jì)
（1）主流道小端直徑
D=注射機(jī)噴嘴尺寸d+（0.5～1）mm=3+（0.5～1）mm，d取4mm。
（2）主流道球面半徑
R2=注射機(jī)噴嘴球頭半徑R1+(1～2)mm=12+(1～2)mm, R取14mm。
為便于水杯的順利脫模，主流道一般設(shè)計(jì)為圓錐形，其主流道錐度取2°到4°，粗糙度取Ra1.6到Ra0.8之間，其錐度會(huì)影響熔體的流速，造成水杯的氣孔及注射困難，主流道脫模困難等。現(xiàn)取主流道錐度為4°，Ra=1.6。
4.1.2主流道襯套的形式
主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。常用澆口套分為澆口套、定位圈整體式和澆口套與定位圈單獨(dú)分開(kāi)兩種，本設(shè)計(jì)模具比較大，為了以后維修更換方便采用。
通過(guò)以上設(shè)計(jì)，本次模具設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)如圖所示。
5 成型零件設(shè)計(jì)
在塑料熔融體通過(guò)射速機(jī)注塑到型腔內(nèi)時(shí)，對(duì)型腔產(chǎn)生巨大的壓力和沖擊，[21]所以成型零部件不但要具有一定的結(jié)構(gòu)、尺寸、精度，還應(yīng)當(dāng)具有較大的強(qiáng)度、剛度，以減少成型零部件的損壞甚至報(bào)廢，延長(zhǎng)模具壽命。
5.1 型芯型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型腔是塑件外表面或者上表面的部件，也叫凹模，按結(jié)構(gòu)不同可以分為組合式型腔和整體式型腔，由于塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本次設(shè)計(jì)型腔采用整體式型腔，型芯用于成型塑料的內(nèi)表面或者下表面，又稱凸模。結(jié)構(gòu)也分為整體式和組合式兩種。本次型芯結(jié)構(gòu)也采用整體式型芯。型腔型芯結(jié)構(gòu)如圖所示。
5.2型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
這個(gè)尺寸是指直接參與到生產(chǎn)中的部分零件尺寸，因?yàn)榕c成品的成型直接相關(guān)，所以精度的把控十分重要，所以設(shè)計(jì)過(guò)程要十分的謹(jǐn)慎，不能以經(jīng)驗(yàn)來(lái)判定設(shè)計(jì)的好壞，而是要以數(shù)據(jù)做支撐進(jìn)行設(shè)計(jì)。
本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，已給出這ABS的成型收縮率為0.005，模具的制造公差取z=Δ/3。
5.2.1型腔尺寸計(jì)算
表5.1 型腔尺寸計(jì)算表
類(lèi)型
產(chǎn)品尺寸/mm
公式
型腔尺寸/mm
徑向尺寸
53.7
40
高度尺寸
40
表5.2 型芯尺寸計(jì)算
類(lèi)型
產(chǎn)品尺寸/mm
公式
型芯尺寸/mm
徑向尺寸
47
36
高度尺寸
38
6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
塑件從模具上取下以前還有一個(gè)從模具的成型零部件上脫出的過(guò)程，使塑件從成型零部件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。
6.1 脫模機(jī)構(gòu)的選擇
推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則如下：
(1)推出機(jī)構(gòu)應(yīng)近盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。
(2)保證塑件不因推出而變形損壞。
(3)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,動(dòng)作可靠。
(4)良好的塑件外觀。
(5)合模時(shí)的準(zhǔn)確復(fù)位。
常見(jiàn)的推出機(jī)構(gòu)有推桿，推管，推板和推塊，在選擇脫模機(jī)構(gòu)種類(lèi)的，要首先分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。比如深腔薄壁類(lèi)的產(chǎn)品適合推板脫模，螺柱孔適合推管脫模，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)屬于薄壁類(lèi)的特點(diǎn)，冷卻成型之后對(duì)型腔包裹力比較到，綜合考慮采用推板脫模比較合適，此機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是推力均勻，脫模平穩(wěn)，產(chǎn)品不易變形。
推板推出
6.2脫模力的計(jì)算
查資料得推出力的計(jì)算公式：
（式5-1）
（式5-2）
式中：A為塑件包絡(luò)型芯的面積，通過(guò)計(jì)算，本設(shè)計(jì)塑件包絡(luò)型芯的面積為50240mm2。
P為塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力。一般情況下，模外冷卻的塑件，p??；模內(nèi)冷卻的塑件，取。為方便計(jì)算，本設(shè)計(jì)中取。
為塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，一般取0.1～0.3，本設(shè)計(jì)中取0.2。
為脫模斜度。本設(shè)計(jì)型芯脫模斜度為0′。
因此，本設(shè)計(jì)推出力通過(guò)上述公式計(jì)算約為。
6.3推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位
推出機(jī)構(gòu)在注射模工作時(shí)，每開(kāi)合模一次，就往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，除了推桿和復(fù)位桿與模板的滑動(dòng)配合外其余部分均處于浮動(dòng)狀態(tài)。推桿固定板與推桿的重量不應(yīng)作用在推桿上而應(yīng)該由導(dǎo)向零件來(lái)支撐。推出機(jī)構(gòu)在開(kāi)模推出塑件后，為下一次的注射成型，還必須使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位。使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位最簡(jiǎn)單、最常用的方法是在推桿固定板上同時(shí)安裝復(fù)位桿，此次設(shè)計(jì)的復(fù)位桿為圓形截面，每副模具設(shè)置四根復(fù)位桿，其位置應(yīng)對(duì)稱設(shè)在推桿固定板的四周，以便推出機(jī)構(gòu)在合模時(shí)能平穩(wěn)復(fù)位。
7冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模具成型過(guò)程中，模具溫度會(huì)直接影響到塑料熔體的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過(guò)高，成型收縮大，脫模后塑件變形大，并且還容易造成溢料和粘膜；模具溫度過(guò)低，則熔體流動(dòng)性差，塑料輪廓不清晰，表面會(huì)產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當(dāng)模具溫度不均勻時(shí)，型芯和型腔溫差過(guò)大，塑料收縮不均勻，導(dǎo)致塑料翹曲變形，會(huì)影響塑件的形狀和尺寸精度。
7.1冷卻時(shí)間的確定
在對(duì)冷卻系統(tǒng)做計(jì)算之前，需要對(duì)某些數(shù)據(jù)取值，以便對(duì)以后的計(jì)算作出估算；取閉模時(shí)間3S，開(kāi)模時(shí)間3S，頂出時(shí)間2S，冷卻時(shí)間30S，保壓時(shí)間20S，總周期為60S。
其中冷卻時(shí)間依塑料種類(lèi)、塑件壁厚而異，一般用下式計(jì)算：
t=
=12/(3.142×0.07)㏑[8/3.142×(200-50)/(80-50)]
= 71（S）
式中：S——塑件平均壁厚，S取1mm；
——塑料熱擴(kuò)散系數(shù)(mm/s)，=0.07；
T——成型溫度160-220℃，T取200℃；
T——平均脫模溫度，T取80℃；
T——模具溫度40~80℃，T取50℃。
由計(jì)算結(jié)果得冷卻時(shí)間需要73 S，這么長(zhǎng)的冷卻時(shí)間顯然是不現(xiàn)實(shí)的。本模具型芯中的冷卻管道擴(kuò)大為腔體（如下圖），使冷卻水在型芯的中空腔中流動(dòng)，冷卻效果大為增強(qiáng)。參照經(jīng)驗(yàn)推薦值，冷卻時(shí)間取30S即可。
7.2塑料熔體釋放的熱量計(jì)算
Q =nG C(t－t)
= 50×217.6×10×1.9×（220－60）= 3969.02KJ/h
式中：n——每小時(shí)注射次數(shù)， n=50 （次）；
G——每次的注射量(KG)， G=217.6×10；
C——塑料的比熱容(KJ/KG·℃)， C=1.9；
t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃，t=220；
t——塑件脫模溫度℃，t=60。
7.3冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（KJ/h）：Q= n G Q
=50× 217.6×10×310
=3916.8
每次需要的注射量（KG）——G=217.6×10
確定生產(chǎn)周期（S）——t=50
塑料單位熱流量（KJ/h）——Q=270~350；取Q=310
每小時(shí)的注射次數(shù)——n=60
從計(jì)算結(jié)果看，Q與Q相差不多但不相等，這是因?yàn)镼涉及的因素較多，所以應(yīng)該取Q來(lái)計(jì)算。
查冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量得，管徑為6mm的冷卻水管所對(duì)應(yīng)的最低。冷卻水孔總長(zhǎng)L流速為2.16 m/s時(shí)才能達(dá)到湍流狀態(tài)，故冷卻水在凹模冷卻管道中的流動(dòng)未達(dá)到湍流。
8注射機(jī)參數(shù)校核
8.1模具閉合高度的校核
安裝模具的高度應(yīng)滿足： Hmin＜H＜Hmax
本設(shè)計(jì)模具高度H總=340mm
XS-ZY-250型注射機(jī)允許最大模具高度Hmax=350mm，允許最小模具高度Hmin=200mm
H總=340mm介于二者之間，滿足模具高度安裝要求。
8.2模具開(kāi)模行程校核
模具開(kāi)模行程應(yīng)滿足：Sm
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