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1、機(jī)械工程學(xué)院 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)說明書設(shè) 計(jì) 題 目： 水杯模具設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 材料成型及其控制工程 班 級(jí)： 13材料 姓 名： 遲海亮 咸金東 曾慶鶴 徐蒙蒙 陳實(shí) 胡艷俊 牟啟榮指 導(dǎo) 教 師： 李冬梅 2016年 12 月 24 日摘 要本次課程設(shè)計(jì)課題是PP水杯注塑模設(shè)計(jì)，本文詳細(xì)介紹了注射模具模架、成型零部件、澆注系統(tǒng)和脫模系統(tǒng)等模具主要的設(shè)計(jì)過程，并對(duì)模具強(qiáng)度要求做了說明。設(shè)計(jì)中對(duì)注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，包括模具閉合厚度、模具安裝尺寸、模具開模行程、注射機(jī)的鎖模力等。校核合格后進(jìn)行了成型零件加工工藝過程的制定，既保證了塑件的質(zhì)量，又兼顧了經(jīng)濟(jì)性。 最后在設(shè)計(jì)過程
2、中運(yùn)用Auto CAD軟件進(jìn)行注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算，并繪制出了模具總裝圖以及部分零件圖，從而得出完整的理論設(shè)計(jì)結(jié)果,為今后工程設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。 目 錄前 言1一 概述21.1 設(shè)計(jì)目的21.2 模具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和任務(wù)2二 塑件成型工藝性分析42.1塑件的分析42.2 PP性能分析52.3 PP的注射成型過程及工藝參數(shù)5三 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式73.1分型面位置的確定73.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定83.3注射機(jī)型號(hào)的確定8四 澆注系統(tǒng)和成型零件的設(shè)計(jì)114.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)114.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算16五 模架和推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)195.1 模架的確定195.2 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2
3、15.3 導(dǎo)向和定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)226 總結(jié)22前 言本說明書為PP水杯注塑模設(shè)計(jì)說明書，是根據(jù)塑料模具手冊(cè)上的設(shè)計(jì)過程及相關(guān)工藝編寫的。水杯在日常生活中比較常用，給人們帶來了很大的方便。本說明書的內(nèi)容包括：對(duì)塑件PP水杯性能的分析、注塑機(jī)的選用、澆注系統(tǒng)和成型零件的設(shè)計(jì)、模板的選用和推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、導(dǎo)柱和定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等整個(gè)注塑模具各個(gè)部分的設(shè)計(jì)。一 、概述,明確了此次設(shè)計(jì)目的、任務(wù)及內(nèi)容;二 、塑件成型工藝性分析,通過對(duì)設(shè)計(jì)外觀尺寸及PP性能的分析,明確了設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題;三 、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式,對(duì)模具的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了設(shè)計(jì),并選定校核了注射機(jī);四 、澆注系統(tǒng)和成型零部
4、件的設(shè)計(jì),通過相關(guān)計(jì)算設(shè)定了澆注系統(tǒng)和成型零件尺寸;五 、模架和推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),詳細(xì)闡述了模架和脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程.編寫本說明書時(shí)，力求符合設(shè)計(jì)步驟，詳細(xì)說明了塑料注射模具設(shè)計(jì)方法，以及各種參數(shù)的具體計(jì)算方法，如塑件的成型工藝、塑料脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 25 一 概述1.1 設(shè)計(jì)目的通過該課程設(shè)計(jì)擬定一個(gè)塑料制品的成型工藝和整體模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以達(dá)到以下目的：(1) 綜合運(yùn)用、鞏固和擴(kuò)大塑料成型模具等基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)；(2) 熟悉擬定塑料成型工藝和模具設(shè)計(jì)的原則、步驟和方法；(3) 學(xué)會(huì)查閱有關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)、手冊(cè)和資料；(4) 通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，基本掌握塑料模具設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力
5、。1.2 模具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和任務(wù)1.2.1 塑料模具設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)題目為設(shè)計(jì)一個(gè)較簡(jiǎn)單的注塑模具，塑件結(jié)構(gòu)不要求復(fù)雜，但模具基本結(jié)構(gòu)完整。塑料模具設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：(1) 繪制塑料制件圖件 (2) 繪制模具總裝配圖 (3) 繪制成型零件圖 (4) 編寫塑料模具設(shè)計(jì)說明書 1.2.2 收集、分析、消化原始資料分析塑料件的工藝性包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面，在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，只要分析塑料件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、尺寸標(biāo)注方法、精度要求、表面質(zhì)量和材料性能等因素，是否符合模塑工藝要求；在經(jīng)濟(jì)方面，主要根據(jù)塑料件的生產(chǎn)批量分析產(chǎn)品成本，闡明采用注射生產(chǎn)可取得的經(jīng)濟(jì)效益。1、塑料件的形狀和尺寸：塑料件的形狀和
6、尺寸不同，對(duì)模塑工藝要求也不同。2、塑料件的尺寸精度和外觀要求：塑料件的尺寸精度和外觀要求與模塑工藝方法、模具結(jié)構(gòu)型式及制造精度等有關(guān)。3、生產(chǎn)批量：生產(chǎn)批量的大小，直接影響模具的結(jié)構(gòu)型式，一般大批量生產(chǎn)時(shí)，可選用一模多腔來提高生產(chǎn)率；小批量生產(chǎn)時(shí)，可采用單型腔模具等進(jìn)行生產(chǎn)來降低模具的制造費(fèi)用。4、其它方面：在對(duì)塑料件進(jìn)行工藝分析時(shí)，除了考慮上訴因素外，還應(yīng)分析塑料件的厚度、塑料成型性能及模塑生產(chǎn)常見的制品缺陷問題對(duì)模塑工藝的影響。1.2.3 確定成型方法根據(jù)對(duì)塑料零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求以及塑料的性能的分析結(jié)果，確定所需的模塑成型方案，采用注塑成型、擠塑成型、壓塑成型或是吹塑成
7、型。二 塑件成型工藝性分析2.1塑件的分析2.1.1外形尺寸該塑件的具體尺寸如圖2-1所示，塑件的壁厚5mm，塑件的整體尺寸不是很大，適合采用注塑成型。圖2-1：塑件圖2.1.2 精度等級(jí)每個(gè)尺寸的公差不一樣，有的屬于一般精度，有的屬于高精度，就按實(shí)際公差進(jìn)行計(jì)算。2.2 PP性能分析（1）使用性能密度小,強(qiáng)度剛度,硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響,但低溫時(shí)變脆、不耐磨、易老化. 適于制作一般機(jī)械零件,耐腐蝕零件和絕緣零件。（2）成型性能1.結(jié)晶料,吸濕性小,易發(fā)生融體破裂,長(zhǎng)期與熱金屬接觸易分解；2.流動(dòng)性好,但收縮范圍及收縮值大,易
8、發(fā)生縮孔.凹痕,變形；3.冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱,并注意控制成型溫度料溫低溫高壓時(shí)容易取向,模具溫度低于50度時(shí),塑件不光滑,易產(chǎn)生熔接不良,流痕,90度以上易發(fā)生翹曲變形；4.塑料壁厚須均勻,避免缺膠,尖角,以防應(yīng)力集中。 2.3 PP的注射成型過程及工藝參數(shù)（1）、注射成型過程 成型前的準(zhǔn)備。PP有多種品牌和品種，成型前應(yīng)選擇熔體流動(dòng)速率（MFR）合適的材料，一般注射成型中選用MFR=110的材料。另外PP吸水性很小，成型前不需要干燥。注射過程。塑件在注塑機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱，塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi)成型。其過程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻5個(gè)
9、階段。 塑件的后處理。為防止后結(jié)晶產(chǎn)生的收縮變形，制品一般需經(jīng)熱水浸泡處理。（2）、注射工藝參數(shù)（見表2-2）表2-2 PP的注射工藝參數(shù)料筒溫度喂料區(qū)3050（50）區(qū)1 160250（200）區(qū)2 200300（220）區(qū)3 220300（240）區(qū)4 220300（240）區(qū)5 220300（240）備注：括號(hào)內(nèi)的溫度建議作為基本設(shè)定值，行程利用率為35和65，模件流長(zhǎng)與壁厚之比為50：1到100：1熔料溫度220280料筒恒溫220模具溫度2070注射壓力具有很好的流動(dòng)性能，避免采用過高的注射壓力80140 （8001400bar）； 一些薄壁包裝容器除外可達(dá)到180MPa (1800
10、bar)保壓壓力避免制品產(chǎn)生縮壁，需要很長(zhǎng)時(shí)間對(duì)制品進(jìn)行保壓（約為循環(huán)時(shí)間的30）；約為注射壓力的3060背壓 520MPa（50200bar）注射速度對(duì)薄壁包裝容器需要高的注射速度（帶蓄能器）；中等注射速度往往比較適用于其它類的塑料制品螺桿轉(zhuǎn)速高螺桿轉(zhuǎn)速（線速度為1.3m/s）可取，滿足冷卻時(shí)間結(jié)束前完成塑化即可計(jì)量行程0.54D（最小值最大值）；4D的計(jì)量行程為熔料提供足夠長(zhǎng)的駐留時(shí)間是很重要的殘料量28mm，取決于計(jì)量行程和螺桿轉(zhuǎn)速預(yù)烘干不需要；如果貯藏條件不好，在80的溫度下烘干1h就可以回收率可達(dá)到100回收收縮率1.22.5；收縮程度高；24h后不會(huì)再收縮（成型后收縮）機(jī)器停工時(shí)段
11、無需用其它材料進(jìn)行專門的清洗工作；PP耐溫升料筒設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)螺桿，標(biāo)準(zhǔn)使用的三段式螺桿；對(duì)包裝容器類制品，混合段和切變段幾何外形特殊（L：D25：1），直通噴嘴，止逆閥三 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式3.1分型面位置的確定為了將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等從密閉的模具中取出，將模具適當(dāng)?shù)姆殖蓛蓚€(gè)或若干個(gè)主要部分，這些可以分離部分的接觸表面，通稱為分型面。通過對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在截面積最大且有利于開模取件的中心平面，塑件從模具中取出時(shí)，一般只采用一個(gè)與注塑機(jī)開模運(yùn)動(dòng)方向相垂直的分型面，特殊情況下采用較多的分型面，因此這次我們采用的是單分型面。該塑件為圓柱型水杯，外形表面質(zhì)量要求較高，在選擇分型面時(shí)根據(jù)分
12、型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量，便于清除毛刺及飛邊，有利于排除模具型腔內(nèi)的氣體，為了提高生產(chǎn)效率和塑件外形美觀，采用瓶底注膠。分模過程為：兩模板分模后 塑件被推件板頂出。分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處。分型面3.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定1.型腔數(shù)量的確定該塑件的精度要求一般在2 -3 級(jí)之間，切為了大批量生產(chǎn)，可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種成本的費(fèi)用，初步定為一模一腔結(jié)構(gòu)形式。2.型腔排列形式的確定多模腔模具盡可能采用平衡式排列布置，且力求緊湊，并與澆口開設(shè)的部位對(duì)稱。3.模具結(jié)構(gòu)形式的確定本模具設(shè)計(jì)為一模四腔，根據(jù)
13、塑件結(jié)構(gòu)形式，推出結(jié)構(gòu)采用推件板推出形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流道采用對(duì)稱平衡式，澆口采用主澆口，且開設(shè)在瓶底。3.3注射機(jī)型號(hào)的確定 1.注射量的計(jì)算通過三維軟件建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得塑件體積：V=53.0143 塑件質(zhì)量： m=55.1g2.澆注系統(tǒng)凝料體積初步計(jì)算澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前不能準(zhǔn)確計(jì)算的數(shù)值，但可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.2-1倍來估算。由于本次采用的流道較簡(jiǎn)單并且較短，因此澆注系統(tǒng)凝料按塑件體積的0.3倍來估算，故一次注入模具型腔溶料的總體積為：3.選擇注塑機(jī)根據(jù)第二步計(jì)算得出一次注入模具型腔的塑料總體積V總=206.755 cm3，依公式（V公= V總/0.8）則有：V總/0
14、.8=258.44cm3。根據(jù)以上計(jì)算，初步選定公稱注射量為250cm3，注射機(jī)型號(hào)為XZY-300臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見3- 1表：表3-1 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)理論注射量/ cm3320移模行程/mm350螺桿柱塞直徑/mm60最大模具厚度/mm355注射壓力/MPa175最小模具厚度/mm285注射速率/(g.s-1)128鎖模形式雙曲肘塑化能力/(g.s-1)19模具定位孔直徑/mm150螺桿轉(zhuǎn)速/(r.min-1)0220噴嘴球半徑/mm18鎖模力/kN1500噴嘴口半徑/mm5拉桿內(nèi)間距/mm4003004.注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核(1)注射壓力低校核。 查表3-2可知，PP所需注
15、射壓力為70120Mpa，這里取P0=100Mpa,該注射機(jī)的公稱注射壓力P公=175Mpa,注射壓力安全系數(shù)k1=1.251.4,這里取k1=1.3，則 K1P0=1.3100=130p公所以，注射機(jī)注射壓力合格。 (2) 鎖模力的校核a. 塑件在分型面上的投影面積A塑，則b. 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，及流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積，可以按照多型腔模的統(tǒng)計(jì)分來確定。A澆是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A塑的0.20.5倍。由于本流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，分流道相對(duì)較短，因此流道凝料投影面積可以適取小一些。這里取A澆=0.2A塑。c. 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積A總，則 A總
16、=n(A塑+A澆)=41.22827.4mm2=13571.5mm2d. 模型腔內(nèi)的脹型力F脹，則 F脹=A總p模=13571.525=252000N=339.3KN式中，p模是型腔的平均計(jì)算壓力，通常取注射壓力的20%40%，大致范圍為2540Mpa。設(shè)計(jì)產(chǎn)品是PP等壁厚均勻的日用平，容器類。查塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表2-2，故p模取25Mpa。 查表3-1可得該注射機(jī)的公稱鎖模力F鎖=1200KN，鎖模力安全系數(shù)為k2=1.11.2，這里取k2=1.2，則 K2F脹=1.2339.3kN=407.2kN150聚丙烯70100100120120150ABS80110100130130150聚甲醛
17、85100100120120150聚酰胺90101101140140聚碳酸酯100120120150450有機(jī)玻璃100120140150150四 澆注系統(tǒng)和成型零件的設(shè)計(jì)4.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)控制著塑件在注塑成型過程中充模和補(bǔ)料兩個(gè)重要階段，它對(duì)注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接的影響。澆注系統(tǒng)是指從注塑機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開始，到型腔入口為止的那一段流道。本次設(shè)計(jì)中采用一模二腔模具，多型腔模具的澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料井幾部分組成。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則： 1 考慮塑料的流動(dòng)性，保征流體流動(dòng)順利，快，不紊亂；2 避免熔體正面沖出小直徑型芯或脆弱的金屬鑲
18、件；3 進(jìn)料口的位置和形狀要結(jié)合塑件的形狀和技術(shù)要求確定；4 流道的進(jìn)程要短，以減少成型周期及減少?gòu)U料。4.1.1 主流道的設(shè)計(jì)主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，其一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段。其作用是將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。在臥式或立式注塑機(jī)用模具中，主流道垂直于分型面，主流道的形狀為圓錐形，便于塑料熔體的流動(dòng)及主流道凝料的拔出。其錐角為（建議為2-6）。主流道尺寸：主流道的長(zhǎng)度：L=50mm主流道的小端直徑：d注射機(jī)噴嘴尺寸+(0.51)mm=（5+0.5）mm=5.5mm主流道大端直徑：D=d+。式中=。小端前面的球面深度：h=3mm，（一
19、般為35mm）主流道的球面半徑：SR=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（12）mm = （18+2）mm =20mm流道的粗糙度:Ra0.4um。由于主流道與注塑機(jī)的高溫噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，易磨損，所以設(shè)計(jì)成獨(dú)立的主流道襯套，選用優(yōu)質(zhì)鋼材制作并經(jīng)熱處理提高硬度。澆口套長(zhǎng)大于定模板的厚度加型腔板的厚度，同時(shí)為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)r=3mm的圓弧過渡。熱塑性塑料注塑成型用的主流道由于要與高溫顏料及噴嘴反復(fù)的接觸，所以主流道常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套，見圖4-1 圖4-1 主流道澆口套的結(jié)構(gòu)形式4.1.2 分流道的設(shè)計(jì)分流道是指塑料熔體從主流道進(jìn)入多腔模各個(gè)型腔的通道，對(duì)熔體流動(dòng)起分流轉(zhuǎn)向
20、作用，要求熔體壓力和熱量在分流道中損失小。1 多型腔模具設(shè)計(jì)型腔布置和分流道的布置同時(shí)加以考慮，設(shè)計(jì)原則有：（1）盡量保證各型腔同時(shí)充滿，并均衡地補(bǔ)料，以保證同模各塑件的性能、尺寸盡可能一致；（2）各型腔之間的距離恰當(dāng)，應(yīng)有足夠空間排布冷卻水道、螺釘?shù)龋⒂凶憬孛娣e承受注射壓力；（3）在滿足以上要求的情況下盡量縮短流道長(zhǎng)度、降低澆注系統(tǒng)冷料重量；（4）型腔和澆注系統(tǒng)投影面積的重心應(yīng)盡量接近注塑機(jī)鎖模力的中心，一般在模板的中心上。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失并盡可能避免熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減小分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。2 分流道截面形狀設(shè)計(jì)分流道常用的截面形
21、式有圓形、梯形、正六邊形、U形、半圓形及矩形等幾種形式。本次設(shè)計(jì)的是小型注射模具，故分流道設(shè)計(jì)為圓形截面形式。本分流道設(shè)計(jì)為左右對(duì)稱分布。3 分流道的長(zhǎng)度分流道長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置。由于流道設(shè)計(jì)，有四個(gè)型腔，分流道較短，故設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)小一些。單邊分流道長(zhǎng)度取50mm。倆端距離126mm。4 分流道的截面尺寸分流道截面尺寸應(yīng)根據(jù)熔體流量、塑件壁厚、流速、材料特性、粘度、塑件形狀、分流道長(zhǎng)度、塑件的成型體積等因素決定。對(duì)于圓形分流道斷面的直徑D一般在212mm的范圍內(nèi)變動(dòng)。對(duì)流動(dòng)性很好的聚丙烯、尼龍等，當(dāng)分流道很短是，其直徑可小到2mm；對(duì)流動(dòng)性很差的聚碳酸酯，直徑可達(dá)12m
22、m。根據(jù)PP的特性和以上的多種因素，本次設(shè)計(jì)采用分流道的直徑為6mm。5 分流道的表面粗糙度和脫模斜度分流道表面的粗糙度決定于所成型的品種，有的塑料不宜拋光，其好處是使流道壁處凍結(jié)的冷皮貼在壁上，不易隨流體進(jìn)入型腔。而對(duì)于PP為避免表面疵痕，必須對(duì)流道表面仔細(xì)拋光，因此分流道粗糙度不能太高，一般取1.6um左右。其脫模斜度為40-130之間。4.1.3 澆口的設(shè)計(jì)1 澆口的概念澆口是連接分流道和型腔之間的一段細(xì)短流道(直接澆口以外),它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，也是注射模具澆注系統(tǒng)的最后部分，通過澆口直接使熔融的塑料進(jìn)入型腔內(nèi)。澆口的作用是使分流道輸送來的熔融塑料的流速產(chǎn)生加速度，形成理想的流態(tài)，
23、順序、迅速地充滿型腔，同時(shí)還起著封閉型腔防止熔料倒流的作用，并在成型后便于使?jié)部谂c塑件分離。澆口設(shè)計(jì)與塑料制品形狀、塑料制品斷面尺寸、模具結(jié)構(gòu)、注射工藝參數(shù)（壓力等）及塑料性能等因素有關(guān)。澆口的截面要小，長(zhǎng)度要短，這樣才能增大料流速度，快速冷卻封閉，便于使塑料制品分離，塑料制品的澆口痕跡亦不明顯。塑料制品質(zhì)量的缺陷，如缺料、縮孔、拼縫線、質(zhì)脆、分解、白斑、翹曲等，往往都是由于澆口設(shè)計(jì)不合理而造成的。小澆口的優(yōu)點(diǎn)： a、改變塑料非牛頓流體的表觀粘度，增剪切速率； b、小澆口改變流體流速，產(chǎn)生熱量，溫度升高； c、易凍結(jié)，防止型腔內(nèi)熔體的倒流； d、便于塑件與澆注系統(tǒng)的分高； 2 澆口類型的選擇本
24、此設(shè)計(jì)選用側(cè)澆口的形式，澆口開設(shè)在模具的分型面處，從塑件的外側(cè)進(jìn)料，截面為矩形的澆口。從外側(cè)進(jìn)料縮短了流程，改善了成型條件。這類澆口實(shí)用于一模多件，提高了生產(chǎn)效率，去澆口方便，塑料制品不留明顯痕跡。3 澆口斷面的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)澆口斷面為矩形。對(duì)于多型腔模具，用以控制熔接縫的位置。澆口截面積通常為分流道截面積的0.030.09倍。對(duì)于外側(cè)進(jìn)料的普通側(cè)澆口，一般取寬1.55mm，厚0.52.0mm，長(zhǎng)度約為0.52mm。本次采用長(zhǎng)1.5mm，寬3mm，厚1mm。澆口具體尺寸是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定,在試模時(shí)逐步修正。4 澆口位置的設(shè)計(jì)（1）、澆口應(yīng)開設(shè)在塑料制品斷面較厚的部位，能使熔融的塑料從塑料制品厚斷面流
25、向薄斷面，保證塑料充模完全。（2）、澆口位置的選擇，應(yīng)使塑料充模流程最短，減小壓力損失，有利于排除模具型腔中的氣體。本次將澆口設(shè)在水杯的底部中心位置。（3）、澆口位置的選擇，應(yīng)防止在塑料制品表面上產(chǎn)生拼縫線。（4）、澆口位置應(yīng)盡量開設(shè)在不影響塑料制品外觀的部位，如開設(shè)在塑料制品的邊緣和底部等。（5）、澆口不能使熔融塑料直接進(jìn)入型腔，否則會(huì)產(chǎn)生旋流，在塑料制品上留下螺旋形痕跡，特別是點(diǎn)澆口，側(cè)澆口等，更容易出項(xiàng)這種現(xiàn)象。（6）、澆口尺寸的大小，應(yīng)取決于塑料制品的尺寸、幾何形狀、結(jié)構(gòu)和塑料的性能。4.1.4 冷料井的設(shè)計(jì)冷料井是用來儲(chǔ)藏注射間隔期間產(chǎn)生的冷料頭的，防止冷料進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，并
26、使熔料能順利地充滿型腔。本次設(shè)計(jì)采用的是臥式注射機(jī)，冷料井一般都設(shè)置在主流道的末端，即主流道正對(duì)面的動(dòng)模上，直徑應(yīng)稍大于主流道大端直徑，以利冷料流入，選用直徑為9mm。4.1冷卻水路4.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算4.2.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)成模具型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，它一般包括凹模、凸模、型芯、鑲塊、各種成型桿、各種成型環(huán)。由于型腔直接與高溫高壓的塑料相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性，以承受塑料的擠壓力和料流的摩擦力，有足夠的精度和適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙龋ㄒ话鉘a0.4um以下），以保證塑料制品表面的光亮美觀、容易脫模。根據(jù)對(duì)塑件外形尺寸的分析，
27、且塑件是實(shí)芯的，本次采用兩個(gè)凹模的成型零件。凹模是成型制品外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式和組合式等。由于該塑件的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，故本設(shè)計(jì)中采用整體嵌入式凹模。4.2.2成型零件鋼材的選用根據(jù)對(duì)塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時(shí)要考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能。PP易分解，分解溫度為350度。分解時(shí)有刺激性和腐蝕性氣體發(fā)生。故模具鋼材宜選用耐腐蝕性的材料制作。又因?yàn)樵撍芗榇笈可a(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的整體式凹模鋼材選用NAK101模具鋼。4.2.3成型零件工作尺寸的計(jì)算（1）凹模寬度尺寸的計(jì)算塑件內(nèi)外寬度的
28、轉(zhuǎn)換：LS1=mm=60.160-0.32mm，相應(yīng)的塑件制造公差1=0.32mm。 LM1=（1+）Ls1-X10+z1 =(1+0.025) 6.16-0.50.32 0+0.064mm =60.20+0.064mm式中 Scp塑件的平均收縮率，PP的收縮率為1.0%2.5%，得其平均收縮率Scp=（0.010+0.025）/2=0.0175；x系數(shù)，由表可得一般在0.50.8之間，次取x=0.5 1 塑件上相應(yīng)尺寸的公差（下同）； z1塑件上相應(yīng)尺寸制造公差，對(duì)于中小型塑件取z=15（下同）。（2）凹模深度尺寸的計(jì)算塑件高度方向尺寸的轉(zhuǎn)換：塑件高度的最大尺寸Hs=500.23mm=50.
29、230-0.46mm，相應(yīng)的s=0.46mm； HM=（1+）Hs-x0+ =(1+0.025) 160-0.50.460+0.092mm =51.260+0.092mm式中x系數(shù)，由表可得一般在0.50.8之間，次取x=0.5（3） 型芯徑向尺寸計(jì)算。塑件內(nèi)部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換。 =mm=mm,s=0.3mm = （1+）Hs+x0+z = mm (4)型芯高度尺寸計(jì)算。塑件內(nèi)腔高度尺寸轉(zhuǎn)換 =45mm=44.9mm H=（1+）Hs+x0+z =45.8mm 4.23凹模嵌件與型芯的成型尺寸4.2.4 成型零件尺寸及動(dòng)模墊塊厚度的計(jì)算 在注塑成型的過程中，對(duì)型腔剛度和強(qiáng)度的要求較精確，其需要對(duì)
30、塑件模具型腔的側(cè)壁和底壁厚度的計(jì)算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和所選用模具模架尺寸決定，本次設(shè)計(jì)采用塑件模具型腔的單邊厚度為15mm。經(jīng)過其計(jì)算公式計(jì)算校核知，此尺寸符合型腔剛度和強(qiáng)度的要求。動(dòng)模墊板厚度和所選模架的兩個(gè)墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)前面的型腔布置，模架應(yīng)選在300mm300mm這個(gè)范圍之間，經(jīng)計(jì)算所得動(dòng)模墊板厚度應(yīng)設(shè)為45mm。同時(shí)采用倆根直徑50mm支撐柱且布置在支撐板正中間。4.2.5 排氣槽的設(shè)計(jì)該塑件由于采用瓶底澆口進(jìn)料，熔體經(jīng)底部中心充滿型腔，且由于該塑件的厚度較小，分型面處有細(xì)小的間隙可以作為氣體的排出方式，不會(huì)出現(xiàn)憋氣的現(xiàn)象。五 模架和推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.1 模架的確定模架是注射模的骨架
31、和基體，模具的每一部分都要寄生于其中，通過它將模具的各個(gè)部分有機(jī)地聯(lián)系在一起。根據(jù)塑件外形尺寸和模具型腔布局等因素可知，此次選用模架為WL=300mm300mm，模架結(jié)構(gòu)為B1型。其特點(diǎn)為：定模為兩塊模板，動(dòng)模為兩塊模板，采用推件桿推出機(jī)構(gòu)。適用于單分型面注射模。5.1.1 各模板尺寸的確定A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度為50mm，又考慮在模板上還要開設(shè)冷卻水道，還需留出足夠的距離，故A板厚度70mm。 B板尺寸。B板是另一凹模板，按模架標(biāo)準(zhǔn)，板厚取45mm。C板（支架）尺寸。支架=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+（510）mm=50+20+15+（510）mm=9095mm，因此初
32、步選定C為90mm。經(jīng)上述尺寸的計(jì)算，模架尺寸已確定為板面為300mm300mm，模架結(jié)構(gòu)形式為B1型的標(biāo)準(zhǔn)模架。其外形尺寸：寬長(zhǎng)高=350mm300mm330mm.5.1.2模架各尺寸的校核 根據(jù)所選注塑機(jī)來校核模具設(shè)計(jì)的尺寸。 模具平面尺寸350mm300mm400mm300mm（拉桿間距），校核合格。模具高度尺寸330mm，因?yàn)?85mm（模具的最小厚度）330mm355mm（模具的最大厚度），校核合格。模具的開模行程S=H1H2（510）mm=(25+45)+(510)mm=7580mm300mm(開模行程)，校核合格。、 圖5.1 模架 所以模架選為30 35標(biāo)準(zhǔn)B型模架。經(jīng)查表7-
33、4，可知，H1=25，H2=45，H3=30，H4=45，H5=20，H6=25，W1=350，W2=58，W3=180，W4=134，W5=156，W6=234，W7=240，L1=276，L2=240，L3=138，L4=234，L5=98，L6=164，L7=234,D1=30，D2=20,M1 4M14，M2 4M10 5.2 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.2.1脫模機(jī)構(gòu) 1脫模力的計(jì)算（1） 型芯脫模力。因?yàn)?8.310,所以此處視為厚壁圓筒塑件。 脫模力=2078N2 脫模機(jī)構(gòu)的分類及選用脫模機(jī)構(gòu)的分類分多，我們采用的是混合分類中的一種：推桿一次脫模機(jī)構(gòu)，因?yàn)榇藱C(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單、最為常用的一種
34、，具有制造簡(jiǎn)單、更換方便、推出效果好等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中比較實(shí)用和直觀。所謂一次脫模就是指在脫模過程中，推桿就需要一次動(dòng)作，就能完成塑件脫模的機(jī)構(gòu)。它通常包括推桿脫模機(jī)構(gòu)、推管脫模機(jī)構(gòu)、脫模板脫模機(jī)構(gòu)、推塊脫模機(jī)構(gòu)、多元聯(lián)合脫模機(jī)構(gòu)和氣動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)等。5.2.2推出方式的確定 1 推桿的結(jié)構(gòu)形式及形狀因制品的幾何形狀及型腔結(jié)構(gòu)等的不同，所用推桿的截面形狀也不盡相同，常用推桿的截面形狀為圓形。推桿又可分為普通推桿與成型推桿兩種，我們這里選用普通推桿。（1） 推出面積。設(shè)8mm的圓推桿設(shè)置8根。那么推出面積為： （2） 推桿推出應(yīng)力。查表知許用應(yīng)力【】=8MPa =5.17Mpa 所以合格。圖5-2
35、 推桿結(jié)構(gòu)形式 3 推桿的固定方式（如圖5-3所示） 圖5-3 推桿固定方式5.3 導(dǎo)向和定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。按作用分為模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過定位圈使模具的澆口套能與注射機(jī)噴嘴精確定位；而膜內(nèi)定位機(jī)構(gòu)則通過導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行合模定位。本模具所成型的塑件比較簡(jiǎn)單，模具定位精度要求不是很高，因此可采用模架本身所帶定位結(jié)構(gòu)。 6 總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)課題是PP水杯注塑模設(shè)計(jì)，以注塑模具設(shè)計(jì)為主線，綜合了塑件成型工藝分析，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，模具參數(shù)的校核等一系列模具設(shè)計(jì)的過程，不僅把學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)綜合應(yīng)用到本次設(shè)計(jì)，將它們學(xué)以致用，還學(xué)到了
36、新的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法，一舉兩得。在本次設(shè)計(jì)中除了使用傳統(tǒng)的方法外，同時(shí)引用了CAD技術(shù)，力求減少勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。現(xiàn)把主要內(nèi)容總結(jié)如下:1.概述,明確了此次設(shè)計(jì)目的,任務(wù)及內(nèi)容;2.塑件成型工藝性分析,通過對(duì)設(shè)計(jì)外觀尺寸及PP性能的分析,明確了設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題;3.擬定模具的結(jié)構(gòu)形式,對(duì)模具的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了設(shè)計(jì),并選定校核了注射機(jī);4.澆注系統(tǒng)和成型零部件的設(shè)計(jì),通過相關(guān)計(jì)算設(shè)定了澆注系統(tǒng)和成型零件尺寸;5.模架和推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),詳細(xì)闡述了模架和脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程.歷經(jīng)兩個(gè)星期的努力之后，終于完成了PP水杯注塑模具設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，我們遇到了很多困難和障礙，但也學(xué)習(xí)
37、到了許多新的知識(shí)，同時(shí)對(duì)模具設(shè)計(jì)也有了更深刻的體驗(yàn)。我深深感受到了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，深刻體會(huì)到模具設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)知識(shí)的重要性，以及模具設(shè)計(jì)的靈活性和嚴(yán)格性，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)自己在掌握Auto CAD模具設(shè)計(jì)軟件方面存在的欠缺，以及機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)的缺乏和對(duì)模具理論知識(shí)掌握的不足。 比如沒有掌握Auto CAD的模具設(shè)計(jì)的分析過程，對(duì)設(shè)計(jì)所需要的計(jì)算公式和一些模具設(shè)計(jì)理論原則沒有熟練的掌握。另外，自身所掌握的典型模具結(jié)構(gòu)圖還不夠多，對(duì)各種模具結(jié)構(gòu)還不能夠非常熟練的靈活應(yīng)用，所掌握的公差與配合理論知識(shí)還不充分。 但經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)所學(xué)到的知識(shí)也進(jìn)行了一次更全面、更系統(tǒng)的回顧和總結(jié)，同時(shí)也對(duì)自己獨(dú)立思考和解決問題的能力進(jìn)行了一次很好的鍛煉，使我真正懂得了模具設(shè)計(jì)所需要準(zhǔn)備的工作和需要掌握的重要知識(shí)，同時(shí)也認(rèn)識(shí)到模具設(shè)計(jì)工作所需要的靈活性。裝配圖澆口套零件圖 模架零件圖
水杯模具設(shè)計(jì)-塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書.doc
