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河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
塑料瓶蓋注塑模具設(shè)計(jì)
緒論
1.本課題的意義、目的及應(yīng)達(dá)到的要求
本設(shè)計(jì)主要意義是在我們學(xué)習(xí)完模具設(shè)計(jì)與制造的所有專業(yè)課之后，總結(jié)條理以前我們所學(xué)的知識，使之成為一個系統(tǒng)的理論體系，以便于我們在以后的工作中使用。同時(shí)也讓我們對模具的設(shè)計(jì)與制造有了初步的了解，掌握了查閱資料和使用工具書以及手冊的能力。 【1】
本設(shè)計(jì)的目的是在學(xué)生畢業(yè)前夕，將通過畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，對醫(yī)學(xué)知識進(jìn)行全面的總結(jié)和應(yīng)用，提高綜合能力的培訓(xùn)以及擴(kuò)大模具領(lǐng)域的新知識。具體的要求是：
1． 系統(tǒng)總結(jié)，鞏固過去所學(xué)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識。
2． 運(yùn)用所學(xué)的知識解決模具技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際工程問題，以此進(jìn)行綜合知識的訓(xùn)練。
3． 通過某項(xiàng)具體工程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究，達(dá)到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設(shè)計(jì)和科研的基本過程和基本方法。
4． 提高和運(yùn)用與工程技術(shù)有關(guān)的人文科學(xué)，價(jià)值工程和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合知識。
2 本課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀
2.1我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30萬次，淬火鋼模達(dá)50～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距，
（1）成型工藝方面：多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。但總體上熱流道的采用率達(dá)不 到10%，與國外的50%～80%相比，差距較大。
（2）在制造技術(shù)方面：CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、以及一些塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如對充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動了我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。
（3）模具材料方面：近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重 大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度的商品化程度一般在30%以下，和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到70%～80%相比，仍有差距。
2.2我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展趨勢
2..2.1我國塑料模具工業(yè)今后的主要發(fā)展趨勢
據(jù)有關(guān)方面預(yù)測，模具市場的總體趨勢是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時(shí)，由于近年來進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點(diǎn)。
2.2.2我國塑料模具工業(yè)和今后的主要發(fā)展方向
（1）提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。
（2）.在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
（3）推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。
（4）.開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
（5）提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種。
（6）.應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。
（7）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測量儀或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。
3國外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀
?。?）模具生產(chǎn)效率高，工期短，人均產(chǎn)值高。各企業(yè)共同之處是廠房設(shè)備密集，顯得十分擁擠，即使在這樣的條件下，車間管理還是有條不紊，生產(chǎn)效率高。一般模具企業(yè)，人均年產(chǎn)值為5～14萬美元。
?。?）專業(yè)分工細(xì)，技術(shù)精益求精，客戶相對穩(wěn)定。模具企業(yè)專業(yè)分工較細(xì)，生產(chǎn)協(xié)作緊密。每家企業(yè)只生產(chǎn)某一類模具，各家都有自己的拳頭產(chǎn)品，這利于在技術(shù)上精益求精，以利在激烈的競爭中生存發(fā)展。模具廠所需的模具標(biāo)準(zhǔn)件都是外購的，有些零件加工業(yè)是由其他廠協(xié)作。
?。?）模具企業(yè)帶件生產(chǎn)比較普遍，有利于企業(yè)發(fā)展。模具作為單件或極小批量產(chǎn)品，技術(shù)密集和精密加工設(shè)備密集，與模具成型制品的大批量生產(chǎn)相比，投入大，產(chǎn)出低，因而制約了模具企業(yè)大發(fā)展。他們注重模具與制品一體化，模具與制品相輔相成，互相促進(jìn)，有利于模具企業(yè)的發(fā)展?！ ?
（4）緊跟主產(chǎn)品需求開發(fā)模具，重視開拓海外市場。模具工業(yè)發(fā)展較快，緊跟主產(chǎn)品需求開發(fā)制造模具是一個重要因素。近幾年3C電子產(chǎn)品和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，帶動了模具工業(yè)的發(fā)展。目前模具產(chǎn)值的76%源自3C產(chǎn)品和汽車、摩托車提供的產(chǎn)品。模具行業(yè)以很強(qiáng)的市場敏感性，以最短的生產(chǎn)周期滿足了這些行業(yè)的需求。大陸的許多3C產(chǎn)品和汽車模具就來自美國，日本和西歐，以及臺灣?！ ?
（5）CAD/CAE/CAM和高速切削加工技術(shù)應(yīng)用廣泛。他們的模具生產(chǎn)效率較高，市場快速反應(yīng)能力強(qiáng)，CAD/CAE/CAM技術(shù)和高速切削技術(shù)的普及應(yīng)用，無疑是一個重要因素。
（6） 模具企業(yè)對管理的重視程度在加大，利用軟體包括管理軟件和工藝流程開發(fā)軟件來提高企業(yè)本身的競爭力，而不僅僅是靜態(tài)得考慮模具的開發(fā)和制造成本，對此企業(yè)向更科學(xué)更系統(tǒng)的現(xiàn)代管理模式發(fā)展。
4．本設(shè)計(jì)所要解決的問題
現(xiàn)在生活節(jié)奏的加快和人們對生活品質(zhì)要求的提高以及環(huán)境污染給人們心理上早成的影響,使人們更樂于接受經(jīng)過多層過濾更為安全可靠的純凈水或者礦泉水,應(yīng)其而生的經(jīng)濟(jì)的瓶子和瓶蓋成為大批量需求的產(chǎn)品.
在瓶蓋塑料模具的設(shè)計(jì)與制造過程中， 根據(jù)所學(xué)的知識和我們在畢業(yè)實(shí)習(xí)中所積累的經(jīng)驗(yàn)，所采用方案如下:生產(chǎn)效率是第一的考慮,所以在結(jié)構(gòu)上確定為一模十二腔,同時(shí)考慮設(shè)計(jì)上模具壽命,以及一次生產(chǎn)即可使用而不需要多加工序,這些都可以是提高效率的因素.
礦泉水瓶蓋的應(yīng)用是很廣泛的,在結(jié)構(gòu)上必要的保留幾種功能,一是內(nèi)螺紋用于旋緊,二是需要擋水圈的設(shè)計(jì)來取代以往加橡皮墊圈的密封方式,三是防偽圈的倒扣設(shè)計(jì)以及和其瓶蓋主題的點(diǎn)連接結(jié)構(gòu),以方便瓶蓋的壓入和瓶蓋打開時(shí)順利脫離防偽圈而不至產(chǎn)生一塊脫離的現(xiàn)象或者難以旋斷的情況.
一 工藝性分析
1.1: 塑料的原材料分析 [1]
(1)塑件材料選用ＰＰ屬于熱塑性塑料，從使用性能上看，該塑料力學(xué)性能好，可以在１００Ｃ以下使用，若不受外力，則溫度在１５０Ｃ時(shí)不會變形，化學(xué)穩(wěn)定性好 ．
(2)從成型性能上看該塑料吸水性小，熔料流動性好，成型容易，但收縮率大，此外，該塑料成型易產(chǎn)生縮孔凹痕變形等缺陷．成型溫度底時(shí)，方向性明顯，凝固速度快，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因此在成型時(shí)一注意控制成型溫度，澆注系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，冷卻速度不易過快．
1.2：塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度等級及表面質(zhì)量分析
從該制品的零件圖可知；形狀，結(jié)構(gòu)對制件脫模要求較高，但對尺寸大小，產(chǎn)品精度和表面質(zhì)量要求都不高。
（1） 該塑件結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)工藝分析：此設(shè)計(jì)任務(wù)書中給出的零件圖存在若干弊端，給模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來一些困難，現(xiàn)在在不影響起使用性能的基礎(chǔ)上改進(jìn)三處．第一是在瓶蓋外表表面的防滑豎紋，不應(yīng)該直接在下面切半通槽，而應(yīng)該通向型腔，使其在開模時(shí)不增加不必要抽芯難度．第二是擋水圈的脫模設(shè)計(jì)，將其設(shè)計(jì)為傾斜４５度，并將斜底做在角處，是型芯最大直徑變得小一些，便于在強(qiáng)脫之后不至于碰到下邊的內(nèi)螺紋而增加脫模行程,而傾斜的擋水圈會在旋入時(shí)壓平,第三是防偽圈內(nèi)惻設(shè)計(jì)為凸起的倒扣環(huán),間斷式.整個修改后的制件如圖一:
圖1 制件圖
（2） 制品的精度等級；塑料制件的尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動和模具制造誤差，此處塑料件未注公差，由于該制件的原材料為聚丙烯，而聚丙烯的制件公差等級較低為MT7級，該塑件的精度等級較低。受模具活動部分的影響，取公差值和附加值之和，MT2級取0.05，MT3-5級取0.1?！?】
（3） 制品的表面質(zhì)量；塑料制件的精度等級較低，我們所要獲得的制件對制品的表面質(zhì)量除要求無缺陷，毛刺，無特殊要求，一般的模具制造工藝和注塑工藝就能滿足要求。
（4）制品的形狀結(jié)構(gòu)；制品的最小壁厚為0.5mm。符合聚乙烯的最小壁厚原則，聚丙烯的質(zhì)軟，所以可以強(qiáng)制脫模.所以在模具的設(shè)計(jì)和加工過程中要特別注意，防止出現(xiàn)缺陷.
1.3：計(jì)算塑料制件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)量。
計(jì)算塑料制件的體積：
V= 1675*2=3.350 cm3
查《塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》知聚丙烯密度為ρ=0.9～0.91g/ cm3 .這里取ρ=0.905g/cm3
由密度可得出單個制件的質(zhì)量：
Q=ρV=0.905×3.35
=3.03175g
此模具采用一模12腔結(jié)構(gòu),質(zhì)量w=3.03175*12=36.381g
1.4：聚丙烯 塑料注射成型的工藝參數(shù)。（注塑工藝卡）
注射溫度包括料筒溫度和噴嘴溫度
料筒溫度：后段溫度t1選用220℃
中段溫度t2選用240℃
前段溫度t3選用260℃
噴嘴溫度 選用220℃
注塑壓力：選用100mpa
注塑時(shí)間： 選用15s
保壓壓力： 選用 72mpa
保壓時(shí)間： 選用10s
冷卻時(shí)間： 選用30s
總周期:40～130s
1.5：塑料成型設(shè)備的選取
根據(jù)計(jì)算及原材料的注射成型參數(shù)初選注塑機(jī)為xs-60/450臥式
查材料可知： 【4】(模具設(shè)計(jì)大典)
注射容量： 78cm3
注射壓力： 170mpa
鎖模力： 450KN
模具厚度： 100～300mm
鎖模型式: 雙曲肘
噴嘴球半徑： SR20mm
模具定位孔直徑： Ф55mm
2.1.1 按注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)量N1
N1=×－
其中： F 注塑機(jī)的鎖模力 N
PC 型腔內(nèi)的平均壓力mpa
A 每個制件在分型面上的面積（m㎡）
B 流道和澆道在分型面上的投影面積（m㎡）
B 在模具設(shè)計(jì)前為未知量，根據(jù)多型腔模具的流動分析B為（0.2～0.5），常取B=0.35，熔體內(nèi)的平均壓力取決于注射壓力，一般為25～40mpa實(shí)際所需鎖模力應(yīng)小于選定注塑機(jī)的名義鎖模力，為保險(xiǎn)起見常用0.8F則
N1= =0.6×450000/50×150=36（個）
2.1.2 注射機(jī)注塑量確定型腔數(shù)目N2
N2=（G－C）/V
其中： G 注射機(jī)的公稱注塑量（cm3）
V 單個制件體積 （cm3）
C 流道和澆口的總體積（cm3）
生產(chǎn)中每次實(shí)際注塑量應(yīng)為公稱注塑量的0.75～0.45倍，取0.6倍計(jì)算，同時(shí)流道和澆道的體積為未知量，據(jù)統(tǒng)計(jì)每個制品所需澆注系統(tǒng)是體積的0.2～1倍，現(xiàn)取C=0.6則
N 2===78×0.375
=29.5（個）
從以上討論可以看到模具的型腔個數(shù)必須取N1，N2中的較小值，在這里可以選取的個數(shù)是2，4，6，8，12,16個，考慮的制件的取出和模具的開模等情況。我們所設(shè)計(jì)的塑料瓶蓋模具采用一模十二腔的方案，即
N=12 【5】
2.2 分型面的選擇以及型腔的排列方式的確定 【6】
2.2.1 分型面的選擇；
模具設(shè)計(jì)的過程中分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)分型面選擇的原則來確定模具的分型面:
（1）塑件脫出方便：盡量使塑件滯留在動模一側(cè)，模具的脫模機(jī)構(gòu)在動模一側(cè)，一般將主型芯裝在動模一側(cè)，使塑件的包緊在主型芯上，型腔可以設(shè)在定模一側(cè)。
（2）模具結(jié)構(gòu)簡單，使模具容易切削加工，從簡化模具加工來考慮，對要求抽芯的塑件，應(yīng)盡量避免在定模部分抽芯。
其他必須型腔排氣順利，確保塑件質(zhì)量，無損塑件外觀，設(shè)備利用合理以及塑件的成型要求來選擇分型面。
該塑件為瓶蓋，表面無特殊的要求，由于制件有側(cè)向抽心的點(diǎn)連接,因此制件需要側(cè)向內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)，分型比較復(fù)雜，可采用滑快側(cè)向分型，故分型面選擇如下圖所示：
圖2 分型面選擇
2.2、 確定型腔的排列方式
圖3 型腔的排列方式
本塑件在注塑時(shí)采用一模12腔，即綜合考慮模具的開模行程較短，注塑機(jī)有足夠的開?？臻g，澆注系統(tǒng)符合原則（主流道的長度小于60mm），模具結(jié)構(gòu)簡單和制件精讀符合圖紙要求以制件生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，可采用上圖所示的型腔排列方式和分型面選擇。
采用上述型腔布置最大優(yōu)點(diǎn)是便于設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu),最大的缺點(diǎn)是熔料進(jìn)入單個型腔的不均勻性.
3、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.１：主流道設(shè)計(jì)
根據(jù)XS-ZY-125型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸
噴嘴前瓶孔徑： d0=Ф4mm
噴嘴前瓶球面半徑： R0=12mm
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：
R=R0+（1～2）mm
D=d0+(0.5～1)mm
取主流道的球面半徑: R=14mm
取主流道的小瓶直徑d=Ф4.5mm
為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)為圓錐形式其斜度取1～3度經(jīng)換算得主流道大瓶直徑D=Ф6.5mm，為了使料能順利的進(jìn)入分流道，可在主流道的出料瓶設(shè)計(jì)半徑r=5mm的圓弧過渡。
3.２：主流道襯套的選取
為了提高模具的壽命在模具與注塑機(jī)頻繁接觸的地方設(shè)計(jì)為可更換的主流道襯套形式，選取材料為T8A，熱處理以后的硬度為53～57HRC，主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過渡配合。
圖4 主流道襯套
3.3排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在注塑模具的設(shè)計(jì)過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時(shí)排出會使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。
排氣方式有兩種：開排氣槽排氣，利用和模間隙排氣。
由于瓶蓋注塑模是小型內(nèi)抽心模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。（聚乙烯塑料的最小不溢料間隙為0.02mm，間隙較小，再加上聚丙烯的流動性極好，也不宜開排氣槽。）
4、側(cè)滑快抽芯機(jī)構(gòu)
圖5 滑塊抽芯機(jī)構(gòu)
如上圖所示的是該模具側(cè)抽芯機(jī)構(gòu),其依靠斜導(dǎo)柱的上下方向運(yùn)動使滑快做側(cè)向開模,完成對制件防偽圈點(diǎn)連接的抽拔,長度很小,因此斜角應(yīng)選取較小值,一般不宜超過25°,這里選擇18°.
三、模具工作零件的設(shè)計(jì)
1、凹模的設(shè)計(jì)：
本副模具采用整體式凹模結(jié)構(gòu)，由于制件結(jié)構(gòu)簡易程度中等，模具牢固，不易變形，制件沒拼界逢，適用用于本制件的模具。
材料選用T8A, 硬度在50HRC以上.
根據(jù)澆口的設(shè)計(jì)要求，澆口設(shè)在凹模型腔上其結(jié)構(gòu)。
凹模板尺寸：根據(jù)矩形凹模最小壁厚經(jīng)驗(yàn)曲線知，此塑件的成型
壓力小于30MPA.
由經(jīng)驗(yàn)可知：
長為500 mm.
寬為350 mm.
凹模高為 h=50mm
制件高為20.91mm
加工可以直接用銑刀銑出，也可以用成型電極。為了節(jié)約成本。在這里我選用數(shù)控加工孔,再用點(diǎn)火花放電加工防滑槽。
2、塑料瓶蓋注塑模具的工作尺寸（包括型腔和型芯的尺寸）
本例中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸，平均收縮率平均制造公差和平均磨損率來計(jì)算。
查教材表1-3塑料聚丙烯的成型收縮率為S=1％-2.5％，故平均我們?nèi)镾cp=1.75％?？紤]到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取Б=Δ/3。
表一：凹模工作尺寸的計(jì)算：
塑件尺寸
計(jì)算公式
型腔工作尺寸
31.38
Lm=(Ls+LsScp％－3/4Δ)+Б
31.2+0.14
14.31
14.12+0.14
30.5
30.42+0.11
9+0.11
3-0.32
2.95+0.11
表二：凸模工作尺寸的計(jì)算
模具零件名稱
塑件尺寸
計(jì)算公式
型芯工作尺寸
型芯
22.3
Ln=(Ls+LsScp％+Δ)
22.32-0.13
26.28
26.28－0.13
23.38
23.38-0.13
27.53
27.53-0.13
28.88
28.88-0.13
1.4
1.4－0.11
表三：滑塊工作尺寸的計(jì)算
模具零件名稱
塑件尺寸
計(jì)算公式
型芯工作尺寸
滑塊
3.3
Ln=(Ls+LsScp％+Δ)
3.3-0.11
4.4
4.4－0.11
6.6
6.6-0.11
31.38
31.32-0.13
3、型芯結(jié)構(gòu)的確定：
可根據(jù)模具的各部分結(jié)構(gòu)確定型芯的尺寸和結(jié)構(gòu)。
型芯端面尺寸為,其結(jié)構(gòu)圖如下:
圖6 型芯結(jié)構(gòu)
材料選用T8A, 硬度在50HRC以上.凸模用凸模固定板固定, 固定板選用45鋼．
成型零部件的制造誤差：
成型零部件的制造誤差包括成型零部件的加工誤差和安裝誤差，配合誤差等幾個方面。設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)將成型零部件的制造公差控制在塑件的1/3左右，通常取IT6—9級，綜合考慮取IT8級。
4 .滑塊結(jié)構(gòu)確定
滑塊在此模具加工中難度是比較高的,滑塊用于切斷瓶蓋主題與防偽圈,切口為半圓,兩個滑塊構(gòu)成一個整圓,鑒于采用整體式滑塊容易報(bào)廢,采用分體式滑塊結(jié)構(gòu).
加工則采用線切割的方式,滑塊機(jī)體加工則采用加工中心來做,,保證分體滑塊的相對位置.
四、模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注塑模溫度調(diào)節(jié)是采用加熱或冷卻方式來實(shí)現(xiàn)的，確保模具溫度在成型范圍之內(nèi)。模具加熱方法有蒸汽、熱油、熱水加熱及電加熱等方法，最常用的方法是電阻加熱；冷卻方法則采用常溫水冷卻、冷卻水強(qiáng)力冷卻或空氣冷卻等方法。而大部分采用常溫水冷卻法。
模具溫調(diào)系統(tǒng)的功用：改善成型條件、穩(wěn)定制品形狀尺寸精度、改善制件物理性能、提高制品表面質(zhì)量。
塑料在生產(chǎn)過程中由于需要對熔融的塑料流體進(jìn)行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度（防止出模后制件發(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)可按下式進(jìn)行計(jì)算：
設(shè)該模具平均工作溫度為60°，用20°的常溫水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30°，產(chǎn)量為（1分鐘2模）1000g/h。
1、 計(jì)算熱流量
求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量為Q，查有關(guān)文獻(xiàn)得聚乙烯的單位熱流量為Q=420.3～450.1J/g ,取Q=430J/g：
Q=W Q=1008g/h×430J/h=433440J
2、 冷卻水的體積流量V
V=WQ/Pc(T－T)
=433440/60×1/1000×4.2×（30－20）
=172cm
溫度調(diào)節(jié)對塑件的質(zhì)量影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
變形 尺寸精度 力學(xué)性能 表面質(zhì)量
在選擇模具溫度時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用情況著重滿足制件的質(zhì)量要求。
在注射模具中溶體從200 C,左右降低到60C左右，所釋放的能量5％以輻射，對流的方式散發(fā)到大氣中，其余95％由冷卻介質(zhì)帶走，因此注射模的冷卻時(shí)間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時(shí)間約占整個循環(huán)周期的2/3?？s短循環(huán)周期的冷卻時(shí)間是提高是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。
在冷卻水冷卻過程中，在湍流下的熱傳遞是層流的10—20倍。在次我選擇湍流。
表四 冷卻水道的選?。海ㄓ杏?jì)算選?。?
冷卻水道直徑
d/（mm）
最低流量
v/（m/s）
流量
Ｖ/（m/min）
12
1.10
7.4×10
冷卻回路的布置應(yīng)根據(jù)塑件的形狀及所需冷卻溫度分布要求以及澆口位置等，設(shè)計(jì)冷卻回路為直通式，為使塑件受熱均勻，冷卻回路應(yīng)同時(shí)開設(shè)在動定模兩側(cè).
圖7 冷卻水道布置
五、模具的合模高度
在支撐板與固定零件的設(shè)計(jì)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定：定模板厚度H1=30mm，凹模型腔板厚度為H2=34mm，型芯固定板厚度為H3=30mm，型芯墊板厚度為H4=20mm，墊塊厚度H5=73mm(考慮模具的抽芯距)動模板厚度H6=30mm.
1、計(jì)算模具的閉合高度：
H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5＋H6
=30＋50＋35＋50＋120＋30
=360mm
2、校核注塑機(jī)的開，合?？臻g
A：模具合模時(shí)校核：
100mm<360mm<500mm
注:模具符合注塑機(jī)的要求;
B：模具開模時(shí)校核：
100mm<360mm＋80mm<500mm
注:模具符合注塑機(jī)的要求;
六、注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
本模具的外形尺寸為500mm×350mm×360mm, SZ-120/450型注塑機(jī)模板最大安裝尺寸是330mm×240mm。
由于上述計(jì)算的模具閉合高度為217mm，SZ-120/450型注塑機(jī)的最小模具厚度為100mm，最大模具厚度為500mm
1、模具合模時(shí)校核：
100mm<360mm<500mm
1.1、模具開模時(shí)校核：
100mm<360mm＋80mm<500mm
其中：80mm為模具的抽拔距
經(jīng)校核SZ-120/450型注塑機(jī)能滿足使用要求故可以采用。
七、模具的裝配
裝配主要要求如下：
（1） 模具上下平面的平行度偏差不大于0.05mm 分模處要求密合。
（2） 推件時(shí)推桿與卸料板要保持同步。
（3） 上、下模型芯必須緊密接觸。
裝配時(shí)以分型面密合作為該模具的裝配基準(zhǔn)，裝配順序如下：
（1） 裝配前按圖檢驗(yàn)主要工作零部件及其它零件尺寸。
（2） 鏜導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔。將定模板、動模板、型芯固定板疊合在一起，使分模面緊密接觸并加緊，鏜導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔，在孔內(nèi)壓入工藝定位銷后，加工側(cè)面的垂直基準(zhǔn)。
（3） 加工定模。用定模側(cè)面的垂直基準(zhǔn)確定定模上型芯中心的實(shí)際位置，并以次作為加工基準(zhǔn)，分別鏜型芯孔φ34mm、φ10mm，并锪臺肩φ44mm×6mm、
φ14mm×6mm。
（4） 壓入導(dǎo)柱、導(dǎo)套。將定模、板動模板、支撐板上分別壓入導(dǎo)柱、導(dǎo)套，使其導(dǎo)向可靠，滑動靈活。
（5） 裝配型芯。在定模和型芯固定板孔內(nèi)壓入型芯，用鏍孔復(fù)印法和壓銷釘套法使型芯緊固在支撐板上，將其一起磨平。
（6） 通過型芯鉆支撐板上的推桿孔。
（7） 通過支撐板鉆推桿固定板上的孔。
（8） 在推桿固定板和支撐板和支撐板上加工限位螺釘和復(fù)位桿孔。
（9） 組裝墊塊和支撐板。
（10） 加工定模座板。加工螺孔、銷釘孔和導(dǎo)柱孔，并將澆口套、導(dǎo)柱套壓入定模座板。
（11） 定模部分的裝配。用平行夾頭把它們加緊（澆口套的澆道孔與鑲塊上的澆道口對中，在上面鉆固定在注塑機(jī)上的孔，使其與注塑機(jī)相配合。
（12） 裝配動模部分。修正推桿和復(fù)位桿的長度。
（13） 完成裝配后進(jìn)行試模，并校驗(yàn)入庫。
八、制件常見缺陷及解決辦法:
表五：
名稱
注塑機(jī)及成型條件問題
模具或材料問題
填充不滿
1 注塑機(jī)的注塑能力不夠
2 加料量不夠
3 注塑壓力太低
4 料溫太底使塑料溶體流動不好
5 注塑速度太慢
6 注塑機(jī)噴嘴有異物阻塞
1 澆口平衡不好
2 模具溫度太低
3 排氣不良
4 流道澆口過小
5 澆口流道有異物阻塞
6 塑料原料流動性不好
飛邊
1 注塑壓力太低
2 鎖模力不夠
3 加料量過大
4 料溫過高
5 保壓時(shí)間過長
1 模具配合面不嚴(yán)
2 成型期間塑料原料粘性太低
流痕
1 料溫太低使塑料流動性不好
2 注塑速度較低
3 注塑機(jī)噴嘴過小
4 保壓壓力不夠
1 模具溫度過低
2 模具冷卻不良
3 塑料流動性差
龜裂
1 注塑壓力過高
2 料溫太低導(dǎo)致流動不好
3 保壓壓力過高
4保壓時(shí)間過長
1 模具溫度過低
2 型腔設(shè)計(jì)不良
3 塑料粘性不良
4 塑料原料退火不良
空洞
1 注塑壓力過低
2 保壓壓力不夠
3 注塑速度過快或過慢
4 保壓時(shí)間短
1 模具排氣不良
2 壁厚設(shè)計(jì)不均
3 澆口位置不良
4 澆口澆道尺寸過小
九、主要工作零件加工工藝規(guī)程
在此僅對成型零件型芯、型腔的加工工藝進(jìn)行分析。
1、 凹模型腔板的加工工藝過程
凹模型腔板的加工工藝過程見表7-1。
表六 凹模型腔板的加工工藝過程
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
下料
508mm×358mm×58mm的T8A鋼
2
刨（普通刨床）
刨六個面,達(dá)到501mm×352mm×51mm尺寸
3
熱處理
調(diào)質(zhì)24~28HRC
4
磨削
磨削上下兩個平面,達(dá)到要求的粗糙度
5
電火花成型加工
加工出凹模型腔
6
鉆孔
配合定模板加工螺紋孔和銷釘孔,之后是倒角(有選擇的倒角)
7
攻螺紋
配合定模板攻螺紋
8
熱處理
淬火54~58HRC
9
鉗工
修磨和拋光
2、 型芯固定板加工工藝過程
型芯固定板加工工藝過程見表7-2
表七 型芯固定板加工工藝過程
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
下料
下坯料尺寸為510mm×354mm×47mm
2
熱處理
調(diào)質(zhì)至24~28HRC
3
平磨
留0.6見光兩側(cè)面//0.01mm
4
鉆孔
鉆4×M12螺紋孔,配合另外幾個板鉆2個銷釘孔
5
割孔
線切割割出4個導(dǎo)柱孔
6
倒角
鉆床上給各個孔倒角
7
熱處理
淬火、回火 保證55~62HRC
13
鉗工
修磨和拋光
小結(jié)
通過這次課程設(shè)計(jì)使我學(xué)到了許多知識，對一些原本模糊的理論也有了清楚的認(rèn)識。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、塑料模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使制造的模具既能滿足使用要求有不浪費(fèi)材料，保證了工件的經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)的合理性。通過塑料模手冊、模具制造簡明手冊、模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊等了解到許多原本不清楚的知識。
由于能力有限，設(shè)計(jì)中難免有疏漏之處，懇請老師給予指正。我在此衷心謝謝原老師的大力幫助與指導(dǎo)。
致謝
經(jīng)過一段時(shí)間的緊張工作，今日終于順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這里，我要忠心地感謝一些在我的設(shè)計(jì)工作中給予我很大的幫助。
首先：我要感謝我的指導(dǎo)老師翟老師，特別感謝程老師的近段設(shè)計(jì)期間對我的指導(dǎo)和幫助。
其次：我要感謝的是我的同學(xué)們，在設(shè)計(jì)過程中遇到技術(shù)問題，通過與他們的商討和幫助，查閱資料，一一攻破難關(guān)，助我順利地完成設(shè)計(jì)。我還要深深地感謝在工廠里的師傅們，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，他們給予我以模具制造與設(shè)計(jì)方面上的經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。
最后：我還要感謝提供在畢業(yè)前到工廠中去工作實(shí)習(xí)機(jī)會的廠家,使自己的到鍛煉,對設(shè)計(jì)有了許多感性認(rèn)識.
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