帶手柄水杯注塑模具設(shè)計(jì)

帶手柄水杯注塑模具設(shè)計(jì),手柄,水杯,注塑,模具設(shè)計(jì) 帶柄水杯模具設(shè)計(jì) 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生： 呂云濤 指 導(dǎo) 教 師： 高 征 兵 完 成 日 期： 2014/6/2 揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院 37 摘 要 模具是工業(yè)的重要工藝裝備，是許多工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中不可缺少的組成部分。塑料作為現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)材料之一，是農(nóng)業(yè)、工業(yè)、能源、交通運(yùn)輸?shù)冉?jīng)濟(jì)領(lǐng)域不可缺少的重要材料，其用途已滲透到經(jīng)濟(jì)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，和鋼鐵、木材、水泥成為材料領(lǐng)域的四大支柱。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被各行業(yè)廣泛用于生產(chǎn)最終產(chǎn)品，其產(chǎn)生的價(jià)值往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍，被譽(yù)為“效益放大器”。 本設(shè)計(jì)為帶柄水杯模具制作設(shè)計(jì)，它系統(tǒng)的介紹了帶柄水杯模具中的各個(gè)零部件的加工工藝過程及整套模具的裝配和使用。其中，涉及到注射機(jī)各種參數(shù)的選取、零部件的加工方法、注射模的結(jié)構(gòu)及相關(guān)的計(jì)算問題及特種加工工藝。在該模具設(shè)計(jì)中，利用CAD繪制了零件圖和裝配圖。 本設(shè)計(jì)在保證加工質(zhì)量的前提下，盡量做到在提高生產(chǎn)率的同時(shí)把生產(chǎn)成本降到最低。 關(guān)鍵詞: 模具； 注射機(jī)； 塑料。 Abstract The mould is an important technical?equipment industry,?is an indispensable partin the production of?many industrial?products.?Plastic?as one of the?modern?social and economic development of the?basic materials,?is an important material foragricultural,?industrial,?energy,?transportation and other?areas of the economyindispensable,?its use?has?penetrated into all fields of?economic and social life,and the iron and steel,?wood,?cement has become?the four pillar?materials field.Mold?is the foundation?of industrial production technology and equipment,?the industry was widely?used in the production of?the final product,?its?value?is oftenseveral times?the value of the mold itself,?a hundred times,?known as the?"benefitamplifier". The design for the?shank?cup mould?design,?it?introduced the system of?assemblyand?machining process?of each parts of?shank?cup?in the mold?and?die package.The?injection machine,?relates to?the selection of various parameters,?parts of the processing?method,?the structure of the injection mould?and the relatedcomputational problems and?special processing technology.?In?the design,?to draw the part?drawing and assembly?drawing with CAD. This design in?the premise of ensuring the processing quality,?as far as possible to?minimize the cost of production?while improving the productivity. Keywords:?mould;injection machine;?plastic. 目 錄 摘要 Abstract 第一章 緒論 1 1.1模具及模具工業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀 1 1.2塑料成型模具的種類 2 1.3注射模具的發(fā)展方向 2 第二章 塑料成型工藝 4 2.1 塑件材料的選擇 4 2.2確定成型方法 4 2.3注塑成型工藝過程 4 2.3.1 成型前的準(zhǔn)備 4 2.3.2 注塑成型過程 4 2.3.3、塑件的后處理 6 2.4塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 6 2.5 塑件成型工藝參數(shù) 7 2.5.1 溫度 7 2.5.2 壓力 8 2.5.3 成型周期 9 第三章 帶柄水杯注射模具設(shè)計(jì) 10 3.1注塑成型設(shè)備 10 3.1.1注塑機(jī)結(jié)構(gòu)組成 10 3.1.2 注塑機(jī)的分類 10 3.1.3 注塑機(jī)的型號(hào)規(guī)格 10 3.2注射模具分類及典型結(jié)構(gòu) 11 3.2.1注射模分類 11 3.2.2注射模典型結(jié)構(gòu) 11 3.3帶柄水杯模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 3.3.1分型面位置的確定 14 3.3.2型腔數(shù)量的確定 14 3.3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 3.3.4 成型零件設(shè)計(jì) 16 3.3.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 3.3.6 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 3.3.7 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 3.3.8 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 20 3.3.9 模架的尺寸計(jì)算 21 3.4 注射模具與注射機(jī)的關(guān)系 22 3.4.1最大注射量的校核 22 3.4.2注射壓力的校核 22 3.4.3鎖模力的校核 23 3.4.4開模行程的校核 23 第四章 帶柄水杯模具三維設(shè)計(jì) 25 4.1帶柄水杯三維造型及模具設(shè)計(jì) 25 4.2 模架設(shè)計(jì) 27 4.2.1 定義模具模架 27 4.2.2 添加設(shè)備 28 4.2.3 設(shè)計(jì)頂出機(jī)構(gòu) 29 4.2.4 設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng) 29 第五章 帶柄水杯注射仿真分析 31 5.1 Pro/e塑料顧問的簡(jiǎn)介 31 5.2 塑料顧問模塊的進(jìn)入 31 5.3 分析功能應(yīng)用 31 5.4 分析結(jié)果 31 5.5分析結(jié)果的輸出 33 5.6 注射仿真分析的優(yōu)缺點(diǎn) 33 第六章 小結(jié)與展望 34 6.1小結(jié) 34 6.2展望 34 致 謝 35 參考文獻(xiàn) 36 附 錄 37 呂云濤 帶柄水杯模具設(shè)計(jì) 第一章 緒論 1.1模具及模具工業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀 整體來看，中國(guó)塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢(shì)。 加入WTO，給塑料模具產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，同時(shí)帶來更多的機(jī)會(huì)。由于中國(guó)塑料模具以中低檔產(chǎn)品為主，產(chǎn)品價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，有些甚至只有國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格的1/5～1/3，加入WTO后，國(guó)外同類產(chǎn)品對(duì)國(guó)內(nèi)沖擊不大，而中國(guó)中低檔模具的出口量則加大；在高精模具方面，加入WTO前本來就主要依靠進(jìn)口，加入WTO后，不僅為高精尖產(chǎn)品的進(jìn)口帶來了更多的便利，同時(shí)還促使更多外資來中國(guó)建廠，帶來國(guó)外先進(jìn)的模具技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)培養(yǎng)中國(guó)的專業(yè)模具人才起到了推動(dòng)作用。 雖然近幾年模具出口增幅大于進(jìn)口增幅，但所增加的絕對(duì)量仍是進(jìn)口大于出口，致使模具外貿(mào)逆差逐年增大。這一狀況在2006年已得到改善，逆差略有減少。模具外貿(mào)逆差增大主要有兩方面原因：一是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，特別是汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展帶來了對(duì)模具旺盛需求，有些高檔模具國(guó)內(nèi)的確生產(chǎn)不了，只好進(jìn)口；但也確實(shí)有一些模具國(guó)內(nèi)可以生產(chǎn)，也在進(jìn)口。這與中國(guó)現(xiàn)行的關(guān)稅政策及項(xiàng)目審批制度有關(guān)。二是對(duì)模具出口鼓勵(lì)不夠?，F(xiàn)在模具與其它機(jī)電產(chǎn)品一樣，出口退稅率只有13%，而未達(dá)17%。 從市場(chǎng)情況來看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展那些技術(shù)含量高的大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具，并大力開發(fā)國(guó)際市場(chǎng)，發(fā)展出口模具。隨著中國(guó)塑料工業(yè)，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預(yù)見，中國(guó)塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，未來幾年年增長(zhǎng)率仍將保持20%左右的水平。 1.2塑料成型模具的種類 1. 注射模 注射模又稱注塑模。塑料注射成型是在金屬壓鑄成型的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，成型所使用的設(shè)備是注射機(jī)。注射模通常適合于熱塑性塑料的成型，目前部分熱固性塑料也可以采用該方法。塑料注射成型是塑料成型生產(chǎn)中自動(dòng)化程度最高、采用最廣泛的一種成型方法。 2. 壓縮模 壓縮模又稱壓塑模或壓膠模。塑料壓縮成型是塑件成型方法中較早采用的一種方法。成型所使用的設(shè)備是塑料成型壓力機(jī)，是熱固性塑料通常采用的成型方法之一。與塑料注射成型相比，壓縮模成型周期較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率較低。 3. 壓注模 壓注模又稱傳遞模。壓注成型所使用的設(shè)備和塑料的適應(yīng)性與壓縮成型完全相同，只是模具的結(jié)構(gòu)不同。 4. 擠出模 擠出模是安裝在擠出機(jī)料筒端部進(jìn)行生產(chǎn)的，因此也稱為擠出機(jī)頭。成型所使用的設(shè)備是塑料擠出機(jī)。只有熱塑性塑料才能采用擠出成型。 5. 氣動(dòng)成型模 氣動(dòng)成型模是指利用氣體作為動(dòng)力介質(zhì)成型塑料制件的模具。氣動(dòng)成型包括中空吹塑成型、抽真空成型和壓縮空氣成型等。與其他模具相比較，氣動(dòng)成型模具結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，只有熱塑性塑料才能采用氣動(dòng)成型。 除了上述介紹的幾種常用的塑料成型模具外，還有澆鑄成型模、泡沫塑料成型模、聚四氟乙烯冷壓成型模和滾塑模等。 1.3注射模具的發(fā)展方向 1.開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 2.研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x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(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。 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(guó)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，而且其常用于較復(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(dòng)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)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。 4.應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 因此，放眼未來，模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化的方向發(fā)展。 第二章 塑料成型工藝 2.1 塑件材料的選擇 考慮到水杯的工作環(huán)境及作用來看，聚碳酸脂（PC）具有工作環(huán)境所需的性能。 PC屬于熱塑性塑料。（熱塑性塑料—在特定的溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料。）PC的性能： 綜合性能較好，無毒，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐水、油等；吸水性較小，透光率很高，介電性能良好。PC的用途： 適于制作傳遞中、小負(fù)荷的零部件；因PC無毒無味，可以制造醫(yī)療器械，小型日常用品等；因透光率較高，可制造大型燈罩、門窗玻璃等等透明制品。PC是非結(jié)晶型的線型結(jié)構(gòu)的高聚物為此確定使用材料為：聚碳酸脂：PC 2.2確定成型方法 塑料的種類很多，其成型的方法也很多，有注射成型、壓縮成型、壓注成型、擠出成型、氣動(dòng)與液壓成型、泡沫塑料的成型等，其中前四種方法最為常用。其中，注射成型所用模具稱為注射成型模具，簡(jiǎn)稱注射模。注射模主要應(yīng)用于成型熱塑性塑料，因此根據(jù)對(duì)零件的分析，該P(yáng)C材料的塑料水杯用注射成型為最佳 2.3注塑成型工藝過程 2.3.1成型前的準(zhǔn)備 為使注塑成型過程順利進(jìn)行和保證塑件質(zhì)量，成型前應(yīng)該對(duì)所用塑料原料和設(shè)備作好一些準(zhǔn)備工作。 （1）檢驗(yàn)塑料原料的色澤、顆粒大小、均勻性等；測(cè)定塑料的工藝性能；如果來料是粉料，則有時(shí)還需要對(duì)其進(jìn)行染色和造粒；對(duì)易吸濕的塑料進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱。 （2）對(duì)料筒進(jìn)行清洗或拆換。 （3）塑件帶有金屬嵌件時(shí)，應(yīng)對(duì)嵌件進(jìn)行預(yù)熱，防止嵌件周圍產(chǎn)生過大內(nèi)應(yīng)力。 （4）脫模困難的塑件，要選擇合適的脫模劑。脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而覆在模具表面的一種助劑。常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟、硅油等 2.3.2注塑成型過程 注塑過程如圖2-1，首先將準(zhǔn)備好的塑料加入注塑機(jī)的料斗，然后送進(jìn)加熱的料筒中，經(jīng)過加熱熔融塑化成粘流態(tài)塑料，在注塑機(jī)的柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下經(jīng)噴嘴壓入模具型腔，塑料充滿型腔后，需要保壓一定時(shí)間，使塑件在型腔中冷卻、硬化、定型，壓力撤消后開模，并利用注塑機(jī)的頂出機(jī)構(gòu)使塑件脫模，最后取出塑件。這樣就完成了一次注塑成型工作循環(huán)，以后是不斷重復(fù)上述周期的生產(chǎn)過程。由上面的說明可以知道，注塑成型過程包括加料、塑化、注射、脫模等幾個(gè)步驟。 塑化是顆粒狀塑料在注射機(jī)料筒中經(jīng)過加熱達(dá)到粘流狀態(tài)并且具有良好可塑性的過程。對(duì)塑料的塑化要求是：塑料熔體在進(jìn)入型腔之前，既要達(dá)到規(guī)定的成型溫度，并要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提供足夠量的熔融塑化料各處的溫度盡量均勻一致，不發(fā)生或極少發(fā)生熱分解以確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行。螺桿式注塑機(jī)對(duì)塑料的塑化比柱塞式注塑機(jī)好得多。不管是何種形式的注塑機(jī)，注射過程均可分為充模、保壓、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻四個(gè)階段。 充模階段是從柱塞或螺桿開始向前移動(dòng)起，到塑料熔體經(jīng)過噴嘴及模具澆注系統(tǒng)充滿型腔時(shí)為止。 塑料熔體充滿型腔后，熔體開始冷卻收縮，但柱塞或螺桿繼續(xù)保持施壓狀態(tài)，料筒內(nèi)的熔料會(huì)向模具型腔內(nèi)繼續(xù)流入進(jìn)行補(bǔ)縮，以形成形狀完整而致密的塑件。這一階段稱為保壓階段。 圖2-1 注塑成型原理示意圖 1-料斗 2-螺桿 3-注塑模具。 倒流階段是柱塞或螺桿開始后退保壓結(jié)束時(shí)開始的，這時(shí)型腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)的高，因此會(huì)發(fā)生塑料熔體的倒流，從而使型腔內(nèi)的壓力迅速下降，直到澆口處熔料凍結(jié)倒流才結(jié)束。如果保壓結(jié)束之前澆口已經(jīng) 凍結(jié)或者在噴嘴中裝有止逆閥，則倒流階段就不會(huì)存在。 澆口凍結(jié)后的冷卻是從澆口的塑料完全凍結(jié)時(shí)開始，這一階段型腔內(nèi)塑料繼續(xù)進(jìn)行冷卻，沒有塑料從澆口處流進(jìn)或流出，但型腔內(nèi)還可能有少量的流動(dòng)。應(yīng)該指出，塑料從注入型腔后即被冷卻，直至脫模時(shí)為止。 脫模是塑件冷卻到一定溫度后開模，在推出機(jī)構(gòu)的作用下將塑料制件推出模外的過程。 2.3.3塑件的后處理 （1）退火處理 退火處理是將塑料制件放在定溫的加熱液體介質(zhì)中（如熱水、熱的礦物油、甘油、乙二醇和液體石蠟）或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時(shí)間，然后緩慢冷卻的過程。目的是減少或消除塑件的內(nèi)應(yīng)力。 （2）調(diào)濕處理 調(diào)濕處理是將剛脫模的塑件放在熱水中隔絕空氣進(jìn)行防止氧化的退火，同時(shí)加快達(dá)到吸濕平衡的一種后處理方法。目的是使塑件的顏色、性能、尺寸得到穩(wěn)定。聚酰胺類塑料制件通常需要進(jìn)行調(diào)濕處理。 2.4塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 要想獲得合格的塑料制件，除合理選用塑件的原材料外，還必須考慮塑件的結(jié) 工藝要求，才能設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)，以防止成型時(shí)產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷及開裂等缺陷，達(dá)到提高生產(chǎn)率和降低成本的目的。塑件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形狀、壁厚、斜度、加強(qiáng)筋、支承面、圓角、 1、壁厚 塑料制品的壁厚對(duì)制品質(zhì)量有至關(guān)重要的影響。壁厚過后，不但用料多，成本高還容易產(chǎn)生氣泡、縮化、凹陷等缺陷，而且冷卻時(shí)間長(zhǎng)生產(chǎn)效率低（對(duì)熱塑性塑料制品而言）。壁厚過薄，成型困難，流動(dòng)阻力大，尤其是大型制品和形狀復(fù)雜制品。 制品最小壁厚的確定原則：（1）脫模時(shí)受頂出零件的推力不變形；（2）能承受裝配時(shí)緊固力。 壁厚因制品大小和塑料品種的不同而異。熱塑性塑料制品的最小壁厚可達(dá)到0.25mm，但一般在（0.6~0.9）mm之間。常用壁厚為（2~4）mm。塑料水杯就取壁厚為3mm 2、制品的精度 影響制品精度的因素較多。首先是模具的制造精度和模具的磨損量，其次是成型工藝條件的變化所引起的塑料收縮率的波動(dòng)。另外，成型后的實(shí)效率變化和模具結(jié)構(gòu)形式對(duì)尺寸精度也有一定的影響。因此，對(duì)塑料制品的精度要求不能過高，應(yīng)在保證使用性能的情況下，盡可能選用低精度等級(jí)。 3、制品的表面粗糙度 塑料制品的表面粗糙度主要取決于成型模具型腔表面的粗糙度。另外，塑料品種，成型工藝以及成型模具型腔表面的磨損和腐蝕對(duì)制品的表面粗糙度也有一定的影響。一般情況下，模具型腔表面的粗糙度也有一定的影響。一般情況下，模具型腔表面的粗糙度要比所成型制品的表面粗糙度低1-2級(jí)。 本課題可選用Ra（3.2~0.2）μm 2.5 塑件成型工藝參數(shù) 2.5.1溫度 在注塑成型時(shí)需控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度等。 （1）料筒溫度 料筒溫度應(yīng)控制在塑料的粘流溫度Tf（對(duì)結(jié)晶型塑料為熔點(diǎn)Tm）和熱分解溫度Td之間。 料筒溫度直接影響到塑料熔體充模過程和塑件的質(zhì)量。料筒溫度高，有利于注射壓力向模具型腔內(nèi)傳遞，另外，使熔體粘度降低，提高流動(dòng)性，從而改善成型性能，提高生產(chǎn)率，降低制品表面粗糙度。但料筒溫度過高，時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，塑料的熱降解量增大，塑件的質(zhì)量會(huì)受到很大影響。選擇料筒溫度時(shí)，應(yīng)考慮以下幾方面的影響因素： ① 塑料的特性 熱敏性塑料如聚甲醛、聚氯乙烯等要嚴(yán)格控制料筒的最高溫度和在料筒中的停留時(shí)間；玻璃纖維增強(qiáng)的熱塑性塑料由于流動(dòng)性差而要適當(dāng)提高料筒溫度；對(duì)于熱固性塑料，為防止熔體在料筒內(nèi)發(fā)生早期硬化，料筒溫度傾向于取小值。 ② 注塑機(jī)類型 螺桿式注塑機(jī)由于螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的剪切作用能獲得較大的摩擦熱，促進(jìn)塑料的塑化，因而料筒溫度選擇比柱塞式注塑機(jī)低10～20℃。 ③ 塑件及模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 薄壁塑件的型腔比較狹窄，塑料熔體注入時(shí)的阻力大，冷卻快。料筒溫度應(yīng)選擇高一些，反之則低一些。對(duì)于形狀復(fù)雜或帶有嵌件的制件，或者熔體充模流程曲折較多或較長(zhǎng)時(shí)，料筒溫度也應(yīng)選擇高一些。 料筒溫度并不是一個(gè)恒溫，而是從料斗一側(cè)開始到噴嘴為止是逐步升高的，這樣可使塑料溫度平穩(wěn)上升達(dá)到均勻塑化的目的。 （2）噴嘴溫度 選擇噴嘴溫度時(shí)，考慮到塑料熔體與噴孔之間的摩擦熱能使熔體經(jīng)過噴嘴后出現(xiàn)很高的溫升，為防止熔體在直通式噴嘴可能發(fā)生的“流涎現(xiàn)象”，通常噴嘴溫度略低于料筒的最高溫度。但對(duì)于熱固性塑料一般都將噴嘴溫度的取值高于料筒溫度，這樣一方面使其自身具有良好的流動(dòng)性，另一方面又能接近硬化溫度的臨界值，即保證了注射成型，又有利于硬化定型。 料筒溫度和噴嘴溫度主要影響塑料的塑化和流動(dòng)，由于其影響因素很多，一般都在成型前通過“對(duì)空注射法”或“塑件的直觀分析法”來進(jìn)行調(diào)整，以便從中確定最佳的料筒和噴嘴溫度。 （3）模具溫度 模具溫度主要影響塑料在型腔內(nèi)的流動(dòng)和冷卻，它的高低決定于塑料的結(jié)晶性、塑件的尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求以及其他工藝條件（熔料溫度、注射壓力及注射速度、成型周期等）。如對(duì)于熔體粘度高的非結(jié)晶型塑料應(yīng)采用較高的模溫；塑件壁厚大時(shí)模溫一般要高，以減小內(nèi)應(yīng)力和防止塑件出現(xiàn)凹陷等缺陷。對(duì)于熱固性塑料模具溫度一般較高，通?？刂圃?50～220 ℃度范圍，另外動(dòng)模溫度有時(shí)還需要比定模高出10～15 ℃，這樣會(huì)更有利于塑件硬化定型。 模具溫度根據(jù)不同塑料的成型條件，通過模具的冷卻（或加熱）系統(tǒng)控制。 對(duì)于要求模具溫度較低的塑料，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS塑料、聚氯乙烯等應(yīng)在模具上設(shè)冷卻裝置；對(duì)模具溫度要求較高的塑料，如聚碳酸脂、聚砜、聚甲醛、聚苯醚等應(yīng)在模具上設(shè)加熱系統(tǒng)。 2.5.2壓力 注塑成型過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種。 （1）塑化壓力 塑化壓力又稱背壓，是注塑機(jī)螺桿頂部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)受到的壓力。一般操作中，塑化壓力應(yīng)在保證塑件質(zhì)量的前提下越低越好，具體數(shù)值隨所選用的塑料品種而變化，通常很少超過6 MPa。但要注意的是，背壓力如果過小，物料易充入空氣，使計(jì)量不準(zhǔn)確，塑化不均勻。 （2）注射壓力 注射壓力是指柱塞或螺桿頭部注射時(shí)對(duì)塑料熔體所施加的壓力。它的作用：一是克服塑料熔體從料筒流向型腔時(shí)的阻力，保證一定的充模速率；二是對(duì)塑料熔體進(jìn)行壓實(shí)。注射壓力的大小，取決于塑料品種、注射機(jī)類型、模具澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、尺寸與表面粗糙度、模具溫度、塑件的壁厚及流程大小等多種因素。確定注射壓力的原則是： ① 對(duì)于熱塑性塑料，注射壓力一般在40～130 MPa之間。熔體粘度高，冷卻速度快的塑料以及成型薄壁和長(zhǎng)流程的塑件，采用高壓注射有利于充滿型腔；成型玻璃纖維增強(qiáng)塑料時(shí)采用高壓注射有利于塑件表面光潔。其他均應(yīng)選用低壓慢速注射為宜。但要提醒的是，如果注射壓力過高，塑件易產(chǎn)生飛邊使脫模困難，另外使塑件產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，甚至成為廢品。注射壓力過低則易產(chǎn)生物料充不滿型腔，甚至根本不能成型等現(xiàn)象。 ② 對(duì)于熱固性塑料，由于熔料中填料較多，粘度較大，且在注射過程中對(duì)熔體有溫升要求，注射壓力一般要選擇大一些，常用范圍約為100～170 MPa。 ③ 在其他條件相同的情況下，柱塞式注塑機(jī)作用的注塑壓力應(yīng)比螺桿式的大，因?yàn)樗芰显谥阶⑺軝C(jī)料筒內(nèi)的壓力損失比螺桿式的大。 2.5.5時(shí)間（成型周期） 完成一次注塑過程所需的時(shí)間稱為注塑成型周期。它包括以下幾部分： （1）注射時(shí)間 注射時(shí)間包括充模時(shí)間、保壓時(shí)間和合模冷卻時(shí)間。其中保壓時(shí)間和冷卻時(shí)間合計(jì)為總的冷卻時(shí)間。充模時(shí)間直接反比于充模速率，生產(chǎn)中約為3～5 s。保壓時(shí)間就是對(duì)塑料的壓實(shí)時(shí)間，在整個(gè)注射時(shí)間中所占比例較大，約為20～120 s。冷卻時(shí)間以保證塑件脫模時(shí)不引起變形為原則，一般約為30～120 s。生產(chǎn)中注射時(shí)間一般在0.5～2min，厚大件可達(dá)5～10 min。 （2）其他時(shí)間（輔助時(shí)間）包括開模、脫模、涂脫模劑、安放嵌件、合模等時(shí)間。 第三章 帶柄水杯注塑模具設(shè)計(jì) 3.1注塑成型設(shè)備 注塑機(jī)是利用塑料成型模具將熱塑性塑料或熱固性塑料原料制成塑料制件的注射成型設(shè)備，也是應(yīng)用最廣的塑料成型設(shè)備。 3.1.1注塑機(jī)結(jié)構(gòu)組成 注射成型機(jī)通常由注射裝置、合模裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)等組成，如圖2-2所示。注射裝置使塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的速度和壓力將一定量的熔料注射進(jìn)模具型腔。合模裝置也稱鎖模裝置，保證注射模具可靠地閉合，實(shí)現(xiàn)模具開、合動(dòng)作以及頂出制件。液壓和電器控制系統(tǒng)保證注射機(jī)按預(yù)定工藝過程的要求（如壓力、溫度、速度和時(shí)間）和動(dòng)作程序準(zhǔn)確有效工作。 3.1.2注塑機(jī)的分類 注塑機(jī)的分類方法很多，目前使用較多的是按注塑機(jī)外形特征分類，這種分類方法主要是根據(jù)注塑機(jī)的合模裝置和注射裝置的相對(duì)位置進(jìn)行分類的。 1、臥式注塑機(jī) 合模裝置與注射裝置的運(yùn)動(dòng)軸線呈一線水平排列，具有機(jī)身低，操作、維修方便，自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。所以這種形式應(yīng)用最廣，對(duì)大、中、小型都適用，是目前注塑機(jī)最基本的形式。 2、立式注塑機(jī) 合模裝置與注射裝置的運(yùn)動(dòng)軸線呈一線并垂直排列，具有占地面積小，模具拆裝容易，模具內(nèi)安放嵌件方便等優(yōu)點(diǎn)。但制品頂出后不易脫落，不易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作，且機(jī)身高，加料、維修不方便。目前小型注塑機(jī)常采用這種形式。 3、角式注塑機(jī) 合模裝置和注射裝置的運(yùn)動(dòng)軸線互成垂直排列，其優(yōu)缺點(diǎn)介于立式和臥式之間，使用也較普遍，大、中、小型注塑機(jī)均有。 3.1.3 注塑機(jī)的型號(hào)規(guī)格 注塑機(jī)型號(hào)規(guī)格是用來表示注塑機(jī)加工能力的，而反映注塑機(jī)加工能力的主要參數(shù)是公稱注射量和鎖模力。因此常用公稱注射容積數(shù)量和鎖模力大小來表示注塑機(jī)型號(hào)規(guī)格。公稱注射量是指注塑機(jī)在注射螺桿（或柱塞）作一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能達(dá)到的對(duì)空注射量。鎖模力是由合模機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的最大模具閉緊力決定的，它反映了注塑機(jī)成型制品面積的大小。 一般用注塑機(jī)的公稱注射量和鎖模力同時(shí)來表示注塑機(jī)的加工能力，并以此作為注塑機(jī)的系列規(guī)格。國(guó)產(chǎn)注塑機(jī)的型號(hào)表示為：XS-ZY-125/90，型號(hào)中：X表示（成）形（機(jī)），S表示塑料，Z表示注射，Y表示預(yù)塑式，125表示公稱注射量為125 cm3，90表示最大鎖模力為90×10 kN。 3.2注射模具分類及典型結(jié)構(gòu) 3.2.1注射模分類 注射模具的分類方法很多。按其所用注射機(jī)的類型可分為臥室注射機(jī)用的模具、立式注射機(jī)用的模具、角式注射機(jī)用的模具；按所成型的塑料制品材料分，可分為熱塑性塑料注射模和熱固性塑料注射模。按注射模的整體結(jié)構(gòu)分，可分為單分型面注射模、雙分型面注射模、垂直分型面注射模、有側(cè)面分型和抽芯結(jié)構(gòu)的注射模、定模有定距推板結(jié)構(gòu)的注射模、直角注射成型機(jī)上用的專用注射模、有活動(dòng)向鑲件的注射模等。按澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分，可分為澆注系統(tǒng)為熱流道結(jié)構(gòu)的注射模、澆注系統(tǒng)為絕熱流道結(jié)構(gòu)的注射模、澆注系統(tǒng)為溫流道結(jié)構(gòu)的注射模。 3.2.2注射模典型結(jié)構(gòu) 1、單分型面注射模 單分型面注射模也稱二板式注射模，如圖3-1所示。它是注射模中最簡(jiǎn)單的一種結(jié)構(gòu)形式。這種模具只有一個(gè)分型面。單分型面注射模具可以根據(jù)需要，既可以設(shè)計(jì)成單型腔注射模，也可以設(shè)計(jì)成多型腔注射模，應(yīng)用十分廣泛。 圖3-1 單分型面注射模 1—?jiǎng)幽０? 2—定模板 3—冷卻水道 4—定模座板 5—定位圈 6—澆口套 7—凸模 8—導(dǎo)套 9—導(dǎo)套 10—?jiǎng)幽Ｗ? 11—支 12—支承柱 13—推板 14—推桿固定 15—拉料桿 16—推板導(dǎo)柱 17—推板導(dǎo)套 18—推桿 19—復(fù)位桿 20—墊塊 其工作原理為：合模時(shí)，在導(dǎo)柱的導(dǎo)向定位下，動(dòng)模和定模閉合。型腔由定模板上是凹模與固定在動(dòng)模板上的凸模組成，并由注射機(jī)合模系統(tǒng)提供的鎖模力鎖緊。然后注射機(jī)開始注射，塑料熔體經(jīng)定模板上的澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔，待熔體充滿型腔并經(jīng)過保壓、補(bǔ)縮和冷卻定型后開模。開模時(shí)，注射機(jī)合模系統(tǒng)帶動(dòng)動(dòng)模后退，模具從分型面分開，塑料件包在凸模上隨動(dòng)模一起后退，同時(shí)拉料桿將澆注系統(tǒng)的主流道凝料從澆口套中拉出。當(dāng)動(dòng)模移動(dòng)一定距離后，注射機(jī)的頂桿接觸推板，推出機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作，使推桿和拉料桿分別將塑件及澆注系統(tǒng)凝料從凸模推出，塑件與澆注系統(tǒng)凝料一起從模具中落下，至此完成一次注射過程。推出機(jī)構(gòu)靠復(fù)位桿復(fù)位并準(zhǔn)備下一次注射。 2、雙分型面注射模 雙分型面注射模具有兩個(gè)分型面，如圖3-2所示。第一個(gè)分型面A-A是定模板與中間板的分型后澆注系統(tǒng)凝料由此脫出，第二個(gè)分型面B-B是中間板與推件板之間的分型，分型后塑件由此脫出。與單分型面注射模具比較，雙分型面注射模具在定模部分增加了一塊可以局部移動(dòng)的中間板，所以也叫三板模（動(dòng)模板、中間板、定模板）注射模具。雙分型面注射模常用于點(diǎn)澆口進(jìn)料的單型腔或多型腔的注射模具，開模時(shí)，中間板在定模的導(dǎo)柱上與定模板作定距離分離，以便在這兩模板之間取出澆注系統(tǒng)凝料。 圖3-2 雙分型面注射模 1—支架 2—支承板 3—型芯固定板 4—推件板導(dǎo)柱 5—導(dǎo)柱 6—限位銷 7—彈簧 8—定距拉板 9—推板 10—推桿固定板11—推桿 12—導(dǎo)柱 13—中間板 14—定模座板 15—導(dǎo)套 16—澆口套 17—型芯 其工作原理為：開模時(shí)，注射機(jī)開合模系統(tǒng)帶動(dòng)動(dòng)模部分后移。由于彈簧的作用，模具首先在A分型面分型，中間板隨動(dòng)模一起后移，主流道凝料隨之拉出。當(dāng)動(dòng)模部分移動(dòng)一定距離后，固定在中間板上的限位銷與定距拉板左端接觸，使中間板停止移動(dòng)。動(dòng)模繼續(xù)后移，B分型面分型。因塑件包緊在型芯上，這時(shí)澆注系統(tǒng)凝料在澆口處自行拉斷，然后在A分型面之間自行脫落或由人工取出。動(dòng)模部分繼續(xù)后移，當(dāng)注射機(jī)的推桿接觸推板時(shí)，推出機(jī)構(gòu)開始工作，推件板在推桿的推動(dòng)下將塑件從型芯上推出，塑件在B分型面之間自行落下。 3、斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯注射模 當(dāng)塑件側(cè)壁有通孔、凹穴或凸臺(tái)時(shí)，其成型零件必須制成可側(cè)向移動(dòng)的，否則塑件無法脫模。帶動(dòng)型芯滑塊側(cè)向移動(dòng)的整個(gè)機(jī)構(gòu)稱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。如圖3-3所示為斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯的注射模，其中的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)是由斜導(dǎo)柱和側(cè)型芯滑塊所組成的，此外還有楔緊塊、擋塊、滑塊拉桿、彈簧等一些輔助零件。 圖3-3 斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯注射模 1—?jiǎng)幽Ｗ?2—墊塊 3—支承板 4—?jiǎng)幽０?5—擋塊 6—螺母 7—彈簧 8—滑塊拉桿 9—楔緊塊 10—斜導(dǎo)柱 11—側(cè)型芯滑塊12—型芯 13—澆口套 14—定模座板 15—導(dǎo)柱 16—定模板 17—推桿 18—拉料桿 19—推桿固定板 20—推板 其工作原理為：開模時(shí)，動(dòng)模部分向后移動(dòng)，開模力通過斜導(dǎo)柱作用于側(cè)型芯滑塊，迫使其在動(dòng)模板的導(dǎo)滑槽內(nèi)向外滑動(dòng)，直至滑塊與塑件脫開，完成側(cè)向抽芯動(dòng)作。這時(shí)塑件包在型芯上隨動(dòng)模繼續(xù)后移，直到注射機(jī)頂桿與模具推板接觸，推出機(jī)構(gòu)開始工作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時(shí)，復(fù)位桿使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，斜導(dǎo)柱使側(cè)型芯滑塊向內(nèi)動(dòng)復(fù)位，最后由楔緊塊鎖緊。 斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯結(jié)束后，側(cè)型心滑塊應(yīng)有準(zhǔn)確的位置，以便在合模時(shí)斜導(dǎo)柱能順利插入滑塊的斜導(dǎo)孔中使滑塊復(fù)位。圖3-3的定位裝置是由擋塊、滑塊拉桿、螺母和彈簧組成的。楔緊塊是防止注射時(shí)熔體壓力使側(cè)型芯滑塊產(chǎn)生位移而設(shè)置的，其上面的斜面應(yīng)與側(cè)型芯滑塊上斜面的斜度一致，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留有一定的修正余量，以便裝配時(shí)修正。 4、帶有活動(dòng)鑲件的注射模 圖3-4 帶有活動(dòng)鑲件的注射模 1—定模板 2—導(dǎo)柱 3—活動(dòng)鑲塊 4—型芯座 5—?jiǎng)幽０? 6—支承塊 8—彈簧 9—推桿 10—推桿固定板 11—推板 有些塑件上雖然有側(cè)向的通孔及凹凸形狀，但還有更特殊的要求，如模具上需要設(shè)置螺紋型芯或螺紋型環(huán)等。這樣的模具有時(shí)很難用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)來滿足側(cè)向抽芯的要求。為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，將不采用斜導(dǎo)柱、斜滑塊等機(jī)構(gòu)，而是在型腔的局部設(shè)置鑲件。開模時(shí)，這些活動(dòng)鑲件不能簡(jiǎn)單的沿開模方向與塑件分離，而是必須在塑件脫模時(shí)連同塑件一起移出模外，然后通過手工或?qū)ｉT的工具將它與塑件分離，在下一次合模注射之前，再重新將其放入模內(nèi)。 采用活動(dòng)鑲件結(jié)構(gòu)形式的模具，其優(yōu)點(diǎn)不僅省去了斜導(dǎo)柱、滑塊等負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造，使模具外形縮小，大大降低了模具的制造成本，更主要的是在某些無法安排斜滑塊等結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合，必須使用活動(dòng)鑲件形式。這種方法的缺點(diǎn)是操作時(shí)安全性差，生產(chǎn)效率較低。 如圖3-4所示的是帶有活動(dòng)鑲件的注射模。開模時(shí)，塑件包在型芯和活動(dòng)鑲件上，隨動(dòng)模部分向左移動(dòng)而脫離動(dòng)模板，分型到一定距離，推出機(jī)構(gòu)開始工作，設(shè)置在活動(dòng)鑲件上的推桿將活動(dòng)鑲件連同塑件一起推出型芯脫模，由人工將活動(dòng)鑲件從塑件上取下。合模時(shí)，推桿在彈簧的作用下復(fù)位，推桿復(fù)位后動(dòng)模板停止移動(dòng)，然后人工將活動(dòng)鑲件重新插入定位孔中，再合模后進(jìn)行下一次的注射動(dòng)作。 3.3塑料水杯模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行塑料水杯模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，需要考慮以下幾個(gè)方面，包括分型面位置的確定、型腔數(shù)量的確定、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成型零件設(shè)計(jì)、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)模架的選用及模架的尺寸計(jì)算。 3.3.1分型面位置的確定 分型面是模具上用于取出塑件和（或）澆注系統(tǒng)冷凝料的可分離的接觸表面。 分型面的設(shè)計(jì)原則：分型面應(yīng)選擇在塑件斷面輪廓最大的位置，以便順利脫模。 塑件分型面決定了模具的基本結(jié)構(gòu)和飛邊產(chǎn)生的位置，根據(jù)該塑料水杯的形狀要求，外表面要求精美、無明顯的毛刺，另外，水杯手柄部位形狀比較復(fù)雜，所以，將分型面選擇在水杯中間剖切面上。這樣，不致影響塑件外觀，既有利于脫模（注：分型面應(yīng)使塑料件在開模時(shí)留在有脫模機(jī)構(gòu)的一邊，通常是在動(dòng)模一側(cè)。），又使模具的加工制造更容易。 3.3.2型腔數(shù)量的確定 型腔的布置形式有很多，在布置型腔時(shí)，要求塑料通過流道那能夠順利到達(dá)型腔。通過對(duì)塑件結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)行一模一腔和一模兩腔對(duì)比設(shè)計(jì)，考慮澆口位置的設(shè)計(jì)，由于塑件中等尺寸，產(chǎn)量不大，采用一模一件即可滿足生產(chǎn)需要，采用直澆口，塑件質(zhì)量容易保證，從零件上端中心進(jìn)料，料流比較順暢，不易產(chǎn)生熔接痕與氣泡缺陷。而一模兩件或一模多件的對(duì)稱布置，生產(chǎn)效率較高，采用側(cè)澆口，從分型面進(jìn)料，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但澆口位置不是進(jìn)料的最佳位置，塑件容易產(chǎn)生熔接痕。 3.3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指模具中塑料熔體由注射機(jī)噴嘴至型腔之間的進(jìn)料通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得組織致密、輪廓清晰、表面光潔、尺寸精確地塑件。 1、對(duì)澆注系統(tǒng)的簡(jiǎn)要分析 澆口位置的選擇原則：（1）盡量縮短流動(dòng)距離；（2）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處；（3）必須盡量減少熔接痕；（4）應(yīng)有利于型腔中氣體排出；（5）考慮分子定向影響；（6）避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)；（7）澆口處避免彎曲和受沖擊載荷；（8）注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響。 2、澆注系統(tǒng)組成 澆注系統(tǒng)由主流道、進(jìn)料澆口和冷料穴組成。 3、主流道尺寸設(shè)計(jì) 根據(jù)所選注射機(jī)，則流道小端尺寸為 d=注射劑噴嘴尺寸＋（0.5～1）=4＋1=5mm 主流道球面半徑為 SR＝噴嘴球面半徑＋（1～2）＝18＋2＝20mm （2）主流道村套形式 主流道長(zhǎng)度取40mm，約等于定模板的厚度。材料用T10A鋼，熱處理淬后表面硬度為53HRC-57HRC。 （3）流道凝料體積 式中 4、分流道的設(shè)計(jì) 分流道的尺寸：分流道尺寸由塑料品種、塑件的大小及流道長(zhǎng)度確定。大多數(shù)塑料所用的分流道的直徑為6mm－10mm,先預(yù)定用6mm，通過塑料顧問分析再?zèng)Q定。 分流道的布置：選用平衡式的圓形分流道布局，即分流道到各型腔澆口的長(zhǎng)度、斷面形狀、尺寸都相同。 3.3.4 成型零件設(shè)計(jì) 注射模的成型零件是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常包括凹模、型芯，以及各種型桿和成型鑲塊。本設(shè)計(jì)主要涉及對(duì)凹模和型芯的設(shè)計(jì)。 1、成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成型零件在工作時(shí)與塑料直接接觸，成型塑件。進(jìn)行成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，既要考慮保證獲得合格的塑件，又要便于加工制造，還要注意盡量節(jié)約貴重模具材料，以降低模具成本。 （1）凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成型制品外表面的成型零件，是制品外表面形狀、結(jié)構(gòu)的復(fù)制。 對(duì)于本課題，選用整體鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的凹模結(jié)構(gòu)。整體鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的凹模，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于制造，也便于維修和更換，一致性較好。 （2）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模即成型塑料制品內(nèi)表面的型芯。 對(duì)于本課題，選用整體鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的凸模。整體鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的凸模，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于制造，也便于更換。 2、成型零件工作尺寸的計(jì)算 1. 凹模徑向尺寸： LM=[(1+Scp)Ls-3/4Δ]0+δz=[(1+0.5%)*71.5-3/4*0.2]0+0.03=71.710+0.03 3/4Δ項(xiàng),系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化 LM--凹件徑向尺寸(mm) Ls—塑件徑向公稱尺寸(mm) Scp—塑料的平均收縮率(%) Δ—塑料公差值(mm) δz--凹模制造公差(mm) 2. 凹模深度尺寸： HM=[(1+Scp)Hs-2/3Δ] 0+δz=[(1+0.5%)*90-2/3*0.2] 0+0.03=90.320+0.03 2/3Δ項(xiàng),有資料介紹系數(shù)為0.5 HM--凹模深度尺寸(mm) Hs—塑件高度公稱尺寸(mm) δz--凹模深度制造公差(mm) 其余符號(hào)同上 3. 型芯徑向尺寸： LM=[(1+Scp)Ls+3/4Δ]0-δz=[(1+0.5%)*63.5+3/4*0.2]0-0.03=63.670-0.03 3/4Δ項(xiàng),系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化 LM—型芯徑向尺寸(mm) δz—型芯制造公差(mm) 其余符號(hào)同上 4. 型芯高度尺寸： HM=[(1+Scp)Hs+2/3Δ] 0-δz =[(1+0.5%)*86+2/3*0.2] 0-0.03 =86.300-0.03 2/3Δ項(xiàng),有資料介紹系數(shù)為0.5 HM—型芯高度尺寸(mm) Hs—塑件孔深度尺寸(mm) δz—型芯高度制造公差(mm) 其余符號(hào)同上 5. 中心距尺寸計(jì)算 a=[(1+Scp)Ls]=[(1+0.5%)*100]0.015=100.50.015mm 3.3.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)、定模或在上、下模合模時(shí)，正確的定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用有以下三點(diǎn)。 1、定位作用 模具閉合后，保證動(dòng)、定模或上下模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精度。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過程中也起到定位作用，即便與模具的裝配與調(diào)整。 2、導(dǎo)向作用 合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)、定模或上、下模準(zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成零件的損壞。 3、承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)向壓力或受成型設(shè)備精度低的影響，導(dǎo)柱將承受一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)向壓力很大或精度要求高時(shí)，則不能單靠導(dǎo)柱來承擔(dān)，需增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)來承擔(dān)側(cè)向壓力。 4、導(dǎo)柱的機(jī)構(gòu)形式 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式和尺寸一標(biāo)準(zhǔn)化，常見的結(jié)構(gòu)形式有帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱。有時(shí)為減小導(dǎo)柱與導(dǎo)柱孔間的摩擦，在導(dǎo)柱的工作部位設(shè)置粗油槽來存儲(chǔ)潤(rùn)滑劑。導(dǎo)柱的直徑可由模板外形尺寸確定。導(dǎo)柱應(yīng)合理均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度。為了保證動(dòng)模和定模只能按一個(gè)方向合模，導(dǎo)柱的布置方式采用等直徑導(dǎo)柱的不對(duì)稱布置或者不等直徑的對(duì)稱布置。 本設(shè)計(jì)采用等直徑的不對(duì)稱布置，導(dǎo)柱形式為帶頭導(dǎo)柱，公稱直徑d=25mm。 3.3.6 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 推出機(jī)構(gòu)總的設(shè)計(jì)要求為：1、推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡可能設(shè)置在動(dòng)模上，以便利用注射機(jī)驅(qū)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，當(dāng)塑件因形狀等關(guān)系不能保證留在動(dòng)模端時(shí)，則須采用強(qiáng)留措施，或在定模上設(shè)置推出機(jī)構(gòu)2、推出機(jī)構(gòu)須動(dòng)作可靠、運(yùn)動(dòng)靈活、制造方便、維修與更換容易；3、根據(jù)塑件的尺寸、形狀及塑件材料等選用推桿、推桿的位置及數(shù)量，以保證塑件不發(fā)生變形、破裂、擦傷以及外觀、精度等質(zhì)量要求。因此，推桿應(yīng)設(shè)置在塑件承力較大的位置；4、對(duì)塑件推出阻力較大的部位，須有足夠的推出力，以保證塑件各部位均勻推出；5、推桿孔須與推板運(yùn)動(dòng)方向平行，與推桿的配合不能過緊或過松，避免推桿折損或產(chǎn)生毛邊，造成不易推出，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用 H7／f6 配合。 1. 脫模力的計(jì)算 =71.5×86*10（0.18sin20+cos20） =193.42kN 其中，F(xiàn)c—抽芯力（N） c—側(cè)型芯成形部分的截面平均周長(zhǎng)。 h—側(cè)型芯成形部分的高度。 p—塑件對(duì)側(cè)抽芯的收縮力（包緊力），模內(nèi)冷卻的塑件p＝（0.8～1.2）×107 Pa。取p＝1.0×107 Pa。 —塑件在熱關(guān)態(tài)時(shí)對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，一般＝0.15～0.2，?。?.18。 α—側(cè)抽芯的脫模斜度或傾余角，取20°。 2. 抽芯距的計(jì)算 抽芯距是指型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模的位置，滑塊所移動(dòng)的距離。一般抽芯距等于側(cè)孔深加2～3mm。 則 S=S1+（2+3)mm=37.74mm 3. 斜導(dǎo)柱的傾斜角計(jì)算 斜導(dǎo)柱軸向與開模方向的夾角稱為斜導(dǎo)柱傾斜角α，它是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的重要參數(shù)。α的大小對(duì)斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度、抽芯距離和受力狀況等起著決定性的影響。 L＝s／sinα H＝scotα 式中 Ｌ—斜導(dǎo)柱的工作長(zhǎng)度（ｍｍ）； ｓ—抽芯距（mm）； α—斜導(dǎo)柱的傾斜角； Ｈ—與抽芯距ｓ對(duì)應(yīng)的開模行程（mm）。 此處H為125mm，s為37.74mm 可以算出α為16.8，取α為15 4. 斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度計(jì)算 斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度與抽芯距、斜導(dǎo)柱的直徑和傾斜角以及斜導(dǎo)柱固定板厚度等有關(guān)。斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度為： L=L1+L2+L3+L4= =11tan15+40/cos15+37.74/sin15+10=200.17mm 取L為200mm。 式中：L—斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度（mm）； D—斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑（mm）； h—斜導(dǎo)柱固定板厚度（mm）； L1，L2—斜導(dǎo)柱固定部分長(zhǎng)度，mm； L4—斜導(dǎo)柱工作部分長(zhǎng)度（mm）； L5—斜導(dǎo)柱引導(dǎo)部分長(zhǎng)度，一般為5~10mm； s—抽芯距（mm）。 3.3.7 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 注射成型時(shí)向模具注射200℃左右的塑料熔體，使熔體在模具內(nèi)冷卻定型，所以模具在成型過程中還起著熱交換的作用。模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)直接影響著塑件質(zhì)量和生產(chǎn)效率。成型的塑料品種不同，塑件的質(zhì)量要求不同，對(duì)模具的溫度要求也不同。對(duì)于多數(shù)塑件來說，要求的模溫不高，則模具僅設(shè)置冷卻系統(tǒng)即可。 一般塑件受成型條件影響的質(zhì)量因素有：尺寸精度、形狀精度、表面質(zhì)量和力學(xué)性能。 1、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 （1）冷卻系統(tǒng)的布置應(yīng)先于脫模機(jī)構(gòu)；（2）合理地確定冷卻管道的直徑中心距以及與型腔壁的距離；（3）降低進(jìn)出水的溫度差；（4）澆口處應(yīng)加強(qiáng)冷卻；（5）應(yīng)避免將冷卻水道開在塑件熔接痕處，并注意干澀及密封等問題：（6）冷卻水道應(yīng)便于加工和清理。 在本課題中采用通過冷卻水道來調(diào)節(jié)模具的溫度。 2、冷卻回路的布置 模具冷卻回路的形式應(yīng)根據(jù)塑件的形狀、型腔內(nèi)溫度分布及澆口位置等情況設(shè)計(jì)成不同的形狀。通常有型腔冷卻和型芯冷卻兩種回路的結(jié)構(gòu)形式。 （1）型腔冷卻回路 本設(shè)計(jì)采用在型腔上方定模板上鉆孔，鉆出兩條平行對(duì)稱水道，外部設(shè)置進(jìn)出水接頭。 （2）型芯冷卻回路 本設(shè)計(jì)采用單層冷卻回路，在型芯上定模板四周鉆孔，冷卻水在定模板水道內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。 3.3.8 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 模架是指由模板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套和復(fù)位桿等零件組成。標(biāo)準(zhǔn)模架則是由結(jié)構(gòu)、形式和尺寸都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化并具有一定互換性的零件成套組合而成的一類模架。GB/ T12555 – 2006《塑料注射模模架》于2007年4月1日起實(shí)施，用于取代原來GB T12556.1 – 1990《塑料注射模中小型模架》模架國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。模架型號(hào)以模具所采用的澆口形式、制件脫模方法和動(dòng)定模板組成數(shù)目,分為基本型4 種和派生型9種兩類共13 種?；拘湍＜苋鐖D3-5所示，派生型模架如圖3-6所示。 圖3-5基本型模架結(jié)構(gòu)(A1～A4) 圖3-6 派生型模架結(jié)構(gòu)(P1～P9) 3.3.9 模架的尺寸 中小型標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇方法有兩種經(jīng)驗(yàn)法，在這里選擇一種計(jì)算即可。當(dāng)型腔帶鑲件時(shí)，根據(jù)制品的外形尺寸（平面投影面積與高度）以及制品本身結(jié)構(gòu)，可以確定鑲件的外形尺寸，然后再按經(jīng)驗(yàn)確定模架的大小。 表3-1模架尺寸 模板名稱 模板尺寸 模板名稱 模板尺寸 定模座板 650×650×35 支承板 650×550×100 定模固定板 650×550×40 推件板 650×370×30 定模板 650×550×115 推件板固定板 650×370×25 動(dòng)模固定板 650×550×80 動(dòng)模座板 650×650×35 動(dòng)模板 650×550×60 3.4 注射模具與注射機(jī)的關(guān)系 3.4.1最大注射量的校核 在一個(gè)注射成形周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量，應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量之和，即 式中，V—一個(gè)成形周期內(nèi)所需注射的塑料容積（cm3）。 n—型腔數(shù)目。 VX—單個(gè)塑件的容量（cm3）， （93.78cm3）。 Vj—澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的塑料容量（56.28cm3）。 式中，Vg—注塑機(jī)額定注射量（400cm3）。 左邊=150.06cm3 400cm3 3.4.2注射壓力的校核 為了保證產(chǎn)品的注塑質(zhì)量，注塑時(shí)即使在高的壓力下也需要一個(gè)非常穩(wěn)定的注射速度（高質(zhì)量注射），因此只有當(dāng)所需壓力不超過一定值（通常大約為最大壓力的80%），液壓系統(tǒng)的工作才能保證有相當(dāng)穩(wěn)定的注射性能（注射時(shí)螺桿向前運(yùn)動(dòng)的速度穩(wěn)定）。而電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)裝置高壓注射時(shí)性能的下降甚至可能比液壓注射裝置的還要大。此外還必須考慮到可用于注射的能量有5%～10%損耗在液壓缸、油路中的磨擦上，對(duì)于不同的機(jī)器，這種能耗能肯定是不同的。因此，當(dāng)注塑質(zhì)量要求高的制品時(shí)，由于這種獨(dú)特的特性，當(dāng)同一套模具，更換同型號(hào)的機(jī)臺(tái)時(shí)，也需重新調(diào)整工藝參數(shù)。 PMAX=1.25P 式中PMAX——機(jī)臺(tái)最大注射壓力 P——注塑制品所需注射壓力 =100MP 而 注射壓力校核合格 式中k取1.25，取80MP，屬正常型澆口類。 通過上面公式計(jì)算得出-鎖模力符合要求。 3.4.3鎖模力的校核 注射成形時(shí)，高壓塑料熔體充滿型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生使模具沿分型面分開的脹模力，此脹模力等于塑件和澆道系統(tǒng)在分型面上投影面積與型腔壓力之積。為防止模具分型面被脹模力頂開，必須對(duì)模具施加足夠的鎖模力，否則在分型面處將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。因此模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使注塑機(jī)的額定鎖模力大于脹模力。則： 式中，F(xiàn)—注塑機(jī)額定鎖模力（2540KN）。 、—分別為制品和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積（5420.455mm2）。 —塑料熔體在型腔內(nèi)的平均壓力（查模具設(shè)計(jì)手冊(cè)）（20~40MPa） 鎖模力校核合格 3.4.4開模行程的校核 選擇液壓－機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)，其最大開模行程是由肘桿機(jī)構(gòu)或合模液壓缸的沖程所決定的，而與模具厚度無關(guān)，當(dāng)模具厚度變化時(shí)可由其調(diào)模裝置。用校核時(shí)只需使注塑機(jī)最大開模行程大于模具所需的開模距離即可。 模具為單分型面注塑模，其最大開模行程按下式校核： 式中，Smax—注塑機(jī)最大開模行程（666mm）。 S—模具所需開模距離（330mm）。 H1—塑件脫模距離（125mm）。 H2—包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（195mm）。 代入上式可得:左邊=666≥右邊=125+195+10=330mm. 通過上式可知開模的行程在允許范圍內(nèi)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 各種型號(hào)注塑機(jī)開合模系統(tǒng)中采用的頂出裝置和最大頂出距離不盡相同，設(shè)計(jì)的模具必須與其相適應(yīng)。 采用注塑機(jī)XS-ZY350，為中心頂桿液壓頂出。模具設(shè)計(jì)成推桿頂出，符合要求。 第四章 帶柄水杯模具三維設(shè)計(jì) 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造的領(lǐng)域知識(shí)不斷融合，出現(xiàn)了多種CAD/CAM軟件，如SolidWorks、Inventor、MDT、Cimatron、 Mastercam 、Pro/Engineer 、UG、CATIA等等，軟件的發(fā)展使得模具數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。這些軟件各具特色，其中Pro/Engineer是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC）推出的新一代基于特征、具有全相關(guān)數(shù)據(jù)庫的CAD/CAM參數(shù)化軟件，它具有產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)、裝配、模具設(shè)計(jì)、分析計(jì)算、動(dòng)態(tài)模