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江蘇財經(jīng)職業(yè)技術(shù)學院 綜合畢業(yè)實踐說明書（論文） ? 標題： 罐裝飲料瓶蓋注射模設計 ? ? ? ? 系 別： 機電工程系 專 業(yè)： 模具設計與制造 學 號： 0810403230 姓 名： 王敏杰 指導教師： 陳青云 ?? 2011年 05月15日 摘 要 該罐裝飲料瓶蓋的設計關(guān)鍵是蓋內(nèi)螺紋的設計，螺紋的設計需要用到抽芯機構(gòu)，所以螺紋的抽芯機構(gòu)是這套模具設計的關(guān)鍵所在。螺紋的抽芯機構(gòu)設計的是否合理關(guān)系的模具設計的成敗。螺紋的設計考慮的是尺寸和塑料件的收縮，同時考慮好抽芯機構(gòu)的順序動作，以及在復位時不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象. 本設計罐裝飲料瓶蓋介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設計原則；詳細介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設計過程，并對模具強度要求做了說明；最后介紹了當今世界上最為普及的三維CAD/CAM系統(tǒng)繪圖并對導柱和導套進行了參數(shù)化設計。 塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。 關(guān)鍵詞：塑料模具；參數(shù)化；罐裝飲料瓶蓋；分型面 目 錄 摘 要 1 目 錄 2 引言 4 1.塑件的成型工藝分析 5 1.1ABS材料的工藝特性 5 1.2成型特點 5 1.3 注塑模工藝條件 6 1.4 塑料的結(jié)構(gòu)、尺寸精度的分析和表面質(zhì)量分析 6 1.4.1結(jié)構(gòu)分析 6 1.4.2尺寸精度分析 7 1.4.3表面質(zhì)量的分析 7 1.5 注塑成型工藝條件 7 1.5.1溫度 7 1.5.2壓力 7 1.5.3時間 8 1.6計算塑件的重量是為了選用注射機 8 1.7型腔數(shù)目的確定 9 1.8塑件注射工藝參數(shù)的確定 9 2 注射模的結(jié)構(gòu)設計 9 2.1 分型面的選擇 10 2.2 澆注系統(tǒng)設計 10 2.2.1該罐裝飲料評瓶瓶蓋的主澆道的作用 10 2.3主流道設計 12 2.4 澆口設計 13 2.4.1 澆口位置的選擇 14 3成型零件的結(jié)構(gòu)設計 14 3.1凹模的結(jié)構(gòu)設計 14 3.2凸模的結(jié)構(gòu)設計 14 3.3抽芯機構(gòu)的設計 15 3.3.1確定抽芯距 15 3.3.2確定導柱傾斜角 16 3.3.3確定斜導柱的尺寸 16 3.4滑塊與導滑槽設計 16 3.5排氣設計 16 3.6 制品的后處理 17 3.6.1 退火處理 17 3.6.2調(diào)濕處理 18 4 模具設計的有關(guān)計算 18 4.1 模具尺寸的計算 18 4.1.1 型腔和型芯工作尺寸計算 18 4.1.2 型腔側(cè)壁厚度和底板厚度計算 18 4.1.3 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計算 19 4.2 模具的閉合高度的確定 20 4.3 注射機的有關(guān)參數(shù)校核 20 4.3.1 鎖模力的校核 20 4.3.2 開模行程的校核 20 4.4 繪制模具圖 21 4.4.1 模具安裝 22 4.5 試模 23 4.5.1試模前的準備 23 4.5.2 試模 23 結(jié)束語： 25 致 謝 26 參考文獻 27 罐裝飲料瓶蓋注射模設計 引言 本課題的基本內(nèi)容是罐裝飲料瓶蓋塑料模設計，主要描繪塑件及其注塑模的設計, 它生產(chǎn)的塑件生產(chǎn)批量大，需要較高的生產(chǎn)率，因此選擇了注射模的形式，這樣能達到較好的效果。零件簡單對稱,對尺寸要求也不高,只要表面質(zhì)量合格就能達標,例如表面無變色飛邊等問題，因為此還需要做進一步的加工、成型。特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設計原則；詳細介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設計過程，并對模具強度要求做了說明。 該罐裝飲料瓶瓶蓋的設計關(guān)鍵是蓋內(nèi)螺紋的設計，螺紋的設計需要用到抽芯機構(gòu)，所以螺紋的抽芯機構(gòu)是這套模具設計的關(guān)鍵所在。螺紋的抽芯機構(gòu)設計的是否合理關(guān)系的模具設計的成敗。螺紋的設計考慮的是尺寸和塑料件的收縮，同時考慮好抽芯機構(gòu)的順序動作，以及在復位時不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。 CAD/CAE技術(shù)在模具設計中的發(fā)展方向 模具CAD/CAE技術(shù)在傳統(tǒng)的應用基礎上還要不斷的適應新的環(huán)境和新的挑戰(zhàn)，尋求新的發(fā)展。 （1）逐步提高CAD/CAE系統(tǒng)的智能化程度。人工智能是計算機的幾大功能之一，將人工智能引入CAD/CAE系統(tǒng)，使其具有專家的經(jīng)驗和知識，具有學習、推理、聯(lián)想和判斷的能力，從而達到設計自動化的目的。目前提高智能化程度的路徑有兩條：一是繼續(xù)研究專家系統(tǒng)技術(shù)的應用；二是開展KBE（基于知識工程）技術(shù)的研究，主要是開發(fā)基于KBE的專用工具，如UGII中的KF（Knowledge Fusion）。 （2）研究模具的運動仿真技術(shù)，即沖模的沖壓過程與注射模的運動仿真。因為沖模與注射模的結(jié)構(gòu)復雜，在沖壓與注射過程中，一些模具零件的運動難免產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，特別是級進模還可能存在條料運動與模具運動的干涉，而在設計中這些現(xiàn)象難以發(fā)現(xiàn)，故只有采用仿真技術(shù)在計算機上顯示其運動狀態(tài)，即時改正錯誤的設計，以避免生產(chǎn)中出現(xiàn)問題。 （3）協(xié)同創(chuàng)新設計將成為模具設計的主要方向，制造業(yè)垂直整合的模式使得世界范圍內(nèi)的產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品設計、產(chǎn)品生產(chǎn)和模具制造分工更明確。模具企業(yè)間通過Internet網(wǎng)絡進行異地協(xié)同設計和制造。根據(jù)企業(yè)自身的信息化程度和企業(yè)間合作的層次不同，采用的技術(shù)手段和方案有很大不同。 （4）模具CAD技術(shù)應用的ASP模式，將成為發(fā)展方向。由于當今模具行業(yè)已經(jīng)成為高新技術(shù)最密集的行業(yè)，任何企業(yè)都不可能擁有全部最新出現(xiàn)的技術(shù)，因此將出現(xiàn)CAD技術(shù)應用的ASP模式，即產(chǎn)生各種專門技術(shù)的應用服務單位，為模具行業(yè)的各個企業(yè)提供技術(shù)服務，應用服務包括逆向設計、快速原型制造、數(shù)控加工外包、模具設計、模具成型過程分析等諸多方面。 （5）基于網(wǎng)絡的模具CAD/CAE集成化系統(tǒng)將深入發(fā)展?，F(xiàn)代CAD/CAE系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了從單機到局域網(wǎng)的轉(zhuǎn)變，目前正在與企業(yè)的Intranet整合。在企業(yè)行為國際化的大潮下，在Intranet的大環(huán)境下建立CAD/CAE系統(tǒng)不久將成為現(xiàn)實。 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑料制品在航空、航天、電子、機械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應用，產(chǎn)品對模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的模具設計方法已無法適應產(chǎn)品更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求。計算機輔助工程（CAE）技術(shù)已成為塑料產(chǎn)品開發(fā)、模具設計及產(chǎn)品加工中這些薄弱環(huán)節(jié)的最有效的途經(jīng)。同傳統(tǒng)的模具設計相比，CAE技術(shù)無論在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量，還是在降低成本、減輕勞動強度等方面，都具有很大優(yōu)越性。 1.塑件的成型工藝分析 1.1ABS材料的工藝特性 ABS五毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.02～1.05g/。ABS有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。ABS有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿和酸類對ABS幾乎沒有影響，但在酮、醛、酯、氯代涇中會溶解或形成乳濁液。ABS不溶于大部分醇類及涇類的溶劑，但于涇長期接觸會軟化溶脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的侵蝕會引起應力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。ABS的缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70℃左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。 1.2成型特點 ABS在升溫時粘度很高，成型壓力較高，故塑料件上的脫模斜度稍大；ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對流料的阻力；在正常的成型情況下，壁厚、熔料溫度對收宿率影響極小。在要求塑料件精度高時，模具的溫度可控制在50～60℃，而在強調(diào)塑件的光澤和耐熱時，模具的溫度應控制在60～80℃。 1.3 注塑模工藝條件 干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件為80～90℃下最少干燥2小時。材料濕度應保證小于0.1%。 表1-1 熔化溫度 210～280℃ 建議溫度 245℃ 模具溫度 25～70℃ 注射壓力 500～1000bar 注射速度 中高速度 1.4 塑料的結(jié)構(gòu)、尺寸精度的分析和表面質(zhì)量分析 圖1 塑件圖 1.4.1結(jié)構(gòu)分析 從工件的外形看，該結(jié)構(gòu)為圓形瓶蓋，加有螺紋。該結(jié)構(gòu)的設計難點是螺紋的尺寸控制，同時螺紋的成型需要抽芯機構(gòu)，采用內(nèi)抽芯結(jié)構(gòu)。 1.4.2尺寸精度分析 圖中的尺寸為未注公差，則公差的精度等級為IT6～IT7級。 1.4.3表面質(zhì)量的分析 該塑件的材料為ABS，表面要求光滑，其余無特殊要求，所以該表面質(zhì)量可以實現(xiàn)。 首先了解塑料制品所用的塑料的品種并了解其特性，其中包括收縮率及塑料的流動性能等；其次對塑料制品進行工藝分析，著重分析塑料制品的結(jié)構(gòu)合理性及成型條件等；第三根據(jù)塑料制品的重量和塑料制品的投影面積及模具的結(jié)構(gòu)類型等，選擇合理的注射成型機；第四進行模具結(jié)構(gòu)的設計；第五選擇塑料制品成型位置和模具分型面；第六確定型腔數(shù)目和排列方式；第七澆注系統(tǒng)設計；第八成型零件結(jié)構(gòu)設計；第九抽芯機構(gòu)設計和推出機構(gòu)設計；第十加熱系統(tǒng)設計和冷卻系統(tǒng)設計；最后還要繪制模具結(jié)構(gòu)總裝圖。 綜上所述，在注射工藝參數(shù)控制的比較好的情況下，工件成型后的各種要求可以保證。 1.5 注塑成型工藝條件 1.5.1溫度 注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。PS料與溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表1所示。 表1-2 溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù) 料筒溫度 /℃ 噴嘴溫度/℃ 模具溫度/℃ 熱變形溫度 /℃ 后段 中段 前段 1.82MPa 0.45MPa 150～210 170～230 190～250 240～250 5～75 65～96 —— 1.5.2壓力 注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對于像PS流動性好的料，保壓力應該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，背壓的使用范圍約為3.4～27.5MPa。 1.5.3時間 完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般為3～5秒，保壓時間一般為20～120秒，冷卻時間一般為30～120秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應的時間越長）。確定成型周期的經(jīng)驗數(shù)值如表1-3所示。 表1-3 成型周期與壁厚關(guān)系 制件壁厚/mm 成型周期/s 制件壁厚/mm 成型周期/s 0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設置也不一致，所以要結(jié)合兩者的合理因素。 表1-4注射機的主要參數(shù) 額定注射量 125 注射壓力 120MPa 注射行程 115mm 鎖模力 900KN 最大開模行程 300mm 模具的最大厚度 300mm 模具的最小厚度 70mm 動、定模的固定板尺寸 428×458 mm 噴嘴圓弧半徑 12mm 1.6計算塑件的重量是為了選用注射機 計算塑件的重量 查資料的到ABS的密度為1.10g/ 故塑件的重量為 W=Vρ=117.25g 考慮到模具的成型體積和工件尺寸，所以選用XS-ZY-125的注射機。 1.7型腔數(shù)目的確定 注射模的型腔數(shù)量與注塑機的塑化能力、最大注射量以及合模力等參數(shù)有關(guān)，還受塑件的精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因素影響，通常根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有注塑機的最大注射量和額定鎖模力來確定。 該罐裝飲料瓶瓶蓋的模具設計涉及到抽芯機構(gòu)，考慮到模具的外形尺寸，所以該罐裝飲料瓶瓶蓋塑件的模具采用一模一件的形式。 1.8塑件注射工藝參數(shù)的確定 查找工具書和實際應用，ABS的成型工藝參數(shù)作如下選擇，試模時，可根據(jù)實際情況做調(diào)整。 表1-5 塑件注射工藝參數(shù) 注射溫度 包括料筒的溫度和噴嘴的溫度 料筒溫度 后段溫度選用190℃ 中段溫度選用220℃ 前段溫度選用205℃ 噴嘴溫度 185℃ 模具溫度 60℃ 注射壓力 80Mpa 注射時間 5s 保壓時間 20s 冷卻時間 25s 2 注射模的結(jié)構(gòu)設計 注射模結(jié)構(gòu)設計包括：分型面的選擇、模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列方式和冷卻水道的布局以及澆口位置設置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設計、側(cè)向分型與機構(gòu)的設計、推出機構(gòu)的設計等內(nèi)容。 2.1 分型面的選擇 由于該罐裝飲料瓶瓶蓋的分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時因綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選較為合理的方案。 綜合考慮分型面的選擇標準，該塑件的分型面選在蓋的底端。 2.2 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)的選擇是注射模具設計的一個重要環(huán)節(jié)。針對本塑料制品所采用的塑料品種，制品的幾何形狀，尺寸使用的機床設備，注射時可能產(chǎn)生的缺陷及填充條件等作全面分析。經(jīng)總結(jié)其基本要點如下： （1）設計澆注系統(tǒng)時，流道應盡量減少彎折，表面粗糙度Ra1.6～Ra0.8μm，便于拉料桿拉出凝料。 （2）設計澆注系統(tǒng)時，因為模具是一模二腔，澆注系統(tǒng)按型腔布局設計，盡量與模具中心線對稱。 （3）設計澆注系統(tǒng)時，當塑料制件投影面積較大時，避免在模具單面開設澆口，否則會造成注射時受力不均。 （4）在滿足塑料成型和排氣良好的情況下，要選擇最短的流程（流道），這樣可以縮短填充時間。 2.2.1該罐裝飲料評瓶瓶蓋的主澆道的作用 主澆道也叫進料口，是連接注射機料筒噴嘴和注塑模具的橋梁，也是熔融塑料進入模具型腔時最先經(jīng)過的地方主澆道的大小和塑料進入型腔的速度及充模時間長短有密切的關(guān)系。主澆道太大，其主澆道塑料體積增大，回收冷料多，冷卻時間長，使包藏的空氣多，如果排氣不良，易在塑料制品內(nèi)形成氣泡或組織松散等缺陷，影響塑件制品的質(zhì)量，同時也易造成進料時形成漩渦及冷卻不足，主澆道外脫模困難；若主澆道太小，則塑料在流動過程中的冷卻面積相應增加，熱量損失大，黏度提高，流動性降低，注射壓力增大，易造成塑料制品成型困難。 澆道截面形狀一般為圓形梯形半圓形等，工程設計中常采用梯形截面加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力均不大，一般采用下面的經(jīng)驗公式可確定其截面尺寸： （2-1） （2-2） 式中 B―梯形大底邊的寬度（mm） m―塑件的重量（g） L―分澆道的長度（mm） H―梯形的高度（mm） 梯形的側(cè)面斜角a常取50～150，在應用式（3-1）時應注意它的適用范圍，即罐裝飲料瓶瓶蓋的厚度在3.2mm以下，重量小于200g，且計算結(jié)果在3.2～9.5mm范圍內(nèi)才合理。 本電動機絕緣膠架的體積為3221.7324，質(zhì)量大約4g，分流道的長度預計設計成140mm長，且有4個型腔，所以： 取B為8mm 取H為5mm 圖2 澆口套 梯形小底邊寬度取6mm，其側(cè)邊與垂直于分型面的方向約成100°。另外由于使用了水口板（即我們所說的定模板和中間板之間再加的一塊板），分流道必須做成梯形截面，便于分流道和主澆道凝料脫模。 在一般情況下，主澆道不直接開設在定模板上，而是制造成單獨的澆口套，鑲在定模板上，可以防止空氣混入，減小熱量損耗等等。 在設計罐裝飲料瓶瓶蓋的主澆道的時候，主要圍繞以下幾個方面進行的： （1）澆口套內(nèi)孔是圓錐直澆道，錐度為3°,直澆道有利于拉出凝料。若錐度過大會造成壓力減弱，流速減慢，塑料形成渦流，熔體前進時易混進空氣，產(chǎn)生氣孔；錐度過小，會使流速增大，熱量損耗大，表面黏度上升，造成注射困難。內(nèi)表面的粗糙度為Ra1.6μm～Ra0.8μm，保證料流順利，易脫模。 （2）澆口套進口直徑比注射機噴嘴直徑大1～2mm，如果小于或者等于注射機噴嘴直徑，在注射成型時就會造成死角，并積存塑料，注射壓力下降塑料冷卻后脫模困難，而且進口與噴嘴采用圓弧連接比用平面連接時無須太大的壓力。澆口套內(nèi)孔出料處（大端）應設計為圓角r,一般為0.5～3mm。澆口套與注射噴嘴球面圓弧度必須吻合。設澆口套球面半徑為R，注射機球面半徑為r，其關(guān)系為：R=r＋0.5～1mm。本副模具澆口套直徑為16mm，進料口直徑為3mm,出料口直徑為4.5mm。 （3）主澆道長度應盡量短，可以減少冷料回收量，減少壓力損失和熱量損失。澆口套的長度應與定模板厚度一致，它的頂端不應凸出在分型面上，否則會造成合模困難，不嚴密，產(chǎn)生溢料，甚至壓壞模具，而且主流道與分流道采用R3的圓弧連接。此模具的澆口套長度為73mm。 （4）澆口套不能制成拼塊結(jié)構(gòu)，以免塑料進入接縫處，造成冷料脫模困難，所以本模具澆口套采用整體式結(jié)構(gòu)。 （5）澆口套部位是熱量最集中的地方，為了保證注射工藝順利進行和塑件質(zhì)量，要考慮冷卻措施。 2.3主流道設計 主流道是熔融塑料進入模具型腔的最先經(jīng)過的部位，按主流道的軸線與分型面的關(guān)系，澆注系統(tǒng)有直澆注系統(tǒng)和和橫澆注系統(tǒng)。由于本注射機采用臥式，所以主流道軸線垂直于分型面，屬于直澆注系統(tǒng)。 主流道一般位于模具中心線上，它與注射機噴嘴的軸線重合，以利于澆注系統(tǒng)的對稱布置。主流道一般設計得比較粗大，以利于熔體順利地向分流道流動，但不能太大，否則會造成塑料消耗增多。通常對于黏度大的塑料或尺寸較小的塑件，主流道設計得小一些。 直澆注系統(tǒng)主流道結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)據(jù)《注塑制品與注塑模具設計》一書。主流道橫截面形狀通常采用圓形截面。為了便于流道凝料的脫出，主流道設計成圓錐形，其錐度α=?2°～6°內(nèi)壁粗糙度Ra小于0.4μm，小端直徑d一般取4～8mm且大于機床噴嘴直徑約0.5～1mm，主流道長度由定模座厚度確定，在能夠?qū)崿F(xiàn)成型條件下盡量短，以減少壓力損失和塑料消耗，通常L不能超過60mm。? 為了保證模具安裝在注射機上以后，其主流道與噴嘴對中，必須憑借定位零件來實現(xiàn)，通常采用定位環(huán)。定位環(huán)直徑與注射機上固定孔的配合直徑，定位環(huán)的固定螺釘一般取M6～M8，螺釘通常選用兩個以上。 根據(jù)設計手冊查到XS-ZY-125型注射機噴嘴的有關(guān)尺寸： 噴嘴前端孔直徑：d0=4mm； 噴嘴前端球面半徑：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 取主流道球面半徑為R=13mm 取主流道的小端直徑 d=4.5mm 為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計成圓錐形，起斜度為2°，經(jīng)換算得主流倒大端直徑D=Φ8.5mm， 為了使熔料順利進到分流道，可在主流道出料端設計半徑r =5mm的圓弧過度。 2.4 澆口設計 澆口是分澆道和型腔的連接部分，其作用是使從澆道來的熔融塑料以較快的速度進入型腔并充滿型腔，然后迅速冷卻封閉，防止型腔內(nèi)未冷的塑料回流。 （1）此模具澆口位置的選擇，使得塑料充模行程最短，也減少了壓力損失，有利于排除型腔中的空氣，而且這種澆口不能使熔融塑料直接進入型腔，否則會產(chǎn)生旋流，在塑料制品上留下螺旋形痕跡，特別是點澆口，測澆口等，更容易出現(xiàn)這種情況。 （2）澆口尺寸大小取決于塑料制品的尺寸，幾何形狀，結(jié)構(gòu)和塑料性能。設計多型腔注射模具時，結(jié)合流道平衡考慮澆口平衡，應使熔融塑料同時均勻充滿型腔。澆口的類型很多，常見的有盤形澆口、扇形澆口、環(huán)形澆口、點澆口（菱形、單點形、雙點形、多點形）、側(cè)澆口、直接澆口、潛伏澆口等。 根據(jù)該塑料制件的質(zhì)量要求和批量生產(chǎn)，采用點澆口，這種澆口除方便外還能夠保證塑件質(zhì)量。 根據(jù)塑料件的成型表面質(zhì)量要求光滑及排列方式，選用點澆口的形式較為理 2.4.1 澆口位置的選擇 模具設計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需要進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇。 位置的選擇考慮從壁厚為6mm的厚度處進料，料由上部向下流動，而且在模具結(jié)構(gòu)上采取鑲拼式型腔、型芯，有利于填充、排氣。 3 成型零件的結(jié)構(gòu)設計 3.1凹模的結(jié)構(gòu)設計 圖3 凹模 采用鑲塊的結(jié)構(gòu)形式 3.2凸模的結(jié)構(gòu)設計 圖4 凸模 3.3抽芯機構(gòu)的設計 本罐裝飲料瓶蓋塑件的有一螺紋，它水平于脫模方向，阻礙成型后塑件從模具脫出。 因此成型的零件必須做成活動的型芯，即必須設置抽芯機構(gòu)。 本模具采用斜導柱抽芯機構(gòu)。結(jié)構(gòu)如圖： 圖5 抽芯機構(gòu) 3.3.1確定抽芯距 抽芯距一般應大于成型孔的深度，并考慮脫模所需要的距離，為：S=4mm 另加2～3cm的抽芯安全系數(shù)，可取抽芯距 3.3.2確定導柱傾斜角 斜導柱的傾斜角是斜抽芯機構(gòu)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)之一，它與抽拔力以及抽芯距有直接關(guān)系，一般取=15°～25°，本機構(gòu)取22°。 3.3.3確定斜導柱的尺寸 斜導柱的直徑取決于抽拔力及其傾斜角度，可按設計資料的有關(guān)公式進行計算，本處經(jīng)驗估值，取斜導柱的直徑d=Φ15mm。 斜導柱的長度根據(jù)抽芯距、固定端模板的厚度、傾斜直徑及斜角的大小確定， 根據(jù)公式： s——抽芯距 h——模板厚度 d——導柱工作部分尺寸 ——導柱的傾斜角 L=98mm 由于模板的尺寸還沒有最后確定，所以設計尺寸還沒有最后確定。加上考慮工件的脫?？臻g，則L的最后尺寸為（98+25+63）mm=188mm，取L=200mm。 3.4滑塊與導滑槽設計 ⑴滑塊與側(cè)型芯的連接方式設計 本側(cè)向抽芯機構(gòu)主要是用于成型零件的螺紋抽芯，由于尺寸較小，考慮到型芯強度和裝配問題，采用組合式結(jié)構(gòu)。型芯與滑塊的連接采用整體式。 ⑵滑塊的導滑方式 1) 為使模具結(jié)構(gòu)緊湊，降低模具裝配復雜程度，采用燕尾槽的導向形式。 2) 為提高滑塊的導向精度，裝配時可對導向槽和滑塊采用配磨、配研的裝配方法。 3.5排氣設計 在ABS罐裝飲料瓶蓋塑料熔體填充注射模腔過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而形成的水蒸汽，塑料局部分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，塑料助劑揮發(fā)（或化學反應）所產(chǎn)生的氣體以及熱固性塑料交聯(lián)硬化釋放的氣體等；這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出模腔，將在制件上形成氣孔，接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔，同時，還會因為氣體被壓縮而產(chǎn)生的高溫灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕，色澤不佳等缺陷。 模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。PS料推薦的排氣槽深度為0.02。 3.5.1排氣設計原則 通常選擇排氣槽的開設位置時，應遵循以下原則： （1）排氣口不能正對操作者，以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故； （2）最好開設在分型面上，如果產(chǎn)生飛邊易隨塑件脫出； （4）最好設在凹模上，以便于模具加工和清模方便； （5）開設在靠近嵌件和制件壁最薄處，因為這樣的部位最容易形成熔接痕； （6）若型腔最后充滿部位不在分型面上，其附近又沒有可供排氣的推桿或活動的型芯時，可在型腔相應部位鑲嵌燒結(jié)的多孔金屬塊，以供排氣； （7）高速注射薄壁型制件時，排氣槽設在澆口附近，可使氣體連續(xù)排出； 3.5.2排氣槽位置 排氣槽的開設位置尺寸：若制件具有高深的型腔，那么在脫模時需要對模具設置引氣系統(tǒng)，那是因為制件表面與型心表面之間在脫模過程中形成真空，難于脫模，制件容易變形或損壞。熱固性塑料制件在型腔內(nèi)的收縮小，特別是不采用鑲拼結(jié)構(gòu)的深型腔，在開模時空氣無法進入型腔與制件之間，使制件附粘在型腔的情況比熱塑性制件更甚，因此，必須引入引氣系統(tǒng)。 3.6 制品的后處理 由于罐裝飲料瓶瓶蓋塑化不均勻或在型腔內(nèi)冷卻不均勻，常會使塑料制品的收縮不均勻，形成一定的內(nèi)應力。內(nèi)應力的存在往往會導致塑料制品在使用過程中產(chǎn)生變形和開裂。為消除內(nèi)應力須對塑料制品進行后處理。 塑料制品的后處理包括退火、調(diào)濕處理。 3.6.1 退火處理 退火處理的方法是把塑料制件放到一定溫度的烘箱或液體介質(zhì)（如熱水，熱礦物油，甘油，乙二醇和液體石蠟等）中一段時間，然后緩慢冷卻。退火溫度一般控制在高于塑料制件的使用溫度10～20℃或低于塑料熱變形溫度10～20℃。退火的時間取決于塑件的品種，加熱介質(zhì)溫度，塑件制品的形狀，壁厚和精度等。 3.6.2調(diào)濕處理 調(diào)濕處理主要用于聚酰胺類塑料制品。由于聚酰胺類塑料制品脫模時，在高溫下接觸空氣容易氧化變色，此外在空氣中使用或存放又容易吸水膨脹，需要經(jīng)過很長時間尺寸才能穩(wěn)定下來。因此，對剛脫模的這類塑料制品放在熱水中處理，不僅可隔絕空氣、防止氧化、消除內(nèi)應力，還可以加速達到吸濕平衡、穩(wěn)定制品尺寸。 4 模具設計的有關(guān)計算 4.1 模具尺寸的計算 4.1.1 型腔和型芯工作尺寸計算 型腔、型芯工作尺寸見表4-1。 表 4-1 型腔、型芯的工作尺寸計算 類別 序號 塑件尺寸（mm） 計算公式 工作尺寸（mm） 型腔的計算 (1) (2) (3) 型芯的計算 (4) 3 (5) 54 (6) 4 (7) 2 螺紋的計算 (8) (9) 成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算。 查得ABS的收縮率為Q=0.3%～0.8%,故平均收縮率為0.55%,考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件,模具制造公差取z=Δ/3。 4.1.2 型腔側(cè)壁厚度和底板厚度計算 （1）下凹模鑲塊的型腔側(cè)壁厚度及底板厚度計算 1）下凹模鑲塊型腔為組合式矩形型腔，根據(jù)組合式型腔側(cè)壁厚計算公式 S——圓形側(cè)壁厚度 r——型芯半徑，可取塑件的半徑 p——型芯壓力 MPa E——模具材料的彈性模量 MPa 碳鋼MPa ——剛度條件，即允許的變形量 單邊S=7mm 考慮到下凹模鑲塊還需要安放側(cè)向抽芯機構(gòu)，故取下凹模鑲塊的外形尺寸為111×111mm。 2）下凹模鑲塊底板厚度計算 4.1.3 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計算 本塑件在注射成型時不要求太高的模溫因而在模具上可不設加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設計計算 設定模具平均工作溫度為60，用常溫20的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為40，產(chǎn)量為（初算每2minl套）3.6kg/h (1)求塑件在硬化時每小時釋放的熱量QJ/kg 查表得ABS的單位熱量為 (2)求冷卻水的體積流量v 查表和根據(jù)經(jīng)驗得，水管直徑可選10mm。 所以，該模具采用的冷卻水管的為直徑10mm，在此水管的冷卻下可有交好的效果。 4.2 模具的閉合高度的確定 根據(jù)支撐和設計零件的設計中提供的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定： 表4-2 定模座板 H1=25mm; 定模板 H2=65mm 推件板 H3=20mm 推桿固定板 H4=30mm 支撐板 H5=50mm 墊塊 H6=80mm 動模座板 H7=25mm 根據(jù)推出行程和推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸確定墊塊的尺寸H4=50mm 因而模具的閉合高度：H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7 =295mm 4.3 注射機的有關(guān)參數(shù)校核 4.3.1 鎖模力的校核 ———熔融塑料在分型面上的漲開力 n———型腔的數(shù)量 A———單個塑件在模具分型面上的投影面積 A1———澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 4.3.2 開模行程的校核 本模具的外形尺寸為355×355×295mm，XS—ZY—125型注射機模板的最大安裝尺寸為428×458mm，故能滿足模具的安裝要求。 由上計模具的閉合高度H=295mm， XS—ZY—125型注射機所允許的模具的最小厚度Hmin=200mm，最大厚度為Hmax=300mm，即模具滿足 的安裝要求。 經(jīng)查資料XS—ZY—125型注射機的最大開模行程S=300mm，滿足出件要求 4.4 繪制模具圖 本模具的總裝圖如圖，非標準工件圖如圖。 圖6 裝配圖 本模具的工作原理：在塑料件加工時，模具處于閉合狀態(tài)，熔融塑料從澆注口進入模具的澆道，進行塑件的澆注。澆注結(jié)束后，脫模機構(gòu)開始工作。模具從中間板處開始分離，動模部分沿導柱向一邊運動，在動模部分移動的同時，抽芯機構(gòu)沿斜導柱的方向向模具的中間部位移動，使得螺紋部分與鑲塊分離，便于從模內(nèi)脫出。動模底座移動到最后位置時，注射機的頂出機構(gòu)將推桿固定板往脫模方向移動，將塑件頂出脫離凸模。塑件與凸模分離后，機構(gòu)做相反的運動，模具閉合。至此，模具的一次注射完畢。 4.4.1 模具安裝 正確地確定模具成型零件的尺寸：成型零件是確定制件形狀、尺寸和表面質(zhì)量的直接因素關(guān)系甚大，需特別注意。計算成型零件尺寸時，一般可采用平均收縮率法。對精度較高并需控制修模余量的制件，可按公差帶法計算；對于大型精密制件，最好能用類比法。實測塑件幾何形狀在不同方向上的收縮率進行計算，以彌補理論上難以考慮的某些因素的影響。www.plas123.com 設計的模具應當制造方便：設計模具時，盡量做到使設計的模具制造容易，造價便宜，特別那些比較復雜的成型零件，必須考慮是采用一般的機械加工方法加工還是采用特殊的加工方法加工。若采用特殊的加工方法，那么加工之后怎樣進行組裝，類似問題在設計模具時均應考慮和解決，同時還應考慮到試模以后的修模，要留有足夠的修模余量。www.plas123.com 充分考慮塑件設計特色，盡量減少后加工；盡量用模具成型出符合塑件設計特點的制件、包括孔，槽、凸、凹等部分、減少澆口、溢邊的尺寸，避免不必要的后加工。但應將模具設計與制造的可行性與經(jīng)濟性綜合考慮，防止片面性。 設計的模具應當效率高、安全可靠；這一要求涉及到模具設計的許多方面，如澆注系統(tǒng)需充模快，閉?？?，溫調(diào)系統(tǒng)效果好，脫模機構(gòu)靈活可靠，自動化程度高等。?模具零件應耐磨耐用：模具零件的耐用度影響整個模具的使用壽命，因此在設計這類零件時不但應對其材料、加工方法、熱處理等提出必要的要求。像推桿一類的銷柱件還容易卡住、彎曲、折斷，因此而造成的故障占模具故障的大部分。為此還應考慮如何方便地調(diào)整與更換，但需注意零件壽命與模具相適應。 （1）清理范本平面定位孔及模具安裝面上的污物、毛刺。 （2）因本模具外形尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機器下面兩根導軌上墊好木板，模具從側(cè)面進入機架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合范本，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動模，然后慢速開閉模具，找正動模，應保證開閉模具時平衡、靈活，無卡住現(xiàn)象，然后固定動模。 （3）調(diào)節(jié)鎖模機構(gòu)，保證有足夠開模距及鎖模力，使模具閉合適當。 （4）慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機構(gòu)運動情況，動作是否平衡、靈活、協(xié)調(diào)。 （5）模具裝好后，等料筒及噴嘴溫度上升到距預定溫度20～30oC，即可校正噴嘴與澆口套的相對位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，須使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。 （6）開空車運轉(zhuǎn)，觀察模具各部分運行是否運行正常，然后才可注射試模。 4.5 試模 通過試模塑件上常會出現(xiàn)各種弊病，比如塑件出現(xiàn)了頂痕、劃傷、雜質(zhì)等等。為此必須進行原因分析、排除故障。造成頂痕的原因大致有模具毛糙或拉毛、冷卻時間不夠、保壓過高、頂桿設置不平衡,脫模斜度不正確、頂出壓力太大速度過快等等。造成劃傷的原因大致有人為操作不當、模具清潔不徹底有毛刺、開模速度過大等等。有雜質(zhì)主要由物料不良或物料的特性引起。造成次廢品的原因很多，有時是單一的，但經(jīng)常是多方面綜合的原因。需按成形條件、成型設備、模具結(jié)構(gòu)及制造精度、塑件結(jié)構(gòu)及形狀等因素逐個分析找出其中主要矛盾，然后再采取調(diào)節(jié)成形條件、修整模具等方法加以解決。試模時可能出現(xiàn)的缺陷有：塑件產(chǎn)生毛邊，起泡，變色等等，這些表面缺陷都是與模塑工藝與工藝條件有關(guān)。 4.5.1試模前的準備 （1）領取并對原材料進行檢查； （2）準備好相關(guān)的試模資料； （3）準備好量測設備； （4）依據(jù)模具結(jié)構(gòu)圖的具體要求，選用合適的注射機； （6）對模具進行自檢； （7）對模具進行預熱、清洗料管 4.5.2 試模 （1）架模： 1) 用布擦凈工作臺面與模具上下面； 2) 調(diào)整模具的閉合高度； 3) 將定位環(huán)進入設備的定位孔內(nèi)； 4) 快速閉合設備； 5) 用壓板或螺釘鎖緊模具； 6) 卸下鎖模扣； 7) 接上水管并打開開關(guān)； （2）調(diào)模： 1) 進行定循環(huán)試驗，在手動或半自動狀態(tài)下檢查模具的各運行機構(gòu)是否順暢； 2) 對頂出距離進行調(diào)節(jié)； 3) 清洗模面，避免模面上貼有物體等； 4) 對模具和噴嘴筒進行預熱； 按預先設定的參數(shù)進行成型加工，同時根據(jù)產(chǎn)品的狀況，確認是否修改參數(shù)和如何修改工藝參數(shù)，直至生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。 結(jié)束語： 本罐裝飲料瓶瓶蓋塑件的設計首先說明了塑料工業(yè)的重要地位和當今注塑模具的現(xiàn)狀，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。其次介紹了注塑件的一般設計原則，對塑件的特征如倒圓角、加強筋等做了說明，從實際來看，幾乎所有的注塑件都遵循這些原則。畢業(yè)實習是學生完成大學生涯全部課程后的最重要的實踐環(huán)節(jié)。作為工科院校的畢業(yè)生，到工廠進行畢業(yè)實習是非常必要的。畢業(yè)實習使學生直接參與生產(chǎn)加工，進一步理解產(chǎn)品的實際生產(chǎn)流程，分析和掌握產(chǎn)品在設計和生產(chǎn)過程中存在的問題以及如何改善和優(yōu)化產(chǎn)品的性能，同時了解工廠的管理體制及其經(jīng)營的基本規(guī)律，并通過撰寫實習報告。當初自己也是毫無緣由的選擇了模具專業(yè)，大學生活的第一年里，我們學的幾乎都是一些基礎課知識，直到大二下學期開始，我們才接觸到一些專業(yè)課，學的內(nèi)容不算少，但是每當有人問及我們專業(yè)以后的研究內(nèi)容以及就業(yè)方向，我們都不知道該怎么回答，因為就連我們自己對本專業(yè)的認識還是寥寥無幾。雖然在大一下半學期學院曾組織我們在校工廠進行金工實習，但由于當時所學的知識涉及本專業(yè)知識不多，所看到的機器操作的東西還不能與本專業(yè)很好的聯(lián)系起來，在很多同學心里對本專業(yè)一直很茫然。還好到了大二下學期，學院為了使我們能夠更多更全面地了解機械產(chǎn)品、設備，接觸并掌握相關(guān)制造加工方法及工藝，通過老師的指導與完成的設計，使我們知道了AUTO CAD的一個新的標準，它提供了實現(xiàn)構(gòu)想所需要的工具，并確保了以最快的速度，最強大的功能和最高的效率來完成整個過程；提供了全新的動態(tài)輸入的各種功能。通過研究性的學習，培養(yǎng)了我們的總結(jié)與猜想的數(shù)字能力，它也使我們有意識的培養(yǎng)分析、歸納、概括等能力以及審美意識?，F(xiàn)在我們已經(jīng)可以通過自己動手設計圖案，也能把所學的知識運用到實踐中來，通過和老師的互相交流也提高了我們的協(xié)作能力和學習的主動性。 致 謝 畢業(yè)設計是對大學幾年所學知識與能力的綜合應用和檢測，是每一個合格的大學生的必經(jīng)課程，也是一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。本次畢業(yè)設計，不僅培養(yǎng)了我們正確的設計思想，也同時讓我們掌握了模具設計的一般程序和方法， 以及鍛煉了我們綜合運用知識的能力。在本次設計過程中，我們大量閱讀了各種技術(shù)資料及手冊，不僅認真探討了模具設計領域內(nèi)的各種問題，而且對塑料零件的性能的問題進行了研究。因此，本次設計不僅加深了自己對專業(yè)所學知識的的理解和認識，而且也對自己發(fā)知識面進行了拓寬。此外，本次設計在繪圖過程中，使用了AUTOCAD、UG等二維和三維繪圖軟件，這些都不同程度地使我們學到了更多的知識，進一步提高了我們繪圖的能力。 在本次畢業(yè)設計中，我得到老師的指導，并在設計中及時的給我解答疑難，讓我在本次畢業(yè)設計中得到了自己能力的長進和知識上的一次飛躍，這對我的將來都會有深遠的影響。并且，在設計過程中還有其他老師和各組同學的熱忱幫助，在此表示感謝！ 由于本人知識有限，實際經(jīng)驗不足，因此我的設計還存在著很多的不足之處，敬請各位老師指正，本人將不勝感激！? 參考文獻 [1] 編委會編.塑料模具技術(shù)手冊[M].機械工業(yè)出版社出版，1997.6 [2] 葉久新、趙龍主編.塑料制品成型及模具設計. 湖南科學技術(shù)出版社，2004.7 [3] 王孝培主編.塑料成型工藝及模具簡明手冊[M].機械工業(yè)出版社，2000.6 [4] 陳錫棟，周小玉主編.實用模具技術(shù)手冊[M].機械工業(yè)出版社， 2001.7 [5] 甄瑞麟主編，楊善義，張永軍副主編.王哲明主審.模具制造工藝學[M].清華大學出版社，2005.1 [6] 凌繩，王秀芬，吳友平編著.聚合物材料[J].中國輕工業(yè)出版社，2000.6（2004.7重?。? 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