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本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 頁 共 頁 目 錄 1 引言 1 1.1 模具工業(yè)的重要性及發(fā)展趨勢 1 1.2 塑料及塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造 1 1.3 塑料注塑模技術(shù) 2 2 塑料注射模具的設(shè)計(jì)步驟 4 2.1 塑料件的工藝性分析 4 2.2 洗滌劑瓶嘴材料的選擇 4 2.3 繪制模具裝配草圖 4 2.4 對零件進(jìn)行造型設(shè)計(jì)并繪制工程圖 5 2.5 課程任務(wù)要求 6 3. 方案分析與設(shè)計(jì) 7 4. 洗滌劑瓶嘴注射模的詳細(xì)設(shè)計(jì) 8 4.1 塑料注射成型機(jī)的選擇 8 4.2 注射模具分型面的選擇 11 4.3 注模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 4.4 注射模具成型零件和模體的設(shè)計(jì) 16 4.5 注射模具的頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 4.6 塑料注射模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 4.7 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 5 注射模加工工藝設(shè)計(jì) 26 5.1 坯料確定 26 5.2 模板的平面加工 26 6 塑料注射模具型腔常用加工方法及設(shè)備 28 6.1 型腔的普通切削加工方法及設(shè)備 28 6.2 型腔的特種加工 28 結(jié)束語 30 致謝 31 參考文獻(xiàn) 32 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 0 頁 共 34 頁 1 引言 1.1 模具工業(yè)的重要性及發(fā)展趨勢 模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在國民經(jīng)濟(jì)中占主要地位。在電子、汽 車、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60%80%的零件都要依靠模具成型。用模 具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是 其他加工方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器” ，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià) 值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡 量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益 和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 1。 在過去的 20 年中，我國模具工業(yè)得到了長足的進(jìn)步。但是，我國的模具工業(yè)與 發(fā)達(dá)國家相比，其差距表現(xiàn)在：模具的設(shè)計(jì)水平；模具的制造水平；模具的標(biāo)準(zhǔn)化 水平 2。所以，今后的發(fā)展趨勢是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與工藝設(shè)計(jì)相結(jié)合，模具工業(yè)向著 集團(tuán)化、規(guī)模化方向發(fā)展，完善模具 CAD/CAM/CAE 一體化技術(shù)，趕超國外同類技術(shù) 的先進(jìn)水平，為模具設(shè)計(jì)提供一種可靠的校核方法，為建立適合我國自己國情的模 具設(shè)計(jì)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，形成規(guī)?；默F(xiàn)代模具設(shè)計(jì)與制造基地，達(dá)到模具設(shè)計(jì)最 佳化，是擺在我們面前的一項(xiàng)十分緊迫和關(guān)鍵的任務(wù) 3。 1.2 塑料及塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造 1.2.1 塑料工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 塑料定義為：“主要原料是高分子聚合物（大部分是合成樹脂） ，經(jīng)人工制成有 用的形狀的固體，稱作塑料。不包含纖維、橡膠、涂料、粘接劑等高分子物質(zhì)。 ”而 作為高分子化學(xué)和材料科學(xué)發(fā)展的重要成果，塑料早已成為人類不可缺少的重要生 產(chǎn)資料。塑料制品制作在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中得到愈來愈廣泛的應(yīng)用 4。近幾年 來由于工程制作的強(qiáng)度和精度等得到了很大提高，各種工程塑料零件的使用范圍正 在不斷擴(kuò)大。預(yù)計(jì)今后隨著計(jì)算機(jī)的普及和汽車的輕型化，塑料制件的使用范圍將 會越來越大，塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將迅速增長，塑料的應(yīng)用將覆蓋國民經(jīng)濟(jì)所有部 門，尤其在國防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中將占有越來越重要的地位 5。 1.2.2 塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造 塑料廣泛用于成型塑料制品，它利用塑料在高溫下所具有的流動性或可塑性， 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 1 頁 共 34 頁 將其成型為具有一定的形狀和尺寸，并通過塑料的化學(xué)或物理變化，定型為塑料制 品。在塑料加工工業(yè)中普遍使用有以下幾種塑模： (1) 壓縮成型的塑料模具（簡稱壓縮模，又稱壓塑?；驂耗z模）它是成型熱固 性原料直接加入敞開的塑模型腔內(nèi)，當(dāng)塑模閉合后，再加壓和熱的作用下，塑料成 為流動狀態(tài)并充滿型腔，然后通過化學(xué)和物理變化使塑料硬化定型。 (2) 壓入成型的塑料模具（簡稱壓注?；驍D塑模，又稱擠膠模）它是成型熱固 性塑料或封裝電器組件等用的一種塑料成型模具，這種塑模沒有單獨(dú)的加料室 6。 (3) 擠出成型的塑料模具（簡稱擠出模）它是將放入料斗中的原料由螺旋送入 加熱室，在加熱室的模具端，加熱成粘流狀態(tài)的塑料，在擠出機(jī)的高壓和高速作用 下，通過具有一定斷面形狀的機(jī)頭（口模）和定型（套）而擠出成型 7。 (4) 注射（塑）成型的塑料模具（簡稱注射模獲注塑模）它是將塑料原料注射 在注射機(jī)的加熱料筒內(nèi)，受熱成熔融狀態(tài)，在注射機(jī)的螺桿或柱塞的推動下進(jìn)入塑 模型腔，使塑料在型腔內(nèi)硬化成型 8。 此外，還有發(fā)泡成型塑模、吹塑成型塑模、真空成型塑模、玻璃纖維增強(qiáng)塑料 成型模等，但這些塑模的設(shè)計(jì)是建立在以上所述常用的幾種塑模設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，且比 較簡單。隨著塑料成型方法的不斷出現(xiàn)，必然會產(chǎn)生各種新型的成型模具 9。 1.3 塑料注塑模技術(shù) 在各種模具中，塑料模具占模具總量近 40%10，而且這個(gè)比例還在上升。其中， 注塑成型作為一項(xiàng)速度快、自動化程度高的生產(chǎn)技術(shù)，能一次成型形狀復(fù)雜，尺寸 精確的制品，在整個(gè)塑料制品生產(chǎn)行業(yè)占有非常重要的地位 11。早期的注塑成型方 法主要用于加工熱塑性塑料制品，但是隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑料制品應(yīng)用 范圍的不斷擴(kuò)大，注塑成型方法已經(jīng)推廣到熱固性塑料制品和一些塑料復(fù)合材料制 品的生產(chǎn)中。目前，除了少數(shù)幾種塑料外，幾乎所有的塑料都可以采用注塑成型。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，注塑制品約占整個(gè)塑料制品總常量的 30%12，全世界每年生產(chǎn)的注塑數(shù)量 約占所有塑料成型模具數(shù)量的 50%13。 在注塑成型過程中，模具處于核心地位，其設(shè)計(jì)與制造水平直接關(guān)系到產(chǎn)品的 質(zhì)量、品種及更新速度。在注塑成型中，由于制品形狀復(fù)雜、材料本身變形的特性 以及復(fù)雜的邊界條件和不確定因素，使材料成型過程經(jīng)歷了相當(dāng)復(fù)雜的變形歷史和 相態(tài)變化，如固體輸送、熔融、熔體輸送、流動、壓實(shí)、固化、相變、結(jié)晶、分子 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 2 頁 共 34 頁 取向、纖維取向、翹曲變形等，模具設(shè)計(jì)及成型工藝條件對成型過程中材料所經(jīng)歷 的受力狀態(tài)和熱狀態(tài)有著重要的影響，直接關(guān)系到制品的力學(xué)性能和成型效率等。 長期以來，高聚物成型加工過程工藝參數(shù)的設(shè)定和模具設(shè)計(jì)與制造主要依賴于工藝 人員和模具設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和技巧，設(shè)計(jì)的合理性只能通過試模來判斷，制造的缺 陷也主要靠修模來糾正，導(dǎo)致模具及制品的設(shè)計(jì)與制造周期長、成本高、檔次低。 這個(gè)問題在我國更加突出。 雖然我國模具工業(yè)的水平有了一定的提高，但與國民經(jīng)濟(jì)需要和國際先進(jìn)水平 相比，我國模具工業(yè)主要存在如下幾個(gè)問題： （1）總量供不應(yīng)求，國內(nèi)模具自配率只有 70%14左右。其中中低檔模具供過于 求，中高檔模具自配率只有 50%15左右。 （2）企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不合理。 （3）模具產(chǎn)品水平要比國際水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際水平長許 多。產(chǎn)品低主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度等方面。 （4）開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。 （5）與國際水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。 我國塑料模具技術(shù)今后應(yīng)在下列幾個(gè)方面得到發(fā)展，不斷提高其水平： （1）模具 CAD/CAE/CAM 一體化技術(shù) 模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑 16。由于這項(xiàng)技術(shù)已發(fā)展 成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，硬件和軟件已降到中小企業(yè)普遍可以接受的程度， 再加上微機(jī)的普及和應(yīng)用及微機(jī)版軟件的退出，模具行業(yè)中普及 CAD/CAE 的條件應(yīng) 經(jīng)成熟，今后必將有很快的發(fā)展。模具 CAD/CAE/CAM 一體化及軟件的宜人化、集成 化、智能化、網(wǎng)路化將是今后的發(fā)展方向。 （2）管理技術(shù)將迅速發(fā)展。管理是一個(gè)系統(tǒng)工程，是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)。 機(jī)械行業(yè)中常說的“三分技術(shù)七分管理”的話，說明了管理的重要性。模具企 業(yè)中現(xiàn)代企業(yè)制度和各項(xiàng)創(chuàng)新機(jī)制的建立和運(yùn)行是管理技術(shù)的核心。 （3）精密測量和高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將在逆向工程和并行工程中發(fā)揮更大作 用。 （4）模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高。 （5）虛擬技術(shù)將得到發(fā)展。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 3 頁 共 34 頁 2 塑料注射模具的設(shè)計(jì)步驟 2.1 塑料件的工藝性分析 (1) 本課題是對洗滌劑瓶嘴的注射模設(shè)計(jì)。首先對洗滌劑瓶嘴進(jìn)行觀察并進(jìn)行 測繪，如圖 2.1，尺寸大都是估算值，無特殊要求，尺寸公差按 IT7 級精度查取。 (2)塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析： (a) 塑件厚度為 2mm，壁厚均勻，塑件成型性能良好； (b) 塑件本身帶有圓弧抽芯機(jī)構(gòu)，用齒輪運(yùn)動進(jìn)行抽芯； (c) 從塑件結(jié)構(gòu)看，設(shè)置一個(gè)分型面。 (3）塑件表面要求光滑無裂痕，未明確粗糙度值的按 Ra6.3 要求。 圖 2.1 2.2 洗滌劑瓶嘴材料的選擇 塑料材料的相對密度在 0.832.2 范圍內(nèi)，在眾多的材料中只有比木材的相當(dāng) 密度稍高。且在各種的材料中，塑料材料具有最高的比強(qiáng)度，甚至比特種合金鋁還 要高。塑料還具有很好的絕緣性、防震、隔熱、隔音性能。耐腐蝕性僅次于玻璃及 陶瓷材料。且塑料材料具有優(yōu)異的加工性能。 洗滌劑瓶嘴的材料選為聚苯乙烯（ps）。聚苯乙烯無色、透明、有光澤、無毒 無味，化學(xué)穩(wěn)定性良好。 2.3 繪制模具裝配草圖 模具裝配圖的設(shè)計(jì)應(yīng)先從繪制裝配圖入手，根據(jù)塑件的具體情況，經(jīng)過認(rèn)真考 慮、比較、初步確定出各部分的結(jié)構(gòu)情況，最大限度地滿足塑件的技術(shù)要求和模具 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 4 頁 共 34 頁 的合理工藝性。以下就是裝配草圖中應(yīng)考慮到的幾個(gè)重要部分： (1)成型零件的結(jié)構(gòu)及安裝方法：塑件成型的好壞直接影響塑件質(zhì)量、加工的難 易程度。選擇合理的成型位置能使成型結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有的設(shè)備狀況下，基本滿足技術(shù)上 的需要，易于加工、易于修改維修和更換。 (2)確定澆口位置及結(jié)構(gòu)形式：模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是澆口套的位置確 定。澆口位置是保證澆注塑件快速和均勻的關(guān)鍵，所以我們要在保證塑件表面不受 損傷的前提下，確定澆口主流道和分流道冷料穴的位置形狀、大小及排氣方法等， 使注射時(shí)物料流暢，易于成型。且易于清除澆注塑料。 (3）確定分型面的位置和結(jié)構(gòu)形式：分型面是塑件取出時(shí)和澆注系統(tǒng)分離的接 觸面。一般情況下我們在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)塑料的幾何形狀，尺寸精度要求，兼顧其澆 口形式、脫模方式、嵌件位置以及排氣條件、易清除飛邊、便于加工等諸因素，通 盤考慮設(shè)計(jì)。 (4)選擇成型設(shè)備：根據(jù)塑件的具體情況，選擇相適應(yīng)的注射機(jī)并進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。 成型設(shè)備有兩個(gè)重要參數(shù)。一是理論注射容量，另一個(gè)是最大投影面積。根據(jù)這兩 個(gè)參數(shù)及可選用合適的成型設(shè)備。 (5)圓弧抽芯機(jī)構(gòu)的確定：根據(jù)塑件噴嘴帶有圓弧抽芯機(jī)構(gòu)，選擇齒輪運(yùn)動進(jìn)行 抽芯。 (6)頂出機(jī)構(gòu)的確定：定模動模分型后，圓弧抽芯也完成了抽芯動作。塑件根據(jù) 自身的重力和推桿的運(yùn)動自由落下。 (7)確定溫度調(diào)節(jié)方式：溫度的控制直接影響了塑件成型的尺寸、質(zhì)量、外觀和 效率，所以每個(gè)模具都必須盡可能好的設(shè)計(jì)溫度控制部分，為了取得較好的冷卻效 果，對冷卻回路應(yīng)由良好的布局，如冷卻回路的位置、尺寸形狀等，并預(yù)先考慮流 出足夠的冷卻水路的安裝空間。 (8)確定主要結(jié)構(gòu)件的尺寸：通過以上問題的初步確定，即可勾畫出模體的輪廓， 這時(shí)應(yīng)確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)柱及頂出系統(tǒng)的復(fù)位以及必要的先復(fù)位等的結(jié)構(gòu)形式和安 裝位置，以及各組合部分的連接形式及所必須的支承板、支承塊等。 2.4 對零件進(jìn)行造型設(shè)計(jì)并繪制工程圖 裝配草圖繪制完成后，就應(yīng)開始對各零件做詳細(xì)的造型設(shè)計(jì)。工程圖盡量按 1：1 的比例畫出，因?yàn)檫@樣比較直觀，容易發(fā)現(xiàn)問題，如果需要放大或縮小，必須 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 5 頁 共 34 頁 嚴(yán)格按比例畫出。按制圖規(guī)劃，正確標(biāo)出尺寸、公差、行位公差其表面粗糙度等。 最后，對模具進(jìn)行裝配并繪制裝配圖，編寫設(shè)計(jì)說明書。主要零件繪制完成， 對裝配草圖的自我檢驗(yàn)和審定。即已存在的問題會充分暴露出來，經(jīng)過改正修訂后， 描清并正式編號，標(biāo)出模體的外輪廓尺寸以及模具的定位和安裝尺寸。 2.5 課程任務(wù)要求 本課題洗滌劑瓶嘴注射模設(shè)計(jì)。要求對塑件進(jìn)行測繪，并完成其 CAD 三維造型 設(shè)計(jì)。洗滌劑瓶嘴注射模要求一模兩腔，并帶有圓弧抽芯。完成該注射模具裝配圖 設(shè)計(jì)，全部零件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，模具成型零件 CAD 三維造型設(shè)計(jì)，以及完成該注射模具 的制造工藝設(shè)計(jì)。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 6 頁 共 34 頁 3. 方案分析與設(shè)計(jì) 洗滌劑瓶嘴是一個(gè)結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜的零件，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是噴嘴部分的圓弧抽芯機(jī) 構(gòu)。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)成型模具需要采用圓弧抽芯成型結(jié)構(gòu)。根據(jù)上網(wǎng)查資料， 初步確定可以用液壓直抽芯和齒輪齒條配合氣缸兩種方法來實(shí)現(xiàn)。在比較之后發(fā)現(xiàn)， 前者雖然能進(jìn)行抽芯但是制造昂貴，實(shí)際結(jié)構(gòu)不易實(shí)現(xiàn)，達(dá)不到要求。用齒輪齒條 配合氣缸抽芯可以實(shí)現(xiàn)噴嘴部分抽芯的弧度。所以我用齒輪齒條配合氣缸來實(shí)現(xiàn)我 設(shè)計(jì)理念。具體方案如圖 3.1： 圖 3.1 方案 1.葉片擺動氣缸；2 軸承端蓋；3 連軸套；4 鍵；5 齒輪軸 氣缸的輸出軸轉(zhuǎn)動，通過 3 連軸套帶動齒輪軸轉(zhuǎn)動，齒輪齒條運(yùn)動脫出圓弧型 芯。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 7 頁 共 34 頁 4. 洗滌劑瓶嘴注射模的詳細(xì)設(shè)計(jì) 4.1 塑料注射成型機(jī)的選擇 4.1.1 注射成型機(jī)的分類 (1)注射機(jī)按外形特征可分為立式、臥式、直角式三種。 臥式注射機(jī)：目前使用最廣泛的注射成型機(jī)械。它的注射裝置與合模裝置方向 在同一水平線上橫臥安裝。優(yōu)點(diǎn):重心低，操作及維修方便，塑件可自行脫落，易實(shí) 現(xiàn)自動化。缺點(diǎn):模具安裝麻煩，嵌件安放不穩(wěn)，機(jī)器占地較大。本設(shè)計(jì)使用臥式注 射機(jī)。 (2)注射機(jī)按塑料在料筒的塑化方式不同可分為柱塞式注射機(jī)和螺桿式注射機(jī)。 4.1.2 塑料注射機(jī)通用的主要裝置組成 (1)注射裝置：它的主要作用是使固態(tài)的塑料均勻的塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠 的壓力和速度將融料注入模腔中。它的主要部件有：料筒、料筒加熱器、料斗、計(jì) 量裝置、螺桿、螺桿的驅(qū)動裝置、噴嘴及其驅(qū)動裝置。 (2)合模機(jī)構(gòu)：它的主要作用是保證成型模具有可靠的開合動作。因?yàn)樵谧⑸溥^ 程中進(jìn)入模腔中的融料有較高的壓力，這就要求合模裝置給予模具足夠的夾緊力、 即鎖模力，防止模具在融料高壓力下推開。它的主要部件有：機(jī)架、定動模板、拉 桿、合模油缸及肘節(jié)。 (3)頂出裝置：它的作用在開模到一定距離后，驅(qū)動模具的頂出裝置，將部件從 模具中頂出。 (4) 機(jī)械和液壓傳動及電氣控制系統(tǒng)：注射成型是塑料塑化、模具閉合、壓力、 溫度調(diào)節(jié)、注射入模、保壓、制品固化定型、開模、頂出塑件等多道工序連續(xù)準(zhǔn)確 的發(fā)生過程，這些連續(xù)動作都是由機(jī)械和液壓傳動及電氣控制的。 塑件從模具中取出時(shí)所需的開模距離必須小于注射機(jī)的最大開模距離，否則塑 件無法從模具中取出。開模距離一般可分為兩種情況:一是當(dāng)注射機(jī)采用液壓機(jī)械聯(lián) 合作用的鎖模機(jī)構(gòu)時(shí)，最大開模行程由連桿機(jī)構(gòu)的最大行程決定，并不受模具厚度 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 8 頁 共 34 頁 的影響即注射機(jī)最大開模行程與模具厚度無關(guān)；二是當(dāng)注射機(jī)采用液壓機(jī)械聯(lián)合作 用的鎖模機(jī)構(gòu)時(shí)，最大開模行程由連桿機(jī)構(gòu)的最大行程決定，并受模具厚度的影響 即注射機(jī)最大開模行程與模具厚度有關(guān)。 4.1.3 注射成型機(jī)的計(jì)算 (1)注射容量 國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)注射機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以注射機(jī)注射聚苯乙烯時(shí)在對空注射條件下，注 射機(jī)螺桿或柱塞做一次最大行程所能達(dá)到的最大容量。由于聚苯乙烯的密度 1.05g/cm3，即它的單位容量與單位質(zhì)量向近，所以在目前實(shí)際中為便于計(jì)算，有時(shí) 還沿用過去的習(xí)慣，通常也用其質(zhì)量可作粗略計(jì)量。 注射容量是選擇注射機(jī)的重要參數(shù)，它在一定程度上反映了注射機(jī)的注射能力， 標(biāo)志著注射機(jī)能成型最大體積的塑料制品。 確定了單個(gè)塑件的體積（質(zhì)量）和模孔數(shù)量就可以大體上計(jì)算出多模塑件的總 體積，再加上澆注系統(tǒng)中主流道、分流道、澆口、冷井的體積，即是一模塑料的總 體積 Vm。 (4.1)zmV8.0 式(4.1)中 Vm成型零件與澆注系統(tǒng)體積總和，cm 3 ； Vz注射機(jī)最大注射容量，cm 3 ； 估算： 225.514.3cmVm (2)最大注射壓力校核 最大注射壓力是指注射機(jī)料筒內(nèi)柱塞或螺桿對熔融塑料所施加的單位面積上的 壓力，它用于克服熔體流經(jīng)噴嘴、澆注系統(tǒng)和型腔時(shí)的流動阻力。注射機(jī)的最大注 射壓力必須大于成型塑件所需要的注射壓力。一般塑件的成型壓力在 70150Mpa 范 圍內(nèi)。 (3)模具的閉合高度 注射機(jī)動壓板的最大的行程和壓板間最大和最小間距是一個(gè)固定的參數(shù)。它決 定著所能安裝的模具的閉合高度。對于所用的注射機(jī)來說，注射模的閉合高度必須 符合下列的要求： maxminH 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 9 頁 共 34 頁 （4.2） 式（4.2）中 H min注射機(jī)允許的最小厚度，mm； Hm注射機(jī)的實(shí)際閉合高度，mm； Hmax注射機(jī)允許的最大厚度，mm； m197205620 (4)噴嘴尺寸 注射模主流道襯套始端凹坑的球面半徑 R 應(yīng)大于注射噴嘴球頭半徑 r，以保證同 心和緊密接觸，通常 R=r+(0.51)mm。主流道孔小端直徑 D 應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴直徑 d，通常取 D=d+(0.51)mm。如圖 4.1 所示： 圖 4.1 噴嘴尺寸示意圖 (5) 模具外形尺寸 模具長寬尺寸應(yīng)與注射機(jī)拉桿內(nèi)間距相適應(yīng)，以保證模具至少能從一個(gè)方穿過 拉桿間的空間安裝在注射機(jī)上。確定為 160 x200 (6）模具厚度 注射模的厚度必須在所選的注射機(jī)的最大到最小模厚之間。 (7) 螺孔尺寸 模具固定采用壓板固定，只需模具動、定固定板附近有螺孔即可。 綜合考慮上述條件，注射機(jī)選擇 XS-Z-60 型號。 4.1.4 注射機(jī)參數(shù) 根據(jù)計(jì)算所的注射機(jī)參數(shù)進(jìn)行校核： 最終注射機(jī)選用 XS-Z-60 型國產(chǎn)臥式注射機(jī)，其參數(shù)如下 理論注射量/cm 3： 60 螺桿（柱塞）直徑/mm 38 注射壓力/MPa 122 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 10 頁 共 34 頁 鎖模力/kN 500 注射行程/mm 170 最大模具厚度/mm 200 最小模具厚度/mm 70 噴嘴圓弧半徑/mm 12 噴嘴直徑/mm 4 4.2 注射模具分型面的選擇 4.2.1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型 面、斜面式分型面、曲面式分型面。 4.2.2 分型面的選擇原則 選擇分型面的基本原則： a）盡量使塑件開模時(shí)留在動模一側(cè)； b)分型面應(yīng)有利于排氣； c)保證塑件外觀質(zhì)量要求； d）有利于塑件分型和抽芯動作； e)有利于塑件脫模； f)考慮側(cè)向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)； 4.2.3 分型面的選擇 按塑件結(jié)構(gòu)，有兩種分型面方案如圖 4.2，圖 4.3 圖 4.2 分型面方案一 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 11 頁 共 34 頁 圖 4.3 分型面方案二 方案一與方案二相比，方案一是以底面為分型面，脫模時(shí)噴嘴部分不易脫出， 而方案二是沿著噴嘴弧形中心線分型，噴嘴部分能順利脫出。故選用方案二。 4.3 注模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.3.1 注射模具澆注系統(tǒng)的組成 模具的澆注系統(tǒng)包括主流道、分流道、澆口及冷料穴，它是將熔融的塑料從注 射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具型腔所經(jīng)的通道。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)之前必須確定塑件成型位置， 可以采用一模多腔，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，它對注塑 成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀，物理性能，尺寸精度）都有直接的影響，設(shè)計(jì)時(shí)必 須按如下原則： (1）型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象； (2）型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸； (3）系統(tǒng)流道應(yīng)盡可能短，斷面尺寸適當(dāng)（太小則壓力及熱量損失大，太大則 塑料耗費(fèi)大） ；盡量減少彎折，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能??； (4）對多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處及角落， 及分流道盡可能平衡布置； (5）滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量； (6）澆口位置要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小型芯，防止型芯變形澆口的殘 痕不應(yīng)影響塑件的外觀； (7）合理設(shè)計(jì)冷卻穴； 4.3.2 注射模主流道設(shè)計(jì) (1）主流道的設(shè)計(jì) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 12 頁 共 34 頁 主流道是塑料熔體進(jìn)入模具型腔是最先經(jīng)過的部位，它將注塑機(jī)噴嘴注出的塑 料熔體導(dǎo)入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動，開模時(shí)主 流道凝料又能順利拉出來，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時(shí) 間，由于主流道要與高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開在定模 上，而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成主流道套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。主流道套通常又高碳工具鋼制造 并熱處理淬硬。塑件外表面不許有澆口痕，又考慮取料順利，對塑件與澆注系統(tǒng)聯(lián) 接處能自動減斷。采用側(cè)澆口，為了方便于拉出流道中的凝料，將主流道設(shè)計(jì)成錐 形，錐度為 2 4，內(nèi)表面的粗糙度為 Ra0.8um。 主流道的設(shè)計(jì)遵循以下幾點(diǎn)原則： (a)為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設(shè) 計(jì)成圓錐形，錐度取 2 4，過大會造成流速減慢，易成渦流，內(nèi)壁粗糙度為 Ra0.8um； (b)主流道出口端呈過渡圓弧，其半徑取 r=1mm 3mm,以減少流速轉(zhuǎn)向過渡的 阻力； (c)在保證塑件成形良好的情況下，主流道的長度應(yīng)盡量短，否則會使主流道的 凝料增多，且增加壓力損失，使塑料熔體降溫過多影響注射成形； (d)為使熔融塑料完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道與注射機(jī)的噴嘴緊密對 接，主流道對接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑通常主流道進(jìn)口端凹坑的球面半徑 Sr 要比噴嘴 球面半徑 Sr 大 1mm 2mm,凹入深度約 5mm，為了補(bǔ)償主流道與噴嘴的對中誤差， 主流道進(jìn)口端的直徑 D 應(yīng)比噴嘴出口直徑 d 大 0.5mm 1mm； (e)由于主流道要與高溫高壓的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部 分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)加工和熱處理，其大端兼 作定位環(huán)，圓盤凸出定模端面的長度一般定為 5mm 10mm，大型模具時(shí)為 15mm 左 右。 (2)澆口套的設(shè)計(jì) 主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如 T8A、T10A 等材料制造，熱處理淬火硬度 53HRC57HRC。主流道澆口套如圖 4.4 所示 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 13 頁 共 34 頁 圖 4.4 澆口套 注射機(jī)的 XS-Z-60 噴嘴球半徑為 12mm，噴嘴孔徑為 4mm。所以要使?jié)部谔锥嗣?的凹球面與注射機(jī)噴嘴的端凸球面接觸良好，凹球面半徑取 13mm，圓錐孔的小端直 徑則應(yīng)大于噴嘴口內(nèi)徑，取 5mm。 4.3.3 注射模具分流道的設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。 分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和 U 形等，圓形和正方形截面 流道的比面積最?。鞯辣砻娣e于體積之比值稱為比表面積） ，塑料熔體的溫度下降 小，阻力小，流道的效率最高。但加工困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實(shí) 際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及 U 形。 (1）分流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)總體歸納如下： (a)分流道的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用較小的截面積，以便在試模時(shí)為必要的修正留有余地； (b)在可能的情況下，分流道的長度應(yīng)盡量的短，以減少壓力損失； (c)保證熔體迅速和均勻地充滿型腔； (d)分流道和型腔的分布原則是排列緊湊，間距合理； (e)在總體分布中，應(yīng)綜合考慮冷卻系統(tǒng)的方式和布局，并留出冷卻水路的空間。 (2）分流道的長度 分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置，從在輸送熔料時(shí)減 少壓力損失，熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短。 (3）分流道的布局 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 14 頁 共 34 頁 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡兩種，根據(jù)洗滌劑噴嘴注射模 要求一模兩腔的要求我們選取平衡式，也就是指分流道到各型腔澆口的長度，斷面 形狀，尺寸都相同的布置形式。它要求各對應(yīng)部位的尺寸相等。這種布置可實(shí)現(xiàn)均 衡送料和同時(shí)充滿型腔的目的，是成型的塑件力學(xué)性能基本一致。而且在此模具中 不會造成分流道過長的缺點(diǎn)。分流道斷面采用圓形截面，在分型面一側(cè)，加工容易， 且塑料熔體的熱量散失及流動阻力均不大。 4.3.4 注射模具澆口的設(shè)計(jì) 澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇 直接影響到塑件能否完好的、高質(zhì)量的注射成形。澆口可分成限制性澆口和非限制 性澆口兩類。非限制性澆口是整個(gè)澆注系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位，它主要是對中 大型筒類、殼類塑件型腔起引料和進(jìn)料后的施壓作用。限制性澆口是整個(gè)澆注系統(tǒng) 中截面尺寸最小的部位。 (1)注射模澆口的類型 單分型面注射模的澆口可以采用直接澆口、中心澆口、側(cè)澆口、環(huán)形澆口、輪 輻式澆口和爪形澆口。這里著重講側(cè)澆口。 側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充填模具型腔，其截面形 狀多為扁槽，是限制性澆口。側(cè)澆口廣泛使用在多型腔單分型面注射模上，側(cè)澆口 的形式如圖 4.5 所示。特點(diǎn)是由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同 時(shí)去除澆口容易，不留明顯痕跡。 圖 4.5 側(cè)澆口 (2)澆口的選擇 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 15 頁 共 34 頁 澆口位置的選擇原則： (a)盡量縮短流動距離； (b)避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷； (c)澆口應(yīng)開設(shè)在塑件厚壁處； (d)考慮分子定向的影響； (e)減少熔接痕，提高熔接強(qiáng)度。 根據(jù)以上幾點(diǎn)原則加上模具一模兩腔的要求，我選擇側(cè)澆口。側(cè)澆口為扁平形 狀，可以大大的縮短冷卻時(shí)間，縮短成型周期。易于去除澆注系統(tǒng)的凝料而不影響 塑件的外觀。澆口設(shè)置在塑件表面，澆口截面形狀簡單，容易加工，且注射效率高。 4.3.5 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴位于主流道的對面的下凹模板上，其作用是存放料流前端的“冷料” ，防 止“冷料”進(jìn)入型腔而形成接縫；開模時(shí)能將主流道中的凝料拉出。冷料穴的尺寸 稍大于主流道大端的直徑。采用底端帶有推桿的冷料井，這類冷料穴的底部有一根 推料桿組成，推料桿裝于推桿型芯推板上。注射模采用 Z 型冷料穴。 4.3.6 排氣方式設(shè)計(jì) 當(dāng)塑料熔體注入型腔時(shí)，如果型腔內(nèi)原有氣體、蒸汽等不能順利排出，將在制 品上形成氣孔、銀絲、灰霧、接縫、表面輪廓不清，型腔不能完全充滿等弊病，同 時(shí)還會因氣體壓縮而產(chǎn)生高溫，引起流動前沿物料溫度過高，黏度下降，容易從分 型面溢出，發(fā)生飛邊，重則灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕。而且型腔內(nèi)氣體壓縮產(chǎn)生的 反壓力會降低充模速度，影響注射周期和產(chǎn)品質(zhì)量。因此設(shè)計(jì)型腔時(shí)必須要充分考 慮排氣問題。由于噴嘴屬于小型的塑件，并且充模時(shí)熔體最后充到型腔的分型面處， 且不采用特殊的高速注射，利用分型面排氣，就可滿足排氣的要求。 4.4 注射模具成型零件和模體的設(shè)計(jì) 4.4.1 注射模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型腔的結(jié)構(gòu)形式大致可以分為以下幾種： (1）整體式 整體式型腔由整塊材料加工而成的型腔。它的優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)度和剛度都相對較高， 且不易變形，塑件上不會產(chǎn)生拼?？p痕跡。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 16 頁 共 34 頁 (2)整體組合式 型腔由整塊材料制成，用臺肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點(diǎn)是便于加工， 特別是在多型腔模具中，型腔單個(gè)加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔 的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進(jìn)行處理等。 (3)局部組合式 型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型 腔多于型腔較深或形狀較為復(fù)雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。 (4)完全組合式 完全組合式是由多個(gè)螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點(diǎn)是，便于機(jī)加工，便 于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成 型大面積塑件的大型型腔上。 洗滌劑瓶嘴注射模的型腔部分有點(diǎn)復(fù)雜，圓弧抽芯部分不容易加工，所以用組 合式凹模。 4.4.2 注射模具型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯的結(jié)構(gòu)形式大體有：a)整體式；b)整體復(fù)合式；c)局部組合式；d)完全組 合式。 4.4.3 注射模具成型零件的尺寸確定 (1）型腔尺寸計(jì)算 型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應(yīng)選擇塑件公差的 1/2，取負(fù) 偏差，再加上-1/4的磨損量，而型芯深度則再加上-1/6 的磨損量，這樣的型芯的 計(jì)算尺寸的表述如下。 (a)型腔的徑向尺寸的計(jì)算式： (4.3) 0*0431SD 式(4.3)中 D 0型芯的最小基本尺寸； 塑件的最大基本尺寸；* S塑件的平均收縮率，S=0.02； 塑件的公差，取八級精度； 模具制造公差，按 1/3選??； 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 17 頁 共 34 頁 根據(jù)公式(4.3)計(jì)算得型腔的各徑向尺寸： mD28*0mD01.0528 (b)型腔的深度根據(jù)尺寸的計(jì)算公式 (4.4) 0*031SH 式(4.4)中 型腔深度的最小尺寸；0H 塑件的最大基本小尺寸；* S塑件的平均收縮率； 塑件的公差，取八級精度； 模具制造公差，按 1/3選??； 根據(jù)公式 4-4 計(jì)算得型腔的各深度尺寸： mH10*mh01.02 (2）型芯尺寸的計(jì)算 型芯的各部尺寸除特殊情況外都是趨于縮小尺寸,因此應(yīng)選擇塑件公差的 1/2,取 正偏差,再加上+1/4 的磨損量,而型芯高度則加上+1/6 的磨損量.型芯的計(jì)算尺 寸表達(dá)如下。 (a)型芯的徑向尺寸的計(jì)算式： (4.5) 0*0431Sd 式(4.5)中 型芯的最大基本尺寸；0d 塑件的最小基本尺寸；* S塑件的平均收縮率； 塑件的公差，取八級精度； 模具制造公差，按 1/3選??； 根據(jù)公式 4-5 計(jì)算得型芯的各徑向尺寸： md26*0md01.0326 (b)型芯的高度尺寸的計(jì)算： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 18 頁 共 34 頁 (4.6) 0*0321Sh 式(4.6)中 型芯高度的最大尺寸；0h 塑件內(nèi)形深度的最小尺寸；* S塑件的平均收縮率； 塑件的公差，取八級精度； 模具制造公差，按 1/3選??； 根據(jù)公式 4-6 計(jì)算得型芯的各高度尺寸： mh12*0mh04.021 (3）型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 按強(qiáng)度計(jì)算 其壁厚 S 按下列公式計(jì)算 (4.7)12pr 式(4.7)中 型腔材料的許用應(yīng)力，=550MPa p型腔內(nèi)單位平均壓力，P=45MPa r型腔內(nèi)半徑，r=14mm 代入公式 4-7 得： mS06.3 (4）底板厚度的計(jì)算 按強(qiáng)度計(jì)算 其壁厚 H 按下面公式計(jì)算 (4.8)287.0pr 式(4.8)中 型腔材料的許用應(yīng)力，=550MPa p型腔內(nèi)單位平均壓力，P=45MPa r型腔內(nèi)半徑，r=14mm 代入公式 4-8 得： mH5.3 4.5 注射模具的頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 19 頁 共 34 頁 4.5.1 注射模具的頂出機(jī)構(gòu) 頂出機(jī)構(gòu)的分類： 按驅(qū)動方式分類可分為手動頂出、機(jī)動頂出、液壓頂出和氣動頂出。 按模具結(jié)構(gòu)分類可分為一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、澆注系統(tǒng)自動切斷頂 出。 (1)推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 將塑料制品及澆注系統(tǒng)中的凝料從模具中脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)，也叫頂出 機(jī)構(gòu)或脫模機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動作通常是由安裝在注射機(jī)上的機(jī)械頂桿或液壓缸的 活塞桿來完成的。 結(jié)構(gòu)組成：由推出、復(fù)位組成。 (2)結(jié)構(gòu)分類 手動推出、機(jī)動推出、液壓或氣動推出。 (3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 塑件盡量留在動模,塑件在推出過程中不變形,塑件的外觀質(zhì)量不損壞,合模時(shí)應(yīng) 使推出機(jī)構(gòu)能夠正確復(fù)位,動作可靠。 (4)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (a)推桿推出機(jī)構(gòu) 推桿推出機(jī)構(gòu)是整個(gè)推出機(jī)構(gòu)中最簡單、最常見的一種形式。由于設(shè)置推桿的 自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的 配合精度。推桿推出時(shí)運(yùn)動阻力小，推出動作靈活可靠，損壞后也便于更換，因此 在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。但是因?yàn)橥茥U的推出面積一般比較小，易引起較大局部應(yīng)力而 頂穿塑件或使塑件變形，所以很少用于脫模斜度小和脫模阻力大的管類或箱類塑件。 (b)頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則：頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置， 并盡量保證頂出塑件時(shí)不影響外觀質(zhì)量。在一般情況下開模時(shí)，盡量設(shè)計(jì)使塑件留 在動模一側(cè)，以便于頂出塑件。這在分型面的選擇時(shí)就應(yīng)充分考慮。如果出現(xiàn)塑件 并沒有留在動模側(cè)的情況時(shí)，可設(shè)法增加動模一側(cè)的阻力。在特殊情況下必須使塑 件留在定模時(shí)可采用定模頂出機(jī)構(gòu)。頂出零件應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能，使 其在相當(dāng)長的運(yùn)作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。頂 出裝置要求均勻分布，頂出力作用點(diǎn)應(yīng)在塑件承受頂出力最大的部件，即不易變形 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 20 頁 共 34 頁 或損傷的部位，盡量避免頂出力作用于最薄的部位，防止塑件在頂出過程中的變形 和損傷。綜上所述采用推桿推出。 4.5.2 復(fù)位機(jī)構(gòu) 采用復(fù)位桿復(fù)位機(jī)構(gòu)，借助模具的閉合動作，使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位。見圖 4.6 圖 4.6 復(fù)位桿復(fù)位 4.5.3 圓弧抽芯機(jī)構(gòu) 圓弧抽芯機(jī)構(gòu)不同于斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)，它的型芯具有一定的弧度，這是設(shè)計(jì)的 重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。 我們采用齒輪齒條進(jìn)行圓弧抽芯。齒輪設(shè)計(jì)為模數(shù)為 1，齒數(shù)最少為 17，所以 分度圓直徑為 17mm 見公式(4.9)： （4-9MZD ） 與之配合的內(nèi)齒條半徑為 25mm，內(nèi)齒條分度圓與齒輪的分度圓重合。他們之間 的配合見下圖 4.7 圖 4.7 圓弧抽芯 洗滌嘴的弧長是 15.56mm,角度是 34，所以齒條運(yùn)動的路徑是 15.56mm，需要 動模板的厚度超過 6.79mm，滿足條件?；￠L和角度如圖 4.8 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 21 頁 共 34 頁 圖 4.8 弧長和角度 小齒輪直接做在軸上，葉片擺動氣缸通過連軸器直接帶動軸轉(zhuǎn)動，小齒輪和齒 條嚙合運(yùn)動，完成抽芯動作。如圖 4.9 圖 4.9 葉片擺動氣缸運(yùn)動 4.5.4 斜導(dǎo)柱機(jī)構(gòu) (1)斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) (a)斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)與固定形式 斜導(dǎo)柱工作端的結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)成半球形或錐臺形。當(dāng)設(shè)計(jì)成錐臺形時(shí)必須注 意斜角 應(yīng)大于斜導(dǎo)柱傾斜角 ，一般 ，以避免端部錐臺參與側(cè))32( 向抽芯。如圖 4.10 圖 4.10 斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 22 頁 共 34 頁 斜導(dǎo)柱與固定模板之間采用的配合一般為 H7/h6。由于斜導(dǎo)柱在工作過程中 主要用來驅(qū)動滑塊作往復(fù)運(yùn)動，滑塊運(yùn)動的平穩(wěn)性由導(dǎo)滑槽與滑塊之間的配合精度 保證，而合模時(shí)滑塊的最終準(zhǔn)確位置由契緊塊決定。為了運(yùn)動的靈活，滑塊上斜導(dǎo) 柱與斜導(dǎo)柱之間可以采用較松的間隙配合或取 0.5mm 1mm 間隙。如圖 4.11 圖 4.11 斜導(dǎo)柱固定形式 (b)斜導(dǎo)柱傾斜角的確定 斜導(dǎo)柱軸向與開模方向的夾角稱為斜導(dǎo)柱的傾斜角 。確定 時(shí)要綜合抽 芯距以及斜導(dǎo)柱所受的彎曲力。通常 取 15 20，一般不大于 25。本設(shè)計(jì) 取 為 21。 (c)斜導(dǎo)柱的尺寸 斜導(dǎo)柱的直徑通過查資料確定為 10mm，其余見圖 4.10。 (2)滑塊的設(shè)計(jì) (a)導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) 成型滑塊在抽芯和復(fù)位過程中，要求其必須沿一定得方向平穩(wěn)地往復(fù)地移動， 不應(yīng)發(fā)生上下竄動和卡緊現(xiàn)象，滑塊和導(dǎo)滑槽的配合形式如圖 4.12 圖 4.12 導(dǎo)滑槽 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 23 頁 共 34 頁 (b)滑塊的定位裝置設(shè)計(jì) 滑塊的定位裝置用于保證滑塊在開模后停留在剛剛脫出斜導(dǎo)柱的位置，不再 發(fā)生任何移動，以避免合模時(shí)斜導(dǎo)柱不能準(zhǔn)確地進(jìn)人滑塊的斜導(dǎo)孔內(nèi)，造成模具損 壞。設(shè)計(jì)所采用的定位裝置如圖 4.13 圖 4.13 滑塊的定位裝置 4.6 塑料注射模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在注射成型過程中，模具溫度直接影響到塑件的質(zhì)量如收縮率、翹曲變形、耐 應(yīng)力開裂性和表面質(zhì)量等，并且對生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的作用，在注射過程中，冷 卻時(shí)間占注射成型周期的約 80%，然而由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模 具溫度的要求不盡相同，因此，對模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化分析在一定程度上決 定了塑件的質(zhì)量和成本，模具溫度直接影響到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周 期和塑件質(zhì)量，而模具溫度的高低取決于塑料結(jié)晶性，塑件尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求 以及其它工藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等。影響注射模冷 卻的因素很多，如塑件的形狀和分型面的設(shè)計(jì)，冷卻介質(zhì)的種類、溫度、流速、冷 卻管道的幾何參數(shù)及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具 溫度，塑件和模具間的熱循環(huán)交互作用等。 (1）低的模具溫度可降低塑件的收縮率。 (2）模具溫度均勻、冷卻時(shí)間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形。 (3）對結(jié)晶性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定，避免后結(jié)晶現(xiàn)象，但 是將導(dǎo)致成型周期延長和塑件發(fā)脆的缺陷。 (4）提高模具溫度可以改善塑件的表面質(zhì)量。 在注射成形過程中，模具的溫度直接影響塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率，根據(jù)塑 料的要求，注射到模具內(nèi)的塑料溫度為 2000C 左右，而從模具中取出塑件的溫度約 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 24 頁 共 34 頁 600C，溫度降低是由于模具通入冷卻水，將溫度帶走了，普通的模具通入常溫的水進(jìn) 行冷卻，通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。 因洗滌劑瓶嘴使用的塑料是 PS，宜用高料溫、高模溫、低注射壓力成型，并延 長注射時(shí)間，以防止縮孔及變形，降低內(nèi)應(yīng)力，但料溫過高容易出現(xiàn)銀絲；料溫低 或脫模劑多，則塑件透明性差。 總之，要做到優(yōu)質(zhì)、高效率生產(chǎn)，模具必須進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求： (1）確定加熱或是冷卻； (2）模溫均一，塑件各部分同時(shí)冷卻； (3）采用低的模溫，快速且大量通冷卻水； 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡量結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低謙。 4.6.1 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 根據(jù)模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則：冷卻水孔數(shù)量盡量多，尺寸盡量大的原則可知， 冷卻水孔數(shù)量大于或等于 3 根都是可行的。這樣做同時(shí)可實(shí)現(xiàn)盡量降低入水與出水 的溫度差的原則。根據(jù)書上的經(jīng)驗(yàn)值取 4 根，冷卻水口口徑為 6mm. 另外，具冷卻系統(tǒng)的過程中，還應(yīng)同時(shí)遵循： (1）澆口處加強(qiáng)冷卻； (2）冷卻水孔到型腔表面的距離相等； (3）冷卻水孔數(shù)量應(yīng)盡可能的多，孔徑應(yīng)盡可能的大； (4）冷卻水孔道不應(yīng)穿過鑲快或其接縫部位，以防漏水。 4.6.2 模具加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 因在 PS 要求的熔融溫度較高。而且流動性能為中性，同時(shí)在注射時(shí)模具溫度要 求在 600C 左右，所以該模具必須加熱。模具加熱方法包括：熱水，熱空氣，熱油及 電加熱等。由于電加熱清潔、結(jié)構(gòu)簡單、可調(diào)節(jié)范圍大，所以在該模具中應(yīng)用電加 熱。 4.7 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在方案和詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)上采用三維 CAD 系統(tǒng)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。 目前的 CAD 軟件很多，如工程圖設(shè)計(jì)普遍采用的二維 AutoCAD，功能強(qiáng)大的三維設(shè)計(jì) 加工軟件 UG、Pro/Engineer 等，還有易學(xué)易用的 Solid Work、Solid Edge 等。設(shè) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 25 頁 共 34 頁 計(jì)采用自上而下、上下結(jié)合的設(shè)計(jì)方法。首先根據(jù)模具結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行各主要零件的 三維造型和設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行裝配體裝配設(shè)計(jì)，在裝配設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)的干涉碰撞等 結(jié)構(gòu)問題再進(jìn)行修改，最后完善零件的設(shè)計(jì)。 5 注射模加工工藝設(shè)計(jì) 塑料模具的零件類型很多，加工條件不同其加工方法各不相同。目前模具的主 要加工手段有：經(jīng)濟(jì)低精度的通用加工、電火化成型與線切割加工、精密數(shù)控加工、 高速切削加工等。 由于洗滌劑噴嘴注射模精度要求一般，模具結(jié)構(gòu)尤其是型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度一般， 因此模具的加工立足于經(jīng)濟(jì)、可行，故采用了普通加工與電火花成型結(jié)合的工藝方 法。根據(jù)零件類型下面簡單分析一下主要類型零件的加工工藝。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 26 頁 共 34 頁 5.1 坯料確定 坯料是指模具零件采用材料的原始狀態(tài)。一般情況下，采用標(biāo)準(zhǔn)棒料或板材， 也可采用鍛造坯料。在專業(yè)模具企業(yè)中，對性能要求不高的材料多采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格材 料，而對性能要求較高發(fā)材料要經(jīng)鍛造，然后經(jīng)熱出路調(diào)質(zhì)后具有適當(dāng)硬度和便于 加工拋光的專用模具用鋼切割成坯料，這種形式加工余量小，節(jié)省了人工和材料用 量。坯料通過鍛造可使金屬材料的金相組織密實(shí)，對其強(qiáng)度和剛度也有提高。只是 應(yīng)嚴(yán)格控制加工余量，加工余量過大，會引起材料和加工工時(shí)的浪費(fèi)。 5.2 模板的平面加工 (1)模板平面的粗加工 平面切削加工是指車床、刨床、銑床等對坯料的 6 個(gè)方面進(jìn)行粗加工，再去掉 坯料的加工余量后，在留出足夠的半精加工余量，同時(shí)對模板上較大的孔也應(yīng)該進(jìn) 行粗加工。 粗加工完成了以后，應(yīng)進(jìn)行一次退火處理或調(diào)質(zhì)處理，以去除模板的內(nèi)部應(yīng)力， 使其組織穩(wěn)定，以防止在模具制造、模具成型或淬火過程中的變形或淬裂。 (2)模板平面的半精加工 在經(jīng)過退火而消除內(nèi)應(yīng)力之后，模板會產(chǎn)生不同程度的變形。半精就是去除其 變形量，并給精加工留出適當(dāng)?shù)募庸び嗔俊?(3)模板平面的精加工 通過以上的加工程序，模板已形成了基本輪廓。采用平面磨床磨削模板厚度的 兩平面，并達(dá)到要求的厚度尺寸和表面粗糙度。這兩個(gè)分模面即是 z 軸方向上的加 工基準(zhǔn)面。取任意相鄰的兩個(gè)側(cè)面進(jìn)行高精度的直角加工，并與模板平面相互垂直。 這兩個(gè)面即是 x，y 方向上的加工基準(zhǔn)面，分別作文字標(biāo)記，如 x，y。當(dāng)平面的精度 要求，特別是平面度公差要求很高時(shí)，可以采用研磨的方法，即采用鑄鐵平板作為 研具，由很細(xì)的金剛砂做磨料，施以較小的壓力均勻平衡的去除配合面的余量，達(dá) 到多面積的良好接觸。 (4)薄板的精加工 當(dāng)薄板較薄或太薄時(shí)，在淬火填質(zhì)或淬硬后容易發(fā)生彎曲或翹曲形變的現(xiàn)象。 薄板在磨削發(fā)生形變時(shí)，應(yīng)使用薄而寬的擋板，將薄板四周擋住，并將被加工的薄 板的凹面向下，然后以很小的磨削量對凸面進(jìn)行磨削，當(dāng)磨削的部分長度達(dá)到薄板 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 27 頁 共 34 頁 長度的 2/3 時(shí)，將薄板翻面，依然采取精度磨削的狀態(tài)，這樣反復(fù)數(shù)次，直到翹曲 的現(xiàn)象完全消失，才能按常規(guī)磨削。 因此，薄板的預(yù)留量應(yīng)該加大，以防止達(dá)到尺寸要求時(shí)局部仍有凹處，而導(dǎo)致 薄板報(bào)廢現(xiàn)象。 6 塑料注射模具型腔常用加工方法及設(shè)備 6.1 型腔的普通切削加工方法及設(shè)備 (1)銑床 銑床可以加工平面，曲面等各種表面，常見的銑床有立式銑床、臥式銑床、萬 能銑床、工具銑床等，銑床可以加工出平面、溝槽、曲面等形狀。 (2)刨床 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 28 頁 共 34 頁 刨床主要用于平而加工，常見的刨床有牛頭刨床、龍門刨床、插床等。牛頭刨 床工作時(shí)，被加工工件用平口 u 鉗安裝于工作臺上，工作臺可以做左右移動。刨刀 固定在滑枕上的刀架中，刨刀做前后移動，通過刨刀與工件的相對運(yùn)動，完成平面 加工。龍門刨床用于加工尺寸較大的工件。插床又稱立式牛頭刨床，主要用來加工 工件的內(nèi)表面，如鍵槽、多邊形孔。 (3)磨床 磨床是用砂輪或其他磨料對金屬工件進(jìn)行加工的機(jī)床。常見磨床有平面磨床、 外圓磨床、自圓磨床等。磨削也是一種切削，砂輪表面上的每個(gè)磨粒，可以近似地 看成一個(gè)微小的刀齒，對金屬表面進(jìn)行切削。磨削加工精度高、表面粗糙度值小， 一般常用于半精加工和精加工。不同的磨削機(jī)床可以加工平面、外圓表面、內(nèi)圓表 面以及各種曲面。 6.2 型腔的特種加工 特種加工是直接利用電能、化學(xué)能、光能等進(jìn)行加工的方法。特種加工與普通 機(jī)械加工有本質(zhì)的不同，它不要求工具材料比工件材料更硬，也不需要在加工過程 中施加明顯的機(jī)械力它可以解決普通機(jī)械加工無法完成的加工工作，適合于加工各 種不同材料而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具零件，是模具制造中一種必不可少的重要加工方法。 6.2.1 電火花加工 電火花加工的原理是基于工具電極與工件電極(正極與負(fù)極)之間脈沖性火花放 電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象來對工件進(jìn)行加工，以達(dá)到一定形狀、尺寸和表面粗糙度要求的 加工放法。電火花加工也稱放電加工或電蝕加工。當(dāng)工具電極與工件電極在絕緣液 體中靠近時(shí)，極間電壓將在兩極間“相對最靠近點(diǎn)”電離擊穿，形成脈沖放電。在 放電通道中瞬時(shí)產(chǎn)生大量的熱能，使金屬局部熔化甚至汽化，并在放電爆炸力的作 用下，把熔化的金屬拋出去。達(dá)到蝕除金屬的目的。電火花加工機(jī)床一般由四大部 分組成，脈沖電源、間隙自動調(diào)節(jié)器、機(jī)床床身、工作液及其循環(huán)過濾系統(tǒng)。 電火花加工特點(diǎn):脈沖放電的能量密度高；工具電極與工件間無作用力；工件加 工質(zhì)量高；加工適應(yīng)性廣；自動化程度高。 塑料模具型腔常用的電火花工藝方法有：單電極平動加工法；多電極更換加工 法；分解電極加工法。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 29 頁 共 34 頁 本模具中較復(fù)雜的成型零件主要是型腔，因此在工藝設(shè)計(jì)時(shí)先采用普通刨削和 銑削加工進(jìn)行毛坯加工和半精加工，熱處理后磨削定位面和加工面，再用電火花成 型加工兩型腔，最后進(jìn)行人工修磨拋光 結(jié)束語 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 30 頁 共 34 頁 論文著重進(jìn)行了洗滌劑瓶嘴注射模，通過對模具各個(gè)參數(shù)的計(jì)算、校核及模具 的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了模具 CAD 設(shè)計(jì)。 在結(jié)構(gòu)方面，首先進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。然后對澆注系統(tǒng)、成型零部件、脫模 機(jī)構(gòu)、圓弧抽芯機(jī)構(gòu)、合模導(dǎo)向和復(fù)位機(jī)構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 尤其是圓弧抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。對于圓弧抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，最終采用了齒輪運(yùn)動分型 抽芯機(jī)構(gòu)，這個(gè)機(jī)構(gòu)方便的解決了圓弧抽芯的問題，而且結(jié)構(gòu)簡單。對于脫模機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì)，由于含有圓弧抽芯，不能直接抽芯，所以采用雙分型面分型。第一次分型 把工件和系統(tǒng)凝料一起脫出來，第二次分型動模部分向下移，型腔部分用哈夫分型， 頂出機(jī)構(gòu)頂出工件，然后復(fù)位桿進(jìn)行復(fù)位。 利用 proe 對模具進(jìn)行三維造型，并生成所需要的圖形，最后用 CAD 繪制所需的 工程圖。在制造工藝分析和設(shè)計(jì)方面，完成了成型零件和主要零件工藝過程卡的編 制，成型零件采用電火花加工來完成主要曲面的成形，然后通過研磨和拋光來達(dá)到 表面粗糙度的要求。 設(shè)計(jì)的洗滌劑瓶嘴注射模具整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可以滿足工程要求。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 31 頁 共 34 頁 參 考 文 獻(xiàn) 1 刑海濤. 模具申城展風(fēng)采 高水平設(shè)備薈萃上海 J.機(jī)械工人/冷加工， 2002， （4）：1. 2 高佩福.實(shí)用模具制造技術(shù)M.北京：中國輕工業(yè)出版社，2001. 3 曲貴龍.應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)改造傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)和制造J.機(jī)械工人/冷加 工，2002， （2）：2829. 4 劉際澤. 塑料制品內(nèi)與模具設(shè)計(jì)提案M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001. 5 張佑生. 塑料模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998. 6 劉昌祺. 塑料模具設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998. 7 申長雨. 陳靜波等塑料型材擠出模具 CAE 技術(shù)J.模具，2001（7）:6. 8 易際明，彭浩哥，吳莉華.Pre/ENGINEER Wildfire 模具設(shè)計(jì)與數(shù)控加工M.北 京：清華大學(xué)出版社，2004. 9 李迎春，杜栓麗，申開智.聚丙?。≒P）塑料注塑模具點(diǎn)澆口大小的研究N. 華北工學(xué)院學(xué)報(bào)，1998 年第 19 卷第 1 期（總第 61 期）：3034. 10 汪琦 注塑模具 CAE 的應(yīng)用和模具設(shè)計(jì)J.現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用 2002 (5):4. 11 付永剛.注塑模 C