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濰坊學院本科畢業(yè)設計
摘要
本課題主要是針對圓蓋的注塑模具設計,該圓蓋材料為改性PS，是工業(yè)生產(chǎn)中常見的一種保護蓋產(chǎn)品。通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設計出一副注塑模。該課題從產(chǎn)品結構工藝性，具體模具結構出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結構、側抽機構、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關參數(shù)的校核都有詳細的設計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設計的主要任務是圓蓋注塑模具的設計，也就是設計一副注塑模具來生產(chǎn)塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對塑件的具體結構，該模具是點澆口的雙分型面注射模具。
在現(xiàn)代的模具設計生產(chǎn)中,通常運用UG軟件進行產(chǎn)品的3D圖形設計，UGMoldWizard 是 UG 系統(tǒng)的一個獨立的智能化設計注射模具的模塊,按照注射模具設計過程的一般順序來實現(xiàn)模具設計的整個過程。利用UG分析中的塑模部件驗證對制件分析，并設置脫模方向及型芯和型腔區(qū)域。依次利用UG注塑模向導中的模具CSYS、收縮率、工件、型腔布局、分型、模架標準件、澆口流道和冷卻等功能設計三維模具。并運用 UGMoldWizard 檢驗制件構的合理性，以及注射模具結構設計的可行性。最后由三維圖直接生成二維圖。
關鍵詞:注塑模 圓蓋 側抽機構
ABSTRACT
The main topic covered for a round of injection mold design, the materials for Modified PS, is commonly found in industrial production of a protective cover products. Through the process of plastic parts for analysis and comparison, the final design of an injection mold. The product mix from technology issues, and specific mold structure of the casting mold system, mold forming part of the structure, side pumped body, top of the system, cooling system, the choice of injection molding machine and related calibration parameters are detailed design, at the same time and developed a simple process dies. Through the entire design process that the mold can be achieved by the plastic parts processing requirements. Designed in accordance with the subject's main task is to build a round plastic injection mold design, that is, the design of an injection mold to produce plastic products in order to achieve automation to increase production. Plastic parts for the specific structure of the mold is the runner double parting surface of injection mold.
In the modern mold design and production, usually by using UG software products 3D graphic design.UGMoldWizard is an independent mode of UG system to design injection mold intelligently, which uses the basic knowledge-embedded theory to realize thewholemold designing process in a normal order of injectionmold designing process.First，mold components in the UG-validation analysis on the parts，and set the parting direction and the core and cavity region.Then，followed by the use of the Wizard of UG injection mold mold CSYS, the contraction rate of the workpiece, cavity layout, typing, mold standard parts, gate runner and cooling functions to design three-dimensional mold.and use the UGMoldWizard to check the production the accuracy is with high characteristics of efficiency. Finally，three-dimensional mold directly generate two-dimensional diagram.
Key words： Injection mold ；round cap ；side pumped body
28
濰坊學院本科畢業(yè)設計
目 錄
摘要 I
ABSTRACT II
前 言 1
第1章 塑料成型制件的工藝性 2
1.1 制件原料的工藝性 2
1.2 制件的結構工藝性 2
第2章 初步選擇注射機 4
2.1 成型前的準備 4
2.2 制品PS的注塑成型參數(shù) 4
2.3 塑件的形狀估算其體積和質(zhì)量 4
2.4 確定型腔數(shù)量 4
2.5 注射機有關參數(shù) 5
2.6 分型面選擇 5
第3章 澆注系統(tǒng) 6
3.1 主流道的設計 6
3.2定位圈 6
3.3 分流道設計 7
3.4 澆口設計 7
3.5 流動比的校核 8
3.6 排溢系統(tǒng) 8
第4章 成型零件設計 9
4.1 凹模 9
4.2 凸模和滑塊 9
4.3 型腔、型芯徑向尺寸 10
4.4 型腔深度和型芯高度尺寸 10
4.5 凹模側壁厚度和底板厚度的計算 11
4.6 合模導向結構機構設計 12
4.7 推出機構的復位 13
4.8 二級推出機構 13
4.9 側向分型與抽芯機構設計 13
4.10 導滑槽設計 14
4.11 模架專用零件選取 14
4.12 推出行程的校核 16
4.13注射機有關參數(shù)校核和最終選擇 16
第5章 冷卻系統(tǒng)設計 19
第6章 UG模具設計 21
6.1 制件分析 21
6.2 UG模具設計 21
第7章 模具主要零件圖及加工工藝規(guī)程 22
第8章 模具安裝與調(diào)試 24
8.1 模具的安裝 24
8.2 模具的調(diào)試 24
第9章 模具工作過程 25
結 論 26
參考文獻 27
致 謝 28
畢業(yè)設計
前 言
畢業(yè)設計是高等工科院校培養(yǎng)計劃中最重要的實踐環(huán)節(jié)之一，能夠綜合運用所學知識，本次畢業(yè)設計的課題是塑料蓋設計，可以對塑料工業(yè)有一個綜合的了解。
塑料工業(yè)是一門新興工業(yè)也是當今世界發(fā)展最快的工業(yè)之一。塑料工業(yè)始于20世紀30年代，由于其密度小、質(zhì)量輕、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，逐漸發(fā)展起來，應用越來越廣泛，塑料成為各行各業(yè)不可缺少的原料。塑料作為一種新的工程材料，由于其被不斷的開發(fā)與應用，加上成型工藝不斷成熟與完善，極大的促進了成型模具的開發(fā)與制造。我國模具工業(yè)起步于20世紀50年代初期，不過發(fā)展迅速，特別是近20年來，產(chǎn)品和品種都大大增加，許多新穎的工程塑料已投入批量生產(chǎn)，模具產(chǎn)量和質(zhì)量有了很大提高，但和國外市場仍有很大差距。一些大型和精密型模具仍依賴進口，幾乎沒有出口模具，而發(fā)達國家模具生產(chǎn)的1/3用來出口，我國的模具工業(yè)急需發(fā)展。塑料模近幾年來發(fā)展迅速。模具日趨大型化，同時隨著生產(chǎn)率提高的要求而發(fā)展為一模多腔，精度要求也越來越高，同時注射成型機和注射成型方法對塑料模也有重要的影響。
經(jīng)過對當前塑料模具的了解，我開始著手畢業(yè)設計。題目是圓蓋注塑模具設計，材料為聚苯乙烯（簡稱PS）。PS是無色、透明并有光澤的非結晶型的線型結構的高聚物 ，無毒、無味、無嗅，著色性好，透濕性大于聚乙烯，吸濕性很低，尺寸穩(wěn)定，具有良好光澤；加工性能好，成本低機械性能隨分子量的加大而提高；耐熱性低，不能在沸水中使用；耐低溫，可承受—30℃的低溫；有良好的室內(nèi)耐老化性；對醇類有機溶劑、礦物油有較好的耐受性，耐酸、堿性能也很好；其原料來源廣泛，石油工業(yè)的發(fā)展促進了聚苯乙烯大規(guī)模的生產(chǎn)。塑料圓蓋是典型的塑料注射制品，其內(nèi)側分布三個鎖緊卡環(huán)，需要側向抽芯才能將塑件脫模。
根據(jù)PS的特性及制品的結構，這次設計要解決的問題是：
(1)對制件進行工藝分析，制定設計方案：塑料蓋直徑較大，在設計中應注意注射機選擇和型腔數(shù)的確定，以免鎖模力不夠。然后確定注射機型號及分型面，型腔排放位置、模具類型等。
(2)進行模具設計：根據(jù)計算確定模具各部分尺寸，選擇模架和零件。繪制模具裝配圖、零件圖。
(3)盡量優(yōu)化設計方案，避免出現(xiàn)飛邊、溢料等質(zhì)量問題。
探討一下塑料模CAD/CAM/CAE，了解計算機在模具設計中的應用。
(4)通過本次畢業(yè)設計，我掌握注射工藝及模具設計過程及CAE分析流程，并培養(yǎng)了綜合運用所學知識，獨立分析問題、解決問題的能力。
第1章 塑料成型制件的工藝性
1.1 制件原料的工藝性
PS具有的成型性能：
(1)PS成型性能優(yōu)良，其吸水性小，成型前可不進行干燥。
(2) 收縮小，塑件尺寸穩(wěn)定。
1.2 制件的結構工藝性
塑件結構如圖1.1所示:
圖1.1 塑件結構
1.2.1 尺寸及精度
塑料杯蓋是放在杯子上不承受壓力，且已有5°斜度，有圓角，所以，對精度要求比較低，為自由尺寸，采用8級精度。
1.2.2 表面粗糙度
杯蓋的外表要求高，表面粗糙度應越低。一般來說，模具表面粗糙度要比塑料件的要求低1～2級。塑料制件的表面粗糙度Ra為0.8～0.2μm，模具在使用過程中，由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷加大，所以應隨時給以拋光復原。
1.2.3 拔模斜度
為了便于從塑件中抽出型芯或從型腔中脫出塑件，防止脫模時拉傷塑件，在設計時必須使塑件內(nèi)外表面沿脫模方向留有足夠的斜度，稱為脫模斜度。塑件本身有5°斜度，易于脫模，所以不必再設脫模斜度。
1.2.4 加強筋、支承面
塑件內(nèi)有凸起,所以可不設加強筋；塑件不承受壓力，所以可不設支承面。
1.2.5 圓角
杯蓋上轉角處采用R8的圓角過渡，不僅避免了應力集中，提高強度，而且還使塑件變得美觀有利于充模時的流動。
第2章 初步選擇注射機
2.1 成型前的準備
(1) 由于PS吸濕性大，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，將制備好的物料放入烘箱，在80±5℃下干燥2～3小時（視料層的厚度而定），以達到樹脂加工規(guī)定的含水率。
(2)塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具形腔成型，其過程可以分為充模、壓模、保壓和冷卻4個階段。
2.2 制品PS的注塑成型參數(shù)
注射機：螺桿式
螺桿轉速（r/min）：30～60
料筒溫度：前200～210℃°
中210～230℃°
后180～200℃°
模具溫度：60～80℃
注射壓力(MPa)：70～90
成型時間注射時間(s)：35；高壓時間：15～30；冷卻時間：40～70；總周期：90-135
2.3 塑件的形狀估算其體積和質(zhì)量
塑件的體積:
(1)錐體上圓體積:其中r=83.2×（37-22.5）×sin5°=77.43mm3
錐形部分體積：V1=3.14×29.88×（83+77.43）×2 /2=15052.4mm3
(2)平底部分: V2=3.14×（77.43-2×8×cos5°）×2/2=5939.1mm3
L=3.14×8×5°/180=0.749mm
V3=3.14×2×（77.435×0.749+2×8×7.25）=1092.69mm3
V= V1 +V2+ V3= 22084.2 mm3
PS的密度:1.02～1.05g/cm3 (取1.03 g/cm3)。所需原料質(zhì)量=22084.2×10-3×1.03g=22.75g
2.4 確定型腔數(shù)量
由于制件要采用內(nèi)抽芯結構,比較復雜,且制件表面積較大,不宜采用多型腔,以免鎖模力不夠,并且隨著型腔增多，而且杯蓋的表面質(zhì)量、形狀尺寸要求較高，且內(nèi)含有凸臺，為了保證工藝參數(shù)易于控制，形狀、尺寸一致，采取單型型腔模具，另外單型型腔還具有制造成本低，制造周期短的優(yōu)點。
塑件重為22.75g,初選注射機為臥式XS-Z-60注射機。
2.5 注射機有關參數(shù)
表2.1 XS-Z-60型注射機的主要參數(shù)
額定注射量：60 cm3
柱塞直徑:38mm
注塑壓力：122MPa
模具最大厚度：200mm
最大開模行程：180mm
最大成型面積：130 cm2
注射時間：2.9s
鎖模力：500 KN
噴嘴球頭直徑：12
動定模固定板尺寸：330×440mm
注塑機定位孔直徑：Φ50mm
模具最小厚度：70mm
2.6 分型面選擇
結合分型面原則：分型面應該設計在杯蓋最大輪廓處，以及滿足杯蓋的外觀質(zhì)量要求（需要考慮分型面出產(chǎn)生的飛邊是否容易清除）所以分型面選在最底處。
第3章 澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對塑件質(zhì)量影響很大。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。
該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流道、分流道、澆口。
3.1 主流道的設計
主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴射出的熔體導入分流道或型腔中。主要的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。
3.1.1 主流道尺寸
主流道小端直徑 D=注射機噴嘴直徑+（0.5～1）
=4+（0.5～1），取D=5
主流道球面半徑SR=注射機噴嘴球頭半徑+（1～2）
=11+(1～2)，取SR=12
球面配合高度h=3～5mm，取h=4mm
主流道長度L=26mm
主流道大端直徑D′=D+2Ltanα=5+2×26×tan2°=6. 8，取D′=6.8mm
澆口套總長LO=L+h=30mm
3.1.2 主流道襯套的形式
主流道小端入口處于注塑機噴嘴反復接觸，屬于易損件，對材料要求較嚴格，因而模具主流道部分設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用幼稚鋼材進行單獨加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為HRC 54～58，主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合，與定位圈的配合H9/h9,采用間隙配合。由于該模具流道較長，定位圈和襯套設計成分體式較合適。
3.1.3 主流道襯套的固定
主流道襯套采用壓入式固定。
3.2定位圈
為使?jié)部谔缀妥⑸錂C噴嘴對正定位，可設定位圈。定位圈尺寸由注射機的定位孔直徑確定，一般比定位孔直徑小0.1～0.3mm，以便于裝模。定位圈直徑為f100。如圖3.1所示：
圖3.1 澆口套和定位圈
定位圈一般用45鋼或A5鋼制造。
3.3 分流道設計
由于塑件在分型面上的投影是連續(xù)的，可以不設計分流道.
3.4 澆口設計
澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。
塑料杯蓋對外觀質(zhì)量要求特別高，如果采用側澆口，那么容易產(chǎn)生熔接痕、縮孔、凹陷等缺陷，此外注射壓力損失較大。所以采用點澆口，點澆口的顯著特點：澆口位置限制小，去除澆口后殘留痕跡小，不影響外觀。開模后易于拉斷，澆口附近補料造成的應力小，但對于薄壁塑件因剪切速率高，由于分子高度定向而造成局部應力，甚至開裂。為了改善這一情況，可局部增加澆口處塑件壁厚，以圓弧過渡，具體尺寸如圖3.2所示：
圖3.2 澆口套和澆口尺寸
=1043.5mm3
GJ=902.9×10-3×1.03g=1.75g
式中：VJ----主流道、澆口的體積
GJ----主流道、澆口的質(zhì)量
3.5 流動比的校核
Φ=∑=
=15.4
PS允許的流動比為240～260，所以流動比滿足要求。
3.6 排溢系統(tǒng)
杯蓋的模具為中小型模具可之際利用推桿、活動抽芯與模板的配合間隙進行排氣,其間隙為0.03～0.05mm.
第4章 成型零件設計
4.1 凹模
用整體嵌入式凹模，加工效率高，裝拆方便，可以保證精度。用螺釘定位，且拼合處有間隙，利于排氣。便于模具維修，節(jié)省貴重的模具鋼。與凹模固定孔的配合為。
圖4.1 凹模
4.2 凸模和滑塊
由于采用內(nèi)抽芯結構，所以應在凸模上設導滑槽，以放置滑塊，凸模采用整體嵌入式結構，放在動模墊板上，型芯與固定孔的配合為。
圖4.2 凸模
4.3 型腔、型芯徑向尺寸
PS的平均收縮率==％
由SJ1372-78[6]表2-37公差數(shù)值表得
4.3.1型腔徑向尺寸
=
----型腔的最小基本尺寸
----塑件的最大基本尺寸
------塑件的平均收縮率
Δ-------塑件的公差；由SJ1372-78公差數(shù)值表，Δ=1.8
-------模具制造公差
4.3.2 型芯徑向尺寸
-----型腔的最大基本尺寸
-----塑件孔深最小基本尺寸
------塑件的平均收縮率
Δ------塑件的公差 由SJ1372-78公差數(shù)值表， Δ=1.8
------模具制造公差
4.4 型腔深度和型芯高度尺寸
SJ1372-78公差數(shù)值表得
4.4.1 型腔深度尺寸
-------型腔深度的最小基本尺寸
Hs-------塑件的最大基本尺寸
-------塑件的平均收縮率
Δ-------塑件的公差 ,Δ=1
-------模具制造公差 ,
4.4.2 型芯高度尺寸
----型腔的最大基本尺寸
hs----塑件孔深最小基本尺寸
----塑件的平均收縮率
Δ----塑件的公差 Δ=1
-------模具制造公差
4.5 凹模側壁厚度和底板厚度的計算
本模具采用整體嵌入式圓形凹模型腔，根據(jù)經(jīng)驗值，圓形型腔壁直徑2r=83mm，整體式型腔壁厚S=45mm，型腔壁厚應以最大型腔壓力為準。一副模具要能正常生產(chǎn)，既不能允許型腔強度不足，也不允許其剛度不足，因此型腔壁厚應該同時考慮其強度條件和剛度條件。據(jù)分析大尺寸型腔，剛度不足是主要矛盾，應按剛度計算；小尺寸型腔，在發(fā)生大的彈性變形錢，其內(nèi)應力已超過許用應力，因此強度不足是主要矛盾，應按強度計算，本設計的塑料杯蓋是小尺寸，應按強度計算。
4.5.1 型腔壁厚計算
S=r[]
=41.5×[]
=22mm
4.5.2 型腔深度計算
H=
=0.87×r
=18mm
Δ----型腔壁厚（mm）；
H----型腔深度（mm）；
----模具強度計算的許用應力（MPa）,一般中碳鋼為160 MPa ；
r----型腔內(nèi)半徑（mm）；
p----模腔內(nèi)最大熔體壓力（MPa）,一般為30～50 MPa;
底板厚度應至少為18mm，根據(jù)型腔深度及澆注系統(tǒng)的分布,中間板厚度可選為63mm。
4.6 合模導向結構機構設計
采用導柱和導套構成導向機構，主要作用：定位作用，模具閉合后保證上下模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸準確；導向作用，合模時，首先是導向零件接觸，引導上下模準確閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞；承受一定的側壓力，塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側壓力，使導柱承受一定的側向壓力，以保證模具的正常工作。
導柱應合理地均勻分布在模具分型面的四周，導柱中心至模具邊緣有足夠的距離，以保證模具強度（導柱中心至模具邊緣通常為直徑的1～1.5倍，所選用導柱直徑為25mm，距模具邊緣距離為長30mm,寬40mm,符合要求）；導柱應具有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼經(jīng)滲碳淬火處理或T8、T10經(jīng)淬火處理，硬度為HRC 50～55。導柱固定部分表面粗糙度為0.8。導向部分表面粗糙度為0.8～0.4。導柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或者H7/k6的過渡配合，導向部分采用H7/f7或者H7/f8間隙配合。具體尺寸如圖4.3所示：
圖4.3 導柱
導套應配合導柱進行選擇，導套用于導柱相同的材料或者銅合金得耐磨材料，其硬度一般應低于導柱硬度，減輕磨損，防止導柱、導套拉毛。導柱固定部分與導向部分采用Ra=0.8m,導套采用H7/m6或者H7/k6配合入模板。
4.7 推出機構的復位
圖4.4 復位桿
為了使推出元件合模后能回到原來的位置，固定板上同時裝有復位桿，常見的復位桿均用圓形截面，一般每副模具設置四根復位桿，位置應盡量設計在固定板的四周，以便推出機構合模時復位平穩(wěn)，復位桿端面與所在分型面對齊，具體尺寸如圖4.4：
4.8 二級推出機構
利用彈簧力的作用實現(xiàn)第一次推出，然后再由復位桿實現(xiàn)第二次推出，彈簧應采用四根，分布在限位螺釘上，彈簧的選擇如下：
M= ,G= , F=
— 塑料在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦系數(shù)一般為0.15～0.2
所以： F==0.2 7.85250250639.8=90.87N
查手冊選擇彈簧具體尺寸：
驗證彈簧選取是否正確：
=16.8
符合要求。
4.9 側向分型與抽芯機構設計
=52.8N
式中：c——側型芯成型部分的截面平面周長
h——側型芯成型部分的高度
p——塑料件對側型芯的收縮應力 其中，模內(nèi)冷卻為0.8～1.2，模外冷卻為2.4～3.9
— 塑料在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦系數(shù)一般為0.15～0.2
—側型芯的脫模斜度或傾斜角
計算所得的抽芯力非常小，原因是側向凸起較少，僅僅是克服塑件與側型腔的粘附力和側型腔滑塊移動時的摩擦阻力，設計時可以忽略不計。
圖4.5 側型芯
4.10 導滑槽設計
導滑槽與滑塊導滑部分采用間隙配合，一般采用H8/f8，配合部分的表面要求較高，表面粗糙度為Ra≤0.8。導滑槽與滑塊還要保持一定的配合精度，滑塊完成抽拔動作后，其滑動部分應全部或有部分留在導滑槽內(nèi)，滑塊的滑動配合長度通常要大于滑塊寬度的1.5倍，而保留在導滑槽內(nèi)的長度不應小于導滑配合部分的2/3，[3]所以滑塊的行程為10mm,否則滑塊開始復位時容易傾斜，甚至破壞模具。
斜滑塊的上端為側向抽芯，它安裝在凸模的斜孔中，一般采用H8/f7或者H8/f8的配合，其下端與導滑座上的轉銷聯(lián)接（轉銷可以在滑槽內(nèi)左右移動），并能繞轉銷轉動，滑座用螺釘固定在固定板內(nèi)。
4.11 模架專用零件選取
4.11.1定模座板
B×L=320×300 mm, H=35mm。用于固定澆口套和彈簧，所以必須具有足夠的強度（HRC40-44）。
圖4.6 定模座板
4.11.2 定模板
B×L=300×270，H=60mm。用于固定澆注系統(tǒng)和彈簧，所以得具有足夠的強度（HRC40-44）。
圖4.7 定模板
4.11.3 動模板
B×L=300×270mm,H=40mm。
圖4.8 動模板
4.11.4墊板
B×L=300×270mm,H=40mm。
圖4.9 墊板
4.11.5 推板
B×L=160×290mm,H=15mm。
4.12 推出行程的校核
推出澆注系統(tǒng)所必須的長度25mm
所以：H=10+60+40+10=120mm
注射機允許的最大開模行程為180mm，開模行程滿足要求.
4.13注射機有關參數(shù)校核和最終選擇
4.13.1 確定型腔數(shù)量
（1）按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)量
=(0.8×60×1.3-0.93)/22.75=2.7
（2）按注射機的額定鎖模力大小確定型腔數(shù)量
=（500×103-（0.25～0.5）×122×0.25×3.14×132）/（0.25～0.5）
×122×0.25×3.14×832=1.52
K----注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8
M----注射機的額定塑化量
t----成型周期（s）
----澆注系統(tǒng)所需要的塑料質(zhì)量或體積
----單個塑件的質(zhì)量或體積
綜上所述，型腔N=1是符合計算結果的。
4.13.2 最大注射量校核
由第3章中計算得塑件重量為22.75g，澆注系統(tǒng)所需材料重量為0.93g，則每次注射所需塑料為：
22.75+0.93=23.65g
注射機最大注射量60×0.8=48g﹥23.65g
所以注塑機符合要求。
4.13.3 鎖模力的校核
PS的注射壓力為100～130MPa，取115 MPa。
鎖模力的大小必須滿足下式：
—塑件型腔在模具分型面上的投影面積
—塑件澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
F—鎖模力
P—模腔壓力， 取120MPa
F≥115×(0.25～0.5) × [] ≥268.16 KN
由于F=500 KN，故滿足F=Pm(nAS+Aj)。
4.13.4 注射壓力校核
塑料成型所需要的注射壓力是由塑料的品種、注射成型、噴嘴形式、塑件形狀以及澆注系統(tǒng)的壓力因素綜合決定的。對于精度要求打的塑料以及形狀細薄、流程長的塑件注射壓力的校核是核定注射機的額定注射壓力是否大于成型時的注射壓力。
PS塑料注射所需的注射壓力為70～90MPa，由于XS-Z-60為柱塞機，注射壓力傳遞不好，所以應選大一些，122 MPa比較符合PS塑料成型的注射壓力要求。
4.13.5 塑件在分型面上投影面積的校核
nA1+A2＜A,即68.89＜130
A1---制件投影面積(mm)
A2---澆注系統(tǒng)投影面積(mm)
A---注塑機允許使用的最大成型面積
4.13.6 模具與注射機安裝模具部分相關尺寸的校核
需校核的主要內(nèi)容有噴嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大與最小厚度。
（1） 噴嘴尺寸
注射機噴嘴頭一般為球面，其球面半徑應與相接觸的模具主流道始端凹下的球面半徑相適應，噴嘴直徑=4mm，噴嘴球面半徑=12mm。
（2） 定位圈尺寸
模具的定位部分設計一個與主流道同心的凸臺，此為定位圈，并需求與注射機模板上的定位孔采用一定的配合（尺寸如4.2節(jié)）。
（3） 模具厚度校核
模具厚度必須滿足：＜H＜
-----注射機允許的最小模具厚度
------注射機允許的最大模具厚度
模具厚度為196㎜，即70＜196＜200，因此符合條件。
4.13.7 頂出裝置校核
采用的是XS-Z-60注射機,采用中心頂出桿機械頂出。
第5章 冷卻系統(tǒng)設計
塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以，我們在模具上需要設置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達理想的溫度要求。
一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為200℃左右，而塑件從模具型腔中取出時其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對于熔融黏度低、流動性比較好的塑料，如聚丙烯、有機玻璃等等，當塑件是小型薄壁時，如我們的塑件，則模具可簡單進行冷卻或者可利用自然冷卻不設冷卻系統(tǒng)；當塑件是大型的制品時，則需要對模具進行人工冷卻，以保證制件的充分固化定型。
查表得PS的△i=3～4×105J/Kg，取△i=4×105J/Kg，G=12Kg/h，
所用介質(zhì)為水，常溫是20℃，出口溫度為27℃，模具平均溫度為40℃。
(1) Q= G×△i=12×4×103=4.8×106J/h
(2)冷卻水的體積流量
V= =2.73×10-3 m3/min
冷卻水道直徑，根據(jù)體積流量查表，取冷卻水道直徑為d=8mm
(3)冷卻水道的流速：
v=
(4)冷卻水孔壁冷卻水之間傳遞系數(shù)，查表得30℃時水的=8.4
=
(5)冷卻水孔總傳熱面積A
A=
(6)冷卻水道總長度L
L=
(7)冷卻水道應開的孔數(shù)
n=≈2
(8)冷卻水道流動狀態(tài)校核
當平均水溫23.5℃查表得水的運動粘度為
(9)冷卻水道進出口溫度校核
℃
與原定值一樣。
綜上計算可知，采用2個水孔，水速為0.91m/s,水孔長度0.26m,鑒于澆口處溫度比較高，把冷卻系統(tǒng)設計在端蓋處，當塑件壁厚均勻時，冷卻水道到型腔表面距離最好相等，但是當塑件不均勻時，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應近一些，間距也適當小一些。一般水孔邊至型腔表面的距離應大于10mm,常用12～15mm,選用15mm，具體尺寸如圖5.1所示：
圖5.1 冷卻系統(tǒng)尺寸及位置
第6章 UG模具設計
6.1 制件分析
利用UG分析中的塑模部件驗證對制件分析，并設置脫模方向及型芯和型腔區(qū)域。
6.2 UG模具設計
利用UG注塑模向導進行模具設計，依次利用UG注塑模向導進行初始化項目設置模具CSYS收縮率工件型腔布局分型模架標準件澆口流道冷卻等功能設計模具，得到模具如圖6.1，再利用UG注塑模向導中的裝配圖紙和組件圖紙功能得到二維圖。
圖6.1 UG模具設計的模具
第7章 模具主要零件圖及加工工藝規(guī)程
下面以模具動模板（型芯固定板）為例介紹其加工工藝規(guī)程，動模板機械加工工藝卡片如表7.1所示。
表7.1 動模板機械加工工藝卡片
機械加工工藝卡片
零件號
4
零件名稱
動模板
材料牌號
45
工序號
工序名稱
?
工序內(nèi)容
機床設備名稱及編號
夾具名稱及編號
切削工具名稱及編號
量具名稱及編號
1
備料
矩形板料: 310×280×65mm
?
?
?
?
2
銑削
銑六面至尺寸300.5×270.5×60.5mm
立式銑床
機用平口鉗
立銑刀
對角尺
3
磨
磨六面至尺寸300×270×60mm
平面磨床
矩形電磁吸盤
平行砂輪
對角尺
4
鉗工
以底面為基面,找正4-Ф20復位桿孔、4-Ф35導柱孔、4-M12螺紋孔,4-Ф32定距拉桿孔;并標出中間圓形孔孔心
?
?
?
?
5
鉆
鉆4-Ф20的復位桿,留0.5mm的加工余量;定模板、墊板配作4-Ф35導柱孔至Ф32;4-M12至Ф10深40,并攻螺紋深35;4-M4的階梯孔至Ф7.5深1;4-M4至Ф3深15,并攻螺紋深12;與動模板配作4-Ф32定距拉桿孔,留0.5mm余量;
立式鉆床
通用平口鉗
直柄麻花鉆
?
6
鏜
與動模板、墊板配作鏜出4-Ф35孔,并鏜出階梯孔Ф40深8，鏜出4-Ф110.4孔,鏜出4-M4的階梯孔至Ф8深1,并鏜出階梯孔Ф130.4深10
坐標鏜床
?
鏜刀
7
熱處理
淬火回火至43-48HRc
?
?
?
8
磨
磨板的上下面至尺寸至要求尺寸精度
平面磨床
矩形電磁吸盤
平行砂輪
9
磨
各銷釘孔、導柱孔、圓形孔到尺寸精度
內(nèi)圓磨床
精密平口鉗
圓柱磨頭
第8章 模具安裝與調(diào)試
8.1 模具的安裝
安裝時盡量采用整體吊裝,將模具吊入注射機拉桿\模板之間后,調(diào)整方位,使定模上的方位環(huán)進入固定板上的定位孔,并且放正,慢速閉合動模板,然后用壓板或螺釘壓緊定模板,并初步固定動模,再慢速微量開啟動模3`-5次，檢查模具在啟閉過程中是否平衡靈活，有無卡住現(xiàn)象，最后固定動模板。
8.2 模具的調(diào)試
模具安裝好后，首先進行空轉檢查與調(diào)試，要按下述事項對注射機各模具進行調(diào)整或者檢驗。
8.2.1 調(diào)節(jié)鎖模系統(tǒng)
鎖模的松緊程度可以根據(jù)鎖模力大小和經(jīng)驗進行判斷，對鎖模力的控制有兩個原則：一方面鎖模力應足夠大，保證模具在塑料熔體的注射壓力作用下不開縫，因此鎖模力應該大于模腔和塑件在分型面上的投影面積的乘積，另一方面過緊的鎖模力，導致模板變形，目前主要靠目測和經(jīng)驗來調(diào)整合模的松緊程度，即在分模時在使用液壓雙時鎖模機構的的注射機時，使用時節(jié)先快后慢，在即不很自然，也不太勉強地伸直時，合模的松緊程度正好合適。
8.2.2 開模距離調(diào)整
調(diào)整至塑件，澆道凝料，能夠自動脫模的狀態(tài)，有拉桿限位的模具，要注意開模距離與開模速度不要過大過快，避免拉桿被拉到極限狀態(tài)而在開模過程中對模具造成沖擊。
8.2.3 安全檢查
(1)檢查小路是否通暢，走向是否正確，有無泄漏現(xiàn)象。
(2)有電加熱器的模具在通電前要做絕緣檢查。
(3)有液壓、氣動裝置的模具，進行通液或通氣試驗，檢查看有無漏液或漏氣現(xiàn)象。
(4)空轉檢查
上述事項完成后，正式試模前需進行空轉檢查以檢驗模具各部分的工作情況是否正常通過。
第9章 模具工作過程
開模時，中間板在彈簧的作用下，彈出一定距離，使?jié)驳滥蠌亩Ｃ摮觯瑫r由于動模移動，塑件被帶到動模上，因為是點澆口，使塑件和凝料很容易分離，然后推桿推動滑塊，由于內(nèi)抽芯，使塑件脫出。
結 論
注射模具設計從塑料杯蓋的工藝性開始，了解PS和杯蓋的一些特性比如塑料的流動性和收縮性、形狀、斜度等，根據(jù)杯蓋的體積選擇注射機，利用注射機里的一些參數(shù)確定澆注系統(tǒng)的主要零件如定位圈、主流道和澆口等，用UGNX對方案進行設計、分析和優(yōu)化。成型零件的設計包括型腔、型芯、導柱、導套等，其中滑塊的設計是模具設計的關鍵部位，精度、公差、尺寸得按計算和工藝性進行，最后設計冷卻系統(tǒng)，主要包括孔數(shù)和冷卻水道長度。
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致 謝
畢業(yè)設計之所以能夠圓滿地完成，首先得感謝老師的教導，他在百忙當中抽出時間并耐心地指導我，使我在畢業(yè)設計的過程中少走了許多彎路，也使自己及時地改正自己犯的錯誤，從他們身上感受到知識淵博的重要性，自己以后得以他們?yōu)榘駱?，為模具行業(yè)貢獻自己的一份力。
和同學們一起探討專業(yè)上的疑問，使自己在知識上理解得更深透和更全面，還有彼此的相互照顧，讓自己更有信心，在這里感謝同學們。
最后是自己的努力完成了畢業(yè)設計，我告誡自己做事要有恒心，要學會多思、多問、多看的學習過程，鼓勵自己不管有多大的困難都要平常心對待，自己努力終會有回報。