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基于熱流道技術(shù)的礦泉水瓶蓋注射模設計
摘要
本文是關(guān)于瓶蓋注塑模具的設計，針對的主要是模具成型中的自動脫螺紋方法。在正確分析塑件工藝特點和材料的性能的基礎上，介紹了對螺紋型芯，凹模，澆注系統(tǒng)，脫模機構(gòu)，選擇標準零件，設計非標件的設計過程。涉及模具結(jié)構(gòu)，強度和壽命計算熔融塑料復雜的工程計算問題，如模具流量預測；運用了（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助工程（CAE）等各種的軟件一一對模具的設計、制造和產(chǎn)物的質(zhì)量進行分析。瓶蓋注塑模具設計，應用一般精度，采用CAD、CAE、CAM來設計或分析注射模的成型零部件，澆注系統(tǒng)，導向部件和脫模機構(gòu)等等。綜合運用了專業(yè)基礎、專業(yè)課知識設計，其核心知識是塑料成型模具、材料成型技術(shù)基礎、機械設計、塑料成型工藝、計算機輔助設計、模具CAD\CAM\CAE等。
關(guān)鍵詞：瓶蓋；脫螺紋；熔融塑料； 螺紋型芯；脫模機構(gòu)。
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Abstract
This paper is about the design of the injection mold for the bottle cap. It mainly focuses on the automatic thread removal method in the mold forming. Based on the correct analysis of the technological characteristics and material properties of plastic parts, the design process of screw core, die, pouring system, demoulding mechanism, selection of standard parts and design of non-standard parts are introduced. Complicated engineering calculation problems involving mold structure, strength and life calculation of molten plastics, such as mold flow prediction, are analyzed one by one with various softwares such as (CAD), auxiliary manufacturing (CAM) and auxiliary engineering (CAE). In the design of injection mold for bottle cap, the general precision is applied, and CAD, CAE and CAM are used to design or analyze the molding parts, gating system, guiding parts and demoulding mechanism of injection mold. The core knowledge is plastic molding mold, material forming technology foundation, mechanical design, plastic forming process, computer aided design, mold CAD CAM CAE and so on.
Keywords: bottle cap; thread removal; molten plastic; threaded core; ejection mechanism.
目 錄
前言 5
1塑料制件的分析 7
1.1 成型塑料件的工藝性分析 7
1.2 成型塑件的材料分析 8
2. 塑件成型的基本過程以及模擬分析 11
2.1塑件成型過程 11
2.2 moldflow分析 12
2.2.1產(chǎn)品網(wǎng)格劃分 12
2.2.2型腔布局 13
2.2.3澆口流道設計 13
2.2.4 冷卻系統(tǒng)設計 14
2.2.5 模擬分析結(jié)果 15
3 注塑設備的選擇 18
3.1估算塑件體積質(zhì)量 18
3.2 注塑機的選擇 18
4. 成型零件有關(guān)尺寸的計算 20
5. 確定模具類型 24
5.1 參考方案 24
5.2 方案的確定 24
5.3型腔數(shù)目的確定 24
5.4 熱流道澆口設計 25
6 合模導向機構(gòu)的設計 27
6.1導柱的設計 27
6.2 導套的設計 28
7 脫模結(jié)構(gòu)的設計 30
8 排氣系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 32
8.1排氣系統(tǒng) 32
8.2溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 32
9 繪制裝配圖及零件明細表 34
10注射機的校核 36
10.1 注射量的校核 36
10.2 鎖模力的校核 36
10.3校核注射機安裝模具部分的尺寸 36
結(jié)束語 38
致謝 39
參考文獻 40
前言
模具是重要的工業(yè)生產(chǎn)設備，是國民經(jīng)濟的基本設備，是一個重要標志產(chǎn)業(yè)的國家和區(qū)域?qū)用娴拇胧Ｄ＞咭言陔娮?，汽車，電機，電器，儀器儀表，電子及通訊產(chǎn)品制造業(yè)不可替代的作用，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石，被稱為“工業(yè)之母”和“磁業(yè)”。
模具是裝備制造業(yè)的重要基礎是工業(yè)化國家不可缺少的工具，以實現(xiàn)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品開發(fā)。模具生產(chǎn)產(chǎn)品的高效率表現(xiàn)出，低消耗，高一致性，高精度和高落在任何其他生產(chǎn)方式的復雜性。換句話說，就沒有高水平的模具高水平的工業(yè)產(chǎn)品。是模具行業(yè)也體現(xiàn)出了強烈的民族工業(yè)實力。
塑料注塑成型和模具行業(yè)中的重要地位
塑料產(chǎn)品具有原料豐富，價格低廉，性能優(yōu)良特性的來源。它在電腦，手機，汽車，電子，汽車，電機，電器，儀器儀表，電子及通訊產(chǎn)品制造業(yè)不可替代的作用，應用極為廣泛。
注射成型是成型熱塑性零件的主要方法，所以一個寬的應用范圍。注塑是塑料材料成通過加熱和熔化筒，使得高粘度流體，具有一個柱塞或螺釘作為壓力工具，通過在高壓下進入模腔的噴嘴熔體，冷卻冷凍階段后，再從模具中取出，并成為塑料制品。
塑料注塑成型過程中最重要的特征是復制可以復制任何所需數(shù)量的，可直接使用或略微加工產(chǎn)品準備使用時，是適合于大量生產(chǎn)的方法。雖然設備投資大，但可以產(chǎn)生非常大的數(shù)量的產(chǎn)品，它是生產(chǎn)的一種經(jīng)濟和有效的方式，并且因此已被廣泛使用和迅速發(fā)展。
模具在我國的發(fā)展歷程
中國的工業(yè)歷史，模具長期被忽視。改革開放以來，塑料成型，家用電器，儀器儀表，汽車等行業(yè)進入批量生產(chǎn)以來，模具行業(yè)有一定程度的發(fā)展。隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，在工業(yè)，農(nóng)業(yè)和生活越來越廣泛，質(zhì)量要求也越來越高的各種領域中使用塑料制品。今天的進步和社會的發(fā)展，使原來的產(chǎn)品已經(jīng)無法滿足對物質(zhì)的需求，但部分制成品必須能夠依靠模具的生產(chǎn)和加工，因此，模具的發(fā)展和人民生活關(guān)系日益密切，例如如電腦，手機，汽車等產(chǎn)品，我們必須依靠模具的使用。在生產(chǎn)塑料制品，高品質(zhì)的模具設計，先進的模具制造設備，合理的工藝，高品質(zhì)的材料和現(xiàn)代模具成型設備等都是高品質(zhì)模壓塑料部件的重要條件。
雖然中國模具工業(yè)有了長足的發(fā)展，我們已經(jīng)取得了很大的進步，但我們也必須清醒地看到，中國的模具行業(yè)整體水平比許多工業(yè)國家落后，這與中國制造業(yè)的發(fā)展的要求相比仍有差距大;我們的業(yè)務還比較落后的技術(shù)和設備，勞動生產(chǎn)率低;模具生產(chǎn)專業(yè)化，商品化，標準化不夠高;模具產(chǎn)品主要以中低檔為主，技術(shù)含量低，高姿態(tài)的模具大多依賴進口，結(jié)構(gòu)調(diào)整的重任;人才短缺，管理滯后的情況依然突出，等等?？梢姡袊哪＞咝袠I(yè)長期的發(fā)展方式去。
前景展望
中國已進入經(jīng)濟社會發(fā)展的十一五規(guī)劃，模具行業(yè)的發(fā)展將進入一個關(guān)鍵時期。在此期間，主要任務是模具行業(yè)，對把中國建設成為創(chuàng)新型國家，為進一步推進改革，重組，開拓市場，苦練內(nèi)功，提升層次的戰(zhàn)略思想指導下，中共中央政治局委員，所以中國的模具業(yè)再上一個全新的水平。不斷完善模具制造，中國的裝備制造業(yè)振興的水平，實現(xiàn)中國建設成為一個制造業(yè)大國奮斗的宏偉目標。
1塑料制件的分析
1.1 成型塑料件的工藝性分析
工件的尺寸和形狀如下圖:
圖1-1塑件圖
從塑件來看，在一般均勻，塑件壁厚變化厚的塑料部件，有利于成型件。
當模制芯緊包后通過塑料的角度分析草案收縮塑料件，如塑料部件更復雜的形狀，多個緊密接觸表面和芯的塑料部件，從而釋放出更大的阻力。同時防止塑料零件表面的釋放是檫傷了彈出變形，需要設置脫模斜度。
一般情況下，塑料件為25mm或更少時間的高度來考慮脫模斜度。然而，如果塑料部件結(jié)構(gòu)復雜，即使只有幾毫米的釋放高度，它必須仔細地設計脫模斜度。
①斜度作用： 為了方便塑料件，塑料件的釋放，同時防止劃痕的釋放應允許在脫模塑件內(nèi)外表面的所謂脫模斜度方向具有足夠的斜率。
②脫模斜度選取:收縮的形狀，這取決于厚度和塑料的塑料部件，并且通常為30'?1°30'。
塑料件的選擇應遵循以下原則：
1 塑性收縮大，壁厚，坡度值過大要采取，反之取較小值。
2 塑料結(jié)構(gòu)是更復雜的，釋放性是比較大的，應使用較大的拔模角度。
3 當小塑料零件的高度（通常小于2mm），你不能設置斜坡;核心長或深腔塑料件，拿小斜率值。但通常為了方便的釋放，以滿足使用的尺寸公差的部件和需要傾斜值前提可以得到更大的。
4 在正常情況下，該塑料部件比內(nèi)表面更小的外表面的斜率值，有時基于塑料占位符（左上?；蛲鼓＃?，以確定該部件的內(nèi)表面和外表面的斜坡。
5 收縮熱固性塑料一般比熱塑性塑料更小，它也有相應的草案是采取少數(shù)。
6 在一般情況下，草案中不包括塑料部件的公差范圍。根據(jù)上述原則，因為塑料零件的高度不是很大，收縮在一般情況下，在設計上采用30'脫模斜度。
塑料件，表面粗糙度的表面粗糙度分析除了來自外部的模制工藝，以避免冷疤，云紋等傻點成為可能，這取決于模制部件的表面粗糙度。 1?2下一般模具表面粗糙度比塑料件，塑料件表面粗糙度Ra值一般為1.6?0.2um，模具的使用，自從離開腔磨損的表面粗糙度不斷加大，要經(jīng)常給打磨修復。非配合表面和隱蔽面可取較大的表面粗糙度值，除了塑料件具有比表面粗糙度值等特殊要求的外表面通常比腔芯低。此外，塑料部件和塑料各種表面粗糙度。在一般情況下，模腔表面粗糙度達到0.2?0.4毫米。
1.2 成型塑件的材料分析
PP的材料名稱是聚丙烯（百折膠）。百折膠質(zhì)輕，可浮于水，它具有高的結(jié)晶度，高耐磨性，高溫沖擊性好，化學穩(wěn)定性高，衛(wèi)生性能好，無毒，耐熱性高，可在100攝氏度左右使用，突出的延伸性能和抗疲勞性能。可應用于微波爐、餐具、盆、塑料桶、保溫瓶外殼、編織袋等生活用品，也可用于法蘭，齒輪，接頭，把手等工業(yè)元件。PP的最大缺點就是容易氧化老化?？捎锰砑涌寡趸瘎┡c紫外光吸收劑等加以克服。
收縮率：1.0～2.5% 熔融溫度：230～275 成型溫度：15～65度
比重：0.902～0.906 成型壓力：100～130Mpa 流比長：100～200
結(jié)晶性：半結(jié)晶性 射速：高速注射
注塑模工藝條件：
注塑機選用：對注塑機的選用沒有特殊要求。由于PP具有高結(jié)晶性。需采用注射壓力較高及可多段控制的電腦注塑機。鎖模力一般按3800t/m2來確定，注射量20%-85%即可。
干燥處理：如果儲存適當則不需要干燥處理。
熔化溫度：PP的熔點為160-175℃，分解溫度為350℃，但在注射加工時溫度設定不能超過275℃。熔融段溫度最好在240℃。
模具溫度：模具溫度50-90℃，對于尺寸要求較高的用高模溫。型芯溫度比型腔溫度低5℃以上。
注射壓力：采取較高注塑壓力（1500-1800bar）和保壓壓力（約為注射壓力的80%）。大概在全行程的95%時轉(zhuǎn)保壓，用較長的保壓時間。
注射速度：為了減少內(nèi)應力和變形，應選擇高速注射，但一些牌號PP和模具不適用（氣泡，氣體管線）。如刻有花紋的表面出現(xiàn)由澆口擴散的明暗相間條紋，則要用低速注射和較高模溫。
流道和澆口：流道直徑4-7mm，針形澆口長度1-1.5mm，直徑可小至0.7mm。邊形澆口長度越短越好，約為0.7mm，深度為壁厚的一半，寬度為壁厚的兩倍，并隨模腔內(nèi)的熔流長度逐肯增加。模具必須有良好的排氣性，排氣孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免出現(xiàn)收縮痕，就要用大而圓的注口及圓形流道，加強筋的厚度要?。ɡ缡潜诤竦?0-60%）。均聚PP制造的產(chǎn)品，厚度不能超過3mm，否則會有氣泡（厚壁制品只能用共聚PP）。
熔膠背壓：可用5bar熔膠背壓，色粉料的背壓可適當調(diào)高。
制品的后處理：為了防止收縮后結(jié)晶生產(chǎn)的產(chǎn)品一般需要浸泡在熱水。
2. 塑件成型的基本過程以及模擬分析
2.1塑件成型過程
注塑是塑料原料材料置于它們之間，使得（一般造粒，染色，加工添加劑，如粒狀后）它通過加熱流體熔化-----高熔融粘度作為柱塞或螺絲按壓工具，以便通過在高壓（約20?85mpa）噴嘴冷卻，固化階段之后熔融，溶解在鑄模腔體，而后從模具中脫出，成為塑料制品。
a 塑化過程
現(xiàn)代風格的螺桿注塑機由于料斗到卷方式設置到桶采取基本上塑化設備，塑料原料粒（稱作材料），由外點的加熱裝置螺筒和產(chǎn)生的摩擦熱筒的旋轉(zhuǎn)注入，使后到達的物理熔化一定溫度，注射動作是由螺桿的推進來完成的。
b 充模過程
從注射機噴嘴到后，到模具的空腔中的熔化物，從空腔中的空氣，并填充所述空腔，然后上升到一定的壓力，從而使熔體的密度增加，以使每一個角腔。
填充過程是注塑成型的最重要的過程，因為塑料熔體非牛頓流動的流動，且粘度大，所以壓力損失小，在粘度變化，更像一個總線等有關(guān)的質(zhì)量塑料件，因此灌裝過程------澆注系統(tǒng)設計的關(guān)鍵問題已成為注塑模具設計過程中的重點，已經(jīng)采用了現(xiàn)代設計方法計算機輔助設計解決澆注系統(tǒng)設計中的難點問題。
c 冷卻凝固過程
熱塑性塑料注塑成型過程中是一個熱交換過程，即：
塑化——注射充模——固化成型
加熱——理論上絕熱——散熱
熱交換效果判定是否塑料零件，模具設計的質(zhì)量，熱交換應充分在現(xiàn)代設計方法被認為在計算機輔助設計也可用來解決該問題。
d 脫模過程
在固化后空腔塑料件，必須采取從空腔機械移除，此操作通過釋放機構(gòu)來完成。不合理的彈射裝置上的塑料件，塑料件的質(zhì)量，但幾何形狀變化的影響很大，必須使用最有效和釋放的最佳途徑。因此，釋放機構(gòu)的設計是一個主要部分的注塑模具的設計，由于促進標準化的，釋放機構(gòu)的許多零件的標準化也有商品供應。
由a至d形成了一個循環(huán)，完成了塑件一次成型乃至很多。
2.2 moldflow分析
Moldflow是專業(yè)從事注塑CAE軟件和咨詢公司的公司，自1976年世界上第一套流動分析軟件，一直領先的塑料成型CAE軟件市場。近年來在汽車，家電，電子通訊，化工，日用品等領域得到了廣泛的應用。模塑仿真分析有大量的專業(yè)仿真分析工具,絕大多數(shù)的熱塑性和熱固性塑料注射成型過程模擬,不僅可以模擬灌裝,塑料成型保壓和冷卻過程中的階段,也可以預測缺陷成型后,產(chǎn)品,甚至分析纖維增強材料的流動過程,推測纖維取向的流動,改善成型工藝,提高產(chǎn)物質(zhì)量提供了科學依據(jù)。模塑仿真分析仿真分析工具主要是MPI /流模塊,MPI /冷卻模塊,MPI /經(jīng)模塊,MPI /壓力模塊,MPI /縮小模塊,MPI / Optim模塊,MPI /氣體模塊,MPI /纖維模塊和MPI /反應成型模塊。本文采用模塑仿真分析軟件的模具設計相關(guān)方面的設計和成型工藝優(yōu)化分析。
2.2.1產(chǎn)品網(wǎng)格劃分
對塑件的區(qū)分采取表面網(wǎng)格，表面網(wǎng)模子是由三角形單元構(gòu)成的，與中面不同，中面網(wǎng)格創(chuàng)建在模型壁厚的中心處，而表面網(wǎng)格創(chuàng)建在模型的上下表面，相對一般的薄壁塑件，都采取表面網(wǎng)格進行劃分。而該制件采用表面網(wǎng)格進行區(qū)分。
圖2-1 網(wǎng)格劃分
2.2.2型腔布局
Moldflow軟件提供了型腔復制向?qū)磉M行型腔的布置設計，我們也可以利用移動鏡像功能來設計型腔布置：
圖2-2 型腔布局
2.2.3澆口流道設計
Moldflow軟件提供了流道設計向?qū)В梢愿鶕?jù)模型自動設計流道，但是在本例中，我們使用手工方式設計流道，手工設計的優(yōu)點就是可以根據(jù)自己的需求設計主流道和分流道的長度、直徑、角度等。流道設計見下圖
圖2-3 流道創(chuàng)建
2.2.4 冷卻系統(tǒng)設計
冷卻系統(tǒng)的創(chuàng)建
圖2-4 冷卻系統(tǒng)
2.2.5 模擬分析結(jié)果
圖2-5 充填時間
圖2-5 模具總體溫度
圖2-6氣穴位置
圖2-7熔接痕
圖2-8 所有因素引發(fā)的變形
3 注塑設備的選擇
3.1估算塑件體積質(zhì)量
建模，三維零件設計
利用PROE軟件。三維實體造型可直接由軟件來測量
圖3-1體積說明
V=2194.5mm3
3.2 注塑機的選擇
許多注塑機的類型和尺寸，不同的分類，按結(jié)構(gòu)類型可分為立式，臥式，傾斜的國內(nèi)三大臥式注塑機已經(jīng)標準化，系列化。是各注塑機的功能這三種不同的結(jié)構(gòu)形式如下：
立式注射成型機注射柱塞（或螺釘）垂直安裝，夾持裝置，以促進模板也沿垂直方向，在注塑機的主要優(yōu)點是體積小，安裝或拆卸小型模具非常方便，容易活動模具（低級 模子）
放置插入，插入容易翹起或下降。缺點是產(chǎn)品不能在重力作用下從模具的頂部落下以后。需要手動刪除，妨礙全自動運行，但額外的機械手取本品，還可以實現(xiàn)自動操作，比如注塑機注射量一般在60克以下。
臥式注塑機是安裝在水平方向上的最廣泛使用的，在注射成形機的最大輸出，注射柱塞或螺釘和夾緊運動，并且在一條直線上（或彼此平行）最多。它的優(yōu)點是下半身，便于機動和另外一部分經(jīng)過注模自動下降，它可以實現(xiàn)自動操作，低重心和安全安裝的加工中心，普通，中型注塑機都采用這種形式。缺點是太麻煩，安裝模具鑲嵌件到模具可傾斜或下降，機器大面積。
傾斜的機注塑柱塞或螺釘和垂直夾緊運動方向向彼此，主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，容易自適于單生產(chǎn)者，柵極標記的中心部分不允許離開工件的平面上，而經(jīng)常使用當模具旋轉(zhuǎn)時拖動螺紋芯或環(huán)旋轉(zhuǎn)起飛的塑料零件打開。的缺點是，沒有機械傳動精確和可靠的注射和保壓壓力和夾緊力，模具通過的大的沖擊振動。
根據(jù)實際情況，注塑機的實際量是噴射的理論量的約80％的。即有
V s ≦a V1式中： V1——理論注塑容量，cm3 ;
VS——實際注塑容量，g ;
a——注塑系數(shù)，一般取值為0.8。
經(jīng)計算可得 實際注塑量V=2×1.2×2194.5mm3≈5266.8mm3
按照以上計算，因為我們設計的是熱流道模具設計，因此模架相對較高，根據(jù)《模具設計與制造簡明手冊》表2-40選擇注射機XS—ZY—250螺桿式注塑機，其參數(shù)如下：
型號
XS—ZY—250
螺桿（柱塞）直徑／mm
50
最大注射容量/ cm3
250
注射壓力/( 105Pa)
130
鎖模力/(kN)
1800
最大注射面積/ cm2
500
模具厚度
最大/mm
350
最小/mm
200
模板行程/mm
500
噴嘴
孔直徑/mm
4
球半徑/mm
12
定位孔直徑/mm
100
注射時間s
1.6
頂出形式
機械頂出、兩側(cè)頂桿
4. 成型零件有關(guān)尺寸的計算
PP的塑料材料是范圍廣泛的塑料的收縮，因此，根據(jù)計算出的平均模制部分的尺寸。查手冊得的收縮率為1%~2.5 %,故平均收縮率為1.75%。
公差數(shù)值表[5.9-11]
基本尺寸
精 度 等 級
公 差 數(shù) 值
-
-
-
-
-
精度等級表,
精度尺寸的選用[2-3、5]
類別
塑件種類
建議采用的精度等級
高精度
一般精度
低精度
PP
在塑料件指出，從以上兩表的要求也可查：塑料零件可以精確精度等級為一般。
該產(chǎn)品使用了四種精度，一般的精密產(chǎn)品。因此，制造和校正系數(shù)的作用沖床徑向尺寸，高度尺寸及深度尺寸的x值在0.5至0.75的范圍內(nèi)，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到IT７～IT８級，綜合參考，相關(guān)計算具體如下：
型腔凹模尺寸計算：
(一)、型腔徑向尺寸的計算：
LＭ+δz =[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz
LＭ————凹模徑向尺寸（mm）
LS————塑件徑向公稱尺寸（mm）
Scp————塑料的平均收縮率（％）
Δ—————塑件公差值（mm）
δz ————凹模制造公差（mm）
由：LS1=28 mm
又查表知4級精度時塑件公差值
Δ1= 0.24mm
實踐證明：成型零件的制造公差約占塑件總公差的1/3～1/4，因此在確定成型零件工作尺寸公差值時可取塑件公差的1/3～1/4。為了保持較高精度選1/4。
由于：δz= 1/4Δ
得：δz1=1/4×0.24=0.06 mm
則：LＭ1+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz
=[（1+1.75%）×28-3/4×0.24]+0.06
=27.96+0.06 mm
(二)、型腔深度尺寸的計算：
凹模深度尺寸同樣運用平均收縮率法：
HＭ+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+ δz
HＭ————凹模深度尺寸（mm）
δz————凹模深度制造公差（mm）
其余符號同上
由：HS1=9.5 mm
取4級精度時Δ1=0.16 mm
由δz=1/4Δ得：δz1=0.04mm
則：HＭ1+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz
=[（1+1.75%）×9.5-2/3×0.16]+0.04
=14.62 +0.04 mm
型芯凸模尺寸計算：
(一) 型芯徑向尺寸的計算
運用平均收縮率法：
LＭ–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ] –δz
LＭ———— 型芯徑向尺寸（mm）
δz———— 型芯徑向制造公差（mm）
其余符號同上
由：LS1=18mm LS2=22 mm
取4級精度時Δ1=0.2 mm Δ2=0.20 mm
由δz=1/4Δ得：δz1=0.05 mm δz2= 0.05 mm
則：LＭ1–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz
=[（1+1.75%）×18+3/4×0.2]–0.05
=18.25–0.08 mm
LＭ2–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz
=[（1+1.75%）×22+3/4×0.20]–0.05
=22.271–0.05 mm
(二) 型芯高度尺寸的計算
運用平均收縮率法：
HＭ–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz
HＭ————型芯高度尺寸（mm）
δz————型芯高度制造公差（mm）
其余符號同上
由：HＳ1=3.5 mm HＳ1=8 mm
取4級精度時 Δ1=0.14 mm Δ2=0.16 mm
由δz=1/4Δ得：δz1=0.035mm δz2=0.04 mm
則：HＭ1–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz
=[（1+1.75%）×3.5+2/3×0.14]–0.035
=3.61–0.035 mm
HＭ2–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz
=[（1+1.75%）×8+2/3×0.16]–0.04
=8.15–0.04 mm
5. 確定模具類型
5.1 參考方案
方案一：常見的冷流道澆注系統(tǒng)，雙分型面，點澆口設計。
方案二：采用熱流道澆注系統(tǒng)。單分型面，澆口設計。
5.2 方案的確定
方案一：
設計容易，成本低。然而，由于薄的壁厚，形狀復雜，有可能是足夠的不滿發(fā)生。而由于冷料和冷凝材料不僅降低了原材料的使用，同時也大大降低了生產(chǎn)效率，操作復雜，沒有實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，所以這種淘汰計劃。
方案二：
熱流道澆注系統(tǒng)，成本比傳統(tǒng)的冷流道澆注系統(tǒng)更高。然而，由于熱流道系統(tǒng)消除多余的廢物，多余的熱量將消除這些廢物以使模具和縮短成型周期份，固化后成型部件可以及時噴射，其可以通過10％左右提高生產(chǎn)率。并且消除了后續(xù)工序，有利于生產(chǎn)自動化，制件經(jīng)熱流道模具成型后即為成品，無需修剪澆口及回收加工冷澆道等工序，有利于生產(chǎn)自動化，從而提高勞動生產(chǎn)率。
經(jīng)過綜合考慮，采用方案二較好。
5.3型腔數(shù)目的確定
為了模注射機，以提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，保證塑料零件的精度匹配，模具設計合理，由于腔的數(shù)目確定。模腔的數(shù)目確定的主要基于文章，幾何，精密產(chǎn)品，和體的確定的經(jīng)濟效率的投影面積。塑料結(jié)構(gòu)較為復雜，并且處理是比較長，兩邊對稱分布。根據(jù)分析和經(jīng)驗，選邊倒入的中心位置。所以我們選用一模二件。
5.4 熱流道澆口設計
由于本次設計的是熱流道類型的模具。因此我們在設計過程中必定要設計熱流道的系統(tǒng)，熱流道系統(tǒng)包括：分流板，主流道襯套，支撐釘。中心釘?shù)鹊?。所以設計如圖所示：
圖5-1 熱流道系統(tǒng)
6 合模導向機構(gòu)的設計
6.1導柱的設計
在導柱的結(jié)構(gòu)設計，下列要求必須考慮：
（1）導向柱的長度為比一些沖端面更高。無導柱，以便不導致正方向和沖頭到空腔和損害其碰撞。在這里我設計的是把導柱裝在定模那邊。
（2）形狀 兩端是錐形或球形的先導部分指路牌，指路牌因此順利進入導銷孔。
（3）材料 導向柱應該有一個堅硬，耐磨表面，堅韌和難以打破內(nèi)芯，因此，通過滲碳用低碳鋼的?；蛱脊ぞ咪摚═8，T10）淬火硬度HRC50-55后。
（4）配合精度 列式多功能模板7級精度過渡配合。
（5）光潔度 完成與第7部分的要求，除了要選擇導柱應注意模具確定。
加工導柱，導套筒當孔應固定模板，推板，可動臺板一起，進行一次性處理，以確保孔的同心度，然后在模板上的給定軸頸處理。導柱導套的具體結(jié)構(gòu)見圖。
圖6-1 導柱
6.2 導套的設計
1）分類
襯套直線襯套和鉛導套，簡單的直導套結(jié)構(gòu)，易于處理，導套背后有無備份場合簡單的模具;帶頭引導套筒結(jié)構(gòu)是更復雜的，高精度的場合，引線固定孔套管和用于同時處理容易導柱固定孔。您也可以設置直接在模板導向孔，而不是一個單獨的導向套，這種類型的孔加工的簡單，適合小批量生產(chǎn)，精度要求不高的模具。在兩個襯套的設計已經(jīng)使用。
（2）形狀
使導銷插入導向套比較順利，導向套筒輪的前端，最好導向柱孔打開，或以其他方式導柱插入導銷孔未打通，空穴無法逃避的空氣壓力產(chǎn)生，以引導到列引起電阻。
（3）長度
導向套長度應根據(jù)模板的厚度來確定的，它的長度通常大于2-3毫米的厚度小
（4）材料
可用的制造硬化耐磨材料如銅或銅，但其硬度應小于導柱的硬度，從而可以提高摩擦，以防止引導銷導向套筒或小睡。襯套選擇應根據(jù)模板材料T8A的厚度來確定，很難HRC50?55，或20滲碳鋼0.5?0.8厚，硬化到HRC56?60導套固定部和滑動導向部的表面粗糙度一般為Ra0.8μm。
（5）導套的選擇
襯套選擇應根據(jù)模板的厚度和每一個上述因素來確定，在設計過在板，固定臺板和可動臺板的轉(zhuǎn)輪和各板設置一個頂針導向套，導向套可以分為典型線性導套合引線導向套，簡單的直引導套筒結(jié)構(gòu)，易于加工，對導套的后面或沒有背襯的場合簡單裸片，引線引導套筒結(jié)構(gòu)是更復雜的，高精度的場合，由于導套配合導柱使用其具體結(jié)構(gòu)與布局如圖所示：
圖6-2導套
7 脫模結(jié)構(gòu)的設計
模具由螺紋型芯、動模、定模、傳動機構(gòu)所構(gòu)成，通過注塑機注塑成型。在脫芯時，根據(jù)產(chǎn)品的形狀要求，產(chǎn)品屬于罩殼形，且由于制品本身的螺紋較深且材料彈性不高，所以設制自動抽芯機構(gòu)。根據(jù)設計手冊選用[7]
螺紋型芯不后退式：螺紋型芯不作后退運動，而只做旋動。轉(zhuǎn)移到外輪廓塑料塞子，慢慢退出空腔。
本次設計中采用液壓缸（氣缸)做動力源可以方便地完成模內(nèi)脫螺紋工作，而且脫模位置不受模具打開位置的限制。如圖為液壓缸脫螺紋機構(gòu)。開模后，液壓缸5的活塞桿推動齒條4，通過齒紋1、3的傳動使螺紋型芯2按旋出方向旋轉(zhuǎn)，從而脫出塑件。塑料零件依靠旋轉(zhuǎn)停止?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料。
圖7-1 脫螺紋機構(gòu)
8 排氣系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計
8.1排氣系統(tǒng)
當熔融塑料時，會產(chǎn)生氣體，所以當填充腔和澆口系統(tǒng)時，如果在一個干凈的空腔可以形成對塑料部件，關(guān)節(jié)氣泡不除去在塑料中的空氣，表面輪廓不清和充填缺陷如缺乏的材料。另一方面反向加壓氣體填充壓力和降低的速度，也可能會導致塑料部件碳化或燃燒。排氣可以是在注射模制排氣四種方式：
（1） 利用配合間隙排氣；
（2） 在分型開放式排氣口的凹槽；
（3） 利用排氣守排氣；
（4） 強制性排氣；
該模具是采用利用配合間隙排氣。差距約為0.03?0.05毫米。它常用于中小型簡易模具使用。
8.2溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計
目的冷卻裝置，主要是為了防止塑料件變形而發(fā)生的釋放，縮短周期時間，提高塑件的質(zhì)量。一般型腔，型芯和冷卻水的其他部分設置合理，通過調(diào)節(jié)冷卻水的流速和溫度控制方式的流程。
冷卻水孔開孔的原則：
（1）冷卻水孔應該盡可能的數(shù)目，直徑應盡可能大；
（2） 每個冷卻水孔到腔表面應相等的距離，通常為0?為15mm的范圍內(nèi)維持，該冷卻是不從低效率容易甚至太近，太遠。水孔直徑一般保持在8~12mm。
（3）當水通過該孔插入，插入套管以防止泄漏。
（4）冷卻回路通常不應設在空腔塑料焊接的地方，以便不影響塑料部件的強度。
（5）管接頭應在不影響側(cè)的操作來提供
該注塑模的冷卻系統(tǒng)設計為直運水，具體分布方式見總裝圖。
圖8-1 運水系統(tǒng)
9 繪制裝配圖及零件明細表
模具的整體設計是設計的主題，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，標準化已接近設計主題，可以從市場上購買相應的主題。包括固定的標準幽靈船模板，動態(tài)模板，墊片，頂桿固定板，頂板，導柱，導套，復位桿等等。有12個標準模具結(jié)構(gòu)，15876種規(guī)格。在這種設計中，柵極套，導柱，導套筒，千斤頂，水龍頭標準件可以購買。總裝圖如圖所示
圖9-1 總裝圖
模具零件的材料選定 大部分零件材料為45 具體的材料明細表如下圖所示：
圖9-2 材料明細表
10注射機的校核
10.1 注射量的校核
根據(jù)《模具設計與制造簡明手冊》可知：體積注塑應小于注射機的容量，檢查其公式如下公式：
0.8=0.8250=200
式中：——塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和
——注射機的注射量（）
0.8——最大注射量的利用系數(shù)
經(jīng)估計算得：V≈5.3cm3
所以=5.3cm3<200 故合格
10.2 鎖模力的校核
由
查《模具設計指導》表6-5塑料成型時的注射壓力=30~50Mp
pF
式中 p——塑料成型時型腔壓力 塑料的型腔壓力p=50Mpa
F——澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（）
在投影區(qū)域的分型面的空腔與流道系統(tǒng)F=（3.14×142×2）=1231
pF=501231≈61.55KN
因為=1800KN> pF=61.55KN 故合格
10.3校核注射機安裝模具部分的尺寸
噴嘴尺寸：噴嘴尺寸與澆口套相適應，澆口套是根據(jù)噴嘴尺寸來設計的；
定位環(huán)尺寸：定位環(huán)高度10mm，直徑100mm（與定位孔相配合）；
模具厚度：Hmin=200mm
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