瓶蓋注塑模設計(PROE)[抽芯]-模具畢業(yè)論文

1 目 錄 第 1 章 緒 論 1 1 注射成形基本過程 3 1 2 注射模的基本結構 3第 2 章 瓶蓋的造型設計 4 2.1 瓶蓋的選料及其性能 4 2.2 瓶蓋注射成型工藝過程 4 2.3 瓶蓋的結構分析 5 2.4 瓶蓋造型設計過程 6 第 3 章 注射機的選擇 10 3.1 注射機規(guī)格 10 3.2 注射機的校核 11 3.2.1 注射機注射容量校核 11 3.2.2 注射機鎖模力校核 11 3.2.3 注射機注射壓力校核 12 3.2.4 注射機模具厚度校核 12 3.2.5 注射機最大開模行程校核 12 第 4 章 成型零件與澆注系統(tǒng)的設計 13 4.1 凹、凸模成型零件的設計 13 4.1.1 加載參照模型 13 4.1.2 成型零件設計 14 4.2 澆注系統(tǒng)設計 19 4.2.1 主澆道的設計 19 4.2.2 分澆道的設計 19 4.2.3 澆口及冷料穴設計 20 4.2.4 鑄模和開模 22 4. 3 冷卻系統(tǒng)設計 23 4.3.1 凹、凸模冷卻系統(tǒng)設計 23 第 5 章 模具零件設計 24 5.1 推出系統(tǒng)設計 24 5.2 確定模架 25 5.3 模架各裝配零件設計 27 5.3.1 導向零件設計 27 5.3.2 澆注系統(tǒng)零件設計 29 5.3.3 推出機構零件 29 2 5.3.4 定位圈 30 5.3.5 其他零件 31 第 6 章 模具的裝配和調試 32 6.1 模具的裝配 32 6.2 模具的調試 32 結束語 36 參考文獻 37 附錄一 圖紙 38 附錄二 外文翻譯 42 3 第 1 章 緒 論 1.1 注射成形基本過程 注射成形是現(xiàn)在成形熱塑性塑件的主要方法，因此應用范圍很廣。所使用的成形機稱為注射機。 注射成形是把塑料原料（一般為經(jīng)過造粒、染色、加入添加劑等處 理后的顆粒料）放入料筒中，經(jīng)過加熱融化，使之成為高粘度的流體 稱為“溶體”，容柱塞或螺桿作為加壓工具，使溶體通過噴嘴以較高的壓力（約為 2580Mpa）注入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。 注射成形的全過程可以分為： （ 1） 塑化過程 現(xiàn)代的注射機基本上是采用螺桿式的塑化設備。塑料原料（稱為“物料”）自送料斗以定容方式送入料筒。通過料筒外的電加熱和料筒內的螺桿旋轉的摩擦熱使物料熔化，達到一定的溫度后即開始注射。注射動作是由螺桿的推進完成的。 (2) 充模過程 熔體自注射機的噴嘴噴出后 ，進入模具的形腔，把形腔內的空氣排除，并充滿形腔，然后升壓到一定的壓力，使熔體的密度增加，充實形腔的各部位。 (3) 冷卻凝固過程 熱塑性塑料的注射成形過程是熱交換的過程。即： 塑化 注射充模 固化成形 加熱 （理論上絕熱） 散熱 熱交換效果的優(yōu)劣，覺得塑件的質量 外表面質量和內在的質量。因此，模具設計對熱交換也要做充分的考慮?，F(xiàn)代的設計方法中也采用了計算機。 (4) 脫模過程 塑件在型腔內固化后，必須用機械的方式把它從 形腔中取出。這個動作要由“脫模機構”來完成。不合理的脫模機構對塑件的質量有很大的影響；但塑件的幾何形狀是千變萬化的，所以必然采用最有效的和最適當?shù)拿撃７绞健?由（ 1）到（ 4）形成了一個循環(huán)。每一次循環(huán)，就完成一次成形 一個乃至數(shù)十個塑件。 1.2 注射模的基本結構 注射模的基本結構依使用的目的而不同，大致上可以作如下的分類： 單腔二板式結構 二板式結構 4 多腔二板式結構 普通模具 單腔三板式結構 三板式結構 多腔三板式結構 滑動型心式結構 瓣合式結構 特殊模具 脫螺紋結構 多層結構 第 2 章 瓶蓋造型設計 5 6 7 8 2.1 瓶蓋的選料及其性能 選用 PS 作為瓶蓋的材料。 （ 1） PS 的 典型應用范圍 : 產(chǎn)品包裝，家庭用品（餐具、托盤等），電氣（透明容器、光源散射器、絕緣薄膜等）。 （ 2） 注塑模工藝條件 : 干燥處理：除非儲存不當，通常不需要干燥處理。如果需要干燥，建議干燥條件為 80 、 23 小時。 熔化溫度： 180280 。對于阻燃型材料其上限為 250 。 模具溫度： 4050 。 注射壓力： 200600bar。 注射速度：建議使用快速的注射速度。 流道和澆口 ：可以使用所有常規(guī)類型的澆口。 （ 3） 化學和物理特性 : 大多數(shù)商業(yè)用的 PS都是透明的、非晶體材料。 PS 具有非常好的幾何穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光學透過特性、電絕緣特性以及很微小的吸濕傾向。它能夠抵抗水、稀釋的無機酸，但能夠被強氧化酸如濃硫酸所腐蝕，并且能夠在一些有機溶劑中膨脹變形。 典型的收縮率在 0.40.7%之間。 2.2 瓶蓋注射成型工藝過程 瓶蓋注射成形工藝過程如下 ： 注射裝置準備裝料 預烘干 裝入料斗 預塑化 注射裝置準備注射 清理嵌件、預熱 清理模具、涂脫模劑 放入嵌件 合模 注射 保壓 脫模 冷卻 塑件送下工序 注射成形工藝參數(shù)見表 2-1。 表 2-1 9 注射機類型 預熱和干燥 料筒溫度（） 噴嘴溫度（） 溫度（） 時間（ h） 后段 中段 前段 螺桿式 80 95 4 5 150 170 165 180 180 200 170 180 模具溫度（） 注射壓力（ Mpa） 成形時間（ s） 50 80 60 100 高壓時間 保壓時間 冷卻時間 成形時間 0 5 15 30 15 30 40 70 螺桿轉速（ r/min） 后 處 理 方 法 溫度（） 時間（ h） 30 60 紅外線燈、烘箱 70 2 4 2.3 瓶蓋的結構分析 下面確定瓶蓋的各項技術參數(shù)： 1）尺寸大小和精度 瓶蓋壁厚的厚度不宜過大或過小。如果壁厚太小，則瓶蓋的強度、剛度不夠，同時給制造帶來困難。 如果壁厚太大，不僅造成材料浪費，而且容易產(chǎn)生氣泡、縮孔等缺陷，同時因冷卻時間過長而降低生產(chǎn)率，所以瓶蓋壁厚取 1mm。 塑件的尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動和模具制造誤差，由于我們要設計的零件的工作環(huán)境對精度要求不高，加之選用的塑料 PS 推薦精度等級為 3、 4、 5 級，所以只要求瓶蓋能與其它零件能正常裝配即可，因此瓶蓋選用 4 級精度。 2）壁厚和圓角 塑件壁厚力求各處均勻，以免產(chǎn)生不均勻收縮等成形缺陷。塑件轉角處一般采用圓角過渡，其半徑為塑件壁厚的 1/3 以上，最小不宜小于0.5mm。 3）加強肋 為了保證瓶蓋的 強度和剛度而不使瓶蓋的壁厚過大，在瓶蓋的適當位置設置了加強肋。 4）孔 嚴格意義上講塑件上的通孔和盲孔通常用單獨型芯或分段型芯來成形，對于易彎曲變形的型芯，須附設支承住。但是本次設計中，考慮到生產(chǎn)成本的盡量縮小，該空孔的高度不高，以及我們需要的孔在工藝上要求不高，我們采用分型面直接成形法。 2.4 瓶蓋造型設計過程 在設計瓶蓋之前，首先看看所需要設計的瓶蓋的具體形狀，以便在接下來的設計中能快速、準確的設計出瓶蓋。需要設計的瓶蓋的具體形狀如圖 2-1所示： 10 圖 2-1 有了這個大概的形狀圖，下面開始設計零件了。 1、 打開 Pro/e，新建 -零件 實體，并命名點確定， Pro/e 進入繪制零件狀態(tài)，模型樹和繪圖界面如圖 2-2 所示： 圖 2-2 2、建立左端面的拉伸特征。繪制如圖 2-3 所示的截面，完成拉伸命令，即可得到左端面的圖形，如圖 2-4 所示。 11 圖 2-3 圖 2-4 3、 建立拉伸特征。繪制截面，拉伸后完成后零件如圖 2-5 所示： 12 圖 2-5 4、 利用拉伸切除命令，如圖 2-6所示： 13 圖 2-6 5、至此，瓶蓋的主體已經(jīng)設計完畢， 6、進行適當?shù)膱A角處理，使得瓶蓋更加光順、漂亮。零件完成后如圖 2-7所示： 圖 2-7 14 第 3 章 注射機的選擇 3.1 注射機規(guī)格 注射機是熱塑性塑料和部分熱固性塑料注射成形的主要設備，我們選擇注射機型號為 XS-Z-60,它的技術規(guī)格如表 3-1 所示。 表 3-1 型號 螺桿直徑（ mm） 注射容量（ cm3） 注射壓力（ Mpa） 鎖模力 (kN) XS-Z-60 38 500 122 500 最大注射面積 （ cm3） 模板行程（ mm） 定位孔直徑（ mm） 130 180 06.00150 模具厚度 （ mm） 噴嘴 頂出 兩側 中心孔徑（ mm） 最大 最小 球半徑（ mm） 孔半徑（ mm） 孔徑（ mm） 孔距（ mm） 200 70 12 4 22 230 50 3.2 注射機的校核 3.2.1 注射機注射容量校核 塑件成形所需的注射總量應小于所選注射機的注射容量。注射容量以容積（ cm3） 表示時，塑件體積（包括澆注系統(tǒng)）應小于注射機的注射容量，其關系按 3-1式校核 V 件 0.8V 注 （ 3-1） 式中 V 件 塑件與澆注系統(tǒng)的體積（ cm3） ； V 注 注射機注射容量（ cm3） ； 0.8 最大注射容量利用系數(shù)。 在這個設計中， V 件 = 29 cm3 15 V 注 =60cm3 290.8*60=48 所以注射機注射容量完全滿足要求。 3.2.2 注射機鎖模力校核 模具所需的最大鎖模力應小于或等于注射機的額定鎖模力，其關系按 3-2式校核 p 腔 FP 鎖 （ 3-2） 式中 p 腔 模具型腔壓力，一般取 40 50Mpa； F 塑件與澆注 系統(tǒng)分型面上的投影面積（ mm2） ； P 鎖 注射機額定鎖模力（ N）。 在這個設計中 p 腔 = 40 Mpa F = 10734.2mm2 P 鎖 = 500 kN p 腔 F = 40 10 6 10734. 2 10 -6 = 429.368 (kN) 500(kN) 所以注射機的鎖模力也滿足要求。 3.2.3 注射機注射壓力校核 塑件所需的注射壓力應小于或等于注射機的額定注射壓力，其關系按 3-3式校核 p 成 P 注 （ 3-3） 式中 p 成 塑件成形所需的注射壓力（ Mpa） ； P 注 所選注射機的額定注射壓力 (Mpa)。 在這個設計中 p 成 = 80 Mpa P 注 = 122Mpa 顯然， 80 122Mpa，因此注射壓力也滿要求。 3.2.4 注射機模具厚度校核 模具閉合時的厚度應在注射機動、定模板的最大閉合高度和最小閉合高度之 16 間，其關系按 3-4式校核 H 最小 H 模 H 最大 （ 3-4） 式中 H 最小 注射機所允許的最小模具厚度（ mm） ； H 模 模具閉合厚度（ mm） ； H 最大 注射機所允許的最大模具厚度（ mm） 。 在這個設計中 H 最小 =70 mm H 模 = 80 mm H 最大 = 200 mm 顯然， 7080200 所以注射機模具厚度也滿足要求。 3.2.5 注射機最大開模行程校核 塑件所需的開模距應小于注射機的最大開模行程。對在液壓機械聯(lián)合鎖模的立式、臥式注射機上使用的一般澆口模具，關系按 3-5 式校核 H1 + H2 + 5 10mm s （ 3-5） 式中 H1 脫模距離 (推出距離 )（ mm） ； H2 塑件高度（包括澆注系統(tǒng)）（ mm） ； S 注射機模板行程（ mm） 。 在這個設計中 H1 = 25 mm H2 = 11mm S = 180mm H1 + H2 + 10 = 25 + 11 +10 = 46 mm 46 180 因此，注射機模板行程也滿足要 求。 第 4 章 成型零件與澆注系統(tǒng)的設計 4.1 凹、凸模成型零件的設計 設計中，利用 Pro/enginner 系統(tǒng)的制造組塊（ mfg）建立好分型面后自動創(chuàng)建凹、凸模來設計凹凸成型模具。 17 4.1.1加載參照模型 1） 新建文件 執(zhí)行 文件 /新建 命令，在新建對話框類型欄中選擇 制造 ，子類型中選擇模具型腔 ，取消 使用缺省模板 的勾選，單擊 確定 按鈕，進入 新文件選項 對話框，在 模板 欄內選擇 mms_mfg_mold,這是一個公制的模具設計模塊，單擊確定 按鈕。 2） 定位參照零件 執(zhí)行菜單管理器中的 模具 /模具型腔 /定位參照零件 命令，系統(tǒng)將同時彈出布局 對話框和 打開 對話框，在 打開 對話框中選取瓶蓋零件作為模具的參照零件，單擊 打開 按鈕。在 創(chuàng)建參照模型 對話框中，輸入?yún)⒄漳Ｐ偷拿Q，單擊 確定 按鈕。在 布局 對話框中，單擊 參照模型起點與定向 欄內的 按鈕，單擊 確定 按鈕。 注意：在這個過程中，必須使得 PULL DIRECTION 雙箭頭方向（開模方向）與參照模型的 Z 軸方向一致，如果不一致，則執(zhí)行菜單管理器中的 坐標系統(tǒng)類型 /動態(tài) 命令進行調整。 3） 模型布局 本設計采用一模 8件的布局方式將參照模型分布好。在 布局 對話框中將參數(shù)設置好，單擊 預覽 按鈕，如圖 4-1 所示。 18 圖 4-1 預覽無誤后，在 布局 對話框中單擊 確定 按鈕。 4） 保存文件。 4.1.2成型零件設計 成型零件在此主要是指型心（ Core） 和型腔 (Cavity),型心和型腔圍合而成的空腔即是塑料制件的體積。成型零件的設計是模具設計的關鍵步驟，其設計的難易程度取決于塑料 產(chǎn)品的結構形式和復雜程度，有較簡單的也有非常復雜的。 本瓶蓋成型零件的設計過程是：先制作一個完全能包容塑料制件的毛胚工件（ Workpiece） ，在根據(jù)制件的結構設計模型分模面，以分型面將毛胚工件分割成兩塊材料，最后將這兩塊材料提取出來形成型心和型腔。 1） 應用收縮 塑料制件從熱模具中取出并冷卻至室溫后，其尺寸會發(fā)生縮減，為了補償這種變化，故在要在參照模型上增加一個收縮量，收縮量等于收縮率乘以尺寸。 單擊菜單管理器中的 模具 /收縮 命令，系統(tǒng)將提示選擇對象，在圖中任選一個水瓶蓋參照模型。接著，依次單擊菜單管理器中 收縮 /按尺寸 /設置復位 /所有尺寸 ，在彈出的文本框內輸入收縮率的值： 0.005，單擊確定 19 2） 增加毛胚工件 毛胚工件 Workpiece，它是一個能夠完全包容參照模型的組件，通過分型面等特征可以將其分割成型心或型腔等成型零件。依次單擊菜單管理器中的模具 /模具型腔 /創(chuàng)建 /工件 /手動 命令，繪制截面拉伸后得如圖 4-2所示工件： 20 圖 4-2 3） 設計分型面 設計塑料成型模具時，分型面的設計是一個重要的設計內容，分型面選擇合理，模具結構簡單，塑件容易成型，并且塑件質量高。如果分型面選擇不合理，模具 結構變得復雜，塑件成型困難，并且塑件質量差。 分型面的形狀 主要有平面、斜面、階梯面、曲面等。 選擇分型面的一般原則 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、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應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則： 1)為了便于塑件起模，分型面一般使塑件在開模時留在下?；騽幽Ｉ?，且分型面應選在塑件外形的最大輪廓處。 2)選擇分型面時，應盡量只采用一個與開模方向垂直的分型面，并盡量避免側向抽芯與側向分型。 3)對于有同軸度要求的塑件，模具設計時應將有同軸度要求的部分設計在同一模板內。 4)分型面的選擇應有利于防止溢料。當塑件在分型面上的投影面積接近于注射機的最大面積時，就有可能產(chǎn)生溢料。 5)分型面的選擇應有利于排氣。為此，一般分型面應與熔體流動的末端重合。 對于高度較高的塑件，其外觀無嚴格要求時，可將分型面選擇在中間。此外，選擇分型面是還應考慮到塑件的精度、塑件的外觀質量要求、模具加工難易程度等因素。 分型面的形式參 見模具設計與制造簡明手冊圖 2-40，其選擇示例見模具設計與制造簡明手冊表 2-47。 執(zhí)行分型面創(chuàng)建中的復制、拉伸、平整等命令后得到分型面。分型面創(chuàng)建完成后，如圖 4-3所示： 21 圖 4-3 分型面設計好后，在經(jīng)過分割體積塊、抽取模具元件兩道工序后，凸模和凹模都已經(jīng)設計好了。分別如圖 4-4和 4-5所示： 22 圖 4-4 圖 4-5 4.2 澆注系統(tǒng)設計 注射模的普通澆注系統(tǒng)由主澆道、分澆道、澆口、冷料穴四部分組成。 主澆道：從注射機的噴嘴與模具接觸的 部分到分澆道為止的一段流道。 分澆道：從主澆道的 末端到澆口為止的一段流道。 澆口：從分流道的末端到模具型腔為止的一段狹窄的澆道。 冷料穴：一般設在主澆道的對面，有時也設在分澆道的末端。 4.2.1 主澆道的設計 主澆道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道小端尺寸為直徑為 5mm。主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式，俗稱澆口套，以便有效的選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理。本設計中澆口套由于與定位圈有配合需求，而且注射機噴嘴球半徑 12，遵循注射機球半徑小于等于澆口套球半徑的國標要求，澆口套的規(guī)格有 S15， S20 23 等幾種。由于注射機的噴嘴半徑為 S12，所以為澆口套取 S15。 主流道澆口套固定配合見圖 4-6 所示。 圖 4-6 4.2.2分澆道的設計 在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應設置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設計應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小， 能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。分流道的設計應盡量使比面積小，熱量損失少，摩擦阻力小。常用分流道的截面形狀及尺寸參見模具設計與制造簡明手冊表 2-49。在考慮分流道設計時，由于其水平高度已經(jīng)被主流道位置確定，因此，我們只要設計分流道的布置形式和截面形狀即可?？紤]到圓形截面的分流道在注射過程中對塑料流動的阻力最小，流動效率最高，因此我們選用圓形截面的分流道，直徑為 3mm。由于我們所設計的模具是一腔八穴的形式，因此在主澆道分流后，設計了八根分澆道。這樣設計的優(yōu)點是塑料在填充過程中較均勻和平穩(wěn)，避免出現(xiàn)冷隔現(xiàn) 象，有利于保證成形零件的成形質量。 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 1.6 m 左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。 24 4.2.3 澆口及冷料穴設計 1、澆口是分流道與型腔的連接通道，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分。當熔融的塑料流通過澆口時，流速加快，同時，由于摩擦作用，塑料流的溫度升高、粘度降低 ，流動性提高，有利于充滿型腔。所以，澆口的表面粗糙度 Ra 值不大于 0.4um。澆口的大小對塑件是否成型和成型后的質量有很大的關系。澆口位置的選擇有以下幾個原則： 1）澆口設置在正對著型腔壁或粗大型心的地方，使高速料流直接沖擊在型腔壁或型心壁上，從而改變流向，降低流速，平穩(wěn)的充滿型腔，可避免溶體破裂現(xiàn)象，消除塑件明顯的溶接痕。 2）澆口的位置應開設在塑件截面最厚處，以利于熔體填充材料。 3）澆口的位置應使熔體流程最短，流向變化最小，能量損失最小。 4）澆口的位置應有利于型腔內氣體的排出。 5）避免塑件產(chǎn)生熔接痕 。 6）防止料流將型心或嵌件擠壓變形。 7）澆口位置應盡量避免由于高分子定向作用產(chǎn)生的不利影響，利用高分子定向作用產(chǎn)生的有利影響。 根據(jù)以上一些原則，本設計采用側澆口（如圖 4-7 所示），側澆口又稱邊緣澆口，國外稱之為標準澆口。側澆口一般開設在分型面上，塑料熔體于型腔的側面充模，其截面形狀多為矩形狹縫，調整其截面的厚度和寬度可以調節(jié)熔體充模時的剪切速率及澆口封閉時間。這種澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且對 各種塑料的成型適應性均較強；但有澆口痕跡存在，會形成熔接痕、縮孔、氣孔等塑件缺陷，且注射壓力損失大，對深型腔塑件排氣不便。澆口的各類形式和尺寸參見模具設計與制造簡明手冊中表2-50 2-60。 25 圖 4-7 2、冷料穴 在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主澆道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內約 10 25mm 的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料 進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。 冷料穴的形狀見模具設計與制造簡明手冊中表 2-62。冷料穴一般開設在主流道對面的動模板上（也即塑料流動的轉向處），其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的 1 1.5 倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積，冷料穴有六種形式，常用的是端部為 Z 字形和拉料桿的形式，具體要根據(jù)塑料性能合理選用?？紤]到后面采用 Z 形拉料稈，冷料穴選 取相應形式，這種冷料穴常用于熱塑性塑料注射模。 4.2.4鑄模和開模 當型心、型腔和澆注系統(tǒng)都生成后，模具內部就形成了一個完整的流料通道，PRO/E 能夠沿著這個通道將澆注系統(tǒng)和型腔充滿，形成一個獨立的模具元件，這 26 個過程我們稱之為鑄模。鑄模完成后生成的鑄模零件如圖 4-8所示： 圖 4-8 為了能夠看清模具內部結構，并檢查開模時的干涉情況， Pro/E 提供了開模功能。圖 4-9為模具開模后的情況： 圖 4-9 27 4. 3 冷卻系統(tǒng)設計 4.3.1 凹、凸模冷卻系統(tǒng)設計 設置冷卻裝置的目的，主要是防止塑件在脫模 時發(fā)生變形，縮短成形周期及提高塑件質量。凹模的冷卻系統(tǒng)采用開設冷卻水孔的方式，冷卻水孔的開設原則如下： 冷卻水孔的數(shù)量應盡可能多，直徑盡量大。 各冷卻水孔至型腔表面的距離應相等，一般保持在 15 20mm范圍內，距離太近則冷卻不易均勻，太遠則效率低。水孔直徑一般取 812mm?？拙嘧詈脼樗字睆降?5 倍。 水孔通過鑲塊時，防止鑲套管等漏水。 冷卻管路一般不宜設在型腔內塑料熔接的地方，以免影響塑件強度。 水管接頭（冷卻水嘴）應設在不影響操作的一側。 凹模上的冷卻水孔采用直流式，其中深孔為工藝孔，空口處用螺紋密封， 淺孔通過水嘴與水管相連，冷卻冷卻水孔的直徑為 8mm。 凸模的冷卻系統(tǒng)采用直孔隔板示冷卻，如圖 4-10 所示，與分型面垂直的管道和底部的橫向管道形成冷卻回路。 圖 4-10 28 第 5 章 模具零件設計 5.1 推出系統(tǒng)設計 確定推出系統(tǒng)形式，是確定模架選擇的基礎。在此，我們只介紹推桿推出和推件板推出兩種機構，其他推出機構的結構型式參見模具設計與制造簡明手冊中第二章第六節(jié)的內容。 1推桿推出 推桿推出是一種最簡單常用的推出形式。推出元件制造簡便，更換容易，滑動阻力小，推出效果好，其結構型式見模具設計與制造 簡明手冊表 2-78。 推桿設計要點如下： 推桿應設在塑件能承力較大的部位，盡量使推出的塑件受力均勻，但不宜與型芯或鑲件距離過近，以免影響凸、凹模強度。 推桿直徑不宜過細，要有足夠的強度承受推力，一般取 2.512mm。對 3mm 以下的推桿宜用階梯式，即推桿下部增粗。 推桿裝配后不應有軸向竄動，其端面應高出型腔或鑲件平面0.05 0.1mm。推桿固定方式見模具設計與制造簡明手冊圖 2-56。 塑件澆口處盡量不設推桿，以防該處內應力大而碎裂。 推桿的布置應避開冷卻水道和側抽芯，以免推桿和抽芯機構發(fā)生干擾 。如果無法避開側抽芯，則應設置先復位機構 。 推桿和模體的配合間隙不大于所用塑料的溢邊值，常用塑料的溢邊值見模具設計與制造簡明手冊表 2-79。 PS 的溢邊值為 0.04mm。 2推件板推出 推件板推出面積大，推力均勻，模具不必設復位稈。但型芯周邊形狀復雜時，推件板的型孔加工較困難。常用于推出深腔、薄壁和不允許有推桿痕跡的塑件，其結構型式見模具設計與制造簡明手冊表 2-81。 推件板設計要點如下： 推件板須淬硬，在推出過程中不得脫開導柱。 推件板與其他零件的配合一般采 用 H7/f7。 采用有配合斜度的推件板，其配合間隙須小于塑料溢邊值。 基于以上原因，在這個設計中，采用推桿推出的推出機構。推桿形狀如圖5-1 所示 ： 29 圖 5-1 5.2 確定模架 1模架組合形式 注射模模架的組成零件及名稱見模具設計與制造簡明手冊圖 2-67。注射模中小型模架的組合型式見模具設計與制造簡明手冊表 2-95。我們選擇 A2型。 A2型的特點如下： 定模和動模均由兩塊模板組成。 推桿推出塑件 。 根據(jù)產(chǎn)品的外形尺寸（平面投影面積與高度），以及產(chǎn)品本身結構（側向分型滑塊等機構）可以確定鑲件的 外形尺寸，確定好鑲件的大小后，可大致確定模架的 30 大小了。 普通塑料制品模具模架與鑲件大小的選取，可參考下面的數(shù)據(jù)： A-表示鑲件側邊到模板側邊的距離； B-表示定模鑲件底部到定模板底面的距離； C-表示動模鑲件底部到動模板底面的距離 D-表示產(chǎn)品到鑲件側邊的距離； E-表示產(chǎn)品最高點到鑲件底部的距離； H-表示動模承板的厚度（當模架為 A 型時）； X-表示產(chǎn)品的高度。 2模架組合尺寸 注射模中小型模架組合尺寸見模具設計與制造簡明手冊表 2-96。根據(jù)成型零 件大小，我們選擇 250 250 的 A2 型模架，其具體尺寸見表 5-1。 31 表 5-1（ mm） L lT Lt lM lm 定模座板 定模板 250 194 210 128 234 25 40 動模板 支承板 墊塊 動模座板 導柱直徑 復位桿直徑 40 40 63 25 16 8 5.3 模架各裝配零件設計 5.3.1 導向零件設計 注射模導柱標準尺寸見模具設計與制造簡明手冊表 2-111 和 2-112。注射模導套尺寸見模具設計與制造簡明手冊表 2-113 和 2-114。 1導柱設計 在這個設計中，我們選 用帶頭導柱，其尺寸如表 5-2 所示， 表 5-2 d(f7) d1(k6) 0 2.0D 0 1.0S 0 5.1L 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 16 -0.016 -0.034 16 +0.012 +0.001 20 6 112 外形見圖 5-2。 圖 5-2 2導套設計 本設計導套選用帶頭導套。帶頭導套的尺寸見表 5-3，外形見圖 5-3。 表 5-3 d(H7) d1(k6) d2(e7) 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 16 +0.018 0 24 +0.015 +0.002 24 -0.040 -0.061 0 20.0D 20.010.03d 0 10.0s R 0.10.2L 32 28 16 6 1 80 圖 5-3 5.3.2 澆注系統(tǒng)零件設計 1 澆口套設計 注射模澆口套的推薦尺寸見模具設計與制造簡明手冊 表 2-118。我們選用注射模型澆口套。其尺寸見表 5-4，外形見圖 5-4。 表 5-4 d(k6) d2(f8) d3 h R d1 L 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 20 +0.015 +0.002 20 -0.020 -0.053 28 3 15 5 50 圖 5-4 2拉料桿 拉料桿的推薦尺寸見模具設計與制造簡明手冊表 2-119。我們選用型拉料桿，其尺寸見表 5-5。 表 5-5 d(e8) d1(n6) D R L 33 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 6 -0.025 -0.047 10 +0.019 +0.010 10 0.5 120 5.3.3 推出機構零件 1 復位桿 復位桿的推薦尺寸見模具設計與制造簡明手冊表 2-135。我們選用的推件板推桿的外形見圖 5-5，尺寸見表 5-6。 表 5-6 d（ e7） D H L 基本尺寸 極限尺寸 8 -0.013 -0.022 14 5 123 圖 5-5 5.3.4定位圈 1定位圈 、型定位圈推薦尺寸見模具設計與制造簡明手冊表 2-137，型定位圈推薦尺寸見模具設計與制造簡明 手冊表 2-138。我們選用型定位圈，其外形見圖 5-6，尺寸見表 5-7。 表 5-7 d d1 d2 d3 h c H 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 55 -0.20 -0.40 20 +0.033 0 40 7 11 6.5 1 12 34 圖 5-6 5.3.5 其他零件 1水嘴 水嘴的推薦尺寸見模具設計與制造簡明手冊表 2-150。我們選用的水嘴的外形見圖 5-7，尺寸見表 5-8。 表 5-8 高壓膠管直徑 D D1 d2 d3 D B （ l1） L 16 M16 1.5 8 14 17 22 20 20 40 圖 5-7 至此完成模架裝配體中需要的零件模型。 35 第 6 章 模具的裝配和調試 6.1 模具的裝配 模具的裝配過程相對要簡單一些，主要工作就是給每個零件添加約束關系。裝配過程主要還是圍繞凹模和凸模來進行的，將以上設計的模架零件和模具零件添加一定的約束，得到的裝配圖如下： 6.2 模具的調試 試模中所獲得的樣件是對模具整體質量的一個全面反映。以檢驗樣件來修正和驗收模具，是塑料模具這種特殊產(chǎn)品的特殊性。 首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到 完整的樣件。常因一般塑件被粘附于模腔內，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先應當解決的問題。原因分析： 1粘著模腔 36 制品粘著在模腔上，是指塑件在模具開啟后，與設計意圖相反，離開型芯一側，滯留于模腔內，致使脫模機構失效，制品無法取出的一種反?，F(xiàn)象。其主要原因是： （ 1） 注射壓力過高，或者注射保壓壓力過高。 （ 2） 注射保壓和注射高壓時間過長，造成過量充模。 （ 3） 冷卻時間過短，物料未能固化。 （ 4） 模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。 （ 5） 型腔內壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過損傷性沖擊， 增加了脫模阻力。 2粘著模芯 （ 1） 注射壓力和保壓壓力過高或時間過長而造成過量充模，尤其成型芯上有加強筋槽的制品，情況更為明顯。 （ 2） 冷卻時間過長，制件在模芯上收縮量過大。 （ 3） 模腔溫度過高，使制件在設定溫度內不能充分固化。 （ 4） 機筒與噴嘴溫度過高，不利于在設定時間內完成固化。 （ 5） 可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進。 3粘著主流道 （ 1） 閉模時間太短，使主流道物料來不及充分收縮。 （ 2） 料道徑向尺寸相對制品壁厚過大，冷卻時間內無法完成料道物料的固化。 （ 3） 主流道襯 套區(qū)域溫度過高，無冷卻控制，不允許物料充分收縮。 （ 4） 主流道襯套內孔尺寸不當，未達到比噴嘴孔大 0.5 1 。 （ 5） 主流道拉料桿不能正常工作。 一旦發(fā)生上述情況，首先要設法將制品取出模腔（芯），不惜破壞制件，保護模具成型部位不受損傷。仔細查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面要對注射工藝進行合理調整；另一方面要對模具成型部位進行現(xiàn)場修正，直到認為達到要求，方可進行二次注射。 4成型缺陷 當注射成型得到了近乎完整的制件時，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯綜復雜的，一般很難一目了然，要 綜合分析，找出其主要原因來著手修正，逐個排出，逐步改進，方可得到理想的樣件。下面就對度模中常見的成型制品主要缺陷及其改進的措施進行分析。 （ 1） 注射填充不足 所謂填充不足是指在足夠大的壓力、足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現(xiàn)象極為常見。其主要原因有： a. 熔料流動阻力過大 37 這主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動。盡量采用整圓形、梯形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動性能不佳。制品壁厚過薄。 b. 型腔排氣不良 這是極易被忽視的現(xiàn)象，但以是一個十分重要的問題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉角處、深凹處等，必須合理地安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象。 c. 鎖模力不足 因注射時動模稍后退，制品產(chǎn)生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。應調大鎖模力，保證正常制件料量。 （ 2） 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒） 與第一項相反，物料不僅充滿型腔，而且出現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在，其主要原因有： a. 注射過量 b. 鎖模力不足 c. 流動性過好 d. 模具局部配合不佳 e. 模板翹曲變形 （ 3） 制件尺寸不準確 初次試模時，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸與設計要求尺寸相差較大。這時不要輕易修改型腔，應行從注射工藝上找原因。 a. 尺寸變大 注射壓力過高，保壓時間過長，此條件下產(chǎn)生了過量充模，收縮率趨向小值，使制件的實際尺寸偏大；模溫較低，事實上使熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小值。這時要繼續(xù)注射，提高模具溫度、降低注射壓力，縮短保壓時間，制件尺寸可得到改善。 b. 尺寸變小 注射壓力偏低、保壓時間不足，制在冷卻后收縮率偏大，使制件尺寸變 ??；模溫過高，制件從模腔取出時，體積收縮量大，尺寸偏小。此時調整工藝條件即可。通過調整工藝條件，通常只能在極小范圍內使尺寸京華，可以改變制件相互配合的松緊程度，但難以改變公稱尺寸。 對以上出現(xiàn)的缺陷調試時，盡可能先采用改變成形工藝條件，后采用修正模具來消除成形缺陷。以下的內容均從這兩個方面來討論。 熱塑性塑料注射成形件的常見缺陷及消除措施如下。 1. 缺料（注射量不足） 38 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長成形周期；延長保壓時間；調整材料供給；提高熔料溫度；提高模具溫度；供給干燥過的熔料。 模具條件：加大 主流道、分流道和澆口；減小澆口區(qū)面積；加大噴嘴；增加排氣槽；改變澆口位置。 2. 氣孔 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長成形周期；調整材料供給；降低熔料溫度；降低模具溫度。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口；改變冷卻水道位置；改變澆口位置。 3. 溢料飛邊 消除措施如下： 工藝條件：減小注射壓力；縮短保壓時間；降低熔料溫度；增大合模壓力。 模具條件：矯正修理分型面。 4. 著色不均勻 消除措施如下： 工藝條件：縮短保壓時間；降低熔料溫度；提高模具溫度；供給干燥過的物料；物料不得帶有雜質、灰塵。 模具條件：加大 主流道、分流道和澆口；減小澆口區(qū)面積。 5. 翹曲變形 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長成形周期；延長保壓時間；降低熔料溫度；降低模具溫度；使用矯正框架。 模具條件：加大噴嘴；改變冷卻水道位置。 6. 波狀痕跡 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長成形周期；延長保壓時間；調整原料供給；降低熔料溫度；降低模具溫度。 模具條件：加大噴嘴；改變冷卻水道位置。 7. 尺寸不穩(wěn)定 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長成形周期；延長保壓時間；降低熔料溫度；降低模具溫度。 模具條件：加大主流道、分流道和澆 口；減小澆口區(qū)面積；加大噴嘴；改變