礦泉水瓶坯注塑模設計-本科畢業(yè)論文

本科生畢業(yè)設計（論文）（ 2012 屆）設計（論文）題目 作 者 分 院 專 業(yè) 班 級 指導教師（職稱） 論 文 字 數(shù) 論文完成時間 杭州師范大學錢江學院教學部制礦泉水瓶坯注塑模設計機械設計制造及其自動化專業(yè) 機械XXX班XX 指導教師XX 摘要：本課題主要研究礦泉水瓶坯注塑模具設計，具體是以PET材料制成的礦泉水瓶坯為例展開論述。作為礦泉水瓶制作工序中的一個重要環(huán)節(jié)，礦泉水瓶坯的制作也是相當重要。通過對其結構的分析，注塑工藝分析，給出合理的模具設計方案并且完成礦泉水瓶坯的模具設計，同時借助一些專業(yè)的三維軟件輔助結構設計，從而達到產品的設計意圖。本課題的重點和難點在于使用了熱流道這項新技術，對其的了解和具體使用操作有一定的難度。本課題主要使用一些專業(yè)的三維軟件進行優(yōu)化設計，如solidworks，使得設計結果趨于理想狀態(tài)。 關鍵詞：礦泉水瓶坯；注塑；模具；熱流道；Mineral water preform injection mold design Information and Electrical Engineering Academy Mechanical-Class 081 Jie Sun Instructor: Jing Wang Abstract:The main subject of mineral water preform injection mold design, specifically based on the mineral water preforms made of PET material, as a example to start on.As an important part of the mineral water bottles in their manufacturing processes, production of mineral water preforms is also very important.Through the analysis of its structure, the injection molding process, given a reasonable amount of mold design and completion of the mineral water preform mold design, and at the same time with the help of professional 3D software to optimize the structure design to achieve the design intent of the product. Emphasis and difficulty of this subject is the use of hot runner this new technology, it has a certain degree of difficulty of understanding and the specific use of operating.The main subject use professional 3D software to optimize the design, such as solidworks ,making the design result tends to the ideal state. Keywords:Mineral water preforms;injection;mold;hot runner;目 錄1緒論11.1設計背景和設計的意義11.2管件注塑生產流程簡介22產品設計22.1塑料產品材料介紹與選擇22.2設計軟件介紹43產品工藝分析43.1塑件工藝性分析43.2確定注塑成型工藝44注塑機選擇54.1注塑機初選54.2鎖模力校核65注塑模具設計65.1注塑模具簡介65.2成型零件設計75.2.1成型零件應具備的性能75.2.2凹模（型腔）設計75.2.3型芯的設計85.3結構件設計85.3.1模架設計85.3.2定模板和動模板開框設計85.3.3澆口套設計105.3.4其他結構件設計105.4導向定位系統(tǒng)設計105.4.1一般常識105.4.2導柱結構及技術要求115.4.3導套結構及技術要求115.5脫模系統(tǒng)設計115.5.1推桿設計115.5.2推板及頂板設計12 5.6.3滑塊的設計13 5.6.4斜導柱的設計135.6澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及冷卻設計145.6.1澆注系統(tǒng)設計145.6.2排氣設計155.6.3冷卻系統(tǒng)設計165.7模具總裝圖繪制176總結和展望19參考文獻:19致謝2121礦泉水瓶坯注塑模設計機械設計制造及其自動化專業(yè) 機械081班孫杰 指導教師王婧1緒論注塑模是一種可以重復地大批量地生產塑料零件或制品的注塑模是一種可以重復地大批量地生產塑料零件或制品的一種生產工具。這種模具是靠成型零件在裝配后形成的一個或多個型腔，來成型我們所需要的制品形狀。注塑模是所有塑料模具中結構最復雜，設計、制造和加工精度最高，應用最普遍的一種模具。本課題研究的U型管件就是采用這種模具進行批量生產的。1.1設計背景和設計的意義隨著中國當前的經濟形勢的日趨好轉，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產品生產的發(fā)展和質量提高，并能獲得極大的經濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的關于當前國家產業(yè)政策要點的決定中，就把模具技術的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務。 近年來，塑料模具的產量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機的加熱料筒內，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內，塑料在其中固化成型。 并且，礦泉水瓶作為一個日常生活中的必需品，因為在各個生活領域中都能見到各式各樣的礦泉水瓶的身影，而且礦泉水瓶除了可以灌裝礦泉水，同樣可以灌裝其他液體，如可樂，果汁等飲料，也可以盛裝其他非腐蝕性的液體，如各種各樣的油液，溶劑等等。所以，市場對礦泉水瓶的需求量一直是有增無減。作為生產礦泉水瓶的重要原料之一的瓶坯的生產也非常的重要和必要。為了確保礦泉水瓶坯高效高質量的成型，對于其模具的研究改進一直在進行中。要生產出好的瓶坯，必須要有設計合理、制造精良的模具，還需要有何該模具配套的先進的注射設備（注塑機）以及合理的加工工藝。因此人們常將，模具、注塑機以及工藝稱之為注塑過程得以順利進行的三個基本要素。與其他機械行業(yè)相比，模具制造業(yè)主要有以下三個特點：第一，模具不能像其他機械產品那樣可作為基本定型的商品隨時都可以在市場上買到。這是因為每副模具都是針對特定的塑料制品的規(guī)格而產生的，由于塑料制品的形狀、尺寸各異，差距甚大，其模具結構也是大相徑庭，所以模具制造不可能形成批量生產。換句話說，模具是單件生產的。因此，模具的設計、制造成本都較高。第二，因為注塑模具是為產品中的塑料制品而訂制的，作為產品，除質量、價格等因素之外，很重要的一點就是需要盡快地投放市場，所以對于為塑料制品而特殊訂制的模具來說，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一項技術性很強的工作，其加工過程集中了機械制造中的諸多先進技術的部分精華與鉗工技術的手工技巧，因此要求模具工人具有較高的文化技術水平，這種技術工人對模具單件生產方式組織均衡生產來說是非常重要的。對于采用注塑成型加工方法生產塑料制品來說，合理的成型工藝既是三個基本要素中的加工工藝。所謂成型工藝，簡單來說就是將壓力、溫度、時間（速度）三大要素組成最合理的搭配。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要想確立一組最佳的成型條件決非易事，因為影響成型條件的因素很多，除制品的形狀、模具結構、注塑設備、原材料等之外，電壓的波動、環(huán)境溫度的變化對成型都有一定的影響。到目前為止，建立最佳的成型工藝尚無簡便可靠的辦法，大多需要操作者具有很豐富的實踐經驗與耐心，根據(jù)塑料制品在成型過程出現(xiàn)的具體問體認真調查，才能確立一個理想的成型工藝，高效率、高質量地生產出合格的塑料制品。1.2管件注塑生產流程簡介塑料管件包括給水用聚乙烯（PE）管件、燃氣用聚乙烯（PE）管件、無規(guī)共聚聚丙烯（PP-R）管件。各自生產流程基本相同：自動上料原料干燥加熱塑化合模注射保壓冷卻定型開模制品頂出檢驗包裝抽檢產品入庫。對于這一流程中，有相應的工藝要求：1、原料方面，生產的管件所用的原料參考企業(yè)相關規(guī)定。為保證管件質量，每批新原料進廠由質檢部門根據(jù)原料檢驗規(guī)則檢驗原料的熔融指數(shù)、水分含量及熱穩(wěn)定性等指標，各項指標符合標準要求時，方可投入生產。2、成型工藝，包括溫度，正常生產時，根據(jù)原料的加工性能，加工溫度設定范圍應在（160-230）；注塑速度和壓力，管件生產時宜采用“中溫、高壓、低速”，從而保證管件飽滿無氣孔、花紋等缺陷；保壓壓力、冷卻時間。一般保壓壓力應低于注塑壓力，保壓時間的長短以產品外觀飽滿與否為準。在保證產品質量的前提下，應盡量縮短冷卻時間，從而提高產品生產效率。2產品設計2.1塑料產品材料介紹與選擇1、 高分子塑料的分類： 高分子可以劃分為熱固性塑料、彈性體和熱塑性塑料三大類，下面分別介紹：（1）熱固性塑料，熱固性塑料是鏈狀結構有交叉的聚合物，其最終的分子結構是在熱和壓力的作用下通過化學反應形成的。一旦這種反應完成，熱固性塑料就不能通過熱和壓力的進一步作用而變化，也就是說，這種塑料的使用都是一次性的。常見的熱固性塑料有：聚酯（UP）和環(huán)氧樹脂（EP）等。熱固性塑料一般不能通過注塑成型過程來成型，但它可以通過常溫下的化學反應來成型。（2）彈性體（人造橡膠），彈性體是鏈狀結構有一定程度交聯(lián)的高分子。這種塑料在應力作用下很容易變形，并且在應力作用下很容易變形，并且在應力去除后，很快恢復原來的形狀。最常見的就是天然橡膠和人造橡膠。（3）熱塑型塑料，熱塑性塑料由不互相交織在一起的長鏈分子組成。其特點是當溫度超過其軟化溫度時，可以通過注塑來成型，當冷卻到其凝固點一下時，可以成型出需要的形狀來。這個過程在理論上是可以無限制地重復，但事實上，受到塑料老化等穩(wěn)定性的影響。注塑成型常用的熱塑性塑料有：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、ABS、尼龍（PA）等。 根據(jù)分子鏈結構形式和幾何排列順序的不同，高分子材料可以分為結晶性塑料和非結晶性塑料。分子隨機纏繞和交織的塑料為非結晶型塑料。由于分子鏈排列的隨機性，沒有明顯的方向性，塑料在各個方向上表現(xiàn)出的力學性能是相同的，即它們是各向同性的。結晶型塑料具有很規(guī)則的格子狀的分子排列方式，在塑料分子的每個截面上的特定點處，重復出現(xiàn)特定的結構。然而沒有任何一種塑料是完全晶體的。結晶型塑料的透明性很好。成型的透明塑料零件制品在光線下有發(fā)污的感覺。但也有例外，如聚4甲基戊烯是結晶性塑料，但透明。高度晶體化的分子有HDPE,PP,熱固性高分子，尼龍等。表2-1 常用塑料的名稱和代號序號塑料代號俗名性質1PE聚乙烯結晶性2PP聚丙烯結晶性3PA尼龍（聚酰胺）結晶性4POM聚甲醛結晶性5PC聚碳酸酯非結晶性6PS聚苯乙烯非結晶性7ABS非結晶性8PVC聚氯乙烯非結晶性2、 材料選擇本課題研究的是礦泉水瓶坯的注塑，查閱相關的資料和進行上網進行相關的檢索，得到日常生活中使用的礦泉水瓶的材料多為聚對苯二甲酸乙二醇酯（簡稱PET或PETP），其性能與特征如下：PET未干燥前呈透明狀態(tài)，干燥后為乳白色，密度為1.30-1.38g/cm3，無定形玻璃態(tài)，溫度為69，熔點為250-265，制品長期使用溫度為120，吸水率低（約為0.13%），制品成型收縮率大（約為0.7%-1%），燃點高（著火點為480）；制品在熱塑性制品中最強韌，而且在較寬的溫度范圍內有較好的物理力學性能，其薄膜的拉伸強度與鋁膜相當，是PE膜的9倍，但撕裂強度不如PE膜；透明率90%；電絕緣性能優(yōu)良，在高溫高頻下，電性能仍然較好；耐化學性良好，在較高溫度下也能耐高濃度的氫氟酸、磷酸和醋酸等，不耐堿，在熱水中煮沸易水解。PET樹脂的性能參數(shù)見表2-2表2-2 PET樹脂的性能表項目結晶型無定形型項目結晶型無定形型密度/（g/cm）1.33-1.381.2硬度M83R108拉升強度/MPa7550熔融溫度(T)/250-255沖擊強度（缺口）/（KJ/M）45吸水率（%）0.080.2斷裂伸長率（%）50200成型收縮率（%）1.5-2.00.22.2設計軟件介紹本課題設計礦泉水瓶坯注塑模，主要采用solidworks2010軟件進行三維的造型設計，平面圖的繪制主要通過autocad2007軟件進行繪制。3產品工藝分析3.1塑件工藝性分析 圖3-1塑件圖 該塑件為日常生活中常用的礦泉水瓶吹塑之前的瓶坯，管狀透明，塑件的結構形狀如圖3-1所示，詳細的尺寸也已經在圖中標注出。該塑件是一個規(guī)則的圓形殼體，最大高度達到110mm，壁厚薄處為2.5mm，厚處為4mm。3.2確定注塑成型工藝鑒于PET有以下三個特性：1具有優(yōu)良力學性能及化學性能，注射成型可以耐磨。薄膜可用于吹塑成型，透明度高。2PET塑料極易吸水，含水PET塑料在高溫下極易水解。當溫度超過300時，PET便會發(fā)生熱分解。 3PET注射成型溫度范圍較窄，故需要采用熱流道澆注系統(tǒng)來解決這個問題。所以，在查閱相關文獻和資料后，得知PET的成型條件。表3-1 PET成型條件塑料名稱聚對苯二甲酸乙二酯醇料筒溫度后段240-260中段260-280縮寫PET前段260-270注射壓力（MPa）80-120密度（g/cm）1.30-1.38保壓時間（s）20-50比容（ml/g）1冷卻時間（s）20-30收縮率（%）1.2注射時間（s）0-5成型周期（s）50-90噴嘴溫度250-260保壓力（MPa）30-50模具溫度80-90使用注射機類型螺桿式4注塑機選擇 注射模是安裝在注塑機上使用的工藝裝備，因此設計注塑模時應該詳細了解注塑機的技術規(guī)范，才能設計出符合要求的模具。從模具設計角度考慮，需了解注塑機技術規(guī)范的主要項目有：最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、模具安裝尺寸以及開模行程等。4.1注塑機初選 PET為結晶性塑料，故注射系數(shù)取0.85。由solidworks計算得到單個礦泉水瓶坯的體積是23.74cm3。初步打算使用一模十六腔的布局，十六個礦泉水瓶坯加上流道的總體積便可以計算或估算，約為23.7416+50=479.84cm3，479.84/0.85=565cm3，所以所選注塑機的理論注射容量要大于565cm3?？梢圆殚喿⑺苣＞咴O計師速查手冊表14-2，選擇XS-ZY1000/450。該型號注塑機的技術參數(shù)如下表4-1所示：表4-1 XS-ZY350/250技術參數(shù)項目參數(shù)項目參數(shù)螺桿直徑（mm）85頂出行程（mm）190注塑容積（cm30）1000頂出力（kN）95注塑量（g）910定位孔徑（mm）150注塑壓力（MPa）118噴嘴移出量（mm）30注塑速率（g/s）303噴嘴球半徑（mm）18塑化能力（kg/h）125系統(tǒng)壓力（MPa）13.6注塑方式螺桿式電動機功率（kW）64鎖模力（kN）4500加熱功率（kW）16.5（續(xù)表4-1）項目參數(shù)項目參數(shù)開模行程（mm）700外形尺寸（LWH）（m）7.71.82.4拉桿間距（mm)650550機器質量（t）20最大模厚（mm）700最小模厚（mm）300合模方式液壓4.2鎖模力校核高壓塑料熔體填滿型腔時，會產生使模具沿分型面分開的的脹模力，此脹模力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積。脹模力必須小于注塑機額定鎖模壓力；可由下式估算：-型腔壓力（MPa）；p-注射壓力(MPa);k-壓力損耗系數(shù)。根據(jù)經驗，型腔壓力常取20-40MPa。查閱相關的資料得到，取PET的型腔壓力為30MPa，然后可以按下式校核注塑機地額定注射壓力：T注塑機額定鎖模力（KN）A塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的總投影面積（mm3）K安全系數(shù)，通常取1.1-1.2。于是，注塑機的最大成形（投影）面積借助solidworks軟件和估算得到制品的總投影面積=7463.362mm3。所以，故該注塑機符合要求。5注塑模具設計5.1注塑模具簡介塑料注射成性所用的模具稱為注塑模具，注塑模區(qū)別于其它塑料模的特點是，模具先由注射機合模機構閉合緊密，然后由注射機注射裝置將高溫高壓的塑料熔體注入模腔內，經冷卻或固化定型后，開模取出塑件。因此注塑模能一次成形出外形復雜、尺寸精確或帶有嵌件的塑料制件。注塑模按照不同的分類方法可以有多種，表5-1是注塑模具的一般分類：表5-1 注塑模一般分類分類方法模具類型按塑料材料類別分熱塑性塑料注射模，熱固性塑料注射模按模具型腔數(shù)目分單型腔注塑模，多型腔注塑模按模具澆注系統(tǒng)分冷流道模，絕熱流道模，熱流道模，溫流道模 注塑模的結構有注塑機的類型和塑件的結構特點決定。塑件結構由于其使用要求不同而千變萬化，導致模具結構形式的多種多樣。但若把各種類型的模具分析歸納，每副模具可有若干部分組成，而且它們在不同的模具中均起著相同的作用。大體上每副模具有定模和動模組成。動模安裝在注射機的移動工作面板上，定模安裝在注射機的固定工作臺面上，注射時，動模與定模閉合構成模腔和澆注系統(tǒng)。通常要求模具分開后，塑件留在動模一側，且由設置在動模內的推出機構將制件推出，具體來說，根據(jù)模具中各個部件的作用不同，一副模具可以有以下幾個部分組成：成型零部件，澆注系統(tǒng)，導向部件、脫模機構，分型抽芯機構，調溫系統(tǒng)（冷卻系統(tǒng)等），排氣系統(tǒng)，其它零部件（支承、固定、定位、限位零件等）。5.2成型零件設計5.2.1成型零件應具備的性能成型零件系指夠成模具型腔的零件，通常有凹模、型芯、各種成型桿等。由于成型零件直接與高溫高壓熔體接觸，它必須具有一些性能：（1）具有足夠的強度、剛度，以承受塑料熔體的高壓；（2）具有足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨損。通常應進行熱處理，使其硬度達到HRC40以上；（3）對于成型會產生腐蝕性氣體的塑料（如PVC、POM、PF等），還應選擇耐腐蝕的合金鋼或進行鍍鉻處理；（4）材料的拋光性能好，表面應該光滑美觀。表面粗糙度要求應在Ra0.4以下。成形光學用制品的模具，型腔表面應達到鏡面；（5）切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好；（6）熔焊性能要好，便于修理；（7）成型部位須有足夠的尺寸精度。通?？最惲慵葹镠8H10，軸類零件精度為h7h10。5.2.2凹模（型腔）設計凹模用以成形塑件外表面，按其結構不同，可分為六種：整體式凹模、整體嵌入式凹模、局部嵌入式凹模、四壁拼合式凹模。由于本課題成型零件外表面有螺紋狀和凸出部分，見圖5-1零件三維圖。圖5-1零件三維圖 用傳統(tǒng)的凹模進行脫模時會有很多的麻煩之處，故選用瓣合式的哈夫模，如圖5-2所示。具體尺寸結構請參考型套和哈夫絲圈工程圖。 圖5-2 哈夫絲圈圖5.2.3型芯的設計由塑件圖中可以看到，塑件的外表面成型有些復雜，需要使用型套和哈夫絲圈的拼合，才能完成整個凹模的設計，但內表面成型較為簡單，僅需要將型芯做成相應內表面的形狀即可，型芯的加工處理也相應較為簡單方便,如圖5-3，具體結構尺寸請參考型芯工程圖。圖5-3 型芯圖5.3結構件設計結構零件是指模架和用于安裝、定位、導向以及成型時完成各種動作的零件，如定位圈、澆口襯套、推桿板復位彈簧撐柱、推桿等等。 5.3.1模架設計模架目前已經標準化，設計者只需要確定型號即可。模架分為二板模模架、三板模模架、簡化三板模模架、非模架。其中二板模模架的模具結構簡單，成型制品的適應性強，也稱大水口模架，是應用最廣的模架，約占總注塑模的70%。本課題研究的模具在一些小廠已被成產出來，他們的模架采用非標形式。生產模架的公司很多，不同模架成產公司的模架規(guī)格不盡相同。本課題就參考推薦國標GB/T 12555-2006，選用其點澆口模架，并根據(jù)實際情況進行相應的更改，依據(jù)鑲件的尺寸，結合考慮螺釘、導柱、導套的布局，確定定模板和動模板的寬度。參考推薦國標選擇各種尺寸，在個別尺寸上稍作修改，如圖5-4是模架平面圖，具體尺寸結構見總裝圖。 圖5-4 模架平面圖5.3.2定模板和動模板開框設計在定模板和動模板上加工出用于裝配內模鑲件的圓槽或方槽，叫開框。開框有通框和不通框兩種。本課題選的是通框。（1）開框的長、寬尺寸確定長度和寬度基本尺寸等于型套和哈夫絲圈的長度和寬度的基本尺寸，公差配合取H7/m6。（2）開框的深度尺寸確定如果分型面為平面，定模板和動模板上的開框深度分別比內模鑲件的高度尺寸小0.5mm，使鑲件裝配后高出分型面0.5mm，以保證模具在生產時分型面的優(yōu)先接觸。但是在本課題中需要凹模做成通框，故其深度便是120mm。 （3）開框的圓角設計為了提高整體強度，應盡量避免開框內出現(xiàn)尖角。增加圓角對增強側壁剛度有較明顯的幫助，另外也可減少應力集中，防止尖角處開裂，延長模具使用壽命。 （4）斜導柱槽的設計本課題使用了哈夫摸的分型結構，在分開哈夫塊時應用了斜導柱的結構，故在動模板上需要為斜導柱預留其安裝的槽。由于防止斜導柱和槽壁在使用過程中發(fā)生摩擦而導致運動的不平穩(wěn)和損傷導柱，故在設計時在導柱和槽壁之間留下一定的間隙。 （5）臺階設計 本課題在分型時，由于需要對滑塊的分型進行導向作用，故做了導滑條。由于導滑條在實際工作中與定模板接觸，需要在定模板上開一個臺階。定模板結構如圖5-5所示。圖5-5 定模板結構圖動模板結構如圖5-6所示。 圖5-6動模板結構圖5.3.3澆口套設計由于主流道要與高溫熔體及噴嘴接觸和碰撞，所以模具的主流道部分通常設計成可拆卸更換的襯套，簡稱澆注套或澆口套。結合所選注塑機噴嘴尺寸，頂板、定模板厚度及澆口套設計原則，設計結果如圖5-7所示。 圖5-7澆口套 5.3.5其他結構件設計 5.3.5.1 定位圈設計 定位圈又叫法蘭，將模具安裝在注塑機上時，它起初定為作用，保證注塑機噴嘴與模具澆口套同軸。同時定位圈還有壓住澆口套的作用。定位圈的規(guī)格與注塑機有對應關系。一般有100mm，另外還有120mm和150mm規(guī)格。本例選擇150mm，如圖5-8所示。5.4導向定位系統(tǒng)設計圖5-8定位圈在注塑模具中，所用運動的零件都必須得到準確的導向和定位。包括在裝配過程中，為了保證各零件相對位置需要設置定位銷。本節(jié)主要介紹導柱、導套的相關設計。5.4.1一般常識 導柱和導套的配合為間隙配合，為（H7/f6）； 合模時，應保證導向零件先于型芯型腔接觸； 導柱可以安裝在動模一側，也可以安裝在定模一側，但更多的是安裝在動模一側。因為作為成 型零件的主型芯多裝在動模一側，導柱與主型芯安裝在同一側，在合模時可起保護作用。故本可以也把導柱安裝在動模一側。5.4.2導柱結構及技術要求 （1）形狀 導柱前端應倒圓角、半圓形或做成錐臺形，以使導柱能順利裝入導套。導柱表面有多個環(huán)形油槽，用于儲存潤滑油，減少導柱導套表面的摩擦力。 （2）材料 導柱應有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內芯，應此多采用20剛（經表面滲碳淬火處理）或者T8、T10剛（經淬火處理），硬度5055HRC。導柱固定部分的表面粗糙度0.8，導向部分的表面粗糙度為0.4。（3）公差與配合 導柱與固定板的配合為H7/k6，導柱與導套的配合為H7/f6。導柱設計結果如圖5-9所示。圖5-9 導柱5.4.3導套結構及技術要求 （1）形狀 為使導柱順利進入導套，導套的前端應倒圓角。導向孔最好做成通孔，以利于排出孔內的空氣。如果模板較厚，導孔必須做成盲孔時，可在盲孔側面打一排氣孔或在導柱側面磨出排氣槽。 （2）材料 可與導柱相同材料或銅合金等耐磨材料制造導套，但其硬度應略低于導柱硬度，這樣可以減輕磨損。（3）固定形式及配合公差 直導套用H7/r6過盈配合鑲入模板，其它導套一般采用過渡配合H7/m6鑲入模板，導套固定部分粗糙度為0.8，導向部分的表面粗糙度為0.4。圖5-10導套 導套設計結果如圖5-10所示。5.5脫模系統(tǒng)設計在注射動作結束，制品在模具內冷卻成型后，由于體積收縮，對芯子產生包緊力，當其從模具中退出時，就必須克服因抱緊力而產生的摩擦力。本例中使用液壓抽芯的，液壓抽芯力大于脫模力（指將塑件從型芯上脫出時所克服的阻力），只要芯子設有一定的脫模斜度，就能抽出芯子。5.5.1推桿設計為了便于制品能從模具中脫出，需要設計推出機構，采用推桿推動推板，再通過推板推動滑塊沿著斜導柱向旁邊移動來實現(xiàn)哈夫分型的機構。為了推出平穩(wěn)和使推桿受力均勻的要求，故把推桿對稱放置，放置位置具體見裝配圖和動模板零件圖。推桿設計如圖5-11所示。圖5-11 推桿 5.5.2 推板及頂板設計為了固定、支撐和推動推桿，為了推動滑塊使哈夫絲圈已經分型動作，需要設計頂板、推桿固定板和推板。與推桿、滑塊和斜導柱構成推出系統(tǒng)。 頂板如圖5-12所示。 圖5-12頂板 推桿固定板如圖5-13所示。 圖5-13推桿固定板 推板如圖5-14所示。 圖5-14推板 5.5.3 滑塊的設計為了使哈夫絲圈進行分型和復位動作，需要設計滑塊?；瑝K上的斜導孔和斜導柱使用H7/f6的間隙配合。滑塊設計如圖5-15所示。圖5-15滑塊 5.5.4 斜導柱的設計為了使滑塊沿著規(guī)定方向運動，拉動哈夫絲圈完成規(guī)定動作，需要設計斜導柱。 （1） 斜導柱的組合形式 斜導柱的組合形式如裝配圖示。斜導柱和動模板的配合為H7/m6D的過渡配合。斜導柱與滑塊之間使用H7/f6的間隙配合，并把導柱銑成錐形臺，使滑塊的運動更加平穩(wěn)。 （2） 斜導柱的尺寸 斜導柱的尺寸可參考設計手冊。此處預選斜銷直徑d=10mm 。 斜導柱采用T10A，淬硬到HRC5560。 （3） 斜導柱安裝角度 斜導柱的安裝角度與開模所需的力、斜銷所受彎曲力、實際能得到的抽拔力和開模行程等有關。大則抽拔力大，但斜銷所受彎曲力亦大。當抽芯距為一定時，小則使斜銷工作長度和開模行程增大，降低斜銷剛性。因此的確定應兼顧抽芯距和斜銷的剛性。一般取1520，不大于25 。本次設計中： =20。為了校核斜導柱的強度，需要先計算抽芯力，其公式為：式中，F(xiàn)抽芯力，N； A塑件型芯的面積，； P塑件對型芯單位面積上的包緊力。一般情況下，模外冷卻的塑件，p取（2.43.9）Pa； 模內冷卻的塑件，p?。?.81.2）Pa； 塑件對鋼的摩擦因數(shù)，一般為0.10.3.； 脫模斜度，（）。計算得到F=998.72N。然后，根據(jù)斜導柱直徑計算公式計算斜導柱的直徑，公式為：式中，d斜導柱直徑，mm； F抽芯力，N； 斜導柱彎曲力臂； 斜導柱所用材料的許用彎曲應力，一般碳鋼取3Pa； 斜導柱的傾斜角，（）。計算得到d=8.24mm。其結果小于預選的直徑，所以直徑d=10mm。斜導柱設計如圖5-16所示。圖5-16 斜導柱5.6澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及冷卻設計5.6.1澆注系統(tǒng)設計 模具澆注系統(tǒng)的作用是讓高溫熔體在高壓下高速進入模具型腔，實現(xiàn)型腔填充。澆注系統(tǒng)設計時應遵循如下規(guī)則： （1）保證制品的外觀質量 任何澆口都會在制品表面留下痕跡，從而影響其表面質量。為了不影響產品外觀，應盡量將澆口設置在制品隱蔽部位。若無法做到，則應使?jié)部谌菀浊谐?，切除后在制品上留下的痕跡最小。 （2）保證制品的內部質量 澆口的形式和數(shù)量要選擇合理，保證塑料熔體順序填充型腔，減少壓力與熱量損失，使制品內部組織細密；澆注系統(tǒng)設計時應防止制品出現(xiàn)填充不足、縮痕、飛邊、熔接痕位置不理想、殘預應力等缺陷；澆注系統(tǒng)應能收集溫度較低的冷料，防止其進入型腔，影響制品質量；澆注系統(tǒng)應能順利地引導熔融塑料填充型腔各個角落，使型腔內氣體能順利排出，避免制品內形成氣泡；盡量采用平衡式布置。 （3）阻力最小 流道設計要盡量短，并盡量減少彎折，流道截面積要盡量合理，宜小不宜大。 （4）不影響自動化生產 若模具要采用自動化生產，則澆注系統(tǒng)凝料應能自動脫落。本例選用PET材料。PET塑料是一種具有明顯熔點的結晶型聚合物。其成型溫度在265295之間，所以PET塑料注射成型溫度范圍較窄。如果一模多腔采用普通的澆注系統(tǒng)，PET熔料的流動性大大下降，甚至凝固。所以PET瓶坯多型腔注射模需采用熱流道模成型。5.6.1.1熱流道板設計按照正常的熱流道板設計步驟，需要對PET的表面粘度和剪切速率關系進行公式化擬合，簡歷數(shù)學模型來求得較為合理的熱流道直徑。但由于其計算量較大，故本次課題的設計在選取熱流道板的直徑根據(jù)經驗法選取。在查閱先關資料和手冊，并根據(jù)實際工作過程，主流道小端直徑為4.2mm，主流道錐度選取為3，分流道直徑選為8mm，澆口直徑取4mm。熱流道板的結構如圖5-17所示。圖5-17 熱流道板5.6.1.2熱流道板加熱方式本課題設計的熱流道板采用的是加熱棒式。電熱棒安裝比較方便，加熱時加熱棒與熱流道板孔之間有合理的間隙，一般為0.20.3mm。間隙過大，會造成加熱效率低；間隙過小則會使加熱棒取出困難。本模具采用4根加熱棒對熱流道板進行加熱。并根據(jù)經驗公式P=qm和進行效率校核，4根加熱棒符合模具的加熱需求。5.6.2排氣設計 注塑模屬于型腔模，型腔內有大量空氣，熔體快速進入型腔時，需要將這些空氣及時排除。另外，當熔體在型腔內成型固化后開模時，制品和型腔壁之間會產生真空，空氣必須及時進入。注塑模中將氣體排除和引進的結構統(tǒng)稱為排氣系統(tǒng)。 對于輕度排氣不良的模具往往可以在試模后進行補救，如在填充不良的區(qū)域，或制品灼傷的部開設排氣槽。嚴重困氣的模具，即使增加排氣鑲件有時也無濟于事。大型制品的排氣系統(tǒng)如果在設計階段被忽視，在試模后將很難補救。本例制品較小主要是通過分型面進行排氣，在分型面上開設排氣槽。排氣槽開在澆口對面。抽芯過程中，也需要有引氣，在芯子固定板上開設排氣槽。注意排氣槽的深度應小于PET材料的溢邊值（即排氣槽只允許氣體排出而不允許熔體泄漏）。5.6.3冷卻系統(tǒng)的設計5.6.3.1 冷卻系統(tǒng)設計原則 (1)在設計時冷卻系統(tǒng)應先于推出機構，也就是說，不要在推出機構設計完畢后才考慮冷卻回路的布置，而應盡早將冷卻方式和冷卻回路的位置確定下來，以便能得到較好的冷卻效果。 (2)注意凹模和型芯的熱平衡。 (3)對于簡單模具，可先設定冷卻水出入口的溫差，然后計算冷卻水的流量、冷卻管道直徑、保證湍流的流速以及維持這一流速所需的壓力降便已足夠。 (4)生產批量大的普通模具和精密模具在冷卻方式上應有差異，對于大批量生產的普通塑件，可采用快冷以獲得較短的循環(huán)注射周期。 (5)模具中冷卻水溫度升高會使熱傳遞減小，精密模具中出入口水溫相差應在2以內，普通模具也不要超過5。冷卻回路長度應在1.21.5m以下?；芈窂濐^數(shù)目不超過5個。 （6）合理地確定冷卻管道的中心距以及冷卻管道與型腔壁的距離。根據(jù)經驗，一般冷卻管道中心線與型腔壁的距離應為冷卻管道直徑的12倍，冷卻管道的中心距約為管道直徑的35倍。 5.6.3.2 冷卻水傳熱面積及水道數(shù)目的計算在冷卻水傳熱面積及水道數(shù)目的計算中，忽略模具自然對流、輻射散發(fā)到空氣中的熱量和模具傳給注射機的熱量。（1） 模具冷卻時所需要冷卻介質的體積流量其計算公式為：式中，冷卻介質的體積流量，/min； W單位時間內注入模具中的塑料質量，kg/min； 冷卻介質的密度，kg/； C冷卻介質的比熱容，KJ/(kg) 冷卻介質出口溫度，； 冷卻介質入口溫度，； Q單位質量塑料從注入模具到脫模放出的熱量，KJ/kg。冷卻介質選擇用水，查閱相關資料可知，水的比熱容4.2KJ/(kg)，Q=270KJ/kg。成型周期為50s，一次性的注射量為524.8g，假設水的進口溫度為20，出口溫度為27，故通過計算可以得到=5.7/min。（2） 冷卻管道直徑 為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，查表得d=10mm。（3） 冷卻水道傳熱面積冷卻水道總傳熱面積可按下式計算：式中，A冷卻水道總傳熱面積，； K冷卻水道孔壁與冷卻介質之間的傳熱膜系數(shù)，KJ/(h)； T模溫與冷卻介質溫度之間的平均溫差，。其中，K的計算公式為：式中，f與冷卻介質溫度有關的物理系數(shù)； v冷卻介質在圓管中的流速，m/s； d冷卻水道的直徑，m。其中，v的計算公式為：計算可知v=1.89m/s。故計算可知K=29649.28。假設模具溫度為40，則可以計算出冷卻水道總傳熱面積A=0.0172。（4）冷卻水道數(shù)目計算由冷卻水道傳熱面積，可求水道數(shù)目，其計算公式為：式中，n冷卻水道數(shù)； L冷卻水道開設方向的模具長度或寬度，m。計算可知，冷卻水道數(shù)目n=1.24，故本課題設置凹模冷卻水道4條。凹模因為有較高的冷卻要求，故采用螺旋水道冷卻的方式。5.7模具總裝圖繪制模具裝配圖如圖5-18所示。 該模具工作原理：模具開啟后，制品隨動模運動從型套（件11）抽出，在頂出裝置的作用下，推桿（件20）推動推板（件31）將制品從型芯（件10）上脫出，與此同時，滑塊（件26、27）在斜導柱（件30）的作用力下向旁