礦泉水瓶蓋注塑模具設(shè)計(jì)說明書

大連工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與信息工程學(xué)院2018屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)頁共32頁第一章緒論模具——工業(yè)之母，是一種利用本身所具有的特定形狀去復(fù)制成型加工相對應(yīng)形狀產(chǎn)品的工具。由于利用模具批量成型產(chǎn)品具有效率高、重復(fù)性高、能源消耗低、材料消耗低、精度高和復(fù)雜程度，因此模具越發(fā)被國民經(jīng)濟(jì)各工藝生產(chǎn)部門所重視，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)制造領(lǐng)域，對世界的發(fā)展經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代化國際防御和先進(jìn)技術(shù)服務(wù)起著重要的支撐作用，由此可以看出模具工業(yè)是必不可少的基礎(chǔ)工業(yè)。1.1塑料模具簡介塑料模具是模具工業(yè)中非常重要的一個(gè)分支，是在塑料加工工業(yè)過程中與相對應(yīng)的工裝設(shè)備配合，使塑料制品有一定構(gòu)型和對應(yīng)尺寸的加工工具。塑料是一種新興材料，逐漸替代部分金、木、皮以及硅酸鹽等自然材料，應(yīng)用非常普遍，是現(xiàn)代社會必不可少的一種人工化學(xué)合成材料。塑料成型加工是塑料制品的主要成型措施。塑料成型加工具有生產(chǎn)成型制品形狀尺寸比較穩(wěn)定，成型周期短，生產(chǎn)效率高等顯著特點(diǎn)。常用的塑料成型工藝有中空吹塑、真空吸塑、傳遞、擠出、注射、壓縮、與氣壓成型等。而人類活動促進(jìn)了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展，科技進(jìn)步使新型塑料產(chǎn)生，市場需求使塑料成型制品的多樣化，這些都促使成型技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新。塑料成型制品的形狀、尺寸和各方面性能等主要是靠塑料模具型腔相關(guān)結(jié)構(gòu)、尺寸和模具技術(shù)等來保證。1.2塑料模具的行業(yè)現(xiàn)狀隨著制造工業(yè)社會的發(fā)展，模具在上世紀(jì)三十年代就進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。由于后來應(yīng)用計(jì)算機(jī)工業(yè)和數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，以及標(biāo)準(zhǔn)化程度和水平提高，經(jīng)過不斷的發(fā)展模具進(jìn)入現(xiàn)代化生產(chǎn)。目前，在世界主要模具的生產(chǎn)和銷售市場當(dāng)中，最大市場中國大陸模具企業(yè)以及從業(yè)人數(shù)最多，其中大部分為國企，外企也不少，大中小型企業(yè)并存，其它市場則主要以中小型企業(yè)型態(tài)經(jīng)營。不過，我國目前的塑料模具行業(yè)也面臨巨大挑戰(zhàn)。首先目前生產(chǎn)的模具產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，高端模具制造力嚴(yán)重不足，國內(nèi)市場無法滿足需求。其次我國模具生產(chǎn)技術(shù)落后、人才緊缺，在模具企業(yè)技術(shù)人才所占比重不足國外的20%。再有是管理粗放化，一些中小型企業(yè)的作坊式經(jīng)營管理模式無法完全消除，問題層出不斷。還有模具標(biāo)準(zhǔn)低下，本土模具企業(yè)使用的標(biāo)準(zhǔn)件覆蓋率只有國外的40%，目前發(fā)達(dá)國家模具設(shè)計(jì)師用電腦設(shè)計(jì)，提供數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)，進(jìn)行模具開發(fā)，全程無紙化操作。1.3塑料模具的發(fā)展趨勢塑料模具在模具行業(yè)所占比重達(dá)百分之三十之多，而塑料成型制品又具有諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，塑料模具是現(xiàn)代工業(yè)社會必須大力發(fā)展的行業(yè)。目前，塑料模具正向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展和完善。模具標(biāo)準(zhǔn)化便于縮短模具制造周期使模具能快速成型并投入使用，也能節(jié)能減耗以符合現(xiàn)代的綠色化生產(chǎn)，還能適應(yīng)大規(guī)模批量化生產(chǎn)以滿足市場需求。在塑料模具中，有模具行業(yè)的國家指定的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了塑料注射模零件、塑料注射模模架和塑料注射模技術(shù)要求。此外，一些大型先進(jìn)企業(yè)為滿足自身和市場需求，在提高生產(chǎn)率的同時(shí)也使成本降低，因此制訂了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在，塑料模具標(biāo)準(zhǔn)化向多方面高端技術(shù)發(fā)展，比如熱流道、精密模具標(biāo)準(zhǔn)等，同時(shí)，也在向等向性標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。CAD/CAM/CAE正向多方向發(fā)展，逐漸形成全面性體系。其中CAD技術(shù)提供設(shè)計(jì)支持，提高了模具設(shè)計(jì)的效率，并使設(shè)計(jì)參數(shù)得到有效保證。CAM更是提供了模具制造支持，使模具生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動化，在保證制造質(zhì)量的同時(shí)還能降低人工成本。CAE則是在模具設(shè)計(jì)過程中分析塑料成型制件的模擬成型，可根據(jù)分析結(jié)果檢驗(yàn)塑料成型制件成型的可行性，還能優(yōu)化成型方案，使塑料成型制件的質(zhì)量得到有效保證。現(xiàn)在，塑料模具在加工技術(shù)方面有了很多新的突破，塑料模具零件被廣泛應(yīng)用多種先進(jìn)加工技術(shù)，使模具的制造更加多樣化，而且模具的表面復(fù)雜程度、表面質(zhì)量、尺寸精度也能得到有效的保證。并且，隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，使模具成型快速可靠，正向集設(shè)計(jì)與制造為一體的方向靠近。而由于互聯(lián)網(wǎng)的影響，未來模具發(fā)展可能向O2O（線上到線下）商業(yè)模式進(jìn)行，對傳統(tǒng)制造也產(chǎn)生巨大沖擊。

第二章產(chǎn)品工藝性能分析2.1產(chǎn)品外形尺寸、質(zhì)量及體積設(shè)計(jì)題目：礦泉水瓶蓋注塑模具設(shè)計(jì)礦泉水瓶蓋二維零件圖如圖所示：圖2-1產(chǎn)品2D圖根據(jù)產(chǎn)品的二維圖檔，得到產(chǎn)品的最大外形尺寸：Φ35×15（mm）根據(jù)產(chǎn)品的最大外形尺寸，可估算產(chǎn)品的體積約為4222.85mm3。產(chǎn)品的材料為PC（聚碳酸酯），其密度為1.20~1.22g/cm3，因此可得產(chǎn)品的質(zhì)量約為5.1g。2.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析根據(jù)對該水瓶蓋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，得到產(chǎn)品的拔模結(jié)果：產(chǎn)品不存在需要側(cè)面分型面，因此模具無需采用側(cè)抽芯或者斜頂出等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。因?yàn)樗芰显谧⑺艹尚瓦^程中有一定的收縮率，收縮之后對型芯有一定包緊力，可能導(dǎo)致產(chǎn)品在脫模推出過程中無法推出或有所損壞以無法達(dá)到使用要求，因此須在產(chǎn)品的徑向設(shè)置一定的脫模斜角。脫模斜度與塑料種類、制件要求及模具結(jié)構(gòu)等有關(guān)。根據(jù)產(chǎn)品的材料和尺寸以及精度要求，在產(chǎn)品沒有高精度要求的徑向面設(shè)置40'的脫模斜度。2.3產(chǎn)品材料性能分析2.3.1物理化學(xué)性質(zhì)PC塑料即聚碳酸酯，是一種高透明度（接近聚甲基丙烯酸甲酯）的非晶體工程塑料，其外觀透明微黃，剛硬而帶韌性，可承受較高程度沖擊，具有非常良好的熱穩(wěn)定性和光澤度，使用范圍較廣。PC塑料密度為1.20~1.22g/cm3，熱變形溫度為135℃，低溫-45℃，長期工作溫度可達(dá)到120~130℃，介電系數(shù)為3.0-3.2，溢邊值為0.06，收縮率為0.5%~0.7%。PC塑料有許多優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度高，彈性模量高，抗蠕變性突出，受溫度影響小，耐沖擊能力更是塑料之冠；同時(shí)，PC也具有良好的耐熱性可高溫工作，耐氣候性可順應(yīng)氣候變化，制件壽命較長，而且還具有尺寸穩(wěn)定性、著色性、透光性等使制件的使用范圍得到提高。PC對水分不敏感，在水中浸泡24小時(shí)僅增重0.13%，還耐稀酸、氧化還原劑、脂、鹽類等。PC也有比較明顯的缺點(diǎn)：不耐疲勞，應(yīng)力開裂性差需消除應(yīng)力，對水分敏感易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，不耐堿、酮等有機(jī)溶劑；在成型方面，PC塑料流動性不好，注塑成型較困難，對壓力不敏感而對溫度敏感，并且PC塑料對模具要求比較高，PC成型制品容易出現(xiàn)銀紋，澆口位置易產(chǎn)生氣紋。2.3.2PC塑料對模具設(shè)計(jì)的要求PC塑料對模具要求較高，尤其實(shí)在流道和澆口設(shè)計(jì)方面。PC塑料粘度高，影響熔體流動，應(yīng)縮短流道長度，盡可能減少轉(zhuǎn)折處，并且必須設(shè)計(jì)冷料穴；分流道為圓形、半圓形較好，并且需要研磨拋光以減小流動阻力利于產(chǎn)品成型；可以采用任何形式的澆口，澆口的尺寸應(yīng)大些。PC塑料對模具材料也有一定要求，因PC塑料材料比較硬，容易對模具產(chǎn)生一定損傷，尤其是在大批量生產(chǎn)過程中，會大量降低產(chǎn)品的尺寸精度和模具的使用壽命。所以PC塑料模具的成型零部件應(yīng)該采用耐磨性比較好的材料，并進(jìn)行相應(yīng)的熱處理。2.3.3注塑工藝條件PC塑料具有一定的吸濕性，因此成型前需干燥處理，條件為：沸騰床110~120℃兩小時(shí)以上以保證濕度在加工前小于0.02%。注射成型時(shí)料筒溫度建議在270~350℃之間，不得超過350℃。PC塑料對溫度較敏感，可以適當(dāng)提高溫度以降低粘度，尤其是提高料筒后端溫度，可以提高塑化程度。PC塑料注塑成型時(shí)其模具溫度應(yīng)當(dāng)控制在80~120℃之間才有利于成型，模具溫度宜取高一些以減少模具溫度和熔融塑料溫度的溫度差異，這樣可以有效降低內(nèi)應(yīng)力。但模具溫度過高容易出現(xiàn)粘?，F(xiàn)象。PC塑料在成型時(shí)的注射壓力一般為80~120MPa，可彌補(bǔ)流動性差的特性，采用柱塞式注射機(jī)時(shí)壓力甚至可達(dá)到150MPa，PC塑料成型時(shí)宜采用高壓注射，常用的是慢速→快速成型。但是需要注意注射壓力過高可能會使塑件殘留較大的內(nèi)應(yīng)力。一般情況下，螺桿轉(zhuǎn)速30~60r/min，制件成型時(shí)的保壓壓力為80~100MPa，背壓取10kgf/cm2左右。當(dāng)PC塑料成型制件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力（可能是注射時(shí)壓力過大導(dǎo)致），需對其進(jìn)行產(chǎn)品后處理，最有效的方式是內(nèi)應(yīng)力退火。退火溫度一般為125~135℃，時(shí)間為兩小時(shí)，然后使產(chǎn)品自然冷卻到常溫。不過內(nèi)應(yīng)力退火只能解決產(chǎn)品的殘留應(yīng)力，而不能解決應(yīng)力開裂。

第三章設(shè)計(jì)成型方案及模具結(jié)構(gòu)3.1分型面的設(shè)計(jì)分型面是組成產(chǎn)品成型的兩核心模板即定模和動模之間接觸面，產(chǎn)品以及（或者）澆注系統(tǒng)冷凝料可從該面之間取出。分型面有很多種類，可以是各種形狀的面，還可分單分型面和雙分型面。選擇和設(shè)計(jì)塑料模具的分型面，需要根據(jù)塑料制件各個(gè)方面來考慮。模具結(jié)構(gòu)、塑料制件的質(zhì)量、模具的使用性能包括模具的使用壽命等都會受到模具分型面的影響，因此，選擇和設(shè)計(jì)模具的分型面變得至關(guān)重要。選擇分型面應(yīng)遵從基本原則：為便于脫模應(yīng)選擇在斷面輪廓最大處。當(dāng)然，還應(yīng)該考慮其他因素，包括簡化模具結(jié)構(gòu)，避免塑件外觀出現(xiàn)分型線。除此之外，還要便于氣體排出，便于模具零件加工，還應(yīng)該考慮注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)等。綜合以上分型面選擇原則，再根據(jù)礦泉水瓶蓋的實(shí)際情況，確定其分型面為斷面輪廓最大處，即最大外圓處，其分型面位置圖如下：圖3-1分型面位置圖3.2型腔數(shù)目及配置由于該塑料制件生產(chǎn)批量大，并且制件的尺寸相對不大，宜采用多型腔注射成型，綜合考慮鎖模力、最大注射量、尺寸精度等因素影響，采用一模四腔結(jié)構(gòu)，一次注射成型四個(gè)零件。型腔布置的形式很多，為了保證注塑工藝參數(shù)，控制注塑成型，并且方便注射，縮短注射時(shí)間，在型腔布置時(shí)，應(yīng)保證熔體能同時(shí)到達(dá)澆口，再經(jīng)過澆口的調(diào)節(jié)，控制熔體流動速率，使熔體進(jìn)入型腔進(jìn)行填充。型腔布置有平衡和非平衡式；按照分流道的形狀，流道則有多種形式（I、O、X、H形以及混合排列等）。由于該塑件的澆口形式為一腔一點(diǎn)點(diǎn)式進(jìn)澆，為了保證分流道到各型腔的流程相等，使個(gè)型腔能同時(shí)注射，因此選用X形排列的平衡式分流道。其流道排列圖如下：圖3-2流道排列圖3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是為了得到目標(biāo)塑料成型制件，控制熔體流動將熔體充填滿型腔，并且把壓力傳遞到模具型腔。澆注系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)將對塑料制件的質(zhì)量、成型工藝的調(diào)整難度、模具加工的難易以及生產(chǎn)效率和成本產(chǎn)生直接的影響。綜合型腔數(shù)目及布置、模流分析結(jié)果，設(shè)置如下圖所示的澆注系統(tǒng)：圖3-3澆注系統(tǒng)圖3.3.1主流道的設(shè)計(jì)主流道是把熔融塑料引入到模具當(dāng)中的一段進(jìn)料通道，主流道的形狀、尺寸需要對照注塑機(jī)設(shè)計(jì)，它會影響熔體流動速率及填充時(shí)間。因此，設(shè)計(jì)合理的主流道尺寸如下圖所示：圖3-4主流道尺寸圖3.3.2分流道及冷料穴的設(shè)計(jì)分流道是用來過渡主流道和澆口的模具內(nèi)部一段流料通道。一般只在多型腔模具中出現(xiàn)，它通過形狀變化使熔體轉(zhuǎn)換方向并且傳遞到各型腔。分流道的截面形狀很多，不同形狀對熔體流動和壓力的傳遞有不同影響。合理設(shè)計(jì)分流道可減少塑料熔體的壓力損失以保持高壓注射，可減少傳熱損失以保持熔體溫度，為優(yōu)化成型方案對該礦泉水瓶蓋的分流道采用半圓形的分流道。分流道尺寸圖如下：圖3-5分流道尺寸圖冷料穴是模具中對著主流道或分流道用于儲存注射時(shí)熔融塑料料流前端冷料頭的孔或者槽，可避免冷凝料進(jìn)入型腔，對塑件成型起到了保護(hù)作用，還可防止冷凝料堵塞澆口或降低熔體的流動性造成的注塑成型時(shí)充填不滿。因此，在主流道的下端設(shè)置合理的冷料穴是有必要的，其冷料穴尺寸圖如下：圖3-6冷料穴圖3.3.3澆口設(shè)計(jì)澆口是澆注系統(tǒng)中調(diào)節(jié)塑料熔體流動速度、控制成型保壓時(shí)間、避免塑料熔體發(fā)生倒流的進(jìn)料通道。澆口對成型塑料制件有非常大的影響，若設(shè)計(jì)不合理則會影響塑件質(zhì)量。合理設(shè)計(jì)澆口能夠有效控制成型過程，還能保證塑件的質(zhì)量。澆口的位置和形狀是澆口設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。澆口位置根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來確定，根據(jù)產(chǎn)品的要求，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，選擇用點(diǎn)澆口的形式注射成型。點(diǎn)澆口不會對產(chǎn)品的外觀有太大影響，而且有利于提高塑料熔體的剪切速率和溫度使流動性得到改善，而正好彌補(bǔ)PC塑料流動性差的缺點(diǎn)。根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)設(shè)計(jì)的點(diǎn)澆口尺寸圖如下：圖3-7點(diǎn)澆口尺寸圖由上圖可知，該點(diǎn)澆口的大小比較小，澆口的直徑和高度都選擇得相對較小，這樣是為了不在產(chǎn)品表面留下較大澆口痕跡影響外觀表面，還能使塑料熔體充填滿型腔之后能夠得到有效保壓以保證其外觀形狀和尺寸精度。3.4模具冷卻系統(tǒng)由于塑料熔體在充填時(shí)溫度較高，由于熱量的傳遞導(dǎo)致模具溫度升高，而模具溫度會對產(chǎn)品的表面質(zhì)量、形狀精度、尺寸精度和力學(xué)性能產(chǎn)生直接影響，除此之外，模具溫度還將影響生產(chǎn)效率，因此需調(diào)節(jié)模具溫度來保障產(chǎn)品成型。為了得到好的冷卻效果，設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)應(yīng)選擇合適的冷卻水管大小和中心距，還要考慮管道到型腔內(nèi)壁的距離，還要降低冷卻水管進(jìn)出水的溫度差（最好不超過5℃），對澆口位置處還要加強(qiáng)冷卻，冷卻水路要避免設(shè)計(jì)在塑料制件的熔接痕處，當(dāng)然要保證冷卻水路的密封和便于清理，最重要的是水路不應(yīng)該與模具其他結(jié)構(gòu)產(chǎn)生干涉。經(jīng)過對該水瓶蓋產(chǎn)品的二維圖（圖2-1）和實(shí)體模型分析得到，該產(chǎn)品的高度差不大，綜合產(chǎn)品實(shí)體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)如下圖所式的冷卻水路：圖3-8前模冷卻水路圖圖3-9后模冷卻水路圖該前模冷卻水路是在模具的定模板上鉆出水孔，然后在上模仁上鉆出水孔，在把它們各水路相互之間鉆孔連接，行程多個(gè)完整的循環(huán)水路，為了保證水路的密封性，需要在定模板與上模仁）之間加防水圈，同時(shí)需要用銅塞或堵頭把多余的孔堵上。而后模冷卻水路是利用伸縮芯的特性，采用隔水片來完成整個(gè)水路循環(huán)。為了保證塑件的成型質(zhì)量，綜合成型工藝分析結(jié)果，選用直徑為Φ8mm的水管。3.5成型零部件設(shè)計(jì)成型零部件分為工作部分（成型部分）和安裝部分（固定部分）。工作部分組成型腔成型塑料制件，因此工作部分決定塑料成型制件的尺寸、形狀、表面質(zhì)量等。安裝部分主要是用來安裝固定成型零部件，因此安裝部分會對塑件的位置精度等產(chǎn)生影響。根據(jù)該水瓶蓋模具設(shè)計(jì)，該模具的成型零部件主要包括凹模（上模仁）和凸模。由于該產(chǎn)品的高度落差不大，確定該模具的上模仁采用整體式，凸模采用DME的伸縮芯，這樣是為了保證成型零部件的精度和方便加工，然后將它們分別固定在定模板和動模板上。其模具成型零部件圖如下：圖3-10模具成型零部件需要在上模仁四周都有倒圓角，這樣一是為了方便加工，二是為了方便模仁與型腔板安裝，在安裝之后，上下模仁都采用4×M8的螺釘在合適的位置與定模板固定。3.6導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為了保證動模和定模兩大模塊或者其他的模具內(nèi)部零件之間的配合精確和分離可靠，需在模具的關(guān)鍵位置設(shè)計(jì)導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)，也是模具不能缺少的一部分。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)一般采用導(dǎo)柱導(dǎo)向的形式，這種形式主要是方便模具裝配，并且比較可靠，導(dǎo)柱和導(dǎo)套采用間隙配合可有效保證模具的對合精度。根據(jù)模具需要，在模具上設(shè)置三種導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)圖如下：圖3-11模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)圖如圖3-11，如圖4-14，其中，1、5、6表示帶托導(dǎo)柱，3、7表示帶托導(dǎo)套，2表示直導(dǎo)套，4表示推板導(dǎo)套。1與2、3配合，保證脫料板和定模板的運(yùn)動和定位，4與5配合，是為了保證推板在推出塑料成型制件的過程中的運(yùn)動和定位，6與7配合則是保證模具非常重要的定模板與動模板在開模和合模過程中的運(yùn)動和定位。根據(jù)模具的技術(shù)要求可以得知，導(dǎo)柱導(dǎo)套與模具之間的配合按過盈配合H7/p6，導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合按間隙配合H7/f6。3.7脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)脫模推出機(jī)構(gòu)是指在模具進(jìn)行開模動作完成后將產(chǎn)品及澆注系統(tǒng)推出模具的系統(tǒng)。礦泉水瓶蓋注塑模具脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如下：圖3-12脫模機(jī)構(gòu)如圖3-12所示，其中，1為正伸縮套，2為伸縮芯，3為中心芯棒，組成整個(gè)伸縮芯，既是凸模也是脫模機(jī)構(gòu)；4為復(fù)位桿，也充當(dāng)推桿的作用，使推件板推出產(chǎn)品；5是支承釘（垃圾釘），可限制推出系統(tǒng)位置；6、7組成中托司，起導(dǎo)向作用。在塑件注塑成型之后，動模開始向后運(yùn)動進(jìn)行開模，待動模運(yùn)動到一定程度之后，模具開始進(jìn)行制件的脫模運(yùn)動。首先頂棍桿通過頂棍孔推動推板運(yùn)動，在中托司6、7的導(dǎo)向下，推板和推板固定板向上運(yùn)動，帶動固定在推板固定板上面的復(fù)位桿（推桿）5向上運(yùn)動推出推件板而頂出制件，在完成制件頂出之后，在復(fù)位桿5作用下，通過中托司的導(dǎo)向，使得推板固定板、推板向后運(yùn)動恢復(fù)到原來的位置，為下一次成型做好準(zhǔn)備。在這個(gè)過程中，支承釘5的作用一是限制推板的行程以控制復(fù)位桿（推桿）5的位置和頂出距離，二是使推板和動模座板之間有一定間隙存在，以便于清理當(dāng)中的污垢避免影響復(fù)位桿（推桿）的位置從而影響產(chǎn)品的表面形狀。3.8排氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在產(chǎn)品成型過程中，由于要將熔融塑料充入型腔，而型腔之中存在有空氣，因此需要合理設(shè)置排氣機(jī)構(gòu)以進(jìn)行模具的排氣。排氣機(jī)構(gòu)不合理會使熔體的流動阻力增大讓其無法充滿型腔從而影響塑件形狀，還可能導(dǎo)致塑件出現(xiàn)熔接痕和流動痕使其力學(xué)性能無法滿足要求；排氣不順會降低注射速度從而無法實(shí)現(xiàn)快速充模；產(chǎn)品出現(xiàn)脫層、氣穴、銀紋等現(xiàn)象都是由型腔的氣體引起的，需要避免這一現(xiàn)象的出現(xiàn)；且型腔中氣體經(jīng)壓縮會使溫度升高導(dǎo)致熔體降解甚至燒焦。排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該結(jié)合產(chǎn)品二維圖來進(jìn)行，由圖可知塑件的氣穴并不多，而且不是很大，關(guān)鍵是它們基本都出現(xiàn)在分型面上，而分型面是兩塊板的接觸面，具有一定間隙，因此無需考慮此處的排氣，無需額外設(shè)置排氣機(jī)構(gòu)。3.9模架的選用隨著模具標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善，對模架也形成了國家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)該產(chǎn)品的成型要求結(jié)合GB/T12555-2006選用直澆口DD型模架，其結(jié)構(gòu)圖如下所示：圖3-13點(diǎn)澆口DD型模架其中，為了模具與模仁和其他零部件相配合，選擇模架型號為點(diǎn)澆口DD2730-60×60×90-L248GB/T12555--2006，其中，模具的總寬為320mm，總長為300mm，總高為346mm，定模板高為60mm，動模板高為60mm，墊塊（支承塊）高為90mm，模具的開模行程為346mm。3.10模具鋼材的選用模具的材料會對模具的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、剛度、加工性能產(chǎn)生直接影響，還決定著模具的使用壽命。對模具材料的合理選用可以控制模具的制作成本和使用壽命，對模具關(guān)鍵部位的材料的合理選擇也是保證塑件成型的因素之一。下表是對模具相關(guān)零件的材料的選用：表3-1模具零件材料表序號名稱材料硬度備注1模坯45GB/T12555-20062前模仁P2058~62HRC3正伸縮套A258~62HRC4澆口套T8A5定位環(huán)45GB/T4169.18-20066支撐柱45GB/T4169.10-20067伸縮芯A258~62HRC8圓柱頭內(nèi)六角螺釘35GrMoGB/T70.1-20009彈簧60Si2MnA10垃圾釘45GB/T4169.9-200611中心芯棒D658~62HRC12導(dǎo)柱GGr15GB/T4169.5-200613導(dǎo)套GGr15GB/T4169.3-200614復(fù)位桿4Gr5MoSiV1GB/T4169.13-200615拉料銷SKH5158~60HRC16止動螺栓35GrMo33~38HRC17螺栓拉桿35GrMo33~38HRC18尼龍開閉器橡膠19O型圈橡膠20喉塞黃銅21快速水接頭黃銅3.11注塑機(jī)的選擇注塑機(jī)是用來高溫熔融塑料，使塑料達(dá)到塑化狀態(tài)，然后在高壓推動下使熔體從噴頭以較高速度充入模仁的工藝設(shè)備。根據(jù)該水瓶蓋的體積、質(zhì)量，初步選擇SZ-150/40注塑機(jī)，其具體參數(shù)如下表所示：表3-2注塑機(jī)參數(shù)表名稱參數(shù)理論注射容量/cm3150螺桿直徑/mm40注射壓力/MPa180鎖模力/KN600拉桿內(nèi)間距/mm×mm420×600移模行程/mm250最大模具厚度/mm420最小模具厚度/mm250噴嘴球頭半徑/mm14噴嘴孔直徑/mm3

第四章模具相關(guān)參數(shù)計(jì)算與校核4.1成型零部件工作尺寸計(jì)算成型零部件中的工作尺寸包括孔類尺寸（A類）、軸類尺寸（B類）和中心距類尺寸（C類）。下面是使用平均值計(jì)算方法計(jì)算主要成型零部件工作尺寸的計(jì)算公式：A類尺寸：型腔徑向尺寸：（4-1）型腔深度尺寸：（4-2）B類尺寸：型芯徑向尺寸：（4-3）型芯高度尺寸：（4-4）C類尺寸：型芯之間或成型孔之間等中心距尺寸：（4-5）式中，為塑件相關(guān)尺寸公差；是PC的收縮率，取0.5%；是模具制造差，對于該礦泉水瓶蓋產(chǎn)品取0；是修正系數(shù)，取1/2。按照水瓶蓋的尺寸要求（圖2-1），按上面公式計(jì)算得到其相關(guān)尺寸如下：表4-1水瓶蓋相關(guān)尺寸計(jì)算尺寸類型公稱尺寸計(jì)算公式最終尺寸A類型腔徑向尺寸Φ35Φ34.895型腔深度尺寸1514.688B類型芯徑向尺寸Φ31Φ31.435型芯高度尺寸13.513.9144.2型腔壁厚計(jì)算塑料模具在成型塑件過程中會承受一些外力引起的壓力。而模具型腔強(qiáng)度不夠則會產(chǎn)生塑形變形或斷裂破壞影響產(chǎn)品成型，若剛度不夠則會產(chǎn)生彈性變形而增大分型面間隙使產(chǎn)品出現(xiàn)溢料和飛邊現(xiàn)象。因此，需要對型腔壁厚進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算校核以使其在工作時(shí)能承受外力而不至于破裂。由于該模具采用矩形整體式型腔，可以根據(jù)以下計(jì)算方法計(jì)算：由剛度方面考慮，型腔最小側(cè)壁厚為：（4-6）由剛度方面考慮，型腔最小底板厚為：（4-7）其中，為系數(shù)，取0.93；取0.0209；是鋼材彈性模量，取MPa；為允許變形量，取0.05tmm；為型腔內(nèi)熔體壓力，取25~45MPa。按剛度校核計(jì)算（式4-6）得型腔側(cè)壁厚最小值為15.51mm，小于模具側(cè)壁厚28.5mm；按剛度校核計(jì)算（式4-7）得型腔最小側(cè)壁厚為11.15mm，小于模具型腔底板厚25mm。因此，得出該模具型腔側(cè)壁厚和底板厚完全合格。4.3推桿強(qiáng)度、剛度計(jì)算推桿是頂出塑料制件的細(xì)長桿，由于其在推出制件時(shí)會受到較大的阻力，因此需對其強(qiáng)度和剛度計(jì)算以保證推桿在推出制件時(shí)不會變形或斷裂，從而影響推出效果或影響產(chǎn)品表面形狀。首先，需計(jì)算脫模力，脫模力計(jì)算公式如下：（4-8）據(jù)脫模力計(jì)算公式（式4-8）計(jì)算得出脫模力為6751.46N。由此，可以根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式：（4-9）計(jì)算得出，推桿直徑為2.25mm，而該模具采用的是推板推出，推板靠復(fù)位桿頂出，復(fù)位桿直徑為20mm，遠(yuǎn)大于這個(gè)值，完全符合要求。即便如此，依然需要對復(fù)位桿進(jìn)行強(qiáng)度校核，其校核公式如下：（4-10）計(jì)算得到復(fù)位桿受到的應(yīng)力約為134.3MPa，小于許用應(yīng)力730MPa。因此，該模具的復(fù)位桿完全滿足要求。4.4注塑機(jī)相關(guān)尺寸計(jì)算4.4.1最大注射量校核計(jì)算為了使塑料制件完全成型，需要設(shè)計(jì)合理的注射量，而注塑機(jī)注射的塑料除了成型產(chǎn)品還會有一部分存在于澆注系統(tǒng)，另外還可能在注塑過程中有部分損失，因此要對注射量進(jìn)行校核。根據(jù)對產(chǎn)品的二維尺寸進(jìn)行分析計(jì)算，得到單個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量為5.1g，由此可得到產(chǎn)品和澆注系統(tǒng)總質(zhì)量約為30g。而所選的SZ-150/40注塑機(jī)的注射量體積為150cm3，硬膠注射量為180g，由此可以看出該注塑機(jī)的注射量遠(yuǎn)大于成型產(chǎn)品所需要的注射量，完全符合要求。4.4.2注射壓力的校核計(jì)算為保證塑件成型過程中對壓力的需求，以保證塑料熔體能夠以較高壓力充入型腔，因此需要較高的壓力來注射成型。在產(chǎn)品成型過程中中，為盡量減小翹曲變形量，對工藝參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，注射所需最大壓力為100MPa，而該SZ-150/40注塑機(jī)的最大壓力為180MPa，完全能滿足注塑成型時(shí)所需的最大壓力。4.4.3鎖模力校核計(jì)算在成型過程中，由于注塑機(jī)要提供較大壓力來保證塑料制件的成型，而在這個(gè)過程中，模具和注塑機(jī)也會承受較大的壓力，模具會因?yàn)閴毫Φ挠绊懚珠_。因此，需要注塑機(jī)提供一定的鎖模力以保證模具中動模和定模的相對位置。鎖模力的計(jì)算公式一般為：（4-11）其中，約為3848.45mm2，為塑料成型時(shí)壓力，取100MPa，由式4-11計(jì)算得鎖模力為384kN。而由表4-2所知，該注塑機(jī)的最大鎖模力為600kN，大于模具所需鎖模力，鎖模力能達(dá)到要求，成型過程不會因鎖模力不足而無法進(jìn)行。4.4.4安裝尺寸校核由于注塑機(jī)中用來安裝模具的只占機(jī)床的一小部分，其余部分都由注塑機(jī)其他機(jī)構(gòu)所占。為保證模具的順利安裝，以及模具在成型過程中能過順利開模和合模，因此，需校核安裝尺寸。根據(jù)選擇的模架類型DD2730-60×60×90-L248GB/T12555--2006，即點(diǎn)澆口三板模，其中A、B板間隙為1mm，該模具的高度最大為346mm，長度最大為320mm，寬度最大為300mm，根據(jù)SZ-150/40型注塑機(jī)的參數(shù)表（表3-2）可知，該注塑機(jī)的容模量為250~420mm，而該模具的高度正在這之間，完全符合模具要求；該臥式注塑成型機(jī)的導(dǎo)柱內(nèi)距（哥林柱間距）為420mm×600mm，而該模具的最大尺寸為320mm×300mm，說明模具能完全安裝到注塑機(jī)；該注塑機(jī)的開模行程為250mm，而該模具的開模行程為248mm，說明能滿足模具的開模行程要求。由此，可以得出，該注塑機(jī)的安裝尺寸完全符合該水瓶蓋模具，能夠完全保證模具的安裝、模具的開合模以及制件的頂出。

第五章模具相關(guān)圖形繪制5.1模具裝配圖根據(jù)模具相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在完成模具各項(xiàng)參數(shù)校核之后，需要繪制模具裝配圖，得到的模具裝配圖如下：圖5-1模具裝配圖如圖5-1所示為該礦泉水瓶蓋注塑模具裝配圖，為清晰表達(dá)模具的裝配關(guān)系，采用了主視圖、左視圖、前模視圖和后模視圖來描述。5.2模具開模示意圖為了更好的表達(dá)模具的工作過程，繪制該模具的開模示意圖如下所示：圖5-2模具開模示意圖由圖5-2可知，其模具的開模過程為：首先，在小拉桿彈簧和尼龍開閉器2的作用下，模具從模板Ⅲ（定模板）和模板Ⅱ（脫料板）之間開始分型（PL1），而澆注系統(tǒng)流道在拉料銷3的作用下拉斷點(diǎn)澆口，完成塑件與澆注系統(tǒng)的分離；在這之后，尼龍開閉器繼續(xù)鎖緊模板Ⅲ（定模板）和模板Ⅳ（動模板），模板Ⅱ（脫料板）與模板Ⅰ（定模座板）分型（PL2），在止動螺栓1的限制下，把澆注系統(tǒng)凝料從澆口套中和拉料銷頭部頂出，完成澆注系統(tǒng)凝料的脫模；而后，在小拉桿的定距拉桿和拉桿導(dǎo)柱的作用下，模板Ⅲ（定模板）與模板Ⅳ（動模板）開始分型（PL3），完成定模板與動模板的分離，使產(chǎn)品在推桿和推板的作用下頂出模仁，完成塑件與模具的分離。至此，整個(gè)開模動作完成。根據(jù)該模具可以看出，該礦泉水瓶蓋注塑模具的自動化程度很高，無論是澆注系統(tǒng)與產(chǎn)品的分離還是產(chǎn)品和澆注系統(tǒng)與模具的分離都由模具的相關(guān)機(jī)構(gòu)來完成，無需人為后期處理。因此，可以有效提高水瓶蓋產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，在提高了產(chǎn)品生產(chǎn)的安全系數(shù)的同時(shí)減少人工成本。

5.3成型工藝卡片在模具設(shè)計(jì)之后，需要對成型工藝卡片進(jìn)行編寫，如下表：表5-1成型工藝卡表塑料成型工藝卡片資料編號車間共1頁第1頁零件名稱礦泉水瓶蓋材料牌號PC設(shè)備型號SZ-150/40裝配圖號材料定額每模件數(shù)4零件圖號單件重量5.1g工裝號零件草圖材料干燥設(shè)備沸騰床溫度/℃100~120時(shí)間/h2料筒溫度（℃）后段/℃220~230中段/℃230~250前段/℃240~280噴嘴/℃260~310模具溫度/℃80~120時(shí)間/s注射/s1.284保壓/s5~15冷卻/s20壓力/MPa注射壓力100背壓1后處理溫度/℃125~135時(shí)間定額輔助/min時(shí)間/2單件/min檢驗(yàn)編制校對審核組長車間主任檢驗(yàn)組長

第六章結(jié)論在這次模具設(shè)計(jì)中，首先根據(jù)礦泉水瓶蓋實(shí)體模型進(jìn)行分析，繪制出該零件的二維零件圖，然后根據(jù)產(chǎn)品的形狀、結(jié)構(gòu)以及尺寸進(jìn)行產(chǎn)品成型可行性分析。在確定產(chǎn)品的成型可行性后對礦泉水瓶蓋進(jìn)行工藝分析，擬定產(chǎn)品成型工藝方案，并分析該方案的可行性，最終確定產(chǎn)品的成型方案。在確定成型方案之后，開始對模具進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，包括產(chǎn)品成型方式、分型面以及模具的各個(gè)關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)等。除此之外，還對模架、模具材料和注塑成型機(jī)進(jìn)行合理選擇。當(dāng)然，在模具相關(guān)零件以及相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)之后，還要對模具各項(xiàng)參數(shù)