蜂蜜瓶盖模具毕业设计

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1、 1 引言1.1 概述模具工业是国民经济的基础工业，被称为“工业之母”。在塑料制品生产过程中，模具的设计是相当重要的一环；因为模具的好坏直接影响到塑件质量，以及价格的高低。所以作为一名模具设计者，应该具备以下基本要求：模具的结构基本合理；能够实现塑件的自动脱模；在此基础上尽可能优化结构，降低优化结构和成本。1.2 国内的发展情况目前国内模具行业的基本情况是，随着轻工业及汽车制造业的迅发展，模具设计制造日渐受到人们广泛关注，已形成一个行业。但是我国模具行业缺乏技术人员，存在品种少、精度低、制造周期长、寿命短、供不应求的状况。一些大型、精密、复杂的模具还不能自行制造，需要每年花几百万、上千万美元从

2、国外进口，制约了工业的发展，所以在我国大力发展模具行业势在必行。目前存在的主要问题是：（1）目前虽然我国从事塑料设计的人员不少，但大多专业知识不够丰富，没有受过系统专门系统的训练，所以高水平的设计人员不多；专业书籍缺乏，没有一套我国自己的设计理论与设计数据，大多数模具设计者都是依靠自己的设计经验来设计新的模具，知识更新很慢。（2）从设计结构上看，我们的设计还不够细致，许多细节考虑的欠周到，以至于模具使用受命不长，特别是冷却系统和热流道技术，在这方面与国外的差距更大。（3）从模具材料看，我国的塑料模具钢起步时间不长，而国际上塑料模具钢的品种则有很多可供选择。目前，我国虽然也有个别品种诸如预硬化钢

3、具有较好的质量，但应用较少，主要是国产的钻头、端铣刀等切削工具难以切削诸如HRC40 等很硬的钢。（4）从加工工艺水平看，主要是设备水平不高，专门设备使用的少，加工出来的模具表面精度很难达到国外水平，检测手段落后，模具装配水平不高，导致容易出现溢料或错位现象。为了提高模具企业的设计水平和加工能力。中国模具协会向全国模具行业推荐适合于模具企业用的CAD/CAM 系统。但国内优秀的CAD/CAM 系统很少，只有少数适合模具行业应用。而国外购买的虽有强大的三维曲面造型能力.强大的结构有限元分所能力.强大的计算机辅助制造能力.产品数据管理能力等，但价格昂贵，一般企业难以支持。1.3 国外的发展情况国外

4、的模具发展状况具体表现为以下七个特征：（1） 集成化技术现代模具设计制造系统不仅应强调信息的集成，更应该强调技术人和管理的集成。在开发模式制造系统时强调“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成及人员集成，3这更适合未来制造系统的需要。（2） 智能化技术应用人工智能技术实品。此时需要通过实物的测量，然后利用测量数据进行实物的CAD 几何模型的重新构造。这种过程就是反求工程RE。建立了CAD 几何模型后，就可以依据这种数字化的几何模型用于后续的许多操作。（3） 快速成形制造技术快速成形制造技术 RPM 基于层制造原理，迅速制造出产品原型，而与零件的几何复杂程度无关，尤其在具有复杂

5、曲面形状的产品制造中更能显示其优越性。它不仅能够迅速制造出原型供设计评估.装配校检.功能实验。而且还可以通过形状复制，快速经济地制造出产品模具，从而避免了传统模具制造的费时和耗成本的NC加工，因而RPM 技术在模具制造中发挥着重要的作用。1.4 本课题的研究内容、主要目的1.4.1 本课题的研究内容：做蜂蜜瓶盖塑料模具设计，使该塑料模结构简单，型腔.型芯等机构设计合理，并实现齿轮抽芯脱模。并书写开题报告，和模具说明书。根据说明书画模具CAD图。1.4.2 本课题的研究要求（1） 此塑件外表面有止转花纹，并且要光滑。（2） 要使注射模结构简单，并有齿轮抽芯。（3） 流道设计合理，可保证产品质量并

6、且又节约生产原材料。（4） 了解聚乙烯（PE）的性能.特性和设计时的要求。1.4.3 本课题的研究目的（1） 检验理论知识掌握情况，将理论与实践结合。（2） 掌握进行模具设计的方法、过程，为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰写科研论文打下基础。（3） 培养自己的动手能力、创新能力、计算机运用能力。1.5 研究意义（1） 对于模具的设计可以从选材到设计到成型有一个完整的了解和初步的掌握。以进一步的熟练掌握AuToCAD和PROE的运用。（2） 锻炼自己的独立思考能力和创造能力，为更好更快的适应工作作准备。2 分析制品及材料工艺性2.1 分析塑件的结构工艺性该塑件是一蜂蜜瓶盖，塑件壁薄属薄壁塑件

7、，其塑件图见图 21图21 蜂蜜瓶盖（1）结构分析从塑料制品图可见，该制品整体结构比较简单，止转筋比较简单，只是螺纹比较复杂。（2）尺寸精度分析该制品除了配合尺寸要求精度较高外，其他尺寸精度要求相对较低，一般精度等级（MT5），对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。（3）表面质量分析该零件表面质量要求较高，外表面不得有熔接痕、气痕、飞边等缺陷产生.。综合分析可以看出，注射时在工艺参数控制的较好的情况下，该制品的成型要求可以得到保证。满足了制品表面光滑的要求与提高美观效果。2.2 分析制品原材料的工艺性给定的塑件材料选用聚乙烯（PE）2.2.1 聚乙烯的基本特性 聚乙烯是一种性能优异的工程塑料。

8、具有非常优异的综合性能。如极高的耐磨、抗冲击性能、很低的摩擦系数，良好的自润滑性能，优良的耐低温、耐化学腐蚀等。聚乙烯是塑料工业中产量最大的品种。按聚合时采用的压力不同可分为高压、中压、和低压三种。低压聚乙烯的分子链上支链较少，相对分子质量、结晶度和密度较高（故又称高密度聚乙烯，所以低压聚乙烯比较硬，耐磨、耐蚀、耐热及绝缘性能好。高压聚乙烯分子带有许多支链，因而相对分子质量较小，结晶度和密度较低（故称低密度聚乙烯），且具有较好的柔软性、耐冲击性及透明性。蜂蜜瓶盖用的是高压聚乙烯。聚乙烯无毒、无味、呈乳白色。密度为0.910.96g/,为结晶型塑料。聚乙烯有一定的机械强度，但与其他塑料相比其机械

9、强度低，表面硬度差。聚乙烯的绝缘性能优异，常温下聚乙烯不溶于任何一种已知的溶剂，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱、盐溶液。聚乙烯有高度的耐水性，长期接触水其性能可保持不变。聚乙烯透水气性能较差，而透氧气和二氧化碳以及许多有机物质蒸汽的性能好。聚乙烯在热、光、氧气的作用下会产生老化和变脆。一般高压聚乙烯的使用温度在80C左右，低压聚乙烯为100C左右。聚乙烯能耐寒，在-60C仍有较好的力学性能，-70C时仍有一定的柔软性。主要用途 低压聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料绳以及承载力不高的零件，如齿轮、轴承等；高压聚乙烯常用于制作塑料薄膜、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和

10、包覆电缆等。成型特点 聚乙烯成型时，在流动方向与垂直方向上的收缩差异较大。注射方向的收缩率大于垂直方向的收缩率，易产生变形，并使塑件浇口周围部位的脆性增加；聚乙烯收缩率的绝对值较大，成型收缩率也较大，易产生缩孔；冷却速度变慢，必须充分冷却，且冷却速度要均匀；质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。3 型腔、分型面及排气槽布置3.1 分型面位置的确定模具上用以取出塑件或取出浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填性及制品的脱模，分型面的位置也影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情

11、况也与分型面的开设密切相关。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键内容。选择分型面应该遵循如下规则：（1） 分型面应选在塑件外形最大轮廓处当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。这是一条根本原则。（2） 保证塑件的精度和外观要求分型面不要选择在塑件光滑的外表面，避免影响外光质量；将塑件要求同轴度的部分全部放到分型面的同一侧，以确保塑件的同轴度；要考虑减小脱模斜度造成塑件大、小端的尺寸差异要求等。（3） 分型面的数目及形状 通常只采用一个与注射机开模运动方向相垂直的分型面，特殊情况下才采用一个以上的分型面或其它形状

12、的分型面。确定分型面的形状时应以模具制造及脱模方便为原则。如具有弯曲形状的牙刷柄，其模具的分型面应以塑件的弯曲中心面选作分型面为好。（4） 型腔方位的确定 在决定型腔（塑件）在模具内的方位时，分型面的选择应尽量防止形成侧孔或侧凹，以避免采用较复杂的模具结构。塑件如果带有侧孔，须采用具有较复杂侧向抽芯机构模具才能脱模。（5） 考虑侧向轴拔距 一般机械式分型抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择分型面时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上，而将短抽拔距作为侧向分型或抽芯。并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯。并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯。（6） 确定有利的留模方式，便于塑

13、件顺利脱模从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁相当厚但内孔较小时，则对型芯的包紧力很少常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。模具脱模机构通常设置在动模一侧，故选择分型面时应尽可能使开模后塑件留在动模一侧。这对于自动化生产所用的模具，尤其显得重要。（7） 锁紧模具的要求 侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型塑件，应将投影面积大的方向放在动、定模的合模方向上，而将投影面积较小的方向作为侧向分型面。（8） 有利于排气 当分型面作为主要排气

14、渠道时，应将分型面设计在塑料熔体的流动末端，以利排气。（9） 模具零件易加工选择分型面时，应使模具分割成便于加工的零件，以减小机械加工困难。蜂蜜瓶盖属于薄壁壳体，塑件成型后收缩紧紧包住型芯，故将型芯设在动模边，凹模设在定模边，开模后塑件留于动模，以利脱模。本设计分型面如图 31 所示：图 31 分型面3.2 型腔数目的确定及其布置型腔指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而己。注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或（两部分以上）形成这一空腔型腔。其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。为了使模具与注射

15、机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。注塑模的型腔数目，可以是一模一腔，每一次注射生产一个塑件。也可以是多腔，每一次注射生产多个塑件。每一副模具中，型腔数目的多少与下列条件有关。（1） 按注射机的最大注射量确定型腔数目型腔数目n可用右式表示； 注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8; 注射机最大注射量，cm或g; 浇注系统凝料量，cm或g； 单个塑件体积或质量，cm或g；（2）按注射机的额定锁模力确定型腔数目锁模力是在成型时锁紧模具的最大力。用于实现动、定模紧密闭合，保证塑料制品的尺寸精度，尽量减少分型面处的溢边（或毛边）厚度和确保操作者的人身安

16、全。因此，成型时高压熔融塑料在分型面上显现的张力应小于锁模力。该张力大小等于塑料制品加上浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和乘以型腔内熔融塑料的平均压力。型腔数目n可用下式表示： （3） 按塑件的精度要求确定型腔的数目 生产经验表明，每增加一个型腔，塑件的尺寸精度将降低4%。成型高精度塑件时，型腔不宜过多，通常不超过4腔，因为多型腔难以使型腔的成型条件一致。 （4）根据生产经济性确定型腔的数目根据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产原料费用，仅考虑模具费和成型加工费。模具费用为 式中 成型加工费为 式中 N - 需要生产塑件的总数; Y - 每小时注射成型加工费， 元/h; t -

17、 成型周期， min 。总的成型加工费为 为了使成型加工费用小，令根据上述各式确定型腔的数目，就可以即在技术上充分保证产品的质量，又保证了最佳的的生产经济性。 从以上的几点我们可以看到，模具的型腔数目必须取上面的最小者，而当型腔数目接近根据经济性确定的型腔数目时，表明可以取得很佳的经济效果。此外，还应考虑到诸如模板尺寸、脱模结构、浇注系统、冷却系统等方面的限制，所以最后确定该塑件在注射时采用1模4腔 3.3 型腔的布局多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置12密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每一个型腔都通过浇注系

18、统从总压力中心中均等地分得所需的压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸制作得不相同。要指出的是，多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件，不同塑件原则上不应该用同一副多模腔模具生产。在同一副模具中同时安排尺寸相差较大的型腔不是一个好的设计，不过有时为了节约，特别是成型配套式塑件的模具，在生产实践中还使用这一方法，但难免会引起一些缺陷，如有些塑件发生翘曲、有些则有过大的不可逆应变等。本设计成型同一塑件， 且壁厚均匀， 故采用平衡式， 布局如图3 2 所示： 图32 型腔的布局3.4 排气系统的设计在塑料熔体填充的过程中,型

19、腔内除了原有的空气外,还有因塑料受热而产生的低分子挥发性气体,在塑料填充的同时须将气体排出型腔,否则,被压缩的气体会在注塑件中形成气泡或产生高温而引起注塑件局部烧焦以致炭化,亦有可能使注塑件熔接不良、强度下降。为了使这些气体能从型腔中及时排出,一般可通过在模具上设置排气槽予以解决。排气槽通常设置在熔体最后充满型腔的部位这在过去仅能通过试模后才能准确确定,而在现代模具设计过程中,可通过CAE进行优化分析。本模具利用模具的分型面或模具零件间的配合间隙排气,所以没有专门开设排气槽。4 注射机型号的选择4.1有关制品的计算根据蜂蜜瓶盖的实体，我用PROE绘制出样品的三维模型，便可以借助Pro/E计算出

20、质量与体积，这样既便于较精确的计算制品的各个参数，又更为直观、形象。制品的体积(根据Pro/E三维零件图显示获得)为：那么四个塑件的体积为=4V=19.894=79.56。浇注系统的体积(根据Pro/E三维零件图显示获得)约为：图4.1 浇注系统此浇注系统的体积为=10.117。该模具一次注射共需塑料的体积约为： =79.56+10.117=89.677cm4.2 注射机型号的确定根据以上的计算初步选定型号为XSZY500的注射机。注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该结注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。选用注射机时，通常是以某塑

21、件的（或模具）实际需要的注射量初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸进行校核,在模具设计时，根据产品几何尺寸及模具结构特点，尽可能选用适合的注塑机以充分发挥设备的内在能力。根据以上的计算初步选定型号为XSZY500的注射机，其主要技术参数如下表：表4.1 XSZY500注射机主要技术参数额定注射量（cm）500螺杆(柱塞)直径（mm）65注射压力（MPa）145注射行程（mm）200注射时间(s)1.6锁模力（kN）3500最大成型面积（cm）1000最大开合模行程（mm）500模具最大厚度（mm）450模具最小厚度（mm）3

22、00合模方式液压机械喷嘴球头半径（mm）SR18顶杆中心距（mm）230喷嘴孔径（mm）3动、定模固定板（mm） 700850电动机功率（kW） 22机器外形尺寸（mm）650013002000螺杆转数（r/min） 43、56、69、83 4.3注射机及参数的校核注射量的校核注射机一个注射周期内所需注射量的塑料熔体的总量必须在注射机额定注射量的80%以内。在一个注射成形周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量或质量，应为制件和浇注系统两部份容量或质量之和，即V = nVz + Vj或 M = nmz + mj式中 V（m）一个成形周期内所需射入的塑料容积或质量(cm或g）； n 型腔数目 Vz

23、（mz）单个塑件的容量或质量(cm或g）。 Vj（mj）浇注系统凝料和飞边所需塑料的容量或质量(cm或g）。故应使nVz + Vj 0.8Vg 或 nmz + mj 0.8mg式中 Vg（mg）注射机额定注射量(cm或g）。根据容积计算nVz + Vj =89.677cm 0.8Vg400 cm可见注射机的注射量符合要求、型腔数量的确定和校核型腔数量与注射机的塑化率、最大注射量及锁模力等参数有关，此外，还受塑件的精度和生产的经济性等因数影响。可根据注射机的最大注射量确定型腔数n式中 K注射机的最大注射量的得用系数，一般取0.8； vN注射机最大注射量； v 2浇注系统所需塑料的质量或体积（g或

24、cm）； v 1单个塑件的质量或体积（g或cm）。所以需要n=4符合要求塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积，则成型过程中将会出现溢漏现象。因此，设计注射模时必须满足下面关系：nA1 + A2 A式中 A注射机允许使用的最大成型面积(mm2）其他符号意义同前。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定

25、锁模力，即：(nA1 + A2)p F式中F注射机的额定锁模力（N）A1单个制品在模具分型面上的投影面积（mm）A2浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm） p塑料熔体对型腔的成型压力，其大小一般是注射压力的80%，Mpa。n型腔个数所以需要4153.86+32.48=647.92A1000647.921450.8=75158.72NF3500KN符合要求。最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为它的最高压力Pmax,应该大于注射机成型时所调用的注射压力，即：PmaxKP0很明显，上式成立，符合要求。模具与注射机安装部份的校核喷嘴尺寸 注射机头为球面，其球面半径与相应接触的模具主流道始端凹下的

26、球面半径相适应。模具厚度 模具厚度H（又称闭合高度）必须满足：HminHHmax式中 Hmin注射机允许的最小厚度，即动、定模板之间的最小开距； Hmax注射机允许的最大模厚。注射机允许厚度300mmH440mm450mm符合要求。开模行程校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。由于选用的是液压机械式锁机构注射机，其最大开模行程由注塑机曲肘机构的最大行程决定，与模具厚度无关。故校核时只需使注射机最大开模行程大于模具所需开模距离，即式中 注射机最大开模行程，； 模具所需开模距离，。当模具的侧向分型抽芯或脱螺纹是靠开模动作来实现时， S=maxH1+H2+a+(510)mm =

27、max30+20+107+10=167mm 故 Smax=500mmS=167mm ，满足要求。 5 浇注系统的设计浇注系统是指凝料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道的浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影响。该模具采用普通流道浇注系统，普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。5.1 主流道设计主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计要点为：（1）主流道圆锥角

28、 =23对流动性差的塑料可取36，内壁粗糙度为Ra0.63um。主流道大端呈圆角，半径r=13mm，以减小料流转向过渡的阻力。（2）在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响熔体的顺利充型。（3）对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下是将主流道衬套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与定模座采用H7/m6 过渡配合，与定位圈的配合采用H9/f9 间隙配合。5.1.1 主流道尺寸根据所选注射机，则主流道小端尺寸为：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）=3+1=4mm主流道球面半径为：SR=喷嘴球面半径+（12）=18+1=19

29、mm本设计是中小型模具，为了方便就设计成整体式，主流道长度约等于浇口套的高度（见装配图）。取 d=4mm ， =3，主流道的高度为53mm。5.2 分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。多型腔模具必定设置分流道，单型腔大型塑件在使用多个点浇口是也要设置分流道。5.2.1 分流道布置形式分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔，因此，采用平衡式分流道。见上图5.2.2 分流道的形状及截面尺寸分流道截面有圆形、矩形、梯形U 形和六角形等等。为了减少流道内的压力损失和传热损失，要尽量把流道的截面积设计

30、得大些，表面积小些。因此可以用流道的截面积与其周长的比值来表示流道的效率，各种截面分流道的效率如图所示 图43 分流道的截面形式和效率从图中可见，圆形和正方形流道的效率最高。一般分型面为平面时，通常采用圆形截面的流道。由于本设计采用一模二腔的点浇口，为了取出分流道凝料，且凝料在两个平板之间，故采用的是圆形截面。因为各种塑料的流动性有差异，所以可以根据塑料的品种来粗地估计分流道的直径，常用塑料的分流道直径推荐值如塑料制品成型及模具设计表4-3。本设计的分流道截面为U形，分流道宽度b为6mm,半径R为3mm,深度h为3.75mm,斜角。由于各个型腔的分布特征平衡式布置，故分流道的长度和约为330m

31、m。5.3 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量有很大的影响。浇口的形式多种多样，但常用的浇口有如下11 种：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口等。因为本设计的塑件表面质量要求较高，外表面不得有熔接痕、气痕、飞边等缺陷产生，有较高的光亮要求，故采用点浇口。点浇口有很多形式与尺寸，d=0.11.5mm,最大不超过2mm，,常取1.01.5mm,本设计根据经验值d=1mm,。采用点浇口进料的浇注系统，在定模部分必须增加一个分型面，用于取出浇注系统的凝料。5

32、.4 冷料穴的设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或者处于分流道的末端，防止冷料进入模具型腔而影响制品质量。冷料穴分两种，一种专门用于收集、贮存冷料，另一种除贮存冷料外还兼有拉出流道凝料的功用。根据需要，冷料穴不但在主流道的末端，而且可在各分流道转向的位置，甚至在型腔的末端开设冷料穴。冷料穴应设置在熔体流动方向的转折位置，并迎着上游的熔体流向。冷料穴的长度通常为分流道直径d 的1.5 2 倍。本设计中需要设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上,并且冷料穴的长度根据拉料杆的螺纹旋转需要设置17mm。5.5 浇注系统的平衡 对于中小型制品的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计时应尽量保证所有的型

33、腔同时得到均一的充填和成形。一般在制品形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口流量及成形工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。5.5.1分流道平衡对于多型腔模具，为了达到各型腔同时充满的目的，可通过调整分流道的长度及截面面积，改变熔料在各分流道中的流量，达到浇注平衡的目的。计算公式如下：式中 Q1，Q2熔料分别在流道1和流道2中的流量，cm3/s；d1,d2分流道1和分流道2的直径， cm；L1，L2分流道1和分流道2的长度，cm；5.5.2 浇口平衡在多型腔非平衡分流道布置时，

34、由于主流道到各型腔的分流道长度或各型腔所需填充流量不同，也可采用调整各浇口截面尺寸的方法，使熔料同时充满各型腔。浇口平衡简称为BGV（balanced gate value）,只要做到各型腔BGV值相同，基本上能达到平衡填充。对于多型腔相同制品的模具，其浇口平衡计算公式如下：式中 Sg浇口的截面积，mm2; Lg浇口的长度，mm; Lr分流道的长度，mm；该模具，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同，显然是平衡式的。6 成型零部件设计成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凸模、凹模、成型杆、成型块等。设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进料口

35、、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸，从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸，以及机加工工艺要求等,在工作中，成型零件承受高温高压塑件熔体的冲击和磨擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需要克服塑件的粘着力。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，它的强度和刚度必须在许可范围内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。6.1 成型零件的材料选择构成型腔的零件统称为成型零件，本例的模具成型零件包括凸模、凹模和侧抽芯部件。由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到制件质量，因此

36、要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨力以承受塑料的挤压力和料流的磨擦力和足够的精度和表面光洁度，以保证塑料制品表面光高美观，容易脱模，一般来说成型零件都应进行热处理，使其具有HRC40以上的硬度，如成型产生腐蚀性气体的塑料如聚氯已烯等。还应选择耐腐蚀的钢材。根据塑件表面质量要求，本设计成型零件选用45号钢，45号钢为 优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达4552HRC。6.2 型腔、型芯结构设计型腔是成型塑件外表面的主要零件，按结构

37、不同可分为整体式和组合式两种结构形式。由于本塑件结构对称，为提高模具刚度、强度，型腔宜采用整体式结构最佳。型芯用来成型塑件的内表面，由于本塑件有内螺纹，故要用螺纹型芯。为了便于加工，此型芯采用镶拼组合式结构。 6.3 成型零件的尺寸计算为计算简便起见，凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸，即公差为正；凡是轴类尺寸均以最大尺寸作为公称尺寸，即公差为负。6.3.1定模型腔径向尺寸计算定模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：式中 定模径向尺寸（mm）； 塑件的平均收缩率（PE收缩率为1.2%2.8，平均收缩率为2%）； 塑件径向公称尺寸（mm）； 塑件公差值(mm)（3/4项系数随塑件精度和尺

38、寸变化，取0.86）；模具制造公差（mm）(当塑件尺寸较大、精度级别较低时，z可不计；当塑件尺寸较小、精度级别较高时，z=13)； 塑料的最小收缩率（）。6.3.2定模型腔深度尺寸计算定模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下式中 定模深度尺寸（mm）； 塑件高度公称尺寸（mm）；蜂蜜瓶盖属于精度等级高的零件，所以取x= 2/3=0.223=0.13；取30.33 其他符号意义同上。6.3.3动模型芯径向尺寸计算动模型芯径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：型芯径向尺寸（mm）；型芯的制造公差（mm）；其他符号意义同上。6.3.4动模型芯深度尺寸计算动模型芯高度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：深度尺

39、寸（mm）；塑件孔深度尺寸（mm）；6.3.5 螺纹型环的工作尺寸 1） 螺纹型环大径 2） 螺纹型环中径 3） 螺纹型环小径 上面各式中 螺纹型环大径基本尺寸； 螺纹型环中径基本尺寸； 螺纹型环小径基本尺寸； 塑件外螺纹大径基本尺寸； 塑件外螺纹中径基本尺寸； 塑件外螺纹小径基本尺寸； 塑件螺纹中径公差，由于目前我国善无专门的塑件螺纹公差标注，故可参照金属螺纹公差标准中精度最低者选用。 螺纹型环中径制造公差，其值可取/5。6.3.6 螺纹型芯的工作尺寸 1） 螺纹型芯大径 2） 螺纹型芯中径 3） 螺纹型芯小径 6.3.7 螺纹型环合螺纹型芯的螺距工作尺寸 式中 螺纹型环或螺纹型芯螺距的基本

40、尺寸； 塑件外螺纹或内螺纹螺距的基本尺寸； 螺纹型环或螺纹型芯螺距制造公差。其他符号意义同上根据以上公式计算出以下数值：最后得出的型腔、型芯工作尺寸计算见表7.3。类别塑件尺寸计算公式工作尺寸型腔工作尺寸的计算螺纹型芯工作尺寸的计算 表 7.37 导向与定位机构设计合模导向机构是保证动、定模或在上、下模合模时，正确地定位和导向的零件。注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，通常采用导柱导向定位，导柱导向用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面导向机构用于动、定模之间的精密对中定位。7.1 机构的功用7.1.1 导向机构的功用定位作用；导向作用；承载作用；保持运动平稳作用

41、。7.1.2定位机构的功用对于薄壁、精密塑件注射模，大型、深型腔注射模和生产批量大的注射模，仅用导柱导向机构是不完善的，还必须在动、定模之间增设锥面定位机构，有保持精密定位和同轴度的要求。当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。此模具为小型模具，对精度要求也不是很高，所以不需要用定位机构，可直接由导向机构定位。7.2 导向结构的总体设计1、导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止导柱和导套压入后变形；2、该模具采用4

42、根导柱，其布置为等直径导柱对称布置；3、该模具导柱安装在支承板上，导套安装在动模固定板上；4、为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑板，即可削去一个面或在导套的孔口倒角；5、各导柱、导套及导向孔的轴线应保证平行；6、在合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。7.3 导柱的设计1、该模具采用带头导柱，且不加油槽；2、导柱的长度必须比凸模端面高度高出812mm；3、为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分；4、导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（该导柱直径由标准模架知为40；5、导柱的安装形式，导柱固定部分

43、与模板按H7/m6配合。导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7的间隙配合；6、导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4m；7、导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为55HRC以上或45#钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度55HRC以上。7.4 导套的设计1、结构形式：采用带头导套，导套的固定孔与导柱的固定孔可以同时钻，再分别扩孔，以保证其配合精度；2、导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气；3、导套孔的滑动部分按H8/f7或H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为Ra0.4m。导套外径按H7/m6或H

44、7/k6配合镶入模板；4、导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱的硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。7.5 导柱与导套的配合形式导柱与导套的配用形式要根据模具的结构及生产要求而定，该模具采用的配合形式如图71所示： 图71 导柱导套配合图8 塑件脱模的机构设计 本设计的瓶盖内螺纹是设计的难点，模具内螺纹的成型一般有自动脱模机构和模外手动脱模机构两种。模外手动脱模机构模具设计相对较简单, 但是生产效率不如自动脱模机构高。自动脱模机构包括瓣合式螺纹型芯结构、旋转脱模机构等。瓣合式螺纹型芯结构成型后容易出现拼缝溢料痕迹。旋转脱模机构主要是利用模具上的齿条齿轮

45、传动或靠液压传动驱动旋转零件等。传统设计中采用的齿轮齿条机构主要是根据经验设计, 其开模行程较长, 生产效率不高。本设计通过对齿轮齿条机构的精确计算和校核, 设计了利用卧式注塑机顶出动作, 由齿条驱动齿轮, 带动螺纹型芯旋转的自动脱内螺纹注射模, 减小了开模行程, 提高了生产效率。如81为开模图： 图81 开模图8.1 旋转脱模所需扭矩对于薄壁内螺纹塑件，旋转所需最小扭矩由下式计算： 式中 E 塑料的拉伸弹性模量（Mpa）; 螺纹形状因子； t 螺纹塑件平均壁厚； r 螺纹型芯或型环的中径； L 螺纹型芯或型环螺纹段长度； S 螺距； 螺纹升角； 塑料成型收缩率； f 塑料与钢材摩擦系数； =

46、 7.28 （） 8.2 旋转脱模的齿轮计算 塑件的内螺纹长度为L = 13mm , 螺距为P = 6mm , 线数n = 1 , 则导程S = nP = 6 mm , 故螺纹完全脱出时螺纹型芯需要转动的转数 为: = L/ S = 13/ 6 = 2.17(转)齿条20 的模数为 = 1 , 开齿部分长度为=200 mm , 齿轮轴1 上的直齿轮部分的模数为 =1,齿数为= 33 , 齿距= 3.14 mm , 伞齿轮部分的模数为 = 1、齿数为 = 40 ; 主齿轮轴2 上的伞齿轮部分的模数为 = 1、齿数为 =20 ; 主齿轮3 的模数为= 2、齿数为= 48 ，型芯齿轮轴18 上的行星

47、齿轮的模数为= 2、齿数为= 27。此齿轮齿条传动为二级传动机构, 其传动比= / = 40/ 20 = 2 , = / = 48/ 27 = 1.8 , 总传动比i = = 3.6, 当模具开模时螺纹型芯可转动的转数 为: =(2003.6) / (3.14 33) =6.9 (转)因为 , 故该自动脱螺纹机构可以完全脱出螺纹。 装配图如82： 图82 装配图1齿条 2套筒 3、19、20直齿轮 4键 5轴套 6垫块 7支承板 8动模板 9限位销 10弹簧 11定模座板 12浇口套 13开槽螺钉 14定模板 15导套16导柱 17轴承 18型芯齿轮轴 21主齿轮轴 22、26锥齿轮 23内六

48、角螺钉 24螺母 25垫片 27动模座板 28齿轮轴 9 温度调节系统的设计在塑料注射成形中，注射模具不仅是塑料熔体的成形设备，还起着热交换器的作用。模具温度调节系统直接影响到制品的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成形工艺要求不同，对模具温度的要求也不同。对于大多数要求较低模温的塑料，仅设置模具的冷却系统即可。但对于要求模温超过80C的塑料以及大型注射模具，均需要设置加热装置。由于PE的模温为5070，故不需要设置加热装置。9.1 冷却系统一般注射到模具内塑料温度为200左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量

49、尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。对于粘度低、流动性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙等），因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却。PE的成型温度和模具温度分别为150250、5070。9.2 冷却介质冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热容量大，传热系数大，成本低。用水冷却，即在模具型腔周围或内部开设冷却水道。本设计在塑件上并列开四条冷却水道。10 模架的选用通过前面的设计及计算工作，便可以根据所定内容确定模架。模架部分可以自己设计，也可以选用标准模架；在生产现场模具设计过程中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标

50、准代号，因为标准件有很大一部分已经标准化，随时可在市场上买到，这对缩短制造周期，降低制造成本时极其有用的。而标准件则包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件等。此外，在模架尺寸确定之后，对模具有关零件进行必要的强度或刚度校核，看所选模架是否符合要求，尤其对大型模具，这一点尤为重要。设计模具时，开始就要选定模架。当然选用模架时要考虑到塑件的成型、流道的分布形式以及顶出机构的形式等因素。模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其时对大型模具，这一点尤为重要

51、。标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可选用标准模架 450L，其中L取630mm，可符合要求。模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇注套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与动模固定板不需要销钉精确定位；垫块不需要

52、与动模固定板用销钉精确定位；顶出垫板不需与顶出固定板用销钉精确定位，模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉。 10.1定模固定板（定模座板）（630558，厚40mm）主流道衬套固定孔与其为H7/m6过渡配合；通过4个5的内六角螺钉与定模固定板连接；定模垫板通常就是模具与注射机连接处的定模板。10.2定模板（428558，厚50mm）上面的型腔为整体式；有四个型腔；其导柱固定孔与导柱为H7/f7过渡配合。10.3动模板（428558，厚80mm）用于固定型芯（凸模）、导套。为了保证凸模或其它零件固定稳固，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成，最好调质230270HB；

53、导套孔与导套为H7/m6或H7/k6配和；型芯孔与其为H7/m6过渡配合。10.4动模座板（630558，厚40mm）其上的齿条孔与齿条采用H7/m6配合。10.5动模垫板（又称支承板）（428558，厚50mm）垫板是盖在固定板上面或垫在固定板下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、导柱或顶杆等脱出固定板，并承受型腔、型芯或顶杆等的压力，因此它要具有较高的平行度和硬度。一般采用45钢，经热处理235HB或50钢、40Cr、40MnB等调质235HB，或结构钢Q235Q275。还起到了支承板的作用，其要承受成型压力导致的模板弯曲应力。10.6垫块（180558，厚80mm）1、主要作用：在动模座

54、板与动模垫板之间形成顶出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。2、结构型式：可为平行垫块、拐角垫块。（该模具采用平行垫块）。3、垫块一般用中碳钢制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨铸铁等。5、模具组装时，应注意左右两垫块高度一致，否则由于负荷不均匀会造成动模板损坏。模架图如图101： 图101 模架图11 模具的工作过程模具装配试模完毕之后，模具进入正式状态，其基本工作过程如下：（1） 对塑料 PE 进行烘干，并装入料斗。（2） 清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂，进行适当的预热。（3）合模、锁紧模具。（4）对塑料进行预塑化，注射装置准备注射。（5）

55、注射过程包括充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模。（6） 脱模过程：模具合模、注射、保压、冷却后, 在注射机作用下模具打开, 在主齿轮轴28部拉料杆和弹簧的作用下, 模具首先从第一个分型面分型，浇注系统从浇口道中拉出, 注射机动模继续后退, 在限位螺钉的作用下定模板停止后移, 此时模具进行二次分型,此时齿条的开齿部分与直齿轮啮合,齿轮齿条传动机构开始工作,主齿轮带动拉料杆开始旋转，球头拉料杆从浇注系统凝料中拉出, 凝料在重力作用下自动脱落。与此同时型芯齿轮轴转动,由于塑件外部部设有止转筋, 塑件不会随着型芯齿轮轴而转动, 故从型芯上脱出至完全与螺纹型芯分离,完成脱模过程。在注射机的作用下,

56、 动模部分前进合模, 进入下一个工作循环。12 模具的试模与修模试模是根据塑料制品所设计制造的模具在相应塑料注射机上进行试模的过程，它是模具制造过程的重要环节，用以检验模具的可生产型、注射的制品是否符合质量要求以及合格品率，并依据试模结构对模具提出修改意见，同时也为模具投入正常生产运行摸索最佳工艺参数。12.1 注射机选定原则上试模必须在模具设计时选定的同型号规格的注射机上进行，以保证试模与模具最终应用的一致性。在实际生产中，如不能满足上述要求，允许先用注射量稍大的注射机，但顶出方式和注射机类型必须一致，注射螺杆与注射机控制水平应尽可能接近。对于壁厚特别厚、特别薄、透明的注塑件，以及表观质量、

57、重量、力学性能要求高的注塑件，应特别注意，试模用注射机与最终使用的注射机差别应尽可能小。12.2 试模用注塑料试模用料应力求于制品一致，但对于新开发产品，其原料配方往往尚未确定，此时可用同一类型原料中选取类似产品用途，想同原料特点（如保压、玻纤增强等）的原料，但须特别关注原料的熔点、熔体指数、力学性能、收缩率应与制品要求相适应。12.3 试模工艺首先烘干原料，然后参照上述的注射工艺条件，之后预热模具。对于小模具不须加热，注射几次模温即可升高，对于大型制品注塑模，为节省原料，提高试模效率，需设法将模具加热，有条件者可采用全自动模温控制器，也可采用活动电热板夹在模具上临时加温，模具温度一般应小于5

58、0。12.4 试模在多数情况下，试模是一个需多次、反复进行的过程，试模过程中可能出现任何问题，对出现的问题应作详细地记录和仔细分析，查找问题原因，提出调整措施，逐渐调整修改直到制品合格。查找原因的次序为：注射工艺条件、注射机、原料，最后是模具，即出现问题后首先从工艺、设备、原料方面找原因，先逐步调整工艺条件、调整设备、处理或更换原料，最后无法解决时才从模具考虑，准备修模。12.5 修模注塑模的修整是一件正常的事情，模具修改主要为结构和尺寸修改，如顶出和脱模方向的修改、滑块修改、轴孔位置与尺寸修改、型腔修改、壁厚修改、排气修改、浇道与浇口修改、加强筋修改、粗糙度修改等。模具修改后再进行试模，如果还不行，则再修改，直到试模合格。13 制品的后处理塑件在成型过程中，