464520879毕业设计（论文）奶瓶盖注塑模

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1、 - 1 -第 1 张 湖北工業大學湖北工業大學 毕毕业业设设计计 （论论文文）任任务务书书课题名称课题名称： 奶瓶盖注塑模奶瓶盖注塑模 学生姓名学生姓名： 系系 别别： 机械工程学院机械工程学院 专专 业业： 模具设计与制造模具设计与制造 指导教师指导教师： 20112011 年年 6 6 月月 1212 日日 - 2 -第 2 张设计任务书设计任务书设计题目：设计题目：奶瓶盖注塑模的设计设计要求：设计要求：1. 确定合理工艺方案2. 设计合理的模具结构3. 设计要全面介绍模具的工作原理4. 内容丰富、文字精练、讲述详细、实用价值高设计内容：设计内容：装配图 1 张， 产品图 1 张，零件图

2、 6 张，设计说明书 1 份，指导教师（签名）：指导教师（签名）： - 3 -第 3 张1 1 引言引言塑料具有密度小、质量轻而强度高、刚度大、绝缘性着色性好、成型方便等优点，成为 20 世纪发展最快材料之一。各种各样、形状颜色各异的塑料零配件出现在我国工业、农业及日常生活当中。以塑代钢、以塑代木已成为一种趋势。本文采取日常生活中婴幼儿哺乳奶瓶盖设计，介绍一种成型内螺纹塑件的新型塑料模具。在螺纹的成型与推出方式上采用斜滑块的形式，取代传统螺纹塑件的强制脱模或旋转脱模的方式，保证螺纹塑件的精度。其中模具结构设计是这次设计的主要内容，其内容包含了模具的分型面选择、主流道及分流道的设计与布局，推出机

3、构导向机构,铰链的设计等一系列模具的重要零部件的设计加工方法和加工注意要点。这样更有利于加工人员的一线操作，使其通俗易懂加工方便。本次设计不仅让我熟悉了课本所学的知识，而且让我做到所学的运用到实践当中，更让我了解了塑料模具设计的全过程和加工实践的各种要点。使我在本次设计实践当中有一个质的飞跃。 - 4 -第 4 张 Introduction Plastic with a density, quality of light and high strength, stiffness, insulation, and good color, shape and easy, in the 20th c

4、entury, one of the fastest growing material. Variety, shapes, different colors of plastic parts in our industry, agriculture and daily life. To plastic and steel, plastic and wood has become a trend. This article in the daily life of infants and young children to nursing bottle cap design, introduce

5、s a thread forming a new type of plastic mold plastic parts. Introduction of the thread forming and inclined slider with the way the form of plastic parts to replace the traditional threaded or rotational force stripping stripping way to ensure the accuracy of threaded plastic parts. Die structure d

6、esign is one of the main elements of this design, which contains the mold parting line selection, main channel and diversion channel design and layout, the introduction of body-oriented body, hinge design and a series of important parts of the mold design and processing methods and processing points

7、 to note. This line is more conducive to processing of personnel action, making it easy to understand, easy to process. This design is not only familiar with the textbooks I have learned, but I do use what they have learned into practice, made me understand the whole process of plastic mold design a

8、nd processing practices of the various points. That I practice in this design, there is a qualitative leap. - 5 -第 5 张目录目录引言引言 3一塑建工艺分析一塑建工艺分析71.1 塑件分析7 1.2 塑件材料的确定7 1.3 工艺特点7 1.4 塑件的收缩及密度确定8 1.5 模具种类与模具设计的关系8二二. .注射机的选用及型腔数的确定注射机的选用及型腔数的确定10 2.1 利用 PRO/E 进行体积的计算102.2 确定型腔数及其排列112.3 注射机的选用112.4 锁模力的

9、校核122.5 模架的选用13三模具结构设计三模具结构设计143.1 模具结构143.2 分型面位置确定14 - 6 -第 6 张3.3 浇注系统设计153.4 主流道设计163.5 分流道设计183.6 浇口的形状及其位置选择183.6.1 浇口位置的选择193.7 冷料穴设计20四脱模机构设计四脱模机构设计204.1 斜滑块兼推出结构设计204.2 凝料推出部分设计22五五. . 导向及定位机构导向及定位机构24六塑料成型工艺特点的分析六塑料成型工艺特点的分析266.1 概述266.2.1 注射成型周期296.3 注射成型的工艺规程 336.4 注射成型工艺条件的选择35七模具工作原理七模

10、具工作原理 37八结论八结论 38参考文献参考文献 40 - 7 -第 7 张一 塑件工艺分析1.11.1 塑件分析塑件分析1.21.2 塑件材料的确定塑件材料的确定考虑到奶瓶盖的工作环境以及所受的力的大小来看，其在工作过程中需要频繁的开合，所以综上各种塑料的性能来考虑，聚丙烯（PP）具有以上工作环境所需的性能，为此确定使用材料为：聚丙烯（聚丙烯（PPPP）1 1. .3 3 工工艺艺特特点点PP 在熔融温度下有较好的流动性，成型性能好， PP 在加工上有两个特点：其一：PP 熔体的粘度随剪切速度的提高而有明显的下降（受温度影响较小）；其二：分子取向程度高而呈现较大的收缩率。 PP 的加工温度

11、在 200-300左右较好，它有良好的热稳定性（分解温度 - 8 -第 8 张为 310），但高温下（ 270-300），长时间停留在炮筒中会有降解的可能。因 PP 的粘度随着剪切速度的提高有明显的降低，所以提高注射压力和注射速度会提高其流动性，改善收缩变形和凹陷。模温宜控制在30-50范围内。PP 熔体能穿越很窄的模具缝隙而出现披锋。 PP 在熔化过程中，要吸收大量的熔解热（比热较大），产品出模后比较烫。PP 料加工时不需干燥，PP 的收缩率和结晶度比 PE 低。1.41.4 塑料的收缩率及密度确定塑料的收缩率及密度确定表 1.1 材料性能参数材料代号密度（kg.m-3）收缩率（%）模具温度

12、（）注射压力 P注（Mpa）最大不溢料间隙/mmPE940-9601.5-3.660-7060-1000.02PP900-9101.0-2.580-9070-1000.03ABS1030-10700.3-0.850-8060-1000.04PVC13800.6-1.530-6080-1300.03由表 1.1 知聚丙烯 PP 的收缩率（1.0-2.5）% 。由聚丙烯的成形特点可知其成形收缩率范围及收缩率大，所以在选择聚丙烯的收缩率时应考虑使用大的收缩率确定收缩率值为 1.8% ，其平均密度为 0.905g/cm3 。1.51.5 模具种类与模具设计的关系模具种类与模具设计的关系不同种类的塑料其

13、工艺性能、成形特性也不相同，因此为了确定塑料的工艺性能、成形特征，并在模具中充分利用以获得优质的塑料制件。表 1.2 塑料种类与模具设计关系塑料特征注意事项聚丙烯1，点浇口增大塑料熔体的1，尽量采用点浇口，尤其是大平面 - 9 -第 9 张PP（结晶型）剪切速率，流动性增加2，冷却速度快3，流动性好具有铰链性能塑料制品2，浇注系统散热面积要小，以降低冷却速度，保证塑料顺利充填型腔塑件的成型要求：化学性能稳定，宜于成形加工等，闭合弯折不容易产生损坏和断裂现象。塑件表面要求无飞边或缩孔现象。 塑料成型工艺参数：模具温度：40-60喷嘴温度：190-220料筒温度：前段温度：200-220 中段温度

14、：220-240 后段温度：180-210注射压力：4080MPa注射机类型：螺杆式保压压力：50-60 MPa喷嘴形式：直通式注射时间：05S保压时间：2060S冷却时间：1550S成形周期：40120S - 10 -第 10 张二二. .注射机的选用及型腔数的确定注射机的选用及型腔数的确定2.1.利用 PRO/E 进行体积的计算根据产品图纸，将塑料瓶盖按 1:1 的尺寸比例在 PROE 里完成三维构图。利用 PROE 分析指令对塑料瓶盖进行体积的计算如图所示 体积=1.1432856mm3410 =11432.856 mm3 - 11 -第 11 张2.2.2 2 确定型腔数及其排列确定型

15、腔数及其排列 图-型腔的布置2.32.3 注射机的选用注射机的选用根据产品图纸，将塑料瓶盖按 1:1 的尺寸比例在 PROE 里完成三维构图。利用 PROE 分析指令对塑料瓶盖进行体积，可计算浇注系统的体积为 11.432856cm3 ，以奶瓶盖为例，分析了奶瓶盖的结构特点和使用要求，在此基础上选择了制品材料，设计了一种成型内螺纹塑件塑料模具。就塑件的成型工艺性、浇注系统、成型零部件结构、滑块抽芯机构、推出系统、冷却系统等的设计进行了研究与探讨，为内螺纹塑件的脱模提供了一种新的思路与研究方法。经设计研究表明，该模具采用一模四腔的三板式结构。双点浇口进料，模架为中小型模架的派生型。模板周界尺寸

16、WL 为 315315。注塑机型号为 XS-ZY-6040。 - 12 -第 12 张 2.42.4 锁模力的校核锁模力的校核锁模力为注射机锁模装置用于夹紧模具的力。所选注射机的锁模力必须大于由于高压熔体注入模腔而产生的胀模力，此胀模力等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积F P A /1000式中 F锁模力，kNp型腔压力，MPaA塑件及流道系统在分型面上的投影面积，已知型腔压力为25 或30MPa；浇注系统的投影面积为1 倍的塑件投影面积；塑件及流道系统在分型面上的投影面积为A = nR2 + S 式中 S流道系统在分型面上的投影面积，n模腔数则A=4(60/2)+(60/

17、2)=14130cm即 pA/1000=3014130/1000=423.9kN450kN所以锁模力符合要求 - 13 -第 13 张2.52.5 模架的选用模架的选用我国目前标准化注射模零件的国家标准有 12 个；另外还制订了塑料注射模具的标准模架，分中小型模架 （GB/T12556.190）和大型模架（GB/T12555.190）两种。 中小型模架标准中规定，模架的周界尺寸范围为：560，并规定模架的形式为品种型号，即基本型，mmmm900A1、A2、A3 和 A4 四个品种。表 3.1 四种模架的组成、功能及用途型号组成、功能及用途A1 型定模采用两块模板，动模采用一块模板，与推杆推件机

18、构组成模架，适用于立式和卧式注射机。A2 型动、定模均采用两块模板，与推件机构组成模架，适用于立式和卧式注射机，可用于带有斜导柱侧向抽芯的模具，也可用于斜滑块侧向分型的模具A3 型定模采用两块模板，动模采用一块模板，它们中间设置了一块推件板，用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注射机。A4 型动、定模均采用两块模板，它们中间设置了一块推件板，用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注射机。根据以上四种模架的组成，功能及用途可以看出，A2 型模型适用于本次模具的设计，故选用 A2 模架。 - 14 -第 14 张三模具结构设计三模具结构设计3.13.1 模具结构模具结构该塑件为小型制品，尺寸精度不高

19、。采用ProE设计后，一个制件的体积为11.43cm3。为了提高生产效率，设计一模四腔的三板式模具结构。三板式塑料模具和两板式塑料模具相比，中间多了个可移动的型腔板，同时采用针点式浇口，总体模具结构如图所示。3.23.2 分型面位置确定分型面位置确定注塑过程完成后。需要将制件和流道凝料一起推出模外，在进行下一次注塑循环。由于这是一模四腔、平衡式流道，故流道凝料占很大一部分体积，因而凝料脱模比较困难。为了解决这个问题，笔者在设计模具的时候采用了三板式 - 15 -第 15 张模具，具有两个分型面，分别为AA与BB分型面。其中AA分型面打开，取出流道凝料，BB分型面打开，取出制件。3.33.3 浇

20、注系统设计浇注系统设计浇注系统是指从注塑机喷嘴进入模具开始，到型腔入口入口为止的那一段流道。多模腔的浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井组成。浇注系统控制着塑件在注塑成型过程过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件质量影响关系极大。主流道是自注塑机喷嘴与模具主流道衬套接触的部位起至分流道为止段 - 16 -第 16 张总流道，它是塑料熔体进入模具时最先经过的部位。在卧式注塑机上，它与注塑机喷嘴在同一轴线上，垂宣于分型面。由于主流道与高温塑料及喷嘴反复接触，故主流道讨套设计成可拆卸的，主流道衬套应带凸缘，使之固定在定模上。为了便于凝料的脱出，主流道整体设计成圆锥形，锥角60，内壁粗糙度04斗m，其

21、它部分粗糙度为08斗m。主流道上部小端直径比注塑机喷直径嘴大lmm，球面半径比注塑机喷嘴球面半径大2mm，其作用是补偿喷嘴与主流道的对中误差，避免注塑时喷嘴与主流道衬套之间由于配合不准造成溢料现象。在本次设计中，分流道的布置采用对称平衡式。这种布置使分流道的长度、截面形状和尺寸都对应相等，可以实现均衡进料和个型腔同时充满的目的。为了方便加工，分流道的断面形状采用半圆形，直径为6mm，只需在AA分型处的凝料推板上加工即可。为了加快填充速度，降低模塑周期，浇I：1设计成双点浇口进料的方式。3.4 主流道设计主流道设计(1)主流道是注射机喷嘴与分流道的塑料熔体的流动通道，其形状尺寸对熔体的流动和充模

22、时间有较大的影响。主流道一般设计在浇口套中，为更容易的拔出，主流道通常设计成圆锥形。锥角在 23 度，内壁粗糙度为Ra=0.63m。（2）为防止主流道与喷嘴处溢料，与主流道对接处紧密对接，主流道连接处应制成半球形凹坑，主流道的小端直径大于注射机的喷嘴直径 1-2mm，半球 - 17 -第 17 张型凹坑的半径应大与注射机喷嘴的球型半径 2m 左右。（3）为减小料流转向过渡时的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径r=13mm.(4) 在保证塑料良好成型的前提下，主流道应尽量短，否则将增多流道凝料。（5）由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道制成可拆卸的主流道衬套，便于用优质钢

23、材加工和热处理。（6）根据制件的实际情况，结合所选注塑机的型号，主流道的锥角选 2，主流道如下图所示。 - 18 -第 18 张3.53.5 分流道设计分流道设计分流道指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中空融状态的过渡段。(1)分流道的截面形状采用半圆形(2)截面直径 6mm。 (3)分流道布置 采用平衡式布置，要求从主流道各个型腔的分流道其长度、形状及断面尺寸对应相等，达到各个型腔同时均匀进料，保证各个型腔成型出的塑件在强度、性能及质量上的一致性。(4)分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑件熔体的流动及充填。3.63.6 浇口的形状及其位置选择浇

24、口的形状及其位置选择浇口的作用是使料流加速，并控制衬料时间，控制料流状态。常用的截面形状有圆形和矩形两种。流口不仅对塑件熔体的流动性和充模特征有关，而且与塑件的成形质量有着密切的关系。因此浇口的形式与塑料品种要相互适应。根据各种浇口的特征比较可以看出点浇口的各种优越性能，其浇口特征如下： - 19 -第 19 张点浇口的特征：1.形状简单，便于加工，而且尺寸精度容易保证2.试模时，发现不适当，容易及时修改3.能相对独立的控制充填速度与封闭时间4.可用于各种塑料5.对于壳体类塑件，流动填充效果较佳。基于塑件的特点和点浇口的特征来看选择点浇口3.6.13.6.1 浇口位置的选择浇口位置的选择尽量缩

25、短流动距离，保证熔料能迅速地充满型腔。浇口开在塑件壁厚处，且应减少熔痕；有利于型腔气体的排出。所以，塑件的浇口选择在塑件的壁厚处，由于塑件所填充塑料多，为此，在塑件处的两壁厚处各设一浇口，这样可以提高充模速度，故设计成双点浇口进料的方式。 - 20 -第 20 张3.73.7 冷料穴设计冷料穴设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝，此外，开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料穴的尺寸稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径1，如图所示。四脱模机构设计四脱模机构设计4.14.1 斜滑块兼推出结构设计斜滑块兼推出

26、结构设计该制件有内螺纹，内螺纹常采用螺纹型芯来成型。但是如果采用了螺纹型芯成型，为了保证制件精度，推出方式采用旋转推出的方式，旋转推出需要另外设置齿轮齿条和螺旋杆，另外还需要我们设置止转措施。这样势必会增加模具结构的复杂程度，同时增加了模具制造成本。为此，在设计此模具的时候，采用斜滑块的形式，同时解决了螺纹成型问题和制件脱出问题，具体结构见图 图 冷料穴 - 21 -第 21 张 图.顶板，顶杆 图.型芯斜滑块开模前(a) 开模后(b) 1锥形体2制件卜滑块4一圆柱销5模套6一垫板7稚杆圈3开模前后示意图斜滑块的形状如图3所示，滑块内部上侧具有螺纹槽，用来成型制件内螺纹，下侧和推杆7相连，中间

27、套在模套5上，滑块和模套之间有定位销4，定位销用来定位推出时滑块的最终停留位置。具体推出过程为模具闭合 - 22 -第 22 张后，推出机构复位，如图3(a)所示，随着注塑机的注塑，型腔逐渐填充完毕，制件和内螺纹成型，经过一段时间的保压和冷却，模具开启，动定模分开，注塑机顶棍推动推板，推板推动推杆，推杆和斜滑块相连，推动斜滑块向上运动。斜滑块是一个倾斜的结构，在推出的过程中沿着锥形体1向上运动。最终停留在定位销所定位的位置。在此过程中，塑件内螺纹逐渐和斜滑块分开，保证了塑件内螺纹的精度，同时简化的模具结构。在推杆推出的过程中，推出力的大小也需要校核。在推出力的计算公式中，对于圆筒形制件，推出力

28、的计算公式分带通孔和不带通孔两大类型。由制件形状观察知，应该采用带通孔的力学表达公式，具体如下4 42 2 凝料推出部分设计凝料推出部分设计在塑料模具机构设计上，流道凝料的推出部分常采用拉料杆，拉料杆类型多种。有球形头拉料杆，z形头拉料杆倒锥形拉料杆，菌形头拉料杆等等。本文所采用的是球形头拉料杆。在成型过程中，塑料熔体会填充拉料杆的球头下方，然后逐渐冷却凝固。随着模具开模，拉料杆将流道凝料拉出。另外。为了使浇注系统凝料顺利脱出，还采用利用分流道末端斜孔拉断点浇I=l的措施，这也是设计的创新之处。小孔开设在凝料推板上塑料熔体会填充小孔，开模过 - 23 -第 23 张程中利用小孔的拉力，从而达到

29、浇口和制件分开的目的。 图.形拉料杆尺寸及形状表 6.4 拉料杆尺寸参数直径 d基本尺寸极限偏差DH与拉料杆配合的模板孔d（H7）6-0.02-0.05104+0.01208-0.02-0.05134+0.015010-0.02-0.05155+0.015012-0.02-0.05175+0.018014-0.02-0.05196+0.0180根据以上的标准可知选用的直径 d 为:9 mm - 24 -第 24 张五五. . 导向及定位机构导向及定位机构注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的

30、精密对中定位。导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核 11 。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易导向机构整体如图所示. - 25 -第 25 张设计导柱和导套需要注意的事项有：(1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3 处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。(

31、2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出 68mm，以确保其导向与引导作用。(3）导柱工作部分的配合精度采用 H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用 H7/k6；导套外径的配合精度采取 H7/k6。配合长度通常取配合直径的 1.52 倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工 - 26 -第 26 张难度。(4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。(5）导柱设在动模一侧可以保护型芯不受损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件。(6）一般导柱滑动部分的配合形式按 H8/f8,导柱和导套固定部分配合按H7/k6，导套外径

32、的配合按 H7/k6。 (7）除了动模、定模之间设导柱、导套外，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套。(8）导柱的直径应根据模具大小而决定，可参考标准模架数据选取六塑料成型工艺特点的分析六塑料成型工艺特点的分析6.16.1 概述概述热塑性塑料的注射过程包括加料、塑化、注射充模、冷却固化和脱模等几个工序，其中关键是塑化、流动和冷却。塑化是注射成型的准备过程，是指塑料在料筒内受热达到充分熔融状态，而且有良好的可塑性的过程，是注射成型最重要最关键的过程。对塑料塑化的要求是：塑料在进入模腔之前要充分塑化既要达到规定的成型温度，又要使 - 27 -第 27 张熔体各点温度尽量均匀致，而其中的热分解物

33、的含量则应尽可能少，并能提供足够量的上述质量的熔融塑料以保证生产能顺利进行：这些要求与塑料的特性、工艺条件的控制。塑化质量主要是由塑料的受热情况和所受的剪切作用所决定的。一定的温度是使塑料得以形变、熔融和塑化的必要条件，通过料简对塑料的加热，使聚合物由固体向液体转变而剪切作用则是以机械力的方式强化了混合和塑化过程，使熔体温度分布均匀，物料组成和高分子形态也发生改变，趋于均匀。同时，剪切作用能在塑料中产生更多的摩擦热，也加速了塑料的塑化。6.1.1 热均匀性的分析热均匀性的分析 热塑性塑料由于导热系数小，要使其均匀加热是一个相当复杂的问题。塑料塑化所需的热量来自两个方面，即料筒壁的传热和塑料之间

34、的内摩擦热。柱塞式注射机内物料的热源绝大多数靠料筒的外加热。物料在注射机中的移动是靠柱塞的推动，几乎没有混合作用，物料在移动过程中产生的剪切摩擦热相当小，这些都是对热传递不利的，在料筒中的物料有不均匀的温度分布，近料筒壁的温度偏高，料筒中心的温度偏低。此外，熔体在圆管内流动时，料筒中心处的料流速度快于筒壁处，造成径向上速度分布不同。因此料流无论在横截面上还是在长度方面都有很大的温度梯度。以加热效率(E)来分析柱塞式注射机内熔体的热均匀性。如果进入料筒的塑料初始温度为 T0，加热器对料筒加热后使其内壁达到的温度为 Tw，则 TwT。应是塑料可以达到的最大温升，但实际上塑料从加料口至喷嘴范围内只能

35、升到比 Tw 要低的某一温度丁(TwTTu)；所以塑料实际温升是(TT0)。塑料的实际温升和最大温升之比即为加热效率 E 可表示为 - 28 -第 28 张00wTTETTE 值高有利于塑料的塑化。且值与下列因素有关：增加料筒的长度和传热面积，或延长塑料在料简内的受热时间和增大塑料的热扩散速率，都能使塑料吸收更多的热量，提高 T 值，从而使 E 值增大，但这些对于柱塞式注射机是难以做到的。在料筒几何尺寸一定的情况下，塑料在料筒内的受热时间与料筒内的存料量、每次注射量 W 和注射周期 t，有如下pV关系：pcVttW即存料量多，注射周期长，都可以增加塑料受热时间，提高塑料的温升，使 E 值增大。

36、但不适当地延长塑料的受热时间，易使塑料降解，故一般料筒内的存料量不超过最大注射量的 38 倍。塑料的热扩散速率。与热传导系数、塑料的比热 c 和密度 P 有如下关系：C即塑料的热扩散速率正比于热传导系数，但一般塑群的热传导系数都较小，因此要增大热扩散速率取决于塑料是否受到搅动，很显然，柱塞式注射机的加热效率不如移动螺杆式注射机，塑化质量也比其差。料简的加热效率 E 还与料简中塑料层的厚度、塑料与料筒表面的温差有关。由于塑料的导热性差，故料筒的加热效率会随料层厚度的增大和料筒与塑料间的温差减小而降低。因此，减少柱塞式注射机料简中的料层厚度是很有必要的。料筒加热效率还受到塑料温度分布的影响。由喷嘴

37、射出的塑料各点温度是不均匀的，它的最高极限温度为料筒壁温 Tw，最低温度为 Ti，Ti 必然高于进 - 29 -第 29 张入料筒的塑科韧始温度 Ti，即 T5T0o 而料筒内塑料的平均温度 Ta 处于 Ti 和Tw 之间，即塑科熔体的实际温度总是分布在 TiT 之间，塑料从料筒实际所获得的热量可由温差(TaTo)表示。在 Tw 固定的情况下，如果塑料的温度分布宽，即塑料热均匀性差，则塑料的平均温度 Ta 降低，TaT0 的值就小，对应的加热效率较低。反之，在 Tw 一定时，塑料温度分布窄，则 Ts 升高，加热效率提高。6.1.2 塑化能力的分析塑化能力的分析注射机的生产能力取决于加热料筒的塑

38、化能力和注射成型周期。塑化能力以单位时间内料筒熔化塑料的质量(塑化量)gm 来表示，在一个成型周期内塑化量必须与注射量相平衡，所 DJ 塑化能力可用下式表示：3.6mWqt式中 -塑化能力 Kg/hmq -注射量 gW -周期 st塑化能力除了与物料在料筒中停留时间有关外，还与加热温度反塑料的性质有关。6.1.36.1.3 料温分布的分析料温分布的分析物料在料简中加热时升温曲线如图 814 所示。可以看出，柱塞式注射机内，与料筒接触处附近区域的塑料升温较快，中心升温很慢，在流经分流梭附近时升温速度加快。但其最后的料温仍然低于料简 Tw。在移动螺杆式注射机内，开始时塑料升温速度甚至比柱塞式注射机

39、内靠近料筒壁的塑料升温速度还要慢， - 30 -第 30 张但在螺杆混合和剪切作用下，其升温速度则因摩擦发热而很快增加，到达喷嘴前，料温可接近 Tw，如果剪切作用很强时，料温甚至会超过 Tw。6 6.2.2 注射充模过程注射充模过程 塑化良好的塑料溶体在柱塞或螺杆的推动下，由料腔而获得型样的过程是注射成型最重要和最复杂的阶段。这一过程经历的时间虽短，但熔体在这段时间所发生的变化却不少，而且这些变化对制品的质量有重要的影响。6.2.16.2.1 注射成型周期注射成型周期塑料熔体进入模腔内的流动情况可分为充模、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。固 816 所示的是注射周期中柱塞或螺杆的位置，物

40、料温度以及作用在柱塞或螺杆上的压力，喷嘴内的压力和模腔内的压力随时间的变化情况。(1)充模阶段 阶段从柱塞或螺杆开始向前移动起，直至模腔被塑料熔体充满为止，时间从 to 到 t2 为止。这一阶段包括两个时期：一为柱塞或螺杆的空载期，在时间 tO-t1 时间物料在料筒中加热塑化，注射前柱塞或螺杆虽开始向前移动，但物料尚未进入模腔，物料在高速流经喷嘴和浇口时，围剪切摩擦而引起温度上升，同时因流动阻力而引起柱塞和喷嘴处压力增加。随后是充模期，时间 t1 时塑料熔体开始快速注入模腔，模具内压力上升至时间 t2 时，型腔被充满，模腔内压达到最大值，同时物料温度、柱塞和喷嘴处压力均上升到最高值。这一时期的

41、流动又可分为两部分：一是注射充模流动，时间从 t1 开始至熔体到达模腔末端的时刻 tB 结束，熔体在此流动过程中，阻力并不大，故模腔内的压力仍低。然后是压实流动，从 tB 时刻开始至柱塞到达其前进行程的最大位置的时刻 T2 结束，在此之前模腔虽已被熔体充满，但由于充模流动结束时喷嘴 - 31 -第 31 张内的压力远高于模腔内的压力故这一时期后仍有少量熔体被挤入模腔，使模腔内熔体密度增大而压力急剧上升至最高值，这一过程也称压实增密过程。2保压阶段 是熔体充满模腔时起至柱塞或螺杆撤回时为止的一段时间，时间足 t2 到 t3：在这段时间内，塑料熔体会因受到冷却而发生收缩，柱塞或螺杆需保持对塑料的止

42、力使模腔中的塑料进一步得到儿实，同时料筒内的熔体会向模腔中继续流人以补足因塑料冷却收缩而留出的空隙。随模腔内料温下降，模内压力也因塑料冷却收缩而开始下降。(3)倒流阶段 这一阶段是从柱塞或甥杆后退时开始，到浇口处熔体冻结为止，时间为 t3 到 t4 保压结束后，柱塞或螺杆开始后退，作用在其上的压力随之消失，喷嘴和浇口处压力也迅速下降，而模腔内的压力要高于浇道内的压力，尚未冻结的塑料熔体就会从模腔倒流人绕道并导致模腔内压力迅速 F 降：随模腔内压力下降，倒流速度减慢。热熔体对浇口的加热作用减小，温度也就迅速下降。(4)冻结后的冷却阶段 这阶段是浇口的塑料完全冻结时起到模具开启制品从模腔小顶出时为

43、止，时间从 t4 到 t5；这段时间虽然外部作用的压力已经消失，模腔内仍可能保持一定的压力，但随模内塑料进步冷却，其温度和压力逐渐下降。到制品脱模时模内压力个一定等于外界压力，可能有残余压力。残余压力的大小与压实阶段的时间长短有定关系。 6.2.26.2.2 熔体在喷嘴中的流动熔体在喷嘴中的流动喷嘴是注射机料筒与模具之间的连接件，充模时熔体经过喷嘴通道中剪切速率变化相当大，因此熔体流过喷嘴孔时会有较多的压力损失和较大的温升。6.2.36.2.3 熔体在模具浇道系统中的流动熔体在模具浇道系统中的流动 - 32 -第 32 张熔体流过模具浇道系统与流过喷嘴一样，也会出现温度和压力的变化，这种变化还

44、与浇道系统的冷、热状态有关。热塑性塑料注射用模具有冷浇道系统和热浇道系统。热浇道系统工作时要单独加热，其温度保持在塑料的流动温度或熔点以上。6.2.46.2.4 熔体在模腔的流动熔体在模腔的流动 注射过程中最为复杂而又重要的阶段是高温熔体在相对较低温的型腔中的流动，聚合物熔体在这期间的行为决定了成型速率及聚合物的取向和结晶，因此也直接影响制品的质量。熔体在典型模腔内的流动方式，主要与浇口的位置和模腔的形状及结构有关。熔体在模腔内的流动类型充模时熔体在模腔内的流动类型主要由熔体通过LI 进入模腔时的流速决定的。可分为快速和慢速充模两种极端情况。熔体流的运动机理 熔体从浇口处向模腔底部以层流方式推

45、进时，形成扩展流动的前峰波的形状可分成三个典型阶段；熔体流前缘呈圆弧形的初始阶段；前缘从圆弧渐变为直线的过渡阶段；前线呈直线移动的主流充满模腔的阶段。6.2.56.2.5 增密与保压过程增密与保压过程（1 1） 增密过程(压实过程)充模流动结束后，熔体进入模腔的快速流动已停止，但这时模腔内的压力并没有达到最高，而此时喷嘴压力已达最大值，因而绕道内的熔体仍能以缓慢的速度继续流入模腔，使其中的压力升高至能平衡挠口两边的压力为止。（2） 保压过程压实结束后柱塞或螺杆不立即退回，而必须在最大前进位置再停留一段时间，使成型在一定压力作用进行冷却，保压段熔体仍能流动，称保压流动，这 - 33 -第 33

46、张时的注射力称保压压力，又称二次注射压力。保压流动和充模阶段的压实流动部是在高压下的熔体致密流动；这时的流动特点是熔体的流速很小。保压阶段的压力是影响模腔压力和模腔内塑料被压缩程度的主要因素。保压力高，则能补进更多的料，不仅使制品的密度增高，模腔压力提高，而且持续地压缩还能使成型物各部分更好地融合，对提高制品强度有利。但在成型物的温度已明显下降之后，较高的外压作用会在制品中产牛较大的内应力和大分子取向，这种情况反而不利与制品的性能提高。保压时间也是影响模腔压力的主要因素，在保压压力一定的条件下，延长保压时间能向模腔中补进更多的熔体，其效果与提高保压压力相似。保压时间越短，而且压实程度小，则物料

47、从模中的倒流会使模腔内压力降低得越快最终模腔压力就越低。加保压时间较长或者浇口截面积较大，以至模腔中熔体凝固之后，浇口才冻结，则模腔压力曲线按虚线下降。6.2.66.2.6 倒流与冷却定型过程倒流与冷却定型过程（l）熔体的倒流保压阶段结束后，保压压力即被撤除，螺杆或柱塞要后退，这时模腔中熔体就要倒流：倒流过程的压力曲线由倒流时间 t3-t4 决定的。如果模腔浇口还没有冻结就撤除保压压力、则熔体在较高的模腔压力作用下就会发生大的倒流，使模腔压力很快下降，倒流将一直持续到浇口冻结点 E 为止，E 点称凝封点。（2） 浇口冻结后的冷却模腔浇口冻结后就进入冷却阶段 t4-t5，凝封后再没有熔体进出模腔

48、，而封闭在模腔内的熔体的压力随冷却时间的延长进一步下降直至开模。通常冷却时间随制品厚度增大、料温和模温升高而增加。但对于厚壁制品，有时并不 - 34 -第 34 张要求脱模前整个壁厚全部冷硬，在用上式估算最短冷却时间时，只要求制品外部的冷硬层厚度能保证从模内顶出时有足够的刚度即可。6.36.3 注射成型的工艺规程注射成型的工艺规程 注射成型较多的用于热塑件塑料制品的成型，热固性塑料的注射成型与热塑性塑料的注射有所不同。生产优质的注射制品所牵涉的因素很多，其中注射工艺条件的选择和控制尤为重要注射成型工艺流程，不论柱塞式或移动螺杆式注射机，一个完整的注射成型过程包括成型前的准备程和制品的后处理三个

49、阶段6.3.16.3.1 成型前的准备成型前的准备 为了注射成型的顺利进行和保证制件质量，成型前要有一系列的准备工作，一股有如下几个方面：(1)原料的预处理 一般注射成型用的是粒状塑料，如果来料是粉料，则有时还须放先进行造粒。(2)料筒的清洗 在注射成型中，当改变产品、更换原料及颜色时均需清洗料简。(3)嵌件的预热 在成型制件个，为了装配和强度的要求，常需在制品中嵌入金属嵌件的注射前，对嵌件应先放入模具预热，尤其是较大嵌件，以降低由于金属与塑料热膨胀系数和冷却收缩率差别较大而出现在嵌件周围的收缩力。(4)脱模剂的选用 注射制品的脱模 主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计，但有时为了能顺利脱

50、模，在生产上可采用脱模剂。常用的脱模剂主要有：硬酸锌、液体石蜡、硅油等。脱模剂的使用应适量，涂抹均匀，否则会影响制品表面质量 - 35 -第 35 张6.3.26.3.2注射成型过程注射成型过程注射过程包括加料、塑化、注射充模、保压冷却固化和脱模等几个工序。(1)加料塑化 注射成型是间歇过程，因此加料必须定量或定容以保证操作稳定对于柱塞式注射机，塑料粒子加入到料筒中，经料筒的外加热逐渐变为熔体，加料称塑化两个过程是分开的，而移动螺杆式注射机，螺杆在旋转的同时往后退，在这种加料过程中、物料经料筒的外加热及螺杆转动时对塑料产生的摩擦热而逐渐塑化，即加料和塑化同时进行。(2)注射充模 塑化均匀的熔体

51、被柱寒或螺杆推向料筒的前端，经过喷嘴、模具的浇注系统而进入并充满模腔。(3)保压 充模之后，柱塞或螺杆仍保持施压状态，迫使喷嘴内的熔体不断充实模中，使制品不因冷却收缩而缺料，成为完整而致密的制品。(4)冷却 保压结束，同时对模具内制品进行冷却，直到冷至所需的温度为止。实际上，模腔内制品的冷却过程从充模后便开始了。(5)脱模 塑料冷却固化到玻璃态或晶态时，则可开模，用人工或机械方法取出制品。6.3.36.3.3制品后处理制品后处理 注射成型的制品，常常要进行适当的后处理，以提高其使用性能。注射制品需后处理的原因是多方面的。例如，制品大多数是形状复杂或壁厚不均匀的，注射成型时，压力和速度都很高，塑

52、料熔体流动行为复杂，制品有不同程度的结晶和取向；制品各部分的冷却速率极难一致，所有这些都有可能造成制品存在内部应力集中，将影响制品的使用寿命和使用性能。制品后处理大致包括如下几方面： - 36 -第 36 张(1)热处理(退火处理) 使制品在塑料的玻璃化温度和软化温度之间的某一温度附近加热一段时间，让制品“退火” ，加热介质可以用热水、热油或热空气(2)调湿处理 对于尼龙类等吸湿性大的制品，加工时忌含水分，而制品却极易吸湿，因此在成型之后要将制品放在一定湿度环境中进行调湿处理才能使用，以免在制品使用过程中发生较大的尺寸变化(3)整修 对某些制品必须进行适当的小修整或装配等，以满足制品表现质量。

53、 6.46.4 注射成型工艺条件的选择注射成型工艺条件的选择注射成型工艺的核心问题是要求得到塑化良好的塑料熔体井把它顺利地注射到模具中去，在控制的条件下冷却定型，最终得到合乎质量要求的制品。因此，注射最重要的工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度、压力和相应的各个作用的时间。6.4.16.4.1温度温度 注射成型过程需要控制的温度包括料筒温度、喷嘴温度和模具温度。塑化和流动后者关系到塑料的成型。 (1)料筒温度 选定料筒温度时，主要考虑保证塑料塑化良好，能顺利完成注射面又不引起塑料的局部降温。料温的高低，主要决定于塑料的性质，必须把塑料加热到粘流温度(Tf)或熔点(Tm)以上，但必须低于其分解温度

54、(Td)。在决定料温时，还必须考虑塑料在料筒内的停留时间，这对热敏性塑料尤其重要温度升高物料在料筒内的停留时间府缩短。料温的选择要考虑制品及模具的特点。薄壁制品，料流通道小，阻力大容易冷却而流动性下降如果适当提高料温，可以改善充模条件。相反，对厚壁制品，则可用较低的料温。 - 37 -第 37 张 (2)喷嘴温度 塑料在注射时以高速度通过喷嘴的细孔，有一定的摩擦热产生，为了防止塑料熔体在喷嘴可能发生“流涎现象” ，通常喷嘴温度略低于料简的最高温度 但喷嘴温度也不能太低，否则会造成喷嘴堵塞而增大料流阻力，甚至会使喷嘴处的冷料在充模时带入模腔影响制品的质量。喷嘴温度的选择还应考虑其他上艺条件对它的

55、影响（3）模具温度 塑料充模后在模腔中冷却硬化而获得所需的形状。模具温度不但影响塑料允模时的流动行为，而且影响制品的物理机械性能和表观质量6.4.26.4.2压力压力 注射压力是柱塞或螺杆推动塑料熔体向料筒前端流动并使熔体充满模腔所施加的压力，是塑料充模和成型的重要因素。注射压力的作用是克服塑料在料筒、喷嘴及浇注系统和型腔中流动时的阻力，给予塑料熔体足够的充模速率，能对熔体进行压实，以确保注射制品的质量。注射压力的大小取决于注射机的类型、模具和制件的结构、塑料的品种以及注射工艺条件等。七模具工作原理七模具工作原理 - 38 -第 38 张1定模座板2一密封垫3一拉钩4一挡块5圆柱销 6一流道班

56、7一型腔板8一动模板9一限位销10一型芯套 11一型芯斜滑块12一型芯楔块13托板14拉料杆15顶杆16一簧片17一顶板18一动模座板19一圆柱销20一挂板21一支承板22一导柱根据图所示模具结构，模具闭合时，熔融的塑料从注塑机的喷嘴开始，经过主流道、分流道、浇口，进人模具型腔。填充完型腔以后，经过段时间的保压和冷却，模具定模部分不动，动模部分在注塑机的移动模板带动下向下运动进行开模。在簧片16的作用下，模具先从AA分型面分开，在AA分型面分开的过程中，由于拉料杆14的作用。主流道凝料被带出，同时，由于分流道末端的斜孔会产生拉力，使浇口被拉断，流道凝料和制件分开，此时，我们可以用手工或机械手来

57、取出流道凝料。随着动模的向下移动，当圆柱销5和挂板20下端接触，A一A分型面分型结束，BB分型面分型开始。随着模具运动至开模行程，注塑机顶棍向上运动，顶板17和顶杆15，顶杆推动型芯斜滑块向上运动，型芯斜滑块一边向上，一边向里收缩，从而完成制件的脱模。制件被取出后， - 39 -第 39 张注塑机的移动模板向上运动，滑块和分型面BB接触，使推出机构复位，然后模具合模，进行下一个注塑循环。八八. .结论结论本文的目的是综合运用所学的知识来完成瓶盖注塑模具的设计，增强我们分析、解决实际问题的能力。围绕这个目的，主要完成了一下几个方面的工作。1、设计的基础是熟练应用 Pro/E、Auto-CAD 等

58、工程软件进行产品、模具的设计，为此在设计之前我已经学习并熟练掌握了 Pro/E、Auto CAD 软件，设计过程瓶盖的三维建模和模具总装图和相关零件图的设计都是先用 Pro/E 来完成的。2、在设计过程中，本着合理，优化设计的思想。通过分析比较，本模具采用了一模四腔的型腔结构，这样兼顾了塑件的精度要求和产品的生产率。浇口选用了点浇口，在塑件表面不会产生大的变形。推出机构采用了四个推杆，既保证了塑件的顺利脱模，又简化了模具的结构，便于工人的加工生产。一次分型选用了弹簧弹开，自动化程度提高。3、模具的整体结构紧凑，小巧，节约了成本，型腔、型芯材料选用 Q235,性能优越，经久耐用。虽然本设计已顺利

59、完成，但在模具技术，金属材料的飞速发展的今天。本课题还可以在很多方面进行改进和提高如： - 40 -第 40 张1、设计更为合理的多型腔的型腔分布，提高产品生产率。2、选用更加优质的型芯、型腔材料，提高成型部件的使用率。3、设计出更先进的模具结构，提高生产的自动化程度。总之，本次设计所采用的设计思想和开发方法，双分型面点浇口注射模具，在注射模具设计领域还是很有实用的，随着技术的发展这种双分型面双点式浇口注射模具也仍将具有更加广阔的前景。在这期间上周细枝老师对我的设计帮助非常大，他们严谨的治学态度、认真负责的精神对我使我终身受益；另外我的同学也对我有很大的启迪，感谢我的老师和同学。 - 41 -

60、第 41 张主要参考文献、资料主要参考文献、资料：1 屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计M.(第 2 版).北京:高等教育出版社,2006.72 周斌兴主编.塑料模具设与制造实训教程M.北京:国防工业出版社,2006.43 唐志玉主编.塑料模具设计师指南M.国防工业出版社,1999.65 夏巨谌总主编.中国模具设计大典（数据库. 电子版）M.6 邹继强主编.塑料模具设计参考资料汇编M.北京：清华大学出版社,2005.97 塑料模具设计手册编写组.塑料模具设计手册M.北京：机械工业出版社，20028 康俊远主编.模具材料与表面处理M，北京：北京理工大学出版社，2007.69 王纪安主编.工程材料与材料成形工艺(2 版)M.北京：高等教育出版社，2004.1210 模具设计与制造技术教育丛书编委会 编.模具常用机构设计M北京:机械工业出版社，2003.811 杨占主编. Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 产品造型与模具设计案例精解M北京：高等教育出版社，2007.9