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本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 29 頁 共 29 頁
1 引言
1.1 國外模具技術發(fā)展
模具是一種技術密集、資金密集型產(chǎn)品，在我國國民經(jīng)濟巾的地位也非常重要。模具工業(yè)已被我國正式確定為基礎產(chǎn)業(yè)，并在“十五”中列為重點扶持產(chǎn)業(yè)。由于新技術、新材料、新工藝的不斷發(fā)展，促使模具技術不斷進步，對人才的知識、能力、素質的要求也在不斷提高。我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高
成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展[1]。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10%，與國外的50%～80%相比，差距較大。
在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國模具的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現(xiàn)代設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。
1.2 國外模具發(fā)展
模具工業(yè)能促進工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質量提高，并能獲得極大的經(jīng)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(jīng)濟中重要地位[2]。
近年來，塑料模具的產(chǎn)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(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。
國外全面推廣CAD/CAM/CAE技術。模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能[3]。國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”[4]。
2 塑料注射模具的設計步驟
2.1 塑料件的工藝性分析
本課題是對洗發(fā)水翻蓋的注射模設計。首先對洗發(fā)水翻蓋進行測繪，并對塑件的使用性能和結構要求有一個基本的了解?？此芗慕Y構是否滿足塑件結構的工藝性能。
2.2 洗發(fā)水翻蓋材料的選擇
塑料材料的相對密度在0.83g/cm3～2.2 g/cm3范圍內(nèi)，在眾多的材料中只有比木材的相當密度稍高。且在各種的材料中，塑料材料具有最高的比強度，甚至比特種合金鋁還要高。塑料還具有很好的絕緣性、防震、隔熱、隔音性能。耐腐蝕性僅次于玻璃及陶瓷材料。且塑料材料具有優(yōu)異的加工性能。
洗發(fā)水翻蓋選擇的材料為聚乙烯(PE)。聚乙烯在常溫下成白色蠟狀半透明顆粒，柔而韌，易變形，無毒。他密度小，耐熱氧化性能好。聚乙烯成型工藝性好，生產(chǎn)效率高，且價格便宜。
2.3 繪制模具裝配草圖
模具裝配圖的設計應先從繪制裝配圖著手，根據(jù)塑件的具體情況，經(jīng)過認真考慮、比較、初步確定出各部分的結構情況，最大限度地滿足塑件的技術要求和模具的合理工藝性[5]。
確定分型面和澆口位置及結構形式
確定模具的分型面和澆口的位置是模具設計中的重要環(huán)節(jié)。選擇分型面應根據(jù)塑料的幾何形狀，尺寸精度要求，兼顧其澆口形式、脫模方式、嵌件位置以及排氣條件、易清除飛邊、便于加工等諸因素，通盤考慮。
澆口位置則是在保證塑件表面不受損傷的前提下，確定澆口主流道和分流道冷料穴的位置形狀、大小及排氣方法等，使注射時物料流暢，易于成型。且易于清除澆注塑料。
(1)確定成型零件的結構形式及安裝方法
成型結構簡式注射成型的核心部位，它直接影響塑件質量、加工的難易程度。選擇合理的成型位置、結構現(xiàn)狀形式，就是能使成型結構簡在現(xiàn)有設備狀況下，基本滿足技術上的需要，易于加工、易于修改維修和更換[6]。
(2)選擇成型設備
模具與注射機必須配套使用，根據(jù)塑件的具體情況，選擇注射機并進行模具設計。成型設備有兩個重要參數(shù)。一是理論注射容量，另一個是在于注射方向相垂直的最大投影面積。根據(jù)這兩個參數(shù)及可選用合適的成型設備。在選用時，成型設備的兩個參數(shù)應略大于這個模具所用塑料的體積以及他的投影面積，只有這樣才能順利成型[7]。
其次還應注意以下幾點：
測算核實模板所受注射壓力應小于注射機的鎖模力；
模具的閉合高度應在注射機的最大閉合高度和最小高度之間；
模體外形尺寸能從注射機的拉桿空間安裝；
應了解注射機的定位孔直徑、噴嘴孔徑及噴嘴球半徑尺寸，使模具與之配套；模具采用的頂出方式應適應注射機的頂出方式和頂出距離，注射機的模板行程應滿足在開模時能去除塑件時所需要的距離；
(3)塑件側壁凹凸槽結構的處置方法
根據(jù)塑件側壁凹凸槽選擇合適的側抽機構。
(4)頂出機構的確定
定模動模分型后，側抽芯也完成了抽芯動作。塑件落在動模上，且垂直面上已完全清除了平行方向上的障礙，折實頂出機構在注射機頂桿的驅動下將成型塑件從動模中頂出。
(5)確定溫度調(diào)節(jié)方式
為了取得較好的冷卻效果，對冷卻回路應由良好的布局，如冷卻回路的位置、尺寸形狀等，并預先考慮流出足夠的冷卻水路的安裝空間。
(6)確定主要結構件的尺寸
通過以上問題的初步確定，即可勾畫出模體的輪廓，這時應確定導向機構的導柱及頂出系統(tǒng)的復位以及必要的先復位等的結構形式和安裝位置，以及各組合部分的連接形式及所必須的支承板、支承塊等。
2.4 對零件進行造型設計并繪制工程圖
裝配草圖繪制完成后，就應開始對各零件做詳細的造型設計。工程圖盡量按1:1的比例畫出，因為這樣比較直觀，容易發(fā)現(xiàn)問題，如果需要放大或縮小，必須嚴格按比例畫出。按制圖規(guī)劃，正確標出尺寸、公差、行位公差其表面粗糙度等[8]。
最后，對模具進行裝配并繪制裝配圖，編寫設計說明書。主要零件繪制完成，對裝配草圖的自我檢驗和審定。即已存在的問題會充分暴露出來，經(jīng)過改正修訂后，描清并正式編號，標出模體的外輪廓尺寸以及模具的定位和安裝尺寸。
2.5 畢業(yè)設計任務要求
本課題是洗發(fā)水翻蓋注射模的設計。要求對塑件進行測繪，并完成其CAD三維造型設計。洗發(fā)水翻蓋注射模要求一模兩件。完成該注射模具裝配圖設計，全部零件圖紙設計，模具成型零件CAD三維造型設計，以及完成該注射模具的制造工藝設計[9]。
3 方案分析與設計
洗發(fā)水翻蓋是一個結構簡單的零件，設計的重點在于翻蓋結構。根據(jù)查找的各方面資料，確定可以通過加彈簧避免脫模時候零件被破壞。
具體方案如圖2.1示。開模時，模具沿分型面1開始分型，動模后退，頂桿推出工件，型芯松動。頂桿推動，分型面2分型，頂桿推出工件。
圖2.1 裝配圖
4 洗發(fā)水翻蓋注射模的詳細設計
4.1 塑料注射成型機的選擇
4.1.1 注射機分類
(1) 注射機按外形特征可分為立式、臥式、直角式三種。
(a) 立式注射機
注射裝置與鎖模機構的軸線呈一直線垂直排列。
優(yōu)點:占地少，模具拆裝方便，易于安放嵌件。
缺點:重心高，加料困難;推出的塑件要由手工取出，不易實現(xiàn)自動化，容積較小。
(b) 臥式注射機
注射裝置與鎖模裝置的軸線呈一直線水平排列，使用廣泛。
優(yōu)點:重心低，穩(wěn)定；加料、操作及維修方便；塑件可自行脫落，易實現(xiàn)自動化。
缺點:模具安裝麻煩，嵌件安放不穩(wěn)，機器占地較大。
(c) 角式注射機
注射裝置與鎖模裝置的軸線相互垂直排列。
優(yōu)點、缺點介于立式注射機和臥式注射機之間。
特別適用于成形中心不允許有澆口痕跡的平面塑件。
(2)注射機按塑料在料筒的塑化方式不同可分為柱塞式注射機和螺桿式注射機。
(a) 柱塞式注射機
注射柱塞直徑為20mm～100mm的金屬圓桿，當其后退時物料自料斗定量地落入料筒內(nèi)，柱塞前進，原料通過料筒與分流梭的腔內(nèi)，將塑料分成薄片，均勻加熱，并在剪切作用下塑料進一步混合和塑化，并完成注射。多為立式注射機，注射量小于30g-60g，不易成形流動性差、熱敏性強的塑料。
(b) 螺桿式注射機
螺桿在料筒內(nèi)旋轉時，將料斗內(nèi)的塑料卷人，逐漸壓實、排氣和塑化，將塑料熔體推向料筒的前端，積存在料筒頂部和噴嘴之間，螺桿本身受熔體的壓力而緩慢后退。當積存的熔體達到預定的注射量時，螺桿停止轉動，在液壓缸的推動下，將熔體注入模具。臥式注射機多為螺桿式。
(3)注射機規(guī)格及主要參數(shù)
目前，在注射機的標準中，有用注射量為主參數(shù)的，也有用合模力為主參數(shù)的，但大多以注射量合模力來表示注射機的主要特征。
國內(nèi)標準主要有輕工部標準、機械部標準和國家標準 。注射機型號中的字母S表示塑料機械，Z表示注射機，X表示成形，Y表示螺桿式(無Y表示柱塞式)等。
4.1.2 塑料注射機通用的主要裝置組成：
(1)注射裝置：它的主要作用是使固態(tài)的塑料均勻的塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的壓力和速度將融料注入模腔中。它的主要部件有：料筒、料筒加熱器、料斗、計量裝置、螺桿、螺桿的驅動裝置、噴嘴及其驅動裝置。
(2)合模機構：它的主要作用是保證成型模具有可靠的開合動作。因為在注射過程中進入模腔中的融料有較高的壓力，這就要求合模裝置給予模具足夠的夾緊力、即鎖模力，防止模具在融料高壓力下推開。它的主要部件有：機架、定動模板、拉桿、合模油缸及肘節(jié)。
(3)頂出裝置：它的作用在開模到一定距離后，驅動模具的頂出裝置，將部件從模具中頂出。
(4) 機械和液壓傳動及電氣控制系統(tǒng)：注射成型是塑料塑化、模具閉合、壓力、溫度調(diào)節(jié)、注射入模、保壓、制品固化定型、開模、頂出塑件等多道工序連續(xù)準確的發(fā)生過程，這些連續(xù)動作都是由機械和液壓傳動及電氣控制的。
工作前，模具分別安裝在動模及定模上，注射模的動模板、定模板應分別與注射機動模板、定模板上的螺孔相適應。模具在注射機上的安裝方法通常有螺栓固定和壓板固定兩種[10]。
塑件從模具中取出時所需的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，否則塑件無法從模具中取出。開模距離一般可分為兩種情況:一是當注射機采用液壓機械聯(lián)合作用的鎖模機構時，最大開模行程由連桿機構的最大行程決定，并不受模具厚度的影響即注射機最大開模行程與模具厚度無關；二是當注射機采用液壓機械聯(lián)合作用的鎖模機構時，最大開模行程由連桿機構的最大行程決定，并受模具厚度的影響即注射機最大開模行程與模具厚度有關。
4.1.3 注射機的選用
注射機的選用包括兩方面的內(nèi)容: 一是確定注射機的型號，使塑料、塑件、注射模及注射工藝等所要求的注射機的規(guī)格參數(shù)在所選注射機的規(guī)格參數(shù)可調(diào)的范圍內(nèi)；一是調(diào)整注射機的技術參數(shù)至所需要的參數(shù)。
(1)注射機類型的選擇
根據(jù)塑料的品種、塑件的結構、成形方法、生產(chǎn)批量、現(xiàn)有設備及注射工藝等進行選擇。
(2)注射機規(guī)格的初選
根據(jù)以往的經(jīng)驗和注射模的大小，先預選注射機的型號，之后要進行以下的校核。
注射機參數(shù)的校核
(a) 最大注射量的校核
塑件連同凝料在內(nèi)的質量一般不應大于注射機公稱注射量的80%，注射機多以公稱容量來表示。
(b) 注射壓力的校核
注射機的公稱注射壓力要大于成形的壓力。
(c)鎖模力的校核
由于高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個沿注射機軸向的很大的推力，這個力應小于注射機的公稱鎖模力，否則將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。
(d)安裝部分的尺寸校核
應校核的尺寸包括噴嘴、定位圈、最大模厚、最小模厚及模板上的螺孔。
注射機的噴嘴頭部的球面半徑R1應與模具主流道始端的球面半徑R2吻合，以免高壓熔體從狹縫處溢出。R2一般應比R1大1mm～2mm，否則主流道內(nèi)的塑料凝料無法脫出。為了使模具的主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線相重合，模具定模板上的定位圈或主流道襯套與定位圈的整體式結構的外尺寸d應與注射機固定模板上的定位孔呈較松動的間隙配合[11]。
注射模具的動模板、定模板應分別與注射機動模板、定模板上的螺孔相適應。模具在注射機上的安裝方法有螺栓固定和壓板固定。
注射機的開模行程是有限制的，塑件從模具中取出時所需的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，否則塑件無法從模具中取出。開模距離一般可分為兩種情況:一是當注射機采用液壓機械聯(lián)合作用的鎖模機構時，最大開模行程由連桿機構的最大行程決定，并不受模具厚度的影響即注射機最大開模行程與模具厚度無關；二是當注射機采用液壓機械聯(lián)合作用的鎖模機構時，最大開模行程由連桿機構的最大行程決定，并受模具厚度的影響即注射機最大開模行程與模具厚度有關[12]。
4.1.3 注射成型機的計算
(1) 注射容量
國產(chǎn)標準注射機的標準規(guī)定，以注射機注射聚乙烯時在對空注射條件下，注射機螺桿或柱塞做一次最大行程所能達到的最大容量。由于聚乙烯的密度為1.304 g/cm3～1.06 g/cm3，即它的單位容量與單位質量向近，所以在目前實際中為便于計算，有時還沿用過去的習慣，通常也用其質量可作粗略計量。
注射容量是選擇注射機的重要參數(shù)，它在一定程度上反映了注射機的注射能力，標志著注射機能成型最大體積的塑料制品[13]。
確定了單個塑件的體積（質量）和模孔數(shù)量就可以大體上計算出多模塑件的總體積，再加上澆注系統(tǒng)中主流道、分流道、澆口、冷井的體積，即是一模塑料的總體積Vm。
Vm≤0.8Vz
式中 Vm—成型零件與澆注系統(tǒng)體積總和，cm3 ；
Vm—注射機最大注射容量，cm2 ；
估算：Vm=7.6×3.6×4×2-7×3×3.5×2=71.88 cm3
(2)最大成型面積
最大注射面積是指塑料在模具在分型面上所允許成型的最大投影面積，也就是說在模具設計時，布局在模具分型面上的塑件及澆注系統(tǒng)的投影面積S，只能小于這個數(shù)據(jù)時才能正?？煽康淖⑸洹?
S=2×（2×3.6+2×7.6×4）=75.2 cm2
式中S—塑料在模具分型面上允許成型的投影面積；
(3)模具的閉合高度
注射機動壓板的最大的行程和壓板間最大和最小間距是一個固定的參數(shù)。它決定著所能安裝的模具的閉合高度。對于所用的注射機來說，注射模的閉合高度必須符合下列的要求：
H小≤H≤H大
式中 H小—注射機允許的最小厚度，mm；
H小—注射機的實際閉合高度，mm；
H小—注射機允許的最大厚度，mm；
H=20+16+16+32+16+50+20=170 mm；
(4) 定位環(huán)和澆口套
定位環(huán)是將定模部分裝入注射機定壓板的定位對中位置，應與注射機的定位孔采取動配合的連接形式，以保證模具體對中。
(5) 模具的截面尺寸
可安裝的注射模具外形最大尺寸取決于注射機的壓板尺寸和拉桿的間距，因為此注射模的最長的邊不應超過壓板尺寸，而模具的最短邊應小于拉桿間距，才能將注射模裝入注射機，并應留有固定模體的壓緊空間。同時，注射模動、定模上的緊固螺栓孔，也應與注射機壓板上的標準螺孔一致。
(6) 模具的頂出
注射機的頂出裝置通常有中心頂桿頂出、兩側頂桿頂出以及液壓頂出幾種形式。應在動模座板與注射機頂出位置相對的位置上，設置稍大于注射機頂桿的通孔，以便于注射機頂桿通過。
綜合考慮上述條件，注射機選擇XS-ZY-125型號。
4.2 注射模具分型面的選擇
4.2.1 分型面的基本形式
分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面[14]。
4.2.2 分型面選擇的基本原則
選擇分型面的基本原則：保持塑料外觀整潔；分型面應有利于排氣；應考慮開模是塑料留在動模一側；應容易保證塑件的精度要求；分型面應力求簡單適用并易于加工；考慮側向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；分型面應與注射機的參數(shù)相適應；考慮脫模斜度的影響。
4.2.3 分型面的選擇
根據(jù)對洗發(fā)水翻蓋模型的觀察。現(xiàn)選擇A-A和B-B為分型面。如圖3.1，3.2。
圖3.1 分型面A-A
圖3.2 分型面B-B
4.3 注射模具澆注系統(tǒng)的設計
4.3.1 注射模具澆注系統(tǒng)的組成
澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料從注射機噴嘴進入模具型腔所經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料。在設計注射模具的澆注系統(tǒng)是應注意以下幾項原則。
根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設計合理的澆注系統(tǒng)布局。
(1)根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸多因素，并結合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。
(2)應盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率。
(3)應根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長度，并使其圓滑過渡以利于物流的流動。
(4)排氣良好。
4.3.2 注射模具主流道的設計
主流道是熔融塑料由注射機噴嘴先經(jīng)過的部位，它與注射機噴嘴在同一軸心線上。由于主流道與熔融注射機噴嘴反復接觸、碰撞，一般澆口不直接開設在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或迫合形式在定模板上[14]。
(1)主流道的設計
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道。主流道是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。
(2)主流道尺寸
在臥式或立式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面。由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸，所以只有在小批量生產(chǎn)時，主流道才在注射模上直接加工，大部分注射模中，主流道通常設計成可拆卸、可更換的主流道澆口套。為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道設計成圓錐形，其錐角為2o～6o。小端直徑d比注射機噴嘴直徑大0.5mm～1 mm。由于小端的前面是球面，其深度為3mm～5 mm，注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm-2mm。流道的表面粗糙度值Ra為0.08。
(3)主流道澆口套
圖3.3 主流道澆口套及其固定形式
主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等材料制造，熱處理淬火硬度53HRC—57HRC。主流道澆口套及其固定形式如圖3.3所示。
澆口套的材料應選用優(yōu)質鋼T8A，并應進行淬火處理，為了防止注射機噴嘴不被碰撞而損壞，澆口套的硬度應低于注射機噴嘴的硬度，以增加內(nèi)壁的耐磨性，并減小注射中的阻力，圓錐孔大端處應有的過度圓角，以減小物流在轉向時的流出阻力。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o左右的圓錐孔，對流動性較差的塑料也可取得稍大一些，但過于大則容易引起注射速度緩慢，并容易形成渦流。澆口套于注射機的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機噴嘴是球面，半徑是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應以清角連接，不應有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o度左右的圓錐孔，對流動性較差的塑料也可取得稍大一些，但過于大則容易引起注射速度緩慢，并容易形成渦流。
澆口套與塑料注射區(qū)直接接觸時，其出料端端面直徑應盡量選得小些。如果過大，即澆口套與型腔的接觸面積增大，模腔內(nèi)部壓力對澆口套的反坐力也將按此比例增大，到一定程度時澆口套容易從模體中彈出。澆口套于注射機的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機噴嘴是球面，半徑是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應以清角連接，不應有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模[15]。
定位環(huán)是模體與注射機的定位裝置，它保證澆口套與注射機的噴嘴對中定位，定位環(huán)的外徑應與注射機的定位孔間隙配合。定位環(huán)厚度，小于注射定位孔的深度。
澆口套端面應與定模相配合部分的平面高度一致。
注射機XS-Z-125的噴嘴球半徑為12 mm，噴嘴直徑為4 mm。所以要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機噴嘴的端凸球面接觸良好，凹球面半徑取13 mm，圓錐孔的小端直徑則應大于噴嘴口內(nèi)徑，取6 mm，如圖3.4。
圖3.4 澆口套
4.3.3 注射模具分流道的設計
分流道是將熔融塑料從主流道截面及其方向的變化，平穩(wěn)進入單腔中的進料澆口或主流道進入多腔的澆口的通道，它是主流道與澆口的中間連接部分，起分流和轉換方向的作用，通常分流道設置在分型面的成型區(qū)域內(nèi)。
在注射過程中，熔融的塑料在流經(jīng)分流道時，應是它的壓力損失以及熱量損失最小，而以分流道中產(chǎn)生的凝料最少為原則，分流道的設計要點總體歸納如下：
分流道的形狀要考慮分流道的截面積與其周邊長度的比最大為好，這樣可以減少熔料的散熱面積和摩擦阻力，減少壓力損失。
在可能情況下，分流道的長度應盡量的短，以減少壓力損失，避免模體過大影響成本，在多型腔模具中和型腔的分流道長度盡量相等，以達到注射大時壓力傳遞的平衡，保證塑料盡可能同時均勻的充滿各個型腔。在有些情況下分流道長度不能相等時，則應在澆口處作必要的補救措施，如果分流道較長時，應在其末端設置冷料穴，放置冷料和空氣進入模腔。
在滿足注射成型工藝的前提下，分流道的截面積應盡量的小，但分流道的截面積過小會降低注射速度，使填充時間延長，同時可能出現(xiàn)缺料、焦燒、皺紋、縮孔等塑件缺陷，而分流道過大則增大冷卻時間應比型腔中塑件的冷卻時間要短，才不影響注射時的效率。因此在設計時應采用較小的截面積，以便于在試模是為不要的修正留有余地。
分流道和型腔的分布是排列緊湊，距離合理，應采用軸對稱或中心對稱，使其平衡，盡量縮小成型區(qū)域的總面積。最好使型腔和分流道在分型面上的總投影面積的幾何中心和鎖緊力的中心相重合。
在分流道上的轉向次數(shù)盡量少，在轉向處應圓滑過渡，不能有尖角，這些都是為了減小壓力損失，有利于物料的流動。
當分流道設在定模一側或分流道延伸較長時，應在澆口附近或分流道的交叉處設置鉤料桿，以便于在開模時在鉤料桿的作用下首先從定模中拉出分流道的凝料，并與塑料一起頂出。
分流道的內(nèi)表面不必要求很光，一般表面粗糙度取1.6μm即可，這樣可以在分流道的摩擦阻力下使料流外層的流動小些，使其分流道的冷卻皮層固定，有利于熔融塑料的保溫。
在總體分布中，應綜合考慮冷卻系統(tǒng)的方式和布局，并留出冷卻水路的空間。
洗發(fā)水翻蓋注射模要求一模兩腔，在布局上選擇平衡式分流道。平衡式分流道的特點是：從主流道到各個型腔的分流道，其長度、截面尺寸及其形狀完全相同，以保證各個型腔同時均勻進料，同時注射完畢。分流道的截面形狀選擇半圓形截面，它的效率比圓形稍差，但加工起來比圓形截面要簡單。
4.3.4 冷料穴和鉤料脫模裝置
冷料穴設置在主流道的末端，即主流道正對面的動模板上。它的作用是用來儲存注射間歇期間，噴嘴前端由散熱造成溫度降低而產(chǎn)生的冷料。在注射時，如果它們進入流道，將堵塞流道并減緩料流速度。進入型腔，將在塑件上出現(xiàn)冷疤或冷斑。推板式鉤料裝置由冷料穴、鉤料桿組成，鉤料桿安裝在型芯固定板上，不與頂出系統(tǒng)聯(lián)動。
4.4 注射模具成型零件和模體的設計
4.4.1 注射模具型腔的結構設計
型腔大體有以下幾種結構形式：整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。
整體式型腔由整塊材料加工而成的型腔。它的優(yōu)點是：強度和剛度都相對較高，且不易變形，塑件上不會產(chǎn)生拼?？p痕跡。它的缺點是：切削量大，使模具成本較高，同時給熱處理和表面處理帶來困難，只適用于形狀較為簡單的中、小型模具，但隨著工業(yè)技術的發(fā)展，隨著電蝕機床、仿型機床、數(shù)控機床的廣泛應用。有些形狀復雜的大型模具也有采用整體式型腔結構的。
型腔由整塊材料制成，用臺肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進行處理等。
型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多于型腔較深或形狀較為復雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。
完全組合式是由多個螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點是，便于機加工，便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。
洗發(fā)水翻蓋注射模的型腔部分不是很復雜，可利用點火花進行。這里選擇整體式型腔。
在塑料注射模具的注射過程中，型腔從合模到注射保證過程中受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應該有足夠的硬度和剛度，總的來說，型腔所承受的力大體有合模時的壓應力、注射過程中塑料流動的注射壓力、澆口封閉前一瞬間的壓力保證和開模時的壓應力，但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力，并在注射過程中總是在變化。在這些壓力作用下，當型腔的剛度不足時，往往會產(chǎn)生彈性變形，導致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質量和尺寸精度，型腔將會彈性恢復，當型腔的彈性變形恢復量大于塑件壁厚的收縮量時，將壓緊塑件，引起塑件頂出困難，甚至將塑件留在型腔中。如果型腔強度不夠時，會產(chǎn)生塑性變形，即引起型腔的永久變形，特別嚴重的會使型腔破裂，釀成事故。所以在模具設計時要首先考慮使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強度和剛度，以保證型腔在注射過程中產(chǎn)生超過規(guī)定限度的彈性變形。因此型腔壁厚和底板的計算和選擇是十分重要的。
(1)型腔側壁厚度的計算
按強度計算
其壁厚S按下列公式計算
（4.1）
式中 [σ]— 型腔材料的許用應力，[σ]=156.8MPa
p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa
r—型腔內(nèi)半徑，r=4mm
代入公式得：S=1.6mm
(2)底板厚度的計算
按強度計算
其壁厚H按下面公式計算
（4.2）
[σ]— 型腔材料的許用應力，[σ]=156.8MPa
p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa
r—型腔內(nèi)半徑，r=4mm
代入公式得：H=2.2mm
4.4.2 注射模具型芯的結構設計
型芯的結構形式大體有：整體式、整體復合式、局部組合式、完全組合式。
4.4.3 注射模具成型零件的尺寸確定
(1)型腔尺寸計算
型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應選擇塑件公差△的1/2，取負偏差，再加上-1/4△的磨損量，而型芯深度則再加上-1/6的磨損量，這樣的型芯的計算尺寸的表述如下。
(a)型腔的徑向尺寸的計算式：
（4.3）
式中 D0—型芯的最小基本尺寸；
—塑件的最大基本尺寸；
S—塑件的平均收縮率，S=0.02；
△—塑件的公差，取八級精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選??；
根據(jù)公式計算得型腔的各徑向尺寸：
(b)型腔的深度根據(jù)尺寸的計算公式
（4.4）
式中 —型腔深度的最小尺寸；
—塑件的最大基本小尺寸；
S—塑件的平均收縮率；
△—塑件的公差，取八級精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選??；
根據(jù)公式計算得型腔的各深度尺寸：
(2)型芯尺寸的計算
型芯的各部尺寸除特殊情況外都是趨于縮小尺寸,因此應選擇塑件公差的1/2,取正偏差,再加上+1/4的磨損量,而型芯高度則加上+1/6的磨損量.型芯的計算尺寸表達如下。
(a)型芯的徑向尺寸的計算式：
（4.5）
式中—型芯的最大基本尺寸；
—塑件的最小基本尺寸；
S—塑件的平均收縮率；
△—塑件的公差，取八級精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選??；
根據(jù)公式計算得型芯的各徑向尺寸：
(b)型芯的高度尺寸的計算：
（4.6）
式中 —型芯高度的最大尺寸；
—塑件內(nèi)形深度的最小尺寸；
S—塑件的平均收縮率；
△—塑件的公差，取八級精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選取；
根據(jù)公式計算得型芯的各高度尺寸：
4.5 注射模具的頂出機構的設計
4．5．1 注射模具的頂出機構
頂出機構的分類：
按驅動方式分類可分為手動頂出、機動頂出、液壓頂出和氣動頂出。
按模具結構分類可分為一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、澆注系統(tǒng)自動切斷頂出。
(1)推出機構的結構組成
將塑料制品及澆注系統(tǒng)中的凝料從模具中脫出的機構稱為推出機構，也叫頂出機構或脫模機構。推出機構的動作通常是由安裝在注射機上的機械頂桿或液壓缸的活塞桿來完成的。
結構組成：由推出、復位和導向零件組成。
(2)結構分類
手動推出、機動推出、液壓或氣動推出。
(3)結構設計要求
塑件盡量留在動模,塑件在推出過程中不變形,塑件的外觀質量不損壞,合模時應使推出機構能夠正確復位,動作可靠。
(4)結構設計
(a)推桿推出機構
推桿推出機構是整個推出機構中最簡單、最常見的一種形式。由于設置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度．推桿推出時運動阻力小，推出動作靈活可靠，損壞后也便于更換，因此在生產(chǎn)中廣泛應用。 但是因為推桿的推出面積一般比較小，易引起較大局部應力而頂穿塑件或使塑件變形，所以很少用于脫模斜度小和脫模阻力大的管類或箱類塑件。
(b)推管推出機構
推管推出機構是用來推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結構形式，其脫模運動方式和推桿相同。由于推管是一種空心推桿，故整個周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會留下明顯的推出痕跡。
(c)推件板的推出機構
凡是薄壁容器、殼形塑件以及表面不允許有推出痕跡的塑料制品，可采用推件板推出．推件板推出機構義稱頂板頂出機構，它由一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿組成。推件板推出的特點是頂出力均勻，運動平穩(wěn)，且推出力大。但是對于截面為非圓形的塑件，其配合部分加工比較困難。
(d)活動嵌件及凹模推出機構
有一些塑件由于結構形狀和所用材料的關系，不能采用推桿、推管、推件板等簡單推出機構脫模時，可用成形嵌件或型腔帶出塑件。
(e)頂出機構的設計原則：頂出機構應設在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置，并盡量保證頂出塑件時不影響外觀質量。在一般情況下開模時，盡量設計使塑件留在動模一側，以便于頂出塑件。這在分型面的選擇時就應充分考慮。如果出現(xiàn)塑件并沒有留在動模側的情況時，可設法增加動模一側的阻力。在特殊情況下必須使塑件留在定模時可采用定模頂出機構。頂出零件應有足夠的機械強度和耐磨性能，使其在相當長的運作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。頂出裝置要求均勻分布，頂出力作用點應在塑件承受頂出力最大的部件，即不易變形或損傷的部位，盡量避免頂出力作用于最薄的部位，防止塑件在頂出過程中的變形和損傷。
4.6 塑料注射模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計
在注射成型過程中，模具溫度直接影響到塑件的質量如收縮率、翹曲變形、耐應力開裂性和表面質量等，并且對生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的作用，在注射過程中，冷卻時間占注射成型周期的約80%，然而，由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具溫度的要求不盡相同，因此，對模具冷卻系統(tǒng)的設計及優(yōu)化分析在一定程度上決定了塑件的質量和成本，模具溫度直接影響到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件質量，而模具溫度的高低取決于塑料結晶性，塑件尺寸與結構、性能要求以及其它工藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等。影響注射模冷卻的因素很多，如塑件的形狀和分型面的設計，冷卻介質的種類、溫度、流速、冷卻管道的幾何參數(shù)及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度，塑件和模具間的熱循環(huán)交互作用等。
(1)低的模具溫度可降低塑件的收縮率。
(2)模具溫度均勻、冷卻時間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形。
(3)對結晶性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定，避免后結晶現(xiàn)象，但是將導致成型周期延長和塑件發(fā)脆的缺陷。
(4)隨著結晶型聚合物的結晶度的提高，塑件的耐應力開裂性降低，因此降低模具溫度是有利的，但對于高粘度的無定型聚合物，由于其耐應力開裂性與塑料的內(nèi)應力直接相關，因此提高模具溫度和充模，減少補料時間是有利的。
(5)提高模具溫度可以改善塑件的表面質量。
在注射成形過程中，模具的溫度直接影響塑件的成型質量和生產(chǎn)效率，根據(jù)塑料的要求，注射到模具內(nèi)的塑料溫度為2000C左右，而從模具中取出塑件的溫度約為600C，溫度降低是由于模具通入冷卻水，將溫度帶走了，普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。
因化妝品盒蓋使用的塑料是PE，要求模溫高，若模具溫度過低則會影響塑料的流動性，增加剪切阻力，使塑件的內(nèi)應力較大，甚至還出現(xiàn)冷流痕、銀絲、注不滿等缺陷。因此在注射開始時，為防止填充不足，充入溫水或者模具加熱。
總之，要做到優(yōu)質、高效率生產(chǎn)，模具必須進行溫度調(diào)節(jié)。
對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求：
(1)確定加熱或是冷卻；
(2)模溫均一，塑件各部分同時冷卻；
(3)采用低的模溫，快速且大量通冷卻水；
溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應盡量結構簡單，加工容易，成本低謙。
4．6．1 模具冷卻系統(tǒng)的設計
根據(jù)模具冷卻系統(tǒng)設計原則：冷卻水孔數(shù)量盡量多，尺寸盡量大的原則可知，冷卻水孔數(shù)量大于或等于3根都是可行的。這樣做同時可實現(xiàn)盡量降低入水與出水的溫度差的原則。根據(jù)書上的經(jīng)驗值取4根，冷卻水口口徑為6mm.
另外，具冷卻系統(tǒng)的過程中，還應同時遵循：
(1)澆口處加強冷卻；
(2)冷卻水孔到型腔表面的距離相等；
(3)冷卻水孔數(shù)量應盡可能的多，孔徑應盡可能的大；
(4)冷卻水孔道不應穿過鑲快或其接縫部位，以防漏水。
(5)進水口水管接頭的位置應盡可能設在模具的同一側，通常應設在注塑機的背面。
(6)冷卻水孔應避免設在塑件的熔接痕處。
4．6．2 模具加熱系統(tǒng)的設計
因在PE要求的熔融溫度較高。而且流動性能為中性，同時在注射時模具溫度要求在600C左右，所以該模具必須加熱。模具加熱方法包括：熱水，熱空氣，熱油及電加熱等。由于電加熱清潔、結構簡單、可調(diào)節(jié)范圍大，所以在該模具中應用電加熱。
5 注射模加工工藝設計
塑料模具的零件類型很多，加工條件不同其加工方法各不相同。目前模具的主要加工手段有：經(jīng)濟低精度的通用加工、電火化成型與線切割加工、精密數(shù)控加工、高速切削加工等。
由于洗發(fā)水翻蓋注射模精度要求一般，模具結構尤其是型腔結構復雜程度一般，因此模具的加工立足于經(jīng)濟、可行，故采用了普通加工與電火花成型結合的工藝方法。根據(jù)零件類型下面簡單分析一下主要類型零件的加工工藝。
5.1 坯料確定
坯料是指模具零件采用材料的原始狀態(tài)。一般情況下，采用標準棒料或板材，也可采用鍛造坯料。在專業(yè)模具企業(yè)中，對性能要求不高的材料多采用標準規(guī)格材料，而對性能要求較高發(fā)材料要經(jīng)鍛造，然后經(jīng)熱出路調(diào)質后具有適當硬度和便于加工拋光的專用模具用鋼切割成坯料，這種形式加工余量小，節(jié)省了人工和材料用量。坯料通過鍛造可使金屬材料的金相組織密實，對其強度和剛度也有提高。只是應嚴格控制加工余量，加工余量過大，會引起材料和加工工時的浪費。
5.2 模板的平面加工
(1)模板平面的粗加工
平面切削加工是指車床、刨床、銑床等對坯料的6個方面進行粗加工，再去掉坯料的加工余量后，在留出足夠的半精加工余量，同時對模板上較大的孔也應該進行粗加工。
粗加工完成了以后，應進行一次退火處理或調(diào)質處理，以去除模板的內(nèi)部應力，使其組織穩(wěn)定，以防止在模具制造、模具成型或淬火過程中的變形或淬裂。
(2)模板平面的半精加工
在經(jīng)過退火而消除內(nèi)應力之后，模板會產(chǎn)生不同程度的變形。半精就是去除其變形量，并給精加工留出適當?shù)募庸び嗔俊?
(3)模板平面的精加工
通過以上的加工程序，模板已形成了基本輪廓。采用平面磨床磨削模板厚度的兩平面，并達到要求的厚度尺寸和表面粗糙度。這兩個分模面即是z軸方向上的加工基準面。取任意相鄰的兩個側面進行高精度的直角加工，并與模板平面相互垂直。這兩個面即是x，y方向上的加工基準面，分別作文字標記，如x，y。當平面的精度要求，特別是平面度公差要求很高時，可以采用研磨的方法，即采用鑄鐵平板作為研具，由很細的金剛砂做磨料，施以較小的壓力均勻平衡的去除配合面的余量，達到多面積的良好接觸。
結束語
這次畢業(yè)設計，歷時三個多月。在此期間，針對設計內(nèi)容進行了大量的工作，順利完成了畢業(yè)設計中所提出的各項任務，達到了畢業(yè)設計的目的。
本設計要考慮洗發(fā)水翻蓋脫模時由于推力過大而損壞工件。
通過此畢業(yè)設計，掌握了模具設計的方法和步驟，并結合具體的零件進行了具體的設計工作，包括確定型腔的數(shù)目、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)的設計、注射模成型零件尺寸的計算等。
畢業(yè)設計從測繪塑件圖紙，到完成CAD造型設計；完成塑件注射模具方案設計和相關設計計算；模具成型零件CAD造型設計。
雖然完成了注射模具的制造工藝設計，但在這些設計過程中也遇到了很多困難，不過在指導老師張躍的幫助下，解決很多問題。
在設計期間，我學習并運用CAD對洗發(fā)水翻蓋及注射模的所有零件進行了造型設計和對所有零件進行裝配設計。提高了我對CAD的運用能力和計算機的應用能力，為以后我的工作奠定了基礎。
總之，通過本次畢業(yè)設計，加強了我對各項知識的學習深度，更培養(yǎng)了分析問題和解決問題的能力，教會我怎樣才能按步驟有條不紊地進行工作。這些為我走上工作崗位奠定了堅實的基礎。
致 謝
在完成本設計之際，首先向尊敬的丁武學導師致以衷心的感謝。本設計是在老師的精心指導、熱情鼓勵和支持下完成的。在整個課題的設計過程中，老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，高深的學術造詣和誨人不倦的精神，時刻激勵著我，令學生受益無窮。 在做畢業(yè)設計的這幾個月中，我從老師的耐心指導中獲得了許多幫助，也學到了很多知識，令學生感激不盡。
感謝同學對我的幫助，解決了一個又一個難題。
感謝負責審閱畢業(yè)論文的各位老師，是你們辛勤的工作，讓我們臨近畢業(yè)的學子們最后的勞作得到了公平公正的評審。
同時也感謝大學四年來，所有老師對我辛勤的教導，大學是我人生中最重要的一段經(jīng)歷，在這其中我不僅從老師們那里學到了非常多的知識，老師們的奉獻精神也令學生在以后的人生中不斷受到激勵。在此謹表示我對所有老師的崇高敬意和衷心的感謝。
感謝大學四年來所有同學和朋友的幫助，我們一起學習、一起生活、共同進步。共同留下了許多美好回憶。
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