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圖書分類號：
密 級：
畢業(yè)設計(論文)
紙罐塑料扣蓋注射模設計
Paper cans plastic buckle cap injection mold design
學生姓名
孫路
學院名稱
江蘇財經職業(yè)技術學院
專業(yè)名稱
模具設計與制造
指導教師
陳青云
2012年
6月
21日
江蘇財經職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）
江蘇財經職業(yè)技術學院學位論文原創(chuàng)性聲明
本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用或參考的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。
本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。
論文作者簽名： 日期： 年 月 日
江蘇財經職業(yè)技術學院學位論文版權協(xié)議書
本人完全了解徐州工程學院關于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定，即：本校學生在學習期間所完成的學位論文的知識產權歸徐州工程學院所擁有。徐州工程學院有權保留并向國家有關部門或機構送交學位論文的紙本復印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學院可以公布學位論文的全部或部分內容，可以將本學位論文的全部或部分內容提交至各類數據庫進行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。
論文作者簽名： 導師簽名：
日期： 年 月 日 日期： 年 月 日
摘要
本論文主要是針對帶螺紋的紙罐塑料扣蓋的模具設計,通過對塑件進行工藝分析，最終設計出一副注射模。該論文從產品結構工藝性，具體模具結構出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機構、分型面的選擇、導向機構做了詳細的分析。根據題目設計的主要任務是紙罐塑料扣蓋注射模具的設計，也就是設計一副注射模具來生產紙罐塑料扣蓋塑件產品，以實現自動化提高產量。針對扣蓋的實際情況，扣蓋作為包裝容器大批量生產，宜采用一模多腔，其優(yōu)點在于大大降低了扣蓋的生成成本。通過模具設計表明該模具能達到水扣蓋的質量和加工工藝要求。
關鍵詞 塑料注射模具；螺紋扣蓋；螺紋型芯
Abstract
This paper mainly aimed at a injection mould design for the thread cup lid,through the analysis of the plastic product , the injection mould was designed. This paper from the technology capability of the product mix, the structure of the mould embarks, the pouring system, the cooling system,the ejection mechanism,the parting surface’s selection,the guding mechanism has made the detailed analysis.According to the subject, the primary mission of this subjection is the injection mould design for the drinking cup lid. That also means we must to design a injection mould to produce the drinking cup lid to realize the automation and increase the output.Aiming at the actual situation of the cup lid ( it used as packing vessel and mass production),the mould uses multi-cavities suitably . Its merit lies in reducing the production cost of the cup lid greatly . Through this paper we can know that this mould can achieve the quality and processing technology requirement of the drinking cup lid .
Keywords plastic injection mould thread cup lid thread core
III
江蘇財經職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）
目 錄
1 緒論 1
1.1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展狀況 1
1.2 塑料模具的類型 2
1.3 塑料模具中新技術的應用 3
1.4 我國塑料模具工業(yè)和今后的發(fā)展方向 4
2 塑件的工藝性分析及注射機的初步選定 5
2.1 塑件的功能設計 5
2.2 塑件材料的選擇 5
2.2.1 材料的化學物理特性 7
2.2.2 制品的注射工藝條件參數 7
2.3 塑件的結構設計 7
2.3.1 塑件的結構 8
2.3.2 脫模斜度 9
2.3.3 螺紋設計 9
2.4 塑件的尺寸精度和表面質量 9
2.4.1 塑件的尺寸精度 9
2.4.2 塑件的表面質量 10
2.4.3 塑件的尺寸 10
3 分型面的選擇及型腔數目的確定 12
3.1 分型面的選擇原則 12
3.2 分型面的確定 13
3.3 型腔數目的確定 13
3.4 型腔的布局 13
4 成型零件尺寸的確定 15
4.1 凹模工作尺寸的計算 15
4.2 凸模工作尺寸的計算 15
4.3 螺紋型芯工作尺寸的計算 16
4.4 型腔壁厚和底板厚度計算 17
5 澆注系統(tǒng)設計 19
5.1 澆注系統(tǒng)設計的基本原則 19
5.2 澆注系統(tǒng)設各部件設計 19
5.2.1 主流道的設計 19
5.2.2 主流道襯套（澆口套）的設計 20
5.2.3 分流道的設計 21
5.2.4 澆口的設計 21
5.2.5 冷料穴的設計 22
5.3 排氣系統(tǒng)的設計 23
6 合模導向機構的設計 24
7 脫模機構的設計 25
7.1 脫模機構的分類及選用 25
7.2 脫模機構的設計原則 25
7.3 脫模力的計算 26
7.4 模具傳動系統(tǒng)的設計 26
7.4.1 軸及齒輪參數的確定 26
7.4.2 電機轉速及軸承的選擇 27
8 注射機的校核 28
8.1 最大注射量的校核 28
8.2 注射壓力的校核 28
8.3 鎖模力的校核 28
8.4 開模行程的校核 28
9 模溫冷卻系統(tǒng)的設計 30
9.1 溫度調節(jié)對塑件質量的影響 30
9.2 冷卻系統(tǒng)的設計原則 30
9.3 冷卻系統(tǒng)的結構形式 31
9.4 冷卻系統(tǒng)的計算 31
9.4.1 冷卻時間的確定 31
9.4.2 模具熱量的計算 31
10 模架的選擇 35
10.1 模具的校核 35
10.1.1 模具外形尺寸的校核 35
10.1.2 模具厚度的校核 35
10.1.3 模具安裝尺寸的校核 35
10.2 模具運動過程 36
結論 37
致謝 38
參考文獻 39
附錄 40
II
江蘇財經職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）
1 緒論
1.1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展狀況
塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，簡稱高聚物。塑料其余成分包括增塑劑、穩(wěn)定劑、增強劑、固化劑、填料及其它配合劑。
塑料制件在工業(yè)中應用日趨普遍，這是由于它的一系列特殊的優(yōu)點決定的。塑料密度小、質量輕，大多數塑料的密度都1.0～1.4g/㎝3之間，相當于鋼材密度的0.11和鋁材密度的0.5左右，所以有以“塑代鋼”的優(yōu)點。塑料比強度高；絕緣性能好，介電損耗低，是電子工業(yè)不可缺少的原材料；塑料的化學穩(wěn)定性高，對酸、堿和許多化學藥品都有很好的耐腐蝕能力；塑料還有很好的減摩、耐磨及減震、隔音性能也較好。因此，塑料躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，在國民經濟中，塑料制件已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。
塑料工業(yè)的發(fā)展階段大致分為一下及個階段：
1.初創(chuàng)階段30年代以前，科學家研制分醛、硝酸纖維和聚酰胺等熱塑料，他 們的工業(yè)化特征是采用間歇法、小批量生產。
2.發(fā)展階段30年代，低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工業(yè)化生產，奠定了塑料工業(yè)的基礎，為其進一步發(fā)展開辟了道路。
3.飛躍階段 50年代中期到60年代末，塑料的產量和數量不斷增加，成型技術更趨于完善。
4. 穩(wěn)定增長階段 70年代以來，通過共聚、交聯(lián)、共混、復合、增強、填充和發(fā)泡等方法來改進塑料性能，提高產品質量，擴大應用領域，生產技術更趨合理。塑料工業(yè)向著自動化、連續(xù)化、產品系列化，以及不斷拓寬功能性和塑料的新領域發(fā)展。
我國塑料工業(yè)經過50余年的發(fā)展，塑料制品的總產量已躍居世界第二，塑料用原、輔材料的生產、塑料加工裝備與技術的整體水平、塑料制品的研制開發(fā)及應用的深度和廣度，也都步入世界先進大國行列。
建國前夕，我國只有上海、廣州、武漢、重慶等一些大城市有作坊式的塑料制品加工廠，生產酚醛和賽璐珞等塑料制品，1949年全國總產量僅為200余噸。1958年新中國第一套聚氯乙烯樹脂生產裝置在錦西化工廠建成，標志著我國塑料工業(yè)步入快速發(fā)展時期。1988年國內塑料制品產量為354．2萬噸，1996年達1534萬噸，2000年已接近2000萬噸，在世界各國塑料制品產量排名中穩(wěn)居第二位。
近幾年來，我國塑料制品總產量始終保持在1500萬噸以上，按1997年價格計算，其總產值為1488億元，工業(yè)銷售產值為1405億元。1997年國內塑料制品加工企業(yè)（鄉(xiāng)鎮(zhèn)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上獨立核算企業(yè)）為19427個，其中薄膜制造企業(yè)2108個，板、管、棒等制品企業(yè)2349個，絲、繩及編織制品企業(yè)2108個，泡沫塑料及人造革、合成革制品制造企業(yè)1750個，包裝箱及容器制品制造企業(yè)1346個，日用塑料制品制造企業(yè)1570個。?
此外還有為數眾多的私營和個體企業(yè)。全國上述企業(yè)的總加工能力已經超過2000萬噸。這說明無論從塑料制品總量上看，還是從行業(yè)規(guī)模上看，中國都已步入世界塑料制品生產大國的行列。
1.2 塑料模具的類型
塑料最常見的成型方法一般分為熔體成型和固相成型兩大類：熔體成型是把塑料回熱至熔點以上，使之處于熔融態(tài)進行成型加工的方式，屬于此種成型方法的模塑工藝主要有注射成型、壓塑（縮）成型、擠出成型等；固相成型是指塑料在熔融溫度以下保持固態(tài)下的一類成型方法，如一些塑料包裝容器生產的真空成型，壓縮空氣成型和吹塑成型等。此外還有液態(tài)成型方式，如鑄塑成型、搪塑和蘸浸成型法等。
按照上述成型方法的不同，可以劃分出對應不同工藝要求的塑料加工模具類型，主要有注射成型模具、擠出成型模具、吸塑成型模具、高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具等。
1. 塑料注射（塑）模具：它主要是熱塑性塑料件產品生產中應用最為普遍的一種成型模具，塑料注射成型模具對應的加工設備是塑料注射模具對應的加工設備是塑料注射成型機，塑料首先在注射機底加熱料筒內受熱熔融，然后在注射機的螺桿或柱塞推動下，經注射機噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入?模具型腔，塑料冷卻硬化成型，脫模得到制品。其結構通常由成型部件、澆注系統(tǒng)、導向部件、推出機構、調溫系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、支撐部件等部分組成。制造材料通常采用塑料模具鋼模塊，常用的材質主要為碳素結構鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼，高速鋼等。注射成型加工方式通常只適用于熱塑料品的制品生產，用注射成型工藝生產的塑料制品十分廣泛，從生活日用品到各類復雜的機械，電器、交通工具零件等都是用注射模具成型的，它是塑料制品生產中應用最廣的一種加工方法。
2. 塑料壓塑模具：包括壓縮成型和壓注成型兩種結構模具類型。它們是主要用來成型熱固性塑料的一類模具，其所對應的設備是壓力成型機。壓縮成型方法根據塑料特性，將模具加熱至成型溫度（一般在103°—108°），然后將計量好的壓塑粉放入模具型腔和加料室，閉合模具，塑料在高熱，高壓作用下呈軟化粘流，經一定時間后固化定型，成為所需制品形狀。壓注成型與壓縮成型不同的是沒有單獨的加料室，成型前模具先閉合，塑料在加料室內完成預熱呈粘流態(tài)，在壓力作用下調整擠入模具型腔，硬化成型。壓縮模具也用來成型某些特殊的熱塑性塑料如難以熔融的熱塑性塑料（如聚加氟乙烯）毛坯（冷壓成型），光學性能很高的樹脂鏡片，輕微發(fā)泡的硝酸纖維素汽車方向盤等。壓塑模具主要由型腔、加料腔、導向機構、推出部件、加熱系統(tǒng)等組成。壓注模具廣泛用于封裝電器元件方面。壓塑模具制造所用材質與注射模具基本相同。
3. 塑料擠出模具：是用來成型生產連續(xù)形狀的塑料產品的一類模具，又叫擠出成型機頭，廣泛用于管材、棒材、單絲、板材、薄膜、電線電纜包覆層、異型材等的加工。與其對應的生產設備是塑料擠出機，其原理是固態(tài)塑料在加熱和擠出機的螺桿旋轉加壓條件下熔融，塑化，通過特定形狀的口模而制成截面與口模形狀相同的連續(xù)塑料制品。其制造材料主要有碳素結構鋼、合金工具等，有些擠出模具在需要耐磨的部件上還會鑲嵌金剛石等耐磨材料。擠出中工工藝通常只適用熱塑性塑料品制品的生產，其在結構上與注塑模具和壓塑模具有明顯區(qū)別。
4. 塑料吹塑模具：是用來成型塑料容器類中空制品（如飲料瓶、日化用品等各種包裝容器）的一種模具，吹塑成型的形式按工藝原理主要有擠出吹塑中空成型、注塑成型的形式按工藝原理主要有擠出吹塑中空成型、注射吹塑中空成型、注射延伸吹塑中空成型（俗稱“注拉吹”），多層吹塑中空成型，片材吹塑中空成型等。中空制品吹塑成型所對應的設備通常稱為塑料吹塑成型機，吹塑成型只適用于熱塑料品種制品的生產。吹塑模具結構較為簡單，所用材料多以碳素多則制造。
5. 塑料吸塑模具：是以塑料板、片材為原料成型某些較簡單塑料制品的一種模具，其原理是利用抽真空盛開方法或壓縮空氣成型方法使固定在凹?；蛲鼓Ｉ系乃芰习濉⑵?，在加熱軟化的情況下變形而貼在模具的型腔上得到所需成型產品，主要用于一些日用品、食品、玩具類包裝制品生產方面。吸塑模具因成型時壓力較低，所以模具材料多選用鑄鋁或非金屬材料制造，結構較為簡單。
6. 高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具：是應用可發(fā)性聚苯乙烯（由聚苯乙烯和發(fā)泡劑組成的珠狀料）原料來成型各種所需形狀的泡沫塑料包裝材料的一種模具。其原理是可發(fā)聚苯乙烯在模具內能入蒸汽成型，包括簡易手工操作模具和液壓機直通式泡沫塑料模具兩種類型，主要用來生產工業(yè)品方面的包裝產品。制造此種模具的材料有鑄鋁、不銹鋼、青銅等。
1.3 塑料模具中新技術的應用
在注塑產品的開發(fā)過程中，模具的設計和制造決定了塑料件的最終質量和成本。Pro/ENGINEER的特點以及在注塑模具設計中的應用，為高質量模具的設計和制造提供了一條途徑。
Pro/ENGINEER是美國PTC公司出品的CAD/CAM軟件，它以參數化設計的觀念聞名于世，為傳統(tǒng)機械設計與制造帶來了巨大的便利。Pro/ENGINEER提供的參數化設計具有3D實體造型、單一資料庫以及以特征為設計單位等特點，因此通過使用它設計者可以隨時計算出產品的體積、面積、質心、重量和慣性矩等數據，并且不論在3D或2D圖形上作尺寸修改，其相關的2D或3D實體模型及裝配、制造等也自動修改。由于Pro/ENGINEER在設計中導入了制造的概念，設計人員可隨時對特征作合理、不違反幾何的順序調整、插入、刪除和重新定義等修正操作。
將并行工程技術引入Pro/ENGINEER的模具設計中，可以由傳統(tǒng)的模具設計與制造工藝路線（即模具結構設計→模具型腔、型芯二維設計→工藝準備→模具型腔、型芯三維造型→數控加工指令編程→數控加工），改變?yōu)橛刹煌墓こ處熗瑫r進行設計、工藝準備的并行路線，不但提高了模具的制造精度，而且能縮短設計、數控編程時間達40%以上。設計工程師在進行產品三維零件設計時就考慮模具的成型工藝和影響模具壽命的因素，并進行校對、檢查，預先發(fā)現設計過程的錯誤。在初步確立產品的三維模型后，設計、制造及輔助分析部門的多位工程師可同時進行模具結構設計、工程圖設計、模具性能輔助分析及數控機床加工指令的編程等工作，而且每一個工程師對產品所做的修改可自動反映到其他工程師那里，大大縮短了設計、數控編程的時間。
1.4 我國塑料模具工業(yè)和今后的發(fā)展方向
1. 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產率要求而發(fā)展的一模多腔所致。
2. 在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。CAD/CAM技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結構初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
3. 推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。
4. 開發(fā)新的成型工藝和快速經濟模具。以適應多品種、少批量的生產方式。
5. 提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規(guī)模生產，提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。
6. 應用優(yōu)質材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。
7. 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現逆向工程的必要前提。
2 塑件的工藝性分析及注射機的初步選定
2.1 塑件的功能設計
功能設計是要求塑件應具有滿足使用目的功能,并達到一定的技術指標。該塑件是日用品,承受外力的幾率不大,如沖擊載荷,振動,摩擦等情況比較少；塑件的工作溫度是熱水的溫度,這使得在材料選擇時對熱變形溫度,脆化溫度,分解溫度有一定的要求；作為一種日用品,生產批量應該是大批大量生產,這樣,就必須考慮生產成本和模具壽命,在材料的選擇時要綜合各種因素；此外,塑料都會老化,還要考慮到材料的光氧化等問題。
2.2 塑件材料的選擇
通常,選擇塑件的材料依據是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求,以及原材料廠家提供的材料性能數據。對于常溫工作狀態(tài)下的結構件來說,要考慮的主要是材料的力學性能,如屈服應力,彈性模量,彎曲強度,表面硬度等。模具成型也要考慮到材料的注塑特性，在各特點都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標準，以下是兩種材料的性能和成型特性比較：
表2-1 PA66的描述
表2-2 PA66的技術數據
續(xù)表2-2
表2-3 PP的描述
表2-4 PP的技術數據
表2—5 PA66與PP的價格比
從上述資料顯示，我們可以看出PA66不論是在性能還是在價格上都比PP合適，所以我選擇PA66。
2.2.1 材料的化學物理特性
PA66在聚酰胺材料中有較高的熔點。它是一種半晶體-晶體材料。PA66在較高溫度也能保持較強的強度和剛度。PA66在成型后仍然具有吸濕性，其程度主要取決于材料的組成、壁厚以及環(huán)境條件。在產品設計時，一定要考慮吸濕性對幾何穩(wěn)定性的影響。為了提高PA66的機械特性，經常加入各種各樣的改性劑。玻璃就是最常見的添加劑，有時為了提高抗沖擊性還加入合成橡膠，如EPDM和SBR等。PA66的粘性較低，因此流動性很好（但不如PA6）。這個性質可以用來加工很薄的元件。它的粘度對溫度變化很敏感。PA66的收縮率在1%～2%之間，加入玻璃纖維添加劑可以將收縮率降低到0.2%～1% 。收縮率在流程方向和與流程方向相垂直方向上的相異是較大的。PA66對許多溶劑具有抗溶性，但對酸和其它一些氯化劑的抵抗力較弱。
2.2.2 制品的注射工藝條件參數
干燥處理：如果加工前材料是密封的，那么就沒有必要干燥。然而，如果儲存容器被打開，那么建議在85℃的熱空氣中干燥處理。如果濕度大于0.2%，還需要進行105℃，12小時的真空干燥。
熔化溫度：260～290℃。對玻璃添加劑的產品為275～280℃。熔化溫度應避免高于300℃。
模具溫度：60℃。模具溫度將影響結晶度，而結晶度將影響產品的物理特性。對于薄壁塑件，如果使用低于40℃的模具溫度，則塑件的結晶度將隨著時間而變化，為了保持塑件的幾何穩(wěn)定性，需要進行退火處理。
注射壓力： 100MPa. 注射時間：1.5s .
注射速度：高速（對于增強型材料應稍低一些）。
保壓力：50MPa. 保壓時間：20s.
冷卻時間：20s. 成型周期：50s.
流道和澆口: 由于PA66的凝固時間很短，因此澆口的位置非常重要。澆口孔徑不要小于0.5×t（這里t為塑件厚度）。如果使用熱流道，澆口尺寸應比使用常規(guī)流道小一些，因為熱流道能夠幫助阻止材料過早凝固。如果用潛入式澆口，澆口的最小直徑應當是0.75mm。
2.3 塑件的結構設計
塑件結構設計必須滿足使用要求，并有好的結構工藝性——塑件在滿足使用要求的前提下，其結構應盡可能符合成形工藝要求，從而簡化模具結構，降低生產成本。在塑料生產過程中,一方面成型會對塑件的結構,形狀,尺寸精度等諸方面提出要求,以便降低模具結構的復雜程度和制造難度,保證生產出價廉物美的產品；另一方面,者通過對給定塑件的結構工藝性進行分析,弄清塑件生產的難點,為模具設計和制造提供依據。
2.3.1 塑件的結構
圖2—1 塑件的二維圖
圖2—2 塑件的三維實體圖
上圖2—1，2—2顯示，扣蓋主體呈梅花狀，均布有12個防滑槽，最大外徑為Φ64mm，厚2.0mm（由表2—4選出），總高20mm，蓋內有螺牙為半圓形的螺紋，高4mm，與杯子內徑嚴密配合防止漏水。以下是塑件的各項數據：
體積 = 1.1289e+04 立方毫米≈11.29立方厘米
曲面面積 = 1.39940e+04 平方毫米
密度 = 1.3克/ 立方厘米
質量 = 14.676克≈15克
表2-4 熱塑性塑件的最小壁厚及常用壁厚推薦值
2.3.2 脫模斜度
由于塑件成型時冷卻過程中產生收縮,使其緊箍在凸?；蛐托旧?為了便于脫模,防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損,與脫模方向平行的塑件內,外表面都應具有合理的斜度。脫模斜度的大小主要取決于塑件的收縮率,塑件的形狀、壁厚及塑件的部位等因素。查表可知PA66的脫模斜度：內表面為25′～40′，外表面為20′～40′。
脫模斜度的選擇原則:
1. 當塑件有特殊要求或精度要求較高時，應選取小的脫模斜度。
2. 高度不大的塑件也可以不要脫模斜度。
3. 收縮率大的塑件應取大的脫模斜度。
4. 塑件形狀復雜、不易脫模的，應取大的脫模斜度。
5. 塑件上的凸起或加強筋單邊應有40～50的斜度。
6. 側壁帶皮革花紋的應有40～60。
而該塑件不高且外壁精度要求高，所以脫模斜度應選小斜度。PA66的流動性很好，又加了10%玻璃纖維有利于脫模，所以綜上所述，塑件不設脫模斜度，這樣有利于尺寸精度的保證。
2.3.3 螺紋設計
螺紋成形方法有模具直接成形、機械加工成形。
塑料螺紋的設計原則：直徑不宜太小，外徑不小于4mm，內徑不小于2mm；塑件螺紋與金屬螺紋配合長度不超過螺紋直徑的1.5～2倍；螺紋最外圈和最里圈留有臺階，防止螺紋崩裂變形。
該塑件的內徑為Φ60mm，所以我們這設計成普通三角螺紋。
塑件上其它的特征還有如孔，加強肋，嵌件，鉸鏈，文字和花紋等，各個特征都有其設計原則和特殊功能，因為該塑件沒有涉及，所以就不一一介紹。
2.4 塑件的尺寸精度和表面質量
2.4.1 塑件的尺寸精度
尺寸精度指所獲得的塑件尺寸與產品圖中尺寸的符合程度，即所獲得塑件尺寸的準確度。在滿足用要求的前提下，應盡可能設計得低一些。
塑件尺寸公差根據GB/T14486《工程塑料模塑塑料件尺寸公差標準》確定，塑件尺寸公差的代號為MT，公差等級分7級。塑件上孔的公差采用單向正偏差，塑件上軸的公差采用單向負偏差，中心距及其他位置尺寸公差采用雙向等值偏差。根據精度等級選用表，PA66的高精度為4級，一般精度為5級。根據塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在50～65范圍內，取MT4級的公差數值為0.20 mm，MT5級的公差數值為0.30 mm。
2.4.2 塑件的表面質量
（1）塑件表面粗糙度
塑件表面粗糙度參照GB/T14234《塑料件表面粗糙度標準——不同加工方法和不同材料所能達到的表面粗糙度》選取，決定因素于模具成形零件的表面粗糙度，塑件的表面粗糙度一般為1.6～0.2m ，而模具的表面粗糙度數值要比塑件低1～2級。該塑件要求對型腔拋光，所以對粗糙度的要求比較高，查表得PA66拋光后順紋路方向的表面粗糙度為0.02m，垂直紋路方向的表面粗糙度為0.26m。
（2）塑件表觀質量
塑件表觀質量指塑件成形后的表觀缺陷狀態(tài)，如缺料、溢料、飛邊、凹陷、氣孔、
熔接痕、皺紋、翹曲與收縮、尺寸不穩(wěn)定等。表觀缺陷由塑件成形工藝條件、塑件成形原材料選擇、模具總體設計等多種因素造成的。
2.4.3 塑件的尺寸
塑件尺寸如下：
mm ，mm，mm，mm，，高mm，精度等級5級，周邊圓弧半徑R=mm。
塑件的材料為PA66，故查表可得最小收縮率為，最大收縮率為，平均收縮率為。
2.5 注射機的選擇
注射模是安裝在注射機上的，因此在設計注射模具時應該對注射機有關技術規(guī)范進行必要的了解，以便設計出符合要求的模具，同時選定合適的注射機型號。
選用注射機時，通常是以某塑件（或模具）實際需要的注射量初選某一公稱注射量的注射機型號，然后依次對該機型的公稱注射壓力、公稱鎖模力、模板行程以及模具安裝部分的尺寸一一進行校核。由PRO/E模分析得（材料密度取ρ=1.3），m=35g，故 ，流道凝料V’=0.5V (流道凝料的體積(質量)是個未知數,根據手冊取0.5V(0.5M)來估算,塑件越大則比例可以取的越小)；我們選擇HTF60W2-II型（表2—5）的注射成型機，此型號表示液壓注射成型機，其公稱注射量為,符合要求。
表2—5 注射機參數
3 分型面的選擇及型腔數目的確定
分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據需要可能有一個或兩個以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜，我們在這里選用與合模方向垂直。
3.1 分型面的選擇原則
如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則：
a)保證塑料制品能夠脫模
這是一個首要原則，因為我們設置分型面的目的，就是為了能夠順利從型腔中脫出制品。根據這個原則，分型面應首選在塑料制品最大的輪廓線上，最好在一個平面上，而且此平面與開模方向垂直。分型的整個廓形應呈縮小趨勢，不應有影響脫模的凹凸形狀，以免影響脫模。
b)使型腔深度最淺
模具型腔深度的大小對模具結構與制造有如下三方面的影響：
1)目前模具型腔的加工多采用電火花成型加工，型腔越深加工時間越長，影響模具生產周期，同時增加生產成本。
2)模具型腔深度影響著模具的厚度。型腔越深，動、定模越厚。一方面加工比較困難；另一方面各種注射機對模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜過大。
3)型腔深度越深，在相同起模斜度時，同一尺寸上下兩端實際尺寸差值越大。若要控制規(guī)定的尺寸公差，就要減小脫模斜度，而導致塑件脫模困難。因此在選擇分型面時應盡可能使型腔深度最淺。
c)使塑件外形美觀，容易清理 。
盡管塑料模具配合非常精密，但塑件脫模后，在分型面的位置都會留有一圈毛邊，我們稱之為飛邊。即使這些毛邊脫模后立即割除，但仍會在塑件上留下痕跡，影響塑件外觀，故分型面應避免設在塑件光滑表面上。
d)盡量避免側向抽芯。塑料注射模具，應盡可能避免采用側向抽芯，因為側向抽芯模具結構復雜，并且直接影響塑件尺寸、配合的精度，且耗時耗財，制造成本顯著增加，故在萬不得己的情況下才能使用。
e)使分型面容易加工。分型面精度是整個模具精度的重要部分，力求平面度和動、定模配合面的平行度在公差范圍內。因此，分型面應是平面且與脫模方向垂直，從而使加工精度得到保證。如選擇分型面是斜面或曲面，加工的難度增大，并且精度得不到保證，易造成溢料飛邊現象。
f)有利于排氣。對中、小型塑件因型腔較小，空氣量不多，可借助分型面的縫隙排氣。因此，選擇分型面時應有利于排氣。按此原則，分型面應設在注射時熔融塑料最后到達的位置，而且不把型腔封閉。
3.2 分型面的確定
該塑件的結構如圖2—1，2—2所示，在零件的外表面有梅花狀的曲面，內表面有螺紋，如果采用中間分型的話，會在塑件的外表面留下飛邊，影響塑件的美觀。在保有塑件精度的情況下有兩中方案：a.分型面為上表面，模具采用強制脫模機構；b.分型面為塑件的下面，模具采用自動脫螺紋機構。方案a采用強制脫模，模具結構簡單經濟，但是塑件內螺紋和塑件的質量會受到影響；方案b采用自動脫螺紋機構可以大批量生產，生產效率高，而且質量可以保證?，F在是競爭社會，講求效率和質量，方案b更適合。
3.3 型腔數目的確定
為了使模具與注射機的生產能力的匹配，提高生產效率和經濟性，并保證塑件體精度，模具設計時應確定型腔數目，常用的方法有四種：a）根據經濟性能確定型腔數目；b）根據注射機的額定鎖模力確定型腔數目；c）根據注射機的最大注射量確定型腔數目；d）根據制品精度確定型腔數目。我們這里選用c），其計算過程如下：
n2=(G-C)/V 式（3.1）
式中：G——注射機的公稱注射量（cm3）；
V——單個制品的體積（cm3）；
C——澆道和澆口的總體積（cm3）；
生產中每次實際注射量應為公稱注射量G的（0.75－0.45）倍，現取0.6G進行計算。每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的（0.2－1）倍，現取C＝0.5V進行計算。
n2=
大多數小型件常用多型腔注射模，而高精度塑件的型腔數原則上不超過4個，由于本次設計時間的緊張，為了方便設計的計算，采用一模兩腔。
3.4 型腔的布局
多型腔在模板上排列形式通常有圓形、H形、直線形及復合形等，在設計時應該注意以下幾點：
①盡可能采用平衡式排列，確保制品質量的均一和穩(wěn)定。
②型腔布置與澆口開設部位應力求對稱，以便防止模具承受偏載而產生溢料現象。
③盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸。
考慮到模具成型零件和型芯結構以及脫模方式的設計，模具的型腔排列方式如下圖所示：
圖3—1 型腔的排列
4 成型零件尺寸的確定
成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進行計算；前一種方法簡便，但不適合精密塑件的模具設計，后一種復雜，但能較好的保證尺寸精度。本設計采用平均值法。
4.1 凹模工作尺寸的計算
凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中凹模的磨損會使包容尺寸逐漸變大。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以及裝配的需要，在設計模具時，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。
1．凹模徑向尺寸的計算：
式（4.1）
=(64+64×0.006-0.75×0.30)
= 64.12mm
式中， ——型腔基本尺寸（mm）；
——塑件基本尺寸（mm）；
——塑件總公差(mm)；
——制造公差（mm）；一般為～，這里取，“Δ”前的系數（此處為3/4）可隨制品的精度和尺寸變化，一般在0.5～0.8之間，制品偏差大則取小值，偏差小則取大值。
2. 凹模深度的計算：
式（4.2）
= (20+20×0.006-0.67×0.24)
=19.96mm
式中，——型腔深度（mm）；
——塑件總高度（mm）；
4.2 凸模工作尺寸的計算
凸模是成型塑件外形的，其工作尺寸屬被包容尺寸，在使用過程中凸摸的磨損會使被包容尺寸變小。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以及裝配的需要，在設計模具時，被包容尺寸盡量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。
1.凸模徑向尺寸的計算：
式（4.3）
= （60+60×0.006-0.75×0.30）
= 60.13mm
式中，——型芯尺寸（mm）；
——塑件尺寸（mm）；
2.凸模高度計算：
式（4.4）
=（18+18C0.006+0.67×0.24）
=18.27mm
式中，——型芯高度（mm）；
——塑件內腔的高度（mm）；
4.3 螺紋型芯工作尺寸的計算
1.螺紋大徑的計算：
式（4.5）
= (60+60×0.006+0.20)
= 60.56mm
式中，——螺紋型芯大徑（mm）；
——塑件內螺紋大徑（mm）；
——塑件內螺紋中徑公差（mm），查螺紋公差標準GB197-81得=0.20mm；
——查《塑料模具設計》得=0.06mm
2.螺紋中徑的計算：
式（4.6）
= （57.402+57.402×0.006+0.75×0.20）
= 57.89mm
式中，——型芯中徑（mm）；
——塑件內螺紋中徑（mm）；
——查《塑料模具設計》得=0.05mm；
3.螺紋小徑的計算：
式（4.7）
= （55.670+55.670×0.006+0.20）
= 56.20mm
式中，——型芯小徑（mm）；
——塑件內螺紋小徑（mm）；
4.螺紋高度的計算:
式（4.8）
=（10+10×0.006+0.67×0.18）
=10.18mm
式中，——型芯螺紋高度（mm）；
——塑件內螺紋高度（mm）；
5.螺距的計算：
式（4.9）
= （4+4×0.006）
= 4.020.02mm
式中，——型芯螺距（mm）；
——塑件螺距（mm）；
——查《塑料模具設計》得=0.04mm；
4.4 型腔壁厚和底板厚度計算
在注射成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應該具有足夠的強度和剛度。如果型腔壁厚和底板的厚度不夠，當型腔中產生的內應力超過型腔材料本身的許用應力時，型腔將導致塑性變形，甚至開裂。與此同時，若剛度不足將導致過大的彈性變形，從而產生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對型腔進行強度和剛度的計算.
整體式矩形型腔形狀如圖4-1所顯：
圖4-1 整體式矩形型腔
（1） 整體式矩形型腔側壁厚度的計算。任一側壁均可視為三邊固定、一邊自由的矩形板，其最大擾曲變形發(fā)生在自由邊的中點。
式（4.10）
≈34.5mm ≈35mm
式中，S——型腔側壁厚度（mm）；
a——型腔側壁受壓高度（mm）；
L——型腔長邊長度（mm）；
P——型腔壓力（）；取30MPa
E——模具材料彈性模量（）；查表取0.85(GP)；
——任一自由邊中點的允許變形量，由塑件寬度公差根據經驗公式決定為0.0961；
根據塑件尺寸和模架標準取： L=250mm； a=30mm.
(2)整體式矩形型腔底板厚度的計算。由兩端平行支架支撐的整體式矩形型腔的底板，可視為受均勻載荷四周固定的矩形板，底板的長邊喝短邊分別用L和b,其最大撓曲變形發(fā)生在板的中心。
式（4.11）
≈29.59 mm≈30mm
式中，h——整體式矩形底板厚度；
P——型腔壓力（）；
b——矩形板受力短邊長度（mm）；
L——矩形板受力長邊長度（mm）；
——允許變形量，塑件高度公差決定，根據經驗式計算出；
——由L/b之值決定的常數，可由近似公式計算；
≈0.0294
5 澆注系統(tǒng)設計
注射模的澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機噴嘴進入模具開始到型腔為止所流經的通道。它的作用是將熔體平穩(wěn)地引入型腔，并在填充和固化定型過程中，將型腔內氣體順利排出，且將壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織致密，外形清晰，表面光潔和尺寸穩(wěn)定的塑件。因此，澆注系統(tǒng)設計的真確與否直接關系到注射成型的效率和塑件質量。澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類，我們在這里選用普通澆注系統(tǒng)，它由主流道、分流道、澆口及冷料穴四部分組成。
5.1 澆注系統(tǒng)設計的基本原則
澆注系統(tǒng)設計是注射模設計的一個重要環(huán)節(jié)，它直接影響注射成型的效率和質量。設計時一般遵循以下基本原則：
1.必須了解塑料的工藝特性 每一種塑料都有其適應的溫度及剪切速率，設計時了解了便于考慮澆注系統(tǒng)尺寸對熔體流動的影響。一般情況都不希望澆注系統(tǒng)太長和太粗。
2.排氣良好 澆注系統(tǒng)應能順利地引導熔體充滿型腔，料流快而不紊，并能把型腔內的氣體順利排出。
3.防止型芯和塑件變形 高速熔融塑料進入型腔時，要盡量避免料流直接沖擊型芯或嵌件，否則會使注射壓力消耗大或使型芯或嵌件變形。
4.減少熔體流程及塑料耗量 在滿足成型和排氣良好的前提下，塑料熔體應以最短的流程充滿型腔，這樣可以縮短成型周期，提高成型效果，減少塑料用量。
5.修整方便，并保證塑件的外觀質量 澆注系統(tǒng)的設計要綜合考慮塑件大小、形狀及技術要求等問題，做到去除修整澆口方便，同時不影響塑件的外觀和使用。
6.要求熱量及壓力損失最小 熔融塑料進入澆注系統(tǒng)時，要求其熱量及壓力損失最小，防止溫度和壓力降低過多而引起填充不滿等缺陷。
5.2 澆注系統(tǒng)設各部件設計
5.2.1 主流道的設計
主流道是塑料熔體進入模具型腔是最先經過的部位，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動，開模時主流道凝料又能順利拉出來，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間。主流道的設計要點如下：
（1）為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設計成圓錐形，因PA66的流動性較好，故其錐度取，過大會造成流速減慢，易成渦流，內壁粗糙度為R0.8。
（2）在保證塑件成形良好的情況下，主流道的長度應盡量短，否則會使主流道的凝料增多，且增加壓力損失，使塑料熔體降溫過多影響注射成形。
（4）為使熔融塑料完全進入主流道而不溢出，應使主流道與注射機的噴嘴緊密對接，主流道對接處設計成半球形凹坑，其半徑為r2=r1+(1～2),其小端直徑D=d+(0.5～1),凹坑深度常取3～4mm。在此模具中取r2=11～12mm。
（5）由于主流道要與高溫高壓的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質鋼材單獨加工和熱處理，其大端兼作定位環(huán)，圓盤凸出定模端面的長度H=5～10mm。
根據網上廠家資料查得HTF60W2-II型注射機噴嘴有關尺寸如下：
噴嘴前端孔徑：d0=φ3mm
噴嘴前端球面半徑：R0＝10mm
為了使凝料能順利拔出，主流道的小端直徑D應稍大于注射噴嘴直徑d。
D＝d+(0.5－1)mm=φ3+1＝φ4mm
主流道的半錐角α通常為10－20過大的錐角會產生湍流或渦流，卷入空氣，過小的錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大，此處的錐角選用1.50。經換算得主流道大端直徑D＝φ8mm,為使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設計半徑ｒ＝5mm的圓弧過渡。主流道的長度L一般控制在60mm之內，可取L＝30mm。
5.2.2 主流道襯套（澆口套）的設計
由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞，通常不直接開在定模上，而是將它單獨設計成主流道套鑲入定模板內。對小型模具可將主流道襯套與定位圈設計成整體式。但在大多數情況下是將主流道襯套與定位圈設計成兩個零件，然后配合固定在模板上。主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合，與定位圈的配合采用間隙配合。主流道襯套一般選用T8、T10制造，熱處理強度為52～56HRC。圖5-1所示為一般主流道襯套的形式：
圖5-1 主流道襯套
表5-1 澆口套的直徑，配合公差
根據兩型腔中心距和塑件壁厚我們選擇d=φ26mm,D=φ36mm,D1=D+8=φ44mm.
5.2.3 分流道的設計
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開在分型面上，起分流和轉向的作用。多型腔模具必定設計分流道，分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓形和正方形截面流道的比面積最小（流道表面積于體積之比值稱為比表面積），塑料熔體的溫度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實際生產中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。
①分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置，從在輸送熔料時減少壓力損失，熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā)，應力求縮短。
②分流道的截面形狀：通常分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和六角形等。為了減少流道內的壓力損失和傳熱損失，提高效率，我們這里就選用圓形分流道，如圖5-2。因為圓形截面分流道的效率是分流道中效率最高的，固選它。
③分流道的尺寸：因為各種塑料的流動性有差異，所以可以根據塑料 的品種來粗略地估計分流道的直徑
PA66分流道的直徑在1.6～9.5mm取D=φ2mm。
圖5-2 分流道截面
④分流道的布置：分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式分平衡式與非平衡式兩類，這里我們選用的是平衡式的布置方法。
⑤分流道與澆口的連接：分流道與澆口的連接處應加工成斜面，并用圓弧過渡，有利于塑料熔體的流動及充填。
5.2.4 澆口的設計
澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的形狀，數量，尺寸和位置對塑件的質量影響很大，澆口的主要作用有兩個，一是塑料熔體流經的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。澆口的類型有很多，有點澆口，側澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定，該模具采用側澆口，其有以下特性:
①形狀簡單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證；
②試模時如發(fā)現不當，容易及時修改；
③能相對獨立地控制填充速度及封閉時間；
④對于殼體形塑件，流動充填效果較佳。
根據公式（5.1）、（5.2）可以計算出澆口寬度和澆口厚度：