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鹽城工學院畢業(yè)設計說明書
0 前言
塑料工業(yè)的發(fā)展具有得天獨厚的發(fā)展，其原料來源豐富。注塑工藝也越來越多地被各個制造領域用以成型各種性能要求的制品，要高質量，經(jīng)濟地生產(chǎn)出注塑料制品，必須綜合考慮成型樹脂注塑模具及注塑機的問題，注塑模具的設計質量直接影響成型制品的生產(chǎn)效率、質量及成本，能否生產(chǎn)出達到設計要求的制品，不僅僅取決于模具的結構與加工精度，還取決于廣義的成型技術。模具是當今工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的工藝裝備，是最重要的工業(yè)生產(chǎn)手段及工藝發(fā)展方向。一個國家工業(yè)水平的高低，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，模具工業(yè)的發(fā)展水平，是一個國家工業(yè)水平的標志之一。現(xiàn)代模具技術的發(fā)展，在很大程度上依賴于模具標準化程度、優(yōu)質模具材料的研究、先進的設計與制造技術、專用的機床設備及生產(chǎn)技術管理等方面工作的綜合。但其中CAD/CAM技術在模具生產(chǎn)方面的應用，無疑占有很重要的地位。它被認為是現(xiàn)代模具技術的核心和重要的發(fā)展方向。
1）協(xié)同創(chuàng)新設計將成為模具設計的主要方向
?? 制造業(yè)垂直整合的模式使得世界范圍內產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品設計、產(chǎn)品生產(chǎn)和模具制造分工更明確。為了縮短產(chǎn)品上市周期，使模具設計充分理解產(chǎn)品設計的意圖，在產(chǎn)品的設計階段，模具設計也同時開始，產(chǎn)品設計工程師和模具設計工程師需盡早進入?yún)f(xié)同設計狀態(tài)。由于在制造流程中各個環(huán)節(jié)所采用的CAD系統(tǒng)不一定相同，這就要求CAD系統(tǒng)要具備協(xié)同的能力，能夠隨時交換上下游的數(shù)據(jù)，能夠處理彼此的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)產(chǎn)生及處理標準化。
2）模具CAD技術的ASP模式將成為發(fā)展方向
?? 今天的模具行業(yè)已經(jīng)成為高技術密集的行業(yè)。要掌握全部先進的技術，成本都將非常高昂，要培養(yǎng)并且留住掌握這些技術的人才也會非常困難。于是，模具CAD的ASP模式就應運而生了。這樣整個社會就形成了一個大的模具制造企業(yè)，按照價值鏈和制造流程分工，將制造資源最優(yōu)發(fā)揮。應用服務包括如遞向設計、快速原型制造、數(shù)控加工外包、模具設計、模具成型過程分析等。我們相信，網(wǎng)絡環(huán)境下的先進的CAD技術必將把模具工業(yè)推上新的臺階。
3）模具CAD/CAM發(fā)展趨勢
21世紀模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡化，追求的目標是提高產(chǎn)品質量及生產(chǎn)效率、縮短設計周期及制造周期，降低生產(chǎn)成本、最大限度的提高模具制造業(yè)的應變能力，滿足用戶需求。具體表現(xiàn)出以下幾個特征:
1．集成化技術
現(xiàn)代模具設計制造系統(tǒng)不僅應強調信息的集成，更應該強調技術、人和管理的集成。
2．智能化技術
應用人工智能技術實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期（包括產(chǎn)品設計、制造、使用）各個環(huán)節(jié)的智能化，實現(xiàn)生產(chǎn)過程（包括組織、管理、計劃、調度、控制等）各個環(huán)節(jié)的智能化，以及模具設備的智能化，也要實現(xiàn)人與系統(tǒng)的融合及人在其中智能的充分發(fā)揮。
3．網(wǎng)絡技術的應用
網(wǎng)絡技術包括硬件與軟件的集成實現(xiàn)，各種通訊協(xié)議及制造自動化協(xié)議，信息通訊接口，系統(tǒng)操作控制策略等，是實現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動化的基礎。網(wǎng)絡技術的應用為我國模具企業(yè)實現(xiàn)敏捷制造和動態(tài)聯(lián)盟奠定了技術基礎。
4．多學科多功能綜合產(chǎn)品設計技術
未來產(chǎn)品的開發(fā)設計不僅用到機械科學的理論與知識，而且還用到電磁學、光學、控制理論等；甚至要考慮到經(jīng)濟、心理、環(huán)境、衛(wèi)生及社會等各方面的因素。產(chǎn)品的開發(fā)要進行多目標全性能的優(yōu)化設計，以追求模具產(chǎn)品動靜態(tài)特性、效率、精度、使用壽命、可靠性、制造成本與制造周期的最佳組合。
5．虛擬現(xiàn)實與多媒體技術的應用
虛擬現(xiàn)實VR（Virtual Reality）是人造的計算機環(huán)境，人處在這種環(huán)境中有身臨其境的感覺，并強調人的介入與操作。
6．反求技術的應用
這種過程就是反求工程RE （Reverse Engineering）。一旦建立了CAD幾何模型后，就可以依據(jù)這種數(shù)字化的幾何模型用于后續(xù)的許多操作，如實物CAD模型的修改、零件的重新設計、有限元分析、誤差分析、數(shù)控（NC）加工指令生成以及模具的設計和制造等。
7．快速成形技術
快速成形制造技術RPM（Rapid Prototyping & Manufacturing）基于層制造原理，迅速制造出產(chǎn)品原型，而與零件的幾何復雜程度絲毫無關，尤其在具有復雜曲面形狀的產(chǎn)品制造中更能顯示其優(yōu)越性。
本次我的課題為(童心吸水杯杯蓋)注射模設計：由于以前這方面的知識接觸得少，所以在設計之前我閱讀了許多關于注塑模設計的書，再加上指導老師的指導，使得設計順利地進行。由于我們是提供制品設計模具，給模具定型多了一個依據(jù)。方案擬定有了一個大概的輪廓。注射成型模具有一定的分類和組合，它們在某些基本式樣上彼此不同地從實用的觀點出發(fā)。注射成型模具的分類方法應以設計和操作的主要特色為基礎。
本次的注射模設計是一次對我們以前所學知識的綜合運用，了解了設計的一般過程及該行業(yè)的發(fā)展狀況。由于時間緊促，加上本人的水平有限，設計過程中出現(xiàn)一些錯誤，在此懇請各位專家、老師指正。
1 概述
模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟個部門發(fā)展的重要基礎之一，一個國家模具設計、制造技術的高低，是衡量這個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志。注塑模是指用于成型塑料制件的模具。近年來，我國各行各業(yè)對模具工業(yè)的發(fā)展十分重視。模具制造已被列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位，它確定了模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位，也提出了振興模具工業(yè)的主要任務。現(xiàn)代模具技術的發(fā)展，在很大程度上依賴于模具標準化程度、優(yōu)質模具材料的研究、先進的設計與制造技術、專用的機床設備及生產(chǎn)技術管理等方面工作的綜合。但其中CAD/CAM技術在模具生產(chǎn)方面的應用，無疑占有很重要的地位。它被認為是現(xiàn)代模具技術的核心和重要的發(fā)展方向。
模具是一種專用工具，用于裝在各種壓力機上，通過壓力把金屬或非金屬材料制出所需另件的形狀制品，這種專用工具即統(tǒng)稱模具。一個國家工業(yè)水平的高低,在很大生活方式上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，模具工業(yè)的發(fā)展水平，是徇一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。
模具在工業(yè)生產(chǎn)中的作用：
1. 是工業(yè)生產(chǎn)中最基礎的裝設備。
2. 是實現(xiàn)少切削和無切削的不可缺少的工具。
3. 廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中的各個領域：汽車、摩托車、家用電器、儀器、儀表、電子等。60%-80%的另件都需模具制造。
4. 高效大批量生產(chǎn)的主要手段：如塑料件的生產(chǎn)、螺釘、螺母，墊圈等標準件的生產(chǎn)。
5. 工程塑料粉末冶金，橡膠、合金壓鑄、玻璃成形等需模具來進行工藝的推廣。
模具生產(chǎn)的特點：
??????模具生部制造技術幾乎集中了機械加工的業(yè)精體，有時是機電結合加工，也離不開鉗工手工技巧的操作。
〈1〉 模具生產(chǎn)方式的選擇
????A.零件批量小的模具生產(chǎn)，采用單件及配制的方式
????B．零件件批量較大，采用成套性生產(chǎn)
????C．如果同一種零件件制品需多個模具完成，加工和調整模具時應保持前后的連續(xù)性
〈2〉 模具制造的特點：
????A． 同一工序的加工，內容較多，故生產(chǎn)效率較低。
????B． 要求工人的技術等級較高。
????C． 模具某些工作部分的尺寸及位置，必須經(jīng)過試驗后來確定。
????D． 裝配后遠均需試模，調整，及修模。
????E． 模具生產(chǎn)周期一般較長，成本較高。
????F． 模具生產(chǎn)是典型的單件生產(chǎn)，故生產(chǎn)工藝，管理方式制造工藝都具有獨特的規(guī)律和適應性。
2 設計課題及任務
一． 課題名稱：童心吸水水杯杯蓋注塑模設計
二． 任務內容
1、 按提供的塑料制品(杯蓋)進行測繪
1） 繪出制品(杯蓋)的產(chǎn)品圖紙
2） 參考有關資料，標注尺寸、公差及相關的技術要求。
2、 結合制品(杯蓋)圖紙內容確定該制品注塑模具的設計方案。
3、 設計注塑模具
三． 要求
1、 根據(jù)制品的幾何形狀、重要(g)確定注塑模具的澆口類型和型腔數(shù)量
2、 結合制品的澆口類型，型腔數(shù)量等條件選擇注塑機的型號、類別來確定模具安裝類型及參數(shù)。
3、 根據(jù)方案確定、模具設計、以及有關計算等設計過程來寫出畢業(yè)設計說明書一份(簡明扼要，重點突出)，內容在一萬字左右。
4、 圖紙內容及張數(shù)
1) 塑料制品圖各一張(比例適當)。
2) 注塑模具總裝配圖一張A。
3) 零件圖(二維、三維)若干(其中為計算機繪圖)。
5、提供塑料制品(童心吸水杯杯蓋)一只。
3 塑料制品工藝分析
3．1 塑料制品的結構如圖
3．2材料分析
該零件采用ABS樹脂為材料它是由丙烯腈(Acrylonitrile，25%~30%)聚丁二烯(Butadiene，25%~30%)和苯乙烯(Styrene complymer，40%~50%)三種單體共聚而成的，其中丙烯腈(A)使之有較高的硬度、表面光澤，具丁二烯(B)能增加韌性；苯乙烯(S)，則使加工性良好，要注意的是，ABS的吸濕性較強(0.2%~0.45%),而要達到較光澤的表面，注射成型時就必須進行預備干燥，由于聚丁二烯的作用，熔融時易發(fā)生氣體，易造成燒痕，產(chǎn)生銀線等，脫模斜度2以上。
ABS的表現(xiàn)特征為無毒，無味，白象牙色的不透明的粉狀或粒狀料，是熱塑性塑料，且易著色，高光澤，易電鍍，耐油，尺寸穩(wěn)定，缺點是長期暴曬在太陽光紫外線下易變質。
3．3 ABS成行條件 ?實用注塑模設計? P
ABS一般物理特性
密度 1.02~1.07 g/cm３ （計算值：1.05 g/cm３）
流動性 中等
溢邊料 0.04mm左右
吸水率(24小時長周期) 0.2~0.4%
熔點(粘統(tǒng)溫度) 130~160℃
熔融指數(shù)(200 C 負荷50N、噴嘴 2.09) 0.41~0.82 g/10min
維卡針入度 71~122 ℃
馬丁耐度 90~108 45
83~103 180
比熱容 1470 J/(Kg*K)
屈服強度 50 MPa
抗拉強度 38 MPa
斷裂伸長率 35%
拉伸彈性模量 1.8 GPa
抗彎強度 80 MPa
彎曲彈性模量 1.4 GPa
抗壓強度 53 MPa
沖擊韌度 24 Mpa
沖擊韌度(無缺口) 261 KJ/m2
(缺口) 11 KJ/m2
布氏硬度HB 9.7 R121
注射成行機類型 適用于螺桿式和柱塞式 ?塑料模具設計? P
計算收縮率 0.5%~0.7%(取用0.6%)
預熱溫度 80~85
預熱時間 2~3小時
料筒溫度后段 150~170℃
中段 165~180℃
前段 180~200℃
噴嘴溫度 170~180℃
模具溫度 50~80℃
但側脫模溫度(最小值) 型腔40'~1゜20' 型芯35'~1゜
注射壓力 60~100 MPa
成形時間注射時間 20~90 sec
高壓時間 0~5 sec
冷卻時間 20~120 sec
總周期 50~220 sec
后處理方法 紅外線燈、烘箱
溫度 70℃
時間 0.3~1 h
原材料預干燥0.5小時以上
說明：該成行條件為加工通用級ABS料時使用。
3．4 品的公差
參考《模具手冊》公差等級表，該零件為中等精度ABS材料塑件，公差等級取4級，公差值表如下：
公差尺寸(mm) 4級公差值
<=3 0.12
3~6 0.14
6~10 0.16
10~14 0.18
14~18 0.20
18~24 0.22
24~30 0.24
30~40 0.26
40~50 0.28
50~60 0.32
65~80 0.38
80~100 0.44
零件各尺寸公差選取原則按上表，其余未作要求尺寸均取+-0.22mm，具體零件結構及尺寸見工程圖。
3．5 成型方案的確定和注塑工藝分析
1件結構分析
1.） 該件為厚度為2mm中空的殼體，外側面拔模斜度3゜， 內側面拔模斜度5゜；
2.） 該塑件為同心吸水杯杯蓋，因此前面要求一定的光潔度，內表面的精度要求不高；
2型方法的確定
從塑件外形結構分析，塑件的內側有一圈螺紋，為方便脫模，在確定分型面時，應考慮此特征，在脫模是采用推板推出制品，強行脫模。鑒于塑件結構和注射位置，該模以單分型面、一模一腔為佳。
3注塑工藝
該塑件模具為單分型面，一摸一腔部分精度要求不高，只有小型芯和推板配合公差要求較高因此生產(chǎn)成本低，適于一般中小型模具廠生產(chǎn)。
3．6 射機的選擇及其主要參數(shù)
該塑件尺寸、體積屬于中小型塑件，為適應大多中小型模具廠商，而初步確定采用較為普遍螺桿式注射機：XS-ZY-125，其主要參數(shù)如下：
一次注射量 厘米 125
螺桿直徑 毫米 42
注射壓力 兆帕 116.6
鎖模力 牛 882000
最大注射面積 厘米 320
壓板行程 毫米 300
模具最大厚度 毫米 300
模具最小厚度 毫米 200
壓板尺寸 毫米 450*420
拉桿空間 毫米 260*290
注射機與安裝模具的關系,必須了解以下幾點：
(1) 機床拉桿間隔 考慮模具的最大外形尺寸安裝時應不受拉桿的影響。;
(2) 定位孔的直徑 模具安裝用的定位環(huán)尺寸應與機床定位孔直徑相配合，小型 機床一般只在定模部分設置定位孔，大型 機床則定，動模板都設置定位孔.
(3) 頂出桿的位置 設計模具時,必須了解機床頂出桿的直徑及位置,并應將頂出桿的行程和模具頂出裝置動作一起考慮.
(4) 噴嘴前端的孔徑筆球面的半徑，是澆口套的孔徑和球面尺寸的依據(jù)。
(5) 安裝螺孔的位置及妃徑，機床定，動模板上設有一系列螺孔，以供安裝模具壓裝所用。
安裝形式如下：
1） 用螺釘直接固定模具；
2） 用壓板固定模具形式；
4 模具的結構設計
模具設計要點：
<1>熔體的流動情況:流動陰力，速度，引程,重新融合,排氣。
<2>熔體冷卻收縮與補縮。
<3>模具的冷卻與加熱。
<4>模具的相關尺寸與注射機關系。
<5>模具的總體結構與零部件的結構,考慮模具安裝與加工強度,精度。
4．1 模具的型腔數(shù)目的確定
模具中的型腔數(shù)目的確定是一項綜合項目，首先應考慮注射機的各項規(guī)格及工作性能，以及考慮制品的精度要求，模具制造的費用等 。
確定合適的成型型腔數(shù)，應考慮以下幾個因素：
1、 以機床注射能力為基礎，每次注射量不超過注射機最大注射量的80%，按公式
計算：
?注塑模具設計要點與圖例? P
式中 N—型腔數(shù)：
S—注射機的注射量（g）：
--澆注系統(tǒng)的注射量（g）;
--塑件重量（g）;
初定注射 機為XS-ZY-125型，該注射機的注射 量為104g，即S=104g，初估澆注系統(tǒng)的重量為65g，即 =65g，塑件的重量 =16g。
所以
因此，模具的型腔數(shù)初定為1
2 根據(jù)塑件的精度考慮： 一般單型腔時制造精度高，塑件精度也高。 該制品的表面精度要求很高，表面要求光滑，粗糙度很高，不易打采用多型腔，在精度要要求前提的情況下，采用一模一腔。
3 據(jù)塑件形狀及進料口位置考慮：
該制品為童心吸水杯杯蓋，圓形，制品高度為46mm,在制品 的中心部分，采用點澆口，困此，采用一模一腔能滿足點澆口的要求。
綜合以上3 個方面的因素，該模具的型腔數(shù)確定為1個。
4．2 分型面的確定
分開模具能取出塑件的面，稱作分型面，其它的面稱作分離面或稱分模面，注射模只有一個分型面。
????分型面的方向盡量采用與注塑機開模是垂直方向，形狀有平面，斜面，曲面。選擇分型面的位置時：
????〈1〉 分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉角處
????〈2〉 使塑件留在動模一邊，利于脫模
????〈3〉 將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側，以保征同心度
????〈4〉 軸芯機構要考慮軸芯距離
????〈5〉 分型面作為主要排氣面時，分型面設于料流的末端。
從塑件形狀結構分析塑件為高度46mm，直徑78cm，2mm厚的殼體，外側面 拔模斜度，又前面為外形面，要求保證光潔，不能留下澆口和頂桿痕跡，根據(jù)分型面必須開設在制件斷面輪廓最大的地方的基本原則，并綜合以下幾點分析：
1. 因為分型面不可避免地要在制件上留下溢料痕跡，或拼合縫痕跡，故分型面不選在制件光滑的外表面或帶圓弧的轉角處；
2. 從制件的頂出考慮分型面要盡可能留在動模這一邊；
3. 為避免使用側抽型芯，分型面的選擇也要充分考慮。
確定分型面位置如圖所示:
aAss A
分型面選在此處不會對塑件外觀有何影響，也不易產(chǎn)生飛邊，也利于開模和脫模，加工也方便。
4．3 澆注系統(tǒng)設計
?澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴接觸處到型腔為止的塑料熔體的流動通道。作用：〈1〉輸送流體 〈2〉傳遞壓力
澆注系統(tǒng)的組成及設計原則：???
?1、 組成：由主流道，分流道，內澆口，冷料穴等結構組成。
????2、 澆注系統(tǒng)的設計原則：
??????〈1〉 考慮塑料的流動性，保征流體流動順利，快，不紊亂。
??????〈2〉 避免熔體正面沖出小直徑型芯或脆弱的金屬鑲件。
??????〈3〉 一模多腔時，防止大小相差懸殊的制件放一模內。
??????〈4〉 進料口的位置和形狀要結合塑件的形狀和技術要求確定。
??????〈5〉 流道的進程要短，以減少成型周期及減少廢料。
4．3．1澆注系統(tǒng)的分析
澆注系統(tǒng)對塑件的質量和成型效率有直接影響，是整套模具設計的重要環(huán)節(jié)。對該塑件分析，具體設計時主要考慮以下因素：
1 塑件成形特性，澆注系統(tǒng)需適應ABS成形特性要求，以保證塑件質量；
2 塑件的大小及形狀，根據(jù)該塑件的大小、形狀、壁厚及技術要求等因素，前面已擬定了分型面的位置，同時也考慮了設置澆注系統(tǒng)的形式，進料口數(shù)量及位置。保證塑件的正常成形，防止流料直接沖擊嵌件和受力不均，進料不勻。
3 塑件型腔數(shù)目，該注塑模具是一模一腔，主流道放置中間。
4 塑件外觀質量，為了便于去除，修整進料口，澆口選在不影響制件外觀的位置。
5 成形效率，批量生產(chǎn)時在保證成形質量的前提盡量縮短填充及冷卻時間和成形時間，同時還節(jié)約了塑料。
6 冷料，噴嘴端部的冷料必須去除，在主流道底端設有流道冷料推板。
4．3．2澆口的設計
澆口指流道末端與型腔之間的細小通道。
??????〈1〉 作用：
????a、使熔體快速進入型腔，按順序填充。
????b、冷卻材料作用
??????〈2〉 澆口參數(shù)：
????a、形狀一般為圓形或矩形。
????b、面積與分流道比為0.03~0.09。
????c、長度一般:0.5~2.0mm。
??????〈3〉 小澆口的優(yōu)點：
????a、改變塑料非牛頓流體的表觀粘度，增剪切速率。
????b、小澆口改變流體流速，產(chǎn)生熱量，溫度升高。
????c、易凍結，防止型腔內熔體的倒流。
????d、便于塑件與澆注系統(tǒng)的分高。
本澆注系統(tǒng)澆口采用點澆口形式，其尺寸很小。這類澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，能有效地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導致熔體的表觀粘度下降，流動性增加，利于填充。
采用點澆口成型塑件，去除澆口后殘留痕跡小，易取得澆注系統(tǒng)的平衡，也利于自動化操作，但壓力損失大，收縮大，塑件易變形，同時在定模部分需另加一個分型面，以便澆口凝料脫模。
點澆口的截面為圓形，直徑d一般在0.8～2.0mm范圍內選取，常用直徑是0.8～1.5mm。點澆口直徑也可用下面經(jīng)驗公式計算：
---點澆口直徑(mm) ?塑料成型工藝與模具設計? P
---塑件在澆口處壁厚(mm)
---型腔表面積(mm)
澆口的厚度尺寸將直接影響澆口的固化時間，長度尺寸則決定壓力下降程度，壓力下降與澆口長度成正比例，參考《塑料成型工藝與模具設計》點澆口設計，澆口尺寸結構如圖所示：
4．3．3主流道襯套的設計
主流道襯套位于模具的入口部，其作用是將塑化熔融的樹脂導入流道或型腔，注流道垂直于分型面。注流道襯套內孔呈圓錐形、圓弧R處為錐孔的小端。錐孔的錐度越大，及內壁 的粗糙度在0.8以上，主流道越容易脫出。主流道襯套的設計要點如下幾點：
1) 主流道襯套的圓弧半徑R應比噴嘴頭部半徑大1mm左右
2) 錐孔的小端直徑比噴嘴孔直徑大0.5～1mm
3) 盡可能縮短長度
本澆注系統(tǒng)采用最為常用的v形澆道，這種澆道易于機械加工，且熱量損失和阻力損失均不太大。
截面尺寸如圖所示：
4．3．4、模具的排氣部分
排氣槽的設計原則:
1 如果型腔中產(chǎn)生乞阻現(xiàn)象,將直接影響制品的外觀.設計模具時,必須考慮排氣問題,如發(fā)生氣阻,型腔中排不出的空氣會因高壓而燃燒,使制品的局部被燒蝕,影響制品的質量.
2 簡單模具氣阻的準確位置易確定,對于復雜的模具,可以通過試模來確定氣阻位置.
3 找出氣阻位置,便可設置排氣槽, 一般在分型面凹模一側開設一條深 0.025 ~ 0.1mm 寬1.5~6 mm的排氣槽。
4 該套模具的排氣槽設置在分型面處及鑲塊的嚙合處.
塑件外形尺寸較小，對于此類小型模具，可利用分型面間隙排氣，分型面位于熔體流向的末端，可達到很好的排氣效果，因而本模具不另外設計排氣系統(tǒng)，直接由分型面間隙，鑲件縫隙，推桿間隙等進行排氣。具體的結構尺寸如圖所示：
4．4 成型零件的設計
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓，料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能.
設計成型零件時，應根據(jù)塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式，排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。
4．4．1、成型零件型腔計算 ?塑料成型工藝與模具設計? P～P
凹模是成型塑件的主要零件，按其結構不同，可分為整體式和組合式兩類。本設計中采用整體式凹模，其特點是牢固，不易變形。型芯是成型塑件的內表面的零件，型芯按結構可分為整體式和組合式兩種。本設計中采用整體式，特點是結構牢固，但不便加工，消耗的模具鋼多，這種結構是將型芯單獨加工，再鑲入模板中。
成型零件工作尺寸的確定
成型零件的工作尺寸指直接成型塑件的尺寸。
成型零件尺寸計算的基本公式是
考慮塑件公差、模具制造公差、模具磨損量等，其計算公式如下：
1 、型腔內徑尺寸的計算
式中 D----型腔內徑尺寸
D----塑件外徑標稱尺寸(mm)
S---塑料平均收縮率，即
----塑件公差
----型腔制造公差
代入數(shù)據(jù)得：
2型心外徑尺寸計算
其中 d---型芯外徑尺寸
d---塑件內徑標稱尺寸
---型芯制造公差
代入數(shù)據(jù)
3型腔高度尺寸計算
式中H---型腔深度尺寸
H----塑件高度標稱尺寸
---型腔深度制造公差，一般取或
代入數(shù)據(jù)得
4、型心高度尺寸計算
式中h---型芯高度尺寸
h---塑件深度標稱尺寸
---型芯高度制造公差
代入數(shù)據(jù)得：h=
4．4．2圓型零件型腔壁厚的計算及強度校核
? 注塑模具設計及應用? P～P
塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，模具型腔壁厚的計算應以最大壓力為準。
型腔壁厚的強度計算條件是型腔在各種受力形式下的應力值，不得超過模具材料的許用應力，而剛度計算條件由于模具的特殊性應從以下三個方面來考慮：
模具成型過程中不發(fā)生溢出
保證塑件尺寸精度
尺寸范圍50～200
---塑件精度等級，取4
---塑件尺寸公差值，取0.38
代入數(shù)據(jù)得：
保證塑件順利脫模
---保證塑件順利脫模的型腔允許彈性變形量
---塑件壁厚
---塑料的收縮率
根據(jù)重復承受內壓力的圓筒體原理計算壁厚，并按此計算強度：
1) 壁厚計算
式中----在半徑r圓周產(chǎn)生的切線應力Mpa,其值為所用模具用鋼的抗拉應力/安全系數(shù)
----型腔壓力，Mpa
---模具外圓半徑
----模具型腔內圓半徑
已知、、
（模具抗拉應力，取安全系數(shù)為4）
側
h為最大壁厚與最小壁厚的平均值
按變形量校核型腔壁厚
式中---型腔內半徑徑向的變形量
---型腔壓力Mpa
---彈性模量，碳鋼取
---型腔內半徑
---型腔外半徑
---橫向變形系數(shù)(泊松比)，碳鋼取0.25
代入數(shù)據(jù)得：
所以，變形限制在0.2mm以下符合要求
定模強度校核
式中----墊板厚度
----模內成型壓力
---支撐塊間距離
---模具寬度
---凸模板的允許變形量
---彈性模量，鋼取
代入數(shù)據(jù)得：
變形量限制在0.1以下，符合要求。
4．5 頂出系統(tǒng)的設計
在注射成型中，制品的頂出對制品的質量以及是否可以自動成型等起著重要的作用。頂出方法由使用塑料的種類，制品形狀，澆口的種類，制品的商品價值，模具的制作周期及價格等所決定，原則上必須能夠在不使制品產(chǎn)生變形和損壞的情況下，可靠而迅速地脫模，故障要少，維修要簡單。
推出機構的設計原則：
1、 推出機構應盡量設置在動模一側
2、 保證塑件不因推出而變形
3、 機構簡單，動作可靠
4、 良好的塑件外觀
5、 合模時的正確復位
頂出方式的種類有很多種， 本設計中由于制品內壁有一圈螺紋，精度不高，因而采用頂板頂出機構進行強行脫模，這各機構的原理是在型芯根部安裝一與之密切配合的推板；頂出時，推板沿成型周邊移動，將塑件推離型芯，這種機構主要用于頂出支撐面很小的塑件，如薄壁容器等。在不允許留有頂桿殘痕的情況下，也可采用這種頂出板頂出機構。
為了防止推板刮傷型芯，推板和型芯之間最少應留有0.25mm的間隙。頂板內側邊緣斜角應在左右選取，頂板應設有導向裝置。
本設計中，脫模時頂板帶動頂桿，頂桿頂出推板，向前把塑件推出。頂出行程一般是被頂出制品高的，所以頂桿的行程，不要將頂出行程做得過長。
脫模力的計算 ?塑料成型工藝及模具設計? P
注射成型后，塑件在模具內冷卻定型，由于體積的收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，塑件要從模腔中脫出，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力，對于不帶通孔的殼類塑件，脫模時還要克服大氣壓力。一般而論，塑料制件剛開始脫模時，所需克服的阻力最大，即所需的脫模力最大。
式中塑料對鋼的摩擦系數(shù)約為0.1～0.3
---塑件包容型芯的面積
---塑件對型芯的單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件，p約取24～39Mpa，模內冷卻的塑件p約取8～12Mpa
代入數(shù)據(jù)得：
合模時，推板通過回程桿復位，使得生產(chǎn)的連續(xù)進行。
4．6 冷卻孔的設計
模具設計中，溫度調節(jié)系統(tǒng)部分的設計是必不可少的， 因為模具的溫度直接影響到塑件成型的質量和生產(chǎn)效率，這要求我們的設計冷卻系統(tǒng)時必須讓模具迅速均勻地使模具和塑件冷卻下來，以縮短成型周期，同時能使塑料的收縮率小，變形小，尺寸穩(wěn)定，耐應力、開裂性好、表面光潔。
模具設置冷卻裝置的目的
1、 防止塑件脫模變形
2、 縮短成型周期
3、 使結晶性塑料快速冷卻
水道孔徑的選擇
冷卻水道的直徑采用8mm的冷卻水道，最低流速是水孔位置設計，如圖所示：
4．7 確定各模板的厚度 ?塑料模具設計? P
對于模具中各模板的厚度(包括頂出固定板、墊板、動定模固定板、支撐板等)，在滿足強度要求的前提下，應盡量采用標準模架。
根據(jù)標準模架及一些尺寸的要求，初步確定模架的尺寸如下：(單位：mm)
定模固定板
流道冷料推板
定模板
推板
動模板
動模墊板
頂出板
頂出固定板
支撐板
動模固定板
模具用鋼
選擇模具零件的材料應按其用途而定,對成形零件的用料應考慮以下因素:
1 要承受在高溫、高壓下長期工作。因此應有足夠的機械強度、耐疲勞性能及耐熱性。
2 用于成批大量生產(chǎn)的模具應具有良好的熱處理性能。對形狀復雜的零件及易變形零件則還應要求材料在熱處理時變形小。
3 對成型零件尺寸精度要求較高的,應考慮使用尺寸穩(wěn)定性好的材料.
4 模具鋼要便于加工,易拋光.
根據(jù)以上要求，模具的材料分別為:動模板、定模板等模板使用45鋼；導柱、導套材料為T8A。
或20號鋼滲碳處理,其它零件所用材料見總裝配圖明細欄.
5 注射機有關工藝參數(shù)的校核
?塑料模設計手冊? 塑料模設計手冊編寫組
5．1 最小注射量的校核
對于螺桿式注射機，其最小注射能力以螺桿在料筒內最大推進容積M(cm3)表示，因此最大注射量就是該體積的塑料熔體在料筒內的溫度及壓力下的重量：
Gmax=M*DC (g)
式中，M――注射機規(guī)定注射容積 cm3
D――注射塑料在常溫下的比重 g/cm3
C――料筒溫度在塑料體積膨脹率校正系數(shù)，結晶塑料取0.85，非結晶塑料取0.93
因塑件體積小，壓力對塑件比重影響很小，可忽略不記。
Gmax=60X1.05X0.93=58.59 (g)
塑件質量使用Pro/E分析模組計算得，
G塑件=16g < Gmax
所以，此注射機最大注射量滿足該塑件要求。
5．2注射壓力校核
查《模具手冊》得ABS樹脂在螺桿式注射機下注射壓力應在60~100 MPa，而SZ-ZY-125型注射壓力為116.6Mpa,因此能滿足該塑件要求。
5．3 鎖模力校核
當高壓塑料熔體充滿模具型腔時，產(chǎn)生一個使模具沿分型面分開，其值等于制件和澆口流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔內塑料壓力。
pKF≤P
式中，p――料筒內注射機柱塞或螺桿施于塑料上的壓力 MPa
K――損耗系數(shù) 1/3~2/3
F――投影總面積m2
P――注射機的額定鎖模力 KN
pKF==390000N<2489000N
故鎖模力滿足要求。
6 使用說明及操作過程
一、 試模與修正
1 對(童心吸水杯杯蓋)模具設計完成后,必須進行試模,通過試模,來檢驗模具是否合格以及選擇最佳成型工藝.
2 經(jīng)過第一次試模后,就合格的模具是理想的,實際上難以做到,所以,在試模后一般即需按照模具委托加工說明書進行修正加工.修改委托書內容時,必須慎重行事.
二、 操作過程
1 開模后,定模與定動模之間分開。
2 隨著機床的后退，在頂板的作用下，完成塑件的強行脫摩過程
3 機床繼續(xù)后退，在拉板和拉桿螺釘?shù)淖饔孟拢沟枚：屠淞狭鞯劳瓢迮c冷料流道推板和定模固定板的兩次分離，如廢料不能自行彈出時，由工人手工取出廢料。
5 合模，繼續(xù)下一個循環(huán)操作。
三 該套模具可采用半自動操作,有一定的工作量,但這樣做可以降低成本,帶來很好的經(jīng)濟效益
7 模具的保養(yǎng)
每一套模具,往往造價及為昂貴,對模具必須進行保養(yǎng).
1 防銹措施
卸模時,必須從下部卸下冷卻管,用棉絲擦干,用壓縮空氣吹凈.在防銹方法上可涂飾耐水性的黃油,也可以打用除銹液將型腔和冷卻孔銹體清除.
2 保持滑動部分的潤滑
在保養(yǎng)上要定其在滑動部分涂油,涂飾必須適當.如潤滑油涂飾太多則會污染制品,涂少起不到潤滑的效果.
小結
三個月的畢業(yè)設計已接近尾聲,在整個設計過程,我做了大量的工作,從資料的搜集到參觀學習,以及對模具進行設計等工作.我都能按計劃要求完成任務.
《注塑模設計》這門課是作為選修課開設的,我沒有選,給我的畢業(yè)設計帶來不便，在老師的指導下,我通過自學，對這們課程有一定程度的認識.加上課外書籍的閱讀和參觀實習，對模具的了解越來越多,這次畢業(yè)設計給了我一個很好的學習機會,我搜集了大量的資料.在圖書館借了數(shù)本有關注塑料模方面的書，認真仔細地看過多遍，并且做了筆記. 這都為我以后的設計工作打下了堅實的基礎.
在參觀幾家塑料廠的時候,我能做到多看、多問、多動手.在其中是三家塑料廠,我還親手拆裝了幾套模具.進行了分析與研究,和同學一起探討.使我對注塑行業(yè)也有了一定的了解,并對注塑模具有了一定的感性認識.
在進行設計與繪圖的時候,我查閱了大量的資料.對每一個零件的尺寸,對每一個部件的安裝位置,對每一個動作運動機理,進行了深入的分析下研究,并和指導老師及同學進行了探討.盡可能完善每一個設計過程.。我是用AUTOCAD與PRO/E進行繪圖。這使我能更加熟練地運用這兩種軟件。由于人的知識有限，在設計過程中，經(jīng)驗不足，在某些地方的設計與實際相脫離或者在某些地方的設計不完美，希望老師能予以指正。
三個月的設計業(yè)已結束，在這個過程中，我對模具設計及塑料行業(yè)有了一定了解。學到了很多的知識。培養(yǎng)了我嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，精益求精的工作態(tài)度。并鍛練了我的意志。畢業(yè)設計任務即將完成 ，我學到的東西還很多，使大學四年所學的書本知識與實際生產(chǎn)相結合，加深了理論的理解，提高了動手能力，在將來的工作中能夠做到得心應手。乘風破浪會有時，直掛云帆濟滄海。
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16 屈華昌.塑料成型工藝與模具設計.機械工業(yè)出版社，1994.6
附件清單
童心吸水杯杯蓋模具裝配圖 MJ-001 A0 1張
模具零件圖 頂出板導向桿 MJ-001-01 A4 1張
拉桿螺釘 MJ-001-02 A4 1張
型芯 MJ-001-03 A3 1張
拉板 MJ-001-04 A4 1張
定模安裝板 MJ-001-05 A2 1張
定位環(huán) MJ-001-06 A4 1張
導套 MJ-001-07 A4 1張
導柱 MJ-001-08 A4 1張
主流道襯套 MJ-001-09 A4 1張
導柱 MJ-001-10 A4 1張
流道冷料推板 MJ-001-11 A2 1張
定模型板 MJ-001-12 A2 1張
推板 MJ-001-13 A2 1張
動模型板 MJ-001-14 A2 1張
動模墊板 MJ-001-15 A2 1張
支撐板 MJ-001-16 A3 1張
動模固定板 MJ-001-17 A2 1張
頂出固定板 MJ-001-18 A3 1張
頂出板 MJ-001-19 A3 1張
支撐釘 MJ-001-20 A4 1張
制品圖 LJ-001 A3 1張
三維實體造型圖冊一份 A4 16張
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