1-/NUMPAGES59畢業(yè)設(shè)計(論文)礦泉水瓶瓶蓋注塑模設(shè)計機械與電子工程系機械設(shè)計制造及其自動化11級升本：任方成（51101090008）指導教師：王賢才完成日期：2013年5月16日

目錄中文摘要 3英文摘要 41前言 51.1本研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀和國內(nèi)外的進展趨勢 51.1.1概述 51.1.2國外的進展情況 51.1.3國內(nèi)的進展情況 61.2本課題的研究內(nèi)容、要求、目的及意義 61.2.1本課題的研究內(nèi)容 61.2.2本課題的研究要求 71.2.3本課題的研究目的 71.2.4研究意義 72注塑模具設(shè)計部分 82.1塑件分析 82.2塑料材料的成型特性 82.3設(shè)備的選擇 92.3.1塑件的體積 92.3.2鎖模力的校核 112.3.3開模行程的校核 122.4澆注系統(tǒng)的設(shè)計 122.4.1主流道的設(shè)計 122.4.2分流道的設(shè)計 122.4.3冷料穴的設(shè)計 142.4.4設(shè)計所用的澆口形式 142.4.5分型面的設(shè)計 152.4.6排氣槽的設(shè)計 152.5成型零部件的設(shè)計和計算 152.5.1成型零部件的設(shè)計 152.5.2成型零件工作尺寸的計算 152.5.3型腔壁厚計算 182.6脫模機構(gòu)的設(shè)計和計算 202.6.1脫模阻力的計算 202.6.2脫模機構(gòu)的設(shè)計 212.7脫螺紋機構(gòu)的設(shè)計 212.7.1脫螺紋的形式 212.7.2旋轉(zhuǎn)脫螺紋扭距的計算 212.7.3對主流道凝料能否脫出的校核 222.7.4止轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計 232.7.5驅(qū)動裝置和傳動裝置的設(shè)計和計算 232.8合模導向機構(gòu)的設(shè)計 272.8.1頂出系統(tǒng)的導向 272.8.2成型零件的導向及定位 282.9.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 282.9.2模具冷卻時刻的計算 292.9.3冷卻參數(shù)的計算 302.10支承與連接零件的設(shè)計與選擇 312.10.1非標零件的設(shè)計 312.10.2標準零件的選取 31結(jié)論 32謝辭 33參考文獻 34

插圖清單TOC\h\z\c"圖2—"圖2-1塑件2D圖 8圖2-2澆口套 13圖2-3分流道的設(shè)計 14圖2-4主流道冷料穴和拉料裝置 14圖2-5分流道澆口 15圖2-6型芯與塑件 16圖2-7支撐柱 28圖2-8導柱和導套的設(shè)計 28圖2-9冷卻水道的設(shè)計 29

插表清單TOC\h\z\c"表2-"表2-1聚丙烯的力學性能 8表2-2聚丙烯的熱性能及電性能 9表2-3聚丙烯的物理性能 9表2-4聚丙烯的工藝參數(shù) 9表2-5一模兩腔 11表2-6設(shè)計中所用螺釘 31表2-7設(shè)計中所用螺母 31礦泉水瓶蓋注射模具設(shè)計摘要：本文詳細介紹了礦泉水瓶蓋注射模具的設(shè)計。采納一模兩腔，邊緣式澆口，利用型芯成型塑件的內(nèi)止轉(zhuǎn)齒，齒條、齒輪脫螺紋，頂桿頂出塑件。并對澆注系統(tǒng)、成型零件、脫模機構(gòu)、脫螺紋機構(gòu)、合模導向機構(gòu)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)做了詳細設(shè)計和計算。關(guān)鍵詞：注射模,螺紋型芯,邊緣澆口

ThedesignofthebottlelidofthecosmeticsinjectingmoldingAbstract:Thistexthasintroducedthedesignthatthebottlelidofthecosmeticsinjectedthemouldindetail.usingtwocavities,edgegate,thethreadplugshapethetoothinside,andturnontherack.Geartransmissiontoletthewhorloutofthethreadring.usingtheejectorpintoletitofffinally.InthisdesignIcheckthefeedsystem,Shapingpart.Organizationofejectionforce.Organizationoftakingoffthethreadring.Shutingthemouldandguidethesystematicdesignandcalculationoftheorganizationandtemperaturecontrol.Keywords:injection,mouldthreadedcore,edgegate

礦泉水瓶瓶蓋注塑模設(shè)計1前言1.1本研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀和國內(nèi)外的進展趨勢1.1.1概述21世紀模具制造行業(yè)的差不多特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡化，追求的目標是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率、縮短設(shè)計及制造周期，降低生產(chǎn)成本、最大限度地提高模具制造業(yè)的應變能力，滿足用戶需求。1.1.2國外的進展情況國外的模具進展狀況具體表現(xiàn)為以下七個特征（1）集成化技術(shù)現(xiàn)代模具設(shè)計制造系統(tǒng)不僅應強調(diào)信息的集成，更應該強調(diào)技術(shù)人和治理的集成。在開發(fā)模式制造系統(tǒng)時強調(diào)“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作機制集成及人員集成，這更適合以后制造系統(tǒng)的需要。（2）智能化技術(shù)應用人工智能技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期各個環(huán)節(jié)的智能化，以及模具設(shè)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(shù)的應用網(wǎng)絡技術(shù)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)操作操縱策略等，是實現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動化的基礎(chǔ)。目前早通過了Internet實現(xiàn)跨國界模具設(shè)計的成功例子。（4）多學科多功能綜合產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計不僅用到機械科學的理論與知識，還用到了電磁學、光學、操縱理論等，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(shè)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(shù)的應用虛擬現(xiàn)實在21世紀整個制造中都將有廣泛的應用，能夠用于培訓、制造系統(tǒng)、仿真實現(xiàn)基于制造仿確實設(shè)計與制造、集成設(shè)計與制造、實現(xiàn)集成人的設(shè)計等。美國已于1999年借助于VR技術(shù)成功地修復了哈博太空望遠鏡。多媒體技術(shù)采納多種介質(zhì)來存儲、表達處理多種信息，融文字、語音、圖象于一體，給人一種真實感。（6）反求技術(shù)的應用在許多情況下，一些產(chǎn)品并非來自設(shè)計概念，而是起源于另外一些產(chǎn)品或?qū)嵨?，要在只有產(chǎn)品原型或?qū)嵨锬Ｐ?，而沒有產(chǎn)品圖樣的條件下進行模具設(shè)計和制造以便制造出產(chǎn)品。現(xiàn)在需要通過實物的測量，然后利用測量數(shù)據(jù)進行實物的CAD幾何模型的重新構(gòu)造。這種過程確實是反求工程RE。建立了CAD幾何模型后，就能夠依據(jù)這種數(shù)字化的幾何模型用于后續(xù)的許多操作。（7）快速成形制造技術(shù)快速成形制造技術(shù)RPM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無關(guān)，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。它不僅能夠迅速制造出原型供設(shè)計評估、裝配校檢、功能實驗。而且還能夠通過形狀復制，快速經(jīng)濟地制造出產(chǎn)品模具，從而幸免了傳統(tǒng)模具制造的費時和耗成本的NC加工，因而RPM技術(shù)在模具制造中發(fā)揮著重要的作用。1.1.3國內(nèi)的進展情況目前國內(nèi)模具行業(yè)的差不多情況是，隨著輕工業(yè)及汽車制造業(yè)的迅速進展，模具設(shè)計制造日漸受到人們廣泛關(guān)注，已形成一個行業(yè)。然而我國模具行業(yè)缺乏技術(shù)人員，存在品種少、精度低、制造周期長、壽命短、供不應求的狀況。一些大型、周密、復雜的模具還不能自行制造，需要每年花幾百萬、上千萬美元從國外進口，制約了工業(yè)的進展，因此在我國大力進展模具行業(yè)勢在必行。為了提高模具企業(yè)的設(shè)計水平和加工能力。中國模具協(xié)會向全國模具行業(yè)推舉適合于模具企業(yè)用的CAD/CAM系統(tǒng)。但國內(nèi)優(yōu)秀的CAD/CAM系統(tǒng)專門少，只有少數(shù)適合模具行業(yè)應用。而國外購買的雖有強大的三維曲面造型能力、強大的結(jié)構(gòu)有限元分所能力、強大的計算機輔助制造能力、產(chǎn)品數(shù)據(jù)治理能力等，但價格昂貴，一般企業(yè)難以支持。1.2本課題的研究內(nèi)容、要求、目的及意義1.2.1本課題的研究內(nèi)容做化妝品瓶蓋的模具設(shè)計，使該化妝品的瓶蓋注射模結(jié)構(gòu)簡單，型腔、型芯、齒輪傳動機構(gòu)設(shè)計合理，并可自動脫模。并書寫開題報告，和模具講明書。依照講明書畫模具CAD圖。1.2.2本課題的研究要求（1）此塑件外表面不同意有印跡，同時要光滑。（2）要使注射模結(jié)構(gòu)簡單，并可自動脫模。（3）流道設(shè)計合理，可保證產(chǎn)品質(zhì)量同時又節(jié)約生產(chǎn)原材料。（4）了解聚丙烯的性能、特性和設(shè)計時的要求。1.2.3本課題的研究目的（1）檢驗理論知識掌握情況，將理論與實踐結(jié)合。（2）步掌握進行模具設(shè)計的方法、過程，為今后走向工作崗位進行科技開發(fā)工作和撰寫科研論文打下基礎(chǔ)。（3）培養(yǎng)自己的動手能力、創(chuàng)新能力、計算機運用能力。1.2.4研究意義（1）關(guān)于模具的設(shè)計能夠從選材到設(shè)計到成型有一個完整的了解和初步的掌握。以進一步的熟練掌握AuToCAD的運用。（2）鍛煉自己的獨立考慮能力和制造能力，為更好更快的適應工作作預備。

2注塑模具設(shè)計部分2.1塑件分析下圖是一礦泉水瓶的瓶蓋，從該塑件的外觀能夠看出為了要使此塑件的外觀不留下印跡，能夠采納改良的邊緣澆口。利用齒輪傳動螺紋型芯的結(jié)構(gòu)達到自動脫模。經(jīng)分析在塑件內(nèi)的頂面設(shè)計一圈防轉(zhuǎn)齒（見圖），可較好地滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。圖2-SEQ圖2—\*ARABIC1塑件2D圖2.2塑料材料的成型特性表2-SEQ表2-\*ARABIC1聚丙烯的力學性能材料性能純聚丙烯玻纖增強聚丙烯屈服強度/Mpa3778～90拉伸強度/Mpa—78～90斷裂伸長率/%＞200—彎曲強度/Mpa67132彎曲彈性模量/Gpa1.454.5簡支梁沖擊強度(無缺口)/(kJ/m2)7851簡支梁沖擊強度(缺口)/(kJ/m2)3.5～4.814.1布氏硬度HBS8.659.1

表2-SEQ表2-\*ARABIC2聚丙烯的熱性能及電性能材料性能純聚丙烯玻纖增強聚丙烯玻璃化溫度/℃-18～-10—熔點(粘流溫度)/℃170～176170～180熱變形溫度/℃45N/cm2180/cm2102～11556～67127127線膨脹系數(shù)/(10-５/℃)9.84.9比熱容/[J/kg·K)]1930—熱導率/[W/(m·K)]0.118—燃燒性/cm/min)慢—體積電阻/Ω·cm＞1016—擊穿電壓/(kV/mm)30—表2-SEQ表2-\*ARABIC3聚丙烯的物理性能材料性能純聚丙烯玻纖增強聚丙烯密度/(g/cm3)0.90～0.91—比體積/(cm2/g)1.10～1.11—吸水性/%(24小時)長時刻0.01～0.03浸水18d0.50.05—透明度或透光度半透明—表2-SEQ表2-\*ARABIC4聚丙烯的工藝參數(shù)材料性能純聚丙烯玻纖增強聚丙烯成型收縮率/%1.0～3.00.4～0.8拉伸模量E/*103Mpa1.6～1.73.1～6.2泊松比μ0.43—與剛的摩擦因數(shù)?0.49～0.51—2.3設(shè)備的選擇2.3.1塑件的體積依照塑件的體積能夠得出大概的注射量，從而粗略的得出大概的注射量。本課題的塑件體積為：式(2-3a)又由于聚丙烯的密度同時在注入模具時由于流淌阻力增加，加大了沿螺桿逆流量，再考慮安全系數(shù)，實際注射量M取為機器最大注射能力的85%。式（2-3b）假設(shè)采納的是SZ-60/450臥式注塑機，理論注射量為105cm3；鎖模力為450kN。依照鎖模力確定型腔的數(shù)目：式（2-3c)其中鎖模力為F(N)；型腔壓力為p()；每個塑件的投影面積為A1()；澆注系統(tǒng)的投影面積為A2()。已知鎖模力為450kN；型腔壓力為25或30。通過計算得：假設(shè)澆注系統(tǒng)的投影面積和塑件投影面積相等即：則：依照最大注射量確定型腔數(shù)目：式（2-3d)其中最大注射量為m(g)；單個塑件的質(zhì)量為m1(g)；澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為m2(g)已知最大注射量為105，假設(shè)澆注系統(tǒng)質(zhì)量為1.7倍塑件質(zhì)量。單個塑件質(zhì)量為：則：

表2-SEQ表2-\*ARABIC5現(xiàn)決定采納一模兩腔，因此能夠采納SZ-60/450臥式注塑機理論注射量/cm3105螺桿（柱塞）直徑/mm35注射壓力/Mpa125注射速率/(g/s)75塑化能力/(g/s)10螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)14―200鎖模力/KN450拉桿內(nèi)間距mm280*250移模行程/mm220最大模具厚度/mm300最小模具厚度/mm100鎖模形式雙曲肘定位孔直徑/mmφ55噴嘴球半徑/mm202.3.2鎖模力的校核鎖模力為注射機鎖模裝置用于夾緊模具的力。所選注射機的鎖模力必須大于由于高壓熔體注入模腔而產(chǎn)生的脹模力，此脹模力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積。即：式(2-3e)上式中F——鎖模力，KNp——型腔壓力，A——塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積，mm已知型腔壓力為25或30；澆注系統(tǒng)的投影面積為1倍的塑件投影面積；塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積為：式(2-3f)上式中S——流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積，n——模腔數(shù)則：即：因此鎖模力符合要求。2.3.3開模行程的校核開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機的最大開模行程。關(guān)于液壓-機械式鎖模機構(gòu)注塑機，其最大開模行程由注塑機曲肘機構(gòu)的最大行程決定，與模具厚度無關(guān)。單分型面注射模，其開模行程按下式校核：式(2-3g)上式中S——注塑機的最大開模行程(移動模板臺面行程)，mmH1——塑件脫出距離，mmH2——包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度，mm已知：因此：又由于SZ-60/450臥式注塑機的移模行程為220mm因此開模行程也符合要求。2.4澆注系統(tǒng)的設(shè)計2.4.1主流道的設(shè)計（1）形狀：圓錐形；（2）錐角：3°；（3）內(nèi)壁的粗糙度為Ra0.63μm；（4）主流道大端呈圓角，r=1mm。（5）噴嘴球的半徑r=2mm，則凹坑的球面半徑R=2mm；（6）凹坑深度：mm；噴嘴孔徑d=mm；小端直徑D=mm；大端直徑為mm。（7）主流道長度取53mm。設(shè)計見圖：圖2-SEQ圖2—\*ARABIC2澆口套2.4.2分流道的設(shè)計采納半圓形截面流道。因為塑料熔體在流道中流淌時，表面冷凝凍結(jié)，起絕熱的作用，熔體僅在流道中心流淌，因此分流道的理想狀態(tài)應是其中心線與澆口的中心線位于同一直線上，而半圓形截面能夠滿足。分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口的位置，從輸送熔體時的減少壓力損失和熱量損失及減少澆道凝料的要求動身，應力求縮短。關(guān)于壁厚小于5mm，質(zhì)量在200g以下的塑件可用公式：式(2-4a)上式中W——流經(jīng)分流道的塑料量，gL——分流道長度mmD——分流道直徑，由上式得為6mm其中n——為型腔數(shù)目m——為塑件質(zhì)量，g得出：取分流道的長度為108mm。分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互阻礙。分流道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種。此設(shè)計中我采納的是平衡式布置。平衡式布置能夠使各型腔同時均衡的進料，從而保證了各型腔成型出來的塑件在強度、性能.重量上的一致性。設(shè)計見圖：圖2-SEQ圖2—\*ARABIC3分流道的設(shè)計2.4.3冷料穴的設(shè)計本設(shè)計中關(guān)于冷料穴的選擇是按照設(shè)計的目的來選擇的。由于此設(shè)計的目的是要實現(xiàn)自動脫模。因此選擇如下圖的冷料穴，它們由冷料倒錐將主流道凝料拉出，當其被脫出時，塑件和流道凝料能夠自動脫出，易實現(xiàn)自動化操。圖2-SEQ圖2—\*ARABIC4主流道冷料穴和拉料裝置2.4.4設(shè)計所用的澆口形式澆口是連接分流道和型腔的一段細短的通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的要緊作用有兩個：一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時凝固可操縱保壓時刻。在本次設(shè)計中為了滿足塑件的要求不在表面留下痕跡，不阻礙塑件的外觀，采納改良的邊緣澆口，也確實是使分流道與澆口的連接處在塑件的下底面（通過分型面采納微階梯式來完成）。具體的表示形式見下圖：圖2-SEQ圖2—\*ARABIC5分流道澆口2.4.5分型面的設(shè)計打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面叫做分型面。分型面一般設(shè)在塑件斷面尺寸最大處，在此次設(shè)計中采納的是單個分型面，同時是微階梯式的。把型芯設(shè)在動模一邊，型腔設(shè)在定模一邊，開模后塑件留在動模，有利于塑件的脫模。具體的形式見上圖。2.4.6排氣槽的設(shè)計由于此次設(shè)計的模具屬小型模具，能夠用分型面來排氣。2.5成型零部件的設(shè)計和計算2.5.1成型零部件的設(shè)計構(gòu)成模具型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，要緊包括凹模、凸模、型芯、鑲塊、各種成型桿和成型環(huán)。型腔是直接和高溫高壓的塑件相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，要求它有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨性，以承受塑件的擠壓力和料流的摩擦力，有足夠的精度和適當?shù)谋砻娲植诙龋ㄒ话鉘a0.4μm以下），保證塑件制品表面的光潔美觀和容易脫模。（1）凹模采納整體嵌入式，凹模鑲塊采納帶軸肩臺階的圓柱形，然后嵌入固定板中，用墊板和螺釘將其固定。（2）型芯用成型時用以裝固螺紋嵌件的螺紋型芯，但在型芯的外圈固定一螺紋型環(huán)，用以成型塑件的內(nèi)螺紋。具體的形式見下圖：圖2-SEQ圖2—\*ARABIC6型芯與塑件2.5.2成型零件工作尺寸的計算（1）平均收縮率計算型腔尺寸聚丙烯的收縮率一般為1%～3%,從而得出聚丙烯的平均收縮率為2%。徑向尺寸由2.1得出聚丙烯的一般精度等級為6級。同時得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的外徑D=60.00mm，因此查表得Δ=0.64按照平均收縮率計算凹模徑向尺寸公式：式(2-5a)上式中——凹模的徑向尺寸，mm——塑料的平均收縮率，%——塑件徑向公稱尺寸，mmΔ——塑件公差值，mm——凹模制造公差，mm已知=60.00mm；=0.02；Δ=0.64mm因此=Δ/3=0.21mm深度尺寸：由得出聚丙烯的一般精度等級為6級。同時得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的深度尺寸Hs=15.00mm，因此查表得Δ=0.40mm按照平均收縮率計算凹模深度尺寸公式：式(2-5b)上式中：——凹模的深度尺寸，mm——塑料的平均收縮率，%——塑件高度公稱尺寸，mmΔ——塑件公差值，mm——凹模深度制造公差，mm已知=15.00mm；=0.02；Δ=0.40mm因此：（2）按平均收縮率計算組合型芯尺寸徑向尺寸：由上得出聚丙烯的一般精度等級為6級。同時得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的內(nèi)徑尺寸：上式中S——塑件的壁厚mm，由此得出塑件壁厚為2mm。因此d=60.00-22=56.00mm，因此查表得Δ=0.64按照平均收縮率計算型芯徑向尺寸公式：式(2-5c)上式中——組合型芯的徑向尺寸，mm——塑料的平均收縮率，%——塑件徑向公稱尺寸，mmΔ——塑件公差值，mm——組合型芯制造公差，mm已知=56.00mm；=0.02；Δ=0.64mm因此=Δ/3=0.21mm高度尺寸：由上得出聚丙烯的一般精度等級為6級。同時得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的深度尺寸Hs=15.00-2.00=13.00mm，因此查表得Δ=0.36mm按照平均收縮率計算組合型芯高度尺寸公式：式(2-5d)上式中——組合型芯高度尺寸，mm——塑料的平均收縮率，%——塑件孔深度公稱尺寸，mmΔ——塑件公差值，mm——組合型芯高度制造公差，mm已知=13.00mm；=0.02；Δ=0.36mm因此=Δ/3=0.12mm2.5.3型腔壁厚計算模具的型腔將受到高壓的作用，因此模具型腔應該具有足夠的剛度和強度。強度不足將導致塑性變形，甚至開裂。剛度不足將導致彈性變形，導致型腔向外膨脹，產(chǎn)生溢料間隙。在本次設(shè)計中采納圓形整體式型腔。按剛度計算側(cè)壁的厚度s由上得出：式(2-5e)上式中E——模具材料的彈性模量，，碳剛為2.1105p——型腔壓力，，由前面所知為25或30——剛度條件，即同意變形量，mm，由上式得出聚丙烯的值同意范圍為0.025～0.04mmh——型腔深度尺寸，mm因此：按強度計算側(cè)壁的厚度s由上得出：式(2-5f)上式中r——型腔徑向半徑，mmp——型腔壓力，，由前面所知為25或30[σ]——模具材料的許用應力，，已知為160因此：由此能夠選取s=8.00mm。按剛度計算底版的厚度式(2-5g)上式中E——模具材料的彈性模量，，碳鋼為2.1105p——型腔壓力，，由前面所知為25或30[δ]——剛度條件，即同意變形量，mm，由第一節(jié)得出聚丙烯的[δ]值同意范圍為0.025～0.04mmh——型腔深度尺寸，mm因此：按強度計算底板的厚度式(2-5h)上式中r——型腔徑向半徑，mmp——型腔壓力，，由前面所知為25或30[σ]——模具材料的許用應力，，已知為160因此：由此能夠選取=17.00mm。2.6脫模機構(gòu)的設(shè)計和計算2.6.1脫模阻力的計算因為塑件的壁厚為2mm，內(nèi)孔直徑為56mm，因此塑件的壁厚與內(nèi)孔直徑之比為：而因此能夠看作是薄壁殼體形塑件，又由于塑件的斷面為圓環(huán)形式(2-6a)上式中E——塑料的拉伸模量，ε——塑料成型平均收縮率，%t——塑料的平均壁厚，mmL——塑料包容型芯的長度，mmμ——塑料的泊松比φ——脫模斜度(塑料側(cè)面與脫模方向之夾角)?——塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)B——塑件再與開模方向垂直的平面上的投影面積(),當塑件底部有通孔時，10B項應為零?！?和φ決定的無因次數(shù)，可由下式計算：式(2-6b)已知E=1.6～1.7103；ε=2%；t=2mm；L=13mm；μ=0.43；φ=1o；?=0.50依照前面所知的B＝28262.6.2脫模機構(gòu)的設(shè)計在本次設(shè)計中，我采納的脫模機構(gòu)是先由齒條帶動錐齒輪傳動，再由錐齒輪帶動螺紋型環(huán)轉(zhuǎn)動，使得塑件的螺紋部分被脫出，同時澆道凝料也被旋轉(zhuǎn)脫出，再用頂桿頂動塑件。在自身重力的作用下澆道和凝料就會掉落下來。推桿采納直桿式圓柱推桿，為了增大細長推桿的剛性，設(shè)計成臺階形。推桿用熱作模具鋼制造，最后經(jīng)表面氮化處理，配合段的表面粗糙度為Ra0.8。推桿脫模機構(gòu)用復位桿復位，復位桿應對稱分布，常取2到4根，但最好多于2根。與復位桿頭部接觸的定模板應淬火或局部鑲?cè)氪慊痂倝K。為幸免推板運動時發(fā)生偏斜，造成運動卡滯或推桿彎曲損壞等問題，設(shè)計推出導向裝置。因為是中小型模具采納2根導柱導向。同時設(shè)置導向套。2.7脫螺紋機構(gòu)的設(shè)計2.7.1脫螺紋的形式在本設(shè)計中采納的是開模時齒條帶動錐齒輪傳動，再由錐齒輪帶動螺紋型環(huán)轉(zhuǎn)動，使得塑件的螺紋部分被脫出。2.7.2旋轉(zhuǎn)脫螺紋扭距的計算依照以上得出關(guān)于薄壁內(nèi)螺紋塑件，旋轉(zhuǎn)脫模所需最小扭距由下式計算：式(2-7a)上式中E——塑料的拉伸彈性模量，ε——塑料成型平均收縮率，%t——螺紋塑料的平均壁厚，mmr——螺紋型芯或型環(huán)的中半徑，mmL——螺紋型芯或型環(huán)螺紋段的長度，mm?——塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)S——螺距，mmλ——螺紋升角，oΨ——螺紋形狀因子，由螺紋類型決定由上得出螺紋形狀因子可由下式計算：式(2-7b)上式中h——螺紋型芯或螺紋型環(huán)的螺紋工作高度，mmα——螺紋牙尖角之半，o已知E=1.6～1.7103；ε=2%；t=2mm；L=9.82mm；r=27.00mm；S=4.0；?=0.50；λ=20o；α=15o；h=9.82mm旋出螺紋型芯所需的實際扭距(Nmm)：式(2-7c)上式中——由試驗確定之系數(shù)，一般旋出螺紋型環(huán)所需的實際扭距約等于最小扭距。2.7.3對主流道凝料能否脫出的校核主流道凝料能否脫出要看澆口處塑件對型芯的力是否大于凝料的扭轉(zhuǎn)力，只有當力大于扭轉(zhuǎn)力時主流道的凝料才能旋轉(zhuǎn)脫出螺紋，最后隨塑件脫出。關(guān)于厚壁內(nèi)螺紋塑件，旋轉(zhuǎn)脫模所需的最小扭距由下式得出：式(2-7d)上式中E——塑料的拉伸彈性模量，ε——塑料成型平均收縮率，%r——螺紋型芯或型環(huán)的中半徑，mmL——螺紋型芯或型環(huán)螺紋段的長度，mm?——塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)S——螺距，mmλ——螺紋升角，o——厚壁螺紋塑件無量綱特征因數(shù)，關(guān)于內(nèi)螺紋塑件式(2-7e)——塑件的泊松比R——塑件內(nèi)螺紋的外半徑，mm——塑件外螺紋的內(nèi)半徑，mm已知R=6mm；=5.67mm；μ=0.43Ψ——螺紋形狀因子，由螺紋類型決定。螺紋形狀因子可由下式計算：式中h——螺紋型芯或螺紋型環(huán)的螺紋工作高度，mmα——螺紋牙尖角之半，o已知E=1.6～1.7103；ε=2%；l=4.00mm；r=5.80mm；S=1.5mm；?=0.50；λ=；α=15o；h=4.00mm因此：又由于r=5.80mm，因此旋出主流道凝料所要的力為：因此塑件對型芯的力大于凝料的扭轉(zhuǎn)力，主流道的凝料能夠旋轉(zhuǎn)脫出螺紋，最后隨塑件脫出。2.7.4止轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計在塑件內(nèi)的頂面設(shè)計一圈防轉(zhuǎn)齒，使型芯和塑件之間沒有轉(zhuǎn)動，只是螺紋型環(huán)從塑件上脫出。2.7.5驅(qū)動裝置和傳動裝置的設(shè)計和計算在本次設(shè)計中，我采納的靠開模力來帶動齒條移動，然后帶動錐齒輪尾端的齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶動錐齒輪傳動，再由錐齒輪帶動螺紋型環(huán)和圓頭冷料穴轉(zhuǎn)動，使得塑件和流道凝料旋轉(zhuǎn)脫出，再在頂桿的作用下脫落。（1）圓錐齒輪傳動的校核在本次設(shè)計中，采納的直齒圓錐齒輪的大端模數(shù)為3.5，壓力角為20°。小齒輪的齒數(shù)為20采納20CrMnTi滲碳淬火回火HRC=62；大齒輪的齒數(shù)為28采納20Cr滲碳淬火回火HRC=57；依照上面得一對鋼制直齒圓錐齒輪的齒面接觸強度驗算公式為：式(2-7l)上式中——為齒寬和齒寬系數(shù)之比，齒寬系數(shù)一般取0.25～0.3b——齒輪的齒寬，mmK——載荷系數(shù)u——齒數(shù)比，關(guān)于單級直齒圓錐齒輪傳動，一般u為1～3——許用接觸應力，其中——試驗齒輪的接觸疲勞極限，可由上式得?！X面接觸疲勞安全系數(shù)，可由上式得：已知齒輪按8級精度得K=1.2；b1=24mm；u=28/20=1.4；b2=26mm；Re=96mm又因為==1309＞1286依照得鋼制齒輪傳動的輪齒彎曲強度驗算公式：式(2-7i)已知齒輪按8級精度K=1.5；b=24mm；z1=20；z2=28；m=3.5；YF1=2.91；YF2=2.64因此：由此得出輪齒彎曲強度滿足。（2）齒圓柱齒輪的校核與型環(huán)相連的兩小齒輪采納軟齒面，齒輪為40Cr表面淬火，齒面硬度HRC＝54，齒數(shù)為22，模數(shù)為3.0與兩小齒輪嚙合的大齒輪是非標齒輪，齒輪為35SiMn表面淬火，齒面硬度HRC＝45，齒數(shù)為34，模數(shù)為3.0依照上式得鋼制齒輪傳動的齒面接觸強度驗算公式為：式(2-7g)式中u——大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比T1——小齒輪上的轉(zhuǎn)距，N·mmK——載荷系數(shù)b——齒寬，mma——中心距，mm[σH]——許用接觸應力，式(2-7i)——試驗齒輪的接觸疲勞極限，可由上式得。SH——齒面接觸疲勞安全系數(shù)，可由上式得。已知=2082.5527=5.62104N·mm齒輪按8級精度得K=1.5；=3.010=30mm；a=84mm；u=34/22=1.545；b2=52mm因此滿足齒面接觸強度依照上式得鋼制齒輪傳動的輪齒彎曲強度驗算公式：式(2-7i)已知齒輪按8級精度K=1.5；b=3.010=30mm；z1=22；z2=34；m=3.0；YF1=2.84；YF2=2.52因此：式(2-7j)由此得出輪齒彎曲強度滿足。（3）齒輪齒條的校核塑件的型環(huán)高度為15，螺距為4，則齒輪1、2要旋轉(zhuǎn)15/4=3.75圈才能脫出塑件，依照傳動比能夠得出中間的大齒輪要旋轉(zhuǎn)3.7522/34=2.43圈，同時能夠得出通過直齒圓錐齒輪后要2.4320/28=1.733圈才能夠脫出塑件。在本次設(shè)計中，與齒條嚙合的圓柱齒輪采納軟齒面，齒輪為20Cr滲碳淬火回火，HRC=56，齒數(shù)為25，模數(shù)為3.0，則d為75mm，旋出塑件齒條通過的距離為751.733=130mm。能夠把齒條看做是一個齒輪，周長為130mm，則D=130/π=41.4，因此齒條的齒數(shù)最少為41.4/3=14?，F(xiàn)在取齒條齒數(shù)為20，齒條材料為20CrMnTi滲碳淬火回火，HRC=62。齒輪齒條傳動的齒面接觸強度驗算公式為：式(2-7g)上式中u——大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比T1——小齒輪上的轉(zhuǎn)距，N·mmK——載荷系數(shù)b——齒寬，mma——中心距，mm——許用接觸應力，式(2-7i)——試驗齒輪的接觸疲勞極限，可由上式得。SH——齒面接觸疲勞安全系數(shù)，可由上式得。已知T1=1.124105N·mm齒輪按8級精度得K=1.5；b=3.010=30mm；a=67.5mm；u=25/20=1.25因此滿足齒面接觸強度齒輪齒條傳動的彎曲強度驗算公式：式(2-7i)已知T1=1.124105N·mm齒輪按8級精度K=1.5；b=3.010=30mm；z1=20；z2=25；m=3.0；YF1=2.91；YF2=2.72因此：式(2-7j)由此得出輪齒彎曲強度滿足。2.8合模導向機構(gòu)的設(shè)計2.8.1頂出系統(tǒng)的導向頂出裝置在模具內(nèi)往復運動，除滑動配合外，其余部分都處于浮動狀態(tài)，頂出板和頂出固定板的重量不應作用在推桿上，應由頂出系統(tǒng)的導向零件來支撐，在本次設(shè)計中，我采納的是設(shè)支承柱外加導套，在本次設(shè)計中采納的形式，如此能夠使支承柱兼起導柱的作用。圖2-SEQ圖2—\*ARABIC7支撐柱2.8.2成型零件的導向及定位模具在進行裝配和調(diào)模試機時，保證動、定模之間一定的方向和位置。導向零件要承受一定的側(cè)向力，起導向和定向的作用。當模具牢靠裝在注射機上后，模具在注射成型過程中，假如模具上無精定位裝置，動、定模的正確定位由注射機的拉桿精度保證；假如模具有精確定位裝置，動、定模的正確定位由模具的精定位裝置保證。因為此次設(shè)計的模具是小型模具，因此只用兩個直徑相同且對稱分布的導柱。由于動模采納推板頂出塑件，因此導柱常設(shè)在動模。各導柱、導套及導向孔的軸線應保證平行，否則將阻礙合模的準確性，甚至損壞導向零件。在合模時要使導向零件先接觸，幸免凸模先進入型腔，導致成型零件損壞。因此導柱長度必須比凸模斷面高出6～8mm。導柱固定部分按H7/m8過渡配合。導柱滑動部分按H8/f8間隙配合。導柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4。圖2-SEQ圖2—\*ARABIC8導柱和導套的設(shè)計2.9溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計和計算2.9.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計模具的溫度直接阻礙到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此模具上需要添加溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達到理想的溫度要求。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融的塑料的熱量盡快傳給模具，以便使塑件可靠冷卻定型并可迅速脫模。提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因為水的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低，且低于室溫的水容易取得，因此冷卻水普遍使用。用水冷卻即在模具型腔周圍或型腔內(nèi)開設(shè)冷卻水通道，利用循環(huán)水將熱量帶走。冷卻裝置的設(shè)計要考慮以下幾點：（1）保證塑件收縮均勻，維持模具熱平衡。（2）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，對塑件冷卻也就越均勻。（3）水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即水孔的排列與型腔形狀盡量吻合。（4）澆口處要加強冷卻。一般熔融塑料填充型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度越低。因此澆口附近應加強冷卻，通冷卻水，而在溫度較低的外側(cè)只需通過經(jīng)熱交換后的溫水即可。（5）降低入水與出水的溫度?？赏ㄟ^改變冷卻孔道排列的形式。（6）要結(jié)合塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)，合理考慮冷卻水通道的排列形式。如塑件的收縮率，壁厚等。（7）冷卻水通道要幸免接近塑件的熔接痕部位，冷卻通道的密封性要好，冷卻通道的進口與出口接頭盡量不要高出模具外表面。在本次設(shè)計中我采納的是簡單流道式，即通過在模具上直接打孔，并通以冷卻水而進行冷卻，是最常見的一種形式。我采納的是通過軟管在模外連接冷卻水路。見下圖：圖2-SEQ圖2—\*ARABIC9冷卻水道的設(shè)計2.9.2模具冷卻時刻的計算塑件在模內(nèi)的冷卻時刻通常是指塑料熔體從充滿型腔時起到開模取出塑件時為止。聚丙烯塑料制件的最大壁厚中心層達到凝固點時所需的冷卻時刻的經(jīng)驗公式：式(2-9a)上式中Tm——塑料的初始成型溫度，oCTw——模具溫度，oCR——塑件的半徑，mm由上式得聚丙烯的塑料溫度160-260oC，模具溫度40-60oC。2.9.3冷卻參數(shù)的計算每秒鐘注射次數(shù)為：每秒鐘注入塑料量：單位時刻內(nèi)注入模具的塑料熔體的質(zhì)量：塑料成型時在模具內(nèi)釋放的熱焓量：又因為冷卻水的比熱容為1932J/(㎏·K)；密度為ρ=1.0103(㎏/m2)；t1-t2=3oC因此模具冷卻時所需冷卻水的體積流量為：式(2-9b)取冷卻水體積流量為5.010-3(m3/min)得D=8mm，冷卻水最低流速為1.66v/(m/s)冷卻水孔總傳熱面積為：式(2-9c)冷卻水孔長：式(2-9d)2.10支承與連接零件的設(shè)計與選擇2.10.1非標零件的設(shè)計在本次設(shè)計中非標零件要緊有定模固定板，動、定模板，動模固定板、動模墊板、墊塊、動模底板、頂桿固定板、頂出底板、導柱導套、復位桿、頂桿、支承柱等。2.10.2標準零件的選取在本次設(shè)計中，采納的標準零件有螺釘、螺母、軸承和鍵，滾動軸承數(shù)目為2。表2-SEQ表2-\*ARABIC6設(shè)計中所用螺釘作用名稱規(guī)格數(shù)目固定定位圈開槽盤頭螺釘GB67-85-Ｍ5134固定