【導讀】本課題主要是針對塑料水壺外殼的模具設計。易于清潔、強度高、使用壽命長、價格低廉、制品美觀等特點。行工藝分析和比較，根據(jù)制品的性能及特點，最終設計出一副注塑模。關參數(shù)的校核都有詳細的設計，同時簡單的說明了該模具的加工工藝。個設計過程表明此模具能夠達到塑件所要求的加工工藝。依據(jù)產品的數(shù)量和塑料的工藝性能確定塑件采用注塑成型法生產。模具采用一模一腔布置，澆注系統(tǒng)采用側澆口成型，由六推桿推出。機構完成塑件的推出?？紤]到產品結構等因素，采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)對制件進行

　　

【正文】 51 成型零件尺寸 模具型腔壁厚的確定 如果是利用計算公式的話比較煩瑣，且不能保證在生產中的精確性，我們 可以根據(jù)書中的經驗值來取的。成型零件材料選擇。 為實現(xiàn)高性能的目的；選用模具材料應具有高耐磨性，高耐蝕睡，良好的穩(wěn)定性和良好的導熱性。必須具有一定的強度，表面需要耐磨，淬火變型要小，但不需要耐腐蝕性，因為 PP 沒有腐蝕性。可以采用 Cr12，經過調質，淬火加低溫回火，正火。 HRC≥ 55。 塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應有足夠的強度和剛度，本模具的凹模采用的是整體嵌入式，查《注塑模具設計原則、要點及實例解析》表 52 鑲件壁厚尺寸推薦值可得：鑲件側面壁厚 W 為 35～ 50cm，取 W=40cm；鑲件底面壁厚 h≥ 35cm，取 h=78cm。 標準模架的確定 考慮到塑件的結構、側澆口一次分型結構及模具型腔尺寸要求、冷卻水道的布置等多項因素影響，估算型腔模板的概略尺寸，依據(jù) PRO/E 模架設計中所給出的一系列標準模板尺寸，選取模板尺寸為 400mm 450mm 30mm 和 400mm 450mm 30mm，查《注塑模具設計原則、要點及實例解析》表 827 基本模架組合尺寸選取標準模架 C4045130 130 90(GB/T125552021)，如下圖所示： 類別 名稱 塑件尺寸 計算公式 工作尺寸 型芯的徑向尺寸 Φ5 ? Hm=[（ 1+ Scp） Ls+ ] 0+? z 60 ? 12 ? Φ3 ? 型芯計算 型芯的高度尺寸 38. ? 3Hm=[（ 1+ Scp） Ls+ ] 0+? z ? 56 ? ? ? ? 劉雪梅：塑料水壺外殼模具設計 28 圖 2 標準模架 安裝尺寸的校核 本模具采用的型號為 C4045130x130x90(GB/T125552021) 的標準模架，模具的外形尺寸為 350 mm 450 mm，模具閉合高度 H=410mm. 查資料得 SX—ZY500 型注射機動、定模模板最大安裝尺寸為 520 mm 620mm，允許模具的最小厚度 Hmin=300mm,最大厚度 Hmax=450mm，即模具的外形尺寸不超過注射機動、定模模板最大安裝尺寸，模具閉合高度滿足 Hmin≤ H≤ Hmax 的安裝條件，故該模具滿足 SX— ZY500 型螺桿式注射機的安裝要求。 鎖模力校核 被成型制品在成型時所需要的鎖模力必須小于注射機的額定鎖模力。鎖模力計算公式 :F=P*A 式中 :F—— 制品成型時所需鎖模力 。 P—— 熔體對型腔的壓力 ,其大小是注射壓力的 80%。 A—— 制品在分型面投影面積。 PP 一般取 P=60MPa,故 F=100*15000=1500 000(N)=1500(kN)小于額定鎖模力3 500(kN),故合格。 華東交通大學畢業(yè)設計 29 注射壓力校核 注射壓力校核是校驗注射機能否保證制品成型的需要 ,制品所需壓力由注射機類型、噴嘴形式、塑料性能等因素決定。根據(jù)前面所述 ,選用螺桿式注射機時PP所需注射壓力 70～ 100MPa,小于額定注射壓力 ,選注射機可用。 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。開模行程的校核有 3 種情況 : 1)最大開模行程與模具的厚度無關 ,由注塑機曲肘機構的最大行程決定 。 2)注塑機最大開模行程與模具厚度有關。對于全液壓式鎖模機構的注塑機 ,其最大開模行程要受模具厚度的影響。此時的最大開模行程等于注塑機固定、移動模板之間的最大距離 Sk減去模具厚度 Hm。 3)需利用開模行程完成側向抽芯。開模行程的校核還應考慮為完成抽拔距 l而需要的開模行程 Hc。 因為本次設計選取的注塑機為液壓 — 機械式鎖模機構注塑機 ,所以其最大開模行程由注塑機曲肘機構的最大行程決定 ,其校核公式如下 : S≥H1 + H2+ a (5～ 10)mm S— — 注塑機最大開模行程 (mm)。 H1—— 制品脫模距離 (mm)。 H2—— 包括流道凝料在內的制品高度 (mm)。 a—— 取出澆注系統(tǒng)凝料所需澆口板與固定模板之間的距離。 此模具中 ,H1=， H2=188mm， a=， 故 H1+ H2+ a=252mm 由設備參數(shù)知道 ,注塑機的開模距離為 500mm,則滿足設備的要求。 劉雪梅：塑料水壺外殼模具設計 30 第六章 模具零件的加工工藝設計簡介 模具制造的基本工藝路線為：首先根據(jù)制品零件圖樣或實物進行估算，然后進行模具設計、零件加工、裝配調整、試模，直到生產出符合要求的 制品。制造模具時，須滿足制造精度高、使用壽命長、制造周期短和模具成本低等幾個基本要求。 模具精度是影響注塑成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，制造時應達到如下技術要求： 1） 組成注塑模具的所有零件，在材料、加工精度和熱處理質量等方面均應符合相應圖樣要求。 2） 組成模架的零件應達到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應活動自如，并達到規(guī)定的平行度和垂直度等要求。 3） 模具的功能必須達到設計要求：抽芯滑塊和推頂裝置的動作要正常；加熱和溫度調節(jié)部分能正常工作；冷卻水路暢通無阻且無漏水現(xiàn)象。 4） 為了鑒別注塑成型件的質量，裝配好 的模具必須在生產條件下（或試模機）試模，并根據(jù)試模存在的問題進行修訂，直至試出合格的成型件為止。 注塑模型腔的加工 型腔的形狀較為復雜，而且要求尺寸精度高和表面粗糙度小，因此，型腔的加工是注塑模具制造中的難點。 根據(jù)型腔是否進行熱處理，注塑模具的加工程序可分為兩種：型腔需要進行熱處理的模具，其加工程序為銑加工→熱處理→平面磨削→坐標磨削→電加工→拋光→組裝；型腔不需進行熱處理的模具，其加工程序為銑加工→電加工→拋光→組裝。 導柱、導套的加工 導柱、導套的加工工藝工藝線路如下：毛坯→車削 加工（內外圓配合部分留磨量 ～ ）→熱處理（淬火或滲碳淬火）→內外圓磨削→精磨至要求尺寸。 華東交通大學畢業(yè)設計 31 模 板 的加工 上、下模板用于安裝導柱、導套以及動、定模固定板、澆口稱套等零件，對它們的技術要求如下： 1）上下兩平面應保持平行，平行度偏差不應超過規(guī)定的數(shù)值。 2）安裝導柱、導套的孔，位置應該一致，而且要求孔與底面垂直。 劉雪梅：塑料水壺外殼模具設計 32 第七章 模具的裝配 裝配模具是模具制造過程中的最后階段，裝配精度直接影響到模具的質量、壽命和各部分的功能。模具 裝配過程是按照模具技術要求和相互間的關系，將合格的零件連接固定為組件、部件直至裝配為合格的模具。 1動模座板； 2墊塊； 3螺釘； 4導柱； 5動模固定板； 6導套； 7動模固定板； 8定模座板；9螺釘 ； 10型腔； 11型芯； 12定位環(huán)； 13斜導柱； 14鎖緊楔； 16側滑塊 3； 17澆口稱套；18限位螺釘； 19螺釘； 20復位彈簧； 21頂桿固定板； 22螺釘； 23頂桿固定板； 24拉料桿； 25頂桿； 26垃圾釘； 27復位桿； 28銷釘； 29銅塞； 30膠圈； 31側滑塊 1； 32斜導柱； 33鎖緊楔； 34螺釘； 35鎖緊楔； 36側滑塊 2； 37限位擋板； 38型芯 圖 71 塑料水壺外殼模具裝配總圖 華東交通大學畢業(yè)設計 33 上圖 71 為該模具的總裝配圖 在模具裝配過程中，對模具的裝配精度應控制在合理的范圍內，模具的裝配精度包括相關零件的位置精度，相關的運動精度，配合 精度及接觸只有當各精度要求得到保證，才能使模具的整體要求得到保證。 塑料模的裝配基準分為兩種情況，一是以塑料模中和主要零件臺定模，動模的型腔，型芯為裝配基準。這種情況，定模各動模的導柱和導套孔先不加工，先將型腔和型芯鑲塊加工好，然后裝入定模和動模內，將型腔和型芯之間墊片法或工藝定位器法保證壁厚，動模和定模合模后用平行夾板夾緊，鏜投影導柱和導套孔，最后安裝動模和定模上的其它零件，另一種是已有導柱導套塑料模架的。 澆口套與定模部分裝配后，必須與分模面有一定的間隙，其間隙為 —— 毫米，因為該處受噴嘴 壓力的影響，在注射時會發(fā)生變形，有時在試模中經常發(fā)現(xiàn)在分模面上澆口套周圍出現(xiàn)塑料飛邊，就是由于沒有間隙的原因。為了有效的防止飛邊，可以接近塑件的有相對位移的面上銼一個三角形的槽，由于空氣的壓力的緣故可以更好的防止飛邊。 模具的裝配順序 （ 1）確定裝配基準； （ 2）裝配前要對零件進行測量，合格零件必須去磁并將零件擦拭干凈； （ 3）調整各零件組合后的累積尺寸誤差，如各模板的平行度要校驗修磨，以保證模板組裝密合，分型面吻合面積不得小于 80%，間隙不得小于溢料最小值，防止產生飛邊。 （ 4）在裝配過程中 盡量保持原加工尺寸的基準面，以便總裝合模調整時檢查； （ 5）組裝導向系統(tǒng)并保證開模合模動作靈活，無松動和卡滯現(xiàn)象； （ 6）組裝冷卻和加熱系統(tǒng)，保證管路暢通，不漏水，不漏電，門動作靈活緊固所連接螺釘，裝配定位銷。裝配液壓系統(tǒng)時允許使用密封填料或密封膠，但應防止進入系統(tǒng)中； （ 7）試模：試模合格后打上模具標記，包括模具編號、合模標記及組裝基面。 ① 模具預熱 模具預熱的方法，采用外部加熱法，將鑄鋁加熱板安裝在模具外部，從外部向內進行加熱，這種方法加熱快，但損耗量大。 筒和噴嘴的加熱 劉雪梅：塑料水壺外殼模具設計 34 根據(jù)工藝手冊中推薦的 工藝參數(shù)將料筒和噴嘴加熱，與模具同時進行。 工藝參數(shù)的選擇和調整 根據(jù)工藝手冊中推薦的工藝參數(shù)初選溫度，壓力，時間參數(shù)，調整工藝參數(shù)時按壓力，時間，溫度這樣的先后順序變動。 注塑 在料筒中的塑料和模具達到預熱溫度時，就可以進行試注塑，觀察注塑塑件的質量缺陷，分析導致缺陷的原因，調整工藝參數(shù)和其他技術參數(shù)，直至達到最佳狀態(tài)。 模具的維護 模具在使用過程中，那么優(yōu)化設計的鑲件和嵌件在這里就起到了很大的作用，只須更換個別已損壞的零件，不會導致用過程中，會出現(xiàn)正常的磨損或不正常的磨損。不正常的損壞絕大多數(shù) 是由于操作不當所致模具的徹底報廢。 最后檢查各種配件、附件待零件，保證模具裝備齊全，另外在裝配過程中應嚴防零件在裝配過程中磕、碰、劃傷和銹蝕。裝配滾動軸承允許采用機油進行熱裝，油的溫度不得超過 1000C。 華東交通大學畢業(yè)設計 35 第八章 設計總 結 本次的畢業(yè)設計為短暫而美好的大學四年畫上了句號，作為對大學學習成果最后的檢測與驗收，這個畢業(yè)設計無疑是非常重要的。這不只是一次簡單的課程作業(yè)，更是對自己學習的重要考驗與肯定。學了這么多年，總得能做出點什么，到完成的這一刻，所有的勞累和憂慮全都消失的無 影無蹤，只剩下說不清的滿足感與釋然。 本次畢業(yè)設計歷時三個月，課題為塑料水壺外殼模具設計。設計前期主要工作是查閱和收集相關資料，并填寫開題報告，而后正式開始設計。在設計開始便遇到了較大的難題：零件的三維造型設計。該塑件的結構較為復雜，為空間曲面結構，主要應用到了 PRO/E 曲面造型設計。由于其空間結構尺寸很難確定，只能憑估算及目測，還有曲面之間的連接問題等，在逐漸的摸索與實踐之后總算得到了初步的零件圖。零件造好后便開始設計模具分型面、建立澆注系統(tǒng)、冷卻水道、初選模架等等，一步一步設計過來，每走一步都會遇到或多 或少的問題，還有時弄完之后突然發(fā)現(xiàn)錯了或又想到了更好的解決方案，只好改過重來。 一系列的問題解決下來，發(fā)現(xiàn)自己真的學到了很多，對設計軟件的應用更加得心應手了，對模具設計的流程有了更加深刻的認知和理解， 對注塑模具的組成結構（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構、排氣系統(tǒng)、模溫調節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識， 還有對注塑機和模架的選用，最重要的是鍛煉了自己遇到問題主動解決的能力，強化了邏輯思維與形象思維相結合的文字及口頭表達能力。學會了從大局出發(fā)，謹慎對待各種細節(jié)問題，養(yǎng)成嚴肅、認真、細致的從事技術工作的優(yōu)良作風。 劉雪梅：塑料水壺外殼模具設計 36 參考文獻 [1] 付偉，陳碧龍 .注塑模具設計原則、要點及實例解析 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021 [2] 李集仁，翟建軍 .模具設計與制造 [M].西安：西安電子科技大學出版社， 2021 [3] 和青芳，周四新 .Pro/ENGINEER Wildfire 曲面設計專家實例精講 [M].北京：機械工業(yè) 出 版社 ， 2021 [4] 雷衛(wèi)強