奶茶杯蓋的塑料模具注塑成型加工生產(chǎn)設(shè)計摘要本文設(shè)計是研發(fā)設(shè)計一套塑料模具用于注塑成型加工生產(chǎn)奶茶杯蓋塑料產(chǎn)品。奶茶杯蓋在日常生活中的使用量較大，根據(jù)其具體的使用情況可知，奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品的強(qiáng)度必須足夠高，同時韌性要好，綜合各種相關(guān)因素，本文設(shè)計選用pp塑料注塑成型加工生產(chǎn)奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品。pp塑料材料的材料性能相對較為優(yōu)越，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際之中。本文設(shè)計主要完成以下內(nèi)容:研究分析奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品的工藝性，基于設(shè)計參數(shù)和各項(xiàng)設(shè)計要求，對注塑成型加工生產(chǎn)所用注射機(jī)設(shè)備進(jìn)行選型設(shè)計，同時選定了合適的模架。研究分析奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品的工藝性能夠得知，奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品屬于小型結(jié)構(gòu)塑件，故選用小型結(jié)構(gòu)注射機(jī)設(shè)備即可滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。結(jié)合本文設(shè)計注塑成型加工生產(chǎn)的實(shí)際情況，以一模兩腔結(jié)構(gòu)設(shè)計制造整套注塑模具，采用單點(diǎn)進(jìn)膠。在實(shí)際注塑成型加工生產(chǎn)的時候，加工所得奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品從注塑模具中脫模后，必須由作業(yè)人員人工切除澆注系統(tǒng)多余的凝料部分，如此才能夠得到成品塑件。關(guān)鍵詞：奶茶杯蓋；注塑成型；PP塑料；注射機(jī)；單點(diǎn)進(jìn)膠；澆注系統(tǒng)目錄TOC\o"1-3"\h\u22535摘要 222549第一章引言 6240691.1模具在加工工業(yè)中的地位 6263921.2模具的發(fā)展趨勢 6209051.3設(shè)計在學(xué)習(xí)模具制造中的作用 715695第二章奶茶杯蓋及其成型工藝的分析 85752.1塑件分析 8158622.1.1結(jié)構(gòu)分析如下 9175802.1.2成型工藝分析 9139982.2塑料的選材及性能分析 9294812.2.1PP使用特點(diǎn) 9223702.2.2PP成型特性 9107962.3PP塑料的注射過程及工藝 936102.3.1注射成型過程 9320942.3.2PP的注射工藝參數(shù) 1037342.4PP的主要缺陷及消除措施 10279832.4.1殘余應(yīng)力引起的龜裂 10193782.4.2熔接痕 1027599第三章模具設(shè)計方案 1263593.1分型面方案的優(yōu)化確定 12276703.1.1分型面的選擇原則 1271743.2型腔數(shù)量以及排列方式確定 1295023.3注塑機(jī)選型 13156903.3.1注射量的計算 1381593.3.2注射機(jī)型號的選定 14262473.4模具澆注系統(tǒng)設(shè)計和澆口的設(shè)計 15144083.4.1主流道的設(shè)計 15161363.4.2分流道的設(shè)計與優(yōu)化 16120783.4.3澆口的設(shè)計優(yōu)化 1773033.5成型零件工作尺寸的設(shè)計和計算 18116363.5.1型芯與型腔 18196283.5.2型腔零件剛度和強(qiáng)度校核 20262943.6模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 21103593.7合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu) 2137893.7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計 2119043.7.2導(dǎo)柱設(shè)計 22202933.7.3導(dǎo)套設(shè)計 2211433.8脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 2263993.8.1脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 23287983.8.2塑件的推出機(jī)構(gòu) 23221243.9側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計 2472503.9.1抽拔力的計算 24278393.9.2抽芯距的計算 24147333.10冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計 25275394.8.3冷卻裝置布置方案的確定 26215353.11模具材料例表 2717503.12型腔數(shù)量的校核 28125583.12.1由注射機(jī)料筒塑化速率校核型腔數(shù)量 2853723.12.2按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量 2811253.12.3按注射機(jī)的額定鎖模力校核型腔數(shù)量 28234853.13注射機(jī)工藝參數(shù)的校核 29162333.13.1注射量的校核 2920403.13.2鎖模力的校核 293873.13.3最大注射壓力的校核 29208433.14安裝尺寸的校核 29188263.15開模行程校核 3044433.16模具的裝配 30128793.17模具的維護(hù) 302923結(jié)論 3125133參考文獻(xiàn) 32第一章引言1.1模具在加工工業(yè)中的地位模具這一工藝設(shè)備是用于成型加工生產(chǎn)特定形狀的產(chǎn)品，具有較高的生產(chǎn)效率，在生產(chǎn)實(shí)際中得到相對較為廣泛的應(yīng)用。使用模具成型加工生產(chǎn)各種產(chǎn)品需要確保加工所得產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和尺寸精度等均滿足實(shí)際使用標(biāo)準(zhǔn)。模具在正常使用過程中必須要具有足夠高的生產(chǎn)效率，要能夠?qū)崿F(xiàn)自動化生產(chǎn)加工，操作使用要簡單方便。模具加工制造成本費(fèi)用要盡量低廉，模具的總體結(jié)構(gòu)要盡量合理，模具的各個零部件要盡量容易的加工制造。模具會對成型產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，模具型腔部分的結(jié)構(gòu)形狀，尺寸精度及其表面粗糙度等參數(shù)均會對制品的各種性能和參數(shù)產(chǎn)生較大的影響，故在設(shè)計過程中需要合理考慮上述因素。采用注塑模具大批量生產(chǎn)塑件產(chǎn)品的時候，在滿足實(shí)際生產(chǎn)需求的前提下要讓注塑模具的開合模過程盡量減少，同時需要盡量不采用手動塑件的方式進(jìn)行操作，故一般會為注塑模具設(shè)計制造自動頂出機(jī)構(gòu)，如此能夠使得注塑模具能夠更好的實(shí)現(xiàn)自動化成型加工生產(chǎn)，注塑成型加工生產(chǎn)所得塑件產(chǎn)品能夠自動脫離模具，既安全，又能夠大幅提升注塑生產(chǎn)的效率7。如果塑件產(chǎn)品的批量有限，過高的模具制造費(fèi)用還會增大每個產(chǎn)品的制造成本，故需要盡量簡化模具結(jié)構(gòu)，降低模具加工制造成本費(fèi)用，從而降低每個塑件產(chǎn)品的成本。現(xiàn)階段，成型工藝，工藝設(shè)備以及模具均在朝著先進(jìn)的方向高速發(fā)展，為社會生產(chǎn)的發(fā)展起到了強(qiáng)大的推動作用。總而言之，社會生產(chǎn)的升級創(chuàng)新均離不開注塑模具，故需要結(jié)合實(shí)際需求持續(xù)大力發(fā)展模具的相關(guān)研發(fā)制造技術(shù)15。1.2模具的發(fā)展趨勢最近幾年，模具行業(yè)持續(xù)保持高速發(fā)展，一直朝著精密，自動化和高生產(chǎn)效率的方向快速發(fā)展，越來越多的注塑模具需要達(dá)到高使用壽命的標(biāo)準(zhǔn)。模具在今后的發(fā)展趨勢可以總結(jié)概括成以下幾點(diǎn):1.模具相關(guān)理論研究逐步加深，會有越來越多的學(xué)者和科研機(jī)構(gòu)來深入研究模具成型加工的工藝?yán)碚摚瑫e累越來越多的模具設(shè)計經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)技術(shù)內(nèi)容。2.模具會朝著自動化方向和高生產(chǎn)效率的方向快速發(fā)展，模具的總體結(jié)構(gòu)會日益優(yōu)化提升，使得模具的生產(chǎn)效率逐步提高，且能夠根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。利用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備輔助模具用于成型加工生產(chǎn)，能夠使得成型加工所得產(chǎn)品的質(zhì)量在一定程度上得到顯著提升，能夠使得成型加工的生產(chǎn)效率得到大幅提高，還能夠降低相關(guān)產(chǎn)品的加工制造成本3。3.模具會朝著高精度方向，超大型方向和超小型方向快速發(fā)展，會有越來越多的滿足相關(guān)要求的模具出現(xiàn)在市場中，模具的使用壽命周期長度會日益增長，模具各個部件的耐磨性能，硬度性能以及強(qiáng)度性能等均在一定程度上得到顯著提升。除此之外，模具零部件的加工制造過程還變得越來越簡單，研發(fā)制造周期進(jìn)一步縮短。4.新模具制造工藝持續(xù)革新升級，在滿足實(shí)際加工需求的情況下盡量減少鉗工的加工量，根據(jù)實(shí)際情況改進(jìn)優(yōu)化了模具的加工工藝，使得模具的加工制造周期在一定程度上有效縮減。針對復(fù)雜結(jié)構(gòu)模具型腔，利用先進(jìn)機(jī)床設(shè)備加工制造相關(guān)組件，能夠使得部件的機(jī)械加工效率得到顯著提升，同時還提高了加工產(chǎn)品的成品率。5.模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度會越來越高，模具方面的標(biāo)準(zhǔn)化工作會日益深入和全面，既能夠使得模具研發(fā)制造效率在一定程度上得到大幅提升，又能夠顯著降低模具的加工制造成本費(fèi)用4。1.3設(shè)計在學(xué)習(xí)模具制造中的作用通過模具設(shè)計制造過程的學(xué)習(xí)和鍛煉，能夠熟練掌握各種材料對應(yīng)的成型加工工藝，了解了各種不同模具結(jié)構(gòu)所具有的特點(diǎn)，能夠根據(jù)實(shí)際設(shè)計過程完成相關(guān)計算內(nèi)容，能夠根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計制造出一套滿足要求的模具。除此之外，可以熟悉掌握機(jī)械加工的各種技術(shù)和相關(guān)知識，能夠根據(jù)目標(biāo)塑件產(chǎn)品的各項(xiàng)需求合理選用塑材，還能夠根據(jù)模具的實(shí)際使用情況選擇合適的模具加工工藝。本次論文設(shè)計制造注塑模具綜合利用了大學(xué)期間所學(xué)的各項(xiàng)知識，是將理論知識應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，是一次非常好的積累工程設(shè)計經(jīng)驗(yàn)的機(jī)會。第二章奶茶杯蓋及其成型工藝的分析2.1塑件分析圖1-1奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖如上圖1-1所示的是本文設(shè)計成型加工生產(chǎn)塑料制品的參考圖。技術(shù)要求：1.奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品的壁厚尺寸要相對較為均勻；2.塑件制品不能存在裂紋以及變形等不良缺陷；3.脫模斜度大小為3′～1o；4.未注圓角均為R1～R2。2.1.1結(jié)構(gòu)分析如下本文設(shè)計生產(chǎn)的塑件是一個奶茶杯蓋，該產(chǎn)品的表面位置比較光滑，故注射模具的設(shè)計制造均需要有較好的加工工藝，確保注射模具的各個成型零件的光潔度達(dá)到預(yù)定要求。由于塑件產(chǎn)品的表面質(zhì)量要求相對較高，在選定進(jìn)料口位置的時候需要重點(diǎn)注意相關(guān)因素。2.1.2成型工藝分析大批量生產(chǎn)，設(shè)定精度等級為5級。本文設(shè)計奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品壁厚尺寸的最小值是0.9mm，壁厚尺寸的最大值是2.2mm。2.2塑料的選材及性能分析結(jié)合本文設(shè)計奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品的實(shí)際情況，所用塑料材料的抗拉強(qiáng)度要好、材料的硬度要大、耐磨性需要比較好，還需要具有相對較好的綜合機(jī)械性能，故最終選用PP材料成型加工生產(chǎn)奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品。2.2.1PP使用特點(diǎn)1、PP材料具有相對較好的綜合性能，沖擊強(qiáng)度相對較高，材料的化學(xué)穩(wěn)定性相對較好，同時具有相對較好的電性能。2、PP材料和372有機(jī)玻璃間具有相對較好的熔接性，按照一定方式能夠加工成雙色塑件產(chǎn)品，產(chǎn)品表面還能夠根據(jù)實(shí)際需要鍍鉻處理或是噴漆處理。3、PP材料抗沖性能優(yōu)越，耐熱阻燃，性能優(yōu)異。4、PP材料的流動性稍差HIPS材料，稍好PMMA材料以及PC材料等，具有較好的柔韌性。2.2.2PP成型特性1、無定形料，中等流動性，吸濕性較大，使用前需要充分干燥處理。2、宜取高料溫，高模溫。3、如需解決夾水紋問題，需要通過取高料溫、高模溫以及調(diào)整入水位等方法提高塑料材料的流動性。2.3PP塑料的注射過程及工藝2.3.1注射成型過程1、成型前準(zhǔn)備，PP塑料材料是一種吸水塑料材料，故在使用前需要對PP材料干燥處理。常壓熱風(fēng)在80-85℃的溫度條件下干燥PP材料2到4小時；真空熱風(fēng)在80℃的溫度條件下干燥PP材料1到2小時。2、注射過程，充模、壓實(shí)、保壓、倒流、冷卻。2.3.2PP的注射工藝參數(shù)1、螺桿類別：標(biāo)準(zhǔn)螺桿2、回料轉(zhuǎn)速(rpm)：303、注射機(jī)料筒溫度:前段180～200℃中段165～180℃后段150～170℃4、噴嘴：170～180℃。5、模具：50～80℃，玻纖增強(qiáng)制品取75℃。6、注射壓力:304～100℃。7、注射速度、注射壓力:75MPa左右。8、熔膠溫度:190℃9、成型時間():注射時間:20～90高壓時間:0～5冷卻時間:20～120總周期:50～22010、后處理:把塑件產(chǎn)品放在紅外線或者烘箱下，70度烘干處理2～4h。2.4PP的主要缺陷及消除措施2.4.1殘余應(yīng)力引起的龜裂在注塑成型加工生產(chǎn)中，產(chǎn)生殘余應(yīng)力的情況有三種不同情況，第一種情況是充填過剩導(dǎo)致的殘余應(yīng)力，第二種情況是脫模推出導(dǎo)致的殘余應(yīng)力，第三種情況是注塑模具金屬鑲嵌件導(dǎo)致的殘余應(yīng)力。由于塑件材料充填過剩導(dǎo)致的產(chǎn)品龜裂能夠通過以下幾種方法進(jìn)行改善優(yōu)化:1.因?yàn)橹睗部谠斐傻膲毫p失情況相對最小，若是龜裂位置集中在注塑模具澆口位置，則可以根據(jù)實(shí)際情況把澆口結(jié)構(gòu)調(diào)整成多點(diǎn)分布式結(jié)構(gòu)澆口，側(cè)澆口結(jié)構(gòu)形式或是柄形澆口結(jié)構(gòu)。2.確保成型加工生產(chǎn)所用材料在不發(fā)生分解的情況下，可以根據(jù)實(shí)際成型加工情況把融熔狀態(tài)塑料材料的溫度提高，如此能夠適當(dāng)降低融熔狀態(tài)塑料材料的粘度，能夠使得融熔狀態(tài)塑料材料在模具內(nèi)部的流動性顯著提升，還能夠根據(jù)實(shí)際成型加工狀況適當(dāng)降低注射機(jī)設(shè)備的注射壓力，同樣能夠起到減少應(yīng)力的作用。3.如果注塑模具的溫度比較低，也會很容易產(chǎn)生應(yīng)力，故在滿足實(shí)際生產(chǎn)的情況下可以把模具溫度適當(dāng)提高。如果成型加工生產(chǎn)的注射速度比較高，無需過高模問同樣能夠減少應(yīng)力。4.需要根據(jù)實(shí)際注塑成型加工生產(chǎn)需求合理調(diào)整注塑時長和保壓時長，還可以根據(jù)情況對其進(jìn)行切換處理。2.4.2熔接痕溶接痕主要是因?yàn)樗芰喜牧衔茨芡耆诤希鋾λ芰现破樊a(chǎn)品不良影響，會影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和使用性能，故一般需要采取合理的方法改善解決。生產(chǎn)實(shí)際中，能夠通過以下幾種不同方式改善優(yōu)化塑件產(chǎn)品的溶接痕:1.根據(jù)實(shí)際注塑成型加工生產(chǎn)情況對其成型條件進(jìn)行合理調(diào)整，可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)提高注塑加工所用塑料材料的問題，可以根據(jù)加工需要適當(dāng)提升模溫，同時還能夠根據(jù)需求適當(dāng)提高注塑機(jī)設(shè)備的注射壓力以及注射速度。2.增加排氣槽結(jié)構(gòu)的數(shù)量，優(yōu)化排氣效果。3.脫模劑在滿足實(shí)際需求的情況下盡量少用。4.把工藝溢料設(shè)置在溶接痕產(chǎn)生位置，注塑成型加工生產(chǎn)之后可以根據(jù)實(shí)際需求切除這部分工藝溢料。5.如果溶接痕只對塑件產(chǎn)品的外觀質(zhì)量產(chǎn)生影響，需要根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整溶接痕位置，確保其不對塑件產(chǎn)品表面質(zhì)量產(chǎn)生明顯影響。

第三章模具設(shè)計方案3.1分型面方案的優(yōu)化確定注塑模具分型面位置是用于取出成型加工生產(chǎn)所得的塑件產(chǎn)品，同時能夠取出澆注系統(tǒng)凝料，分型面會直接影響注塑模具的設(shè)計制造和模具的總體結(jié)構(gòu)難度，故必須根據(jù)實(shí)際需求合理選定注塑模具的分型面。3.1.1分型面的選擇原則1.選定的分型面要利于塑件產(chǎn)品順利完成脫模。2.選定的分型面要利于注塑模具的加工制造，不能增大模具加工制造難度。3.注塑模具最好不要設(shè)計側(cè)向抽芯。4.如果注塑模具設(shè)置側(cè)向抽芯，在滿足實(shí)際使用需求的情況下要盡量縮短抽芯距離。5.選定的分型面需要利于注塑模具完成排氣。6.選定的分型面不能對塑件產(chǎn)品的外觀質(zhì)量產(chǎn)生任何不良影響。7.選定的分型面要盡量讓成型加工所得塑件產(chǎn)品留在注塑模具動模邊。8.需要確保塑件產(chǎn)品的各項(xiàng)使用要求得到有效滿足。9.需要盡量減少成型加工塑件產(chǎn)品在注塑模具合模方向上的投影面積。10.需要在注塑模具開模方向上布置設(shè)計長型芯。11.選定的分型面要能夠盡量簡化注塑模具的總體結(jié)構(gòu)，利于模具相關(guān)部件的加工制造。如下圖所示的是本文設(shè)計分型面示意圖，采用斜頂出模方式，注塑模具相關(guān)模具的加工制造相對較為簡單，所需成本費(fèi)用相對較低，且塑件產(chǎn)品能夠獲得相對較高的成型精度。圖3-1分型面形式與位置3.2型腔數(shù)量以及排列方式確定考慮到實(shí)際注射成型加工生產(chǎn)的相關(guān)要求，本文設(shè)計注射模具以一模兩腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，如下圖所示的是注射模具型腔具有布局示意圖：圖3-2型腔排列方式研究分析奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)能夠得知，奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品兩側(cè)位置需設(shè)計側(cè)抽芯才能夠完成脫模，故不能橫向并排布置設(shè)計，同時考慮進(jìn)澆點(diǎn)位置影響以及相關(guān)生產(chǎn)要求，本文設(shè)計選用上述方案較為合理。3.3注塑機(jī)選型注塑模具需要安裝在與之正好相配的注射機(jī)設(shè)備上才能正常使用，故在設(shè)計注塑模具的時候，也需要充分了解注射機(jī)設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范，只有這樣才能確保設(shè)計制造的注塑模具能夠滿足實(shí)際注塑成型加工生產(chǎn)。模具設(shè)計人員需要基于注射量，注射壓力，鎖模力，拉桿間距以及推出行程尺寸等參數(shù)對注射機(jī)設(shè)備進(jìn)行選型設(shè)計，初步確定注射機(jī)設(shè)備型號之后，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)對其校核計算，確保所用注射機(jī)設(shè)備能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。3.3.1注射量的計算已知本文設(shè)計注射成型加工生產(chǎn)奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品選用PP材料，基于《設(shè)計與制造實(shí)訓(xùn)》可知該種材料的密度大小是0.88~0.950g.cm-3PP材料的收縮率大小是0.4%~0.7%，計算可得PP材料的平均密度大小是0.92，計算可得PP材料的平均收縮率大小是0.8%，故可得：奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品體積：V塑=46.20cm3奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品質(zhì)量：M塑=42.51g澆注系統(tǒng)體積：V澆=1.49cm3澆注系統(tǒng)質(zhì)量：M澆=1.37g總體積、總質(zhì)量：V總=46.20×2+1.49=107.30cm3；M總=98.72g圖3-3塑件體積的測量3.3.2注射機(jī)型號的選定結(jié)合本文設(shè)計注射成型加工生產(chǎn)奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)情況，選用HTF86J/TJ型注射機(jī)設(shè)備用于注射成型加工生產(chǎn)，HTF86J/TJ型注射機(jī)設(shè)備各項(xiàng)工藝參數(shù)如下表3-1所示：表3-1注塑機(jī)工藝參數(shù)注射裝置INJECTIONUNITABC螺桿直徑ScrewDiametermm343640螺桿長徑比ScrewL/DRatioL/D21.22018理論容量ShotSize(Theoretical)cm31261147181注射重量InjectionWeight(PS)g119134165注射壓力InjectionPressureMpa206183149螺桿轉(zhuǎn)速ScrewSpeedrpm0～205合模裝置CLAMPINGUNIT合模力ClampTonnageKN860移模行程ToggleStrokemm2610拉桿內(nèi)距SpaceBetweenTieBarsmm360x360最大模厚Max.MoldHeightmm360最小模厚Min.MoldHeightmm150頂出行程EjectorStrokemm100頂出力EjectorTonnageKN33頂出桿根數(shù)EjectorNumberPiece5其它OTHERS最大油泵壓力Max.PumpPressureMPa17.5油泵馬達(dá)PumpMotorPowerkw7.5電熱功率HeaterPowerkw6.2外形尺寸MachineDimension(LxWxH)m4.5x1.25x1.9重量MachineWeightt3.45料斗容積HopperCapacitykg253.4模具澆注系統(tǒng)設(shè)計和澆口的設(shè)計澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)凝料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能。3.4.1主流道的設(shè)計將主流道斷面設(shè)計成圓形結(jié)構(gòu)，需要帶有一定錐度。1、主流道尺寸參數(shù)設(shè)定及澆口設(shè)計（1）主流道的小端直徑：D=注射機(jī)噴嘴直徑+（0.5~1）=3+（0.5~1），本文設(shè)計根據(jù)實(shí)際情況取D=3.5mm主流道的球面半徑：SR=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1~2）=15+（1~2），本文設(shè)計根據(jù)實(shí)際情況取SR=16mm。球面的配合高度：，取h=3mm。主流道的長度：取L=85.5mm。主流道大端直徑：（半錐角），。澆口套總長：2、澆口套的設(shè)計注射模具主流道小端入口處會和注射機(jī)噴嘴位置反復(fù)的接觸摩擦，是一個易損件，磨損之后需要定期更換，一般把它設(shè)計成澆口套，選用T8A材料以及T10A材料等工具鋼材料加工制造該部件，對其進(jìn)行熱處理加工，使得其硬度達(dá)到50HRC~55HRC，如下圖3-1所示的是本文設(shè)計注射模具主流道襯套結(jié)構(gòu)圖。圖3-4主流道襯套結(jié)構(gòu)圖3、定位圈的設(shè)計與固定由于本文設(shè)計制造注射模具的主流道結(jié)構(gòu)相對較長，以分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計定位圈部件和襯套部件，注射機(jī)定位孔結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)是，定位圈部件的尺寸參數(shù)是。如下圖3-2所示的是本文設(shè)計注射模具定位圈部件結(jié)構(gòu)尺寸示意圖。圖3-5定位圈3.4.2分流道的設(shè)計與優(yōu)化1.分流道截面尺寸。在生產(chǎn)實(shí)際中，一般通過下式設(shè)計計算分流道截面尺寸大小： 式中 ：B―梯形結(jié)構(gòu)大底邊寬度尺寸大小（mm）m―塑件產(chǎn)品的重量大小（g）L―分流道結(jié)構(gòu)長度尺寸大小（mm） H―梯形結(jié)構(gòu)高度尺寸大小（mm）本文設(shè)計奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品的質(zhì)量大小是43.2g，設(shè)定分流道結(jié)構(gòu)的長度尺寸大小是50mm，本文設(shè)計注射模具有4個型腔，則有： ，基于設(shè)計所得參數(shù)將其圓整處理得B=6mm；=4.14mm，基于設(shè)計所得參數(shù)將其圓整處理得H=4mm；根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們可以選擇截面直徑為8mm，H=6mm。設(shè)定梯形結(jié)構(gòu)小底邊寬度尺寸大小是6mm，如下圖5-3所示的是本文設(shè)計注射模具分流道截面圖：圖3-6注射模具分流道截面圖2.注射模具分流道長度尺寸需要盡量短，盡量要避免出現(xiàn)彎折情況，本文設(shè)計注射模具設(shè)定分流道總長為100mm。本文設(shè)計注射模具流道以平衡式的布置形式進(jìn)行布置,如下圖3-3所示的是本文設(shè)計注射模具分流道截面結(jié)構(gòu)示意圖。3.4.3澆口的設(shè)計優(yōu)化本文設(shè)計注射模具選擇側(cè)面進(jìn)膠方式，如下圖3-3所示的是本文設(shè)計注射模具澆口結(jié)構(gòu)示意圖，熔體狀態(tài)塑料材料能夠直接流入注射模具的型腔內(nèi)容，造成的壓力損失相對較小，進(jìn)料速度相對較快，注射成型加工過程相對較為容易。能夠較好的傳遞壓力，同時還能夠起到較好的保壓補(bǔ)縮作用。圖3-7側(cè)澆口簡圖3.5成型零件工作尺寸的設(shè)計和計算在注塑成型加工生產(chǎn)中，對成型塑件產(chǎn)品起到?jīng)Q定性作用的零部件是注塑模具的成型零件，凹模部件，型芯部件，成型桿部件以及鑲塊部件等均是常見模具成型零件。由于模具成型零件會和塑料材料直接接觸，故成型零件必須具有足夠高的強(qiáng)度和精度，同時還需要足夠耐磨。在設(shè)計制造注塑模具各個成型零件的時候，需要基于成型加工所用塑料材料的基本性能以及塑件產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)合理設(shè)定注塑模具的型腔部分，并根據(jù)實(shí)際需求采用合理的方式加工處理各成型零件。設(shè)計完成以后，需要校核注塑模具各個成型零件的強(qiáng)度，確保他們能夠滿足模具的正常使用。本次注塑成型加工生產(chǎn)奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品選用PP塑料材料，該種塑料材料的成型收縮率區(qū)間是0.4%至0.7%，計算可得PP塑料材料的平均收縮率大小是s=0.55%，基于SJ1372-78標(biāo)準(zhǔn)，本文設(shè)計成型加工生產(chǎn)的奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品的尺寸公差選定為5級精度等級。3.5.1型芯與型腔型芯（見圖3-4）圖3-8型芯結(jié)構(gòu)簡圖（1）采用螺釘連接固定相關(guān)組件，利用模珂和動模將其下底面壓緊。（2）根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》確定奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品的尺寸公差。式中：L——塑件產(chǎn)品最大外形尺寸mm；K——塑件產(chǎn)品的平均收縮率大小，本文設(shè)計奶茶杯蓋產(chǎn)品取0.005；——塑件產(chǎn)品尺寸公差大小mm；——注射模具的制造公差大小,一般為塑件產(chǎn)品尺寸公差的1/3-1/4；H——塑件產(chǎn)品最大高度尺寸mm。型腔（如下圖3-5所示的是本文設(shè)計制造注射模具型腔結(jié)構(gòu)圖）圖3-9型腔結(jié)構(gòu)簡圖（1）模仁為鑲?cè)胧剑贸令^螺釘零件連接固定在注射模具的動模板部件上。（2）尺寸計算。根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》確定奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品的尺寸公差。式中：L——塑件產(chǎn)品最大外形尺寸mm；K——塑件產(chǎn)品的平均收縮率大小，本文設(shè)計奶茶杯蓋產(chǎn)品取0.005；——塑件產(chǎn)品尺寸公差大小mm；——注射模具的制造公差大小,一般為塑件產(chǎn)品尺寸公差的1/3-1/4；H——塑件產(chǎn)品最大高度尺寸mm。3.5.2型腔零件剛度和強(qiáng)度校核由于塑件成型部分采用模仁，再從模板上開框把模仁鑲?cè)耄寐萁z吃緊，安裝距離尺寸滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，故本文設(shè)計注射模具型腔零件在注射成型加工生產(chǎn)過程中完全能夠滿足強(qiáng)度要求以及剛度要求。3.6模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用基于前文計算所得各項(xiàng)參數(shù)，本文設(shè)計選用CI-2735-A60-B70-C80型工字標(biāo)準(zhǔn)模架。1、定模座板，其主要尺寸參數(shù)是320mmx350mm，厚度尺寸25mm；2、定模板，其主要尺寸參數(shù)是270mmx350mm，厚度尺寸60mm；3、動模座板，其主要尺寸參數(shù)是320mmx350mm，厚度尺寸25mm；4、動模板，其主要尺寸參數(shù)是250mmx350mm，厚度尺寸70mm；5、推桿，其主要尺寸參數(shù)是160mmx350mm，厚度15mm；6、推桿固定板，其主要尺寸參數(shù)是160mmx350mm，厚度尺寸20mm；如下圖3-6所示的是本文設(shè)計注射模具所用CI-2735-A60-B70-C80型工字標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)構(gòu)圖：圖3-10模架結(jié)構(gòu)簡圖3.7合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)基于設(shè)計參數(shù)選定模架規(guī)格即可，模架已形成系列化的標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)品。3.7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計1.在注塑模具中需要根據(jù)裝配標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)計安裝各個導(dǎo)向零件，只有這樣才能確保模具開合模過程具有足夠高的精度。2.本文設(shè)計制造注塑模具根據(jù)實(shí)際需求安轉(zhuǎn)4根導(dǎo)柱部件，對稱布置安裝。3.在模具支承板部件和模套部件上安裝導(dǎo)柱部件，在模具定模固定板部件上設(shè)計安裝導(dǎo)套部件。4.導(dǎo)柱部件與導(dǎo)套部件在注塑模具分型面位置需要根據(jù)實(shí)際情況開設(shè)承屑槽結(jié)構(gòu)導(dǎo)柱部件孔口位置需要倒角處理。5.注塑模具在合模的過程中，首先要讓導(dǎo)向零部件先接觸，以免損壞模具的各個零件。6.以合并加工方式加工制造注塑模具的動定模板部件，能夠使得相關(guān)部件的同軸度達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。3.7.2導(dǎo)柱設(shè)計1.本文設(shè)計注塑模具根據(jù)實(shí)際使用需求選用帶頭導(dǎo)柱部件，同時需要根據(jù)需求開設(shè)油槽結(jié)構(gòu)，如下圖所示的是本文設(shè)計注塑模具導(dǎo)柱部件結(jié)構(gòu)示意圖。2.導(dǎo)柱部件長度尺寸需要比凸模部件端面位置高6至8mm。3.為了導(dǎo)柱部件能夠順利配合，一般需要把導(dǎo)柱部件端部位置加工制造成圓錐形結(jié)構(gòu)，以此作為導(dǎo)柱部件的先導(dǎo)部分。4.一般基于注塑模具的尺寸參數(shù)設(shè)定導(dǎo)柱部件的直徑尺寸大小，導(dǎo)柱部件必須具有較高的抗彎強(qiáng)度，確保其在合模過程中不會發(fā)生彎折。5.導(dǎo)柱部件工作位置的表面粗糙度需要控制在0.2um以內(nèi)。6.導(dǎo)柱部件的表面需要足夠耐磨，需要足夠堅硬，內(nèi)芯位置要堅韌不易被折斷。在生產(chǎn)實(shí)際中，注塑模具導(dǎo)柱部件一般選用低碳鋼材料加工制造獲得，然后對其進(jìn)行熱處理加工，使得導(dǎo)柱部件d硬度能夠達(dá)到50HRC。圖3-11導(dǎo)柱與導(dǎo)套3.7.3導(dǎo)套設(shè)計1、本文設(shè)計注塑模具根據(jù)實(shí)際使用需求選用帶頭導(dǎo)套部件，如圖3-7所示的是本文設(shè)計注塑模具導(dǎo)柱部件結(jié)構(gòu)示意圖示。2、導(dǎo)套部件端面位置需要倒圓角處理，導(dǎo)柱孔需要設(shè)計成通孔，利于排氣。3、導(dǎo)套孔滑動部分表面粗糙度需要達(dá)到0.4um。4、本文設(shè)計選用T8A材料加工制造導(dǎo)套部件。3.8脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計推出成型加工所得塑件的機(jī)構(gòu)便是注射模具的推出機(jī)構(gòu)，是注射模具中非常重要的一個機(jī)構(gòu)。3.8.1脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則設(shè)計注射模具推出機(jī)構(gòu)需要遵循的基本原則如下所示。1、推出機(jī)構(gòu)需要設(shè)計在注射模具動模一側(cè)。2、推出機(jī)構(gòu)需要確保在不損壞塑件產(chǎn)品的情況下推出塑件產(chǎn)品。3、推出機(jī)構(gòu)需要盡量簡單，作業(yè)過程的相關(guān)動作要盡量安全可靠。4、注射模具要能夠準(zhǔn)確復(fù)位合模。3.8.2塑件的推出機(jī)構(gòu)本文設(shè)計利用推桿推出塑件產(chǎn)品，以圓形結(jié)構(gòu)設(shè)計推桿部件。如下圖所示的是本文設(shè)計制造注射模具所用推桿部件結(jié)構(gòu)示意圖。圖3-12推桿位置圖2.需要把注塑模具推桿部件設(shè)計安裝在最大脫模阻力位置。3.需要根據(jù)實(shí)際情況均勻布置安裝注塑模具的推桿部件。4.需要在塑件產(chǎn)品強(qiáng)度和剛度均相對較大位置設(shè)計安裝推桿部件。5.以H8/f8間隙配合安裝推桿部件，將其安裝在注塑模具的模板部件上。6.模具在安裝好推桿部件后，推桿部件的端面位置需要根據(jù)型腔面保持平齊，或是需要比型腔面高0.05至0.10mm。7.推桿部件和推桿固定板部件間需要保留0.5mm的單邊間隙。8.在生產(chǎn)實(shí)際中，一般選用碳素工具鋼材料加工制造推桿部件，對其進(jìn)行熱處理加工，使得推桿部件的硬度能夠達(dá)到50HRC，需要將其工作位置表面粗糙度控制在0.8um以內(nèi)。3.9側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計在注塑成型加工生產(chǎn)中，若是塑件產(chǎn)品不能被推桿部件等推出機(jī)構(gòu)直接推出模具，則需要根據(jù)塑件產(chǎn)品的實(shí)際情況設(shè)計能夠讓塑件產(chǎn)品側(cè)向運(yùn)動的活動型芯部件，從而使得塑件產(chǎn)品順利完成脫模。3.9.1抽拔力的計算若是塑件產(chǎn)品側(cè)壁位置存在卡扣結(jié)構(gòu)，凸起結(jié)構(gòu)或是小空結(jié)構(gòu)，塑件產(chǎn)品則很難按著脫模方向順利完成脫模，此時就需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計抽芯機(jī)構(gòu)，使得塑件產(chǎn)品能夠以特定角度完成脫模。一般通過下式設(shè)計技術(shù)抽拔力F:F=式中；大小通過下式設(shè)計計算受彎曲力大小：式中3.9.2抽芯距的計算注射模具抽芯距尺寸等于側(cè)孔深度尺寸+安全距離尺寸（2mm-3mm）。通過如下計算公式進(jìn)行設(shè)計計算：式中=5mm圖3-13滑塊抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計3.10冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計1、冷卻介質(zhì)水的采購成本結(jié)構(gòu)較低，易于獲取，冷卻效果好，故本文設(shè)計用水冷卻注射模具，需要在注射模具型腔內(nèi)部或周圍開設(shè)用于模具冷卻的冷卻水道。2、冷卻系統(tǒng)的簡略計算計算過程中忽略熱阻和熱量損失情況。（1）求塑料固化時每分鐘釋放的熱量已知PP塑料材料單位質(zhì)量放出的熱量大小是，則有式中W—單位時間內(nèi)注入注射模具型腔內(nèi)部塑料材料的質(zhì)量（kj/min）。（2）冷卻水的體積流量式中——水密度大小，;——冷卻水出口溫度，25；——冷卻水進(jìn)口溫度，20；C——冷卻水的比熱容大小，4.187；（3）冷卻管道的直徑為了確保注射模具中冷卻水在注射模具內(nèi)部能夠保持湍流狀態(tài)，綜合各項(xiàng)相關(guān)因素，設(shè)定注射模具冷卻水管的直徑尺寸大小是d=6mm。（4）冷卻水在管道內(nèi)的流速(5)冷卻水管道水孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)取f=1.372，水溫25，計算可得(6)冷卻管道的總傳熱面積(7)模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔數(shù)（孔）式中l(wèi)—模具長度，為150mm.4.8.3冷卻裝置布置方案的確定本文設(shè)計在注射模具上下模仁上各開設(shè)兩條水道，確保奶茶杯蓋塑件產(chǎn)品能夠均勻冷卻，如下圖所示的是用于注射成型加工生產(chǎn)奶茶杯蓋塑料產(chǎn)品注射模具的冷卻水路布局示意圖。圖3-14冷卻水路示意圖3.11模具材料例表表3-7本文設(shè)計注射模具選材及熱處理表零件名稱材料牌號熱處理硬度說明模仁718H預(yù)硬化36HRC-38HRC保證加工后獲得較高的形狀和尺寸精度，易于拋光圓柱型芯Cr12MoV淬火58HRC-62HRC淬透性好，熱處理變形小、耐磨性好斜導(dǎo)柱T7A淬火52HRC-55HRC動模型芯718H淬火42HRC-54HRC保證加工后獲得較高的形狀和尺寸精度，沿脫模方向拋光動定模座板45調(diào)質(zhì)230HB-270HB墊塊Q235調(diào)質(zhì)230HB-270HB支撐柱S50C調(diào)質(zhì)225HB-240HB推桿固定板45調(diào)質(zhì)230HB-270HB主流道襯套T10A淬火50HRC-55HRC導(dǎo)柱導(dǎo)套T10A淬火54HRC-58HRC定位圈45調(diào)質(zhì)230HB-270HB復(fù)位桿45淬火43HRC-48HRC3.12型腔數(shù)量的校核3.12.1由注射機(jī)料筒塑化速率校核型腔數(shù)量本文設(shè)計注射成型加工生產(chǎn)區(qū)t=40s,合理。式中K——注射機(jī)設(shè)定最大注射量對應(yīng)利用系數(shù)，針對非結(jié)晶型的塑料材料，取0.8；M——注射機(jī)設(shè)備額定塑化量大小，取7.5g/s；T——成型周期，根據(jù)實(shí)際情況和相關(guān)設(shè)計參數(shù)取40s;m1——單個塑件產(chǎn)品的質(zhì)量大小，本文設(shè)計奶茶杯蓋塑料產(chǎn)品取42.51g;m2——澆注系統(tǒng)質(zhì)量大小，取1.37g;3.12.2按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量（3.2）校核計算可得，本文設(shè)計選用注射機(jī)設(shè)備滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。式中——注射機(jī)設(shè)備允許的最大注射量大小，本文設(shè)計選用的注射機(jī)設(shè)備取1261g。3.12.3按注射機(jī)的額定鎖模力校核型腔數(shù)量鎖模力受到塑件和澆注系統(tǒng)投影面積有的直接影響，故需要測量得到相應(yīng)的投影面積大小。塑件產(chǎn)品和流道凝料在注射模具分型面上的投影面積大小：式中：；。計算可得本文設(shè)計注射模具所需的鎖模力大小：式中：。3.13注射機(jī)工藝參數(shù)的校核3.13.1注射量的校核注射量以容積表示最大注射容積：