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外文翻譯
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
學 生 姓 名 段 修 濤
班 級 BD機制042
學 號 0420110206
指 導 教 師 劉 道 標
外文資料名稱：Resin infusion between double
flexible tooling: prototype
development
外文資料出處： DepartmentofIndustrialEngineering,
Florida A and M University-Florida
State University College of
Engineering
附 件： 1.外文資料翻譯譯文
2.外文原文
指導教師評語：
簽名：
年 月 日
1
樹脂注入之間的雙靈活模具:原型發(fā)展
J.R. Thagard, O.I. Okoli*, Z. Liang, H.-P. Wang, C. Zhang
段修濤譯
摘要: 樹脂輸入液的雙重柔性安裝(RIDFT)技術(shù)是一種新型的科研技術(shù), 其中包括潤濕、真空樹脂灌注成型。前者所注入的樹脂是二維流量,避開了樹脂在其他立體復合體中的流動出現(xiàn)的不成熟現(xiàn)象。采用單面模具塑造,所提供的成本效益比樹脂模塑要高。 對正在進行樣機的開發(fā)RIDFT進程取得了積極成果。復合材料表面質(zhì)量好、微觀結(jié)構(gòu)特征、 力學性能與成本相比節(jié)約了24%。本文介紹RIDFT的過程,概述其優(yōu)點,提出了其挑戰(zhàn)性,為了找出潛在效益產(chǎn)業(yè)。目前正在進行的工作有:制造產(chǎn)物的提煉，建造一座大型原型機以全面反映其用于制造大型復合材料部件和紫外光固化技術(shù),以減少大量的制造周期時間。
關(guān)鍵詞:成形; 輸液。
1. 引言
運輸部門為有著能夠減少重量， 耐蝕性及功能集成的優(yōu)點的高分子復合材料提供有意義的增長機會。然而,現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝限制了復合材料在大規(guī)模生產(chǎn)部門的利用。由于本身較長的循環(huán)周期和有害揮發(fā)性有機物(VOCs)的排放，當前許多過程并不容易融入到大規(guī)模生產(chǎn)當中。不過,液態(tài)復合型 (lcm)技術(shù)是有前途的科技。 例如樹脂傳遞模塑(RTM)、樹脂傳遞模塑彈性(FRTM)、輸液的柔性模具樹脂(RIFT)。 這些成型技術(shù),也有著的能夠使VOCS的排放量減少90%的優(yōu)點。
成本是在復合生產(chǎn)過程的發(fā)展中首先需要考慮的事項。海洋產(chǎn)業(yè)廠商已經(jīng)致力于這有效的和便宜的公開的成型技術(shù),盡管美國環(huán)境保護局(環(huán)保局)法規(guī)。在雙重柔性模具(RIDFT)技術(shù)之間樹脂輸液的發(fā)展進一步促進了注入樹脂技術(shù)的發(fā)展，降低了關(guān)閉塑造方法的較高成本。
2. 液體復合成型工序
2.1 樹脂傳遞模塑(RTM注射)
傳統(tǒng)上, 樹脂傳遞模塑工藝已被用來制造復合材料零件。RTM工藝過程提供了許多優(yōu)勢，超過其它制造纖維增強熱固性高分子復合材料。 這些優(yōu)勢包括:包括改善元件厚度公差、表面光潔度好、并減少排放量揮發(fā)物。其中一個關(guān)鍵問題關(guān)于RTM工藝過程的成功是正確認識和預測樹脂流動在模子填充期間。考慮這方面工作已經(jīng)被使用了好多這塊領(lǐng)域，一些模型和模擬工具可以利用。
盡管如此,有著復雜幾何形狀和滲透性變化的零件做出的樹脂流量分析目前仍然存在困難。但是預先的準備和工裝成本可以禁止大都超過數(shù)公尺尺寸的部分、尤其對一次性或小生產(chǎn)經(jīng)營與手動停止過程相比。圖1顯示了RTM的一個示意性的過程。lcm過程的進一步發(fā)展已針對復雜和相關(guān)聯(lián)的成本費用。其中一些的被討論在下列部分。圖
2.2在柔韌性加工下樹脂灌輸(RIFT)
在柔韌性加工下樹脂灌輸(RIFT)是一種較新的工藝,在八十年代引進。 RIFT的一版追溯到50年代,當它被用來制造漁船船體。圖2展示了RIFT過程被ciba和geigy發(fā)展。20世紀80年代, 橡皮工具袋的使用作為柔性的工具被調(diào)查并且很多專利被申請。 在90年代有過被重新發(fā)現(xiàn),并且還發(fā)現(xiàn)特別是在船運和汽車的產(chǎn)業(yè)。 RIFT是一種被用于增強碳纖維強化海洋結(jié)構(gòu)
在RIFT過程,纖維是第一個被替用在柔弱的放在典型涂了脫模劑的模子。接著,一個靈活的加工層被替用在纖維和未知的邊緣被真空緊閉。然后纖維被真空地注入在模子和靈活的加工層之間放置在真空密封緊圍繞優(yōu)勢，從而形成了該部分的形狀。
RIFT保有RTM的許多環(huán)境優(yōu)勢,但加工成本低廉得多、從此一半傳統(tǒng)的僵化封閉模具被一個包所替代。目前模具要適應到RIFT過程或許是可行的。 在大規(guī)模生產(chǎn)中這變得非常重要, 有著節(jié)省數(shù)百萬美圓的加工和制造費用的潛能 。
和rtm過程相比，RIFT有一些優(yōu)點。 RIFT提供有限直接控制的厚度或纖維含量最后的碾壓在RIFT過程。 這些參數(shù)取決于在壓力作用下加固的壓縮和緩和，而套袋薄饃揣息和其他輔助材料的相互關(guān)系。
干纖維集合的壓縮研究受諸多研究的影響。 皮爾斯和薩默斯注意到一個干的粗成品的反應是動態(tài)的。 時間依靠壓縮和松弛被觀察，反復被裝卸加固達到高的一個給定的壓力壓緊。 在RIFT中加固的壓縮進一步被流動樹脂的到來所復合。這為纖維和可能影響在真空膠膜袋下碾壓的變形提供潤滑。此外,有效壓力作用在加固上的不是持續(xù)的在整個過程中。 桑德等。調(diào)查了不同面料的可壓縮性(平紋、斜紋、緞、 非卷曲)并且確認壓縮型面料的可壓縮性取決于它的種類。 斜紋編織織物在干和濕的情況下最難壓縮。
樹脂在一給定的點到來之前，干膠膜受大氣壓的影響。 當樹脂流過這點時,樹脂里面的壓力就上升、 這樣新的壓縮在加固上就減少了。 主要的是流動引誘的缺點有著在部分幾何學的復合上增長的可能性。一個理論和和現(xiàn)實的理解對于這些機制是被需求為了評定是否模型碾壓能一貫性地，可再生的和可預言的纖維含量和質(zhì)量被制造。 在這過程中膠膜及配套材料之間的相互作用必須被量化。
Summerscales表明RIFT過程降低工人接觸液態(tài)樹脂當增長組成的機械特性和纖維含量通過減少空隙度與手動停止相比。 此外,RIFT提供與當前被應用的加工（RTM或者模壓）相比能夠降低加工成本的費用的潛能。
2.3柔性樹脂傳遞模塑(FRTM)
RIFT的一個類似的過程是FRTM。 FRTM是一個創(chuàng)新的復合制造過程,基于詳細的成本分析上發(fā)展, 被確定為成本效益設(shè)計。FRTM是一個混合過程,它結(jié)合了技術(shù)特性和各自有利的橫隔膜形成及rtm的經(jīng)濟效益。分開的數(shù)張干燥纖維和固體樹脂被擺放在橡膠隔板、加熱之間使樹脂液化。纖維和樹脂然后被畫一個真空在橫隔膜及形成的通過畫橫隔膜集合通過困難加工所壓榨。圖3所示顯示了FRTM進程的示意性。 FRTM過程被優(yōu)化為了生產(chǎn)出高質(zhì)量低的零件厚度變化，低無用的量和高纖維數(shù)量。
最后,FRTM過程的經(jīng)濟效益通過小型生產(chǎn)經(jīng)營被驗證。FRTM被設(shè)計和發(fā)展,以便慮及相比傳統(tǒng)的方法例如rtm更便宜和更快的部分被制造。對于新的成本效益的需求意味著生產(chǎn)通常是一個起點對于一種新的過程的發(fā)展例如FRTM來自古典的rtm過程。 通過FRTM的真空成型和許多其它當前可利用的過程（例如RIFT被顯示在表1里）的比較。
在概念上,FRTM是一種混合的過程,結(jié)合了rtm和橫隔膜成型有利的特性。像rtm，F(xiàn)RTM使用最低的成本構(gòu)成未加工的材料可能是(干纖維和樹脂)，但是排除了勞動強度典型的和三維空間含纖維的預制品被用在了rtm。在FRTM,面料被形成在一步雙膜片成形過程中。 這降低勞動強度,減少周轉(zhuǎn)時間。 FRTM也可以減少加工成本典型地與rtm聯(lián)系在一起,因為沒有重的匹配加工被需要。
FRTM過程的第二優(yōu)勢是從出現(xiàn), 橫隔膜系統(tǒng)，本質(zhì)上，可變形的、并提供低成本重構(gòu)裝置加工邊緣出現(xiàn)的。 通過多種多樣成型方法的使用，如真空成型、匹配模具沖壓成型，它可能減少加工費用與專注的匹配加工在窗同的rtm過程想聯(lián)系。降低加工成本可以來自較輕,片面工具 或通過一個柔性的經(jīng)濟優(yōu)勢,重組成型機制。 FRTM也減輕或消除工具的清理,這是典型的勞動密集型。
FRTM過程的第三個優(yōu)勢是注入過程重復性，這使得更快、更容易被控制。 這一結(jié)果來自引導樹脂注入沿著厚的方向的部分，這是和其他兩個平面方向相比較短的。 此外,平面注入口和通風孔在最后的幾何部分不受約束。傳統(tǒng)的昂貴的實驗有必要最優(yōu)化處理可變的和重新設(shè)計的加工以便完成任務, 而新零件的開發(fā)時間大大減少,因為缺乏新的學習。 假定樹脂開始時在一個非常接近最后的位置,這過程與橫向的方法相比典型地于rtm相關(guān)聯(lián)。
表1顯示FRTM過程的缺點。 在許多幾何構(gòu)件形成的過程中存在很多缺陷。 所切削的底部不能產(chǎn)生真空形成機制原理。在FRTM過程中控制厚度變化和可完成的構(gòu)造體積受到了是潛在的限制?？刂坪穸茸兓欠忾]的循環(huán)過程,和徹底的明智的選擇樹脂 ，其性能最適合FRTM獨特的工藝要求。 構(gòu)造體積是在加工處理的時候接近涉及熱氣壓成型施加結(jié)構(gòu),因此, 他是依靠所成型的方法來決定的。
2.4 真空袋模具成型(VBM)和混合樹脂注入模具成型(SCRIMP)
VBM技術(shù)是一個封閉的模具技術(shù)和經(jīng)濟實惠的開模過程。 SCRIMP是VBM流行的詮釋。 在這個過程中,一個組成凹槽或者通溝的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),被用作分散樹脂和減少流量阻力及延遲時間。樹脂在真空壓力下首先填滿凹槽或者溝通道， 然后樹脂注入纖維組織,在VBM,單方面的硬性塑一個袋裝物被用來形成模具型腔。
VBM過程可分為五個步驟。 首先,在預成型模具表面清洗、 然后用釋放劑、模具膠在在表面噴涂。 接下來,在加入填充劑的時候，把纖維墊弄干按入模型表面，用一個柔軟的袋子掩蔽好，第三步，真空腔的模具和樹脂的纖維墊被注入到真空力。 后腔充滿樹脂開始固化樹脂和復合固化成部分,稱為樹脂固化步驟。 最后,從模具中取出固化復合物，以及下一個循環(huán)開始。
2.5樹脂注入雙重易曲模具(RIDFT)
RIDFT想要聯(lián)合其它LCM技術(shù)解決問題。 這些問題包括可完成的纖維量達體積部分厚度的堅硬性,制造周期時間和工藝的復雜性。 雖然目前并非所有問題都已經(jīng)解決, 據(jù)這項研究的表明使用RIDFT的LCM技術(shù)克服缺點和局限性等。 圖4顯示了該RIDFT進程。
與FRTM過程不同的是,RIDFT過程不使用干燥的樹脂片，但是通常使用低粘度室溫消除熱固樹脂。在室溫下，熱固性樹脂能允許部分的消除在分鐘內(nèi)完全被注入的固化劑含量，既允許部分地消除被移動的部分，此外，低粘度樹脂可以進一步提高高纖維的潤滑性，以此方式提高表面的變化過程。
RIDFT過程的有利條件是以往的RTM經(jīng)驗，即以流出的兩寸樹脂消除錯綜復雜的三寸樹脂。RIDFT的另一個有利條件是：與RTM比較時，它的花費教少，縮短了生產(chǎn)時間，結(jié)合了UV的消除技術(shù)，并且達到了潛在的高纖維的容量，固有的限定了零件的幾何形狀成為“成型模具”。
與RIFT相比，RIDFT的一個有利條件是在使用過程中的一個第二柔韌的工具，即減少了清潔和制造的預備工作，關(guān)于RIDFT，樹脂不接觸模塊表面，并且在每個循環(huán)周期之前消除需要的準備模塊，另一方面，減少生產(chǎn)步驟，從連續(xù)使用的RTM過程來看也不提供工具磨損經(jīng)驗。
在RIDFT過程中，多孔的鋁模塊工藝技術(shù)（應用技術(shù)）能夠被利用。在國際上模塊鋼建造的多孔模塊用于RIDFT，如圖5所示，瑞士制造，PORTEC,介紹了一個商業(yè)名為METAPOR的獨特專利材料。這個由鋁顆粒組成的商業(yè)的可利用產(chǎn)品被還氧化物的樹脂包裹,并且在高壓力下被壓縮。材料的結(jié)合和制造過程導致了出現(xiàn)澆注塊和探索了固化金屬,當微觀孔和具有滲透性的空氣被完成。
METAPOR技術(shù)允許RIDFT技術(shù)去克服他潛在的問題。真空成型驅(qū)動RIDFT進步的關(guān)鍵組成部分的過程形狀。 微孔隙模具在模具內(nèi)部所有范圍內(nèi)的真空被破壞，其意思就是允許斷裂不必要的增加，同樣空隙的問題將不在發(fā)生。
圖片6顯示了在使用非多孔模具時真空層無法形成柔性進入V形槽。 一旦撤離真空非結(jié)晶和多孔硅板之間時,所形成不會發(fā)生改變。然而，由于與多空模具表面的的空隙是為了排出在模具表面所有范圍的空氣和因硅樹脂成片狀而進入V形槽。 由于成形壓力低、在樹脂和模具表面 之間缺乏接觸，RIDFT模具成本大大低于其他液態(tài)成型過程。
3. 結(jié)論
建造該樣機是基于RIDFT要進一步推進樹脂注入技術(shù)。 作為變化過程中的空隙,RIDFT提供更多的優(yōu)勢,同時保持了有助于加工的空隙。由于附加的底座靈活的模具表面上清理和再生產(chǎn)準備工作已經(jīng)被還原。 隨著RIDFT進程， 樹脂與模具表面接觸，在每個周期之前并沒有發(fā)生和剔除準備好的模具。 除了制造業(yè)逐步減少,他并沒有以刀具磨損而被連續(xù)使用。
在確定RIDFT有效的費用期間，在RIDFT和SCRIMP進行了比較。 初步結(jié)果顯示, RIDFT進程的費用節(jié)省約24%。
RIDFT不斷的發(fā)展過程證實RIDFT制造大型復合組件和減少生產(chǎn)周期時間的能力。
目 錄
摘要 2
1前 言 3
2塑件的工藝分析 3
2.1塑件原材料分析 3
2.2塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析 4
2.3塑件的體積與重量 5
2.4塑件注塑工藝參數(shù)的確定 5
3擬定成型方案 6
3.1分型面的選擇 6
3.2確定型腔布置 7
3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計 8
3.3.1主流道的設(shè)計 8
3.3.2澆口設(shè)計 8
4.模具成型零件的設(shè)計與計算 9
4.1凸模、凹模、型芯設(shè)計與計算 9
4.2型腔側(cè)壁厚度和底板的計算 10
5.脫模機構(gòu)的設(shè)計與計算 12
5.1脫模機構(gòu)的設(shè)計原則 12
5.2脫模力的計算 12
6.合模導向機構(gòu)設(shè)計 13
7.注塑機的選定與相關(guān)參數(shù)的校核 14
7.1注塑機初步的選定 14
7.2注塑機相關(guān)參數(shù)的校核 14
8.設(shè)計小結(jié) 15
參考文獻 15
塑料飯盒注塑模設(shè)計
學 生：
指導老師：
摘要：本課題主要是針對塑料飯盒的注塑模具設(shè)計,該塑料飯盒材料為無毒PP材料，是日常生活中常見的一種塑件產(chǎn)品。通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設(shè)計出一副注塑模。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細的設(shè)計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設(shè)計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設(shè)計的主要任務是飯盒注塑模具的設(shè)計，也就是設(shè)計一副注塑模具來生產(chǎn)塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對塑件的具體結(jié)構(gòu)，該模具是點澆口的雙分型面注射模具。
關(guān)鍵詞:注塑模，塑料飯盒
Potted molded plastic lunch box's mold design
Student:
Tutor:
Abstract: This topic mainly aims at potted molded plastic lunch box's mold design, this plastic lunch box material for the non-toxic PP material, is in the daily life the common one kind models a product. Through to models to carry on the craft the analysis and the comparison, designs a note mold finally. This topic from the product mix technology capability, the concrete mold structure embarks, to mold's gating system, the mold formation part's structure, goes against the system, the cooling system, injection molding machine's choice and the related parameter examination, has the detailed design, simultaneously and simple establishment mold's processing craft. Through the entire design process indicated that this mold can achieve this to model the processing craft which an institute requests. According to the topic design's primary mission is the lunch box injection mold's design, is also designs an injection mold to produce models a product, realizes the automation to raise the output. In view of models a concrete structure, this mold is the runner duplex profile injection mold..
Key word: note mold , plastic lunch box
1 前 言
隨著中國當前的經(jīng)濟形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關(guān)于當前國家產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務。
? 近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。
? 本次課程設(shè)計的主要任務是塑料飯盒注塑模具的設(shè)計。也就是設(shè)計一副注塑模具來生產(chǎn)塑料盒塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對盒蓋的具體結(jié)構(gòu)，通過此次設(shè)計，使我對點澆口雙分型面模具的設(shè)計有了較深的認識。同時，在設(shè)計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準、期刊等，結(jié)合教材上的知識也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設(shè)計積累了一定的經(jīng)驗。
2 塑件的工藝分析
2.1 塑件原材料分析
本塑件及塑料飯盒為日常生活中所常見的塑料制品，主要用于盛裝食品。根據(jù)其使用的特殊性，綜合分析各種塑料的性能，聚丙烯（pp）為最佳材料。
聚丙烯密度低，無色，無味，無毒，透明度較聚乙烯高，透氣性低。此外，聚丙烯的屈服強度、彈性、硬度及抗拉、抗壓強度等都高于聚乙烯，其拉伸強度甚至高于聚苯乙烯和ABS。聚丙烯吸水率低，絕緣性能好，能耐弱酸、弱堿。聚丙烯在100oC以上的溫度下進行消毒滅菌，熔點為164～170oC，其最高使用溫度達150oC，最低使用溫度達-15oC。聚丙烯在氧、熱、光的作用下極易降解老化，所以必須加入防老化劑。定向拉伸后的聚丙烯可制作鉸鏈，抗彎曲疲勞強度特別高。聚丙烯成型加工時收縮率較大，易導致成型加工出來的制件出現(xiàn)變形、縮孔等缺陷。
2.2 塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析
（1）塑件結(jié)構(gòu)分析：如圖，圖1、圖2分別為塑件的3D俯視圖和仰視圖。塑件整體高度為74.5mm，厚度為3mm，盒體底部有一個截面半徑為1.5mm的半圓環(huán)的凸臺。飯盒的內(nèi)徑為150mm，外徑為156mm，盒口有厚度為3mm、寬4mm、半徑82mm的方形截面的圓環(huán)型凸邊。另外，盒口對分布有一對凸臺，長度為34mm，兩凸臺外緣距離為174mm。（具體尺寸見塑件三視圖）
（2）塑件尺寸精度分析：因塑件材料為PP,此塑件上有兩個尺寸有精度要求，分別是和，均為MT3級塑料精度，屬于中等精度等級，在模具設(shè)計和制造過程中要嚴格保證這些尺寸的精度要求。其余尺寸均無精度要求為自由尺寸，可按MT5級精度查取公差值。
（3）塑件表面質(zhì)量分析：飯盒表面精度要求不高，采用點澆口流道的雙分型面型腔注射模可以保證其表面精度。
圖1 塑件俯視圖
圖2 塑件仰視圖
2.3 塑件的體積與重量
塑件主要尺寸及結(jié)構(gòu)由見圖3，近似計算的塑件體積，查手冊聚丙烯密度，故塑件質(zhì)量。
圖 3 產(chǎn)品設(shè)計圖
2.4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定
根據(jù)情況，PP的成型工藝參數(shù)可作如下選擇，在試模時可根據(jù)實際情況作適當?shù)恼{(diào)整。注射溫度包括料筒溫度和噴嘴溫度。
料筒溫度：前段溫度為
中斷溫度為
后段溫度為
噴 嘴：噴嘴選用直通式，噴嘴溫度為
注射壓力：選用
注射時間：選用
保壓時間：選用
保壓壓力：選用
冷卻時間：選用
成型周期：
3 擬定成型方案
3.1 分型面的選擇
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(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)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：
（1）保證塑料制品能夠脫模
這是一個首要原則，因為我們設(shè)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(jù)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。
（2）使型腔深度最淺
模具型腔深度的大小對模具結(jié)構(gòu)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(chǎn)周期，同時增加生產(chǎn)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，如圖2。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。
（3）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(shè)在塑件光滑表面上，如圖3的分型面a位置，塑件割除毛邊后，在塑件光滑表面留下痕跡；圖3的分型面b處于截面變化的位置上，雖然割除毛邊后仍有痕跡，但看起來不明顯，故應選擇后者.
（4）盡量避免側(cè)向抽芯
塑料注射模具，應盡可能避免采用側(cè)向抽芯，因為側(cè)向抽芯模具結(jié)構(gòu)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.
（5）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(nèi)。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(xiàn)象。
（6）使側(cè)向抽芯盡量短
抽芯越短，斜抽移動的距離越短，一方面能減少動、定模的厚度，減少塑件尺寸誤差；另一方面有利于脫模，保證塑件制品精度 。
（7）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(shè)在注射時熔融塑料最后到達的位置，而且不把型腔封閉
綜上所述，選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術(shù)要求，模具結(jié)構(gòu)簡單制造容易。當選定一個分型面方案后，可能會存在某些缺點，再針對存在的問題采取其他措施彌補，以選擇接近理想的分型面。對于本塑件，盒口凸邊的下緣面為最佳第一分型面。
3.2 確定型腔布置
確定型腔的方法有：根據(jù)鎖模力確定；根據(jù)最大注射量確定；根據(jù)塑件精度確定和經(jīng)濟性確定等。根據(jù)設(shè)計說明書的設(shè)計要求、塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點及尺寸精度要求，本制品采用一模一腔。
3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
3.3.1 主流道的設(shè)計
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。
主流道通常設(shè)計在澆口套中，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角為，流道表面粗糙度，小端直徑比注射機噴嘴直徑大?，F(xiàn)取錐角，小端直徑比噴嘴直徑大。澆口套一般采用碳素工具鋼材料制造，熱處理淬火硬度。由于小端的前面是球面，其深度為(現(xiàn)取為)，注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大。澆口套與模板間配合采用的過渡配合。
本塑件所用澆口套形式及其固定形式見圖4和圖5 。
圖4 澆口套形式 圖5 澆口套固定形式
3.3.2 澆口設(shè)計
澆口的形式眾多，通常都有邊緣澆口、扇形澆口、平縫澆口、圓環(huán)澆口、輪輻澆口、點澆口、潛伏式澆口、護耳澆口、直澆口等。模具設(shè)計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則：
(1）盡量縮短流動距離。
(2）澆口應開設(shè)在塑件壁厚最大處。
(3）必須盡量減少熔接痕。
(4）應有利于型腔中氣體排出。
(5）考慮分子定向影響。
(6）避免產(chǎn)生噴射和蠕動。
(7）澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。
(8）注意對外觀質(zhì)量的影響
根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式，聯(lián)系產(chǎn)品實際使用要求，本產(chǎn)品選用點澆口較為合適。具體形式見圖6。
圖6 澆口形式
由于采用點澆口，所以不設(shè)冷料井。
4 模具成型零件的設(shè)計與計算
成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異行零件的長和寬），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。任何塑件制件都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，則精度要求較高。在模具設(shè)計時，應根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的因素相當復雜，這些影響因素應作為確定成型零件工作尺寸的依據(jù)。
4.1凸模、凹模、型芯設(shè)計與計算
凸模亦稱型芯，是成型塑件內(nèi)表面的零件，成型其主體部分內(nèi)表面的零件稱為主型芯或凸模，而成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿，成型塑件塑件上內(nèi)螺紋的稱為螺紋型芯。凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件，其中成型塑件上外螺紋的稱螺紋型環(huán)。凹、凸模按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式。
本產(chǎn)品模具凹模、凹模的結(jié)構(gòu)均采用整體嵌入式，其形式如圖7、圖8所示。本設(shè)計中零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算，查表取PP的成型收縮率為0.02，模具制造公差取z=Δ/3。
考慮到實際的模具制造條件和工件的實際要求，成型零件是公差等級取級。
由圖1可知塑件只有兩處有精度要求：和，故只需計算型腔工作尺寸和型芯，其余尺寸均無精度要求，可按塑件尺寸近似取得。
圖8 凹模形式 圖9 凸模形式
根據(jù)塑件尺寸可得出以下尺寸：
;；
;；
4.2 型腔側(cè)壁厚度和底板的計算
該塑件模具型腔壁結(jié)構(gòu)為組合式圓形側(cè)壁，其結(jié)構(gòu)及受力情況如圖9所示。
（1）型腔壁厚計算
組合式圓形腔側(cè)壁可視為兩端開口、僅受均勻內(nèi)壓力的厚壁圓筒。當型腔受到熔體的高壓作用時，其內(nèi)半徑增大，在側(cè)壁與底板之間產(chǎn)生縱向間隙，間隙過大會導致溢料。
側(cè)壁和型腔底配合處間隙值為
式中——型腔單位面積熔體壓力，MPa；
——型腔材料泊松比，碳鋼取0.25；
——型腔材料拉伸彈性模量，鋼彈性模量?。?
——型腔外壁半徑；
——型腔內(nèi)壁半徑；
應使，則壁厚，由前面的計算與分析可知，型腔內(nèi)壁半徑，取，，，，經(jīng)計算整理并查表得：型腔壁厚，模套壁厚
（2）型腔底板厚度計算
式中為模具材料許用應力，碳鋼材料
圖9 型腔結(jié)構(gòu)及受力狀況
5 脫模機構(gòu)的設(shè)計與計算
5.1 脫模機構(gòu)的設(shè)計原則
（1）推出機構(gòu)應盡量設(shè)置在動模一側(cè) 由于推出機構(gòu)的動作是通過裝在注射機合模機構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動的，所以一般情況下，推出機構(gòu)設(shè)在動模一側(cè)。正因如此，在分型面設(shè)計時應盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側(cè)。
（2）保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設(shè)計時應仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置。推力點應作用在制品剛性好的部位，如筋部、凸緣、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。 從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。
（3）機構(gòu)簡單動作可靠 推出機構(gòu)應使推出動作可靠、靈活，制造方便，機構(gòu)本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。
（4）良好的塑件外觀 推出塑件的位置應盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，或隱蔽面和非裝飾面，對于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。
（5）合模時的正確復位 設(shè)計推出機構(gòu)時，還必須考慮合模時機構(gòu)的正確復位，并保證不與其他模具零件相干涉。推出機構(gòu)的種類按動力來源可分為手動推出，機動推出，液壓氣動推出機構(gòu)。
本塑件模具采用推件板推出機構(gòu)。
5.2 脫模力的計算
圖10 型芯受力分析
塑件注射成型后在模內(nèi)冷卻定形，由于體積收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，塑件從模具中推出時，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力。對底部無孔的筒、殼類的塑料制件，脫模推出時還要克服大氣壓力。型芯的成型端部，一般均要設(shè)計脫模斜度。另外，塑件剛開始脫模時所需的脫模力最大，其后，推出力的作用僅僅克服了推出機構(gòu)的移動摩擦力。
圖11所示為塑件脫模時型芯的受力分析。由于推出力的作用，使塑件對型芯總壓力降低了，因此，推出時摩擦力
式中——脫模時型芯受到的摩擦阻力；
——塑件對型芯的包緊力；
——脫模力；
——脫模斜度；
——塑件對鋼的摩擦系數(shù)，一般為0.1～0.3。
根據(jù)力的平衡原理，可得：
故有，因?qū)嶋H上摩擦系數(shù)較小，更小，也小于1，故可簡化為，其中A為塑件包絡型芯的面積，p為塑件對型芯單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件，p??；模內(nèi)冷卻的塑件，p取。本設(shè)計中的塑件采用模內(nèi)冷卻，，取，脫模斜度，。由于塑件為底部無孔制件，脫模時還應考慮克服大氣壓力，即
6 合模導向機構(gòu)設(shè)計
在模具進行裝配或成型時，合模導向機構(gòu)主要用來保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間的準確對合，確以保證塑料制件的形狀和尺寸精度，并避免模內(nèi)各零部件發(fā)生碰撞和干涉。合模導向機構(gòu)主要有導柱導向和錐定位兩種形式。本設(shè)計采用導柱導向機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖12所示。
圖11 導柱導向機構(gòu)形式
7 注塑機的選定與相關(guān)參數(shù)的校核
7.1 注塑機初步的選定
前面已計算的出塑件體積，且該塑件采用單型腔制造。根據(jù)計算的制品體積及質(zhì)量來確定注射機的型號和規(guī)格。為了保證注射成型的正常進行，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，一次注射成型所需塑料的總量宜為最大注射量的80%，最大注塑量，查手冊初步選定選定XS-Z-60型注塑機。該型號注塑的規(guī)格和性能見下表。
項目?
單位
參數(shù)
螺桿直徑
38
額定注射容量
60
注射壓力
122
噴嘴孔直徑
4
鎖模力
500
拉桿間距
190
最大開模行程
180
模具最小厚度
70
模具最大厚度
200
噴嘴球半徑
12
液壓泵電動機功率
11
加熱功率
2.7
外形尺寸
31608501550
7.2 注塑機相關(guān)參數(shù)的校核
（1）注塑壓力的校核
查手冊可得到用熱塑性塑料注射成型工藝參數(shù)注射壓力（選擇的注塑機實際注射壓力)，合乎要求。
（2）鎖模力的校核
鎖模力是指當高壓熔體充滿模具型腔時，會在型腔內(nèi)產(chǎn)生一個很大的力，力圖使模具分型面漲開，其值等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上總的投影面積乘以型腔內(nèi)塑料壓力。作用在這個面上的力應小于注塑機的額定鎖模力F 。
由注塑機的規(guī)格和性能表可知注射壓力，由圖3可算得塑件投影面積，因為為點澆口澆注系統(tǒng)，故澆注系統(tǒng)投影面積。 故注射時所需合模力
（為塑料熔體對型腔成型的壓力，其大小一般為注射壓力的）。
故，所以鎖模力符合要求。
8 設(shè)計小結(jié)
鑒于本次課程設(shè)計只是初步了解模具的設(shè)計過程中，在選用課題時刻意避免了帶有側(cè)抽芯的的情況。另外，在設(shè)計過程中省略了一些相關(guān)機構(gòu)的設(shè)計、計算與校核，如模具的導向機構(gòu)設(shè)計、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計、模具開合模行程的校核等。盡管如此，通過本次課程設(shè)計還是收益匪淺。首先，我對模具基本設(shè)計步驟以及相關(guān)參數(shù)的選用、計算及校核有了初步的了解；其次，本次課程設(shè)計是對我們前面所學的知識的一次鞏固與復習過程，使我們對以前所學知識有了更深一步的認識；最后，本次課程設(shè)計為我們以后的畢業(yè)設(shè)計乃至走上工作崗位后的設(shè)計工作打下了一定的基礎(chǔ)。
參考文獻
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[3] 屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計.高等教育出版社，2005
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