杯托注塑模设计

中北大学材料科学与工程学院

课程设计

题目杯托注塑模设计作者

学院

专业材料科学与工程学院学号

指导教师

二〇一五年一月二十六日

中北大学

课程设计任务书

2014~2015 学年第一学期

学院：材料科学与工程学院

专业：高分子材料与工程

学生姓名：学号：

课程设计题目：

起迄日期：2015年1 月19日～2015年1月31日课程设计地点：中北大学材料科学与工程学院

指导教师：李迎春谢江波王文生付一政

系主任：

下达任务书日期: 2015年1月19日

课程设计任务书

1．设计目的：

通过塑料成型模具课程设计，强化学生课堂上学习到的塑料注射模具的知识，加深学生对注射模具动作原理的理解，培养学生独立设计注射模具的能力，使学生熟练掌握Auto CAD等绘图软件的应用，为学生以后的毕业设计和从事相关工作打下良好的基础。

2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：自行设计一个符合要求的塑料制件以及成型该制件的注射模具。

（1）对塑料制件的要求：

①塑件形状应有利于成型时充模、排气、补缩，同时能使塑料制品达到高效、均匀冷却，具有一定的力学性能及使用价值；

②设计塑料制件时应明确指出塑件的尺寸精度、粗糙度、斜度、圆角、螺纹、侧孔、嵌件等；

③成型该塑件的注射模具必须满足下列条件之一：

Ⅰ：成型模具应具有侧向抽芯机构；

Ⅱ：成型模具应具有自动脱螺纹机构；

Ⅲ：成型模具应具有点浇口凝料的自动脱出、顺序脱模、二级脱模等较为复杂的机构。

（2）对成型模具的要求：

所设计的模具能够高效地生产出外观和性能均符合使用要求的制品，模具结构合理，动作灵活，能够满足在使用时连续生产、高效率、自动化、操作简便的要求。

3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：

本次课程设计的工作内容包括以下几个部分：

①塑料制件图纸一张，要求标注尺寸公差、粗糙度、技术要求以及所用原材料；

②注射模具装配图（零号图纸）一张；

③注射模具零件图至少四张，包括型腔零件图、型芯零件图、模板的零件图、杆件的零件图；

④注射模具结构计算说明书一本。

注：以上各项内容均要求打印。

4．主要参考文献：

1.申开智.塑料成型模具.北京：中国轻工业出版社，2003

2.宋玉恒.塑料注射模具设计实用手册.北京：航空工业出版社，1995

3.H.盖斯特罗.注射模设计108例.北京：国防工业出版社，2002

4. 贾润礼.实用注塑模设计手册. 北京：中国轻工业出版社，2000

5．设计成果形式及要求：

本次课程设计的设计成果以模具设计图纸和模具设计计算说明书的形式提交。

6．工作计划及进度：

2015年月日~ 月日塑料制件设计

2015 年月日~月日模具结构计算及草图设计

2015年月日~月日模具装配图的绘制

2015年月日~月日模具零件图的绘制

2015年月日模具设计计算说明书的撰写

2015年月日答辩和成绩考核

系主任审查意见：

签字：

年月日

目录

1.前言 (2)

1.1我国模具行业的发展方向和前景 (2)

1.2 注塑模具设计与制造技术 (3)

1.3 UG模具设计的基本流程 (10)

1.4课题意义 (10)

2.注塑件的设计 (11)

2.1 功能设计 (11)

2.2 材料选择 (11)

2.3 结构设计 (12)

2.4 塑件的尺寸精度及表面质量 (14)

3.塑件3D建模及注射成型工艺分析 (15)

3.1塑件的3D模型 (15)

3.2塑件的注射成型工艺性分析 (15)

3.3注塑机 (16)

4.模具结构设计 (17)

4.1型腔数目的确定 (17)

4.2分型面的确定 (17)

4.3浇口的确定 (18)

4.4模具材料的确定 (18)

4.5浇注系统的设计 (19)

4.6成型零件结构设计 (22)

4.7 抽芯结构设计 (23)

4.8模架的选用 (25)

4.9导向机构的设计 (26)

4.10顶出机构的设计 (27)

4.11排气设计 (27)

4.12温度调节系统设计 (28)

5.注射机的校核 (30)

5.1最大注塑量的校核 (30)

5.2锁模力的校核 (30)

5.3模具外形尺寸校核 (30)

5.4模具厚度校核 (31)

5.5模具安装尺寸校核 (31)

5.6开模行程校核 (31)

6.模具总装设计 (33)

6.1模具装配及加工要求 (33)

6.2模具工作原理 (35)

参考文献资料 (41)

摘要

塑料成型制品是以塑料为主要结构材料经成型加工获得的制品，又叫做塑料制件，简称塑件。塑料成型制品应用广泛，特别是在电子仪表、电器设备、通信工具等方面获得大量应用。如各种受力不大的壳体、支架、结构件、装饰件等；作为塑料制品的主要生产基础工艺装备的塑料模具，在国民经济占有重要的地位，模具技术也已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志。注射成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性的成型可以一次成型形状复杂的精密塑件，本次设计就是将杯托作为设计模型，将注塑模具的相关知识作为依据，阐述塑料注塑模具的整体设计过程。

本文设计的内容就是杯托注塑模具，材料为ABS，根据其结构形状特点以及通过对杯托成型工艺的正确分析，确定型腔的总体布局，选择分型面，确定脱模方式，设计浇注系统等；同时本文对注塑模具进行简要介绍，对注塑模具中的主要零件进行设计计算，在设计过程中着重考虑其生产实际中的经济性和合理性。

关键词：注塑模具；注射成型；分型面

1.前言

1.1我国模具行业的发展方向和前景

经过1990年代的高速发展，中国的模具产业已经达到一定的水平，生产能力也有了相当大的提高，模具市场的规模也正在逐步扩大。过去十年，中国模具工业（主要集中在汽车、电子信息以及电器）以每年15%左右的增长速度快速发展。

到2005年，全国模具生产厂点已达3万多家，从业人员50多万人；模具销售总额高达610亿元，比上年增长25%；模具生产企业总体上任务饱满、订单充足。2006年，业界预测中国汽车的年度销售数量将会比前一年增长15%，年度销售数量将会达到640万台。而汽车零部件市场比汽车整车的市场更大，可以预测汽车相关模具产业将会有高速发展。

与2004年相比，2005年中国的模具生产值增加了125%，以610亿人民币居世界第三位。其中，出口比前一年增加了150%，达到了7.4亿美元。目前，国内模具行业正随着我国制造业特别是汽车和电子产业的持续高速发展而逐渐步入“黄金期”。

近年来，模具行业结构调整步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度；塑料模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快。随着经济体制改革的不断深入，“三资”及民营企业的发展较快。

在注塑模具方面，2006年，注塑模具比例进一步上升，热流道模具和气辅模具水平进一步提高，注塑模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的注塑模具单套重量已超过50吨，最精密的注塑模具精度已达到2微米。在CAD/CAM技术得到普及的同时，CAE技术应用越来越广，CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，专利数量增多。

据业内人士分析，未来我国模具发展趋势包括10个方面：

(1)模具日趋大型化。

(2)模具的精度将越来越高。10年前精密模具的精度一般为5微米，现已达到2-3微米，1微米精度的模具也将上市。

(3)多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求越来越高。

(4)热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。

(5)随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。

(6)标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。

(7)快速经济模具的前景十分广阔。

(8)随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。

(9)以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。

(10)模具技术含量将不断提高。

从应用趋势方面分析，受用户要求模具的生产周期缩短影响；快速经济模具的开发将被重视，模具标准件的应用将日渐广泛，且采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。

1.2 注塑模具设计与制造技术

质量、成本（价格）、时间（工期）已成为现代工程设计和产品开发的核心因素，现代企业大都以高质量、低价格、短周期为宗旨来参与竞争市场。先进制造技术的出现正急剧改变着制造业的产品结构和生产过程，对模具行业也是如此。模具行业必须在设计技术、制造工艺、生产模式等诸方面加以调整以适应这种要求。

1.2.1注塑模具的可视化设计

现在我们对产品设计的要求是快速、准确。随着软件技术的发展，三维设计（3D）的诞生使模具实现了可视化、面向装配的设计。模具由二维设计（2D）到三维（3D实现了模具设计技术的重大突破。

模具三维设计直观再现了未来加工出的模具本体，设计资料可以直接用于加工，真正实现了CAD/CAM一体化和少、无图样加工；

模具三维设计解决了二维设计难以解决的一系列问题，如干涉检查、模拟装配、CAE分析等；

模具三维设计能对模具的可制造性加以评价，大大减少了设计失误。

1.2.2 注塑模具的快速制造

⑴基于并行工程的模具快速制造

近些年来，为了满足工期的要求，模具企业大都在自觉与不自觉中应用“并行”的概念来组织生产、销售工作。并行工程应用的明确提出是对现有模具制造生产模式的总结与提高。并行工程、分散化网络制造系统为模具快速制造提供了有效的实施平台。

并行工程的基础是模具的标准化设计。标准化设计是由三方面要素组成：统一数据库和文件传输格式是基础；实现信息集成和数据资源共享是关键；高速加工等先进制造工艺是必备条件。

（2）应用快速原型技术制造快速模具（RP+RT）

在快速原型（Rapid Prototyping,RP）技术领域中，目前发展最迅速、产值增长最明显的就是快速模具(Rapid Tooling,RT)技术。应用快速原型技术制造快速模具（RP+RT），在最终生产模具之前进行新产品试制与小批量生产，可以大大提高产品开发的一次成功率，有效地缩短开发时间、降低成本。这就是RP+RT技术产生根本原因。

（3）高速切削技术的应用

高速切削（High Speed Machining,HSM）在模具领域的应用主要是在加