塑料大口杯模具设计正文

绪论此次的设计任务既大口水杯注射模具设计,模具模型摆在面前,如何才能以最快的速度设计出模具来,并降低成本,首先应考虑CAD/CAM/CAE技术如何才能在设计中发挥其最主要优势,从最初的零件3D建模到最后的模具各部分零件的装配，都完全依靠PRO/ENGINEER的各个模块，因此设计的关键就是PRO/ENGINEER设计软件在注射设计中的应用问题，并且由于该零件的尺寸及复杂程度，使得分模与型腔及型芯的设计工作变的尤为关键，为完成这次设计任务，我对该软件的几个常用模块，特别是零件、曲面、工程图及模具模块进行了比较深入的学习，借助PRO/ENGINEER，使设计工作达到事半功倍的效果。

根据当前注射模具的发展要求，设计工作应广泛运用CAD/CAM/CAE技术，提高模具精度、延长模具寿命、降低成本，提高模具标准化水平和模具标准的使用率。

为达到这一设计目标，次设计完成了以下工作：有产品的3D建模，借助PRO/ENGINEER设计软件创建型腔、活块以及其他零件，并自动生成所需要的零件工程图；使用草图和厚度检测，评估零件；直接参照产品三维模型，创建分模曲面及滑快，再生成模具型腔组件（动模、定摩）；还利用PRO/ENGINEER的分析功能，进行拔模检测，仿真模具开模顺序，计算填充内容、型腔曲面面积等，从标准模架选择到产品输入，全部采用2D化设计，可大大缩短模具设计周期。

我在大口杯模具设计过程中，从零件建模到型腔、型芯的设计、模架设计，基本做到了无图纸化设计，这样不但提高了模具的知道精度，而且能缩短设计时间，以确保我皑皑较短的时间内完成设计。

在设计过程中，本人遇到了不少的困难，但通过查阅相关资料、虚心请教以及和同学相互讨论，尤其是指导老师的悉心指导，都一一把困难克服了。

相信本设计能符合设计要求，顺利完成毕业设计任务。

由于文人知识水平不高，设计中肯定还会有不完善的地方，恳求老师们批评指正。

第1章零件材料的选择及材料性能1.1 塑料制品的选材干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。

熔化温度：160~200℃，注意不要超过200℃。

模具温度：40~80℃，建议使用50℃。

结晶程度主要由模具温度决定。

注射压力：可大到80Mpa。

注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。

如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。

流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。

建议使用通体为圆形的注入口和流道。

所有类型的浇口都可以使用。

典型的浇口直径范围是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。

对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。

PP材料完全可以使用热流道系统。

1.2 PP材料的注射工艺参数注射时间0~5s高压时间20~60s冷却时间15~50s成型周期40~120s1.3 化学和性能聚丙烯（PP）作为热塑塑料聚合物于1957年开始商品化生产，是有规立构聚合物中的第一个。

一直是增长最快的主要热塑性塑料。

在热塑性塑料领域内有十分广泛的应用，特别是在纤维和长丝、薄膜挤压、注塑加工等方面。

PP是以金属有机有规立构催化剂（Ziegler－Natta型），使丙烯单体在控制的温度和压力条件下合成的。

因所用催化剂和聚合工艺不同，所得聚合物的分子结构有三种不同类型的立体化学结构，数量也不一样。

这三种结构是指等规聚合物、间规聚合物和无规聚合物。

在等规聚丙烯中，甲基原子团都处在聚合物骨架的同一侧，这一结构很容易形成结晶态。

等规形式的结晶性赋予它良好的抗溶剂和抗热性能。

在前十年期间所用的催化剂技术使非等规异构体的生成达到最少程度，消除了对无价值的无规组分进行分离的必要性，简化了生产步骤1.4 塑件的尺寸与公差1.4.1 塑件尺寸的大小受制于以下因素：取决于用户的使用要求。

受制于塑件的流动性。

受制于塑料熔体在流动充填过程中所受到的结构阻力。

1.4.2 塑件尺寸公差标准影响塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收缩率及其波动。

塑件结构的复杂程度。

模具因素（含模具制造、模具磨损及寿命、模具的装配、模具的合模及模具设计的不合理所可能带来的形位误差等）。

成型工艺因素（模塑成型的温度T、压力p、时间t及取向、结晶、成型后处理等）。

成型设备的控制精度等。

其中，塑件尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动及模具制造误差。

题中没有公差值，则我们按未注公差的尺寸许偏差计算，查表取MT5。

1.4.3 塑件的表面质量塑件的表面质量包括塑件缺陷、表面光泽性与表面粗糙度，其与模塑成型工艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。

模具型腔的表面粗糙度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要低1-2级。

1.4.4 体积估算：V塑=18.9g制品的正面投影面积S=38.56 m2第2章塑料注塑成型模具设计2.1 注塑机类型的选择塑机是一种专用的塑料成型机械，它利用塑料的热塑性，经加热融化后，加以高的压力使其快速流入模腔，经一段时间的保压和冷却，成为各种形状的塑料制品。

注塑机的电能消耗主要表现在以下几个部分：①液压系统油泵的电能消耗，②加热器的电能消耗③循环冷却水泵的电能消耗（在注塑车间内，一般多台注塑机共用一台冷却水泵），其中液压油泵电机的用电量占整个注塑机用电量的80%以上，所以降低其耗电量是注塑机节能的关键。

2.2 注射机有关工艺参数的校核本次选注射机为上海橡塑机厂的XS-ZY-500卧试注塑机。

查表注射压力为104MPa，合模力为350×104N，注射方式为螺杆式，喷嘴球半径R为18mm，喷嘴口直径为7.5mm（一般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机。

中等型号的占大部分，小型和大型的只占一小部分。

所以我们不必过多的考虑注射机型号。

具体到这套模具）第3章成型零件的设计3.1分型面的确定分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。

a)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。

b)便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。

c)保证塑件的精度要求。

d)满足塑件的外观质量要求。

e)便于模具加工制造。

f)对成型面积的影响。

g)对排气效果的影响。

h)对侧向抽芯的影响。

图3-1 型腔3.2 成型零件的结构形式模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等3.2.1 凹模结构设计凹模是成型产品外形的主要部件。

其结构特点：随产品的结构和模具的加工方法而变化。

镶拼的组合方式的优点：对于形状复杂的型腔，若采用整体式结构，比较难加工。

所以采用组合式的凹模结构。

同时可以使凹模边缘的材料的性能低于凹模的材料，避免了整体式凹模采用一样的材料不经济，由于凹模的镶拼结构可以通过间隙利于排气，减少母模热变形。

对于母模中易磨损的部位采用镶拼式，可以方便模具的维修，避免整体的凹模报废。

组合式凹模简化了复杂凹模的机加工工艺，有利于模具成型零件的热处理和模具的修复，有利于采用镶拼间隙来排气，可节省贵重模具材料图3-2凹模3.2.2 型芯结构设计整体嵌入式型芯，适用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。

最常用的嵌入装配方法是台肩垫板式，其他装配方法还有通孔螺钉联接式，沉孔螺钉联接式。

图3-3型芯3.3 成型零件的强度计算图3-4成型零件3.3.1 外型尺寸根据公式 ：L M =z S L S δ+-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆-+043)1(D 1M =z S δ+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆-+01S 43)1(D=60.64525.00+D 2M =z S δ+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆-+02S 43)1(D=55.54525.00+根据公式 ：H M =z S δ+-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆-+0S 32)1(HH 1M =z S δ+-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆-+01S 32)1(H=101.14525.00+ H 2M =z S δ+-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆-+02S 32)1(H=57.94507.00+3.3.2 内腔尺寸 根据公式 ：l M =043)1(z S l S δ-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆++1m =0143)1(z S d S δ-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆++= 033.075.102- d 2m =0243)1(z S d S δ-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆++=57.155021.0- 3m=42.52021.0-根据公式 ：h M =032)1(z S h S δ-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆++h1M=0 132)1(zShSδ-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆++=102.227021.0-2M =232)1(zShSδ-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆++=98.236021.0-第4章浇注系统的设计4.1 浇注系统设计的基本要点(1).结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置；(2)尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失、缩短充模时间；(3)浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩；(4)避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生；(5)浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和整修；(6)熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态，以及对制品质量的影响；(7)尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量；(8)浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8 以上的精度要求；(9)设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施；(10)尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合应使两者的偏离距离尽可能小。

由于该模具是一模一腔，中心浇口，所以浇注系统主要计算主流道。

4.2 主流道的设计主流道是一端与注射机喷嘴相接触，可看作是喷嘴的通道在模具中的延续，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。

(1)主流道(浇口套内径)呈圆锥形，锥度2°-6°。

(2)主流道进口的直径d 应比注射机喷嘴孔直径d1 大0.5～１mm。

若等于或小于注射机喷嘴直径，在注射成型时会造成死角，并积存塑料，注射压力下降，塑料冷凝后，脱模困难。

(3)主流道内孔出料口处（大端）应设计成圆角r，一般为0.5～3mm。

(4)主流道长度（主流道长度）应尽量短，可以减少冷料回收量，减少压力损失和热量损失。

(5)主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；其材料常用T8A，热处理淬火后硬度53~57HRC。

(6)主流道锥度内壁表面粗糙度为R a1.6～R a0.8μm,保证料流顺利，易脱模4.3 浇口套浇口套是位于流道与成形空间的小通道：浇口的位置、数量、形状、尺寸等是否适宜，直接影响到成形品的外观、尺寸精度、物理和成形效率。