毕业设计带手柄水杯注塑模具设计与分析

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1、毕 业 设 计（论 文）带手柄水杯注塑模设计 Injection mold design with handle cup 班级橡胶与塑料模具设计与制造专业 学生姓名袁伟 学号830409034 指导教师黎少辉 职称讲师 导师单位机械工程系 论文提交日期2010/11/17 论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现

2、论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。 毕业生签名： 日 期： 指导教师关于学生论文真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。指导教师签名： 日 期： 徐州工业职业技术学院毕业设计任务书课题名称： 带手柄水杯注塑模具设计 课题性质： 设计类 系 名 称： 机械工程系 专业： 橡胶与塑料模具设计与制造 班级： 橡塑模081 指导教师： 黎少辉 学生姓名：袁伟 徐州工业职业技术学院 毕业设计任务书一、 课题名称：带手柄水杯注射模具设计二、

3、毕业论文（设计）主要内容： 1、分析塑件的工艺性（包括原材料分析、尺寸精度分析、表面质量分析和塑件的结构工艺性分析） 2、选择注射机的型号； 3、设计模具结构（包括型腔数目和结构形式、分型面的选择、浇注系统设计、成型零部件的结构设计和尺寸计算、推出机构设计、冷却系统设计以及标准模架的选择等）； 4、绘制模具装配图和非标准件的零件图（逐步完善和确定各零件的结构和尺寸、尽量选用标准组合结构和标准件）；5、编写设计说明书；三、计划进度： 第8周 查阅资料，做好准备工作，分析塑件的工艺性，选择注射机型号 第9周 模具结构设计 第10周 模具结构有关计算；第11周 选择标准模架，确定各个模板的尺寸；第1

4、2周 绘制装配图，编写设计说明书； 第13周 论文答辩。四、毕业论文（设计）结束应提交的材料：1、设计说明书（毕业论文）1份（8000字以上）；2、装配图一份。指导教师 教研室主任 年 月 日 年 月 日摘要 本课题主要是针对水杯的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是水杯注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具

5、来生产水杯塑件产品，以实现自动化提高产量。针对水杯的具体结构，本套模具是一套一腔四模的注射模，比之单型腔模具而言提高了生产效率，缩短了生产周期。本设计为塑料水杯模具制作设计，它系统的介绍了塑料水杯模具中的各个零部件的加工工艺过程及整套模具的装配和使用其中，涉及到注射机各种参数的选取、零部件的加工方法、注射模的结构及相关的计算问题及特种加工工艺。在该模具设计中，利用计算机绘图软件绘制了零件图和装配图，以及制定了机械加工工艺过程卡。关键词: 模具； 注射模； 塑料；Abstract This topic is mainly directed against the glass mould desi

6、gn, through the process of plastic analysis and comparison, the final design a pair of injection mold. This topic from the product structure, mould technology, the mould structure of its molding part gating system, the structure, the injection system, cooling system, the selection and parameters of

7、the test, a detailed design, and simple preparation of the mould processing. Through the whole design process shows that the mold can reach the requirements of plastics processing. According to the topic design is the main task of the water injection mould design. Also is to design a deputy injectio

8、n mould for plastic products, production of glass to realize automation to increase production. According to the concrete structure, the glass of a cavity mould is a set of four modules, injection mould for the single cavity mould to improve manufacturing efficiency and shorten the production cycle.

9、 This design for plastic mould design, glass of water system is introduced in various parts of plastic mold machining process and the whole assembly and use of the mould injection machines, which involves various parameters selection, parts processing methods, injection mould structure and related c

10、alculation and special processing technology. In the mould design, using computer graphics software rendering the assembly parts and machining, and make the process card. Keywords: die, Injection mould; Plastic. 目录摘要1Abstract2第一章 绪论1 1.1 江苏省模具工业5 1.2 我国模具行业前景5 1.3 塑性模具发展状况7 1.4 模具行业人才紧缺7第二章 塑料成型工艺基础

11、9 2.1 塑料成型工艺的种类9 2.2 水杯塑件材料选用及特性10第三章 塑件工艺性分析12 3.1 分析塑件的结构工艺性12 3.2 工艺性分析12 3.3 注塑机的选择12第四章 塑料制件在模具中的位置与浇注系统的设计13 4.1 型腔数目的确定13 4.2 分型面的选择13 4.3 普通浇注系统的设计14第五章 成型零部件的结构设计18 5.1 凹模的结构设计18 5.2 型芯结构的设计18 5.3 成型零件的工作尺寸的计算19第六章 结构零部件的设计22 6.1 注射模架的选择22 6.2 合模导向机构的设计22第七章 推出机构的设计24 7.1 推出机构的组成及设计要求24 7.2

12、 推出机构的选择24 7.3 推出力的计算24 7.4 推杆的设计25 7.5 推出机构工作原理图26第八章 侧向分型抽芯机构的设计27 8.1 侧向分型抽芯机构的分类27 8.2 抽芯力与抽芯距的计算28 8.3 侧向分型抽芯的结构设计29 8.4 侧向分型与抽芯机构的选择30第九章 模具温度调节系统的设计31 9.1 冷却回路尺寸的确定31 9.2 冷却回路的布置31第十章 主要尺寸的校核33 10.1模具厚度的校核33 10.2 开模行程的校核33第十一章 结束语34第十二章 参考文献35第一章 绪论11江苏省模具工业江苏是中国模具工业的大省，以加工工业为主，是模具需求的集中地区。据模具

13、网CEO罗百辉了解，江苏全省规模以上模具企业的产值达到152亿元以上，从业人员近5.5万人，具有一定规模的企业450多家，其中专业模具企业160家。2008年全省出口模具3.03亿美元，占全国出口总量的15.79%。进口模具4.21亿美元，占全国进口总量的21.02%。全省模具工业形势良好，模具、模具标淮件等呈现购销两旺势头。目前，江苏省生产模具、模具标准件、模具材料及其他模具配件的生产企业和经营网点，以苏南为中心遍及全省各地，基本上形成了苏南以大型塑料模、压铸模为主；苏中以塑料模、冷冲模为主；苏北以汽车冲压模为主的生产营销格局。江苏省模具工业的发展有较悠久的历史，但主要发展期是80年代和90

14、年代。江苏省模具工业协会是由江苏省模具行业以及与模具行业有关的企业、研究院所、院校、社会团体等单位和个人按照自愿原则组成的全省性非赢利性社会组织，具有社会团体法人资格。江苏模协自1987年成立至今已历经了二十个不平凡的春秋。协会在会员单位与政府部门之间发挥桥梁与纽带作用，维护国家和会员的利益，全心全意为会员服务，为政府服务，将会员单位组织起来，调动一切积极因素，提高模具标准化、专业化、商品化、国产化水平与模具质量，提高模具行业的社会地位，加强与国内、外模具行业的合作与交流，致力于促进江苏省模具工业的发展和技术进步。二十年来，在协会的努力工作下，江苏模具工业呈持续、健康、快速发展态势。江苏省的精

15、密冲压模具在全国占有最重要的地位，注塑模具、铸造模具和汽车覆盖件模具在国内也占重要地位。江苏省的模具主要集中在苏、锡、常一带及南京市，江阴、镇江、徐州、杨州等地已有一定力量，全省模具产值超过80亿元。 江苏苏州目前有各类模具厂2000多家，模具加工点1000多个，模具年产值100多亿元，2007年出口模具1.92亿美元比2006年1.32亿美元增加了45.5%，模具业成为该市新兴工业之一。日本、韩国、新加坡、法国、荷兰、美国及我国台湾、香港地区的独资、合资企业在江苏省占的比重很多，民营模具企业也不少；苏州兰佩铸造、远轻模具等企业主要生产汽车发动机及轮毂等部件压铸模和铸模，昆山中大模架、昆山精密

16、模具标准件、昆山华星模具导向件等企业专业生产各种大型模架、模具导向件、模具弹簧等标准件。苏州、无锡等地电子信息产业迅猛发展，形成了手机、照相机、笔记本电脑、液晶电视机等IT业模具产业，集成电路引线框架模具，以及集成电路塑封模具等精密复杂模具产业。南京长江、无锡国盛、微研、昆山鸿准、华富等企业生产电子元件产品精密级进模，苏州兰佩铸造、远轻模具等企业主要生产汽车发动机及轮毂等部件压铸模铸造模，常州华威亚克企业生产家电精密注塑模，南京南汽模具、江阴万奇企业、苏州汇众生产汽车覆盖件模具，沙家浜玻璃模具闻名遐迩，武进轮胎模具众多，昆山大型模架，镇江船山精密模具标准件远销全国各地。12我国模具行业前景模具

17、，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60%-80%的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。 我国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具上了一个新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表，已能生产部分新型轿车的覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面，已从电机、电器铁芯片模具，扩展到接插件、电子枪零件、空调器散热片等家电零件模具。在大型塑料模具方面，已能生产48英

18、寸电视的塑壳模具、6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。但是，我国模具工业无论是在数量还是质量上，与工业发达国家存在着很大的差距，满足不了工业发展的需要，目前国内市场的满足率仅在70%左右。我国大部分模具是企业自产自用，真正作为商品流通的模具仅占1/3。所产模具基本上以中低档为主，一些大型、精

19、密、复杂和长寿命的高档模具，在技术上无法与发达国家相比，生产能力也远远不能满足国民经济发展的需要。近五年来，我国平均每年进口模具8.14亿美元，2001年进口模具11.12亿美元(出口模具仅1.88亿美元)，这还不包括随进口设备和生产线作为附件带来的模具。根据海关统计，近几年进出口相抵，我国已成为世界上最大的模具进口国。我国模具产品的结构很不合理。我国模具产品结构中冲压模具约占50%，塑料模具约占34%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占10%；发达国家对发展塑料模普遍比较重视，塑料模所占比例一般在40%左右；大型、精密、长寿命模具所占比例为50%以上，而我国仅为25%左右；我国主要模具生产能

20、力集中在各主机厂的模具分厂(或车间)内，所产模具商品化率很低，模具自产自销比例高达60%-70%，而国外70%以上是商品模具；即使是专业模具厂，我国也大多数是“大而全”“小而全”，国外则大多是“小而专”“小而精”，生产效率和经济效益俱佳。汽车、摩托车行业的模具需求将占国内模具市场的一半左右。预计到2005年汽车年产量将达320万辆，保有量将达到3000万辆。这将需要各种塑料制件36万吨，而目前的生产能力仅为20多万吨，发展空间十分广阔。家用电器，如彩电、冰箱、洗衣机、空调等，在国内的市场也很大。目前，我国彩电年产量已超过3200万台，电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过了1000万台。“十五”期

21、间家电市场预计年增辐将超过10%，家电行业的发展对模具的需求量将会很大。其他发展较快的行业，如电子、通讯和建筑材料等行业对模具的需求，都将对中国模具工业和技术的发展产生巨大的推动作用。另外，从国际市场来看，目前世界模具市场仍然是供不应求。近几年，世界模具市场总量一直保持在600亿-650亿美元之间。美、日、法、瑞等国每年出口模具约占其本国模具总产值的1/3，我国模具的出口量还不到总产值的5%，我国模具出口可以发展的空间非常广阔。根据国内和国际模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将

22、进一步发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是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；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场未来走势的变化。1. 3. 塑料模具发展状况近年来，中国塑料模具发展速度相当快。目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%。随着中国汽车、家电、电子通讯、各种建材迅速发展，预计在未来模具市场中，塑料模具占模具

23、总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。以汽车工业为例，随着汽车产销量高速增长，汽车模具潜在市场十分巨大。据介绍，在生产汽车时，各种功能性零部件都要靠模具成型，仅制造一款普通轿车约需200多件内饰件模具，而制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需的大中型塑料模具，从模具行业生产能力看，目前满足率仅约50%。在建筑领域，塑料建材大量替代传统材料也是大势所趋，预计2010年全国塑料门窗和塑管普及率将达到30%50%，塑料排水管市场占有率将超过50%，都会大大增加对模具的需求量。应该说，塑料模具的应用潜力是不可低估的。专家预测，大型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎。与全国塑料加工

24、业区域分布相类似，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏和广东塑料模具产值在全国模具总产值中的比例也占到70。现在，这3个省份的不少企业已意识到塑模业的无限商机，正积极组织模具产品的开发制造。最近，由杭州娃哈哈集团精密机械制造公司研制的多腔防盗瓶盖注塑模具通过浙江省省级鉴定。该模具采用的三次顶出强制脱模技术、平衡式热流道系统、瓶盖模通用模架具有较强的创新性，模具性能和质量达到国内领先水平。然而，塑料模具尽管成为时下最为诱人的“奶酪”，但樱桃好吃树难栽。由于塑料零配件形状复杂、设计灵活，对模具材料、设计水平及加工设备均有较高要求，并不是人人都可以轻易涉足的。专家认为，目前中国与国外水

25、平相比还存在较大差距，眼前需尽快突破制约模具产业发展的三大瓶颈：一是加大塑料材料与注塑工艺的研发力度；二是塑模企业应向园区发展，加快资源整合；三是模具试模结果检验等工装水平必须尽快跟上，否则塑料模具发展将受到制约。专家指出，面对国外先进技术与高质量制品的挑战，中国塑模企业不仅要加快产业集群化，发挥规模效应，还要注重模具产业链的前端研发、人才建设和产业链后端的检测以及信息服务，尽快缩短技术、管理、工装水平与国际水准的差距。这是塑料模具企业在发展中必须解决的重要问题。1. 4. 模具行业人才紧缺据统计，我国模具行业目前从业人员有600多万，但模具设计师只有仅60万。据劳动部门调查显示，目前企业对模

26、具人才的需求越来越大，在北京、广东、浙江等地，模具设计人员、模具开发人员、模具维修人员等已成为人才市场最紧缺的人才之一，尽管许多企业打出“年薪10万”的招聘启事，但也不一定能招到合适人才。当今世界正进行着新一轮的产业调整，一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。据介绍，我国目前模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国，其中，汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场份额的80%以上。以汽车行业为例，一种车型的轿车共需模具约4000套，价值达2亿元至3亿元；单台电冰箱需要模具生产的零件约150个，共需模具约350套，价值约400万元。模具行业是一个需长期积累经验的

27、行业，一般的模具设计人员需学习2至3年，而一名可独立设计模具的优秀设计师，至少需有10年从业经验。由于最初的学习非常枯燥，因此许多初学者常半途而废。此外，我国传统教育方式对模具人才的培养也存在不足。中等技校培养的学员主要是操作工，不完全具备模具设计能力。一些高校尽管在近几年内设立了模具专业，但由于受软硬件设施限制，培养出的学员实际技能不够。而社会上各种各样的模具培训班，由于缺乏规范的职业标准，因此学员质量良莠不齐。据悉，劳动和社会保障部正在制定新的模具设计师考核标准，并将很快出台实施，力求培养更多的新型模具技能人才。相信将来必定会有更多的人才投身到并壮大模具行业。不过，现在，模具人才确实是一种

28、稀缺资源。所以，把握住这个机会吧！第二章 塑料成型工艺基础2. 1. 塑料成型工艺的种类2. 1. 1. 注射成型注射成型又称为注射模塑或注塑成型，是热塑性塑料制品成型的一种重要方法。除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料均可用此法成型塑件。注射模塑可成型各种形状、满足众多要求的塑件。注射成型已成功地应用于某些热固性塑件、甚至橡胶制品的工业生产中。注射成型的过程是，将粒状或粉状塑件从注射机的料斗送入加热的料筒，经加热塑化成熔融状态，由螺杆（或柱塞）施压而通过料筒顶端部的喷嘴注入低温的、闭合的模具型腔中，经冷却硬化而保持模腔所赋予的形状，开模取出塑件。由于注射成型具有成型周期短，能一次成

29、型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑件；对各种塑料均有良好的适应性；生产效率高，易于实现全自动化生产等一系列优点，因而注射成型是一种技术经济先进的成型方法。2. 1. 2. 压缩成型压缩成型又称为压制成型、压缩模塑或模压成型。压缩成型技术主要用于成型热固性塑料制品；也可用于热塑性塑料制品的热料冷压成型；也可用于将原料放在模内，施以一定的压力，先加热后冷却定型的成型；还可用于粉料的冷压成型等。2. 1. 3. 压住成型压住成型又称为传递成型，压住模具用于成型热固性塑料制品，模具具有单独的加料室，成型时先将型腔闭合，并预热到成型温度，将热固性塑料加入模具的加料室，利用压柱施压，塑料在高温

30、高压下转变成黏流态并以一定的速度通过浇注系统，进型腔，经保温保压一段时间塑料交联固化，当达到最佳性能时即开模取出塑件。压住成型工艺过程和压缩成型基本相同，他们的主要区别在于：压缩成型过程是先加料后闭模，而压住成型则一般要求先闭模后加料。2. 1. 4. 挤出成型挤出成型也称为挤塑成型。它在热塑性塑料加工领域中，是一种变化多、用途广、占比重颇大的加工方法。挤出成型是将塑料在旋转的螺杆于料筒之间进行输送、压缩、熔融塑化，定量地通过处于挤塑机头部的口模和定型装置，生产出连续型材的加工工艺。除了以上几种外，塑料成型工艺还有气动挤出成型系列：中空成型、真空成型和压缩空气成型。2. 2. 水杯塑件材料的选

31、用和特性图2-1 水杯水杯的材料采用PC。聚碳酸酯，英文名Polycarbonate, 简称PC。PC是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料，具有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高；蠕变性小，尺寸稳定；具有良好的耐热性和耐低温性，在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能，尺寸稳定性，电性能和阻燃性，可在 -60120下长期使用；无明显熔点，在 220-230呈熔融状态；由于分子链刚性大，树脂熔体粘度大；吸水率小，收缩率小，尺寸精度高，尺寸稳定性好，薄膜透气性小；属自熄性材料；对光稳定，但不耐紫外光，耐候性好；耐油、耐酸、不耐强碱、氧化性酸

32、及胺、酮类，溶于氯化烃类和芳香族溶剂，长期在水中易引起水解和开裂，缺点是因抗疲劳强度差，容易产生应力开裂，抗溶剂性差，耐磨性欠佳。PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工，最重要的加工方法是注塑。成型之前必须预干燥，水分含量应低于0.02%，微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽，银丝和气泡，PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。冲击韧性高，因此可进行冷压，冷拉，冷辊压等冷成型加工。挤出用PC分子量应大于3万，要采用渐变压缩型螺杆，长径比1：1824，压缩比1：2.5，可采用挤出吹塑，注-吹、注-拉-吹法成型高质量，高透明瓶子。PC合金种类繁多，改进PC熔体粘度大（

33、加工性）和制品易应力开裂等缺陷， PC与不同聚合物形成合金或共混物，提高材料性能。具体有PC/ABS合金，PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等，利有两种材料性能优点，并降低成本，如PC/ABS合金中，PC主要贡献高耐热性，较好的韧性和冲击强度，高强度、阻燃性， ABS则能改进可成型性，表观质量，降低密度。PC的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。PC可用作门窗玻璃，PC层压板广泛用于银行

34、、使馆、拘留所和公共场所的防护窗，用于飞机舱罩，照明设备、工业安全档板和防弹玻璃。 PC板可做各种标牌，如汽油泵表盘、汽车仪表板、货栈及露天商业标牌、点式滑动指示器， PC树脂用于汽车照相系统，仪表盘系统和内装饰系统，用作前灯罩，带加强筋汽车前后档板，反光镜框，门框套、操作杆护套、阻流板、PC被应用用作接线盒、插座、插头及套管、垫片、电视转换装置，电话线路支架下通讯电缆的连接件，电闸盒、电话总机、配电盘元件，继电器外壳， PC可做低载荷零件，用于家用电器马达、真空吸尘器，洗头器、咖啡机、烤面包机、动力工具的手柄，各种齿轮、蜗轮、轴套、导规、冰箱内搁架。PC是光盘储存介质理想的材料。PC瓶（容器

35、）透明、重量轻、抗冲性好，耐一定的高温和腐蚀溶液洗涤，作为可回收利用瓶（容器）。PC及PC合金可做计算机架，外壳及辅机，打印机零件。改性PC耐高能辐射杀菌，耐蒸煮和烘烤消毒，可用于采血标本器具，血液充氧器，外科手术器械，肾透析器等，PC可做头盔和安全帽，防护面罩，墨镜和运动护眼罩。 PC薄膜广泛用于印刷图表，医药包装，膜式换向器。第三章 塑件工艺性分析3. 1. 分析塑件的结构工艺性该塑件尺寸偏大，均为无公差要求的自由尺寸，结构简单，再根据材料性能分析，可以选择精度等级为MT5。PC的塑件脱模斜度： 型腔 351 型芯 3050综合上述条件，又根据常用热塑性塑料的成型条件，可知PC材料的特性如

36、下表3-1：表3-1 PC材料的特性缩写密度（g/cm）计算收缩率（%）注射压力(Mpa)适用注射机类型PC1.181.200.50.8100140螺杆、柱塞式均可塑件工艺参数：成型时间：注射时间：1s5s 模具温度：90110 保压时间：20s80s 喷嘴温度：230250 冷却时间：20s50s 保压压力：4060Mp 总周期：40s120s 注射压力：80130Mp结论：由分析可确定为注射成型的模具3. 2. 工艺性分析该工件外形简单，为回转体结构带有手柄，平均厚度为3mm，材料为聚碳酸酯，熔融温度高，需要高料温，高压注射成型；塑件易产生内应力，原料要干燥，顶出力应均匀，塑件需要后处理；

37、流动性差，模具流道的阻力应小，模具要加热。3. 3. 注射机选择根据对塑件的分析计算得水杯体积为98080.5mm，PC密度为.1.181.20g/cm，所以水杯的质量为115.7117.7g，水杯质量取117g。塑件体积： V 98.08cm塑件质量： M =117g选用注射机为国产的注射机G54-S-200卧式注塑机。查表注额定注射量为200cm，注射压力为109MPa，锁模力为2540kN，注射方式为螺杆式，喷嘴球半径R为18mm，喷嘴口为直径8mm。顶出形式是两侧设有顶杆，机械顶出（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

38、必过多的考虑注射机型号。具体到这套模具）。第四章 塑料制件在模具中的位置与浇注系统的设计4. 1. 型腔数目的确定与单型腔模具相比较，单型腔模具具有塑料制件的形状和尺寸一致性好、成型的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。但是，在大批量生产的情况下，多型腔应收更为合适的形式，它可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。型腔数目的确定，应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n ，即 n (4-1)式中： F注射机额定锁模力（N） P型腔内塑料熔体的平均压力（MPa） A1、

39、A2分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm）大型薄壁塑件、深腔类塑件、需三向或四向长距离抽芯塑件等，为保证塑件成型，通常只能采用一模一腔；回转体类零件常采用直接浇口、盘形浇口轮辐式或爪形浇口成型，这类浇口用在普通浇注系统的模具中，模腔数量也只能是一模一腔。根据上述所知，采用一模一腔。4. 2. 分型面的选择由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、嵌件的位置塑件的推出、排气等多种因素的影响、因此在选择分型面时应遵循以下的原则： （1）分型面应设置在塑件外形最大轮廓处，否则塑件无法取出。 (2) 分型面应设置在动模一侧，方便塑件顺利脱模。 (3

40、) 分型面的选择应保证塑件的精度要求。 (4) 分型面的选择应考虑塑件的外观质量要求。 (5) 分型面的选择应考虑排气效果。 (6) 分型面的选择应尽可能满足制品的使用要求。 (7) 有利于防止溢料。除此之外，选择分型面时，还要考虑模具零件制造的难易程度，侧向抽芯的方便与否。总之，影响分型面的因素很多，设计时在保证塑件质量的前提下，应使模具的结构越简单越好。另外，水杯手柄部位形状比较复杂，所以，将分型面选择在水杯中间剖切面上。这样，不致影响塑件外观，既有利于脱模，又使模具的加工制造更容易。4. 3. 普通浇注系统的设计4. 3. 1. 普通浇注系统的组成及设计原则（1） 普通浇注系统的组成 普

41、通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴4部分组成。 主流道是从注射机喷嘴于模具接触处开始到分流道或型腔为止的塑料熔体的流道通道。 分流道是主流道末端与浇口之间塑料熔体的流动通道。 浇口是连接分流道与型腔的塑料熔体的通道，一般情况下浇注系统中截面尺寸最小的部位。 冷料穴一般设置在主流道末端，有时分流道的末端也设置冷料穴。冷料穴是为储存料流中的前锋冷料而设置的。普通浇注系统按主流道的轴线是否平行于分型面，可分为直浇注系统和横浇注系统。在卧式和立式注射机中，主流道轴线垂直于分型面，属于直浇注系统，在角式注射机中，主流道轴线平行于分型面，属于横浇注系统。（2） 浇注系统的设计原则 充分考虑塑料溶

42、体的流动性和结构公艺性。 热量和压力损失要小。 确保均衡进料。 排气性好。 塑料耗量要少。4. 3. 2. 主流道的设计主流道的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和冲模时间有较大的影响，因此必须使熔体的温度降和压力损失最小。主流道一般位于模具中心线上，它与注射机喷嘴的轴线重合。塑件尺寸较大，流动性差黏度大，所以主流道截面尺寸设计的要大点，在卧式或立式注射机用的模具中，主流道垂直于分型面。设计要点:截面形状、锥度、孔径、长度、球面R、圆角r图形如下4-1： 图41 流道形状及其与注射机喷嘴的关系为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角a为26，小端直径d比注射机喷嘴直径大0.

43、51mm，一般d=2.55mm。由于小端的前面是球面，其深度为35mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大12mm。流道的表面粗糙度Ra0.8um。表4-1主流道D的推荐值塑料品种注射机最大注射量（g）1030601252505001000PE、PS33.544.54.555ABS、PMMA33.544.54.555PC、PSU3.544.5555.55.5根据选用的XS-ZY-125型号注射机的相关尺寸得:喷嘴前端孔径： =4mm喷嘴前端球面半径：=18mm根据模具主流道与喷嘴的关系=+(12)mm=19mm=+(0.51)mm=5mm锥角为26

44、，取其值为3。中小型模具定位圈高度一般取810mm，大型模具定位圈高度一般取1215mm。主流道衬套一般选用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理要求5256HRC，衬套与定模板的配合可采用H7/m6。4. 3. 3. 浇口设计浇口（又称为进料口）是连接分流道与型腔的通道。除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但它确是最关键的部分。它的位置、形状和尺寸对塑件的成型有着很大的影响。它的设计包括其形状、尺寸的确定及位置的选择。它可分为限制性浇口和非限制性浇口两种。限制性浇口包括侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口等。非限制性浇口即为直接交口。根据塑件形状

45、及材料特性，为此选择点浇口，点浇口又称针点式浇口。橄榄形浇口或菱形浇口。它的截面为圆形，其尺寸很小。 图4-2点浇口浇口的选用通常要考虑以下几项原则： 尽量缩短流动距离; 浇口应开设在塑件壁厚最大处; 必须尽量减少熔接痕; 应有利于型腔中气体排出; 考虑分子定向影响; 避免产生喷射和蠕动; 浇口处避免弯曲和受冲击载荷; 注意对外观质量的影响。点浇口直径d选取范围一般为 d=0.52.0mm;常用尺寸为:d=0.51.5mm。也可以用一下经验公式计算： d=(0.140.20) (4-2)式中：A型腔表面积； T塑件在点浇口处的壁厚。其他尺寸可在下列式中选取：点浇口长度=0.81.2mm； =0

46、.51.5mm；上锥角；下锥角；浇口总长度。点浇口常用于PE、PP、PC、PS、POM、A/S、ABS等塑料。4. 3. 4. 冷料穴的设计PC材料流动性差，但本套模具工艺控制容易，很少产生冷料，所以不设置冷料穴。4. 3. 5. 排气系统的设计当熔体填充型腔时，必须排出型腔、浇注系统的空气和塑料本身挥发出来的气体，否则会在塑件上产生气泡、凹坑、接缝、表明轮廓不清、褐色斑纹等缺陷，同时还会降低充模速度。排气有以下几种方式： 充分利用模具零部件间隙排气； 在分型面上开设排气槽。排气槽宽度可取1.56.0mm，在离开型腔58mm后设计成开放的燕尾式排气槽，它的深度为0.010.02mm； 防止排气

47、槽正对着操作者，避免熔体从排气槽喷出伤人； 利用排气塞（或称为烧结金属块）排气； 在气体滞留区利用设置在塑件内侧的排气杆或真空泵实行强制性排气。第五章 成型零部件的结构设计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。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位

48、等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。5. 1. 凹模结构设计凹模是成型塑件外表面的主要零件，按结构的不同可分为整体式和组合式两类。公关广告组合式凹模是指凹模由两个或两个以上零件组合而成。这种凹模加工工艺性好，但装配调整困难，有时塑件表面会留有拼接的痕迹。组合式凹模主要用于形状复杂的塑件成型。组合式凹模可分为整体嵌入式、局部镶拼式和四壁拼合式。根据水杯结构底部有凹槽所以选择组合式凹模的大面积镶嵌式凹模。大面积镶嵌式凹模其结构如图5-1。 图5-1 组合式凹模 凹模的材料选40Cr，凹模热处理硬度达到HRC

49、4050,表面需镀硌和抛光处理，型腔表面的粗糙度为Ra0.20.1um，配合面需要达到Ra0.8um。5. 2. 型芯结构设计凸模是用于成型塑件的内表面的凸状零件，凸模按结构也分为整体式和组合式两类。小型模具凸模常采用整体式，与模板做成一体，大、中型模具采用组合式。整体式凸模如图5-2。图5-2 水杯底座凸模根据对该塑件整体进行分析，知其内形比较简单，深度较大，可以采用整体式凸模。整体凸模的结构简单牢固， 成型塑料件的质量好，且适合用于这种小型的塑件。在实际的加内圆弧角尺寸要求及对称度等技术要求，而且降低了零件的加工成本。最后，用抛光机对型芯进行了表面抛光处理，使得塑料制件的内壁光滑、美观。型

50、芯材料选40Cr，热处理达到表面硬度为HRC4550，型芯表面的粗糙度为Ra0.10.25mm，配合面为Ra0.8mm，型芯表面热处理时需好进行镀铬、与抛光处理。5. 3. 成型零件工作尺寸的计算5. 3. 1. 影响成型零件尺寸的因素 （1）成型收缩塑件成型后的收缩率波动范围较大，且与多种因素有关。在计算工作尺寸时，通常按平均收缩率计算，公式如下： （5-1） 式中：塑件的平均收缩率； 塑件的最大收缩率； 塑件的最小收缩率。PC材料的收缩率为（0.50.8）%，所以=0.65%。 （2）模具成型零件的制造公差模具成型零件的制造公差直接影响塑件的尺寸公差，成型零件的精度高，则塑件的精度也高。模

51、具设计时，成型零件的制造公差可选为塑件公差的1/31/4，或选IT7IT8级精度，表明粗糙度为0.8。 （3）模具成型零件的磨损模具使用过程中由于塑料熔体、塑件对模具的作用，成型过程中可能产生的腐蚀气的锈蚀以及模具维护时重新打磨抛光等，均有可能使成型零件发生磨损。在计算成型零件工作尺寸时，磨损量应根据塑件的产量、塑件的品种、模具材料等因素来确定。一般来说，对中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的1/6。综上所述塑件在成型过程中产生的尺寸误差应该是上述各种误差的总和，即=z+c+s+j+a （5-2）式中：塑件的成型误差z模具成型零件制造误差c模具成型零件的磨损引起的误差s塑料收缩率波动引起的误差

52、j模具成型零件配合间隙变化误差a模具装配误差此外，模具安装，配合的误差，塑件的脱模斜度等会影响塑件的尺寸精度。5. 3. 2. 型腔和型芯尺寸的计算成型零件的工作尺寸是根据塑件成型收缩率、成型塑件的制造公差和模具成型零件磨损量等来确定的。常用的方法是平均收缩率，如表5-1所示。表5-1尺寸类型计算公式型腔径向尺寸（直径、长、宽）深度型芯径向尺寸（直径、长、宽）高度中心距注：表中各尺寸偏差的标注必须符合规定标注形式，公式符号注释如下。 、型腔、型芯径向工作尺寸，mm； 、塑件的径向极限尺寸，mm； 、型腔、型芯高度的工作尺寸，mm； 、塑件高度极限尺寸，mm； 模具中心距尺寸，mm； 塑件中心距

53、尺寸，mm； 塑件的平均收缩率； 塑件的尺寸公差，mm； 修正系数，取为1/23/4，公差值大取小值，中小型塑件一般取3/4； 修正系数，取1/22/3，尺寸较大、精度较低时取小值，反之取大值； 模具制造精度，取（1/31/5），尺寸较大、精度较低时取大值，反之取小值。根据表5-1所示公式计算： (1) 型腔径向尺寸 基本尺寸/mm 尺寸公差/mm 计算 86 1.3 = （2）型腔深度尺寸 基本尺寸/mm 尺寸公差/mm 计算 100 1.3 = （3）型芯径向尺寸 基本尺寸/mm 尺寸公差/mm 计算 80 1.1 = （4）型芯高度尺寸 基本尺寸/mm 尺寸公差/mm 计算 92 1.1

54、 =注：水杯没有孔所以中心距不再计算。5. 3. 3. 型腔壁厚和底板厚度的确定型腔壁厚的计算比较复杂而繁琐，为了简化模具设计，根据组合式圆形型腔壁厚的经验数据，所以可以得出，圆形型腔内壁短边长为86mm，所以凹模壁厚范围是13mm，模套壁厚是35mm，根据水杯的设计来看，足以满足设计的要求。第六章 结构零部件的设计6. 1. 注射模架的选择 标准模架的选用取决于制件尺寸的大小、形状、型腔数、浇注形式、模具的分型面数、制件脱模方式、推板行程、定模和动模的组合形式、注射机规格以及模具设计者的设计理念等有关因素。国家标准中规定，中小型模架的周界尺寸范围小于或等于。根据周界尺寸计算得选取的模架为。6

55、. 2. 合模导向机构的设计导向装置是保证动模与定模或上模与下模合模时准确定位和导向的重要零件。其作用主要为导向定位，同时承受一定的侧压力。模具中的导向装置主要有导柱导向装置和锥面定位装置。常用的是导柱导向装置，导柱如图6-1所图6-1 导柱结构6. 2. 1. 导向装置的设计原则 正确选用导向装置类型； 导柱数量、大小及其布置； 导柱导向的设置不能削弱模具强度； 导向装置应考虑加工的工艺性； 保证导向装置有良好的导向性能。6. 2. 2. 导柱的结构设计导柱有台阶式导柱结构、带头导柱和带肩导柱，除安装部分的台肩外，安装配合部分的直径比外伸工作部分的直径大，一般与导套外径一致，导柱的滑动部分根据需要可加工出油槽。选用台阶式导柱。6. 2. 3. 导套的结构设计直导套结构简单，制造方便，用于小型简单模具；带头导套结构较复杂，用于精度较高的大型模具。选用直导套。如图6-2所示。图6-2 导套结构6. 2. 4. 导柱与导套的组合形式导柱、导套与模板的配合一般采用H7/k6的过渡配合。直导套采用H7/r6的过盈配合压入模板，并用紧定螺钉固定。导柱、导套之间采用H7/f7或H8/f7的间隙配合。第七章 推出机构的设计7. 1.推出机构的组成及设计要求