塑料水杯的模具设计与加工-杯盖和杯子模具【21张CAD图纸+说明书完整资料】

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100 亿美元 日本从 1957 年到 1984 年二十七年间 模具增长 100 倍 1987 年台湾地区模具出口达 到一亿两千万美元 香港的模具产值为 30 亿港币 我国的模具产值为 30 亿元 国内当今注塑飞速发展 但是与国际水平却相差很远 从整体来看 中国 塑料模具无论是在说量上 还是在质量 技术和能力等方面都有了很多进步 但与国民经济发展需求 世界先进水平相比 仍然差距很大 主要的缺陷明显 的表现在精度不高 技术含量低 复杂程度低等缺点 严重的阻碍着国内电子 业的发展 一些大型 精密 复杂 长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进 口 在总量供不应求的同时 一些低档塑料模具却供过于求 市场竞争激烈 还有一些技术含量不高的中高档塑料模具也有供过于求的趋势 因此中国塑料 模具行业和国外相近水平相比 主要存在以下问题 发展不平衡 产品总体水 平较低 工艺装备落后 组织协调能力差 大多数企业开发能力弱 创新能力 明显不足 供需矛盾短期难以缓解 体制和人才问题的解决尚需时日 这些都 严重的阻碍着国内电子业的发展 设计出好的产品却无法做出是我国模具业的 最大不足 因此 注重科技含量 接住了国外的先进理论技术则尤为重要 大型化 高精密度 多功能复合型将是未来模具的发展发展方向 热流道 模具在塑料模具中的比重逐渐提高 并且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射成型等工艺的模具也将随之发展 其中精密 大型 复杂 长寿命模具等高档塑料模具也会加大研制与开发 研究内容 1 分析水盆外形尺寸及其原料成型工艺性 2 水盆的基本参数的计算及成型设备的选用 3 型腔数目和分型面的确定 模具类型及结构的确定 4 成型零件工作尺寸的计算 模具结构草图的绘制 5 模具和注射机技术参数的校核 6 模架的选用 推出机构的设计 导向机构的设计 7 浇注系统的设计 8 温度调节系统的设计 9 排气系统的设计 拟采取的研究方法 技术路线 实验方案及可行性分析 研究方法 1 收集和查阅有关本次设计的相关资料 2 分析设计制品的结构 初步完成该制品模具设计的基本结 3 学习和熟练掌握 AUTOCAD 和 UG 软件 完成本次模具设计的 3D 开模图和 2D 的总装图以及若干零件图 4 对前面所有的设计过程进行小结 完成毕业论文的写作 可行性分析 1 对 UG 软件有一定的了解掌握 2 对注塑模具设计有一定的理论基础 3 本模具结构合理 紧凑 简单 符合生产要求 综上所述 本模具的设计方案是一个较为可行的设计方案 研究计划及预期结果 研究计划 第 1 2 周 调研 图书馆查找与毕业设计有关资料 第 3 周 上网查找论文资料 第 4 10 周 撰写开题报告 第 11 12 周 英文文献资料的翻译 第 13 14 周 熟悉 CAD 及 UG 软件的使用 第 15 16 周 模具结构方案的确定和设计 第 17 周 开模 3D 图完成 第 18 周 模具技术要求 订料表的完成 第 19 周 2D 总装图的绘制及修改 第 20 周 若干零件图的绘制及修改 第 21 周 完成熔体模拟流动分析 优化模具设计结构 第 22 周 毕业论文的撰写 第 23 周 毕业论文的撰写 第 24 周 整理并修改论文 预期结果 1 通过查阅书籍学习注塑模具基本知识 并按照设计原则设计一套双层滴斗 注塑模具 2 绘制整套模具二维装配图 3 绘制模具主要零件图 4 用三维软件完成模具的三维装配动画和工作原理动画 5 完成毕业设计说明书一份 特色或创新之处 1 全部使用计算机辅助绘图 使用 UG 软件对模具型腔和型芯进行 3D 分模 杯子两侧中间采取向内凹 方便人们握住杯子 2 杯子直径较大 还可以用做饭盒 3 杯子底侧留有间隙 可成放咖啡 茶叶 4 两个杯盖 可调换使用 已具备的条件和尚需解决的问题 已具备的条件 1 查阅与注塑模具设计相关的文献 2 用 Pro e 软件来实现模具型腔和型芯的设计 演示分模过程 并分析成型件 的合理性 掌握三维软件 完成水杯注塑模具的设计及理论计算 尚需解决的问题 1 注塑工艺参数的确定 在试模时依据实际情况作适当的调整 2 分型面的选择 3 型腔数的确定 4 冷却系统的设计 指导教师意见 指导教师签名 年 月 日 教研室 学科组 研究所 意见 教研室主任签名 年 月 日 系意见 主管领导签名 年 月 日 题目 塑料水杯的模具设计与加工 信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业 学 号 0923241 学生姓名 王 兵 指导教师 王士同 职称 教授 职称 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计 论文 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明 所呈交的毕业设计 论文 塑料杯子的模具设计 与加工 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果 其内容除 了在毕业设计 论文 中特别加以标注引用 表示致谢的内容外 本毕 业设计 论文 不包含任何其他个人 集体已发表或撰写的成果作品 班 级 机械 95 学 号 0923241 作者姓名 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计 论 文 任 务 书 一 题目及专题 1 题目 机械设备模具的计算机设计与加工 2 专题 塑料杯子的模具设计与加工 二 课题来源及选题依据 本课题自选题目 近几年 我国塑料模具工业有了很大的发展 塑料制品在我们的日常生 活中扮演着越来越重要的角色 其种类也越来越多 制造加工也越来越精致 美观 在未来的模具市场中 塑料模具的发展速度将高于其他模具 在模具 行业中的比例也逐步提高 并且随着注塑模具技术的发展 在工程机械和工 业机械 电子 汽车 加点 玩具等产品中 60 以上的零部件 可以依靠 模具成型 水杯是我们生活中一件必不可少的生活用品 塑料杯虽然看似简 单 但是其注塑模具的设计制作所涉及的知识面与知识点较多 能比较全面 的反应一些注塑模具的设计特点 本体应用性强 知识面覆盖较广 并且来 自生活 所以容易激发我学习研究兴趣 所以选择了这个课题 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 完成杯子的开模 并绘制开模图 绘制出装配零件图 完成设计说明书一份 有分析比较和必要的计算 I 四 接受任务学生 机械 95 班 姓名 王 兵 五 开始及完成日期 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六 设计 论文 指导 或顾问 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 II 摘 要 本文介绍了塑料水杯盖的成型工艺 及模具成型结构对塑件质量的影响 浇注系统的 设计 顶出系统 模具成型部分和总装结构的设计 通过对模具结构方案 模具工作过程 以及加工注意事项的详细分析与论述 近年来 CAD CAM 技术已发展成为一项比较成熟 的共性技术 模具 CAD CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的 程度 塑料制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D 分析正在塑料模具工业中发挥越来越 重要的作用 我感觉 UG 开模相对于 CAD 开模有相对简单 2D 图采用 CAD 制图 开模 采用 UG 制图 在设计中对模具的整体结构及模具非标准的零件经过分析 对其各种参数进行了校核 且绘制了图纸 设计过程中 重点突出了造型设计 成型零件设计 模架设计三个重要工作 在设 计中用到了分流道侧浇口浇注系统 在其中造型分模中遇到一定的困难 但是通过努力最终得以解决 这次设计是对塑件及模具 CAD CAM UG 的一次大胆尝试 相信对实际生产会有一定的 指导意义 另外 本次杯子我选择了增大杯子的内径 上下上下两个杯盖 下杯盖与杯底留有一 定的空间 可成放茶叶 咖啡 方便人们生活 大的杯径可让杯子多盛放东西 需要时还 可以用做饭盒 两个不同的杯盖还可以交换使用 本次设计以有内螺纹的杯盖为主 杯体 为辅 关键词 塑料水杯 塑料杯盖 注塑模设计 CAD CAM III Abstract This paper introduces the forming process of plastic cups influence and mold structure on the quality of plastic parts the design of gating system the ejector design system molding part and final assembly structure the die structure scheme Detailed analysis and discusses the working process of the mould and processing notices try hard to let readers know the design process of injection mold In recent years CAD CAM technology has developed into a relatively mature technologies the technology of mould CAD CAM hardware and software the price has been reduced to small and medium sized enterprises generally acceptable degree 3D analysis of 3D design and molding process of plastic parts and mold is playing a more and more important role in the plastic mold industry But I feel UG mold mold is relatively simple compared to CAD 2D map using CAD drawing mold using UG mapping In the design of the overall structure of die and die on the non standard parts according to the analysis the various parameters of the check and the mapping of the drawings In the design process focused on the design the design of molding parts mold design are three important work the shunt side gate system used in the design of There are some difficulties in the other part but through hard work finally settled The design of plastic parts and mold CAD CAM UG is a bold attempt I believe there will be some guiding significance for practical production In addition the cup I chose the diameter of the cup up and down two cup cover a cup cover and a cup bottom have a certain space can be put in the tea coffee convenient for people living large cup size can let the cup to hold things when required can be used as a lunch box two different cup cover can also be used This design mainly with the internal thread of the cup cover Key words Plastic cup Plastic cup cover Injection mold design CAD CAM IV 目 录 摘 要 III ABSTRACT IV 目 录 V 1 绪论 1 1 1 选题依据及意义 1 1 2 本课题在国内外的研究现状 1 1 2 1 中国模具工业概况 1 1 2 2 存在问题和主要差距 3 2 塑件的分析 4 2 1 塑件技术要求分析 4 2 1 1 塑件的几何形状 4 2 1 2 塑件的工艺结构 5 2 2 1 注塑成型工艺参数 5 2 2 2 注塑成型特点 8 2 3 HDPE 注射成型条件 8 3 模具型腔的设计 9 3 1 型腔数目的确定 9 3 2 注射机的选择 9 3 2 1 额定注射量 9 3 2 2 锁定锁模力 10 3 2 3 额定注射压力 10 3 2 4 G54 S200 400 型注射机与模具关系 10 3 2 5 合模导向机构设计 11 3 3 分型面的选择 11 3 4 脱模斜度 12 3 5 成型零件的设计 12 3 6 型腔及型芯尺寸计算 12 3 6 1 型腔的尺寸计算 13 3 6 2 型芯尺寸的计算 15 3 7 排气槽的设计 16 3 8 型腔的强度校核 16 3 8 1 材料选择 16 3 8 2 强度校核 16 4 浇注系统的设计 18 4 1 浇注系统的分析 18 4 2 主浇道的设计 18 V 4 3 分流道的设计 18 4 4 浇口的设计 19 5 脱模机构的设计 21 5 1 脱内螺纹机构的设计 21 5 2 顶杆位置 21 5 3 顶杆的强度计算 22 6 模具结构的零件设计 23 6 1 零件尺寸设计要求 23 6 2 导柱 导套 23 6 3 定位圈与浇口套 23 6 4 推杆 24 6 5 限位钉 24 6 6 复位杆 24 6 7 螺钉及销 24 7 模温调节系统设计 25 7 1 型腔上的冷却系统装置 25 7 2 根据已布好的水道计算水量 25 8 总结与展望 28 8 1 总结 28 8 2 不足之处及未来展望 28 致谢 29 参考文献 30 0 1 绪论 1 1 选题依据及意义 在毕业实习期间 通过观察 询问及老师的指导对注塑模有了近一步的了解 鉴于 此 以塑料水杯为塑件 进行注塑模设计 一个国家模具生产能力的强弱 水平的高低 直接影响着许多工业部门的新产品的 开发和旧产品的更新换代 影响着产品质量和经济效益的提高 采用模具生产制件具有 生产效益高 质量好 切削少 节约能源和原材料 成本低等一系列优点 模具成型已 成为当代工业生产的重要手段 成为多种成型工艺中最有潜力的发展方向 而注塑模又 是模具生产中采用最普遍的方法 世界塑料成型模具中 约 60 为注塑模 在国民经济 中 模具工业已成为五大支柱产业 机械 电子 汽车 石油化工和建筑的基础 随着 社会的发展 它将发挥更加重要的作用 编 号 无锡太湖学院 毕 业 设 计 论 文 题目 塑料水杯的模具设计与加工 信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业 学 号 0923241 学生姓名 王 兵 指导教师 王士同 职称 教授 职称 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计 论文 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明 所呈交的毕业设计 论文 塑料杯子的模具设计 与加工 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果 其内容除 了在毕业设计 论文 中特别加以标注引用 表示致谢的内容外 本毕 业设计 论文 不包含任何其他个人 集体已发表或撰写的成果作品 班 级 机械 95 学 号 0923241 作者姓名 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计 论 文 任 务 书 一 题目及专题 1 题目 机械设备模具的计算机设计与加工 2 专题 塑料杯子的模具设计与加工 二 课题来源及选题依据 本课题自选题目 近几年 我国塑料模具工业有了很大的发展 塑料制品在我们的日常生 活中扮演着越来越重要的角色 其种类也越来越多 制造加工也越来越精致 美观 在未来的模具市场中 塑料模具的发展速度将高于其他模具 在模具 行业中的比例也逐步提高 并且随着注塑模具技术的发展 在工程机械和工 业机械 电子 汽车 加点 玩具等产品中 60 以上的零部件 可以依靠 模具成型 水杯是我们生活中一件必不可少的生活用品 塑料杯虽然看似简 单 但是其注塑模具的设计制作所涉及的知识面与知识点较多 能比较全面 的反应一些注塑模具的设计特点 本体应用性强 知识面覆盖较广 并且来 自生活 所以容易激发我学习研究兴趣 所以选择了这个课题 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 完成杯子的开模 并绘制开模图 绘制出装配零件图 完成设计说明书一份 有分析比较和必要的计算 I 四 接受任务学生 机械 95 班 姓名 王 兵 五 开始及完成日期 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六 设计 论文 指导 或顾问 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 II 摘 要 本文介绍了塑料水杯盖的成型工艺 及模具成型结构对塑件质量的影响 浇注系统的 设计 顶出系统 模具成型部分和总装结构的设计 通过对模具结构方案 模具工作过程 以及加工注意事项的详细分析与论述 近年来 CAD CAM 技术已发展成为一项比较成熟 的共性技术 模具 CAD CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的 程度 塑料制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D 分析正在塑料模具工业中发挥越来越 重要的作用 我感觉 UG 开模相对于 CAD 开模有相对简单 2D 图采用 CAD 制图 开模 采用 UG 制图 在设计中对模具的整体结构及模具非标准的零件经过分析 对其各种参数进行了校核 且绘制了图纸 设计过程中 重点突出了造型设计 成型零件设计 模架设计三个重要工作 在设 计中用到了分流道侧浇口浇注系统 在其中造型分模中遇到一定的困难 但是通过努力最终得以解决 这次设计是对塑件及模具 CAD CAM UG 的一次大胆尝试 相信对实际生产会有一定的 指导意义 另外 本次杯子我选择了增大杯子的内径 上下上下两个杯盖 下杯盖与杯底留有一 定的空间 可成放茶叶 咖啡 方便人们生活 大的杯径可让杯子多盛放东西 需要时还 可以用做饭盒 两个不同的杯盖还可以交换使用 本次设计以有内螺纹的杯盖为主 杯体 为辅 关键词 塑料水杯 塑料杯盖 注塑模设计 CAD CAM III Abstract This paper introduces the forming process of plastic cups influence and mold structure on the quality of plastic parts the design of gating system the ejector design system molding part and final assembly structure the die structure scheme Detailed analysis and discusses the working process of the mould and processing notices try hard to let readers know the design process of injection mold In recent years CAD CAM technology has developed into a relatively mature technologies the technology of mould CAD CAM hardware and software the price has been reduced to small and medium sized enterprises generally acceptable degree 3D analysis of 3D design and molding process of plastic parts and mold is playing a more and more important role in the plastic mold industry But I feel UG mold mold is relatively simple compared to CAD 2D map using CAD drawing mold using UG mapping In the design of the overall structure of die and die on the non standard parts according to the analysis the various parameters of the check and the mapping of the drawings In the design process focused on the design the design of molding parts mold design are three important work the shunt side gate system used in the design of There are some difficulties in the other part but through hard work finally settled The design of plastic parts and mold CAD CAM UG is a bold attempt I believe there will be some guiding significance for practical production In addition the cup I chose the diameter of the cup up and down two cup cover a cup cover and a cup bottom have a certain space can be put in the tea coffee convenient for people living large cup size can let the cup to hold things when required can be used as a lunch box two different cup cover can also be used This design mainly with the internal thread of the cup cover Key words Plastic cup Plastic cup cover Injection mold design CAD CAM IV 目 录 摘 要 III ABSTRACT IV 目 录 V 1 绪论 1 1 1 选题依据及意义 1 1 2 本课题在国内外的研究现状 1 1 2 1 中国模具工业概况 1 1 2 2 存在问题和主要差距 3 2 塑件的分析 4 2 1 塑件技术要求分析 4 2 1 1 塑件的几何形状 4 2 1 2 塑件的工艺结构 5 2 2 1 注塑成型工艺参数 5 2 2 2 注塑成型特点 8 2 3 HDPE 注射成型条件 8 3 模具型腔的设计 9 3 1 型腔数目的确定 9 3 2 注射机的选择 9 3 2 1 额定注射量 9 3 2 2 锁定锁模力 10 3 2 3 额定注射压力 10 3 2 4 G54 S200 400 型注射机与模具关系 10 3 2 5 合模导向机构设计 11 3 3 分型面的选择 11 3 4 脱模斜度 12 3 5 成型零件的设计 12 3 6 型腔及型芯尺寸计算 12 3 6 1 型腔的尺寸计算 13 3 6 2 型芯尺寸的计算 15 3 7 排气槽的设计 16 3 8 型腔的强度校核 16 3 8 1 材料选择 16 3 8 2 强度校核 16 4 浇注系统的设计 18 4 1 浇注系统的分析 18 4 2 主浇道的设计 18 V 4 3 分流道的设计 18 4 4 浇口的设计 19 5 脱模机构的设计 21 5 1 脱内螺纹机构的设计 21 5 2 顶杆位置 21 5 3 顶杆的强度计算 22 6 模具结构的零件设计 23 6 1 零件尺寸设计要求 23 6 2 导柱 导套 23 6 3 定位圈与浇口套 23 6 4 推杆 24 6 5 限位钉 24 6 6 复位杆 24 6 7 螺钉及销 24 7 模温调节系统设计 25 7 1 型腔上的冷却系统装置 25 7 2 根据已布好的水道计算水量 25 8 总结与展望 28 8 1 总结 28 8 2 不足之处及未来展望 28 致谢 29 参考文献 30 无锡太湖学院学士学位论文 0 1 绪论 1 1 选题依据及意义 在毕业实习期间 通过观察 询问及老师的指导对注塑模有了近一步的了解 鉴于 此 以塑料水杯为塑件 进行注塑模设计 一个国家模具生产能力的强弱 水平的高低 直接影响着许多工业部门的新产品的 开发和旧产品的更新换代 影响着产品质量和经济效益的提高 采用模具生产制件具有 生产效益高 质量好 切削少 节约能源和原材料 成本低等一系列优点 模具成型已 成为当代工业生产的重要手段 成为多种成型工艺中最有潜力的发展方向 而注塑模又 是模具生产中采用最普遍的方法 世界塑料成型模具中 约 60 为注塑模 在国民经济 中 模具工业已成为五大支柱产业 机械 电子 汽车 石油化工和建筑的基础 随着 社会的发展 它将发挥更加重要的作用 1 2 本课题在国内外的研究现状 模具生产技术水平的高低 已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志 因 为模具在很大程度上决定着产品的质量 效益和开发能力 随着我国加入 WTO 我国模 具工业的发展将面临新的机遇和挑战 我国的模具工业的发展 日益受到人们的重视和关注 模具是工业生产的基础工艺装 备 也已经取得了共识 在电子 汽车 电机 电器 仪表 家电和通信等产品中 60 80 的零部件都要依靠模具成型 形 用模具生产制件所具备的高精度 高复杂程 度 高一致性 高生产率和低消耗 是其它加工制造方法所不能比拟的 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 目前 全世界模具年产值约为 600 亿美元 日 美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床 工业 我国对模具工业的重视程度也提上日程 1998 年 3 月 国务院颁发的 关于当前 工业技术改造政策重要的决定 中 模具被列为机械工业技术改造序列的第一位 生产 和基本建设序列的第二位 随后的 1999 年和 2002 年 在国家计委和科技部发布的 当 前国家重点鼓励发展的产业 产品和技术目录 当前国家优先鼓励发展的高技术产品 产业化重点指南 目录 及 当前国家鼓励外商投资产业目录 中 模具都被列入其中 这些都说明了模具在国民经济中地位 1 2 1 中国模具工业概况 中国虽然在很早以前就制造和使用模具 但一直未形成产业 由于长期以来模具制 造一直作为保证企业产品生产的手段被视为生产后方 因此一直发展缓慢 1984 年成立 了这个模具工业协会 1987 年模具首次被列入机电产品目录 当时全国共有生产模具的 厂点 6000 家 总产值约为 30 亿元 随着中国改革开放的日益深入 市场经济进程的加 快 模具及其标准件 配套件作为产品 制造生产的企业大量出现 模具工业得到快速 发展 在市场竞争中 企业的模具生产技术提高很快 规模不断发展 提高很快 1988 年至 1992 年 国家委托中国模协和机械院在全国范围内组织了上百个模具企业 塑料杯子的模具设计与加工 1 和有关科研单位 大专院校 共同对模具关键技术进行攻关 取得了丰硕成果 这些成 果主要有 冲压模具的设计制造技术 料模具的设计制造技术 铸压模具的设计制造技 术 铸造模具的设计制造技术 模具表面处理技术模具材料 模具加工关键设备 模具 寿命研究等方面 由于这些成果的取得及推广应用 使中国模具技术前进了一大步 七五 后期和 八五 期间 国家为模具工业加大了投入 分批分期改造了一批具有特 色专长的专业模具厂和模具标准件厂 引进了一大批模具加工关键设备及精密塑料模 级进模 精冲模等设计制造技术 这对提高中国模具技术及生产水平越到了推动作用 同时 许多大专院校开始设计模具专业 由前联邦德国和日本援建及中国自己投资兴办 的模具技术培训中心 也陆续建立模具技术发展及技术工人的培养开始步入轨道 1 20 世纪 90 年代以来 中国在汽车行业的模具设计制造中开始采用 CAD CAM 技术 国家科委 863 计划将东风汽车公司作为 CIMS 应用示范点 由华中理工大学作为技术依托 单位 开发了汽车车身与覆盖件模具 CAD CAM 软件系统 在模具和设计制造中得到了 实际应用 取得了效益 现在 吉林大学和湖南大学也成功地开发出了汽车覆盖件模具 的 CAD CAM 系统 并达到了较高水平 在生产中得到应用 收到良好效果 1994 年 国家在上海交通大学建立了模具 CAD 国家开发研究中心 在郑州工学院建 立了橡塑模具国家工程研究中心 使中国模具 CAD CAE CAM 研究开发和应用工作得到 了进一步发展 新的成果不断出现 由于 CAD CAE CAM 的应用 特别是 20 世纪 80 年代开始中国许多模具制造厂从国外引 进了许多软件 包括冲压模 级进模 塑料模 压铸模 橡胶模 玻璃模 挤压模等相 应软件 使中国模具设计制造水平有很大提高 也产生了较大的经济技术和社会效益 但由于人才缺乏和基础工作较差 引进的软件未能很好应用及发挥其应有的效益现象普 遍存在 这是今后应十分重视和有待解决的问题 中国模具产业除要继续发展生产能力外 更重要的是今后要重在行业内部结构的调 整及技术的发展方向上下更大的功夫 结构调整方向 主要是指企业结构的调整应向专 业化方向发展 产品结构中高档模具发展 进出口结构向增加出口减少进口的方向发展 技术发展主要是精密塑料模 成型工业与模具结构的改进 中高档汽车覆盖件模具成型 分析及结构改进 多功能附和模具 符合加工 激光技术 高速切削 超精度加工及抛 光技术 快速成型及快速经济模具在模具设计制造上的应用 总体来看 中国模具工业 将向数字化 信息化方向发展 中国模具工业协会现在是亚洲协会联合会 FADMA 和国际模办 ISTA 成员单位 负 责中国模具行业与国际同行的交流合作 该协会在中国没成功地举办了许多次模具技术 国际会议 也多次成功地组织了国内模具界人士达到国外参加模具技术国际会议 近年 来 中国模具工业协会基本上每年都组织国内主要模具生产企业的厂长 经理 总工程 师和技术人员参与国际模具经贸等技术交流 参加国外的国际模具展览会 这些国际交 往都促进了中国模具技术水平的提高和模具工业的发展 收到了很好的效果 由中国模具工业协会和上海贸易促会共同主办的中国国际模具技术和设备展览会 每逢 双年 5 月 至 2004 年已成功举办了十届 由于他的展览规模 展品水平 展览效果一届 好于一届 因此经国际展览联盟 UFI 考察和研究决定 自 1996 年第六届开始 该展 无锡太湖学院学士学位论文 2 览会已正式成为 UFI 成员 自此以后 展览会发展情况更好 现在已成为国际模具技术 和经贸交流的盛会 促进了中国模具工业的发展 现在 中国已能生产精度达 2 m 的多工位级进模 寿命可达 2 亿冲次以上 在大型 塑料模具方面 中国已能生产 34 英寸大屏幕彩电和 65 英寸背投影式电视的塑壳模具 10kg 大容量洗衣机全套塑料件模具及汽车保险杠 整体仪表板等塑料模具 在精密塑料 模具方面 中国已能生产照相机塑料件模具多行腔小模数齿轮模具及精度达 5 m 的 2560 腔塑封模具等 在大型精密复杂铸模方面 国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模和汽 车后桥齿轮箱压铸模及汽车发动机壳体的铸造模具 在汽车覆盖件模具方面 国内已能 生产中高档新型轿车的部分覆盖件模具 子午线轮胎活络模具 铝合金和塑料门窗异材 挤出成型模 精铸或树脂快速成型拉延模等 也已达到相当高水平 可与进口模具媲美 近年来 模具行业结构调整和体制改革步伐加快了主要表现为 大型 精密 复杂 长寿命 中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品 塑料模和压铸模比例增 大 专业模具厂数量及其能力增加较快 三资 及私营企业发展迅速 股份制改造步伐加 快等 从地区分布来说 以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中 西部地区 南方快于北方 目前 发展最快 模具生产最为集中的省份上广大和浙江 江苏 上海 安徽 山东等地区进年来发展也很快 1 2 2 存在问题和主要差距 目前 我国模具总量虽然已经达到了相当的规模 模具水平也有了很大提高 但设 计制造水平在总体上要比德 美 日 法 意等工业发达国家落后许多 也要比加拿大 英国 西班牙 葡萄牙 韩国 新加坡等国家落后 存在的问题和差距主要表现为以下 四方面 总量供不应求 国内的模具自己率只有 70 左右 其中 中低档模具供过于求 中高档模具自己率仅 50 企业组织结构 产品结构 技术结构和进出口结构不合理 国内模具生产厂中自 产自己率达 60 而国外 70 以上为商品模具 属大型 精密 复杂 长寿模具的比例 不足 30 而国外大 50 以上 进出口之比 2004 年为 3 7 1 实进口达 13 2 亿美元 为 净进口量最大的国家 模具产品水平要比国际水平低很多 而许多模具的生产周期却比国际水平长 开发能力较差 经济效益欠佳 国内 每个职工平均每年制造 1 万美元左右 而 国外每个职工每创造 15 20 甚至 25 30 万美元 与国际水平相比 模具企业的管理落 后更甚于技术落后 塑料杯子的模具设计与加工 3 2 塑件的分析 2 1 塑件技术要求分析 塑件的技术要求包括几何形状 壁厚的均匀程度 工艺圆角 脱模斜度等 而这些 塑件上的要求是否能符合塑件工艺的要求就要重新分析 如果不符合塑件工艺要求的 就必须在不影响制品使用的前提下采取修改 2 2 1 1 塑件的几何形状 图 2 1 塑件图 图 2 2 塑件图 参照塑件 为整个保温杯的盖子和杯身 从中可以看出杯盖为圆筒形带内螺纹 螺纹 用于配合拧紧 杯身为长圆筒形带外螺纹 由于杯盖内螺纹需要用到齿轮脱内螺纹结构 杯身我们将设计成带侧抽结构 两样零件结构上不合适放在一套模里做出产品来 所以 无锡太湖学院学士学位论文 4 在这里我们采用上下两盖脱内螺纹为一套模具 杯身为另外一套 脱内螺纹结构比较复 杂 在这里我们以本套模具为主要论述点 详细论述脱内螺纹结构的模具设计 所有尺 寸是按塑件公差等级 5 级控制的 即在模具制造中采用公差 IT5 级精度 还有其他一些尺 寸均不影响配合尺寸 也按 SJ 1732 T8 中的 7 级精度控制 1 2 1 2 塑件的工艺结构 从制品中测得壁厚约为 5 10mm 从图中可以看出塑件上最小的圆角为 R5 而在 HDPE 中的塑件工艺圆角是 内圆角为 0 5T 外圆角为 1 5T 因此只要制件上的圆角于 此基准均可满足要求 故选择时可按其美观去考虑选择其相应的圆角尺寸 该制品的塑件材料为 HDPE 根据该材料的最小脱模斜度 10 以上 因为实际中还要 考虑其外观线条及形状的美观可根据实际确定其脱模斜度只要小于最小脱模斜度就能满 足塑件的制造工艺特性及技术要求 1 2 2 塑料成型特性 塑件材料为高密度聚乙烯 High Density Polyethylene 简称为 HDPE 是一种结晶 度高 非极性的热塑性树脂 原态 HDPE 的外表呈乳白色 在微薄截面呈一定程度的半 透明状 PE 具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性 某些种类的化学品会产生 化学腐蚀 例如腐蚀性氧化剂 浓硝酸 芳香烃 二甲苯 和卤化烃 四氯化碳 该 聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性 可用于包装用途 HDPE 具有很好的电性能 特别 是绝缘介电强度高 使其很适用于电线电缆 中到高分子量等级具有极好的抗冲击性 在常温甚至在 40F 低温度下均如此 HDPE 是一种结晶度高 非极性的热塑性树脂 高密度聚乙烯为无毒 无味 无臭的 白色颗粒 熔点约为 130 相对密度为 0 941 0 960 它具有良好的耐热性和耐寒性 化 学稳定性好 还具有较高的刚性和韧性 机械强度好 介电性能 耐环境应力开裂性亦 较好 熔化温度 220 260 对于分子较大的材料 建议熔化温度范围在 200 250 之间 高密度聚乙烯是种白色粉末颗粒状产品 无毒 无味 结晶度为 80 90 软化点为 125 135 使用温度可达 100 硬度 拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯 耐磨性 电绝缘性 韧性及耐寒性均较好 但与低密度绝缘性比较略差些 化学稳定性好 在室 温条件下 不溶于任何有机溶剂 耐酸 碱和各种盐类的腐蚀 薄膜对水蒸气和空气的 渗透性小 吸水性低 耐老化性能差 耐环境开裂性不如低密度聚乙烯 特别是热氧化 作用会使其性能下降 所以 树脂需加入抗氧剂和紫外线吸收剂等来提高改善这方面的 不足 高密度聚乙烯薄膜在受力情况下的热变形温度较低 这一点应用时要注意 2 2 1 注塑成型工艺参数 1 温度 在注塑成型时需控制的温度有料筒温度 喷嘴温度 模具温度等 1 料筒温度 料筒温度应控制在塑料的粘流温度 Tf 对结晶型塑料为熔点 Tm 和热分解温度 Td 之间 料筒温度直接影响到塑料熔体充模过程和塑件的质量 料筒温度高 有利于注射压 力向模具型腔内传递 另外 使熔体粘度降低 提高流动性 从而改善成型性能 提高 塑料杯子的模具设计与加工 5 生产率 降低制品表面粗糙度 但料筒温度过高 时间过长时 塑料的热降解量增大 塑 件的质量会受到很大影响 2 喷嘴温度 选择喷嘴温度时 考虑到塑料熔体与喷孔之间的摩擦热能使熔体经 过喷嘴后出现很高的温升 为防止熔体在直通式喷嘴可能发生的 流涎现象 通常喷嘴温 度略低于料筒的最高温度 但对于热固性塑料一般都将喷嘴温度的取值高于料筒温度 这样一方面使其自身具有良好的流动性 另一方面又能接近硬化温度的临界值 即保证 了注射成型 又有利于硬化定型 3 模具温度 模具温度主要影响塑料在型腔内的流动和冷却 它的高低决定于塑 料的结晶性 塑件的尺寸与结构 性能要求以及其他工艺条件 熔料温度 注射压力及 注射速度 成型周期等 如对于熔体粘度高的非结晶型塑料应采用较高的模温 塑件壁 厚大时模温一般要高 以减小内应力和防止塑件出现凹陷等缺陷 对于热固性塑料模具 温度一般较高 通常控制在 150 220 度范围 另外动模温度有时还需要比定模高出 10 15 这样会更有利于塑件硬化定型 模具温度根据不同塑料的成型条件 通过模具的冷却 或加热 系统控制 对于要求模具温度较低的塑料 如聚乙烯 聚苯乙烯 聚丙烯 ABS 塑料 聚氯乙 烯等应在模具上设冷却装置 对模具温度要求较高的塑料 如聚碳酸脂 聚砜 聚甲醛 聚苯醚等应在模具上设加热系统 2 压力 注塑成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种 1 塑化压力 塑化压力又称背压 是注塑机螺杆顶部熔体在螺杆转动后退时受到 的压力 增加塑化压力能提高熔体温度 并使温度分布均匀 但增加塑化压力会降低塑 化速率 延长成型周期 甚至可能导致塑料的降解 一般操作中 塑化压力应在保证塑 件质量的前提下越低越好 具体数值随所选用的塑料品种而变化 通常很少超过 6 MPa 如聚酰胺塑化压力必须较低 否则塑化速率将很快降低 注射热固性塑料时一般塑化压 力都比热塑性塑料取的小 约为 3 4 5 2 MPa 并在螺杆启动时可以接近于零 但要注意 的是 背压力如果过小 物料易充入空气 使计量不准确 塑化不均匀 2 注射压力 注射压力是指柱塞或螺杆头部注射时对塑料熔体所施加的压力 它 的作用 一是克服塑料熔体从料筒流向型腔时的阻力 保证一定的充模速率 二是对塑 料熔体进行压实 注射压力的大小 取决于塑料品种 注射机类型 模具浇注系统的结 构 尺寸与表面粗糙度 模具温度 塑件的壁厚及流程大小等多种因素 近年来 采用 注塑流动模拟的计算机分析软件 可对注射压力进行优化设计 总的来说 确定注射压 力的原则是 对于热塑性塑料 注射压力一般在 40 130 MPa 之间 熔体粘度高 冷却速度快 的塑料以及成型薄壁和长流程的塑件 采用高压注射有利于充满型腔 成型玻璃纤维增 强塑料时采用高压注射有利于塑件表面光洁 其他均应选用低压慢速注射为宜 但要提 醒的是 注射压力过高 塑件易产生飞边使脱模困难 另外使塑件产生较大的内应力 甚至成为废品 注射压力过低则易产生物料充不满型腔 甚至根本不能成型等现象 对于热固性塑料 由于熔料中填料较多 粘度较大 且在注射过程中对熔体有温 无锡太湖学院学士学位论文 6 升要求 注射压力一般要选择大一些 常用范围约为 100 170 MPa 在其他条件相同的情况下 柱塞式注塑机作用的注塑压力应比螺杆式的大 因为 塑料在柱塞式注塑机料筒内的压力损失比螺杆式的大 为了保证塑件的质量 对注射速度 熔融塑料在喷嘴处的喷出速度 常有一定的要 求 一般高压注射时注射速度高 低压注射时速度低 塑件的壁厚对注射速度取值的影 响很大 一般厚壁塑件采用较低的注射速度 反之则相反 型腔充满后 注射压力的作用在于对模内熔料的压实 在生产中 压实时的压力等 于或小于注射时所用的注射压力 如果注射和压实的压力相等 往往可使塑件的收缩率 减小 尺寸波动较小 但会造成脱模时的残余应力较大 成型周期过长 对结晶型塑料 如聚甲醛 压实压力大可以提高塑料的熔点 使脱模提前进行 因而成型周期不一定增 长 如压实压力小于注射压力 则塑件的性能及脱模与上述情况相反 3 时间 成型周期 完成一次注塑过程所需的时间称为注塑成型周期 它包括以下几部分 1 注射时间 注射时间包括充模时间 保压时间和合模冷却时间 其中保压时间 和冷却时间合计为总的冷却时间 充模时间直接反比于充模速率 生产中约为 3 5s 保 压时间就是对塑料的压实时间 在整个注射时间中所占比例较大 约为 20 120 s 冷却时 间以保证塑件脱模时不引起变形为原则 一般约为 30 120 s 生产中注射时间一般在 0 5 2min 厚大件可达 5 10 min 2 其他时间 辅助时间 包括开模 脱模 涂脱模剂 安放嵌件 合模等时间 成型周期直接影响劳动生产率和设备的利用率 因此 在生产中 在保证塑件质量 的前提下 应尽量缩短成型周期中各阶段的时间 其中 注射时间和冷却时间对塑件质 量起着决定性的作用 要根据实际情况合理选择 3 常用塑料的注塑成型工艺参数见表 2 1 表 2 1 常用塑料的注塑工艺条件 塑 料 品 种 注射温度 注射压力 MP 成形收缩率 聚乙烯 180 280 49 98 1 1 5 3 5 硬聚氯乙烯 150 200 78 5 196 1 0 1 0 5 聚丙烯 200 260 68 7 117 7 1 0 2 0 聚苯乙烯 160 215 49 0 98 1 0 4 0 7 聚甲醛 180 250 58 8 137 3 1 5 3 5 聚酰胺 尼龙 66 240 350 68 7 117 7 1 5 2 2 ABS 236 260 54 9 172 6 0 3 0 8 聚碳酸酯 250 300 78 5 137 3 0 5 0 8 2 2 2 注塑成型特点 塑料杯子的模具设计与加工 7 注塑成型是塑料模塑成型的一种重要方法 生产中已广泛应用 它具有以下几方面的 特点 1 成型周期短 能一次成型外形复杂 尺寸精确 带有金属或非金属嵌件的塑件 2 对成型各种塑料的适应性强 目前 除氟塑料外 几乎所有的热塑性塑料都可用 此种方法成型 某些热固性塑料也可采用注塑成型 3 生产效率高 易于实现自动化生产 4 注塑成型所需设备昂贵 模具结构比较复杂 制造成本高 所以注塑成型特别适 合大批量生产 2 2 3 注塑成型设备 注塑机是利用塑料成型模具将热塑性塑料或热固性塑料原料制成塑料制件的注射成 型设备 也是应用最广的塑料成型设备 2 2 4 注塑机结构组成 注射成型机通常由注射装置 合模装置 液压传动系统 电器控制系统等组成 注 射装置使塑料均匀地塑化成熔融状态 并以足够的速度和压力将一定量的熔料注射进模 具型腔 合模装置也称锁模装置 保证注射模具可靠地闭合 实现模具开 合动作以及 顶出制件 液压和电器控制系统保证注射机按预定工艺过程的要求 如压力 温度 速 度和时间 和动作程序准确有效工作 2 3 HDPE 注射成型条件 注射机类型 螺杆式 比重 克 厘米 2 1 03 1 07 计算收缩率 0 3 0 8 预热温度 80 85 时间 小时 2 3 料筒温度 后段 150 170 中段 165 180 前段 180 200 喷嘴温度 170 180 模具温度 50 80 注射压力 公斤 厘米 2 600 1000 公斤 厘米 2 成形时间 秒 注射时间 29 90 秒 高压时间 0 5 秒 冷却时间 20 120 秒 总周期 50 220 秒 螺杆转速 30r min 适用注射类型 螺杆式 柱塞式 后处理 方法 红外线灯 烘箱 温度 70 时间 2 4 小时 无锡太湖学院学士学位论文 8 3 模具型腔的设计 3 1 型腔数目的确定 本套模具做上下两个外盖 需要脱内螺纹 综合考虑生产效率和产品布局 采用两 模一腔 图 3 1 杯盖型腔 3 2 注射机的选择 为了保证正常的生产和获得良好的塑件 在模具设计中要选择合适的注射机 为此 必须了解注射机的性能与安装模具关系 3 2 1 额定注射量 由公式校核 0 8C G 其中 C 为注射机最大注射量 G 为塑件和浇注系统的总重量 由 UG 测两塑件体积基本一样为 V 塑 124 0cm3 M 塑 117 8g 浇注系统体积 V 浇 2 3cm3 M 浇 2 2g 可以得到 G 124 2 2 2 250 2g 从而求得注射机的最大注射量为 17 6g 而根据此值可以选择注射量与此相近的 但必须大于此值的注射机 故选用 G54 S200 400 型注射机 G54 S200 400 型注射机规范及特性 3 螺杆直径 55mm 最大理论注射容量 200 400cm3 注射压力 109MPa 锁模力 2 5t 最大注射面积 645cm 3 最大模具厚度 H 406 mm 最小模具厚度 H1 206 mm 模板最大距离 L0 600 mm 喷嘴球面半径 R 18 mm 喷嘴孔径 d 4 mm 塑料杯子的模具设计与加工 9 喷嘴移动距离 210 mm 3 2 2 锁定锁模力 由锁模力与成型面积的关系确定 4 平 均额 NFPK 3 1 其中 合模部分的锁模力 N 额 K 安全系数 约为 1 1 2 F 塑件和浇注系统在分型面上的投影面积 mm 2 型腔的平均压力 35Mpa平P 塑件与浇注系统的投影面积有 UG 计算约为 S 2 92cm 2 安全系数取 1 2 从上面可 得 吨额 13 09 235 1 P 额 注 射 机额 所以注射机的合模压力足够 3 2 3 额定注射压力 如果只考虑注射机的最大注射量 最大成型面积和锁模力来确定注射机是不够的 有些塑件由于形状及塑料的因素需要足够的注射压力 才能顺利成型 为此 选用注射 机注射压力必须大于成型所需的注射压力即 成注 P 式中 P 注 由选得的注射机型号相关资料为 146Mpa 而 由塑料的成型条件可知为成P 146Mpa 由塑件的成型条件可知注射成型压力 70 100Mpa 即 146Mpa 大于成 70 100Mpa 因此注射机能满足成形条件要求 3 2 4 G54 S200 400 型注射机与模具关系 G54 S200 400 型注射机的闭合高度与模具关系 模具厚度与注射机闭合高度必须 满足 从注射机规范及特性中可知模具厚度 700mm 不在 165 406mm 之间 大小 H 注射机的开模行程与模具的关系 这是考虑到模具在脱模时所需要的行程是否在 注射机的开模行程之间 确保塑件能顺利取下 注射机的最大限度开模行程为 260mm 当模具开模顶出塑件的余量 5 10mm 即开模行程为 S H H 5 10 mm 才 能保证模具符合生产要求 注射机的拉杆间距与模具的关系 在考虑之前 应以最轻松的方法装模 即保 8 证模具的纵横两向尺寸 每个尺寸都在拉杆间距之内 但在设计时其纵横尺寸都大于拉 无锡太湖学院学士学位论文 10 杆间距 有两种方法解决 一是卧放进再装 二是拆掉水管后再放 但卧放的尺寸不能 大于拉杆的间距 定位孔的直径 在模具上的定位圈尺寸应与注射机上的定位孔相配合 由注射机 的规范和特性得知定位孔径为 所以在模具上应设置相应的定位圈与之配合 54 01 推出杆孔的位置 注射机中推杆为 22 孔距为 230mm 为两侧顶出 由此在模 具的动模板中应有相应的孔径 23 25 的孔和孔距 230mm 相对应 喷嘴孔径与球面半径 为保证喷嘴与浇口套很好接触不溢料 孔径为 4mm 浇 口套的孔应大 0 5 1 球面半径 R12 在浇口套中相应为 R13 R14 安装螺孔的位置及孔径 模具直接采用螺钉固定 或螺钉和压板一起固定 但模 具中的安装螺钉尺寸 应与注射机的螺孔相对应 通过以上校合可知 G54 S200 400 不满足要求 我们需要选更大一型号的注塑机 XS ZY 1000 最大装模高度可达 700mm 可知满足要求 3 2 5 合模导向机构设计 注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型 导柱导向机构用于动 定 模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向 锥面定位机构用于动 定模之间的精密对 中定位 导柱 国家标准规定了两种结构形式 分为带头导柱和有肩导柱 大型而长的导柱 应开设油槽 内存润滑剂 以减小导柱导向的摩擦 若导柱需要支撑模板的重量 特别 对于大型 精密的模具 导柱的直径需要进行强度校核 15 导套 导套分为直导套和带头导套 直导套装入模板后 应有防止被拔出的结构 带头导柱轴向固定容易 设计导柱和导套需要注意的事项有 1 合理布置导柱的位置 导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度 导柱 不应设在矩形模具四角的危险断面上 通常设在长边离中心线的 1 3 处最为安全 导柱布 置方式常采用等径不对称布置 或不等直径对称布置 2 导柱工作部分长度应比型芯端面高出 6 8 mm 以确保其导向与引导作用 3 导柱工作部分的配合精度采用 H7 f7 低精度时可采取更低的配合要求 导柱固 定部分配合精度采用 H7 k6 导套外径的配合精度采取 H7 m6 配合长度通常取配合直径 的 1 5 2 倍 其余部分可以扩孔 以减小摩擦 降低加工难度 4 导柱可以设置在动模或定模 设在动模一边可以保护型芯不受损坏 设在定模一 边有利于塑件脱模 3 3 分型面的选择 分型面的位置直接影响模具使用制造及塑件质量 故必须合理选择分型面 从以下 几方面考虑 此模具分型面应使塑件开模时 留在型芯机构的那部分 而脱模机构在动 模部分 所以分型面是设在动模和定模分界面上 这样的分型面有利于排气 塑料杯子的模具设计与加工 11 图 3 2 分型面 3 4 脱模斜度 由于注射制品在冷却过程中会产生收缩 因此它在脱模前会紧紧地包住型芯或型腔 中的其它凸起部分 为了便于脱模 防止因脱模力过大拉伤制品表面 困此要脱模方向 平行的制品内外表面具有一定的脱模斜度 HDPE 材料的脱模斜度的选择型腔为 1 20 型芯选 1 这值为最小值 有些地方为达到质量的美观可以增大斜度值 3 5 成型零件的设计 塑件的成型零件 分型芯 型腔 其中型芯的结构较为复杂 型芯是成型整个大内 表面的 而在型芯里还有好几个小型芯 用以成型内表面的细小结构 由塑件分析可知 塑件外表面光洁度 Ra 为 0 2mm 要求较高 对加工精度提出较高要求 型芯的结构形式 模具是采用两模一腔的形式布置 为了加工内部的螺纹 型芯 采用头部带螺纹 下部带齿轮的整体圆柱型芯 型腔结构形式 为了便于加工采用整体镶入式 3 6 型腔及型芯尺寸计算 型腔的尺寸计算包括 型腔 型芯的长度 径向 高度尺寸 中心距等 对配合部 分精度 相对要求高 成型零件工作尺寸的计算方法有两种 一种平均法 一种为制品 公差法 由于两种方法计算的结果非常接近 一般要求都采用平均法计算 以下计算尺 寸只是各成型零件的主要尺寸 其余尺寸不做详细计算 未注尺寸公差按 SJ1372 78 查 得 其余尺寸计算方法可参考计算的过程 无锡太湖学院学士学位论文 12 3 6 1 型腔的尺寸计算 图 3 3 型腔 计算型腔径向尺寸必须以塑件的公称尺寸到最大尺寸 而公差则为负偏差 如果塑 件上的尺寸不符合这一要求 则可以换算后再进行计算 6 HDPE 的平均收缩率 00 minax 2 412 S 3 2 凹模径向尺寸的计算 3 3 9 40 17 043261 7 1mLSzscpm 式中 凹模径向尺寸 1mL 塑件外形公称尺寸 s 塑件的公差值 塑件尺寸公差根据 塑料模具技术手册 中表 2 40 GB T14486 1993 模塑件尺 寸公差表取 MT2 B 级 由尺寸段决定值的大小 HDPE 的平均收缩率 塑料杯子的模具设计与加工 13 0 max6 241in S 3 4 凹模径向尺寸的计算 3 5 8 34 12 0430261 1mLSzscpm 式中 凹模径向尺寸 1mL 塑件外形公称尺寸 S 塑件的公差值 塑件尺寸公差根据 塑料模具技术手册 中表 2 40 GB T14486 1993 模塑件尺 寸公差表取 MT2 B 级 由尺寸段决定值的大小 制造公差 z z 3 塑件的平均收缩率 cpS 06 2 cpS 凹模深度尺寸的计算 3 6 15 40 3026 3 13 mLzscpm 式中 凹模的径向尺寸 2L 塑件外形公称尺寸 s 无锡太湖学院学士学位论文 14 3 6 2 型芯尺寸的计算 图 3 4 型芯 HDPE 的收缩率为 1 2 4 0minax6 2 S L1 38 s 0 18 L2 34 75 s 0 18 06 3 sX制 01 01 118 2 s 制制 Xsm 3 7 127 038 s 制 X 3 8 03 03 2513 0 26 4 制 mL 塑料杯子的模具设计与加工 15 3 6 3 型芯高度的计算 h1 13 5 s 0 12 04 3 12 s 制 X 01 1 65 制s 3 7 排气槽的设计 注射机是先闭模后进料的 再充模过程中 必须把型腔内的空气完全的排除 才能 使其充模完全 如若某一局部排气不良 则该部分的空气被压缩而升温导致熔体热分解 变色 色泽变焦黄 如果滞留在型腔内的气体过多 还会形成空洞和充填不足的缺陷 所以应该设计出排气槽 另外排气槽的位置也要适当 本副模具根据结构及制品形状 将排气槽设置在分型面上的流料终端 同时还可通过顶杆与型芯的配合间隙来排气的结 构如图 3 4 所示 考虑排气的同时还应考虑溢流 由于熔体在型腔内的流动路径往往足够 出现汇流现象 汇流时流体前面的温度下降 粘度增大 往往不能很好的融合 造成分 离影响塑件的强度及外观现象为避免这样弊端 可在料流汇合处设置溢流槽排气槽宽度 b 3 5mm 深度 h 小于 0 05 长度 l 0 7 1 0mm 此后可加深到 0 8 1 5mm 此副模具与排 气槽不单独设置 3 8 型腔的强度校核 3 8 1 材料选择 在校核形腔强度之前先选择型腔 型芯的材料 在模具用料中先要考虑模具的使用 寿命 塑件的尺寸精度 塑件的复杂程度及制度的外观要求来考虑 模具对使用寿命跟塑件的生产批量有关 对于大批量选用优质钢 对于小批量要 求可以低些 此塑件批量为小批量生产 塑件尺寸精度在模具中 如果塑件精度高 其相应尺寸精度也高 而高精度产品 塑件尺寸极易受模具磨损的影响 为了模具的耐磨 就应提高对钢材的要求 精度可以 低些 此塑件的精度较低 塑件的复杂程度 制件越复杂加工就越繁 为了有利于切削 最好是选用易切钢 且在尺寸数目多时宜变形 此塑件并不复杂 制件的体积大小 制件 体积越大 切削量越大 体积小时 受到刀具的影响就 越大 宜选用质量均匀的钢材 此塑件体积不大 制件的外观要求 塑件的外表面要求表面粗糙度值为 Ra0 2 对钢材提出了抛光 要求相对应该选用好的钢材 从以上的五点分析中的前四点可知 可以选用较低的 45 号钢材 但是从第五点中可 以看出 45 号钢材的抛光性只能在表面粗糙度为 Ra0 4 故不符合要求 所以要放弃 45 号钢 材 选用 40Cr 作模具钢用 型芯 型腔均要采用 40Cr 8 3 8 2 强度校核 型腔是采用整体式镶入型固定板中的 查得镶拼式型腔的壁厚为 9 10mm 模套 无锡太湖学院学士学位论文 16 壁厚为 22 25mm 在此表中查找时是按型腔内短边查找的 故模套强度只适用于短边 而塑件长边则按刚度计算的 由于模具采用两腔相配 中间部分由于受压力的作用可以相互抵消 故此处变形可 以忽略不计 只要留出浇注系统即可 不需要再作计算 支承板强度校核 其主要是防止型芯从固定板中松出 可以承受一定的成型压力 由于模脚处于悬空状态 由 塑料模设计手册 表 2 5 21 直接查出 可以直接选用 塑料杯子的模具设计与加工 17 4 浇注系统的设计 4 1 浇注系统的分析 塑件外表面不允许有料疤 所以浇口不能设置在外表面上 由于塑件材料可以看出来 浇口形式可以设计成点浇口的形式 对塑件连接处可 以自动剪断 这样对于塑件的后道工序加工可以节省工时 综合分析 采用侧浇口 分流道设置在瓣合型腔的分型处 方便拿出流道料 侧浇 口也由底部进入型腔 4 2 主浇道的设计 主浇道通常位于模具中心塑料熔体入口处 它将注射机喷嘴注出的塑料熔体按序顺 利地向前流动 开模时主流道凝料又能顺利的拔出 主流道的尺寸直接影响到塑料熔体 的流动速度和充模时间 甚至塑件的内在质量 热塑性塑料的主流道 一般由浇口套构 成 如图所示 4 1 所示 主流道始端直径 D d 0 5 1 4 0 5 1 5mm 球面凹坑半径 R2 R1 0 5 1 21mm 半锥角 2 尽可能缩短长度 L 小于 60mm 为佳 主流道内壁 粗糙度应在 R20 8 以下 抛光时应沿轴向进行抛光 产生侧向凹凸面后 使主流道凝料难 以拔出 图 4 1 主流道布置 4 3 分流道的设计 分流道主要是将来自主流道的熔融料以较快的速度送到浇口进行充模 同时在保证 充满型腔的条件下 要求分流道的截面大小合适选择浇道的形状 应以能使融料的热量 损失小 流动阻力小 比表面积小等为前提 在圆形 梯形和 V 形截面浇道形状中 以 圆形为最好 但是加工比较困难点 如图 4 2 所示 无锡太湖学院学士学位论文 18 图 4 2 分流道布置 4 4 浇口的设计 浇口是分流道连通型腔的门户 是整个浇注系统的关键之所在 在此模具中采用的 是小浇口形式 小浇口可以使浇口前后两端形成较大的压力差 增加流速 能使充模容易 得到 外形清晰的制品 由于浇口的作用使得磨擦增大 有利于熔体的温度有所补偿 同时降低表面粘度 小浇口处熔体冷凝较快 当型腔充满后 浇口因冷凝而封闭 使型腔内还处于熔 融状态的塑料不能回流 同时可隔断注射压力对型腔内塑料的后续作用 可使塑料在无 压力的状态下固化收缩 浇口处的冷凝料与塑件相连 若浇口处小 可快速切除 且留下疤痕小 综合上述的几点分析 小浇口是适用的 尤其是采用了侧浇口的浇注系统 有二级分 流道 对于温度补偿有着很大的作用 浇口的尺寸如图 4 2 所示 4 5 冷料井 冷料井位于主流道下面的动模板上 如图 4 3 所示处于分流道未端 其作用是捕集料 流前锋的 冷料 防止 冷料 进入型腔而影响塑件质量 开模时又能将主流道中冷凝料拉 出 冷料井直径宜稍大于主流道大端直径 长度约为主流道大端直径 塑料杯子的模具设计与加工 19 图 4 3 冷料井 图 4 4 杯盖 无锡太湖学院学士学位论文 20 5 脱模机构的设计 5 1 脱内螺纹机构的设计 脱模机构是一次注射完成后 取出铸件与浇注系统凝料的装置 包括脱出和取出两 个动作 及先将塑件与浇注系统凝料等与模具分离 在将塑件和塑料取出 设计原则 脱模机构的设置一般遵循以下原则 1 塑件滞留于动模边 以便借助于开模了驱动脱模装置完成脱模动作 2 由于塑件收缩时包紧型芯 因此托出力作用点尽量靠近型芯 同时推力应施于塑 料刚性和强度最大的部分 3 结合合理可靠 机械的运动准确 可靠 灵活 并有足够的刚度和强度 便与制 造与维护 4 保证塑件不变形 不损受伤 保证塑件外观良好 本设计采用简单的推件板脱模 机构和成型塑件的脱模机构 结构运动如图 5 1 因为该塑件的分型面简单 结构也不复 杂 给制造和维护带来方便 图 5 1 脱内螺纹结构 5 2 顶杆位置 顶杆应设置于有效的位置 尽量靠近侧边 推杆孔与侧边距拟用 2mm 从而可 塑料杯子的模具设计与加工 21 以计算出浇注系统部分的计算 推杆采用 2 根 间距由于考虑型芯上设置冷却水管将在 冷却系统中确定推杆 推杆的活动行程 推杆的活动行程即顶出塑件和浇注系统所用的距离在模具中采 用了点浇口浇注系统 从前面计算可得出脱模分流道的行程为 H1 H 16 12 22mm 开模行程的计算 这与注射机开模形成有关 并已在注射机与模具关系中讲到 其行程 S H H H 5 10 mm H 12mm H 22mm H 22mm 及12 12 S 12 22 32 16 10 92mm 因此 S 行程是满足要求的 1 1 5 3 顶杆的强度计算 从上述脱模力的计算中可以得知 当内螺纹全部抽出来后已经全部脱模 所以在这 里我们只需要设置两个小的推杆把塑件轻轻定出一下即可 而在本模具中设置有 2 根顶 杆 此模具的顶杆的强度就不用再作计算了 无锡太湖学院学士学位论文 22 6 模具结构的零件设计 6 1 零件尺寸设计要求 模具中决定几何形状和尺寸的零件成为成型零件 包括凹模 型芯 镶块 成行杆和成 形环等 成型零件工作时 直接与塑料接触 塑料熔体的高压 料留的冲刷 脱模时还 与塑件发生摩擦 因此成型零件要有正确的几何形状 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 设计成 型零件时 应根据塑件的特性和塑件的结构及使用要求 确定型腔的整体结构 选择分 型面和浇口位置 确定脱模方式 排气部位等 然后根据成型零件的加工 热处理 装 配等成型与要求进行成型零件的