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1、塑料水杯模具设计【摘要】本论文以一个家用水料水杯的注塑模具设计为核心，介绍了模具行业的现状及未来发展和模具的设计过程。首先对塑件做工艺性分析，根据塑件的用途和要求确定材料、壁厚以及脱模斜度等，然后确定模具的分型面位置和型腔的数目以及流道的设计，接着进行排气潮和冷却系统，最后对模具的动作过程进行说明，并画出装配图。【关键词】:塑料水杯 、注塑模具、注塑成型目录一、 绪 论1（一）引言1（二）塑料模具的现状及发展趋势11.塑料模具的现状1（三）本课题研究意义2二、 塑件注塑工艺分析2（一）塑料原材料的选择2（二）脱模斜度3（三）塑件壁厚3（四）塑件的几何形状及其尺寸3（五）其他参数的设计4（六）
2、模具设计步骤和方案4三、 注射模具设计5（一）塑件成型位置及分型面选择5（二）型腔数目及布局的确定5（三）浇注系统的设计61.主流道的设计62.分流道的设计83.浇口的设计8(四)型芯、型腔结构设计及计算9（五)排气及冷却系统设计121.排气槽布置122.冷却系统设计12（六） 脱模机构设计13四、 模具动作过程说明17（一）.模具装配图17（二）模具工作原理18总 结19谢辞20参考文献21一、 绪 论（一）引言 模具是制造业的一种重要工艺装备，她通过压力或其他的方式使材料变成我们需要的形状和尺寸，它具有诸多优点，如产品质量稳定和成本低廉等。作为制造业中的一种重要装备，模具一经已经深入各行各
3、业，成为国民经济中工业的重要基础之一，被称为工业之母。模具的种类有很多包括冲压模具，注塑模具，压铸模具等，可谓种类繁杂。其中冲压模具是利用压力加工是的材料成型，常见的有冲裁件，拉伸件等。压铸模具是对金属液体或者其他金属、非金属粉末进行成型加工。塑料模具则分为热流道模具和冷流道模具，利用塑料熔体的流动性使其成型，其中冷流道模具结构简单，操作方便。本次论文所设计的模具便是冷流道模具。（二）塑料模具的现状及发展趋势1.塑料模具的现状 在现代工业生产中，为了实现批量化生产模具成为了重要工具，它生产成本低，产品质量好且质量稳定。现在，由于塑料工业的蓬勃发展以及塑料在人们日常生活中的需求，塑料模具的发展异
4、常迅速，注塑模具以其注射精确，成型质量好更是迅猛发展。相对于国外来说国内的整体模具工艺较为的落后，一些精密模具只能依靠进口，这主要是因为我国模具工业起步较晚，虽然在进几十年发展迅速，但是在结构设计，加工工艺以及模具材料房名的不足。很多厂商依然在使用一些落后的生产模式，不善于创新学习，这些因素都在一定程度上阻碍着行业发展。2.塑料模具的发展趋势近几年由于塑料工业的急速发展以及不断变大的市场需求，塑料模具的设计与制造工艺都发生了巨大的改变，注塑模具模具开始向超小型，超大型，高精度等方向发展。而做为批量化生产，一次可成型数个工件的注塑模具开始大放光彩，因为其产品精度高，易于实现自动化等优点，在塑料模
5、具中所占比例已超过一半。注塑模具为了实现批量化生产，也为了便于维修保养目前的一个发展趋势是标准化，这在国外已经发展的很好，这对于模具工业的发展是极为有力的。我国的模具行业展速度之快，市场之广阔是前所未有的，但由于工艺和理念上上网差异依然又很多的不足。在现代工业生产中，为了实现批量化生产模具成为了重要工具，它生产成本低，产品质量好且质量稳定。现在，由于塑料工业的蓬勃发展以及塑料在人们日常生活中的需求，塑料模具的发展异常迅速，注塑模具以其注射精确，成型质量好更是迅猛发展。相对于国外来说国内的整体模具工艺较为的落后，一些精密模具只能依靠进口，这主要是因为我国模具工业起步较晚，虽然在进几十年发展迅速，
6、但是在结构设计，加工工艺以及模具材料房名的不足。很多厂商依然在使用一些落后的生产模式，不善于创新学习，这些因素都在一定程度上阻碍着行业发展。2.塑料模具的发展趋势近几年由于塑料工业的急速发展以及不断变大的市场需求，塑料模具的设计与制造工艺都发生了巨大的改变，注塑模具模具开始向超小型，超大型，高精度等方向发展。而做为批量化生产，一次可成型数个工件的注塑模具开始大放光彩，因为其产品精度高，易于实现自动化等优点，在塑料模具中所占比例已超过一半。注塑模具为了实现批量化生产，也为了便于维修保养目前的一个发展趋势是标准化，这在国外已经发展的很好，这对于模具工业的发展是极为有力的。我国的模具行业展速度之快，
7、市场之广阔是前所未有的，但由于工艺和理念上上网差异依然又很多的不足。在未来的发展中，模具的制造技术与成型工艺将不断改变，总体有以下几个趋势：1)CAD/CAE/CAM技术将在模具设计与制造中有着广泛的用途，2)高速铣削加工将拥有不可替代的位置以及愈来愈广泛的应用，3)高压注射成型技术和热流道技术将在模具工业中占有主导地位，4)模具标准化水平将会不断提高，5)虚拟技术将得到发展。由于应用日益广泛的CAD/CAE/CAM技术，模具工业必将走向标准化与集成化。（三）本课题研究意义本课题主要一水杯模具设计为主题，以美观实用为目的，讨论模具的设计工艺，产品是日常用品，市场需求大，对于材料又一定的要求，主
8、要有以下几个特点：(1）外形更新换代很快。(2）市场需求大。(3）消费者对于杯子的要求是美观，大方实用。迎合市场需求，才能拥有消费者，赢得利润。所以，本论文将就如何经济快捷的生产出符合消费者要求的水杯探讨一下模具的结构设计。二、 塑件注塑工艺分析（一）塑料原材料的选择聚乙烯是是一直高分子聚合物，由乙烯经聚合而得，高温下会分解，它是一种热塑性树脂，英文名为POLYETHYLENE，简称PE。聚乙烯无毒无臭，可做容器使用，它对于酸和碱都有较好的化学稳定性，对于低温也有较好的耐受性，吸水性小，绝缘。聚乙烯耐热老化性差。聚乙烯的性质和品种由决定。不同的生产方法生产出的聚乙烯会拥有补营养的密度和分子结构
9、，它们本身的性质也不同。聚乙烯用途广泛，可应用来制作各种物品，比如容器，管道等。随着石油工业的发展，聚乙烯的产量也日益增加，应用的方面也越来越广，现在聚乙烯产量约占世界塑料总产量的1/4.聚乙烯的成型特性：（1）结晶料，吸湿小无须干燥，料温均匀且流动性极好，填充速度快，属于压力敏感型，使用高压注射可提高效率和质量。为防止产生缩孔和变形因注意选择浇口位置。（2）高温下易分解，不宜过度加热。（3）塑件侧壁有浅槽时可强制脱模。（4）由于聚乙烯材料收缩的方向性，并且数值较大，为防止塑件变形，嫩却要慢。（二）脱模斜度模具工作成型时，塑料有液态变为固态，由于热胀冷缩以及材料本身的收缩等因素，会有一定的尺寸
10、收缩，是的塑件包裹在型芯上，为将塑件顺利脱下必须考虑设有一定的脱模斜度。塑件的最小脱模斜度由塑料的特性和塑件的几何形状及精度，脱模方式等决定，本设计中脱模斜度设为3（三）塑件壁厚杯形塑件壁厚为2mm，而聚乙烯的流动性较好，可以制得最小壁厚为0.20.4mm的塑件，所以本设计的壁厚满足设计要求。（四）塑件的几何形状及其尺寸为了简化模具结构，避免采用侧向抽芯机构，塑件的整体结构上主要是要避免有内、外侧孔与侧凹。塑件的壁厚应该适当，在保证塑件有足够的强度和刚度的同时塑件应力求壁厚均匀，且应平缓过渡。本塑件的壁厚与分布满足设计要求。图2-1 塑件尺寸与三维立体示意图（五）其他参数的设计塑件所有表面应避
11、免立角存在，应该使用圆角，避免因应力集中导致翘曲，内角半径都应大于0.5mm。（六） 模具设计步骤和方案(1) 设计思路步骤一般来说，塑料模具设计步骤如下：1) 了解塑料制品的用途与使用要求，从而确定塑件的材料，在分析材料的特性，包括收缩率和流动特性等。2) 对塑料进行工艺分析，主要是对塑料制品的结构合理性及成型条件等的分析。3) 进行模具结构设计选择塑料制品成型位置和模具分型面； 确定型腔数目和排列方式； 浇注系统设计； 成型零件结构设计； 抽芯机结构和推出机构设计； 温度控制系统的设计； 绘制模具结构图。4) 根据塑件的重量和塑件投影及模具结构类型等，选择合适的塑机。 19三、 注射模具设
12、计根据塑件外形、尺寸、精度要求、工艺要求和预计生产数量，进行模具设计。按下面的步骤进行。（一）塑件成型位置及分型面选择根据塑件分型面的选择原则，一般选塑件截面最大且不影响零件的外观的位置。如图3-1所示的两种分型方法，其中A-A水平分型，箭头指向动模的位置，若（a）所示，由于包紧力的存在塑件抱紧在定模，需要另外设计脱模机构，才能顺利脱模，使得模具结构复杂。若如图（b）所示则可保证塑件留在动模上，模具结构简单，因此选择图（b）所示的方案。 (C)图3-1 分型面的选择以及效果图 （二）型腔数目及布局的确定 该塑件为一般性生活用品，生产批量大，模具寿命长，精度要求不高。模具设计要合理，经济使用，准
13、确可靠。根据塑件成型工艺分析，拟定如下方案：使用一四腔模具，模具单腔模具结构较为复杂，但在实际生产过程中可以大大提高生产效率，降低生产成本，消费者也非常有益。 采用一模多件，生产效率高，资源的利用率也高，这里选用的是一模四腔圆形分布，模具尺寸适中，适合大批量生产，这样也有利于浇注系统的排列和模具的平衡。型腔分布如图3-2所示： 图3-2（三）浇注系统的设计浇注系统一般分为四部分，主流道、分流道、冷料穴和浇口。浇注系统是为了使注塑机中的塑料熔体顺利的进入型腔，并保证各型腔充填速度一致，将注射压力传递至各个角落，以保证塑件的完整成型。浇注系统的设计是否合理，直接影响产品的质量和整体结构。本设计的浇
14、注系统较为简单，主要由四部分组成：主流道，分流道，冷料穴和点浇口。1.主流道的设计主流道的一端与注射机喷嘴链接，另一端与分流道相连。连接的一段带有锥度以减小压力损失。如图3-3所示。1) 塑件材料为流动性好的HE，故选择主流道圆锥角为4，流道内壁粗糙度要求为Ra0.63m。2) 浇口套要求与喷嘴球面接触吻合，因为注射机喷嘴半径SR是由所选取的注射机决定，是股定值，根据所选注射机，SR=20mm，取sr=SR+1，为sr=21mm。球面与主流道孔不应有倒拔痕迹，应以清角连接，以保证开模时主流道凝料能够顺利脱落。3) 定位装置的定位环是注射机和模具之间是确保浇口套与注塑机喷嘴定位，定位环直径应与定位孔间隙配合注塑机，定位环规格已标准化，可根据需要选择。4) 浇口套长度L取为50mm。 图3-3 主流道1 注射机喷嘴； 2-定位环； 3-浇口套；4-定模 2.分流道的设计分流道连接主流道与浇口，它是浇注系统中熔融状态的塑料的过渡通道。1）采用梯形截面分流道，如图3-4，Ra=0.63.2)截面尺
