漱口杯注塑模设计.docx
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漱口杯注塑模设计
0绪论
随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度方面的不断提高,塑料制品的应用范围不断地扩大，如家用电器、仪表仪器、建筑器材、汽车工业、日用五金等众多领域,塑料制品所占的比例正迅猛增加.由于在工业产品中,一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属结构件，加上利用工程塑料特有的性质,可以一次成型非常复杂的形状,因此,近年来工业产品塑料化的趋势不断上升.
注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，该方法全部热塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其他成型方法望尘莫及的.由于注塑成型加工不仅产量多,而且运用于多种原料，能够成批,连续的生产,并且具有固定的尺寸，可以实现生产自动化，高速化，因此，具有得极高的经济效益。
作为注塑成型的加工的主要工具之一的注塑模具，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面的水平的高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。
与其他行业相比模具制造业存在成本高，要求制造周期短、技术性强的特点,目前，随着科学技术的不断发展和计算机的应用，这些问题得到很大的改善。
由于有了计算机辅助设计和计算机辅助加工，从根本上改变了模具生产的面貌，可靠地保证了模具所生产的精度与质量。
预硬、易切削以及高光亮等，新型模具材料的应用，大大地方便了加工几热处理。
另外，模具标准件和标准件为基础的特殊定制零件的普及，明显地缩短了模具制造周期。
近年来，塑料成型加工机械和成型模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。
从模具设计和制造技术角度来看，模具的发展趋势主要有以下几方面：
（1）加深理论研究在模具设计中,对工艺原理的研究越来越深入,模具设计以由经验设计段逐渐向理论计算设计方面发展。
（2）高效率、自动化大量采用各种高效率、自动化的模具结构，如高效冷却以缩短成型周期；各种能可靠地自动脱出产品和流道凝料的脱模机构；热流道浇注系统注射模具等.高速自动化的塑料成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产效率，降低成本起了很大的作用。
（3）大型、超小型及高精密由于塑料应用的扩大，塑料制件以应用到建筑、机械、电子、仪器、仪表等各个工业领域，于是出现各种大型、精密和高手命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工的、热处理变形小、导热性优异的制模材料。
（4）革新模具制造工艺为了更新产品花色和适应小批量产品的生产要求，除大力发展高强度、高耐磨性的材料外，同时又重视简易制模工艺的研究，这大大缩短了模具制造周期，降低了成本。
在模具制造工艺上，为缩短模具生产周期，减少钳工等手工操作的工作量，在模具加工工艺上作了许多改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种仿型机床、光控机床、数控机床、坐标机床等。
这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工的精度。
（5）标准化开展模具标准化工作，使模板导柱等通用零件标准化、商品化,以适应大规模地成批地生产塑料成型模具。
【9】P
我国模具工业发展的历史和现状可分为：
1.八十年代以前的模具工业发展：
在大中型国有企业，模具车间或称工具车间,作为配套部门，专业化生产模具的厂家少，模具的种类是冲压模，锻造模.
2.八十年代随着我国工业生产的发展，特别是工程塑料的推广及应用，推动模具工业的快速发展，主要表现在塑料模的快速发展。
1987年在全国工科院校试点开设模具专业，模具工业的国际行标的制订与完善,压铸模，钻合金挤压模，铜墙铁壁型材模的开发和生产。
3.九十年代后期，模具的生产向专业化，精密化发展，模具设计与制造的科技含量与技术含量越来越高。
特别是CAD/CAM的高新软件的出现,象AutoCAD、pro/g,MasterCAM、UG、Cimatron等,用于产品设计和模具设计和模具设计，加快了模开发的速度，又保证了模具的质量、而数控加工技术的出现使复杂模具的加工成为可能，实现设计与制造的体化流程，加快了模具开发的建设，提高了模具制造的质量。
现我国模具工业主要还是集中于沿海洛发达地区，像广东的珠三角地区,江浙，苏杭地区，模具质量比起国外,像日本等国家还有较大差距,主要表现在模具的加工质量，模具的寿命，模具材料及表面处理方法上.
本次设计中，我的设计课题为漱口杯注塑模设计。
我首先搜集了大量和资料,并进行了分析，吸取了国内外的有关资料，在此基础上我们还去了塑料厂、模具厂参观实习，获取了一定的感性认识，为我的模具设计打下了基础.
由于我们对注塑模也是刚刚接触,缺乏经验，所设计的模具可能存在问题与不足,在此希望老师能予以指正.
总体结构设计
由于制品的特殊形状，模具中必须设置侧面分型机构,考虑到脱模的顺序的,因此也要设置定距分型装置.
其具体的外观见下图
1.塑料制品的工艺分析
为了保证在生产过程中制造出理想的塑料制品，除了应合理选用塑件的材料外,还必须考虑塑件的成型工艺性。
塑件的工艺性与模具设计有直接的关系，只有塑件的设计能适应成型工艺的要求，才能设计出合理的模具结构。
这样既能保证塑件顺利成型，防止塑件产生缺陷，又能达到提高生产率和降低成本的目的。
1.1塑料制品的工艺分析
塑件的几何形状与成型的方法，模具分型面的选择，塑件是否能顺利成型和出模有直接的关系。
因此在设计塑件时应认真考虑，使塑件的几何形状能满足其成型工艺性要求,在不影响使用要求的情况下，都应力求简单，避免侧表面凹凸不平和带有侧孔，这样容易从模腔中直接顶出,避免了模具结构的复杂性。
本设计的制品为漱口杯，其几何形状见制品零件图
1。
1。
1脱模斜度
为了易于使塑件从模具取出或从塑件中抽出型芯，在设计时必须考虑塑件内外壁具有足够的脱模斜度。
最小脱模斜度与塑料性能、收缩率的大小，塑件的几何形状有关。
但在具体选择脱模斜度时还应注意以下几点：
1．凡塑件要求高的，采用较小的脱模斜度。
2．凡较高的,较大的尺寸，应选用较小的脱模斜度。
3．塑件形状复杂的，不易脱模的应选用较大的脱模斜度。
4．塑件的收缩率大的应选用较大的斜度值。
5．塑件壁厚较厚时,会使成形收缩增大，脱模斜度应采用较大的数值。
6．如果要求脱模后塑件保持在型芯的一边,塑件的内表面的脱模斜度可选的比外表面小；反之，要求脱模塑件留在型腔内，则塑件外表面脱模斜度应小于内表面，但是，当内外表面脱模斜度不一致时,往往不能保证壁厚的均匀。
7．增强塑料宜取大，含自润滑剂等易脱模塑料可取小.
8．斜度取留方向，对于塑料内表面是以小端为基准,斜度向扩大方向取,塑件外表面则应以大端为基准,斜度向缩小方向取．
综合考虑以上几点，选取本制品的脱模斜度为１５º（材料为聚苯乙烯）
1。
1.2 塑件的壁厚
塑件壁厚设计的基本依据是塑件的使用要求，例如强度、刚度、绝缘性、重量，尺寸稳定性和与其他零件的装配关系。
壁厚设计也要考虑到塑件成形时的工艺性要求，如对熔体的流动性阻力，顶出时的强度和刚度等。
在满足工作要求和工艺要求的前提下，塑件壁厚设计时还应遵循下面两项基本原则：
（一）尽量减小壁厚
减小壁厚不仅可以节约材料，节约能源,也可以缩短成型周期,因为塑料是导热系数很小的材料，壁厚的少量增加，会使塑件在模腔内冷却时间明显增长。
塑件的壁厚减小也有利于获得质量较优的塑件，因为厚壁塑件容易产生表面凹陷和内部缩孔。
（二）尽可能保持壁厚均匀
塑件壁厚不均匀时成型过程中所需的冷却时间不同，收缩率也不同,容易造成塑件的内应力和翘曲变形。
因此设计塑件时应尽量减小各部分的壁厚差别。
一般情况下应使壁厚差别保持在３０％以内.
对于由于塑件结构所造成的壁厚差别过大情况，可采用以下两种方法减小壁厚差：
（1）可将塑件过厚部分挖空。
（2）可将塑件分解，即将一个塑件设计为两个塑件。
综合考虑,本制品壁厚选取为2mm,且尽量保持壁厚均匀。
1.1.3支承面
当塑件需由一个面作为支承面时，如果整个面来作为支承面，在制造过程中是易满足要求的。
在这样的情况下，应在设计塑件时采用凸边或几个凸起的支脚作为支承面。
环行周边支承面或支承底脚高度不应小于0.5mm，否则底面变形也会使塑件不能平稳地放置.本制品环行支承面的高度取1mm.
1。
1。
4圆角
在塑件设计过程中，为了避免应力集中,提高塑件强度，改善塑料的流动情况乃偏于脱模,所以在塑件各面或内部连接处，应采用圆弧过度。
尤其对增强塑料更有利于填充型腔.另外,塑件上的圆角对模具制造和机械加工及提高模具强度也是不可少的。
在塑件结构上无特殊要求时，塑件的各连接处均应有半径不小于0。
5-1mm的圆角.本制品中内圆角半径为1mm，外圆角半径为3mm。
1.1。
5尺寸精度和表面粗糙度
根据推荐,本制品选取SJ—1372-785级精度。
1。
2注塑过程的特点
注塑过程具有以下几个特点.对这些特点的认识和正确运用对合理设计塑件和取的良好的塑件质量有直接的关系。
（一）注塑是在封闭的模腔中进行的
塑件是在封闭的模腔中成型的，成型时是将一受热熔化的塑料的熔体在压力作用下,通过细小的浇道注入已经闭合的模具腔体.在封闭模腔中成型塑件。
为减小从模腔中脱出时的阻力,要求塑件带有适当的脱模斜度，也要求模具两部分的接触面（即分型面）应相对与所成型的塑件，安排在适当的位置。
在封闭的型腔中成型塑件，要求在模具总体结构中带有合理的,可保证塑件顺利脱出的脱模机构或抽芯机构等，也要求设计出可以充分排除型腔内原有的空气和塑件中低分子挥发物的排气系统.
（二）注塑过程受多种工艺参数的影响
从注塑机方面看，有对料桶温度、注射压力、注射时间和保压时间等参数的控制。
螺杆式注塑机又有对螺杆转速和塑化压力的控制，螺杆结构形式的选用等.无论螺杆式注塑机或柱塞式注塑机都有对注塑量的控制，注塑机合模机构一端又有对锁模力的控制等。
从模具方面看，有模具温度及其分布，浇注系统的参数，如：
浇口的类型，浇口的位置，浇口面积的大小，分流道断面形状和大小,排气槽的开设情况等，对塑件质量都有重大的影响。
脱模机构和抽芯机构的合理性和可靠性也与塑件质量密切相关。
另外，塑件本身的机构也对塑件质量有影响。
（三）成型过程有热交换作用并伴随着相变和聚集态变化
塑料注塑过程中，塑料在注入模腔前,先由颗粒状或粉末状的固体态加热到熔融的粘流态，而注入模具后，则是从粘流态冷却凝固为具有能保持住模腔形状的固体态，因此在进入模腔前后都存在着热交换作用。
熔体冷却凝固变为固体状态过程中,聚合物从粘流态变为高弹态再变为玻璃态，结晶型塑件从熔融态结晶为晶态。
熔体高速进入型腔时受到剪切作用，分子链沿流动方向取向。
剪切作用停止后，未冷却凝固的取向分子链亦可由于热运动解取向。
因此，熔体与模具的热交换情况，即熔体的冷却速率，冷却速率的分布情况对上述聚集态变化具有决定性影响。
冷却速率缓慢可造成结晶型塑料充分结晶，可获得结晶速度高、晶粒粗大的塑件或取向度低的塑件。
冷却速率增快则可获得结晶度低、晶粒细小的塑件或保留较高取向度的塑件.两种情况下所得到的塑件力学性能、光学性能、收缩率大小等都会有明显差别。
塑件各不同部位冷却速率的分布情况对于收缩率的均匀性内应力的形成和大小，塑件的尺寸和形状稳定性等则有重要的影响。
2确定型腔数目
模具中的型腔数目的确定是一项终合项目。
首先应考虑注塑机的各项规格和工作性能,以及考虑制品的精度要求，模具制造的费用
以机床的注塑能力为基础，每次注射量不超过注塑机注塑量的80％。
按公式
【2】
（2—1）
式中N-型腔数
S—注塑机的注塑量（g）
W
-浇注系统的重量（g）
W
-塑件重量（g）
代入数据得,
从塑件精度考虑,通常认为，模具中每增加一个型腔，所成型的制品精度将下降40%，多型腔模具的制造精度低,塑件的精度也低。
从塑件产量考虑，对试制或小批量塑件宜取单型腔或少型腔，大批量时宜取多型腔。
由于本制品精度要求不高,且属于大批量生产，综合考虑初步确定型腔数目为2。
3注塑机的选择
为了保证正常生产和获得良好的塑件。
在模具设计时应选择合适的注塑机。
一般应考虑下列几个问题：
1．额定注塑量
国产标准的注塑机均用塑料的容量（cm³）表示一次注射量。
因聚苯乙烯塑料比重是1.05近似与1。
因此以聚苯乙烯为基准来确定注塑机的额定注射量。
由于习惯对注塑机的注射量也可采用克量来表示。
（1）以容量计算:
【2】P
（3—1）
式中V
—注射机的最大注射容量（cm³）
V
-成型塑件及浇注系统所需塑料的容量（cm³）
0.8-为系数，一般要求成型塑件的容量不超过注射机容量的80％
（2）以克量计算：
【2】P
（3-2）
式中C—注塑机最大注塑克量（g）
G—成形塑件及浇注系统所需塑料的容量（cm³）
0.8—为系数，一般要求成型塑件的容量不超过注射机容量的80％
选用公式（2—2）计算
（cm³）
2.额定锁模力
选用注塑机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力，不然模具的分型面要分开而产生溢料。
注射时产生的型腔压力，对柱塞式注塑机因注射压力损失较大,所以型腔压力约为注射压力的40～70％；而有预塑装置的注塑机及螺杆式注塑机压力损失较小，所以型腔压力较大.另外对不同流动性的塑料、喷嘴和模具的结构形式，其压力损失也不一样。
一般熔料经喷嘴时其注射压力达600~800kg/cm²，经浇注系统入型腔时型腔压力一般为250～500kg/cm².
锁模力和成形面积的关系由下式确定:
【2】P
（3-3）
式中
-锁模力（T）
11模具用钢
选择模具零件的材料应按其用途而定，对成形零件的用料应考虑以下因素：
1要承受在高温、高压下长期工作。
因此应有足够的机械强度、耐疲劳性能及耐热性。
2用于成批大量生产的模具应具有良好的热处理性能。
对形状复杂的零件及易变形零件则还应要求材料在热处理时变形小.
3对天成形零件尺寸精度要求较高的，应考虑使用尺寸稳定性好的材料.
4模具钢要便于加工,易抛光。
根据以上要求，模具的材料分别为:
动模板、定模板等模板使用45钢；导柱、导套材料为T8A或20号钢渗碳处理,其它零件所用材料见总装配图明细栏。
12模具的使用与保养
12.1试模与修正
1对（漱口杯）模具设计完成后,必须进行试模,通过试模,来检验模具是否合格以及选择最佳成型工艺。
2经过第一次试模后，就合格的模具是理想的,实际上难以做到,所以，在试模后一般即需按照模具委托加工说明书进行修正加工.修改委托书内容时，必须慎重行事。
12.2操作过程
1.开模后，由于拉钩的作用游动模与动模无法分开，所以首先从定模与游动模之间分开。
2。
随着机床的后退，在斜导柱的作用下，完成侧抽芯动作.
3。
游动模与动模分开，机床继续后退，机床推动推板,使塑件从型芯上脱出.
4.由工人手工取出制品。
5。
合模，继续下一个循环操作。
该套模具可采用半自动操作，有一定的工作量，但这样做可以降低成本,带来很好的经济效益。
12.3模具的保养
每一套模具，往往造价及为昂贵,对模具必须进行保养。
1防锈措施
卸模时，必须从下部卸下冷却管，用棉丝擦干,用压缩空气吹净。
在防锈方法上可涂饰耐水性的黄油，也可以打用除锈液将型腔和冷却孔锈体清除。
2保持滑动部分的润滑
在保养上要定其在滑动部分涂油，涂饰必须适当。
如润滑油涂饰太多则会污染制品，涂少起不到润滑的效果.
小结
为期三个月的毕业设计已接近尾声，回顾整个设计过程,做了大量的工作,从资料的搜集到参观学习，以及对模具进行设计等工作。
我都力求出色地完成任务.
毕业设计给了我们一个很好的学习机会，我搜集了大量的资料。
在图书馆借阅数本关于注塑模设计方面的书。
这为我以后的设计工作打下了坚实的基础。
在参观几客塑料厂的时候,能做到多看、多问、多动手。
在其中是三家塑料厂，还亲手拆装了几套模具.进行了分析与研究并和同学一起探讨。
使我对注塑行业也有了一定的了解,并对注塑模具有了一定的感性认识.
在进行设计与绘图的时候，我查阅了大量的资料.对每一个零件的尺寸，对每一个部件的安装位置，对每一个动作运动机理,进行了深入的分析下研究，在昊德和老师的指导下及同学们的帮助下，尽可能完善每一个设计过程。
由于人的知识有限，在设计过程中，经验不足.也许设计的某些地存在缺陷不足，希望各位老师能予以指正。
通过毕业设计,使我对模具设计及塑料行业有了一定程度的了解。
培养了严谨的工作作风，精益求精的工作态度,锻练了我的意志。
通过毕业设计，使我更加能够熟练使用AUTOCAD、Pro/E等绘图软件。
毕业设计任务即将完成，但我的人生之路才刚刚起步，我会以这种精神来设计我们人生。
创造一片艳阳天。
最后，对那些在设计过程中给予我帮助的老师和同学表示感谢。
参考文献
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中国轻工业出版社，1997,5
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塑料模设计手册机械工业出版社1982，12
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西北工业大学出版社,1995，1
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广州：
华南进工大学出版社，1995，6
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北京:
航空工业出版社，1994，8
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浙江大学出版社,1993，7
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8工程画教研室。
机械制图.大连理工大学.北京：
高等教育出版社，1993，5
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轻工业出版社。
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10王伯平.互换性与测量技术基础.机械工业出版社，2001。
1
11申树义、高济编.塑料模具设计.机械工业出版社，1993.9
12冯炳尧等主编.模具设计与制造简明手册.上海科技出版社，1987.8
附件清单
1．漱口杯制品图SKB-00A31张
2．漱口杯注塑模总装图ZSM—00A01张
3．支承柱零件图ZSM-00-01A41张
4．上推板零件图ZSM—00—02A21张
5．导柱零件图ZSM-00-03A41张
6．型芯零件图ZSM—00-04A41张
7．拉料钉零件图ZSM-00-05A41张
8．定位环零件图ZSM-00—06A31张
9．浇口套零件图ZSM-00—07A41张
10．定距螺钉零件图ZSM—00—08A41张
11．限位导柱零件图ZSM-00-09A41张
12．导套零件图ZSM-00—10A41张
13．定模固定板零件图ZSM-00-11A21张
14．斜导柱零件图ZSM—00-12A31张
15．支承块零件图ZSM—00—13A31张
16．回程杆零件图ZSM-00-14A41张
17．支承钉零件图ZSM-00-15A41张
18．顶杆零件图ZSM—00-16A31张
19．推板导柱零件图ZSM-00—17A41张
20．推板导套零件图ZSM—00—18A41张
21．导柱零件图ZSM—00—19A31张
22．Pro/E三维造型图册1本
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