帶把水杯注塑工藝及模具設計

帶把水杯注塑工藝及模具設計,水杯,注塑,工藝,模具設計 帶把水杯注塑工藝及模具設計專 業(yè)：學 生：指 導 教 師：完 成 日 期： 36摘 要模具是工業(yè)的重要工藝裝備，是許多工業(yè)產品生產中不可缺少的組成部分。塑料作為現代社會經濟發(fā)展的基礎材料之一，是農業(yè)、工業(yè)、能源、交通運輸等經濟領域不可缺少的重要材料，其用途已滲透到經濟和生活的各個領域，和鋼鐵、木材、水泥成為材料領域的四大支柱。模具是工業(yè)生產的基礎工藝裝備，被各行業(yè)廣泛用于生產最終產品，其產生的價值往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍，被譽為“效益放大器”。本設計為帶柄帶把水杯模具制作設計，它系統的介紹了帶柄帶把水杯模具中的各個零部件的加工工藝過程及整套模具的裝配和使用。其中，涉及到注射機各種參數的選取、零部件的加工方法、注射模的結構及相關的計算問題及特種加工工藝。在該模具設計中，利用CAD繪制了零件圖和裝配圖。本設計在保證加工質量的前提下，盡量做到在提高生產率的同時把生產成本降到最低。關鍵詞: 模具； 注射機； 塑料。AbstractThe mould is an important technicalequipment industry,is an indispensable partin the production ofmany industrialproducts.Plasticas one of themodernsocial and economic development of thebasic materials,is an important material foragricultural,industrial,energy,transportation and otherareas of the economyindispensable,its usehaspenetrated into all fields ofeconomic and social life,and the iron and steel,wood,cement has becomethe four pillarmaterials field.Moldis the foundationof industrial production technology and equipment,the industry was widelyused in the production ofthe final product,itsvalueis oftenseveral timesthe value of the mold itself,a hundred times,known as thebenefitamplifier.The design for theshankcup moulddesign,itintroduced the system ofassemblyandmachining processof each parts ofshankcupin the moldanddie package.Theinjection machine,relates tothe selection of various parameters,parts of the processingmethod,the structure of the injection mouldand the relatedcomputational problems andspecial processing technology.Inthe design,to draw the partdrawing and assemblydrawing with CAD.This design inthe premise of ensuring the processing quality,as far as possible tominimize the cost of productionwhile improving the productivity.Keywords:mould;injection machine;plastic.目 錄摘要Abstract 第一章 緒論11.1模具及模具工業(yè)的發(fā)展與現狀11.2塑料成型模具的種類21.3注射模具的發(fā)展方向2第二章 塑料成型工藝42.1 塑件材料的選擇42.2確定成型方法42.3注塑成型工藝過程42.3.1 成型前的準備42.3.2 注塑成型過程42.3.3、塑件的后處理62.4塑件的結構工藝性62.5 塑件成型工藝參數72.5.1 溫度72.5.2 壓力82.5.3 成型周期9第三章 帶柄帶把水杯注射模具設計103.1注塑成型設備103.1.1注塑機結構組成103.1.2 注塑機的分類103.1.3 注塑機的型號規(guī)格103.2注射模具分類及典型結構113.2.1注射模分類113.2.2注射模典型結構113.3帶柄帶把水杯模具的結構設計143.3.1分型面位置的確定143.3.2型腔數量的確定143.3.3 澆注系統設計153.3.4 成型零件設計163.3.5 合模導向機構設計173.3.6 推出機構設計183.3.7 模具溫度調節(jié)系統設計203.3.8 標準模架的選用203.3.9 模架的尺寸計算213.4 注射模具與注射機的關系223.4.1最大注射量的校核223.4.2注射壓力的校核223.4.3鎖模力的校核233.4.4開模行程的校核23第四章 帶柄帶把水杯模具三維設計254.1帶柄帶把水杯三維造型及模具設計254.2 模架設計274.2.1 定義模具模架274.2.2 添加設備284.2.3 設計頂出機構294.2.4 設計冷卻系統29第五章 帶柄帶把水杯注射仿真分析315.1 Pro/e塑料顧問的簡介315.2 塑料顧問模塊的進入315.3 分析功能應用315.4 分析結果315.5分析結果的輸出335.6 注射仿真分析的優(yōu)缺點33第六章 小結與展望346.1小結346.2展望34致 謝35參考文獻36附 錄37呂云濤 帶柄帶把水杯注塑工藝及模具設計第一章 緒論1.1模具及模具工業(yè)的發(fā)展與現狀整體來看，中國塑料模具無論是在數量上，還是在質量、技術和能力等方面都有了很大進步，但與國民經濟發(fā)展的需求、世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進口。在總量供不應求的同時，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場競爭激烈，還有一些技術含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢。加入WTO，給塑料模具產業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，同時帶來更多的機會。由于中國塑料模具以中低檔產品為主，產品價格優(yōu)勢明顯，有些甚至只有國外產品價格的1/51/3，加入WTO后，國外同類產品對國內沖擊不大，而中國中低檔模具的出口量則加大；在高精模具方面，加入WTO前本來就主要依靠進口，加入WTO后，不僅為高精尖產品的進口帶來了更多的便利，同時還促使更多外資來中國建廠，帶來國外先進的模具技術和管理經驗，對培養(yǎng)中國的專業(yè)模具人才起到了推動作用。雖然近幾年模具出口增幅大于進口增幅，但所增加的絕對量仍是進口大于出口，致使模具外貿逆差逐年增大。這一狀況在2006年已得到改善，逆差略有減少。模具外貿逆差增大主要有兩方面原因：一是國民經濟持續(xù)高速發(fā)展，特別是汽車產業(yè)的高速發(fā)展帶來了對模具旺盛需求，有些高檔模具國內的確生產不了，只好進口；但也確實有一些模具國內可以生產，也在進口。這與中國現行的關稅政策及項目審批制度有關。二是對模具出口鼓勵不夠?，F在模具與其它機電產品一樣，出口退稅率只有13%，而未達17%。從市場情況來看，塑料模具生產企業(yè)應重點發(fā)展那些技術含量高的大型、精密、復雜、長壽命模具，并大力開發(fā)國際市場，發(fā)展出口模具。隨著中國塑料工業(yè)，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預見，中國塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，未來幾年年增長率仍將保持20%左右的水平。1.2塑料成型模具的種類1. 注射模注射模又稱注塑模。塑料注射成型是在金屬壓鑄成型的基礎上發(fā)展起來的，成型所使用的設備是注射機。注射模通常適合于熱塑性塑料的成型，目前部分熱固性塑料也可以采用該方法。塑料注射成型是塑料成型生產中自動化程度最高、采用最廣泛的一種成型方法。2. 壓縮模壓縮模又稱壓塑?；驂耗z模。塑料壓縮成型是塑件成型方法中較早采用的一種方法。成型所使用的設備是塑料成型壓力機，是熱固性塑料通常采用的成型方法之一。與塑料注射成型相比，壓縮模成型周期較長，生產效率較低。3. 壓注模壓注模又稱傳遞模。壓注成型所使用的設備和塑料的適應性與壓縮成型完全相同，只是模具的結構不同。4. 擠出模 擠出模是安裝在擠出機料筒端部進行生產的，因此也稱為擠出機頭。成型所使用的設備是塑料擠出機。只有熱塑性塑料才能采用擠出成型。5. 氣動成型模氣動成型模是指利用氣體作為動力介質成型塑料制件的模具。氣動成型包括中空吹塑成型、抽真空成型和壓縮空氣成型等。與其他模具相比較，氣動成型模具結構最為簡單，只有熱塑性塑料才能采用氣動成型。除了上述介紹的幾種常用的塑料成型模具外，還有澆鑄成型模、泡沫塑料成型模、聚四氟乙烯冷壓成型模和滾塑模等。1.3注射模具的發(fā)展方向1.開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經濟模具。以適應多品種、少批量的生產方式。2.研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現逆向工程的必要前提。3.推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統的普通注射工藝有更多的工藝參數需要確定和控制，而且其常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。4.應用優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。因此，放眼未來，模具技術的發(fā)展趨勢主要是模具產品向著更大型、更精密、更復雜及更經濟的方向發(fā)展，模具產品的技術含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產朝著信息化、無圖化、精細化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產批品牌化、管理信息化、經營國際化的方向發(fā)展。第二章 塑料成型工藝2.1 塑件材料的選擇考慮到帶把水杯的工作環(huán)境及作用來看，聚碳酸脂（PC）具有工作環(huán)境所需的性能。 PC屬于熱塑性塑料。（熱塑性塑料在特定的溫度范圍內能反復加熱軟化和冷卻硬化的塑料。）PC的性能： 綜合性能較好，無毒，化學穩(wěn)定性好，耐水、油等；吸水性較小，透光率很高，介電性能良好。PC的用途： 適于制作傳遞中、小負荷的零部件；因PC無毒無味，可以制造醫(yī)療器械，小型日常用品等；因透光率較高，可制造大型燈罩、門窗玻璃等等透明制品。PC是非結晶型的線型結構的高聚物為此確定使用材料為：聚碳酸脂：PC2.2確定成型方法塑料的種類很多，其成型的方法也很多，有注射成型、壓縮成型、壓注成型、擠出成型、氣動與液壓成型、泡沫塑料的成型等，其中前四種方法最為常用。其中，注射成型所用模具稱為注射成型模具，簡稱注射模。注射模主要應用于成型熱塑性塑料，因此根據對零件的分析，該PC材料的塑料帶把水杯用注射成型為最佳2.3注塑成型工藝過程2.3.1成型前的準備為使注塑成型過程順利進行和保證塑件質量，成型前應該對所用塑料原料和設備作好一些準備工作。（1）檢驗塑料原料的色澤、顆粒大小、均勻性等；測定塑料的工藝性能；如果來料是粉料，則有時還需要對其進行染色和造粒；對易吸濕的塑料進行充分的干燥和預熱。（2）對料筒進行清洗或拆換。（3）塑件帶有金屬嵌件時，應對嵌件進行預熱，防止嵌件周圍產生過大內應力。（4）脫模困難的塑件，要選擇合適的脫模劑。脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而覆在模具表面的一種助劑。常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟、硅油等2.3.2注塑成型過程注塑過程如圖2-1，首先將準備好的塑料加入注塑機的料斗，然后送進加熱的料筒中，經過加熱熔融塑化成粘流態(tài)塑料，在注塑機的柱塞或螺桿的高壓推動下經噴嘴壓入模具型腔，塑料充滿型腔后，需要保壓一定時間，使塑件在型腔中冷卻、硬化、定型，壓力撤消后開模，并利用注塑機的頂出機構使塑件脫模，最后取出塑件。這樣就完成了一次注塑成型工作循環(huán)，以后是不斷重復上述周期的生產過程。由上面的說明可以知道，注塑成型過程包括加料、塑化、注射、脫模等幾個步驟。塑化是顆粒狀塑料在注射機料筒中經過加熱達到粘流狀態(tài)并且具有良好可塑性的過程。對塑料的塑化要求是：塑料熔體在進入型腔之前，既要達到規(guī)定的成型溫度，并要在規(guī)定的時間內提供足夠量的熔融塑化料各處的溫度盡量均勻一致，不發(fā)生或極少發(fā)生熱分解以確保生產的順利進行。螺桿式注塑機對塑料的塑化比柱塞式注塑機好得多。不管是何種形式的注塑機，注射過程均可分為充模、保壓、倒流、澆口凍結后的冷卻四個階段。充模階段是從柱塞或螺桿開始向前移動起，到塑料熔體經過噴嘴及模具澆注系統充滿型腔時為止。塑料熔體充滿型腔后，熔體開始冷卻收縮，但柱塞或螺桿繼續(xù)保持施壓狀態(tài)，料筒內的熔料會向模具型腔內繼續(xù)流入進行補縮，以形成形狀完整而致密的塑件。這一階段稱為保壓階段。 圖2-1 注塑成型原理示意圖1-料斗 2-螺桿 3-注塑模具。倒流階段是柱塞或螺桿開始后退保壓結束時開始的，這時型腔內的壓力比流道內的高，因此會發(fā)生塑料熔體的倒流，從而使型腔內的壓力迅速下降，直到澆口處熔料凍結倒流才結束。如果保壓結束之前澆口已經凍結或者在噴嘴中裝有止逆閥，則倒流階段就不會存在。澆口凍結后的冷卻是從澆口的塑料完全凍結時開始，這一階段型腔內塑料繼續(xù)進行冷卻，沒有塑料從澆口處流進或流出，但型腔內還可能有少量的流動。應該指出，塑料從注入型腔后即被冷卻，直至脫模時為止。脫模是塑件冷卻到一定溫度后開模，在推出機構的作用下將塑料制件推出模外的過程。2.3.3塑件的后處理（1）退火處理 退火處理是將塑料制件放在定溫的加熱液體介質中（如熱水、熱的礦物油、甘油、乙二醇和液體石蠟）或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時間，然后緩慢冷卻的過程。目的是減少或消除塑件的內應力。（2）調濕處理 調濕處理是將剛脫模的塑件放在熱水中隔絕空氣進行防止氧化的退火，同時加快達到吸濕平衡的一種后處理方法。目的是使塑件的顏色、性能、尺寸得到穩(wěn)定。聚酰胺類塑料制件通常需要進行調濕處理。2.4塑件的結構工藝性 要想獲得合格的塑料制件，除合理選用塑件的原材料外，還必須考慮塑件的結工藝要求，才能設計出合理的模具結構，以防止成型時產生氣泡、縮孔、凹陷及開裂等缺陷，達到提高生產率和降低成本的目的。塑件結構工藝性設計的主要內容包括：尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形狀、壁厚、斜度、加強筋、支承面、圓角、1、壁厚塑料制品的壁厚對制品質量有至關重要的影響。壁厚過后，不但用料多，成本高還容易產生氣泡、縮化、凹陷等缺陷，而且冷卻時間長生產效率低（對熱塑性塑料制品而言）。壁厚過薄，成型困難，流動阻力大，尤其是大型制品和形狀復雜制品。制品最小壁厚的確定原則：（1）脫模時受頂出零件的推力不變形；（2）能承受裝配時緊固力。壁厚因制品大小和塑料品種的不同而異。熱塑性塑料制品的最小壁厚可達到0.25mm，但一般在（0.60.9）mm之間。常用壁厚為（24）mm。塑料帶把水杯就取壁厚為3mm2、制品的精度影響制品精度的因素較多。首先是模具的制造精度和模具的磨損量，其次是成型工藝條件的變化所引起的塑料收縮率的波動。另外，成型后的實效率變化和模具結構形式對尺寸精度也有一定的影響。因此，對塑料制品的精度要求不能過高，應在保證使用性能的情況下，盡可能選用低精度等級。3、制品的表面粗糙度塑料制品的表面粗糙度主要取決于成型模具型腔表面的粗糙度。另外，塑料品種，成型工藝以及成型模具型腔表面的磨損和腐蝕對制品的表面粗糙度也有一定的影響。一般情況下，模具型腔表面的粗糙度也有一定的影響。一般情況下，模具型腔表面的粗糙度要比所成型制品的表面粗糙度低1-2級。本課題可選用Ra（3.20.2）m2.5 塑件成型工藝參數2.5.1溫度在注塑成型時需控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度等。（1）料筒溫度 料筒溫度應控制在塑料的粘流溫度Tf（對結晶型塑料為熔點Tm）和熱分解溫度Td之間。料筒溫度直接影響到塑料熔體充模過程和塑件的質量。料筒溫度高，有利于注射壓力向模具型腔內傳遞，另外，使熔體粘度降低，提高流動性，從而改善成型性能，提高生產率，降低制品表面粗糙度。但料筒溫度過高，時間過長時，塑料的熱降解量增大，塑件的質量會受到很大影響。選擇料筒溫度時，應考慮以下幾方面的影響因素： 塑料的特性 熱敏性塑料如聚甲醛、聚氯乙烯等要嚴格控制料筒的最高溫度和在料筒中的停留時間；玻璃纖維增強的熱塑性塑料由于流動性差而要適當提高料筒溫度；對于熱固性塑料，為防止熔體在料筒內發(fā)生早期硬化，料筒溫度傾向于取小值。 注塑機類型 螺桿式注塑機由于螺桿轉動時的剪切作用能獲得較大的摩擦熱，促進塑料的塑化，因而料筒溫度選擇比柱塞式注塑機低1020。 塑件及模具結構特點 薄壁塑件的型腔比較狹窄，塑料熔體注入時的阻力大，冷卻快。料筒溫度應選擇高一些，反之則低一些。對于形狀復雜或帶有嵌件的制件，或者熔體充模流程曲折較多或較長時，料筒溫度也應選擇高一些。料筒溫度并不是一個恒溫，而是從料斗一側開始到噴嘴為止是逐步升高的，這樣可使塑料溫度平穩(wěn)上升達到均勻塑化的目的。（2）噴嘴溫度 選擇噴嘴溫度時，考慮到塑料熔體與噴孔之間的摩擦熱能使熔體經過噴嘴后出現很高的溫升，為防止熔體在直通式噴嘴可能發(fā)生的“流涎現象”，通常噴嘴溫度略低于料筒的最高溫度。但對于熱固性塑料一般都將噴嘴溫度的取值高于料筒溫度，這樣一方面使其自身具有良好的流動性，另一方面又能接近硬化溫度的臨界值，即保證了注射成型，又有利于硬化定型。料筒溫度和噴嘴溫度主要影響塑料的塑化和流動，由于其影響因素很多，一般都在成型前通過“對空注射法”或“塑件的直觀分析法”來進行調整，以便從中確定最佳的料筒和噴嘴溫度。（3）模具溫度 模具溫度主要影響塑料在型腔內的流動和冷卻，它的高低決定于塑料的結晶性、塑件的尺寸與結構、性能要求以及其他工藝條件（熔料溫度、注射壓力及注射速度、成型周期等）。如對于熔體粘度高的非結晶型塑料應采用較高的模溫；塑件壁厚大時模溫一般要高，以減小內應力和防止塑件出現凹陷等缺陷。對于熱固性塑料模具溫度一般較高，通常控制在150220 度范圍，另外動模溫度有時還需要比定模高出1015 ，這樣會更有利于塑件硬化定型。模具溫度根據不同塑料的成型條件，通過模具的冷卻（或加熱）系統控制。對于要求模具溫度較低的塑料，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS塑料、聚氯乙烯等應在模具上設冷卻裝置；對模具溫度要求較高的塑料，如聚碳酸脂、聚砜、聚甲醛、聚苯醚等應在模具上設加熱系統。2.5.2壓力注塑成型過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種。（1）塑化壓力 塑化壓力又稱背壓，是注塑機螺桿頂部熔體在螺桿轉動后退時受到的壓力。一般操作中，塑化壓力應在保證塑件質量的前提下越低越好，具體數值隨所選用的塑料品種而變化，通常很少超過6 MPa。但要注意的是，背壓力如果過小，物料易充入空氣，使計量不準確，塑化不均勻。（2）注射壓力 注射壓力是指柱塞或螺桿頭部注射時對塑料熔體所施加的壓力。它的作用：一是克服塑料熔體從料筒流向型腔時的阻力，保證一定的充模速率；二是對塑料熔體進行壓實。注射壓力的大小，取決于塑料品種、注射機類型、模具澆注系統的結構、尺寸與表面粗糙度、模具溫度、塑件的壁厚及流程大小等多種因素。確定注射壓力的原則是： 對于熱塑性塑料，注射壓力一般在40130 MPa之間。熔體粘度高，冷卻速度快的塑料以及成型薄壁和長流程的塑件，采用高壓注射有利于充滿型腔；成型玻璃纖維增強塑料時采用高壓注射有利于塑件表面光潔。其他均應選用低壓慢速注射為宜。但要提醒的是，如果注射壓力過高，塑件易產生飛邊使脫模困難，另外使塑件產生較大的內應力，甚至成為廢品。注射壓力過低則易產生物料充不滿型腔，甚至根本不能成型等現象。 對于熱固性塑料，由于熔料中填料較多，粘度較大，且在注射過程中對熔體有溫升要求，注射壓力一般要選擇大一些，常用范圍約為100170 MPa。 在其他條件相同的情況下，柱塞式注塑機作用的注塑壓力應比螺桿式的大，因為塑料在柱塞式注塑機料筒內的壓力損失比螺桿式的大。2.5.5時間（成型周期）完成一次注塑過程所需的時間稱為注塑成型周期。它包括以下幾部分：（1）注射時間 注射時間包括充模時間、保壓時間和合模冷卻時間。其中保壓時間和冷卻時間合計為總的冷卻時間。充模時間直接反比于充模速率，生產中約為35 s。保壓時間就是對塑料的壓實時間，在整個注射時間中所占比例較大，約為20120 s。冷卻時間以保證塑件脫模時不引起變形為原則，一般約為30120 s。生產中注射時間一般在0.52min，厚大件可達510 min。（2）其他時間（輔助時間）包括開模、脫模、涂脫模劑、安放嵌件、合模等時間。第三章 帶柄帶把水杯注塑模具設計3.1注塑成型設備注塑機是利用塑料成型模具將熱塑性塑料或熱固性塑料原料制成塑料制件的注射成型設備，也是應用最廣的塑料成型設備。3.1.1注塑機結構組成注射成型機通常由注射裝置、合模裝置、液壓傳動系統、電器控制系統等組成，如圖2-2所示。注射裝置使塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的速度和壓力將一定量的熔料注射進模具型腔。合模裝置也稱鎖模裝置，保證注射模具可靠地閉合，實現模具開、合動作以及頂出制件。液壓和電器控制系統保證注射機按預定工藝過程的要求（如壓力、溫度、速度和時間）和動作程序準確有效工作。3.1.2注塑機的分類注塑機的分類方法很多，目前使用較多的是按注塑機外形特征分類，這種分類方法主要是根據注塑機的合模裝置和注射裝置的相對位置進行分類的。1、臥式注塑機 合模裝置與注射裝置的運動軸線呈一線水平排列，具有機身低，操作、維修方便，自動化程度高等特點。所以這種形式應用最廣，對大、中、小型都適用，是目前注塑機最基本的形式。2、立式注塑機 合模裝置與注射裝置的運動軸線呈一線并垂直排列，具有占地面積小，模具拆裝容易，模具內安放嵌件方便等優(yōu)點。但制品頂出后不易脫落，不易實現全自動化操作，且機身高，加料、維修不方便。目前小型注塑機常采用這種形式。3、角式注塑機 合模裝置和注射裝置的運動軸線互成垂直排列，其優(yōu)缺點介于立式和臥式之間，使用也較普遍，大、中、小型注塑機均有。3.1.3 注塑機的型號規(guī)格注塑機型號規(guī)格是用來表示注塑機加工能力的，而反映注塑機加工能力的主要參數是公稱注射量和鎖模力。因此常用公稱注射容積數量和鎖模力大小來表示注塑機型號規(guī)格。公稱注射量是指注塑機在注射螺桿（或柱塞）作一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的對空注射量。鎖模力是由合模機構所能產生的最大模具閉緊力決定的，它反映了注塑機成型制品面積的大小。一般用注塑機的公稱注射量和鎖模力同時來表示注塑機的加工能力，并以此作為注塑機的系列規(guī)格。國產注塑機的型號表示為：XS-ZY-125/90，型號中：X表示（成）形（機），S表示塑料，Z表示注射，Y表示預塑式，125表示公稱注射量為125 cm3，90表示最大鎖模力為9010 kN。3.2注射模具分類及典型結構3.2.1注射模分類注射模具的分類方法很多。按其所用注射機的類型可分為臥室注射機用的模具、立式注射機用的模具、角式注射機用的模具；按所成型的塑料制品材料分，可分為熱塑性塑料注射模和熱固性塑料注射模。按注射模的整體結構分，可分為單分型面注射模、雙分型面注射模、垂直分型面注射模、有側面分型和抽芯結構的注射模、定模有定距推板結構的注射模、直角注射成型機上用的專用注射模、有活動向鑲件的注射模等。按澆注系統的結構分，可分為澆注系統為熱流道結構的注射模、澆注系統為絕熱流道結構的注射模、澆注系統為溫流道結構的注射模。3.2.2注射模典型結構1、單分型面注射模單分型面注射模也稱二板式注射模，如圖3-1所示。它是注射模中最簡單的一種結構形式。這種模具只有一個分型面。單分型面注射模具可以根據需要，既可以設計成單型腔注射模，也可以設計成多型腔注射模，應用十分廣泛。圖3-1 單分型面注射模1動模板 2定模板 3冷卻水道 4定模座板 5定位圈 6澆口套 7凸模 8導套 9導套 10動模座板 11支 12支承柱 13推板 14推桿固定 15拉料桿 16推板導柱 17推板導套 18推桿 19復位桿 20墊塊其工作原理為：合模時，在導柱的導向定位下，動模和定模閉合。型腔由定模板上是凹模與固定在動模板上的凸模組成，并由注射機合模系統提供的鎖模力鎖緊。然后注射機開始注射，塑料熔體經定模板上的澆注系統進入型腔，待熔體充滿型腔并經過保壓、補縮和冷卻定型后開模。開模時，注射機合模系統帶動動模后退，模具從分型面分開，塑料件包在凸模上隨動模一起后退，同時拉料桿將澆注系統的主流道凝料從澆口套中拉出。當動模移動一定距離后，注射機的頂桿接觸推板，推出機構開始動作，使推桿和拉料桿分別將塑件及澆注系統凝料從凸模推出，塑件與澆注系統凝料一起從模具中落下，至此完成一次注射過程。推出機構靠復位桿復位并準備下一次注射。2、雙分型面注射模雙分型面注射模具有兩個分型面，如圖3-2所示。第一個分型面A-A是定模板與中間板的分型后澆注系統凝料由此脫出，第二個分型面B-B是中間板與推件板之間的分型，分型后塑件由此脫出。與單分型面注射模具比較，雙分型面注射模具在定模部分增加了一塊可以局部移動的中間板，所以也叫三板模（動模板、中間板、定模板）注射模具。雙分型面注射模常用于點澆口進料的單型腔或多型腔的注射模具，開模時，中間板在定模的導柱上與定模板作定距離分離，以便在這兩模板之間取出澆注系統凝料。圖3-2 雙分型面注射模1支架 2支承板 3型芯固定板 4推件板導柱 5導柱 6限位銷 7彈簧 8定距拉板 9推板 10推桿固定板11推桿 12導柱 13中間板 14定模座板 15導套 16澆口套 17型芯其工作原理為：開模時，注射機開合模系統帶動動模部分后移。由于彈簧的作用，模具首先在A分型面分型，中間板隨動模一起后移，主流道凝料隨之拉出。當動模部分移動一定距離后，固定在中間板上的限位銷與定距拉板左端接觸，使中間板停止移動。動模繼續(xù)后移，B分型面分型。因塑件包緊在型芯上，這時澆注系統凝料在澆口處自行拉斷，然后在A分型面之間自行脫落或由人工取出。動模部分繼續(xù)后移，當注射機的推桿接觸推板時，推出機構開始工作，推件板在推桿的推動下將塑件從型芯上推出，塑件在B分型面之間自行落下。3、斜導柱側向分型與抽芯注射模當塑件側壁有通孔、凹穴或凸臺時，其成型零件必須制成可側向移動的，否則塑件無法脫模。帶動型芯滑塊側向移動的整個機構稱側向分型與抽芯機構。如圖3-3所示為斜導柱側向抽芯的注射模，其中的側向抽芯機構是由斜導柱和側型芯滑塊所組成的，此外還有楔緊塊、擋塊、滑塊拉桿、彈簧等一些輔助零件。圖3-3 斜導柱側向分型與抽芯注射模1動模座板 2墊塊 3支承板 4動模板 5擋塊 6螺母 7彈簧 8滑塊拉桿 9楔緊塊 10斜導柱 11側型芯滑塊12型芯 13澆口套 14定模座板 15導柱 16定模板 17推桿 18拉料桿 19推桿固定板 20推板 其工作原理為：開模時，動模部分向后移動，開模力通過斜導柱作用于側型芯滑塊，迫使其在動模板的導滑槽內向外滑動，直至滑塊與塑件脫開，完成側向抽芯動作。這時塑件包在型芯上隨動模繼續(xù)后移，直到注射機頂桿與模具推板接觸，推出機構開始工作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時，復位桿使推出機構復位，斜導柱使側型芯滑塊向內動復位，最后由楔緊塊鎖緊。斜導柱側向抽芯結束后，側型心滑塊應有準確的位置，以便在合模時斜導柱能順利插入滑塊的斜導孔中使滑塊復位。圖3-3的定位裝置是由擋塊、滑塊拉桿、螺母和彈簧組成的。楔緊塊是防止注射時熔體壓力使側型芯滑塊產生位移而設置的，其上面的斜面應與側型芯滑塊上斜面的斜度一致，在設計時應留有一定的修正余量，以便裝配時修正。4、帶有活動鑲件的注射模圖3-4 帶有活動鑲件的注射模1定模板 2導柱 3活動鑲塊 4型芯座 5動模板 6支承塊 8彈簧 9推桿 10推桿固定板 11推板 有些塑件上雖然有側向的通孔及凹凸形狀，但還有更特殊的要求，如模具上需要設置螺紋型芯或螺紋型環(huán)等。這樣的模具有時很難用側向抽芯機構來滿足側向抽芯的要求。為了簡化模具結構，將不采用斜導柱、斜滑塊等機構，而是在型腔的局部設置鑲件。開模時，這些活動鑲件不能簡單的沿開模方向與塑件分離，而是必須在塑件脫模時連同塑件一起移出模外，然后通過手工或專門的工具將它與塑件分離，在下一次合模注射之前，再重新將其放入模內。 采用活動鑲件結構形式的模具，其優(yōu)點不僅省去了斜導柱、滑塊等負責結構的設計與制造，使模具外形縮小，大大降低了模具的制造成本，更主要的是在某些無法安排斜滑塊等結構的場合，必須使用活動鑲件形式。這種方法的缺點是操作時安全性差，生產效率較低。如圖3-4所示的是帶有活動鑲件的注射模。開模時，塑件包在型芯和活動鑲件上，隨動模部分向左移動而脫離動模板，分型到一定距離，推出機構開始工作，設置在活動鑲件上的推桿將活動鑲件連同塑件一起推出型芯脫模，由人工將活動鑲件從塑件上取下。合模時，推桿在彈簧的作用下復位，推桿復位后動模板停止移動，然后人工將活動鑲件重新插入定位孔中，再合模后進行下一次的注射動作。3.3塑料帶把水杯模具的結構設計進行塑料帶把水杯模具結構方案設計，需要考慮以下幾個方面，包括分型面位置的確定、型腔數量的確定、澆注系統設計、成型零件設計、合模導向機構設計、推出機構設計、模具溫度調節(jié)系統、標準模架的選用及模架的尺寸計算。3.3.1分型面位置的確定分型面是模具上用于取出塑件和（或）澆注系統冷凝料的可分離的接觸表面。分型面的設計原則：分型面應選擇在塑件斷面輪廓最大的位置，以便順利脫模。塑件分型面決定了模具的基本結構和飛邊產生的位置，根據該塑料帶把水杯的形狀要求，外表面要求精美、無明顯的毛刺，另外，帶把水杯手柄部位形狀比較復雜，所以，將分型面選擇在帶把水杯中間剖切面上。這樣，不致影響塑件外觀，既有利于脫模（注：分型面應使塑料件在開模時留在有脫模機構的一邊，通常是在動模一側。），又使模具的加工制造更容易。3.3.2型腔數量的確定型腔的布置形式有很多，在布置型腔時，要求塑料通過流道那能夠順利到達型腔。通過對塑件結構分析，進行一模一腔和一模兩腔對比設計，考慮澆口位置的設計，由于塑件中等尺寸，產量不大，采用一模一件即可滿足生產需要，采用直澆口，塑件質量容易保證，從零件上端中心進料，料流比較順暢，不易產生熔接痕與氣泡缺陷。而一模兩件或一模多件的對稱布置，生產效率較高，采用側澆口，從分型面進料，模具結構簡單，但澆口位置不是進料的最佳位置，塑件容易產生熔接痕。3.3.3 澆注系統設計澆注系統是指模具中塑料熔體由注射機噴嘴至型腔之間的進料通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并將注射壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織致密、輪廓清晰、表面光潔、尺寸精確地塑件。1、對澆注系統的簡要分析澆口位置的選擇原則：（1）盡量縮短流動距離；（2）澆口應開設在塑件壁厚最大處；（3）必須盡量減少熔接痕；（4）應有利于型腔中氣體排出；（5）考慮分子定向影響；（6）避免產生噴射和蠕動；（7）澆口處避免彎曲和受沖擊載荷；（8）注意對外觀質量的影響。2、澆注系統組成澆注系統由主流道、進料澆口和冷料穴組成。3、主流道尺寸設計根據所選注射機，則流道小端尺寸為d=注射劑噴嘴尺寸（0.51）=41=5mm主流道球面半徑為SR噴嘴球面半徑（12）18220mm（2）主流道村套形式主流道長度取40mm，約等于定模板的厚度。材料用T10A鋼，熱處理淬后表面硬度為53HRC-57HRC。（3）流道凝料體積式中4、分流道的設計分流道的尺寸：分流道尺寸由塑料品種、塑件的大小及流道長度確定。大多數塑料所用的分流道的直徑為6mm10mm,先預定用6mm，通過塑料顧問分析再決定。 分流道的布置：選用平衡式的圓形分流道布局，即分流道到各型腔澆口的長度、斷面形狀、尺寸都相同。3.3.4 成型零件設計注射模的成型零件是指構成模具型腔的零件，通常包括凹模、型芯，以及各種型桿和成型鑲塊。本設計主要涉及對凹模和型芯的設計。1、成型零件結構設計成型零件在工作時與塑料直接接觸，成型塑件。進行成型零件的結構設計時，既要考慮保證獲得合格的塑件，又要便于加工制造，還要注意盡量節(jié)約貴重模具材料，以降低模具成本。（1）凹模的結構設計凹模是成型制品外表面的成型零件，是制品外表面形狀、結構的復制。對于本課題，選用整體鑲入結構的凹模結構。整體鑲入結構的凹模，結構簡單易于制造，也便于維修和更換，一致性較好。（2）凸模的結構設計凸模即成型塑料制品內表面的型芯。對于本課題，選用整體鑲入結構的凸模。整體鑲入結構的凸模，結構簡單易于制造，也便于更換。2、成型零件工作尺寸的計算1. 凹模徑向尺寸：LM=(1+Scp)Ls-3/40+z=(1+0.5%)*71.5-3/4*0.20+0.03=71.710+0.033/4項,系數隨塑件精度和尺寸變化LM-凹件徑向尺寸(mm)Ls塑件徑向公稱尺寸(mm)Scp塑料的平均收縮率(%)塑料公差值(mm)z-凹模制造公差(mm)2. 凹模深度尺寸：HM=(1+Scp)Hs-2/3 0+z=(1+0.5%)*90-2/3*0.2 0+0.03=90.320+0.032/3項,有資料介紹系數為0.5HM-凹模深度尺寸(mm)Hs塑件高度公稱尺寸(mm)z-凹模深度制造公差(mm)其余符號同上3. 型芯徑向尺寸：LM=(1+Scp)Ls+3/40-z=(1+0.5%)*63.5+3/4*0.20-0.03=63.670-0.033/4項,系數隨塑件精度和尺寸變化LM型芯徑向尺寸(mm)z型芯制造公差(mm)其余符號同上4. 型芯高度尺寸：HM=(1+Scp)Hs+2/3 0-z =(1+0.5%)*86+2/3*0.2 0-0.03 =86.300-0.032/3項,有資料介紹系數為0.5HM型芯高度尺寸(mm)Hs塑件孔深度尺寸(mm)z型芯高度制造公差(mm)其余符號同上5. 中心距尺寸計算a=(1+Scp)Ls=(1+0.5%)*1000.015=100.50.015mm3.3.5 合模導向機構設計合模導向機構是保證動、定?；蛟谏?、下模合模時，正確的定位和導向的零件。合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式，通常采用導柱導向定位，導向機構的作用有以下三點。1、定位作用模具閉合后，保證動、定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精度。導向機構在模具裝配過程中也起到定位作用，即便與模具的裝配與調整。2、導向作用 合模時，首先是導向零件接觸，引導動、定?；蛏?、下模準確閉合，避免型芯先進入型腔造成零件的損壞。3、承受一定的側向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產生單向側向壓力或受成型設備精度低的影響，導柱將承受一定的側向壓力，以保證模具的正常工作。若側向壓力很大或精度要求高時，則不能單靠導柱來承擔，需增設錐面定位機構來承擔側向壓力。4、導柱的機構形式導柱的結構形式和尺寸一標準化，常見的結構形式有帶頭導柱和有肩導柱。有時為減小導柱與導柱孔間的摩擦，在導柱的工作部位設置粗油槽來存儲潤滑劑。導柱的直徑可由模板外形尺寸確定。導柱應合理均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具的強度。為了保證動模和定模只能按一個方向合模，導柱的布置方式采用等直徑導柱的不對稱布置或者不等直徑的對稱布置。本設計采用等直徑的不對稱布置，導柱形式為帶頭導柱，公稱直徑d=25mm。3.3.6 推出機構設計推出機構總的設計要求為：1、推出機構應盡可能設置在動模上，以便利用注射機驅動推出機構，當塑件因形狀等關系不能保證留在動模端時，則須采用強留措施，或在定模上設置推出機構2、推出機構須動作可靠、運動靈活、制造方便、維修與更換容易；3、根據塑件的尺寸、形狀及塑件材料等選用推桿、推桿的位置及數量，以保證塑件不發(fā)生變形、破裂、擦傷以及外觀、精度等質量要求。因此，推桿應設置在塑件承力較大的位置；4、對塑件推出阻力較大的部位，須有足夠的推出力，以保證塑件各部位均勻推出；5、推桿孔須與推板運動方向平行，與推桿的配合不能過緊或過松，避免推桿折損或產生毛邊，造成不易推出，標準規(guī)定采用 H7f6 配合。1. 脫模力的計算=71.586*10（0.18sin20+cos20） =193.42kN其中，Fc抽芯力（N）c側型芯成形部分的截面平均周長。h側型芯成形部分的高度。p塑件對側抽芯的收縮力（包緊力），模內冷卻的塑件p（0.81.2）107 Pa。取p1.0107 Pa。塑件在熱關態(tài)時對鋼的摩擦系數，一般0.150.2，取0.18。側抽芯的脫模斜度或傾余角，取20。2. 抽芯距的計算抽芯距是指型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模的位置，滑塊所移動的距離。一般抽芯距等于側孔深加23mm。則 S=S1+（2+3)mm=37.74mm 3. 斜導柱的傾斜角計算斜導柱軸向與開模方向的夾角稱為斜導柱傾斜角，它是決定斜導柱抽芯機構工作效果的重要參數。的大小對斜導柱的有效工作長度、抽芯距離和受力狀況等起著決定性的影響。 Lssin Hscot 式中 斜導柱的工作長度（）； 抽芯距（mm）； 斜導柱的傾斜角； 與抽芯距對應的開模行程（mm）。 此處H為125mm，s為37.74mm可以算出為16.8，取為154. 斜導柱的長度計算斜導柱的總長度與抽芯距、斜導柱的直徑和傾斜角以及斜導柱固定板厚度等有關。斜導柱的總長度為： L=L1+L2+L3+L4= =11tan15+40/cos15+37.74/sin15+10=200.17mm取L為200mm。式中：L斜導柱總長度（mm）； D斜導柱固定部分大端直徑（mm）； h斜導柱固定板厚度（mm）；L1，L2斜導柱固定部分長度，mm； L4斜導柱工作部分長度（mm）；L5斜導柱引導部分長度，一般為510mm； s抽芯距（mm）。 3.3.7 模具溫度調節(jié)系統設計注射成型時向模具注射200左右的塑料熔體，使熔體在模具內冷卻定型，所以模具在成型過程中還起著熱交換的作用。模具溫度調節(jié)系統直接影響著塑件質量和生產效率。成型的塑料品種不同，塑件的質量要求不同，對模具的溫度要求也不同。對于多數塑件來說，要求的模溫不高，則模具僅設置冷卻系統即可。 一般塑件受成型條件影響的質量因素有：尺寸精度、形狀精度、表面質量和力學性能。1、冷卻系統的設計原則（1）冷卻系統的布置應先于脫模機構；（2）合理地確定冷卻管道的直徑中心距以及與型腔壁的距離；（3）降低進出水的溫度差；（4）澆口處應加強冷卻；（5）應避免將冷卻水道開在塑件熔接痕處，并注意干澀及密封等問題：（6）冷卻水道應便于加工和清理。在本課題中采用通過冷卻水道來調節(jié)模具的溫度。 2、冷卻回路的布置模具冷卻回路的形式應根據塑件的形狀、型腔內溫度分布及澆口位置等情況設計成不同的形狀。通常有型腔冷卻和型芯冷卻兩種回路的結構形式。（1）型腔冷卻回路本設計采用在型腔上方定模板上鉆孔，鉆出兩條平行對稱水道，外部設置進出水接頭。（2）型芯冷卻回路本設計采用單層冷卻回路，在型芯上定模板四周鉆孔，冷卻水在定模板水道內循環(huán)流動。3.3.8 標準模架的選用模架是指由模板、導柱、導套和復位桿等零件組成。標準模架則是由結構、形式和尺寸都已經標準化并具有一定互換性的零件成套組合而成的一類模架。GB/ T12555 2006塑料注射模模架于2007年4月1日起實施，用于取代原來GB T12556.1 1990塑料注射模中小型模架模架國家標準。模架型號以模具所采用的澆口形式、制件脫模方法和動定模板組成數目,分為基本型4 種和派生型9種兩類共13 種。基本型模架如圖3-5所示，派生型模架如圖3-6所示。圖3-5基本型模架結構(A1A4)圖3-6 派生型模架結構(P1P9)3.3.9 模架的尺寸中小型標準模架的選擇方法有兩種經驗法，在這里選擇一種計算即可。當型腔帶鑲件時，根據制品的外形尺寸（平面投影面積與高度）以及制品本身結構，可以確定鑲件的外形尺寸，然后再按經驗確定模架的大小。表3-1模架尺寸模板名稱模板尺寸模板名稱模板尺寸定模座板65065035支承板650550100定模固定板65055040推件板65037030定模板650550115推件板固定板65037025動模固定板65055080動模座板65065035動模板650550603.4 注射模具與注射機的關系3.4.1最大注射量的校核在一個注射成形周期內，需注射入模具內的塑料熔體的容量，應為制件和澆注系統兩部分容量之和，即式中，V一個成形周期內所需注射的塑料容積（cm3）。n型腔數目。VX單個塑件的容量（cm3）， （93.78cm3）。Vj澆注系統凝料和飛邊所需的塑料容量（56.28cm3）。式中，Vg注塑機額定注射量（400cm3）。左邊=150.06cm3 400cm33.4.2注射壓力的校核為了保證產品的注塑質量，注塑時即使在高的壓力下也需要一個非常穩(wěn)定的注射速度（高質量注射），因此只有當所需壓力不超過一定值（通常大約為最大壓力的80%），液壓系統的工作才能保證有相當穩(wěn)定的注射性能（注射時螺桿向前運動的速度穩(wěn)定）。而電機直接驅動裝置高壓注射時性能的下降甚至可能比液壓注射裝置的還要大。此外還必須考慮到可用于注射的能量有5%10%損耗在液壓缸、油路中的磨擦上，對于不同的機器，這種能耗能肯定是不同的。因此，當注塑質量要求高的制品時，由于這種獨特的特性，當同一套模具，更換同型號的機臺時，也需重新調整工藝參數。PMAX=1.25P式中PMAX機臺最大注射壓力P注塑制品所需注射壓力=100MP 而注射壓力校核合格式中k取1.25，取80MP，屬正常型澆口類。通過上面公式計算得出-鎖模力符合要求。3.4.3鎖模力的校核注射成形時，高壓塑料熔體充滿型腔時，會產生使模具沿分型面分開的脹模力，此脹模力等于塑件和澆道系統在分型面上投影面積與型腔壓力之積。為防止模具分型面被脹模力頂開，必須對模具施加足夠的鎖模力，否則在分型面處將產生溢料現象。因此模具設計時應使注塑機的額定鎖模力大于脹模力。則：式中，F注塑機額定鎖模力（2540KN）。、分別為制品和澆注系統在分型面上的垂直投影面積（5420.455mm2）。塑料熔體在型腔內的平均壓力（查模具設計手冊）（2040MPa）鎖模力校核合格3.4.4開模行程的校核選擇液壓機械式鎖模機構的注塑機，其最大開模行程是由肘桿機構或合模液壓缸的沖程所決定的，而與模具厚度無關，當模具厚度變化時可由其調模裝置。用校核時只需使注塑機最大開模行程大于模具所需的開模距離即可。模具為單分型面注塑模，其最大開模行程按下式校核： 式中，Smax注塑機最大開模行程（666mm）。S模具所需開模距離（330mm）。H1塑件脫模距離（125mm）。H2包括澆注系統凝料在內的塑件高度（195mm）。代入上式可得:左邊=666右邊=125+195+10=330mm.通過上式可知開模的行程在允許范圍內，達到設計要求。各種型號注塑機開合模系統中采用的頂出裝置和最大頂出距離不盡相同，設計的模具必須與其相適應。采用注塑機XS-ZY350，為中心頂桿液壓頂出。模具設計成推桿頂出，符合要求。第四章 帶柄帶把水杯模具三維設計隨著計算機技術與機械設計制造的領域知識不斷融合，出現了多種CAD/CAM軟件，如SolidWorks、Inventor、MDT、Cimatron、 Mastercam 、Pro/Engineer 、UG、CATIA等等，軟件的發(fā)展使得模具數字化設計技術得到了迅速的發(fā)展。這些軟件各具特色，其中Pro/Engineer是美國參數技術公司（PTC）推出的新一代基于特征、具有全相關數據庫的CAD/CAM參數化軟件，它具有產品造型設計、裝配、模具設計、分析計算、動態(tài)模擬仿真等優(yōu)勢功能。模