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file:///E/世界五百强企业绝密文件请勿外传/塑料水杯.txt[2016/11/714:14:52]论文题目?塑料水杯模具设计所属系部机电工程系所属专业机电一体化学生姓名**强班级高机电9班指导老师梁裕鸣摘要…………………………………………………………………………………第一章塑料的工艺分析…………………………………………………………第二章注塑机的选用……………………………………………………………．注塑机类型的选择……………………………………………………………．注射部分的选择……………………………………………………………．3合模部分的选用………………………………………………………………第三章模具的设计………………………………………………………………3成型部分……………………………………………………………………file:///E/世界五百强企业绝密文件请勿外传/塑料水杯.txt[2016/11/714:14:52]3分型面的确定………………………………………………………………3型腔数的确定………………………………………………………………33成型零件……………………………………………………………………3浇注系统………………………………………………………………………3浇注套（浇口套）………………………………………………………3点浇口………………………………………………………………………33脱模系统零件…………………………………………………………………3冷却及加热机构………………………………………………………………3结构零件………………………………………………………………………3导向零件………………………………………………………………………3紧固零件………………………………………………………………………第四章抽芯机构设计…………………………………………………………………机动侧向分型与抽芯机构………………………………………………………液压或气动侧向分型与抽芯机构…………………………………………………3手动侧向分型与抽芯机构………………………………………………………第五章电火花成型加工（定模型腔）………………………………………………模具装配及配作的总过程…………………………………………………模具的动作过程……………………………………………………………第六章模具的寿命………………………………………………………………第七章装配点……………………………………………………………………致谢………………………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………file:///E/世界五百强企业绝密文件请勿外传/塑料水杯.txt[2016/11/714:14:52]摘要：一热塑性塑料流动性工艺性能分析在注塑过程中，用最高效的方法加工是我们一直所追求的。有时我们会出现塑料填充满型腔这个过程很花费时间，在成型的时候会出现很严重的溢边。说到这里，可能操作过，注塑机的工作人员，就会知道，塑料工艺性能里流动性这个出现了问题。下面就热塑性塑料成型中的流动性这个性能做下分析：在成形过程中，塑料熔体在一定的温度、压力下填充模具型腔的能力称为塑料的流动性。流动性一般分为三类：流动性好的，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、醋酸纤维素等；流动性中等的，如改性聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、氯化聚醚等；流动性差的，如聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料在生产的过程中，如果流动性没有把握好，就很容易出现问题，上面也提到过。当塑料流动性差，就不容易充满型腔，易产生缺料或熔接痕等缺陷，因此需要较大的成形压力才能成形。相反，塑料的流动性好，可以用较小的成形压力充满型腔。但流动性太好，会在成形时产生严重的溢边。热塑性塑料流动性可用相对分子质量大小、熔体指数、螺旋线长度、表观黏度及流动比（流程长塑件壁厚）等一系列指数进行分析。相对分子质量小、熔体指数高、螺旋线长度长、表观黏度小、流动比大的file:///E/世界五百强企业绝密文件请勿外传/塑料水杯.txt[2016/11/714:14:52]流动性好。流动性的大小与塑料的分子结构有关。具有线型分子而没有或很少有交联结构的树脂流动性大。塑料中加入填料，会降低树脂的流动性，而加入增塑剂或润滑剂，则可增加塑料的流动性。同时还有几个需要注意的因素：模具结构、温度、压力。其中在模具结构，浇注系统的形式、尺寸、布置（如型腔表面粗糙度、浇道截面厚度、型腔形式、排气系统）、冷却系统设计、熔料流动阻力等因素都直接影响熔料的流动性。而温度是料温高，则流动性大，但不同塑料各有差异。聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、、、聚碳酸酯、醋酸纤维素等塑料流动性随温度变化的影响较大；而聚乙烯、聚甲醛的流动性受温度变化的影响较小。最后是压力方面，注射压力增大，则熔料受剪切作用大，流动性也增大，尤其是聚乙烯、聚甲醛较为敏感。二注塑机的选用塑料的种类很多，其成形的方法也很多，有注射成形、压缩成形、压注成形、挤出成形、气动与液压成形、泡沫塑料的成形等，其中前四种方法最为常用。其中，注射成形所用模具称为注射成形模具，简称注射模。注射模主要应用于成形热塑性塑料，因此根据对零件的分析，该PC材料的塑料水杯用注射成形为最佳。另外，注射模区别于其他塑料模的特点是：模具先由注射机合模机构合紧密，然后，由注射机注射装置将高温高压的塑料熔体注入模腔内，经冷却或固化定型后，开模取出塑件。因此，注射模可一次成形出外形复杂、尺寸精确或带有嵌件的塑料制件，对水杯的外观有精美、无明显毛刺等要求的情况下，应用注射成形可以很好的达到工艺要求。注射成形所用的设备是注射机。．注塑机类型的选择根据对塑件的分析，可选用XS-Z-型热塑性塑料注射机。该型号的注射机螺杆直径为φ38，所以，应在模具的动模座板上加工出一个大于该直径（例如：φ）的孔，以便顶出用。注射部分的选择注射压力的校核：p公p注(Mpa)～(Mpa)p公—注射机的最大注射压力(Mpa)；p注—塑件成型所需的实际注射压力(Mpa)；前端的孔和球：D=D+(～)（mm）=+=（mm）R=R+(～)（mm）=+=3（mm）D—模具流道入口直径（mm）；D—喷嘴注口直径（mm）；R—模具浇注套球面半径（mm）；file:///E/世界五百强企业绝密文件请勿外传/塑料水杯.txt[2016/11/714:14:52]R—喷嘴球面半径（mm）；F锁—注射机的额定锁模力(N)；p注—塑件成型所需的实际注射压力(Pa)；K损—注射压力到达型腔的压力损失系数，一般取3～；A—浇注系统在分型面上的投影面积(m)；A—塑件在分型面上的投影面积(m)；经计算，锁模力合格。3模具闭合厚度及开模行程的校核：HmnHmHma（mm）33(mm)(mm)Hmn—可装模具最小厚度；Hm—模具闭合厚度（该模具闭合厚度为33mm）；Hma—可装模具最大厚度；经计算，模具的闭合厚度合格。 经查表知，XS-Z-型热塑性塑料注射机的模板行程为8mm大于设计模具的最大开距。因此，该注射机可 达到设计要求之用。 ．3合模部分的选用 F锁—注射机的额定锁模力(N)；p注—塑件成型所需的实际注射压力(Pa)； K损—注射压力到达型腔的压力损失系数，一般取3～； A—浇注系统在分型面上的投影面积(m)； A—塑件在分型面上的投影面积(m)； 经计算，锁模力合格。 3模具闭合厚度及开模行程的校核：HmnHmHma file:///E/世界五百强企业绝密文件请勿外传/塑料水杯.txt[2016/11/7 14:14:52] （mm）33(mm)(mm) Hmn—可装模具最小厚度； Hm—模具闭合厚度（该模具闭合厚度为33mm）； Hma—可装模具最大厚度； 经计算，模具的闭合厚度合格。 经查表知，XS-Z-型热塑性塑料注射机的模板行程为8mm大于设计模具的最大开距。因此，该注射机可 达到设计要求之用。 第三章模具的设计 塑件成型方案的确定 通常，塑料按照性能分为热塑性塑料和热固性塑料两种，两种塑料的成型方式有所不同，对于热塑性塑料 大多数都是注射成型，本产品聚丙烯，要求材料为PP，PP为热塑性塑料，且多为注射成型，根据实际，我 们采用注射成型。 型腔数目的确定 对于一个塑件的模具设计的第一步骤就是型腔数目的确定。单型腔模具的优点是：塑件精度高；工艺参数 易于控制；模具结构简单；模具制造成本低，周期短。缺点是：塑件成型的生产率低、成本高。单型腔模 具适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。 多型腔模具的优点是：塑件成型的生产率高，成本低。缺点是：塑件精度低；工艺参数难以控制。模具结 构复杂；模具制造成本高，周期长。多型腔模具适用于大批量、长期生产的小塑件。 根据塑件的精度：根据经验，在模具中每增加一个型腔，塑件的尺寸精度就要降低%。 确定型腔数目的方法： 考虑到塑件的技术要求，本设计采用根据注射量方法确定型腔数目。即： 式中，G—注塑机的最大注射量（g）—单个塑件的重量（g） —浇注系统的重量（9g） 但根据产品结构和尺寸形状来看不起，由于该塑件尺寸形状很大，只能为一模腔。根据需要和后续 加工的要求我们确定为平行于塑件的最大尺寸方向，中心分布。 3成型零部件的设计计算 成型零部件的设计计算主要指成型部分，与塑件接触部分的尺寸计算。而对于塑件尺寸精度的影响因素主 要有以下方面： 成型零部件的磨损其主要是塑料熔体在成型行腔中的流动以及脱模时塑件与型腔或型心的摩擦，而 file:///E/世界五百强企业绝密文件请勿外传/塑料水杯.txt[2016/11/7 14:14:52] 一后者为主。为简化设计计算，一般只考虑与塑件脱模方向平行的磨损量，对于垂直方向的不于考虑，而 忽略不计。中小形塑件我们取δc=Δ。 成型零部件的制造误差成型零部件的制造包括成型零部件的加工误差和安装、配合误差两个方面，设 计时一般将成型零部件的制造误差控制在塑件相应公差的3左右，δz=3Δ,通常取IT—IT9级精度。 3塑件的基本尺寸计算： 3浇注系统设计本注射模的浇注系统组成由主流道和浇口组成。 3主流道的设计 主流道轴线一般位于模具中心线上，与注射机喷嘴轴线重合。在卧式和立式注射机注射摸中，主流道 轴线位于分型面，主流道断面形状为圆形。在直角式注射机用注射模中，主流道轴线平行于分型面，主流 道截面一般位于等截面柱形。截面可以是圆形、半圆形、椭圆形和梯形，以椭圆形应用最广。 本套模具主流道设计要点是： 为便于凝料从从直流道中拔出，主流道设计为圆锥形，锥角α=o —o，通常主流道进口端直径应该根据注射机喷嘴孔径确定。设计主流道直径时，应该注意喷嘴轴线和主 流道轴线中心，主流道进口端直径比喷嘴直径大-mm。主流道进口端与喷嘴头部接触的形式一般是弧 面，通常主流道进口端下的球面半径R?比喷嘴球面半径R?大-mm，凹下深度3-mm。 主流道和分流道结合采用圆角过渡，其半径R为—3mm，以减小料流转向过度时阻力。 3在保证塑件的良好的前提下，主流道的长度L尽量短，以减小压力损失及废料，一般主流道长度视 模版的厚度，流到的开设等具体情况而定。 设置主流道衬套。由于主流道与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，容易损坏，所以一般不将主流 道直接开在模板上，而是将它单独设在一个主流道衬套中。 file:///E/世界五百强企业绝密文件请勿外传/塑料水杯.txt[2016/11/7 14:14:52] 3浇口的设计 浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键组成部分。浇口的形状、位置和尺寸对 制品的质量影响很大。浇口的作用主要有以下几点： 熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注塑机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。 熔体在流经狭窄的浇口时产生的摩擦热，使熔体升温，有助于充模。 3易于切除浇口尾料，二次加工方便。 对于多型腔模具，用以平衡进料；对于多浇口单型腔模具，用于控制熔接痕的位置。 浇口的截面积通常为分流道的截面面积的3%～9%。浇口截面积通常有矩形和圆形两种。浇口长度约 为～mm左右。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。 在注塑模具中常用的浇口形式有如下几种：直接浇口、点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、重叠式浇口、扇形 浇口、平缝式浇口、盘形浇口、圆环形浇口、轮辐式浇口与爪形浇口、护耳浇口。 浇口开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口的位置时应注意以下几点： 浇口应设在能使型腔各个角落都可以同时填满的位置。 浇口应设置在制品壁厚较厚的部位，使熔体从厚断面流向薄断面，以利于补料。 3浇口的部位应选在易于排除型腔内空气的位置。 浇口的位置应选在能避免制品表面产生熔合纹的部位。当无法避免产生熔合纹的产生时，浇口位置的选 择应考虑到熔合纹产生的部位是否合适。 浇口的设置应避免引起熔体断裂的现象。 浇口应设置在不影响制品外观的部位。 不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口，一般制品浇口附近的强度较差。 由于设计零件是表面要求较高的塑件，又因为该模具因其结构复杂为3板模机构，故选择点浇口为佳。并且 表面网格的孔上。 33排气系统设计 当塑件熔体充填型腔时，必须排出型腔以、浇注系统内的空气及塑件受热而产生的气体。如果气体不能被 顺序的排出，塑件由于填充不足而出现气泡，接缝或表面轮廓不清等缺陷；甚至因气体受压而产生高温， 使塑件焦化。考虑该塑件尺寸，属于中小型简单型腔模具，可利用模具分型面或模具零件的配合间隙自然 的排气，而不另设排气槽，这样可以减少设计工序和成本。 3脱模系统零件 注射机的脱模机构又称推出机构，是由推出塑料件所需的全部结构零件组成。如顶杆、顶杆板、顶杆固定 板等零件。这类零件使用时应便于脱出塑件，且不允许有任何使塑件变形、破裂和刮伤等现象。其机构要 求灵活、可靠、并要使更换、维修方便。 file:///E/世界五百强企业绝密文件请勿外传/塑料水杯.txt[2016/11/7 14:14:52] ()顶杆：是为了从模具型腔内把塑料件顶出来的杆件。 ()推板：是为了从模具型腔内把塑料件顶出来的板件。常用于斜度较大零件的顶出，由于顶在塑料件的 外壁，顶出力大、方便可靠，不需很大顶出行程。 在该套模具中同时应用了圆柱顶杆（见零件图）和推板（见零件图）两种形式，组成了脱模系统。顶 杆由两部分组成，其中的顶杆头与动模板零件型腔部分配合不好，塑件成型之后，配合部分会有少量毛 刺，需要人工修理。而且，在盘形顶杆上应用了弹簧装置，提高了顶出时的平稳程度，也起到了有效的缓 冲作用。这样，顶杆不但可以脱出塑件，还可以起到一定导向作用。即当注射机的螺杆推动模具的推板 （见零件图）和推杆固定板（见零件图3）沿推板导柱（见零件图8）运动时，顶杆受推力也向前顶出 塑件，把塑件从型芯上脱下来，以完成脱件的过程。塑件脱落后，待下次工作前，动模板和定模板合模 时，定模板先是与复位杆顶端接触，复位杆受力带动推板和推杆固定板复位，顶杆也由工作位置回到起始 位置，因顶杆与动模板配合较好，所以起到导向作用。 3冷却及加热机构 冷却及加热机构主要包括冷却水嘴、水管通道、加热板等。主要是为了调节模具的温度，以保证塑料件的 质量。加热系统主要应用于熔融粘度高，流动性差的塑料。 一般注射到模具内的塑料温度为左右，而塑料固化后从模具型腔中取出时其温度在以下。热塑性 塑料在注射成型后，有些需要对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽量快地传给模具，以便使塑料 可靠冷却定型并可迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。 此模具不需要冷却及加热机构，虽然PC的流动性较一般，但由于塑件较小，液体充满型腔比较快，而且散 热比较快，所以可以满足塑件的成型需要。 3结构零件 模具的结构零件主要是固定成形零件，使其组成一体的零件。主要包括定模座板、动模座板、定模板和 动模板等。 、定模固定板、动模固定板它是固定式塑料模与成型设备连接的模板。 、定模板、动模板为了形成定模型腔或直接加工成形用的板。 3、支撑板垫在固定板背面的模板。 、垫板主要是为了推（顶）板，能完成推顶动作而形成一定活动空间用的 表3-模腔工作尺寸计算尺寸部位计算公式及过程说明 凹模径向尺寸LM=(+Scp)Ls-3Δ+δz =(+%)X3-3X+3 file:///E/世界五百强企业绝密文件请勿外传/塑料水杯.txt[2016/11/7 14:14:52] LM=(+Scp)Ls-3Δ+δz=(+%)X-3X+3 =398+33Δ项,系数随塑件精度和尺寸变化 LM--凹件径向尺寸(mm) Ls—塑件径向公称尺寸(mm) Scp—塑料的平均收缩率(%) Δ—塑料公差值(mm) δz--凹模制造公差(mm) 凹模深度尺寸HM=(+Scp)Hs-3Δ+δz =(+%)X-3X+3 HM=(+Scp)Hs-3Δ+δz=(+%)X-3X+3 =38+33Δ项,有资料介绍系数为 HM--凹模深度尺寸(mm) Hs—塑件高度公称尺寸(mm) δz--凹模深度制造公差(mm) 其余符号同上 型芯径向尺寸LM=(+Scp)Ls+3Δ-δz =(+%)X+3X-3 LM=(+Scp)Ls+3Δ-δz=(+%)X+3X-3 3Δ项,系数随塑件精度和尺寸变化LM—型芯径向尺寸(mm) δz—型芯制造公差(mm) file:///E/世界五百强企业绝密文件请勿外传/塑料水杯.txt[2016/11/7 14:14:52] 其余符号同上 型芯高度尺寸HM=(+Scp)Hs+3Δ-δz =(+%)X+3X-3 HM=(+Scp)Hs+3Δ-δz=(+%)X38+3X-3 =383-3 3Δ项,有资料介绍系数为 HM—型芯高度尺寸(mm) Hs—塑件孔深度尺寸(mm) δz—型芯高度制造公差(mm) 其余符号同上 3导向零件 导向零件主要包括导柱、导套，主要是对定模和动模起导向作用。在该套模具中，应用了带头导柱，用种 导柱可以不用导套，其导向孔直接开设在模板上，并做成通孔，但考虑到轴与孔磨损比较严重，磨损后影 响定位和导向精度，在适当部位加导套，以便磨损后可以更换导套，而不用更换定模板。另外为了防止导 柱从模板中脱出来，在导柱凸台底部用支承板压住。 38紧固零件 模具所有的模板和零件（除导套和导柱外）都是用内六角螺钉连接的。用圆柱销和导柱来定位的。 表3-标准件明细表 内六角螺钉M3X9 M3X file:///E/世界五百强企业绝密文件请勿外传/塑料水杯.txt[2016/11/714:14:52] GB-8GB-8 GB-8 第四章抽芯机构设计 当注射成型侧壁带有孔、凸台等的塑料制件时，模具上成型该处的零件就必须制成可侧向移动的零件，以 便衣脱模之前先抽掉侧向成型零件，否则就无法脱模。带动侧向成型零件作侧向移动的整个机构称为侧向 分型与抽芯机构。对于成型侧向凸台的情况，常常称为侧向分型，对于成型侧孔或侧凹的情况，往往称为 侧向抽芯，但是，在一般的设计中，侧向分型与侧向抽芯常常混为一谈，不加分辩，统称为侧向分型抽 芯，甚至只称侧向抽芯。 侧向分型与抽芯机构的分类 根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压(双动)或气动以及手动等三大类 机动侧向分型与抽芯机构机动侧向分型与抽芯机构是利用注射机开模力作为动力，通过有关传动零件(如斜导柱)使力作用于侧向成 型零件而将模具侧向分型或把侧向型芯从塑料制件中抽出，合模时又靠它使倒向成型零件夏位。这类机构 虽然结构比较复杂，但分型与抽芯无需手工操作，生产率高，在生产中应用最为广泛。根据传动零件的不 同，这类机构可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块和齿轮齿条等许多不同类型的侧向分型与抽芯机构， 其中斜导柱侧向分型与抽芯机构最为常用，下面将分别介绍。 液压或气动侧向分型与抽芯机构 液压或气动侧向分型与抽芯机构是以液压力或压缩空气作为动力进行侧向分型与抽芯，同样亦靠液压力或 压缩空气使侧向成型零件复位。 液压或气动侧问分型与抽芯机构多用于抽拔力大、抽芯距比较长的场合，例如大型管子塑件的抽芯 等。这类分型与抽芯机构是靠液压缸或气缸的活塞来回运动进行的，抽芯的动作比较平稳，特别是有些注 射机本身就带有抽芯液压缸，所以来用液压侧向分型与抽芯更为方便，但缺点是液压或气动装置成本较 3手动侧向分型与抽芯机构手动侧向分型与抽芯机构是利用人力将模具侧向分型或把侧向型芯从成型塑件中抽出。这一类机构操作不 方便、工人劳动强度大、生产率低，但模具的结构简单、加工制造成本他因此常用于产品的试制、小批量 生产或无法采用其他侧向分型与抽芯机构的场合。 手动侧向分型与抽芯机构的形式很多，可根据不同塑料制件设计不同形式的手动侧向分型与抽芯机构。手 file:///E/世界五百强企业绝密文件请勿外传/塑料水杯.txt[2016/11/7 14:14:52]
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