环境管理_水杯模具设计

水杯模具设计专 业：机械设计制造及其自动化学 生：陈洪振 指 导 教 师：高征兵完 成 日 期：2012年5月22日扬州大学广陵学院努力了的才叫梦想，不努力的就是空想！如果你一直空想的话，无论看多少正能量语录，也赶不走满满的负能量！你还是原地踏步的你，一直在看别人进步。摘 要近年来，我国的模具发展迅速，尤其是塑料模具提出了越来越高的要求，最近几年，塑料模具在整个模具行业所占的比例上升到30%左右，相信在未来的时间里，中国塑料模具工业还将保持年均增长速度达到10%以上较高速度的发展，国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大。将来注射模具发展的方向向更精密、更高效、复合和多功能、更大型、更精密、更复杂、更绿色及更经济的方向发展，模具产品的技术含量将不断提高，模具制造周期将不断缩短。注射成型是塑料成型的一种重要的方法，它主要适用于热塑料的成型，可以一次成型简单或复杂的精密塑件。本课题是将水杯作为设计模型，将注塑模具的相关知识作为依据，阐述塑料注射模具的设计过程。介绍塑件结构形状，塑件的材料选择，及塑件的结构工艺性，注射机成型的设备组成分类及型号规格。本文详细介绍了水杯注塑模具的设计，从产品的结构工艺性分析，具体模具结构出发，选择模具型腔的分型面，型腔的数量，以及对模具的浇注系统的设计，模具成型零件的分析计算，合模导向机构的设计，推出机构，使用EMX（模架设计专家）进行模架的设计，最后对三维造型使用Pro/Engineer形同转出dwg文件进行出图。关键词：注塑模具；注射机；Pro/Engineer；EMX（模架设计专家）Abstract. In recent years, Chinas rapid development of the mold, especially the plastic mold of the increasingly high demand, in recent years, the plastic mold in the mold industry the proportion of up to 30% jobs, I believe in the coming years, China plastic mold industry will maintain an average annual growth rate of more than 10% high speed development, the domestic market to plastic mold injection mold greatest demand. The future development direction of injection mold to more sophisticated, more efficient, complex and multi-purpose, larger, more sophisticated, more complex, more green and more economic development, mold the technical content of the product will continue to improve, the manufacturing cycle of the die will shorten ceaselessly.Plastic molding injection molding is an important method, which is mainly applied to the thermal plastic molding, molding can be a simple or complex precision plastic parts. This topic is the cup as a design model, the injection mold related knowledge as the basis, elaborates the design process of plastic injection mold. Introduction to the structure of plastic parts plastic parts shape, material selection, and the structure process of plastic products, injection molding machine equipment composition classification and specifications.This paper introduces in detail the cup injection mold design, from product structure manufacturability analysis, the specific structure of the mold, mold cavity parting surface, cavity number, as well as to molds gating system design, analysis and calculation of molding parts, mold guide mechanism design, the introduction of institutions, the use of EMX (mold design expert ) for mold design, finally the3D modeling using Pro / Engineer DWG file is transferred out of a map.Key words: Injection molding; injection machine; Pro/Engineer; EMX (formwork design expert)目 录摘要Abstract 第一章 绪论 1.1模具及模具工业的发展与现状11.2塑料成型模具及分类11.3注射模具的发展趋势1第二章 塑料成型工艺2.1塑料制品的结构和工艺性能设计2 2.1.1塑件结构形状22.1.2塑件材料选择22.1.3塑料制件的结构工艺性22.2塑料注塑成型32.2.1注塑成型工艺过程42.2.2塑料成型工艺参数52.2.3注塑成型特点82.3注塑成型设备82.3.1注塑机机构组成82.3.2注塑机的工作过程92.3.3注塑机的分类102.3.4注塑机的基本参数112.3.5注塑机的型号规格13第三章 水杯注射模设计3.1注射模具分类及典型结构14 3.1.1注射模分类143.1.2注射模典型结构143.2水杯模具的结构设计163.2.1分型面位置的确定163.2.2型腔数量的确定173.2.3浇注系统设计173.2.4成型零件设计193.2.5合模导向机构设计213.2.6推出机构设计223.2.7模具温度调节系统设计233.2.8标准模架的选用243.3注射模具与注射机的关系243.3.1选择注塑机253.3.2最大注射量的校核263.3.3注射压力的校核263.3.4锁模力的校核273.3.5模具高度与注射机闭合后高度关系的校核273.3.6开模行程的校核273.3.7推出装置的校核273.3.8喷嘴的校核28第四章 水杯模具三维设计4.1 Pro/Engineer功能描述计294.2水杯三维造型及其模具设计294.2.1水杯三维294.2.2水杯模具设计294.3模架设计314.3.1定义模具模架314.3.2设计浇注系统324.3.3设计脱模机构334.3.4设计限位机构344.3.5设计顶出机构344.3.6设计冷却系统354.2.5动画模拟开模36第五章 小结与展望5.1小结375.2展望37参考文献 38致谢39附 录40第一章 绪论1.1模具及模具工业的发展与现状在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。在模具生产方面，国内已经能够生产精度达21 m的精密多T位级进模、新轿车的部分覆盖件模具、48in（约122cm）大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，还有照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模等精密塑料模具。虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口量之比为3.71，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。所幸的是，近年来，我国模具进出口结构得到持续的改善，模具制造水平不断提升。1.2塑料成型模具及其分类塑料模具分为：注塑模，挤出模，吹塑模及注吹模如：可乐瓶那种。以注塑模具为最大的份额占70%，说有市场上面见到的塑料成型件绝大多数是注塑出来的产品。吹塑模，主要生产瓶子，水箱等中空产品。挤出模，生产管材类，门窗，塑料板材，塑料瓦等截面为连续线型产品。注吹模比较特别，由于材料不能一次成型，要先注塑瓶胚后再加热把它吹成瓶子。以饮料瓶为代表如：可乐瓶，茶饮料等底部有个点的。1.3注射模具的发展趋势模具产品发展重点主要有如下几类： (1) 车覆盖件模具 ：属于冲压模具，主要为汽车配套的覆盖件模具。大都是大中型，结构复杂，技术要求高。 (2) 大型精密塑料模具 ：包括为汽车和家电配套的大型注塑模具，为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模等。 (3) 其他高技术含量的模具 ：占模具总量给8%的压铸模具中，大型薄壁精密压铸技术含量高，难度大。镁合金压铸模具目前虽然刚起步，但发展前景好，有代表性。子午线橡胶轮胎模具也是发展方向，其中活络模技术难度最大。与快速成型技术相结合的一些快速制模技术及相应的快速经济模具具有很好的发展前景。模具设计与制造行业的发展趋势：模具设计与制造：向更精密、更高效、复合和多功能方向发展模具产品：更大型、更精密、更复杂、更绿色及更经济的方向发展，模具产品的技术含量将不断提高，模具制造周期将不断缩短模具软件：CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展，快速原型制造技术和快速经济制模技术及逆向工程技术得到越来越多的重视。 第二章 塑料成型工艺 塑料成型是将塑料原材料转变为所需形状和性能的塑件的一门工程技术。在设计模具时不仅要了解塑料制作的技术要求和注射成型的工艺过程，还必须了解注射机的技术规范，以保证设计的模具与使用的注射机相适应。2.1塑料制品的结构和工艺性能设计2.1.1 塑件结构形状制品的整体外形尺寸与塑料的流动性有关。在注射成型与传递成型中，当塑料流动性能差时（如玻璃纤维或石棉纤维增强塑料）以及制品壁厚较薄时，其整体外形尺寸不能设计过大。此外，整体外形尺寸受到成型设备的制约。2.1.2 塑件材料选择 结合相机面壳壁薄的特点，本课题选流动性较好的材料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。1、使用性能综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学稳定性，电气性能良好；易于成型和机械加工，其表面可渡铬，适合制作一般机械零件、减磨零件、传动零件和机构零件。2、ABS的主要性能指标见表2-1。2.1.3塑料制件的结构工艺性要想获得合格的塑料制件，除合理选用塑件的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性。塑件的结构工艺性与模具设计有直接关系，只有塑件结构设计满足成型表2-1 ABS的性能指标密度/(gcm-3)1.281.08屈服强度/MP50比体积/(cm3g-1)0.860.98拉伸强度/MP38吸水率/%0.20.4拉压强度/MP53熔点/130160拉弯强度/MP80计算收缩率/%0.30.8拉伸弹性模量/MP1.4103比热容/J(kg) -11470弯曲弹性模量/MP1.4103工艺要求，才能设计出合理的模具结构，以防止成型时产生气泡、缩孔、凹陷及开裂等缺陷，达到提高生产率和降低成本的目的。塑件结构工艺性设计的主要内容包括：尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形状、壁厚、斜度、加强筋、支承面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、文字、符号及标记等。1、脱模斜度查表2-2可知ABS型腔的脱模斜度为，型芯的脱模斜度为。表2-2 常用塑件的脱模斜度塑料名称脱模斜度凹模型芯聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、氯化聚醚硬聚氯乙烯、聚碳酸酯聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛热固性塑料2、壁厚制品最小壁厚的确定原则：（1）脱模时受顶出零件的推力不变形；（2）能承受装配时紧固力。壁厚因制品大小和塑料品种的不同而异。热塑性塑料制品的最小壁厚可达到0.25mm，但一般在（0.60.9）mm之间。常用壁厚为（24）mm。本课题水杯的壁厚为1mm。（3）制品的精度对塑料制品的精度要求不能过高，应在保证使用性能的情况下，尽可能选用低精度等级。本课题采用一般精度MT3，对应公差为0.55mm。（4）制品的表面粗糙度一般情况下，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级。本课题可选用Ra（1.60.2）m。2.2塑料注塑成型 塑料注塑成型，又称注射成型，是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，除用于热塑性塑料成型外，近年来，也用于部分热固性塑料的成型加工。注塑成型生产效率高、易于实现机械化和自动化、并能制造外形复杂、尺寸精确的塑料制品，大约60%70%的塑料制件用此方法生产。2.2.1注塑成型工艺过程 1、注塑成型过程注塑过程如图2-1，首先将准备好的塑料加入注塑机的料斗，然后送进加热的料筒中，经过加热熔融塑化成粘流态塑料，在注塑机的柱塞或螺杆的高压推动下经喷嘴压入模具型腔，塑料充满型腔后，需要保压一定时间，使塑件在型腔中冷却、硬化、定型，压力撤消后开模，并利用注塑机的顶出机构使塑件脱模，最后取出塑件。这样就完成了一次注塑成型工作循环，以后是不断重复上述周期的生产过程。由上面的说明可以知道，注塑成型过程包括加料、塑化、注射、脱模等几个步骤。塑化是颗粒状塑料在注射机料筒中经过加热达到粘流状态并且具有良好可塑性的过程。对塑料的塑化要求是：塑料熔体在进入型腔之前，既要达到规定的成型温度，并要在规定的时间内提供足够量的熔融塑化料各处的温度尽量均匀一致，不发生或极少发生热分解以确保生产的顺利进行。螺杆式注塑机对塑料的塑化比柱塞式注塑机好得多。不管是何种形式的注塑机，注射过程均可分为充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却四个阶段。充模阶段是从柱塞或螺杆开始向前移动起，到塑料熔体经过喷嘴及模具浇注系统充满型腔时为止。图2-1 注塑成型原理示意图1-料斗 2-螺杆 3-注塑模具。塑料熔体充满型腔后，熔体开始冷却收缩，但柱塞或螺杆继续保持施压状态，料筒内的熔料会向模具型腔内继续流入进行补缩，以形成形状完整而致密的塑件。这一阶段称为保压阶段。 倒流阶段是柱塞或螺杆开始后退保压结束时开始的，这时型腔内的压力比流道内的高，因此会发生塑料熔体的倒流，从而使型腔内的压力迅速下降，直到浇口处熔料冻结倒流才结束。如果保压结束之前浇口已经冻结或者在喷嘴中装有止逆阀，则倒流阶段就不会存在。浇口冻结后的冷却是从浇口的塑料完全冻结时开始，这一阶段型腔内塑料继续进行冷却，没有塑料从浇口处流进或流出，但型腔内还可能有少量的流动。应该指出，塑料从注入型腔后即被冷却，直至脱模时为止。 脱模是塑件冷却到一定温度后开模，在推出机构的作用下将塑料制件推出模外的过程。 2、塑件的后处理为改善和提高塑件的性能和尺寸稳定性，塑件经脱模或机械加工后应进行适当的后处理。后处理主要是指退火和调湿处理。（1）退火处理 退火处理是将塑料制件放在定温的加热液体介质中（如热水、热的矿物油、甘油、乙二醇和液体石蜡）或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却的过程。目的是减少或消除塑件的内应力。（2）调湿处理 调湿处理是将刚脱模的塑件放在热水中隔绝空气进行防止氧化的退火，同时加快达到吸湿平衡的一种后处理方法。目的是使塑件的颜色、性能、尺寸得到稳定。聚酰胺类塑料制件通常需要进行调湿处理。2.2.2 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150220 度范围，另外动模温度有时还需要比定模高出1015 ，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3.45.2 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40130 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，如果注射压力过高，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升要求，注射压力一般要选择大一些，常用范围约为100170 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35 s。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20120 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30120 s。生产中注射时间一般在0.52min，厚大件可达510 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2-3。表2-3 常用塑料的注塑工艺条件塑 料 品 种注射温度/注射压力/MPa成形收缩率/%聚乙烯1802804998.11.53.5硬聚氯乙烯15020078.5196.10.10.5聚丙烯20026068.7117.71.02.0聚苯乙烯16021549.098.10.40.7聚甲醛18025058.8137.31.53.5聚酰胺（尼龙66） 24035068.7117.71.52.2ABS 23626054.9172.60.30.8聚碳酸酯25030078.5137.30.50.82.2.3 注塑成型特点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。2.3 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。2.3.1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，如图2-2所示。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。图2-2 注塑机的基本组成1-合模装置 2-注射装置 3-液压传动系统 4-电器控制系统2.3.2 注塑机的工作过程1、合模与锁紧注射成型机的成型周期一般从模具开始闭合时算起。模具首先以低压快速进行闭合，当动模与定模很接近时，合模的动力系统自动切换成低压（即试合模压力）、低速，在确认模内无异物存在时，再切换成高压低速而将模具锁紧。2、注射装置前移在确认模具达到所要求的锁紧程度后，注射液压缸工作，使注射装置前移，保证喷嘴与模具主浇套入口以一定的压力贴合，为注射阶段做好准备。3、注射与保压完成上述两个工作过程后，便可向注射液压缸接入压力油。于是与液压缸活塞杆相接的螺杆，便以高压高速将头部的熔料注入模腔，并将模腔中的气体从模具分型面驱赶出去。此时螺杆头部作用于熔料上的压力为注射压力，又称一次压力。注入模腔的熔料由于低温模具的冷却作用而产生收缩，为了生产出质量致密的制件，还需对熔料保持一定的压力以进行补缩，直到浇注系统的塑料冻结为止。此时，螺杆作用于熔料的压力称为保压压力，又称二次压力。保压时，螺杆因补缩会有少量的前移。 4、制件冷却与预塑化当保压进行到模腔内熔料失去从浇口回流的可能性时（即浇口封闭），注射液压缸内的保压压力即可卸去（此时合模液压缸内的高压也可撤除），使制件在模内冷却定型。为了缩短成型周期，在制件冷却的同时螺杆传动装置工作，带动螺杆转动，使料斗内的塑料落入料筒经螺杆向前输送，在料筒加热系统的外加热和螺杆的剪切、混炼作用下，使塑料逐渐依次熔化，由螺杆输送到料筒的前端，并产生一定的压力。这个压力是根据所加工的塑料、调节注射机液压系统的背压阀和克服螺杆后退的运动阻力建立的，统称为预塑背压，其目的是保证塑料的塑化质量。由于螺杆不停地转动，故熔料也不断地向料筒前端输送，螺杆端部产生的压力迫使螺杆连续向后移动，当后移一段距离，料筒端部的熔料足以满足下次注射量时，压下行程开关 7，螺杆停止转动和后移，这就是常说的计量。由于制件冷却和预塑同时进行，故一般情况下，要求螺杆预塑时间要少于制件冷却时间，以免影响成型周期。5、注射装置后退注射装置是否后退可根据所加工塑料的工艺而定。有的在预塑化后退回，有的在预塑化前退回，有的注射装置根本不退回。注射装置退回的目的主要是避免喷嘴与冷模长时间接触，维持喷嘴内料温，确保下次顺利注射。另一方面，有时为了便于清料，常使注射装置退回。6、开模与顶出制件模具内的制件冷却定型后，合模机构就开启模具。在注射机的顶出系统和模具的推出机构的联合作用下，将制件自动推出，为下次成型做好准备。2.3.3 注塑机的分类注塑机的分类方法很多，目前使用较多的是按注塑机外形特征分类，这种分类方法主要是根据注塑机的合模装置和注射装置的相对位置进行分类的。1、卧式注塑机 合模装置与注射装置的运动轴线呈一线水平排列，具有机身低，操作、维修方便，自动化程度高等特点。所以这种形式应用最广，对大、中、小型都适用，是目前注塑机最基本的形式。2、立式注塑机 合模装置与注射装置的运动轴线呈一线并垂直排列，具有占地面积小，模具拆装容易，模具内安放嵌件方便等优点。但制品顶出后不易脱落，不易实现全自动化操作，且机身高，加料、维修不方便。目前小型注塑机常采用这种形式。3、角式注塑机 合模装置和注射装置的运动轴线互成垂直排列，其优缺点介于立式和卧式之间，使用也较普遍，大、中、小型注塑机均有。2.3.4 注塑机的基本参数注塑机的基本参数是其设计、制造、选择与使用的基本依据。描述注塑机性能的基本参数有：注射量、注射压力、注射速度、塑化能力、锁模力、合模装置基本尺寸等。1、公称注射量公称注射量指机器对空注射条件下，注射螺杆作一次最大注射行程时，注射装置所能给出的最大注出量，是注塑机的主要参数之一，单位为g或cm3。注射量标志了注塑机的注射能力，反映了机器能生产制品的最大重量或体积。注射量有两种表示法，一种是以加工PS原料为标准（密度1.05g/cm3），用注射出熔融物料的重量(g)表示。加工其他物料时，应进行密度换算。另一种方法是采用注射容量表示，即用一次注出熔融物料的容积（cm3）表示。我国注塑机标准系列规定注射量的规格为16、25、30、40、60、100、125、160、250、350、400、500、630、1000、1600、2000、2500、3000、4000、6000、8000、16000、24000、32000、48000、64000（cm3）。2、注射压力注射压力指注射过程中螺杆头部的最大压强。注射压力的作用是克服注射过程中熔料流经喷嘴、流道和模腔的阻力，同时对注入模腔的熔体产生一定的压力，以完成物料补充，使制品密实。注射压力的理论计算公式为：式中，为注射压力；为注射活塞内径；为注射螺杆直径；为注射缸中的油压。上式表明，实际生产可通过调整注射缸的进口压力而获得工艺所要求的注射压力p1。目前国产注塑机的注射压力一般在105150 Mpa。设备选择时，应考虑所需的注射压力是否在机器的理论压力范围以内。3、注射速度、注射速率和注射时间注射速度指注射螺杆或注射柱塞注射时移动速度；注射速率指注射过程中单位时间内从喷嘴注出熔体的容积；注射时间指完成一次公称注射行程所用的时间。注射速度一般依成型条件、模具结构、塑料性能、制品形状、壁厚等确定。通常注射速度为0.81.2 m/s，注射时间为410 s。4、锁模力锁模力指合模机构施于模具上的最大夹紧力，单位为kN。锁模力的作用是与注射时模腔熔体的压力相平衡，保证在注射及保压操作时模具不被撑开。选择设备时必须核算设备锁模力是否足够。锁模力的选取相当重要，锁模力不够会使制品产生飞边，不能成型薄壁制品；锁模力过大，又易损坏模具。6、合模装置的基本参数合模装置的基本参数决定了模具的安装尺寸，因而也决定了所能加工制件的平面尺寸。合模装置的基本参数包括动、定模固定板尺寸、拉杆间距、动定模固定板间最大开距、模具高度及动模固定板行程与移动速度等。图2-3所示为合模装置的基本参数。图2-3 合模装置基本参数a）模具与模板及拉杆间距的尺寸关系 b）模板间的尺寸1-动模固定板 2-动模 3-塑件 4-定模 5-定模固定板（1）动、定模固定板尺寸BH与拉杆间距B0H0：动、定模固定板的尺寸是指固定板上螺钉孔在长和宽方向的最大中心间距；拉杆间距是指固定板上拉杆孔在长和宽方向的最大中心间距。模具平面尺寸必须限制在固定板尺寸及拉杆间距规定的范围内。（2）动、定模固定板间最大开距Sk：动、定模固定板间的最大开距指动、定模固定板之间所能达到的最大距离，包括调模行程在内。最大间距是否满足要求，主要看成形制品能否方便地从开模后的模腔中取出以及安放嵌件等辅助操作是否便利等。（3）模具最大高度Hmax、最小高度Hmin及调模行程：模具最大（小）高度是指合模机构闭合后，达到规定的锁模力时，动、定模固定板之间的最大（小）距离，分别用Hmax与Hmin表示，差值HmaxHmin称为调模行程。模具设计时，必须使模具实际高度H满足HminHHmax。因此，在某种程度上可以说，模具最大（小）高度规定了制件在高度方向上的尺寸范围。（4）动模固定板行程S：动模固定板行程指动模固定板能移动的最大距离。对液压机械式合模装置，此值是常数，对全液压式合模装置，此值随模具高度不同而不同。动模固定板行程应大于制件高度的2倍，以便取件。2.3.5 注塑机的型号规格注塑机型号规格是用来表示注塑机加工能力的，而反映注塑机加工能力的主要参数是公称注射量和锁模力。公称注射量是指注塑机在注射螺杆（或柱塞）作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的对空注射量。锁模力是由合模机构所能产生的最大模具闭紧力决定的，它反映了注塑机成型制品面积的大小。一般用注塑机的公称注射量和锁模力同时来表示注塑机的加工能力，并以此作为注塑机的系列规格。国产注塑机的型号表示为：XS-ZY-125/90，型号中：X表示（成）形（机），S表示塑料，Z表示注射，Y表示预塑式，125表示公称注射量为125 cm3，90表示最大锁模力为9010 kN。第三章 水杯注射模设计3.1注射模具分类及典型结构3.1.1注射模分类注射模具的分类方法很多。按其所用注射机的类型可分为卧室注射机用的模具、立式注射机用的模具、角式注射机用的模具；按所成型的塑料制品材料分，可分为热塑性塑料注射模和热固性塑料注射模。按注射模的整体结构分，可分为单分型面注射模、双分型面注射模、垂直分型面注射模、有侧面分型和抽芯结构的注射模、定模有定距推板结构的注射模、直角注射成型机上用的专用注射模、有活动向镶件的注射模等。按浇注系统的结构分，可分为浇注系统为热流道结构的注射模、浇注系统为绝热流道结构的注射模、浇注系统为温流道结构的注射模。3.1.2注射模典型结构1、单分型面注射模单分型面注射模也称二板式注射模。它是注射模中最简单的一种结构形式。这种模具只有一个分型面。单分型面注射模具可以根据需要，既可以设计成单型腔注射模，也可以设计成多型腔注射模，应用十分广泛。其工作原理为：合模时，在导柱的导向定位下，动模和定模闭合。型腔由定模板上是凹模与固定在动模板上的凸模组成，并由注射机合模系统提供的锁模力锁紧。然后注射机开始注射，塑料熔体经定模板上的浇注系统进入型腔，待熔体充满型腔并经过保压、补缩和冷却定型后开模。开模时，注射机合模系统带动动模后退，模具从分型面分开，塑料件包在凸模上随动模一起后退，同时拉料杆将浇注系统的主流道凝料从浇口套中拉出。当动模移动一定距离后，注射机的顶杆接触推板，推出机构开始动作，使推杆和拉料杆分别将塑件及浇注系统凝料从凸模推出，塑件与浇注系统凝料一起从模具中落下，至此完成一次注射过程。推出机构靠复位杆复位并准备下一次注射。2、双分型面注射模双分型面注射模具有两个分型面。第一个分型面A-A是定模板与中间板的分型后浇注系统凝料由此脱出，第二个分型面B-B是中间板与推件板之间的分型，分型后塑件由此脱出。与单分型面注射模具比较，双分型面注射模具在定模部分增加了一块可以局部移动的中间板，所以也叫三板模（动模板、中间板、定模板）注射模具。双分型面注射模常用于点浇口进料的单型腔或多型腔的注射模具，开模时，中间板在定模的导柱上与定模板作定距离分离，以便在这两模板之间取出浇注系统凝料。其工作原理为：开模时，注射机开合模系统带动动模部分后移。由于弹簧的作用，模具首先在A分型面分型，中间板随动模一起后移，主流道凝料随之拉出。当动模部分移动一定距离后，固定在中间板上的限位销与定距拉板左端接触，使中间板停止移动。动模继续后移，B分型面分型。因塑件包紧在型芯上，这时浇注系统凝料在浇口处自行拉断，然后在A分型面之间自行脱落或由人工取出。动模部分继续后移，当注射机的推杆接触推板时，推出机构开始工作，推件板在推杆的推动下将塑件从型芯上推出，塑件在B分型面之间自行落下。3、斜导柱侧向分型与抽芯注射模当塑件侧壁有通孔、凹穴或凸台时，其成型零件必须制成可侧向移动的，否则塑件无法脱模。带动型芯滑块侧向移动的整个机构称侧向分型与抽芯机构。斜导柱侧向抽芯的注射模，其中的侧向抽芯机构是由斜导柱和侧型芯滑块所组成的，此外还有楔紧块、挡块、滑块拉杆、弹簧等一些辅助零件。其工作原理为：开模时，动模部分向后移动，开模力通过斜导柱作用于侧型芯滑块，迫使其在动模板的导滑槽内向外滑动，直至滑块与塑件脱开，完成侧向抽芯动作。这时塑件包在型芯上随动模继续后移，直到注射机顶杆与模具推板接触，推出机构开始工作，推杆将塑件从型芯上推出。合模时，复位杆使推出机构复位，斜导柱使侧型芯滑块向内动复位，最后由楔紧块锁紧。斜导柱侧向抽芯结束后，侧型心滑块应有准确的位置，以便在合模时斜导柱能顺利插入滑块的斜导孔中使滑块复位。定位装置是由挡块、滑块拉杆、螺母和弹簧组成的。楔紧块是防止注射时熔体压力使侧型芯滑块产生位移而设置的，其上面的斜面应与侧型芯滑块上斜面的斜度一致，在设计时应留有一定的修正余量，以便装配时修正。4、带有活动镶件的注射模 有些塑件上虽然有侧向的通孔及凹凸形状，但还有更特殊的要求，如模具上需要设置螺纹型芯或螺纹型环等。这样的模具有时很难用侧向抽芯机构来满足侧向抽芯的要求。为了简化模具结构，将不采用斜导柱、斜滑块等机构，而是在型腔的局部设置镶件。开模时，这些活动镶件不能简单的沿开模方向与塑件分离，而是必须在塑件脱模时连同塑件一起移出模外，然后通过手工或专门的工具将它与塑件分离，在下一次合模注射之前，再重新将其放入模内。 采用活动镶件结构形式的模具，其优点不仅省去了斜导柱、滑块等负责结构的设计与制造，使模具外形缩小，大大降低了模具的制造成本，更主要的是在某些无法安排斜滑块等结构的场合，必须使用活动镶件形式。这种方法的缺点是操作时安全性差，生产效率较低。开模时，塑件包在型芯和活动镶件上，随动模部分向左移动而脱离动模板，分型到一定距离，推出机构开始工作，设置在活动镶件上的推杆将活动镶件连同塑件一起推出型芯脱模，由人工将活动镶件从塑件上取下。合模时，推杆在弹簧的作用下复位，推杆复位后动模板停止移动，然后人工将活动镶件重新插入定位孔中，再合模后进行下一次的注射动作。3.2水杯模具的结构设计应用Pro/E中拉伸、旋转、倒圆角、扫描等相关命令生成的水杯，如图3.5所示。图3.5 水杯在注射模具的设计中，必须根据塑件的结构、形状，首先确定塑件在模具中的位置，也即是确定分型面；再根据成型塑件的生产批量，来确定一模成型件数（及一模几腔）、浇口形式、脱模方式等。3.2.1分型面位置的确定分型面是模具上用于取出塑件和（或）浇注系统冷凝料的可分离的接触表面。根据分型面的选择原则：便于塑件脱模；在开模时尽量使塑件留在动模；外观不遭到损坏；有利于排气和模具的加工方便。结合该产品的结构,该制件应有两个分型面，一个是动模定模之间的水平分型面，如图3.6所示，另一个则是便于手柄部分脱模的垂直分型面；如图3.7所示：图3.7 侧分型面 图3.6 主分型面A-A面为最佳的主分型面，杯内的成型件固定在动模侧，整个制品的轮廓形状完全留在