毕业设计（论文）-塑料口杯注塑模设计.doc

安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） - i - 塑料口杯注塑模设计塑料口杯注塑模设计 摘摘 要要 本课题设计的意义是通过“塑料口杯注塑模设计”这一设计任务，了解并掌握模 具的设计过程，以便在将来对一般模具的设计有一个理性的设计概念。毕业设计主要 要完成的工作有：注塑模具的设计计算、绘制总装配图和所有非标准件的零件图、绘 制三维装配图及装配演示。 在设计塑料口杯的过程中，我懂得了设计所需要的设计流程。虽然塑料口杯是一 个小而简单的毕业设计，但设计的过程我们还是应该重视。从中我们也可以得出，一 般模具设计的大致流程：分析其结构工艺性、进行材料的选择、设计计算零部件以及 对注射机的校核等等。 在设计过程中，我们使用了 autocad 和 ug 软件，尤其 ug 软件的应用，可以更 直观的表达零件的外观，也可以检验零件在装配中是否产生干涉。注塑是模具成型中 的一种很普遍的成型形式。在未来不仅是热塑性材料，就连热固性材料也可以使用注 塑的方法来成型。 关键词关键词：注塑模；设计流程；ug 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - ii - design of injection mold for plastic cup abstract the significance of this project design is the design task by “ design of injection mold for plastic cup “ , to understand and master mold design process ,so that in the future we can inquire design of a rational design concept of the general mold . graduate design work to be done : injection mold design calculations , draw the general assembly drawings and part drawings of all non-standard parts , and draw three-dimensional assembly drawings and assembly presentations. in the design of the plastic cup , i know how to design the design process . although the plastic cup is a small and simple graduation design, but the design process we should pay attention to . from which we can know about process of the general mold design : analysis of its structure and technology , material selection , design and calculation of spare parts and injection machine check . in the design process ,we use autocad and ug software , in particularly ,ug software applications can be more intuitive to express the appearance of the parts , you can also test whether the parts in the assembly interference . the injection is very common molding forming form . in the future , not only a thermoplastic material ,but also a thermosetting material can use the injection method . keywords : injection mold ; the design process ; ug 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） - iii - 目录目录 引言 1 第 1 章 绪论.2 第 2 章 塑料杯的结构工艺性分析.3 2.1 零件分析.3 2.2 材料的选择.4 第 3 章 模具总体结构设计、分型面的选择和浇注系统的设计.6 3.1 分型面的确定6 3.2 模具总体结构设计6 3.3 浇注系统的设计7 第 4 章 注塑机的选择与校核.10 4.1 注塑机的选择10 4.2 注射机的校核.11 第 5 章 成型零部件的设计.12 5.1 型腔的设计计算12 5.2 侧型腔的计算14 5.3 型芯的计算14 5.4 侧型芯尺寸的计算16 第 6 章 排气系统的设计.18 第 7 章 结构零部件的设计.19 7.1 支承零部件设计.19 7.2 合模导向机构设计20 7.3 推出机构的设计21 7.4 侧向抽芯结构设计 23 7.5 分流道板的设计26 第 8 章 装配图.28 结论与展望.30 致 谢.31 参考文献.32 附录 a 英文文献及翻译.33 附录 b 参考文献的题录及摘要48 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - iv - 插图清单插图清单 图 2-1 塑料口杯 4 图 3-1 分型面的选择 6 图 3-2 浇口套 8 图 3-3 浇注形式 9 图 5-1 型腔 13 图 5-2 型腔三维图 14 图 5-3 型芯 16 图 5-4 侧型芯 17 图 7-1 垫块 20 图 7-2 带头导柱 21 图 7-3 推杆 23 图 7-4 推杆三维图 23 图 7-5 斜导柱 25 图 7-6 楔紧块 26 图 7-7 分流道板 26 图 8-1 装配图 28 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） - v - 表格清单表格清单 表 2-1 聚碳酸酯的部分特性 5 表 4-1 注射机的型号规格 11 表 4-1 部分结构零部件尺寸 27 表 8-1 注塑成型工艺参数 29 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） -1- 引引 言言 塑料模具技术的发展日新月异，在现代工业、餐饮、玩具等行业中的应用很广泛， 许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具的生产。模具是工业产品生产用 的重要工艺装备。 本课题设计的是塑料口杯注塑模的设计。塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两种。 塑料成型的方法有很多，可分为：注塑模、压注模、压缩模、挤出模等。注塑主要是 针对热塑性塑料的成型方法，不过随着科技的发展，部分热固性的材料也可用此方法 成型。塑料注射成型的特点是：成型周期短，能一次成型形状复杂、尺寸精确、带有 金属或非金属嵌件的塑料制件；注射成型的生产率高，易实现自动化生产。 塑料制品以其密度小、质量轻的优点在工业中的应用日益普遍，大有“以塑代钢” 的趋势。 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - 2 - 第第 1 章章 绪论绪论 塑料制品在日常社会中得到广泛利用，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水 平的重要标志之一。国内注塑模在质与量上都有了较快的发展。但是与国外的先进技 术相比，我国还需要大部分的技术改造、技术创新以及提高产品质量。 经过近几年的发展，塑料模具已显示出一些新的发展趋势： 1.大力提高注塑模开发能力。 2.注塑模具从依靠钳工技艺转变为依靠现代技术。 3.模具生产正在向信息化迅速发展。 4.注塑模向更广的范围发展。 随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断地发展，因此对 模具的要求也越来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性 能还是加工都必将有快速发展。但中国塑料模具行业和国外先进水平相比，仍存在以 下问题： 1.发展不平衡。 2.工艺装备落后，组织协调能力差。 3.供需矛盾短期难以解决。 塑料口杯注塑模设计这个课题，源于生活。随着人们生活的不断提高，生活质量 也越来越好，人们对生活用品的审美角度和耐用性也都有了很强的意识。所以，对塑 料口杯设计的要求也有所变化。 本课题研究的主要内容是： 注塑模具的设计计算，结构的设计。 绘制总装配图和所有非标准零件图。 模具三维装配图及装配演示。 注塑工艺参数的选择与确定。 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） -3- 第第 2 章章 塑料杯的结构工艺性分析塑料杯的结构工艺性分析 2.1 零件分析 （一）塑料杯的作用 塑料杯主要用于喝水，存放液体。但随着社会的发展，人们品味的提高，塑料杯 偶尔也要具有一定的观赏性。 （二）工艺分析 塑料制件主要根据使用要求进行设计。要想获得合格的塑料的制件，在满足使用 要求的前提下，塑料的结构、形状应尽可能地做到简化模具结构，且符合成型工艺特 点，从而降低成本，提高生产率。 尺寸和精度 塑料尺寸的大小受塑料流动性的影响，流动性差的塑料和薄壁制件尺寸不能设计 的过大，否则容易造成充填不足。在设计塑件尺寸时要对塑料的流动距离比进行校核。 流动距离比的校核将在第 3 章有所介绍。 塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品要求的符合程度，即所获塑件尺寸 的准确度。对于小尺寸的塑件，模具的制造公差对塑件尺寸的精度影响较大。模塑件 尺寸公差的代号为 mt，公差等级为 7 级，因为塑料杯多为生活用品，所以精度等级不 要过高，过高的精度务必会造成成本的增加，所以选择 mt3. 表面粗糙度 塑料制件的表面粗糙度主要取决于模具成型零件的表面粗糙度。塑料制件的表面 粗糙度 ra 值一般为 1.60.2um。因为塑料口杯只要无毛刺，不划手即可。所以选择 ra 值为 1.6um。 壁厚 塑件壁厚的设计与塑料原料的性能、塑件结构、成型条件、塑件的质量及其使用 要求都有密切的联系。壁厚过小，会造成充填阻力增大，特别是对于大型、复杂制件 将难以成型。壁厚过大，不仅浪费原料，还会延长冷却时间，降低生产率，另外也容 易产生表面凹陷、内部缩孔等缺陷。塑件的壁厚要具有足够的强度和刚度，脱模时能 经受脱模机构的冲击。查表可知，小型塑件的最小壁厚为 1.8mm。塑料口杯壁厚只 1 要大于最小壁厚即可，故取 2mm。 圆角 为避免塑件成型时在尖角处产生局部应力集中，转角处应尽可能采用圆弧过渡。 采用圆弧过渡可增加塑件的美观程度和增加塑件的强度，也大大改善了充模流动特性， 一定程度也减少了模具热处理和使用时因应力集中而导致开裂的出现。理想内圆角为 壁厚的 1/3 以上，故取 r 为 1mm。外壁圆角为壁厚的 1.5 倍，故取 r 为 3mm。 可得零件图 2-1： 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - 4 - 图 2-1 塑料口杯 2.2 材料的选择 塑料是一种以合成树脂为基体的固体材料，除了合成树脂作为基体外，还有某些特 定用途的添加剂。 1）.塑料分为热塑性和热固性两种。 热塑性塑料是指：塑料受热可软化或熔融，成型加工后冷却固化，再加热仍可熔化， 可回收利用。 热固性塑料是指：塑料主要是以缩聚树脂为主，加入各种助剂制成的，但它的成型 过程不仅是物理变化，更主要是化学变化。 因为塑料口杯是一种可回收利用的生活用品，而且现在提倡绿色生活，因此选用热 塑性材料制作更符合要求。 2）塑料成型的工艺特性 塑料的影响因素主要有：收缩性、流动性、热敏性、吸湿性等 收缩性：塑料制件从模具中取出冷却后一般都会出现尺寸缩减的现象。 影响收缩性的因素有：塑料本身的热胀冷缩性、模具结构及成型工艺条件等。 塑料的流动性：成型过程中在一定温度和一定压力下塑料熔体充填模具型腔的能 力。 影响流动性的因素有：塑料的品种、成型工艺和模具结构等。 塑料的热敏性和吸湿性 热敏性：指塑料在受热、受压时的敏感程度，也叫热稳定性。为了防止热敏性塑 料在成型过程中受热分解，通常在塑料中添加一些抗热敏的热稳定剂。 吸湿性：指塑料对水的亲疏程度。 塑料的吸湿性对塑料的成型加工影响也很大，会导致塑料制品表面银丝、气泡等缺 陷，严重影响塑料制品的质量。因此，在塑料加工前，通常都要对那些易吸湿的塑料 进行烘干处理，以确保塑料制件的质量。 综合所述：可选择聚碳酸酯。 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） -5- (1)从使用性能上说：聚碳酸酯是一种性能优良的热塑性工程材料，本色微黄，而 加点淡蓝色后可得到无色透明塑件。它具有良好的韧性和刚性，抗冲击性极好，耐热 性比尼龙、聚甲醛高，抗蠕变和电绝缘性较好，耐蚀性、耐磨性良好。 （2）从塑料成型性能上说：无定形料，热稳定性好，成型温度范围宽，超过 330 度时才呈现严重分解，分解时产生无毒、无腐蚀性气体，但流动性差。吸湿性小， 但对水敏感，故加工前必须干燥处理，否则会出现“银丝” 、气泡和强度显著下降。 成型收缩率小，易发生熔融开裂，产生应力集中。故应严格控制成型条件，成型后塑 件宜退火处理。熔融温度高，粘度高，对剪切作用不敏感。对于大于 200 克的塑件， 应采用螺杆式注射机，喷嘴应加热。料温对塑件质量影响较大，料温过低会造成缺 料，表面无光泽，银丝紊乱；料温过高易溢边，出现银丝暗条，塑件变色气泡。 表 2-1 聚碳酸酯的部分特性 塑料名称聚碳酸酯 密度 g/ 3 cm 1.2 比体积 3 /cmg 0.83 吸水性%0.15 收缩率%0.50.8 熔点 c 225250 热变形温度 5 4.6 10 pa 132141 抗拉屈服强度 5 10 pa 720 拉伸弹性模量 5 10 pa 4 2.3 10 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - 6 - 第第 3 章章 模具总体结构设计、分型面的选择和浇注系统的设计模具总体结构设计、分型面的选择和浇注系统的设计 3.1 分型面的确定 塑料为带把的塑料口杯，因为制件主体上是圆形，在圆柱面上分型比较好。同时， 分型面的选择还需要考虑以下几个原则： 1.分型面应选在最大轮廓处。塑件在动定模的方位确定后，其分型面应选在塑件外 形最大轮廓处，否则塑件无法从型腔中脱出，这是最基本的选择原则。 2.分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模。由于注塑机的顶出装置在动模一侧，所 以分型面的选择应尽可能地使塑件在动模一侧，这样有利于在动模部分设置推出机构。 3.分型面的选择应保证塑件的精度要求。对于与分型面垂直的塑件尺寸，若该尺寸 与分型面有关，则分型面在注射成型时会有涨开的趋势，故该尺寸的精度会受到影响。 4.分型面的选择应满足塑件的外观质量要求。 5.分型面的选择要便于模具的加工。 6.分型面的选择应有利于排气。在设计分型面时应尽量使充填的塑料熔体料流末端 在分型面上，这样有利于排气。 综合以上考虑：应该选择平直分型面。图形如3-1： 图 3-1 分型面的选择 因为塑件是带有侧把的口杯，分型面无法选择最大轮廓处分型。此种分型虽然不 是在最大轮廓处，但仍然可以保证取件。塑件大部分包裹在动模一侧，在分型时可以 保证塑件留在动模一侧，有利于取件。 3.2 模具总体结构设计 根据所选的分型面形式和一模两腔，确定模具总体结构方案： 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） -7- 方案一：卧式注射机；浇注系统的浇口形式采用点浇口；推出机构使用推件板推 出机构；斜导柱侧抽芯机构。 方案二：卧式注射机；浇注系统的浇口形式采用侧浇口；推出机构使用推杆推出 机构；斜导柱侧抽芯机构。 方案的分析比较： 两种方案不同之处是：浇口形式和推出机构不同。点浇口是种小型浇口，在杯底 注塑成型可以消除由浇口造成的外观不完整性，而且容易切除但会造成总体结构的复 杂性，因为采用点浇口形式，务必要设计取出浇注系统凝料的机构。塑料杯是深筒形 塑件，如果采用推杆，可以减少零部件，但可能会捅破塑件，所以采用推件板较好。 综上所述，采用方案一比较合理。 3.3 浇注系统的设计 浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。普通浇注系统一般由 主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。 对浇注系统进行设计时，一般应遵循以下基本原则： (1) 了解塑料的成型性能。注射成型时注射机的料筒中的塑料已成熔融状态，因此 了解塑料熔体的流动性以及温度十分重要。浇注系统一定要适应于所用塑料成型性能， 保证塑件质量。 （2）尽量避免或减少产生熔接痕。在选择浇口位置时，应避免熔接痕的产生。熔 体流动时应尽量减少分流的次数，因为分流熔体的汇合之处必然产生熔接痕，尤其是 在流程长、温度低时对塑件熔接强度的影响更大。 （3）有利于型腔中气体的排出。浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各 个部分，使浇注系统及型腔中所有的气体有序的排出，避免充填过程中产生紊流，也 避免因气体积存而引起的凹陷、气泡、烧焦等塑件的成型缺陷。 （4）防止型芯的变形和嵌件的位移。浇注系统设计是应尽量避免塑件熔体直接 冲击细小型芯和嵌件，以防止熔体的冲击力使细小型芯或嵌件移位。 （5）尽量采用较短的流程充满型腔。在选择浇口位置的时候对于较大的模具型腔， 一定要力求以短的流程充满型腔，是塑件熔体的压力损失和热量损失减小到最低限度， 以保持较理想的流动状态和有效地传递最终压力，保证塑件良好的成型质量。 （6）流动距离比的校核。对于大型或薄壁塑料制件熔体有可能因其流动距离过长 或流动阻力太大而无法充满整个型腔。为此，在模具设计过程中除了考虑采用较短的 流程外，还应对其注射成型时的流动面积比进行校核，这样就可以避免型腔充填不足 的现象发生。 模具与注射机安装部分相关尺寸的联系 浇口套球面尺寸 设计模具时，浇口套内主流道始端的球面必须比注塑机喷嘴头部球面半径略大一 些，即大 12mm；主流道小端直径要比喷嘴直径略大，即大 0.51mm。 定位圈尺寸 为了使模具在注塑机上的安装准确、可靠，定位圈的设计很关键。模具定位圈的 外径尺寸必须与注塑机的定位孔尺寸相匹配。通常采用间隙配合，以保证模具主流道 的中心线与注塑机的喷嘴中心线重合，一般模具的定位圈外径尺寸应比注塑机固定模 板上的定位孔尺寸小 0.2mm 以下。 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - 8 - 主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注塑机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑 料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动 速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。 主流道通常设计在模具的浇口套内。为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流 道设计成圆锥形，锥角为，流道的表面粗糙度。浇口套一般采用碳素2 6 。 a0.8umr 工具钢材料制造，热处理淬火硬度 5357hrc。 图 3-2 浇口套 分流道设计 分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。分流道的作用是 改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡分配到各个型腔。 1）分流道的形状与尺寸 分流道形状有圆形、梯形、u 形、半圆形及矩形几种形式。其中，梯形及 u 形截 面分流道加工较容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。故采用 u 形结构。 分流道截面尺寸视塑料品种、塑料尺寸、成型工艺条件以及流道的长度等因素来确定。 由于聚碳酸酯的流动性较差，宽度 b 可取到 10mm。r=0.5b=5mm,深度 h=1.25r=6.25m 斜角度。5 2）分流道长度 分流道的长度应尽可能短，且弯折少，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料 的原材料和降低能耗。长度应根据型腔的多少和型腔的大小而定。 因为是一模两腔，型腔宽度为 80mm，两腔之间宽度为 40mm，故，分流道长度 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） -9- l=160mm。 3）分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理 想，因此分流道表面粗糙度不要太低，一般 ra 取 1.6um 左右。 浇口的设计 浇口也称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。 浇口可分：直接浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口、点浇口、潜伏浇口、爪 形浇口。 因为塑件采用的是一模两腔，要保证口杯的外观的完整性，在杯底设置浇口比较 好，切除时不会留下痕迹。为了减小切断力，浇口截面尺寸不能大，故用点浇口比较 好。 点浇口又称针点浇口或菱形浇口，是一种截面尺寸很小的浇口，俗称小浇口。这 类浇口由于前后两端存在较大的压力差，能较大地增大塑料熔体的剪切速率并产生较 大的剪切热，从而导致熔体的表观粘度下降，流动性增加，有利于型腔的充填因而对 薄壁塑件成型有利。 图3-3浇注形式 流动距离比简称流动比，它是指塑料熔体在模具中进行最长距离的流动时，其截 面厚度相同的各段料流通道及各段模腔的长度与其对应厚度之比值得总和，即 i i l t 式中 流动距离比； 模具中各段料流通道及各段模腔的长度； i l 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - 10 - 模具中各段料流通道及各段模腔的截面厚度。 i t 556020 16.9 13107 在查得，聚碳酸酯的流动距离比小于 150，满足要求。 1 第第 4 章章 注塑机的选择与校核注塑机的选择与校核 4.1 注塑机的选择 塑件体积的计算： v= 2 2 (8076 ) 100 222 47634(6052 ) 2 49008.8 13609.45629.7 =68247.9 3 mm 3 68.25cm 查表可得，聚碳酸酯的密度为 1.2g/. 13 cm 则塑件的质量： 1.2 68.2581.9mpvg 凝料的体积： 凝料的体积 v=主流道的凝料+分流道的凝料+浇口的凝料 凝料质量 222 11 1.2184838.4838.4160 1021020 3 4434 m 3 11194.3 1011.2g 初步估计注射量： 2 81.9 11.2m 175g 可以在一书的表 5-1 上查的;选择 xs-zy-500 1 表 4-1 注射机的型号规格 型号xs-zy-500 额定注射量/ 3 cm 500 螺杆直径/mm65 注射压力/mpa145 注射行程/mm200 注射方式螺杆式 锁模力/kn3500 最大成型面积 2 /cm 1000 最大开合模行程/mm500 模具最大厚度/mm450 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） -11- 模具最小厚度/mm300 喷嘴圆弧半径/mm18 喷嘴孔直径/mm6 4.2 注射机的校核 锁模力的校核 () jn p naaf 式中 注射机的额定锁模力，n； n f a单个塑件在模具分型面上的投影面积，； 2 mm 浇注系统在模具分型面上的投影面积， j a 2 mm p塑料熔体对型腔的成型压力，其大小一般是注塑压力的 80%，mpa 则 a=3.14=5024 2 4d 2 804 2 mm =10=1478.5 j a 2 1405 2 mm 左边 f=145 80% (2 5024 1478.5kn 小于额定锁模力 3500kn，所以符合要求。 注射压力的校核 塑料成型所需要的注射压力是由塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、塑件形状以 及浇注系统的压力损失等因素决定的。注射压力的校核是核定注射机的额定注射压力 是否大于成型时所需的注射压力。聚碳酸酯的成型时所需的注射压力在表 4-1 中可查 1 的，压力为 80130.注射机的注射压力为 145大于成型压力。所以符合要求。mpampa 开模行程的校核 注射机的最大开模行程与模具厚度无关的校核 12 (5 10)shhmm 式中 s注射机最大开模行程，mm 推出距离（脱模距离） ，mm 1 h 包括浇注系统在内的塑件高度，mm。 2 h 右边 s=90+100+8=198mm 小于注射机的 500mm，符合要求。 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - 12 - 第第 5 章章 成型零部件的设计成型零部件的设计 5.1 型腔的设计计算 1. 结构设计 成型零部件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括 凹模、凸模。凹、凸模按结构不同，可以分整体式和组合式两种结构形式。 凹模采用整体式设计。所谓整体式设计是指在整块模板上分别加工出凹、凸形状 的结构形式。采用整体式结构是因为：整体式结构牢固、不易变形，不会产生拼接线 痕迹。这种结构适用于简单的小型模具。 2. 尺寸计算 整体式型腔因受底部约束，在熔体压力下侧壁沿高度不同点的变形情况不同，离 底部距离越远变形越大，所以要对型腔侧壁和底厚进行计算 （1）侧壁厚的计算 按强度条件计算 s ( 2 ) 180240(2402 40) 120rrrpmm r型腔外壁半径 s侧壁厚度 【】材料的许用应力 p型腔内单位面积熔体压力 (2)型腔底板厚度的计算 按强度条件计算 2 0.87 pr h 右边mm 2 40 80 0.8728.4 240 故取 h=30mm (3)型腔径向尺寸的计算 平均收缩率为s maxmin 100% 2 ss s 查表可得：， 1 max 0.8%s min 0.5%s 0.5%0.8% 0.65% 2 s 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） -13- 径向尺寸的计算公式为： 00 ()(1)-0.50.75 zz ms ls l （） 式中 模具型腔径向基本尺寸 m l 塑件外表面的径向基本尺寸 s l 塑料平均收缩率s 塑件外表面径向基本尺寸的公差 0.15 00 ()(1 0.65%) 800.75 0.46 z m l = 0.15 0 80.175 （4）型腔深度的计算 计算型腔深度时，由于型腔的底面磨损很小，所以可以不考虑磨损量，由此推出 型腔深度公式为： 00 ()(1) zz ms hs h 式中 模具型腔深度基本尺寸； m h 塑件凸起部分高度基本尺寸； s h 修正系数，当塑件尺寸较大、精度要求低时取小值；反之取大1/31/ 2 值。 0.15 00 ()(1 0.65%) 100.4 0.46 z m h = 0.15 0 9.881 型腔如图所示： 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - 14 - 图 5-1 型腔 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） -15- 图 5-2 型腔三维图 5.2 侧型腔的计算 侧型腔的壁厚和底板厚度如同型腔的壁厚和底板厚度。接下来计算型腔的径向尺 寸和型腔深度。 （1）侧型腔的径向尺寸计算 00 ()(1)(0.5 0.75) zz ms ls l 0.15 0 (1 0.65%) 160.75 0.46 0.15 0 15.759 （2）侧型腔的深度计算 00 ()(1) zz ms hs h = 0.15 0 (1 0.65%) 300.4 0.46 = 0.15 0 30.011 5.3 型芯的计算 （1）型芯径向尺寸的计算 塑件孔的径向基本尺寸是最小尺寸，其公差为正偏差，型芯的基本尺寸是最 s l m l 大尺寸，制造公差为负偏差，可得： 00 ()(1)(0.5 0.75) zz ms ls l 式中 模具型芯径向基本尺寸； m l 塑件内表面的径向基本尺寸； s l 塑件内表面径向基本尺寸的公差； 模具制造公差。 z 00 0.15 ()(1 0.65%) 760.75 0.46 z m l = 0 0.15 76.839 （2）型芯高度公式为 00 ()(1) zz ms hs h 式中 模具型芯高度基本尺寸； m h 塑件孔或凹槽深度尺寸。 s h 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - 16 - 00 0.15 ()(1 0.65%) 970.4 0.46 z m h = 0 0.15 97.8 型芯如图所示： 图 5-3 型芯 5.4 侧型芯尺寸的计算 00 ()(1)(0.5 0.75) zz ms ls l 00 0.15 ()(1 0.65%) 260.75 0.46 z m l 0 0.15 26.514 侧型芯如图： 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） -17- 图 5-4 侧型芯三维图 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - 18 - 第第 6 章章 排气系统的设计排气系统的设计 为了使塑料熔体顺利充填模具型腔，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑件在 成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外。如果型腔内因各种原因所产生的 气体不能被排除干净，塑件会形成气泡、凹陷、焊接不牢、表面轮廓不清晰等缺陷， 另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速率，所以要考虑排气系统。 采用以下措施可以改善排气： （1）利用配合间隙排气 对于简单的小型模具，可以利用推杆、活动型芯、 活动镶件以及双支点固定的型芯端部与模板的配合间隙进行排气，这种排气，间隙一 般为 0.030.04mm。 （2）在分型面开设排气槽 分型面开设排气槽是注射模排气的主要形式。 （3）利用排气塞排气 如果型腔最后充填的部位不在分型面上，而其附近 又没有活动型芯或推杆，可在型腔深处镶入排气塞，排气塞上所开设的深度为 0.030.04mm。 综合所述：虽然型腔最后充填的部位不在分型面上，但装置有侧向抽芯结构，推件板 和推杆，可以通过前两种排气方式来排气以满足排气的需求。 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） -19- 第第 7 章章 结构零部件的设计结构零部件的设计 7.1 支承零部件设计 模具的支承零部件主要指用来安装固定或支承成型零件及其他结构零件的零部件。 支承零部件主要包括固定板、垫板、支承件及模座等。 （1）固定板在模具中起安装和固定成型零件、合模导向机构以及推出脱模机构等 零件的作用。为了保证被固定零件的稳定性，固定板应具有一定的厚度和足够的刚度 和强度，一般采用碳素结构钢制成。 支承板是盖在固定板上面或垫在固定板下面的平板，它的作用是防止固定板固定 的零部件脱出固定板，并承受固定部件传递的压力，因此它要具有较高的平行度、刚 度和强度。一般用 45 钢制成，经热处理调制至 2832hrc。 （2）垫块 垫块的作用主要是在动模支承板与动模座板之间形成推出机构所需的动作空间。 另外，也起到调节模具总厚度，以适应注射机模具安装总厚度要求的作用。垫块一般 用中碳钢制造。垫块的高度应符合注射机的安装要求和模具的结构要求，它的计算式 如下： 123 (3 6)hhhhsmm 式中 h垫块的高度； 推板的厚度； 1 h 推杆固定板的厚度； 2 h 推板限位钉高度（若无限位钉，则取零） ； 3 h s脱出塑料制件所需的顶出行程。 则 h=20+20+97+5=142mm 由可查表 5-50 可知，垫块可取 150mm. 2 垫块如图 7-1 所示： 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - 20 - 图 7-1 垫块 7.2 合模导向机构设计 在模具进行装配或成型时，合模导向机构主要用来保证动模和定模两大部分或模 内其他零件之间的准确对合，以确保塑料制件的形状尺寸精度，以避免模内各零部件 发生碰撞和干涉。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。 定位作用 模具装配或闭合过程中，避免模具动、定模的错位，模具闭合后保 证型腔形状和尺寸的精度。 导向作用 动、定模合模时，首先导向零件相互接触，引导动定模正确闭合， 避免成型零件先接触而可能造成成型零件的损坏。 承受一定的侧压力 塑料熔体在注入型腔过程中可能产生单向侧向压力，或由 于注射机精度的限制，会使导柱在工作中不可避免的受到一定的侧向压力。 （1）导柱的结构形式 导柱采用的是带头导柱的形式，其结构简单，加工方便，用于简单模具的小批量 生产时，一般不需要导套，导柱直接与模板上的导向孔配合。 导柱的结构形状如下： 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） -21- 图 7-2 带头导柱 （2）导柱的技术要求 1）长度 导柱的长度必须比凸模端面高出 68mm，以免导柱未导准方向而型芯先 进入型腔与其相碰而损坏。 2）形状 导柱端面应做成锥台或半球形，以使导柱能顺利进入导向孔。由于半球 型加工困难，所以导柱前端形式以锥台形为多。 3）材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用 20 钢 或 t8 硬度为 5055hrc。导柱固定部分的表面粗糙度为 r。m a 4 . 08 . 0 4) 配合精度 导柱固定端与模板之间一般采用 h7/m6 或 h7/k6 的过渡配合，导柱的导向部分通 常采用 h7/f7 或 h8/f7 的间隙配合。 7.3 推出机构的设计 1、推出机构的设计要求 1）设计推出机构时尽量使塑件留在动模一侧。由于推出机构的动作是通过注射机 的动模一侧的顶杆来驱动，所以一般情况下模具的推出机构的设计在动模一侧。正是 由于这种原因，在考虑塑件在模具中的位置和分型面的选择时，应尽量能使模具分型 后塑件留在动模一侧，这就要求动模部分所设置的型芯被塑件包络的侧面积之和比定 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - 22 - 模部分多。 2）塑件在推出过程中不发生变形和损坏。 为了使塑件在推出过程不变形损坏， 要合理的选择推出方式、推出位置、推出零件的数量和推出面积等。 3）不损坏塑件的外观要求。 4）合模时应使推出机构正确复位 5）推出机构应动作可靠。推出机构在推出与复位的过程中，结构应尽量简单，动 作可靠、灵活，制造容易。 2.推出力的计算 塑件注射成型后在模内冷却定形，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，塑件从模具中 推出时，就必须先克服因包紧力而产生的摩擦力。型芯的成型端部，一般均要设计脱 模斜度。塑件刚开始脱模时，所需的脱模力最大，其后，推出力的作用仅仅为了克服 推出机构移动的摩擦力。 推出时的摩擦力为： m f (sin) mbt fff 式中 脱模时型芯受到的摩擦阻力； m f 塑件对型芯的包紧力； b f 脱模力（推出力） ； t f 脱模斜度； 塑件对钢的摩擦系数，一般为 0.10.3. 因实际上摩擦系数较小，故简化为： (cossin) tb ff (cossin)ap 式中 a塑件包络型芯的面积； p塑件对型芯单位面积上的包紧力，一般情况下，模内冷却的塑件，p 取（0.81.2）。 7 10 pa 则 型芯的脱模斜度为1 2 409780a =0.294 2 m 7. 2 0.294 0.8 10(0.2 cos1sin1 ) t f 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） -23- = 858.6kn 3.推杆的形式 推杆采用直通式推杆，尾部采用台肩固定。由于设置推杆的自由度较大，而且推 杆截面大部分为圆形，制造、修配方便，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合 精度，推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换，因此， 推杆推出机构是推出机构中最简单、最常见的形式。 推杆工作部分与模板或型芯上的推杆孔的配合采用 h8/f7h8/f8 的间隙配合。 推杆图形如下： 图 7-4 推杆三维图 图 7-3 推杆 7.4 侧向抽芯结构设计 斜导柱的设计 因为塑料口杯具有侧把，所以需要设计侧向抽芯，因而需要用到斜导柱，使侧型 芯能够脱离侧型腔，从而满足侧向抽芯的需求。 1)斜导柱倾斜角的选择 在斜导柱侧向分型与抽芯机构中，斜导柱与开合模方向的夹角称为斜导柱的倾斜 角，它是决定斜导柱抽芯机构中工作效果的重要参数。一般设计时取，最常25 用的是；斜导柱倾斜角的选择不仅与抽芯距和斜导柱的长度有关，而且1222 决定着斜导柱的受力情况。从研究可知，当抽芯阻力一定情况下，倾斜角增大时， 斜导柱受到的弯曲力增大，但为完成抽芯所需的开模行程减小，斜导柱有效工作长度 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - 24 - 也减少。从斜导柱的受力情况考虑，希望值取小一些；从减小斜销长度考虑，又希 望值取大一些。 2）斜导柱直径的计算 1）斜导柱的受力分析 在斜导柱侧向分型与抽芯机构的设计中，需要选择合适的斜导柱直径，这就要对 斜导柱的直径进行计算或对已选好的直径进行校核。 在抽芯过程中，由于摩擦力与其它力相比较，可得公式为： cos t w f ff 斜导柱受到弯曲力； w f 抽拔阻力； t f (cossin) t fap = 276 260.8 10(0.2 cos2 30 sin2 30) 10 2 =4.15kn 代入上述公式得： 4.15cos204.42 cos t f fkn 2）斜导柱直径的计算 斜导柱的截面为圆形，可得公式为： 333 2 1010 0.1coscos wwtwcw www f lflf h d 式中 斜导柱弯曲力臂； w l 斜导柱所用材料的许用弯曲应力； w 抽芯力； c f 侧型芯滑块受到脱模力的作用线与斜导柱中心线交点到斜导柱固定 w h 板的距离。 可得：d=15mm 3）斜导柱的长度计算 在侧型芯滑块抽芯方向与开模方向垂直时，可以推出斜导柱的工作长度 l 与抽芯 距 s 及倾斜角有关，即： sin s l 取=，s=40mm.20 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） -25- 则 l=40sin20117mm 斜导柱总长为 12345z llllll 2 sinsin (5 10) 2 coscos2 cossin dhds mm 式中 斜导柱总长度； z l h斜导柱固定板厚度； 斜导柱固定部分大端直径； 2 d d斜导柱工作部分的直径； s侧向抽芯距。 则 202 0.364 152 0.364400.3426129 z lmm 斜导柱如图示： 图 7-5 斜导柱 楔紧块的设计 注射成型时，型腔内的熔融塑料以很高的成型压力作用在侧型芯上，从而使侧滑 块后退产生位移，侧滑块的后移将力作用到斜导柱上，导致斜导柱产生变形；另一方 面，由于斜导柱与侧滑块的斜导柱孔采用较大的间隙配合，侧滑块的后移也会影响塑 件的尺寸精度，所以合模注射时，必须要设置锁紧装置锁紧侧滑块，常用的是楔紧块。 楔紧块用螺钉固定在模板上，制造装配简单，适用于侧向压力较小的场合。 设计楔紧块时，楔紧块的斜角应大于斜导柱的倾斜角，否则开模时，楔紧块 会影响抽芯动作的进行。当侧滑块抽芯方向垂直于合模方向时，=+，所以 2 3 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - 26 - 取=。这样，开模时楔紧块很快离开滑块的压紧面，避免楔紧块与滑块间产生摩 22 擦。合模时，在接近合模终点时，楔紧块才接触侧滑块并最终压紧侧滑块，使斜导柱 与侧滑块上的斜导孔壁脱离接触，以避免注射时斜导柱受力弯曲变形。 图 7-5 如下： 图 7-6 楔紧块 7.5 分流道板的设计 塑件的注塑过程采用的是点浇口，点浇口进料的浇注系统，在定模部分必须要增 加一个分型面，用于取出浇注系统的凝料。 分流道板的图如下： 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） -27- 图 7-7 分流道板 其他部分结构零件的相关尺寸： 表 7-1 部分结构零部件尺寸 名称尺寸 lxbxh材料 定模座板450x250x2545 动模座板450x250x2545 推板260x200x2045 推杆固定板260x200x2045 推件板400x200x2045 支承板400x200x2045 凸模固定板400x200x20q235 石双喜: 塑料口杯注塑模设计 - 28 - 第第 8 章章 装配图装配图 （1）塑料口杯的总装配图如图所示： 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） -29- 图 8-1 装配图 总图主要有 29 个零部件组成，大体可分：成型零部件、结构零部件和一些标准件。 运作过程如下：液体由浇口套流进，经主流道、分流道、浇口，进入型腔；待液体成 型后，动模定板带动凸模向后移动，分型首先在主分型面上，距离由定距拉板控制； 移动到固定位置后，由定距拉板拉动凹模，开始在分流道处分型，继续后移，凝料被 拉出，距离由限位螺钉控制，达到准确位置，可以手动取出凝料。所有移动完成后， 推动推板，由推杆推动推件板，继而取出塑件。 （2）注塑成型的工艺参数 正确的注塑成型工艺过程可以保证塑料熔体良好塑化，顺利充模、冷却与定型， 从而产生出合格的塑料制件，而温度、压力和时间是影响注塑成型工艺的重要参数。 聚碳酸酯的注塑成型工艺参数如下： 表 8-1 注塑成型工艺参数 塑料名称聚碳酸酯 注射机类型螺杆式 预热和干燥 温度 时间/h 110120 812 料筒温度 后段 中段 前段 210240 230280 240285 喷嘴温度240250 石双喜: 塑料口杯