饮水杯注塑模设计【一模两腔-平板模-带三维图】
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饮水
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毕业设计答辩时的常见题目.doc
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基于UG的饮水杯模具设计
摘要
当前饮水杯注塑成型工艺方法很多，为了进一步提高生产效率，节约生产成本，本文在现有的注塑成型工艺冷却方面做了进一步改进，选择在型芯上开设冷却水道，希望缩短冷却过程，从而提高生产效率。
本文主要介绍了经过优化型芯冷却系统后的饮水杯注塑模设计、塑料成形工艺以及注塑的过程，也对注塑机也进行了一些简单的介绍。主要设计过程有：塑料制品的工艺分析，型腔数目的确定，型芯冷却系统的设计，注塑机的选择以及模具的结构设计。本文设计的是一模两腔三板式模具，由于饮水杯的特殊形状，无法直接脱模，需设置侧面分型机构，本套模具是通过斜导柱进行侧面分型，本文对模具的各部分零件进行了设计与计算。在完成了一系列计算和构想之后，利用UG6.0画出注件的三维图，并设计好浇注系统、开模方向，然后进行开模仿真，在确定无误之后，利用EMX7.0设计模架，在完成模架设计之后，利用装配方法把整套模具完成整体设计并导出总装配图和爆炸图。
通过采用组合式型芯，并在型芯块上设计螺旋状冷却水道的冷却系统措施后，注塑过程中注件得到了良好的散热，提高了注件生产效率。在现有的工艺上做了改善之后，饮水杯的注塑过程大大缩短，既提高了生产效率，同时也节约了生产成本。
关键词：饮水杯；注塑模；侧分型
目录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 3
1.1 模具行业的发展 3
1.2 注塑工艺概述 3
1.2.1 注塑工艺发展的现状 4
1.2.2 注塑工艺发展趋势 4
1.3 CAD/CAM/CAE及UG的发展趋势 5
1.4 注塑模具概述 6
1.5 课题研究的目的和意义 6
第2章 模具设计方案 7
2.1 饮水杯二维图 7
2.2 塑件材料 7
2.2.1 机械性能 8
2.2.2 优越的抗水、防潮性 8
2.2.3 轻质、高硬度 9
2.2.4 成型性能 9
2.3 塑料制品的工艺分析 9
2.3.1 脱模斜度 9
2.3.2 塑件的壁厚 10
2.3.3 支承面 11
2.3.4 材料的成型收缩率 11
2.3.5 尺寸精度和表面粗糙度 11
2.4 注塑过程的特点 11
2.5 型腔数目的确定 12
2.6 注塑机的选择 13
第3章 浇注系统的设计 17
3.1 设计浇注系统基本要点 17
3.2 主流道设计 17
3.2.1 主流道的作用 17
3.2.2 主流道（浇口套）设计基本要点 18
3.3 分流道设计 18
3.3.1 分流道的作用 18
3.3.2 分流道的类型 19
3.4 浇口设计 19
3.4.1 浇口的作用 19
3.4.2 浇口的类型 19
3.5 冷料穴设计 21
3.6 排气槽设计 21
第4章 成型零件的结构设计 23
4.1 成型零件结构设计 23
4.1.1 型芯结构设计与尺寸计算 24
4.2 型芯冷却系统的设计 26
4.3 模架的选用 27
4.3.1 安装尺寸校核 27
4.3.2 开模行程的校核 29
4.3.3 模具高度尺寸的确定 30
4.4 脱模机构的设计 31
4.4.1 顶杆的设计 31
4.4.2 顶料板的设计 32
4.5 顶杆的复位 32
装配图 34
总结 35
致谢 36
参考文献 37
- 内容简介：
-
姓 名 X 开题时间 X 学 院 X 专业班级 X 指导教师（导师组） X 论文题目 中文 文 1、目的：我喜欢模具业，由于塑料制品与我们的生活息息相关，他凭借自身的造型独特、使用方便、价格实惠等优点，深受广大老百姓的喜爱。间接地说塑料制品的市场前景相当乐观，我所选题目与市场需求相吻合，我可以通过此次设计，总结归纳一下我这几年所学的知识，把知识结合于实际，积累一定的模具设计经验，这对以后我从事此类工作有一定帮组。从我国模具工业的地位来说，模具工 业是国民经济的基础工业，是衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，通过此次选题的设计，在提高自身能力的同时，也更想为模具工业的发展贡献出自己的一份力量。 2、理论意义：此次选题要看许多相关理论书籍，可以提升自身在制作模具方面的理论知识，可以为接下来的工作做好理论依据，明确理论方向。 3、现实意义：当然，模具设计起来会相对复杂，但这可以很好提高自身的动手能力，是一次理论到实际的亲身经历，也可以发现理论中所要注意的细节，所缺少的细节，是一次非常宝贵的实践经验。 选题的研究现状（理论渊源及演化、国外相关研究综述、国 内相关研究综述）： 1、理论渊源及演化： 近年，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。 我所选杯盖，他借助圆 、球体、长方体，还有圆柱体的完美结合， 以独特的外形 、 圆滑的外表给予我视觉上的享受，不仅有他相应的使用价值，更具有一定的艺术观赏性。我可以通过此次模具的设计，了解我国模具设计技术的一个水平以及发展趋势。 国外相关综述： 西方国家从二战结束以来，制造业得到了很快的发展，到迄今为止，西方发达国家模具设计、制造技术已经趋于成熟，大多向复杂 、精 度高以及标准化方向发展，模具设计及制造都有一套成熟的体系，多数都是一体的自动化生产。 美国就是国外制造业的代表，近年来，中国制造业在全球制造业的比重达到 ，略微超过 美国的 ，美国不甘落后，奥巴马高调宣布要重回制造业时代。美国制造业多以生产高精度、较复杂的产品，大多以电子产品、高端软件、汽车发动机和零部件为主，而塑料制件生产较少，而大多生产来源于中国，所以中国塑料制件有很好的市场前景。 3、国内相关综述：我国塑料模具工业虽然起步晚、底子薄，与工业发达的国家相比有很大的差 距，但改革开放以来，在国家产业政策的支持和引导下，我国塑料膜具技术和模具工业近年来发展迅速。主要表现在： （ 1）在模具技术的基本理论、模具设计、模具制造、模具材料以及模具加工设等方面取得了实用性成果。 （ 2）模具基本能实现标准化。 （ 3）模具加工设 备 由过去依赖进口到逐步实现自行设计生产。 （ 4）研究开发了几十种新型合金硬质材料，并采用了热处理新工艺。 （ 5）模具的品质、制造精度已达较高水平。 容（论文提纲）及拟解决关键问题 目标：独立完成该套模具的设 计，以及编写设计计算说明书。 基本内容：完成整套注塑模具的设计。 重点与难点： 定模侧抽芯机构、点浇口浇注系统，推出机构，冷却系统设计 。 研究的可行性：图纸正确，说明书完整。 1、研究的主要重点： 注塑模具工序与工艺的分析设计，型芯型腔、分型面、浇铸系统、导向机构、脱模机构、温度调节系统的设计，以及各零部件及装配图的绘制。 2、难点是： （ 1）、所选零件造型复杂尺寸测量有点难 。 (2)、所选零件的 三维 图及注塑模具装配图有点难画。 （ 3）、模具的型 芯型腔设计、计算难。 （ 4）、在只知所选零件的情况下，要设计出导向机构与脱模机构，所需知识面广、查阅的书籍要多，在寻找材料文献方面有一定难度。 本课题主要是塑料成型的工艺设计及制造，也就是注塑模的工艺设计方案分析及确定工艺计算，模具结构设计计算等内容。其主要的内容如下： （ 1）对所选产品进行分析，记录下相应工艺及尺寸，画出 三维 图 及三视图 。 （ 2）查阅有关书籍，经分析计算，确定模具类型的主要结构，如型腔的布置，分型面、浇 注 系统、导向机构、脱模机构和温度调节系统设计。 (3)绘制模具部 分 零件图。 （ 4)绘制模具总装配图。 （ 5）撰写论文。 生产主要是为了提高生产效率，因此在设计是要力求结构简单，但是一定要保证其精度要求。 建立塑料制品的三维模型 ; 根据所设计产品进行拔模分析与分型面设计 ; 建立工程、加载产品、创建调用模架 ; 设计导向系统、浇注系统、顶出机构、流道与冷却等辅助部分。 10 篇以上） 1 赵华 . 模具设计与制作 M. 北京 : 清华大学出版社 , 20092 黄平、朱文坚 . 机械设计教程 法与标准 M. 北京 : 清华大学出版社 , 20103 郭铁良 . 模具制造工艺学 M. 北京 :高等教育出版社 , 20084 赵昌盛 . 实用模具材料应用手册 M. 北京：机械工业出版社 , 20055 王焕庭、李茂华、徐善国 . 机械工程材料 M. 大连 ,大连理工大学出版社， 20006 屈华昌 . 塑料成型工艺及模具设计 M. 北京 ,高度教育出版社， 20077 吴兆祥、高枫 . 模具材料及表面处理 M机械工业出版社， 20028 黄毅宏、李明辉 . 模具制造工艺 M. 北京 : 机械工业出版社 , 20039 张克惠 M西北工业大学出版社 ,200010 宋涛、顾军等 M化学工业出版社 ,200311刘靖岩 北京：中国轻工业 12 王树勋 M华南理工大学出版社 ,199613 高为国 M200514 蒋继宏、王效岳 注塑模具典型结构 100 例 M国轻工业出版社， 200015 王鹏驹 、 张杰 塑料模具设计师手册 北京：机械工业出版社， 200816 坛 17 燕秀模具论坛 18免费 程网 找资料、复习有关课程，写出开题报告 查阅中外文献资料完成文献综述 完成外文资料的翻译 析产品特性、结构，构思模具各个部件设计，最后拟定总体方案，建模 具分析、修改、完善设计方案 绘制装配图，各零件图 编写设计说明书 检查校核各项设计和图纸，准备答辨 这里自己改 指导教师（导师组）意见： 签 名： 年 月 日 审查小组意见： 审查小组负责人（签 名）： 年 月 日 备注： 1、 要有 10 篇以上相关文章的阅读量。 2、 理、工科开题报告撰写要求在 2500 字左右，人文社科开题报告在 3500 字左右，包括论文选题的背景和意义、工作任务分析、调研报告、方案拟定与分析、毕业论文撰写提纲及实施计划、文献综述（理、工科可不提交文献综述）等。 3、 电脑打印， 用 ，内容为小四号宋体，行距为固定值 20 磅。 4、 文献综述（按文献综述格式打印）附在开题报告后面一起装订。 文献综述内容 ： (正文 ) 备注： 1、文献综述内容包括：国内外研究理论、研究方法、进展情况、存在问题、参考依据等。 2、文献综述必须切题，并写出两万字以上的笔记或三千字以上的文献综述。 3、电脑打印，用 。 内容为小四号宋体，行距为固定值 20 磅。 圆为什么看起来不圆？ 如下图解决办法 注塑模具毕业设计答辩时的常见题目 老师一般主要看你的装配图、然后问你各个机构名称作用、主要看你的机构是否合理、还有可能问你一些注塑缺陷的原因及解决办法、其实很简单、只要你是自己设计的、外问百答、对自己有信心就可以了、不会问什么很难的东西、因为老师也未必了解那么深的东西 。 1. 如何取收缩率？ 答：应根据制件的形状，特别是根据制件的壁厚来定收缩率。对于壁厚者取上限，对于壁薄者取下限。 2. 特点和用途？ 答： 热和机械强度、发泡倍率均不 高，抗冲击强度高、尺寸稳定、易于成型，耐热和耐腐蚀性也较好，并具有良好的耐寒性。等等。 3. 为什么采用热流道？ 答：由于塑件面积比较大，中间有钢化玻璃或金属嵌件，主流道要由模板中心引到塑件边缘，做侧向进料。这样主流道比较长，塑料在流动过程中很容易冷却，每生产一模就会产生较大的料柄，造成较大的原料损耗，而采用热流道可以克服上述缺陷，因此采用热流道。 4. 浇口的主要类型？你设计的采用哪种类型？ 答：主要类型有：直浇口、侧交口、中心浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口。选择（略） 5. 制件翘曲变形的原因。 答： 1）模温太高，冷 却时间不够。 2）塑件壁厚厚薄悬殊。 3）浇口位置、数量不合适。 4）推出位置不恰当，且受力不均。 5）塑料分子定向作用太大。 6. 成型时排气不良会产生哪些后果？可采用的措施有哪些？ 答：型腔内气体压缩产生很大背压，阻止熔体快速充模，同时气体压缩产生的热量可能使塑料烧焦。采取的排气措施： 1）利用分型面排气。 2）利用型芯与模板配合间隙。 3）利用顶杆运动间隙。 4）开排气槽。 7. 带螺纹塑件的脱模有几种方式？ 答：强制脱模、手动脱模、机动脱模（利用侧向分型与抽芯机构实现脱螺纹、采用模内旋转的方式脱螺纹，如齿轮传动）、其他动力源脱 模（采用液压缸或气缸、电机等）。 8. 解释本设计中提到的热处理方式淬火及其作用。 答：淬火是将钢件加热到相变点以上某一温度，保温一段时间，然后在水、盐水或油中急冷下来，使其得到高硬度。 作用：用来提高钢的硬度和强度。但淬火时会引起内应力使钢变脆，所以淬火后必须回火。 9. 单分型面和双分型面在结构上主要有哪些区别？ 答：单分型面只有一个分型面，塑件和凝料都要在这个分型面上取出，分型面的两边是动模板和定模板，所以又称两板式模具；双分型面有两个分型面，分别用来取出塑件和凝料，模具被两个分型面分成动模板、中间板和定模板，所 以又称三板式模具。 10. 试分析螺杆注塑机的工作过程。 答： 1）合模。 2）注射。 3）保压和补缩。 4）冷却。 5）开模。 6）回退预塑 11. 单分型面注塑模有哪些部分组成？ 答：成型部件、浇注系统、推出机构、导向部件、排气系统、支撑零部件、模具温度调节系统。 12. 单分型面模具的成型零部件有哪些部分组成？ 答：型芯、型腔（或定模板）、动模板 13. 注塑模具成型的优点？ 答：产品高精度、高复杂性、高一致性、高生产率、低消耗。 14. 推杆（或称顶杆）的高度设计，推杆的工作端面与塑件的内表面成型面应该平齐还是有高低？谁高？ 答：通常推杆装入模具后， 其端面应与型面平齐或高出 15. 推管推出机构用在什么塑件产品结构上？与推杆有什么区别？ 答：用在塑件产品有螺柱孔（即圆柱筒形）或带孔的塑件上。都属于推出机构，相当于空心推杆，其材料、热处理硬度及配合部分的要求与推杆相同。 16. 设计过程中如何确定各相邻零部件的配合要求？ 答：严格按模具国家标准中推荐的配合代号，有相对滑动或移动的零部件采用间隙配合如 H7/般模具标准件与固定件之间的配合采用过渡配合如 H7/7/无配合要求的长度段可将孔径扩大 哈尔滨理工大学学士学位论文 - - I 校 毕业设计说明书 课题名称： 学生姓名 学 号 所在学院 专 业 班 级 指导教师 起讫时间： 年 月 日 年 月 日 哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 于 饮水杯 模具设计 摘要 当前 饮水杯 注塑成型工艺方 法很多，为了进一步提高生产效率，节约生产成本，本文在现有的注塑成型工艺冷却方面做了进一步改进，选择在型芯上开设冷却水道，希望缩短冷却过程，从而提高生产效率。 本文主要介绍了经过优化型芯冷却系统后的 饮水杯 注塑模设计、塑料成形工艺以及注塑的过程，也对注塑机也进行了一些简单的介绍。主要设计过程有：塑料制品的工艺分析，型腔数目的确定，型芯冷却系统的设计，注塑机的选择以及模具的结构设计。本文设计的是一模两腔三板式模具，由于 饮水杯 的特殊形状，无法直接脱模，需设置侧面分型机构，本套模具是通过斜导柱进行侧面分型，本文对模具 的各部分零件进行了设计与计算。在完成了一系列计算和构想之后，利用 出注件的三维图，并设计好浇注系统、开模方向，然后进行开模仿真，在确定无误之后，利用 计模架，在完成模架设计之后，利用装配方法把整套模具完成整体设计并导出总装配图和爆炸图。 通过采用组合式型芯，并在型芯块上设计螺旋状冷却水道的冷却系统措施后，注塑过程中注件得到了良好的散热，提高了注件生产效率。在现有的工艺上做了改善之后， 饮水杯 的注塑过程大大缩短，既提高了生产效率，同时也节约了生产成本。 关键词： 饮水杯 ；注塑模；侧分型 哈尔滨理工大学学士学位论文 - - G in is To a in in in of in of of to of of A in to of it is to a up to by of of in of a of to D of of of to on of of 哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 1 目录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 3 具行业的发展 . 3 塑工艺概述 . 3 塑工艺发展的现状 . 4 塑工艺发展趋势 . 4 发展趋势 . 5 塑模具概述 . 6 题研究的目的和意义 . 6 第 2 章 模具设计方案 . 7 水杯二维图 . 7 件材料 . 7 械性能 . 8 越的抗水、防潮性 . 8 质、高硬度 . 9 型性能 . 9 料制品的工艺分析 . 9 模斜度 . 9 件的壁厚 . 10 承面 . 11 料的成型收缩率 . 11 寸精度和表面粗糙度 . 11 塑过程的特点 . 11 腔数目的确定 . 12 塑机的选择 . 13 第 3 章 浇注系统的设计 . 17 计浇注系统基本要点 . 17 流道设计 . 17 流道的作用 . 17 流道（浇口套）设计基本要点 . 18 流道设计 . 18 流道的作用 . 18 流道的类型 . 19 口设计 . 19 哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 2 口的作用 . 19 口 的类型 . 19 料穴设计 . 21 气槽设计 . 21 第 4 章 成型零件的结构设计 . 23 型零件结构设计 . 23 芯结构设计与尺寸计算 . 24 芯冷却系统的设计 . 26 架的选用 . 27 装尺寸校核 . 27 模行程的校核 . 29 具高度尺寸的确定 . 30 模机构的设计 . 31 杆的设计 . 31 料板的设计 . 32 杆的复位 . 32 装配图 . 34 总结 . 35 致谢 . 36 参考文献 . 37 哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 3 第 1章 绪论 具行业的发展 模具行业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身义是高新技术产业的重要领域。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家 制造业水平高低的重要标志。日前，塑料模具在整个模具行业中约占 30%左右。二十一世纪世界制造加工业的竞争更加激烈，对注塑产品与模具的设计制造提出了新的挑战，产品需求的多样性要求塑件多品种、复杂化，市场的快速变化要求发展产品及模具的快速设计制造技术，全球性的经济竞争要求尽可能地降低产品成本、提高产品质量，创新、精密、复杂、高附加值已成为注塑产品的发展方向，必须寻求高效、可靠、敏捷、柔性的注塑产品与模具设计制造系统。 当前，国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。有关数据表明，目前仅汽车 行业就需要各种塑料制品 36 万吨：电冰箱、洗农机和空调的年产量均超过 1000 万台；彩电的年产量已超过 3000 万台；到 2010 年，在建材行业，塑料门窗的普及率为 30%，塑料管的普及率将达到 50%。这些都会导致对模具的需求量人幅度增长。近来我国模具工业发展迅速，日前已呈现出市场广阔、产销两旺的局面。深圳周边及珠江三角洲地区是中国塑料模具工业最为发达、科技含量最高的区域，预计有可能在 10 年内发展成为世界模具生产中心。其次，浙江东部的余姚、宁海、黄岩温州等地的塑料模具工业发展也非常快。相当多的发达国家塑料模具企业移师 中国，是国内塑料模具工业迅速发展的重要原因之一。中国技术人才水平的提高和平均劳动力成本低都是吸引外资的优势，这些是塑料模具市场迅速成长的重要因素所在，所以中国塑模市场的前景一片辉煌。 塑工艺概述 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。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 实哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 4 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。 塑工艺 发展的现状 模具行业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身义是高新技术产业的重要领域。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。日前，塑料模具在整个模具行业中约占 30%左右。全球性的经济竞争要求尽可能地降低产品成本、提高产品质量，创新、精密、复杂、高附加值已成为注塑产品的发展 方向，必须寻求高效、可靠、敏捷、柔性的注塑产品与模具设计制造系统。 目前在国内外市场已涌现出一批成功应用于塑料注射模的统。而且通过推广使用模具标准件，实现了部分资源共享，这样就大大减少模具设计的工作量和工作时间，对于发展 高模具的精密度有重要意义。因此，模具成为国家重点鼓励与支持发展的技术和产品。现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。 塑工艺发展趋势 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。 我国在注射模 术开发、应用及研究方面起步较晚。从 80 年代中期开始，国内部分大中型企业先后引进了一些国外知名度较高的注塑模哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 5 统。同时，某些高等学校和科研院所也开始了注塑模 统的研制与开发工作。 发展趋势 模具技术的发展，主要依赖于模具标准化程度、优质模具材料的研究、先进的设计与制造技术、专用的机床设备及生产管理等。术在模具生产中的应用占有极其重要的地位，是模具产品生产立足市场竞争，满足时间、质量、成本、服务、环境的要求，最大限度地提高生产效率，满足用户需求的重要保障。随着创新技术能力的提高和网络计算环境的普及，模具 术的发展总体上朝着以下 7 个方面发展： 近年来，我国引进了不少很强图形功能的 统软件，但在曲面造型和数控加工等方面依然存在一定的局限性。目前，国内一些大型企业或 术较成熟的企业通常引进成套软件，而大多数模具 工厂和中小型企业的 术的应用处于初级阶段，通常以自我开发为主，选定适合实际情况的软、硬件开发平台进行二次开发，提高了设计效率和质量的同时，也使软件更加符合工厂生产实际和便于技术人员的使用。 由模具 发展可以看出，一个好的模具 统应当具有以下的特点： 1. 模具 统必须具备描述物体几何形状的能力。有些设计过程最初提出的要求是一些参数或性能指标。 2. 标准化是实现模具 必要条件。模具设计一般不具有唯一性。对于同一产品零件，不同设计人员设计的 模具不尽相同。 3. 设计准则的处理是模具 的一个重要问题。人工设计模具所依据的设计准则大部分是以数表和线图形式给出的。 4. 模具 统应具有充分的柔性模具的结构随产品的不同而变化，模具型面的几何形状复杂，现阶段，模具的设计方式基本上属于经验设计，设计质量在很大程度上取决于设计者的技巧。 件自 1988 年问世以来，十余年间迅速成为全世界最普及的 3D 件，现今 乎成为 3D 统的标准软件。E 软件在机械、模具、电子、通讯、工业设计、 汽车、航天、家电、哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 6 玩具等各行业都得到广泛的应用。它整合零件设计、零件装配、模具开发、钣金设计、机械设计、动态仿真、应力分析等功能于一体，为专业人员提供了一个强大的学习、工作平台。 塑模具概述 本课题主要的方向在于借助计算机的辅助设计软件 具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之一。作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为 工业之母 ，对国民经济发展起着不容质疑的作用 。 塑料模具一种用于压塑、挤塑、注射、吹塑和低发泡成型的组合式塑料模具，它主要包括由 型腔 组合基板、 型腔 组件和 型腔 组合卡板组成的具有可变型腔的 型腔 ，由 型芯 组合基板、 型芯 组件、 型芯 组合卡板、型腔截断组件和侧截组合板组成的具有可变型芯的 型芯 。模具凸、 型腔 及辅助成型系统的协调变化。可加工不同形状、不同尺寸的系列塑件。 题研究的目的和意义 本课题要求跟据图纸以及任务书设计出结构优化的模具。 当前 饮水杯注塑成型工艺方法很多，为了进一步提高生产效率，节约生产成本，本文在现有的注塑成型工艺冷却方面做了进一步改进，选择在型芯 上开设冷却水道，希望缩短冷却过程，从而提高生产效率。 本设计是希望经过优化设计后，使得在用该模具在生产过程中，注件的生产质量得到改善，提高生产效率，为该行业的企业节约生产成本，提高企业的经济效率。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 7 第 2章 模具设计方案 水杯 二维图 本课题要求跟据图纸以及任务书设计出结构优化的模具。塑件的形状和尺寸要求如图 2示。 图 2水杯 示意图 件材料 料就是聚氯乙烯 。它是一种无色透明的热塑性塑料，具有高于摄氏 100 度的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的容器。 聚氯乙烯 （ 括普通 聚氯乙烯 ，发泡 聚氯乙烯 （ 高抗冲 聚氯乙烯 （ 间规 聚氯乙烯 （ 普通 聚氯乙烯 树脂为无毒，无臭，无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料，其制品具有极高的透明度， 透光率 可达 90%以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。普通 聚氯乙烯 的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 8 普通 聚氯乙烯 树脂属无定形高分子聚合物， 聚氯乙烯 大 分子链的侧基为苯环，大体积侧基为苯环的无规排列决定了 聚氯乙烯 的物理化学性质，如透明度高。刚度大。玻璃化温度高，性脆等。可发性 聚氯乙烯 为在普通聚氯乙烯 中浸渍低沸点的物理发泡剂制成，加工过程中受热发泡，专用于制作泡沫塑料产品。高抗冲 聚氯乙烯 为苯乙烯和丁二烯的共聚物，丁二烯为分散相，提高了材料的冲击强度，但产品不透明。间规 聚氯乙烯 为间同结构，采用茂金属催化剂生产，是近年来发展的 聚氯乙烯 新品种，性能好，属于工程塑料。 聚氯乙烯 无色透明，能自由着色，相对密度也仅次于 有优异的电性能，特别是高频特性好，次于 外，在光稳定性方面仅次于甲基丙烯酸树脂，但抗放射线能力是所有塑料中最强的。 聚氯乙烯 最重要的特点是熔融时的热稳定性和流动性非常好，所以易成型加工，特别是注射成型容易，适合大量生产。成型收缩率小，成型品尺寸稳定性也好。 械性能 分子量过高，加工困难，所以通常 聚氯乙烯 的分子量为 5 20万。 机械性能，随温度升高，刚性（弹性模量、抗拉强度、冲击强度等）下降，而断裂伸长率较大。 透明性好，透光率达 88 92%，仅次于丙烯酸类聚合物， 折射率 为 它受阳光作用后，易出现发黄和混浊。 主要缺点是性脆和耐热性低。对行改性，如橡胶改性的高抗冲 苯乙烯（ A（丙烯腈） B（丁二烯） S ，在工业上应用最广泛的是料。 优异、持久的隔热保温性：挤塑板，有高热阻、低线性膨胀率的特性。其导热系数远远低于其它 的保温材料如： 、发泡聚氨酯、保温砂浆、水泥珍珠岩 等。同时由于本材料具有稳定的化学结构和物理结构，确保本材料保温性能的持久和稳定。 越的抗水、防潮性 挤塑板具有紧密的闭孔结构。 聚氯乙烯 分子结构本身不吸水，板材的正反面又都没有缝隙，因此，吸水率极低，防潮和防渗透性能极佳。 高强度抗压性：挤塑板由于发泡结构紧密相连且壁间无缝隙，所以其抗压强度极高，即使长时间水泡仍维持不变。因此用作泊车平台、机场跑道、高哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 9 速公路等领域能受到良好的抗冲击性。 防腐蚀、经久耐用性：一般的硬质发泡保温材料使用几年后易产生老化，随之导致吸水造成性能下降。而挤塑板因具有优异的防腐蚀、防老 化性、保温性，在高水蒸汽压力下，仍能保持其优异性能，使用寿命可达到30。 质、高硬度 挤塑板完全的闭孔发泡结构形成轻质，而均匀的蜂窝结构造成高硬质，但又不像聚氨酯发泡、酚醛发泡那样发脆，因此不易破损，不仅搬运、安装轻便，切割容易，用作屋顶保温时不会影响结构的承受能力。 高品质环保型：挤塑板不会发生分解和霉变，不会有有害物质挥发，化学性质稳定。同时在生产过程中，利用环保型原料，不产生有害气体，没有废水产生，所形成的固体下脚料，可回收处理再利用，是高品质环保型产品。 型性能 无定形料，吸湿小，不须充 分干燥，不易分解，但热膨胀系数大，易产生内应力。流动性较好，可用螺杆或柱塞式注射机成型。宜用高料温，高模温，低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔、变形。用各种形式浇口，浇口与塑件圆弧连接，以免去处浇口时损坏塑件。脱模斜度大，顶出均匀。塑件壁厚均匀，最好不带镶件，如有镶件应预热。 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。 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： 哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 10 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 15。 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： 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。 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。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 11 （ 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 尽量保持壁厚均匀。 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 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 1 料的成型收缩率 塑件从模具中取出到冷却至室温会发生尺寸收缩，这种性能称收缩性。查参考文献 2中的表 1该塑料的成型收缩率（ %）： 于收缩不仅与熟知的热胀冷缩有关，还和各成型因素有关，所以将成型后塑件的收缩称成型收缩。影响收缩的因素主要有： 这里取计算成型收缩率为 寸精度和表面粗糙度 根据推荐，本制品选取 级精度。 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。 1. 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。 2. 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，螺杆结构哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 12 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。 3. 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。 腔数目的确定 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 件浇W (2式中 N型腔数 S注塑机的注塑量（ g） 注系统的重量（ g） 件重量（ g） 哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 13 代入数据得， N 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。 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（ 表示一次注射量。因 聚氯乙烯 塑料比重是 似与 氯乙烯 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： 件注 式中 注射机的最大注射容量（ 型塑件及浇注系统所需塑料的容量（ 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（ 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算 注V（ 哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 14 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 60 80 浇注系统入型腔时型腔压力一般为25 50 锁模力和成形面积的关系由下式确定 : 1 0 0 0/腔锁(2式中 锁F锁模力（ T） 腔P型腔压力，一般为 40 50 浇道、进料口和塑件的投影面积 代入数据得 锁F （ ）6/1000 即锁F T） 只考虑注塑机的最大注射量，最大成型面积和锁模力来确定注塑机还不够的，有些塑件由于形状及塑料品种因素，需要很高的注射压力才能顺利成型，为此选用注塑机注塑压力 必须大于成型所需注射压力。即： 注P 成P(2式中 注P选用的注射机的最大注射压力（ 成P成型时需要的注射压力（ 成型需要的注射压力一般很难确定，因它与塑料品种、塑件形状尺寸、注射成型条件、注塑机的种类、喷嘴及模具浇注系统都有关。一般注塑压力常在 70 150围内选取。 4注塑机的形式和模具的关系 模具设计时，需要考虑机床动模板的行程和可调节的模具闭合高度，这直接影响到装模及脱模。 （ 1） 注塑机的闭合高度与模具的关系 模具厚度与注射机的闭合高度必须满足以下两个 公式的关系 哈尔滨理工大学学士学位论文 - - 15 小H 大(2 大H=小H S(2式中 H 模具厚 度（ 小H机床最小闭合高度（ 大H机床最大闭合高度（ S 螺杆可
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