保温杯塑料模设计-杯子注塑模具【4张CAD图纸和文档所见所得】【注塑模具JA系列】
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4张CAD图纸和文档所见所得
注塑模具JA系列
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本科毕业论文（设计）中期进展情况检查表学生姓名张玉改班级机教031指导教师李保国 王保国论文（设计）题目保温杯注塑模设计目前已完成任务1. 制定毕业设计计划。2. 查找相关文献。3. 完成毕业论文开题报告。4. 完成注塑模制件分析。5. 完成凸模和凹模的结构设计。是否符合任务书要求进度：符合尚需完成的任务1. 继续对论文材料进行组织和整理。2. 按照论文提纲，有步骤有计划的开展论文工作，存在问题要及时与老师及工程师沟通。3. 对已完成的论文内容进行检查审核，力求把问题降到最少。4. 到规定的时间完成论文初稿。5. 根据指导老师的指导意见和全部材料完成论文。能否按期完成论文（设计）：能存在问题和解决办法存在问题由于实验设备以及生产设备条件的限制，设计出来的模具无法加工出来。无法确定模具的使用情况。拟采取的办法根据存在的问题，在工厂现场考察学习；向工厂内的工程师请教解决的方法。指导教师签 字日期 年 月 日教学院长（主任）意 见 负责人签字： 年 月 日Precision injection molding technology of progressAuthor : Masaki Mikell Chen ChunAbstract : Introduction about precision injection molding technology of the polymer materials, and discussion about factors which impact the precision injection molding, including the precision of the mold，the control accuracy of the injection molding machine, the process control of precision injection and other computer control technology. Discussed to each of these factors, and given the relevant solutions, finally, introduce a number of advanced molding technology. Keywords : Precision Injection, Injection Machine，Precision Injection Mold In recent years, with the rapid development of the electronics, telecommunications, health care, automotive, and other industries，the demand to high-precision and high performance of plastic products is increasing day by day, prompted precision molding technology continues to progress, new technologies continue to emerge. Precision injection molding products not only require high dimensional accuracy, low warpage，good to write, but also require excellent optical properties 1. Injection molding is the most important method of the plastic molding, including plastics plastics，injection, and packing, several basic cooling process, so there are many factors which can impact precision injection molding. 1 Precision Mold To create sophisticated products, precision mold is essential. Generally the accuracy of the Mold controlled by the mold temperature, the precision manufacturing mold and the selection of plastic shrinkage rate when mold design .1.1 The Control Precision of The Mold Temperature General precision parts in the injection molding, temperature control of mold is to increase productivity. However，the impact of temperature control of mold for precision injection molding is great 2, it affects component of contraction, shape, crystallization, stress and so on, therefore mold design temperature loop temperature distribution at the request reasonable, control accuracy is precise. Wen preferred mode control and a cool-water machine. Mold temperature control and cooling time on product performance and the impact is as follows 3 : (1)Melt plastic injection and the cycle time of mold cavity can make fluctuations of the temperature difference ，therefore be to minimize the volatility worse peaks. (2)Heat transfer of mold is through the concrete and mold die within the media around the world. Mold is unchanged and therefore control of the media is the key, the general import and export of its cooling water temperature is less than 1 , application of the theory to the average temperature calculated 4, this can guarantee the stability of heat transfer. (3)Stable state of mold to maintain a balance between absorption and distribution of heat, injection molding machine should strictly maintain a stable temperature.1.2 The Design And Manufacture of Precision Mold The premise to guarant precision component size of plastic is mold design in order to improve the precision of precision injection mold, using computer-aided analysis is necessary in the design process，especially on the gating system and the behavior of mold temperature control system heat distribution analysis. 1.3 The Use of Precision Mold Design Shrinkage RatePrecision injection molding machine generally has larger injection of power, make difficulties to mold design, size and cavity size precision control products 5. Precision plastic parts of the design prior to manufacture simple mold to measure the molding part of the actual shrinkage, this will greatly improve the accuracy of component size. 2 Best Precision Iinjection Molding Process Parameters Settings To the best molding process parameters to reduce plastic products, the shrinkage rate. Parts of the wall thickness difference is generally considered by the two factors :. （1）Melt hypertension caused by mold cavity minor deformation; （2）When the mold cavity flexibility of the material after expansion.3 Precision Injection Molding Machine Used to Replace Conventional Injection Molding MachinePrecision injection molding machine generally larger injection of power, Besides meet injection pressure and injection rate of requirements, Power will be injecting itself on the accuracy of a certain role in the improvement. 3.1 The consistency of molding cycle timeGeneral typical injection molding machine with three modes：manual, semi-automatic and fully automatic. Due to the influence of various factors, in the former two models under each molding cycle time vary, this will affect the mold temperature and melt materials in the residence time, thereby affecting the precision of the parts made, so in Precision molding should maximize the use of fully automatic mode 14. 3.2 The Temperature Control of Precision Injection Molding Machine, And A New Design of Screw.Injection barrel automatic thermostat on the cycle of sexual relations and the opening of the stove to melt density and viscosity changes. Products thus affecting the quality and accuracy of the cyclical fluctuations; injection molding machine nozzle close to the mold cavity. Therefore, the nozzle temperature of molding component will have an important impact.4 Precision Molding Technology 4.1 Application of The Mold Injection Compression Molding (ICM) Technology ICM Technology is the means to open a certain distance from the mold under the conditions of the beginning injection, injection of a certain amount, close to the beginning die cavity melt implementation of the compression, Die completely closed at the termination of injection, and then packing, cooling until the removal products.4.2 The High-speed Injection Molding High-speed injection molding method of filling melts faster than traditional fast 10 100 times, so that melt in a mold cavity to produce high shear flow and viscosity, mold filling fast, plastic surface hardening slowed, will be enhanced thin-wall molding thickness limit, inhibit excessive molding pressure and low-pressure die as mobile, products, the lower the stress.4.3 No Guarantee Pressure Injection MoldingWithout packing injection molding technology is referred to the plastic melt in high-speed, high pressure filling into the mold, then close to the nozzle needle, a plastic mold cavity melt automatically cover all parts of the product contraction Such products can greatly reduce the warpage. 4.4 Other Intelligent Control TechnologyPrecision injection molding process on the processing conditions for continued monitoring and accurate control is very important. With the development of computer technology, computerized injection molding has been widely used .5 Conclusion The growing requirement of plastic products for high accuracy and high performance requirements is the momentum for sophisticated injection molding technology forward. People of precision injection molding understanding of the principle is the continuous deepening of precision injection molding technology the basis for progress. With new materials, new techniques and new equipment has emerged, particularly plastic widely used in the computer processing, to create good conditions for precision injection technology. As long as reasonable to use, we will be able to produce sophisticated products. References 1Luo WeiHua. Application Engineering Plastics, 2002, 30 (8) : 27 2Zhang yougen. Plastics technology, 1990 (1) 3Xi yongsheng. Precision Injection Mold Design. Beijing : China Light Industry Press, 1997 4Wang songjie. Plastics Processing, 2002, 37 (3) :40 5Chen Hong .Precision Plastic Molding. Beijing : National Defense Industry Press, 1999 6Dai wenli. Polymeric Materials Science and Engineering, 1995, 11 (5) : 97 7Yang S Y. Advances in Polymer Technology, 1996, 15 (4) : 289 8Chen Shi. Advances in Polymer Technology, 2003, 22 (4) : 306 8Zhu Xikun. Die industry, 2001，41 (11) : 37 10Kleinebrahm M. Kunstoffe Plast Europe, 1998 (1) : 12 9Hu haiqing. Application Engineering Plastics, 2000, 28 (10) : 18 10Mikell K. Plastics Technology, 2001 (4) : 54 11Hang Xu. Electromechanical Components, 2002, 22 (2) : 56 12Xu Bin. China Plastics, 2003, 17 (4) : 61 13Yang S Y. Advances in Polymer Technology, 1996, 15 (3) : 20514Masaki Y. Polymer Engineering and Advanc e, 1998, 38 (9) : 17Peter Pokorny 1587. 15Peter Pokorny. Injection Molding, 2001, 91 (7) : 100029 22 16Wu daming. China Plastics, 2003, 17 (2) : 1 精密注射成型技术的研究进展作者： Masaki Mikell 陈占春摘要：介绍聚合物材料的精密注射成型技术，论述影响精密注射成型的因素，包括模具的精度、注塑机的控制精度、精密注射工艺控制和其它一些计算机控制技术。分别对这些因素进行分析讨论，并给出了相关的解决方法，最后介绍了一些先进的模塑成型技术。 关键词：精密注射,注塑机,精密注射模具近年来，随着电子、电信、医疗、汽车等行业的迅速发展，对塑料制品的高精度、高性能要求与日俱增，促使精密成型技术不断地进步，新的技术不断地涌现。精密注射成型要求制品不仅具有较高的尺寸精度、较低的翘曲变形、优良的转写性，而且还应有优异的光学性能等 1 。注射成型是最重要的塑料成型方法之一，包括塑料的塑化、注射、保压、冷却等几个基本的过程，因此影响精密注射成型的因素也很多。1 精密模具要制造出精密的制品，精密模具是必不可少的。模具的精度一般受模具的温度控制、模具的精密制造和模具设计时对塑料收缩率选用等影响。 1.1 模具温度的精密控制在一般精度零件的注射成型中，控制模具温度主要是为了提高生产率。然而模具温度控制对精密注射成型的影响极大 2 ，它影响制件的收缩、形状、结晶、内应力等，因此设计模具冷热回路时要求温度分布合理，控制精度精确，最好采用模温机和冷水机控制。模具温度控制和冷却时间对制品性能的影响及其影响因素如下 3 ： (1)塑料熔体注入和模具开模的循环时间二者会在模具中产生温度差的波动，因此应该尽量减小这种波动差峰。 (2)模具内的热量转移模具的热量是通过模具体和模具内的媒体传递出去的，模具是不变的，因此对媒体的控制是关键，一般其冷却水出入口温度差小于1，应用平均温度理论来计算 4 ，这样能够保证热量传递的稳定性。(3)模具稳定状态为使模具所吸收和散发的热量保持平衡，注塑机注射出的熔体要严格保持稳定的温度。1.2 精密模具的设计与制造 模具设计的好坏是保证塑料制件尺寸精度的前提，为了提高精密注塑模的精度，在设计过程中采用计算机辅助分析是必要的，特别是对浇注系统的流动行为和模具温度调节系统热量分布的分析等。 1.3 精密模具设计时物料收缩率的选用 热塑性塑料制品成型时收缩率波动较大，给模具设计、确定型腔尺寸和控制制品尺寸精度带来困难 5 。对高精度塑料件可在设计前先制造简易模具，以测出成型时各部位的实际收缩率，这样便可大大提高制件的尺寸精度。 2 精密注射成型最佳工艺参数的设定 选取最佳的成型工艺参数能够减少塑料制品的收缩率。制件壁厚的差异一般认为是由两个方面的因素引起的： (1)高压熔体引起的模具型腔轻微变形;(2)当模具开模后材料的弹性膨胀。 3 用精密注塑机代替常规注塑机 精密注塑机一般都采用较大的注射功率，这样除了可以满足注塑压力和注射速率方面的要求外，注射功率本身还会对制品精度起一定的改进作用。3.1 成型制件循环时间的一致性 一般典型的注塑机有三种模式：手动、半自动、全自动。由于各种因素的影响，在前两种模式下每次模塑的循环时间不尽相同，这会影响到模具温度和物料在料筒中的停留时间，进而影响到制件的精度，因此在精密成型中应尽量采用全自动的模式 14 。 3.2 精密注塑机的温度控制和新型螺杆的设计 注塑机筒上自动调温器的循环性开和关导致了料筒内熔料密度和粘度的变化，从而影响制件质量和尺寸精度的周期性波动;注塑机的喷嘴紧靠模具型腔，所以喷嘴的温度对模塑制件也有重大的影响。 4 精密成型新技术 4.1 在模具中应用注射压缩成型( ICM)技术 ICM技术是指模具开启一定距离的条件下开始注射，注射到一定量后，模具开始闭合对型腔内的熔体实施压缩，模具完全闭合时注射终止，然后保压、冷却直到取出制品。4.2 高速注射成型 高速注射成型方法的熔体填充速度较传统的快10 100倍，使熔体在模腔内产生高剪切的流动，粘度下降，充模速度快，塑料表面硬化减慢，因而可提高薄壁制品的成型厚度极限，抑制过度的成型压力，同时由于模内低压流动，制品的内应力降低。4.3 无保压的注射成型 无保压注射成型技术是指将塑料熔体以高速、高压充填入模具，然后关闭设于喷嘴的针阀，以模腔内的塑料熔体自动弥补制品各部分的收缩，这样可以大大降低制品的翘曲变形。4.4 其它的智能控制技术 精密注射成型过程中对加工条件实行持续性监测和精确控制非常重要。随着计算机技术的发展，计算机化的注射成型已得到广泛的应用。5结语 对塑料制品高精度、高性能要求的日益增长是精密注射成型技术前进的动力，人们对精密注射成型原理理解的不断深化是精密注射成型技术进步的基础。随着新材料、新工艺和新设备的相继出现，尤其是计算机在塑料加工中的广泛应用，为精密注射技术创造了良好的条件。对只要合理的利用这些技术，就一定能生产出精密的制品。参考文献 1罗卫华. 工程塑料应用, 2002, 30 (8)：27 2张友根. 塑料技术, 1990 (1) 3奚永生. 精密注塑模具设计. 北京：中国轻工业出版社, 19974王松杰. 塑料加工, 2002, 37 (3)：40 5陈洪. 精密塑料成型. 北京：国防工业出版社, 19996戴文利. 高分子材料科学与工程, 1995, 11 (5)：97 7Yang S Y. Advances in Polymer Technology, 1996, 15 ( 4)：289 8Chen Shi. Advances in Polymer Technology, 2003, 22(4)：306 9朱锡坤. 模具工业, 2001 (11)：37 10Kleinebrahm M. Kunstoffe Plast Europe，1998 (1)：12 11胡海青. 工程塑料应用, 2000, 28 (10)：18 12Mikell K. Plastics Technology, 2001 (4)：54 13许航. 机电元件, 2002, 22 (2)：56 14许忠斌. 中国塑料, 2003, 17 (4)：61 15Yang S Y. Advances in Polymer Technology, 1996, 15 ( 3)：205 16Masaki Y. Polymer Engineering and Advance, 1998, 38 (9)：1587 17Peter Pokorny. Injection Moulding, 2001, 91 (7)：22 18吴大鸣. 中国塑料, 2003, 17 (2)：1河南科技学院毕业论文（设计）课题审核表院（系）名称机电学院专业名称机电技术教育指导教师姓名及职称李保国 王保国 教 授 工程师课题名称保温杯注塑模的设计 课题来源河南西峡龙成特种材料有限公司立题理由和所具备的条件用模具成型制品与采用机床分步加工成制品的方法相比具有以下优点。（1）用模具成型生产效率高。（2）用模具成型的制品质量高。（3）用模具成型的制品原材料的利用率高。（4）用模具成型的制品比用别的方法获得的制品成本更低，经济效益更好。（5）用模具成型操作简单。综上所述，模具已成为当代工业生产中的重要手段，特别适用于各类产品的制造和生产，传统的用机械加工等方法自由成型的零件，很多都逐渐改成了使用模具成型，如自由锻改成了模锻、切削成型零件改成了压铸成型零件等，可以认为模具成型是成型工业发展的一个方向。教研室审批意见教研室主任签字： 年 月 日毕业论文（设计）工作领导小组审批意见组长签字： 年 月 日注：本表经教务处复审后存院（系）备查。河南科技学院2007届本科毕业设计论文题目：保温杯注塑模的设计学生姓名： 张玉改所在院系： 机电学院所学专业： 机电技术教育导师姓名：李保国 王保国完成时间：2007年5月20日 毕业论文（设计）任务书题目名称 保温杯注塑模设计学生姓名张玉改所学专业机电技术教育班级031班指导教师李保国王保国所学专业机电一体化机械设计制造职称教 授工程师完成期限 2007年1月20日 至 2007年5月20日一、论文（设计）主要内容及主要技术指标1.主要内容要求设计出能生产出保温杯的注塑模具。2.技术指标（1）能够合理的进行制件分析。（2）能够完成凸模和凹模的结构设计。（3）能够选择合理的模架。（4）能够完成合模导向机构和脱模机构的设计。（5）成型过程中保证精度要求和注射机的校核。二、 毕业论文（设计）的基本要求1.毕业设计（论文）一份：有400字左右的中英文摘要，正文后有15篇左右的参考文献，正文中要引用5篇以上文献，并注明文献出处。论文字数在6000字以上。2.有不少于2000汉字的与本课题有关的外文翻译资料。3.毕业设计总字数在10000字以上。4.模具装配图 一套（要求：有CAD图或手绘图）。三、毕业论文（设计）进度安排（非师范专业）1. 2007年1月8日-1月20日，下达毕业设计任务书；寒假期间完成外文资料翻译和开题报告。2. 2007年3月5-11日（第1周），指导教师审核开题报告和设计方案。3. 2007年3月12日-4月15日（第2-6周），毕业设计单元部分设计。4. 2007年4月16-22日（第7周），毕业设计中期检查。5. 2007年4月16日-5月13日（第7-10周），整理、撰写毕业设计（论文）。6. 2007年5月14-20日（第11周）上交毕业论文，指导、评阅教师审查评阅论文，毕业设计答辩资格审查，学生修改整理论文,毕业设计（论文）答辩。河南科技学院2007届本科毕业设计论文题目：保温杯注塑模的设计学生姓名： 张玉改所在院系： 机电学院所学专业： 机电技术教育导师姓名：刘法治 王忠跃完成时间：2007年5月20日 摘 要塑料成型加工是将塑料原料转变为制品的关键环节。塑料成型加工及其模具技术是一门不断发展的综合学科，不仅随着高分子材料合成技术的提高、成型设备的革新、成型工艺的成熟而进步，而且随着计算机技术、数值模拟技术等在塑料成型加工领域的渗透而发展。本设计通过对模具的研究和工厂实地考察研究，分析模具结构，借鉴国内外学者的设计经验确定方案。主要研究的是塑料模的材料选取，注射机的应用，型腔布局与分型面设计，浇注系统设计，冷却系统设计，成型零件设计，模架的选用，合模导向机构设计，脱模机构设计，注射机校核，由此设计出保温杯注塑模。关键词：塑料成型加工,热塑性塑料，注射成型技术Insulation Cup Injection Mold DesignAbstractThe key link of changing plastic raw materials into products is the plastics molding process. Plastic processing and mold technology is an evolving integrated subject. Not only with the improving synthesis technology of the polymeric materials, the innovations of the molding equipments, the maturity of processing technology to make progress , but also with the infiltration of computer technology, numerical simulation technology and so on in the field of plastics molding process to access development. The design through the study of mold and the factory-site study, to analysis the mold structure, meanwhile，drawing on the experiences in the design of programs of scholars from home and abroad to determine the program. Major study is the materials selection of the plastic molds, the application of injection machine, the layout of cavity and the design of regional type, the design of gating system, the design of cooling system, the design of prototyping parts, die-selection, mold design-oriented institutions, the design of ejection mechanism, the check of injection machine, then we can design the injection mold of insulation cup.Keywords：Plastic Molding Of Plastics Processing Raw Materials Into Products, Thermoplastic , The Injection Takes Shape The Technology 1目目 录录1 绪论.12 制件分析.13 计算制件的体积和质量.34 制件注射成型工艺参数.45 注射模的结构设计.65.1 型腔数目的确定.65.2 型腔的排列方式.65.3 分型面的选择.66 浇注系统设计.87 冷却系统设计.118 成型零件设计.118.1 成型零件的结构设计.118.1.1 凹模结构设计.118.1.2 型芯结构设计图.118.2 成型零件尺寸计算.138.3 型腔壁厚计算.149 模架的选用.1510 合模导向机构设计 .1511 脱模机构设计.1711.1 脱模机构设计的总体原则.1711.2 推出机构设计.1811.3 浇注系统凝料脱模机构.1812 注射机校核.1912.1 注射量、锁模力、注射力、模具的厚度的校核.1912.2 开模行程的校核.1913 结束语.19谢 辞.20参考文献.21 11 绪论绪论模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、机电、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工等行业中，60%80%的零件都依靠模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越迫切，精度要求越来越高，结构要求也越来越复杂。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产效率和低消耗，是其他加工制造方法不能比拟的。模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志。模具的类型很多，按照成型件的材料不同，可分为冲压模具、塑料模具、锻造模具、压铸模具、橡胶模具、粉末冶金模具、玻璃模具和陶瓷模具等，其中应用最广泛的是冲压模具和塑料模具，其中应用最广泛的是冲压模具和塑料模具。塑料成型加工技术的发展仍在继续，其近期发展趋势如下：（1）由单一性技术向组合性技术发展，如注射拉伸吹塑成型技术和挤出模压热成型技术等；（2）有常规条件下的成型技术向特殊条件下的成型技术发展，如超高压和高真空条件下的塑料成型加工技术；（3）由基本上不改变原有性能的保质成型加工技术向赋予塑料新型性能的变质成型加工技术发展，如双轴拉伸薄膜成型、发泡成型和借助电子束和化学交联机使热固性塑料在成型过程中进行交联挤出等；（4）为提高加工精度、缩短制造周期，在模具加工技术方面已经广泛应用仿型加工、电加工、数控加工等技术；（5）模具材料的选用直接影响到模具的加工成本、使用寿命以及塑料制件的成型质量等，因此，国内外对模具的工作条件、失效条件和提高模具使用寿命的途径进行了大量研究工作，并开发出许多具有良好使用性能、加工性能、热处理变形小的新型塑料模具钢，如预硬钢、新型淬火回火钢、马氏体实效钢、析出硬化钢和耐腐蚀钢，经过应用均已取得较好的技术和经济效果。本设计通过对模具的研究和工厂实地考察研究，分析模具结构，借鉴国内外学者的设计经验确定方案。主要研究的是塑料模的材料选取，注射机的应用，型腔布局与分型面设计，浇注系统设计，冷却系统设计，成型零件设计，模架的选用，合模导向机构设计，脱模机构设计，注射机校核，由此设计出保温杯注塑模。2 制件分析制件分析制件的材料采用聚苯乙烯（GPPS） ，属于热塑性塑料。其分子量高达2200,000- 300,000。如此高的分子量提高了它的抗冲击性能，它的透明度可以与PMMA 相媲美，此外，它的可加工性和优秀的机械性能使其适用范围非常广泛。透明度、杂质含量、分子量是决定该材料性能和等级判定的重要因素。 图1 模型图GPPS有极优秀的机械性能、透光性、耐热性、可塑模性和着色性。它在加热时软化以至流动，冷却时却固化定型，这种过程是可逆的，可以反复进行。此 3图2 零件图外，GPPS的特性能够极好地满足电子工业的要求，它的介电常数可以忽略不计。它是一种无毒的树脂，在注塑过程中能产生少量的气体。由于其拥有极优秀的耐磨性和流动性，GPPS可以很好地用于注塑成模，以及OPS（导向性树脂）和PS（树脂薄膜） 。GPPS优异的机械性能、可加工性、可注模性，以及耐热性，能够极大的改善最终产品的质量。用其他树脂制造品发生的表面脱落现象还没有在HIPS树脂上发现。 从零件图上看，尺寸精度中等偏上，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从零件壁厚来看，壁厚差为 0.4mm，较均匀，有利于零件的成型。该零件的表面质量除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有其他特殊要求，所以比较容易实现。 注射模主要由成型部件（指动、定模部分有关组成型腔的零件） 、浇注系统（将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所经的通道） 、导向部件（使模具合模时能准确对合） 、推出机构（模具分型后，塑料从型腔中推出的装置） 、调温系统（为满足注射工艺对模具温度的要求） 、排气系统（将成型时型腔内的空气和塑料本身挥发的气体排出模外，常在分型面上开设排气槽）和支承零部件（用来安装固定或支承成型零部件及其它机构的零部件）组成，有时还有侧向分型与抽芯机构。 3 计算制件的体积和质量计算制件的体积和质量注射成型机是利用塑料成型模具将热塑性塑料或热固性塑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。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。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体注射进模具型腔。合模装置也称锁模装置，用于保证注射模具可靠闭合，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、有效地工作。塑料注射成型是利用塑料的玻璃态、高弹态和粘流台三种物理状态，在一定的工艺条件下，借助于注射机和模具，成型出所需要的制件。尽管所用的注射机、模具和工艺参数不尽相同，但从所要实现的工艺内容基本工序来看，其工作过程大致是：（1）合模与锁紧。（2）注射装置前移。 （3）注射与保压。 4（4）制件冷却与预塑化。 （5）注射装置后退。 （6）开模与顶出制件。使用Pro/E软件画出保温杯三维实体图，自动计算出制件体积V=125cm3，查手册得到聚苯乙烯（GPPS）密度P=1.04g/3，即得到制件的质量为130g1。采用一模两件的模具结构，考虑注射时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注射机为上海橡塑机厂的XS-ZY-500立式注塑机，其主要技术参数查表如下： 注射压力：145Mpa；合模力：500KN；注射行程：200mm；最大开（合）模行程：500mm；模具最大厚度：450mm；模具最小厚度：300mm；动定模固定板尺寸：700mm850mm；注射方式：螺杆式；喷嘴球半径R=12mm；喷嘴口直径D=4mm2。对于薄壁精密制品，可以利用注塑时螺杆前移引起熔体吸收能量，在螺杆移动停止后通过熔体膨胀高速充满型腔来实现。 4 制件注射成型工艺参数制件注射成型工艺参数要制造出精密的制品，精密模具是必不可少的。模具的精度一般受模具的温度控制、模具的精密制造和模具设计时对塑料收缩率选用等影响。模具应有足够的强度、刚度和耐磨性，在注塑压力下不易变形、磨损。要达到以上的加工精度可采用立体加工中心、数控机床和应用 CAD /CAM /CAE等新技术。 选取最佳的成型工艺参数能够减少塑料制品的收缩率。塑料的收缩特性是指塑料的热收缩、弹性回复、塑性变形、后收缩和老化收缩的综合反映，通常是因材料吸水或分子链重排而引起，具体表现为线性收缩率和体积收缩率的变化，常用收缩特性值表示。热塑性塑料注塑制品成型时收缩率波动较大，特别是对于结晶性塑料注塑制品更加明显，由于结晶度不仅取决于化学结构，而且还受到加工过程中冷却参数(冷却速率、熔体温度、模具温度、制品厚度)的影响，给模具设计确定型腔尺寸和控制制品尺寸精度带来困难，所以迫切需要了解注塑工艺参数对各种 5塑料收缩率的影响规律。注塑条件对制品成型的影响：（1）塑料材料 塑料材料性能的复杂性决定了注射成型过程的复杂性。而塑料材料的性能又因品种不同、牌号不同、生产厂家不同、甚至批次不同而差异较大。不同的性能参数可能导致完全不同的成型结果。 （2）注射温度 熔体流入冷却的型腔，因热传导而散失热量。与此同时，由于剪切作用而产生热量，这部分热量可能较热传导散失的热量多，也可能少，主要取决于注塑条件。熔体的粘性随温度升高而变低。这样，注射温度越高，熔体的粘度越低，所需的充填压力越小。同时，注射温度也受到热降解温度、分解温度的限制。 （3）模具温度 模具温度越低，因热传导而散失热量的速度越快，熔体的温度越低，流动性越差。当采用较低的注射速率时，这种现象尤其明显。 （4）注射时间 注射时间对注塑过程的影响表现在三个方面： （1）缩短注射时间，熔体中的剪应变率也会提高，为了充满型腔所需要的注射压力也要提高。 （2）缩短注射时间，熔体中的剪应变率提高，由于塑料熔体的剪切变稀特性，熔体的粘度降低，为了充满型腔所需要的注射压力也要降低。 （3）缩短注射时间，熔体中的剪应变率提高，剪切发热越大，同时因热传导而散失的热量少,因此熔体的温度高,粘度越低，为了充满型腔所需要的注射压力也要降低。 以上三种情况共同作用的结果，使充满型腔所需要的注射压力的曲线呈现“U”形。也就是说，存在一个注射时间，此时所需的注射压力最小。 要制得高质量和稳定的塑料件，注塑机的塑化单元是非常重要的。对塑化单元评判的重要标准是：注射量、塑化速率、注射速率、高聚物在塑化单元的停留时间。干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理；熔化温度：200-275，注意不要超过275；模具温度：60-80，建议使用50。结晶程度主要由模具温度决定；注射压力：可达到1800bar；注射速度：使用高速注塑可以使内部压力减小到最小；6成型时间：20s-50s；高压时间：0s-3s；冷却时间：20s-90s； 总周期：50s-160s。5 注射模的结构设计注射模的结构设计5.1 型腔数目的确定型腔数目的确定为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证制件精度，模具设计时应确定型腔数目。型腔数目的确定，应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑，设为一模二腔。5.2 型腔的排列方式型腔的排列方式综合考虑到浇注系统、模具结构的复杂程度、抽芯结构以及出模方式的设计等复杂因素，模具的型腔排列方式如图3所示：图3 型腔排列方式5.3 分型面的选择分型面的选择分型面是动、定模的分界面，即打开模具取出制件或取出浇注系统凝料的面。分型面的位置影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面 7的开设密切相关。分型面是模具中用以取出制品和浇注系统凝结材料的可分离的接触表面。在模具设计中，必须考虑成型时分型面的形状和位置，以便于模具成型。分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。（1）分型面位置应设在制件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔，这是分型面选择的首要原则。（2）有利于保证制件尺寸精度。（3）有利于保证制件的外观质量。（4）满足制件的使用要求。（5）考虑注射机的技术规格，使模板间距大小合适。 （6）考虑锁模力，尽量减少制件在分型面的投影面积。（7）尽可能将制件留在动模一侧，易于设置和制造简便易行的脱模机构。（8）考虑侧向抽拔距，一般机械式分型面抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择的分型面应使抽拔距离尽量短。（9）尽量方便浇注系统的布置。（10）有利于排气。（11）模具零件易于加工。实践中，分型面的选择有时与上面的各条原则相悖，因此在选择分型面时应综合考虑各种因素，权衡利弊，以取得最佳的效果。位置如图4所示4： 8 图 4 分型面布局6 浇注系统设计浇注系统设计浇注系统设计是注塑模设计的一个重要环节，浇口的位置选择与塑料的质量有直接影响,在确定浇口的位置时,应考虑以下几点： 一是熔体在型腔内流动时,其动能损失最小,要做到这一点必须使（1） 流程(包括分流程)为最短；（2）每一股分流都能大致同时到达其最远端；（3）应先从壁厚较厚的部位进料；（4）考虑各股分流的转向越小越好；二是有效地排出型腔内的气体。 三是型腔内如有成型孔的型芯时,浇口应避免冲击小型芯,并且应考虑到熔体的压力损失。四是型腔如有金属嵌件时,浇口应远离嵌件,以免冲击嵌件。 它对注射成型周期和制件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响，设计时必须遵循如下原则：（1）重点考虑型腔布局，包括尽可能采用平衡式布置，以便产生平衡式留道；型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象，型腔的排列要尽可能紧凑，以减小模具外型尺寸。（2）热量及压力损失小。（3）均衡进料。（4）塑料耗量要少。（5）消除冷料。（6）排气良好。 9（7）防止制件出现缺陷。（8）制件外观美观。（9）生产效率高。（10）塑料熔体流动特性好。模具设计的好坏是保证塑料制件尺寸精度的前提。模具的制造质量是保证塑料制件尺寸精度的关键，精密模具主要的制造特点是除了抛光和装配作业外，均不用手工加工。一般模具机械加工和手工加工的比例约为 6473，而精密模具的机械加工和手工加工比例为 91。 主流道设计包括主流道设计、冷料井设计和分流道设计三部分。（1）主流道的一端与注射机喷嘴相接触，可看作是喷嘴的通道在模具中的延续，另一端与分流道相连是一段带有锥度的流动通道。其设计要点是主流道设计成圆锥形，其锥角可取2-6，流道壁表面粗糙度取Ra=0.4m，且加工时应沿道轴向抛光。主流道始端凹坑球面半径R2比注射机的喷嘴球半径R1大1-2 mm；球面凹坑深度3-5mm；主流道始端入口直径d比注射机的喷嘴孔直径大0.5-1mm，一般d=2.5-5mm。主流道末端呈圆弧状过渡，圆角半径r=1-3mm。主流道长度L以小于60mm为佳，最长不宜超过95mm。主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上，其材料常用T8A，热处理淬火后硬度53-57HRC。（2）为便于机械加工以及冷凝料脱模，分流道设置在分型面上分流道截面形状可以为圆形。这是由理论分析得知的，圆形截面的流道总是比任何其它形状截面的流道更可取。因此，选择圆形截面比较理想。分流道要尽量可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济的使用原料和注射机，减少压力损失，可根据模具自设。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部分的塑料熔体的流动状态较为理想，因而分流道的内表面粗糙度并不要求很低，可取1.6，设计参数和尺寸如图5所示：10图5 浇注系统根据以上的设计参数由公式=Li/Ti校核流动比4：= Li/Ti （1）=24/3+60/6+60/6+25/3+74/4+2110/4=109.8 式中:流动距离比；Li模具中各段料流通道及各段模腔的长度(mm)；Ti模具中各段料流通道及各段模腔的截面厚度(mm)。因为流动比的因素主要是塑料的流动性，GPPS为中等，部分塑料的流动比为5：=300260，所以。精密模具浇口的设计： 浇口的类型、大小、位置和数量都影响制件尺寸精度。点浇口喷射力大，但补缩效果差，对厚壁制件不适用。浇口位置影响熔体流向和流程远近，流程愈长收缩愈大。多浇口可以缩短流程，但熔接痕增多。浇口的设计应该根据制件大小和所选用的材料运用分析软件并借助于实际经验来最终确定。 排气槽的作用主要有两点：一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。越是薄壁制品，越是 11远离浇口的部位，排气槽的开设就显得尤为重要。另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设，因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。那么，模腔的排气怎样才算充分呢？一般来说，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分的。图6 冷却水道布置适当地开设排气槽；可以大大降低注射压力、注射时间。保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。其设计往往主要靠实践经验，通过试模与修模再加以完善，此模我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。7 冷却系统设计冷却系统设计模具冷却系统设计原则：合理地确定冷却管道的中心距及冷却管道与型腔壁的距离。（1）尽可能使冷却孔至型腔表面的距离相等。（2）加强浇口出的冷却。（3）降低冷却介质出、入的温度差。（4）合理考虑冷却管道的排列形式。12（5）合理确定冷却水管的接头位置。（6）要尽量避免与模具结构中其他部分产生干涉现象。由于制件的平均壁厚为4mm，制件尺寸比较大，而且为了加工的方便和清理，所以定注水孔的的直径为10mm。冷却水道的位置、结构的形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的热量向冷却水传递，精确计算比较困难。实际生产中，通常都是根据模具的结构确定冷却水路，通过调节水温、水速来满足要求。8 成型零件设计成型零件设计8.1 成型零件的结构设计成型零件的结构设计8.1.1 凹模结构设计凹模结构设计凹模采用整体式方便加工，及表面精度。其形状结构如上图7所示：凹模用于成型制件的外表面， 又称阴模、型腔。按其结构不同可分为整体式、整体嵌入式、底部镶嵌式、局部镶嵌式和四壁拼合式5种。8.1.2 型芯结构设计图型芯结构设计图 整体嵌入式型芯，适用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。此处采用整体嵌入式型芯如图8所示：生成凸、凹模后，还要对凸模和凹模进行一些必要的局部修饰，例如工艺圆角、进料口、浇口型芯、推杆孔和紧固螺孔等。 13图7 凹模图 8 凸模8.2 成型零件尺寸计算成型零件尺寸计算近年来，随着电子、电信、医疗、汽车等行业的迅速发展，对塑料制品的高精度、高性能要求与日俱增，促使精密成型技术不断地进步，新的技术不断地涌现。精密注射成型要求制品不仅具有较高的尺寸精度、较低的翘曲变形、优良的转写性，而且还应有优异的光学性能等。注射成型是最重要的塑料成型方法之一，包括塑料的塑化、注射、保压、冷却等几个基本的过程，因此影响精密注射成型的因素也很多。热塑性塑料制品成型时收缩率波动较大，给模具设计、确定型腔尺寸和控制制品尺寸精度带来困难。因此在模具设计时应了解塑料的收缩特性和因制件形状而造成的各部位收缩率的差异，然后采用必要的补偿措施。对高精度塑料件可在设计前先制造简易模具，以测出成型时各部位的实际收缩率，这样便可大大提高制件的尺寸精度。 14S0.2%0.8% /20.5%精密模具设计时物料收缩率的选用：塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算。GPPS的收缩率为0.2%0.8%即平均收缩率6：MAXMINSSS/2（2）模具在分型面上的合模间隙由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型的平面度较高、表面粗糙度较低时，塑件产生的飞边也小。飞边厚度一般应小于0.020.1mm。根据公式6 ：（1）型腔径向尺寸（mm）：（3）D1M=82132. 0044. 06 . 0%)5 . 01 (82132. 00（2）型芯径向尺寸（mm）： （4）M = =d0132. 044. 06 . 0%)5 . 01 (740132. 075（3）型芯高度尺寸（mm）： （5）h m=111132. 0044. 06 . 0%)5 . 01 (110132. 00（4）型腔深度尺寸（mm） （6）HM= =132. 0044. 06 . 0%)5 . 01 (89132. 00898.3 型腔壁厚计算型腔壁厚计算塑料模具型腔的侧壁厚度的计算有两类：基于强度计算和基于刚度计算。在模具设计中要综合考虑。因为工程中的模具既不允许强度不足而产生明显的变形甚至破坏，也不允许因刚度不足而产生过大变形。一般情况下，大尺寸型腔刚度不足是主要问题，应按刚度条件计算；对于小尺寸型腔，强度不足是主要问题，应按强度条件计算。热塑性塑料注塑制品成型时收缩率波动较大，特别是对于结晶性塑料注塑制品更加明显，由于结晶度不仅取决于化学结构，而且还受到加工过程中冷却参数(冷却速率、熔体温度、模具温度、制品厚度)的影响，给模具设计确定型腔尺寸和控制制品尺寸精度带来困难，所以迫切需要了解注塑工艺参数对各种塑料收缩率的影响规律。z1M1S0D= D (1 S)z0MSdd (1 S) m0hl(1 S) zMS0HH (1 S) 15制件壁厚的差异一般认为是由两个方面的因素引起的： 一是高压熔体引起的模具型腔轻微变形;二是当模具开模后材料的弹性膨胀。一般来说，质量精度能够很好地控制尺寸精度，而在较高的模具温度里熔体的粘度较低，所以粘度梯度较小，在一定的螺杆背压下，制件的质量精度就能够得到精确的控制。然而对于液晶聚合物(LCP)来说，它恰恰需要较低的模具温度，这是因为 LCP 遇冷后会迅速冷却定形。LCP 有低的熔解热和有序的结构状态，因此在液体晶态向固体晶态转变之间有较小的变化，当充分冷却时，液- 固转变几乎是在瞬间完成。在较冷的模具中，当型腔充满时，型腔中的大部分材料和浇口已经固化，因此压缩阶段很难补充熔体，因而制件的尺寸与未变形的型腔尺寸十分接近。 无定型塑料较结晶型塑料收缩率低，配混料的收缩率较纯聚合物材料低，同时随着弹性体用量的增加，材料的收缩率有所降低。塑料经增强或填充后，热容减小，刚性增大，收缩率大幅度降低，且纤维或填充剂含量愈高，收缩率愈小 。结晶型塑料制品精度还受压力的影响。由于压力致结晶的作用，注塑压力( P1 ) 、保压压力( P2 )和补料压力( P3 )能够加速结晶过程，因此结晶度随P1、P2、P3 的增加呈上升趋势。对于 P1 ，其压力致结晶作用提高了结晶度，使收缩率增加; P2 和 P3 上升，一方面因结晶度提高使收缩率增加，另一方面P2 升高能压入更多的熔体，使型腔内塑料受到充分压实; P3 升高能增大补料量, 并有效地防止倒流, 有利于降低收缩率。因此，塑料件的收缩率是两方面作用的结果，所以收缩率随 P1、P2、P3 的升高先增加后减小。 根据以上计算的型腔尺寸确定型腔壁厚为45mm。9 模架的选用模架的选用根据以上分析，计算以及型腔尺寸位置尺寸可以确定模架的结构形式和规格。选用A116027Z2，GB/T4196.8842 如图9和图10所示：定模板厚度：A=35mm；动模板厚度：B=22mm；中间厚度：C=98mm；垫板厚度：D=70mm；定模座厚度：E=20mm；模具厚度：H=40+A+B+C+D+E=346mm；模具外型尺寸：320mm320mm346mm。1610 合合模模导导向向机机构构设设计计 导向、定位机构是保证动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，主要有合模导向装置和锥面定位两种形式。其主要功能如下：（1）定位作用；（2）导向作用；（3）承载作用；（4）保持运动平稳作用；（5）锥面定位机构作用。导向机构的总体设计原则：（1）导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。导柱中心至模具边缘应至少有一个导柱直径的距离。（2）根据模具的外形和大小，一副模具需要2-4个导柱。对于小型模具，无论圆形的或矩形的，通常只用两个直径相同且对称分布的导柱。（3）由于制件通常留在动模，所以为了便于脱模，导柱通常安装在定模。为了保证分型面很好地接触，导柱和导套在分型面处应设有承屑槽，一般都是削去一个圆，或在导套的孔口倒角。（4）各导柱、导套及导向孔的轴线应保证平行，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。（5）在合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致成型零件损坏。（6）当动、定模板采用合并加工时，导柱装配处的直径应与导套外径相等。 17（7）导柱与导套的配合形式对于一般的简单模具，导柱不需要导套，直接与模板导向孔配合。图9 剖视图导向零件应合理分布在模具的周围或靠近边缘部位；导柱中心到模板边缘的距离一般取导固定端的直径的1-1.5倍；其设置位置可参见标准模架系列。导柱常固定在方便脱模取件的模具部分；但针对某些特殊的要求，如塑件在动模侧依靠推件板脱模，为了对推件板起到导向与支承作用，而在动模侧设置导柱。为了确保合模的分型面良好贴合，导柱与导套在分型面处应设置承屑槽；一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角，导柱工作部分的长度应比型芯端面的高度高出6-8mm，以确保其导向作用。应确保各导柱、导套及导向孔的轴线平行，以及同轴度要求，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。导柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度时可采用H8/f8或H9/f9） ；导柱固定部分的配合精度采用H7/k6（或H7/m6） 。18导套与安装之间一般用H7/m6的过渡配合，再用侧向螺钉防止其被拔出。表1 装配表对于生产批量小、精度要求不高的模具，导柱可直接与模板上加工的导向孔配合。通常导向孔应做志通孔；如果型腔板特厚，导向孔做成盲孔时，则应在盲孔侧壁增设通气孔，或在导柱柱身、导向孔开口端磨出排气槽；导向孔导滑面的长度与表面粗糙度可根据同等规格的导套尺寸来取，长度超出部分应扩径以缩短滑配面7。 直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具；型带头导套主要应用于复杂模具或大、中模具的动定模导向中；型带头导套主要应用于推出机构的导向中。11 脱模机构设计脱模机构设计11.1 脱模机构设计的总体原则脱模机构设计的总体原则在注射成型的每一个循环中，制件必须从模具型腔中取出，完成取出制件动作的机构称我脱模机构，或顶出机构。脱模机构的动作包括脱出、取出两个动作，即首先将制件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把制件和浇注系统凝料等从模内取出。19定模板14518螺钉24517浇口套1青铜16冷却水道1415型芯24514导柱14513导柱14512导柱24511螺钉24510螺钉2459动模座板1458垫板4457推杆2T10A6推杆固定板1Q235A5吹气孔2454动模座1453弹簧2452限位销1451定模座145序号名称数量材料 19脱模机构设计一般要遵循下述原则：（1）机构运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度、强度来克服脱模力。（2）保证制件不变形或不损坏，正确分析制件对模腔的粘附力的大小及其所在部位，有针对地选择合适的脱模装置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。（3）选择顶出位置时，力求保证良好的制件外观。（4）尽量使制件留在动模一侧，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具结构简单。要求在开模过程中塑件留在动模一侧，以便推出机构尽量设在动模一侧，从而简化模具结构。正确分析塑件对模具包紧力与粘附力的大小及分布，有针对性地选择合理的推出装置和推出位置，使脱模力的大小及分布与脱模阻力一致；推出力作用点应靠近塑件对凸模包紧力最大的位置，同时也应是塑件刚度与强度最大的位置；力的作用面尽可能大一些，以防止塑件在被推出过程中变形或损坏。推出位置应尽可能设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位，以力求良好的塑件外观。推出机
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