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果冻盒注塑模设计摘 要本篇运用CAD和UG软件对塑料果冻盒进行了设计。塑料果冻盒是我们日常生活中常见的物品，它的材料是PS。在了解果冻盒的结构特征后，我们采用注射成型加工工艺。在设计过程中我们采用的点浇口浇注方式，其他关于模架的选用、镶件的大小都进行相关资料的查询并计算得出。关键词：果冻盒；PS塑料；注射成型；点浇口目 录前 言11塑件的成型工艺分析21.1 塑件的工艺性分析和表面质量分析21.1.1 塑件的工艺性分析21.1.2 塑件的表面质量分析21.2 塑件的材料分析31.2.1 材料的性质和应用31.2.2材料的性能32 成型设备选择与注塑工艺参数的编制42.1 塑件的计算42.2 注射成型工艺52.2.1 注射成型工艺过程52.2.2 注射成形的工艺参数63 模具结构方案的确定83.1 分型面的位置确定83.2 型腔布局设计83.2.1 型腔数量的确定83.2.2 型腔排列方式的确定93.3 浇注系统设计93.3.1 浇口设计93.3.2 分流道设计103.3.3 主流道设计103.4 顶出机构设计113.5 冷却系统设计124 标准模架的选择144.1模架的设计144.1.1 模架设计思路144.1.2 模架选用的基本原则144.2 成型镶件大小和模架A/B/C板的尺寸计算144.2.1 镶件大小的选择144.2.2 A/B板尺寸的确定144.2.3 C板尺寸的确定155 模具绘图16总 结17致 谢18附 录19参考文献20 前 言随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，塑料制品所占的比例也在变大，大规模的模具生产使我国的模具质量、模具的制造水平得到很大的改善10。塑料模具，简单来说就是加工完整构造和精确尺寸塑料的工具。由于塑料品种和加工方式的繁多，塑料模具的种类和结构也很多。按照塑料制品成型加工方法的不同，我们通常将塑料模具分为六大类型：注塑模、压注模、传递模、挤出模、中空吹塑模、热成形模具。其实在我们日常生活中有很多是通过注塑模加工成型的，如碗装泡面盒、快餐盒、饮料瓶、家用开关盖、肥皂盒等等。由此说明，模具在我们生活中是必不可少的，塑料模具更为重要。为了让大家了解塑料模具，我选择了在日常生活中不引人注意的果冻盒来做一次设计。本篇文章主要是对我们日常生活中常见的零食包装塑料果冻盒的设计。在没有接触模具设计这方面的知识时，我们只知道果冻盒是用模具做出来的，不同的形状用不同的模具。可是，对于具体的加工方式并不了解。为此我利用自己学习到的知识点，针对圆形的果冻盒进行了一次设计。在模具设计前，我们首先需要的是要了解产品所采用的是何种材料，其次了解这种材料的各项性能和加工时需要的工艺参数。接下来我们需要利用测量工具得到零件的尺寸并用UG软件建模。并用分析软件（如Mold-flow）对产品进行分析，知道最佳注射点。分析之后我们需要对模具结构进行选择。对于这个产品我们选用了注塑加工成型方法，也就是用注塑模。对于模架的选择和镶件的确定，需要我们通过查阅资料中的经验值并计算得出合理的数据；并选用合理的浇注系统、顶出机构和冷却系统。这些在说明书中都有详细的设计计算过程。由于本人的水平有限，设计中存在需要改进和提高的地方。我十分希望老师能提出宝贵的意见，让我可以做出一份较好的设计说明书，以便自身能力今后不断提高。1塑件的成型工艺分析1.1 塑件的工艺性分析和表面质量分析1.1.1 塑件的工艺性分析该塑件是我们日常生活中常见的果冻盒。它简单对称，结构性能很好；材料为PS塑料，壁厚2mm，适合大批量生产。图1-1为塑件二维图。图1-1 塑件二维图PS塑料是无定型塑料，它的成型收缩率为0.30.8，因此要有脱模斜度（要进行拔模）。1.1.2 塑件的表面质量分析果冻盒为独立性产品，不需要与其它零件配合使用。所以对尺寸精度和表面质量要求不是很高。只要保证表面没有刮痕、摸起来光滑即可。在选择浇口位置时要考虑是否对表面质量有影响，尽量不要影响使用。1.2 塑件的材料分析1.2.1 材料的性质和应用PS是聚苯乙烯系塑料的简称，是大分子链中包括苯乙烯基的一种塑料；其英文名为general purpose polystyrene。PS主要分为普通聚苯乙烯(GPPS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、可发性聚苯乙烯(EPS)和茂金属聚苯乙烯(SPS)等。其中通用级聚苯乙烯是一种热塑性树脂，为有光泽的、透明的珠状或粒状的固体。它的密度为1.041.09 gcm3,透明度为88%92%,折射率为1.59%1.60%。其实在我们日常生活中有很多都是PS塑料，像碗装泡面盒、快餐盒、矿泉水瓶、食品包装盒、塑料吸盘等。1.2.2材料的性能a. 机械性能：强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小(高温条件下也极少有变化)；b. 耐热老化性：增强后的UL温度指数达120140(户外长期老化性也很好)；c. 耐溶剂性：无应力开裂；d. 对水稳定性：遇水易分解(高温、高湿环境下谨慎使用)；e. 成型加工性：普通设备注塑或挤塑。由于结晶速度快，流动性好，模具温度也比其他工程塑料要求低。在加工薄壁制件时，仅需几秒钟，对大部件也只需要40s60s。 anonymity 百度百科 PS塑料2 成型设备选择与注塑工艺参数的编制2.1 塑件的计算图2-1果冻盒是根据实际尺寸，用UG三维软件做出的果冻盒三维图。图2-1果冻盒三维建模后，通过UG软件中的分析我们可以直接得出塑件的体积（图2-2）、质量（图2-3）和重量（图2-4）。 图2-2体积 图2-3质量图2-4重量通过设计手册查的PS材料密度为1.041.09gcm3。因此塑件的质量G=V11.093911.35859g,故取11g塑件的质量。2.2 注射成型工艺2.2.1 注射成型工艺过程注射成型是热塑性塑料的主要成型方法。注射成型工艺过程包括：成形前的准备、注射成型过程及塑件的后处理三个阶段10。注射装置准备注射预塑化装入料斗塑料原料清理模具、加热注 射闭 模放入嵌件装注料射预装塑置注射模具、加热涂脱模剂 保压（硬化）排 气脱 模 塑 件喷嘴后退图2-5工艺过程2.2.2 注射成形的工艺参数正确的注射成形工艺可以保证原材料良好塑化，顺利充模、冷却、定型，从而生产出合格的塑料制品。PS注射成型时一般直接使用。有的时候为了提高塑件的质量,可以在5570下的鼓风烘箱预干燥1h2h。关于这次注塑果冻壳所用的PS塑料具体的加工条件我们可以从表2-1常见的热塑性塑料注塑成形的工艺参数得出：1）温度：料筒温度为140190,模具温度为2060；2）压力：注塑压力为60MPa100MPa,保护压力为30MPa40MPa；3）时间：成形周期为4090s。由于这次做的果冻盒壁厚2mm较薄，所以保压时间要短些（塑件收缩率最小为保压时间最佳值），此外成形过程中尽量缩短开模、脱模等时间，提高生产效率。表2-1热塑性塑料注塑成形的工艺参数塑料项目乙丙共聚PP聚丙烯PPABS软聚氯乙烯PVC硬聚氯乙烯PVC聚苯乙烯PSHIPS注射机类型柱塞式螺杆式螺杆式柱塞式螺杆式柱塞式螺杆式螺杆转速（r/min）3060306030603060喷嘴形式直通式直通式直通式直通式直通式直通式直通式温度/170190170190180190140150150170160170160170料筒温度/前段180200180200200210160190170190170190170190中段190220200220210230165180170190后段150170150170150170150170150170150170150170模具温度/5070408050703040306020602050注射压力/MPa701007012070904080801306010060100保压压力/MPa4050506050702030406030403040注射时间/s05053508250303保压时间/s1560206015401540154015401540冷却时间/s1550155015301540153015301040成形周期/S4012040120407040804090409040903 模具结构方案的确定3.1 分型面的位置确定为使产品顺利从模具中取出，模具分成动模和定模，此分界面为分型面。单分型面注塑模是我们通常所说的二板模，结构简单只有一个分型面，一般用于侧浇口的浇注系统。双分型面注塑模是我们通常所说的三板模，有两个分型面，一般用于点浇口浇注系统。分型面的不同，工作原理也不同。选择分型面要注意：不能影响产品外观；尽可能把产品留在动模一侧，方便取出；选择产品最大截面，利于排气。综合以上要点，选择出合适的分型面，分型面的位置如图3-1分型面中A-A处所示。图3-1分型面3.2 型腔布局设计3.2.1 型腔数量的确定影响型腔数量的主要因素有以下几种：产品重量与注塑机的额定注塑量：各腔塑料制品总重+浇注系统凝料注塑机额度注塑量80（用于校对）；注塑机的额定锁模；产品的生产批量：生产批量决定型腔的个数；经济效益：型腔数量越多，制造费用和制造难度也越大，模具质量也会下降；保养与维修：型腔数量越多，故障发生率也越高。3.2.2 型腔排列方式的确定型腔排列的原则要保证模具压力和温度平衡，可以采用对称排位或对角排位。A 对称排位：一模多件，制品相同，腔数为双数；B 对角排位：一模两件，制品相同，但制品不对称，叫鸳鸯模。浇口位置要统一：相同制品要从相同的位置进胶。进料平衡：熔料要同时充满各型腔。分流道尽量取最短：减少熔体在分流道内的压力和温度损失。综合以上原则和产品本身的结构特点，如图3-2所示型腔数量为二，排列方式为对称排列较好。图3-2型腔布局3.3 浇注系统设计型腔浇注系统设计包括主流道的选择、分流道截面形状及尺寸的确定、浇口的位置选择、浇口形式及浇口截面尺寸的确定。根据产品的结构、大小、形状以及制品批量大小，首先确定采用冷流道浇注系统还是热流道浇注系统。本产品要求：结构简单、形状似圆桶状、大批量生产，所以我们采用冷流道浇注系统。3.3.1 浇口设计浇口设计原则：浇口数量在满足注塑要求下越少越好；浇口位置尽量选在分型面上，要保证到型腔各个部位距离尽量相等，还要利于排气，最重要的是不能影响制品外观。本产品要求：表面光洁无毛刺、无缩痕，所以采用点浇口，根据型腔的数量选用两个点浇口（如图3-3所示）。3.3.2 分流道设计对于多腔布置，尽量选用平衡式分流道，保证每个浇口位置相同且分流道长短一致。本产品选用了点浇口和两穴形式，所以选用U型水道较好（如图3-3所示）。图3-3点浇口3.3.3 主流道设计主流道形状由唧咀决定，为了便于脱模，一般主流道采用圆锥形。本产品选用的是点浇口，点浇口适用于三板模，所以主流道锥度可取510（如图3-4所示）。图3-4主流道3.4 顶出机构设计1）顶出方向模具的顶出方向分为：定模顶出、动模顶出或动、定模同时顶出。根据本产品的实际情况，我们采用动模顶出。2）顶出距离一般是顶出的产品距离模具510mm；一些形状简单且脱模角度大的桶形制品顶出成品深度的2/3。3）顶出方式顶出装置一般分为：圆顶杆、扁顶杆、推管、斜顶、气顶、顶出块。4）顶出位置不能太靠边，要保证12mm的料厚；在制品包紧力大的位置。5）标准件的选用顶针固定板按照标准模架选择；圆推杆一般选用46mm,制品较大可根据实际情况选择。该产品内部没有加强筋，壁厚为2mm，分型面最小直径为32mm，所以选用最普遍最简单的圆顶杆。通过计算，选用两根18193mm的圆顶杆（如图3-5所示）。图3-5顶杆3.5 冷却系统设计型腔冷却系统有很多形式：普通冷却、水井冷却、内模转模胚冷却、喷泉式冷却等。根据实际情况，当内模镶件冷却时，可采用内模转模胚冷却法（如图3-6所示）。 图3-6水路1）水孔直径选用根据表3-1水口直径参照表，产品壁厚2mm选择合适的水路直径10mm。表3-1水口直径参照表产品壁厚mm冷却水路直径mm1.55-828-102-410-122）水孔位置确定表3-2水孔位置参数表示意图参数d=2D3D(水路孔边至镶件边缘要求大于10mm)P=3D5D根据表3-2，计算得出：d=2030mm,故取24.5mm。P=3050mm,故取50mm。4 标准模架的选择4.1模架的设计4.1.1 模架设计思路模架的选用与塑件进浇方式和模具型腔的数量有关。本产品表面质量较高，应选用的是点浇口；产品尺寸较小，选用模具型腔的数量是“一模两腔”。4.1.2 模架选用的基本原则1）尽量选择较小的规格；2）一般情况下优先选择工字模架（考虑注塑的容模量）；3）模架尽量用标准型号。根据塑件进浇方式、型腔的数量和模架选用的基本原则，选用了DCI模架。4.2 成型镶件大小和模架A/B/C板的尺寸计算4.2.1 镶件大小的选择根据产品的外形尺寸和产品本身结构可以确定好镶件的外形尺寸。通过计算得知产品的阴影面积为S=1734.065mm2。参考表4-1镶件的大小参照表中的经验数据，得出A=40mm,B=24mm，C=40mm。表4-1镶件的大小参照表产品投影面S（mm2）A(mm)B(mm)C(mm)100-900402030900-250040-4520-2430-402500-640045-5024-3040-506400-1440050-5530-3650-6514400-2560055-6536-4265-80“A”表示塑料制品最大外形边到模芯边的距离；“B”表示塑料制品最高点到前模芯底面的距离；“C”表示塑料制品到后模芯底面的距离。4.2.2 A/B板尺寸的确定A/B板各种尺寸如图4-1、图4-2所示。 图4-1动模 图4-2 模架A/B板各种尺寸，可以通过表4-2经验参考值得出：D1：A/B板宽度尺寸 D1=W1+2T1 =126+240=206mm D2：A/B板长度尺寸 D2=W2+2T2 =210+260=330mmH1：A板厚度尺寸 H1=V1+N1=65+40=105mm H2：B板厚度尺寸 H2=V2+N2=40+40=80mm根据以上计算得出的数据，可以选用型号为“3535” 的标准模架。表4-2 A/B板参照表W1T1minW2T2minV1N1minV2N2min150402005030202506530070404040504.2.3 C板尺寸的确定模脚的高度H必须能顺利推出塑件，并使推杆固定板离托板间有10mm左右的间隙。方铁高度H=顶针面板厚度+顶针底板厚度+限位钉高度+顶出距离+1015mm= 20+25+5+45+10 =105mm（顶出距离制品需顶出高度+510mm）105 模具绘图模具图一般分为零件图和装配图，为了让人看懂，绘制图纸时一定要特别注意图纸的使用对象。绘制出的图纸一定要按国家标准来标注尺寸、公差，还有确保尺寸的完整性，图纸的整洁性。1） 零件图零件图主要为了表示所加工零件的结构尺寸（包括尺寸公差、形为公差、粗糙度）及技术要求。2） 装配图模具装配图要清晰完整地表达出该模具的内部构造，零件之间的装配与连接关系，模具的工作原理及生产该模具的技术要求和检验要求。图5-1为简易的装配表达图。1.定位环；2.唧咀；3.工字板；4.推板；5.点浇口；6.A板；7.型芯；8.B板；9.顶针；10.方铁；11.面针板；12.底针板；13.底板；14.U型道；15.型腔；16.胶塞；17.回针；18.垃圾钉；19.小拉杆图5-1装配简图总 结本篇文章是对塑料果冻盒注塑模设计。我运用自己平时学习到的关于塑料模具的知识来进行了设计。设计前我先了解了一下果冻盒的原材料PS塑料；其次通过实体测量用UG软件三维实体建模，得出产品的体积、质量和重量并计算出该材料产品的质量。在注射机的选用过程中，我发现有很多名词是我所不了解的如锁模力、注射量、注射压力。通过查询资料我了解了这些名词的概念，但对于这些的计算还是存在困难，需要求助老师。在这次设计过程中，我发现浇注系统的设计不仅仅是冷流道浇注系统和热流道浇注系统的区别，更多的是浇口、分流道、主流道的设计。顶出机构除了圆顶杆，还有其他的顶出方式斜顶、推管等。冷却系统也分很多形式，当中还有水孔直径、水口位置和水路布置。这些设计都需要通过尺寸计算来选择合适的。总的来说整个模具的设计都是通过查询相关资料计算选择的，没有一个系统是随意定尺寸的。模具设计好后，进行UG三维建模，然后需要用cad进行导模具绘图（也就是将三维转换为二维图），转变为图纸形式。在图形转换过程中，我发现修改有些麻烦，对于注塑模的结构表达有些困难。我在表达模具的内部结构上，进行视图分析时，有些细致的小地方，不能很好的表达出来（像冷却系统中分流道和水路的表达方式）。总的来说，这次的设计让我在模具设计方面学到很多理论性和实践性的知识，让我有很大的进步。对于模具设计思路也变得清晰。致 谢转眼间就实习了，在实习前我做了毕业设计。这次毕业设计过程中我遇到一些难题，做这份设计并不是很顺利。在注射机的选择过程中，有些计算类的问题我不太懂如何计算。我向我的同学寻求了帮助，我很感谢他们。但我更要感谢的是我的指导老师，在设计过程中他帮我解答难题，并帮我改正了我在设计上犯的一些错误。因为我是第一次自己设计塑料模具，所以很多关于注射机的设计中浇注系统、顶出机构、冷却系统的选用我都无从下手。模具设计并不是抱着随随便便的心态来完成，要精益求精，按照国家标准来选用模架及其模具结构。再次感谢老师对我的指导和帮助。附 录序号图名图号1果冻盒注塑模装配图GDHZS002果冻盒塑件图GDHZS013型腔GDHZS024型芯GDHZS03参考文献1 张维合. 注塑模具设计实用手册. 北京：化工工业出版社，2011.2 浦学西. 模具结构.北京：中国劳动社会保障出版社，2008.3 李学峰. 塑料模具设计与制造（第2版）.北京： 机械工业出版社，2010.4 刘朝福. 注塑成型实用手册. 北京：化学工业出版社，2013.5 李忠文.精密注塑工艺与产品缺陷解决方案100例. 北京：化学工业出版社，2009.6 宋玉恒塑料注塑模具设计手册北京：航空工业出版社，19947 许发樾模具常用机构设计（第2版）北京：机械工业出版社，20158 陈剑鹤模具设计基础北京：机械工业出版社，20099 李振平模具制造工艺学北京：机械工业出版社，200710 褚建忠、甘辉、黄志高塑料模具设计基础及项目实践杭州：浙江大学出版社，2015 XXXX设计（XXX）任务书课题名称：果冻盒注塑模设计学生姓名：学 号：院（系）：专业班级：指导教师：起止日期 20 年 月 日至 20 年 月 日一、课题来源、目标及意义果冻是生活很常见的一种零食，它是儿童的最爱，也是哄小孩的“必备武器”之一。它的外包装果冻盒也引起广大父母的注意，父母关心它的材质和成型过程，很适合作为模具设计毕业生的研究项目。研究该项目是为了通过果冻盒注塑模设计的过程和思路，让学生可以独立完成一套模具设计，所用到的软件更加熟练，如UG三维建模，CAD二维图，Mold-flow模流分析。通过此次毕业设计，对注塑模有了更深的了解。对于本次设计，学生将运用所学到的知识，完成材料的工艺分析、模具结构的设计（分型面、型腔布局的确定，浇注、顶出、冷却系统的设计）、模架的选择、型芯型腔的绘制、模具装配图的绘制。对学生以后的设计有了一个简单的参照。为学生今后的模具设计奠定了基础，让学生从身边发现模具，对模具设计产生更大的兴趣。二、毕业设计（论文）内容及要求本次设计将通过对注塑件的分析与计算，选择合适的模具结构，并对各个参数进行计算选用，设计出一套合理、经济、安全的果冻盒注塑模具。本次设计有助于提高学生的设计能力，熟悉型芯型腔的计算和模架的选择；顶出机构、浇注系统和冷却系统的选择；绘制出完整的装配图，将模具内部结构表现出来。三、毕业设计（论文）进程安排序号设计（论文）各阶段名称计划时间1毕业设计辅导，学生进行相关准备工作，选题并审批。2教师下发任务书，学生完成开题报告，教师审核。3学生上交开题报告，开始设计。教师指导4学生完成毕业设计，并上报周记5次，教师指导5学生提交毕业设计材料（电子稿与纸质稿）。6毕业设计答辩。四、参考书及参考文献【1】 张维合. 注塑模具设计实用手册. 北京：化工工业出版社，2011.【2】 浦学西. 模具结构.北京：中国劳动社会保障出版社，2008.【3】 李学峰. 塑料模具设计与制造（第2版）.北京： 机械工业出版社，2010.【4】 刘朝福. 注塑成型实用手册. 北京：化学工业出版社，2013.【5】 李忠文.精密注塑工艺与产品缺陷解决方案100例. 北京：化学工业出版社，2009.【6】 宋玉恒塑料注塑模具设计手册北京：航空工业出版社，1994【7】 许发樾模具常用机构设计（第2版）北京：机械工业出版社，2015【8】 陈剑鹤模具设计基础北京：机械工业出版社，2009【9】 李振平模具制造工艺学北京：机械工业出版社，2007【10】 褚建忠、甘辉、黄志高塑料模具设计基础及项目实践杭州：浙江大学出版社，2015指导教师（签字）: 院（系）主任（签字）: XX设计(XX)开题报告题 目：果冻盒注塑模设计学生姓名：学 号：院（系）：专业班级：指导教师：20X 年 月 日一、课题来源、选题依据、课题研究目的、应用价值果冻是生活很常见的一种零食，它是儿童的最爱，也是哄小孩的“必备武器”之一。它的外包装果冻盒也引起广大父母的注意，父母关心它的材质和成型过程，很适合作为模具设计毕业生的研究项目。通过此次果冻盒注塑模设计的过程和思路，让我们可以独立完成一套模具设计，对所用到的软件使用更加熟练，比如用UG三维建模；CAD绘制装配图；Mold-flow做模流分析，选择最佳注塑位置和浇注方案。让我们对注塑模有更深的了解。对于本次设计，我们将运用所学到的知识，完成材料的工艺分析、模具结构的设计（分型面、型腔布局的确定，浇注、顶出、冷却系统的设计）、模架的选择、型芯型腔的绘制、模具装配图的绘制。对我们以后的设计有了一个简单的参照。为我们今后的模具设计奠定了基础，让我们从身边发现模具，对模具设计产生更大的兴趣。二、课题研究的基本思路、研究的关键问题和研究手段（途径）对于果冻盒的设计，我们首先需要考虑我们需要设计的塑件制造要求，然后运用学到的关于模具注塑成型及模具设计的基础知识，分析塑件的结构特点，选择符合塑件的材料。接下来就是型腔数量、布局的确定；型芯型腔尺寸的确定；模架的选择；零件图、装配图的绘制等。在设计过程中，我们将遇到很多问题，其中要研究的关键问题有塑件材料的选用；塑件的公差等级；注塑机的选择。还有一些细节问题，也是我们此次设计中要注意的。比如绘制零件图时，要考虑型芯型腔的精度、尺寸和加工过程材料的收缩。通过老师对塑料模具方面知识的讲解和注塑模具相关资料的参考、查询，这些关键问题我们都逐一解决了。三、论文的主体框架和主要内容概述想要设计出一套完整的设计，必须掌握与本设计相关注塑成型加工工艺及模具设计的基础知识。一套完整的塑料模具设计一般有如下几个步骤：1.塑料成型工艺分析：1)塑件工艺分析2）塑件材料分析2.成型设备的选择与注塑工艺参数的编制：1）塑件的体积、质量计算2）注塑成型工艺3.模具结构设计：1）分型面的确定2）型腔布局设计3）浇注系统设计4）顶出机构设计5）冷却系统设计4.标准模架的选择：1）模架的设计2）型芯型腔的尺寸计算3）动模、定模的计算5.模具绘图：1）模具装配图的绘制2）零件图的绘制以上五点包括了设计一套模具所需的基本步骤和要求。同时，在设计过程中，我们通过查阅大量的相关资料、手册等，对塑料模具的组成结构（浇注系统、顶出机构、冷却系统）有了新的认识，不在局限于定义理解。四、论文工作进度与安排起讫日期工作内容达到要求毕业设计辅导，学生进行相关准备工作，选题并审批。选题审批完成教师下发任务书，学生完成开题报告，教师审核。完成开题报告学生提交开题报告并开始设计，教师指导。开题报告审核完成，并已开始设计老师指导，学生更改并定稿。毕业设计最终稿完成提交毕业设计材料（电子稿与纸质稿）。材料上交完成 毕业设计答辩。五、指导教师意见 指导教师：年 月 日六、所在专业负责人审查意见 专业负责人：年 月 日七、参考文献阅读清单（要求8篇以上）序号题 目（及作者）出处（书籍及出版社、期刊名及期刊卷期号等）1张维合. 注塑模具设计实用手册.北京：化工工业出版社，2011.2浦学西. 模具结构.北京：中国劳动社会保障出版社，2008.3李学峰. 塑料模具设计与制造（第2版）.北京： 机械工业出版社，2010.4刘朝福. 注塑成型实用手册.北京：化学工业出版社，2013.5李忠文.精密注塑工艺与产品缺陷解决方案100例.北京：化学工业出版社，2009.6宋玉恒塑料注塑模具设计手册北京：航空工业出版社，19947许发樾模具常用机构设计（第2版）北京：机械工业出版社，20158陈剑鹤模具设计基础北京：机械工业出版社，20099李振平模具制造工艺学北京：机械工业出版社，200710褚建忠、甘辉、黄志高塑料模具设计基础及项目实践杭州：浙江大学出版社，2015 果冻盒注塑模设计摘 要本篇运用CAD和UG软件对塑料果冻盒进行了设计。塑料果冻盒是我们日常生活中常见的物品，它的材料是PS。在了解果冻盒的结构特征后，我们采用注射成型加工工艺。在设计过程中我们采用的点浇口浇注方式，其他关于模架的选用、镶件的大小都进行相关资料的查询并计算得出。关键词：果冻盒；PS塑料；注射成型；点浇口目 录前 言11塑件的成型工艺分析21.1 塑件的工艺性分析和表面质量分析21.1.1 塑件的工艺性分析21.1.2 塑件的表面质量分析21.2 塑件的材料分析31.2.1 材料的性质和应用31.2.2材料的性能32 成型设备选择与注塑工艺参数的编制42.1 塑件的计算42.2 注射成型工艺52.2.1 注射成型工艺过程52.2.2 注射成形的工艺参数63 模具结构方案的确定83.1 分型面的位置确定83.2 型腔布局设计83.2.1 型腔数量的确定83.2.2 型腔排列方式的确定93.3 浇注系统设计93.3.1 浇口设计93.3.2 分流道设计103.3.3 主流道设计103.4 顶出机构设计113.5 冷却系统设计124 标准模架的选择144.1模架的设计144.1.1 模架设计思路144.1.2 模架选用的基本原则144.2 成型镶件大小和模架A/B/C板的尺寸计算144.2.1 镶件大小的选择144.2.2 A/B板尺寸的确定144.2.3 C板尺寸的确定155 模具绘图16总 结17致 谢18附 录19参考文献20 前 言随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，塑料制品所占的比例也在变大，大规模的模具生产使我国的模具质量、模具的制造水平得到很大的改善10。塑料模具，简单来说就是加工完整构造和精确尺寸塑料的工具。由于塑料品种和加工方式的繁多，塑料模具的种类和结构也很多。按照塑料制品成型加工方法的不同，我们通常将塑料模具分为六大类型：注塑模、压注模、传递模、挤出模、中空吹塑模、热成形模具。其实在我们日常生活中有很多是通过注塑模加工成型的，如碗装泡面盒、快餐盒、饮料瓶、家用开关盖、肥皂盒等等。由此说明，模具在我们生活中是必不可少的，塑料模具更为重要。为了让大家了解塑料模具，我选择了在日常生活中不引人注意的果冻盒来做一次设计。本篇文章主要是对我们日常生活中常见的零食包装塑料果冻盒的设计。在没有接触模具设计这方面的知识时，我们只知道果冻盒是用模具做出来的，不同的形状用不同的模具。可是，对于具体的加工方式并不了解。为此我利用自己学习到的知识点，针对圆形的果冻盒进行了一次设计。在模具设计前，我们首先需要的是要了解产品所采用的是何种材料，其次了解这种材料的各项性能和加工时需要的工艺参数。接下来我们需要利用测量工具得到零件的尺寸并用UG软件建模。并用分析软件（如Mold-flow）对产品进行分析，知道最佳注射点。分析之后我们需要对模具结构进行选择。对于这个产品我们选用了注塑加工成型方法，也就是用注塑模。对于模架的选择和镶件的确定，需要我们通过查阅资料中的经验值并计算得出合理的数据；并选用合理的浇注系统、顶出机构和冷却系统。这些在说明书中都有详细的设计计算过程。由于本人的水平有限，设计中存在需要改进和提高的地方。我十分希望老师能提出宝贵的意见，让我可以做出一份较好的设计说明书，以便自身能力今后不断提高。1塑件的成型工艺分析1.1 塑件的工艺性分析和表面质量分析1.1.1 塑件的工艺性分析该塑件是我们日常生活中常见的果冻盒。它简单对称，结构性能很好；材料为PS塑料，壁厚2mm，适合大批量生产。图1-1为塑件二维图。图1-1 塑件二维图PS塑料是无定型塑料，它的成型收缩率为0.30.8，因此要有脱模斜度（要进行拔模）。1.1.2 塑件的表面质量分析果冻盒为独立性产品，不需要与其它零件配合使用。所以对尺寸精度和表面质量要求不是很高。只要保证表面没有刮痕、摸起来光滑即可。在选择浇口位置时要考虑是否对表面质量有影响，尽量不要影响使用。1.2 塑件的材料分析1.2.1 材料的性质和应用PS是聚苯乙烯系塑料的简称，是大分子链中包括苯乙烯基的一种塑料；其英文名为general purpose polystyrene。PS主要分为普通聚苯乙烯(GPPS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、可发性聚苯乙烯(EPS)和茂金属聚苯乙烯(SPS)等。其中通用级聚苯乙烯是一种热塑性树脂，为有光泽的、透明的珠状或粒状的固体。它的密度为1.041.09 gcm3,透明度为88%92%,折射率为1.59%1.60%。其实在我们日常生活中有很多都是PS塑料，像碗装泡面盒、快餐盒、矿泉水瓶、食品包装盒、塑料吸盘等。1.2.2材料的性能a. 机械性能：强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小(高温条件下也极少有变化)；b. 耐热老化性：增强后的UL温度指数达120140(户外长期老化性也很好)；c. 耐溶剂性：无应力开裂；d. 对水稳定性：遇水易分解(高温、高湿环境下谨慎使用)；e. 成型加工性：普通设备注塑或挤塑。由于结晶速度快，流动性好，模具温度也比其他工程塑料要求低。在加工薄壁制件时，仅需几秒钟，对大部件也只需要40s60s。 anonymity 百度百科 PS塑料2 成型设备选择与注塑工艺参数的编制2.1 塑件的计算图2-1果冻盒是根据实际尺寸，用UG三维软件做出的果冻盒三维图。图2-1果冻盒三维建模后，通过UG软件中的分析我们可以直接得出塑件的体积（图2-2）、质量（图2-3）和重量（图2-4）。 图2-2体积 图2-3质量图2-4重量通过设计手册查的PS材料密度为1.041.09gcm3。因此塑件的质量G=V11.093911.35859g,故取11g塑件的质量。2.2 注射成型工艺2.2.1 注射成型工艺过程注射成型是热塑性塑料的主要成型方法。注射成型工艺过程包括：成形前的准备、注射成型过程及塑件的后处理三个阶段10。注射装置准备注射预塑化装入料斗塑料原料清理模具、加热注 射闭 模放入嵌件装注料射预装塑置注射模具、加热涂脱模剂 保压（硬化）排 气脱 模 塑 件喷嘴后退图2-5工艺过程2.2.2 注射成形的工艺参数正确的注射成形工艺可以保证原材料良好塑化，顺利充模、冷却、定型，从而生产出合格的塑料制品。PS注射成型时一般直接使用。有的时候为了提高塑件的质量,可以在5570下的鼓风烘箱预干燥1h2h。关于这次注塑果冻壳所用的PS塑料具体的加工条件我们可以从表2-1常见的热塑性塑料注塑成形的工艺参数得出：1）温度：料筒温度为140190,模具温度为2060；2）压力：注塑压力为60MPa100MPa,保护压力为30MPa40MPa；3）时间：成形周期为4090s。由于这次做的果冻盒壁厚2mm较薄，所以保压时间要短些（塑件收缩率最小为保压时间最佳值），此外成形过程中尽量缩短开模、脱模等时间，提高生产效率。表2-1热塑性塑料注塑成形的工艺参数塑料项目乙丙共聚PP聚丙烯PPABS软聚氯乙烯PVC硬聚氯乙烯PVC聚苯乙烯PSHIPS注射机类型柱塞式螺杆式螺杆式柱塞式螺杆式柱塞式螺杆式螺杆转速（r/min）3060306030603060喷嘴形式直通式直通式直通式直通式直通式直通式直通式温度/170190170190180190140150150170160170160170料筒温度/前段180200180200200210160190170190170190170190中段190220200220210230165180170190后段150170150170150170150170150170150170150170模具温度/5070408050703040306020602050注射压力/MPa701007012070904080801306010060100保压压力/MPa4050506050702030406030403040注射时间/s05053508250303保压时间/s1560206015401540154015401540冷却时间/s1550155015301540153015301040成形周期/S4012040120407040804090409040903 模具结构方案的确定3.1 分型面的位置确定为使产品顺利从模具中取出，模具分成动模和定模，此分界面为分型面。单分型面注塑模是我们通常所说的二板模，结构简单只有一个分型面，一般用于侧浇口的浇注系统。双分型面注塑模是我们通常所说的三板模，有两个分型面，一般用于点浇口浇注系统。分型面的不同，工作原理也不同。选择分型面要注意：不能影响产品外观；尽可能把产品留在动模一侧，方便取出；选择产品最大截面，利于排气。综合以上要点，选择出合适的分型面，分型面的位置如图3-1分型面中A-A处所示。图3-1分型面3.2 型腔布局设计3.2.1 型腔数量的确定影响型腔数量的主要因素有以下几种：产品重量与注塑机的额定注塑量：各腔塑料制品总重+浇注系统凝料注塑机额度注塑量80（用于校对）；注塑机的额定锁模；产品的生产批量：生产批量决定型腔的个数；经济效益：型腔数量越多，制造费用和制造难度也越大，模具质量也会下降；保养与维修：型腔数量越多，故障发生率也越高。3.2.2 型腔排列方式的确定型腔排列的原则要保证模具压力和温度平衡，可以采用对称排位或对角排位。A 对称排位：一模多件，制品相同，腔数为双数；B 对角排位：一模两件，制品相同，但制品不对称，叫鸳鸯模。浇口位置要统一：相同制品要从相同的位置进胶。进料平衡：熔料要同时充满各型腔。分流道尽量取最短：减少熔体在分流道内的压力和温度损失。综合以上原则和产品本身的结构特点，如图3-2所示型腔数量为二，排列方式为对称排列较好。图3-2型腔布局3.3 浇注系统设计型腔浇注系统设计包括主流道的选择、分流道截面形状及尺寸的确定、浇口的位置选择、浇口形式及浇口截面尺寸的确定。根据产品的结构、大小、形状以及制品批量大小，首先确定采用冷流道浇注系统还是热流道浇注系统。本产品要求：结构简单、形状似圆桶状、大批量生产，所以我们采用冷流道浇注系统。3.3.1 浇口设计浇口设计原则：浇口数量在满足注塑要求下越少越好；浇口位置尽量选在分型面上，要保证到型腔各个部位距离尽量相等，还要利于排气，最重要的是不能影响制品外观。本产品要求：表面光洁无毛刺、无缩痕，所以采用点浇口，根据型腔的数量选用两个点浇口（如图3-3所示）。3.3.2 分流道设计对于多腔布置，尽量选用平衡式分流道，保证每个浇口位置相同且分流道长短一致。本产品选用了点浇口和两穴形式，所以选用U型水道较好（如图3-3所示）。图3-3点浇口3.3.3 主流道设计主流道形状由唧咀决定，为了便于脱模，一般主流道采用圆锥形。本产品选用的是点浇口，点浇口适用于三板模，所以主流道锥度可取510（如图3-4所示）。图3-4主流道3.4 顶出机构设计1）顶出方向模具的顶出方向分为：定模顶出、动模顶出或动、定模同时顶出。根据本产品的实际情况，我们采用动模顶出。2）顶出距离一般是顶出的产品距离模具510mm；一些形状简单且脱模角度大的桶形制品顶出成品深度的2/3。3）顶出方式顶出装置一般分为：圆顶杆、扁顶杆、推管、斜顶、气顶、顶出块。4）顶出位置不能太靠边，要保证12mm的料厚；在制品包紧力大的位置。5）标准件的选用顶针固定板按照标准模架选择；圆推杆一般选用46mm,制品较大可根据实际情况选择。该产品内部没有加强筋，壁厚为2mm，分型面最小直径为32mm，所以选用最普遍最简单的圆顶杆。通过计算，选用两根18193mm的圆顶杆（如图3-5所示）。图3-5顶杆3.5 冷却系统设计型腔冷却系统有很多形式：普通冷却、水井冷却、内模转模胚冷却、喷泉式冷却等。根据实际情况，当内模镶件冷却时，可采用内模转模胚冷却法（如图3-6所示）。 图3-6水路1）水孔直径选用根据表3-1水口直径参照表，产品壁厚2mm选择合适的水路直径10mm。表3-1水口直径参照表产品壁厚mm冷却水路直径mm1.55-828-102-410-122）水孔位置确定表3-2水孔位置参数表示意图参数d=2D3D(水路孔边至镶件边缘要求大于10mm)P=3D5D根据表3-2，计算得出：d=2030mm,故取24.5mm。P=3050mm,故取50mm。4 标准模架的选择4.1模架的设计4.1.1 模架设计思路模架的选用与塑件进浇方式和模具型腔的数量有关。本产品表面质量较高，应选用的是点浇口；产品尺寸较小，选用模具型腔的数量是“一模两腔”。4.1.2 模架选用的基本原则1）尽量选择较小的规格；2）一般情况下优先选择工字模架（考虑注塑的容模量）；3）模架尽量用标准型号。根据塑件进浇方式、型腔的数量和模架选用的基本原则，选用了DCI模架。4.2 成型镶件大小和模架A/B/C板的尺寸计算4.2.1 镶件大小的选择根据产品的外形尺寸和产品本身结构可以确定好镶件的外形尺寸。通过计算得知产品的阴影面积为S=1734.065mm2。参考表4-1镶件的大小参照表中的经验数据，得出A=40mm,B=24mm，C=40mm。表4-1镶件的大小参照表产品投影面S（mm2）A(mm)B(mm)C(mm)100-900402030900-250040-4520-2430-402500-640045-5024-3040-506400-1440050-5530-3650-6514400-2560055-6536-4265-80“A”表示塑料制品最大外形边到模芯边的距离；“B”表示塑料制品最高点到前模芯底面的距离；“C”表示塑料制品到后模芯底面的距离。4.2.2 A/B板尺寸的确定A/B板各种尺寸如图4-1、图4-2所示。 图4-1动模 图4-2 模架A/B板各种尺寸，可以通过表4-2经验参考值得出：D1：A/B板宽度尺寸 D1=W1+2T1 =126+240=206mm D2：A/B板长度尺寸 D2=W2+2T2 =210+260=330mmH1：A板厚度尺寸 H1=V1+N1=65+40=105mm H2：B板厚度尺寸 H2=V2+N2=40+40=80