塑料水杯的模具设计与加工

1、精品好资料学习推荐编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：塑料水杯的模具设计与加工 信机 系 机械工程及自动化 专业学 号： 0923241学生姓名： 王 兵 指导教师： 王士同（职称：教授）（职称： ）2013年5月25日31 / 39无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 塑料杯子的模具设计与加工 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械95 学 号： 0923241 作者姓名： 2013年

2、 5 月 25 日无锡太湖学院信 机系 机械工程及自动化专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目机械设备模具的计算机设计与加工2、专题塑料杯子的模具设计与加工二、课题来源及选题依据本课题自选题目 近几年，我国塑料模具工业有了很大的发展，塑料制品在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色，其种类也越来越多，制造加工也越来越精致美观。在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其他模具，在模具行业中的比例也逐步提高。并且随着注塑模具技术的发展，在工程机械和工业机械、电子、汽车、加点、玩具等产品中，60%以上的零部件，可以依靠模具成型。水杯是我们生活中一件必不可少的生活用品，塑料杯

3、虽然看似简单，但是其注塑模具的设计制作所涉及的知识面与知识点较多，能比较全面的反应一些注塑模具的设计特点。本体应用性强，知识面覆盖较广，并且来自生活，所以容易激发我学习研究兴趣，所以选择了这个课题。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：完成杯子的开模，并绘制开模图； 绘制出装配零件图； 完成设计说明书一份，有分析比较和必要的计算； 四、接受任务学生： 机械95班 姓名 王 兵 五、开始及完成日期：自2012年11月12日 至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任 签名2012 年 11月12日摘 要 本文介绍了塑料水杯盖

4、的成型工艺，及模具成型结构对塑件质量的影响，浇注系统的设计、顶出系统、模具成型部分和总装结构的设计，通过对模具结构方案、模具工作过程以及加工注意事项的详细分析与论述。近年来CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析正在塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。我感觉UG开模相对于CAD开模有相对简单，2D图采用CAD制图，开模采用UG制图。在设计中对模具的整体结构及模具非标准的零件经过分析，对其各种参数进行了校核，且绘制了图纸。设计过程中，重点突出了造型设计，成型零件设计，

5、模架设计三个重要工作，在设计中用到了分流道侧浇口浇注系统。在其中造型分模中遇到一定的困难，但是通过努力最终得以解决。这次设计是对塑件及模具CAD/CAM、UG的一次大胆尝试，相信对实际生产会有一定的指导意义。另外，本次杯子我选择了增大杯子的内径，上下上下两个杯盖，下杯盖与杯底留有一定的空间，可成放茶叶、咖啡、方便人们生活，大的杯径可让杯子多盛放东西，需要时还可以用做饭盒，两个不同的杯盖还可以交换使用。本次设计以有内螺纹的杯盖为主，杯体为辅。关键词：塑料水杯；塑料杯盖；注塑模设计；CAD/CAMAbstract This paper introduces the forming process

6、of plastic cups, influence and mold structure on the quality of plastic parts, the design of gating system, the ejector design system, molding part and final assembly structure, the die structure scheme,Detailed analysis and discusses the working process of the mould and processing notices, try hard

7、 to let readers know the design process of injection mold.In recent years, CAD/CAM technology has developed into a relatively mature technologies, the technology of mould CAD/CAM hardware and software, the price has been reduced to small and medium-sized enterprises generally acceptable degree, 3D a

8、nalysis of 3D design and molding process of plastic parts and mold is playing a more and more important role in the plastic mold industry.But I feel UG mold mold is relatively simple compared to CAD, 2D map using CAD drawing, mold using UG mapping. In the design of the overall structure of die and d

9、ie on the non-standard parts according to the analysis, the various parameters of the check, and the mapping of the drawings.In the design process, focused on the design, the design of molding parts, mold design are three important work, the shunt side gate system used in the design of. There are so

10、me difficulties in the other part, but through hard work finally settled.The design of plastic parts and mold CAD/CAM, UG is a bold attempt, I believe there will be some guiding significance for practical production. In addition, the cup I chose the diameter of the cup, up and down two cup cover, a

11、cup cover and a cup bottom have a certain space, can be put in the tea, coffee, convenient for people living, large cup size can let the cup to hold things, when required, can be used as a lunch box, two different cup cover can also be used. This design mainly with the internal thread of the cup cov

12、er.Key words：Plastic cup; Plastic cup cover; Injection mold design; CAD/CAM目 录摘 要IIIABSTRACTIV目 录V1 绪论11.1选题依据及意义11.2 本课题在国内外的研究现状11.2.1 中国模具工业概况11.2.2 存在问题和主要差距32 塑件的分析42.1 塑件技术要求分析42.1.1 塑件的几何形状42.1.2 塑件的工艺结构52.2.1 注塑成型工艺参数52.2.2 注塑成型特点82.3 HDPE注射成型条件83 模具型腔的设计93.1 型腔数目的确定93.2 注射机的选择93.2.1 额定注射量93

13、.2.2 锁定锁模力103.2.3 额定注射压力103.2.4 G54-S200/400型注射机与模具关系103.2.5 合模导向机构设计113.3 分型面的选择113.4 脱模斜度123.5 成型零件的设计123.6 型腔及型芯尺寸计算123.6.1 型腔的尺寸计算133.6.2 型芯尺寸的计算153.7 排气槽的设计163.8 型腔的强度校核163.8.1 材料选择163.8.2 强度校核164 浇注系统的设计184.1 浇注系统的分析184.2 主浇道的设计184.3 分流道的设计184.4 浇口的设计195 脱模机构的设计215.1脱内螺纹机构的设计215.2 顶杆位置215.3 顶杆

14、的强度计算226 模具结构的零件设计236.1 零件尺寸设计要求236.2 导柱、导套236.3 定位圈与浇口套236.4 推杆246.5 限位钉246.6 复位杆246.7 螺钉及销247 模温调节系统设计257.1 型腔上的冷却系统装置257.2 根据已布好的水道计算水量258 总结与展望288.1总结288.2不足之处及未来展望28致谢29参考文献301 绪论1.1选题依据及意义在毕业实习期间，通过观察、询问及老师的指导对注塑模有了近一步的了解。鉴于此，以塑料水杯为塑件，进行注塑模设计。一个国家模具生产能力的强弱，水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品的开发和旧产品的更新换代，影响着

15、产品质量和经济效益的提高。采用模具生产制件具有生产效益高、质量好、切削少、节约能源和原材料、成本低等一系列优点。模具成型已成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最有潜力的发展方向。而注塑模又是模具生产中采用最普遍的方法。世界塑料成型模具中，约60%为注塑模。在国民经济中，模具工业已成为五大支柱产业机械、电子、汽车、石油化工和建筑的基础。随着社会的发展，它将发挥更加重要的作用。1.2 本课题在国内外的研究现状模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力，随着我国加入WTO，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战

16、。 我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成型（形）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。 模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前，全世界模具年产值约为600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。我国对模具工业的重视程度也提上日程。1998年3月，国务院颁发的关于当前工业技术改造政策重要的决定中，模具被列为机械工业

17、技术改造序列的第一位，生产和基本建设序列的第二位。随后的1999年和2002年，在国家计委和科技部发布的当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录、当前国家优先鼓励发展的高技术产品产业化重点指南（目录）及当前国家鼓励外商投资产业目录中，模具都被列入其中。这些都说明了模具在国民经济中地位。1.2.1 中国模具工业概况中国虽然在很早以前就制造和使用模具，但一直未形成产业。由于长期以来模具制造一直作为保证企业产品生产的手段被视为生产后方，因此一直发展缓慢。1984年成立了这个模具工业协会，1987年模具首次被列入机电产品目录，当时全国共有生产模具的厂点6000家，总产值约为30亿元。随着中国改革开放

18、的日益深入，市场经济进程的加快，模具及其标准件、配套件作为产品，制造生产的企业大量出现，模具工业得到快速发展。在市场竞争中，企业的模具生产技术提高很快，规模不断发展，提高很快。1988年至1992年，国家委托中国模协和机械院在全国范围内组织了上百个模具企业和有关科研单位、大专院校，共同对模具关键技术进行攻关，取得了丰硕成果。这些成果主要有：冲压模具的设计制造技术，料模具的设计制造技术，铸压模具的设计制造技术，铸造模具的设计制造技术，模具表面处理技术模具材料，模具加工关键设备，模具寿命研究等方面，由于这些成果的取得及推广应用，使中国模具技术前进了一大步。“七五|”后期和“八五”期间，国家为模具工

19、业加大了投入，分批分期改造了一批具有特色专长的专业模具厂和模具标准件厂，引进了一大批模具加工关键设备及精密塑料模、级进模、精冲模等设计制造技术。这对提高中国模具技术及生产水平越到了推动作用。同时，许多大专院校开始设计模具专业，由前联邦德国和日本援建及中国自己投资兴办的模具技术培训中心，也陆续建立模具技术发展及技术工人的培养开始步入轨道。20世纪90年代以来，中国在汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术，国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范点，由华中理工大学作为技术依托单位，开发了汽车车身与覆盖件模具CAD/CAM软件系统，在模具和设计制造中得到了实际应用，取得了效益

20、。现在，吉林大学和湖南大学也成功地开发出了汽车覆盖件模具的CAD/CAM系统，并达到了较高水平，在生产中得到应用，收到良好效果。1994年，国家在上海交通大学建立了模具CAD国家开发研究中心，在郑州工学院建立了橡塑模具国家工程研究中心，使中国模具CAD/CAE/CAM研究开发和应用工作得到了进一步发展，新的成果不断出现。由于CAD/CAE/CAM的应用，特别是20世纪80年代开始中国许多模具制造厂从国外引进了许多软件，包括冲压模、级进模、塑料模、压铸模、橡胶模、玻璃模、挤压模等相应软件，使中国模具设计制造水平有很大提高，也产生了较大的经济技术和社会效益。但由于人才缺乏和基础工作较差，引进的软件

21、未能很好应用及发挥其应有的效益现象普遍存在，这是今后应十分重视和有待解决的问题。中国模具产业除要继续发展生产能力外，更重要的是今后要重在行业内部结构的调整及技术的发展方向上下更大的功夫。结构调整方向，主要是指企业结构的调整应向专业化方向发展，产品结构中高档模具发展，进出口结构向增加出口减少进口的方向发展。技术发展主要是精密塑料模、成型工业与模具结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成型分析及结构改进；多功能附和模具、符合加工、激光技术、高速切削、超精度加工及抛光技术、快速成型及快速经济模具在模具设计制造上的应用。总体来看，中国模具工业将向数字化、信息化方向发展。中国模具工业协会现在是亚洲协会联合会（

22、FADMA）和国际模办（ISTA）成员单位。负责中国模具行业与国际同行的交流合作。该协会在中国没成功地举办了许多次模具技术国际会议，也多次成功地组织了国内模具界人士达到国外参加模具技术国际会议。近年来，中国模具工业协会基本上每年都组织国内主要模具生产企业的厂长（经理）、总工程师和技术人员参与国际模具经贸等技术交流，参加国外的国际模具展览会。这些国际交往都促进了中国模具技术水平的提高和模具工业的发展，收到了很好的效果。由中国模具工业协会和上海贸易促会共同主办的中国国际模具技术和设备展览会（每逢双年5月）至2004年已成功举办了十届。由于他的展览规模、展品水平、展览效果一届好于一届，因此经国际展览

23、联盟（UFI）考察和研究决定，自1996年第六届开始，该展览会已正式成为UFI成员。自此以后，展览会发展情况更好，现在已成为国际模具技术和经贸交流的盛会，促进了中国模具工业的发展。现在，中国已能生产精度达2m的多工位级进模，寿命可达2亿冲次以上。在大型塑料模具方面，中国已能生产34英寸大屏幕彩电和65英寸背投影式电视的塑壳模具，10kg大容量洗衣机全套塑料件模具及汽车保险杠，整体仪表板等塑料模具。在精密塑料模具方面，中国已能生产照相机塑料件模具多行腔小模数齿轮模具及精度达5m的2560腔塑封模具等。在大型精密复杂铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模和汽车后桥齿轮箱压铸模及汽车发动机壳体

24、的铸造模具。在汽车覆盖件模具方面，国内已能生产中高档新型轿车的部分覆盖件模具。子午线轮胎活络模具，铝合金和塑料门窗异材挤出成型模，精铸或树脂快速成型拉延模等，也已达到相当高水平，可与进口模具媲美。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快了主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品，塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其能力增加较快，“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方快于北方。目前，发展最快、模具生产最为集中的省份上广大和浙江，江苏、上海、安徽、山东

25、等地区进年来发展也很快。1.2.2 存在问题和主要差距目前，我国模具总量虽然已经达到了相当的规模，模具水平也有了很大提高，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等工业发达国家落后许多，也要比加拿大、英国、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等国家落后。存在的问题和差距主要表现为以下四方面： 总量供不应求，国内的模具自己率只有70%左右。其中，中低档模具供过于求。中高档模具自己率仅50%。 企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构不合理。国内模具生产厂中自产自己率达60%，而国外70%以上为商品模具；属大型、精密、复杂、长寿模具的比例不足30%，而国外大50%以上。进出口之比2004年为3.7

26、1，实进口达13.2亿美元，为净进口量最大的国家。 模具产品水平要比国际水平低很多，而许多模具的生产周期却比国际水平长。 开发能力较差，经济效益欠佳。国内，每个职工平均每年制造1万美元左右，而国外每个职工每创造1520（甚至2530）万美元。与国际水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。2 塑件的分析2.1 塑件技术要求分析塑件的技术要求包括几何形状、壁厚的均匀程度、工艺圆角、脱模斜度等。而这些塑件上的要求是否能符合塑件工艺的要求就要重新分析。如果不符合塑件工艺要求的，就必须在不影响制品使用的前提下采取修改。2.1.1 塑件的几何形状图2.1 塑件图图2.2 塑件图 参照塑件，为整个保温杯

27、的盖子和杯身,从中可以看出杯盖为圆筒形带内螺纹，螺纹用于配合拧紧；杯身为长圆筒形带外螺纹。由于杯盖内螺纹需要用到齿轮脱内螺纹结构，杯身我们将设计成带侧抽结构，两样零件结构上不合适放在一套模里做出产品来，所以在这里我们采用上下两盖脱内螺纹为一套模具，杯身为另外一套。脱内螺纹结构比较复杂，在这里我们以本套模具为主要论述点，详细论述脱内螺纹结构的模具设计。所有尺寸是按塑件公差等级5级控制的，即在模具制造中采用公差IT5级精度。还有其他一些尺寸均不影响配合尺寸，也按SJ1732T8中的7级精度控制。2.1.2 塑件的工艺结构 从制品中测得壁厚约为510mm。从图中可以看出塑件上最小的圆角为R5，而在H

28、DPE中的塑件工艺圆角是：内圆角为0.5T，外圆角为1.5T。因此只要制件上的圆角于此基准均可满足要求，故选择时可按其美观去考虑选择其相应的圆角尺寸。 该制品的塑件材料为HDPE，根据该材料的最小脱模斜度10以上。因为实际中还要考虑其外观线条及形状的美观可根据实际确定其脱模斜度只要小于最小脱模斜度就能满足塑件的制造工艺特性及技术要求。2.2 塑料成型特性塑件材料为高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，简称为“HDPE”），是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某

29、些种类的化学品会产生化学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤化烃 （四氯化碳）。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F低温度下均如此。HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。高密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为130，相对密度为0.9410.960。它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。熔化温度220260。对于分子较大的材料，建议熔化温度范围在2

30、00250之间。高密度聚乙烯是种白色粉末颗粒状产品，无毒、无味；结晶度为80%90%，软化点为125135，使用温度可达100；硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性均较好，但与低密度绝缘性比较略差些；化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；薄膜对水蒸气和空气的渗透性小、吸水性低；耐老化性能差，耐环境开裂性不如低密度聚乙烯，特别是热氧化作用会使其性能下降，所以，树脂需加入抗氧剂和紫外线吸收剂等来提高改善这方面的不足。高密度聚乙烯薄膜在受力情况下的热变形温度较低，这一点应用时要注意。2.2.1 注塑成型工艺参数 1、温度 在注塑成

31、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

32、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

33、，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

34、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

35、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，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

36、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

37、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35s。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

38、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2-1。 表2-1 常用塑料的注塑工艺条件塑 料 品 种注射温度/注射压力/MP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 23626054.9172.60.3

39、0.8聚碳酸酯25030078.5137.30.50.82.2.2 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。2.2.3 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

40、的塑料成型设备。2.2.4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。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。2.3 HDPE注射成型条件注射机类型 螺杆式比重（克/厘米2） 1.031.07计算收缩率（%） 0.30.8预热温度（ ） 8085时间 （小时） 23料筒温度： 后段：150170 中段：165180 前段：18020

41、0喷嘴温度： 170180模具温度： 5080注射压力（公斤/厘米2） 6001000公斤/厘米2成形时间（秒）： 注射时间：2990秒 高压时间：05秒 冷却时间：20120秒 总周期：50220秒螺杆转速： 30r/min适用注射类型： 螺杆式 柱塞式后处理： 方法：红外线灯、烘箱 温度：70 时间：24小时3 模具型腔的设计3.1 型腔数目的确定 本套模具做上下两个外盖，需要脱内螺纹，综合考虑生产效率和产品布局，采用两模一腔。图3.1 杯盖型腔3.2 注射机的选择 为了保证正常的生产和获得良好的塑件，在模具设计中要选择合适的注射机，为此必须了解注射机的性能与安装模具关系。3.2.1 额定

42、注射量由公式校核：0.8CG，其中C为注射机最大注射量，G为塑件和浇注系统的总重量，由UG测两塑件体积基本一样为：V塑=124.0cm3,M塑=117.8g；浇注系统体积V浇=2.3cm3，M浇=2.2g可以得到G=1242+2.2=250.2g从而求得注射机的最大注射量为17.6g，而根据此值可以选择注射量与此相近的，但必须大于此值的注射机，故选用G54-S200/400型注射机。G54-S200/400型注射机规范及特性： 螺杆直径： 55mm 最大理论注射容量： 200-400cm3 注射压力： 109MPa锁模力： 2.5t最大注射面积： 645cm3最大模具厚度H： 406 mm最小

43、模具厚度H1： 206 mm模板最大距离L0： 600 mm喷嘴球面半径R： 18 mm喷嘴孔径d： 4 mm喷嘴移动距离： 210 mm3.2.2 锁定锁模力由锁模力与成型面积的关系确定: （3.1）其中：合模部分的锁模力(N) K安全系数 约为11.2 F塑件和浇注系统在分型面上的投影面积(mm2)型腔的平均压力 35Mpa塑件与浇注系统的投影面积有UG计算约为：S=2.92cm2安全系数取1.2。从上面可得： 所以注射机的合模压力足够。3.2.3 额定注射压力 如果只考虑注射机的最大注射量，最大成型面积和锁模力来确定注射机是不够的，有些塑件由于形状及塑料的因素需要足够的注射压力，才能顺利

44、成型。为此，选用注射机注射压力必须大于成型所需的注射压力即： 式中P注由选得的注射机型号相关资料为146Mpa，而由塑料的成型条件可知为146Mpa。由塑件的成型条件可知注射成型压力70100Mpa即146Mpa大于70100Mpa，因此注射机能满足成形条件要求。3.2.4 G54-S200/400型注射机与模具关系 G54-S200/400型注射机的闭合高度与模具关系。模具厚度与注射机闭合高度必须满足，从注射机规范及特性中可知模具厚度700mm不在165406mm之间。 注射机的开模行程与模具的关系这是考虑到模具在脱模时所需要的行程是否在注射机的开模行程之间，确保塑件能顺利取下，注射机的最大

45、限度开模行程为260mm，当模具开模顶出塑件的余量510mm，即开模行程为SHH+（5-10）mm才能保证模具符合生产要求。 注射机的拉杆间距与模具的关系。在考虑之前，应以最轻松的方法装模，即保证模具的纵横两向尺寸，每个尺寸都在拉杆间距之内，但在设计时其纵横尺寸都大于拉杆间距有两种方法解决，一是卧放进再装，二是拆掉水管后再放，但卧放的尺寸不能大于拉杆的间距。 定位孔的直径，在模具上的定位圈尺寸应与注射机上的定位孔相配合由注射机的规范和特性得知定位孔径为所以在模具上应设置相应的定位圈与之配合。 推出杆孔的位置：注射机中推杆为22，孔距为230mm。为两侧顶出，由此在模具的动模板中应有相应的孔径2

46、325的孔和孔距230mm相对应。 喷嘴孔径与球面半径，为保证喷嘴与浇口套很好接触不溢料，孔径为4mm，浇口套的孔应大0.51，球面半径R12在浇口套中相应为R13R14。 安装螺孔的位置及孔径：模具直接采用螺钉固定，或螺钉和压板一起固定，但模具中的安装螺钉尺寸，应与注射机的螺孔相对应。通过以上校合可知G54-S200/400不满足要求，我们需要选更大一型号的注塑机XS-ZY-1000，最大装模高度可达700mm,可知满足要求。3.2.5 合模导向机构设计注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间

47、的精密对中定位。导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易。设计导柱和导套需要注意的事项有：1、合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度，导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。2、导柱工作部分长度应比型芯端面高出68 mm，以确保其导

48、向与引导作用。3、导柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求，导柱固定部分配合精度采用H7/k6，导套外径的配合精度采取H7/m6。配合长度通常取配合直径的1.52倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。4、导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。3.3 分型面的选择 分型面的位置直接影响模具使用制造及塑件质量故必须合理选择分型面，从以下几方面考虑：此模具分型面应使塑件开模时，留在型芯机构的那部分，而脱模机构在动模部分，所以分型面是设在动模和定模分界面上，这样的分型面有利于排气。图 3.2 分型面3.4 脱模斜度由

49、于注射制品在冷却过程中会产生收缩，因此它在脱模前会紧紧地包住型芯或型腔中的其它凸起部分，为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面。困此要脱模方向平行的制品内外表面具有一定的脱模斜度，HDPE材料的脱模斜度的选择型腔为120，型芯选1。这值为最小值，有些地方为达到质量的美观可以增大斜度值。3.5 成型零件的设计 塑件的成型零件，分型芯、型腔其中型芯的结构较为复杂，型芯是成型整个大内表面的，而在型芯里还有好几个小型芯，用以成型内表面的细小结构。由塑件分析可知，塑件外表面光洁度Ra为0.2mm要求较高，对加工精度提出较高要求。 型芯的结构形式：模具是采用两模一腔的形式布置，为了加工内部的螺纹，型芯

50、采用头部带螺纹，下部带齿轮的整体圆柱型芯。 型腔结构形式：为了便于加工采用整体镶入式。3.6 型腔及型芯尺寸计算 型腔的尺寸计算包括：型腔、型芯的长度，径向、高度尺寸，中心距等。对配合部分精度，相对要求高。成型零件工作尺寸的计算方法有两种：一种平均法，一种为制品公差法。由于两种方法计算的结果非常接近，一般要求都采用平均法计算。以下计算尺寸只是各成型零件的主要尺寸，其余尺寸不做详细计算，（未注尺寸公差按SJ1372-78查得）。其余尺寸计算方法可参考计算的过程。3.6.1 型腔的尺寸计算图3.3 型腔计算型腔径向尺寸必须以塑件的公称尺寸到最大尺寸，而公差则为负偏差。如果塑件上的尺寸不符合这一要求

51、，则可以换算后再进行计算。HDPE的平均收缩率（3.2）凹模径向尺寸的计算： (3.3)式中 凹模径向尺寸；塑件外形公称尺寸；塑件的公差值。塑件尺寸公差根据塑料模具技术手册中表2-40，GB/T144861993模塑件尺寸公差表取MT2B级，由尺寸段决定值的大小；HDPE的平均收缩率（3.4）凹模径向尺寸的计算： (3.5)式中 凹模径向尺寸；塑件外形公称尺寸；塑件的公差值；塑件尺寸公差根据塑料模具技术手册中表2-40，GB/T144861993模塑件尺寸公差表取MT2B级，由尺寸段决定值的大小；-制造公差，=； -塑件的平均收缩率，。凹模深度尺寸的计算： (3.6)式中 凹模的径向尺寸；塑件

52、外形公称尺寸。 3.6.2 型芯尺寸的计算图3.4 型芯HDPE的收缩率为1.24%，L1=38 s=0.18 L2=34.75 s=0.18 （3.7） （3.8）3.6.3 型芯高度的计算h1=13.5 s=0.12 3.7 排气槽的设计注射机是先闭模后进料的，再充模过程中，必须把型腔内的空气完全的排除。才能使其充模完全，如若某一局部排气不良，则该部分的空气被压缩而升温导致熔体热分解变色，色泽变焦黄。如果滞留在型腔内的气体过多，还会形成空洞和充填不足的缺陷，所以应该设计出排气槽。另外排气槽的位置也要适当，本副模具根据结构及制品形状，将排气槽设置在分型面上的流料终端，同时还可通过顶杆与型芯的

53、配合间隙来排气的结构如图3.4所示，考虑排气的同时还应考虑溢流，由于熔体在型腔内的流动路径往往足够出现汇流现象，汇流时流体前面的温度下降，粘度增大，往往不能很好的融合，造成分离影响塑件的强度及外观现象为避免这样弊端，可在料流汇合处设置溢流槽排气槽宽度b=35mm深度h小于0.05长度l=0.71.0mm此后可加深到0.81.5mm。此副模具与排气槽不单独设置。3.8 型腔的强度校核3.8.1 材料选择在校核形腔强度之前先选择型腔，型芯的材料。在模具用料中先要考虑模具的使用寿命，塑件的尺寸精度，塑件的复杂程度及制度的外观要求来考虑： 模具对使用寿命跟塑件的生产批量有关，对于大批量选用优质钢，对于

54、小批量要求可以低些，此塑件批量为小批量生产。 塑件尺寸精度在模具中，如果塑件精度高，其相应尺寸精度也高，而高精度产品塑件尺寸极易受模具磨损的影响，为了模具的耐磨，就应提高对钢材的要求，精度可以低些，此塑件的精度较低。 塑件的复杂程度，制件越复杂加工就越繁，为了有利于切削，最好是选用易切钢，且在尺寸数目多时宜变形，此塑件并不复杂。 制件的体积大小。制件 体积越大，切削量越大，体积小时，受到刀具的影响就越大，宜选用质量均匀的钢材，此塑件体积不大。 制件的外观要求：塑件的外表面要求表面粗糙度值为Ra0.2。对钢材提出了抛光要求相对应该选用好的钢材。从以上的五点分析中的前四点可知，可以选用较低的45号钢材，但是从第五点中可以看出4