pp水杯模具设计说明书

西安工程大学本科毕业设计绪论课题背景及意义市场竞争的日趋激烈，使得产品的功能日趋多元化，产品的生命周期不断缩短，塑料产品结构日趋多样化和复杂化，客户对产品质量的要求也越来越高。这在一定程度上决定了模具设计和注射成型过程的复杂性，有些注射成型问题连有经验的模具设计师和注射工艺师都很难把握。而传统的注射模设计首先考虑的是模具结构本身的需要，之后考虑的才是注射制品的需要。例如，常规的注射模设计通常是根据经验确定浇注系统和冷却系统，而不是根据流动分析来确定，最后在试模过程中通过反复的调整模具的浇注系统和冷却系统参数来勉强达到产品的质量要求。模具试模周期过长、试模成本过高严重影响了企业的竞争力。因此，对塑料熔体的注射成型过程的计算机模拟对优化产品结构设计、模具设计以及注射成型工艺具有非常重要的指导意义。1.2本课题及相关领域的国内外现状及发展1.2.1塑料模功能模具是利用其特定形状去成型具有一定型状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中，用于塑料制品成形的模具，称为塑料成形模具，简称塑料模。塑料模优化设计，是当代高分子材料加工领域中的重大课题。塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80%。由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，标志一个国家工业化的发展程度。1.2.2国内外塑料模现状我国塑料模的发展极其迅速。塑料模的设计技术、制造技术、CAD技术、CAPP技术，以有相当规模的开发和应用。我国在塑料模设计技术上，与发达国家和地区的差距，参见表1.1。在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全，质量尚不稳定。表1.1塑料模设计技术技术名称发达国家中国美国日本德国香港台湾大陆CAD应用CAE应用Flow软件Cool软件75%50%普及普及75%50%普及普及70%50%普及普及50%40%70%70%40%30%50%50%20%10%有应用有应用1.2.3塑料模发展趋势塑料模技术，包括设计技术、材料选择、加工技术管理与维修技术等多种领域，属于系统工程技术。随着塑料模应用领域不断扩大，地位的不断提高，对此国家已制定出明确的奋斗目标。1注射模CAD实用化；4塑料模专用钢材系列化；2挤塑模CAD的开发；5塑料模CAD/CAE/CAM集成化；3压缩模CAD的开发；6塑料模标准化。第二章产品的工艺分析2.1注塑模概述2.1.1注射模设计特点塑料注射模能一次性地成型形状复杂，尺寸精确，或带有嵌件的塑料制件。作为先进的模具，须在使用寿命期限内保证制品质量，并要有良好的技术经济指标。这就要求模具动作可靠，自动化程度高，热交换效率好，成型周期短。其次，合理选用模具材料，恰当确定模具制造精度，简化模具加工工艺，降低模具的制造成本亦十分重要。此外，在注塑模设计时，必须充分注意到以下特点：（1）塑料熔体大多属于假塑体液体，能“剪切变稀”。（2）视注射模为承受很高型腔压力的耐压容器。（3）整个成型周期中，塑件——模具——环境组成了一个动态的热平衡系统。2.1.2注射模的组成件凡是注射模，可分为动模和定模两大部分。注射充模时动模和定模闭合，构成型腔和浇注系统。开模时动模与定模分离，取出制件。定模安装在注射机的固定模板上；动模则安装在注射机的移动模板上。根据零件的不同功能，可由七个系统或机构组成：（1）成型零件：主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件，各种成型杆与成型环；（2）浇注系统（3）导向和定位机构；（4）脱模机构：主要由顶杆、顶出板、回程杆、顶出固定板、拉料杆等组成；（5）侧向分型抽芯机构；（6）温度调节系统；（7）排气系统。2.2PP水杯及相配合瓶盖的工艺性分析聚丙烯（PP）水杯是我们日常生活所必须的用品，是装水的良好用具。其产品主要通过注塑模成型制造，瓶盖一般用不透明材料的塑料PE塑料注塑成型。详细尺寸见图2-1(a)、（b），Pro/E生成产品的三维模型图见图2-2（a）、（b）。ab图2-1产品主要尺寸ab图2-2三维实体效果图2.3收缩率 前人已经为我们总结了常用的塑料常用收缩率，对于生产性的塑件，实际已经证明，这些数据已经能够应付实际的生产要求了。即使对于精密塑件也给予了其它方面的补偿。故而，对于实际的生产只要按照经验数据就可以满足生产要求了，表2-3表示了常用塑料的收缩率。表2-3常用塑料的收缩率塑料名称聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚碳酸脂尼龙ABS聚甲醛缩写PEPPPVCPSPSN6ABSPOM计算收缩率1.5-3.61.0-2.50.6-1.50.6-0.80.5-0.80.8-2.50.3-0.81.2-3.0对于聚丙烯水杯产品，材料为PP，理论收缩率为15/1000，而实际与理论是有区别的。按照前人经验此项设计收缩率取20/1000。PE的收缩率为0.4/100根据Pro/E分析结果如图2-4（a）、（b）所示；ab图2-4收缩率参数设置图(a,b)2.4塑件壁厚塑料制品应该有一定的厚度，这不仅是为了塑料制品本身在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了塑料在成型时有良好的流动状态。塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约。根据成型工艺的要求，应尽量使制件各部分壁厚均匀，避免有的部位太厚或者太薄，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩坑，凹陷烧伤或者填充不足等缺陷。热塑性塑料的壁厚应该控制在1mm—4mm之间。太厚，以产生气泡和缺陷，同时也不易冷却。该产品图反映出，此水杯壁厚为3.0mm，盖子壁厚为4.0mm壁厚均匀，在2mm—4mm的推荐值之间。易于成型。2.5塑件尺寸精度和表面粗糙度表2-5精度等级选用推荐值类别`塑料品种建议采用的等级高精度一般精度低精度1PS345ABS聚甲苯丙烯酸甲脂PCPSU聚砜PF氨基塑料30％玻璃纤维增强塑料2聚酰胺6.666109.1010456氯化聚乙醚PVC硬3POM567PPPE低密度4PVC678PE高密度塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度上影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度应尽量选择的低些。对于本产品，图纸未注明尺寸精度，查表1-2，我们取IT7级精度。表面质量一般要求较高，在Ra0.8以上。2.6脱模斜度由于制品在冷却后产生收缩，会紧紧包住型芯或型腔突出的部分，为了使制件能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对塑件的设计提出脱模斜度的要求，要求在塑件设计时或者在模具设计时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。目前并没有精确的计算公式，只能靠前人总结的经验数据。塑件的脱模斜度与塑料的品种，制品形状以及模具结构均有关，一般情况下取0.5度，最小为15分到20分。由于塑料制品的产品图可知，塑件的外壁有2°的斜度。此结构本身就在常用的脱模斜度范围内，本身就有利于制品脱模，且此塑料制品的材料为PP，此产品能够脱模，故无需另行设计。2.7分型面的设计2.7.1分型面的设计原则分型面即打开模具取出塑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的开设密切相关。分型面的设计原则为：（1）便于塑件脱模； a在开模时尽量使塑件留在动模内b应有利于侧面分型和抽芯c应合理安排塑件在型腔中的方位（2）考虑和保证塑件的外观不遭损坏；（3）尽力保证塑件尺寸的精度要求；（4）有利于排气；（5）尽量使模具加工方便；（6）有利于嵌件的安装；（7）有利于预防飞边和溢料的的产生；（8）有利于模具结构的简化。2.7.2分型面类型的选择。对于分型面，其特点如下：（1）单分型面注射模单分型面注射模又称两板式模具，它是注射模中最简单又最常见的一种结构形式。这种模具可根据需要设计成单型腔，也可以设计成多型腔。构成型腔的一部分在动模，另一部分在定模。主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上。开模后由于拉料杆的拉料作用以及塑件应收缩包紧在型芯上，塑件连同浇注系统凝料一同留在动模一侧，动模一侧设置的推出机构推出塑件和浇注系统凝料。一般对于塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。（2）双分型面注射模双分型面又称三板式注射模。与单分型面注射模相比，在动模与定模之间增加了一个可移动的浇口板（又称中间板），塑件和浇注系统凝料从两个不同的分型面取出。双分型面的种类较多，我们接触到的大致有以下几种：a定距拉板式双分型面注射模b定距拉杆式双分型面注射模c定距导柱式双分型面注射模d拉钩式双分型面注射模e摆钩式双分型面注射模f尼龙拉钩式双分型面注射模双分型面对于塑件外观质量要求比较高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用以上各种双分型面结构。初步拟定四型腔双分型面的结构。在实际生产中，双分型面采用定距拉板式双分型面注射模最多，这种模具结构复杂，能适用于采用点浇口的单型腔或多型腔注射模。设计时，限位销到定距拉板末端距离S的尺寸应大于浇注系统凝料的长度3～5㎜。此外，为了中间板在工作过程中的导向和支撑，所以在定模一侧一定要设置导柱，如该导柱同时对动模导向，则导柱的导向部分的长度应为：L=S+H+式中：S—限位销到定距拉板末端距离（㎜），即第二次分型的距离；H—中间板的厚度（㎜）而动模部分是否设导柱，则由推出机构类型决定，如本设计中是采用推出机构脱模，则在定模一侧应设导柱。而在本设计中是采用的推杆推板式推出塑件和活动镶块。综上分析，本设计两个均拟定采用单分型面注射模。2.7.3分型面的确定对于水杯件，外观质量要求比较高，并为防止在塑件外表面出现飞边而影响外观质量，分型面设在动模板处，又因为此模具型腔带有螺纹因此在脱模过程中需要有侧分型面，则在设计过程中凹模设计成两块相拼的形式在脱模过程中以侧分行的形式脱模。盖子有内螺纹设计成内螺纹型芯分型面也必须设计在盖子口的地方有利于分型和脱模。其水杯分型面及盖子分型面如图2-6（a,b）所示均在与杯子和盖子所在平面与杯口和盖子口平行的面上。ab图2-6分型面示意图(a,b)第三章注射成型工艺及注射机的选择3.1注射成型基本过程注射成型是把塑料原料（一般为经过造粒、染色、加入添加剂等处理后的颗粒料）放入料筒中，经过加热熔化，使之成为高粘度的流体——称为“熔体”，用柱塞或螺杆作为加工工具，使熔体通过喷嘴以较高的压力（约为25～80Mpa）注入模具的型腔中，经冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。注射成型的全过程可以分为：1、塑化过程2、充模过程3、冷却凝固过程:热塑性塑料的注射成型过程是热交换的过程。即：塑化——→注射充模——→固化成形脱模过程由1到4形成了一个循环。每一次循环，就完成了一次成型一个乃至数十个塑件。3.2注射机的分类注射机类型和规格很多，分类方法各异，按驱动方式可分为液压驱动和机械驱动两大类，其中以液压驱动较平稳安全。按照工作方式分为全自动、半自动和手动，全自动注射机已成为现行注射机的主要形式，它在必要时也能进行半自动和手动操作。按结构形式可分为立式、卧式和直角式三类，国产卧式注射成型机已标准化和系列化。三类不同结构形式的注射成型机特点如下：1、立式注射成型机如图3-1注射柱塞（或螺杆）垂直装设，锁模装置推动模板也沿垂直方向移动，这种注射成型机主要优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上（下模）安放嵌件，嵌件不易倾斜或坠落。其缺点是制品自模具中顶出后不能靠重力下落，需靠人工取出，这就有碍于全自动操作，但附加机械手取制品后，也可实现全自动操作，此内注射机注射量一般均在60克以下。如大型注射机也采用这种形式则机器高度太大，给加料和操作都带来困难，而且机器重心高，要求厂房高度大，是不大适宜的。图3-1立式注射成型机2、卧式注射成型机如图3－2这是目前使用最广、产量最大的注射成型机，其注射柱塞或螺杆与合模运动均沿水平方向装设，并且多数在一条直线上（或相互平行）。这类注射机的优点是机体较低，容易操纵和加料，制件顶出模具后可自动坠落，故易实现全自动操作，机床重心较低，安装稳妥，一般大中型注射机均采用这种形式。其主要缺点是安装麻烦，嵌件放入模具有倾斜或下落的可能，机床占地面积较大。系列生产的卧式成型机多采用液压传动，并可实现全自动或半自动生产。锁模液压缸;2-锁模机构；3-动模固定板；4-顶杆；5-定模固定板；6-控制台；7-塑化部件；8-料筒；9-计量和传动装置；10-注射和移动液压缸图3-2卧式注射成型机3、角式注射成型机是指注射柱塞或螺杆与合模运动的方向相互垂直者，目前国内各使用最多的角式注射机系采用沿水平方向合模，沿垂直方向注射，合模系由电机驱动开合模丝杆传动，注射部分采用齿轮、齿条机械传动外，也有改用液压传动。这种注射机主要优点是结构简单，便于自制，适于单件生产中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时常利用开模设时丝杠的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转，以便脱下塑件。其主要缺点是机械传动无准确可靠的注射和保压压力及锁模力，模具受冲击振动较大，如该为液压传动则可克服上述缺点，其占地面积在介于立式和卧式之间。此外还有转盘式注射成型机、旋转式注射成型机、热固性塑料注射成型机、双色注射成型机等。3.3模具与注射机的关系模具与注射机的关系如图3-3所示：图3-3模具与注射机的关系、3.4注射机的选用注塑机的选用包括两方面的内容：一是确定注塑机的型号，是塑件、塑料、注塑模及注射工艺等所需要求的注塑机的规格参数在所选注塑机的规格参数范围之内；二是调整注塑机的技术参数至所需要的参数。根据塑料的品种、塑件的结构、成型方法、生产批量、现有设备及注射工艺等进行选择。V表示塑件和浇注系统总体积计算塑件的体积与质量：V件=87.9cm因为PP材料的密度为0.91g/cm3则质量M=80本制品采用卧式注塑机低压注射。选用zs-130/90螺杆式注塑机。其技术规格为：螺杆直径37注射容量（理论）130cm注射重量（PS）130注射压力120MPa5．注射速率90cc/sec6．塑化能力（PS）12g/s7．注射行程160mm8．螺杆转速0~175rpm9．料筒加热功率6KW10．锁模力900KN11．拉杆内间距（水平X垂直）350x31012．允许最大模具厚度65013．允许最小模具厚度30014．移模行程3015．模板最大开距61016．油泵电机功率11KW17．油箱容积23518．机器尺寸（长X宽X高）3800x1100x1750由于PE的密度为0.91～0.94g/cm3=2×(+=32.63cm3式中:塑料件和浇注系统的体积（cm）FA1=A2==4.1式中:n型腔数目；n=2；塑料件熔体对型腔的成型压力（MPa）；A1单个塑料件在模具分型面上的投影面积（cm2）；A2浇注系统在模具分型面上的投影面积（cm2）。由资料可知，PE的熔体压力为30/MPa。代入数据得：=2×30×(2.206×10故选用XS—ZY—125型注射机，其技术规范如表3.4。表3.4XS—ZY—125型注射机的技术规范注射量/cm3125模板最大行程/mm300螺杆直径/mm42模具厚度/mm最大300注射压力/MPa119最小200注射行程/mm115拉杆空间/mm260×290注射时间/s1.6模板尺寸/mm428×450锁模力/kN900喷嘴球径/mmSR12最大成型面积/cm2320喷嘴孔径/mmφ43.4喷嘴尺寸注塑机喷嘴头一般为球面，其球面半径R应与模具的主流道始端的球面半径吻合，以免高压熔体从隙缝处溢出，一般模具的主流道始端球面半径应比喷嘴球半径大2～5mm，否则主流道内的塑料凝料无法脱出，其相应尺寸关系如图3-5。图3-5喷嘴与浇口套的尺寸关系图其中，R=r+D=d+3.5定位环尺寸注塑机定模固定板上有一规定尺寸的定位孔，注塑模定模板上相应设计有定位环。为了使模具的主流道的中心线与注塑机喷嘴的中心线相重合，模具定模固定板上的定位环或主流道衬套与定位环的整体式结构的外径尺寸d应与注塑机固定模板上的定位孔呈间隙配合，便于模具安装。定位环的高度小型模具为7～10mm，大型模具为10～15mm，定位孔深度应大于定位环的高度。3.6厚度在模具设计时应使模具的总厚度位于注塑机可安装模具的最大模厚和最小模厚之间.同时应校核模具的外形尺寸,使得模具能从注塑机拉杆之间装入.模具闭合后的厚度（闭合厚度）Hm应在注塑机允许的最大模具厚度Hmax和最小模具厚度HH式中:3.7模具的长度与宽度模具外形尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，校核其安装时能否穿过拉杆空间在动模、定模固定板上固定。模具在注塑机动模、定模固定板上安装的方式有两种：用螺钉直接固定（大型注塑模多用此法）和用螺钉、压板固定（中、小型模具多用此法）。采用第一种方法时，动、定模座板上的螺钉孔尺寸及间距应与注塑机对应模板上所开设的螺孔相适应（注塑机动、定模安装板上开着许多不同间距的螺钉孔，只要保证与其中一组相适应即可）;若采用后一种方法，灵活性大，只需在模具动、定模固定板附近有螺孔就行。本模具采用后一种。第四章注射模设计步骤4.1塑件成型方案的确定通常，塑料按照性能分为热塑性塑料和热固性塑料两种，两种塑料的成型方式有所不同，对于热塑性塑料大多数都是注射成型，本产品要求材料为PP和PE,PE和PP均为热塑性塑料，且多为注射成型，根据实际，我们采用注射成型。4.2型腔数目的确定对于一个塑件的模具设计的第一步骤就是型腔数目的确定。单型腔模具的优点是：塑件精度高；工艺参数易于控制；模具结构简单；模具制造成本低，周期短。缺点是：塑件成型的生产率低、成本高。单型腔模具适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。多型腔模具的优点是：塑件成型的生产率高，成本低。缺点是：塑件精度低；工艺参数难以控制。模具结构复杂；模具制造成本高，周期长。多型腔模具适用于大批量、长期生产的小塑件。根据塑件的精度：根据经验，在模具中每增加一个型腔，塑件的尺寸精度就要降低4%。确定型腔数目的方法：考虑到塑件的技术要求，本设计采用根据注射量方法确定型腔数目。即：n=(0.8G-式中，G—注塑机的最大注射量（130gm1—单个塑件的重量（80m2—浇注系统的重量（14.9但根据产品结构和尺寸形状来看不起，由于PP水杯塑件形状很大，只能为一模一腔。杯盖塑件的形状较小所以设计成一模两腔。根据需要和后续加工的要求我们确定为平行于塑件的最大尺寸方向，中心分布。4.3成型零部件的设计计算成型零部件的设计计算主要指成型部分，与塑件接触部分的尺寸计算。而对于塑件尺寸精度的影响因素主要有以下方面：1.成型零部件的磨损其主要是塑料熔体在成型行腔中的流动以及脱模时塑件与型腔或型心的摩擦，而以后者为主。为简化设计计算，一般只考虑与塑件脱模方向平行的磨损量，对于垂直方向的不于考虑，而忽略不计。中小形塑件我们取δc=1/6Δ。2.成型零部件的制造误差成型零部件的制造包括成型零部件的加工误差和安装、配合误差两个方面，设计时一般将成型零部件的制造误差控制在塑件相应公差的1/3左右，δz=1/3Δ,通常取IT6—IT9级精度。3.PP水杯塑件基本尺寸计算：型腔径向尺寸L==校核S==1.6<1.8L==校核S==1.2<1.5L==校核S==1.5<1.8型芯径向尺寸L==校核S==0.99<1.2型腔深度H==型芯高度

h==壁厚d=[(1+=2.7750校核S==0.217<0.38圆角R=[(1+=9.750校核S==0.4<0.64.瓶盖的基本尺寸(1）型腔深度尺寸计算：H式中:型腔深度尺寸；单位为mm塑件的基本尺寸；单位为mm将数据代入公式中得：H=24.94（2）型芯高度尺寸计算：hh=（3）螺纹成型零件的工作尺寸计算大径d式中:螺纹型芯大径（mm）；塑件内螺纹大径（mm）；塑件的平均收缩率（%），PE取=0.4%；塑件内螺纹中径公差（mm）；查螺纹公差标准GB197-81得=0.15mm∂z螺纹型芯大径制造公差（mm），∂z代入数据得：d=中径d2式中:螺纹型芯中径（mm）；塑件内螺纹中径（mm）；∂z螺纹型芯中径制造公差（mm）。查资料得∂z=代入数据得：d=小径d式中:螺纹型芯小径（mm）；塑件内螺纹小径（mm）∂z螺纹型芯小径制造公差（mm）。查资料得∂代入数据得：d=螺距P式中:螺纹型芯螺距（mm）；塑件内螺纹螺距（mm）；∂z螺纹型芯螺距制造公差（mm）。查资料得∂z代入数据得：P=4.024.4浇注系统设计流道设计包括主流道、浇口的设计。4.4.1主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或是型腔。由于主流道要与高温塑料熔体及注塑机喷嘴反复接触，所以在注塑模中主流道部分常设计成可以拆卸更换的主流道衬套。在卧式或立式注塑机上使用的注塑模中，主流道垂直于模具分型面。为了使塑料熔体按顺序的向前流动，开模时塑料凝料能从主流道中顺利的拔出，需将主流道设计成圆锥形，具有2°～4°的锥角，内壁有Ra0.8以下的表面粗糙度，抛光时应沿轴向进行。若沿圆周进行抛光，产生侧向凹凸面，使主流道凝料难以拔出。同时浇口套与注塑机喷嘴接触平凡，为防止撞伤，应采取淬火处理使其具有较高的硬度（48HRC～52HRC）。在直角式注塑机上使用的模具中，因主流道开设在分型面上，故不需要沿轴线方向拔出主流道内的凝料，主流道可以设计成等粗的圆柱形。主流道的基本尺寸通常取决于两个双方面：第一个方面是所使用的塑料种类，所成型的制品质量和壁厚大小。其表如表4-1所示表示的是制品质量和壁厚的关系：表4-1参考表制品质量/gD1/mmR/mm0～2030.520～404140～15051150～30062300～50082500～1500102第二个方面，注塑机喷嘴的几何参数与主浇道尺寸的关系如图4-2所示：热塑性塑料的主流道衬套与注塑机喷嘴的尺寸：主流道始端值∅B=球面凹坑半径mm，半锥角a为，尽可能缩短长度L（小于60mm为佳）。图4-2浇口套与注塑机喷嘴关系本套模具主流道设计要点是：为便于凝料从主流道中拉出，主流道设计成圆锥形，其锥角=3°，内壁粗糙度为Ra=0.63，整个主流道都在衬套中，并未采取分段组合形式。主流道大端处是根据注塑机的喷嘴头来设计的，呈圆角，其半径R=21mm，以减小料流在转向时过渡的阻力。为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道和注塑机的喷嘴紧密接触，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径R=X+(2~5)mm，X=18mm，取R=21mm。其主浇道小端直径d1=d2+(0.5~1)mm,取d1=4mm。流道应保持光滑的表面，避免留有影响塑料流动和脱模的尖角毛刺等。本套产品浇口套如图4-3：图4-3浇口套示意图4.4.2浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键组成部分。浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。浇口的作用主要有以下几点：1.熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注塑机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。2.熔体在流经狭窄的浇口时产生的摩擦热，使熔体升温，有助于充模。3.易于切除浇口尾料，二次加工方便。4.对于多型腔模具，用以平衡进料；对于多浇口单型腔模具，用于控制熔接痕的位置。浇口的截面积通常为分流道的截面面积的0.03%～0.09%。浇口截面积通常有矩形和圆形两种。浇口长度约为0.5～2mm左右。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。在注塑模具中常用的浇口形式有如下几种：直接浇口、点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、重叠式浇口、扇形浇口、平缝式浇口、盘形浇口、圆环形浇口、轮辐式浇口与爪形浇口、护耳浇口。浇口开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口的位置时应注意以下几点：1.浇口应设在能使型腔各个角落都可以同时填满的位置。2.浇口应设置在制品壁厚较厚的部位，使熔体从厚断面流向薄断面，以利于补料。3.浇口的部位应选在易于排除型腔内空气的位置。4.浇口的位置应选在能避免制品表面产生熔合纹的部位。当无法避免产生熔合纹的产生时，浇口位置的选择应考虑到熔合纹产生的部位是否合适。5.浇口的设置应避免引起熔体断裂的现象。6.浇口应设置在不影响制品外观的部位。7.不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口，一般制品浇口附近的强度较差。由于设计零件是表面要求较高的塑件，又因为该模具因其结构复杂为3板模机构，故选择点浇口为佳。并且表面网格的孔上。4.5合模导向和定位机构注塑模闭合时为了保证型腔形状和尺寸的准确性，应按一定的方向和位置合模，所以必须设有导向定位机构，最常见的导向定位机构是在模具型腔四周设2～4对互相配合的导向柱和导向孔，导柱设在动模边或在定模边均可，但一般设在主芯型周围。导向机构主要有导向定位和承受注塑时产生侧压力三个作用：1.导向作用动定模合模时按导向机构的引导，使动定模按正确方位闭合，避免凸模进入凹模时因方位搞错而损坏模具或因定位不准而相互碰伤，因此设在型芯周围的导柱应比主型芯高出至少6～8mm。这对于移动式模具采用人工合模时特别重要。2.定位作用在模具闭合后使型腔保持正确的形状和所有由动定模合模构成的尺寸的精度，例如定位不准引起桶形塑件壁厚不均或尺寸精度下降。3.承受注塑产生的侧压力当塑件形状不对称或通过侧浇口注入塑件时都会产生单向侧压力，该力会使动定模在分型面处产生错动，当侧压力很大时，还不能单靠导柱来承担，需要设锥面或斜面进行定位，例如采用圆锥面作分型面能起很好的定位作用。导柱和导套在模具上的安装使用如模架图。对导柱尺寸和结构有以下几点要求：（1）直径和长度导柱的直径在12～63mm之间时，按经验其直径d和模板宽度B之比为d/B≈0.06～0.1，圆整后选标准值。根据计算所选导柱直径为40mm导柱无论是固定段的直径还是导向段的直径，其形位公差与尺寸公差的关系应遵循包容原则，即轴的作用尺寸不得超过最大实体尺寸，而轴的局部实际尺寸必须在尺寸公差范围内才合格。导柱长度应该比凸模端面的高度高出6～8mm（2）形状导柱的端部做成锥形或半球形的先导部分，锥形头高度取与相邻圆柱直径的1/3，前端还应倒角，使其能顺利进入导向孔。大中型模具导柱的导向段应开设油槽，以储存润滑油脂。（3）公差配合安装段与模板间采用过渡配合H7/k6，导向段与导向孔间采用动配合（间隙配合）H7/f7。（4）粗糙度固定段表面用Ra0.8,导向段表面采用Ra0.4。（5）材料导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯部，因此多采用中碳钢（45号钢），碳（0.5～0.8mm深），经淬火处理（RC56～60）或碳素工具钢（T8A，T10A）经淬火或表面处理（HRC50～55）。根据以上情况设计出的导柱如图4-4所示；图4-4标准带头导柱对导套尺寸和结构设计有以下几点要求。导向孔可以直接加工在模板上，这种结构加工简便，但模板上未淬火的导向孔耐磨性差，用于塑件批量小的模具，多数模具的导向孔镶有导套，它既可淬硬以提高寿命，又可在磨损后方便更换。（1）形状可分为直导套和带轴肩导套两类。（2）公差配合与表面粗糙度导套内孔与导柱之间采用动配合H7/f7。外表面与模板孔为较紧的过度配合H7/n6（直导套）或H8/K7带轴肩导套），其前端可设计长3mm的引导部分，按松动配合H8/e7制造，其粗糙度内外表面均可用Ra0.8或Ra1.6。（3）材料导套的材料可用耐磨材料，如铜合金制造，当用碳钢时也可采用碳素工具钢淬火处理。硬度HRC50～55，或采用45号钢碳淬火，其表面硬度为HRC56～60，但其硬度最好比导柱低5度左右。（4）导套的安装方法带头导套安装需要垫板，装入模板后加盖垫板即可。直导套用于模板后面不带垫板的结构，为防止在使用时被拔出，可采用如下几种方法固定：（1）导套外圆柱加工出凹槽，用螺钉固定；（2）导套外圆柱面局部磨出一小平面，用螺钉固定；（3）导套侧向开一小孔，用螺钉固定；（4）采用铆接的方法。对于本模具结构采用（2）的方式进行固定。本注塑模选带轴肩的导套，导套、导柱与模板间均采用过渡配合的固定方式。设计的导套如图4-5所示；图4-5带头导套4.6紧固系统设计模具所有的模板和零件（除导套和导柱外）都是用内六角螺钉连接的。用圆柱销和导柱来定位的。4.7侧向分型设计4.7.1斜导柱的设计1.斜导柱形状采用圆形截面的斜导柱，其图如4-6.图4-6斜导柱2.斜导柱倾角一般在设计时不大于25°，最常用为12°≤≤22°，通常抽芯距短时取小些，抽芯距长时取大些;抽芯力大时可取小些，抽芯力小时可取大些。另外，斜导柱在对称布置时，抽芯力可相互抵消，可取大些，而斜导柱非对称布置时，抽芯力无法抵消，要取小些。综上所述，因模具的斜导柱为对称布置，且抽芯距较小，抽芯力也不大，取＝20°。3.斜导柱的直径计算由抽芯力Fc，倾角＝20°，查表得最大弯曲力Fw、Hw，根据Fw和Hw以及，查表得斜导柱直径为16mm。4．斜导柱的长度计算粗略计算：L3=S％sinａ，取L为160mm。4.7.2斜导柱侧向的应用形式选择斜导柱安装在定模。4．7.3滑块的设计由于在水杯顶部有螺纹存在则在设计过程中脱模时定模板带动滑块运动，再通过斜导柱的导向作用使型腔沿垂直主分型面的面向外分型以完成侧向的分型完成螺纹脱模。4.8顶出机构该塑料产品可用推杆、推板推出产品,当动模板和定模板分开时，在斜导柱和滑块的作用下，型腔左右分开一定距离，然后在推杆和推板的作用下，将塑件连同活动镶块一起推出，达到顶出物件的目的。再通过手动形式将塑件从活动镶块上取出。对于杯盖由于有内螺纹脱模时需要用丝杠带动主动齿轮转动，主动齿轮再带动从动轮转动，用此代替推杆、推板。4.9推出脱模机构推出脱模机构的选用原则：设计推出脱模机构，必须根据制品的形状，复杂程度和注塑机推出机构形式选取。采用何种不同类型的推出脱模机构，其选用原则如下：使制品脱模后不致变形，推力分布均匀，推力面尽可能大，并靠近型芯。制品在推出时不能造成碎裂，推力应设在制品能承受较大力的地方，如肋部、凸缘、壳体壁等处。尽量不损伤制品的外观。推出机构应动作可靠，运动灵活，制造方便，配换容易。推杆材料推杆的材料多为45钢、T8或T10碳素工具钢，推杆头部需淬火处理，硬度大于50HRC，表面粗糙度在Ra1.6μm以下，较好的表面质量可防止推杆与孔咬死，并延长使用寿命。在存放推杆时，为防止有害气体及介质的侵蚀，应涂上二硫化钼。齿轮的材料为20Cr,丝杠的材料一般多为GCr15。推杆的复位使用推杆作为推出零件的脱模机构，在完成一次脱模动作，开始下一次注射工作循环时，与制品接触的推杆必须回复到初始位置。因此，必须设有复位装置。本模具设置复位弹簧。弹簧使推杆先回程，以便活动镶块在合模之前再次放入型芯的定位孔中。4.10模温调节系统设计注射模不仅是塑料熔体的成型设备，而且还是热交换器。模温（模具温度）调节系统直接关系塑件的质量和生产效率，是注塑模设计的核心内容之一。对于大多数较低模温的塑料，仅设置模具冷却系统。对于模温超过80℃的塑料，以及大型模具需要设置加热装置。因PP要求的模温为20℃～60℃，不超过60℃，故无须设置加热装置。PE要求的模温为40℃4.10.1冷却系统的简略计算对于大多数中小型注塑模具的水冷却系统，必需计算冷却传热面积，确定冷却水温度和流量。1.热平衡计算进行注射过程热平衡计算，就是计算单位时间内熔体固化放出热量等于冷却水所携走的热量式中：塑料熔体每小时冷却固化所放出的热量（KJ/h）；每小时注射次数；G每次注射的塑料用量（Kg）；每小时注射的塑料量（Kg）每千克塑料熔体凝固时放出热焓量（KJ/Kg）；由资料得=400KJ/Kg。设注射周期为60s，则n=400×60×冷却水每小时从模具携走热量式中冷却水每小时的用量（kg/h）；冷却水的比热容，4.187KJ/Kg·ºC；模具的出水温度ºC；模具的进水温度ºC。由热平衡条件=可得：其中，取为28ºC；为22ºC；则=≈39.72.湍流计算经计算保证冷却水在水管中处于湍流状态，从而获得冷却水的体积流量，并确定相应的管径，由水的密度=和每小时用水量，可换算得冷却水的体积流量==（）=≈由资料查得：冷却水管的直径为。则冷却水流速（）=0.0202≈1.613.冷却面积计算以冷却水的平均温度=25℃查资料得冷却水物理性质参量的函数A=7.93由式=27568.8℃则所需冷却面积代入数据Φ= 4.10.2冷却系统的设在注射PP水杯过程中由于是单型腔注射模具而且是型腔深度较大的模具设计，所以冷却系统应设计成与分型方向相同的方向流动有助于塑件在成型过程中的冷却。而在注射杯盖时采用的是一模两腔则冷却系统方向设计成与开模方向垂直的方向有利于塑件更好的冷却。4.11注射机有关尺寸的校核注塑模需安装在注塑机上才能进行工作，两者应该相互匹配，所以注塑模设计之前要进行注塑机基本参数的校核。只有这样，才能处理好注塑模与注塑机之间的关系，使设计出来的注塑模能在注塑机上安装和使用。4.11.1最大注射量的校核必须保证塑件所需的注射量（包括浇注系统及飞边在内）小于注射机允许的最大注射量，一般占注射机最大注射量的80%以内]。当注射机的最大注射量以最大注射容积等于或大于成型塑料件的体积即≥式中：塑料件所需塑料的体积（包括浇注系统凝料及飞边在内，cm3）；注射机最大注射量（公称容积，cm3）；注射机最大注射量利用系数，一般取=0.8。塑料的容积与其压缩率有关，故所需塑料的体积为：=式中:塑料的压缩率；塑料件的体积（包括浇注系统凝料及飞边在内，cm3）。由资料得PP材料的压缩率=0.8～1.0，密度为0.91=则＝该注射机的最大注射量为125cm3则＝80由资料得PE的压缩率=1.8～2.0，密度为1.0～1.1g/cm==32.69cm则该注射机的最大注射量为125cm3则＝4.11.2锁模力的校核注射机锁模力（）的校核关系式应为：F式中：n型腔数目；n=1；塑料件熔体对型腔的成型压力（MPa）；A1单个塑料件在模具分型面上的投影面积（cm2）；A1=A2浇注系统在模具分型面上的投影面积（cm2）；A2=0.21×由资料可知，PP的熔体压力为49/MPa。代入数据得：=该注射机型号的锁模力为900KN＞88.2KN故符合要求。由资料可知，PE的熔体压力为30/MPa。代入数据得：=30该注射机型号的锁模力为900KN＞145KN故符合要求。4.11.3最大注射压力的校核注射机的最大注射压力应大于或等于塑件成型时所需的注射压力，即≥式中：注射机的最大注射压力；塑料件成型时所需的注射压力。PP取70～120MPa；PE取70～90MPa；安全系数，取=1.3。代入数据得：=1.3×90=117MP=120MP＞117MP代入数据得：=1.3×80=104MP=119MP＞104MP故均符合要求。4.11.4模具厚度校核由于注射机可安装模具的厚度有一定限制，所以设计模具的闭合厚度必须在注射机允许安装的最大模具厚度及最小模具厚度之间，即≤≤式中注射机合模部件允许的最小模厚（mm）；注射机允许的最大模厚（mm）。代入数据得：=满足=满足故符合要求。4.11.5开模行程的校核模具开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。注塑机最大开模行程的大小直接影响模具所能成形的塑件高度，太小时塑件无法从动、定模之间取出。因此模具设计时必须进行注塑机开模行程的校核，使其与模具的开模距离相适应。对于带有不同形式的锁模机构的注塑机，其最大开模行程有的与模具厚度有关，有的则与模具厚度无关。选择液压－机械式锁模机构的注塑机，其最大开模行程是由肘杆机构或合模液压缸的冲程所决定的，而与模具厚度无关，当模具厚度变化时可由其调模装置。用校核时只需使注塑机最大开模行程大于模具所需的开模距离即可。模具为单分型面注塑模，其最大开模行程按下式校核：S式中：—注塑机最大开模行程（610mm）。S—模具所需开模距离（330H1—塑件脱模距离（120H2—包括浇注系统凝料在内的塑件高度（216代入上式可得:左边=610≥右边=120+216+10=346mm.左边=300mm＞右边=21+30+10=通过上式可知开模的行程在允许范围内，达到设计要求。顶出装置的校核各种型号注塑机开合模系统中采用的顶出装置和最大顶出距离不尽相同，设计的模具必须与其相适应。采用注塑机SZ-130/90和XS—ZY—125型注射机，为中心两侧双顶杆液压顶出。水杯模具设计成推杆推板顶出，瓶盖模具设计成齿轮旋转脱模。符合要求。4.12标准模架的选取4.12.1模架的概述模架是注塑机的骨架和机体，模具的每一部分都寄生其中，通过它将模具的各个部分有机的联系在一起。我国市场上销售的模架一般由定模座板（或定模底板）、定模固定板（或叫定模板）、动模定板（或叫型芯固定板）、支撑板（或叫动模垫板）、垫块（或叫模脚）、动模座板（或叫动模底板）、推板（或叫推出底板）、推杆固定板、导柱、导套、复位杆等组成。根据需要，还有特殊的模架，如点浇口模架等。以上内容确定之后，便根据所定内容设计模架。模架部分要自行设计；在生产现场设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其是大型模具，这一点尤为重要。模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇注套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与动模固定板不需要销钉精确定位；垫块不需要与动模固定板用销钉精确定位；顶出垫板不需与顶出固定板用销钉精确定位。模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应有分模隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。依据前面计算数据,确定PP水杯选用BI-4545-A200-B30-C120型标准模架其如图4-7所示。a主视图b俯视图图4-7标准模架（a,b）瓶盖选用AI-4040-A50-B30-C120型标准模架如图4-8所示；图4-8标准模架4.13排气系统设计当塑件熔体充填型腔时，必须排出型腔以及浇注系统内的空气及塑件受热而产生的气体。如果气体不能被顺序的排出，塑件由于填充不足而出现气泡，接缝或表面轮廓不清等缺陷；甚至因气体受压而产生高温，使塑件焦化。考虑该塑件尺寸，属于中小型简单型腔模具，故可以利用分型面之间的配合间隙进行排气，间隙值为0.03mm。第五章模具图5.1模具型芯图a（PP水杯）b（杯盖）图5-1二维型芯示意图(a,b)由上图可看出PP水杯型芯是由九部分组成的活动镶块，由弧长公式经计算得到四块大的弧长为27.79mm，四小块的弧长为23.25mm。用Pro/E软件分析结果得到的三维型芯图如图5-2，5-3,5-4所示；以及杯盖的三维型芯图用Pro/E软件分析结果如图5-5所示。5-2中间长方体块（1个）图5-3镶块体1（4个）图5-4镶块体2（4个）图5-5杯盖型芯图5.2模具型腔图a(水杯)b(杯盖)图5-6二维型腔示意图（a,b）用Pro/E软件分析结果得到的三维型腔图如图5-7(a,b)所示；a(杯盖)b(水杯)5-7三维型腔图（a,b）模具的三维脱模过程水杯盖子和PP水杯的模具Pro/E三维脱模过程分别如图5-8（a,b）所示：ab图5-8三维脱模过程图示意图（a,b）第六章模具总装图模具总装图如图6-1和6-2分别表示PP水杯和水杯盖子的总装图：图6-1水杯总装图1-定模座板；2-螺钉；3-定位圈；4-浇口套；5-定位螺钉；6-螺钉；7-凹模；8-导柱；9-推件板；10-垫板；11-支撑板；12-垫块；13-定位螺钉；14-限位销；15-推板；16-推杆固定板；17-定位螺栓；18–动模座板；19-定位螺钉；20-弹簧；21-推杆；22-斜导柱；23-滑块；24-冷却水道；25-导套；26-活动镶块；图6-2水杯盖子总装图1-定模座板；2-定位螺钉；3-冷却水道；4-浇口套；5-螺纹型芯；6-导柱；7-导套；8-凹模型腔；9-齿轮；10-垫块；11-动模座板；12-定位螺钉；13-丝杆；14-定位螺钉；15-凸模固定板；16-主动齿轮轴；17-凹模固定板；18-支撑板；19-弹簧；第七章总结在历经四个月之久的准备之后，终于完成了《PP水杯成型工艺及模具设计》的毕业设计，在设计过程当中，我遇到了很多困难和障碍，但也学习到了许多新的知识，同时对模具设计也有了更深刻的体验。我深深感受到了理论联系实际的重要性，深刻体会到模具设计理论基础知识的重要性，以及模具设计的灵活性和严格性，同时也发现自己在掌握Pro/ENGINEER模具设计软件方面存在的弱点，以及机械基础知识的缺乏和对模具理论知识掌握的不足。比如没有熟练掌握Pro/ENGINEER的模具设计的分析过程，对设计所需要的计算公式和一些模具设计理论原则没有熟练的掌握。另外，自身所掌握的典型模具结构图还不够多，对各种模具结构还不能够非常熟练的灵活应用，所掌握的公差与配合理论知识还不充分。但经过这次毕业设计，我对大学四年所学到的知识也进行了一次更全面、更系统的回顾和总结，同时也对自己独立思考和解决问题的能力进行了一次很好的锻炼，使我真正懂得了模具设计所需要准备的工作和需要掌握的重要知识，同时也认识到模具设计工作所需要的灵活性。并且比以前更熟练地掌握了Pro/ENGINEER和CAD的应用。参考文献[1]宋玉恒.塑料注塑模具设计使用手册[M].北京：航空工业出版社，1994:256-300[2]GB4169.1-4169.11-1984塑料注射模具零件[M][3]李学锋.塑料模具设计及制造[M].北京：机械工业出版社，2001:243-286[4]冉新成.塑料成型模具[M].北京：化工工业出版社，2004:156-234[5]屈华昌.塑料成型工艺与模具设计[M].北京：高等教育出版社，2001:213-246[6]李海梅.申长雨.注塑成型及模具设计[M].北京：化工工业出版社，2002:278-319[7]中国模具设计大典编委会.塑料模具设计大典：第2卷[M].南昌：江西科学技术出版社，2003:142-189[8]GB4170-1984塑料注塑模具零件条件[M][9]付宏生.模具识图与制造[M].北京:化学工业出版社,2006:56-143[10]管耀文.Pro/E模具设计实例精讲[M].北京:人民邮电出版社,2007:86-120[11]邓丽.AutoCAD2009模具设计[M].北京：中国铁道出版社,2009:43-158[12]史铁梁.模具设计指导[M].北京：机械工业出版社，2003：23-89[13]詹有刚.Pro/E4.0模具设计教程[M].北京：机械工业出版社，2008：56-143[14]张莲.张丽萍.Pro/E4.0模具设计实例[M].北京：清华大学出版社，2008：78-167致谢从三月份至今，在王俊勃老师的严格要求和热忱的帮助下，以及同组同学的热情帮助下，终于完成了本次毕业设计。在设计过程当中，由于所学课本知识有限，因此，我翻阅了大量相关书籍，以求更加全面地了解模具的设计与制造技术，但由于自身理论水平和实践经验所限，设计中仍然存在着很多疏漏与不足之处，敬请各位老师批评指正。在此之即，我衷心的感谢我的设计导师王俊勃，他对我们提出了严格的要求，但同时也给予了我们最大限度的帮助，同时也衷心的感谢刘松涛老师及同组同学的帮助。再次向指导目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一章总论 11.1项目概论 11.2项目建设单位基本情况 11.3项目建设规模 21.4项目建设内容 21.5建设方案 21.6主要经济技术指标（项目达产后） 31.7编制依据 31.8综合评价 4项目背景及现状评价 52.1项目建设背景 52.2地理位置与自然资源 82.3社会经济状况与现状评价 10第三章项目投资环境分析 143.1项目建设有利条件 143.2项目区产业优势 173.3项目提出的必要性 19第四章产品市场分析 254.1农业观光旅游的基本属性 254.2农业观光旅游市场前景 254.3目标市场分析 274.4目标市场定位 334.5市场营销策略 35第五章规划布局及设计方案 375.1规划原则