塑料水杯说明书
娄底职业技术学院塑料水杯模具设计
摘要
本设计为塑料水杯模具制作设计，其中设计了模具的分型面、主流道、浇口、分流道、推杆、导柱、推板等部分。本套模具是一套一腔两模的注射模，比之单型腔模具而言提高了生产效率，缩短了生产周期。
它系统的介绍了塑料水杯模具中的各个零部件的加工工艺过程及整套模具的装配和使用。其中，涉及到注射机各种参数的选取、零部件的加工方法、注射模的结构及相关的计算问题及特种加工工艺。在该模具设计中，利用计算机绘图软件绘制了零件图和装配图，以及制定了机械加工工艺过程卡。
本设计在保证加工质量的前提下，尽量做到在提高生产率的同时把生产成本降到最低。
关键词:模具；塑料水杯；注射机；
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Abstract
The design for the plastic cup mold design, mold design in which the sub-surface, main channel, gate, Stream Road, putter, guide posts, and so part of the push plate. This set of two-cavity mold is a mold of a injection mold, than the single-cavity mold in terms of increased productivity, reduced production cycle.
It is a systematic introduction to the plastic cup mold in various parts of the machining process and the entire mold assembly and use. Among the various parameters involved in the selection of injection machines, parts of the processing methods, injection mold structure and the related computational problems and special processing. In the mold design, the use of computer graphics software to draw diagrams and assembly drawings of parts and the development of a mechanical process card.
The design process in ensuring the quality of the premise, as far as possible, while improving the productivity of their production costs to a minimum.
Keywords: Die; plastic cups; injection machine
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目录
摘要 (1)
绪论 (5)
第一章塑件材料的选择及性能 (7)
一、PC材料的分析 (7)
二、PC材料的加工工艺及注意事项 (7)
1、收缩性 (7)
2、流动性 (8)
3、热敏感性 (8)
第二章塑料件的结构工艺 (9)
一、塑料件的尺寸精度分析 (9)
二、塑料件的使用性能分析 (10)
三、塑料件的表面质量分析 (10)
四、塑件的结构工艺性分析 (10)
第三章成型设备的选择和成型工艺的制定 (11)
一、成型参数的确定 (11)
二、塑件的体积与质量的计算 (12)
1、利用Pro/E进行体积的计算 (12)
2、所料水杯质量的计算 (12)
三、模具所需塑料熔体注射量 (12)
四、锁模力的计算 (13)
五、设备选择 (14)
六、塑料成型工艺卡 (15)
第四章注射模具设计 (16)
一、可行性分析 (16)
1、最小壁厚要求 (16)
2、结构分析 (16)
3、型腔数目的确定 (17)
二、确定模具的类型 (17)
三、确定模具的主要结构 (17)
1、分型面的设计 (17)
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2、浇注系统的设计 (18)
3、模架的选择 (21)
4、导向机构的设计选择 (22)
5、限位拉杆的设计 (23)
7、开模行程的校核与推出矩离 (25)
8、推出方式的确定 (26)
9、冷却系统的设计 (26)
10、成型零件的工作尺寸 (27)
第五章模具的安装与试模 (29)
一、模具的安装结构图 (29)
二、模具工作过程 (30)
三、模具的安装试模 (30)
1、模具的安装及调试 (30)
2、试模 (31)
3、检验 (32)
结论 (32)
设计心得 (33)
致谢 (34)
参考文献 (35)
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绪论
随着科学技术的发展，模具工业在国民经济中的地位愈来愈显得重要。利
用模具成型塑件的方法，实质是一种少切削、无切削，多工序重合的生产方法。采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以大大的提高生产效率，保证零件质量，节约材料，降低成本，从而取得很高的经济效益。因此，模具成型方法在现代工业的主要、部门中得到了极其广泛的应用。它已成为工业进行大批两生产的重要技术手段，对于保证制品质量，缩短试制周期，进而争先占领市场，以及产品的更新换代和新产品的开发都具有决定性的意义，明显地成为技术经济和国民经济发的关键。
我国模具工业发展到今天经历了艰辛的历程，以前由于我国经济工业基础薄弱，模具使用少，模具生产都由个体模具作坊制作，大多结构简单，精度低。近几年来国家大力发展工业，组织了专门的技术力量，取得明显进步。由于机械、电子、轻工、仪表、交通等工业部门的蓬勃的发展、，对模具的需求越来越多，质量要求日益提高。国家部门对模具工业更加重视，对专业模具厂家投资以进行技术改革，引进国外先进的技术，制定有关的模具标准。通过这一系列的措施，使模具工业有了很大的发展。尤其进几年来，模具行业采用了先进的工艺设备和技术，使我国模具加工水平更接近国外先进水平。
但是，有了先进的设备和技术，还需要有专门的技术人才去实现，才能使先进的设备和技术得到应用。而我国目前行业技术人员短缺，技术等级水平较低，与模具工业的发展及国民经济对模具工业的要求有一定的距离。要大力发展模具技术，就必须大力开发人才，造就大批有文化、有技术、动手能力强的模具专业技术人才。
毕业前的这次毕业设计是上岗前的一次全面性的大练兵，本次毕业设计的课题是塑料水杯模具设计，我将用这二年所学来完成本次毕业设计，并且以诚实、认真、谦虚、谨慎的态度严格要求自己，一丝不苟地完成设计任务，并深刻地体会设计工程中所学所获，为今后的工作打下良好的基础。同时要感谢所有老师对
我的指导以及我们班的同学对我的帮助。
由于本人水平有限，错误缺点在所难免，恳请老师批评指正
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《塑料模具设计与制造》毕业设计任务书
专业：模具设计与制造班级：08模具订单班
姓名：郭会来学号：208100401
设计题目：塑料水杯
塑件图：
图1-1
塑件技术要求：
1．材料：PC
2．生产批量：大批量生产
3．标注公差：未标注公差为自由公差，故选取MT5
设计内容：
1．绘制注射模总装图
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2．绘制非标准模具零件图
3．编写设计说明书
第一章塑件材料的选择及性能
一、PC材料的分析
PC全名称聚碳酸酯，属于热塑性材料。是一种非晶体工程材料，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性。收缩率很低，一般为0.5%-0.8%。PC有很好的机械特性，但流动特性较差，因此这种材料的注塑过程较困难。如果塑件要求有较高的抗冲击性，那么就使用低流动率的PC材料；反之，可以使用高流动率的PC材料，这样可以优化注塑过程。
优点：1、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广
2、高度透明性及自由染色性
3、耐疲劳性佳
4、耐候性佳
5、电气特性优
6、无味无臭对人体无害符合卫生安全
7、成形收缩率低、尺寸安定性良好
缺点：成形品设计不良易产生内部应力问题
二、PC材料的加工工艺及注意事项
塑料成型工艺特性是塑料在成型加工过程中所表现出来的特有性质，下面，对注塑材料PC工艺特性进行分析：
1、收缩性塑料从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积会
发生收缩变化，这种性质称为收缩性。收缩性的的大小以单位长度塑件
收缩量的百分数来表示，称为收缩率。通过查《模具设计手册》附录B 常
用塑料的收缩率，可得：PC塑料成型的收缩率为0.5%—0.8%，由于塑件
的结构，模具的结构，成型工艺条件等都会影响塑料的收缩率变化，取
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娄底职业技术学院塑料水杯模具设计一个相对平均值：0.6%。
2、流动性塑料在一定的温度、压力作用充填模具开腔的能力，称为塑料
的流动性。塑料的流动性差，就不容易充满开腔，易产生缺料或熔接痕等缺陷。但流动性太好，又会在成型时产生严重的飞边。由于PC的流动性较差，再这里使用高流动率的PC材料，这样可以优化注塑过程。
3、热敏感性塑料的化学性质对热量的敏感程度称为热敏性。热敏性塑料
在成型过程中很容易在不太高的温度下发生热分解、热降解，从而影响到塑件的性能，色泽和表面质量等，另处，塑料熔体发生热分解或热降解时，会释放出一些挥发性气体，这些气体一般具有腐蚀性，或有毒，不管是对人，还是模具都会造成一定的影响。PC塑料成型温度为270℃-320℃，经查中国人力资源专家网提供的材料编经验值得，到达330℃变色，于料温达到350℃时，塑料出现分解。于是注塑成型是，一般取270℃-320℃。
综上所述：
1.PC收缩比较大，成型收缩后，对型芯具有比较大的包裹力，为方便
塑件顺利脱模，应将脱模斜度设计为较大值，但本次设计的水杯，
由于结构上自带斜度，能够顺利的脱模，故本次设计不考虑型心的
脱模斜度。
2.PC溶融时的流动性较差；较低的热敏性；属于吸湿性塑料。于是在
成型是需要控制好，成型温度，压力，注射前的干燥处理等。
3.熔融温度高且熔体粘度大，对于大于200g的塑件应用螺杆式注射机
成型，喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴，并加热，严格控制模具温度，一
般在70～1200为宜，模具应用耐磨钢，并淬火。
4.水敏性强，加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显
著下降现象。
5.易产生应力集中，严格控制成型条件，塑件成型后需退火处理，消
除内应力；塑件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和金属嵌件造成应力
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附表1—1 PC材料性能、工艺参数表
第二章塑料件的结构工艺
一、塑料件的尺寸精度分析
塑件的精度一般不高，影响塑件精度的因素主要有：模具成型零件的制造误差、模具成型零件的磨损、塑料成型收缩率的波动、模具安装配合的误差和水平飞边厚度的波动等。对于PS塑料的公差等级的选用当有标注公差尺寸时对应的高精度取MT2，一般精度则取MT3，当末注公差尺寸时取MT5，本次设计的水杯未标注公差，所以按PC材料模塑件公差等级（GB/T 14486-1993）选取公差等级为MT5。其主要尺寸公差如下（单位均为mm）
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成型零件的外形尺寸： 057.0100
+-、014.07+-、012.03+-、010.02+-、050.080+-Φ、0
37
.058+-φ、0
37
.054+-Φ、010.02+-R 、010
.05.1+-R 、
二、塑料件的使用性能分析
塑件外表面光亮耐磨，平整，需要适当的强度和弹性，不容易产生的变形，整体无变形即可。
三、塑料件的表面质量分析
该塑件要求外形美观，内、外表面光滑，没有斑点及熔接痕现象，内、外表面粗糙度均可取Ra0.4μm 。塑件制品内、外表面成型后方不可见边缘有缺陷，边缘面要求平整。
四、塑件的结构工艺性分析
① 从图纸上分析，该塑件的外形为回转体，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求， 前、后面都用圆弧过度。
② 塑件整体结构较大，平均壁厚为3mm ，壁厚检测分析如图2-1所示，超过PS 塑料的最小成型壁厚,可注塑成型:
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图2-1 厚度检测分析
综上所述，从精度上看，PC注塑成型可满足尺寸要求，表面粗糙度要求（PC Ra可达到0.025～1.6/μm）。从结构上看，可考虑整体边缘为最大分型面，
从塑件的表面质量要求看，浇口选择在塑件的底部，提高它们的力学性能。由于
塑件整体结构较大，但生产批量大等但生产批量大等。我们可以考虑使用一模多
腔的注塑成型，提高生产效率。
第三章成型设备的选择和成型工艺的制定
一、成型参数的确定
查《中国模具设计大典》、《塑料成型工艺与模具设计》得PC塑料的有关注塑成型参数：
密度： 1.18~1.20g/mm3
收缩率： 0.5%~0.7%
预热温度： 110℃～120℃，预热时间8～12h
料筒温度：后段160～180(℃)
料筒温度：中段180～200(℃)
料筒温度：前段200～220(℃)
喷嘴温度： 240℃～250℃
模具温度： 90℃～110℃
注射压力： 80～120MPa
注射时间：注射时间3～5s，保压时间10～30s，冷却时间20～29s.
成型周期：40～190S
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二、塑件的体积与质量的计算 1、 利用Pro/E 进行体积的计算
根据产品图纸，将塑料水杯按为1：1比例尺寸 在Pro/E 进行实体三维建图。利用PROE 分析指令对塑料水杯进行体积的计算，如图3-1
体积=7.516048e+04 mm 3
其中e=1 04=10000
水杯体积V=10007.52 mm 3
图3-1 2、所料水杯质量的计算 根据分析PC 材料ρ=1.20g/cm 3
W= ρv
=1.20×10007.52×10-3
=12.0090g
三、模具所需塑料熔体注射量
根据生产批量为大批量生产，由于注塑件的尺寸比较大，初步选择采用一模
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二腔，按《塑料模具设计指导》2.1.2.4有如下模具所需塑料熔体注射量的计算公式：
M = N M 1+ M 2
式中，M —— 副模具所需塑料的质量或体积（g 或cm 3） N —— 初步选定的型腔数量
M 1—— 单个塑件的质量或体积（g 或cm 3） M 2 ——浇注系统的质量或体积（g 或cm 3）
M 2 ：浇注系统的质量或体积，它与注塑件的质量和塑料的流动性能有一定的关系，是一个不定值，但据注塑厂的统计资料，M 2 取15%-20%。在这里我们选用M 2 =0.6N M 1 则有：
M = 1.6NM 1
= 1.6×2×12.0090 =38.4288 cm 3
四、锁模力的计算
F M =（NA 1
+A 2
）P 型
式中，F M ——模具所需要的锁模力（N ）
N —— 初步选定的型腔数量
A 1 ——单个塑件在分型面上的投影面积（mm 2） A 2 ——流道凝料在分型面上的投影面积（mm 2）
P 型
——塑料熔体对型腔的平均压力(MPa)
其中，A 2 按分型面上投影面积A 1 的0.2～0.5倍。取中间值0.3，利用Pro/E 进行注塑件投影面积分析（一模两腔两起分析），A 1 投影面积为：4997.01mm 2如图3- 2所示
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根据资料《塑料模具设计指导》常用塑料注射成型时型腔平均压力表2-2中，PC属于中等黏度塑件及有精度要求的塑件，P型取40
F M =（NA1+A2）P型
=（2×4997.01+0.3×4997.01）×40
=（9994.02+1499.1)×40
= 459724.8N
五、设备选择
根据塑化塑化温度，额定注射量，注射压力，锁模力要求，参考《塑料成型工艺设计与模具设计》P105表4.2 常用国产注塑机的规格和性能。初步选择采用注射机型号：XS-ZY-125
其有关的参数为：
螺杆直径 45mm
额定注射量 125cm3
注射压力 146MPa
锁模力 900KN
最大注射面积 320cm2
最大开合模行程 300mm
最大模具厚度 300mm
最小模具厚度 200mm
喷嘴圆弧半径 12mm
喷嘴孔直径 4mm
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六、塑料成型工艺卡
根据PC材料的注射成型工艺分析、塑料水杯的结构分析及相关资料《塑料注塑模结构与设计》编写如下表3-1成型工艺卡片
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第四章 注射模具设计
一 、可行性分析
1、最小壁厚要求
根据图纸，水杯壁厚为3mm 。《模具设计指南》常用塑料壁厚选用范围中，PC 材料壁厚范围为1.25-3.5mm 。本次设计壁厚3mm ，所以水杯平均尺寸大于PC 材料的实际最小注塑尺寸,可注塑成型。
2、结构分析
塑件整体结构均匀，内有R1倒角，型芯机构设计成整体式，如图4-2 （a ）所示，需要用到线切割和数控铣加工，是模具加工费较贵，且小的角槽容易磨损，一但磨损过量，则整个型腔需要更换，浪费大量的费用，从模具的加工性、经济角度出发考虑，所以型芯机构设计成拼块组合式，如图4-2 （b ）所示，有利于加工，便于更换，即可节省模具的成本费。型芯设计成组合镶嵌式可以用铣工单独加工完成。
（a ）
Aa
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a整体式 b镶嵌式
图 4-2 型芯的形式
综上所述：塑料水杯，满足最小注射壁厚，注射没有明显的缩痕现象，注
射型成气泡少，且可利用合理的合模间隙排气。模具可加工简单，结构合理。
3、型腔数目的确定
根据模具的生产批量为大批量生产，一模多腔能提高生产效率，降低每一件
产品的模具费用。根据一模两腔塑件的体积V=38.4288 cm3，塑件体积比较大，按
初步选择的注射机XS-ZY-125额定的注射量为125 mm3，可成型一模具多腔。但
随着模具型腔数目的增加，塑件的精度降低，模具结构复杂，制造成本提高，注
塑质量差。综合考虑，塑料水杯的模具设计采用一模两腔结构。
二、确定模具的类型
1、塑料采用注射成形法生产。为保证塑料表面质量，使用点浇口成形，由
于塑件较大，所以一个塑件采用一个点浇口，因此模具应为双分型面注射模（三
板式注射模）。
2、模具采用一模两腔，模具规模较大，为了降低加工难度，模具采用组合
镶嵌式。
三、确定模具的主要结构
1、分型面的设计
模具设计中，分型面的选择很重要，它决定模具的结构复杂程度，需要考虑
的因素也比较多，由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑
件的结构工艺及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具制造、排气、操作工艺
等多种因素的影响，因此在分型面的选择要综合分析比较，从中选择最佳的方案。
选择分型面一般要遵循以下几项原则：
①分型面应选在制件外形最大轮廓处。
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② 分型面的选择要便于制件顺利脱模，尽量使制件在开模时留在动模边。 ③ 分型面的选择要保证制件的精度要求，满足模具加工制造工艺。分型面
选择不要影响模具排气和抽芯机构
分型面取塑件底面为主分型面，结构简单，利于气体的排出，下图4-3 A 、B 两种分型面的设计。
A 图
B 图
图4-3分型面的设计
㈠、图A 整体式：结构复杂不利于加工且不可完成侧向分型。只能使模具复杂。 ㈡、图B 组合拼块式：结构简单利于加工及顺利完成，从塑件的整个外表有较高的光洁度要求，浇口不能设计边沿或上表面上，于是此分型面的方式必需采用点浇口，设计在塑件的底部，在合模时，可将模具锁紧。
综合分析，采用图B 分型设计。
2、浇注系统的设计 （1）主流道的设计
主流道是注射机喷嘴与分流道的塑料熔体的流
动通道，其形状尺寸对熔体的流动和充模时间有较大的影响。主流道一般设计在浇口套中，为更容易的拔出主流道的锥角为20
～40
结构如右图4-4所示
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图4-4主流道的设计
（2）分流道的设计
分流道的作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。
其主要形式有：圆形、梯形、U形、半圆形、矩形、六角形4-5所示。
图4—5 分流道
其中，梯形和半圆形加工较为容易，且热量损失与压力损失均不大，所以在
此设计中，选用半圆形流道。
根据经验，梯形的主流道热量损失与压力损失，所以分流道设置为梯形。
（3）分流道的布局
模具结构为一模二腔，型腔排列采用矩形纵向对排卡位孔在内侧的方式，各型腔压力平均同时充满，分流道的排列方式如下图4-6所示。
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图4-6 分流道的设计
（4）浇口的设计
考虑浇口的灵活性，加工方便，及零件的表面质量要求，所以选用点浇口进料，减少了浇注系统塑料的损耗量，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹。如下图4-7所示
图4-7点浇口
浇口尺寸：d=1、L=1、a=8°
其中，主流道衬套和定位环由主流道尺寸，衬套尺寸选择标准件。如下
图4-8
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