塑胶碗注塑模具设计含三维UG图及CAD图纸
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目录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1 模具制造技术的发展 1
1.2 模具制造的特点及技术要求 2
1.3 设计任务 2
1.4 章节安排 4
第二章 塑件工艺性分析 5
2.1 塑件的原材料分析 5
2.2 塑件的结构分析 6
2.3 成型工艺分析 9
2.4 注塑机的选择： 10
第三章 分型面选择及浇注系统计算 13
3.1 主分型面的选择 13
3.2 型腔排列方式的确定 14
3.3 浇注系统的设计 15
第四章 模具方案的设计 22
4.1 型芯的设计 22
4.2 型腔的设计 23
4.3 镶件与斜顶的设计 23
第五章 成型零件的计算 28
5.1 型腔型芯的计算 28
5.2 模具钢材的选用 35
第六章 结构零件的设计 36
6.1 推出机构的设计 36
6.2 温度调节系统的设计 37
6.3 合模导向机构的设置 39
6.4 排气系统的设计 39
第七章 标准模架的选择 40
7.1模板各尺寸 41
第八章 塑料注塑机相关参数校核 43
8.1最大注射量的校核与注塑机开模行程 43
8.2锁模力与注射压力的校核 43
8.3模具厚度H与注射机闭合高度校核 44
第九章 模具的试模与修模 45
第十章 次品分析 47
总 结 48
致 谢 49
参考文献 50
摘 要
毕业设计课题是塑料水碗成型模具设计。介绍分析了在CAD以及UnigraphicsNX8.5环境下完成的一副大水口精密注塑模具设计过程。塑件采用一模一腔、大水口直接进胶的成型方案，对多种分型面做出比较，以选择最佳的分模方式；模具型芯成型部分采用镶件结构，改善整体加工的复杂性，提高模具加工精度。将模具镶件锁紧在模具后模板上面，以解决镶件装配精度和刚度降低问题；本次设计的塑料碗，属于外观件，在顶出方式上面，要考虑美观大方，为了避免在塑料碗上出现顶针痕迹，本次设计考虑推板顶出的加工方式，并且将模具设计在水口板上；冷却通过直通环水路和冷却水井的设计使得成型区的模具温度达到均匀性和统一性，以保证成型出塑料熔体具有最佳的流动性，易于充满型腔，并使塑件脱模后的收缩、翘曲变形小；一般冷却水井的冷却面积比直通式水路面积大，在杯状或者是水路不好加工的产品中，都采用冷却水井。最终使用UG8.5设计出一套完整的模具图，其运动畅快、推出平稳、易于操作。
其中难点在于冷却水路设计、顶出机构和材料的确定，本次设计的产品，型芯较长，也是本次设计的创新部分，采用冷水井和镶件，提高了模具设计的可行性。塑件是外观件，所以塑件要求所有表面光滑无瑕疵，外表面无浇口、推出及拼接痕迹、流纹等，内部无气泡，整体曲面完美。所以采用推板推出，塑料碗属于餐具，在查阅书籍之后，在ABS食用级，PC食用级，PP食用级进行选择最后确定为PP食用级，说明书中将通过图文剖析的方式详细介绍整个设计思路。
关键词：塑胶碗；塑件；镶件；冷水井；模具设计。
Abstract
The graduation project is the design of plastic water bowl mould. This paPPr introduces the design process of the precision injection mould for the water inlet which is completed in CAD and UnigraphicsNX8.5 environment. Plastic parts adopts a mould cavity, the flood directly into the glue forming scheme and a variety of sub surface make compared to select the best mode; mould core forming part of the insert structure, improve the overall processing complexity, improve the machining accuracy of the mold. The mold insert locking template in the mold after the above, in order to solve the insert assembly accuracy and stiffness decreased; the design of the plastic bowl, belonging to the apPParance, in the way to the top, to consider the apPParance, in order to avoid the thimble traces in the plastic bowl, the design process about push test the top plate, and the mold design in the nozzle plate; cooling zone makes the forming mold temPPrature uniformity and achieve unity through the design of water and cooling water through the ring, in order to ensure the molding of a plastic melt has the best liquidity, easy to fill the cavity, and the plastic mould shrinkage and warpage small deformation; cooling water cooling area is generally straight through water area, water is not good in the cup or the processing of the product, use cooling water. Finally use UG8.5 to design a complete set of mold drawings, the movement launched smoothly, carefree, easy oPPration.
The difficulty lies in the cooling water system and ejecting mechanism and material, the design of the products, with long core, but also the design of the part of the innovation by cold water wells and inlay, enhance the feasibility of mold design. Plastic pieces of apPParance, so the plastic parts all smooth surface without defects, outer surface of no gate, launch and stitching traces, rhyolitic etc., no air bubble inside, the whole surface PPrfect. Therefore, the introduction of the push plate, the plastic bowl is a tableware, after reading the books, set the material for the ABS, the sPPcification will be detailed by text analysis of the overall design ideas.
Keywords:Plastic bowl; plastic parts; insert; cold water well; die design.
III
第一章 绪论
1.1 课题研究
1.1.1 模具制造技术的发展
在我国专业从事模具设计行业的地区主要有:珠三角，长株潭，山东青岛这单个地区，其中发展最快，从业人数最多的地方就是珠三角的深圳地区，在深圳的关外坐落着很多模具设计工厂，有像比亚迪，富士康这样的大公司，也有家庭式的小作坊。有专业从事汽车塑胶模具的师傅，也有专业从事壳体类的师傅。他们在深圳，在长沙，在青岛过着早8晚10的生活，以一技之长，养家糊口。
除了这些模具加工比较集中地方，还有浙江的黄岩，无锡等城市都是模具设计的主要城市，这个行业每年可以对我国的国民成产总值贡献500多亿元。这其中又分为进口模具和出口模具。在深圳沿海地区，有些工厂就会专业从事出口模具，但是我们国家的加工设备，设计水平都是落后与欧美国家的。相对于我们每年4.9万美元的出口率，18万美元的进口率就变得很渺小了。
虽然在广东，浙江的作坊，模具企业很多，但是都是结构简单，并不复杂的模具加工场，这些产品虽然很多，但是在中高档模具方面和其他工业发达的国家与国际基本水平还是有很大的差距。我们国家现在需要大量进口模具。因而注塑模能够快速大量生产制品，用模具制造零件具有多种优秀性质，效率高（注塑在90%以上，能够节约原材料），产品质量好（只要将模具设计好，那么相应的制品精度质量也高），材料消耗低（原材料大多数都生成制品），生产成本低（塑料生产简单，便宜）。比如在粗加工工业产品零件中、在经过精加工的一些零件，这一些零件都可以由模具成型，而且值得注意的是，绝大部分的塑料制品也都可以进行模具成型来加工完成。
我们国家人口众多，从事模具设计行业的人员也很多，在总量上面可以说我们国家是一个模具设计与制造行业的大国，但是模具设计的制造的水平和其他工业较为发达的国家还是有很大的差距，我们只能成产一下精度要求不高，结构简单的模具。我们国家可以说事一个最大的模具制造国家，不能说事一个模具制造强国。我们的五轴加工中心达到的生产精度没有美国， 日本，新加坡等国家的生产精度高。除了硬件上面的弱势，我们国家在模具制造的理念上落后其他国家，我们6S企业管理均在国际水平之下。并且我们对于模具设计师的工资价格很低，基本在国际水平的一半以下。这个原因就是由我们国家的生产力过剩造成的。
我们日常生活的方方面面都用到模具设计，尤其是塑胶模具设计，比如我现在敲击的建模键帽，我面对的笔记本外壳，我手里的鼠标外壳。这些都是一些生活细节的反应。在整个大行业上面， 我们可以讲到机械行业（挡圈，阻塞），电子行业（充电器外壳，），轻工业（水杯，笔帽）通讯行业(二极管，电线）交通行业(汽车保险钢，车身外壳）兵工行业等等部门，假若不存在模具就难以批量开发和成产产品。设计一套模具就要掌握材料学，计算机辅助制造，有限元分析等技能。
由于模具的起点低，基本没有门槛，就可以做一个模具设计师，跟着师傅做学徒，学技术。在没有计算机辅助技术的时候，都是根据钳工手绘的图纸，进行钻孔加工的。随着UG，CAD，proe等计算机辅助软件的出现，慢慢的模具设计从师傅手工技术编程的数控化，信息化。数控加工设备也渐渐庖代了早年的普通加工设备。从钳工画线，工人操控普通设备对零件进行加工，变成了直接在CNC机床面板输入NC代码的加工，方便，安全，大大提高了价格效率。
1.1.2 模具制造的特点及技术要求
塑胶模具设计行业的门槛很低，但是也是工业设计的一部分，属于蓝领行业，在设计加工时的特点有如下几条：
1）模具制造成本高,因为每一套产品都是独一无二的，不同的产品有不同的型芯和型腔。有不同的运水位置和模架，所以每一套模具都需要单独生产，他们在市场上面是不可以购买的，在加工生产时也不可以选择专业的夹具进行设计生产。并且在加工生产的时候还要保证模具的寿命，就需要采用专用的模具钢进行加工生产。所以模具的生产成本很好。
2） 模具的生产周期也很重要：在中国，很普遍的产品就是山寨产品，如果你发现一个在市场上面卖的很火的产品，就可以将这个产品买回来进行测量，绘制出3D文件，然后对产品进行分模，成产。比如说：现在比较流通的苹果手机的下面是一个圆的形状，如果将那个形状变成一个正方，那么这就是另外一个产品。为了保证产品占据更大的市场，就要在设计，加工，市场投放上面缩短时间。
3）模具设计的产品对模具设计师傅有着很强的考验，因为一个人一生见到的模具和模具结构是有限制的，注塑模具的设计和制造的质量要得到保障就必须避免一套精度差异大，结构完全不同的产品对它的影响，就要很多人团队协作，完成任务。
可行性分析：由于塑料模具在分型面会遇到问题，，受到许多因素的制约，常常是顾此失彼。根据查询资料以以下为原则：
1） 保证塑料制品能够脱模
2） 使型腔深度最浅
3） 使塑件外形美观，容易清理
4） 尽量避免侧向抽芯
5） 使分型面容易加工
6） 使侧向抽芯尽量短
7） 保证塑件制品精度
8） 有利于排气
9） 使型腔内总压力较大的方向与分型面垂直。
基于以上的两点对于此次课题的研究也是为了更加掌握和了解模具设计及生产方面的知识，将书本的理论与实际结合起来应用于设计中，熟练掌握应用各种软件。在研究过程中，查阅相关资料可以对我国现有的注塑模水平有个较为深入地了解，在设计中可以对现有的方案进行对比和改进，不断创新，在为今后而工作岗位上先操作起来。
36
）
1.1.3课题国内外发展
塑料工业在国民生产总值中占有很重要的地位，我们国家原油储量丰富，为塑料工业的发展提供较为便宜的原料，并且取之不尽。品种多样机能的塑料随着高分子化学技术的成长。毫不夸张的说其速度是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等四种通用塑料远远不能及的。是以在工业成果与生活用品方向，塑件获得了普遍开发利用，金属被塑料取代的实例，触目皆是。重量轻、耐侵蚀、抗静电性、耐燃性等一系列优点都是造成金属比不上塑料的原因。
迅猛发展的高分子合成技术、新的工程塑料多样性的增加，塑料成型装置、工艺技能和模具制造的技术能力的成长，材料改性技术，越来越多的塑料高分子材料具有优异的性能，使塑料工业迅猛发展。塑件的利用能开辟出宏大的规模，原因在于塑料数目的增多，新的工程塑料多样性的增加，塑料成型装置、工艺技能和模具制造的技术能力的成长。
1.2 设计注意事项
本课题的设计使用塑料选择为食用级的材料，确定的材料有ABS食用级，PC食用级，PP食用级。ABS食用级：本身无毒无味，是一种白色的产品，但是在市场销售时，为了产品本身的美观性能，难免为混入一些颜色。超过70℃的时候，塑料就会产生变形。但是材料本身没有毒，可以使用。
PC食用级：PC这种材料在生活中最常见的就是婴儿奶粉罐里面小勺子，材料本身无毒无害，它是双酚A转化为PC材料的时候如果转化不完全,所以遇高温就有可能释放双酚A有毒,可以致癌.相关报道已经很多.我们国家从今年6月1日起禁止生产9月1日禁止销售含双酚A的婴幼儿食品容器.
PP食用级：在市场上面是有PP塑料碗这种产品的，本身塑件可以在100℃不变形，可以在沸水中消毒和杀菌，并且在国家卫生标准方面是推荐使用的，价格也比较低。
通过以上对比，我们可以排除PC料，在ABS和PP料之间的对比中，很明显ABS的熔点第一点，所以我们选择PP料作为我们的设计材料。
设计的塑料碗要求表面光滑无瑕疵，外表面无浇口、推出及拼接痕迹、流纹等，内部无气泡，整体曲面完美。
1.3 设计任务
（1） 毕业设计产品图1-1:
图1-1 产品3D图
（2）技术要求
产品所有表面光滑无瑕疵，外表面无浇口、推出及拼接痕迹、流纹等，内部无气泡，整体曲面完美；生产成本低；模具机构运动畅快，推出平稳，易于操作
（3）基本理论依据
通过对产品的初步分析，可以初步决定分为以下两类的理论依据：
1）专业理论依据：塑料注塑成型技术、模具结构以及模具加工工艺、模具钢料热处理、模具加工质量以及产品缺陷分析方法
2）绘图理论依据：机械制图基本知识、模具设计中CAD中的2D绘图原则、CAM中模具的3D设计依据
1.4 章节安排
本说明书塑料碗成型注射模具的设计为主线，依据塑件的成型工艺，采取理论知识和实践应用相结合知识，图例和剖析相结合，模具设计计算与校核相结合的方法，对产品的成型模具方案进行分步分解，并且对为何选取这种设计方案以及方案适用的范围进行剖析。
本说明书第一章概况研究本课题所处的地位以及国内外发展，说明主要涉及任务以及技术要求；第二章从塑件原料对产品做结构以及工艺分析，进行初步的注塑机选择，以及分型面、浇注系统、主流道的设计；第三章具体详序模具结构的设计方案；第三章对模具的成型零件尺寸计算；第四章对模具的结构零件设计，主要涉及到温控系统、合模导向系统；第五章对模具的模架确定以及注塑机有关锁模力、注射压力、模具行程进行校核；最后将对整个设计说明书做出总结。
第二章 塑件工艺性分析
2.1 塑件的原材料分析
PP是一种半结晶性材料。它比PP要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。
共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150℃。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。
PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在1~40。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。
由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%。并且收缩率的方向均匀性比PP-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。
然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。PP也不象PP那样在高温下仍具有抗氧化性。
2.1.1 PP的成型性能
PP料无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100℃左右使用。具有良好的介电性能和高频绝缘性且不受湿度影响，但低温时变脆，不耐磨、易老化。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。
1、相对密度小，仅为0.89-0.91，是塑料中最轻的品种之一。
2、良好的力学性能，除耐冲击性外，其他力学性能均比聚乙烯好，成型加工性能好。
3、具有较高的耐热性，连续使用温度可达110-120℃。
4、化学性能好，几乎不吸水，与绝大多数化学药品不反应。
5、质地纯净，无毒性。
6、电绝缘性好。
7、聚丙烯制品的透明性比高密度聚乙烯制品的透明性好。
它有很多优点但也有缺点：
1、制品耐寒性差，低温冲击强度低。
2、制品在使用中易受光、热和氧的作用而老化。
3、着色性不好。
4、易燃烧。
5、韧性不好，静电度高，染色性、印刷性和黏合性差。
2.1.2 PP的主要注塑成型条件
1)料筒温度。在需要注射压力和注射速度较小时，可选择较低的料筒温度。一般料筒温度控制在210~280℃,喷嘴温度比料筒温度低10~30℃。当成型薄壁、复杂塑件时，料筒温度取高者；当塑件较厚时，料筒温度取低者。
12)PP熔体具有较明显的非牛顿性，粘度时剪切速率和温度都较敏感。
(2)PP的主要注塑成型条件
1)料筒温度。在需要注射压力和注射速度较小时，可选择较低的料筒温度。一般料筒温度控制在210~280℃,喷嘴温度比料筒温度低10~30℃。当成型薄壁、复杂塑件时，料筒温度取高者；当塑件较厚时，料筒温度取低者。
2)模具温度。PP的结晶能力较强，提高模温有助于增加结晶度，也有利于大分子松弛，减少分子的取向作用，从而降低塑件的内应力，减少缺料、气泡等缺陷，生产中常把模温调整到20~60℃。
3)注射压力。在注塑成型时，提高注射压力有利于增大熔料的流动性。柱塞式注塑机的注射压力比螺杆式要高。一般控制在70~100MPa，具体数值以试模来决定，以塑件不缺料、溢料以及不产生凹痕和气泡为准。
PP聚丙烯(纯)的主要技术指标
密度ρ（kg/cm3）:0.90-0.91
比体积：v/(dm3×kg-1)：1.10-1.11
吸水率(24h)wpc×100:0.01-0.3
收缩率s:1.0-3.0
熔点t/°C：170-176
热变形温度t/°C{0.46mpa 102-115
抗拉屈服强度σw /mpa:67.5
冲击韧度{dn/(kJ.m-2)无缺口 78
硬度 HB:8.65
2.2 塑件的结构分析
2.2.1 塑件外观结构分析：
（1）该产品外形为圆弧曲面的回转类零件，结构比较简单。产品所有表面光滑无瑕疵，外表面无浇口、推出及拼接痕迹、流纹等，内部无气泡，整体曲面完美。在对塑胶件进行工艺分析时，除了考虑上诉因素外，还应分析塑胶件的厚度、塑料成型性能及模塑生产常见的制品缺陷问题对模塑工艺的影响。塑件的尺寸精度分析：该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按MT5查取公差。2D三视图及3D图如下图2-1,2-2所示：
·
图2-1 产品三视图
图2-2 产品3D图
(2)生产批量
在本次设计中，采用的是一模一腔小批量生产，这样可以降低生产成本，其显著的特点是产品结构稳定、自动化程度高。型腔数与塑件，浇注系统的质量关系如下：
式(2-1)
式中：G——注射机的公称注射量/cm3
V——单个制品的体积/cm3
C——浇道和浇口的总体积/cm3
生产中每次实际注射量应为公称注射量G的（0.75－0.45）倍，现取0.6G进行计算。
n=(0.6G-0.2C)/V=0.93
由于设计的产品结构复杂，采用圆形侧浇口的浇注系统，为加工方便，还综合考虑到产品经济性，在本次设计中我采用的一模一腔的布局结构，这样在保证产品的质量的情况下也恰到好处的节约了生产成本。
2.2.2 塑件表面质量分析：
在塑胶模具设计中一般分为机壳模和汽车模具。这种模具在往下分可以分出外观件和内部件。本次设计的题目就是机壳模具中的外观件，这种零件没有较高的表面粗糙度要求和尺寸要求。只要求表面整洁，漂亮就可以满足客户的需求。除此之外，塑件的外观主要取决于模具型腔表面粗糙度。一般模具型腔表面粗糙度值比塑件的要求低1-2级。模具在使用过程中，由于型腔磨损而使表面粗糙度值不断增大，所以应随时予以抛光复原。透明塑件要求型腔和型心的表面粗糙度相同，而不透明塑件则根据使用情况而定， 对于该产品属于不透明件，所以符合前者。
本次设计的塑件是餐具食用碗。要求所以表面光滑无瑕疵，表面粗糙度可取Ra0.6，表面要求无浇口、推出及拼接痕迹、流纹等，内部无气泡，整体曲面完美，表面粗糙度可取Ra0.6。所以设计流道时采用的是大水口圆形侧浇口直接进浇，不会在制件表面留下明显的浇口痕迹。
2.2.3 脱模斜度
没拔模斜度产品顶出会被钢料拉伤 而且摩擦力增大还会容易顶白，所以为了便于塑料制品脱模，以防止脱模时擦伤制件的表面，与脱模方向平行的制品表面一般应具有合理的脱模斜度。其大小主要取决于塑料的收缩率、塑料制品的形状和壁厚以及制品的部位。
本次设计的塑胶碗不用拔模，本身就是一个圆弧面，不需要拔模斜度。
2.3 成型工艺分析
常见的塑料成型加工方法：
1．压缩模塑。压缩模塑又称模压，是模塑料在闭合模腔内借助加压(一般尚须加热)的成型方法。通常，压缩模塑适用于热固性塑料，如酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚酯塑料等。压缩模塑由预压、预热和模压三个过程组成、预压 为改善制品质量和提高模塑效率等，将粉料或纤维状模塑料预先压成一定形状的操作。
预热 为改善模塑料的加工性能和缩短成型周期等，把模塑料在成型前先行加热的操作。
模压 在模具内加入所需量的塑料，闭模、排气，在模塑温度和压力下保持一段时间，然后脱模清模的操作。
压缩模塑用的主要设备是压机和塑模。压机用得最多的是自给式液压机，吨位从几十吨至几百吨不等。有下压式压机和上压式压机。用于压缩模塑的模具称为压制模具，分为三类；溢料式模具、半溢料式模具不溢式模具。压缩模塑的主要优点是可模压较大平面的制品和能大量生产，其缺点是生产周期长，效率低。
2．挤出成型。挤出成型也称挤压模塑或挤塑，它是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法。挤出法主要用于热塑性塑料的成型，也可用于某些热固性塑料。挤出的制品都是连续的型材，如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。此外，还可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、掺合等。挤出成型机由挤出装置、传动机构和加热、冷却系统等主要部分组成。挤出机有螺杆式(单螺杆和多螺杆)和柱塞式两种类型。前者的挤出工艺是连续式，后者是间歇式。单螺杆挤出机的基本结构主要包括传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等部分。挤出机的辅助设备有物料的前处理设备(如物料输送与干燥)、挤出物处理设备(定型、冷却、牵引、切料或辊卷)和生产条件控制设备等三大类。
3．注射成型。注射成型(注塑)是使热塑性或热固性模塑料先在加热料筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。
注射成型几乎适用于所有的热塑性塑料。近年来，注射成型也成功地用于成型某些热固性塑料。注射成型的成型周期短(几秒到几分钟)，成型制品质量可由几克到几十千克，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品。因此，该方法适应性强，生产效率高。
注射成型用的注射机分为柱塞式注射机和螺杆式注射机两大类，由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成；其成型方法可分为：
(1) 排气式注射成型。排气式注射成型应用的排气式注射机，在料筒中部设有排气口，亦与真空系统相连接，当塑料塑化时，真空泵可将塑料中合有的水汽、单体、挥发性物质及空气经排气口抽走；原料不必预干燥，从而提高生产效率，提高产品质量。特别适用于聚碳酸酯、尼龙、有机玻璃、纤维素等易吸湿的材料成型。
(2) 流动注射成型。流动注射成型可用普通移动螺杆式注射机。即塑料经不断塑化并挤入有一定温度的模具型腔内，塑料充满型腔后，螺杆停止转动，借螺杆的推力使模内物料在压力下保持适当时间，然后冷却定型。流动注射成型克服了生产大型制品的设备限制，制件质量可超过注射机的最大注射量。其特点是塑化的物件不是贮存在料筒内，而是不断挤入模具中，因此它是挤出和注射相结合的一种方法。
(3) 共注射成型。共注射成型是采用具有两个或两个以上注射单元的注射机，将不同品种或不同色泽的塑料，同时或先后注入模具内的方法。用这种方法能生产多种色彩和(或)多种塑料的复合制品，有代表性的共注射成型是双色注射和多色注射。
4．吹塑成型。借气体压力使闭合在模具中的热型坯吹胀成为中空制品，或管型坯无模吹胀成管膜的一种方法。该方法主要用于各种包装容器和管式膜的制造。凡是熔体指数为0.04 ~ 1.12的都是比较优良的中空吹塑材料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、热塑性聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、醋酸纤维素和聚缩醛树脂等，其中以聚乙烯应用得最多。
(1) 注射吹塑成型。系用注射成型法先将塑料制成有底型坯，接着再将型坯移到吹塑模中吹制成中空制品。
(2) 挤出吹塑成型。系用挤出法先将塑料制成有底型坯，接着再将型坯移到吹塑模中吹制成中空制品。注射吹塑成型和挤出吹塑成型的不同之处是制造型坯的方法不同，吹塑过程基本上是相同的。吹塑设备除注射机和挤出机外，主要是吹塑用的模具。吹塑模具通常由两瓣合成，其中设有冷却剂通道，分型面上小孔可插入充压气吹管。
(3) 拉伸吹塑成型。拉伸吹塑成型是双轴定向拉伸的一种吹塑成型，其方法是先将型还进行纵向拉伸，然后用压缩空气进行吹胀达到横向拉伸。拉伸吹塑成型可使制品的透明性、冲击强度、表面硬度和刚性有很大的提高，适用于聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETP)的吹塑成型。
本次毕业设计产品是塑胶件，从以下几个方面分析
（1）产品要求材料是PP，为结晶料。吸湿性小，流动性好，流动对压力敏感，故成型时宜选用高压注射
（2）产品的结构特点复杂，对于挤出成型适用于挤出型材，其特点是生产过程连续，科研基础任意长度的塑件制件；对于传递模塑适用于热固性材料；对于吹塑成型主要用于各种包装容器和管式膜的制造，所以选用注射成型
（3）该塑件以实现批量生产，高精度，高速度的自动化生产，注塑的优点是生产速度快、效率高，操作可自动化，能成型形状复杂的零件，特别适合批量生产。
综上所述本次设计中选择注射成型的方式成型该塑件。注塑是使用注塑机（或称注射机）将热塑性塑料熔体在高压下注入到模具内经冷却、固化获得产品的方法。注塑也能用于热固性塑料及泡沫塑料的成型。
2.4 注塑机的选择：
由于零件的质量为1218g，模具设计一模一腔。流道水口废料没有固定的公式，根据查阅资料和询问，可以估算为产品质量的20%，得到水口料为243.6g。则需要模具的总注塑量在1461.6g。
产品的主要参数如下表2-1所示：
表2-1 产品参数
产品单重（N）
11.95
单件体积（cm³）
155
外形尺寸（H-V-W）（mm）
∅140x68
最大壁厚（mm）
4
最小壁厚（mm）
3
初步选择注塑机型号如表2-2
表2-2注塑机的参数
注塑机型号
SZ-2500/500
额定注射量
2500cm3
螺杆（柱塞）直径
42mm
注射压力
150Mpa
注射速率
570
注射方式
螺杆式
塑化能力
245Kg/h
锁模力
500KN
模板行程
850
模具最大厚度
750mm
模具最小厚度
400mm
喷伸出量
50mm
喷嘴孔直径
Φ35mm
顶出形式
两侧设有顶杆，机械顶出
动、定模固定板尺寸
300x300mm
顶出力
110
合模方式
液压-机械
续表3-5
液压泵
流量
100、12L/min
压力
6.5Mpa
电动机功率
11KW
加热功率
5 KW
机器外形尺寸
3340X750X1550mm
第三章 分型面选择及浇注系统计算
3.1 主分型面的选择
如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。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，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：
1保证塑料制品能够脱模
这是一个首要原则，因为我们设置分型面的目的，就是为了能够顺利从型腔中脱出制品。根据这个原则，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上，最好在一个平面上，而且此平面与开模方向垂直。分型的整个廓形应呈缩小趋势，不应有影响脱模的凹凸形状，以免影响脱模。
2使型腔深度最浅
模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响：
① 目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越长，影响模具生产周期，同时增加生产成本。
② 模具型腔深度影响着模具的厚度。型腔越深，动、定模越厚。一方面加工比较困难；另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜过大。
③ 型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际尺寸差值越大，如图2。若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度，而导致塑件脱模困难。因此在选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。
3使塑件外形美观，容易清理
尽管塑料模具配合非常精密，但塑件脱模后，在分型面的位置都会留有一圈毛边，我们称之为飞边。即使这些毛边脱模后立即割除，但仍会在塑件上留下痕迹，影响塑件外观，故分型面应避免设在塑件光滑表面上。
4尽量避免侧向抽芯
塑料注射模具，应尽可能避免采用侧向抽芯，因为侧向抽芯模具结构复杂，并且直接影响塑件尺寸、配合的精度，且耗时耗财，制造成本显著增加，故在万不得己的情况下才能使用。
5使分型面容易加工
分型面精度是整个模具精度的重要部分，力求平面度和动、定模配合面的平行度在公差范围内。因此，分型面应是平面且与脱模方向垂直，从而使加工精度得到保证。如选择分型面是斜面或曲面，加工的难度增大，并且精度得不到保证，易造成溢料飞边现象。
6使侧向抽芯尽量短
抽芯越短，斜抽移动的距离越短，一方面能减少动、定模的厚度，减少塑件尺寸误差；另一方面有利于脱模，保证塑件制品精度 。
7有利于排气
对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。因此，选择分型面时应有利于排气。按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭。
综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。综上所述，
图3-1 分型面
3.2 型腔排列方式的确定
本次设计采用一模一腔的设计方式，采用单独的型芯来降低成产成本，这样设计的特点就是方便装配和设计。本次设计的塑料碗尺寸属于正常吃饭的饭碗尺寸，前模直接在前模板开框，设计出来的方式如图3-3：
图3-3 型腔排列图
3.3 浇注系统的设计
浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道，它的作用是将塑料熔体顺利的充满型腔的各个部位。具有传质、传压和传热的功能，正确设计浇注系统是获得优质的塑件极为重要。注射成型的基本要求是在合适的温度和压力下使足量的塑料熔体尽快充满型腔，影响顺利充模的关键之一就是浇注系统的设计。
3.3.1 主流道的设计
主流道是熔融塑料由注塑机喷嘴喷出时最先经过的部分，它与注塑机的喷嘴在同一轴线上，由于主流道与熔融塑料和注塑机喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接设在定模上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉固定在定模板上主流道的基本形式以及安装形式如图3-4：
图3-4 主流道的结构形式
1. 定模 2.定位环 3.注塑机喷嘴 4.浇口套
本次设计中材料高密度聚丙烯（HDPP）由于具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力，注射压力150MPa，主流道的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度及填充时间，必须使熔体的温度降低和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最“远”位置的能力。
在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为2°～ 6°。本次毕业设计中模具锥角取4°。
喷嘴孔直径 =3mm ，喷嘴圆弧半径 R1=10mm
1）半锥角一般在2°～6°内选取，主流道带锥度是为了在模具打开时使主流道凝料容易脱离定模。本设计选取锥度为=2°。
2）主流道径向尺寸的小端（与喷嘴连接的一端）直径d应大于喷嘴口孔径0.5～1.0㎜。当主流道与喷嘴同轴度有偏差时，可以防止主流道凝料不易从定模一侧拉下来。
d=+（0.5～1）mm
=3+0.5=3.5mm
3）凹球面半径应比喷嘴圆弧半径大1～2mm，可以；保证注射过程中喷嘴与模具紧密接触，防止两球面之间产生间隙而使容体充入这间隙中，妨碍主流道凝料顺利从定模上拉出。
=10+1=11mm
4）主流道内壁的表面粗糙度在0.8um以下，主流道的长度L一般根据模板的厚度而定，为了减少压力损失和物料损耗。应尽可能减少主流道的长度，一般控制在60mm以内。此处取L=53mm。
5）主流道大端直径D=d+2Ltg
=3.5+2×tg(4°/2)
=8mm
6）球面配合高度
球面配合高度为 3 ～ 5 ，选择3
主流道2D图如图3-5所示
图3-5 主流道2D图
3.2.2 浇口套与定位环的设计
本次设计采用大水口模具，从顶部进胶。浇口套用螺钉固定（2个M2螺钉固定），拆装方便，主流道长度方便控制，此结构最为常用。浇口套外端直径为35mm，查表知，定位圈厚度为15mm，定位圈内径85mm,定位圈外径100mm，采用2个M6螺钉固定定位环。在浇口套端部设一个与注射机定位孔相配的定位环，并在端面用螺钉将浇口套压在模体内，克服塑件对浇口套的反座力。浇口套与模板的配合采用H7／m6的过渡配合浇口套与定位圈采用H9／f9的配合。定位圈在模具安装调试时应插入注射机定模板的定位孔内，用于模具与定位孔的安装定位。定位圈外径比注射机定模板上的定位孔径小0.2mm以下。浇口套与定位环的形式如图3-6：
图3-6 浇口套和定位环结构形式
第四章 模具方案的设计
4.1 型芯的设计
对产品结构的分析，如图4-1所示：
图4-1 产品结构示意图
通过图4-1分析得知，零件只需要分出前模具即可，没有其他结构，本次设计为了方便加工，设计单独的型芯如图4-2所示：
图4-2 型芯
从图例可以看出，在型芯后面设计螺丝孔位，直接和后模板连接在一起。
4.2 型腔的设计
模具的型腔直接在前模板在开框。有较高的强度和刚度，使用中不宜发生变形。采用型腔结构图如图4-3所示：
图4-3 型腔
第五章 成型零件的计算
成型零件是指塑料注射模具的核心部分。它由型腔、型芯、成型滑块、局部镶件、螺纹型芯、型环、成型顶杆以及侧滑块等成型零件拼合组成成型空腔。对于本产品中根据第四章设计部分介绍，成型零件有型芯、型腔、斜顶、局部镶件，以下将列出成型零件的尺寸。
5.1 型腔型芯的计算
本次塑件的原料是高密度聚乙烯材料，PP材料是一种收缩率范围较大的塑料，已知的收缩率为1.0%—2.5%之间 ,实际中根据产品使用范围收缩率确定为：1.6。由于该塑件的设计是用UG分模制作，且尺寸较多，工艺加工上的尺寸需要用到电极；所以这里对产品的最大外形尺寸，做示例计算，其它UG分模尺寸为准。
1.型腔的计算
1) 型腔径向尺寸的计算：
L=[（1+S）Ls-x△] 式（5-1）
式中S--塑件平均收缩率,X--修正系,△--塑件公差值。
查表知 △=1.44mm,x=0.75
长度
L=[（1+0.007）×140-0.75×0.5]
=140.623
深度度
H=[（1+0.007）×68-0.75×0.4]
=68.176
图5-2型腔基本尺寸
2. 型芯尺寸计算
1）型芯径向尺寸的计算：
L=[（1+S）ls+x△] 式（5-2）
式中S--塑件平均收缩率，X--修正系数，△--塑件公差值。
查表知 △=1.44mm,x=0.75
长度
l=[（1+0.022）×132+0.75×0.4]
=132.24
2）型芯深度尺寸的计算
h=[（1+S）hs+x△] 式（5-3）
查表知 △=0.5mm,x=0.5
h=[（1+0.022）×78+0.5×0.5]
=79.96
5.2 模具钢材的选用
模具材料的选用中，首先要考虑产品的批量问题，对于本产品适用的洗衣机为量产，所以批量不大。
（1）型芯、型腔、镶件：这些是成型结构，所以在满足强度各方面的要求前提条件下，选用中档模具材料即可。根据国产738H的性能剖光性能好，常用于一般模温低于80°的，所以选用738H
（2）斜顶、导向块、斜顶座：斜顶材料的选择，为防止运动的过程中，摩擦而烧死，一般的情况下选择硬度不同的材质，或相同的材质不同的硬度，斜顶常用的材料是H13，8407。导向块常用的为Cr12,青铜，而斜顶座常用的738H。
第六章 结构零件的设计
6.1 推出机构的设计
6.1.1 推出机构的确定
把塑料制品从模具内脱出来的机构即位推出机构或脱模机构。推出机构的形式和推出方式与制品的形状、结构和塑料的性能有关。
根据塑件的形状特点，确定模具型腔在定模一侧，型芯在动模一侧。塑件成型开模后，塑件与型芯一起留在动模一侧。本次设计产品分模之后会留在水口板上面，可以人工将塑件取下，现在主要是做出塑件的自动脱模，为了产品的美观，本次设计采用推板定出如图6-1所示：
图6-1推板推出形式
6.1.2 推出机构的复位零件设计
借助模具闭合动作使推出机构复位的杆，复位时其顶面与分型面平齐。其位置，直径，长度如图6-2所示。
图6-2推出机构的复位
6.2 温度调节系统的设计
注射模设计温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。
6.2.1加热系统
由于该套模具的模温要求在40-70°C，又是中小型模具，所以无需设置加热装置。
6.2.2 冷却系统
为了尽量缩短成型周期，提高生产率；塑件的热容量大防止塑件收缩，成型时应该充分冷却，而且冷却要均匀，对于黏度低，流动性好的塑料，因为成型工艺要求模温都不太高，所以用常温水对模具进行冷却。由于HDPP的流动性较好，且水的热容量大，成本低，传热系数大，故该套模具亦采用常温水进行冷却。
设计运水时的原则：均匀冷却
为达到这一目的，就只有二点：靠近高热量区，远离低热量区。并且在设计运水时要避开螺丝、镶件、斜顶。本次设计的型芯、型腔水道如图6-3所示：
图6-3水道布置图
前模设计为直通水道，镶件上面设计一个冷却水井来。注塑模温对塑料熔体的流动、固化定型、生产率以及塑件的形状和尺寸精度有着直接的影响。注射成型时，不同的塑料对模温有着不同的要求，控制适宜的模温来保证塑料熔体具有最佳的流动性，易于充满型腔，并使塑件脱模后的收缩、翘曲变形小，形状与尺寸稳定，具有较高的物理力学性能以及较高的表面质量。通过温度调节与控制系统可收到如下效果。
（1）改善成型性能：可以使模塑温度保持适应于各塑料的规格温度，以改善成型性能。
（2）稳定尺寸精度：如果塑模温度发生变化，则塑料的收缩率也会有很大的变动，尤其对结果性塑料，因此，若塑模温度保持一定，收缩率也就得到稳定，塑件的尺寸精度自然就稳定了。
（3）减少塑件变形：提高塑件精度。
（4）改善塑件表面质量：消除外观缺陷，合理的模温可提高塑件的外观质量和降低表面粗糙度。
由于制品平均壁厚为4mm左右，制品尺寸又较小，根据经验数据，确定水孔直径为8mm
6.3 合模导向机构的设置
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。锥面导向机构用于动、定模之间的精密对中定位。在模具进行装配或者成型时，合模导向机构主要用来保证动模和定模两大部分或模内其他零件制件准确对合，以确保塑料制件的形状和尺寸精度，并避免模内个零件发生碰撞和干涉。
6.3.1导向机构的功用
1） 定位作用；
2） 导向作用；
3） 承载作用；
4） 保持运动平稳作用。
6.3.2定位机构的功用
对于薄壁、精密塑件注射模，大型、深型腔注射模和生产批量大的注射模，仅用导柱导向机构是不完善的，还必须在动、定模之间增设锥面定位机构，有保持精密定位和同轴度的要求。
当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。
此模具为小型模具，对精度要求也不是很高，所以不需要用定位机构，可直接由导向机构定位。
6.4 排气系统的设计
为了使塑料熔体顺利充填模具型腔，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利的排到模外。如果型腔内因各种原因所产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、凹陷、熔接不牢、表面轮廓不清晰等缺陷，另外，气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此模具设计要考虑型腔排气问题。
本次设计的模具，由于型腔尺寸较小，可以利用斜顶、活动型芯以及活动镶件的部位与模板的配合间隙进行排气，排气间隙取0.03mm。
第七章 标准模架的选择
本次设计模架选择CI-3030-A120-B80-C90
7.1模板各尺寸
1.定模座板（350300，厚35mm）通过4个ø14的内六角螺钉与定模固定板连接。
定模垫板通常就是模具与注射机连接处的定模板。
2.定模固定板（300300，厚119mm）用于固定型腔（凹模）、导套。为了保证凸模或其它零件固定稳固，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用S50C钢或Q235A制成，这里为S50C钢，最好调质230～270HB；
导套孔与导套为H7/m6或H7/k6配和；主流道衬套与固定孔为H7/m6过渡配合；
型芯与其孔为H7/m6过渡配合。
3.动模固定板（300300，厚80mm）上面的型芯为分体式；
其导柱固定孔与导柱为H7/m6过渡配合；
其瓣合模推杆孔与推杆为单边间隙0.5mm。
此模架直接订购，从而将模具制造成本降低。如下图7-1所示：
CI-3030-A120-B80-C90
图7-1 模架图
第八章 塑料注塑机相关参数校核
8.1最大注射量的校核与注塑机开模行程
（1）最大注射量的校核
K利G公≥G件+G废
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