1、水杯模具設計專業：機械設計制造與其自動化學生：陳洪振指 導 教 師：高征兵完 成 日 期： 2012 年5月22日揚州大學廣陵學院摘要近年來， 我國的模具發展迅速， 尤其是塑料模具提出了越來越高的要求，最近幾年，塑料模具在整個模具行業所占的比例上升到 30% 左右，相信在未來的時間里， 中國塑料模具工業還將保持年均增長速度達到10% 以上較高速度的發展，國內塑料模具市場以注塑模具需求量最大。將來注射模具發展的 方向向更精密、更高效、復合和多功能、更大型、更精密、更復雜、更綠色 與更經濟的方向發展，模具產品的技術含量將不斷提高，模具制造周期將不 斷縮短。注射成型是塑料成型的一種重要的方法， 它主

2、要適用于熱塑料的成型， 可 以一次成型簡單或復雜的精密塑件。 本課題是將水杯作為設計模型， 將注塑模 具的相關知識作為依據，闡述塑料注射模具的設計過程。介紹塑件結構形狀， 塑件的材料選擇， 與塑件的結構工藝性， 注射機成型的設備組成分類與型號規 格。本文詳細介紹了水杯注塑模具的設計， 從產品的結構工藝性分析， 具體模 具結構出發， 選擇模具型腔的分型面， 型腔的數量， 以與對模具的澆注系統的 設計，模具成型零件的分析計算， 合模導向機構的設計， 推出機構， 使用 EMX （模架設計專家）進行模架的設計，最后對三維造型使用 Pro/Engineer 形同 轉出 dwg 文件進行出圖。關鍵詞：注塑

3、模具；注射機； Pro/Engineer ；EMX （模架設計專家）Abstract. In recent years, China's rapid development of the mold, especially the plastic mold of the increasingly high demand, in recent years, the plastic mold in the mold industry the proportion of up to 30% jobs, I believe in the coming years, China plastic m

4、old industry will maintain an average annual growth rate of more than 10% high speed development, the domestic market to plastic mold injection mold greatest demand. The future development direction of injection mold to more sophisticated, more efficient, complex and multi-purpose, larger, more soph

5、isticated, more complex, more green and more economic development, mold the technical content of the product will continue to improve, the manufacturing cycle of the die will shorten ceaselessly.Plastic molding injection molding is an important method, which is mainly applied to the thermal plastic

6、molding, molding can be a simple or complex precision plastic parts. This topic is the cup as a design model, the injection mold related knowledge as the basis, elaborates the design process of plastic injection mold. Introduction to the structure of plastic parts plastic parts shape, material selec

7、tion, and the structure process of plastic products, injection molding machine equipment composition classification and specifications.This paper introduces in detail the cup injection mold design, from product structuremanufacturability analysis, the specific structure ofthe mold, mold cavity parti

8、ng surface, cavity number, as well as to mold's gating system design, analysis and calculation of molding parts, mold guide mechanism design, the introduction of institutions, the use of EMX (mold design expert ) for mold design, finally the3D modeling using Pro / Engineer DWGtransferred out of

9、a map.Key words: Injectionmolding;injection machine; Pro/Engineer;EMX (formwork design expert)目錄摘要Abstract第一章 緒論1.1模具與模具工業的發展與現狀11.2塑料成型模具與分類11.3注射模具的發展趨勢1第二章 塑料成型工藝2.1塑料制品的結構和工藝性能設計2塑件結構形狀2塑件材料選擇2塑料制件的結構工藝性22.2塑料注塑成型3注塑成型工藝過程4塑料成型工藝參數5注塑成型特點82.3注塑成型設備8注塑機機構組成8注塑機的工作過程9注塑機的分類10注塑機的基本參數11注塑機的型號規格13第三

10、章 水杯注射模設計3.1注射模具分類與典型結構14注射模分類14 注射模典型結構14-3.2水杯模具的結構設計163.2.1 分型面位置的確定163.2.2 型腔數量的確定1-73.2.3 澆注系統設計1-73.2.4 成型零件設計1-93.2.5 合模導向機構設計213.2.6 推出機構設計2-23.2.7 模具溫度調節系統設計2-33.2.8 標準模架的選用2-43.3 注射模具與注射機的關系2-43.3.1 選擇注塑機2-5 -3.3.2 最大注射量的校核263.3.3 注射壓力的校核2-63.3.4 鎖模力的校核2-73.3.5 模具高度與注射機閉合后高度關系的校核273.3.6 開模

11、行程的校核2-73.3.7 推出裝置的校核2-73.3.8 噴嘴的校核2-8 -第四章 水杯模具三維設計4.1 Pro/E ngin eer功能描述計294.2水杯三維造型與其模具設計29水杯三維29水杯模具設計294.3模架設計31定義模具模架312設計澆注系統32 2設計脫模機構33 24.3.4 設計限位機構34 24.3.5 設計頂出機構3424.3.6 設計冷去卩系統35動畫模擬幵模362第五章 小結與展望5.1 小結375.2 展望37參考文獻38致謝39附錄40第一章 緒論1.1 模具與模具工業的發展與現狀在模具工業的總產值中， 沖壓模具約占 50% ，塑料模具約占 33% ，壓

12、鑄 模具約占 6% ，其他各類模具約占 11% 。在模具生產方面，國內已經能夠生 產精度達21 m的精密多T位級進模、新轎車的部分覆蓋件模具、48in （約 122cm ）大屏幕彩電塑殼注射模具、 6.5kg 大容量洗衣機全套塑料模具以與 汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，還有照相機塑料件模具、 多型腔小模 數齒輪模等精密塑料模具。雖然我國模具總量目前已達到相當規模，模具水平也有很大提高，但設 計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業發達國家許多。國內大 型、精密、復雜、長壽命的模具占總量比例不足 30% ，而國外在 50% 以上。 2004年，模具進出口量之比為 3.7 : 1，進出口

13、相抵后的凈進口額達13.2億美元，為世界模具凈進口量最大的國家。所幸的是，近年來，我國模具進 出口結構得到持續的改善，模具制造水平不斷提升。1.2 塑料成型模具與其分類塑料模具分為：注塑模，擠出模，吹塑模與注吹模如：可樂瓶那種。以注 塑模具為最大的份額占 70% ，說有市場上面見到的塑料成型件絕大多數是注 塑出來的產品。吹塑模，主要生產瓶子，水箱等中空產品。擠出模，生產管 材類，門窗，塑料板材，塑料瓦等截面為連續線型產品。注吹模比較特別， 由于材料不能一次成型，要先注塑瓶胚后再加熱把它吹成瓶子。以飲料瓶為 代表如：可樂瓶，茶飲料等底部有個點的。1.3 注射模具的發展趨勢模具產品發展重點主要有如

14、下幾類：(1) 車覆蓋件模具 ：屬于沖壓模具，主要為汽車配套的覆蓋件模具。大都 是大中型，結構復雜，技術要求高。(2) 大型精密塑料模具 ：包括為汽車和家電配套的大型注塑模具，為電子 信息產業和機械與包裝配套的多層、多腔、多材質、多色精密注塑模等。(3) 其他高技術含量的模具 ：占模具總量給 8% 的壓鑄模具中， 大型薄壁精 密壓鑄技術含量高，難度大。鎂合金壓鑄模具目前雖然剛起步，但發展前景 好，有代表性。子午線橡膠輪胎模具也是發展方向，其中活絡模技術難度最 大。與快速成型技術相結合的一些快速制模技術與相應的快速經濟模具具有 很好的發展前景。模具設計與制造行業的發展趨勢： 模具設計與制造：向更

15、精密、更高效、復合和多功能方向發展 模具產品： 更大型、更精密、更復雜、更綠色與更經濟的方向發展，模具產品的技術含 量將不斷提高，模具制造周期將不斷縮短 模具軟件： CAD/CAE/CAM 正向 集成化、三維化、智能化和網絡化方向發展，快速原型制造技術和快速經濟 制模技術與逆向工程技術得到越來越多的重視。第二章 塑料成型工藝塑料成型是將塑料原材料轉變為所需形狀和性能的塑件的一門工程技術。在設計模具時不僅要了解塑料制作的技術要求和注射成型的工藝過程， 還必須 了解注射機的技術規范，以保證設計的模具與使用的注射機相適應。2.1塑料制品的結構和工藝性能設計塑件結構形狀制品的整體外形尺寸與塑料的流動性

16、有關。在注射成型與傳遞成型中，當塑料流動性能差時（如玻璃纖維或石棉纖維增強塑料）以與制品壁厚較薄時， 其整體外形尺寸不能設計過大。此外，整體外形尺寸受到成型設備的制約。塑件材料選擇結合相機面殼壁薄的特點，本課題選流動性較好的材料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS ）。1、使用性能綜合性能好，沖擊強度、力學強度較高，尺寸穩定，耐化學穩定性，電氣 性能良好；易于成型和機械加工，其表面可渡鉻，適合制作一般機械零件、減 磨零件、傳動零件和機構零件。2、ABS的主要性能指標見表2-1 o塑料制件的結構工藝性要想獲得合格的塑料制件， 除合理選用塑件的原材料外， 還必須考慮塑件 的結構工藝性。塑件的結構

17、工藝性與模具設計有直接關系， 只有塑件結構設計 滿足成型表2-1 ABS的性能指標密度/(g cm-3)1.281.08屈服強度/MP50比體積/(cm 3 g-1)0.860.98拉伸強度/MP38吸水率/%0.20.4拉壓強度/MP53熔點廠C130160拉彎強度/MP80計算收縮率/%0.30.8拉伸彈性模量/MP1.4 X103比熱容 /J (kgC-1 1470彎曲彈性模量/MP1.4 X103工藝要求，才能設計出合理的模具結構，以防止成型時產生氣泡、縮孔、凹陷 與幵裂等缺陷，達到提高生產率和降低成本的目的。塑件結構工藝性設計的主要內容包括：尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形狀、壁厚、斜

18、度、加強筋、支 承面、圓角、孑L、螺紋、齒輪、嵌件、文字、符號與標記等。1、脫模斜度查表2-2可知ABS型腔的脫模斜度為35' 1 45',型芯的脫模斜度為30'40'表2-2常用塑件的脫模斜度塑料名稱脫模斜度凹模型芯聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、氯化聚醚25'45'25' 45'硬聚氯乙烯、聚碳酸酯35' 45'30'50'聚苯乙烯、有機玻璃、ABS、聚甲醛35' 1 45'30'40'熱固性塑料25' 40'20'50'2、壁厚制品最小壁

19、厚的確定原則：（1）脫模時受頂出零件的推力不變形；（2） 能承受裝配時緊固力。壁厚因制品大小和塑料品種的不同而異。 熱塑性塑料制品的最小壁厚可達 到 0.25mm ，但一般在（ 0.60.9 ） mm 之間。常用壁厚為（ 24 ） mm 。 本課題水杯的壁厚為 1mm 。（3）制品的精度對塑料制品的精度要求不能過高， 應在保證使用性能的情況下， 盡可能選 用低精度等級。本課題采用一般精度 MT3 ，對應公差為 0.55mm 。（4）制品的表面粗糙度一般情況下， 模具型腔表面的粗糙度要比所成型制品的表面粗糙度低 1-2 級。本課題可選用 Ra （1.60.2 ）卩m。2.2 塑料注塑成型塑料注塑

20、成型，又稱注射成型， 是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一， 除用于熱塑性塑料成型外， 近年來， 也用于部分熱固性塑料的成型加工。注塑成型生產效率高、 易于實現機械化和自動化、 并能制造外形復雜、 尺寸精確的 塑料制品，大約60%70%的塑料制件用此方法生產。注塑成型工藝過程1 、注塑成型過程注塑過程如圖 2-1 ，首先將準備好的塑料加入注塑機的料斗，然后送進加 熱的料筒中， 經過加熱熔融塑化成粘流態塑料， 在注塑機的柱塞或螺桿的高壓 推動下經噴嘴壓入模具型腔， 塑料充滿型腔后， 需要保壓一定時間， 使塑件在 型腔中冷卻、硬化、定型，壓力撤消后開模，并利用注塑機的頂出機構使塑件脫模，最后取出塑

21、件。這樣就完成了一次注塑成型工作循環， 以后是不斷重復 上述周期的生產過程。由上面的說明可以知道，注塑成型過程包括加料、塑化、 注射、脫模等幾個步驟。塑化是顆粒狀塑料在注射機料筒中經過加熱達到粘流狀態并且具有良好可塑性的過程。對塑料的塑化要求是： 塑料熔體在進入型腔之前， 既要達到規 定的成型溫度，并要在規定的時間內提供足夠量的熔融塑化料各處的溫度盡量 均勻一致，不發生或極少發生熱分解以確保生產的順利進行。螺桿式注塑機對塑料的塑化比柱塞式注塑機好得多。 不管是何種形式的注塑機， 注射過程均可 分為充模、保壓、倒流、澆口凍結后的冷卻四個階段。充模階段是從柱塞或螺桿幵始向 前移動起，到塑料熔體經過

22、噴嘴與模具 澆注系統充滿型腔時為止。塑料熔體充滿型腔后，熔體幵始冷 卻收縮，但柱塞或螺桿繼續保持施壓狀 態，料筒內的熔料會向模具型腔內繼續流 行補縮，以形成形狀完整而致密的塑件。 階段稱為保壓階段。入進 圖2-1 注塑成型原理這一倒流階段是柱塞或螺桿幵始后退保壓結束時幵始的，這時型腔內的壓力比流道內的高，因此會發生塑料熔體的倒流， 從而使型腔內的壓力迅速下降， 直到澆口處熔料凍結倒流才結束。如果保壓結束之前澆口已經凍結或者在噴嘴中 裝有止逆閥，則倒流階段就不會存在。澆口凍結后的冷卻是從澆口的塑料完全凍結時開始， 這一階段型腔內塑料 繼續進行冷卻， 沒有塑料從澆口處流進或流出， 但型腔內還可能有

23、少量的流動。 應該指出，塑料從注入型腔后即被冷卻，直至脫模時為止。脫模是塑件冷卻到一定溫度后開模， 在推出機構的作用下將塑料制件推出 模外的過程。2、塑件的后處理為改善和提高塑件的性能和尺寸穩定性， 塑件經脫模或機械加工后應進行 適當的后處理。后處理主要是指退火和調濕處理。（1 ）退火處理 退火處理是將塑料制件放在定溫的加熱液體介質中（如 熱水、熱的礦物油、甘油、乙二醇和液體石蠟）或熱空氣循環烘箱中靜置一段 時間，然后緩慢冷卻的過程。目的是減少或消除塑件的內應力。（2 ）調濕處理 調濕處理是將剛脫模的塑件放在熱水中隔絕空氣進行防 止氧化的退火， 同時加快達到吸濕平衡的一種后處理方法。 目的是使

24、塑件的顏 色、性能、尺寸得到穩定。聚酰胺類塑料制件通常需要進行調濕處理。2.2.2 注塑成型工藝參數1、溫度在注塑成型時需控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度等。（1 ）料筒溫度 料筒溫度應控制在塑料的粘流溫度Tf （對結晶型塑料為熔點 Tm ）和熱分解溫度 Td 之間。料筒溫度直接影響到塑料熔體充模過程和塑件的質量。料筒溫度高， 有利于注射壓力向模具型腔內傳遞，另外，使熔體粘度降低，提高流動性，從 而改善成型性能，提高生產率，降低制品表面粗糙度。但料筒溫度過高，時間 過長時，塑料的熱降解量增大，塑件的質量會受到很大影響。（2 ）噴嘴溫度 選擇噴嘴溫度時，考慮到塑料熔體與噴孔之間的摩擦熱

25、能使熔體經過噴嘴后出現很高的溫升，為防止熔體在直通式噴嘴可能發生的 “流涎現象”，通常噴嘴溫度略低于料筒的最高溫度。但對于熱固性塑料一般 都將噴嘴溫度的取值高于料筒溫度，這樣一方面使其自身具有良好的流動性， 另一方面又能接近硬化溫度的臨界值， 即保證了注射成型， 又有利于硬化定型。（3 ）模具溫度 模具溫度主要影響塑料在型腔內的流動和冷卻，它的高 低決定于塑料的結晶性、 塑件的尺寸與結構、 性能要求以與其他工藝條件 （熔 料溫度、注射壓力與注射速度、成型周期等） 。如對于熔體粘度高的非結晶型 塑料應采用較高的模溫； 塑件壁厚大時模溫一般要高， 以減小內應力和防止塑 件出現凹陷等缺陷。對于熱固性

26、塑料模具溫度一般較高，通常控制在150220 C度范圍，另外動模溫度有時還需要比定模高出1015 C,這樣會更有利于塑件硬化定型。模具溫度根據不同塑料的成型條件， 通過模具的冷卻 （或加熱）系統控制。對于要求模具溫度較低的塑料，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、 ABS 塑 料、聚氯乙烯等應在模具上設冷卻裝置； 對模具溫度要求較高的塑料， 如聚碳 酸脂、聚砜、聚甲醛、聚苯醚等應在模具上設加熱系統。2、壓力注塑成型過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種。（1 ）塑化壓力 塑化壓力又稱背壓， 是注塑機螺桿頂部熔體在螺桿轉動后 退時受到的壓力。 增加塑化壓力能提高熔體溫度， 并使溫度分布均勻， 但增加 塑

27、化壓力會降低塑化速率、 延長成型周期， 甚至可能導致塑料的降解。 一般操 作中，塑化壓力應在保證塑件質量的前提下越低越好， 具體數值隨所選用的塑 料品種而變化，通常很少超過 6 MPa 。如聚酰胺塑化壓力必須較低，否則塑 化速率將很快降低。注射熱固性塑料時一般塑化壓力都比熱塑性塑料取的小， 約為3.45.2 MPa，并在螺桿啟動時可以接近于零。但要注意的是，背壓力 如果過小，物料易充入空氣，使計量不準確，塑化不均勻。（2）注射壓力 注射壓力是指柱塞或螺桿頭部注射時對塑料熔體所施加 的壓力。 它的作用： 一是克服塑料熔體從料筒流向型腔時的阻力， 保證一定的 充模速率；二是對塑料熔體進行壓實。注射

28、壓力的大小，取決于塑料品種、注 射機類型、模具澆注系統的結構、尺寸與表面粗糙度、模具溫度、塑件的壁厚 與流程大小等多種因素。 近年來， 采用注塑流動模擬的計算機分析軟件， 可對 注射壓力進行優化設計。總的來說，確定注射壓力的原則是： 對于熱塑性塑料，注射壓力一般在 40 130 MPa 之間。熔體粘度高， 冷卻速度快的塑料以與成型薄壁和長流程的塑件， 采用高壓注射有利于充滿型 腔；成型玻璃纖維增強塑料時采用高壓注射有利于塑件表面光潔。 其他均應選 用低壓慢速注射為宜。 但要提醒的是， 如果注射壓力過高， 塑件易產生飛邊使 脫模困難， 另外使塑件產生較大的內應力， 甚至成為廢品。 注射壓力過低則

29、易 產生物料充不滿型腔，甚至根本不能成型等現象。 對于熱固性塑料，由于熔料中填料較多，粘度較大，且在注射過程中對熔體有溫升要求，注射壓力一般要選擇大一些，常用范圍約為100 170MPa 。 在其他條件相同的情況下，柱塞式注塑機作用的注塑壓力應比螺桿式 的大，因為塑料在柱塞式注塑機料筒內的壓力損失比螺桿式的大。為了保證塑件的質量， 對注射速度 （熔融塑料在噴嘴處的噴出速度） 常有 一定的要求。 一般高壓注射時注射速度高， 低壓注射時速度低。 塑件的壁厚對 注射速度取值的影響很大，一般厚壁塑件采用較低的注射速度，反之則相反。型腔充滿后， 注射壓力的作用在于對模內熔料的壓實。 在生產中， 壓實時

30、的壓力等于或小于注射時所用的注射壓力。 如果注射和壓實的壓力相等， 往往 可使塑件的收縮率減小， 尺寸波動較小， 但會造成脫模時的殘余應力較大， 成 型周期過長。 對結晶型塑料如聚甲醛， 壓實壓力大可以提高塑料的熔點， 使脫 模提前進行， 因而成型周期不一定增長。 如壓實壓力小于注射壓力， 則塑件的 性能與脫模與上述情況相反。3、時間（成型周期） 完成一次注塑過程所需的時間稱為注塑成型周期。它包括以下幾部分： （1 ）注射時間注射時間包括充模時間、保壓時間和合模冷卻時間。其中保壓時間和冷卻時間合計為總的冷卻時間。充模時間直接反比于充模速率， 生產中約為35 s。保壓時間就是對塑料的壓實時間，在

31、整個注射時間中所 占比例較大，約為20120 s。冷卻時間以保證塑件脫模時不引起變形為原則， 一般約為30120 s。生產中注射時間一般在 0.52min ,厚大件可達510 min 。（2）其他時間（輔助時間）包括開模、脫模、涂脫模劑、安放嵌件、合模等時間。成型周期直接影響勞動生產率和設備的利用率， 因此，在生產中，在保證 塑件質量的前提下，應盡量縮短成型周期中各階段的時間。 其中，注射時間和 冷卻時間對塑件質量起著決定性的作用，要根據實際情況合理選擇。（3）常用塑料的注塑成型工藝參數見表2-3 。表2-3常用塑料的注塑工藝條件塑料品種注射溫度/C注射壓力/MPa成形收縮率/%聚乙烯180

32、28049 98.11.5-3.5硬聚氯乙烯150 20078.5 196.10.1-0.5聚丙烯200 26068.7 117.71.0-2.0聚苯乙烯160 21549.0 98.10.4-0.7聚甲醛180 25058.8 137.31.5-3.5聚酰胺（尼龍66）240 35068.7 117.71.5-2.2ABS236 26054.9 172.60.3-0.8聚碳酸酯250 30078.5 137.30.5-0.8223注塑成型特點注塑成型是塑料模塑成型的一種重要方法，生產中已廣泛應用。它具有以下幾方面的特點：1、成型周期短，能一次成型外形復雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌 件的塑

33、件。2、對成型各種塑料的適應性強。目前，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性 塑料都可用此種方法成型，某些熱固性塑料也可采用注塑成型。3、生產效率高，易于實現自動化生產。4、注塑成型所需設備昂貴，模具結構比較復雜，制造成本高，所以注塑 成型特別適合大批量生產。2.3注塑成型設備注塑機是利用塑料成型模具將熱塑性塑料或熱固性塑料原料制成塑料制件的注射成型設備，也是應用最廣的塑料成型設備。注塑機結構組成注射成型機通常由注射裝置、合模裝置、液壓傳動系統、電器控制系統等 組成，如圖2-2所示。注射裝置使塑料均勻地塑化成熔融狀態，并以足夠的 速度和壓力將一定量的熔料注射進模具型腔。合模裝置也稱鎖模裝置， 保證注射

34、模具可靠地閉合，實現模具幵、合動作以與頂出制件。液壓和電器控制系統 保證注射機按預定工藝過程的要求（如壓力、溫度、速度和時間）和動作程序 準確有效工作。圖2-2注塑機的基本組成1-合模裝置2-注射裝置3-液壓傳動系統4-電器控制系統2.3.2 注塑機的工作過程1、合模與鎖緊注射成型機的成型周期一般從模具開始閉合時算起。 模具首先以低壓快速 進行閉合， 當動模與定模很接近時， 合模的動力系統自動切換成低壓 （即試合 模壓力）、低速，在確認模內無異物存在時， 再切換成高壓低速而將模具鎖緊。2、注射裝置前移在確認模具達到所要求的鎖緊程度后， 注射液壓缸工作， 使注射裝置前移， 保證噴嘴與模具主澆套入

35、口以一定的壓力貼合，為注射階段做好準備。3、注射與保壓完成上述兩個工作過程后， 便可向注射液壓缸接入壓力油。 于是與液壓缸 活塞桿相接的螺桿， 便以高壓高速將頭部的熔料注入模腔， 并將模腔中的氣體 從模具分型面驅趕出去。 此時螺桿頭部作用于熔料上的壓力為注射壓力， 又稱 一次壓力。 注入模腔的熔料由于低溫模具的冷卻作用而產生收縮， 為了生產出 質量致密的制件， 還需對熔料保持一定的壓力以進行補縮， 直到澆注系統的塑 料凍結為止。此時，螺桿作用于熔料的壓力稱為保壓壓力，又稱二次壓力。保 壓時，螺桿因補縮會有少量的前移。4、制件冷卻與預塑化當保壓進行到模腔內熔料失去從澆口回流的可能性時（即澆口封閉

36、） ，注 射液壓缸內的保壓壓力即可卸去（此時合模液壓缸內的高壓也可撤除） ，使制 件在模內冷卻定型。為了縮短成型周期， 在制件冷卻的同時螺桿傳動裝置工作， 帶動螺桿轉動， 使料斗內的塑料落入料筒經螺桿向前輸送， 在料筒加熱系統的外加熱和螺桿的 剪切、混煉作用下，使塑料逐漸依次熔化，由螺桿輸送到料筒的前端，并產生 一定的壓力。 這個壓力是根據所加工的塑料、 調節注射機液壓系統的背壓閥和 克服螺桿后退的運動阻力建立的， 統稱為預塑背壓， 其目的是保證塑料的塑化 質量。 由于螺桿不停地轉動， 故熔料也不斷地向料筒前端輸送， 螺桿端部產生 的壓力迫使螺桿連續向后移動， 當后移一段距離， 料筒端部的熔料

37、足以滿足下 次注射量時，壓下行程開關 7 ，螺桿停止轉動和后移，這就是常說的計量。 由于制件冷卻和預塑同時進行， 故一般情況下， 要求螺桿預塑時間要少于制件 冷卻時間，以免影響成型周期。5 、注射裝置后退 注射裝置是否后退可根據所加工塑料的工藝而定。有的在預塑化后退回， 有的在預塑化前退回， 有的注射裝置根本不退回。 注射裝置退回的目的主要是 避免噴嘴與冷模長時間接觸， 維持噴嘴內料溫， 確保下次順利注射。 另一方面， 有時為了便于清料，常使注射裝置退回。6、開模與頂出制件 模具內的制件冷卻定型后，合模機構就開啟模具。在注射機的頂出系統和 模具的推出機構的聯合作用下，將制件自動推出，為下次成型

38、做好準備。2.3.3 注塑機的分類 注塑機的分類方法很多，目前使用較多的是按注塑機外形特征分類，這種 分類方法主要是根據注塑機的合模裝置和注射裝置的相對位置進行分類的。1 、臥式注塑機 合模裝置與注射裝置的運動軸線呈一線水平排列，具有機身低，操作、維修方便，自動化程度高等特點。所以這種形式應用最廣，對 大、中、小型都適用，是目前注塑機最基本的形式。2 、立式注塑機 合模裝置與注射裝置的運動軸線呈一線并垂直排列，具 有占地面積小， 模具拆裝容易， 模具內安放嵌件方便等優點。 但制品頂出后不 易脫落，不易實現全自動化操作，且機身高，加料、維修不方便。目前小型注 塑機常采用這種形式。3、角式注塑機

39、合模裝置和注射裝置的運動軸線互成垂直排列，其優缺 點介于立式和臥式之間，使用也較普遍，大、中、小型注塑機均有。2.3.4 注塑機的基本參數 注塑機的基本參數是其設計、制造、選擇與使用的基本依據。描述注塑機 性能的基本參數有：注射量、注射壓力、注射速度、塑化能力、鎖模力、合模 裝置基本尺寸等。1、公稱注射量 公稱注射量指機器對空注射條件下，注射螺桿作一次最大注射行程時，注 射裝置所能給出的最大注出量，是注塑機的主要參數之一，單位為g 或 cm 3。注射量標志了注塑機的注射能力，反映了機器能生產制品的最大重量或體積。注射量有兩種表示法，一種是以加工 PS 原料為標準（密度 1.05g/cm 3），

40、 用注射出熔融物料的重量 （g） 表示。加工其他物料時，應進行密度換算。另一 種方法是采用注射容量表示，即用一次注出熔融物料的容積（ cm 3）表示。我國注塑機標準系列規定注射量的規格為 16、25、30、40、60、100 、 125 、160 、250 、350 、400 、500 、630 、1000 、1600 、2000 、2500 、3000 、4000 、6000 、8000 、16000 、24000 、 32000 、48000 、64000 (cm 3)。2 、注射壓力 注射壓力指注射過程中螺桿頭部的最大壓強。注射壓力的作用是克服注射 過程中熔料流經噴嘴、 流道和模腔的阻力

41、， 同時對注入模腔的熔體產生一定的 壓力，以完成物料補充，使制品密實。注射壓力的理論計算公式為：P1 (D0/DS)2P0式中，R為注射壓力；Do為注射活塞內徑；Ds為注射螺桿直徑；P0為注射 缸中的油壓。上式表明，實際生產可通過調整注射缸的進口壓力 P而獲得工藝所要求的 注射壓力pl o目前國產注塑機的注射壓力一般在 105150 Mpa。設備選擇 時，應考慮所需的注射壓力是否在機器的理論壓力范圍以內。3、注射速度、注射速率和注射時間注射速度指注射螺桿或注射柱塞注射時移動速度；注射速率指注射過程中 單位時間內從噴嘴注出熔體的容積； 注射時間指完成一次公稱注射行程所用的 時間。注射速度一般依成

42、型條件、模具結構、塑料性能、制品形狀、壁厚等確 定。通常注射速度為 0.81.2 m/s，注射時間為410 s。4 、鎖模力鎖模力指合模機構施于模具上的最大夾緊力，單位為 kN o鎖模力的作用 是與注射時模腔熔體的壓力相平衡，保證在注射與保壓操作時模具不被撐幵。 選擇設備時必須核算設備鎖模力是否足夠。鎖模力的選取相當重要，鎖模力不夠會使制品產生飛邊，不能成型薄壁制品；鎖模力過大，又易損壞模具。6、合模裝置的基本參數合模裝置的基本參數決定了模具的安裝尺寸，因而也決定了所能加工制件 的平面尺寸。合模裝置的基本參數包括動、定模固定板尺寸、拉桿間距、動定 模固定板間最大幵距、模具高度與動模固定板行程與

43、移動速度等。圖2-3所示為合模裝置的基本參數。圖2-3合模裝置基本參數a)模具與模板與拉桿間距的尺寸關系b)模板間的尺寸1-動模固定板2-動模3-塑件4-定模5-定模固定板(1 )動、定模固定板尺寸 BXH與拉桿間距B0 XHO :動、定模固定板的 尺寸是指固定板上螺釘孔在長和寬方向的最大中心間距；拉桿間距是指固定板上拉桿孔在長和寬方向的最大中心間距。模具平面尺寸必須限制在固定板尺寸 與拉桿間距規定的范圍內。(2)動、定模固定板間最大幵距 Sk:動、定模固定板間的最大幵距指動、 定模固定板之間所能達到的最大距離，包括調模行程在內。最大間距是否滿足要求，主要看成形制品能否方便地從幵模后的模腔中取

44、出以與安放嵌件等輔助操作是否便利等。（3 ）模具最大高度 Hmax 、最小高度 Hmin 與調模行程： 模具最大 （小） 高度是指合模機構閉合后， 達到規定的鎖模力時， 動、定模固定板之間的最大 （小）距離，分別用 Hmax 與 Hmin 表示，差值 Hmax Hmin 稱為調模行 程。模具設計時，必須使模具實際高度 H 滿足 Hmin<H<Hmax 。因此，在 某種程度上可以說， 模具最大 （小）高度規定了制件在高度方向上的尺寸范圍。（4 ）動模固定板行程 S:動模固定板行程指動模固定板能移動的最大距 離。對液壓機械式合模裝置，此值是常數，對全液壓式合模裝置，此值隨模具 高度不同

45、而不同。動模固定板行程應大于制件高度的2 倍，以便取件。2.3.5 注塑機的型號規格 注塑機型號規格是用來表示注塑機加工能力的，而反映注塑機加工能力的 主要參數是公稱注射量和鎖模力。 公稱注射量是指注塑機在注射螺桿 （或柱塞） 作一次最大注射行程時， 注射裝置所能達到的對空注射量。 鎖模力是由合模機 構所能產生的最大模具閉緊力決定的，它反映了注塑機成型制品面積的大小。一般用注塑機的公稱注射量和鎖模力同時來表示注塑機的加工能力，并以 此作為注塑機的系列規格。國產注塑機的型號表示為:XS-ZY-125/90 ，型號中：X表示（成）形（機），S表示塑料，Z表示注射，Y表示預塑式，125表 示公稱注射

46、量為125 cm 3，90表示最大鎖模力為 90 X10 kN 。第三章 水杯注射模設計3.1 注射模具分類與典型結構注射模分類注射模具的分類方法很多。 按其所用注射機的類型可分為臥室注射機用的 模具、立式注射機用的模具、 角式注射機用的模具； 按所成型的塑料制品材料 分，可分為熱塑性塑料注射模和熱固性塑料注射模。按注射模的整體結構分， 可分為單分型面注射模、 雙分型面注射模、 垂直分型面注射模、 有側面分型和 抽芯結構的注射模、 定模有定距推板結構的注射模、 直角注射成型機上用的專 用注射模、 有活動向鑲件的注射模等。 按澆注系統的結構分， 可分為澆注系統 為熱流道結構的注射模、 澆注系統為

47、絕熱流道結構的注射模、 澆注系統為溫流 道結構的注射模。3.1.2 注射模典型結構1、單分型面注射模 單分型面注射模也稱二板式注射模。它是注射模中最簡單的一種結構形 式。這種模具只有一個分型面。 單分型面注射模具可以根據需要， 既可以設計 成單型腔注射模，也可以設計成多型腔注射模，應用十分廣泛。其工作原理為：合模時，在導柱的導向定位下，動模和定模閉合。型腔由 定模板上是凹模與固定在動模板上的凸模組成， 并由注射機合模系統提供的鎖 模力鎖緊。然后注射機開始注射，塑料熔體經定模板上的澆注系統進入型腔， 待熔體充滿型腔并經過保壓、 補縮和冷卻定型后開模。 開模時， 注射機合模系 統帶動動模后退， 模

48、具從分型面分開， 塑料件包在凸模上隨動模一起后退， 同 時拉料桿將澆注系統的主流道凝料從澆口套中拉出。當動模移動一定距離后， 注射機的頂桿接觸推板， 推出機構開始動作， 使推桿和拉料桿分別將塑件與澆 注系統凝料從凸模推出， 塑件與澆注系統凝料一起從模具中落下， 至此完成一 次注射過程。推出機構靠復位桿復位并準備下一次注射。2、雙分型面注射模雙分型面注射模具有兩個分型面。第一個分型面 A-A 是定模板與中間板 的分型后澆注系統凝料由此脫出，第二個分型面 B-B 是中間板與推件板之間 的分型， 分型后塑件由此脫出。 與單分型面注射模具比較， 雙分型面注射模具 在定模部分增加了一塊可以局部移動的中間

49、板， 所以也叫三板模 （動模板、 中 間板、 定模板） 注射模具。 雙分型面注射模常用于點澆口進料的單型腔或多型 腔的注射模具， 開模時， 中間板在定模的導柱上與定模板作定距離分離， 以便 在這兩模板之間取出澆注系統凝料。其工作原理為： 開模時， 注射機開合模系統帶動動模部分后移。 由于彈簧 的作用，模具首先在 A 分型面分型，中間板隨動模一起后移，主流道凝料隨 之拉出。當動模部分移動一定距離后， 固定在中間板上的限位銷與定距拉板左 端接觸，使中間板停止移動。動模繼續后移， B 分型面分型。因塑件包緊在型 芯上，這時澆注系統凝料在澆口處自行拉斷，然后在 A 分型面之間自行脫落 或由人工取出。

50、動模部分繼續后移， 當注射機的推桿接觸推板時， 推出機構開 始工作，推件板在推桿的推動下將塑件從型芯上推出，塑件在 B 分型面之間 自行落下。3、斜導柱側向分型與抽芯注射模 當塑件側壁有通孔、凹穴或凸臺時，其成型零件必須制成可側向移動的， 否則塑件無法脫模。帶動型芯滑塊側向移動的整個機構稱側向分型與抽芯機 構。斜導柱側向抽芯的注射模， 其中的側向抽芯機構是由斜導柱和側型芯滑塊 所組成的，此外還有楔緊塊、擋塊、滑塊拉桿、彈簧等一些輔助零件。其工作原理為： 開模時， 動模部分向后移動， 開模力通過斜導柱作用于側 型芯滑塊， 迫使其在動模板的導滑槽內向外滑動， 直至滑塊與塑件脫開， 完成 側向抽芯動

51、作。 這時塑件包在型芯上隨動模繼續后移， 直到注射機頂桿與模具 推板接觸，推出機構開始工作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時，復位桿使 推出機構復位，斜導柱使側型芯滑塊向內動復位，最后由楔緊塊鎖緊。斜導柱側向抽芯結束后， 側型心滑塊應有準確的位置， 以便在合模時斜導 柱能順利插入滑塊的斜導孔中使滑塊復位。 定位裝置是由擋塊、 滑塊拉桿、 螺 母和彈簧組成的。 楔緊塊是防止注射時熔體壓力使側型芯滑塊產生位移而設置 的，其上面的斜面應與側型芯滑塊上斜面的斜度一致， 在設計時應留有一定的 修正余量，以便裝配時修正。4、帶有活動鑲件的注射模有些塑件上雖然有側向的通孔與凹凸形狀， 但還有更特殊的要求， 如

52、模具 上需要設置螺紋型芯或螺紋型環等。 這樣的模具有時很難用側向抽芯機構來滿 足側向抽芯的要求。為了簡化模具結構，將不采用斜導柱、斜滑塊等機構，而 是在型腔的局部設置鑲件。 開模時， 這些活動鑲件不能簡單的沿開模方向與塑 件分離，而是必須在塑件脫模時連同塑件一起移出模外， 然后通過手工或專門 的工具將它與塑件分離，在下一次合模注射之前，再重新將其放入模內。采用活動鑲件結構形式的模具， 其優點不僅省去了斜導柱、 滑塊等負責結構的設計與制造，使模具外形縮小，大大降低了模具的制造成本， 更主要的是 在某些無法安排斜滑塊等結構的場合， 必須使用活動鑲件形式。這種方法的缺 點是操作時安全性差，生產效率較

53、低。幵模時，塑件包在型芯和活動鑲件上，隨動模部分向左移動而脫離動模板， 分型到一定距離，推出機構幵始工作，設置在活動鑲件上的推桿將活動鑲件連 同塑件一起推出型芯脫模， 由人工將活動鑲件從塑件上取下。 合模時，推桿在 彈簧的作用下復位，推桿復位后動模板停止移動， 然后人工將活動鑲件重新插 入定位孔中，再合模后進行下一次的注射動作。3.2水杯模具的結構設計圖3.5水杯應用Pro/E中拉伸、旋轉、倒圓角、掃描等相關命令 生成的水杯，如圖3.5所示。在注射模具的設計中，必須根據塑件的結構、形狀， 首先確定塑件在模具中的位置，也即是確定分型面；再 根據成型塑件的生產批量，來確定一模成型件數（與一 模幾腔

54、）、澆口形式、脫模方式等。分型面位置的確定分型面是模具上用于取出塑件和 （或）澆注系統冷凝料的可分離的接觸表 面。根據分型面的選擇原則：便于塑件脫模；在幵模時盡量使塑件留在動模； 外觀不遭到損壞；有利于排氣和模具的加工方便。結合該產品的結構，該制件應有兩個分型面，一個是動模定模之間的水平 分型面，如圖3.6所示，另一個則是便于手柄部分脫模的垂直分型面；如圖3.7所示:圖3.6 主分型面圖3.7 側分型面A-A面為最佳的主分型面，杯內的成型件固定在動模側，整個制品的輪廓形狀完全留在定模腔內，保證了在外輪廓方向上不產生飛邊。B-B面為側抽芯的分型面，位于制品的中心位置，模架的兩側設置滑塊機構， 在

55、動模移動時將型腔向兩側拉出。型腔數量的確定注塑模的型腔數目，可以是一模一腔，也可以是一模多腔，在型腔數目的確 定時主要考慮幾個有關因素：塑件的尺寸精度、模具制造成本、注塑成型的生 產效益、模具制造難度。采用一模一腔（如圖3.8），模具制造成本不高，采用點狀進料口，塑料 流程短，塑件質量好，澆口容易去除。但不能夠滿足大批量生產需求，還需要 兩個滑塊機構。采用一模兩腔（如圖3.9），生產效率高，點澆口進料，適用于 外形要求較高、薄壁與熱固性塑料件，澆口容易去除，但塑料流程較大，模具 制造成本相對較高。圖3.8 一模一腔圖3.9 一模兩腔澆注系統設計澆注系統是指模具中塑料熔體由注射機噴嘴至型腔之間的

56、進料通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并將注射壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織致密、輪廓清晰、表面光潔、尺寸精確的塑件。澆注系統設計合理與否將直接影 響到塑件的質量、成型工藝調整難易。1、澆注系統設計原則：澆注系統設計是注射模設計的一個重要環節，它 對注射成型周期和塑件質量 （如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響， 設計時應遵循如下原則：1）結合型腔布局考慮應注意以下三點 盡可能采用平衡式布置，以便設置平衡式分流道； 型腔布置和澆口幵設部位力求對稱，防止模具承受偏載而產生溢料現象； 型腔排列盡可能緊湊，以減小模具外形尺寸。2）熱量與壓力損失要小，為此澆注系統流程應盡量短，斷面尺寸盡可能大，盡量減少彎折，表面粗糙度要低；3）確保均衡進料，盡可能使塑料熔體在同一時間內進入各個型腔的深處 與角落，即分流道盡可能采用平衡式布置。4）塑料耗量要少，在滿足各型腔充滿的前提下澆注系