塑料杯设计说明书

塑料茶杯注塑模具设计作者：XX 指导教师：XXXX大学XX学院浙江XX 邮编摘要：近年来，我国工业的高速发展对模具工业，尤其是塑料模具提出了越来越高的要求，2004年，塑料模具在整个模具行业中所占比例已上升到30%左右，据有关专家预测，在未来几年中，中国塑料模具工业还将持续保持年均增长速度达到10%以上的较高速度的发展。

国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。

关键词：塑料模具,注射成型,模具设计前言塑料模具技术的发展日新月异，在现代工业、餐具、玩具等行业中的应用很广泛，模具是生产各种产品的重要工艺装备。

此次毕业设计的题目是塑料成型模具的设计。

塑料模具的分类很多，按照塑料制件的不同可分为：注射模、压缩模、压注模、挤出模、气动成型模等。

注塑模具又称注塑成型，是热塑性塑料制品生产的一种重要的方法。

除少数塑料制品外，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型方法生产塑料制品。

注塑模具不仅用于热塑性塑料的成型，而且成功用于热固性塑料的成型。

模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。

模具的制造精度越高，制造成本越高，因此应延长模具的使用寿命，尽量缩短模具的制造周期，来降低生产成本。

塑料制品以其密度小、质量轻的优点在工业中的应用日益普遍，大有“以塑代钢”的趋势。

塑料模具可以满足塑料的加工工艺要求和使用要求，可以很好的降低塑料制品的生产成本。

塑料的质量要靠模具的正确结构和模具成型零件的正确形状，精确尺寸几较低的表面粗糙度来保证。

由于今年来材料发展很快，各种新型材料不断被研制出来，对模具的发展也起到了推波助澜的作用，尤其是各种加工性能好，热处理变形小的新型模具钢种，如预制钢、新型淬火回火钢、马氏体时效钢、析出硬化钢和耐腐蚀钢等。

而本次设计的模具用于聚乙烯塑料制品的生产制造。

聚乙烯属于热塑性塑料，这种塑料中塑脂的分子是线形或支链型结构。

它在加热时软化并熔融，成为可流动的粘稠液体（即聚合物熔体），可成型为一定形状，冷却后保持已成型的形状。

如果再次加热，又可以软化熔融，可再次成型为一定形状的制品，如此可反复多次。

在上述过程中，一般只有物理变化而无化学变化。

因此选用该塑料有助于废料和旧弃塑件的二次回收，循环利用。

有一定的环保效应，减少了现实中的“白色污染”。

近年来,我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右，而在整个塑料模具市场以注塑模具需求量最大。

随着模具制造行业的发展，许多企业开始追求提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力等目标。

新兴的模具CAD 技术很大程度上实现了企业的愿望。

近年来，CAD技术的应用越来越普遍和深入, 大大缩短了模具设计周期, 提高了制模质量和复杂模具的制造能力。

模具的CAD设计、分析, 包括根据产品模型进行模具分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。

利用先进的特征造型软件如PRO/E、UGII等很容易地确定分型面, 生成上下模腔和模芯, 再进行流道、浇口以及冷却水管的布置等。

确定了这些设计数据以后, 再利用模具分析软件(CAE), 如Plastic Advisor、CFLOW进行塑料的成形过程分析。

根据Plastic Advisor软件和它的丰富的材料、工艺数据库, 通过输入成形工艺参数, 可动态仿真分析塑料在注塑模腔内的注射过程流动情况(含多浇口注射时的塑料汇流纹分析)、分析温度压力变化情况、分析注塑件残余应力等, 根据分析情况来检查模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题等。

比如是否存在浇注系统不合理, 出现流道和浇口位置尺寸不当, 无法平衡充满型腔; 是否存在注塑工艺不对, 出现产品的翘曲变形等。

模具通过CAD设计和分析, 就可以将错误消除在设计阶段, 提高一次试模成功率。

模具的计算机辅助制造(CAM)技术主要应用在数控铣削加工、线切割加工、电火花加工等方面。

CAM技术尤其是在复杂模具的型腔、型芯及电极的铣削加工中起着更加重要的作用。

利用模具CAM技术在电脑上模仿机床的加工过程, 能直观反映加工的结果, 能直接评估加工后零件的质量, 能检查出加工的错误。

在检查加工后零件的质量时, 可在电脑上对加工后的实体模型进行任意的剖切, 直接测量其尺寸和精度。

因此, 它能把错误消除在加工工艺编程设计阶段, 减少加工后的修补和返工, 大大提高模具的制造效率和质量。

茶杯作为日常生活最重要的日用品，是中国日用品市场上最普及、最活跃，也是竞争最为剧烈的产品之一。

近年，由于茶杯的外形结构及造型不断的变化，造型更复杂化使其拥有稳定增长且又不断扩大的市场。

作为日用品的重要组成部分之一的茶杯，它的结构设计及质量也是非常重要的。

目前，主要采用注射成型的方法得到茶杯外形，用这种方法生产的优点是：成型周期短，能一次成型外形复杂的结构，对各种塑料的适应性强，生产效率高。

塑料茶杯使用的原料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。

丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。

因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。

同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。

塑料茶杯注射模CAD主要研究的是注射模具的结构设计及分析(CAD)、模具结构分析与优化设计(CAE)、辅助制造(CAM)。

塑料模具CAD集成技术, 就是把塑料模具制造过程所涉及的各项单元技术集成起来, 统一数据库和文件传输格式, 实现信息集成和数据资源共享, 从而大大缩短模具的设计制造周期, 提高制模质量。

综上所述, 模具CAD集成技术就是应用于模具制造各个环节的计算机辅助技术和实现各环节信息集成的技术。

研究闹钟后盖注射模CAD是顺应当前模具制造行业发展需要的，具有重大的意义。

1塑料成型制品的分析1.1制品的设计要求此次设计的制品是塑料工艺茶杯，形状较为复杂，精度要求中等，塑件表面外观光滑，质量较好。

1.2制品的生产批量本制品为大批量生产，为缩短生产周期，提高生产率，制品使用一模一腔及全自动化生产，利用模具的顶出机构将模具顶出型腔。

为提高生产效率，制品在模具中直接成型。

图2.1 产品制件图1.3塑件的结构特点杯体体积：V1=πR12*h1=102*π*402=512707.9211 mm3V2=πR22*h2=100*π*382=462718.8988 mm3V3=πR32*h3=2*π*382=9072.92 mm3杯柄体积：V4=bdh=40*26.53*2=2122.4 mm3V5=bdh=60*26.53*2=3183.6 mm3综上所述总体积为：V=V1-V2+V3+2V4+V5=66490.3423 mm3=66.49cm3 聚丙烯的密度约在0.9～0.96g/cm3之间，本次设计取聚丙烯密度为0.9 g/cm3，因而计算可得塑件的重量为：m=0.9×66.49=59.84g塑件壁厚均为2mm，结构较复杂，尺寸适中，属薄壁壳体塑料。

塑件侧向有手柄，因此模具需要设计侧分型与抽芯机构，根据塑料产品特征，选用浇注系统中的直接浇口。

2塑料性能2.1 聚丙烯的性质聚丙烯外观上也是白色蜡状体，密度约在0.9～0.96g/cm3之间，是塑料材料中除了聚-4-甲基-1-戊烯和聚异质同晶体之外最轻的品种。

由于聚丙烯的晶相与无定型相的密度差别较小，使聚丙烯比聚乙烯略显透明些。

（1）聚丙烯的力学性能与聚乙烯相比，其强度、刚度和硬度比较高，光泽性也好。

其冲击强度很低，特别是低温冲击强度低，对温度的依赖性很大。

具有优异的抗弯曲疲劳性，其制品在常温下可弯折106次而不破坏。

（2）聚丙烯是一种非极性的聚合物，具有优异的电绝缘性能。

其电性能基本上不受湿度及电场频率改变的影响,可作为高频绝缘材料使用。

但低温时变脆,主要用于电信电缆的绝缘和电器外壳。

（3）聚丙烯具有良好的耐热性，可在100℃以上使用，轻载下可达120℃，无载条件下最高连续使用温度可达120℃，短期使用温度为150℃。

耐沸水、耐蒸汽性良好，特别适于制备医用高压消毒制品。

同时是很好的绝热保温材料。

（4）聚丙烯的化学稳定性优异，对大多数酸、碱、盐、氧化剂都显惰性。

例如在100℃的浓磷酸、盐酸、40%硫酸及其它们的盐类溶液中都是稳定的，只有少数强氧化剂如发烟硫酸等才可能使其出现变化。

耐应力开裂性，在部分非极性有机溶剂中容易溶解或溶胀。

（5）耐侯性差，易氧化，对紫外线很敏感。

耐老化性能好。

（6）极易燃烧，氧指数仅为17.4。

对氧气、二氧化碳和水蒸汽都有一定的透过性。

透明性较差。

2.2 聚丙烯的加工性能聚丙烯的成型加工性具有如下特点：（1）吸湿性小，仅0.01～0.03%，成型加工前不需要对粒料进行干燥。

（2）适用于多种成型方法。

（3）熔体粘度小，易成型出薄壁长流程制品，不需要采用很高的成型压力。

（4）具有结晶性，收缩率绝对值及其变化范围都较大，在1%～3%范围内，且具有较明显的后收缩性。

工艺参数对制品结晶度有较大影响，对制品性能和尺寸变化也有较大影响。

（5）熔体具有较明显的非牛顿性，粘度对剪切速率和温度都比较敏感。

（6）熔体弹性大，冷却凝固速度快，制品易产生内应力。

（7）受热时容易氧化降解，应尽量介绍受热时间，并尽量避免受热时与氧接触。

聚丙烯具有良好的注塑成型工艺性，其典型的注塑工艺条件如表2-1所示[3]。

表2-1 聚丙烯的典型注塑工艺工艺参数取值范围工艺参数取值范围料筒温度/℃后部160～180 模具温度/℃20～60 中部180～200 注塑压力/MPa 70～100 前部200～230 螺杆转速/(r.min-1) ≦80喷嘴温度/℃180～1903注射机的选用及校核3.1注射机的初选注射机常用的选择方法：使用现有设备或据每次成型塑件满足最大注射量、锁模力、经济性等要求选择合适的注射机。

本次设计的模具适用于卧式螺杆注射机，初选为HTF58*2型注射机，其主要参数如下：螺杆直径---------------------------30mm螺杆长径比------------------------21L/D理论注射容量---------------------80cm3注射重量---------------------------80g注射压力--------------------------184MPa螺杆转速--------------------------0~255 rpm合模力----------------------------580KN移模行程-------------------------270mm最大模厚-------------------------320mm最小模具厚度--------------------120mm顶出行程--------------------------70mm顶出力------------------------------22KN料斗容积----------------------------25Kg油箱容积----------------------------140L机器重量----------------------------2.5t3.2 型腔数量的确定据注射机的最大注射量初步确定型腔数量nN≤(k*Mn-M2)/M1 k----------注射机最大注射量的利用系数，一般取 k=0.8M2--------浇注系统所需塑料质量或体积， M2=100*7=700 mm3=0.7cm3Mn---------注射机允许的最大注射量，Mn=80cm3M1---------单个塑件的质量或体积，M1=66.49cm3则型腔数n≤（0.8×80-20）/66.49=0.95取n=1 ，利于型腔分布，降低生产成本。