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摘要
本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要介紹了模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位，我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀，模具的分類和占有量。綜述了國(guó)內(nèi)外模具的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)。
根據(jù)塑料現(xiàn)有的設(shè)計(jì)計(jì)算資料及已知的設(shè)計(jì)參數(shù)，確定了塑料水杯注射?？傮w設(shè)計(jì)方案。對(duì)塑料杯水杯的工藝性能進(jìn)行了分析，注射機(jī)的選擇、分型面的確定、型腔數(shù)目的確定、成型零件的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果最后完成了塑料水杯注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞 注射成型 工藝 澆注 斜滑塊
Abstract
The theory is divided into two parts:
Part I: a brief introduction of mold present situation and future industry trends. Secondly, analysis of process workpiece carried out to determine the overall program of the mold design. According to plastic mold design manual and the relevant experience necessary calculation formula, according to calculations use the injection machine; further completed the selection of standard parts and non-standard pieces of design. Finally, the completed design of the overall structure of the mold.
Part II: HTB-3600 injection machine according to some parameters of the plastics injection machine parts (screw, screw head, cylinder, connecting body and the nozzle barrel) design. First injection machine screw, screw head design calculations and checking their strength, followed by the longer barrel, barrel body and nozzle connection design calculations, and final design of injection machine plastics parts.
Key words: injection mold; plastic packaging boxes; injection machine plastics parts; HDPE.
目錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.1.1 模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 1
1.1.2 我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀 2
1.2 模具的分類和占有量 4
1.3 世界五大塑料生產(chǎn)國(guó)的產(chǎn)能狀況 5
1.4 我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 8
1.5 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要研究目的及內(nèi)容 9
1.5.1 設(shè)計(jì)目的 9
1.5.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 9
1.6 本章總結(jié) 9
第2章 塑料制件材料的分析 11
2.1 塑料的選擇 11
2.2 PP塑料的特性 11
2.2.1 PP塑料的一般性能 11
2.2.2 PP塑料的力學(xué)和熱學(xué)特性 12
2.2.3 PP塑料的注射成型特點(diǎn) 12
2.3 塑件體積和質(zhì)量 13
2.4 本章總結(jié) 15
第3章 注射機(jī)的選擇 16
3.1 注射模具與注射機(jī)的關(guān)系 16
3.2 選擇注射機(jī) 16
3.3 注射機(jī)基本參 16
3.4 注射量的校核 17
3.5 鎖模力的校核 18
3.6 定位環(huán)尺寸校核 19
3.7 模具外形尺寸校核 19
3.8 模具厚度校核 19
3.9 模具安裝尺寸校核 19
3.10開模行程校核 20
3.11本章小結(jié) 20
第4章 塑料制件的設(shè)計(jì) 21
4.1 塑件的尺寸和精度 21
4.1.1 塑料的尺寸 21
4.1.2 塑件的尺寸精度 21
4.1.3 塑料制件表面質(zhì)量 23
4.2 塑料制件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
4.2.1 脫模斜度 23
4.2.2 壁厚 24
4.3 本章小結(jié) 24
第5章 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26
5.1 概述 26
5.2 分型面的設(shè)計(jì) 26
5.3 排氣槽的設(shè)計(jì) 27
5.4 型腔數(shù)目的確定 27
5.5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
5.5.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
5.5.2 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
5.5.3 導(dǎo)柱和導(dǎo)套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30
5.6 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30
5.6.1 主流道設(shè)計(jì) 30
5.6.2 澆口的確定 32
5.7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 34
5.7.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 34
5.7.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 35
5.8 頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36
5.8.1 頂出機(jī)構(gòu) 36
5.8.2 脫模力的計(jì)算 38
5.9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 40
5.9.1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 40
5.9.2 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 40
5.9.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 41
5.10本章結(jié)論 41
第6章 模具零部件工作尺寸設(shè)計(jì) 42
6.1 零部件尺寸 42
6.2 凹模工作尺寸計(jì)算 42
6.3 凸模工作尺寸的計(jì)算 43
6.4 本章小結(jié) 44
結(jié)論 45
致謝 46
參考文獻(xiàn) 47
VII
第1章 緒論
1.1 課題背景
1.1.1 模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位
模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成形。例如，沖壓件和鍛件是通過沖壓或鍛造方式使金屬材料在模具內(nèi)發(fā)生塑性變形而獲得的；金屬壓鑄件，粉末冶金零件以及塑料，陶瓷，橡膠，玻璃等非金屬制品，絕大多數(shù)也是用模具形成的。由于模具成形具有優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，省料和低成本等特點(diǎn)，現(xiàn)已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，特別是汽車，拖拉機(jī)，航空航天，儀器儀表，機(jī)械制造，家用電器，石油化工，輕工日用品等工業(yè)部門得到極其廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，利用模具制造的零件，在飛機(jī)，汽車，拖拉機(jī)，電機(jī)器電，儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占60%～70%；在電視機(jī)，錄音機(jī)，計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品中占80%以上；在自行車，手表，洗衣機(jī)，電冰箱，電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品中占85%以上。據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到2000年，機(jī)械零件粗加工的75%和精加工的50%都將由模具成形來(lái)完成。
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的品種，數(shù)量，質(zhì)量及款式都有越來(lái)越高的要求。為了滿足人類的需要，世界上各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視模具技術(shù)的開發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，提高模具制造水平，并獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。美國(guó)是世界上超級(jí)經(jīng)濟(jì)大國(guó)，也是世界模具工業(yè)的領(lǐng)先國(guó)家。據(jù)1989年統(tǒng)計(jì)，美國(guó)模具行業(yè)有12554個(gè)企業(yè)，從業(yè)人員17.28萬(wàn)人，模具總產(chǎn)值達(dá)64.47億美元。日本模具工業(yè)是從1957年開始發(fā)展起來(lái)的，當(dāng)年模具總產(chǎn)值僅有106億日元，到1991年總產(chǎn)值已超過17900億日元，在34年中增長(zhǎng)了169倍，這也是日本經(jīng)濟(jì)能飛速發(fā)展，并在國(guó)際市場(chǎng)上占有一定優(yōu)勢(shì)的重要原因之一?，F(xiàn)在，日本的模具工業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高度的專業(yè)化，標(biāo)準(zhǔn)化和商品化。據(jù)1991年統(tǒng)計(jì)，日本全國(guó)有13115家模具工業(yè)企業(yè)，其中生產(chǎn)沖模的占40%，生產(chǎn)塑料模的占40%，生產(chǎn)壓鑄模的占5%，生產(chǎn)橡膠模的占4%，生產(chǎn)鍛模的占3%，生產(chǎn)鑄造模的占3%，生產(chǎn)玻璃模占3%，生產(chǎn)粉末冶金模的占2%。
現(xiàn)在，大家都認(rèn)識(shí)到，研究和發(fā)展具技術(shù)，對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有特別重要的意義。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因?yàn)橐鹆烁鱾€(gè)國(guó)家的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”，在德國(guó)則冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”，在羅馬尼亞視為“模具就是黃金”。因此可以斷言，隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位將日益提高，模具技術(shù)也會(huì)不斷發(fā)展，并在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
1.1.2 我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀
模具工業(yè)2000年以來(lái)以每年20％的速度在增長(zhǎng)，“十一五”期間，產(chǎn)銷兩旺，產(chǎn)量、質(zhì)量和水平進(jìn)一步提高，特別是汽車制造業(yè)和IT制造業(yè)的發(fā)展，拉動(dòng)了模具檔次的提高，精良的模具制造裝備為模具技術(shù)水平的提升提供了保障?！ ?
近年來(lái)，模具行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整加快，以大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具為代表的技術(shù)含量較高模具的發(fā)展速度高于行業(yè)總體發(fā)展速度，占模具總量的35％左右。2007年模具出口增幅達(dá)35.73％，逆差進(jìn)一步下降，進(jìn)出口模具結(jié)構(gòu)趨于合理，國(guó)產(chǎn)模具替代進(jìn)口模具已成氣候。
從行業(yè)結(jié)構(gòu)看，民營(yíng)企業(yè)快速發(fā)展，國(guó)有企業(yè)活力增強(qiáng)，面向市場(chǎng)的專業(yè)模具廠家數(shù)量和能力提高較快，適應(yīng)模具行業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的模具集聚生產(chǎn)園區(qū)得到發(fā)展，中西部等模具工業(yè)欠發(fā)達(dá)地區(qū)有較大進(jìn)步。
一些模具企業(yè)多工位級(jí)進(jìn)模精度已達(dá)到2μm，壽命可達(dá)3億沖次以上，個(gè)別企業(yè)的多工位級(jí)進(jìn)模已可在2500次／min的高速?zèng)_床上使用，精度可達(dá)1μm。已能生產(chǎn)43英寸大屏幕彩電、65英寸背投式電視塑殼模具、10kg大容量洗衣機(jī)全套塑料件模具以及汽車保險(xiǎn)杠、整體儀表板等大型塑料模具。
精密塑料模具已能生產(chǎn)照相機(jī)和手機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具以及精度達(dá)5μm的7800腔塑封模具等。大型精密復(fù)雜壓鑄模已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體踏板壓鑄模、汽車后橋齒輪箱壓鑄模以及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的鑄造模具等。
汽車覆蓋件模具已能生產(chǎn)中檔新型轎車的全套外覆蓋件模具。子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出成型模、精鑄或樹脂快速成型拉延模等已達(dá)到相當(dāng)高的水平。但從總體上看，我國(guó)還只是模具生產(chǎn)大國(guó)而不是強(qiáng)國(guó)，產(chǎn)品與發(fā)達(dá)國(guó)家還有10年～15年差距，目前仍以中低檔為主，中高檔模具的自配率只占60％左右，很多高檔精密、復(fù)雜模具仍依賴進(jìn)口，近3年每年超過20億美元。模具商品化率只有60％左右，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率也只有50％左右?？蒲薪?jīng)費(fèi)投入嚴(yán)重不足，科研力量薄弱，沒有形成有利于創(chuàng)新的公共技術(shù)支撐體系。
要縮小差距，必須加大研發(fā)，立足創(chuàng)新，提高行業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量。當(dāng)前，我國(guó)模具工業(yè)正進(jìn)入重要發(fā)展時(shí)期。制造業(yè)特別是汽車制造業(yè)的發(fā)展，促使國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，國(guó)外用戶到我國(guó)采購(gòu)模具的數(shù)量不斷增加，國(guó)際模具制造逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)十分明顯。中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)今年國(guó)內(nèi)外模具市場(chǎng)繼續(xù)向好，我國(guó)模具行業(yè)年增長(zhǎng)率仍將保持20％左右。
此外，中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)認(rèn)為，我國(guó)模具行業(yè)近年將在持續(xù)快速增長(zhǎng)的同時(shí)，呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：產(chǎn)品繼續(xù)向著更加大型、精密、復(fù)雜及經(jīng)濟(jì)快速的方向發(fā)展，技術(shù)含量將不斷提高，制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)將繼續(xù)朝著信息化、數(shù)字化、精細(xì)化、高速化和自動(dòng)化方向發(fā)展，企業(yè)將進(jìn)一步提升各方面的綜合實(shí)力和核心競(jìng)爭(zhēng)力。
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50%的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，模具涉及機(jī)械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個(gè)行業(yè)，應(yīng)用范圍十分廣泛。
中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來(lái)越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。近10年來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。
據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，模具可帶動(dòng)其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的比例大約是l︰100，即模具發(fā)展1億元，可帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)100億元。通過模具加工產(chǎn)品，可以大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)約原材料，降低能耗和成本，保持產(chǎn)品高一致性等。如今，模具因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低而在各行各業(yè)得到了應(yīng)用．并且直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)；特別是在制造業(yè)中，它起著其它行業(yè)無(wú)可取替代的支撐作用，對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮著輻射性的影響。
現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。目前，中國(guó)約有模具生產(chǎn)廠點(diǎn)2萬(wàn)余家，從業(yè)人員有。50多萬(wàn)人，全年模具產(chǎn)值達(dá)534億元人民幣。近年來(lái)，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，主要表現(xiàn)為大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具和模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度：塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場(chǎng)的專業(yè)模具廠家數(shù)量及能力增加較快。隨著經(jīng)濟(jì)體制改革的不斷深入，“三資”及民營(yíng)企業(yè)的發(fā)展很快。
有數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)目前模具總產(chǎn)值已躍居世界第三，僅次于日本和美國(guó)，其中，汽車、摩托車、家電行業(yè)是模具最大的市場(chǎng)，占整個(gè)模具市場(chǎng)份額的80%以上。當(dāng)今世界正進(jìn)行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整．一些模具制造逐漸向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移，中國(guó)正成為世界模具大國(guó)。近年來(lái)，外資對(duì)我國(guó)模具行業(yè)投入量增大，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將模具向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)進(jìn)一步明朗化，這代表著我國(guó)模具行業(yè)迎來(lái)新一輪的發(fā)展機(jī)遇，也代表著面臨國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和高品質(zhì)制品的挑戰(zhàn)。
根據(jù)“十一五”模具行業(yè)發(fā)展的任務(wù)與目標(biāo)，我國(guó)模具行業(yè)要努力解決發(fā)展中存在的諸如總量供不應(yīng)求、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不夠合理、工藝裝備水平低、配套性不好、利用率低、技術(shù)人才嚴(yán)重不足、專業(yè)化程度低、高檔產(chǎn)品市場(chǎng)缺席等問題，使我國(guó)模具行業(yè)向大型、精密、復(fù)雜、高效、長(zhǎng)壽命和多功能方向發(fā)展，在良好的市場(chǎng)環(huán)境中穩(wěn)步前進(jìn)。
1.2 模具的分類和占有量
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。
⒈沖模 沖模是對(duì)金屬板材進(jìn)行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占模具總數(shù)的50％以上。按工藝性質(zhì)的不同，沖?？煞譃槁淞夏?，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復(fù)合模，連續(xù)模。
⒉鍛模 鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進(jìn)行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設(shè)備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機(jī)鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機(jī)用鍛模，水壓機(jī)用鍛模，高速錘用鍛模，擺動(dòng)碾壓機(jī)用鍛模，輥鍛機(jī)用鍛模，楔橫軋機(jī)用鍛模等。按工藝用途不同，鍛?？煞譃轭A(yù)鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。
⒊塑料模 塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的35％，而且有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。
⒋壓鑄模 壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結(jié)晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的6％。
⒌粉末冶金模 粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復(fù)壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結(jié)模等。
模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。
1.3 世界五大塑料生產(chǎn)國(guó)的產(chǎn)能狀況
美國(guó)塑料(原料)的產(chǎn)量多年來(lái)一直雄居各國(guó)之首。早在80年代前期，美國(guó)塑料產(chǎn)量就已達(dá)2000萬(wàn)噸之多，1986年增至23l0萬(wàn)噸，占全球總產(chǎn)量8100噸的28.5％，此后美國(guó)塑料產(chǎn)量繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)之勢(shì)，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分別增加到2710萬(wàn)噸、2810萬(wàn)噸、3010萬(wàn)噸、3410萬(wàn)噸、4000萬(wàn)噸和4360萬(wàn)噸，占世界總產(chǎn)量的比例從1996年起提高到30％以上。2001年美國(guó)塑料產(chǎn)量為4170萬(wàn)噸，其中以聚乙烯為最多，達(dá)1500多萬(wàn)噸。
其次分別是氯乙烯650萬(wàn)噸、聚丙烯720萬(wàn)噸、聚苯乙烯對(duì)酞酸脂320萬(wàn)噸、聚苯乙烯280萬(wàn)噸。國(guó)內(nèi)塑料消費(fèi)量(產(chǎn)量+進(jìn)口量一出口量)，美國(guó)也是全球最多的。美國(guó)的全部塑料消費(fèi)量2001年為4280萬(wàn)噸。美國(guó)人均塑料消費(fèi)量也是很高的，2000年為159kg，2001年略減為155kg，居全球第3位。美國(guó)現(xiàn)有各種大小塑料企事業(yè)單位1萬(wàn)多家，其中職工人數(shù)少于50人的占總數(shù)的53％，50～l00人的占21％，100～500人的占23％，超過500人的占近4％。職工總數(shù)近90萬(wàn)人。在美國(guó)塑料制品加工業(yè)的就職人數(shù)達(dá)110萬(wàn)，2001年的出貨金額為2150億美元，人均出貨金額為195美元。
德國(guó)是世界最大的塑料(原料)生產(chǎn)國(guó)之一，上世紀(jì)90年代初的1991年、1992年和1993年，德國(guó)塑料產(chǎn)量都為990多萬(wàn)噸，1994年增達(dá)超過1000萬(wàn)噸的1110萬(wàn)噸．1998年達(dá)近1300萬(wàn)噸，1999年為近1400萬(wàn)噸，2000年增至1550萬(wàn)噸，超過日本為世界第2大塑料生產(chǎn)國(guó)，2001年上升為1580萬(wàn)噸，2002年已過1600萬(wàn)噸。2001年德國(guó)生產(chǎn)的種種塑料原料中，聚乙烯為285萬(wàn)噸(低密度聚乙烯160萬(wàn)噸，高密度聚乙烯125萬(wàn)噸)，氯乙烯175萬(wàn)噸，聚丙烯160萬(wàn)噸。德國(guó)2001年的國(guó)內(nèi)塑料消費(fèi)量為1280萬(wàn)噸，其中聚乙烯265萬(wàn)噸，聚丙烯155萬(wàn)噸．氯乙烯152萬(wàn)噸。德國(guó)人均塑料消費(fèi)量2001年為160kg，在世界上僅少于比利時(shí)的172kg，高于美國(guó)的155kg，排在世界第2位。德國(guó)塑料制品加工業(yè)的職工總計(jì)有近30萬(wàn)人，2001年的出貨金額為360億美元，人均126美元。德國(guó)塑料制品加工企業(yè)中職工少于50人的占44％，50～100人的占28％，100～500人的占25％，500人以上的占4％。
中國(guó)塑料工業(yè)多年持續(xù)高速增長(zhǎng)，1991年產(chǎn)量?jī)H為250萬(wàn)噸，1995年增為350萬(wàn)噸，1998年超過700萬(wàn)噸，到2002年已增達(dá)約1400萬(wàn)噸，超過日本而成為世界第3大塑料原料生產(chǎn)國(guó)。中國(guó)今年塑料制品市場(chǎng)將持續(xù)走強(qiáng)，在包裝、工程、建材、農(nóng)用和日用塑料制品等各個(gè)領(lǐng)域都將有較大幅度的增長(zhǎng)，需求量將超過2500萬(wàn)噸。其中包裝塑料制品今年需求量將超過850萬(wàn)噸，工程塑料制品需求量將達(dá)400萬(wàn)噸左右，建材塑料制品需求量將達(dá)300萬(wàn)噸以上，農(nóng)用塑料制品需求量將在500萬(wàn)噸左右，日用塑料制品需求量約為80萬(wàn)噸左右。
日本在很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)都是僅次于美國(guó)的世界第2大塑料生產(chǎn)國(guó)。一直到1997年，日本塑料產(chǎn)量曾經(jīng)連續(xù)多年增長(zhǎng)，年產(chǎn)量在70年代中期就已達(dá)500多萬(wàn)噸，1987年突破1000萬(wàn)噸，1991年達(dá)約1300萬(wàn)噸，1992年和1993年因受日本經(jīng)濟(jì)下滑的影響，產(chǎn)量略有減少，分別降至1258和1225萬(wàn)噸。從1994年起產(chǎn)量再度增長(zhǎng)，1994年、1995年和1996年分別回升到1300萬(wàn)噸、1400萬(wàn)噸和1470萬(wàn)噸，1997年的產(chǎn)量又比上年增長(zhǎng)3.7％，達(dá)到1521萬(wàn)噸，首次超過1500萬(wàn)噸。但這種增勢(shì)在1998年受到遏制，產(chǎn)量大幅度減少。1998年，日本塑料產(chǎn)量為1390萬(wàn)噸，比上年減少了8.7％。1999年和2000年日本塑料產(chǎn)量分別回升到1432萬(wàn)噸和1445萬(wàn)噸，但仍遠(yuǎn)未恢復(fù)到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料產(chǎn)量再度下降至1400萬(wàn)噸以下的1364萬(wàn)噸和1361萬(wàn)噸。2002年日本塑料(原料)產(chǎn)量減為1361萬(wàn)噸。而中國(guó)則增為1366萬(wàn)噸，日本又退居第4位。
可塑性樹脂產(chǎn)量在日本塑料(原料)總產(chǎn)量中占9成左右，2002年日本生產(chǎn)了1214萬(wàn)噸熱可塑性樹脂，占總產(chǎn)量的89.2％，熱硬化性樹脂產(chǎn)量為127萬(wàn)噸。僅占9.3％，聚乙烯在日本生產(chǎn)的各種塑料中，數(shù)量最多，1997年、1998年、1999年、2000年和2001年分別為337萬(wàn)噸、314萬(wàn)噸、337萬(wàn)噸、334萬(wàn)噸和329萬(wàn)噸，2002年減至318萬(wàn)噸、比上年減少3.6％，其中低密度聚乙烯179萬(wàn)噸，高密度聚乙烯118萬(wàn)噸，其他(EVA)21萬(wàn)噸；聚丙烯264萬(wàn)噸，比上年減少2％(比歷史最高的1997年的285萬(wàn)噸減少7％；氯乙烯223萬(wàn)噸，比上年增長(zhǎng)1.4％(比1997年的262萬(wàn)噸減少15％)；聚苯乙烯119萬(wàn)噸，比上年減少2.5％(比1997年的152萬(wàn)噸少22％)。日本國(guó)內(nèi)塑料消費(fèi)量1997年曾達(dá)1230萬(wàn)噸，是迄今為止的最高紀(jì)錄，2002年降到1035萬(wàn)噸，人均年消費(fèi)量同樣也從1997年97.2kg下降到2002年的81.2kg。日本塑料制品加工業(yè)有職工45萬(wàn)，2001年出貨金額為840億美元，人均186美元。日本塑料制品加工企業(yè)中職工人數(shù)不足50人的占93.3％(其中9人以下的占66％)，50～100人的企業(yè)占4.1％，100～500人的占2.5％，500人以上的只占0.1％。
韓國(guó)塑料產(chǎn)量增長(zhǎng)十分迅速，1986年超過200萬(wàn)噸，1990年增達(dá)300萬(wàn)噸，1992年突破500萬(wàn)噸，1994年、1996年和1997年分別上升到600多萬(wàn)噸、700多萬(wàn)噸和800多萬(wàn)噸，1998年產(chǎn)量增至850萬(wàn)噸，1999年突破900萬(wàn)噸，2001年達(dá)1200萬(wàn)噸，躋身于世界5大塑料生產(chǎn)國(guó)之列。韓國(guó)塑料原料產(chǎn)品中以聚乙烯居首，2001年產(chǎn)量為340萬(wàn)噸(低密度聚乙烯160萬(wàn)噸，高密度聚乙烯180萬(wàn)噸)，聚丙烯以238萬(wàn)噸排在第2位，其次分別是聚酯161萬(wàn)噸、氯乙烯124萬(wàn)噸、ABS·AS樹脂86萬(wàn)噸、聚苯乙烯77萬(wàn)噸。韓國(guó)國(guó)內(nèi)塑料消費(fèi)量2001年420萬(wàn)噸，只相當(dāng)于產(chǎn)量的1/3略高。人均塑料消費(fèi)量2001年為106kg，韓國(guó)塑料制品加工業(yè)的職工總數(shù)2001年為3.1萬(wàn)人，出貨金額為85億美元，人均276美元。
塑料產(chǎn)量位居世界前10名的國(guó)家和地區(qū)還有法國(guó)660萬(wàn)噸、比利時(shí)600萬(wàn)噸、中國(guó)臺(tái)灣598萬(wàn)噸、加拿大432萬(wàn)噸和意大利385萬(wàn)噸(均為2001年產(chǎn)量)。
1.4 我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視。國(guó)務(wù)院于1989年3月頒布的《關(guān)于當(dāng)前國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機(jī)械行業(yè)的首要任務(wù)?，F(xiàn)在，我國(guó)的模具工業(yè)已初具規(guī)模，全國(guó)已有200多個(gè)模具專業(yè)廠，6000多個(gè)生產(chǎn)點(diǎn)（附屬的工廠內(nèi)的模具車間或模具加工班組），年產(chǎn)模架30多萬(wàn)套。此外，還有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的模具私營(yíng)企業(yè)和個(gè)體勞動(dòng)者，在滿足模具需求方面，起著不可忽視的作用?？梢哉f，中國(guó)在模具技術(shù)方面，已有一支較強(qiáng)的隊(duì)伍。
近年來(lái)，我國(guó)模具技術(shù)的進(jìn)步主要表現(xiàn)在：
⑴研究開發(fā)了幾十種模具新鋼種及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等新材料，并采用了一些熱處理新工藝，使模具使用壽命得到延長(zhǎng)；
⑵發(fā)展了一些多工位級(jí)進(jìn)模和硬質(zhì)合金模等新產(chǎn)品并根據(jù)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)需要研制了一批精密塑料注射模；
⑶研究開發(fā)了以新技術(shù)和新工藝，如三維曲面數(shù)控仿形加工、面具表面拋光、表面皮紋加工以及皮紋輥制造技術(shù)、模具鋼的超塑性成型技術(shù)和各種快速制造技術(shù)等；
⑷模具加工設(shè)備已得到較大的發(fā)展，國(guó)內(nèi)已能批量生產(chǎn)精密坐標(biāo)磨床、計(jì)算機(jī)控制（CNC）仿形銑床，CNC電火花線切割機(jī)床以及高精密度的電火花成形機(jī)床等；
⑸模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造（模具CAD/CAM）已在國(guó)內(nèi)數(shù)十個(gè)單位得到開發(fā)應(yīng)用。
雖然我國(guó)模具技術(shù)已得到較大發(fā)展，但仍然不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需要，還需花大量資金向國(guó)外進(jìn)口一些模具，原因如下：
⑴專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度低。目前專業(yè)化程度不到10%，而標(biāo)準(zhǔn)化程度也只有20%。；
⑵模具品種少，效率低，經(jīng)濟(jì)效益也差；
⑶制造周期長(zhǎng)，模具精度不高，制造技術(shù)較落后；
⑷模具壽命短，新材料使用量不到10%；
⑸力量分散，管理落后。
根據(jù)我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，今后應(yīng)朝著如下幾個(gè)方面發(fā)展：
⑴開發(fā)、發(fā)展精密、復(fù)雜、大型、長(zhǎng)壽命模具，以滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要。國(guó)家以規(guī)劃分別在山東、廣東、北京、上海、廣州等地的有關(guān)單位重點(diǎn)扶植發(fā)展熱鍛模、熱鑄模、塑料模、冷沖模、頂桿等，以便集中力量發(fā)展這些有影響的高水平模具及標(biāo)準(zhǔn)件；
⑵加速模具標(biāo)準(zhǔn)化和商品化，以提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期；
⑶大力發(fā)展和推廣應(yīng)用模具CAD/CAM技術(shù)，提高模具制造過程的自動(dòng)化程度；
⑷積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術(shù)和新材料；
⑸發(fā)展模具加工成套設(shè)備，以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)需求。
1.5 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要研究目的及內(nèi)容
1.5.1 設(shè)計(jì)目的
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握塑件注射模的設(shè)計(jì)步驟，了解和熟悉絕熱流道澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，以及利用斜滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模的設(shè)計(jì)方法；能熟練運(yùn)用二維和三維繪圖軟件設(shè)計(jì)注射模具。
1.5.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容
利用Pro／E設(shè)計(jì)軟件，完成該塑件的三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)，在查閱相關(guān)設(shè)計(jì)資料和分析該塑件注射成型工藝性基礎(chǔ)上進(jìn)行模具的總體方案設(shè)計(jì)及可行性分析。在完成模具參數(shù)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用三維設(shè)計(jì)軟件完成模具尸體設(shè)計(jì)，最后完成工程圖紙（二維）和軸測(cè)圖（三維）繪制和說明書編制。
1.6 本章總結(jié)
本章主要介紹模具在我國(guó)經(jīng)濟(jì)的作用和地位，同時(shí)了解模具的分類、產(chǎn)能、發(fā)展方向等。根據(jù)任務(wù)書熟悉本設(shè)計(jì)目的和內(nèi)容，為后續(xù)工作做準(zhǔn)備。
第2章 塑料制件材料的分析
2.1 塑料的選擇
注射成型是指有一定形狀的模型，通過適合的注射機(jī)將融溶狀態(tài)的膠體注入模腔而成型。工藝原理是：將固態(tài)的塑膠按照一定的熔點(diǎn)融化，通過注射機(jī)的壓力，用一定的速度注入模具內(nèi)，模具通過水道冷卻或是空冷及其它冷卻方法將塑膠固化而得到與設(shè)計(jì)模腔一樣的產(chǎn)品。在注射成型生產(chǎn)中，塑料原料、注射設(shè)備和所用的模具是三個(gè)必不可少的物質(zhì)條件。故正確的制定注射成型工藝規(guī)程以保證生產(chǎn)能夠正常進(jìn)行并具有較低的生產(chǎn)成本和較高的經(jīng)濟(jì)利益。
2.2 PP塑料的特性
學(xué)名：聚丙烯
英文名稱:Polypropylene
分子式:[C3H6]n
簡(jiǎn)稱:PP
由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。有等規(guī)物、無(wú)規(guī)物和間規(guī)物三種構(gòu)型，工業(yè)產(chǎn)品以等規(guī)物為主要成分。聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內(nèi)。
2.2.1 PP塑料的一般性能
通常為半透明無(wú)色固體，無(wú)臭無(wú)毒。由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化,故熔點(diǎn)高達(dá)167℃,耐熱,制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點(diǎn)。密度0.90g/㎝3,是最輕的通用塑料。耐腐蝕,抗張強(qiáng)度30MPa。無(wú)毒、無(wú)味，密度小，強(qiáng)度、剛度、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,有較高的抗彎曲疲勞強(qiáng)度，可在100度左右使用.具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響,但低溫時(shí)變脆、不耐磨、易老化.適于制作一般機(jī)械零件,耐腐蝕零件和絕緣零件 。常見的酸、堿有機(jī)溶劑對(duì)它幾乎不起作用，可用于食具。
2.2.2 PP塑料的力學(xué)和熱學(xué)特性
塑料的其他工藝性能包括塑料的熱敏性、水敏性、應(yīng)力敏感性、吸濕性、粒度以及塑料的各種熱性能指標(biāo)。
熱敏性是指某些塑料毒熱較敏感，在高溫下受熱時(shí)間較長(zhǎng)或澆口截面過小，剪切作用大時(shí)，料溫增高易發(fā)生變色、降解的傾向。
水敏性是指有的塑料即便含有少量水分，在高溫和高壓下也容易分解。對(duì)于這類水敏性塑料，在成型前必須加熱干燥。
應(yīng)力敏感性是指有的塑料對(duì)應(yīng)力敏感，成型時(shí)質(zhì)脆易裂。對(duì)于這類塑料，吃了在原料內(nèi)加入添加劑提高抗裂性外，還應(yīng)合理地設(shè)計(jì)制件和模具，并選擇有利的成型條件，以減少內(nèi)應(yīng)力。
粒度是指塑料粒料的細(xì)度和均勻度。根據(jù)技術(shù)要求，各種塑料應(yīng)有一定的技術(shù)指標(biāo)。
塑料熱性能指標(biāo)常指塑件的比熱容、熱導(dǎo)率、熱變形溫度等。這些熱性能指標(biāo)對(duì)塑料成型都有一定的影響。
因此，聚丙烯塑料的力學(xué)和熱學(xué)特性如下表2-1。
表2-1 聚丙烯的力學(xué)和熱學(xué)特性
力學(xué)特性
拉伸彈性模量
／MPa
壓縮率
成型收縮率
／%
與鋼的摩擦因素
泊松比
1100～1600
1.92～1.96
1.0～3.0
0.4～0.8
0.14～0.34
0.32
熱學(xué)特性
連續(xù)耐熱溫度
／℃
熱變形溫度（ASTMD648法）／℃
載荷1.85MPa
載荷0.64MPa
未改性
共聚
玻璃纖維
107～127
88～116
121～138
52～60
46～60
110～149
93～121
85～113
142～144
2.2.3 PP塑料的注射成型特點(diǎn)
聚丙烯為結(jié)晶性高聚物，吸水率很低，約為0.03％～0.04%。注射時(shí)一般不需要進(jìn)行干燥，必要時(shí)可在80～100℃下干燥3～4h。
聚丙烯的熔點(diǎn)為160～175℃，分解溫度為350℃，所以成型溫度范圍較寬，約為205～315℃，其最大結(jié)晶速度的溫度為120～130℃。注射成型用的聚丙烯的熔融指數(shù)為2～9g/10min，熔體流動(dòng)性較好，在柱塞式或螺桿式注射機(jī)中都能順利成型。一般料筒溫度控制在210～280℃，噴嘴溫度可比料筒溫度低10～30℃。當(dāng)生產(chǎn)薄壁制品時(shí)，料筒溫度可提高到280～300℃，生產(chǎn)厚壁制件時(shí)，為了防止熔料在料筒內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)而分解，料筒溫度應(yīng)適當(dāng)降低至200～230℃，料筒溫度過低，大分子定向程度增加，制品容易產(chǎn)生翹曲變形。
聚丙烯熔體的流變特性是粘度對(duì)剪切速度的依賴性比溫度的依賴性大。因此，在注射充模時(shí)，通過提高注射壓力或注射速度來(lái)增大熔體的流動(dòng)性比通過提高溫度有利。一般注射壓力控制在70～120MPa（柱塞式注射壓力偏高，螺桿式注射壓力偏低）。
聚丙烯的結(jié)晶能力較強(qiáng)，提高模具溫度將有助于之間結(jié)晶度的增加，甚至能夠提前脫模?；谕焕碛?，制件性能應(yīng)與模具溫度存有密切關(guān)系。生產(chǎn)上經(jīng)常采用的模具溫度，約770～90℃，在這種情況下，不僅有利于結(jié)晶，而又有利于大分子的松弛，從而減少分子的定向作用，并可降低內(nèi)應(yīng)力。如模溫過低，冷卻速度太快，澆口過早冷凝，不僅結(jié)晶度低，密度小，而且制品內(nèi)贏了較大，甚至引起充模不滿和制件缺料的現(xiàn)象。
冷卻速度不僅影響結(jié)晶度，還影響晶體結(jié)構(gòu)。急冷時(shí)呈碟狀液晶結(jié)構(gòu)，緩冷時(shí)呈球晶結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)不同則之間的物理力學(xué)性能也將各異。
此外，由于聚丙烯的玻璃化溫度低于室溫，當(dāng)制件在室溫下存放時(shí)常發(fā)生后收縮現(xiàn)象，其原因是聚丙烯在這段時(shí)間內(nèi)仍在結(jié)晶。后收縮量隨制件厚度而定，越厚的，后收縮越大。后收縮總量的90%約在制品脫模后6h內(nèi)完成，剩余10%約發(fā)生在隨后的10天內(nèi)，所以制件在脫模24h后基本可以定型。成型時(shí)，縮短注射和保壓時(shí)間，提高注射和模具溫度都可減小后收縮。對(duì)尺寸穩(wěn)定性要求較高的制件，應(yīng)進(jìn)行熱處理。
2.3 塑件體積和質(zhì)量
塑件產(chǎn)品零件圖如圖2-1、圖2-2。
圖2-1 塑件三維
圖2-2 塑件二維圖
該產(chǎn)品為PP其密度為0.9g/㎝3～0.91 g/㎝3，本設(shè)計(jì)取0.905 g/㎝3。
通過PRO/E軟件測(cè)出塑件體積：
V=97025.5mm 3=97.0255cm 3
因?yàn)槭且荒Ｒ磺唤Y(jié)構(gòu)，所以：
塑件總體積 V=97.0255cm 3
制品的質(zhì)量計(jì)算： M=ρ·V （2-1）
M=0.905×97.0255=87.808g
2.4 本章總結(jié)
本章簡(jiǎn)要介紹塑料水杯所用材料機(jī)器性能，并給出本設(shè)計(jì)水杯的三維造型及二維設(shè)計(jì)圖。
第3章 注射機(jī)的選擇
3.1 注射模具與注射機(jī)的關(guān)系
注射模具是安裝在注射機(jī)上使用的。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，除了應(yīng)掌握注射成型工藝過程外，還應(yīng)對(duì)所選用注射機(jī)的有技術(shù)參數(shù)有全面的了解，才能生產(chǎn)出合格的塑料制件。
3.2 選擇注射機(jī)
注射模是安裝在注射機(jī)上的，因此在設(shè)計(jì)注射模具時(shí)應(yīng)該結(jié)注射機(jī)有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行必要的了解，以便設(shè)計(jì)出符合要求的模具，同時(shí)選定合適的注射機(jī)型號(hào)。選用注射機(jī)時(shí)，通常是以某塑件的（或模具）實(shí)際需要的注射量初選某一公稱注射量的注射機(jī)型號(hào)，然后依次對(duì)該機(jī)型的公稱注射壓力、公稱鎖模力、模板行程以及模具安裝部分的尺寸進(jìn)行校核 。
在模具設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品幾何尺寸及模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，盡可能選用適合的注塑機(jī)以充分發(fā)揮設(shè)備的內(nèi)在能力。應(yīng)該根據(jù)以下幾個(gè)方面：
⑴通常影響注塑機(jī)選擇的重要因素包括模具、產(chǎn)品、塑料、成型要求等；
⑵模具尺寸(寬度、高度、厚度）、重量、特殊設(shè)計(jì)等；
⑶使用塑料的種類及數(shù)量（單一原料或多種塑料）；
⑷注塑成品的外觀尺寸（長(zhǎng)、寬、高、厚度）、重量等；
⑸成型要求，如品質(zhì)條件、生產(chǎn)速度等。
查《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2-33熱塑性塑料注射機(jī)型號(hào)和主要技術(shù)規(guī)格，根據(jù)計(jì)算所得的總體積和質(zhì)量可初選G54-S200/400機(jī)。
3.3 注射機(jī)基本參
表3-1 G54-S200/400
螺桿直徑（mm）
55
公稱注射量(g)
200—400
注射壓力(MPa)
109
螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)
15,28,48
螺桿行程(mm)
160
鎖模力(KN)
2540
模板行程(mm)
260
模具最小厚度(mm)
165
模具最大厚度(mm)
406
最大注射面積(mm)
645
模板尺寸(mm)
532×634
定位孔直徑(mm)
150
3.4 注射量的校核
模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型周期內(nèi)所需注射的塑料熔料的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)。
在一個(gè)注射成型周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量或質(zhì)量，應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量或質(zhì)量之和，即
V＝nVn＋Vj （3-1）
或 m＝nmn＋mj
式中 V(m)——一個(gè)成型周期內(nèi)所需注射的塑料容積或質(zhì)量，cm 3或g；
n ——型腔數(shù)目；
Vn（mn）——當(dāng)個(gè)塑件的容量或質(zhì)量，cm 3或g；
Vj（mj）——澆注系統(tǒng)凝料的熔料的容量或質(zhì)量，cm 3或g。
故應(yīng)使 nVn＋Vj≤0.8Vg （3-2）
或 nmn＋mj≤0.8mg
式中 Vg（mg）——注射機(jī)額定注射量，cm 3或g。
所以代入數(shù)據(jù)得：
0.8Vg≥87.808＋13.9
240≥101
滿足要求。
3.5 鎖模力的校核
當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沿注射機(jī)軸向的很大推力，其大小等于制件與澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影之和乘以型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力。
型腔內(nèi)塑料熔體的壓力（MPa）可按下式計(jì)算
p＝kpo （3-3）
式中 po——注射壓力，MPa；取po ＝90MPa
k——壓力損耗系數(shù)，取k＝0.3
（3-4）
式中 —注射機(jī)的公稱鎖模力（N）；
—模內(nèi)平均壓力（型腔內(nèi)的溶體平均壓力Mpa）,一般為25mpa；
—塑件、流到、澆口在分型面上的投影面積之和, mm 2；
—注射壓力在型腔內(nèi)所產(chǎn)生的作用力。
故由上式得: 2540KN≥=27×4969.16
2540KN≥=134kN
滿足要求。
3.6 定位環(huán)尺寸校核
為了使模具主流道的中心線與注射機(jī)噴嘴的中心線重合，模具定模板上凸出的定位圈與注射機(jī)固定模板上的定位孔呈較松動(dòng)的間隙配合H11／h11.定位環(huán)的高度一般小型模具為8～10mm，大型模具為10～15mm。
3.7 模具外形尺寸校核
注射模外形尺寸應(yīng)小于注塑機(jī)工作臺(tái)面的有效尺寸。模具長(zhǎng)寬方向的尺寸要與注塑機(jī)拉桿間距相適應(yīng)，模具至少有一個(gè)方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注塑機(jī)的工作臺(tái)面上。
3.8 模具厚度校核
注射機(jī)規(guī)定的模具最大與最小厚度是指模板閉合后達(dá)到規(guī)定鎖模力時(shí)動(dòng)模板和定模板的最大與最小距離。因此，所設(shè)計(jì)模具的厚度應(yīng)落在注射機(jī)規(guī)定的模具最大與最小厚度范圍內(nèi)，否則將不可能獲得規(guī)定的鎖模力。當(dāng)模具后的小時(shí)，可加墊板。
模具閉合高度H閉：
H閉＝H定＋H壓＋H固＋H型＋H凹＋H墊＋H模 （3-5）
＝20＋110＋28＋44＋92＋20
＝314㎜﹤406㎜
滿足要求。
3.9 模具安裝尺寸校核
模具在注射機(jī)動(dòng)、定模固定板上安裝的方式有用螺釘直接固定和用螺釘壓板壓緊兩種。設(shè)計(jì)時(shí)必須使安裝尺寸與動(dòng)、定模板上的螺孔尺寸與位置相適應(yīng)。當(dāng)用螺釘直接固定時(shí)模具固定板與注射機(jī)模板上的螺孔應(yīng)完全吻合；而用壓板固定時(shí)，只要在模具固定板需按放壓板的外側(cè)附近有螺孔就能固定緊。因此，壓板方式具有較大的靈活性。對(duì)于質(zhì)量較大的大型模具，采用螺釘直接固定則較為安全。
該模具外形尺寸為400mm×452mm屬中、小型模具，所以采用壓板固定方式。
3.10 開模行程校核
模具開模后為了便于取出塑件，要求有足夠的開模距離，而注射機(jī)的開模行程是有限的，因此模具設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行注射機(jī)開模行程的校核。對(duì)于帶有不同形式的鎖模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，其最大開模行程有的與模具厚度有關(guān)，有的則與模具厚度無(wú)關(guān)。
由于本設(shè)計(jì)最大開模行程與模具厚度有關(guān)，我們的校核應(yīng)該按照第一種情況來(lái)校核，其校核依據(jù)為：
（3-6）
式中 —注塑機(jī)最大開模行程(mm)；
—塑件脫模（推出距離）距離（mm）；
—塑件高度，包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)（mm）；
a—取出凝料所需要的最短距離 （mm）；
故由上式得 ≥104+110+10＝224
所以 260mm≥224mm
合乎要求。
3.11 本章小結(jié)
本章主要介紹注射機(jī)選擇方法，以及本設(shè)計(jì)所選注射機(jī)的主要參數(shù)，并對(duì)所選注射機(jī)某些參數(shù)進(jìn)行校核。
第4章 塑料制件的設(shè)計(jì)
4.1 塑件的尺寸和精度
4.1.1 塑料的尺寸
塑件的總體尺寸主要取決與塑料品種的流動(dòng)性。在一定的設(shè)備和工藝條件下，流動(dòng)性較好的塑件可以成型較大尺寸的塑件；反之，成型出的塑件尺寸較小。塑件外形尺寸還收成型設(shè)備的限制。從能源、模具制造成本和成型工藝條件出發(fā)，只要能滿足塑件的使用要求，應(yīng)將塑件設(shè)計(jì)得盡量緊湊、尺寸小巧一些。
根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)）任務(wù)書，本設(shè)計(jì)使用材料為聚丙烯（PP），其塑料特性如下表4-1.
表4-1 聚丙烯塑料特性
名稱
成形性
機(jī)械加工性
耐沖擊性
韌性
耐磨性
耐蠕變性
撓性
潤(rùn)滑性
透明性
耐候性
耐溶劑性
耐藥性
耐燃性
耐穩(wěn)定性
耐寒性
耐濕性
尺寸穩(wěn)定性
備注
聚丙烯
好
好
較好
較好
較好
較好
較好
較好
價(jià)格低
4.1.2 塑件的尺寸精度
影響塑件尺寸精度的因素有很多，如模具制造精度及使用后的磨損，塑件收縮率的波動(dòng)，成型工藝條件的變化，塑件的形狀，飛邊厚度的波動(dòng)，脫模斜度及成型后塑件尺寸變化等。一般來(lái)講，為了降低模具的加工難度和模具制造成本。在滿足塑件使用要求的前提下應(yīng)盡量把塑件尺寸精度設(shè)計(jì)的低一些。和金屬零件一樣，塑件也有公差要求，目前國(guó)內(nèi)主要依據(jù)原第四機(jī)械工業(yè)部制訂的塑件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)（SJ1372—1978，見表4-2）。該標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)公差值，而基本尺寸的上下偏差可根據(jù)塑件的性質(zhì)來(lái)分配。對(duì)于孔類尺寸可取表中數(shù)值冠以（＋）號(hào)；對(duì)于軸類尺寸可取表中數(shù)值冠以（－）號(hào)；對(duì)于中心距尺寸去表中數(shù)值之半再冠以（±）號(hào)。
表4-2 塑料的尺寸公差（SJ1372—1978）
塑料基本尺寸
∕㎜
精 度 等 級(jí)
1
2
3
4
5
6
7
8
公 差 數(shù) 值 ／㎜
～3
3～6
6～10
10～14
14～18
18～24
24～30
30～40
40～50
50～65
65～80
80～100
100～120
120～140
140～160
160～180
180～200
200～225
225～250
250～280
280～315
315～355
355～400
400～450
450～500
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
0.13
0.14
0.16
0.18
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
0.13
0.14
0.16
0.19
0.22
0.25
0.28
0.31
0.34
0.37
0.41
0.46
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.80
0.08
0.08
0.10
0.12
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
0.22
0.26
0.30
0.34
0.38
0.42
0.46
0.50
0.56
0.62
0.68
0.74
0.82
0.90
1.0
1.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
0.22
0.24
0.26
0.28
0.32
0.38
0.44
0.50
0.56
0.62
0.68
0.74
0.82
0.90
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
0.16
0.18
0.20
0.22
0.24
0.28
0.32
0.36
0.40
0.46
0.52
0.60
0.68
0.76
0.84
0.92
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
0.24
0.28
0.32
0.36
0.40
0.44
0.48
0.52
0.56
0.64
0.76
0.88
1.0
1.1
1.2
1.4
1.5
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.2
0.32
0.36
0.40
0.44
0.48
0.56
0.64
0.72
0.80
0.92
1.0
1.2
1.4
1.5
1.7
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.2
3.6
4.0
4.4
0.48
0.56
0.61
0.72
0.80
0.88
0.96
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.7
3.0
3.3
3.6
4.0
4.4
4.8
5.2
5.6
6.4
注：表中規(guī)定的數(shù)值，以塑件成型或經(jīng)必要的處理后，在相對(duì)濕度為65%、溫度為20℃環(huán)境中放置24h，然后以塑件和量具溫度為20℃時(shí)測(cè)量為準(zhǔn)。
根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)）任務(wù)書，本設(shè)計(jì)塑件精度等級(jí)為5級(jí)，由表4-2查得：公差數(shù)值為0.52㎜。
4.1.3 塑料制件表面質(zhì)量
塑件制件的表面質(zhì)量包括表面粗造度和表觀質(zhì)量。塑件表面粗糙度的高低，主要與模具型腔表面的粗糙度有關(guān)。目前注射成型塑件的表面粗糙度通常為Ra0.02～1.25μm，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1／2，即Ra0.01～0.63μm。
塑件的表觀質(zhì)量指的是塑件成型后的表觀缺陷狀態(tài)，如常見的缺料、溢料、飛邊、凹陷、氣孔、熔接痕、銀紋、斑紋、翹曲與收縮、尺寸不穩(wěn)定等。它是由于塑件成型工藝條件、塑件成型原材料的選擇、模具總體設(shè)計(jì)等多種因素造成的。
4.2 塑料制件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.2.1 脫模斜度
由于塑料冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)緊緊包在凸模或成型型芯上，或由于粘附作用，塑件緊貼在凹模型腔內(nèi)。為了便于脫模，防止塑件表面在脫模時(shí)劃傷、擦毛等。在設(shè)計(jì)時(shí)塑件表面沿脫模方向具有合理的脫模斜度。
塑件脫模斜度的大小，與塑件的性質(zhì)、收縮率、摩擦因素、塑件壁厚和幾何形狀有關(guān)。硬質(zhì)塑料比軟質(zhì)塑料脫模斜度大；形狀較復(fù)雜或成型孔較多的塑件取較大的脫模斜度；塑件高度較大、孔較深，則取較小的脫模斜度；壁厚增加、內(nèi)孔包緊型芯的力大，脫模斜度也應(yīng)該取大些。表4-3列出若干塑件的脫模斜度。
表4-3 塑件常用的脫模斜度
塑料材料
聚酰胺 （通用）
聚乙烯
聚丙烯
聚苯乙烯
ABS塑料
脫 模 斜 度
凹模
（型腔）
20′～40′
20′～45′
10′～30′
35′～1°30′
40′～1°20′
凸模 （型芯）
25′～40′
25′～45′
10′～20′
30′～1°
35′～1°
4.2.2 壁厚
塑件應(yīng)有一定厚度才能滿足使用時(shí)的強(qiáng)度和剛度要求，而且壁厚在脫模是還需承受脫模推力。壁厚應(yīng)設(shè)計(jì)合理，比太薄熔料充滿型腔時(shí)的流動(dòng)阻力大，會(huì)出現(xiàn)缺料現(xiàn)象；比太厚塑料件內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生氣泡，外部易產(chǎn)生凹陷等缺陷，同時(shí)增加成本；壁厚不均將造成收縮不一致，導(dǎo)致塑件變形或翹曲，在坑能的條件下應(yīng)使壁厚盡量均勻一致。
塑件的壁厚一般為1～4㎜，大型塑件的壁厚可達(dá)8㎜。表4-4為熱塑性塑料壁厚參考值。
表4-4熱塑性塑件的推薦壁厚和最小壁厚參考值 ／㎜
塑 件 名 稱
最小壁厚
小型塑件推薦壁厚
一般塑件推薦壁厚
大型塑件推薦壁厚
聚苯乙烯
聚乙烯
聚丙烯
聚甲醛
聚碳酸酯
聚酰胺
聚苯醚
氯化聚醚
0.75
0.80
0.85
0.80
0.95
0.45
1.20
0.85
1.25
1.25
1.45
1.40
1.80
0.75
1.75
1.35
1.6
1.6
1.8
1.6
2.3
1.6
2.5
1.8
3.2～5.4
2.4～3.2
2.4～3.2
3.2～5.4
4.0～4.5
2.4～3.2
3.5～6.4
2.5～3.4
查表4-4，本設(shè)計(jì)塑件壁厚為3mm。
4.3 本章小結(jié)
本章主要介紹塑料制件設(shè)計(jì)中，其尺寸及其精度的選擇方法，并介紹塑料水杯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其脫模斜度和壁厚的選擇。
第5章 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 概述
模具閉合時(shí)用來(lái)填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構(gòu)成模具型腔的零部件稱成型零部件。一般包括凹模、凸模、型芯、型環(huán)和鑲件等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計(jì)是注射模具設(shè)計(jì)的重要部分。
5.2 分型面的設(shè)計(jì)
分型面的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，以便于制品成形和模具制造。分型面的形狀可以是平面、階梯面或者曲面。一般情況下，只采用一個(gè)與注射機(jī)開模方向相垂直的分型面，而且盡可能采用簡(jiǎn)單的平面作為分型面。
在選擇分型面時(shí)應(yīng)遵守如下原則。
⑴分型面應(yīng)選擇在制品的最大截面處，否則制品無(wú)法脫模；
⑵應(yīng)盡量使制品留在動(dòng)模一側(cè)；
⑶有利保證制品的精度；
⑷有利于保證制品是外觀質(zhì)量；
⑸盡可能滿足制品的使用要求；
⑹盡量減少制品在合模方向上的投影面積，以減小所需鎖模力；
⑺有利于排氣；
⑻有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。
該塑件為塑料水杯，外形表面質(zhì)量要求較高，在選擇分型面時(shí)根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量，便于清除毛刺及飛邊，有利于排除模具型腔內(nèi)的氣體，考慮到杯把側(cè)向抽芯困難，因此采用斜滑塊側(cè)向分型結(jié)構(gòu)，模具先利用凸耳和滑塊實(shí)現(xiàn)兩邊側(cè)向分型，然后再利用推件板將塑件頂出。為了提高生產(chǎn)效率和塑件外形美觀。
分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處，如圖5-1所示。
圖5-1 分型面
5.3 排氣槽的