4.3.5设计顶出机构???????????????????????????34 4.3.6设计冷却系统???????????????????????????35 4.2.5动画模拟开模???????????????????????????36
第五章 小结与展望
5.1小结????????????????????????????????37 5.2展望????????????????????????????????37
参考文献?????????????????????????????? 38
致谢?????????????????????????????????39
附 录????????????????????????????????40
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陈洪振 水杯模具设计
第一章 绪论
1.1模具及模具工业的发展与现状
在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。在模具生产方面，国内已经能够生产精度达21μ m的精密多T位级进模、新轿车的部分覆盖件模具、48in（约122cm）大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，还有照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模等精密塑料模具。
虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口量之比为3.7﹕1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。所幸的是，近年来，我国模具进出口结构得到持续的改善，模具制造水平不断提升。
1.2塑料成型模具及其分类
塑料模具分为：注塑模，挤出模，吹塑模及注吹模如：可乐瓶那种。以注塑模具为最大的份额占70%，说有市场上面见到的塑料成型件绝大多数是注塑出来的产品。吹塑模，主要生产瓶子，水箱等中空产品。挤出模，生产管材类，门窗，塑料板材，塑料瓦等截面为连续线型产品。注吹模比较特别，由于材料不能一次成型，要先注塑瓶胚后再加热把它吹成瓶子。以饮料瓶为代表如：可乐瓶，茶饮料等底部有个点的。
1.3注射模具的发展趋势
模具产品发展重点主要有如下几类：
(1) 车覆盖件模具 ：属于冲压模具，主要为汽车配套的覆盖件模具。大都是大中型，结构复杂，技术要求高。
(2) 大型精密塑料模具 ：包括为汽车和家电配套的大型注塑模具，为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模等。
(3) 其他高技术含量的模具 ：占模具总量给8%的压铸模具中，大型薄壁精密压铸技术含量高，难度大。镁合金压铸模具目前虽然刚起步，但发展前景好，有代表性。子午线橡胶轮胎模具也是发展方向，其中活络模技术难度最大。与快速成型技术相结合的一些快速制模技术及相应的快速经济模具具有很好的发展前景。 模具设计与制造行业的发展趋势：
模具设计与制造：向更精密、更高效、复合和多功能方向发展 模具产品：更大型、更精密、更复杂、更绿色及更经济的方向发展，模具产品的技术含量将不断提高，模具制造周期将不断缩短 模具软件：CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展，快速原型制造技术和快速经济制模技术及逆向工程技术得到越来越多的重视。
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第二章 塑料成型工艺
塑料成型是将塑料原材料转变为所需形状和性能的塑件的一门工程技术。在设计模具时不仅要了解塑料制作的技术要求和注射成型的工艺过程，还必须了解注射机的技术规范，以保证设计的模具与使用的注射机相适应。
2.1塑料制品的结构和工艺性能设计
2.1.1 塑件结构形状
制品的整体外形尺寸与塑料的流动性有关。在注射成型与传递成型中，当塑料流动性能差时（如玻璃纤维或石棉纤维增强塑料）以及制品壁厚较薄时，其整体外形尺寸不能设计过大。此外，整体外形尺寸受到成型设备的制约。
2.1.2 塑件材料选择
结合相机面壳壁薄的特点，本课题选流动性较好的材料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。
1、使用性能
综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学稳定性，电气性能良好；易于成型和机械加工，其表面可渡铬，适合制作一般机械零件、减磨零件、传动零件和机构零件。
2、ABS的主要性能指标见表2-1。 2.1.3塑料制件的结构工艺性
要想获得合格的塑料制件，除合理选用塑件的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性。塑件的结构工艺性与模具设计有直接关系，只有塑件结构设计满足成型
表2-1 ABS的性能指标
密度/(g·cm-3) 比体积/(cm3·g-1) 吸水率/% 熔点/℃ 计算收缩率/% 比热容/[J·(kg·℃) -1] 1.28~1.08 0.86~0.98 0.2~0.4 130~160 0.3~0.8 1470 屈服强度/MP 拉伸强度/MP 拉压强度/MP 拉弯强度/MP 拉伸弹性模量/MP 弯曲弹性模量/MP 50 38 53 80 1.4×103 1.4×103 工艺要求，才能设计出合理的模具结构，以防止成型时产生气泡、缩孔、凹陷及开
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裂等缺陷，达到提高生产率和降低成本的目的。塑件结构工艺性设计的主要内容包括：尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形状、壁厚、斜度、加强筋、支承面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、文字、符号及标记等。
1、脱模斜度
查表2-2可知ABS型腔的脱模斜度为35'~1?45'，型芯的脱模斜度为30'~40'。
表2-2 常用塑件的脱模斜度
塑料名称 凹模 聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、氯化聚醚 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯 聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛 热固性塑料 2、壁厚
脱模斜度 型芯 25'~45' 30'~50' 30'~40' 25'~45' 35'~45' 35'~1?45' 25'~40' 20'~50' 制品最小壁厚的确定原则：（1）脱模时受顶出零件的推力不变形；（2）能承受装配时紧固力。
壁厚因制品大小和塑料品种的不同而异。热塑性塑料制品的最小壁厚可达到0.25mm，但一般在（0.6~0.9）mm之间。常用壁厚为（2~4）mm。
本课题水杯的壁厚为1mm。 （3）制品的精度
对塑料制品的精度要求不能过高，应在保证使用性能的情况下，尽可能选用低精度等级。
本课题采用一般精度MT3，对应公差为0.55mm。 （4）制品的表面粗糙度
一般情况下，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级。 本课题可选用Ra（1.6~0.2）μm。
2.2塑料注塑成型
塑料注塑成型，又称注射成型，是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，除用于热塑性塑料成型外，近年来，也用于部分热固性塑料的成型加工。注塑成型生
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产效率高、易于实现机械化和自动化、并能制造外形复杂、尺寸精确的塑料制品，大约60%～70%的塑料制件用此方法生产。
2.2.1注塑成型工艺过程 1、注塑成型过程
注塑过程如图2-1，首先将准备好的塑料加入注塑机的料斗，然后送进加热的料筒中，经过加热熔融塑化成粘流态塑料，在注塑机的柱塞或螺杆的高压推动下经喷嘴压入模具型腔，塑料充满型腔后，需要保压一定时间，使塑件在型腔中冷却、硬化、定型，压力撤消后开模，并利用注塑机的顶出机构使塑件脱模，最后取出塑件。这样就完成了一次注塑成型工作循环，以后是不断重复上述周期的生产过程。由上面的说明可以知道，注塑成型过程包括加料、塑化、注射、脱模等几个步骤。
塑化是颗粒状塑料在注射机料筒中经过加热达到粘流状态并且具有良好可塑性的过程。对塑料的塑化要求是：塑料熔体在进入型腔之前，既要达到规定的成型温度，并要在规定的时间内提供足够量的熔融塑化料各处的温度尽量均匀一致，不发生或极少发生热分解以确保生产的顺利进行。螺杆式注塑机对塑料的塑化比柱塞式注塑机好得多。不管是何种形式的注塑机，注射过程均可分为充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却四个阶段。
充模阶段是从柱塞或螺杆开始向前移动起，到塑料熔体经过喷嘴及模具浇注系统充满型腔时为止。
塑料熔体充满型腔后，熔体开始冷却收缩，但柱塞或螺杆继续保持施压状态，料筒内的熔料会向模具型腔内继续流入进行补缩，以形成形状完整而致密的塑件。这一阶段称为保压阶段。
图2-1 注塑成型原理示意图 1-料斗 2-螺杆 3-注塑模具。
倒流阶段是柱塞或螺杆开始后退保压结束时开始的，这时型腔内的压力比流道内的高，因此会发生塑料熔体的倒流，从而使型腔内的压力迅速下降，直到浇口处熔料冻结倒流才结束。如果保压结束之前浇口已经冻结或者在喷嘴中装有止逆阀，则倒流阶段就不会存在。
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