创意茶杯盖的注射模具设计
目录
引言 1
一、塑件制品工艺性分析 2
（一）塑料制件（茶杯盖）的设计分析 2
（二）塑件的结构分析 2
（三）塑件材料分析 4
二、注塑模具的结构分析 5
（一）分型面的位置确定 5
（二）模仁的设计 6
（三）基于UG的模架添加 8
（四）浇注系统的设计 9
（五）温度调节系统的确定 11
（六）脱模推出机构的确定 12
三、绘制模具总装配图 13
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引言
塑料工业是发展最快的一个材料工业之一，从70年代至今，随着合成树脂的大规模生产，工程塑料、高分子复合材料以及高性能材料的快速发展，促进了塑料工业，塑料制品质量轻，耐腐蚀，生产效率高，能耗低等优点大大取代了以往日常生活中金属以及木材的运用，在工农业日常生产与人民生活中起到了不可替代的作用。
模具作为百业之母，是现代社会发展不可或缺的一部分，对社会进步，人民生活水平的提高都有举足轻重的作用。在现代工业生产中模具是重要的成型设备，其中塑料模具是应用最广泛的模具类型之一，注塑成型模具分为热塑性与热固性塑料成型模具。它主要利用了其受热塑化而易于成型复杂、精密的塑料制品的特点，在注塑加工过程中，材料在机筒内受热熔化，随即被螺杆或者柱塞推入喷嘴，流道，浇口进入模腔，冷却后获得特定造型的产品。
现代工程设计智能化的发展也为模具设计与制造提供了便捷，设计人员与技术人员已经广泛运用计算机辅助设计软件来完成造型制作与数据研究，大大促进了模具的优化设计与生产。本课题的研究就运用了ug与cad两类设计软件来测绘了该塑件产品的三 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
维造型设计。并用ug进行了该产品注射模具的设计，如型芯，型腔的设计，模架的选用，合模导向机构，推出机构以及流道分析和冷却水道等详细介绍，极大的提高了模具设计的便捷，降低了误差。运用软件设计也让我对模具有了更深刻的认知，归纳与总结了之前学习中的理论知识，从实践中体会到计算机辅助设计对未来模具的发展的重要作用，是模具制造工艺中的不缺少的一部分。
因写作水平有限，论文中难免出现疏漏、错误和不足之处，还请各位老师批评指正。
一、塑件制品工艺性分析
塑件制品的工艺分析主要从塑件的尺寸，塑料制件的尺寸精度，制造过程中的误差以及塑件所用材料入手进行的一个系统分析。首先塑件尺寸，它是指塑料制件的总体尺寸大小，主要取决于以下几个方面：①材料的流动性，流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品；②成型设备的规格、参数，在满足使用要求的条件下，尽可能将塑件设计小巧紧凑些。其次是塑件的尺寸精度，塑料制件的尺寸公差有7个等级（如表1-1），主要有①模具制造的误差；②塑料材料成型收缩率而产生的影响；③模具在使用过程中的磨损等都会产生尺寸精度上面的误差。
表1-1 塑料尺寸公差
（一）塑料制件（茶杯盖）的设计分析
本课题是MARK杯的杯盖设计，市面上的MARK杯可以和吸管配套的杯盖很少，故本设计为可插吸管的MARK杯杯盖。
在工业设计中，马克杯的杯盖应盖的严实，那么盖子的内径与杯子的内径一致或略小于杯子口径1-4mm，但外直径则不超过杯体外口径3-8mm为视觉最佳直径。
经调查MARK杯口径为98mm壁厚为5mm，则最好选用内口径为89mm，外直径为104mm的杯盖最佳。
而一般市面上的吸管直径为4mm~6mm，故杯盖上可插吸管的口径设定为6mm为最佳。
（二）塑件的结构分析
1．塑件的尺寸分析
根据设计分析最终完成MARK杯盖的设计造型图（图1-1）。并绘制cad图（图1-2）如下图所示：
图1-1 茶杯盖三维造型图
图1-2 茶杯盖cad图面
从零件图上分析，该零件为圆形薄壁制件，外径为104mm，表面有R44.5的半圆形凹面。壁厚5mm，向下有一个高度为6mm的圆筒薄壁，内径83mm，外径89mm。属于一个简单的塑料制件。其中重要尺寸有φ83±0.1mm与φ89±0.1mm此类尺寸精度3级，根据国家GBT14486-93塑料件尺寸公差表中常用塑料选用中可以满足的此条件的材料有很多，如聚丙烯，聚丙乙烯等都可。从尺寸上拟定初步设计可以将模具设计为一模两腔，并使用点浇口进胶。
2.表面质量分析
该制件的技术要求为表面无缺陷，光滑平整，不变形，此外还有杯盖表面平面度为0.1，粗糙度一般，其余没有特别的表面质量要求。
（三）塑件材料分析
塑料杯盖作为饮用物品的配套物品，它应该具有无刺激性气味，无毒，耐酸碱，耐热性好，且高温时不会析出化学物质，综上杯盖可拟定选取材料为聚丙烯材料注塑而成。
查《中国模具设计大典》得聚丙烯（PP）特性如下：乳白色、无臭、无味、无毒热塑性塑料。密度为0.91g/cm3,熔点165C,燃点5900C,弹性模量3500Mpa,不吸水,导热性低,耐酸碱盐腐蚀,有良好的绝缘性能,化学稳定性和良好的物理机械性能及加工性能。从而得知聚丙烯产品的优点有：质量轻，韧性好，耐化学性能好。它的缺点有：尺寸精度低、刚性不足、易老化、变脆、变形。
根据常用材料塑料公差等级选用表（如表1-2），可知聚丙烯高级精度为MT3，能符合所需要求，而pp成型后该制品粗糙度为Ra3.2μm，其余为Ra6.4μm，所以模具成型工作表面粗糙度取Ra1.6μm~3.2μm，即可符合制品技术要求。
表1-2 常用材料塑料公差等级选用表
根据《中国模具设计大典》查得pp的物理热性能如下：
参数密度（g/cm3）熔点（°c）收缩率
数值0.911650.6%-2%
物理热性能表
二、注塑模具的结构分析
（一）分型面的位置确定
1. 分型面的选择
分型面的选择关系到模具的成型以及能否成功脱模，还对模具结构和模具生产的成本等有重要影响，合理的分型面的设计可以有效简易模具的结构，从而大大降低模具的生产成本，所以设置分型面时要综合考虑，选出最佳的方案，大体要有利于模具的加工制造，开排气，脱模和开模操作等，有以下几个设计原则：①分型面要选取在塑件的最大外形轮廓处；②保证塑件尺寸精度减少误差；③不影响塑件的外观质量要求；④保证模具能够顺利脱模与简化模具结构；⑤便于加工制造。
根据以上分型面的选择原则，可以将制件的分型面选择如下（图2-1）所示：
图2-1 茶杯盖分型面选择图
2. 基于ug设计模具分型
在ug中代开注塑模向导，单击工件按钮，设置成型工件尺寸，如图2-7所示。
图2-7 工件尺寸设置 图2-8 产品型腔布局
设置完成后，在型腔布局对话框中如图所示设置布局类型为矩形，采用平衡方式，指定矢量为-x轴，确定型腔为一模两腔，进行布局，并单击自动对准中心按钮，塑料模型的几何中心移动到装配的绝对坐标系原点上，并保持z坐标不变。如图2-8所示。
引言 1
一、塑件制品工艺性分析 2
（一）塑料制件（茶杯盖）的设计分析 2
（二）塑件的结构分析 2
（三）塑件材料分析 4
二、注塑模具的结构分析 5
（一）分型面的位置确定 5
（二）模仁的设计 6
（三）基于UG的模架添加 8
（四）浇注系统的设计 9
（五）温度调节系统的确定 11
（六）脱模推出机构的确定 12
三、绘制模具总装配图 13
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引言
塑料工业是发展最快的一个材料工业之一，从70年代至今，随着合成树脂的大规模生产，工程塑料、高分子复合材料以及高性能材料的快速发展，促进了塑料工业，塑料制品质量轻，耐腐蚀，生产效率高，能耗低等优点大大取代了以往日常生活中金属以及木材的运用，在工农业日常生产与人民生活中起到了不可替代的作用。
模具作为百业之母，是现代社会发展不可或缺的一部分，对社会进步，人民生活水平的提高都有举足轻重的作用。在现代工业生产中模具是重要的成型设备，其中塑料模具是应用最广泛的模具类型之一，注塑成型模具分为热塑性与热固性塑料成型模具。它主要利用了其受热塑化而易于成型复杂、精密的塑料制品的特点，在注塑加工过程中，材料在机筒内受热熔化，随即被螺杆或者柱塞推入喷嘴，流道，浇口进入模腔，冷却后获得特定造型的产品。
现代工程设计智能化的发展也为模具设计与制造提供了便捷，设计人员与技术人员已经广泛运用计算机辅助设计软件来完成造型制作与数据研究，大大促进了模具的优化设计与生产。本课题的研究就运用了ug与cad两类设计软件来测绘了该塑件产品的三 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
维造型设计。并用ug进行了该产品注射模具的设计，如型芯，型腔的设计，模架的选用，合模导向机构，推出机构以及流道分析和冷却水道等详细介绍，极大的提高了模具设计的便捷，降低了误差。运用软件设计也让我对模具有了更深刻的认知，归纳与总结了之前学习中的理论知识，从实践中体会到计算机辅助设计对未来模具的发展的重要作用，是模具制造工艺中的不缺少的一部分。
因写作水平有限，论文中难免出现疏漏、错误和不足之处，还请各位老师批评指正。
一、塑件制品工艺性分析
塑件制品的工艺分析主要从塑件的尺寸，塑料制件的尺寸精度，制造过程中的误差以及塑件所用材料入手进行的一个系统分析。首先塑件尺寸，它是指塑料制件的总体尺寸大小，主要取决于以下几个方面：①材料的流动性，流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品；②成型设备的规格、参数，在满足使用要求的条件下，尽可能将塑件设计小巧紧凑些。其次是塑件的尺寸精度，塑料制件的尺寸公差有7个等级（如表1-1），主要有①模具制造的误差；②塑料材料成型收缩率而产生的影响；③模具在使用过程中的磨损等都会产生尺寸精度上面的误差。
表1-1 塑料尺寸公差
（一）塑料制件（茶杯盖）的设计分析
本课题是MARK杯的杯盖设计，市面上的MARK杯可以和吸管配套的杯盖很少，故本设计为可插吸管的MARK杯杯盖。
在工业设计中，马克杯的杯盖应盖的严实，那么盖子的内径与杯子的内径一致或略小于杯子口径1-4mm，但外直径则不超过杯体外口径3-8mm为视觉最佳直径。
经调查MARK杯口径为98mm壁厚为5mm，则最好选用内口径为89mm，外直径为104mm的杯盖最佳。
而一般市面上的吸管直径为4mm~6mm，故杯盖上可插吸管的口径设定为6mm为最佳。
（二）塑件的结构分析
1．塑件的尺寸分析
根据设计分析最终完成MARK杯盖的设计造型图（图1-1）。并绘制cad图（图1-2）如下图所示：
图1-1 茶杯盖三维造型图
图1-2 茶杯盖cad图面
从零件图上分析，该零件为圆形薄壁制件，外径为104mm，表面有R44.5的半圆形凹面。壁厚5mm，向下有一个高度为6mm的圆筒薄壁，内径83mm，外径89mm。属于一个简单的塑料制件。其中重要尺寸有φ83±0.1mm与φ89±0.1mm此类尺寸精度3级，根据国家GBT14486-93塑料件尺寸公差表中常用塑料选用中可以满足的此条件的材料有很多，如聚丙烯，聚丙乙烯等都可。从尺寸上拟定初步设计可以将模具设计为一模两腔，并使用点浇口进胶。
2.表面质量分析
该制件的技术要求为表面无缺陷，光滑平整，不变形，此外还有杯盖表面平面度为0.1，粗糙度一般，其余没有特别的表面质量要求。
（三）塑件材料分析
塑料杯盖作为饮用物品的配套物品，它应该具有无刺激性气味，无毒，耐酸碱，耐热性好，且高温时不会析出化学物质，综上杯盖可拟定选取材料为聚丙烯材料注塑而成。
查《中国模具设计大典》得聚丙烯（PP）特性如下：乳白色、无臭、无味、无毒热塑性塑料。密度为0.91g/cm3,熔点165C,燃点5900C,弹性模量3500Mpa,不吸水,导热性低,耐酸碱盐腐蚀,有良好的绝缘性能,化学稳定性和良好的物理机械性能及加工性能。从而得知聚丙烯产品的优点有：质量轻，韧性好，耐化学性能好。它的缺点有：尺寸精度低、刚性不足、易老化、变脆、变形。
根据常用材料塑料公差等级选用表（如表1-2），可知聚丙烯高级精度为MT3，能符合所需要求，而pp成型后该制品粗糙度为Ra3.2μm，其余为Ra6.4μm，所以模具成型工作表面粗糙度取Ra1.6μm~3.2μm，即可符合制品技术要求。
表1-2 常用材料塑料公差等级选用表
根据《中国模具设计大典》查得pp的物理热性能如下：
参数密度（g/cm3）熔点（°c）收缩率
数值0.911650.6%-2%
物理热性能表
二、注塑模具的结构分析
（一）分型面的位置确定
1. 分型面的选择
分型面的选择关系到模具的成型以及能否成功脱模，还对模具结构和模具生产的成本等有重要影响，合理的分型面的设计可以有效简易模具的结构，从而大大降低模具的生产成本，所以设置分型面时要综合考虑，选出最佳的方案，大体要有利于模具的加工制造，开排气，脱模和开模操作等，有以下几个设计原则：①分型面要选取在塑件的最大外形轮廓处；②保证塑件尺寸精度减少误差；③不影响塑件的外观质量要求；④保证模具能够顺利脱模与简化模具结构；⑤便于加工制造。
根据以上分型面的选择原则，可以将制件的分型面选择如下（图2-1）所示：
图2-1 茶杯盖分型面选择图
2. 基于ug设计模具分型
在ug中代开注塑模向导，单击工件按钮，设置成型工件尺寸，如图2-7所示。
图2-7 工件尺寸设置 图2-8 产品型腔布局
设置完成后，在型腔布局对话框中如图所示设置布局类型为矩形，采用平衡方式，指定矢量为-x轴，确定型腔为一模两腔，进行布局，并单击自动对准中心按钮，塑料模型的几何中心移动到装配的绝对坐标系原点上，并保持z坐标不变。如图2-8所示。
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