本科生毕业设计2

1、3/21本科生毕业设计塑料瓶盖注塑模具的设计学 院 专 业 班 级 学 号 学 生 姓 名 联 系 方 式 指 导 教 师 职称： 2015年 4 月 独 创 性 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，设计中不包含其他人已经发表的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在设计中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：_ _年_月_日 授权声明 本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业设计的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业设计的复印件和磁盘，允许毕业设计被查阅和借阅。本人授权许昌学院可以将毕业

2、设计的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编设计。本人设计中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）： 学生签名： _年_月_日指导教师签名： _年_月_日 塑料瓶盖注塑模具的设计摘要本次的设计首先根据开水瓶盖的使用要求对塑件的表面质量和表面精度分析，对普通的塑料瓶盖注塑模具注塑口的位置进行了改善，这样可以提高外产品表面的美观程度。其次在对所要设计的模具进行工艺分析，在模具的推出机构方面与普通的推出机构相比也做了很大的改善，改善后可以提高产品的正品率。最后选择使用Solidworks对设计的模具进行绘图，绘出3D图模型，并进行模拟装配。本

3、次设计的模具虽然为一摸一腔的形式但可以进行组合使用，这样即可以对损坏的模具进行快速更换，节约模具成本，又具有一模多腔模具的优点，可以显著提高生产效率。关键词： 注塑模；组合模具；模拟装配The Design of Injection Mold for Plastic Cap ABSTRACTThis design according to the bottle of water, use requirements of plastic parts of the surface quality and precision of surface analysis, the position on

4、the ordinary plastic bottle cap injection mold injection port is improved, so as to improve the beautiful degree of the outer surface of the product. Secondly in the analysis of the technology to the design of the mould in die launch mechanism and general introduction of institutions have also done

5、a great improvement, improvement can improve the rate of certified products. The final choice of Solidworks drawingdesignofthemoldd,draw the3Dmodel and simulate assembly. The design of mold although touched a cavity in the form but in combination, so that you can die of damage for quick replacement

6、and the mold cost is saved, but also has the advantages of multi cavity mold, can greatly improve the production efficiency. Key words: Injection mold; Molding assembly; Simulate assembly目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc419211625前 言 PAGEREF _Toc419211625 h 1HYPERLINK l _Toc4192116261塑件的分析和注塑机的选择 P

7、AGEREF _Toc419211626 h 2HYPERLINK l _Toc4192116271.1设计模具的对象 PAGEREF _Toc419211627 h 2HYPERLINK l _Toc4192116281.2塑件的原材料分析 PAGEREF _Toc419211628 h 2HYPERLINK l _Toc4192116291.3塑件的尺寸分析 PAGEREF _Toc419211629 h 3HYPERLINK l _Toc4192116301.4计算塑件的体积和质量 PAGEREF _Toc419211630 h 4HYPERLINK l _Toc4192116311.5

8、注射机的选用 PAGEREF _Toc419211631 h 4HYPERLINK l _Toc4192116322. 注射模模具的结构设计 PAGEREF _Toc419211632 h 5HYPERLINK l _Toc4192116332.1塑件分型面的选择 PAGEREF _Toc419211633 h 5HYPERLINK l _Toc4192116342.2型腔的设计 PAGEREF _Toc419211634 h 5HYPERLINK l _Toc4192116352.3浇注系统的确定 PAGEREF _Toc419211635 h 6HYPERLINK l _Toc419211

9、6362.3.1 点浇口位置的确定 PAGEREF _Toc419211636 h 6HYPERLINK l _Toc4192116372.3.2 主流道浇口套的设计 PAGEREF _Toc419211637 h 6HYPERLINK l _Toc4192116382.3.3 主流的设计 PAGEREF _Toc419211638 h 7HYPERLINK l _Toc4192116392.3.4分流道的设计 PAGEREF _Toc419211639 h 8HYPERLINK l _Toc4192116402.4模具零件的设计 PAGEREF _Toc419211640 h 8HYPERL

10、INK l _Toc4192116412.4.1凹模的设计 PAGEREF _Toc419211641 h 8HYPERLINK l _Toc4192116422.4.2推出机构的设计 PAGEREF _Toc419211642 h 14HYPERLINK l _Toc4192116433. 模具零件的模拟装配 PAGEREF _Toc419211643 h 15HYPERLINK l _Toc4192116444. 模具的校核 PAGEREF _Toc419211644 h 17HYPERLINK l _Toc4192116454.1 注射压力的校核 PAGEREF _Toc41921164

11、5 h 17HYPERLINK l _Toc4192116464.2 锁模力的校核 PAGEREF _Toc419211646 h 18HYPERLINK l _Toc4192116475. 设计小结 PAGEREF _Toc419211647 h 18HYPERLINK l _Toc419211648参考文献20HYPERLINK l _Toc419211649致谢 PAGEREF _Toc419211649 h 21塑料瓶盖注塑模具的设计前 言模具是通过一定的方式对原材料成型的装备，通过改变模具内材料的物理状态制成所需要的形状。模具的制造能力最能代表一个国家的机械制造能力。模具装备技术水平

12、的高低对所要生产的产品的质量和新产品的开发有着决定性的作用。人们对我国模具业的发展和振兴投入了越来越多的关注。模具是精密度较高的工具。模具对制造它的材料有较高的要求，其结构强度高模具在加工的过程中对加工的精度要求较高。自80年代开始，我国的经济快速发展，模具工业的发展也迎来了很大的发展动力。在我国靠近东南沿海地区的模具行业发展较好，而在西部和中部地区发展就相对落后。而且我国的模具在研发和制造能力上与发达国家相比任然处于落后状态。目前在我国的模具需求主要集中在技术含量较高的产品上，而技术含量水平较低的产品基本上已经处于饱和状态。精密度高的、结构复杂的、长寿的模具仍然是我国模具行业的主要缺口。我们

13、自主生产的模具与国际生产水平在制造精度、使用寿命、制造周期和模具的生产能力上仍然存在很大的差距。在我国的模具生产企业中，技术人员所占的比例与国外相比偏少，技术能力偏低，产品研发的能力相对不足，就会在世界的竞争中处在劣势。近几年来，世界先进国家的模具技术发展速度很快，我国的模具设计研发水平和制造能力在国际市场的压力下压在迅速提升，模具在设计能力和质量上有了有了较大的提高，基本可替代进口。我们应大力发展高精度，高新技术水平的模具，以提高国际竞争力。塑料产业的发展程度对塑料模具工业的发展具有十分重大的影响。一般来说，在选择注塑模具的类型时起决定性作用的是所选择的注塑材料。近几年来，人们在生活中所用的

14、产品越来越希望其在能够轻量化，携带能够越来越方便，塑料制品在轻量化的市场上会越来越广阔。塑料模具先发展自来才能使塑料制品发展。尽管塑料制品可以选择的成型方式种类繁多，但大多数依然是注塑成形。1 塑件的分析和注塑机的选择 本章节针对所要设计的塑件对象进行尺寸、体积、材料、生产规模进行分析，并针对该塑件的分析对设计中所需要的注塑机进行初步的选定。1.1 设计模具的对象所要设计模具的塑件的形状如下图所示。该零件的为一个塑料盖，在结构上较为简单，在质量的要求上不能存在裂纹，外形上不能够由残缺,为大批量的生产。其结构和尺寸如图: 图 1-1 塑件尺寸图 图1-2 塑件透视图1.2塑件的原材料分析塑料是在

15、成份上主要是高分子聚合物，并在其中加入一些改善塑料性能的添加剂而组成的混合物。尽管在塑料中存在微量的添加剂，但高分子聚合物对塑料的性能仍然起决定性的作用。塑料在常温下为柔韧固体，但通过加热加压会变得变软甚至成为流体，可以对其进行成型加工，且加工性能较好。通过一定的方式就可以将塑料制成想要的形状。本产品为日用品应选用的原材料应无毒无味，化学稳定性要好，在一般的情况下不和酸、碱、盐发生化学反应。所选材料在日常情况下不能与其他物质发生化学反应，以免生成有毒物质损害人体健康。该原材料还应具有在加热时能够软化并熔化，材料之间不产生化学反应，成为可以流动的粘稠液体的特性。为了产品的美观该材料还要容易着色。

16、该材料通过加热后，将其冷却变成了一定形状的固体，并且基本保持不变。这种材料也应具有二次加热又可以软化熔化再一次成型的特性，以便能够对生产中产出的废料回收利用。综上对材料性能要求的叙述，该热水瓶盖选用聚丙烯（PP）为原材料。聚丙烯在常温下是乳白色的固体。它无毒、无味，在密度上处于0. 900. 91g/cm3之间。另外该塑料基本上对水没有反应，即使处在水中24h，它的吸水率也只有0.01%0.03%。聚丙烯材料的成型性要好，成型产品的表面外表面光滑，并且容易对表面进行着色。聚丙烯是高度结晶的聚合物，所以它在力学性能上表现突出。聚丙烯具即使在100150不受外力的作用下自身也不会产生形变。聚丙烯只

17、有在浓硝酸和浓硫酸的条件下才会被腐蚀，在其它各种化学试剂中基本不发生反。聚丙烯（PP）性能指标见下表。表1-1聚丙烯（PP）性能指标密度0.900.91收缩率 s/%1.03.0比体积1.011.11抗弯强度 67.5熔点 t/170176冲击韧78吸水率0.010.03硬度 (HB)R95105热变形温度t/102115体积电阻系抗拉屈服强度 t/371.3 塑件的尺寸分析1）外形尺寸分析；该塑件的尺寸不大，在结构上也比较简单，在注塑模具内熔体所经过的路程不会太长。塑件的材料在加热条件下能够融化成流体，流动性好，可以注入其融化的流体，然后冷却成型。精度等级分析：该塑件用在日常生活中，多数情况

18、下仅为了美观，内表面基本不会被看到，内表面的精度要求比较低，但外表面对精度的要求明显比内表面高，但仍处于较低水平。2）塑件表面质量该塑件虽然可作水容器使用，但应用概率很小，所以内面的粗糙度取Ra3，外表面粗糙度取Ra1。3）聚丙烯(PP)的注射工艺参数注射机：螺杆式，螺杆转速80r/min。料筒温度：前段180250；中段180250；后段175165。模具温度：5070。注射压力：70100MPa。成型时间：40（注射时间15s，高压时间3s，冷却时间15s，辅助时间7s）。1.4计算塑件的体积和质量 对塑件运用Solideworks 3D模型绘制，可以得到该塑件的体积和表面积密度 = 0.

19、9kg /；体积 = 66424.835=66.4；表面积 = 664271.8=6642.7；质量 =57.196g。注射系统凝料的确切数值在设计以前不能确定。但可以根据塑件的体积跟据一般注塑成型的经验值来进行估算。在设计中选取的流道结构简单并且熔融的塑料流体所经过的路程较短，注射机给模具注塑的过程中会产生凝料，其数值可以依据所要注塑的塑件体积的0.3倍来计算。另外在设计中每次浇注需对4个产品成型，所以一次注射需要的熔融状态的原材料的总体积为 （2-1）1.5 注射机的选用由,由公式。初步可以选择公称注射量为500的注射机，注射机选择型号为国产的SZ-500/200型卧式注射机，其主要参数如

20、下：表1-2 SZ-500/200型卧式注射机主要参数理论注射量()500螺杆直径(mm)55模具定位孔直径(mm)160喷嘴球半径(mm)20注射压力(MPa)150注射速率（g/s）173模具最大厚度(mm)500螺杆转速r/min0180模具最大厚度(mm)500移摸行程（mm）500模具最小厚度(mm)2802. 注射模模具的结构设计在注射模的结构确定之前，必须先确定塑件的分型面。分型面的选取对模具的构造至关重要，所设计模具的制造成本和所生产的塑件在生产过程中的成型、脱模取件都有着至关重要的作用。在一般情况下我们依照一下三个原则对分型面进行选择：（1)保证塑件质量：塑件的质量合格是一个

21、模具能否使用的首要标准；（2)易于塑件脱模取件：产品脱模简单,可缩短产品的生产时间,并减少产品的形变率，提升产品的合格率；（3)简化模具结构。选择分型面时应尽量使模具的构造简单化。科学的选择分型面能够降低模具的复杂程度。型腔与模具的关系基本上可分三类：型腔完全处于动模中;型腔完全处于定模中;型腔分别处于动、定模中。2.1 塑件分型面的选择该塑件从尺寸方面来说属于较小的塑件，根据分型面的选择原则，在此次设计中为了使塑件的外表面更为光滑，塑件更容易注塑、脱模、取件，我把塑件的分型面选择在瓶盖内内表面底部中间。2.2 型腔的设计该塑件为家用塑件，外表面主要是为了美观，应具有较高的精度。另外该塑件该塑

22、件生产量较大而且塑件的体积较小，注射次数较多，模具容易损坏。为了减少因模具损坏所浪费的费用，此次设计选择一模一腔作为型腔的形式。另外该模具尺寸较小可以进行组合安装，也便于更换。我们在此次设计中选择四个模具进行组合，流道采用的排列方式为X形，这样在注射机注射进料时能够使熔料充满每个型腔并且在锁模时受到的压力平衡。2.3 浇注系统的确定2.3.1 点浇口位置的确定由塑件的外形可以看出该塑件的外表面主要是为了美观，而内表面基本应用不大，在本次设计中故而将浇注口安放在塑件内表面底部的中心处，从而提高外表面的美观而不影响塑件的注塑与脱模。2.3.2 主流道浇口套的设计主流道的入口在注射机注射生产产品时与

23、注射机的喷嘴反复紧密接触。该零件容易磨损，所以浇口套使用的材料要求较高。虽然可以把浇口套和主流道作为一个整体来设计，但因为浇口套容易因磨损而损坏，为了节约在生产过程中因模具损坏而更换模具成本，还是要把浇口套与主流道分开设计，以便于更换和节约成本。在此次设计中浇口套选用的材料为碳素工具钢T10A。对该钢材的热处理方式为淬火处理，使其表面硬度为50HRC55HRC。主流道浇口套的设计如下图所示：图2-1 浇口套尺寸图图2-2 浇注口套剖视图图2-3 浇注口套透视图2.3.3 主流的设计模具的结构决定浇注系统的主流道长度，多数情况下模具结构简单，注塑量较小的，其主流道的长度L在正常情况下小于60mm

24、，在本次的设计中我们选取的L值为50mm。一般情况下，主流道的小端直径d=注射机的喷嘴尺寸加上0.51mm的尺寸，即d=注射机的喷嘴尺寸+(0.51)mm=6mm+1mm=7mm,所以主流道小段直径为7mm。主流道大端的直径D一般为主流道小端的直径与乘积的和，即，设计中D为44.5 mm。主流道的球面半径SR一般为注射机喷嘴球头半径尺寸加上12mm尺寸。即SR=注射机喷嘴球头半径+（12）=20+2=22mm。2.3.4 分流道的设计图2-4 分流道尺寸图熔融状态的塑料流体在注射过程中通过流道难免会有压力的损失，而且高温状态的流体在流道内会损失部分热量。为了使熔融状态的高温流体在流道内的压力和

25、热量的损失尽量减少和注射时流道内各部分的压力能够平衡，在设计流道的分布形式时我选择了X型平衡式分流道。这样既能保证流道内各部分的压力能够平衡又能尽可能的减少高温流体在流道内的热量损失。流道的外表面粗糙度一般不作要求，内表面粗糙度选择为Ra=1.6。在装配中将分流道固定在组合模具的后面，注塑及脱模过程中分流道的注射口一直与模具的点浇口接触。分流道的布置形式如右图：2.4 模具零件的设计制作成型塑件的模具零件要能够满足刚度的要求，要具有较好的耐磨性和良好的抗弯曲疲劳性。另外还要考虑该零件机械加工的难易程度。因为所要生产的热水瓶盖产量较大，模具与塑件在合模、脱模、顶出容易产生磨损。本次的设计中凹模与

26、凸模均选择使用P20型钢材，并进行渗氮处理，以增加零件的耐磨损能力。2.4.1 凹模的设计由于零件的结构简单，且为一个凹槽的形式，所以在此次设计将凹模设计为一个整体。把塑件的外表面尺寸转换对凹模进行尺寸计算。塑件外面底部尺寸为，该部位相应的的制造公差 （2-1）凹模底部尺寸为 塑件外面底部尺寸为，该部位相应的的制造公 （2-2）凹模口部尺寸为塑件的高度为，该部位相应的的制造公差 （2-3）凹模内面深度为 图2-5顶部凹槽尺寸上式中塑件的平均收缩率； ； ； ； ； ； 图2-7 凹模透视图 图2-6 凹模尺寸图 图2-9 凹模底部视图 图2-8 凹模剖视图2.4.2 内模的设计根据塑件的结构特

27、点，我将内模设计为一个整体，在内模中留出三个顶杆孔，以便将塑件从内模的凸台上推出，还能提高产品的正品率。为了配合塑件的顶出，在此次设计中将内模安置在定模上。在顶出机构上做了很大的改变，由传统的一个大的顶杆改为三个小的顶杆，并设计为一个整体。顶杆的底部样式如3-11图。图2-10 凸模底部尺寸图内模设计为一个圆台似的柱体，将塑件内表面的尺寸进行转换。塑件内表面底部尺寸为,该部位相应的的制造公差凸模顶部尺寸为（2-4） 塑件内表面口部尺寸为，该部位相应的的制造公差凸模底部尺寸为（2-5）塑件内表面高度尺寸为，该部位相应的的制造公差（2-6）凸模高度为 上式中塑件的平均收缩率； ; ； ； ；图2-

28、11 凸模底部尺寸 图2-12 凸模尺寸图 图2-13 凸模剖视图 图2-14 凸模模型图 图2-15 凸模底部视图2.4.5 推出机构的设计本次设计的塑件结构比较简单，为了便于将塑件从内模凸台上顶出，将顶杆设计成一个圆柱体与凸模进行配合，能够保证塑件产品的质量。另外，在于凸模进行配合时由于存在间隙，该套模具不用设计单独的排气孔。凸模的顶杆孔与顶杆选用的配合方式。mm属于1830mm的尺寸段，计算其直径（几何平均值）D ；轴f的基本偏差为上偏差；图2-16 顶杆底部尺寸尺寸图f6的下偏差；所以顶杆孔和顶杆的尺寸为；顶杆高度的选择：在设计顶杆考虑到要把成型的塑件完全从模具的凸模即内模上完全顶下来

29、，顶杆的长度不能低于两个塑件的高度，即顶杆的长度L=2塑件的高度+内模底部厚度。在此次设计中取顶杆长度L为190mm。图2-17 顶杆3. 模具零件的模拟装配及模具架的选择该塑件的模具设计已经完成，对模具进行模拟装配。通过模拟装配可以看出零件设计的不足合不合理的地方，以便能够能够及时改正。图3-1 装配爆炸图图3-2装配爆炸剖面图图3-3 装配剖面图由以上视图看一看出,本次设计的模具符合本次设计的而需要，能够用来注塑要设计的塑件。模具架的选择如下图: 图3-4 模具架装配图4. 模具的校核由于注射机在初步设计中已经选定，根据模具的有关参数和注射机的额有关参数对模具进行。4.1 注射压力的校核在

30、材料的选择时我们选择了聚丙烯该材料的注射压力为70100Mpa，为了能够是注射剂符合高压的条件，我们选取较大的注射压力，取，有注射剂的参数查得，我们选取公称注射压力为P=150MPa的注射机。注射过程中的注射安全系数k1=1.251.4.这里取较大的参数k1=1.4，则k11.4=140Mpa150Mpa，说明在注射压力上是符合条件的。4.2 锁模力的校核该塑件在分型面上的投影面积为A，经计算。由于该模具为组合模具一次可成型4个塑件，所以注射总面积在模具内熔融状态下的聚丙烯压力一般为3540Mpa，选取较大=40MPa，则锁模总压力F总=A总=38013.240=1520.5N。此次选择的注射

31、机锁模力为2000N,能够保证在锁模时模具不会沿分型面裂开。说明在锁模力的校核上是符合要求的，塑件成型后由顶杆将成型的零件从凸模上顶出，总行程为塑件长度的两倍加上5 10mm的间隙，以方便成型零件的取件。总行程S=2H+(510)=275+(5 10)=155mm 160mm。所选注射机的行程为500mm，说明在塑件成型取件距离上能够够满足要求。开模行程的校核上说是符合要求的。5. 设计小结本论文通过对该塑件的一般注塑模具的注塑口和顶杆的结构进行了很大方面的改善，使塑件在产品质量上有了很大的改进。本次设计的模具可以进行组合，但需要对分流道进行另外的设计，在4本次设计中只采用了四个模具的组合方式

32、，分流道也进行了相应的设计。作为组合模具，在模具的加工上简化了制造难度，也在生产过程中对损坏的模具更换更加方便，同时也节约了模具的使用费用。该模具虽然为一模一腔的形式，但多数模具进行组合，也具有了一模多腔模具的优点。随着社会的快速发展，人们对塑件的要求也越来越高，相应的生产技术也必须与人们需求相同步。在注塑模具的技术方面国内与国外相比仍然处于落后的状态，必须在注塑的产品的质量上和生产效率上做出质的进步。由于本人能力的不足只能在本次设计中对某些方面进行稍微的改善，与人们对塑件日益增长的质量要求仍然存在不少的差距。参考文献1 彭建生.模具设计与加工速查手册M. 北京：机械工业出出版社 ,2005.

33、62 叶久新,王群.塑料制品成型及模具设计M.长沙：湖南科学技术出版社，2004.73 李小海,王晓霞.模具设计与制造（第2版）. M. 北京:电子工业出版社，2014.14 田光辉，林红旗.模具设计与制造M.北京:北京大学出版社，2009.95 王伯平.互换性与测量技术M.北京:机械工业出版社，2008.126 濮良贵，陈国定，吴立新.机械设计M.北京：高等教育出版社，2013.57 沈莲.机械工程材料第3版) M.北京：机械工业出版社，2007.88 张维和.注塑模具设计实用教程（第二版）M.北京：化学工业出版社，2007.69 刘占军，高铁军.注塑模具设计33例精解M，北京：化学工业出版社