茶杯杯盖注塑模设计毕业设计.doc

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1、 编号 淮安信息职业技术学院淮安信息职业技术学院 毕毕业业论论文文 题 目茶杯杯盖注塑模设计 学生姓名 学 号24101014 系 部机电工程系 专 业模具设计与制造 班 级241010 指导教师 顾问教师 二一二年十月 摘摘 要要 本产品是一个注塑模具，通过对注塑成型的特点、产品的要求、材料的分 析等，设计制造出合格的产品。塑料注塑模的设计计算包括方案论证、确定成 型设备、注塑模结构设计、注塑模设计的尺寸计算、注塑机有关参数的校核等 方面。 本设计的大体思路及内容是：首先对塑件的工艺性分析和塑件的尺寸精度 分析，从而确定方案。然后对连接座进行造型设计，得到塑件的体积和质量， 来初选注塑机。注

2、塑模结构设计包括：分型面的选择，型腔数目的确定及型腔 的排列，浇注系统的设计，型腔、型芯结构、侧向分型与抽芯机构的确定等方 面。本文注塑模设计的尺寸计算主要是成型零件尺寸的计算以及斜导柱侧向分 型与抽芯结构的计算。注射机注射量的校核、模具轮廓尺寸与注射机装模空间 的校核、开模行程的校核和模具顶出装置的校核。 关键词关键词：注塑模、斜导柱、侧抽芯、PE 目目 录录 摘摘 要要.I 第一章第一章 概述概述.1 1.1 塑料工业简介.1 1.2 我国塑料模现状.2 1.2 塑料模发展趋势.2 第二章第二章 制品的分析制品的分析.5 2.1 制品(某型茶杯杯盖)的简介.5 2.1.1 对制品的分析主要

3、包括以下几点.5 2.1.2 本设计中塑件各项要求.6 2.2 制品的工艺性及结构分析.6 2.2.1 结构分析.6 2.2.2 成型工艺分析.6 2.2.3 材料的性能分析.6 2.3 注射成形过程.6 2.3.1 PE 的注射工艺参数 .6 2.3.1 PE 的使用性能.7 2.3.2 PE 的主要性能指标.7 第三章第三章 拟订模具的结构形式拟订模具的结构形式.9 3.1 确定型腔数量及排列方式.9 3.2 模具结构形式的确定.9 3.2.1 多型腔单分型面模具.9 3.2.2 多型腔多分型面模具.9 3.3 注塑机型号的确定.10 3.3.1 注射机的选用原则.10 3.3.2 有关制

4、品的计算.10 3.3.3 注射机型号的确定.11 3.4 分型面位置确定.11 3.4.1 分型面的选择原则.11 3.5 浇注系统的设计.13 3.5.1 浇注系统设计原则.13 3.5.2 主流道的设计.13 3.5.3 冷料穴的设计.16 3.5.4 分流道的设计.17 3.5.5 浇口的设计.19 3.5.6 浇注系统凝料的脱出机构.21 3.5.7 浇注系统的平衡.22 3.6 脱模推出机构的确定.23 3.6.1 脱模推出机构的设计原则.23 3.6.2 制品推出的基本方式.23 3.6.3 带螺纹塑件的脱模机构.24 3.6.4 脱模斜度的确定.25 3.7 侧向分型与抽芯机构

5、的设计.25 3.7.1 侧向抽芯机构的分类及特点.25 3.7.2 脱模阻力的计算.25 3.7.3 抽拔距的计算.26 3.7.4 斜导柱侧抽芯机构.26 3.8 合模导向机构的设计.28 3.8.1 导向机构的分类.28 3.8.2 导柱导向机构设计要点.28 3.8.3 本设计中导柱的设计.29 3.9 排气系统的设计.30 3.9.1 排溢设计.30 3.9.2 引气设计.30 3.9.3 排气系统.30 3.9.4 开设排气槽应注意以下几点.30 3.10 模架的确定和标准件的选用.31 3.10.1 定模座板.31 3.10.2 定模板.31 3.10.3 瓣合模.31 3.10

6、.4 型心固定板.32 3.10.5 支承板.32 3.10.6 垫块.32 3.10.7 动模座板.32 3.10.8 导向机构的功用推件板.32 3.10.9 导向机构的功用推板.32 第四章第四章 成型零件的结构设计和计算成型零件的结构设计和计算.35 4.1 定模（凹模）的设计.35 4.1.1 凹模的结构.35 4.1.2 凹模径向尺寸的计算.36 4.1.3 凹模深度尺寸的计算.36 4.2 型芯（凸模）的设计.37 4.2.1 主型芯的结构.37 4.2.2 小型芯结构.37 4.2.3 螺纹型芯和螺纹型环的结构设计.37 4.2.4 型芯（凸模）的计算.38 4.3 型腔侧壁的

7、计算及校核.39 第五章第五章 温度调节系统设计温度调节系统设计.41 5.1 加热系统.41 5.2 冷却系统.41 5.2.1 冷却介质.41 5.2.2 冷却系统的设计原则.42 5.2.3 冷却装置的理论计算.42 5.2.4 冷却装置的结构形式.44 第六章第六章 注塑机有关参数的校核注塑机有关参数的校核.45 6.1 最大注射压力的校核.45 6.2 由注射机料筒塑化速率校核型腔数量.45 6.3 按注射机的最大注射量校核型腔数量.45 6.4 按注射机的锁模（合模）力的校核.45 6.5 开模行程的校核.46 第七章第七章 总结与展望总结与展望.47 致致 谢谢.48 参考文献参

8、考文献.49 第一章第一章 概述概述 1.11.1 塑料工业简介塑料工业简介 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一。自从聚氯乙烯塑料问世 以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改进技术的进步、 愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促进塑料工业的发展。 模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工艺装备或工 具，它属于型腔模的范畴。通常情况下，塑件质量的优劣及生产效率的高低， 其模具的因素占 80%。然而模具的质量的好坏又直接与模具的设计与制造有很 大关系。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求越来越大、产 品更新换代周期越来越短、用户对塑件

9、的质量要求也越高，因而模具制造与设 计的周期和质量要求也相应提高，同时也正是这样促进了塑料模具设计于制造 技术不断向前发展。就目前的形式看，可以说，模具技术，特别是设计与制造 大型、精密、长寿命的模具技术，便成为衡量一个国家机械制造水平的重要标 志。 按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金 属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的 制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，就中国就有比较远 大的市场，所以模具制造业已成为一个大行业。 在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称 塑料模。 塑料模具的设计是

10、模具制造中的关键工作。通过合理设计制造出来的模具 不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效 率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的，塑料模的优化设计,是 当代高分子材料加工领域中的重大课题。 塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生 产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺 确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形 状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定 型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、 内应力大小、表观质量与

11、内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加 工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次， 塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分 昂贵的，大型塑料模更是如此。 现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉 为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件 外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生 产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更 新为前提。 塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当 塑料制品及其成形设备被

12、确定后，由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓 的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常标志一个国家工业化的发展程 度。 1.2 我国塑料模现状我国塑料模现状 塑料模是现代塑料工业生产中的重要工艺装备，塑料模工业是国民经济的基 础工业。用塑料模生产成型零件的主要优点是制造简、材料利用率高、生产率 高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物 美的经济效果。 在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比 德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水 平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的 1/31/5，

13、工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。 随着我国改革开放步伐的进一步加快，我国正逐步成为全球制造业的基地， 特别是加入 WTO 后，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。塑料 模的设计、制造技术、CAD 技术、CAPP 技术，已有相当规模的确开发和应用。 在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用 塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商 品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool 软件等应用比例不高；独立的模具工 厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。 因此，我国要从一个制造业大国

14、发展成为一个制造业强国，必须要振兴和发展 我国的模具工业，努力提高模具工业的整体技术水平，提高模具设计与制造水 平，提高国际竞争能力。 1.2 塑料模发展趋势塑料模发展趋势 塑料作为现代四大工业基础材料之一，越来越广泛地在各行各业应用。其中 注塑成型在塑料的各种成型工艺中所占的比例也越来越大。随着社会的经济技 术不段向前发展，对注塑成型的制品质量和精度要求都有不同程度的提高。塑 料制品的造型和精度直接与模具设计和制造有关系，对注塑制品的要求就是对 模具的要求。 由于计算技术和数控加工迅速发展，使得 CAD/CAM 逐渐取代了过去塑料 模的设计与制造技术，使传统的设计制造方法及组织生产的模式发生

15、了深刻变 化。塑料模 CAD/CAM 的发展不仅可以提高塑料模质量，减少塑料模的设计与 制造工时，缩短塑料模生产周期，加快塑件生产和产品的更新换代，而且更主 要的是能满足当前用户对塑料模行业提出的“质量高、交货快、价格低”的要求。 塑料模以后的发展主要有以下几方面： a、注射模 CAD 实用化； b、挤塑模 CAD 的开发； c、压模 CAD 的开发； d、塑料专用钢材系列化。 第二章第二章 制品的分析制品的分析 2.1 制品制品( (某型茶杯杯盖某型茶杯杯盖) )的简介的简介 制品的分析是对所要成型的产品有个初步的了解，在接受设计任务书以后就 要对塑料的品种、批量的大小、尺寸精度与技术条件，

16、产品的功用及工作条件 有个整体概念，以便在设计模具时优选各种方式来成型塑件。如图 21 为塑 件零件图。 A-A 图 21 塑件零件图 2.1.1 对制品的分析主要包括以下几点对制品的分析主要包括以下几点 a、产品尺寸精度及其图纸尺寸的正确性； b、脱模斜度是否合理； c、塑件厚度及其均匀性； d、塑件种类及其收缩率； e、塑件表面颜色及表面质量要求。 2.1.22.1.2 本设计中塑件各项要求本设计中塑件各项要求 a、塑料名称：聚乙烯(PE)； b、色调：淡绿色 不透明； c、生产纲领：大批大量。 2.2 制品的工艺性及结构分析制品的工艺性及结构分析 2.2.1 结构分析结构分析 该制品为一

17、口杯盖,表面有一阶梯,小阶梯的外圆面有突起,这就增大了成型的 难度,两外圆面分别在两个型腔成型,必须保证同轴度, 所以在模具设计和制造上 要有精密的定位措施和良好的加工工艺，以保证传动精度。内部有不规则螺纹， 也给脱模带来困难。 2.2.2 成型工艺分析成型工艺分析 a、精度等级：采用一般精度 6 级 b、脱模斜度：因本设计中采用的是瓣合模，所以不需要考虑脱模斜度，也 就是说脱模斜度为零度。 2.2.3 材料的性能分析材料的性能分析 聚乙烯（PE）是由乙烯聚合而成的，聚乙烯的原料来源充足，而且聚乙烯具 有优良的电绝缘性能，耐化学腐蚀性能，耐低温性能和良好的加工流动性，因 此 PE 及其制品生产

18、非常迅速. 2.3 注射成形过程注射成形过程 对 PE 的色泽、细度和均匀度等进行检验。塑料在注射机料筒内经过加热、 塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为 充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。 2.3.1 PEPE 的注射工艺参数的注射工艺参数 注射机：注塞式 喷嘴形式：直通式 喷嘴温度:230 240 料筒温度（）： 前段 250 280 oC 中段 - 后段 240 260 模具温度（）：80 100 oC 注射压力（）：80 130MPa 保压力（）：40 50MPa 成形时间（ s ）：注射 0 5 保压时间（ s ）：20 50 冷却时间（ s ）：

19、20 50 成形周期 （ s ）： 50 140 2.3.1 PEPE 的使用性能的使用性能 耐腐蚀性，电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良，可以氯化，辐照改性，可用玻 璃纤维增强其熔点，刚性，硬度和强度较高，吸水性小，有突出的电气性能和良 好的耐辐射性。高压聚乙烯柔软性，伸长率，冲击强度和透明性较好。超高分子 量聚乙烯冲击强度高，耐疲劳，耐磨，用冷压烧结成型。 2.3.2 PEPE 的主要性能指标的主要性能指标 如表 2.1 为 PE 的主要性能指标。 表 2.1 PE 的主要性能指标 密度 g/cm0.95弹性模量 MPa 0.840.9510 比容 cm/g1.031.06弯曲强度 MPa20

20、8400 吸水率%（24h）小于 0.01抗拉屈服强度 MPa220390 收缩率%1.53.0熔点C105137 第三章第三章 拟订模具的结构形式拟订模具的结构形式 模具的结构形式，是指设计过程中的注射机的确定，浇注系统的形式和浇口位置的选 择，成型零件的设计，脱模推出机构的设计，侧向分型与抽芯机构的设计，合模导向机构 的设计，温度调节系统的设计及各个零件的设计和装配图设计。 3.1 确定型腔数量及排列方式确定型腔数量及排列方式 当塑料制件的设计已经完成，并选定所用塑料后，就需要考虑是采用单型腔 模还是多型腔模。与多型腔模相比，单型腔模具有以下优点： 1、塑料制件的形状与尺寸精度始终一致；

21、2、工艺参数易于控制； 3、模具结构简单、紧凑，设计制造、维修大为简化。 一般来说，精度要求高的小型制品和中大型制品优先采用一模一腔的结构， 但对于精度要求不高的小型制品（没有配合精度要求） ，形状简单，又是大批量 生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。 由以上分析初步定为一模两腔。 3.2 模具结构形式的确定模具结构形式的确定 在塑料熔体填充注射模腔过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含 有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸气，塑料局部分解产生的低分子挥发 气体，塑料助剂挥发（或化学反应）所产生的气体以及热固性塑料交联硬化释 放的气体等；这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出模腔，将在制件上形成 气孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时，还会因为气体被压缩 而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕，色泽不佳等缺陷。 模具的排气可以利用排气槽排气，分型面排气，利用型芯，推杆，镶件等 的间隙排气。ABS 料推荐的排气槽深度为 0.02。 3.2.1 多型腔单分型面模具多型腔单分型面模具 制品外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型制品，可采用此结构。 3.2.2 多型腔多分型面模具多型腔多分型面模具 制品