机械设计毕业设计论文牙膏瓶盖注塑模具设计管理资料.docx

机械设计毕业设计论文牙膏瓶盖注塑模具设计管理资料.docx

《机械设计毕业设计论文牙膏瓶盖注塑模具设计管理资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计毕业设计论文牙膏瓶盖注塑模具设计管理资料.docx（42页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

机械设计毕业设计论文牙膏瓶盖注塑模具设计管理资料

大连理工大学本科毕业设计

牙膏瓶盖注塑模具设计

Designoftheinjectionmoldforthecoverofatoothpastebottle

学院（系）：

机械工程学院

专业：

机械设计制造及其自动化

学生姓名：

学号：

指导教师：

评阅教师：

完成日期：

大连理工大学

DalianUniversityofTechnology

摘要

进入21世纪以来，我国在模具行业发展迅猛。

模具行业为推动我国的经济生活各领域的发展做出巨大贡献。

随着我国进入“十二五”快速发展时期，在机械、汽车、家电、电子信息和建筑建材等领域对塑料模具的强烈市场需求推动下，塑料模具的发展前景一片光明。

其中复杂、高精度、多功能复合型模具成为未来模具行业发展的重点。

我国从改革开放开始，对国外先进技术的消化吸收，特别是计算机技术在整个制造领域的成功应用更是大大地推动了模具行业的飞速发展。

近年来我国在模具行业取得长足进步，新材料、新工艺、先进加工设备不断出现。

模具零件的标准化、专业化和商品化已达到较高的水平。

本文设计的内容是牙膏瓶盖注塑模具。

塑件的材料为聚乙烯（PE）。

根据牙膏盖的结构形状特点以及现有的注塑成型工艺，采用齿轮齿条脱螺纹机构，设计了高效的旋转自动脱螺纹注塑模具。

脱螺纹机构有圆柱直齿轮、齿条、直齿锥齿轮、螺纹型芯组成。

为实现塑件的快速成型、脱模，采用点浇口的浇注方式以及二次分型的三板式模具结构。

本文对注塑模具进行简要介绍，对于自动脱螺纹的过程以及原理进行了阐述。

对齿轮齿条脱螺纹传动系统进行了设计与计算，对注塑模具中的主要零件进行了设计计算，并在设计过程中着重考虑了生产实际中的经济性和合理性。

关键词：

注塑模具；内螺纹；点浇口；齿轮齿条机构

Designoftheinjectionmoldforthecoverofatoothpastebottle

Abstract

Inthe21stcentury,themoldindustryofChinahasrapiddevelopment.MoldindustrycontributesgreatlytopromoteChina'seconomicdevelopmentinallareasoflife.AsChinaintothe"secondFive-Year"periodofrapiddevelopmentinmachinery,automobile,homeappliances,electronicinformationandthefieldofbuildingmaterialssuchasplasticmold,aredrivenbystrongmarketdemand,andthesegiveplasticmoldindustrybrightprospects.Thefuturedevelopmentoftheindustryfocusesonthecomplex,highprecision,multi-functionalcompositemold.ThereformandopeningupofChinafordigestionandabsorptionofforeignadvancedtechnology,especiallyinthefieldofcomputertechnologyinthesuccessfulapplicationoftheentiremanufacturinghasgreatlypromotedtherapiddevelopmentofthemoldindustry.Inrecentyears,Chinahasmadegreatprogressinthemoldindustry,newmaterials,newtechnologyandadvancedprocessingequipment.Moldpartsstandardization,specializationandcommercializationhavereachedahigherlevel.

Thecontentofthispaperistodesigntheinjectionmoldforatoothpastecap.Thematerialispolyethyleneplastic（PE）.Accordingtotheshapecharacteristicsoftoothpastecapstructureandtheexistinginjectionmoldingprocess,theuseofgearandrackasthescrew-separatingmechanism,thispaperdesignsanefficientspininjectionmoldwithauto-offthread.Unscrewinginstitutionsincludespurgears,therack,straightbevelgearsandthescrewcore.Toachieverapidformingofplasticpartsandmoldopening,apointgateandsecondarymoldopeningstructureofthree-platemoldsareused.Thispaperbrieflydescribestheinjectionmold,theauto-offthreadprocessandprinciplesofmolddesign.Unscrewingofthegearandrackdrivingsystemforthemolddesignandthemainpartsoftheplasticinjectionmoldarecalculated,andtheactualproductionofeconomicrationalityisalsoconsideredinthedesignprocess.

KeyWords：

Injectionmold；Internalthread；Pointgate；Gearrackmechanism

设计任务要求11

齿轮齿条传动系统的设计计算24

引言

本次毕业设计的题目是牙膏盖注塑模具的设计，设计中的注塑产品（牙膏盖）与实际生活息息相关。

设计中关于内螺纹自动脱模的设计内容是注塑模具设计中的经典问题。

此次毕业设计的设计要求和设计参数如下：

一．设计要求：

（1）塑件产品图1张，模具总体结构装配图1张，模具动作原理展开图1张；

（2）模具主要零件图6—8张；

（3）总体图量不少于4张零号图，全部设计图纸用CAD完成；

（4）外文资料翻译2万英文字符以上；

（5）模具设计计算说明书一份。

二．设计参数：

（1）型腔数量：

4；

（2）模具寿命：

30万次；

（3）塑件材料：

PE。

对于带螺纹的塑件，脱螺纹的方式以及脱螺纹机构的设计是其整个模具设计过程中的重点。

设计之初，在完成塑件产品图的绘制之后，查阅相关书籍及设计手册后发现对于脱螺纹的方式较多，有手动脱螺纹、拼块脱螺纹、强制脱螺纹以及旋转自动脱螺纹等方式。

其中手动脱模机构结构简单但是需人工操作，劳动强度大，生产率低。

拼块式脱螺纹机构主要应用于较大直径、分段螺纹的塑件而且对拼块以及型芯加工要求较高。

强制脱螺纹需满足强制脱模的条件且强制脱模容易损伤塑件型腔。

旋转自动脱螺纹机构应用于大多数带螺纹的盖类塑件，相比以上的脱螺纹机构它的特点是注射周期短，生产效率高，可实现注射成型自动化生产[1]。

其脱螺纹原理是螺纹塑件一边旋转一边轴向移动离开型腔或型芯，或者是螺纹型芯一边旋转一边轴向移动脱离塑件。

且在脱螺纹过程中塑件相对于型芯不能转动，所以塑件必须有止转结构。

根据此次毕业设计所做牙膏盖的内螺纹的结构参数以及塑件的结构特点：

有内螺纹，牙膏盖外侧有起止转作用的直纹并且止转直纹的长度大于牙膏盖内螺纹长度。

所以此塑件的脱螺纹的方式采用旋转自动脱螺纹较为合适。

确定下脱螺纹方式，接下来的问题就是采取何种旋转机构。

由上述脱螺纹原理我们知道脱螺纹动作的实质就是把模具动模部分和定模部分之间相对的直线运动转换为螺纹型芯或者塑件的旋转运动，从而实现螺纹塑件的脱模。

由此本人想到齿轮齿条机构是机械传动把直线运动转换成旋转运动比较常见的传动机构，所以在设计之初就简单设想由齿条的直线移动转换成与之啮合的齿轮的旋转运动，再通过一定传动比的齿轮轮系最后传递到螺纹型芯，使螺纹型芯做旋转运动，并且螺纹型芯是随着动模部分一边移动一边旋转实现脱模。

解决好总体脱螺纹思路之后在指导老师的指导下，开始完善齿轮齿条脱螺纹机构的初步设计。

查阅过相关书籍文献后，选定了注塑模具行业中比较常用的“齿轮齿条+锥齿轮”的旋转机构方案。

初步选定利用开模力驱动，将齿条导柱通过镶块与定模板固定在一起，塑件留在动模一侧随动模部分一起移动。

完成齿轮齿条脱螺纹机构的大体结构设计后开始浇注系统的设计、型腔的布置方案以及分型面的选择。

结合上述浇注系统的设计、型腔的布置方案以及分型面的选择确定了模具的类型以及模架的初步选择。

选择好模架后，根据模架已给的尺寸开始齿轮齿条传动系统的详细设计与计算。

1塑料模具及塑料模具行业

塑料模具简介

塑料模具是塑料加工工业中和塑料成型机配套，赋予塑料制品以完整构型和精确尺寸的工具。

由于塑料品种以及成型方法的不同，塑料模具主要分为以下几大类[2-4]：

（1）塑料注塑模具：

主要用来成型热固性塑料。

注塑模具由于其成型效率高，易于成型形状复杂的制品，并且容易在工业中实现自动化生产。

因此在塑料工业中注塑模具发展较为迅速，目前在我国日益发展壮大，技术水平也得到了极大地提高和发展[5-7]。

注塑模具的结构及基本零件：

①成型零件，包括凹模、凸模、各种成型芯。

②支承固定零件，包括模底座、固定板、支承板、垫块等。

用于固定模具或支承压力。

③导向零件，包括导柱和导套。

用于确定模具或推出机构运动的相对位置。

④抽芯零件，包括斜销、滑块等。

在开模过程中用于抽出活动型芯或镶块，使塑件脱模。

⑤推出零件，包括推杆、推管、推块、推件板、推板、推板固定板等。

用于使塑件脱模。

（2）塑料压塑模具：

主要用来成型热固性塑料。

包括压缩成型模具和压注成型模具。

（3）塑料挤出模具：

主要用来成型生产连续形状的塑料产品。

（4）塑料吹塑模具：

主要用来成型塑料容器类中空制品。

（5）塑料吸塑模具：

主要用来生产一些日用品、食品类包装制品。

（6）高发泡聚苯乙烯成型模具：

主要用来成型各种所需形状的泡沫塑料包装材料。

塑料模具行业的现状及发展方向

模具工业生产的基础工艺装备。

模具是现代，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、医疗器械、电子通讯、兵器、家用电器、五金工具、日用品等工业必不可少的工艺装备。

所以模具行业在整个工业领域重要性不言。

模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力[8-11]。

（1）我国塑料模具行业的现状

①80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右。

在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。

我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。

在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。

如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星Ⅰ.K模具有限公司制造多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。

。

～，，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达10～30万次，淬火钢模达50～1000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。

②成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。

气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29～34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。

如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。

热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。

但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%～80%相比，差距较大。



③在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UGⅡ、美国ParametricTechnology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。

这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。

近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。

近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：

P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。

塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。

但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%～80%相比，仍有差距。

④长期以来，中国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方，模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的三分之二以上。

其中长三角和珠三角个别企业的产品己达到相当高的水平，个别企业的部分产品已达到或接近国际水平，但总体来看，这些企业的模具的精度、型腔表面粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。

同样在生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。

⑤企业是模具创新的主体。

长期以来我国塑模具企业存在着研发能力弱，创新意识薄弱。

一方面是由于技术人员比例低、水平不够高，另一方面是由于科研开发投入少，更重要的是观念落后，对开发不够重视。

使得我国大多数塑料模具企业长期处在中低档模塑制品加工链下游，难以实现高附加值的企业利润。

⑥一切竞争都可归结于人才的竞争。

由于我国现行体制和教育培养体系问题。

高质量模具研发人才缺口问题的解决尚待时日。

在社会主义市场经济中，在经济全球化的过程中，竞争性行业，特别是像模具这样依赖于特殊用户，需单件生产的行业，许多企业目前的体制和经营机制仍旧很难适应多变的市场。

人才的数量和素质水平也跟不上行业的快速发展。

虽然各地都在努力解决这两个问题，但要得到较好解决尚待时日。

（2）我国塑料模具工业和今后的主要发展方向。

①提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。

这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。

②在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。

CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。



③推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。

采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。

制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。

气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。

目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。

气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。

另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。



④开发新的成型工艺和快速经济模具。

以适应多品种、少批量的生产方式。



⑤提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。

我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。

为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。



⑥应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。

⑦研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。

采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。

研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。



⑧随着科学技术的进步，产品不断向微型化方向发展，因而产生了新世纪产业需求的微机电系统技术。

许多新兴制造技术随之产生，包括光刻，电铸及脱模技术（LIGA）、紫外光蚀刻技术（UV）、放电加工（EDM）、微注射成型、精密磨削和精密切削等。

其中，微注射成型技术以容易实现低成本大规模生产具有精密微细结构零件的优点成为世界制造技术的研究热点之一。

因此我国必须在现有的基础上加强对微注塑成型领域的理论及技术研究。

2注塑成型工艺与设备

注塑模的组成及各部分作用

（1）塑件成型零件：

赋予成型材料形状和尺寸的零件。

通常由型芯、型腔以及其他辅助零件等。

（2）浇注系统：

将熔融塑料从注射机喷嘴引向流入闭合的模腔，一般由主流道、分流道、浇口、冷井以及钩料杆等。

（3）合模导向与定位零件：

保证模具各结构件相互的移动精度，通常有导柱和导套以及定位环、锥面定位元件等。

（4）脱模机构：

将塑件从模具中平稳可靠地脱出来的机构装置，称之为脱模机构或推出机构。

脱模机构一般情况下设在动模一侧，主要有推杆、推杆固定板以及推杆电板等零件组成。

（5）复位机构：

模具完成塑件推出动作后，需要将动、定模闭合以便完成下一次的注塑。

合模时为避免推杆损伤型腔表面，一般采用复位杆带动推杆回到原先位置。

（6）温度调节系统：

为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具应设有温度调节系统对模具温度进行调节。

温度调节系统主要由加热和冷却系统组成。

一般热塑性塑料成型时需要冷却，热固性塑料成型时需要加热。

（7）排气系统：

塑料熔体注入模具型腔时，会使型腔填充不满或因气体在高压力作用下快，快速升温而使塑件局部烧伤。

所以在模具中应开有排气槽以保证气体迅速彻底排出模腔。

（8）侧向分型抽芯机构：

当塑件侧向有凸凹及孔时，在塑件被顶出之前，需要先抽拔出侧向的型芯（或镶块），才能使塑件顺利实现脱模。

（9）模架：

模具中各模板和导柱、导套以及复位杆、推杆等，通过螺钉连接组合成一起的装配体称之为模架。

模架是实现模具基本功能的基础零件，模架的尺寸规格已实现系列化、标准化、商品化。

在设计模具时可直接选用模架。

注塑成型过程

注塑成型是热塑性塑料的主要方法。

它的注塑成型过程归纳起来是塑化、注射和模塑三个过程。

。

（1）塑化过程：

塑料在机筒内经过加热达到流动状态，经过螺杆旋转或者柱塞的推挤，达到组分均匀并具有良好可塑性的过程，即塑化过程是注塑过程的准备过程。

塑料注射成型工艺流程方框图

（2）注射过程：

塑料在喷嘴的注射压力下由料筒克服一系列的流动阻力和运动阻力注射进入模腔的过程。

一般喷嘴的注射压力常在80～120MPa之间。

（3）模塑过程：

从塑料熔体注射进入模具开始，经过模腔注满熔体冷却固化定型，一直到塑件制品从模腔内脱出的这一过程。

模塑过程大体可以分为三个阶段。

①冲模阶段：

从柱塞或螺杆开始向前推动融料起直至塑料充满模腔时为止。

在此过程中注射压力起决定作用。

②保压阶段：

熔料充满模腔后，由于塑料熔体在模腔内受到冷却而发生收缩但因模腔内的塑料仍然处于柱塞或螺杆的稳压之下，料筒内的熔料必须向模腔内继续填充，才能补足因收缩而留出的空间。

③固化阶段：

在冷却系统和模体温度的作用下，塑件逐渐固化成型，开模后顶出。

注塑机

注塑机是塑料（主要是热塑性塑料）注射成型时所使用的主要设备。

其结构主要是由注射装置、脱模装置、锁模装置、模板机架等部分所组成。

注射成型时，将成型模具安装注塑机的动模固定板和定模固定板上，由锁模装置合模并锁紧，塑料在料筒中被加热而呈熔融状态，由注射装置将塑料熔体注入模具型腔之中，塑料件冷却固化后由锁模装置开模，并由推出装置将塑件推出。

根据注塑机的工作过程，一般可以将注塑机分为以下几个部分：

（1）注射装置：

注射装置的主要作用是使固态的塑料颗粒均匀地塑化而呈熔融状态，并以足够的压力和速度将塑料熔体注入闭合的模具型腔中。

注射装置包括料斗、料筒、加热器、计量装置、螺杆（柱塞式注塑机为柱塞和分流梭）、喷嘴及其驱动系统。

（2）锁模装置：

锁模装置的功能有三点：

第一是实现成型模具的开、合动作；第二是在成型过程中提供足够的夹紧力使模具锁紧；第三是开模时能够推出模具型腔中的塑料件。

锁模机构可以是机械式的，也可以是液压式的，或者是液压与机械联合作用式的。

推出机构也有机械推出式式和液压推出式两种。

（3）液压传动和电气控制：

液压传动系统和电气控制系统是保证注塑机注塑成型按照预定的工艺要求（压力、速度、温度和时间）和动作程序准确进行而设置的。

液压传动系统是注塑机的动力系统，而电气控制系统则是控制各个动力液压缸完成开启、闭合及注射、推出与前进、后退等动作的系统。

随着塑料工业飞跃的发展，注塑机的发展也快。

类型不断增加，注塑机的分类