洗发水翻盖注塑模设计.docx

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洗发水翻盖注塑模设计

毕业设计说明书（论文）中文摘要

本论文根据工程实际的需要完成洗发水翻盖的注射模具设计。

在设计中采用聚乙烯塑料注射而成型，成型方式为一模两腔，该论文具体分析了产品的工艺性，确定了所采用塑料的工艺参数和所采用的成型设备，确定了模具制作的总体方案，分析并解决了模具的总体结构和各工作部分的具体结构，并进行了一些必要的尺寸计算和强度的校核。

该论文还对分型面、浇注系统进行了分析设计，最后进行了主要零件加工工艺设计，圆满完成了模具设计所要求的各项工作。

关键词注射模成型工艺性

毕业设计说明书（论文）外文摘要

TitleShampooWaterToTurnOverACoverInjectionMoldDesign

Abstract

ThepresentpaperactualneedstocompleteaccordingtotheprojectShampoowatertoturnoveracoverinjectionmolddesign.Usesthepolyethyleneplasticinjectioninthedesigntotakeshape，theformationwayisamoldtwocavity,thispaperconcretestudyproduct'stechnologycapability,haddeterminedusestheformationequipmentwhichtheplasticthetechnologicalparameteranduses,haddeterminedthemoldmanufacturestheoverallconcept,analyzedandhassolvedmold'sgrossstructureandeacheffectiverangeconcretestructure,andhascarriedonsomeessentialsizecomputationandtheintensityexamination.Thispaperalsohalvedtheprofileandthegatingsystem,finallyhascarriedonthemajorpartsprocessingtechnologicaldesign,hascompletedeachwork.

Keywordsinjectsthemoldformationtechnologycapability

目录

1引言1

1.1国外模具技术发展1

1.2国外模具发展1

2塑料注射模具的设计步骤3

2.1塑料件的工艺性分析3

2.2洗发水翻盖材料的选择3

2.3绘制模具装配草图3

2.4对零件进行造型设计并绘制工程图4

2.5毕业设计任务要求5

3方案分析与设计6

4洗发水翻盖注射模的详细设计7

4.1塑料注射成型机的选择7

4.2注射模具分型面的选择11

4.3注射模具浇注系统的设计12

4.4注射模具成型零件和模体的设计16

4.5注射模具的顶出机构的设计20

4.6塑料注射模具的温度调节系统设计21

5注射模加工工艺设计23

5.1坯料确定23

5.2模板的平面加工23

结束语25

致　谢26

参考文献27

1引言

1.1国外模具技术发展

模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济巾的地位也非常重要。

模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业。

由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。

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

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设计方面也取得较大进展[1]。

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。

在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。

近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。

1.2国外模具发展

模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。

在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：

“模具就是黄金”。

可见模具工业在国民经济中重要地位[2]。

近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。

国外全面推广CAD/CAM/CAE技术。

模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。

随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。

计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能[3]。

国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。

另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。

高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。

目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。

高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。

有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”[4]。

2塑料注射模具的设计步骤

2.1塑料件的工艺性分析

本课题是对洗发水翻盖的注射模设计。

首先对洗发水翻盖进行测绘，并对塑件的使用性能和结构要求有一个基本的了解。

看塑件的结构是否满足塑件结构的工艺性能。

2.2洗发水翻盖材料的选择

塑料材料的相对密度在0.83g/cm3～2.2g/cm3范围内，在众多的材料中只有比木材的相当密度稍高。

且在各种的材料中，塑料材料具有最高的比强度，甚至比特种合金铝还要高。

塑料还具有很好的绝缘性、防震、隔热、隔音性能。

耐腐蚀性仅次于玻璃及陶瓷材料。

且塑料材料具有优异的加工性能。

洗发水翻盖选择的材料为聚乙烯（PE）。

聚乙烯在常温下成白色蜡状半透明颗粒，柔而韧，易变形，无毒。

他密度小，耐热氧化性能好。

聚乙烯成型工艺性好，生产效率高，且价格便宜。

2.3绘制模具装配草图

模具装配图的设计应先从绘制装配图着手，根据塑件的具体情况，经过认真考虑、比较、初步确定出各部分的结构情况，最大限度地满足塑件的技术要求和模具的合理工艺性[5]。

确定分型面和浇口位置及结构形式

确定模具的分型面和浇口的位置是模具设计中的重要环节。

选择分型面应根据塑料的几何形状，尺寸精度要求，兼顾其浇口形式、脱模方式、嵌件位置以及排气条件、易清除飞边、便于加工等诸因素，通盘考虑。

浇口位置则是在保证塑件表面不受损伤的前提下，确定浇口主流道和分流道冷料穴的位置形状、大小及排气方法等，使注射时物料流畅，易于成型。

且易于清除浇注塑料。

（1）确定成型零件的结构形式及安装方法

成型结构简式注射成型的核心部位，它直接影响塑件质量、加工的难易程度。

选择合理的成型位置、结构现状形式，就是能使成型结构简在现有设备状况下，基本满足技术上的需要，易于加工、易于修改维修和更换[6]。

（2）选择成型设备

模具与注射机必须配套使用，根据塑件的具体情况，选择注射机并进行模具设计。

成型设备有两个重要参数。

一是理论注射容量，另一个是在于注射方向相垂直的最大投影面积。

根据这两个参数及可选用合适的成型设备。

在选用时，成型设备的两个参数应略大于这个模具所用塑料的体积以及他的投影面积，只有这样才能顺利成型[7]。

其次还应注意以下几点：

测算核实模板所受注射压力应小于注射机的锁模力；

模具的闭合高度应在注射机的最大闭合高度和最小高度之间；

模体外形尺寸能从注射机的拉杆空间安装；

应了解注射机的定位孔直径、喷嘴孔径及喷嘴球半径尺寸，使模具与之配套；模具采用的顶出方式应适应注射机的顶出方式和顶出距离，注射机的模板行程应满足在开模时能去除塑件时所需要的距离；

（3）塑件侧壁凹凸槽结构的处置方法

根据塑件侧壁凹凸槽选择合适的侧抽机构。

（4）顶出机构的确定

定模动模分型后，侧抽芯也完成了抽芯动作。

塑件落在动模上，且垂直面上已完全清除了平行方向上的障碍，折实顶出机构在注射机顶杆的驱动下将成型塑件从动模中顶出。

（5）确定温度调节方式

为了取得较好的冷却效果，对冷却回路应由良好的布局，如冷却回路的位置、尺寸形状等，并预先考虑流出足够的冷却水路的安装空间。

（6）确定主要结构件的尺寸

通过以上问题的初步确定，即可勾画出模体的轮廓，这时应确定导向机构的导柱及顶出系统的复位以及必要的先复位等的结构形式和安装位置，以及各组合部分的连接形式及所必须的支承板、支承块等。

2.4对零件进行造型设计并绘制工程图

装配草图绘制完成后，就应开始对各零件做详细的造型设计。

工程图尽量按1:

1的比例画出，因为这样比较直观，容易发现问题，如果需要放大或缩小，必须严格按比例画出。

按制图规划，正确标出尺寸、公差、行位公差其表面粗糙度等[8]。

最后，对模具进行装配并绘制装配图，编写设计说明书。

主要零件绘制完成，对装配草图的自我检验和审定。

即已存在的问题会充分暴露出来，经过改正修订后，描清并正式编号，标出模体的外轮廓尺寸以及模具的定位和安装尺寸。

2.5毕业设计任务要求

本课题是洗发水翻盖注射模的设计。

要求对塑件进行测绘，并完成其CAD三维造型设计。

洗发水翻盖注射模要求一模两件。

完成该注射模具装配图设计，全部零件图纸设计，模具成型零件CAD三维造型设计，以及完成该注射模具的制造工艺设计[9]。

3方案分析与设计

洗发水翻盖是一个结构简单的零件，设计的重点在于翻盖结构。

根据查找的各方面资料，确定可以通过加弹簧避免脱模时候零件被破坏。

具体方案如图2.1示。

开模时，模具沿分型面1开始分型，动模后退，顶杆推出工件，型芯松动。

顶杆推动，分型面2分型，顶杆推出工件。

图2.1装配图

4洗发水翻盖注射模的详细设计

4.1塑料注射成型机的选择

4.1.1注射机分类

（1）注射机按外形特征可分为立式、卧式、直角式三种。

（a）立式注射机

注射装置与锁模机构的轴线呈一直线垂直排列。

优点:

占地少，模具拆装方便，易于安放嵌件。

缺点:

重心高，加料困难;推出的塑件要由手工取出，不易实现自动化，容积较小。

（b）卧式注射机

注射装置与锁模装置的轴线呈一直线水平排列，使用广泛。

优点:

重心低，稳定；加料、操作及维修方便；塑件可自行脱落，易实现自动化。

缺点:

模具安装麻烦，嵌件安放不稳，机器占地较大。

（c）角式注射机

注射装置与锁模装置的轴线相互垂直排列。

优点、缺点介于立式注射机和卧式注射机之间。

特别适用于成形中心不允许有浇口痕迹的平面塑件。

（2）注射机按塑料在料筒的塑化方式不同可分为柱塞式注射机和螺杆式注射机。

（a）柱塞式注射机

注射柱塞直径为20mm～100mm的金属圆杆，当其后退时物料自料斗定量地落入料筒内，柱塞前进，原料通过料筒与分流梭的腔内，将塑料分成薄片，均匀加热，并在剪切作用下塑料进一步混合和塑化，并完成注射。

多为立式注射机，注射量小于30g-60g，不易成形流动性差、热敏性强的塑料。

（b）螺杆式注射机

螺杆在料筒内旋转时，将料斗内的塑料卷人，逐渐压实、排气和塑化，将塑料熔体推向料筒的前端，积存在料筒顶部和喷嘴之间，螺杆本身受熔体的压力而缓慢后退。

当积存的熔体达到预定的注射量时，螺杆停止转动，在液压缸的推动下，将熔体注入模具。

卧式注射机多为螺杆式。

（3）注射机规格及主要参数

目前，在注射机的标准中，有用注射量为主参数的，也有用合模力为主参数的，但大多以注射量合模力来表示注射机的主要特征。

国内标准主要有轻工部标准、机械部标准和国家标准。

注射机型号中的字母S表示塑料机械，Z表示注射机，X表示成形，Y表示螺杆式（无Y表示柱塞式）等。

4.1.2塑料注射机通用的主要装置组成：

（1）注射装置：

它的主要作用是使固态的塑料均匀的塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将融料注入模腔中。

它的主要部件有：

料筒、料筒加热器、料斗、计量装置、螺杆、螺杆的驱动装置、喷嘴及其驱动装置。

（2）合模机构：

它的主要作用是保证成型模具有可靠的开合动作。

因为在注射过程中进入模腔中的融料有较高的压力，这就要求合模装置给予模具足够的夹紧力、即锁模力，防止模具在融料高压力下推开。

它的主要部件有：

机架、定动模板、拉杆、合模油缸及肘节。

（3）顶出装置：

它的作用在开模到一定距离后，驱动模具的顶出装置，将部件从模具中顶出。

（4）机械和液压传动及电气控制系统：

注射成型是塑料塑化、模具闭合、压力、温度调节、注射入模、保压、制品固化定型、开模、顶出塑件等多道工序连续准确的发生过程，这些连续动作都是由机械和液压传动及电气控制的。

工作前，模具分别安装在动模及定模上，注射模的动模板、定模板应分别与注射机动模板、定模板上的螺孔相适应。

模具在注射机上的安装方法通常有螺栓固定和压板固定两种[10]。

塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。

开模距离一般可分为两种情况:

一是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并不受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度无关；二是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度有关。

4.1.3注射机的选用

注射机的选用包括两方面的内容:

一是确定注射机的型号，使塑料、塑件、注射模及注射工艺等所要求的注射机的规格参数在所选注射机的规格参数可调的范围内；一是调整注射机的技术参数至所需要的参数。

（1）注射机类型的选择

根据塑料的品种、塑件的结构、成形方法、生产批量、现有设备及注射工艺等进行选择。

（2）注射机规格的初选

根据以往的经验和注射模的大小，先预选注射机的型号，之后要进行以下的校核。

注射机参数的校核

（a）最大注射量的校核

塑件连同凝料在内的质量一般不应大于注射机公称注射量的80%，注射机多以公称容量来表示。

（b）注射压力的校核

注射机的公称注射压力要大于成形的压力。

（c）锁模力的校核

由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，这个力应小于注射机的公称锁模力，否则将产生溢料现象。

（d）安装部分的尺寸校核

应校核的尺寸包括喷嘴、定位圈、最大模厚、最小模厚及模板上的螺孔。

注射机的喷嘴头部的球面半径R1应与模具主流道始端的球面半径R2吻合，以免高压熔体从狭缝处溢出。

R2一般应比R1大1mm～2mm，否则主流道内的塑料凝料无法脱出。

为了使模具的主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，模具定模板上的定位圈或主流道衬套与定位圈的整体式结构的外尺寸d应与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合[11]。

注射模具的动模板、定模板应分别与注射机动模板、定模板上的螺孔相适应。

模具在注射机上的安装方法有螺栓固定和压板固定。

注射机的开模行程是有限制的，塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。

开模距离一般可分为两种情况:

一是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并不受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度无关；二是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度有关[12]。

4.1.3注射成型机的计算

（1）注射容量

国产标准注射机的标准规定，以注射机注射聚乙烯时在对空注射条件下，注射机螺杆或柱塞做一次最大行程所能达到的最大容量。

由于聚乙烯的密度为1.304g/cm3～1.06g/cm3，即它的单位容量与单位质量向近，所以在目前实际中为便于计算，有时还沿用过去的习惯，通常也用其质量可作粗略计量。

注射容量是选择注射机的重要参数，它在一定程度上反映了注射机的注射能力，标志着注射机能成型最大体积的塑料制品[13]。

确定了单个塑件的体积（质量）和模孔数量就可以大体上计算出多模塑件的总体积，再加上浇注系统中主流道、分流道、浇口、冷井的体积，即是一模塑料的总体积Vm。

Vm≤0.8Vz

式中Vm—成型零件与浇注系统体积总和，cm3；

Vm—注射机最大注射容量，cm2；

估算：

Vm=7.6×3.6×4×2-7×3×3.5×2=71.88cm3

（2）最大成型面积

最大注射面积是指塑料在模具在分型面上所允许成型的最大投影面积，也就是说在模具设计时，布局在模具分型面上的塑件及浇注系统的投影面积S，只能小于这个数据时才能正常可靠的注射。

S=2×（2×3.6+2×7.6×4）=75.2cm2

式中S—塑料在模具分型面上允许成型的投影面积；

（3）模具的闭合高度

注射机动压板的最大的行程和压板间最大和最小间距是一个固定的参数。

它决定着所能安装的模具的闭合高度。

对于所用的注射机来说，注射模的闭合高度必须符合下列的要求：

H小≤H≤H大

式中H小—注射机允许的最小厚度，mm；

H小—注射机的实际闭合高度，mm；

H小—注射机允许的最大厚度，mm；

H=20+16+16+32+16+50+20=170mm；

（4）定位环和浇口套

定位环是将定模部分装入注射机定压板的定位对中位置，应与注射机的定位孔采取动配合的连接形式，以保证模具体对中。

（5）模具的截面尺寸

可安装的注射模具外形最大尺寸取决于注射机的压板尺寸和拉杆的间距，因为此注射模的最长的边不应超过压板尺寸，而模具的最短边应小于拉杆间距，才能将注射模装入注射机，并应留有固定模体的压紧空间。

同时，注射模动、定模上的紧固螺栓孔，也应与注射机压板上的标准螺孔一致。

（6）模具的顶出

注射机的顶出装置通常有中心顶杆顶出、两侧顶杆顶出以及液压顶出几种形式。

应在动模座板与注射机顶出位置相对的位置上，设置稍大于注射机顶杆的通孔，以便于注射机顶杆通过。

综合考虑上述条件，注射机选择XS-ZY-125型号。

4.2注射模具分型面的选择

4.2.1分型面的基本形式

分型面的形式由塑料的具体情况而定，但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、综合式分型面[14]。

4.2.2分型面选择的基本原则

选择分型面的基本原则：

保持塑料外观整洁；分型面应有利于排气；应考虑开模是塑料留在动模一侧；应容易保证塑件的精度要求；分型面应力求简单适用并易于加工；考虑侧向分型面与主分型面的协调；分型面应与注射机的参数相适应；考虑脱模斜度的影响。

4.2.3分型面的选择

根据对洗发水翻盖模型的观察。

现选择A-A和B-B为分型面。

如图3.1，3.2。

图3.1分型面A-A

图3.2分型面B-B

4.3注射模具浇注系统的设计

4.3.1注射模具浇注系统的组成

浇注系统是将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所经的通道，它包括主流道、分流道、浇口及冷料。

在设计注射模具的浇注系统是应注意以下几项原则。

根据所确定的塑件型腔数设计合理的浇注系统布局。

（1）根据塑件的形状和大小以及壁厚等诸多因素，并结合选择分型面的形式选择浇注系统的形式及位置。

（2）应尽量的缩短物料的流程和便于清除料把，以节省原料，提升注射效率。

（3）应根据所选用塑件的成型性能，特别是它的流动性能，选择浇注系统的截面积和长度，并使其圆滑过渡以利于物流的流动。

（4）排气良好。

4.3.2注射模具主流道的设计

主流道是熔融塑料由注射机喷嘴先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。

由于主流道与熔融注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接开设在定模上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或迫合形式在定模板上[14]。

（1）主流道的设计

主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。

主流道是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。

（2）主流道尺寸

在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。

由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以只有在小批量生产时，主流道才在注射模上直接加工，大部分注射模中，主流道通常设计成可拆卸、可更换的主流道浇口套。

为了让主流道凝料能从浇口套中顺利拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角

为2º～6º。

小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5mm～1mm。

由于小端的前面是球面，其深度为3mm～5mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1mm-2mm。

流道的表面粗糙度值Ra为0.08

。

（3）主流道浇口套

图3.3主流道浇口套及其固定形式

主流道浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等材料制造，热处理淬火硬度53HRC—57HRC。

主流道浇口套及其固定形式如图3.3所示。

浇口套的材料应选用优质钢T8A，并应进行淬火处理，为了防止注射机喷嘴不被碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于注射机喷嘴的硬度，以增加内壁的耐磨性，并减小注射中的阻力，圆锥孔大端处应有的过度圆角，以减小物流在转向时的流出阻力。

为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用α为3º～6º左右的圆锥孔，对流动性较差的塑料也可取得稍大一些，但过于大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。

浇口套于注射机的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于注射机喷嘴是球面，半径是固定的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模。

为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用α为3º～6º度左右的圆锥孔，对流动性较差的塑料也可取得稍大一些，但过于大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。

浇口套与塑料注射区直接接触时，其出料端端面直径应尽量选得小些。

如果过大，即浇口套与型腔的接触面积增大，模腔内部压力对浇口套