模具毕业设计.docx
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模具毕业设计
毕业设计（论文）
（说明书）
题目：
水杯盖的注塑模设计
姓名：
编号：
2010200
平顶山工业职业技术学院
年月日
平顶山工业职业技术学院
毕业设计（论文）任务书
姓名胡庆松
专业模具设计与制造
任务下达日期年月日
设计（论文）开始日期年月日
设计（论文）完成日期年月日
设计（论文）题目：
水杯盖的注塑模设计
A·编制设计
B·设计专题（毕业论文）
指导教师
系（部）主任
年月日
平顶山工业职业技术学院
毕业设计（论文）答辩委员会记录
机械工程系模具设计与制造专业，学生胡庆松于年月日
进行了毕业设计（论文）答辩。
设计题目：
水杯盖的注塑模设计
专题（论文）题目：
水杯盖的注塑模设计
指导老师：
答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生胡庆松毕业设计（论文）成绩为。
答辩委员会人，出席人
答辩委员会主任（签字）：
答辩委员会副主任（签字）：
答辩委员会委员：
，，，
，，，
平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语
第页
共页
学生姓名：
胡庆松专业模具设计与制造年级10级模具1班
毕业设计（论文）题目：
水杯盖的注塑模设计
评阅人：
指导教师：
（签字）年月日
成绩：
系（科）主任：
（签字）年月日
毕业设计（论文）及答辩评语：
1.3.1．塑料分析‥‥‥‥……‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥7
1.3.2酚醛塑料的使用性能‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8
1.3.3酚醛塑料的成型性能‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8
2.3.7浇口形状及尺寸‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥16
摘要
模具是制造业的重要基础设备。
没有搞水平的模具，就没有搞水平的工业产品。
模具技术室衡量一个国家产品制造水品的重要标志。
模具的种类很多，塑料模具是其中之一。
塑料模具生产生产朔件的重要工艺装备，它以其特点的形状通一定的方式使原材料成型。
塑件的制造时一项综合性技术，围绕塑件成型生产将要用到有关成型物，成型设备，成型工艺，成型模具及模具制造等方面的知识，这些知识构成了塑件成型生产的完整系统。
通过本次毕业设计，我们熟悉了模具设计的一系列环节，本次毕业设计主要围绕塑件水杯盖进行模具设计工作，该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型零件的结构、脱模推出系统、加热系统、注射机选择及有关参数的校核，都有详细的设计。
通过模具设计表明该模具能够达到水杯盖的质量及加工工艺要求。
关键词：
塑料模具设计、加热系统
Abstract
Themoldistheimportantfoundationofequipmentmanufacturingindustry.Domoldlevel,theyhavenolevelofindustrialproducts.Dietechnicalroomtomeasureacountrytheimportantsignofproductmanufacturingwaterproducts.Manydifferenttypesofmold,plasticmoldisoneofthem.
Productionofplasticmoldplasticpartsproductionofimportanttechnologyequipment,withitscharacteristicshapethroughcertainwaysothatrawmaterialsforming.Plasticpartsmanufacturingisacomprehensivetechnology,aroundthemoldingproductionwillbeusedonmolding,moldingequipment,moldingprocess,moldanddiemanufacturingknowledge,theseknowledgeconstitutesacompletesystemofplasticmoldingproduction.
Throughthisdesign,wearefamiliarwiththemolddesignandaseriesoflinks,thegraduationdesignmainlyaroundtheplasticcupcovermolddesignwork,thesubjectfromtheprocessofproductstructure,theconcretestructureofthemold,themold'sgatingsystem,themoldformingpartofthestructure,demouldingpush-offsystem,heatingsystem,injectionmachineselectionandrelatedparametersofthecheck,havethedetaileddesign.Throughthemolddesignshowthatthemoldcanreachthecupcoverqualityandprocessingrequirements.
Keywords:
plasticmolddesign,heatingsystem
前言
在我们即将学习完成所有课程，即将毕业的时候，在学校老师的指导下，我们开始进行毕业设计，毕业设计可以让我们在现有的学习基础上，综合的提升我们对知识的理解能力和运用能力，在毕业设计的过程中，为了解决各种各样的问题，我们需要对学过的知识进行细心的思考，毕业设计所用到的知识来自不同学科，涉及我们学习过的公差测量与配合、机械制造、机械设计、模具设计与制造等各门学科，是我们在进入社会之前，进行的一次全面的综合的设计，在进行毕业设计时，再次温习了注塑模设计的一般流程，即：
1、接受客户任务书
2、收集、分析、消化、吸收原始资料。
主要是收集整理有关塑件成型的塑料原材料、材料加工设备（如加工模具板料所需的数控车床、铣床的规格和技术参数）、相关数据工作手册、工具书等，以便充分了解塑件的用途、使用环境，如此可以更好地确定工艺任务书中的所提到的成型设备、成型方法、材料规格、模具的结构类型是否合适，以做出最佳的方案设计。
3、具体的模具结构方案。
这是自己花费时间最长的一个环节，在确定型腔布置、选择模具分型面、分析讨论浇注系统的方案确定和选择推出方式确定冷却方案、成型零件结构尺寸、模具相关校核的过程中，自己查阅了大量的数据资料，虽然接近三年的学习中，自己对机械设计、机械制造、公差测量与配合等方面的知识已经有了相当的掌握，但是在进行毕业设计的过程当中，自己深深感到所学知识的不足，使自己对自己过去知识的学习方向、目标、方法有了一个深刻的反思。
4、绘图校对审核编写制造工艺卡片等。
虽然自己为这次毕业设计充分进行了许多的准备，但自己水平有限，而且缺乏丰富的经验，设计中一定会有不妥之处在所难免，恳请老师指正。
第1章塑件及原材料的工艺分析
1.1.1塑件的工艺性分析
1）塑件制品的名称：
水杯盖
2）成型方案及设备：
注射机注射成型注射机
3）塑料原材料：
酚醛塑料
4）收缩率：
10﹪
5）生产批量：
中批量
6）尺寸精度等级：
MT3
塑件如图1.1.1-1所示：
塑件的三维图
1.2塑件成型工艺
1.2.1塑料原材料的选择
酚醛塑料，结构特点：
树脂是线性结构，塑料成型后变成体型结构。
它的使用温度小于200℃，化学稳定性不耐强酸，强碱。
性能特点，表面硬度高，刚性大，尺寸稳定，电绝缘性好，缺点是质脆，冲击强度差。
根据添加剂的不同可制成各种塑件，用途广泛。
1.2.2酚醛塑料的成型性能
适于压缩成型，成型性能好，模温对流动性影响大，注意预热和排气。
它属于热固型塑料，加热到一定温度时树脂分子链运动的结果使热固性塑料很快由固态变成粘流态，从而具有可塑性。
但这种流动状态存在的时间很短，很快由于化学反应的作用，分子结构变成网状，分子运动停止，塑料硬化变成坚硬的固态。
1.2.3塑件结构的成型分析
本文中塑件的尺寸小，形状简单，精度不高，无螺纹等复杂结构，在成型时可根据效率，利润及成型塑件的大小、品质采用N件一起进行成型加工。
1.3塑件成型工艺分析
1.3.1塑件分析
（1）尺寸外形该塑件壁厚3mm。
塑件熔体流程不太大，适合于注射成型。
（2）精度等级每个尺寸的精度都不一样，但总体今年高度不高，所以按实际公差进行计算即可。
尺寸精度确定，如表1.3-1所示：
表1.3-1塑件尺寸表
尺寸类型
基本尺寸
尺寸公差
外形尺寸
径向尺寸
∮63
∮63—0.40
高度尺寸
20
20—0.22
内形尺寸
径向尺寸
∮57
∮57+0.57
深度尺寸
17
17+0.20
2酚醛塑料的使用性能酚醛塑料的介电性能与温度和频率无关，是理想的绝缘材料，无杂质的酚醛塑料可以作为超高频绝缘材料；酚醛塑料的耐热性不高，低密度的酚醛塑料使用温度不超过200℃，高密度的聚乙烯使用温度不高于150℃，但耐寒性却很好，在零下60℃仍有较好的力学性能，甚至；零下70℃仍有一定的柔软性；酚醛塑料的化学稳定性不是很好，在常温下能耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸、碱、盐溶液的作用；酚醛塑料的耐水性很好，长期与水接触，其性能保持不变；酚醛塑料在光、热、氧气的作用下会发生老化，逐渐变脆，力学性能和借点性下降，为此，必须在酚醛塑料中加入抗氧化剂和紫外线吸收剂等稳定剂；酚醛塑料具有一定的力学性能，但与其他塑料相比，其强度、表面硬度较低，弹性模量也不高，在这方面，高密度酚醛塑料优于低密度酚醛塑料，但柔软性、耐冲击性不如低密度酚醛塑料。
3酚醛塑料的成型性能酚醛塑料的成型性能好，这是由于吸水性小，成型前不可预热；熔体粘度小，流动性好，成型时不易分解。
但冷却速度慢，模具应注意开设冷却系统；成型收缩值较大，方向性明显，制品容易变形、翘曲，应控制模温度，冷却要均匀、稳定。
它可以采用挤出、注射、中空吹塑、滚塑、热成型涂覆等方法制造塑料制品。
第二章模具相关尺寸计算与设计
2.1塑件的相关计算
2.1.1塑件体积
通过公示
可计算出塑件的体积V：
2.1.2质量计算
计算出塑件质量M
2.1.3塑件的最大投影面积
S＝π×r^2＝3.14×31.5√2＝3115.67㎜^2
2.2型腔布置
2.2.1型腔数量
1、由塑件体积选定注射机为XS-ZS-22，参照表如表1.3-1所示，再由
得合适的型腔数量N=2
2、如下表2.2.1-1为注射机参数
表2.2.1-1XS-ZS-22型注射机参数
项目
XS-ZS-22
额定注射量（cm3）
30、20
螺杆直径（mm）
25、20
注射压力（MPa）
75、115
注射行程
130
注射方式
双柱塞
锁模力（kN）
250
最大成形面积（cm2）
90
最大开合模行程（mm）
160
模具最大高度（mm）
180
模具最小高度（mm）
60
喷嘴圆弧半径（mm）
12
喷嘴孔直径（mm）
2
顶出形式
四侧设有顶杆，机械顶出
动定模固定板尺寸（mmxmm）
250x280
拉杆空间（mmxmm）
235
合模方式
液压-机械
液压泵
流量（L/min）
50
压力（Mpa）
6.5
机器外形尺寸（mmxmmxmm）
2340x800x1460
2.2.2型腔分布
1.塑件的形状结构复杂，重量较轻，批量为中批量再根据上文的计算易得型腔数量N＝2，所以该模具采用一模两腔注射模。
2、型腔的布置图如图2.2.2-1所示：
2.2.3分型面的确定
分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统、塑料件的脱模和模具的制造工艺等有关，因此分型面的选择是注射模设计的一个关键步骤。
它是一个很复杂的问题，受很多因素的制约，常常会顾此失彼。
因此在选择分型面时应抓住只要因素，放弃次要的。
可以根据以下原则：
1、保证塑料制品能够脱模2、使型腔深度最浅3、保证塑料的外观质量要求4、尽量避免侧向抽芯5、使侧向抽芯尽量短6、保证塑件制品精度要求7、有利于排气等。
此塑件的分型面为水平的，因为此塑件的结构复杂，而且还有特殊的结构所以用双分型面。
分型面如下图2.2.3-1所示：
2.3浇注系统的设计
2.3.1浇注系统的简介
1、浇注系统指的是模具中从接触注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道其作用是使塑料熔体平稳有序地填充到型腔，并在填充过程中传递压力和热量，以获得外观清晰、组织紧密的塑件。
浇注系统由主浇道、分浇道、浇口及冷料穴四个部分组成。
2、浇注系统可分为普通浇注系统和流道凝料浇注系统两类。
3、浇注系统设汁时应遵循以下原则：
1 适应塑料的成型工艺性能。
2 要能够保证塑件的质量。
3 利于型腔内气体的排出。
4 避免塑料熔体直接冲击细小型芯或嵌件。
5 防止塑件翘曲变形。
6 去除浇口方便，不影响塑件外观质量。
4、普通浇注系统的设计包括主流道的设计（选择），分流道截面形状及尺寸的确定，浇口类型、位置的选择及尺寸的确定、冷料穴位置及形式的确定等。
2.3.2主流道
1、主流道是指从注射机喷嘴与模具接触的部位起到分流道为止的一段流道。
主流道与注射机喷嘴在一条直线上，是熔融塑料进入模具时最先流过的通道。
2、在此设计中的主流道的设计要点如下；
1）如图2.3.1-1所示，主流道的截面形状通常采用比表面积（表面积与体积之比）最小的圆形。
在立式或卧式注射机用注射模中，因为主流道垂直与分型面，为便于脱出流道凝料，注射机应设计成圆锥形，锥角α可取20～40，黏度大的塑料可取30～60。
锥孔内壁必须光滑，表面粗糙度Ra值应小于0.4μm；
2）主流道小端直径d根据塑件质量、填充要求及所选的注射机规格而定，通常为4～8mm。
为了与注射机喷嘴相吻合，主流道的始端应设计成球形凹坑，球面半径R比注射剂喷嘴球面半径R0大1～2mm，球面深度一般取3～5mm或（1/3～2/5）R0。
主流道长度L根据定模座板厚度确定，在保证成型良好的条件下应尽量缩短，以减少压力损失和废料，通常L不超过60mm；
3）主流道大端与分流道相接处应有圆角过渡，以较少料流向时的阻力，其圆角半径r通常取1～3mm或取D/8（D为主流道大端直径）。
4）主流道如图2.3.1-1所示：
图2.3.1-1主流道及尺寸
5）主流道尺寸的计算公式：
d=喷嘴孔径+1mm
R=喷嘴球面半径+（1～2）mm
6）根据上面的公式计算出本注射机各个尺寸如下：
2.3.3浇口套
1、由于主流道要与高温的塑料熔融体与喷嘴反复接触和碰撞，所以模具的主流道应设立浇口套浇口套与定模座板的配合一般取H7/m6过渡配合。
2、浇口套尺寸及形状如图2.3.2-1所示：
图2.3.2-1浇口套
2.3.4定位圈
为了保证模具安装到注射机上后主流道与喷嘴对中，通常采用定位圈对模具定位。
对于小型注射模具，可直接利用浇口套的台肩作为定位定位圈；对于大中型模具，通常采用定位圈与浇口套分开设计。
定位圈如图2.3.3-1所示：
图2.3.3-1定位圈
2.2.5分流道的设计
分流道过渡通道，作用是使熔体过渡或转向，将主流道送来的塑料分配后，输往各个浇口。
分流道的设计原则：
1 分流道的截面尺寸视塑件的大小和壁厚、塑料品种、注射速率和分流道长度等因素而定。
2 分流道的表面不必很光滑，其表面粗糙度Ra值一般为l.6um即可，这样流道料流的外层流速较低，容易冷却而形成固定表皮层，有利于流道的保温。
3 分流道与浇口处的连接应光滑过渡，以利于熔体的流动及填充。
4 在考虑型腔与分流道布置时，最好使塑件和流道在分型面上总投影向积的几何中心与锁模力的中心相重合。
这对于锁模的可靠性和锁模机构受力的均匀性都是有利的，而且还可以防止发生溢料现象．
5 当分流道较长时，其末端应设置冷料穴，以防止冷料头堵塞浇口或进入型腔而影响塑件的质量。
6 圆形截面分流道的比表面积（流道表壁面积与容积的比值）最小，塑料熔体的热量不易散发，所受流动阻力也小，但需要开设在分型画两侧，而且上、下两部分必须互相吻合，加工难度较大。
7 综上所述：
本例采用的分流道如图：
2.3.6浇口的选择
1、恰当的浇口设计可以迅速均匀、单一方向的传送熔融塑料以填充型腔，且可获得适当的凝固时间使塑件冷却。
在设计浇口时应遵循以下几点原则：
选择合适的浇口位置，有利于熔体流动和补缩，有利于行腔内气体的排出，减少熔接痕和增加熔接强度防止料流将型芯或镶件挤压变形，浇口位置应位于塑件的主要受力方向上，浇口的位置应便于去除。
2、交口的类型有直接浇口，中心浇口和测交口。
1）直接浇口又称主流道型浇口，这种浇口具有圆形横截面和轻微的锥度，并在最大横截面处与塑件连接。
熔融塑件通过直接浇口后进入型腔，流程短，进料快，流动阻力小，压力传递好，保压补缩作用强，有利于排气和消除熔接痕，且模具结构简单，制造方便。
但直接浇口附近热量集中，型腔封闭迟，塑件上浇口附近的残余内应力大，易产生气孔和缩孔等缺陷，且浇口去除不方便，去除后有明显的浇口痕迹。
直接浇口适用于各种塑件的注射成型，尤其对热敏塑料及流动性差的塑料有利，但不利于成型结晶性塑料或易产生内应力变形的塑料。
2）中心浇口具有和直接浇口相同的优点，且除浇口方便，适用于筒形、环形或中心带孔的塑件成型。
3）测浇口为限制性浇口，即在一定程度上可对浇口厚度及浇口快速固化等进行限制的浇口，这种浇口一般开设在模具分型面上，易于加工，在试模过程中便于修整，能方便地调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。
测浇口适用于一模多腔，能大大提升生产效率，减少浇口系统耗料，浇口去除也比较方便，是一种很广泛采用的浇口形式。
但测交口压力损失较大，保压补缩作用比直浇口弱，成型壳形件时排气不便，易产生熔接痕、缩孔及气泡等缺陷。
本次设计的模具为一模两腔模具，对浇口的几种类型对比得出，侧浇口较适合。
2.3.7浇口形状及尺寸
本文的浇口类型由上面的分析为侧交型由上面的分析为侧浇型，根据塑件的尺寸大小设计出本模具的浇口尺寸，如图2.3.6-1所示：
第3章成型零件设计
在塑料成型加工中，型腔系是指合模时用来填充塑料，成型塑件的空间。
成型零件是构成模具型腔的零件，通常包括凹模、凸模、型芯、螺纹型芯、螺纹型环等。
3.1凹模结构设计
1、整体式凹模的结构设计：
整体安装式凹模（小型且结构简单塑件成型）、整体嵌入式凹模（小型且型腔的多型腔的塑料膜具成型）
整体安装式凹模的特点是结构简单牢固，强度高，成型的塑件质量较好。
但对于形状复杂的凹模，其加工工艺性较差，且凹模局部受损后维修难度大。
因此，在先进的型腔加工机床尚未普遍应用之前，整体安装式凹模适用于小型且形状简单的塑件成型。
2、拼合式凹模的结构设计：
局部镶嵌式凹模（便于更换凹模中容易磨损的某一部分，易磨损部分做成镶件，嵌入模体）、拼合式组合凹模（许多拼块镶制而成的凹模，大型模具上较常用）
注：
组合式凹模根据镶拼方式的不同，可分为凹模底部镶拼结构、凹模侧壁为镶拼结构和瓣合式凹模
3、组合式凹模的优点是简化了复杂模的加工工艺，减少了热处理变形，有利于排气，便于模具的维修，节约贵重的模具钢。
但为了保证组合式模具模具型腔精度和装配的牢固性，减少塑件上下留下镶拼的痕迹，提高塑件的质量，对于拼块的尺寸、形状和位置要求较高，组合结构必须牢固，分型面位置应有利于防止成型时熔体的挤入，拼块加工工艺性要好，模塑时操作必须方便。
综合整体式和拼合式凹模的优缺点，在考虑到本设计的塑件型腔简单，无复杂结构，所以，本设计采用整体安装式凹模如图3.1-1所示：
3.2凸模结构设计
型芯是成型零塑件内表面的成型零件。
根据型芯所成型零件内表面大小不同，通常又有型芯和成型杆之分。
型芯一般是指成型零塑件中较大的主要内型的成型零件，又称主型芯；成型杆一般是指成型塑件上较小孔的成型零件，又称小型芯。
型芯分为整体式和组合式型芯，整体式型芯结构牢固，成型的塑件质量好，但消耗贵重模具钢多，不便加工。
主要用于形状结构简单的型芯。
组合式型芯拆卸方便，便于维修，节省大量的模具钢材，但结构有点复杂。
成型杆（小型芯）的结构设计。
塑件上的孔或槽通常用小型芯来成型。
考虑塑件的内部结构复杂及节省模具钢材，本设计为一模两腔的塑料成型模具，选择组合式型芯如图3.2-1所示：
3.3成型零件工作尺寸计算
高密度聚乙烯（HDPE）收缩率为1.5%~3.0%，取平均值2.25%；塑件精度为MT5，参照注射模成型零件的制造精度取IT9，并查公差表3.3-1所得；
1、塑件制造精度如表3.3-1所示：
表3.3-1塑件制造精度表
塑件精度SJ1372
1
2
3
4
5
6
7
模具精度
GB/1800.3—1998
IT6
IT7
IT8
IT9
IT9
IT10
IT10
2、型腔型芯部分尺寸计算，见下列公式：
第4章推出机构设计
4.1推出机构的设计要求
1、尽量使塑料制品留在动模上这是因为要利用注射机顶出装置推出制品，必须在开模过程中保证制品留在动模上，这样模具结构较为简单。
2、保证制品不变形不损坏为此必须正确分析制品与型腔各部位的附着力的大小，选择合理的推出方式和推出部位，使脱模力合理分布。
3、保证制品外观良好即推出制品的位置应选在制品的内部或对制品外观影响不大的部位。
4、结构可靠即推出机构应工作可靠，运动灵活，具有足够的强度和刚度。
4.2推出机构的类型及结构组成
1、推出机构按模具的结构分类，可分为简单推出机构，二级推出机构，双推出机构，带螺纹塑件的推出机构和浇注系统凝料的自动切断及推出机构等。
本次设计采用简单推出机构中的推板卸料，其组成有推杆，推件板，推板，推杆固定板等。
2、此模具的推出机构如图4.2-1所示：
由于分型面在底端选择推件板推出
3、推出力的计算：
1）推出机构推出时的摩擦力公式：
—脱模
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