塑料桶注射模设计.docx

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塑料桶注射模设计

毕业设计题目：

塑料桶注射模设计

系别：

机械工程系

专业：

机械设计与制造

班级：

2006031103

学号：

200603110319

指导老师：

关文芳老师

日期：

2009年04月

中英文摘要

摘要：

熟悉注射模具设计的一般流程，掌握注射模具的结构特点及设计计算方法，能用计算机编制相应的工程计算、分析和优化的程序并进行塑料产品三维造型及设计出其模具；分析了塑料保护盖的结构特点及其成型材料的成型特征,介绍了如何设计该塑件的注射模具结构,着重介绍了斜导柱侧向分型与抽芯机构的设计计算；设计的全过程都在计算机上进行，所用的绘图软件有Solidworks2003和AutoCAD2004,用MicrosoftWord2003完成了说明书的整理；对以前所学相关课程有了一个全面的了解，自己的知识和技能也得到了提高。

Abstract:

Acquaintthegeneralflowofinjectionmoulddesign;Knowthestructurecharacteristicsandthedesigncalculatingofinjectionmould;Canusecomputertoworkouttheprocessofwhichrelevanttheengineeringcalculate,engineeringanalyzeandengineeringoptimize,andputup3Dsculpttotheplasticproduct,moreoverdesignthemouldofit.Thestructurecharacteristicsandtheformingcharacteristicsoftheformingmaterialoftheprotectivecapwereanalyzed;Howtodesignthestructureoftheinjectionmouldwereintroduced;Thedesigncalculatingofangleguidepillarsofsidepartingandcore-pullingsystemwerestatedindetail.Thewholedesignprocessweregoingalongincomputer,theplotsoftwarehadusedareSolidworks2003andAutoCAD2004,achievedtheilluminatebookonMicrosoftWord2003.Comprehensiveknowallthemutualitycourseshavelearntbefore,knowledgeandskillhaveimprovedtoo.

关键词：

水桶、注射模、侧向分型、侧向抽芯

Keywords:

bucket，injectionmould，sideparting，sidecorepulling.

第一章.前言

本课题主要是针对塑料桶的注塑模具设计,该塑料桶材料为无毒PE材料，是日常生活中常见的一种塑件产品。

通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。

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、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。

通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。

根据题目设计的主要任务是塑料桶注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产塑件产品，以实现自动化提高产量。

针对塑件的具体结构，该模具是点浇口的双分型面注射模具。

毕业设计是在修完所有大学课程之后的最后一个环节。

本次设计的课题是塑料圆规盒的注射模具设计，它是对以前所学课程的一个总结。

对于一个模具专业的毕业生来说，对塑料模的设计已经有了一个大概的了解。

此次毕业设计，培养了我综合运用多学科理论、知识和技能，以解决较复杂的工程实际问题的能力，主要包括设计、实验研究方案的分析论证，原理综述，方案方法的拟定等。

它培养了我树立正确的设计思想，勇于实践、勇于探索和开拓创新的精神，掌握现代设计方法，适应社会对人才培养的需要。

毕业设计这一教学环节使我独立承担实际任务的全面训练，通过独立完成毕业设计任务的全过程，培养了我的实践工作能力。

另外，本次毕业设计还必须具备一定的计算机应用的能力，在毕业设计过程中都应结合毕业设计课题利用计算机编制相应的工程计算、分析和优化的程序，如利用Solidworks2003三维绘图软件进行塑件的3D造型、塑件的分模及其模具标准件的导出、工程图的设计及将其导入AutoCAD2004软件进行修改和绘制等。

随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，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。

我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。

 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。

注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。

 本次课程设计的主要任务是塑料桶注塑模具的设计。

也就是设计一副注塑模具来生产塑料桶塑件产品，以实现自动化提高产量。

针对桶盖的具体结构，通过此次设计，使我对点浇口双分型面模具的设计有了较深的认识。

同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。

本次毕业设计得到了广大老师和同学的帮助，在此表示感谢！

由于实践经验的缺少，设计过程中的错误在所难免，望老师和同学们批评指正。

本次毕业设计应达到的目的

通过本次毕业设计应达到如下目的：

1）熟悉注射模具设计的一般流程；

2）能用计算机进行零件三维造型;

3）对一般塑件能设计出其模具；

4）掌握注射模具的结构特点及设计计算方法；

5）利用计算机编制相应的工程计算、分析和优化的程序；

具有初步分析、解决成型现场技术问题的能力。

第二章.塑件的工艺分析

产品视图2.1

产品视图2.2

§2.1塑件原材料分析

本塑件及塑料水桶为日常生活中所常见的塑料制品，主要用于盛装水。

根据其使用的特殊性，综合分析各种塑料的性能，聚乙烯（PE）为最佳材料。

聚乙烯塑料是塑料工业中常量最大的品种。

按聚合时采用的压力不同可分为高压、中压和低压三种。

低压聚乙烯的分子链上支链较少，相对分子质量、结晶度和密度较高（故又城高密度聚乙烯），所以低压聚乙烯比较硬，耐磨、耐蚀、耐热及绝缘性较好。

高压聚乙烯分子带有许多支链，因而相对分子质量较小，结晶度和密度较低（故又称低密度聚乙烯），且具有较好的柔软性、耐冲击性及透明性。

聚乙烯无毒、无味、呈乳白色。

密度为0.91～0.96

，为结晶型塑料。

聚乙烯有一定的机械强度，但与其他塑料相比其机械强度低，表面硬度差。

聚乙烯的绝缘性能优异，常温下聚乙烯不溶于任何一种已知的溶剂，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱、盐溶液。

聚乙烯有高度的耐水性，长期接触水其性能可保持不变。

聚乙烯透水性能较差，而透氧气和二氧化碳以及许多有机物质蒸汽的性能好。

聚乙烯在热、光、氧气的作用下会产生老化和变脆。

一般高压聚乙烯的使用温度在80℃左右，低压聚乙烯为100℃左右。

聚乙烯能耐寒，在-60℃时仍有较好的力学性能，-70℃时仍有一定的柔软性。

§2.2塑件结构、尺寸精度及表面质量分析

（1）塑件结构分析：

如图，图1、图2分别为塑件的3D俯视图和仰视图。

塑件整体高度为160mm，厚度为2mm，桶体底部有一个厚度为3mm高度为2mm的圆环的凸台。

水桶的内径为150mm，外径为154mm，桶口有厚度为2mm、宽18mm、半径180mm的圆形截面的圆环。

另外，圆环下分布有一对下凸台，长度为18mm，宽度18mm。

两凸台外缘距离为180mm。

（具体尺寸见塑件三视图）

（2）塑件尺寸精度分析：

因塑件材料为PE,此塑件上有两个尺寸有精度要求，分别是

和

，均为MT6级塑料精度，属于中等精度等级，在模具设计和制造过程中要严格保证这些尺寸的精度要求。

其余尺寸均无精度要求为自由尺寸，可按MT5级精度查取公差值。

（3）塑件表面质量分析：

水桶表面精度要求不高，采用中心浇口流道的单分型面型腔注射模可以保证其表面精度。

§2.3塑件的体积与重量

塑件主要尺寸及结构由见图2.3，近似计算的塑件体积

，查手册聚乙烯密度

，故塑件质量

。

图2.3产品设计图

§2.4塑件注塑工艺参数的确定

根据情况，PE的成型工艺参数可作如下选择，在试模时可根据实际情况作适当的调整。

注射温度包括料筒温度和喷嘴温度。

料筒温度：

前段温度为230～250℃

中断温度为240～260℃

后段温度为230～240℃

喷嘴：

喷嘴选用直通式，喷嘴温度为220～230℃

注射压力：

选用100MPa

注射时间：

选用5s

　　保压时间：

选用30s

　保压压力：

选用50Mpa　　

冷却时间：

选用40s

成型周期：

75s

第三章.拟定成型方案

§3.1分型面的选择

如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。

由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。

选择分型面时一般应遵循以下几项原则：

（1）保证塑料制品能够脱模

这是一个首要原则，因为我们设置分型面的目的，就是为了能够顺利从型腔中脱出制品。

根据这个原则，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上，最好在一个平面上，而且此平面与开模方向垂直。

分型的整个廓形应呈缩小趋势，不应有影响脱模的凹凸形状，以免影响脱模。

（2）使型腔深度最浅

模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响：

①目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越长，影响模具生产周期，同时增加生产成本。

②模具型腔深度影响着模具的厚度。

型腔越深，动、定模越厚。

一方面加工比较困难；另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜过大。

③型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际尺寸差值越大，如图2。

若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度，而导致塑件脱模困难。

因此在选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。

（3）使塑件外形美观，容易清理

尽管塑料模具配合非常精密，但塑件脱模后，在分型面的位置都会留有一圈毛边，我们称之为飞边。

即使这些毛边脱模后立即割除，但仍会在塑件上留下痕迹，影响塑件外观，故分型面应避免设在塑件光滑表面上，如图3的分型面a位置，塑件割除毛边后，在塑件光滑表面留下痕迹；图3的分型面b处于截面变化的位置上，虽然割除毛边后仍有痕迹，但看起来不明显，故应选择后者.

（4）尽量避免侧向抽芯

塑料注射模具，应尽可能避免采用侧向抽芯，因为侧向抽芯模具结构复杂，并且直接影响塑件尺寸、配合的精度，且耗时耗财，制造成本显著增加，故在万不得己的情况下才能使用.

（5）使分型面容易加工

分型面精度是整个模具精度的重要部分，力求平面度和动、定模配合面的平行度在公差范围内。

因此，分型面应是平面且与脱模方向垂直，从而使加工精度得到保证。

如选择分型面是斜面或曲面，加工的难度增大，并且精度得不到保证，易造成溢料飞边现象。

（6）使侧向抽芯尽量短

抽芯越短，斜抽移动的距离越短，一方面能减少动、定模的厚度，减少塑件尺寸误差；另一方面有利于脱模，保证塑件制品精度。

（7）有利于排气

对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。

因此，选择分型面时应有利于排气。

按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭

综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。

当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。

对于本塑件，水桶口下凸边的下缘面为最佳第一分型面。

§3.2确定型腔布置

确定型腔的方法有：

根据锁模力确定；根据最大注射量确定；根据塑件精度确定和经济性确定等。

根据设计说明书的设计要求、塑件的几何结构特点及尺寸精度要求，本制品采用一模一腔。

3.3浇注系统的设计

§3.3.1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，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。

主流道通常设计在浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角

为

，流道表面粗糙度

，小端直径

比注射机喷嘴直径大

。

现取锥角

，小端直径比喷嘴直径大

。

浇口套一般采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度

。

由于小端的前面是球面，其深度为

（现取为

），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

。

浇口套与模板间配合采用

的过渡配合。

本塑件所用浇口套形式及其固定形式见图4和图5

图4浇口套形式

图5浇口套固定形式

§3.3.2浇口设计

浇口的形式众多，通常都有边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口等。

模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。

总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：

（1）尽量缩短流动距离。

（2）浇口应开设在塑件壁厚最大处。

（3）必须尽量减少熔接痕。

（4）应有利于型腔中气体排出。

（5）考虑分子定向影响。

（6）避免产生喷射和蠕动。

（7）浇口处避免弯曲和受冲击载荷。

（8）注意对外观质量的影响

根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，联系产品实际使用要求，本产品选用中心浇口较为合适。

具体形式见图6。

图6浇口形式

由于采用中心浇口，所以不设冷料井。

第四章.模具成型零件的设计与计算

成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异行零件的长和宽），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等。

任何塑件制件都有一定的几何形状和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，则精度要求较高。

在模具设计时，应根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。

影响塑件尺寸精度的因素相当复杂，这些影响因素应作为确定成型零件工作尺寸的依据。

§4.1型芯、型腔、侧型芯设计与计算

5）冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位

6）考虑水的密封防漏措施

（2）冷却水回路的具体布置

考虑到中间板和动模板上导柱导套孔等的影响，综合各方面原则，冷却水道布置如下：

图（15）

第十章.设计小结

鉴于本次课程设计只是初步了解模具的设计过程中，在选用课题时刻意避免了带有侧抽芯的的情况。

另外，在设计过程中省略了一些相关机构的设计、计算与校核，如模具的导向机构设计、冷却系统的设计、模具开合模行程的校核等。

尽管如此，通过本次课程设计还是收益匪浅。

首先，我对模具基本设计步骤以及相关参数的选用、计算及校核有了初步的了解；其次，本次课程设计是对我们前面所学的知识的一次巩固与复习过程，使我们对以前所学知识有了更深一步的认识；最后，本次课程设计为我们以后的毕业设计乃至走上工作岗位后的设计工作打下了一定的基础。

参考文献：

[1]史铁梁《模具设计指导》机械工业出版社

[2]黄雁彭华太《塑料模具制造技术》

[3]屈华昌《塑料成型工艺与模具设计》高等教育出版社

[4]陈剑鹤吴云飞黄桂林《塑料模具设计图册》清华大学出版社

[5]屈华昌《塑料成型工艺与模具设计》机械工业出版社