化妆品盒盖注射模具结构设计毕业设计论文Word文档格式.docx
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5浇注系统设计·
9
5.1主流道的设计·
5.2分流道的设计·
5.3浇口的设计·
10
6成型零件结构设计·
11
6.1成型零件结构设计的原则·
6.2型腔板的结构设计·
6.3型芯板的结构设计·
12
6.4镶块的结构设计·
6.5抽芯块的结构设计·
13
7合模导向机构的设计·
14
8推出机构的设计·
15
8.1脱模机构设计的总体原则·
8.2推杆的形状·
9斜导柱侧向抽芯机构的设计·
16
9.1斜导柱的设计·
9.2滑块的设计·
10温度调节系统的设计·
17
11总装图·
19
12总结·
21
13致谢·
22
14参考文献·
23
1引言
1.1我国模具技术的现状
模具是工业之母，是工业经济的放大器，是打造先进制造业、创造业基地的重要基础。
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。
而中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。
模具的使用大大降低了工人生产的劳动强度和劳动量，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。
当今，模具的使用已经得到越来越多的企业的重视。
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。
这些年来，中国模具发展十分迅速，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。
振兴和发展中国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。
“模具是工业生产的基础工艺装备”已经取得了共识。
目前，中国有17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。
在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。
近年来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了变化。
除了国有专业厂家外，还有集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，他们都得到了迅速的发展。
许多模具企业十分重视技术发展。
加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。
此外，许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。
为了提高模具企业的设计水平和加工能力。
中国模具协会向全国模具行业推荐适合于模具企业用的CAD/CAE/CAM系统。
经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步；
在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。
尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。
与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。
今后，我国模具行业仍应不断加大投资，进行技术创新，以缩小与国际先进水平的差距。
1.2本课题的研究内容.要求.目的及意义
1.2.1 本课题的研究内容
做化妆品盒盖的模具设计，使该化妆品的盒盖注射模结构简单，型腔.型芯.抽芯机构设计合理，并可自动脱模。
并书写开题报告，和模具说明书。
根据说明书画模具CAD图。
1.2.2 本课题的研究要求
①此塑件外表面不允许有印迹，并且要光滑。
②要使注射模结构简单，并可自动脱模。
③流道设计合理，可保证产品质量并且又节约生产原材料。
④了解聚丙烯的性能.特性和设计时的要求。
1.2.3 本课题的研究目的
①检验理论知识掌握情况，将理论与实践结合。
②步掌握进行模具设计的方法.过程，为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰写科研论文打下基础。
③培养自己的动手能力.创新能力.计算机运用能力。
1.2.4 研究意义
①对于模具的设计可以从选材到设计到成型有一个完整的了解和初步的掌握。
以进一步的熟练掌握AuToCAD的运用。
②锻炼自己的独立思考能力和创造能力，为更好更快的适应工作作准备。
③目前国内模具行业的基本情况有了进一步的了解和国外模具行业的一些先进的地方的认识。
2塑件的工艺分析
2.1塑件成型工艺分析
塑件外形如图2.1所示：
图2.1塑件外形图
塑件二维图如图2.2所示：
图2.2塑件二维图
化妆品盒盖外形较简单，从该塑件的外观可以看出为了要使此塑件的外观不留下印迹，可以采用侧浇口。
利用斜导柱抽芯和推杆推出结构达到自动脱模。
2.2化妆品盒盖原料（PP）的成型特征与工艺参数
2.2.1PS塑料主要性能指标
PS塑料主要性能指标见表2.1，表2.2，表2.3，表2.4所示：
表2.1 聚丙烯的力学性能
材料性能
纯聚丙烯
玻纤增强聚丙烯
屈服强度/MPa
37
78～90
拉伸强度/MPa
—
断裂伸长率/%
＞200
弯曲强度/MPa
67
132
弯曲弹性模量/GPa
1.45
4.5
简支梁冲击强度（无缺口）/（kJ/m²
）
78
51
简支梁冲击强度（缺口）/（kJ/m²
3.5～4.8
14.1
布氏硬度HBS
8.65
9.1
表2.2 聚丙烯的热性能及电性能
玻璃化温度/℃
-18～-10
熔点（粘流温度）/℃
170～176
170～180
热变形温度/℃ 45N/㎝²
180/㎝²
102～115
56～67
127
线膨胀系数/（10-５/℃）
9.8
4.9
比热容/[J/（㎏·
K）]
1930
热导率/[W/（m·
0.118
燃烧性/（㎝/min）
慢
体积电阻/Ω·
㎝
＞1016
击穿电压/（kV/㎜）
30
表2.3聚丙烯的物理性能
密度/（g/㎝³
0.90～0.91
比体积/（㎝²
/g）
1.10～1.11
吸水性/%（24小时）
长时间
0.01～0.03
浸水18d0.5
0.05
透明度或透光度
半透明
表2.4聚丙烯的工艺参数
成型收缩率/%
1.0～3.0
0.4～0.8
拉伸模量E/*10³
MPa
1.6～1.7
3.1～6.2
泊松比μ
0.43
与刚的摩擦因数ƒ
0.49～0.51
2.2.2PS的注射成型工艺参数
注塑机类型：
螺杆式
喷嘴形式：
直通式
料筒一区：
160℃——170℃
料筒二区：
170℃——190℃
料筒三区：
140℃——160℃
喷嘴温度：
160℃——170℃
模具温度：
20℃——60℃
注射压力：
60Mpa——100Mpa
保压压力：
30Mpa——40Mpa
注塑时间：
0——3S
保压时间：
15——40S
冷却时间：
15——30S
成型周期：
40——90S
3注射成型机的选择
3.1注塑机的技术规范
从模具设计角度考虑，需了解注塑机技术规范，主要包括：
型腔数量、最大注射量、最大锁（合）模力、最大注射压力、模具安装尺寸以及开模行程等。
3.2注塑机的技术参数
根据工厂师父的经验和模具的技术规范要求，决定采用SZ-60/450卧式注塑机。
其主要参数见表3.1所示：
表3.1SZ-60/450卧式注塑机主要参数表
理论注射量/㎝³
105
螺杆（柱塞）直径/㎜
35
注射压力/MPa
125
注射速率/（g/s）
75
塑化能力/（g/s）
10
螺杆转速/（r/min）
14―200
锁模力/kN
450
拉杆内间距/㎜
280*250
移模行程/㎜
220
最大模具厚度/㎜
300
最小模具厚度/㎜
100
锁模形式
双曲肘
定位孔直径/㎜
φ55
喷嘴球半径/㎜
20
4型腔布局与分型面设计
4.1型腔数目的确定
根据工厂的要求和很多客观因素，模具采用一模两腔的形式。
4.2型腔的布局
考虑到模具成型零件和出模方式的设计，模具的型腔在模板中位置如下图4.1所示：
图4.1模具型腔的布局
4.3分型面的设计
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分型面应选在塑件外形最大轮廓处。
②便于塑件顺利脱模，尽量使塑件留在动模上。
③保证塑件的精度要求。
④满足塑件的外观质量要求。
⑤便于模具加工制造。
⑥有利于排气。
⑦便于型腔与型芯的加工，降低加工难度。
⑧应满足注塑机的技术参数。
⑨型腔在分型面上投影面积的大小。
分型面如下图4.2所示：
图4.2分型面
5浇注系统设计
5.1主流道的设计
①形状：
圆锥形；
②锥角：
2°
；
③主流道大端呈圆角，r=1㎜。
④喷嘴球的半径r=20㎜，则凹坑的球面半径R=21㎜；
⑤凹坑深度：
3㎜；
喷嘴孔径d=3㎜；
小端直径D=3.5㎜；
大端直径为6.6㎜。
⑥主流道长度取91.97㎜。
设计如图5.1所示：
图5.1主流道
5.2分流道的设计
采用半圆形截面流道。
因为塑料熔体在流道中流动时，表面冷凝冻结，起绝热的作用，熔体仅在流道中心流动，因此分流道的理想状态应是其中心线与浇口的中心线位于同一直线上，而半圆形截面可以满足。
分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。
分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种。
此设计中我采用的是平衡式布置。
平衡式布置可以使各型腔同时均衡的进料，从而保证了各型腔成型出来的塑件在强度.性能.重量上的一致性。
设计如图5.2：
图5.2分流道
5.3浇口的设计
浇口是连接分流道和型腔的一段细短的通道，是浇注系统的关键部分。
浇口的主要作用有两个：
一是塑料熔体流经的通道；
二是浇口的适时凝固可控制保压时间。
在本次设计中为了满足塑件的要求不在表面留下痕迹，不影响塑件的外观，采用侧浇口。
具体的表示形式见下图：
图5.3浇口
6成型零件结构设计
6.1成型零件结构设计的原则
构成塑料模具模腔的零件统称成型零部件，主要包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。
成型零部件的质量直接关系到制件质量，要求它有足够的强度.刚度.硬度.耐磨性，以承受塑件的挤压力和料流的摩擦力，有足够的精度和适当的表面粗糙度，保证塑件制品表面的光洁美观和容易脱模。
设计成型零件时，应根据塑料的特性.结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸。
6.2型腔板的结构设计
由于型腔结构较简单，根据实际情况决定采用整体式凹模结构，这种结构的特点是牢固，不易变形，不会使塑件产生拼接线的痕迹。
根据产品形状和尺寸可得出型腔外形尺寸为230mm×
106mm×
30mm（经验值），型腔板采用S136,具有优良的耐蚀性、抛光性，良好的耐磨性、机械加工性，淬硬时优良的尺寸稳定性。
零件图如图6.1所示：
图6.1型腔板结构图
6.3型芯板的结构设计
由于型芯结构较复杂，采用组合式凸模结构，这种结构的特点是方便加工，牢固，不易变形。
零件图如图6.2所示：
图6.2型芯板结构图
6.4镶块的结构设计
此模具上镶块的做用主要是为了固定和导向抽芯针，便于模具的加工，延长使用寿命。
考虑到产品的整体尺寸和本身镶块的制造难度，镶块的外形尺寸为31mm×
20.27mm×
24.97mm（经验值）。
零件图如图6.3所示：
图6.3镶块的结构图
6.5抽芯块的结构设计
此模具上抽芯块的做用主要是为了，便于塑件脱模，延长使用寿命。
考虑到产品的整体尺寸和本身抽芯块的制造难度，抽芯块块的外形尺寸为25.34mm×
15mm×
30mm（经验值）。
零件图如图6.4所示：
图6.4抽芯块的结构图
7合模导向机构设计
导柱.导套的设计：
模具在进行装配和调模试机时，保证动.定模之间一定的方向和位置。
导向零件要承受一定的側向力，起导向和定向的作用。
当模具牢靠装在注射机上后，模具在注射成型过程中，如果模具上无精定位装置，动.定模的正确定位由注射机的拉杆精度保证；
如果模具有精确定位装置，动.定模的正确定位由模具的精定位装置保证。
因为此次设计的模具是小型模具，所以只用四个直径相同且对称分布的导柱。
由于动模采用推板顶出塑件，所以导柱常设在动模。
各导柱.导套及导向孔的轴线应保证平行，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。
在合模时要使导向零件先接触，避免凸模先进入型腔，导致成型零件损坏。
所以导柱长度必须比凸模断面高出6～8㎜。
导柱固定部分按H7/m8过渡配合。
导柱滑动部分按H8/f8间隙配合。
导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4μm。
见图7.1为导柱、导套的设计：
图7.1导柱、导套
8推出机构的设计
8.1脱模机构设计的总体原则
①要求在开模过程中塑件留在动模一侧，以便推出机构尽量设在动模一侧，从而简化模具结构。
②正确分析塑件对模具包紧力与粘附力的大小及分布，有针对性地选择合理的推出装置和推出位置，使脱模力的大小及分布与脱模阻力一致；
推出力作用点应靠近塑件对凸模包紧力最大的位置，同时也应是塑件刚度与强度最大的位置；
力的作用面尽可能大一些，以防止塑件在被推出过程中变形或损坏。
推出位置应尽可能设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位，以力求良好的塑件外观。
③推出机构应结构简单，动作可靠（即：
推出到位、能正确复位且不与其他零件相干涉，有足够的强度与刚度），远动灵活，制造及维修方便。
8.2推杆的形状
因推杆使用的是标准件，尺寸大小如下图8.1所示：
图8.1推杆
9斜导柱侧向抽芯机构的设计
当注射成型的塑件与开合模方向不同的内侧或外侧具有孔.凹台或凸台时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后再把塑件从模内推出，否则就无法脱模。
斜导柱侧向抽芯机构是在开模力的作用下，斜导柱驱动滑块完成侧向抽芯的动作。
斜导柱侧向抽芯机构的结构紧凑.动作可靠.制造方便。
9.1斜导柱的设计
因斜导柱使用的是标准件，尺寸大小如下图9.1所示：
图9.1斜导柱
9.2滑块的设计
因滑块的尺寸要求较高，尺寸大小如下图9.2所示：
图9.2滑块
10温度调节系统的设计
冷却系统的设计：
模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产效率。
所以模具上需要添加温度调节系统以达到理想的温度要求。
热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融的塑料的热量尽快传给模具，以便使塑件可靠冷却定型并可迅速脱模。
提高塑件定型质量和生产效率。
因为水的热容量大，传热系数大，成本低，且低于室温的水容易取得，所以冷却水普遍使用。
用水冷却即在模具型腔周围或型腔内开设冷却水通道，利用循环水将热量带走。
冷却装置的设计要考虑以下几点：
①保证塑件收缩均匀，维持模具热平衡。
②冷却水孔的数量越多，孔径越大，对塑件冷却也就越均匀。
③水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即水孔的排列与型腔形状尽量吻合。
④浇口出要加强冷却。
一般熔融塑料填充型腔时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低。
因此浇口附近应加强冷却，通冷却水，而在温度较低的外側只需通过经热交换后的温水即可。
⑤降低入水与出水的温度。
可通过改变冷却孔道排列的形式。
⑥要结合塑料的特性和塑件的结构，合理考虑冷却水通道的排列形式。
如塑件的收缩率，壁厚等。
⑦冷却水通道要避免接近塑件的熔接痕部位，冷却通道的密封性要好，冷却通道的进口与出口接头尽量不要高出模具外表面。
在本次设计中我采用的是简单流道式，即通过在模具上直接打孔，并通以冷却水而进行冷却，是最常见的一种形式。
我采用的是通过软管在模外连接冷却水路。
型芯水路图如图10.1所示：
图10.1型芯水路图
型腔板水路图如图10.2所示：
图10.2型腔水路图
11总装图
图11.1模具总装图
图11.2模具总装图
1.螺钉2.斜导柱3.型腔4.产品5.滑块6.型芯7.推杆8.推杆固定板9.螺钉10.推板11.螺钉12.定模座板13.导套14.型腔固定板15.导柱16.型芯固定板17.复位杆18.推杆19.垫块20.螺钉21.动模座板22.浇口套23.拉料杆
12总结
毕业设计基本结束，回顾整
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