电热水壶塑料内滑块注射成型模具设计.docx
《电热水壶塑料内滑块注射成型模具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电热水壶塑料内滑块注射成型模具设计.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电热水壶塑料内滑块注射成型模具设计
电热水壶塑料内滑块注射成型模具设计
毕业设计
电热水壶塑料内滑块注射成型模具设计
聂启芳
082074229
先生姓名：
学号：
资料工程系
系部：
高分子资料与工程
专业：
刘新民
指点教员：
二〇一二年六月
诚信声明
自己郑重声明：
本设计及其研讨任务是自己在指点教员的指点下独立完成的，在完成论文时所应用的一切资料均已在参考文献中列出。
自己签名：
签字时间：
年月日
毕业设计义务书
设计标题：
电热水壶塑料内滑块注射成型模具设计
系部：
资料工程系专业：
高分子资料与工程学号：
082074229
先生：
聂启芳指点教员：
刘新民讲师专业担任人：
张捍卫
1．设计的主要义务及目的
（1）电热水壶塑料内滑块注射模具设计。
〔2〕依据标题要求，查阅搜集电热水壶塑料内滑块及相似产品的该类模具设计相关的文献资料或停止实践调查，到达搜集论文证据资料的目的。
〔3〕经过对该类模具文献资料的剖析提出你的最正确设计方案，建议用PRO/E或CAD软件对成型模具停止设计，同时，重点对该模具型腔结构设计、浇口位置选择、型腔数量确实定、侧抽芯方式选择以及顶出方式之间的关系停止剖析研讨，设计出结构合理、本钱昂贵、便于操作的模具。
2．设计的基本要求和内容
〔1〕产品图一张〔自己测绘或设计〕、装配图一张、除弹簧、螺钉、销钉等规范件以外的一切的成型或结构零件图。
〔2〕开题报告一份。
毕业论文一份〔20页〔约1万5千字以上〕〕。
〔3〕查阅文献15篇以上，其中外文原文5篇以上。
3．主要参考文献
〔一〕参考书
[1]齐晓杰.«塑料模具设计导».西南林业大学出版社
[2]申开智.«塑料成型模具».中国轻工业出版社
[3]宋玉恒.«塑料注射模具设计适用手册».中国轻工业出版社
[4]«塑料注射模设计102例».北京:
国防工业出版社
[5]国度技术监视局.«塑料注射模具零件规范及术语GB4169、1-11».北京:
国度技术监视局
[6]刘新民，周东陀.«塑料、橡胶成型模具».本校印刷厂
〔二〕杂志
[1]«模具技术»[2]«塑料技术»[3]«塑料工业»
[4]«模具工业»[5]«模具制造»
〔三〕网址
[1]«中国模具网»Moulds.cn
[2]«中国模具工业信息网»cdmia.cn
[3]«中国学术期刊»中文E
4．进度布置
设计〔论文〕各阶段称号
起止日期
下达义务书
2011年12月10日
设计前预备资料阶段
2012年2月26日至3月1日
确定设计方案并画装备草图
3月2日至3月8日
交开题报告
3月9日
画装备任务图
3月10日至4月6日
画零件图
4月7日至4月27日
写论文
4月28日至6月13日
交论文并装订
6月14日
讨论论文毕业争辩有关事项
6月15日
交图纸及光盘
6月18日
毕业争辩
6月19日至6月22日
电热水壶塑料内滑块注射成型模具设计
摘要：
塑料产业的开展是随着现代工业企业的开展而构成的，目前，人们的日常生活中已离不开塑料制品。
塑料制品在日用品、电子、电器、汽车等范围的运用越来越广，结构越来越来复杂，质量要求也越来越高，这就对模具设计人员提出了跟高要求。
本研讨经过对调味盒塑料制品结构的工艺剖析，引见了该模具的设计要点，并对模架、冷却系统、成型零件、浇注系统和推出机构等模具的主要组成局部停止剖析。
重点对该类多型腔结构模具浇口位置的选择、型腔数量确实定与顶出方式三者之间关系停止剖析研讨，设计出结构合理、本钱昂贵、便于操作的，模具。
关键字：
聚丙烯；注塑模具；模架；浇注系统
Theplasticinjectionmoldingdesignofslider
inElectricbottle
Abstract:
Themolddesignofdemouldingmechanismisanimportantpartof,atthesametimeitisadifficult,especiallywhenproductscontainthread.Thispaperdesignedproductscontainthreaded,designbothmustconsiderthemouldorganizationrequest,alsowanttoconsiderthecostofmolddesignandproductstomassproductionfactors,eventuallydemouldingmechanismusingthreadautomaticdemouldingmechanism,namelythesuper-modulusgearorganizationswillplasticpartsfromthemoldautomaticoff.Thispaperintroducesthemainpointsofdesigndemouldingmechanism,thispaperalsostressedthesuper-modulusgearinstitutionsandthreadformingcoreagenciessuchasthecoordinationbetweenthemovement,likethiscanmakeplasticpartsoffsmoothly,andeventuallyproducequalifiedproducts.
Keywords:
Polypropylene;Injectionmould;Moldframe;Gatingsystem
1.前言
毕业设计是每个毕业生所必经的一个学习阶段。
它是在教员的指点下由先生独立处置工程实践效果的进程。
其基本目的是培育先生综合运用所学的基础实际、基础知识和基本技艺，剖析与处置工程实践效果的才干。
这关于培育我们勇于实际、勇于探求和开拓创新的肉体，提高我们剖析、处置效果的才干，培育我们正确的设计思想和工程经济观念、实际联络实践的任务作风、严肃仔细的迷信态度都具有重要意义。
塑料资料的密度低，比强度高，又具有耐腐蚀性和绝缘性。
在较多的品中，有的耐磨功用良好，有的防震、抗冲功用优秀，有的耐疲劳功用突出。
因此各种塑料制品在国民日常生活中失掉了普遍的运用，它的少量运用还由于它的可加工性可以用注塑、挤塑、热成型和压延等方法高效的消费各种制品；它又可经纤维增强或改性，一定水平的改善制品所需的某些功用；另外塑料制品着色容易，又可多样修饰，使它浓妆淡抹走进千家万户。
塑料制品被少量运用是作结构件，如各种电子仪表家用电器和通讯设备等的机壳、机架和机座、修建上的塑料管道板条和门窗。
汽车上的前后保险杠、仪表盘和内饰件。
除此之外塑料件作为电绝缘零件，与金属导体、半导体器件相反相成。
近年来透明塑料制品，从镜片、光盘到照明灯具，又拓展了新的运用范围。
关于一件塑料件只要经过正确的制品设计，才干步入国民经济以致尖端技术的各个范围。
因此在塑料制件的消费中我们工程技术人员必需熟习制品设计和有关实际、方法，结构和外型。
塑料资料的粘弹性、强度和刚度，以及它的特殊的失效方式、运用寿命和牢靠性设计是设计中的技术难点。
另外塑料资料的机加工，模具的冷却系统、模具精度，以及塑料件精度的取决要素和塑料件加工时的熔体活动或硬化变形的可行性也是如今塑料制品设计上的技术难点。
如今塑料件成型模具的消费效率不时提高，注塑成型的热流道模具已普遍采用，各种自动脱模机构已相当成熟，模具的冷却系统的冷却效率失掉充沛的应用。
再者，计算机辅佐设计〔CAD〕和计算机辅佐制造〔CAM〕的运用清楚提高了塑料模具设计和制造的效率和质量，有效地延长了模具设计制造周期。
继CAD和CAM技术成功地在模具设计和制造中运用后，此项技术向纵深方向开展。
另外计算机辅佐工程〔CAE〕也将成为塑料模具设计中一种重要的辅佐软件。
1.1我国塑料模具工业的开展现状
80年代以来，在国度产业政策和与之配套的一系列国度经济政策的支持和引导下，我国模具工业开展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，2003年模具进出口统计中，我国模具的出口总额为2.52亿美元,我国模具的出口总额3亿美元,出口额那么到达13亿多美元,在出口模具中的塑料模具占到50%左右。
可以看出，在塑料模具方面，我国与国外产品还存在较大差距。
在引进的塑料模具中，以科技含量较高的模具居多，如高精度模具、大型模具。
热流道模具、气辅及高压注射成型模具等。
现代塑料制品对外表光亮度、成型时间都提高了更高的要求，因此也推进了塑料模具的开展。
以电视机塑料外壳模具为例。
其精度已由以前的0.05~0.1mm提高到0.005~0.01mm ,制造周期也由8个月延长到了2个月,并且运用寿命也由过去可制10万~20万件制品延伸到了可60万件制品。
从电视机外壳塑料模具的开展可以看到，高精细、短命命、短周期、低本钱是模具的开展方向。
目前我国运用掩盖率和运用量最大的模具规范件为冷冲模架、注塑模架和推杆管这三类产品。
以注塑模架为例，目前全国总产值有20多亿元，依照需求，国际约需注塑模架30多亿元，而实践上国际市场并未到达这个规模，其中主要一个缘由就是模具厂家观怀旧，注塑模架自产配比例较高，外购很少。
这样做厂家不只重复制造本应规范化的购件，延伸了模具消费周期，又不利于维修。
很多相关的模具规范件并没有相关的国度规范，因此制定模具构件的规范规范任务也是燃眉之急。
1.2国际塑料模具工业的开展现状
美国1991年宣布的〝国度关键技术报告〞以为:
资料范围的停顿简直可以清楚改良国民经济一切部门的产品功用,提高它们的竞争才干;因此把资料列为六大关键技术的首位。
这是由于先进资料与制造技术是未来国民经济与国防力气开展的基础,是各种高、新技术效果转化为适用产品与商品的关键。
以后各种新资料市场规模超越1000亿美元,估量到2000年将达4000亿美元。
由新资料带动而发生的新产品新技术那么是一个更大的市场。
以上参展项目基本上代表了以后国际和国际的先进水平和开展趋向，详细表如今如下五个方面。
1.2.1网络的CAD／CAE／CAM一体化系统结构初见端倪
随着计算机硬件与软件的提高以及工业部门的实践需求，国外许多著名计算机软件开发商已能按实践消费进程中的功用要求划分产品系列，在网络系统下完成了CAD／CAM的一体化。
处置了传统混合型CAD／CAM系统无法满足实践消费进程分工协作要求的效果，以便更能契合实践运用的自然进程。
例如英国达尔康公司在原有软件DUCT5的基础上，为顺应最新软件开展及工业消费实践而在最近推出的CAD/CAM集成化系统Delcam'sPowerSolution，该系统掩盖了几何建模、逆问工程、工业设计、工程制图、仿真剖析、快速原型、数控编程、测量剖析等范围。
1.2.2AM软件日益深人人心并发扬越来越重要的作用
在90年代，能停止复杂形体几何外型和NC加工的CAD／CAM系统主要是在任务站上采用UNIX操作系统开发和运用的，如美国的Pro-E、UGⅡ、CADDS5软件，法国的CATIA、EUCLID软件和英国的DUCT5软件等。
随着微机技术的一日千里、在90年代前期，新一代的微机CAD/CAM软件，如Solidworks、Solidadae崭露头角，深得用户的好评。
这些微机软件不只在采用诸如NURBS曲面、三维参数化特征外型等先进技术方面承袭了任务站级CAD／CAM软件的优点，而且在Windows作风、静态导航、特征树、面向对象等方面具有任务站级软件所不能比拟的优点。
1.2.3AM软件的智能化水平正在逐渐提高
由于在现阶段，模具设计和制造在很大水平上依然依托着模具设计与制造工程师的阅历。
仅凭CAD／CAM软件有限的数值剖析功用无法为用户提供完善和正确的设计结果，软件的智能化功用必不可少。
面向制造、基于知识的智能化功用是权衡模具设计与制造软件先进性与适用性的重要标志之一。
在模架的设计进程中完成了模架零件的全相关，并能自动发生资料明细表和供NC加工的钻孔表格。
在NC加工方面，完成了智能化的粗加工、加工参数的设定以及对整个加工进程停止加工结果的校验剖析，这些具有智能化的功用可以清楚地提高注塑模具的消费效率和产质量量。
1.2.4设计与3D剖析的重要性愈加明白
在型腔模CAD中我国大少数企业依然采用的是二维设计〔2D〕，即先将3D的产品图投影为假定干二维视图后，再区分对各个视图的二维模具结构停止设计，这种因循传统手工设计的方式已越来越不顺应现代化消费和集成化技术的要求。
由于注塑模型腔复杂、镶件多，杆件和冷却水管布置犬牙交织，用户在3D设计时经常由于显示屏幕小、构件多、视点变换少而感到眼花潦乱，这方面的缺陷也正在克制之中。
在注塑活动进程模拟软件方面，国际外临时运用的是基于中性层面的活动模拟软件。
这种剖析形式的最大缺陷是需求用户从所生成的实体／曲面几何模型中交互提取中性层面，操作步骤繁琐，任务量庞大，在很大水平上阻碍了活动模拟软件的推行和普及。
虽然澳大利亚Mold－flow公司推出了中性层面自动生成工具MF／Midplane，但其掩盖范围不大。
该公司基于实体几何模型的三维真实感活动模拟软件MoldflowAdvisers，从基本上摆脱了对中性层面的依赖。
华中理工大学模具技术国度重点实验室展出了同类软件HSC3D4．5F，已说明了我国在该项域也到达了国际当今的先进水平。
表1国际外塑料模具技术比拟表
项目
国外
国际
注塑模型腔精度
0.005～0.01mm
0.02～0.05mm
型腔外表粗糙度
Ra0.01～0.05μm
Ra0.20μm
非淬火钢模具寿命
10～60万次
10～30万次
淬火钢模具寿命
160～300万次
50～100万次
热流道模具运用率
80%以上
总体缺乏10%
规范化水平
70～80%
小于30%
中型塑料模消费周期
一个月左右
2～4个月
在模具行业中的占有量
30～40%
25～30%
1.3我国塑料模具工业和技术今后的主要开展方向
（1）提矮小型、精细、复杂、短命命模具的设计制造水平及比例。
（2）在塑料模设计制造中片面推行运用CAD/CAM/CAE技术。
基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，CAD/CAM软件的智能化水平将逐渐提高；塑料制件及模具的3D设计与成型进程的3D剖析将在我国塑料模具工业中发扬越来越重要的作用。
（3）推行运用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。
气助注射成型可在保证产质量量的前提下，大幅度降低本钱。
气体辅佐注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需求确定和控制体辅，而且其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，开发气体辅佐成型活动剖析软件，显得十分重要。
（4）开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。
以顺应多种类、少批量的消费方式。
（5）提高塑料模规范化水平和规范件的运用率。
首先要制定一致的国度规范，并严厉按规范消费；其主要逐渐构成规模消费、提高商品化水平、提高规范件质量、降低本钱;再次是要进一步添加规范件规格种类。
（6）运用优质模具资料和先进的外表处置技术关于提高模具寿命和质量显得十分必要。
（7）研讨和运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完成逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。
研讨和运用多样、调整、廉价的检测设备是完成逆向工程的必要前提。
（8）〝十一五〞时期我国塑料模具开展方向，塑料模具占模具总量近40%，而这个比例仍不时上升。
塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具，为集成电路配套的精细塑料模具，为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精细注塑模，为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等，目前虽然已有相当技术基础并正在快速开展，但技术水平与国外仍有较大差距，每年出口达几亿美元，因此〝十一五〞时期应重点开展。
1.4本次设计的目的
此次毕业设计给了我亲身入手的时机，于以后的任务、学习等都有很大的协助，是大学四年学习的一个总结，中国的塑料模具制造工业的飞速开展是需求实际和实际践相结合的，所以这次毕业设计的意义十分严重。
目的是经过对该零件的注塑模工艺的设计，了解注塑模具的设计步骤，PP等资料的各项功用目的，工艺方案的选择。
1.5本次设计存在的最大效果及处置方案
1.5.1分型面的选择
分型面应遵照以下几项基本原那么：
a、分型面应选在塑件外形最大轮廓处。
b、确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模；
c、保证塑件的精度要求；
d、满足塑件外观质量的要求；
e、便于模具的加工与制造；
f、对成型面积的影响；
g、排气的效果的思索；
h、对侧向抽芯的影响。
经过上述原那么和对塑件的剖析，最后决议以塑件底部外表作单分型面设计模具。
1.5.2主要成型零件结构的设计
（1）凹模的结构方式
凹模的结构随着塑件外形、成型需求、模具加工装配等工艺要求而变化，有以下几种方式：
全体式凹模结构和组合式凹模结构〔全体嵌入式凹模；局部镶嵌式凹模；底部镶拼式凹模；侧壁镶拼式凹模；四壁拼合式凹模〕
凹模主要技术要求
凹模资料：
T8，T10A，CrWMn，9Mn2V，9SiCr，40Cr
凹模热处置：
HRC40～55
外表粗糙度：
型腔外表：
Ra0.2～Ra0.1μm;配合面：
Ra0.8μm
凹模外表处置：
外表镀铬、抛光
图1
凹模加工：
模套与模块锥面配合严密处配制加工
由于本次设计的塑件较小，结构较复杂，因此选用全体式凹模结构如右图1：
下面列出全体式凹模结构的主要特点：
a.凹模由整块资料构成
b.结构特点：
结实、不易变形、塑件质量好。
c.适用范围：
外形复杂或外形复杂但凹模可用电火花和数控加工的中小型塑件。
d.大型模具不易采用全体式结构：
※方便于加工，维修困难
※切削量太大，糜费钢材
※大件不易热处置〔淬不透〕
※搬运方便
※模具消费周期长，本钱高
〔2〕型芯的结构设计
型芯：
成型塑件的内外表的零件。
1〕全体型芯
全体型芯结构是模板与型芯做成一体。
特点是结构复杂，强度与刚性好，但糜费资料和工时，不宜修复和改换。
2〕全体组合型芯
全体组合式就是将主体型芯独自做成一件，然后再镶嵌到模板中并紧固。
3〕局部组合型芯
依据塑件的结构外形和复杂水平，在全体组合型芯中可再镶入局部的小型芯或镶块，构成局部镶拼结构的型芯。
型芯设计时更应留意其强度与刚度要求，型芯任务时多为悬臂结构，尤其粗大型芯，在注射压力的作用下很容易发作弯曲变形。
型芯的固定应结实牢靠，不允许有任何松动。
通常固定端以台肩或螺钉紧固，方便牢靠。
模具设计时型芯的固定型式应视详细的模具结构状况灵敏选择。
所思索的原那么是加工及抛光方便，任务时不发生变形或断裂。
4〕完全组合型芯
是由多块分解的小型芯镶拼组合而成的主体型芯，多用于结构有规律的陈列而又难于全体加工的塑件。
其特点是：
①各拼块可区分加工和热处置，到达不同的尺寸精度和硬度要求，以提高成形零件的强度、刚度和耐磨性，延伸模具的精度坚持性和运用寿命。
②便于停止精细磨削加工，提高零件精度及尺寸互换性，既保证了塑件的成形精度要求，又有利于成形零件的维修与改换。
③对每一个拼块便于加工脱模斜度和外表抛光，还可方便的开设排气槽。
有利于塑件的脱模和成形进程中的排气，保证塑件细部结构填充完美。
④由于组合的拼块数量较多，每块的加工误差要求很小，提高了加工难度。
否那么装配时的累计误差会影响塑件尺寸精度。
⑤不利于型芯的冷却系统规划。
5〕小型芯的固定
小型芯是模具中罕见的结构，由于其尺寸较小，任务时在压力作用下容易变形，因此其结构方式与固定方式都应依据详细状况合理确定。
型芯的技术要求
图2
型芯资料：
T7A、T8A、T10A、Cr12
型芯热处置：
HRC45～50
型芯外表：
Ra0.1~0.025μm
配合面：
Ra0.8μm
型芯外表处置：
外表镀铬、抛光
型芯加工：
同轴度高的中央配制加工
经过以上条件综合塑件自身要求选用全体组合型芯如图2：
2.塑件资料的成型特性与工艺参数
本章着重引见塑料成型的工艺特点以及塑件的工艺要求，塑件结构设计方面的知识。
为前面几章的模具设计奠定了基础。
对零件的剖析得塑件资料取PP〔聚丙烯〕。
2.1塑件资料的特性
聚丙烯比重小，强度、刚性、硬度、耐热功用均优于HDPE，可在100℃左右运用。
具有良好的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但高温易变脆，不耐
磨，易老化，适宜于制造普通的机械零件。
PP属结晶性资料，吸湿性小，能够发作熔融分裂，临时与热金属接触会发作分解。
其活动性极好，溢边值0.03mm左右。
冷却速度快，浇注系统及冷却系统应散热过度。
成型收缩范围大，收缩率大，易发作缩孔、凹痕、变形，取向性强。
成型加工时留意控制成型温度，料温低取向性清楚，尤其是在高温高压时更清楚。
模具温度低于50℃以下塑件无光泽，易发生溶接痕、流痕；90℃以上时易发作翘曲、变形。
塑件应壁厚平均，防止缺口，以防止应力集中。
PP的其它功用见表2。
表2PP的局部功用
物
理
性
能
密度g/cm
0.9~0.91
力
学
性
能
屈服强度MPa
37
线胀系数/℃
9.8
抗压强度MPa
56
计算收缩率%
1.0~3.0
断裂伸长率%
>200
熄灭性
慢
弯曲模量GPa
1.45
透明性
半透明
冲击韧度kJ/mm
3.5~4.8〔缺口〕
化
学
性
能
不含动摇剂时外表迅速变色、发脆，加抗氧剂可以改善其抗大气老化功用
成
型
条
件
预热
时间h
1~2
温度℃
80~100
料筒温度℃
后段
160~180
对碱类动摇
中段
180~200
对少数油类动摇，能吸收极大批矿物油、植物油
前段
200~220
模温℃
40~80
强酸及高浓度氧化剂能惹起破坏，对水和无机盐溶液动摇。
注射压力MPa
70~120
成型时间〔总周期50~160〕s
注射
20~60
受许多烃类、酮类初级脂肪族的腐蚀而硬化或溶解，对醇类动摇。
高压
0~3
冷却
20~90
螺杆转速r/min
48
2.2成型特性
注塑模工艺条件：
注塑机选用：
对注塑机的选用没有特殊要求。
由于PP具有高结晶性。
需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。
锁模力普通按3800t/m2来确定，注射量20%-85%即可。
枯燥处置：
假设贮存适当那么不需求枯燥处置。
熔化温度：
PP的熔点为160-175℃，分解温度为350℃，但在注射加工时温度设定不能超越275℃。
熔融段温度最好在240℃。
模具温度：
模具温度50-90℃，关于尺寸要求较高的用高模温。
型芯温度比型腔温度低5℃以上。
注射压力：
采用较高注射压力〔1500-1800bar〕和保压压力〔约为注射压力的80%〕。
大约在全行程的95%时转保压，用较长的保压时间。
注射速度：
为增加内应力及变形，应选
升级会员 