杯盖注塑模具设计毕业设计 精品.docx

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杯盖注塑模具设计毕业设计精品

学生毕业设计（论文）报告

设计（论文）题目：

杯盖注塑模具设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

毕业设计（论文）任务书

专业模具设计与制造班级模具姓名

一、课题名称：

杯盖注塑模具设计

二、主要技术指标：

（1）成型方法：

注塑成型塑料原料：

ABS。

（2）未注公差尺寸按GB/T14486-1993MT6。

（3）塑件周边不得有飞边缺陷，表面光滑。

（4）采用CAD软件对茶杯进行二维造型。

三、工作内容和要求：

（1）分析塑件的成型工艺，完成塑料品种及成型参数的相关分析。

（2）注塑机的选择，通过相关公式的计算，初步选择常见的注塑机。

（3）模具类型及结构的确定，并进行3D模具制作。

（4）模具和成型机械关系的校核，通过相关公式对初选的注塑机校核。

（5）绘制模具零件图以及制模具装配图。

（6）编写设计说明书。

四、主要参考文献：

（1）xx.塑料成型工艺及模具设计[M].电子科技大学出版社,2009年

（2）xx.模具CAD/CAM[M].校内出版,2009年

（3）xx.MOLDFLOW注塑流动分析[M].清华大学出版社,2010年

（4）xx.UGNX4实例教程[M].人民邮电出版社,2009年

学生（签名）年月日

指导教师（签名）年月日

教研室主任（签名）年月日

系主任（签名）年月日

毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目

杯盖注塑模具设计

一、选题的背景和意义：

选题的背景:

杯盖在我们生活中随处可见，几乎每家每户都会用到。

市场上也有各种各样的杯盖，有时候一个灵巧鲜艳的造型便能吸引消费者的眼球，为生产厂家创造利润。

所以一个貌似简单的盖子也蕴含着无尽的商机，引人深思。

本次设计的杯盖结构简单，主要展现出一个最普通的生活用品的注塑成型过程，希望能有助于人们对身边事物的了解。

选题的意义：

本课题的研究将涉及一些二维和三维的软件的应用，如AUTOCAD等，以及相关软件的应用。

这将会使我运用这些软件的能力得到提升。

同时本次毕业设计还涉及到模具注塑模的相关知识。

这对我来说是一个新领域，所以通过这次毕业设计对我自学能力的培养是一个很好的机会。

因此通过本次学习将对我进一步巩固所学知识及灵活应用所学知识来解决实际问题有着深远的意义。

另外，通过本次毕业设计，将使我掌握写论文的一般步骤及方法。

同时也提高了我如何快速而有效的查阅相关信息的方法，不仅锻炼了我在遇到困难时冷静分析。

独立思考及解决问题的能力，而且培养了我和同学相互讨论，相互学习的习惯。

二、课题研究的主要内容：

本课题主要是塑料成型的工艺设计及制造，也就是注塑模的工艺设计方案分析及确定工艺计算，模具结构设计计算等内容。

生产主要是为了提高生产效率，因此在设计时要力求结构简单，但是一定要保证其精度要求。

1、分析零件的工艺性，制定零件的工艺方案；

2、确定模具的毛坯形状、尺寸和注塑方式；

3、确定模具内型和结构形式；

4、进行必要的工艺计算；

5、绘制模具总装备图和非标准零件图；

6、撰写设计说明书。

三、主要研究（设计）方法论述：

（1）通过大量查阅文献资料和实验研究，将理论与实践结合，进行比较分析，完成

设计

（2）通过对教材、网上以及图书馆搜集的资料做详尽的分析以外，还有在所有实训实践当中的动手操作，了解掌握了送料机械手的常见解决办法，以及如何正确使用与维修。

（3）本人已经有了一定的专业知识储备，具备了一定的设计与自学能力；该课题的相关设计资料和相应软件齐全；且目前已搜集了大量与送料机械手相关的理论及操作资料。

四、设计（论文）进度安排：

时间（迄止日期）

工作内容

2011.9.10—9.20

选定课题题目交给指导老师，通过老师综合分析和思考后，最后确定设计论文题目。

2011.9.21—9.25

根据指导老师下达的毕业设计任务书，确定论文的主要内容并写好开题报告，交给指导老师。

2011.9．26—10.5

杯盖的三维设计

2011.10.6—10.10

凹凸模型面设计

2011.10.11-10.20

注塑模具系统设计

2011.10.21-10.25

型芯、型腔的刀具路径

2011.10.26-11.5

绘制图纸撰写毕业论文

2011.11.11-11.18

答辩

五、指导教师意见：

　　　　　　　　　　　　指导教师签名：

年月日

六、系部意见：

　　　　　　　　　　　系主任签名：

年月日

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

杯盖注塑模具设计

杯盖注塑模具设计

摘要：

本文主要介绍了注塑模具的设计，通过对一个塑件的全面分析，选用合适的注塑机，确定模具的结构方案，再通过模具型芯、型腔等相关尺寸计算，绘制模具的零件图、装配图，并且还对主要零件进行模具加工工艺分析，确定加工工艺路线，以及模具的装配工艺。

为了更进一步清楚形象的了解模具的结构设计过程，这次毕业设计使用UGNX4.0作为三维软件以及CAD作为二维软件，带来了很大的方便。

关键词：

杯盖；加工工艺；塑料模；软件应用

Designofaplasticcupcover

Abstract:

thispapermainlyintroducesthedesignofinjectionmouldforplasticparts,throughacomprehensiveanalysis,selectingproperinjectionmould,determinethestructurescheme,againthroughthemoldcavityrelatedcore,drawingmould,thesizeoftheassemblydrawing,andalsoonthemainpartsprocessingmouldprocessingroute,mold,andtheassemblyprocess.Inordertofurtherunderstandthemoldthatimage,theprocessofstructuraldesignofgraduationdesignusingUGsoftwareandNX4.0as3dCADasatwo-dimensionalsoftware,hasbroughtgreatconvenience.

Keywords:

cupscover,Processingtechnology,Plasticmould,Softwareapplications

0前言

杯盖在我们生活中随处可见，几乎每家每户都会用到。

市场上也有各种各样的杯盖，有时候一个灵巧鲜艳的造型便能吸引消费者的眼球，为生产厂家创造利润。

所以一个貌似简单的盖子也蕴含着无尽的商机，引人深思。

本次设计的杯盖结构简单，主要展现出一个最普通的生活用品的注塑成型过程，希望能有助于人们对身边事物的了解。

随着中国当前的经济形势的高速发展，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，在注塑机的螺杆或柱塞的推动下，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杯盖注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产杯盖塑件产品，以实现自动化提高产量。

针对圆盖的具体结构，通过此次设计，使我点浇口双分型面模具的设计有了较深刻的认识；同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准等，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、侧抽机构、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。

1．设计任务书

（1）塑料制品名称：

杯盖。

（2）成型方法：

注塑成型。

（3）塑料原料：

ABS

（4）收缩率：

0.4%-0.7%

（5）生产批量：

10万件。

（6）未注公差尺寸按GB/T14486-1993MT6

（7）要求塑件表面不得飞边缺陷。

图1-1杯盖二维图

图1-2杯盖三维图

2．塑件的工艺性分析

塑件的工艺性分析包括:

塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量和塑件的工艺性分析。

2.1塑件的原材料分析

品种：

ABS

颜色：

蓝色

基本特性：

ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。

ABS树脂是目前产量最大、应用最广泛的聚合物，它将PS、SAN、BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧、硬、刚相均衡的优良力学性能。

ABS工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。

ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。

ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。

ABS工程塑料的缺点：

热变形温度较低，可燃，耐候性较差。

成形特点：

（1）无定形料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度、3小时。

（2）比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。

（3）顶出力过大或机械加工时塑件表面会留下白色痕迹，脱模斜度宜取2°以上。

（4）宜取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度为>270度）。

对精度较高的塑件，模温宜取50 ~60度，对高光泽、耐热塑件，模温宜60~80度。

（5）如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。

（6）如成形耐热级或阻燃级材料，生产3~7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。

2.2塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量和塑件的工艺性分析

尺寸精度：

塑件所有尺寸未标注公差，按标准GB/T14486-1993中MT6级精度。

表面质量：

塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷，表面粗糙度可取Ra1.6。

结构工艺性：

茶杯盖体为回转体壳类零件，腔体深12mm，壁厚均匀2mm，大于最小壁厚要求；总体尺寸85×17，属于小型塑件。

侧壁无拔模斜度，由于高度较小，可以顺利脱模。

但在塑件侧部手拎部位由于存在φ4的孔，成型后塑件不易取出,因此需要考虑哈夫模形式.

通过以上分析可知，此塑件可采用注射成形生产。

又因产量为10万件，属于大批量生产，采用注射成形具有较高的经济效益。

但成型以后需要采用哈夫模才能将塑件顺利脱出.

3．注塑机的初步选择

3.1计算塑件的体积、质量

经UG软件测得塑件的体积V=19.20cm3，ABS的密度为1.02～1.05g/cm3，则质量M=1.03×19.20=19.78g。

3.2初选注射机的型号

根据公式Vmax≥（n·Vs+Vj）/K

式中Vmax——注射机的最大注射量（cm3）

n——型腔数量

Vs——塑件体积（cm3）

Vj——浇注系统凝料体积（cm3）

K——注射机最大注射量利用系数，一般取K=0.8

已知n=2，Vs=19.20cm3，估计Vj=5cm3

则Vmax≥（2×19.20+5）/0.8

=54.25cm3

根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑料品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册，初选G54—S200/400型螺杆式注射机。

明确注射机的规格参数：

（1）最大注射量200---400cm3

（2）注射压力109MPa

（3）最大开模行程260mm

（4）模板尺寸532mm×634mm

（5）锁模力2540kN

（6）模具厚度最大406mm、最小165mm

（7）拉杆空间290mm×368mm

（8）喷嘴尺寸圆弧半径R18mm、孔直径φ4mm

（9）定位孔直径φ100mm

（10）顶出形式机械顶出

3.3初选注射成型工艺参数

（1）确定注射成型的工艺参数

根据该塑件的结构特点和ABS的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数，见下表。

塑件的注射成型工艺参数

表3-1塑件的注射成型工艺参数

（2）确定模具温度及冷却方式

ABS流动性中等，因此在保证顺利脱模的前提下应尽可能降低模温，以缩短冷却时间，从而提高生产率，所以模具应考虑采用适当的循环水冷却，成型模具温度控制60~80℃。

3.4确定模具型腔数量

塑件的生产类型对注射模具结构、注射模具材料使用均有重要的影响。

在大批量生产中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占比例较小，提高生产率和注射模具寿命问题比较突出，所以可以考虑使用自动化程度较高、结构复杂、精度寿命高的模具。

如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。

该塑件的生产批量为100,000件，属于大批量生产，且塑件精度要求不高，因此，应采用一模多腔，为使模具尺寸紧凑，确定型腔数目为一模两腔。

4．基于Moldflow的塑件成型方案分析

对杯盖进行项目创建、网格划分和修补、选择材料与分析序列、建立浇注系统和冷却系统、方案分析，并生成分析报告。

网格划分的结果进行网格统计如图：

图4-1网格统计

由图可知：

最大纵横比11.792小于20，匹配百分比88.5%大于85%，所以网格划分符合要求。

4.1塑件初始成型方案分析

图4-2充填时间

由上图可知，杯盖在1.015s的时间内完成熔体的填充。

图4-3速度/压力切换时的压力

速度/压力切换时的压力从结果图上的红色圆圈可以看到熔料未流到，因此，需要更改注塑工艺参数或者重建浇注系统，来修补缺陷。

图4-4气穴

气穴主要出现在模型的边缘，模型边缘为分型处，可以排气，在气穴较严重

处设置顶杆，以更好地方便排气。

图4-5制品最高温度

制品最高温度显示冷却周期结束时计算出产品的最高温度。

如图最高温度为113.50C。

制品经过冷却后，最高温度应该低于制品的顶出温度。

在过程参数设置中，顶出温度为88度，因此，冷却系统布局不合理，需要修改。

图4-6变形

所有因素导致的翘曲量为0.3159mm，小于最大翘曲量0.7mm不会影响装配

关系，无需修改。

综上所述，需要修该的为“速度/压力切换点”“制品最高温度”。

4.2塑件优化成型方案分析

速度/压力切换点措施：

a修改浇口位置；b增加注塑压力；c升高模具温度。

制品最高温度措施：

a调整冷却系统来降低温度b修改工艺设置。

修改后速度/压力切换图

图4-7优化后速度/压力切换时的压力

从优化方案上看模型充填效果好，改善了初始方案中填不满的缺陷。

修改后制品最高温度如图4-8所示。

图4-8优化后制品最高温度

从优化方案上看制品最高温度57.840C小于顶出温度，优化合理。

由上模流分析可知，此优化方案可用。

5．基于UG的模具结构设计

注射模结构设计主要包括:

分型面的选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列、确定模具总体结构类型，浇注系统设计、成型零件的设计、冷却系统的设计，推出机构的设计，模架的选择.

5.1分型面的选择

首先确定模具的开模方向为塑件的轴线方向，根据分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处原则，则此塑件的分型面选在杯盖的下底面处。

图5-1塑件分型面

5.2型腔的布局

对于一模多腔的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑，模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。

本设计方案的模具采用一模两腔，型腔平衡布置在型腔板两侧。

图5-2型腔布局

5.3确定模具总体结构类型

由于塑件结构比较简单，且表面有特殊要求，考虑到模具结构复杂，优先采用三板模结构。

5.4浇注系统的设计

型腔布局为一模两腔，塑件结构比较简单，考虑到塑件的外观要求较高，外表面不允许有成型斑点和熔接痕，以及一模两腔的布置，浇口采用方便加工修整、凝料取出容易且不会再塑件外壁留下痕迹的侧浇口

（1）主流道设计

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。

根据手册查得G54—S200/400型注射机喷嘴的有关尺寸:

喷嘴球半径:

R=18mm

喷嘴孔直径:

d=Φ4mm

a、主流道尺寸

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0.5～1mm。

现取锥角a=3度，小端半比喷嘴半径大

。

浇口套一般采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度50～55HRC。

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

由上述得出主流道形状为：

圆锥形，锥角a=3°，表面粗糙度Ra0.63um。

主流道进口端直径D1=4.5mm，浇口圆弧半径R=19mm，长度L由装配决定，设计成浇口套形式如下图所示

图5-3交口套

b、主流道衬套的形式

主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。

常用浇口套分为浇口套、定位圈整体式和浇口套与定位圈单独分开两种，由于注射机的喷嘴球半径为18mm，所以浇口套的为R22mm。

C、主流道衬套的固定

因为采用的为分开式,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。

定位圈的外径为Φ125mm，内径Φ35.5mm。

具体固定形式如下图所示：

图5-4主流道衬套的固定

（2）分流道的设计

本设计采用U型断面分流道，切削加工在一块模板上，加工容易实现，表

面积不大，热量损失和阻力损失不太大。

取ABS的分流道直径为8mm。

图5-5分流道设计

（3）浇口

采用点浇口，已知材料为ABS，塑件壁厚2mm，简单塑件，有特殊表面

要求，则浇口尺寸设计如下：

d1=2，d2=8，BHT=56，A=15，B=1。

图5-6浇口设计

浇注系统详细结构如图

图5-7浇注系统详图

5.5成型零件的设计

成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响了制件的质量。

该塑件的材料为ABS工程塑料，对表面粗糙度和精度的要求较高，因此要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理以使其具备50~55HRC的硬度。

A.结构设计

型腔和型芯的结构有两种基本形式，即整体式与组合式。

考虑到塑件大批量生产，则应选用优质模具钢，为节省贵重钢材，型腔和型芯都宜于采用组合式结构，此外，组合式结构还可减少热处理变形、利于排气、便于模具的维修。

型芯尺寸较小、结构简单，适于采用整体嵌入式。

其结构形式见图

图5-8型芯结构

由于本设计采用哈夫模，有型腔镶块，型腔镶块采用整体嵌入式凹模，选择通孔台肩类型，放在定模板一侧，主要是从节省优质模具钢材料、方便热处理、方便日后的更换维修等方面考虑的。

其结构形式见图

图5-9型腔镶块结构

B.工作尺寸计算

采用UG软件对放过缩尺后的塑料件进行3D分模。

5.6排气系统的设计

由于此模具属于中小型模具，且模具结构较为简单，可利用模具分型面和模具零件间的配合间隙自然地排气，间隙通常为0.02～0.03mm，不必设排气槽。

5.7冷却系统的设计

注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定形、生产效果以及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响，因此应设置冷却系统。

由于此塑件为小型（15.24g）、薄壁（2mm）塑，且成形工艺对模温要求不高，也可以采用自然冷却。

此模具设计中采用人工冷却，冷却系统设计如图所示。

图5-10冷却系统的设计

5.8推出机构的设计

根据圆形杯盖的形状特点，其推出机构可采用推件板推出或推杆推出。

其中推件板推出结构可靠、顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但制造困难，成本高；推杆推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会