洗发液瓶盖注塑模设计毕业论文.docx

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洗发液瓶盖注塑模设计毕业论文

摘要

本设计课题是洗发水瓶盖注塑模具的辅助设计与制造，分为注塑模具三维设计和二维装配图及零件图三部分。

塑料瓶盖的材料选用聚丙烯。

首先用Pro/e进行洗发水瓶盖的三维造型，利用CAD/CAE作出辅助分析，通过查阅各种资料，完成包括形状及尺寸方面的数据运算，然后根据洗发水瓶盖的结构特点设计了模具的型芯、型腔、脱模及整体结构。

此模具的结构较为复杂，动模和定模都采用了镶拼结构。

由于生产批量较大，采用一模两腔、对排的布置方式。

由于聚丙烯对热较敏感，且此塑件的壁厚较薄，经过计算此设计可以不必加设冷却水道。

此外，为了缩短模具的生产周期，提高生产率，本设计在很多地方采用标准件，例如模架，导柱导套。

在此基础上，应用CAD软件画出整个注塑模具的装配图以及零件图，并标注完全。

最后完成整套模具的设计，可以对实际生产起到指导作用。

关键词：

洗发水瓶盖；注塑模；聚丙烯；型芯；型腔

ABSTRACT

Thisissueistheassisteddesignandmanufacturingoftheinjectionmoldofcapofshampoobottle,whichisincludingthree-dimensionaldesignofinjectionmoldandtwo-dimensionalmapofassemblyandpartsdrawings.Shampoobottleismadeofpolypropylene.FirstPro/Eisusedtoformthree-dimensionalshapeofthecapofshampoobottle,CAD/CAEmakesanassistedanalysis.Afterreadingavarietyofavailableinformation,thedatacomputationoftheshapeandsizecouldbecompleted.Andthenthecapofshampoobottleinaccordancewiththestructuralcharacteristicsofthedesignofthemoldthecore,cavity,andtheoverallstructureofmolding.Thestructureofthismoldisrathercomplex,thedynamicanddeterminedmoldarebothadoptedcompositestructure.Duetothelargerquantitiesofproduction,Atwo-modecavityisused,thearrangementofrow.Asthepolypropyleneismoresensitivetoheat,andthethinnerwallthicknessofplasticparts,inthisdesigncanbecalculateddonotneedadditionalcoolingwater.Inaddition,inordertoshortentheproductioncycleofmold,andimproveproductivity,thedesignadoptsstandardinmanyplaces,suchasmold,leadguidesetsofcolumns.Basedonthat,theapplicationofCADsoftwaretodrawtheentireinjectionmoldassembly,aswellaspartsofthemap,andmarkedcompletely.Finally,acompletesetofmoldisdesigned,whichcanplayaguidingroleintheactualproduction.

Keywords:

CapofShampooBottle；InjectionMold；Polypropylene；Core；Cavity

第1章绪论

1.1概述

本题目为洗发液瓶盖模具设计，采用注射模具加工成型，注射成型周期短，加工效率高，利于洗发液瓶盖这类小制件的大批量生产。

利用注塑模具生产洗发液瓶盖是此次设计的主要内容，同时通过查阅各种资料，完成包括形状及尺寸方面的数据运算，利用Pro/E三维作图软件作图，CAD/CAE做出辅助分析，完成洗发液瓶盖所需注塑模具的装配图和零件图，以及详细的说明。

通过此次设计熟悉注塑模具的发展现状，把大学里所学的知识系统的应用到实际。

1.2设计目的及意义

随着人们水平的不断提高，使用洗发液的人也越来越多，洗发液瓶盖也随之推广使用，因此洗发液瓶盖的发展前景越来越广阔。

如何经济、技术的设计洗发液瓶盖模具成为一个重要的研究课题。

在实际生产中，洗发液瓶盖采用的原料为PP。

加工时，一般采用注塑模具加工。

塑料件具有比重小、耐水、耐化学腐蚀、外型美观等优异性能。

在现代制造业中，塑料已成为成型加工的主要材料，注塑制品广泛用作装饰件、结构件、功能件及其他的用途等工业领域。

由于注塑件的质量很大程度上取决于模具的设计与制造，而注塑件千变万化，注塑模结构复杂多变，所以注塑模设计是一项非常复杂的知识密集型产业，同时激烈的市场竞争带来越来越快的更新换代，对注塑模的设计和制造提出了更高的要求。

预计今后随着微型计算机的普及和汽车的轻型化，塑料制件的适用范围将会越来越大，塑料工业的生产量也将会迅速增长。

塑料的应用将会覆盖国民经济所有部门，尤其在尖端科学技术领域中占有越来越重要的位置。

1.3我国塑料模具在工业中现状及展方向

塑料模具的发展是随着工业的发展而发展的。

近年来，人们对各种设备和用品轻量化要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。

塑料制品要发展，必然要求塑料模具也随着发展。

汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速。

塑料模具也快速发展。

2000年。

我国（未包括港澳台统计）塑料模具产值约100亿元。

2004年，以发展到220亿元，4年平均增长率为21%，高于模具行业总体发展速度近4个百分点。

80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右。

在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。

1.3.1塑料模具市场情况

我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方向都有了很大的发展，但与国民经济发展需要和世界先进水平相比，差距仍然很大。

一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具，每年仍然大量进口。

在总量供不应求的同时，一些低档的塑料模具已经供过于求，市场竞争激烈，一些技术含量不太高的中档塑料模具业有一些趋向于供过于求。

1.3.2塑料模具水平及发展趋向

近年来，我国塑料模具水平已有较大的提高。

大型塑料模具已能生产单套重量达50t以上的注塑模，精密注塑模的精度已经可以达到3um,制件精度为0.5um的小模数齿轮模具，已达到高光学要求的车灯模具等已能生产，多腔塑料模已能生产一模7800腔的塑料膜，高速模具方面已能生产4m/min以上挤出速度的告诉塑料异型材挤出模及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤，后共挤、再生料共挤出和低发泡钢共挤等各种模具。

在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高。

CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩大，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都已有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大的提高，三资企业蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高。

经过几年的发展，在塑料模具的开发，结构和企业管理等方面已显示出了一些新的趋向，先综合如下：

1.模具的质量、周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将周期放在首位，要求模具尽快交货，这已成为一种趋势，为满足用户的这一需求，各方面的工作必须跟上。

2.大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确的用户对象之前进行开发（这需要在有较大的把握和敢冒一定的风险的情况下进行的），变被动为主动。

目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已经采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。

这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。

事实证明，这种做法不仅是模具厂变被动为主动，而且对开发业务和缩短模具生产周期也十分有利，受到用户的欢迎。

青岛海尔模具公司等企业的“你给我一个概念，我还你一个产品”的一站式服务模式及太仓求精模塑公司和浙江陶氏模具集团有限公司等企业主动开发的办法已经被越来越多的企业所接受，这可能也是今后发展的一种趋向。

3.随着模具企业设计和加工水平的提高，过去以钳工为核心，大量依靠技艺的现象已有了很大变化。

在某种意义上说：

“模具是一种工艺品”的概念已逐渐被“模具是一种高新技术工业产品”所替代，模具“上下模单配成套”的概念正在被“只装不配”的概念所替代。

模具正从长期以来主要依靠技艺而变为今后主要依靠技术。

这不但是一种生产手段的改变，也是一种生产方式的改变，更是一种观念的改变。

这一趋向使得模具标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促使整个模具工业水平不断提高，正在被社会所接受。

我国模具行业，目前已有4个国家级高新技术企业，近百个省市级高新技术企业。

与此趋向相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐变为技术型人才是十分必要的。

当然，目前及相当长的一段时间内，技艺型人才仍是十分重要的，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。

4.模具企业及模具生产正在向信息化方面迅速发展，这也是一种趋向。

21世纪，信息越来越多，信息技术越来越先进发达，信息已与人们的生产和生活休戚相关。

在目前的信息社会中，高水平的模具，现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。

目前许多企业已经采用的CAE,PDM,CAPP,KBE,KBS,RE,CIMS,ERP等技术及其他许多先进制造技术和虚拟网络技术等都是信息化的表现，向信息化方向发展这一趋向已被行业所公认。

5.随着人类社会的不断进步，模具必然会向着更广泛的领域和更高水平发展。

现在能把握机遇，开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具的企业日子普遍好过，使自己生产的模具向高水平发展，不断提高自己的综合素质和整体实力及进入国际市场的竞争力。

6.世界上工业发达国家的模具工业正加速向我国转移，其表现形式：

一是迁厂，二是投资，三是采购，这一趋向虽然并非这几年才有，但近几年更加明显。

我们应该抓住机遇，加快发展步伐。

1.4存在的问题

我国塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，主要存在6个方面的问题。

1.发展不平衡，产品总体水平较低，虽然个别企业的产品已达到相当高的水平，个别企业的部分产品已达到或接近国际水平，但总体来看，模具的精度，型腔表面的粗糙度，生产周期，寿命等指标与国外先进水平相比上有较大的差距。

包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。

2.工艺装备落后，组织协调能力差。

虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业的工艺装备仍比较落后，更主要的是我们的企业组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。

3.大多数企业开发能力弱，一方面是技术人员比例低，水平不够高，另一方面是科研开发投入少，更重要的是观念落后对开发不够重视。

模具企业不但要重视模具开发，而且要重视产品开发。

4.管理落后更甚于技术落后。

技术落后往往容易看到，管理落后有时却难以意识到。

国内外模具企业管理上的差距十分明显，管理的差距所带来的问题往往比技术上的差距更为严重。

同一个企业，设备不变，人员不变，管理一变立竿见影，这样的例子并不少见。

5.供需矛盾一时还难以解决。

2004年，国产塑料模具国内市场满足率不足74%，其中大型，精密，长寿命模具满足率还要低，估计不足60%。

同时，工业发达国家的模具正在加速向我国转移，国家采购越来越多，国际市场前景很好。

市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。

6.体制和人才问题的解决尚待时日。

在社会主义市场经济中，竞争性行业，特别是像模具这样依赖于特殊用户，需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制和经营机制已越来越显得不适应。

人才的数量和素质水平也跟不上行业的快速发展。

虽然各地都在努力解决这两个问题，但要得到较好解决尚待时日。

展望未来，由于国际、国内宏观环境良好，国内塑料模具各主要用户行业仍将以较快速度发展，塑料模具也必将持续高速发展。

目前存在的问题通过国内外交流与合作。

全行业的共同努力和各方面的支持，不久的将来，定会得到较好的解决。

1.5发展展望

在信息化带动工业化发展的今天，我们既要看到成绩，又要重视落后，要抓住机遇，采取措施，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，尽快提高塑料模具的水平，把自己带入到国际市场中去，促进我国整个模具行业的快速发展。

随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也一定会越来越高。

为了满足市场的需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工技术都比将会有较快的发展，而且这种必须跟上时代发展步伐。

展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。

当然，这是需要开拓、创新和做出艰苦努力的。

1.超大型、超精密，长寿命模具将得到发展。

2.多样材质、多种颜色，多层多腔，多种成型方法一体化的模具得到发展。

3.各种快速经济模具，特别是与快速成型相结合的RP/RT技术得到较快的发展。

4.模具设计、加工机各种管理奖项数字化，信息化方向发展，CAD/CAM/CAE/CAPP及PDM等等向智能化，集成化和网络化方向发展。

5.更加高速，更加高精度，更加智能化的各种模具加工设备将进一步得到发展与推广应用。

6.更高性能及满足特殊用途的各种模具新材料将会不断发展，随之而来的也会产生一种特殊的和更为先进的加工方法。

7.各种模具型腔表面处理技术，涂覆，修补，研磨和抛光的新工艺也会不断得到发展。

8.逆向工程，并行工程，复合加工乃至虚拟技术将得到发展。

9.热流道技术将会迅速发展，气辅和其他注射成型工艺及模具业将会有所发展。

10.模具标准化程度将不断提高。

“十一五”期间，在科学发展观的指导下，广大模具企业将进一步深化改革，下功夫搞好科技进步与创新，坚持走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型的轨道上来，模具工业必将获得更好的发展。

1.6设计的研究设想及研究方法

本设计已洗发液瓶盖为研究对象，通过对制件外型尺寸进行分析，材料选为聚丙烯，确定模具设计方案。

制件的三维实体由PRO/E做出，根据原始塑料零件定义参照模型，定义模具坯料，在参照模型上进行拔模检测，设置模具模型的收缩率，定义分型面，定义体积块，以将模具分割成单独的元件，抽取模具体积块，以生成模具特征。

增加浇口，流道作为模具特征，填充模具型腔，以创建制模。

创建浇铸件，定义开模步骤，使用CAE功能模块执行模流分析，估计模具的初步尺寸并选取合适模座，最后完成模具工程图的制作。

1.7设计的结果及意义

本次设计的目的是：

通过测量实际制件的尺寸，利用三维制图软件得到之间的三维模型，选择合适的注射机，浇注系统，标准模架，推出机构等等，最后利用Proe画出模具的三维图纸，并在此基础上画出模具的装配图和零件图，完成设计说明书。

通过这次系统的设计，可以将大学的知识串联起来，完整的复习，并将其应用到实际。

第2章分型面位置以及型腔数量和排列方式的确定

2.1塑件的分析

塑件的分析：

该塑件是一个洗发水瓶盖，属于小型复杂零件。

材料选择为聚丙烯，它柔韧性能好，伸缩率较高，塑件分上下盖两部分；可以开合。

外观要求光滑。

如图所示，塑件壁厚为0.8mm。

属于塑料制件，生产批量大。

其中部分尺寸在实件体零件图里有标注。

该零件分为两部分，图2.1是用Pro/e创建的零件。

图2.1制件的三维立体图

2.2塑件材料的选择

选择材料的合适与否关系着这个设计的成败与否，所以应慎重选择：

几种典型的材料进行比较选取。

2.2.1丙烯腈一丁二烯一苯乙烯三元共聚物（ABS）

ABS外观是淡黄色非晶态树脂，不透明，密度与聚苯乙烯基本相同。

ABS具有良好的综合物理力学性能，耐热，耐磨，耐油，尺寸稳定，加工性能优良，具有三种单体所赋予的优点，其中丙烯腈赋予材料良好的刚性，硬度，耐油性耐寒性：

苯乙烯赋予材料刚性硬度，光泽性和良好的加工流动性，改变三组分比例可以调节材料性能。

ABS为无定型聚合物，无明显熔点，融融流动温度不太高随所含三种单体比例不同，在160°C-190°C度具有充分的流动性，且热稳定性好在高于285℃时才出现分解现象，因此加工温度范围较宽。

ABS熔体具有明显的非牛顿性，提高成型压力可以使熔体粘度明显减小。

粘度随温度升高也会明显下降。

ABS吸湿性稍大于聚苯乙烯，吸水率在0.2%—0.45%之间，但由于熔体粘度不高，对于要求不高的制品，可以不经干燥，但干燥可使制品具有良好的表面光泽并可改善内在质量，在80-90℃一下干燥2-3个小时，可以满足各种成型要求。

ABS具有较小的成型收缩率，收缩率变化最大范围约为0.3%-0.8%。

在多数情况下，其变化不小于该范围。

注塑是ABS塑料最重要的成型方法，可以采用柱塞式注塑机，但更常用螺杆式注塑机，后者更适于形状复杂制品，大型制品成型。

2.2.2聚苯乙烯（PS）

聚苯乙烯是无色无味的透明刚硬固体，制品郑地时有金属般鸣响，聚苯乙烯透光率不低于80%，雾度约为3%,折射率较大，在1.5%-1.6%之间，具有特殊光亮，但储存容易泛黄，泛黄的原因之一是单体纯度不够，特别是在含微量元素时，二是聚合物在空气中缓慢老化引起发黄，聚苯乙烯较轻，密度在1.04-1.05之间。

1.力学性能聚苯乙烯在热塑性塑料中属于典型的硬而脆材料，拉伸，弯曲等常规力学性能高于聚苯烃，拉伸时无明显屈服现象

2.热学性能聚苯乙烯分子链虽是刚性链，但由于是无定型结构超过玻璃花温度即开始软化，软化点为95℃左右，许多力学性能都受到温度升高的明显影响。

最高连续实用温度仅60-80℃。

120℃时开始成为熔体。

180℃时开始具有流动性，其热稳定性较好，超过300℃才开始分解，因此聚苯乙烯具有较高的成型加工区间

3.电性能聚苯乙烯是非极性聚合物，具有优异的介电，电绝缘性能，由于吸湿性很小，电性能也不变环境温度改变的影响

4.加工工艺性：

吸湿性很小，加工前一般不需要与专门的干燥工序，成型温度范围较宽。

收缩率及其变化范围都很小一般在0.2%—0.8%，有利于成型尺寸精度较高和尺寸稳定性的制品。

聚苯乙烯制品容易产生内应力并且在空气中缓慢老化引起发黄，很明显不适合选用。

2.2.3聚丙烯（PP）

聚丙烯，俗称百折胶，是继尼龙之后发展到的又一种树脂品种，它是一种高密度，无侧链，高结晶体的聚合物。

是一种半透明，半晶体的热塑性塑料，聚丙烯按其结晶度可以分为等规聚丙烯和无归聚丙烯。

常用的聚丙烯原料是等规聚丙烯，聚丙烯具有优良的综合性能，具有高强度，绝缘性能好，吸水率低，热变形温度高，密度小，结晶度高等特点。

有着良好的硬度和刚性，具有高抗蠕变和应力松弛能力，优良的耐磨性，自润滑性，耐疲劳性，是其它工程材料不能相比的。

1.聚丙烯的特性

（1）物理性能：

纯聚丙烯是透明的象牙白色，蜡状，无毒，无味的乳白色高结晶聚合物，密度为0.9-0.91g/cm，是通用塑料中最轻的一种。

成型收缩率：

1.0-2.5%，对水特别稳定，24小时在水中的吸水率为0.01%，成形性好，但收缩率大，制品壁厚制品容易凹陷。

制品表面光泽度好，容易着色。

（2）力学性能

聚丙烯的结晶度高，结构规则，具有良好的力学性能。

其强度和硬度，弹性都较好，但在室温和低温下冲击强度较差，分子量增加的时候冲击强度也增大，但成型加工性能变差，聚丙烯突出的性能是抗弯曲疲劳性，干燥系数与尼龙相似，在润滑油下不如尼龙

（3）热性能

聚丙烯的燃烧热很高，很难支撑阻燃产品，聚丙烯具有良好的耐热性，熔点在164-170℃之间，制品在100℃以上惊醒消毒灭菌，在不变外力的情况下150℃也不变形，但低温时便脆，不耐磨，易老化，脆化温度为-35℃。

可在100℃左右长时间使用，聚丙烯不适合0℃以下使用。

由于均聚物的聚丙烯在0℃以下时非常脆，因此需对商业的聚丙烯材料是加入1-4%乙烯的无规则共聚物或者更高比例乙烯含量的钳段式共聚物。

共聚物型的聚丙烯材料有较高的热扭曲温度，低透明度，低光泽度，低刚性，但是有更强的抗冲击强度。

聚丙烯的强度随着乙烯含量的增加而增大。

聚丙烯的维卡软化温度为150℃，由于结晶度较高，这种材料的表面刚性和抗划痕特性比较好，聚丙烯不存在环境应力开裂问题，聚丙烯也不像聚乙烯那样在高温下具有抗氧化性。

（4）化学性能

聚丙烯化学稳定性好，除了强氧化剂和非极性溶剂能使聚丙烯降解，聚丙烯对化学侵蚀有很强的抵抗力。

农地较低的溶液则对聚丙烯无害。

但低分子量的脂肪烃，汽油，二甲苯，氯化烃等能使聚丙烯软化和溶胀。

共聚物溶胀程度比均聚物高，聚丙烯从这类溶剂中取出后，其尺寸恢复原状。

由于表面惰性极大，如果不采用火焰处理或类似技术，很难在聚丙烯进行印刷，喷漆及粘合。

（5）电性能

聚丙烯的高频绝缘性能优良，由于它几乎不吸水，故绝缘性能不变温度的影响。

PP具有较高的介电系数，随着温度的上升，可以用来制作变热的电气绝缘制品。

它的击穿电压很高。

聚丙烯的抗压性，耐电弧好，但静电度高，遇铜易老化，能制造高纯度的聚丙烯，用于半导体工业。

（6）耐老化性

聚丙烯对紫外线很敏感，耐紫外线性能，抗其它穿透性能很差，加入氧化锌，硫化丙酸二月桂酯，炭黑或类似的乳白填料比可以改善其耐老化性能。

2.成型性能

（1）吸湿性小，易发生熔体破裂，长期与金属接触容易容易分解；

（2）结晶性好，但收缩范围及收缩值大发生缩孔，凹痕，变形；

（3）冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度，材料方向性明显，低温高压时尤其明显。

磨具温度低于50°C塑件不光滑，易产生熔接不良，留痕。

90°C以上易发生翘曲变形；

（4）塑料壁厚均匀，避免缺胶，夹角，以防应力集中。

2.3注射工艺选择

影响注塑件质量的因素有很多，当成型材料，成型设备选定后，注塑成型过程中工艺条件的选择与控制就成为最大的关键因素，概括的讲，注塑成型工艺条件主要包括四个方面，即温度，压力，速度和时间。

2.3.1温度

注塑成型过程中需要控制的温度主要包括料筒温度，喷嘴温度和磨具温度。

1.料筒温度

确定料筒温度时，应保证塑料塑化均匀，能顺利的进行充模，同时又不制造成型塑料降解。

料筒温度应在考虑到成型材料的热稳定性，流动性能等基础上含模选择，并在成型过程中保持稳定。

料筒温度的分布通常是从料