茶杯杯盖注塑模设计毕业设计.docx

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茶杯杯盖注塑模设计毕业设计编号淮安信息职业技术学院毕毕业业论论文文题目茶杯杯盖注塑模设计学生姓名学号24101014系部机电工程系专业模具设计与制造班级241010指导教师顾问教师二〇一二年十月摘要I摘摘要要本产品是一个注塑模具，通过对注塑成型的特点、产品的要求、材料的分析等，设计制造出合格的产品。

塑料注塑模的设计计算包括方案论证、确定成型设备、注塑模结构设计、注塑模设计的尺寸计算、注塑机有关参数的校核等方面。

本设计的大体思路及内容是：

首先对塑件的工艺性分析和塑件的尺寸精度分析，从而确定方案。

然后对连接座进行造型设计，得到塑件的体积和质量，来初选注塑机。

注塑模结构设计包括：

分型面的选择，型腔数目的确定及型腔的排列，浇注系统的设计，型腔、型芯结构、侧向分型与抽芯机构的确定等方面。

本文注塑模设计的尺寸计算主要是成型零件尺寸的计算以及斜导柱侧向分型与抽芯结构的计算。

注射机注射量的校核、模具轮廓尺寸与注射机装模空间的校核、开模行程的校核和模具顶出装置的校核。

关键词关键词：

注塑模、斜导柱、侧抽芯、PE摘要II目录III目目录录摘摘要要I第一章第一章概述概述.11.1塑料工业简介11.2我国塑料模现状21.2塑料模发展趋势2第二章第二章制品的分析制品的分析.52.1制品（某型茶杯杯盖）的简介52.1.1对制品的分析主要包括以下几点.52.1.2本设计中塑件各项要求.62.2制品的工艺性及结构分析62.2.1结构分析.62.2.2成型工艺分析.62.2.3材料的性能分析.62.3注射成形过程62.3.1PE的注射工艺参数.62.3.1PE的使用性能.72.3.2PE的主要性能指标.7第三章第三章拟订模具的结构形式拟订模具的结构形式.93.1确定型腔数量及排列方式93.2模具结构形式的确定93.2.1多型腔单分型面模具.93.2.2多型腔多分型面模具.93.3注塑机型号的确定103.3.1注射机的选用原则103.3.2有关制品的计算103.3.3注射机型号的确定.113.4分型面位置确定113.4.1分型面的选择原则.113.5浇注系统的设计133.5.1浇注系统设计原则.133.5.2主流道的设计.133.5.3冷料穴的设计.163.5.4分流道的设计.173.5.5浇口的设计.193.5.6浇注系统凝料的脱出机构.213.5.7浇注系统的平衡.223.6脱模推出机构的确定233.6.1脱模推出机构的设计原则.233.6.2制品推出的基本方式.23淮安信息职业技术学院毕业设计论文IV3.6.3带螺纹塑件的脱模机构.243.6.4脱模斜度的确定.253.7侧向分型与抽芯机构的设计253.7.1侧向抽芯机构的分类及特点.253.7.2脱模阻力的计算.253.7.3抽拔距的计算.263.7.4斜导柱侧抽芯机构.263.8合模导向机构的设计283.8.1导向机构的分类.283.8.2导柱导向机构设计要点.283.8.3本设计中导柱的设计.293.9排气系统的设计303.9.1排溢设计.303.9.2引气设计.303.9.3排气系统.303.9.4开设排气槽应注意以下几点.303.10模架的确定和标准件的选用313.10.1定模座板.313.10.2定模板.313.10.3瓣合模.313.10.4型心固定板.323.10.5支承板.323.10.6垫块.323.10.7动模座板.323.10.8导向机构的功用推件板.323.10.9导向机构的功用推板.32第四章第四章成型零件的结构设计和计算成型零件的结构设计和计算.354.1定模（凹模）的设计354.1.1凹模的结构.354.1.2凹模径向尺寸的计算.364.1.3凹模深度尺寸的计算.364.2型芯（凸模）的设计374.2.1主型芯的结构.374.2.2小型芯结构.374.2.3螺纹型芯和螺纹型环的结构设计.374.2.4型芯（凸模）的计算.384.3型腔侧壁的计算及校核39第五章第五章温度调节系统设计温度调节系统设计.415.1加热系统415.2冷却系统415.2.1冷却介质.415.2.2冷却系统的设计原则.425.2.3冷却装置的理论计算.42目录V5.2.4冷却装置的结构形式.44第六章第六章注塑机有关参数的校核注塑机有关参数的校核.456.1最大注射压力的校核456.2由注射机料筒塑化速率校核型腔数量456.3按注射机的最大注射量校核型腔数量456.4按注射机的锁模（合模）力的校核456.5开模行程的校核46第七章第七章总结与展望总结与展望.47致致谢谢.48参考文献参考文献.49第一章概述1第一章第一章概述概述1.1塑料工业简介塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一。

自从聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改进技术的进步、愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促进塑料工业的发展。

模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工艺装备或工具，它属于型腔模的范畴。

通常情况下，塑件质量的优劣及生产效率的高低，其模具的因素占80%。

然而模具的质量的好坏又直接与模具的设计与制造有很大关系。

随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求越来越大、产品更新换代周期越来越短、用户对塑件的质量要求也越高，因而模具制造与设计的周期和质量要求也相应提高，同时也正是这样促进了塑料模具设计于制造技术不断向前发展。

就目前的形式看，可以说，模具技术，特别是设计与制造大型、精密、长寿命的模具技术，便成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。

按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。

因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，就中国就有比较远大的市场，所以模具制造业已成为一个大行业。

在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模。

塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。

通过合理设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的，塑料模的优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。

塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。

为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。

在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。

首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。

其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。

再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。

淮安信息职业技术学院毕业设计论文2现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。

尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。

高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。

此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。

塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。

当塑料制品及其成形设备被确定后，由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。

尤其大型塑料模的设计与制造水平，常标志一个国家工业化的发展程度。

1.2我国塑料模现状塑料模是现代塑料工业生产中的重要工艺装备，塑料模工业是国民经济的基础工业。

用塑料模生产成型零件的主要优点是制造简、材料利用率高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。

在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。

在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/3~1/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。

随着我国改革开放步伐的进一步加快，我国正逐步成为全球制造业的基地，特别是加入WTO后，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。

塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。

在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。

模具标准化程度不高，系列化]商品化尚待规模化；CAD、CAE、FlowCool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。

因此，我国要从一个制造业大国发展成为一个制造业强国，必须要振兴和发展我国的模具工业，努力提高模具工业的整体技术水平，提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力。

1.2塑料模发展趋势塑料作为现代四大工业基础材料之一，越来越广泛地在各行各业应用。

其中注塑成型在塑料的各种成型工艺中所占的比例也越来越大。

随着社会的经济技术不段向前发展，对注塑成型的制品质量和精度要求都有不同程度的提高。

塑料制品的造型和精度直接与模具设计和制造有关系，对注塑制品的要求就是对模具的要求。

第一章概述3由于计算技术和数控加工迅速发展，使得CAD/CAM逐渐取代了过去塑料模的设计与制造技术，使传统的设计制造方法及组织生产的模式发生了深刻变化。

塑料模CAD/CAM的发展不仅可以提高塑料模质量，减少塑料模的设计与制造工时，缩短塑料模生产周期，加快塑件生产和产品的更新换代，而且更主要的是能满足当前用户对塑料模行业提出的“质量高、交货快、价格低”的要求。

塑料模以后的发展主要有以下几方面：

a、注射模CAD实用化；b、挤塑模CAD的开发；c、压模CAD的开发；d、塑料专用钢材系列化。

淮安信息职业技术学院毕业设计论文4第二章制品的分析5第二章第二章制品的分析制品的分析2.1制品（（某型茶杯杯盖））的简介制品的分析是对所要成型的产品有个初步的了解，在接受设计任务书以后就要对塑料的品种、批量的大小、尺寸精度与技术条件，产品的功用及工作条件有个整体概念，以便在设计模具时优选各种方式来成型塑件。

如图2—1为塑件零件图。

A-A图2—1塑件零件图2.1.1对制品的分析主要包括以下几点a、产品尺寸精度及其图纸尺寸的正确性；b、脱模斜度是否合理；c、塑件厚度及其均匀性；d、塑件种类及其收缩率；e、塑件表面颜色及表面质量要求。

淮安信息职业技术学院毕业设计论文62.1.2本设计中塑件各项要求a、塑料名称：

聚乙烯（PE）；b、色调：

淡绿色不透明；c、生产纲领：

大批大量。

2.2制品的工艺性及结构分析2.2.1结构分析该制品为一口杯盖,表面有一阶梯,小阶梯的外圆面有突起,这就增大了成型的难度,两外圆面分别在两个型腔成型,必须保证同轴度,所以在模具设计和制造上要有精密的定位措施和良好的加工工艺，以保证传动精度。

内部有不规则螺纹，也给脱模带来困难。

2.2.2成型工艺分析a、精度等级：

采用一般精度6级b、脱模斜度：

因本设计中采用的是瓣合模，所以不需要考虑脱模斜度，也就是说脱模斜度为零度。

2.2.3材料的性能分析聚乙烯（PE）是由乙烯聚合而成的，聚乙烯的原料来源充足，而且聚乙烯具有优良的电绝缘性能，耐化学腐蚀性能，耐低温性能和良好的加工流动性，因此PE及其制品生产非常迅速.2.3注射成形过程对PE的色泽、细度和均匀度等进行检验。

塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。

2.3.1PE的注射工艺参数注射机：

注塞式喷嘴形式：

直通式喷嘴温度:

230~240料筒温度（）：

前段250~280oC中段-----第二章制品的分析7后段240~260模具温度（）：

80~100oC注射压力（）：

80~130MPa保压力（）：

40~50MPa成形时间（s）：

注射0~5保压时间（s）：

20~50冷却时间（s）：

20~50成形周期（s）：

50~1402.3.1PEPE的使用性能耐腐蚀性，电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良，可以氯化，辐照改性，可用玻璃纤维增强其熔点，刚性，硬度和强度较高，吸水性小，有突出的电气性能和良好的耐辐射性。

高压聚乙烯柔软性，伸长率，冲击强度和透明性较好。

超高分子量聚乙烯冲击强度高，耐疲劳，耐磨，用冷压烧结成型。

2.3.2PEPE的主要性能指标如表2.1为PE的主要性能指标。

表2.1PE的主要性能指标密度g/cm³0.95弹性模量MPa0.84~0.95×10³比容cm³/g1.03~1.06弯曲强度MPa208~400吸水率%（24h）小于0.01抗拉屈服强度MPa220~390收缩率%1.5~3.0熔点°C105~137第三章拟定模具的结构形式9第三章第三章拟订模具的结构形式拟订模具的结构形式模具的结构形式，是指设计过程中的注射机的确定，浇注系统的形式和浇口位置的选择，成型零件的设计，脱模推出机构的设计，侧向分型与抽芯机构的设计，合模导向机构的设计，温度调节系统的设计及各个零件的设计和装配图设计。

3.1确定型腔数量及排列方式当塑料制件的设计已经完成，并选定所用塑料后，就需要考虑是采用单型腔模还是多型腔模。

与多型腔模相比，单型腔模具有以下优点：

1、塑料制件的形状与尺寸精度始终一致；2、工艺参数易于控制；3、模具结构简单、紧凑，设计制造、维修大为简化。

一般来说，精度要求高的小型制品和中大型制品优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型制品（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。

由以上分析初步定为一模两腔。

3.2模具结构形式的确定在塑料熔体填充注射模腔过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸气，塑料局部分解产生的低分子挥发气体，塑料助剂挥发（或化学反应）所产生的气体以及热固性塑料交联硬化释放的气体等；这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出模腔，将在制件上形成气孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时，还会因为气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕，色泽不佳等缺陷。

模具的排气可以利用排气槽排气，分型面排气，利用型芯，推杆，镶件等的间隙排气。

ABS料推荐的排气槽深度为0.02。

3.2.1多型腔单分型面模具制品外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型制品，可采用此结构。

3.2.2多型腔多分型面模具制品外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型制品，可采用此结构。

该制品外观质量要求较高，分析该制品样品采用的浇口位置、分型面位置、推出机构的痕迹，可知浇口为一般侧浇口，并可初步拟定采用两型腔双分型面的模具结构形式，其中双分型面为：

水平、垂直分型面。

淮安信息职业技术学院毕业设计论文103.3注塑机型号的确定注射模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。

注射机规格的确定主要是根据制品的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构型式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。

根据这些参数选择一台和模具相匹配的注塑机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。

3.3.11注射机的选用原则a、计算塑件及浇道凝料的总容量（体积或重量）应小于注射机额定容量（体积或容量）的0.8倍；b、模具成型时需用的注射压力应小于所选用注射机的最大注射压力；c、模具型腔注射时所产生的压力必须要小于注射机的锁模力；d、模具的闭模高度应在注射机最大，最小闭合高度之间；e、模具脱模取出朔件所需的距离应小于所选注射机的开模行程；f、模具的外形尺寸及安装尺寸必须与所选注射机模板适应，既模具最大外形尺寸安装时应不受拉杆间距的影响，模具安装用的定位环尺寸应与机床定位孔直径相配合；模具的模板各安装孔应与注射机固定模板的安装孔相对应、机床喷嘴孔径和球面半径应与模具进料孔相对应，注射机的开模行程应满足脱件条件。

3.3.2有关制品的计算根据零件图提供的样品，便可以根据样品测绘得出制品体积，同时也可以借助计算机辅助软件（如：

Pro/E软件等）建立制品模型（对于没有提供样品的设计，也可以由所提供的制品图样建立模型），这样既便于较精确的计算制品的各个参数，又更为直观、形象。

因条件所限,本设计是由测绘所的体积：

a、制品的体积为：

V1=36.99（cm³）质量为：

m=0.95g/cm³36.99cm³=35.15gb、初步估计浇注系统的体积约为塑件的0.7倍：

V2=36.990.7=24.605（cm³）本设计中取V2=25（cm³）c、该模具一次注射共需塑料的体积约为：

第三章拟定模具的结构形式11V0=2V1+V2=98.98（cm³）3.3.3注射机型号的确定根据以上的计算初步选定型号为XS—ZY—125的注射机。

近年来我国引进注射机的机型很多，国内注射机生产厂的新机型也日益增多。

掌握使用设备的技术参数是注射模设计和生产所必需的技术准备。

在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的“注射机使用说明书”上标明的技术参数。

根据以上的计算初步选定型号为XS—ZY—125的注射机，其主要技术参数如下表3.1。

表3.1XS—ZY—125注射机主要技术参数额定注射量（cm³）125螺杆（柱塞）直径（mm）42注射压力（MPa）150注射行程（mm）115注射时间（s）1.6锁模力（kN）900最大成型面积（cm²）320最大开合模行程（mm）300模具最大厚度（mm）300模具最小厚度（mm）200合模方式液压—机械喷嘴球头半径（mm）SR12顶杆中心距（mm）230喷嘴孔径（mm）43.4分型面位置确定模具上用以取出制品和（或）浇注系统凝料的，可分离的接触表面称之为分型面。

分型面的选择不紧关系到塑件的正常成型和脱模具,而且涉及模具结构与制造成本.在制品设计阶段，就应考虑成形时分型面的形状和位置，否则无法用模具成形。

在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。

分型面设计是否合理，对制品质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。

因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。

3.4.1分型面的选择原则分型面的选择受到塑件的形状、壁厚、尺寸精度、嵌蒋件位置及其形状、塑件在模具内的成型位置、脱模方法、浇口的形式及位置、模具类型、模具排气、模具制造及其成型设备结构等因素的影响。

设计合理的分型面可以使塑件顺利脱模，保证塑件的质量，还有利于简化模具结构，使模具零件易于加工。

淮安信息职业技术学院毕业设计论文12分型面的选择是一个复杂的问题，往往要考虑很多因素，但是又不可能把所以因素都考虑到，因此在选择分型面的时候要抓住主要矛盾，放弃次要因素。

分型面设计是否合理对制品的质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大的影响，在选择分型面时应遵循以下原则：

a）分型面应该选择在制品的最大面积处，否则制品无法脱模。

b）尽可能使制品保留在动模一侧，因为注射机的推出液压缸设在动模一侧，制品留在动模一侧有利于脱模机构的设置。

c）有利于保证制品的尺寸精度d）有利于保证制品的外观质量，动、定模相配合的分型面稍有间隙，熔体就会在制品上产生飞边，影响制品的外观质量。

因此在制品的光滑平整的表面或圆弧曲面上，应尽量避免选择分型面。

e）尽量能满足制品的使用要求，即在分型面的设计时，应该从使用角度避免工艺缺陷给制品带来的影响。

f）尽量减少制品在合模方向上的投影面积，以减少锁模力。

g）长型心应置于开模方向。

h）有利于排气，熔体充模流动的末端应在分型面上，以便型腔的气体从分型面上的空隙逸出。

i）有利于简化模具结构，应尽量避免侧向分型或抽芯，特别应避免在定模一侧的侧向抽芯。

j）在选择分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便。

对于该设计，在进行制品设计时已经充分考虑了上述原则，从所提供样品采用的分型面可知：

第一分型面与开模方向垂直；进行模具设计时，在充分考虑上述原则的基础上，可得出：

第二分型面与制品推出方向平行。

如图3-1为分型面位置。

234第三章拟定模具的结构形式131、定模板2、第一分型面3、瓣合模4、第二分型面图3-1分型面位置3.5浇注系统的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔为止的一种完整的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对制品质量影响很大。

他的作用是将塑料熔体顺利地充满到模具行腔深处,以获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑料制件。

它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。

该模具采用普通流道浇注系统，其包括：

主流道、分流道、冷料穴、浇口。

3.5.1浇注系统设计原则a、浇注系统与塑件一起在分型面上,应有压降,流量和温度的分布的均衡布置；b、结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置；c、尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失、缩短充模时间；d、浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，有利于排气和补缩，且应设在塑件较厚的部位，以使熔料从后断面移入薄断面，以利于补料；e、避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生；f、浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和整修；g、熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态，以及对制品质量的影响；h、尽量减少因开设