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1、推荐塑料瓶盖的螺纹抽芯塑料模具设计说明书塑料瓶盖的螺纹抽芯塑料模具设计说明书2009届毕业生毕业设计说明书题目: 保温杯瓶盖的螺纹抽芯塑料模具设计 院系名称： 机电工程学院 专业班级： 模具 学生姓名： 学号： 指导教师： 教师职称： 2009年5月30日目次1 引言11.1毕业设计目的11.2毕业设计的内容12塑料制品的设计22.1塑料制品的几何22.2塑料制品的尺寸精度33塑料注射模具的设计33.1注射机的选择33.2分型面与浇注系统43.3脱模机构设计83.3.1齿轮的选择和计算103.3.2轴的设计和计算153.4成型零件计算183.4.1型腔、型芯成型尺寸计算183.4.2成型螺纹计

2、算183.5合模导向和定位机构的设计193.6冷却机构设计193.7模架的设计193.8注塑机的校核20结论22致谢23参考文献24引言该毕业设计的题目是塑料瓶盖螺纹抽芯塑料模具的设计，是对本专业知识的综合考查。毕业设计是大学阶段教学的最后一个环节。毕业设计把大学几年所有本专业的各种基础知识以及相关专业知识进行系统的综合运用，也是对各种理论知识、实践经验进行巩固和提高，在设计中进一步提高自己的综合素质的一个过程。1.1毕业设计的目的：1）通过毕业设计，巩固和深化我们这四年里所学的基本理论、基本知识和基本技能，提高我们综合应用的能力。2）通过毕业设计，树立实践工程的观点和正确的设计思想，获得解决

3、专业范围内工程技术的相关经验、培养解决问题的能力。3）通过毕业设计，训练和提高我们的设计技能，包括搜集资料、学习资料和应用资料的能力；查阅设计手册和有关参考文献的技能；设计计算、绘图及编写技术文件的能力。由于本人能力有限，此次设计中难免有许多不正确和不足之处，望老师批评指正。1.2.毕业设计的内容:在现代生产中，模具已成为大批量生产各种工业产品和日常生活用品的重要工艺备。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2000年我国模具总产值预计为260-270亿元，其中塑料模约占30%

4、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。所以我们这次设计的重点就是有关塑料模的研究，以我们日常生活中最常见的塑料瓶盖为塑件设计一个塑料模，这样会加深我们对这方面知识的认识，在设计的前期，我们要做相关知识的准备，比如到注塑模具厂实地考察，了解注射机的型号，性能以及种类等，并对本课题的设计方案做出3套以上进行分析对比，以确定最优方案。从而实现对塑料瓶盖的注射成型，顺利完成毕业设计。2塑料制品的设计塑料制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料的成型工艺特点，并且尽可能使模具结构简单化。这样，成型工艺稳定，保证塑料制品的质量，又可降低成本。2.1塑料制品的几何形状1、形状：

5、塑料制品应尽量避免侧壁凹槽或与制品脱模方向垂直的孔，这样可避免采用侧抽芯等复杂的模具结构和使分型面上留下飞边。塑料制品的形状还有利于提高制品的刚度和强度。而此次设计的塑料瓶盖就避免了这类情况的发生。2、壁厚：壁厚过小则成型时流动阻力大，而且不能保证塑料制品的强度和刚度；过后则浪费原料，增加塑料制品的成本，而且会增加成型时间和冷却时间，降低生产率。对于热塑性塑料，薄壁塑料制品一般不小于0.60.9mm，常选用46mm.根据这一原则我在设计塑料瓶盖的时候选择了4mm.3、脱模斜度：塑料制品脱模后要求留在型芯一边，则塑料制品内表面脱模斜度应比内表面小，而塑料制品脱模后要求留在型腔一边，则塑料制品外表

6、面的脱模斜度应小于内表面，在设计瓶盖是，内表面的脱模斜度为1.取斜度方向时以小端为准。4、圆角：在制品的转角处应尽可能采用圆弧过渡。这样可以避免应力集中，提高塑料制品的强度，改善制品的塑料流动情况及便于脱模，此次我一般选用R1的过渡圆角。5、螺纹：塑料制品上的螺纹可以直接成型，也可以在成型后进行机械加工。此次设计我采用金属的螺纹嵌件，牙形尺寸不小于2mm，公差等级低于IT8。塑件的尺寸设计如图2-1所示：图2-12.2塑料制品的尺寸精度影响塑料制品尺寸精度的因素很多，其主要因素是材料收缩和模具的制造误差。我选用收缩率范围较小的塑料，收缩率范围为0.50.8。塑料制品的上下偏差可根据制品的配合性

7、质进行分配。详细数据参照塑件尺寸图。3塑料注射模具的设计3.1注射机的选择根据塑件的材料估算出塑件的体积，预选出注塑机的型号为XS-ZY-250，主要技术指标如下：最大注射容量为250mm3，最大注射压力为1300*105帕，最大锁模力为180*104牛，模具最大厚度为450mm，模具最小厚度为250mm，模板行程为350mm，此外，还应了解注射机的喷嘴孔直径和喷嘴球面半径，定位圈孔径、顶出杆位置及模板有关尺寸等，以便确定模具的安装和固定方式。喷嘴孔直径为4，喷嘴球面半径为18。在型腔数的确定上我选择一模四腔的形式3.2分型面与浇注系统如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件

8、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，尽量使塑件开模时留在动模一边。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) 对成型面积的影响。7) 对排气效果的影响。其中最重要的是第5）和第2）点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。在此次设计中我选择单分型面注射模具，有动、定模两块板组

9、成，只有一个分型面，开一次模即可取出塑料制品。这种模具我设计成多型腔的模具，从模具结构来看，型腔对称，浇口对称。主流道主流道是熔料注入模具最先经过的一段流道，其形状、大小直接影响塑料的流动速度和填充时间，也是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为3.55mm。结构如图3-1所示：图3-1分流道分流道是熔料从主流道进入型腔前的过渡部分，其作用是通过浇道截面变化，是熔料平稳的转换流向，注入型腔。分流道的截面形状应尽量使比面积小，热量损失小，摩擦阻力小。为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等

10、，工程设计中常采用圆形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，截面尺寸我选择10，在一模四腔中，各分流道的长度应尽可能相等，分流道与浇口的连接处应有圆弧过渡。根据后面的几何关系的换算，主分流道的长度为75和副分流道的长度28。分由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式

11、，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式。对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。其具体形式如下图3-2所示：图3-2浇口浇口亦称进料口，是连接分

12、流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。我们采用的是侧浇口。侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一般开设在分型

13、面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这灯浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。具体到这套模具，浇口各部分尺寸都是取的经验值。实际加工中，是先用圆形铣刀铣出直径为10的分流道，再将材料进行热处理，然后做一个铜公（电极）去放电，用电火花打出这个浇口来的。模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格

14、，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：1） 尽量缩短流动距离。2） 浇口应开设在塑件壁厚最大处。3） 必须尽量减少熔接痕。4） 应有利于型腔中气体排出。5）考虑分子定向影响。6）避免产生喷射和蠕动。7）浇口处避免弯曲和受冲击载荷。8）注意对外观质量的影响。根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，每个型腔设计一个进浇点，进浇点的分流道开在塑件的最外边缘。具体的形式如下图3-

15、3所示：图3-3冷料井的设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5倍

16、，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为Z字形的拉料杆的形式，但根据此次设计塑件形状的特殊性，我选择带有螺纹的轴把凝料从主流道中拉出，与常规的Z字型拉料杆不同，实际上只要将分流道顺向延长一段距离就行了。具体的结构如下图3-4所示：图3-4排气槽塑料注射模具的型腔，在熔融塑料填充过程中，除了模具型腔内有空气外，还有因塑料受热而产生的气体，因此在模具设计中必须设置排气槽。此次设计我把排气槽设在模具的分型面上。3.3脱模机构设计把塑件从凹模内脱出来的机构即为推出机构或脱模机构，它是塑料注塑模具的重要组成部分。也是本次设计的重点内容，推出机构的形式和推出方式与塑料制品的

17、形状、结构和塑料性能有关。在推出机构中常用的有推杆和推板，但随着工业发展的需要，带有内螺纹的塑料制品逐渐增多。而这次设计的塑料瓶盖就是一个带有内螺纹的塑料制品，在设计这类模具的时候，螺纹型芯的脱出方法，应根据塑料制品的产量大小来选用手动和机动方式，手动脱螺纹型芯的模具结构简单，制造方便，但生产效率低，劳动强度大，只能使用于小批量生产。机动脱螺纹型芯的方式，模具结构复杂，制造困难，但生产效率高，劳动强度低，适用于大批量生产。根据以上原则，在设计任务书里规定塑料瓶盖为大批量生产，所以我选用机动脱螺纹的方式。带有内螺纹的塑料制品脱模时，必须先将螺纹型芯退出塑料瓶盖，这种的方法叫做旋转退芯法，在设计螺

18、纹型芯的退芯结构时，必须防止塑料制品随着型芯一同旋转，否则塑料制品无法退芯脱模。在设计脱脱螺纹机构的时候，应注意以下几个问题：对于塑料制品的要求：在塑料制品的顶端上设计有防止转的花纹或图案：比如塑料瓶盖圆形周边的凸凹纹也能起到防止塑料瓶盖的旋转作用。对于模具的要求将螺纹型芯同时设计在动模上，凹模起到塑料瓶盖的防止转作用。螺纹塑料制品注射模具浇口位置的选择浇口位置的选择对于塑料瓶盖至关重要，它对于瓶盖的外观也有很大的影响，这在上面已经很详细的叙述过，我选择了侧浇口，把它放在塑件最外面的边缘上。机动脱螺纹的方式有很多，我采用齿轮、齿条脱螺纹的方式。因齿轮齿条在模外固定，这样可以通过增加齿轮的传动比

19、来获得较长的抽芯距，开模时，齿条带动锥齿轮，通过一对锥齿轮的啮合，带动一对直齿轮的旋转，从而使螺纹型芯脱出，同时，也带动螺纹拉料杆的脱出，把凝料从主流道中拉出。方案已经确定下来，接下来最主要的就是把齿轮和轴的尺寸确定下来。设塑料瓶盖的内螺纹为5转，齿轮1的齿数为19，分度圆直径为d1mz12.519=47.5周长l=3.1447.5=149.5暂定齿轮1旋转一周，而齿轮5旋转6周，所以I总=1/6=0.16由于在传动过程中，传动装置起到了增速的作用，在分配传动比的时候，根据分配传动比的分配原则，采考虑两级传动，传动比i1=0.6i2=0.28齿轮4齿轮5为一对相互啮合的直齿轮，因为齿轮4要带动

20、4个齿轮旋转，所以齿轮4的齿数应该选的大一些，拟定齿轮4的齿数传动齿轮齿数Z1=19,Z2=50,Z3=30,Z4=60,Z5=173.3.1齿轮的选择和计算齿轮的结构设计设计齿轮时需要满足使用的需要，考虑工艺条件，考虑合理性、先进性和经济性。因传递功率不大，转速不高，选用软齿面齿轮传动。齿轮选用便于制造且价格便宜的材料。小齿轮：45调质处理。大齿轮：45调质处理。齿轮的具体结构如图3-7所示：图3-7齿轮的尺寸计算齿轮的强度校核参照邱宣怀机械设计选用齿轮材料，热处理，齿面硬度，精度及齿数。因传递功率不大，转速不高，先用软齿面齿轮传动。齿轮选用便于制造且价格便宜的格材料。小齿轮用45钢，调质处

21、理，硬度241HB-286HB，平均取为260HB。大齿轮用45钢，调质处理，硬度为229HB-286HB，平均取为240HB。计算步骤如下：1）齿面接触疲劳强度计算1：初步计算齿宽系数取系数因子为1.0接触疲劳极限查机械设计课本得：取=710MPa=580MPa初步计算许用接触应力查机械设计课本得：=0.9=639MPa=0.9=522MPa初步计算小齿轮直径得d5=42.5取d542.5初步齿宽bb=1*42.5=42.5mm2:校核计算圆周速度v精度等级取齿轮精度等级为7齿数z和模数初取齿数z517z4=63m=d5/z5=42.5/17=2.5查机械设计课本取m2.5则z517z4=6

22、0使用系数KA查机械设计课本得：KA1.35动载系数KV查机械设计课本得：KV1.2齿间载荷分配系数KHa查机械设计课本先求Ft2T1/d5219.3KAFt/b=1.35219.3/60=51001.88-3.2(1/z1+1/z2)cosb即1.88-3.2（1/30+1/60）=1.72Z=0.87（式12.10）由此得KHa1.32齿向载荷分布系数KHb查机械设计课本得KHbAB（b/d5）2+C10-3b=1.17+0.16+0.01+0.610.00142.5=1.17载荷系数K1.351.21.321.172.5弹性系数Z查机械设计课本得Z=189.8接触最小安全系数SH查机械设

23、计课本得SHmin1.05总工作时间tbtb=1030020.2=1200h应力循环次数NL查机械设计课本后,估计6105NL=107,则取指数m6.77查机械设计课本得NL57.3106原估计应力循环次数正确。NL4NL5/23.65106接触寿命系数ZN查机械设计课本得ZN51.20ZN41.20许用接触应力=811MPa=663MPa验算=ZZZZ=624Mpa=663MPa计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。确定传动主要尺寸实际分度圆直径d因模数取标准值时，齿数已重新确定，但没有圆整，故分度圆直径不会改变，即d5=2.517=42.5mmd4=2.560=150mm中

24、心距aa=96mm齿宽bb5=42.5mmb4=32.5mm齿根弯曲强度验算重合度系数YY0.25+0.75/1.720.686齿间载荷分布系数KFa查机械设计课本得,KFa1/Y1/0.686KFa1.46齿向载荷分布系数KFBb/h=46/(2.252)查机械设计课本得KFB1.2载荷系数KK2.838齿形系数YFa查机械设计课本得YFa5=2.46YFa4=2.25应用修正系数YSa查机械设计课本得YSa51.63YSa41.75弯曲疲劳极限查机械设计课本得=600MPa=450Mpa弯曲最小安全系数SF查机械设计课本得SF1.25应力循环次数NN5=7.3106N43.65106弯曲寿

25、命系数YN查机械设计课本得YN51.05YN1.05尺寸系数YX查机械设计课本得YX1.0许用弯曲应力=504MPa=378MPa验算：=YYYY=142.7MPa=142.72.461.75/2.46/1.63=140MPaF4安全传动无严重过载，故不作静强度校核。锥齿轮的设计方法和校核方法和上面雷同，在这里不再赘述。只把结构和主要的尺寸表示如图3-8所示：图3-8锥齿轮大端分度圆直径：d2=mz2=2.550=125d3=mz3=2.530=75锥距：R=m/2=2.5/272.9分锥角：tan=30/50=0.6齿根角：tan=hf/R=3/72.5=0.04=59=31=2齿高：h=2

26、.2m=2.22.5=5.5齿顶高直径：da2=127.6da3=79.7齿根高：hf2=hf3=33.3.2轴的设计和计算轴上的结构设计轴上零件的周向固定：齿轮的周向固定用平键联接。轴上零件的轴向固定：齿轮的轴向固定用套筒或轴端挡圈定位。轴材料选用45钢调质轴的形状设计如下图3-9所示：图3-9轴的尺寸计算根据选用的轴向零件的宽度，得出轴的长度为:轴3：L=149mm轴的直径选取:d1=20mmd2=32mmd3=55mm轴的强度校核参照邱宣怀机械设计轴材料选用45钢调质，=650Mpa,=360Mpa1)轴3的计算根据的功率：p=Fv=50100.352=35w求轴上的转距T=9.5510

27、3*P/NT1=9.551033550=6579.7N/mm按扭转强度初步估算轴的最细处直径dc=9.89mm查机械设计课本得c=112因为此处是单键，考虑到轴上键槽削弱,轴径需要加大3%-7%故d=9.891.07=20mm小齿轮上的作用力为Ft5=2T/d=26579.77/230=219.3NFr5=Fttga=219.3tg20=79.8NFn5=Ft/cosa=219.3/cos20=233.4N齿轮的自重不计齿轮直接装配到轴承上面,因此齿轮在轴上的作用力可略去不计轴上作用力示意图许用应力值：用插入法查机械设计课本得：=102.5Mpa=60Mpa应力校正系数a=60/102.5=0

28、.59水平面的弯矩计算:Mmax1=Fz1y155=427155=66185N.mm垂直面弯矩计算;Mmax2=Fz1z155=8086N.mm合成弯矩为:M=7543N.mm当量转矩为：aT=0.596580=3882.2N.mm当量弯矩为:M1=8483N.mm校核直径：d=2022mm则轴3强度满足要求。其他两根轴均按照此方法设计和校核。具体结构和尺寸详见零件图。3.4成型零件计算3.4.1型腔、型芯成型尺寸计算型腔内径：D模=（D+DQ平-3/4）=（46+460.006-3/40.28）=46.066mm型腔高度：H模=（H+HQ平-2/3）=（10+100.006-2/30.26）=9.89mm型芯外径：d模=（d+dQ平+3/4）=（40+400.006+3/40.26）=46.066mm型芯高度：H模=（h+hQ平+2/3）=（50+500.006+2/30.26）=50.417mm经校核，型腔的强度和刚度均满足要求。3.4.2成型螺纹计算要成型塑料瓶盖的内螺纹需要计算如下：型芯大径：d模大=（d大+d大Q平+3/4）=(52+520.006+3/40.05)=52.34mm型芯中径：d