带提手的桶盖注塑模具设计.doc

毕业设计（论文）说明书题目名称： 带提手的桶盖注塑模设计 院系名称： 机电学院 班 级： 机自073班 学 号： 7 学生姓名： 张军超 指导教师： 胡 敏 2011 年5月摘 要模具制造技术迅速发展，已成为现代制造技术的重要组成部分。如模具的CAD/CAM技术，模具的激光快速成型技术，模具的精密成形技术，模具的超精密加工技术。本设计介绍了该注塑模具的设计与制造方法。该注射模采用了一模一腔的结构，其中的设计内容有塑件的工艺性分析、塑件的体积和质量计算及注射机参数的确定；结构设计：分型面选择、型腔数确定、型腔的排列方式、浇口设计、侧向分型抽芯机构设计、推出及复位机构方式确定；型芯、型腔尺寸计算；模具加热和冷却系统计算；模具闭合高度确定；注射机有关参数的校核；如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核。并用autoCAD绘制了一套模具装配图和零件图。关键词：塑料 注射模具 侧向抽芯AbstractThe die making technology rapidly expand, has become the modern technique of  manufacture the important component. For example, mold's CAD/CAM technology, mold's laser fast formation technology, mold's precise form technology, mold's ultra precision sizing technology.This design introduced the injected mold's design and the manufacture method. This injection mold has used 1 mold 1 cavity structures. which is designed as part of the craft-oriented establishment : Plastic Parts of the Process Analysis, Plastic Parts of the size and quality of calculation and the injection parameters set; Structural design : Surface choice cavity determination, Cavity the arrangement, gate design, lateral type pulling mechanism design, launch and reattached body identified; Core, Cavity size calculation; Die heating and cooling system computation; Mold closing high set; Injection machine parameters in the verification; The design of such a structure can be used to ensure reliable die. Finally, the injection mold structure and the matching machine was calibrated. Using a set of auto mapping mold parts and assembly plans.Key word: Plastic injection mold side core目录1 引言（1）2 注塑件的分析（2）2.1注塑件零件图（2）2.2 HDPE塑料概述 （2）2.3 HDPE收缩率的确定 （3）2.4 塑件的尺寸精度及表面质量（4）2.5塑结构分析 （5）3 注塑成型参数确定（6）3.1 注塑成型的工艺参数（6）3.2 注塑机的选择（7）3.3 模具在注塑机上的安装尺寸校核（8）4 分型面的确定及行腔数目的定（10）4.1 分型面的确定（10）4.1.1分型面的选择原则（10）4.1.2分型面的形式（11）4.1.3分型面的设计（11）4.2行腔数目的确定（11）4.2.1初步确定行腔数目（11）4.2.2根据最大注塑量确定行腔数目（12）5 浇注系统的设计（13）5.1交流道设计（13）5.2分流道的设计（14）5.3浇口设计（14）5.4冷料穴的设计（15）6 模具材料的选择及模架的确定（16）6.1模具材料的选择（16）6.2模架的确定（17）6.2.1模架的确定（17）6.2.2模架的选用（18）7 确定主要零件结构设计（19）7.1成型零件工作尺寸计算（19）7.1.1成型零件尺寸计算的基本内容（20）7.1.2行腔、型芯工作尺寸计算（20）7.2斜导柱抽芯机构设计（21）7.2.1斜导柱的设计（21）7.2.2滑块的组合形式（22）7.2.3各项尺寸计算与校核（22）7.3脱模机构设计（22）7.4导向机构的设计（23）7.4.1导柱的设计（24）7.4.2导套的设计（24）7.5顶出机构的设计（24）8 冷却系统的设计（24）8.1 温度调节对塑件的影响（24）8.2 对温度调节系统要求（25）8.3 冷却系统的设计（25）9 模具排气槽的设计（26）10 proe参数化设计（26）11 绪论（28）12 参考文献（29）13 致谢（30）14 附录（32）附录一 塑料制品的公差数值表（31）附录二 常用液压机的技术参数（32）附录三 部分国产常用注射机的主要技术参数（33）1 引 言20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48"（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。本次毕业设计的题目是带提手的桶盖注塑模具设计。本课题给出带提手的桶盖注塑模塑件图，要求做出生产此塑件的模具。要完成此课题，首先要根据塑件的外形测绘出创建这个塑件的3D所需要的各个参数。用3D软件所这个塑件做出来，并按要求把它的零件图画出来。最后再用CAD的方法把加工此塑件的模具给做出来。2 注塑件的分析2.1 注塑件零件图塑件零件图：如图2-1所示年产量：小批量 材料：HDPE图2-1 注塑件零件图2.2 HDPE塑料概述高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，简称为“HDPE”），是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种类的化学品会产生化学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤化烃 （四氯化碳）。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F低温度下均如此。各种等级HDPE的独有特性是四种基本变量的适当结合：密度、分子量、分子量分布和添加剂。不同的催化剂被用于生产定制特殊性能聚合物。这些变量相结合生产出不同用途的HDPE品级；在性能上达到最佳的平衡。这是决定HDPE特性的主要变量，虽然被提到的4种变量确实起到相互影响作用。乙烯是聚乙烯主要原料，少数的其它共聚单体，如1一丁烯、l一己烯或1一辛烯，也经常用于改进聚合物性能，对HDPE，以上少数单体的含量一般不超过12。共聚单体的加入轻微地减小了聚合物的结晶度。这种改变一般由密度来衡量，密度与结晶率呈线性关系。美国一般分类按ASTM D1248规定， HDPE的密度在 0940gcm以上；中密度聚乙烯（MDPE）密度范围09260940gcm。其它分类法有时把MDPE归类于HDPE或LLDPE。均聚物具有最高密度、最大的刚度，良好的防渗透性和最高的熔点，但一般具有很差抗环境应力开裂（ESCR）。ESCR是PE抗由机械或化学应力所引起的开裂性的能力。更高的密度一般改进了机械强度性，例如拉伸强度、刚度和硬度；热性能如软化点温度和热变形温度；防渗透性，如透气性或水蒸气透过性。较低的密度改进其冲击强度和ESCR。聚合物密度主要是受共聚单体加入的影响，但较少程度也受分子量影响。高分子量百分数使密度略有降低。例如，在一个较宽分子量范围内均聚物具有不同的密度。2.3 HDPE收缩率的确定由于影响收缩率的因素较多中，在选取收缩率时应根据塑件的具体情况区别对待，一般来说应遵循以下原则：1） 对收缩率范围较小的塑料，取平均收缩率；2） 对收缩率范围较大的塑料，可根据塑件的形状选取。对壁厚的制品取上限，对壁薄的制品取下限；3） 应考虑注射成型中的工艺对收缩率的影响（注射压力越高，收缩率越小；注射温度越高，收缩率越大；注射时间越短，收缩率越大）；4） 当塑料的收缩率很大时，可根据有关的图表选取。由表2-2查出HDPE的收缩率为：1.5%-3.5%，根据收缩率选取的原则确定HDPE的收缩率为2%。表2-2 常用塑料收缩率塑料名称收缩率范围（%）塑料名称收缩率范围（%）聚苯乙烯0.5-0.8聚碳酸酯0.5-0.8聚砜0.4-0.8ABS0.3-0.8聚甲基丙烯酸甲酯0.5-0.7氯化聚醚0.4-0.6有机玻璃0.5-0.9注射酚醛1-1.2聚苯醚0.5-1HDPE1.5-3.52.4 塑件的尺寸精度及表面质量（1）尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。该塑件尺寸中等，整体结构较简单.多数都为曲面特征，尺寸精度要求相对较低，表面粗糙度要求一般，再结合其材料性能，故选一般精度等级：6级。（2）尺寸精度的组成及影响因素制品尺寸误差构成为： =+ （2-1）式中 制件总的成型误差； 塑料收缩率波动所引起的误差；模具磨损后所引起的误差；模具成型零件制造精度所引起的误差； 模具安装，配合间隙引起的误差；影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面：1）模具模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。2）塑料材料主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。3）成型工艺成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。2.5 塑件结构分析图2-2 塑件三维图上图是本课题给出带提手的桶盖注塑模的塑件，要求做出生产此塑件的模具。要完成此课题，首先要根据塑件的外形测绘出创建这个塑件的3D所需要的各个参数。用3D软件所这个塑件做出来，并按要求把它的零件图画出来，最后再用CAD的方法把加工此塑件的模具给做出来。下面对该塑件进行结构分析：当在注射成型的塑件上与开合模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台时，塑件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模，此时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的活动型芯，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后在把塑件从模内推出，否则就无法脱模。由这个塑件结构的分析可知，要把这个塑件生产出来必须要有斜导柱侧抽。螺纹提手桶盖成型后需要脱模机构，在这里我们采用油缸带动齿条齿轮脱模，分模后，注塑机启动液压机构使油缸带动齿条运动。为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用侧浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面处，浇口开设在模具的型腔处，从塑料件侧面进料，因而塑件外表面受损伤比较小，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。3 注塑成型参数确定3.1 注塑成型工艺参数7.4.1 导柱的设计（1）长度导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812 cm，出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。（2）形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。（3）材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢（经表面渗碳淬火处理），硬度为5055HRC。7.4.2 导套的设计（1）材料 用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低与导柱硬度，这样可以减轻磨损，一防止导柱或导套拉毛。（2）形状 为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔作成通孔，以利于排出孔内的空气。7.5 顶出系统设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。脱模机构的设计一般遵循以下原则：1）塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。2）由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位。3）结构合理可靠，便于制造和维护。这个塑件开模时，由于此塑件比较的特殊先有两个侧抽， 再有油缸抽动将螺牙转出，最后由顶杆将塑件顶出。8 冷却系统的设计8.1 温度调节对塑件的影响温度对质量的影响体现在以下的几个方面：1）采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率；2）模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减少塑件的变形，增加产品的美观3）对塑件表面粗糙度影响最大的除型腔表面加工质量外就是模具温度，提高模温能大大改善塑件的表面状态；4）影响制品的力学性能，对结晶形塑料，适当降低模具温度有利于减小应力和制品的开裂；对高黏度的无定形塑料，适当提高模具温度有利于减小应力和制品的开裂。温度对塑件质量的影响有相互矛盾的地方，设计时要根据材料特性和使用要求偏重于主要要求。8.2 对温度调节系统的要求1）根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；4）温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。8.3 冷却系统的确定冷却水回路布置的基本原则：（1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；（2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；（3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等（4）经验表明，冷却水管中心距B大约为2.53.5D，冷却水管壁距模具（5）边界和制件壁的距离为0.81.5B。最小不要小于10。（6）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；（7）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过5；（8）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔；（9）合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。本套模具在螺纹提手桶盖的旋抽型芯上开设计一条水道中间用铜片隔开。如图8-1。图8-1 模具冷却系统示意图9 模具排气槽的设计当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能被顺利排出，塑料会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑料焦化。特别是对大型塑件、容器类和精密塑件，排气槽将对它们的品质带来很大的影响，对于在高速成行中排气槽的作用更为重要。我们的塑件并不是很大，而且不属于深型腔类零件，因此本方案设计在分型面之间、推杆与模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值取0.04。10 proe参数化设计Proe是一个参数化的设计软件，在模具设计中起着重要的作用。目前模具设计的软件主要有proe和UG，其中北方用proe的多而南方用UG的居多。PTC公司为增加模具模块的功能专门为模具设计做了一个外挂程序EMX，目前有EMX4.0和EMX5.0两个版本，其全称为，里面收录了做模具标准件公司的产品型号。在调用中可以根据需要调用合适的产品，其中此次毕业设计中的标准件全部来自于EMX4.0中的标准件。目前国内的标准件主要有来自两家公司富德巴和龙记，此次模具设计的标准件均使用富德巴的，如果要使用龙记的还需要将龙记的公司产品资料加入到EMX中。下面图10-1是完成零件测绘后用proe所生成三维塑件图，图10-2是用proe设计出来的模具。图10-1 塑件三维图图10-2 模具整体外形图结论本设计首先说明了塑料工业的重要地位和当今注塑模具的现状，随着经济的发展，塑料工业将继续呈现蓬勃发展之势。其次介绍了注塑件的一般设计原则，这次的模具设计，我体验了模具设计的整个流程，不管以后搞不搞模具设计，这对我来说都是一种不可缺少的经历，它也是经验积累的一个过程。在本设计说明书中介绍了注塑件的一般设计原则，对塑件的特征如倒圆角、加强筋等做了说明，从实际来看，几乎所有的注塑件都遵循这些原则。在做好注塑成型的准备工作之后，接着介绍了模具设计的内容，冷流道注塑模具无外乎包括四大系统：浇注系统、温度调节系统、顶出系统和机构系统（其实也可以归为顶出系统，该系统如斜导柱、滑块和开闭器等）。在浇注系统的设计中根据经验公式取流道横截面形状，确定浇口尺寸，对流道剪切速率进行校核；温度调节系统说明了设计的一般步骤，确定冷却时间，计算体积流量等做完这些工作之后，该模具的设计到此结束。在本次设计中，由于我设计的注塑模具塑件形状比较复杂，主要有两个难点：第一，需要用两边侧抽才能把塑件加工出来，也就是需要对合滑块结构。第二，这个塑件有内螺纹，在脱模时是一个难点，通过查阅相关资料和在指导老师的帮助下，在这次设计中我采用了齿轮齿条脱螺纹机构。在设计的过程中发现经验公式有不一致的地方，不同公式的计算结果有的相差很大，特别是在温度调节与脱模力的计算这两块。在完成图纸之后发现塑件的设计有的地方是不合理的，比如说壁厚，虽然有经验可循，但从实际中看显然本设计的塑件壁厚过大，在冷却系计时要考虑到零件的复杂性，冷却时间的问题是一个很关键的部分，因为它影响着生产效率，这里我也犯了同样的错误；从这里可以知道，注塑件的设计与模具设计关系密切，好的塑件结构可以简化模具结构，降低生产成本。目前传统冷流道模具设计还是以经验为主，很难对注射各参量进行严密的数学建模，因为各参量相互影响，关系复杂。随着科技的进步及注射理论的突破，热流道模具发展的越来越迅速，随着技术的成熟，热流道模具将会逐渐的增多。热流道模具成本相对较高，但材料利用率高、成型好、产品质量高，它已是模具设计的一个发展方向，以后注射模具的研究会以热流道模具为主。参考文献1 李力 崔江红 肖庆和 胡纪云编著. 塑料成型模具设计与制造.北京：国防工业出版社,2007.5 2 齐卫东主编. 塑料模具设计与制造.北京：高等教育出版社,2004.73 孙凤勤主编. 模具制造工艺与设备. 北京：机械工业出版社，2008.44 黄大宇 梅瑛主编. 机械设计课程设计.吉林大学出版社,20075 大连理工大学工程画教研室. 机械设计图. 北京：高等教育出版社,20036 濮良贵 纪名刚主编. 机械设计.高等教育出版社,20067 李建军，李德群主编模具设计基础及模具CAD机械工业出版社，2005 8 邹继强主编塑料模具设计参考资料汇编清华大学出版社，20059 洪慎章编著实用注塑成型及模具设计机械工业出版社，200610 塑料模具技术手册机械工业出版社，200111 屈华昌主编. 塑料成型工艺与模具设计高等教育出版社，2005. 12 申开智主编. 塑料模具设计与制造.化学工业出版社，2006.13 许发樾主编. 塑料模具设计制造与应用实例机械工业出版社，2000.14 濮良贵 纪名刚主编. 机械设计. 北京：高等教育出版社,2006.515 Orlov P. Funfamentals of Machine Design. Moscow: Mir Pub.， 2007致谢经过三个月的毕业设计忙碌之后，设计最终完成，心理有一种说不出的轻松。在做本设计期间，途中遇到许多的问题，是在众多老师、同学的帮助下予以解决。首先要感谢胡老师对我的指导和督促，在设计过程中给我指出了正确的设计方向，使我加深了对知识的理解,掌握具设计的一般流程方法。同时也避免了在设计过程中少走弯路。还要感谢宿舍的同学，是大家营造了良好的学习环境，在做设计的过程中互帮互助，使我的二维制图AUTOCAD， 三维PRO/E辅助设计软件的操作水平和机械制图的质量都比以前有了很大程度上的提高；同时也较全面的掌握了Word的编辑功能；感谢还有很多帮助过的人，在这里就不一一列举了，千言万语一句谢谢！毕业设计，不仅是对我四年来学习的总结和回顾，同时也让我深深体会到自身存在的许多不足之处，这也是今后在社会上学习的一种动力，我将会不断地学习，不断的充实自己，是自己成为一个有用之才。附录一 塑料制品的公差数值表公称尺寸精度等级12345678公差数值-30.040.060.080.120.160.240.320.48>3-60.050.070.080.140.180.280.360.56>6-100.060.080.100.160.200.320.400.64>10-140.070.090.120.180.220.360.440.72>14-180.080.100.120.200.260.400.480.80>18-240.090.110.140.220.280.440.560.88>24-300.100.120.160.240.320.480.640.96>30-400.110.130.180.260.360.520.721.0>40-500.120.140.200.280.400.560.801.2>50-650.130.160.220.320.460.640.921.4>65-800.140.190.260.380.520.761.01.6>80-1000.160.220.300.440.600.881.21.8>100-1200.250.340.500.681.01.42.0>120-1400.280.380.560.761.11.52.2>140-1600.310.420.620.841.21.72.4>160-1800.340.460.680.921.31.82.7>180-2000.370.500.741.001.42.03.0>200-2250.410.560.821.11.62.23.3>225-2500.450.620.901.21.82.43.6>250-2800.500.681.01.32.02.64.0>280-3150.550.741.11.42.22.84.4>315-3550.60.821.21.62.43.24.8>355-4000.650.91.31.82.63.65.2>400-4500.701.01.42.02.84.05.6>450-5000.801.11.62.23.24.46.4附录二 常用液压机的技术参数