洗涤剂瓶弹簧固定管注塑模具设计【含全套CAD图纸+毕业论文】【优秀资料】

中被大学分校毕业设计 - 1 - 洗涤剂瓶弹簧固定管塑料注射成型模具设计 中英文摘要 摘要： 本设计的对象是一个洗涤剂瓶弹簧固定管的塑料注射模具。设计中塑料制品的结构有外螺纹、加强筋等，本身为薄壁长圆筒塑料件。根据其塑料件的结构特点以及聚丙烯塑料的性能，设计中外螺纹处应用了哈呋结构。两边大中间小的特征使得型芯须用双型芯在塑件中小尺寸位置的配合。脱模机构中由于制件外形呈阶梯状，不能用一级顶出机构完全脱模。用二级顶出机构时塑料件在第二次顶出后塑件的螺纹段后会被卡在型腔中，所以二级顶出也不是一个好的方案。用哈呋结构加上推板的脱模装置可以解决以上问题 ，能让塑件完全自动脱模，为一个可行性较好的方案。此设计就是根据这个方案及聚丙烯的性质设计模具的各部分结构。 关键词： 聚丙烯 注塑模具 型芯 模具型腔 薄壁的 of is an is in of of of It is of to of of in of in in be in to of he a or a of t in in a a of 文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 in so of is a to to It in in a be to of of So its a a is 文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 目 录 前 言 . - 4 - 第一章 塑件分析设计及选材 . - 5 - 第 塑件的结构及其材料的选用 . - 6 - 第 塑料制品的质量要求 . - 12 - 第二章 方案论证 . - 13 - 第三章 注塑机的选用 . - 14 - 第 注塑机的初步确定 . - 14 - 第 注射机有关工艺参数的校核 . - 15 - 第四章 浇注系统的设计 . - 18 - 第 分型面的选择 . - 18 - 第 浇注系统的设计 . - 19 - 第 流动比的计算 . - 24 - 第五章 成型零件设计 . - 24 - 第 成型零件钢材的选用 . - 25 - 第 凹模的设计 . - 25 - 第 型芯的设计 . - 30 - 第 型腔螺纹部分的尺寸确定 . - 33 - 第 侧壁厚度计算 . - 34 - 第六章 合模导向机构的设计 . - 34 - 第七章 塑件脱模机构的设计 . - 35 - 第八章 模具温度调节系统的设计 . - 36 - 第 模具温度调节概论 . - 36 - 第 冷却水道的计算 . - 36 - 第 冷却水道的布局 . - 39 - 结 束 语 . - 39 - 致 谢 . - 40 - 参 考 文 献 . - 40 - 外文原稿 ： . - 41 - 译文 ： . - 53 - 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 目 录 前 言 在当今这个时代，塑料材料已经成为国民经济及日常生活中不可缺少的主要材料之一。改革开放以来，我国的塑料工业得到了迅猛的发展，塑料制品已成为工业 、 农业 、 国防建设 、 文教卫生和人们日常生活中不可或缺的制品。随着国名经济的快速发展，对塑料制品的需求量也越来越大，试样更新 、 质量更好 、 性能更佳 、 结构 更复杂的塑料制品在不断涌现。塑料的体积消耗量已经赶超钢材。由于我国塑料行业与发达国家相比没能有大的比例，但是在应用量和发展前景是不可限量的。 当塑料消耗量在逐步增大时，其成型为有价值的产品是整个行业的关键步骤之一。塑料通过模具成型为绝对的方式，占成型方式中的 95%，是由于塑料注射成型工艺的最大特点是复制，能复制出任意数量的直接使用或稍作处理即可使用的制品，其成型方式能实现成型的规模化、自动化以及各种形状的塑件。虽然在设备和模具上投入较大，但是可以生产制品的数量非常之大，实属一种经济快捷的生产方式。因 而得到广泛的应用和快速的发展。 以模具的设计和制造来看，模具的发展将会 理论研究不断发展，设计计算日趋成熟 塑料模具的高效率自动化 大型的塑料模具 高精度的塑料模具 模具设计的计算机设计软件辅助设计（ 助工程（ 助制造（ G 等的应用 模具制造新工艺的进展 模具的标准化 关于塑料模具的此次毕业设计，是把我们在大学中所学的专业知识组合起来，与塑料模具行业的概况与发展趋势相结合的一个重要环节。此次设计将使我们从一个学生看问题的角度开始转变成以设计人员的角度来处 理这些问题。同时了解一个塑料模具在设计过程中的：浇注系统、成型零件、和模导向定位机构、侧向抽心与分型机构、顶出机构、模温调节系统几大部分的设计方法。以及针对具体塑料模具时，如何选择一个适用于实际中的最佳方案。以此来作为工作前的汇总练习。 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 第一章 塑件分析设计及选材 塑料制品的设计要求是根据制品的使用需求和外观要求，从塑料的力学性能、美术造型和成型工艺、塑料模具设计和制造的可行性等多方面进行综合考虑的结果。塑件设计应当考虑到满足： 1)使用要求，全面精确的满足塑件的使用要求是十分重要的，也是设计中最重要的一步， 塑件的承载条件和环境条件就是考虑的方向之一。 2)塑件设计时还得有利于模具结构的简化，如果结构设计不当，不但会使模具结构复杂化，甚至难以制造出可以成型塑件的模具。此外，设计还要考虑到模具的加工工艺型：其一，所涉及的零件可以较为方便地用机加工或其他方式加工；其二，保证加工出的零件应具有预期的使用寿命；其三，模具的零部件应具有通用性和互换性，以方便维修；其四，对于有仿腐要求的零件应选用具有防腐性能的材料或采取防腐措施，如镀铬 ,镀镍等。 3)应尽量降低成本，降低成本，增加效益是每个企业孜孜以求的目标。同时，塑件的设计 的原则应本着：形状力求简单、造型优美；更具使用要求选择材料；考虑模具的工艺性。 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 第 塑件的结构及其材料的选用 件的结构分析 此塑件的作用是装栽弹簧，使喷雾器在用手力将溶剂喷出后，通过其中的弹簧势能回复来准备下一次的喷雾。在喷雾的循环过程中，弹簧固定筒在纵向要受到弹簧力的作用。针买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 对受力筒的情况本塑件采用了多处加强阱的塑件结构。在选用塑料时就应该考虑其拉伸强度。塑件的凸缘在装配过程中夹在瓶口和螺纹盖的中间，使其固定不可以谁便晃动。同时由凸缘承受弹簧所产生的力。塑件的小端有一斜孔后 的直小孔，斜孔是为在装配过程中方便于小塑料管的深入装配，而直管部分是用于为装配好有一个好的配合，让整个瓶体优化。 由软件 析出塑料制件的相关数据为： 实体 单位为 量 : 积 : 界框 : X: : : 心 : X: 图 件立体图 图 件立体图刨视 图 塑件尺寸图 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 Y: : 性矩 : X: : : 性积 : Z: X: 转半径 : X: : : 力矩与质心的 向 : I: J: K: 件材料的选用 注射塑料制品的选材要求主要取决于使用要求，为达到均衡选材还需考虑材料的注射工艺性和模具的结构工艺性。在此基础上经济社会中产品成 本也是必须考虑的重要环节。在使用、力学性能、外观要求等各个方面满足要求的前提下，就要选用成本最低的材料，这也是市场竞争的产物和竞争的条件和基础。 1. 塑料价格及大体性能 由中国化工信息周刊 11 期的价格可以看出 价位的在 11600 元 /t 左右 价位的在 1300 元 /t 左右 价位的在 11850 元 /t 左右 价位的在 11700 元 /t 左右 价位的在 8250 /t 左右 由成本方面考虑 有价格优势，同时 材料中的拉伸强度是较 高的。综合考虑原料选用 较为合适的。 2. 强度性能校核 此件主要受力为弹簧所导致的拉伸受力，为瞬时载荷。其拉伸强度为 2540/载塑件的载荷定为 400塑件厚度要求为 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 610252400 r 10 3 （ 1 由此可以得出塑件选用 合强度要求。 丙烯的性能及特点 聚丙烯的基本性能：（表 基本性能 密度 g/性能 体积电阻率 1610 收缩率 % 电常数 610 点 164 170 击穿电压 Kv/0 26 热变形温度 (45N/ 105 116 工艺参数 模具温度 40 60 力学性能 拉伸强度 0 39 喷嘴温度 190 220 拉伸弹性模 量 段温度 220 240 弯曲强度 2 67 后段温度 180 210 弯曲强度模 量 射压力 0 80 压缩强度 9 56 塑化形式 螺杆式，注 塞式 缺口冲击强 度 kj/嘴形式 通用式 硬度 105 聚丙烯塑料的注射成型特点： 聚丙烯为结晶性高聚物，吸水率很低，约为 注射时一般不需要干燥，必要时可在 80 100下干燥 3 4h。 聚丙烯的熔点为 160 175，分解温度为 350，所以成型温度范围较宽，约为 205 315，其最大结晶速度的温度为 120 130。注射成型用的聚丙烯的熔融指数为 2 9/10体流动性较好，在注塞式或螺杆式中都能顺利成型。一般料筒温度控制在 210 280，喷嘴温度可比料筒温度低 10 30。当生产薄壁制品时，料筒温度可提高到 280 300；生产壁厚产品时，为了防止熔料在料筒内停留时间过长而分解，料筒温度应适当降低至 200 230，料筒温度过低，大分子定向程度增加，制品容易产生翘曲变形。 聚丙烯熔体的流变特性是黏度对剪切速率的依赖性比温度的依赖性大。因此，在注射冲模时，通过提高注射压力或注射速度来增大熔体的流动性比通过提高温度有利。一般注射压力控制在 70 120塞式注射压力偏高，螺杆式注射压力偏低） 聚丙烯的结晶能力较强，提高模具温度将有助于制件结晶度的增加，甚至能够提前脱模。基于同一理由，制件性能应与模具温度存有密切关系。生产上经常采用的模具温买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 度，约为 70 90，在这种情况下，不仅有利于结晶，而且又有利于大分子的松弛，从而减少分子的定向作 用，并可以降低内应力。如模温过低，冷却速度太快，浇口过早冷凝，不仅结晶度低，密度小，而且制品内应力较大，甚至引起冲模不满和制件缺料的现象。 冷却速度不仅影响结晶度，还影响晶体结构。急冷时呈蝶状液晶结构，缓冷时呈球晶结构。晶体结构不同则制件的物理力学性能性能也有将各异。 此外，由于聚丙烯的玻璃化温度低于室温，当制件在室温下存放时常发生后收缩现象，其原因是聚丙烯在这段时间内仍在结晶。后收缩量随塑件厚度而定，越厚的，后收缩率越大。后收缩总量的 90%约在制品脱模后 h 内完成，剩余 10约发生在随后的 10 天内，所以制件在脱模 24h 后基本可以定型。成型时，缩短注射和保压时间，提高注射和模具温度都可减小后收缩率。对尺寸稳定性要求较高的制件，应进行热处理。 聚丙烯塑料主要性能 : a) 质轻 , 可浮于水中 ; b) 高结晶度 , 耐磨性好 , 优于 高温冲击性好 , 硬度低于 c) 突出的延伸性和抗疲劳性能 . 聚丙烯注塑工艺要点 ; a) 加工前一般不需干燥 ; b) 染色性较差 , 色粉在料中扩散不够均匀 (一般需加入扩散油 /白磺油 ), 大胶件尤明显 ; c) 成型收缩率大 (, 尺寸不稳定 , 胶件易变形 缩水 , 采用提高注射压力及注射速度 , 减少层间剪切力使成型收缩率降低 ; d) 流动性很好 , 注射压力大时易出现披锋且有方向性强的缺陷 , 注射压力一般为 : 50(太小压力会缩水明显 ), 保压压力取注射压力的80%左右 , 宜取较长的保压时间补缩及较长的冷却时间保证胶件尺寸 变形程度 ; e) 宜快速注射 , 适当加深排气槽来改善排气不良 ; f) 料温控制 : 成型温度料温较宽 , 因 所以料温需要较高 . 前料筒 200, 中料筒 170, 后料筒 160, 实际上为减少披锋 , 缩水等缺陷 , 往往取偏下限料温 ; g) 模温 : 一般 40, 模温太低 ( 40 ), 胶件表面光泽差 , 甚至无买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 光泽 , 模温太高 ( 90 ), 则易发生翘曲变形 缩水等 ; h) 气泡问题 : 高结晶的 冷却时收缩及结晶化导致胶件内部产生气泡甚至局部空心 (这会影响制件机械强度 ), 所以调节啤塑参数要有利于补缩 . a) 低温下表现脆性 , 对缺口敏感 , 产品设计时避免尖角 . 壁厚件所需模温较薄壁件低 . 第 塑料制品的质量要求 料制件 精度的选择及确定 塑料制件的尺寸精度等级与塑料制品材料的品种有关，同时还和塑件的本生用途需求、形状等多个方面有关。根据各种塑料的收缩率不同，可将各种塑料制件的公差等级分为高精度、一般精度和低精度。对于塑料制品技术要求和尺寸精度尽量降低，采用一般精度。本塑件是用在洗涤剂瓶中的一个零件，不是外表面，不会直接进入视野就可以不用高精度、高的粗糙标准。而根据本塑料件的材料聚丙烯的特性来确定其精度等级。 聚丙烯 塑料件一般精度的公差等级为 注公差尺寸的公差等级为本设计中的塑件就选用此精度标准就符合 要求了。 料制品的表面质量 塑料制品的表面质量包括表面粗糙度、表观缺陷状况和光亮度等方面。塑料制品的表面状态的改善除了成型工艺上尽可能避免疤痕、云纹等缺陷外，模具行腔的粗糙度起着决定性的作用。如果不考虑表观缺陷状况和光亮的要求，则制品的表面质量主要取决于表面粗糙度。通常情况原材料的质量、品种和工人操作水平及模具型腔的表面粗糙度等因素均对制品的表面粗糙度有影响，其中模腔的表面粗糙度影响最大。制品要求的表面粗糙度数值越小，模腔表面越光滑，加工模具时的研磨抛光要求也越高，模具制造的难度也越大。因此， 制品表面的粗糙度应视情况而定，除了考虑使用要求外，还须考虑美观。透明制品要求行腔和型芯的粗糙度相同，不透明制品则应根据情况分别考虑，非配合表面和隐蔽的面可取较大的表面粗糙度。还可以利用表面粗糙度的差异来使塑件在开模时留在表面粗糙度较大的型心上或留在凹模中。模塑制品的表面粗糙度通常为 m ，这里取 腔表面粗糙度数值为制品的1/2，即 m ,这里取 制品的外形尺寸主要受塑料品 种的流动性和注塑机规格的（包括注塑量、合模力、成型面积和动、定模座尺寸等）限制。在满足使用要求的前提下，将制品设计得尽量买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 紧凑。制品的壁厚及其均匀性对塑件质量影响很大。壁厚过小，成型时熔体流动阻力大，大型复杂制品难以充满型腔；壁厚过大，不仅使原料消耗增大，生产成本提高，更重要的是增加了冷却时间，成型周期延长。 聚丙烯 塑件的最小壁厚通常为 用壁厚为 大壁厚 设计的塑料制件的壁厚为 1 塑件壁厚应尽量均匀，以免冷却速度不同而产生附加应力造成塑件变形等不合格情况的发生。 塑件形状要便于模塑，所以沿料流方向，设计成流线形，并对内外表面的转角都进行了圆角，避免流动死角。塑件的外表面沿脱模方向设计成圆弧状，不仅使塑件美观，更避免了脱模困难。对于本设计中的塑料制件为较长的薄壁圆筒状，因此，重点要考虑塑件长筒状部分的斜度，以利于脱模，不会让塑件受损。根据观察、测量塑件的长筒状部分的斜度和加强筋部分的斜度分别为 1和 2。 第二章 方案论证 本设计的产品 弹簧固定筒，为一个薄壁深腔塑件，具有外螺纹 、 内外有加强筋，以及外表面的轴肩结构。 塑料件的外螺纹为非受力螺纹，螺纹的相对高度 不高只有 %10018 同时 有足够的弹性，外螺纹可采取强制脱模。 结合此塑件的结构特点，产品的脱模可以采用的方案有 ： 1) 采用推板的强行推出的方式 2) 采用二级推板的脱模方式 3) 采用推板加哈呋模的脱模方式 针对此塑件的可行性脱模方式可以看出： a ) 若采用推板的强行推出的方式推出，应考虑到外螺纹的强制性脱出，以及比较深腔和薄膜 、 与模具行腔接触面积大的特点将很难将塑件完好的脱出，易使塑件变形或破裂。由此看出此方案并不可行； b) 若采用二级 推板的脱模方式，在两次推出时可以分散脱模力，保证塑件精度，避免了用推板的强行推出时易使塑件变形或破裂的情况。二级推出虽然确保了塑件的质量，但是二级脱模中用第一级将塑件的主型心脱出后，再用第二级脱出阶梯部分将其整体推出。在第二级推出时推出的小端部分将会被第二级的推扳卡住，必须用手或其他附加的设备才能完全将塑件脱出。面对此情况，在要求生产效率高，能实现全自动操作为目标的企业追求条件下，此方案虽然可以脱出但并不是可行性强的方案； 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 c) 若采用推板加哈呋模的脱模方式，在哈呋模开启的过程中，确保外螺纹完好的同时 也为推板推出时将推出的小端在推出后能够直接掉出提供了条件。这就可以使得塑件在脱模时可以完全自动的全部脱出，同时塑件完好。此方案为可行性最强的方案。 d) 管状成型品的长度尺寸较小时，如果以平行的方向且垂直于开模方向作为脱模方向的话，可以说使最佳选择。但是如果其长度尺寸太大则将直接影响模具的模定性和注射成型机的选用的经济性。而且当成形品表面不得有顶出针痕迹时，可能将成型品作成横模方向，并且要特别设置油压缸等推料装置来解决成型品顶出的问题，这样一来，也会直接影响模具的制造成本。 成型通孔用的型芯大致有 三种情况： a) 由一端固定的型芯来成型，这有时在孔的一端有不易修整的飞边，更主要的是由于型芯系一端支撑，孔深时型芯易变弯曲； b) 由一端固定，一端口导向孔支撑的型芯来成型，这样型芯有较好的强度和刚度，同时还能保证同心，但导向部分易因导向误差而磨损，而导致产生圆角溢料； c) 由两个断口固定的型芯来成型同样有飞边，由于不易保证两型芯的同轴度一般应将其中一个的直径设计成比另一个大 1样即使稍有不同心，也不致引起安装和使用赏的困难，这样可使型芯长度缩短，增加了型芯的稳定性。 根 据此塑件的孔两端大中心较小的特点，本设计采用两端固定的型芯来成型。为保证两型芯的轴度，将在两型芯轴采用锥度配合，从而使同轴度保证时，管壁厚的均匀性得到保证。 第三章 注塑机的选用 第 注塑机的初步确定 塑件原材料是聚丙烯 ，密度是： =型腔数为 2 个，制品的质量约为： q=大的注射量： 2 18+04 故冷却水属稳定湍流状态，冷却效果良好。 (10)冷却水进出口温差校核 i 221 900 （ 8 = 8 0 103 7 26 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 =5 与原设定值一致。 第 冷却水道的布局 却水道的布置 为了能跟好的是型腔及型芯能够有较好的冷却效果，是模具的温度不至于太高型腔采用环形冷却水道布置。如图所示： 结 束 语 综上所述，本课题洗涤剂瓶弹簧固定管塑料注射模具设计的重点和难点是塑件的自动脱模结构设计。针对塑件的结构有外螺纹，薄壁长筒状，外面还有凸沿的阶梯结构特点。本设计综合塑件的个 特点在满足当今社会追求效率和自动化的前提下采用哈呋模加推板的脱模结构。 设计的模具在工作过程中：开模时由于塑件的冷却收缩，率先紧固在型芯上首先就脱离型腔。然后随哈呋的打开推板也前进，最后使制品脱出模具，从而顺利完成塑件的生产。合模时复位。楔紧块是用来防止在注射时型芯位移的。 设计过程中理论设计和经验设计相结合。是长筒薄壁加凸沿结构模具的一个典型范例。 图 却水道布置图 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 致 谢 指导老师 刘新民 敬爱的老师、亲爱的同学： 大学生活是一个人一生中难以忘怀的一段时光。四年的生活转眼过去了，在这难忘的时间里，老师、同学对于我 的成长给了极大的帮助。 在此，我要感谢这里的辛勤耕耘的教师们，对于你们的付出我表示崇高的敬意。同时也要感谢在这四年中给与我帮助和支持的同学们，在此给你们说声谢谢！ 还有我要感谢这次毕业设计的指导老师刘新民老师。 刘新民 导师治学严谨， 做事认证负责， 学识渊博，品德高尚，平易近人， 同时刘老师的思维使我们跟进一步把知识同社会相联系让我们受益匪浅。 在我学习期间不仅传授了做学问 要点 ，还 言传身教了做人的准则。这些都将使我终生受益。无论是在论文的选题、资料查询、开题阶段，还是在 论文 研究和撰写的每一个环节，无不得到导师的悉心 指导和帮助。我愿借此机会向 刘新民 导师表示衷心的感谢！ 参 考 文 献 1. 张文华主编塑料模具设计制图实务北京航天工业出版社 1999 2. 加 H瑞斯 (H 朱元吉译模具工程北京化学工业出版社 1998 3. 申开智主编塑料成型模具北京中国轻工业出版社 2002 二版 4. 立其洪李轩主编塑料成型问答北京机械工业出版社 . 王文广田宝善田雁晨主