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湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）任务书学生姓名段国栋学 号200741914205年级专业及班级2007级机械设计制造及其自动化(2)班指导教师及职称陈立航 讲师 2010 年 9 月 21 日填 写 说 明一、毕业论文（设计）任务书是学校根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。二、此任务书必需针对每一位学生，不能多人共用。三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。四、任务书一经下达，不得随意更改。五、各栏填写基本要求（一）毕业论文（设计）选题来源、选题性质和完成形式：请把合适的对应选项前的“”涂黑，科研课题请注明课题项目和名称，项目指“国家青年基金”等。（二）主要内容和要求：1工程设计类选题明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。2实验研究类选题明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。3文法经管类论文明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。（三）主要参考文献与外文资料：在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近13年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。（四）毕业论文（设计）的进度安排1设计类、实验研究类课题实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的50%，撰写初稿、修改、定稿约占总时间的30%。2文法经管类论文实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的40%。六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。毕业论文（设计）题目沐浴露喷嘴注塑模设计选题来源（ ）结合科研课题 课题名称： （）生产实际或社会实际 （ ）其他 选题性质（ ）基础研究 （）应用研究 （ ）其他 题目完成形式（ ）毕业论文 （）毕业设计 （ ）提交作品，并撰写论文 主要内容和要求分析冲压件的冲压工艺，编制冲压工艺规程；并根据冲压工艺规程设计冲压模具。要求：1、按复合模分析冲压工艺； 2、编制该冲压件的冲压工艺规程； 3、撰写设计说明书，字数要求不少于一万五千字; 4、绘制模具图纸，要求：总装图一张，零件图一套；注：此表如不够填写，可另加页。主要参考文献与外文资料1 赵孟栋、冷冲模设计（M）.北京：机械工业出版社，2005 2-242 刘小年、机械制图（M）.北京：机械工业出版社，2001:2-303 王昆. 机械设计课程设计（M）. 北京：高等教育出版社，2005：126-1424 成大先. 机械设计手册（M）. 北京：化学工业出版社， 2004 340-3736 傅建军. 模具制造工艺（M）. 北京：机械工业出版社，2004: 2-87 姜奎华. 冲压工艺与模具设计（M） . 北京：机械工业出版社，2000:2-1310 施平. 机械工程专业英语（M）. 哈尔滨工业大学出版社，2003：15-268 徐学林. 互换性与测量技术基础（M）. 长沙：湖南大学出版社， 2005: 54-94工作进度安排起止日期主要工作内容2010/9/212010/9/25接受任务，完成开题报告2010/9/252010/11/25资料收集，确定方案2010/11/252011/3完成主要的结构设计，初稿2011/32011/4/30完成毕业设计正稿2011/5/12011/5/10审阅及修改2011/5/172011/5/24毕业答辩要求完成日期：20 年 月 日 指导教师签名： 审查日期： 20 年 月 日 专业负责人签名： 批准日期： 20 年 月 日 接受任务日期：20 年 月 日 学生本人签名： 注：签名栏必须由相应责任人亲笔签名。沐浴露喷嘴注塑模设计目 录摘要5关键词71前 言71.1模具工业的概况71.2我国塑料模具工业技术现状及地区分布81.3我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向111.4注塑模具CAD发展概况及趋势112塑件材料选择性能112.1零件112.1.1产品分析122.1.2材料选择122.2塑料成型工艺性能分析132.2.1收缩性132.2.2流动性142.2.3吸湿性142.2.4热敏感性143塑料件的结构工艺163.1塑料件的尺寸精度分析163.2塑料件的使用性能分析163.3塑料件的表面质量分析163.4塑料件的结构分析164成型设备的选择和成型工艺的制定174.1成型参数的确定174.2塑件的体积和重量的计算174.2.1利用PRO/E进行体积的计算174.2.2沐浴露喷嘴重量的计算184.3模具所需塑料熔体注射量184.4锁模力的计算184.5设备选择194.6塑料成型工艺卡205注射模设计225.1可行性分析225.1.1可注塑性分析225.1.2可制造性分析225.1.3型腔数目的确定235.2确定模具的类型235.3 确定模具的主要结构235.3.1模具型腔布局、浇口的选择235.3.2分型面的设计245.3.3浇注系统的设计255.3.4排气系统275.3.5导向机构的设计275.3.6限位拉杆的设计285.3.7确定模具的主要结构305.3.8模架的选择305.3.9开模行程的校核与推出矩离315.3.10 推出方式的确定325.3.11侧抽芯机构的设计325.3.12冷却系统的设计355.3.13模具结构功能365.3.14计算成型零件工作尺寸376安装与试模406.1模具的安装结构图406.2模具工作过程416.3模具的安装试模416.3.1试模前的准备416.3.2模具的安装及调试426.3.3试模437检验438结论44参考文献46致谢47塑料沐浴露喷嘴注塑模设计学 生：段国栋指导老师：陈立航（湖南农业大学东方科技学院：长沙 410128）摘 要：本次设计采用的是注射成形，首先对塑料喷嘴塑件进行工艺分析，设计过程主要使用PRO/E进行塑件的三维造型和塑件分析。流道设计过程中进行了塑性流动分析，确定该模具的浇口最佳位置和数量，解决了浇注系统的布局问题。本文对模具制造和试模过程中可能出现的问题做了详细的分析，并提出了相应的解决方法，并对模具中的主要零件进行了结构设计、分析计算和校核关键词： 注射成形；型腔；分型面；冷却系统；Plastic Injection Molding Design Bath Dew NozzleStudent: Duan GuodongTutor: Chen Lihang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: This design USES is the injection molding, first to plastic nozzle plastics process analysis, design process is primarily used for plastics PRO/E of three-dimensional modelling and analysis of plastic parts. Flow design process of the plastic flow analysis to determine the mould, sprinkle the best position and number, solve the layout problems gating system. This paper mould manufacturing and mold testing process problems that may occur to do a detailed analysis, and proposes the corresponding solution method, and the main parts of mould structure design, analysis and calculation and checking Keywords: injection molding, cavity, parting surface, cooling system1 前言1.1 模具工业的概况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。在讨论注塑模设计之前，先要对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。首先要对模具有一个整体的认识。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之一。作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济发展起着不容质疑的作用。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业” ；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力” 。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别是在办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经向塑料化方向发展。目前，世界的塑料产量已超过有色金属产量的总和。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、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。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。1.2我国塑料模具工业技术现状及地区分布在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。还能生产厚度仅为0. 08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。注塑模型腔制造精度可达0. 02 0. 05mm，表面粗糙度Ra0. 2 u m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达50 100万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG II、美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中科技大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来，国内己较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如:P20、3Cr2Mo、PMS、SM I、SM II等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。技术比较见表1表1: 国内外塑料模具技术比较表Tab. 1: plastic mold technology at home and abroad comparison项目国外国内注塑模型腔精度0. 0050. 01mm0.020.05mm型腔表面粗糙度Ra0.010. 05 umRa0.20 um非淬火钢模具寿命10-60万次1030万次淬火钢模具寿命160300万次50100万次热流道模具使用率80%以上总体不足10%标准化程度7080%小于30%中型塑料模生产周期一个月左右24个月我国模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比有很大的差距，但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。我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多，其差距主要表现在下列六方面：(1)国内自配率不足80，中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60。(2)企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。(3)模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低很多，而模具生产周期却要比国际先进水平长很多。(4)开发能力弱，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例较低，水平也较低，不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。(5)模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。(6)与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。 在科技发展中，人是第一因素，因此我们要特别注重对知识的更新与学习，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。在教学中积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。我国模具工业是一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来。1.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。模具技术的发展趋势主要是： CAD、CAM、CAE的广泛应用及其软件的不断先进和CADCAMCAE技术的进一步集成化、一体化、智能化； PDM(产品数据管理)、CAPP(计算机辅助工艺设计管理)、KBE(基于知识工程)、ERP(企业资源管理)、MIS(模具制造管理信息系统)及Internet平台等信息网络技术的不断发展和应用； 高速、高精加工技术的发展与应用； 超精加工、复合加工、先进表面加工和处理技术的发展与应用； 快速成型与快速制模(RPRT)技术的发展与应用； 热流道技术、精密测量及高速扫描技术、逆向工程及并行工程的发展与应用； 模具标准化及模具标准件的发展及进一步推广应用； 优质模具材料的研制及正确选用； 模具自动加工系统的研制与应用； 虚拟技术和纳米技术等的逐步应用。1.4 注塑模具CAD发展概况及趋势计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD)是当代计算机应用的一个重要领域。随着计算机硬件和软件技术水平的迅速提高，CAD技术及其应用一直处于日新月异的发展浪潮中。作为CAD技术应用的一个十分重要的方面，塑料模具计算机辅助设计、模拟分析与制造，即模具CAD、CAE和CAM也一直是国内外普遍关注的热点。三十多年来，国外注射模CAD技术发展相当迅速。70年代己开始应用计算机对熔融塑料在圆盘形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初，人们成功湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）中期检查表学 部： 理工学部 学生姓名段国栋学 号200741914205年级专业及班级2007级机械设计制造及其自动化(2)班指导教师及职称陈力航讲师毕业论文（设计）题目沐浴露喷嘴注射模设计毕业论文（设计）工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日检查（考核）小组意见检查小组组长签名： 年 月 日湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证记录学 部： 理工学部 学生姓名段国栋学 号200741914205年级专业及班级2007级机械设计制造及其自动化专业(2)班指导教师姓名陈力航指导教师职称讲师毕业论文（设计）题目沐浴露喷嘴注射模设计论证小组质疑及指导意见学生回答简要记录论证小组成员签名 记录人签名： 论证时间： 2011 年5 月16 日 湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证审批表学生姓名段国栋学号200741914205年级专业及班级2007级机械设计制造及其自动化(2)班指导教师及职称陈力航 讲师开题时间年 月 日毕业论文（设计）题目沐浴露喷嘴注射模设计文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等）在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。模具技术的发展趋势主要是： CAD、CAM、CAE的广泛应用及其软件的不断先进和CADCAMCAE技术的进一步集成化、一体化、智能化； PDM(产品数据管理)、CAPP(计算机辅助工艺设计管理)、KBE(基于知识工程)、ERP(企业资源管理)、MIS(模具制造管理信息系统)及Internet平台等信息网络技术的不断发展和应用； 高速、高精加工技术的发展与应用； 超精加工、复合加工、先进表面加工和处理技术的发展与应用； 快速成型与快速制模(RPRT)技术的发展与应用； 热流道技术、精密测量及高速扫描技术、逆向工程及并行工程的发展与应用； 模具标准化及模具标准件的发展及进一步推广应用； 优质模具材料的研制及正确选用； 模具自动加工系统的研制与应用； 虚拟技术和纳米技术等的逐步应用计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD)是当代计算机应用的一个重要领域。随着计算机硬件和软件技术水平的迅速提高，CAD技术及其应用一直处于日新月异的发展浪潮中。作为CAD技术应用的一个十分重要的方面，塑料模具计算机辅助设计、模拟分析与制造，即模具CAD、CAE和CAM也一直是国内外普遍关注的热点。三十多年来，国外注射模CAD技术发展相当迅速。70年代己开始应用计算机对熔融塑料在圆盘形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初，人们成功地采用有限元法分析三维型腔内塑料熔体的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十年来，注射模CAD技术在不断进行理论和实验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些高水平的商品软件逐步推出，并在推广和实际使用中不断改进、提高和完善。参考文献1塑料模具设计手册编写组.塑料模具设计手册M.北京：机械工业出版社2 屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计M.(第2版).北京:高等教育出版社,2006.73 唐志玉主编.塑料模具设计师指南M.国防工业出版社,1999.64 成大先. 机械设计手册（M）. 北京：化学工业出版社， 2004 340-373夏巨谌总主编.中国模具设计大典（数据库. 电子版）M.5 邹继强主编.塑料模具设计参考资料汇编M.北京：清华大学出版社,2005.96 周斌兴主编.塑料模具设与制造实训教程M.北京:国防工业出版社,2006.47 康俊远主编.模具材料与表面处理M，北京：北京理工大学出版社，2007.68 王纪安主编.工程材料与材料成形工艺(2版)M.北京：高等教育出版社，2004.129 模具设计与制造技术教育丛书编委会 编.模具常用机构设计M北京:机械工业出版社，2003.810 杨占主编. Pro/ENGINEER Wildfire 3.0产品造型与模具设计案例精解M北京：高等教育出版社，2007.911 赵孟栋、冷冲模设计（M）.北京：机械工业出版社，2005 2-2412 刘小年、机械制图（M）.北京：机械工业出版社，2001:2-3013 王昆. 机械设计课程设计（M）. 北京：高等教育出版社，2005：126-14214 夏巨谌总主编.中国模具设计大典（数据库. 电子版）M.15 傅建军. 模具制造工艺（M）. 北京：机械工业出版社，2004: 2-816 姜奎华. 冲压工艺与模具设计（M） . 北京：机械工业出版社，2000:2-13注：此表如不够填写，可另加页。研究方案（研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等）选择合理的注射模具基本结构，设计改塑件的注射成型模具。要求：1、按复合模分析塑件成型工艺； 2、编制该塑件的工艺规程； 3、撰写设计说明书，字数要求不少于一万五千字; 4、绘制模具图纸，要求：总装图一张，零件图一套时间进程安排（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等）2010/9/212010/9/25 接受任务，完成开题报告2010/9/252010/11/25 资料收集，确定方案2010/11/252011/3 完成主要的结构设计，初稿2011/32011/4/30 完成毕业设计正稿2011/5/12011/5/10 审阅及修改2011/5/172011/5/24 毕业答辩开题论证小组意见 组长签名： 年 月 日专业委员会意见专业教研室主任签名： 年 月 日注：此表意见栏必须由相应责任人亲笔填写。指导教师指导检查学生进行毕业论文（设计）工作情况登记表系（部）名称：理工学部 指导教师姓名：陈力航时 间地 点指导、检查的主要内容学生签名注：此表在每次指导、检查工作时由学生带来，指导教师填写。内容包括学生的学习、工作态度；毕业论文（设计）工作的进展情况；论文（设计）工作中尚需解决的问题等。湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计 沐浴露喷嘴注射模设计DESIGN OF BATH DEW NOZZLE INJECTION MOULD学生姓名： 段国栋学 号： 200741914205年级专业及班级： 2007级机械设计制造及其自动化(2)班指导老师及职称： 陈力航 讲师湖南长沙提交日期：2011 年 5月湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）成绩评定册学生姓名段国栋学号200741914205年级专业及班级2007级机械设计制造及其自动化(2)班指导教师及职称陈力航 讲师毕业论文（设计）题目沐浴露喷嘴注射模设计完成时间20 年 月 日答辩时间20 年 月 日摘要：本次设计采用的是注射成形，首先对塑料喷嘴塑件进行工艺分析，设计过程主要使用PRO/E进行塑件的三维造型和塑件分析。流道设计过程中进行了塑性流动分析，确定该模具的浇口最佳位置和数量，解决了浇注系统的布局问题。本文对模具制造和试模过程中可能出现的问题做了详细的分析，并提出了相应的解决方法，并对模具中的主要零件进行了结构设计、分析计算和校核关键词：注射成形；型腔；分型面；冷却系统答辩资格审查意见：专业委员会主任签名：20 年 月 日指导教师评语：指导教师建议成绩： 指导教师签名：年 月 日评阅教师评语：评阅教师建议成绩： 评阅教师签名：年 月 日答辩小组评语：答辩小组建议成绩： 组长签名：年 月 日成绩评定综合成绩（百分制）： 分折合五级记分制成绩：答辩委员会审查意见：答辩委员会主任签名：年 月 日成绩评定说明：毕业论文（设计）的成绩评定采用综合加权评分的办法，按指导教师评分占30%、论文评阅人评分占30%和答辩小组评分占40%计算出百分制的综合成绩，并根据综合成绩确定相应五级记分制等级。系部答辩委员会对毕业论文（设计）的预评、评阅、答辩成绩进行审查，对评定等级为优秀或不及格以及答辩评分中有争议的论文（设计）要进行重点审核，最终确定成绩。指导教师、评阅教师、答辩小组应分别严格按湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）评分标准中的相应标准客观、公正赋分。本表一式二份，一份进入学生个人档案，一份存学院档案室。沐浴露喷嘴注塑模设计目 录摘要5关键词71前 言71.1模具工业的概况71.2我国塑料模具工业技术现状及地区分布81.3我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向111.4注塑模具CAD发展概况及趋势112塑件材料选择性能112.1零件112.1.1产品分析122.1.2材料选择122.2塑料成型工艺性能分析132.2.1收缩性132.2.2流动性142.2.3吸湿性142.2.4热敏感性143塑料件的结构工艺163.1塑料件的尺寸精度分析163.2塑料件的使用性能分析163.3塑料件的表面质量分析163.4塑料件的结构分析164成型设备的选择和成型工艺的制定174.1成型参数的确定174.2塑件的体积和重量的计算174.2.1利用PRO/E进行体积的计算174.2.2沐浴露喷嘴重量的计算184.3模具所需塑料熔体注射量184.4锁模力的计算184.5设备选择194.6塑料成型工艺卡205注射模设计225.1可行性分析225.1.1可注塑性分析225.1.2可制造性分析225.1.3型腔数目的确定235.2确定模具的类型235.3 确定模具的主要结构235.3.1模具型腔布局、浇口的选择235.3.2分型面的设计245.3.3浇注系统的设计255.3.4排气系统275.3.5导向机构的设计275.3.6限位拉杆的设计285.3.7确定模具的主要结构305.3.8模架的选择305.3.9开模行程的校核与推出矩离315.3.10 推出方式的确定325.3.11侧抽芯机构的设计325.3.12冷却系统的设计355.3.13模具结构功能365.3.14计算成型零件工作尺寸376安装与试模406.1模具的安装结构图406.2模具工作过程416.3模具的安装试模416.3.1试模前的准备416.3.2模具的安装及调试426.3.3试模437检验438结论44参考文献46致谢47塑料沐浴露喷嘴注塑模设计学 生：段国栋指导老师：陈立航（湖南农业大学东方科技学院：长沙 410128）摘 要：本次设计采用的是注射成形，首先对塑料喷嘴塑件进行工艺分析，设计过程主要使用PRO/E进行塑件的三维造型和塑件分析。流道设计过程中进行了塑性流动分析，确定该模具的浇口最佳位置和数量，解决了浇注系统的布局问题。本文对模具制造和试模过程中可能出现的问题做了详细的分析，并提出了相应的解决方法，并对模具中的主要零件进行了结构设计、分析计算和校核关键词： 注射成形；型腔；分型面；冷却系统；Plastic Injection Molding Design Bath Dew NozzleStudent: Duan GuodongTutor: Chen Lihang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: This design USES is the injection molding, first to plastic nozzle plastics process analysis, design process is primarily used for plastics PRO/E of three-dimensional modelling and analysis of plastic parts. Flow design process of the plastic flow analysis to determine the mould, sprinkle the best position and number, solve the layout problems gating system. This paper mould manufacturing and mold testing process problems that may occur to do a detailed analysis, and proposes the corresponding solution method, and the main parts of mould structure design, analysis and calculation and checking Keywords: injection molding, cavity, parting surface, cooling system1 前言1.1 模具工业的概况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。在讨论注塑模设计之前，先要对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。首先要对模具有一个整体的认识。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之一。作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济发展起着不容质疑的作用。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业” ；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力” 。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别是在办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经向塑料化方向发展。目前，世界的塑料产量已超过有色金属产量的总和。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、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。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。1.2我国塑料模具工业技术现状及地区分布在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。还能生产厚度仅为0. 08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。注塑模型腔制造精度可达0. 02 0. 05mm，表面粗糙度Ra0. 2 u m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达50 100万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG II、美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中科技大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来，国内己较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如:P20、3Cr2Mo、PMS、SM I、SM II等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。技术比较见表1表1: 国内外塑料模具技术比较表Tab. 1: plastic mold technology at home and abroad comparison项目国外国内注塑模型腔精度0. 0050. 01mm0.020.05mm型腔表面粗糙度Ra0.010. 05 umRa0.20 um非淬火钢模具寿命10-60万次1030万次淬火钢模具寿命160300万次50100万次热流道模具使用率80%以上总体不足10%标准化程度7080%小于30%中型塑料模生产周期一个月左右24个月我国模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比有很大的差距，但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。我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多，其差距主要表现在下列六方面：(1)国内自配率不足80，中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60。(2)企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。(3)模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低很多，而模具生产周期却要比国际先进水平长很多。(4)开发能力弱，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例较低，水平也较低，不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。(5)模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。(6)与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。 在科技发展中，人是第一因素，因此我们要特别注重对知识的更新与学习，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。在教学中积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。我国模具工业是一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来。1.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。模具技术的发展趋势主要是： CAD、CAM、CAE的广泛应用及其软件的不断先进和CADCAMCAE技术的进一步集成化、一体化、智能化； PDM(产品数据管理)、CAPP(计算机辅助工艺设计管理)、KBE(基于知识工程)、ERP(企业资源管理)、MIS(模具制造管理信息系统)及Internet平台等信息网络技术的不断发展和应用； 高速、高精加工技术的发展与应用； 超精加工、复合加工、先进表面加工和处理技术的发展与应用； 快速成型与快速制模(RPRT)技术的发展与应用； 热流道技术、精密测量及高速扫描技术、逆向工程及并行工程的发展与应用； 模具标准化及模具标准件的发展及进一步推广应用； 优质模具材料的研制及正确选用； 模具自动加工系统的研制与应用； 虚拟技术和纳米技术等的逐步应用。1.4 注塑模具CAD发展概况及趋势计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD)是当代计算机应用的一个重要领域。随着计算机硬件和软件技术水平的迅速提高，CAD技术及其应用一直处于日新月异的发展浪潮中。作为CAD技术应用的一个十分重要的方面，塑料模具计算机辅助设计、模拟分析与制造，即模具CAD、CAE和CAM也一直是国内外普遍关注的热点。三十多年来，国外注射模CAD技术发展相当迅速。70年代己开始应用计算机对熔融塑料在圆盘形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初，人们成功地采用有限元法分析三维型腔内塑料熔体的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十年来，注射模CAD技术在不断进行理论和实验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些高水平的商品软件逐步推出，并在推广和实际使用中不断改进、提高和完善。2 塑件材料选择性能2.1 零件图1零件图Fig. 1 part drawing2.1.1产品分析功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能,并达到一定的技术指标.该塑件是日用品,要能承受一定的外力,如冲击载荷,振动,摩擦等;塑件的工作温度是室温,这使得在材料选择时对热变形温度,脆化温度,分解温度的要求降低;作为一种日用品,生产批量应该是大批大量生产,这样,就必须考虑生产成本和模具寿命,在材料的选择时要综合各种因素;从图上可以看出该塑件弯形圆孔成型比较困难。2.1.2 材料选择通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料的要求首先必须是耐磨性好,其次才是成型难易和经济性问题,以下是对耐磨性能较好材料的性能对比，如表2所示。表2 材料的特性Tab. 2 material properties特性 塑料名称PP PVC ABS拉伸强度/MPa7890 355038弯曲强度/MPa539080断裂伸长率/%200204035计算收缩率（%）1.03.00.61.00.40.7洛氏硬度（M）11582101弯曲弹性模量/GPa 1.450.050.091.4热变形温度/ 120115678283103维卡软化点/14015071122马丁耐热温度/6563体积电阻率/cm10146.7110116.91014吸水率% 0.010.030.070.40.20.4磨檫系数0.340.450.650.45密度/(gcm-3)0.900.911.351.451.021.16屈服强度/MPa 36355050和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较，如表3所示。表3 材料的性能和成型特性比较Ta. 3 material properties and forming characteristic were compared塑料品种能 特 点成 型 特 点模具设计注意事项使用温度主要用途聚丙烯（PP）力学性能如屈服强度、抗张强度、抗压强度及硬度等，均优于低压聚乙烯，并有很突出的刚性，耐热性较好缺点是耐磨性不够高，成形收缩率较大，低温呈脆性。 成型收缩范围大,容易发生缩孔,凹痕及变形.热容量大,注射成型模具必须设计能充分进行冷却的冷却回路.温度过高会产生翘曲现象.120115可做各种机械零件，接头、泵叶轮、化工管道及容器设备。并可用于制造衬里，表面涂层、录音带，聚氯乙烯(PVC)力学强度高，电器性能优良，耐酸碱的抵抗力极高，化学稳定性很好聚氯乙烯在成型温度下容易分解放出氯化氢.在成型时必须加入稳定剂和润滑剂.并严格控制温度及溶料的滞留时间.应采用带预塑化装置的螺杆式注射机注射成型,模具浇注系统也应粗短,进口截面宜大,模具应有冷却装置.6782离心泵、通风机、轮油管、酸碱泵的阀门及容器等软聚氯乙烯制品有贮槽、薄板、薄膜、电线绝缘层、密封圈、耐酸碱软管等丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共物 (ABS)ABS树脂具有较高冲击韧性和力学强度，尺寸稳定，耐化学性及电性能良好，易于成形和机械加工等特点.ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，易吸水，成型前应进行干燥处理。减少浇注系统对料流的阻力，要求塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在6080 83103在机械工业系统中用来制造凸轮，齿轮，泵叶轮，水箱外壳，手柄，冰箱衬里等，还可供电视机晶体管收音机制造外壳以上的性能分析对比中看出,在耐磨性方面三种材料相差不大，成型特性上以PP为最好，由于是一般性民用品，所以价格上是需要考虑的，我们主要要求是价格和耐磨性,以及成型特点。其它如拉伸强度,断裂伸长率等则是次要考虑的指标(这由塑件的工作环境决定),最终选定PP为塑件材料。3塑料成型工艺性能分析塑料成型工艺特性是塑料在成型加工过程中所表现出来的特有性质，下面，对注塑材料PP工艺特性进行分析：3.1 收缩性 塑料从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积会发生收缩变化，这种性质称为收缩性。收缩性的的大小以单位长度塑件收缩量的百分数来表示，称为收缩率。一般对于大型模具的收缩率计算，我们采用实际收缩率进行计算：SS=a-b/b100% （SS:实际收缩率；a:模具或塑件在成型温度时的尺寸；b：塑件在室温时的尺寸；c：模具在室温时的尺寸） 对我所设计的零件属于小型的模具，所以采用SJ=c-b/b%（Sj：为计算收缩率） 由于本次毕业设条件的原因，没有办法自己去测量出：c b 值。于是我们通过查找资料1 常用塑料的收缩率，可得：PP塑料成型收缩率为：1%-3%，由于塑件的结构，模具的结构，成型工艺条件等都会影响塑料的收缩率变化。我们取一个相对平均值：2%。3.2流动性 塑料在一定的温度、压力作用充填模具开腔的能力，称为塑料的流动性。塑料的流动性差，就不容易充满开腔，易产生缺料或熔接痕等缺陷。但流动性太好，又会在成型时主生严重的飞边。PP材料流动比为250：1，流动性较好。其次：料温，压力，模具结构都会影响塑料的流动及充模能力。3.3 吸湿性吸湿性是指塑料对水分的亲疏程度。按吸湿或粘附水分能力的大小分类，PP塑料属于吸湿性塑料，吸水率为:0.05%-0.5%。在注塑成型过程中比较容易发生水降解，成型后塑件上出现气泡，银丝与斑纹等缺陷。因此，在成型前必须进行干燥处理。一般干燥温度取80-90，干燥时间为两小时。3.4 热敏感性 塑料的化学性质对热量的敏感程度称为热敏性。热敏性塑料在成型过程中很容易在不太高的温度下发生热分解、热降解，从而影响到塑件的性能，色泽和表面质量等，另处，塑料熔体发生热分解或热降解时，会释放出一些挥发性气体，这些气体一般具有腐蚀性，或有毒，不管是对人，还是模具都会造成一定的影响。PP塑料成型温度为210-250，经查中国人力资源专家网提供的材料编经验值得，到达260变色，于料温达到300时，塑料出现分解。于是注塑成型是，一般取210-250。综上所述：PP收缩比较大，成型收缩后，对型芯具有比较大的包裹力，为方便塑件顺利脱模，应将脱模斜度设计为较大值：型腔30140型芯30PP溶融时具有良好的流动性；较低的热敏性；属于吸湿性塑料。于是在成型是需要控制好，成型温度，压力，注射前的干燥处理等。表4 PP材料性能、工艺参数表Tab. 4 PP material performance, process parameter table材料性能参数材料性能参数密 度0.90.91g/cm3拉伸强度7890收缩率0.0100.025拉伸弹性模量-熔 点164170弯曲强度53热变形温度（45N/cm2）120115弯曲弹性模量-压缩强度1839模具温度8090缺口冲击强度1120喷嘴温度-硬 度115M中段温度180220外 观白色蜡状透明固体后段温度160180吸水率0.010.03干燥温度8090特 点 耐腐蚀、耐高温、机械强度高等特点注射压力70100MPa塑化形式螺杆式柱塞式干燥时间2H保压压力30-80MPa背压压力3-20MPa比 重1.05注塑时间2060s保压时间10-30s3 塑料件的结构工艺3.1 塑料件的尺寸精度分析按塑件的尺寸MT精度要求,未标注公差为自由，按PP材料模塑件公差等级（GB/T 14486-1993）选取一般精度要求MT3。3.2 塑料件的使用性能分析塑件外表面光亮耐磨，平整，喷嘴处需要有良好的力学性能。喷嘴尺寸精度要求不高，需要适当的强度和弹性，不容易产生的变形，整体无变形即可。3.3 塑料件的表面质量分析该塑件要求外形美观，内、外表面表面光滑，没有斑点及熔接痕现象，内、外表面粗糙度均可取Ra0.4m。塑件制品内、外表面成型后方不可见边缘有缺陷，边缘面要求平整。3.4 塑料件的结构分析1、塑件形状比较复杂，上表面用圆弧过度，下面有插孔和空腔，侧面有弯形长嘴。内部有U形加强筋。2、塑件整体结构较小，平均壁厚为2mm综上所述，从精度上看，PP注塑成型可满足尺寸要求，表面粗糙度要求（PP Ra可达到0.0251.6/m）。从结构上看，可考虑整体边缘为最大分型面，侧面空心弯嘴结构考虑侧向分型。从塑件的表面质量要求看，浇口选择在塑件的顶部中心，提高它们的力学性能。由于塑件整体结构较小，但生产批量大等。我们可以考虑使用一模多腔的注塑成型，提高生产效率4成型设备的选择和成型工艺的制定4.1成型参数的确定查塑料成型工艺与模具设计2得PP塑料的有关注塑成型参数：密 度 ： 0.90.91g/cm收 缩 率 ： 0.0100.025预热温度 ： 80100，预热时间12h料筒温度 ：前段200220,中段180200，后段160180喷嘴温度 ：-模具温度 ：8090注射压力 ：70100MPa注射时间 ： 注射时间2060s，高压时间03s，冷却时间2090s.成型周期 ：50160S4.2 塑件的体积和重量的计算4.2.1利用PRO/E进行体积的计算根据产品图纸，将沐浴露喷嘴按1:1的尺寸比例在PROE里完成三维构图。利用PROE分析指令对沐浴露喷嘴进行体积的计算如图3-1所示。体积=4.5763972e+04mm3其中e=1 04=10000 沐浴露喷嘴体积V=6494.14mm2图2 质量分析Fig.2 quality analysis4.2.2 沐浴露喷嘴重量的计算 根据分析PP材料=0.9g/cm3W=V （1） =0.96494.1410-3 =5.8447g 4.3 模具所需塑料熔体注射量根据生产批量为大批量生产，由于注塑件的尺寸比较大，初步选择采用一模一腔，按塑料模具设计指导【3】2.1.2.4有如下模具所需塑料熔休注射量的计算公式： M = N M1+ M2 （2）式中，M 副模具所需塑料的质量或体积（g或cm3） N 初步选定的型腔数量 M1 单个塑件的质量或体积（g或cm3） M2 浇注系统的质量或体积（g或cm3）M2 ：注系统的质量或体积，它与注塑件的质量和塑料的流动性能有一定的关系，是一个不定值，但据注塑厂的统计资料，M2 取15%-20%。在这里我们选用M2 =0.6N M1 则有：M=1.6NM1 （3）=1.615.8447=9.35 cm33.4 锁模力的计算FM=（NA1+A2）P型 （4） 式中，FM 模具所需要的锁模力（N） N 初步选定的型腔数量 A1 单个塑件在分型面上的投影面积（mm2） A2 流道凝料在分型面上的投影面积（mm2） P型 塑料熔体对型腔的平均压力(MPa)其中，A2 按分型面上投影面积A1 的0.20.5倍。取中间值0.3，利用Pro/E进行注塑件投影面积分析（一模一腔一起分析），A1 投影面积为：1207.52mm2如图3图3 投影面积分析Fig. 3 projective area analysis根据资料塑料模具设计指导【3】P7常用塑料注射成型时型腔平均压力表2-2中，PP属于中等黏度塑件及有精度要求的塑件，P型 取35 FM=（NA1+A2）P型 （5） =（11207.52+0.311207.52）35 =（1207.52+)35 =54942.16 N 4.5 设备选择根据塑化塑化温度，额定注射量，注射压力，锁模力要求，参考塑料成型工艺设计与模具设计【4】 常用国产注塑机的规格和性能。初步选择采用注射机型号：XS-Z-30XS-Z-30，其有关的参数为：额定注射量 30cm注射压力 119MPa锁模力 250KN螺杆直径 28mm注射行程 130mm最大模具厚度 180mm最小模具厚度 60mm喷嘴圆弧半径 10mm喷嘴孔直径 10mm最大开模行程 160mm4.6 塑料成型工艺卡根据PP材料的注射成型工艺分析、沐浴露喷嘴的结构分析及相关资料塑料注塑模结构与设计4编写如下表3-1成型工艺卡片。5 注射模设计5.1 可行性分析5.1.1 可注塑性分析（1）、最小壁厚要求根据图纸，沐浴露喷嘴壁厚为2mm。塑料模具设计与制造实训教程【4】（表常用塑料壁厚选用范围中，PP材料壁厚范围为0.6-7.6mm,推荐取2mm。沐浴露喷嘴的壁厚中型塑件，需进行最小壁厚校核。塑料模具设计参考资料汇编P160壁厚（S）与流程（L）关系式：PP流动性为中等。 S=（L100+0.8）0.7 （6） =（220100+0.8）0.7=2.1mm 2mm 沐浴露喷嘴平均尺寸大于PP材料的实际最小注塑尺寸,可注塑成型。（2）、表面质量要求由于塑件表面质量要求较高，表面不允许出现明显的接痕，和气泡伤疤。为避免此类缺陷的出现，在结构设计，分型面设计，浇注系统设计，排气系统设计前进行使用PLASTTC ADVISER7.0进行注塑件可能产生的接痕和气泡分析。图中会显示，红色为缩痕区，蓝绿色小点为气泡。缩痕多出现在相交结构上，一般由塑件的结构确定接痕的分析为红色，说明接痕缺陷不明显，塑件的结构达到表面表质量的要求。蓝绿色点不多，多集中在边缘上，可考虑将分型面设计在此处，合理利用合模间隙，可达到良好的排气效果，可避免气泡引起的缺陷。 5.1.2 可制造性分析（1）、模具精度校核根据塑件精度要求塑件外表面Ra=0.8m按经验公式可得型腔的表面要求Ra=0.27m 由精铣研磨达到精度要求。（2）、结构分析塑件整体结构均匀，喷嘴管道结构小，内有直径为3的空管，塑件在侧面有一个喷嘴，喷嘴的直径：6mm、长：30mm，喷嘴结构不利于与主分型面一起分型，所以必须运用侧向抽芯分型才可以分型。综上所述：沐浴露喷嘴塑件，满足最小注射壁厚，注射没有明显的缩痕现象，注射型成气泡少，且可利用合理的合模间隙排气。模具加工简单，结构合理。5.1.3 型腔数目的确定根据模具的生产批量为中批量生产，一模多腔能提高生产效率，但结构复杂。根据一模一腔塑件的体积V=1207.52mm2，塑件体积比较小，按初步选择的注射机G54-S200/400额定的注射量为200400 mm3，可成型一模具多腔。但随着模具型腔数目的增加，塑件的精度降低，模具结构复杂，制造成本提高，注塑质量差。综合考虑，沐浴露喷嘴的模具设计采用一模一腔结构。5.2 确定模具的类型1、塑料采用注射成形法生产。为保证塑料表面质量，使用点浇口成形，由于塑件较小，所以一个塑件采用一个点浇口，因此模具应为双分型面注射模（三板式注射模）。2、模具采用一模一腔，模具规模较小，为了降低加工难度，模具采用组合镶嵌式。3、从塑件喷嘴结构的角度考虑，制件喷嘴结构较小，但因为管道是一个弯道，宜采用强制脱模，所以所需的抽芯力较大，所以斜滑块侧向分型。5.3 确定模具的主要结构5.3.1 模具型腔布局、浇口的选择（1）模具型腔布局的选择合理的型腔布局有，能简化模具结构，提高生质量。沐浴露喷嘴模具设计中，因为塑件复杂，我们选用的一模一腔，模具型腔布局只有一种。（2）模具点浇口的选择模具型腔体积较小，塑件壁厚均匀，经塑料专家分析，注塑件浇口最佳位置主要为每个制件的圆心。如图图4 浇口Fig. 4 runner5.3.2分型面的设计分型面的选择原则：应选在外形最大轮廓处、有利于塑件的顺利脱模、模具结构简单既便于加工制造、应有利于排气、确保塑件的外观质量要求、保证塑件的精度要求，还应考虑到型腔在分型面上投影面积的大小，以避免接近或超过所选用注塑机的最大注塑面积而可能产生溢流现象。根据塑件结构分析，结合缩痕和气泡分析。分型面取塑件底面为主分型面，结构简单，利于气体的排出，外侧抽芯结构由侧抽芯侧向分型。、整体式：结构复杂不利于加工且不可完成侧向分型。只能使模具复杂。、组合拼块式：结构简单利于加工及顺利完成侧向分型，从塑件的整个外表有较高的光洁度要求，浇口不能设计边沿或表面上，于是此分型面的方式必需采用点浇口，设计在塑件的上表面中心处。卡位孔通过斜滑块侧向抽芯完成，侧抽芯具有较好的力学性能，在合模时，可将模具锁紧。综合分析，采用【二】分型设计。图5 分型面Fig.5 parting surface5.3.3浇注系统的设计（1）主流道设计主流道是注射机喷嘴与分流道的塑料熔体的流动通道，其形状尺寸对熔体的流动和充模时间有较大的影响。主流道一般设计在浇口套中，为更容易的拔出，主流道的锥角为2040结构如右图6所示图6 主流道Fig. 6 mainstream way（4）浇口的设计考虑浇口的灵活性，加工方便，及零件的表面质量要求，所以选用点浇口进料，减少了浇注系统塑料的损耗量，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹。如下图7所示图7 点浇口Fig. 7 points runner 浇口尺寸：d=1、L=1、a=8其中，主流道衬套和定位环由主流道尺寸，衬套尺寸选择标准件。如下图8 所示：主流道衬套 定位环图8 标准Fig.8 standard5.3.4 排气系统模具型腔体积较小，塑件壁厚均匀，经塑料专家分析，注塑件主要在下表面相交处，及喷嘴部位产生少量气泡。在分型面的设计中，已经将主分型面设计于易产生气泡的位置，其主要将合模具间隙控制在0.03mm，则能将气体通畅排出。喷嘴结构部位的气体排出，主要设计侧型芯的配合间隔为0.03mm。5.3.5限位机构的设计 1、导向机构的功用任何一副模具在定动模之间都设置有导向机构。其作用有如下：定位作用：合模时维持动定模之间的一定方位，合模后保持模腔的正确形状。导向作用 合模时引导动默按序闭合，防止损坏型芯，并承受一定的侧向力。承载作用 采用推件板脱模或三板式模具结构，导柱有承受推件板和定模型腔板的重载荷作用。保持运动平稳作用，对于大中型模具的脱模结构，有保持机构运动灵活平稳的作用。2、导向机构的设计导柱 国家标准规定了两种结构形式，带头导柱和有肩导柱。有的导柱开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩檫，小型模具和生产批量小的模具主要采用带头导柱，大型模具和生产批量大的模具多采用有肩导柱。中小型模具导柱直径约为模板两直角边之和的1/201/35。大型模具导柱直径约为模板两直角边之和的1/301/40。具体直径可查塑料模架标准。国家规定导柱头部为接锥形，截锥形长度为导柱直径的1/3，半锥角为10 15 ，也有头部采用半球形的导柱，导柱具体尺寸可查有关国家标准。 导套 直导套多用于较薄的模板，比较厚的模板须采用带头导套，导套壁厚通常在3-10mm ，视内孔大小而定，大者取大值，带头导套轴向固定容易，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，导套具体尺寸可查有关国家标准。如图所示：图c直导套；图d带头导套。S=5 L=40 d=24 壁厚为2（塑料模具设计手册【5】 P87-91 3、设计导套和导柱须注意的事项合理布置导柱位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模模具四角的危险断面上，通常设在长边离中心线的1/3处最安全。导柱布置方式常采用等直径不对称布置，或不等直径对称布置。 导柱工作部分长度应比型芯端面高出6-8mm ，以确保其导向与引导用。导柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度时采用H8/f8，甚至H9/f9）导柱固定部分配合精度采取H7/k6；导套外径的配合精度采取H7/6。配合长通常取配合直径1.5-2倍，其余部分可以扩孔，以减小摩檫，并降低加工难度。导柱与导套应有足够的耐磨性，多采用低碳钢经渗碳淬火处理，其硬度为HRC48-55，也可采用T8或T10碳素工具钢，经淬火处理。导柱工作部分的粗糙度为RaR0.4，固定部分为Ra0.8；导套内外圆柱面表面粗糙度取Ra0.8为妥。导柱可以设置在动模一边或定模一边，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边便于塑件脱模，一般情况下导柱多设在有型芯的一边，有时动定模两边均设有导柱，分别起着不同的作用。导柱头部应制成截锥形或球头型导套的前端也应导角，一般导角半径为1-2mm。5.3.6限位拉杆的设计本模具设计是双分型面，所以必须要设计一个限位装置来控制中间板与定模座板的距离，经查阅资料本设计选择限位拉杆作为限位装置，如图9所示限位拉杆是在模具中起限位作用。图9 限位拉杆Fig. 9 limit rodsL= S+K （7）L拉出浇口凝料距 S浇口的深度 K安全系数（一般取310mm）L=S+K=50+5=55mmL1是在开模时利用水口板把主流道中的凝料拉出来，限位水口板距离。限位杆安装于图10所示。图10 限位拉杆安装图Fig. 10 limit bars installed figure5.3.7 确定模具的主要结构模具结构为双分型面注射模，如图11所示。模具分型面AA的打开距离，应大于55mm，分型面BB的打开距离，应大于25mm，方便制件和浇注系统的脱落。图11 本模具双分型面注射模结构图Fig. 11. This mould double parting surface injection mould structure1定位环 2浇口衬套 3定模座板 4水口板板 5限位拉杆 导套 6定模板 导柱 7尼龙拉模扣 8动模板 9复位弹簧 螺钉 10复位杆 11垫铁12动模座板 13垃圾钉 14推板 15推杆固定板 16支承柱 17顶杆 18导柱 19导套5.3.8模架的选择1、根据模具的主要结构，选择派生型的三板模架P4型如上图11所示。2、模具安装尺寸校核模具整体尺寸长宽高：长315mm、宽315mm、高200mm，注射机的模具尺寸要求为：长350mm、宽350mm高250mm模具的整体尺寸不符合注射机对模具的尺寸要求。故，从模具的综合因素考虑，最终注塑机确定为：XS-Z-30。长350mm、宽340mm高250mm模具的整体尺寸符合注射机对模具的尺寸要求，模具的闭合高度小玉注塑机的最大模具厚度要求450mm。模具的整体尺寸符合注射机对模具的尺寸要求，可方便的安装到注射机上。XS-Z-30，其有关的参数为：XS-Z-30，其有关的参数为：额定注射量 30cm注射压力 119MPa锁模力 250KN螺杆直径 28mm注射行程 130mm最大模具厚度 180mm最小模具厚度 60mm喷嘴圆弧半径 10mm喷嘴孔直径 10mm最大开模行程 160mm5.3.9开模行程的校核与推出矩离合理的开模行程，能保证制件的顺利脱落，同时可以缩短成形周期，提高生产效率。塑料成型工艺与模具设计【2】开行程校核的公式如下：SH1+H2+（510）mm式中S注射机最大开模行程，mmH1 推出距离（脱模矩离），mm H2 包括浇注系统在内的塑件高度，mm根据注射机型号有S=350 mm、H1 推出距离，一般取塑件高度加上一个安全距离（310）mm则H1 =55+25=80mm H2 =80+15+10=105于是有：SH1+H2 +10综合考虑，螺杆式注射机XS-ZY-350，满足模具最大行程要求。且塑件的推出行程为15mm。5.3.10推出方式的确定由分型面的设计来看，塑件能在顶出零件的作用下，通过一次顶出动作，就能将塑件全部脱出。其推出机构如下图12所示：图12 一次推出机构Fig. 12. A launch institutions5.3.11侧抽芯机构的设计本模由于需要抽芯的距离较长，只有8mm,所以采用侧向抽芯机构。滑块设在动模，在斜滑块与型芯镶件之间装入2个黄色弹簧，开模时斜滑块与动模部分一起后移，远离斜楔块，然后在弹簧的作用下把斜滑块向后推，最后在限位销的作用下限制抽芯距完成侧向抽芯，在合模过程中由于限位销限制了斜滑块的活动距离，斜楔将斜滑块、侧型芯一起压入复位到成型位置，因为侧型芯固定在斜滑块上，完成侧抽芯动作，如图13所示。图13 侧抽芯机构Fig. 13 side core-pulling mechanism抽芯距 S抽侧向抽芯或侧向瓣合模从成型位置到不妨碍制品顶出脱摸位置所移动的距离称为抽芯距，用S抽表示，为了安全起见，抽拔距通常应比侧孔或侧凹的深度大3-5mm。但在侧向小型芯或瓣合模块脱出侧孔或侧凹以后，其几何位置有限于制品脱摸的情况下，抽芯距不能简单依靠这种方法确定。所以，根据上所述本套模具的抽芯距可取S抽= 8 mm （塑料模设计手册P154）滑块与导滑槽的设计1）滑块设计 滑块是抽芯机构中的重要零部件。它上面安装有侧向型芯或成型镶块，注射成型和抽芯的可靠性都需要它的运动精度保证。滑块的结构形状可以根据具体制品和模具结构灵活设计，既可与型芯做成一个整体，也可采用组合装配结构，整体式结构多用于型芯较小和形状简单的场合，而组合式结构则是把型芯与滑块分开加工，然后装配在一起，采用组合式结构可以节省优质刚材（型芯用钢一般比滑块用钢要求高），并使加工变得比较容易。2）滑槽设计 侧向抽芯过程中，滑块必须在滑槽内运动，并要求运动平稳且具有一定精度。设计滑槽时应注意下面问题： 滑块完成抽拔动作后，其滑动部分仍应有全部或部分长度留在滑槽内。滑块的滑动配合长度通常要大于滑块宽度的1.5倍，而保留在滑槽内的长度不应小于这个数值的2/3，否则，滑块开始复位时容易偏斜，甚至损坏模具。如果模具尺寸较小，为了保证滑槽长度，可以把滑槽局部加长，使其伸出模外； 滑槽地滑块的导滑部位采用间隙配合，配合特性选用H8/g7或H8/h8，其它各处均应留有间隙，滑块的滑动部分和滑槽导滑的表面粗糙度均应小于0.63-1.25um。3）滑块与滑槽的材料 滑块可用45钢或碳素工具钢制造，导滑部分要求硬度40HRC，滑槽可用耐磨材料制造，也可用45钢或碳素工具钢制造，要求硬度为52-56HRC。4）滑块的导滑形式 为了确保侧型芯可靠的抽出和复位，保证滑块在移动过程中平稳上下不窜动和不卡死现象，滑块与导滑槽必须很好配合和导滑。滑块与导滑槽的配合一般采用H7/f，其配合结构形式主要根据模具大小，模具结构和塑件的产量选择，常见的形式如下图411所示： 图14 斜滑块的形式ure 14 oblique slippery pieces of form图（a）为整体式滑块与整体式导滑槽，结构紧凑，但制造困难，精度难控制主要用于小型模具的抽芯机构；图（b）表示导滑部分设在滑块中部，改善了斜导柱的受力状态，适用于滑块上下无支承板的场合；图（c）是组合式结构，容易加工和保证精度。综上分析本设计选用图（c）形式。5）滑块的定位装置 为了保证小型芯伸出端准确可靠地进入要抽芯的孔，则滑块在完成抽芯动作后，必须停留在一定位置上。为此，滑块需有灵活、可靠、安全的定位装置。滑块的抽芯距离，达到定位目的，如图15所。图15 滑块的定位装置Fig. 15 slide block positioning device(3)、楔紧块的设计 楔紧块的形式如下图 16所示： 图16 楔紧块的形式FIG. 16 chocking block form图（a）为楔紧块与定模板作成整体，特点是材料耗量大，加工不便，磨损后修复困难，但牢固可靠，刚衅好刚性好，适用于楔紧力要求很大的场合。图（b）是用螺钉，销钉固定形式，便于制造，装配和调整，适用于楔紧力不大的场合。图（c）（d）为整体镶入式，常用在模板边缘与足够固定位置的场合。图（e）是对楔紧块起加强作用的形式，适用于抽芯距较短而需楔紧力大的场合。综上分析本设计选用图（d）形式。楔紧块的楔角，要求楔紧块的楔角必须大于或等于斜滑块的斜角，这样当模具一开模，楔紧块就让开，否则弹簧难以将滑块弹出做作抽芯动作，一般=+(2 3 )。5.3.12 冷却系统的设计模具加热一般生产PP材料塑性的注射模具不需要外加热，由于塑件不是很大，所以无需设计加热系统。模具冷却模具的冷却分为两部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的冷却。由于注塑件的平均壁厚溥，整体高度较小。主要热量的分布浇注口与上表面上。用PLASTTC ADVISER7.0进行Cooling Quality（波前温度）分析，绿色表示冷却质量最好区域，红色表示冷却质量不理想区域。根据分析报告，为达到好的冷却效果，将冷却水道设计如图17所示：图17 冷却水道布置Fig. 17 cooling waterway layout图中：冷却水道的孔径为6mm，与型腔上表面的距离为8mm与侧面的距离为12mm，冷却液从左进，利用图中密封圈保证板块与镶件的密封,不溢出，从右排出。图中的冷却口，全用接头与胶管接住。5.3.14 模具结构功能型腔结构模具型腔采用整体镶件的方式，型腔与水口板采用小间隙配合定位，通过凸台压紧固定。喷嘴同样采用侧型芯镶件的方式，利用型腔镶块配合，通过凸台压紧固定，利用镶件底部成型。整体镶嵌方式的采用，能节约贵重的材料，加工方便。对于容易模损部位能灵活的更换，提高模具受命。型芯及型芯镶件结构模具型芯同样采用整体镶件的方式，型芯镶块与动模板采用小间隙配合定位，通过凸台压紧固定。型芯镶件采用组合拼块的方式，同样通过凸台压紧固定，内部结构通过型芯镶件成型。整体型芯镶嵌方式、型芯镶件组合拼块的采用，能节约贵重的材料，加工方便。对于不容易损坏的部位能灵活的更换，提高模具受命。模具导向复位结构如图前所示，为了保证模具的闭合精度，模具的模部分与动模部分之间采用导套和导柱导向定位。模具闭合时，通过复位杆与复位弹横的作用，将推板复位。5.3.15计算成型零件工作尺寸取PP的平均成形收缩为0.175%，塑件未注公差按照塑料工艺与模具设计【5】MT3精度要求选取。型腔尺寸行腔径向尺寸模具最大磨损取塑件公差的1/6；模具制造公差z=/3；取X=0.75.(Lm1)+Z 0=(1+S)Ls1-X+Z 0 （8） =(1+0.5%)13.6-0.750.4 + 0.14 0 = (Lm2)+Z 0=(1+S)Ls2-X+Z 0 （9） =(1+0.5%)31.48-0.750.58 + 0.17 0 = (Lm3)+Z 0=(1+S)Ls3-X+Z 0 （10） =(1+0.5%)37.88-0.750.12 + 0.17 0 = (Lm4)+Z 0=(1+S)Ls4-X+Z 0 （11） =(1+0.5%)10.62-0.750.14 + 0.19 0 = 其余的型腔径向尺寸，按上面的计算方法计算。深度尺寸 (Hm1)+Z 0=(1+S)Hs1-X+Z 0 （12） =(1+0.5%)11.62-0.750.36 + 0.13 0 =其余的型腔深度尺寸，按上面的计算方法计算。型芯尺寸径向尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的1/6； 模具制造公差z=/3；取X=0.75 (Ls1)0 -Z=(1+S)Ls1+X0 -Z （13） =(1+0.5%)28.48+0.750.920 -0.19 =29.310 -0.19(Ls2)0 -Z=(1+S)Ls2+X0 -Z （14） =(1+0.5%)11.38+0.750.52 0 -0.14 = (Ls2)0 -Z=(1+S)Ls2+X0 -Z （15） =(1+0.5%)7.86+0.750.18 0 -0.06 =(Ls2)0 -Z=(1+S)Ls2+X0 -Z （16） =(1+0.5%)9.86+0.750.14 0 -0.04 =(Ls2)0 -Z=(1+S)Ls2+X0 -Z （17） =(1+0.5%)9.36+0.750.16 0 -0.05= 其余的型芯径向尺寸，按上面的计算方法计算。高度尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的1/6； 模具制造公差z=/3；取X=06。 (hm1) 0 -z=(1+S)hs1+X 0 -Z （18） =(1+0.5%)12.