毕业设计（论文）-家庭塑料碗注塑模具设计（全套图纸三维）.doc

密级：密级： 学号：学号： 本本科科生生毕毕业业论论文文（设设计计） 家庭塑料碗注塑模具设计家庭塑料碗注塑模具设计 系系 别：别： 机械工程学院 专专 业业： 机械设计制造及其自动化 班班 级级： 12 级机设本（3）班 学生姓名：学生姓名： 指导老师：指导老师： 陈云 完成日期：完成日期： 学士学位论文原创性申明学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的设计（论文）是本人在指导老师的指导下独立 进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本设 计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文 的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全 意识到本申明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权江西科技学院江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学 位论文。 保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密 。 （请在以上相应方框内打“” ） 学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 江西科技学院本科生毕业论文（设计） II 摘要摘要 在人们的日常生活中，塑料产品的应用随处可见，大到我们家用的冰箱，洗衣 机，小到家庭用筷子和碗。都有塑料模具的影子。本论文以家庭塑料碗为原型进行 塑料模具的设计，包括其材料成型工艺的分析，分型面的选择，浇筑系统的设计， 以及最后的注塑机的校核计算和注射量的计算等等，本文采用自上而下的模具设计 方法，通过理论联系实际的工作方法，设计出合理的家庭塑料碗注塑模具。 关键词：关键词：塑料产品；塑料碗；浇注系统；模具 全套图纸，加全套图纸，加153893706 江西科技学院本科生毕业论文（设计） III Abstract In peoples daily life, the application of plastic products everywhere, to our home refrigerator, washing machine, small home chopsticks and bowls. Have the shadow of plastic mold. This thesis to household plastic bowl as the prototype of plastic mold design, including analysis of the material forming process, the selection of parting surface, pouring system design, and finally the injection molding machine checking calculation and injection volume calculation and so on. In this paper, the top-down mold design method, by linking theory with practical work method to design the reasonable family plastic bowl injection mold. Key words: plastic products; plastic bowl; pouring system; mould 江西科技学院本科生毕业论文（设计） III 目目 录录 第一章第一章 前前 言言.1 1.1 课题背景 .1 1.2 课题分析 .2 第二章第二章 塑件分析塑件分析.3 2.1 产品分析及其技术条件 .5 2.2 塑件材料的确定 .6 2.3 塑件材料的性能分析 .6 第三章第三章 成型布局及注塑机选择成型布局及注塑机选择.7 3.1 注塑机的选择和校核 .8 3.1.1 注射胶量的计算.8 3.1.2 锁模力的计算.8 3.1.3 注塑机选择确定.9 第四章第四章 注塑模具设计注塑模具设计.10 4.1 模架的选用 .10 4.1.1 模架基本类型.10 4.1.2 模架的选择.11 4.1.3 导向与定位机构设计.12 4.2 浇注系统的设计 .13 4.2.1 主流道设计.15 4.2.2 分流道的设计.16 4.2.3 浇口的设计.17 4.3 分型面的设计 .18 4.4 成型零部件的设计 .18 4.4.1 成型零部件结构.19 4.4.2 成型零部件工作尺寸的计算.20 4.5 脱模及推出机构 .21 4.5.1 脱模力.22 4.5.2 推出机构.23 江西科技学院本科生毕业论文（设计） IV 结结 论论.24 致致 谢谢.25 参考文献参考文献.26 附图附图(2D/3D)(2D/3D)装配图装配图.27 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 1 第一章第一章 前言前言 1.11.1 课题背景课题背景 模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、电机、仪表、电器、 电子、通信、家电和轻工业等行业中，60%80%的零件都依靠模具成形，并且随着 近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越高，结构也越来越复杂。用模具 生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产效率和低耗率，是其 它加工制造方法所不能比拟的。随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在 强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断地扩大，越来越普遍 地采用塑料成型。 注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很 多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射 机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射 机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注 射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、 加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成。 1.21.2 课题分析课题分析 本课题內容是对家庭塑料碗进行测绘。基于生产实践之上的对产品进行模具设 计，模具设计主要内容有型腔布局、浇口形式与位置、模胚选择、分型面的确定、 冷却系统设置、推出机构设置、注塑机台选择及注塑工艺分析等。 根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术 要求，本模具采用一模四腔布局，侧入式浇口进料，注射机采用 80XB 型号，设置 冷却系统，CAD 和 UG 绘制二维总装图和零件图，系统地运用简要的文字，简明的示 意图和和计算分析，从而作出合理的模具设计。选择合理的加工方法。模具方案确 定后进行工艺分析。根据此方案可以达到设计的预期效果大大提高了注塑模的质量。 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 2 第二章第二章 塑件分析塑件分析 2.12.1 产品分析及其技术条件产品分析及其技术条件 在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面 质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模 具精度。 课题目标产品是一个生活中常见的家庭塑料碗，其零件外形如图所示。具体结 构和尺寸详见图纸，该塑件结构简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易， 精度要求不高。 产品 2D/3D 视图 塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加 工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得 低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公差等级确定精度 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 3 等级。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用 MT5 级精度，未注采用 MT8 级 精度般为 Ra 0.021.25之间，模腔的表面粗糙度为塑件的 1/2，即 Ra m 0.010.63。模具在使用中。由于型腔磨损，使表面粗糙度不断增加，所以应m 随时给以抛光复原。 该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高，为 Ra0.8，内部为 Ra1.2。mm 2.22.2 塑件材料的确定塑件材料的确定 根据零件工作要求及其精度等级，该零件选用 PP 塑料成型。PP 材质具有较高 的力学强度和刚性，优良的耐磨性，自润滑性、耐疲劳性及耐热性，可在中等载荷、 较高温度无润滑或少润滑下使用。 2.32.3 塑件材料的性能分析塑件材料的性能分析 PP 是由聚乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性，使 PP 具有良好的综合理 学性能。丙烯腈使 PP 有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使 PP 坚韧， 聚乙烯使 PP 有良好的加工性和染色性能。PP 价格便宜原料易得，是目前产量最大、 应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。 PP 无毒，无气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽，、不透明，密度为 1.02-1.05g/cm3。既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水 性。水、无机盐、碱、酸类对 PP 几乎没有影响， PP 不溶于大部分醇类及烃类溶剂， 但与烃长期接触会软化溶胀，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。PP 表 面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂， PP 有一定的硬度，他 的热变形温度比聚聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加 工，经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为 70左右，C 热变形温度约为 93耐气候性差，在紫外线作用下 PP 易变硬发脆。C PP 的性能指标：密度 1.05（），收缩率 1.016，熔点， 3 dmKg C 160130 弯曲强度 80Mpa，拉伸强度 3549Mpa，拉伸弹性模量 1.8Gpa，弯曲弹性模量 1.4Gpa，压缩强度 1839Mpa，缺口冲击强度 1120，硬度 6286HRR，体 2 mkJ 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 4 积电阻系数。PP 的热变形温度为 93118，制品经退火处理后还可提高 cm 13 10 10左右。PP 在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使 用。 第三章第三章 成型布局及注塑机选择成型布局及注塑机选择 3.13.1 注塑机的选择和校核注塑机的选择和校核 3.1.1 注射胶量的计算 33 821 . 5 98.5820cmmmV 总 则： gVm7 . 6821 . 5 15 . 1 总总 在一个注射成型周期内，需注射入模具内的塑料熔体的质量，应为制件和浇注系统 两部分质量之和，即： 浇总 mnmm 根据生产经验，注射机的最大注射量是其额定注射量的 80%，即： g mm8 . 0 式中：一个成型周期内所需注射的塑料质量； m g 型腔数目，取； n4n 单个塑件的质量； 总 m g 浇注系统凝料和飞边所需的塑料质量取； 浇 m g gm10 浇 注射机额定注射量； g m g 则有： gm 4 . 42538 . 08 .36107 . 64 3.1.2 锁模力的计算 锁模力是在成型时锁紧模具的最大力。成型时高压熔融塑料在分型面上显现的 涨力应小于锁模力，即： 1000 AkP F c 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 5 式中：注射机的额定锁模力； F N 塑料制品与浇注系统在分型面上的总投影面积； A 2 m 熔融塑料在型腔内的平均压力；对于螺杆式注射机，其型腔内平均 c P a P 压力一般为，取； a MP3520 ac MPP30 安全系数，常取； k2 . 11 . 1k 其中： 塑料制品在分型面的投影面积为: 2 2 1 3217 2 32 4mmA 主流道在分型面的投影面积为: 2 2 2 5 . 78 2 10 mmA 分流道在分型面的投影面积为: 2 3 7605384mmA 故总投影面积为: 2 321 5 . 4055760 5 . 783217mmAAAA 则有: KNKNF146 1000 10 5 . 405510302 . 1 400 66 故满足条件. 3.1.3 注塑机选择确定 综合考虑以上因素，选定注射机为 80XB。其相关性能符合成型方案要求，以下 相关参数： 型号 参数 单位 80A80B80C 螺杆直径 mm343640 理论注射容量 cm3111124153 注射重量 PS g101113139 注射压力 Mpa206183149 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 6 注射行程 mm122 螺杆转速 r/min0220 料筒加热功率 KW5.7 锁模力 KN800 拉杆内间距(水平垂直) mm365365 允许最大模具厚度 mm360 允许最小模具厚度 mm150 移模行程 mm310 移模开距(最大) mm670 液压顶出行程 mm100 液压顶出力 KN33 液压顶出杆数量 PC5 油泵电动机功率 KW11 油箱容积 l200 机器尺寸(长宽高) m4.31.251.8 机器重量 t3.22 最小模具尺寸(长宽) mm240240 表 HTF80XB 注塑机参数 第四章第四章 注塑模具设计注塑模具设计 4.14.1 模架的选用模架的选用 4.1.1 模架基本类型 注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典 型结构如下： 单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的模、侧向 分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射 模。 4.1.2 模架的选择 根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由 GB/T12556.1- 12556.2-1990塑料注射模中小型模架可选择 CI 型的模架，其基本结构如图所 示： 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 7 模架结构图 CI 型模具定模采用两块模板，动模采用一块模板，又叫两板模，大水口模架， 适合直浇口的注射成形模具。 由分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套 选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外 轮廓尺寸，以此分析计算： 模架的长 L=型腔长度（190）+复位杆的直径+螺钉的直径+模板壁厚300mm 综上所述所选择的模架的型号为：CI-2330-A60-B60-C80。 4.1.3 导向与定位机构设计 导向机构的作用：保证模具在进行开合模时，保证公母模之间一定的方向和位 置。导向零件承受一定的侧向力，起了导向和定位的作用,导向机构零件包括导柱 和导套等。 导柱的设计 （1） 有单节与台阶式之分 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 8 （2） 导柱的长度必须高出公模端面 68mm （3） 导柱头部应有圆锥或球形的引导部分 （4） 固定方式有铆接固定和螺钉固定 （5） 其表面应热处理，以保证耐磨。 导套和导向孔 （1） 无导套的导向孔，直接开在模板上，模板较厚时，导向孔必须做成盲 孔，侧壁增加排气孔。 （2） 导套有套筒式台阶式凸台式 （3） 为了导柱顺利进入导套孔，在导套前端应倒有圆角 r。 一般情况下,导柱与导套共同使用,用于保证动模与定模两大部分内零件的准确 对合和塑料部品的形状,尺寸精度,并避免模内零件互相碰撞与干涉,起到合模导向 的作用. 4.24.2 浇注系统的设计浇注系统的设计 浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可 分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类，本设计中采用普通直浇口浇注 系统。正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。 浇注系统组成： 普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分。 1主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4第三分浇道 5浇口 6型腔 7冷料穴 4.2.1 主流道设计 所选用 80XB 型注射剂喷嘴有关尺寸如下： 喷嘴前段孔径 d0=3mm 喷嘴圆弧半径 R0=12mm 为了使凝料能够顺利拔出，主流道的小段直径 d 应稍大于喷嘴直径。 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 9 d=d0+（0.51）=3.5mm 4.2.2 分流道的设计 分流道是主流道与型腔浇口之间的一段流道。它是熔体由主流道流入型腔的过 渡通道。对于多型腔模需设分流道，为使各型腔内能同时填充，分流道采用平衡式 布置。比较不同截面形状分流道的性能，采用 U 形分流道，其热量损失小，加工性 能容易。 U 形分流道宽度可在内选取，半径，深度， Bmm105BR5 . 0RH25 . 1 ；斜度 HR5 . 0 105 取：； ； mmB5 8 ； ； ； mmR5 . 255 . 0mmH35 . 225. 1mmR5 . 135 . 0 4.2.3 浇口的设计 浇口是料流进入型腔最狭窄部分，也是浇注系统中最短的一段。浇口尺寸狭小 且短，目的是使由分流道流进的熔体产生加速，形成理想的流动状态而充满型腔， 又便于注射成型后的塑件与浇口分离。本设计中浇口形式采用侧浇口，其形状简单， 便于加工，而且尺寸精度容易保证；适用于一模多件，能提高生产效率；试模时， 如发现不适当，容易及时修改；能相对独立地控制充填速度与封闭时间。 侧浇口截面形状为矩形，其尺寸参数如下： tnh 0 . 55 . 1b75 . 0 5 . 0l31r 式中：浇口深度，通常； h mm 25 . 0h 塑件在浇口位置处的壁厚； t mm 系数，对于 PA，； n8 . 0n 浇口宽度； b mm 浇口长度； l mm 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 10 浇口半径； r mm 则有：； mmh6 . 128 . 0 取： ； ； mmBb5mmr1 为去浇口方便，取：； mml7 . 0 其中分流道与浇口的连接方式及尺寸参数如下附图所示： 如图 3-4 4.34.3 分型面的设计分型面的设计 若按分型面设计原则中的“塑件要求同轴度的部分要放到分型面的同一侧，以 保证塑件同轴度要求”来确定分型面的话，塑件脱模比较困难。来确定分型面的话， 塑件脱模比较困难。故为使塑件从模具中顺利脱模，且简化模具结构，应按设计原 则中的最基本一条：将分型面选择在塑件外形的最大轮廓处，即塑件的底部处，而 其同轴度要求通过对结构中如定模板等零部件的设计与加工提出尺寸与形状的公差 精度来保证。 综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，采用平面分型面，并选择 在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧，如图所示。 分型面的选择 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 11 4.44.4 成型零部件的设计成型零部件的设计 对于塑料模的型腔设计常用的有两种方式：一种是整体式型腔，另一种是组合 式型腔。整体式型腔结构简单，牢固不易变形，但是型腔复杂，加工难度非常大。 组合式型腔可使复杂型腔简单化，并且加工难度降低，模具型腔可更换，提高了模 具的使用寿命。 成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲 击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形 式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。 4.4.1 成型零部件结构 成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、 使用、维修等角度加以考虑。 型腔是用来成型制品外形轮廓的模具零件，了解其结构与制品的形状、尺寸、 使用要求。本设计中采用嵌入式型腔及型芯，如图所示。型腔的结构简单，成本低 廉。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 12 型腔 3D 图 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 13 型芯 3D 图 4.4.2 成型零部件工作尺寸的计算 成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要有 型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位 置尺寸，以及中心距尺寸等。 在模具设计时要根据塑件的尺寸及精度等级确定成型零部件的工作尺寸及精度 等级。影响塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收缩率，模具成型零部件的制造误差， 模具成型零部件的磨损及模具安装配合方面的误差。这些影响因素也是作为确定成 型零部件工作尺寸的依据。 由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯型腔的尺寸有一定的 误差（因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大多凭经验决定） ，这里就只考虑塑料的收缩率计算模具盛开零部件的工作尺寸。 塑件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引起尺寸 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 14 减小或体积缩小，收缩性是每种塑料都具有的固有特性之一，选定 PP 材料的平均 收缩率为 0.5%，刚计算模具成型零部件工作尺寸的公式为： A=B+0.005B 式中 A 模具成型零部件在常温下的尺寸 B 塑件在常温下实际尺寸 4.4.3 凹模宽度尺寸的计算 塑件尺寸的转换：LS1=200.05=20.1-0.70MM,相应的塑件制造公差， LM1=(1SCP)+LS1+X1P100.22=(10.005)+20+0.60.700.22=2 1z 2z 1z 2z 0.100.22mm 式中，是塑件的平均收缩率，PP 的收缩率为 1%2%,所以平均收缩率 cp S ；、是系数， 一般在 0.50.8 之间，此处取005.0 2 006.0004.0 cp S 1 x 2 xx ；分别是塑件上相应尺寸的公差（下同）；是塑件上相6 . 0 21 xx 21 、 21、zz 应尺寸制造公差对于中小型零件取（下同）。 6 1 z 塑件尺寸的转换：LS=180.05=18.0900.7MM，相应的塑件制造公差 0.7mm LM=(1+SCP) +LS+XP= (1+0.005) +18+0.60.70.1170 1z 2z 1z 2z =18.091170 MM 式中，是系数，一般在 0.50.7 之间，此处取。x6 . 0x 塑件尺寸的转换 LS=490.05=49.2501.02MM：，相应的塑件制造公差 1.02mm LM=(1+SCP)+LS+XP= (1+0.005)+49+0.651.02-0.170 =49.25- 1z 2z 1z 2z 0.170 MM 式中，是系数，知一般在 0.50.7 之间，此处取。x65 . 0 x 塑件尺寸的转换 11.440.02=11.490O.4MM，相应的塑件制造公差 o.4mm HM=(1+SCP)+H S+ XP= (1+0.005)+11.44+0.60.4-0.170 1z 2z 1z 2z =11.49.0670 MM 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 15 式中，是系数，可知一般在 0.50.7 之间，此处取。x6 . 0x