化妆品瓶盖注塑成形工艺与模具设计.pdf

1 1绪 绪 论论 目 前 ， 我 国 塑 料 技 术 与 工 业 发 达 国 家 相 比 还 相 当 的 落 后 ， 主 要 原 因 是 我 国 在 塑 料 模 基 础 理 论 及 成 形 工 艺 、 模 具 标 准 化 、 模 具 设 计 、 模 具 制 造 工 艺 及 设 备 等 方 面 与 工 业 发 达 的 国 家 尚 有 相 当 大 的 差 距 ， 导 致 我 国 模 具 在 寿 命 、 效 率 、 加 工 精 度 、 生 产 周 期 等 方 面 与 工 业 发 达 国 家 的 模 具 相 比 差 距 相当大 。 1.1 1.1 国 内国 内模 具的模 具的 现状现状 和和发发 展展 趋势 趋势 1.1.1 1.1.1 国 内国 内模具 的模具 的 现 状现 状 我 国 模具 近年 来发 展很 快，据不 完全 统 计，2003 年我国 模具生产 厂 点 约 有 2 万多 家 ，从业 人员 约 50 多万 人，2004 年模具 行 业的发 展 保持 良 好 势 头 ，模具 企 业总 体 上订单充 足， 任务饱满，2004 年 模具产 值 530 亿 元 。进口 模具 18.13 亿 美元，出 口模 具 4.91 亿美元， 分 别比 2003 年增 长 18%、32.4%和 45.9%。进出口 之 比 2004 年为 3.69:1，进 出口相抵 后的 进 净 口 达 13.2 亿美 元 ，为净 进口量较 大的国家 。 在 2 万多 家生 产 厂点中 ，有一 半以上是 自产自用 的 。在模具 企业 中 ， 产 值 过 亿元的 模 具企 业 只有 20 多 家，中型企 业几十 家，其余 都是小型 企 业 。 近年 来， 模具 行业结 构调 整和体 制改革步伐加 快，主要表 现为 ：大 型 、 精 密 、 复 杂 、 长 寿 命 中 高 档 模 具 及 模 具 标 准 件 发 展 速 度 快 于 一 般 模 具 产 品 ；专业 模具 厂 数量增 加 ，能 力提 高较 快；三资 及私 营企业发展 迅 速 ；国企 股份 制 改造步 伐 加快等 。 虽 然 说我国 模 具业发 展 迅速 ，但 远远不 能适应国民经 济发展的 需 要 。 我 国尚存 在以 下 几方面 的 不足: 第一 ，体制 不顺 ，基 础 薄弱 。 “ 三资”企业虽 然已经对 中国模具 工 业 的 发 展 起 了 积 极 的 推 动 作 用 ， 私 营 企 业 近 年 来 发 展 较 快 ， 国 企 改 革 也 在 进 行 之 中 ， 但 总 体 来 看 ， 体 制 和 机 制 尚 不 适 应 市 场 经 济 ， 再 加 上 国 内 模 具 工 业 基 础 薄 弱 ， 因 此 ， 行 业 发 展 还 不 尽 如 人 意 ， 特 别 是 总 体 水 平 和 高 新 技 术方面 。 第二 ，开发 能力较 差，经 济效益 欠佳 .我国 模 具企业 技术 人员 比例 低 ， 水 平 较 低 ， 且 不 重 视 产 品 开 发 ， 在 市 场 中 经 常 处 于 被 动 地 位 。 我 国 每 个模 具职工 平均 年创 造产值约 合 1 万美元，国 外 模具工业 发达国 家 大 多 是 1520 万美 元， 有的 高达 25 30 万美元， 与之相 对 的是我 国 相当 一 部 分 模 具 企 业 还 沿 用 过 去 作 坊 式 管 理 ， 真 正 实 现 现 代 化 企 业 管 理 的 企 业 较少 。 第三 ，工 艺装 备水 平低 ，且 配套 性不 好，利用 率低虽 然国内许 多 企 业 采 用 了 先 进 的 加 工 设 备 ， 但 总 的 来 看 装 备 水 平 仍 比 国 外 企 业 落 后 许 多 ，特 别是设 备数 控化 率 和 CAD/CAM 应用覆盖率要 比国外企 业低得多 。 由 于 体 制 和 资 金 等 原 因 ， 引 进 设 备 不 配 套 ， 设 备 与 附 配 件 不 配 套 现 象 十 分 普 遍 ， 设 备 利 用 率 低 的 问 题 长 期 得 不 到 较 好 解 决 。 装 备 水 平 低 ， 带 来 中 国模具 企业 钳 工比 例 过高等问 题。 第 四 ，专业化 、标 准化 、商品化 的程度低 、协作 差 由 于长期 以 来 受 “ 大 而 全 ”“ 小 而 全 ” 影 响 ， 许 多 模 具 企 业 观 念 落 后 ， 模 具 企 业 专 业 化 生 产 水 平 低 ， 专 业 化 分 工 不 细 ， 商 品 化 程 度 也 低 。 目 前 国 内 每 年 生 产 的 模 具 ，商品 模具 只 占 45%左右 ，其 余为自产 自用 。模具 企业之间 协作 不 好，难以完 成 较大 规 模的 模具 成套任 务 ，与国际水 平相比要 落后许 多 。 模 具 标 准 化 水 平 低 ， 标 准 件 使 用 覆 盖 率 低 也 对 模 具 质 量 、 成 本 有 较 大 影 响 ，对 模具 制 造周 期影 响尤甚。 第 五，模 具材 料及 模 具相关 技 术落后 模具材 料性能 、质 量和品 种 往 往 会 影 响 模 具 质 量 、 寿 命 及 成 本 ， 国 产 模 具 钢 与 国 外 进 口 钢 相 比 ， 无 论 是 质 量 还 是 品 种 规 格 ， 都 有 较 大 差 距 。 塑 料 、 板 材 、 设 备 等 性 能 差 ， 也 直 接 影响模 具水 平的 提 高。 1.1.2 1.1.2 国 内国 内模具模具 的发的发 展展趋 势趋 势 巨 大 的 市 场 需 求 将 推 动 中 国 模 具 的 工 业 调 整 发 展 。 虽 然 我 国 的 模 具 工 业 和 技 术 在 过 去 的 十 多 年 得 到 了 快 速 发 展 ， 但 与 国 外 工 业 发 达 国 家 相 比 仍 存 在 较 大 差 距 ， 尚 不 能 完 全 满 足 国 民 经 济 高 速 发 展 的 需 求 。 未 来 的 十 年， 中国模 具 工业和 技 术的主 要发 展方向 包括以 下 几方面: 1） 模具 日 趋大型 化 ； 2） 在模 具 设计 制造 中 广泛应 用 CAD/CAE/CAM 技 术； 3） 模具扫 描及 数字 化系 统； 4）在塑 料模 具 中推广应 用热流道 技术、气辅 注射成 型和高压 注射 成 型 技术 ； 5） 提高 模 具标准化 水 平和模 具标 准件的 使用率 ； 6） 发 展 优质 模具 材料 和 先进 的表 面处 理技 术； 7） 模 具 的精 度 将越来 越 高； 8） 模 具 研磨 抛 光将自 动 化、 智能 化； 9） 研 究 和应 用模 具的 高 速测 量技 术 与 逆向工程； 10）开发 新的 成 形工艺 和模具。 1.2 1.2 国国外 模具 的外 模具 的 现状现状 和和 发发 展展趋 势趋 势 模 具 是 工 业 生 产 关 键 的 工 艺 装 备 ， 在 电 子 、 建 材 、 汽 车 、 电 机 、 电 器 、 仪 器 仪 表 、 家 电 和 通 讯 器 材 等 产 品 中 ， 60 80 的 零 部 件 都 要 依 靠 模 具 成 型 。 用 模 具 生 产 制 作 表 现 出 的 高 效 率 、 低 成 本 、 高 精 度 、 高 一 致 性 和 清 洁 环 保 的 特 性 ， 是 其 它 加 工 制 造 方 法 所 无 法 替 代 的 。 模 具 生 产 技 术 水 准 的 高 低 ， 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 的 质 量 、 效 益 和 新 产 品 的 开 发 能 力 。 近 几 年 ， 全 球 模 具 市 场 呈 现 供 不 应 求 的 局 面 ， 世 界 模 具 市 场 年 交 易 总 额 为 600 650 亿 美元 左 右。美 国、日 本、法国 、瑞士等国家年 出口模具 量约占本 国 模 具 年 总产值 的三 分之 一 。 国 外 模具 总量 中,大型、精密 、复杂、 长寿命 模具的 比 例占 到 50%以 上 ； 国外 模 具 企 业的 组 织 形式 是 大 而 专 、 大 而 精 。2004 年中 国模协 在 德 国 访 问 时 ， 从 德 国 工 、 模 具 行 业 组 织 德 国 机 械 制 造 商 联 合 会 （ VDMA）工模 具协 会 了解到，德国有 模具企业 约 5000 家。2003 年德 国 模 具 产 值达 48 亿欧 元。 其中 （VDMA）会员模 具企 业有 90 家， 这 90 家 骨 干 模 具企业 的 产值 就 占德国模 具产 值的 90%，可见其 规模效益 。 随 着 时 代 的 进 步 和 技 术 的 发 展 ， 国 外 的 一 些 掌 握 和 能 运 用 新 技 术 的 人 才 如 模 具 结 构 设 计 、 模 具 工 艺 设 计 、 高 级 钳 工 及 企 业 管 理 人 才 ， 他 们 的 技 术 水 准 比 较 高 故 人 均 产 值 也 较 高 我 国 每 个 职 工 平 均 每 年 创 造 模 具 产 值 约合 1 万美 元左 右， 而国外 模 具 工业发 达国家 大多 15 20 万美 元 ， 有 的 达 到 25 30 万美 元。 国 外 先 进国家 模具 标准 件使 用覆 盖率 达 70%以上 ， 而我 国才 达到 45 1.3 1.3 化化妆妆 品瓶品瓶 盖盖 模具模具 设计设计 与制 造方面 与制 造方面 1.3.1 1.3.1 化化 妆妆品瓶品瓶 盖盖模 具模 具设 计设 计的的 设计设计思路思路 传 统的注 塑模 设计 流程 如 图 5 所 示10。 图 5 传统 注 塑模 具设 计流程图 在 进 行 设 计 之 前 ， 设 计 者 应 该 明 确 自 己 要 设 计 的 事 项 ， 要 以 设 计 任 务 书 为 依 据 设 计 模 具 。 根 据 设 计 书 的 内 容 ， 设 计 者 应 熟 悉 塑 件 的 几 何 形 状 、 明 确 使 用 要 求 。 然 后 对 塑 件 进 行 成 型 工 艺 性 的 检 查 ， 以 确 认 塑 件 各 个 细 节 是否 符 合注 塑成 型的工艺 条件 ，这可以利 用 一些塑 料 CAE 分 析软 件 辅助分 析。 在 对 工艺性分 析 之后 ， 利用 CAD 软件 进行塑件 的型 芯型 腔造 型 ，确 定 其 收 缩 率 和 分 型 面 。 将 塑 件 的 型 芯 型 腔 设 计 完 毕 之 后 ， 根 据 塑 件 的 参 数 ， 选 取 合 适 的 模 架 。 接 下 来 的 工 作 就 是 对 模 具 的 浇 道 系 统 、 冷 却 或 加 热 系 统 、 模 具 其 它 构 件 的 设 计 ， 根 据 前 面 的 设 计 ， 选 择 合 理 的 注 射 机 ， 最 后绘 制模 具 的设计 图 。 随 着 CAD/CAM 技 术 在模具领 域的发展 ，传统 的模具 设计 正在 发生 着 重 大 变 化 ， 每 个 公 司 也 有 自 己 实 际 的 一 套 操 作 手 册 。 但 总 的 来 说 ， 设 计 的 基 本 过程和 内 容，均 与 传统的 设计 基本相 同。 1.3.2 1.3.2 化化 妆妆品瓶品瓶 盖盖模 具模 具设 计设 计的的 进进度度 1.了 解 目前国 内 塑料 模 具的发展 现状 ，所用时间 5 天； 2.确 定 加工 方 案，所用 时间 5 天 ； 3.模 具 的设计 ， 所用时 间 30 天； 2 2化化妆妆品瓶品瓶盖工艺盖工艺性分析性分析 根 据 零 件形状 设计 出相 应的加工 模具 ，零件大 小形 状如下所 示： 此 塑 件 采用 ABS 为原料 ，大批量 生产 。 2.1 2.1 塑 件的塑 件的 工艺工艺 性分 析性分 析 1 塑 件 的原 材 料分析 。 ABS ， 化 学 名 称 是 丙 烯 腈 - 丁 二 烯 - 苯 乙 烯 共 聚 物 ， 英 文 名 称 是 Acrylonitrile Butadiene Styrene。 ABS 树脂是 目前产量最 大，应 用 最 广 泛的聚 合物 ，它 将 PS、SAN、BS 的各 种性能有机 地 统一起 来 ，兼具 韧 、 硬 、刚 相 均衡的 优良 力学 性 能 。ABS 是 丙烯腈、丁二烯 和苯 乙烯 的三 元共 聚 物， A 代表 丙 烯 腈，B 代表 丁二 烯， S 代表苯 乙烯 。 ABS 塑料 的密 度 是 1.041.06 g/ 3 cm 。ABS 的成型时收 缩率为 0.3 0.8%。 成型时 ， 温度 为 200240。 ABS 塑料需 要 在料斗 中 的进行 预热 干 燥， 干燥 的 工艺 条件 为在 8090 条件下干 燥 2 个小时。 ABS 的使 用 温 度 不 高，一 般不 超过 80。 ABS 工程 塑料 一 般是不 透 明的，外 观呈 浅象牙色 、无 毒 、无味，兼 有 韧 、硬 、刚 的特 性 。ABS 塑 料燃烧缓 慢 ，火焰呈 黄 色，且有 黑烟。燃 烧后 塑 料会软 化、 烧 焦，发 出特殊 的 肉桂 气味，但且没 有熔融 滴 落的现 象 。 ABS 工程 塑料 具 有突出 的 力学性能 和优 良 的综合性能 ， 有 极好的冲击 强 度 、 电 性 能 、 耐 磨 性 、 抗 化 学 药 品 性 、 染 色 性 ， 尺 寸 稳 定 性 好 ， 成 型 加 工 和 机械加 工 较好。 由 于 其突出的 性 能 ，ABS 塑料被 广泛用 于制造电器外 壳、手机 、电话 机 壳、 容器 等 ， 也用 于 生产板料 、管 料等产品3。 在 设 计时 应注 意 ABS 塑料的 一些相关 问题。 要求模 具分型面 、 配合 面 的 精 度要高 ， 以免 溢 料。 塑 料 ABS 的一 些 注塑工 艺参 数见 表 1。 表 1 ABS 注 塑 工艺 参 数 注射 机类 型 螺杆 式 保压力 （MPa） 30 70 螺杆 转数 （r/min） 2060 注射 时间（s） 35 喷嘴 形式 直通 式 保压时间 （s） 15 30 喷嘴 温度 （ C ） 180260 冷却时间 （s） 10 30 模具 温度 （ C ） 4085 成型周 期（s） 30 70 注射 压力 （MPa） 60100 因 此 此塑 件的 成型温 度 分别为： 融化 温度 设为 245 度 ， 模具的 温 度 设 为 60 度， 模具 温度 将 影响 塑件 光洁 度， 温度较低 则导致光 洁度较低 。 2 2. .2 2 塑件 的塑件 的结结 构和 尺 寸精 度及 表面构和 尺 寸精 度及 表面 质质量 分析量 分析 （ 1）结构分 析 ，该 零 件总 体结 构 为帽 形，内部有一 个内螺纹 ，因此模 具 属 于 简 中等难 度模 具。 （ 2）尺寸 精 度分 析，该零件没有 标注 尺寸公差 ，属 于自由公 差，且壁 厚 比 较 均 匀 ， 易 于 成 型 ， 所 以 模 具 制 作 精 度 要 求 不 是 特 别 高 ， 易 于 加 工 制 作 。 （ 3）表面 质 量分 析，该零件的 表 面要 求除了要 求没 有缺陷 ，毛刺，无 其 它 特 殊 要求， 不比 较容 易 实现。 2.3 2.3 计计算 塑件 的 体算 塑件 的 体积积 与与 质质 量量 计 算 塑 件的 品 质 是为了 选注塑机 。 计 算 塑 件的 体 积 ：V=43458mm 3 . 计 算 塑 件的 品 质 ：根据 手 册查找 得 ABS 密度为 1.05g/cm 3 所 以 塑 件质量 为 M=Vp=44.8g. 塑 件 的 体 积 不 大 ， 由 于 是 大 批 量 生 产 ， 因 此 采 用 一 模 四 腔 ， 考 虑 模 具 外 形 尺 寸 ， 注 射 时 所 需 压 力 和 工 厂 现 有 设 备 等 情 况 ， 初 步 选 用 注 射 机 为 XS-ZY-250 型 注射 机。 2.4 2.4 塑件 注塑塑件 注塑 工艺 参 数工艺 参 数 确确 定定 查 找 相 关文献 与资 料得 ： 注 塑温 度：包 括料 筒温 度与喷嘴 温度 料 筒温 度：后 段 温度选 用 160。C 中 段温 度选用 170。C 前 段温 度选用 190。C 喷 嘴 温 度：选 用 180。C 注 塑压力 ：选 用 132Mpa 注 塑时间 ：选 用 7s 保 压： 选用 3070Mpa 保 压 时 间：选 用 3s 冷 却 时 间：选 用 50s 3 3. . 注塑模注塑模结结构构设计设计 注 塑 模结构 设 计包括 ：分型面 选择 ，模 具型腔数目的 确定排列 方 式 ， 浇 口设计 ，模 具工 作零 件 结构设 计等 。 3.1 3.1 分型 面分型 面选 择选 择 模 具 设 计 中 分 型 面 的 选 择 是 很 重 要 的 ， 它 决 定 了 模 具 的 结 构 ， 应 根 据 分 型 面 选 择 原 则 和 塑 件 的 成 型 要 求 来 选 择 分 型 面 。 本 实 例 中 塑 件 的 分 型 面选择 如下 图 所示。 其中，图 1 所 示的分型面 选 择在轴在 线，结 果 会 使 塑 件 表 面 留 下 分 型 面 痕 迹 ， 影 响 塑 件 的 表 面 质 量 ， 同 时 这 种 分 型 面 也 使 侧向抽 芯困 难 。图 2 所示的 分型面 选择在塑件 的 下端面 ， 这样的 选 择 使 塑 件 外 表 面 可 以 在 整 体 凹 模 型 腔 内 成 型 ， 塑 件 的 外 面 表 面 光 滑 ， 同 时 设 计螺 纹脱模 机构 时结 构简单， 简化 模具设计过程 。所以 选 择图 2 所示 的 分 型 面位置 。 图 1 图 2 3.2 3.2 确 定型 腔 排 列方 式确 定型 腔 排 列方 式 塑 件 形 状 简 单 ， 质 量 较 小 ， 生 产 批 量 较 大 ， 所 以 应 采 用 多 型 腔 注 射 模 具 。 本 塑 件 在 注 塑 时 采 用 一 模 四 件 ， 即 需 要 四 个 型 腔 ， 如 下 图 所 示 ， 平 衡 式 的 型 腔 布 置 ， 这 样 的 模 具 结 构 尺 寸 较 小 ， 制 造 加 工 方 便 ， 生 产 效 率 高， 塑件 成 本较低。 3.3 3.3 浇浇注 系注 系统统 的的 设计 设计 3.3.1 3.3.1 主 流道的主 流道的 设计设计 根 据设计 手册 查得 XS-ZY-250 型 注塑 机的 有关尺寸 为： 喷 嘴前端 孔径 为 4 ； 喷 嘴前端 球面 半 径为 12 ； 根 据 模 具主流 道 与喷嘴 的 关系的 ： 主 流 道 球面半 径 R=19mm 主 流 道 最小端 直 径 r=4.5 3.3.2 3.3.2 主 流道主 流道衬 套衬 套的的 设计设计 由 于 注 塑 成 型 时 主 流 道 要 与 高 温 塑 料 熔 体 和 注 塑 机 喷 嘴 反 复 接 触 和 碰 撞 ， 所 以 一 般 都 不 将 主 流 道 直 接 开 在 定 模 上 ， 而 是 将 它 单 独 开 设 在 一 个 嵌 套 中，然 后将 此套 再 嵌入定 模内，该嵌套 称为主 流道衬套(也有文 献 称 为 浇 口套)。采用 主 流道 衬套以 后，不仅对主流道 的加工和 热处理以 及 衬 套 本 身 的 选 材 等 工 作 带 来 很 大 方 便 ， 而 且 在 主 流 道 损 坏 后 也 便 于 修 磨 或 更换 。 设 计 主流 道衬 套时 应注 意以下事 项： (1) 对 于 小 型 注 塑 模 ， 可 将 主 流 道 衬 套 与 定 位 环 设 计 成 一 个 整 体 ， 但 在 多 数情况 下均 分开 设计 。 (2) 主 流 道 衬 套 应 选 用 优 质 钢 材 （ 如 T8A等 ） ， 热 处 理 后 硬 度 为 53 57HRC。 (3) 衬 套 的 长 度 应 与 定 模 配 合 部 分 的 厚 度 一 致 ， 主 流 道 出 口 处 的 端 面 不 得 突出在 分型 面上 ，否则不 仅会 造成溢 料，而 且还会压 坏模具 。 (4) 衬套 与 定模之 间 的配合 采用H7/m6。 考 虑 到上 述注 意 的问题，主流道 衬套 的 材料选用 T8A，热处理后硬 度 53-57HRC，但是 由于 模 具较 小,所以将 主流道衬套与 定位环设 计成一个 整 体 .如 下 图所 示 : 为 了 便 于 将 凝 料 从 主 流 道 中 拔 出 ， 将 主 流 道 设 计 成 圆 锥 形 ， 其 斜 度 为 1-3 度 ，经换 算的 主 流道 大端 直 径 为 8.5 ， 此外，为 了 使溶料顺 利 进 入 分 流道， 可以 将分 流道 出料 端设 计为 R=5 的圆 弧过渡 。 3.3.3 3.3.3 分 流道分 流道设 计设 计 本 塑 件 的 形 状 不 算 太 复 杂 ， 溶 料 填 充 比 较 容 易 ， 根 据 型 腔 的 布 置 方 式 可 知 分 流 道 的 长 度 较 长 ， 为 了 便 于 加 工 ， 选 择 截 面 形 状 为 半 圆 形 的 分 流 道， 取 R=5 。 3.3.4 3.3.4 浇浇 口口 设计设计 根 据 塑 件 的 成 型 要 求 及 型 腔 的 布 置 方 式 ， 选 点 浇 口 较 为 理 想 ， 因 为 采 用 点 浇 口 成 形 塑 料 件 ， 去 除 浇 口 凝 料 所 残 留 的 痕 迹 很 小 ， 也 容 易 取 得 浇 注 系 统 的 平 衡 有 利 于 用 自 动 化 生 产 的 操 作 。 同 时 需 在 定 模 部 分 加 一 个 分 型 面 （ 即 两 次 分 型 的 三 板 式 结 构 ） 以 便 于 浇 口 凝 料 的 脱 模 。 设 计 时 ， 考 虑到熔 料 从塑件 上 端 进入。 查表 415（塑料成 型 模具设计 手册） 点 浇 口 推 荐 尺寸中 取点 浇口 的尺 寸为 d=1mm,l=1mm,=15。 3.4 排气排气 结结构的构的 设计设计 在 注 塑 模 具 的 设 计 过 程 中 ， 必 须 考 虑 排 气 结 构 的 设 计 ， 否 则 ， 熔 融 的 塑 料 流 体 进 入 模 具 型 腔 内 ， 气 体 如 不 能 及 时 排 出 会 使 制 件 的 内 部 有 气 泡 ，甚 至会 产 生很 高的 温度使塑 料烧 焦，从而出现 废品。 排 气方 式有两 种 ：开 排 气槽排 气 ，利 用合模间隙排 气。 由 于 化 妆 品 瓶 盖 注 塑 模 具 是 小 型 模 具 ， 可 直 接 利 用 分 型 面 和 型 芯 间 隙 进行排 气， 而不 需在 模 具上开 设排 气槽。 （ABS 塑料的 最 小不溢 料 间隙 为 0.04mm，间 隙较 小， 再加上 ABS 的 流动性较好， 也不宜开 排气槽。 ） 3.5 3.5 螺螺纹 脱纹 脱模模 结结 构的构的 设计设计 1).掌 握 螺纹 的以 下资 料 : .D-螺纹 外 径 D=16mm .P-螺纹 牙距 P=3mm . 螺 纹牙长 L=12mm .螺 纹 规格 .旋 转方 向.头数 规格 为 M16x3.头数 为 1 的右 旋螺纹. .型 腔 数量 为四腔 . 2)确 定螺纹 型芯 转动 圈数 U=L/P + Us U 螺 纹型 芯转动 圈 数 Us安 全系数 ，为 保证 完全 旋出螺 纹 所加 余量，一 般取 0.251 由 上 式 可以计 算 出螺 纹 型芯转动 圈数 为 U=12/3+0.5=4.5 圈. 3).齿 轮的设 计 因 本 设计 是 一副内 螺 纹 旋 转脱模 的 模 具,按 4 型腔 设计,模具较 小 ,因 用 机 动 或 自动 脱螺 纹 会使 模具选 价高 且不 易 在模具 上安装 ,所以采 用较简 单 实 用 的 手摇 脱螺 纹 方式 .本 设计 采用 标准直 齿圆柱 齿轮以 及标 准直 齿 圆 锥 齿 轮 机构进 行 脱模. .标 准直齿圆 柱 齿轮 的设 计 由 以 上 分 析 可 得 出 :两 相 啮 合 的 直 齿 轮 之 间 的 中 心 距 为 35 2 .又 由 于 选 择 的模 架 可得 出下 图: 模 数的 选择: 由 上 图 分 析 可 知 :安 装 在 螺 纹 型 芯 上 的 直 齿 圆 柱 齿 轮 最 在 的 半 径 为 27mm,因 工业 用 齿轮模 数 一般 选择 为 2,所以在 此模数 也 选择为 2. 齿 数的 选定: 当 传 动 中 心 距 一 定 时 ， 齿 数 越 多 ， 传 动 越 平 稳 ， 噪 音 越 低 。 但 齿 数 多 ， 模 数 就 小 ， 齿 厚 也 小 ， 致 使 其 弯 曲 强 度 降 低 ， 因 此 在 满 足 齿 轮 弯 曲 强 度 条 件 下 ， 尽 量 取 较 多 的 齿 数 和 较 小 的 模 数 。 为 避 免 干 涉 ， 齿 数 一 般 取 Z 17， 螺 纹型 芯的 齿 数尽 可 能少， 但最少 不少于 14 齿 ， 且最好 取偶 数 。 所 以 取 齿 数 为 18. 由 此 可 得 出 大 齿 轮 的 齿 数 为 32. 所 以 传 动 比 i=32/18. 36 1 1 = = mz d . 64 2 2 = = mz d .齿宽 b=(610)m,取为 12mm. 锥 齿 轮 的设计 : 模 数 的选 定: 由 以 上 可得出 :模数 选定 为 2. 由 上 面 直 齿 轮 的 传 动 比 可 选 择 锥 齿 轮的 传 动 比 也 为 32/18,所 以 齿 轮 的 齿 数 为 大 锥 齿 轮 齿 数 为 32, 小 锥 齿 轮 的 齿 数 为 18. 所 以 36 1 1 = = mz d . 64 2 2 = = mz d . 锥 距 7 . 36 1 9 16 2 36 1 2 2 2 1 = + = + = u d R . 锥 角 = = = 64 . 60 9 / 16 arctan arctan 2 u .锥角 = = 36 . 29 90 2 1 由 于 是 手 动 脱 模 ,受 到 的 力 很 小 ,所 以 齿 轮 的 强 度 及 弯 曲 疲 劳 强 度 不 用 进 行 校核. 3.6 3.6 成 型零 件成 型零 件 结结 构构设 计 设 计 3.6.1 3.6.1 凹 模凹 模结结构构 设计设计 本 模 具 采 用 一 模 四 件 结 构 形 式 ， 考 虑 加 工 难 度 及 材 料 利 用 率 ， 凹 模 用 整 体 式 凹 模 ， 分 流 道 与 浇 口 设 计 在 凹 模 板 上 ， 这 样 使 加 工 方 便 ， 成 本 降 低。 型腔 的 设计 图如 下 ： 3.6.2 3.6.2 型 芯的型 芯的 设 计设 计 根 据 塑件 的结 构特 征 ，把塑件 分为两部 分设计，一 部分为螺 纹型 芯 ， 如 下 图 所 示 ， 一 部 分 为 中 空 结 构 与 螺 纹 型 芯 装 配 的 结 构 ， 两 部 分 型 芯 相 结 合 成 型出 塑 件，如下 图所示： 中空 型芯 螺纹 型芯 3.7 3.7 模 具加模 具加 热热 与 冷与 冷却却 水道水道 设 计设 计 本 塑 件 在 注 塑 时 不 要 求 太 高 的 模 温 ， 因 而 在 模 具 上 可 不 设 计 加 热 系 统 ，但是 否需 要 冷却系 统 则需要 进行 计算。 设 定 模具 平均 工作 温度 为 40 度 ，用常 温 20 度的 水作为模 具冷却介 质 ， 出 口 温 度 为 30 度 ， 包 括 浇 注 系 统 在 内 的 每 次 注 入 模 具 的 塑 料 量 为 0.0448 ， 初 算平 均每 2min 成型 一次 ，即 n=30 次 每分。 查 相 关文献 的 ABS 的单位 热焓量为 h =370KJ/Kg， 取平均 水 温 t 水 =25 摄 氏度时 的比 定压 热容 Cp=4.178KJ/(Kg.),故 模具所需冷 却水的 流 量 m 为 ： M=nM1h/Cp(t1-t2)=12Kg/h 由 冷 却水流 量 m 查 有关数据 可知，所 需的冷 却水管 直径很小 ， 故可 不 设 冷 却 系 统 ， 依 靠 空 冷 的 方 式 冷 却 模 具 即 可 。 但 是 由 于 模 具 的 外 形 尺 寸 较小 ，散 热条 件差 ，所 以 在凹模上 平 均设计 4 个 6 的水道 即可。如附 图 所 示 。 4 4. . 模具整体模具整体设计 设计 4.1 4.1 模 架的模 架的 选择选择 根 据塑 料注塑 模中 小型 模架 及技术条 件 （GB/T12556.1-1990）选择 本 模 具 模 架。 根 据 模 具形状 与塑 件形 状选用 A2 模架 。其 组合尺寸 如下： 上 模 座 板为： 25023025 定 模 板 为：20023045 动 模 板 为：20023030 垫 块高 ：80 动 模 座 板为： ： 25023025 其 形状 以及 各 个 零件之 间 的形状 尺寸 如下图所示： 其 中 H1=25.A=45.B=30.C=80.H2=30.H3=20. 5 5. .结结构与构与辅辅助零部件的助零部件的设计 设计 5.1 5.1 导导 柱的柱的 选用选用 导 柱选用 标准 带 头导 柱,由 导柱直 径 与 范本外形尺寸 关系，其尺 寸选 用 20 110 25 ， 材料 选用 20Cr 钢 。GB/T4169.4-1984 其 结构 形式如 下图所 示： 图 导柱的 结 构形 式 其 导 柱 的 安 装 时 与 模 板 之 间 的 配 合 的 公 差 取 IT7 级 ， 安 装 沉 孔 直 径 比 导 柱 直 径 大 （ 1 2） 。 5.2 弹弹簧 的选 用簧 的选 用 在 满 足 模具 结 构 要求 的前 提下,保证所 选用的 弹簧 能 够 满足 给出 所要 求 的 作 用 力和 行程 ,所 以本 设 计 所 选用 的弹簧 在装模 和试模 过程 中 依据 所 需 的 力 进行选 取 . 6模具模具设计设计的有的有关计关计算算 本 例 中 成 型 零 件 工 作 尺 寸 计 算 时 均 采 用 平 均 尺 寸 、 平 均 收 缩 率 、 平 均 制 造 公差和 平 均磨损 量来进行 计算 。 查 表 得 ABS 地 收 缩 率 S=0.5 0.8 ， 故 平 均 收 缩 率 为 0.6 ， 考 虑 到 工 厂 模 具 现 有 条 件 ， 模 具 制 造 公 差 取 3 / = z 。 6.1 型腔型腔、型芯工作尺型芯工作尺寸计寸计算 算 6.1.1 6.1.1 凹 模的凹 模的径 向径 向尺尺 寸计寸计 算算 本 例 中,成型 零 件工 作尺 寸的计 算 均采 用平 均值计算 .查附录 B 取 ABS 的 平 均 收缩率 S C P =0.6%,考 虑模具 制造 条件,取模具 制造公差 3 = z 型 腔 的径向 尺 寸计 算: 凹模 的径向 尺 寸 ( ) ( ) 0 0 1 z z McpS LSLx =+ ? 其中 cp S 塑料 的 平 均收缩 率 S L 塑件 的外形 最大 尺寸(mm) X系 数,在这 里因为工 件尺寸较 小,可 取 3/4 塑件 尺 寸 的公差 考 虑到工 厂模 具 制造的 现有条件 ,模具 制造公差 为 z = 1 3 型 腔 的 圆的尺 寸 : 08 . 0 0 3 25 . 0 0 29 25 . 0 4 3 % 6 . 0 25 . 29 25 . 29 + + = + = m m L L 6.1.2 6.1.2 凹 模的深 度 尺凹 模的深 度 尺 寸计寸计 算算 凹模 的深 度尺 寸 ( ) ( ) 0 0 1 z z McpS HSHx =+ ? S H 塑件的 高度 最大 尺寸 在这 里 X 取 3 2 塑件尺寸 的公差 07 . 0 0 3 22 . 0 0 0 22 . 0 20 22 . 0 3 2 % 6 . 0 22 . 20 22 . 20 + + = + = m m H H 6.2 6.2 凸 模工 作 尺 寸的凸 模工 作 尺 寸的 计计 算算 中 空 型芯 的工 作尺 寸的 计 算: 型 芯 的径向 尺 寸由 式 ( ) ( ) 1 z z McpS lSlx 0 0 =+ ? X系 数,在这 里因为工 件尺寸较 小,可 取 3/4 塑件尺 寸 的公差 得: 0 08 . 0 0 3 25 . 0 2 . 26 25 . 0 4 3 % 6 . 0 26 26 = + + = m m l l 中 空 型芯 的深 度尺 寸计 算 : 深 度 尺寸 由式 : 0 3 22 . 0 3 2 + + = cp s s m S h h h 得 : 0 07 . 0 0 3 22 . 0 7 . 18 22 . 0 3 2 % 6 . 0 5 . 18 5 . 18 = + + = m m h h 螺 纹 型 芯的 工 作尺寸计 算: 查 相关资 料得 螺 纹的大 径为 16,中径为 14.71,小径为 13.853.由于 我 国 目 前 尚 无 塑 料 件 螺 纹 的 公 差 标 准 ,可参 照 公 差 标 准 中 精 度 最 低 者 选 用 , 其 值 可 查公差 标 准(GB/T 1997-2003). 螺 纹 型 芯的 中 径 尺寸计 算: 由 式 0 2 2 2 z b S d d d cp s s m + + = 其 中 b-螺纹 中径公差 mm m d 2 -螺纹型 芯 中径公 差 s d 2 塑件 内螺纹中 径基本 尺寸 z 螺 纹 型 芯 中 径 制 造 公 差 ,公 差 值 应 小 于 塑 料 件 公 差 值 , 一 般 取 z =b/5 或查 表 433. 由 上 式 可得出 : 0 03 . 0 2 0 03 . 0 2 87 . 14 15 . 0 % 6 . 0 71 . 14 71 . 14 = + + = m m d d z 螺 纹 型 芯大径 工作 尺寸 计 算: 由 式 0 z b S d d d CP s s M + + = 得 0 04 . 0 0 04 . 0 16 . 16 15 . 0 % 6 . 0 16 16 = + + = M M d d 螺 纹 型 芯的小 径 尺寸 计 算: 由 式 0 04 . 0 1 1 1 + + = b S d d d CP s s M 得 0 04 . 0 1 0 04 . 0 1 14 16 . 0 % 6 . 0 853 . 13 853 . 13 = + + = M M d d 7 7. . 模具模具闭闭合高度的确定合高度的确定 根 据 以上选择 的模 架可 知定模板 H1=25、型腔板 A=45、推板 H3=20、 动 模 板 B=30、 支承 板 H2=30、支 承块 C=80、下模座 H1=25， 因 而 模 具闭合 高度 为； H= H1+A+H2+B+H3+C+H1 =25+45+30+30+20+80+25 =255 8 8. . 注塑机有注塑机有关参数关参数校核校核 本 模 具外 形尺 寸为 250 230 255 。XS-ZY-125 型注塑 机的 模 具最大 安装 尺寸 为 428 458 ， 故能 满足模具 的安装要 求。 由 上 所述 计算 模具 闭合 高度为 255 , XS-ZY-125 型注塑 机允 许最小 厚 度为 200 ， 最大为 300 ， 满足 要求。 由 数 据得 XS-ZY-125 型注塑 机 的最大 开模行程 为 300 ， 满足了 塑 件 顶出要 求。 SH1+A+(5-10)=80 经 验 证 XS-ZY-125 型注 塑机满足 使用 要求 。故可采 用. 九九. . 绘绘制模具制模具总装图总装图 如 下 图所示 : 装配图主 视图 装配图右视图 1 定 模 座 板 2 拉 料 杆 3 定 范 本 4 型 芯 5 推 件 板 6 螺 纹 型 芯 7 动 范 本 8 轴 套 9 主 轴 10 深 沟 球 轴 承 11 齿 轮 12 开 口 销 13 弹 性 挡 圈 14 小 锥 齿 轮 15 轴 16 轴 销 17 连 杆 18 摇 柄 19 导 套 20 限 位 螺 钉 21 弹 簧 22 大 齿 轮 23 平 键 24 大 锥 齿 轮 25 支 承 块 26 弹 簧 27 限 位 杆 28 限 位 片 本 模 具 的 工 作 原 理本 模 具 的 工 作 原 理 ： 模 具 安 装在 注 塑机 上 ， 定 模 安 装 固 定 在 注 塑 机 的 定 模 板 上 ， 动 模 固 定 在 注 塑 机 的 动 模 板 上 ， 合 模 后 ， 注 塑 机 通 过 喷 嘴 将 容 料 经流道 注入 型 腔 ，经保 压 ，冷 却 后，塑件成 型 ，开模时 ，动模 后移 ,在 弹 簧 (28)的 作 用 下 ,启 模 时 分 型 面 分 型 ,冷 料 穴 将 浇 口 切 断 ,拉 料 杆 (2) 带 出 主 浇 道 ,限 位 片 (30)达 到 限 位 时 , 分 型 面 分 型 ,拉 料 杆 从 料 头 中 退 出 使 期 落 下 .这 时 制 品 留 在 型 芯 (4)上 ,人 工 转 动 摇 柄 (18),通 过 锥 齿 轮 (14.24)和 齿 轮 (22.11)带 动 螺 纹 型 芯 (6)旋 转 ,推 板 (5)在 弹 簧 (21)的 作 用 力 下 ,随螺 纹型 芯的 旋 出将 制品 脱下 1010. . 结结束束语语 毕 业设 计作为 三年 大学 学习中极 为重 要的一部分，是衡量 一 个学 生专 业 课 水 平 的 重 要 标 志 。 毕 业 设 计 是 我 们 所 学 课 程 的 一 次 系 统 而 深 入 的 综 合 性 的 总 复 习 ， 是 一 次 理 论 联 系 实 践 的 训 练 ， 也 是 我 们 步 入 工 作 前 的 一 次 检 验 。 就 我 个 人 而 言 ， 通 过 这 次 毕 业 设 计 ， 使 我 学 习 到 了 许 多 知 识 ， 对 模 具 的 设 计 与 制 造 有 了 极 为 深 刻 的 认 识 ， 是 一 次 由 理 论 向 实 践 的 飞 跃 ， 回 顾 一个 多月 的 设计 生活 ，让我感 慨颇 深，主要体会 有以下 几 点： 1 扎 实 的基础 课 ，专业 课 是模具 设计 的基础 由 于 以 前 所 学 的 课 程 难 免 有 些 理 解 不 深 ， 遗 忘 等 ， 而 本 次 设 计 又 或 多 或 少 的 用 到 了 这 些 知 识 ， 从 而 迫 使 我 认 真 扎 实 的 学 习 了 以 前 的 课 程 ， 并 加 深 了 对 这 些 课 程 的 理 解 、 真 正 有 一 种 温 故 而 知 新 的 感 觉 ， 如 机 械 制 图 中 的 各 种 线 型 的 特 点 应 用 ， 材 料 力 学 中 的 应 力 校 核 ， 热 处 理 中 各 种 材 料 与 热 处 理 性 能 ， 公 差 配 合 与 测 量 技 术 中 公 差 的 正 确 选 用 ， 模 具 的 加 工 与 制 造 技术。 塑料 模具 的 设计与 制造 步 骤，模具材 料的正确 选用等 。 2 理 论 与实践 相 结合的 重要 性 以 前的 学习中 ，基本 上 是纯理论 的学习 ，虽然有金 工实习 、毕业实 习 等 实 践 的 体 味 ， 但 却 停 留 在 表 面 上 ， 没 有 进 行 过 真 正 的 设 计 ， 从 而 使 理 论 与 实 践 严 重 脱 节 ， 而 现 在 我 们 是 在 经 历 了 金 工 实 习 、 毕 业 实 习 后 的 一 次 真 正 的 练 兵 。 我 认 真 回 顾 了 以 前 所 见 所 学 的 塑 料 模 知 识 ， 在 脑 海 里 反 复 了 思 考 了 塑 料 模 的 步 骤 ， 然 后 开 始 到 图 书 馆 查 数 据 作 设 计 。 在 作 设 计 的 过程中 ，我才 真正 感觉 到眼 高手低的 含义，同 时 也“ 窥一斑而 知 全豹 ” ， 自 己 的 学 习 中 的 不 足 和 薄 弱 环 节 暴 露 无 遗 ， 但 是 在 老 师 们 的 帮 助 下 以 及 自 己 的 努 力 下 ， 我 终 于 克 服 了 重 重 困 难 ， 使 设 计 得 以 顺 利 的 进 行 。 通 过 向 老 师 们 请 教 ， 我