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机械毕业设计全套

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MJZ02-061@洗发水翻盖注塑模设计,机械毕业设计全套

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南京理工大学泰州科技学院 毕业设计 (论文 )前期工作材料 学生姓名 : 杨希纬 学 号： 05010251 系 部 : 机械工程系 专 业 : 机械工程及自动化 设计 (论文 )题目 : 洗发水翻盖注塑模设计 指导教师 : 武凯 副教授 材 料 目 录 序号 名 称 数量 备 注 1 毕业设计 (论文 )选题、审题表 1 2 毕业设计 (论文 )任务书 1 3 毕业设计 (论文 )开题报告含文献综述 1 4 毕业设计 (论文 )外文资料翻译含原 文 1 5 毕业设计（论文）中期检查表 1 2009 年 5 月 nts 南京理工大学泰州科技学院 毕业设计 (论文 )开题报告 学 生 姓 名： 杨希纬 学 号： 050102051 专 业 ： 机械工程及自动化 设计 (论文 )题目 ： 洗发水翻盖注塑模设计 指 导 教 师 : 武 凯 2009 年 3 月 22 日 nts 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后 生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15篇 科技论文的信息量，一般一本 参考书最多 相当于三篇科技论文的信息量 （不包括辞典、手册）； 4 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 7408 94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉 伯数字书写。如“ 2009 年 3 月 15 日”或“ 2009-03-15”。 nts 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 摘要 模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我 国国 民经济巾的地位非常重要。模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。我国把 模具技术的发展作为机械行业的首要任务 。 关键词 模具 发展 工艺 1 模具发展 1.1 国外模具技术发展 模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济巾的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促 使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。 80 年代以来，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 。模具是制造业的重要基础工艺装备。模具在制造业产品生产、研发和创新中所具有的重要地位，使得模具制造能力和技术水 平的高低已成为衡量国家制造业水平和创新能力的重要标志。近 10 年来，我国模具工业均以每年 15以上的增长速度快速发展 1。 “ 十一五 ” 期间，我国模具行业保持产销两旺、持续高速发展，模具产量、质量进一步得到提高。中国的模具市场十分广阔，特别是在汽车制造业和 IT制造业发展的带动下，对模具的需求量和档次也越来越高，同时精良的模具制造装备为模具技术水平的提升提供了保障。 2007年模具销售额 870亿人民币，比上一年增长 21，模具出口 14.13 亿美元，比上一年增长 35 7，模具进口仍保持在 20 亿美元。数据显示着我国模 具整体实力进一步加强 2。 nts 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。在大型模具方面已能生产 48 英寸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；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星 I.K 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠 正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求 3。 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 4。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 29 34 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。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达 20%以上，一般采用内热式或外热式热 流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到 10%，与国外的 50 80%相比，差距较大 5。 在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用 UG、Pro/Engineer、 I-DEAS、 Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了 Moldflow、 C-Flow、DYNAFORM、 Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并成功应用于冲压模的设计中 6。 1.2 国外 模具发展 模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为 “ 进入富裕的原动力 ” ，德国则冠之为 “ 金属加工业的帝王 ” ，在罗马尼亚则更为直接： “ 模具就是黄金 ” 。可见模具工业在国民经济中重要地位。 近年来，塑料模具的产量和水平发展十分 迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、nts 精密模具在模具产量中所战比例越来越大。 国外 全面推广 CAD/CAM/CAE 技术 。 模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟，各企业将加大 CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度；进一步扩大 CAE 技术的应用范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点 7。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展 8。高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期 9。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的 CAD 数据，用于模具制造业的 “逆向工程 ” 10。 2 模具发展趋势 据业内人士分析，未来我国模具发展趋势包括 10 个方面： （ 1） 模具日趋大型化。 （ 2） 模具的精度将越来越高。 10 年前精密模具的精度一般为 5 微米，现已达到 2-3微米， 1 微米精度的模具也将上市。 （ 3） 多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求越来越高。 （ 4） 热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。 （ 5） 随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应 高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。 （ 6） 标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。 （ 7） 快速经济模具的前景十分广阔。 （ 8） 随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。 （ 9） 以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。由于nts 机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。 （ 10） 模具技术含量将不断提高 11。 随着 我国工业的不断发展，对模具提出越来越高的要求，因此，精密、大型、复杂、长寿命模具的需求发展将高于总量发展速度 12。 模具行业日趋大型化。而且精密度将越来越高。模具行业要进一步发展多功能复合模具。模具标准件的应用将日渐广泛，模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。模具行业中压铸模的比例将不断提高 13。 随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，对压铸模的数量、寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。以及提高我国的人才培养措施和政策 14。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。伴随着产品技术含量的不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图画、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 15。 nts 参 考 文 献 1 邱建新 ,李发根 ,李国禄 . 模具工业发展趋势综述 J. 模具产业 ,2005. 2 黄毅宏 . 模具制造工艺 M. 机械工业出版社 ,1999. 3 张克惠 .塑料材料学 M.西北工业大学出版社 ,2000. 4 肖冈，李学志 .机械 CAD原理与实践 M.清华大学出版社 ,1999. 5 申开智 ,塑料成型模具 M.中国轻工业出版社 ,2005. 6 付建勋，陈波，吴锐等 .模具设计与制作技术基础 M.河南大学出版社 ,2003. 7 黄锐 .塑料成型工艺学 M.中国轻工业出版社 ,2005. 8 许树勤，王文平 .模具设计与制造 M.北京大学出版社， 2005. 7 黄锐 .塑料成型工艺学 M.中国轻工业出版社 ,2005. 8 申开智 .塑料成型模具 M.中国轻工业出版社 ,2005. 9 李倩，王松杰，申长雨等 .模具设计中收缩率的预测 J.电加工与模具， 2002. 10 郭新玲，葛正浩，梁熠葆 .基于 Pro E注塑模具的分型面设计 J.塑料工业 ,2003. 11 高为国 .模具材料 M.机械工业出版社 ,2002. 12 高佩福 . 实用模具制造技术 M. 北京 :中国轻工业出版社 ,2001. 13 李晓华 . CAD集成技术在塑料模具设计中的应用 J. 高分子材料研究 ,2007. 14 许树勤，王文平 .模具设计与制造 M.北京大学出版社， 2005. 15 张正修 .模具产业的现状及发展对策 J.五金科技 ,2005. nts 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 一、课题研究内容 塑料注射模具是成型塑料制品的主要，具有高效率、高质量及成型后有少加工或 加工等特点。本课题是翻盖式瓶盖的注射模具设计。 二、研究途径 1、测绘翻盖式瓶盖图纸，完成 CAD 三维造型设计 2、洗发水翻盖注射模方案设计 （ 1）注塑模类型的选择 采用普通注射模。 （ 2）浇口的选择 根据洗发水翻盖的外观情况，拟 采用主流道浇口。 （ 3）分型面选择 A AB B3、注射模成型零件尺寸的计算 4、完成 洗发水翻盖 注射模的装配图设计和全部零件的图纸设计 5、完成该注射模的制造工艺设计 nts 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 指导教师意见 ： 1对“文献综述”的评语： 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 nts南京理工大学泰州科技学院 学生毕业设计（论文）中期检查表 学生姓名 杨希纬 学 号 05010251 指导教师 武凯 选题情况 课题名称 洗发水翻盖注射模设计 难易程度 偏难 适中 偏易 工作量 较大 合理 较小 符合规范化的要求 任务书 有 无 开题报告 有 无 外文翻译质量 优 良 中 差 学习态度、出勤情况 好 一般 差 工作进度 快 按计划进行 慢 中期工作汇报及解答问题情况 优 良 中 差 中期成绩评定：良 所在专业 意见： 学习积极，进度一般 负责人： 年 月 日 nts 南京理工大学泰州科技学院 本科生毕业设计（论文）选题、审题表 系 部 机械工程系 指导 教师 姓 名 武凯 专业技术职 务 副教授 课题名称 洗发水翻盖注射模设计 适用专业 机械工程及自动化 课题性质 A B C D E 课题来源 A B C D 课题预计 工作量大小 大 适中 小 课题预计 难易程度 难 适中 易 课题简介 塑料件在各行各业及日常生活中使用越来越多，塑料模具的设计制造的社会需求日益增长，要求也越来越高，同时社会对具 有三维 CAD设计能力的人才需求也日益增长。 洗发水翻盖塑件形状不太复杂，模具含脱螺纹结构，通过洗发水翻盖注射模设计，对学生进行模具设计、工艺设计的基本技能训练与培养，使学生基本掌握利用三维 CAD 软件进行工程设计的方法，培养学生应用所学知识进行工程设计的能力，适应社会需求。 课题应完成的任务和对学生的要求 1测绘塑件图纸。要求实测实物尺寸，合理确定零件精度，利用三维CAD 软件进行实体造型，生成工程图纸； 2完成塑件注射模方案设计和设计计算； 3全部模具零件图、装配图纸设计。要求所有成型零件完成三维实体造型后生成工程图； 4模具制造工艺设计。要求完成主要零件工艺设计； 5编写设计说明书。 所在专业审定意见： 专业负责人 (签名 )： 年 月 日 本课题由 杨希纬 同学选定，学号： 05010251 注： 1该表由指导教师填写，经所在专业负责人签名后生效，作为该专业学生毕业设计（论文）选题使用； 2有关内容的填写见背面的 填表说明 ，并在表中相应栏内打“ ”； 3课题一旦被学生选定，此表须放在学生“毕业设计（论文）资料袋”中存档。 nts填 表 说 明 1 该表的填写只针对 1 名学生做毕业设计（论文）时选择使用，如同一课题由 2名及 2 名以上同学选择，应在申报课题的名称上加以区别（加副标题），并且在“设计（论文）要求”一栏中说明。 2 “ 课题性质” 一栏： A产品设计； B工程技术研究； C软件开发； D研究论文或调研报告 E其它。 3 “课题来源” 一栏： A自然（社会）科学基金与省（部）、市级以上科研课题； B企、事业单位委托课题； C校 、院（系）级基金课题； D自拟课题。 4 “课题简介” 一栏： 主要指该课题的背景介绍、理论意义或实用价值。 nts 南京理工大学泰州科技学院 毕业设计（论文）任务书 系 部 ： 机械工程系 专 业 ： 机械工程及 自动化 学 生 姓 名： 杨希纬 学 号： 05010251 设计 (论文 )题目 ： 洗发水翻盖 注射模设计 起 迄 日 期 : 2009 年 3 月 09 日 6 月 14 日 设计 (论文 )地点 : 南京理工大学泰州科技学院 指 导 教 师 : 武凯 专业 负责 人 : 龚光容 发任务书日期 : 2009 年 2 月 26 日 nts 任务书填写要求 1毕业设计（论文）任务书由指导教师 根据各课题的具体情况填写，经 学生所在专业的负责人 审查、系部领导签字后生效。此任务书应在第七学期结束前填好并发给学生； 2 任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系部主管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“系部”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号； 5 任 务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 GB 7714 2005文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性； 6 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2009 年 3 月 15 日”或“ 2009-03-15”。 nts 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 塑料件在各行业及日常生活广泛使用，塑料模具的设计制造的社会需求也日益增长，而且要求越来越高 。通 过对 洗发水翻盖 注射 模 设计，培养学生检索资料，综合应用所学知识，并根据工程实际的要求解决工程实际问题的方法与能力，训练学生模具设计制造的基本技能和模具 CAD 设计能力，提高独立工作的能力，适应社会需求。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 本设计要求学生根据所给 洗发水翻盖 实 物， 测绘零件图纸，并设计成型注射模具，并学习 Pro/Engineer、 UG 或 Solidworks 等大型 CAD 软件在模具设计中的应用，具体要求如下： 1） 查阅资料（不少于 15 篇），翻译一定量 的外文资料（不少于 3000 汉字），撰写开题报告及文献综述（不少于 2000 字）； 2） 测绘塑件图纸，完成其 CAD 三维造型设计； 3） 完成塑件注射模具方案设计和相关设计计算，要求一模两腔； 4） 完成该注射模具装配设计； 5） 模具成型零件 CAD 三维造型设计； 6） 完成全部零件及装配图纸设计； 7） 撰写设计说明书。 nts 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等： 课题成果内容包括： 1) 塑件图纸及 CAD 三维数据模型； 2) 全套注射模具图纸，成型零件三维造型； 3) 毕 业设计论文。 4主要参考文献： 1 成都科技大学，北京化工学院，天津轻工业学院合编 .塑料成型模具 M.北京：中国轻工业出版社， 1982 2 胡石玉 .模具制造技术 M.南京：东南大学出版社， 1997 3 骆志斌 .模具工手册 M.南京：江苏科学技术出版社， 2000 4 机械设计手册联合编写组 .机械设计手册（第 3 版上、中、下） M.北京：化学工业出版社， 1987 5 王庆五 ， 仇亚琴 ， 张昱等编著 .SolidWorks 2006 中文版模具设计专家指导教程M.北京： 机械工业出版社， 2006 6 模具实用技术丛书编委会 .塑料模具设计制造与应用实例 M.北京：机械工业出版社， 2002 7 张明善主编 .塑料成型工艺及设备 M.北京： 中国轻工业出版社 ， 1998 8 轻工业部广州轻工业学校编 .塑料成型工艺学 M.北京： 中国轻工业出版社 ，1990 9 唐志玉主编塑料模具设计师指南 M.北京：国防工业出版社， 1999 10 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 11 林清安 .Pro/ENGINEER 零件设计（基础篇上、下） M.北京：北京大学出版社，2000 nts 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2009 年 3 月 9 日 3 月 15 日 熟悉课题，查阅有关资料，完成资料翻译 3 月 16 日 3 月 29 日 完成文献综述，撰写开题报告，学习注射模设计方法，熟悉 Solidworks 或 ProE 三维 CAD 软件 3 月 30 日 4 月 8 日 测绘塑件零件图纸，熟悉 Solidworks 或 ProE 三维 CAD 软件，完成塑件三维数据模型设计 4 月 9 日 4 月 15 日 进行注射模结构方案设计 4 月 16 日 4 月 29 日 基本 掌握 CAD 软件操作，完成塑件注射模方案设计和基本计算 4 月 30 日 5 月 10 日 塑件注射模结构设计，利用 Solidworks 或 ProE 等 CAD 软件进行零件造型设计 5 月 11 日 5 月 17 日 完成塑件注射模零件造型、装配体设计和修改完善 5 月 18 日 5 月 31 日 完成塑件注射模工程图和装配图设计 6 月 1 日 6 月 7 日 完善图纸，撰写设计说明书 6 月 8 日 6 月 13 日 打印设计说明书和图纸，整理相关资料 6 月 14 日 准备答辩 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 系部意见： 系部主任： 年 月 日 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 27 页 1 引言 1.1 国外模具技术发展 模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济巾的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促 使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。 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 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 1。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 29 34 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。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达 20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到 10%，与国外的 50% 80%相比，差距较大。 在国家产业政策的正确引导 下，经过几十年努力，现在我国模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力 。 1.2 国外模具发展 模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为 “ 进入富裕的原动力 ” ，德国则冠之为 “ 金属加工业的帝王 ” ，在罗马尼亚则更为直接： “ 模具就是黄金 ” 。可见模具工业在国民经济中重要地位 2。 近年来，塑料模具 的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 27 页 国外 全面推广 CAD/CAM/CAE技术 。 模具 CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及 CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大 CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度；进一步扩大 CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能 3。 国外近年来发展 的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的 CAD 数据，用于模具制造业的 “逆向工 程 ”4。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 27 页 2 塑料注射模具的设计步骤 2.1 塑料件的工艺性分析 本课题是对 洗发水翻盖 的注射模设计。 首先对洗发水翻盖进行测绘，并对塑件的使用性能和结构要求有一个基本的了解。看塑件的结构是否满足塑件结构的工艺性能。 2.2 洗发水翻盖材料的选择 塑料材料的相对密度在 0.83g/cm3 2.2 g/cm3范围内，在众多的材料中只有比木材的相当密度稍高。且在各种的材料中，塑料材料具有最高的比强度，甚至比特种合金铝还要高。塑料还具有很好的绝缘性、防震、隔热、隔音性能。耐腐蚀性仅次于玻璃及陶瓷材料。且塑料材料具有优异的加工性能。 洗发水翻盖 选择的材料为聚乙烯 (PE)。聚乙烯在常温下成白色蜡状半透明颗粒，柔而韧，易变形，无毒。他密度小，耐热氧化性能好。聚乙烯成型工艺性好，生产效率高，且价格便宜。 2.3 绘制模具装配草图 模具 装配图的设计应先从绘制装配图着手，根据塑件的具体情况，经过认真考虑、比较、初步确定出各部分的结构情况，最大限度地满足塑件的技术要求和模具的合理工艺性 5。 确定分型面和浇口位置及结构形式 确定模具的分型面和浇口的位置是模具设计中的重要环节。选择分型面应根据塑料的几 何形状，尺寸精度要求，兼顾其浇口形式、脱模方式、嵌件位置以及排气条件、易清除飞边、便于加工等诸因素，通盘考虑。 浇口位置则是在保证塑件表面不受损伤的前提下，确定浇口主流道和分流道冷料穴的位置形状、大小及排气方法等，使注射时物料流畅，易于成型。且易于清除浇注塑料。 (1)确定成型零件的结构形式及安装方法 成型结构简式注射成型的核心部位，它直接影响塑件质量、加工的难易程度。选择合理的成型位置、结构现状形式，就是能使成型结构简在现有设备状况下，基本满足技术上的需要，易于加工、易于修改维修和更换 6。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 27 页 (2)选择 成型设备 模具与注射机必须配套使用，根据塑件的具体情况，选择注射机并进行模具设计。成型设备有两个重要参数。一是理论注射容量，另一个是在于注射方向相垂直的最大投影面积。根据这两个参数及可选用合适的成型设备。在选用时，成型设备的两个参数应略大于这个模具所用塑料的体积以及他的投影面积，只有这样才能顺利成型 7。 其次还应注意以下几点： 测算核实模板所受注射压力应小于注射机的锁模力； 模具的闭合高度应在注射机的最大闭合高度和最小高度之间； 模体外形尺寸能从注射机的拉杆空间安装； 应了解注射机的定位孔直径、喷嘴孔径 及喷嘴球半径尺寸，使模具与之配套；模具采用的顶出方式应适应注射机的顶出方式和顶出距离，注射机的模板行程应满足在开模时能去除塑件时所需要的距离； (3)塑件侧壁凹凸槽结构的处置方法 根据塑件侧壁凹凸槽选择合适的侧抽机构。 (4)顶出机构的确定 定模动模分型后，侧抽芯也完成了抽芯动作。塑件落在动模上，且垂直面上已完全清除了平行方向上的障碍，折实顶出机构在注射机顶杆的驱动下将成型塑件从动模中顶出。 (5)确定温度调节方式 为了取得较好的冷却效果，对冷却回路应由良好的布局，如冷却回路的位置、尺寸形状等，并预先考虑流 出足够的冷却水路的安装空间。 (6)确定主要结构件的尺寸 通过以上问题的初步确定，即可勾画出模体的轮廓，这时应确定导向机构的导柱及顶出系统的复位以及必要的先复位等的结构形式和安装位置，以及各组合部分的连接形式及所必须的支承板、支承块等。 2.4 对零件进行造型设计并绘制工程图 装配草图绘制完成后， 就应开始对各零件做详细的造型设计。工程图尽量按 1:1的比例画出，因为这样比较直观，容易发现问题，如果需要放大或缩小，必须严格按比例画出。按制图规划，正确标出尺寸、公差、行位公差其表面粗糙度等 8。 最后，对模具 进行装配并绘制装配图，编写设计说明书。主要零件绘制完成，对装配nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 27 页 草图的自我检验和审定。即已存在的问题会充分暴露出来，经过改正修订后，描清并正式编号，标出模体的外轮廓尺寸以及模具的定位和安装尺寸。 2.5 毕业设计任务要求 本课题 是洗发水翻盖注射模的设计。要求对塑件进行测绘，并完成其 CAD三维造型设计。洗发水翻盖注射模要求一模两件。完成该注射模具装配图设计，全部零件图纸设计，模具成型零件 CAD三维造型设计，以及完成该注射模具的制造工艺设计 9。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 27 页 3 方案分析与设计 洗发水翻盖是 一个结构简单的零件，设计的重点在于翻盖结构。根据查找的各方面资料，确定可以通过加弹簧避免脱模时候零件被破坏。 具体方案如图 2.1示。 开模时，模具沿 分型 面 1开始分型，动模 后退， 顶杆推出工件 ，型芯松动。顶杆推动，分型面 2分型，顶杆推出工件。 图 2.1 装配图 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 27 页 4 洗发水翻盖 注射模的详细设计 4.1 塑料注射成型机的选择 4.1.1 注射机分类 (1) 注射机按外形特征可分为 立式、卧式、直角式三种 。 (a) 立式注射机 注射装置 与锁模机构的轴线呈一直线垂直排列。 优点 :占地少，模具拆装方便，易于安放嵌件。 缺点 :重心高，加料困难 ;推出的塑件要由手工取出，不易实现自动化 ， 容积较小 。 (b) 卧式注射机 注射装置与锁模装置的轴线呈一直线水平排列，使用广泛。 优点 :重心低，稳定 ； 加料、操作及维修方便 ； 塑件可自行脱落，易实现自动化。 缺点 :模具安装麻烦，嵌件安放不稳，机器占地较大 。 (c) 角式注射机 注射装置与锁模装置的轴线相互垂直排列。 优点、缺点介于立式注射机和卧式注射机之间。 特别适用于成形中心不允许有浇口痕迹的平面塑件 。 (2)注射机按塑料在料筒的塑化方式不同可分为柱塞式注射机 和 螺杆式注射机 。 (a) 柱塞式注射机 注射柱塞直径为 20mm 100mm的金属圆杆，当其后退时物料自料斗定量地落 入 料筒内，柱塞前进，原料通过料筒与分流梭的腔内，将塑料分成薄片，均匀加热，并在剪切作用下塑料 进一 步混合和塑化，并完成注射。多为立式注射机，注射量小于30g-60g，不易成形流动性差、热敏性强的塑料 。 (b) 螺杆式注射机 螺杆在料筒内旋转时，将料斗内的塑料卷人，逐渐压实、排气和塑化，将塑料熔体推向料筒的前端，积存在料筒顶部和喷嘴之间，螺杆本身受熔 体的压力而缓慢后退。当积存的熔体达到预定的注射量时，螺杆停止转动，在液压缸的推动下，将熔体注 入模具。卧式注射机多为螺杆式 。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 27 页 (3)注射机规格及主要参数 目前，在注射机的标准中，有用注射量为主参数的，也有用合模力为主参数的，但大多以注射量合模力来表示注射机的主要特征。 国内标准主要有轻工部标准、机械部标准和国家标准 。注射机型号中的字母 S表示塑料机械， Z表示注射机， X表示成形， Y表示螺杆式 (无 Y表示柱塞式 )等。 4.1.2 塑料注射 机通用的 主要装置组成： (1)注射 装置：它的主要作用是使固态的塑料均匀的塑化 成熔融状态，并以足够的压力和速度将融料注入模腔中。它的主要部件有：料筒、料筒加热器、料斗、计量装置、螺杆、螺杆的驱动装置、喷嘴及其驱动装置。 (2)合模机构：它的主要作用是保证成型模具有可靠的开合动作。因为在注射过程中进入模腔中的融料有较高的压力，这就要求合模装置给予模具足够的夹紧力、即锁模力，防止模具在融料高压力下推开。它的主要部件有：机架、定动模板、拉杆、合模油缸及肘节。 (3)顶出装置：它的作用在开模到一定距离后，驱动模具的顶出装置，将部件从模具中顶出。 (4) 机械和液压传动及电气控制系统：注射成型 是塑料塑化、模具闭合、压力、温度调节、注射入模、保压、制品固化定型、开模、顶出塑件等多道工序连续准确的发生过程，这些连续动作都是由机械和液压传动及电气控制的。 工作前，模具分别安装在动模及定模上， 注射模 的动模板、定模板应分别与注射机动模板、定模板上的螺孔相适应。模具在注射机上的安装方法 通常 有螺栓固定和压板固定 两种 10。 塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。开模距离一般可分为两种情况 :一是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的 最大行程决定，并不受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度无关 ； 二是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度有关。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 27 页 4.1.3 注射机的选用 注射机的选用包括两方面的内容 : 一是确定注射机的型号，使塑料、塑件、注射模及注射工艺等所要求的注射机的规格参数在所选注射机的规格参数可调的范围内 ；一是调整注射机的技术参数至所需要的参数。 (1)注射机类型的选择 根据塑料的品种、塑件的结构、成形方法、生产批量、现有设备及 注射工艺等进行 选 择。 (2)注射机规格的初选 根据以往的经验和注射模的大小，先预选注射机的型号，之后要进行以下的校核。 注射机参数的校核 (a) 最大注射量的校核 塑件连同凝料在内的质量一般不应大于注射机公称注射量的 80%，注射机多以公称容量来表示 。 (b) 注射 压力的校核 注射机 的 公称注射压力要大于成形的压力 。 (c)锁模力的校核 由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，这个力应小于注射机的公称锁模力，否则将产生溢料现象 。 (d)安装部分的尺寸校核 应校核的尺寸包括喷嘴、定位圈、 最大模厚、最小模厚及模板上的螺孔。 注射机的喷嘴头部的球面半径 R1应与模具主流道始端的球面半径 R2吻合，以免高压熔体从狭缝处溢出。 R2一 般应比 R1大 1mm 2mm，否则主流道内的塑料凝料无法脱 出。为了使模具的主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，模具定模板上的定位圈或主流道衬套与定位圈的整体式结构的外尺寸 d应与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合 11。 注射模具的动模板、定模板应分别与注射机动模板、定模板上的螺孔相适应。模具在注射机上的安装方法有螺栓固定和压板固定。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 27 页 注射机的开模行程是有限制的 ，塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。开模距离一般可分为两种情况 :一是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并不受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度无关 ； 二是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度有关 12。 4.1.3 注射成型机的计算 (1) 注射容量 国产标准注射机的标准规定，以注射机注射聚乙烯时在对空注射 条件下，注射机螺杆或柱塞做一次最大行程所能达到的最大容量。由于聚乙烯的密度为 1.304 g/cm31.06 g/cm3，即它的单位容量与单位质量向近，所以在目前实际中为便于计算，有时还沿用过去的习惯，通常也用其质量可作粗略计量。 注射容量是选择注射机的重要参数，它在一定程度上反映了注射机的注射能力，标志着注射机能成型最大体积的塑料制品 13。 确定了单个塑件的体积（质量）和模孔数量就可以大体上计算出多模塑件的总体积，再加上浇注系统中主流道、分流道、浇口、冷井的体积，即是一模塑料的总体积Vm。 Vm 0.8Vz 式中 Vm 成型零件与浇注系统体积总和， cm3 ； Vm 注射机最大注射容量， cm2 ； 估算： Vm=7.6 3.6 4 2-7 3 3.5 2=71.88 cm3 (2)最大成型面积 最大注射面积是指塑料在模具在分型面上所允许成型的最大投影面积，也就是说在模具设计时，布局在模具分型面上的塑件及浇注系统的投影面积 S，只能小于这个数据时才能正常可靠的注射。 S=2 （ 2 3.6+2 7.6 4） =75.2 cm2 式 中 S 塑 料在模具分型面上允许成型的投影面积； (3)模具的闭合高度 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 27 页 注射机动压板的最大的行程和压板间最大和最小间距是一个固定的参数。它决定着所能安装的模具的闭合高度。对于所用的注射机来说，注射模的闭合高度必须符合下列的要求： H 小 H H 大 式中 H 小 注射机 允许的最小厚度， mm； H 小 注射机 的实际闭合高度， mm； H 小 注射机 允许的最大厚度， mm； H=20+16+16+32+16+50+20=170 mm； (4) 定位环和浇口套 定位环是将 定模部分装入注射机定压板的定位对中位置，应与注射机的定位孔采取动配合的连接形式，以保证模具体对中。 (5) 模具的截面尺寸 可安装的注射模具外形最大尺寸取决于注射机的压板尺寸和拉杆的间距，因为此注射模的最长的边不应超过压板尺寸，而模具的最短边应小于拉杆间距，才能将注射模装入注射机，并应留有固定模体的压紧空间。同时，注射模动、定模上的紧固螺栓孔，也应与注射机压板上的标准螺孔一致。 (6) 模具的顶出 注射机的顶出装置通常有中心顶杆顶出、两侧顶杆顶出以及液压顶出几种形式。应在动模座板与注射机顶出位置相对的位置上 ，设置稍大于注射机顶杆的通孔，以便于注射机顶杆通过。 综合考虑上述条件，注射机选择 XS-ZY-125型号。 4.2 注射模具分型面的选择 4.2.1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具体情况而定，但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、综合式分型面 14。 4.2.2 分型面选择的基本原则 选择分型面的基本原则：保持塑料外观整洁；分型面应有利于排气；应考虑开模是塑料留在动模一侧；应容易保证塑件的精度要求；分型面应力求简单适用并易于加工；考虑侧向分型面与主分型面的协调； 分型面应与注射机的参数相适应；考虑脱模斜度的影响。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 27 页 4.2.3 分型面的选择 根据对 洗发水翻盖模型的观察 。现选择 A-A和 B-B为分 型面。 如图 3.1， 3.2。 A A图 3.1 分型面 A-A B B图 3.2 分型面 B-B 4.3 注射模具浇注系统的设计 4.3.1 注射模具浇注系统的组成 浇注系统是将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所经的通道，它包括主流道、分流 道、浇口及冷料 。在设计注射模具的浇注系统是应注意以下几项原则。 根据所确定的塑件型腔数设计合理的浇注系统布局。 (1)根据塑件的形状和大小以及壁厚等诸多因素，并结合选择分型面的形式选择浇注系统的形式及位置。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 27 页 (2)应尽量的缩短物料的流程和便于清除料把，以节省原料，提升注射效率。 (3)应根据所选用塑件的成型性能，特别是它的流动性能，选择浇注系统的截面积和长度，并使其圆滑过渡以利于物流的流动。 (4)排气良好。 4.3.2 注射模具主流道的设计 主流道是熔融塑料由注射机喷嘴先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一 轴心线上。由于主流道与熔融注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接开设在定模上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或迫合形式在定模板上 14。 (1)主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通 道。主流道是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。 (2)主流道尺寸 在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。由于主流道 要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以 只有在小批量生产时，主流道才在注射模上直接加工，大部分注射模中，主流道通常设计成可拆卸、可更换的主流道浇口套。为了让主流道凝料能从浇口套中顺利拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角 为 2 6。小端直径 d比注射机喷嘴直径大 0.5mm 1 mm。由于小端的前面是球面，其深度为 3mm5 mm，注 射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大 1mm-2mm。流道的表面粗糙度值 Ra为 0.08 m 。 (3)主流道浇口套 图 3.3 主流道浇口套及其固定形式 主流道浇口套一般采用碳素工具钢如 T8A、 T10A 等材料制造，热处理淬火硬度53HRC 57HRC。主流道浇口套及其固定形式如图 3.3所示 。 浇口套的材料应选用优质钢 T8A，并应进行淬火处理，为了防止注射机喷嘴不被nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 27 页 碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于注射机喷嘴的硬度，以增加内壁的耐磨性，并减小注射中的阻力，圆锥孔大端处应有的过度圆角，以减小物流在转向时的流出阻力。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用 为 3 6 左右的圆锥孔，对流动性较差的塑料也可 取得稍大一些，但过于大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。浇口套于注射机的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于注射机喷嘴是球面，半径是固定的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用 为 3 6 度左右的圆锥孔，对流动性较差的塑料也可取得稍大一些，但过于大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。 浇口套与 塑料注射区直接接触时，其出料端端面直径应尽量选得小些。如果过大，即浇口套与型腔的接触面积增大，模腔内部压力对浇口套的反坐力也将按此比例增大，到一定程度时浇口套容易从模体中弹出。浇口套于注射机的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于注射机喷嘴是球面，半径是固定的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模 15。 定位环是模体与注射机的定位装置，它保证浇口 套与注射机的喷嘴对中定位，定位环的外径应与注射机的定位孔间隙配合。定位环厚度，小于注射定位孔的深度。 浇口套端面应与定模相配合部分的平面高度一致。 注射机 XS-Z-125 的喷嘴球半径为 12 mm，喷嘴 直 径为 4 mm。所以要使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴的端凸球面接触良好，凹球面半径取 13 mm，圆锥孔的小端直径则应大于喷嘴口内径，取 6 mm，如图 3.4。 3.286图 3.4 浇口套 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 27 页 4.3.3 注射模具分流道的设计 分流道是将熔融塑料从主流道截面及其方向的变化，平稳进入单腔中的进料浇口或主流道进入多腔的浇口的通道，它是主流道与浇口的中间连接部分，起分流和转换方向的作用，通常分流道设置在分型面的成型区域内 。 在注射过程中，熔融的塑料在流经分流道时，应是它的压力损失以及热量损失最小，而以分流道中产生的凝料最少为原则，分流道的设计要点总体归纳如下： 分流道的形状要考虑分流道的截面积与其周边长度的比最大为好，这样可以减少熔料的散热面积和摩擦阻力，减少压力损失。 在可能情况下，分流道的长度应尽量的短，以减少压力损失，避免模体过大影响成本，在多型腔模具中和型腔的分流道长度尽量相等，以达到注射大时压力传递的平衡，保证塑料尽可能同时均匀的充满各个型腔。在有些情况下分流道长度不能相等时，则应在浇口处作必要的补救措施，如果分流道较长时，应在其末端设置冷料穴，放置冷料和空气进入模腔。 在满足注射成型工艺的前提下，分流道的截面积应尽量的小，但分流道的截面积过小会降低注射速度，使填充时间延长，同时可能出现缺料、焦烧、皱纹、缩孔等塑件缺陷，而分流道过大则增大冷却时间应比型腔中塑件的冷 却时间要短，才不影响注射时的效率。因此在设计时应采用较小的截面积，以便于在试模是为不要的修正留有余地。 分流道和型腔的分布是排列紧凑，距离合理，应采用轴对称或中心对称，使其平衡，尽量缩小成型区域的总面积。最好使型腔和分流道在分型面上的总投影面积的几何中心和锁紧力的中心相重合。 在分流道上的转向次数尽量少，在转向处应圆滑过渡，不能有尖角，这些都是为了减小压力损失，有利于物料的流动。 当分流道设在定模一侧或分流道延伸较长时，应在浇口附近或分流道的交叉处设置钩料杆，以便于在开模时在钩料杆的作用下首先从定模中拉出分 流道的凝料，并与塑料一起顶出。 分流道的内表面不必要求很光，一般表面粗糙度取 1.6 m 即可，这样可以在分流道的摩擦阻力下使料流外层 的流动小些，使其分流道的冷却皮层固定，有利于熔融塑料的保温。 在总体分布中，应综合考虑冷却系统的方式和布局，并留出冷却水路的空间。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 27 页 洗发水翻盖注射模要求一模两腔，在布局上选择平衡式分流道。平衡式分流道的特点是：从主流道到各个型腔的分流道，其长度、截面尺寸及其形状完全相同，以保证各个型腔同时均匀进料，同时注射完毕。分流道的截面形状选择半圆形截面，它的效率比圆形稍差，但加工起来比圆形 截面要简单。 4.3.4 冷料穴和钩料脱模装置 冷料穴设置在主流道的末端，即主流道正对面的动模板上。它的作用是用来储存注射间歇期间，喷嘴前端由散热造成温度降低而产生的冷料。在注射时，如果它们进入流道，将堵塞流道并减缓料流速度。进入型腔，将在塑件上出现冷疤或冷斑。推板式钩料装置由冷料穴、钩料杆组成，钩料杆安装在型芯固定板上，不与顶出系统联动。 4.4 注射模具成型零件和模体的设计 4.4.1 注射模具型腔的结构设计 型腔大体有以下几种结构形式：整体式、整体组合式、局部组合式和完全组合式。 整体式型腔由整 块材料加工而成的型腔。它的优点是：强度和刚度都相对较高，且不易变形，塑件上不会产生拼模缝痕迹。它的缺点是：切削量大，使模具成本较高，同时给热处理和表面处理带来困难，只适用于形状较为简单的中、小型模具，但随着工业技术的发展，随着电蚀机床、仿型机床、数控机床的广泛应用。有些形状复杂的大型模具也有采用整体式型腔结构的。 型腔由整块材料制成，用台肩或螺栓固定在模板上。它的主要优点是便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后，在分别装入模板，这样容易保证各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件进 行处理等。 型腔由整块材料制成，但局部镶有成型嵌件的局部组合式型腔。局部组合式型腔多于型腔较深或形状较为复杂，整体加工比较困难或局部需要淬硬的模具。 完全组合式是由多个螺栓拼块组合而成的型腔。它的特点是，便于机加工，便于抛光研磨和局部热处理。节约优质钢材。这种形式多用于不容易加工的型腔或成型大面积塑件的大型型腔上。 洗发水翻盖 注射模的型腔部分不是很复杂，可利用点火花进行。这里选择整体式型腔。 在塑料注射模具的注射过程中，型腔从合模到注射保证过程中受到高压的冲击力，因此模具型腔应该有足够的硬度和刚度， 总的来说，型腔所承受的力大体有合模时的压应力、注射过程中塑料流动的注射压力、浇口封闭前一瞬间的压力保证和开模nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 27 页 时的压应力，但型腔所承受的力主要是注射压力和保证压力，并在注射过程中总是在变化。在这些压力作用下，当型腔的刚度不足时，往往会产生弹性变形，导致型腔向外膨胀，它将直接影响塑件的质量和尺寸精度，型腔将会弹性恢复，当型腔的弹性变形恢复量大于塑件壁厚的收缩量时，将压紧塑件，引起塑件顶出困难，甚至将塑件留在型腔中。如果型腔强度不够时，会产生塑性变形，即引起型腔的永久变形，特别严重的会使型腔破裂，酿成事故。所以在 模具设计时要首先考虑使型腔的壁厚和底板厚度都有足够的强度和刚度，以保证型腔在注射过程中产生超过规定限度的弹性变形。因此型腔壁厚和底板的计算和选择是十分重要的。 (1)型腔侧壁厚度的计算 按强度计算 其壁厚 S按下列公式计算 12prS （ 4.1） 式中 型腔材料的许用应力， =156.8MPa p 型腔内单位平均压力， P=38.4MPa r 型腔内半径， r=4mm 代入公式得： S=1.6mm (2)底板厚度的计算 按强度计算 其壁厚 H按下面公式计算 1.1 prH （ 4.2） 型腔材料的许用应力， =156.8MPa p 型腔内单位平均压力， P=38.4MPa r 型腔内半径， r=4mm 代入公式得： H=2.2mm 4.4.2 注射模具型芯的结构设计 型芯的结构形式大体有：整体 式、 整体复合式 、 局部组合式 、 完全组合式。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 27 页 4.4.3 注射模具成型零件的尺寸确定 (1)型腔尺寸计算 型腔的各部分 尺寸一般都是趋于增大尺寸，因此应选择塑件公差的 1/2，取负偏差，再加上 -1/4的磨损量，而型芯深度则再加上 -1/6的磨损量，这样的型芯的计算尺寸的表述如下。 (a)型腔的径向尺寸的计算式： 0*00 431 SDD（ 4.3） 式中 D0 型芯的最小基本尺寸； *0D 塑件的最大基本尺寸； S 塑件的平均收缩率， S=0.02； 塑件的公差，取八级精度； 模具制 造公差，按 1/4选取； 根据公式计算得型腔的各径向尺寸： mmD 18*0 mmD O 16.00 7.17 mmD 36*1 mmD O 2.01 7.35 mmD 76*2 mmD O 2.02 8.75 (b)型腔的深度根据尺寸的计算公式 0*00 321 SHH（ 4.4） 式中 0H 型腔深度的最小尺寸； *0H 塑件的最大基本小尺寸； S 塑件的平均收缩率； 塑件的公差，取八级精度； 模具制造公差，按 1/4选取； 根据公式计算得型腔的各深度尺寸： mmH 40*0 mmH 14.000 8.39 (2)型芯尺寸的计算 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 27 页 型芯的各部尺寸除特殊情况外都是趋于缩小尺寸 ,因此应选择塑件公差的1/2,取正偏差 ,再加上 +1/4的磨损量 ,而型芯高度则加上 +1/6的磨损量 .型芯的计算尺寸表达如下。 (a)型芯的径向尺寸的计算式： 0*00 431 Sdd （ 4.5） 式中0d 型芯的最大基本尺寸； *0d 塑件 的最小基本尺寸； S 塑件的平均收缩率； 塑件的公差，取八级精度； 模具制造公差，按 1/4选取； 根据公式计算得型芯的各径向尺寸： mmd 9*0 mmd 016.00 7.9 mmd 18*1 mmd 0 18.01 7.18 mmd 20*2 mmd 0 18.02 8.20 (b)型芯的高度尺寸的计算： 0*00 321 Shh （ 4.6） 式中 0h 型芯高度的最大尺寸； *0h 塑件内形深度的最小尺寸； S 塑件的平均收缩率； 塑件的公差，取八级精度； 模具制造公差，按 1/4选取； 根据公式计算得型芯的各高度尺寸： mmh 40*0 mmh 0 14.00 5.40 mmh 3*1 mmh 0 2.01 4.3 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 20 页 共 27 页 4.5 注射模具的顶出机构的设计 4 5 1 注射模具的顶出机构 顶出机构的分类： 按驱动方式分类可分为手动顶出、机动顶出、液压顶出和气动 顶出。 按模具结构分类可分为一次顶出、二次顶出、螺纹顶出、浇注系统自动切断 顶出。 (1)推出机构 的结构 组成 将塑料制品及浇 注系统 中的凝料从模具中 脱出的机构称为推出机构，也叫顶出机构或脱模机构 。推出机构的动作通常是由安装在注射机上的机械顶杆或液压缸的活塞杆来完成的 。 结构组成 ：由 推 出 、复位和导向零件 组成。 (2)结构 分类 手动推出、机动推出、液压或气动推出 。 (3)结构设计要求 塑件 尽量 留在动模 ,塑件在推出过程中不变形 ,塑件的外观质量 不损坏 ,合模时应使推出机构 能够 正确复位 ,动作可靠 。 (4)结构设计 (a)推杆推出机构 推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式。由于设置推杆的自由度较 大，而且推杆截面大部分为圆形，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度推杆推出时运动阻力小，推出动 作灵活可靠，损坏后也便于更换，因此在生产中广泛应用 。 但是因为推杆的推出面积一般比较小，易引起较大 局部应力而顶穿塑件或使塑件变形，所以很少用于脱模斜度小和脱模阻力大的管类或箱类塑件。 (b)推管推出机构 推管推出机构是用来推出圆筒形、环形塑件或带有孔的塑件的一种特殊结构形式，其脱模 运动方式和推杆相同。 由于推管是一种空心推杆，故整个周边接触塑件，推出塑件的力量均匀，塑件不易变形， 也不会留下明显的推出痕迹。 (c)推件板的推出机构 凡是薄壁容器、壳形塑件以及表面不允许 有推出痕迹的塑料制品，可采用推件板推出推 件板推出机构义称顶 板顶出机构，它由一块与型芯按一定配合精度相配合的模板和推杆组成。 推件板推出的特点是顶出力均匀，运动平稳，且推出力大。但是对nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 21 页 共 27 页 于截面为非圆形 的塑件，其配合部分加工比较困难。 (d)活动嵌件及凹模推 出机构 有一些塑件由于结构形状和所用材料的关系 ，不能采用推杆、推管、推件板等简单推出机构脱模时，可用成形嵌件或型腔带出塑件。 (e)顶出机构的设计原则：顶出机构应设在塑件的内表面以及不显眼的位置，并尽量保证顶出塑件时不影响外观质量。在一般情况下开模时，尽量设计使塑件留在动模一侧，以便于顶出塑件。这在 分型面的选择时就应充分考虑。如果出现塑件并没有留在动模侧的情况时，可设法增加动模一侧的阻力。在特殊情况下必须使塑件留在定模时可采用定模顶出机构。顶出零件应有足够的机械强度和耐磨性能，使其在相当长的运作周期内平稳顺畅，无卡滞现象，并力求制造方便，容易维修。顶出装置要求均匀分布，顶出力作用点应在塑件承受顶出力最大的部件，即不易变形或损伤的部位，尽量避免顶出力作用于最薄的部位，防止塑件在顶出过程中的变形和损伤。 4.6 塑料注射模具的温度调节系统设计 在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲 变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约 80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求不尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流 速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。 (1)低的模具温度可降低塑件的收缩率。 (2)模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。 (3)对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。 (4)随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接相关，因此提高模具温度和 充模，减少补料时间是有利的。 nts 本科毕业设计说明书（论文） 第 22 页 共 27 页 (5)提高模具温度可以改善塑件的表面质量。 在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据塑料的要求，注射到模具内的塑料温度为 2000C左右，而从模具中取出塑件的温度约为600C，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度。 因化妆品盒 盖使用的塑料是 PE，要求模温高，若模具温度过低则会影响塑料的流动性，增加剪切阻力，使塑件的内应力较大，甚至还出现冷流痕、银丝、注不满等缺陷。因此在注射开始时 ，为防止填充不足，充入温水或者模具加热。 总之，要做到优质、高效率生产，模具必须进行温度调节。 对温度调节系统的要求： (1)确定加热或是冷却； (2)模温均一，塑件各部分同时冷却； (3)采用低的模温，快速且大量通冷却水； 温度调节系统应尽量结构简单，加工容易，成本低谦。 4 6 1 模具冷却系统的设计 根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知，冷却水孔数量大于或等于 3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。根据书上的经验值取 4根，冷却水口口径为 6mm. 另外，具冷却系统的过程中，还应同时遵循： (1)浇口处加强冷却； (2)冷却水孔到型腔表面的距离相等； (3)冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大； (4)冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水。 (5)进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面。 (6)冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。 4 6 2 模具加热系统的设计 因在 PE要求的