塑料水杯的模具设计与加工【CAD图纸全套】

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 编号 无锡太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 塑料水杯的模具设计与加工 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923241 学生姓名： 王 兵 指导教师： 王士同 （职称： 教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日买文档就送全套 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 无锡太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 塑料杯子的模具设计与加工 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 95 学 号： 0923241 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 I 无锡太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、题目 机械设备模具的计算机设计与加工 2、专题 塑料杯子的模具设计与加工 二、课题来源及选题依据 本课题自选题目 近几年，我国塑料模具工业有了很大的发展，塑料制品在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色，其种类也越来越多，制造加工 也越来越精致美观。在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其他模具，在模具行业中的比例也逐步提高。并且随着注塑模具技术的发展，在工程机械和工业机械、电子、汽车、加点、玩具等产品中， 60%以上的零部件，可以依靠模具成型。水杯是我们生活中一件必不可少的生活用品，塑料杯虽然看似简单，但是其注塑模具的设计制作所涉及的知识面与知识点较多，能比较全面的反应一些注塑模具的设计特点。本体应用性强，知识面覆盖较广，并且来自生活，所以容易激发我学习研究兴趣，所以选择了这个课题。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 完成杯子的开模，并绘制开模图； 绘制出装配零件图； 完成设计说明书一份，有分析比较和必要的计算； 、接受任务学生： 机械 95 班 姓名 王 兵 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 要 本文介绍了塑料水杯盖的成型工艺 ， 及模具成型结构对塑件质量的影响 ， 浇注系统的设计、顶出系统、模具成型部分和总装结构的设计 ， 通过对模具结构方案、模具工作过程以及加工注意事项的详细分析与论述。近年来 术已发展成为一项比较成熟的共性技术 ， 模具 术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度 ，塑料制件及模具的 3感觉 模相对于 模有相对简单 ， 2D 图采用 图 ， 开模采用 图。 在设计中对模具的整体结构及模具非标准的零件经过分析 ， 对其各种参数进行了校核 ，且绘制了图纸。 设计过程中，重点突出了造型设计，成型零件设计，模架设计三个重要工作，在设计中用到了分流道侧浇口浇注系统。在其中造型分模中遇到一定的困难，但是 通过努力最终得以解决。这次设计是对塑件及模具 一次大胆尝试 ， 相信对实际生产会有一定的指导意义。 另外 ， 本次杯子我选择了增大杯子的内径 ， 上下上下两个杯盖 ， 下杯盖与杯底留有一定的空间 ， 可成放茶叶、咖啡、方便人们生活 ， 大的杯径可让杯子多盛放东西 ， 需要时还可以用做饭盒 ， 两个不同的杯盖还可以交换使用。本次设计以有内螺纹的杯盖为主 ， 杯体为辅。 关键词 ： 塑料水杯 ； 塑料杯盖 ； 注塑模设计 ； of on of of of to of AM a of AM to 3D D of is a in G is 2D AD G In of of on to of of on of in in of UG is a I be In of up a a a be in to be as a be of 文档就送全套 纸 交流资料 14951605 V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 题依据及意义 . 1 课题在国内外的研究现状 . 1 国模具工业概况 . 1 在问题和主要差距 . 3 2 塑件的分析 . 4 件技术要求分析 . 4 件的几何形状 . 4 件的工艺结构 . 5 塑成型工艺参数 . 5 塑成型特点 . 8 射成型条件 . 8 3 模具型腔的设计 . 9 腔数目的确定 . 9 射机的选择 . 9 定注射量 . 9 定锁模力 . 10 定注射压力 . 10 5400 型注射机与模具关系 . 10 模导向机构设计 . 11 型面的选择 . 11 模斜度 . 12 型零件的设计 . 12 腔及型芯尺寸计算 . 12 腔的尺寸计算 . 13 芯尺寸的计算 . 15 气槽的设计 . 16 腔的强度校核 . 16 料选择 . 16 度校核 . 16 4 浇 注系统的设计 . 18 注系统的分析 . 18 浇道的设计 . 18 流道的设计 . 18 口的设计 . 19 5 脱模机构的设计 . 21 内螺纹机构的设计 . 21 杆位置 . 21 杆的强度计算 . 22 6 模具结构的零件设计 . 23 件尺寸设计要求 . 23 柱、导套 . 23 位圈与浇口套 . 23 杆 . 24 位钉 . 24 位杆 . 24 钉 及销 . 24 7 模温调节系统设计 . 25 腔上的冷却系统装置 . 25 据已布好的水道计算水量 . 25 8 总 结与展望 . 28 结 . 28 足之处及未来展望 . 28 致谢 . 29 参考文献 . 30 买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 文档就送全套 纸 交流资料 14951605 料杯子的模具设计与加工 1 1 绪论 题依据及意义 在毕业实习期间，通过观察、询问及老师的指导对注塑模有了近一步的了解。鉴于此，以塑料水杯为塑件，进行注塑模设计。 一个国家模具生产能力的强弱，水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品的开发和旧产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。采用模具生产制件具有生产效益高、质量好、切削少、节约能源和原材料、成本低等一系列优点。模具成型已成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最有潜力的发展方向。而注塑模又是模具生产中采用最普遍 的方法。世界塑料成型模具中，约 60%为注塑模。在国民经济中，模具工业已成为五大支柱产业 机械、电子、汽车、石油化工和建筑的基础。随着社会的发展，它将发挥更加重要的作用。 课题在国内外的研究现状 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力，随着我国加入 国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。 我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。 “模具是工业生产的基础工艺装备 ”也已经取得了共识。在电子、汽车、电 机、电器、仪表、家电和通信等产品中， 60%80%的零部件都要依靠模具成型（形）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。 模具又是 “效益放大器 ”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前，全世界模具年产值约为 600 亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。我国对模具工业的重视程度也提上日程。 1998 年 3 月，国务院颁发的关于当前工业技术改造政策重要的决定中，模具被列为机械工业技术改造序列的第一位，生 产和基本建设序列的第二位。随后的 1999 年和 2002 年，在国家计委和科技部发布的当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录、当前国家优先鼓励发展的高技术产品产业化重点指南（目录）及当前国家鼓励外商投资产业目录中，模具都被列入其中。这些都说明了模具在国民经济中地位。 国模具工业概况 中国虽然在很早以前就制造和使用模具，但一直未形成产业。由于长期以来模具制造一直作为保证企业产品生产的手段被视为生产后方，因此一直发展缓慢。 1984 年成立了这个模具工业协会， 1987 年模具首次被列入机电产 品目录，当时全国共有生产模具的厂点6000 家，总产值约为 30 亿元。随着中国改革开放的日益深入，市场经济进程的加快，模具及其标准件、配套件作为产品，制造生产的企业大量出现，模具工业得到快速发展。在市场竞争中，企业的模具生产技术提高很快，规模不断发展，提高很快。 1988 年至 1992 年，国家委托中国模协和机械院在全国范围内组织了上百个模具企业和有关科研单位、大专院校，共同对模具关键技术进行攻关，取得了丰硕成果。这些成果无锡太湖学院学士学位论文 2 主要有：冲压模具的设计制造技术，料模具的设计制造技术，铸压模具的设计制造技术，铸造模具的设计制 造技术，模具表面处理技术模具材料，模具加工关键设备，模具寿命研究等方面，由于这些成果的取得及推广应用，使中国模具技术前进了一大步。 “七五 |”后期和 “八五 ”期间，国家为模具工业加大了投入，分批分期改造了一批具有特色专长的专业模具厂和模具标准件厂，引进了一大批模具加工关键设备及精密塑料模、级进模、精冲模等设计制造技术。这对提高中国模具技术及生产水平越到了推动作用。同时，许多大专院校开始设计模具专业，由前联邦德国和日本援建及中国自己投资兴办的模具技术培训中心，也陆续建立模具技术发展及技术工人的培养开始步入轨道 1 。 20 世纪 90 年代以来，中国在汽车行业的模具设计制造中开始采用 术，国家科委 863 计划将东风汽车公司作为 用示范点，由华中理工大学作为技术依托单位，开发了汽车车身与覆盖件模具 件系统，在模具和设计制造中得到了实际应用，取得了效益。现在，吉林大学和湖南大学也成功地开发出了汽车覆盖件模具的统，并达到了较高水平，在生产中得到应用，收到良好效果。 1994 年，国家在上海交通大学建立 了模具 家开发研究中心，在郑州工学院建立了橡塑模具国家工程研究中心，使中国模具 究开发和应用工作得到了进一步发展，新的成果不断出现。 由于 应用，特别是 20 世纪 80 年代开始中国许多模具制造厂从国外引进了许多软件，包括冲压模、级进模、塑料模、压铸模、橡胶模、玻璃模、挤压模等相应软件，使中国模具设计制造水平有很大提高，也产生了较大的经济技术和社会效益。但由于人才缺乏和基础工作较差，引进的软件未能很好应用及发挥其应有的效益现象普遍存在，这是今后应十分重视和有待解决 的问题。 中国模具产业除要继续发展生产能力外，更重要的是今后要重在行业内部结构的调整及技术的发展方向上下更大的功夫。结构调整方向，主要是指企业结构的调整应向专业化方向发展，产品结构中高档模具发展，进出口结构向增加出口减少进口的方向发展。技术发展主要是精密塑料模、成型工业与模具结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成型分析及结构改进；多功能附和模具、符合加工、激光技术、高速切削、超精度加工及抛光技术、快速成型及快速经济模具在模具设计制造上的应用。总体来看，中国模具工业将向数字化、信息化方向发展。 中国模具工业协会现 在是亚洲协会联合会（ 国际模办（ 员单位。负责中国模具行业与国际同行的交流合作。该协会在中国没成功地举办了许多次模具技术国际会议，也多次成功地组织了国内模具界人士达到国外参加模具技术国际会议。近年来，中国模具工业协会基本上每年都组织国内主要模具生产企业的厂长（经理）、总工程师和技术人员参与国际模具经贸等技术交流，参加国外的国际模具展览会。这些国际交往都促进了中国模具技术水平的提高和模具工业的发展，收到了很好的效果。 由中国模具工业协会和上海贸易促会共同主办的中国国际模具技术和设备展览会 （每逢双年 5 月）至 2004 年已成功举办了十届。由于他的展览规模、展品水平、展览效果一届好于一届，因此经国际展览联盟（ 察和研究决定，自 1996 年第六届开始，该展览会塑料杯子的模具设计与加工 3 已正式成为 员。自此以后，展览会发展情况更好，现在已成为国际模具技术和经贸交流的盛会，促进了中国模具工业的发展。 现在，中国已能生产精度达 2命可达 2 亿冲次以上。在大型塑料模具方面，中国已能生产 34 英寸大屏幕彩电和 65 英寸背投影式电视的塑壳模具， 10体仪表板等塑料模具 。在精密塑料模具方面，中国已能生产照相机塑料件模具多行腔小模数齿轮模具及精度达 5m 的 2560 腔塑封模具等。在大型精密复杂铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模和汽车后桥齿轮箱压铸模及汽车发动机壳体的铸造模具。在汽车覆盖件模具方面，国内已能生产中高档新型轿车的部分覆盖件模具。子午线轮胎活络模具，铝合金和塑料门窗异材挤出成型模，精铸或树脂快速成型拉延模等，也已达到相当高水平，可与进口模具媲美。 近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快了主要表现为：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，塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其能力增加较快， “三资 ”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方快于北方。目前，发展最快、模具生产最为集中的省份上广大和浙江，江苏、上海、安徽、山东等地区进年来发展也很快。 在问题和主要差距 目前，我国模具总量虽然已经达到了相当的规模，模具水平也有了很大提高，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等工业发达国家落后许多，也要比加拿大、英国、 西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等国家落后。存在的问题和差距主要表现为以下四方面： 总量供不应求，国内的模具自己率只有 70%左右。其中，中低档模具供过于求。中高档模具自己率仅 50%。 企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构不合理。国内模具生产厂中自产自己率达 60%，而国外 70%以上为商品模具；属大型、精密、复杂、长寿模具的比例不足 30%，而国外大 50%以上。进出口 之比 2004 年为 1，实进口达 美元，为净进口量最大的国家。 模具产品水平要比国际水平低很多，而许多模具的生产周期却比国际水平长。 开发能力较差，经济效益欠佳。国内，每个职工平均每年制造 1 万美元左右，而国外每个职工每创造 1520（甚至 2530）万美元。与国际水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。 无锡太湖学院学士学位论文 4 2 塑件的分析 件技术 要求分析 塑件的技术要求包括几何形状、壁厚的均匀程度、工艺圆角、脱模斜度等。而这些塑件上的要求是否能符合塑件工艺的要求就要重新分析。如果不符合塑件工艺要求的，就必须在不影响制品使用的前提下采取修改 2 。 件的几何形状 图 件图 图 件图 参照塑件，为整个保温杯的盖子和杯身 ,从中可以看出杯盖为圆筒形带内螺纹，螺纹用于配合拧紧；杯 身为长圆筒形带外螺纹。由于杯盖内螺纹需要用到齿轮脱内螺纹结构，杯身我们将设计成带侧抽结构，两样零件结构上不合适放在一套模里做出产品来，所以在这塑料杯子的模具设计与加工 5 里我们采用上下两盖脱内螺纹为一套模具，杯身为另外一套。脱内螺纹结构比较复杂，在这里我们以本套模具为主要论述点，详细论述脱内螺纹结构的模具设计。所有尺寸是按塑件公差等级 5 级控制的，即在模具制造中采用公差 精度。还有其他一些尺寸均不影响配合尺寸，也按 732的 7 级精度控制 1 。 件的工艺结构 从制品中测得壁厚约为 510图中可以看出塑件上最小的圆角为 在 圆角为 圆角为 此只要制件上的圆角于此基准均可满足要求，故选择时可按其美观去考虑选择其相应的圆角尺寸。 该制品的塑件材料为 据该材料的最小脱模斜度 10 以上。因为实际中还要考虑其外观线条及形状的美观可根据实际确定其脱模斜度只要小于最小脱模斜度就能满足塑件的制造工艺特性及技术要求 1 。 料成型特性 塑件材料为高密度聚乙烯（ 称为 “，是一种 结晶度 高、非极性的 热塑性树脂 。原态 外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程 度的半透明状。 有优良的耐大多数生活和工业用 化学品 的特性。某些种类的化学品会产生 化学腐蚀 ，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和 卤化 烃 （四氯化碳）。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于 包装 用途。 有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于 电线电缆 。中到 高分子 量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在 温度下均如此。 一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。高密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为 130 ，相对密度为 具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。熔化温度 220260 。对于分子较大的材料，建议熔化温度范围在 200250 之间。高密度聚乙烯是种白色粉末颗粒状产品，无毒 、无味；结晶度为 80% 90%，软化点为 125135 ，使用温度可达 100 ；硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性均较好，但与低密度绝缘性比较略差些；化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；薄膜对水蒸气和空气的渗透性小、吸水性低；耐老化性能差，耐环境开裂性不如低密度聚乙烯，特别是热氧化作用会使其性能下降，所以，树脂需加入抗氧剂和紫外线吸收剂等来提高改善这方面的不足。高密度聚乙烯薄膜在受力情况下的热变形温度较低，这一点应用时要注意。 塑成型工艺参数 1、温度 在注塑成型时需控制的温度有料筒温度、喷嘴温度、模具温度等。 （ 1） 料筒温度 料筒温度应控制在塑料的粘流温度 (对结晶型塑料为熔点和热分解温度 之间。 料筒温度直接影响到塑料熔体充模过程和塑件的质量。料筒温度高，有利于注射压力无锡太湖学院学士学位论文 6 向模具型腔内传递，另外，使熔体粘度降低，提高流动性，从而改善成型性能，提高生产率，降低制品表面粗糙度。但料筒温度过高 时间过长时，塑料的热降解量增大，塑件的质量会受到很大影响。 （ 2） 喷嘴温度 选择喷 嘴温度时，考虑到塑料熔体与喷孔之间的摩擦热能使熔体经过喷嘴后出现很高的温升，为防止熔体在直通式喷嘴可能发生的 “流涎现象 ”，通常喷嘴温度略低于料筒的最高温度。但对于热固性塑料一般都将喷嘴温度的取值高于料筒温度，这样一方面使其自身具有良好的流动性，另一方面又能接近硬化温度的临界值，即保证了注射成型，又有利于硬化定型。 （ 3） 模具温度 模具温度主要影响塑料在型腔内的流动和冷却，它的高低决定于塑料的结晶性、塑件的尺寸与结构、性能要求以及其他工艺条件（熔料温度、注射压力及注射速度、成型周期等）。如对于熔体粘 度高的非结晶型塑料应采用较高的模温，塑件壁厚大时模温一般要高，以减小内应力和防止塑件出现凹陷等缺陷。对于热固性塑料模具温度一般较高，通常控制在 150220 度范围，另外动模温度有时还需要比定模高出 1015 ，这样会更有利于塑件硬化定型。 模具温度根据不同塑料的成型条件，通过模具的冷却（或加热）系统控制。 对于要求模具温度较低的塑料，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、 料、聚氯乙烯等应在模具上设冷却装置，对模具温度要求较高的塑料，如聚碳酸脂、聚砜、聚甲醛、聚苯醚等应在模具上设加热系统。 2、压力 注塑成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种。 （ 1） 塑化压力 塑化压力又称背压，是注塑机螺杆顶部熔体在螺杆转动后退时受到的压力。增加塑化压力能提高熔体温度，并使温度分布均匀，但增加塑化压力会降低塑化速率、延长成型周期，甚至可能导致塑料的降解。一般操作中，塑化压力应在保证塑件质量的前提下越低越好，具体数值随所选用的塑料品种而变化，通常很少超过 6 聚酰胺塑化压力必须较低，否则塑化速率将很快降低。注射热固性塑料时一般塑化压力都比热塑性塑料取的小，约为 并在螺杆 启动时可以接近于零。但要注意的是，背压力如果过小，物料易充入空气，使计量不准确，塑化不均匀。 （ 2） 注射压力 注射压力是指柱塞或螺杆头部注射时对塑料熔体所施加的压力。它的作用，一是克服塑料熔体从料筒流向型腔时的阻力，保证一定的充模速率，二是对塑料熔体进行压实。注射压力的大小，取决于塑料品种、注射机类型、模具浇注系统的结构、尺寸与表面粗糙度、模具温度、塑件的壁厚及流程大小等多种因素。近年来，采用注塑流动模拟的计算机分析软件，可对注射压力进行优化设计。总的来说，确定注射压力的原则是： 对于热塑 性塑料，注射压力一般在 40130 间。熔体粘度高，冷却速度快的塑料以及成型薄壁和长流程的塑件，采用高压注射有利于充满型腔：成型玻璃纤维增强塑料时采用高压注射有利于塑件表面光洁。其他均应选用低压慢速注射为宜。但要提醒的是，注射压力过高，塑件易产生飞边使脱模困难，另外使塑件产生较大的内应力，甚至成为废塑料杯子的模具设计与加工 7 品。注射压力过低则易产生物料充不满型腔 甚至根本不能成型等现象。 对于热固性塑料，由于熔料中填料较多，粘度较大，且在注射过程中对熔体有温升要求，注射压力一般要选择大一些，常用范围约为 100170 在其他条件相同的情况下，柱塞式注塑机作用的注塑压力应比螺杆式的大，因为