椭圆瓶盖注射模设计（全套图纸）

1、 毕业设计（论文）题 目： 椭 圆 瓶 盖 注 射 模 设 计 系（院）： 工业与信息化学院 专业： 机械制造与自动化 姓 名： 学号： 校内指导教师： 职称： 讲 师 2014年5月15日摘 要塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。通过合理设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑料的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的，塑料模的优化设计是当代高分子材料加工领域中的重大课题。本文针对本课题涉及的零件椭圆瓶盖注射模进行了详细的设计与计算,主要包括注塑工艺设计与注塑模具设计两个方面。全文主要讲述了以下几个方面：首先针对本课题的研究内容，收集整理

2、了有关注塑模概念、发展现状及未来发展趋势三个方面的内容。1) 然后针对本课题所涉及的塑件椭圆瓶盖的注射成型工艺进行分析与计算。通过对其结构、形状尺寸精度及材料的分析算得知，该塑件适合于注射成型，可采用一模两腔的型腔布局和侧浇口的浇口形式进行注射成型。2) 通过UG软件的分析得知，包括浇注系统在内的塑件体积32.1cm3，重量为33.7g。塑件注射成型所需的锁模力540.33KN，由此可初步确定塑件注射成型需要的注塑机的型号为XS-ZY-125/90。3) 椭圆瓶盖注射模选择最大截面为分型面，一模两腔平衡式布置型腔。浇注系统采用侧浇口、圆形截面流道的浇注系统。对于浇注系统的废料选用带钩形拉料杆在

3、成型后拉出。注射模的模架选用大水口的4550AI型，导向机构选用导柱导套式。模具的推出机构采用推杆推出。对于塑件前后壁上的2个倒扣，可采用斜顶机构成型。模具的加热冷却系统采用12条直通式冷却水道，排溢系统则利用型芯型腔以及推出机构各零件之间的缝隙排出。4) 为了确保能够成型出合格的塑件，保证模具能够顺利的安装到注射机上，针对选用的注射机，通过对注射量、锁模力、注射压力、模具厚度及开模行程五个方面的校核，确定初选的注射机XS-ZY-125满足要求。关键词：椭圆瓶盖 注塑工艺 注射模目 录1绪论11.1模具的发展状况11.2注塑模概述11.2.1注塑模应用11.2.2注塑模设计内容11.2.3注塑

4、模发展现状21.2.4注塑模未来发展趋势21.3本章小结22塑件注射成型工艺设计32.1塑件注射成型工艺性分析32.1.1塑件材料分析32.1.2塑件的结构与精度分析52.2注射成型工艺分析52.2.1浇口形式与位置分析52.2.2注射成型型腔布局的确定62.3本章小结63注塑机的选择73.1塑件体积和重量的计算73.1.1粗略计算制品的体积和质量73.1.2总体积和总质量的计算73.2注塑机的初选73.2.1锁模力计算73.2.2注塑机型号的选择73.3本章小结84注射模结构设计94.1分型面选择94.2型腔排列方式的确定94.3浇注系统设计：104.3.1主流道的设计104.3.2分流道的

5、设计104.3.3浇口的设计104.3.4拉料杆的设计114.4成型零件结构设计114.4.1型腔结构设计114.4.2型芯结构设计134.5模架的选用134.5.1确定模架组合形式134.5.2计算型腔模板周界尺寸144.5.3选择模架尺寸144.5.4导向机构设计144.6推出机构设计154.7冷却（加热）系统的设计164.8排气系统的设计164.9注射模工程图绘制164.10本章小结165注射机的效核185.1注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核185.2开模行程的校核185.3本章小结186全文总结19参考文献201 绪论1.1 注射模概述塑料是一类具有可塑性的合成高分子材料，塑料

6、制品的使用越来越泛，在很多方面，它已经成为金属制品的替代物。在高分子材料成型领域中,用于塑料制品成形的模具，称为塑料成形模具，简称塑料模。塑料模具作为成形方式中的一种，是家用电器、汽车和航空航天等领域中塑料制品的重要生产工具。并且随着塑料工业的迅猛发展，人们对塑料制品的要求越来越高，外形在满足性能要求的同时也变得越来越复杂，而且产品品种多、价格低、市场竞争剧烈。在今天这样激烈竞争的环境中，缩短模具设计和制造周期，成了模具企业间竞争取胜的重要因素之一。塑料模CAD/CAM/UG技术是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它能显著缩短模具设计和制造周期，降低成本，提高产品

7、质量，正逐渐被模具界所认识，其中注塑模具应用软件的发展引人注目。注塑模亦称注射模，其成型原理是将塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔化时流动状态后，在柱塞和螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过斜料筒前的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模腔中，充满型腔的熔料在受压的情况下，经冷却固化后即可保持模具腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件。这样的操作上完成一个周期的生产过程。通常，一个成型周期从几秒到几分不等，时间的长短、塑件的大小、形状和厚度、模具的结构、注射机的类型及塑料的品种和成型工艺条件的因素。1.2 塑料成型模具的发展现状 一般来说，国外的模具工业起步比较早，发展

8、也比较靠前，技术也比较成熟,现在注塑成型技术在向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。例如：(1)混炼与注塑成型组合技术的应用，WP公司将双螺杆聚合物玻纤混炼技术与活塞注塑成型技术组合，把多相体系共混与注塑组合成连续成型过程。(2)多工位、连续注塑技术的应用。德国FOBOHA公司4工位双机注塑成型64件双色塑。相比而言，国内相塑料模具就比国外落后得多，目前大多用的是单型腔，简单型腔的模具达70以上，仍占主导地位，一模多腔精密复杂的塑料注射模，多色塑料注射模已经能初步设计和制造，但是有很多精密的模具都要靠进口。不过，我国模具从开始起步到现在有经历了半个世纪的发展，模具工业有了很大的发展

9、，1999年我国模具工业产值为245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右，年均增速均为13%。模具制造水平也有了很大的提高，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和烟台北极星模具制造多腔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齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚

10、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等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，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501000万次，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、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。如上海新普雷斯等公司就能

11、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。 1.3 塑料成型模具的未来发展趋势近几年来，在我国其发展速度之快、需求量之大是前所未有的，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖。未来国内外塑料模具的制造技术和成型技术有如下发展趋势：1)在模具设计制造中广泛应用C

12、AD/CAE/CAM技术；2)高速铣削加工将得到更广泛地应用；3)在塑料模具中推广应用热流道技术、注射成型和高压注射成型技术；4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；5)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；6)虚拟技术将得到发展；7)模具自动加工系统的研制和发展。广泛应用CAD/CAE/CAM技术，逐步走向集成化的方向发展。塑料模具技术的发展日新月异，在现代工业、餐具、玩具等行业中的应用很广泛，模具是生产各种产品的重要工艺装备。专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。1.4 本章小结模具是材料成型加工中的工艺装备。本章主要讲述了有关

13、注塑模概念、发展现状及未来发展趋势三个方面的内容。2 塑件注射成型工艺设计2.1 塑件注射成型工艺性分析本课题中所涉及塑件的结构如图2.1所示，其具体的尺寸及精度要求如图2.2所示。要求大批量生产。 图2.1 塑件三维结构图2.2 塑件二维图2.1.1 塑件材料分析目前市场上所用的椭圆瓶盖材料多为ABS塑料。ABS的结构聚苯乙烯的分子链上交替连接着侧苯基。由于侧苯基的体积较大，有较大的位阻效应，而使聚苯乙烯的分子链变得刚硬，因此，玻璃化温度比聚乙烯、聚丙烯都高，且刚性脆性较大，制品易产生内应力。由于侧苯基在空间的排列为无规结构，因此聚苯乙烯为无定形聚合物，具有很高的透明性。侧苯基具有很大的空间

14、位阻，造成ABS分子链很僵硬，Tg在80。侧苯基的存在使聚苯乙烯的化学活性要大一些，苯环所能进行的特征反应如氯化、硝化、磺化等聚苯乙烯都可以进行。此外，侧苯基可以使主链上a氢原子活化，在空气中易氧化生成过氧化物，并引起降解，因此制品长期在户外使用易变黄、变脆。但由于苯环为共扼体系，使得聚合物耐辐射性较好，在较强辐射的条件下，其性能变化较小。 (1) 基本特征聚苯乙烯为无色、无味的透明刚性固体，透光率可达88%90%，制品质硬，落地时会有金属般的响声。聚苯乙烯的密度在1.041.07之间，尺寸稳定性好，收缩率低。聚苯乙烯容易燃烧，点燃后离开火源会继续燃烧，并伴有浓烟。(2)力学性能聚苯乙烯属于一

15、种硬而脆的材料，无延伸性，拉伸时无屈服现象。聚苯乙烯的拉伸、弯曲等常规力学性能在通用塑料中是很高的，但其冲击强度很低。聚苯乙烯的力学性能与合成方式、相对分子质量大小、温度高低、杂质含量及测试方法有关。(3)热性能聚苯乙烯的耐热性能较差，热变形温度约为7095，长期使用温度为6080。聚苯乙烯的热导率较低，约为0.100.13W/(mK)，基本不随温度的变化而变化，是良好的绝热保温材料。聚苯乙烯泡沫是目前广泛应用的绝热材料之一。聚苯乙烯的线膨胀系数较大，为（68)X10-5K-1，与金属相差悬殊甚大，故制品不易带有金属嵌件。此外，聚苯乙烯的许多力学性能都显著受到温度的影响。(4)电性能聚苯乙烯是

16、非极性的聚合物，使用中也很少加人填料和助剂，因此具有良好的介电性能和绝缘性，其介电性能与频率无关。由于其吸湿率很低，电性能不受环境湿度的影响，但由于其表面电阻和体积电阻均较大，又不吸水，因此易产生静电，使用时需加人抗静电剂。(5)耐化学药品性聚苯乙烯的化学稳定性比较好，可耐各种碱、一般的酸、盐、矿物油、低级醇及各种有机酸，但不耐氧化酸，如硝酸和氧化剂的侵蚀。聚苯乙烯还会受到许多烃类、酮类及高级脂肪酸的侵蚀，可溶于苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷以及醋类当中。此外，由于聚苯乙烯带有苯基，可使苯基a位置上的氢活化，因此聚苯乙烯的耐气候性不好，如果长期暴露在日光下会变色变脆，其耐光性

17、、氧化性都较差，使用时应加人抗氧剂。但聚苯乙烯具有较优的耐辐射性。(6)加工性聚苯乙烯是一种无定形的聚合物，没有明显的熔点，从开始熔融流动到分解的温度范围很宽，约在120180之间，且热稳定性较好，因此，成型加工可在很宽的范围内进行。聚苯乙烯由于其成型温度范围宽且流动性、热稳定性好，所以可以用多种方法加工成型，如注射、挤出、发泡、吹塑、热成型等。由于聚苯乙烯的吸湿率很低，约为0.01%0.2%，因此加工前一般不需要干燥，如果需要制成透明度高的制品时，才需干燥。聚苯乙烯在成型过程中，分子链易取向，但在制品冷却定型时，取向的分子链尚未松弛完成，因此易使制品产生内应力。因此，加工时除了选择合适的工艺

18、条件及合理的模具结构外，还应对制品进行热处理，热处理的条件一般为6080下处理12h。聚苯乙烯的成型收缩率较低，一般为0.2%0.7%，有利于成型尺寸精度较高及尺寸稳定的制品。(3)聚苯乙烯的主要成型方法为注射、挤出和发泡注射成型是聚苯乙烯最常用的成型方法。可采用螺杆式注射机及柱塞式注射机成型时，根据制品的形状和壁厚不同，可在较宽的范围内调整熔体温度，一般温度范围为180220。挤出成型可采用普通的挤出机。挤出成型的产品有板材、管材、棒材、片材、薄膜等。成型温度范围为150200。2.1.2 塑件的结构与精度分析由图2.1可知，该塑件结构简单，单分型面分模即可。由图2.2可知，该塑件的精度要求

19、不高，为MT5级。成型零件设计时，主要考虑收缩率的影响，零件的制造公差可取塑件公差的三分之一。另外，要求塑件表面光滑、无毛刺，因此设计浇口时应考虑去除方便且不影响外观和使用。该塑件要求大批量生产，因此所设计的模具应具有较高的生产率，因塑件尺寸很小，初步考虑用一模两腔成型。塑件的质量由可利用公式计算。经UG软件分析得，该塑件的体积V=32.1cm3，由表2.1得知该塑件的密度为=1.05g/cm，因此，该塑件的质量m33.7g。2.2 注射成型工艺分析2.2.1 浇口形式与位置分析浇口设计是模具浇注系统设计的重要内容之一。浇口设计主要包括浇口形式、进浇位置与结构尺寸设计三方面的内容，通过上注射成

20、形工艺性分析，得知该塑件课采用侧浇口成形，浇口位置设置如图2.3所示。图2.3 浇口位置2.2.2 注射成型型腔布局的确定该塑件为简单塑料件，单分型面分模即可。考虑到该塑件的批量和尺寸大小，采用用一模两腔的方式注射成型，如图2.4所示。图2.4 型腔布局情况2.3 本章小结本章通过对椭圆瓶盖注射成型工艺性分析，确定了其注射成型工艺，并对浇注系统中浇口形式、进浇位置与结构尺寸进行设计，确定了塑件的型腔布局。3 注塑机的选择3.1 塑件体积和重量的计算3.1.1 粗略计算制品的体积和质量经UG软件分析得到，椭圆瓶盖的体积V=32.1cm3，质量M33.7g（ABS塑料密度为1.05g/cm）3.1

21、.2 总体积和总质量的计算由UG分析得到该产品成型时，本课题塑件与浇注系统得总体积为38.52cm3，因此其总质量m33.7g。由于塑件在注射成型过程中，经冷却凝固会出现收缩现象，在计算注射量是需要考虑收缩率的影响。注射机的满注射量： （3.1）式中：额定注射量（cm）;塑件与浇注系统凝料体积和（cm）由公式3.1可知，该塑件成型所需的注射量为：50 cm3.2 注塑机的初选3.2.1 锁模力计算查塑料模具设计手册得，可知ABS的注塑压力为80100MPa，其模力的计算公式为： （3.2）式中，塑料注射成型时单位面积的型腔压力,KN浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和，利用用UG对塑件连同浇注

22、系统进行简单分析，测得本课题涉及的塑件及其浇注系统在分型面上的投影面积为=10006.1，由此可得到该产品注射成型所需的锁模力最小值，=540.33kN.3.2.2 注塑机型号的选择根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号,故注射机型号选定为：XS-ZY-125表1XS-ZY-125注塑机技术规范及特性型号XS-ZY-125螺杆（柱塞）直径/mm30、42、45最大理论注射容量/g(或)104、125、146注射压力/MPa150锁模力/kN（1000）900最大注射面积/（300）320最大模具厚度H/mm300最小模具厚度200（145+10）模板最大距离600模板行程（375）30

23、0喷嘴圆弧半径12喷嘴孔径4喷嘴移动距离210推出形式两侧没有推杆，机械推出其他最大开距时，动模板装模面到顶板距离为190mm总力1030kN，顶杆最大顶出距离240mm3.3 本章小结本章利用UG软件计算了椭圆瓶盖塑件的体积V=32.1cm3及其包括浇注系统在内的总体积38.52cm3与总重量m33.7g，并据此计算塑件注射成型所需的锁模力=540.33kN，由此可初步确定塑件注射成形需要的注塑机的型号为XS-ZY-125。4 注射模结构设计4.1 分型面选择分型面应选在塑件的最大分型面上，这样可使塑件外表面全部在凹模型腔内成型，使塑件外表面光滑。同时使侧向抽型容易，塑件脱模方便。否则会在分

24、型面处留下痕迹，影响塑件表面的质量，同时使侧向抽芯困难。因此，本课题所涉及的塑件椭圆瓶盖，可设计如图4.1所示的分型面。图4.1 分型面位置4.2 型腔排列方式的确定考虑到该塑件是一般常用制品，查相关手册得塑件的经济精度推荐4级。塑件形状较简单、质量较小、生产批量大，所以应使用多型腔注射模具。由于塑件侧面上有孔，需侧向斜顶。综上所述椭圆瓶盖注射模采用一模两腔平衡式型腔布置的型腔排列形式，如图4.2所示。这样模具结构尺寸较小，制造加工方便，生产效率高，塑件成本低。图4.2 型腔排列方式4.3 浇注系统设计：4.3.1 主流道的设计根据上面得出的注塑机XS-ZY-125，其喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前

25、端孔径：d0=4mm，喷嘴前端球面半径：R12mm为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径d应稍大于注射机喷嘴前端直径，因此其直径选为4mm ，其结构如图4.3所示。 图4.3 浇口套 图4.4 定位圈定位圈直径为,定位圈高度取H=15mm等，其结构如图4.4所示。定位圈材料可选用为T8碳素工具钢，经正火处理，硬度为183235HBS.4.3.2 分流道的设计该产品成型时浇注系统的分流道选用圆形截面，如图4.5所示，其直径为6mm。 图4.5 分流道分流道的长度：分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。经分析，将椭圆瓶盖注射模的分流道

26、长度设计为30mm。4.3.3 浇口的设计塑件的浇口在型腔上设置，采用侧浇口（扇形浇口）的方式成型，各个部分的尺寸如图4.6所示。图4.6 扇形浇口尺寸参数4.3.4 拉料杆的设计拉料杆是为了使主流道凝料能顺利地从主流道衬套中脱出，所以要设置拉料杆。经分析得，椭圆瓶盖注射模的拉料杆选用带钩形拉料杆，其形状与结构尺寸如图4.7所示。图4.7 拉料杆4.4 成型零件结构设计型芯型腔的工作部分尺寸可根据UG三维模型采用仿形加工的方式制造，因此其工作部分尺寸依据产品而定。4.4.1 型腔结构设计考虑到，成形零件的强度要求，型腔的侧壁厚度均设置为25mm，型腔底板设置为30mm，其结构如图4.8所示。图

27、4.8 型腔图4.4.2 型芯结构设计考虑到，成形零件的强度要求，型腔的侧壁厚度均设置为25mm，型芯底板厚度为20mm，其结构如图4.9所示。图4. 4.9 型芯图4.5 模架的选用4.5.1 确定模架组合形式考虑到塑件的精度要求及其生产批量，选用选用LKM_SG大水口系统AI型4550模架，如图4.10所示。图4.10 模具组合形式4.5.2 计算型腔模板周界尺寸考虑到模仁的尺寸及该产品的生产批量，型腔和模板设计为模仁尺寸在宽度和长度方向上各增加100mm，由此得到模板宽度为230mm，长度为230mm。考虑到模具的寿命要求，A板厚度AP_H=h型腔厚度+30；B板厚度；BP_H=h型芯厚

28、度+40。由此设计的A板厚度为120mm，B板厚度120mm。4.5.3 选择模架尺寸经上述分析与计算得到的模架为非标准模架，因此可考虑采用4550AI标准模架，其具体参数为：A板厚度120mm，B板厚度120mm，其余参数采用系统默认参数，由此调入的模架如图4.11所示。图4.11 选用模架尺寸4.5.4 导向机构设计导向机构采用导柱导套的方式导向，具体结构如图4.12所示。图4.12 导柱导套结构4.6 推出机构设计该塑件的成型推出采用推杆推出的形式，如图4.13所示，其直径为4mm，端部直径为6mm，长度为118.5。 图4.13 推杆结构该塑件上存在两个倒扣，这两个倒扣的成型均可采用斜

29、顶机构成型，如图4.14所示。 图4.14 斜顶结构形式 图4.15 冷却水孔布置4.7 冷却（加热）系统的设计确定模温调节系统 一般生产ABS材料塑件的注射模具,不需要加热，此模具采用直通式冷却水道，如图4.15所示。4.8 排气系统的设计由于制品的尺寸比较小，利用分型面和推杆的配合间隙排气即可。4.9 注射模工程图绘制经上述设计可得到椭圆瓶盖成型所需的注射模结构。利用UG软件的制图功能，可得到该模具的工程图如图4.16所示。图4.16 注射模工程图4.10 本章小结本章根据前述椭圆瓶盖注射成型工艺的分析，详细讲述了椭圆瓶盖注射模设计与计算，包括分型面的选择、型腔布局设计、浇注系统设计、成型

30、零件结构尺寸设计与计算、模架的选用、推出机构设计以及加热冷却系统的设计八个方面，最后又根据上述模具设计的结果绘制注射模的工程图。 5 注射机的效核5.1 注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 由于在初选注射机和选用模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。5.2 开模行程的校核 注射机最大开模行程S=300式中， 塑料制品的高度（mm）； 浇注系统的高度（mm）。2（510）=2×40+120+510=210mm因此，由表2.1可知，所选用的注射机SZ160/1000的最大开模行程S=300 >210mm，故满足要求。5.3 本章小结本章针对第三章所选用的注射机，通过对注射机注射量、锁模力、注射压力、模具厚度及开模行程五个方面的校核，确定初选的注射机XS-ZY-125满足要求。6 全文总结本文针对本课题涉及的零件椭圆瓶盖注射模进行了详细的设计与计算,主要包括注塑工艺设计与注塑模具设计两个方面。全文主要讲述了以下几个方面：1) 本