塑料随身小药盒模具设计毕业论文

1、目 录摘要.1 第1章 引言.11. 1 塑料简介.11. 2 注塑成型及注塑模.1第2章 塑件材料分析.32. 1 塑件材料的基本特性.32. 2 塑件材料成型性能.32. 3 塑件成型工艺参数.3第3章 塑件的工艺分析.43. 1 塑件的结构设计.43. 2 塑件尺寸.43. 3 塑件表面粗糙度.43. 4 塑件的体积和质量.5第4章 注射成型工艺方案及注射机的选择和校核.64. 1 注射成型工艺过程.64. 2 型腔数目的确定.64. 3 注射机的选择和校核.74.3.1 注射量的校核.74.3.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核.74.3.3 注射压力的确定.8第5章 浇注系统

2、结构设计.95. 1 分型面的设计.95. 2 型腔的布局.105. 3 浇注系统的设计.105.3.1 浇注系统组成.105.3.2 确定浇注系统的原则.115.3.3 主流道的设计.115.3.4 分流道的设计.125.3.5 浇口的设计.155.3.6 剪切速率的校核.15 5. 4 排气结构设计.17 第6章 注射模成型零部件的设计.186.1 成型零部件结构设计.186.2 成型零部件工作尺寸的计算.19第7章 脱模机构的设计.227.1 脱模机构类型的选择.227.2 推杆机构具体设计.22第8章 模架及标准件的选用.238.1 模架的选用.238.2 标准件的选用.25第9章 注

3、射成型工艺过程模拟分析.27总结.29致谢.30参考文献.31塑料随身小药盒模具设计莫翰林重庆三峡学院机械学院机械设计制造及其自动化专业2012级 重庆万州 404100摘要：塑料的出现，改变了人们的生活，给人们带来了许多便利，所以塑料模具的设计对生产生活也越来越重要。本次毕业设计的课题为随身小药盒模具设计，通过分析，采用注塑模注塑，综合考虑决定将型腔数定为2个，采用水平分型面；浇注系统的浇口采用侧浇口；抽芯机构采用导柱；脱模机构采用顶杆推出。同时为了进一步保证设计的合理性，通过分析塑件科学地选择注射机并对最大注塑量、注塑压力、锁模力、开模行程等相关方面进行校核。由于本塑料

4、产品尺寸较小，所以不需要设计冷却机构。本次设计的模具能够成功完成随身小药盒的生产，同时结构简单，生产效率高，运动可靠且生产成本低。 关键词：PP塑料，注塑模具，顶杆脱模，平面分型面 The design of small portable plastic mold KitMo Han-linChongqing Three Gorges University of College of mechanical engineering, mechanical design manufacturing and automation professional level 2012Wanzhou Chon

5、gqing 404100Abstract: The emergence of plastic, changing people's lives, to bring people a lot of convenience, so the design of plastic mold for the production of life is also increasingly important. The graduation design topic for small portable medicine box mold design, through the analysis, u

6、sing injection mold injection molding, comprehensive consideration in determining the number of cavities for two, by horizontal parting surface; gating system of the gate with the side of the gate; core pulling mechanism adopts the guide pillar; demoulding mechanism with a push rod out of it. At the

7、 same time in order to further ensure the design rationality, through the analysis of plastic parts scientifically choose injection machine and check the maximum injection volume, injection pressure, a lock clamping force, mold opening stroke and other relevant aspects. Due to the small size of the

8、plastic products, the design of cooling mechanism is not required. The design of the mould can be finished successfully carry a small box production, and has the advantages of simple structure, high production efficiency, reliable movement and production costs low. Key words:PP plastic，Injection mou

9、ld，Ejector stripper，Plane parting surface 2016届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）第1章 引言1.1 塑料简介塑料的原材料为石油，是通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，成分或形体样式可以被自由改变，同时也含有色料、增塑剂等添加剂。塑料的主要成分是树脂，如松香等动植物分泌出的为天然脂质。由于塑料的大部分都为树脂，树脂和添加剂对塑料的基本特性有很大影响，但是一般由合成树脂构成的普通塑料却不含添加剂。比如聚苯乙烯，其作为合成树脂中的一种，与天然树脂形状相似，通过化学手段进行人工合成，从而被称为塑料。由于塑料原料来源广泛，制取、加工技术成熟，

10、设备便宜，所以，塑料在生活中有广泛的用途，给人们的生活带来极大方便。常见塑料按类型分有以下几种： PET（聚对苯二甲酸乙二醇脂），用途：饮料瓶等。 HDPE（高密度聚乙烯），用途：各种生活用品包装。PVC（聚氯乙烯），用途：建材、雨衣等。LDPE（低密度聚乙烯），用途：塑料膜等。 PP（聚丙烯），用途：饮料瓶、餐盒等。 PS（聚苯乙烯），用途：快餐盒、泡面盒等。 PC（其他塑料），其它类常用于：水壶、水杯、奶瓶。1.2 注塑成型及注塑模注塑成型有很强的适用性，可用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，因其成型周期短，产品更新换代快，是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，塑料制品有很大一部分都为注塑

11、产品。经过分析，本塑件适于注塑成型加工。注塑成型是在适宜的温度下，使螺杆搅拌完全熔融的塑料材料，用高压注入凹模，冷却一段时间，就可得到塑件的一种塑料成型方法。注塑成型有很多优点，它能加快生产速度，实现自动化操作，可以制作成形状很复杂的塑件，同时加工出的塑件尺寸范围更大，而且制品有更精确的尺寸。所以注塑成型可用于大量生产与形状复杂产品等成型加工领域。由于该方法有着诸多优点，因此是生产中重要的加工方法之一。注射成型的过程一般划分为3个阶段：合模射胶、保压冷却、开模取出制品。经过这样连续的工艺生产，就可得到合格的塑件制品。当然，在这个连续生产过程中，也要注意一些温度、时间条件的控制，比如要根据加工的

12、塑料特性选取合适的料筒温度与保压温度，注射时间与保压时间等。只有合理调控好这些影响因素，才能保证生产出的制品质量。(a)射出 （b）保压，冷却 （c）顶出图1-1模具注射示意图图1-2 模具注射示意图第2章 塑件材料分析2.1 塑件材料的基本特性随身小药盒主要用于盛装药品，所以必须保证材质无毒无异味。综合考虑各种塑料的特性，选择塑料PP较为合适。聚丙烯(PP塑料)作为一种高结晶、高密度的线性聚合物，具有很好的综合性能。通常呈白色半透明，蜡状，其刚度或透明度都很好。 PP塑料概念比重：0.9-0.91克/立方厘米成型收缩率:1.0-2.5%成型温度:160-220物料性能:该塑料有着较小的密度，

13、其硬度和耐热性十分良好。同时具有良好的电性能，不受湿度等环境的影响，但是在温度过低的状态下容易变脆，极易磨损、老化。适于制作一些耐腐蚀的机械零件或绝缘的零件。聚丙烯（PP塑料）含有少量乙烯，其粒料为圆柱状颗粒，没有毒性、臭味和机械杂质。聚丙烯树脂是一种化学稳定性很好的塑料，它不具有吸水性，与绝大多数化学品接触不会发生化学反应,但缺点是抗冲击性较差，也不耐低温，容易老化。若想改良其性能，可添加适量的抗氧剂。2.2 塑件材料成型性能 （1）作为一种结晶型塑料，在注塑过程中熔体可能会发生破裂。 （2）聚丙烯相比多数塑料，其流动性较好。 （3）冷却时间较长，应合理控制模具的冷却速度。 （4）适于快速注

14、射。 （5）尺寸稳定性较好。 （6）制品应有均匀的壁厚，为防止应力集中，应倒角。 2.3 塑件成型工艺参数能否制定出合适的塑件成型工艺参数对于塑件合格率有着很重要的影响。加工不同种类的塑料，工艺参数也需随之调整，才能使加工出的塑件达到最优。工艺参数包含许多部分，但总的说来可分为3部分，即温度、压力和时间。（1）温度：料筒温度、喷嘴温度、模具温度。（2）压力：塑化压力、注射压力等。（3）时间：注射时间、成型时间、冷却时间。经过查阅中国模具大典和塑料成型工艺及模具设计等专业资料，结合本次加工的塑件随身小药盒的外形尺寸的大小和所用PP塑料的特性，特制订出下列成型工艺参数。表2-1塑件成型工艺参数值工

15、艺参数规格料筒温度()后段中段前段160180180200200220喷嘴温度()170200模具温度()70120注射压力（Mpa）100140成型时间（s）注射时间高压时间冷却时间总周期206003209050160螺杆转速(r/min)40后处理第3章 塑件的工艺分析设计一个模具，首先需要对塑件的工艺进行分析，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。3.1 塑件的结构设计3.1.1 塑件的壁厚塑件设计最重要的一点是壁厚，设计塑件时壁厚必须满足以下条件：（1） 在达到使用要求的条件下将塑件的壁厚设计小一些。（2） 设计壁厚时应选择均匀的壁厚，同时塑件壁厚一般在14mm。该小药

16、盒外壳壁厚均匀，盒体周边壁厚为3mm，盒盖、隔板壁及底部厚为1mm。3.1.2 塑件的圆角塑件设计的另一个要求是避免转角处的应力集中，使其在注塑过程中能够更好的成型。所以各个转角处联接处尽量用圆角过渡。在无特殊要求时，塑件的各连接角处的圆角通常为1mm。一般外圆弧半径取值比壁厚的一半要大，内圆角半径为壁厚的一半左右。该小药盒盒体外表面圆角半径为10mm，内部转弯处圆角半径为7mm；盒盖外表面圆角半径为11mm，内部转弯处圆角半径为10mm；盒壁与底部的圆角半径为1mm。3.2 塑件表面粗糙度在塑件设计中，还有一个不可忽视的问题，即表面粗糙度。所以，为了尽可能的达到要求，必须尽可能避免疵点，同时

17、降低模具型腔、型芯的表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为Ra 0.021.25之间。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要低许多，为Ra1.2，内部为0.63。外部接盒盖区域粗糙度加大，主要是为了装配牢固和方便，且增加摩擦力。3.3 塑件尺寸及外形在设计塑件时，其尺寸大小与外形也很重要，必须满足以下条件：（1） 塑件外形的设计应美观、简洁、大方；（2） 塑件的尺寸不宜太大；（3） 为使模具的加工难度不至于过高，在满足塑件要求的前提下应降低塑件的尺寸精度。本次设计的塑件随身小药盒分为盒体与盒盖，所用材料为PP，流动性较好，适用于不同尺寸的制品，具体尺寸见图：图3-1 塑件随身小药盒俯视图图3-2

18、塑件随身小药盒主视图图3-3 塑件随身小药盒三维图3.4 塑件的体积和质量用solidworks2014软件模具设计插件对该药盒进行三维实体造型，然后用分析模块对其进行质量特性分析，输入材料密度（PP塑料的密度为），即可以得出该药盒制品的体积、质量。塑件体积计算：测量后可得塑件体积 ，取塑件的质量计算：查表得聚丙烯的密度为=r （3-1）式中： ：塑件的质量；         ：塑件的体积。 所以，塑件的取值为第4章 注射成型工艺方案及注射机的选择和校核4.1 注射成型工艺过程4.1.1 成型前准备（1）

19、原料检验：包括塑料种类、颜色、流动性、稳定性等物理特性和其收缩率等化学特性的检验。 （2）塑料的干燥和预热：将塑料中多余的杂志、水分蒸发掉，为塑件成型打下良好的基础，否则会影响成型塑件的美观和质量。干燥方法：当大批量生产时，可用真空干燥；当小批量生产时，可用烘箱干燥。（3）清洗料筒：当产品种类、原料和颜色改变时，均需清洗料筒。 （4）预热嵌件：有利于塑件的成型，使塑件成型时的收缩应力能够降一些，让成型后的塑件更加符合要求。 4.1.2 注射过程 加料：将小颗粒状的塑料加入料斗。 塑化：使用加热装置加热原料，使加入的塑料原料呈熔融状，使其拥有更好的流动性，为下一步成型打下基础。 充模：注射机的螺

20、杆推动塑化好的熔体，以合适的压力和速度，使熔体成功流过浇注系统，将模具凹模充满。 保压补缩：在熔体充满型腔后，在注射机螺杆推动下，使模具的凹模能够被料筒中的塑料持续注入，因为若不补料，塑件会收缩。 冷却：经过一段时间后，使凹模内的塑料能够成功成型凝固成固体，使脱模时能够更加顺利，不至于损伤塑件。 脱模：塑件冷却到一定的温度，推杆推出塑件。 4.1.3 塑件后处理 后处理作用和原因：由于金属嵌件的影响或取出塑件后处理方式不恰当，以及塑化不均匀或冷却不均匀等原因，塑件内部会积聚一些内应力，在实际生活使用时，会导致塑件的使用寿命不长，因此，要尽量消除。 一般处理：本次设计的加工随身小药盒的模具在脱模

21、后，塑件与流道内的残余凝料被推杆推出后需手工将塑件与凝料分离，由于分离处凹凸不平，需手工将此处打磨光滑。特殊处理：（1） 退火处理：将塑件置于高于常温的环境中，如热水或热空气中，然后缓慢冷却至常温的一种热处理工艺。通常将温度保持在高于使用温度1015或低于热变形温度1020。同时可根据塑料品种和塑件厚度来计算时间，一般约0.5h。（2） 调湿处理：将脱模后的塑件丢入含有一些特殊溶质的溶液中，如醋酸钾溶液，一段时间后取出。这种处理方法因使塑件不与空气接触且能加快塑件吸湿，最后才能成功达到平衡状态。经过处理后的塑件质量更好，也比较耐用。4.2 型腔数目的确定考虑到塑件要求的精度不高且必须保证大批量

22、生产，成本不能太高，必须节省时间，所以不能做成一模一件，而应该做成一模多件。又必须保证一定的精度，所以可以根据注射量来确定。 （-）/ （4-1）式中： ： 型腔的数目 ：注射机最大注射量，g : 注射机最大注射量的利用系数，取0.8 ：浇注系统凝料量，g ：单个塑件的质量，g 经过反复比较和生产要求，取2最为合适，即采用一模两件。4.3 注射机的选择和校核4.3.1 注射量的校核（1） 制品及浇注系统总质量的计算 （4-2） 式中： ：型腔数 : 一个塑件的质量 ：浇注系统塑料质量(根据经验浇注系统凝料体积按塑件重量的0.6倍估算)（2） 螺杆式注射机最大注射量=VC （4-3） 式中： V

23、: 注射机规定注射体积, : 注射塑料在常温下的密度，PP为0.91 C：料筒温度下塑料体积膨胀的校正系数 对结晶性塑料：C=0.85；对非结晶性塑料：C=0.93（3） 最大注射量的校核< (4-4) 式中： ：实际充满模具所需的塑料的量 ：最大实际注射量，即注射机能往模具中注射 的最大的塑料量，一般可取理论注射量的75%左右4.3.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 型腔总的投影面积为：  A=4998.16+4714.16=9712.32 锁模力的校核可按下式计算： =971225=243.03KN （4-5） 式中： : 锁模力 ：模腔投影面积 ：型腔压力，取4

24、.3.3 注射压力的确定  塑料制品能成形必须要求成型压力小于注射机的注射压力，并且注射压力还应该有一定的剩余才能保证塑件成型。  （4-6） 式中： ：注射机最大注射压力  ：制品成形所需成型压力  查表可得聚丙烯（PP）的成型压力为70100MPa，故 综上，初步确定注塑机为国产海天SA1600/540A型卧式注塑机，其主要技术参数如下所示：表4-1 注塑机参数型号 单位 海天SA1600/540A螺杆直径 32螺杆转速 0205注射容量（理论） 253注射重量 230注射压力 215注射行程 150移模行程 430塑化能力 g/s13.9锁模力 1

25、600模具厚度 180520喷嘴球半径 11喷嘴孔直径 3喷嘴伸出量 50顶出行程 140外形尺寸 5.02X1.35X1.96拉杆间距 470X470第5章 浇注系统结构设计5.1 分型面的设计动模与定模的分界面即为分型面,通过它能够取出塑件和浇注系统凝料。如何合理选择分型面，不仅决定塑件能否完好成型和成功脱模,而且涉及摸具结构与制造成本。在选择分型面时，应结合加工的塑件，根据设计手册来灵活选取。5.1.1 分型面的分类分型面的形状分为（1）平面；（2）斜面；（3）阶梯面；（4）曲面，如图5-1所示。 （1）平面 （2）斜面 （3）阶梯面 （4）曲面图5-1 分型面的形状5.1.2 分型面的

26、选择选择分型面时有下面一些原则可以遵循。 （1）分型面选取的最适合位置为塑件外形最大处； （2）分型面应能使塑件顺利脱模；（3）分型面应使塑件的加工精度和形状不受影响：本次加工的随身小药盒要求能够顺利闭合在一起，所以选择分型面时应将它们设置在模具的同一侧型腔内； （4）分型面的选择应使模具的加工更简单：为了加工简单，常在设计中选择平面分型面。所以为了便于模具的制造，应根据模具的实际情况选择合理的分型面； （5）分型面应便于排气。 综上所述，根据本模具制件的外观特点，选用平面分型面，如下图所示。 分型面图5-2 分型面5.2 型腔的布局根据本塑件的特点，决定将其定为一模两件。在模具型腔数定好后，

27、应设计出型腔的布局。主流道与各型腔的位置要符合一些基本条件： （1）应使各型腔的压力能够均等的分得总压力； （2）主流道与各型腔的距离要短； （3）各型腔的间距不能太小。 综上，采用两个模腔并列排列的布局，如下图所示。图5-3 模腔布局图5.3 浇注系统的设计 模具的浇注系统主要作用是将塑料均匀的充满型腔，因此，在设计时应避免不必要的长度，以免浪费注射的PP塑料。5.3.1 浇注系统组成普通流道浇注系统包括主流道、分流道、冷料井和浇口。主流道分流道与注射机的喷嘴之间的一段流料通道。 分流道浇口和主流道之间的流料通道。 浇口分流道与模腔之间长度很短且截面很小的一段料流通道。 冷料井储存前端冷料的

28、流道末端。 1-浇口；2-主流道；3-次分流道；4-分流道；5-塑件；6-冷料井图5-4 浇注系统的组成5.3.2 确定浇注系统的原则 （1）尽量采用均衡的布置，使熔融塑料能均衡地充填各型腔。 （2）型腔的布置和浇口的开设都应使模具在注塑过程中受力均匀。 （3）型腔应排列紧凑，以减小模具外形尺寸。 （4）能最大限度的减少注塑是的损耗，即选择恰当的流道截面并确定合理的流道尺寸，同时应尽量以最短的路径来设置。 （5）在浇注时型腔不能进入冷料。 （6）浇口的设置应避免在制品外观形成缩孔、凹陷等缺陷。 （7）浇口不应设置在显眼的位置，必须保证去除方便，确保选择的浇口位置对外观影响较小及不会干扰到周围零

29、件。 5.3.3 主流道的设计主流道一般是连接分流道与注塑机的流道，塑料在进入模具时必先流过它。一般地，要求主流道进口处的位置应尽量与模具中心重合。热塑性塑料的主流道，一般由浇口套构成，通常不直接开在定模板上，而是将它设计成标准件镶入定模板内，一般将主流道设计成圆锥形，其锥度为1º4º。它可分为两类：两板模浇口套和三板模浇口套。图5-5 主流道衬套 无论是哪一种浇口套，为了保证主流道内的凝料可顺利脱出,应满足：浇口套进料口直径： （5-1） 式中： :注塑机喷口嘴直径球面凹坑半径R： （5-2） 式中： ：注塑机喷嘴球头半径且，所以取。浇口套设计如下图所示。图5-6 浇口套

30、浇口套与定模扳的配合：两者的配合卡采用，浇口道与定位圈的配合可采用，如图所示。1-定位圈；2-主流道衬套；3-定模底板；4-定模扳图5-7 主流道衬套与定位圈5.3.4 分流道的设计分流道即为连接主流道与浇口的熔体通道，分流道的作用是分流和转向。侧浇口浇注系统的分流道在型腔与型芯之内。分流道设计的原则为：（1） 截面积应尽量小；（2） 分流道与型腔的分布应排列紧凑间距合理；（3） 分流道长度应尽量短以减小压力损失；（4） 分流道转向处最好圆角过度，且转向次数尽量少。1.分流道截面形状（a）圆形；（b）半圆形；（c）矩形；（d）梯形；（e）U型图5-8 分流道截面形状表5-1 分流道截面形状优缺

31、点分流道截面优缺点圆形冷却速率较慢, 热量的及摩擦损耗很低,比表面积最小，阻力最小，但是加工困难。半圆形加工比较容易，但效率低，适合用在分模面比较复杂的模具。矩形流动阻力较大，分离道凝料不易脱出，但效率高。梯形加工容易，容积高出圆形浇道。各项性能均衡，适用于多板模具，废料较多。U形加工比圆形流道简单，流动阻力也较小，结合了梯形与圆形流道的优点。根据本塑件的形状以及加工难度考虑，最终选用U形流道。2. 分流道尺寸分流道尺寸由塑料品种、塑件大小及流道长度确定。对于普通塑件，可由下列常用推荐表来决定分流道直径，且大多数塑料所用分流道直径在6mm-10mm之间。表5-2 常用塑料分流道直径推荐值本塑件

32、为PP塑料，查表，决定将U形分流道r定为3mm，如下图所示。 图5-9 分流道形状及尺寸3. 分流道的布置在多型腔模具中，分流道的布置分为平衡式和非平衡式。平衡式布置指分流道到各型腔浇口的长度、截面形状、尺寸都相同。这种布置形式有很大的优点，它可使塑料更均匀的注入，使成型的塑件有更好的质量。图5-10 分流道布置示意图 综合各种因素，决定将分流道布置成下列样式。图5-11 分流道布置图5.3.5 浇口的设计浇口也被称为进料口，塑料经它流入型腔。加工不同种类的塑料或者设计不同分型面类型的模具，选择的浇口也会不同。浇口的选择通常要注意以下原则：（1）浇口的长度要短：塑料经浇口流入型腔时，必须均匀、

33、迅速，防止塑料冷却，影响塑件的质量，这对大型塑件更为重要。（2）避免熔体破裂现象引起塑料模具加工的缺陷。 （3）浇口开设的位置不能在塑件较薄处：若将浇口开设在壁薄处，这时塑料模具加工熔体进入型腔后，从收缩角度考虑，不利于塑件壁厚处固化，壁厚的地方因熔体收缩得不到补缩就会影响加工出的塑件外形。 （4）浇口形成的凝料应较易清除。（5）要能有效地排出型腔内的气体。常用的浇口形式有：点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、直接交口、扇形浇口、环形浇口等。结合本次加工塑件的外形尺寸，特选择侧浇口。h2范围在0.5-2mm，w2范围在1.5-3mm。表5-3 侧浇口特点图示说明h1=2mm;h2=0.7mm;w1=4

34、mm;L=8mm;w2=3mm特点侧浇口的应用十分广泛，特别适用于两板式多型腔模具，多用于中小型塑件的浇注成型。优点1. 截面形状简单，加工方便，能对浇口尺寸进行精细加工，表面粗糙度值小。2. 可根据塑件的形状特点和充模需要，灵活地选择浇口位置。3. 由于截面尺寸小，因此去除浇口容易，质量好。4.侧浇口一般适用于多型腔模具，因此生产率很高。缺点1. 对于壳形塑件，采用这种浇口不易排气，还容易产生熔接痕、缩孔等缺陷。2. 在塑件的分型面上允许有进料痕迹的情况下才可使用侧浇口，否则，只有另选浇口。3. 注射时压力损失较大，保压补缩作用比直浇口要小。5.3.6 剪切速率的校核经过实际生产的检验，当注射模分流道和主流道的剪切速率、点浇口的剪切速率时，所成型的塑件质量最好。（1） 主流道剪切速率校核 （5-3） 式中： ：螺杆直径，； ：螺杆的最大注射行程，； ：注塑机对该种塑料的额定注射量，。 （5-4） 式中： ：熔体体积的流量，； ：注塑机对该种塑料的额定注射量，； ：注射时间，对PP塑料，取1.5。 （5-5） 式中： ：主流道的平均当量的截面半径； ：主流道大端的直径； ：