點滴瓶蓋注塑模設計

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1、青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 摘 要 畢業(yè)設計是對點滴瓶蓋的設計及其模具設計，重點是對點滴瓶蓋的模具設計。 通過對點滴瓶蓋結構及相關參數(shù)特征分析，設計出該塑件的模具。在整個模具設計過程中，涉及到了塑件的結構設計、注塑機和模架的選擇及注塑機的一些重要工藝參數(shù)的校核，并詳細敘述了模具設計中的分型面設計、澆注系統(tǒng)設計、成型零件設計、側抽機構設計和冷卻系統(tǒng)設計以及模具的各種零件的結構設計。而在此基礎上又增加脫螺紋機構的設計，在整個設計中的重點就是側抽機構和脫螺紋機構。 在模具設計過程中，采用了UG、AutoCAD等的設計分析軟件，采用這些軟件進行設計分析，優(yōu)化了設計的參

2、數(shù)和縮短了設計時間，提高了設計效率。 通過整個模具設計，本人已經能夠熟練地使用當前常用的設計分析軟件，學會了根據(jù)計算或者依據(jù)經驗選擇一些參數(shù), 對模具設計經歷了由接觸到熟悉再到獨立做出一套模具的過程，對模具設計的各個流程有了很熟悉的了解，對一些模具的標準也有了一定的了解，而付出大部分時間的側抽的設計也取得了比較不錯的效果.在本次設計之后，對模具的各個方面都有了一個全面的了解，為以后打下堅實的基礎。 關鍵詞：點滴瓶蓋,模具設計,分型面 Abstract Graduation design is th

3、e design of remote shell and its die design, the focus is on the remote control on the shell mold design. Based on the remote control on the analysis of characteristics of shell structure and related parameters, design the plastics mold. In the mold design process, involving the structure of th

4、e design, selection of injection molding machine and mold frame and check some important process parameters of injection molding machine, and describes the parting surface of mould design in detail design, gating system design, molding parts design, the side pumping mechanism design and cooling syst

5、em design and the structure of various parts of the mold design. And on the basis of the increase off thread mechanism design, in the whole design of the key is the side pumping mechanism and take off thread mechanism. In the process of die design, using the UG, AutoCAD and other design analysi

6、s software, using the software to design analysis, optimize the design parameters and shorten the design time, improve the design efficiency. Through the mould design, I have been able to skillfully use the current common design analysis software, learned according to the calculation or choose

7、some of the parameters on the basis of experience, familiar with mould design experienced by exposure to to make a set of independent mould process, familiar with mould design for each process with understanding, on some mould standard also had certain understanding, to pay most of the time of the d

8、esign of side smoke also relatively good results have been achieved. In this design, to all aspects of the mold have a comprehensive understanding, to lay a solid foundation for later. Keywords: remote controldie; die design; Parting surface; Side core-pulling 2 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 目

9、 錄 摘 要 I 1 前 言 4 1.1 模具概況 4 1.2 模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 4 1.3 本課題的內容和具體要求 6 2 零件的工藝過程分析 8 2.1 零件的材料及材料的特性 8 2.2 注射成型的原理及工藝過程 9 3 注射成型機的選擇 11 3.1 零件的體積與質量計算 11 3.2 選擇注射機 11 4 成型零件結構設計 13 4.1 成型零件工作尺寸的計算 13 4.2 成型零件的力學計算 14 4.3 分型面的選擇 15 4.5 澆注系統(tǒng)的設計 16 4.6 澆口設計 21 4.7 冷料井設計 22 4.8 排氣槽的

10、設計 23 4.9 凹凸模的結構設計 23 4.10 導向機構的設計 24 4.11 脫模機構的設計 26 4.12 冷卻系統(tǒng)的設計 29 5 模具總體尺寸的確定 32 5.1 模架的選用 32 5.2 模具的尺寸及重要零件的工藝分析 322 6 注射機參數(shù)的校核 39 6.1 柱設計參數(shù)的校核 39 7 模具的裝配 41 7.1 模具的裝配順序 41 7.2開模試模過程分析 42 參考文獻 43 附 錄 44 48 1 前 言 1.1 模具概況 模具是汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料、日用品的工業(yè)生產的重要工藝設備，模具工業(yè)

11、是國民經濟的基礎工業(yè)。沒有模具，就沒有高質量的產品。使用模具加工零件，具有生產率高、質量好、節(jié)約材料、成本低等一系列優(yōu)點。因此已經成為現(xiàn)在工業(yè)生產的重要手段和工藝發(fā)展方向。因此，模具技術，特別是制造精密、復雜、大型模具的技術，已成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志之一。 根據(jù)國際生產協(xié)會報告，在目前階段，工業(yè)品零件粗加工的75%、精加工的50%都是由模具成型完成的。目前，美國、日本、德國等工業(yè)發(fā)達國家模具工業(yè)的產值均已超過機床總產值；我國臺灣地區(qū)模具工業(yè)也以每年35%以上的年增長率迅速發(fā)展；我國大陸地區(qū)模具工業(yè)近幾年更是獲得了飛速發(fā)展，尤其是塑料模具，在模具設計和制造水平上都有了長足的進步

12、。 注射模具設計的內容主要包括市場調研，塑料的選擇，塑件建模及其設計的工藝分析，注塑機、注射模架及其零部件的選擇，并進行有關的參數(shù)計算和校核，以及工程圖紙的繪制。在模具設計中CAD/CAE 技術的應用，可大量縮短模具設計的時間并使設計參數(shù)標準化。盡管如此，我們在正確地、高水平地使用注塑模具計算機輔助設計的各種軟件的同時，仍必須對模具設計的原則和方法有透徹地了解，以使CAD/CAE 技術在模具的設計、生產、制造過程中發(fā)揮最大的作用。 1.2 模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1.2.1 國內外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀 近年來我國通過引進國際的先進技術和加工設備，使塑料模具的制造水品比十年前進了一大步

13、，然而由于基礎薄弱、對引進技術的吸收、掌握，尚有一段距離，而且發(fā)展也十分不平衡，因而，我國塑料模具總體水平與世界先進技術尚有一段差距。塑料成型模具可分為三大類，即注射成型模具、中空成型模具和擠出成型模具。我國現(xiàn)有的制造水平，以注射成型模具為最高，中空成型模具為最低。 目前，國內生產的小模數(shù)塑料齒輪等精密塑料模具已達到國外同類產品水平。在齒輪模具設計中采用最新的齒輪設計軟件，糾正了由于成型壓縮造成的齒形誤差，達到了標準漸開線造型要求。我國一些精密、復雜、大型模具的設計制造水平也已達到或接近國際水平。使用CAD三維設計、計算機模擬注塑成型抽芯脫模機構設計新穎等對精密、復雜模具的制造水平提高起到了

14、很大作用。20噸以上的大型塑料模具的設計制造也已達到相當高的水平，國內最大的塑料模具已達50噸。 雖然近幾年注塑模具工業(yè)區(qū)的令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。特別在大型、精密、復雜和長壽命模具技術上存在明顯差距，這些類型模具的生產能力也不能滿足國內需要，因此需要大量從國外進口。 國外注塑模具制造行業(yè)的最基本特征是高度集中化、智能化、柔性化和網絡化。追求的目標是提高產品質量及生產效率。 模具企業(yè)在技術上實現(xiàn)了專業(yè)化，在模具企業(yè)的生產管理方面，也有越來越多的采用以設計為龍頭、按工藝流程安排加工的專業(yè)化生產方式，降低了對模具工人技術全面性的要求，強調專業(yè)化。 國外注

15、塑成型技術也在向多工位、高效率、自動化、連續(xù)化、低成本方向發(fā)展。 我國注塑模具行業(yè)與國外先進水平相比，主要存在五大問題： 1. 發(fā)展不平衡，產品總體水平低。 2. 工藝裝備落后，組織協(xié)調能力差。 3. 多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱。 4. 供需矛盾一時難以解決。 5. 體制和人才問題的解決尚待時日。 1.2.2 國內外注塑模具的發(fā)展趨勢 據(jù)國際生產技術協(xié)會預測21世紀機械零部件中60%的粗工，80%的精加工要由模具來完成。所以模具工業(yè)對今后國民經濟和社會的發(fā)展將起到越來越重要的作用。模具的制造技術和成型技術未來有如下的發(fā)展趨勢： 1） CAD/CAE/CAM技術在模具設計與制造

16、中的應用 經過多年的推廣應用。模具設計“軟件化”和模具制造“數(shù)控化”已經在我國模具企業(yè)中成為現(xiàn)實.采用CAD技術是模具生產的一次革命,是模具技術發(fā)展的一個顯著特點。近年來，CAD技術發(fā)展主要有以下特點：模具CAD技術及其應用日趨成熟； 基于網絡化的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結構初見端倪；CAD/CAM軟件的智能化程度正在逐漸提高。 2）大力發(fā)展快速原型制造 快速成型制造(RPM)技術是一種綜合運用計算機輔助設計技術、數(shù)控技術、激光技術和材料科學的發(fā)展成果,采用分層增材制造的新概念取代了傳統(tǒng)的去材或變形法加工,是當代最具有代表性的制造技術之一。利用快速成型技術不需要工裝,可快

17、速制造出任意復雜的工件,這樣大大減少了產品開發(fā)風險和加工費用,縮短了研制周期。 3）研究和應用模具的快速測量技術與逆向工程 在產品的開發(fā)設計與制造過程中,設計與制造者往往面對的并非是CAD模型描述的復雜曲面實物樣件,這就必須通過一定的三維數(shù)據(jù)采集方法,將這些實物原型轉化為CAD模型,從而獲得零件幾何形狀的數(shù)學模型,使之能利用CAD、CAM、RPM等先進技術進行處理或管理。這樣從實物樣件獲取產品數(shù)學模型的相關技術,稱為逆向工程。 4）發(fā)展優(yōu)質模具材料和采用先進的熱處理和表面處理技術 模具材料的選用在模具設計與制造中是涉及模具加工工藝、模具使用壽命、塑料制件成型質量和加工成本等的重要問題。

18、模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法外,應發(fā)展設備昂貴、工藝先進的氣相沉積、等離子噴涂等技術。 5）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率 模具標準化的水平在某種意義上體現(xiàn)了一個國家模具工業(yè)發(fā)展的水平。采用標準模架和使用標準零件,可以滿足大批量制造模具和縮短模具制造周期的需要。 1.3 本課題的內容和具體要求 1.3.1 本課題的內容 （1）對點滴瓶瓶蓋的注塑模具進行設計； （2）繪點滴瓶瓶蓋的注塑模具各零件圖和整體裝配圖； （3）分析點滴瓶瓶蓋的注塑模具主要零件的機械加工工藝。 1.3.2 具體要求 1. 原始數(shù)據(jù)：圖1-1

19、為某醫(yī)用點滴瓶瓶蓋，材料為聚乙烯。瓶蓋內側主體上有內螺紋與瓶體連接，瓶蓋內部有一凸起的環(huán)形臺，與點滴瓶的長桿有配合關系，瓶蓋具體尺寸零件圖如圖所示； 圖1-1 瓶蓋尺寸 2.設計此點滴瓶瓶蓋的注塑模具，要求在滿足模具強度、剛度和壽命等條件下，使體積小，精度高。 3.運用本專業(yè)所學知識，結合生產實踐中學到的知識，靈活運用傳統(tǒng)和現(xiàn)代設計方法解決問題的能力，進一步提高讀圖、制圖等基本技能。 4.畢業(yè)設計（論文）的理論依據(jù)充分，數(shù)據(jù)準確，公式推導正確，條理清晰，語

20、言流暢，結構嚴謹； 5.能獨立應用圖書館、互聯(lián)網檢索文獻資料并恰當運用，具備查閱中外文獻和搜集資料的能力。 1.3.3 目的和意義 （１） 檢驗理論知識掌握情況，將理論與實踐結合。 （２） 步掌握進行模具設計的方法，過程，為將來走向工作崗位進行科技開發(fā)工作和撰寫科研論文打下基礎。 （３） 培養(yǎng)自己的動手能力、創(chuàng)新能力、計算機運用能力。 2 零件的工藝過程分析

21、 2.1 零件的材料及材料的特性 2.1.1 零件的材料及其特點 此零件的材料選用聚乙烯。 聚乙烯簡寫PE，屬于熱塑性材料，其特點如下[3]： 耐腐蝕性、電絕緣性優(yōu)良，無臭無毒，具有優(yōu)良的耐低溫性能，化學穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕，常溫下不容于一般的溶劑，吸水性小，電絕緣性能優(yōu)良；聚乙烯對于環(huán)境應力（化學與機械作用）是很敏感的，耐老化性差[1]。 2.1.2 材料的成型特性 1.結晶料吸濕小，不需充分干燥，流動性極好，流動性對壓力敏感，成型時宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度快，保壓充分，不宜用直接澆口，以防收縮不均，內應力增大，應注意澆口位置，防止產

22、生縮孔和變形。 2.收縮范圍和收縮值大，方向性明顯，易變形翹曲，冷卻速度宜慢，模具設冷料穴，并有冷卻系統(tǒng)。 3.加熱時間不宜過長，否則會發(fā)生分解。 4.軟質塑料有較淺的側凹槽時，可強行脫模。 5.可能發(fā)生融體破裂，不宜與有機溶劑接觸，以防開裂。 2.1.3 塑件材料的物理性能、熱性能 表2-1塑件材料的力學、電氣性能 密度 g/cm3 0.91～0.93 質量體積 cm3/g 1.07～1.10 吸水率 24h <0.01 熔點 ℃ 105～125 熱變形溫度 ℃ 40～50 線膨脹系數(shù)

23、 10-5℃ 16~18 比熱容 J/(kg·K) 2310 熱導率 W/(m·K) 0.335 2.1.4 塑件材料的力學、電氣性能 表2-2 塑件材料的力學、電氣性能 抗拉強度 Mpa 7~16 斷裂伸長率 % 90~650 抗彎強度 Mpa 25 屈服強度 Mpa 7 彎曲彈性模量 Gpa 0.24 抗壓強度 Mpa 22 沖擊韌度 KJ/m2 無缺口 78 有缺口 48 布氏硬度 HBS 8.65 電阻率 Ω·m ＞1014 2.1.6 PE的

24、注射成型工藝參數(shù) 聚乙烯的成型工藝參數(shù)如下[3]： 密度（）: 0.91～0.93； 計算收縮率（%）：1.5～3.6％； 注射機類型：螺旋式； 螺桿轉速（r/min）：20～50； 料筒溫度（℃）：后段240～250，中段260～280，前段255～265； 噴嘴溫度/：250～260； 模具溫度/：60～120； 注射壓力/：80～130； 保壓壓力/：40～50； 成型時間（S）：注射0～5； 保壓時間/：20～50； 成型周期/：50～100； 冷卻時間/S:20～40。 2.2 注射成型的原理及工藝過程 2.2.1 注射成型的原理 將塑料顆粒定

25、量注入，加入大注塑機的料筒內，通過料筒的傳熱，以及螺桿轉動時產生的剪切摩擦作用是塑料逐漸融化成流動狀態(tài)，然后在螺桿的推擠下塑料以高壓和較快的速度通過噴嘴注入到溫度較低的閉合模具的型腔中，由于模具的冷卻作用，使模腔內的熔融塑料逐漸凝固并定型，最后開模取出塑件[4]。 2.2.2 注射成型的工藝過程 注塑成型的工藝過程如圖2-1： 圖2—1 注塑成型的工藝過程 3 注射成型機的選擇 3.1 零件的體積與質量計算 3.1.1 計算零件體積 通過計算或Pro/E建模分析塑件體積為 = 1.38cm,流道凝料的質量還是個未知數(shù)，課按塑件體積的2

26、0%來估算。從上述分析中確定為一模16腔，所注射量為 V= 1.2n = 1.2 161.38 = 26.50 cm。 （3-1) 3.1.2 計算零件的質量 取PE的密度為0.92g/ cm. 所以，塑件的質量為ρ×=1.27g (3-2) 總的質量為=16×1.2×1.27=24.38g 3.2 選擇注射機 3.2.1注射機的選擇 根據(jù)之前所查PE材料的成形工藝參數(shù)，查《實用模具技術手冊》，初選SZ-60/450型臥式注射機(上海第一塑

27、料廠)。 3.2.2 SZ-60/450型注射機的主要參數(shù) 注射機的主要參數(shù)[4]如下 結構形式：臥式 注射方式：螺旋式 螺桿直徑/：30 最大注射量/ ：78 注射壓力/：170 注射速率/(g/s)：60 塑化能力/(g/s)；5.6 鎖模力/ ：450 最大注射面積/ ： 模具最大厚度/ ： 模具最小厚度/ ：100 最大開模行程/ ：220 噴嘴球半徑/ ：SR18 噴嘴孔半徑/ ：Φ3.5 定位圈直徑/ ：Φ55 頂出形式：中心頂出 4 成型零件結構設計

28、 4.1 成型零件工作尺寸的計算 4.1.1 影響塑件尺寸精度的因素 （1） 模具成型零件尺寸精度； （2） 模具成型零件的磨損量； （3） 毛邊厚度對塑件尺寸精度的影響； （4） 成型工藝條件的控制及操作技術對塑料塑件尺寸精度的影響。 4.1.2 模具成型零件的工作尺寸計算 塑料的收縮率是1.5%3.6%[2]。 平均收縮率 （4-1） 取S=2.5%。 型腔工作部位尺寸計算公式[3]如下： 型腔徑向尺寸 （4-2） 型腔深度

29、尺寸 （4-3） 型心徑向尺寸 （4-4） 型心高度尺寸 （4-5） 式中 —塑件型腔徑向基本尺寸的最大尺寸（mm）； —塑件型芯徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）； —塑件型腔深度基本尺寸的最大尺寸（mm）； —塑件型芯深度基本尺寸的最小尺寸（mm）； —塑件公差（m

30、m）,成型零件精度等級取級[3]； —平均收縮率，?。? —修正系數(shù)，取 [3]； —模具制造公差，取。 即，型腔徑向尺寸為： 同理得，型腔深度尺寸為： 型心徑向尺寸為： 型心高度尺寸為： 4.2 成型零

31、件的力學計算 在塑料模過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力。在塑料熔體的壓力作用下，型腔將產生內應力及應變。如果型壁厚和底版厚度不夠，當行型腔中產生的內應力超過型5材料的許用應力時，型腔即發(fā)生強度破壞。因此，有必要建立型腔強度和剛度的科學的計算方法，尤其對重要的、塑件精度要求高的和大型塑件的型腔，不能單憑經驗確定凹模側壁和底版厚度，而應通過強度和剛度的計算來確定。型腔剛度和強度計算的依據(jù)歸納為如下幾個方面： （1）成型過程不發(fā)生溢料。當型腔內受塑料熔體高壓作用下，模具成型零件產生彈性變形而在某些分型面和配合面可能產生足以溢料的間隙。這是，應根據(jù)塑料的粘度不同，在不產生溢流的情況下，將允許的最

32、大間隙[δ]作為塑料模型腔的剛度條件。 （2）保證塑件的精度要求。型腔側壁及其底版應有較好的剛度，以保證在型腔受到熔體高壓作用時不產生過大的、使塑件超差的彈性變形。此時，型腔的允許變形量受塑件尺寸和公差值的限制。一般取塑件允差值的1/5左右，或0.025mm以下。 （3）保證塑件順利脫模。型腔的剛度不足，模塑成型時變形大，不利用塑件脫模。當變形量大于塑件的 收縮值時，塑件將被型腔包緊而難以脫模。此時，型腔的允許變形量[δ]受塑件收縮值限制，即[δ]=St，式中S為塑件材料的成型收縮率（％），t為塑件的壁厚（），在一般情況下，其變形量不得大于塑料的收縮量。 （4）型腔力學計算的特征和性質，

33、隨型腔尺寸及結構特征而異。對大尺寸型腔，一般以剛度計算為主；對小尺寸型腔，因在發(fā)生大的彈性變形前，其內應力往往已超過材料許用應力，當以強度計算為主。其力學計算的尺寸分界值取決于型腔的形狀、型腔內熔體的最大壓力、模具材料的許用應力及型腔允許的變形量等。當以強度計算和剛度計算，算出的型腔尺寸，取大者為型腔壁厚尺寸。剛度條件通常是保證不溢料，但當塑件精度要求較高的應按塑件精度要求確定剛度條件。 4.2.1 型腔側壁厚度 按組合式圓筒形凹模計算: S = r= 10.5（）= 13.10mm （4-6） 式中 p──型腔壓力（取30MPa）; E──材料彈性模量（取2.110MPa

34、） ──根據(jù)注射塑料品種，模具剛度計算許用變形量。 = 25 = 250.57 = 14.25μm0.014mm （4-7） 式中 = 0.35W + 0.001W = 0.35 10.5 + 0.00110.5 = 0.57μm; W──型腔半徑。 型腔側壁是采用嵌件，嵌件單邊厚選5mm,兩型腔之間受力是大小相等、方向相反的，在和模狀態(tài)下不會產生變形，因此兩型腔之間壁厚只要滿足結構設計的條件就可以了。型腔與模板周邊的距離由模板外形尺寸來確定，因模板平面尺寸比型腔布置的尺寸要大得多（36> 18.24）,所以完全

35、滿足強度和剛度的要求。 4.2.2 凹模底板厚度計算 根據(jù)底板厚度的剛度公式可得底板厚度： （4-8） 式中