纯净水瓶盖的注塑模具设计Word格式.docx

纯净水瓶盖的注塑模具设计Word格式.docx

《纯净水瓶盖的注塑模具设计Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《纯净水瓶盖的注塑模具设计Word格式.docx（46页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

因此，从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些目前需进口的技术含量高的大型、精密、长寿命模具，并大力开发国际市场。

随着我国塑料工业的快速发展，特别是工程塑料的高速发展，可以预计，我国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，近年内年增长率将保持15%以上的水平。

三、本课题研究内容

主要讲述了模具设计的方法，分别对成型工艺规程的编制做出了详细阐述。

注塑模结构的设计这一章节包括了设计中的几个重点，比如分型面的选择，型腔数目的确定，浇注系统的设计，脱模机构的设计，成型机构的设计都做出了详细阐述，为瓶盖注塑模设计奠定了基础。

其中第四章讲述了模具设计的有关计算，包括注射机的参数，标准模架的选用，型芯和型腔工作尺寸的计算，凹模型腔侧壁厚度和底板厚度的有关计算。

第五章主要讲述注塑机有关参数的校核，主要围注塑机的最大注射量，注射压力，锁模力，开模行程做出校核，以便今后的设计能够符合生产的需要。

第六章主要是模具的绘图造型加工以及装配，利用三维软件对模具的造型做出详细的分析，并根据零件图对模具进行加工，最后对模具的装配做出几点要求，以便更好的维护和使用模具。

全文包括五个章节，从各个方面对瓶盖注塑模具的设计做出分析，旨在能够提高生产率，为塑料模具的发展做出奉献。

四、本课题研究方法

1、分析产品的结构：

通过查阅相应资料，主要从形状、尺寸、材料等方面，分析设计的可行性。

2、成形工艺的分析：

根据产品结构的初步认识，做出合理的工艺分析，考虑影响产品工艺性的因素，如公差等级、粗糙度、以及注塑模具成型零件工作尺寸的计算方法及注塑制品收缩特性,以便指导注塑模具设计、缩短注塑模具制造周期。

3、模具结构分析：

根据对产品结构和工艺的分析，确定产品加工所需要的工序。

4、模具的设计与计算：

由所制定工序和所需加工产品，选择模具的加工方式和结构类型、特征，并做出相应计算内容的说明（包括锁模力，注射机的主要参数及注射机的校核，凸凹模的尺寸计算，强度校核等）。

5、图纸绘制和说明书：

绘制设计模具的装配图和主要的零件图。

将设计中的相应信息、数据整理，完成说明书

五、研究目标、主要特色（创新）及工作进度

目标：

更好的了解掌握矿泉水瓶盖注塑模的设计与制造需要注意哪些方面，并从中更好的巩固所学知识为今后的工作打下基础。

特色：

为模具的工艺分析，分型面的选择，浇注系统的设计，零件的结构设计与制造工艺，脱模机构和辅助机构的设计，注射成型模具和注射机的配合。

工作进度：

1、查阅资料，学习相关知识，构造塑件的三维模型

2、确定设计方案，写出开题报告

3、选定分型面，设计成型零件

4、确定模架类型和各模板尺寸，把型腔和型芯装进模架

5、完成其他零部件的设计装配，仿真开模动作

6、对设计进一步完善、修改，形成装配图、零件图的二维图

7、完成说明书及手工图

8、修改设计，准备答辩

9、答辩

10、上传文档

六、主要参考文献

1.翟震主编《塑料成型工艺与模具设计》机械工业出版社，2011.07

2.黄毅宏、李明辉主编《模具制造工艺》机械工业出版社，2011

窗体顶端

3.阮雪榆教授主编《模具技术》上海：

上海交通大学出版社，2010

4.李学锋主编《塑料模具设计与制造》机械工业出版社，2012.6

5.奚永生主编《塑料·

橡胶成型模具设计手册》中国轻工业出版社，2012.1

6.徐佩弦主编《塑料制品与模具设计》华东理工大学出版社2010.9

7.张玉龙/张文栋/严晓峰主编《实用工程塑料手册》机械工业出版社2012.9

8.任先明编著《塑料加工机械与模具设计丛书》国防工业出版社2013.3

窗体底端

前言

随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；

而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。

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。

我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。

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。

注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。

本次毕业设计的主要任务是矿泉水瓶盖注塑模具的设计。

之所以选择这个设计题目的主要有两方面意义：

1、瓶盖是带内螺纹的塑件要求设计时要充分考虑到脱模的方式方法，多分型面结构以及点浇口方式的模具结构设计方法；

2、瓶盖属中小型件在我们的日常生活中有一定的普遍性和代表性，为今后的实用性模具设计奠定了基础以更好的服务模具制造业服务社会。

本次毕业设计的主要目的：

了解模具设计的方法与内容；

掌握各类型模具的基本结构以及各零部件与非标准件的设计；

熟悉模具材料的性能与应用以及加工方法与加工手段；

熟练应用各种模具设计软件，包括CAD、CAXA、Pro/E、UG等；

了解模具的发展状况与发展方向。

希望通过本次设计为今后的工作奠定一个良好的基础。

1.塑料分析

1.1壁厚分析……………………………………………………………1

1.2圆角分析……………………………………………………………1

2.塑件材料的选择及材料特性

2.1材料的选择…………………………………………………………1

2.2材料简介……………………………………………………………2

2.3基本特性……………………………………………………………2

2.4成型特性……………………………………………………………2

2.5综合性能……………………………………………………………2

2.6LDPE的注塑工艺参数………………………………………………3

3.塑件的形状尺寸计算……………………………………3

4.型腔数目的确定及排布

4.1根据经济性确定型腔数目…………………………………………4

4.2根据注塑机的额定锁模力确定型腔数目…………………………4

4.3根据制品精度确定型腔数目………………………………………4

4.4根据注塑机的额定最大注塑量确定型腔数目……………………5

5.分型面的选择……………………………………………6

6.浇注系统的设计

6.1主流道设计…………………………………………………………7

6.2冷料穴的设计………………………………………………………7

6.3分流道设计…………………………………………………………8

6.4浇口设计……………………………………………………………8

6.4.1分流道截面形状和尺寸的选择…………………………………8

6.4.2分流道的布置……………………………………………………8

6.5溢流排气系统的设计………………………………………………9

6.6溢流排气系统的设计………………………………………………10

7.注塑机的选择及型号和规格……………………………10

8.成型零部件的结构设计及工作尺寸计算

8.1成型零部件的结构设计……………………………………………12

8.2凹模的的结构设计…………………………………………………12

8.3凸模的结构设计……………………………………………………13

8.4成型零件工…………………………………………………………13

8.4.1产生偏差的原因…………………………………………………13

8.5型腔壁厚和底板厚度计算作尺寸计算……………………………17

8.5.1侧壁………………………………………………………………17

8.5.2底部………………………………………………………………18

8.5.3凸模计算…………………………………………………………18

9.导向机构的设计

9.1导柱导向机构的作用………………………………………………19

9.1.1定位件用…………………………………………………………19

9.1.2导向作用…………………………………………………………19

9.2导柱导套的设计原则………………………………………………19

9.3导柱导套的设计……………………………………………………19

9.3.1导柱的设计：

……………………………………………………20

9.3.1.2对导柱的要求…………………………………………………20

9.3.2导套的设计………………………………………………………21

9.3.2.1导套的结构……………………………………………………21

9.3.2.2对导套的要求…………………………………………………21

10.脱模机构的设计

10.1脱模机构的组成……………………………………………………22

10.2脱模机构的分类……………………………………………………22

10.2.1按驱动方式分……………………………………………………22

10.2.2按推出零件的类别分类…………………………………………22

10.2.3按脱模动作分类…………………………………………………23

10.3设计原则……………………………………………………………23

10.4脱模力的计算………………………………………………………24

11.温控系统设计

11.1冷却系统的作用……………………………………………………26

11.2设计冷却系统时应考虑的因素……………………………………26

11.3冷却系统的开设原则………………………………………………26

11.4基本原则……………………………………………………………27

11.5注塑模冷却系统设计原则…………………………………………27

11.6冷却系统的结构设计………………………………………………28

11.7冷却系统的主要零件………………………………………………28

11.8冷却系统的计算……………………………………………………29

12.模具的闭模高度和开模行程的验算

12.1模具的闭模高度……………………………………………………31

12.2模具的开模行程……………………………………………………31

13.模具工作过程………………………………………………32

14.总结…………………………………………………………33

15.参考文献……………………………………………………34

16.致谢…………………………………………………………35

1.塑件的分析

该塑料制品为娃哈哈纯净水瓶盖，其塑件的结构以及表面形状较为简单，整个塑件呈筒状，整个塑件高达15mm，外径为28mm，壁厚2mm，中间衔接部分以圆弧过渡。

作为实用零件对其尺寸公差没有太严格的要求，故在本次设计中可以忽略此方面的考虑，以降低模具的加工制造成本。

且塑件本身壁厚较小、均匀，适合于大批大量的注塑模具生产。

1.1壁厚分析

塑件的壁厚对塑件质量的影响很大。

壁厚过小，成型时熔融塑料流动阻力大，充模困难，特别是大型且形状复杂的塑件更为突出。

壁厚过大，不但浪费原料，而且增加冷却时间，更重要的是塑件产生气泡、缩孔、翘曲变形等缺陷。

查相关手册可知，该塑件的壁厚均为2mm在其最小壁厚范围内。

因此，该塑件符合注塑模具成型的厚度条件。

1.2圆角分析

为了避免应力集中，提高塑件的局部强度，改善熔体的流动情况且便于脱模，在塑件各内外表面的连接处，应采用过渡圆弧。

塑件上的过渡圆弧对于模具制造也是必要的。

在无特殊要求时，塑件连接处均应有不小于0.5～1mm的圆角。

按照圆角的设计原则：

一般外圆弧半径应是厚度的1.5倍、内圆弧半径应是厚度的0.5倍。

本次设计要求该塑件的内外圆弧半径结合生产实际来设计，根据现有的生产力状况以及条件设备，此塑件的内外过渡圆弧是小半径为0.5mm，适合注塑制品的结构和工艺要求。

2.1材料的选择：

该塑件在尺寸上要求比较高,且在长期的使用过程中需要较高的强度和硬度，也要求有一定的耐磨性，在保证塑料制品的功能和性能的同时还要考虑到加工生产、成本和供应，综合上述各方面的考虑和甄选以及结合工厂的实际生产，选用收缩率较小、综合性能优良、在工程技术中应用广泛的塑料LDPE（低密度聚乙烯）。

2.2材料简介：

LDPE中文名：

低密度聚乙烯

2.3基本特性：

低密度聚乙烯（LDPE）是高压下乙烯自由基聚合而获得的热塑性塑料。

无毒、无味、呈乳白色。

密度为0.94～0.965g/cm³

有一定的机械强度,具有较好的柔软性、耐冲击性及透明性，但和其他塑料相比机械强度低，表面硬度差。

聚乙烯的绝缘性能优异，常温下聚乙烯不溶于任何一种已知的溶剂，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱、盐溶液。

聚乙稀有高度的耐水性，长期与水接触其性能可保持不变。

其透水气性能较差，而透氧气和二氧化碳以及许多有机物质蒸气的性能好。

在热、光、氧气的作用下会产生老化和变脆。

一般使用温度约在80℃左右。

能耐寒，在-60℃时仍有较好的力学性能，-70℃时仍有一定的柔软性。

2.4成型特性：

结晶形塑料,吸湿性小,成型前可不预热，熔体粘度小，成型时不易分解，流动性极好,溢边值为0.02mm左右,流动性对压力变化敏感，加热时间长则易发生分解。

冷却速度快,必须充分冷却,设计模具时要设冷料穴和冷却系统。

收缩率大，方向性明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温。

宜用高压注塑，料温要均匀，填充速度应快，保压要充分。

不宜采用直接浇口注塑，否则会增加内应力，使收缩不均匀和方向性明显。

应注意选择浇口位置。

质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。

2.5综合性能：

压缩比：

1.84～2.30

热变形温度：

1.88MPa----48℃0.46MPa----60～82℃抗拉屈服强度:

22～39MPa

拉伸弹性模量：

0.84～0.95GPa

弯曲强度：

25～40MPa

弯曲弹性模量：

1.1～1.4GPa

压缩强度：

225MPa

疲劳强度：

11Mpa（107周）

脆化温度：

-70℃

2.6LDPE的注塑工艺参数：

注塑机类型：

柱塞式

喷嘴形式：

直通式

喷嘴温度：

150～170℃

料筒温度：

前170～200℃后140～160℃

模温：

30～45℃

注塑压力：

60～100Mpa

保压力：

40～50Mpa

注塑时间：

0～5s

保压时间：

15～60s

冷却时间：

15～60s

成型周期：

40～140s

3.塑件的形状尺寸的计算

塑件的工作条件对精度要求较高，根据LDPE的性能可选择其塑件的精度等级为6级精度（查阅《塑料成型工艺与模具设计》一书可得出

外径:

28mm壁厚:

1mm

内径:

16mm壁厚:

由体积计算公式可计算得塑件的近似体积得:

V塑=

S·

H

=2.825cm3

查得LDPE（低密度聚乙烯）密度约为:

由公式

代入数据可得塑件的质量为：

W塑=V塑×

r塑=2.6（g）

为了使模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有以下：

4.1根据经济性确定型腔数目

根据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产原材料费用，仅考虑模具加工费和塑件成型加工费。

4.2根据注塑机的额定锁模力确定型腔数目

当成型大型平板制件时，常用这种方法。

设注塑机的额定锁模力大小为F（N），型腔内塑料熔体的平均压力为Pm,单个制品在分型面上的投影面积为A1，浇注系统在分型面上的投影面积为A2，则：

（nA1+A2）Pm

F即：

n

4.3根据制品精度确定型腔数目

根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低4%,高模具中的型腔数目为n,制品的基本尺寸为L，塑件尺寸公差为

单型腔模具注塑模具生产时可能性产生的尺寸误差为

（

不同的材料，有不同的值，如：

聚甲醛为

0.2%,尼龙66为

0.3%,聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS等非结晶型塑料为

0.05%）,则有塑件尺寸精度的表达式为：

L

%+（n-1）L

%

4%

简化后可得型腔数目为：

n

对于高精度制品，由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀一致，故通常推荐型腔数目不超过4个.

4.4根据注塑机的额定最大注塑量确定型腔数目

设注塑机的最大注塑量G（g），单个制品的质量为W1（g），浇注系统的质量为W2（g），则型腔数目n为：

型腔的排布设计原则：

多型腔有模板上的排列形式通常有圆形、H形、直线型及复合型等，在设计时应遵循以下原则：

a.尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。

b.型腔布置与浇口开高部位应力求对称，以便停止模具承受偏载而产生溢料现象。

c.尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。

已知的体积V塑或质量W塑，又因为此产品属大批量生产的小型塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度较高，综合考虑生产率和生产成本及产品质量等各种因素，以及注塑机的型号选择，初步确定采用一模四腔对称性排布,分流道直径可选1.6～9.5mm（参见《塑料制品与模具设计》一书中部分塑料常用分流道断面尺寸推荐范围）。

由塑件的外形尺寸（塑件壁厚0.8<

1.0<

2.4）和机械加工的因素，确定采用点浇口，根椐塑件的材料及尺寸，浇口直径可选0.8～1.3mm（参见《塑料制品与模具设计》侧浇口和点浇口的推荐值）。

采用对称平衡的排布,如下图示：

型腔数目及排布图

5.分型面的选择

分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。

一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以与合模方向平行或倾斜。

分型面的选择应遵循以下原则:

⑴便于塑件脱模：

a.开模是应尽量使塑件留在动模内

b.应有利于侧面分型和抽芯

c.应合理塑件在型腔中的方位

⑵考虑和保证塑件的外观不遭损害。

⑶尽力保证塑件尺寸的精度要求。

⑷有利于排气和尽量使模具加工方便。

本塑件属于薄壁壳小型塑件，塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，故从塑件脱模和精度要求角度考虑，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模，而且不影响塑件的质量和外观形状，以及尺寸精度。

综合以上因素，分型面应选择在瓶盖的下部较为合理，如图所示:

分型面图

注塑模的浇注系统是指从注流道的开始端到型腔之间的熔体流动通道。

其作用是使塑料熔体平稳而有序地充真到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。

浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。

6.1设计原则：

浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、流程应尽量短、防止型芯变形、整修应方便、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种相适用、冷料穴设计合理、尽量减少塑料的消耗。

6.2主流道设计：

主流道是连接注塑机喷嘴与公流道的一段通道，通常和注塑机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度。

本塑件所用的材料为LDPE（底密度聚乙烯），根据其流动性特点，主流道设计的主要参数如下：

a.主流道圆锥角ａ=

，内壁粗糙度为Ra0.63µ

m.

b.主流道大端呈圆角，取半径r=3mm,以减小料流转过渡时的阻力。

c.主流道应尽可能的短，过长则会影响熔体的顺利充型，此处根据实际情况选35mm.

d.衬套与主流道设计成整体,材料使用T8，热处理强度为53-57HRC.

6.3冷料穴的设计：

冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，其作用就是存放料流前峰的“冷料”,防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝；

此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。

本塑件采用无拉料杆的冷料穴。

6.4分流道设计：

分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用。

多型腔模具必定设计分流道，单型腔大型塑件在使用多个点浇口时也要设置分流道。

6.4.1分流道截面形状和尺寸的选择：

通常的分流道截面形状有圆形、矩形、梯形、U形和六角形等，为了减少流道内压力损失和传热损失，希望流道的截面积大、表面积小。

因此可用流道截面积与其周长的比值来表示流道的效率。

由于正方形流道凝料脱模困难，六角形流道效率低而圆形截面流道在加工时两半很难