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1、毕业设计（论文）题 目：基于Pro/E的瓶盖注塑模设计副 标 题：学 生 姓 名：张帅帅所在系、专业：机电工程系、模具设计与制造班 级：模具5091指 导 教 师：程洋日 期：I摘 要本产品是日常应用的塑料瓶盖，且实用性强。该产品设计为大批量生产，故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能够自动脱模。塑件的工艺性能要求注塑模中有冷却系统，因此在模具设计中也进行了设计。关键词： 塑料盖、注射模具、注射成型I目 录摘 要I目 录I1、盖造型设计11.1瓶盖的选料及其性能11.2瓶盖注射成型工艺过程11.3瓶盖的结构分析21.4瓶盖造型设计过程22、注射机的选择52.1 注射机规格52.2 注射机
2、的校核62.2.1 注射机注射容量校核62.2.2 注射机锁模力校核62.2.3 注射机注射压力校核72.2.4 注射机模具厚度校核72.2.5 注射机最大开模行程校核73、成型零件与浇注系统的设计83.1凹、凸模成型零件的设计83.1.1加载参照模型83.1.2成型零件设计93.2浇注系统设计133.2.1 主浇道的设计133.2.2分浇道的设计133.2.3 浇口及冷料穴设计143.2.4铸模和开模153. 3 冷却系统设计163.3.1 凹、凸模冷却系统设计164、模具零件设计174.1 推出系统设计174.2 确定模架184.3 模架各装配零件设计204.3.1 导向零件设计204.3
3、.2 浇注系统零件设计214.3.3 推出机构零件224.3.4定位圈224.3.5 其他零件235、模具的装配和调试235.1 模具的装配235.2 模具的调试24致 谢29参考文献30I 1、盖造型设计1.1瓶盖的选料及其性能选用PS作为瓶盖的材料。（1）PS的典型应用范围:产品包装，家庭用品（餐具、托盘等），电气（透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等）。（2）注塑模工艺条件:干燥处理：除非储存不当，通常不需要干燥处理。如果需要干燥，建议干燥条件为80、23小时。熔化温度：180280。对于阻燃型材料其上限为250。模具温度：4050。注射压力：200600bar。注射速度：建议使用快速的注射
4、速度。流道和浇口：可以使用所有常规类型的浇口。（3）化学和物理特性:大多数商业用的PS都是透明的、非晶体材料。PS具有非常好的几何稳定性、热稳定性、光学透过特性、电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向。它能够抵抗水、稀释的无机酸，但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。典型的收缩率在0.40.7%之间。1.2瓶盖注射成型工艺过程瓶盖注射成形工艺过程如下：注射装置准备装料预烘干 装入料斗 预塑化 注射装置准备注射清理嵌件、预热 清理模具、涂脱模剂 放入嵌件 合模 注射 保压 脱模 冷却塑件送下工序注射成形工艺参数见表1。表 1注射机类型预热和干燥料筒温度（）喷嘴温度（）温度（）
5、时间（h）后段中段前段螺杆式809545150170165180180200170180模具温度（）注射压力（Mpa）成形时间（s）508060100高压时间保压时间冷却时间成形时间05153015304070螺杆转速（r/min）后 处 理方 法温度（）时间（h）3060红外线灯、烘箱70241.3瓶盖的结构分析下面确定瓶盖的各项技术参数：1）尺寸大小和精度瓶盖壁厚的厚度不宜过大或过小。如果壁厚太小，则瓶盖的强度、刚度不够，同时给制造带来困难。如果壁厚太大，不仅造成材料浪费，而且容易产生气泡、缩孔等缺陷，同时因冷却时间过长而降低生产率，所以瓶盖壁厚取1mm。塑件的尺寸精度主要取决于塑料收缩率
6、的波动和模具制造误差，由于我们要设计的零件的工作环境对精度要求不高，加之选用的塑料PS推荐精度等级为3、4、5级，所以只要求瓶盖能与其它零件能正常装配即可，因此瓶盖选用4级精度。2）壁厚和圆角塑件壁厚力求各处均匀，以免产生不均匀收缩等成形缺陷。塑件转角处一般采用圆角过渡，其半径为塑件壁厚的1/3以上，最小不宜小于0.5mm。3）加强肋为了保证瓶盖的强度和刚度而不使瓶盖的壁厚过大，在瓶盖的适当位置设置了加强肋。l 4）孔严格意义上讲塑件上的通孔和盲孔通常用单独型芯或分段型芯来成形，对于易弯曲变形的型芯，须附设支承住。但是本次设计中，考虑到生产成本的尽量缩小，该空孔的高度不高，以及我们需要的孔在工
7、艺上要求不高，我们采用分型面直接成形法。1.4瓶盖造型设计过程在设计瓶盖之前，首先看看所需要设计的瓶盖的具体形状，以便在接下来的设计中能快速、准确的设计出瓶盖。需要设计的瓶盖的具体形状如图1所示： 图1有了这个大概的形状图，下面开始设计零件了。1、 打开Pro/e，新建-零件实体，并命名点确定，Pro/e进入绘制零件状态，模型树和绘图界面如图2所示：图22、建立左端面的拉伸特征。绘制如图3所示的截面，完成拉伸命令，即可得到左端面的图形，如图4所示。图3图4建立拉伸特征。绘制截面，拉伸后完成后零件如图5所示：3、图54、 利用拉伸切除命令，如图6所示： 图65、至此，瓶盖的主体已经设计完毕。6、
8、进行适当的圆角处理，使得瓶盖更加光顺、漂亮。零件完成后如图7所示：图7 2、注射机的选择2.1 注射机规格注射机是热塑性塑料和部分热固性塑料注射成形的主要设备，我们选择注射机型号为XS-Z-60,它的技术规格如表2所示。表 2型号螺杆直径（mm）注射容量（cm3）注射压力（Mpa）锁模力(kN)XS-Z-6038500122500最大注射面积（cm3）模板行程（mm）定位孔直径（mm）130180模具厚度（mm）喷嘴顶出两侧中心孔径（mm）最大最小球半径（mm）孔半径（mm）孔径（mm）孔距（mm）2007012422230502.2 注射机的校核2.2.1 注射机注射容量校核塑件成形所需的注
9、射总量应小于所选注射机的注射容量。注射容量以容积（cm3）表示时，塑件体积（包括浇注系统）应小于注射机的注射容量，其关系按2-1式校核V件0.8V注 （2-1）式中 V件塑件与浇注系统的体积（cm3）;V注 注射机注射容量（cm3）;0.8 最大注射容量利用系数。在这个设计中，V件= 29 cm3V注=60cm3290.8*60=48所以注射机注射容量完全满足要求。2.2.2 注射机锁模力校核模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力，其关系按2-2式校核p腔FP锁 （2-2）式中 p腔 模具型腔压力，一般取4050Mpa；F 塑件与浇注系统分型面上的投影面积（mm2）;P锁 注射机额
10、定锁模力（N）。在这个设计中p腔 = 40 MpaF = 10734.2mm2P锁 = 500 kNp腔F = 40 106 10734.2 10-6 = 429.368 (kN) 500(kN)所以注射机的锁模力也满足要求。2.2.3 注射机注射压力校核塑件所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力，其关系按2-3式校核p成 P注 （2-3）式中 p成 塑件成形所需的注射压力（Mpa）；P注 所选注射机的额定注射压力(Mpa)。在这个设计中p成 = 80 MpaP注 = 122Mpa显然，80 122Mpa，因此注射压力也满要求。2.2.4 注射机模具厚度校核模具闭合时的厚度应在注射机动
11、、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间，其关系按2-4式校核H最小 H模 H最大 （2-4）式中 H最小 注射机所允许的最小模具厚度（mm）；H模 模具闭合厚度（mm）；H最大 注射机所允许的最大模具厚度（mm）。在这个设计中H最小 =70 mmH模 = 80 mmH最大 = 200 mm显然，7080200所以注射机模具厚度也满足要求。2.2.5 注射机最大开模行程校核塑件所需的开模距应小于注射机的最大开模行程。对在液压机械联合锁模的立式、卧式注射机上使用的一般浇口模具，关系按2-5式校核H1 + H2 + 510mm s （2-5）式中H1 脱模距离(推出距离)（mm）；H2 塑件高度（
12、包括浇注系统）（mm）；S 注射机模板行程（mm）。在这个设计中H1 = 25 mmH2 = 11mmS = 180mmH1 + H2 + 10 = 25 + 11 +10 = 46 mm46 180因此，注射机模板行程也满足要求。3、成型零件与浇注系统的设计3.1凹、凸模成型零件的设计设计中，利用Pro/enginner 系统的制造组块（mfg）建立好分型面后自动创建凹、凸模来设计凹凸成型模具。3.1.1加载参照模型1）新建文件 执行文件/新建命令，在新建对话框类型栏中选择制造，子类型中选择模具型腔，取消使用缺省模板的勾选，单击确定按钮，进入新文件选项对话框，在模板栏内选择mms_mfg_m
13、old,这是一个公制的模具设计模块，单击确定按钮。2）定位参照零件 执行菜单管理器中的模具/模具型腔/定位参照零件命令，系统将同时弹出布局对话框和打开对话框，在打开对话框中选取瓶盖零件作为模具的参照零件，单击打开按钮。在创建参照模型对话框中，输入参照模型的名称，单击确定按钮。在布局对话框中，单击参照模型起点与定向栏内的按钮，单击确定按钮。注意：在这个过程中，必须使得PULL DIRECTION双箭头方向（开模方向）与参照模型的Z轴方向一致，如果不一致，则执行菜单管理器中的坐标系统类型/动态命令进行调整。3）模型布局本设计采用一模8件的布局方式将参照模型分布好。在布局对话框中将参数设置好，单击预
14、览按钮，如图8所示。图8预览无误后，在布局对话框中单击确定按钮。4）保存文件。3.1.2成型零件设计成型零件在此主要是指型心（Core）和型腔(Cavity),型心和型腔围合而成的空腔即是塑料制件的体积。成型零件的设计是模具设计的关键步骤，其设计的难易程度取决于塑料产品的结构形式和复杂程度，有较简单的也有非常复杂的。本瓶盖成型零件的设计过程是：先制作一个完全能包容塑料制件的毛胚工件（Workpiece），在根据制件的结构设计模型分模面，以分型面将毛胚工件分割成两块材料，最后将这两块材料提取出来形成型心和型腔。1） 应用收缩图212拉料杆 拉料杆的推荐尺寸见模具设计与制造简明手册表2-119。我
15、们选用型拉料杆，其尺寸见表7。表7d(e8)d1(n6)DRL基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸6-0.025-0.04710+0.019+0.010100.51204.3.3 推出机构零件1 复位杆 复位杆的推荐尺寸见模具设计与制造简明手册表2-135。我们选用的推件板推杆的外形见图22，尺寸见表8。表8d（e7）DHL基本尺寸极限尺寸8-0.013-0.022145123图224.3.4定位圈1定位圈 、型定位圈推荐尺寸见模具设计与制造简明手册表2-137，型定位圈推荐尺寸见模具设计与制造简明手册表2-138。我们选用型定位圈，其外形见图23，尺寸见表9。表9dd1d2d3hcH基本尺寸极限
16、尺寸基本尺寸极限尺寸55-0.20-0.4020+0.0330407116.5112图234.3.5 其他零件1水嘴 ：水嘴的推荐尺寸见模具设计与制造简明手册表2-150。我们选用的水嘴的外形见图 24，尺寸见表10。表10高压胶管直径DD1d2d3DB（l1）L16M161.58141722202040图24至此完成模架装配体中需要的零件模型。5、模具的装配和调试5.1 模具的装配模具的装配过程相对要简单一些，主要工作就是给每个零件添加约束关系。装配过程主要还是围绕凹模和凸模来进行的，将以上设计的模架零件和模具零件添加一定的约束，得到的装配图如下：5.2 模具的调试试模中所获得的样件是对模具
17、整体质量的一个全面反映。以检验样件来修正和验收模具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性。首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。常因一般塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏。这是试模首先应当解决的问题。原因分析：1粘着模腔制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常现象。其主要原因是：（1） 注射压力过高，或者注射保压压力过高。（2） 注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。（3） 冷却时间过短，物料未能固化。（4） 模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。（5） 型腔内壁残留凹槽，
18、或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻力。2粘着模芯（1） 注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加强筋槽的制品，情况更为明显。（2） 冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。（3） 模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。（4） 机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。（5） 可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。3粘着主流道（1） 闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。（2） 料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化。（3） 主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。（4） 主流道衬套内孔尺寸不当，未达
19、到比喷嘴孔大0.51 。（5） 主流道拉料杆不能正常工作。一旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔（芯），不惜破坏制件，保护模具成型部位不受损伤。仔细查找不合理粘模发生的原因，一方面要对注射工艺进行合理调整；另一方面要对模具成型部位进行现场修正，直到认为达到要求，方可进行二次注射。4成型缺陷当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷，这种缺陷的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，要综合分析，找出其主要原因来着手修正，逐个排出，逐步改进，方可得到理想的样件。下面就对度模中常见的成型制品主要缺陷及其改进的措施进行分析。（1） 注射填充不足所谓填充不足是指在足够大的压力、
20、足够多的料量条件下注射不满型腔而得不到完整的制件。这种现象极为常见。其主要原因有：a. 熔料流动阻力过大这主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形状、尺寸不利于熔料流动。尽量采用整圆形、梯形等相似的形状，避免采用半圆形、球缺形料道。熔料前锋冷凝所致。塑料流动性能不佳。制品壁厚过薄。b. 型腔排气不良这是极易被忽视的现象，但以是一个十分重要的问题。模具加工精度超高，排气显得越为重要。尤其在模腔的转角处、深凹处等，必须合理地安排顶杆、镶块，利用缝隙充分排气，否则不仅充模困难，而且易产生烧焦现象。c. 锁模力不足因注射时动模稍后退，制品产生飞边，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。应调
21、大锁模力，保证正常制件料量。（2） 溢边（毛刺、飞边、批锋）与第一项相反，物料不仅充满型腔，而且出现毛刺，尤其是在分型面处毛刺更大，甚至在型腔镶块缝隙处也有毛刺存在，其主要原因有：a. 注射过量b. 锁模力不足c. 流动性过好d. 模具局部配合不佳e. 模板翘曲变形（3） 制件尺寸不准确初次试模时，经常出现制件尺寸与设计要求尺寸相差较大。这时不要轻易修改型腔，应行从注射工艺上找原因。a. 尺寸变大注射压力过高，保压时间过长，此条件下产生了过量充模，收缩率趋向小值，使制件的实际尺寸偏大；模温较低，事实上使熔料在较低温度的情况下成型，收缩率趋于小值。这时要继续注射，提高模具温度、降低注射压力，缩短
22、保压时间，制件尺寸可得到改善。b. 尺寸变小注射压力偏低、保压时间不足，制在冷却后收缩率偏大，使制件尺寸变小；模温过高，制件从模腔取出时，体积收缩量大，尺寸偏小。此时调整工艺条件即可。通过调整工艺条件，通常只能在极小范围内使尺寸京华，可以改变制件相互配合的松紧程度，但难以改变公称尺寸。对以上出现的缺陷调试时，尽可能先采用改变成形工艺条件，后采用修正模具来消除成形缺陷。以下的内容均从这两个方面来讨论。热塑性塑料注射成形件的常见缺陷及消除措施如下。1. 缺料（注射量不足）消除措施如下：工艺条件：增大注射压力；延长成形周期；延长保压时间；调整材料供给；提高熔料温度；提高模具温度；供给干燥过的熔料。模
23、具条件：加大主流道、分流道和浇口；减小浇口区面积；加大喷嘴；增加排气槽；改变浇口位置。2. 气孔消除措施如下：工艺条件：增大注射压力；延长成形周期；调整材料供给；降低熔料温度；降低模具温度。模具条件：加大主流道、分流道和浇口；改变冷却水道位置；改变浇口位置。3. 溢料飞边消除措施如下：工艺条件：减小注射压力；缩短保压时间；降低熔料温度；增大合模压力。模具条件：矫正修理分型面。4. 着色不均匀 消除措施如下：工艺条件：缩短保压时间；降低熔料温度；提高模具温度；供给干燥过的物料；物料不得带有杂质、灰尘。模具条件：加大主流道、分流道和浇口；减小浇口区面积。5. 翘曲变形 消除措施如下：工艺条件：增大
24、注射压力；延长成形周期；延长保压时间；降低熔料温度；降低模具温度；使用矫正框架。模具条件：加大喷嘴；改变冷却水道位置。6. 波状痕迹 消除措施如下：工艺条件：增大注射压力；延长成形周期；延长保压时间；调整原料供给；降低熔料温度；降低模具温度。模具条件：加大喷嘴；改变冷却水道位置。7. 尺寸不稳定 消除措施如下：工艺条件：增大注射压力；延长成形周期；延长保压时间；降低熔料温度；降低模具温度。模具条件：加大主流道、分流道和浇口；减小浇口区面积；加大喷嘴；改变冷却水道位置；改变浇口位置。8. 熔接痕强度低 消除措施如下：工艺条件：减小注射压力；延长保压时间；降低熔料温度；减慢注射速度。模具条件：增加
25、排气槽；检查喷嘴加热部分。9. 表面质量差 消除措施如下：工艺条件：增大注射压力；缩短保压时间；增大合模压力；提高模具温度；降低模具温度；减慢注射速度；物料不得带有杂质、灰尘；使用矫正框架。模具条件：加大主流道、分流道和浇口；改变冷却水道位置；增加排气槽；改变浇口位置；研磨模腔表面；增加冷料穴容量；研磨主流道、分流道和浇口。10. 塑件粘模消除措施如下：工艺条件：减小注射压力；缩短保压时间；降低熔料温度；降低模具温度。模具条件：加大主流道、分流道和浇口；减小浇口区面积；研磨模腔表面。11. 主流道凝料粘模消除措施如下：工艺条件：缩短保压时间。模具条件：改变喷嘴位置；研磨主流道衬套；改变主流道拉
26、料杆形式。12. 脆消除措施如下：工艺条件：缩短保压时间；降低熔料温度；提高模具温度；供给干燥过的物料。模具条件：加大主流道、分流道和浇口。13. 表面硬度、强度不足消除措施如下：工艺条件：增大注射压力；延长保压时间；缩短保压时间；降低熔料温度；提高模具温度；供给干燥过的物料；减慢注射速度；物料不得带有杂质、灰尘。模具条件：加大主流道、分流道和浇口；减小浇口区面积；改变冷却水道位置；增加排气槽；改变浇口位置；研磨模腔表面；增加冷料穴容量；研磨主流道、分流道和浇口。17致 谢本毕业设计是在程洋老师精心指导和大力支持下完成的。程洋老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作
27、作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。同时，在此次毕业设计过程中我也学到了许多了关于生产加工的知识实践能力有了很大的提高。另外，我还要特别感谢同学们对我的论文写作的指导，他们为我完成这篇论文提供了巨大的帮助。最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢。18参考文献1. 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社.2001.8。2. 黄毅宏、李明辉.模具制造工艺.北京：机械工业出版社。2002.83. 何忠保，陈晓华，王秀英.典型零件模具图.北京：机械工业出版社4. 塑料模具技术手册/塑料模具技术手册编委会编.北京：机械工业出版社。5. 塑料模具设计手册/塑料模具设计手册编写组编著.第二版北京；机械工业出版社19