1、 塑料拖把头的注塑模具设计 摘要塑料制品是现代新兴产品之一，它犹如空气时时刻刻都环绕在人们的身边。现在人们可以说是生活在塑料的世界里面。而且塑料具有化学稳定性好，密度小，电绝缘性能高，比强度大等优良的性能。塑料制品一般都用模具来生产制造，通常称之为注塑模具。注塑模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，而随着塑胶模具设计工业的迅速发展以及塑胶制品在航空、机械、电子、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求也越来越高，传统的塑胶模具设计方法已无法适应产品换代更新和提高品质的要求。电脑辅助工程（CAE）技术已成为塑胶产品开发、模具设计和解决产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。人们利用 CAE
2、 技术可以在模具加工前，在电脑上对整个注塑成型过程进行类比分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却等的情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等的情况，以便人们能尽早的发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统塑胶模具的设计方法一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术和经济意义。 本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，成型难度较小，模具结构较为简单，因此是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼了对塑料成型模具的设计和制作能力。本次设计为塑料拖把头的注塑模具设计，将注射模具
3、的相关知识作为依据，来阐述塑料注射模具的设计过程。其中模具中决定塑件几何形状和尺寸的零部件称为成型零件，成型零部件在工作时直接与塑料接触，在一定的温度下承受熔融体的高温和高压，因此必须要有合理的结构、较高的强度和刚度、正确的几何形状、较高的尺寸精度以及较低的表面粗糙度。本论文中有重要零件的工艺参数的选择与计算，推出机构与浇注系统以及其它结构的设计过程等。明确的阐述了模具设计的流程。其次在设计该模具的同时我总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，做到学以致用。在设计中除使用传统方法外，同时引用了 CAD、
4、Pro/E 等技术，使用 Office 软件等，提高了工作效率。关键词：塑料模具; 注射成型; 模具设计; Plastic mop head of injection mold designMajor:Mechanical design manufacturing and automation Student：LiuChao tutor: MaYongmei AbstractPlastic products is one of the modern new products, it is like the air around us all the time around.Now we can
5、 be said to be living in a world of plastic inside.And the plastic has good chemical stability, density is small, high electric insulating performance, strength and good performance. Plastic products with mold to manufacture, often called injection mold. Injection mould is one of the important techn
6、ology and equipment, the production of various kinds of industrial products, with the rapid development of plastic mould design industry and plastic products in aviation, machinery, electronics, shipbuilding and automobile industries, products is becoming more and more high to the requirement of the
7、 mould, the traditional plastic mold design method has been unable to adapt to the requirement of product update and improve the quality.Computer aided engineering (CAE) technology has become a plastic product development, mold design and to solve the weak link of product processing, and the most ef
8、fective way.Before we can use of CAE technology in the mold processing, on the computer to analogy analysis of the whole process of injection molding, accurately predict the melt filling, pressure maintaining and cooling, and the stress distribution, molecular products and fiber orientation distribu
9、tion, products of contraction and warping deformation, etc, so that we can found the problem as soon as possible, in a timely manner to modify parts and mold design, rather than waiting for mold test again after repair.This is not only the traditional plastic mold design method of a breakthrough, an
10、d to reduce or even avoid the mold repair scrap, reduce cost and improve the quality of products, has a great technical and economic significance. The graduation design task originates from life, wide application, the molding difficulty is small, the mould structure generally complex, is a good test
11、 for me.It can strengthen my understanding of the plastic molding principle, at the same time exercise my of plastic molding mold design and manufacturing capabilities. The design of injection mold design for plastic mop head, the injection mold of the related knowledge as the basis, to elaborate th
12、e design process of plastic injection mould.Decision model of a mould pieces of geometric shape and size of components called molding parts, direct contact with the plastic molding parts at work, at a certain temperature molten body under high temperature and high pressure, so there must be a reason
13、able structure, high strength and stiffness, the correct geometry and high dimensional precision and low surface roughness.This thesis are important parts of the choice of process parameters and calculation, and extrusion outfit, inject system and other structural design process, etc.Clearly expound
14、s the process of mold design. Secondly in the design of the mould at the same time, I summarized the general methods and steps of mold design, mould design of commonly used formula, data, die structure and parts.The previously learned basic courses to comprehensive application of the design, do to p
15、ractice.Besides using traditional methods in the design, at the same time refers to the technology, such as CAD, Pro/E, using Office software, etc., to improve the working efficiency. Keywords: plastic mold; Injection molding; Mold design; 目 录摘要 .IAbstract .II第 一章 绪 论 .11.1 采用注射模成形产品的优点 .11.2 注射成型原理
16、 .1第 二章 塑料的工艺性分析 .32.1 ABS的注塑工艺 .32.2 ABS的化学和物理特性 .3第 三章 型腔布局与分型面设计 .53.1 型腔数量的确定 .53.2 分型面的设计 .5第 四章 浇注系统设计与排气系统的设计 .74.1 浇注系统设计 .74.2 浇口的设计 .84.3 定位圈的设计 .104.4 排气的设计 .11第 五章 塑件的设计计算及注射机的选择 .135.1 塑件的结构设计 .135.2、塑件有关参数的设计计算 .145.2.1 成型零件工作尺寸的计算 .145.2.2模具型腔侧壁和底板厚度的设计 .175.3 注射成型机的选择 .17第 六章 标准模架的选择
17、与注射机有关工艺参数的较核 .206.1 标准模架的选择 .206.2 注射机有关工艺参数的较核 .206.2.1 最大注射量的校核 .206.2.2 最大注射压力校核 .206.2.3 锁模力的校核 .206.2.4 模具厚度 H与注射机闭合高度的校核 .216.2.5 开模行程校核 .21第 七章 合模导向机构与脱模机构的设计 .227.1 导柱导向机构设计要点 .227.2 脱模机构的选择及设计 .24第 八章 复位机构的设计 .288.1 复位机构的设计 .28第 九章 冷却系统与温度调节系统的设计 .299.1 冷却系统的设计 .299.2 温度调节系统的设计 .31总结 .32参考
18、文献 .33第一章 绪 论 1.1 采用注射模成形产品的优点（1） 注射成形工艺可由机床自动按照一定的程序完成，其便于实现自动化，而且生产效率较高，适用于大批量生产。（2） 注射成形一般可以一次成形，能够减少制品的再加工程序。 （3） 可以注射成形形状较为复杂的塑料制品。（4） 模具是通用的并且简单方便，所以制品成本比较低。（5） 注射成形后的废品及废料可以回收重新加热注射，因此能节约材料。（6） 其操作简单且容易掌握，不需要高级技工来操作。1.2 注射成型原理注塑成型也称为注射成型，他是目前塑料加工中采用的最普遍的方法之一，可以用来生产形状非常复杂的塑料制品。它具有成型周期短、应用范围广、制
19、品尺寸稳定、精度高、生产效率好、生产操作容易实现机械化和自动化的优点。注射成型采用的设备是注射机，按外形特征可分为卧式、立式和直角式注塑机。注塑机主要有料斗、喷嘴、料筒、加热器、注塑模具和螺杆构成。在注射成型时，将塑料颗粒状或粉状塑料原料倒入料斗内，原料进入料筒，在料筒内原料被加热至粘流态，在柱塞或螺杆的高压推挤下，将熔融物料以高压高速经喷嘴注射到塑料成型模具的型腔内，经一定时间冷却硬化后，使塑件凝固并定型，最后开启模具，取出制品。 2 图 1.1 注塑成型原理图上述过程大致可归纳为：加料-塑料熔融-注塑-冷却定型-塑件脱模。第二章 塑料的工艺性分析2.1 ABS 的注塑工艺 表 2.1 AB
20、S 主要技术参数指标表 2.2 成型塑料注塑成型工艺参数2.2 ABS 的化学和物理特性 ABS ，英文全称为：acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer，中文：丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。ABS 是在聚苯乙烯树脂改性的基础上发展起来的一种新型工程塑料。它是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体的三元共聚物，具有综合的优良性能（坚固、坚韧、坚硬、耐寒、耐热、耐腐蚀等） ，价格便宜，原料易得，因此进展很快，是目前产能最大、应用最广的一种工程塑料。ABS 是微黄色或白色不透明粒料，无毒、无味。 6ABS是三种组分组成的，故它有三种组分的综合功能，而每一组分又在其中起着
21、固有的作用。丁二烯可使 ABS具有弹性和较高的冲击强度；丙烯腈可使ABS具有较高的硬度、强度、耐热性及耐化学腐蚀性；苯乙烯则可使 ABS具有良好的介电性能。因此，在机械性能方面，ABS 具有质硬、坚韧、刚性等特性。由于以上的综合性能，因此 ABS广泛用来制造汽车、飞机和电视机、收音机的外壳、旋钮、电话机壳、话筒、把手等。ABS 的特点： 1）综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性。 2）与有机玻璃的熔接性良好，制成双色塑件，且可表面镀铬，喷漆处理。 3）有高抗冲、高耐热、增强、阻燃、透明等特性。 4）其流动性比 HIPS 差一点，比 PMMA、PC 等好，柔韧性较好。 ABS 的成型特性：1）
22、吸湿性强。2）成型时流动性差。3）模具温度对制品的质量影响较大。4）成型前应充分预热干燥。干燥条件：在 80-90 度下最少 2 小时。5）成型温度，熔料温度：210-280 度；模具温度：25-70 度。6）注射压力，50MPa-100MPa.7）注射速度，中等速度。 6 第三章 型腔布局与分型面设计3.1 型腔数量的确定型腔数目的确定：1）根据经济性确定型腔数目；2）根据锁模力确定型腔数目； 3）根据塑件精度确定型腔数目； 4）根据最大注塑量确定型腔数目； 7 多型腔的配置的原则：1）尽量采用平衡式排列，可使制品品质稳定，还可以简化设计；2）型腔的布置相对于浇口位置应尽量对称，以免成型时因
23、分型面处的偏载而发生溢料；3）型腔的排列应紧凑，以便于减小模具外形尺寸。 7 因此在设计中选用的是单型腔设计，其主要优点有：塑件的形状和尺寸始终一致，单型腔模具结构简单紧凑，设计自由度较大，工艺参数易于控制，分型面设计比较方便，而且制造成本较低，制造简易。 3.2 分型面的设计 遵循确定分型面的一般原则：（1）分型面应选择在制品的最大截面处。（2）应当尽可能使制品留在动模一侧。（3）应该有利于成型零件的加工制作。（4）应该有利于保证制品的外观品质和尺寸精度。（5）应该有利于排气。（6）应该尽量的减少制品在合模方向上的投影面积。（7）长型芯应置于开模方向上。（8）应该有利于简化模具的结构。（9）应该有利于型腔加工和制品的脱模方便。所以该设计分型面设计如图 3.1所示:
