1、 毕 业 设 计（论 文） 设计（论文）题目： 电热水壶底座注塑模设计 学 院 名 称： 机械工程学院 专 业： 材料成型和控制工程 班 级： 材料成型 姓 名： 学 号 指 导 教 师： 职 称 定稿日期： 2014 年 5 月 4 日 摘要 I 摘 要 塑 料工 业 是 当今 世 界 上 发展速 度最 快 的工 业 门 类 之一， 而 注塑 模 具 是其 中 发 展较为 快的 一 个 种类， 因此， 研究 注塑 模具 的生产 过程 对了 解塑 料产 品的生 产过 程和 提高 塑 料产 品质 量 有 很大 意义。 本 次产品 设计介 绍了注 射成型 的基本 原理，特别 是双 分型面 注射 模
2、 具的设 计结 构 与工 作原 理，对注 塑产 品提 供了 基本 的设计原 则，并 详细介 绍了 冷 流道 注 射模具 浇注系 统、温度 调节 系统和顶 出 系 统的 设计过 程，同 时对 模具 强 度 要求 做 了说 明。设计 出成 型零部件 以及 合理 的 设 计推 出 机 构。对 设计 进 行验证 主要 目 的是 对 注 射机 的 相关重 要参数 进行验 证，包括它的 模 具 闭合厚 度、模具 安装尺 寸、模具 开模行 程、注 射机的锁 模力等等 。在校验 合格后，并完成 成型零件 加工工艺 过程的制定，既 要保证塑件 的质量，又要兼 顾经济 性。 最 后就是 模具的装 配环节，包括 给
3、定装配步 骤、明 确注意事 项等 关键词 ： 生产工艺 注射模 成型零件 装配 塑料模具 分型面 Abstract II Abstract Plastic industry is grows now one of quickest industry classes in the world, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improve
4、s the product quality to have the very big significance. This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced
5、in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request. Design shaped parts， reasonable drawing mechanism and so on The design should be ce
6、rtification Primarily related to the injection machine of important parameters for the certification including die close thickness sizes， the name distance， injection machine of the die draw force and so on After Qualified in check，the molding parts machining process design must ensure that the qual
7、ity of Supervision taking into account the economy Final assembly is part of the mold， which including the design of assembly steps， clear proceeding required attention Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain detail question, underst
8、ands the mold structure and the principle of work; Through to the PROGRAM study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhancement working efficiency. Key word: Manufacture process Injection mold Shaped parts The plastic mold Divides the profile 目录 III 目 录 1 引
9、 言 . 1 1.1 模具行业和产品发展现状 . 1 1.2 选题意义图表 1 . 1 1.3 设计任务 . 2 2 塑件的工艺性分析 . 3 2.1 塑件的分析 . 3 2.1.1 塑件的结构 . 3 2.1.2 壁厚分析 . 3 2.1.3 圆角分析 . 4 2.2 塑件的材料分析 . 4 2.2.1 ABS 工程材料的性能分析 . 4 2.2.2 ABS 的注射成型过程和工艺参数 . 4 2.3 塑件模流分析 . 5 2.3.1 分析的总体结果 . 5 2.3.2 分析结果的图片 . 5 2.3.3 模流分析结论 . 9 3 模具总体结构设计 . 10 3.1 确定型腔数目和其排列方式
10、. 10 3.2 确定 分型面 . 10 3.3 确定浇注系统结构 . 11 3.3.1 主流道形式和位置 . 11 3.3.2 分流道的设计 . 12 3.3.3 冷料穴的设计 . 13 3.3.4 确定浇口形式和位置 . 13 3.4 确定推出方式 . 13 3.5 确定导向机构 . 13 3.6 确定温度调节系统 . 14 3.6.1 注射模冷却系统设计原则 . 14 3.6.2 冷却系统的结构设计 . 14 3.7 排气系统的设计 . 14 3.8 确定模具支撑零件结构 . 15 4 模具零件结构尺寸设计 . 17 4.1 初选设备 . 17 4.1.1 计算塑件体积和重量 . 17
11、4.1.2 注射机的选择和型号和规格 . 17 4.1.3 校核注射机的有关参数 . 17 目录 IV 4.2 顶出机构复位方式的确定 . 19 4.3 动、定模导向机构设计 . 19 4.4 设计斜导柱侧向抽芯机构 . 20 4.4.1 设计导滑槽结构 . 20 4.4.2 设计斜导柱结构 . 21 4.4.3 设计侧型芯结构 . 21 4.4.4 设计楔紧块结构 . 22 5 成型零件设计 . 24 5.1 计算成型零件工作尺寸 . 24 6 模具 2D 装配图 . 26 6.1 热水壶配件模具 2D 图： . 26 7 总结 . 27 8 设计存在的问题与解决设想 . 28 致 谢 .
12、29 参考文献 . 30 目录 V 宁波工程学院毕业设计（论文） 1 1 引 言 1.1 模具行业和产品发展 现状 随 着时 代的发展，在家 用电器行业中，塑 料制件凭借 它特有的质 轻、耐腐蚀能力 强，色泽艳 丽，以及生 产过程简 单、成 本低，效 力高和加 工性能好等优 点，已 经取代了部 分金属制 件。其模 具设计是保证高质 量塑料制件生 产的重要前 提。比如笔记本电 脑、移 动电话和个 人数字助 理等产品更新换 代的速度非常 快，产 品的设计 理念正朝着“轻、薄、短、小”方向发 展，同 时人们对这些产 品的需 求量也正在快速增 长。于 是，薄 壁注塑成 型技术得到迅 速发展。薄 壁注塑
13、成型技 术已引起人 们 的高度重 视，以美、德和日本等国为首的发 达国家纷纷投 资大力开发研 究该技术。它已经成 为塑料成型行 业中的一个新的研究 热点，是一项具有深远意 义和重要作 用的未来技 术。 塑 料是 20 世纪才发展 起来的一种新材 料，目 前世界上塑 料的体积产 量已经赶上并 且超过了钢 材，成 为当前人类使 用的一大类材 料。我国的塑 料工业正在飞 速发 展，塑 料产品的应 用已深入到了国 民经济的各个部 门。塑 料产品的普和 应用推动了塑 料模具得到快 速发 展。我国塑 料模具在近 期已经得 到了快速发 展，成 果 主 要有：在大 型塑料模 具中已能生 产单套重 量达到 50
14、t 以 上的注塑 模，在精密 塑料模 具中精 度已达 到 2um，甚 至制件精 度很高的小模 数齿轮模 具和达到高 光学要求的车 灯模具等也已 能生 产，其 中多腔塑 料模具已 能生 产一模 7800 腔的塑 封模；而高 速模 具方 面已能生 产挤出速 度达 6m/min 以 上的高 速塑料异 型材挤 出模 具和主型 材双腔共 挤、双色共 挤、软硬共 挤、后共 挤、再生料共 挤出和低发 泡钢塑共 挤等各种模 具。从生 产手段上 ，企 业上模 具设备的数 控 化率已 有了较 大提 高， CAD/CAE/CAM 技 术的应 用面已 大为广 泛，高 速加工 和 RP/RT 等 先进技 术的使 用也
15、已越来越 多， 模 具标准 件的使 用覆盖 率及模具 商品化 率都已有较 大幅 度的提 高， 热 流道模 具的比 例也有较 大提 高，内 热式或外 热式热流 道装 置得以采 用，也有少 数单位采 用了在世 界具有先 进水平的高 难度针阀式 热流道模 具，它能完 全消 除制 件的浇 口痕 迹。气 体辅助注 射技术在生 产中已成 功得到 应用。 虽 然塑 料模具 在我 们国内的发 展较 为迅 速，可 是由于我国 模具行 业本身 起步较 晚，相 比发 达国 家的模 具设计 制造水 平，我国 还存在很大问 题，比 如说发 展不平 衡， 产 品总体水平 较 低。工 艺装备 落后， 组 织协调能 力差。大
16、多 数企 业开发 能力 弱， 创 新能力不 足。供需 矛盾一 时还难 以解 决。体 制和人 才的问 题解 决还需 要时 间。 为 此，学 习、研 究塑料 模具具 有其意 义。通 过本次 毕业设 计对塑 料模具 相关知 识进一 步的巩 固和学 习。通 过分析塑 料分型 面、进料 点位 置，拔 模 斜度和顶 出机构 等一系 列问 题，对模 具结构 进行 合 理设 计。并结合 相关软 件的应 用，实 现优 化模 具设 计。 1.2 选题意义图表 1 由 于新材 料、新工 艺、新技 术的不 断发 展，促 使模具设 计技 术不断进 步，对模 具设宁波工程学院毕业设计（论文） 2 计 的要 求越 来越 高
17、，对磨 具设 计人 才的知 识、能 力、素 质的要 求也在不 断提 高。通 过各种渠 道培养更 多的模 具人 才，搞 好技术创 新，是不 断提 高我 国磨 具师和 制 造以及维 修的一 个关 键途 径。 这 次的毕 业设 计通 过对一个 热水壶 底 座的塑 料产 品和其模 具的设 计，锻 炼对塑 料产 品的设 计和成 型工 艺的选 择能 力；塑 料产 品成 型模 具的设 计能 力、塑 料产 品的质 量分 析和工 艺改 进能 力、塑 料模 具结 构 改 进设计能 力， 熟悉了模 具设 计中经 常使 用的商 业软 件。 1.3 设计任务 1 热 水壶底 座设 计：采 用美的 事国 PTC 公司 研
18、发 的软 件 Pro/ENGINEER 设计 出该产 品的 3D 图，在 选择 该塑 件的材 料为 ABS 的前 提下，通 过 德国西 门子公 司提 供的软 件 UG来导 出相 应的模架 图； 2 产 品工 艺性分 析：分析 热水 壶底 座的结 构，看塑 件是否 能顺 利完成 注射、冷 却、脱 模过 程，成 型强 度、刚 度以和使 用寿 命是否 满足正 常使 用的要 求，找 出不 足之 处，对热 水壶底 座作出结 构上的修 正，直 到满 足这些条 件为 止；分 析产 品的最 佳浇 口位 置在哪，流动 是否平 衡； 3 注塑设备选择：根据现有的设备，通过计算说明从中选择合适的注塑设备； 4 确定
19、分型面：根据塑料件的几何形状，尺寸精度上的要求，加上脱 模方式等选择合适的分型面； 5 选 择模 架：模架 为标 准件，根据 相应的磨 具尺寸选 择合适 的即 可； 6 浇 道系 统设 计：通过 分析确定 流道 系 统的设 计 参数和 要求和 浇口位 置； 7 成 型件设 计：合 理的设计 成型零 件，确 定模腔 的数量 和其排 列方 式 ,塑 件需要 用到外侧 抽芯 ,所 以这 里还要设 计抽芯 件； 8 冷 却系统 设计与计 算：冷 却水孔 的位 置及其 数量与冷 却效 果有着密 切的关 系，在确 定的同 时，应 尽可能 地靠 近型腔 但不能 发 生干 涉； 9 抽 芯机 构设 计 ：热
20、水壶底 座采 用的是 侧 滑块 侧向 抽芯 机 构； 10 绘 制 2D 模 具图 纸，包括 模具的装 配图纸 和成型 零件 的图 纸。 宁波工程学院毕业设计（论文） 3 2 塑件的工艺性分析 2.1 塑件的分析 2.1.1塑件的结构 塑件结构如图 2-1（ 2D 图）和 2-2（ 3D 图）所示： 图 2- 1 （热水壶配件 2D 图） 图 2- 2（热水壶配件 3D 图） 整 个塑 件的结 构以及 其表 面 形状较 为 简 单，主 要的壁 厚 尺 寸是 2mm，中 间衔接 部分以 小圆弧 过 渡。塑 件质量要 求是不允 许有裂 纹、变形 缺 陷，表 面挺括 清 晰，无 飞边 ，无 明显收
21、缩痕 迹，脱 模斜 度 28 -1。 2.1.2 壁厚分析 塑 件的壁 厚对塑 件质 量的影 响非 常的 大。壁 厚太 小了，充 模困 难；壁 厚太 大了，即 浪宁波工程学院毕业设计（论文） 4 费 原 料，又会 增加 冷却时 间，更重 要的是塑件 会产生 气 泡、缩 孔、翘 曲变 形等缺 陷。本材 料为 ABS,查相关 手 册，壁 厚在其 最小 壁厚范 围之 内，所以 非 常合 理 。 2.1.3 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 用圆 弧过 渡。塑 件的圆 角半径一 般不小于 0.
22、5mm。其 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。 2.2 塑件的材料分析 关 于 ABS 材 料的介 绍： 全名 :丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 英文名称 :Acrylonitrile-butadine-styrene(简称 ABS) 2.2.1 ABS 工程材料的性能分析 ABS 是 一种 由丁 二 烯、苯 乙 烯 和丙 烯 腈三种 化 学单 体合 成 的材 料。每种 单 体都具 有不 同特 性：丁 二烯 具有坚 韧 性、抗 冲击特 性；苯 乙烯 具有易 加 工、高 光洁 度和高 强 度；丙 烯 腈有高强 度、热 稳 定性和
23、化 学稳 定 性。从形 态上 看， ABS 是 一种非 结晶性 材 料。三 种单 体的聚 合产 生了 具 有两 相的三 元共 聚 物，一个是 苯乙 烯 -丙 烯 腈的连 续 相，另一 个是聚 丁二 烯橡 胶分散 相。 ABS 的特 性主 要取 决于三种单 体的分 子比率 以和两 相中的分 子结 构。这就 在产 品设 计上具 有很 大的灵 活 性， 并 且因 此而产 生了市 场上百 种具有不 同品 质的 ABS 材 料。这 些不同 品 质 的材 料提 供了其特 有的特 性，例 如从中 等到高 等的抗 冲击 性，从低 到高的光 洁度和高 温扭曲特 性等。 ABS 材 料 具有超 强的易加 工性，外
24、观 特性，低蠕变性 和优 异的尺 寸稳定 性以和很 高的抗 冲击强 度。 ABS 是 一种无 毒，微黄 色综合 性能十 分良好 的树 脂，在 比较宽广 的温 度范 围内 具有 较高 的 冲击 强 度，热 变形 温度 比 PA、 PVC 高，尺 寸稳定 性好，收 缩率 在 0.4%-0.8%范 围内，若经 玻纤 增强 后可 以减 少到 0.2%-0.4%，而 且 绝 少出现 塑后收 缩。同 时 ABS 具有 良好 的 成 型加 工性，产品 表 面 光洁 度 很高 ，且具有 良 好 的可 涂装 性和 染色 性，同时可 电镀 成 多 种 色泽。 2.2.2 ABS 的注射成型过程和工艺参数 1) 注射成型过程 (1) 成型前的准备。干 燥处 理： ABS 材 料具有吸 湿性 ，要求在 生 产加 工 之 前对其 进行 干 燥 处理。建 议干 燥 条 件为 80 90下干 燥不得 少于 2小时。材 料 温度 应保 证小 于 0.1%。 熔 化温 度： 210 280；建 议温 度： 245。 模 具温度 ： 25 70。（模具温 度会 对塑件 光 洁 度 照成影 响，温度 较低 的 时候 会导 致光 洁度较 低）。 注 射压 力： 500 1000bar。 注 射速 度：中 高速 度。
