250ml输液瓶瓶胚单模多腔注塑模具设计毕业设计论文.doc

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1、250ml输液瓶瓶胚单模多腔注塑模具设计摘 要注射成型是生产塑料制品的最有效的方法，产量占塑料成型一半以上。现如今输液瓶大部分已换成塑料制品，塑料的输液瓶制作是用注塑成型的方法。本次设计是完成250ml输液瓶瓶胚一模12腔注塑模具设计，主要内容包括塑件材料的成型工艺性分析、根据塑件选择分型面、浇注系统的设计、冷却系统的设计、成型零部件的设计及侧向抽芯分型机构等的设计。进一步加强了对注塑模具设计基础的了解，也为设计复杂的注塑模具积累了经验。通过对250ml输液瓶瓶胚的模具设计使我掌握注塑模具的一般步骤和规律。本次设计的重点是侧向分型抽芯机构的设计，因为输液瓶瓶胚瓶口有两个凸出的部分，所以要不损伤

2、塑件就要在设计中加入侧向分型抽芯机构。本次设计的难点是建模及其运动仿真，从这里能看出模具设计的是否合理和怎样运动的。模具的标准化：标准模架和标准零件，可以满足大批量制造模具制造周期的需要，为了适应模具工业的发展我国的模具标准化程度在不断提高。现如今塑料模具设计大部分用于自动化大批量生产，取胚采用机器手取胚。为了满足塑件在各种工业产品中的使用要求，塑料成型技术朝着复杂化、紧密化、大型化方向发展。关键词：输液瓶瓶胚；注塑模；模具设计；标准化250ml infusion bottle preform design of single-mode multi-cavity injection mold

3、Abstract Plastic injection molding is the production of the most effective way, accounted for more than half of plastic molding. Now most of the infusion bottle to replace the plastic products, plastic bottle infusion method is injection molding. This design is completed for a 250ml infusion bottle

4、preform mold 12 cavity injection mold design, plastic materials, mainly including the forming process analysis, based on selected sub-surface plastic parts, injection system design, cooling system design, molding zero Part of the design and side core design of type institutions. Further strengthen t

5、he foundation for understanding injection mold design, but also for the design of complex injection mold accumulated experience. 250ml infusion bottle through the preform injection mold design and mold me to grasp the general steps and rules. The design focuses on the side core pulling mechanism typ

6、e design, because the infusion bottle bottle preform has two protruding parts, so the injury either in the design of plastic parts will add side parting core pulling . The design of the difficulty is modeling and simulation, can be seen from this mold design is reasonable and how to exerciseMould St

7、andardization: standard mold base and standard parts, high-volume manufacturing to meet the needs of mold manufacturing cycle, in order to meet the mold industry standardization of the mold continues to increase. Now most of the plastic mold design for automated mass production, using the machine Em

8、bryo. In a variety of plastic parts in order to meet the requirements of industrial products, plastic molding technology toward the complex, compaction, the direction of large-scale exhibitions. Key words: infusion bottle preform; injection mold; mold design; standardization 目录插图清单IV表格清单V引言- 1 -第1章

9、绪论- 2 -1.1研究现状和发展趋势- 2 -1.2本课题的背景和意义- 3 -1.3主要内容- 3 -第2章 塑件工艺性分析及方案的确定- 4 -2.1 材料的选取- 4 -2.2 塑料的成型工艺特性- 4 -2.3 塑件的结构工艺性分析- 5 -2.4 加工工艺特点- 5 -2.5方案的确定- 5 -第3章 由塑件的相关选择和注射机的选择- 6 -3.1 塑件分型面位置的分析和确定- 6 -3.2 注塑机的选择及工艺参数的校核- 7 -3.3 浇注系统的形式的选择和截面尺寸的计算- 9 -第4章 模具的结构设计- 13 -4.1 成型零部件的设计- 13 -4.2 排气系统的设计和模架的

10、选取- 16 -4.3 导向机构的设计- 17 -4.4 侧向分型抽芯机构的设计- 19 -4.5 推出机构的设计- 20 -4.6 冷却系统的设计- 21 -第5章 设计成果- 23 -第6章 Mlodflow对塑件的分析- 26 -结论与展望- 29 -致谢- 31 -参考文献- 32 -附录A 图纸- 33 -附录B 外文文献及中文翻译- 34 -附录C 主要参考文献的摘要- 60 -附录D 光盘- 62 -插图清单图3-1 塑件- 6 -图3-2 分型面- 7 -图3-3 浇口套- 10 -图3-4 浇注系统- 11 -图3-5 点浇口- 12 -图4-1 整体式嵌入式凹模- 13 -

11、图4-2 型芯的结构- 13 -图4-3 型腔- 14 -图4-4 型芯- 15 -图4-5 燕尾槽中的型腔- 16 -图4-6 导柱- 17 -图4-7 导套- 18 -图4-8 导套的固定形式- 19 -图4-9 a) 三维的燕尾槽- 19 -图4-9 b) 燕尾槽- 19 -图4-10 推杆- 20-图4-11 推杆的固定形式- 20 -图4-12 型腔上的冷凝水道- 22 -图5-1 注塑模具主视图- 23-图5-2 注塑模具俯视图- 23-图5-3 注塑模具左视图- 23 -图5-4 动模部分三维图- 24 -图5-5 定模部分三维图- 24 -图5-6 注塑模具的爆炸图- 24 -

12、图5-7 连杆一- 25 -图5-8 运动函数- 25 -图5-9 解算方法- 25 -图6-1 塑件最佳浇口的位置- 26-图6-2 塑件的充填时间- 26 -图6-3 塑件体积温度- 27-图6-4 塑件的压力- 27 -图6-5 塑件充填结束时的压力- 27 -图6-6 锁模力XY图- 28 -表格清单表2-1 塑件的注射条件- 5 -表3-1 注射机的相关数据- 8 -表4-1 模板的厚度尺寸- 17 -引言塑料模具工业近几年发展迅速，塑料制品在汽车、机电、仪表、航天等国家支柱产业和人民日常生活相关的各个领域得到广泛的应用。模具是工业生产的重要工艺设备，他被用来成型具有一定尺寸的各种制

13、品，在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具，采用模具生产效率高，质量好，切削少，节约能源和原材料，成本低等一系列优点。在塑料成型工业中模具也得到了广泛的应用。近年来塑料成型模具的产量和水平发展十分迅速，高效率，自动化，大型，精密，长寿命模具在模具总产量中所占的比例越来越大，从模具的设计和制造两方面来看，模具的发展趋势可归纳以下几点：1.理论研究不断发展，设计计算日趋成熟；2.塑料模具的高效率自动化；3.大型塑料模具的推广；4.高精度塑料模具；5.模具计算机辅助设计（CAD）辅助工程（CAE）；6.模具制造新工艺的发展；7.模具标准化；8.简易制模工艺的研究；9.特种塑料成型模具的研究。本次设

14、计题目是基于UG技术的注射模具设计，课题来源于工业生产实践。设计过程中利用UG软件完成模具零件的造型、装配设计。第1章 绪论1.1研究现状和发展趋势1.1.1国内研究现状80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，在未来的模具市场中，塑料管件在模具总量中的比例还将逐步提高。经过半个世纪的发展，模具水平有了较大提高。在塑料管件模具方面已能生产19万吨，上规模，高水平的企业越来越多！由于他的抗腐蚀、廉价等优秀品质，被应用于我国现代化建设的各个领域。精密塑料模具方面，已能生产医疗塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。所生产

15、的这类塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总

16、体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%80%相比，差距较大。1.1.2国外研究现状注塑成型是最大量生产塑料制品的一种成型方法，二十多年来，国外的注塑模CAD技术发展相当迅速。70年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初，人们成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十多年来，注塑模CAD技术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进。1.1.3.发展趋势：注塑模具是

17、生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑胶模具设计工业的迅速发展以及塑胶制品在航空、航太、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，传统的塑胶模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。电脑辅助工程（CAE）技术已成为塑胶产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。利用 CAE 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情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以後再返修模具。这不仅是对传统塑胶模具的

18、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，都有着重大的技术经济意义。塑胶模具设计不但要采用 CAD 技术，而且还要采用 CAE 技术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）。传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕後，通常需要几次试模，发现问题後，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料模具设计制品和塑胶模具的设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。1.1.4存在的问题根据我国模具技术的发展现状及存在的问题，其今后应朝着如下几

19、个方面发展：1、开发并发展精密、复杂、大型、长寿命模具，以满足国内市场的需要。国家已规划分别在山东、广东、北京、上海等地的有关单位重点发展热锻模、热铸模、塑料模、冷冲模、顶杆等，以便集中力量发展这些有影响的高水平模具及标准件。2、加速模具标准化和商品化，以提高模具质量，缩短模具制造周期。3、大力开发和推广应用模具CAD/CAM技术，提高模具制造过程的自动化程度。4、积极开发模具新品种、新工艺、新技术和新材料。5、发展模具加工成套设备，以满足高速发展的模具工业的需要1.2本课题的背景和意义一个国家模具生产能力的强弱，水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品的开发和旧产品的更新换代，影响着产品质

20、量和经济效益的提高。采用模具生产制件具有生产效益高、质量好、切削少、节约能源和原材料、成本低等一系列优点。模具成型已成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最有潜力的发展方向。而注塑模又是模具生产中采用最普遍的方法。世界塑料成型模具中，约60%为注塑模。在国民经济中，模具工业已成为五大支柱产业机械、电子、汽车、石油化工和建筑的基础。随着社会的发展，它将发挥更加重要的作用。通过对注塑模具设计，既能锻炼了我的分析问题、设计问题的能力，又提高了三维造型的能力，为今后从事相关工作打下坚实的基础，因此具有重要研究意义。1.3主要内容（1）根据给定的塑件毛坯，画出零件图；（2）对塑件的成型工艺进行分

21、析；（3）模具分型面与排气方式选择设计，成型零件的结构设计并画出零件结构图； （4）注塑系统设计并画出结构图；（5）设计导向系统并画出结构图； （6）模具总装图设计；（7）利用三维软件造型并进行运动仿真；第2章 塑件工艺性分析及方案的确定2.1 材料的选取本塑件是250ml输液瓶瓶胚，选用的材料是聚丙烯，是因为聚丙烯无味、无色、无毒。外观似聚乙烯，但比其更透明、更轻，与聚乙烯比，聚丙烯的综合性能优于聚乙烯，聚丙烯产品质轻、韧性好、耐化学性好；与玻璃相比，生产能耗低，运输/使用过程中不容易破碎；与PVC相比，焚烧时不会产生氯化氢有害气体，而且使用过程中也不用担心增塑剂进入药剂。故输液瓶瓶胚选用材

22、料为聚丙烯。2.2 塑料的成型工艺特性塑料的工艺性有很多，包括材料的热力学性能、结晶性、取向性、收缩性、流动性、相容性、吸湿性及热稳定性等。2.2.1热力学性能：聚合物在不同温度下所表现出来的分子热运动特征陈伟聚合物的物理状态。聚合物的物理状态分为玻璃态、高弹态和粘流态三种状态。物理状态主要与温度有关。聚丙烯为结晶型高聚物，是常用塑料最轻，密度仅为0.91g/cm3。通用塑料中，PP的耐热性最好，其热变形温度为80-100，能在沸水中煮。2.2.2塑料的成型收缩性： 塑料制件从模具中取出冷却后一般都会出现尺寸缩小的现象，这种塑料冷却后发生体积收缩的特性称为塑料的成型收缩性。影响收缩性的因素很多

23、，包括塑料本身的热胀性、模具结构和成型工艺条件。由于结晶，聚丙烯的收缩率相当高，一般为1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比聚乙烯等材料要好得多。要想改善塑料的成型收缩性，不仅要考虑选择的材料要慎重，而且在模具设计、成型工艺的确定等方面因素都须认真考虑，才能生产出的产品质量更高、性能更好。2.2.3塑料的流动性：塑料的流动性实质上是树脂聚合物所处的温度大于粘流温度是发生的大分子之间相对滑移现象。表现在成型过程中，在一定温度和一定压力下塑料熔体充填模具型腔的能力。塑料的品种、成型工艺和模具结构都是影响流动性的主要因素。聚丙烯在熔融温度下有较好的流动性，成型性能好，在加工是有两个特点：1.聚丙烯

24、熔体的粘度随剪切速度的提高而有明显的下降（受温度影响较小）；2.分子取向程度高而呈现较大的收缩率。热塑性塑料用熔融指数的大小来显示流动性的好差。即在一定温度下，将定量的塑料以一定的压力注入阿基米德螺旋线模腔中，测其流动性长度，就可判断塑料流动性的好差。2.2.4 塑料的吸湿性：吸湿性是指塑料对水的亲疏程度。有的塑料很容易吸水，有的塑料吸附水分的倾向不大。聚丙烯不吸水故其吸湿性较小。2.2.5 塑料的比容和压缩比：比容和压缩比是针对热固性塑料而言的。比容是指单位质量的松散塑料所占有的体积。压缩比是指塑料的体积与塑件的体积之比，其值恒大于一。而聚丙烯是属于热塑性塑料，是可以反复加热而具有可塑性的合

25、成树脂制得的塑料。热塑性熟料的合成树脂分子结构呈线性或支链性，通常相互缠绕并不连接在一起，受热后能软化或熔融，从而可以进行成型加工，冷却后固化。故不用分析。2.2.6 聚丙烯的缺点：尺寸精度低、刚性不足、耐候性差、易产生“有害气体”，它具有后收缩现象，脱模后，易老化、变脆、易变形在40度。2.3 塑件的结构工艺性分析塑件为250ml输液瓶瓶胚，是由模具通过注射成型的。想获得优质的塑料塑件，除合理选用塑件的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性。这样，不仅可使成型工艺顺利进行，而且还能满足塑件和模具的经济性要求。在进行塑件的结构工艺设计是应遵循以下原则：（1）在设计塑件时，应考虑塑件结构工艺性；（

26、2）再设计塑件的同时应考虑模具的整体结构，使模具易于制造，模具抽芯和推出机构简单；（3）在保证塑件使用性能、物理性能、电性能。耐化学腐蚀性能和耐热性能的前提下，力求结构简单，壁厚均匀，使用方便；（4）当设计的塑件外观要求较高时，应先通过造型，然后绘制图样。这里的瓶胚要求不高故不需要造型。2.4 加工工艺特点 表2-1是PP的主要注塑条件表2-1 塑件的注射条件项目要求料筒温度210280C注射压力70100MPa模具温度2060C注射量20%85%2.5方案的确定毛胚为中小型塑件，考虑其模具结构设计简单 并且具有一定的效益。则本设计可以选择一模12腔的结构设计。由于塑件的特殊结构，如果采用一般

27、的推出机构，则塑件不能顺利脱模；为了方便塑件的顺利脱模，则采用了侧向抽芯机构。方案1：一模12腔燕尾槽侧向抽芯推杆推出的模具设计；方案2：一模12腔燕尾槽侧向抽芯推件板推出的模具设计。方案1和2不同点就是推出机构，每个燕尾槽中都有三个型腔，而且要侧向抽芯，动模板不动则只能用推杆推出机构。故选择方案1。第3章 由塑件的相关选择和注射机的选择3.1 塑件分型面位置的分析和确定图3-1 塑件从图3-1中可看出分型面应设置在塑件的中部。由于塑件的左端是水平的，右端有凹槽，而且边上还有锥度。3.1.1 分型面的设计原则：1.分型面应选在最大轮廓处。塑件在动定模的方位确定后，其分型面应选在塑件外形最大轮廓

28、处，否则塑件无法从型腔中脱出，这是最基本的选择原则。2.分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模。由于注塑机的顶出装置在动模一侧，所以分型面的选择应尽可能地使塑件在动模一侧，这样有利于在动模部分设置推出机构。3.分型面的选择应保证塑件的精度要求。对于与分型面垂直的塑件尺寸，若该尺寸与分型面有关，有与分型面在注射成型时有涨开的趋势，故该尺寸的精度会受到影响。4.分型面的选择应满足塑件的外观质量要求。5.分型面的选择要便于模具的制造。6.分型面的选择应有利于排气。在设计分型面时应尽量使充填的塑料熔体料流末端在分型面上，这样有利于排气。 由于塑件是个毛胚件，所以不需要保证塑件的精度要求和外观质量要求。综合

29、分型面设计原则可知分型面的位置如图3-2所示。 图3-2 分型面3.2 注塑机的选择及工艺参数的校核3.2.1注塑机的选择 单个毛胚制件的体积：V=+=19373.84凝料的体积：初估计理论注射量： V=查课本表4.2可知选用型号为XS-ZY350/250的注射机，相关数据如表3-1所示。表3-1 注射机的相关数据项目要求理论注射量350注射压力107MPa锁模力2500KN移模行程260mm最大模厚度400mm最小模厚度170mm定位孔直径125mm喷嘴球直径36mm喷嘴孔半径4mm注射方式螺杆式喷嘴伸出量20mm3.2.2 注射机的有关工艺参数校核1) 按注射机的锁模力进行校核其中 注射机

30、的锁模力，N； A单个塑件在分型面上的投影面积，； A浇注系统在模具分型面上的投影面积，； P塑料熔体对型腔的成型压力，其大小一般是注射压力的80，MPa。从课本表4.1中知，PP的型腔压力在2045MPa。A=A=P=45=36MPa公式左边=公式右边=2500KN左边所以在注射时不会发生溢料现象。2) 注射压力的校核 塑料成型所需要的注射压力是由塑料品种、注射机类型等因素决定的。注射机的校核是核定注射机的额定注射压力是否大于成形时是所需的的注射压力p=107MPa，P=70100MPa。故注射压力合格。3） 最大注塑量校核 ，符合注射机利用率在0.20.85的要求。3.3 浇注系统的形式的

31、选择和截面尺寸的计算3.3.1 浇注系统的设计是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和凝料穴等四部分组成。安装在卧式注射机上生产的注射模具所用的浇注系统，称为直浇口式浇注系统，其主流道垂直模具分型面。浇注系统的设计是模具的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内外部质量及模具结构有很大影响。浇注系统一般遵循以下原则：1) 了解塑件的性能。注射成型时注射机的料筒中的塑料已成熔融状态，因此了解塑料熔体的流动性以及温度十分重要。浇注系统一定要适应于所用塑料成型性能，保证塑件质量。2) 尽量避免或减少产生熔接痕。3) 有利于型腔中气体的排出。浇注系统

32、应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个部分，使浇注系统及型腔中所有的气体有序的排出，避免充填过程中产生紊流，也避免因气体积存而引起的凹陷、气泡、烧焦等塑件的成型缺陷。4）防止型芯的变形和嵌件的移位。浇注系统设计是应尽量避免塑件熔体直接冲直接冲击细小型芯和嵌件，以防止熔体的冲击力使细小型芯或嵌件移位。5) 尽量采用较短的流程充满型腔。在选择浇口位置的时候对于较大的模具型腔，一定要力求以短的流程充满型腔，是塑件熔体的压力损失和热量损失减小到最低限度，以保持较理想的流动状态和有效地传递最终压力，保证塑件良好的成型质量。为此，选择合理的浇口位置，减少六道的折弯，提高流道表面粗糙度，这样就可以缩短充填时间

33、，避免流程过长，压力和热量损失大二引起型腔充填不满等成型缺陷。6) 流动距离比和流动比的校核。对于大型或薄壁塑料制件熔体有可能因其流动距离过长或流动阻力太大而无法充满整个型腔。为此，在模具设计过程中除了考虑采用较短的流程外，还应对其注射成型时的流动面积比进行校核，这样就可以避免型腔充填不足的现象发生。3.3.2 浇口套尺寸的确定 喷嘴的尺寸在设计模具时，主流道始端面的球面必须比注射机喷嘴头部球面半径大12mm，则取浇口套的球面半径为20mm。主流道小端直径要比喷嘴直径大0.51mm，以防止主流道口部积存凝料而因影响脱模，则小端直径取5mm。浇口套设为整体式，浇口套上半部分相当于定位圈，浇口套大

34、端直径比注射机定模板上的定位孔径小0.2mm以下，则直径取125mm。如图3-3所示。图3-3 浇口套3.3.3 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴到与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，熔体最先流经模具的部分，它的尺寸和形状对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此必须是熔体的温度和压力损失最小。 在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。主流道通常设计在模具的浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为26，小端直径d比注射机喷嘴直径大0.51mm。由于小端的前面是球面，其深度为35mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大12mm。流道表面粗糙度R。浇口套一般采用碳素工具钢制造，热处理淬火硬度5357HRC。浇口套与模板之间的配合采用H7/m6的过渡配合，浇口套与定位圈设计成整体式，用螺钉固定于定模板上，一般用于小型注射模。本设计就采用整体式浇口套，如图所示。3.3.4 分流道的设计在设计多型腔或者