塑胶模具毕业设计

目录

第一章前言―――――――――――――――――――――――――――――2 第一节注塑行业基本现状及存在的主要问题2

第二节塑料模具工业现状及发展方向

第三节注塑模具的发展展望

第四节 DELTA拉出式龙头简介

第五节选题依据及研究意义

第二章产品材料和设计选择―――――――――――――――――――――2 第一节塑件的精度和表面粗糙度――――――――――――――――

第二节塑件的形状和结构设计―――――――――――――――――10

第三节塑件分析―――――――――――――――――――――――11

第四节聚甲醛物理化学特性及成型特性―――――――――――――11

第三章零件模具设计―――――――――――――――――――15

第一节设计题目―――――――――――――――――――――――15

第二节设计任务―――――――――――――――――――――――15

第三节选择成型设备―――――――――――――――――――――16

第四节注塑机有关参数的校核―――――――――――――――――16

第五节浇注系统设计――――――――――――――――――――—19

第六节分型面设计――――――――――――――――――――――23

第七节塑料模成型零部件设计―――――—―――――――――――－31

第八节合模导向机构的设计―――――――――――――――――――31

第九节塑件侧向分型与斜销抽芯机构的设计计算――――――――――39

第十节注塑温度调节系统的设计计算―――――――――――――――41

第四章模具动作过程及结构特点―――――――――――――46

第一节模具结构特点――――――――――――――――――――――47

第二节模具动作过程――――――――――――――――――――――――48

第五章设计总结及课题展望

参考文献

致谢

摘要

本篇的主要内容是介绍一种拉出式龙头的模具设计及模具制造方案。此龙头为DELTA

公司的一款新产品。

通过对拉出式龙头在构造及性能方面的了解，应市场需求，在选材和制造方法上做

出一系列的的改进。注塑成型的制品即满足外观上的审美又满足性能方面的要求，

考虑到计算过程中参数的相互影响，优化选择如下步骤：

1．审查制品的要求，选择合适的成型工艺及注塑机工艺成型参数，以利于制品质量质量及外观，是设计中最重要的步骤之一。

2．模具流道的设计，选择S型流道，长度以具体情况而定。

3．分型面的设计计算是对数据要求最严格的部分。

4．推出及复位结构的设计。

5．设计总结概述。

１.前言

当今，现代科学技术日新月异的发展，在现代经济全球化形成的技术进步中，制造业技术特别是增长最快的电子机械和信息技术的发展。对已加入WTO的我国来说，塑料加工机械面临前所未有的机遇和挑战。已步入世界塑料大国的塑料机械制造技术有显著提高，作为塑料加工中具有竞争力和影响力的精密注塑成型技术越来越呈现出蓬勃生机和巨大市场需求。

1.1 注塑行业基本现状及存在的主要问题

1.1.1 注塑行业基本现状[1]

注塑成型是高分子材料成型加工中一种重要的方法，热塑性塑料注塑占注塑成型工艺主导地位，热固性塑料和结构泡沫塑料注塑也占有一定份额。特别是为适合特殊性能要求的塑料注塑，在传统热塑性塑料注塑成型技术的基础上开发了专用注塑成型技术，如气体辅助注塑成型（GAIM）、反应注塑成型（RIM）、增强反应注塑成型（RRIM）、结构发泡注塑成型、电磁动态注塑成型和精密注塑成型等，通过各种注塑成型可以获得各种结构形状复杂的塑料制品。如今各种复杂塑料注塑成型的结构件、功能件以及特殊用途的精密件已广泛的应用到交通、运输、包装、储运、邮电、通讯、建筑、家电、汽车、计算机、航空航天、国防尖端等国民经济的所有领域，已成为不可缺少的重要的生产资料和消费资料。

进入90年代，我国国民经济的持速增长，带动了塑料工业的快速增长。塑料机械产业明显的跃升，促使注塑产品的应用领域从一般日用、民用行业向国民经济几乎所有的部门拓展，而且具有较高技术含量和高附加值的注塑产品开发应用不断增

多，提高了我国注塑行业的整体水平。企业技术装备、市场开发能力、产品应用范围和参与市场竞争的能力等方面与以往相比均有了较大提高，沿海工业发达地区的注塑产品档次接近港台同类产品的水平。到2000年全国注塑产品耗用量约287万吨；其中农用注塑品2.65万吨、包装储运注塑品6.5万吨、建筑注塑管件22.6万吨、工业配套注塑件127万吨、日用注塑制品128.2万吨。注塑行业主要生产加工配套产品，服务于国民经济各行各业，市场需求量大，2000年家电行业洗衣机、冰箱、小家电产品等约需50万吨；电子电器、电视机、电脑等产品需塑料配件产品约50万吨；250万辆汽车需注塑配件约30万吨；包装储运物流产品约6.5万吨。沿海经济发达地区，由于经济高速增长，急需注塑产品的配套服务，给注塑行业发展带来机遇。目前国内经济发达地区广东、浙江、上海、江苏和山东等省市注塑产品产量约占全国总产量65%，且从过去劳动密集型逐渐转向技术、资本密集型发展，生产力布局日趋合理。目前注塑行业年加工能力350万吨以上，单机注塑加工容量可从4克--5万克，甚至将有6万克注塑机问世。

1.1.2 注塑行业存在的主要问题[2]

1、我国注塑行业专业化生产企业，大多数是原国家轻工业部管辖下五、六十年代建的塑料制品厂，其特点生产规模小、分散广、科技力量不强、市场开发应变能力薄弱、中低档产品偏多、企业老负担重、资金缺乏。而国内一些原料生产基地和大型家电集团、汽车制造厂、建材厂自己投资搞注塑配件、其生产规模、科学技术水平和产品市场拥有率大大超过原有企业水平，市场竞争的地理化和本土化，这种上游产品往下发展，而下游产品往上发展，使我国处于中间状态的注塑企业发展空间越来越小，注塑产品单一，企业生存和发展越来越难，濒临破产倒闭。

2、我国注塑行业市场存在混乱状况。个别乡镇私人企业，由于其负担轻、税赋低、劳动成本低、偷工减料以低档次、低价格倾销产品冲击市场，阻碍我国注塑行业的健康有序发展。

3、注塑行业重复建设、产能过剩、产品互相削价，致使经济效益大幅度滑坡。

4、国内多数注塑产品企业整体技术、装备、水平与发达国家比还处于较落后状态、产品开发能力差，创新少、深度加工跟不上市场需求。

5、注塑制品加工离不开注塑设备和模具，而目前国内能制造的最大注塑机锁模力只有3600吨左右，注塑量未超过5万克。同时全国模具厂缺乏龙头企业，模具开发能力尚不及先进发达国家。

6、原材料供应方面。国内自己生产原料品种牌号少，选择余地小，不能满足加工厂需求，每年还需大量进口原材料。国内原材料供需矛盾突出。

1.2 塑料模具工业现状及发展方向

1.2.1 我国塑料模具工业的发展现状

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%,1999年我国模具工业产值为245亿,至2004年我国模具总产值为450亿元,其中塑料模约占30%左右。在未来的模具市场中,塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。

我国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具,所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线齿形要求[3]。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0.02～0.05mm,表面粗糙度Ra0.2μm,模具质量、寿命明显提高了,非淬火钢模寿命可达10～30万次,淬火钢模达50～1000万次,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设计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、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29～34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术,一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件,取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广,有的厂采用率达20%以上,一般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。

在制造技术方面,CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶,以生产家用电器的企业为代表,陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统,如美国EDS的UGⅡ、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam 公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进,

虽花费了大量资金,但在我国模具行业中,实现了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技术对成型过程,如充模合冷却等进行计算机模拟,取得了一定的技术经济效益,促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来,我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展,主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等,这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点,为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。

近年来,国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢,如:P20、3Cr2Mo、PMS、SM Ⅰ、SMⅡ等,对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响,但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用,并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下,和国外先进工业国家已达到70%-80%相比,仍有很大差距。

表1-1 国内外塑料模具技术比较表

项目国外国内

注塑模型腔精度0.005～0.01mm 0.02～0.05mm

型腔表面粗糙度Ra0.01～0.05μm Ra0.20μm

非淬火钢模具寿命10～60万次10～30万次

淬火钢模具寿命160～300万次50～100万次

热流道模具使用率80%以上总体不足10%

标准化程度70～80% 小于30%

中型塑料模生产周期一个月左右2～4个月

在模具行业中的占有量30～40% 25～30%

据有关方面预测,模具市场的总体趋热是平稳向上的,在未来的模具市场中,塑料模具的发展速度将高于其它模具,在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展,对塑料模具提出越来越高的要求是正常的,因此,精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时,由于近年来进口模具中,精密、大型、复杂、长寿命模具占多数,所以,从减少进口、提高国产化率角度出发,这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展,使各种异型材挤出模具、PVC

塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点,高速公路的迅速发展,对汽车轮胎也提出了更高要求,因此子午线橡胶轮胎模具,特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平;以塑代木,以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大;家用电器行业在“十一五”期间将有较大发展,特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大;而电子及通讯产品方面,除了彩电等音像产品外,笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展,这些都是塑料模具市场的增长点。

1.2.2我国塑料模具工业技术今后的主要发展方向

1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。

2、在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术[4]。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度,为其进一步普及创造了良好的条件.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，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，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。塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析也将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。

3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制,而且其常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度,继续研究发展高压注

射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。

4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。

5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的发展,为提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首先要制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种。

6、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。

7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。

1.3注塑模具的发展展望

目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，我国注塑模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内注塑模具市场将继续高速发展，另一方面，注塑模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行注塑模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国注塑模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为注塑模具大国，而且一定逐步向注塑模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，中国注塑模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。

注塑模具技术集合了机械、化学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。注塑模具技术的发展趋势主要是注塑模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，注塑模具产品的技术含量不断提高，注塑模具制造周期不断缩短，注塑模具生产朝着信息化、无图化、精细

化、自动化的方向发展，注塑模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。

随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对注塑模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然注塑模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。注塑模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个注塑模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的注塑模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于注塑模具的发展速度，这样才能不断提高我国注塑模具标准化水平，从而提高注塑模具质量，缩短注塑模具生产周期，降低成本。由于我国的注塑模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的注塑模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原则选择重点发展产品，而且所选产品必须目前已有一定技术基础，属于有条件、有可能发展起来的产品。

1.4 DELTA拉出式龙头简介

拉出式龙头是近几年新兴的一类产品，它是集厨房龙头和喷枪于一体的产品，它的出现免除了厨房里面既装喷枪又装龙头的麻烦,而DELTA是世界最著名的卫浴公司之一。现在使用的水龙头一般是铜或铁制品,它经久耐用, 价格便宜,安装方便,但它既笨重又不美观, 不符合现代人的审美观念;使用时水花飞溅,浪费水资源。而本人所设计的是DELTA拉出式水龙头，其绝大部零件都是通过注塑而成，制造工艺简单。产品表面经过电镀处理，外观精美，手感具佳。内部装有起波器，形成气泡水，气泡水是通过多个空气温和水嘴，使周围空气产生负压，与喷嘴内的水相混合，形成柔软的气泡水。其特点是泡状出水，柔和细腻，使用时水花不会四处飞溅，即使洗头发也不会溅湿衣服。本产品具有节水功能，采用钢球阀芯，又增加了过滤网，可以节水50%，却丝毫不会影响洗浴的舒适度。还具有清洁功能，出水孔设计的裸露在外面，这种设计一方面增加了美感，另一方面是为了更方便进行清洁，用手，布擦洗皆可，出水时，会自动清洗出水口的沉淀物，使其始终处于良好的出水状态。