电热水壶手柄塑料模具设计本科毕业设计说明书.doc

江苏科技大学毕业设计
摘 要
本次设计主要是针对电热水壶手柄的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该设计从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据设计的主要任务是电热水壶手柄注塑模具的设计，以实现自动化提高产量。针对电热水壶手柄的具体结构，该模具是侧浇口的单分型面注射模具。通过模具设计表明该模具能达到电热水壶手柄的质量和加工工艺要求。
同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。

关键词：电热水壶手柄，塑料模具，分型面，注射机

Abstract
This subject is mainly directed againstElectric kettle handle die design, through the technology of plastic parts for analysis and comparison, the final design an injection mold. The subject from the process of product structure, the concrete structure of mold, the mold system of casting, mold forming part of the structure, the roof system, cooling system, the choice of injection molding machines and related parameters of the check, have the detailed design, And the establishment of a simple mold processing technology. Through the entire design process that the mold plastic parts can achieve this by the requirements of the processing technology. According to Title Design's main task is to handleElectric kettle injection mold design. That is designed to produce an injection mold plastic partsElectric kettle handle products to improve the automation of production.Electric kettle handle for the specific structure, the die is the side gate of the single type of injection molds. Through die design show that the mold can achieveElectric kettle handle the quality and processing requirements. At the same time, in the design process, through the consult massive material, the handbook, the standard, the periodical and so on, unified on teaching material's knowledge also to injection mold's composition structure (formation spare part, gating system, guidance part, ejecting mechanism, exchaust gas system, mold warm governing system) to havesystem's understanding, has expanded the field of vision, has enriched the knowledge, will complete the mold design for the future to gain in certain experience independently.

Keyword:Electric kettle handle，plastic mould , be allotted type face , be injected machine
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作者签名： 日期： 年 月 日
导师签名： 日期： 年 月 日
目 录
摘 要 ......................................................................................................
ABSTRACT ...........................................................................................Ⅱ
第一章 绪 论 .........................................................................................1
1.1选题背景及意义..................................................................................1
1.2　塑料模具的种类和应用..................................................................2
1.2.1塑料模具的种类...............................................................................2
1.2.2塑料模具的应用...............................................................................2
1.3　本次设计塑料注射模具的主要工作内容......................................2第二章 塑料注射模具的设计步骤和结构组成.....................................3
2.1　 塑料注射模具的设计步骤及内容................................................3
2.1.1　设计任务书...................................................................................3
2.1.2　收集、分析、消化原始资料.......................................................3
2.1.3　确定成型方法...............................................................................3
2.1.4　选择成型设备...............................................................................3
2.1.5　确定模具类型的主要结构方案...................................................3
2.1.6 绘制模具零件图.............................................................................3
2.2 塑料注射模具的结构组成和作用....................................................5
第三章 电热水壶手柄塑料件................................................................6
3.1塑料件的结构和特点.........................................................................6
3.2 塑料件的材料...................................................................................6
3.2.1　对塑料的认识..............................................................................6
3.2.2　塑料的成型工艺特点..................................................................7
3.2.3 工程塑料（ABS）的特性及注射工艺性....................................7
3.3 电热水壶手柄塑料件的参数...........................................................8
3.4 电热水壶手柄塑料顾问..................................................................9
第四章 注射机的选用..........................................................................10
4.1 选用注射机的方法和原则.............................................................14
4.2 注射机的种类和应用范围.............................................................14
4.3 注射机的选用.................................................................................14
4.3.1常用注射机....................................................................................14
4.3.2注射机的选用................................................................................15
4.3.3 注射机参数的校核......................................................................16
第五章 塑料注射模具设计..................................................................17
5.1 型腔数目和分布.............................................................................17
5.2 分型面的选择.................................................................................18
5.3 型芯和型腔.....................................................................................19
5.3.1 型芯和型腔的结构......................................................................19
5.3.2 型芯和型腔的尺寸......................................................................20
5.4 浇注系统.........................................................................................21
5.4.1 浇注系统的作用与组成..............................................................21
5.4.2 浇注系统的设计..........................................................................21
5.5 推出机构.........................................................................................23
5.5.1 推出机构的作用和种类..............................................................23
5.5.2 推杆推出机构的组成..................................................................23
5.5.3 推杆推出机构的设计..................................................................25
5.6 导向机构.........................................................................................26
5.6.1 导向机构的作用和组成..............................................................26
5.6.2 导柱的设计..................................................................................27
5.6.3 导套的设计..................................................................................27
5.7 冷却和排气系统.............................................................................27
5.7.1 冷却系统......................................................................................27
5.7.2 排气系统......................................................................................27
5.8 机架的选用.....................................................................................27
5.9　注射模的设计结果参数...............................................................27
5.10　模具的装配过程与工作过程.....................................................32
5.10.1 模具的装配总图及其分解........................................................32
5.10.2 推出机构....................................................................................34
5.10.3 定模部分....................................................................................34
5.10.4 动模部分....................................................................................34
第六章 总结..........................................................................................36
参考文献................................................................................................37
致谢........................................................................................................38

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第一章 绪论
目前，我国塑料模具行业日趋大型化，而且精度将越来越高。10 年前， 精密塑料模具的精度一般为 5μｍ，现在已达 2－3μm。不久，1μｍ精度的模 具将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要 求在 1μｍ以下，这就要求发展超精加工。 随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐 步提高。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约 制件的原材料，这项技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。国内热流道模 具也已经生产，有些企业已达 30%左右，但总的来看，比例太低，亟待发展。 随着塑料成型工艺的不断改进与发展， 气辅模具及适应高压注射成型工艺的模 具将随之发展。 模具标准件的应用将日渐广泛，模具标准化及模具标准件的应用能极大 地影响模具制造周期。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高 模具质量和降低模具制造成本。同时，快速经济模具的前景十分广阔。由于人 们要求模具的生产周期越短越好， 因此开发快速经济模具越来越引起人们的重 视。例如研制各种超塑性材料来制作模具；用环氧、聚酯或在其中填充金属、 玻璃等增强物制作简易模具。这类模具制造工艺简单，精度易控制，收缩率较 小，价格便宜，寿命较高。还可用水泥塑料制作汽车覆盖件模具。中、低熔点 合金模具，喷涂成型模具，电铸模，精铸模，层叠模，陶瓷吸塑模及光造型和 使用热硬化橡胶快速制造低成本模具等快速经济模具将进一步发展。快换模 架、快换冲头等也将日益发展。另外采用计算机控制和机械手操作的快速换模 装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。 模具行业中压铸模的比例将不断提高。随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，对压铸模的数量、寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。随着以 塑料代钢、以塑代木的发展和产品零件的精度和复杂程度的不断提高，塑料模 的比例将不断提高，其精度和复杂程度也将随着相应提高。
1.1 选题背景及意义
随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴” 口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国 家制造业水平的重要标志之一， 模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提 高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本， 模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在 罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地 位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在 1989 年 3 月颁布的《关于当前 国家产业政策要点的决定》 就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。 中， 近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、 长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料 先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动 下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。
1.2 塑料模具的种类和应用
1.2．1 塑料模具的种类
塑料模具的种类很多，比较常见的有注射模、压缩模、压注模和挤出模。
1.2．2 塑料模具的应用
注射模是安装在注射机上，完成注射成形工艺所使用的模具。注射模的 种类很多， 其结构与塑料的品种、 塑件的结构和注射机的种类等很多因素有关。 一般情况，注射模是由成形部件、浇注系统、导向机构、调温系统和支撑零部 件组成，如果塑件有侧向的孔或凸台，注射模还包括侧向分型与抽芯机构。 压缩模可分为固定于压机上压板的上模和下压板的下模两大部分，由型 腔、加料室、导向机构、侧向分型抽芯机构、脱模机构、加热系统组成，主要 应用于成形热固性塑件。 压注成型是在压缩成型基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法， 又称传递成型，压注成型的一般过程是，先闭合模具，然后将塑料加入模具加 料室内，使其受热成熔融状态，在与加料室配合的压料柱塞的作用下，使熔料 通过设在加料室底部的浇注系统高速挤入型腔。 塑料在型腔内继续受热受压而 发生交联反应并固化成型。然后打开模具取出塑件，清理加料室和浇注系统后 进行下一次成型。它由型腔、加料室、浇注系统、导向机构、侧分型与抽芯机 构、脱模机构、加热系统组成。 挤出模是热塑性塑料的成型方法之一，它可以成型各种塑料管材、棒材、 板材、薄膜以及电线、电缆等连续型材，还可以对塑料进行塑化、混合、造粒、 脱水以及喂料等准备工序或半成品加工。
1.3 本次设计塑料注射模具的主要工作内容
本次设计以单分型面注射模具为主，主要内容包括所设计塑件的说明、 注塑机的选用、塑料注射模具设计、五张零件图和一张装配图的绘制。

第二章 塑料注射模具的设计步骤和结构组成
2.1 塑料注射模具的设计步骤及内容
2.1.1 接受任务书 成型塑料制件的任务其内容如下：
1）查阅文献，选用适合材料，并根据图纸提供的信息完成零件 。尺寸和外形自定。
2）确定制品的结构特征、工艺要求和选用合适的精度，设计成模具
3）工程绘图量不少于折合成图幅为A0号的图纸3张
4）编写设计说明书，应简述整个设计内容。按照《机电学院毕业设计撰写规范要求》
统一规定格式编辑、打印。
通常模具设计以成型塑料制件任务书、 模具设计任务书为依据来设计模具。
2.1.2 收集、分析、消化原始资料 收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资 料，以备设计模具时使用。
1）.消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸 精度等技术要求。例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要 求是什么，塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成 型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺 寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差，能 否成型出合乎要求的塑料制件来。 此外， 还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。
2）.消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材 料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。成型材料应当满足塑料制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据塑料制 件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑 性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。
2.1.3 确定成型方法 采用直压法、铸压法还是注射法。
2.1.4 选择成型设备 根据成型设备的种类来进行模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、 规格、 特点。 例如对于注射机来说， 在规格方面应当了解以下内容： 注射容量、 锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球 面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见 相关参数。要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和 使用。

2.1.5 确定模具类型的主要结构方案 选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对 可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的 要求。对塑料制件的工艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状，表面光洁度 和尺寸精度。生产经济要求是要使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连 续地工作，使用寿命长，节省劳动力。
2.1.6 绘制模具图
（1）.绘制总装结构图 绘制总装图尽量采用 1：1 的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视 图同时画出。 模具总装图的技术要求内容包括：模具某些系统的性能要求；模具装配 工艺的要求；模具使用，装拆方法；防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油 封、保管等要求；有关试模及检验方面的要求等。
（2） .绘制全部零件图 由模具总装图拆画零件图的顺序应为：先内后外，先复杂后简单，先成 型零件，后结构零件。
1）.图形要求：一定要按比例画，允许放大或缩小。视图选择合理，投 影正确，布置得当。为了使加工专利号易看懂、便于装配，图形尽可能与总装 图一致，图形要清晰。
2）.标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。标注尺寸的顺序为：先标 主要零件尺寸和出模斜度，再标注配合尺寸，然后标注全部尺寸。在非主要零 件图上先标注配合尺寸，后标注全部尺寸。
3）.表面粗糙度。把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角，其它粗糙 度符号在零件各表面分别标出。
4）.其它内容，例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要 求，表面处理、图形比例、自由尺寸的加工精度、技术说明等都要正确填写。
（3）理资料进行归档 把设计模具开始到模具设计结束，检验合格为止，在此期间所产生的技 术资料，例如任务书、制件图、技术说明书、模具总装图、模具零件图、底图、 模具设计说明书等。

2.2 塑料注射模具的结构组成和作用
塑料注射模具一般是由成形部件、浇注系统、导向部分、推出机构、调 温系统、排气系统、支撑零部件、侧向分型与抽芯机构组成。 成形部件是指动、定模部分有关组成型腔的零件。 浇注系统是将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所经的通道，它包 括主流道、分流道、浇口、及冷料穴。 导向部分在注射模中，用导向部分对模具的动定模导向，以使模具合模时能准确对合。 推出机构是指分型后将塑件从模具中推出的装置。 调温系统是为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要有调温系统对模 具的温度进行调整。一般热塑性塑料的注射模主要是设计模具的冷却系统。 排气系统是为了将成形时塑料本身挥发的气体排出模外，常常在分型面 上开设排气槽。对于小塑件的模具，可直接利用分型面或推杆等与模具的间隙 排气。 支撑零部件是用来安装固定或支撑成形零部件及前述的各部分机构的零 部件。 侧向分型与抽芯机构是当有些塑件有侧向的凹凸形状的孔或凸台时，须 先把侧向的凹凸形状的瓣合模块或侧向的型芯从塑件上脱开或抽出。

第三章 塑料件的结构和特点
3.1 电热水壶手柄塑料件
由图 3-1a 知，塑件的结构简单，尺寸适中，属薄壁壳体塑件。为提高生 产率可采用多型腔； 塑件侧向没有孔和槽， 模具不需要设计侧分型与抽芯机构。 根据端盖塑件的特征，选用浇注系统为侧浇口的单分型面多型腔注射模。 采用侧浇口基本不影响塑件外观。

a b
图3-1 电热水壶手柄塑料件示意图
3.2 塑料件的材料
3.2.1 对塑料的认识 塑料的主要成分是树脂、填充剂、增塑剂、着色剂、稳定剂、润滑剂等。 它有着以下诸多优点：
1） 重量轻： 一般的塑料密度为 0.83~2.2 g/cm ， 这对于减轻自重的汽车、 飞机、航空航天等工程有着重要的意义。
2）比强度度高：它是材料的强度和密度之比。在某些场合传统的金属制 品往往强度上达到要求，但由于质量过大而不能够被使用，特殊的塑料制品可 以满足这一要求。
3）优良的耐磨、自润滑、和吸震性：基于此特点，塑料在电子设备的传 动机构和摩擦机构中有广泛的应用。譬如数控机床中要求精度、稳定性很高的 导轨，其摩擦面就是用聚四氟乙烯贴塑而成。
4）优越的化学稳定性：一般塑料对酸、碱、盐均有一定的抗腐蚀性，因 此在化工设备中有着极其广泛的用途。
5）优良的电绝缘性能：某些塑料无论在高频还是低频，高压还是低压的 情况下，绝缘性能都十分优良。尤其在高频，高压的情况下，是陶瓷、云母等 其它绝缘材料所不能相比的，因此塑料广泛应用于电机、电器、电子工业的结 构材料和绝缘材料。 3.2.2 塑料的成型工艺特点
塑料在常温下是玻璃态，若加热是高弹态，进而变为黏稠流态，从而有 优良的可塑性， 可以用很多高生产率的成型方法制造产品。 这就有了节约原料、 易于大批量生产、节省工时等诸多优点。塑料成型有以下工艺特性：
1）收缩率：它是指塑料从热的模具中取出冷却到室温后，其尺寸发生变 化的特性称为收缩率。
2）流动性：流动性大的塑料容易造成溢料过多、填充不密实、塑件组织 疏松等缺点。流动性过小则有填充不足、不易成型、成型压力大等缺点。
3）吸湿性：塑料中的水分很大程度上影响到塑件的物理、机械、介电性 能。塑料中的水分量过大，在成型时产生内压，脱模后水气溢出极易造成塑件 裂纹，降低机械强度。此外水分过多会使塑料的流动性过大，造成溢料、造型 时间过长、收缩量过大、易产生跷起、波纹、光泽性不好等缺点。
4）定型速度：热固性塑料在成型过程中要完成交联反应，即树脂分子由 线型结构变成体型结构，这一过程称为硬化。硬化的速度与塑料的品种、塑件 形状、壁厚、成型温度有关。
3.2.3 工程塑料（ABS）的特性及注射工艺性 ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不 同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲 击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS 是非结晶 性材料。 三中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比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由 此产生了市场上百种不同品质的 ABS 材料。 这些不同品质的材料提供了不同的 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，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性 以及很高的抗冲击强度，其成型工艺参数如表3-1。

3.3 电热水壶手柄塑料件的参数
根据图 3-1，用 pro/E 分析功能分析得：
塑料密度：1.03g/cm2
塑件体积：13.945cm3
塑件成型投影面积：37.55cm2 。
图3-2 质量属性
3.4 电热水壶手柄塑料顾问
电热水壶手柄外表面质量的要求是很高要求。因此，在做此类产品模具时。必须进行产品模型的塑料顾问分析。由于Pro/E的Plastics Advisers（塑料顾问）[16]模块对塑料顾问分析不是很精确，由此生成的分析结果也仅仅是作为有限的参考。
（1） 填充时间（Fill Time）
填充时间分析结果用来解决塑料熔体在充填过程中是否能同时充填整个模具型腔。利用填充时间有助于理解溶解接线与气孔是怎样形成，此外，在充填过程中的 缺陷也能通过充填的动态过程推断出来，例如，滞流、过保压等。

图3-3充填时间结果分析
（2） 注射压力（Injection Pressure）
注射压力结果和压力降结果连接一起使用，可以解释得更