肥皂盒注塑模具設(shè)計論文21922

1、摘要這次畢業(yè)設(shè)計的主題是實用肥皂盒注塑模具設(shè)計，整篇論文共分12章節(jié)及附錄部分，先簡單介紹了塑料模具國內(nèi)外發(fā)展狀況，再進行肥皂盒塑料模具的設(shè)計（包括裝配圖和各主要零件圖），論文主要內(nèi)容包括了塑件的工藝分析、模具型腔數(shù)目的確定、注塑機的選擇、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、主要零件結(jié)構(gòu)尺寸的確定、成型零部件的設(shè)計、導向機構(gòu)的設(shè)計、冷卻水道的設(shè)計、模具設(shè)計結(jié)果的校核等，最后列舉了本次畢業(yè)設(shè)計所用到的一系列參考文獻，由于水平有限，難免有些錯誤，還望各位老師批評指正。一、概述隨著我國模具工業(yè)迅速發(fā)展，每年均有1萬余臺電火花加工機床進入模具制造領(lǐng)域。從整個模具行業(yè)來看，模具工業(yè)的發(fā)展主要依靠技術(shù)進步，目前技術(shù)含量較高的

2、大型、精密、復雜、長壽命模具不斷增長，這些高技術(shù)模具的發(fā)展，推動了模具加工技術(shù)的進步，許多高新技術(shù)模具加工設(shè)備應運而生，就拿中國市場來說，高精度機床已經(jīng)開始推廣，比如三菱電機新推出的ma2400,ea8am和ea12am等機床都全部定位在高精度加工，而且全部是熱變形補償。但是我國現(xiàn)階段模具行業(yè)整體發(fā)展水平不高，因此縮短模具制造周期是模具制造和設(shè)計行業(yè)目前應盡力解決的問題。在塑料模具制造和設(shè)計領(lǐng)域，塑件從設(shè)計到成型是一個十分復雜的過程，它包括書劍設(shè)計、模具機構(gòu)設(shè)計、模具制造和塑件生產(chǎn)等幾個主要方面，他需要塑件設(shè)計、模具設(shè)計、模具加工工藝等方面的專業(yè)人才和熟練操作工人協(xié)同努力來完成，這是一個設(shè)計、

3、修改、再設(shè)計的反復迭代、不斷優(yōu)化的過程。目前模具行業(yè)的設(shè)計人員大多依靠自己的經(jīng)驗進行模具設(shè)。但由于塑件的多樣性、復雜性和設(shè)計人員經(jīng)驗的局限性，長期以來，工程技術(shù)人員很難精確的設(shè)計出一副可以減少成本、節(jié)省時間、提高塑件質(zhì)量及合格率的最佳設(shè)計方案。近年來，隨著模具cae技術(shù)的發(fā)展和日趨成熟，為工程技術(shù)人員設(shè)計修改塑件和模具提供了越來越多的便利條件和輔助工具。在塑料模具制造和設(shè)計方面，最新產(chǎn)生了moldflow,它是專業(yè)從事注射成型cae軟件和咨詢的moldflow公司的系列塑件，moldflow的mpi模塊提供了強大的分析功能，在分析上較之pro/e更專業(yè)化，可以方便的輸入cad模型、選擇和查找材

4、料、建立分析模型，進行填充、流變、冷卻、翹曲等一些列分析。在現(xiàn)代的塑料模具設(shè)計行業(yè)，通過把pro/e和moldflow的結(jié)合，分別發(fā)揮各自強大的功能優(yōu)勢，更能彌補模具設(shè)計中經(jīng)驗不足帶來的缺陷，利用分析結(jié)果來檢查成型工藝條件是否正確合理，并指導和優(yōu)化模具設(shè)計，大大提高了模具設(shè)計的效率和成功率。在現(xiàn)代注射模設(shè)計工藝中，模具設(shè)計的公益性得到了越來越廣泛的關(guān)注。評價一副注射模設(shè)計的優(yōu)劣，不僅在于其是否能滿足產(chǎn)品餓要求，生產(chǎn)出合格的零件，其工藝性也是一個很重要的評價標準。模具材料的選用、模具結(jié)構(gòu)的布局、模具零件的加工、模具的維修等工藝性問題，都是注射模設(shè)計過程中應該加以考慮的，這樣才能保證所設(shè)計的注射模

5、生產(chǎn)成本低、使用壽命長、生產(chǎn)效率高。下面講我這次的畢業(yè)設(shè)計，其內(nèi)容是實用肥皂盒的注塑模具設(shè)計，這里我們設(shè)計的肥皂盒是在上蓋上打孔，肥皂放在上蓋上，這樣水會沿孔斜度往下蓋流，水積在下蓋里，上下蓋之間有一定的距離保證一定的時間里水不會滿到上蓋的肥皂上，積水手動倒掉即可，這樣即保證了肥皂的利用率，又保證了房間的清潔。其設(shè)計方案通過pro/e建模如圖1.1和1.2。 hrc圖1.1 肥皂盒整體外型圖 圖1.2 肥皂盒整體結(jié)構(gòu)分開模型圖該設(shè)計的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，使用性強，提高肥皂的利用率；缺點是:積在下蓋的積水需手動倒出。此次設(shè)計是以上蓋為主，下蓋為輔。在上蓋的設(shè)計中主要要解決以下幾個問題：1、肥皂放在

6、上蓋上時，以點接觸，設(shè)計六個橢圓突出,支撐肥皂，使肥皂和盒子之間以點接觸；2、上蓋上還要開一個槽，使水可以沿著曲面流人下蓋；3、設(shè)計澆口時要注意上蓋上表面的精度，不能在表面上留有印痕；4、在設(shè)計推出機構(gòu)時要注意推桿放置的位置，放在下表面，不能影響上表面的精度；5、在開模時需保證塑件留在型腔上，用推桿頂出。設(shè)計中，輔以下蓋的裝配圖。（見附錄）關(guān)鍵詞：復位機構(gòu)，脫模機構(gòu)，澆口，二、塑件的工藝分析2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征該塑件材料選用abs（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。abs有良好的耐化學腐蝕及表面硬度 ，有良好的加工性能和染色性能。abs材料是微黃色或白色無毒、無味不透明的顆粒，具

7、有良好的剛性和加工流動性，具有突出的力學性能和良好的綜合性能，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.021.05g/cm。abs有良好的機械強度和一定的耐油、耐磨和耐化學腐蝕性能。水、無機鹽、堿和酸類對abs幾乎無影響。abs不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。abs有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。abs的缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度不超過80c，熱變形溫度為93c左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。abs在升溫時粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；abs吸濕性強，成型加工前原料應進行干燥處理；abs易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時

8、應注意盡量少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。abs流動性中等，宜用高料溫、高模溫、高注塑壓力成型；其溢邊值0.04mm。abs尺寸穩(wěn)定性好，不易變形，塑件應盡可能有大的脫模斜度。2.2 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性該塑件尺寸中等，整體結(jié)構(gòu)較簡單，卻帶有曲面特征。上蓋上表面有六個橢圓突出，與下蓋配合的邊緣部分也是曲面相接，上蓋的上表面的表面精度要求較高，下表面為非工作面，精度要求相對較低，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級：五級。2.3 工藝性分析為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用潛伏式澆口。該澆口又稱剪切澆口，是有點澆口演變而來，潛伏式澆口主要用于二

9、模板，從而簡化了模具結(jié)構(gòu)。該種澆口斜向開設(shè)在模具的隱蔽處，塑料熔體通過型腔的側(cè)面或推桿的端部注入型腔，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面精度與美觀效果。塑件的工藝參數(shù)：模具溫度：注射壓力：保壓力：注射時間：保壓時間：冷卻時間：成型周期：三、初步確定型腔數(shù)目3.1初步確定型腔數(shù)目根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求采用一模兩腔?？梢蕴岣呱a(chǎn)效率，實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。圖3.1型腔分布圖四、注塑機的選擇4.1 塑件體積的計算按照圖1（見附錄）塑件所示尺寸近似計算塑件體積：因此26cm塑件質(zhì)量：g=26.91g4.2按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目根據(jù) （4-1）得 (4-2)備注：注射機最大

10、注射量的利用系數(shù)，一般取0.8;注射機最大注射量，cm或g; 澆注系統(tǒng)凝料量，cm或g；單個塑件體積或質(zhì)量，cm或g；4.3估算澆注系統(tǒng)的體積，其初步設(shè)定方案如下： 圖4.1 澆注系統(tǒng)示意圖10.1cm4.4查表文獻42得選用 xs-zy-125型號注射機五、澆注系統(tǒng)的設(shè)計5.1主流道的設(shè)計主流道是塑料熔體進入模具型腔最先經(jīng)過的位置，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔。我設(shè)計時采用了圓錐形主流道，便于塑料熔體順利地向前流動，開模時主流道凝料又能順利的拉出來。這里主流道的設(shè)計相當關(guān)鍵，因為它的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和沖模時間。根據(jù)選用的xs-zy-125型號注射機的相關(guān)尺寸得

11、噴嘴前端孔徑：；噴嘴前端球面半徑：；根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系取主流道球面半徑：；取主流道小端直徑：；為了便于將凝料從主流道中取出，圓錐形主流道起斜度為，取其值為，經(jīng)換算得主流道大端直徑為圖5.1 主流道示意圖5.2 分流道的設(shè)計 分流道選用圓形截面，采用平衡式布置，這種布置方式可以實現(xiàn)均衡送料和使塑料熔體同時充滿型腔的目的，分流道直徑為d=10mm，在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體充滿型腔的前提下，分流道長度與截面積盡量取小值，分流道轉(zhuǎn)折處應以圓弧過度，利于塑料熔體的流動。圖5.2 分流道示意圖流道表面粗糙度 分型面的選擇設(shè)計原則分型面應選在塑件尺寸最大處，這樣有利于脫模。分型面應使塑件留在動

12、模部分，同時有利于脫模。分型面的選擇應保證塑件的精度要求；分型面的選擇應滿足塑件的外觀質(zhì)量要求；分型面的選擇要便于模具的加工制造；分型面的選擇應有利于排氣；分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上投影面積的大小。其分型面如圖5.3 圖5 .3 分型面示意圖澆口的設(shè)計根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應開設(shè)在塑件壁厚處等要求澆口設(shè)計如圖5.4圖5.4 澆口示意圖冷料井的設(shè)計冷料井是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料井的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔，既影響熔體充填的速度，有影響成型塑件的質(zhì)量，冷料井在開模時又能將主流道的凝料拉出。注

13、射結(jié)束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機構(gòu)開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。冷料井設(shè)計尺寸宜大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。其設(shè)計如下圖（z字型便于將主流道的凝料拉出），圖5.4 冷料穴示意圖排氣系統(tǒng)的設(shè)計對于小型模具可以利用配合間隙排氣是最常見，也是最經(jīng)濟的，更具有使用性。六 確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸 選模架模架的選擇，如圖6.1因為我們前面采用了潛伏式澆口，這里選用ed型小水口模架，由于該模架多了一塊推板，會使塑件脫模效果好。圖6.1 模架模型圖（ed型小水口模架七 成型零部件的設(shè)計型腔、型芯工作尺寸計算abs塑料的收縮率是0.3%-

14、0.8%平均收縮率: =（0.3%-0.8%）/2=0.55% 型腔內(nèi)徑： (7-1)型腔深度： (7-2)型芯外徑： (7-3)型芯深度： (7-4)型腔徑向尺寸（mm ）;- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收縮率；-塑件公差（參考文獻4）-成形零件制造公差，一般取1/41/6；-塑件內(nèi)形基本尺寸（ mm）;-型芯徑向尺寸（mm）;-型腔深度（mm）；-塑件高度（mm）-型芯高度（mm）；-塑件孔深基本尺寸（mm）；7.1.1型腔尺寸計算基本尺寸/mm 公差值/mm 計算100 0.44 4 0.14 30 0.24 104 0.5 324 1.2 6 0.14 80 0.38 25.

15、5 0.24 6 0.14 29 0.24 14 0.20 26 0.24 12 0.18 106 0.5 7.1.2型芯的尺寸計算基本尺寸/mm 公差值/mm 計算96 0.44 34 0.26 104 0.5 320 1.2 80 0.38 25.5 0.24 8 0.16 12 0.18 27 0.24 10 0.18 24 0.24 110 0.5 八 導向機構(gòu)的設(shè)計導向機構(gòu)的作用：1）定位作用；2）導向作用；3）承受一定的側(cè)向壓力8.1導柱的設(shè)計8.1.1由于導柱和導套間存在間隙，所以對于薄壁、精密注塑模具僅有導柱機構(gòu)是不夠的，必須在動定模之間增設(shè)錐面定位機構(gòu)導柱，以滿足精密定位和同

16、軸度的要求。這里采用錐形導柱定位裝置。長度 導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出812 cm，以免出現(xiàn)導柱未導正方向而型芯先進入型腔的情況。8.1.2形狀 導柱前端應做成錐臺形，以使導柱能順利地進入導向孔。8.1.3材料 導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理），硬度為5055hrc。8.2導套的結(jié)構(gòu)設(shè)計8.2.1材料 用與導柱相同的材料制造導套，其硬度應略低與導柱硬度，這樣可以減輕磨損，一防止導柱或?qū)桌?.2.2形狀 為使導柱順利進入導套，導套的前端應倒圓角。導向孔作成通孔，以利于排出孔內(nèi)的空氣。8.3推出機構(gòu)的設(shè)計采用推桿推出，推桿截

17、面為圓形，推桿推出動作靈活可靠，推桿損壞后也便于更換。推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時需均勻布置，以保證塑件推出時受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推桿本身的剛度和強度要求，采用四根推桿推出。推桿裝入模具后，起端面還應與型腔底面平齊或高出型腔0.050.1cm.8.3.1推件力的計算對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力（q）： (8-1)式中 -型芯或凸模被包緊部分的斷面周長（cm）;-被包緊部分的深度（cm）;-由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般??；-磨擦系數(shù)，一般??；-脫模斜度；=406.4mmmm得8.3.2 推桿的設(shè)計 推桿的強度

18、計算 查課本塑料模具設(shè)計第2版得d=（） (8-2) d圓形推桿直徑cm推桿長度系數(shù)0.7l推桿長度cmn推桿數(shù)量e推桿材料的彈性模量n/(鋼的彈性模量e=2.1107n/)q總脫模力取。推桿壓力校核 查課本塑料模具設(shè)計第2版得= (8-3) 取320n/mm 推桿應力合格，硬度hrc5065九 加熱、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計本塑件在注射成型機時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下計算：設(shè)定模具平均工作溫度為，用常溫的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為。9.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量查課本得abs的單位流量為得 = 9.2 求冷卻水的體積流量v由式3-41得： (

19、9-1)查表可知所需的冷卻水管直徑較小。由上述可知，設(shè)計冷卻水道直徑為8mm符合要求。十 校核10.1整體式圓形型腔壁厚度的計算10.1.1按剛度條件計算設(shè)想用通過型腔軸線的兩平面截面取側(cè)壁，得到一個單位寬度長條，該長條可以看作一個一端固定、一端外伸的懸臂梁，。由于長條的寬度取得很小，梁的截面可近似視為矩形。由于該梁承受均勻分布載荷，故最大饒度產(chǎn)生在外伸一端，起值為： (10-1) 式中 -型腔材料彈性模量； -梁的慣性矩，其中，； s側(cè)壁厚度。 應使，則取為一單位寬度，可求得： (10-2) 得校核條件成立10.2整體式圓形型腔底板厚度的計算10.2.1按剛度條件計算 整體式圓形型腔底板可視

20、為周邊固定的圓板，在型腔內(nèi)熔體壓力作用下，最大饒度亦產(chǎn)生在底板中心，其數(shù)值為： (10-3)應使，則得 校核條件成立10.3注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核1）鎖模力與注射壓力的校核 (10-4)-注射時型腔壓力 查參考文獻得 30mpa-塑件在分型面上的投影面積（）-澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（）-注射機額定鎖模力，按gb xs-zy-125型注射機額定鎖模力為900得 得得 符合條件故選xs-zf-125注射機成立10.4模具厚度h與注射機閉和高度注射機開模行程應大于模具開模時，取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距離即滿足下式 (10-5)式中 -注射機最大開模行程，mm；-推出距離（脫模聚居），mm；-包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm；校核條